蚀刻方法技术

本发明专利技术提供能够抑制磁阻效应元件的磁特性的劣化的蚀刻方法。蚀刻方法包括如下工序：蚀刻包含磁隧道结的第1多层膜的工序；为了在等离子体处理装置的腔室内蚀刻包含钉扎层的第2多层膜而在腔室内生成包含烃气和稀有气体的第1气体的等离子体的工序；以及(iii)为了除去在生成第1气体的等离子体的工序中形成的含碳堆积物而在腔室内生成包含含有碳和氧的气体、氧气和稀有气体且不含氢的第2气体的等离子体的工序。

【技术实现步骤摘要】
蚀刻方法
本公开的实施方式涉及蚀刻方法，特别是涉及在磁阻效应元件的制造中执行的被加工物的蚀刻方法。
技术介绍
包含磁隧道结(MTJ：MagneticTunnelJunction)的磁阻效应元件例如在磁阻式随机存取存储器(MRAM：MagnetoresistiveRandomAccessMemory)等设备中利用。在磁阻效应元件的制造中进行多层膜的蚀刻。在磁阻效应元件的制造中执行的蚀刻是在等离子体处理装置的腔室内生成烃气和非活性气体的等离子体，并将来自该等离子体的离子和自由基照射到多层膜。由此，蚀刻多层膜。这样的蚀刻记载在专利文献1中。专利文献1中记载的蚀刻使用氮气和稀有气体作为非活性气体。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-14881号公报
技术实现思路
如果生成烃气的等离子体来蚀刻多层膜，则在包含该多层膜的被加工物上形成堆积物。应当减少该堆积物的量。作为能够减少堆积物的量的蚀刻方法，可考虑将为了蚀刻多层膜而在腔室内产生烃气和稀有气体的等离子体的工序和为了除去堆积物而生成氢气和氮气的等离子体的工序交替执行的蚀刻方法。然而，对于该蚀刻方法，在抑制磁阻效应元件的磁特性的劣化方面要求进一步的改善。在一个方式中，提供在磁阻效应元件的制造中执行的被加工物的蚀刻方法(以下，简称为“方法”)。被加工物具有第1多层膜和与该第1多层膜层叠的第2多层膜。第1多层膜包括第1磁性层和第2磁性层以及设置在该第1磁性层和该第2磁性层之间的隧道势垒层。第2多层膜是在磁阻效应元件中构成钉扎层的多层膜。该方法包括如下工序：(i)蚀刻第1多层膜的工序；(ii)为了在等离子体处理装置的腔室内蚀刻第2多层膜而在腔室内生成包含烃气和稀有气体的第1气体的等离子体的工序；以及(iii)为了除去在生成第1气体的等离子体的工序中形成于被加工物上的含碳堆积物而在腔室内生成包含含有碳和氧的气体、氧气和稀有气体且不含氢的第2气体的等离子体的工序。生成第1气体的等离子体的工序和生成第2气体的等离子体的工序交替地反复进行。如果生成氢气和氮气的等离子体而进行堆积物的除去，则磁阻效应元件的磁特性劣化。推测这是由于氢离子和/或自由基使磁阻效应元件的多层膜变质。一个方式涉及的方法通过不是生成氢气和氮气的等离子体而是生成不含氢的第2气体的等离子体来进行堆积物的除去。因此，抑制磁阻效应元件的磁特性的劣化。应予说明，堆积物被第2气体所含的氧的离子和/或自由基除去。另外，在为第2气体时，由于利用含有碳和氧的气体和稀有气体稀释了氧气，所以抑制被加工物的过度氧化。在一个实施方式中，第2气体可以包含一氧化碳气体或者二氧化碳气体作为含有碳和氧的气体。在一个实施方式中，第1气体可以包含甲烷气体作为烃气。在一个实施方式的生成第1气体的等离子体的工序中，向在其上搭载有被加工物的工作台的下部电极供给高频波，以使得来自第1气体的等离子体的离子与第2多层膜碰撞而蚀刻该第2多层膜。也可以在生成第2气体的等离子体的工序中，向下部电极供给该高频波。在一个实施方式中，在蚀刻第1多层膜的工序中，为了在腔室内蚀刻第1多层膜，在腔室内生成仅稀有气体的等离子体。如果仅利用稀有气体离子蚀刻第1多层膜，则进一步抑制磁阻效应元件的磁特性的劣化。在蚀刻第1多层膜的工序中，可以向在其上搭载有被加工物的工作台的下部电极供给高频波，以使得来自仅稀有气体的等离子体的离子与第1多层膜碰撞而蚀刻该第1多层膜。在一个实施方式中，第2多层膜可以包含钴层和铂层。在一个实施方式中，第1磁性层和第2磁性层可以为CoFeB层，隧道势垒层可以为MgO层。如上说明，提供能够抑制磁阻效应元件的磁特性的劣化的蚀刻方法。附图说明图1是表示一个实施方式涉及的蚀刻方法的流程图。图2是表示将一个例子的被加工物的一部分放大表示的截面图。图3是示意地表示能够用于执行图1所示的方法的等离子体处理装置的图。图4的(a)是说明工序ST1的图，图4的(b)是表示执行工序ST1后的被加工物的状态的图。图5的(a)是说明工序ST2的图，图5的(b)是表示执行工序ST2后的被加工物的状态的图。图6的(a)是说明工序ST3的图，图6的(b)是表示执行工序ST3后的被加工物的状态的图。图7是表示图1所示的方法结束时的被加工物的状态的图。图8的(a)是表示实验样品1的电阻值R和MR比的图，图8的(b)是表示比较样品1的电阻值R和MR比的图。图9是说明顽磁力的图。图10是表示第2实验的结果的图。符号说明10…等离子体处理装置、12…腔室主体、12c…腔室、16…工作台、18…下部电极、20…静电吸盘、30…上部电极、40…气体供给源组、50…排气装置、62…第1高频电源、64…第2高频电源、W…被加工物、ML1…多层膜、L11…第1磁性层、L12…隧道势垒层、L13…第2磁性层、ML2…多层膜、MK…掩模。具体实施方式以下，参照附图对各种实施方式进行详细说明。应予说明，在各附图中对相同或者相当的部分标记相同的符号。图1是表示一个实施方式涉及的蚀刻方法的流程图。图1所示的蚀刻方法MT(以下，称为“方法MT”)是蚀刻被加工物的方法，在磁阻效应元件的制造中被执行。图2是将一个例子的被加工物的一部分放大表示的截面图。方法MT例如能够应用于图2所示的被加工物W。如图2所示，被加工物W具有多层膜ML1(第1多层膜)和多层膜ML2(第2多层膜)。多层膜ML1包括第1磁性层L11、隧道势垒层L12和第2磁性层L13。隧道势垒层L12设置在第1磁性层L11与第2磁性层L13之间。第1磁性层L11、隧道势垒层L12和第2磁性层L13在磁阻效应元件中形成磁隧道结。第1磁性层L11和第2磁性层L13例如为CoFeB层。隧道势垒层L12为由金属的氧化物形成的绝缘层。隧道势垒层L12例如为氧化镁层(MgO层)。在一个例子中，多层膜ML1还包括覆盖层(caplayer)L14、上层L15和下层L16。第1磁性层L11、隧道势垒层L12和第2磁性层L13设置在上层L15与下层L16之间。上层L15和下层L16例如由钨(W)形成。覆盖层L14设置在上层L15上。覆盖层L14例如由钽(Ta)形成。多层膜ML2与多层膜ML1层叠。多层膜ML2为金属多层膜，在磁阻效应元件中是构成钉扎层的多层膜。在一个例子中，多层膜ML2包括多个钴层L21和多个铂层L22。多个钴层L21和多个铂层L22被交替层叠。另外，多层膜ML2可进一步含有钌(Ru)层L23。钌层L23设置在多个钴层L21和多个铂层L22的交替层叠的中间。多层膜ML1和多层膜ML2介由下部电极层BL设置在基底层UL上。基底层UL例如由氧化硅形成。在一个例子中，下部电极层BL包括第1层L31、第2层L32和第3层L33。第3层L33为Ta层，设置在基底层UL上。第2层L32为Ru层，设置在第3层L33上。第1层L31为Ta层，设置在第2层L32上。在包括多层膜ML1和多层膜ML2的层叠体上设置有掩模MK。掩模MK可以为单层，但在图2所示的例子中为层叠体。在图2所示的例子中，掩模MK包括层L41～L44。层L41由氧化硅形成，层L42由氮化硅形成，层L43由氮化钛(TiN)形成，层L44由钌形成。以下，以应用于图2所示的被加工物W的情况为例进行方法M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蚀刻方法，是在磁阻效应元件的制造中执行的被加工物的蚀刻方法，所述被加工物具有第1多层膜和与该第1多层膜层叠的第2多层膜，所述第1多层膜包括第1磁性层和第2磁性层以及设置在该第1磁性层与该第2磁性层之间的隧道势垒层，所述第2多层膜是在所述磁阻效应元件中构成钉扎层的多层膜，该方法包括如下工序：蚀刻所述第1多层膜的工序；为了在等离子体处理装置的腔室内蚀刻所述第2多层膜而在该腔室内生成第1气体的等离子体的工序，该第1气体包含烃气和稀有气体；以及为了除去在生成第1气体的等离子体的所述工序中形成于所述被加工物上的含碳堆积物而在所述腔室内生成第2气体的等离子体的工序，该第2气体包含含有碳和氧的气体、氧气和稀有气体，且不含氢。

【技术特征摘要】
2016.12.22 JP 2016-2494741.一种蚀刻方法，是在磁阻效应元件的制造中执行的被加工物的蚀刻方法，所述被加工物具有第1多层膜和与该第1多层膜层叠的第2多层膜，所述第1多层膜包括第1磁性层和第2磁性层以及设置在该第1磁性层与该第2磁性层之间的隧道势垒层，所述第2多层膜是在所述磁阻效应元件中构成钉扎层的多层膜，该方法包括如下工序：蚀刻所述第1多层膜的工序；为了在等离子体处理装置的腔室内蚀刻所述第2多层膜而在该腔室内生成第1气体的等离子体的工序，该第1气体包含烃气和稀有气体；以及为了除去在生成第1气体的等离子体的所述工序中形成于所述被加工物上的含碳堆积物而在所述腔室内生成第2气体的等离子体的工序，该第2气体包含含有碳和氧的气体、氧气和稀有气体，且不含氢。2.根据权利要求1所述的蚀刻方法，其中，所述第2气体包含一氧化碳气体或者二氧化碳气体作为含有碳和氧的所述气体。3.根据权利要求1或2所述的蚀刻方法，其中，所述第1气体包含甲烷气体作为所述烃气。4.根据权利要求1～3中任一项所述的蚀刻方法，其中，在生成第1气体的等离子体...

【专利技术属性】
技术研发人员：久保卓也，康松润，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP