JP2008091484A - 磁気抵抗効果素子の製造方法および磁気抵抗効果素子の製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 少なくとも第1強磁性層2と、第2強磁性層4と、第1強磁性層と第2強磁性層とに挟まれた絶縁材料からなるトンネルバリア層3と、を含む磁気抵抗効果素子の製造方法は、磁気抵抗効果素子の一部を構成する第1層を形成する工程を含む。第1層での最大昇温速度が+10℃/s以上となる条件で第1層が加熱される。第1層上に第2層が形成される。第1層を形成する工程と第1層を加熱する工程と第2層を形成する工程とは、背圧2×10-6Pa以下の雰囲気下で行われる。
【選択図】 図17
Description
S. Yuasa et al.、論文名、「Nature Material」、2004年、第3巻、p.868 S. S. P. Parkin et al、論文名、「Nature Material」、2004年、第3巻、p.862 D. D. Djayaprawire et al.、論文名、「Applied Physics Letter」、2005年、第86巻、p.092502 K. Tsunekawa et al.、論文名、「Applied Physics Letter」、2005年、第87巻、p.072503
図1は、本発明の実施形態に係る、磁気抵抗効果素子(MTJ素子)近傍部分の構造を示す断面図である。より具体的には、MTJ素子を用いるMRAMの一部を示す断面図である。
磁化固着層2、トンネルバリア層3、および記憶層4の形成は、例えば、図3に示す半導体装置の製造装置により行う。図3は、本発明の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の製造装置の平面図である。図3を参照して、本発明の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の製造装置、および製造方法について説明する。
図5は、最大昇温速度+10℃/s以上の高速昇温の効果を調べるために行った実験結果を示している。図2に示したフルスタックを成膜後、図5に示す3通りの条件でアニールを行った。すなわち、従来炉を用いて炉内温度250℃で2hの加熱、高速昇温(RTA)で基板最表面の400℃までの昇温(RTA1)、特殊なRTA(RTA2)である。
図3、図4の装置を用いた、磁気抵抗効果素子の形成に関する様々な実施形態について説明する。
実施形態1は、図3、図4の装置を用いた、トンネルバリア層3が形成された時点での加熱に関する。図6乃至図10を参照して、実施形態1について説明する。図6乃至図8は、本発明の実施形態1に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を順に示す図である。
実施形態2は、図3、図4の装置を用いた、強磁性層15が形成された時点での加熱に関する。図11乃至図15を参照して、実施形態2について説明する。図11乃至図13は、本発明の実施形態2に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を順に示す図である。
実施形態3は、図3、図4の装置を用いた、強磁性層16が形成された時点での加熱に関する。図16乃至図20を参照して、実施形態3について説明する。図16乃至図18は、本発明の実施形態3に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を順に示す図である。
図3、図4の装置により製造される磁気抵抗効果素子を含んだ磁気記憶装置の製造方法について、図21乃至図24を参照して説明する。図21乃至図24は、本発明の実施形態に係る磁気記憶装置の製造工程を順に示す断面図である。
Claims (9)
- 少なくとも第1強磁性層と、第2強磁性層と、前記第1強磁性層と前記第2強磁性層とに挟まれた絶縁材料からなるトンネルバリア層と、を含む磁気抵抗効果素子の製造方法であって、
前記磁気抵抗効果素子の一部を構成する第1層を形成する工程と、
最大昇温速度が+10℃/s以上となる条件で前記第1層を加熱する工程と、
前記第1層上に第2層を形成する工程と、
を具備し、少なくとも前記第1層を形成する工程から前記第1層を加熱する工程を経て前記第2層を形成する工程までの工程を、背圧を2×10-6Pa以下として行うことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 前記第1層が前記トンネルバリア層であって、
前記トンネルバリア層が酸化物を含有する場合、前記第1層を加熱する工程が行われる雰囲気が少なくとも酸素ガスまたは酸素活性種を含有し、
前記トンネルバリア層が窒化物を含有する場合、前記第1層を加熱する工程が行われる雰囲気が少なくとも窒素ガスまたは窒素活性種を含有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 前記第1層が前記第1強磁性層または前記第2強磁性層であって、
前記第1層を加熱する工程が行われる雰囲気が少なくとも水素ガスまたは水素活性種を含有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 前記加熱する工程が行われる雰囲気に0.005T以上の磁場が印加されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
- 少なくとも第1強磁性層と、第2強磁性層と、前記第1強磁性層と前記第2強磁性層とに挟まれた絶縁材料からなるトンネルバリア層と、を含む磁気抵抗効果素子に含まれる複数の層を、背圧を2×10-6Pa以下として形成する成膜部と、
背圧を2×10-6Pa以下とし且つ最大昇温速度が+10℃/s以上となる条件で前記複数の層のうちの最上層を加熱する加熱部と、
を具備することを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造装置。 - 前記加熱部に、酸素活性種、窒素活性種、水素活性種、の少なくとも1つを供給するガス供給部をさらに具備することを特徴とする請求項5に記載の磁気抵抗効果装置の製造装置。
- 前記加熱部が、前記最上層の上方から光を照射する光照射器を含むことを特徴とする請求項5に記載の磁気抵抗効果装置の製造装置。
- 前記加熱部が、前記光照射器と前記最上層との間に設けられて前記光の特定の波長を遮断する波長選別器をさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の磁気抵抗効果装置の製造装置。
- 前記加熱部が、0.005T以上の磁場が印加された状態で前記最上層を加熱するよう構成されている請求項5乃至8のいずれか1項に記載の磁気抵抗効果素子の製造装置。
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