DE102019123819B4 - PHYSIKALISCH STARK ÄTZBESTÄNDIGE FOTOLACKMASKE ZUM DEFINIEREN EINER GROßEN SUB-30NM-DURCHKONTAKTIERUNG UND METALLHARTMASKE FÜR MRAM-VORRICHTUNGEN - Google Patents

PHYSIKALISCH STARK ÄTZBESTÄNDIGE FOTOLACKMASKE ZUM DEFINIEREN EINER GROßEN SUB-30NM-DURCHKONTAKTIERUNG UND METALLHARTMASKE FÜR MRAM-VORRICHTUNGEN Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Fertigen einer magnetischen Tunnelübergang-Struktur (MTJ-Struktur), das Folgendes umfasst:Abscheiden einer leitfähigen Durchkontaktierung-Schicht (12) auf einer unteren Elektrode (10);Strukturieren der leitfähigen Durchkontaktierung-Schicht (12) und dann Trimmen der leitfähigen Schicht zum Bilden einer leitfähigen Sub-20-nm-Durchkontaktierung auf der unteren Elektrode (10);Einkapseln der leitfähigen Durchkontaktierung mit einer ersten Dielektrikumschicht (22) und Planarisieren der ersten Dielektrikumschicht (22) zum Freilegen einer oberen Fläche der leitfähigen Durchkontaktierung;danach Abscheiden eines MTJ-Stapels (24, 26, 28) auf der leitfähigen Durchkontaktierung, wobei der MTJ-Stapel (24, 26, 28) zumindest eine gepinnte Schicht (24), eine Sperrschicht (26) auf der gepinnten Schicht (24) und eine freie Schicht (28) auf der Sperrschicht (26) umfasst;Abscheiden einer oberen Elektrodenschicht (30) auf dem MTJ-Stapel (24, 26, 28);Strukturieren der oberen Elektrodenschicht (30) und danach Trimmen der oberen Elektrodenschicht (30) zum Bilden einer Sub-30nm-Hartmaske; unddanach Ätzen des MTJ-Stapels (24, 26, 28) unter Verwendung der Hartmaske zum Bilden einer MTJ-Vorrichtung (24, 26, 28) und Überätzen des MTJ-Stapels (24, 26, 28) bis in die erste Dielektrikumschicht (22), jedoch nicht bis in die untere Elektrode (10), wobei wiederabgeschiedenes Metallmaterial (36) an Seitenwänden der ersten Dielektrikumschicht (22) unter der MTJ-Vorrichtung (24, 26, 28) bildet, jedoch nicht an Seitenwänden der Sperrschicht (26) der MTJ-Vorrichtung (24, 26, 28).

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Anmeldung betrifft das allgemeine Gebiet magnetischer Tunnelübergänge (magnetic tunnel junction, MTJ) und insbesondere Ätzverfahren zum Bilden von MTJ-Strukturen.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Die Fertigung von Magnetoresistive-Random-Access-Memory-Vorrichtungen (MRAM-Vorrichtungen) umfasst normalerweise eine Abfolge von Verarbeitungsschritten, in deren Verlauf viele Schichten aus Metallen und Dielektrika abgeschieden und dann so strukturiert werden, dass sowohl ein magnetoresistiver Stapel als auch Elektroden für elektrische Verbindungen gebildet werden. Das Definieren der magnetischen Tunnelübergänge (MTJ) in jeder MRAM-Vorrichtung umfasst in der Regel präzise Strukturierungsschritte wie Fotolithografie und reaktives Ionenätzen (reactive ion etching, RIE), Ionenstrahlätzen (ion beam etching, IBE) oder Kombinationen hiervon. Beim RIE entfernen energiereiche Ionen Material in nicht mit Photolack maskierten Bereichen in vertikaler Richtung und trennen so einzelne MTJ-Zellen voneinander. Die energiereichen Ionen können jedoch auch lateral mit den nicht entfernten Materialien, Sauerstoff, Feuchtigkeit und anderen Chemikalien reagieren und so Seitenwände beschädigen und die Leistung der Vorrichtung verringern.
  • Zur Lösung dieses Problems sind rein physikalische Ätztechniken wie das Ionenstrahlätzen (IBE) zum Ätzen des MTJ-Stapels eingesetzt worden. Aufgrund ihres nichtflüchtigen Charakters können per IBE geätzte leitfähige Materialien in MTJ und unterer Elektrode in der Tunnelbarriere wieder abgeschieden werden, so dass kurzgeschlossene Vorrichtungen entstehen. Ein Ansatz zum Lösen dieses Problems besteht darin, den MTJ so stark zu ätzen, dass sich das Wiederabscheiden auf den Bereich unterhalb der Tunnelbarriere beschränken lässt und kein Kurzschlussweg entsteht. Dafür müssen jedoch zwei Vorbedingungen erfüllt sein. Die erste Vorbedingung lautet, dass der MTJ auf hohe Durchkontaktierungen gebaut sein muss, die dünner sind als der MTJ, so dass ein entsprechendes Überätzen keine Wiederabscheidung von der unteren Elektrode verursacht, die in der Regel breiter als der MTJ ist. Die zweite Vorbedingung lautet, dass die Metallhartmaske, die auch als obere Elektrode des MTJ dient, so dick sein muss, dass noch genug von ihr übrigbleibt, wenn sie durch das nichtselektive physikalische Überätzen stark verbraucht worden ist. Diese Überlegungen stellen eine Herausforderung für den Fotolithografieprozess dar, da in beiden Fällen sehr dicker Photolack benötigt wird, dessen Strukturen, insbesondere wenn sich die Größe auf weniger als 30 nm reduziert, schnell zusammenbrechen können. Es wird eine neue Herangehensweise benötigt, damit die Vorteile dieser Technik voll ausgenutzt werden können.
  • Ein Überätzen zum Bilden von MTJ wird von verschiedenen Quellen gelehrt, unter anderem den US-Patentanmeldungen US 2018 / 0 040 668 A1 (Park et al.) und US 2017 / 0 125 668 A1 (Paranipe et al.). Andere Quellen lehren dünne Durchkontaktierungen auf breiteren Metallschichten, wie US-Patentschrift US 8 324 698 B2 (Zhong et al.). All diese Quellen unterscheiden sich von der vorliegenden Offenbarung.
  • US offenbart einen MTJ aufweisend eine MTJ-Vorrichtung auf einer leitfähigen Durchkontaktierung, die von einer Dielektrikumschicht eingekapselt ist.
  • Ein weiter Stand der Technik zum Gegenstand der Erfindung ist beispielsweise in US 10 069 064 B1 zu finden.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Bilden von MTJ-Strukturen bereitzustellen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein Verfahren zum Bilden von MTJ-Vorrichtungen unter Verwendung eines physikalischen Überätzens zwecks Vermeidens sowohl von chemischer Beschädigung als auch von physikalischen Kurzschlüssen bereitzustellen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein Verfahren zum Bilden von MTJ-Vorrichtungen unter Verwendung eines physikalischen Überätzens bis in eine Dielektrikumschicht, die eine Metall-Durchkontaktierung an einer unteren Elektrode einkapselt, um chemische Beschädigung als auch physikalische Kurzschlüsse zu vermeiden.
  • Gemäß den Aufgaben der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Ätzen einer magnetischen Tunnelübergang-Struktur (MTJ-Struktur) geschaffen. Auf einer unteren Elektrode wird eine leitfähige Durchkontaktierung-Schicht abgeschieden, dann strukturiert und so getrimmt, dass auf der unteren Elektrode eine Sub-20nm-Durchkontaktierung entsteht. Die leitfähige Durchkontaktierung wird mit einer ersten Dielektrikumschicht eingekapselt, die so planarisiert wird, dass eine obere Fläche der leitfähigen Durchkontaktierung freigelegt wird. Auf der eingekapselten leitfähigen Durchkontaktierung wird ein MTJ-Stapel abgeschieden, wobei der MTJ-Stapel zumindest eine gepinnte Schicht, eine Sperrschicht auf der gepinnten Schicht und eine freie Schicht auf der Sperrschicht umfasst. Auf dem MTJ-Stapel wird eine obere Elektrodenschicht abgeschieden. Die obere Elektrodenschicht wird strukturiert und so getrimmt, dass eine Sub-30nm-Hartmaske entsteht. Der MTJ-Stapel wird unter Verwendung der Hartmaske zum Bilden einer MTJ-Vorrichtung geätzt und bis in die Einkapselungsschicht, jedoch nicht bis in die untere Elektrode überätzt, wobei sich an Seitenwänden der Einkapselungsschicht unter dem MTJ-Vorrichtung wiederabgeschiedenes Metallmaterial bildet und an Seitenwänden einer Sperrschicht der MTJ-Vorrichtung nicht.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den beiliegenden Zeichnungen, die einen wesentlichen Bestandteil dieser Beschreibung bilden, ist Folgendes gezeigt:
    • Die 1 bis 8 stellen in Querschnittsform Schritte bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird gezeigt, dass aufgrund der extrem hohen Selektivität zwischen Photolack und Metall bei physikalischem Ätzen zum Definieren einer Sub-30nm-Metall-Durchkontaktierung und einer Hartmaske mit einer Höhe von mehr als 100 nm einfach nur eine Photolackmaske benutzt werden kann. Dadurch lässt sich der Prozessspielraum stark erweitern, wenn zwecks Reduzierung der Metallwiederabscheidung und der damit verknüpften elektrisch kurzgeschlossenen Vorrichtungen ein MTJ-Überätzen erforderlich ist.
  • Bei einem typischen Prozess wird Photolack zum Definieren von Dielektrikum- oder Dielektrikum-Metall-Hybridhartmasken über chemisches RIE benutzt, bevor die Metall-Durchkontaktierungen darunter geätzt werden. Bei diesem ersten Schritt können chemische Plasma-Spezies verwendet werden, die die Hartmaske schnell ätzen, Photolack jedoch langsam verbrauchen. Dann wird die Metall-Durchkontaktierung unter Verwendung anderer chemischer Plasma-Spezies definiert, die das Metall schnell ätzen, die Hartmaske jedoch langsam verbrauchen. Dadurch lassen sich Metall-Durchkontaktierungen von größerer Höhe erzielen, als wenn nur Photolack verwendet wird. Der Photolack wird jedoch bei chemischem RIE unabhängig von den eingesetzten Chemikalien stets schnell verbraucht, wodurch die Höhe der Metall-Durchkontaktierung auf weniger als 50 nm begrenzt ist, wenn sich die Säulengröße auf etwa 30 nm oder weniger verringert.
  • Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird die Dielektrikum-Hartmaske nicht benötigt, da der Photolack aufgrund seiner geringen Ätzrate beim physikalischen Ätzen sehr langsam verbraucht wird. Unter alleiniger Verwendung einer Photolackmaske wird zum Strukturieren der Durchkontaktierungen und Hartmaskenmetalle aufgrund ihrer im Vergleich zur regulären chemischen RIE besseren Selektivität eine physikalische Ätzung wie RIE oder IBE mit reinem Ar eingesetzt. Danach werden mithilfe eines Ionenstrahltrimmens bei großem Winkel Sub-20-nm-Durchkontaktierungen und Sub-30nm-Metallhartmasken von mehr als 100 nm Höhe gefertigt, wodurch es möglich wird, Sub-30nm-MTJ ohne chemische Beschädigung und Wiederabscheiden auf der Tunnelbarriere stark zu überätzen.
  • Das neuartige Verfahren der vorliegenden Offenbarung wird nun anhand der 1 bis 8 ausführlich beschrieben. In 1 ist konkret eine untere Elektrode 10 gezeigt, die auf einem nicht gezeigten Substrat gebildet ist. Nun wird eine Metallschicht 12 zum Bilden einer Durchkontaktierung, wie Ta, TaN, Ti, TiN, W, Cu, Mg, Ru, Cr, Co, Fe, Ni, Pt, Ir, Mo oder Kombinationen davon wie TiN/Co/Ir, TiN/TiN/Ir usw., zu einer Dicke h1 von 80 bis 150 nm und vorzugsweise ≥ 100 nm auf der unteren Elektrode 10 abgeschieden, die aus ähnlichem Material hergestellt sein kann. Dann wird eine organische oder dielektrische Antireflexbeschichtung 14 wie SiN, SiON oder SiCOH zu einer Dicke h2 von ≥ 20 nm auf der Metallschicht 12 abgeschieden. Es wird vorzugsweise eine dielektrische Antireflexbeschichtung verwendet, da sie Lichtreflexion wirksamer reduziert. Darüber hinaus kann die dielektrische Antireflexbeschichtung als Hartmaske für das Ätzen dienen, so dass keine zusätzliche Hartmaske benötigt wird. Photolack wird spin-beschichtet und mittels 248 nm-Fotolithografie strukturiert, wodurch Strukturen 16 der Größe d1 von etwa 70 bis 80 nm und der Höhe h3 von ≥ 200 nm entstehen.
  • Die Antireflexbeschichtung 14 und die Metallschicht 12 werden durch eine physikalische Ätzung wie RIE oder IBE mit reinem Ar, wie in 2 gezeigt, geätzt. Wie in der nachstehenden Tabelle 1 dargestellt ist, beträgt das Ätzratenverhältnis von Photolack zu Ta 1,6:1, was unter dem von 2,4:1 bei Einsatz von RIE mit CF4 liegt, wenn Ta als Material für die Durchkontaktierung benutzt wird. Wenn es sich bei dem Metallmaterial um TiN handelt, beträgt das Ätzratenverhältnis von Photolack zu TiN 1,7:1, wesentlich weniger als die 4,5:1 beim Einsatz des gleichen RIE mit CF4. Tabelle 1: Vergleich der Selektivität von RIE mit CF4 und RIE/IBE mit Ar
    Plasma-Spezies Selektivität (Ätzrate FL:Ta) Selektivität (Ätzrate FL:TiN)
    CF4 2,4:1 4,5:1
    Ar 1,6:1 1,7:1
  • In beiden Fällen ermöglichen diese relativ geringen Ätzraten von Photolack im Vergleich zu Metallen die Fertigung von Metallsäulen mit einer Höhe von ≥ 100 nm und einer Größe d2 von etwa 50 bis 100 nm. Die Ätzrate von Photolack beträgt maximal das Doppelte der Ätzrate des darunterliegenden Metalls. Je nach Dicke des Metalls 12 kann die Antireflexbeschichtung 14 teilweise verbraucht werden. Es verbleibt eine Höhe h4 der Antireflexbeschichtung von ≥ 15 nm.
  • Nun erfolgt an der Metallsäule ein Ionenstrahltrimmen 20 bei großem Winkel in einem Winkel Θ1, der in Bezug zur Flächennormalen von 70° bis 90° reicht. Die Metallstrukturen schrumpfen horizontal. Die resultierende Durchkontaktierungsgröße d3 reicht je nach Ionenstrahltrimmbedingungen wie der HF-Leistung (500 bis 1000 W) und der Zeit (100 bis 1000 s) von 10 bis 20 nm. Hier wird ein Ex-situ-Ionenstrahltrimmen benutzt, wenn die Metall-Durchkontaktierungen aus inerten Metallen hergestellt sind, und ein In-situ-Ionenstrahltrimmen ist bei Metallen erforderlich, die an Luft schnell oxidieren. Aufgrund des Schutzes des oben verbleibenden Dielektrikums 14 und der äußerst geringen vertikalen Ätzrate (≤ 5 A/s) des IBE bei einem so großen Winkel entspricht die Höhe h5 der verbleibenden Durchkontaktierung der Abscheidungshöhe h1, oder sie verringert sich um weniger als 5 nm nach diesem Schritt, wie in 3 gezeigt ist.
  • In 4 wird als Nächstes zum Einkapseln der Durchkontaktierungen 12 ein Dielektrikum-Material 22 wie SiO2, SiN, SiON, SiC oder SiCN zu einer Dicke von ≥ 100 nm abgeschieden. Hier wird eine Ex-situ-Einkapselung benutzt, wenn die Metall-Durchkontaktierungen aus inerten Metallen hergestellt sind, und eine In-situ-Einkapselung ist bei Metallen erforderlich, die in Luft schnell oxidieren. Zum Glätten der Oberfläche sowie zum Freilegen der darunterliegenden Metall-Durchkontaktierungen wird chemisch-mechanisches Polieren (CMP) eingesetzt, wobei die Resthöhe h6 der Durchkontaktierungen ≥ 80 nm beträgt. Es ist zu beachten, dass diese von Dielektrikum umgebenen kleinen Durchkontaktierungen das spätere MTJ-Überätzen ohne ein Ätzen der unteren Elektrode ermöglichen.
  • Nun werden auf eingekapselten Durchkontaktierungen zum Bilden von magnetischen Tunnelübergängen Schichten abgeschieden. Es wird zum Beispiel eine gepinnte Schicht 24, eine Tunnelsperrschicht 26 und eine freie Schicht 28 abgeschieden. Es kann eine oder mehrere gepinnte, Sperr- und/oder freie Schichten geben. Die MTJ-Schichten besitzen eine Höhe h8 von 10 bis 30 nm. Auf den MTJ-Schichten wird eine obere Elektrode 30 aus einem ähnlichen Material wie die Durchkontaktierungen mit einer Dicke h9 von ≥ 100 nm abgeschieden. Auf der oberen Elektrode 20 wird eine zweite Antireflexbeschichtung 32 abgeschieden, worauf eine Photolack-Beschichtung, Belichtung und Entwicklung zum Bilden von Photolack-Strukturen 34 mit einer Größe d1 von etwa 70 bis 80 nm und einer Höhe h3 von ≥ 200 nm folgt.
  • Die obere Elektrode 30 wird wie in 6 gezeigt physikalisch geätzt und IBE-getrimmt. Beim Ätzen und Trimmen der Hartmaske können die gleichen Bedingungen, wie Gasart/HF und Bias-Leistung/Winkel, verwendet werden wie beim vorhergehenden Ätzen der Metall-Durchkontaktierungen. Es ist jedoch zu beachten, dass zum Trimmen oder Optimieren der Rauheit der Hartmaske zugunsten der Verbesserung der Gleichmäßigkeit von Merkmalsgröße und Vorrichtungsleistung unterschiedliche Ätzbedingungen verwendet werden können. Die resultierende Metallhartmaske/obere Elektrode 30 besitzt eine Größe d4 von etwa 30 nm und eine Höhe h10 von ≥ 100 nm.
  • Nun kann der MTJ-Stapel 24/26/28 mit dem gleichen Typ physikalischer Ätzung wie die Hartmaske unter den gleichen oder anderen Ätzbedingungen geätzt werden. Der MTJ-Stapel kann auch über chemische RIE oder eine Kombination aus physikalischer RIE, IBE und chemischer RIE geätzt werden. Nach einem weit in die dielektrische Einkapselungsschicht 22 hineinreichenden physikalischen Überätzen des MTJ, das jedoch nicht bis zur darunterliegenden unteren Elektrode 10 vordringt, beschränkt sich die gesamte Metallwiederabscheidung 36 auf den Bereich unterhalb der Tunnelbarriereschicht 26. Darüber hinaus erfolgt keine Metallwiederabscheidung von der unteren Elektrode 10, da sie wie in 7 gezeigt weiterhin von der dielektrischen Einkapselung 22 bedeckt ist. Auch die Sub-20nm-Durchkontaktierungen 12 unter den MTJ-Stapeln werden nicht geätzt, da die Breite der Durchkontaktierungen geringer ist als die des MTJ. Wichtig ist, dass die verbleibende Metallhartmaske 30 eine Resthöhe h11 von mehr als 50 nm besitzt. Somit bleibt ein für die nachfolgenden Schritte ausreichender Prozessspielraum.
  • Wie in 8 gezeigt ist, wird zum Einkapseln der Durchkontaktierungen 12, der MTJ-Struktur 24/26/28 und der oberen Elektrode 30 eine zweite Dielektrikumschicht 38 abgeschieden. CMP und Oberflächensputtern werden zum Glätten der Oberfläche sowie zum Freilegen der oberen Elektrode benutzt, worauf eine obere Metallabscheidung 40 folgt.
  • Der Prozess der vorliegenden Offenbarung benutzt zusammengefasst nur eine Photolackmaske zum physikalischen Ätzen der Metalle von Durchkontaktierung und Hartmaske unter- und oberhalb des MTJ. Aufgrund der im Vergleich zum regulären RIE besseren Selektivität dieses Ätztyps lassen sich eine Sub-6onm-Metallhartmaske und Durchkontaktierungen mit einer Höhe von mehr als 100 nm erzielen. Danach kann mithilfe eines IBE-Trimmens bei großem Winkel die Merkmalsgröße auf weniger als 30 nm verringert werden, ohne dass sich die Höhe der Durchkontaktierungen wesentlich reduziert. Dadurch erweitert sich nicht nur der Prozessspielraum beträchtlich, sondern es reduziert sich auch die Metallwiederabscheidung durch ein MTJ-Überätzen. Es ist zu beachten, dass es sich hier um eine kostengünstige Technik handelt, da dies ohne eine teure 193 nm-Immersions- oder EUV-Fotolithografie oder einen komplizierten Hartmaskenstapel erzielt wird. Der Prozess der vorliegenden Offenbarung wird für MRAM-Chips einer Größe von weniger als 60 nm verwendet, da mit chemisch beschädigten Seitenwänden und Wiederabscheidung von der unteren Elektrode verknüpfte Probleme bei kleineren MRAM-Chips sehr schwerwiegend werden.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Fertigen einer magnetischen Tunnelübergang-Struktur (MTJ-Struktur), das Folgendes umfasst: Abscheiden einer leitfähigen Durchkontaktierung-Schicht (12) auf einer unteren Elektrode (10); Strukturieren der leitfähigen Durchkontaktierung-Schicht (12) und dann Trimmen der leitfähigen Schicht zum Bilden einer leitfähigen Sub-20-nm-Durchkontaktierung auf der unteren Elektrode (10); Einkapseln der leitfähigen Durchkontaktierung mit einer ersten Dielektrikumschicht (22) und Planarisieren der ersten Dielektrikumschicht (22) zum Freilegen einer oberen Fläche der leitfähigen Durchkontaktierung; danach Abscheiden eines MTJ-Stapels (24, 26, 28) auf der leitfähigen Durchkontaktierung, wobei der MTJ-Stapel (24, 26, 28) zumindest eine gepinnte Schicht (24), eine Sperrschicht (26) auf der gepinnten Schicht (24) und eine freie Schicht (28) auf der Sperrschicht (26) umfasst; Abscheiden einer oberen Elektrodenschicht (30) auf dem MTJ-Stapel (24, 26, 28); Strukturieren der oberen Elektrodenschicht (30) und danach Trimmen der oberen Elektrodenschicht (30) zum Bilden einer Sub-30nm-Hartmaske; und danach Ätzen des MTJ-Stapels (24, 26, 28) unter Verwendung der Hartmaske zum Bilden einer MTJ-Vorrichtung (24, 26, 28) und Überätzen des MTJ-Stapels (24, 26, 28) bis in die erste Dielektrikumschicht (22), jedoch nicht bis in die untere Elektrode (10), wobei wiederabgeschiedenes Metallmaterial (36) an Seitenwänden der ersten Dielektrikumschicht (22) unter der MTJ-Vorrichtung (24, 26, 28) bildet, jedoch nicht an Seitenwänden der Sperrschicht (26) der MTJ-Vorrichtung (24, 26, 28).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die untere Elektrode (10), die leitfähige Durchkontaktierung-Schicht (12) und die obere Elektrode (30) Ta, TaN, Ti, TiN, W, Cu, Mg, Ru, Cr, Co, Fe, Ni, Pt, Ir, Mo oder Kombinationen davon in einer Höhe von 80 bis 150 nm und vorzugsweise von ≥ 100 nm umfassen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Strukturieren der leitfähigen Durchkontaktierung-Schicht (12) Folgendes umfasst: Abscheiden einer organischen oder dielektrischen Antireflexbeschichtung (14) mit SiN, SiON oder SiCOH bis zu einer Dicke von ≥ 20 nm auf der leitfähigen Durchkontaktierung-Schicht (12); Spin-Beschichten einer Photolackschicht (16) auf die Antireflexbeschichtung (14); Strukturieren der Photolackschicht (16) zum Bilden von Photolackstrukturen mit einer Breite von 70 bis 80 nm und einer Höhe von ≥ 200 nm; und physikalisches Ätzen der Antireflexbeschichtung (14) und der leitfähigen Durchkontaktierungsschicht (12) mittels IBE oder RIE mit reinem Ar-Plasma zum Bilden von Metallsäulen mit einer Höhe von ≥ 100 nm und einer Breite von 50 bis 100 nm.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trimmen der leitfähigen Durchkontaktierung-Schicht (12) ein In-situ- oder Ex-situ-IBE-Trimmen bei einem Winkel von 70° bis 90° relativ zur Flächennormalen einer oberen Fläche der leitfähigen Durchkontaktierung-Schicht (12) mit einer Hochfrequenzleistung (HF-Leistung) von 500 bis 1000 W für 100 bis 500 Sekunden umfasst, wobei eine Strukturgröße der getrimmten leitfähigen Durchkontaktierung 10 bis 20 nm beträgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine vertikale Ätzrate des IBE-Trimmens ≤ 5 A/s beträgt, wobei eine Höhe der leitfähigen Durchkontaktierung (12) einer Höhe der abgeschiedenen leitfähigen Durchkontaktierungsschicht entspricht oder sich von der Abscheidungshöhe um weniger als 5 nm verringert.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einkapseln der leitfähigen Durchkontaktierung (12) mit der ersten Dielektrikumschicht (22) ein In-situ- oder Ex-situ-Abscheiden von SiO2, SiN, SiON, SiC oder SiCN zu einer Dicke von ≥ 100 nm umfasst.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strukturieren der oberen Elektrodenschicht (30) Folgendes umfasst: Abscheiden einer organischen oder dielektrischen Antireflexbeschichtung (32) mit SiN, SiON oder SiCOH bis zu einer Dicke von ≥ 20 nm auf der oberen Elektrodenschicht (30); Spin-Beschichten einer Photolackschicht (34) auf die Antireflexbeschichtung (32); Strukturieren der Photolackschicht (34) zum Bilden von Photolackstrukturen mit einer Größe von 70 bis 80 nm und einer Höhe von ≥ 200 nm; und physikalisches Ätzen der Antireflexbeschichtung (32) und der oberen Elektrodenschicht (30) mittels IBE oder RIE unter Verwendung von reinem Ar-Plasma zum Bilden der Sub-30nm-Hartmaske mit einer Höhe von ≥ 100 nm.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ätzen und das Überätzen des MTJ-Stapels (24, 26, 28) ein physikalisches Ätzen durch IBE oder RIE mit reinem Ar, ein chemisches RIE oder eine Kombination aus physikalischem RIE, IBE und chemischem RIE umfasst.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die obere Elektrode (30) eine Abscheidungshöhe von ≥ 100 nm aufweist und eine Höhe der oberen Elektrode (30) nach dem Ätzen und Überätzen des MTJ-Stapels (24, 26, 28) ≥ 50 nm beträgt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das nach dem Ätzen und dem Überätzen des MTJ-Stapels (24, 26, 28) ferner Folgendes umfasst: Einkapseln der MTJ-Vorrichtung (24, 26, 28) mit einer zweiten Dielektrikumschicht (38); Glätten einer oberen Fläche der zweiten Dielektrikumschicht (38) und Freilegen einer oberen Fläche der oberen Elektrode (30); und danach Abscheiden einer oberen Metallschicht (40), die die obere Elektrode (30) kontaktiert.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die leitfähige Durchkontaktierung-Schicht (12) zum Bilden einer leitfähigen Sub-20nm-Durchkontaktierung mit einer Höhe von ≥ 50 nm auf der unteren Elektrode (10) strukturiert und dann getrimmt wird.
  12. Magnetischer Tunnelübergang (MTJ), der Folgendes umfasst: eine Sub-30nm-MTJ-Vorrichtung (24, 26, 28) auf einer leitfähigen Sub-20nm-Durchkontaktierung (12), die von einer Dielektrikumschicht (12) eingekapselt ist; eine untere Elektrode (10) unter der leitfähigen Durchkontaktierung (12); eine obere Elektrode (30), die über der MTJ-Vorrichtung (24, 26, 28) liegt und dieses kontaktiert; und ein Metallwiederabscheidungsmaterial (36) auf Seitenwänden der Dielektrikumschicht (12), die unter der MTJ-Vorrichtung liegt, und nicht auf Seitenwänden einer Sperrschicht (26) der MTJ-Vorrichtung.
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