專利名稱：：非易失性磁存儲(chǔ)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種非易失性磁存儲(chǔ)裝置。
背景技術(shù)：
：隨著信息和通信設(shè)備(特別是諸如便攜式終端的個(gè)人小型產(chǎn)品)的廣泛普及，要求形成該設(shè)備的存儲(chǔ)元件和邏輯元件的各種半導(dǎo)體裝置具有更高的性能更高的集成度、更高的速度、更低的功耗等。特別地，非易失性存儲(chǔ)器被認(rèn)為對(duì)于網(wǎng)絡(luò)無(wú)處不在的時(shí)代是必不可少的。即使在電源耗盡或出現(xiàn)問(wèn)題或者服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)之間由于某種故障斷開(kāi)時(shí)，重要信息能夠由非易失性存儲(chǔ)器保存和保護(hù)。另外，近來(lái)的便攜式設(shè)備被設(shè)計(jì)為通過(guò)允許不必要的電路塊待機(jī)而盡可能減小功耗。如果能夠?qū)崿F(xiàn)用作高速工作存儲(chǔ)器和大容量存儲(chǔ)存儲(chǔ)器的非易失性存儲(chǔ)器，則能夠消除浪費(fèi)功耗和存儲(chǔ)器。另外，如果能夠?qū)崿F(xiàn)高速和大容量的非易失性存儲(chǔ)器，則能夠使用"即時(shí)開(kāi)啟"功能，其當(dāng)接通電源時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)即時(shí)啟動(dòng)。作為非易失性存儲(chǔ)器，可以提到使用半導(dǎo)體材料的閃存和使用鐵電材料的鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(FERAM)等。然而，閃存的缺點(diǎn)在于微秒級(jí)別的緩慢寫(xiě)入速度。另一方面，在FERAM中，可重寫(xiě)次數(shù)是1012到1014。已指出的問(wèn)題是FERAM的可重寫(xiě)次數(shù)不足以使用FERAM替代SRAM或DRAM，以及鐵電層的微加工困難。至于沒(méi)有這些缺點(diǎn)的非易失性存儲(chǔ)器，稱為MRAM(磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)的非易失性磁存儲(chǔ)元件引起關(guān)注。在MRAM中，由于近來(lái)TMR(隧道磁阻)材料的特性的改進(jìn)，使用TMR效應(yīng)的MRAM引起很多關(guān)注。TMR型MRAM具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)并且容易標(biāo)準(zhǔn)化，并具有很多可重寫(xiě)次數(shù)，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)磁矩旋轉(zhuǎn)而執(zhí)行記錄。另外，對(duì)于訪問(wèn)時(shí)間，期望非常高的速度，據(jù)說(shuō)MRAM已工作于100MHz。現(xiàn)在，在MRAM中，為了穩(wěn)定地保持記錄信息，記錄信息的記錄層必須具有一定矯頑力。另一方面，為了重寫(xiě)記錄信息，一定程度的電流應(yīng)該在比特線中流動(dòng)。然而，隨著MRAM小型化，比特線變得更細(xì)，難以流動(dòng)足夠的電流。因此，作為利用更小電流實(shí)現(xiàn)磁化反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，使用通過(guò)自旋注入來(lái)磁化反轉(zhuǎn)的自旋注入磁阻效應(yīng)元件引起關(guān)注(例如參見(jiàn)JP-A-2003-17782)。這里，自旋注入磁化反轉(zhuǎn)是這樣的現(xiàn)象通過(guò)磁性材料自旋極化的電子被注入到另一磁性材料，由此，在另一磁性材料中發(fā)生磁化反轉(zhuǎn)。在自旋注入磁阻效應(yīng)元件中，與MRAM相比，裝置結(jié)構(gòu)可以更簡(jiǎn)單。另外，由于使用了自旋注入磁化反轉(zhuǎn)，與通過(guò)外部磁場(chǎng)執(zhí)行磁化反轉(zhuǎn)的MRAM相比，該元件具有這樣的優(yōu)點(diǎn)即使當(dāng)該元件進(jìn)一步小型化時(shí)，寫(xiě)入電流也不增加，以及單元區(qū)域能夠減小。然而，隨著小型化，由于熱擾動(dòng)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)保留特性的惡化成為問(wèn)題。現(xiàn)有技術(shù)的平面內(nèi)磁化型自旋注入磁阻效應(yīng)元件中，記錄層的形狀磁各向異性被用于記錄和保持?jǐn)?shù)據(jù)。另外，為了解決由于熱擾動(dòng)等導(dǎo)致的數(shù)據(jù)保留特性的惡化問(wèn)題，大多使用記錄層的沿易磁化軸的長(zhǎng)度和難磁化軸的長(zhǎng)度之比(縱橫比)。因此，這個(gè)解決方案中，難以進(jìn)一步減小單元尺寸。
發(fā)明內(nèi)容另一方面，記錄層中的易磁化軸朝向垂直方向的垂直磁化型自旋注入磁阻效應(yīng)元件具有獨(dú)立于用于數(shù)據(jù)保留的形狀磁各向異性的結(jié)構(gòu)，并且單元尺寸能夠減小。然而，通常，具有垂直方向的晶體磁各向異性的材料具有低極化性，并具有小MR(磁致電阻)。另一方面，具有高極化性的材料具有平面內(nèi)方向的晶體磁各向異性，因此，難以用于垂直磁化型。解決這個(gè)問(wèn)題的方法公開(kāi)于例如JP-T-2007-525847。該方法中，應(yīng)力增加層被插入到自旋注入磁阻效應(yīng)元件中提供的記錄層中，并且磁各向異性由磁致伸縮所提供。然而，由于應(yīng)力增加層被插入到記錄層中，磁特性惡化并且極化性減小，由此MR減小。因此，需要一種垂直磁化型非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其使記錄層中的易磁化軸朝向垂直方向，并具有能更可靠地朝向所述記錄層中的易磁化軸的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的包括磁阻效應(yīng)元件的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，所述磁阻效應(yīng)元件包括(A)具有記錄層的層疊結(jié)構(gòu)，在所述記錄層中易磁化軸朝向垂直方向；(B)第一配線，電連接到層疊結(jié)構(gòu)的下部；(C)第二配線，電連接到層疊結(jié)構(gòu)的上部，其中具有比形成記錄層的材料的楊氏模量值更高的楊氏模量值的高楊氏模量區(qū)域被設(shè)置成靠近層疊結(jié)構(gòu)的側(cè)表面。根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的包括磁阻效應(yīng)元件的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，所述磁阻效應(yīng)元件包括(A)具有記錄層的層疊結(jié)構(gòu)，在所述記錄層中易磁化軸朝向垂直方向；(B)第一配線，電連接到層疊結(jié)構(gòu)的下部；(C)第二配線，電連接到層疊結(jié)構(gòu)的上部，其中具有比形成記錄層的材料的楊氏模量值更低的楊氏模量值的低楊氏模量區(qū)域被提供于層疊結(jié)構(gòu)上方、層疊結(jié)構(gòu)下方、或者層疊結(jié)構(gòu)的上方和下方。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置中，具有比形成記錄層的材料的楊氏模量值更高的楊氏模量值的高楊氏模量區(qū)域被設(shè)置成靠近層疊結(jié)構(gòu)的側(cè)表面。因此，壓縮應(yīng)力被施加于記錄層，并且記錄層的垂直磁各向異性和磁阻增加。另外，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置中，具有比形成記錄層的材料的楊氏模量值更低的楊氏模量值的低楊氏模量區(qū)域(高應(yīng)力區(qū)域)被提供于層疊結(jié)構(gòu)上方和/或下方。因此，在記錄層中出現(xiàn)內(nèi)部應(yīng)力，并且記錄層的垂直磁各向異性和磁阻增加。另外，結(jié)果，記錄層中的易磁化軸能更可靠地定向。圖1是例子1的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。圖2示意性地表示例子1的非易失性磁存儲(chǔ)裝置中的層疊結(jié)構(gòu)、第一配線、第二配線和高楊氏模量區(qū)的布置條件。圖3是例子2的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。圖4是例子3的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。圖5是例子4的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。圖6是例子5的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。圖7是例子6的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。圖8是例子7的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。圖9是例子8的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。圖10是例子9的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。圖11是例子10的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。圖12是例子11的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。圖13A是使用自旋注入磁化反轉(zhuǎn)的自旋注入磁阻效應(yīng)元件的概念圖和磁化反轉(zhuǎn)層的示意平面圖，圖13B是具有雙自旋濾波器結(jié)構(gòu)的自旋注入磁阻效應(yīng)元件的概念圖。具體實(shí)施例方式將參照附圖根據(jù)例子對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，本發(fā)明不限于這些例子并且這些例子中的各種數(shù)值和材料為了說(shuō)明目的而示出。將按下面次序來(lái)解釋。1、根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的一般解釋2、例子1(根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置)3、例子2(例子1的修改)4、例子3(例子2的修改)5、例子4(根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置)6、例子5(例子4的修改)7、例子6(例子4和例子5的修改)8、例子7(例子4的另一修改)9、例子8(例子5的修改)10、例子9(例子6的修改)11、例子10(例子4的另一修改)12、例子11(例子4的另一修改和其它)[根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的一般解釋]根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置可具有這樣的結(jié)構(gòu)具有比形成記錄層的材料的楊氏模量值更高的楊氏模量值的高楊氏模量區(qū)域被設(shè)置成靠近層疊結(jié)構(gòu)的側(cè)表面。為了方便，這種結(jié)構(gòu)稱為"具有2A結(jié)構(gòu)的非易失性磁存儲(chǔ)裝置"。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置或具有2A結(jié)構(gòu)的非易失性磁存儲(chǔ)裝置中，通過(guò)提供高楊氏模量區(qū)，把壓縮應(yīng)力施加于記錄層，并且記錄層的垂直磁各向異性增加。另外，層疊結(jié)構(gòu)可具有磁化基準(zhǔn)層并具有這樣的形式通過(guò)提供高楊氏模量區(qū)，把壓縮應(yīng)力施加于記錄層和磁化基準(zhǔn)層，并且記錄層和磁化基準(zhǔn)層的垂直磁各向異性增加。通過(guò)采用這種形式，記錄層的垂直磁各向異性進(jìn)一步增加，并且記錄層的易磁化軸能更可靠地朝向垂直方向。具有上述優(yōu)選形式和結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置或具有2A結(jié)構(gòu)的非易失性磁存儲(chǔ)裝置中，高楊氏模量區(qū)域可具有從第二配線延伸的結(jié)構(gòu)，但不限于此。優(yōu)選地，具有上述優(yōu)選形式和結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置或具有2A結(jié)構(gòu)的非易失性磁存儲(chǔ)裝置可滿足下面的表達(dá)式EH_E0>1X10"Pa(100GPa)優(yōu)選地，EH_E。>3X10"Pa(300GPa)其中高楊氏模量區(qū)域的楊氏模量是E"形成記錄層的材料的楊氏模量是E。。作為形成高楊氏模量區(qū)域的材料，可采用導(dǎo)電材料。具體地，高楊氏模量區(qū)域可具有這樣的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括從包含下述材料的組中選擇的至少一種材料銥(Ir)、錸(Re)、銠(Rh)、釕(Ru)、鉬(Mo)、鴇(W)、氮化鈦(TiN)、硼化鈦(TiB》、硼化鋯(Z鳴)、氮化鋯(ZrN)、硼化釩(VB》、硼化鈮(NbB2)、硼化鉭(TaB》、硼化鉻(CrB2)、硼化鉬(Mo2B5)、硼化鎢(W2B5)、碳化鈮(NbC)、碳化鉭(TaC)和碳化鴇(WC)?？商鎿Q地，形成高楊氏模量區(qū)域的材料可適當(dāng)?shù)貜睦缇哂械扔诨虼笥?X10"Pa的楊氏模量的材料中選擇?；蛘撸纬筛邨钍夏Ａ繀^(qū)域的材料可適當(dāng)?shù)貜哪軌蛳蛴涗泴邮┘訌腎X108Pa到5X109Pa的壓縮應(yīng)力的材料中選擇。在包括具有包含上述優(yōu)選形式和結(jié)構(gòu)的2A結(jié)構(gòu)的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置中，通過(guò)提供低楊氏模量區(qū)域在記錄層中出現(xiàn)內(nèi)部應(yīng)力，并且記錄層的垂直磁各向異性增加。另外，層疊結(jié)構(gòu)可具有磁化基準(zhǔn)層并具有這樣的形式通過(guò)提供低楊氏模量區(qū)域，在記錄層和磁化基準(zhǔn)層中出現(xiàn)內(nèi)部應(yīng)力，并且記錄層的垂直磁各向異性和磁化基準(zhǔn)層的垂直磁各向異性增加。通過(guò)采用這種形式，記錄層的垂直磁各向異性進(jìn)一步增加，并且記錄層的易磁化軸能更可靠地朝向垂直方向。另外，包括具有包含上述優(yōu)選形式和結(jié)構(gòu)的2A結(jié)構(gòu)的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置可具有這樣的結(jié)構(gòu)低楊氏模量區(qū)域被提供于層疊結(jié)構(gòu)的上部和第二配線之間?？商鎿Q地，該裝置可具有這樣的結(jié)構(gòu)低楊氏模量區(qū)域被提供于層疊結(jié)構(gòu)的下部和第一配線之間?；蛘?，該裝置可具有這樣的結(jié)構(gòu)第一低楊氏模量區(qū)域被提供于層疊結(jié)構(gòu)的下部和第一配線之間，第二低楊氏模量區(qū)域被提供于層疊結(jié)構(gòu)的上部和第二配線之間。在低楊氏模量區(qū)域(或第二低楊氏模量區(qū)域)被提供于層疊結(jié)構(gòu)的上部和第二配線之間的結(jié)構(gòu)中，連接部分被提供于層疊結(jié)構(gòu)的上部和第二配線之間，并且該連接部分可具有與低楊氏模量區(qū)域(或第二低楊氏模量區(qū)域)對(duì)應(yīng)的形式，或者可具有采用第二配線的層疊結(jié)構(gòu)和至少在層疊結(jié)構(gòu)附近的低楊氏模量區(qū)域(或第二低楊氏模量區(qū)域)的形式。類似地，在低楊氏模量區(qū)域(或第一低楊氏模量區(qū)域)被提供于層疊結(jié)構(gòu)的下部和第一配線之間的結(jié)構(gòu)中，連接部分被提供于層疊結(jié)構(gòu)的下部和第一配線之間，并且該連接部分可具有與低楊氏模量區(qū)域(或第一低楊氏模量區(qū)域)對(duì)應(yīng)的形式，或者可具有采用第一配線的層疊結(jié)構(gòu)和至少在層疊結(jié)構(gòu)附近的低楊氏模量區(qū)域(或第一低楊氏模量區(qū)域)的形式?；蛘撸蜅钍夏Ａ繀^(qū)域可被提供于層疊結(jié)構(gòu)的上部之上，第二配線在它們之間，低楊氏模量區(qū)域可被提供于層疊結(jié)構(gòu)的下部之下，第一配線在它們之間，或者第一低楊氏模量區(qū)域可被提供于層疊結(jié)構(gòu)的下部之下，第一配線在它們之間，第二低楊氏模量區(qū)域可被提供于層疊結(jié)構(gòu)的上部之上，第二配線在它們之間。另外，優(yōu)選地，包括具有包含上述優(yōu)選形式和結(jié)構(gòu)的2A結(jié)構(gòu)的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝可滿足下面表達(dá)式E。-EL>1X10"Pa(100GPa)優(yōu)選地，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中低楊氏模量區(qū)域的楊氏模量是&，形成記錄層的材料的楊氏模量是E。。至于形成低楊氏模量區(qū)域的材料，可采用導(dǎo)電材料或絕緣材料，或者根據(jù)情況，低楊氏模量區(qū)域可由空腔形成。這里，在低楊氏模量區(qū)域由導(dǎo)電材料形成的情況下，低楊氏模量區(qū)域可具有這樣的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括從包含下述材料的組中選擇的至少一種材料金(Au)、銀(Ag)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鎂(Mg)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鈮(Nb)和鈦(Ti)或者所述金屬的合金(例如Cu合金或Al合金)。包括各種上述優(yōu)選實(shí)施例和結(jié)構(gòu)的根據(jù)第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置中，磁阻效應(yīng)元件可包括自旋注入磁阻效應(yīng)元件。為了說(shuō)明的目的，各種金屬材料和金屬合金材料的楊氏模量值示出在下面表l。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>包括各種上述優(yōu)選形式和結(jié)構(gòu)的根據(jù)第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置(以下這些非易失性磁存儲(chǔ)裝置可統(tǒng)一簡(jiǎn)稱為"根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置")中，考慮到確保記錄層中易磁化軸的方向的可使用性和一致性，希望所述層疊結(jié)構(gòu)的固體形狀是圓柱形。另外，在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置中，作為靠近層疊結(jié)構(gòu)的側(cè)表面設(shè)置的高楊氏模量區(qū)域的固體形狀，可采用中空?qǐng)A柱形。絕緣材料層或絕緣體膜可被提供于高楊氏模量區(qū)域和層疊結(jié)構(gòu)的側(cè)表面之間。另一方面，在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置中，作為低楊氏模量區(qū)域的固體形狀，可采用盤(pán)形或圓柱形。在低楊氏模量區(qū)域(或第二低楊氏模量區(qū)域)被提供于層疊結(jié)構(gòu)的上部和第二配線之間、或者低楊氏模量區(qū)域(或第一低楊氏模量區(qū)域)被提供于層疊結(jié)構(gòu)的下部和第一配線之間的情況下，這些低楊氏模量區(qū)域的固體形狀可以是盤(pán)形或圓柱形，其具有與圓柱形層疊結(jié)構(gòu)的直徑相同的直徑或比圓柱形層疊結(jié)構(gòu)的直徑更大的直徑(例如，等于或大于圓柱形層疊結(jié)構(gòu)的直徑兩倍的直徑)。在連接部分對(duì)應(yīng)于低楊氏模量區(qū)域(或第一低楊氏模量區(qū)域或第二低楊氏模量區(qū)域)的情況下，低楊氏模量區(qū)域(或第一低楊氏模量區(qū)域或第二低楊氏模量區(qū)域)的固體形狀可以是盤(pán)形或圓柱形，其具有與圓柱形層疊結(jié)構(gòu)的直徑相同的直徑。另一方面，在低楊氏模量區(qū)域(或第二低楊氏模量區(qū)域)被提供于層疊結(jié)構(gòu)的上部上方、并且第二配線在它們之間，或者低楊氏模量區(qū)域(或第一低楊氏模量區(qū)域)被提供于層疊結(jié)構(gòu)的下部下方、并且第一配線在它們之間的情況下，這些低楊氏模量區(qū)域的固體形狀可以是盤(pán)形或圓柱形，其具有與圓柱形層疊結(jié)構(gòu)的直徑相同的直徑或比圓柱形層疊結(jié)構(gòu)的直徑更大的直徑(例如，等于或大于圓柱形層疊結(jié)構(gòu)的直徑兩倍的直徑)。0070]自旋注入磁阻效應(yīng)元件可具有這樣的結(jié)構(gòu)具有TMR效應(yīng)或GMR效應(yīng)的層疊結(jié)構(gòu)由磁化基準(zhǔn)層(也稱為錨定層)、非磁性材料膜、用于存儲(chǔ)信息的記錄層(也稱為磁化反轉(zhuǎn)層或自由層)形成。另外，當(dāng)自旋極化電流從記錄層流到磁化基準(zhǔn)層時(shí)，自旋極化電子從磁化基準(zhǔn)層注入到記錄層，并且磁化基準(zhǔn)層的磁化方向和記錄層的磁化方向平行對(duì)齊。另一方面，當(dāng)自旋極化電流從磁化基準(zhǔn)層流到記錄層時(shí)，自旋極化電子從記錄層注入到磁化基準(zhǔn)層，具有與磁化基準(zhǔn)層平行的自旋的電子被透射，具有與磁化基準(zhǔn)層反平行的自旋的電子被反射，結(jié)果，記錄層的磁化方向和磁化基準(zhǔn)層的磁化方向反平行對(duì)齊?？商鎿Q地，該元件可具有這樣的結(jié)構(gòu)具有TMR效應(yīng)或GMR效應(yīng)的層疊結(jié)構(gòu)由磁化基準(zhǔn)層、非磁性材料膜、記錄層、非磁性材料膜和磁化基準(zhǔn)層形成。這種結(jié)構(gòu)中，須提供位于記錄層上面和下面的兩個(gè)非磁性材料膜之間的磁致電阻的變化之差。至于形成記錄層的材料，例子可包括鐵磁材料(諸如，鎳(Ni)、鐵(Fe)和鈷(Co))的合金(例如，Co-Fe、Co-Fe-B、Co-Fe-Ni、Fe-Pt、Ni-Fe等)，或通過(guò)向合金中加入釓(Gd)形成的合金。另外，為了進(jìn)一步增加垂直磁各向異性，重稀土(諸如鋱(Tb)、鏑(Dy)或鈥(Ho))可加入到合金，或者可堆疊包含它們的合金。記錄層的結(jié)晶度本質(zhì)上是任意的，它可以是多晶體、單晶體或非晶體。另外，記錄層可具有單層結(jié)構(gòu)、通過(guò)層疊如上所述多個(gè)不同鐵磁材料層形成的多層結(jié)構(gòu)、或通過(guò)層疊鐵磁材料層和非磁性材料層形成的多層結(jié)構(gòu)。由磁化基準(zhǔn)層、非磁性材料膜和記錄層形成的具有TMR效應(yīng)的層疊結(jié)構(gòu)指的是這樣的結(jié)構(gòu)用作隧道絕緣體膜的非磁性材料膜被夾在包括磁性材料的磁化基準(zhǔn)層和包括磁性材料的記錄層之間。另外，作為磁化基準(zhǔn)層和第一配線(或第二配線)之間的電連接條件，可采用第一配線(或第二配線)直接連接到磁化基準(zhǔn)層的形式，或者可采用第一配線(或第二配線)經(jīng)過(guò)反鐵磁性材料層連接到磁化基準(zhǔn)層的形式。在磁化基準(zhǔn)層連接到第一配線時(shí)，自旋極化電流經(jīng)過(guò)磁化基準(zhǔn)層從第一配線被注入到記錄層，或者在磁化基準(zhǔn)層連接到第二配線時(shí)，經(jīng)過(guò)磁化基準(zhǔn)層從第二配線被注入到記錄層，由此，記錄層中的磁化方向朝向第一方向(與易磁化軸平行的方向)或第二方向(與第一方向相反的方向)，并且信息被寫(xiě)在記錄層中。至于形成磁化基準(zhǔn)層的材料，可采用形成記錄層的上述材料，或者可采用Co-Tb、Co-Pt。另外，磁化基準(zhǔn)層可具有有著層疊亞鐵磁結(jié)構(gòu)(具有反鐵磁耦合的層疊結(jié)構(gòu)，也稱為合成反鐵磁體(SAF))的構(gòu)造，或者可具有有著靜磁耦合的構(gòu)造，或者反鐵磁性材料層可被提供為與磁化基準(zhǔn)層相鄰。層疊亞鐵磁結(jié)構(gòu)指的是這樣的結(jié)構(gòu)具有例如磁性材料層/釕(Ru)層/磁性材料層的三層結(jié)構(gòu)(具體地，例如CoFe/Ru/CoFe的三層結(jié)構(gòu)、或CoFeB/Ru/CoFeB的三層結(jié)構(gòu))，并具有根據(jù)釕層的厚度，使兩個(gè)磁性材料層之間的夾層交換耦合變?yōu)榉创呕蜩F磁。例如，在S.S.，Parkinetal.，PhysicalReviewLetters,7May，pp.2304-2307(1990)報(bào)告了該結(jié)構(gòu)。需要注意，使兩個(gè)磁性材料層之間的夾層交換耦合變?yōu)榉创诺慕Y(jié)構(gòu)被稱為層疊亞鐵磁結(jié)構(gòu)。另外，具有通過(guò)從磁性材料層的端表面的漏磁場(chǎng)獲得反鐵磁耦合的兩個(gè)磁性材料層的結(jié)構(gòu)稱為靜磁耦合結(jié)構(gòu)。至于形成反鐵磁性材料層的材料，可采用鐵錳合金、鎳錳合金、鉬錳合金、銥錳合金、銠錳合金、氧化鈷和氧化鎳。為了提高反鐵磁性材料層的結(jié)晶度，包括Ta、Cr、Ru、Ti等的基膜可形成于第一配線(或第二配線)和反鐵磁性材料層之間。至于形成構(gòu)成自旋注入磁阻效應(yīng)元件中具有TMR效應(yīng)的層疊結(jié)構(gòu)的非磁性材料膜的材料，可采用絕緣材料，諸如氧化鎂(Mg0)、氮化鎂、氧化鋁(A10》、氮化鋁(A1N)、氧化硅、氮化硅、Ti02或Cr203、Ge、NiO、CdOx、Hf02、Ta205、BN或ZnS。另一方面，至于形成構(gòu)成具有GMR效應(yīng)的層疊結(jié)構(gòu)的非磁性材料膜的材料，可采用導(dǎo)電材料，諸如Cu、Ru、Cr、Au、Ag、Pt或Ta和這些材料的合金。如果導(dǎo)電率高(電阻率是幾百微歐姆，cm或更小)，則材料可以是任意非磁性材料，并且希望適當(dāng)?shù)剡x擇難以與記錄層和磁化基準(zhǔn)層產(chǎn)生分界面反應(yīng)的材料。例如，通過(guò)氧化或氮化利用濺射法形成的金屬膜能夠獲得包括絕緣材料的非磁性材料膜。更具體地，當(dāng)氧化鋁(A10x)或氧化鎂(Mg0)用作形成非磁性材料膜的絕緣材料時(shí)，例如，方法例子可包括在大氣中氧化通過(guò)濺射法形成的鋁或鎂的方法、在大氣中對(duì)通過(guò)濺射法形成的鋁或鎂進(jìn)行等離子體氧化的方法、利用IPC等離子體氧化通過(guò)濺射法形成的鋁或鎂的方法、在氧氣中自然氧化通過(guò)濺射法形成的鋁或鎂的方法、利用氧自由基氧化通過(guò)濺射法形成的鋁或鎂的方法、在應(yīng)用紫外光的同時(shí)在氧氣中自然氧化通過(guò)濺射法形成的鋁或鎂的方法、通過(guò)反應(yīng)濺射法沉積鋁或鎂的方法、和通過(guò)濺射法沉積氧化鋁(A10x)或氧化鎂(Mg0)的方法。上述各個(gè)層能夠通過(guò)物理氣相沉積法(PVD法)或化學(xué)氣相沉積法(CVD法)形成，PVD法的例子包括濺射法、離子束沉積法和真空沉積法，CVD法由ALD(原子激光沉積)法所代表。另外，這些層的圖案化能夠通過(guò)反應(yīng)離子蝕刻法(RIE法)或離子減薄法(離子束蝕刻法)執(zhí)行。第一配線和第二配線具有Cu、Al、Au、Pt、Ti等的單層結(jié)構(gòu)，或者可具有包括Cr、Ti等的基礎(chǔ)層和其上形成的Cu層、Au層、Pt層等的層疊結(jié)構(gòu)。另外，配線可具有Ta等的單層結(jié)構(gòu)，或具有Cu、Ti等的層疊結(jié)構(gòu)。這些電極可通過(guò)例如濺射法的PVD法形成。需要注意，在高楊氏模量區(qū)域從第二配線延伸的結(jié)構(gòu)的情況下，形成第二配線的材料可適當(dāng)?shù)貜纳鲜鲂纬筛邨钍夏Ａ繀^(qū)域的材料中選擇。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置可還包括在層疊結(jié)構(gòu)之下的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的選擇晶體管，并且第二配線(例如，比特線)延伸方向可平行于形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極電極延伸的方向。然而，不限于此，第二配線延伸方向的投影圖像可以與形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極電極延伸方向的投影圖像相正交?；蛘撸鶕?jù)情況，不需要選擇晶體管。非易失性磁存儲(chǔ)裝置中的優(yōu)選結(jié)構(gòu)還可具有如上所述在層疊結(jié)構(gòu)之下的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的選擇晶體管。至于更具體的結(jié)構(gòu)，例如，雖然不為限制目的，但示例結(jié)構(gòu)可包括選擇晶體管，形成在半導(dǎo)體基片上；底層絕緣層，覆蓋所述選擇晶體管，其中第一配線形成在底層絕緣層上，所述第一配線經(jīng)設(shè)置在底層絕緣層中的連接孔(或連接孔和接合焊盤(pán)或底層配線)電連接到所述選擇晶體管，夾層絕緣層覆蓋所述底層絕緣層和第一配線并包圍所述層疊結(jié)構(gòu)，以及第二配線形成在夾層絕緣層上。所述選擇晶體管可由例如已知MIS型FET或MOS型FET形成。電連接第一配線和選擇晶體管的連接孔可包括高熔點(diǎn)金屬或金屬硅化物(諸如，摻雜了雜質(zhì)的多晶硅、鎢、Ti、Pt、Pd、Cu、TiW、TiNW、WSi2或MoSi2)，并且可根據(jù)例如CVD法和濺射法的PVD法形成。另外，作為形成底層絕緣層的材料，例子可包括氧化硅(Si02)、氮化硅(SiN)、SiON、S0G、NSG、BPSG、PSG、BSG或LTO。[例子1]例子1涉及根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置。圖1是例子1的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖，圖2示意性地表示層疊結(jié)構(gòu)、第一配線、第二配線和高楊氏模量區(qū)域的布置條件。例子1的非易失性磁存儲(chǔ)裝置包括磁阻效應(yīng)元件，包括(A)具有記錄層53層疊結(jié)構(gòu)50，其中易磁化軸朝向垂直方向；(B)第一配線41，電連接到層疊結(jié)構(gòu)50的下部；(C)第二配線42，電連接到層疊結(jié)構(gòu)50的上部。在例子1到例子ll，磁阻效應(yīng)元件包括使用自旋注入磁化反轉(zhuǎn)的自旋注入磁阻效應(yīng)元件。在非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖中，為了繪圖，在虛線上方的"A"區(qū)和下方的"B"區(qū)，觀看非易失性磁存儲(chǔ)裝置的截面的方向相差90度。也就是說(shuō)，在"A"區(qū)，從第一方向看非易失性磁存儲(chǔ)裝置的截面，在"B"區(qū)，從與第一方向正交的方向看非易失性磁存儲(chǔ)裝置的截面。因此，在圖中，沿延伸方向的第二配線(例子1到例子11中的比特線)42的投影圖像和沿延伸方向形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極電極12的投影圖像被顯示為正交，然而，它們事實(shí)上是平行的。另外，在例子1的非易失性磁存儲(chǔ)裝置中，具有比形成記錄層53的材料的楊氏模量值更高的值的高楊氏模量區(qū)域171另外被設(shè)置成靠近層疊結(jié)構(gòu)50的側(cè)表面。這里，通過(guò)提供高楊氏模量區(qū)域171，壓縮應(yīng)力被施加于記錄層53，并且記錄層53的垂直磁各向異性增加。在例子l，高楊氏模量區(qū)域171從第二配線42延伸。也就是說(shuō)，高楊氏模量區(qū)域171包括第二配線42的延伸部分43。另外，層疊結(jié)構(gòu)50具有磁化基準(zhǔn)層51，并且通過(guò)提供高楊氏模量區(qū)域171，壓縮應(yīng)力施加于記錄層53和磁化基準(zhǔn)層51，并且記錄層53和磁化基準(zhǔn)層51的垂直磁各向異性增加。因此，記錄層53的垂直磁各向異性進(jìn)一步增加，并且記錄層53的易磁化軸能夠更可靠地朝向垂直方向。考慮到確保記錄層53中易磁化軸的方向的可使用性和一致性，層疊結(jié)構(gòu)50的固體形狀是圓柱形。另外，高楊氏模量區(qū)域171的固體形狀是包圍所述層疊結(jié)構(gòu)50的中空?qǐng)A柱形。需要注意，夾層絕緣層30被提供于層疊結(jié)構(gòu)的側(cè)表面和高楊氏模量區(qū)域171之間。連接部分62被提供于層疊結(jié)構(gòu)50的上部和第二配線42之間。另外，包括Ta層厚度大約為5nm的帽層61通過(guò)濺射法形成于層疊結(jié)構(gòu)50和連接部分62之間。帽層61用于防止形成配線和連接部分62的原子與形成記錄層53的原子之間的相互擴(kuò)散，以減小接觸電阻，并防止記錄層53的氧化。需要注意，至于所述帽層，另外，可采用Ru層、Pt層、MgO層、Ru膜/Ta膜的層疊結(jié)構(gòu)。另外，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的選擇晶體管TR被提供于層疊結(jié)構(gòu)50下面(更具體地，在第一配線41下面)。第二配線(例如，比特線)延伸方向平行于形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極電極12延伸方向。具體地，選擇晶體管TR形成在由元件隔離區(qū)11包圍的硅半導(dǎo)體基片10的一部分中，并由底層絕緣層21、23覆蓋。另外，一個(gè)源極/漏極區(qū)14B經(jīng)鎢插塞的連接孔22連接到第一配線41。另外，另一源極/漏極區(qū)14A經(jīng)鎢插塞15連接到檢測(cè)線16。在圖中，標(biāo)號(hào)"12"表示柵極電極(用作所謂的字線)，標(biāo)號(hào)"13"表示柵極絕緣體膜。標(biāo)號(hào)"12"、標(biāo)號(hào)"13"的描述適用于稍后描述的例子2到例子11。如圖13A的概念圖所示，層疊結(jié)構(gòu)50具有下面的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)并通過(guò)濺射法形成。在記錄層53中，根據(jù)自旋極化電流流動(dòng)的方向，磁化的方向變?yōu)橄蛏戏较?朝向第二配線42的方向)或向下方向(朝向第一配線41的方向)。具體地，例子1的自旋注入磁阻效應(yīng)元件具有這樣的結(jié)構(gòu)具有GMR(巨磁阻)效應(yīng)或TMR效應(yīng)的層疊膜的磁阻效應(yīng)層疊膜被夾在兩個(gè)配線41、42中間。也就是說(shuō)，具有記錄信息的功能的記錄層(也稱為磁化反轉(zhuǎn)層或自由層)53與具有固定磁化方向及作為自旋濾波器的功能的磁化基準(zhǔn)層(也稱為錨定層)51具有經(jīng)非磁性材料膜52層疊的結(jié)構(gòu)，并且自旋極化電流垂直流入到膜表面(例如參見(jiàn)圖13A)。記錄層53通過(guò)適合的磁各向異性能夠采用兩個(gè)或更多磁化方向(例如，圖13A的垂直方向的箭頭所表示的第一方向和第二方向作為兩個(gè)方向)，并且各磁化方向?qū)?yīng)于待記錄的信息。記錄層53具有平行于第一方向和第二方向的易磁化軸，以及與第一方向和第二方向正交的方向的難磁化軸。磁化基準(zhǔn)層51使它的磁化方向固定。已知具有自旋注入磁化反轉(zhuǎn)的改進(jìn)效率的雙自旋濾波器結(jié)構(gòu)，其中磁化基準(zhǔn)層:"A、51B經(jīng)非磁性材料膜52A、52B設(shè)置在記錄層53上面和下面的(見(jiàn)圖13B)。非磁性材料膜52、52A、52B由金屬材料或絕緣材料形成。使用自旋注入磁化反轉(zhuǎn)的非易失性磁存儲(chǔ)裝置(自旋注入磁阻效應(yīng)元件)具有雙端自旋轉(zhuǎn)移元件結(jié)構(gòu)，其中配線垂直地把磁阻效應(yīng)層疊膜夾在中間。這里，在例子1到例子ll，形成記錄層53的材料的磁致伸縮常數(shù)A采用正值。另外，在例子l到例子ll，層疊結(jié)構(gòu)具有相同的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)。[層疊結(jié)構(gòu)50]記錄層53厚度大約為lnm的CoFeB層和厚度大約為3nm的TbFeCo層的層疊結(jié)構(gòu)非磁性材料膜(隧道絕緣體膜)52厚度為1.Onm的MgO膜包括第二配線42和第二配線的延伸部分43的高楊氏模量區(qū)域171具有凹槽部分31，由夾層絕緣層30中提供的釕(Ru)填充。也就是說(shuō)，從具有等于或大于3X10"Pa的楊氏模量的材料中選擇高楊氏模量區(qū)域171，并進(jìn)一步地從能夠?qū)τ涗泴?3和磁化基準(zhǔn)層51施加1Xl()8pa至lj5X109Pa的壓縮應(yīng)力的材料中選擇高楊氏模量區(qū)域171。這里，滿足EH-E。>1X10"Pa。另外，具體地，盤(pán)形連接部分62包括厚度為40nm的鈦并通過(guò)濺射法形成。高楊氏模量區(qū)域171的楊氏模量E^記錄層53的楊氏模量E。等的值顯示在下面表2。另一方面，夾層絕緣層30包括通過(guò)CVD法沉積的Si02層。另外，第一配線41包括鉭(Ta)。該情況同樣適用于稍后描述的例子2到例子11。表2楊氏模量的單位GPa<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>以下將解釋例子1的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的制造方法概要，并且其它例子的非易失性磁存儲(chǔ)裝置基本可以以相同方法加工。[步驟-lOO]首先，根據(jù)已知方法，元件隔離區(qū)11形成在硅半導(dǎo)體基片10中，并且包括柵極絕緣體膜13、柵極電極12、源極/漏極區(qū)14A、14B的選擇晶體管TR形成在由元件隔離區(qū)11包圍的硅半導(dǎo)體基片IO的一部分中。然后，形成第一底層絕緣層21，鎢插塞15形成在源極/漏極區(qū)14A上方的第一底層絕緣層21的一部分中，另外，檢測(cè)線16形成在第一底層絕緣層21上。然后，第二底層絕緣層23形成在整個(gè)表面上，并且鎢插塞的連接孔22形成在源極/漏極區(qū)14B上方的底層絕緣層21、23的一部分中。以這種方法，能夠獲得由底層絕緣層21、23覆蓋的選擇晶體管TR。[步驟-llO]然后，通過(guò)濺射法，具有兩層結(jié)構(gòu)的第一配線41、層疊結(jié)構(gòu)50、帽層61和連接部分62通過(guò)真空連續(xù)沉積形成在整個(gè)表面上。0119][第一配線41]0120]處理氣體氬=100sccm0121]沉積大氣壓0.6Pa0122]DC電源200W0123][磁化基準(zhǔn)層51]0124]處理氣體氬=50sccm0125]沉積大氣壓0.3Pa0126]DC電源:100W0127][非磁性材料膜52]0128]處理氣體氬=100sccm0129]沉積大氣壓1.0Pa0130]RF電源500W0131][記錄層53]0132]處理氣體氬=50sccm0133]沉積大氣壓0.3PaDC電源200W[帽層61]處理氣體:氬=100sccm沉積大氣壓0.6PaDC電源200W[連接部分62]處理氣體氬=30sccm沉積大氣壓0.7PaDC電源10kW[步驟-120]然后，Si(^的硬掩膜層(未示出)通過(guò)偏置高密度等離子體CVD(HDP-CVD)法形成在所獲得的第一配線41、層疊結(jié)構(gòu)50、帽層61和連接部分62上，圖案化的抗蝕層形成在硬掩膜層上，硬掩膜層通過(guò)干蝕刻法進(jìn)行蝕刻，抗蝕層通過(guò)砂磨處理去除。然后，使用硬掩膜層作為蝕刻掩膜，連接部分62、帽層61和層疊結(jié)構(gòu)50根據(jù)反應(yīng)離子蝕刻法(RIE法)來(lái)蝕刻，并提供如圖2的示意平面圖的虛線所示的圓柱形層疊結(jié)構(gòu)50。根據(jù)情況，可對(duì)層疊結(jié)構(gòu)50內(nèi)的記錄層53執(zhí)行蝕刻，但此時(shí)，可以不執(zhí)行非磁性材料膜(隧道絕緣體膜)52和磁化基準(zhǔn)層51的蝕刻。另外，替代于通過(guò)RIE方法對(duì)連接部分62、帽層61和記錄層53的圖案化，可根據(jù)離子減薄法(離子束蝕刻法)執(zhí)行圖案化。然后，形成蝕刻掩膜，并且執(zhí)行第一配線41的圖案化。如果尚未執(zhí)行非磁性材料膜52和磁化基準(zhǔn)層51的蝕刻，可以在此時(shí)執(zhí)行非磁性材料膜52和磁化基準(zhǔn)層51的蝕刻。[步驟-130]然后，Si(^層的夾層絕緣層30通過(guò)CVD法沉積在整個(gè)表面上，然后，夾層絕緣層30和硬掩膜層通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光法(CMP法)被平整化，并且暴露出連接部分62。[步驟-140]然后，根據(jù)光刻技術(shù)和干蝕刻技術(shù)在夾層絕緣層30中提供用于形成高楊氏模量區(qū)域171的凹槽部分31。[步驟-150]然后，根據(jù)已知方法，包括第二配線42和第二配線42的延伸部分43的高楊氏模量區(qū)域171被形成在包括凹槽部分31內(nèi)部的夾層絕緣層30上。以此方式，能夠獲得具有圖1和圖2示出結(jié)構(gòu)的非易失性磁存儲(chǔ)裝置。在例子1的非易失性磁存儲(chǔ)裝置中，具有比形成記錄層53的材料的楊氏模量值更高的楊氏模量值的高楊氏模量區(qū)域171被設(shè)置成靠近層疊結(jié)構(gòu)50的側(cè)表面。因此，壓縮應(yīng)力被施加于記錄層53，并且記錄層53的垂直磁各向異性增加。結(jié)果，能夠進(jìn)一步改進(jìn)MR特性，并且記錄層53的易磁化軸能夠更可靠地朝向垂直方向。[例子2]例子2是例子1的修改。圖3是例子2的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。在例子2，具有比形成記錄層53的材料的楊氏模量值更高的楊氏模量值的高楊氏模量區(qū)域271也被設(shè)置成靠近層疊結(jié)構(gòu)50的側(cè)表面。然而，與例子1不同，在例子2，絕緣體膜32形成在層疊結(jié)構(gòu)50的側(cè)表面上，并且高楊氏模量區(qū)域271被形成為經(jīng)層疊結(jié)構(gòu)50的側(cè)15表面上的絕緣體膜32具有側(cè)壁形狀。在例子2，高楊氏模量區(qū)域271包括氮化鎢(WN)。另一方面，第二配線42包括鈦(Ti)。高楊氏模量區(qū)域271的楊氏模量EH等的值顯示在表2。關(guān)于例子2的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，在例子1的[步驟-120]之后，去除硬掩膜層，絕緣體膜32通過(guò)CVD法保形地形成在整個(gè)表面上，然后，對(duì)絕緣體膜32執(zhí)行平整化處理并且暴露出連接部分62，然后，高楊氏模量區(qū)域形成層被沉積在整個(gè)表面上，對(duì)高楊氏模量區(qū)域形成層進(jìn)行回蝕，由此，高楊氏模量區(qū)域271能夠被形成為經(jīng)層疊結(jié)構(gòu)50的側(cè)表面上的絕緣體膜32而具有側(cè)壁形狀。然后，Si02層的夾層絕緣層30通過(guò)CVD法沉積在整個(gè)表面上，然后，對(duì)夾層絕緣層30執(zhí)行平整化處理并且暴露出連接部分62。然后，根據(jù)已知方法，第二配線42形成在夾層絕緣層30中。以此方式，能夠獲得具有圖3示出結(jié)構(gòu)的非易失性磁存儲(chǔ)裝置。[例子3]例子3是例子2的修改。圖4是例子3的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。在例子3，具有比形成記錄層53的材料的楊氏模量值更高的楊氏模量值的高楊氏模量區(qū)域371也被設(shè)置為靠近層疊結(jié)構(gòu)50的側(cè)表面。然而，與例子2不同，在例子3，夾層絕緣層30形成在層疊結(jié)構(gòu)50的側(cè)表面上，并且經(jīng)過(guò)層疊結(jié)構(gòu)50的側(cè)表面上的夾層絕緣層30來(lái)形成高楊氏模量區(qū)域371。在例子3，形成高楊氏模量區(qū)域371和第二配線42的材料與例子2的相同。關(guān)于例子3的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，在例子1的[步驟-130]之后，用于形成高楊氏模量區(qū)域371的凹槽部分根據(jù)光刻技術(shù)和干蝕刻技術(shù)而形成在夾層絕緣層30中。然后，根據(jù)已知方法，高楊氏模量區(qū)域形成層被形成在包括凹槽部分內(nèi)部的夾層絕緣層30上，對(duì)高楊氏模量區(qū)域形成層執(zhí)行平整化處理，并且高楊氏模量區(qū)域371形成在夾層絕緣層30上。然后，根據(jù)已知方法，第二配線42形成在夾層絕緣層30中。以此方式，能夠獲得具有圖4示出結(jié)構(gòu)的非易失性磁存儲(chǔ)裝置。[例子4]例子4涉及根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的非易失性磁存儲(chǔ)裝置。圖5是例子4的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。例子4的非易失性磁存儲(chǔ)裝置包括磁阻效應(yīng)元件，該元件包括(A)具有記錄層53的層疊結(jié)構(gòu)50，其中易磁化軸朝向垂直方向；(B)第一配線41，電連接到層疊結(jié)構(gòu)50的下部；(C)第二配線42，電連接到層疊結(jié)構(gòu)50的上部。這里考慮到確保記錄層53中易磁化軸的方向的可使用性和一致性，層疊結(jié)構(gòu)50的固體形狀是圓柱形。另外，在例子4的非易失性磁存儲(chǔ)裝置中，具有比形成記錄層53的材料的楊氏模量值E。更低的楊氏模量值&的低楊氏模量區(qū)域481進(jìn)一步被設(shè)置在層疊結(jié)構(gòu)50上方。需要注意，通過(guò)提供低楊氏模量區(qū)域481，在記錄層53中出現(xiàn)內(nèi)部應(yīng)力，并且記錄層53的垂直磁各向異性增加。另外，在例子4，層疊結(jié)構(gòu)50具有磁化基準(zhǔn)層51，并且通過(guò)提供低楊氏模量區(qū)域481，在記錄層53和磁化基準(zhǔn)層51中出現(xiàn)內(nèi)部應(yīng)力，并且記錄層53和磁化基準(zhǔn)層51的垂直磁各向異性增加。因此，記錄層53的垂直磁各向異性進(jìn)一步增加，并且記錄層53的易磁化軸能夠更可靠地朝向垂直方向。在例子4，更具體地，低楊氏模量區(qū)域481被提供于層疊結(jié)構(gòu)50的上部和第二配線42之間，并且連接部分62被提供于層疊結(jié)構(gòu)50的上部和第二配線42之間。在例子4，連接部分62對(duì)應(yīng)于低楊氏模量區(qū)域481。更具體地，連接部分62(低楊氏模量區(qū)域481)包括厚度為40nm的鈮，并通過(guò)濺射法形成。低楊氏模量區(qū)域481的形狀是盤(pán)形。另外，第二配線42包括厚度大約為0.1iim的鋁(Al)，并通過(guò)濺射法形成。像例子1一樣，包括Ta層厚度大約為5nm的帽層61通過(guò)濺射法形成在層疊結(jié)構(gòu)50和連接部分62之間。另外，層疊結(jié)構(gòu)50的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)、第一配線41的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)、以及夾層絕緣層30的構(gòu)造與例子l相同。這里，滿足E。-E^》lX10"Pa。同樣的情況適用于稍后描述的例子5到例子11。低楊氏模量區(qū)域481的楊氏模量&等的值顯示在下面表3。表3楊氏模量的單位GPa<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>通過(guò)執(zhí)行例子1的[步驟-100]到[步驟-130]，并另外在夾層絕緣層30上形成第二配線42能夠獲得例子4的非易失性磁存儲(chǔ)裝置。在例子4的非易失性磁存儲(chǔ)裝置中，具有比形成記錄層53的材料的楊氏模量值更低的楊氏模量值的低楊氏模量區(qū)域481被設(shè)置在層疊結(jié)構(gòu)50上方。因此，在記錄層53中出現(xiàn)內(nèi)部應(yīng)力并且記錄層53的垂直磁各向異性增加。結(jié)果，記錄層53的易磁化軸能夠更可靠地朝向垂直方向。[例子5]例子5是例子4的修改。圖6是例子5的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。在例子5，具有比形成記錄層53的材料的楊氏模量值更低的楊氏模量值的低楊氏模量區(qū)域581被設(shè)置在層疊結(jié)構(gòu)50下面。具體地，低楊氏模量區(qū)域581被提供于層疊結(jié)構(gòu)50的下部和第一配線41之間。更具體地，連接部分63被提供于層疊結(jié)構(gòu)50的下部和第一配線41之間，并且連接部分63對(duì)應(yīng)于低楊氏模量區(qū)域581。具體地，盤(pán)形的連接部分63(低楊氏模量區(qū)域581)包括厚度為40nm的鈮(Nb)并通過(guò)濺射法形成。需要注意，具體地，連接部分62包括厚度為40nm的鈦(Ti)并通過(guò)濺射法形成。低楊氏模量區(qū)域581的楊氏模量&等的值顯示在表3。除了上述幾點(diǎn)之外，例子5的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)可以與例子4的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)相同，省略詳細(xì)解釋。[例子6]例子6是例子4和例子5的修改。圖7是例子6的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。在例子6，具有比形成記錄層53的材料的楊氏模量值更低的楊氏模量值的第一低楊氏模量區(qū)域681(連接部分63)被設(shè)置在層疊結(jié)構(gòu)50下面。另外，具有比形成記錄層53的材料的楊氏模量值更低的楊氏模量值的第二低楊氏模量區(qū)域682(連接部分62)被設(shè)置在層疊結(jié)構(gòu)50上方。第一低楊氏模量區(qū)域681的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)以及第一配線41的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)可以與例子5相同。另外，第二低楊氏模量區(qū)域682的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)以及第二配線42的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)可以與例子4相同。除了上述幾點(diǎn)之外，例子6的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)可以與例子4和例子5的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)相同，省略詳細(xì)解釋。[例子7]例子7也是例子4的修改。圖8是例子7的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。在例子7，第二配線42和低楊氏模量區(qū)域781具有在層疊結(jié)構(gòu)50附近的層疊結(jié)構(gòu)。在例子7，具體地，低楊氏模量區(qū)域781包括與例子4的低楊氏模量區(qū)域481的材料相同的材料。另外，連接部分62包括與例子5的連接部分62的材料相同的材料。除了上述幾點(diǎn)之外，例子7的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)可以與例子4的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)相同，省略詳細(xì)解釋。[例子8]例子8是例子5的修改。圖9是例子8的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。在例子8，第一配線41和低楊氏模量區(qū)域881具有在層疊結(jié)構(gòu)50附近的層疊結(jié)構(gòu)。在例子8，具體地，低楊氏模量區(qū)域881包括與例子5的低楊氏模量區(qū)域581的材料相同的材料。另外，連接部分62包括與例子5的連接部分62的材料相同的材料。除了上述幾點(diǎn)之外，例子8的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)可以與例子5的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)相同，省略詳細(xì)解釋。[例子9]例子9是例子6的修改。圖10是例子9的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。在例子9，第一配線41和第一低楊氏模量區(qū)域981具有在層疊結(jié)構(gòu)50附近的層疊結(jié)構(gòu)。另外，第二配線42和第二低楊氏模量區(qū)域982具有層疊結(jié)構(gòu)。第一低楊氏模量區(qū)域981的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)以及第一配線41的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)與例子8相同。另外，第二低楊氏模量區(qū)域982的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)以及第二配線42的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)與例子7相同。除了上述幾點(diǎn)之外，例子9的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)可以與例子6的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)相同，省略詳細(xì)解釋。[例子IO]例子10是例子4的修改。圖11是例子10的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。在例子IO，第一低楊氏模量區(qū)域1081被設(shè)置在層疊結(jié)構(gòu)50的下部下面并且第一配線41在它們之間，第二低楊氏模量區(qū)域1082被設(shè)置在層疊結(jié)構(gòu)50的上部上方并且第二配線42在它們之間。在例子IO，具體地，第一低楊氏模量區(qū)域1081包括厚度為40nm的鈦(Ti)并通過(guò)濺射法形成。另一方面，第二低楊氏模量區(qū)域1082包括厚度為40nm的鈮(Nb)并通過(guò)濺射法形成。低楊氏模量區(qū)域1081、1082的楊氏模量&等的值顯示在表3。除了上述幾點(diǎn)之外，例子10的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)可以與例子4的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)相同，省略詳細(xì)解釋。需要注意，在例子10，第一低楊氏模量區(qū)域1081和第二低楊氏模量區(qū)域1082可由具有當(dāng)施加電場(chǎng)時(shí)材料變形的逆壓電效應(yīng)的材料形成。[例子ll]例子11也是例子4的修改，涉及具有2A結(jié)構(gòu)的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，更具體地，涉及例子4和例子3的組合。圖12是例子11的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的示意性局部截面圖。在例子11，除了低楊氏模量區(qū)域1181(具有與例子4的低楊氏模量區(qū)域481的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)相同的構(gòu)造和結(jié)構(gòu))之外，提供了高楊氏模量區(qū)域1171(具有與例子3的高楊氏模量區(qū)域371的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)相同的構(gòu)造和結(jié)構(gòu))。也就是說(shuō)，具有比形成記錄層53的材料的楊氏模量值更高的楊氏模量值的高楊氏模量區(qū)域1171進(jìn)一步被設(shè)置成靠近層疊結(jié)構(gòu)50的側(cè)表面。除了上述幾點(diǎn)之外，例子11的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)可以與例子4和例子3的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)相同，省略詳細(xì)解釋。需要注意，例子1描述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)可以與例子4到例子10描述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)組合。另外，例子2描述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)可以與例子4到例子IO描述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)組合。另外，例子3描述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)可以與例子5到例子10描述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)組合。如上所述，根據(jù)優(yōu)選例子解釋了本發(fā)明的實(shí)施例，然而，本發(fā)明的實(shí)施例不限于這些例子。為了說(shuō)明的目的在這些例子中解釋了各種層疊結(jié)構(gòu)、使用的材料等，并且能夠適當(dāng)做出變化。在各個(gè)例子中，解釋了具有記錄層位于層疊結(jié)構(gòu)的最上層的結(jié)構(gòu)的自旋注入磁阻效應(yīng)元件，然而，各層的層疊次序可以相反，并且可使用具有記錄層位于最下層的結(jié)構(gòu)的自旋注入磁阻效應(yīng)元件。另外，構(gòu)成該層疊結(jié)構(gòu)的磁化基準(zhǔn)層51、非磁性材料膜52和記錄層53可以不以相同形狀和尺寸形成，而是磁化基準(zhǔn)層51和非磁性材料膜52可在第一配線41上延伸。連接孔22和第一配線41的布置條件也是為了說(shuō)明的目的而示出的，并且可以適當(dāng)做出變化。另外，根據(jù)情況，第一配線和第二配線可以具有還用作低楊氏模量區(qū)域的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)。另一方面，高楊氏模量區(qū)域可由絕緣材料形成。高極化層可被提供于磁化基準(zhǔn)層51和非磁性材料膜52之間，或者高極化層可被提供于記錄層53和非磁性材料膜52之間。高極化層包括磁性金屬層，磁性金屬層包含從包括例如Fe、Co和Ni的組中選擇的至少一種元素。被設(shè)置于磁化基準(zhǔn)層51和非磁性材料膜52之間的高極化層被交換耦合到磁化基準(zhǔn)層51。另一方面，被設(shè)置于記錄層53和非磁性材料膜52之間的高極化層被交換耦合到記錄層53。通過(guò)以此方式提供高極化層，磁阻比能夠增加。由于高極化層通常提供單個(gè)層中的平面內(nèi)磁化，為了不損失垂直磁化的穩(wěn)定性，需要調(diào)整磁化基準(zhǔn)層51和記錄層53之間的磁厚度比。本申請(qǐng)包含2009年1月14日提交給日本專利局的日本優(yōu)先專利申請(qǐng)JP2009-005876公開(kāi)的主題相關(guān)的主題，該專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用包含于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離權(quán)利要求或其等同物的范圍的情況下，可以根據(jù)設(shè)計(jì)的需要和其它因素做出各種變型、組合、子組合和替換。20權(quán)利要求一種包括磁阻效應(yīng)元件的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，包括(A)具有記錄層的層疊結(jié)構(gòu)，在所述記錄層中易磁化軸朝向垂直方向；(B)第一配線，電連接到所述層疊結(jié)構(gòu)的下部；(C)第二配線，電連接到所述層疊結(jié)構(gòu)的上部，其中具有比形成所述記錄層的材料的楊氏模量值更高的楊氏模量值的高楊氏模量區(qū)域被設(shè)置成靠近所述層疊結(jié)構(gòu)的側(cè)表面。2.權(quán)利要求1所述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其中所述層疊結(jié)構(gòu)還具有磁化基準(zhǔn)層，以及通過(guò)提供所述高楊氏模量區(qū)域，把壓縮應(yīng)力施加于所述記錄層和所述磁化基準(zhǔn)層，并且所述記錄層和所述磁化基準(zhǔn)層的垂直磁各向異性被增加。3.權(quán)利要求1所述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其中所述高楊氏模量區(qū)域從所述第二配線延伸。4.權(quán)利要求1所述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其中假設(shè)所述高楊氏模量區(qū)域的楊氏模量是EH并且形成所述記錄層的材料的楊氏模量是E。，則滿足EfE。>lX10"Pa。5.權(quán)利要求4所述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其中所述高楊氏模量區(qū)域包括從包含下述材料的組中選擇的至少一種材料銥(Ir)、錸(Re)、銠(Rh)、釕(Ru)、鉬(Mo)、鴇(W)、氮化鈦(TiN)、硼化鈦(TiB2)、硼化鋯(ZrB2)、氮化鋯(ZrN)、硼化釩(VB2)、硼化鈮(NbB2)、硼化鉭(TaB2)、硼化鉻(CrB2)、硼化鉬(Mo2B5)、硼化鎢(W2B5)、碳化鈮(NbC)、碳化鉭(TaC)和碳化鎢(WC)。6.權(quán)利要求1所述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其中所述磁阻效應(yīng)元件包括自旋注入磁阻效應(yīng)元件。7.—種包括磁阻效應(yīng)元件的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，包括(A)具有記錄層的層疊結(jié)構(gòu)，在所述記錄層中易磁化軸朝向垂直方向；(B)第一配線，電連接到層疊結(jié)構(gòu)的下部；(C)第二配線，電連接到層疊結(jié)構(gòu)的上部，其中具有比形成所述記錄層的材料的楊氏模量值更低的楊氏模量值的低楊氏模量區(qū)域被提供于所述層疊結(jié)構(gòu)上方、所述層疊結(jié)構(gòu)下方、或者所述層疊結(jié)構(gòu)的上方和下方。8.權(quán)利要求7所述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其中所述層疊結(jié)構(gòu)還具有磁化基準(zhǔn)層，以及通過(guò)提供所述低楊氏模量區(qū)域，在所述記錄層和所述磁化基準(zhǔn)層中出現(xiàn)內(nèi)部應(yīng)力，并且所述記錄層和所述磁化基準(zhǔn)層的垂直磁各向異性被增加。9.權(quán)利要求7所述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其中所述低楊氏模量區(qū)域被提供于所述層疊結(jié)構(gòu)的上部和所述第二配線之間。10.權(quán)利要求7所述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其中所述低楊氏模量區(qū)域被提供于所述層疊結(jié)構(gòu)的下部和所述第一配線之間。11.權(quán)利要求7所述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其中第一低楊氏模量區(qū)域被提供于所述層疊結(jié)構(gòu)的下部和所述第一配線之間，第二低楊氏模量區(qū)域被提供于所述層疊結(jié)構(gòu)的上部和所述第二配線之間。12.權(quán)利要求7所述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其中假設(shè)所述低楊氏模量區(qū)域的楊氏模量是E^并且形成所述記錄層的材料的楊氏模量是E。，則滿足E。-E^>lX10"Pa。13.權(quán)利要求12所述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其中所述低楊氏模量區(qū)域包括從包含下述材料的組中選擇的至少一種金屬金(Au)、銀(Ag)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鎂(Mg)、鋁(Al)、銦(In)或者所述金屬的合金。14.權(quán)利要求7所述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其中具有比形成所述記錄層的材料的楊氏模量值更高的楊氏模量值的高楊氏模量區(qū)域進(jìn)一步被設(shè)置成靠近所述層疊結(jié)構(gòu)的側(cè)表面。15.權(quán)利要求14所述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其中通過(guò)提供所述高楊氏模量區(qū)域把壓縮應(yīng)力施加于所述記錄層，并且所述記錄層的垂直磁各向異性被增加。16.權(quán)利要求14所述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其中所述高楊氏模量區(qū)域從所述第二配線延伸。17.權(quán)利要求14所述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其中假設(shè)所述高楊氏模量區(qū)域的楊氏模量是EH并且形成所述記錄層的材料的楊氏模量是E。，則滿足EfE。>lX10"Pa。18.權(quán)利要求17所述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其中所述高楊氏模量區(qū)域包括從包含下述材料的組中選擇的至少一種材料銥(Ir)、錸(Re)、銠(Rh)、釕(Ru)、鉬(Mo)、鎢(W)、氮化鈦(TiN)、硼化鈦(TiB2)、硼化鋯(ZrB2)、氮化鋯(ZrN)、硼化釩(VB2)、硼化鈮(NbB2)、硼化鉭(TaB》、硼化鉻(C鳴)、硼化鉬(Mo^)、硼化鴇麵、碳化鈮(NbC)、碳化鉭(TaC)和碳化鴇(WC)。19.權(quán)利要求7所述的非易失性磁存儲(chǔ)裝置，其中所述磁阻效應(yīng)元件包括自旋注入磁阻效應(yīng)元件。全文摘要一種具有磁阻效應(yīng)元件的非易失性磁存儲(chǔ)裝置包括(A)具有記錄層的層疊結(jié)構(gòu)，在所述記錄層中易磁化軸朝向垂直方向；(B)第一配線，電連接到層疊結(jié)構(gòu)的下部；(C)第二配線，電連接到層疊結(jié)構(gòu)的上部，其中具有比形成所述記錄層的材料的楊氏模量值更高的楊氏模量值的高楊氏模量區(qū)域被設(shè)置成靠近所述層疊結(jié)構(gòu)的側(cè)表面。文檔編號(hào)G11C11/16GK101783166SQ201010004028公開(kāi)日2010年7月21日申請(qǐng)日期2010年1月14日優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日發(fā)明者莊子光治申請(qǐng)人:索尼公司