之后，硬掩模(其包括金屬或者高導(dǎo)電材料)不被去除而是用作導(dǎo)電電極(或者其部分)。在該實(shí)施例中，硬掩模的材料充分導(dǎo)電以起到導(dǎo)電電極的作用，以及關(guān)于形成或者限定基于磁電阻的器件的磁性材料疊層的一個(gè)或者多個(gè)磁性材料層的蝕刻工藝(例如，化學(xué)蝕刻和/或機(jī)械蝕刻工藝)是充分選擇性的。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，硬掩?？梢园≒tMn和/或IrMn——其是(i)導(dǎo)電合金以及(ii)相對耐受形成、限定和/或提供基于磁電阻的器件的磁性材料疊層材料的一個(gè)或者多個(gè)磁性材料層的那些特定蝕刻工藝(例如，常規(guī)的基于氟和/或氯的蝕刻工藝)。
[0029]在又一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及使用此處描述和/或圖示的任何技術(shù)(整體或者部分地)制造的基于磁電阻的器件(例如，具有一個(gè)或者多個(gè)MTJ器件的傳感器或者存儲(chǔ)器單元)和/或基于磁電阻的器件的陣列(例如，其每一個(gè)都具有一個(gè)或者多個(gè)MTJ器件的傳感器或者存儲(chǔ)器單元的任何陣列)。
[0030]參考圖1A (設(shè)置在襯底102上的部分形成的基于磁電阻的器件的橫截面視圖)，在一個(gè)實(shí)施例中，在MTJ器件的一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電材料層112上沉積、生長、濺射和/或提供(在下文中共同地稱為“沉積)硬掩模層114。可以使用目前已知或者以后開發(fā)的任何技術(shù)(例如，眾所周知的常規(guī)技術(shù))來沉積硬掩模層114。在一個(gè)實(shí)施例中，硬掩模層114包括以下和/或由以下組成:氧化硅、氮化硅和/或?qū)σ粋€(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電材料層(其在圖案化之后形成導(dǎo)電電極112’ )以及一個(gè)或者多個(gè)磁性材料層110 (其在圖案化之后形成磁性材料疊層106—一參見圖1J)的蝕刻工藝相對惰性或者在該蝕刻工藝期間相對惰性的材料。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，硬掩模層114包括以下和/或由以下組成:具有對于一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電材料層和/或磁性材料層的與化學(xué)蝕刻和/或機(jī)械蝕刻工藝相關(guān)的大于或等于10:1 (在優(yōu)選實(shí)施例中，包括大于或者等于20:1)的選擇性的材料。
[0031]在一個(gè)實(shí)施例中，硬掩模層114包括氧化硅和/或氮化硅(例如，具有大約500-2500埃的厚度，以及在優(yōu)選實(shí)施例中，具有大約1000-2000埃的厚度，以及在更優(yōu)選的實(shí)施例中，具有大約1250-1750埃的厚度)。在另一個(gè)實(shí)施例中，硬掩模層114包括以下和/或由以下構(gòu)成:一個(gè)或者多個(gè)貴金屬和/或其合金，例如，貴金屬與過渡金屬的合金(例如，Pt、Ir、Mo、W、Ru 和 / 或合金 AB (其中 A = Pt、Ir、Mo、W、Ru 以及 B = Fe、N1、Mn)。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬硬掩模層114可以包括在大約5-200埃范圍內(nèi)的厚度，以及在優(yōu)選實(shí)施例中，包括在大約10-150埃范圍內(nèi)的厚度，以及在更優(yōu)選實(shí)施例中包括在大約20-100埃范圍內(nèi)的厚度。例如，金屬硬掩模層114可以包括PtMn或者IrMn，并且包括例如15-150?；蛘?5-100埃的厚度范圍。結(jié)合圖3更詳細(xì)地討論該實(shí)施例。
[0032]在又一個(gè)實(shí)施例中，硬掩模層114包括氧化硅和/或氮化硅以及一個(gè)或者多個(gè)貴金屬和/或其合金，例如貴金屬與前述過渡金屬的合金。在該實(shí)施例中，在一個(gè)或者多個(gè)貴金屬201和/或其合金上或者之上設(shè)置非金屬材料202 (例如，氧化硅和/或氮化硅)以使得暴露于蝕刻工藝的主表面由氧化硅和/或氮化硅組成，這是有利的。(參見圖2A)。例如，該配置可以在金屬提供過于反射性的表面而不能適當(dāng)?shù)貓D案化光致抗蝕劑的情況下促進(jìn)光致抗蝕劑的圖案化。另外，在該配置中，保護(hù)金屬材料不受蝕刻工藝的重要方面的影響，并且，因而，基本上維持或者保存金屬材料的完整性并且此后可以采用金屬材料作為電極112’或者其部分。再次，結(jié)合圖3更詳細(xì)地討論該實(shí)施例。
[0033]在沉積硬掩模層114之后(圖1B)，在其上沉積光致抗蝕劑116并且將光致抗蝕劑116圖案化為與要形成的導(dǎo)電電極112’的所選擇的尺寸一致或者相關(guān)的預(yù)定尺寸(圖1D)?？梢允褂媚壳耙阎蛘咭院箝_發(fā)的任何技術(shù)(例如，眾所周知的常規(guī)沉積和光刻技術(shù))來沉積和圖案化光致抗蝕劑116。
[0034]值得注意的是，在最初圖案化光致抗蝕劑116之后，“修整”光致抗蝕劑116并且由此調(diào)節(jié)或者收縮使用硬掩模114形成、限定和/或圖案化的MTJ器件100的至少一部分的大小是有利的。除提高縱橫比和平滑度以外，修整工藝還可以提供圖案保真度(均勻的位邊緣)。可以使用目前已知或者以后開發(fā)的任何技術(shù)(例如，眾所周知的常規(guī)修整技術(shù))來修整光致抗蝕劑116。在一個(gè)實(shí)施例中，修整工藝可以采用02或者C12/02(l:l)或者CF4/02(1:1)氣體以收縮抗蝕劑。調(diào)節(jié)氣體的比率以及工藝時(shí)間以獲得期望大小是有利的。值得注意的是，其它氣體(諸如CHF3、CH2F2等等)可以取代C12和CF4。
[0035]參考圖1C，接著例如經(jīng)由機(jī)械蝕刻(諸如，例如經(jīng)由濺射蝕刻技術(shù))或者化學(xué)蝕刻對硬掩模層114進(jìn)行蝕刻以形成或者提供第一硬掩模114’。值得注意的是，可以使用目前已知或者以后開發(fā)的任何蝕刻劑和/或技術(shù)(例如，使用常規(guī)蝕刻劑和技術(shù)(例如，光學(xué)圖像終點(diǎn)技術(shù)))蝕刻、形成和/或圖案化硬掩模層114。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明可以采用任何合適材料和技術(shù)(無論是目前已知的還是以后開發(fā)的合適材料和技術(shù))來蝕刻硬掩模層114并且由此形成、限定和/或提供硬掩模114’。在一個(gè)實(shí)施例中，其中硬掩模層114包括氧化硅和/或氮化硅(具有例如大約500A-2500A的厚度)，可以使用化學(xué)蝕刻工藝?yán)冒ㄈ鏑F4、CHF3、CH2F2或者C12的氣體和諸如Ar、Xe或者其組合的載體氣體的F2來蝕刻硬掩模層114。在另一個(gè)實(shí)施例中，其中硬掩模層114包括金屬(具有例如大約50A-100A的厚度)，可以使用濺射工藝?yán)枚栊詺怏w(諸如Xe、Ar)、N202氣體或其組合來蝕刻硬掩模層 114。
[0036]在形成或者圖案化硬掩模114’(具有至少部分地由圖案化的光致抗蝕劑116限定的預(yù)定圖案)之后，例如，使用常規(guī)技術(shù)去除或者剝離光致抗蝕劑116是有利的。在這里，通過在圖案轉(zhuǎn)移至硬掩模層114之后去除或者剝離光致抗蝕劑116，不太可能會(huì)由于在后續(xù)工藝期間光致抗蝕劑116的失效(例如，光致抗蝕劑116的“垮塌”)而損失位圖案或者單元圖案(以及，例如，高縱橫比)。
[0037]參考圖1D，接著以第一硬掩模114’ “保護(hù)”蝕刻導(dǎo)電層112的特定部分，蝕刻導(dǎo)電層112中的一個(gè)或者多個(gè)層，以形成、限定、圖案化和/或提供導(dǎo)電電極112’?？梢允褂媚壳耙阎蛘咭院箝_發(fā)的任何蝕刻劑和/或技術(shù)(例如，使用機(jī)械蝕刻劑和技術(shù)(例如，濺射蝕刻劑和技術(shù))或者化學(xué)蝕刻技術(shù))蝕刻、形成和/或圖案化導(dǎo)電層112中的一個(gè)或者多個(gè)層(例如，鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)或者Ta-TaN復(fù)合物)。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明可以采用(無論是目前已知的還是以后開發(fā)的)任何合適的蝕刻劑和技術(shù)(例如，與惰性載體氣體(諸如Ar或者Xe)結(jié)合的CF4、CHF3、CH2F2)來蝕刻一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電材料層112并且由此形成、限定和/或提供導(dǎo)電電極112’。值得注意的是，在一個(gè)實(shí)施例中，Ta、TaN或者Ta-TaN復(fù)合物導(dǎo)電電極112’可以包括大約50-1000埃的厚度。
[0038]在蝕刻一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電材料層112并且使用第一硬掩模114’ “保護(hù)”導(dǎo)電電極112’之后，蝕刻一個(gè)或者多個(gè)磁性材料層110以形成、限定、圖案化和/或提供MTJ器件100的第一部分111 (圖1E)?？梢允褂媚壳耙阎幕蛘咭院箝_發(fā)的任何蝕刻劑和/或技術(shù)(例如，使用機(jī)械和/或化學(xué)技術(shù)(例如，低偏置功率濺射技術(shù)或者化學(xué)蝕刻技術(shù)(諸如常規(guī)的基于氟和/或氯的蝕刻技術(shù)))蝕刻、形成和/或圖案化一個(gè)或者多個(gè)磁性材料層110(例如，鎳(Ni)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鈀(Pd)、鎂(Mg)、錳(Mn)以及其合金)。其中磁性材料疊層110’包括一個(gè)或者多個(gè)合成反鐵磁結(jié)構(gòu)(SAF)或者合成鐵磁結(jié)構(gòu)(SYF)(圖2B，磁性材料層110中的一個(gè)或者多個(gè)層還可以包括一個(gè)或者多個(gè)非磁性材料層(204)(例如，釕(Ru)、銅(Cu)、鋁(Al))。(參見，圖2B)。值得注意的是，一個(gè)或者多個(gè)磁性材料疊層110’可以包括SAF和SYF結(jié)構(gòu)、一個(gè)或者多個(gè)磁性材料203的層110和目前已知或者以后開發(fā)的其它材料(包括磁性材料203和/或非磁性材料204)。可以以目前已知或者以后開發(fā)的任何組合或者排列對該材料和/或結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置。
[0039]可以對與MTJ器件100的第一部分111的磁性材料層110 (在該說明性和示例性實(shí)施例中，設(shè)置在隧道勢皇層之上的一個(gè)或者多個(gè)磁性材料層110)相對應(yīng)的蝕刻工藝進(jìn)行時(shí)間控制/監(jiān)控或者終點(diǎn)控制/監(jiān)控。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)終點(diǎn)監(jiān)控檢測到預(yù)定材料(例如，鎂(Mg)或者氧化鎂(MgO))(例如，隧道勢皇108的材料)和/或缺少預(yù)定材料時(shí)，磁性材料層110的蝕刻工藝停止。在一個(gè)具體實(shí)施例中，蝕刻工藝在隧道勢皇108頂部停止。在這里，基于光學(xué)發(fā)射光譜(OES)監(jiān)控針對等離子體中的隧道勢皇108材料信號(hào)中的一個(gè)或者多個(gè)的上升的終點(diǎn)。可以監(jiān)控針對隧道勢皇108或者隧道勢皇108上方的磁性材料疊層110’(緊接著的上方或隧道勢皇108上方的一些層)的OES信號(hào)中的下降或者上升，并且當(dāng)檢測到與一個(gè)或者多個(gè)隧道勢皇108的一個(gè)或多個(gè)材料相對應(yīng)的信號(hào)時(shí)，蝕刻工藝終止。
[0040]在一個(gè)實(shí)施例中，通過終點(diǎn)監(jiān)控和過蝕刻(固定時(shí)間或終點(diǎn)時(shí)間的百分比以在隧道勢皇108上結(jié)束)控制蝕刻工藝。該控制對MTJ器件100的電氣性能是重要的，由于過度的過蝕刻，MTJ器件100的電氣性能可能受隧道勢皇108的氧化的影響。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過使用Ar、Ar/02、Xe、02或者其組合而具有相對低的濺射蝕刻速率來實(shí)現(xiàn)精確控制，由此提供小于或等于大約I埃/分鐘的蝕刻速率，以及優(yōu)選地提供小于或等于0.75埃/分鐘的蝕刻速率，以及更優(yōu)選地，提供小于或等于0.5埃/分鐘的蝕刻速率。
[0041]值得注意的是，在限定和/或圖案化磁性材料疊層110’期間，硬掩模114’和導(dǎo)電電極112’相對不受影響。在這里，硬掩模114’對該處理相對惰性，并且硬掩模114’ “保護(hù)”導(dǎo)電電極112’的頂表面(例如，尤其是在其中該處理采用機(jī)械蝕刻技術(shù)-諸如，低偏置功率濺射蝕刻技術(shù)時(shí)，由于在與低偏置功率濺射蝕刻技術(shù)結(jié)合使用的那些能量下的硬掩模的濺射產(chǎn)率)。
[0042]在一個(gè)實(shí)施例中，在形成、限定和/或圖案化MTJ器件100的第一部分111的磁性材料I1之后，可以使用例如常規(guī)技術(shù)去除或者剝離硬掩模114’以便利與暴露的導(dǎo)電電極電接觸。實(shí)際上，在去除或者剝離金屬硬掩模114’之后，暴露的導(dǎo)電電極112’可以連接到感測、讀取和/或?qū)懭雽?dǎo)體和使用目前已知或者以后開發(fā)的任何工藝和/或結(jié)構(gòu)完成的基于磁電阻的器件。在另一個(gè)實(shí)施例中，盡管沒有去除或者剝離硬掩模114’，但是可以如上面剛剛所描述的來完成MTJ器件100。如在下面更詳細(xì)描述的，其中硬掩模114’包括金屬，硬掩模114’(或者其部分)可以被圖案化并且用作導(dǎo)電電極112’。
[0043]值得注意的是，在形成、限定和/或圖案化MTJ器件100的第一部分(在該說明性實(shí)施例中，設(shè)置在隧道勢皇108上的磁性材料層