JP2008021816A - Method of manufacturing nonvolatile magnetic memory - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁化反転状態に依存して抵抗値が変化することで情報を記憶する記録層を有する磁気記憶素子を備えた不揮発性磁気記憶装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a nonvolatile magnetic memory device including a magnetic memory element having a recording layer that stores information by changing a resistance value depending on a magnetization reversal state.
情報通信機器、特に携帯端末などの個人用小型機器の飛躍的な普及に伴い、これを構成するメモリ素子やロジック素子などは、高集積化、高速化、低電力化など、一層の高性能化が要求されている。特に不揮発性メモリはユビキタス時代に必要不可欠だと考えられている。電源の消耗やトラブル、サーバーとネットワークが何らかの障害により切断された場合でも、不揮発性メモリは個人の重要な情報を保護できる。また、最近の携帯機器は不要の回路ブロックをスタンバイ状態にしてできるだけ消費電力を抑えるよう設計されているが、高速のワークメモリと大容量ストレージメモリを兼ねることができる不揮発性メモリが実現できれば消費電力とメモリの無駄を無くすことができる。また電源を入れると瞬時に起動できる「インスタント・オン」機能も高速の大容量不揮発性メモリが実現できれば可能になってくる。 With the rapid spread of information communication devices, especially small personal devices such as mobile terminals, the memory elements and logic elements that make up these devices will become even more powerful, including higher integration, higher speed, and lower power consumption. Is required. In particular, nonvolatile memory is considered indispensable in the ubiquitous era. Non-volatile memory can protect important personal information even when power is consumed or troubled, or when the server and network are disconnected due to some kind of failure. In addition, recent portable devices are designed to reduce power consumption as much as possible by putting unnecessary circuit blocks in a standby state. And waste of memory can be eliminated. In addition, an “instant-on” function that can be activated instantly when the power is turned on will be possible if a high-speed, large-capacity nonvolatile memory can be realized.
不揮発性メモリとしては、半導体を用いたフラッシュメモリや、強誘電体を用いたFRAM(Ferro electric Random Access Memory)などが挙げられる。しかしながら、フラッシュメモリは、書き込み速度がμ秒のオーダーと遅いという欠点がある。一方、FRAMは、書き換え可能回数が1テラ(T)回〜100テラ(T)回で、完全にSRAM、DRAMを置き換えるには耐久性が低いという問題点があり、また強誘電体キャパシタの微細加工が難しいという問題点が指摘されている。 Examples of the nonvolatile memory include a flash memory using a semiconductor, and a FRAM (Ferro electric Random Access Memory) using a ferroelectric. However, the flash memory has a drawback that the writing speed is as slow as the order of μ seconds. On the other hand, FRAM has a problem that the number of rewritable times is 1 tera (T) to 100 tera (T) times, and the durability is low to completely replace SRAM and DRAM. The problem that processing is difficult has been pointed out.
これらの欠点を有さない不揮発性メモリとして注目されているのが、MRAMとよばれる磁気メモリである。この磁気メモリは、近年のTMR(Tunnel Magnetoresistance)材料の特性向上により、注目を集めるようになってきている(例えば、非特許文献1参照。)。 A magnetic memory called MRAM attracts attention as a non-volatile memory that does not have these drawbacks. This magnetic memory has attracted attention due to the recent improvement in characteristics of TMR (Tunnel Magnetoresistance) materials (see, for example, Non-Patent Document 1).
MRAMは、構造が単純であるため高集積化が容易であり、また磁気モーメントの回転により記録を行うために書き換え可能回数が大である。またアクセス時間についても非常に高速であることが予想され、既に100MHzで動作可能であることが報告されている(例えば、非特許文献2参照。)。 The MRAM has a simple structure and can be easily integrated. In addition, the MRAM has a large number of rewritable times for recording by rotating the magnetic moment. The access time is also expected to be very high, and it has already been reported that it can operate at 100 MHz (for example, see Non-Patent Document 2).
ここで、一般的なMRAMの構成を図7の模式的斜視図によって説明する。 Here, the configuration of a general MRAM will be described with reference to the schematic perspective view of FIG.
図7に示すように、シリコン基板等からなる半導体基体110には素子分離層102が形成され、この素子分離層102により分離された領域に、各メモリセルを選択するための選択用トランジスタが形成されている。すなわち、半導体基体110上にゲート絶縁膜(図示せず)を介してゲート電極101が形成され、そのゲート電極101の一方側に半導体基体110にドレイン領域108が形成され、他方側に半導体基体110にソース領域107が形成されている。また、ゲート電極101の上方には、ゲート電極のゲート幅方向に延びるワード線105が設けられている。上記ドレイン領域108は、二つの選択用トランジスタの共通ドレインとなっている。このドレイン領域108には、配線109が接続されている。
As shown in FIG. 7, an
上記ワード線105の上方にはこのワード線105と交差するようにビット線106が形成されている。このワード線105とビット線106との間には、ビット線106に接続されるもので、磁化の向きが反転する記録層を有する磁気記憶素子103が配置されている。この磁気記憶素子103は、例えば磁気トンネル接合素子(MTJ素子)により構成されている。さらに、磁気記憶素子103の下部側には、上記ビット線106と平行に配設されたバイパス線111の一端が接続され、このバイパス線111の他端側はコンタクト104を介して上記ソース領域107に電気的に接続されている。
A
上記MRAMでは、ワード線105およびビット線106にそれぞれ電流を流すことにより、電流磁界を磁気記憶素子103に印加して、これにより磁気記憶素子103の記録層の磁化方向を反転させて、情報の記録を行うことができる。そして、MRAM等の磁気メモリにおいて、記録した情報を安定に保持するためには、情報を記録する磁性層(記録層)が、一定の保磁力を有していることが必要である。一方、記録された情報を書き換えるためには、アドレス配線にある程度の電流を流さなければならない。
In the MRAM, a current magnetic field is applied to the
ところが、MRAMを構成する素子の微細化に従い、アドレス配線も細くなるため、充分な電流が流せなくなってくる。そこで、より少ない電流で磁化反転が可能な構成として、スピン注入による磁化反転を利用する構成のメモリが注目されている(例えば、特許文献1参照。)。 However, as the elements constituting the MRAM become finer, the address wiring becomes thinner, so that a sufficient current cannot flow. In view of this, attention has been focused on a memory that uses magnetization reversal by spin injection as a structure that can perform magnetization reversal with a smaller current (see, for example, Patent Document 1).
スピン注入による磁化反転とは、磁性体の中を通過してスピン偏極した電子を、他の磁性体に注入することにより、他の磁性体において磁化反転を起こさせるものである。例えば、巨大磁気抵抗効果素子(GMR素子)や磁気トンネル接合素子(MTJ素子)に対して、その膜面に垂直な方向に電流を流すことにより、これらの素子の少なくとも一部の磁性層の磁化の向きを反転させることができる。そして、スピン注入による磁化反転は、素子が微細化されても、電流を増やさずに磁化反転を実現することができる利点を有している。 Magnetization reversal by spin injection is to cause magnetization reversal in another magnetic material by injecting spin-polarized electrons that have passed through the magnetic material into another magnetic material. For example, when a current is passed through a giant magnetoresistive element (GMR element) or a magnetic tunnel junction element (MTJ element) in a direction perpendicular to the film surface, magnetization of at least a part of the magnetic layer of these elements is performed. Can be reversed. Magnetization reversal by spin injection has an advantage that magnetization reversal can be realized without increasing current even if the element is miniaturized.
図8は、右縦軸にスピンRAM(SpRAM)のセルサイズ(F2)、左縦軸に書き込み電流、横軸にMTJ素子の短辺サイズを採ったものである。図8に示すように、スピンRAMは、MTJ素子サイズの縮小化にともない書き込み電流も少なくなるという特徴を有している。しかも、書き込み電流は、混載DRAMと同程度のセルサイズで、書き込み電流が100μAと少なくなっている。一方従来型のMRAMは、MTJ素子サイズの縮小化にともない書き込み電流が大幅に増加するようになるという特徴を有している。しかも、6トランジスタ型のSRAM(6TSRAM)と同程度のセルサイズのとき、書き込み電流が1mA程度となっている。 In FIG. 8, the right vertical axis represents the spin RAM (SpRAM) cell size (F2), the left vertical axis represents the write current, and the horizontal axis represents the short side size of the MTJ element. As shown in FIG. 8, the spin RAM has a feature that the write current is reduced as the MTJ element size is reduced. In addition, the write current is about the same cell size as the embedded DRAM, and the write current is as low as 100 μA. On the other hand, the conventional MRAM has a feature that the write current is greatly increased as the MTJ element size is reduced. Moreover, when the cell size is about the same as that of a 6-transistor type SRAM (6TSRAM), the write current is about 1 mA.
上述したスピン注入による磁化反転を利用する構成のメモリ装置を図9の模式的斜視図および図10は模式的断面図によって説明する。 A memory device having a configuration utilizing the above-described magnetization reversal by spin injection will be described with reference to a schematic perspective view of FIG. 9 and a schematic cross-sectional view of FIG.
図9および図10に示すように、シリコン基板等からなる半導体基体160には素子分離層152が形成され、この素子分離層152により分離された領域に、各メモリセルを選択するための選択用トランジスタが形成されている。すなわち、半導体基体160上にゲート絶縁膜(図示せず)を介してゲート電極151が形成され、そのゲート電極151の一方側に半導体基体160にドレイン領域158が形成され、他方側に半導体基体160にソース領域157が形成されている。このゲート電極151はワード線も兼ねる。また上記ドレイン領域158は、二つの選択用トランジスタの共通ドレインとなっている。このドレイン領域158には、コンタクト154cを介して配線159が接続されている。
As shown in FIGS. 9 and 10, an
上記ゲート電極(ワード線)151の上方にはこのゲート電極151と交差するようにビット線156が形成されている。上記ソース領域157とビット線156との間には、コンタクト154aを介してソース領域157に接続するとともに、コンタクト154bを介してビット線156に接続されるもので、スピン注入により磁化の向きが反転する記録層を有する磁気記憶素子153が配置されている。この磁気記憶素子153は、例えば磁気トンネル接合素子(MTJ素子)により構成されている。
A
図10に示すように、上記磁気記憶素子153は、例えば、トンネル絶縁層を挟むように磁性層161および磁性層162が形成されており、この2層の磁性層161、162のうち、一方の磁性層を磁化の向きが固定された磁化固定層として、他方の磁性層を磁化の向きが変化する磁化自由層、すなわち記録層としている。
As shown in FIG. 10, in the
また、磁気記憶素子153は、ビット線156およびソース領域157にコンタクト154a、154bを介して接続されていることから、磁気記憶素子153に電流を流して、スピン注入により記録層の磁化の向きを反転させることができる。このようなスピン注入による磁化反転を利用する構成のメモリの場合、前記図7に示した一般的なMRAMと比較して、デバイス構造を単純化することができるという特徴も有している。また、スピン注入による磁化反転を利用することにより、外部磁界により磁化反転を行う一般的なMRAMと比較して、素子の微細化が進んでも、書き込み電流が増大しないという利点がある。
In addition, since the
しかし、スピン注入磁化反転では、素子サイズが100nm×150nmの楕円形において、書き込み電流が400μA程度であり、より一層の低電流化が必要である(例えば、非特許文献3参照。)。
However, in the spin transfer magnetization reversal, the write current is about 400 μA in an ellipse with an element size of 100 nm × 150 nm, and a further lower current is required (see Non-Patent
消費電力を抑えるためには、スピン注入効率を改善して、入力する電流を減らす必要がある。また、読み出し信号を大きくするために、大きな磁気抵抗変化率を確保する必要があり、情報記録層に接している中間層をトンネルバリア層にすることが効果的である。その場合、バリア層の耐電圧の制限が生じ、この点からも、スピン注入時の電流を抑える必要がある。 In order to reduce power consumption, it is necessary to improve spin injection efficiency and reduce input current. Further, in order to increase the read signal, it is necessary to secure a large magnetoresistance change rate, and it is effective to use an intermediate layer in contact with the information recording layer as a tunnel barrier layer. In that case, the withstand voltage of the barrier layer is limited, and it is necessary to suppress the current at the time of spin injection also from this point.
更に、上述のように書き込みのための電流は、磁気記憶素子に直列に接続された素子選択用トランジスタにより制御されるが、このトランジスタのドライブ能力の範囲内に、書き込み電流を抑える必要もある。 Further, as described above, the current for writing is controlled by the element selection transistor connected in series to the magnetic memory element, but it is also necessary to suppress the write current within the range of the drive capability of this transistor.
書き込み電流については、一般的に下記(1)式のような関係にあると考えられている。(1)式における、Msは記憶層材料の飽和磁化、Vは記憶層材料の体積、ηは書き込み電流効率、αはダンピングファクターである。 The write current is generally considered to have a relationship as shown in the following equation (1). In the equation (1), Ms is the saturation magnetization of the storage layer material, V is the volume of the storage layer material, η is the write current efficiency, and α is the damping factor.
書き込み電流閾値(T=0K):Ic0∝α/η・Ms・V…(1) Write current threshold (T = 0K): Ic0∝α / η · Ms · V (1)
以上のように、スピン注入現象を利用した、大容量・高密度のメモリを実現させるには、書き込み電流閾値の低減が不可欠である。そのためには、書き込み電流効率の高い、ダンピングファクターを低下させる等の、磁気記憶材料の開発がまず必要である。 As described above, in order to realize a large-capacity and high-density memory using the spin injection phenomenon, it is essential to reduce the write current threshold. For this purpose, it is first necessary to develop a magnetic memory material that has high write current efficiency and a reduced damping factor.
一方でまた、書き込み電流閾値は、記憶層の体積に比例するため、電流を下げる単純な方法としては、素子サイズを小さくするが挙げられる。つまり、磁気記憶素子を微細化することでも、書き込み電流閾値の低下が可能である。 On the other hand, since the write current threshold is proportional to the volume of the storage layer, a simple method for reducing the current is to reduce the element size. That is, the write current threshold value can also be reduced by miniaturizing the magnetic memory element.
磁気記憶素子を形成するには、微細ドットのパターンニングが必要であり、開発段階では、EB描画露光が主に使用されている。しかし、数Mbit以上の大容量メモリの量産化には、描画時間の長さより適用が難しいと考えられる。 In order to form a magnetic memory element, fine dot patterning is required, and EB drawing exposure is mainly used in the development stage. However, it is considered difficult to apply to mass production of a large capacity memory of several Mbit or more because of the length of drawing time.
一方、CMOSプロセスで広く用いられている、光リソグラフィーでは、微細ドットのパターンニングを、DOFまで考慮して、2層目以上の配線層に実現することは容易ではない。可能であるならば、リソグラフィー無しでの素子パターンニングの実現が望まれる。 On the other hand, in photolithography widely used in the CMOS process, it is not easy to realize fine dot patterning on the second or higher wiring layer in consideration of DOF. If possible, it is desirable to realize element patterning without lithography.
また、大容量メモリ実現には、セルサイズ縮小が必要であり、この場合、素子サイズだけでなく、下地との重ね合せ精度の確保も求められる。 In order to realize a large-capacity memory, it is necessary to reduce the cell size. In this case, it is necessary to ensure not only the element size but also the overlay accuracy with the base.
以上のように、大容量スピンメモリの実現のためには、リソグラフィー無しで、しかも、重ね合わせ精度余裕を持つ必要が無い、自己整合的な素子形成プロセスが望まれている。 As described above, in order to realize a large-capacity spin memory, there is a demand for a self-aligned element formation process that does not require lithography and does not need to have an overlay accuracy margin.
そこで本発明は、磁気記憶素子のパターンニングには、リソグラフィー技術を使わないで、下地パターンの段差を利用して磁気記憶素子のパターニングを行う技術を提案するものである。これにより、重ね合わせ余裕を設ける必要がなくなり、セルサイズの縮小化を可能とする。 Therefore, the present invention proposes a technique for patterning a magnetic memory element by using a step of a base pattern without using a lithography technique for patterning the magnetic memory element. Thereby, it is not necessary to provide an overlap margin, and the cell size can be reduced.
解決しようとする問題点は、光リソグラフィー技術や電子線リソグラフィー技術を使った記憶素子の形成プロセスでは、大容量スピンメモリを形成することが難しい点である。 A problem to be solved is that it is difficult to form a large-capacity spin memory in a process for forming a memory element using an optical lithography technique or an electron beam lithography technique.
本発明は、大容量スピンメモリの実現のために、リソグラフィーを行わずに、しかも、重ね合わせ精度余裕を持つ必要が無い、自己整合的な磁気記憶素子の形成工程を備えた不揮発性磁気記憶装置の製造方法を提案することを課題とする。 The present invention relates to a non-volatile magnetic memory device including a self-aligned magnetic memory element forming process that does not require lithography and does not need to have an overlay accuracy margin in order to realize a large-capacity spin memory. An object of the present invention is to propose a manufacturing method.
本発明の不揮発性磁気記憶装置の製造方法は、磁化反転状態に依存して抵抗値が変化することで情報を記憶する記録層を有する磁気記憶素子を備えた不揮発性磁気記憶装置の製造方法であって、前記磁気記憶素子の製造工程は、基板上に形成された第1絶縁膜に表面が露出する導電層を形成する工程と、前記導電層の上部を除去して、前記第1絶縁膜の前記導電層上に凹部を形成する工程と、前記凹部内を含む前記第1絶縁膜上に、前記磁気記憶素子を形成するための磁気記憶素子膜およびキャップ膜を、前記導電層上の該キャップ膜上面に窪みを有するように形成する工程と、前記窪み内に第2絶縁膜を形成する工程と、前記第2絶縁膜をマスクにして前記キャップ層および前記磁気記憶素子膜を除去加工して、前記凹部内に残した前記磁気記憶素子膜からなるもので、前記キャップ膜を載せた磁気記憶素子を形成する工程とを備えたことを特徴とする。 A method for manufacturing a nonvolatile magnetic memory device according to the present invention is a method for manufacturing a nonvolatile magnetic memory device including a magnetic memory element having a recording layer for storing information by changing a resistance value depending on a magnetization reversal state. The manufacturing process of the magnetic memory element includes a step of forming a conductive layer having a surface exposed on a first insulating film formed on a substrate, and removing the upper portion of the conductive layer to form the first insulating film. Forming a recess on the conductive layer, and forming a magnetic memory element film and a cap film for forming the magnetic memory element on the first insulating film including the inside of the recess. Forming a recess on the upper surface of the cap film; forming a second insulating film in the recess; and removing the cap layer and the magnetic memory element film using the second insulating film as a mask. The magnet left in the recess It consists of memory element layer, characterized by comprising a step of forming a magnetic memory element which carries the cap layer.
本発明の不揮発性磁気記憶装置の製造方法では、凹部の段差を利用して磁気記憶素子のパターニングを行うために、下地との重ね合せ余裕を設けないで素子配置やセルデザインが可能となる。 In the method for manufacturing a nonvolatile magnetic memory device according to the present invention, patterning of the magnetic memory element is performed by using the step of the concave portion, so that element arrangement and cell design are possible without providing an overlap margin with the base.
本発明の不揮発性磁気記憶装置の製造方法によれば、磁気記憶素子の形成のために必要なリソグラフィー技術が不要なため、安価に大容量スピンメモリが実現できる。また、下地層との重ね合わせ余裕を設ける必要がなくなり、セルサイズの縮小が図れ、高集積化が可能になるという利点がある。 According to the method of manufacturing a nonvolatile magnetic memory device of the present invention, a lithography technique necessary for forming a magnetic memory element is unnecessary, and a large-capacity spin memory can be realized at low cost. Further, there is an advantage that it is not necessary to provide an overlap margin with the base layer, the cell size can be reduced, and high integration is possible.
本発明の不揮発性磁気記憶装置の製造方法に係る一実施の形態(実施例)を、図1〜図3の製造工程断面図によって説明する。 One embodiment (example) according to the method for manufacturing a nonvolatile magnetic memory device of the present invention will be described with reference to the manufacturing process sectional views of FIGS.
図示はしないが、半導体基板には、素子分離領域に囲まれた活性領域内に選択用トランジスタが形成されている。そして、上記選択用トランジスタは絶縁膜により被覆されている。この絶縁膜中には、上記選択トランジスタに接続されるプラグおよびランディングパッド部が形成され、さらにセンス線、ワード線等が形成されている。 Although not shown, a selection transistor is formed in the active region surrounded by the element isolation region on the semiconductor substrate. The selection transistor is covered with an insulating film. In this insulating film, plugs and landing pad portions connected to the selection transistors are formed, and sense lines, word lines, and the like are further formed.
図1(1)に示すように、上記絶縁膜(第1絶縁膜)41に表面が露出する導電体51を形成する。そして導電体51の上部を除去して、この導電体51上の上記第1絶縁膜41に凹部52を形成する。上記導電体51は例えば銅配線からなり、第1絶縁膜41に形成された溝、接続孔等の凹部50に銅の拡散や酸化を防止するバリア膜(図示せず)を介して配線材料となる銅を埋め込み、第1絶縁膜41上の余剰なバリア膜および銅(Cu)を除去して形成される。この除去加工は、例えば化学的機械研磨により行う。
As shown in FIG. 1A, a conductor 51 whose surface is exposed on the insulating film (first insulating film) 41 is formed. Then, the upper portion of the conductor 51 is removed, and a
次に、上記凹部52を形成する方法の一例について説明する。
Next, an example of a method for forming the
上記凹部52を形成する方法(第1例)としては、まず、上記導電体51を形成するための導電膜として、銅の拡散、酸化を防止するバリア膜(図示せず)を介して配線材料(図示せず)を、上記第1絶縁膜41に形成した凹部50を埋め込むように第1絶縁膜41上に形成する。次いで研磨技術、例えば化学的機械研磨(CMP:はChemical Mechanical Polishing)によって、上記第1絶縁膜41上の余剰な導電膜を除去して、上記凹部50内に上記導電膜からなる上記導電体51を形成する。このときの化学的機械研磨において、上記導電膜に対してオーバー研磨を行うことで、導電体51をリセス(後退)させて、導電体51上の第1絶縁膜41に上記凹部52を形成する。
As a method (first example) for forming the
通常、オーバー研磨時間に比例して、導電体51のリセス量が増加する傾向がある。一般的には、銅のオーバー研磨時間は、銅研磨終了時間の30%程度に設定されるが、リセス量を増やすには、50%〜100%程度のオーバー研磨時間が必要である。一例として、第1絶縁膜41に炭化酸化シリコン(SiOC)を用いた場合、一般的な化学的機械研磨(CMP)装置を用い、研磨条件の一例として、研磨スラリにシリカ系スラリを用い、研磨パッドに例えば発泡ポリウレタン製のものを用い、研磨速度(例えば研磨装置のプラテンの回転速度)を60rpm〜100rpm、加工圧力を150hPa〜200hPaに設定し、上記説明したように、50%〜100%程度のオーバー研磨を行った。
Usually, the recess amount of the conductor 51 tends to increase in proportion to the over-polishing time. Generally, the copper overpolishing time is set to about 30% of the copper polishing end time, but in order to increase the recess amount, an overpolishing time of about 50% to 100% is required. As an example, when silicon carbide oxide (SiOC) is used for the first insulating
上記凹部52を形成する方法(第2例)としては、化学的機械研磨のスラリ選択により、第1絶縁膜41と導電体51の研磨レート差を利用して、凹部52を形成する。一般的に、化学的機械研磨において、機械的研磨よりも、化学的研磨に重みおいたスラリを用いると、リセス量が増えることが分かっている。このようなスラリとして、例えば、シリカ系スラリがある。この場合における銅の化学的機械研磨条件の一例としては、研磨パッドに例えば発泡ポリウレタン製のものを用い、研磨速度(例えば研磨装置のプラテンの回転速度)を60rpm〜100rpm、加工圧力を150hPa〜200hPa、スラリの供給量を100cm3/min〜200cm3/minに設定した。
As a method of forming the recess 52 (second example), the
次に、上記凹部52を形成する別の方法の一例について説明する。
Next, an example of another method for forming the
上記導電体51を形成するための導電膜として、銅の拡散、酸化を防止するバリア膜(図示せず)を介して配線材料(図示せず)を、上記第1絶縁膜41に形成した凹部50を埋め込むように第1絶縁膜41上に形成する。次いで研磨技術、例えば化学的機械研磨によって、上記第1絶縁膜41上の余剰な導電膜を除去して、上記凹部50内に上記導電膜からなる上記導電体51を形成する。その後、この導電体51を除去加工することで、導電体51上の第1絶縁膜41に上記凹部52を形成する。
A concave portion in which a wiring material (not shown) is formed in the first insulating
上記凹部52を形成する方法(第3例)としては、銅の化学的機械研磨によって、第1絶縁膜41に形成された凹部50を埋め込む導電体51を形成した後、Arイオンによる逆スパッタリングによって、第1絶縁膜41に対して選択的に導電体51を除去加工し、狙いとおりのリセス量を得て、導電体51をリセスさせ、第1絶縁膜41の導電体51上に凹部52を形成する。この場合は、第1絶縁膜41と導電体51とのスパッタレート差を利用する。この方法では、基板全面に対してリセス量を均一に設定することが可能になるので、凹部51を、基板面内において、深さの均一性良く形成することができる。
As a method for forming the recess 52 (third example), a conductor 51 that fills the
また、上記凹部52を形成する方法(第4例)としては、銅の化学的機械研磨によって、第1絶縁膜41に形成された凹部50を埋め込む導電体51を形成した後で、ウエットエッチングによって、第1絶縁膜41に対して選択的に導電体51を化学的に除去加工し、狙いとおりのリセス量を得て、導電体51をリセスさせ、第1絶縁膜41の導電体51上に凹部52を形成する。この場合、エッチングレートを遅くして、制御性よくする必要がある。
In addition, as a method (fourth example) for forming the
第1絶縁膜41に対して選択的に導電体51を化学的に除去加工する方法としては、過酸化水素(H2O2)を使って、銅からなる導電体51の表面部分のみを酸化させて酸化銅を形成する。この酸化銅を有機酸(例えば、シュウ酸、クエン酸等の銅をエッチングする酸)などでエッチングすることで、リセスを形成することが可能である。銅の酸化は深さ方向に進行し難いため、上記作業を繰り返すことにより、リセス量の調整も行える。
As a method of chemically removing the conductor 51 selectively with respect to the first insulating
また、上記第1例〜第4例において、上記凹部52は、後の工程で磁気記憶素子が形成される領域となる。この磁気記憶素子は、形状異方性を持たせる必要があるために、楕円形に形成する必要がある。したがって、上記凹部52は、長円形、楕円形もしくは長方形に形成されることが必要となる。すなわち、第1絶縁膜51に形成される凹部50も、長円形、楕円形もしくは長方形に形成されることが必要になる。また、上記凹部52は、後の工程で形成される磁気記憶素子が形成される磁気記憶素子膜の厚さよりも深い状態、例えば深さが50nm程度になるように形成される。
In the first to fourth examples, the
次に、図1(2)に示すように、上記凹部52内を含む上記第1絶縁膜41上に、磁気記憶素子(例えばMTJ素子、MTJはMagnetic Tunnel Junctionの略)を形成するための磁気記憶素子膜61およびキャップ膜37を形成する。その際、上記導電体51上の該キャップ膜37上面に窪み38を有するように形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, a magnetic memory element (for example, MTJ element, MTJ is an abbreviation of Magnetic Tunnel Junction) is formed on the first insulating
上記磁気記憶素子膜61の詳細構造を図4の概略構成断面図によって説明する。 The detailed structure of the magnetic memory element film 61 will be described with reference to the schematic sectional view of FIG.
図4に示すように、上記磁気記憶素子膜61は、例えば、第1絶縁膜41上に、下地電極30、反強磁性体層32と磁化固定層33とからなる第1強磁性体層31、トンネル絶縁層34、記録層(磁化自由層)35となる第2強磁性体層とを順に成膜することで構成されるものであり、さらに記録層35上には導電性を有するトップコート膜36を形成してなる。
As shown in FIG. 4, the magnetic memory element film 61 includes, for example, a first
まず、上記下地電極30を、例えばタンタル(Ta)膜で、10nmの厚さに形成する。この成膜方法は、例えばスパッタリング法による。その成膜条件は、一例として、プロセスガスにアルゴンを用い、その供給流量を100cm3/min、成膜雰囲気の圧力を0.6Pa、DCパワーを200Wに設定する。
First, the
次いで、上記反強磁性体層32を、例えば白金マンガン(Pt−Mn)合金で、20nmの厚さに形成する。この成膜方法は、例えばスパッタリング法による。その成膜条件は、一例として、プロセスガスにアルゴンを用い、その供給流量を100cm3/min、成膜雰囲気の圧力を0.6Pa、DCパワーを200Wに設定する。
Next, the
次いで、上記磁化固定層33を形成する。この磁化固定層33は、合成反強磁性結合(SAF)を有する多層構造(例えば、強磁性体材料層/金属層/強磁性体材料層)とすることができ、より具体的には、一例として、下層からコバルト鉄合金層、ルテニウム層、コバルト鉄合金層の3層構造を有する。この磁化固定層33は、反強磁性体層32との交換結合によって、磁化の方向がピニング(pinning)される。
Next, the magnetization fixed
まず、最下層のコバルト鉄(Co−Fe)合金層を、例えば2nmの厚さに形成する。この成膜方法は、例えばスパッタリング法による。その成膜条件は、一例として、プロセスガスにアルゴンを用い、その供給流量を50cm3/min、成膜雰囲気の圧力を0.3Pa、DCパワーを100Wに設定する。続いて、中間層のルテニウム(Ru)層を例えば1nmの厚さに形成する。この成膜方法は、例えばスパッタリング法による。その成膜条件は、一例として、プロセスガスにアルゴンを用い、その供給流量を50cm3/min、成膜雰囲気の圧力を0.3Pa、DCパワーを50Wに設定する。続いて、最上層のコバルト鉄(Co−Fe)合金層を例えば2nmの厚さに形成する。この成膜方法は、例えばスパッタリング法による。その成膜条件は、一例として、プロセスガスにアルゴンを用い、その供給流量を50cm3/min、成膜雰囲気の圧力を0.3Pa、DCパワーを100Wに設定する。 First, a lowermost cobalt iron (Co—Fe) alloy layer is formed to a thickness of 2 nm, for example. This film forming method is based on, for example, a sputtering method. As an example of the film formation conditions, argon is used as the process gas, the supply flow rate is set to 50 cm 3 / min, the pressure of the film formation atmosphere is set to 0.3 Pa, and the DC power is set to 100 W. Subsequently, an intermediate ruthenium (Ru) layer is formed to a thickness of 1 nm, for example. This film forming method is based on, for example, a sputtering method. As an example of the film formation conditions, argon is used as the process gas, the supply flow rate is set to 50 cm 3 / min, the pressure of the film formation atmosphere is set to 0.3 Pa, and the DC power is set to 50 W. Subsequently, an uppermost cobalt iron (Co—Fe) alloy layer is formed to a thickness of 2 nm, for example. This film forming method is based on, for example, a sputtering method. As an example of the film formation conditions, argon is used as the process gas, the supply flow rate is set to 50 cm 3 / min, the pressure of the film formation atmosphere is set to 0.3 Pa, and the DC power is set to 100 W.
次いで、トンネル絶縁層34を、例えば酸化マグネシウムで、0.5nm〜1.5nmの厚さに形成する。この成膜方法は、例えばスパッタリング法による。その成膜条件は、一例として、プロセスガスにアルゴンを用い、その供給流量を100cm3/min、成膜雰囲気の圧力を1.0Pa、DCパワーを500Wに設定する。
Next, the
次いで、上記記録層35を形成する。この記録層35は、電流の流れる方向により、その磁化の方向が磁化固定層33に対して平行または反平行に変えられる。例えば、コバルト鉄ホウ素(Co−Fe−B)層で、3nmの厚さに形成する。この成膜方法は、例えばスパッタリング法による。その成膜条件は、一例として、プロセスガスにアルゴンを用い、その供給流量を50cm3/min、成膜雰囲気の圧力を0.3Pa、DCパワーを200Wに設定する。
Next, the
上記磁化固定層33、磁化自由層である記録層35は単層であっても、合成反強磁性結合(SAF:Synthetic Anti-ferromagnet)を持つ多層膜であっても良い。
The magnetization fixed
次に、上記トップコート膜36を、例えばタンタル(Ta)で、5nmの厚さに形成する。この成膜方法は、例えばスパッタリング法による。その成膜条件は、一例として、プロセスガスにアルゴンを用い、その供給流量を100cm3/min、成膜雰囲気の圧力を0.6Pa、DCパワーを200Wに設定する。
Next, the
次に、図1(2)に示すように、上記磁気記憶素子膜61上に、エッチング用のハードマスク層ともなるもので、磁気記憶素子とこの磁気記憶素子を接続する配線との相互拡散の防止、接触抵抗の低減および記録層35の酸化防止という機能を有するキャップ膜37を、例えば、窒化チタン(TiN)もしくはチタン(Ti)膜で、100nmの厚さに形成する。この成膜方法は、例えばスパッタリング法による。その成膜条件は、一例として、プロセスガスにアルゴンを用い、その供給流量を65cm3/min、成膜雰囲気の圧力を0.3Pa、DCパワーを10kWに設定する。このキャップ膜方法が成膜された状態で、上記導電体51上のキャップ膜方法には窪み38が形成されている。この窪み38には、後の工程で、エッチングマスクとなる第2絶縁膜が残るため、窪み38は第2絶縁膜が残るに十分な深さに形成される。
Next, as shown in FIG. 1B, on the magnetic memory element film 61, which is also a hard mask layer for etching, mutual diffusion between the magnetic memory element and the wiring connecting the magnetic memory element is performed. A
上記下地電極30からキャップ膜37までの成膜は、各成膜毎に大気開放されることなく、例えばin−situで行われることが好ましく、例えば、同一チャンバ内でスパッタリングのターゲットを交換することで成膜される、もしくは連結された複数のチャンバ内を移動させることで行われる。
The film formation from the
次に、上記キャップ膜37上に第2絶縁膜42を形成する。この第2絶縁膜42は、例えば、酸化シリコン(SiO2)で形成される。この成膜では、第2絶縁膜42で窪み38を埋め込む必要があるため、その成膜方法は、埋め込み性に優れた、例えばバイアス高密度プラズマCVD(HDP−CVD)法による。この成膜条件は、一例として、プロセスガスに、モノシラン(SiH4)と酸素(O2)とアルゴン(Ar)との混合ガスを用い、それぞれの供給流量を60cm3/min、120cm3/min、130cm3/minとする。また成膜装置のRFパワーを、例えばトップで1.5kW、サイドで3kWに設定する。
Next, a second insulating
次に、図1(3)に示すように、上記第2絶縁膜42の表面を平坦化するとともに、上記キャップ膜37表面を露出させて、上記窪み38のみに上記第2絶縁膜42を残す。この平坦化工程では、化学的機械研磨による。その際、キャップ膜37で化学的機械研磨がストップするようなスラリを使用することが好ましい。例えば、酸化セリウム系のスラリを用いる。この場合の化学的機械研磨条件の一例としては、研磨パッドに例えば発泡ポリウレタン製のものを用い、研磨速度(例えば研磨装置のプラテンの回転速度)を80rpm〜120rpm、加工圧力を150hPa〜300hPa、スラリの供給量を100cm3/min〜200cm3/minに設定した。この研磨の結果、キャップ膜37表面に形成された窪み38に第2絶縁膜42が埋め込まれた形状となる。
Next, as shown in FIG. 1C, the surface of the second insulating
次に、図2(4)に示すように、上記第2絶縁膜42をマスクにしてキャップ膜37を除去加工して、窪み38内にのみキャップ膜37を残す。この除去加工は、例えばエッチングもしくはイオンミリングにより行う。この除去加工をエッチングで行う場合には、例えば、反応性イオンエッチングにより、そのエッチング条件は、一例として、エッチングガスに塩素(Cl2)と三塩化ホウ素(BCl3)と窒素(N2)とを用い、それぞれの供給流量を、60cm3/min、80cm3/min、10cm3/minに設定する。またエッチング装置のソースパワーを1kW、バイアスパワーを150W、エッチング雰囲気の圧力を1Paに設定する。
Next, as shown in FIG. 2 (4), the
続いて、図2(5)に示すように、上記第2絶縁膜42およびキャップ膜37をマスクにして、磁気記憶素子膜61を加工して磁気記憶素子3を形成する。この加工は、例えば反応性イオンエッチングで行う。このエッチング条件の一例としては、エッチングガスに一酸化炭素(CO)とアンモニア(NH3)を用い、それぞれの供給流量を、25cm3/min、75cm3/minに設定する。またエッチング装置のソースパワーを1.2kW、バイアスパワーを200W、エッチング雰囲気の圧力を0.53Paに設定する。
2 (5), the magnetic memory element film 61 is processed to form the
上記反応性イオンエッチング法の代わりに、イオンミリング法(イオンビームエッチング法)により磁気記憶素子3を形成することもできる。
Instead of the reactive ion etching method, the
その後、水洗もしくは有機系の洗浄液、エアロゾル等によって、側壁に堆積した堆積物、エッチングガス残り、パーティクル、エッチング残渣等を除去する。 Thereafter, deposits, etching gas residue, particles, etching residues and the like deposited on the sidewalls are removed by washing with water or organic cleaning liquid, aerosol, or the like.
こうして、強磁性体材料から成り、磁化反転状態に依存して抵抗値が変化することで情報を記憶する記録層35〔前記図4参照〕を有するもので、MTJ素子(トンネル磁気抵抗素子)からなる磁気記憶素子3を得ることができる。
Thus, the
次に、図2(6)に示すように、上記磁気記憶素子3、キャップ膜37等を被覆するように上記第1絶縁膜41上に第3絶縁膜43を形成する。この第3絶縁膜43は、例えば酸化シリコンで形成される。この成膜方法は、例えばバイアス高密度プラズマCVD(HDP−CVD)法による。この成膜条件は、一例として、プロセスガスに、モノシラン(SiH4)と酸素(O2)とアルゴン(Ar)との混合ガスを用い、それぞれの供給流量を60cm3/min、120cm3/min、130cm3/minとする。また成膜装置のRFパワーを、例えばトップで1.5kW、サイドで3kWに設定する。
Next, as shown in FIG. 2 (6), a third insulating
次に、図3(7)に示すように、上記第3絶縁膜43の表面を平坦化するとともに、上記凹部52に上記第3絶縁膜43を埋め込み、また上記キャップ膜37表面を露出させせる。この平坦化工程では、化学的機械研磨による。その際、キャップ膜37で化学的機械研磨がストップするようなスラリを使用することが好ましい。例えば、酸化セリウム系のスラリを用いる。この場合の化学的機械研磨条件の一例としては、研磨パッドに例えば発泡ポリウレタン製のものを用い、研磨速度(例えば研磨装置のプラテンの回転速度)を80rpm〜120rpm、加工圧力を150hPa〜300hPa、スラリの供給量を100cm3/min〜200cm3/minに設定した。この研磨では、キャップ膜37上に残されていた第2絶縁膜42〔前記図2(5)参照〕も除去される。
Next, as shown in FIG. 3 (7), the surface of the third insulating
次に、図3(8)に示すように、上記キャップ膜37に接続する配線62を形成する。まず、上記キャップ膜37上を被覆するように第3絶縁膜43(第1絶縁膜41)上に第4絶縁膜44を形成する。この第4絶縁膜44に配線溝45を形成した後、銅配線に用いるバリア膜(図示せず)、例えばタンタル(Ta)膜を形成した後、銅の配線材料を配線溝45に埋め込み、第4絶縁膜44上の余剰な配線材料、バリア膜を除去して、配線溝45にバリア膜を介して配線材料からなる配線62を形成する。このように、配線62は、一般的なCMOSプロセスのバックエンド・プロセスで用いられる配線形成技術で形成される。
Next, as shown in FIG. 3 (8), a
本発明の不揮発性磁気記憶装置の製造方法では、凹部52の段差を利用して磁気記憶素子膜61のパターニングを行うために、凹部52内に自己整合的に磁気記憶素子3が形成されるので、下地の導電体51との重ね合せ余裕を設けないで磁気記憶素子3の配置やセル設計が可能となる。このように、磁気記憶素子3の形成のために従来必要であったリソグラフィー技術が不要となるので、安価に大容量スピンメモリが実現できる。また、下地層の導電体51との重ね合わせ余裕を設ける必要がなくなり、セルサイズの縮小が図れ、高集積化が可能になるという利点がある。
In the method of manufacturing the nonvolatile magnetic memory device of the present invention, the
次に、上記製造方法によって形成される不揮発性磁気記憶装置の一例を、図5の概略構成断面図および図6のレイアウト平面図によって説明する。図5は、1選択素子と1MTJ素子(1T1J型)のMRAMのメモリセルの断面構造を示した図面である。また、図6は、図5に示したMRAMのワード線、磁気記憶素子、ビット線等のレイアウトを示し、半導体基板、センス線、選択トランジスタ等の図示は省略してある。 Next, an example of the nonvolatile magnetic memory device formed by the above manufacturing method will be described with reference to the schematic configuration cross-sectional view of FIG. 5 and the layout plan view of FIG. FIG. 5 is a drawing showing a cross-sectional structure of a memory cell of an MRAM having one selection element and one MTJ element (1T1J type). FIG. 6 shows the layout of the word line, magnetic memory element, bit line, etc. of the MRAM shown in FIG. 5, and illustration of the semiconductor substrate, sense line, selection transistor, etc. is omitted.
図5および図6に示すように、半導体基板10には、素子分離領域11に囲まれた活性領域内に選択用トランジスタ2が形成されている。この選択用トランジスタ2はMOS型FETで構成されていて、具体的には、上記半導体基板10上にゲート絶縁膜21を介して形成したゲート電極22と、このゲート電極22の両側の上記半導体基板10に形成した不純物層(ソース領域)23、不純物層(ドレイン領域)24とによって構成されている。そして、上記選択用トランジスタ2は第1層間絶縁膜46により被覆されている。この第1層間絶縁膜46表面は、例えば平坦化されている。さらに、第1層間絶縁膜46上には、第2層間絶縁膜47が形成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
上記一方の不純物層23には、上記第1層間絶縁膜46に形成されたプラグ71aが接続され、このプラグ71aには上記第1層間絶縁膜46上に形成されたランディングパッド部72が接続されている。上記選択用トランジスタ2の他方の不純物層24にはプラグ71sを介してセンス線15が形成されている。上記ランディングパッド部72と上記センス線15とは同一層で形成することができる。
A
さらに第1層間絶縁膜46上には、例えば複数層(例えば3層)からなる第2層間絶縁膜47が形成され、この第2層間絶縁膜47には、上記ランディングパッド部72に接続するビア73、ランディングパッド74、ビア75が形成されている。上記第2層間絶縁膜47には、ワード線12が配設され、また上記ビア75に接続するランディングパッド部76が形成されている。このランディングパッド部76と上記ワード線12とは同一層で形成することができる。上記書き込みワード線12は、例えばアルミニウム銅合金、銅、銅合金等の配線材料で形成されている。
Further, a second
上記ワード線12、ランディングパッド部76を被覆するように、上記第2層間絶縁膜47上に第1絶縁膜41が形成されている。この第1絶縁膜41には、ランディングパッド部76に底部が達する凹部50が形成され、この凹部50内に上記ランディングパッド部76に接続するビア77(導電体51)が形成され、このビア77上の凹部52(凹部50の上部)には、下地電極30を介して磁気記憶素子(例えばMTJ素子)3が接続されている。上記凹部52は、磁気記憶素子3に形状異方性を持たせるため、平面形状が長方形、長円形もしくは楕円形に形成する必要があり、これにともなって、凹部50も同様に長方形、長円形もしくは楕円形に形成する必要がある。したがって、凹部50内に形成されるビア77(導電体51)の平面形状は、正方形や円形ではなく、長方形、長円形もしくは楕円形になる。また、上記下地電極30は、例えばタンタル(Ta)膜で、10nmの厚さに形成されている。
A first insulating
上記磁気記憶素子3は、例えば、下層より、反強磁性体層32と磁化固定層33とからなる第1強磁性体層31、トンネル絶縁層34、記録層(磁化自由層)35となる第2強磁性体層とで構成されているものであり、さらに記録層35上には導電性を有するトップコート膜(図示せず)が形成されている。さらに、導電性を有するキャップ膜37が形成されている。
The
上記反強磁性体層32を、例えば白金マンガン(Pt−Mn)合金で、20nmの厚さに形成されている。また上記磁化固定層33は、合成反強磁性結合(SAF:Synthetic Anti-ferromagnet)を有する多層構造(例えば、強磁性体材料層/金属層/強磁性体材料層)とすることができ、より具体的には、より具体的には、一例として、下層からコバルト鉄(Co−Fe)合金層、ルテニウム(Ru)層、コバルト鉄(Co−Fe)合金層の3層構造を有する。例えば、最下層のCo−Fe合金層は2nmの厚さに形成され、中間層のルテニウム層は1nmの厚さに形成され、最上層のコバルト鉄(Co−Fe)合金層は2nmの厚さに形成される。この磁化固定層33は、反強磁性体層32との交換結合によって、磁化の方向がピニング(pinning)される。
The
上記トンネル絶縁層34は、例えば酸化マグネシウムで、0.5nm〜1.5nmの厚さに形成されている。
The
上記記録層35は、電流の流れる方向により、その磁化の方向が磁化固定層33に対して平行または反平行に変えられる。例えば、コバルト鉄ホウ素(Co−Fe−B)層で、3nmの厚さに形成されている。
The
また、上記磁化固定層33、磁化自由層である記録層35は単層であっても、合成反強磁性結合(SAF:Synthetic Anti-ferromagnet)を持つ多層膜であっても良い。また、上記キャップ層36は、MTJ素子の記録層35を構成する原子とMTJ素子を接続するビット線13を構成する原子の相互拡散防止、接触抵抗の低減および記録層35の酸化防止という役割がある。したがって、例えば、銅(Cu)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、タングステン(W)、窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)、窒化タングステン(WN)等で形成されている。さらに、上記下地電極37は、反強磁性体層32で兼ねることもできる。
The magnetization fixed
上記トップコート膜(図示せず)は、例えばタンタル(Ta)で、5nmの厚さに形成されている。 The top coat film (not shown) is made of, for example, tantalum (Ta) and has a thickness of 5 nm.
また、第1絶縁膜41上には上記磁気記憶素子3上のキャップ膜37の表面が露出するようにして上記磁気記憶素子3が埋め込まれるように第3絶縁膜43が形成されている。この第3絶縁膜43は、上記磁気記憶素子3を保護するものである。
A third insulating
上記第3絶縁膜43上には、上記磁気記憶素子3に上記キャップ膜37を介して接続するビット線13(前記図3の配線62に相当)が形成されている。このビット13はワード線12に対して直交する方向に形成されている。
On the third insulating
上記説明した不揮発性磁気記憶装置1の構成は一例であって、上記構成に限定されない。本発明の不揮発性磁気記憶装置の製造方法により磁気記憶素子3が形成されるものであれば、如何なる構成の不揮発性磁気記憶装置であってもよい。
The configuration of the non-volatile
1…不揮発性磁気記憶装置、3…磁気記憶素子、37…キャップ膜、38…窪み、41…第1絶縁膜、42…第2絶縁膜、61…磁気記憶素子膜
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記磁気記憶素子の製造工程は、
基板上に形成された第1絶縁膜に表面が露出する導電体を形成する工程と、
前記導電体の上部を除去して、前記導電体上の前記第1絶縁膜に凹部を形成する工程と、
前記凹部内を含む前記第1絶縁膜上に、前記磁気記憶素子を形成するための磁気記憶素子膜およびキャップ膜を、前記導電体上の該キャップ膜上面に窪みを有するように形成する工程と、
前記窪み内に第2絶縁膜を形成する工程と、
前記第2絶縁膜をマスクにして前記キャップ層および前記磁気記憶素子膜を除去加工して、前記凹部内に残した前記磁気記憶素子膜で、前記キャップ膜を載せた磁気記憶素子を形成する工程と
を備えたことを特徴とする不揮発性磁気記憶装置の製造方法。 A method of manufacturing a nonvolatile magnetic memory device including a magnetic memory element having a recording layer for storing information by changing a resistance value depending on a magnetization reversal state,
The manufacturing process of the magnetic memory element is as follows:
Forming a conductor whose surface is exposed in a first insulating film formed on the substrate;
Removing the top of the conductor and forming a recess in the first insulating film on the conductor;
Forming a magnetic memory element film and a cap film for forming the magnetic memory element on the first insulating film including the inside of the recess so as to have a depression on the upper surface of the cap film on the conductor; ,
Forming a second insulating film in the recess;
Removing the cap layer and the magnetic memory element film using the second insulating film as a mask, and forming the magnetic memory element on which the cap film is mounted with the magnetic memory element film left in the recess A method of manufacturing a nonvolatile magnetic memory device, comprising:
前記導電体を形成するための導電膜を前記第1絶縁膜に形成した凹部を埋め込むように前記第1絶縁膜上に形成する工程と、
研磨技術によって、前記第1絶縁膜上の余剰な前記導電膜を除去して、前記凹部内に前記導電膜からなる前記導電体を形成する工程とからなり、
前記研磨技術において、前記導電膜に対してオーバー研磨を行うことで、前記導電体上の前記第1絶縁膜に前記凹部を形成する
ことを特徴とする請求項1記載の不揮発性磁気記憶装置の製造方法。 The step of forming the conductor and the recess includes
Forming a conductive film for forming the conductor on the first insulating film so as to fill a recess formed in the first insulating film;
And removing the excess conductive film on the first insulating film by a polishing technique, and forming the conductor made of the conductive film in the recess,
2. The nonvolatile magnetic memory device according to claim 1, wherein in the polishing technique, the recess is formed in the first insulating film on the conductor by overpolishing the conductive film. 3. Production method.
前記導電体を形成するための導電膜を前記第1絶縁膜に形成した凹部を埋め込むように前記第1絶縁膜上に形成する工程と、
研磨技術によって、前記第1絶縁膜上の余剰な前記導電膜を除去して、前記凹部内に前記導電膜からなる前記導電体を形成する工程と、
前記導電体を除去加工することで前記導電体上の前記第1絶縁膜に前記凹部を形成する工程と
を備えたことを特徴とする請求項1記載の不揮発性磁気記憶装置の製造方法。 The step of forming the conductor and the recess includes
Forming a conductive film for forming the conductor on the first insulating film so as to fill a recess formed in the first insulating film;
Removing the excess conductive film on the first insulating film by a polishing technique to form the conductor made of the conductive film in the recess;
The method of manufacturing a nonvolatile magnetic memory device according to claim 1, further comprising: forming the recess in the first insulating film on the conductor by removing the conductor.
前記キャップ膜上に前記窪み埋め込むように前記第2絶縁膜を形成する工程と、
前記第2絶縁膜を研磨して、前記窪み内部のみに上記第2絶縁膜を残す
ことを特徴とする請求項1記載の不揮発性磁気記憶装置の製造方法。 The step of forming the second insulating film in the depression includes
Forming the second insulating film so as to embed the depression on the cap film;
The method of manufacturing a nonvolatile magnetic memory device according to claim 1, wherein the second insulating film is polished to leave the second insulating film only inside the recess.
前記キャップ層をマスクにして前記磁気記憶素子膜を除去加工し、前記窪み内に残した前記磁気記憶素子膜で磁気記憶素子を形成する
ことを特徴とする請求項1記載の不揮発性磁気記憶装置の製造方法。 Removing the cap layer using the second insulating film as a mask;
2. The nonvolatile magnetic memory device according to claim 1, wherein the magnetic memory element film is removed using the cap layer as a mask, and a magnetic memory element is formed from the magnetic memory element film left in the recess. 3. Manufacturing method.
ことを特徴とする請求項1記載の不揮発性磁気記憶装置の製造方法。 The method for manufacturing a nonvolatile magnetic memory device according to claim 1, wherein the recess is formed in an elliptical shape or a rectangular shape.
前記磁気記憶素子を被覆するように前記第1絶縁膜上に第3絶縁膜を被覆する工程と、
前記第3絶縁膜を除去して平坦化するとともに前記キャップ膜を露出させる工程と
を備えたことを特徴とする請求項1記載の不揮発性磁気記憶装置の製造方法。
After forming the magnetic memory element,
Coating a third insulating film on the first insulating film so as to cover the magnetic memory element;
2. The method of manufacturing a nonvolatile magnetic memory device according to claim 1, further comprising: removing the third insulating film to planarize and exposing the cap film.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011030529A1 (en) * | 2009-09-09 | 2011-03-17 | 株式会社アルバック | Method for manufacturing magnetoresistive element |
JP2013512575A (en) * | 2009-11-25 | 2013-04-11 | クアルコム,インコーポレイテッド | Magnetic tunnel junction device and manufacturing |
KR101893848B1 (en) | 2011-06-16 | 2018-10-04 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor device having vertical device and non-vertical device and method of forming the same |
CN109036765A (en) * | 2017-06-09 | 2018-12-18 | 德克萨斯仪器股份有限公司 | A method of forming the magnetic core of integrated magnetic device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002111096A (en) * | 2000-09-29 | 2002-04-12 | Toshiba Corp | Reluctance element, semiconductor storage device comprising it, and their fabricating method |
JP2003086772A (en) * | 2001-09-07 | 2003-03-20 | Canon Inc | Magnetic memory device and its manufacturing method |
JP2005056976A (en) * | 2003-08-01 | 2005-03-03 | Sony Corp | Magnetic memory device and its manufacturing method |
-
2006
- 2006-07-13 JP JP2006192310A patent/JP2008021816A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002111096A (en) * | 2000-09-29 | 2002-04-12 | Toshiba Corp | Reluctance element, semiconductor storage device comprising it, and their fabricating method |
JP2003086772A (en) * | 2001-09-07 | 2003-03-20 | Canon Inc | Magnetic memory device and its manufacturing method |
JP2005056976A (en) * | 2003-08-01 | 2005-03-03 | Sony Corp | Magnetic memory device and its manufacturing method |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011030529A1 (en) * | 2009-09-09 | 2011-03-17 | 株式会社アルバック | Method for manufacturing magnetoresistive element |
JP5411281B2 (en) * | 2009-09-09 | 2014-02-12 | 株式会社アルバック | Method for manufacturing magnetoresistive element |
JP2013512575A (en) * | 2009-11-25 | 2013-04-11 | クアルコム,インコーポレイテッド | Magnetic tunnel junction device and manufacturing |
US8837208B2 (en) | 2009-11-25 | 2014-09-16 | Qualcomm Incorporated | Magnetic tunnel junction device with diffusion barrier layer |
US8912012B2 (en) | 2009-11-25 | 2014-12-16 | Qualcomm Incorporated | Magnetic tunnel junction device and fabrication |
KR101893848B1 (en) | 2011-06-16 | 2018-10-04 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor device having vertical device and non-vertical device and method of forming the same |
CN109036765A (en) * | 2017-06-09 | 2018-12-18 | 德克萨斯仪器股份有限公司 | A method of forming the magnetic core of integrated magnetic device |
US11443879B2 (en) | 2017-06-09 | 2022-09-13 | Texas Instruments Incorporated | Magnetic core for integrated magnetic devices |
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