[0061]如在稍后章節(jié)更多描述的，各種示例性實(shí)施例采用氮化過程、氧化過程和氟化過程中的一者或多者，在被配置成使用和利用此類過程的各方面中，在進(jìn)程內(nèi)鐵磁層的化學(xué)損傷外圍區(qū)域的損傷晶體結(jié)構(gòu)上的動(dòng)作比在其余區(qū)域(即，中心區(qū)域)的非損傷晶體結(jié)構(gòu)上顯著更快。
[0062]進(jìn)一步關(guān)于這一方面，氮化過程、氧化過程、氟化過程或其任何組合可以繼續(xù)進(jìn)行，直至進(jìn)程內(nèi)或中間步驟鐵磁層的可接受百分比的化學(xué)損傷外圍區(qū)域被氧化、氮化、或氟化以形成化學(xué)改性外圍區(qū)域。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將從本公開中理解，氮化過程、氧化過程或氟化過程、或這些過程的任何組合可在導(dǎo)致進(jìn)程內(nèi)或中間步驟鐵磁層的未損傷中心區(qū)域的不可接受的氧化或氮化之前終止。換言之，在一方面，氮化過程、氧化過程或氟化過程、或這些過程的任何組合可隨至化學(xué)損傷外圍區(qū)域中的深度增加而繼續(xù)，并且優(yōu)選地在達(dá)到損傷區(qū)域的深度處或剛好在此之前終止。如將領(lǐng)會(huì)的，這一處理可以產(chǎn)生從其中心沿徑向線具有恒定、良好的鐵磁性質(zhì)的鐵磁層，之后是至無鐵磁性質(zhì)的急劇梯度過渡。
[0063]在一方面，中間步驟或進(jìn)程內(nèi)鐵磁層可包含鐵磁元素(例如，鈷(Co)、鐵(Fe)、鎳(Ni)和/或硼(Bo))或鐵磁元素化合物(例如，CoFeB、CoFe、NiFe)、或其任何組合或子組合。根據(jù)這一方面，進(jìn)一步關(guān)于氧化過程，化學(xué)改性外圍區(qū)域可包括FeOx、CoOx、CoFeOx、NiFeOx、和/或BOx中的一者或多者。同樣，在進(jìn)一步關(guān)于氮化過程的一方面中，外圍化學(xué)改性部分可包括FeNx、CoNx, CoFeNx, NiFeNx、和/或BNx中的一者或多者。在進(jìn)一步關(guān)于氟化過程的一方面中，化學(xué)改性外圍區(qū)域可包括CoFx、FeFx、NiFeFx、BFx、和/或CoFeFx中的一者或多者。采用氧化、氮化和氟化中的兩者的組合或子組合的各方面可包括以上標(biāo)識的化學(xué)化合物的組合。
[0064]在另一方面，在將化學(xué)損傷外圍區(qū)域3604變換為化學(xué)改性外圍部分后，通過根據(jù)各個(gè)示例性實(shí)施例的氧化、氮化和/或氟化或其任何組合，可以執(zhí)行修剪或離子減薄過程以移除全部或大部分化學(xué)改性外圍部分。
[0065]在另一方面，與移除全部或大部分化學(xué)改性外圍部分的方面結(jié)合，或在不執(zhí)行此種移除的情況下，可施加保護(hù)層。在一方面，該保護(hù)層可以是氧化物層或氮化物層，例如，ALOxo
[0066]圖4A是在垂直于組成層的延伸X-Y面的投影面X-Z上的橫截面視圖，其示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例構(gòu)造并根據(jù)該示例性實(shí)施例形成的一個(gè)示例化學(xué)改性邊緣(“CME”)多層MTJ器件400的各方面。將理解，術(shù)語“CME”僅是“化學(xué)改性邊緣”的縮寫并且不帶附加含義。圖4B是來自圖4A的投影4-4的視圖，其示出了根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例構(gòu)造并根據(jù)該示例性實(shí)施例形成的圖4A的CME多層MTJ器件400的一個(gè)CME鐵磁層。
[0067]圖4A中的CME多層MTJ器件400以省略例如讀/寫存取和其它電路系統(tǒng)的簡化形式示出，對該讀/寫存取和其它電路系統(tǒng)的描述對于閱讀了本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例的本發(fā)明概念和實(shí)踐而言是不必要的。將理解，如在術(shù)語“CME多層MTJ器件”400或“化學(xué)改性邊緣多層MTJ器件”400中使用的“器件”并不旨在將根據(jù)示例性實(shí)施例的實(shí)踐限于完全制成器件。例如，CME多層MTJ器件400可以是“進(jìn)程內(nèi)”結(jié)構(gòu)，即其所描繪的結(jié)構(gòu)的部分(不單獨(dú)標(biāo)記)可根據(jù)常規(guī)MTJ制造技術(shù)通過后續(xù)處理來移除或修改。
[0068]出于方便起見，圖4A-4B的CME多層MTJ器件400具有圖1的多層MTJ器件400的一般堆疊配置。將理解，這一示例被用于幫助關(guān)注新穎方面，而不要求引入和描述并非對示例性實(shí)施例而言特定的附加結(jié)構(gòu)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易領(lǐng)會(huì)的，基于本公開的閱讀，根據(jù)各個(gè)示例性實(shí)施例的實(shí)踐并不限于采用圖1的多層MTJ器件100的一般堆疊配置的結(jié)構(gòu)。
[0069]參照圖4A，CME多層MTJ器件400可包括MTJ基板402 (以下為“基板” 402)和置于基板402上的底部電極404?；?02和底部電極404可根據(jù)常規(guī)MTJ技術(shù)來構(gòu)造和形成。在基板402之上，在底部電極404的上表面(在橫截面中示出，但未單獨(dú)標(biāo)記)上可以是多層柱結(jié)構(gòu)450 (以下為“MTJ柱”450)。按從底部到頂部的順序(即，“Z”軸箭頭方向)，MTJ柱450可包括晶種層406、AF釘扎層408、化學(xué)改性邊緣(“CME” )鐵磁釘扎層460、隧道阻擋層410、CME鐵磁自由層462和覆蓋層412。在一方面，CME鐵磁釘扎層460可包括主區(qū)域4602和化學(xué)改性外圍區(qū)域4604。在又一方面，CME鐵磁自由層462可包括主區(qū)域4622和化學(xué)改性外圍部分4624。在一個(gè)方面，CME鐵磁釘扎層460的主區(qū)域4602可包括鐵磁材料，諸如CoFeB或CoFe或兩者。在一個(gè)相關(guān)方面，CME鐵磁釘扎層460的化學(xué)改性外圍區(qū)域 4604 可包括 FeOx、CoOx、CoFeOx、BOx、FeNx、CoNx、CoFeNx、BNx、FeFx、CoFx、CoFeFx、和/或BFx、任何這些化學(xué)化合物的任何組合或子組合。
[0070]繼續(xù)參照圖4A，在一個(gè)方面，CME鐵磁自由層462的主區(qū)域4622可包括CoFeB、CoFe和NiFe中的任一者或任何組合或子組合。在一個(gè)相關(guān)方面，CME鐵磁自由層462的化學(xué)改性外圍區(qū)域 4624 可包括 FeOx、CoOx、CoFeOx、BOx、FeNx、CoNx、CoFeNx、BNx、FeFx、CoFx, CoFeFx、和/或BFx、或任何這些化學(xué)化合物的任何組合或子組合。
[0071 ] 將理解，具有CME鐵磁自由層462和CME鐵磁釘扎層460兩者的圖4A和4B的CME多層MTJ器件400并不旨在將任何實(shí)施例的范圍限定于這一組合。取而代之的是，若需要，則根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例的實(shí)踐可包括CME鐵磁自由層462，但是取代形成CME鐵磁釘扎層460，可保留具有化學(xué)損傷外圍區(qū)域的鐵磁釘扎層(圖4A-4B中未示出)。類似地，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例的實(shí)踐可包括CME鐵磁釘扎層460，但是取代形成CME鐵磁自由層462，可保留具有化學(xué)損傷外圍區(qū)域的鐵磁自由層(圖4A-4B中未示出)。
[0072]將參照圖6A-6F更為詳細(xì)地描述示例進(jìn)程內(nèi)結(jié)構(gòu)的快照序列，其解說了實(shí)踐形成結(jié)構(gòu)(諸如，圖4A的CME多層MTJ器件400)的一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例中的示例過程的結(jié)果。將參照圖7更為詳細(xì)地描述實(shí)踐形成結(jié)構(gòu)(諸如，圖4A的CME多層MTJ器件400)的一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例中的示例過程。
[0073]參照圖4B，在一方面，一個(gè)示例性實(shí)施例可包括選擇CME鐵磁自由層462的總表面積。在這一方面，“總表面積”意指與MTJ柱450的示例橢圓形狀的總寬度DR1和DR2相對應(yīng)的面積。將理解，該總表面積大于目標(biāo)或給定有效MTJ面積。目標(biāo)或給定有效MTJ面積(以下統(tǒng)稱為“目標(biāo)有效MTJ面積”)可以是給定面積尺寸，即以面積單位來定義。目標(biāo)有效MTJ面積可進(jìn)一步根據(jù)CME鐵磁自由層462的主區(qū)域4622的寬度和長度(例如，DE1和DE2)來定義。如將由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易領(lǐng)會(huì)的，總表面積與目標(biāo)有效MTJ面積之差(即，DR1與DE1之差以及DR2與DE2之差)對應(yīng)于化學(xué)改性外圍部分4624的深度DPM。在一方面，深度DPM可大致與以上描述的CME鐵磁自由層462的前體的化學(xué)損傷外圍區(qū)域(圖4A和4B中未示出)的深度(圖4A和4B中未示出)相同。因此，目標(biāo)有效MTJ面積可根據(jù)這一方面通過對化學(xué)損傷外圍區(qū)域的深度的簡單直接估計(jì)、或經(jīng)驗(yàn)觀察來標(biāo)識或獲得?？呻S后根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例用基于將計(jì)算出或觀察到的深度添加到目標(biāo)值的實(shí)際面積來制造鐵磁層。
[0074]仍然參照圖4B，將理解，一方面可包括基于目標(biāo)有效面積和損傷外圍區(qū)域的計(jì)算出或觀察到的深度(例如按類似于以上描述方面的方式)來選擇CME鐵磁釘扎層460的總表面積。
[0075]圖5A是在垂直于組成層的延伸X-Y面的X-Z投影面上的截面視圖，其示出了根據(jù)另一示例性實(shí)施例構(gòu)造并根據(jù)該示例性實(shí)施例形成的一個(gè)示例化學(xué)改性邊緣(“CME”)多層MTJ器件500的各方面。在一方面，CME多層MTJ器件500可包括CME多層MTJ器件400，進(jìn)一步結(jié)合有保護(hù)層502。進(jìn)一步關(guān)于該方面，保護(hù)層502可在CME鐵磁釘扎層460的化學(xué)改性外圍部分4604上、以及在CME鐵磁自由層462的化學(xué)改性外圍部分4624上形成。保護(hù)層502可例如由AlOx形成。
[0076]保護(hù)層502的各種益處可包括，例如保護(hù)免遭化學(xué)改性外圍部分4624和/或4604的不希望的迀移或加深。保護(hù)層502的其它益處可以是保護(hù)免遭對化學(xué)改性外圍部分4624和/或4604的可能重新插入不希望的弱鐵磁效應(yīng)的化學(xué)損傷。在一方面，保護(hù)層502可在分別形成CME鐵磁自由層462和CME鐵磁釘扎層460的化學(xué)改性外圍部分4624和4604的變換處理后立即形成。
[0077]圖6A-6C示出了可以是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例的過程中形成的中間結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形成的一個(gè)示例序列，其示例參照圖8更為詳細(xì)地描述。圖6D示出了根據(jù)一個(gè)方面的另一不例序列，其可與圖6A-6C的不例序列相結(jié)合。圖6E不出了根據(jù)一個(gè)方面的又一序列的一個(gè)不例，其可與圖6A-6C的不例序列相結(jié)合。圖6F不出了根據(jù)一個(gè)方面的再一序列的一個(gè)示例，其可與圖6A-6C和6E的示例組合序列相結(jié)合。
[0078]參照圖6A，可以形成或提供示例MTJ多層起始結(jié)構(gòu)602，并且可具有(從MTJ基板622 (以下為“基板”622)開始以其所描繪的堆疊順序列出):底部電極624、晶種層626、AF釘扎層628、鐵磁釘扎層630、隧道阻擋層632、鐵磁自由層634和覆蓋層636。在一方面，鐵磁自由層634可包括CoFeB、NiFe或CoFe、或其任何組合或子組合。在另一方面，鐵磁釘扎層630可包括CoFeB、CoFe或兩者。關(guān)于形成MTJ基板622、底部電極624、晶種層626、AF釘扎層628、隧道阻擋層632和覆蓋層636的材料，這些材料可根據(jù)常規(guī)MTJ設(shè)計(jì)技術(shù)并且因此省略了進(jìn)一步詳細(xì)描述。關(guān)于形成MTJ基板622、底部電極624、晶種層626、AF釘扎層628、鐵磁釘扎層630、隧道阻擋層632、鐵磁自由層634和覆蓋層636的方法，這些方法可根據(jù)常規(guī)MTJ制造技術(shù)并且因此省略了進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0079]仍然參照圖6A，在根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的示例過程中，可在圖6A的MTJ多層起始結(jié)構(gòu)602上執(zhí)行常規(guī)蝕刻，例如向下蝕刻至底部電極層624以形成圖6B的具有進(jìn)程內(nèi)MTJ柱650的進(jìn)程內(nèi)結(jié)構(gòu)604。在一方面，常規(guī)蝕刻可被用于以使得進(jìn)程內(nèi)MTJ柱650包括化學(xué)損傷外圍邊緣鐵磁(“損傷PEFM