JP2020043233A - 磁気記憶装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気抵抗効果素子に対して適切な位置に上部電極を配置することが可能な磁気記憶装置及び磁気記憶装置の製造方法を提供する。【解決手段】 実施形態に係る磁気記憶装置は、積層構造２０と、第１の絶縁層４２と、第２の絶縁層４３と、上部電極５０とを備える。積層構造２０は、磁性層を含む。第１の絶縁層４２は、積層構造２０を覆い、積層構造２０に基づく突出部４２ｂを含み、第１の絶縁層４２を貫通する第１の穴４２ａを有する。第２の絶縁層４３は、第１の絶縁層４２上に設けられ、第１の絶縁層４２とは異なる材料で形成され、内側に上部電極５０の一部と突出部４２ｂとが設けられた第２の穴４３ａを有する。第２の穴４３ａは、積層構造２０に近くなるにしたがって面積が大きくなっている部分を含む。上部電極５０は、少なくとも第１の穴４２ａを通して積層構造２０に接続されている。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、磁気記憶装置（magnetic memory device）に関する。

半導体基板上に磁気抵抗効果素子（magnetoresistive element）及びＭＯＳトランジスタが集積化された磁気記憶装置（半導体集積回路装置）が提案されている。
上述した磁気抵抗効果素子上にはビット線と磁気抵抗効果素子とを電気的に接続するための上部電極（top electrode）が形成されている。

しかしながら、磁気抵抗効果素子に対して適切な位置に上部電極を形成することは難しかった。

特開２００２−１１１０９６号公報

磁気抵抗効果素子に対して適切な位置に上部電極を形成することが可能な磁気記憶装置及び磁気記憶装置の製造方法を提供する。

実施形態に係る磁気記憶装置は、積層構造と、第１の絶縁層と、第２の絶縁層と、電極とを備える。前記積層構造は、磁性層を含む。前記第１の絶縁層は、前記積層構造を覆い、前記積層構造に基づく突出部を含み、前記第１の絶縁層を貫通する第１の穴を有する。前記第２の絶縁層は、前記第１の絶縁層上に設けられ、前記第１の絶縁層とは異なる材料で形成され、内側に前記電極の一部と前記突出部とが設けられた第２の穴を有する。前記第２の穴は、前記積層構造に近くなるにしたがって面積が大きくなっている部分を含む。前記電極は、少なくとも前記第１の穴を通して前記積層構造に接続されている。

実施形態に係る磁気記憶装置の構成を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る磁気記憶装置の積層構造を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 図１１に示す磁気記憶装置の上部電極及び積層構造の位置関係を説明する図である。 実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る磁気記憶装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 図１４に示す磁気記憶装置の上部電極及び積層構造の位置関係を説明する図である。 比較例の磁気記憶装置において、上部電極が磁気抵抗効果素子に対して適切ではない位置に形成された状態を示した断面図である。 比較例の磁気記憶装置において、上部電極が磁気抵抗効果素子に対して適切ではない位置に形成される状態を示した断面図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。
図１は、実施形態に係る磁気記憶装置（半導体集積回路装置）の構成を模式的に示した断面図である。
下部構造１０は、半導体基板（図示せず）、ＭＯＳトランジスタ（図示せず）、層間絶縁膜１１及び下部電極（bottom electrode）１２等を含んでいる。ＭＯＳトランジスタは、半導体基板の表面領域に設けられている。層間絶縁膜１１は、例えば、シリコン酸化物（ＳｉＯ）で形成されている。

下部電極１２は、層間絶縁膜１１内に設けられ、ＭＯＳトランジスタと後述する磁気抵抗効果素子（magnetoresistive element）とを電気的に接続している。
下部構造１０上には、磁気抵抗効果素子用の積層構造（stacked structure）２０が設けられている。なお、磁気抵抗効果素子は、ＭＴＪ（magnetic tunnel junction）素子とも呼ばれる。

積層構造２０は、第１の絶縁層４２と、第３の絶縁層４１とにより覆われている。
第１の絶縁層４２は層間絶縁膜であり、シリコン酸化物（ＳｉＯ）で形成されている。また、第１の絶縁層４２は、積層構造２０に基づく突出部４２ｂを含んでいる。後述するが、実施形態に係る磁気記憶装置の製造段階では、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、突出部４２ｂは上側部分４２ｃと下側部分４２ｄとを有しており、製造段階で上側部分４２ｃが研磨された結果、下側部分４２ｄが残っている。下側部分４２ｄは、円錐の頂点側の部分を当該円錐の底面に平行に切った形状をしている。

突出部４２ｂ（下側部分４２ｄ）は、積層構造２０に対応する位置、即ち積層構造２０の上方に位置している。具体的には、突出部４２ｂ（下側部分４２ｄ）は積層構造２０の真上に位置している。また、図１の状態において、突出部４２ｂの下側部分４２ｄは、積層構造２０に近い程、積層方向に対して垂直な方向における断面積が大きく、積層構造２０に遠い程、積層方向に対して垂直な方向における断面積が小さい。ここで、積層方向は、積層構造２０の構成要素が積層された方向を意味する。別の観点から言うと、積層方向は、第３の絶縁層４１、第１の絶縁層４２、第２の絶縁層４３及び第４の絶縁層４４が積層された方向を意味する。

第１の絶縁層４２には、第１の絶縁層４２を貫通する第１の穴４２ａが形成されている。即ち、第１の穴４２ａは、突出部４２ｂの上面から第１の絶縁層４２を貫通するように形成されている。
第３の絶縁層４１は、積層構造２０と第１の絶縁層４２との間に設けられている。第３の絶縁層４１は、積層構造２０を保護するための膜である。第３の絶縁層４１には、上部電極５０が貫通可能な第３の穴４１ａが形成されている。第３の絶縁層４１は、第１の絶縁層４２とは異なる材料で形成されている。具体的には、第３の絶縁層４１の材料は、第１の絶縁層４２に対してエッチングの選択性が高い材料である。

第２の絶縁層４３は、第１の絶縁層４２上に設けられている。第２の絶縁層４３には、第２の穴４３ａが形成されている。第２の穴４３ａは、第１の穴部と第２の穴部とを含んでいる。第１の穴部の内側には、上部電極５０の第１の電極部５０ａの下側部分が設けられている。第２の穴部の内側には、上部電極５０の第２の電極部５０ｂの一部と上述した突出部４２ｂの下側部分４２ｄとが設けられている。上部電極５０についての詳細は後述する。

第２の穴４３ａの第１の穴部の面積ＬＳ１は、積層構造２０からの距離に関係なく変わらない。一方、第２の穴４３ａの第２の穴部の面積ＬＳ２は、積層構造２０に近くなるにしたがって大きくなっている。なお、第２の穴４３ａは、必ずしも第１の穴部と第２の穴部の両方を含まなくてもよく、第２の穴部のみを含む形状であってもよい。

また、第２の絶縁層４３は、第１の絶縁層４２とは異なる材料で形成されている。具体的には、第２の絶縁層４３の材料は、第１の絶縁層４２に対してエッチングの選択性が高い材料である。具体的な第２の絶縁層４３の主成分は、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、シリコンホウ素窒化物（ＳｉＢＮ）、シリコン炭素窒化物（ＳｉＣＮ）、ホウ素窒化物（ＢＮ）、金属酸化物、金属窒化物等の絶縁体の材料から選択される。

第４の絶縁層４４は、第２の絶縁層４３上に設けられている。第４の絶縁層４４には、上部電極５０が貫通可能な第４の穴４４ａが形成されている。第４の絶縁層４４は、シリコン酸化物（ＳｉＯ）で形成されている。第４の絶縁層４４の材料には、第３の絶縁層４１及び第２の絶縁層４３とエッチングの選択性が高く、第１の絶縁層４２とエッチングの選択性が低い材料が用いられる。

上部電極５０は、各穴４２ａ、４３ａ、４１ａ、４４ａを通して積層構造２０に接続している。即ち、各穴４２ａ、４３ａ、４１ａ、４４ａによって貫通穴７０が構成されている。図１では、各穴４２ａ、４３ａ、４１ａ、４４ａは、積層構造２０の真上に位置しており、各穴４２ａ、４３ａ、穴４１ａ、穴４４ａの中心は略一致している。しかしながら、第４の絶縁層４４の第４の穴４４ａの中心については、他の穴４１ａ、４２ａ、４３ａの中心からずれている場合もある。

上部電極５０は、上部電極５０の中の第１の絶縁層４２よりも上側の部分である第１の電極部５０ａと、第１の電極部５０ａよりも下側の部分である第２の電極部５０ｂとを有する。第１の電極部５０ａは、第４の絶縁層４４の第４の穴４４ａ内及び第２の絶縁層４３の第２の穴４３ａの上側の部分（上述した第１の穴部）内に設けられている。第１の電極部５０ａ及び第２の電極部５０ｂは、上から見て略円形である。積層方向に垂直な方向における第１の電極部５０ａの断面積ＥＳ１は、積層方向に垂直な方向における第２の電極部５０ｂの断面積ＥＳ２よりも大きい。上部電極５０の具体的な材料は、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）等から選択される。

図２は、実施形態に係る磁気記憶装置（半導体集積回路装置）の積層構造２０を模式的に示した断面図である。
積層構造２０は、磁性層を有しており、磁性層には、第１の磁性層としての記憶層（storage layer）２４と、第２の磁性層としての参照層（reference layer）２２とが含まれる。また、積層構造２０は、記憶層２４及び参照層２２の他に、下地層（under layer）２５と、非磁性層（nonmagnetic layer）としてのトンネルバリア層（非磁性層）２３と、キャップ層２１とを含んでいる。

下地層２５は、下部電極１２上に設けられており、記憶層２４の下地となる層である。
記憶層（第１の磁性層）２４は、垂直磁化（perpendicular magnetization）を有する（主面に対して垂直な磁化方向を有する）強磁性層（ferromagnetic layer）であり、可変の磁化方向（variable magnetization direction）を有し、少なくとも鉄（Ｆｅ）及びボロン（Ｂ）を含有している。また、記憶層２４は、鉄（Ｆｅ）及びボロン（Ｂ）に加えて、さらにコバルト（Ｃｏ）を含有していてもよい。なお、「磁化方向が可変」とは、所定の書き込み電流に対して磁化方向が変わることを示す。

参照層（第２の磁性層）２２は、垂直磁化を有する強磁性層であり、固定された磁化方向（fixed magnetization direction）を有している。図示していないが、参照層２２は、第１層の部分と第２の層部分とを含んでおり、参照層２２に含まれる第１の層部分は、少なくとも鉄（Ｆｅ）及びボロン（Ｂ）を含有している。また、参照層２２に含まれる第１の層部分は、鉄（Ｆｅ）及びボロン（Ｂ）に加えて、さらにコバルト（Ｃｏ）を含有していてもよい。参照層２２に含まれる第２の層部分は、コバルト（Ｃｏ）と、プラチナ（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）及びパラジウム（Ｐｄ）から選択された少なくとも１つの元素とを含有している。なお、「磁化方向が固定」とは、所定の書き込み電流に対して磁化方向が変わらないことを示す。

トンネルバリア層（非磁性層）２３は、記憶層２４と参照層２２との間に設けられた絶縁層であり、マグネシウム（Ｍｇ）及び酸素（Ｏ）を含有している。
キャップ層２１は、参照層２２と上部電極５０との間に設けられ、所定の金属材料を用いて形成されている。

上述したことからわかるように、本実施形態では、参照層２２が記憶層２４よりも上層側に設けられている。なお、記憶層２４が参照層２２よりも上層側に設けられていてもよい。
次に実施形態に係る磁気記憶装置（半導体集積回路装置）の製造方法を、図３〜図１５を参照して説明する。

まず、半導体基板（図示せず）、ＭＯＳトランジスタ（図示せず）、層間絶縁膜１１及び下部電極１２等を含む下部構造１０を形成する。次に、下部構造１０上に上述した磁性層（参照層２２、記憶層２４）及び非磁性層２３等を含む積層構造２０を形成して、積層構造２０を覆う第３の絶縁層４１を形成する。その結果、図３に示すような状態になる。

次に、図４に示すように、積層構造２０に基づく突出部４２ｂを有し、積層構造２０を覆う第１の絶縁層４２をＨＤＰＣＶＤ(High Density Plasma chemical vapor deposition)法により第３の絶縁層４１上に形成する。ＨＤＰＣＶＤ法は、プラズマＣＶＤの一種であり、バイアス電圧を印加しながらプラズマ成膜していく方法である。第１の絶縁層４２はエッチングされながら成膜されていく。ＨＤＰＣＶＤ法で成膜することで、積層構造２０のパターンに対応する位置に突出部４２ｂが形成される。積層構造２０のパターンに対応する位置とは、積層構造２０の真上（直上）のことである。ここで、突出部４２ｂは円錐の形状をしている。

次に、図５（ａ）に示すように、第１の絶縁層４２上に第１の絶縁層４２とは異なる材料で第２の絶縁層４３を形成する。図５（ａ）では、第２の絶縁層４３は第１の絶縁層４２の突出部４２ｂの頂点を覆わない程度の厚さで形成されている。このとき、第２の絶縁層４３には突出部４２ｂに対応して第２の穴４３ａが形成される。なお、第２の絶縁層４３は、第１の絶縁層４２の突出部４２ｂの頂点を覆う程度の厚さで形成されてもよい。この場合、図５（ｂ）に示すように、第２の絶縁層４３の一部として、第１の絶縁層４２の突出部４２ｂの形状に対応した形状の突出部４３ｅが形成されてもよい。

次に、ＣＭＰ（chemical Mechanical Polishing）により、第１の絶縁層４２（突出部４２ｂ）と第２の絶縁層４３とを研磨することで、第１の絶縁層４２（突出部４２ｂ）と第２の絶縁層４３とを平坦化する。具体的には、第１の絶縁層４２の突出部４２ｂの上側部分４２ｃと、第２の絶縁層４３の上側部分４３ｂとを除去する。この平坦化の結果、図６に示すように、突出部４２ｂの中の上側部分４２ｃを除いた残りの部分である下側部分４２ｄと、第２の絶縁層４３の中の上側部分４３ｂを除いた残りの部分であって、突出部４２ｂの下側部分４２ｄを囲む下側部分４３ｃとが残る。

この平坦化する工程は、第２の絶縁層４３を貫通した突出部４２ｂの下側部分４２ｄの上面の面積ＵＳ１が適切な大きさになるまで第１の絶縁層４２と第２の絶縁層４３とを研磨する。適切な大きさとは、積層構造２０の上面と接する上部電極５０の第２の電極部５０ｂの断面積ＥＳ２として必要な大きさのことである。突出部４２ｂの下側部分４２ｄの上面の面積ＵＳ１が、積層構造２０の上面の面積ＳＳ１未満となるように平坦化が行われる。

なお、この平坦化する工程は、ＣＭＰを実行する時間を制御することで、第１の絶縁層４２（突出部４２ｂ）と第２の絶縁層４３とをどれだけ削るかを制御してもよい。これにより、突出部４２ｂの下側部分４２ｄの上面の面積ＵＳ１を適切な大きさに調整できる。

図５（ｂ）に示すように第２の絶縁層４３が第１の絶縁層４２の突出部４２ｂの頂点を覆うように形成された場合、第１の絶縁層４２及び第２の絶縁層４３が平坦化された結果、第１の絶縁層４２の突出部４２ｂの上側部分４２ｃ、第２の絶縁層４３の上側部分４３ｂ、及び第２の絶縁層４３の突出部４３ｅが除去される。

次に、図７に示すように、平坦化された突出部４２ｂ（下側部分４２ｄ）及び第２の絶縁層４３（下側部分４３ｃ）上に第４の絶縁層４４を形成する。
次に、図８に示すようにマスク層６０を第４の絶縁層４４上に形成する。
次に、積層構造２０に達する貫通穴７０を形成するための工程として、エッチングを行う。本実施形態では、エッチングは、第１のエッチングと第２のエッチングの２段階に分けて行われる。

まず、第１のエッチングを行う。ここでいう第１のエッチングとは、マスク層６０をマスクとして用いて第４の絶縁層４４をエッチングすることと、第２の絶縁層４３の下側部分４３ｃ（図５〜図６におけるＣＭＰを利用した平坦化の工程で残った部分）をマスクとして用いて第１の絶縁層４２をエッチングすることを含む。第１のエッチングは、第３の絶縁層４１に達するまで実行される。

第１のエッチングを実行した結果、図９に示すように、第１の絶縁層４２には第１の穴４２ａが形成され、第４の絶縁層４４には第４の穴４４ａが形成される。なお、第２の穴４３ａは、第２の絶縁層４３を形成する工程において、すでに形成されている（図５（ａ）及び図５（ｂ）参照）。

次に、第２のエッチングを実行する。ここでいう第２のエッチングとは、第１のエッチングを実行する工程においてエッチングされた第１の絶縁層４２をマスクとして用いて第３の絶縁層４１をエッチングすることを含む。ここで、第３の絶縁層４１は第１の絶縁層４２に対してエッチング選択性が高い材料で形成されているため、第３の絶縁層４１をエッチングする際に第１の絶縁層４２がマスクとして機能する。第２のエッチングは、積層構造２０に達するまで実行される。

第２のエッチングを実行した結果、図１０に示すように第３の絶縁層４１に第３の穴４１ａが形成される。この結果、積層構造２０に達する貫通穴７０が形成される。ここで、第１の穴４２ａ及び第３の穴４１ａの面積は、平坦化する工程において形成された突出部４２ｂの下側部分４２ｄの上面の面積ＵＳ１と同じである。

なお、図１０では、第２のエッチングにおいて第２の絶縁層４３もエッチングされているが、第２のエッチングは主に第３の絶縁層４１をエッチングすることを目的としているため、第２の絶縁層４３はエッチングされなくてもよい。
次に、マスク層６０を除去した後、図１１に示すように、第１及び第２のエッチングにより形成された貫通穴７０内に積層構造２０に接続される上部電極５０を形成する。第１の電極部５０ａの直径Ａと第２の電極部５０ｂの直径Ｂとは、Ａ＞Ｂの関係にある。

図１１に示す磁気記憶装置（半導体集積回路装置）の上部電極５０及び積層構造２０の位置関係は、図１２に示されている。図１２には、図１１に示す磁気記憶装置（半導体集積回路装置）は、上部電極５０の第１の電極部５０ａの中心Ａ１の位置と上部電極５０の第２の電極部５０ｂの中心Ｂ１の位置とが略一致していることが示されている。また、図１２には、上部電極５０の第１の電極部５０ａの中心Ａ１の位置と、積層構造２０の上面の中心Ｃ１の位置が略一致していることが示されている。しかしながら、上部電極５０の第１の電極部５０ａの中心Ａ１の位置と、積層構造２０の上面の中心Ｃ１の位置とが必ずしも図１２で示すように一致するとは限らない。マスク層６０を形成する工程において、必ずしもマスク層６０の開口の中心の位置が積層構造２０の上面の中心Ｃ１の位置に一致するように形成されるとは限らないからである。

例えば、図１３に示す位置にマスク層６０が形成された場合、第１及び第２のエッチングを実行することで形成される貫通穴の形状は、図１０に示す貫通穴７０の形状とは異なる。図１０に示す貫通穴７０とは異なる形状の貫通穴内に上部電極５０を形成した場合、上部電極５０の形状は図１４に示すようになる。図１４に示す磁気記憶装置（半導体集積回路装置）の上部電極５０及び積層構造２０の位置関係は、図１５に示されている。図１５には、上部電極５０の第１の電極部５０ａの中心Ａ１の位置と、第２の電極部５０ｂの中心Ｂ１の位置とがずれていることが示されている。また、図１５には、上部電極５０の第１の電極部５０ａの中心Ａ１の位置と、積層構造２０の上面の中心Ｃ１の位置とがずれていることが示されている。

しかしながら、このような場合であっても第２の絶縁層４３の下側部分４３ｃをマスクとして第１の絶縁層４２及び第３の絶縁層４１をエッチングすることで、第１の穴４２ａ及び第３の穴４１ａは、積層構造２０の真上に形成される。また、第１の穴４２ａ及び第３の穴４１ａの面積は、突出部４２ｂの下側部分４２ｄの上面の面積ＵＳ１と同じ大きさで形成される。突出部４２ｂの下側部分４２ｄの上面の面積ＵＳ１が、積層構造２０の上面の面積ＳＳ１未満になるように平坦化する工程が実行されているため、第１の穴４２ａ及び第３の穴４１ａの面積は、積層構造２０の上面の面積ＳＳ１未満になるように形成される。これにより、上部電極５０の第２の電極部５０ｂは、積層構造２０の上面の範囲内に接するように形成することができる。

したがって、上部電極５０を積層構造２０の適切な位置に適切な大きさで形成することができる。
本実施形態における磁気記憶装置（半導体集積回路装置）の製造方法の効果について、図１６及び図１７に示す比較例を用いて説明する。
比較例の磁気記憶装置（半導体集積回路装置）の製造方法では、第２の絶縁層４３を形成しない。下部構造１０上に積層構造２０を形成し、その積層構造２０を覆うように第３の絶縁層４１と第１の絶縁層４２とを形成する。そして、第１の絶縁層４２の上にマスク層を形成し、そのマスク層をマスクとして第１の絶縁層４２と第３の絶縁層４１とをエッチングする。そして、そのエッチングにより形成された貫通穴７０内に上部電極５０を形成する。

比較例の方法において、マスク層の開口の中心の位置と積層構造２０の上面の中心の位置とがずれた状態で第１の絶縁層４２と第３の絶縁層４１とをエッチングすると、貫通穴７０を積層構造２０の上面の範囲内に形成できない場合がある。
このため、マスク層の形成位置が積層構造２０に対してずれると、図１６で示すように貫通穴７０が積層構造２０の上面だけでなく側面にも達する場合がある。この場合、上部電極５０を形成する前段階における貫通穴７０を洗浄する工程において、積層構造２０に含まれる磁性層の一部が酸化されて高抵抗層に変化する等、磁気記憶装置（半導体集積回路装置）の特性上望ましくないことが生じる。そして、貫通穴７０内に上部電極５０を形成した場合、図１６に示すように、上部電極５０が積層構造２０の上面だけでなく積層構造２０の側面にも接するように形成される。

また、マスク層を積層構造２０に対応する位置に形成できなかった場合に、第１の絶縁層４２と第３の絶縁層４１とをエッチングすることで、貫通穴７０が下部電極１２にまで達することがある。この場合、その貫通穴７０内に上部電極５０を形成すると、図１７に示すように上部電極５０が積層構造２０の側面及び下部電極１２にも接するように形成されてしまう。このため、上部電極５０と下部電極１２が導通すること、トンネルバリア層２３の上下に形成された参照層２２と記憶層２４とが導通すること等の不都合が生じる。

しかしながら、本実施形態によれば、突出部４２ｂを利用して貫通穴７０を形成することにより、貫通穴７０の中で第２の電極部５０ｂを通す部分である第１の穴４２ａ及び第３の穴４１ａの中心の位置と、積層構造２０の上面の中心の位置とを略一致させることができる。また、突出部４２ｂの下側部分４２ｄの上面の面積ＵＳ１を積層構造２０の上面の面積ＳＳ１未満になるように平坦化する工程が実行されるため、第１の穴４２ａ及び第３の穴４１ａの面積を、積層構造２０の上面の面積ＳＳ１よりも小さくすることができる。

このため、本実施形態における製造方法を利用して形成された貫通穴７０内に上部電極５０を形成すれば、上部電極５０の第２の電極部５０ｂは積層構造２０の上面の範囲内に接するように形成できるので、上部電極５０が積層構造２０の側面や下部電極１２に接するように形成されることを防ぐことができる。即ち、上部電極５０を積層構造２０に対して適切な位置に形成することができる。

したがって、上述した比較例における問題点を解消することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…下部構造 １１…層間絶縁膜 １２…下部電極
２０…積層構造 ２１…キャップ層 ２２…参照層
２３…トンネルバリア層（非磁性層） ２４…記憶層 ２５…下地層
４１…第３の絶縁層 ４１ａ…第３の穴
４２…第１の絶縁層 ４２ａ…第１の穴 ４２ｂ…突出部
４２ｃ…上側部分 ４２ｄ…下側部分
４３…第２の絶縁層 ４３ａ…第２の穴
４３ｂ…上側部分 ４３ｃ…下側部分 ４３ｅ…突出部
４４…第４の磁性層 ４４ａ…第４の穴
５０…上部電極 ５０ａ…第１の電極部 ５０ｂ…第２の電極部
６０…マスク層 ７０…貫通穴

Claims (10)

1. 磁性層を含む積層構造と、
   前記積層構造を覆い、前記積層構造に基づく突出部を含む第１の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層上に設けられ、前記第１の絶縁層とは異なる材料で形成された第２の絶縁層と、
   前記積層構造に接続された電極とを備え、
   前記第１の絶縁層は、前記第１の絶縁層を貫通する第１の穴を有し、
   前記電極は、少なくとも前記第１の穴を通して前記積層構造に接続され、
   前記第２の絶縁層は、内側に前記電極の一部と前記突出部とが設けられた第２の穴を有し、
   前記第２の穴は、前記積層構造に近くなるにしたがって面積が大きくなっている部分を含むことを特徴とする磁気記憶装置。
2. 前記積層構造と前記第１の絶縁層との間に設けられ、第３の穴を有し、前記第１の絶縁層とは異なる材料で形成された第３の絶縁層をさらに備え、
   前記電極は、前記第３の穴をさらに通して前記積層構造に接続されていることを特徴とする請求項１記載の磁気記憶装置。
3. 前記第２の絶縁層上に設けられ、第４の穴を有する第４の絶縁層をさらに備え、
   前記電極は、前記第４の穴をさらに通して前記積層構造に接続されていることを特徴とする請求項２記載の磁気記憶装置。
4. 前記第１の穴及び前記第２の穴は、前記積層構造の真上に位置することを特徴とする請求項１記載の磁気記憶装置。
5. 前記電極は、前記第１の絶縁層の前記突出部よりも上側の部分である第１の電極部と、前記第１の電極部よりも下側の部分である第２の電極部とを備え、
   前記積層構造の積層方向に垂直な方向における前記第１の電極部の断面積は、前記積層方向に垂直な方向における前記第２の電極部の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の磁気記憶装置。
6. 前記第２の絶縁層の主成分は、シリコン窒化物、シリコンホウ素窒化物、シリコン炭素窒化物、ホウ素窒化物、金属酸化物、金属窒化物から選択されることを特徴とする請求項１記載の磁気記憶装置。
7. 前記積層構造は、可変の磁化方向を有する第１の磁性層と、固定された磁化方向を有する第２の磁性層と、前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に設けられた非磁性層とを含むことを特徴とする請求項１記載の磁気記憶装置。
8. 下部構造上に、磁性層を含む積層構造を形成する工程と、
   前記積層構造を覆い、前記積層構造に基づく突出部を有する第１の絶縁層を形成する工程と、
   前記第１の絶縁層上に第１の絶縁層とは異なる材料で第２の絶縁層を形成する工程と、
   前記第２の絶縁層の上側部分及び前記突出部の上側部分を除去して、前記突出部の下側部分と前記突出部の下側部分を囲む前記第２の絶縁層の下側部分とを残す工程と、
   前記積層構造に達する貫通穴を形成する工程と、
   前記貫通穴内に前記積層構造に接続される電極を形成する工程とを備え、
   前記積層構造に達する貫通穴を形成する工程は、前記第２の絶縁層の前記下側部分をマスクとして用いて前記第１の絶縁層をエッチングする工程を少なくとも含むことを特徴とする磁気記憶装置の製造方法。
9. 前記第１の絶縁層を形成する前に、前記積層構造を覆う第３の絶縁層を形成する工程をさらに備え、
   前記積層構造に達する貫通穴を形成する工程は、前記エッチングされた第１の絶縁層をマスクとして用いて前記第３の絶縁層をエッチングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項８記載の磁気記憶装置の製造方法。
10. 前記突出部の前記下側部分上及び前記第２の絶縁層の前記下側部分上に第４の絶縁層を形成する工程と、
    前記第４の絶縁層上にマスク層を形成する工程と、
    をさらに備え、
    前記積層構造に達する貫通穴を形成する工程は、前記マスク層をマスクとして用いて前記第４の絶縁層をエッチングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項８記載の磁気記憶装置の製造方法。

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