[發(fā)明專利]磁性多層膜的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580045808.0
• 申請日: 2005-12-29
• 公開（公告）號: CN101095246A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 菊地幸男;森田正
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社愛發(fā)科
• 主分類號: H01L43/12
• 分類號: H01L43/12;H01L27/105;G11B5/39;H01L43/08;H01L21/8246;H01F41/18
• 代理公司: 北京德琦知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 陸弋;宋志強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁性多層膜的制造方法，該方法適于形成被膜，該被膜用于構(gòu)成巨磁電阻(Giant?Magnetic?Resistive，GMR)自旋閥或隧道磁電阻(Tunneling?Magnetic?Resistive，TMR)元件等半導(dǎo)體設(shè)備，該巨磁電阻自旋閥用于構(gòu)成磁頭，該隧道磁電阻元件用于構(gòu)成磁隨機(jī)存取存儲器(Magnetic?Random?Access?Memory，MRAM)。

本申請主張2005年1月5日申請的日本專利申請第2005-000403號的優(yōu)先權(quán)，在此引用其內(nèi)容。

背景技術(shù)

近來，正在進(jìn)行開發(fā)的MRAM具有由TMR膜組成的隧道接合元件。

圖8A是隧道接合元件的側(cè)剖面圖。隧道接合元件10是由第1磁性層(固定層)14、非磁性層(隧道勢壘層)15、第2磁性層(自由層)16等層壓而成。該隧道勢壘層15由電絕緣性材料構(gòu)成。并且，固定層14面內(nèi)中的磁化方向保持一固定方向，自由層16面內(nèi)中的磁化方向隨外部磁場的方向能夠發(fā)生反轉(zhuǎn)。隧道接合元件10的電阻值根據(jù)這些固定層14和自由層16的磁化方向是平行還是反平行而不同，在對隧道接合元件10的厚度方向上施加電壓時，流過隧道勢壘層15的電流大小不同(TMR效應(yīng))。所以，通過檢測該電流值，可以讀出“1”或“0”。

專利文獻(xiàn)1：日本國特開2003-86866號公報

在該隧道接合元件中，如圖8b所示，如果在固定層14以下的各個層內(nèi)存在膜厚分布，則層壓在其表面的隧道勢壘層15呈凹凸?fàn)畹匦纬伞?/p>

從而，在夾著隧道勢壘層15的固定層14和自由層16之間，產(chǎn)生磁性的奈耳(Neel)耦合。其結(jié)果，在自由層16中的磁化方向的保持力變大，反轉(zhuǎn)其磁化方向時需要很大的磁場，同時所需要的磁場大小不均勻。因此，要求平坦地形成隧道勢壘層15。

在專利文獻(xiàn)1中，記載了自旋閥型巨磁電阻薄膜的制造方法，其中，自旋閥型巨磁電阻薄膜為磁性多層膜之中的一種膜。自旋閥型巨磁電阻薄膜由堆積在襯底上的緩沖層、非磁性傳導(dǎo)層以及夾著該非磁性傳導(dǎo)層的磁化固定層和磁化自由層等構(gòu)成。而且，專利文獻(xiàn)1中的發(fā)明的特征在于，對在非磁性傳導(dǎo)層和緩沖層之間形成的多個界面中的至少一處進(jìn)行等離子體處理。

然而，在這種等離子體處理中，采用電極結(jié)構(gòu)為平行平板的電容耦合型裝置而進(jìn)行。此時，對襯底施加偏壓，所以氬等處理氣體的離子被引入襯底。其結(jié)果，磁性多層膜的表面受到被蝕刻等損傷，阻礙磁性多層膜的功能。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種磁性多層膜的制造方法，在不阻礙磁性多層膜的功能的情況下，能夠平坦地形成非磁性層。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的磁性多層膜的制造方法，包括：在襯底上形成第1磁性層的第1磁性層形成工序；在所述第1磁性層上形成非磁性層的非磁性層形成工序；在所述非磁性層上形成第2磁性層的第2磁性層形成工序；其特征在于，該方法還包括等離子體處理工序，在所述非磁性層形成工序之前，將所述襯底放到等離子體處理裝置中，使所述襯底與所述等離子體處理裝置處于電絕緣狀態(tài)，用感應(yīng)耦合等離子體進(jìn)行處理。

并且，本發(fā)明的另一磁性多層膜的制造方法，包括：在襯底上形成第1磁性層的第1磁性層形成工序；在所述第1磁性層上形成非磁性層的非磁性層形成工序；在所述非磁性層上形成第2磁性層的第2磁性層形成工序；其特征在于，該方法還包括等離子體處理工序，在所述非磁性層形成工序之前，將所述襯底放到等離子體處理裝置中，使所述襯底接地，用感應(yīng)耦合等離子體進(jìn)行處理。

通過上述過程，不會將等離子體中產(chǎn)生的離子引入襯底。因此，可以在磁性多層膜的表面不受到被蝕刻等損傷的情況下，將非磁性層形成前的磁性多層膜的表面平坦化。因此，在不阻礙磁性多層膜的功能的情況下，能夠平坦地層壓形成非磁性層。

另外，在所述等離子體處理工序中，對所述等離子體處理裝置的輸入功率優(yōu)選為5W～400W。

根據(jù)這種構(gòu)成，可以防止磁性多層膜的表面被蝕刻。

因此，不會阻礙磁性多層膜的功能。

并且，所述等離子體處理工序中的等離子體處理時間優(yōu)選為180秒以內(nèi)。

根據(jù)這種構(gòu)成，可以防止磁性多層膜的表面被蝕刻。

因此，不會阻礙磁性多層膜的功能。

還有，所述等離子體處理工序中的等離子體處理，優(yōu)選對與所述非磁性層接觸的所述第1磁性層的表面進(jìn)行。

根據(jù)這種構(gòu)成，由于非磁性層與第1磁性層相接層壓形成，所以通過將第1磁性層的表面平坦化，可以最有效地將非磁性層平坦化。