TWI538050B - 磁性元件及其製造方法 - Google Patents

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TWI538050B
TWI538050B TW101143849A TW101143849A TWI538050B TW I538050 B TWI538050 B TW I538050B TW 101143849 A TW101143849 A TW 101143849A TW 101143849 A TW101143849 A TW 101143849A TW I538050 B TWI538050 B TW I538050B
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金明哲
權亨峻
李相旻
李祐澈
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Description

磁性元件及其製造方法 【相關申請案之交叉參考】
本申請案主張2011年12月7日向韓國智慧財產局申請之韓國專利申請案第10-2011-0130476號之優先權，所述韓國專利申請案之揭示內容以全文引用方式併入本文。
本例示性實施例是有關於一種磁性元件，且特別是有關於其製造方法，且特別是有關於一種包括非揮發性磁性層(non-volatile magnetic layer)的磁性元件及此磁性元件的製造方法。
使用磁性穿隧接面(magnetic tunnel junction，MTJ)的磁阻(magnetic resistive)特性來進行電子元件的研究已經展開。特定言之，隨著高積集磁性隨機存取記憶體(magnetic random access memory，MRAM)元件的MTJ記憶胞(cell)的微型化， 藉由使用自旋轉移力矩(spin transfer torque，STT)的物理現象來儲存資訊的自旋轉移力矩磁性隨機存取記憶體(spin transfer torque-MRAM；STT-MRAM)已受到矚目，其中所述自旋轉移力矩是藉由直接對MTJ記憶胞施加電流並誘發磁化反轉(magnetization inversion)。為了實現高積集STT-MRAM，需要形成有微小尺寸的MTJ結構。因此，需要開發可輕易地實現用於有微小尺寸的MTJ結構之可靠的MTJ記憶胞的蝕刻技術。
本例示性實施例是有關於一種磁性元件，且特別是有關於其製造方法，且特別是有關於一種包括非揮發性磁性層的磁性元件及此磁性元件的製造方法。
本例示性實施例提供一種磁性元件製造方法，所述方法包括可輕易進行的蝕刻製程以製造高積集度之高密度磁性元件。
本例示性實施例亦提供一種包括具有精細寬度的磁性圖案之磁性元件，其中所述精細寬度適用於高積集度之高密度磁性元件。
根據提供磁性元件製造方法的例示性實施例，所述方法包括藉由使用包括至少70體積百分比(volume percent)之含氫的氣體及至少2體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體對包括至少一磁性層的堆疊結構進行蝕刻。
含氫的氣體可包括至少一種選自CH4氣體、H2氣體及其 組合之氣體。在一些例示性實施例中，含氫的氣體為CH4氣體，且蝕刻氣體可包括約70~98體積百分比之CH4氣體及約2~30體積百分比之CO氣體。在一些例示性實施例中，含氫的氣體為H2氣體，且蝕刻氣體可包括約70~98體積百分比之H2氣體及2~30體積百分比之CO氣體。
蝕刻氣體可更包括額外的氣體，所述額外的氣體包括至少一種選自氦、氖、氬、氪、氙及其組合之氣體。
在約-10℃至約20℃的溫度下對堆疊結構進行蝕刻。
蝕刻氣體不包括鹵素元素。
堆疊結構可包括至少一種選自Co/Pd、Co/Pt、Co/Ni、Fe/Pd、Fe/Pt、MgO、PtMn、IrMn、CoFe合金、CoFeB合金及其組合之材料。
對堆疊結構進行蝕刻可包括電漿蝕刻，其使用包括經配置成施加源功率(source power)之源功率輸出單元與經配置成施加偏壓功率(bias power)之偏壓功率輸出單元的電漿蝕刻設備。在一些例示性實施例中，對堆疊結構進行蝕刻可包括將源功率與偏壓功率中之至少一種功率在開啟(on)狀態與關閉(off)狀態之間交替。在一些例示性實施例中，對堆疊結構進行蝕刻可包括施加恆波模式(constant wave mode)的源功率及在開啟狀態與關閉狀態之間交替的脈衝模式的偏壓功率。
所述方法可更包括在蝕刻堆疊結構之前將堆疊結構之待蝕刻的區域暴露於氫電漿中。
堆疊結構可包括依序堆疊之下磁性層、穿隧阻障層(tunneling barrier layer)及上磁性層，且對堆疊結構進行蝕刻可包括使用蝕刻氣體分別對下磁性層、穿隧阻障層及上磁性層進行電漿蝕刻以形成磁阻元件。
所述方法可更包括在堆疊結構上形成罩幕圖案，其中對堆疊結構進行蝕刻包括使用所述罩幕圖案作為蝕刻罩幕。
所述方法可更包括在對堆疊結構進行蝕刻之後將磁阻元件的暴露表面暴露於氧電漿中。
根據提供磁性元件製造方法的例示性實施例，其包括形成包括至少一磁性層的堆疊結構，且藉由將至少一磁性層暴露於包括至少70體積百分比之含氫的氣體及至少2體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體來對至少一磁性層進行蝕刻。
至少一磁性層可包括至少一種選自Pt、Pd、Ni、Mn、Co、Mg、Fe、Ir及其組合之材料。
移除部分至少一磁性層可形成每個具有約20奈米或更小寬度的多個磁阻元件。
蝕刻氣體可包括至少80體積百分比之含氫的氣體及至少10體積百分比之CO氣體。
至少一磁性層可包括垂直磁異向性(perpendicular magnetic anisotropy，PMA)材料。
根據例示性實施例，其提供包括至少一磁阻元件的磁性元件，所述磁阻元件具有藉由使用包括至少70體積百分比之含氫 的氣體及至少2體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體的電漿蝕刻製程(plasma etching process)所形成的側壁，其中至少部分側壁具有不大於約20奈米的寬度。
10A、10B‧‧‧移動路徑
12、22、24、32、34、112、114、116‧‧‧操作
40、50、250‧‧‧堆疊結構
42、252‧‧‧下電極層
42A、252A‧‧‧下電極
44、254‧‧‧下磁性層
44A、254A‧‧‧下磁性層圖案
45、45A、255、255A‧‧‧穿隧阻障層
46、56、256‧‧‧上磁性層
46A、56P、256A‧‧‧上磁性層圖案
48、258‧‧‧上電極層
48A、258A‧‧‧上電極
56A‧‧‧受釘紮層
56B‧‧‧釘紮層
60‧‧‧電漿蝕刻設備
62‧‧‧腔室
63‧‧‧源電極
64‧‧‧偏壓電極
65‧‧‧進氣口
66‧‧‧源功率輸出單元
66A‧‧‧源匹配網絡
66B‧‧‧源攪拌機
66C‧‧‧源控制器
66D‧‧‧源射頻產生器
68‧‧‧偏壓功率輸出單元
68A‧‧‧偏壓匹配網絡
68B‧‧‧偏壓攪拌機
68C‧‧‧偏壓控制器
68D‧‧‧偏壓射頻產生器
80、90、200、600‧‧‧磁性元件
80S、90S、270S‧‧‧側壁
82‧‧‧層間絕緣層
84‧‧‧下電極接觸
86、96‧‧‧罩幕圖案
88、98、262‧‧‧氫電漿
202‧‧‧基板
204‧‧‧隔離層
206‧‧‧主動區域
210‧‧‧電晶體
212‧‧‧閘絕緣層
214‧‧‧閘極電極
216‧‧‧源極區
218‧‧‧汲極區
220‧‧‧絕緣頂蓋層
222‧‧‧絕緣間隙壁
230‧‧‧第一層間絕緣層
232‧‧‧第一接觸插塞
234‧‧‧第二接觸插塞
236‧‧‧源極線
238‧‧‧導電圖案
240‧‧‧第二層間絕緣層
240H‧‧‧下電極接觸孔
242‧‧‧下電極接觸插塞
260‧‧‧導電罩幕圖案
270‧‧‧磁阻元件
278‧‧‧氧電漿
280‧‧‧第三層間絕緣層
280H‧‧‧位元線接觸孔
282‧‧‧位元線接觸插塞
290‧‧‧位元線
310‧‧‧聚合物副產物
610‧‧‧記錄頭
612‧‧‧MTJ元件
620‧‧‧記錄媒體
622‧‧‧磁域
700‧‧‧系統
710‧‧‧控制器
720‧‧‧輸入/輸出元件
730‧‧‧記憶體元件
740‧‧‧介面
750‧‧‧匯流排
800‧‧‧記憶卡
810‧‧‧記憶體元件
820‧‧‧記憶體控制器
830‧‧‧主機
A+/-‧‧‧經加速離子
D‧‧‧工作週期
S‧‧‧基板
T1‧‧‧開啟狀態時間
T2‧‧‧關閉狀態時間
W‧‧‧寬度
圖1是依照例示性實施例所繪示的一種磁性元件製造方法的流程圖。
圖2A是依照例示性實施例所繪示的一種磁性元件製造方法的流程圖。
圖2B是氣體供應脈衝圖，其說明在依照例示性實施例之磁性元件製造方法的前處理製程及蝕刻製程中的氣體供應操作的實例。
圖3A是依照例示性實施例所繪示的一種磁性元件製造方法的流程圖。
圖3B是氣體供應脈衝圖，其說明在依照例示性實施例之磁性元件製造方法的前處理製程及蝕刻製程中的氣體供應操作的另一實例。
圖4是堆疊結構的剖面圖，可使用根據例示性實施例之磁性元件製造方法對所述堆疊結構進行蝕刻。
圖5是堆疊結構的剖面圖，可使用根據例示性實施例之磁性元件製造方法對所述堆疊結構進行蝕刻。
圖6繪示電漿蝕刻設備的主要元件，所述電漿蝕刻設備可被用來進行依照例示性實施例之磁性元件製造方法的電漿蝕刻製程。
圖7A展示在圖6所示的電漿蝕刻設備中以恆波模式輸出的源功率與時間的變化圖。
圖7B展示在圖6所示的電漿蝕刻設備中以恆波模式輸出的偏壓功率與時間的變化圖。
圖7C展示在圖6所示的電漿蝕刻設備中以脈衝模式輸出的源功率的工作週期與時間的變化圖。
圖7D展示在圖6所示的電漿蝕刻設備中以脈衝模式輸出的偏壓功率的工作週期與時間的變化圖。
圖7E展示以脈衝模式輸出的源功率及偏壓功率的工作週期與時間的變化圖，以便藉由使用圖6所示的電漿蝕刻設備之同步脈衝電漿蝕刻來進行蝕刻製程。
圖8A至圖8C是依照例示性實施例所繪示的一種磁性元件製造方法的製程順序的剖面圖。
圖9A至圖9C是依照例示性實施例所繪示的一種磁性元件製造方法的製程順序的剖面圖。
圖10A是當分別以恆波模式輸出源功率及偏壓功率的條件下對堆疊結構進行蝕刻時，離子的移動路徑的剖面圖。
圖10B是離子的移動路徑的剖面圖，所述離子為在同步脈衝電漿蝕刻製程中由蝕刻氣體產生。
圖11是依照例示性實施例所繪示的一種磁性元件製造方法的流程圖。
圖12A至圖12H是依照例示性實施例所繪示的一種磁性元件製造方法的製程順序的剖面圖。
圖13A至圖13C為虛擬掃描電子顯微鏡(VSEM)的照片，其展示當使用依照例示性實施例的磁性元件製造方法對包括磁性層的堆疊結構進行蝕刻時之蝕刻氛圍溫度的評估結果。
圖14為磁性元件的剖面示意圖，其可藉由使用依照例示性實施例之磁性元件製造方法來實施。
圖15繪示可藉由使用依照例示性實施例的磁性元件製造方法來實施的系統。
圖16繪示可藉由使用依照例示性實施例的磁性元件製造方法來實施的記憶卡。
現將參看附圖所示的一些例示性實施例來更充分地描述本發明之各種例示性實施例。然而，本文中所揭露之特定結構及功能細節出於描述例示性實施例之目的而僅為代表性的。因而，本發明可以多種替代形式體現且不應理解為僅限於本文中所述之例示性實施例。因此，應理解並不意欲將本發明之例示性實施例限於所揭露之特定形式，而是相反，本發明之例示性實施例應涵蓋落入本發明之範疇內的所有修改、等效物與替代物。
在圖式中，為了清楚起見，可能誇示了層及區域的厚度，且在所有圖式的描述中相同參考數字用以表示相同元件。
儘管本文使用術語第一、第二等來描述各種元件，但此等元件不應受此等術語限制。此等術語僅用以使一元件與另一元件區別。舉例來說，在不脫離本例示性實施例之範疇的情況下，可將第一元件稱為第二元件，且類似地，可將第二元件稱為第一元件。如本文所使用，術語「及/或」包括相關聯之所列出項目中之一或多者的任何以及所有組合。
應瞭解當一元件被稱作「連接」或「耦接」至另一元件時，其可直接連接或耦合至另一元件或可存在介入元件(intervening element)。反之，當一元件被稱作「直接連接至」或「直接耦接至」至另一元件時，並不存在介入元件。用以描述元件之間的關係的其他詞語應以相同方式來解釋(例如，「在...之間」對「直接在...之間」、「鄰近於」對「直接鄰近於」等)。
本文所使用之術語僅出於描述特定實施例之目的並不意欲限制例示性實施例。如本文所使用，除非上下文另有清楚指示，否則單數形式「一」及「所述」意欲亦包括複數形式。應更瞭解當在本文中使用術語「包括」時，其指定所陳述之特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件的存在，但並不排除一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其群組之存在或添加。
空間相對術語(諸如「在...之下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」及其類似術語)在本文中可用以描述一元件或特徵 與另一元件或特徵之間的關係，如諸圖中所說明。應理解，除諸圖中所描繪之定向之外，空間相對術語亦意欲涵蓋處於使用中或操作中之裝置之不同定向。舉例來說，若將諸圖中的裝置翻轉，則描述為在其他元件或特徵「下方」或「在...之下」之元件將定向於所述其他元件或特徵「上方」。因此，諸如術語「下方」可涵蓋上方與下方兩種定向。裝置可以其他方式來定向(旋轉90°或在其他定向)且相應地解譯本文中所使用之空間相對的描述語。
本文中參看理想化實施例(與中間結構)的剖面示意圖來描述例示性實施例。因而，可預期由於(例如)製造技術及/或容限(tolerances)而產生的圖解之形狀的變化。因此，不應將例示性實施例解釋為限於本文中所說明之區域的特定形狀，而應包括由於(例如)製造而產生的形狀之誤差。舉例來說，圖解為矩形之植入區域通常在其邊緣處可具有圓形或彎曲特徵及/或梯度(諸如植入物濃度的梯度)，而不是自植入區域至非植入區域突然改變。同樣地，藉由植入而形成之內埋區域(buried region)可在介於內埋區域與藉以進行植入之表面之間的區域中產生一些植入。因此，諸圖中所說明之區域本質上為示意性的且所述區域之形狀不意欲說明裝置之區域的實際形狀，以及不意欲限制本發明之範疇。
亦應注意在一些替代實施中，所提到之功能/動作可不同於圖中所提到之次序發生。舉例來說，連續展示之二附圖視所涉及之功能性/動作而定實際上可實質上同時進行或有時會以相反順 序進行。
除非另有定義，否則本文使用的所有術語(包括技術與科學術語)的意義，皆與例示性實施例所屬領域中具通常技術者一般理解的意義相同。應進一步理解，術語意義的解釋，諸如通用字典中所定義的術語，應與其相關領域的脈絡中的意義一致，且除非本文明確定義，否則不會以理想化或過度正式的意義加以解釋。
為了更具體描述例示性實施例，將參看附圖詳細描述各種態樣。然而，本發明不限於所述例示性實施例。
本例示性實施例是有關於一種磁性元件，且特別是有關於其製造方法，且特別是有關於一種包括非揮發性磁性層的磁性元件及此磁性元件的製造方法。
圖1是依照例示性實施例所繪示的一種磁性元件製造方法的流程圖。
在圖1的操作12中，使用包括至少70體積百分比之含氫的氣體及至少2體積百分比之CO氣體(以蝕刻氣體的總體積百分比計)的蝕刻氣體對包括磁性層的堆疊結構進行蝕刻。
在一些例示性實施例中，藉由電漿蝕刻製程對堆疊結構進行蝕刻。可使用包括源功率輸出單元(經配置以施加源功率)及偏壓功率輸出單元(經配置以施加偏壓功率)的電漿蝕刻設備來進行操作12的蝕刻製程。舉例來說，圖6所示的電漿蝕刻設備60可用作所述電漿蝕刻設備。在操作12的蝕刻製程中，為了以脈 衝模式輸出源功率及偏壓功率中之至少一者，脈衝模式所施加的功率可根據給定的週期保持在關閉狀態。下文將參照圖6及圖7A至圖7E來更詳細描述脈衝模式的源功率及脈衝模式的偏壓功率。在操作12中，可在約-10℃至約80℃的溫度下進行堆疊結構的蝕刻製程。在一些例示性實施例中，可在約-10℃至20℃的溫度下進行操作12的蝕刻製程。在一些例示性實施例中，可在約2mT至約5mT的壓力下進行操作12的蝕刻製程。
所述蝕刻氣體不包括含鹵素的氣體。在使用現行磁性層蝕刻製程中所使用的含鹵素元素的蝕刻氣體之電漿蝕刻製程中，非揮發性蝕刻副產物會再沉積在圖案之側壁上形成為蝕刻產物結構(etching resultant structure)。另外，使磁性層的磁化特性劣化之含鹵素元素的蝕刻殘餘物會留在圖案之表面上形成為蝕刻產物結構，且因而使磁阻元件的特性劣化。特定言之，在用於形成磁阻元件的乾式蝕刻製程中有一重要問題為磁性穿隧接面(MTJ)結構的蝕刻，所述磁性穿隧接面結構在磁阻元件的驅動中扮演關鍵角色。MTJ結構包括自由層(free layer)、穿隧阻障層及固定層(fixing layer)。MTJ結構包括鐵磁性(ferromagnetic)材料(諸如CoFeB)或其類似材料以及氧化鎂(MgO)，所述MTJ結構主要用來形成穿隧阻障層。在使用含鹵素元素的氣體進行電漿蝕刻的期間，尤其是在以氯(Cl)為主的電漿蝕刻的期間，這些材料導致穿隧阻障層嚴重損害及MTJ結構中的侵蝕(corrosion)。在依照例示性實施例之磁性元件的製造方法中，使用包括至少70體積百 分比之含氫的氣體及至少2體積百分比之CO氣體且未包含鹵素元素的蝕刻氣體對包括磁性層的堆疊結構進行蝕刻，藉此解決現行製程中的問題。
含氫的氣體可為選自於CH4氣體、H2氣體及其組合中之一者。在一些例示性實施例中，蝕刻氣體包括70~98體積百分比之CH4氣體及2~30體積百分比之CO氣體。在一些例示性實施例中，蝕刻氣體包括70~98體積百分比之H2氣體及2~30體積百分比之CO氣體。在一些例示性實施例中，蝕刻氣體更包括額外的氣體，所述額外的氣體包括至少一種選自氦、氖、氬、氪、氙及其組合之氣體。在蝕刻氣體中至少可包括10體積百分比之額外的氣體。
圖2A是依照例示性實施例所繪示的一種磁性元件製造方法的流程圖。
在圖2A的操作22中，將包括至少一磁性層的堆疊結構之待蝕刻的區域暴露於氫電漿中，藉此對堆疊結構進行前處理。
在一些例示性實施例中，為了進行操作22中的前處理製程，將所述堆疊結構裝載至用於電漿蝕刻的腔室中且僅供應H2氣體至腔室中，藉此產生氫電漿。歸因於前處理製程，可將經加速的反應性氫離子供應至堆疊結構之待蝕刻的區域，且在待蝕刻的區域及氫離子之間的化學反應可發生在待蝕刻的區域的表面上。如此一來，當蝕刻氣體離子與待蝕刻的區域碰撞時，容易進行其後的化學與物理蝕刻製程且可加速蝕刻速率。
在一些例示性實施例中，進行操作22的前處理製程約10秒至約10分鐘。可在約-10℃至約80℃的溫度與約2mT至約5mT的壓力下，進行操作22的前處理製程。如果有必要，可省略操作22的前處理製程。
在操作24中，使用包括至少70體積百分比之CH4氣體及至少2體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體對包括磁性層的堆疊結構之待蝕刻的區域進行蝕刻。
在一些例示性實施例中，為了蝕刻堆疊結構，使用包括約70~98體積百分比之CH4氣體及約2~30體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體。在一些例示性實施例中，蝕刻氣體更包括額外的氣體，所述額外的氣體包括至少一種選自氦、氖、氬、氪、氙及其組合之氣體。在蝕刻氣體中至少可包括10體積百分比之額外的氣體。
可在相同腔室中於操作22的前處理製程之後進行操作24的蝕刻製程。可在約-10℃至80℃的溫度與約2mT至約5mT的壓力下，進行操作24的蝕刻製程。
當進行操作24的蝕刻製程時，可將經加速的反應性氫離子與額外的氣體之經加速的離子一起供應至堆疊結構之待蝕刻的區域。在待蝕刻的區域中，物理蝕刻可與化學反應同時進行，其中物理蝕刻歸因於由額外的氣體所產生的經加速的離子，而化學反應是用到達待蝕刻的區域的表面之經加速的氫離子。額外的氣體包括具有比氫原子的原子量大之原子。因此，由額外的氣體所 產生的經加速的離子相較氫原子，可與待蝕刻的堆疊結構有較強的碰撞。如此一來，相對較大的物理力被施加於堆疊結構之待蝕刻的區域，可使堆疊結構的物理蝕刻容易進行。
圖2B是氣體供應脈衝圖，其說明在圖2A之操作22的前處理製程及圖2A之操作24的蝕刻製程中的氣體供應操作。
圖3A是依照例示性實施例所繪示的一種磁性元件製造方法的流程圖。
在圖3A的操作32中，將包括至少一磁性層的堆疊結構之待蝕刻的區域暴露於氫電漿中，藉此進行堆疊結構的前處理。
操作32的前處理製程與圖2A之操作22的前處理描述相同。
在操作34中，使用包括至少70體積百分比之H2氣體及至少2體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體對包括磁性層的堆疊結構之待蝕刻的區域進行蝕刻。
在一些例示性實施例中，為了蝕刻堆疊結構，使用包括約70~98體積百分比之H2氣體及約2~30體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體。在一些例示性實施例中，蝕刻氣體更包括額外的氣體，所述額外的氣體包括至少一種選自氦、氖、氬、氪、氙及其組合之氣體。在蝕刻氣體中至少可包括10體積百分比之額外的氣體。
可在相同腔室中於操作32的前處理製程之後進行操作34的蝕刻製程。可在約-10℃至80℃的溫度與約2mT至約5mT 的壓力下，進行操作34的蝕刻製程。
當在操作34中進行蝕刻製程時，與在圖2A的操作24中類似，可將經加速的反應性氫離子與額外的氣體的經加速的離子一起供應至堆疊結構之待蝕刻的區域。因此，歸因於由額外的氣體所產生的經加速的離子，使相對較大的物理力被施加於堆疊結構之待蝕刻的區域。
圖3B是氣體供應脈衝圖，其說明在圖3A之操作32的前處理製程及圖3A之操作34的蝕刻製程中的氣體供應操作。
在圖1之操作12的蝕刻製程、圖2A之操作24的蝕刻製程及圖3A之操作34的蝕刻製程中，具有待蝕刻的層的堆疊結構可包括各種類型的磁性層。在一些例示性實施例中，堆疊結構包括至少一非揮發性磁性層。舉例來說，堆疊結構可包括由至少一種選自以下材料所形成的磁性層：Co/Pd、Co/Pt、Co/Ni、Fe/Pd、Fe/Pt、MgO、PtMn、IrMn、CoFe合金、CoFeB合金及其組合。
圖1之操作12的蝕刻製程、圖2A之操作24的蝕刻製程及圖3A之操作34的蝕刻製程的進行可使用由以下電漿源所產生的電漿：感應耦合電漿(inductively coupled plasma，ICP)源、電容耦合電漿(capacitively coupled plasma，CCP)源、電子迴旋共振(electron cyclotron resonance，ECR)電漿源、螺旋波激發電漿(helicon-wave excited plasma，HWEP)源或適應性耦合電漿(adaptively coupled plasma，ACP)源。
圖4是堆疊結構的剖面圖，可使用根據例示性實施例之 磁性元件製造方法對所述堆疊結構進行蝕刻。圖5是堆疊結構的剖面圖，可使用根據例示性實施例之磁性元件製造方法對所述堆疊結構進行蝕刻。
請參照圖4及圖5，可藉由進行根據例示性實施例之磁性元件製造方法，使用包括至少70體積百分比之含氫的氣體及至少2體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體對堆疊結構40及50進行蝕刻。
在圖4及圖5中，相同參考數字用以表示相同元件。為了清楚起見，將省略其重複描述。
更詳細地，圖4所示的堆疊結構40包括從底部到頂部依次堆疊之下電極層42、下磁性層44、穿隧阻障層45、上磁性層46以及上電極層48。
下電極層42可包括至少一種選自鈦、鉭、釕、氮化鈦、氮化鉭、鎢及其組合之材料。在一些例示性實施例中，下電極層42可具有選自Ti\Ru、Ta\Ru、TiN\Ru、TaN\Ru或TiN\Ru的雙層結構。在一些例示性實施例中，下電極層42可具有約20Å至50Å的厚度。
下磁性層44可包括至少一種選自鐵、鈷、鎳、鈀、鉑及其組合之材料。在一些例示性實施例中，下磁性層44由Co-M1合金(其中M1為至少一種選自鉑、鈀、鎳及其組合之金屬)或Fe-M2合金(其中M2為至少一種選自鉑、鈀、鎳及其組合之金屬)形成。在一些例示性實施例中，下磁性層44更包括至少一種選自硼、碳、銅、銀、金、鉻及其組合之材料。在一些例示性實施例 中，下磁性層44具有約10Å至50Å的厚度。
上磁性層46可包括至少一種選自鈷、Co-M1合金(其中M1為至少一種選自鉑、鈀、鎳及其組合之金屬)、Fe-M2合金(其中M2為至少一種選自鉑、鈀、鎳及其組合之金屬)、釕、鉭、鉻、銅及其組合之材料。在一些例示性實施例中，上磁性層46具有約30Å至200Å的厚度。
在一些例示性實施例中，下磁性層44及上磁性層46中之至少一層包括垂直磁異向性(PMA)材料。在一些例示性實施例中，下磁性層44及上磁性層46中之至少一層包括合成反鐵磁(synthetic antiferromagnet，SAF)結構。藉由在鐵磁性堆疊結構中嵌入(insert)釕的中間層來形成SAF結構。舉例來說，SAF結構可具有CoFeB/Ta/(Co/Pt)m/Ru/(Co/Pd)n(其中m和n是自然數)的多層結構。可使用在例示性實施例中的SAF結構不限於此且亦可使用各種修改的結構。
介於下磁性層44及上磁性層46之間的穿隧阻障層45可由MgO、Al2O3、B2O3、SiO2或其組合形成。在一些例示性實施例中，穿隧阻障層45具有約5Å至30Å的厚度。
上電極層48可包括至少一種選自鈦、鉭、釕、氮化鈦、氮化鉭、鎢及其組合之材料。在一些例示性實施例中，上電極層48可具有選自Ti\Ru、Ta\Ru、TiN\Ru、TaN\Ru或TiN\Ru的雙層結構。在一些例示性實施例中，上電極層48可具有約20Å至50Å的厚度。
堆疊結構40的下磁性層44及上磁性層46不限於以上描述且可進行各種修改。舉例來說，下磁性層44的描述可應用於上磁性層46，反之亦然。
在一些例示性實施例中，堆疊結構40可用於實施使用垂直磁化的MTJ元件。
圖5所示的堆疊結構50包括從底部到頂部依次堆疊之下電極層42、下磁性層44、穿隧阻障層45、上磁性層56以及上電極層48。
上磁性層56包括依序堆疊在穿隧阻障層45上的受釘紮層(pinned layer)56A及釘紮層(pinning layer)56B。
受釘紮層56A可包括至少一種選自鈷、鐵、鉑、鈀及其組合之鐵磁性材料。受釘紮層56A可具有圖4所示的SAF結構。在一些例示性實施例中，受釘紮層56A具有約30Å至50Å的厚度。
釘紮層56B可包括反鐵磁性材料。在一些例示性實施例中，釘紮層56B可包括至少一種選自PtMn、IrMn、NiMn、FeMn、MnO、MnS、MnTe、MnF2、FeCl2、FeO、CoCl2、CoO、NiCl2、NiO、Ni或其組合的材料。在一些例示性實施例中，釘紮層56B具有約50Å至150Å的厚度。
在一些例示性實施例中，堆疊結構50可用於實施使用水平磁化的MTJ元件。
圖6繪示電漿蝕刻設備的主要元件，所述電漿蝕刻設備 可被用來進行依照例示性實施例之磁性元件製造方法的電漿蝕刻製程。
請參照圖6，電漿蝕刻設備60包括腔室62、源電極(source electrode)63及偏壓電極(bias electrode)64。偏壓電極64被配置成用於支撐基板S的固持器(holder)。源電極63可具有線圈形狀，其中腔室62被捲繞多次。
可將射頻(RF)源功率施加於源電極63且可將射頻偏壓功率施加於偏壓電極64。電漿蝕刻中所使用的蝕刻氣體經由進氣口65流入腔室62。可藉由使用渦輪分子泵(turbo molecular pump，TMP)來將未反應的蝕刻氣體與蝕刻後留下的反應副產物從腔室62中排出。
在使用CCP方法的電漿蝕刻設備中，可使用配置在腔室62中進氣口65附近的平面型電極來代替源電極63。
電漿蝕刻設備60包括源功率輸出單元66及偏壓功率輸出單元68。源功率輸出單元66及偏壓功率輸出單元68可以適用於進行同步脈衝電漿蝕刻製程(synchronous pulse plasma etching process)的模式來分別輸出源功率及偏壓功率。
源功率輸出單元66包括源匹配網絡(source match network)66A、源攪拌機(source mixer)66B、源控制器(source controller)66C及源射頻產生器(source RF generator)66D。偏壓功率輸出單元68包括偏壓匹配網絡68A、偏壓攪拌機68B、偏壓控制器68C及偏壓射頻產生器68D。
自源功率輸出單元66輸出的源功率被施加至源電極63。源電極63被裝備成在腔室62中產生電漿。自偏壓功率輸出單元68輸出的偏壓功率被施加至偏壓電極64。偏壓電極64被裝備成控制進入基板S的離子能量。
源功率輸出單元66的源控制器66C可輸出具有第一頻率及第一工作週期(duty cycle)之脈衝調製的(pulse-modulated)射頻源功率，以及可將包括關於射頻源功率的相位資訊之控制訊號輸出至射頻偏壓功率輸出單元68。源攪拌機66B接收自源射頻產生器66D輸出的源射頻訊號及自源控制器66C輸出的源脈衝訊號，且混合他們，藉此輸出脈衝調製的射頻源功率。
偏壓功率輸出單元68將具有第二頻率及第二工作週期之射頻偏壓功率輸出至偏壓電極64，以回應自源功率輸出單元66輸出的控制訊號。
在一些例示性實施例中，將射頻偏壓功率自偏壓功率輸出單元68施加至偏壓電極64，使得形成在腔室62內的基板S上的電漿之離子具有方向性。
加熱器(未繪示)被配置成用以加熱在偏壓電極64上被支撐的基板S且溫度感測器(未繪示)被配置成用以控制腔室62的內部溫度，加熱器及溫度感測器可另外配置在偏壓電極64的底部上或偏壓電極64內。
在一些例示性實施例中，如果有必要可控制源功率輸出單元66及偏壓功率輸出單元68來分別輸出恆波模式的功率或選 擇性地以脈衝模式輸出功率。為此，可操作源功率輸出單元66及偏壓功率輸出單元68來分別控制功率輸出的開啟狀態與關閉狀態之互相轉換。舉例來說，可控制源功率輸出單元66及偏壓功率輸出單元68中之每一者的開啟狀態與關閉狀態，使脈衝模式的源功率及脈衝模式的偏壓功率可分別自源功率輸出單元66及偏壓功率輸出單元68輸出。
圖7A展示在圖6所示的電漿蝕刻設備中以恆波模式輸出的源功率與時間的變化圖。
圖7B展示在圖6所示的電漿蝕刻設備中以恆波模式輸出的偏壓功率與時間的變化圖。
圖7C展示在圖6所示的電漿蝕刻設備中以脈衝模式輸出的源功率的工作週期D與時間的變化圖。
圖7D展示在圖6所示的電漿蝕刻設備中以脈衝模式輸出的偏壓功率的工作週期D與時間的變化圖。
在圖7C及圖7D中，可用各種方式設定開啟狀態時間T1及關閉狀態時間T2。開啟狀態時間T1可與關閉狀態時間T2相同或不同。開啟狀態時間T1及關閉狀態時間T2可根據待蝕刻的層的性質與厚度、蝕刻氛圍或其類似因素來任意選擇。在一些例示性實施例中，當製程時間過去後，可改變開啟狀態時間T1及關閉狀態時間T2的設定。
圖7E展示以脈衝模式輸出的源功率及偏壓功率的工作週期D與時間的變化圖，以便藉由使用圖6所示的電漿蝕刻設備之 同步脈衝電漿蝕刻來進行蝕刻製程。
圖8A至圖8C是依照例示性實施例所繪示的一種磁性元件(參看圖8C)製造方法的製程順序的剖面圖。
在本例示性實施例中，將描述磁性元件80的製造方法，其包括圖4的堆疊結構40的蝕刻製程。在圖8A至圖8C中，與圖4中的相同參考數字用以表示相同元件，且為了清楚起見，將省略其詳細描述。
請參照圖8A，在包括層間絕緣層82及下電極接觸84(穿過層間絕緣層82形成)的產物結構上形成參照圖4所述的堆疊結構40之後，在堆疊結構40上形成用於暴露上電極層48的部分頂表面之罩幕圖案86。
罩幕圖案86形成在堆疊結構40上且與下電極接觸84相同的軸線上。在一些例示性實施例中，罩幕圖案86可包括至少一種選自釕、鎢、氮化鈦、氮化鉭、鈦、鉭及其組合之材料。在一些例示性實施例中，罩幕圖案86具有Ru\TiN或TiN\W之雙層結構。罩幕圖案86可具有約300Å至800Å的厚度。
請參照圖8B，產物結構(包括罩幕圖案86)被裝載至電漿蝕刻腔室中。舉例來說，包括罩幕圖案86的產物結構可被裝載至圖6的電漿蝕刻設備60的腔室62中之偏壓電極64上。
接著，與圖2A之操作22或圖3A之操作32類似，堆疊結構40的上電極層48之暴露區域被暴露於腔室62中的氫電漿88中，藉此對堆疊結構40進行前處理。如果有必要，可省略使用氫 電漿88的前處理製程。
請參照圖8C，與圖2之操作24類似，藉由使用包括70體積百分比之含氫的氣體及至少2體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體且藉由使用罩幕圖案86作為蝕刻罩幕來對經前處理的堆疊結構40進行非等向性蝕刻。
在一些例示性實施例中，為了蝕刻堆疊結構40，與圖2A之操作24類似，使用包括至少70體積百分比之CH4氣體及至少2體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體。在一些例示性實施例中，與圖3A之操作34類似，使用包括至少70體積百分比之H2氣體及至少2體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體。在一些例示性實施例中，蝕刻氣體更包括額外的氣體，所述額外的氣體包括至少一種選自氦、氖、氬、氪、氙及其組合之氣體。在蝕刻氣體中至少可包括10體積百分比之額外的氣體。舉例來說，蝕刻氣體可包括80體積百分比之CH4氣體及20體積百分比之CO氣體。或者，蝕刻氣體可包括80體積百分比之CH4氣體、10體積百分比之CO氣體以及10體積百分比之Ar氣體。或者，蝕刻氣體可包括80體積百分比之H2氣體及20體積百分比之CO氣體。或者，蝕刻氣體可包括80體積百分比之H2氣體、10體積百分比之CO氣體以及10體積百分比之Ar氣體。
形成多個磁性元件80作為堆疊結構40的蝕刻產物結構，其中每個磁性元件80包括從底部到頂部依次堆疊之下電極42A、下磁性層圖案44A、穿隧阻障層45A、上磁性層圖案46A、 上電極48A以及剩餘的罩幕圖案部分86。在多個磁性元件80中之每一者中，剩餘的罩幕圖案部分86及上電極48A被配置為一個電極。多個磁性元件80中之每一者與下電極接觸84電性連接。在蝕刻堆疊結構40的同時，部分堆疊結構40可自罩幕圖案86的頂表面藉由蝕刻而被消耗掉。
可在與用於進行圖8B的前處理製程的腔室相同的腔室中，於前處理製程之後進行堆疊結構40的蝕刻製程。可在約-10℃至80℃的溫度與約2mT至約5mT的壓力下，進行堆疊結構40的蝕刻製程。舉例來說，可在約20℃的溫度與約2mT的壓力下進行堆疊結構40的蝕刻製程。
圖9A至圖9C是依照例示性實施例所繪示的一種磁性元件(參看圖9C)製造方法的製程順序的剖面圖。
在本例示性實施例中，將描述磁性元件90的製造方法，其包括圖5的堆疊結構50的蝕刻製程。在圖9A至圖9C中，與圖4、圖5及圖8A至圖8C中的相同參考數字用以表示相同元件，且為了清楚起見，將省略其詳細描述。
請參照圖9A，在包括層間絕緣層82及下電極接觸84的產物結構上形成參照圖5所述的堆疊結構50之後，在堆疊結構50上形成用於暴露上電極層48的部分頂表面之罩幕圖案96。
罩幕圖案96形成在堆疊結構50上且與下電極接觸84相同的軸線上。在一些例示性實施例中，罩幕圖案96可包括至少一種選自釕、鎢、氮化鈦、氮化鉭、鈦、鉭及其組合之材料。在一 些例示性實施例中，罩幕圖案96具有Ru\TiN或TiN\W之雙層結構。罩幕圖案96可具有約300Å至800Å的厚度。
請參照圖9B，產物結構(包括罩幕圖案96)被裝載至電漿蝕刻腔室中。舉例來說，包括罩幕圖案96的產物結構可被裝載至圖6的電漿蝕刻設備60的腔室62中之偏壓電極64上。
接著，如圖2A之操作22或圖3A之操作32所述，在腔室62中堆疊結構50的待蝕刻的上電極層48之暴露區域被暴露於氫電漿98中，藉此對堆疊結構50進行前處理。
請參照圖9C，藉由使用包括70體積百分比之含氫的氣體及至少2體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體且藉由使用罩幕圖案96作為蝕刻罩幕來對堆疊結構50(在蝕刻氣體的電漿態中經前處理)進行非等向性蝕刻。
在一些例示性實施例中，為了蝕刻堆疊結構50，與圖2A之操作24類似，使用包括至少70體積百分比之CH4氣體及至少2體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體。在一些例示性實施例中，與圖3A之操作34類似，使用包括至少70體積百分比之H2氣體及至少2體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體。在一些例示性實施例中，蝕刻氣體更包括額外的氣體，所述額外的氣體包括至少一種選自氦、氖、氬、氪、氙及其組合之氣體。在蝕刻氣體中至少可包括10體積百分比之額外的氣體。舉例來說，蝕刻氣體可包括80體積百分比之CH4氣體及20體積百分比之CO氣體。或者，蝕刻氣體可包括80體積百分比之CH4氣體、10體積百分比之CO氣體 以及10體積百分比之Ar氣體。或者，蝕刻氣體可包括80體積百分比之H2氣體及20體積百分比之CO氣體。或者，蝕刻氣體可包括80體積百分比之H2氣體、10體積百分比之CO氣體以及10體積百分比之Ar氣體。
形成多個磁性元件90作為堆疊結構50的蝕刻產物結構。多個磁性元件90包括從底部到頂部依次堆疊之下電極42A、下磁性層圖案44A、穿隧阻障層45A、上磁性層圖案56P、上電極48A以及剩餘的罩幕圖案96。在多個磁性元件90中，剩餘的罩幕圖案96及上電極48A被配置為一個電極。多個磁性元件90中之每一者與下電極接觸84電性連接。在蝕刻堆疊結構50的同時，部分堆疊結構50可自罩幕圖案96的頂表面藉由蝕刻而被消耗掉。
可在與用於進行圖9B的前處理製程的腔室相同的腔室中，於前處理製程之後進行堆疊結構50的蝕刻製程。可在約-10℃至80℃的溫度與約2mT至約5mT的壓力下，進行堆疊結構50的蝕刻製程。舉例來說，可在約20℃的溫度與約2mT的壓力下進行堆疊結構50的蝕刻製程。
在圖8A至圖8C所示的磁性元件80的製造方法及圖9A至圖9C所示的磁性元件90的製造方法中，可使用圖6的電漿蝕刻設備60來進行堆疊結構40或50的蝕刻製程。分別如圖7A及圖7B所示，在電漿蝕刻設備60中，在堆疊結構40或50進行蝕刻的同時可輸出恆波模式的源功率及偏壓功率。如圖7C或圖7D所示，在一些例示性實施例中，在堆疊結構40或50進行蝕刻的 同時可輸出脈衝模式的源功率或脈衝模式的偏壓功率，其中源功率或偏壓功率在開啟狀態與關閉狀態之間交替。如圖7E所示，在一些例示性實施例中，當堆疊結構40或50進行蝕刻時，為了進行同步脈衝電漿蝕刻製程，可同時施加脈衝模式的源功率及脈衝模式的偏壓功率。
圖4或圖5的堆疊結構40或50可包括習知蝕刻製程不容易蝕刻的非揮發性材料(諸如鉑、鈀、鈷、鎂、鐵、銥或其類似物)。因為相較於其他蝕刻材料在蝕刻製程期間所產生的反應材料的飽和蒸氣壓(saturation vapor pressure)非常低，所以這些非揮發性材料在現行的蝕刻製程條件中具有非常低的蝕刻速率，且在蝕刻製程期間反應產物再沉積在蝕刻後所形成的圖案的側壁上。當蝕刻副產物以此方式再沉積在圖案的側壁上時，由於蝕刻所形成的最終圖案之垂直側壁輪廓是嚴重傾斜的，且難以控制關鍵尺寸(critical dimension，CD)。另外，非揮發性金屬反應副產物再沉積在圖案的側壁上，使得在下電極與上電極之間發生電性短路(electrical short)且使MTJ特性劣化。
另一方面，在依照例示性實施例的磁性元件製造方法中，當堆疊結構40或50包括進行非揮發性磁性層蝕刻時，則使用包括至少70體積百分比之含氫的氣體及至少2體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體對堆疊結構40或50進行蝕刻。在這方面，堆疊結構40或50自上電極層48至下電極層42進行單一步驟的蝕刻且被分開成多個磁性元件80或90。由於藉由使用包括至少70 體積百分比之含氫的氣體及至少2體積百分比之CO氣體(以蝕刻氣體的總體積百分比計)的蝕刻氣體對堆疊結構40或50進行蝕刻，因此可防止蝕刻副產物再沉積在每個經蝕刻的表面上(即多個磁性元件80的側壁80S或多個磁性元件90的側壁90S)，且磁性元件可具有垂直側壁輪廓。
圖10A繪示當分別以恆波模式輸出源功率及偏壓功率的條件下對堆疊結構進行蝕刻時，離子的移動路徑。
詳言之，圖10A繪示由蝕刻氣體所產生的經加速離子A+/-的移動路徑10A，其為當分別以圖7A及圖7B所示的恆波模式輸出源功率及偏壓功率的條件下藉由參照圖8C使用電漿蝕刻設備60的所述製程對堆疊結構40進行蝕刻時。
圖10B繪示離子的移動路徑，所述離子為在同步脈衝電漿蝕刻製程中由蝕刻氣體產生。
詳言之，圖10B繪示由蝕刻氣體所產生的經加速離子A+/-的移動路徑10B，其為當分別以圖7E所示的脈衝模式輸出源功率及偏壓功率(藉此進行同步脈衝電漿蝕刻製程)的條件下藉由參照圖8C使用電漿蝕刻設備60的所述製程對堆疊結構40進行蝕刻時。
由於圖10A及圖10B明顯的比較結果，因此當進行同步脈衝電漿蝕刻製程時，其相較於分別以恆波模式輸出源功率及偏壓功率的情況，由蝕刻氣體所產生的經加速離子A+/-的移動範圍會增加。因此，經加速離子A+/-被散射(disperse)的移動範圍增加。 即使當蝕刻副產物再沉積在蝕刻堆疊結構40時所暴露的側壁80S上時，由於多個經加速離子A+/-在增加的移動範圍中移動，因此可移除再沉積的副產物。此效果可適用於參照圖9C所述堆疊結構50的蝕刻製程。因此，即使當對包括多個磁性層的堆疊結構進行蝕刻時，仍能製造具有非常精細之數十奈米(諸如20奈米)寬度的磁性元件80或90。使用依照例示性實施例的磁性元件製造方法來對包括多個磁性層的堆疊結構進行蝕刻，由於可進行高度非等向性蝕刻且無蝕刻副產物再沉積，因此可容易製造出具有垂直側壁輪廓的每個微型化磁性元件。
圖11是依照例示性實施例所繪示的一種磁性元件製造方法的流程圖。
在圖11的操作112中，罩幕圖案形成在堆疊結構上，其包括從底部到頂部依次堆疊之下磁性層、穿隧阻障層及上磁性層，以覆蓋部分堆疊結構。
在一些例示性實施例中，堆疊結構更包括形成在下磁性層下及上的下電極層及上電極層、穿隧阻障層，以及介於下電極層與上電極層之間的上磁性層。堆疊結構可包括由至少一種選自以下材料所形成的磁性層：Co/Pd、Co/Pt、Co/Ni、Fe/Pd、Fe/Pt、MgO、PtMn、IrMn、CoFe合金、CoFeB合金及其組合。舉例來說，堆疊結構可包括圖4或5的堆疊結構40或50。
罩幕圖案可包括至少一種選自釕、鎢、氮化鈦、氮化鉭、鈦、鉭及其組合之材料。在一些例示性實施例中，罩幕圖案具有 Ru\TiN或TiN\W之雙層結構。
在操作114中，在形成罩幕圖案的產物結構中，堆疊結構的被暴露的頂表面被暴露至氫電漿中，並對堆疊結構進行前處理。
在一些例示性實施例中，為了進行使用氫電漿的前處理製程，將包括堆疊結構(諸如基板)的結構裝載至圖6所示的電漿蝕刻設備60的腔室62中，且藉由僅供應H2氣體至腔室62中來產生氫電漿。更詳細地操作114中的前處理製程的描述實質上與圖2A之操作22中所述前處理製程或圖3A之操作32中所述前處理製程相同。因此，省略其詳細描述。如果有必要，可省略操作114。
在操作116中，在反覆進行源功率或偏壓功率在開啟狀態與關閉狀態之間交替的操作的同時，藉由使用包括至少70體積百分比之含氫的氣體及至少2體積百分比之CO氣體的第一蝕刻氣體，並藉由使用操作112中所形成的罩幕圖案作為蝕刻罩幕，自堆疊結構的暴露的頂表面對上磁性層、穿隧阻障層及下磁性層進行蝕刻。
可使用圖6所示的電漿蝕刻設備60來進行操作116的蝕刻製程。可在相同腔室62中於操作114的前處理製程之後進行操作116的蝕刻製程。
可與圖2A之操作24中所述蝕刻製程或圖3A之操作34中所述蝕刻製程相同的方式來進行操作116的蝕刻製程。然而， 在操作116中，在進行堆疊結構的蝕刻製程的同時，反覆進行源功率或偏壓功率在開啟狀態與關閉狀態之間交替的操作。舉例來說，如圖7C或圖7D所示，在進行蝕刻製程的同時，可輸出脈衝模式的源功率或偏壓功率，其中源功率或偏壓功率在開啟狀態與關閉狀態之間交替。在一些例示性實施例中，為了進行如圖7E所示的同步脈衝電漿蝕刻製程，當進行蝕刻製程時，可同時輸出或有給定時間差異輸出脈衝模式的源功率及脈衝模式的偏壓功率。可在約-10℃至80℃的溫度與約2mT至約5mT的壓力下，進行操作116的蝕刻製程。
使用脈衝模式的源功率、脈衝模式的偏壓功率或其組合的電漿蝕刻製程條件來進行操作116的蝕刻製程，使得由蝕刻氣體所產生的經加速離子在增加的移動範圍內移動且與待蝕刻的區域碰撞。在堆疊結構之待蝕刻的區域中，進行有到達所述區域表面之經加速氫離子的化學反應，且同時在待蝕刻的區域中可均一地進行歸因於由蝕刻氣體所獲得的經加速離子的物理蝕刻。因此，氫離子及經加速離子更有效地用在對待蝕刻的層進行高度非等向性蝕刻並移除再沉積的層。如此一來，容易形成每個具有垂直側壁輪廓的精細磁阻元件且可防止蝕刻副產物再沉積在蝕刻後所獲得的圖案的側壁上。
圖12A至圖12H是依照例示性實施例所繪示的一種磁性元件200(參看圖12H)製造方法的製程順序的剖面圖。
如製造磁性元件200的製程，本例示性實施例繪示製造 自旋轉移力矩磁性隨機存取記憶體(STT-MRAM)元件的製程。
請參照圖12A，隔離層204形成在基板202上以定義主動區域206，且至少一電晶體210形成在主動區域206中。
在一些例示性實施例中，基板202為半導體晶圓。在至少一例示性實施例中，基板202包括矽(Si)。在一些例示性實施例中，基板202可包括半導體元素(諸如鍺)或複合半導體(諸如SiC、GaAs、InAs或InP)。在例示性實施例中，基板202可具有絕緣層上有矽(silicon on insulator，SOI)的結構。舉例來說，基板202可包括埋入式氧化(buried oxide，BOX)層。在一些例示性實施例中，基板202可包括導電區域(諸如有不純物的良好摻雜)或摻雜有不純物的結構。隔離層204可具有淺溝槽隔離(shallow trench isolation，STI)結構。
電晶體210包括閘絕緣層212、閘極電極214、源極區216及汲極區218。形成閘極電極214，且閘極電極214的頂表面與兩側壁分別藉由絕緣頂蓋層(insulating capping layer)220及絕緣間隙壁222絕緣。
接著，平坦化的第一層間絕緣層230被配置成覆蓋電晶體210，多個第一接觸插塞232穿過第一層間絕緣層230且與源極區216電性連接，以及與汲極區218電性連接的多個第二接觸插塞234相繼地形成在基板202上。在導電層形成於第一層間絕緣層230上之後，圖案化導電層，藉此形成多個源極線236，所述多個源極線236經由多個第一接觸插塞232與源極區216電性連接， 且在源極線236的兩側處經由多個第二接觸插塞234使多個導電圖案238與汲極區218電性連接。
接著，第二層間絕緣層240形成在第一層間絕緣層230上，以覆蓋源極線236與導電圖案238。藉由使用微影製程移除部分第二層間絕緣層240以暴露導電圖案238的頂表面，藉此形成下電極接觸孔240H。藉由在下電極接觸孔240H中填滿導電材料且藉由將導電材料研磨至暴露第二層間絕緣層240的頂表面，藉此形成下電極接觸插塞242。在一些例示性實施例中，下電極接觸插塞242包括至少一種選自氮化鈦、鈦、氮化鉭、鉭、鎢及其組合之材料。
請參照圖12B，堆疊結構250形成在第二層間絕緣層240及下電極接觸插塞242上，其中所述堆疊結構250為從底部到頂部依次堆疊之下電極層252、下磁性層254、穿隧阻障層255、上磁性層256以及上電極層258。
堆疊結構250可包括圖4或圖5的堆疊結構40或50。然而，例示性實施例不限於此，且可根據將要形成的磁性元件所要的特性來增加或替代各種類型的層。
請參照圖12C，多個導電罩幕圖案260形成在堆疊結構250上，以覆蓋部分堆疊結構250的頂表面。
多個導電罩幕圖案260可包括金屬或金屬氮化物。在一些例示性實施例中，多個導電罩幕圖案260包括至少一種選自釕、鎢、氮化鈦、氮化鉭、鈦、鉭及其組合之材料。舉例來說，導電 罩幕圖案260可具有Ru\TiN或TiN\W之雙層結構。導電罩幕圖案260形成在與下電極接觸插塞242相同的軸線上。
在一些例示性實施例中，為了形成多個導電罩幕圖案260，可使用導電罩幕層首先形成在堆疊結構250上的製程，多個硬罩幕圖案(未繪示)形成在導電罩幕層上且使用多個硬罩幕圖案作為蝕刻罩幕來對導電罩幕層進行蝕刻，使得留下多個導電罩幕圖案260。
請參照圖12D，在形成導電罩幕圖案260的產物結構中，堆疊結構250的被暴露的頂表面被暴露在氫電漿262中，以對堆疊結構250進行前處理。
使用氫電漿262的前處理製程與圖2A之操作22、圖3A之操作32以及參照圖8B與圖9B所述使用氫電漿的前處理製程相同。如果有必要，可省略使用氫電漿262的前處理製程。
請參照圖12E，藉由使用電漿蝕刻製程來依序蝕刻堆疊結構250的上電極層258、上磁性層256、穿隧阻障層255、下磁性層254以及下電極層252，其中所述電漿蝕刻製程使用包括至少70體積百分比之含氫的氣體及至少2體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體且藉由使用導電罩幕圖案260作為蝕刻罩幕。如此一來，形成多個上電極258A、多個上磁性層圖案256A、多個穿隧阻障層255A、多個下磁性層圖案254A以及多個下電極252A。
堆疊結構250的蝕刻製程的更詳細地描述可參照圖11之操作116。在一些例示性實施例中，可使用圖6所示的電漿蝕刻設 備60來進行堆疊結構250的蝕刻製程。可在相同腔室62中於參照圖12D所述使用氫電漿262的前處理製程之後進行堆疊結構250的蝕刻製程。
可與圖2A之操作24中所述蝕刻製程或圖3A之操作34中所述蝕刻製程相同的方式來進行堆疊結構250的蝕刻製程。在一些例示性實施例中，在進行堆疊結構250的蝕刻製程的同時，反覆進行源功率或偏壓功率在開啟狀態與關閉狀態之間交替的操作。舉例來說，如圖7C或圖7D所示，在進行蝕刻製程的同時，可輸出脈衝模式的源功率或偏壓功率，其中源功率或偏壓功率在開啟狀態與關閉狀態之間交替。在一些例示性實施例中，為了進行如圖7E所示的同步脈衝電漿蝕刻製程，當進行蝕刻製程時，可同時輸出或有給定時間差異輸出脈衝模式的源功率及脈衝模式的偏壓功率。可在約-10℃至80℃的溫度與約2mT至約5mT的壓力下，進行堆疊結構250的蝕刻製程。
在進行堆疊結構250的蝕刻製程的同時，部分多個導電罩幕圖案260可自其頂表面消耗。雖然未繪示，但可自第二層間絕緣層240的頂表面對暴露的第二層間絕緣層240進行給定厚度的蝕刻，其中所述暴露的第二層間絕緣層240是在藉由蝕刻堆疊結構250形成多個下電極252A之後所暴露出的。
藉由蝕刻堆疊結構250形成產物結構，多個磁阻元件270形成在多個下電極接觸插塞242上，其中所述多個磁阻元件270包括下電極252A、下磁性層圖案254A、穿隧阻障層255A、上磁 性層圖案256A、上電極258A以及剩餘的導電罩幕圖案260。在多個磁阻元件270中，可將剩餘的導電罩幕圖案260及上電極258A配置為一電極。
藉由使用包括至少70體積百分比之含氫的氣體及至少2體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體的蝕刻製程來形成多個磁阻元件270，且因此具有有垂直側壁輪廓的側壁270S。另外，在進行圖12E的蝕刻製程的同時，可防止蝕刻殘餘物(諸如非揮發性材料)再沉積在磁阻元件270的側壁270S上。因此，可防止由於副產物再沉積在側壁270S上所導致的磁阻元件270特性的劣化。
另外，即使當多個磁阻元件270中之每一者的寬度W具有非常精細尺寸之數十奈米(諸如20奈米)時，仍可對堆疊結構250進行高度非等向性蝕刻且無蝕刻副產物再沉積，使得可易於製造每個具有垂直側壁輪廓的精細磁性元件且可易於形成每個具有較大高寬比(aspect ratio)的磁阻元件270。在一些例示性實施例中，穿隧阻障層255A的寬度被設定為磁阻元件270的寬度W的基準。磁阻元件270的穿隧阻障層255A可具有不大於20奈米的寬度。舉例來說，穿隧阻障層255A可具有約10奈米至20奈米的寬度。
請參照圖12F，進行將產物結構暴露於氧電漿278的後處理製程，其中多個磁阻元件270形成在產物結構中。
當導電殘餘物留在多個磁阻元件270的側壁上時，由於使用氧電漿278的後處理製程，因此導電殘餘物可被氧化且變成 絕緣層。因此，在已形成多個磁阻元件270之後，即使當導電殘餘物留在多個磁阻元件270的側壁上時，仍可防止發生所述問題(諸如導電殘餘物所引起的電性短路)。
如果有必要，可省略使用氫電漿278的後處理製程。
請參照圖12G，形成平坦化的第三層間絕緣層280以覆蓋多個磁阻元件270，且藉由蝕刻移除部分第三層間絕緣層280來形成多個位元線接觸孔280H，所述多個位元線接觸孔280H暴露每個磁阻元件270的導電罩幕圖案260的頂表面。接著，在形成用於填滿多個位元線接觸孔280H的導電層之後，研磨或蝕刻導電層直到第三層間絕緣層280的頂表面暴露為止，藉此在多個位元線接觸孔280H中分別形成多個位元線接觸插塞282。
請參照圖12H，導電層形成在第三層間絕緣層280及多個位元線接觸插塞282上，且圖案化導電層藉此形成具有線性形狀的位元線290，所述位元線290分別與多個位元線接觸插塞282電性連接以形成磁性元件200。
圖13A至圖13C為虛擬掃描電子顯微鏡(virtual scanning electron microscope，VSEM)的照片，其展示當使用依照例示性實施例的磁性元件製造方法對包括磁性層的堆疊結構進行蝕刻時之蝕刻氛圍溫度的評估結果。
使用從底部到頂部依次堆疊之Ti(20)\Ru(20)\Ta(4)\CoFeB(11)\MgO(10)\CoFeB(12)\Ta(4)\Co(5)\Pt(10)\[Co(2.5)\Pd(10)]×3\Co(5)\Ru(8)\Co(5)\[Pd(10)\Co (2.5)]×7\Pd(10)\Ti(10)\Ru(50)(其中在括號中的數字表示厚度Å)的堆疊結構，以評估圖13A至圖13C。為了蝕刻堆疊結構，具有Ru(500)\TiN(600)結構的導電罩幕圖案形成在堆疊結構上，且使用導電罩幕圖案作為蝕刻罩幕來蝕刻堆疊結構。使用80體積百分比之CH4氣體及20體積百分比之CO氣體作為用於蝕刻堆疊結構的蝕刻氣體，且使用如圖6所示的使用ICP方法的電漿蝕刻設備60。
為了控制蝕刻溫度，電漿蝕刻設備60的偏壓電極64的溫度被控制。圖13A至圖13C分別繪示偏壓電極64溫度設定在20℃、40℃及80℃的情況。
在圖13A至圖13C中，製程壓力、源功率及偏壓功率分別設定為2mT、500W及350W。
在圖13A至圖13C中，當蝕刻溫度降低時，再沉積在蝕刻後所獲得圖案的側壁上的蝕刻副產物的量減少，且具有以碳為主要成分的聚合物副產物310的量亦減少。因此，較低的蝕刻溫度較容易獲得所要的蝕刻產物結構。
圖14為磁性元件的剖面示意圖，其可藉由使用依照例示性實施例之磁性元件製造方法來實施。
請參照圖14，磁性元件600包括硬碟機(hard disk drive，HDD)的記錄頭610。記錄頭610包括MTJ元件612。
如箭頭所示，由於垂直磁性極化(perpendicular magnetic polarization)，因此將資料記錄在記錄媒體(recording medium) 620的每個磁域(domain)622中。記錄頭610可在記錄媒體620上記錄資料或可從記錄媒體620讀取被紀錄的資料。根據例示性實施例的磁性元件製造方法可適用於形成記錄頭610的MTJ元件612。
圖15繪示可藉由使用依照例示性實施例的磁性元件製造方法來實施的系統。
請參照圖15，系統700包括控制器710、輸入/輸出元件720、記憶體元件730以及介面740。系統700可為行動系統(mobile system)或用於傳送或接收資訊的系統。在一些例示性實施例中，行動系統為個人數位助理器(personal digital assistant，PDA)、可攜式電腦、網路平板電腦、無線電話、行動電話、數位隨身聽或記憶卡。控制器710控制系統700中的執行程序且可包括微處理器、數位訊號處理器、微控制器等。輸入/輸出元件720可用在輸入或輸出資料從系統700或至系統700。系統700可藉由使用輸入/輸出元件720與外部裝置(諸如個人電腦(personal computer，PC)或網路)連接，且可與外部裝置交換資料。舉例來說，輸入/輸出元件720可為按鍵、鍵盤或顯示器。
記憶體元件730可儲存用於操作控制器710的代碼及/或資料，或可儲存被控制器710處理的資料。記憶體元件730包括藉由依照例示性實施例的磁性元件製造方法所製造的磁性元件。
介面740可為在系統700與另一外部裝置(未繪示)之間的資料傳送路徑。控制器710、輸入/輸出元件720、記憶體元件 730以及介面740可經由匯流排(bus)750彼此溝通。系統700可用在行動電話、MP3播放器、導航裝置、可攜式多媒體播放器(portable multimedia player，PMP)、固態硬碟(solid state disk，SSD)或家電。
圖16繪示可藉由使用依照例示性實施例的磁性元件製造方法來實施的記憶卡。
請參照圖16，記憶卡800包括記憶體元件810及記憶體控制器820。
記憶體元件810可儲存資料。在一些例示性實施例中，記憶體元件810具有非揮發性的特性，其中即使當供應的電源停止時仍可保留儲存的資料。記憶體元件810包括依照例示性實施例的磁性元件製造方法所製造的磁性元件。
記憶體控制器820可從記憶體元件810讀取儲存的資料或可在記憶體元件810中儲存資料，以回應主機830讀/寫的要求。
前述內容說明例示性實施例且不應解釋為對其進行限制。儘管已描述了幾個實施例，但所屬領域的技術人員將容易瞭解，在本質上不脫離新穎教示及優點的情況下，許多修改在例示性實施例中是可能的。因此，所有這些修改意欲包括於如申請專利範圍中所界定的本發明之範疇內。在申請專利範圍中，裝置加功能短語意欲涵蓋在本文中描述為進行所敍述功能之結構，且不僅涵蓋結構等效物而且涵蓋等效結構。因此，應理解，前述內容說明各種例示性實施例且不應解釋為限制於所揭露之特定實施 例，且對所揭露之實施例以及其他實施例的修改意欲包括於隨附申請專利範圍的範疇內。
202‧‧‧基板
204‧‧‧隔離層
206‧‧‧主動區域
210‧‧‧電晶體
212‧‧‧閘絕緣層
214‧‧‧閘極電極
216‧‧‧源極區
218‧‧‧汲極區
220‧‧‧絕緣頂蓋層
222‧‧‧絕緣間隙壁
230‧‧‧第一層間絕緣層
232‧‧‧第一接觸插塞
234‧‧‧第二接觸插塞
236‧‧‧源極線
238‧‧‧導電圖案
240‧‧‧第二層間絕緣層
240H‧‧‧下電極接觸孔
242‧‧‧下電極接觸插塞
252A‧‧‧下電極
254A‧‧‧下磁性層圖案
255A‧‧‧穿隧阻障層
256A‧‧‧上磁性層圖案
258A‧‧‧上電極
260‧‧‧導電罩幕圖案
270‧‧‧磁阻元件
270S‧‧‧側壁
W‧‧‧寬度

Claims (7)

  1. 一種磁性元件製造方法，所述方法包括：藉由使用包括70~98體積百分比之含氫的氣體及2~30體積百分比之CO氣體的蝕刻氣體來對包括至少一磁性層的堆疊結構進行蝕刻，其中所述含氫的氣體包括至少一種選自CH4氣體、H2氣體及其組合之氣體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的磁性元件製造方法，其中所述蝕刻氣體更包括額外的氣體，所述額外的氣體包括至少一種選自氦、氖、氬、氪、氙及其組合之氣體。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的磁性元件製造方法，其中在-10℃至20℃的溫度下對所述堆疊結構進行蝕刻。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的磁性元件製造方法，其中所述蝕刻氣體不包括鹵素元素。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的磁性元件製造方法，其中所述堆疊結構包括至少一種選自Co/Pd、Co/Pt、Co/Ni、Fe/Pd、Fe/Pt、MgO、PtMn、IrMn、CoFe合金、CoFeB合金及其組合之材料。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的磁性元件製造方法，其中對所述堆疊結構進行蝕刻包括：電漿蝕刻，其使用包括經配置成施加源功率之源功率輸出單元與經配置成施加偏壓功率之偏壓功率輸出單元的電漿蝕刻設備，以及在開啟狀態與關閉狀態之間反覆交替所述源功率與所述偏壓 功率中之至少一種功率。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的磁性元件製造方法，其中對所述堆疊結構進行蝕刻包括：電漿蝕刻，其使用包括經配置成施加源功率之源功率輸出單元與經配置成施加偏壓功率之偏壓功率輸出單元的電漿蝕刻設備；以及施加恆波模式的所述源功率及在開啟狀態與關閉狀態之間交替的脈衝模式的所述偏壓功率。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015018885A (ja) * 2013-07-10 2015-01-29 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマエッチング方法
KR102082322B1 (ko) 2013-08-09 2020-02-27 삼성전자주식회사 자기 기억 소자의 제조 방법
KR102212556B1 (ko) * 2014-10-08 2021-02-08 삼성전자주식회사 반도체 장치
EP3035347B1 (en) * 2014-12-16 2017-11-15 IMEC vzw Spin torque majority gate device
JP6449674B2 (ja) 2015-02-23 2019-01-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
US9472753B1 (en) * 2015-06-02 2016-10-18 HGST Netherlands B.V. Method for fabricating MRAM bits on a tight pitch
KR20160144187A (ko) * 2015-06-08 2016-12-16 에스케이하이닉스 주식회사 저항 메모리층 갖는 반도체 장치 및 그 제조방법
US10891974B1 (en) 2017-06-07 2021-01-12 Sandisk Technologies Llc Magnetic head with current assisted magnetic recording and method of making thereof
US10896690B1 (en) 2017-06-07 2021-01-19 Sandisk Technologies Llc Magnetic head with current assisted magnetic recording and method of making thereof
DE112017000726B4 (de) 2017-09-21 2023-06-29 Hitachi High-Tech Corporation Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Tunnelübergangselements und induktiv gekoppelte Plasmabearbeitungsvorrichtung
US10839844B1 (en) 2018-06-18 2020-11-17 Western Digital Technologies, Inc. Current-assisted magnetic recording write head with wide conductive element in the write gap
US10891975B1 (en) 2018-10-09 2021-01-12 SanDiskTechnologies LLC. Magnetic head with assisted magnetic recording and method of making thereof
US11017801B1 (en) 2018-10-09 2021-05-25 Western Digital Technologies, Inc. Magnetic head with assisted magnetic recording and method of making thereof

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7105361B2 (en) * 2003-01-06 2006-09-12 Applied Materials, Inc. Method of etching a magnetic material
JP2004332045A (ja) 2003-05-07 2004-11-25 Renesas Technology Corp 多層膜材料のドライエッチング方法
JP2004356179A (ja) 2003-05-27 2004-12-16 Sony Corp ドライエッチング方法及びその装置
JP2005123412A (ja) 2003-10-16 2005-05-12 Anelva Corp 磁気抵抗多層膜製造方法及び製造装置
JP2005333106A (ja) 2004-04-20 2005-12-02 Ken Takahashi 交換結合素子とその製造方法並びに交換結合素子を具備したデバイス
MX2008011661A (es) * 2006-03-16 2008-09-22 Novartis Ag Compuestos organicos heterociclicos para el tratamiento de melanoma en particular.
WO2008152915A1 (ja) 2007-06-11 2008-12-18 Ulvac, Inc. 磁気デバイスの製造方法、磁気デバイスの製造装置、及び磁気デバイス
KR100943860B1 (ko) 2007-12-21 2010-02-24 주식회사 하이닉스반도체 자기터널접합 셀 형성방법
GB0904287D0 (en) 2009-03-12 2009-04-22 Prosidion Ltd Compounds for the treatment of metabolic disorders

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