JP2017510995A - マルチステップ磁気トンネル接合(mtj)エッチングのための置換導電性ハードマスク - Google Patents
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Abstract
Description
102 磁気トンネル接合(MTJ)
104 アクセストランジスタ
106 固定層
110 自由層
112 ビット線
114 トンネル障壁層
116 ゲート
118 ワード線
122 固定電位ノード
200 STT−MRAMビットセル
201 トランジスタ
202 ビット線
203 ワード線
204 ソース線
205 磁気トンネル接合(MTJ)記憶要素
206 読出し/書込み回路
207 ビット線基準
208 センス増幅器
300 MTJスタック
302 電極
304 反強磁性(AFM)層
306 第1のピンド層
308 結合層
310 第2のピンド層
312 トンネリング障壁層
314 自由層
316 ハードマスク層
318 層間誘電体(ILD)絶縁体層
320 自由層の側壁の上部部分
322 自由層の側壁
324 トンネリング障壁層の側壁の上部部分
326 トンネリング障壁層の側壁の下部部分
400 MTJ構造
402 基板
404 下部電極層
406 磁性層
408 上部電極
410 スペーサ
412 導電性ハードマスク
414 再堆積膜
500 MTJ構造
502 基板
504 第1の電極層
506 磁性層
508 第2の電極層
510 第1のスペーサ層
512 第1の導電性ハードマスク
514 第1の誘電体層
516 第1の誘電体層の凹部
518 第2の導電性ハードマスク
520 第1のスペーサ層の第1の部分
522 第1のスペーサ層の第2の部分
524 第1のスペーサ層の第3の部分
526 第2のスペーサ層
528 第2の誘電体層
530 導電性相互接続
720、730、750 リモートユニット
725A、725B、725C MTJ装置を含むICデバイス
740 基地局
780 下りリンク信号
790 上りリンク信号
800 設計ワークステーション
801 ハードディスク
802 ディスプレイ
803 駆動装置
804 記憶媒体
810 回路設計
812 半導体構成要素
Claims (28)
- 磁気トンネル接合(MTJ)装置を製作する方法であって、
第1の導電性ハードマスク、第1の電極層、および前記MTJの磁性層に第1のスペーサ層を共形に堆積させるステップであり、前記第1のスペーサ層の第1の部分が前記第1の導電性ハードマスクの側壁に堆積され、前記スペーサ層の第2の部分が前記第1の導電性ハードマスクの表面に堆積される、ステップと、
前記第1のスペーサ層の前記第2の部分を選択的に除去して、誘電体層内に凹部を作り出すステップであり、前記凹部が、前記第1のスペーサ層の前記第1の部分に位置合わせされる、ステップと、
前記凹部を導電性材料で充填して、前記第1のスペーサ層の前記第1の部分および前記第1の導電性ハードマスクに第2の導電性ハードマスクを形成するステップと
を含む方法。 - 前記第1のスペーサ層の前記第1の部分を、前記第1のスペーサ層の前記第2の部分よりも小さい厚さで堆積させるステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記MTJの前記磁性層を、前記第2の導電性ハードマスクによって画定されたパターンでエッチングするステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 第1の誘電体層を前記第1のスペーサ層に堆積させるステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の誘電体層を平坦化して、前記第1のスペーサ層の前記第2の部分を露出させるステップをさらに含む、請求項4に記載の方法。
- 前記凹部を前記導電性材料で充填した後、前記第1の誘電体層の残りの部分を除去するステップをさらに含む、請求項5に記載の方法。
- 前記第1のスペーサ層の第3の部分を除去するステップであり、前記第1のスペーサ層の前記第3の部分が前記MTJの前記磁性層に当接し、ここで、前記磁性層は、前記第2の導電性ハードマスクが重なっていない、ステップをさらに含む、請求項6に記載の方法。
- 前記第1のスペーサ層の前記第3の部分を除去した後、前記MTJの前記磁性層を、前記第2の導電性ハードマスクによって画定されたパターンでエッチングするステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 前記第2の導電性ハードマスク、前記第1のスペーサ層の前記第2の部分、前記磁性層、および前記第2の電極層の上に第2のスペーサ層を共形に堆積させるステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2のスペーサ層の上に第2の誘電体層を堆積させるステップと、
前記第2の誘電体層を平坦化するステップと、
前記第2の誘電体層に導電性相互接続部を形成するステップであり、前記導電性相互接続部が前記第2の導電性ハードマスクへの導電性経路を形成する、ステップと
をさらに含む、請求項9に記載の方法。 - モバイルフォン、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、携帯型パーソナル通信システム(PCS)ユニット、ポータブルデータユニット、および/または固定ロケーションデータユニットに前記MTJ装置を一体化するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 第2の電極層上の第1の導電性ハードマスクであり、前記第2の電極層が、MTJ層のスタック上にあり、前記MTJ層のスタックに電気的に結合される、第1の導電性ハードマスクと、
前記第1の導電性ハードマスクの側壁、前記第2の電極層の側壁、および前記MTJ層のスタックの表面上の第1のスペーサと、
前記第1のスペーサの側壁に位置合わせされた第2の導電性ハードマスクであり、前記第1の導電性ハードマスクおよび前記第1のスペーサ上にある、第2の導電性ハードマスクと
を含むMTJ装置。 - 前記第2の導電性ハードマスクが、前記第1の導電性ハードマスクに電気的に結合される、請求項12に記載のMTJ装置。
- 前記第2の導電性ハードマスクが、前記第1の導電性ハードマスクおよび前記第2の電極層に重なるように配列される、請求項12に記載のMTJ装置。
- 前記MTJ層のスタックの横方向寸法が、前記第2の導電性ハードマスクの横方向寸法と整合される、請求項12に記載のMTJ装置。
- 前記第2の導電性ハードマスクが、タンタル、ハフニウム、および白金からなる群における材料である、請求項12に記載のMTJ装置。
- 前記第1のスペーサは、厚さが10ナノメートルと50ナノメートルとの間にある、請求項12に記載のMTJ装置。
- 前記第1のスペーサ上の第1の誘電体層がSiNx材料である、請求項12に記載のMTJ装置。
- 前記MTJ層のスタックに電気的に結合された第1の電極層をさらに含む、請求項12に記載のMTJ装置。
- 前記第1の電極層および前記第2の導電性ハードマスク上の第2のスペーサをさらに含む、請求項19に記載のMTJ装置。
- 前記MTJ層のスタックの側壁、前記第1のスペーサの側壁、および前記第2の導電性ハードマスクの側壁に前記第2のスペーサをさらに含む、請求項20に記載のMTJ装置。
- 前記第2のスペーサ上の第2の誘電体層をさらに含む、請求項20に記載のMTJ装置。
- 前記第2のスペーサおよび前記第2の誘電体層を通って延び、前記第2の導電性ハードマスクに電気的に結合された導電性相互接続部をさらに含む、請求項22に記載のMTJ装置。
- モバイルフォン、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、携帯型パーソナル通信システム(PCS)ユニット、ポータブルデータユニット、および/または固定ロケーションデータユニットに一体化された、請求項12に記載のMTJ装置。
- MTJ層のスタックに結合される第1の電極層をマスクし、前記第1の電極層への導電性経路を設けるための第1の手段であり、前記第1のマスクする手段が前記第1の電極層に当接する、第1の手段と、
前記第1の手段の側壁を保護するための手段であり、前記第1の手段の側壁、前記第1の電極層の側壁、および前記MTJ層のスタックの表面に当接する、手段と、
MTJ磁性層のスタックをマスクし、第1の導電性経路に電気的に結合させるための第2の手段であり、前記第1の手段の側壁に位置合わせされ、前記第1の手段の表面に当接する、第2の手段と
を含むMTJ装置。 - モバイルフォン、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、携帯型パーソナル通信システム(PCS)ユニット、ポータブルデータユニット、および/または固定ロケーションデータユニットに一体化された、請求項25に記載のMTJ装置。
- 磁気トンネル接合(MTJ)装置を製作する方法であって、
第1の導電性ハードマスク、第1の電極層、および前記MTJの磁性層に第1のスペーサ層を共形に堆積させるステップであり、前記第1のスペーサ層の第1の部分が前記第1の導電性ハードマスクの側壁に堆積され、前記スペーサ層の第2の部分が前記第1の導電性ハードマスクの表面に堆積される、ステップと、
前記第1のスペーサ層の前記第2の部分を選択的に除去して、誘電体層内に凹部を作り出すステップであり、前記凹部が、前記第1のスペーサ層の前記第1の部分に位置合わせされる、ステップと、
前記凹部を導電性材料で充填して、前記第1のスペーサ層の前記第1の部分および前記第1の導電性ハードマスクに第2の導電性ハードマスクを形成するステップと
を含む方法。 - モバイルフォン、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、コンピュータ、携帯型パーソナル通信システム(PCS)ユニット、ポータブルデータユニット、および/または固定ロケーションデータユニットに前記MTJ装置を一体化するステップをさらに含む、請求項27に記載の方法。
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