磁阻效應元件的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及磁阻效應元件的制造方法。
【背景技術】
[0002]MRAM(Magnetic Random Access Memory ;磁阻式隨機存取存儲器)為具有利用磁阻效應(TMR:Tunneling Magneto Resistive ;隧穿磁阻)的TMR元件的非易失性存儲器，作為具有匹敵DRAM (Dynamic Random Access Memory ;動態隨機存取存儲器)的集成密度和匹敵SRAM(Static Random Access Memory ;靜態隨機存取存儲器)的高速性、且可以無限制地重寫數據的劃時代的新一代存儲器而受到全世界的關注。
[0003]作為MRAM用的TMR元件，廣泛使用適于高集成化的垂直磁化型TMR元件(以下也稱為P-TMR元件)(參見非專利文獻I)。
[0004]作為該TMR元件的加工方法之一，使用離子束蝕刻(IBE:1on Beam Etching)、反應性離子蝕刻(RIE:Reactive 1n Etching)技術。例如已知通過作為蝕刻氣體使用徑與氧氣的混合氣體、使用RIE法進行加工，從而能夠選擇性地蝕刻磁阻效應元件的金屬膜(參見專利文獻I)。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開號公報
[0008]非專利文獻
[0009]非專利文獻I:D.C.Worledge 等，應用物理快報(Appl.Phys.Lett)，98，(2011)022501

【發明內容】

_0] 發明要解決的問題
[0011]使用如上所述的蝕刻技術進行TMR元件的元件分離時，在元件分離后的TMR元件的側壁形成有被蝕刻掉的物質再次沉積而成的再附著膜。這種再附著膜包含大量金屬材料，附著于隧道勢皇層的側壁時，通過參考層和自由層的電流通過側壁的再附著膜，喪失作為元件的功能。
[0012]為了防止這種電流的短路，需要利用氧化反應、氮化反應等將附著于側壁的再附著膜絕緣體化。
[0013]另一方面，P-TMR元件中具有包含Pd、Pt、Ru之類的多種貴金屬的膜，蝕刻后的再附著膜中也包含大量的貴金屬原子。這種貴金屬原子是化學穩定的，因此氧化、氮化的反應速度比其它原子慢。因此，想要將再附著膜中的貴金屬原子完全絕緣體化時，元件中的其它原子的氧化、氮化推進，使元件特性劣化。
[0014]本發明是以上述問題為契機而做出的，目的在于提供，包括在蝕刻加工后選擇性地去除附著于TMR元件的側壁的再附著膜中的貴金屬原子的工序的TMR元件的制造方法。_5] 用于解決問題的方案
[0016]本發明的要旨在于，為了解決上述問題，利用使用Kr氣體或Xe氣體而成的離子束，對形成于TMR元件的側壁的再附著膜中所含的貴金屬原子相對于其它金屬原子進行選擇性蝕刻。
[0017]具體而言，其特征在于，所述磁阻效應元件具有2個鐵磁性層和位于前述2個鐵磁性層之間的隧道勢皇層，所述制造方法具有對附著于進行了元件分離的前述隧道勢皇層的側壁上的金屬材料照射離子束的工序，前述離子束為使用Kr氣體或Xe氣體的等離子體而形成的離子束。
_8] 發明的效果
[0019]本發明中，通過在蝕刻加工后對附著于TMR元件的側壁的再附著膜照射使用Kr氣體或Xe氣體而成的離子束的工序，從而能夠選擇性地去除該再附著膜中的貴金屬原子。因此，根據本發明，通過選擇性地去除貴金屬原子，從而能夠抑制由再附著膜導致的短路。另夕卜，能夠縮短用于抑制短路的向再附著膜的離子束的照射時間、或用于將再附著膜中所含的金屬材料制成絕緣體的反應時間，能夠制造具有更優異的元件特性的TMR元件。
【附圖說明】
[0020]圖1為示出可實施本發明的IBE裝置的一例的截面示意圖。
[0021]圖2為示出可應用本發明的TMR元件的結構的一例的截面示意圖。
[0022]圖3為示出IBE中的各種稀有氣體對于貴金屬的選擇性的圖。
[0023]圖4為示出IBE中的各種稀有氣體對于貴金屬的選擇性的圖。
[0024]圖5為示出IBE中的各種稀有氣體對于貴金屬的選擇性的圖。
[0025]圖6為示出IBE中的各種稀有氣體對于貴金屬的選擇性的圖。
[0026]圖7為用于說明IBE和RIE中的離子能量的分布的圖。
[0027]圖8為示出本發明的第一實施方式的工序的截面示意圖。
[0028]圖9為示出本發明的第二實施方式的工序的截面示意圖。
[0029]圖10為示出本發明的第三實施方式的工序的截面示意圖。
[0030]圖11為示意性地示出稀有氣體與02氣體的混合氣體的等離子體中的各種離子的比率的圖。
[0031]圖12為示意性地示出稀有氣體與隊氣體的混合氣體的等離子體中的各種離子的比率的圖。
【具體實施方式】
[0032]以下，參照【附圖說明】本發明的實施方式，但本發明不限定于本實施方式，可以在不超出其要旨的范圍內適當變更。需要說明的是，以下說明的附圖中，具有相同功能的要素標記同一符號，也有時省略其重復說明。
[0033](第一實施方式)
[0034]圖1示出可實施本發明的IBE處理的IBE裝置的概略圖。IBE裝置10由基板處理室I和作為等離子體源的等離子體生成室2構成。基板處理室I中設置有排氣泵3。等離子體生成室2中設置有鐘罩4、氣體導入部5、RF天線6、匹配器7、電磁體8，在與基板處理室I的邊界設置有柵格9。
[0035]柵格9由多片電極構成。本發明中，例如圖1所示那樣的由3片電極構成柵格9。自鐘罩4側依次為第一電極9a、第二電極％、第三電極9c。通過對第一電極9a施加正電壓、對第二電極9b施加負電壓，從而利用電位差使離子加速。第三電極9c也被稱為接地電極，使其接地。通過控制第二電極9b與第三電極9c的電位差，從而能夠使用靜電透鏡效應而將離子束的直徑控制在規定的數值范圍內。離子束利用中和器13進行中和。第一電極9a和第二電極9b分別被連接于用于施加規定電壓的電源17、18。
[0036]作為柵格9的材質，優選對于反應性氣體具有耐性的材質。作為材質，可列舉出鉬、鈦等。另外，也可以使用利用除此以外的材質形成柵格9并在其表面涂布鉬、鈦而成的柵格。
[0037]在基板處理室I內有基板保持件15，該基板保持件15上連接有未圖示的ESC (Electrostatic Chuck:靜電吸附)電極。利用該ESC電極，基板保持件15上載置的基板11利用靜電吸附而被固定。另外，作為其它基板固定手段，可以使用夾鉗支撐等各種固定手段。自氣體導入部5導入工藝氣體，對RF天線6施加高頻，從而能夠在等離子體生成室2內產生該工藝氣體的等離子體。然后，對柵格9施加直流電壓，將等離子體生成室2內的離子以束的形式取出，照射于基板11，從而進行基板11的處理。被取出的離子束利用中和器13進行電中和，照射于基板11。
[0038]基板保持件15能夠使基板11在其面內方向上旋轉(自轉)。基板保持件15具備:用于控制基板的旋轉速度、基板的旋轉次數和基板保持件15相對于柵格9的傾斜度的旋轉控制構件、以及用于檢測基板11的旋轉位置的構件。另外，該基板保持件15中，也可以具備能夠檢測基板保持件15相對于柵格9的傾斜度和基板11的旋轉起始位置的構件。本實施方式中，基板保持件15中設有作為位置檢測構件的位置傳感器14，能夠檢測基板11的旋轉位置。作為位置傳感器14，使用了旋轉編碼器。
[0039]基板11