トンネル接合素子の製造方法およびその製造装置
【課題】 トンネルバリア層のショートを防止しつつ、微細化を実現することが可能な、トンネル接合素子の製造方法を提供する。
【解決手段】 トンネル接合膜１０ａをトンネルバリア層１５内までエッチングして所定パターンの凹部２０を形成する第１エッチング工程と、（ａ）凹部２０の側面に絶縁膜２４を形成して絶縁性を確保する絶縁膜形成工程と、（ｂ）トンネルバリア層１５を貫通して凹部２０を所定深さまでエッチングする第２エッチング工程とを有する。
【解決手段】 トンネル接合膜１０ａをトンネルバリア層１５内までエッチングして所定パターンの凹部２０を形成する第１エッチング工程と、（ａ）凹部２０の側面に絶縁膜２４を形成して絶縁性を確保する絶縁膜形成工程と、（ｂ）トンネルバリア層１５を貫通して凹部２０を所定深さまでエッチングする第２エッチング工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）半導体デバイスや磁気記録ヘッドなどに用いられる、ＴＭＲ（Tunneling Magnetro-Resistive；トンネル磁気抵抗）やＭＴＪ（Metal Tunneling junction）等の、トンネルバリア層を有するトンネル接合素子の製造方法およびその製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＡＭ半導体デバイスや磁気記録ヘッドなどには、ＴＭＲやＭＴＪなどと呼ばれるトンネルバリア層を有するトンネル接合素子が用いられている。
図７は、トンネル接合素子の側面断面図である。図７（ａ）に示すトンネル接合素子１０は、磁性層（固定層）１４、トンネルバリア層１５、磁性層（フリー層）１６等を順次積層したトンネル接合膜１０ａから形成される。このトンネルバリア層１５は、アルミナ等の電気絶縁性材料で構成されている。また、固定層１４の面内における磁化方向は一定に保持され、フリー層１６の面内における磁化方向は外部磁場の向きによって反転しうるようになっている。これら固定層１４およびフリー層１６の磁化方向が平行か反平行かによって、トンネル接合素子１０の抵抗値が異なるので、トンネル接合素子１０の厚さ方向に電圧を印加した場合に、トンネルバリア層１５を流れる電流の大きさが異なることになる（ＴＭＲ効果）。そこで、この電流値を検出することにより、「１」または「０」を読み出すことができるようになっている。また、フリー層１６と固定層１４との積層順序を逆にしている素子構造も多い。
【０００３】
このようなトンネル接合素子１０の形成は、トンネル接合膜１０ａをエッチングして、トンネルバリア層１５を貫通する所定パターンの凹部２０を形成することによって行う。そのエッチングには、Ａｒ等のイオンミリングや、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）等が採用されている。そのＲＩＥの反応ガスには、塩素ガス（Ｃｌ２）、臭素ガス（Ｂｒ２）、ヨウ素ガス（Ｉ２）、フッ素ガス（Ｆ２）や、それらの化合物ガスなど、ハロゲン系のガスが利用されている。
【０００４】
しかしながら、トンネル接合膜１０ａをエッチングして凹部２０を形成すると、エッチングにより除去された磁性元素のハロゲン化合物を主体とする物質が、凹部２０の側壁に付着することになる。この付着物２２は導電性を有するので、電気絶縁性材料からなるトンネルバリア層１５のショートが発生するという問題がある。なお、上述したトンネルバリア層１５を流れる電流は微量であり、ＴＭＲ効果を利用するには、固定層１４とフリー層１６との間に大きな短絡電流が流れないことが前提となる。そのため、導電性付着物２２が存在するとトンネル接合素子１０として機能しなくなり、トンネル接合素子１０のエッチング加工において大きな課題となっている。
【０００５】
そこで、図７（ｂ）に示すように、トンネルバリア層１５の途中でエッチングを止めてトンネル接合素子１０を完成させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この場合、エッチングされた固定層１４の側壁には導電性物質２２が付着するが、フリー層１６は露出していないので、トンネルバリア層１５のショートが防止されている。
【特許文献１】特開２００３−７８１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＭＲＡＭ半導体デバイスや磁気記録ヘッドを構成するトンネル接合素子には、微細化や高速化、低消費電力化が要求されている。しかしながら、上記方法によって形成されたトンネル接合素子では、固定層１４に比べてフリー層１６の平面積が大きくなるので、微細化を実現することができないという問題がある。また、高速化や低消費電力化のためにはトンネル接合素子の抵抗値を小さくする必要があり、電気絶縁性材料からなるトンネルバリア層の厚さは１ｎｍ以下まで薄く形成されている。そのため、上記方法においてトンネルバリア層の途中でエッチングを停止するのは困難である。したがって、トンネルバリア層のショートを確実に防止することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、トンネルバリア層のショートを防止しつつ、微細化を実現することが可能な、トンネル接合素子の製造方法およびその装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のトンネル接合素子の製造方法は、トンネル接合膜をトンネルバリア層内までエッチングして、所定パターンの凹部を形成する第１エッチング工程と、前記凹部の側面の絶縁性を確保する絶縁性確保工程と、前記トンネルバリア層を貫通して、前記凹部を所定深さまでエッチングする第２エッチング工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、第１エッチング工程においてトンネルバリア層の一方側の磁性層をエッチングしてその磁性層の側面のみに第１付着物を付着させ、第２エッチング工程においてトンネルバリア層の他方側の磁性層をエッチングしてその磁性層の側面のみに第２付着物を付着させる。さらに、絶縁膜形成工程において第１付着物と第２付着物との間に絶縁膜を配置するので、トンネルバリア層の両側の磁性層を電気的に分離してショートを防止することができる。
また、第１エッチング工程では一方側の磁性層に凹部を形成し、絶縁膜形成工程ではその凹部の側面に絶縁膜を形成し、第２エッチング工程では凹部の底面を掘り下げるように他方側の磁性層をエッチングするので、他方側の磁性層の平面積を一方側の磁性層の平面積と略一致させることができる。これにより、トンネル接合素子を微細化することができる。
【０００９】
また、前記絶縁性確保工程は、前記トンネル接合膜の表面全体に絶縁膜を形成することによって行うことが望ましい。
第２エッチング工程では、凹部側面の絶縁膜を残したまま、凹部底面の絶縁膜をエッチングすることができる。そのため、絶縁膜形成工程では、凹部側面に対して選択的に絶縁膜を形成することなく、トンネル接合膜の表面全体に絶縁膜を形成すれば足りる。これにより、製造工程が簡略化され、製造コストを低減することができる。
【００１０】
また、前記第１エッチング工程は、前記トンネル接合膜のエッチング深さをモニタしつつ行うことが望ましい。
これにより、トンネルバリア層内で正確にエッチングを停止することが可能になり、トンネルバリア層のショートを防止することができる。
【００１１】
一方、本発明のトンネル接合素子の製造装置は、基板上に形成されたトンネル接合膜をトンネルバリア層内までエッチングして、所定パターンの凹部を形成する第１エッチング装置と、前記凹部の側面の絶縁性を確保する処理を行う絶縁性確保装置と、前記トンネルバリア層を貫通して、前記凹部を所定深さまでエッチングする第２エッチング装置とが、前記基板の真空搬送手段を介して接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、基板を大気に晒すことなく工程間の搬送を行うことが可能になり、大気から水分を吸着することによる基板の腐食等を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１３】
（トンネル接合素子、ＭＲＡＭ）
図１（ａ）は、トンネル接合素子の側面断面図である。トンネル接合素子１０は、ＰｔＭｎやＩｒＭｎ等からなる反強磁性層（不図示）、ＮｉＦｅやＣｏＦｅ等からなる磁性層（固定層）１４、ＡｌＯ（アルミナ）等からなるトンネルバリア層１５、およびＮｉＦｅやＣｏＦｅからなる磁性層（フリー層）１６を主として構成されている。実際には、上記以外の機能層も積層されて、１５層程度の多層構造になっている。なお、トンネル接合素子１０の断面は、図１（ａ）に示すような長方形状に限られず、台形状であってもよい。また、フリー層の厚さを固定層の厚さより薄く形成すれば、膜厚差を利用した保磁力差型のトンネル接合素子を形成することができる。
【００１４】
図１（ｂ）は、トンネル接合素子を用いたＭＲＡＭの概略構成図である。ＭＲＡＭ１００は、ＭＯＳＦＥＴ１１０およびトンネル接合素子１０を、基板５上にマトリクス状に整列配置して構成されている。上述したトンネル接合素子１０の上端部はビット線１０２に接続され、その下端部はＭＯＳＦＥＴ１１０のソース電極またはドレイン電極に接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ１１０のゲート電極は、読み出し用ワード線１０４に接続されている。一方、トンネル接合素子１０の下方には、書き換え用ワード線１０６が配置されている。なお、これらＭＯＳＦＥＴ１１０やトンネル接合素子１０、各種配線等の間には、層間絶縁膜が充填されている。
【００１５】
図１に示すトンネル接合素子１０では、固定層１４の磁化方向は一定に保持され、フリー層１６の磁化方向は反転しうるようになっている。これら固定層１４およびフリー層１６の磁化方向が平行か反平行かによって、トンネル接合素子１０の抵抗値が異なるので、トンネル接合素子１０の厚さ方向に電圧を印加した場合に、トンネルバリア層１５を流れる電流の大きさが異なることになる（ＴＭＲ効果）。そこで、読み出し用ワード線１０４によりＭＯＳＦＥＴ１１０をＯＮにして、その電流値を測定することにより、「１」または「０」を読み出すことができるようになっている。
また、書き換え用ワード線１０４に電流を供給して、その周囲に磁場を発生させれば、フリー層１６の磁化方向を反転させることができる。これにより、「１」または「０」を書き換えることができるようになっている。
【００１６】
なお、固定層１４およびフリー層１６の磁化方向の組み合わせによるトンネル接合素子１０の抵抗値の差は、一般的に非常に小さくなる。この抵抗値の微差を検出するには、アルミナ等の電気絶縁性材料からなるトンネルバリア層１５の抵抗値を極力小さくする必要がある。そのため、トンネルバリア層１５の厚さは、酸化前の金属アルミニウムの厚さで８〜１２オングストロームと非常に薄く形成されている。
【００１７】
（トンネル接合素子の製造方法）
図２および図３は、第１実施形態に係るトンネル接合素子の製造方法の工程図である。第１実施形態に係るトンネル接合素子の製造方法は、図２（ｃ）に示すように、トンネル接合膜１０ａをトンネルバリア層１５内までエッチングして、所定パターンの凹部２０を形成する第１エッチング工程と、図３（ａ）に示すように、凹部２０の側面に絶縁膜を形成して絶縁性を確保する絶縁膜形成工程と、図３（ｂ）に示すように、トンネルバリア層１５を貫通して、凹部２０を所定深さまでエッチングする第２エッチング工程と、を有するものである。
【００１８】
まず、図２（ａ）に示すように、基板５上にトンネル接合膜１０ａを形成する。このトンネル接合膜１０ａの形成は、スパッタ法等によって行うことが可能である。
次に、図２（ｂ）に示すように、トンネル接合膜１０ａの表面に、ＳｉＯ２等からなるマスク９０を形成する。なおマスク９０の形成方法は省略する。
【００１９】
（第１エッチング工程）
次に、図２（ｃ）に示すように、マスク９０を介してトンネル接合膜１０ａをトンネルバリア層１５内までエッチングし、所定パターンの凹部２０を形成する。
【００２０】
図４は、トンネル接合素子の製造装置の概略構成図である。この製造装置５０には、基板の仕込み／取出し室５２からロードロック室５４を介して、基板の真空搬送室５６が設けられている。その搬送室５６の内部には、基板搬送手段（ロボット）５７が設けられている。その搬送室５６の周囲には、第１エッチング装置６０、第２エッチング装置６０ａ、絶縁物スパッタ装置７０、および純水リンサー８０が接続されている。これにより、基板を大気に晒すことなく工程間の搬送を行うことが可能になり、大気から水分を吸着することによる基板の腐食を防止することができるようになっている。なお、ウエットプロセスとなる純水リンサー８０は、ロードロック室５８を介して搬送室５６に接続されている。
【００２１】
図５は、上述した第１エッチング装置の概略構成図である。以下には、誘導結合方式（Inductive Coupling Plasma；ＩＣＰ）の反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）装置を例にして説明する。この第１エッチング装置６０は、チャンバ６１への反応ガスの供給手段と、チャンバ６１の内部ガスの排気手段とを備えている。また、チャンバ６１の外部上方にＲＦアンテナ６８が設けられ、そのＲＦアンテナ６８にプラズマ発生用ＲＦ電源６９が接続されている。さらに、チャンバ６１の内部下方に基板５を載置する電極６２が設けられ、その電極６２にバイアス印加用ＲＦ電源６３が接続されている。
【００２２】
加えて、チャンバ６１の外部に分光器６５が設けられ、その分光器６５から光ファイバが延設されて、チャンバ６１の側面に接続されている。この光ファイバ６６により、チャンバ６１の内部におけるプラズマ発光を分光器６５に導くことができるようになっている。そして、この分光器６５において分光分析を行うことにより、トンネル接合膜のエッチング位置をモニタすることができるようになっている。
【００２３】
第１エッチング工程は、上記のように構成された第１エッチング装置６０を用いて行う。まず、トンネル接合膜およびマスクを形成した基板５を、第１エッチング装置６０におけるチャンバ６１内の電極６２上に載置する。次に、チャンバ６１内に反応ガスとしてＣｌ２およびＡｒの混合ガスを導入する。そして、ＲＦアンテナ６８によりチャンバ６１内にプラズマを発生させ、トンネル接合膜のエッチングを開始する。そのエッチングプロセスの代表的な条件は、反応ガスの圧力が０．１〜１０Ｐａ、プラズマを発生させるためのＲＦアンテナ６８への投入電力が５００〜７００Ｗ、基板５に高周波バイアスを印加するための電極６２への投入電力が５０〜１００Ｗである。
【００２４】
チャンバ内に発生したプラズマにより、反応ガスのラジカルやイオン等が生成される。そして、電極６２により基板５に高周波バイアスを印加すれば、図２（ｃ）に示すように、生成されたイオンを加速してトンネル接合膜１０ａに衝突させることが可能になり、化学・物理エッチングが行われる。上述したエッチング条件では、この化学・物理エッチングが支配的となる。すなわち、主に基板の垂直方向にエッチングが行われ、横方向にはほとんど削れない、いわゆる異方性エッチングとなる。
【００２５】
第１エッチング工程では、トンネルバリア層１５の層内までトンネル接合膜１０ａをエッチングする。上記のようにトンネルバリア層１５は非常に薄く形成されているが、プラズマ発光の分光分析法等によってトンネル接合膜１０ａのエッチング位置をin-situモニタリングすることにより、トンネルバリア層１５の層内で正確にエッチングを停止することができる。なお、プラズマ発光の分光分析法によってエッチング位置をモニタする代わりに、エッチング時間を管理してエッチング位置を把握してもよい。
上述した第１エッチング工程により、図２（ｃ）に示すように、マスク９０の開口部の下方に所定パターンの凹部２０が形成される。
【００２６】
（絶縁膜形成工程）
ここで形成された凹部２０の側壁には、導電性物質が付着している（第１付着物２２）。この第１付着物２２は、第１エッチング工程における副生成物であって、蒸気圧が低い磁性元素のハロゲン化合物等で構成されている。
【００２７】
そこで、図３（ａ）に示すように、凹部２０の側面に絶縁膜２４を形成して、導電性の第１付着物２２を被覆する。この絶縁膜形成工程は、図４における絶縁物スパッタ装置７０を用いて行う。ここでは、図３（ａ）に示すように、ＳｉＯ２やＳｉＮ等からなる絶縁膜２４を、スパッタ法により、トンネル接合膜１０ａの表面全体に形成する。絶縁膜２４の厚さは、次の第２エッチング工程において第１付着物２２が露出することのない厚さであればよく、通常は５〜１０ｎｍ程度とすればよい。なお、スパッタ法以外のＣＶＤ法やイオンビームスパッタ法等により絶縁膜２４を形成してもよい。
【００２８】
（第２エッチング工程）
次に、図３（ｂ）に示すように、トンネルバリア層１５を貫通して、凹部２０を所定深さまでエッチングする。この第２エッチング工程は、図４における第２エッチング装置６０ａを用いて行う。第２エッチング装置６０ａの構成は、図５に示す第１エッチング装置６０と同様である。このように、第１エッチング工程と第２エッチング工程とを別個の装置で行うことにより、トンネル接合素子の製造効率を向上させることができる。一方、図４に示すトンネル接合素子の製造装置に、第２エッチング装置自体を設けることなく、第１エッチング装置を流用して第２エッチング工程を行ってもよい。この場合には、設備コストを低減することができる。
【００２９】
図３（ｂ）に示す第２エッチング工程では、第１エッチング工程で使用したマスク９０を流用して、凹部２０を所定深さまで異方性ドライエッチングする。第２エッチング工程におけるエッチングプロセスの代表的な条件は、第１エッチング工程と同様である。そして、第２エッチング工程の異方性ドライエッチングにより、凹部２０の側面の絶縁膜２４を残したまま、凹部２０の底面の絶縁膜２４をエッチングすることができる。したがって、上述した絶縁膜形成工程では、凹部２０の側面に対して選択的に絶縁膜２４を形成することなく、トンネル接合膜１０ａの表面全体に絶縁膜２４を形成することができる。これにより、製造工程が簡略化され、製造コストを低減することができる。
【００３０】
この第２エッチング工程においても、第１エッチング工程と同様に、凹部２０の側面に導電性物質が付着する（第２付着物２６）。しかしながら、第１付着物２２と第２付着物２６との間には絶縁膜２４が介在しているので、両者間の電気的接続が阻止されている。
【００３１】
（純水リンス工程）
第２エッチング工程の後、トンネル接合膜１０ａの表面に吸着している残留塩素を除去するため、純水リンスなどの通常のエッチング後処理を行う。なお、酸素プラズマにより残留塩素を除去することも可能である。以上により、図３（ｃ）に示すように、トンネル接合素子１０が形成される。
【００３２】
なお、上述した第１エッチング工程および第２エッチング工程では、反応ガスとしてＣｌ２を用いたが、ＢＣｌ３やＳｉＣｌ４、ＢＩ３、ＢＢｒ３、ＨＢｒ、ＳｉＦ４などのハロゲン系ガス若しくはこれらの混合ガス、またはこれらにＯ２を加えた混合ガスなどを用いてもよい。このようなハロゲン系ガスを採用すれば、磁性材料のエッチングによる副生成物の蒸気圧が比較的高くなり、凹部側壁への付着量を低減させることができる。
【００３３】
以上に詳述したように、第１実施形態のトンネル接合素子の製造方法では、トンネル接合膜をトンネルバリア層内までエッチングして、所定パターンの凹部を形成する第１エッチング工程と、その凹部の側面に絶縁膜を形成して絶縁性を確保する絶縁膜形成工程と、トンネルバリア層を貫通して凹部を所定深さまでエッチングする第２エッチング工程と、を有する構成とした。
【００３４】
この構成によれば、第１エッチング工程においてトンネルバリア層の一方側の磁性層をエッチングしてその磁性層の側面のみに第１付着物を付着させ、第２エッチング工程においてトンネルバリア層の他方側の磁性層をエッチングしてその磁性層の側面のみに第２付着物を付着させる。さらに、絶縁膜形成工程において第１付着物と第２付着物との間に絶縁膜を配置するので、トンネルバリア層の両側の磁性層を電気的に分離して、ショートを確実に防止することができる。
【００３５】
また、第１エッチング工程では一方側の磁性層に凹部を形成し、絶縁膜形成工程ではその凹部の側面に絶縁膜を形成し、第２エッチング工程では凹部の底面を掘り下げるように他方側の磁性層をエッチングするので、他方側の磁性層の平面積を一方側の磁性層の平面積に略一致させることができる。これにより、トンネル接合素子を微細化することができる。
【００３６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図６は、第２実施形態に係るトンネル接合素子の製造方法の工程図である。第２実施形態に係るトンネル接合素子の製造方法は、凹部２０の側面の第１付着物２２を絶縁化して絶縁性を確保する点で、凹部２０の側面に絶縁膜を形成して絶縁性を確保する第１実施形態と異なっている。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【００３７】
第２実施形態でも、図２に示す第１実施形態と同様に、まず基板５上にトンネル接合膜１０ａを形成し、次にトンネル接合膜１０ａの表面にマスク９０を形成する。次に、マスク９０を介してトンネル接合膜１０ａをトンネルバリア層１５内までエッチングし、所定パターンの凹部２０を形成する（第１エッチング工程）。これにより、凹部２０の側面に導電性物質が付着する（第１付着物２２）。
【００３８】
第２実施形態では、図６（ａ）に示すように、この第１付着物２２を絶縁化する（絶縁化工程）。この絶縁化工程は、図４に示すトンネル接合素子の製造装置において、絶縁物スパッタ装置７０に代えて配設した酸素プラズマ装置を用いて行う。すなわち、第１エッチング工程を終えた基板を酸素プラズマ装置のチャンバ内に配置し、酸素ガスを導入してプラズマを発生させる。これにより、図６（ａ）に示すように、トンネル接合膜１０ａの凹部２０の側面に付着した第１付着物２２が酸化されて、導電性から電気絶縁性に改質される。なお、酸化プラズマ処理以外の低エネルギーイオンビーム法等により、第１付着物２２を絶縁化することも可能である。
【００３９】
次に、図６（ｂ）に示すように、トンネルバリア層１５を貫通して、凹部２０を所定深さまでエッチングする（第２エッチング工程）。この第２エッチング工程においても、第１エッチング工程と同様に、凹部２０の側面に導電性物質が付着する（第２付着物２６）。しかしながら、第１付着物２２は絶縁化されているので、第２付着物２６と導通接続することはない。
その後、第１実施形態と同様に、純水リンスなどの通常のエッチング後処理を行う。以上により、図６（ｃ）に示すように、トンネル接合素子１０が形成される。
【００４０】
以上に詳述したように、第２実施形態のトンネル接合素子の製造方法では、トンネル接合膜をトンネルバリア層内までエッチングして、所定パターンの凹部を形成する第１エッチング工程と、その凹部の側面の付着物を絶縁化する絶縁化工程と、トンネルバリア層を貫通して凹部を所定深さまでエッチングする第２エッチング工程と、を有する構成とした。
【００４１】
この構成によれば、第１エッチング工程においてトンネルバリア層の一方側の磁性層をエッチングしてその磁性層の側面のみに第１付着物を付着させ、第２エッチング工程においてトンネルバリア層の他方側の磁性層をエッチングしてその磁性層の側面のみに第２付着物を付着させる。ただし、絶縁化工程において第１付着物を絶縁化し、その表面に第２付着物を付着させるので、トンネルバリア層の両側の磁性層を電気的に分離してショートを確実に防止することができる。なお、第２実施形態の絶縁化工程に加えて第１実施形態の絶縁膜形成工程を行えば、トンネルバリア層のショートをより確実に防止することができる。
【００４２】
また、第１エッチング工程では一方側の磁性層に凹部を形成し、絶縁化工程ではその凹部の側面の付着物を絶縁化し、第２エッチング工程では凹部の底面を掘り下げるように他方側の磁性層をエッチングするので、他方側の磁性層の平面積を一方側の磁性層の平面積に略一致させることができる。これにより、トンネル接合素子をより微細化することができる。
【００４３】
なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、各実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】トンネル接合素子およびＭＲＡＭの概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係るトンネル接合素子の製造方法の工程図である。
【図３】第１実施形態に係るトンネル接合素子の製造方法の工程図である。
【図４】トンネル接合素子の製造装置の概略構成図である。
【図５】第１エッチング装置の概略構成図である。
【図６】第２実施形態に係るトンネル接合素子の製造方法の工程図である。
【図７】導電性物質が付着したトンネル接合素子の説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ａ‥トンネル接合膜 １５‥トンネルバリア層 ２０‥凹部 ２４‥絶縁膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）半導体デバイスや磁気記録ヘッドなどに用いられる、ＴＭＲ（Tunneling Magnetro-Resistive；トンネル磁気抵抗）やＭＴＪ（Metal Tunneling junction）等の、トンネルバリア層を有するトンネル接合素子の製造方法およびその製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＡＭ半導体デバイスや磁気記録ヘッドなどには、ＴＭＲやＭＴＪなどと呼ばれるトンネルバリア層を有するトンネル接合素子が用いられている。
図７は、トンネル接合素子の側面断面図である。図７（ａ）に示すトンネル接合素子１０は、磁性層（固定層）１４、トンネルバリア層１５、磁性層（フリー層）１６等を順次積層したトンネル接合膜１０ａから形成される。このトンネルバリア層１５は、アルミナ等の電気絶縁性材料で構成されている。また、固定層１４の面内における磁化方向は一定に保持され、フリー層１６の面内における磁化方向は外部磁場の向きによって反転しうるようになっている。これら固定層１４およびフリー層１６の磁化方向が平行か反平行かによって、トンネル接合素子１０の抵抗値が異なるので、トンネル接合素子１０の厚さ方向に電圧を印加した場合に、トンネルバリア層１５を流れる電流の大きさが異なることになる（ＴＭＲ効果）。そこで、この電流値を検出することにより、「１」または「０」を読み出すことができるようになっている。また、フリー層１６と固定層１４との積層順序を逆にしている素子構造も多い。
【０００３】
このようなトンネル接合素子１０の形成は、トンネル接合膜１０ａをエッチングして、トンネルバリア層１５を貫通する所定パターンの凹部２０を形成することによって行う。そのエッチングには、Ａｒ等のイオンミリングや、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）等が採用されている。そのＲＩＥの反応ガスには、塩素ガス（Ｃｌ２）、臭素ガス（Ｂｒ２）、ヨウ素ガス（Ｉ２）、フッ素ガス（Ｆ２）や、それらの化合物ガスなど、ハロゲン系のガスが利用されている。
【０００４】
しかしながら、トンネル接合膜１０ａをエッチングして凹部２０を形成すると、エッチングにより除去された磁性元素のハロゲン化合物を主体とする物質が、凹部２０の側壁に付着することになる。この付着物２２は導電性を有するので、電気絶縁性材料からなるトンネルバリア層１５のショートが発生するという問題がある。なお、上述したトンネルバリア層１５を流れる電流は微量であり、ＴＭＲ効果を利用するには、固定層１４とフリー層１６との間に大きな短絡電流が流れないことが前提となる。そのため、導電性付着物２２が存在するとトンネル接合素子１０として機能しなくなり、トンネル接合素子１０のエッチング加工において大きな課題となっている。
【０００５】
そこで、図７（ｂ）に示すように、トンネルバリア層１５の途中でエッチングを止めてトンネル接合素子１０を完成させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この場合、エッチングされた固定層１４の側壁には導電性物質２２が付着するが、フリー層１６は露出していないので、トンネルバリア層１５のショートが防止されている。
【特許文献１】特開２００３−７８１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＭＲＡＭ半導体デバイスや磁気記録ヘッドを構成するトンネル接合素子には、微細化や高速化、低消費電力化が要求されている。しかしながら、上記方法によって形成されたトンネル接合素子では、固定層１４に比べてフリー層１６の平面積が大きくなるので、微細化を実現することができないという問題がある。また、高速化や低消費電力化のためにはトンネル接合素子の抵抗値を小さくする必要があり、電気絶縁性材料からなるトンネルバリア層の厚さは１ｎｍ以下まで薄く形成されている。そのため、上記方法においてトンネルバリア層の途中でエッチングを停止するのは困難である。したがって、トンネルバリア層のショートを確実に防止することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、トンネルバリア層のショートを防止しつつ、微細化を実現することが可能な、トンネル接合素子の製造方法およびその装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のトンネル接合素子の製造方法は、トンネル接合膜をトンネルバリア層内までエッチングして、所定パターンの凹部を形成する第１エッチング工程と、前記凹部の側面の絶縁性を確保する絶縁性確保工程と、前記トンネルバリア層を貫通して、前記凹部を所定深さまでエッチングする第２エッチング工程と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、第１エッチング工程においてトンネルバリア層の一方側の磁性層をエッチングしてその磁性層の側面のみに第１付着物を付着させ、第２エッチング工程においてトンネルバリア層の他方側の磁性層をエッチングしてその磁性層の側面のみに第２付着物を付着させる。さらに、絶縁膜形成工程において第１付着物と第２付着物との間に絶縁膜を配置するので、トンネルバリア層の両側の磁性層を電気的に分離してショートを防止することができる。
また、第１エッチング工程では一方側の磁性層に凹部を形成し、絶縁膜形成工程ではその凹部の側面に絶縁膜を形成し、第２エッチング工程では凹部の底面を掘り下げるように他方側の磁性層をエッチングするので、他方側の磁性層の平面積を一方側の磁性層の平面積と略一致させることができる。これにより、トンネル接合素子を微細化することができる。
【０００９】
また、前記絶縁性確保工程は、前記トンネル接合膜の表面全体に絶縁膜を形成することによって行うことが望ましい。
第２エッチング工程では、凹部側面の絶縁膜を残したまま、凹部底面の絶縁膜をエッチングすることができる。そのため、絶縁膜形成工程では、凹部側面に対して選択的に絶縁膜を形成することなく、トンネル接合膜の表面全体に絶縁膜を形成すれば足りる。これにより、製造工程が簡略化され、製造コストを低減することができる。
【００１０】
また、前記第１エッチング工程は、前記トンネル接合膜のエッチング深さをモニタしつつ行うことが望ましい。
これにより、トンネルバリア層内で正確にエッチングを停止することが可能になり、トンネルバリア層のショートを防止することができる。
【００１１】
一方、本発明のトンネル接合素子の製造装置は、基板上に形成されたトンネル接合膜をトンネルバリア層内までエッチングして、所定パターンの凹部を形成する第１エッチング装置と、前記凹部の側面の絶縁性を確保する処理を行う絶縁性確保装置と、前記トンネルバリア層を貫通して、前記凹部を所定深さまでエッチングする第２エッチング装置とが、前記基板の真空搬送手段を介して接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、基板を大気に晒すことなく工程間の搬送を行うことが可能になり、大気から水分を吸着することによる基板の腐食等を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１３】
（トンネル接合素子、ＭＲＡＭ）
図１（ａ）は、トンネル接合素子の側面断面図である。トンネル接合素子１０は、ＰｔＭｎやＩｒＭｎ等からなる反強磁性層（不図示）、ＮｉＦｅやＣｏＦｅ等からなる磁性層（固定層）１４、ＡｌＯ（アルミナ）等からなるトンネルバリア層１５、およびＮｉＦｅやＣｏＦｅからなる磁性層（フリー層）１６を主として構成されている。実際には、上記以外の機能層も積層されて、１５層程度の多層構造になっている。なお、トンネル接合素子１０の断面は、図１（ａ）に示すような長方形状に限られず、台形状であってもよい。また、フリー層の厚さを固定層の厚さより薄く形成すれば、膜厚差を利用した保磁力差型のトンネル接合素子を形成することができる。
【００１４】
図１（ｂ）は、トンネル接合素子を用いたＭＲＡＭの概略構成図である。ＭＲＡＭ１００は、ＭＯＳＦＥＴ１１０およびトンネル接合素子１０を、基板５上にマトリクス状に整列配置して構成されている。上述したトンネル接合素子１０の上端部はビット線１０２に接続され、その下端部はＭＯＳＦＥＴ１１０のソース電極またはドレイン電極に接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ１１０のゲート電極は、読み出し用ワード線１０４に接続されている。一方、トンネル接合素子１０の下方には、書き換え用ワード線１０６が配置されている。なお、これらＭＯＳＦＥＴ１１０やトンネル接合素子１０、各種配線等の間には、層間絶縁膜が充填されている。
【００１５】
図１に示すトンネル接合素子１０では、固定層１４の磁化方向は一定に保持され、フリー層１６の磁化方向は反転しうるようになっている。これら固定層１４およびフリー層１６の磁化方向が平行か反平行かによって、トンネル接合素子１０の抵抗値が異なるので、トンネル接合素子１０の厚さ方向に電圧を印加した場合に、トンネルバリア層１５を流れる電流の大きさが異なることになる（ＴＭＲ効果）。そこで、読み出し用ワード線１０４によりＭＯＳＦＥＴ１１０をＯＮにして、その電流値を測定することにより、「１」または「０」を読み出すことができるようになっている。
また、書き換え用ワード線１０４に電流を供給して、その周囲に磁場を発生させれば、フリー層１６の磁化方向を反転させることができる。これにより、「１」または「０」を書き換えることができるようになっている。
【００１６】
なお、固定層１４およびフリー層１６の磁化方向の組み合わせによるトンネル接合素子１０の抵抗値の差は、一般的に非常に小さくなる。この抵抗値の微差を検出するには、アルミナ等の電気絶縁性材料からなるトンネルバリア層１５の抵抗値を極力小さくする必要がある。そのため、トンネルバリア層１５の厚さは、酸化前の金属アルミニウムの厚さで８〜１２オングストロームと非常に薄く形成されている。
【００１７】
（トンネル接合素子の製造方法）
図２および図３は、第１実施形態に係るトンネル接合素子の製造方法の工程図である。第１実施形態に係るトンネル接合素子の製造方法は、図２（ｃ）に示すように、トンネル接合膜１０ａをトンネルバリア層１５内までエッチングして、所定パターンの凹部２０を形成する第１エッチング工程と、図３（ａ）に示すように、凹部２０の側面に絶縁膜を形成して絶縁性を確保する絶縁膜形成工程と、図３（ｂ）に示すように、トンネルバリア層１５を貫通して、凹部２０を所定深さまでエッチングする第２エッチング工程と、を有するものである。
【００１８】
まず、図２（ａ）に示すように、基板５上にトンネル接合膜１０ａを形成する。このトンネル接合膜１０ａの形成は、スパッタ法等によって行うことが可能である。
次に、図２（ｂ）に示すように、トンネル接合膜１０ａの表面に、ＳｉＯ２等からなるマスク９０を形成する。なおマスク９０の形成方法は省略する。
【００１９】
（第１エッチング工程）
次に、図２（ｃ）に示すように、マスク９０を介してトンネル接合膜１０ａをトンネルバリア層１５内までエッチングし、所定パターンの凹部２０を形成する。
【００２０】
図４は、トンネル接合素子の製造装置の概略構成図である。この製造装置５０には、基板の仕込み／取出し室５２からロードロック室５４を介して、基板の真空搬送室５６が設けられている。その搬送室５６の内部には、基板搬送手段（ロボット）５７が設けられている。その搬送室５６の周囲には、第１エッチング装置６０、第２エッチング装置６０ａ、絶縁物スパッタ装置７０、および純水リンサー８０が接続されている。これにより、基板を大気に晒すことなく工程間の搬送を行うことが可能になり、大気から水分を吸着することによる基板の腐食を防止することができるようになっている。なお、ウエットプロセスとなる純水リンサー８０は、ロードロック室５８を介して搬送室５６に接続されている。
【００２１】
図５は、上述した第１エッチング装置の概略構成図である。以下には、誘導結合方式（Inductive Coupling Plasma；ＩＣＰ）の反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）装置を例にして説明する。この第１エッチング装置６０は、チャンバ６１への反応ガスの供給手段と、チャンバ６１の内部ガスの排気手段とを備えている。また、チャンバ６１の外部上方にＲＦアンテナ６８が設けられ、そのＲＦアンテナ６８にプラズマ発生用ＲＦ電源６９が接続されている。さらに、チャンバ６１の内部下方に基板５を載置する電極６２が設けられ、その電極６２にバイアス印加用ＲＦ電源６３が接続されている。
【００２２】
加えて、チャンバ６１の外部に分光器６５が設けられ、その分光器６５から光ファイバが延設されて、チャンバ６１の側面に接続されている。この光ファイバ６６により、チャンバ６１の内部におけるプラズマ発光を分光器６５に導くことができるようになっている。そして、この分光器６５において分光分析を行うことにより、トンネル接合膜のエッチング位置をモニタすることができるようになっている。
【００２３】
第１エッチング工程は、上記のように構成された第１エッチング装置６０を用いて行う。まず、トンネル接合膜およびマスクを形成した基板５を、第１エッチング装置６０におけるチャンバ６１内の電極６２上に載置する。次に、チャンバ６１内に反応ガスとしてＣｌ２およびＡｒの混合ガスを導入する。そして、ＲＦアンテナ６８によりチャンバ６１内にプラズマを発生させ、トンネル接合膜のエッチングを開始する。そのエッチングプロセスの代表的な条件は、反応ガスの圧力が０．１〜１０Ｐａ、プラズマを発生させるためのＲＦアンテナ６８への投入電力が５００〜７００Ｗ、基板５に高周波バイアスを印加するための電極６２への投入電力が５０〜１００Ｗである。
【００２４】
チャンバ内に発生したプラズマにより、反応ガスのラジカルやイオン等が生成される。そして、電極６２により基板５に高周波バイアスを印加すれば、図２（ｃ）に示すように、生成されたイオンを加速してトンネル接合膜１０ａに衝突させることが可能になり、化学・物理エッチングが行われる。上述したエッチング条件では、この化学・物理エッチングが支配的となる。すなわち、主に基板の垂直方向にエッチングが行われ、横方向にはほとんど削れない、いわゆる異方性エッチングとなる。
【００２５】
第１エッチング工程では、トンネルバリア層１５の層内までトンネル接合膜１０ａをエッチングする。上記のようにトンネルバリア層１５は非常に薄く形成されているが、プラズマ発光の分光分析法等によってトンネル接合膜１０ａのエッチング位置をin-situモニタリングすることにより、トンネルバリア層１５の層内で正確にエッチングを停止することができる。なお、プラズマ発光の分光分析法によってエッチング位置をモニタする代わりに、エッチング時間を管理してエッチング位置を把握してもよい。
上述した第１エッチング工程により、図２（ｃ）に示すように、マスク９０の開口部の下方に所定パターンの凹部２０が形成される。
【００２６】
（絶縁膜形成工程）
ここで形成された凹部２０の側壁には、導電性物質が付着している（第１付着物２２）。この第１付着物２２は、第１エッチング工程における副生成物であって、蒸気圧が低い磁性元素のハロゲン化合物等で構成されている。
【００２７】
そこで、図３（ａ）に示すように、凹部２０の側面に絶縁膜２４を形成して、導電性の第１付着物２２を被覆する。この絶縁膜形成工程は、図４における絶縁物スパッタ装置７０を用いて行う。ここでは、図３（ａ）に示すように、ＳｉＯ２やＳｉＮ等からなる絶縁膜２４を、スパッタ法により、トンネル接合膜１０ａの表面全体に形成する。絶縁膜２４の厚さは、次の第２エッチング工程において第１付着物２２が露出することのない厚さであればよく、通常は５〜１０ｎｍ程度とすればよい。なお、スパッタ法以外のＣＶＤ法やイオンビームスパッタ法等により絶縁膜２４を形成してもよい。
【００２８】
（第２エッチング工程）
次に、図３（ｂ）に示すように、トンネルバリア層１５を貫通して、凹部２０を所定深さまでエッチングする。この第２エッチング工程は、図４における第２エッチング装置６０ａを用いて行う。第２エッチング装置６０ａの構成は、図５に示す第１エッチング装置６０と同様である。このように、第１エッチング工程と第２エッチング工程とを別個の装置で行うことにより、トンネル接合素子の製造効率を向上させることができる。一方、図４に示すトンネル接合素子の製造装置に、第２エッチング装置自体を設けることなく、第１エッチング装置を流用して第２エッチング工程を行ってもよい。この場合には、設備コストを低減することができる。
【００２９】
図３（ｂ）に示す第２エッチング工程では、第１エッチング工程で使用したマスク９０を流用して、凹部２０を所定深さまで異方性ドライエッチングする。第２エッチング工程におけるエッチングプロセスの代表的な条件は、第１エッチング工程と同様である。そして、第２エッチング工程の異方性ドライエッチングにより、凹部２０の側面の絶縁膜２４を残したまま、凹部２０の底面の絶縁膜２４をエッチングすることができる。したがって、上述した絶縁膜形成工程では、凹部２０の側面に対して選択的に絶縁膜２４を形成することなく、トンネル接合膜１０ａの表面全体に絶縁膜２４を形成することができる。これにより、製造工程が簡略化され、製造コストを低減することができる。
【００３０】
この第２エッチング工程においても、第１エッチング工程と同様に、凹部２０の側面に導電性物質が付着する（第２付着物２６）。しかしながら、第１付着物２２と第２付着物２６との間には絶縁膜２４が介在しているので、両者間の電気的接続が阻止されている。
【００３１】
（純水リンス工程）
第２エッチング工程の後、トンネル接合膜１０ａの表面に吸着している残留塩素を除去するため、純水リンスなどの通常のエッチング後処理を行う。なお、酸素プラズマにより残留塩素を除去することも可能である。以上により、図３（ｃ）に示すように、トンネル接合素子１０が形成される。
【００３２】
なお、上述した第１エッチング工程および第２エッチング工程では、反応ガスとしてＣｌ２を用いたが、ＢＣｌ３やＳｉＣｌ４、ＢＩ３、ＢＢｒ３、ＨＢｒ、ＳｉＦ４などのハロゲン系ガス若しくはこれらの混合ガス、またはこれらにＯ２を加えた混合ガスなどを用いてもよい。このようなハロゲン系ガスを採用すれば、磁性材料のエッチングによる副生成物の蒸気圧が比較的高くなり、凹部側壁への付着量を低減させることができる。
【００３３】
以上に詳述したように、第１実施形態のトンネル接合素子の製造方法では、トンネル接合膜をトンネルバリア層内までエッチングして、所定パターンの凹部を形成する第１エッチング工程と、その凹部の側面に絶縁膜を形成して絶縁性を確保する絶縁膜形成工程と、トンネルバリア層を貫通して凹部を所定深さまでエッチングする第２エッチング工程と、を有する構成とした。
【００３４】
この構成によれば、第１エッチング工程においてトンネルバリア層の一方側の磁性層をエッチングしてその磁性層の側面のみに第１付着物を付着させ、第２エッチング工程においてトンネルバリア層の他方側の磁性層をエッチングしてその磁性層の側面のみに第２付着物を付着させる。さらに、絶縁膜形成工程において第１付着物と第２付着物との間に絶縁膜を配置するので、トンネルバリア層の両側の磁性層を電気的に分離して、ショートを確実に防止することができる。
【００３５】
また、第１エッチング工程では一方側の磁性層に凹部を形成し、絶縁膜形成工程ではその凹部の側面に絶縁膜を形成し、第２エッチング工程では凹部の底面を掘り下げるように他方側の磁性層をエッチングするので、他方側の磁性層の平面積を一方側の磁性層の平面積に略一致させることができる。これにより、トンネル接合素子を微細化することができる。
【００３６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図６は、第２実施形態に係るトンネル接合素子の製造方法の工程図である。第２実施形態に係るトンネル接合素子の製造方法は、凹部２０の側面の第１付着物２２を絶縁化して絶縁性を確保する点で、凹部２０の側面に絶縁膜を形成して絶縁性を確保する第１実施形態と異なっている。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【００３７】
第２実施形態でも、図２に示す第１実施形態と同様に、まず基板５上にトンネル接合膜１０ａを形成し、次にトンネル接合膜１０ａの表面にマスク９０を形成する。次に、マスク９０を介してトンネル接合膜１０ａをトンネルバリア層１５内までエッチングし、所定パターンの凹部２０を形成する（第１エッチング工程）。これにより、凹部２０の側面に導電性物質が付着する（第１付着物２２）。
【００３８】
第２実施形態では、図６（ａ）に示すように、この第１付着物２２を絶縁化する（絶縁化工程）。この絶縁化工程は、図４に示すトンネル接合素子の製造装置において、絶縁物スパッタ装置７０に代えて配設した酸素プラズマ装置を用いて行う。すなわち、第１エッチング工程を終えた基板を酸素プラズマ装置のチャンバ内に配置し、酸素ガスを導入してプラズマを発生させる。これにより、図６（ａ）に示すように、トンネル接合膜１０ａの凹部２０の側面に付着した第１付着物２２が酸化されて、導電性から電気絶縁性に改質される。なお、酸化プラズマ処理以外の低エネルギーイオンビーム法等により、第１付着物２２を絶縁化することも可能である。
【００３９】
次に、図６（ｂ）に示すように、トンネルバリア層１５を貫通して、凹部２０を所定深さまでエッチングする（第２エッチング工程）。この第２エッチング工程においても、第１エッチング工程と同様に、凹部２０の側面に導電性物質が付着する（第２付着物２６）。しかしながら、第１付着物２２は絶縁化されているので、第２付着物２６と導通接続することはない。
その後、第１実施形態と同様に、純水リンスなどの通常のエッチング後処理を行う。以上により、図６（ｃ）に示すように、トンネル接合素子１０が形成される。
【００４０】
以上に詳述したように、第２実施形態のトンネル接合素子の製造方法では、トンネル接合膜をトンネルバリア層内までエッチングして、所定パターンの凹部を形成する第１エッチング工程と、その凹部の側面の付着物を絶縁化する絶縁化工程と、トンネルバリア層を貫通して凹部を所定深さまでエッチングする第２エッチング工程と、を有する構成とした。
【００４１】
この構成によれば、第１エッチング工程においてトンネルバリア層の一方側の磁性層をエッチングしてその磁性層の側面のみに第１付着物を付着させ、第２エッチング工程においてトンネルバリア層の他方側の磁性層をエッチングしてその磁性層の側面のみに第２付着物を付着させる。ただし、絶縁化工程において第１付着物を絶縁化し、その表面に第２付着物を付着させるので、トンネルバリア層の両側の磁性層を電気的に分離してショートを確実に防止することができる。なお、第２実施形態の絶縁化工程に加えて第１実施形態の絶縁膜形成工程を行えば、トンネルバリア層のショートをより確実に防止することができる。
【００４２】
また、第１エッチング工程では一方側の磁性層に凹部を形成し、絶縁化工程ではその凹部の側面の付着物を絶縁化し、第２エッチング工程では凹部の底面を掘り下げるように他方側の磁性層をエッチングするので、他方側の磁性層の平面積を一方側の磁性層の平面積に略一致させることができる。これにより、トンネル接合素子をより微細化することができる。
【００４３】
なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、各実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】トンネル接合素子およびＭＲＡＭの概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係るトンネル接合素子の製造方法の工程図である。
【図３】第１実施形態に係るトンネル接合素子の製造方法の工程図である。
【図４】トンネル接合素子の製造装置の概略構成図である。
【図５】第１エッチング装置の概略構成図である。
【図６】第２実施形態に係るトンネル接合素子の製造方法の工程図である。
【図７】導電性物質が付着したトンネル接合素子の説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ａ‥トンネル接合膜 １５‥トンネルバリア層 ２０‥凹部 ２４‥絶縁膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル接合膜をトンネルバリア層内までエッチングして、所定パターンの凹部を形成する第１エッチング工程と、
前記凹部の側面の絶縁性を確保する絶縁性確保工程と、
前記トンネルバリア層を貫通して、前記凹部を所定深さまでエッチングする第２エッチング工程と、
を有することを特徴とするトンネル接合素子の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁性確保工程は、前記トンネル接合膜の表面全体に絶縁膜を形成することによって行うことを特徴とする請求項１に記載のトンネル接合素子の製造方法。
【請求項３】
前記第１エッチング工程は、前記トンネル接合膜のエッチング深さをモニタしつつ行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトンネル接合素子の製造方法。
【請求項４】
基板上に形成されたトンネル接合膜をトンネルバリア層内までエッチングして、所定パターンの凹部を形成する第１エッチング装置と、
前記凹部の側面の絶縁性を確保する処理を行う絶縁性確保装置と、
前記トンネルバリア層を貫通して、前記凹部を所定深さまでエッチングする第２エッチング装置とが、
前記基板の真空搬送手段を介して接続されていることを特徴とするトンネル接合素子の製造装置。
【請求項１】
トンネル接合膜をトンネルバリア層内までエッチングして、所定パターンの凹部を形成する第１エッチング工程と、
前記凹部の側面の絶縁性を確保する絶縁性確保工程と、
前記トンネルバリア層を貫通して、前記凹部を所定深さまでエッチングする第２エッチング工程と、
を有することを特徴とするトンネル接合素子の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁性確保工程は、前記トンネル接合膜の表面全体に絶縁膜を形成することによって行うことを特徴とする請求項１に記載のトンネル接合素子の製造方法。
【請求項３】
前記第１エッチング工程は、前記トンネル接合膜のエッチング深さをモニタしつつ行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトンネル接合素子の製造方法。
【請求項４】
基板上に形成されたトンネル接合膜をトンネルバリア層内までエッチングして、所定パターンの凹部を形成する第１エッチング装置と、
前記凹部の側面の絶縁性を確保する処理を行う絶縁性確保装置と、
前記トンネルバリア層を貫通して、前記凹部を所定深さまでエッチングする第２エッチング装置とが、
前記基板の真空搬送手段を介して接続されていることを特徴とするトンネル接合素子の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１６５０３１（Ｐ２００６−１６５０３１Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４９７３４（Ｐ２００４−３４９７３４）
【出願日】平成１６年１２月２日（２００４．１２．２）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２日（２００４．１２．２）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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