JP6095806B2 - トンネル磁気抵抗効果素子の製造方法、およびスパッタリング装置 - Google Patents
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Description
以下に、TMR素子の構造の例を示す。以下に示すTMR素子は、本発明の一実施形態に係るTMR素子の製造方法により製造することができるものである。
図3を参照して、本実施形態に係るスパッタリング装置(以下、「成膜装置」ともいう)の構成について説明する。本実施形態に係るスパッタリング装置は、RFスパッタリング装置であり、上記図1及び図2に示すようなTMR素子におけるトンネルバリア層に用いられる酸化マグネシウム膜などの酸化膜その他の絶縁膜を成膜することができるものである。
次に、上記TMR素子の製造方法を用いて製造したTMR素子を用いたMRAMについて説明する。図11は、MRAM700の概略構造を示す断面図である。
Claims (12)
- 2つの強磁性層の間にトンネルバリア層が配されたトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法において、
前記強磁性層が形成された基板の表面を含む面における第1の絶縁物ターゲットの投影面が第1の状態にあるときに、該第1の絶縁物ターゲットをスパッタリングし、前記基板の表面に絶縁膜の形成を行う第1の成膜過程と、
前記基板の表面を含む面における第2の絶縁物ターゲットの投影面が、前記第1の状態と異なる第2の状態にあるときに、該第2の絶縁物ターゲットをスパッタリングし、前記基板の表面に絶縁膜の形成を行う第2の成膜過程と、を有し、
前記第1の絶縁物ターゲットと前記第2の絶縁物ターゲットは同一のターゲットであり、
前記第2の成膜過程における前記スパッタリングは、前記第1の成膜過程における前記スパッタリングにより得られる前記絶縁膜の前記基板の中心部から周辺部にかけて生ずる第1の特性変化に対して、前記基板の前記中心部から前記周辺部にかけて少なくとも一部に前記第1の特性変化とは逆の傾向を有する第2の特性変化を示す前記絶縁膜が得られるものであり、
前記第1の成膜過程を行った後に、前記第1の絶縁物ターゲットと前記基板との距離を変化させることで、前記第1の絶縁物ターゲットの前記投影面を前記第1の状態から前記第2の状態に変化させて前記第2の成膜過程を行うことを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 前記第1の絶縁物ターゲットと前記基板との前記距離の変化は、前記基板を載置している基板ホルダの位置を変化させることで行われることを特徴とする請求項1に記載のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。
- 前記第1の成膜過程、前記基板ホルダの位置の変化、及び前記第2の成膜過程に亘って継続してRF電力が前記ターゲットに印加されていることを特徴とする請求項2に記載のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。
- 前記基板ホルダは、回転可能に前記基板を保持するものであり、前記第1の成膜過程および前記第2の成膜過程において、前記基板ホルダは前記基板を回転させることを特徴とする請求項2または3に記載のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。
- 前記第1の成膜過程および前記第2の成膜過程において形成される前記絶縁膜は前記トンネルバリア層であり、
前記第1の特性変化及び前記第2の特性変化は、前記トンネルバリア層における接合抵抗値の変化であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 前記第1の特性変化は、前記基板の前記中心部における前記接合抵抗値が、前記基板の前記周辺部における接合抵抗値よりも高いものであり、前記第2の特性変化は、前記基板の前記中心部における前記接合抵抗値が、前記基板の前記周辺部における接合抵抗値よりも低いものであることを特徴とする請求項5に記載のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。
- 2つの強磁性層の間にトンネルバリア層が配されたトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法において、
前記強磁性層が形成された基板の表面を含む面における第1の絶縁物ターゲットの投影面が第1の状態にあるときに、該第1の絶縁物ターゲットをスパッタリングし、前記基板の表面に絶縁膜の形成を行う第1の成膜過程と、
前記基板の表面を含む面における第2の絶縁物ターゲットの投影面が、前記第1の状態と異なる第2の状態にあるときに、該第2の絶縁物ターゲットをスパッタリングし、前記基板の表面に絶縁膜の形成を行う第2の成膜過程と、を有し、
前記第2の成膜過程における前記スパッタリングは、前記第1の成膜過程における前記スパッタリングにより得られる前記絶縁膜の前記基板の中心部から周辺部にかけて生ずる第1の特性変化に対して、前記基板の前記中心部から前記周辺部にかけて少なくとも一部に前記第1の特性変化とは逆の傾向を有する第2の特性変化を示す前記絶縁膜が得られるものであり、
前記第1の成膜過程および前記第2の成膜過程において形成される前記絶縁膜は前記トンネルバリア層であり、
前記第1の特性変化及び前記第2の特性変化は、前記トンネルバリア層における接合抵抗値の変化であり、
前記第1の特性変化は、前記基板の前記中心部における前記接合抵抗値が、前記基板の前記周辺部における接合抵抗値よりも高いものであり、前記第2の特性変化は、前記基板の前記中心部における前記接合抵抗値が、前記基板の前記周辺部における接合抵抗値よりも低いものであることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 前記第1の絶縁物ターゲットと前記第2の絶縁物ターゲットは異なるターゲットであり、前記第1の絶縁物ターゲットと前記第2の絶縁物ターゲットとを同時にスパッタすることで、前記第1の成膜過程と前記第2の成膜過程を同時に実行することを特徴とする請求項7に記載のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。
- 前記第1の絶縁物ターゲットの、前記基板に面する側の表面の中心における法線が、前記基板の表面を含む面に対してなす角度と、前記第2の絶縁物ターゲットの、前記基板に面する側の表面の中心における法線が、前記基板の表面を含む面に対してなす角度と、が異なることを特徴とする請求項8に記載のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。
- 前記基板は、前記基板を面内で回転可能な基板ホルダによって保持され、前記第1の成膜過程及び前記第2の成膜過程において、前記基板ホルダは前記基板を回転させることを特徴とする請求項8または9に記載のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。
- 前記第1の絶縁物ターゲットおよび前記第2の絶縁物ターゲットは、酸化マグネシウムターゲットであることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。
- 処理室と、
前記処理室の内部を排気するための排気部と、
前記処理室の内部に配された、基板を保持するための基板ホルダと、
前記処理室の内部に配され、絶縁物ターゲットを取り付け可能なターゲットホルダと、
前記ターゲットホルダの近傍でプラズマを形成するための高周波電力を、前記ターゲットホルダに印加するための高周波電源と、
前記基板ホルダに保持された前記基板に対して、前記ターゲットホルダと前記基板ホルダとの相対的な位置関係を第1の関係とし、前記高周波電源により前記ターゲットホルダに高周波電力を印加して前記ターゲットホルダに取り付けられる前記絶縁物ターゲットをスパッタリングすることで前記基板に第1の成膜過程を実行し、続いて、前記ターゲットホルダと前記基板ホルダとの相対的な位置関係を、前記第1の関係とは異なる第2の関係であって、前記第1の関係における前記第1の成膜過程により得られる絶縁膜の前記基板の中心部から周辺部にかけて生ずる第1の特性変化に対して、前記中心部から前記周辺部にかけて少なくとも一部に前記第1の特性変化とは逆の傾向を有する第2の特性変化を示す絶縁膜が得られる第2の関係とし、前記高周波電源により前記ターゲットホルダに高周波電力を印加して前記ターゲットホルダに取り付けられる前記絶縁物ターゲットをスパッタリングすることで第2の成膜過程を実行する制御部と、を有し、
前記第1の成膜過程および前記第2の成膜過程において形成される前記絶縁膜は、トンネル磁気抵抗効果素子のトンネルバリア層であり、
前記第1の特性変化及び前記第2の特性変化は、前記トンネルバリア層における接合抵抗値の変化であり、
前記第1の特性変化は、前記基板の前記中心部における前記接合抵抗値が、前記基板の前記周辺部における前記接合抵抗値よりも高いものであり、前記第2の特性変化は、前記基板の前記中心部における前記接合抵抗値が、前記基板の前記周辺部における前記接合抵抗値よりも低いものであることを特徴とするスパッタリング装置。
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