磁性多层膜的制造方法技术

一种磁性多层膜的制造方法，包括：在衬底上形成第１磁性层的第１磁性层形成工序；在所述第１磁性层上形成非磁性层的非磁性层形成工序；在所述非磁性层上形成第２磁性层的第２磁性层形成工序；其特征在于，该方法还包括等离子体处理工序，在所述非磁性层形成工序之前，将所述衬底放到等离子体处理装置中，使所述衬底与所述等离子体处理装置处于电绝缘状态，用感应耦合等离子体进行处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，该方法适于形成被膜，该被膜用于构成巨磁电阻(Giant Magnetic Resistive，GMR)自旋阀或隧道磁电阻(Tunneling Magnetic Resistive，TMR)元件等半导体设备，该巨磁电阻自旋阀用于构成磁头，该隧道磁电阻元件用于构成磁随机存取存储器(Magnetic Random Access Memory，MRAM)。本申请主张2005年1月5日申请的日本专利申请第2005-000403号的优先权，在此引用其内容。
技术介绍
近来，正在进行开发的MRAM具有由TMR膜组成的隧道接合元件。图8A是隧道接合元件的侧剖面图。隧道接合元件10是由第1磁性层(固定层)14、非磁性层(隧道势垒层)15、第2磁性层(自由层)16等层压而成。该隧道势垒层15由电绝缘性材料构成。并且，固定层14面内中的磁化方向保持一固定方向，自由层16面内中的磁化方向随外部磁场的方向能够发生反转。隧道接合元件10的电阻值根据这些固定层14和自由层16的磁化方向是平行还是反平行而不同，在对隧道接合元件10的厚度方向上施加电压时，流过隧道势垒层15的电流大小不同(TMR效应)。所以，通过检测该电流值，可以读出“1”或“0”。专利文献1日本国特开2003-86866号公报在该隧道接合元件中，如图8b所示，如果在固定层14以下的各个层内存在膜厚分布，则层压在其表面的隧道势垒层15呈凹凸状地形成。从而，在夹着隧道势垒层15的固定层14和自由层16之间，产生磁性的奈耳(Neel)耦合。其结果，在自由层16中的磁化方向的保持力变大，反转其磁化方向时需要很大的磁场，同时所需要的磁场大小不均匀。因此，要求平坦地形成隧道势垒层15。在专利文献1中，记载了自旋阀型巨磁电阻薄膜的制造方法，其中，自旋阀型巨磁电阻薄膜为磁性多层膜之中的一种膜。自旋阀型巨磁电阻薄膜由堆积在衬底上的缓冲层、非磁性传导层以及夹着该非磁性传导层的磁化固定层和磁化自由层等构成。而且，专利文献1中的专利技术的特征在于，对在非磁性传导层和缓冲层之间形成的多个界面中的至少一处进行等离子体处理。然而，在这种等离子体处理中，采用电极结构为平行平板的电容耦合型装置而进行。此时，对衬底施加偏压，所以氩等处理气体的离子被引入衬底。其结果，磁性多层膜的表面受到被蚀刻等损伤，阻碍磁性多层膜的功能。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种，在不阻碍磁性多层膜的功能的情况下，能够平坦地形成非磁性层。为了实现上述目的，本专利技术的，包括在衬底上形成第1磁性层的第1磁性层形成工序；在所述第1磁性层上形成非磁性层的非磁性层形成工序；在所述非磁性层上形成第2磁性层的第2磁性层形成工序；其特征在于，该方法还包括等离子体处理工序，在所述非磁性层形成工序之前，将所述衬底放到等离子体处理装置中，使所述衬底与所述等离子体处理装置处于电绝缘状态，用感应耦合等离子体进行处理。并且，本专利技术的另一，包括在衬底上形成第1磁性层的第1磁性层形成工序；在所述第1磁性层上形成非磁性层的非磁性层形成工序；在所述非磁性层上形成第2磁性层的第2磁性层形成工序；其特征在于，该方法还包括等离子体处理工序，在所述非磁性层形成工序之前，将所述衬底放到等离子体处理装置中，使所述衬底接地，用感应耦合等离子体进行处理。通过上述过程，不会将等离子体中产生的离子引入衬底。因此，可以在磁性多层膜的表面不受到被蚀刻等损伤的情况下，将非磁性层形成前的磁性多层膜的表面平坦化。因此，在不阻碍磁性多层膜的功能的情况下，能够平坦地层压形成非磁性层。另外，在所述等离子体处理工序中，对所述等离子体处理装置的输入功率优选为5W～400W。根据这种构成，可以防止磁性多层膜的表面被蚀刻。因此，不会阻碍磁性多层膜的功能。并且，所述等离子体处理工序中的等离子体处理时间优选为180秒以内。根据这种构成，可以防止磁性多层膜的表面被蚀刻。因此，不会阻碍磁性多层膜的功能。还有，所述等离子体处理工序中的等离子体处理，优选对与所述非磁性层接触的所述第1磁性层的表面进行。根据这种构成，由于非磁性层与第1磁性层相接层压形成，所以通过将第1磁性层的表面平坦化，可以最有效地将非磁性层平坦化。再有，在所述第1磁性层形成工序之前，该方法还可以进一步包括，对所述衬底形成第1基底层的第1基底层形成工序；在所述第1基底层上形成第2基底层的第2基底层形成工序；在所述第2基底层上形成反铁磁性层的反铁磁性层形成工序；其中，所述等离子体处理工序中的等离子体处理，是在所述第2基底层形成工序之前，对所述第1基底层的表面进行。根据这种构成，也能够在不阻碍磁性多层膜的功能的情况下，平坦地形成非磁性层。所述磁性多层膜优选为隧道磁电阻膜，所述非磁性层优选为隧道势垒层。根据这种构成，即使在从一个衬底的取出个数少的情况下，也可以将等离子体处理所伴随的制造效率的下降程度停留在最小限度，同时能够平坦地形成非磁性层。本专利技术中，采用了如上所述的构成，所以不会将等离子体产生的离子引入衬底。因此，在磁性多层膜的表面不受到被蚀刻等损伤的情况下，能够将非磁性层形成前的磁性多层膜的表面平坦化。从而，在不阻碍磁性多层膜的功能的情况下，能够平坦地层压形成非磁性层。附图说明图1是隧道接合元件的侧剖面图；图2是本实施方式中磁性多层膜的制造装置的结构示意图；图3是等离子体处理装置的结构示意图；图4A是本实施方式中的说明图；图4B是本实施方式中的说明图；图4C是本实施方式中的说明图；图5是表示对RE天线的输入功率和蚀刻状态之间关系的曲线图；图6是表示等离子体处理时间和固定层的表面粗糙度之间关系的曲线图；图7是示出磁性多层膜的VSM分析结果的曲线图；图8A是奈耳耦合的说明图；图8B是奈耳耦合的说明图。符号的说明5 衬底12a 第1基底层12b 第2基底层13 反铁磁性层14 固定层(第1磁性层)15 隧道势垒层(非磁性层) 16 自由层(第2磁性层)60 等离子体处理装置具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式进行说明。另外，在下面用于说明的各个附图中，为了使各个构件的大小达到可以认出的程度，对各个构件的缩放比例做了适当的更改。(磁性多层膜)首先，对具有TMR膜的隧道接合元件和具有该隧道接合元件的MRAM进行说明，所述TMR膜为包含磁性层的多层膜的一个实例。图1是隧道接合元件的侧剖面图。该隧道接合元件10在衬底5的表面形成有基底层12。该基底层12包括，由Ta等组成的第1基底层12a和由NiFe等组成的第2基底层12b。在该基底层12的表面形成有由PtMn、IrMn等组成的反铁磁性层13。所述第2基底层12b具有调整该反铁磁性层13的结晶性的功能。在该反铁磁性层13的表面形成有固定层(第1磁性层)14。所述反铁磁性层13具有固定该固定层14的磁化方向的功能。固定层14形成为层压铁型(積層フエリ型)的固定层，包括由CoFe等组成的第1固定层14a、由Ru等组成的中间固定层14b以及由CoFe等组成的第2固定层14c。从而，固定层14中的磁化方向被牢固地耦合。在该固定层14的表面形成有由AlO(表示所有铝氧化物，包含被称为氧化铝(alumina)的物质)等电绝缘性材料组成的隧道势垒层(非磁性层)15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性多层膜的制造方法，该方法包括：在衬底上形成第１磁性层的第１磁性层形成工序；在所述第１磁性层上形成非磁性层的非磁性层形成工序；在所述非磁性层上形成第２磁性层的第２磁性层形成工序；其特征在于，该方法还包括：等离子体处理工序，在所述非磁性层形成工序之前，将所述衬底放到等离子体处理装置中，使所述衬底与所述等离子体处理装置处于电绝缘状态，用感应耦合等离子体进行处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-1-5 000403/20051.一种磁性多层膜的制造方法，该方法包括在衬底上形成第1磁性层的第1磁性层形成工序；在所述第1磁性层上形成非磁性层的非磁性层形成工序；在所述非磁性层上形成第2磁性层的第2磁性层形成工序；其特征在于，该方法还包括等离子体处理工序，在所述非磁性层形成工序之前，将所述衬底放到等离子体处理装置中，使所述衬底与所述等离子体处理装置处于电绝缘状态，用感应耦合等离子体进行处理。2.一种磁性多层膜的制造方法，该方法包括在衬底上形成第1磁性层的第1磁性层形成工序；在所述第1磁性层上形成非磁性层的非磁性层形成工序；在所述非磁性层上形成第2磁性层的第2磁性层形成工序；其特征在于，该方法还包括等离子体处理工序，在所述非磁性层形成工序之前，将所述衬底放到等离子体处理装置中，使所述衬底接地，用感应耦合等离子体进行处理。3.根据权利要求1或2所述的磁性多层膜的制造方...

【专利技术属性】
技术研发人员：菊地幸男，森田正，
申请(专利权)人：株式会社爱发科，
类型：发明
国别省市：JP[日本]