(57)【要約】【課題】  微細なメモリセルを高密度に含んだ磁気記憶装置の製造方法を提供する。【解決手段】  実施形態の磁気記憶装置の製造方法によれば、基板の上方に第１積層体が形成される。第１積層体上に、第１強磁性体を含んだ第２積層体が形成される。第２積層体の上方に、第１部分および開口を有するマスクが形成される。開口を介して進行するイオンビームによって第２積層体がエッチングされる。開口を介する反応性イオンエッチングにより、第１積層体がエッチングされる。【選択図】      図７
2020043104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上方に第１積層体を形成することと、
前記第１積層体上に、第１強磁性体を含んだ第２積層体を形成することと、
前記第２積層体の上方に、第１部分および開口を有するマスクを形成することと、
前記開口を介して進行するイオンビームによって前記第２積層体をエッチングすることと、
前記開口を介する反応性イオンエッチングにより、前記第１積層体をエッチングすることと、
を備える磁気記憶装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２積層体をエッチングすることは、前記第２積層体に前記第２積層体の上面から下面に達する孔を形成することにより、前記第２積層体から第３積層体を形成することを含み、
前記磁気記憶装置の製造方法は、前記第１積層体をエッチングする前に、前記第３積層体の側面上に絶縁体を形成することをさらに備える、
請求項１の磁気記憶装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１積層体をエッチングすることは、前記第１積層体に前記第１積層体の上面から下面に達する孔を形成することを含む、
請求項２の磁気記憶装置の製造方法。
【請求項４】
前記反応性イオンエッチングによりエッチングされた前記第１積層体の下面と、前記エッチングされた前記第１積層体の隣の第４積層体の下面との距離はＤであり、
前記第２積層体の上面から前記第１積層体の下面までの長さはＬであり、
Ｌ／Ｄ＞１である、
請求項３の磁気記憶装置の製造方法。
【請求項５】
前記第２積層体は、第１強磁性体と、第２強磁性体と、前記第１強磁性体および前記第２強磁性体の間の非磁性体と、を含む、
請求項４の磁気記憶装置の製造方法。
【請求項６】
第１面に沿った表面を有する基板と、
前記基板の前記表面の上方の第１メモリセルおよび第２メモリセルと、
を備え、
前記第１メモリセルおよび前記第２メモリセルの各々は、
前記基板の前記表面の上方の第１積層体と、
前記第１積層体上に位置し、第１強磁性体を含んだ第２積層体と、
を備え、
前記第１メモリセルの前記第１積層体の下面と前記第２メモリセルの前記第１積層体の下面との間隔はＤであり、
前記第１メモリセルの上面から前記第１メモリセルの前記第１積層体の下面までの長さはＬであり、
Ｌ／Ｄ＞１である、磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、概して磁気記憶装置および磁気記憶装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗効果を用いてデータを記憶する記憶装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−４９４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
微細なメモリセルを高密度に含んだ磁気記憶装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の磁気記憶装置の製造方法によれば、基板の上方に第１積層体が形成される。上記第１積層体上に、第１強磁性体を含んだ第２積層体が形成される。上記第２積層体の上方に、第１部分および開口を有するマスクが形成される。上記開口を介して進行するイオンビームによって上記第２積層体がエッチングされる。上記開口を介する反応性イオンエッチングにより、上記第１積層体がエッチングされる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態の磁気記憶装置の一部の構造の断面を示す。
【図２】第１実施形態の磁気記憶装置の一部の構造の一例の断面を示す。
【図３】第１実施形態の磁気記憶装置の製造工程の間の一状態を順に示す。
【図４】第１実施形態の磁気記憶装置の製造工程の間の図３に続く状態を示す。
【図５】第１実施形態の磁気記憶装置の製造工程の間の図４に続く状態を示す。
【図６】第１実施形態の磁気記憶装置の製造工程の間の図５に続く状態を示す。
【図７】第１実施形態の磁気記憶装置の製造工程の間の図６に続く状態を示す。
【図８】第１実施形態の磁気記憶装置の製造工程の間の図７に続く状態を示す。
【図９】第１実施形態の磁気記憶装置の製造工程の間の図８に続く状態を示す。
【図１０】参考用の製造工程の間の一状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に実施形態が図面を参照して記述される。以下の記述において、略同一の機能および構成を有する構成要素は同一符号を付され、繰り返しの説明は省略される場合がある。図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なり得る。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断されるべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。各実施形態は、この実施形態の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、実施形態の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定しない。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の磁気記憶装置１の一部の構造を示し、部分（ａ）においてｙｚ面に沿った断面の構造を示し、部分（ｂ）においてｘｙ面に沿った平面の構造を示す。部分（ｂ）は、部分（ａ）のうちのいくつかの要素のみを示す。
【０００９】
磁気記憶装置１は、図１に示されるように、基板２、および基板２のｘｙ面に沿った表面の上方の複数のメモリセル３を含む。図１は、３つのメモリセル３を示す。各メモリセル３は、少なくとも可変抵抗素子４、積層体５、およびキャップ膜２６を含み、さらなる層を含んでいても良い。磁気記憶装置１のより詳細な構造は、以下の通りである。
【００１０】
メモリセル３は、例えば、円錐台の形状を有する。
【００１１】
基板２のｘｙ面に沿った表面の上に、絶縁体１１が設けられている。絶縁体１１のｚ軸に沿った上方に、複数の導電体１２が設けられている。導電体１２は互いに独立している。導電体１２の間の領域には、絶縁体１３が設けられている。
【００１２】
各導電体１２の上面上に、１つの積層体５が位置する。積層体５は、下面５Ｂにおいて導電体１２の上面上に位置する。積層体５は、互いに独立している。各積層体５は、ｚ軸に沿って積層された複数の層からなる。積層体５は、磁気記憶装置１のデザインに基づいて、任意の様々な種類の層を含むことができる。
【００１３】
積層体５は、テーパーな形状を有し、ｚ軸に対して傾斜する側面５Ｓを有する。側面５Ｓは、第１部分５Ｓ１および第２部分５Ｓ２を含む。第２部分５Ｓ２は、第１部分５Ｓ１より上方に位置し、積層体５の上面に接続されている。第２部分５Ｓ２は、第１部分５Ｓ１の延長線上に位置せず、積層体５の第２部分５Ｓ２を含んだ部分の直径（ｘｙ面に沿った長さ）は、積層体５の第１部分５Ｓ１を含んだ部分の直径より小さい。より具体的には、第２部分５Ｓ２の下端を含めていずれの部分の直径も、第１部分５Ｓ１の上端の直径より小さい。図１は、第１部分５Ｓ１と第２部分５Ｓ２との境界が、積層体５の上面から少し低い位置までの側面に位置する例を示す。
【００１４】
各積層体５の上面上に、１つの可変抵抗素子４が位置する。可変抵抗素子４は、互いに独立している。可変抵抗素子４は、テーパーな形状を有し、ｚ軸に対して傾斜する側面を有する。可変抵抗素子４の側面は、積層体５の側面の第２部分５Ｓ２の延長線上に位置する。各可変抵抗素子４は、切り替わり可能な２つの抵抗値を取ることができ、ｚ軸に沿って積層された複数の層からなる。可変抵抗素子４は、可変抵抗素子４の特徴に基づいて、任意の様々な種類の層を含むことができる。
【００１５】
可変抵抗素子４の例は、２つの強磁性体を含んだＭＴＪ（magnetic tunnel junction）素子を含む。図１は、そのような例を示し、以下の記述は、可変抵抗素子４がＭＴＪ素子である例に基づく。以下、可変抵抗素子４はＭＴＪ素子４と称される場合がある。
【００１６】
可変抵抗素子４がＭＴＪ素子である例に基づいて、ＭＴＪ素子４は、強磁性体２１、絶縁性の非磁性体２２、および強磁性体２３を含む。強磁性体２１は、積層体５の上面上に位置し、非磁性体２２は強磁性体２１上に位置し、強磁性体２３は非磁性体２２上に位置する。強磁性体２１は、磁気記憶装置１による通常の動作の中では、その磁化の向きが不変であり、一方、強磁性体２３は、その磁化の向きが可変である。強磁性体２１および２３は、例えば、強磁性体２１、非磁性体２２、および強磁性体２３の界面を貫く方向に沿った磁化容易軸を有する。強磁性体２１、非磁性体２２、および強磁性体２３の組は、磁気抵抗効果を示す。具体的には、強磁性体２１および２３の磁化の向きが平行であると、ＭＴＪ素子４は、最小の抵抗値を示す。一方、強磁性体２１および２３の磁化の向きが反平行であると、ＭＴＪ素子は、最大の抵抗値を示す。２つの相違する抵抗値を示す状態が、２値のデータにそれぞれ割り当てられることが可能である。
【００１７】
強磁性体２３から強磁性体２１に向かって、ある大きさの書き込み電流が流れると、強磁性体２３の磁化の向きは強磁性体２１の磁化の向きと平行になる。一方、強磁性体２１から強磁性体２３に向かって、ある大きさの書き込み電流が流れると、強磁性体２３の磁化の向きは強磁性体２１の磁化の向きと反平行になる。
【００１８】
各ＭＴＪ素子４の上面上に、キャップ膜２６が設けられている。キャップ膜２６は、導電体であり、メモリセル３の形成の間にＭＴＪ素子４をエッチングから保護する機能を有する。キャップ膜２６は、テーパーな形状を有し、ｚ軸に対して傾斜する側面を有する。キャップ膜２６の側面は、ＭＴＪ素子４の側面の延長線上に位置する。キャップ膜２６は、上面２６Ｔを有する。
【００１９】
各キャップ膜２６の上面上に、導電体２９が設けられている。
【００２０】
各メモリセル３において、積層体５の側面の第２部分５Ｓ２上、ＭＴＪ素子４の側面上、キャップ膜２６の側面上、および導電体２９の側面の一部の上に、絶縁体２８が設けられている。絶縁体２８は、積層体５の側面の第２部分５Ｓ２上、ＭＴＪ素子４の側面上、キャップ膜２６の側面上、および導電体２９の側面上に亘って連続している。絶縁体２８の表面は、積層体５の側面５Ｓの第１部分５Ｓ１の延長線上に位置し、すなわち、例えば、絶縁体２８の側面および積層体５の側面の第１部分５Ｓ１は連続している。絶縁体２８は、例えばシリコンン窒化物および（または）シリコン酸化物を含む材料からなる。
【００２１】
磁気記憶装置１のうちの絶縁体１３より上の領域で、積層体５、ＭＴＪ素子４、キャップ膜２６、絶縁体２８、導電体２９を設けられていない部分には、絶縁体３０が設けられている。絶縁体３０は、２以上の種類の材料を含んでいても良い。
【００２２】
磁気記憶装置１の中いくつかの部分の寸法の相対関係は、以下に記述される関係を満たす。ある積層体５の下面５Ｂは、当該積層体５の隣の積層体５の下面５Ｂと、間隔Ｄ１を有する。キャップ膜２６の上面２６Ｔから積層体５の下面５Ｂまでのｚ軸上の長さはＬ１である。そして、１＜Ｌ１／Ｄ１の関係が満たされる。加えて、キャップ膜２６の上面２６Ｔの直径がＲ１であり、１＜Ｌ１／Ｒ１が満たされていてもよい。
【００２３】
次に、積層体５の一例が記述される。積層体５は、セレクタを含むことができる。セレクタは、例えば２端子間スイッチ素子であってもよい。例えば、２端子間に印加する電圧が閾値以下の場合、そのスイッチ素子は“高抵抗”状態、例えば電気的に非導通状態である。２端子間に印加する電圧が閾値以上の場合、スイッチ素子は“低抵抗”状態、例えば電気的に導通状態に変わる。スイッチ素子は、電圧がどちらの極性でもこの機能を有していてもよい。すなわち、スイッチ素子は、正電圧が印加されたときも負電圧が印加されたときも、極性に依存することなく上述の機能を有していてもよい。このスイッチ素子には、テルル（Ｔｅ）、セレン（Ｓｅ）および硫黄（Ｓ）からなる群より選択された少なくとも１種以上のカルコゲン元素を含んでもよい。または、上記カルコゲン元素を含む化合物であるカルコゲナイドを含んでいてもよい。このスイッチ素子は他にも、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）、Ｓｂ（アンチモン）からなる群より選択された少なくとも１種以上の元素を含んでもよい。後述のセレクタについても上述の２端子間スイッチが適用されてもよい。
【００２４】
積層体５がセレクタを含む場合、積層体５はさらに、セレクタを挟む導電体を含むことができる。図２は、積層体５が、セレクタ、および２つの導電体を含む例を示す。図２に示されるように、積層体５は導電体１４、導電体１４上のセレクタ１５、およびセレクタ１５上の導電体１６を含む。導電体１４および１６は、例えば、セレクタ１５で生じる熱が、別の層に伝導することを抑制するために使用される。導電体１４および１６の一方または両方は、カーボンを一成分として含んでもよい。図２の例では、導電体１４の下面１４Ｂが、上の記述での積層体５の下面５Ｂに相当する。図２の例では、第１部分５Ｓ１と第２部分５Ｓ２との境界は導電体１６の側面に位置する。
【００２５】
次に、図２〜図１０を参照して、第１実施形態の磁気記憶装置の製造方法が記述される。図３〜図１０は、磁気記憶装置１の製造工程の間の状態を順に示し、図２に示される構造の積層体５を有する磁気記憶装置１の製造工程の状態を示す。
【００２６】
図３に示されるように、基板２の上面上に絶縁体１１、導電体１２、および絶縁体１３が形成される。具体的には、まず、絶縁体１１上に絶縁体１３が形成される。次いで、絶縁体１３中の導電体１２が形成される予定の領域に、リソグラフィ工程および反応性イオンエッチング（reactive ion etching）（ＲＩＥ）等のエッチングにより、開口が形成される。開口中に導電体が形成されることにより、導電体１２が形成される。
【００２７】
図４に示されるように、ここまでの製造工程で得られる構造の上面上の全体に、導電体１４ａ、層１５ａ、導電体１６ａ、強磁性体２１ａ、非磁性体２２、強磁性体２３ａ、および導電体２６ａが、この順に積層される。導電体１４ａ、層１５ａ、導電体１６ａ、強磁性体２１ａ、非磁性体２２、強磁性体２３ａ、および導電体２６ａは、後の工程で部分的に除去されることによりそれぞれ導電体１４、セレクタ１５、導電体１６、強磁性体２１、非磁性体２２、強磁性体２３、およびキャップ膜２６へと加工される材料である。
【００２８】
図５に示されるように、導電体２６ａの上面上の全体に、マスク材３３が形成される。図５は、部分（ａ）において図２の部分（ａ）と同じ位置のｘｚ面に沿った断面の構造を示し、部分（ｂ）において図２の部分（ｂ）と同じ位置のｘｙ面に沿った平面の構造を示す。マスク材３３は、ＭＴＪ素子４が形成される予定の領域の上方において残存するマスクパターン３１を有し、マスクパターン３１以外の場所において開口３２を有する。開口３２は、導電体２６ａに達する。マスクパターン３１は、メモリセル３が小さい平面面積（ｘｙ面に沿った面の面積）を有するように、非常に小さい平面面積を有する。また、隣り合うマスクパターン３１の間隔は、メモリセル３が高密度で形成されるように、例えば、Ｒ１／Ｄ１≒１のように狭い。このため、いくつかの寸法の相対関係は以下のようになっている。
【００２９】
マスクパターン３１のｘｙ面上での直径Ｒ２は、後に形成される導電体１４の下面１４Ｂの直径Ｒ１と同程度である。また、導電体２６ａの上面から導電体１４ａの下面までのｚ軸上の長さは、キャップ膜２６の上面２６Ｔから導電体１４の下面１４Ｂまでのｚ軸上の長さと同じであり、長さＬ１である。このため、長さＬ１と直径Ｒ２との比Ｌ１／Ｒ２も長さＬ１と直径Ｒ１との比Ｌ１／Ｒ１と同様に高く、例えば１より大きい。
【００３０】
また、メモリセル３の間隔は狭く形成されることが望まれ、製造された磁気記憶装置１では、積層体５の間隔、より具体的には積層体５の下面５Ｂの間隔Ｄ１は狭い。このような積層体５の下面５Ｂ（導電体１４の下面１４Ｂ）の間隔がＤ１となるような狭い間隔でメモリセル３が形成されるように、隣り合うマスクパターン３１の間隔Ｄ２も狭い。一般に、エッチングの特性に起因して、エッチングの結果メモリセル３がテーパーの形状を有するため、マスクパターン３１の間隔Ｄ２は間隔Ｄ１より若干広いものの、間隔Ｄ２は間隔Ｄ１と同程度である。よって、長さＬ１と間隔Ｄ２の比Ｌ１／Ｄ２も、長さＬ１と間隔Ｄ１の比Ｌ１／Ｄ１と同様に高い。
【００３１】
図６に示されるように、ここまでの製造工程で得られる構造が、マスク材３３がマスクとして用いられて、第１タイプのエッチング（第１タイプエッチング）によりエッチングされる。第１タイプエッチングは、エッチングされる対象の材料の磁気特性を大きく劣化させない、少なくともエッチングされる対象の材料を後述の第２タイプのエッチング（第２タイプエッチング）よりも劣化させないエッチングである。第１タイプエッチングは、物理エッチングを含み、より具体的にはＩＢＥ（ion beam etching）を含むことができる。ＩＢＥは、強磁性体２１ａ、非磁性体２２ａ、および強磁性体２３ａを、それぞれ強磁性体２１、非磁性体２２、および強磁性体２３へと加工するために行われる。イオンビームの軌跡は、例えば、ｚ軸に対して傾斜している。
【００３２】
一般に、ＩＢＥのイオンビームの角度がｚ軸と平行であるほど（ｚ軸とより小さい角度を有するほど）、エッチングにより削られた材料が、周囲の導電体および（または）絶縁体に意図せずに再度堆積されやすい。一方、イオンビームの角度がｚ軸と大きい角度を有するほど、イオンビームは、マスクパターン３１により邪魔されて、より深い位置（基板２により近い位置）に届かない。このため、基板２により近い層がエッチングされることができず、基板２により近い層がエッチングされるには、広い開口３２（特に、隣り合うマスクパターン３１の間隔Ｄ２）が必要である。このように、イオンビームの角度は、トレードオフの制限を受ける。このため、再堆積の量、隣り合うマスクパターン３１の間隔Ｄ２、エッチングされる対象の厚さが考慮されて、イオンビームの角度が決定される。エッチングは、強磁性体２１ａが強磁性体２１の形状（図１を参照）になるためにイオンビームが確実に強磁性体２１ａの側面の全体に届くように、若干のオーバーエッチングの条件で行われる。
【００３３】
図７に示されるように、図６のエッチングが継続されることにより、強磁性体２１ａ、非磁性体２２ａ、強磁性体２３ａは、複数の強磁性体２１、複数の非磁性体２２、複数の強磁性体２３へと加工される。エッチングにより、導電体２６ａは、複数の孤立した部分２６ｂへと変化し、マスクパターン３１は複数の孤立した部分３１ａへと変化する。部分３１ａは、エッチングの結果、マスクパターン３１より低い上面を有する。さらに、エッチングにより、導電体１６ａの上面が、隣り合う強磁性体２１の間の領域において若干低下し、低下した部分に窪み１６ｂが形成される。部分３１ａの側面、部分２６ｂの側面、強磁性体２３の側面、非磁性体２２の側面、強磁性体２１の側面、および窪み１６ｂの側面は連続しており、これらの側面の連続体はテーパーの形状を有する。
【００３４】
図６および図７の物理エッチングは、条件の相違する２回以上の物理エッチング（例えば、ＩＢＥ）を含んでいてもよい。いずれのエッチングも強磁性体２１ａよりも低い位置の層を対象とする必要はない。
【００３５】
図８に示されるように、ここまでの製造工程で得られる構造の上面上の全体に、絶縁体２８ａが堆積される。絶縁体２８ａは、マスクパターン３１の部分３１ａの上面および側面、導電体２６ａの部分２６ｂの側面、強磁性体２３の側面、非磁性体２２の側面、強磁性体２１の側面、ならびに窪み１６ｂの内面を覆う。絶縁体２８ａは、部分２８ｂ、部分２８ｃ、および部分２８ｄを含む。部分２８ｂは、マスクパターン３１の部分３１ａの上面を覆う。部分２８ｃは、マスクパターン３１の部分３１ａの側面、導電体２６ａの部分２６ｂの側面、強磁性体２３の側面、非磁性体２２の側面、強磁性体２１の側面を覆う。部分２８ｄは、窪み１６ｂの内面を覆う。
【００３６】
図９に示されるように、ここまでの製造工程で得られる構造が、第２タイプのエッチングの対象とされる。第２タイプエッチングは、高アスペクト比の構造を形成でき、少なくとも第１タイプエッチングよりも高アスペクト比の構造を形成できるエッチングである。第２タイプエッチングは、例えばＲＩＥを含む。ＲＩＥは、導電体１４ａ、層１５ａ、および導電体１６ａを、互いに分離された導電体１４、セレクタ１５、および導電体１６の複数の組へと加工するために行われる。ＲＩＥは、対象の構造の以下に記述される部分を削る。まず、ＲＩＥは、絶縁体２８ａの部分２８ｂ（図示せず）およびマスクパターン３１の部分３１ａを除去し、各部分２６ｂの上面を低下させてキャップ膜２６を形成する。また、ＲＩＥは、絶縁体２８の部分２８ｃを薄くし、この結果、絶縁体２８が形成される。さらに、ＲＩＥは、絶縁体２８ａの部分２８ｄを除去し、次いで部分２８ｄが除去された部分から導電体１４ａ、層１５ａ、および導電体１６ａをエッチングする。この結果、導電体１４ａ、層１５ａ、および導電体１６ａは、複数の積層体５（導電体１４、セレクタ１５、および導電体１６）へと加工される。
【００３７】
絶縁体２８の各表面と、対応する導電体１４の側面、セレクタ１５の側面、および導電体１６の側面の下部とは連続的になっており、また、導電体１６ａの側面の上部には、絶縁体２８が位置している。このため、導電体１６ａの側面は上部において下部より小さい直径を有することになり、すなわち、ＲＩＥにより、積層体５の側面の第１部分５Ｓ１および第２部分５Ｓ２が形成される。
【００３８】
一般に、ＲＩＥは、ＲＩＥに晒される材料の磁気特性を劣化させる。図９のＲＩＥの間、ＭＴＪ素子４の側面は、絶縁体２８により覆われているので、ＭＴＪ素子４の側面からのＲＩＥの影響によるＭＴＪ素子４の特性の劣化は抑制または回避される。
【００３９】
図９のＲＩＥは、条件の相違する２回以上のＲＩＥを含んでいてもよい。
【００４０】
図１に示されるように、各キャップ膜２６上に導電体２９が形成されるとともに、絶縁体３０が形成される。
【００４１】
第１実施形態によれば、特性の良いＭＴＪ素子４を含みかつ高アスペクト比のメモリセル３が、高い集積度で形成されることができる。詳細は、以下の通りである。図６の構造中の導電体１４ａ、層１５ａ、導電体１６ａ、強磁性体２１ａ、非磁性体２２ａ、および強磁性体２３ａから図２のようなＭＴＪ素子４および積層体５を形成することを目指して、図６の構造に対する１回の（１種類の）エッチングにより、導電体１４ａ、層１５ａ、導電体１６ａ、強磁性体２１ａ、非磁性体２２ａ、および強磁性体２３ａを成形することが考えられる。エッチングには、ＲＩＥおよびＩＢＥが候補として考えられる。しかしながら、いずれの方法も、以下に記述されるように、特性の良いＭＴＪ素子を含みかつ高アスペクト比のメモリセルを高い集積度で形成することができない。
【００４２】
ＩＢＥが使用されるとすると、ＲＩＥの使用の場合よりも特性の良いＭＴＪ素子が形成されることができる。しかしながら、再堆積を避けるために必要なｚ軸に対する高角度のイオンビームは、図１０に示されるように、開口３２中でいくつかの低い位置に位置する要素、例えば、層１５ａおよび導電体１４ａに届かない。このため、下の方の導電体１４ａおよび層１５ａがエッチングされることができない。開口３２（特にマスクパターン３１の間隔Ｄ２）がより大きければ、イオンビームは開口３２のより深い位置に届き得る。しかしながら、マスクパターン３１の間隔Ｄ２がより大きい必要を有することは、メモリセル３の間隔の縮小を妨げる。特に、比Ｌ１／Ｄ１が１超となるような互いに狭い間隔でメモリセル３が形成されることができない。
【００４３】
高集積度のために間隔の狭い開口３２が使用されるとすると、イオンビームが小さい開口３２中でより低い位置まで到達できるように、イオンビームは、ｚ軸に対してより低い角度を有さざるを得ない。低角度のイオンビームは、多量の再堆積に繋がり、多量の再堆積は、強磁性体２１と２３がそれらの側面上に再堆積された物質によって導通することに繋がり得る。このような強磁性体２１および２３の組は、もはやＭＴＪ素子４の一部として機能し得ない。
【００４４】
一方、ＲＩＥが使用されたとすると、再堆積を抑制するための角度のイオンビームが届かない下の方の導電体および（または）絶縁体（例えば層１５ａおよび導電体１４ａ）もエッチングされることが可能である。しかしながら、磁性体はＲＩＥに晒されると、その磁気特性が劣化し得、ＲＩＥの使用によって強磁性体２１および２３の磁気特性が大きく劣化すると、ＭＴＪ素子４が望まれる特性を有しない場合がある。
【００４５】
第１実施形態によれば、強磁性体２１ａ、非磁性体２２ａ、および強磁性体２３ａはエッチング対象の劣化の少ないＩＢＥによりエッチングされ、導電体１４ａ、層１５ａ、および導電体１６ａは、高アスペクト比の構造を形成可能なＲＩＥによりエッチングされる。強磁性体２１ａ、非磁性体２２ａ、および強磁性体２３ａがＩＢＥによりエッチングされることにより、ＲＩＥによりエッチングされた場合のようなダメージが強磁性体２１ａ、非磁性体２２ａ、および強磁性体２３ａに与えられず、よって、ＲＩＥによりエッチングされた場合よりも性能の良いＭＴＪ素子４が形成されることができる。
【００４６】
また、導電体１４ａ、層１５ａ、および導電体１６ａがＲＩＥにより加工されるため、ＩＢＥは導電体１４ａ、層１５ａ、および導電体１６ａを加工する必要がない。よって、イオンビームが、マスク材３３の小さな開口３２を介して導電体１４ａ、層１５ａ、および導電体１６ａをエッチングする場合に必要な高角度を有する必要がない。このため、イオンビームが高角度であることによる再堆積は回避され、この点からも性能の良いＭＴＪ素子４が形成されることができる。また、導電体１４ａ、層１５ａ、および導電体１６ａがＩＢＥによりエッチングされる必要がないため、イオンビームが強磁性体２１ａ、非磁性体２２ａ、および強磁性体２３ａを加工できるとともに再堆積が許容される量である限り、イオンビームが高角度であることが可能である。イオンビームがより高角度であれば、マスクパターン３１の間隔Ｄ２はより小さいことが可能である。より小さい間隔Ｄ２が可能であることは、より高い密度でメモリセル３が形成されることを可能にする。すなわち、高い集積度の磁気記憶装置１が形成されることができる。
【００４７】
このような形成の段階での劣化が少ないＭＴＪ素子４を含んだメモリセル３およびキャップ膜２６からなる構造が、１超のアスペクト比を有することが可能であり、３以上のアスペクト比を有することも可能である。
【００４８】
また、第１実施形態によれば、ＭＴＪ素子４の加工後に製造中の磁気記憶装置１はＲＩＥに晒されるが、ＭＴＪ素子４は上面をキャップ膜２６により覆われ、側面を絶縁体２８の部分２８ｂにより覆われている。このため、ＲＩＥがＭＴＪ素子４を劣化させることが抑制または回避される。
【００４９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５０】
１…磁気記憶装置、２…基板、３…メモリセル、４…ＭＴＪ素子、５…積層体、１１…絶縁体、１２…導電体、１３…絶縁体、１４…導電体、１５…セレクタ、１６…導電体、２１…強磁性体、２２…非磁性体、２３…強磁性体、２６…キャップ膜、２８…絶縁体、２９…導電体、３０…絶縁体、３１…マスクパターン、３２…開口、３３…マスク材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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