磁阻效应元件的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁阻效应元件的制造方法。
【背景技术】
[0002]MRAM(Magnetic Random Access Memory ;磁阻式随机存取存储器)为具有利用磁阻效应(TMR:Tunneling Magneto Resistive ;隧穿磁阻)的TMR元件的非易失性存储器，作为具有匹敌DRAM (Dynamic Random Access Memory ;动态随机存取存储器)的集成密度和匹敌SRAM(Static Random Access Memory ;静态随机存取存储器)的高速性、且可以无限制地重写数据的划时代的新一代存储器而受到全世界的关注。
[0003]作为MRAM用的TMR元件，广泛使用适于高集成化的垂直磁化型TMR元件(以下也称为P-TMR元件)(参见非专利文献I)。
[0004]作为该TMR元件的加工方法之一，使用离子束蚀刻(IBE:1on Beam Etching)、反应性离子蚀刻(RIE:Reactive 1n Etching)技术。例如已知通过作为蚀刻气体使用径与氧气的混合气体、使用RIE法进行加工，从而能够选择性地蚀刻磁阻效应元件的金属膜(参见专利文献I)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2005-268349号公报
[0008]非专利文献
[0009]非专利文献I:D.C.Worledge 等，应用物理快报(Appl.Phys.Lett)，98，(2011)022501
【发明内容】
_0] 发明要解决的问题
[0011]使用如上所述的蚀刻技术进行TMR元件的元件分离时，在元件分离后的TMR元件的侧壁形成有被蚀刻掉的物质再次沉积而成的再附着膜。这种再附着膜包含大量金属材料，附着于隧道势皇层的侧壁时，通过参考层和自由层的电流通过侧壁的再附着膜，丧失作为元件的功能。
[0012]为了防止这种电流的短路，需要利用氧化反应、氮化反应等将附着于侧壁的再附着膜绝缘体化。
[0013]另一方面，P-TMR元件中具有包含Pd、Pt、Ru之类的多种贵金属的膜，蚀刻后的再附着膜中也包含大量的贵金属原子。这种贵金属原子是化学稳定的，因此氧化、氮化的反应速度比其它原子慢。因此，想要将再附着膜中的贵金属原子完全绝缘体化时，元件中的其它原子的氧化、氮化推进，使元件特性劣化。
[0014]本发明是以上述问题为契机而做出的，目的在于提供，包括在蚀刻加工后选择性地去除附着于TMR元件的侧壁的再附着膜中的贵金属原子的工序的TMR元件的制造方法。_5] 用于解决问题的方案
[0016]本发明的要旨在于，为了解决上述问题，利用使用Kr气体或Xe气体而成的离子束，对形成于TMR元件的侧壁的再附着膜中所含的贵金属原子相对于其它金属原子进行选择性蚀刻。
[0017]具体而言，其特征在于，所述磁阻效应元件具有2个铁磁性层和位于前述2个铁磁性层之间的隧道势皇层，所述制造方法具有对附着于进行了元件分离的前述隧道势皇层的侧壁上的金属材料照射离子束的工序，前述离子束为使用Kr气体或Xe气体的等离子体而形成的离子束。
_8] 发明的效果
[0019]本发明中，通过在蚀刻加工后对附着于TMR元件的侧壁的再附着膜照射使用Kr气体或Xe气体而成的离子束的工序，从而能够选择性地去除该再附着膜中的贵金属原子。因此，根据本发明，通过选择性地去除贵金属原子，从而能够抑制由再附着膜导致的短路。另夕卜，能够缩短用于抑制短路的向再附着膜的离子束的照射时间、或用于将再附着膜中所含的金属材料制成绝缘体的反应时间，能够制造具有更优异的元件特性的TMR元件。
【附图说明】
[0020]图1为示出可实施本发明的IBE装置的一例的截面示意图。
[0021]图2为示出可应用本发明的TMR元件的结构的一例的截面示意图。
[0022]图3为示出IBE中的各种稀有气体对于贵金属的选择性的图。
[0023]图4为示出IBE中的各种稀有气体对于贵金属的选择性的图。
[0024]图5为示出IBE中的各种稀有气体对于贵金属的选择性的图。
[0025]图6为示出IBE中的各种稀有气体对于贵金属的选择性的图。
[0026]图7为用于说明IBE和RIE中的离子能量的分布的图。
[0027]图8为示出本发明的第一实施方式的工序的截面示意图。
[0028]图9为示出本发明的第二实施方式的工序的截面示意图。
[0029]图10为示出本发明的第三实施方式的工序的截面示意图。
[0030]图11为示意性地示出稀有气体与02气体的混合气体的等离子体中的各种离子的比率的图。
[0031]图12为示意性地示出稀有气体与队气体的混合气体的等离子体中的各种离子的比率的图。
【具体实施方式】
[0032]以下，参照【附图说明】本发明的实施方式，但本发明不限定于本实施方式，可以在不超出其要旨的范围内适当变更。需要说明的是，以下说明的附图中，具有相同功能的要素标记同一符号，也有时省略其重复说明。
[0033](第一实施方式)
[0034]图1示出可实施本发明的IBE处理的IBE装置的概略图。IBE装置10由基板处理室I和作为等离子体源的等离子体生成室2构成。基板处理室I中设置有排气泵3。等离子体生成室2中设置有钟罩4、气体导入部5、RF天线6、匹配器7、电磁体8，在与基板处理室I的边界设置有栅格9。
[0035]栅格9由多片电极构成。本发明中，例如图1所示那样的由3片电极构成栅格9。自钟罩4侧依次为第一电极9a、第二电极％、第三电极9c。通过对第一电极9a施加正电压、对第二电极9b施加负电压，从而利用电位差使离子加速。第三电极9c也被称为接地电极，使其接地。通过控制第二电极9b与第三电极9c的电位差，从而能够使用静电透镜效应而将离子束的直径控制在规定的数值范围内。离子束利用中和器13进行中和。第一电极9a和第二电极9b分别被连接于用于施加规定电压的电源17、18。
[0036]作为栅格9的材质，优选对于反应性气体具有耐性的材质。作为材质，可列举出钼、钛等。另外，也可以使用利用除此以外的材质形成栅格9并在其表面涂布钼、钛而成的栅格。
[0037]在基板处理室I内有基板保持件15，该基板保持件15上连接有未图示的ESC (Electrostatic Chuck:静电吸附)电极。利用该ESC电极，基板保持件15上载置的基板11利用静电吸附而被固定。另外，作为其它基板固定手段，可以使用夹钳支撑等各种固定手段。自气体导入部5导入工艺气体，对RF天线6施加高频，从而能够在等离子体生成室2内产生该工艺气体的等离子体。然后，对栅格9施加直流电压，将等离子体生成室2内的离子以束的形式取出，照射于基板11，从而进行基板11的处理。被取出的离子束利用中和器13进行电中和，照射于基板11。
[0038]基板保持件15能够使基板11在其面内方向上旋转(自转)。基板保持件15具备:用于控制基板的旋转速度、基板的旋转次数和基板保持件15相对于栅格9的倾斜度的旋转控制构件、以及用于检测基板11的旋转位置的构件。另外，该基板保持件15中，也可以具备能够检测基板保持件15相对于栅格9的倾斜度和基板11的旋转起始位置的构件。本实施方式中，基板保持件15中设有作为位置检测构件的位置传感器14，能够检测基板11的旋转位置。作为位置传感器14，使用了旋转编码器。
[0039]基板11