KR101015144B1 - Method for forming magnetic tunnel junction device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비등방성 형상 효과(shape anisotropic effect)에 기인한 임계전류밀도(critical current density, Jc) 증가를 방지할 수 있는 자기터널접합 장치 제조방법에 관한 것으로, 이를 위한 본 발명의 자기터널접합 장치 제조방법은, 제1전극을 구비하는 기판상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 선택적으로 식각하여 측벽이 수직프로파일을 갖고 상기 제1전극을 노출시키는 오픈영역을 형성하는 단계; 상기 오픈영역 내부에 자기터널접합층을 형성하는 단계 및 상기 자기터널접합층 상에 제2전극을 형성하는 단계를 포함하고 있으며, 상술한 본 발명에 따르면, 오픈영역 내부에 자기터널접합층을 매립함으로써 비등방성 형상 효과에 기인한 문제점들을 해결할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a magnetic tunnel junction device capable of preventing an increase in critical current density (J c ) due to an anisotropic effect, and the magnetic tunnel junction of the present invention for this purpose. A device manufacturing method includes forming an insulating film on a substrate having a first electrode; Selectively etching the insulating layer to form an open region having a vertical profile of the sidewall and exposing the first electrode; And forming a magnetic tunnel junction layer in the open region and forming a second electrode on the magnetic tunnel junction layer. According to the present invention, the magnetic tunnel junction layer is embedded in the open region. By doing so, there are effects that can solve the problems caused by the anisotropic shape effect.

자기터널접합, 리프트오프, 평탄화, 화학적기계적연마 Magnetic Tunnel Bonding, Lift Off, Flattening, Chemical Mechanical Polishing

Description

자기터널접합 장치 제조방법{METHOD FOR FORMING MAGNETIC TUNNEL JUNCTION DEVICE}Magnetic tunnel junction device manufacturing method {METHOD FOR FORMING MAGNETIC TUNNEL JUNCTION DEVICE}

본 발명은 반도체 장치의 제조 기술에 관한 것으로, 특히 비등방성 형상 효과(shape anisotropic effect)에 기인한 임계전류밀도(critical current density, Jc) 증가를 방지할 수 있는 자기터널접합 장치(Magnetic Tunnel Junction device, MTJ device) 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manufacturing technology of a semiconductor device. In particular, a magnetic tunnel junction device capable of preventing an increase in critical current density (J c ) due to anisotropic shape effect is provided. device, MTJ device).

최근 반도체 장치가 고집적화됨에 따라 셀 면적 축소에 유리하고, 고속동작 및 비휘발성을 갖는 차세대 반도체 메모리 장치로서 자기 메모리 장치(Magnetic Random Access Memory, MRAM)가 주목받고 있다. 자기 메모리 장치는 스윗칭 동작을 수행하는 트랜지스터와 정보를 저장하는 자기터널접합 장치(Magnetic Tunnel Junction device, MTJ device)로 구성된다. 자기터널접합 장치는 두 개의 강자성막의 자화방향(magnetization direction)에 따라 자기저항비(magnetoresistance, MR) 가 달라지는데, 이러한 자기저항비 변화에 따른 전압변화 또는 전류량의 변화를 이용하여 자기터널접합 장치에 저장된 정보가 논리 "1" 또는 논리 "0"인지를 판별할 수 있다.Recently, as semiconductor devices are highly integrated, magnetic random devices (MRAMs) are attracting attention as next-generation semiconductor memory devices that are advantageous for reducing cell area and have high speed and non-volatile operation. The magnetic memory device includes a transistor for performing a switching operation and a magnetic tunnel junction device (MTJ device) for storing information. In the magnetic tunnel junction device, the magnetoresistance (MR) varies depending on the magnetization direction of the two ferromagnetic films. The magnetic tunnel junction device uses a voltage change or a current change according to the magnetoresistance ratio to the magnetic tunnel junction device. It can be determined whether the stored information is a logic "1" or a logic "0".

도 1은 종래기술에 따른 자기터널접합 장치를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a magnetic tunnel junction device according to the prior art.

도 1을 참조하여 종래기술에 따른 자기터널접합 장치의 제조방법을 살펴보면, 제1전극(10) 상에 자기터널접합층(15)을 형성한다. 자기터널접합층(15)은 제1전극(10) 상에서 반강자성(antiferromagnetic) 물질로 이루어진 피닝막(pinning layer, 11), 강자성(ferromagnetic) 물질로 이루어지고 피닝막(11)에 의하여 자화방향이 고정된 핀드막(pinned layer, 12), 터널절연막(tunnel insulator, 13) 및 강자성 물질로 이루어지고 자화방향이 외부자극 예컨대, 자기장(magnetic field) 또는 스핀전달토크(Spin Transfer Torque, STT) 의하여 변화되는 자유막(free layer, 14)이 순차적으로 적층된 적층막으로 형성한다. Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a magnetic tunnel junction apparatus according to the related art is formed. A magnetic tunnel junction layer 15 is formed on a first electrode 10. The magnetic tunnel junction layer 15 is made of a pinning layer 11 made of an antiferromagnetic material and a ferromagnetic material on the first electrode 10 and has a magnetization direction by the pinning film 11. It consists of a pinned layer 12, a tunnel insulator 13, and a ferromagnetic material, and the magnetization direction is changed by an external stimulus such as a magnetic field or spin transfer torque (STT). The free layer 14 to be formed is a laminated film sequentially stacked.

다음으로, 자기터널접합층(15) 상에 제2전극(16)을 형성한 후, 제2전극(16)을 식각장벽(etch barrier)으로 자기터널접합층(15)을 식각하여 제1전극(10), 자기터널접합층(15) 및 제2전극(16)이 순차적으로 적층된 구조의 자기터널접합층을 형성한다. Next, after the second electrode 16 is formed on the magnetic tunnel junction layer 15, the magnetic tunnel junction layer 15 is etched using the second electrode 16 as an etch barrier to form the first electrode. (10), the magnetic tunnel junction layer 15 and the second electrode 16 are sequentially formed to form a magnetic tunnel junction layer.

하지만, 상술한 종래기술의 자기터널접합 장치에서 자기터널접합층(15)의 탑선폭과 바텀선폭이 동일한 것이 가장 바람직하지만, 실제로는 각 박막간 식각선택비 차이로 인하여 사다리꼴 형상의 측벽이 경사진 자기터널접합층(15)이 형성된다. 측벽이 경사진 사다리꼴 형상의 자기터널접합층(15)은 비등방성 형상 효과(shape anisotropic effect)를 유발하여 자기터널접합 장치의 임계전류밀도(critical current density, Jc)를 증가시키는 문제점이 발생한다.However, although the top line width and the bottom line width of the magnetic tunnel junction layer 15 are the same in the above-described conventional magnetic tunnel junction device, the trapezoidal sidewalls are inclined due to the difference in the etching selectivity between the thin films. The magnetic tunnel junction layer 15 is formed. The trapezoidal magnetic tunnel junction layer 15 having the inclined sidewall causes an anisotropic effect to increase the critical current density (J c ) of the magnetic tunnel junction device. .

구체적으로, 비등방성 형상 효과는 도 1의 'X'영역과 같이 자기터널접합층(15)의 경사진 측벽 프로파일로 인해 자유막(14) 및 핀드막(12) 가장자리의 자화방향이 보텍스(vortex) 자화방향을 갖는 것을 의미한다. 자유막(14)과 핀드막(12)이 중첩(overlap)되는 영역에서 정렬된 자화방향과 이들의 가장자리에서 형성된 보택스 자화방향 사이에 간섭현상이 발생하여 자기터널접합 장치의 임계전류밀도를 증가시키는 문제점을 유발한다.Specifically, the anisotropic shape effect is due to the inclined sidewall profile of the magnetic tunnel junction layer 15 as in the 'X' region of FIG. 1. The magnetization direction of the edges of the free layer 14 and the pinned layer 12 is vortex. ) Means having a magnetization direction. In the region where the free layer 14 and the pinned layer 12 overlap, interference occurs between the aligned magnetization directions and the borx magnetization directions formed at their edges, thereby increasing the critical current density of the magnetic tunnel junction device. Cause problems.

또한, 자기터널접합 장치가 사다리꼴 형상을 가짐으로써, 핀드막(12)과 자유막(14)이 서로 중첩되도록 기설정된 자기터널접합 장치의 면적(A1)보다 핀드막(12) 및 자유막(14)이 서로 중첩되지 않는 면적만큼 자기터널접합 장치의 면적(A2)이 증가한다. 이로 인하여 자기터널접합 장치의 위한 임계전류밀도가 더욱더 증가하는 문제점이 발생한다. In addition, since the magnetic tunnel junction device has a trapezoidal shape, the pinned layer 12 and the free layer 14 are larger than the area A1 of the predetermined magnetic tunnel junction unit such that the pinned layer 12 and the free layer 14 overlap each other. The area A2 of the magnetic tunnel junction apparatus increases by an area where) does not overlap each other. This causes a problem that the critical current density for the magnetic tunnel junction device further increases.

또한, 자기터널접합층(15)을 형성하기 위한 패터닝공정시 자기터널접합층(15) 측벽에 플라즈마 데미지(plasma damage)가 발생하는 문제점이 있다. In addition, there is a problem that plasma damage occurs on the sidewalls of the magnetic tunnel junction layer 15 during the patterning process for forming the magnetic tunnel junction layer 15.

또한, 자기터널접합층(15)을 구성하는 피닝막(11), 핀드막(12) 및 자유막(14)은 금속물질 또는 금속화합물질로 구성되는데, 패터닝공정간 발생된 도전성 식각부산물(etch byproduct)이 자기터널접합층(15)의 측벽에 재증착(redeposition)되면서 자기터널접합 장치의 전기적인 특성을 열화시키는 문제점이 있다. In addition, the pinning layer 11, the pinned layer 12, and the free layer 14 constituting the magnetic tunnel junction layer 15 are made of a metal material or a metal compound, and the conductive etching by-products generated during the patterning process are etched. byproduct) has a problem of deteriorating the electrical characteristics of the magnetic tunnel junction device as it is redeposited on the sidewalls of the magnetic tunnel junction layer 15.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 비등방성 형상 효과에 의해 자기터널접합 장치의 임계전류밀도가 증가하는 것을 방지할 수 있는 자기터널접합 장치 제조방법을 제공하는데 있다. The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, to provide a method for manufacturing a magnetic tunnel junction device which can prevent the increase in the critical current density of the magnetic tunnel junction device by anisotropic shape effect.

또한, 본 발명의 다른 목적은 기설정된 자기터널접합 장치의 면적보다 자기터널접합 장치의 면적이 증가하는 것을 방지할 수 있는 자기터널접합 장치 제조방법을 제공하는데 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a magnetic tunnel junction device that can prevent the area of the magnetic tunnel junction device from increasing in area than a preset magnetic tunnel junction device.

또한, 본 발명의 다른 목적은 자기터널접합 장치의 측벽에 플라즈마 데미지가 발생하는 것을 방지할 수 있는 자기터널접합 장치 제조방법을 제공하는데 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a magnetic tunnel junction device capable of preventing plasma damage from occurring on the sidewall of the magnetic tunnel junction device.

또한, 본 발명의 다른 목적은 패터닝공정시 발생된 식각부산물이 자기터널접합 장치의 측벽에 재증착되는 것을 방지할 수 있는 자기터널접합 장치 제조방법을 제공하는데 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a magnetic tunnel junction device which can prevent the etching by-products generated during the patterning process from being redeposited on the side walls of the magnetic tunnel junction device.

상기 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명의 자기터널접합 장치 제조방법은, 제1전극을 구비하는 기판상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 선택적으로 식각하여 측벽이 수직프로파일을 갖고 상기 제1전극을 노출시키는 오픈영역을 형성하는 단계; 상기 오픈영역 내부에 자기터널접합층을 형성하는 단계 및 상기 자기터널접합층 상에 제2전극을 형성하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a magnetic tunnel junction device, including forming an insulating film on a substrate having a first electrode; Selectively etching the insulating layer to form an open region having a vertical profile of the sidewall and exposing the first electrode; Forming a magnetic tunnel junction layer in the open region and forming a second electrode on the magnetic tunnel junction layer.

상기 자기터널접합층을 형성하는 단계는, 상기 오픈영역을 형성하기 위하여 상기 절연막 상에 형성된 희생패턴의 상부면 및 상기 제1전극 상에 불연속적인 자기터널접합층을 형성하는 단계 및 상기 희생패턴을 제거함과 동시에 상기 희생패턴 상에 형성된 상기 자기터널접합층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 희생패턴은 포토레지스트를 포함할 수 있다. The forming of the magnetic tunnel junction layer may include forming a discontinuous magnetic tunnel junction layer on an upper surface of the sacrificial pattern formed on the insulating layer and the first electrode to form the open region, and forming the sacrificial pattern. And removing the magnetic tunnel junction layer formed on the sacrificial pattern. In this case, the sacrificial pattern may include a photoresist.

또 다른 상기 자기터널접합층을 형성하는 단계는, 상기 절연막 상부면 및 상기 제1전극 상에 불연속적인 자기터널접합층을 형성하는 단계; 상기 자기터널접합층을 포함하는 구조물 전면에 보호막을 형성하는 단계 및 상기 절연막의 상부면이 노출될 때까지 평탄화공정을 실시하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 평탄화공정은 화학적기계적연마법 또는 에치백을 사용하여 실시할 수 있다. 상기 보호막은 절연막 또는 도전막을 사용하여 형성할 수 있고, 상기 보호막을 절연막으로 형성한 경우, 평탄화공정 이후 잔류하는 보호막을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. The forming of the magnetic tunnel junction layer may include forming a discontinuous magnetic tunnel junction layer on the upper surface of the insulating layer and the first electrode; The method may include forming a protective film on the entire surface of the structure including the magnetic tunnel junction layer and performing a planarization process until the top surface of the insulating film is exposed. In this case, the planarization process may be performed using chemical mechanical polishing or etch back. The protective film may be formed using an insulating film or a conductive film, and when the protective film is formed of an insulating film, the protective film may further include removing the protective film remaining after the planarization process.

상기 자기터널접합층의 두께는 상기 절연막의 두께보다 작은 것이 바람직하다. The thickness of the magnetic tunnel junction layer is preferably smaller than the thickness of the insulating film.

상기 불연속적인 자기터널접합층을 형성하는 단계는, 스퍼터링법을 사용하고, 적어도 5 × 10-7 torr 보다 낮은 베이스 압력을 조성한 후, 1 × 10-3 torr ~ 50 × 10-3 torr 범위의 증착 압력하에서 챔버에 500W ~ 1000W 범위의 바이어스파워를 인가하여 형성할 수 있다. The discontinuous magnetic tunnel junction layer may be formed by sputtering, forming a base pressure lower than at least 5 × 10 −7 torr, and then depositing in the range of 1 × 10 −3 torr to 50 × 10 −3 torr. It can be formed by applying a bias power in the range of 500W ~ 1000W to the chamber under pressure.

상술한 과제 해결 수단을 바탕으로 하는 본 발명은 자기터널접합층을 측벽이 수직 프로파일을 갖는 오픈영역 내부에 형성함으로써, 각 박막의 탑선폭과 바텀선폭을 모두 동일하게 형성할 수 있으며, 이를 통해 비등방성 형상 효과에 기인한 자기터널접합 장치의 임계전류밀도 증가를 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 각 박막간 중첩되지 않는 영역이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통하여 자기터널접합 장치의 임계전류밀도 증가를 보다 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention based on the above-described problem solving means, by forming the magnetic tunnel junction layer inside the open area having a vertical profile of the side wall, both the top line width and the bottom line width of each thin film can be formed the same, There is an effect that can prevent an increase in the critical current density of the magnetic tunnel junction device due to the isotropic shape effect. In addition, it is possible to prevent the occurrence of regions that do not overlap between the thin films, thereby effectively preventing the increase in the critical current density of the magnetic tunnel junction device.

이처럼, 본 발명은 자기터널접합 장치의 임계전류밀도가 증가하는 것을 방지함으로써, 자기터널접합 장치를 구비하는 자기 메모리 장치의 구동전류밀도를 감소시킬 수 있다. 이를 통하여 자기 메모리 장치의 소비전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 자기 메모리 장치를 구성하는 트랜지스터 및 배선의 크기를 감소시켜 집적도를 향상시킬 수 있다. 또한, 자기 메모리 장치의 발열량을 감소시켜 장치의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can prevent the critical current density of the magnetic tunnel junction device from increasing, thereby reducing the drive current density of the magnetic memory device including the magnetic tunnel junction device. As a result, power consumption of the magnetic memory device may be reduced. In addition, the degree of integration may be improved by reducing the size of transistors and wirings constituting the magnetic memory device. In addition, it is possible to improve the thermal stability of the device by reducing the heat generation amount of the magnetic memory device.

또한, 본 발명은 자기터널접합층을 오픈영역 내부에 매립하여 형성하고, 리프트오프 또는 평탄화공정을 사용하여 불필요한 영역에 형성된 자기터널접합층을 제거함으로써, 자기터널접합층 측벽에 플라즈마 데미지가 발생하는 것을 방지함에 동시에 도전성 식각부산물의 발생을 원천적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is formed by embedding the magnetic tunnel junction layer in the open region, and by removing the magnetic tunnel junction layer formed in the unnecessary area by using a lift-off or planarization process, plasma damage occurs on the sidewalls of the magnetic tunnel junction layer At the same time there is an effect that can prevent the occurrence of the conductive etching by-product at the same time.

이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기 술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention. .

후술한 본 발명은 반도체 장치 제조방법에 관한 것으로, 특히 비등방성 형상 효과(shape anisotropic effect)에 기인한 임계전류밀도(critical current density, Jc) 증가를 방지할 수 있는 자기터널접합 장치(Magnetic Tunnel Junction device, MTJ device)의 제조방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 측벽이 수직 프로파일을 갖는 오픈영역에 자기터널접합층을 매립하여 형성하는 것을 기술적 원리로 한다. The present invention described below relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular, a magnetic tunnel junction device (Magnetic Tunnel) capable of preventing an increase in critical current density (J c ) due to an anisotropic effect. It relates to a method of manufacturing a junction device (MTJ device). To this end, the present invention is a technical principle that the magnetic tunnel junction layer is formed in the open area of the side wall has a vertical profile.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제1실시예에 따른 자기터널접합 장치의 제조방법을 도시한 공정단면도이다. 2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the magnetic tunnel junction apparatus according to the first embodiment of the present invention.

도 2a에 도시된 바와 같이, 제1전극(22)을 구비하는 기판(21)을 준비한다. 기판(21)은 제1전극(22)과 연결되고 후속 공정을 통하여 형성될 자기터널접합 장치를 구동시키기 위한 스위칭 트랜지스터(미도시)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2A, a substrate 21 having a first electrode 22 is prepared. The substrate 21 may include a switching transistor (not shown) connected to the first electrode 22 to drive a magnetic tunnel junction device to be formed through a subsequent process.

제1전극(22)은 자기터널접합 장치와 트랜지스터(미도시)를 연결하는 플러그일 수 있으며, 도전물질 예컨대, 금속물질 또는 금속화합물을 사용하여 형성할 수 있다. 금속물질로는 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 백금(Pt), 구리(Cu), 텅스텐(W) 또는 알루미늄(Al)을 사용할 수 있고, 금속화합물로는 티타늄질화막(TiN), 탄탈륨질화막(TaN) 또는 텅스텐실리사이드(WSi) 등을 사용할 수 있다.The first electrode 22 may be a plug connecting a magnetic tunnel junction device and a transistor (not shown), and may be formed using a conductive material, for example, a metal material or a metal compound. Titanium (Ti), tantalum (Ta), platinum (Pt), copper (Cu), tungsten (W) or aluminum (Al) may be used as the metal material, and a titanium compound film (TiN) or tantalum nitride film may be used as the metal compound. (TaN) or tungsten silicide (WSi) or the like can be used.

다음으로, 제1전극(22)을 구비하는 기판(21) 전면에 절연막(23)을 형성한다. 절연막(23)은 인접한 자기터널접합 장치 간의 전기적인 절연을 위한 것으로, 절연특성을 갖는 물질은 모두 사용할 수 있다. 예컨대, 절연막(23)은 산화막, 질화막 및 산화질화막(oxynitride)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들이 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. 산화막으로는 실리콘산화막(SiO2), BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass), PSG(Phosphorus Silicate Glass), TEOS(Tetra Ethyle Ortho Silicate), USG(Un-doped Silicate Glass), SOG(Spin On Glass), 고밀도플라즈마산화막(High Density Plasma, HDP) 또는 SOD(Spin On Dielectric)를 사용할 수 있다. 질화막으로는 실리콘질화막(Si3N4)을 사용할 수 있다. 산화질화막으로는 실리콘산화질화막(SiON)을 사용할 수 있다. 이외에도 절연막(23)은 절연특성을 갖는 모든 물질을 사용할 수 있다.Next, an insulating film 23 is formed over the entire surface of the substrate 21 including the first electrode 22. The insulating film 23 is for electrical insulation between adjacent magnetic tunnel junction devices, and any material having an insulating property can be used. For example, the insulating film 23 may be formed of any one selected from the group consisting of an oxide film, a nitride film, and an oxynitride, or a laminated film in which these layers are stacked. Oxides include silicon oxide (SiO 2 ), Boron Phosphorus Silicate Glass (BPSG), Phosphorus Silicate Glass (PSG), Tetra Ethyle Ortho Silicate (TEOS), Un-doped Silicate Glass (USG), Spin On Glass (SOG) A plasma oxide film (High Density Plasma, HDP) or SOD (Spin On Dielectric) may be used. As the nitride film, a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) may be used. As the oxynitride film, a silicon oxynitride film (SiON) may be used. In addition, the insulating film 23 may use any material having insulating properties.

절연막(23)은 200Å ~ 1500Å 범위의 두께를 갖도록 형성할 수 있다. The insulating film 23 can be formed to have a thickness in the range of 200 mW to 1500 mW.

다음으로, 절연막(23) 상에 희생패턴(24)를 형성한 후, 희생패턴(24)을 식각장벽(etch barrier)으로 절연막(23)을 식각하여 제1전극(22)의 상부면을 노출시키는 오픈영역(25)을 형성한다. 희생패턴(24)은 포토레지스트(Photo Resist, PR)로 형성할 수 있다.Next, after the sacrificial pattern 24 is formed on the insulating film 23, the insulating film 23 is etched using the sacrificial pattern 24 as an etch barrier to expose the upper surface of the first electrode 22. The open area 25 is formed. The sacrificial pattern 24 may be formed of photoresist (PR).

오픈영역(25)을 형성하기 위한 식각공정은 오픈영역(25)의 측벽이 수직 프로파일을 갖도록 건식식각법(dry etch)을 사용하여 실시하는 것이 바람직하다. 이때, 절연막(23)은 얇은 두께 예컨대, 200Å ~ 1500Å 범위를 갖기 때문에 공지된 반도체 장치의 제조기술을 활용하여 용이하게 측벽이 수직 프로파일을 갖는 오픈영 역(25)을 형성할 수 있다. The etching process for forming the open region 25 is preferably performed using a dry etch such that the sidewall of the open region 25 has a vertical profile. At this time, since the insulating film 23 has a thin thickness, for example, in the range of 200 Å to 1500 Å, the open area 25 having the vertical profile of the sidewall may be easily formed by using a known technology of manufacturing a semiconductor device.

도 2b에 도시된 바와 같이, 희생패턴(24)의 상부면 및 제1전극(22)-또는 오픈영역(25)의 하부면-상에 피닝막(pinning layer, 26), 핀드막(pinned layer, 27), 터널절연막(tunnel insulator, 28) 및 자유막(free layer, 29)이 순차적으로 적층된 불연속적인 자기터널접합층(30)을 형성한다. 이때, 자기터널접합층(30)은 자유막(29), 터널절연막(28), 핀드막(27) 및 피닝막(28) 순서로 적층된 적층막으로 형성할 수도 있다.As shown in FIG. 2B, a pinning layer 26 and a pinned layer are formed on the upper surface of the sacrificial pattern 24 and the lower surface of the first electrode 22 or the open region 25. 27, a discontinuous magnetic tunnel junction layer 30 in which a tunnel insulator 28 and a free layer 29 are sequentially stacked is formed. In this case, the magnetic tunnel junction layer 30 may be formed of a laminated film stacked in the order of the free layer 29, the tunnel insulating layer 28, the pinned layer 27, and the pinning layer 28.

여기서, 불연속적인 자기터널접합층(30)은 희생패턴(24) 측벽 및 자기터널접합층(30)이 매립되지 않는 오픈영역(25)의 측벽에는 자기터널접합층(30)이 형성되지 않는 것을 의미한다. 이는 절연막(23) 및 희생패턴(24)의 표면을 따라 자기터널접합층이 형성될 경우, 자기터널접합층(30)에 비등방성 형상 효과가 발생할 우려가 있기 때문이다. Here, the discontinuous magnetic tunnel junction layer 30 has no magnetic tunnel junction layer 30 formed on the sidewalls of the sacrificial pattern 24 sidewalls and the open region 25 where the magnetic tunnel junction layer 30 is not embedded. it means. This is because when the magnetic tunnel junction layer is formed along the surfaces of the insulating film 23 and the sacrificial pattern 24, anisotropic shape effects may occur in the magnetic tunnel junction layer 30.

피닝막(26)은 핀드막(27)의 자화방향을 고정시키는 역할을 수행하는 것으로, 반강자성(antiferromagnetic)을 갖는 물질을 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 반강자성을 갖는 물질로는 IrMn, PtMn, MnO, MnS, MnTe, MnF2, FeF2, FeCl2, FeO, CoCl2, CoO, NiCl2 또는 NiO 등을 사용할 수 있다. 피닝막(26)은 상술한 반강자성 물질들 중 어느 하나로 이루어진 단일막으로 형성하거나, 또는 이들이 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. The pinning layer 26 serves to fix the magnetization direction of the pinned layer 27 and may be formed using a material having antiferromagnetic. For example, materials having antiferromagnetic properties include IrMn, PtMn, MnO, MnS, MnTe, MnF 2 , FeF 2 , FeCl 2 , FeO, CoCl 2 , CoO, NiCl 2 Or NiO or the like can be used. The pinning film 26 may be formed of a single film made of any one of the above-described antiferromagnetic materials, or may be formed of a laminated film in which they are stacked.

피닝막(26)에 의하여 자화방향이 고정된 핀드막(27) 및 외부자극 예컨대, 자 기장(magnetic field) 또는 스핀전달토크(Spin Transfer Torque, STT)에 의하여 자화방향이 변화하는 자유막(29)은 강자성(ferromagnetic)을 갖는 물질을 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 강자성을 갖는 물질로는 Fe, Co, Ni, Gd, Dy, NiFe, CoFe, MnAs, MnBi, MnSb,CrO2, MnOFe2O3, FeOFe2O3, NiOFe2O3, CuOFe2O3, MgOFe2O3, EuO 또는 Y3Fe5O12 등을 사용할 수 있다. 이때, 핀드막(27) 및 자유막(29)은 상술한 강자성 물질들 중 어느 하나로 이루어진 단일막으로 형성하거나, 이들이 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. 또한, 핀드막(27) 및 자유막(29)은 상술한 강자성 물질들 중 어느 하나와 루테늄막(Ru)이 적층된 적층막으로 형성할 수 있다(예컨대, CdFe/Ru/CoFe). The pinned film 27 having the magnetization direction fixed by the pinning layer 26 and the free layer 29 having the magnetization direction changed by an external stimulus such as a magnetic field or spin transfer torque (STT). ) May be formed using a material having ferromagnetic. For example, ferromagnetic materials include Fe, Co, Ni, Gd, Dy, NiFe, CoFe, MnAs, MnBi, MnSb, CrO 2 , MnOFe 2 O 3 , FeOFe 2 O 3 , NiOFe 2 O 3 , CuOFe 2 O 3 , MgOFe 2 O 3 , EuO or Y 3 Fe 5 O 12 Etc. can be used. In this case, the pinned layer 27 and the free layer 29 may be formed of a single layer made of any one of the above-described ferromagnetic materials, or may be formed of a laminated layer in which these layers are stacked. In addition, the pinned layer 27 and the free layer 29 may be formed as a laminated layer in which any one of the above-described ferromagnetic materials and the ruthenium layer Ru are stacked (eg, CdFe / Ru / CoFe).

또한, 핀드막(27) 및 자유막(29)은 강자성막, 반강자성 커플링 스페이서막 (anti-ferromagnetic coupling spacer layer) 및 강자성막이 순차적으로 적층된 합성 반강자성막(synthetic anti-ferromagnetic layer, SAF layer)으로 형성할 수도 있다. In addition, the pinned layer 27 and the free layer 29 may include a synthetic anti-ferromagnetic layer (SAF) in which a ferromagnetic layer, an anti-ferromagnetic coupling spacer layer, and a ferromagnetic layer are sequentially stacked. layer).

터널절연막(28)은 핀드막(27)과 자유막(29) 사이의 터널링장벽(tunneling barrier)으로 작용하며, 절연특성을 갖는 물질은 모두 사용할 수 있다. 예를 들어, 터널절연막(28)은 마그네슘산화막(MgO)으로 형성할 수 있다. The tunnel insulating layer 28 serves as a tunneling barrier between the pinned layer 27 and the free layer 29, and any material having an insulating property may be used. For example, the tunnel insulating film 28 may be formed of a magnesium oxide film (MgO).

자기터널접합층(30)의 두께(T2)는 오픈영역(25)의 높이 즉, 절연막(23)의 두께(T1)보다 작은 것이 바람직하다. 만약, 자기터널접합층(30)의 두께(T2)가 절연막(23)의 두께(T1)보다 클 경우, 후속 공정을 통하여 자기터널접합층(30) 상에 형 성될 제2전극과 자기터널접합층(30) 사이에 상호 간섭이 발생하여 자기터널접합 장치의 전기적인 특성을 저하시킬 우려가 있기 때문이다. 구체적으로, 자기터널접합 장치는 제1전극(22) 및 제2전극을 통하여 자기터널접합층(30)에 수직방향으로 흐르는 전류(Current Perpendicular to Plane, CPP)에 의하여 동작하게 되는데, 오픈영역(25)에 매립된 자기터널접합층(30)의 자유막(29)이 절연막(23) 위로 돌출될 경우, 돌출된 자유막(29)의 측면에서 수평방향으로 흐르는 전류에 의하여 자기터널접합 장치의 전기적인 특성이 저하될 수 있다. 또한, 자유막(29)과 더불어서 터널절연막(28) 또는 핀드막(27)이 절연막(23) 위로 돌출될 경우, 자기터널접합 장치의 전기적 특성 열화가 더욱더 심화되어 자기터널접합 장치가 정상적으로 동작하지 않을 수도 있다. The thickness T2 of the magnetic tunnel junction layer 30 is preferably smaller than the height of the open area 25, that is, the thickness T1 of the insulating film 23. If the thickness T2 of the magnetic tunnel junction layer 30 is larger than the thickness T1 of the insulating film 23, the second electrode and the magnetic tunnel junction to be formed on the magnetic tunnel junction layer 30 through a subsequent process. This is because there is a fear that mutual interference occurs between the layers 30, thereby lowering the electrical characteristics of the magnetic tunnel junction device. Specifically, the magnetic tunnel junction device is operated by a current (Current Perpendicular to Plane, CPP) flowing in the vertical direction to the magnetic tunnel junction layer 30 through the first electrode 22 and the second electrode, the open region ( When the free layer 29 of the magnetic tunnel junction layer 30 embedded in 25 protrudes over the insulating layer 23, the magnetic tunnel junction device may be caused by a current flowing in a horizontal direction from the side surface of the protruding free layer 29. Electrical properties may be degraded. In addition, when the tunnel insulating film 28 or the pinned film 27 protrudes over the insulating film 23 in addition to the free film 29, the electrical characteristics of the magnetic tunnel junction device become worse and thus the magnetic tunnel junction device does not operate normally. It may not.

또한, 오픈영역(25) 내부에 형성된 자기터널접합층(30)은 비등방성 형상 효과에 기인한 임계전류밀도의 증가를 방지하기 위하여 각 박막간 중첩되는 면적이 동일하도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 각 박막의 탑선폭(top CD) 및 바텀선폭(bottom CD)이 모두 동일하도록 형성하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 자기터널접합층(30)은 물리기상증착법(Physical Vapor Deposition, PVD) 예컨대, 스퍼터링법(sputtering)을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. In addition, the magnetic tunnel junction layer 30 formed in the open region 25 is preferably formed to have the same overlapping area between the thin films in order to prevent an increase in the critical current density due to the anisotropic shape effect. That is, it is preferable that the top line width and bottom line width of each thin film are formed to be the same. To this end, the magnetic tunnel junction layer 30 is preferably formed using physical vapor deposition (PVD), for example, sputtering.

이하, 스퍼터링법을 사용하여 각 박막의 탑선폭과 바텀선폭이 모두 동일한 불연속적인 자기터널접합층(30)을 형성하는 방법에 대하여 자세히 설명한다. Hereinafter, a method of forming a discontinuous magnetic tunnel junction layer 30 having the same top line width and bottom line width of each thin film using the sputtering method will be described in detail.

먼저, 증착공정을 진행하기 이전에 챔버내 베이스압력(base pressure)이 적 어도 5 × 10-7 torr보다 작은 진공상태를 조성한다. 이는 자기터널접합층(30)을 증착하는 과정에서 챔버 내부의 불순물이 자기터널접합층(30)에 혼입되는 것을 방지하기 위함이다. First, prior to the deposition process, a vacuum in which the base pressure in the chamber is less than 5 × 10 −7 torr is established. This is to prevent impurities in the chamber from being mixed in the magnetic tunnel junction layer 30 in the process of depositing the magnetic tunnel junction layer 30.

다음으로, 챔버에 500W ~ 1000W 범위의 바이어스파워(bias power)를 인가하고, 1 × 10-3 torr ~ 50 × 10-3 torr 범위의 증착압력(working pressure)하에서 피닝막(26), 핀드막(27), 터널절연막(28) 및 자유막(29)을 순차적으로 증착한다. 이때, 증착압력이 1 × 10-3 torr 보다 클 경우에는 박막의 증착속도가 증가하여 막질이 저하될 우려가 있으며, 박막의 두께조절이 어렵다. 반면에, 증착압력이 50 × 10-3 torr보다 작은 경우에는 박막의 증착속도가 감소하여 박막을 증착하는데 많은 시간이 소요되어 자기터널접합 장치의 생산성을 저하시킬 우려가 있다. 챔버에 인가되는 바이어스파워는 기판(21)의 면적(예컨대, 기판의 직경)에 따라 변화될 수 있다. 즉, 기판(21)의 면적이 증가할수록 챔버에 인가되는 바이어스파워도 증가시키는 것이 바람직하다. Next, a bias power of 500 W to 1000 W is applied to the chamber, and the pinning film 26 and the pinned film are formed under a working pressure of 1 × 10 −3 torr to 50 × 10 −3 torr. (27), the tunnel insulating film 28 and the free film 29 are sequentially deposited. At this time, when the deposition pressure is greater than 1 × 10 -3 torr, the deposition rate of the thin film may increase, and the film quality may decrease, and it is difficult to control the thickness of the thin film. On the other hand, when the deposition pressure is less than 50 × 10 -3 torr, the deposition rate of the thin film is reduced, so that it takes a long time to deposit the thin film, which may lower the productivity of the magnetic tunnel junction device. The bias power applied to the chamber may vary depending on the area of the substrate 21 (eg, the diameter of the substrate). That is, it is preferable to increase the bias power applied to the chamber as the area of the substrate 21 increases.

상술한 공정과정을 통하여 오픈영역(25) 내부에서 각 박막의 탑선폭과 바텀선폭이 모두 동일한 즉, 각 박막간 중첩되는 면적이 동일한 자기터널접합층(30)을 형성할 수 있다. Through the above-described process, it is possible to form the magnetic tunnel junction layer 30 having the same top line width and bottom line width of each thin film in the open area 25, that is, the overlapping area between the thin films.

한편, 자유막(29) 상에 캡핑막(미도시)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 캡핑막은 자기터널접합 장치를 형성하는 과정에서 발생하는 공정상의 오류로 인하여 자유막(29)을 구성하는 물질(즉, 금속물질 또는 금속화합물질)이 산화 또는 부식되는 것을 방지하는 역할을 수행하며, 탄탈륨(Ta) 또는 탄탈륨질화막(TaN)으로 형성할 수 있다.Meanwhile, the method may further include forming a capping layer (not shown) on the free layer 29. The capping film prevents oxidation or corrosion of a material (ie, a metal material or a metal compound) constituting the free layer 29 due to a process error occurring in forming a magnetic tunnel junction device. It may be formed of tantalum (Ta) or tantalum nitride film (TaN).

구체적으로, 공정상의 오류로 인하여 자유막(29)을 구성하는 물질이 산화 혹은 부식될 경우, 자기터널접합 소자의 자기저항(magnetoresistance , MR) 비가 저하될 수 있다. 이로 인하여 자기터널접합 소자를 구비하는 메모리 셀의 특성이 열화 될 수 있는바, 캡핑막을 구비함으로써 이를 방지할 수 있다. 참고로, 자기저항비는 자기터널접합 소자가 고저항 상태일 때와 저저항 상태일 때의 저항차이를 저저항 상태일 때의 저항값에 대한 백분율로 정의한 값을 말한다.Specifically, when the material constituting the free layer 29 is oxidized or corroded due to a process error, the magnetoresistance (MR) ratio of the magnetic tunnel junction element may decrease. As a result, the characteristics of the memory cell including the magnetic tunnel junction element may be deteriorated. Thus, the capping layer may be prevented. For reference, the magnetoresistance ratio refers to a value defined as a percentage of the resistance value in the low resistance state when the magnetic tunnel junction element is in the high resistance state and the low resistance state.

또한, 제1전극(22)과 자기터널접합층(30) 사이 또는 자기터널접합층(30) 상에 발열막(미도시)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 발열막은 자기터널접합 장치에 열에너지를 공급하여 자기터널접합 장치의 임계전류밀도를 감소시키는 역할을 수행한다. 발열막은 알루미늄산화막(Al2O3), 언도프드 실리콘막(undoped silicon layer), 실리콘탄화막(silicon carbide layer, SiC), 실리콘산화막(SiO2), 실리콘산화질화막(SiON) 및 칼코게나이드막(chalcogenide layer)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들이 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. 여기서, 칼코게나이드막은 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 텔루륨(Te)를 함유하는 화합물(compound layer containing germanium, stibium and tellurium), 즉 지에스티막(GST layer)일 수 있다. The method may further include forming a heating film (not shown) between the first electrode 22 and the magnetic tunnel junction layer 30 or on the magnetic tunnel junction layer 30. The heating film serves to reduce the critical current density of the magnetic tunnel junction device by supplying thermal energy to the magnetic tunnel junction device. The heat generating film includes an aluminum oxide film (Al 2 O 3 ), an undoped silicon layer, a silicon carbide layer (SiC), a silicon oxide film (SiO 2 ), a silicon oxynitride film (SiON), and a chalcogenide film. It can be formed of any one selected from the group consisting of (chalcogenide layer) or a laminated film in which these are laminated. Here, the chalcogenide layer may be a compound containing germanium (Ge), antimony (Sb), and tellurium (Te) (ie, a compound layer containing germanium, stibium and tellurium), that is, a GST layer.

도 2c에 도시된 바와 같이, 리프트오프(lift off) 방법을 사용하여 희생패턴(24)을 제거함과 동시에 희생패턴(24) 상부에 형성된 자기터널접합층(30)을 제거한다. 이를 통하여 오픈영역(25) 내부에 형성된 자기터널접합층(30)을 제외한 불필요한 영역에 형성된 자기터널접합층(30)을 말끔하게 제거할 수 있다. As shown in FIG. 2C, the sacrificial pattern 24 is removed using a lift off method and the magnetic tunnel junction layer 30 formed on the sacrificial pattern 24 is removed. Through this, the magnetic tunnel junction layer 30 formed in the unnecessary area except for the magnetic tunnel junction layer 30 formed in the open area 25 may be neatly removed.

희생패턴(24)은 건식식각법(dry etch) 또는 습식식각법(wet etch)을 사용하여 제거할 수 있다. 예를 들어, 희생패턴(24)을 포토레지스트로 형성한 경우, 건식식각법으로는 산소를 포함하는 가스 플라즈마를 사용할 수 있다. 산소를 포함하는 가스로는 O2, H2O 또는 NO 등을 사용할 수 있다. 습식식각법으로는 황산(H2SO4)과 과산화수소(H2O2)가 혼합된 혼합용액을 사용할 수 있다. 여기서, 황산은 금속물질로 이루어진 자유막(29)에 손상을 입힐 우려가 있기 때문에 자유막(29) 상에 보호막을 형성한 후, 식각공정을 진행하는 것이 바람직하다. The sacrificial pattern 24 may be removed using a dry etch or a wet etch. For example, when the sacrificial pattern 24 is formed of a photoresist, a gas plasma containing oxygen may be used as a dry etching method. As the gas containing oxygen, O 2 , H 2 O, or NO may be used. As the wet etching method, a mixed solution of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) may be used. Here, since sulfuric acid may damage the free layer 29 made of a metal material, it is preferable to form an protective layer on the free layer 29 and then perform an etching process.

도 2d에 도시된 바와 같이, 자기터널접합층(30) 상에 제2전극(31)을 형성한다. 제2전극(31)은 도전물질 예컨대, 금속물질 또는 금속화합물을 사용하여 형성할 수 있다. 금속물질로는 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 백금(Pt), 구리(Cu), 텅스텐(W) 또는 알루미늄(Al)을 사용할 수 있고, 금속화합물로는 티타늄질화막(TiN), 탄탈륨질화막(TaN) 또는 텅스텐실리사이드(WSi) 등을 사용할 수 있다.As shown in FIG. 2D, the second electrode 31 is formed on the magnetic tunnel junction layer 30. The second electrode 31 may be formed using a conductive material, for example, a metal material or a metal compound. Titanium (Ti), tantalum (Ta), platinum (Pt), copper (Cu), tungsten (W) or aluminum (Al) may be used as the metal material, and a titanium compound film (TiN) or tantalum nitride film may be used as the metal compound. (TaN) or tungsten silicide (WSi) or the like can be used.

상술한 공정과정을 통하여 본 발명의 제1실시예에 따른 자기터널접합 장치를 완성할 수 있다. Through the above-described process, it is possible to complete the magnetic tunnel junction apparatus according to the first embodiment of the present invention.

이와 같이, 본 발명은 자기터널접합층(30)을 측벽이 수직 프로파일을 갖는 오픈영역(25) 내부에 매립하고, 각 박막의 탑선폭과 바텀선폭을 모두 동일하게 형성함으로써, 비등방성 형상 효과에 기인한 자기터널접합 장치의 임계전류밀도 증가를 방지할 수 있다. 또한, 각 박막간 중첩되지 않는 영역이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통하여 자기터널접합 장치의 임계전류밀도 증가를 보다 효과적으로 방지할 수 있다. As described above, the present invention embeds the magnetic tunnel junction layer 30 inside the open area 25 having the vertical profile of the sidewall, and forms the same top line width and bottom line width of each thin film, thereby reducing the anisotropic shape effect. Due to the increase in the critical current density of the magnetic tunnel junction device can be prevented. In addition, it is possible to prevent the occurrence of regions that do not overlap between the thin films, thereby more effectively preventing the increase in the critical current density of the magnetic tunnel junction device.

이처럼, 본 발명은 자기터널접합 장치의 임계전류밀도가 증가하는 것을 방지함으로써, 자기터널접합 장치를 구비하는 자기 메모리 장치의 구동전류밀도를 감소시킬 수 있다. 이를 통하여 자기 메모리 장치의 소비전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 자기 메모리 장치를 구성하는 트랜지스터 및 배선의 크기를 감소시켜 집적도를 향상시킬 수 있다. 또한, 자기 메모리 장치의 발열량을 감소시켜 장치의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can prevent the critical current density of the magnetic tunnel junction device from increasing, thereby reducing the drive current density of the magnetic memory device including the magnetic tunnel junction device. As a result, power consumption of the magnetic memory device may be reduced. In addition, the degree of integration may be improved by reducing the size of transistors and wirings constituting the magnetic memory device. In addition, it is possible to improve the thermal stability of the device by reducing the heat generation amount of the magnetic memory device.

또한, 본 발명은 자기터널접합층(30)을 오픈영역(25) 내부에 매립하여 형성하고, 리프트오프법을 사용하여 불필요한 영역에 형성된 자기터널접합층(30)을 제거함으로써, 자기터널접합층(30) 측벽에 플라즈마 데미지가 발생하는 것을 방지함에 동시에 도전성 식각부산물의 발생을 원천적으로 방지할 수 있다.In addition, the present invention is formed by embedding the magnetic tunnel junction layer 30 in the open region 25, and by removing the magnetic tunnel junction layer 30 formed in the unnecessary area by using the lift-off method, the magnetic tunnel junction layer (30) It is possible to prevent the occurrence of plasma damage on the sidewall and to prevent the generation of the conductive etch byproduct at the same time.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제2실시예에 따른 자기터널접합 장치 제조방법을 도시한 공정단면도이다. 여기서 설명의 편의를 위하여 본 발명의 제1실시예와 유사한 부분에 대해서는 자세한 설명을 생략한다. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a magnetic tunnel junction apparatus according to a second embodiment of the present invention. For convenience of description, detailed description of parts similar to those of the first embodiment of the present invention will be omitted.

도 3a에 도시된 바와 같이, 제1전극(42)을 구비하는 기판(41)을 준비한다. 기판(41)은 제1전극(42)과 연결되고 후속 공정을 통하여 형성될 자기터널접합 장치를 구동시키기 위한 스위칭 트랜지스터(미도시)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3A, a substrate 41 having a first electrode 42 is prepared. The substrate 41 may include a switching transistor (not shown) connected to the first electrode 42 to drive a magnetic tunnel junction device to be formed through a subsequent process.

제1전극(42)은 자기터널접합 장치와 트랜지스터(미도시)를 연결하는 플러그일 수 있으며, 도전물질 예컨대, 금속물질 또는 금속화합물을 사용하여 형성할 수 있다. 금속물질로는 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 백금(Pt), 구리(Cu), 텅스텐(W) 또는 알루미늄(Al)을 사용할 수 있고, 금속화합물로는 티타늄질화막(TiN), 탄탈륨질화막(TaN) 또는 텅스텐실리사이드(WSi) 등을 사용할 수 있다.The first electrode 42 may be a plug connecting a magnetic tunnel junction device and a transistor (not shown), and may be formed using a conductive material, for example, a metal material or a metal compound. Titanium (Ti), tantalum (Ta), platinum (Pt), copper (Cu), tungsten (W) or aluminum (Al) may be used as the metal material, and a titanium compound film (TiN) or tantalum nitride film may be used as the metal compound. (TaN) or tungsten silicide (WSi) or the like can be used.

다음으로, 제1전극(42)을 구비하는 기판(41) 전면에 절연막(43)을 형성한다. 절연막(43)은 인접한 자기터널접합 장치 간의 전기적인 절연을 위한 것으로, 절연특성을 갖는 물질은 모두 사용할 수 있다. 예컨대, 절연막(43)은 산화막, 질화막, 및 산화질화막으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들이 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. Next, an insulating film 43 is formed over the entire surface of the substrate 41 including the first electrode 42. The insulating layer 43 is for electrical insulation between adjacent magnetic tunnel junction devices, and any material having insulating characteristics may be used. For example, the insulating film 43 can be formed of any one selected from the group consisting of an oxide film, a nitride film, and an oxynitride film or a laminated film in which these layers are stacked.

절연막(43)은 200Å ~ 1500Å 범위의 두께를 갖도록 형성할 수 있다. The insulating film 43 can be formed to have a thickness in the range of 200 kV to 1500 kV.

다음으로, 절연막(43) 상에 감광막패턴(44)를 형성한 후, 감광막패턴(44)을 식각장벽(etch barrier)으로 절연막(43)을 식각하여 제1전극(42)의 상부면을 노출시키는 오픈영역(45)을 형성한다.Next, after the photoresist pattern 44 is formed on the insulation layer 43, the insulation layer 43 is etched using the photoresist pattern 44 as an etch barrier to expose the upper surface of the first electrode 42. The open area 45 is formed.

여기서, 오픈영역(45)을 형성하기 위한 식각공정은 오픈영역(45)의 측벽이 수직 프로파일을 갖도록 건식식각법을 사용하여 실시하는 것이 바람직하다. 이때, 절연막(43)은 얇은 두께 예컨대, 200Å ~ 1500Å 범위를 갖기 때문에 공지된 반도체 장치의 제조기술을 활용하여 용이하게 측벽이 수직 프로파일을 갖는 오픈영 역(45)을 형성할 수 있다. Here, the etching process for forming the open region 45 is preferably performed using a dry etching method so that the side wall of the open region 45 has a vertical profile. At this time, since the insulating layer 43 has a thin thickness, for example, in the range of 200 Å to 1500 Å, the open region 45 having the vertical profile of the sidewall may be easily formed by using a known semiconductor device manufacturing technique.

다음으로, 감광막패턴(44)을 제거한다. 감광막패턴(44) 건식식각법 또는 습식식각법을 사용하여 제거할 수 있다. 건식식각법으로는 산소를 포함하는 가스 플라즈마 이른바, 애싱(ashing) 공정을 사용할 수 있다. 산소를 포함하는 가스로는 O2, H2O 또는 NO 등을 사용할 수 있다. 습식식각법으로는 황산(H2SO4)과 과산화수소(H2O2)가 혼합된 혼합용액을 사용할 수 있다. 여기서, 황산은 금속물질로 이루어진 제1전극(42) 표면에 손상을 입힐 우려가 있기 때문에 제1전극(42) 상에 보호막을 형성한 후, 식각공정을 진행하는 것이 바람직하다.Next, the photosensitive film pattern 44 is removed. The photoresist pattern 44 may be removed using a dry etching method or a wet etching method. As a dry etching method, a gas plasma containing oxygen, a so-called ashing process, may be used. As the gas containing oxygen, O 2 , H 2 O, or NO may be used. As the wet etching method, a mixed solution of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) may be used. Here, since sulfuric acid may damage the surface of the first electrode 42 made of a metal material, it is preferable to perform an etching process after forming a protective film on the first electrode 42.

도 3b에 도시된 바와 같이, 제1전극(42) 및 절연막(43)의 상부면 상에 피닝막(pinning layer, 46), 핀드막(pinned layer, 47), 터널절연막(tunnel insulator, 48) 및 자유막(free layer, 49)이 순차적으로 적층된 불연속적인 자기터널접합층(50)을 형성한다. 이때, 자기터널접합층(50)은 자유막(49), 터널절연막(48), 핀드막(47) 및 피닝막(48) 순서로 적층된 적층막으로 형성할 수도 있다. 각 박막의 역할 및 구성하는 물질은 본 발명의 제1실시예에서 자세히 설명하였기 때문에 여기서는 자세한 설명을 생략한다(도 2b 참조). As shown in FIG. 3B, a pinning layer 46, a pinned layer 47, and a tunnel insulator 48 are formed on the upper surfaces of the first electrode 42 and the insulating layer 43. And a discontinuous magnetic tunnel junction layer 50 in which free layers 49 are sequentially stacked. In this case, the magnetic tunnel junction layer 50 may be formed of a laminated film stacked in the order of the free film 49, the tunnel insulating film 48, the pinned film 47, and the pinning film 48. Since the role and constituting material of each thin film have been described in detail in the first embodiment of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted here (see FIG. 2B).

자기터널접합층(50)의 두께(T2)는 오픈영역(45)의 높이 즉, 절연막(43)의 두께(T1)보다 작은 것이 바람직하다. 만약, 자기터널접합층(50)의 두께(T2)가 절연막(43)의 두께(T1)보다 클 경우, 후속 공정을 통하여 자기터널접합층(50) 상에 형성될 제2전극과 자기터널접합층(50) 사이에 상호 간섭이 발생하여 자기터널접합 장 치의 전기적인 특성을 저하시킬 우려가 있기 때문이다. 구체적으로, 자기터널접합 장치는 제1전극(42) 및 제2전극을 통하여 자기터널접합층(50)에 수직방향으로 흐르는 전류(Current Perpendicular to Plane, CPP)에 의하여 동작하게 되는데, 오픈영역(45)에 매립된 자기터널접합층(50)의 자유막(49)이 절연막(43) 위로 돌출될 경우, 돌출된 자유막(49)의 측면에서 수평방향으로 흐르는 전류에 의하여 자기터널접합 장치의 전기적인 특성이 저하될 수 있다. 또한, 자유막(49)과 더불어서 터널절연막(48) 또는 핀드막(47)이 절연막(43) 위로 돌출될 경우, 자기터널접합 장치의 전기적 특성이 열화가 더욱더 심화되어 자기터널접합 장치가 정상적으로 동작하지 않을 수도 있다. The thickness T2 of the magnetic tunnel junction layer 50 is preferably smaller than the height of the open region 45, that is, the thickness T1 of the insulating film 43. If the thickness T2 of the magnetic tunnel junction layer 50 is larger than the thickness T1 of the insulating layer 43, the second electrode and the magnetic tunnel junction to be formed on the magnetic tunnel junction layer 50 through a subsequent process. This is because mutual interference between the layers 50 may occur, which may lower the electrical characteristics of the magnetic tunnel junction device. Specifically, the magnetic tunnel junction device is operated by a current (Current Perpendicular to Plane, CPP) flowing in the vertical direction to the magnetic tunnel junction layer 50 through the first electrode 42 and the second electrode, the open region ( When the free layer 49 of the magnetic tunnel junction layer 50 embedded in 45 protrudes over the insulating layer 43, the magnetic tunnel junction device may be caused by a current flowing in a horizontal direction from the side surface of the protruding free layer 49. Electrical properties may be degraded. In addition, when the tunnel insulating film 48 or the pinned film 47 protrudes over the insulating film 43 together with the free film 49, the electrical characteristics of the magnetic tunnel junction device are further deteriorated and the magnetic tunnel junction device operates normally. You may not.

또한, 오픈영역(45) 내부에 형성된 자기터널접합층(50)은 비등방성 형상 효과에 기인한 임계전류밀도의 증가를 방지하기 위하여 각 박막간 중첩되는 면적이 동일하도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 각 박막의 탑선폭 및 바텀선폭이 모두 동일하도록 형성하는 것이 바람직하다. 이를 위해서 자기터널접합층(50)은 물리기상증착법(PVD) 예컨대, 스퍼터링법(sputtering)을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. In addition, the magnetic tunnel junction layer 50 formed in the open region 45 is preferably formed to have the same overlapping area between the thin films in order to prevent an increase in the critical current density due to the anisotropic shape effect. That is, it is preferable to form so that the top line width and bottom line width of each thin film may be the same. To this end, the magnetic tunnel junction layer 50 is preferably formed using physical vapor deposition (PVD), for example, sputtering.

스퍼터링법을 사용하여 각 박막의 탑선폭 및 바텀선폭이 모두 동일한 불연속적인 자기터널접합층(50)을 형성하는 방법에 대해서는 앞서 본 발명의 제1실시예에서 자세히 설명하였기 때문에 여기서는 자세한 설명을 생략한다(도 2b 참조).Since the method of forming the discontinuous magnetic tunnel junction layer 50 having the same top line width and bottom line width of each thin film using the sputtering method has been described in detail in the first embodiment of the present invention, a detailed description thereof will be omitted herein. (See FIG. 2B).

다음으로, 자기터널접합층(50)을 포함하는 결과물의 표면을 따라 보호막(51)을 형성한다. 보호막(51)은 불필요한 영역에 형성된 자기터널접합층(50)을 제거하 기 위한 후속 평탄화공정시 오픈영역(50) 내부에 매립된 자기터널접합층(50)을 보호하는 역할을 수행한다. 따라서, 보호막(51)은 오픈영역(45)의 빈공간을 완전히 매립하도록 형성하는 것이 바람직하다. Next, a protective film 51 is formed along the surface of the resultant product including the magnetic tunnel junction layer 50. The passivation layer 51 serves to protect the magnetic tunnel junction layer 50 embedded in the open region 50 during the subsequent planarization process for removing the magnetic tunnel junction layer 50 formed in the unnecessary region. Therefore, the protective film 51 is preferably formed so as to completely fill the empty space of the open area 45.

보호막(51)은 산화막, 질화막, 산화질화막 및 비정질탄소막으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나로 형성할 수 있다. 이외에도 보호막(51)은 절연특성을 갖는 모든 물질을 사용할 수 있다. The protective film 51 may be formed of any one selected from the group consisting of an oxide film, a nitride film, an oxynitride film, and an amorphous carbon film. In addition, the protective film 51 may be any material having an insulating property.

또한, 보호막(51)은 도전물질을 사용하여 형성할 수 있다. 도전물질로는 폴리실리콘(poly Si), 구리(Cu), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 텅스텐실리사이드(WSi) 또는 텅스텐질화막(WN) 등을 사용할 수 있다. In addition, the protective film 51 may be formed using a conductive material. As the conductive material, polysilicon (poly Si), copper (Cu), tantalum (Ta), titanium (Ti), tungsten (W), aluminum (Al), tungsten silicide (WSi), or tungsten nitride film (WN) may be used. Can be.

한편, 자유막(49) 상에 캡핑막(미도시)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 제1전극(42)과 자기터널접합층(5) 사이 또는 자유막(49) 상에 발열막(미도시)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다(도 2b 참조). Meanwhile, the method may further include forming a capping layer (not shown) on the free layer 49. The method may further include forming a heating film (not shown) between the first electrode 42 and the magnetic tunnel junction layer 5 or on the free layer 49 (see FIG. 2B).

도 3c에 도시된 바와 같이, 절연막(43)의 상부면이 노출될 때까지 평탄화공정을 실시하여 절연막(43) 상부에 형성된 자기터널접합층(50)을 제거한다. 이를 통하여 오픈영역(45) 내부에 형성된 자기터널접합층(50)을 제외한 불필요한 영역에 형성된 자기터널접합층(50)을 말끔하게 제거할 수 있다. 오픈영역(45) 내부에 매립된 자기터널접합층(50)은 보호막(51)으로 인해 평탄화공정간 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. As shown in FIG. 3C, the planarization process is performed until the upper surface of the insulating film 43 is exposed to remove the magnetic tunnel junction layer 50 formed on the insulating film 43. Through this, the magnetic tunnel junction layer 50 formed in the unnecessary region except for the magnetic tunnel junction layer 50 formed in the open region 45 may be neatly removed. The magnetic tunnel junction layer 50 embedded in the open region 45 may prevent the damage between the planarization processes due to the passivation layer 51.

평탄화공정은 화학적기계적연마법(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 또는 에치백(etchback)을 사용하여 실시할 수 있다. 이때, 평탄화공정시 발생되는 식 각부산물(etch by product) 및 절연막(43) 상부면의 손상을 최소화하기 위하여 화학적기계적연마법을 사용하는 것이 바람직하다.The planarization process can be carried out using chemical mechanical polishing (CMP) or etchback. In this case, it is preferable to use a chemical mechanical polishing method in order to minimize the damage of the etch by product and the upper surface of the insulating film 43 generated during the planarization process.

도 3d에 도시된 바와 같이, 잔류하는 보호막(51)을 제거한다. 여기서, 보호막(51)을 절연특성을 갖는 물질로 형성한 경우에는 반드시 잔류하는 보호막(51)을 제거해야 한다. 반면에, 보호막(51)을 도전막으로 형성한 경우에는 잔류하는 보호막(51)을 제거하기 않고 후속 공정을 진행할 수도 있다. As shown in FIG. 3D, the remaining protective film 51 is removed. In this case, when the protective film 51 is formed of a material having an insulating property, the remaining protective film 51 must be removed. On the other hand, when the protective film 51 is formed as a conductive film, the subsequent process may be performed without removing the remaining protective film 51.

다음으로, 자기터널접합층(50) 상에 제2전극(31)을 형성한다. 제2전극(31)은 도전물질 예컨대, 금속물질 또는 금속화합물을 사용하여 형성할 수 있다. 금속물질로는 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 백금(Pt), 구리(Cu), 텅스텐(W) 또는 알루미늄(Al)을 사용할 수 있고, 금속화합물로는 티타늄질화막(TiN), 탄탈륨질화막(TaN) 또는 텅스텐실리사이드(WSi) 등을 사용할 수 있다.Next, the second electrode 31 is formed on the magnetic tunnel junction layer 50. The second electrode 31 may be formed using a conductive material, for example, a metal material or a metal compound. Titanium (Ti), tantalum (Ta), platinum (Pt), copper (Cu), tungsten (W) or aluminum (Al) may be used as the metal material, and a titanium compound film (TiN) or tantalum nitride film may be used as the metal compound. (TaN) or tungsten silicide (WSi) or the like can be used.

상술한 공정과정을 통하여 본 발명의 제2실시예에 따른 자기터널접합 장치를 완성할 수 있다. Through the above-described process, the magnetic tunnel junction device according to the second embodiment of the present invention can be completed.

이와 같이, 본 발명은 자기터널접합층(50)을 오픈영역(45) 내부에 매립하고, 각 박막의 탑선폭과 바텀선폭을 모두 동일하게 형성함으로써, 비등방성 형상 효과에 기인한 자기터널접합 장치의 임계전류밀도 증가를 방지할 수 있다. 또한, 각 박막간 중첩되지 않는 영역이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통하여 자기터널접합 장치의 임계전류밀도 증가를 보다 효과적으로 방지할 수 있다. As described above, in the present invention, the magnetic tunnel junction layer 50 is embedded in the open region 45, and the top line width and the bottom line width of each thin film are formed to be the same, so that the magnetic tunnel junction device is caused by the anisotropic shape effect. It is possible to prevent the increase of the critical current density. In addition, it is possible to prevent the occurrence of regions that do not overlap between the thin films, thereby more effectively preventing the increase in the critical current density of the magnetic tunnel junction device.

이처럼, 본 발명은 자기터널접합 장치의 임계전류밀도가 증가하는 것을 방지함으로써, 자기터널접합 장치를 구비하는 자기 메모리 장치의 구동전류밀도를 감소 시킬 수 있다. 이를 통하여 자기 메모리 장치의 소비전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 자기 메모리 장치를 구성하는 트랜지스터 및 배선의 크기를 감소시켜 집적도를 향상시킬 수 있다. 또한, 자기 메모리 장치의 발열량을 감소시켜 장치의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.As such, the present invention can prevent the critical current density of the magnetic tunnel junction device from increasing, thereby reducing the drive current density of the magnetic memory device including the magnetic tunnel junction device. As a result, power consumption of the magnetic memory device may be reduced. In addition, the degree of integration may be improved by reducing the size of transistors and wirings constituting the magnetic memory device. In addition, it is possible to improve the thermal stability of the device by reducing the heat generation amount of the magnetic memory device.

또한, 본 발명은 자기터널접합층(50)을 오픈영역(45) 내부에 매립하여 형성하고, 평탄화공정 예컨대, 화학적기계적연마법을 사용하여 불필요한 영역에 형성된 자기터널접합층(50)을 제거함으로써, 자기터널접합층(50) 측벽에 플라즈마 데미지가 발생하는 것을 방지함에 동시에 도전성 식각부산물의 발생을 원천적으로 방지할 수 있다.In addition, the present invention is formed by embedding the magnetic tunnel junction layer 50 in the open region 45, and by removing the magnetic tunnel junction layer 50 formed in unnecessary areas using a planarization process, for example, chemical mechanical polishing. In addition, the plasma damage may be prevented from occurring on the sidewalls of the magnetic tunnel junction layer 50, and at the same time, the conductive etching byproduct may be prevented from occurring.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내의 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will appreciate that various embodiments within the scope of the technical idea of the present invention are possible.

도 1은 종래기술에 따른 자기터널접합 장치를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a magnetic tunnel junction device according to the prior art.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제1실시예에 따른 자기터널접합 장치의 제조방법을 도시한 공정단면도. 2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the magnetic tunnel junction apparatus according to the first embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제2실시예에 따른 자기터널접합 장치의 제조방법을 도시한 공정단면도. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a magnetic tunnel junction apparatus according to a second embodiment of the present invention.

*도면 주요 부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *

21, 41 : 기판 22, 42 : 제1전극21 and 41: substrate 22 and 42: first electrode

23, 43 : 절연막 24 : 희생패턴23, 43: insulating film 24: sacrificial pattern

25, 45 : 오픈영역 26, 46 : 피닝막25, 45: open area 26, 46: pinning film

27, 47 : 핀드막 28, 48 : 터널절연막27, 47: pinned film 28, 48: tunnel insulation film

29, 49 : 자유막 30, 50 : 자기터널접합층29, 49: free layer 30, 50: magnetic tunnel junction layer

31, 52 : 제2전극 51 : 보호막31, 52: second electrode 51: protective film

Claims (13)

제1전극을 구비하는 기판상에 절연막을 형성하는 단계;Forming an insulating film on a substrate having a first electrode; 상기 절연막을 선택적으로 식각하여 측벽이 수직프로파일을 갖고 상기 제1전극을 노출시키는 오픈영역을 형성하는 단계;Selectively etching the insulating layer to form an open region having a vertical profile of the sidewall and exposing the first electrode; 상기 절연막의 상부 및 상기 제1전극 상에 불연속적인 자기터널접합층을 형성하는 단계;Forming a discontinuous magnetic tunnel junction layer on the insulating film and on the first electrode; 상기 절연막 상부에 형성된 자기터널접합층을 제거하여 상기 오픈영역 내부에만 상기 자기터널접합층을 잔류시키는 단계; 및Removing the magnetic tunnel junction layer formed on the insulating layer to leave the magnetic tunnel junction layer only in the open region; And 상기 자기터널접합층 상에 제2전극을 형성하는 단계Forming a second electrode on the magnetic tunnel junction layer 를 포함하는 자기터널접합 장치 제조방법. Magnetic tunnel junction device manufacturing method comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 불연속적인 자기터널접합층을 형성하는 단계는,Forming the discontinuous magnetic tunnel junction layer, 상기 오픈영역을 형성하기 위하여 상기 절연막 상에 형성된 희생패턴의 상부면 및 상기 제1전극 상에 불연속적인 자기터널접합층을 형성하는 단계를 포함하고, Forming a discontinuous magnetic tunnel junction layer on an upper surface of the sacrificial pattern formed on the insulating layer and on the first electrode to form the open region, 상기 오픈영역 내부에만 상기 자기터널접합층을 잔류시키는 단계는,Remaining the magnetic tunnel junction layer only in the open area, 상기 희생패턴을 제거함과 동시에 상기 희생패턴 상에 형성된 상기 자기터널접합층을 제거하는 단계를 포함하는 자기터널접합 장치 제조방법. Removing the sacrificial pattern and simultaneously removing the magnetic tunnel junction layer formed on the sacrificial pattern. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 불연속적인 자기터널접합층을 형성하는 단계는, Forming the discontinuous magnetic tunnel junction layer, 상기 절연막 상부면 및 상기 제1전극 상에 불연속적인 자기터널접합층을 형성하는 단계; 및 Forming a discontinuous magnetic tunnel junction layer on the insulating film upper surface and the first electrode; And 상기 자기터널접합층을 포함하는 구조물 전면에 보호막을 형성하는 단계를 포함하고, Forming a protective film on the front surface of the structure including the magnetic tunnel junction layer; 상기 오픈영역 내부에만 상기 자기터널접합층을 잔류시키는 단계는, Remaining the magnetic tunnel junction layer only in the open area, 상기 절연막의 상부면이 노출될 때까지 평탄화공정을 실시하는 단계를 포함하는 자기터널접합 장치 제조방법. And a planarization process until the top surface of the insulating film is exposed. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 자기터널접합층의 두께는 상기 절연막의 두께보다 작은 자기터널접합 장치 제조방법. And a thickness of the magnetic tunnel junction layer is smaller than a thickness of the insulating layer. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 불연속적인 자기터널접합층을 형성하는 단계는, Forming the discontinuous magnetic tunnel junction layer, 스퍼터링법을 사용하여 실시하는 자기터널접합 장치 제조방법. A method for manufacturing a magnetic tunnel junction device using the sputtering method. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 불연속적인 자기터널접합층을 형성하는 단계는, Forming the discontinuous magnetic tunnel junction layer, 적어도 5 × 10-7 torr 보다 낮은 베이스 압력하에서 실시하는 자기터널접합 장치 제조방법. A method of manufacturing a magnetic tunnel junction device at a base pressure of at least 5 × 10 −7 torr. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 불연속적인 자기터널접합층을 형성하는 단계는, Forming the discontinuous magnetic tunnel junction layer, 1 × 10-3 torr ~ 50 × 10-3 torr 범위의 증착 압력하에서 실시하는 자기터널접합 장치 제조방법. A method for manufacturing a magnetic tunnel junction device under a deposition pressure in the range of 1 × 10 −3 torr to 50 × 10 −3 torr. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 불연속적인 자기터널접합층을 형성하는 단계는, Forming the discontinuous magnetic tunnel junction layer, 챔버에 500W ~ 1000W 범위의 바이어스파워를 인가하여 실시하는 자기터널접합 장치 제조방법. A method of manufacturing a magnetic tunnel junction device by applying a bias power in a range of 500W to 1000W to a chamber. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 희생패턴은 포토레지스트를 포함하는 자기터널접합 장치 제조방법. And the sacrificial pattern comprises a photoresist. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 평탄화공정은 화학적기계적연마법 또는 에치백을 사용하여 실시하는 자기터널접합 장치 제조방법.The planarization process is a method of manufacturing a magnetic tunnel junction device using a chemical mechanical polishing method or an etch back. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 보호막은 절연막 또는 도전막을 사용하여 형성하는 자기터널접합 장치 제조방법. The protective film is a magnetic tunnel junction device manufacturing method using an insulating film or a conductive film. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 보호막을 절연막으로 형성한 경우, 평탄화공정 이후 잔류하는 보호막을 제거하는 단계를 더 포함하는 자기터널접합 장치 제조방법. And removing the protective film remaining after the planarization process, when the protective film is formed of an insulating film. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 자기터널접합층은 피닝막, 핀드막, 터널절연막 및 자유막을 포함하는 자기터널접합 장치 제조방법. The magnetic tunnel junction layer includes a pinning layer, a pinned layer, a tunnel insulation layer and a free layer.
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