KR20110002706A - Method for manufacturing magnetic tunnel junction device - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A magnetic tunnel junction device manufacturing method is provided to prevent the characteristic deterioration of a magnetic tunnel junction by preventing the generation of a conductive product from a metallic layer. CONSTITUTION: A magnetic tunnel junction layer(27A) is formed on a substrate. An electrode pattern is formed on the magnetic tunnel junction layer. A sacrificial pattern(29) covers the entire surface of the electrode pattern. The magnetic tunnel junction layer is etched by using the sacrificial pattern as an etching barrier wall. The sacrificial pattern is removed.

Description

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

본 발명은 반도체 장치의 제조 기술에 관한 것으로, 특히 자기터널접합(Magnetic Tunnel Junction, MTJ) 장치 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manufacturing technique of a semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing a magnetic tunnel junction (MTJ) device.

최근 반도체 메모리 장치가 고집적화됨에 따라 셀 면적 축소에 유리하고, 고속동작 및 비휘발성을 갖는 차세대 반도체 메모리 장치로서 자기저항 메모리 장치(Magnetic Resistance Random Access Memory)가 주목받고 있다. 자기저항 메모리 장치는 스윗칭 동작을 수행하는 트랜지스터와 정보를 저장하는 자기터널접합 장치(Magnetic Tunnel Junction, MTJ)로 구성되며, 자기터널접합 장치는 두개의 강자성막 사이에 터널절연막이 개재된 구조를 갖는다. 자기터널접합 장치는 두개의 강자성막의 자화방향(magnetization direction)에 따라 자기저항비(magnetoresistance, MR) 달라지는데, 이러한 자기저항비 변화에 따른 전압변화 또는 전류량의 변화를 이용하여 자기터널접합 장치에 저장된 정보가 논리 "1" 또는 논리 "0"인지를 판별할 수 있다.Recently, due to the high integration of semiconductor memory devices, magneto-resistive memory devices (Magnetic Resistance Random Access Memory) have attracted attention as next-generation semiconductor memory devices that are advantageous for reducing cell area, and have high-speed operation and non-volatility. The magnetoresistive memory device is composed of a transistor for switching operation and a magnetic tunnel junction device (MTJ) for storing information. The magnetic tunnel junction device has a structure in which a tunnel insulation layer is interposed between two ferromagnetic layers. Have The magnetic tunnel junction device varies in magnetoresistance (MR) according to the magnetization direction of the two ferromagnetic films. The magnetic tunnel junction device is stored in the magnetic tunnel junction device by using a voltage change or a current change according to the magnetoresistance change. It can be determined whether the information is logical "1" or logical "0".

도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 자기터널접합 장치 제조방법을 도시한 공정단면도이다. 1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a magnetic tunnel junction apparatus according to the related art.

도 1a에 도시된 바와 같이, 소정의 구조물이 구비된 기판(11) 상에 하부전극패턴(12)을 형성한 후, 하부전극패턴(12) 상에 피닝막(pinning layer, 13), 핀드막(pinned layer, 14), 터널절연막(tunnel insulator, 15) 및 자유막(free layer, 16)이 순차적으로 적층된 자기터널접합층(17)을 형성한다. 이때, 피닝막(13)은 반강자성(antiferromagnetic)을 갖는 금속화합물로 형성하고, 핀드막(14) 및 자유막(16)은 강자성(ferromagnetic)을 갖는 금속화합물로 형성한다.As shown in FIG. 1A, after forming the lower electrode pattern 12 on the substrate 11 having a predetermined structure, a pinning layer 13 and a pinned layer are formed on the lower electrode pattern 12. A magnetic tunnel junction layer 17 in which a pinned layer 14, a tunnel insulator 15 and a free layer 16 are sequentially stacked is formed. In this case, the pinning film 13 is formed of a metal compound having antiferromagnetic, and the pinned film 14 and the free layer 16 are formed of a metal compound having ferromagnetic.

다음으로, 자기터널접합층(17) 상에 상부전극용 도전막(18) 및 포토레지스트패턴(19)을 순차적으로 형성한 후, 포토레지스트패턴(19)을 식각장벽(etch barrier)으로 상부전극용 도전막(18)을 식각하여 상부전극패턴(18A)을 형성한다. Next, the upper electrode conductive layer 18 and the photoresist pattern 19 are sequentially formed on the magnetic tunnel junction layer 17, and then the photoresist pattern 19 is formed as an etch barrier. The conductive film 18 is etched to form the upper electrode pattern 18A.

도 1b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트패턴(19)을 제거한 후에 상부전극패턴(18A)을 식각장벽으로 자기터널접합층(17)을 식각한다. 이때, 자기터널접합 장치가 정상적으로 동작하기 위해서는 터널절연막(14)에 의하여 자유막(15)과 핀드막(13)이 전기적으로 분리되어야 한다. 이하, 식각된 피닝막(13), 핀드막(14), 터널절연막(15), 자유막(16) 및 자기터널접합층(17)의 도면부호를 각각 '13A', '14A', '15A', '16A' 및 '17A'로 변경하여 표기한다. 이로써, 하부전극패턴(12), 자기터널접합층(17A) 및 상부전극패턴(18A)이 적층된 구조의 자기터널접합 장치를 형성할 수 있다.As shown in FIG. 1B, after removing the photoresist pattern 19, the magnetic tunnel junction layer 17 is etched using the upper electrode pattern 18A as an etch barrier. At this time, in order for the magnetic tunnel junction device to operate normally, the free layer 15 and the pinned layer 13 must be electrically separated by the tunnel insulating layer 14. Hereinafter, the etched pinning film 13, the pinned film 14, the tunnel insulating film 15, the free film 16 and the magnetic tunnel junction layer 17 are denoted by '13A', '14A' and '15A, respectively. Changed to ',' 16A 'and' 17A '. As a result, a magnetic tunnel junction device having a structure in which the lower electrode pattern 12, the magnetic tunnel junction layer 17A, and the upper electrode pattern 18A are stacked may be formed.

여기서, 자기터널접합층(17A) 식각공정시 상부전극패턴(18A)은 하드마스크로 작용하며, 상부전극패턴(18A)은 자기터널접합 장치의 전기적인 특성 및 하드마스크로서의 기능을 고려하여 금속성막 예컨대, 탄탈륨막(Ta)으로 형성한다. Here, in the etching process of the magnetic tunnel junction layer 17A, the upper electrode pattern 18A serves as a hard mask, and the upper electrode pattern 18A is a metal film in consideration of the electrical characteristics of the magnetic tunnel junction device and its function as a hard mask. For example, it is formed of a tantalum film Ta.

하지만, 종래기술은 자기터널접합층(17A) 식각공정시 하드마스크로 작용하는 상부전극패턴(18A)이 일부 손실되고, 손실된 상부전극패턴(18A)이 챔버내 산소와 반응하여 도전성 금속산화물 예컨대, 탄탈륨산화물(TaxOy, x,y는 0을 제외한 자연수)과 같은 도전성부산물(by product, P)을 생성하는 문제점이 있다. 탄탈륨산화물과 같이 금속성분을 포함한 도전성부산물(P)은 끓는점(boilimg point)이 높기 때문에 잘 휘발되지 않고(또는 챔버 외부로 잘 배기되지 않고), 자기터널접합층(17A) 측벽에 재증착(redeposition)되어 자기터널접합 장치의 특성을 열화시키는 문제점을 유발한다. 특히, 도면부호 'A'와 같이 핀드막(13A)과 자유막(15A)을 쇼트(short)시키는 도전성부산물(P)로 인하여 자기터널접합 장치의 전기적 특성이 열화되고, 이는 자기터널접합 장치를 이용하는 반도체 장치 예컨대, 자기저항 메모리 장치의 페일(fail)을 유발하여 반도체 장치의 신뢰성 및 제조 수율(yield)을 저하시키는 문제를 초래하게 된다. However, in the prior art, part of the upper electrode pattern 18A serving as a hard mask is lost during the etching process of the magnetic tunnel junction layer 17A, and the lost upper electrode pattern 18A reacts with oxygen in the chamber to form a conductive metal oxide, for example. There is a problem in that conductive by-products (by product, P), such as tantalum oxide (Ta x O y , where x and y are natural numbers except 0), are generated. Conductive by-products (P) containing metals, such as tantalum oxide, do not volatilize well (or exhaust well outside the chamber) due to their high boiling point, and redeposit on the sidewalls of the magnetic tunnel junction layer 17A. This causes the problem of deteriorating the characteristics of the magnetic tunnel junction device. In particular, the electrical by-product P deteriorates the electrical characteristics of the magnetic tunnel junction device due to the conductive by-product P shorting the pinned layer 13A and the free layer 15A, as shown by reference numeral 'A'. The failure of the semiconductor device to be used, for example, the magnetoresistive memory device, causes a problem of lowering the reliability and manufacturing yield of the semiconductor device.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 자기터널접합층을 식각하는 과정에서 상부전극패턴으로부터 비롯된 도전성부산물에 기인한 자기터널접합 장치의 특성 열화를 방지할 수 있는 자기터널접합 장치의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the prior art, and in the process of etching the magnetic tunnel junction layer, a magnetic tunnel capable of preventing the deterioration of characteristics of the magnetic tunnel junction device due to the conductive by-product derived from the upper electrode pattern. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a bonding apparatus.

상기 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명의 자기터널접합 장치는 기판상에 자기터널접합층을 형성하는 단계; 상기 자기터널접합층 상에 전극패턴을 형성하는 단계; 상기 전극패턴의 모든 표면을 덮는 희생패턴을 형성하는 단계; 상기 희생패턴을 식각장벽으로 상기 자기터널접합층을 식각하는 단계; 및 상기 희생패턴을 제거하는 단계를 포함한다. According to one aspect of the present invention, there is provided a magnetic tunnel junction apparatus, comprising: forming a magnetic tunnel junction layer on a substrate; Forming an electrode pattern on the magnetic tunnel junction layer; Forming a sacrificial pattern covering all surfaces of the electrode pattern; Etching the magnetic tunnel junction layer using the sacrificial pattern as an etch barrier; And removing the sacrificial pattern.

상기 희생패턴은 적어도 300℃보다 낮은 온도에서 형성할 수 있다. 또한, 상기 희생패턴은 포토레지스트막 또는 비정질탄소막으로 이루어진 단일막으로 형성하거나, 또는 비정질탄소막과 포토레지스트막이 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. The sacrificial pattern may be formed at a temperature lower than at least 300 ℃. In addition, the sacrificial pattern may be formed of a single film made of a photoresist film or an amorphous carbon film, or may be formed of a laminated film in which an amorphous carbon film and a photoresist film are stacked.

상기 희생패턴을 제거하는 단계는, 산소 플라즈마 처리(O2 plasma treatment)를 사용하여 실시하거나, 또는 암모니아(NH4OH)와 과산화수소(H2O2)가 혼합된 용액을 사용하여 실시할 수 있다. The removing of the sacrificial pattern may be performed by using an O 2 plasma treatment or by using a solution in which ammonia (NH 4 OH) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) are mixed. .

상기 전극패턴은 금속성막을 포함할 수 있고, 상기 자기터널접합층은 상기 기판상에 피닝막, 핀드막, 터널절연막 및 자유막 순서로 적층된 적층막 또는 자유막, 터널절연막, 핀드막 및 피닝막 순서로 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. The electrode pattern may include a metallic layer, and the magnetic tunnel junction layer may be a laminated or free layer, a tunnel insulating layer, a pinned layer, and a pinning layer stacked on the substrate in the order of a pinning layer, a pinned layer, a tunnel insulating layer, and a free layer. It can be formed as a laminated film laminated in order.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 일 측면에 따른 본 발명의 자기터널접합 장치 제조방법은, 기판상에 자기터널접합층을 형성하는 단계; 상기 자기터널접합층 상에 전극패턴을 형성하는 단계; 상기 전극패턴의 모든 표면을 덮는 제1희생패턴을 형성하는 단계; 상기 제1희생패턴 형성공정보다 낮은 온도에서 노출된 상기 제1희생패턴의 모든 표면을 덮는 제2희생패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 및 제1희생패턴을 식각장벽으로 상기 자기터널접합층을 식각하는 단계; 및 상기 제2 및 제1희생패턴을 순차적으로 제거하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a magnetic tunnel junction device, the method including: forming a magnetic tunnel junction layer on a substrate; Forming an electrode pattern on the magnetic tunnel junction layer; Forming a first sacrificial pattern covering all surfaces of the electrode pattern; Forming a second sacrificial pattern covering all surfaces of the first sacrificial pattern exposed at a lower temperature than the first sacrificial pattern forming process; Etching the magnetic tunnel junction layer using the second and first sacrificial patterns as an etch barrier; And sequentially removing the second and first sacrificial patterns.

상기 제1희생패턴은 적어도 300℃보다 낮은 온도에서 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1희생패턴은 포토레지스트막 또는 비정질탄소막으로 이루어진 단일막으로 형성하거나, 또는 비정질탄소막과 포토레지스트막이 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. The first sacrificial pattern may be formed at a temperature lower than at least 300 ° C. In addition, the first sacrificial pattern may be formed of a single film made of a photoresist film or an amorphous carbon film, or may be formed of a laminated film in which an amorphous carbon film and a photoresist film are stacked.

상기 제2희생패턴은 적어도 100℃보다 낮은 온도에서 형성할 수 있다. 또한, 상기 제2희생패턴은 저온산화막(Ultra Low Temperature Oxide)을 포함할 수 있다. The second sacrificial pattern may be formed at a temperature lower than at least 100 ° C. In addition, the second sacrificial pattern may include an ultra low temperature oxide.

상기 제2 및 제1희생패턴을 순차적으로 제거하는 단계에서, 상기 제1희생패턴은 산소 플라즈마 처리(O2 plasma treatment)를 사용하여 제거하거나, 또는 암모니아(NH4OH)와 과산화수소(H2O2)가 혼합된 용액을 사용하여 제거할 수 있고, 상기 제2희생패턴은 불산용액 또는 BOE(Buffered Oxide Etchant)용액을 사용하여 제거할 수 있다. In the step of sequentially removing the second and the first sacrificial pattern, the first sacrificial pattern is removed using oxygen plasma treatment (O 2 plasma treatment), or ammonia (NH 4 OH) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) may be removed using a mixed solution, and the second sacrificial pattern may be removed using a hydrofluoric acid solution or a BOE (Buffered Oxide Etchant) solution.

상기 전극패턴은 금속성막을 포함할 수 있고, 상기 자기터널접합층은 상기 기판상에 피닝막, 핀드막, 터널절연막 및 자유막 순서로 적층된 적층막 또는 자유막, 터널절연막, 핀드막 및 피닝막 순서로 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. The electrode pattern may include a metallic layer, and the magnetic tunnel junction layer may be a laminated or free layer, a tunnel insulating layer, a pinned layer, and a pinning layer stacked on the substrate in the order of a pinning layer, a pinned layer, a tunnel insulating layer, and a free layer. It can be formed as a laminated film laminated in order.

상술한 과제 해결 수단을 바탕으로 하는 본 발명은 전극패턴의 모든 표면을 덮는 희생패턴을 식각장벽(즉, 하드마스크)으로 자기터널접합층을 식각하여 공정간 전극패턴이 손실되는 것을 방지함으로써, 전극패턴을 구성하는 금속성막으로부터 비롯된 도전성부산물의 생성을 방지할 수 있는 효과가 있다. The present invention based on the above-described problem solving means by etching the magnetic tunnel junction layer to the sacrificial pattern covering all the surface of the electrode pattern with an etching barrier (that is, a hard mask) to prevent the loss of the electrode pattern between processes, There is an effect that can prevent the production of conductive by-products originating from the metallic film constituting the pattern.

이로써, 본 발명은 도전성부산물에 기인한 자기터널접합 장치의 특성 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다. Thus, the present invention has the effect of preventing the deterioration of characteristics of the magnetic tunnel junction device due to the conductive by-products.

이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order to facilitate a person skilled in the art to easily carry out the technical idea of the present invention.

후술할 본 발명은 상부전극패턴을 하드마스크로 자기터널접합층을 식각하는 과정에서 발생된 도전성부산물에 기인한 자기터널접합 장치의 특성 열화를 방지할 수 있는 자기터널접합 장치의 제조방법을 제공한다. 이를 위해, 본 발명은 노출된 상부전극패턴의 모든 표면을 덮는 희생패턴을 형성한 후, 희생패턴을 하드마스크로 자기터널접합층을 식각하여 공정간 상부전극패턴이 손실되는 것을 방지하는 것을 기술적 원리로 한다. The present invention to be described later provides a method of manufacturing a magnetic tunnel junction device capable of preventing the deterioration of characteristics of the magnetic tunnel junction device due to the conductive by-products generated in the process of etching the magnetic tunnel junction layer using the upper electrode pattern as a hard mask. . To this end, the present invention forms a sacrificial pattern covering all the surfaces of the exposed upper electrode pattern, and then etching the magnetic tunnel junction layer using the sacrificial pattern as a hard mask to prevent the loss of the upper electrode pattern between processes. Shall be.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1실시예에 따른 자기터널접합 장치 제조방법을 도시한 공정도이다. 여기서, 각 도면의 (A)는 평면도이고, (B)는 (A)에 도시된 X-X'절취선을 따라 도시한 단면도이다. 2A to 2C are process diagrams illustrating a method for manufacturing a magnetic tunnel junction apparatus according to a first embodiment of the present invention. Here, (A) of each figure is a top view, (B) is sectional drawing shown along the XX 'cutting line shown to (A).

도 2a에 도시된 바와 같이, 소정의 구조물이 구비된 기판(21) 상에 하부전극패턴(22)을 형성한다. 하부전극패턴(22)은 기판(21) 내 형성된 스위칭 소자 예컨대, 트랜지스터의 접합영역과 연결될 수 있으며, 금속성막으로 형성할 수 있다. 금속성막으로는 티타늄막(Ti), 탄탈륨막(Ta), 백금막(Pt), 구리막(Cu), 텅스텐막(W), 알루미늄막(Al), 티타늄질화막(TiN), 탄탈륨질화막(TaN), 텅스텐실리사이드막(WSi) 등을 사용할 수 있다. As shown in FIG. 2A, a lower electrode pattern 22 is formed on a substrate 21 having a predetermined structure. The lower electrode pattern 22 may be connected to a switching element formed in the substrate 21, for example, a junction region of a transistor, and may be formed of a metallic film. As the metallic film, titanium film (Ti), tantalum film (Ta), platinum film (Pt), copper film (Cu), tungsten film (W), aluminum film (Al), titanium nitride film (TiN), and tantalum nitride film (TaN) ), Tungsten silicide film (WSi) and the like can be used.

다음으로, 하부전극패턴(22) 상에 피닝막(pinning layer, 23), 핀드막(pinned layer, 24), 터널절연막(tunnel insulator, 25) 및 자유막(free layer, 26)이 순차적으로 적층된 자기터널접합층(27)을 형성한다. Next, a pinning layer 23, a pinned layer 24, a tunnel insulator 25, and a free layer 26 are sequentially stacked on the lower electrode pattern 22. The magnetic tunnel junction layer 27 is formed.

피닝막(23)은 핀드막(24)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(23)은 상술한 반강자성 물질들 중 어느 하나로 이루어진 단일막으로 형성하거나, 또는 이들이 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. The pinning film 23 serves to fix the magnetization direction of the pinned film 24 and may be formed using a material having antiferromagnetic. For example, as the material having antiferromagnetic properties, IrMn, PtMn, MnO, MnS, MnTe, MnF 2 , FeF 2 , FeCl 2 , FeO, CoCl 2 , CoO, NiCl 2, or NiO may be used. The pinning film 23 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(23)에 의하여 자화방향이 고정된 핀드막(24) 및 외부자극 예컨대, 자기장(magnetic field) 또는 스핀전달토크(Spin Transfer Torque, STT)에 의하여 자화방향이 변화하는 자유막(26)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(24) 및 자유막(26)은 상술한 강자성 물질들 중 어느 하나로 이루어진 단일막으로 형성하거나, 이들이 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. 또한, 핀드막(24) 및 자유막(26)은 상술한 강자성 물질들 중 어느 하나와 루테늄막(Ru)이 적층된 적층막으로 형성할 수 있다(예컨대, CdFe/Ru/CoFe). 또한, 핀드막(24) 및 자유막(26)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. The pinned film 24 having the magnetization direction fixed by the pinning film 23 and the free layer 26 whose magnetization direction is changed by an external stimulus, for example, a magnetic field or spin transfer torque (STT). Can 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 may be used. In this case, the pinned film 24 and the free film 26 may be formed of a single film made of any one of the above-described ferromagnetic materials, or may be formed of a laminated film in which they are stacked. In addition, the pinned layer 24 and the free layer 26 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). In addition, the pinned layer 24 and the free layer 26 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(25)은 핀드막(24)과 자유막(26) 사이의 터널링장벽(tunneling barrier)으로 작용하며, 절연특성을 갖는 물질은 모두 사용할 수 있다. 예를 들어, 터널절연막(25)은 마그네슘산화막(MgO)으로 형성할 수 있다.The tunnel insulating layer 25 serves as a tunneling barrier between the pinned layer 24 and the free layer 26, and any material having an insulating property may be used. For example, the tunnel insulating film 25 may be formed of a magnesium oxide film (MgO).

한편, 자기터널접합층(27)은 하부전극패턴(22) 상에 자유막(26), 터널절연막(25), 핀드막(24) 및 피닝막(23) 순서로 적층된 적층막으로 형성할 수도 있다. 이처럼, 자유막(26)이 하부전극패턴(22)과 접하는 경우에는 후속 자기터널접합층(27) 식각공정시 자기터널접합 장치의 자기저항비(magnetoresistance, MR) 변화에 주된 역할을 수행하는 자유막(26)이 식각공정간 자유막(26)이 상부전극패턴(28)과 접하는 경우에 비하여 상대적으로 적게 노출되기 때문에 자유막(26) 손상에 따른 자기저항비 감소를 완화시킬 수 있다. 여기서, 자기저항비(MR)는 자기터널접합 장치가 고저항 상태일 때와 저저항 상태일 때의 저항차이를 저저항 상태일 때의 저항값에 대한 백분율로 정의한 값으로 만약, 자기저항비가 낮을 경우, 자기터널접합 장치의 고저항값과 저저항값 사이의 차이가 감소하여 자기터널접합 장치를 이용하는 메모리 장치의 정보 저장 특성이 저하될 수 있다.Meanwhile, the magnetic tunnel junction layer 27 may be formed as a laminated film stacked on the lower electrode pattern 22 in the order of the free layer 26, the tunnel insulating layer 25, the pinned layer 24, and the pinning layer 23. It may be. As such, when the free layer 26 is in contact with the lower electrode pattern 22, the free layer 26 plays a major role in changing the magnetoresistance (MR) of the magnetic tunnel junction device during the subsequent etching process of the magnetic tunnel junction layer 27. Since the film 26 is exposed relatively less than the free layer 26 in contact with the upper electrode pattern 28 during the etching process, the decrease in the magnetoresistance ratio due to the damage of the free layer 26 can be alleviated. Here, the magnetoresistance ratio MR is a value defined as a percentage of the resistance value in the low resistance state when the magnetic tunnel junction device is in the high resistance state and the low resistance state. In this case, the difference between the high resistance value and the low resistance value of the magnetic tunnel junction device is reduced, so that the information storage characteristic of the memory device using the magnetic tunnel junction device may be degraded.

다음으로, 자기터널접합층(27) 상에 상부전극패턴(28)을 형성한다. 상부전극패턴(28)은 자기터널접합층(27) 상에 상부전극용 도전막(미도시) 및 포토레지스트패턴(미도시)을 순차적으로 형성한 후, 포토레지스트패턴을 식각장벽(etch barrier)으로 상부전극용 도전막을 식각하는 일련의 공정과정을 통해 형성할 수 있다. Next, an upper electrode pattern 28 is formed on the magnetic tunnel junction layer 27. The upper electrode pattern 28 sequentially forms an upper electrode conductive film (not shown) and a photoresist pattern (not shown) on the magnetic tunnel junction layer 27, and then etches the photoresist pattern. As a result, it can be formed through a series of processes for etching the conductive film for the upper electrode.

여기서, 상부전극패턴(28)은 자기터널접합 장치의 전기적인 특성을 고려하여 금속성막으로 형성하는 것이 바람직하며, 금속성막으로는 티타늄막(Ti), 탄탈륨막(Ta), 백금막(Pt), 구리막(Cu), 텅스텐막(W), 알루미늄막(Al), 티타늄질화 막(TiN), 탄탈륨질화막(TaN), 텅스텐실리사이드막(WSi) 등을 사용할 수 있다.Here, the upper electrode pattern 28 is preferably formed of a metallic film in consideration of the electrical characteristics of the magnetic tunnel junction device. The metallic film is a titanium film (Ti), a tantalum film (Ta), and a platinum film (Pt). , Copper film (Cu), tungsten film (W), aluminum film (Al), titanium nitride film (TiN), tantalum nitride film (TaN), tungsten silicide film (WSi), and the like.

도 2b에 도시된 바와 같이, 노출된 상부전극패턴(28)의 모든 표면 즉, 측면 및 상부면을 덮도록 희생패턴(29)을 형성한다. 이때, 희생패턴(29)은 후속 자기터널접합층(27) 식각공정시 식각장벽(즉, 하드마스크)으로 작용함과 동시에 상부전극패턴(28)이 손실되는 것을 방지하여 상부전극패턴(28)을 구성하는 물질로부터 비롯된 도전성부산물의 생성을 방지하는 역할을 수행한다. As shown in FIG. 2B, the sacrificial pattern 29 is formed to cover all surfaces of the exposed upper electrode patterns 28, that is, side surfaces and upper surfaces. At this time, the sacrificial pattern 29 serves as an etch barrier (ie, a hard mask) during the subsequent etching process of the magnetic tunnel junction layer 27 and prevents the upper electrode pattern 28 from being lost. It serves to prevent the generation of conductive by-products derived from the material constituting the.

희생패턴(29)은 기형성된 구조물의 특성이 열화 특히, 금속성막으로 이루어진 상부전극패턴(28)의 특성이 열화되는 것을 방지하기 위하여 적어도 300℃보다 낮은 온도에서 형성하는 것이 바람직하다. 참고로, 금속성막 예컨대, 탄탈륨막의 경우 400℃ 이상의 온도에서 공정을 진행할 경우 산화반응이 급속히 진행되므로, 상부전극패턴(28)이 산화될 우려가 있다. 또한, 희생패턴(29)은 희생패턴(29)을 구성하는 물질내부에 함유된 산소성분(O) 또는 질소성분(N)의 확산으로 인해 상부전극패턴(28)이 산화 또는 질화되는 것을 방지하기 위하여 산소성분 또는 질소성분을 다량으로 포함하는 물질 예컨대, 산화막 또는 질화막으로 희생패턴(29)을 형성하지 않는 것이 바람직하다. The sacrificial pattern 29 is preferably formed at a temperature lower than at least 300 ° C. in order to prevent deterioration of the characteristics of the formed structure, in particular, deterioration of the characteristics of the upper electrode pattern 28 made of a metallic film. For reference, in the case of a metallic film, for example, a tantalum film, the oxidation reaction proceeds rapidly when the process is performed at a temperature of 400 ° C. or higher, so that the upper electrode pattern 28 may be oxidized. In addition, the sacrificial pattern 29 may prevent the upper electrode pattern 28 from being oxidized or nitrided due to the diffusion of the oxygen component O or the nitrogen component N contained in the material constituting the sacrificial pattern 29. For this reason, it is preferable that the sacrificial pattern 29 is not formed of a material including a large amount of an oxygen component or a nitrogen component, for example, an oxide film or a nitride film.

따라서, 희생패턴(29)은 300℃ 이하의 저온에서 형성할 수 있고, 산소성분 또는 질소성분을 포함하지(또는 거의 포함하지) 않으면서 식각공정시 식각장벽으로 작용할 수 있는 물질 예컨대, 포토레지스트막(Photo Resist, PR) 또는 비정질탄소막(Amorphous Carbon Layer, ACL)으로 이루어진 단일막으로 형성하거나, 또는 비정질탄소막과 포토레지스트막이 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. 참고로, 포토레 지스트막은 110℃ 이하의 온도에서 형성(또는 증착)할 수 있고, 비정질탄소막은 275℃ 이하의 온도에서 형성(또는 증착)할 수 있다.Accordingly, the sacrificial pattern 29 may be formed at a low temperature of 300 ° C. or less, and may include a material (eg, a substantially no oxygen) or a nitrogen component and may act as an etching barrier during an etching process, for example, a photoresist film. (Photo Resist, PR) or an amorphous carbon film (Amorphous Carbon Layer (ACL)) may be formed of a single film or an amorphous carbon film and a photoresist film may be formed of a laminated film laminated. For reference, the photoresist film may be formed (or deposited) at a temperature of 110 ° C. or less, and the amorphous carbon film may be formed (or deposited) at a temperature of 275 ° C. or less.

일례로, 희생패턴(29)을 포토레지스트막으로 형성하는 경우에는 상부전극패턴(28)을 포함하는 구조물 전면에 포토레지스트막를 도포한 후, 상부전극패턴(28)을 정의하는 노광마스크보다 더 큰 면적을 정의하는 노광마스크를 사용한 노광 및 현상공정을 통해 희생패턴(29)을 형성할 수 있다.For example, when the sacrificial pattern 29 is formed of a photoresist film, the photoresist film is applied to the entire surface of the structure including the upper electrode pattern 28, and then larger than the exposure mask defining the upper electrode pattern 28. The sacrificial pattern 29 may be formed through an exposure and development process using an exposure mask defining an area.

도 2c에 도시된 바와 같이, 희생패턴(29)을 식각장벽으로 자기터널접합층(27) 즉, 자유막(26), 터널절연막(25), 핀드막(24) 및 피닝막(23)을 순차적으로 식각한다. 이하, 식각된 피닝막(23), 핀드막(24), 터널절연막(25), 자유막(26) 및 자기터널접합층(27)의 도면부호를 각각 '23A', '24A', '25A', '26A' 및 '27A'로 변경하여 표기한다. As shown in FIG. 2C, the magnetic tunnel junction layer 27, that is, the free layer 26, the tunnel insulation layer 25, the pinned layer 24, and the pinning layer 23 may be formed using the sacrificial pattern 29 as an etch barrier. Etch sequentially. Hereinafter, reference numerals of the etched pinning film 23, the pinned film 24, the tunnel insulating film 25, the free film 26 and the magnetic tunnel junction layer 27 will be referred to as' 23A ',' 24A 'and' 25A, respectively. Changed to ',' 26A 'and' 27A '.

다음으로, 희생패턴(29)을 제거한다. 이때, 희생패턴(29)은 건식식각법(dry etch) 또는 습식식각법(wet etch)을 사용하여 제거할 수 있다. Next, the sacrificial pattern 29 is removed. In this case, the sacrificial pattern 29 may be removed using a dry etch or a wet etch.

구체적으로, 포토레지스트막, 비정질탄소막과 같이 탄소를 주성분으로 하는 희생패턴(29)을 건식식각법으로 제거하는 경우에는 애싱(ashing)이라 불리는 산소 플라즈마 처리(O2 plasma treatment)를 사용하여 제거할 수 있고, 습식식각법으로 제거하는 경우에는 암모니아(NH4OH)와 과산화수소(H2O2)가 혼합된 용액을 사용하여 제거할 수 있다. 여기서, 희생패턴(29)은 기형성된 구조물에 손상을 최소화할 수 있는 습식식각법으로 제거하는 것이 보다 바람직하다. Specifically, a photoresist film, in the case of removing the sacrificial pattern (29) containing carbon as a primary component, such as an amorphous carbon film by a dry etching process has to be removed using an ashing (ashing), oxygen plasma treatment (O 2 plasma treatment), called In the case of removing by wet etching, it may be removed using a solution in which ammonia (NH 4 OH) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) are mixed. Here, the sacrificial pattern 29 is more preferably removed by a wet etching method that can minimize damage to the formed structure.

이와 같이, 본 발명은 노출된 상부전극패턴(28)의 모든 표면을 덮는 희생패턴(29)을 식각장벽(즉, 하드마스크)으로 자기터널접합층(27A)을 식각하여 공정간 상부전극패턴(28)이 손실되는 것을 방지함으로써, 상부전극패턴(28)을 구성하는 금속성막으로부터 비롯된 도전성부산물의 생성을 방지할 수 있다. 이를 통해, 도전성부산물에 기인한 자기터널접합 장치의 특성 열화를 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, the magnetic tunnel junction layer 27A is etched using the sacrificial pattern 29 covering all the surfaces of the exposed upper electrode pattern 28 with an etch barrier (that is, a hard mask) to form the upper electrode pattern between processes. By preventing the loss of 28, it is possible to prevent the generation of conductive by-products originating from the metallic film constituting the upper electrode pattern 28. Through this, it is possible to prevent deterioration of characteristics of the magnetic tunnel junction device due to the conductive by-product.

이하, 후술할 본 발명의 제2실시예에서는 상부전극으로부터 비롯된 도전성부산물의 생성을 방지함과 동시에 자기터널접합층 식각공정시 희생패턴의 식각마진을 향상시킬 수 있는 자기터널접합 장치의 제조방법을 제공한다. Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described a method of manufacturing a magnetic tunnel junction device that can prevent the formation of conductive by-products from the upper electrode and at the same time improve the etching margin of the sacrificial pattern during the etching process of the magnetic tunnel junction layer. to provide.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제2실시예에 따른 자기터널접합 장치 제조방법을 도시한 공정도이다. 여기서, 각 도면의 (A)는 평면도이고, (B)는 (A)에 도시된 X-X'절취선을 따라 도시한 단면도이다. 3A to 3D are flowcharts illustrating a method of manufacturing a magnetic tunnel junction apparatus according to a second embodiment of the present invention. Here, (A) of each figure is a top view, (B) is sectional drawing shown along the XX 'cutting line shown to (A).

도 3a에 도시된 바와 같이, 소정의 구조물이 구비된 기판(31) 상에 하부전극패턴(32)을 형성한다. 하부전극패턴(32)은 금속성막으로 형성할 수 있으며, 금속성막으로는 티타늄막(Ti), 탄탈륨막(Ta), 백금막(Pt), 구리막(Cu), 텅스텐막(W), 알루미늄막(Al), 티타늄질화막(TiN), 탄탈륨질화막(TaN), 텅스텐실리사이드막(WSi) 등을 사용할 수 있다. As shown in FIG. 3A, a lower electrode pattern 32 is formed on a substrate 31 having a predetermined structure. The lower electrode pattern 32 may be formed of a metallic film, and the metallic film may include a titanium film (Ti), a tantalum film (Ta), a platinum film (Pt), a copper film (Cu), a tungsten film (W), and aluminum. A film Al, a titanium nitride film TiN, a tantalum nitride film TaN, a tungsten silicide film WSi, or the like can be used.

다음으로, 하부전극패턴(32) 상에 피닝막(33), 핀드막(34), 터널절연막(35) 및 자유막(36) 순서로 적층되거나, 또는 하부전극패턴(32) 상에 자유막(36), 터널절연막(35), 핀드막(34) 및 피닝막(33) 순서로 적층된 자기터널접합층(37)을 형성 한다.Next, the pinning layer 33, the pinned layer 34, the tunnel insulating layer 35, and the free layer 36 are stacked on the lower electrode pattern 32 or the free layer on the lower electrode pattern 32. (36), the tunnel insulating film 35, the pinned film 34, and the pinning film 33 are formed in this order to form the magnetic tunnel junction layer 37.

다음으로, 자기터널접합층(37) 상에 상부전극패턴(38)을 형성한다. 상부전극패턴(38)은 자기터널접합층(37) 상에 상부전극용 도전막(미도시) 및 포토레지스트패턴(미도시)을 순차적으로 형성한 후, 포토레지스트패턴을 식각장벽(etch barrier)으로 상부전극용 도전막을 식각하는 일련의 공정과정을 통해 형성할 수 있다. Next, an upper electrode pattern 38 is formed on the magnetic tunnel junction layer 37. The upper electrode pattern 38 sequentially forms an upper electrode conductive film (not shown) and a photoresist pattern (not shown) on the magnetic tunnel junction layer 37, and then etches the photoresist pattern. As a result, it can be formed through a series of processes for etching the conductive film for the upper electrode.

여기서, 상부전극패턴(38)은 자기터널접합 장치의 전기적인 특성을 고려하여 금속성막으로 형성하는 것이 바람직하며, 금속성막으로는 티타늄막(Ti), 탄탈륨막(Ta), 백금막(Pt), 구리막(Cu), 텅스텐막(W), 알루미늄막(Al), 티타늄질화막(TiN), 탄탈륨질화막(TaN), 텅스텐실리사이드막(WSi) 등을 사용할 수 있다.Here, the upper electrode pattern 38 is preferably formed of a metallic film in consideration of the electrical characteristics of the magnetic tunnel junction device, and the metallic film is a titanium film (Ti), a tantalum film (Ta), and a platinum film (Pt). , Copper film (Cu), tungsten film (W), aluminum film (Al), titanium nitride film (TiN), tantalum nitride film (TaN), tungsten silicide film (WSi), and the like.

도 3b에 도시된 바와 같이, 노출된 상부전극패턴(38)의 모든 표면 즉, 측면 및 상부면을 덮도록 제1희생패턴(39)을 형성한다. 이때, 제1희생패턴(39)은 후속 자기터널접합층(37) 식각공정시 식각장벽(즉, 하드마스크)으로 작용함과 동시에 상부전극패턴(38)이 손실되는 것을 방지하여 상부전극패턴(38)을 구성하는 물질로부터 비롯된 도전성부산물의 생성을 방지하는 역할을 수행한다. As shown in FIG. 3B, the first sacrificial pattern 39 is formed to cover all surfaces of the exposed upper electrode pattern 38, that is, side surfaces and upper surfaces. In this case, the first sacrificial pattern 39 serves as an etch barrier (that is, a hard mask) during the subsequent etching process of the magnetic tunnel junction layer 37 and prevents the upper electrode pattern 38 from being lost. 38) to prevent the formation of conductive by-products derived from the material constituting.

제1희생패턴(39)은 기형성된 구조물의 특성 열화 특히, 금속성막으로 이루어진 상부전극패턴(38)의 특성이 열화되는 것을 방지하기 위하여 적어도 300℃보다 낮은 온도에서 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제1희생패턴(39)은 제1희생패턴(39)을 구성하는 물질내부에 함유된 산소성분(O) 또는 질소성분(N)의 확산으로 인해 상부전극패턴(38)이 산화 또는 질화되는 것을 방지하기 위하여 산소성분 또는 질소성분을 다량으로 포함하는 물질 예컨대, 산화막 또는 질화막으로 형성하지 않는 것이 바람직하다. The first sacrificial pattern 39 is preferably formed at a temperature lower than at least 300 ° C. in order to prevent deterioration of the properties of the formed structure, in particular, deterioration of the properties of the upper electrode pattern 38 formed of the metallic film. In addition, the first sacrificial pattern 39 is oxidized or nitrided to the upper electrode pattern 38 due to diffusion of oxygen component (O) or nitrogen component (N) contained in the material constituting the first sacrificial pattern 39. It is preferable not to form a material containing a large amount of an oxygen component or a nitrogen component, for example, an oxide film or a nitride film, in order to prevent it from becoming.

따라서, 제1희생패턴(39)은 300℃ 이하의 저온에서 형성할 수 있고, 산소성분 또는 질소성분을 포함하지(또는 거의 포함하지) 않으면서 식각공정시 식각장벽으로 작용할 수 있는 물질 예컨대, 포토레지스트막(Photo Resist, PR) 또는 비정질탄소막(Amorphous Carbon Layer, ACL)으로 이루어진 단일막으로 형성하거나, 또는 비정질탄소막과 포토레지스트막이 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. 참고로, 포토레지스트막은 110℃ 이하의 온도에서 형성(또는 증착)할 수 있고, 비정질탄소막은 275℃ 이하의 온도에서 형성(또는 증착)할 수 있다.Accordingly, the first sacrificial pattern 39 may be formed at a low temperature of 300 ° C. or lower, and may include an oxygen component or a nitrogen component (or almost no), and may act as an etching barrier during an etching process, for example, a photo. The resist film may be formed of a single film made of a resist film (PR) or an amorphous carbon film (ACL), or may be formed of a laminated film in which an amorphous carbon film and a photoresist film are stacked. For reference, the photoresist film may be formed (or deposited) at a temperature of 110 ° C. or less, and the amorphous carbon film may be formed (or deposited) at a temperature of 275 ° C. or less.

도 3c에 도시된 바와 같이, 노출된 제1희생패턴(39)의 모든 표면 즉, 측면 및 상부면을 덮도록 제2희생패턴(40)을 형성한다. 이때, 제2희생패턴(40)은 후속 자기터널접합층(37) 식각공정시 식각장벽(즉, 하드마스크)으로 작용함과 동시에 제1희생패턴(39)의 식각마진을 향상시키는 역할을 수행한다. As illustrated in FIG. 3C, the second sacrificial pattern 40 is formed to cover all surfaces of the exposed first sacrificial pattern 39, that is, the side surface and the top surface. In this case, the second sacrificial pattern 40 serves as an etch barrier (that is, a hard mask) during the subsequent etching process of the magnetic tunnel junction layer 37 and at the same time serves to improve the etching margin of the first sacrificial pattern 39. do.

제2희생패턴(40)은 기형성된 구조물에 손상 또는 변형 특히, 포토레지스트막 또는 비정질탄소막으로 이루어진 제1희생패턴(39)이 손상 또는 변형되는 것을 방지하기 위하여 제1희생패턴(39) 형성공정보다 낮은 온도에서 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 제2희생패턴(40)은 적어도 100℃보다 낮은 온도에서 형성하는 것이 바람직하다. The second sacrificial pattern 40 is a process of forming the first sacrificial pattern 39 in order to prevent damage or deformation of the formed structure, in particular, damage or deformation of the first sacrificial pattern 39 made of a photoresist film or an amorphous carbon film. It is desirable to form at lower temperatures. Therefore, the second sacrificial pattern 40 is preferably formed at a temperature lower than at least 100 ℃.

따라서, 제2희생패턴(40)은 식각장벽으로 작용할 수 있고 100℃보다 낮은 온도에서 형성할 수 있는 저온산화막(Ultra Low Temperature Oxide, ULTO)으로 형성 하는 것이 바람직하다. 저온산화막은 70℃ ~ 90℃ 범위의 온도에서 형성할 수 있다. 참고로, 제2희생패턴(40)은 제1희생패턴(39) 상에 형성하기 때문에 산소성분 또는 질소성분을 다량으로 포함하는 물질 예컨대, 산화막 또는 질화막으로 제2희생패턴(40)을 형성하더라도 산소성분 및 질소성분의 확산에 기인한 상부전극패턴(38)의 특성 열화를 방지할 수 있다. Accordingly, the second sacrificial pattern 40 may be formed of a ultra low temperature oxide (ULTO) that may act as an etching barrier and may be formed at a temperature lower than 100 ° C. The low temperature oxide film may be formed at a temperature in the range of 70 ° C to 90 ° C. For reference, since the second sacrificial pattern 40 is formed on the first sacrificial pattern 39, the second sacrificial pattern 40 may be formed of a material containing a large amount of an oxygen component or a nitrogen component, for example, an oxide film or a nitride film. Characteristic deterioration of the upper electrode pattern 38 due to diffusion of oxygen and nitrogen components can be prevented.

도 3d에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2희생패턴(39, 40)을 식각장벽으로 자기터널접합층(37) 즉, 자유막(36), 터널절연막(35), 핀드막(34) 및 피닝막(33)을 순차적으로 식각한다. 이하, 식각된 이하, 식각된 피닝막(33), 핀드막(34), 터널절연막(35), 자유막(36) 및 자기터널접합층(37)의 도면부호를 각각 '33A', '34A', '35A', '36A' 및 '37A'로 변경하여 표기한다.As shown in FIG. 3D, the magnetic tunnel junction layer 37, that is, the free layer 36, the tunnel insulation layer 35, and the pinned layer 34 are formed by using the first and second sacrificial patterns 39 and 40 as etch barriers. And the pinning film 33 are sequentially etched. Hereinafter, the etched pinned films 33, pinned films 34, tunnel insulating films 35, free films 36, and magnetic tunnel junction layers 37 are referred to as' 33A 'and' 34A, respectively. Changed to ',' 35A ',' 36A 'and' 37A '.

다음으로, 제2 및 제1희생패턴(40, 39)을 순차적으로 제거한다. 이때, 제2희생패턴(40)은 습식식각법을 사용하여 제거할 수 있고, 제1희생패턴(39)은 건식식각법 또는 습식식각법을 사용하여 제거할 수 있다.Next, the second and first sacrificial patterns 40 and 39 are sequentially removed. In this case, the second sacrificial pattern 40 may be removed using a wet etching method, and the first sacrificial pattern 39 may be removed using a dry etching method or a wet etching method.

구체적으로, 제2희생패턴(40)은 불산용액(HF) 또는 BOE(Buffered Oxide Etchant)용액을 사용하여 제거할 수 있다. 그리고, 제1희생패턴(39)을 건식식각법으로 제거하는 경우에는 산소 플라즈마 처리를 사용하여 제거할 수 있고, 습식식각법으로 제거하는 경우에는 암모니아(NH4OH)와 과산화수소(H2O2)가 혼합된 용액을 사용하여 제거할 수 있다. 여기서, 제1희생패턴(39)은 기형성된 구조물의 손상을 최소화할 수 있는 습식식각법으로 제거하는 것이 보다 바람직하다. Specifically, the second sacrificial pattern 40 may be removed using a hydrofluoric acid solution (HF) or a buffered oxide etch (BOE) solution. When the first sacrificial pattern 39 is removed by a dry etching method, the first sacrificial pattern 39 may be removed using an oxygen plasma treatment. When the first sacrificial pattern 39 is removed by a wet etching method, ammonia (NH 4 OH) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) may be removed. ) Can be removed using a mixed solution. Here, the first sacrificial pattern 39 is more preferably removed by a wet etching method that can minimize damage to the structure formed.

이와 같이, 본 발명은 노출된 상부전극패턴(38)의 모든 표면을 덮는 제1 및 제2희생패턴(39, 40)을 식각장벽(즉, 하드마스크)으로 자기터널접합층(37A)을 식각함하여 공정간 상부전극패턴(38)이 손실되는 것을 방지함으로써, 상부전극패턴(38)을 구성하는 금속성막으로부터 비롯된 도전성부산물의 생성을 방지할 수 있다. As described above, according to the present invention, the magnetic tunnel junction layer 37A is etched using the first and second sacrificial patterns 39 and 40 covering all surfaces of the exposed upper electrode pattern 38 as an etch barrier (that is, a hard mask). In addition, by preventing the loss of the upper electrode pattern 38 during the process, it is possible to prevent the generation of the conductive by-product resulting from the metallic film constituting the upper electrode pattern 38.

이를 통해, 도전성부산물에 기인한 자기터널접합 장치의 특성 열화를 방지할 수 있다.Through this, it is possible to prevent deterioration of characteristics of the magnetic tunnel junction device due to the conductive by-product.

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 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 자기터널접합 장치 제조방법을 도시한 공정단면도. Figure 1a and Figure 1b is a process cross-sectional view showing a method for manufacturing a magnetic tunnel junction device according to the prior art.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1실시예에 따른 자기터널접합 장치 제조방법을 도시한 공정도. 2a to 2c is a process diagram showing a method for manufacturing a magnetic tunnel junction device according to a first embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제2실시예에 따른 자기터널접합 장치 제조방법을 도시한 공정도. 3A to 3D are process drawings showing a method for manufacturing a magnetic tunnel junction device 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, 31 : 기판 22, 32 : 하부전극패턴21, 31: substrate 22, 32: lower electrode pattern

27, 27A, 37, 37A : 자기터널접합층 28, 38 : 상부전극패턴27, 27A, 37, 37A: magnetic tunnel junction layer 28, 38: upper electrode pattern

29 : 희생패턴 39 : 제1희생패턴29: sacrificial pattern 39: the first sacrificial pattern

40 : 제2희생패턴40: second sacrificial pattern

Claims (15)

기판상에 자기터널접합층을 형성하는 단계;Forming a magnetic tunnel junction layer on the substrate; 상기 자기터널접합층 상에 전극패턴을 형성하는 단계;Forming an electrode pattern on the magnetic tunnel junction layer; 상기 전극패턴의 모든 표면을 덮는 희생패턴을 형성하는 단계;Forming a sacrificial pattern covering all surfaces of the electrode pattern; 상기 희생패턴을 식각장벽으로 상기 자기터널접합층을 식각하는 단계; 및Etching the magnetic tunnel junction layer using the sacrificial pattern as an etch barrier; And 상기 희생패턴을 제거하는 단계Removing the sacrificial pattern 를 포함하는 자기터널접합 장치 제조방법. Magnetic tunnel junction device manufacturing method comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 희생패턴은 적어도 300℃보다 낮은 온도에서 형성하는 자기터널접합 장치 제조방법. The sacrificial pattern is formed at a temperature lower than at least 300 ℃ magnetic tunnel junction device manufacturing method. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 희생패턴은 포토레지스트막 또는 비정질탄소막으로 이루어진 단일막으로 형성하거나, 또는 비정질탄소막과 포토레지스트막이 적층된 적층막으로 형성하는 자기터널접합 장치 제조방법. The sacrificial pattern may be formed of a single film made of a photoresist film or an amorphous carbon film, or formed of a laminated film in which an amorphous carbon film and a photoresist film are stacked. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 희생패턴을 제거하는 단계는,Removing the sacrificial pattern, 산소 플라즈마 처리(O2 plasma treatment)를 사용하여 실시하거나, 또는 암모니아(NH4OH)와 과산화수소(H2O2)가 혼합된 용액을 사용하여 실시하는 자기터널접합 장치 제조방법. It performed using an oxygen plasma treatment (O 2 plasma treatment), or ammonia (NH 4 OH) and hydrogen peroxide, a magnetic tunnel junction device manufacturing method carried out using a mixed solution (H 2 O 2). 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전극패턴은 금속성막을 포함하는 자기터널접합 장치 제조방법. The electrode pattern is a magnetic tunnel junction device manufacturing method comprising a metallic film. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 자기터널접합층은 상기 기판상에 피닝막, 핀드막, 터널절연막 및 자유막 순서로 적층된 적층막 또는 자유막, 터널절연막, 핀드막 및 피닝막 순서로 적층된 적층막으로 형성하는 자기터널접합 장치 제조방법. The magnetic tunnel junction layer is a magnetic tunnel formed on the substrate by a laminated film laminated in the order of a pinning film, a pinned film, a tunnel insulating film and a free film, or a laminated film laminated in the order of a free film, tunnel insulating film, a pinned film and a pinning film. Joining device manufacturing method. 기판상에 자기터널접합층을 형성하는 단계;Forming a magnetic tunnel junction layer on the substrate; 상기 자기터널접합층 상에 전극패턴을 형성하는 단계;Forming an electrode pattern on the magnetic tunnel junction layer; 상기 전극패턴의 모든 표면을 덮는 제1희생패턴을 형성하는 단계;Forming a first sacrificial pattern covering all surfaces of the electrode pattern; 상기 제1희생패턴 형성공정보다 낮은 온도에서 노출된 상기 제1희생패턴의 모든 표면을 덮는 제2희생패턴을 형성하는 단계;Forming a second sacrificial pattern covering all surfaces of the first sacrificial pattern exposed at a lower temperature than the first sacrificial pattern forming process; 상기 제2 및 제1희생패턴을 식각장벽으로 상기 자기터널접합층을 식각하는 단계; 및Etching the magnetic tunnel junction layer using the second and first sacrificial patterns as an etch barrier; And 상기 제2 및 제1희생패턴을 순차적으로 제거하는 단계Sequentially removing the second and first sacrificial patterns 를 포함하는 자기터널접합 장치 제조방법. Magnetic tunnel junction device manufacturing method comprising a. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 제1희생패턴은 적어도 300℃보다 낮은 온도에서 형성하는 자기터널접합 장치 제조방법.The first sacrificial pattern is formed at a temperature lower than at least 300 ℃ magnetic tunnel junction device manufacturing method. 제7항 또는 제8항에 있어서, 9. The method according to claim 7 or 8, 상기 제1희생패턴은 포토레지스트막 또는 비정질탄소막으로 이루어진 단일막으로 형성하거나, 또는 비정질탄소막과 포토레지스트막이 적층된 적층막으로 형성하는 자기터널접합 장치 제조방법. And the first sacrificial pattern is formed of a single film made of a photoresist film or an amorphous carbon film, or a laminated film in which an amorphous carbon film and a photoresist film are laminated. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9, 상기 제2 및 제1희생패턴을 순차적으로 제거하는 단계에서, In the step of sequentially removing the second and first sacrificial pattern, 상기 제1희생패턴은 산소 플라즈마 처리(O2 plasma treatment)를 사용하여 제거하거나, 또는 암모니아(NH4OH)와 과산화수소(H2O2)가 혼합된 용액을 사용하여 제거하는 자기터널접합 장치 제조방법. The first sacrificial pattern is removed by using an oxygen plasma treatment (O 2 plasma treatment), or a magnetic tunnel junction device to remove using a mixture of ammonia (NH 4 OH) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) Way. 제7항 또는 제8항에 있어서, 9. The method according to claim 7 or 8, 상기 제2희생패턴은 적어도 100℃보다 낮은 온도에서 형성하는 자기터널접합 장치 제조방법.The second sacrificial pattern is formed at a temperature lower than at least 100 ℃ magnetic tunnel junction device manufacturing method. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제2희생패턴은 저온산화막(Ultra Low Temperature Oxide)을 포함하는 자기터널접합 장치 제조방법. The second sacrificial pattern is a magnetic tunnel junction device manufacturing method comprising a low temperature oxide (Ultra Low Temperature Oxide). 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제2 및 제1희생패턴을 순차적으로 제거하는 단계에서, In the step of sequentially removing the second and first sacrificial pattern, 상기 제2희생패턴은 불산용액 또는 BOE(Buffered Oxide Etchant)용액을 사용하여 제거하는 자기터널접합 장치 제조방법. The second sacrificial pattern is removed using a hydrofluoric acid solution or BOE (Buffered Oxide Etchant) solution. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 전극패턴은 금속성막을 포함하는 자기터널접합 장치 제조방법. The electrode pattern is a magnetic tunnel junction device manufacturing method comprising a metallic film. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 자기터널접합층은 상기 기판상에 피닝막, 핀드막, 터널절연막 및 자유막 순서로 적층된 적층막 또는 자유막, 터널절연막, 핀드막 및 피닝막 순서로 적층된 적층막으로 형성하는 자기터널접합 장치 제조방법. The magnetic tunnel junction layer is a magnetic tunnel formed on the substrate by a laminated film laminated in the order of a pinning film, a pinned film, a tunnel insulating film and a free film, or a laminated film laminated in the order of a free film, tunnel insulating film, a pinned film and a pinning film. Joining device manufacturing method.
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