(57)【要約】【課題】エッチングマスクの形成方法を工夫することで、反強磁性層とビット線とのショートを防止し、高集積化を可能とする。【解決手段】反強磁性層112と磁化固定層113とトンネル絶縁層114との積層膜115を形成し、さらに磁化回転層116と電極層117とマスク絶縁層118を形成し、磁化回転層116より上部を加工して複数の磁気抵抗効果素子101の上部を形成した後、全面を被覆する第１、第２絶縁膜122、123を形成し、異方性エッチングにより第１絶縁膜122の側壁に第２絶縁膜123を残し、積層膜115を分離する領域上に開口部125を有するもので積層膜115を残す領域上に形成したマスクパターン124と第２絶縁膜123とをマスクに用いて第１絶縁膜122を除去し、さらに第２絶縁膜123を除去し、次に第１絶縁膜122、マスク絶縁層118をマスクに用いて積層膜115を除去して磁気抵抗効果素子101を形成する。【選択図】図１
2006173166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反強磁性層と磁化固定層と絶縁層と磁化回転層と電極層とからなる磁気抵抗素子を有する磁気記憶装置の製造方法であって、
前記反強磁性層と磁化固定層と絶縁層とを積層して積層膜を形成し、さらに磁化回転層と電極層とマスク絶縁層とを順に積層する工程と、
前記磁化回転層と電極層とマスク絶縁層とを加工して複数の磁気抵抗効果素子の上部を形成する工程と、
前記各磁気抵抗効果素子を被覆するように第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜表面に第２絶縁膜を形成する工程と、
異方性エッチングにより前記第１絶縁膜の側壁にのみ前記第２絶縁膜を残す工程と、
前記積層膜を分離する領域上に開口部を有するもので少なくとも前記反強磁性層を残す領域上に形成したマスクパターンと前記第２絶縁膜とをマスクに用いて前記第１絶縁膜を除去する工程と、
前記マスクパターンをマスクに用いて前記第２絶縁膜を除去する工程と、
前記第１絶縁膜および前記マスク絶縁層をマスクに用いて前記積層膜を除去することで複数の磁気抵抗効果素子を形成する工程と
を有することを特徴とする磁気記憶装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１絶縁膜はシリコンを主成分とする窒化物もしくはアルミニウムを主成分とする酸化物のいずれかからなる絶縁膜であり、
前記第２絶縁膜はシリコンを主成分とする酸化物からなる絶縁膜である
ことを特徴とする請求項１記載の磁気記憶装置の製造方法。
【請求項３】
前記マスク絶縁層は前記第１絶縁膜と同一の成分を有する絶縁膜からなる
ことを特徴とする請求項１記載の磁気記憶装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セル面積の縮小化が可能な信頼性の高い磁気記憶装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なＭＲＡＭデバイスの断面構造は、スイッチング素子にＭＯＳトランジスタを用い、立体的に直交する書き込みワード線とビット線との間にトンネル型の磁気抵抗効果素子が配置され、磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化を固定するために、磁化固定層に反強磁性層が設けられていて、反強磁性層は電流供給線を兼ねている。また上記トンネル型の磁気抵抗効果素子は強磁性体からなる磁化固定層と磁化自由層との間にトンネル絶縁層を挟んだ構造を有するものである。このような磁気記憶装置が開示されている（例えば、非特許文献１、特許文献１参照。）。
【０００３】
一般的なＭＲＡＭデバイスの断面構造を図２に示す。図２に示すように、半導体基板２００には、選択素子として機能する絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（以下、トランジスタという）２１１が形成されている。この選択素子の一方の拡散層（ドレイン）２１２は、プラグ２１３、ワード線２１４および電流駆動線２１５を介して磁気抵抗効果素子２０１に接続されている。上記磁気抵抗効果素子２０１は、例えばＴＭＲ素子もしくはＧＭＲ素子からなる。上記磁気抵抗効果素子２０１の下方側には、上記電流駆動線２１５および絶縁膜２３１を介して書き込みワード線２０２が配設されている。また、上記書き込みワード線２０２に立体的に交差（例えば直交）するようにビット線２０３が配設されている。したがって、書き込みワード線２０２とビット線２０３との交差領域に上記磁気抵抗効果素子２０１が配設されることになり、磁気抵抗効果素子２０１とビット線２０３とは、例えば磁気抵抗効果素子２０１上に形成される上部電極２２１によって電気的に接続されている。また、上記絶縁ゲート型電界効果トランジスタ２１１の他方の拡散層（ソース）２１６には接地線２１７が接続されている。
【０００４】
上記ＭＲＡＭデバイスはトンネル型磁気抵抗素子（ＴＭＲ素子）により「１」及び「０」情報を記憶する。ＴＭＲ素子は基本的に絶縁層を挟んだ２つの磁性層からなっている。このトンネル型磁気抵抗素子は２つの磁性層の磁化方向は所与の時間で２つの安定した方向のうち１つをとる。これら２つの安定した方向、すなわち、平行及び逆平行は論理値「１」及び「０」を表すものとなる。平行とは２つの磁性層の磁化方向が同一の方向になる場合であり、逆平行とは２つの磁性層の磁化方向が逆向きの方向になる場合である。一般には一方の磁性層の磁化方向を固定し、片方の磁性層の磁化方向を変えることにより記憶情報を変化させている。便宜上、磁化方向が変化する層を磁化回転層、磁化方向が固定された層を磁化固定層とする。磁化回転層、磁化固定層はコバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）などの強磁性体を示す元素を主成分とした磁性膜が使われ、ここでは、磁化回転層をホウ化コバルト鉄（ＣｏＦｅＢ）、磁化固定層をコバルト鉄（ＣｏＦｅ）とする。また、絶縁層は酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）とする。選択されたメモリセルの磁化方向は、選択されたメモリセルと交差するワードライン及びビットラインに電流を供給することにより変更することができる。該電流はその結合時に選択されたメモリセルの磁化方向を平行から逆平行へ又はその逆に切り替えることができる磁界を生成する。
【０００５】
磁化固定層は外部磁界により磁化方向が変化しないようにするために、強磁性体層下に反強磁性層を形成することで生じる交換結合現象を用いている。このため、反強磁性層として白金マンガン（ＰｔＭｎ）がなどの反強磁性を有する物質が用いられている。また、反強磁性層は電流供給線として使用され、この場合の膜厚は３０ｎｍ〜６０ｎｍ程度また、白金マンガン（ＰｔＭｎ）のＰｔ組成比は２０％〜８０％程度が一般的である。また、白金マンガンは絶縁膜との密着性が悪いため、通常Ｔａ，Ｔｉなど絶縁膜と密着性のよい金属膜を絶縁膜上に５ｎｍ〜１０ｎｍ程度の厚さに形成した後、白金マンガンを形成する必要がある。
【０００６】
次に、ＴＭＲ素子を形成する製造方法について、図３の製造工程断面図によって説明する。
【０００７】
図３（１）に示すように、下地絶縁膜３１０上に、例えばスパッタリング法によって、下層より順に、密着層、反強磁性層、磁化固定層、トンネル絶縁層からなる積層膜３１５、磁化回転（自由）層３１６、電極層３１７を形成し、さらに、例えば化学的気相成長（ＣＶＤ）法によりマスク絶縁層３１８を形成する。続いて、リソグラフィーにより磁気抵抗効果素子を形成するためのレジストパターン３２１を形成する。上記下地絶縁膜３１０は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜で形成されている。上記密着層はタンタル（Ｔａ）膜で、例えば５ｎｍの厚さに形成され、上記反強磁性層は例えばＰｔＭｎで、例えば３０ｎｍの厚さに形成されている。また上記磁化固定層は例えばコバルト鉄（ＣｏＦｅ）で、例えば５ｎｍの厚さに形成されている。上記トンネル絶縁層は例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）で、例えば１ｎｍの厚さに形成される。さらに上記磁化回転層３１６は例えばホウ化コバルト鉄（ＣｏＦｅＢ）で全面に形成する。上記電極層３１７は例えば１５０ｎｍの厚さに形成する。さらに上記マスク絶縁層３１８は、一例としてＣＶＤ法による酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜で、例えば２００ｎｍの厚さに形成する。続いて、リソグラフィー技術により、上記マスク絶縁層３１８上に、磁気抵抗効果素子を形成するためにレジストパターン３２１を形成する。
【０００８】
次に、図３（２）に示すように、レジストパターン〔前記図３（１）参照〕をエッチングマスクに用いて、上記マスク絶縁層３１８を加工した後、上記レジストパターンを除去する。
【０００９】
次に、図３（３）に示すように、上記マスク絶縁層３１８をエッチングマスクとして、上記電極層３１７、磁化回転層３１６を加工して磁気抵抗効果素子３０１の上部を形成する。
【００１０】
次に、図３（４）に示すように、ＣＶＤ法によって、全面に第１絶縁膜３２２を形成する。この第１絶縁膜３２２は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜で形成される。続いて、リソグラフィー技術によって、レジストパターン３２３を形成する。このレジストパターン３２３は磁気抵抗効果素子３０１間上で分離するように形成される。
【００１１】
次に、図３（５）に示すように、上記レジストパターン３２３〔前記図３（４）参照〕をマスクとして、上記第１絶縁膜３２２を加工してパターンを形成する。
【００１２】
次に、図３（６）に示すように、第１絶縁膜３２２をマスクとして上記積層膜３１５を加工して、電流駆動線３１９を形成するとともに、磁気抵抗効果素子３０１の下部を形成する。上記積層膜３１５を構成するタンタル（Ｔａ）膜、白金マンガン（ＰｔＭｎ）、コバルト鉄（ＣｏＦｅ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の加工には、例えば、ＩＣＰ型エッチング装置を用いて以下の条件を用いる。エッチングガスには、塩素（Ｃｌ2）とアルゴン（Ａｒ）とを用い、それぞれの供給流量を、５ｃｍ3／ｍｉｎ、９０ｃｍ3／ｍｉｎに設定した。また、ソースパワーを１４００Ｗ，バイアスパワーを３００Ｗとし、エッチング雰囲気の圧力を０．６７Ｐａ、基盤温度を２２５℃とした。
【００１３】
この場合、被エッチング膜である磁化固定層のＣｏＦｅＢや反強磁性層のＰｔＭｎは沸点が高いため、化学反応が進行しずらく、物理的な反応により主にエッチングされるので、被エッチングマスク側壁にコバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、白金マンガン（ＰｔＭｎ）などの導電性の堆積物３５１が形成される。
【００１４】
次に、図３（７）に示すように、磁気抵抗効果素子３０１を被覆するように全面に、層間絶縁膜３４１を、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜で形成する。その後、化学的機械研磨（以下ＣＭＰという、ＣＭＰはChemical Mechanical Polishingの略）法によって、上記磁気抵抗効果素子３０１の電極層３１７表面が露出するまで、上記層間絶縁膜３４１を研磨する。続いて、層間絶縁膜３４１上に、電極層３１７を介して上記磁気抵抗効果素子３０１上部に接続するビット線３０２を形成する。
【００１５】
上記製造方法では、側壁の堆積物３５１の高さが高いため、積層膜３１５の一部を構成するＰｔＭｎからなる反強磁性層とビット線３０２とが側壁の堆積物３５１を介してショートし、そのため反強磁性層と磁気抵抗効果素子３０１とのショートが発生するため磁気記憶装置（ＭＲＡＭ）の動作が不可能になる。
【００１６】
ＭＲＡＭの動作信頼性を保持するために上記問題点を解決するには、上記積層膜３１５を加工する際に、側壁の堆積物３５１の高さを低くして、側壁の堆積物３５１とビット線３０２とのショートを防止する必要がある。この構成の製造方法について図４の製造工程図によって説明する。
【００１７】
図４（１）に示すように、下地絶縁膜４１０上に、例えばスパッタリング法によって、下層より順に、密着層、反強磁性層、磁化固定層、トンネル絶縁層からなる積層膜４１５、磁化回転（自由）層４１６、電極層４１７を形成し、さらに、例えば化学的気相成長（ＣＶＤ）法によりマスク絶縁層４１８を形成する。続いて、リソグラフィーにより磁気抵抗効果素子を形成するためのレジストパターン４２１を形成する。上記下地絶縁膜４１０は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜で形成されている。上記密着層はタンタル（Ｔａ）膜で、例えば５ｎｍの厚さに形成され、上記反強磁性層は例えばＰｔＭｎで、例えば３０ｎｍの厚さに形成されている。また上記磁化固定層は例えばコバルト鉄（ＣｏＦｅ）で、例えば５ｎｍの厚さに形成されている。上記トンネル絶縁層は例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）で、例えば１ｎｍの厚さに形成される。さらに上記磁化回転層４１６は例えばホウ化コバルト鉄（ＣｏＦｅＢ）で全面に形成する。上記電極層４１７は例えば１５０ｎｍの厚さに形成する。さらに上記マスク絶縁層４１８は、一例としてＣＶＤ法による酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜で、例えば２００ｎｍの厚さに形成する。続いて、リソグラフィー技術により、上記マスク絶縁層４１８上に、磁気抵抗効果素子を形成するためにレジストパターン４２１を形成する。
【００１８】
次に、図４（２）に示すように、レジストパターン〔前記図４（１）参照〕をエッチングマスクに用いて、上記マスク絶縁層４１８を加工した後、上記レジストパターンを除去する。
【００１９】
次に、図４（３）に示すように、上記マスク絶縁層４１８をエッチングマスクとして、上記電極層４１７、磁化回転層４１６を加工して磁気抵抗効果素子４０１の上部を形成する。
【００２０】
次に、図４（４）に示すように、ＣＶＤ法によって、全面に第１絶縁膜４２２を形成する。この第１絶縁膜４２２は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜で形成される。続いて、リソグラフィー技術によって、レジストパターン４２３を形成する。このレジストパターン４２３は磁気抵抗効果素子４０１上に上記第１絶縁膜４２２を介して側壁部分の第１絶縁膜４２２も含めて被覆するように形成される。その際、隣接するレジストパターン４２３は分離されるように形成される。
【００２１】
次に、図４（５）に示すように、上記レジストパターン４２３〔前記図４（４）参照〕をマスクとして、上記第１絶縁膜４２２を加工してパターンを形成する。
【００２２】
次に、図４（６）に示すように、第１絶縁膜４２２をマスクとして上記積層膜４１５を加工して、電流駆動線４１９を形成するとともに、磁気抵抗効果素子４０１の下部を形成する。上記積層膜４１５を構成するタンタル（Ｔａ）膜、白金マンガン（ＰｔＭｎ）、コバルト鉄（ＣｏＦｅ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の加工には、例えば、ＩＣＰ型エッチング装置を用いて以下の条件を用いる。エッチングガスには、塩素（Ｃｌ2）とアルゴン（Ａｒ）とを用い、それぞれの供給流量を、５ｃｍ3／ｍｉｎ、９０ｃｍ3／ｍｉｎに設定した。また、ソースパワーを１４００Ｗ，バイアスパワーを３００Ｗとし、エッチング雰囲気の圧力を０．６７Ｐａ、基盤温度を２２５℃とした。上記エッチング加工の結果、第１絶縁膜４２２の側壁に形成される堆積物４５１、４５２は２段になって堆積される。したがって、上記堆積物４５１、４５２同士が直接接触することがない。
【００２３】
その後、図４（７）に示すように、磁気抵抗効果素子４０１を被覆するように全面に、層間絶縁膜４４１を、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜で形成する。そして、化学的機械研磨（以下ＣＭＰという、ＣＭＰはChemical Mechanical Polishingの略）法によって、上記磁気抵抗効果素子４０１の電極層４１７表面が露出するまで、上記層間絶縁膜４４１を研磨する。続いて、層間絶縁膜４４１上に、電極層４１７を介して上記磁気抵抗効果素子４０１上部に接続するビット線４０２を形成する。
【００２４】
上記製造方法では、上記積層膜４１５中のＰｔＭｎからなる反強磁性層とビット線４３０２とがショートしないためＭＲＡＭ動作が可能になる。しかし、磁化回転層４１６に対して反強磁性層の端面が第１絶縁膜４２２の側面の厚さとリソグラフィーの合わせずれ量以上にずれている必要があるため、磁化回転層４１６と積層膜４１５中のＰｔＭｎからなる反強磁性層の端面との距離を必要以上に短くできない問題があった。このため、磁気記憶装置のセルの縮小化が制限され、大容量化に悪影響を及ぼす問題があった。
【００２５】
【特許文献１】特開２００３−１９８００３号公報
【非特許文献１】Wang et al.,著  “Feasibility of Ultra-Dense Spin-Tunneling Random Access Memory” IEEE Transaction on Magnetics 33 [6] (Nov. 1997) p4498-4512
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
解決しようとする問題点は、磁化回転層と積層膜中の反強磁性層の端面との距離を必要以上に短くできないため、磁気記憶装置のセルの縮小化が制限され、大容量化に悪影響を及ぼす点である。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の磁気記憶装置の製造方法は、反強磁性層と磁化固定層と絶縁層と磁化回転層と電極層とからなる磁気抵抗素子を有する磁気記憶装置の製造方法であって、前記反強磁性層と磁化固定層と絶縁層とを積層して積層膜を形成し、さらに磁化回転層と電極層とマスク絶縁層とを順に積層する工程と、前記磁化回転層と電極層とマスク絶縁層とを加工して複数の磁気抵抗効果素子の上部を形成する工程と、前記各磁気抵抗効果素子を被覆するように第１絶縁膜を形成する工程と、前記第１絶縁膜表面に第２絶縁膜を形成する工程と、異方性エッチングにより前記第１絶縁膜の側壁にのみ前記第２絶縁膜を残す工程と、前記積層膜を分離する領域上に開口部を有するもので少なくとも前記反強磁性層を残す領域上に形成したマスクパターンと前記第２絶縁膜とをマスクに用いて前記第１絶縁膜を除去する工程と、前記マスクパターンをマスクに用いて前記第２絶縁膜を除去する工程と、前記第１絶縁膜および前記マスク絶縁層をマスクに用いて前記積層膜を除去することで複数の磁気抵抗効果素子を形成する工程とを有することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の磁気記憶装置の製造方法は、上記積層膜中のＰｔＭｎからなる反強磁性層と磁気抵抗効果素子上に形成されるビット線とが電気的ショートを起こさないため、磁気記憶装置として、良好な動作が可能になるので、信頼性の高い磁気記憶装置となる。しかも、磁気抵抗効果素子同士の分離は、積層膜上部の側壁に形成した第１絶縁膜の膜厚と、この第１絶縁膜側壁に形成した第２絶縁膜からなるサイドウォールの膜厚とによって規定されるため、従来のようなリソグラフィー技術におけるマスク合わせ余裕を考慮する必要がない。このため、磁気記憶装置のセルの縮小化が図れるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
磁気記憶装置のセル面積の縮小化を図るとともに、磁化固定層と磁化回転層とのショートを防止するという目的を、反強磁性層と磁化固定層と絶縁層とを積層して積層膜を形成し、さらに磁化回転層と電極層とマスク絶縁層とを順に積層し、上記磁化回転層と電極層とマスク絶縁層とを加工して複数の磁気抵抗効果素子の上部を形成する。そして各磁気抵抗効果素子を被覆するように第１絶縁膜を形成し、さらに、上記第１絶縁膜表面に第２絶縁膜を形成した後、異方性エッチングにより第１絶縁膜の側壁にのみ第２絶縁膜を残す。次いで、積層膜を分離する領域上に開口部を有するもので少なくとも反強磁性層を残す領域上に形成したマスクパターンと第２絶縁膜とをマスクに用いて第１絶縁膜を除去し、上記マスクパターンをマスクに用いて第２絶縁膜を除去する。その後、上記第１絶縁膜およびマスク絶縁層をマスクに用いて上記積層膜を除去し、複数の磁気抵抗効果素子を形成することで、磁化固定層と磁化回転層とがショートせずに、磁気記憶装置のセル面積の縮小化を実現した。
【００３０】
上記第１絶縁膜はシリコンを主成分とする窒化物もしくはアルミニウムを主成分とする酸化物のいずれかからなる絶縁膜であり、上記第２絶縁膜はシリコンを主成分とする酸化物からなる絶縁膜であることが好適である。また、上記マスク絶縁層は上記第１絶縁膜と同一の成分を有する絶縁膜からなることが好適である。
【実施例１】
【００３１】
本発明の磁気記憶装置の製造方法に係る一実施例を、図１の製造工程によって説明する。
【００３２】
図１（１）に示すように、下地絶縁膜１１０上に、例えばスパッタリング法によって、下層より順に、密着層１１１、反強磁性層１１２、磁化固定層１１３、トンネル絶縁層１１４からなる積層膜１１５、磁化回転（自由）層１１６、電極層１１７を形成し、さらに、例えば化学的気相成長（ＣＶＤ）法によりマスク絶縁層１１８を形成する。続いて、リソグラフィーにより磁気抵抗効果素子を形成するためのレジストパターン１２１を形成する。上記下地絶縁膜１１０は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜で形成されている。上記密着層１１１はタンタル（Ｔａ）膜で、例えば５ｎｍの厚さに形成され、上記反強磁性層１１２は例えばＰｔＭｎで、例えば３０ｎｍの厚さに形成されている。また上記磁化固定層１１３は例えばコバルト鉄（ＣｏＦｅ）で、例えば５ｎｍの厚さに形成されている。上記トンネル絶縁層１１４は例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）で、例えば１ｎｍの厚さに形成される。さらに上記磁化回転層１１６は例えばホウ化コバルト鉄（ＣｏＦｅＢ）で全面に形成する。上記電極層１１７は例えば１５０ｎｍの厚さに形成する。さらに上記マスク絶縁層１１８は、一例としてＣＶＤ法による酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜で、例えば２００ｎｍの厚さに形成する。続いて、リソグラフィー技術により、上記マスク絶縁層１１８上に、磁気抵抗効果素子を形成するためにレジストパターン１２１を形成する。
【００３３】
次に、図１（２）に示すように、レジストパターン１２１〔前記図１（１）参照〕をエッチングマスクに用いて、上記マスク絶縁層１１８を加工した後、上記レジストパターンを除去する。
【００３４】
次に、図１（３）に示すように、上記マスク絶縁層１１８をエッチングマスクとして、上記電極層１１７、磁化回転層１１６を加工して磁気抵抗効果素子１０１の上部を形成する。
【００３５】
次に、図１（４）に示すように、プラズマＣＶＤ法によって、全面に第１絶縁膜１２２を形成する。この第１絶縁膜１２２は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜で、例えば１００ｎｍの厚さに形成される。続いて、プラズマＣＶＤ法によって、全面に第２絶縁膜１２３を形成する。この第２絶縁膜１２３は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ）膜で、例えば２００ｎｍの厚さに形成される。
【００３６】
次に、図１（５）に示すように、異方性エッチングにより、上記第２絶縁膜１２３を全面エッチバックして、第１絶縁膜１２２の側壁にのみ第２絶縁膜１２３を残す。
【００３７】
次に、図１（６）に示すように、リソグラフィー技術によって、レジストからなるマスクパターン１２４を形成する。このマスクパターン１２４は、磁気抵抗効果素子１０１を形成するために上記積層膜１１５を除去する領域上を含むような開口部１２５を有するとともに上記積層膜１１５を残す領域、すなわち磁気抵抗効果素子と電流駆動線とを形成する領域上を含むように形成したものからなる。そして上記マスクパターン１２４と上記第２絶縁膜１２３とをエッチングマスクに用いて上記第１絶縁膜１２２を除去する。この除去工程は、例えば等方性エッチングによる。
【００３８】
さらに、図１（７）に示すように、上記マスクパターン１２４〔前記図２（６）参照〕をエッチングマスクに用いて上記第２絶縁膜１２３〔前記図２（６）参照〕を除去する。この除去工程は、例えば等方性エッチングによる。その後、上記レジストからなるマスクパターン１２４を除去する。
【００３９】
次に、図１（８）に示すように、第１絶縁膜１２２およびマスク絶縁層１１８をエッチングマスクとして上記積層膜１１５を加工して、電流駆動線１１９を形成するとともに、磁気抵抗効果素子１０１の下部を形成する。上記積層膜１１５を構成するタンタル（Ｔａ）膜、白金マンガン（ＰｔＭｎ）、コバルト鉄（ＣｏＦｅ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の加工には、例えば、ＩＣＰ型エッチング装置を用いて以下の条件を用いる。エッチングガスには、塩素（Ｃｌ2）とアルゴン（Ａｒ）とを用い、それぞれの供給流量を、５ｃｍ3／ｍｉｎ、９０ｃｍ3／ｍｉｎに設定した。また、ソースパワーを１４００Ｗ，バイアスパワーを３００Ｗとし、エッチング雰囲気の圧力を０．６７Ｐａ、基盤温度を２２５℃とした。
【００４０】
上記積層膜１１５のエッチングでは、被エッチング膜であるＣｏＦｅＢやＰｔＭｎは沸点が高いため、化学反応が進行しずらく、物理的な反応により主にエッチングされるので、エッチングマスクとなる第１絶縁膜１２２側壁や、第２絶縁膜１２３側壁にコバルト（Ｃｏ、鉄（Ｆｅ）、白金マンガン（ＰｔＭｎ）などの導電性の堆積物１５１、１５２が形成される。しかし、第１絶縁膜１２２や第２絶縁膜１２３が階段状に形成されているため、側壁の堆積物１５１、１５２は階段の側壁にのみ形成されるので、それぞれの階段の側壁に形成された堆積物１５１、１５２同士は電気的にショートしない。これは階段の平坦な部分には堆積物は形成されないことによる。
【００４１】
次に、図１（９）に示すように、磁気抵抗効果素子１０１を被覆するように全面に、層間絶縁膜１４１を、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜で形成する。そして、ＣＭＰ法によって、上記磁気抵抗効果素子１０１の電極層１１７表面が露出するまで、上記層間絶縁膜１４１、マスク絶縁層１１８〔前記図１（８）参照〕を研磨する。続いて、層間絶縁膜１４１上に、上記磁気抵抗効果素子１０１上部に接続するビット線１０２を形成する。
【００４２】
なお、上記実施例において、反強磁性層１１２は、白金マンガン（ＰｔＭｎ）の他に、鉄マンガン（ＦｅＭｎ）、ニッケルマンガン（ＮｉＭｎ）、イリジウムマンガン（ＩｒＭｎ）等を用いることができる。これらの材料であっても、上記エッチング条件でエッチングが可能である。また、磁化固定層１１３は、コバルト鉄（ＣｏＦｅ）の他に、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）、ホウ化コバルト鉄（ＣｏＦｅＢ）等を用いることができる。これらの材料であっても、上記エッチング条件でエッチングが可能である。
【００４３】
上記製造方法では、上記積層膜１１５中のＰｔＭｎからなる反強磁性層１１２と磁気抵抗効果素子上に形成されるビット線１０２とが電気的ショートを起こさないため、磁気記憶装置として、良好な動作が可能になるので、信頼性の高い磁気記憶装置となる。しかも、磁気抵抗効果素子１０１同士の分離は、積層膜１１５上部の側壁に形成した第１絶縁膜１２２の膜厚と、この第１絶縁膜１２２側壁に形成した第２絶縁膜１２３からなるサイドウォールの膜厚とによって規定されるため、従来のようなリソグラフィー技術におけるマスク合わせ余裕を考慮する必要がない。このため、磁気記憶装置のセルの縮小化が図れるという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の磁気記憶装置の製造方法は、被加工物側壁に金属堆積物を発生させるようなエッチング加工をともなう製造方法にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】磁気記憶装置の製造方法に係る一実施例を示した製造工程断面図である。
【図２】一般的な磁気記憶装置を示した概略構成断面図である。
【図３】磁気記憶装置の製造方法に係る従来例を示した製造工程断面図である。
【図４】磁気記憶装置の製造方法に係る従来例を示した製造工程断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０１…磁気抵抗効果素子、１０２…ビット線、１１２…反強磁性層、１１３…磁化固定層、１１４…トンネル絶縁層、１１５…積層膜、１１６…磁化回転層、１１７…電極層、１１８…マスク絶縁層、１２２…第１絶縁膜、１２３…第２絶縁膜、１２４…マスクパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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