FR2859043A1 - Dispositif de memoire magnetique permanente et son procede de fabrication - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de mémoire magnétique permanente.Elle se rapporte à un dispositif qui comprend un premier câblage (91), un élément magnétorésistif de mémoire (10) ayant une couche isolante (3) à effet tunnel entre des matériaux ferromagnétiques et isolé du premier câblage (91) par une première couche isolante (108), une seconde couche isolante (110) couvrant l'élément de mémoire, et un second câblage (117) connecté à l'élément de mémoire (10) et enfoui dans la seconde couche isolante (110). Les premier et second câblage (91, 117) sont enfouis dans une tranchée formée dans une couche isolante (71, 110), et une couche (83, 115) d'un matériau magnétique doux est formée par dépôt électroless dans la tranchée.Application aux mémoires permanentes d'ordinateur.

Description

2859043 1

La présente invention concerne un dispositif de mémoire magnétique et un procédé pour sa fabrication. Plus précisément, elle concerne un dispositif de mémoire magnétique permanente qui mémorise des informations par utilisation d'un changement de résistance provoqué par le changement de direction de spin d'un matériau ferromagnétique en direction parallèle ou antiparallèle, et un procédé de fabrication du dispositif de mémoire magnétique.

Parmi les machines et appareils de communication d'informations, les appareils personnels de faible encombrement, tels que les terminaux portatifs, rencontrent notamment de plus en plus de succès, si bien qu'on demande des dispositifs ayant des performances plus élevées, telles que des éléments de mémoire et des éléments logiques ayant un degré élevé d'intégration, une grande vitesse et une faible consommation d'énergie. Une mémoire permanente est en particulier considérée comme indispensable dans cette "ère de l'ubiquité".

Par exemple, même si un épuisement ou une panne d'alimentation ou une déconnexion d'un serveur et d'un réseau se produit pour des raisons imprévues, une mémoire permanente peut protéger des informations personnelles importantes par exemple. En outre, l'augmentation de densité et de capacité de la mémoire permanente est très importante pour le remplacement des disques durs ou des disques optiques ou magnéto-optiques dont la dimension ne peut pas être fondamentalement réduite, à cause de la présence de parties mobiles, etc. En outre, des machines portatives récemment disponibles sont réalisées de manière qu'un bloc de circuit non opérationnel soit maintenu à l'état d'attente pour réduire la consommation d'énergie à la valeur la plus faible possible, et le gaspillage d'énergie et de mémoire peuvent être évités lorsqu'une mémoire permanente pouvant être utilisée à la fois comme mémoire de réseau à grande vitesse et comme mémoire de grande capacité peut être réalisée. En outre, si une mémoire permanente de grande capacité et travaillant à vitesse élevée peut être réalisée, la fonction selon laquelle une machine ou un 2859043 2 appareil peut fonctionner dès qu'il est mis sous tension, c'est-à-dire une fonction dite "instantanée", devient disponible.

Des exemples de mémoire permanente sont la mémoire flash qui utilise un semi-conducteur et la mémoire à accès direct ferroélectrique FRAM qui utilise un matériau ferroélectrique. Cependant, les mémoires flash ont un inconvénient car leur temps d'écriture est élevé, de l'ordre de la microseconde. D'autre part, dans le cas des mémoires à accès direct ferroélectriques, des problèmes se sont posés car le nombre de réécritures permis est compris entre 1012 et 1014, cette valeur n'étant pas suffisante pour que les mémoires existantes, telles que les mémoires à accès direct statiques SRAM ou dynamiques DRAM, puissent être totalement remplacées, et la microfabrication d'un condensateur ferroélectrique est une opération délicate.

Une mémoire magnétique appelée "MRAM", décrite par Wang et al., IEEE Trans. Magn., 33 (1997), 4 498 par exemple, a attiré l'attention comme mémoire permanente possible qui ne pose pas les problèmes précités et qui travaille à grande vitesse, qui possède une grande capacité de mémoire (degré accru d'intégration) et qui a une faible consommation d'énergie, notamment parce que les propriétés des matériaux magnétorésistifs à effet tunnel TMR ont été améliorés. Cette mémoire MRAM est une mémoire magnétique à semi-conducteur mettant en oeuvre un effet de magnétorésistance qui dépend du phénomène de conduction variant avec le spin spécifique des matériaux non magnétiques, et constitue une mémoire permanente qui peut garder les informations en mémoire sans transmission d'énergie électrique depuis l'extérieur.

En outre, la mémoire MRAM a une structure simple, son degré d'intégration peut être facilement accru, et elle enregistre des données par utilisation de la rotation d'un moment magnétique si bien que son endurance est élevée. On prévoit que le temps d'accès d'une mémoire MRAM peut être très court et on a aussi déjà indiqué, dans l'article de R. Scheurlein et al., ISSCC Digest of Technical Papers, pages 128 et 129, février 2000, que la mémoire MRAM peut fonctionner à 100 MHz. Récemment, on a 2859043 3 envisagé que la mémoire MRAM pouvait constituer une mémoire permanente principale pour les générations futures, comme indiqué par K. Inomata, Abstracts 18aA-1, "The 26th Annual Conference on Magnetics in Japan".

On décrit la mémoire MRAM en référence à la figure 16 sur laquelle un élément TMR 10 utilisé comme élément de mémoire d'une cellule de mémoire MRAM comporte une couche 2 de mémorisation dans laquelle l'aimantation peut tourner de manière relativement facile, et des couches aimantées fixées 4, 6 qui sont formées sur un substrat de support 9.

La couche aimantée fixée comporte deux couches aimantées fixées, c'est-àdire une première couche aimantée fixée 4 et une seconde couche aimantée fixée 6 et, entre elles, est disposée une couche conductrice 5 par laquelle ces couches magnétiques sont liées de façon antiferromagnétique. Dans la couche de mémorisation 2 et les couches aimantées fixées 4, 6, un matériau ferromagnétique, qui contient du nickel, du fer ou du cobalt ou un alliage de ceux-ci, est utilisé alors que du ruthénium, du cuivre, du chrome, de l'or, de l'argent ou analogue peut être utilisé comme matériau de la couche conductrice 5. La seconde couche aimantée fixée 6 est au contact d'une couche 7 d'un matériau antiferromagnétique, et l'interaction d'échange entre ces couches provoque une forte anisotropie magnétique dans une direction de la seconde couche aimantée fixée 6. On peut utiliser un alliage de manganèse avec du fer, du nickel, du platine, de l'iridium ou du rhodium ou de l'oxyde de cobalt ou de nickel comme matériau de la couche 7 d'un matériau antiferromagnétique.

Une couche barrière 3 à effet tunnel d'un isolant contenant un oxyde ou nitrure d'aluminium, de magnésium, de silicium ou analogue est disposée entre la couche de mémorisation 2 et la première couche aimantée fixée 4 sous forme de couches magnétiques, et interrompt la liaison magnétique entre la couche 2 de mémorisation et la couche aimantée fixée 4 et permet la circulation d'un courant par effet tunnel. Les couches magnétiques et les couches conductrices sont essentiellement formées par un procédé de pulvérisation, mais la couche barrière 3 à effet tunnel 2859043 4 peut être obtenue par oxydation ou nitruration d'un film métallique formé par pulvérisation. Une couche 1 de revêtement supérieur a pour fonction d'empêcher la diffusion mutuelle entre l'élément TMR 10 et le câblage connecté à cet élément TMR, avec réduction de la résistance de contact et empêchement de l'oxydation de la couche de mémorisation 2, et on peut utiliser en général un matériau tel que Cu, Ta ou TiN. Une couche 8 d'électrode constituant une sous-couche est utilisée pour connecter un élément de commutation connecté en série avec l'élément TMR. La couche 8 formant une sous-couche peut aussi être utilisée comme couche 7 de matériau antiferromagnétique.

Dans la cellule de mémoire ayant cette construction, un changement du courant d'effet tunnel dû à un effet de magnétorésistance est détecté pour la lecture des informations, comme décrit dans la suite, et cet effet dépend de la direction relative d'aimantation de la couche de mémorisation et de la couche aimantée fixée.

La figure 17 est une vue agrandie en perspective représentant schématiquement une partie d'une mémoire générique MRAM. Dans ce cas, pour la simplification du dessin, une partie du circuit de lecture n'est pas représentée et, par exemple, la mémoire MRAM comporte neuf cellules de mémoire et elle comporte pour l'écriture des lignes 11 de bits et des lignes 12 de mots qui se croisent. A chaque point de croisement est disposé l'élément TMR 10 et, lors de l'écriture dans l'élément TMR10, un courant est appliqué à la ligne 11 de bits et à la ligne 12 de mots d'écriture, et un champ magnétique composite parmi les champs magnétiques créés par les lignes précédentes change la direction d'aimantation de la couche de mémorisation 2 dans l'élément TMR10 au point de croisement de la ligne de bits ii et de la ligne de mots 12 d'écriture afin que la direction soit parallèle ou antiparallèle à celle de la couche aimantée fixée, si bien que l'écriture est assurée.

La figure 18 représente schématiquement une coupe d'une cellule de mémoire et, par exemple, comporte un transistor à effet de champ de type n destiné à la 2859043 5 lecture, comprenant un film isolant de grille 15 formé dans la région de puits de type p réalisé dans un substrat semi- conducteur de silicium de type p 13, une électrode de grille 16, une région de source 17 et une région de drain 18, et la ligne de mots 12 d'écriture, l'élément TMR 10 et la ligne de bits 11 sont disposés sur le transistor. Une ligne 21 de détection est connectée par une électrode de source 20 à la région de source 17. Le transistor à effet de champ 19 est utilisé comme élément de commutation de lecture, et un câblage 22 de lecture formé à partir d'une portion comprise entre la ligne de mots 12 et l'élément TMR 10 est connecté à la région de drain 18 par une électrode de drain 23. Le transistor 19 peut être un transistor à effet de champ du type n ou p mais au contraire divers éléments de commutation, tels qu'une diode, un transistor bipolaire et un transistor à effet de champ du type métal-semi-conducteur MESFET, peuvent être utilisés.

La figure 19 représente le schéma du circuit équivalent d'une mémoire MRAM et, par exemple, elle comporte six cellules de mémoire et possède des lignes de bits 11 et des lignes de mots 12 d'écriture qui se croisent et, au point de croisement de ces lignes d'écriture, elle comporte un élément 10 de mémoire et un transistor 19 à effet de champ et une ligne de détection 21 qui sont connectés à l'élément de mémoire 10 pour la sélection d'un élément lors de la lecture. La ligne de détection 21 est connectée à un amplificateur de détection 23 destiné à détecter les informations mémorisées. Sur la figure, la référence 24 désigne un circuit de pilotage en courant de ligne de mots permettant une écriture bidirectionnelle, et la référence 25 désigne un circuit de pilotage en courant de ligne de bits.

La figure 20 est une courbe en étoile représentant les conditions d'écriture de la mémoire MRAM, et elle indique un seuil pour l'inversion du sens d'aimantation de la couche de mémorisation par le champ magnétique appliqué HEA dans la direction de l'axe d'aimantation préférentielle et le champ magnétique Hom, dans la direction d'aimantation difficile. Lorsqu'un vecteur champ magnétique composite 2859043 6 correspondant à l'extérieur de la courbe en étoile est formé, une inversion de champ magnétique est provoquée, mais un vecteur champ magnétique composite de l'intérieur de la courbe en étoile ne peut pas provoquer une inversion de la cellule à un état stable en courant. En outre, dans la cellule qui n'est pas au point de croisement de la ligne de mots et de la ligne de bits auquel est appliqué le courant, un champ magnétique créé uniquement par la ligne de mots ou la ligne de bits est appliqué et, lorsque le champ magnétique créé est égal ou supérieur au champ magnétique d'inversion HK dans une direction, la direction d'aimantation de la cellule qui ne se trouve pas au point de croisement est inversée si bien que l'élément est mis à un état tel qu'une écriture sélective dans la cellule choisie est possible uniquement lorsque le champ magnétique composite se trouve dans la région en grisé sur la figure.

Comme décrit précédemment, dans la mémoire MRAM qui a deux lignes d'écriture, c'est-à-dire une ligne de bits et une ligne de mots et qui met en oeuvre les propriétés d'inversion d'aimantation en étoile, l'écriture est en général réalisée uniquement sur une cellule choisie de mémoire par inversion du spin magnétique. L'aimantation composite dans une seule région de mémorisation est déterminée par synthèse du vecteur champ magnétique HEA dans la direction de l'axe d'aimantation préférentielle et du champ magnétique Hm dans la direction de l'axe d'aimantation difficile, appliqué à la région de mémorisation. Le courant d'écriture appliqué à la ligne de bits applique à la cellule le champ magnétique HEA dans la direction de l'axe d'aimantation préférentielle et le courant appliqué à la ligne de mots applique à la cellule le champ magnétique Hm, dans la direction de l'axe d'aimantation difficile.

La figure 21 représente l'opération de lecture d'une mémoire RAM. Dans ce cas, la construction en couches de l'élément TMR 10 est schématiquement indiquée, et la couche aimantée fixée précitée est indiquée par une couche unique 26 et les couches ne sont pas représentées, à 2859043 7 l'exclusion de la couche de mémorisation 2 et de la couche barrière 3 à effet tunnel.

Plus précisément, comme indiqué précédemment, lors de l'écriture d'informations, le spin magnétique de la cellule est inversé par le champ magnétique composite aux points de croisement de la ligne de bits 11 et de la ligne de mots 12 disposés suivant une matrice pour l'enregistrement d'informations "1" ou "0" en fonction de la direction du spin magnétique. D'autre part, la lecture est réalisée par utilisation d'un effet TMR qui est une forme de l'effet de magnétorésistance, telle que l'effet TMR est un phénomène dans lequel la résistance varie avec la direction du spin magnétique, et l'information "1" ou "0" est détectée en fonction de l'état de résistance élevée dans lequel le spin magnétique est antiparallèle ou l'état de faible résistance dans lequel le spin magnétique est parallèle. La lecture est réalisée par autorisation de la circulation d'un courant de lecture (courant à effet tunnel) entre la ligne de mots 12 et la ligne de bits 11 et par lecture du signal de sortie correspondant à la résistance élevée ou faible à l'aide de la ligne 21 de détection dans le transistor à effet de champ 19 pour la lecture.

Comme indiqué précédemment et contrairement au fonctionnement d'une mémoire classique mettant en oeuvre des électrons (électricité), la mémoire MRAM est un dispositif qui utilise, comme support de mémoire, un changement de la magnétorésistance provoqué par le changement de la direction d'aimantation, qui nécessite lors du fonctionnement une réponse du changement de direction d'aimantation à une vitesse équivalente à la vitesse de réponse de conduction des électrons. La direction d'aimantation de l'élément TMR contenu dans la mémoire MRAM change avec le courant qui circule dans un câblage métallique. Ainsi, un courant est appliqué à un câblage pour la création d'un champ magnétique autour du câblage qui constitue le centre. L'élément TMR (appelé fréquemment dans la suite "élément MRAM") détecte le champ magnétique créé si bien que le matériau magnétique contenu dans l'élément TMR s'aimante dans une direction liée à la 2859043 8 direction du champ magnétique créé à partir du câblage. Le matériau magnétique aimanté crée une magnétorésistance et la magnétorésistance est lue comme changement d'une tension ou d'un courant. Il est important que le champ magnétique créé soit introduit efficacement dans l'élément TMR, et cette efficacité est considérée pour la détermination de la vitesse de fonctionnement et de la sensibilité de l'élément TMR. Des facteurs d'introduction efficace du champ magnétique dans l'élément TMR comprennent (I) la création d'un champ magnétique intense, (II) la suppression des fuites de champ magnétique, (III) la disposition de l'élément MRAM dans la partie de champ magnétique intense, (IV) une sensibilité élevée de l'élément TRM de mémoire MRAM, et analogues.

En ce qui concerne le facteur (I), l'intensité du champ magnétique dépend de la densité de courant et, lorsque la densité de courant d'un câblage augmente, l'intensité du champ magnétique augmente. L'augmentation de la densité de courant favorise une électromigration du câblage, et l'utilisation d'un câblage formé de cuivre et non d'aluminium évite donc ce problème. En ce qui concerne le facteur (III), le problème posé est résolu par disposition du câblage et de l'élément MRAM de manière qu'il soit proche. En ce qui concerne le facteur (IV), le problème est résolu par perfectionnement du matériau et du procédé de formation de l'élément MRAM.

On décrit en détail ce qui concerne le facteur (II). La mémorisation dans la mémoire MRAM est effectuée par rotation de l'aimantation de la couche de mémorisation à l'aide d'un champ magnétique induit créé par circulation d'un courant dans un câblage. Cependant, lorsque le câblage s'amincit parce que le degré d'intégration est accru, la valeur critique du courant qui peut circuler dans la ligne d'écriture est abaissée si bien que seul un faible champ magnétique peut être obtenu et le champ coercitif de la région de mémorisation est inévitablement réduit. Cela signifie que la fiabilité du dispositif de mémorisation d'informations est réduite. En outre, contrairement à la lumière ou à un faisceau d'électrons, un champ magnétique ne peut pas être focalisé et ce 2859043 9 phénomène est considéré comme la principale cause de diaphonie lorsque le degré d'intégration augmente. Pour éviter ce phénomène, une structure protectrice ou analogue a été proposée (voir par exemple le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 6 413 788), mais la structure devient obligatoirement compliquée. Comme décrit précédemment, l'écriture à l'aide d'un champ magnétique créé par un courant pose un certain nombre de problèmes fondamentaux à résoudre, et l'écriture à l'aide d'un champ magnétique induit peut être un défaut important pour la mémoire MRAM de l'avenir.

Pour le facteur (II), on essaie de résoudre le problème par un procédé mettant en oeuvre une structure de revêtement dans laquelle une partie de câblage est recouverte d'un matériau magnétique doux (voir par exemple la demande mise à l'inspection publique de brevet japonais n 2002-246 566). Une structure générale de revêtement formée d'un câblage enfoui et ses effets sont décrits en référence à la figure 22, formée des figures 22A et 22B.

La figure 22A représente schématiquement une ligne de mots 12 et une ligne de bits 11 ayant une structure de revêtement et un élément TMR 10 placé entre les câblages, et les lignes d'écriture 12, 11 ayant l'élément 10 entre elles sont formées individuellement par des structures composites (structures de revêtement) qui comprennent respectivement des conducteurs non magnétiques 30, 31 comportant un matériau conducteur tel que Cu, Al ou un de leurs alliages, et un matériau magnétique doux 32, 33 ayant une perméabilité magnétique élevée et recouvrant les conducteurs non magnétiques. On peut utiliser, comme matériau constituant les conducteurs magnétique douxs 32, 33, par exemple Ni, Fe, Co ou un alliage essentiellement formé d'un tel élément. Plus précisément, on utilise avantageusement un alliage Ni-Fe de fer et de nickel appelé "Permalloy".

Les lignes d'écriture 11, 12 ont individuellement une section de forme pratiquement rectangulaire, et trois plans de chaque ligne d'écriture, à l'exclusion du plan qui est placé du côté de l'élément de mémoire 10, sont recouverts de conducteurs magnétique douxs 32, 33 qui ont 2859043 10 une forme pratiquement en U, et les conducteurs non magnétiques 30, 31 sont exposés uniquement aux surfaces respectives tournées du côté de l'élément de mémoire 10. En conséquence, les surfaces exposées des conducteurs non magnétiques 30, 31 des lignes d'écriture 11, 12 sont tournées l'une vers l'autre, et les conducteurs magnétique douxs 32, 33 sont disposés symétriquement. De plus, les lignes d'écriture 11, 12 sont formées individuellement afin que la largeur en coupe (comme indiqué par A et B sur la figure) des parties exposées des conducteurs non magnétiques 30, 31 du côté de l'élément de mémoire 10 soit égale ou supérieure à la largeur (indiquée par a et b) de l'élément de mémoire 10.

Dans la mémoire MRAM ayant les lignes d'écriture 11, 12 de construction précitée, des parties des conducteurs magnétique douxs 32, 33 de la structure de revêtement transmettent un flux magnétique si bien que des lignes de force magnétique, distribuées de façon générale autour de la ligne d'écriture, convergent sous l'action du conducteur magnétique doux 32, 33 de perméabilité magnétique élevée, et les lignes de force magnétique ainsi créées convergent sur les parties exposées des conducteurs non magnétiques 30, 31, c'est-à-dire sur la partie de l'élément de mémoire 10.

La figure 22B est une vue explicative illustrant un exemple particulier de simulation des lignes de force magnétique créées autour d'une ligne d'écriture. On constate que, lorsqu'un courant d'écriture est appliqué à la ligne d'écriture de forme pratiquement rectangulaire dont trois plans sont couverts par les conducteurs magnétique douxs 32, 33 comme indiqué sur la figure 22A, les lignes de force magnétique créées ne sont pas distribuées uniformément autour de la ligne d'écriture mais convergent sur les parties des conducteurs non magnétiques 30, 31 du fait de la transmission du flux magnétique des conducteurs magnétique douxs 32, 33. Plus précisément, la simulation mathématique indique que, lorsque la largeur et l'épaisseur des lignes d'écriture 11, 12 sont individuellement de 0,25:m et un courant de 1 mA est appliqué aux lignes d'écriture, un champ magnétique 2859043 11 d'environ 6 760 A/m (85 Oe) est créé à la partie centrale de l'élément de mémoire 10 tourné vers les conducteurs non magnétiques 30, 31.

Au contraire, lorsque la ligne d'écriture est constituée uniquement d'un conducteur non magnétique, les lignes de force magnétique créées sont distribuées uniformément autour de la ligne d'écriture si bien que, lorsqu'un courant de 1 mA est appliqué à la ligne d'écriture ayant une largeur et une épaisseur de 0,25:m, seul un champ magnétique d'environ 1 830 A/m (23 Oe) est obtenu à la partie centrale de l'élément de mémoire 10.

En conséquence, par utilisation des lignes d'écriture 11, 12 qui ont la structure précitée de revêtement, un champ magnétique d'écriture peut être créé plus efficacement qu'avec les lignes de force magnétique classiques distribuées uniformément, et l'inversion de la direction d'aimantation de l'élément de mémoire 10 peut être obtenue avec un courant plus faible.

Pour que l'effet précité soit efficacement obtenu, il est souhaitable que la perméabilité magnétique des conducteurs magnétique douxs 32, 33, recouvrant les conducteurs magnétiques 30, 31 des lignes d'écriture 11, 12, soit en général au moins égale à 10. Il a été confirmé que, lorsque l'épaisseur des conducteurs magnétique douxs recouvrant les conducteurs magnétiques est supérieure ou égale à 0,01:m, on peut obtenir un effet d'augmentation du champ magnétique créé.

Lorsque les trois plans de la forme pratiquement rectangulaire sont recouverts des conducteurs magnétique douxs 32, 33, un plus grand nombre de lignes de force magnétique convergent aux parties internes (des conducteurs non magnétiques 30, 31) des deux portions de bord des conducteurs magnétique douxs 32, 33 pratiquement en U. Pour cette raison, lorsque la largeur A, B en coupe des conducteurs non magnétiques 30, 31 est égale ou supérieure à la largeur a, b de l'élément de mémoire 10, la largeur de la couche 2 de mémorisation d'informations de l'élément de mémoire 10 est inférieure à la distance comprise entre les portions de bord des conducteurs magnétique douxs 32, 33, si bien que la couche 2 de 2859043 12 mémorisation d'informations est placée entre les parties de bord et il est possible de focaliser efficacement les lignes de force magnétique créées sur la couche 2 de mémorisation d'informations.

Comme indiqué précédemment, la mémoire MRAM représentée sur les figures 22A et 22B est telle que les lignes d'écriture 11, 12 ont individuellement une structure composite qui comprend les conducteurs non magnétiques 30, 31 et les conducteurs magnétique douxs 32, 33, si bien que, lorsqu'un courant est appliqué aux lignes d'écriture, des lignes de force magnétique sont créées et convergent sur des parties des conducteurs non magnétiques, et l'écriture des informations dans l'élément de mémoire 10 peut donc être réalisée avec un courant d'écriture plus petit que celui qui est nécessaire habituellement. En conséquence, le courant d'écriture peut être réduit sans abaissement du champ coercitif de l'élément de mémoire, et il est facile de réaliser une réduction de dimension de la mémoire MRAM (c'est-à-dire une augmentation de densité) par réduction de dimension du circuit de pilotage de lignes d'écriture ou analogues, avec réduction de la consommation d'énergie, augmentation de la fiabilité par suppression de la rupture du câblage due à une électromigration dans la ligne d'écriture, etc. On décrit maintenant un procédé de formation d'une structure de revêtement du type précité à partir d'un câblage enfoui (procédé "Damascene"). Des exemples de câblage ayant la structure d'un revêtement comprennent une ligne de mots (câblage à la face inférieure de l'élément TMR) et une ligne de bits (câblage à la face supérieure de l'élément TMR), et on décrit essentiellement une ligne de mots de structure simple (une ligne de bits peut être formée de manière analogue).

Les figures 23A à 27B illustrent un procédé de formation d'une structure de revêtement d'une ligne de mots (ou d'une ligne de bits) à partir d'un câblage en tranchée. Sur les figures, seules des parties de câblage sont représentées, et un substrat, un transistor, etc. placés sous la ligne de mots ne sont pas représentés. (Un câblage de sous-couches connecté à la région de drain d'un 2859043 13 transistor est en réalité présent sous le câblage d'électrodes de drain de lecture formé simultanément avec la ligne de mots, mais il n'est pas représenté sur les figures).

D'abord, comme l'indique la figure 23A, une tranchée 40 destinée à être remplie par un câblage est formée dans une couche isolante 41, puis, comme l'indique la figure 23B, une première couche barrière de diffusion 42 destinée à la ligne de mots et à une ligne de lecture est formée sur toute la surface, y compris la tranchée de câblage 40. La première couche barrière 42 contre la diffusion est déposée à la surface inférieure 43 et à une paroi latérale 44 de la tranchée 40 de câblage, et à une partie 45 de champ à l'exclusion de la partie de câblage (c'est-à-dire toute la surface).

On utilise, comme matériau constituant de la première couche barrière 42 de diffusion, du tantale Ta, du nitrure de tantale TaN, du titane Ti, du nitrure de titane TiN, du nitrure de tungstène WN, du nitrure de zirconium ZrN et analogues. Lors du dépôt de cette couche, on utilise largement un procédé de pulvérisation, mais d'autres exemples sont un procédé de dépôt électroless en phase vapeur (appelé en abrégé procédé CVD), et un procédé de dépôt de couches atomiques ALD, et le procédé de dépôt est sélectionné suivant la forme et la dimension de la tranchée de câblage dans laquelle est formée la couche barrière métallique. Ensuite, comme l'indique la figure 23C, une couche 33 d'un matériau

magnétique doux est déposée sur la première couche barrière 42 contre la diffusion. On utilise en général, comme matériau constituant de la couche 33 du matériau magnétique doux, un alliage fer-nickel "Permalloy", un alliage fer-cobalt ou analogue et, pour le dépôt de la couche, on utilise en général un procédé de pulvérisation.

Ensuite, comme l'indique la figure 23D, une seconde couche barrière 4 et 6 contre la diffusion est formée sur la couche 33 du matériau magnétique doux. Dans ce cas, la première couche barrière 4 et 6 est formée pour empêcher la diffusion de l'ingrédient constituant de la couche 33 2859043 14 du matériau magnétique doux dans le film isolant adjacent, par exemple la couche isolante 41, et la seconde couche barrière 4 et 6 contre la diffusion est formée pour empêcher une diffusion mutuelle entre la couche 33 du matériau magnétique doux et le câblage de cuivre Cu qui est enfoui, comme décrit dans la suite. Le matériau constituant et le procédé de dépôt de la seconde couche barrière 4 et 6 contre la diffusion sont les mêmes que pour la première couche 42.

Ensuite, comme l'indique la figure 23E, une couche germe 47 destinée au remplissage décrit dans la suite de la tranchée 40 de câblage par du cuivre est déposée. Comme décrit dans la suite, une électrodéposition de cuivre Cu est très utilisée pour le remplissage de la tranchée 40, et la couche germe 47 est utilisée comme germe de croissance pour le dépôt initial au cours de l'électrodéposition et comme électrode pour la conduction électrique. En conséquence, on utilise en général un matériau analogue à celui qui est déposé par électrodéposition. Lors du dépôt de la couche germe 47, on utilise un procédé de pulvérisation ou CVD.

Ensuite, comme représenté sur la figure 24A, à l'aide de la couche germe 47 comme germe de croissance et d'une électrode, une couche 31A de cuivre Cu constituant le câblage est déposée par électrodéposition sur toute la surface, y compris la tranchée 40. Dans ce cas, comme indiqué précédemment, on utilise en général une électrodéposition, mais on peut aussi utiliser un procédé de dépôt électroless ou CVD.

Ensuite, comme l'indique la figure 24B, la couche 31A de cuivre Cu (y compris la couche germe 47), la seconde couche barrière 4 et 6, la couche 33 du matériau magnétique doux et la première couche barrière 42 déposée sur la partie excluant la tranchée 40 sont retirées afin que le cuivre constituant le câblage reste uniquement dans la tranchée 40 sous forme d'un conducteur non magnétique 31 destiné à la ligne de mots 12 et d'un conducteur non magnétique 51 destiné à la ligne de lecture 23, et la seconde couche barrière 4 et 6, la couche 33 du matériau magnétique doux et la première couche barrière 42 restent 2859043 15 autour des conducteurs précités. Dans cette étape, on utilise en général un procédé de polissage mécanique et chimique CMB.

Alors, comme indiqué sur la figure 22A, la couche 33 du matériau magnétique doux est présente dans la tranchée 40 de câblage si bien qu'elle couvre les couches de cuivre 31, 51 sous forme de câblage, et cette structure est appelée en général "structure de revêtement" ou "structure de culasse". La ligne de mots (câblage à la face inférieure de l'élément TMR de mémoire MRAM) est maintenant décrite, l'élément de mémoire MRAM étant disposé sur la ligne de mots avec interposition de la couche isolante 48. Le but de la structure de revêtement est de transmettre efficacement le champ magnétique induit par un courant transmis au câblage (câblage à l'intérieur de la structure de revêtement, souvent appelé dans la suite "câblage de revêtement") à l'élément TMR, si bien qu'aucune couche d'un matériau magnétique doux n'est formée à la surface du câblage de revêtement (dans ce cas la surface supérieure du câblage) qui est tournée vers l'élément TMR.

Ensuite, comme représenté sur la figure 24C, pour que le cuivre de câblage 31, 51 ne diffuse pas, un film isolant 48 qui comprend du nitrure de silicium SiN, du carbure de silicium SiC ou analogue destiné à empêcher la diffusion du cuivre est déposé. Un film d'oxyde de silicium SiO2 (non représenté) peut être déposé sur le film isolant pour constituer un film diélectrique intermédiaire avec le film isolant 48, mais le dépôt du film d'oxyde de silicium n'est pas toujours nécessaire, et le film diélectrique intermédiaire peut être formé uniquement du film isolant 48 pour empêcher la diffusion.

Ensuite, comme représenté sur la figure 24D, un trou de contact 49 destiné à connecter un élément TMR et une ligne de lecture 23 est formé dans le film isolant 48 par lithographie et attaque à sec puis, sur toute la surface qui comprend le trou de contact 49, des couches des matériaux constituants de l'élément TMR sont déposées successivement par un procédé de pulvérisation ou analogue. Par exemple, du tantale Ta formant une sous2859043 16 couche 8, un film empilé 26 contenant une couche de matériau antiferromagnétique de PtMn, une seconde couche aimantée fixée de CoFe, une couche de liaison antiferromagnétique de Ru, et une première couche aimantée fixée de CoFe, une couche barrière 3 à effet tunnel contenant Al203, une couche de mémorisation 2 formée d'alliage CoFe-30B, et une couche formant une sous-couche supérieure 1 de Ta sont successivement déposées.

Ensuite, comme l'indique la figure 25A, une partie constituant l'élément TMR 10 est formée par lithographie et attaque à sec, puis un câblage 60 de connexion de l'élément TMR 10 et de la ligne de lecture 23 est formé par lithographie et attaque à sec. Le câblage 60 peut comprendre le film empilé 26 et la couche 8 formant la sous-couche, mais le matériau du film placé sur la sous-couche 8 peut être modifié arbitrairement.

Ensuite, comme l'indique la figure 25B, une couche isolante 50 est formée sur toute la surface, puis un trou de contact 52 est formé dans la couche isolante 50 par lithographie et attaque à sec.

Ensuite, comme l'indique la figure 25C, une première couche barrière 53 contre la diffusion destinée à une ligne de bits est formée sur toute la surface, y compris le trou de contact 52 et une tranchée de câblage (non représentée). On utilise, comme matériau constituant de la première couche barrière 53 contre la diffusion, du tantale Ta, du nitrure de tantale TaN, du titane Ti, du nitrure de titane TiN, du nitrure de tungstène WN, du nitrure de zirconium ZrN ou analogues. Lors du dépôt de cette couche, on utilise largement un procédé de pulvérisation, mais d'autres exemples sont le procédé CVD et le procédé ALD, et le procédé de dépôt est sélectionné suivant la forme et la dimension du trou de contact dans lequel est formée la couche barrière de métal.

Ensuite, comme l'indique la figure 26A, une couche 54 de matériau magnétique doux est déposée sur la première couche barrière 53 contre la diffusion. On utilise de façon générale, comme matériau constituant de la couche 54 du matériau magnétique doux, un alliage fer-nickel "Permalloy", un alliage de fer-cobalt ou analogue, et on 2859043 17 utilise de façon générale un procédé de pulvérisation pour le dépôt de la couche.

Ensuite, comme représenté sur la figure 26B, seule la couche 54 du matériau magnétique doux placé à la partie inférieure du trou de contact 52 et au fond de la tranchée 61 comme indiqué par le trait mixte est retirée par un procédé d'attaque à sec, d'usinage ionique ou d'attaque en retour.

Ensuite, comme l'indique la figure 26C, une seconde couche barrière 55 contre la diffusion est formée sur la couche 54 du matériau magnétique doux. Dans ce cas, la première couche barrière 53 contre la diffusion est formée afin qu'elle empêche la diffusion de l'ingrédient constituant de la couche 54 du matériau magnétique doux dans le film isolant adjacent, par exemple la couche isolante 50, et la seconde couche barrière 55 contre la diffusion est formée pour empêcher la diffusion mutuelle entre la couche 54 du matériau magnétique doux et le câblage enfoui de cuivre Cu, décrit dans la suite. Le matériau constituant et le procédé de dépôt utilisés pour la seconde couche barrière 55 contre la diffusion sont les mêmes que ceux de la première couche barrière 53.

Ensuite, une couche germe (non représentée) destinée à remplir la tranchée 61 de câblage, y compris le trou de contact 52, par du cuivre est déposée de la manière déjà indiquée sur la figure 23E. L'électrodéposition de cuivre Cu est très utilisée pour le remplissage, et la couche germe est utilisée comme germe de croissance pour le dépôt initial pendant l'électrodéposition et comme électrode de conduction électrique. En conséquence, un matériau analogue au matériau déposé par électrodéposition est en général utilisé. On utilise un procédé de pulvérisation ou CVD pour le dépôt de la couche germe.

Ensuite, comme l'indique la figure 27A, à l'aide de la couche germe qui forme un germe de croissance et une électrode, une couche de cuivre Cu 30A constituant un câblage est déposée par électrodéposition sur toute la surface, y compris le trou de contact 52 et la tranchée 61 de câblage. Dans ce cas, comme indiqué précédemment, une 2859043 18 électrodéposition est utilisée en général, mais on peut aussi utiliser un dépôt électroless ou un dépôt CVD.

Ensuite, comme représenté sur la figure 27B, la couche de cuivre Cu 30A (y compris la couche germe), la seconde couche barrière 55 contre la diffusion, la couche 54 du matériau magnétique doux et la première couche barrière 53 contre la diffusion déposée sur la partie qui exclut le trou de contact 52 et la tranchée 61 sont retirées afin qu'il reste le cuivre constituant le câblage sous forme du conducteur non magnétique 30 destiné à la ligne de bits 11 uniquement dans le trou de contact 52 et la tranchée 61, et la seconde couche barrière 55, la couche 54 du matériau magnétique doux et la première couche barrière 53 restent autour du conducteur. Dans cette étape, on utilise en général le procédé de polissage mécanique et chimique CMP. Ensuite, une couche barrière 57 contre la diffusion analogue aux couches précédentes est formée sur la couche de cuivre 30A par pulvérisation, et une couche 56 d'un matériau magnétique doux, ayant le même matériau que la couche 54, est déposée par un procédé de pulvérisation afin qu'elle soit connectée à la couche 54 du matériau magnétique doux sur la paroi latérale de la tranchée, et est mise sous forme d'un motif prédéterminé, avec formation de cette manière d'une couche 32 d'un matériau magnétique doux qui recouvre la couche de cuivre 30 représentée sur la figure 22A.

La couche 32 du matériau magnétique doux est ainsi présente dans le trou de contact 52 et la tranchée 61 de câblage et recouvre la couche 30 de cuivre sous forme d'un câblage, et cette structure est appelée en général "structure de revêtement" ou "structure de culasse". La ligne de bits (câblage à la face supérieure de l'élément TMR de mémoire MRAM) est décrite dans le présent mémoire et l'élément de mémoire MRAM est disposé sous la ligne de bits avec interposition de la couche isolante 50. Le rôle de la structure de revêtement est de transmettre efficacement le champ magnétique induit par un courant transmis au câblage de revêtement à l'élément TMR, et en conséquence aucune couche d'un matériau magnétique doux n'est formée à la surface du câblage de revêtement (la 2859043 19 surface inférieure du câblage) qui est tournée vers l'élément TMR.

Ainsi, un élément TMR de mémoire MRAM ayant la ligne de mots 12, la ligne de lecture 23 et la ligne de bits 11, dans lequel sont enfouies une couche de cuivre, une couche d'un matériau magnétique doux et des couches empêchant la diffusion, peut être préparé par le procédé précité "Damascene".

Dans le procédé précité, au cours des étapes des figures 23A à 23E et 25B à 26C comme indiqué précédemment, une pulvérisation est utilisée en général comme procédé de dépôt, si bien que l'utilisation d'une machine de pulvérisation à plusieurs chambres permet un dépôt successif.

Le procédé de pulvérisation est un procédé qui permet des caractéristiques avantageuses de réglage de l'épaisseur du film et qui a donc été très utilisé dans les procédés de fabrication de semi- conducteurs. Le procédé de pulvérisation est donc utilisé pour la formation précitée du câblage de revêtement. Cependant, suivant les règles habituelles de miniaturisation, un problème peut être posé par un revêtement non satisfaisant des surfaces formées par pulvérisation.

En particulier, dans le cas de dimensions inférieures ou égales à un quart de micron, le procédé de pulvérisation doit être obligatoirement remplacé comme l'indiquent les pratiques de fabrication des semi- conducteurs.

Des exemples de procédés de pulvérisation sont un procédé classique de pulvérisation et des procédés de pulvérisation ayant une linéarité accrue, tels que le procédé de pulvérisation à grande distance, le procédé à collimateur et le procédé à auto-ionisation. Le procédé classique de pulvérisation a des caractéristiques telles qu'il dépose uniformément un film sur toute la surface de la paroi latérale et du fond d'une partie de trou, mais les performances ne sont bonnes qu'avec un trou ayant une dimension de quelques microns ou plus. Le revêtement par le procédé classique de pulvérisation dans le cas d'un métal à température de fusion élevée, tel que le titane Ti 2859043 20 ou le tungstène W, est relativement amélioré si bien qu'on a utilisé le procédé classique de pulvérisation pour les dimensions d'un demi-micron ou plus pour la formation d'un film du métal précité sous forme d'une couche mince, par exemple d'une barrière métallique.

Cependant, lorsque les dimensions sont inférieures ou égales à un quart de micron, le procédé classique de pulvérisation présente des restrictions, et on a donc commencé à adopter un procédé de pulvérisation de linéarité élevée dans lequel les particules pulvérisées peuvent atteindre le fond d'une partie de trou. Dans le procédé de pulvérisation de linéarité élevée, la linéarité est accrue et le revêtement du fond d'une partie de trou est donc perfectionné, mais ce procédé s'effectue au détriment considérable du revêtement de la paroi latérale de la partie de trou, et ne permet un dépôt que d'une très faible épaisseur de film sur la paroi latérale.

Pour les couches barrières précitées 42, 46, 53, 55 contre la diffusion, l'épaisseur qui peut donner les propriétés de barrière est aussi faible que quelques nanomètres, si bien que le procédé précité de pulvérisation de linéarité accrue permet l'obtention d'un film ayant une épaisseur inférieure ou égale à un quart de micron. D'autre part, comme indiqué précédemment, les couches 33, 54 du matériau magnétique doux qui recouvrent le cuivre de câblage sont des éléments essentiels pour que le câblage de revêtement présente effectivement les propriétés du revêtement. Le rôle de la couche du matériau magnétique doux est de faire converger le champ magnétique induit, et des facteurs importants pour l'effet de convergence comprennent non seulement les propriétés magnétiques du matériau de la couche de matériau magnétique doux, mais aussi l'épaisseur de cette couche. Si une épaisseur satisfaisante n'est pas assurée, des fuites de champ magnétique se produisent. On considère que la couche du matériau magnétique doux ayant un effet de convergence du flux magnétique doit avoir une épaisseur au moins égale à quelques dizaines de nanomètres.

Comme indiqué précédemment, la formation d'une couche du matériau magnétique doux ayant une épaisseur 2859043 21 satisfaisante sur la paroi latérale d'une partie de trou de petite dimension affecte beaucoup l'effet de convergence du champ magnétique, si bien que le procédé classique de pulvérisation dans lequel les particules pulvérisées ne peuvent pas entrer dans un petit trou ou le procédé de pulvérisation de linéarité élevée dans lequel seul un film mince peut être déposé sur la paroi latérale d'une partie de trou présente des difficultés pour la formation de la couche du matériau magnétique doux.

La figure 28 est une photomicrographie d'un exemple de dépôt d'un film dans une tranchée de câblage par mise en oeuvre du procédé classique de pulvérisation (correspondant aux étapes illustrées par les figures 23C à 23E).

Comme l'indique la figure 28, il apparaît que le dépôt d'un film d'épaisseur satisfaisante sur la paroi latérale de la tranchée de câblage est réalisé par augmentation d'épaisseur. Cependant, l'augmentation d'épaisseur a un effet nuisible considérable sur l'enlèvement du matériau de câblage en excès déposé sur la partie qui exclut la partie de câblage dans le procédé décrit précédemment en référence à la figure 24B, et un surplomb est formé autour de la tranchée de câblage (d'une manière analogue à l'opération de la figure 27B).

Bien que des détails ne soient pas indiqués sur la figure 24B, le processus d'extraction de l'excès du matériau de câblage comprend en général deux étapes d'extraction. La première étape est une étape d'extraction du cuivre 31A et la seconde une étape d'extraction de la couche barrière 4 et 6 contre la diffusion, de la couche 33 du matériau magnétique doux et de la couche barrière 42 contre la diffusion. Lors de l'extraction de la couche barrière contre la diffusion et de la couche du matériau magnétique, un effet physique a une efficacité considérable. Par exemple, lorsqu'on utilise le procédé CMP qui est un procédé général d'extraction, l'extraction de la couche barrière contre la diffusion et de la couche du matériau magnétique doux présente une faible vitesse d'extraction et une pression élevée de polissage d'extraction, par rapport à l'extraction du cuivre. En 2859043 22 conséquence, si l'on considère les propriétés indiquées précédemment pour l'étape d'extraction, l'augmentation d'épaisseur de la couche du matériau magnétique doux pose essentiellement les problèmes suivants.

(1) Le temps de polissage est allongé. Le débit est donc réduit.

(2) En général, un creusement (indiquant qu'un polissage en excès use le revêtement sur une surface trop grande et crée un évidement) et une érosion {indiquant qu'une pression élevée de polissage provoque un creusement de la partie de câblage de densité élevée (c'est-à-dire un creusement comme si la partie de câblage était retirée à la cuillère)} dans le procédé CMP sont maîtrisés par ajustement du temps de polissage dans la seconde étape, et il est avantageux que le traitement soit réalisé en un temps court. Cependant, le temps de polissage est allongé si bien qu'un creusement et une érosion sont encore plus marqués.

Ainsi, l'augmentation d'épaisseur de la couche du matériau magnétique doux a un effet nuisible considérable sur l'étape d'extraction de l'excès du matériau de câblage.

L'invention a pour objet la mise à disposition d'un dispositif magnétique de mémorisation et d'un procédé pour sa fabrication, qui sont avantageux non seulement parce qu'ils permettent une augmentation de la sensibilité de mémorisation et une réduction de la consommation d'énergie, mais aussi parce qu'un câblage enfoui de faible résistance et de fiabilité élevée peut être formé de manière stable en un temps court.

Plus précisément, un mode de réalisation préféré de l'invention concerne un dispositif magnétique de mémoire permanente qui comporte un premier câblage, un élément magnétorésistif de mémoire isolé électriquement du premier câblage par une première couche isolante, l'élément isolant comprenant une couche isolante à effet tunnel placée entre les matériaux ferromagnétiques, une seconde couche isolante qui recouvre l'élément de mémoire, et un second câblage connecté électriquement à l'élément de mémoire et enfoui dans la seconde couche isolante dans un 2859043 23 état dans lequel le second câblage recoupe dans l'espace le premier câblage avec interposition de l'élément de mémoire; le dispositif magnétique de mémorisation est caractérisé en ce que le premier câblage et le second câblage sont enfouis sous forme d'un câblage "Damascene" dans une tranchée formée dans une couche isolante, et au moins une couche d'un matériau magnétique doux est formée par dépôt électroless dans la tranchée dans une partie périphérique externe du premier câblage et/ou du second câblage.

Les termes "dépôt électroless" communément utilisés dans la technique, désignent un processus de dépôt non électrolytique connu en soi.

En outre, l'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un dispositif magnétique de mémoire permanente, comprenant la formation d'un premier câblage, la formation d'un élément magnétorésistif de mémoire isolé électriquement du premier câblage par une première couche isolante, l'élément de mémoire comprenant une couche isolante à effet tunnel placée entre des matériaux ferromagnétiques, la formation d'une seconde couche isolante qui recouvre l'élément de mémoire, et l'enfouissement d'un second câblage dans la seconde couche isolante afin que le second câblage soit connecté électriquement à l'élément de mémoire et recoupe dans l'espace un premier câblage avec interposition de l'élément de mémoire; le procédé de fabrication du dispositif magnétique de mémorisation se caractérise par l'enfouissement du premier câblage et du second câblage sous forme d'un câblage "Damascene" dans une tranchée formée dans la couche isolante, une couche d'un matériau magnétique doux au moins étant formée par dépôt électroless dans la tranchée à une partie périphérique externe du premier câblage et/ou du second câblage.

Selon l'invention, la couche de matériau magnétique doux au moins constituant la structure de revêtement du premier câblage (ligne de mots) et/ou du second câblage (ligne de bits) est formée par dépôt électroless, si bien que la couche du matériau magnétique doux peut être formée autour du matériau principal de câblage (essentiellement 2859043 24 le cuivre) du premier et/ou du second câblage, et que la couche du matériau magnétique doux a une épaisseur uniforme satisfaisante. Ainsi, un champ magnétique induit créé au niveau du premier et/ou du second câblage peut être introduit efficacement dans l'élément de mémoire, et le courant transmis au câblage, nécessaire pour la création du champ magnétique, peut être réduit, si bien que non seulement la consommation d'énergie du dispositif magnétique de mémorisation est réduite, mais aussi la sensibilité de mémorisation peut être accrue. En conséquence, il n'est pas nécessaire de réduire la distance comprise entre chaque câblage et l'élément de mémoire pour accroître le rendement d'écriture des premier et/ou second câblages, et il est possible d'augmenter la marge de traitement disponible pour la formation de la couche isolante intermédiaire.

Dans ce cas, un matériau ayant des propriétés magnétiques, telles que le nickel ou un de ses alliages, ou le cobalt ou un de ses alliages, peut être facilement déposé par dépôt électroless et, lors du dépôt d'un film d'alliage ou analogue, la composition du film peut être facilement modifiée par réglage de la solution de dépôt ou des conditions de dépôt, si bien qu'il est possible d'obtenir facilement les propriétés nécessaires du matériau magnétique doux.

La couche au moins du matériau magnétique doux est formée par dépôt électroless si bien qu'elle peut être déposée avec une uniformité accrue à la surface avec laquelle la solution de dépôt électroless est en contact, et l'uniformité du revêtement est accrue non seulement à la surface inférieure mais aussi sur la paroi latérale de la tranchée de câblage, si bien que la couche du matériau magnétique doux formée a un volume ou une épaisseur minimal, et il est donc possible d'obtenir une valeur relativement grande pour le volume du matériau principal de câblage (essentiellement du cuivre). En conséquence, la résistance du câblage est réduite et la densité efficace de courant est encore plus réduite si bien que la fiabilité du câblage, notamment sa résistance à l'électromigration, est accrue.

2859043 25 Le dépôt électroless donne un revêtement qui s'adapte à la forme (c'est-à-dire qu'un film peut être déposé uniformément le long de la surface placée au-dessous), et en conséquence la couche du matériau magnétique doux et la couche barrière contre la diffusion peuvent être formées avec chacune une résistance élevée au polissage mécanique et chimique CMP (difficulté de polissage) et avec une faible épaisseur. En conséquence, le temps nécessaire à l'extraction de la couche superflue de matériau magnétique doux et de la couche barrière contre la diffusion par polissage peut être raccourci. La réduction du temps de polissage augmente le débit et réduit le creusement ou l'érosion du câblage, en augmentant avantageusement le rendement du câblage (la résistance de câblage, la mise en court-circuit du câblage), et la fiabilité du câblage (suppression de la réduction d'épaisseur du câblage).

En outre, le surplomb dû au dépôt par pulvérisation tel qu'indiqué sur la figure 28 ne se produit pas, et en conséquence, dans l'opération de remplissage d'une tranchée par du cuivre ou analogue formant un matériau de câblage, un défaut de remplissage, par exemple des vides ou des saillies, n'est pas formé dans le câblage, et une opération stable peut être établie. En outre, la forme du cuivre ou analogue comme principal matériau de câblage formé est analogue à la forme de la tranchée de câblage (qui n'a pas une section trapézoïdale si bien que la partie supérieure du câblage correspond à la partie inférieure du fond), cette forme étant telle que les contraintes locales dues à des contraintes thermiques pendant le traitement sont réduites et la résistance à la migration des contraintes est accrue.

La machine de pulvérisation nécessite un vide très poussé et une alimentation puissante, et présente donc des inconvénients en ce que le coût de la machine est élevé et les problèmes présentés par la machine provoquent des temps d'arrêt importants. Au contraire, une machine de dépôt électroless ne nécessite pas de source d'énergie ni d'appareil sous vide et est donc avantageuse au point de vue du coût ou du temps de fonctionnement. En outre, la 2859043 26 machine de pulvérisation effectue en général un traitement dans un système sur une seule tranche alors que la machine de dépôt électroless peut effectuer un traitement par lots tel que plusieurs feuilles peuvent être traitées simultanément.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: les figures lA à lE qui constituent la figure 1 sont des coupes illustrant des étapes successives d'un procédé de préparation d'une mémoire MRAM dans un premier mode d'exécution de l'invention; les figures 2A à 2D qui constituent la figure 2 sont des coupes illustrant les étapes suivantes du procédé de préparation de la mémoire MRAM; les figures 3A à 3D qui constituent la figure 3 sont des coupes représentant les étapes suivantes du procédé depréparation de la mémoire MRAM; les figures 4A à 4C qui constituent la figure 4 sont des coupes illustrant des étapes successives du procédé de préparation de la mémoire MRAM; les figures 5A à 5C qui constituent la figure 5 représentent des coupes illustrant des étapes suivantes du procédé de préparation de la mémoire MRAM; la figure 6 est un diagramme fonctionnel illustrant un procédé de revêtement dans un premier mode d'exécution de l'invention; les figures 7A à 7C qui forment la figure 7 représentent des photomicrographies permettant d'indiquer comment varie le dépôt électroless d'une couche d'un matériau magnétique doux en fonction d'un nettoyage préalable d'une couche germe, dans un premier mode d'exécution de l'invention; les figures 8A à 8C qui constituent la figure 8 représentent des photomicrographies permettant d'expliquer comment le dépôt électroless de la couche du matériau magnétique doux varie avec le temps de traitement par du sulfate de palladium dans un premier mode d'exécution préféré de l'invention; les figures 9A et 9B qui constituent la figure 9 représentent des tableaux correspondant à un exemple de condition de traitement dans le premier mode d'exécution de l'invention; les figures 10A à 10C qui constituent ensemble la figure 10 représentent un diagramme, un schéma et un graphique illustrant la composition d'une couche d'un matériau magnétique doux et les propriétés du revêtement et du film dans un premier mode d'exécution préféré de l'invention; la figure 11 est un graphique permettant de décrire les propriétés d'une couche barrière contre la diffusion dans un premier mode d'exécution préféré de l'invention; les figures 12A à 12D qui constituent la figure 12 sont des coupes illustrant des étapes successives d'un procédé de préparation d'une mémoire MRAM dans un second mode de réalisation préféré de l'invention; les figures 13A à 13D qui constituent ensemble la figure 13 sont des coupes illustrant les étapes suivantes du procédé de préparation de la mémoire MRAM; la figure 14 est un diagramme fonctionnel illustrant un procédé de dépôt dans un second mode d'exécution préféré de l'invention; les figures 15A à 15C qui constituent la figure 15 sont des coupes illustrant des étapes successives d'un procédé de préparation d'une mémoire MRAM dans un troisième mode d'exécution préféré de l'invention; la figure 16 est une vue schématique en perspective d'un élément TMR d'une mémoire MRAM; la figure 17 est une vue schématique en perspective d'une partie de cellule de mémoire MRAM; la figure 18 est une coupe schématique d'une cellule de mémoire MRAM; la figure 19 est un schéma équivalent du circuit d'une mémoire MRAM; la figure 20 est un schéma indiquant les propriétés de réponse au champ magnétique lors de l'écriture sur une mémoire MRAM; la figure 21 est un schéma illustrant le principe d'une opération de lecture d'une mémoire MRAM; 2859043 28 les figures 22A et 22B qui constituent la figure 22 représentent en perspective et en coupe une partie essentielle d'une mémoire classique MRAM et l'état du champ magnétique induit autour d'un câblage; les figures 23A à 23E qui constituent la figure 23 sont des coupes illustrant des étapes successives d'un procédé de préparation de la mémoire classique MRAM; les figures 24A à 24D qui constituent la figure 24 constituent des coupes illustrant des étapes suivantes du procédé de préparation de la mémoire MRAM; les figures 25A à 25C qui constituent la figure 25 sont des coupes illustrant les étapes suivantes du procédé de préparation de la mémoire MRAM; les figures 26A à 26C qui constituent la figure 26 sont des coupes illustrant les étapes suivantes du procédé de préparation de la mémoire MRAM; les figures 27A et 27B qui constituent la figure 27 sont des coupes illustrant des étapes suivantes du procédé de préparation de la mémoire MRAM; et la figure 28 est une photomicrographie représentant le revêtement d'un film pulvérisé de la mémoire classique MRAM.

Dans le dispositif magnétique de mémorisation, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, et dans le procédé de fabrication de ce dispositif, lorsque la couche du matériau magnétique doux et une couche barrière contre la diffusion sont formées dans la tranchée à chaque partie périphérique externe du premier câblage et du second câblage dans laquelle le conducteur enfoui (et notamment du cuivre ou un alliage de cuivre) du premier câblage et/ou du second câblage, la couche du matériau magnétique doux et la couche barrière contre la diffusion sont formées individuellement par dépôt électroless, l'effet précité de l'invention est encore accentué.

Il est souhaitable que le premier câblage et le second câblage soient formés de cuivre ou d'un alliage de cuivre.

Il est souhaitable que l'invention s'applique à une mémoire magnétique à accès direct constituée de manière qu'une couche de mémorisation de l'élément de mémoire soit 2859043 29 aimantée dans une direction prédéterminée par un champ magnétique induit par circulation d'un courant individuellement dans le premier câblage et le second câblage pour l'écriture d'informations, et les informations écrites sont lues par un effet tunnel de magnétorésistance par l'intermédiaire de la couche isolante à effet tunnel.

On décrit en détail dans la suite des modes d'exécution et de réalisation préférés en référence aux dessins.

Premier mode d'exécution préféré de l'invention Les figures 1 à 11 illustrent un premier mode d'exécution préféré de l'invention.

Un procédé de fabrication d'un dispositif magnétique de mémorisation, en particulier d'une mémoire MRAM dans un mode d'exécution préféré de l'invention, est maintenant décrit. D'abord, comme représenté sur la figure 1A, dans une couche isolante 71 placée sur un substrat (non représenté) ayant un transistor, une tranchée 70 de câblage est formée afin qu'elle soit remplie par une ligne de mots et une ligne de lecture (une ligne de signal et une ligne de détection n'étant pas distinguées) disposées sous un élément TMR de mémoire MRAM. La tranchée 70 de câblage est formée par traitement de la couche isolante 71 par lithographie et attaque à sec.

Ensuite, comme l'indique la figure 1B, une première couche barrière 72 contre la diffusion destinée à la ligne de mots et à la ligne de lecture est formée sur toute la surface, y compris la tranchée de câblage 70, par un procédé de pulvérisation, CVD ou ALD (cette remarque s'applique aussi à la suite). La première couche barrière 72 contre la diffusion est déposée sur toute la surface inférieure 73 et une paroi latérale 74 de la tranchée 70 de câblage et une partie de champ 75, à l'exclusion de la partie de câblage (c'est-à-dire sur toute la surface).

La première couche barrière 72 contre la diffusion est formée de tantale Ta, de nitrure de tantale TaN, de titane Ti, de nitrure de titane TiN, de nitrure de tungstène WN, de nitrure de zirconium ZrN ou analogues.

2859043 30 Ensuite, comme l'indique la figure 1C, une couche germe 100 qui est soumise au dépôt électroless décrit dans la suite est déposée par pulvérisation ou analogue.

Un matériau constituant pour la couche germe 100 peut être un matériau qui peut être substitué dans le dépôt par déplacement catalytique décrit dans la suite, et le matériau a des propriétés telles que, par exemple, a) le matériau contient un élément ayant une tendance à l'orientation supérieure à celle d'un élément habituellement utilisé dans un catalyseur, tel que le palladium Pd, l'argent Ag, l'or Au ou le platine Pt, et b) le matériau est soluble dans l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique ou analogue. Des exemples comprennent le cuivre Cu, le nickel Ni et le cobalt Co, et le cuivre Cu est utilisé comme exemple représentatif dans le mode de réalisation préféré de l'invention.

En ce qui concerne l'épaisseur du film de cuivre Cu constituant la couche germe 100, si l'épaisseur est trop petite, la couche ne peut pas être utilisée comme germe.

D'autre part, lorsque l'épaisseur est trop grande, une solution chimique utilisée dans le procédé décrit dans la suite d'extraction de cuivre Cu peut avoir un effet nuisible sur les couches, ou la réaction indiquée dans la suite entre la couche du matériau magnétique doux et le cuivre de la couche germe 100 peut avoir un effet nuisible sur les propriétés magnétiques de la couche du matériau magnétique doux.

En conséquence, il est souhaitable que le film de cuivre formant la couche germe 100 ait une épaisseur aussi faible que possible, comprise dans la plage dans laquelle le film de cuivre peut être utilisé comme germe. L'épaisseur du film de cuivre varie avec la forme et la dimension du câblage enfoui mais, par exemple, lorsque le câblage a une largeur de 0,20:m et une hauteur (épaisseur) de 0,5:m, il est souhaitable que l'épaisseur soit comprise entre 15 et 30 nm.

Les figures 1D et lE illustrent une opération de formation d'une couche 83 d'un matériau magnétique doux par dépôt électroless. La figure 1D illustre une opération de dépôt catalytique et la figure lE une opération de 2859043 31 dépôt électroless de la couche du matériau magnétique doux.

La figure 6 représente en détail le diagramme fonctionnel des opérations des figures 1D et 1E. D'abord, dans un traitement préalable, une opération de nettoyage est destinée à retirer les particules étrangères et les oxydes naturels adhérant au film de cuivre sous forme de la couche germe 100. Le film de cuivre sous forme de la couche germe 100, déposé sur la paroi latérale 74 de la tranchée de câblage est très mince si bien qu'il est nécessaire de prendre des précautions considérables pour sélectionner la solution de nettoyage et la profondeur d'attaque.

La figure 7 représente un exemple indiquant que la surface nettoyée devient uniforme, et on constate donc qu'un procédé de nettoyage par un agent chélatant alcalin est efficace. Il faut noter que ce nettoyage préalable n'est pas toujours nécessaire et, par exemple, lorsque le dépôt par déplacement catalytique décrit dans la suite (figure 1E) est réalisé quelques heures après la formation du film de cuivre formant la couche germe 100, le nettoyage préalable n'est pas nécessaire.

Ensuite, comme l'indique la figure 1D, une étape de dépôt catalytique est exécutée. On peut utiliser comme catalyseur 101 dans cette étape du palladium Pd, de l'argent Ag, de l'or Au, du platine Pt ou analogue. Un procédé de revêtement par déplacement avec du palladium Pd est représenté à titre d'exemple, et lorsque la couche germe 100 représentée sur la figure 1C est soumise à un dépôt par déplacement catalytique avec du palladium Pd, on utilise du sulfate de palladium ou du chlorhydrate de palladium.

Cette opération a un effet considérable sur le revêtement dans le dépôt électroless décrit dans la suite.

La figure 8 représente le dépôt d'un film de nickel-ferbore formé par dépôt électroless, en fonction du temps de traitement par le sulfate de palladium. On constate que le revêtement de la couche de dépôt électroless est largement affecté par la durée du traitement par le sulfate de palladium et, par exemple, pour un temps de traitement de 2859043 32 s, une couche de dépôt électroless se forme de manière satisfaisante alors que, pour un temps de traitement de 180 s, la sous- couche se dissout et la couche de dépôt électroless n'est pas satisfaisante. La durée du traitement par le sulfate de palladium est avantageusement comprise entre 90 et 180 s.

Après la fin du dépôt catalytique 101, un nettoyage est exécuté. De manière générale, lorsqu'une solution chimique utilisée comme catalyseur est mélangée à la solution de dépôt électroless décrite dans la suite, la solution de dépôt électroless devient instable. Si l'on prend par exemple le sulfate de palladium, lorsque des ions palladium Pd se mélangent à la solution de dépôt, une différence de tendance à l'ionisation provoque le dépôt du palladium qui a une plus faible tendance à l'ionisation. Le palladium déposé reste dans la solution de dépôt électroless et a un effet nuisible sur le dépôt électroless, sous forme d'une source de particules.

Ce nettoyage est réalisé sans problèmes particuliers par simple lavage satisfaisant à l'eau pure. Dans un autre procédé efficace de nettoyage, on peut utiliser efficacement une extraction physique, habituellement par nettoyage par ultrasons, ou chimique, par un acide organique, un acide organique contenant un agent chélatant, un agent tensioactif (anionique ou cationique) ou un acide faible, et l'utilisation de ces substances en combinaison accroît l'effet de nettoyage.

Ensuite, comme représenté sur la figure 1E, une couche 83 d'un matériau magnétique doux est déposée par dépôt électroless. Cette couche 83 est formée d'un film qui contient un matériau magnétique individuel, tel que le nickel Ni, le cobalt Co ou le fer Fe, ou un de leurs alliages, ainsi que du phosphore P, du bore B ou analogues, contenus dans un agent réducteur dans la solution de dépôt électroless.

Des exemples représentatifs sont des films contenant un alliage ayant essentiellement un matériau magnétique tel que l'alliage fer-nickel "Permalloy" Ni-Fe, un alliage fer-cobalt Co-Fe ou un alliage cobaltnickel-fer Co-Ni-Fe, et du phosphore P ou du bore B contenu dans un agent 2859043 33 réducteur correspondant. Dans les tableaux de la figure 9, on a indiqué les conditions de dépôt de nickel-fer-bore par dépôt électroless comme exemple, et les conditions de revêtement par déplacement de sulfate de palladium sont indiquées comme exemple de conditions pour le dépôt catalytique précité.

Les figures 10A à 1OC représentent des exemples de propriétés (changement de composition, revêtement, propriétés magnétiques) du film 83 de nickelfer-bore déposé par dépôt électroless. On note sur ces figures que la couche du matériau magnétique doux se dépose avec d'excellentes propriétés de revêtement, et ces propriétés magnétiques sont satisfaisantes après recuit.

Après la formation de la couche 83 du matériau magnétique doux par dépôt électroless, la solution de revêtement est lavée par lavage satisfaisant à l'eau pure. Enfin, un nettoyage principal est exécuté. L'opération de nettoyage principal peut être réalisée si elle est nécessaire. Dans l'opération de nettoyage principal, il est souhaitable d'utiliser un agent chimique alcalin et, lorsqu'un agent chélatant, tensioactif ou analogue est ajouté, on obtient un effet accru, et l'utilisation de l'agent chimique alcalin et d'un nettoyage par ultrasons en combinaison est efficace. Un nettoyage par un acide dilué est aussi efficace mais, lorsque la couche du matériau magnétique doux contient du cobalt, la couche se dissout dans un acide si bien qu'il faut prendre des précautions.

On a décrit le procédé de dépôt de la couche 83 du matériau magnétique doux par dépôt électroless.

Ensuite, comme l'indique la figure 2A, une seconde couche barrière 76 contre la diffusion est déposée sur toute la surface puis, comme l'indique la figure 2B, une couche germe 77 est déposée sur toute la surface.

La seconde couche barrière 76 contre la diffusion est formée du même matériau que la première couche barrière 72 représentée sur la figure 1B. Du cuivre Cu est utilisé pour le remplissage, comme indiqué dans la suite, de la tranchée 70 par un câblage et il est donc souhaitable que du cuivre Cu soit utilisé dans la couche 2859043 34 germe 77. Lors du dépôt de ces couches, on utilise en général le même procédé que sur les figures 1B et 1C et on utilise en général le procédé de pulvérisation.

L'épaisseur de la seconde couche barrière 76 contre la diffusion est l'un des facteurs qui affectent considérablement l'étape d'extraction de l'excès de métal, décrite dans la suite. Plus précisément, la formation de la seconde couche barrière 76 contre la diffusion ayant une épaisseur aussi faible que possible est avantageuse dans l'étape d'extraction décrite dans la suite.

La figure 11 représente un exemple d'évaluation des propriétés de barrage d'une barrière métallique de tantale utilisée dans la couche barrière 76 (et 72) contre la diffusion. On constate d'après les résultats que, lorsqu'un film de tantale ayant une épaisseur au moins égale à 1,7 nm est inséré comme couche barrière métallique, un traitement de recuit, par exemple des couches de cuivre 91, 111 enfouies par l'électrodéposition décrite dans la suite, réduit considérablement la résistance du câblage enfoui par rapport au traitement exécuté lorsqu'un film de tantale a une épaisseur inférieure à 1,7 nm, indiquant que le film de tantale ayant l'épaisseur précitée joue le rôle d'un métal barrière. Pour l'obtention de la fonction de barrière du métal, le métal peut être déposé sur la paroi latérale et le fond de la tranchée de câblage, mais la partie la plus indispensable est la paroi latérale de la tranchée de câblage. Les propriétés de barrière peuvent être obtenues lorsqu'une couche de tantale de 1,7 nm d'épaisseur au moins est déposée sur la paroi latérale, bien que ces propriétés varient avec le procédé de dépôt de la couche barrière de métal et la forme du câblage. Lorsque l'étape d'extraction de l'essai de métal décrite dans la suite a des performances satisfaisantes d'extraction, la seconde barrière 76 contre la diffusion peut avoir une grande épaisseur.

Ensuite, comme l'indique la figure 2C, à l'aide du film de cuivre de la couche germe 77 représentée sur la figure 2B qui constitue un germe de croissance et une électrode, une couche de cuivre Cu 81A est déposée par 2859043 35 électrodéposition sur toute la surface comprenant la tranchée 70 de câblage. Un procédé d'électrodéposition est utilisé dans le mode d'exécution préféré de l'invention, mais on peut aussi utiliser un procédé de dépôt électroless, un procédé CVD ou analogue.

Ensuite, comme l'indique la figure 2D, l'excès de cuivre Cu de la couche 81A déposée sur la partie qui exclut la partie de câble est extrait, puis l'excès du matériau de câblage 81A (comprenant la couche germe 77), la seconde couche barrière 76 contre la diffusion, la couche 83 du matériau magnétique doux, la couche germe 100 (non représentée), le catalyseur 101 et la première couche barrière 72 contre la diffusion placée sur la couche isolant 71 sont retirés successivement par un procédé de polissage mécanique et chimique CMP tel que les matériaux de câblage restent dans la tranchée 70 de câblage. Ainsi, la tranchée 70 de câblage est remplie avec une ligne de mots 82 et une ligne de lecture 103 si bien que les matériaux de câblage 91, 111, la seconde couche barrière 76 contre la diffusion, la couche 83 d'un matériau magnétique doux, le catalyseur 101 et la première couche barrière 72 contre la diffusion et analogues (les couches germes ne sont pas représentées) restent dans la tranchée de câblage 70, alors que la surface est rendue plane.

Ensuite, comme l'indique la figure 3A, pour que le cuivre de câblage 91, 111 ne puisse pas diffuser, un film isolant 108 contenant du nitrure de silicium SiN, du carbure de silicium SiC ou analogue est déposé pour empêcher la diffusion du cuivre. Sur le film isolant peut être déposé un film d'oxyde de silicium SiO2 (non représenté) destiné à constituer le film diélectrique intermédiaire avec le film isolant 108, mais le dépôt du film d'oxyde de silicium n'est pas toujours nécessaire, et le film diélectrique intermédiaire peut être formé uniquement du film isolant 108 qui empêche la diffusion.

Ensuite, comme l'indique la figure 3B, un trou de contact 109 destiné à la connexion d'un élément TMR et d'une ligne de lecture 83 est formé dans le film isolant 108 par lithographie et attaque à sec, puis, sur toute la surface comprenant le trou de contact 109, des couches des 2859043 36 matériaux constituants de l'élément TRM sont déposées successivement par un procédé de pulvérisation ou analogue. Par exemple, on dépose successivement une couche formant la sous-couche 8 de tantale, un film empilé 26 contenant une couche d'un matériau antiferromagnétique PtMn, une seconde couche aimantée fixée d'alliage CoRe, une couche de liaison antiferromagnétique de Ru et une première couche aimantée fixée de CoFe, une couche barrière 3 à effet tunnel contenant Al2O3 et une couche de mémorisation 2 d'alliage CoFe-30B, puis une couche supérieure 1 de Ta.

Ensuite, comme l'indique la figure 3C, une portion constituant un élément TMR 10 est formée par lithographie et attaque à sec, puis un câblage 60 de connexion de l'élément TRM 10 et de la ligne de lecture 103 est formé par lithographie et attaque à sec. Le câblage 60 peut comprendre le film empilé 26 et la couche 8 formant la sous-couche, mais le matériau du film de cette sous-couche 8 peut être modifié arbitrairement.

Ensuite, comme l'indique la figure 3D, une couche isolante 110 est formée sur toute la surface, puis un trou de contact 112 est formé dans la couche isolante 110 par lithographie et attaque à sec.

Ensuite, comme représenté sur la figure 4A, une première couche barrière 113 contre la diffusion destinée à la ligne de bits est formée sur toute la surface, y compris le trou de contact 112 et une tranchée de câblage (non représentée) puis, sur la première couche barrière contre la diffusion, une couche germe est formée et est alors soumise à un dépôt par déplacement catalytique 114 de la manière indiquée en référence aux figures 1C et 1D et 6.

On peut utiliser, comme matériau constituant de la première couche barrière 113 contre la diffusion, du tantale Ta, du nitrure de tantale TaN, du titane Ti, du nitrure de titane TiN, du nitrure de tungstène WN, du nitrure de zirconium ZrN, etc. Lors du dépôt de cette couche, un procédé de pulvérisation est largement utilisé, et d'autres exemples comprennent les procédés CVD et ALD, et le procédé de dépôt est sélectionné suivant la forme et 2859043 37 la dimension du trou de contact dans lequel est formée la couche barrière métallique.

Un matériau constituant de la couche germe peut être un matériau qui peut être substitué dans le dépôt par déplacement catalytique, et le matériau a des propriétés telles que, par exemple, a) le matériau contient un élément ayant une tendance à l'ionisation supérieure à celle d'un élément habituellement utilisé dans le catalyseur, tel que le palladium, Pd, l'argent Ag, l'or Au ou le platine Pt, et b) le matériau est soluble dans l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique ou analogue. Des exemples sont le cuivre Cu, le nickel Ni et le cobalt Co, et le cuivre Cu est utilisé comme exemple représentatif dans le mode d'exécution préféré de l'invention.

On peut utiliser, comme catalyseur 114 pendant le dépôt par déplacement catalytique, du palladium Pd, de l'argent Ag, de l'or Au, du platine Pt ou analogue. Un procédé de dépôt par déplacement avec du palladium Pd est indiqué comme exemple et, lorsque la couche germe est soumise à un dépôt par déplacement catalytique avec du palladium Pd, on utilise du sulfate ou du chlorhydrate de palladium.

Ensuite, une couche 115 d'un matériau magnétique doux est déposée par dépôt électroless comme indiqué sur la figure 4B. La couche 115 du matériau magnétique doux est formée d'un film contenant un matériau magnétique individuel, tel que le nickel Ni, le cobalt Co ou le fer Fe ou un de leurs alliages, et du phosphore P, du bore B ou analogue contenu dans un agent réducteur dans la solution de dépôt électroless.

Les exemples représentatifs sont des films contenant un alliage formant essentiellement un matériau magnétique tel qu'un alliage de fer-nickel "Permalloy" Ni-Fe, un alliage fer-cobalt Co-Fe, ou un alliage cobaltnickel-fer Co-Ni-Fe, avec du phosphore P ou du bore B contenu dans un agent réducteur.

Ensuite, comme l'indique la figure 4C, la couche 115 du matériau magnétique doux placé au fond du trou de contact 112 et de la tranchée de câblage 130, comme indiqué par le trait mixte, est retirée sélectivement afin 2859043 38 que la couche 115 du matériau magnétique doux ne reste que sur la paroi latérale du trou de contact 112 et la couche isolante 110. L'extraction sélective de la couche du matériau magnétique doux peut être assurée par divers procédés, par exemple par attaque à sec, par usinage ionique ou par attaque en retour.

Ensuite, comme représenté sur la figure 5A, une seconde couche barrière 116 contre la diffusion est déposée sur toute la surface, puis une couche germe (non représentée) est formée de la même manière que sur la figure 2B.

La seconde couche barrière 116 est formée du même matériau que la première couche barrière 113 représentée sur la figure 4A. Du cuivre Cu est utilisé pour le remplissage décrit dans la suite de la tranchée par le câblage, et il est donc souhaitable que le cuivre Cu soit aussi utilisé dans la couche germe. Lors du dépôt de ces couches, on utilise en général le même procédé que sur les figures 2A et 2B et un procédé de pulvérisation.

Ensuite, comme l'indique la figure 5B, avec le film de cuivre de la couche germe précitée comme germe de croissance et comme électrode, du cuivre Cu 117A est déposé par un procédé d'électrodéposition sur toute la surface, y compris le trou de contact 112 et la tranchée de câblage 130. Un procédé d'électrodéposition est utilisé dans ce mode de réalisation préféré de l'invention, mais on peut aussi utiliser un procédé de dépôt électroless, CVD ou analogue.

Ensuite, comme indiqué sur la figure 5C, du cuivre en excès de la couche de cuivre 117A déposée sur la partie qui exclut la partie de câblage est retiré de la manière indiquée sur la figure 2B, puis l'excès de matière de câblage 117A {y compris la couche germe (non représentée)}, la seconde couche barrière 116, la couche 115 du matériau magnétique doux, la couche germe (non représentée), le catalyseur 114 et la première couche barrière 113 placée sur la couche isolante 110 sont retirés successivement par un procédé de polissage mécanique et chimique CMP si bien que les matériaux de câblage restent dans la tranchée 130. Le trou de contact 2859043 39 112 et la tranchée 130 sont ainsi remplis par un câblage principal 118 de ligne de bits si bien que le matériau de câblage 117, la seconde couche barrière 116, la couche 115 du matériau magnétique doux, le catalyseur 114, la première couche barrière 113 et analogues (les couches germes ne sont pas représentées) restent dans la tranchée de câblage, avec aplanissement de la surface.

Ensuite, une couche barrière 119 contre la diffusion et un dépôt catalytique 120 sont formés sur la couche de cuivre 117 de la manière décrite en référence aux figures 4A et 4B, et une couche 121 d'un matériau magnétique doux est déposée avec un motif prédéterminé par dépôt électroless afin qu'elle soit connectée à la couche 115 du matériau magnétique doux sur la paroi latérale de la tranchée, en formant une ligne de bits 122 ayant la structure indiquée sur la figure 22A. La couche 121 de matière magnétique doux peut former un motif par lithographie et attaque après le dépôt électroless. La couche 121 du matériau magnétique doux est formée d'un film contenant, comme matériau magnétique individuel, du nickel Ni, du cobalt Co ou du fer Fe ou un de leurs alliages, ainsi que du phosphore P, du bore B ou analogue contenu dans un agent réducteur contenu dans la solution de dépôt électroless. Des exemples représentatifs sont des films contenant un alliage

essentiellement constitué d'un matériau magnétique tel que l'alliage fernickel "Permalloy", un alliage fer-cobalt ou un alliage fer-nickel-cobalt, avec du phosphore P ou du bore B contenu dans un agent réducteur.

La formation de la couche 121 du matériau magnétique doux par le dépôt électroless précité est avantageuse car la même solution de dépôt que pour le dépôt électroless de la couche 115 du matériau magnétique doux peut être utilisée, mais la couche du matériau magnétique doux est formée à la surface de la ligne de bits et elle peut donc être formée par un procédé autre que le dépôt électroless, par exemple par pulvérisation.

Comme décrit précédemment, un élément TMR de mémoire MRAM ayant la ligne de mots 82, la ligne de lecture 103 et 2859043 40 la ligne de bits 122, dans lequel sont enfouis une couche de cuivre, une couche d'un matériau magnétique doux, des couches contre la diffusion et analogues, peut être préparé par un procédé "Damascene".

Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, comme décrit précédemment, les couches 83, 115, 121 du matériau magnétique doux constituant la structure de revêtement de la ligne de mots 82 et de la ligne de bits 122 sont formées par dépôt électroless, si bien que les couches 83, 115, 121 de matériau magnétique doux peuvent être formées autour des câblages principaux 91, 117 (essentiellement du cuivre) de la ligne de mots 82 et de la ligne de bits 122 afin que les couches de matériau magnétique doux aient individuellement une épaisseur satisfaisante uniforme. Un champ magnétique induit créé comme dans la ligne de mots 82 et la ligne de bits 122 peut ainsi être introduit efficacement dans l'élément de mémoire 10 et le courant transmis au câblage, nécessaire pour la création du champ magnétique, peut être réduit, si bien que non seulement la consommation d'énergie du dispositif magnétique de mémorisation peut être réduite mais en outre la sensibilité de mémorisation peut être accrue. En conséquence, il n'est pas nécessaire de réduire la distance comprise entre chaque câblage et l'élément de mémoire 10 pour augmenter le rendement d'écriture de la ligne de mots 82 et de la ligne de bits 122, et il est ainsi possible d'augmenter la marge de traitement lors de la formation de la couche isolante 108 ou 110 en position intermédiaire.

Dans ce cas, un matériau ayant des propriétés magnétiques, par exemple le nickel ou un alliage de nickel ou le cobalt et un alliage de cobalt, peut être facilement déposé par dépôt électroless et, lors du dépôt d'un film d'alliage ou analogue, la composition du film peut être facilement modifiée par réglage de la solution ou des conditions de dépôt, et il est donc possible d'obtenir facilement les propriétés nécessaires du matériau magnétique doux.

Les couches 83, 115 du matériau magnétique doux sont formées par dépôt électroless et peuvent donc être 2859043 41 déposées avec une bonne uniformité à la surface avec laquelle la solution de dépôt électroless est en contact, et l'uniformité du revêtement est accrue non seulement à la surface inférieure mais aussi aux parois latérales de la tranchée de câblage, si bien que la couche du matériau magnétique doux formée a l'épaisseur ou le volume minimal nécessaire et il est possible d'obtenir un volume relativement grand du matériau de câblage (notamment de cuivre). En conséquence, la résistance de câblage est réduite et la densité efficace de courant est encore abaissée, si bien que la fiabilité du câblage, notamment sa résistance à l'électromigration, est accrue.

Le dépôt électroless donne un revêtement qui se met à la forme (c'est-àdire qu'un film peut se déposer uniformément sur la surface sous-jacente), et les couches 83, 115, 121 du matériau magnétique doux, ayant chacune une résistance élevée au polissage mécanique et chimique CMP (dure à polir) et de faible épaisseur peuvent être formées. Le temps nécessaire à l'extraction de la couche superflue du matériau magnétique doux par polissage peut donc être réduit. La réduction du temps de polissage augmente le débit et réduit le creusement ou l'érosion du câblage en augmentant avantageusement le rendement du câblage (résistance de câblage, court-circuit de câblage) et la fiabilité du câblage (suppression de la réduction d'épaisseur du câblage).

En outre, un surplomb dû au dépôt par pulvérisation, tel qu'indiqué sur la figure 28, ne se produit pas et, en conséquence, dans le procédé de remplissage d'une tranchée par du cuivre ou analogue comme matériau de remplissage, un défaut de remplissage, tel que des vides ou des saillies, n'est pas créé dans le câblage, et un processus stable peut s'établir. La forme du cuivre ou analogue formant le câblage principal est en outre analogue à la forme de la tranchée de câblage (qui n'a pas une section trapézoïdale si bien que la partie supérieure correspond au fond du câblage), cette forme étant telle que des contraintes locales dues aux contraintes thermiques pendant le traitement sont réduites et la résistance à la migration des contraintes est donc accrue.

2859043 42 La machine de pulvérisation nécessite un vide très poussé et une alimentation très puissante et présente des inconvénients puisque le coût de la machine est élevé et les pannes introduisent des temps d'arrêt importants. Au contraire, la machine de dépôt électroless ne nécessite pas d'alimentation ni d'appareil sous vide et présente donc des avantages de coût et de durée d'utilisation. En outre, la machine de pulvérisation effectue en général un traitement sous forme de feuilles alors que la machine de dépôt électroless peut réaliser un traitement par lots permettant un traitement simultané de plusieurs feuilles. Second mode de réalisation préféré de l'invention Les figures 12 à 14 représentent un second mode d'exécution préféré de l'invention.

Dans la technique classique déjà décrite, les étapes principales comprennent essentiellement trois étapes: la pulvérisation, puis l'électrodéposition, puis le polissage mécanique et chimique, mais le premier mode d'exécution préféré de l'invention nécessite les cinq étapes principales suivantes: la pulvérisation, puis le dépôt électroless, puis la pulvérisation, puis l'électrodéposition, puis le polissage mécanique et chimique.

Le mode d'exécution préféré de l'invention permet la solution de ce problème car la couche barrière de métal, la couche de matériau magnétique doux, la couche de cuivre germe et la couche de cuivre de câblage constituant le câblage du revêtement sont déposées par un procédé de dépôt électroless, et on décrit un exemple en référence aux figures 12A à 13D. La figure 14 représente les étapes exécutées.

D'abord, comme indiqué sur la figure 12A, sur un substrat (non représenté) ayant un transistor, une tranchée 70 de câblage destinée à être remplie par une ligne de mots et une ligne de lecture (une ligne de signal et une ligne de détection ne sont pas distinguées) placées sous un élément TMR est formée par dépôt d'une couche isolante 71 et par traitement par lithographie et attaque à sec. Ensuite, une paroi latérale 74 et une surface inférieure 73 de la tranchée 70 et une surface 44 de la couche isolante 71, à l'exclusion de la tranchée 70, qui 2859043 43 constitue une partie 75 de champ, sont soumises à un nettoyage dans un traitement préalable. Le rôle principal du nettoyage est l'extraction des matières étrangères telles que des particules, et l'enlèvement d'un film d'oxyde de surface du matériau métallique sous-jacent.

Ensuite, comme l'indique la figure 12B, pour le dépôt de la première couche barrière contre la diffusion précitée par dépôt électroless, la formation d'une couche d'adhérence et la formation d'un catalyseur 141 sont exécutées. Dans un procédé général pour cette formation, un procédé de formation d'un catalyseur avec de l'étain Sn et du palladium Pd est utilisé. Pour que l'adhérence soit accrue, un traitement par un agent d'accrochage avant formation du catalyseur 141 est efficace, et peut être exécuté le cas échéant. Après traitement, la solution chimique de catalyseur et la solution chimique d'agent d'accrochage (le cas échéant) sont retirées par lavage à l'eau pure.

Ensuite, comme l'indique la figure 12C, une première couche barrière 142 contre la diffusion est formée par dépôt électroless. Il est efficace que la première couche barrière 142 de diffusion soit formée d'un film contenant du cobalt. Dans un exemple, on peut citer l'alliage cobalttungstène-phosphore Co-W-P obtenu par addition de tungstène et analogue au cobalt, et sa description détaillée figure aux pages 90-91 du document "ADMETA (Advanced Metalization Conference) 2001, Abstracts of Asian Session, US Session Edition".

Ensuite, la solution de dépôt adhérant à la surface est retirée par lavage satisfaisant à l'eau pure ou par une solution acide ou alcaline qui ne retire pas la première couche barrière 142.

Ensuite, comme représenté sur la figure 12D, une couche 143 d'un matériau magnétique doux contenant l'alliage précité de nickel-fer-bore ou analogue est formée par dépôt électroless. Dans ce cas, l'alliage de cobalt-tungstène-phosphore constituant la première couche barrière 142 placée au-dessous a des possibilités autocatalytiques si bien que la couche 143 du matériau magnétique doux peut être formée sans addition de 2859043 44 catalyseur. Lorsque cette couche 143 présente des difficultés de dépôt, le dépôt par déplacement catalytique indiqué précédemment en référence à la figure 1D peut être réalisé mais, comme l'indique la figure 9, la solution de dépôt par déplacement catalytique a une acidité très grande, et il faut donc prendre des précautions pour éviter l'attaque de l'alliage de cobalt-tungstènephosphore de la première couche barrière 142.

Ensuite, la solution de dépôt qui adhère à la surface est retirée de manière satisfaisante par lavage à l'eau pure ou par une solution acide ou alcaline qui ne retire pas la couche 143 du matériau magnétique doux.

Ensuite, comme l'indique la figure 13A, une seconde couche barrière 146 contre la diffusion est formée par dépôt électroless. Dans ce cas, l'alliage de nickel-ferbore ou analogue formant la couche sous-jacente 143 du matériau magnétique doux a des possibilités autocatalytiques si bien qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser un catalyseur supplémentaire mais, lorsque la seconde couche barrière 146 présente des difficultés de dépôt, le dépôt par déplacement catalytique décrit en référence à la figure ID peut être utilisé. La solution de dépôt par déplacement catalytique est une solution acide forte et il est donc nécessaire de prendre des précautions considérables pour empêcher l'attaque de la couche 143 du matériau magnétique doux. Lors du dépôt de la seconde couche barrière 146, un dépôt électroless de l'alliage précité de cobalt- tungstène-phosphore, constituant un exemple représentatif du matériau de la première couche barrière 142, peut être utilisé.

Ensuite, la solution de dépôt qui adhère à la surface est retirée de façon satisfaisante par lavage à l'eau pure ou par une solution acide ou alcaline qui ne retire pas la seconde couche barrière 146.

Ensuite, la tranchée 70 de câblage est remplie d'un matériau de câblage par dépôt électroless. On utilise en général du cuivre comme matériau de câblage, et le remplissage par le cuivre est décrit dans le présent mémoire.

2859043 45 Plus précisément, comme l'indique la figure 13B, une couche 151A de cuivre est déposée sur toute la surface par dépôt électroless. Dans ce cas, le cobalt Co qui est un ingrédient de la seconde couche barrière 146 contre la diffusion a aussi une aptitude autocalytique si bien qu'il n'est pas nécessaire d'ajouter un catalyseur, mais le dépôt de cuivre peut être difficile suivant la solution chimique utilisée ou les conditions de dépôt électroless du cuivre. Dans ce cas, un procédé d'addition d'un catalyseur 141 illustré sur la figure 12B déjà décrite ou d'un catalyseur comme illustré sur la figure 1D permet la solution du problème.

Ensuite, comme l'indique la figure 13C, l'excès de cuivre Cu de la couche 151A de cuivre déposée sur la partie qui exclut la partie de câblage est retiré, puis le matériau en excès 151A, la seconde couche barrière 146, la couche 143 du matériau magnétique doux, la première couche barrière 142 et le catalyseur 141 placé sur la couche isolante 71 sont retirés successivement par un procédé de polissage mécanique et chimique CMP tel que les matériaux de câblage restent dans la tranchée 70 de câblage. Ainsi, la tranchée 70 de câblage est bouchée par une ligne de mots 152 et une ligne de lecture 153 telles que les matériaux de câblage 151, 161, la seconde couche barrière 146, la couche 143 du matériau magnétique doux, la première couche barrière 142, le catalyseur 141 et analogues restent dans la tranchée 70 de câblage, avec aplanissement de la surface.

Ensuite, après les étapes illustrées par les figures 3A à 5C, sur un catalyseur 181, une première couche barrière 163 destinée à une ligne de bits, une couche 173 d'un matériau magnétique doux, une seconde couche barrière 176 et une couche de cuivre 187 sont formées individuellement par le dépôt électroless précité de la même manière que dans les étapes décrites en référence aux figures 12B à 12D, et, sur un catalyseur 190 placé sur la couche de cuivre 187, une couche barrière 169 et une couche 191 d'un matériau magnétique doux sont formées individuellement par le dépôt électroless précité. En conséquence, comme l'indique la figure 13D, un élément TMR 2859043 46 de mémoire MRAM ayant la ligne de mots 152, la ligne de lecture 153 et la ligne de bits 182, dans laquelle sont enfouies une couche de cuivre, une couche d'un matériau magnétique doux et des couches empêchant la diffusion et analogues, et ayant la structure décrite en référence à la figure 5C, peuvent être préparées par un procédé "Damascene".

Dans le mode de réalisation actuellement préféré de l'invention tel que décrit précédemment, les couches 143, 163, 191 du matériau magnétique doux et les couches 142, 146, 163, 169 et 176 formant des barrières contre la diffusion constituant la structure de revêtement de la ligne de mots 152 et de la ligne de bits 182 sont formées par dépôt électroless si bien que les couches 143, 173, 191 du matériau magnétique doux peuvent être formées autour des câblages principaux 151, 187 (essentiellement formés de cuivre) de la ligne de mots 152 et de la ligne de bits 182 si bien que les couches du matériau magnétique doux ont individuellement une épaisseur uniforme satisfaisante. Ainsi, un champ magnétique induit créé par la ligne de mots 152 et la ligne de bits 182 peut être introduit efficacement dans l'élément de mémoire 10. En outre, comme dans le premier mode de réalisation préféré de l'invention, l'augmentation de la sensibilité à la mémorisation de la mémoire MRAM et la réduction de consommation d'énergie peuvent être obtenues, et un câblage de faible résistance et de fiabilité élevée peut être formé de manière stable en un temps réduit, et, en outre, les couches 143, 173 du matériau magnétique doux et les couches barrières 142, 146, 163, 176 ayant chacune une résistance élevée au polissage mécanique et chimique CMP (dure à polir) et de faible épaisseur peuvent être formées. En conséquence, le temps nécessaire à l'enlèvement de la couche superflue du matériau magnétique doux et de la couche superflue formant barrière contre la diffusion par polissage peut encore être réduit.

En outre, toutes les couches barrières de métal 142, 146, 163, 169, 176, toutes les couches 143, 173, 191 de matériau magnétique doux et toutes les couches de cuivre 151, 161, 187 de câblage de revêtement sont déposées par 2859043 47 un procédé de dépôt électroless si bien que le nombre d'étapes peut être réduit.

Troisième mode d'exécution préféré de l'invention La figure 15 illustre un troisième mode d'exécution préféré de l'invention.

Dans le second mode préféré d'exécution de l'invention, le procédé est tel que, par exemple, la couche barrière 142, la couche 143 du matériau magnétique doux et la couche 151A de cuivre Cu sont déposées successivement par dépôt électroless et, dans cette opération, le dépôt électroless de la couche de cuivre 151A constituant le matériau de câblage détermine le débit. L'épaisseur de chacune des couches 142 formant barrière de diffusion et 143 du matériau magnétique doux est inférieure ou égale à 30 nm au plus alors que l'épaisseur de la couche 151A de cuivre du matériau de câblage, bien qu'elle varie avec la dimension de la tranchée et 70, doit être au moins égale au double de l'épaisseur de la couche barrière 142 et de la couche 143 du matériau magnétique doux, et la vitesse de dépôt de la couche 151A de cuivre de câblage par dépôt électroless est au plus de 1:m/h, qui est inférieure à la vitesse de dépôt de la couche barrière 142 et de la couche 143 du matériau magnétique doux. Dans ce cas, on utilise une machine de traitement par lots et il n'est donc pas nécessaire de se préoccuper du débit, mais le procédé est peu efficace pour la production de produits en petite quantité.

Le mode d'exécution préféré de l'invention permet la solution de ce problème et d'abord, comme l'indique la figure 15A, une seconde couche barrière 146 contre la diffusion est formée par les étapes illustrées par les figures 12A à 13A, puis une couche germe 200 contenant du cuivre est déposée par dépôt électroless. La couche germe 200 est une sous-couche destinée au remplissage de la tranchée 70 par du cuivre par électrodéposition ou dépôt CVD, comme décrit dans la suite. L'épaisseur de la couche germe 200 peut être comprise entre 30 et 100 nm, et le procédé de dépôt est analogue à celui du cuivre 151A du matériau de câblage, et l'épaisseur peut être ajustée par réglage du temps de dépôt.

2859043 48 Ensuite, comme l'indique la figure 15B, une couche de cuivre 201A est déposée par électrodéposition ou dépôt CVD avec utilisation de la couche germe 200 comme sous-couche, et est enfouie dans la tranchée 70 par le procédé décrit dans la suite, si bien que la forme en coupe est la même que celle qui est obtenue par remplissage par dépôt électroless indiqué sur la figure 12(D). Le rôle de la couche germe 200 est la création d'un germe de croissance et la conduction électrique comme électrode lors du remplissage par électrodéposition, avec création d'un germe de croissance lors du remplissage par dépôt par le procédé CVD.

Comme l'indique la figure 15C, pour le remplissage de la tranchée 70 de câblage par les matériaux 201, 211 de câblage, le matériau 201A en excès de câblage (comprenant la couche germe 200), la première couche barrière 146 et analogue placés sur la couche isolante 71 sont retirés par un procédé de polissage mécanique et chimique CMP tel que les matériaux de câblage 201, 211, la seconde couche barrière 146, la couche 143 du matériau magnétique doux, la première couche barrière 142 et analogue restent dans la tranchée 70 en formant une ligne de mots 202 et une ligne de lecture 203, alors que la surface est rendue plane.

Ensuite, une mémoire MRAM est fabriquée par les étapes précitées (une couche de cuivre destinée à la ligne de bits est formée par électrodéposition ou dépôt CVD, d'une manière non représentée).

Dans le mode d'exécution préféré de l'invention, la couche de cuivre 201A constituant un matériau de câblage pour la ligne de mots (et la couche de cuivre destinée à la ligne de bits) est déposée par électrodéposition ou dépôt CVD à la place du dépôt électroless si bien que la vitesse de dépôt devient relativement élevée par rapport au second mode d'exécution préféré de l'invention, et le débit collectif peut être accru, si bien que le procédé devient efficace pour la production de produits en petites quantités. D'autres effets analogues à ceux qu'on a indiqués précédemment en référence au second mode d'exécution préféré de l'invention peuvent être obtenus.

2859043 49 Il faut noter que l'invention n'est pas limitée aux exemples précités de modes de réalisation préférés qui sont de simples descriptions sous forme préférée.

Par exemple, la structure de l'élément et la construction des couches de la mémoire MRAM et les matériaux constituant des couches individuelles ainsi que les procédés de formation des couches peuvent être modifiés ou changés dans le cadre de l'invention. La ligne précitée de lecture a la même structure que celle de la ligne de mots mais elle peut aussi avoir d'autres structures, par exemple du moment que la fonctionnalité n'est pas affectée même lors de l'omission de la couche du matériau magnétique doux ou analogue. Une couche de matériau magnétique doux ou analogue au moins de la ligne de mots ou de la ligne de bits peut être formée par dépôt électroless.

L'invention a été décrite en référence à une mémoire MRAM, mais elle peut s'appliquer à d'autres dispositifs magnétiques de mémorisation ayant un élément de mémoire qui comporte une couche magnétique qui peut être aimantée, et la mémoire MRAM selon l'invention peut être utilisée comme mémoire morte ROM par fixation de la direction d'aimantation.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention.

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Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de mémoire magnétique permanente, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier câblage (91; 151; 201, 211), un élément magnétorésistif de mémoire (10) comprenant une couche isolante (3) à effet tunnel placée entre des matériaux ferromagnétiques et isolé électriquement du premier câblage par une première couche isolante (108), une seconde couche isolante (110) recouvrant l'élément de mémoire, et un second câblage (117; 187) connecté électrique-ment à l'élément de mémoire (10) et enfoui dans la seconde couche isolante (110), le second câblage recoupant dans l'espace le premier câblage avec interposition de l'élément de mémoire (10), et le premier câblage et le second câblage sont enfouis dans une tranchée formée dans une couche isolante (71, 110), et au moins une couche (83, 115; 143, 173) d'un matériau magnétique doux est formée par dépôt électroless dans la tranchée dans une partie périphérique externe de l'un au moins des premier et second câblages.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche (83, 115; 143, 173) du matériau magnétique doux et une couche barrière contre la diffusion (113, 119; 146,169) sont formées dans la tranchée à la partie périphérique externe du premier câblage et du second câblage, de sorte que le conducteur enfoui de l'un au moins des premier et second câblages, la couche du matériau magnétique doux et la couche barrière contre la diffusion sont formées individuellement par dépôt électroless.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conducteurs enfouis du premier câblage et du second câblage sont formés d'un matériau choisi parmi le cuivre et les alliages de cuivre.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une mémoire magnétique à accès direct dans laquelle l'écriture d'informations est exécutée par aimantation d'une couche de mémorisation (2) 2859043 51 de l'élément de mémoire (10) dans une direction prédéterminée avec un champ magnétique induit par un courant électrique appliqué individuellement au premier câblage et au second câblage, et les informations écrites sont lues par un effet tunnel de magnétorésistance par l'intermédiaire de la couche isolante (3) à effet tunnel.

5. Procédé de fabrication d'un dispositif de mémoire magnétique permanente, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: la formation d'un premier câblage (91; 151; 201, 211), la formation d'un élément magnétorésistif (10) de mémoire isolé électriquement du premier câblage par une première couche isolante (108), l'élément de mémoire comprenant une couche isolante (3) à effet tunnel disposée entre des matériaux ferromagnétiques, la formation d'une seconde couche isolante (110) recouvrant l'élément de mémoire, et l'enfouissement d'un second câblage (117; 187) connecté électriquement à l'élément de mémoire (10) et recoupant spatialement le premier câblage avec interposition de l'élément de mémoire, dans la seconde couche isolante (110), dans lequel le premier câblage et le second câblage sont enfouis dans une tranchée formée dans une couche isolante (71, 110), et une couche de matériau magnétique doux au moins (83, 115; 143, 173) est formée par dépôt électroless dans la tranchée à chacune des parties périphériques externes de l'un au moins des premier et second câblages.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la couche du matériau magnétique doux (83, 115; 143, 173) et une couche barrière de protection contre la diffusion (113, 119; 146, 169) sont formées dans la tranchée à chaque partie périphérique externe des premier et second câblages (91, 117), et le conducteur enfoui de l'un au moins des premier et second câblages la couche du matériau magnétique doux et la couche barrière contre la diffusion sont formés individuellement par dépôt électroless.

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7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les conducteurs enfouis du premier et du second câblage sont formés d'un matériau choisi parmi le cuivre et les alliages de cuivre.

8. Procédé selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un procédé de fabrication d'une mémoire magnétique à accès direct qui comprend des étapes d'écriture d'informations par aimantation d'une couche de mémorisation (2) de l'élément de mémoire (10) dans une direction prédéterminée à l'aide d'un champ magnétique induit par un courant électrique appliqué individuellement aux premier et second câblages, et de lecture des informations écrites par un effet tunnel de magnétorésistance par l'intermédiaire de la couche isolante (3) à effet tunnel.