DE602004008429T2 - Magnettunnelübergang-stapelablagerung in zwei schritten - Google Patents

Magnettunnelübergang-stapelablagerung in zwei schritten Download PDF

Info

Publication number
DE602004008429T2
DE602004008429T2 DE602004008429T DE602004008429T DE602004008429T2 DE 602004008429 T2 DE602004008429 T2 DE 602004008429T2 DE 602004008429 T DE602004008429 T DE 602004008429T DE 602004008429 T DE602004008429 T DE 602004008429T DE 602004008429 T2 DE602004008429 T2 DE 602004008429T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
stack
etching
depositing
tunnel barrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE602004008429T
Other languages
English (en)
Other versions
DE602004008429D1 (de
Inventor
Arunava Valley Cottage Gupta
Kia-Seng Hopewell Junction LOW
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qimonda AG
International Business Machines Corp
Original Assignee
Qimonda AG
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qimonda AG, International Business Machines Corp filed Critical Qimonda AG
Publication of DE602004008429D1 publication Critical patent/DE602004008429D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE602004008429T2 publication Critical patent/DE602004008429T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3254Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/14Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
    • H01F41/30Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE]
    • H01F41/302Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F41/308Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices lift-off processes, e.g. ion milling, for trimming or patterning
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00Galvanomagnetic devices
    • H10N50/01Manufacture or treatment
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10Magnetoresistive devices
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/942Masking
    • Y10S438/948Radiation resist
    • Y10S438/951Lift-off

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Magnettunnelübergangsbauelemente und insbesondere die Herstellung von Magnettunnelübergangsbauelementen.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Magnettunnelübergangsbauelemente und ihre Verwendungen sind in der Technik wohlbekannt. Herkömmliche Magnettunnelübergangs-(MTJ – magnetic tunnel junction)-bauelemente enthalten in der Regel eine untere Kontaktelektrode, eine untere magnetische Schicht, eine oxidierte Al-Barrierenschicht, eine obere magnetische Schicht und eine obere Kontaktelektrode. Diese Bauelemente werden in der Regel unter Verwendung eines einzelnen Abscheidungsschritts hergestellt, der alle die Bestandsteilschichten als einen vollständigen Stapel abscheidet. Der vollständige Stapel wird danach strukturiert, um die Magnettunnelübergangsbauelemente zu definieren. Auf diese Weise hergestellte MTJ-Bauelemente können einen Kurzschluß durch die Barrierenschicht und eine magnetische Kopplung zwischen den beiden magnetischen Elektroden aufweisen.
  • EP 1 132 920 A1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Magnettunnelübergangsbauelements, das mehrere Schichten enthält, die als ein Stapel von Schichten konfiguriert sind. Das Verfahren umfaßt: Abscheiden auf einem Substrat einer magnetischen Schicht und einer Tunnelbarrierenschicht, die einen ersten Abschnitt des Stapels enthalten, Bedecken der Tunnelbarrierenschicht mit einer schützenden Kappenschicht, Entfernen eines Abschnitts der schützenden Kappenschicht, um einen ersten Abschnitt des Stapels herzustellen, und Strukturieren des Stapels zu Zellen.
  • Es ist deshalb wünschenswert, das Auftreten der oben erwähnten Phänomene des Kurzschlusses und der magnetischen Kopplung zu reduzieren. Die vorliegende Erfindung kann das Auftreten dieser Phänomene reduzieren durch Verwendung eines zweistufigen Abscheidungsprozesses zum Abscheiden des MTJ-Stapels, wobei eine Querschnittsfläche eines zweiten Abschnitts des MTJ-Stapels kleiner ist als die eines ersten Abschnitts des MTJ-Stapels.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 und 2 sind schematische Querschnittsansichten eines durch einen ersten Abscheidungsschritt gemäß der Erfindung hergestellten Abschnitts eines MTJ-Bauelementstapels.
  • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht eines resultierenden Abschnitts eines MTJ-Bauelements, nachdem Strukturieren und Ätzen auf die Struktur von 2 gemäß der Erfindung angewendet werden.
  • 4 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines resultierenden Abschnitts eines MTJ-Bauelements, nachdem eine Kapselung auf die Struktur von 3 gemäß der Erfindung angewendet wird.
  • 5 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines resultierenden Abschnitts eines MTJ-Bauelements, nachdem ILD-(Inter-Level Dielectric)-Abscheidung und CMP (Chemicalmechanical Polishing) auf die Struktur von 4 gemäß der Erfindung angewendet werden.
  • 6 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines resultierenden Abschnitts eines MTJ-Bauelements, nachdem eine Kontaktätzung auf die Struktur von 5 gemäß der Erfindung angewendet wird.
  • 7 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines resultierenden Abschnitts eines MTJ-Bauelements, nachdem die Kappenschicht von der Struktur von 6 gemäß der Erfindung entfernt worden ist.
  • 8 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines MTJ-Bauelements, das sich ergibt aus der Abscheidung einer oberen magnetischen Schicht und Kontaktelektrode auf der Struktur von 7 gemäß der Erfindung.
  • 9 ist eine schematische Querschnittsdarstellung des MTJ-Bauelements von 8 nach der Abscheidung einer oberen Metallschicht (M3) und eines CMP gemäß der Erfindung.
  • 10 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines resultierenden Abschnitts eines MTJ-Bauelements, nachdem eine Fotolackschicht auf die Struktur von 2 strukturiert ist.
  • 11 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines resultierenden Abschnitts eines MTJ-Bauelements nach dem Entfernen der Kappenschicht und der Abscheidung einer oberen magnetischen Schicht und Kontaktelektrode relativ zu der Struktur von 10.
  • 12 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines resultierenden Abschnitts eines MTJ-Bauelements nach dem Ablösen der Fotolackschicht von 11.
  • 13 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines resultierenden Abschnitts eines MTJ-Bauelements nach der Abscheidung einer Hartmaskenschicht auf der Struktur von 12.
  • 14 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines resultierenden Abschnitts eines MTJ-Bauelements nach dem Anbringen einer Fotolackschicht an der Struktur von 13.
  • 15 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines resultierenden Abschnitts eines MTJ-Bauelements nach dem Ätzen der Hartmaske der Struktur von 14 und dem Entfernen der Fotolackschicht.
  • 16 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines resultierenden Abschnitts eines MTJ-Bauelements nach dem Verwenden der Hartmaske von 15 als eine Struktur zum Ätzen der Kappenschicht, der Tunnelbarrierenschicht und der unteren magnetischen Schicht von 15.
  • 17 ist eine schematische Querschnittsdarstellung der Struktur von 16 nach der Kapselung.
  • 18 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines MTJ-Bauelements, das sich ergibt durch das Ausbilden eines Durchkontakts durch das Kapselungsmittel und die Hartmaske und das Abscheiden einer Metallschicht in dem Durchkontakt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung können MTJ-Bauelemente unter Verwendung eines zweistufigen Abscheidungsprozesses hergestellt werden, wobei ein unterer Abschnitt des Stapels bis zu der Tunnelbarrierenschicht in einem ersten Abscheidungsschritt abgeschieden wird, wobei der erste Schritt auch die Abscheidung einer Opferkappenschicht über der Tunnelbarrierenschicht beinhalten kann. Die obere magnetische Schicht und die obere Kontaktelektrode werden in einem zweiten Abscheidungsschritt abgeschieden. Strukturieren und Ätzen werden auf dem abgeschiedenen ersten Abschnitt des Stapels angewendet. Eine derartige Herstellung eines MTJ-Bauelements unter Verwendung von zwei Abscheidungsschritten mit Strukturierungs- und Ätzschritten kann das Auftreten von Kurzschlüssen durch die Barriere und das magnetische Koppeln zwischen den magnetischen Elektroden reduzieren. Die Opferkappenschicht schützt die Integrität der Barrierenschicht während des Strukturierungs- und Ätzschritts. Die obere magnetische Schicht und die obere Kontaktelektrode des MTJ-Bauelements sind so ausgelegt, daß sie eine kleinere Querschnittsfläche als die übrigen unteren Schichten des MTJ-Stapels aufweisen, was das Reduzieren von Kurzschlüssen durch die Barrierenschicht und die magnetische Kopplung zwischen den magnetischen Elektroden weiter unterstützen kann.
  • Es sei angemerkt, daß die in 1-18 dargestellten Schichten zu Erörterungszwecken vorgesehen sind und ihre Abmessungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind.
  • Die 1 und 2 veranschaulichen den ersten Abscheidungsschritt eines zweistufigen Abscheidungsprozesses zum Herstellen eines MTJ-Bauelements gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Bei diesem ersten Schritt werden die folgenden Schichten auf einem Substrat 10 abgeschieden: Die untere Kontaktelektrode und die untere magnetische Schicht, allgemein bei 20 dargestellt; die oxidierte Tunnelbarrierenschicht (z.B. Ta/TaN/PtMn/CoFe/Al (ox)), allgemein bei 30 dargestellt, und eine allgemein bei 40 dargestellte dünne Kappenschicht. Die Kappenschicht 40 wird bei einigen Ausführungsformen als Teil des Prozesses des ersten Abscheidungsschritts ohne Unterbrechung des Vakuums abgeschieden. Die Kappenschicht 40 ist vorgesehen, um die Verschlechterung der Barrierenschicht 30 nach Exposition gegenüber Luft und während späterer Bearbeitung verhindern zu helfen. Die Kappenschicht 40 ist somit eine Opferschicht und kann unter milden Ätzbedingungen vor dem Abscheiden der oberen magnetischen Schicht leicht entfernt werden, ohne die Eigenschaften der Barrierenschicht 30 zu beeinflussen. Zu beispielhaften Materialien zur Verwendung in der Kappenschicht 40 zählen Ru und diamantartiger Kohlenstoff (DLC) mit einer Dicke von beispielsweise ungefähr 50-100 Angström. Eine derartige Kappenschicht kann leicht in einem Sauerstoffplasma geätzt werden, ohne irgendwelche Rückstände zurückzulassen und ohne die Oxidtunnelbarriere 30 zu beschädigen. Bei einigen Ausführungsformen wird DLC für die Kappenschicht bevorzugt, um etwaige Kurzschlüsse an den Rändern zu vermeiden.
  • Wie in 3 gezeigt, können die in dem Abscheidungsschritt der 1 und 2 abgeschiedenen Schichten auf herkömmliche Weise strukturiert und geätzt werden, um den unteren Stapelabschnitt des MTJ-Bauelements zu definieren. Danach kann wie in 4 ein herkömmlicher Kapselungsschritt durchgeführt werden, um eine Kapselungsschicht 50 (z.B. SiN) zum Schutz der Ränder bereitzustellen. Auf den Kapselungsschritt folgt eine herkömmliche ILD-Abscheidung und CMP. Die resultierende ILD-Schicht ist allgemein bei 60 in 5 dargestellt.
  • Wie in 6 gezeigt, können herkömmliche Techniken eingesetzt werden, um eine Kontaktöffnung durch die ILD-Schicht 60 und die Kapselungsschicht 50 zu ätzen, um die Kappenschicht 40 zu erreichen.
  • Danach können, wie in 7 gezeigt, herkömmliche Techniken verwendet werden, um ein In-situ-Ätzentfernen eines Abschnitts der Kappenschicht durchzuführen, um eine Öffnung durch die Kappenschicht herzustellen.
  • 8 veranschaulicht den zweiten Abscheidungsschritt des zweistufigen MTJ-Abscheidungsprozesses gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Bei diesem Abscheidungsschritt werden die oberen magnetischen und Kontaktschichten (z.B. NiFe/TaN), allgemein bei 70 dargestellt, abgeschieden, um den oberen Abschnitt des MTJ-Stapels innerhalb der Öffnungen in den Schichten 40 und 60 zu definieren. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird zum Abscheiden der oberen magnetischen und Kontaktschichten ein gerichteter Abscheidungsprozeß verwendet, um eine Ansammlung auf den durch den Ätzschritt von 6 hergestellten Seitenwänden (61, 62) zu verhindern.
  • Wie in 9 dargestellt, können zum Abscheiden der oberen Metallschicht (M3) 80 (z.B. Cu, W oder Al (Cu)) herkömmliche Techniken verwendet werden, gefolgt von herkömmlichem CMP.
  • Wieder unter Bezugnahme auf die 6-8 gestattet die Verwendung eines zweiten Abscheidungsschritts für den oberen Abschnitt des MTJ-Stapels die Auslegung des oberen Stapelabschnitts (z.B. der Schichten bei 70) mit einer kleineren Querschnittsfläche als der benachbarte untere Stapelabschnitt (z.B. bei 20, 30), in der Ebene 81, wo der obere Stapelabschnitt allgemein an den unteren Stapelabschnitt angrenzt. Dies kann Kurzschlüsse durch die Barrierenschicht 30 weiter reduzieren und auch eine magnetische Kopplung zwischen den beiden magnetischen Elektroden weiter reduzieren. Als Beispiel kann die Offsetdistanz 63 etwa 100-1000 nm betragen, und die Kontaktöffnungsabmessung 64 kann etwa 100-500 nm betragen.
  • Ein alternativer beispielhafter Ansatz, der eine Ablösetechnik unter Verwendung von Fotolack verwendet, kann ebenfalls verwendet werden, wie in 10-18 dargestellt.
  • Beginnend mit der Struktur von 2 kann eine Fotolackschicht 5 auf der Kappenschicht 40 mit einer Öffnung darin (unter Verwendung herkömmlicher Techniken) strukturiert werden, um das Definieren des oberen Abschnitts des MTJ-Stapels zu unterstützen, wie in 10 gezeigt. Danach können, wie in 11 gezeigt, herkömmliche Techniken verwendet werden, um ein In-situ-Ätzentfernen eines Abschnitts der Kappenschicht 40 vorzunehmen, um eine Öffnung durch die Kappenschicht herzustellen. Danach, und auch wie in 11 gezeigt, wird ein zweiter Abscheidungsschritt vorgenommen. Bei diesem Abscheidungsschritt werden die allgemein bei 70 dargestellten oberen magnetischen und Kontaktschichten (z.B. Ni-Fe/TaN) abgeschieden, um den oberen Abschnitt des MTJ-Stapels innerhalb der Öffnungen in der Fotolackschicht 5 und der Kappenschicht 40 zu definieren. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird ein herkömmlicher gerichteter Abscheidungsprozeß verwendet, um die oberen magnetischen und Kontaktschichten 70 abzuscheiden.
  • Wie in 12 gezeigt, können die Fotolackschicht 5 und entsprechende darüberliegende Abschnitte der oberen magnetischen und Kontaktschicht 70 beispielsweise unter Verwendung einer herkömmlichen Naßätz-Ablösetechnik entfernt werden. Danach wird, wie in 13 gezeigt, eine Hartmaske 7 abgeschieden. Die Hartmaske kann beispielsweise ein Oxid oder ein Nitrid sein (z.B. SiN oder TaN).
  • Wie in 14 gezeigt, wird zum Strukturieren des unteren Abschnitts (20 und 30) des MTJ-Stapels eine Fotolackschicht 8 verwendet. Über herkömmliche Techniken können dann die Hartmaske 7 geätzt und danach die Fotolackschicht 8 entfernt werden. Das Ergebnis ist in 15 dargestellt.
  • Danach wird, wie in 16 gezeigt, die Hartmaske 7 als eine Struktur verwendet, um die Schichten 20, 30 und 40 zu ätzen und dadurch den unteren Abschnitt 20, 30 des MTJ-Stapels zu definieren. Die Hartmaske 7 ist größer als der obere Stapelabschnitt 70, weshalb der obere Stapelabschnitt eine kleinere Querschnittsfläche als der benachbarte untere Stapelabschnitt bei 20 und 30 aufweist, wie in 16 dargestellt.
  • Nachdem der MTJ-Stapel von 16 beispielsweise mit einem Oxidkapselungsmittel 9 gekapselt worden ist, wie in 17 gezeigt, können zum Herstellen eines Durchkontakts 82 durch das Kapselungsmittel 9 und die Hartmaske 7 zu dem oberen Stapelabschnitt bei 70 und zum Abscheiden der oberen Metallschicht (M3) 80 in dem Durchkontakt 82 herkömmliche Techniken verwendet werden. Dann kann ein herkömmliches CMP durchgeführt werden, und das Ergebnis ist in 18 gezeigt.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Fotolackschichten 5 und 8 der 10 beziehungsweise 14 entsprechend derart strukturiert werden, daß die Beziehung zwischen den Querschnittsflächen des oberen (70) und unteren (20, 30) MTJ-Stapelabschnitts von den gleichen Abmessungen 63 und 64 bestimmt wird, die oben bezüglich der 6 und 7 beschrieben sind.
  • Die vorliegende Erfindung wurde mit Unterstützung der US-Regierung unter MDA972-99-C-0009 angestellt, erteilt durch die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). Die US-Regierung besitzt an der vorliegenden Erfindung gewisse Rechte.
  • Wenngleich Ausführungsbeispiele der Erfindung oben ausführlich beschrieben worden sind, beschränkt dies nicht den Schutzbereich der Erfindung, der in einer Vielzahl von Ausführungsformen praktiziert werden kann.

Claims (25)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Magnettunnelübergangsbauelements, das mehrere Schichten enthält, die als ein Stapel von Schichten konfiguriert sind, umfassend: Abscheiden auf einem Substrat (10) einer magnetischen Schicht (20) und einer Tunnelbarrierenschicht (30), die einen ersten Abschnitt des Stapels enthalten; Ätzen der abgeschiedenen magnetischen Schicht (20) und der Tunnelbarrierenschicht (30), um den ersten Abschnitt des Stapels zu definieren; und Abscheiden eines zweiten Abschnitts (70) des Stapels auf dem ersten Abschnitt des Stapels, wobei der zweite Abschnitt (70) des Stapels eine obere magnetische Schicht umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Querschnittsfläche des zweiten Abschnitts (70) des Stapels kleiner ist als eine Querschnittsfläche des ersten Abschnitts des Stapels.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abscheiden des zweiten Abschnitts des Stapels nach dem Ätzen der abgeschiedenen magnetischen Schicht (20) und der Tunnelbarrierenschicht (30) vorgenommen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das das Abdecken des ersten Abschnitts mit einer schützenden Kappenschicht (40) vor dem Ätzschritt beinhaltet.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der zuerst erwähnte abscheidende Schritt den abdeckenden Schritt beinhaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, das nach dem Ätzschritt und vor dem zuletzt erwähnten abscheidenden Schritt das Ätzen eines Teils der schützenden Kappenschicht (40) beinhaltet, um einen Teil des ersten Abschnitts zu exponieren und gleichzeitig einen anderen Teil des ersten Ab schnitts von der schützenden Kappenschicht (40) bedeckt zu halten.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der zuletzt erwähnte ätzende Schritt das Ätzen einer Öffnung mit einer Querschnittsfläche, die kleiner ist als eine Querschnittsfläche des ersten Abschnitts in einer Ebene, wo der erste Abschnitt im allgemeinen an die schützende Kappenschicht (40) angrenzt, durch die schützende Kappenschicht (40) beinhaltet.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der zuletzt erwähnte abscheidende Schritt das Abscheiden des zweiten Abschnitts in die Öffnung beinhaltet.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, der nach dem zuerst erwähnten ätzenden Schritt und vor dem zuletzt erwähnten ätzenden Schritt das Bereitstellen einer weiteren Schicht (50) in einer darüberliegenden Beziehung relativ zu der schützenden Kappenschicht (40) und das Ätzen einer weiteren Öffnung mit einer Querschnittsfläche, die etwa gleich der Querschnittsfläche der Öffnung in der schützenden Kappenschicht (40) ist, durch die weitere Schicht (50) beinhaltet.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der zuletzt erwähnte abscheidende Schritt das Vornehmen eines gerichteten Abscheidungsprozesses zum Abscheiden des zweiten Abschnitts (70) in die weitere Öffnung beinhaltet.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die weitere Schicht (50) eine dielektrische Schicht ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Ätzens der schützenden Kappenschicht (40) ein In-situ-Ätzen der schützenden Kappenschicht (40) beinhaltet.
  12. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die schützende Kappenschicht (40) eine Ru-Schicht oder eine diamantartige Kohlenstoffschicht ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die schützende Kappenschicht (40) eine Dicke in einem Bereich von etwa 50-100 Angström aufweist.
  14. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die schützende Kappenschicht (40) eine Dicke in einem Bereich von etwa 50-100 Angström aufweist.
  15. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend vor dem Ätzen der abgeschiedenen magnetischen Barrierenschicht (20) und der Tunnelbarrierenschicht (30): Bedecken der Tunnelbarrierenschicht (30) mit einer schützenden Kappenschicht (40) und Entfernen eines Abschnitts der schützenden Kappenschicht (40); wobei das Abscheiden des zweiten Abschnitts des Stapels auf dem ersten Abschnitt des Stapels nach dem Entfernen des Abschnitts der schützenden Kappenschicht (40) vorgenommen wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Entfernens eines Abschnitts der schützenden Kappenschicht (40) das Wegätzen des Abschnitts der schützenden Kappenschicht (40) beinhaltet, um in der schützenden Kappenschicht (40) eine Öffnung zur Verwendung beim Definieren des zweiten Abschnitts des Stapels herzustellen, wobei das Abscheiden des zweiten Abschnitts des Stapels das Abscheiden des zweiten Abschnitts des Stapels in die Öffnung beinhaltet.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Abscheiden des zweiten Abschnitts des Stapels das Abscheiden einer Fotolackschicht (5), die zur Verwendung beim Definieren des zweiten Abschnitts des Stapels strukturiert ist, auf der Tunnelbarrierenschicht (30) beinhaltet.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Abscheiden des zweiten Abschnitts des Stapels das Abscheiden des zweiten Abschnitts (70) des Stapels in eine in der Fotolackschicht (5) strukturierte Öffnung beinhaltet und das Vornehmen einer Naßätz-Ablöseoperation zum Entfernen der Fotolackschicht (5) beinhaltet.
  19. Verfahren nach Anspruch 15, das nach dem Abscheiden des zweiten Abschnitts (70) des Stapels und vor dem ätzenden Schritt das Bereitstellen einer Ätzmaske (7), die den ganzen zweiten Abschnitt (70) des Stapels und Teil der Tunnelbarrierenschicht (30) bedeckt, auf dem zweiten Abschnitt (70) des Stapels und der Tunnelbarrierenschicht (30) beinhaltet.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der ätzende Schritt das Wegätzen eines Rests der Tunnelbarrierenschicht außer dem Teil der Tunnelbarrierenschicht (30) beinhaltet.
  21. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt des Bereitstellens der Ätzmaske (7) das Abscheiden einer Maskenschicht (7), die den zweiten Abschnitt (70) des Stapels und die Tunnelbarrierenschicht (30) bedeckt, auf dem zweiten Abschnitt (70) des Stapels und der Tunnelbarrierenschicht (30), das Bereitstellen einer Fotolackmaske (8), die einen Abschnitt der Maskenschicht (7) bedeckt, auf der Maskenschicht (7) und das Wegätzen eines Rests der Maskenschicht außer dem Abschnitt der Maskenschicht beinhaltet.
  22. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Ätzmaske eine O-xidätzmaske oder eine Nitridätzmaske ist.
  23. Magnettunnelübergangsbauelement, umfassend: mehrere Schichten (20, 30, 70), die als ein Stapel von Schichten konfiguriert sind; wobei eine erste (30) der Schichten eine Tunnelbarrierenschicht ist und eine erste Querschnittsfläche in einer entsprechenden ersten Ebene aufweist, die im allgemeinen senkrecht zu einer Höhenrichtung des Stapels verläuft; wobei eine zweite (70) der Schichten eine magnetische Schicht ist und auf der ersten (30) der Schichten angeordnet ist, wobei die zweite (70) der Schichten eine zweite Querschnittsfläche in einer entsprechenden zweiten Ebene aufweist, die im allgemeinen senkrecht zu der Höhenrichtung des Stapels verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Querschnittsfläche kleiner ist als die erste Querschnittsfläche.
  24. Bauelement nach Anspruch 23, wobei die erste (30) und die zweite (70) Schicht in dem Stapel aneinander angrenzen.
  25. Bauelement nach Anspruch 24, das ein Substrat (10) mit dem darauf angeordneten Stapel enthält, wobei sich die zweite Schicht (70) und das Substrat (10) auf jeweiligen gegenüberliegenden Seiten der ersten Schicht (30) befinden.
DE602004008429T 2003-01-21 2004-01-21 Magnettunnelübergang-stapelablagerung in zwei schritten Expired - Fee Related DE602004008429T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/348,235 US6884630B2 (en) 2002-10-30 2003-01-21 Two-step magnetic tunnel junction stack deposition
US348235 2003-01-21
PCT/EP2004/000470 WO2004066407A1 (en) 2003-01-21 2004-01-21 Two-step magnetic tunnel junction stack deposition

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE602004008429D1 DE602004008429D1 (de) 2007-10-04
DE602004008429T2 true DE602004008429T2 (de) 2008-05-21

Family

ID=32770239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE602004008429T Expired - Fee Related DE602004008429T2 (de) 2003-01-21 2004-01-21 Magnettunnelübergang-stapelablagerung in zwei schritten

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6884630B2 (de)
EP (1) EP1593168B1 (de)
DE (1) DE602004008429T2 (de)
WO (1) WO2004066407A1 (de)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6911156B2 (en) * 2003-04-16 2005-06-28 Freescale Semiconductor, Inc. Methods for fabricating MRAM device structures
CN100541819C (zh) * 2003-06-24 2009-09-16 国际商业机器公司 用于磁性随机存取存储装置的自对准导电线及其形成方法
US7183130B2 (en) * 2003-07-29 2007-02-27 International Business Machines Corporation Magnetic random access memory and method of fabricating thereof
JP4223348B2 (ja) * 2003-07-31 2009-02-12 Tdk株式会社 磁気記録媒体の製造方法及び製造装置
JP2006012332A (ja) * 2004-06-28 2006-01-12 Tdk Corp ドライエッチング方法、磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録媒体
US7368299B2 (en) * 2004-07-14 2008-05-06 Infineon Technologies Ag MTJ patterning using free layer wet etching and lift off techniques
JP4074281B2 (ja) * 2004-09-14 2008-04-09 株式会社東芝 磁気ランダムアクセスメモリ
US20060286292A1 (en) * 2005-06-13 2006-12-21 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Fabricating thin-film magnetic recording heads using multi-layer DLC-type protective coatings
US20070054450A1 (en) 2005-09-07 2007-03-08 Magic Technologies, Inc. Structure and fabrication of an MRAM cell
US20070080381A1 (en) * 2005-10-12 2007-04-12 Magic Technologies, Inc. Robust protective layer for MTJ devices
US7723128B2 (en) * 2008-02-18 2010-05-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. In-situ formed capping layer in MTJ devices
US20110037054A1 (en) * 2009-08-17 2011-02-17 Chan-Long Shieh Amoled with cascaded oled structures
US9082695B2 (en) * 2011-06-06 2015-07-14 Avalanche Technology, Inc. Vialess memory structure and method of manufacturing same
US8748197B2 (en) * 2012-03-14 2014-06-10 Headway Technologies, Inc. Reverse partial etching scheme for magnetic device applications
KR20150075602A (ko) * 2013-12-26 2015-07-06 삼성전자주식회사 자기 저항 메모리 장치 및 그 제조 방법
CN111697131B (zh) * 2019-03-11 2023-04-07 中电海康集团有限公司 Mram的制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5940319A (en) * 1998-08-31 1999-08-17 Motorola, Inc. Magnetic random access memory and fabricating method thereof
US6345435B1 (en) * 1999-11-22 2002-02-12 Headway Technologies, Inc. Method to make laminated yoke for high data rate giant magneto-resistive head
US6727105B1 (en) * 2000-02-28 2004-04-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method of fabricating an MRAM device including spin dependent tunneling junction memory cells
US6653154B2 (en) * 2001-03-15 2003-11-25 Micron Technology, Inc. Method of forming self-aligned, trenchless mangetoresistive random-access memory (MRAM) structure with sidewall containment of MRAM structure
US6903396B2 (en) * 2002-04-12 2005-06-07 Micron Technology, Inc. Control of MTJ tunnel area
US6689622B1 (en) * 2002-04-26 2004-02-10 Micron Technology, Inc. Magnetoresistive memory or sensor devices having improved switching properties and method of fabrication

Also Published As

Publication number Publication date
EP1593168B1 (de) 2007-08-22
US20040087039A1 (en) 2004-05-06
DE602004008429D1 (de) 2007-10-04
WO2004066407A1 (en) 2004-08-05
US6884630B2 (en) 2005-04-26
EP1593168A1 (de) 2005-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602004008429T2 (de) Magnettunnelübergang-stapelablagerung in zwei schritten
DE69935100T2 (de) Verfahren zur Ätzung einer Metallisierung mittels einer harten Maske
DE19958904C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Hartmaske auf einem Substrat
DE112018003714T5 (de) Ätzfreie selbstausgerichtete magnettunnelkontakt- (mtj) gerätestruktur
DE2723944C2 (de) Verfahren zum Herstellen einer Anordnung aus einer strukturierten Schicht und einem Muster
DE112018005611B4 (de) OXIDATION VON SEITENWÄNDEN EINER FREIEN SCHICHT UND ABSTANDSHALTERUNTERSTÜTZTES ÄTZEN VON MAGNETISCHEN TUNNEL-ÜBERGÄNGEN (MTJs) FÜR MAGNETORESISTIVE HOCHLEISTUNGS-DIREKTZUGRIFFSSPEICHERVORRICHTUNGEN (MRAM)
DE102019104529A1 (de) Herstellung einer metallischen Oberseitenelektrode mit grosser Höhe für unter 60 nm messende magnetoresistive Random-Access-Memory-(MRAM) Vorrichtungen
EP1454344B1 (de) Verfahren zur herstellung eines integrierten halbleiterproduktes mit metall-isolator-metall-kondensator
DE102018122339A1 (de) Verschlussschicht-schema zum verbessern der rram-leistung
DE102019122405B4 (de) Hohe baumartige sub-30nm-durchkontaktierungen zur reduzierung der wiederabscheidung von leitfähigem material für sub-60nm-mram-vorrichtungen
DE112018001479T5 (de) Ionenstrahlätzen mit abstandhalterunterstützung eines magnetischen spin-torque-direktzugriffspeichers
DE102019203596A1 (de) Mehrfachstrukturierung mit Dornschnitten, die unter Verwendung einer Blockmaske gebildet werden
DE112018001890T5 (de) Mtj-vorrichtungsprozess / integrationsverfahren mit vor-strukturierter keimschicht
EP1584103B1 (de) Zweistufiges ätzverfahren zum herstellen einer integrierten schaltungsanordnung, insbesondere mit kondensatoranordnung
DE102018122563B4 (de) Halbleitervorrichtung mit einem integrierten kondensator und verfahren zum herstellen von dieser
DE19717363C2 (de) Herstellverfahren für eine Platinmetall-Struktur mittels eines Lift-off-Prozesses und Verwendung des Herstellverfahrens
DE102013109375B4 (de) Verfahren zum verarbeiten eines wafers
DE102019100014B4 (de) Verfahren zum Strukturieren von dielektrischen Schichten für eine Metallisierung und entsprechende Strukturen
DE102010003129B4 (de) Ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelements auf einem Substrat
DE10344273B4 (de) Verbesserter Kontakt für Speicherzellen
EP1193742A2 (de) Verfahren zum Herstellen von integrierten Schaltungsanordnungen sowie zugehörige Schaltungsanordnungen, insbesondere Tunnelkontaktelemente
DE19719909A1 (de) Zweifaches Damaszierverfahren
DE112004000192T5 (de) Hartmaske mit hoher Selektivität für IR-Sperrschichten zur Herstellung eines ferroelektrischen Kondensators
EP0250611B1 (de) Verfahren zum Entfernen einer strukturierten Maskierungsschicht
DE10326087B4 (de) Bauelement mit einer Nutzstruktur und einer Hilfsstruktur

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee