WO2004032237A1 - 磁性メモリ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

　磁性メモリは、基板と、磁性素子下部と、磁性素子上部と、側壁絶縁膜とを具備する。磁性素子下部は、基板の上面側に設けられた磁性素子の一部である。磁性素子上部は、磁性素子下部の上面側に設けられた磁性素子の残部である。側壁絶縁膜絶縁膜は、磁性素子上部を囲むように設けられ、絶縁体で形成されている。すなわち、磁性素子下部は、基板の上面側に設けられた磁性素子において、磁性素子を構成する積層された複数の膜の内、基板に近い側の一層又は複数の層である。そして、磁性素子上部は、磁性素子を構成する積層された複数の膜の内、磁性素子下部の上面側に設けられた磁性素子下部以外の層である。また、側壁絶縁膜絶縁膜により磁性素子上部の側面は、他の部分から電気的に絶縁される。すなわち、ショートを回避できる。

Description

明 細 書 磁性 メ モ リ 及びそ の 製造方法 技術分野

本 発 明 は 、 磁 性 メ モ リ 及 びそ の 製 造 方 法 に 関 し 、 特 に 、 強 磁 性 体 が 有 す る 自 発 磁 化 を 利 用 し て 、 不 揮 発 的 に デ ー タ を 記 憶 す る 磁 性 メ モ リ 及 び そ の 製 造 方 法 に 関 す る 。 背景技術

不 揮 発 的 に デ 一 夕 を 保 持 す る メ モ リ の 一 つ と し て 磁 性 メ モ リ ( M a g n e t i c R a n d o m A c c e s s M e m o r y : 以 下 、 「 M R A M 」 と い う ） が 知 ら れ て い る 。 M R A M に 用 い ら れ る 磁 性 素 子 は 、 非 磁 性 層 の 間 に 強 磁 性 層 を 有 す る 構 造 を 持 っ て い る 。 こ の 磁 性 素 子 は 、 上 下 の 強 磁 性 層 の 磁 化 べ ク ト ル が 平 行 か 反 平 行 か に 基 づ い て 異 な る 抵 抗 値 を 示 す 。 こ の 異 な る 抵 抗 値 は 、 " 1 "又 は " 0 "に 対 応 付 け ら れ る こ と が で き る 。 磁 性 素 子 の 抵 抗 値 を 検 出 す る こ と で 、 磁 性 素 子 に 書込 ま れ た 情 報 を 読 み 出 す 二 と がで き る 。

巨 大 磁 気 抵 抗 （ 以 下 、 「 G Μ R 」 と い う ） 効 果 及 び ト ン ネ ル 磁 気 抵 抗 （ 以 下 、 「 Τ M R 」 と い う ） 効 果 を 用 い る M R A Μ が 知 ら れ て い る 。 以 下 で は 、 G M R 効 果 を 利 用 す る M R A M の メ モ リ セ ル を G M R セ ル と 記 載 し 、 T M R 効 果 を 禾 lj 用 す る M R A M の メ モ リ セ ル を T M R セ ル と 記 載 す る 。 G M R セ ル は 、 非 磁 性 層 と し て C u 、 C r 等 の 導 電 膜 を 有 し 、 T M R セ ル は 、 非 磁 性 層 と し て ア ル ミ ナ 等 の 絶 縁 膜 を 有 し て い る 。 T M R セ ル で は 、 磁 性 素 子 は 、 ア レ イ 状 に 並 べ ら れ て い る 。 磁 性 素 子 へ の デ ー タ の 書 込 み は 、 磁 性 素 子 近 傍 の 配 線 を 流 れ る 電 流 が 作 る 磁 界 に よ り 行 わ れ る 。 ま た 、 磁 性 素 子 か ら の デ ー タ の 読 出 し は 、 磁 性 素 子 の 上 下 に 設 け ら れ た 電極 間 の 抵抗 値 を 検 出 す る こ と に よ り 行 わ れ る 。

T M R セ ル の 磁 性 素 子 は 、 非 磁 性 層 と し て ア ル ミ ナ の よ う な 絶 縁膜 を 有 し て い る 。 読 み 出 し 電 流 は 、 非 磁 性 層 を 介 し て 膜 面 に 対 し て 垂 直 方 向 に 流 れ る 。 そ の た め 、 磁 性 素 子 を エ ッ チ ン グ す る 工 程 で 磁 性 素 子 の 側 面 に 導 電 性 物 質 が 付 着 し た 場 合 、 読 出 し 電 流 は 、 非 磁 性 層 で あ る 絶 縁膜 を 通 ら ず 、 導 電 性 物 質 を 通 る こ と に な る 。 そ の 結 果 、 磁 性 素 子 の 両 端 の 電 極 間 に お け る 抵 抗 値 は 大 幅 に 減 少 す る 。 こ の こ と を シ ョ ー ト と い う 。 シ ョ ー 卜 が 起 こ る と 、 M R A M と し て 十 分 な 特 性 を 得 る こ と がで き な い 。

磁 性 素 子 の 加 工 に は 、 イ オ ン ミ リ ン グ の よ う な 物 理 的 エ ッ チ ン グ 、 又 は 、 反 応性イ オ ン エ ッ チ ン グ （ 以 下 、 「 R I E 」 と い う ） の よ う な 物 理 的 . 化 学 的 エ ツ チ ン グ が 用 い ら れ る 。 イ オ ン ミ リ ン グ の よ う な 物 理 的 エ ツ チ ン グ を 用 い る 場 合 、 最 初 に エ ッ チ ン グ さ れ る 強 磁 性 層 と 非 磁 性 層 よ り 深 い と こ ろ ま で エ ッ チ ン グ が 行 わ れ る と 、 シ ョ ー ト す る 素 子 の 数 が 増 加 す る こ と が 確 認 さ れ て い る 。 ま た 、 R I E を 用 い る 場 合 、 エ ッ チ ン グ 時 間 が 長 く な る と 、 エ ッ チ ン グ ガ ス の 種 類 に よ っ て は 、 エ ッ チ ン グ ガ ス と 強 磁 性 層 が 化 学 的 に 反 応 し て 、 強 磁 性 層 の 磁気特性 が劣化す る こ と が確認 さ れて い る 。

磁 性 素 子 が エ ッ チ ン グ 法 を 用 い て 形 成 さ れ る 際 、 磁 性 素 子 の 側 面 に 導 電 性 物 質 が 付 着 し て 起 き る シ ョ ー ト を 回 避 す る こ と が 可 能 な 技 術 が 求 め ら れ て い る 。 磁 性 素 子 が エ ッ チ ン グ 法 を 用 い て 形 成 さ れ る 際 、 磁 性 素 子 の 磁 気 特 性 の 劣 化 を 抑 制 す る こ と が 可 能 な 技 術 が 求 め ら れ て い る 。 磁 性 素 子 が エ ッ チ ン グ 法 を 用 い て 形 成 さ れ る 際 、 一 度 の パ タ ー ニ ン グ で 磁 性 素 子 全体 を 加 工 で き る こ と が技術 が望 ま れて い る 。

上 記 の 説 明 と 関 連 し て 、 米 国 特 許 番 号 第 6 2 9 7 9 8 3 B 1 号 （ M a n o j B h a t t a c h a r y y a ) に 、 磁 性 メ モ リ が 開 示 さ れ て い る 。 こ の 従 来 技 術 の 磁 性 メ モ リ は 、 活 性 層 （ 自 由 磁 化 層 ） の 面 積 が 参 照 層 （ 固 定 磁 化 層 ） の 面 積 よ り も 小 さ く さ れ て い る 。 そ れ に よ り 、 活 性 層 （ 自 由 磁 化 層 ） の 磁 化 が 安 定 化 さ れ て い る 。 図 1 A か ら 1 D は 、 こ の 従 来 例 に 開 示 さ れ て い る 磁 性 メ モ リ の 構 成 及 び 製 造 方 法 を 示 し て い る 。 こ の 従 来 例 の 磁 性 メ モ リ は 、 以 下 の よ う に し て 製 造 さ れ る 。

最 初 に 、 図 1 A に 示 さ れ る よ う に 、 基 板 1 0 0 上 に 各 膜 （ 導 電 体膜 1 0 2 '、 第 3 強 磁 性 体 膜 1 0 4 '、 反 強磁 性 体 膜 1 0 6 '、 第 1 強 磁 性 体膜 1 5 4 '、 絶 縁 体 膜 1 5 2 '、 第 2 強 磁 性 体 膜 1 5 0 '、 キ ャ ッ プ膜 1 1 4 '、 マ ス ク 1 2 0 ' ) が順次堆積 さ れ る （ 第 1 工程 ） 。 続 い て 、 図 1 B に 示 さ れ る よ う に 、 磁 性 素 子 の 形 状 に 合 う よ う に 、 マ ス ク 1 2 0 'が マ ス ク 1 2 0 に パ タ ー ン ニ ン グ さ れ た 後 、 そ の パ タ ー ン 形 状 と'な る よ う に 上 記 各 膜 は イ オ ン ミ リ ン グ に よ り エ ッ チ ン グ さ れ る 。 こ れ に よ り 、 基 板 1 0 0 上 に 、 導 電 体 層 1 0 2 、 第 3 強 磁 性 体 層 1 0 4 ( 強 磁 性 体 種 子 層 ） 、 反 強 磁 性 体 層 1 0 6 、 第 1 強 磁 性 体 層 1 5 4 ( 固 定 磁 化 層 ） 、 絶 縁 体 層 1 5 2 、 第 2 強 磁 性 体 層 1 5 0 ( 自 由 磁 化 層 ） 、 キ ヤ ッ プ 層 1 1 4 、 マ ス ク 1 2 0 が 形 成 さ れ る （ 第 2 ェ 程 ） 。 次 に 、 図 1 3 C に 示 さ れ る よ う に 、 破 線 1 2 6 の 形 状 に 合 う よ う に マ ス ク 1 2 0 は マ ス ク 1 2 0 ' ' に パ タ ー ン ニ ン グ さ れ る 。 そ の 後 、 第 2 強 磁 性 体 層 （ 自 由 磁 化 層 ） 1 5 0 の 面 積 が 第 1 強 磁 性 体 層 （ 固 定 磁 化 層 ） 1 5 4 よ り も 小 さ く な る よ う に 、 イ オ ン ミ リ ン グ を 用 い て エ ッ チ ン グ が 行 わ れ る 。 こ う し て 、 エ ツ チ ン グ予 定形 状 1 2 6 が得 ら れ る （ 第 3 工程 ） 。 す な わ ち 、 磁 性 素 子 の 下 部 の パ タ ー ン （ マ ス ク 1 2 0 ) を 用 い て エ ッ チ ン グ が 行 わ れ た 後 、 磁 性 素 子 の 上 部 が 他 の パ タ ー ン ( マ ス ク 1 2 0 ' ' ) と イ オ ン ミ リ ン グ を 用 い て ェ ツ チ ン グ さ れ る 。

こ の よ う な 磁 性 素 子 の エ ッ チ ン グ が イ オ ン ミ リ ン グ を 用 い て 行 わ れ る と 、 第 2 工 程 の 結 果 が 、 図 1 B で は な く 、 図 1 D に 示 す よ う な 状 況 に な る 場 合 が あ る 。 す な わ ち 、 磁 性 素 子 及 び マ ス ク 1 2 0 の 側 面 に 、 ス ノ \° ッ 夕 さ れ た 各 膜 の 粒 子 が 付 着 し て 、 側 壁 付 着 物 1 2 5 を 形 成 し て い る 。 そ の た め 、 第 3 工 程 に お い て 、 第 2 強 磁 性 体 層 1 5 0 ( 自 由 磁 化 層 ） の 面 積 を 第 1 強 磁 性 体 層 1 5 4 ( 固 定 磁 化 層 ） よ り も 小 さ く す る よ う に エ ツ チ ン グ が お こ な わ れ る と き 、 マ ス ク 1 2 0 ' ' と 磁 性 素 子 の 下 部 （ 反 強 磁 性 体 層 1 0 6 な ど ） の 大 き さ に そ れ ほ ど 差 が な け れ ば 、 マ ス ク 1 2 0 と 側 壁 付 着 物 1 2 5 の 間 隔 が 狭 く な る 。 こ う し て 、 イ オ ン ミ リ ン グ 粒 子 が そ の 隙 間 に 入 ら ず 、 エ ッ チ ン グ 予 定 形 状 1 2 6 通 り に 精度 良 く エ ッ チ ン グす る こ と が で き な い 。

特 開 2 0 0 2 _ 1 2 4 7 1 7 号 公 報 に は 、 磁 気 抵 抗 効 果 素 子 を 用 い た 磁 気 薄 膜 メ モ リ が 開 示 さ れ て い る 。 こ の 従 来 例 の 磁 気 抵 抗 効 果 素 子 は 、 第 1 磁 性 層 と 、 ト ン ネ ル 障 壁 層 と 、 第 2 磁 性 層 と が 順 次 積 層 さ れ た 磁 性 ト ン ネ ル 接 合 を 具 備 す る 。 ト ン ネ ル 障 壁 層 は 、 薄 膜 の 絶 縁 体 で 形 成 さ れ て い る 。 第 1 磁 性 層 と 第 2 磁 性 層 と の 間 に 、 ト ン ネ ル 障 壁 層 を 介 し て ト ン ネ ル 電 流 が 流 れ る 。 第 2 磁 性 層 の ト ン ネ ル 電 流 が 流 れ る 領 域 を 限 定 す る よ う に 、 ィヒ 合 物 層 と 絶 縁 層 と が 配 置 さ れ て い る 。 化 合 物 層 は 、 第 2 磁 性 層 を 構 成 す る 材 料 の 酸 化 物 又 は 窒 化 物 で 形 成 さ れ て い る 。 絶 縁 層 は 、 化 合 物 層 上 に 配 置 さ れ 、 絶縁体で 形 成 さ れ て い る 。

特 開 平 1 0 — 4 2 2 7 号 公 報 に 、 磁 気 応 答 が 制 御 可 能 な 磁 気 ト ン ネ ル 接 合 が 開 示 さ れ て い る 。 こ の 従 来 例 の 磁 気 ト ン ネ ル 接 合 素 子 は 、 基 板 と 、 第 1 電 極 と 、 第 2 電 極 と 、 絶 縁 ト ン ネ ル 層 と を 含 む 。 第 1 電 極 は 、 拘 束 強 磁 性 体 層 と 反 強 磁 性 層 と を 有 す る 。 拘 束 強 磁 性 体 層 は 、 基板 上 に 形 成 さ れ 、 平坦で あ る 。 反強磁 性 層 は 、 拘 束 強 磁 性 体 層 に 隣 接 し 、 拘 束 強 磁 性 体 層 の 磁 化 方 向 を 好 適 な 方 向 に 拘 束 し 、 印 加 磁 場 の 存 在 下 で 磁 化 方 向 の 回 転 を 阻 止 す る 。 第 2 電 極 は 、 印 加 磁 場 の 存 在 下 で 磁 ィ匕 方 向 を 自 由 に 回 転 す る こ と が 出 来 る 平 坦 な フ リ ー 強 磁 性 層 を 有 す る 。 絶 縁 ト ン ネ ル 層 は 、 拘 束 強 磁 性 体 層 と フ リ ー 強 磁 性 体 層 と の 間 に 配 置 さ れ 、 拘 束 強 磁 性 体 層 及 び フ リ ー 強 磁 性 体 層 に 垂 直 な 方 向 の ト ン ネ ル 電 流 を 許 可 す る 。 絶 縁 ト ン ネ ル 層 は 、 拘 束 強 磁 性 体 層 又 は フ リ ー 強 磁 性 体 層 が 、 絶 縁 ト ン ネ ル 層 の 側 部 周 囲 を 越 え て 延 び る こ と の な い 側 部 周 囲 を 有 す る 。 ま た 、 絶 縁 ト ン ネ ル 層 は 、 拘 束 強 磁 性 体 層 及 び フ リ ー 強 磁 性 体 層 が 絶 縁 ト ン ネ ル 層 と オ ー バ ー ラ ッ プ す る こ と な く 、 間 隔 を あ け た 別 の 平 面 内 に 保持 さ れ る 。

特 開 平 1 1 一 3 3 0 5 8 5 号 公 報 に 、 磁 気 機 能 素 子 と 可 変 抵 抗 素 子 が 開 示 さ れ て い る 。 こ の 従 来 例 の 磁 化 機 能 素 子 は 、 積 層 体 を 備 え て い る 。 積 層 体 で は 、 導 電 性 を 有 す る 材 料 を 含 む 導 電 性 層 が 、 磁 性 層 の 間 に 位 置 す る よ う に 、 導 電 体 層 と 複 数 の 磁 性 層 と が 積 層 さ れ て い る 。 上 記 積 層 体 の 導 電 体 層 に 電 流 を 流 す こ と で 、 磁 性 層 間 の 磁 気 的 結 合 状 態 が 変 化 し 、 磁 性 層 の 磁 化 方 向 を 制 御 す る 。

特 開 2 0 0 2 — 9 3 6 7 号 公 報 に 、 強 磁 性 ト ン ネ ル 効 果 素 子 を 用 い る 磁 気 メ モ リ が 開 示 さ れ て い る 。 こ の 従 来 例 の 強 磁 性 ト ン ネ ル 効 果 素 子 は 、 ト ン ネ ル 障 壁 層 を 介 し て 2 つ の 強 磁 性 体 層 が 対 向 さ れ た 積 層 構 造 を 有 す る 。 ト ン ネ ル 障壁 層 を 介 し て 流 れ る ト ン ネ ル 電 流 が 、 2 つ の 強 磁 性 体 層 の 相 対 的 な 磁 化 の 向 き に 依 存 し て 変 化す る 。 ト ン ネ ル 障 壁 層 は 、 非 晶 質材 料 、 多結 晶 材 料 、 又 は べ ロ ブ ス カ イ ト 結 晶 構 造 を 持 た な い 単 結 晶 材 料 で 構 成 さ れ て い る 。 ま た 、 2 つ の 強 磁 性 体 層 の 少 な く と も 一 つ は 、 1 軸 方 向 に の み 配 向 し た ベ ロ ブ ス カ イ ト 酸 化物 磁性体 で 構成 さ れ て い る 。 発 明 の 開 示

従 っ て 、 本 発 明 の 目 的 は 、 磁 性 素 子 が エ ッ チ ン グ 法 を 用 い て 形 成 さ れ る 際 、 所 望 の 性 能 を 有 す る 磁 性 素 子 を 高 い 歩 留 ま り で 製 造 す る こ と が 出 来 る 磁 性 メ モ リ の 構造 及 びそ の 製造方 法 を 提 供す る こ と で あ る 。

ま た 、 本 発 明 の 他 の 目 的 は 、 磁 性 素 子 が エ ツ チ ン グ 法 を 用 い て 形 成 さ れ る 際 、 シ ョ ー 卜 を 回 避 す る こ と が 可 能 な 磁 性 メ モ リ の 構 造 及 び そ の 製 造 方 法 を 提 供 す る こ と で あ る 。

本 発 明 の 更 に 他 の 目 的 は 、 磁 性 素 子 が エ ッ チ ン グ 法 を 用 い て 形 成 さ れ る 際 、 磁 性 素 子 の 磁 気 特 性 の 劣 化 を 抑 制 す る こ と が 可 能 な 磁 性 メ モ リ の 構 造 及 びそ の 製 造 方 法 を 提 供す る こ と で あ る 。

本 発 明 の 別 の 目 的 は 、 シ ョ ー ト 及 び磁 気 特 性 の 劣 化 を 抑 制 さ れ た 磁 性 素 子 を エ ッ チ ン グ 法 を 用 い て 形 成 す る 際 、 少 な い 工 程 数 で 安 価 に 作 製 す る こ と が 可 能 な 磁 性 メ モ リ 及 びそ の 製造方法 を 提 供 す る こ と で あ る 。

従 っ て 、 本 発 明 の 観 点 で 、 磁 性 メ モ リ は 、 基 板 と 、 磁 性 素 子 下 部 と 、 磁 性 素 子 上 部 と 、 側 壁 絶 縁 膜 と を 具 備 す る 。 磁 性 素 子 下 部 は 、 基 板 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 磁 性 素 子 の 一 部 で あ る 。 磁 性 素 子 上 部 は 、 .磁 性 素 子 下 部 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 磁 性 素 子 の 残 部 で あ る 。 側 壁 絶縁膜絶縁膜 は 、 磁性 素子上部 を 囲 む よ う に 設 け ら れ 、 絶縁体 で 形 成 さ れ て い る 。 す な わ ち 、 磁 性 素子下 部 は 、 基 板 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 磁 性 素 子 に お い て 、 磁 性 素 子 を 構 成 す る 積 層 さ れ た 複 数 の 膜 の 内 、 基 板 に 近 い 側 の 一層 又 は 複数 の 層 で あ る 。 そ し て 、 磁性 素子上 部 は 、 磁 性 素 子 を 構 成 す る 積 層 さ れ た 複 数 の 膜 の 内 、 磁 性 素 子 下 部 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 磁 性 素 子 下 部 以 外 の 層 で あ る 。 ま た 、 側 壁 絶 縁 膜 絶 縁膜 に よ り 磁 性 素 子 上 部 の 側面 は 、 他 の 部 分 か ら 電 気 的 に 絶縁 さ れ る 。 す な わ ち 、 シ ョ ー ト を 回 避 で き る 。

ま た 、 本 発 明 の 磁 性 メ モ リ は 、 磁 性 素 子 が 、 側 壁 絶 縁膜 絶 縁膜 の 外 周 で 規 定 さ れ る 大 き さ を 備 え て い て も よ い 。 こ れ に よ り 、 磁 性 素 子 は 、 磁 性 素 子 上 部 + 側 壁 絶 縁 膜 絶 縁 膜 の 厚 み の 大 き さ と な る 。 磁 性 素 子 の 大 き さ を ほ と ん ど 大 き く す る こ と 無 く 、 シ ョ ー ト を 回 避 す る こ と が 出 来 る 。

ま た 、 本 発 明 の 磁 性 メ モ リ は 、 磁 性 素 子 下 部 が 、 導 電 体 部 と 、 導 電 体 部 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 第 1 磁 性 体 膜 を 含 ん で い て も よ い 。 そ し て 、 磁 性 素 子 上 部 が 、 絶 縁 膜 と 、 絶 縁膜 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 第 2 磁 性 体 膜 と を 含 ん で い る 。

ま た 、 本 発 明 の 磁 性 メ モ リ は 、 磁 性 素 子 下 部 が 、 導 電 体 部 を 含 ん で い て も よ い 。 磁 性 素 子 上 部 は 、 第 1 磁 性 体 膜 と 、 第 1 磁 性 体 膜 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 絶 縁 膜 と 、 絶 縁膜 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 第 2 磁 性 体 膜 と を 含 ん で い て も よ い 。 ま た 、 本 発 明 の 磁 性 メ モ リ は 、 磁 性 素 子 上 部 が 、 更 に 、 第 2 磁 性 体 膜 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 導 ^体膜 を 含 ん で い る 。

更 本 発 明 の 磁 性 メ モ リ は 、 磁 性 素 子 上 部 の 形 状 が 長 円 形 、 サ イ ク ロ イ ド 、 長 方 形 、 六 角 形 又 は 角 丸 四 角 形 の い ず れ カゝ 一 つ を あ っ て も よ い 。 更 に 、 本 発 明 の 磁 性 メ モ リ は 、 磁 性 素 子 下 部 の 上 面 の 外 周 と 、 磁 性 素 子 上 部 の 下 面 の 外 周 と の 平 面 距 離 d は 、 0 . 0 1 m≤d ≤0 . 2 m で あ る 。

に 、 本 発 明 の 磁 性 メ モ リ は 、 磁 性 素 子 下 部 、 側 壁 絶 縁 膜 絶 縁 膜 及 び磁 性 素 子 上 部 を 覆 う よ う に 設 け ら れ た 層 間 絶縁膜 を 更 に 具備 す る 。 こ こ で 、 層 間絶縁膜 は 、 磁 性 素 子 上 部 の 上 面 側 に ビ ア ホ ー ル を 有 し て い て も よ い 側 壁 絶 縁膜 絶 縁 膜 は 、 ビ ア ホ ー ル を 形 成 さ れ る 際 の ェ ッ チ ン グ に お け る 層 間 絶 縁膜 に 対 す る 選 択 比 が 1 よ り 小 と な る 材料 で 形成 さ れて い る 。

更 に 、 本 発 明 の 磁 性 メ モ リ は 、 磁 性 素 子 下 部 及 び 側 壁 絶 縁膜絶 縁膜 を 覆 う よ う に 設 け ら れ た 層 間 絶 縁 膜 を 更 に 具備す る 。 こ こ で 、 層 間 絶縁膜は 、 磁性 素子下部 、 側 壁 絶 縁膜絶 縁 膜 及 び磁 性 素 子 上 部 を 覆 う よ う に 形 成 さ れ た 後 、 磁 性 素 子 上 部 の 上 面 側 を 、 化 学 的 機 械 的 研 磨 又 は エ ッ チ バ ッ ク に よ り 平 坦 ィヒ さ れ て も よ い 。 側 壁 絶 縁 膜絶 縁 膜 は 、 そ の 化 学 的 機 械 的 研 磨 又 は エ ッ チ バ ッ ク に お け る 層 間 絶 縁膜 に 対 す る 選 択 比 が 1 よ り 小 と な る 材料 で 形成 さ れ て い る 。

更 に 、 本発 明 の 磁性 メ モ リ は 、 側壁絶縁膜絶縁膜 が、 金 属 の 窒 化 物 、 金 属 の 酸 化 物 及 び 金 属 の 炭 化 物 の 少 な く と も 1 つ を 含 ん で い て も よ い 。 更 に 、 本 発 明 の 磁 性 メ モ リ は 、 側壁 絶縁膜絶縁膜が 、 酸化 珪 素 、 窒化 珪 素 、 酸 化 ア ル ミ 又 は 窒 化 ァ リレ ミ の 少 な く と も 1 つ を 含 ん で レ ^ て も よ い 。

ま た 、 本 発 明 の 他 の 観 点 で は 、 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 は 、 基 板 の 上 面 側 に 磁 性 素 子 に 含 ま れ る 多 層 膜 を 形 成 し 、 多 層 膜 を 所 定 の 深 さ ま で 、 所 定 の パ タ ー ン で ェ ツ チ ン グ し 、 磁性 素子 と し て の 磁 性素子 上部 を 形 成 し 、 磁 性 素 子 上 部 を 囲 む よ う に 、 絶 縁 体 の 側 壁 絶 縁 膜 絶 縁 膜 を 形 成 し 、 側 壁 絶 縁膜 絶 縁 膜 と 磁 性 素 子 上 部 と を マ ス ク と し て 用 い て 、 多 層 膜 を エ ッ チ ン グ し 、 磁 性 素 子 の 残 部 と し て の 磁性 素 子 下部 を 形 成す る 。

ま た 、 本 発 明 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 は 、 磁 性 素 子 下 部 が 、 導 電 体 部 と 、 導 電 体 部 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 第 1 磁 性 体 層 を 含 ん で い て も よ い 。 磁 性 素 子 上 部 は 、 絶 縁 層 と 、 絶 縁 層 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 第 2 磁 性 体 層 と を 含 ん で い て も よ レ 。

ま た 、 本 発 明 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 で は 、 所 定 の パ タ ー ン で エ ッ チ ン グ す る こ と は 、 物 理 的 エ ッ チ ン グ を 用 い て 行 わ れ る 。 ま た 、 そ の 物 理 的 エ ッ チ ン グ が 、 イ オ ン ミ リ ン グ で あ る こ と が好 ま し い 。

更 に 、 磁 性 素 子 下 部 が 、 導 電 体 部 を 含 み 、 磁 性 素 子 上 部 は 、 第 1 磁 性 体 層 と 、 第 1 磁 性 体 層 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 絶 縁 層 と 、 絶 縁 層 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 第 2 磁 性 体 層 と を 含 ん で い て も よ い 。 多 層 膜 を エ ッ チ ン グ が 、 物 理 的 · ィ匕 学 的 エ ッ チ ン グ を 用 い て 行 わ れ て も よ い 。 更 に 、 そ の 物 理 的 · 化 学 的 エ ッ チ ン グ は 、 反 応 性 イ オ ン エ ッ チ ン グ で あ っ て も よ い 。 '

更 に 、 本 発 明 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 で は 、 磁 性 素 子 下 部 、 側 壁 絶 縁 膜 及 び磁 性 素 子 上 部 を 覆 う よ う に 層 間 絶 縁 膜 が 形 成 さ れ 、 磁 性 素 子 上 部 の 上 面 側 の 層 間 絶 縁 膜 に 、 エ ッ チ ン グ に よ り ビ ア ホ ー ル が 形 成 さ れ る 。 側 壁 絶 縁膜 は 、 ビ ア ホ ー ル を 形 成 さ れ る 際 の エ ツ チ ン グ に お け る 層 間 絶 縁 膜 に 対 す る 選 択 比 が 1 よ り 小 と な る 材 料 で 形 成 さ れ て い る 。

更 に 、 本 発 明 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 で は 、 磁 性 素 子 下 部 、 側 壁 絶 縁 膜 及 び磁 性 素 子 上 部 を 覆 う よ う に 層 間 絶 縁 膜 が 形 成 さ れ 、 磁 性 素 子 上 部 の 上 面 側 の 層 間 絶 縁 膜 は 、 化 学 的 機 械 的 研 磨 又 は エ ツ チ ノ ッ ク に よ り 平 坦化 さ れ る 。 側 壁 絶 縁 膜 は 、 そ の 化 学 的 機 械 的 研 磨 又 は エ ッ チ ノ ッ ク に お け る 層 間 絶 縁 膜 に 対 す る 選 択 比 が

1 よ り 小 と な る 材料 で 形 成 さ れ て い る 。 図面 の簡単な 説 明

図 1 A か ら 1 D は 、 従 来 技 術 の 磁 性 メ モ リ の 構 成 及 び製造方法 を 示す 断面 図 で あ り 、

図 2 A か ら 2 F は 、 本 発 明 の 第 1 実 施 例 に よ る 磁 性 メ モ リ の 製造方法 を 示す 断面 図 で あ り 、

図 3 A か ら 3 F は 、 本 発 明 の 第 2 実 施 例 に よ る 磁 性 メ モ リ の 製造方法 を 示す 断面 図 で あ り 、

図 4 A か ら 4 F は 、 本 発 明 の 第 3 実 施 例 に よ る 磁 性 メ モ リ の 製造方法 を 示す 断面 図 で あ り 、

図 5 A カゝ ら 5 E は 、 本 発 明 の 第 4 実 施 例 に よ る 磁 性 メ モ リ の 製造方 法 を 示す 断面 図 で あ り 、

図 6 A か ら 6 G は 、 本 発 明 の 第 5 実 施 例 に よ る 磁 性 メ モ リ の 製造方 法 を 示す 断 面 図 で あ り 、

図 7 A か ら 7 F は 、 本 発 明 の 第 6 実 施 例 に よ る 磁 性 メ モ リ の 製造方法 を 示す 断面 図 で あ り 、

図 8 A カゝ ら 8 C は 、 磁 性 素 子 上 部 、 サ イ ド ウ ォ ー ル 及 び磁性 素子下部 の 関 係 を 示す平 面 図 で あ り 、

図 9 A か ら 9 C は 、 層 間 絶 縁 層 を 平 坦 化 す る 工 程 を 示す 断面 図 で あ り 、 及 び

図 1 0 A 力、 ら 1 0 C は 、 層 間 絶 縁 層 に ビ ア ホ ー リレ を 形 成す る 工程 を 示す 断面 図 で あ る 発 明 を 実施す る た め の 最 良 の 形態 以 下 、 本 発 明 の 磁 性 メ モ リ 及 び そ の 製 造 方 法 を 、 添 付 図 面 を 参 照 し て 説 明 す る 。 尚 、 以 下 の 説 明 で は 、 同 一又 は相 当 部 分 に は 同 一 の 符号 が付 さ れ て い る 。

( 第 1 実施例 ）

以 下 に 、 本 発 明 の 第 1 実 施 例 に よ る 磁 性 メ モ リ 及 び そ の 製 造 方 法 に つ い て 説 明 す る 。 図 2 A カゝ ら 2 F は 、 本 発 明 の 第 1 実 施 例 に よ る 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 を 示 す 断面 図 で あ る 。 本 実施例 の 磁性 メ モ リ の 製造 方 法 は 、

T M R セ ル の 製 造 方 法 で あ る 。 T M R セ ル と し て の 磁 性 素 子 は 、 C M 〇 S 回 路 上 に 作 製 さ れ る 銅 等 の 配 線 上 に 形 成 さ れ る 。 図 2 A か ら 2 F は 、 銅 等 の 下 部 配 線 1 1 上 に 形 成 さ れ た 磁 性 素 子 を 作 製 す る 際 の 各 ス テ ッ プ を 示 し て レ る 。

ま ず 、 図 2 A に 示 さ れ て い る よ う に 、 基 板 1 ( 例 示 ： シ リ コ ン ） 上 に 形 成 さ れ た 下 部 絶 縁 層 1 0 ( 例 示 ： シ リ コ ン 酸 化 膜 ） 中 に 、 書 込 み お よ び読 出 し 用 の 下 部 配 線 1 1 ( 例 示 ： 銅 ） が ダ マ シ ン プ ロ セ ス を 用 い て 形 成 さ れ る 。 そ の 上 面 側 に 、 T M R 構 造 の 多 層 膜 5 3 が 成 膜 さ れ る 。 す な わ ち 、 下 部 配 線 1 1 の 側 カゝ ら 順 に 、 下 部 導 電 膜 1 2 、 反 強 磁 性 膜 1 3 、 固 定 強 磁 性 膜 1 4 、 絶 縁 膜 1 5 、 自 由 強 磁 性 膜 1 6 、 上 部 導 電 膜 1 7 が 形 成 さ れ る 。 下 部 導 電 膜 1 2 及 び 上 部 導 電 膜 1 7 は 、 銅 、 ア ル ミ 、 タ ン タ ル 、 窒 化 チ タ ン 又 は パ ー マ 口 ィ （ N i F e ) の よ う な 導 電 性 材 料 を 含 む 単 層 膜 も し く は多 層 膜で あ る 。

本 実 施 例 で は 、 下 部 導 電 膜 1 2 は 、 順 に 積 層 さ れ た 窒 ィ匕 チ タ ン / タ ン タ ル / ア ル ミ ノ タ ン タ ル / パ ー マ ロ ィ （ N i F e ) の 多 層 膜 で あ る 。 上 部 導 電 膜 1 7 は 、 窒 ィヒ チ タ ン 膜 で あ る 。 厚 さ は 、 各 約 5 0 n m で あ る 。 反 強 磁 性 膜 1 3 は 、 白 金 マ ン ガ ン （ P t M n ) 、 イ リ ジ ゥ ム マ ン ガ ン （ I r M n ) 、 鉄 マ ン ガ ン （ F e M n ) 又 は ニ ッ ケ ル マ ン ガ ン （ N i M n ) の よ う な 反 強 磁 性 材 料 で 形 成 さ れ る 。 本 実 施 例 で は 、 鉄 マ ン ガ ン

( F e M n ) 膜 で あ る 。 膜厚 は 、 約 3 0 n m で あ る 。 固 定 強 磁 性 膜 1 4 及 び 自 由 強 磁 性 膜 1 6 は 、 パ ー マ 口 ィ （ N i F e ) 、 鉄 コ ノ ル ト （ C o F e ) 、 鉄 ニ ッ ケ ル コ ノ ル ト ( N i F e C 0 ) 又 は コ ノ ル ト の よ う な 強 磁 性 材 料 で 形 成 さ れ る 。 本 実 施 例 で は 、 パ ー マ ロ イ ( N i F e ) 膜 で あ る 。 絶 縁 膜 1 5 は 、 ア ル ミ ナ （ A 1 ₂ O 3 ) 、 酸 化 ハ フ ニ ウ ム の よ う な 絶縁 材 料 で 形 成 さ れ る 。 本 実 施 例 で は 、 ア ル ミ ナ （ A 1 ₂ O ₃ ) 膜 が用 い ら れ 、 こ れ は 、 A 1 膜 に プ ラ ズ マ 酸 ィ匕 を 行 う こ と に よ り 作 製 さ れ た 。 絶 縁 膜 1 5 の 厚 さ は 、 約 1 . 5 n m で あ り 、 ト ン ネ ル電 流 が流 れ る 程 度 に 極 め て 薄 い 。 更 に 、 固 定 強 磁 性 層 1 4 、 絶縁 膜 1 5 及 び 自 由 強磁 性 膜 1 6 の 厚 さ の 和 は 、 極 め て 薄 く 、 約 3 0 n m 若 し く は そ れ 以 下 で あ る 。 次 に 、 図 2 B に 示 さ れ る よ う に 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 a が 作 製 さ れ る 。 こ の と き 、 フ ォ ト レ ジ ス ト が 所 定 の パ タ ー ン に 形 成 さ れ 、 レ ジ ス ト パ タ ー ン を マ ス ク と し て 、 イ オ ン ミ リ ン グ を 用 い て エ ッ チ ン グ が 行 わ れ る 。 エ ッ チ ン グ は 、 絶 縁 膜 1 5 と 固 定 強 磁 性 膜 1 4 と の 境 界 ま で 行 わ れ る 。 そ の 後 、 フ ォ ト レ ジ ス ト が 剥 離 さ れ る 。 こ の エ ッ チ ン グ に よ り 、 磁 性 素 子 の 上 部 導 電 層 1 7 '、 第 2 磁 性 層 と し て の 自 由 強 磁 性 層 1 6 '及 び絶 縁 層 1 5 'が 形 成 さ れ る 。 本 実 施 例 で は 、 上 部 導 電 層 1 7 '、 自 由 強磁性 層 1 6 '及 び絶 縁層 1 5 'を 磁性 素子 上 部 5 1 a と も い う 。 上 記 の 所 定 の 形 状 は 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 a の 形 状 で あ る 。

続 い て 、 図 2 C に 示 さ れ る よ う に 、 側 壁 と し て の サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 が 形 成 さ れ る 。 ま ず 、 固 定 強 磁 性 膜 1 4 及 び磁 性 素 子 上 部 5 1 a を 覆 う よ う に 、 保 護 膜 1 8 が 形 成 さ れ る 。 保 護 膜 1 8 は 、 金 属 の 酸 化 膜 、 窒 化 膜 、 炭 化 膜 の よ う な 絶 縁 性 の 材 料 で 形 成 さ れ て い る 。 例 え ば 、 シ リ コ ン 酸 ィヒ 膜 、 シ リ コ ン 窒 化 膜 、 ア ル ミ 酸 化 膜 、 ア ル ミ 窒 化 膜 で あ る 。 本 実 施 例 で は 、 保 護 膜 1 8 は 、 シ リ コ ン 窒 ィヒ 膜 で あ る 。 絶 縁 性 な の で 、 自 由 強 磁 性 層 1 6 '及 び絶 縁 層 1 5 ' の 電 気 的 特 性 に 影 響 し な い

次 に 、 図 2 D に 示 さ れ る よ う に 、 所 定 の 条 件 で 、 保 護 膜 1 8 に 対 し て ド ラ イ エ ッ チ ン グ が 行 わ れ 、 サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 が 形 成 さ れ る 。 所 定 の 条 件 は 、 磁 性 素 子 の 構 造 や 保 護 膜 1 8 の 特 性 に よ り 、 実 験 的 に 決 定 さ れ る 。 こ れ に よ り 、 上 部 導 電 層 1 7 ' 、 自 由 強 磁 性 層 1 6 '及 び絶 縁 層 1 5 'の 側 面 は 、 後 の エ ッ チ ン グ 工 程 に お い て 、 エ ッ チ ン グ の 雰 囲 気 に 曝 さ れ な く な る 。 従 つ て 、 自 由 強 磁 性 層 1 6 '及 び絶 縁 層 1 5 ' に お い て 、 ェ ツ チ ン グ ガ ス に よ る 膜 質 の 劣 化 、 エ ッ チ ン グ さ れ た 物 質 （ 側 面 付 着 物 ） の 側 面 へ の 付 着 、 そ れ に よ る 電 気 的 特性 の 異常 を 回 避す る こ と が可 能 と な る 。

続 い て 、 図 2 E に 示 さ れ る よ う に 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 a が 作 製 さ れ る 。 サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 及 び 上 部 導 電 層 1 7 ' を マ ス ク に し て 、 下部 導 電 膜 1 2 の 底 ま で エ ツ チ ン グ が 行 わ れ る 。 エ ッ チ ン グ 方 法 と し て は イ オ ン ミ リ ン グ 法 が 用 い ら れ る 。 こ の エ ッ チ ン グ は 、 下 部 配 線 1 1 と 下 部 導 電 膜 1 2 の 境 界 ま で 行 わ れ る 。 こ の エ ツ チ ン グ に よ り 、 第 1 磁性 層 と し て の 固 定 強磁性 層 1 4 ' 反 強 磁 性 層 1 3 '、 下 部 導 電 層 1 2 'が 自 己 整 合 的 に 形 成 さ れ る 。 本 実 施 例 で は 、 固 定 強磁 性 層 1 4 '、 反 強 磁 性 層 1 3 '、 下 部 導 電 層 1 2 ' を 磁 性 素 子 下 部 5 2 a と も い う 。 サ イ ド ウ オ ー ル 1 9 及 び上 部 導 電 層 1 7 ' を マ ス ク に し て エ ッ チ ン グ が 行 わ れ る の で 、 フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ 一 に 関 わ る 工 程 が 不 要 で あ る 。 す な わ ち 、 磁 性 素 子 を 形 成 す る の に 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 a 用 及 び磁 性 素子下部 5 2 a 用 と 2 回 の エ ッ チ ン グ を 行 っ て い る が 、 1 度 の フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ 一 の 工 程 で 済 み 、 工 程 数 の 増 カ卩 を 抑 え る こ と が 出 来 る 。 次 に 、 図 2 F に 示 さ れ る よ う に 、 層 間 絶 縁膜 2 0 が 形 成 さ れ る 。 ま ず 、 下 部 絶 縁 層 1 0 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 a 及 び磁 性 素 子 上 部 5 1 a を 覆 う よ う に 、 層 間 絶 縁 膜 2 0 が 形 成 さ れ る 。 層 間 絶 縁 膜 2 0 の 材 料 と し て 、 金 属 の 酸 化 膜 、 窒 化 膜 、 炭 化 膜 、 あ る い は 層 間 絶 縁 膜 と し て 従 来 知 ら れ た 無 機 系 · 有 機 系 の 低 誘 電 率 絶 縁 膜 の よ う な 絶 縁 性 の 材 料 が 用 い ら れ る 。 例 え ば 、 シ リ コ ン 酸 化 膜 、 シ リ コ ン 窒 ィ匕 膜 、 ア ル ミ 酸 化 膜 、 ア ル ミ 窒 ィ匕 膜 で あ る 。 本 実 施 例 で は 、 層 間 絶 縁 膜 2 0 は 、 シ リ コ ン 酸 化 膜 で あ る 。 次 に 、 化 学 的 機 械 的 研 磨 （ C M P ) に よ り 、 層 間 絶 縁膜 2 0 の 上 面 側 が 、 上 部 導 電 層 1 7 'の 上 面 ま で研 磨 さ れ る 。 ま た 、 C M P の 代 わ り に エ ツ チ ノ ッ ク 法 が 用 い ら れ て も 良 い 。 そ の 場 合 、 エ ツ チ ン グ ガ ス に は C F ₄ が用 い ら れ る 。 仕 上 り は遅 い が 、 精 密 な 平 坦 化 を 行 う こ と が 出 来 る 。 別 の 方 法 と し て 、 C M P を 途 中 ま で 行 い 、 そ の 後 エ ツ チ ノ ッ ク を 用 い る と い う 方 法 が 採 用 さ れ て も 良 い 。 こ の 場 合 、 速 く か つ 精 密 な 平 坦 化 を 行 う こ と が 出 来 る 。 そ の 後 、 層 間 絶 縁 膜 2 0 上 に 、 書 込 み お よ び 読 出 し 配 線 と し て 上 部 配 線 2 1 が 形 成 さ れ る 。

以 上 の 工 程 に よ り 、 T M R セ ル の 形 成 が完 了 す る 。 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 で は 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 a を 形 成 す る の に 物 理 的 エ ッ チ ン グ （ 例 示 ： ィ オ ン ミ リ ン グ ） が 用 い ら れ て い る 。 こ の 場 合 、 エ ッ チ ン グ を 絶 縁 膜 1 5 の 底 付 近 で 止 め 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 a の 側 面 を サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 で 覆 う こ と に よ り 、 シ ョ 一 ト 率 を 少 な く す る こ と が で き る 。 ま た 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 a が エ ッ チ ン グ に よ り 形 成 さ れ る 際 、 サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 及 び上 部 導電 層 1 7 'が マ ス ク と し て 用 い ら れ て い る 。 こ れ に よ り 、 パ タ ー ニ ン グ 回数が 1 回 で 、 磁 性 素 子 （ 磁 性 素 子 上 部 5 1 a 及 び磁 性 素 子 下 部 5 2 a ) を 形成す る こ と がで き る 。

ま た 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 a を 形 成 す る 方 法 と し て 、 R I E を 用 い る こ と も 可 能 で あ る 。 そ の 場 合 、 エ ッ チ ン グ を 絶 縁 膜 1 5 の 底 付 近 で 止 め 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 a の 側 面 を サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 で 覆 う こ と に よ り 、 絶 縁 膜 1 5 よ り 深 い と こ ろ ま で エ ッ チ ン グ す る 場 合 に 比 ベ て 、 自 由 強磁 性 層 1 6 'の エ ッ チ ン グ後 の 側 面 が プ ラ ズ マ に さ ら さ れ る 時 間 を 短 く す る こ と が 出 来 る 。 そ れ に よ り 、 自 由 強磁 性 層 1 6 'の 磁気 特性 の 劣化 を 少 な く す る こ と が 出 来 る 。 ま た 、 ノ \° タ 一 エ ン グ 回 数 も 、 同 様 に 1 回 で 済 む 。

ま た 、 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 で は 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 a の 大 き さ は 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 a + サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 の 厚 み 程 度 に 制 御 さ れ る こ と が 可 能 と な る 。 例 え ば 、 エ ッ チ ン グ に よ る 磁 性 素 子 の 特 性 劣 ィ匕 を 防 ぐ た め に 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 a の 大 き さ が 磁 性 素 子 上 部 5 1 a に 比 べ 大 き く さ れ る 場 合 が あ る （ 米 国 特 許 番 号 第 6 2 9 7 9 8 3 B 1 号 ） 。 そ の 場 合 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 a と 磁 性 素 子 上 部 5 1 a と の 大 き さ の 差 が 大 き い 方 が 、 磁 性 素 子 の 劣 化 の 抑 制 効 果 が 大 き く な る 。 そ の た め 、 磁性 素子下部 5 2 a が大 き く さ れ る 。 し か し 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 a が あ ま り 大 き く な り す ぎ る と 単位面積 あ た り の 磁性 素子数 が少 な く な る 。 一 方 、 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 で は 、 サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 お よ び上部 導電 層 1 7 ' を マ ス ク に し た エ ツ チ ン グ に よ り 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 a が 形 成 さ れ て い る 。 そ の た め 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 a の 大 き さ は 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 a + サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 ( 保 護 膜 1 8 ) の 厚 み 程 度 に 抑 制 で き る 。 そ の 様 子 が 図 8 A か ら 8 C に 示 さ れ て い る 。

図 8 A か ら 8 C は 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 、 サ イ ド ゥ ォ ー ル 1 9 及 び磁 性 素 子 下 部 5 2 の 関 係 を 示 す 平 面 図 で あ る 。 磁性 素子上 部 5 1 の 形 状 を A 長方形 、 B 楕 円 形 、 及 び 、 C 六 角 形 と し た 場 合 に つ い て 、 サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 及 び上 部 導 電 層 1 7 ' (磁 性 素 子 上部 5 1 ) を マ ス ク に し て 、 エ ッ チ ン グ に よ り 磁 性 素 子 下 部 5 2 が 形 成 さ れ て い る 。 こ の と き 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 ( 上 面 ） の 外 周 と 磁 性 素 子 上 部 5 1 ( 下 面 ） の 外 周 の 距 離 d は 、 サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 ( 保 護 膜 1 8 ) の 膜 厚 と ほ ぼ 等 し く な る 。 保 護 膜 1 8 の 膜 厚 の 制 御 は 容 易 で あ る こ と か ら 、 磁性 素子下部 5 2 a の 大 き さ の 制 御 も 容 易 で あ り 、 所 望 の 厚 み に す る こ と が 出 来 る 。 す な わ ち 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 a の 大 き さ を 適 切 な 大 き さ に 制 御 す る こ と が 出 来 る 。 こ こ で 、 距 離 d は 、 0 . 0 1 m ≤ d < 0 , 2 m で あ る こ と が好 ま し い 。 d が 0 . 0 1 m よ り 小 さ い 場 合 、 絶 縁 性 の 良 好 な サ イ ド ウ ォ ー ル （ 上 部 導 電 層 1 7 'の 側面 の 概 ね 全体 を 被 覆 ） を 形 成 す る こ と が 困 難 で あ る 。 ま た 、 d が 0 . 2 m よ り 大 き い 場 合 性 素 子 5 4 の 基 板 1 上 で の 素 子 占 有 率 が 高 く な り 性 メ モ リ の 集積度 が下が る 。

更 に 、 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 で は 、 上 部 配 線 2 1 と 上 部 導電 層 1 7 'が電気 的 に 接 続 さ れ る よ う に 、 層 間 絶 縁 層 2 0 に C M P 又 は / 及 び 、 エ ッ チ バ ッ ク が 行 わ れ て い る 。 そ れ ぞ れ の 場 合 に つ い て 、 サ ィ ド ウ ォ ー ル 1 9 の 材 料 を 、 層 間 絶 縁 層 2 0 に 比 べ て 選 択 比 を 低 く す る こ と で C M P 、 エ ッ チ バ ッ ク に お け る 製 造 歩 留 ま り を 高 く す る こ と が 出 来 る 。 こ れ を 図 9 A か ら 9 C を 参 照 し て 説 明 す る 。

図 9 A か ら 9 C は 、 層 間 絶 縁 層 2 0 を 平 坦 化 す る ェ 程 を 示 す 断 面 図 で あ る 。 こ の 図 は 、 図 2 E と 図 2 F の 間 の 工 程 で あ る 。 図 9 A は 、 層 間 絶 縁 層 2 0 が 下 部 絶 縁 膜 1 0 及 び磁 性 素 子 5 4 を 覆 う よ う に 形 成 さ れ た 後 の 断 面 図 で あ る 。 こ こ で 、 層 間 絶 縁 層 2 0 及 び サ ィ ド ウ ォ ー ル 1 9 が 同 じ 材 料 で あ る と す る と 、 C M P を 長 く 行 っ た 場 合 に は 、 図 9 B に 示 さ れ る よ う に 、 サ ィ ド ウ ォ ー ル 1 9 と 上 部 導 電 層 1 Ί ' と が 同 様 に 肖 IJ ら れ て し ま う 。 し か し 、 サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 が 層 間 絶 縁 層 2 0 に 比 べ 選 択 比 の 低 い 材 料 に よ り 形 成 さ れ れ ば 、 図 9 C に 示 さ れ る よ う に 、 サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 は 削 ら れ 難 く な る た め 、 サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 に 保 護 さ れ て 上 部 導 電 層 1 7 'は 肖 IJ ら れ難 く な る 。 そ の 結 果 、 C M P を 長 く 行 つ た 場合 で も 、 上 部 導電 層 1 7 ' を 肖 II り 過 ぎ る こ と が な い

サ イ ド ウ オ ー ル 1 9 を 層 間 絶 縁 層 2 0 に 比 べ 選 択 比 の 低 い 材 料 に す る 場 合 、 サ イ ド ウ オ ー ル 1 9 と 層 間 絶 縁膜 2 0 の 組 合 せ は 、 例 え ば 、 以 下 の よ う な も の が あ る 。

A ： サ イ ド ウ オ ー ル 1 9 ： プ ラ ズ マ C V D を 用 い て 3 0 0 。cで 成 膜 さ れ た シ リ コ ン 酸 化 膜 ノ 層 間 絶 縁 層 2 0 ： プ ラ ズ マ C V D を 用 い て 4 0 0 °cで 成 膜 さ れ た シ リ コ ン 酸 化 膜 。 こ の 場 合 、 同 じ 膜 （ シ リ コ ン 酸 化 膜 ） を 用 い て い て も 、 成 膜方 法 ' 条 件 の 違 い に よ り 、 C M P 又 は / 及 び エ ッ チ バ ッ ク の 選 択 比 を 所 望 の 値 に す る こ と が 出 来 る 。

B . サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 ： シ リ コ ン 窒 化 膜 と シ リ コ ン 酸 化 窒 化 膜 の 積 層 膜 Z 層 間 絶 縁 層 2 0 ： シ リ コ ン 酸 化

C . サ イ ド ウ オ ー ル 1 9 ： シ リ コ ン 酸 化 膜 Z 層 間 絶 縁 層 2 0 : 低誘 電 率膜で あ る ポ ー ラ ス 有機 シ リ カ 。

た だ し 、. 本 発 明 は 、 上 記 A 〜 （： の 例 に 制 限 さ れ る も の で は な い 。

更 に 、 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 で は 、 上 部 配線 2 1 と 上 部 導電 層 1 7 ' を 電 気 的 に 接 続す る た め に 層 間 絶 縁 層 2 0 が C M P に よ り 平 坦化 さ れ 、 上 部 配 線 2 1 を 形 成 し て い る 。 し か し 、 層 間 絶 縁 層 2 0 の 上 部 に エ ッ チ ン グ に よ り ビ ア ホ ー ル を 形 成 し 、 ビ ア ホ ー ル を 用 い て 上部配線 2 1 と の 接続 を 形 成 し て も よ い 。

な お 、 .絶 縁膜 1 5 の 代 わ り に 、 銅 の よ う な 反 磁 性 体 で あ る 導 電 体 か ら な る 非 磁 性 膜 を 形 成 す る こ と に よ つ て 、 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 は 、 G M R セ ル の 形成 に 適用 可 能 で あ る 。

更 に 、 本 実 施 例 は 、 発 明 の 趣 旨 が 維 持 さ れ る 限 り 、 変更 さ れ る こ と が可 能 で あ る 。

( 第 2 実施例 ）

次 に 、 本 発 明 で あ る 磁 性 メ モ リ 及 び そ の 製 造 方 法 の 第 2 実 施例 に つ い て 説 明 す る 。

図 3 A か ら 3 F は 、 本 発 明 の 第 2 実 施 例 に よ る 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 を 示 す 断 面 図 で あ る 。 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製造方 法 は 、 T M R セ ル の 製造方法 で あ る 。 T M R セ ル と し て の 磁 性 素 子 は 、 C M O S 回 路 上 に 作 製 さ れ る 銅 等 の 配 線 と 磁 性 素 子 を 電 気 的 に つ な ぐ タ ン ダ ス テ ン 等 の ビ ア ( タ ン グ ス テ ン プ ラ グ ） 上 に 形 成 さ れ る 。 図 3 A か ら 3 F は 、 銅 ア ル ミ （ 銅 ア ル ミ （ A 1 C u ) ) 等 の 下 部 配 線 1 1 上 の タ ン グ ス テ ン プ ラ グ 2 2 上 に 形 成 さ れ た 磁 性 素 子 を 作 製 す る 際 の 各 ス テ ッ プ を 示 し て レゝ る 。

ま ず 、 図 3 A に 示 さ れ て い る よ う に 、 基 板 1 ( 例 示 ： シ リ コ ン ） 上 に 形 成 さ れ た 下 部 絶 縁 層 1 0 ( 例 示 ： シ リ コ ン 酸 化 膜 ） の 磁 性 素 子 5 4 の 形 成 領 域 に 、 み お よ び読 出 し 用 の 下 部 配 線 1 1 と 、 下 部 配 線 1

1 上 の タ ン グ ス テ ン プ ラ グ 2 2 ( 例 示 ： 銅 ア ル ミ （ A

1 c u ) ) が ダ マ シ ン プ ロ セ ス 等 を 用 い て 形 成 さ れ る 。 そ の 後 、 そ の 上 面 側 に 、 T M R 構 造 の 多 層 膜 5 3 を 成 膜 さ れ る 。 す な わ ち 、 タ ン グ ス テ ン プ ラ グ 2 2 の 側 か ら 、 下 部 導 電 膜 1 2 、 反 強 磁 性 膜 1 3 、 固 定 強 磁 性 膜 1 4 、 絶 縁 膜 1 5 、 自 由 強 磁 性 膜 1 6 、 上 部 導 電 膜 1 7 が 、 順 次 形 成 さ れ る 。 各 膜 に つ い て は 、 第 1 実 施 例 と 同 様'で あ る 。 た だ し 、 本 実 施 例 で は 、 反 強 磁 性 膜 1 3 の 材 料 と し て 、 イ リ ジ ウ ム マ ン ガ ン ( I r M n ) 、 固 定 強 磁 性 膜 1 4 は 、 鉄 コ ノ ル ト （ C o F e ) が 用 い ら れて い る 。

次 に 、 図 3 B に 示 さ れ る よ う に 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 b が 作 製 さ れ る 。 所 定 の 形 状 に フ ォ ト レ ジ ス ト が パ 夕 一 二 ン グ さ れ る 。 レ ジ ス ト ノ\° タ ー ン を マ ス ク と し て 用 い て 、 反 応 性 イ オ ン エ ッ チ ン グ （ R I E ) を 用 い て ェ ッ チ ン グ が 行 わ れ る 。 こ の と き 、 エ ッ チ ン グ は 、 反 強 磁 性 膜 1 3 と 下 部 導 電 膜 1 2 と の 境 界 ま で 行 わ れ る 。 そ の 後 、 フ ォ ト レ ジ ス ト は 剥 離 さ れ る 。 こ の エ ツ チ ン グ に よ り 、 磁性 素 子 の 上 部 導 電 層 1 7 '、 第 2 磁 性 層 と し て の 自 由 強 磁 性 層 1 6 '、 絶 縁 層 1 5 '、 第 1 磁 性 層 と し て の 固 定 強 磁 性 層 1 4 '及 び 反 強 磁 性 層 1 3 'が 形 成 さ れ る 。 本実施 例 で は 、 上 部 導 電 層 1 7 '、 自 由 強 磁 性層 1 6 '、 絶縁 層 1 5 '、 固 定強磁性 層 1 4 '及 び反 強 磁性 層 1 3 'の 組 は磁性 素 子 上 部 5 1 b と 参 照 さ れ る 。 上 記 の 所 定 の 形 状 は 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 b の 形 状 で あ る 。

続 い て 、 図 3 C に 示 さ れ る よ う に 、 側 壁 と し て の サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 が 作 製 さ れ る 。 ま ず 、 下 部 導 電 膜 1 2 及 び磁 性 素 子 上 部 5 1 b を 覆 う よ う に 、 保 護 膜 1 8 が 成 膜 さ れ る 。 保 護 膜 1 8 は 、 第 1 実 施 例 と 同 様 で あ る 。

次 に 、 図 3 D に 示 さ れ る よ う に 、 所 定 の 条 件 で 、 保 護 膜 1 8 に つ い て ド ラ イ エ ッ チ ン グ が 行 わ れ 、 サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 を 形 成 す る 。 所 定 の 条 件 は 、 実 験 的 に 決 定 さ れ る 。 こ れ に よ り 、 上 部 導電 層 1 7 '、 自 由 強磁 性 層 1 6 '、 絶縁層 1 5 '、 固 定 強磁性 層 1 4 '及 び反 強磁 性 層 1 3 'の 側面 は 、 後 の エ ッ チ ン グ 工 程 に お い て 、 ェ ツ チ ン グ の 雰 囲 気 に 曝 さ れ る こ と が な く な る 。 従 っ て 、 エ ッ チ ン グ ガ ス に よ る 自 由 強磁性層 1 6 '及 び絶縁 層 1 5 ' の 膜 質 の 劣 化 、 エ ッ チ ン グ さ れ た 物 質 （ 側 面 付 着 物 ） の 自 由 強 磁 性 層 1 6 '及 び絶 縁 層 1 5 ' の 側 面 へ の 付 着 、 そ れ に よ る 電 気 的 特 性 の 異 常 を 回 避 す る こ と が 可能 と な る 。

続 い て 、 図 3 E に 示 さ れ る よ う に 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 b が 作 製 さ れ る 。 サ イ ド ウ オ ー ル 1 9 及 び 上 部 導 電 層 1 7 ' を マ ス ク に し て 、 下部 導 電 層 1 2 の 底 ま で エ ツ チ ン グ が 行 わ れ る 。 エ ッ チ ン グ 方 法 と し て は 反 応 性 ィ オ ン エ ッ チ ン グ ( I E ) が 用 い ら れ る 。 こ の エ ッ チ ン グ は 、 下 部 配 線 1 1 と 下 部 導 電 膜 1 2 の 境 界 ま で 行 わ れ る 。 こ の エ ッ チ ン グ に よ り 、 下部 導 電 層 1 2 'が 形 成 さ れ る 。 本実 施 例 で は 、 下部 導電 層 1 2 'が磁性 素 子 下 部 5 2 b と 参 照 さ れ る 。 サ イ ド ウ オ ー ル 1 9 及 び 上 部 導 電 層 1 7 'を マ ス ク と し て 用 い て エ ッ チ ン グ が行 わ れ て い る の で 、 フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ 一 に 関 わ る 工 程 が 不 要 で あ る 。 す な わ ち 、 磁 性 素 子 を 形 成 す る た め に 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 b 用 及 び磁 性 素 子 下 部 5 2 b 用 と 2 回 の エ ッ チ ン グ を 行 っ て い る が 、 1 度 の フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ 一 の 工 程 で 済 み 、 工 程 数 の 増 加 を 抑 え る こ と が 出 来 る 。

次 に 、 図 3 F に 示 さ れ る よ う に 、 層 間 絶 縁 膜 2 0 が 形 成 さ れ る 。 ま ず 、 下 部 絶 縁 層 1 0 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 b 及 び磁 性 素 子 上 部 5 1 b を 覆 う よ う に 、 層 間 絶 縁 膜 2 0 が 成 膜 さ れ る 。 層 間 絶 縁 膜 2 0 は 、 第 1 実 施 例 と 同 様 で あ る 。 次 に 、 フ ォ ト レ ジ ス ト を 用 い て パ 夕 一 ニ ン グ を 行 い 、 そ の 後 ド ラ イ エ ッ チ ン グ に よ り ビ ア ホ ー ル 2 3 が 形 成 さ れ る 。 そ の 後 、 フ ォ ト レ ジ ス ト が 除 去 さ れ た 後 、 ビ ア ホ ー ル 2 3 中 及 び 層 間 絶 縁 膜 2 0 上 に 、 書 込 み お よ び 読 出 し 配 線 と し て 上 部 配 線 2 1 が 形 成 さ れ る 。

以 上 の 工程 に よ り 、 T M R セ ル の 形 成 が完 了 す る 。 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 で は 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 b を 形 成 す る 方 法 と し て 、 R I E が 用 い ら れ て い る 。 こ の 場 合 、 エ ッ チ ン グ 時 間 が 長 く な り 過 ぎ な い よ う に 、 エ ッ チ ン グ を 下 部 導 電 膜 1 2 の 手 前 で 止 め て い る 。 そ れ に よ り 、 自 由 強 磁性 層 1 6 'や 固 定 強磁性 層 1 4 'の エ ッ チ ン グ に よ る 膜質 （磁気特 性 を 含 む ） の 劣 ィ匕 を 抑 制 す る こ と が 出 来 る 。

ま た 、 側面 を サ イ ド ウ オ ー ル 1 9 で 覆 う こ と に よ り 、 そ の 後 に 、 自 由 強 磁 性 層 1 6 'や 固 定 強 磁 性 層 1 4 ' の 側 面 が プ ラ ズ マ に 曝 さ れ な い 。 そ の 結 果 、 自 由 強 磁 性 層 1 6 'や 固 定 強 磁 性 層 1 4 ' の 磁 気 特 性 の 劣 化 を 少 な く す る こ と が 出 来 る 。

更 に 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 a が エ ッ チ ン グ に よ り 形 成 さ れ る 際 、 サイ ド ウ オ ー ル 1 9 及 び上 部 導 電 層 1 7 ' を マ ス ク と し て 用 い て い る の で 、 パ タ ー ニ ン グ 回 数 が 1 回 で 、 磁 性 素 子 （ 磁 性 素 子 上 部 5 1 a 及 び磁 性 素 子 下 部 5 2 a ) を 形 成 さ れ る こ と が で き る 。

ま た 、 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 で は 、 第 1 実 施 例 と 同 様 に 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 a の 大 き さ を 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 a + サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 ( 保 護 膜 1 8 ) の 厚 み程度 に 制御 す る こ と が可能 と な る 。

更 に 、 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 で は 、 上 部 配 線 2 1 と 上 部 導 電 層 1 7 ' を 電気 的 に 接続す る た め に 層 間 絶 縁 層 2 0 の 上 部 に エ ッ チ ン グ に よ り ビ ア ホ ー ル 2 3 を 形 成 し 、 ビ ア ホ ー ル 2 3 を 用 い て 上 部 配 線 2 1 と の 接 続 を 形 成 し て い る 。 こ の 場 合 、 サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 の 材 料 を 、 層 間 絶 縁 層 2 0 に 比 べ て 選 択 比 を 低 く す る こ と で 、 シ ョ ー ト の 発 生 を 抑 制 し 、 ビ ア エ ツ チ ン グ に お け る 製造 歩 留 ま り を 高 く す る こ と が 出 来 る 。 そ れ を 図 1 O A 力 ら 1 0 C を 参 照 し て 説 明 す る 。

図 1 0 A か ら 1 0 C は 、 層 間 絶 縁 層 2 0 に ビ ア ホ 一 ル を 形 成 さ れ る 工 程 を 示 す 断 面 図 で あ る 。 こ の 図 は 、 図 3 E と 図 3 F の 間 の 工 程 で あ る 。 こ こ で は ノ\° 夕 一 二 ン グ が若干ずれ た 場 合 に つ い て 説 明す る 。

図 1 0 A は 、 層 間 絶 縁 層 2 0 を 下 部 絶 縁膜 1 0 及 び 磁 性 素 子 5 4 を 覆 う よ う に 成 膜 し 、 フ ォ ト レ ジ ス ト 2 6 に よ り パ タ ー ニ ン グ し た 後 の 断面 図 で あ る 。 こ こ で 、 層 間 絶 縁 層 2 0 及 びサ イ ド ウ オ ー ル 1 9 の 材 料 が 同 じ で あ る と き 、 ビ ア エ ッ チ ン グ が 長 く （ 深 く ） 行 わ れ た 場 合 、 図 1 0 B の よ う に 層 間 絶 縁 膜 2 0 だ け で な く サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 も 同 様 に 肖 (J ら れ 、 磁 性 素 子 5 4 の 側 面 が 現 れ る 。 こ の 後 、 上 部 配 線 2 1 を 成 膜 さ れ る と 、 磁 性 素 子 5 4 が シ ョ ー ト す る と い う 問 題 が 生 じ る 。 し か し 、 サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 が 層 間 絶 縁 層 2 0 に 比 べ 選 択 比 の 低 い 材 料 で 形 成 さ れ れ ば 、 図 1 0 C に 示 さ れ る よ う に 、 サ イ ド ウ オ ー ル 1 9 が エ ッ チ ン グ の 進 行 を 妨 げ る た め 、 深 く エ ッ チ ン グ し た 場 合 で も シ ョ ー ト は 起 こ ら な レ 。

な お 、 サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 を 層 間 絶 縁 層 2 0 に 比 べ 選 択 比 の 低 い 材 料 に す る 場 合 の 例 は 、 第 1 実 施 例 に 説 明 し た 通 り で あ る 。

図 3 E と 図 3 F に お い て 説 明 さ れ た 効 果 は 、 第 1 実 施 例 の 場 合 に お い て 、 上 部 配 線 2 1 と 上 部 導 電 層 1 Ί ' を 電 気 的 に 接 続 す る た め に 、 層 間 絶 縁 層 2 0 の 上 部 に ッ チ ン グ に よ り ビ ア ホ ー ル を 形 成 し 、 ビ ア ホ ー ル を 用 い て 上 部 配 線 2 1 と の 接 続 を 形 成 し た 場 合 に お い て も 同 様 得 る こ と が 出 来 る 。

更 に 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 で は 、 上 部 配線 2 と 上部 導電 層 1 7 'を 電気 的 に 接続す る た め.に 層 間 絶 層 2 0 が C M P 又 は / 及 び エ ッ チ バ ッ ク に よ り 平 坦 化 さ れ 、 そ の 上 に 上 部 配 線 2 1 が 形 成 さ れ て も 良 い そ の 場 合 、 第 1 実 施 例 の 図 9 A か ら 9 C に お い て 説 明 さ れ た 効果 と 同 様 の 効果 を 得 る こ と が 出 来 る 。

な お 絶 縁膜 1 5 の 代 わ り に 、 銅 の よ う な 反 磁 性 体 で あ る 電 体 か ら な る 非 磁 性 膜 を 形 成 す る こ と に よ つ て 、 本 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 は 、 G M R セ ル の 形 成 適用 可 能 で あ る 。

に 本 実 施 例 は 、 発 明 の 趣 旨 が 維 持 さ れ る 限 り 、 変 更 さ れ る こ と が可 能 で あ る 。

( 第 3 実施 例 ）

以 下 、 本 発 明 の 第 3 実 施 例 に よ る 磁 性 メ モ リ 及 び そ の 製 造 方 法 に つ い て 説 明 す る 。 図 4 A カゝ ら 4 F は 、 本 発 明 の 3 実 施 例 に よ る 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 を 示 す 断 面 で あ る 。 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 は 、

T M R セ ル の 製 造 方 法 で あ る 。 T M R セ ル と し て の 磁 性 素 子 は 、 C M O S 回 路 上 に 作 製 さ れ る 銅 等 の 配 線 上 に 形 成 さ れ る 。 図 4 A か ら 4 F は 、 銅 等 の 下 部 配 線 1 1 上 に 形 成 さ れ た 磁 性 素 子 を 作 製 さ れ る 際 の 各 ス テ ツ プ を 示 し て い る 。 ま ず 、 図 4 A に 示 さ れ て い る よ う に 、 基 板 1 ( 例 示 ： シ リ コ ン ） 上 に 形 成 さ れ た 下 部 絶 縁 層 1 0 ( 例 示 ： シ リ コ ン 酸 化 膜 ） 中 に 、 書 込 み お よ び読 出 し 用 の 下 部 配 線 1 1 ( 例 示 ： 銅 ） を ダ マ シ ン プ ロ セ ス を 用 い て 形 成 さ れ る 。 下 部 配 線 1 1 の 上 面 側 に 、 T M R 構 造 の 多 層 膜 5 3 'が成膜 さ れ る 。 す な わ ち 、 下 部配 線 1 1 の 側 か ら 、 下 部 導 電 膜 1 2 、 自 由 強 磁 性 膜 1 6 、 絶 縁 膜 1 5 、 固 定 強 磁 性 膜 1 4 、 反 強 磁 性 膜 1 3 、 上 部 導 電 膜 1 7 が 、 順 次 形 成 さ れ る 。 本 実 施 例 で は 、 自 由 強 磁 性 膜 1 6 、 絶 縁 膜 1 5 、 固 定 強 磁 性 膜 1 4 、 反 強 磁 性 膜 1 3 の 成 膜 順 序 が 第 1 実 施 例 と 逆 で あ る 。 各 膜 に つ い て は 、 第 1 実 施 例 と 同 様 で あ る 。 た だ し 、 本 実 施 例 で は 、 反 強 磁 性 膜 1 3 の 材 料 と し て 、 イ リ ジ ウ ム マ ン ガ ン ( I r M n ) が用 い ら れて い る 。

次 に 、 図 4 B に 示 さ れ る よ う に 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 c を 作 製 さ れ る 。 所 定 の 形 状 に フ ォ ト レ ジ ス ト が パ タ — ニ ン グ さ れ る 。 レ ジ ス ト ノ\° タ ー ン を マ ス ク と し て 用 い て 、 ィ ォ ン ミ リ ン グ を 用 い て エ ッ チ ン グ が行 わ れ る 。 こ の と さ 、 エ ッ チ ン グ は 、 自 由 強 磁 性 膜 1 6 と 絶 縁 膜 1 5 と の 境 界 ま で 行 わ れ る 。 そ の 後 、 フ ォ ト レ ジ ス ト は 剥 離 さ れ る 。 こ の エ ッ チ ン グ に よ り 、 磁 性 素 子 の 上 部導電 層 1 7 '、 反 強磁性 層 1 3 '、 固 定 強磁性 層 1 4 ' 及 び絶 縁 層 1 5 'が 形 成 さ れ る 。 本 実 施 例 で は 、 上 部 導 電 層 1 7 ' 、 反 強磁性 層 1 3 '、 固 定強磁性 層 1 4 '及 び 絶縁 層 1 5 ' の 組 は磁性 素 子 上 部 5 1 c と 参 照 さ れ る 。 上 記 の 所 定 の 形 状 は 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 a の 形 状 で あ る 。

続 い て 、 図 4 C に 示 さ れ る よ う に 、 側 壁 と し て の サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 が 作 製 さ れ る 。 ま ず 、 自 由 強 磁 性 膜 1 6 及 び磁 性 素 子 上 部 5 1 c を 覆 う よ う に 、 保 護 膜 1 8 が 成 膜 さ れ る 。 保 護 膜 1 8 は 、 第 1 実 施 例 と 同 様 で あ る 。

次 に 、 図 4 D に 示 さ れ る よ う に 、 所 定 の 条 件 で 、 保 護 膜 1 8 に 対 し て ド ラ イ エ ッ チ ン グ が 行 わ れ 、 サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 が 形 成 さ れ る 。 所 定 の 条 件 は 、 実 験 的 に 決定 さ れ る 。 こ れ に よ り 、 上部 導電 層 1 7 '、 反 強 磁 性 層 1 3 '、 固 定強磁性 層 1 4 '及 び絶縁層 1 5 'の 側面 は 後 の エ ッ チ ン グ 工 程 に お い て 、 エ ッ チ ン グ の 雰 囲 気 に 曝 さ れ る こ と が 無 く な る 。 従 っ て 、 固 定強磁性 層 1 4 ' 及 び絶縁 層 1 5 ' に お い て 、 エ ッ チ ン グ ガ ス に よ る 膜質 の 劣 化 、 エ ッ チ ン グ さ れ た 物 質 （ 側 面 付 着 物 ） の 側 面 へ の 付 着 、 そ れ に よ る 電 気 的 特 性 の 異 常 を 回 避 す る こ と が可 能 と な る 。

続 い て 、 図 4 E に 示 さ れ る よ う に 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 c が 作 製 さ れ る 。 サ イ ド ウ オ ー ル 1 9 及 び上 部 導 電 層 1 7 ' を マ ス ク と し て 用 い て 、 下部 導 電 膜 1 2 の 底 ま で エ ッ チ ン グ が 行 わ れ る 。 エ ッ チ ン グ 方 法 と し て は ィ オ ン ミ リ ン グ が 用 い ら れ る 。 こ の エ ッ チ ン グ は 、 下 部 配 線 1 1 と 下 部 導 電 膜 1 2 の 境 界 ま で 行 わ れ る 。 こ の エ ッ チ ン グ に よ り 、 自 由 強磁性 層 1 6 '、 下部 導 電 層 1 2 'が形 成 さ れ る 。 本 実施例 で は 、 自 由 強磁性層 1 6 ' 、 下 部 導電 層 1 2 ' を 磁 性 素 子下 部 5 2 c と も い う 。 サ イ ド ウ オ ー ル 1 9 及 び上部 導 電 層 1 7 ' を マ ス ク と し て 用 い て エ ッ チ ン グ が 行 わ れ て い る の で 、 フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ 一 に 関 わ る 工 程 が 不 要 で あ る 。 す な わ ち 、 磁 性 素 子 を 形 成 さ れ る の に 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 a 用 及 び磁 性 素子下部 5 2 c 用 と 2 回 の エ ッ チ ン グ を 行 っ て い る が 、 1 度 の フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ 一 の 工 程 で 済 み 、 工 程 数 の 増 カ卩 を 抑 え る こ と が 出来 る 。

次 に 、 図 4 F に 示 さ れ る よ う に 、 層 間 絶 縁 膜 2 0 が 作 製 さ れ る 。 ま ず 、 下 部 絶 縁 層 1 0 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 a 及 び磁 性 素 子 上 部 5 1 a を 覆 う よ う に 、 層 間 絶 縁 膜 2 0 が 成 膜 さ れ る 。 層 間 絶 縁 膜 2 0 は 、 第 1 実 施 例 と 同 様 で あ る 。 次 に 、 化 学 的 機 械 的 研 磨 （ C M P ) に よ り 、 層 間 絶縁膜 2 0 の 上 面側 が 、 上 部 導 電 層 1 7 ' の 上 面 ま で 研 磨 さ れ る 。 ま た 、 C M P の 代 わ り に エ ッ チ ノ ッ ク 法 が 用 い ら れ て も 良 い 。 そ の 場 合 、 エ ッ チ ン グ ガ ス に は C F ₄ が用 レ ら れ る 。 別 の 方法 と し て 、 C M P を 途 中 ま で 行 い 、 そ の 後 エ ッ チ バ ッ ク を 用 い る と い う 方 法 で も 良 い 。 層 間 絶 縁 膜 2 0 に 、 書 込 み お よ び 読 出 し 配線 と し て 上部配 線 2 1 を 作製 さ れ る 。

以 上 の 工程 に よ り 、 T M R セ ル の 形 成 が完 了 す る 。 本 実 施 例 で は 、 自 由 強 磁 性 膜 1 6 、 絶 縁 膜 1 5 、 固 定 強 磁 性 膜 1 4 、 反 強 磁 性 膜 1 3 の 成 膜 順 序 が 第 1 実 施 例 と 逆 で あ る 。 そ の た め 、 磁性 素 子 5 4 'で は 、 第 1 実施 例 の 磁性 素子 5 4 と 比 較 し て 、 自 由 強磁性 層 1 6 ' 絶縁層 1 5 '、 固 定 強磁性 層 1 4 '、 反 強磁性 層 1 3 'の 下 部 配 線 1 1 に 対 す る 位 置 関 係 が 逆 と な っ て い る 。 し 力、 し 、 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 に お い て も 、 第 1 実 施 例 に お い て 得 ら れ る も の と 同 様 の 効 果 を 得 る こ と が 出来 る 。

な お 、 絶 縁膜 1 5 の 代 わ り に 、 銅 の よ う な 反 磁 性 体 で あ る 導 電 体 カゝ ら な る 非 磁 性 膜 が 形 成 さ れ る こ と に よ つ て 、 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 は 、 G M R セ ル の 形 成 に 適用 可 能 で あ る 。 ，

更 に 、 本 実 施 例 は 、 発 明 の 趣 旨 が 維 持 さ れ る 限 り 、 第 1 実 施 例 中 に 例 示 さ れ る よ う に 変 更 さ れ る こ と が 可 能 で あ る 。

( 第 4 実施 例 ）

次 に 、 本 発 明 の 第 4 実 施 例 に よ る 磁 性 メ モ リ 及 び そ の 製 造 方 法 に つ い て 説 明 す る 。 図 5 A か ら 5 E は 、 本 発 明 に よ る 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 の 第 4 実 施 例 を 示 す 断 面 図 で あ る 。 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 は 、 T M R セ ル の 製 造 方 法 で あ る 。 T M R セ ル と し て の 磁 性 素 子 は 、 C M 〇 S 回 路 上 に 作 製 さ れ る 銅 等 の 配 線 上 に 形 成 さ れ る 。 図 5 A カゝ ら 5 E は 、 銅 等 の 下 部 配 線 1 1 上 に 形 成 さ れ た 磁 性 素 子 を 作 製 さ れ る 際 の 各 ス テ ツ プ を 示 し て い る 。

ま ず 、 図 5 A に 示 さ れ て レ る よ う に 、 基 板 1 ( 例 示 ： シ リ コ ン ） 上 に 形 成 さ れ た 下 部 絶 縁 層 1 0 ( 例 示 ： シ リ コ ン 酸 化 膜 ） 中 に 書 込 み お よ び読 出 し 用 の 下 部配 線 1 1 を ダマ シ ン プ ロ セ ス 等 を 用 い て 形成 さ れ る 。 下 部 配 線 1 1 の 上 面 側 に 、 T M R 構 造 の 多 層 膜 5 3 が 成 膜 さ れ る 。 す な わ ち 、 下 部 配 線 1 1 の 側 か ら 、 下 部 導 電 膜 1 2 、 反 強 磁 性 膜 1 3 、 固 定 強 磁 性 膜 1 4 、 絶 縁 膜 1 5 、 自 由 強 磁 性 膜 1 6 、 上 部 導 電 膜 1 7 が 、 順 次 形 成 さ れ る 。 各 膜 に つ い て は 、 第 1 実 施 例 と 同 様 で あ る 。 た だ し 、 本 実 施 例 で は 、 反 強 磁 性 膜 1 3 の 材 料 と し て 、 イ リ ジ ウ ム マ ン ガ ン （ I r M n ) が 用 い ら れ て い る 。

次 に 、 図 5 B に 示 さ れ て ！ る よ う に 、 磁 性 素 子 5 4 d が 作 製 さ れ る 。 所 定 の 形 状 に フ ォ ト レ ジ ス ト が パ 夕 一 二 ン グ さ れ 、 レ ジ ス ト ノ\° 夕 一 ン を マ ス ク と し て 用 い て 、 反 応 性 イ オ ン エ ッ チ ン グ ( R I E ) を 用 い て エ ツ チ ン グ が 行 わ れ る 。 こ の と さ 、 エ ッ チ ン グ は 、 下 部 導 電 膜 1 2 と 下 部 配 線 1 1 と の 境 界 ま で 行 わ れ る 。 そ の 後 、 フ ォ ト レ ジ ス ト は 剥 離 さ れ る 。 こ の エ ッ チ ン グ に よ り 、 磁 性 素 子 の 上 部 導 電 層 1 7 ' 、 自 由 強 磁 性 層 1 6 '、 絶縁 層 1 5 '、 固 定強磁性 層 1 4 、 反 強磁 性 層 1 3 '及 び下 部導電 層 1 2 'が形 成 さ れ る 本実施例 で は 、 上部 導 電 層 1 7 '、 自 由 強磁性 層 1 6 絶縁層 1 5 ' 、 固 定 強 磁 性 層 1 4 '、 反 強 磁 性 層 1 3 及 び下 部 導 電 層 1 2 'は 磁 性 素子 5 4 d と 参 照 さ れ る 上 記 の 所 定 の 形 状 は 、 磁 性 素 子 5 4 d の 形 状 で あ る 。 こ の 場 合 、 各 膜 の 膜厚 を 薄 く す る こ と や 、 エ ッ チ ン グ 条 件 等 を 変 更 す る こ と に よ り 、 R I E の 時 間 が 長 く な ら な い よ う に し て 行 わ れ る 。

続 い て 、 図 5 C に 示 さ れ て い る よ う に 、 側 壁 と し て の サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 を 作 製 さ れ る 。 ま ず 、 下 部 配 線 1 1 及 び磁 性 素 子 5 4 d を 覆 う よ う に 、 保 護 膜 1 8 が 成膜 さ れ る 。 保護膜 1 8 は 、 第 1 実施例 と 同 様 で あ る 。 た だ し 、 本実施例 で は 、 ア ル ミ 窒化膜が用 い ら れ る 。

次 に 、 図 5 D に 示 さ れ て い る よ う に 、 所定 の 条件 で 、 保 護 膜 1 8 に つ い て ド ラ イ エ ッ チ ン グ が 行 わ れ る こ と に よ り 、 サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 が 形 成 さ れ る 。 所 定 の 条 件 は 、 実 験 的 に 決 定 さ れ る 。 こ れ に よ り 、 磁 性 素 子 5

4 d の 側 面 は 、 後 の 工 程 に お い て 、 そ の 雰 囲 気 に 曝 さ れ な く な る 。 従 っ て 、 自 由 強磁性 層 1 6 '及 び絶縁 層 1

5 ' に お い て 、 後 工 程 に よ る 膜質 の 劣化 、 物 質 （ 側 面 付 着 物 ） の 側 面 へ の 付 着 、 そ れ に よ る 電 気 的 特 性 の 異 常 を 回 避す る こ と が可 能 と な る 。

次 に 、 図 5 E に 示 さ れ て レ る よ う に 、 層 間 絶 縁 膜 2 0 が 作 製 さ れ る 。 ま ず 、 下 部 絶 縁 層 1 0 及 び磁 性 素 子 5 4 d を 覆 う よ う に 、 層 間 絶 縁 膜 2 0 が 成 膜 さ れ る 。 層 間 絶 縁膜 2 0 は 、 第 1 実 施 例 と 同 様 で あ る 。 次 に 、 化 学 的 機 械 的 研 磨 （ C M P ) に よ り 、 層 間 絶 縁 膜 2 0 の 上 面 側 を 、 上部 導電 層 1 7 '上 面 ま で研磨す る 。 ま た C M P の 代 わ り に エ ツ チ ノ ッ ク 法 を 用 い て も 良 レゝ 。 別 の 方 法 と し て 、 C M P を 途 中 ま で 行 い 、 そ の 後 エ ッ チ バ ッ ク を 用 レ る と い う 方 法 で も 良 い 。 そ し て 、 層 間 絶 縁膜 2 0 に 、 書 込 み お よ び読 出 し 配 線 と し て 上 部 配 線 2 1 を 作製 さ れ る 。

以 上 の 工 程 に よ り 、 T M R セ ル の 形 成 が完 了 す る 。 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 に お い て は 、 R I E に よ る エ ッ チ ン グ の 回 数 が 1 回 で あ り 、 上部 配 線 2 1 を C M P ( 又 は エ ッ チ バ ッ ク ） で 形 成 し て い る 点 が 、 実 施 例 2 と 異 な る 。 し か し 、 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 に お い て も 、 実 施 例 2 に お い て 得 ら れ る も の と 同 様 の 効 果 を 得 る こ と が 出 来 る 。

な お 、 絶 縁 膜 1 5 の 代 わ り に 、 銅 の よ う な 反 磁 性 体 で あ る 導 電 体 か ら な る 非 磁 性 膜 が 形 成 さ れ る こ と に よ つ て 、 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 は 、 G M R セ ル の 形 成 に 適 用 可 能 で あ る 。

更 に 、 本 実 施 例 は 、 発 明 の 趣 旨 が 維 持 さ れ る 限 り 、 実 施 例 2 中 に 例 示 さ れ る よ う に 変 更 さ れ る こ と が 可 能 で あ る 。

( 第 5 実施 例 ）

以 下 、 本 発 明 の 第 5 実 施 例 に よ る 磁 性 メ モ リ 及 び そ の 製 造 方 法 に つ い て 説 明 す る 。 図 6 A か ら 6 G は 、 本 発 明 の 第 5 実 施 例 に よ る 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 を 示 す 断 面 図 で あ る 。 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 は 、 T M R セ ル の 製 造 方 法 で あ る 。 図 6 A か ら 6 G は 、 磁 性 素 子 が 、 下 部 配 線 1 1 を 含 め て 作 製 さ れ る 際 の 各 ス テ ツ プ を 示 し て い る 。

ま ず 、 図 6 A に 示 さ れ て い る よ う に 、 基 板 1 ( 例 示 ： シ リ コ ン ） 上 に 形 成 さ れ た 下 部 絶 縁 層 1 0 ( 例 示 ： シ リ コ ン 酸 化 膜） の 上 面 側 に 、 書 込 み 及 び 読 出 し 用 の 下部配 線 1 1 を 形 成 さ れ る た め の 下部配 線 層 1 1 ' ( 例 示 ： 銅 ） と 、 T M R 構 造 の 多 層 膜 5 3 と が 成 膜 さ れ る 。 す な わ ち 、 下 部 絶 縁 層 1 0 の 側 か ら 、 下 部 配 線 層 1 1 '、 下 部 導 電 膜 1 2 、 反 強磁 性膜 1 3 、 固 定 強磁 性 膜 1 4 、 絶 縁 膜 1 5 、 自 由 強 磁 性 膜 1 6 、 上 部 導 電 膜 1 7 が 、 順 次 形 成 さ れ る 。 下部 配 線 層 1 1 'は 、 銅 、 ァ ル ミ 、 チ タ ン 、 銅 ア ル ミ （ A l C u ) 、 窒 化 チ タ ン に 例 示 さ れ る 導 電 性 材 料 を 含 む 単 層 膜 も し く は 多 層 膜 で あ る 。 本 実 施 例 で は 、 窒 化 チ タ ン / チ タ ン Z 銅 ア ル Z チ タ ン を 順 に 積 層 し た 多 層 膜 で あ る 。 下 部 導 電 膜 2 、 反 強 磁 性 膜 1 3 、 固 定 強 磁 性 膜 1 4 、 絶 縁 膜 1

5 、 自 由 強 磁 性 膜 1 6 、 上 部 導 電 膜 1 7 は 、 第 1 実 施 例 と 同 様 で あ る 。 た だ し 、 本 実 施 例 で は 、 反 強 磁 性 膜 1 3 は イ リ ジ ウ ム マ ン ガ ン （ I r M n ) 膜 、 固 定 強 磁 性膜 1 4 は鉄 コ ノ ル ト （ C o F e ) 膜で あ る 。

次 に 、 図 6 B に 示 さ れ て い る よ う に 、 磁 性 素 子 上 部

5 e が 作 製 さ れ る 。 フ ォ ト レ ジ ス 卜 は 所 定 の 形 状 に パ タ 一 二 ン グ さ れ 、 レ ジ ス ト ノ\° タ ー ン を マ ス ク と し て 用 い て 、 イ オ ン ミ リ ン グ を 用 い て エ ッ チ ン グ が 行 わ れ る の と き 、 エ ッ チ ン グ は 、 絶 縁 膜 1 5 と 固 定 強 磁 性 1 4 と の 境 界 ま で 行 わ れ る 。 そ の 後 、 フ ォ ト レ ジ ス .は 剥 離 さ れ る 。 こ の エ ッ チ ン グ に よ り 、 磁 性 素 子 の 上 部 1 7 '、 自 由 強 磁 性 層 1 6 '及 び絶 縁 層 1 5 'が 形 成 さ れ る 。 本 実 施 例 で は 、 上 部 導 電 層 1 7 ' 、 自 由 強 磁 性 層 1 6 '及 び絶 縁 層 1 5 'は磁 性 素 子 上 部 5

1 e と 参 照 さ れ る 。 上 記 の 所 定 の 形 状 は 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 e の 形 状 で あ る 。

続 い て 、 図 6 C に 示 さ れ て い る よ う に 、 側 壁 と し て の サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 が 作 製 さ れ る 。 ま ず 、 固 定 強 磁 性 膜 1 4 及 び磁 性 素 子 上 部 5 1 e を 覆 う よ う に 、 保 護 膜 1 8 が 成 膜 さ れ る 。 保 護 膜 1 8 は 、 第 1 実 施 例 と 同 様 で あ る 。

次 に 、 図 6 D に 示 さ れて い る よ う に 、 所 定 の 条 件 で 、 保 護 膜 1 8 に つ い て ド ラ イ エ ッ チ ン グ が 行 わ れ る こ と に よ り 、 サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 が 形 成 さ れ る 。 所 定 の 条 件 は 、 実 験 的 に 決 定 さ れ る 。 こ れ に よ り 、 上 部 導 電 層 1 7 '、 自 由 強磁性 層 1 6 '及 び絶縁 層 1 5 ' の 側 面 は 、 後 の エ ッ チ ン グ 工 程 に お い て 、 エ ッ チ ン グ の 雰 囲 気 に 曝 さ れ な く な る 。 従 っ て 、 自 由 強磁 性 層 1 6 '及 び絶 縁 層 1 5 ' に お い て 、 エ ッ チ ン グ ガ ス に よ る 膜質 の 劣 化 、 エ ッ チ ン グ さ れ た 物 質 （側 面 付着 物 ） の 側 面 へ の 付着 、 そ れ に よ る 電 気 的 特 性 の 異 常 を 回 避 す る こ と が 可 能 と な る 。

続 い て 、 図 6 E に 示 さ れ て い る よ う に 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 e が 作 製 さ れ る 。 サ イ ド ウ オ ー ル 1 9 及 び 上 部 導電 層 1 7 ' を マ ス ク と し て 用 い て 、 反 響磁 性膜 1 3 下 ま で エ ッ チ ン グ が 行 わ れ る 。 エ ッ チ ン グ 方 法 と し て は イ オ ン ミ リ ン グ が 用 い ら れ る 。 こ の エ ッ チ ン グ は 、 反 響 磁 性 膜 1 3 と 下 部 導 電 膜 1 2 の 境 界 ま で 行 わ れ る 。 こ の エ ッ チ ン グ に よ り 、 固 定 強磁性 層 1 4 '、 反 強 磁性 層 1 3 'が形成 さ れ る 。

続 い て 、 図 6 F に 示 さ れ て い る よ う に 、 フ ォ ト レ ジ ス ト を 用 い て 固 定 強 磁 性 層 1 4 '、 反 強 磁 性 層 1 3 ' 、 下部 導電 層 1 2 'が所 定 の 形 状 に パ 夕 一 ニ ン グ さ れ る 。 レ ジ ス ト ノ \° タ ー ン を マ ス ク と し て 用 い て 、 イ オ ン ミ リ ン グ を 用 い て エ ッ チ ン グ が 行 わ れ る 。 こ の と き 、 エ ツ チ ン グ は 、 下 部 配 線膜 1 1 ' と 下 部 絶縁層 1 0 と の 境 界 ま で 行 わ れ る 。 そ の 後 、 フ ォ ト レ ジ ス ト を 剥 離 す る 。 こ の エ ッ チ ン グ に よ り 、 下 部 導電 層 1 2 '及 び下 部配 線 1 1 が 形 成 さ れ る 。 本 実施 例 で は 、 固 定 強磁性 層 1 4 ' 反 強 磁 性 層 1 3 '、 下 部 導 電 層 1 2 'は 磁 性 素 子 下 部 5 2 e と 参 照 さ れ る 。 サ イ ド ウ オ ー ル 1 9 及 び 上 部 導 電 層 1 7 ' を マ ス ク に し て 用 い て エ ッ チ ン グ が行 わ れ て い る の で 、 フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ 一 に 関 わ る 工 程 が 不 要 で あ る 。 す な わ ち 、 磁 性 素 子 を 形 成 さ れ る の に 、 従 来 で は 、 磁 性 素 子 上 部 5 1 a 用 及 び磁 性 素 子 下 部 5 2 a 用 と 2 回 の エ ッ チ ン グ が 行 わ れ て い る が 、 本 発 明 で は 、 1 度 の フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ 一 の 工 程 で 済 み 、 工 程 数 の 増 力 [] を 抑 え る こ と が 出 来 る 。

ま た 、 下 部 配 線 1 1 が 磁 性 素 子 下 部 5 2 e と 同 時 に 形 成 さ れ て い る 。 す な わ ち 、 ダ マ シ ン プ ロ セ ス を 用 い た 下 部配線 1 1 の 形 成工程 を 省 略す る こ と が 出 来 る 。

次 に 、 図 6 G に 示 さ れ て レ る よ う に 、 層 間 絶 縁 膜 2 0 が 作 製 さ れ る 。 ま ず 、 下 部 絶 縁 層 1 0 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 e 及 び磁 性 素 子 上 部 5 1 e を 覆 う よ う に 、 層 間 絶 縁 膜 2 0 が 成 膜 さ れ る 。 層 間 絶 縁膜 2 0 は 、 第 1 実 施 例 と 同 様 で あ る 。 次 に 、 化 学 的 機 械 的 研 磨 （ C M P ) に よ り 、 層 間 絶 縁膜 2 0 の 上 面 側 は 、 上 部 導 電 層 1 7 '上 面 ま で研 磨 さ れ る 。 ま た 、 C M P の 代 わ り に ェ ッ チ ノ ッ ク 法 を 用 レ て も 良 い 。 別 の 方 法 と し て 、 C M P を 途 中 ま で 行 い 、 そ の 後 エ ッ チ バ ッ ク を 用 レ る と い う 方 法 で も 良 い 。 層 間 絶 縁 膜 2 0 に 、 書 込 み お よ び 読 出 し 配 線 と し て 上部配線 2 1 が作製 さ れ る 。

以 上 の 工程 に よ り 、 T M R セ ル の 形 成 が完 了 す る 。 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 に お い て も 、 第 1 実 施 例 に お い て 得 ら れ る も の と 同 様 の 効 果 を 得 る こ と が 出 来 る 。

上 記 実 施 例 で は 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 e が 作 製 さ れ る 際 、 サ イ ド ウ オ ー ル 1 9 及 び上 部 導 電 層 1 Ί ' を マ ス ク と し て 用 い て 、 固 定 強 磁 性 層 1 4 '及 び 反 強 磁 性 層 1 3 'が 形 成 さ れ 、 フ ォ ト レ ジ ス ト を マ ス ク と し て 用 い て 下部 導 電 層 1 2 'が 形 成 さ れ て い る 。 し カゝ し 、 マ ス ク と し て 、 レ、 ず れ の 場 合 も フ ォ ト レ ジ ス ト 用 い る こ と も 可 能 で あ る 。

(第 6 実施 例 ）

以 下 、 本 発 明 の 第 6 実 施 例 に よ る 磁 性 メ モ リ 及 び そ の 製 造 方 法 に つ い て 説 明 す る 。 図 7 A カゝ ら 7 F は 、 本 発 明 の 第 6 実 施 例 に よ る 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 を 示 す 断 面 図 で あ る 。 磁 性 素 子 上 部 5 1 ί の 作 製 手 順 （ 図 7 Α カゝ ら 7 D ) は 、 図 6 A か ら 6 E に 示 さ れ る 第 5 実 施 例 の ス テ ッ プ と 同 様 で あ る 。 し か し 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 f の 作 製 手 順 が 、 図 6 F と 異 な る 。 す な わ ち 、 磁 性 素 子 下 部 5 2 f は 、 フ ォ ト レ ジ ス ト を マ ス ク に し て ェ ツ チ ン グ に よ り 作 製 さ れ て い る 。 そ の 他 は 、 第 5 実 施 例 と 同 様 で あ る 。 こ の 場 合 、 サ イ ド ウ ォ ー ル 1 9 及 び 上部 導 電 層 1 7 ' を マ ス ク に し た セ ル フ ァ ラ イ ン の エ ツ チ ン グ プ ロ セ ス を 省 略す る こ と が 出来 る 。

ま た 、 第 5 実 施 例 の 場 合 と 同 様 の 効 果 を 得 る こ と が 出 来 る 。

な お 、 絶 縁 膜 1 5 の 代 わ り に 、 銅 の よ う な 反 磁 性 体 で あ る 導 電 体 か ら な る 非 磁 性 膜 が 形 成 さ れ る こ と に よ つ て 、 本 実 施 例 の 磁 性 メ モ リ の 製 造 方 法 は 、 G M R セ ル の 形 成 に 適用 可 能 で あ る 。

更 に 、 本 実 施 例 は 、 発 明 の 趣 旨 が 維 持 さ れ る 限 り 、 第 1 実 施 例 中 に 例 示 さ れ る よ う に 変 更 さ れ る こ と が 可 能 で あ る 。

更 に 、 第 1 か ら 第 6 実 施 例 は 、 相 互 に 矛 盾 し な い 範 囲 で 組 み合 わ せ て 適 用 可 能 で あ る 。

本 発 明 に よ り 、 磁 性 素 子 を エ ッ チ ン グ 法 を 用 い て 形 成 さ れ る 際 、 シ ョ ー ト を 回 避 し 、 磁 性 素 子 の 磁 気 特 性 の 劣化 を 抑 制 す る こ と が 可 能 と な る 。

Claims

請求 の 範 囲

1 . 基板 と 、

前 記 基 板 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 磁 性 素 子 の 一 部 と し て の 磁 性 素 子 下 部 と 、 前 記 磁 性 素 子 は 前 記 磁 性 素 子 下 部 と 磁性 素 子 上部 と を 有 し 、

前 記 磁 性 素 子 下 部 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 前 記 磁 性 素 子上 部 と 、

前 記 磁 性 素 子 上 部 を 囲 む よ う に 設 け ら れ 、 側 壁 絶 縁 膜 と

を 具 備 す る 磁性 メ モ リ 。

2 . 前 記 磁 性 素 子 は 、 前 記 側 壁 絶 縁 膜 の 外 周 で 規 定 さ れ る 大 き さ を 備 え る

請求 項 1 に 記載 の 磁性 メ モ リ 。

3 . 前 記 磁 性 素 子 下 部 は 、 導 電 体 部 と 、 前 記 導 電 体 部 の 上 面側 に 設 け ら れ た 第 1 磁性体膜 を 含 み 、

前 記 磁 性 素 子 上 部 は 、 絶 縁 膜 と 、 前 記 絶 縁 膜 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 第 2 磁性体膜 と を 含 む

m 求項 1 又 は 2 記載 の 磁性 メ モ リ

4 . 前記 磁性 素子下部 は 、 導電体部 を 含 み 、

前 記 磁 性 素 子 上 部 は 、 第 1 磁 性 体 膜 と 、 前 記 第 1 磁 性 体 膜 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 絶 縁 膜 と 、 前 記 絶 縁 膜 の 上面 側 に 設 け ら れ た 第 2 磁性体膜 と を 含 む π 求項 1 又 は 2 に 記載 の 磁性 メ モ リ

冑

5 . 前 記 磁 性 素 子 上 部 は 、 更 に 、 前 記 第 2 磁 性 体 膜 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 導電体膜 を 含む

求項 3 又 は 4 に 記 載 の 磁性 メ モ リ 。

6 . 前 記 磁 性 素 子 上 部 の 平 面 形 状 が 長 円 形 、 サ イ ク ロ イ ド 、 長 方 形 、 六 角 形 又 は 角 丸 四 角 形 の い ず れ か 一 つ で あ る

請求項 1 乃 至 5 の い ずれ か 一項 に 記載 の 磁性 メ モ リ 。

7 . 前 記 磁 性 素 子 下 部 の 上 面 の 外 周 と 、 前 記 磁 性 素 子 上 部 の 下 面 の 外 周 と の 平 面 距離 d は 、 0 . 0 1 m _≤d ≤0 . 2 m で あ る

害 求 項 1 乃 至 6 の い ずれ か 一項 に 記 載 の 磁性 メ モ リ

8 . 前 記 磁 性 素 子 下 部 、 前 記 側 壁 絶 縁 膜 及 び 前 記 磁 性 素 子 上 部 を 覆 う よ う に 設 け ら れ た 層 間 絶 縁 膜 を 更 に 具備 し 、

前 記 層 間 絶 縁 膜 は 、 前 記 磁 性 素 子 上 部 の 上 面 側 に ビ ァ ホ 一 リレ を 有 し 、

前 記 側 壁 絶 縁 膜 は 、 前 記 層 間 絶 縁 膜 よ り 小 さ い エ ツ チ ン グ選択 比 を 有す る 材料 で 形 成 さ れ て い る

請 求 項 1 乃 至 7 の い ず れ か 一項 に 記 載 の 磁性 メ モ リ 。

9 . 前 記 磁 性 素 子 下 部 及 び 前 記 側 壁 絶 縁 膜 を 覆 う よ う に 設 け ら れ た 層 間 絶縁膜 を 更 に 具備 し 、

前 記 側 壁 絶 縁 膜 は 、 前 記 層 間 絶 縁 膜 よ り 小 さ い 化 学 的 機 械 的 研 磨 又 は エ ッ チ バ ッ ク に お け る 選 択 比 を 有 す る 材 料 で 形 成 さ れ て い る

請 求 項 1 乃 至 7 の い ずれ か 一項 に 記載 の 磁性 メ モ リ 。

1 0 . 前 記 側 壁 絶 縁 膜 は 、 金 属 の 窒 化 物 、 金 属 の 酸 化物 及 び金 属 の 炭化 物 の 少 な く と も 1 つ を 含 む 、

請求 項 1 乃 至 9 の い ず れ か 一 項 に 記載 の 磁性 メ モ リ 。

1 1 . 前 記 側 壁 絶 縁 膜 は 、 酸 化 珪 素 、 窒 化 珪 素 、 酸 化 ア ル ミ 又 は窒ィ匕 ア ル ミ の 少 な く と も 1 つ を 含 む 、

請求項 1 0 に 記載 の 磁性 メ モ リ 。

1 2 . 基 板 の 上 面 側 に 磁 性 素 子 に 含 ま れ る 多 層 膜 を 形 成 す る こ と と 、

前 記 多 層 膜 を 所 定 の 深 さ ま で 、 所 定 の パ タ ー ン に ェ ツ チ ン グ し 、 前 記 磁 性 素 子 の 一 部 と し て の 磁 性 素 子 上 部 を 形 成す る こ と と 、

前 記 磁 性 素 子 上 部 を 囲 む よ う に 、 絶 縁体 の 側 壁 絶 縁 膜 を 形 成す る こ と と 、

前 記 側 壁 絶 縁 膜 と 前 記 磁 性 素 子 上 部 と を マ ス ク と し て 用 い て 、 前 記 多 層 膜 を エ ッ チ ン グ し 、 前 記 磁 性 素 子 の 残 部 と し て の 磁性素子下部 を 形 成す る こ と と を 具備 す る 磁性 メ モ リ の 製造方 法 。

1 3 . 前 記 磁 性 素 子 下 部 は 、 導 電 体 部 と 、 前 記 導 電 体部 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 第 1 磁性体 層 を 含み 、

5 前 記 磁 性 素 子 上 部 は 、 絶 縁 層 と 、 前 記 絶 縁 層 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 第 2 磁性体 層 と を 含む

請求項 1 2 に 記載 の磁性 メ モ リ の 製造 方 法。

1 4 . 前 記所定 の パ タ ー ン に エ ッ チ ン グす る こ と は 、 10 物 理 的 エ ッ チ ン グ を 用 い て 行 わ れ る

請求項 1 2 又 は 1 3 に 記載 の 磁性 メ モ リ の 製造 方法 。

1 5 . 前 記 物 理 的 エ ッ チ ン グ は 、 イ オ ン ミ リ ン グ で あ る

15 請求項 1 4 に 記 載 の 磁性 メ モ リ の 製造 方 法。

1 6 . 前 記磁性 素子下 部 は 、 導電体 部 を 含 み 、

前 記 磁 性 素 子 上 部 は 、 第 1 磁 性 体 層 と 、 前 記 第 1 磁 性 体 層 の 上 面 側 に 設 け ら れ た 絶 縁 層 と 、 前 記 絶 縁 層 の

20 上 面 側 に 設 け ら れ た 第 2 磁性体 層 と を 含 む 、

- 請 求 項 1 2 乃 至 1 5 の い ず れ か に 記 載 の 磁 性 メ モ リ の 製造方 法 。

1 7 . 前 記 多 層 膜 を エ ッ チ ン グ す る こ と は 、 物 理 25 的 · 化 学 的 エ ッ チ ン グ を 用 い て 行 わ れ る 、 請求項 1 6 に 記載 の 磁性 メ モ リ の 製造方法 。

1 8 . 前 記 物 理 的 · 化 学 的 エ ッ チ ン グ は 、 反 応 性 ィ オ ン エ ッ チ ン グ で あ る 、

請求項 1 7 に 記載 の 磁性 メ モ リ の 製造方法 。

1 9 . 前 記 磁 性 素 子 下 部 、 前 記 側 壁 絶 縁膜 及 び 前 記 磁 性 素 子 上 部 を 覆 う よ う に 層 間 絶 縁 膜 を 形 成 す る こ と と 、

前 記 磁 性 素 子 上 部 の 上 面 側 の 前 記 層 間 絶 縁 膜 に 、 ェ ツ チ ン グ に よ り ビ ア ホ ー ル を 形 成 す る こ と と を 更 に 具 備 し 、

前 記 側 壁 絶 縁 膜 は 、 前 記 層 間 絶 縁 膜 よ り 小 さ い エ ツ チ ン グ選択 比 を 有 す る 材料 で 形 成 さ れ て い る

請 求 項 1 2 乃 至 1 8 の い ず れ か 記 載 の 磁 性 メ モ リ の 製造方法 。

2 0 . 前 記 磁 性 素 子 下 部 、 前 記 側 壁 絶 縁 膜及 び 前 記 磁 性 素 子 上 部 を 覆 う よ う に 層 間 絶 縁 膜 を 形 成 す る こ と と 、

前 記 磁 性 素 子 上 部 の 上 面 側 の 前 記 層 間 絶 縁 膜 を 、 化 学 的 機 械 的 研 磨 又 は エ ッ チ バ ッ ク に よ り 平 坦化 す る こ と と を 更 に 具備 し 、

前 記 側 壁 絶縁 膜 は 、 前 記 層 間 絶 縁 膜 よ り 小 さ い 化 学 的 機 械 的 研 磨 又 は エ ッ チ ノ ッ ク に お け る 選 択 比 を 有 す 9f

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