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用于多步驟磁性隧道結(jié)(MTJ)蝕刻的替代導電硬掩模的制作方法與工藝

文檔序號:11735108閱讀:657來源:國知局
用于多步驟磁性隧道結(jié)(MTJ)蝕刻的替代導電硬掩模的制作方法與工藝
本公開一般涉及磁性隧道結(jié)(MTJ)器件。更具體地,本公開涉及制造高密度磁性隨機存取存儲器(MRAM)設(shè)備陣列。背景與常規(guī)的隨機存取存儲器(RAM)芯片技術(shù)不同,在磁性RAM(MRAM)中,通過存儲元件的磁化來存儲數(shù)據(jù)。存儲元件的基本結(jié)構(gòu)包括由薄的隧穿阻擋分隔開的金屬鐵磁層。通常,位于阻擋下方的鐵磁層(例如,釘扎層)具有固定在特定方向上的磁化。隧穿阻擋以上的鐵磁磁性層(例如,自由層)具有可被更改以表示或“1”或“0”的磁化方向。例如,在自由層磁化與固定層磁化反平行時可表示“1”。另外,在自由層磁化與固定層磁化平行時可表示“0”,反之亦然。具有固定層、隧穿層和自由層的一種此類器件是磁性隧道結(jié)(MTJ)。MTJ的電阻取決于自由層磁化和固定層磁化是彼此平行還是彼此反平行。存儲器設(shè)備(諸如MRAM)是從可個體尋址的MTJ陣列構(gòu)建的。為了將數(shù)據(jù)寫入常規(guī)MRAM,通過MTJ來施加超過臨界切換電流的寫電流。施加超過臨界切換電流的寫電流改變自由層的磁化方向。當寫電流以第一方向流動時,MTJ可被置于或者保持在第一狀態(tài),其中其自由層磁化方向和固定層磁化方向在平行取向上對準。當寫電流以與第一方向相反的第二方向流動時,MTJ可被置于或者保持在第二狀態(tài),其中其自由層磁化和固定層磁化呈反平行取向。為了讀取常規(guī)MRAM中的數(shù)據(jù),讀電流可經(jīng)由用于將數(shù)據(jù)寫入MTJ的相同電流路徑來流經(jīng)該MTJ。如果MTJ的自由層和固定層的磁化彼此平行地取向,則MTJ呈現(xiàn)平行電阻。該平行電阻不同于在自由層和固定層的磁化以反平行取向時MTJ將呈現(xiàn)的電阻(反平行)。在常規(guī)MRAM中,由MRAM的位單元中的MTJ的這兩個不同電阻定義兩種相異的狀態(tài)。這兩個不同的電阻表示由該MTJ存儲邏輯“0”值還是邏輯“1”值。MRAM是使用磁性元件的非易失性存儲器技術(shù)。例如,自旋轉(zhuǎn)移力矩磁阻隨機存取存儲器(STT-MRAM)使用當穿過薄膜(自旋過濾器)時變?yōu)樽孕龢O化的電子。STT-MRAM也被稱為自旋轉(zhuǎn)移力矩RAM(STT-RAM)、自旋力矩轉(zhuǎn)移磁化切換RAM(Spin-RAM)、和自旋動量轉(zhuǎn)移(SMT-RAM)。磁性隨機存取存儲器的位單元可被布置成包括存儲器元件(例如,MRAM情形中的MTJ)模式的一個或多個陣列。自旋轉(zhuǎn)移力矩磁性隨機存取存儲器(STT-MRAM)是具有非易失性優(yōu)勢的新興非易失性存儲器。具體地,STT-MARM以比片下動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)更高的速度操作。另外,STT-MRAM具有比嵌入式靜態(tài)隨機存取存儲器(eSRAM)更小的芯片尺寸、無限讀/寫耐久性、以及低陣列漏泄電流。概述根據(jù)本公開的一方面的制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的方法包括在該MTJ的第一導電硬掩模上、第一電極層上、以及磁性層上共形沉積第一間隔體層。第一間隔體層的第一部分被沉積在第一導電硬掩模的側(cè)壁上且該間隔體層的第二部分被沉積在第一導電硬掩模的表面上。該方法還包括選擇性地去除第一間隔體層的第二部分以在介電層內(nèi)創(chuàng)建凹槽,該凹槽與第一間隔體層的第一部分對準。根據(jù)本公開的這一方面,該方法還包括用導電材料填充凹槽以在第一間隔體層的第一部分上和第一導電硬掩模上形成第二導電硬掩模。根據(jù)本公開的一方面的MTJ裝置包括第二電極層上的第一導電硬掩模。第二電極層在MTJ層的堆疊上且電耦合至該MTJ層的堆疊。MTJ裝置包括第一導電硬掩模的側(cè)壁、第二電極層的側(cè)壁、以及MTJ層堆疊的表面上的第一間隔體。根據(jù)本公開的這一方面,MTJ裝置還包括與第一間隔體的側(cè)壁對準的第二導電硬掩模。第二導電硬掩模在第一導電硬掩模上并且在第一間隔體上。根據(jù)本公開的另一方面的MTJ裝備包括用于掩蓋耦合至MTJ層的堆疊的第一電極層以及用于提供至第一電極層的導電路徑的第一裝置。第一掩蓋裝置鄰接第一電極層。MTJ裝備還包括用于保護第一裝置的側(cè)壁的裝置。保護裝置鄰接第一裝置的側(cè)壁、第一電極層的側(cè)壁、以及MTJ層的堆疊的表面。根據(jù)本公開的這一方面,MTJ裝備還包括用于掩蓋MTJ磁性層的堆疊以及用于電耦合至第一導電路徑的第二裝置。第二裝置與第一裝置的側(cè)壁對準并鄰接第一裝置的表面。這已較寬泛地勾勒出本公開的特征和技術(shù)優(yōu)勢以便下面的詳細描述可以被更好地理解。本公開的附加特征和優(yōu)點將在下文描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該領(lǐng)會,本公開可容易地被用作修改或設(shè)計用于實施與本公開相同的目的的其他結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應認識到,這樣的等效構(gòu)造并不脫離所附權(quán)利要求中所闡述的本公開的教導。被認為是本公開的特性的新穎特征在其組織和操作方法兩方面連同進一步的目的和優(yōu)點在結(jié)合附圖來考慮以下描述時將被更好地理解。然而,要清楚理解的是,提供每一幅附圖均僅用于解說和描述目的,且無意作為對本公開的限定的定義。附圖簡述為了更全面地理解本公開,現(xiàn)在結(jié)合附圖參閱以下描述。圖1是連接至存取晶體管的磁性隧道結(jié)(MTJ)器件的示圖。圖2是包括MTJ的常規(guī)磁性隨機存取存儲器(MRAM)單元的概念圖。圖3是解說易受工藝有關(guān)損壞影響的MTJ堆疊的各部分的常規(guī)MTJ堆疊的示意橫截面視圖。圖4A-4B是解說用于保護MTJ堆疊免受工藝有關(guān)損壞的當前已知兩步驟蝕刻技術(shù)的部分制造的MTJ結(jié)構(gòu)的示意橫截面視圖。圖5A-5J是根據(jù)本公開的各方面的在制造期間的MTJ結(jié)構(gòu)的示意橫截面視圖。圖6是解說根據(jù)本公開的各方面的構(gòu)造MTJ結(jié)構(gòu)的示例性方法的工藝流程圖。圖7是示出其中可有利地采用本公開的配置的示例性無線通信系統(tǒng)的框圖。圖8是解說根據(jù)一種配置的用于半導體組件的電路、布局、以及邏輯設(shè)計的設(shè)計工作站的框圖。詳細描述以下結(jié)合附圖闡述的詳細描述旨在作為各種配置的描述,而無意表示可實踐本文中所描述的概念的僅有的配置。本詳細描述包括具體細節(jié)以便提供對各種概念的透徹理解。然而,對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是,沒有這些具體細節(jié)也可實踐這些概念。在一些實例中,以框圖形式示出眾所周知的結(jié)構(gòu)和組件以便避免淡化此類概念。如本文所述的,術(shù)語“和/或”的使用旨在代表“可兼性或”,而術(shù)語“或”的使用旨在代表“排他性或”。存儲器設(shè)備(諸如MRAM)是從可個體尋址的磁性隧道結(jié)(MTJ)陣列構(gòu)建的。MTJ堆疊可包括自由層、固定層和自由層與固定層之間的隧道阻擋層,以及一個或多個鐵磁層。MTJ堆疊易受在蝕刻工藝期間因蝕刻副產(chǎn)品的重新沉積而導致?lián)p壞的影響。例如,光致抗蝕劑的去除可包括諸如氧灰化之類的工藝。氧灰化可導致光致抗蝕劑去除工藝期間對硬掩模層(例如,電極層)的損壞。氧灰化還可導致對MTJ堆疊的自由層的側(cè)壁的上部分的損壞。蝕刻工藝從蝕刻MJT堆疊300的硬掩模層推進到蝕刻該堆疊的固定層(例如,釘扎)。當蝕刻工藝進展通過MTJ堆疊時,可導致對自由層314的側(cè)壁322的損壞。當蝕刻工藝進一步推進時,隧穿阻擋層的側(cè)壁的上部分和下部分也可被損壞。蝕刻工藝的非易失副產(chǎn)品還可沉淀為圍繞存儲器設(shè)備的MTJ的側(cè)壁重新沉積的薄膜。重新沉積的薄膜可充當沿側(cè)壁的漏泄路徑,由此降低了MTJ的磁阻(MR)率。此種工藝有關(guān)損壞可導致顯著降低的產(chǎn)率?,F(xiàn)有技術(shù)不提供用于保護MTJ免受至少所有這些工藝有關(guān)損壞的有效解決方案。描述了根據(jù)本公開的一方面的實現(xiàn)兩步驟MTJ蝕刻工藝的方法。在本公開的這一方面中,在第二蝕刻步驟期間保護間隔體。圖1解說了存儲器單元100,其包括耦合至存取晶體管104的磁性隧道結(jié)(MTJ)102。MTJ102的自由層110耦合至位線112。存取晶體管104耦合在MTJ102的固定層106與固定電勢節(jié)點122之間。隧道阻擋層114耦合在固定層106與自由層110之間。存取晶體管104包括耦合至字線118的柵極116??梢允褂煤铣煞磋F磁材料來形成固定層106和自由層110。例如,固定層106可包括多個材料層,其包括鈷鐵硼(CoFeB)層、釕(Ru)層和鈷鐵(CoFe)層。另外,自由層110可以是反鐵磁材料(諸如CoFeB),并且隧道阻擋層114可以是氧化鎂(MgO)。圖2解說了常規(guī)的STT-MRAM位單元200。STT-MRAM位單元200包括磁性隧道結(jié)(MTJ)存儲元件205、晶體管201、位線202和字線203。MTJ存儲元件例如由被非磁性薄絕緣層(隧穿阻擋)分隔開的至少兩個鐵磁層(釘扎層和自由層)形成,該至少兩個鐵磁層中的每一者可保持磁場或極化。來自兩個鐵磁層的電子因施加于鐵磁層的偏置電壓下的隧道效應而可穿透隧穿阻擋。自由層的磁性極化可被反轉(zhuǎn)從而釘扎層和自由層的極性或基本對準或相反。通過MTJ的電路徑的電阻取決于釘扎層和自由層的極化的對準而變化。電阻中的這一變化可被用于編程和讀取位單元200。STT-MRAM位單元200還包括源線204、感測放大器208、讀/寫電路系統(tǒng)206和位線參考207。如圖3中所示,常規(guī)的MTJ存儲元件一般形成在電極302(例如,底部電極)上,諸如半導體基板(例如,硅基板)。一個或多個晶種層(未示出)可形成在電極302上。一般,反鐵磁(AFM)層304首先形成在電極302上,且隨后第一鐵磁層形成在AFM層304上。第一鐵磁層以固定磁化“釘扎”以形成釘扎層。釘扎層可包括一個或多個層,諸如第一釘扎層306(例如,底部釘扎層)、耦合層308(通常由非磁性金屬形成,諸如釕(Ru))、以及第二釘扎層310(例如,頂部釘扎層)。包括絕緣體(例如,金屬氧化物)的隧穿阻擋層312形成在第二釘扎層310上。第二鐵磁層的自由層314直接形成在隧穿阻擋層312上。硬掩模層316(例如,鉭頂部電極)形成在自由層314上。在這一工藝中,MJT堆疊300經(jīng)受真空中的磁性退火工藝。隨后使用光刻技術(shù)將圖案施加于MTJ堆疊。光致抗蝕劑(圖3中未示出)形成在硬掩模層316上。經(jīng)圖案化的單元大小可能比最終大小更大。上述層中的每一者可包括一個或多個層或薄膜。接著,使用蝕刻工藝(諸如反應性離子蝕刻)來蝕刻MTJ堆疊300。該蝕刻工藝包括修整光致抗蝕劑的大小,圖案化硬掩模層316,去除光致抗蝕劑,蝕刻自由層314,蝕刻隧穿阻擋層312,蝕刻第一釘扎層306、耦合層308和第二釘扎層310,以及蝕刻AFM層304。接著,沉積鈍化層以保護MTJ存儲元件和層間電介質(zhì)(ILD)絕緣體層318。可連同低沉積溫度一起指定組合堆疊以保護MTJ并促進MTJ與ILD之間的粘合。最后,執(zhí)行平坦化和金屬化。MTJ堆疊300易受在蝕刻工藝期間因蝕刻副產(chǎn)品的重新沉積而導致的損壞的影響。例如,光致抗蝕劑的去除可包括諸如氧灰化之類的工藝。氧灰化可導致光致抗蝕劑去除工藝期間對硬掩模層316的損壞。氧灰化還可導致對自由層314的側(cè)壁的上部分320的損壞。如上所述,蝕刻工藝從蝕刻MJT堆疊300頂部的硬掩模層316向蝕刻該堆疊底部的釘扎層推進。當蝕刻工藝進展到向下更深入MTJ堆疊時,可導致對自由層314的側(cè)壁322的損壞。當蝕刻工藝進一步對該堆疊向下推進時,隧穿阻擋層312的側(cè)壁的上部分324和下部分326也可被損壞。蝕刻工藝的非易失副產(chǎn)品可沉淀為圍繞MTJ器件側(cè)壁的重新沉積的薄膜。重新沉積的薄膜可充當沿側(cè)壁的漏泄路徑,由此降低了MTJ的磁阻(MR)率。此種工藝有關(guān)損壞可導致顯著降低的產(chǎn)率。現(xiàn)有技術(shù)不提供用于保護MTJ免受上述至少所有工藝有關(guān)損壞的有效解決方案。一種用于減少重新沉積的薄膜的不利影響的技術(shù)是以淺角進行離子束蝕刻,其具有以不同離子入射角的多個步驟。該淺角步驟清除側(cè)壁重新沉積。不幸的是,隨著MTJ的高度空間比增加連同當前高密度的MTJ陣列中的MTJ密度,使用此種定向蝕刻技術(shù)變得日益困難。用于減少重新沉積的薄膜的不利影響的第二種技術(shù)是單步驟蝕刻,其依賴于蝕刻優(yōu)化以降低側(cè)壁重新沉積。該蝕刻優(yōu)化對于MTJ材料、大小和間距是敏感的。最后蝕刻輪廓一般是錐形的以降低側(cè)壁重新沉積。錐形的蝕刻輪廓可導致高密度MTJ陣列中MTJ密度降低。用于減少重新沉積的薄膜的不利影響和等離子體損壞的不利影響的第三種技術(shù)是兩步驟蝕刻,其中第一步驟僅向下蝕刻至隧道阻擋。MTJ的側(cè)壁隨后被封裝在電介質(zhì)材料中。通過或第二光刻級或間隔體掩模工藝,在第一蝕刻步驟之后形成與MTJ交疊的蝕刻掩模。這一蝕刻掩模隨后被用于蝕刻其余的MTJ堆疊材料。這一技術(shù)物理上將重新沉積的材料和該蝕刻的第二部分的等離子體與有源磁性層和隧道阻擋區(qū)域分開。參照圖4A和4B描述了目前已知的用于蝕刻MTJ的兩步驟技術(shù)的示例,其嘗試減少重新沉積的薄膜和等離子體損壞的不利影響。圖4A解說了第一蝕刻步驟之后的MTJ結(jié)構(gòu)400的各層。MTJ結(jié)構(gòu)400包括基板402、底部電極層404、磁性層406、頂部電極408、間隔體410和導電硬掩模412。在這一示例中,第一蝕刻步驟在MTJ的磁性層406上停止并形成圍繞MTJ的頂部電極408和導電硬掩模412的側(cè)部的間隔體410。第二蝕刻步驟在基板402上停止并限定MTJ的磁性層406和底部電極層404的橫向尺寸。不幸的是,用于在高密度MTJ陣列中執(zhí)行第二蝕刻步驟的光刻蝕刻技術(shù)是難以實現(xiàn)的。并且,使用用于第二蝕刻步驟的光刻蝕刻技術(shù)可對制造工藝增加額外的掩模級和相關(guān)聯(lián)的成本。半導體工業(yè)中已經(jīng)執(zhí)行了使用SiNx(氮化硅)或SiOx(氧化硅)作為間隔體材料的間隔體限定的蝕刻工藝。不幸的是,SiNx和SiOx并不強有力地抵抗用于蝕刻MTJ的磁性層406和底部電極層404的蝕刻劑和工藝。因此,如圖4B中所示,由SiNx或SiOx制成的間隔體410在間隔體限定的第二蝕刻步驟期間被顯著消融。間隔體410的消融導致錐形蝕刻輪廓并允許重新沉積的薄膜414與MTJ的底部電極層404、磁性層406和/或?qū)щ娪惭谀?12緊鄰。因此,重新沉積的薄膜414仍然可促成這些層之間的分路(shunting)并不利地影響MTJ的電阻特性。圖5A-5J中描述了根據(jù)本公開的一方面的實現(xiàn)多步驟MTJ蝕刻工藝的方法,其中在第二蝕刻步驟期間保護間隔體。圖5A解說了根據(jù)本公開的一方面的在第一蝕刻步驟和沉積間隔體薄膜之后的MTJ結(jié)構(gòu)500的各層。MJT結(jié)構(gòu)500包括基板502、沉積在MTJ的基板502上的第一電極層504。MTJ結(jié)構(gòu)500還包括沉積在第一電極層504上的磁性層506、沉積在磁性層506上的第二電極層508、沉積在第二電極層508上的第一導電硬掩模512層和沉積在第一導電硬掩模512上的第一間隔體層510。第一蝕刻步驟限定第二電極層508和第一導電硬掩模的橫向尺寸。第一間隔體層510在第一蝕刻步驟之后被沉積。第一間隔體層510沉積在MTJ的第一導電硬掩模512上、第二電極層508上、和磁性層506上。在一種配置中,鄰接第一導電硬掩模512的側(cè)壁的第一間隔體層510的第一部分520比鄰接第一導電硬掩模512的頂表面的第一間隔體層510的第二部分522更薄。這可通過在沉積第一間隔體層510期間降低共形水平來達成,例如,通過改變室壓力或偏置功率。第一間隔體層510可以是SiNx。第一間隔體層510的第一部分520的厚度可大約為10-50納米,而第一間隔體層510的第二部分522的厚度可大于50納米。例如,第一間隔體層510的第二部分522的更大厚度可為后續(xù)平坦化工藝提供增加的工藝余量。圖5B示出了進一步解說根據(jù)本公開的一方面的在制造期間的MTJ結(jié)構(gòu)500的示意橫截面視圖。在這一配置中,第一介電層514沉積到第一間隔體層510上。在這一示例中,在第一間隔體層510共形沉積在MTJ的第一導電硬掩模512上、第二電極層508上、和磁性層506上之后,第一介電層514沉積在第一間隔體層510上。圖5C示出了進一步解說根據(jù)本公開的一方面的在制造期間的MTJ結(jié)構(gòu)500的示意橫截面視圖。在這一配置中,使用熟知方法(諸如,化學機械平坦化工藝)來平坦化第一介電層514。第一介電層514的平坦化在第一間隔體層510上停止并形成第一介電層514的表面,該表面實質(zhì)上與第一間隔體層510的第二部分522的表面共面。停止在氮化物層(諸如第一間隔體層510)上同時減少或甚至使氧化物廢渣(dishing)最少化的平坦化工藝可包括使用選擇性漿料、降低強度和/或更高的速度以改善平坦化性能。在Withers等人的“WidemarginCMPforSTI(用于STI的寬余量CMP)”(固態(tài)技術(shù),0038111X,98年7月,第41卷,第7期,其公開通過引用明確納入于此)中描述了根據(jù)本公開的各方面的可被應用于平坦化第一介電層514以在第一間隔體層510處停止的步驟的用于改善平坦化性能的技術(shù)的示例。在圖5D中,第一間隔體層510的第二部分522被選擇性地去除。可使用當前已知的工藝(諸如,舉例而言,在熟知的柵極間隔體工藝中高度選擇性地蝕刻SiNx)來執(zhí)行這一步驟。SunghoonLee等人的JVacSciTEchB20(1),第131-7頁,2010中描述了高度選擇性地蝕刻SiNx的示例。通過去除第一間隔體層510的第二部分522來在第一介電層514中形成凹槽516。凹槽516與第一間隔體層510的第一部分520的外垂直表面對準,并與第一導電硬掩模512和第二電極層508交疊。在本公開的這一方面中,第一介電層514的材料被選擇成具有如下性質(zhì):允許選擇性地去除第一間隔體層510材料以在第一介電層514中形成凹槽516。在一個示例中,第一介電層514的材料是SiOx。圖5E進一步解說了根據(jù)本公開的一方面的在制造期間的MTJ結(jié)構(gòu)500。在這一配置中,用第二導電硬掩模518來填充凹槽516。用第二導電硬掩模518來填充凹槽516可在去除第一間隔體層510的第二部分522之后執(zhí)行。第二導電硬掩模可以是例如鉭、鉿、或鉑。材料選擇基于要使用的蝕刻化學物質(zhì)。可處理材料從而其進一步抵抗蝕刻化學劑。常見的平坦化工藝(諸如化學機械拋光(CMP))去除凹槽516外部的多余材料從而結(jié)果所得的第二導電硬掩模518也與第一間隔體層510的第一部分520的外部范圍對準。在圖5F中,在用第二導電硬掩模518填充凹槽516之后去除第一介電層514。例如,可通過等離子體蝕刻來去除第一介電層514。在這一配置中,去除第一介電層514使得第二導電硬掩模518與第一間隔體層510的第一部分520對準,并與第一導電硬掩模512和第二電極層508交疊。在這一階段,第一間隔體層510的其余部分包括與第一導電硬掩模和第二電極層508的側(cè)壁鄰接的第一部分520。第一間隔體層510的其他部分包括鄰接MTJ的磁性層506的第三部分524,其中磁性層506不與第二導電硬掩模518交疊。在圖5G中,在用各向異性蝕刻去除第一介電層514之后去除第一間隔體層510的第三部分524。在一個示例中,第一介電層是SiNx材料??赏ㄟ^SiNx材料的等離子體蝕刻來去除第一間隔體層510的第三部分524。第二導電硬掩模518可防止第一間隔體層510的第二部分522在這一步驟期間被去除。在圖5H中,在去除第一介電層514的第三部分524之后在第二蝕刻步驟期間蝕刻MTJ的磁性層506。這一步驟可例如通過反應性離子蝕刻或離子束蝕刻來執(zhí)行。在這一蝕刻步驟期間MTJ的磁性層506由第二導電硬掩模掩蓋從而磁性層506的橫向尺寸基本上與第二導電硬掩模518的橫向尺寸對準。因此,以由第二導電硬掩模518限定的圖案來蝕刻MTJ的磁性層506。根據(jù)本公開的一方面,第二導電硬掩模518的頂表面可被修改以增強對第二蝕刻步驟的蝕刻抵抗力。在圖5I中,第二間隔體層526被共形沉積在第二導電硬掩模518、第一間隔體層510的第二部分522以及磁性層506和第一電極層504上。第二間隔體層526可在蝕刻MTJ的磁性層506之后被共形沉積。第二間隔體層526可以是例如SiNx材料。第二間隔體層526和第一間隔體層510的第二部分保護第二電極層508、磁性層506和第一電極層504免受重新沉積薄膜、氧化、工具污染等。圖5J示出了解說根據(jù)本公開的一方面的在制造之后的MTJ結(jié)構(gòu)500的示意橫截面視圖。在這一配置中,在第二間隔體層被共形沉積后,第二介電層528被沉積到第二間隔體層上。第二介電層528可以是例如SiOx材料??呻S后使用常規(guī)的化學機械平坦化工藝來平坦化第二介電層528??稍诘诙殡妼?28中形成導電互連530并將其耦合至第二導電硬掩模518以提供至第一導電硬掩模512和第二電極層508的導電路徑。導電互連可以是例如常規(guī)形成的Cu互連。圖6是解說根據(jù)本公開的一方面的制造磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的方法的過程流程圖。應當注意,以下描述并不必然反映膜生長的實際順序。方法600包括在框602在MTJ的第一導電硬掩模、頂部電極上、以及磁性層上共形沉積第一間隔體層。第一間隔體層的第一部分被沉積在第一導電硬掩模的側(cè)壁上且該間隔體層的第二部分被沉積在第一導電硬掩模的頂表面上。在框604,該方法包括在第一間隔體層上沉積第一介電層。在框606,該方法包括向下平坦化第一介電層至第一間隔體層的第二部分。在框608,間隔體層的第二部分被選擇性地去除以在第一介電層內(nèi)形成凹槽。根據(jù)本公開的一方面,凹槽與第一間隔體層的第一部分對準。在框610,用導電材料填充凹槽以在第一間隔體層的第一部分上和第一導電硬掩模上形成第二導電硬掩模。根據(jù)本公開的另一方面的MTJ裝備包括用于掩蓋耦合至MTJ層堆疊的頂部電極層以及用于提供至頂部電極層的導電路徑的第一裝置。用于掩蓋頂部電極以及提供導電硬掩模的第一裝置可包括例如以上關(guān)于圖5A-5J描述的第一導電硬掩模512。根據(jù)本公開的這一方面,該裝備還包括用于保護第一裝置的側(cè)壁的裝置。該保護裝置可包括例如在圖5A-5J中描述的第一間隔體層510。根據(jù)本公開的這一方面,該裝備還包括用于掩蓋MTJ磁性層的堆疊以及用于電耦合至第一導電路徑的第二裝置。用于掩蓋MTJ磁性層的堆疊以及用于電耦合至第一導電路徑的第二裝置可包括例如圖5E-5J中的第二導電硬掩模518。在另一配置中,前述裝置可以是配置成執(zhí)行由前述裝置敘述的功能的任何材料或任何層。盡管已闡述了特定裝置,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將可領(lǐng)會,并非所有所公開的裝置都是實踐所公開的配置所必需的。此外,某些眾所周知的裝置未被描述,以便保持專注于本公開。圖7是示出其中可有利地采用本公開的一方面的示例性無線通信系統(tǒng)700的框圖。出于解說目的,圖7示出了三個遠程單元720、730和750以及兩個基站740。將認識到,無線通信系統(tǒng)可具有遠多于此的遠程單元和基站。遠程單元720、730和750包括IC設(shè)備725A、725C和725B,這些IC設(shè)備包括所公開的MTJ裝置(裝備)。將認識到,其他設(shè)備也可包括所公開的MTJ裝置(裝備),諸如基站、交換設(shè)備、和網(wǎng)絡(luò)裝備。圖7示出了從基站740到遠程單元720、730和750的前向鏈路信號780,以及從遠程單元720、730和750到基站740的反向鏈路信號790。在圖7中,遠程單元720被示為移動電話,遠程單元730被示為便攜式計算機,而遠程單元750被示為無線本地環(huán)路系統(tǒng)中的固定位置遠程單元。例如,這些遠程單元可以是移動電話、手持式個人通信系統(tǒng)(PCS)單元、便攜式數(shù)據(jù)單元(諸如個人數(shù)據(jù)助理)、啟用GPS的設(shè)備、導航設(shè)備、機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、固定位置數(shù)據(jù)單元(諸如儀表讀數(shù)裝置)、或者存儲或取回數(shù)據(jù)或計算機指令的其他設(shè)備、或者其組合。盡管圖7解說了根據(jù)本公開的教導的遠程單元,但本公開并不限于所解說的這些示例性單元。本公開的諸方面可以合適地在包括MTJ裝置(裝備)的許多設(shè)備中使用。圖8是解說用于半導體組件(諸如以上公開的MTJ裝置(裝備))的電路、布局以及邏輯設(shè)計的設(shè)計工作站的框圖。設(shè)計工作站800包括硬盤801,該硬盤801包含操作系統(tǒng)軟件、支持文件、以及設(shè)計軟件(諸如Cadence或OrCAD)。設(shè)計工作站800還包括促成對電路810或半導體組件812(諸如MTJ裝置(裝備))的設(shè)計的顯示器802。提供存儲介質(zhì)804以用于有形地存儲電路設(shè)計810或半導體組件812。電路設(shè)計810或半導體組件812可以文件格式(諸如GDSII或GERBER)存儲在存儲介質(zhì)804上。存儲介質(zhì)804可以是CD-ROM、DVD、硬盤、閃存、或者其他合適的設(shè)備。此外,設(shè)計工作站800包括用于從存儲介質(zhì)804接受輸入或者將輸出寫到存儲介質(zhì)804的驅(qū)動裝置803。存儲介質(zhì)804上記錄的數(shù)據(jù)可包括指定邏輯電路配置、用于光刻掩模的圖案數(shù)據(jù)、或者用于串寫工具(諸如電子束光刻)的掩模圖案數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可進一步包括與邏輯仿真相關(guān)聯(lián)的邏輯驗證數(shù)據(jù),諸如時序圖或網(wǎng)電路。在存儲介質(zhì)804上提供數(shù)據(jù)通過減少用于設(shè)計半導體晶片的工藝數(shù)目來促成電路設(shè)計810或半導體組件812的設(shè)計。對于固件和/或軟件實現(xiàn),這些方法體系可以用執(zhí)行本文所描述功能的模塊(例如,規(guī)程、函數(shù)等等)來實現(xiàn)。有形地體現(xiàn)指令的機器可讀介質(zhì)可被用來實現(xiàn)本文所述的方法體系。例如,軟件代碼可被存儲在存儲器中并由處理器單元來執(zhí)行。存儲器可以在處理器單元內(nèi)或在處理器單元外部實現(xiàn)。如本文所用的,術(shù)語“存儲器”是指長期、短期、易失性、非易失性類型存儲器、或其他存儲器,而并不限于特定類型的存儲器或存儲器數(shù)目、或記憶存儲在其上的介質(zhì)的類型。如果以固件和/或軟件實現(xiàn),則功能可作為一條或多條指令或代碼存儲在計算機可讀介質(zhì)上。示例包括編碼有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的計算機可讀介質(zhì)和編碼有計算機程序的計算機可讀介質(zhì)。計算機可讀介質(zhì)包括物理計算機存儲介質(zhì)。存儲介質(zhì)可以是能被計算機存取的可用介質(zhì)。作為示例而非限定,此類計算機可讀介質(zhì)可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盤存儲、磁盤存儲或其他磁存儲設(shè)備、或能被用來存儲指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的期望程序代碼且能被計算機訪問的任何其他介質(zhì);如本文中所使用的盤(disk)和碟(disc)包括壓縮碟(CD)、激光碟、光碟、數(shù)字多用碟(DVD)、軟盤和藍光碟,其中盤常常磁性地再現(xiàn)數(shù)據(jù),而碟用激光光學地再現(xiàn)數(shù)據(jù)。上述的組合應當也被包括在計算機可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。除了存儲在計算機可讀介質(zhì)上,指令和/或數(shù)據(jù)還可作為包括在通信裝置中的傳輸介質(zhì)上的信號來提供。例如,通信裝置可包括具有指示指令和數(shù)據(jù)的信號的收發(fā)機。這些指令和數(shù)據(jù)被配置成使一個或多個處理器實現(xiàn)權(quán)利要求中敘述的功能。本文中討論的示例性方面有益地允許保護MTJ堆疊免受至少上述工藝有關(guān)損壞,由此在MTJ的制造中產(chǎn)生高產(chǎn)率。應領(lǐng)會,僅出于解說而非限定提供了MTJ堆疊的各個層??商砑痈郊訉雍?或可去除或組合各層并且各層可包括與所解說的不同的材料。應領(lǐng)會,包括本文中描述的MTJ存儲元件的存儲器設(shè)備可包括在移動電話、便攜式計算機、手持式個人通信系統(tǒng)(PCS)單元、便攜式數(shù)據(jù)單元(諸如個人數(shù)據(jù)助理(PDA))、啟用GPS的設(shè)備、導航設(shè)備、機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、位置固定的數(shù)據(jù)單元(諸如儀表讀數(shù)裝備)、或者存儲或檢索數(shù)據(jù)或計算機指令的任何其他設(shè)備,或者其任何組合中。相應地,本公開的各方面可合適地用在包括包含具有如本文中所公開的MTJ存儲元件的有源集成電路系統(tǒng)的任何設(shè)備中。此外,應領(lǐng)會,各種存儲器設(shè)備可包括如本文中所公開的MTJ存儲元件的陣列。另外,本文中公開的MTJ存儲元件可用在各種其他應用(諸如,邏輯電路)中。相應地,盡管以上公開的各部分討論了自立的MTJ存儲元件,但將領(lǐng)會,各個方面可包括其中集成有MTJ存儲元件的設(shè)備。相應地,各方面可包括實施指令的機器可讀介質(zhì)或計算機可讀介質(zhì),該指令在由處理器執(zhí)行時將該處理器和任何其他協(xié)作元件變換成用于執(zhí)行如有該指令提供的本文中描述的功能性的機器。盡管前面的公開示出了解說性方面,但是應當注意,在其中可作出各種變更和修改而不會脫離如所附權(quán)利要求定義的本公開的范圍。根據(jù)本文中所描述的諸方面的方法權(quán)利要求的功能、步驟和/或作不必按任何特定次序來執(zhí)行。此外,盡管各方面的要素可能是以單數(shù)來描述或主張權(quán)利的,但是復數(shù)也是已料想了的,除非顯式地聲明了限定于單數(shù)。盡管已詳細描述了本公開及其優(yōu)勢,但是應當理解,可在本文中作出各種改變、替代和變更而不會脫離如由所附權(quán)利要求所定義的本公開的技術(shù)。例如,諸如“上方”、“下方”、“頂部”和“底部”之類的關(guān)系術(shù)語是關(guān)于基板或電子器件使用的。當然,如果該基板或電子器件被顛倒,則上方變成下方,頂部變成底部,反之亦然。另外,如果是側(cè)面取向的,則術(shù)語“上方”、“下方”、“頂部”和“底部”可指代例如基板或電子器件的側(cè)面。本文使用詞語“示例性”來意指“用作示例、實例或解說”。本文中描述為“示例性”的任何方面不必被解釋為優(yōu)于或勝過其他方面。類似地,術(shù)語“本公開的各方面”不要求本公開的所有方面都包括所討論的特征、優(yōu)點或操作模式。本文所用的術(shù)語是僅出于描述特定方面的目的,而不意在限制本公開的各方面。如本文所使用的,單數(shù)形式的“一”、“某”和“該”旨在也包括復數(shù)形式,除非上下文另有明確指示。將進一步理解,術(shù)語“包括”、“具有”、“包含”和/或“含有”在本文中使用時指定所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、和/或組件的存在,但并不排除一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、組件和/或其群組的存在或添加。而且,本申請的范圍并非旨在被限定于說明書中所描述的過程、機器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法和步驟的特定配置。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易從本公開領(lǐng)會到的,根據(jù)本公開,可以利用現(xiàn)存或今后開發(fā)的與本文所描述的相應配置執(zhí)行基本相同的功能或?qū)崿F(xiàn)基本相同結(jié)果的過程、機器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法或步驟。因此,所附權(quán)利要求旨在將這樣的過程、機器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法或步驟包括在其范圍內(nèi)。
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