[發(fā)明專利]磁器件及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210523694.8
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN103151456A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設計）人: 李學善;渡嘉敷健;金明哲;權亨峻;李相旻;李佑澈;鄭明勛
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/12
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張波

技術領域

示例實施例涉及一種磁器件，更具體地，涉及一種制造該磁器件的方法，更具體地，涉及一種包括非易失性磁層的磁器件以及制造該磁器件的方法。

背景技術

已經(jīng)開展了對利用磁隧道結（MTJ）的磁阻特性的電子器件的研究。具體地，隨著高度集成的磁隨機存取存儲器（MRAM）器件的MTJ單元被小型化，自旋轉移扭矩（STT）-MRAM已經(jīng)引起關注，其通過直接施加電流到MTJ單元并引起磁反轉而利用稱作STT的物理現(xiàn)象來存儲信息。為了實現(xiàn)高度集成的STT-SRAM，需要形成具有微小尺寸的MTJ結構。需要開發(fā)一種蝕刻技術，其可以易于實現(xiàn)用于具有微小尺寸的MTJ結構的可靠MTJ單元。

發(fā)明內(nèi)容

示例實施例涉及一種磁器件，更具體地，涉及一種制造該磁器件的方法，更具體地，涉及一種包括非易失性磁層的磁器件以及制造該磁器件的方法。

示例實施例提供了一種制造磁器件的方法，該方法包括可易于執(zhí)行以制造高度集成的高密度磁器件的蝕刻工藝。

示例實施例還提供一種包括磁圖案的磁器件，該磁圖案具有適于高度集成的高密度磁器件的微小寬度。

根據(jù)示例實施例，提供一種制造磁器件的方法，該方法包括通過使用蝕刻氣體來蝕刻包括至少一個磁層的堆疊結構，該蝕刻氣體包括至少70體積百分比的含氫氣體和至少2體積百分比的CO氣體。

含氫氣體可以包括從CH₄氣體、H₂氣體及其組合選擇的至少一種。在一些示例實施例中，含氫氣體是CH₄氣體，以及蝕刻氣體可以包括約70至約98體積百分比的CH₄氣體以及約2至約30體積百分比的CO氣體。在一些示例實施例中，含氫氣體是H₂氣體，以及蝕刻氣體可以包括約70至約98體積百分比的H₂氣體以及2至30體積百分比的CO氣體。

蝕刻氣體還可以包括附加氣體，該附加氣體包括從He、Ne、Ar、Kr、Xe及其組合選擇的至少一種。

堆疊結構的蝕刻可以在約-10℃至約20℃的溫度執(zhí)行。

蝕刻氣體可以不包括鹵族元素。

堆疊結構可以包括從Co/Pd、Co/Pt、Co/Ni、Fe/Pd、Fe/Pt、MgO、PtMn、IrMn、CoFe合金、CoFeB合金及其組合選擇的至少一種。

堆疊結構的蝕刻可以包括利用等離子體蝕刻裝置的等離子體蝕刻，該等離子體蝕刻裝置包括配置為施加源功率的源功率輸出單元和配置為施加偏置功率的偏置功率輸出單元。在一些示例實施例中，堆疊結構的蝕刻可以包括源功率和偏置功率中的至少一種功率在開狀態(tài)和關狀態(tài)之間交替。在一些示例實施例中，堆疊結構的蝕刻可以包括施加恒幅波模式的源功率以及在開狀態(tài)和關狀態(tài)之間交替的脈沖模式的偏置功率。

該方法還可以包括：在堆疊結構的蝕刻之前，將堆疊結構的待蝕刻區(qū)域暴露于氫等離子體。

堆疊結構可以包括依次堆疊的下磁層、隧穿阻擋層和上磁層，以及堆疊結構的蝕刻可以包括利用蝕刻氣體分別等離子體蝕刻下磁層、隧穿阻擋層和上磁層以形成磁阻器件。

該方法還可以包括在堆疊結構上形成掩模圖案，其中堆疊結構的蝕刻包括利用掩模圖案作為蝕刻掩模。

該方法還可以包括：在堆疊結構的蝕刻之后，將磁阻器件的暴露表面暴露于氧等離子體。

根據(jù)示例實施例，提供一種制造磁器件的方法，包括：形成包括至少一個磁層的堆疊結構；以及通過將至少一個磁層暴露于蝕刻氣體而蝕刻至少一個磁層，該蝕刻氣體包括至少70體積百分比的含氫氣體以及至少2體積百分比的CO氣體。

至少一個磁層可以包括從Pt、Pd、Ni、Mn、Co、Mg、Fe、Ir及其組合選擇的至少一種。

去除至少一個磁層的部分可以形成多個磁阻器件，每個磁阻器件具有約20nm或更小的寬度。

蝕刻氣體可以包括至少80體積百分比的含氫氣體以及至少10體積百分比的CO氣體。

至少一個磁層可以包括垂直磁各向異性材料。

根據(jù)示例實施例，提供一種磁器件，該磁器件包括至少一個磁阻器件，該磁阻器件具有通過使用蝕刻氣體的等離子體蝕刻工藝形成的側壁，該蝕刻氣體包括至少70體積百分比的含氫氣體以及至少2體積百分比的CO氣體，其中側壁的至少一部分具有不大于約20nm的寬度。

附圖說明

從以下結合附圖的詳細描述，示例實施例將被更清楚地理解，附圖中：

圖1是示出根據(jù)示例實施例的制造磁器件的方法的流程圖；