磁阻元件以及磁阻元件的制造方法技术

本发明专利技术涉及磁阻元件以及磁阻元件的制造方法。当形成磁阻效应膜时，有效地实现覆盖层的保护并且减少该覆盖层所造成的负面影响，实现所希望的磁阻特性。本制造方法包括：第一工序，将层叠膜加工成规定的形状，上述层叠膜包括通过磁场使电阻变化的磁阻效应膜4和该磁阻效应膜的上层的厚度10nm～60nm的范围内的覆盖层40(图4(栏b)(栏c))；第二工序，以绝缘膜61覆盖保护上述层叠膜(图4(d))；第三工序，通过反应性蚀刻在上述绝缘膜形成开口来使上述覆盖层的表面在该开口露出(图4(栏e))；第四工序，对通过第三工序而在开口露出的覆盖层的表面进行离子铣削，对该覆盖层在小于其总膜厚的范围内进行蚀刻(图4(栏f))；第五工序，与在第四工序后保留的覆盖层的表面接触，对成为产品的一部分的上部层(51)进行成膜(图4(栏g))。

Manufacturing Method of Magnetoresistive Components and Magnetoresistive Components

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁阻元件以及磁阻元件的制造方法
本专利技术涉及磁阻元件以及磁阻元件的制造方法。
技术介绍
磁阻元件被利用于磁性存储器、磁头、磁性传感器等。例如，隧道磁阻元件(TMR(TunnelMagnetoResistive)元件)具有磁化的方向被固定的固定磁性层、受到来自外部的磁场的影响而磁化的方向发生变化的自由磁性层以及被配置在固定磁性层与自由磁性层之间的绝缘层，形成磁性隧道结(MTJ(MagneticTunnelJunction))。磁阻元件的层叠膜通过经过加工工艺(暴露于大气而产生的反应性气体造成的影响等)而层叠膜的一部分改质，使电流路径上的电阻增大。若层叠膜中的不必要的电阻增大，则磁阻特性恶化。因此，因加工工艺的影响而产生的不必要的电阻的混入必须被抑制得最小。已知如下的方法：电阻增大的原因着眼于暴露在大气中时产生的层叠膜表面的氧化膜形成、吸附气体等，在层叠膜的表面预先形成加工工艺上的保护目的覆盖层，在对上部电极进行成膜之前，利用吸附离子铣削等手法完全除去通过加工工艺而改质的覆盖层，之后对上部电极进行成膜，从而减少电阻(专利文献1、2)。专利文献1:日本专利第4322213号公报专利文献2:专利第4136261号公报然而，在通过离子铣削除去覆盖层时，由于加工精度的制约，实际上覆盖层下层的膜结构也略微铣削，产生不能够发挥本来的功能的风险、除去覆盖层后不能够将层叠膜暴露在大气中等课题。为此，要求在覆盖层的一部分保留的状态下，仅适当地除去改质的部分的多层膜结构和加工步骤。
技术实现思路
本专利技术是鉴于以上的以往技术中的问题而完成的，其课题在于当形成磁阻效应膜时，有效地实现覆盖层的保护并且减少该覆盖层所造成的负面影响，实现所希望的磁阻特性。用于解决以上的课题的技术方案1所述的专利技术是磁阻效应元件的制造方法，包括：第一工序，将层叠膜加工成规定的形状，上述层叠膜包括通过磁场使电阻变化的磁阻效应膜、和该磁阻效应膜的上层的厚度10nm～60nm的范围内的覆盖层；第二工序，以绝缘膜覆盖保护上述层叠膜；第三工序，通过反应性蚀刻在上述绝缘膜形成开口以使上述覆盖层的表面在该开口露出；第四工序，对通过上述第三工序而在上述开口露出的上述覆盖层的表面进行离子铣削，来对该覆盖层在小于其总膜厚的范围内进行蚀刻；以及第五工序，与在上述第四工序后保留的上述覆盖层的表面接触地对成为产品的一部分的上部层进行成膜。根据技术方案1所述的磁阻元件的制造方法，在技术方案2所述的专利技术中，在上述第四工序中，通过离子铣削对上述覆盖层进行蚀刻的膜厚为0.5nm～59.5nm的范围。根据技术方案1或者技术方案2所述的磁阻元件的制造方法，在技术方案3所述的专利技术中，上述覆盖层的材料是从Ru、Ta、Al、Ag、Au、Si、Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、W中选择的一种或两种以上的材料。根据权利要求1、技术方案2或者技术方案3所述的磁阻元件的制造方法，在技术方案4所述的专利技术中，上述绝缘膜的材料是热氧化硅，上述反应性蚀刻的工艺气体是氟系和氧的混合气体。根据技术方案1～技术方案4中的任意一项所述的磁阻元件的制造方法，在技术方案5所述的专利技术中，在比通过上述第一工序加工成的上述覆盖层的外缘更靠内侧配置通过上述第三工序所形成的开口的外缘。技术方案6所述的专利技术是具备通过磁场使电阻变化的磁阻效应膜、该磁阻效应膜的上层的覆盖层以及与上述覆盖层的表面接触并成为产品的一部的上部层的磁阻元件，其中，上述覆盖层具有从相对于上述磁阻效应膜的相反面凹陷的凹结构，成为上述产品的一部分的上部层接触的表面是该凹结构的内底面，上述凹结构的内底面的周围中的上述覆盖层的层厚为10nm～60nm的范围内。根据技术方案6所述的磁阻元件，在技术方案7所述的专利技术中，上述凹结构的内底面的周围上端和该内底面的落差为0.5nm～59.5nm的范围。根据技术方案6或者技术方案7所述的磁阻元件，在权利要求8所述的专利技术中，上述覆盖层的材料是从Ru、Ta、Al、Ag、Au、Si、Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、W中选择的一种或两种以上的材料。根据技术方案6～技术方案8中的任意一项所述的磁阻元件，在技术方案9所述的专利技术中，上述磁阻效应膜的周围、上述覆盖层的周围、上述凹结构的内底面的周围上端面以及成为上述产品的一部分的上部层的周围被绝缘膜覆盖保护。根据权利要求9所述的磁阻元件，在技术方案10所述的专利技术中，上述绝缘膜的材料是热氧化硅。根据技术方案6～技术方案10中的任意一项所述的磁阻元件，在技术方案11所述的专利技术中，成为上述产品的一部分的上部层是电极层。根据技术方案6～技术方案10中的任意一项所述的磁阻元件，在技术方案12所述的专利技术中，上述磁阻效应膜的与上述覆盖层接触的层是强磁性层，成为上述产品的一部分的上部层是软磁性层。根据技术方案12所述的磁阻元件，在技术方案13所述的专利技术中，上述软磁性层与上述强磁性层之间的上述覆盖层的膜厚小于1nm。根据本专利技术的磁阻元件的制造方法，当形成磁阻效应膜时，有效地实现覆盖层的保护并且减少该覆盖层所造成的负面影响，并能够实现所希望的磁阻特性。附图说明图1是表示以往例子的隧道磁阻元件的层叠构造的剖视图。图2是表示本专利技术例子的隧道磁阻元件的层叠构造的剖视图。图3是表示其它本专利技术例子的隧道磁阻元件的层叠构造的剖视图。图4是表示本专利技术的一个例子的磁阻元件的制造方法的工序的剖视图。图5是表示磁场中退火工序和伴随该退火工序的构造、特性变化的概要的图。图6是表示本专利技术的另一个例子的磁阻元件的制造方法的工序的剖视图。图7是涉及验证1，表示由加工工艺引起的覆盖层的电阻值的变化的图表。图8是涉及验证2，按照试料的膜厚，对加工工艺后的覆盖层的电阻值的测量结果、假设覆盖层中的Ta有改质的计算值、以及Ta是正常的情况下的计算值进行比较的图表。图9是涉及验证3，表示以往例子的从隧道磁阻元件排除绝缘层(MgO)的层叠构造的剖视图。图10是涉及验证3，表示本专利技术例子的从隧道磁阻元件排除绝缘层(MgO)的层叠构造的剖视图。图11是涉及验证3，表示图10所示的元件的串联集成化电路的层叠构造的剖视图。图12是涉及验证3，表示加工工艺后的各种串联集成化电路的各样本1～5的电阻值的图表。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的一个实施方式进行说明。以下是本专利技术的一个实施方式，并不是对本专利技术进行限定。〔元件构造的概要〕以隧道磁阻元件为例进行说明。图1表示以往例子的隧道磁阻元件的层叠构造，图2表示本专利技术例子的隧道磁阻元件的层叠构造，图3表示其它本专利技术例子的隧道磁阻元件的层叠构造。如图1所示，以往例子的隧道磁阻元件101具有如下那样的层叠构造：在基板(Si、SiO2)2上形成基底层(Ta)3，在其上作为自由磁性层30而从下至上层叠软磁性层(NiFe或者CoFeSiB)33、磁耦合层(Ru)32、强磁性层(CoFeB)31，经由绝缘层(MgO)20在其上作为固定磁性层10而从下至上层叠强磁性层(CoFeB)14、磁耦合层(Ru)13、强磁性层(CoFe)12、反强磁性层(IrMn)11。还具备形成在反强磁性层(IrMn)11上的覆盖层40、和覆盖保护以上的层叠构造的绝缘膜(热氧化硅等)61，形成经由在覆盖层40以及绝缘膜61贯通形成的开口与反强磁性层(Ir本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁阻元件的制造方法，是磁阻效应元件的制造方法，包括：第一工序，将层叠膜加工成规定的形状，上述层叠膜包括通过磁场使电阻变化的磁阻效应膜、和该磁阻效应膜的上层的厚度10nm～60nm的范围内的覆盖层；第二工序，以绝缘膜覆盖保护上述层叠膜；第三工序，通过反应性蚀刻在上述绝缘膜形成开口以使上述覆盖层的表面在该开口露出；第四工序，对通过上述第三工序在上述开口露出的上述覆盖层的表面进行离子铣削，来对该覆盖层在小于其总膜厚的范围内进行蚀刻；以及第五工序，与在上述第四工序后保留的上述覆盖层的表面接触地对成为产品的一部分的上部层进行成膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.24 JP 2017-0102011.一种磁阻元件的制造方法，是磁阻效应元件的制造方法，包括：第一工序，将层叠膜加工成规定的形状，上述层叠膜包括通过磁场使电阻变化的磁阻效应膜、和该磁阻效应膜的上层的厚度10nm～60nm的范围内的覆盖层；第二工序，以绝缘膜覆盖保护上述层叠膜；第三工序，通过反应性蚀刻在上述绝缘膜形成开口以使上述覆盖层的表面在该开口露出；第四工序，对通过上述第三工序在上述开口露出的上述覆盖层的表面进行离子铣削，来对该覆盖层在小于其总膜厚的范围内进行蚀刻；以及第五工序，与在上述第四工序后保留的上述覆盖层的表面接触地对成为产品的一部分的上部层进行成膜。2.根据权利要求1所述的磁阻元件的制造方法，其中，在上述第四工序中，通过离子铣削对上述覆盖层进行蚀刻的膜厚为0.5nm～59.5nm的范围。3.根据权利要求1或者权利要求2所述的磁阻元件的制造方法，其中，上述覆盖层的材料是从Ru、Ta、Al、Ag、Au、Si、Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、W中选择的一种或两种以上的材料。4.根据权利要求1、权利要求2或者权利要求3所述的磁阻元件的制造方法，其中，上述绝缘膜的材料是热氧化硅，上述反应性蚀刻的工艺气体是氟系和氧的混合气体。5.根据权利要求1～权利要求4中的任意一项所述的磁阻元件的制造方法，其中，在比通过上述第一工序加工成的上述覆盖层的外缘靠内侧配置通过上述第三工序形成的...

【专利技术属性】
技术研发人员：安藤康夫，大兼干彦，藤原耕辅，城野纯一，关根孝二郎，土田匡章，
申请(专利权)人：国立大学法人东北大学，柯尼卡美能达株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP