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特表2024-523775側壁ポリマースペーサを有するワイドベース磁気トンネル接合デバイス
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-02
(54)【発明の名称】側壁ポリマースペーサを有するワイドベース磁気トンネル接合デバイス
(51)【国際特許分類】
H10B 61/00 20230101AFI20240625BHJP
H10N 50/20 20230101ALI20240625BHJP
H10N 50/01 20230101ALI20240625BHJP
【ＦＩ】
H10B61/00
H10N50/20
H10N50/01
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023562585
(86)(22)【出願日】2022-05-24
(85)【翻訳文提出日】2023-10-11
(86)【国際出願番号】 CN2022094686
(87)【国際公開番号】W WO2022262533
(87)【国際公開日】2022-12-22
(31)【優先権主張番号】17/304,179
(32)【優先日】2021-06-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】390009531
【氏名又は名称】インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】Ｎｅｗ Ｏｒｃｈａｒｄ Ｒｏａｄ， Ａｒｍｏｎｋ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １０５０４， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】100112690
【弁理士】
【氏名又は名称】太佐 種一
(74)【代理人】
【識別番号】100120710
【弁理士】
【氏名又は名称】片岡 忠彦
(74)【復代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】マルチャック、ナサン ピー．
(72)【発明者】
【氏名】コサンダラマン、チャンドラセクハラン
(72)【発明者】
【氏名】ハシェミ、ポウヤ
【テーマコード（参考）】
4M119
5F092
【Ｆターム（参考）】
4M119AA03
4M119AA19
4M119BB01
4M119CC05
4M119DD05
4M119DD06
4M119DD09
4M119DD42
4M119DD60
4M119JJ11
4M119JJ18
5F092AA04
5F092AA11
5F092AB06
5F092AC12
5F092AD25
5F092BB22
5F092BB23
5F092BB36
5F092BB42
5F092BB43
5F092BC04
5F092BC07
5F092BC13
5F092BC45
5F092BC46
5F092CA08
(57)【要約】
第１の磁気接合スタックの上方のスピン導体層の上方で整列された第２の磁気トンネル接合スタックを備える半導体デバイスであって、側壁誘電体が、前記第２の磁気トンネル接合スタックを包囲し、前記側壁誘電体の鉛直の側面は、前記スピン導体層及び前記第１の磁気接合スタックの鉛直の側面と整列される、半導体デバイス。第１の磁気トンネル接合スタック、スピン導体層及び第２の磁気トンネル接合スタックを形成する段階、前記スピン導体層及び前記第１の磁気トンネル接合スタックをパターニングしないようにしながら、前記第２の磁気トンネル接合スタックをパターニングする段階、側壁誘電体、及び前記側壁誘電体上にポリマー層を形成する段階を備える、方法。第２の磁気トンネル接合スタックの下方のスピン導体層も前記スピン導体層の下方の第１の磁気トンネル接合スタックもパターニングしないようにしながら、前記第２の磁気トンネル接合スタックをパターニングする段階を備える、方法。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の磁気トンネル接合スタックの上方で整列されたスピン導体層の上方で整列された第２の磁気トンネル接合スタックを備える半導体デバイスであって、側壁誘電体が、前記第２の磁気トンネル接合スタックを包囲し、ここで、前記側壁誘電体の鉛直の側面は、前記スピン導体層及び前記第１の磁気トンネル接合スタックの鉛直の側面と整列される、半導体デバイス。
【請求項2】
前記第２の磁気トンネル接合スタックの上方で整列されたエッチストップ層；及び前記エッチストップ層の上方で整列された金属ハードマスク
を更に備え、ここで、前記エッチストップ層及び前記金属ハードマスクの鉛直の側面は、前記第２の磁気トンネル接合スタックの鉛直の側壁と整列される、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項3】
前記側壁誘電体を包囲する層間誘電体を更に備える、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項4】
前記側壁誘電体を包囲するポリマー層を更に備える、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項5】
前記ポリマー層は、ＣｘＨｙＦｚを含む、請求項４に記載の半導体デバイス。
【請求項6】
前記ポリマー層は、前記側壁誘電体の水平上面上でより低い厚さ、及び前記側壁誘電体の鉛直の側壁上でより高い厚さを含む、請求項４に記載の半導体デバイス。
【請求項7】
前記第１の磁気トンネル接合スタックの直径は、前記第２の磁気トンネル接合スタック及び前記側壁誘電体の組み合わされた直径よりも大きい、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項8】
前記第１の磁気トンネル接合スタックの直径は、前記第２の磁気トンネル接合スタック、前記側壁誘電体、及び前記側壁誘電体を包囲するポリマー層の組み合わされた直径よりも大きい、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項9】
第１の磁気トンネル接合スタックを形成する段階；前記第１の磁気トンネル接合スタックの上方にスピン導体層を形成する段階；
前記スピン導体層の上方に第２の磁気トンネル接合スタックを形成する段階；
前記スピン導体層及び前記第１の磁気トンネル接合スタックをパターニングしないようにしながら、前記第２の磁気トンネル接合スタックをパターニングする段階；
前記第２の磁気トンネル接合スタック上及び前記スピン導体層上に側壁誘電体を形成する段階；及び
前記側壁誘電体上にポリマー層を形成する段階
を備える、方法。
【請求項10】
前記ポリマー層は、ＣｘＨｙＦｚを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記側壁誘電体、前記スピン導体層及び前記第１の磁気トンネル接合スタックをパターニングする段階を更に備える、請求項９に記載の方法。
【請求項12】
前記ポリマー層を除去する段階を更に備える、請求項９に記載の方法。
【請求項13】
前記第１の磁気トンネル接合スタックの上方に、かつ前記第１の磁気トンネル接合スタックと整列してビット線を形成する段階を更に備える、請求項９に記載の方法。
【請求項14】
前記第１の磁気トンネル接合スタックの直径は、前記第２の磁気トンネル接合スタック、前記側壁誘電体、及び前記側壁誘電体を包囲する前記ポリマー層の組み合わされた直径よりも大きい、請求項９に記載の方法。
【請求項15】
第２の磁気トンネル接合スタックの下方のスピン導体層も前記スピン導体層の下方の第１の磁気トンネル接合スタックもパターニングしないようにしながら、前記第２の磁気トンネル接合スタックをパターニングする段階を備える、方法。
【請求項16】
前記第２の磁気トンネル接合スタックをパターニングしながら、金属ハードマスク及びエッチストップ層をパターニングする段階を更に備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
側壁誘電体を形成する段階；及び前記側壁誘電体上にポリマー層を形成する段階
を更に備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記ポリマー層は、ＣｘＨｙＦｚを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記側壁誘電体、前記スピン導体層及び前記第１の磁気トンネル接合スタックをパターニングする段階を更に備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項20】
前記第１の磁気トンネル接合スタックの上方に、かつ前記第１の磁気トンネル接合スタックと整列してビット線を形成する段階を更に備える、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概して、半導体製造の分野に関し、より具体的には、ワイドベースを有する磁気トンネル接合デバイスを製造することに関する。
［背景技術］
［背景技術］
【0002】
磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（「ＭＲＡＭ」）デバイスは、不揮発性コンピュータメモリとして使用される。ＭＲＡＭデータは、磁気記憶要素によって記憶される。これらの要素は、スピン導体層によって離隔された２つの強磁性層から形成され、これらの各々が磁場を保持することができる。２つの層のうちの１つは、特定の極性に設定された参照磁石又は参照層であり、一方、残りの層の磁場は、メモリを記憶するために外部磁場のものに一致するように変更することができ、「自由磁石」又は「自由層」と称される。この構成は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）として知られており、メモリのＭＲＡＭビットのための最も単純な構造である。
【発明の概要】
【0003】
一実施形態によれば、半導体デバイスが提供される。第１の磁気接合スタックの上方で整列されたスピン導体層の上方で整列された第２の磁気トンネル接合スタックを備える半導体デバイスであって、側壁誘電体が、前記第２の磁気トンネル接合スタックを包囲し、ここで、前記側壁誘電体の鉛直の側面は、前記スピン導体層及び前記第１の磁気接合スタックの鉛直の側面と整列される、半導体デバイス。
【0004】
一実施形態によれば、方法が提供される。第１の磁気トンネル接合スタックを形成する段階、前記第１の磁気トンネル接合スタックの上方にスピン導体層を形成する段階、前記スピン導体層の上方に第２の磁気トンネル接合スタックを形成する段階、前記スピン導体層及び前記第１の磁気トンネル接合スタックをパターニングしないようにしながら、前記第２の磁気トンネル接合スタックをパターニング段階、前記第２の磁気トンネル接合スタック上及び前記スピン導体層上に側壁誘電体を形成する段階、及び前記側壁誘電体上にポリマー層を形成する段階を備える、方法。
【0005】
一実施形態によれば、方法が提供される。第２の磁気トンネル接合スタックの下方のスピン導体層も前記スピン導体層の下方の第１の磁気トンネル接合スタックもパターニングしないようにしながら、前記第２の磁気トンネル接合スタックをパターニングする段階を備える、方法。
【図面の簡単な説明】
【0006】
本発明のこれらの及び他の目的、特徴及び利点は、添付図面に関連して読まれる、その例示的な実施形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。図示は当業者が詳細な説明と併せて本発明を理解することを容易にする上での明確性のためのものであるので、図面の様々な特徴は縮尺どおりではない。
【0007】
【図1】例示的な実施形態に係る、製造の中間ステージにおける半導体構造の断面図である。
【0008】
【図2】例示的な実施形態に係る、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（「ＭＲＡＭ」）スタック層及びハードマスク堆積の製造を示す図である。
【0009】
【図3】例示的な実施形態に係る、幾つかの層のパターニングを示す図である。
【0010】
【図4】例示的な実施形態に係る、誘電体及びポリマー層を形成することを示す図である。
【0011】
【図5】例示的な実施形態に係る、ハードマスク及びポリマー層の一部分を選択的に除去することを示す図である。
【0012】
【図6】例示的な実施形態に係る、ポリマー層の残りの部分を選択的に除去することを示す図である。
【0013】
【図7】例示的な実施形態に係る、誘電体及び層間誘電体を形成することを示す図である。
【0014】
【図8】例示的な実施形態に係る、ビット線を形成することを示す図である。
【0015】
【図9】例示的な実施形態に係る、代替的な実施形態を示す図である。
【0016】
【図10】例示的な実施形態に係る、誘電体及びビット線を形成することを示す図である。
【0017】
図示の簡潔性及び明瞭性のために、図において示される要素は、必ずしも縮尺どおりに描かれてはいないことを理解されたい。例えば、要素のうちの幾つかのものの寸法は、明瞭性のために他の要素に対して誇張され得る。さらに、適切と考えられる場合、参照符号は、対応する又は類似の特徴を示すために図中で繰り返され得る。
【発明を実施するための形態】
【0018】
特許請求される構造及び方法の詳細な実施形態が本明細書において開示される；しかしながら、開示される実施形態は、様々な形態において具現化され得る特許請求される構造及び方法の単なる例示であることが理解され得る。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態において具現化されてよく、本明細書において記載される例示的な実施形態に限定されると解釈されるべきではない。本明細書において、周知の特徴及び技法の詳細は、提示される実施形態を不必要に不明瞭にすることを回避するように、省略される。
【0019】
「１つの実施形態」、「一実施形態」、「例示の実施形態」等の明細書における参照は、説明される実施形態が特定の特徴、構造又は特性を含み得るが、全ての実施形態が必ずしも当該特定の特徴、構造又は特性を含まないことがあることを示す。その上、そのような語句は、必ずしも同じ実施形態を指すとは限らない。さらに、特定の特徴、構造、又は特性が一実施形態に関連して説明されるとき、明示的に説明されているか否かにかかわらず、他の実施形態に関連してそのような特徴、構造、又は特性に影響を与えることは当業者の知識の範囲内であることが考えられる。
【0020】
層、領域又は基板としての或る要素が別の要素「上に（ｏｎ）」ある又は当該別の要素「を覆うように（ｏｖｅｒ）」あると称される場合、それは当該別の要素の直接上にあり得るか、又は、介在する要素も存在し得ることが理解されるであろう。対照的に、或る要素が別の要素の「直接上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」ある又は当該別の要素「を直接覆うように（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｖｅｒ）」あると称される場合、介在する要素は存在しない。或る要素が別の要素に「接続（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」又は「結合（ｃｏｕｐｌｅｄ）」されていると称される場合、それは当該別の要素に直接接続又は結合され得るか、又は、介在する要素が存在し得ることも理解されるであろう。対照的に、或る要素が別の要素に「直接接続（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」又は「直接結合（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）」されていると称される場合、介在する要素は存在しない。
【0021】
本発明の実施形態の提示を不明瞭にしないために、以下の詳細な説明では、当該技術分野において既知である幾つかの処理段階又は動作は、提示のために、及び図示の目的でともに組み合わされていてよく、幾つかの事例では詳細には説明されていない場合がある。他の事例では、当該技術分野において既知である幾つかの処理段階又は動作は、全く説明されないことがある。以下の説明は、むしろ、本発明の様々な実施形態の特有の特徴又は要素に焦点を当てていることが、理解されるべきである。
【0022】
上述されたように、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（「ＭＲＡＭ」）デバイスは、不揮発性コンピュータメモリ技術である。ＭＲＡＭデータは、磁気記憶要素によって記憶される。これらの要素は、スピン導体層によって離隔された２つの強磁性層から形成され、これらの各々が磁場を保持することができる。２つの層のうちの１つは、特定の極性に設定された参照磁石又は参照層であり、一方、残りの層の磁場は、メモリを記憶するために外部磁場のものに一致するように変更することができ、「自由磁石」又は「自由層」と称される。磁気参照層は、参照層と称され得、残りの層は、自由層と称され得る。この構成は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）として知られており、メモリのＭＲＡＭビットのための最も単純な構造である。
【0023】
メモリデバイスは、そのようなメモリセル又はビットのグリッドから構築される。本明細書において更に論述されるタイプ等のＭＲＡＭの幾つかの構成では、磁気参照層の磁化は、１つの方向（上又は下）において固定され、磁気自由層の方向は、外部磁場又は電荷電流を生成するスピントランスファトルク等の外力によってスイッチングすることができる。（いずれかの極性の）より小さい電流は、デバイスの抵抗を読み取るのに使用することができ、これは、磁気自由層及び磁気参照層の磁化の相対配向に依存する。抵抗は、典型的には、磁化が逆平行である場合にはより高く、それらが平行である場合にはより低いが、これはＭＲＡＭの製造において使用される材料に依存して反転し得る。
【0024】
本願は、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）に関する。より具体的には、本願は、スピントランスファトルク（ＳＴＴ）ＭＲＡＭの性能を改善することができ、半導体技術（ＣＭＯＳ技術等）の配線工程（ＢＥＯＬ）処理に統合され得る改変二重磁気トンネル接合（ｍＤＭＴＪ）構造に関する。ＭＴＪを使用することができるＭＲＡＭの１つのタイプは、スピントランスファトルクＭＲＡＭ（以降「ＭＴＴ－ＭＲＡＭ」）である。ＳＴＴ ＭＲＡＭは、能動要素をフリップするために磁場を使用する従来のＭＲＡＭに優るより低い電力消費及びより良好なスケーラビリティという利点を有する。ＳＴＴ ＭＲＡＭでは、スピントランスファトルクが、磁気自由層の配向をフリップする（スイッチングする）のに使用される。ＳＴＴ ＭＲＡＭデバイスの場合、ＭＴＪ構造を通過する電流が、ＭＴＪメモリ要素のビット状態をスイッチングする、又は「書き込む」のに使用される。ＭＴＪ構造を下向きに通過する電流は、磁気自由層を磁気参照層に対して平行にし、その一方で、ＭＴＪ構造を上向きに通過する電流は、磁気自由層を、磁気参照層に対して逆平行にする。
【0025】
ＳＴＴ ＭＲＡＭでは、小さいトランジスタのサイズに一致するためにスイッチング電流を低減させることが望ましく、これは、メモリ面積密度を改善することに役立つ。スイッチング電流を約２ｘだけ低減させる１つの方法は、二重磁気トンネル接合（ＤＭＴＪ）構造である。ＤＭＴＪは、上側又は第２のＭＴＪスタックよりも幅広であり得る下側又は第１のＭＴＪスタックを有し得る。一実施形態では、第１のＭＴＪスタックは、第２のＭＴＪスタックのサイズの２倍であり得る。ＤＭＴＪは、ワイドベースを有すると称され得、ここで、第１のＭＴＪスタックは、第２のＭＴＪスタックよりも大きい。
【0026】
特定のＤＭＴＪデバイスでは、ワイド非磁性ベース改変ＤＭＴＪデバイスが、類似の臨界寸法（「ＣＤ」）を有する最上及び最下ＭＴＪを有する標準的なＤＭＴＪに両方とも関連付けられる抵抗面積（「ＲＡ」）ペナルティ及び磁気抵抗（「ＭＲ」）ペナルティを両方ともなくすことによってＭＴＪのスイッチング効率を高めるのに使用される。これらのタイプのワイドベースデバイスは、二重スピン電流ソーシング（「ＤＳＴＴ」）の利益を提供する。また、これらのタイプのデバイスの場合、最下バリア層は、相対的に高いＲＡを有することができる。これらのデバイスは、下側ＭＴＪスタックの非磁気（「ＮＭ」）金属層におけるスピン拡散輸送を活用し、下側ＭＴＪスタックのトンネル層、例えばＭｇＯ層を通じて電荷電流密度の低減を達成することができる。最下ＮＭ層は、アニーリングプロセス中の更なるホウ素ドレインコンジットとしても機能し得る。特定のこれらのデバイスでは、非磁気スピン導体が、２つのＭＴＪスタック（例えば、Ｃｕ、ＣｕＮ、Ａｇ、ＡｇＳｎ等）の間で使用される。これらのデバイスの製造中、ｉｎ－ｓｉｔｕスタック堆積プロセスが、スタックインテグリティのために、かつ酸化又はＣＭＰ等のｅｘ－ｓｉｔｕプロセスにおいて生じ得るスピン伝導の予想外の損失を回避するために望ましい。しかしながら、これらのワイドベースＤＭＴＪデバイスを用いると、例えばＡｇタイプのＮＭ層上でのストップエッチングを活用する必要性が存在する。体心立方構造（例えば、ＣｏＦｅ）核生成フロントを制御する必要性も存在する。
【0027】
本発明は、概して、半導体製造の分野に関し、より具体的には、スピン導体層によって離隔された２つの磁気トンネル接合を含むＤＭＴＪを包囲する側壁スペーサを包囲するポリマー層を用いて製造される二重磁気トンネル接合デバイスを製造することに関する。一実施形態では、側壁スペーサは、ＤＭＴＪを覆うようにブランケット誘電体を形成する前に除去される。代替的な実施形態では、側壁スペーサは、ＤＭＴＪを覆うブランケット誘電体の製造中に維持される。
【0028】
ポリマー層は、側壁スペーサを包囲し、これは、第１のＭＴＪスタックの上方のスピン導体層の上方の第２のＭＴＪスタックの上方のエッチストップ層の上方の金属ハードマスクのスタックを包囲する。ポリマー層は、スタックに沿った側壁スペーサの保存を可能にし得、第１のＭＴＪスタックの一様なサイズを可能にするとともに後続の処理段階からのスピン導体層の突出及び攻撃を防止することに役立つ。
【0029】
一実施形態では、第１のＭＴＪスタック、スピン伝導層及び第２のＭＴＪスタック、エッチストップ層及び金属ハードマスクは、各々コンフォーマルに形成されてよい。金属ハードマスク、エッチストップ層及び第２のＭＴＪスタックのパターニングが行われてよい。側壁誘電体のコンフォーマル堆積の後、ポリマー層が堆積及び形成されて、好ましくはパターニングされた金属ハードマスク、エッチストップ層、及び第２のＭＴＪスタックの鉛直の側壁に沿って維持されるとともに、パターニングされた金属ハードマスク、エッチストップ層、及び第２のＭＴＪスタックの最上表面上の堆積が少なくなってよい。一実施形態では、ポリマー層は、金属ハードマスク、エッチストップ層及び第２のＭＴＪスタックのパターニングと同じチャンバにおいて堆積されてよい。側壁誘電体の一部分は、スピン導体層の一部分及び第１の誘電体の一部分とともに除去されてよい。ポリマー層は、後続の製造段階の突出及び攻撃からスピン導体層を保護してよい。ポリマー層は、ＤＭＴＪを包囲する熱及び応力特性を保存することに役立ち得る。第１のＭＴＪスタックは、ハードマスク、側壁誘電体及びポリマー層の組み合わされた直径に等しいか又はこれよりも大きい直径を有してよく、第２のＭＴＪスタックは、ハードマスクのみに相当する直径を有してよい。誘電体は、構造上にコンフォーマルに形成されてよく、それに第１の層間誘電体（「ＩＬＤ」）が後続する。コンタクト形成は、標準的なプロセスに後続して継続してよい。
【0030】
本発明の実施形態は、例示的な実施形態に従って、図１～図１０における添付図面を参照することによって以下で詳細に説明される、ＤＭＴＪを包囲する側壁スペーサを包囲するポリマー層を用いて製造されるＤＭＴＪを形成する構造及び方法を開示する。
【0031】
【0032】
構造１００は、幾つかの配線工程（「ＢＥＯＬ」）層を備えてよい。一般に、配線工程（ＢＥＯＬ）は、個々のデバイス（トランジスタ、キャパシタ、抵抗器等）がウェハ上の配線を用いて相互接続される集積回路製造の第２の部分である。図１において示されているように、第１のＢＥＯＬ層は、ＢＥＯＬ金属層１０４を包囲するＢＥＯＬ誘電体層１０２を含む。第１のＢＥＯＬ層上に形成される第２のＢＥＯＬ層は、ビア誘電体層１０６及びビアフィル層１０８を含む。
【0033】
ＢＥＯＬ誘電体層１０２は、誘電体をコンフォーマルに堆積又は成長させること、及び等方性エッチングプロセスを実行することによって形成されてよい。ＢＥＯＬ誘電体層１０２は、１つ又は複数の層を含んでよい。ＢＥＯＬ誘電体層１０２は、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、炭窒化ケイ素ホウ素（ＳｉＢＣＮ）、ＮＢＬｏＫ、限定されないが、酸化ケイ素、スピンオンガラス、流動性酸化物、高密度プラズマ酸化物、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）を含む低ｋ誘電体材料（ただし、ｋ＜４．０）、又はこれらの任意の組み合わせ又は他の任意の適した誘電体材料から構成されてよい。
【0034】
第１の開口部（図示せず）が、ＢＥＯＬ金属層１０４による後続の充填のために、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、及び第１のＢＥＯＬ層の下方の層上での停止によって、ＢＥＯＬ誘電体層１０２において形成されてよい。ＢＥＯＬ金属層１０４は、既知の技法を使用して、ＢＥＯＬ誘電体層１０２において第１の開口部（図示せず）内に形成されてよい。ＢＥＯＬ金属層１０４は、例えば、銅（Ｃｕ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、又はこれらの組み合わせを含むことができる。ＢＥＯＬ金属層１０４は、例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）、物理気相成長（ＰＶＤ）、及び原子層堆積（ＡＬＤ）又はこれらの組み合わせによって形成することができる。
【0035】
例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）等の平坦化プロセスは、ＢＥＯＬ誘電体層１０２及びＢＥＯＬ金属層１０４の上側水平表面が同一平面になるように、第２のＢＥＯＬ層を形成する前に構造１００の第１のＢＥＯＬ層の頂面から余剰の材料を除去するために行われてよい。
【0036】
第２のＢＥＯＬ層は、第１のＢＥＯＬ層上に形成される。第２のＢＥＯＬ層は、ビア誘電体層１０６及びビアフィル層１０８を含む。
【0037】
ビア誘電体層１０６は、誘電体をコンフォーマルに堆積又は成長させること、及び等方性エッチングプロセスを実行することによって形成されてよい。ビア誘電体層１０６は、１つ又は複数の層を含んでよい。ビア誘電体層１０６は、ＢＥＯＬ誘電体層１０２及びＢＥＯＬ金属層１０４の上方に形成される。ビア誘電体層１０６は、ＢＥＯＬ誘電体層１０２と実質的に同じ材料から作製されてよい。
【0038】
ビアフィル層１０８は、次に、ビア誘電体層１０６における第２の開口部（図示せず）内に形成される。
第２の開口部（図示せず）は、ビアフィル層１０８による後続の充填のために、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、及び第１のＢＥＯＬ層のＢＥＯＬ金属層１０４上での停止によって、形成されてよい。特定の実施形態では、ビアフィル層１０８は、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭窒酸化チタン（ＴｉＯＣＮ）、酸化タンタル炭素（ＴａＯＣＮ）、コバルト（Ｃｏ）、又はこれらの材料の組み合わせ等の材料を含んでよい。ビアフィル層１０８は、例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ及びＡＬＤ又はこれらの組み合わせによって形成することができる。
第２の開口部（図示せず）は、ビアフィル層１０８による後続の充填のために、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、及び第１のＢＥＯＬ層のＢＥＯＬ金属層１０４上での停止によって、形成されてよい。特定の実施形態では、ビアフィル層１０８は、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭窒酸化チタン（ＴｉＯＣＮ）、酸化タンタル炭素（ＴａＯＣＮ）、コバルト（Ｃｏ）、又はこれらの材料の組み合わせ等の材料を含んでよい。ビアフィル層１０８は、例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ及びＡＬＤ又はこれらの組み合わせによって形成することができる。
【0039】
特に、ビアフィル層１０８は、ＢＥＯＬ金属層１０４と整列され、ビアフィル層１０８及びＢＥＯＬ金属層１０４の間の電気接続が提供される。
【0040】
ビアフィル層１０８が形成された後、構造は、例えば、ビア誘電体層１０６及びビアフィル層１０８の上側水平表面が同一平面になるように、更なる処理のために表面を平坦化するためのＣＭＰを受ける。図１において示されているＢＥＯＬ層を含む構造は、その上にＭＴＪスタックが形成されることになる開始構造である。
【0041】
ここで図２を参照すると、構造１００が例示的な実施形態に従って示されている。図２において示されているように、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（「ＭＲＡＭ」）スタック層、エッチストップ層１１６、金属ハードマスク１１８及びハードマスク層１２０が形成される。
【0042】
ＭＲＡＭスタック層は、第１のＭＴＪスタック１１０、当該第１のＭＴＪスタックを覆うスピン導体層１１２、及び当該スピン導体層１１２を覆う第２のＭＴＪスタック１１４を含む。ＭＲＡＭスタック層の各々は、既知の技法を使用して構造１００上にコンフォーマルに形成されてよい。エッチストップ層１１６は、ＭＲＡＭスタック層上に形成されてよい。金属ハードマスク１１８は、エッチストップ層１１６上に形成されてよい。ハードマスク層１２０は、金属ハードマスク１１８上に形成されてよい。第１のＭＴＪスタック１１０は、下側又は最下ＭＴＪスタックと称され得る。第２のＭＴＪスタック１１４は、上側又は最上ＭＴＪスタックと称され得る。
【0043】
ＭＴＪスタックのいずれかの形成において、第１のトンネルバリア層が、参照層の上に形成される。一実施形態では、第１のトンネルバリア層は、２つの導電材料の間のバリア、例えば、絶縁薄層又は電位である。電子（又は準粒子）は、量子トンネリングのプロセスによってトンネルバリアを通過する。特定の実施形態では、第１のトンネルバリア層は、ＭｇＯから構成される少なくとも１つの副層を含む。ＭｇＯ以外の材料を、第１のトンネルバリア層を形成するのに使用することができることが理解されるべきである。自由層は、参照層と対向するように第１のトンネルバリア層に隣接する磁気自由層である。磁気自由層は、フリップされ得る磁気モーメント又は磁化を有する。第２のトンネルバリア層は、自由層上に形成される。特定の実施形態では、第２のトンネルバリアは、第１のトンネルバリア層と同じ材料（例えば、ＭｇＯ）から構成される最外副層（又は他の何らかの副層）を含む。第１のＭＴＪスタック１１０及び第２のＭＴＪスタック１１４のいずれかは、更なる層を含んでよく、特定の層を省略してよく、層の各々が任意の数の副層を含んでよいことも理解されるべきである。その上、第１のＭＴＪスタック１１０及び第２のＭＴＪスタック１１４の間の層及び／又は副層の組成は異なり得る。特定の実施形態では、第１のＭＴＪスタック１１０及び第２のＭＴＪスタック１１４は、自己整列パターニングプロセスによって形成される。しかしながら、特定の例では、第１のＭＴＪスタック１１０は、第２のＭＴＪスタック１１４と自己整列されない。
【0044】
一般に、第１のＭＴＪスタック１１０及び第２のＭＴＪスタック１１４に関して、情報は、参照層の磁気配向に対する自由層フィルムの磁気配向において記憶される。参照層は、単一の層又は複数の層であってよい。一実施形態では、ＭＴＪスタックの参照層は、合成反強磁性（「ＳＡＦ」）層である。特定の実施形態では、ＭＴＪスタックの参照層は、複数の副層（例えば、２０個又はそれよりも多くの副層）を含む。
【0045】
第１のＭＴＪスタック１１０は、参照層と称され得、第２のＭＴＪスタック１１４は、自由層と称され得る。一実施形態では、第１のＭＴＪスタック１１０及び第２のＭＴＪスタックは、各々、材料の中でもとりわけ、コバルト（Ｃｏ）、コバルト鉄（ＣｏＦｅ）、コバルトニッケル（ＣｏＮｉ）、コバルト鉄ホウ素（ＣｏＦｅＢ）及びコバルト白金（ＣｏＰｔ）を、任意の組み合わせにおいて、含んでよい。
【0046】
第１のＭＴＪスタック１１０は、スピン導体層１１２によって第２のＭＴＪスタック１１４から離隔される。スピン導体層１１２は、第２のＭＴＪスタック１１４において自由層をフリップするために第１のＭＴＪスタック１１０からのスピンをファネル（ｆｕｎｎｅｌ）する。スピン導体層１１２は、本明細書において説明される実施形態に従った任意の適した伝導材料を含んでよい。適した伝導材料の例としては、銀（Ａｇ）、銀スズ合金（ＡｇＳｎ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）及び窒化銅（ＣｕＮ）、又は比較的高いスピン拡散長、例えば、１０ｎｍよりも大きいスピン拡散長を有する任意の材料が挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態では、スピン導体層１１２は、およそ５０ｎｍの厚さを有してよい。
【0047】
一実施形態では、スピン導体層１１２は、非磁気スピン拡散層であってよい。一実施形態では、第２のＭＴＪスタック１１４は、上側層上に最上の参照又は固定層、中間層におけるトンネリング酸化物及び最下層における磁気自由層を含み、これらは全て第２のＭＴＪスタック１１４内にある。
【0048】
エッチストップ層１１６は、第２のＭＴＪスタック１１４の上に堆積される。エッチストップ層１１６は、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）から構成され得る。エッチストップ層１１６は、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）から構成され得、例えば、ＣＶＤ、プラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、ＰＶＤ又はＡＬＤ等の従来の堆積プロセスを利用して堆積されてよい。
【0049】
金属ハードマスク１１８は、エッチストップ層１１６上に形成される。金属ハードマスク１１８は、例えば、タングステン（Ｗ）、窒化タンタル（ＴａＮ）又は窒化チタン（ＴｉＮ）から構成されてよい。金属ハードマスク１１８は、１つ又は複数の層であってよい。金属ハードマスク１１８は、例えば、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ又はＡＬＤ等の従来の堆積プロセスを利用して堆積されてよい。
【0050】
ハードマスク層１２０は、金属ハードマスク１１８上に形成される。ハードマスク層１２０は、誘電体及び／又は有機ハードマスク層であってよい。ハードマスク層１２０は、例えば、炭素、水素、酸素、及び任意選択で窒素、フッ素、ケイ素、標準的なＣｘＨｙポリマー、窒化ケイ素及び／又は酸窒化ケイ素、二酸化ケイ素又はフォトレジストを含む自己平坦化有機材料等の、任意の有機平坦化層材料（ＯＰＬ）又は誘電材料から構成されてよい。金属ハードマスク層１２０は、例えば、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ又はＡＬＤ等の従来の堆積プロセスを利用して堆積されてよい。
【0051】
エッチストップ層１１６、金属ハードマスク１１８及びハードマスク層１２０は、第２のＭＴＪスタック１１４及び当該第２のＭＴＪスタック１１４の下方の層がエッチングされないように、エッチストップ層１１６、金属ハードマスク１１８及びハードマスク層１２０の一部分を選択的に除去する、リソグラフィ及びＲＩＥによる１つ又は複数の段階においてパターニングされてよい。エッチストップ層１１６、金属ハードマスク１１８及びハードマスク層１２０の残りの部分は、鉛直に整列されてよい。
【0052】
【0053】
第２のＭＴＪスタック１１４は、例えば、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）又はＲＩＥ等の既知の技法を使用してパターニングされてよい。パターニングは、１つ又は複数の段階において実行されてよい。パターニングは、ハードマスク層１２０、及び金属ハードマスク１１８及びエッチストップ層１１６の一部分を除去してよい。結果として得られる構造は、金属ハードマスク１１８のわずかに湾曲した上面を含み、金属ハードマスク１１８、エッチストップ層１１６及び第２のＭＴＪスタック１１４の鉛直に整列した側面を含んでよい。金属ハードマスク１１８、エッチストップ層１１６及び第２のＭＴＪスタック１１４の鉛直に整列した側面は、鉛直又は略鉛直のプロファイルを有してよい。結果として得られる構造は、極めて一貫した勾配を有するテーパー形状を有する。
【0054】
第２のＭＴＪスタック１１４のパターニングは、スピン導体層１１２の一部分を除去してよく、水平又は略水平なプロファイルをもたらし、これは、金属ハードマスク１１８、エッチストップ層１１６及び第２のＭＴＪスタック１１４の構造の近くで最小限にエッチングされ、金属ハードマスク１１８、エッチストップ層１１６及び第２のＭＴＪスタック１１４の構造から離れるほどわずかにより大きい量だけエッチングされる。結果として得られるスピン導体層１１２は、金属ハードマスク１１８、エッチストップ層１１６及び第２のＭＴＪスタック１１４の構造に近づくほどわずかに厚くなり、離れるほどにわずかに薄くなる。第１のＭＴＪスタック１１０の上面は、スピン導体層１１２によって被覆されたままであってよい。
【0055】
エッチングされたスピン伝導層１１２は、スピン伝導層１１２が第２のＭＴＪスタック１１４に接触する場所の付近で湾曲した断面プロファイルを有してよい。製造プロセスにおけるこのステージにおいて、第２のＭＴＪスタック１１４の臨界寸法（ＣＤ）は、第１のＭＴＪスタック１１０の臨界寸法よりも低い。その上、スピン伝導層１１２のＣＤは、層の厚さ全体を通して徐々に変化する。特定の実施形態では、気中遮断部（ａｉｒ－ｂｒｅａｋ）又は被制御ｉｎ－ｓｉｔｕ酸化が、部分短絡を低減するために利用されてよい。金属ハードマスク１１８、エッチストップ層１１６及び第２のＭＴＪスタック１１４の組み合わせの形状は、極めて一貫した勾配を（すなわち、少なくとも実質的には、ＣＤがその湾曲した部分によって徐々に増加するスピン伝導層１１２に到達するまで）有するテーパー形状を有する。しかしながら、他の実施形態では、金属ハードマスク１１８、エッチストップ層１１６及び第２のＭＴＪスタック１１４の組み合わせの側壁は、鉛直の（又は略鉛直の）プロファイルを有することが理解されるべきである。
【0056】
【0057】
側壁誘電体１２２は、構造１００の上面上、スピン導体層１１２の露出した上面上、第２のＭＴＪスタック１１４、エッチストップ層１１６及び金属ハードマスク１１８の鉛直の側面上、及び金属ハードマスク１１８の上面上にコンフォーマルに形成されてよい。側壁誘電体１２２は、方法の中でもとりわけ、ＰＶＤ、ＡＬＤ、ＰＥＣＶＤによって形成されてよい。側壁誘電体１２２の材料は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭窒化ケイ素ホウ素（ＳｉＢＣＮ）、又はこれらの任意の組み合わせを含んでよい。
【0058】
好ましい一実施形態では、側壁誘電体１２２は、プラズマ酸素（Ｏ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）又はアンモニア（ＮＨ３）、又はこれらの任意の組み合わせを用いた任意選択の前処理を有してよい。
【0059】
ポリマー層１２４は、側壁誘電体１２２の露出した上面上の、構造１００の上面上にコンフォーマルに形成されてよい。ポリマー層１２４は、ＣＦｘ／Ｈ２又はＣｘＨｙＦｚ等の適切な化学的組成を使用して、金属ハードマスク１１８、エッチストップ層１１６及び第２のＭＴＪスタック１１４をパターニングするのに使用された同じチャンバにおいて形成されてよく、炭素（Ｃ）、フッ素（Ｆ）及び水素（Ｈ）を含んでよい。
【0060】
ポリマー層１２４の一部分は、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）又はプラズマエッチングプロセスによって除去されてよく、それによって、イオン衝撃が、鉛直の側面に対する水平表面からの選択的除去を促進する。このプロセスにおいて使用される化学的組成は、Ｎ２／Ｏ２又はＮ２／Ｈ２であってよく、ここで、Ｎ２は、主成分である。ポリマー層１２４は、金属ハードマスク１１８の上方の側壁誘電体１２２の上側湾曲表面から除去されてよく、スピン導体層１１２の上方の側壁誘電体１２２の上側水平表面から除去されてよい。
【0061】
結果として得られるポリマー層１２４は、水平表面上等に、高められたイオン衝撃のより少ない堆積面積を有してよい。一実施形態では、ポリマー層１２４は、側壁誘電体１２２の鉛直の側面上で維持される。
【0062】
ここで図５を参照すると、構造１００が例示的な実施形態に従って示されている。図５において示されているように、側壁誘電体１２２の一部分、スピン導体層１１２の一部分、第１のＭＴＪスタック１１０の一部分及びビア誘電体層１０６の一部分が除去されてよい。
【0063】
側壁誘電体１２２の一部分、スピン導体層１１２の一部分、第１のＭＴＪスタック１１０の一部分及びビア誘電体層１０６の一部分の除去は、ＩＢＥ又はＲＩＥを介したものであってよく、１つ又は複数の段階において実行されてよく、ポリマー層１２４に対して選択的である。側壁誘電体１２２は、金属ハードマスク１１８の鉛直の側面及び上面、エッチストップ層１１６の鉛直の側面及び第２のＭＴＪスタック１１４の鉛直の側面を包囲したままであってよい。
【0064】
この段階の前に、第１のＭＴＪスタック１１０は、ビア誘電体層１０６上にコンフォーマルに積層されており、かつ除去プロセスを受けておらず、一方、スピン導体層１１２は、最小のパターニングが実行された状態でビア誘電体層１０６上にコンフォーマルに積層されている。この段階の結果として、スピン導体層１１２の一部分及び第１のＭＴＪスタック１１０の一部分が除去されており、ビア誘電体層１０６の上面が露出する。スピン導体層１１２及び第１のＭＴＪスタック１１０の側面は、略鉛直配列において側壁誘電体１２２の側面と整列してよく、当該略鉛直配列の上側部分は、金属ハードマスク１１８、第２のＭＴＪスタック１１０及びエッチストップ層１１６のスタックに向かってわずかに内側に傾斜する。
【0065】
ＲＩＥ又はＩＢＥによる等方性エッチングに反応しない材料を含むスピン導体層１１２は、パターニング中に最小限にエッチングされてよい。第１のＭＴＪスタック１１０は、図５において示されているように、第２のＭＴＪスタック１１４よりも幅広である。一実施形態では、第１のＭＴＪスタック１１０は、構造１００において第２のＭＴＪスタック１１４の２倍の幅であり得る。一実施形態では、第１のＭＴＪスタック１１０及び第２のＭＴＪスタックは各々、およそ２０ｎｍの鉛直厚さを有してよく、側壁誘電体１２２は、およそ４０ｎｍの厚さを有してよく、ポリマー層１２４は、およそ４０ｎｍまでの厚さを有してよい。
【0066】
ビア誘電体層１０６の結果として得られる上面は、水平又は略水平であってよく、これは、金属ハードマスク１１８、エッチストップ層１１６及び第２のＭＴＪスタック１１４のスタックに向かうほどビア誘電体層１０６の厚さが大きくなり、金属ハードマスク１１８、第２のＭＴＪスタック１１４及びエッチストップ層１１６のスタックから離れるほどビア誘電体層１０６の厚さが小さくなる。
【0067】
ポリマー層１２４は、スピン導体層１１２の一部分、第１のＭＴＪスタック１１０の一部分及びビア誘電体層１０６の一部分の除去中に、金属ハードマスク１１８、第２のＭＴＪスタック１１４及びエッチストップ層１１６のスタックを包囲する側壁誘電体１２２を保護してよい。
【0068】
【0069】
ポリマー層１２４の除去は、側壁誘電体１２２、スピン導体層１１２、第１のＭＴＪスタック１１０及びビア誘電体層１０６に対して選択的な選択的エッチングプロセスを介して選択的に除去されてよい。
【0070】
第１のＭＴＪスタック１１０の熱及び応力特性は、ダウンストリームプラズマ、ゼロの適用バイアス（より低いイオン衝撃）、及びＮ２／Ｈ２等の非酸化性の化学的組成等のポリマー層１２４の除去のために使用される選択的エッチング条件に起因して保存される。
【0071】
【0072】
第１の誘電体１２６は、ＢＥＯＬ誘電体層１０２を覆うビア誘電体層１０６をコンフォーマルに被覆してよい。第１の誘電体１２６の鉛直部分は、側壁誘電体１２２の側壁、スピン導体層１１２の外側壁及び第１のＭＴＪスタック１１０の側壁と整列してよい。第１の誘電体１２６は、１つ又は複数の層を含んでよい。第１の誘電体１２６は、ＰＶＤ、ＡＬＤ又はＰＥＣＶＤを介して形成されてよい。第１の誘電体１２６は、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭窒化ケイ素ホウ素（ＳｉＢＣＮ）、又はこれらの任意の組み合わせから構成されてよい。
好ましい一実施形態では、第１の誘電体１２６は、プラズマ酸素（Ｏ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）又はアンモニア（ＮＨ３）、又はこれらの任意の組み合わせを用いた任意選択の前処理を有してよい。
好ましい一実施形態では、第１の誘電体１２６は、プラズマ酸素（Ｏ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）又はアンモニア（ＮＨ３）、又はこれらの任意の組み合わせを用いた任意選択の前処理を有してよい。
【0073】
第１のＩＬＤ１２８は、ＢＥＯＬ誘電体層１０２を覆うビア誘電体層１０６を覆う第１の誘電体１２６をコンフォーマルに被覆してよい。第１のＩＬＤ１２８の鉛直部分は、第１の誘電体１２６の外側壁と整列してよい。第１のＩＬＤ１２８は、ＰＥＣＶＤによって形成されてよい。第１のＩＬＤ１２８は、１つ又は複数の層を含んでよい。第１のＩＬＤ１２８は、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、炭窒化ケイ素ホウ素（ＳｉＢＣＮ）、ＮＢＬｏＫ、限定されないが、酸化ケイ素、スピンオンガラス、流動性酸化物、高密度プラズマ酸化物、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）を含む低ｋ誘電体材料（ただし、ｋ＜４．０）、又はこれらの任意の組み合わせ又は他の任意の適した誘電体材料から構成されてよい。
【0074】
ここで図８を参照すると、構造１００が例示的な実施形態に従って示されている。図８において示されているように、第２の層間誘電体（以降「第２のＩＬＤ」）１３０、ライナ１３２及びビット線金属１３４が形成されてよい。
【0075】
第１のＩＬＤ１２８、第１の誘電体１２６、側壁誘電体１２２及び金属ハードマスク１１８の上側水平表面が同一平面になるように、余剰の材料を除去し、かつ構造１００の上面を研磨するのに化学機械研磨（ＣＭＰ）技法が使用されてよい。
【0076】
第２のＩＬＤ１３０は、構造１００の上面上にコンフォーマルに形成されてよく、第１のＩＬＤ１２８、第１の誘電体１２６、側壁誘電体１２２及び金属ハードマスク１１８を被覆する。
【0077】
第２のＩＬＤ１３０は、誘電体をコンフォーマルに堆積又は成長させること、及び等方性エッチングプロセスを実行することによって形成されてよい。第２のＩＬＤ１３０は、１つ又は複数の層を含んでよい。第２のＩＬＤ１３０は、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、炭窒化ケイ素ホウ素（ＳｉＢＣＮ）、ＮＢＬｏＫ、限定されないが、酸化ケイ素、スピンオンガラス、流動性酸化物、高密度プラズマ酸化物、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）を含む低ｋ誘電体材料（ただし、ｋ＜４．０）、又はこれらの任意の組み合わせ又は他の任意の適した誘電体材料から構成されてよい。
【0078】
第２のＩＬＤ１３０において第３の開口部（図示せず）が形成されてよい。第３の開口部（図示せず）は、金属ハードマスク１１８、エッチストップ層１１６、第２のＭＴＪスタック１１４、スピン導体層１１２及び第１のＭＴＪスタック１１０のＭＴＪスタックと鉛直に整列してよい。開口部（図示せず）は、第１のＩＬＤ１２８、第１の誘電体１２６、側壁誘電体１２２及び金属ハードマスク１１８に対して選択的なエッチングを介して形成されてよい。
【0079】
ライナ１３２は、第３の開口部（図示せず）の下面及び鉛直の側面に沿って形成されてよい。ライナ１３２は、例えば誘電体をコンフォーマルに堆積又は成長させること、及び等方性エッチングプロセスを実行することを含む幾つかのプロセスの後に形成されてよい。ライナ１３２は、窒化ケイ素等の任意の誘電材料を含んでよく、単一の層を含んでもよいし、又は誘電材料の複数の層を含んでもよい。
【0080】
ビット線金属１３４は、典型的な堆積技法、例えば、ＡＬＤ、ＭＬＤ及びＣＶＤを使用して第３の開口部（図示せず）の残りの部分において堆積してよい。ビット線金属１３４のための材料は、銅（Ｃｕ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、又はこれらの組み合わせを含んでよいが、これらに限定されない。
【0081】
ビット線金属１３４を形成した後、第２のＩＬＤ１３０、ライナ１３２及びビット線金属１３４の上側水平表面が同一平面になるように、余剰の材料を除去し、かつ構造１００の上面を研磨するのに化学機械研磨（ＣＭＰ）技法が使用されてよい。
【0082】
結果として得られる構造１００は、ワイドベースＭＴＪ、又は二重ＭＴＪを含み、スピン導体層１１２及び第１のＭＴＪスタック１１０の両方が、第２のＭＴＪスタック１１４、エッチストップ層１１６及び金属ハードマスク１１８の各々よりも幅広である。
【0083】
ここで図９を参照すると、構造２００が例示的な実施形態に従って示されている。構造２００は、ＤＭＴＪを形成する代替的な実施形態である。構造２００は、図５において上記で説明されたように、構造１００の後続の処理から形成されてよい。図９において示されているように、第２の誘電体１４０及び第３の層間誘電体（以降「第３のＩＬＤ」）１４２が形成されてよい。
【0084】
第２の誘電体１４０は、ＢＥＯＬ誘電体層１０２を覆うビア誘電体層１０６を被覆してよい。誘電体１４０の鉛直部分は、側壁誘電体１２２の側壁、スピン導体層１１２の外側壁及び第１のＭＴＪスタック１１０の側壁と整列してよい。第２の誘電体１４０は、１つ又は複数の層を含んでよい。第２の誘電体１４０は、ＰＶＤ、ＡＬＤ又はＰＥＣＶＤを介して形成されてよい。第２の誘電体１４０は、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭窒化ケイ素ホウ素（ＳｉＢＣＮ）、又はこれらの任意の組み合わせから構成されてよい。好ましい一実施形態では、第２の誘電体１４０は、プラズマ酸素（Ｏ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）又はアンモニア（ＮＨ３）、又はこれらの任意の組み合わせを用いた任意選択の前処理を有してよい。
【0085】
第３のＩＬＤ１４２は、ＢＥＯＬ誘電体層１０２を覆うビア誘電体層１０６を覆う第２の誘電体１４０を被覆してよい。第３のＩＬＤ１４２の鉛直部分は、第２の誘電体１４０の外側壁と整列してよい。第３のＩＬＤ１４２は、ＰＥＣＶＤによって形成されてよい。第３のＩＬＤ１４２は、１つ又は複数の層を含んでよい。第３のＩＬＤ１４２は、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、炭窒化ケイ素ホウ素（ＳｉＢＣＮ）、ＮＢＬｏＫ、限定されないが、酸化ケイ素、スピンオンガラス、流動性酸化物、高密度プラズマ酸化物、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）を含む低ｋ誘電体材料（ただし、ｋ＜４．０）、又はこれらの任意の組み合わせ又は他の任意の適した誘電体材料から構成されてよい。
【0086】
ここで図１０を参照すると、構造２００が例示的な実施形態に従って示されている。図１０において示されているように、第４の層間誘電体（以降「第４のＩＬＤ」）１４４、ライナ１４６及びビット線金属１４８が形成されてよい。
【0087】
第３のＩＬＤ１４２、第２の誘電体１４０、ポリマー層１２４、側壁誘電体１２２及び金属ハードマスク１１８の上側水平表面が同一平面になるように、余剰の材料を除去し、かつ構造２００の上面を研磨するのに化学機械研磨（ＣＭＰ）技法が使用されてよい。
【0088】
第４のＩＬＤ１４４は、構造２００の上面上にコンフォーマルに形成されてよく、第３のＩＬＤ１４２、第２の誘電体１４０、ポリマー層１２４、側壁誘電体１２２及び金属ハードマスク１１８を被覆する。
【0089】
第４のＩＬＤ１４４は、誘電体をコンフォーマルに堆積又は成長させること、及び等方性エッチングプロセスを実行することによって形成されてよい。第４のＩＬＤ１４４は、１つ又は複数の層を含んでよい。第４のＩＬＤ１４４は、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、炭窒化ケイ素ホウ素（ＳｉＢＣＮ）、ＮＢＬｏＫ、限定されないが、酸化ケイ素、スピンオンガラス、流動性酸化物、高密度プラズマ酸化物、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）を含む低ｋ誘電体材料（ただし、ｋ＜４．０）、又はこれらの任意の組み合わせ又は他の任意の適した誘電体材料から構成されてよい。
【0090】
第４のＩＬＤ１４４において第４の開口部（図示せず）が形成されてよい。第４の開口部（図示せず）は、金属ハードマスク１１８、エッチストップ層１１６、第２のＭＴＪスタック１１４、スピン導体層１１２及び第１のＭＴＪスタック１１０のＭＴＪスタックと鉛直に整列してよい。
第４の開口部（図示せず）は、第３のＩＬＤ１４２、第２の誘電体１４０、ポリマー層１２４、側壁誘電体１２２及び金属ハードマスク１１８に対して選択的なエッチングを介して形成されてよい。
第４の開口部（図示せず）は、第３のＩＬＤ１４２、第２の誘電体１４０、ポリマー層１２４、側壁誘電体１２２及び金属ハードマスク１１８に対して選択的なエッチングを介して形成されてよい。
【0091】
ライナ１４６は、第４の開口部（図示せず）の下面及び鉛直の側面に沿って形成されてよい。ライナ１４６は、例えば誘電体をコンフォーマルに堆積又は成長させること、及び等方性エッチングプロセスを実行することを含む幾つかのプロセスの後に形成されてよい。ライナ１４６は、窒化ケイ素等の任意の誘電材料を含んでよく、単一の層を含んでもよいし、又は誘電材料の複数の層を含んでもよい。
【0092】
ビット線金属１４８は、典型的な堆積技法、例えば、ＡＬＤ、ＭＬＤ及びＣＶＤを使用して開口部（図示せず）の残りの部分において堆積してよい。ビット線金属１４８のための材料は、銅（Ｃｕ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、又はこれらの組み合わせを含んでよいが、これらに限定されない。
【0093】
ビット線金属１４８を形成した後、第４のＩＬＤ１４４、ライナ１４６及びビット線金属１４８の上側水平表面が同一平面になるように、余剰の材料を除去し、かつ構造２００の上面を研磨するのに化学機械研磨（ＣＭＰ）技法が使用されてよい。
【0094】
結果として得られる構造２００は、ワイドベースＭＴＪ、又は二重ＭＴＪを含み、スピン導体層１１２及び第１のＭＴＪスタック１１０の両方が、第２のＭＴＪスタック１１４、エッチストップ層１１６及び金属ハードマスク１１８の各々よりも幅広であり、ここで、ポリマー層１２４は、ＤＭＴＪを包囲する側壁誘電体１２２を包囲する。
【0095】
本発明の様々な実施形態の説明は、図示の目的で提示されてきたが、網羅的であることも、又は開示される実施形態に限定されることも意図されていない。本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、多くの修正形態及び変形形態が当業者にとって明らかになるであろう。本明細書において使用される用語は、実施形態の原理、実際の用途、又は市場において見られる技術に対する技術的改善を最も良好に説明するために、又は他の当業者が、本明細書において開示される実施形態を理解することを可能にするために選択された。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】