[發明專利]磁阻效應元件的制造方法

有效

• 申請號: 201380060677.8
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN104798218A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 中川行人;小平吉三;栗田資三;中川隆史
• 申請（專利權）人: 佳能安內華股份有限公司
• 主分類號: H01L43/12
• 分類號: H01L43/12;H01J37/305;H01L21/302;H01L21/8246;H01L27/105;H01L43/08
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術領域

本發明涉及磁阻效應元件的制造方法。

背景技術

MRAM(Magnetic?Random?Access?Memory；磁阻式隨機存取存儲器)為具有利用磁阻效應(TMR：Tunneling?Magneto?Resistive；隧穿磁阻)的TMR元件的非易失性存儲器，作為具有匹敵DRAM(Dynamic?Random?Access?Memory；動態隨機存取存儲器)的集成密度和匹敵SRAM(Static?Random?Access?Memory；靜態隨機存取存儲器)的高速性、且可以無限制地重寫數據的劃時代的新一代存儲器而受到全世界的關注。

作為MRAM用的TMR元件，廣泛使用適于高集成化的垂直磁化型TMR元件(以下也稱為P-TMR元件)(參見非專利文獻1)。

作為該TMR元件的加工方法之一，使用離子束蝕刻(IBE：Ion?Beam?Etching)、反應性離子蝕刻(RIE：Reactive?Ion?Etching)技術。例如已知通過作為蝕刻氣體使用烴與氧氣的混合氣體、使用RIE法進行加工，從而能夠選擇性地蝕刻磁阻效應元件的金屬膜(參見專利文獻1)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2005-268349號公報

非專利文獻

非專利文獻1：D.C.Worledge等，應用物理快報(Appl.Phys.Lett)，98，(2011)022501

發明內容

發明要解決的問題

使用如上所述的蝕刻技術進行TMR元件的元件分離時，在元件分離后的TMR元件的側壁形成有被蝕刻掉的物質再次沉積而成的再附著膜。這種再附著膜包含大量金屬材料，附著于隧道勢壘層的側壁時，通過參考層和自由層的電流通過側壁的再附著膜，喪失作為元件的功能。

為了防止這種電流的短路，需要利用氧化反應、氮化反應等將附著于側壁的再附著膜絕緣體化。

另一方面，P-TMR元件中具有包含Pd、Pt、Ru之類的多種貴金屬的膜，蝕刻后的再附著膜中也包含大量的貴金屬原子。這種貴金屬原子是化學穩定的，因此氧化、氮化的反應速度比其它原子慢。因此，想要將再附著膜中的貴金屬原子完全絕緣體化時，元件中的其它原子的氧化、氮化推進，使元件特性劣化。

本發明是以上述問題為契機而做出的，目的在于提供，包括在蝕刻加工后選擇性地去除附著于TMR元件的側壁的再附著膜中的貴金屬原子的工序的TMR元件的制造方法。

用于解決問題的方案

本發明的要旨在于，為了解決上述問題，利用使用Kr氣體或Xe氣體而成的離子束，對形成于TMR元件的側壁的再附著膜中所含的貴金屬原子相對于其它金屬原子進行選擇性蝕刻。

具體而言，其特征在于，所述磁阻效應元件具有2個鐵磁性層和位于前述2個鐵磁性層之間的隧道勢壘層，所述制造方法具有對附著于進行了元件分離的前述隧道勢壘層的側壁上的金屬材料照射離子束的工序，前述離子束為使用Kr氣體或Xe氣體的等離子體而形成的離子束。

發明的效果

本發明中，通過在蝕刻加工后對附著于TMR元件的側壁的再附著膜照射使用Kr氣體或Xe氣體而成的離子束的工序，從而能夠選擇性地去除該再附著膜中的貴金屬原子。因此，根據本發明，通過選擇性地去除貴金屬原子，從而能夠抑制由再附著膜導致的短路。另外，能夠縮短用于抑制短路的向再附著膜的離子束的照射時間、或用于將再附著膜中所含的金屬材料制成絕緣體的反應時間，能夠制造具有更優異的元件特性的TMR元件。

附圖說明

圖1為示出可實施本發明的IBE裝置的一例的截面示意圖。

圖2為示出可應用本發明的TMR元件的結構的一例的截面示意圖。

圖3為示出IBE中的各種稀有氣體對于貴金屬的選擇性的圖。

圖4為示出IBE中的各種稀有氣體對于貴金屬的選擇性的圖。

圖5為示出IBE中的各種稀有氣體對于貴金屬的選擇性的圖。

圖6為示出IBE中的各種稀有氣體對于貴金屬的選擇性的圖。

圖7為用于說明IBE和RIE中的離子能量的分布的圖。

圖8為示出本發明的第一實施方式的工序的截面示意圖。

圖9為示出本發明的第二實施方式的工序的截面示意圖。

圖10為示出本發明的第三實施方式的工序的截面示意圖。