專利名稱：磁性隧道結(jié)裝置及制造技術(shù)
方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置及制造。
背景技術(shù)：
MTJ元件可用以生產(chǎn)磁性隨機存取存儲器(MRAM)。MTJ元件通常包括釘扎層、磁性隧道勢壘及自由層，其中位值由自由層中的磁矩表示。MTJ元件所存儲的位值由相對于釘扎層所承載的固定磁矩方向的自由層的磁矩方向來確定。釘扎層的磁化為固定的，而自由層的磁化可被切換?？蓪⒑蠱TJ元件的MRAM區(qū)域及含有邏輯及控制元件的邏輯區(qū)域制造于同一晶片上。用以形成MTJ元件的結(jié)構(gòu)及工藝序列一般不同于用以形成邏輯及控制元件的結(jié)構(gòu)及工藝序列。在不負(fù)面地影響MRAM區(qū)域及邏輯區(qū)域兩者的情況下將所述兩種類型的工藝集成在一起可能具有挑戰(zhàn)性。舉例來說，如果在工藝步驟的序列中較早地執(zhí)行某些MRAM工藝，則所述MRAM工藝可能會在邏輯區(qū)域的層間電介質(zhì)(ILD)或金屬間層(IMD)部分中產(chǎn)生凹口。類似地，如果在工藝步驟的序列中較早地執(zhí)行某些邏輯工藝，則所述邏輯工藝可能會增加MRAM區(qū)域中的表面粗糙度。舉例來說，MTJ元件可能受下伏銅層的表面粗糙度影響。 另外，與常規(guī)MTJ元件一起使用的底部通孔可將串聯(lián)電阻加到MTJ元件，這可使MTJ元件的隧穿磁阻(TMR)降級。

發(fā)明內(nèi)容
可將MRAM工藝與邏輯工藝集成在一起，從而消除對MTJ裝置的表面粗糙度關(guān)注且避免在邏輯區(qū)域的層間電介質(zhì)(ILD)部分中形成凹口。可通過實施在執(zhí)行銅鑲嵌工藝之前所形成的底部罩蓋層來避免歸因于MRAM處理所引起的對邏輯區(qū)域中的邏輯層的損害?？赏ㄟ^移動MTJ裝置遠(yuǎn)離銅墊來避免銅表面粗糙度影響?？赏ㄟ^使MTJ的底部電極直接接觸銅墊來避免底部通孔的增加的串聯(lián)電阻。可通過首先在底部罩蓋層上沉積底部電極且接著在底部電極上添加MTJ膜而減小底部罩蓋層的表面粗糙度?？稍趫?zhí)行邏輯工藝之前執(zhí)行 MRAM工藝?？商砑禹敳客滓赃x擇性地打開MTJ裝置的頂部。所述頂部通孔的高度可為可調(diào)整的。在特定實施例中，揭示一種方法，其包括在結(jié)構(gòu)上形成磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置，所述結(jié)構(gòu)包括底部罩蓋層及具有法向軸的底部金屬填充型溝槽。所述磁性隧道結(jié)裝置包括底部電極、磁性隧道結(jié)層(反鐵磁性層、固定層、隧道勢壘、自由層等)、磁性隧道結(jié)密封層、頂部電極及邏輯罩蓋層。所述磁性隧道結(jié)裝置具有從法向軸偏移的MTJ軸。所述方法還包括在邏輯罩蓋層上方形成絕緣層并對所述絕緣層進行平面化。所述方法進一步包括執(zhí)行銅鑲嵌工藝以在絕緣層中打開頂部溝槽、打開通往頂部電極的頂部通孔、打開通往底部金屬填充型溝槽中的金屬的邏輯通孔或打開頂部通孔及邏輯通孔，在頂部溝槽中及頂部通孔中、 在邏輯通孔中或在頂部通孔中及邏輯通孔中沉積銅，且執(zhí)行對所沉積銅的銅化學(xué)機械平面化。
在另一特定實施例中，揭示一種設(shè)備，其包括結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括圍繞金屬墊的底部罩蓋層。所述設(shè)備還包括磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置，所述MTJ裝置包括耦合到所述結(jié)構(gòu)的底部電極。所述MTJ裝置包括磁性隧道結(jié)層(反鐵磁性層、固定層、隧道勢壘層、自由層、MTJ 罩蓋層等)、頂部電極及邏輯罩蓋層，其中所述MTJ裝置相對于金屬墊偏移。在另一特定實施例中，揭示一種方法，其包括在襯底上方形成第一絕緣層。所述方法還包括在第一絕緣層上方形成底部罩蓋層。所述方法進一步包括執(zhí)行第一銅鑲嵌工藝以在第一絕緣層中打開底部溝槽及底部通孔，在底部溝槽及底部通孔中鍍銅，且執(zhí)行銅化學(xué)機械平面化。銅填充型底部溝槽各自具有法向軸。所述方法還包括在底部罩蓋層上方及銅填充型底部溝槽上方形成底部電極、在底部電極上方形成磁性隧道結(jié)層、在磁性隧道結(jié)層上方形成硬掩模，及對磁性隧道結(jié)(MTJ)結(jié)構(gòu)進行圖案化，所述MTJ結(jié)構(gòu)各自具有從鄰近銅填充型底部溝槽的法向軸偏移的MTJ軸。所述方法進一步包括在磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)上方并鄰近于其處及底部電極上方形成磁性隧道結(jié)密封層。所述方法還包括在磁性隧道結(jié)密封層上方形成第二絕緣層并對所述第二絕緣層進行平面化以及打開磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的頂部。所述方法進一步包括在經(jīng)平面化的第二絕緣層上方及磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的頂部上方形成頂部電極，及對所述頂部電極及所述底部電極進行圖案化。所述方法還包括在底部罩蓋層上方形成邏輯罩蓋層，所述邏輯罩蓋層鄰近于磁性隧道結(jié)密封層、鄰近于第二絕緣層且位于經(jīng)圖案化的頂部電極上方。所述方法進一步包括在邏輯罩蓋層上方形成第三絕緣層并對所述第三絕緣層進行平面化，及執(zhí)行第二銅鑲嵌工藝以在第三絕緣層中打開頂部溝槽且打開通往經(jīng)圖案化的頂部電極的頂部通孔及通往銅填充型底部溝槽中的一者的邏輯通孔中的至少一者，在頂部溝槽中及在所述頂部通孔及所述邏輯通孔中的所述至少一者中鍍銅，且執(zhí)行銅化學(xué)機械平面化。由所揭示的實施例中的至少一者所提供的一個特定優(yōu)點在于，可將MRAM工藝及邏輯工藝無縫地集成在一起，從而消除對MTJ裝置的表面粗糙度關(guān)注且避免在邏輯區(qū)域的層間電介質(zhì)(ILD)部分中形成凹口?？赏ㄟ^實施在執(zhí)行銅鑲嵌工藝之前所形成的底部罩蓋層來避免歸因于MRAM處理所引起的對邏輯區(qū)域中的邏輯層的損害?？赏ㄟ^首先在底部罩蓋層上沉積底部電極且在底部電極上沉積MTJ膜而減小底部罩蓋層的表面粗糙度。本發(fā)明的其它方面、優(yōu)點及特征將在審閱整個申請案之后變得顯而易見，所述整個申請案包括以下章節(jié)


具體實施方式
及權(quán)利要求書。

圖1為在第一絕緣層上形成底部罩蓋層之后在制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的工藝中的至少一個階段的第一說明性圖式；圖2為在第一絕緣層中形成底部金屬填充型溝槽及底部通孔之后在制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的工藝中的至少一個階段的第二說明性圖式；圖3為在硬掩模層上形成光致抗蝕劑以對MTJ結(jié)構(gòu)進行圖案化之后在制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的工藝中的至少一個階段的第三說明性圖式；圖4為在MTJ結(jié)構(gòu)上形成第二絕緣層之后在制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的工藝中的至少一個階段的第四說明性圖式；圖5為在形成硬掩模及光致抗蝕劑以對頂部電極及底部電極進行圖案化之后在制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的工藝中的至少一個階段的第五說明性圖式；圖6為在形成第三絕緣層并對其進行平面化之后在制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的工藝中的至少一個階段的第六說明性圖式；圖7為在第三絕緣層中形成頂部銅填充型溝槽以及頂部通孔及邏輯通孔之后在制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的工藝中的至少一個階段的第七說明性圖式；圖8為在第三絕緣層中形成頂部銅填充型溝槽以及頂部通孔及邏輯通孔之后在制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的工藝中的至少一個階段的第八說明性圖式，所述頂部通孔及所述邏輯通孔具有不同于圖7的頂部通孔及邏輯通孔的高度；圖9為形成磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的方法的第一說明性實施例的流程圖；圖10為形成磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的方法的第二說明性實施例的第一部分的流程圖；圖11為形成磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的方法的第二說明性實施例的第二部分的流程圖；圖12為便攜式通信裝置的特定實施例的框圖，所述便攜式通信裝置包括具有具偏移的MTJ軸的MTJ結(jié)構(gòu)的模塊；及圖13為說明用于與磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置一起使用的制造工藝的數(shù)據(jù)流程圖。
具體實施例方式下文參看圖式來描述本發(fā)明的特定實施例。在所述描述中，貫穿圖式由共同參考數(shù)字來指定共同特征。參看圖1，描繪了在制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的工藝中的至少一個階段的第一說明性圖式且大體上將其指定為100。第一絕緣層104可形成于襯底102上方。襯底102表示任何下伏層，例如用于其它下伏層的罩蓋層。舉例來說，第一絕緣層104 可由沉積于襯底102上的材料形成。底部罩蓋層106可形成于第一絕緣層104上方。舉例來說，底部罩蓋層106可由沉積于第一絕緣層104上的材料形成。在特定實施例中，底部罩蓋層106包括碳化硅(SiC)或氮化硅(SiN等)。展示了晶片的MRAM區(qū)域108且展示了晶片的邏輯區(qū)域110。底部罩蓋層106可進行保護以免于在MRAM區(qū)域108中及在邏輯區(qū)域 110中在絕緣層中形成凹口。參看圖2，描繪了在制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的工藝中的至少一個階段的第二說明性圖式且大體上將其指定為200?？蓤?zhí)行第一銅鑲嵌工藝以在第一絕緣層104中打開底部溝槽202及底部通孔204，在底部溝槽202及底部通孔204中鍍銅或以其它方式沉積銅，且執(zhí)行銅化學(xué)機械平面化。舉例來說，邏輯工藝可界定銅在邏輯區(qū)域110中的底部溝槽 202及底部通孔204中的放置。在替代性實施例中，可使用除銅以外的另一種導(dǎo)電金屬。銅填充型底部溝槽202各自具有法向軸220。銅填充型底部溝槽202中的每一者的表面形成銅墊230。參看圖3，描繪了在制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的工藝中的至少一個階段的第三說明性圖式且大體上將其指定為300。底部電極302可形成于底部罩蓋層106上方及底部溝槽202中的銅上方。舉例來說，底部電極302可由沉積于底部罩蓋層106上及底部溝槽 202中的銅上的材料形成。在特定實施例中，底部電極302包括鉭及氮化鉭中的至少一者。 與在底部電極302與底部溝槽202中的銅之間使用底部通孔相比，將底部電極302直接形成于底部溝槽202中的銅上減小了隨后形成的MTJ裝置的串聯(lián)電阻。磁性隧道結(jié)層304可形成于底部電極302上方。舉例來說，磁性隧道結(jié)層304可由沉積于底部電極302上的材料形成。底部電極302及磁性隧道結(jié)層304可臨時密封并保護底部溝槽202中的銅。在特定實施例中，磁性隧道結(jié)層304中的至少一者的易磁化軸磁性隧道結(jié)磁性退火使圖4中所示的隨后形成的磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402的磁場定向?qū)?zhǔn)。硬掩模306可形成于磁性隧道結(jié)層304上方。舉例來說，硬掩模306可由沉積于磁性隧道結(jié)層 304上的材料形成。光致抗蝕劑308可形成于硬掩模306上方且經(jīng)圖案化以對圖4中所示的磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402進行圖案化。舉例來說，光致抗蝕劑308可由沉積于硬掩模306上的材料形成且可通過光刻技術(shù)來圖案化。參看圖4，描繪了制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的工藝中的至少一個階段的第四說明性圖式且大體上將其指定為400。磁性隧道結(jié)(MTJ)結(jié)構(gòu)402可形成于底部電極302上方，且也可形成為從底部溝槽202中的銅偏移以不重疊底部溝槽202中的銅。磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402可各自具有MTJ軸420，所述MTJ軸420從鄰近銅填充型底部溝槽202的法向軸220 偏移某一偏移430。MTJ軸420為結(jié)構(gòu)軸，且可與或可不與MTJ磁化軸422重合。對于平面內(nèi)磁化來說，MTJ磁化軸422可為大體上水平的且大體上平行于勢壘層406，其中MTJ磁化軸422可與頁面平行(如所示)或垂直于頁面。對于垂直MTJ (未圖示)的平面外磁化來說，MTJ磁化軸422可大體上平行于MTJ軸420。將磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402形成為從底部溝槽 202中的銅偏移且不重疊底部溝槽202中的銅可保護磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402使其免受底部溝槽202中的銅的表面粗糙度影響。在特定實施例中，MTJ軸420從法向軸220的偏移430 大于磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402的寬度?？蛇x擇偏移430以確保磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402形成于底部罩蓋層106上方且不延伸于銅墊230上方。磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402可包括反鐵磁性層(AFM) (未圖示)、固定層404、勢壘層406、自由層408及MTJ罩蓋層(未圖示)。磁性隧道結(jié)密封層410可形成于磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402上方并鄰近于其處及形成于底部電極302上方。舉例來說，磁性隧道結(jié)密封層410可由沉積于磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402上并鄰近于其處及沉積于底部電極302上的材料形成。在特定實施例中，磁性隧道結(jié)密封層 410包括氮化硅(SiN)或碳化硅(SiC等)。第二絕緣層412可形成于磁性隧道結(jié)密封層 410上方。舉例來說，第二絕緣層412可由沉積于磁性隧道結(jié)密封層410上方的材料形成。參看圖5，描繪了在制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的工藝中的至少一個階段的第五說明性圖式且大體上將其指定為500?？蓪Φ诙^緣層412進行平面化且可打開磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402的頂部504。頂部電極502可形成于經(jīng)平面化的第二絕緣層412上方及磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402的頂部504上方。舉例來說，頂部電極502可由沉積于經(jīng)平面化的第二絕緣層412上及磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402的頂部504上的材料形成。在特定實施例中，頂部電極502 包括鉭及氮化鉭中的至少一者。硬掩模及光致抗蝕劑506可形成于頂部電極502上方且經(jīng)圖案化以對頂部電極 502及底部電極302進行圖案化。舉例來說，硬掩模及光致抗蝕劑506可由沉積于頂部電極 502上的材料形成且可通過光刻技術(shù)來圖案化。參看圖6，描繪了在制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的工藝中的至少一個階段的第六說明性圖式且大體上將其指定為600。頂部電極502及底部電極302可根據(jù)圖5的硬掩模及光致抗蝕劑506的圖案化而進行圖案化。在MRAM區(qū)域108中，在未受圖5的硬掩模及光致抗蝕劑506保護的那些區(qū)域中，所有層可能已被向下移除到底部罩蓋層106。在邏輯區(qū)域 110中，所有層可能已被向下移除到底部罩蓋層106及底部溝槽202中的銅。邏輯罩蓋層602可形成于底部罩蓋層106上方，所述邏輯罩蓋層602鄰近于磁性隧道結(jié)密封層410、鄰近于第二絕緣層412且位于經(jīng)圖案化的頂部電極502上方。舉例來說，邏輯罩蓋層602可由沉積于底部罩蓋層106上、鄰近于磁性隧道結(jié)密封層410、鄰近于第二絕緣層412及位于經(jīng)圖案化的頂部電極502上的材料形成。在MRAM區(qū)域108中，邏輯罩蓋層602可密封磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402。在邏輯區(qū)域110中，邏輯罩蓋層602可形成于底部罩蓋層106上方及底部溝槽202中的銅上方。舉例來說，在邏輯區(qū)域110中，邏輯罩蓋層602 可由沉積于底部罩蓋層106上及底部溝槽202中的銅上的材料形成。在邏輯區(qū)域110中， 邏輯罩蓋層602可密封底部溝槽202中的銅。在特定實施例中，邏輯罩蓋層602包括碳化硅(SiC)或氮化硅(SiN等)?？稍谶壿嬚稚w層602上方形成第三絕緣層604并對所述第三絕緣層604進行平面化。舉例來說，第三絕緣層604可由沉積于邏輯罩蓋層602上且經(jīng)平面化的材料形成。參看圖7，描繪了在制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的工藝中的至少一個階段的第七說明性圖式且大體上將其指定為700?？蓤?zhí)行第二銅鑲嵌工藝以在第三絕緣層604中打開頂部溝槽702及打開通往經(jīng)圖案化的頂部電極502的頂部通孔704及通往底部溝槽202中的銅的邏輯通孔706中的至少一者，在頂部溝槽702中及在頂部通孔704及邏輯通孔706 中的所述至少一者中鍍銅或以其它方式沉積銅，且執(zhí)行銅化學(xué)機械平面化。在特定實施例中，可在共同工藝階段中一起形成頂部通孔704及邏輯通孔706。與在單獨工藝階段中形成頂部通孔704及邏輯通孔706相比，在共同工藝階段中一起形成頂部通孔704及邏輯通孔706節(jié)省了額外光刻掩蔽步驟。在替代性實施例中，可獨立于邏輯通孔706而選擇性地打開通往磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402的邏輯罩蓋層602的頂部通孔704。在特定實施例中，最終罩蓋層708可形成于頂部溝槽702中的銅上方及第三絕緣層604上方。舉例來說，最終罩蓋層708可由沉積于頂部溝槽702中的銅上及第三絕緣層604上的材料形成?？尚纬砂ńY(jié)構(gòu)712的設(shè)備710，所述結(jié)構(gòu)712包括圍繞金屬墊(例如，銅墊230) 的底部罩蓋層106。設(shè)備710還包括磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置714，所述MTJ裝置714包括耦合到結(jié)構(gòu)712的底部電極302，所述MTJ裝置714包括位于磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402中的磁性隧道結(jié)層、頂部電極502及邏輯罩蓋層602，其中所述MTJ裝置714相對于金屬墊(例如，銅墊230)偏移。在特定實施例中，偏移430界定在平行于金屬墊的表面(例如，銅墊230的表面)的方向上的距離，所述表面大體上平行于襯底102且距襯底102最遠(yuǎn)。在特定實施例中，在形成銅填充型底部溝槽202之前形成底部罩蓋層106。磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402中的磁性隧道結(jié)層可不重疊銅墊230。在特定實施例中，MTJ裝置714的磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402中的磁性隧道結(jié)層不位于銅墊230正上方。參看圖8，描繪了在制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的工藝中的至少一個階段的第八說明性圖式且大體上將其指定為800。在特定實施例中，頂部通孔704的高度為可調(diào)整的。 圖7及圖8展示具有可根據(jù)處理要求及層厚度而調(diào)整的不同高度的頂部通孔704。頂部通孔704通過蝕刻(舉例來說)的形成終止于磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402的邏輯罩蓋層602處。類似地，邏輯通孔706通過蝕刻(舉例來說)的形成終止于位于底部溝槽202中的銅上的邏輯罩蓋層602處。金屬溝槽蝕刻將突破頂部通孔704及邏輯通孔706的邏輯罩蓋層602。接著，金屬電鍍或沉積可將金屬填充到頂部通孔704、邏輯通孔706及頂部溝槽702中。金屬化學(xué)機械平面化(CMP)工藝將移除頂部溝槽702上方的額外金屬膜。圖9為形成磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的方法的第一說明性實施例900的流程圖。在第一說明性實施例900中，所述方法包括在902處在結(jié)構(gòu)上形成磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置，所述結(jié)構(gòu)包括底部罩蓋層及具有法向軸的底部金屬填充型溝槽，所述磁性隧道結(jié)裝置包括底部電極、磁性隧道結(jié)層、磁性隧道結(jié)密封層、頂部電極及邏輯罩蓋層，所述磁性隧道結(jié)裝置具有從法向軸偏移的MTJ軸。在特定實施例中，金屬填充型底部溝槽202大體上填充有銅。 在特定實施例中，金屬填充型底部溝槽202形成銅墊230，其中底部電極302的至少一部分形成于銅墊230上。舉例來說，圖7的磁性隧道結(jié)裝置714可形成于圖7的結(jié)構(gòu)712上，所述結(jié)構(gòu)712 包括圖1的底部罩蓋層106及圖2的填充有銅且具有法向軸220的底部溝槽202。圖7的磁性隧道結(jié)裝置714可包括圖3的底部電極302、位于圖4的磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402中的磁性隧道結(jié)層、圖4的磁性隧道結(jié)密封層410、圖5的頂部電極502及圖6的邏輯罩蓋層602。 圖7的磁性隧道結(jié)裝置714可具有從法向軸220偏移所述偏移430的MTJ軸420。在特定實施例中，在形成圖2的銅填充型底部溝槽202之前形成圖1的底部罩蓋層106。所述方法還包括在904處在邏輯罩蓋層上方形成絕緣層并對所述絕緣層進行平面化。舉例來說，圖6的第三絕緣層604可形成于圖6的邏輯罩蓋層602上方且經(jīng)平面化。所述方法進一步包括在906處執(zhí)行銅鑲嵌工藝以在絕緣層中打開頂部溝槽、打開通往頂部電極的頂部通孔或通往底部金屬填充型溝槽中的金屬的邏輯通孔或打開頂部通孔及邏輯通孔，在頂部溝槽中及頂部通孔中或在邏輯通孔中或在頂部通孔中及邏輯通孔中沉積銅，且執(zhí)行對所沉積銅的銅化學(xué)機械平面化。舉例來說，可執(zhí)行第二銅鑲嵌工藝以在圖 6的第三絕緣層604中打開圖7的頂部溝槽702、打開通往圖5的頂部電極502的圖7的頂部通孔704或通往圖2的底部溝槽202中的銅的圖7的邏輯通孔706或打開頂部通孔704 及邏輯通孔706，在頂部溝槽702中及頂部通孔704中或在邏輯通孔706中或在頂部通孔 704中及邏輯通孔706中鍍銅，且執(zhí)行對銅的銅化學(xué)機械平面化。圖10為形成磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的方法的第二說明性實施例的第一部分1000 的流程圖。在第二說明性實施例的第一部分1000中，所述方法包括在1002處在襯底上方形成第一絕緣層。舉例來說，圖1的第一絕緣層104可形成于圖1的襯底102上方。所述方法還包括在1004處在第一絕緣層上方形成底部罩蓋層。舉例來說，圖1的底部罩蓋層106 可形成于圖1的第一絕緣層104上方。所述方法進一步包括在1006處執(zhí)行第一銅鑲嵌工藝以在第一絕緣層中打開底部溝槽及底部通孔，在底部溝槽及底部通孔中鍍銅，且執(zhí)行銅化學(xué)機械平面化(CMP)，所述銅填充型底部溝槽各自具有法向軸。舉例來說，可執(zhí)行第一銅鑲嵌工藝以在圖1的第一絕緣層104中打開圖2的底部金屬溝槽202及圖2的底部通孔204，在底部金屬溝槽202中及底部通孔204中鍍銅，且執(zhí)行銅化學(xué)機械平面化，所述銅填充型底部溝槽各自具有法向軸 220。所述方法還包括在1008處在底部罩蓋層上方及銅填充型底部溝槽上方形成底部電極、在1010處在底部電極上方形成磁性隧道結(jié)層、在1012處在磁性隧道結(jié)層上方形成硬掩模及在1014處對磁性隧道結(jié)(MTJ)結(jié)構(gòu)進行圖案化，所述MTJ結(jié)構(gòu)各自具有從鄰近銅填充型底部溝槽的法向軸偏移的MTJ軸。舉例來說，圖3的底部電極302可形成于圖1的底部罩蓋層106上方及圖2的銅填充型底部溝槽202上方，圖3的磁性隧道結(jié)層304可形成于圖3的底部電極302上方，圖3的硬掩模306可形成于磁性隧道結(jié)層304上方，且圖3的硬掩模306及光致抗蝕劑308可用以對圖4的磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402進行圖案化以不重疊銅填充型底部溝槽202。磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402中的每一者可具有從鄰近銅填充型底部溝槽202 的法向軸220偏移430的MTJ軸420。所述方法進一步包括在1016處在磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)上方并鄰近于其處及底部電極上方形成磁性隧道結(jié)密封層。舉例來說，圖4的磁性隧道結(jié)密封層410可形成于圖4的磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402上方并鄰近于其處及形成于圖3的底部電極302上方。所述方法還包括在1018處在磁性隧道結(jié)密封層上方形成第二絕緣層。舉例來說，圖4的第二絕緣層412可形成于圖4的磁性隧道結(jié)密封層410上方。圖11為形成磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的方法的第二說明性實施例的第二部分1100 的流程圖。在第二說明性實施例的第二部分1100中，所述方法包括在1102處對第二絕緣層進行平面化及打開磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的頂部、在1104處在經(jīng)平面化的第二絕緣層上方及磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的頂部上方形成頂部電極及在1106處對頂部電極及底部電極進行圖案化。 舉例來說，圖4的第二絕緣層412可經(jīng)平面化，從而打開圖4的磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402的圖5 的頂部504，圖5的頂部電極502可形成于圖4的經(jīng)平面化的第二絕緣層412上方及圖4的磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)402的圖5的頂部504上方，且圖5的硬掩模及光致抗蝕劑506可經(jīng)圖案化及使用以對圖5的頂部電極502及圖3的底部電極302進行圖案化。所述方法進一步包括在1108處在底部罩蓋層上方形成邏輯罩蓋層，所述邏輯罩蓋層鄰近于磁性隧道結(jié)密封層、 鄰近于第二絕緣層且位于經(jīng)圖案化的頂部電極上方。舉例來說，圖6的邏輯罩蓋層602可形成于圖1的底部罩蓋層106上方、鄰近于圖4的磁性隧道結(jié)密封層410、鄰近于圖4的第二絕緣層412及位于圖5的經(jīng)圖案化的頂部電極502上方。所述方法還包括在1110處在邏輯罩蓋層上方形成第三絕緣層并對第三絕緣層進行平面化，及在1112處執(zhí)行第二銅鑲嵌工藝以打開通往經(jīng)圖案化的頂部電極的頂部通孔及通往銅填充型底部溝槽中的一者的邏輯通孔中的至少一者且在第三絕緣層中打開頂部溝槽，在頂部溝槽中及在頂部通孔及邏輯通孔中的所述至少一者中鍍銅，且執(zhí)行銅化學(xué)機械平面化。舉例來說，可在圖6的邏輯罩蓋層602上方形成圖6的第三絕緣層604并對所述第三絕緣層604進行平面化，且可執(zhí)行第二銅鑲嵌工藝以打開通往圖5的經(jīng)圖案化的頂部電極502的圖7的頂部通孔704及通往圖2的銅填充型底部溝槽202的圖7的邏輯通孔 706中的至少一者且在圖6的第三絕緣層604中打開圖7的頂部溝槽702，在頂部溝槽702 中及在頂部通孔704及邏輯通孔706中的所述至少一者中鍍銅，且執(zhí)行銅化學(xué)機械平面化。圖12為系統(tǒng)1200的特定實施例的框圖，所述系統(tǒng)1200包括具有具偏移的MTJ軸及邏輯罩蓋層的MTJ結(jié)構(gòu)的模塊1264。系統(tǒng)1200可實施于便攜式電子裝置中，且包括耦合到計算機可讀媒體(例如，存儲器1232)的處理器1210(例如，數(shù)字信號處理器(DSP))，所述計算機可讀媒體存儲計算機可讀指令(例如，軟件1266)。系統(tǒng)1200包括具有具偏移的 MTJ軸及邏輯罩蓋層的MTJ結(jié)構(gòu)的模塊1沈4。在說明性實例中，具有具偏移的MTJ軸及邏輯罩蓋層的MTJ結(jié)構(gòu)的模塊1264包括根據(jù)圖9到圖11的實施例中的任一者或其任何組合產(chǎn)生的圖7的MTJ結(jié)構(gòu)。具有具偏移的MTJ軸及邏輯罩蓋層的MTJ結(jié)構(gòu)的模塊1264可位于處理器1210中或可為單獨裝置或電路(未圖示)。在特定實施例中，如圖12中所示，數(shù)字信號處理器(DSP) 1210可存取具有具偏移的MTJ軸及邏輯罩蓋層的MTJ結(jié)構(gòu)的模塊1沈4。 在另一特定實施例中，存儲器1232包括STT-MRAM存儲器陣列，所述STT-MRAM存儲器陣列包括具有具偏移的MTJ軸及邏輯罩蓋層的MTJ結(jié)構(gòu)的模塊1264。相機接口 1268耦合到處理器1210且還耦合到相機(例如，攝像機1270)。顯示控制器12 耦合到處理器1210且耦合到顯示裝置12觀。編碼器/解碼器(編解碼器)1234 也可耦合到處理器1210。揚聲器1236及麥克風(fēng)1238可耦合到編解碼器1234。無線接口 1240可耦合到處理器1210且耦合到無線天線1242。在特定實施例中，處理器1210、顯示控制器1226、存儲器1232、編解碼器1234、無線接口 1240及相機接口 1268包括在系統(tǒng)級封裝(system-in-package)或芯片上系統(tǒng)裝置 1222中。在特定實施例中，輸入裝置1230及電力供應(yīng)器1244耦合到芯片上系統(tǒng)裝置1222。 此外，在特定實施例中，如圖12中所說明，顯示裝置1228、輸入裝置1230、揚聲器1236、麥克風(fēng)1238、無線天線1M2、攝像機1270及電力供應(yīng)器1244位于芯片上系統(tǒng)裝置1222外部。然而，顯示裝置1228、輸入裝置1230、揚聲器1236、麥克風(fēng)1238、無線天線1242、攝像機 1270及電力供應(yīng)器1244中的每一者可耦合到芯片上系統(tǒng)裝置1222的組件，例如接口或控制器。前述揭示的裝置及功能性(例如，圖7的裝置，圖9、圖10或圖11的方法，或其任何組合)可經(jīng)設(shè)計并配置成存儲于計算機可讀媒體上的計算機文件(例如，RTL、⑶SII、 GERBER等)。可將一些或所有此些文件提供給基于此些文件來制造裝置的制造處置者。所得產(chǎn)品包括半導(dǎo)體晶片，所述半導(dǎo)體晶片接著被切割為半導(dǎo)體裸片且封裝成半導(dǎo)體芯片。 所述半導(dǎo)體芯片接著用于電子裝置中。圖13描繪電子裝置制造工藝1300的特定說明性實施例。在制造工藝1300中接收物理裝置信息1302 (例如，在研究計算機1306處)。物理裝置信息1302可包括表示半導(dǎo)體裝置(例如，圖7的MTJ裝置714)的至少一個物理屬性的設(shè)計信息。舉例來說，物理裝置信息1302可包括物理參數(shù)、材料特性及經(jīng)由耦合到研究計算機1306的用戶接口 1304而輸入的結(jié)構(gòu)信息。研究計算機1306包括耦合到計算機可讀媒體(例如，存儲器1310)的處理器1308(例如，一個或一個以上處理核心)。存儲器 1310可存儲計算機可讀指令，所述計算機可讀指令可執(zhí)行以致使處理器1308變換物理裝置信息1302從而遵從文件格式并產(chǎn)生庫文件1312。在特定實施例中，庫文件1312包括至少一個數(shù)據(jù)文件，所述至少一個數(shù)據(jù)文件包括經(jīng)變換的設(shè)計信息。舉例來說，庫文件1312可包括被提供用于與電子設(shè)計自動化(EDA) 工具1320 —起使用的半導(dǎo)體裝置(包括圖7的MTJ裝置714)庫?？稍谠O(shè)計計算機1314處結(jié)合EDA工具1320來使用庫文件1312，所述設(shè)計計算機 1314包括耦合到存儲器1318的處理器1316(例如，一個或一個以上處理核心)。EDA工具 1320可作為處理器可執(zhí)行指令而存儲于存儲器1318處，以使設(shè)計計算機1314的用戶能夠使用庫文件1312的圖7的MTJ裝置714設(shè)計電路。舉例來說，設(shè)計計算機1314的用戶可經(jīng)由耦合到設(shè)計計算機1314的用戶接口 13M而輸入電路設(shè)計信息1322。電路設(shè)計信息 1322可包括表示半導(dǎo)體裝置(例如，圖7的MTJ裝置714)的至少一個物理屬性的設(shè)計信息。為了說明，電路設(shè)計屬性可包括特定電路的識別及與電路設(shè)計中的其它元件的關(guān)系、定位信息、特征大小信息、互連信息，或表示半導(dǎo)體裝置的物理屬性的其它信息。
設(shè)計計算機1314可經(jīng)配置以變換設(shè)計信息(包括電路設(shè)計信息132 從而遵從文件格式。為了說明，文件形成可包括數(shù)據(jù)庫二進制文件格式，所述格式表示平面幾何形狀、文本標(biāo)簽及關(guān)于呈分層格式(例如，圖形數(shù)據(jù)系統(tǒng)(GDSII)文件格式)的電路布局的其它信息。設(shè)計計算機1314可經(jīng)配置以產(chǎn)生包括經(jīng)變換的設(shè)計信息的數(shù)據(jù)文件(例如，除其它電路或信息之外還包括描述圖7的MTJ裝置714的信息的⑶SII文件1326)。為了說明， 數(shù)據(jù)文件可包括對應(yīng)于芯片上系統(tǒng)(SOC)的信息，所述SOC包括圖7的MTJ裝置714且還包括SOC內(nèi)的額外電子電路及組件。可在制造過程13 處接收⑶SII文件13 以根據(jù)⑶SII文件13 中的經(jīng)變換的信息來制造圖7的MTJ裝置714。舉例來說，裝置制造過程可包括將⑶SII文件13 提供給掩模制造商1330以生產(chǎn)經(jīng)說明為代表性掩模1332的一個或一個以上掩模，例如待用于光刻處理的掩模?？稍谥圃爝^程期間使用掩模1332以產(chǎn)生一個或一個以上晶片1334，所述一個或一個以上晶片1334可被測試并分離為裸片，例如代表性裸片1336。裸片1336包括包含圖7的MTJ裝置714的電路。為了說明，制造過程13 可包括并入有處理器的至少一個計算機，所述處理器執(zhí)行存儲于計算機可讀有形存儲媒體(例如，存儲器裝置)處的指令以執(zhí)行圖9的方法或圖 10到圖11的方法。所述計算機可耦合到一個或一個以上半導(dǎo)體制造裝置，且經(jīng)配置以執(zhí)行指令以起始在結(jié)構(gòu)上形成磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置，所述結(jié)構(gòu)包括底部罩蓋層及具有法向軸的底部金屬填充型溝槽。磁性隧道結(jié)裝置包括底部電極、磁性隧道結(jié)層、磁性隧道結(jié)密封層、頂部電極及邏輯罩蓋層。磁性隧道結(jié)裝置具有從法向軸偏移的MTJ軸。所述計算機還可經(jīng)配置以執(zhí)行存儲于計算機可讀媒體處的指令以起始在邏輯罩蓋層上方形成絕緣層并對所述絕緣層進行平面化。所述計算機還可經(jīng)配置以執(zhí)行存儲于計算機可讀媒體處的指令以起始銅鑲嵌工藝以在絕緣層中打開頂部溝槽、打開通往頂部電極的頂部通孔、打開通往底部金屬填充型溝槽中的金屬的邏輯通孔或打開頂部通孔及邏輯通孔，在頂部溝槽中及頂部通孔中、在邏輯通孔中或在頂部通孔中及邏輯通孔中沉積銅，且執(zhí)行對所沉積銅的銅化學(xué)機械平面化?？蓪⒙闫?336提供給封裝過程1338，在所述封裝過程1338中，將裸片1336并入到代表性封裝1340中。舉例來說，封裝1340可包括單一裸片1336或多個裸片(例如，系統(tǒng)級封裝(SiP)布置)。封裝1340可經(jīng)配置以符合一個或一個以上標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，例如聯(lián)合電子裝置工程委員會(JEDEC)標(biāo)準(zhǔn)?？蓪㈥P(guān)于封裝1340的信息散布給各個產(chǎn)品設(shè)計者(例如，經(jīng)由存儲于計算機1346 處的組件庫)。計算機1346可包括耦合到存儲器1350的處理器1348 (例如，一個或一個以上處理核心)。印刷電路板(PCB)工具可作為處理器可執(zhí)行指令而存儲于存儲器1350處， 以處理經(jīng)由用戶接口 1344而從計算機1346的用戶接收的PCB設(shè)計信息1342。PCB設(shè)計信息1342可包括封裝半導(dǎo)體裝置在電路板上的物理定位信息，所述封裝半導(dǎo)體裝置對應(yīng)于包括圖7的MTJ裝置714的封裝1340。計算機1346可經(jīng)配置以變換PCB設(shè)計信息1342從而產(chǎn)生數(shù)據(jù)文件，例如GERBER 文件1352，GERBER文件1352具有包括封裝半導(dǎo)體裝置在電路板上的物理定位信息以及電子連接(例如，跡線及通孔)的布局的數(shù)據(jù)，其中所述封裝半導(dǎo)體裝置對應(yīng)于包括圖7的 MTJ裝置714的封裝1340。在其它實施例中，由經(jīng)變換的PCB設(shè)計信息所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件可具有不同于GERBER格式的格式?？稍诎褰M裝過程13M處接收GERBER文件1352并使用GERBER文件1352以生產(chǎn)根據(jù)存儲于GERBER文件1352內(nèi)的設(shè)計信息所制造的PCB (例如，代表性PCB 1356)。舉例來說，可將GERBER文件1352上載到一個或一個以上機器以用于執(zhí)行PCB生產(chǎn)工藝的各種步驟。PCB 1356可填入有包括封裝1340的電子組件以形成代表性印刷電路組合件 (PCA)1358?？稍诋a(chǎn)品制造過程1360處接收PCA 1358且將PCA 1358集成到一個或一個以上電子裝置(例如，第一代表性電子裝置1362及第二代表性電子裝置1364)中。作為說明性、非限制性實例，第一代表性電子裝置1362、第二代表性電子裝置1364或兩者可選自以下各項的群組機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、個人數(shù)字助理(PDA)、固定位置數(shù)據(jù)單元及計算機。作為另一說明性、非限制性實例，電子裝置1362 及1364中的一者或一者以上可為例如移動電話等遠(yuǎn)程單元、手持式個人通信系統(tǒng)(PCS) 單元、例如個人數(shù)據(jù)助理等便攜式數(shù)據(jù)單元、具備全球定位系統(tǒng)(GPQ功能的裝置、導(dǎo)航裝置、例如儀表讀取設(shè)備等固定位置數(shù)據(jù)單元，或存儲或檢索數(shù)據(jù)或計算機指令的任何其它裝置，或其任何組合。盡管圖13根據(jù)本發(fā)明的教示說明遠(yuǎn)程單元，但本發(fā)明并不限于這些示范性所說明單元。本發(fā)明的實施例可合適地用于包括有源集成電路的任何裝置中，所述集成電路包括存儲器及芯片上電路。因此，如說明性工藝1300中所描述，可制造、處理圖7的MTJ裝置714并將其并入到電子裝置中。關(guān)于圖1到圖11所揭示的實施例的一個或一個以上方面可包括于各種處理階段處，例如在庫文件1312、⑶SII文件13 及GERBER文件1352內(nèi)，以及存儲于研究計算機1306的存儲器1310、設(shè)計計算機1314的存儲器1318、計算機1346的存儲器1350、 在各種階段處(例如，在板組裝過程13M處)所使用的一個或一個以上其它計算機或處理器(未圖示)的存儲器處，且還并入到一個或一個以上其它物理實施例中，例如掩模1332、 裸片1336、封裝1340、PCA 1358、例如原型電路或裝置(未圖示)等其它產(chǎn)品或其任何組合。舉例來說，GDSII文件13 或制造過程13 可包括存儲可由計算機執(zhí)行的指令的計算機可讀有形媒體，所述指令包括可由計算機執(zhí)行以起始圖7的MTJ裝置714的形成的指令。盡管描繪了從物理裝置設(shè)計到最終產(chǎn)品的各種代表性生產(chǎn)階段，但在其它實施例中，可使用較少階段或可包括額外階段。類似地，可通過單一實體或通過執(zhí)行工藝1300的各種階段的一個或一個以上實體來執(zhí)行工藝1300。技術(shù)人員將進一步了解，結(jié)合本文中所揭示的實施例所描述的各種說明性邏輯塊、配置、模塊、電路及方法步驟可實施為電子硬件、由處理單元執(zhí)行的計算機軟件或兩者的組合。上文已大體上在其功能性方面描述了各種說明性組件、塊、配置、模塊、電路及步驟。將所述功能性實施為硬件還是可執(zhí)行處理指令取決于特定應(yīng)用及強加于整個系統(tǒng)的設(shè)計約束。熟練的技術(shù)人員可針對每一特定應(yīng)用以不同方式實施所描述的功能性，但所述實施方案決策不應(yīng)理解為會引起脫離本發(fā)明的范圍。結(jié)合本文中所揭示的實施例所描述的方法或算法的步驟可直接以硬件、以由處理器執(zhí)行的軟件模塊或以兩者的組合來體現(xiàn)。軟件模塊可駐留于隨機存取存儲器(RAM)、磁阻性隨機存取存儲器(MRAM)、自旋扭矩轉(zhuǎn)移磁阻性隨機存取存儲器(STT-MRAM)、快閃存儲器、只讀存儲器(ROM)、可編程只讀存儲器(PR0M)、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、寄存器、硬盤、可裝卸式磁盤、壓縮光盤只讀存儲器 (CD-ROM)或此項技術(shù)中已知的任何其它形式的存儲媒體中。示范性存儲媒體耦合到處理器，使得所述處理器可從所述存儲媒體讀取信息及將信息寫入到所述存儲媒體。在替代方案中，存儲媒體可與處理器成一體式。所述處理器及所述存儲媒體可駐留于專用集成電路 (ASIC)中。所述ASIC可駐留于計算裝置或用戶終端中。在替代方案中，所述處理器及所述存儲媒體可作為離散組件駐留于計算裝置或用戶終端中。 提供對所揭示的實施例的先前描述以使所屬領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠制作或使用所揭示的實施例。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易明白對這些實施例的各種修改，且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，本文中所定義的原理可應(yīng)用于其它實施例。因此，本發(fā)明并不希望限于本文中所展示的實施例，而是應(yīng)被賦予可與如由所附權(quán)利要求書定義的原理及新穎特征一致的最廣范圍。
權(quán)利要求
1.一種方法，其包含在結(jié)構(gòu)上形成磁性隧道結(jié)MTJ裝置，所述結(jié)構(gòu)包含底部罩蓋層及具有法向軸的底部金屬填充型溝槽，所述磁性隧道結(jié)裝置包含底部電極、磁性隧道結(jié)層、磁性隧道結(jié)密封層、頂部電極及邏輯罩蓋層，所述磁性隧道結(jié)裝置具有從所述法向軸偏移的MTJ軸； 在所述邏輯罩蓋層上方形成絕緣層并對所述絕緣層進行平面化；及執(zhí)行銅鑲嵌工藝以在所述絕緣層中打開頂部溝槽、打開通往所述頂部電極的頂部通孔、打開通往所述底部金屬填充型溝槽中的金屬的邏輯通孔或打開所述頂部通孔及所述邏輯通孔，在所述頂部溝槽中及所述頂部通孔中、在所述邏輯通孔中或在所述頂部通孔中及所述邏輯通孔中沉積銅，且執(zhí)行對所述所沉積銅的銅化學(xué)機械平面化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述MTJ軸從所述法向軸的所述偏移大于所述磁性隧道結(jié)層的寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述底部金屬填充型溝槽大體上填充有銅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述底部金屬填充型溝槽形成銅墊，且其中所述底部電極的至少一部分形成于所述銅墊上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述磁性隧道結(jié)層并非位于所述銅墊上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在共同工藝階段中形成所述頂部通孔及所述邏輯通孑L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述磁性隧道結(jié)層中的至少一者的易磁化軸磁性隧道結(jié)磁性退火使所述磁性隧道結(jié)裝置的磁場定向?qū)?zhǔn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述底部罩蓋層包含碳化硅或氮化硅。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在形成所述底部金屬填充型溝槽之前形成所述底部罩蓋層ο
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述磁性隧道結(jié)密封層包含氮化硅或碳化硅。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述底部電極包含鉭或氮化鉭，且其中所述頂部電極包含鉭或氮化鉭。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述邏輯罩蓋層包含碳化硅或氮化硅。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述頂部通孔的高度為可調(diào)整的。
14.一種設(shè)備，其包含通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法形成的半導(dǎo)體裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其集成于至少一個半導(dǎo)體裸片中。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其進一步包含選自由以下各項組成的群組的裝置 機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、個人數(shù)字助理PDA、固定位置數(shù)據(jù)單元及計算機，所述半導(dǎo)體裝置集成到所述裝置中。
17.一種設(shè)備，其包含結(jié)構(gòu)，其包含圍繞金屬墊的底部罩蓋層；及磁性隧道結(jié)MTJ裝置，其包含耦合到所述結(jié)構(gòu)的底部電極，所述MTJ裝置包含磁性隧道結(jié)層、頂部電極及邏輯罩蓋層，其中所述MTJ裝置相對于所述金屬墊而偏移。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述偏移在平行于所述金屬墊的表面的方向上界定一距離。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述磁性隧道結(jié)層中的至少一者的易磁化軸磁性隧道結(jié)磁性退火使所述磁性隧道結(jié)裝置的磁場定向?qū)?zhǔn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述底部罩蓋層包含碳化硅或氮化硅。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述底部電極包含鉭及氮化鉭中的至少一者。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述頂部電極包含鉭及氮化鉭中的至少一者。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述邏輯罩蓋層包含碳化硅或氮化硅。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其集成于至少一個半導(dǎo)體裸片中。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的設(shè)備，其進一步包含選自由以下各項組成的群組的裝置 機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、個人數(shù)字助理PDA、固定位置數(shù)據(jù)單元及計算機，所述至少一個半導(dǎo)體裸片集成到所述裝置中。
26.一種方法，其包含 在襯底上方形成第一絕緣層；在所述第一絕緣層上方形成底部罩蓋層；執(zhí)行第一銅鑲嵌工藝以在所述第一絕緣層中打開底部溝槽及底部通孔，在所述底部溝槽中及所述底部通孔中鍍銅，且執(zhí)行銅化學(xué)機械平面化，所述銅填充型底部溝槽各自具有法向軸；在所述底部罩蓋層上方及所述銅填充型底部溝槽上方形成底部電極； 在所述底部電極上方形成磁性隧道結(jié)層； 在所述磁性隧道結(jié)層上方形成硬掩模；對磁性隧道結(jié)MTJ結(jié)構(gòu)進行圖案化，所述MTJ結(jié)構(gòu)各自具有從鄰近銅填充型底部溝槽的所述法向軸偏移的MTJ軸；在所述磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)上方并鄰近于其處及所述底部電極上方形成磁性隧道結(jié)密封層；在所述磁性隧道結(jié)密封層上方形成第二絕緣層； 對所述第二絕緣層進行平面化且打開所述磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的頂部； 在所述經(jīng)平面化的第二絕緣層上方及所述磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的所述頂部上方形成頂部電極；對所述頂部電極及所述底部電極進行圖案化；在所述底部罩蓋層上方形成邏輯罩蓋層，所述邏輯罩蓋層鄰近于所述磁性隧道結(jié)密封層、鄰近于所述第二絕緣層且位于所述經(jīng)圖案化的頂部電極上方；在所述邏輯罩蓋層上方形成第三絕緣層并對所述第三絕緣層進行平面化；及執(zhí)行第二銅鑲嵌工藝以打開通往所述經(jīng)圖案化的頂部電極的頂部通孔及通往所述銅填充型底部溝槽中的一者的邏輯通孔中的至少一者且在所述第三絕緣層中打開頂部溝槽， 在所述頂部溝槽中及在所述頂部通孔及所述邏輯通孔中的所述至少一者中鍍銅，且執(zhí)行銅化學(xué)機械平面化。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，其進一步包含在所述頂部金屬溝槽中的所述銅上方及所述第三絕緣層上方形成最終罩蓋層。
28.一種方法，其包含第一步驟，其用于在結(jié)構(gòu)上形成磁性隧道結(jié)MTJ裝置，所述結(jié)構(gòu)包含底部罩蓋層及具有法向軸的底部金屬填充型溝槽，所述磁性隧道結(jié)裝置包含底部電極、磁性隧道結(jié)層、磁性隧道結(jié)密封層、頂部電極及邏輯罩蓋層，所述磁性隧道結(jié)裝置具有從所述法向軸偏移的MTJ 軸；第二步驟，其用于在所述邏輯罩蓋層上方形成絕緣層并對所述絕緣層進行平面化；及第三步驟，其用于執(zhí)行銅鑲嵌工藝以在所述絕緣層中打開頂部溝槽、打開通往所述頂部電極的頂部通孔、打開通往所述底部金屬填充型溝槽中的金屬的邏輯通孔或打開所述頂部通孔及所述邏輯通孔，在所述頂部溝槽中及所述頂部通孔中、在所述邏輯通孔中或在所述頂部通孔中及所述邏輯通孔中沉積銅，且執(zhí)行對所述所沉積銅的銅化學(xué)機械平面化。
29.一種方法，其包含接收表示半導(dǎo)體裝置的至少一個物理屬性的設(shè)計信息，所述半導(dǎo)體裝置包含 結(jié)構(gòu)，其包含圍繞金屬墊的底部罩蓋層；及磁性隧道結(jié)MTJ裝置，其包含耦合到所述結(jié)構(gòu)的底部電極，所述MTJ裝置包含磁性隧道結(jié)層、頂部電極及邏輯罩蓋層，其中所述MTJ裝置相對于所述金屬墊而偏移； 變換所述設(shè)計信息以遵從文件格式；及產(chǎn)生包含所述經(jīng)變換的設(shè)計信息的數(shù)據(jù)文件。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)文件包含GDSII格式。
31.一種方法，其包含接收包含對應(yīng)于半導(dǎo)體裝置的設(shè)計信息的數(shù)據(jù)文件；及根據(jù)所述設(shè)計信息制造所述半導(dǎo)體裝置，其中所述半導(dǎo)體裝置包含結(jié)構(gòu)，其包含圍繞金屬墊的底部罩蓋層；及磁性隧道結(jié)MTJ裝置，其包含耦合到所述結(jié)構(gòu)的底部電極，所述MTJ裝置包含磁性隧道結(jié)層、頂部電極及邏輯罩蓋層，其中所述MTJ裝置相對于所述金屬墊而偏移。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)文件具有GDSII格式。
33.一種方法，其包含接收設(shè)計信息，所述設(shè)計信息包含封裝半導(dǎo)體裝置在電路板上的物理定位信息， 所述封裝半導(dǎo)體裝置包含半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包含 結(jié)構(gòu)，其包含圍繞金屬墊的底部罩蓋層；及磁性隧道結(jié)MTJ裝置，其包含耦合到所述結(jié)構(gòu)的底部電極，所述MTJ裝置包含磁性隧道結(jié)層、頂部電極及邏輯罩蓋層，其中所述MTJ裝置相對于所述金屬墊而偏移；及變換所述設(shè)計信息以產(chǎn)生數(shù)據(jù)文件。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)文件具有GERBER格式。
35.一種方法，其包含接收包含設(shè)計信息的數(shù)據(jù)文件，所述設(shè)計信息包含封裝半導(dǎo)體裝置在電路板上的物理定位信息；及根據(jù)所述設(shè)計信息制造經(jīng)配置以接納所述封裝半導(dǎo)體裝置的所述電路板，其中所述封裝半導(dǎo)體裝置包含半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包含 結(jié)構(gòu)，其包含圍繞金屬墊的底部罩蓋層；及磁性隧道結(jié)MTJ裝置，其包含耦合到所述結(jié)構(gòu)的底部電極，所述MTJ裝置包含磁性隧道結(jié)層、頂部電極及邏輯罩蓋層，其中所述MTJ裝置相對于所述金屬墊而偏移。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)文件具有GERBER格式。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其進一步包含將所述電路板集成到選自由以下各項組成的群組的裝置中機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、個人數(shù)字助理PDA、固定位置數(shù)據(jù)單元及計算機。
38.一種設(shè)備，其包含用于起始在結(jié)構(gòu)上形成磁性隧道結(jié)MTJ裝置的裝置，所述結(jié)構(gòu)包含底部罩蓋層及具有法向軸的底部金屬填充型溝槽，所述磁性隧道結(jié)裝置包含底部電極、磁性隧道結(jié)層、磁性隧道結(jié)密封層、頂部電極及邏輯罩蓋層，所述磁性隧道結(jié)裝置具有從所述法向軸偏移的MTJ 軸；用于起始在所述邏輯罩蓋層上方形成絕緣層并對所述絕緣層進行平面化的裝置；及用于起始銅鑲嵌工藝以在所述絕緣層中打開頂部溝槽、打開通往所述頂部電極的頂部通孔、打開通往所述底部金屬填充型溝槽中的金屬的邏輯通孔或打開所述頂部通孔及所述邏輯通孔、在所述頂部溝槽中及所述頂部通孔中、在所述邏輯通孔中或在所述頂部通孔中及所述邏輯通孔中沉積銅且執(zhí)行對所述所沉積銅的銅化學(xué)機械平面化的裝置。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中所述用于起始形成所述MTJ裝置的裝置、所述用于起始形成所述絕緣層并對所述絕緣層進行平面化的裝置及所述用于起始所述銅鑲嵌工藝的裝置實施于集成到電子裝置中的處理器處。
40.一種設(shè)備，其包含用于進行保護以免于在絕緣層中形成凹口的第一保護裝置，所述第一保護裝置圍繞金屬墊；及磁性隧道結(jié)MTJ裝置，其包含用于將所述MTJ裝置耦合到所述金屬墊的裝置，其中所述MTJ裝置相對于所述金屬墊而偏移；磁性隧道結(jié)層；頂部電極；及用于密封所述MTJ裝置的第二保護裝置。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其集成于至少一個半導(dǎo)體裸片中。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其進一步包含選自由以下各項組成的群組的裝置 機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、個人數(shù)字助理PDA、固定位置數(shù)據(jù)單元及計算機，所述至少一個半導(dǎo)體裸片集成到所述裝置中。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種磁性隧道結(jié)MTJ裝置及制造方法。在特定實施例中，揭示一種方法，其包括在結(jié)構(gòu)上形成磁性隧道結(jié)MTJ裝置，所述結(jié)構(gòu)包括底部罩蓋層及具有法向軸的底部金屬填充型溝槽，所述磁性隧道結(jié)裝置包括底部電極、磁性隧道結(jié)層、磁性隧道結(jié)密封層、頂部電極及邏輯罩蓋層，所述磁性隧道結(jié)裝置具有從所述法向軸偏移的MTJ軸。
文檔編號H01L27/22GK102422421SQ201080020987
公開日2012年4月18日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月14日
發(fā)明者升·H·康, 朱曉春, 李霞 申請人:高通股份有限公司