制造磁电阻的装置的方法制造方法及图纸

一种制造基于磁电阻的装置的方法包括金属硬掩模，其对于顶部电极刻蚀化学剂是惰性的，并在磁性堆叠溅射期间具有低的溅射率。通过光致抗蚀剂图案化金属硬掩模，然后剥去该光致抗蚀剂，并通过金属硬掩模图案化顶部电极(在基于磁电阻的装置的磁性材料上面)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求2012年4月26日提交的美国临时申请No.61/638,957的权益，通过引用将其并入在此。
在此描述的示例性实施例总的来说涉及制造基于磁电阻的装置的方法，更具体地，涉及制造导电电极布置在磁性材料堆叠上(on or over)的基于磁电阻的装置。
技术介绍
磁电子装置、旋转电子装置和自旋电子装置是对于利用主要由电子自旋所引起的效应的装置的同义的术语。在许多的信息装置中使用磁电子以提供非易失性的、可靠的、抗辐射的和高密度数据的存储与检索。许多的磁电子信息装置包括，但不限于：磁电阻随机存取存储器(MRAM)、磁性传感器和盘驱动器的读/写磁头。通常MRAM包括磁电阻存储元件(位)的阵列。每一个磁电阻的存储元件通常具有这样的结构，其包括多个由不同非磁性层分离的磁性层(诸如，磁性隧道结(MTJ))，且表现出基于装置的磁性状态的电阻。信息被存储为磁性层中的磁化矢量的方向。一个磁性层中的磁化矢量被磁性地固定或者钉扎，而另一磁性层的磁化方向可以在相同的和相反的方向(其分别被称作“平行”和“反平行”状态)之间自由切换。对应于平行的和反平行的磁性状态，磁性存储器元件分别具有低和高电阻状态。因此，电阻的检测允许磁电阻存储元件(诸如，MTJ装置)提供存储在磁性存储器元件中的信息。有两种完全不同的方法用于对自由层进行编程：场切换和自旋矩切换。在场切换的MRAM中，使用邻近于MTJ位的载流线产生作用于自由层的磁场。在自旋矩MRAM中，利用通过MTJ自身的电流脉冲实现切换。由自旋极化的隧穿电流携载的角动量引起自由层的反转，由电流脉冲的极性确定最终状态(平行或者反平行)。已知，在MTJ装置和巨磁电阻装置(其被图案化或以另外的方式布置为使得电流基本上与界面垂直流动)中，以及当电流基本上与畴(domain)壁垂直流动时在简单的线状的结构中，发生自旋矩转移。任何这样的表现出磁电阻的结构都有成为自旋矩磁电阻存储元件的潜能。在一些装置设计中，MTJ的自由磁性层可以具有稳定的、磁化在膜平面内的的磁性状态，而在其它情况中，稳定的状态具有与所述平面垂直的磁化。面内(in-plane)装置通常它们的易磁轴由自由层的面内形状限定，而垂直的装置通常采用具有垂直的磁各向异性(PMA)(其产生垂直的易磁轴)的材料。位模式保真度(bit pattern fidelity)对于MRAM性能是非常重要的。MTJ位刻蚀包括顶部电极刻蚀(主要化学的)和磁性堆叠刻蚀(主要物理的)。在两种刻蚀下四乙氧基硅烷(TEOS)和光致抗蚀剂的硬掩模表现不好。在顶部电极刻蚀期间位形状被改变且失去其图案保真度。对于高纵横比(aspect ratio)的位，可以通过使用厚的光致抗蚀剂减少位形状中的变化，但是厚的光致抗蚀剂易于垮塌(导致不规则的位形状)。因此，需要提供高位图案保真度的制造基于磁电阻的装置的方法和硬掩模。此外，结合附图以及上述的
和
技术介绍
，从随后的具体实施方式和所附权利要求中，示例性实施例的其它期望的特征和特性将变得显而易见。简要概述一种制造基于磁电阻的装置的方法，其通过直接用光致抗蚀剂图案化硬掩模提供高的位图案保真度。在一个示例性实施例中，一种制造基于磁电阻的装置的方法包括：提供磁性材料层；在磁性材料层之上沉积金属层；在金属层之上沉积图案化的光致抗蚀剂；刻蚀没有被图案化的光致抗蚀剂覆盖的金属层以形成导电电极；去除图案化的光致抗蚀剂；以及，刻蚀没有被导电电极覆盖的磁性材料层以形成磁性材料堆叠。在另一个示例性实施例中，一种制造基于磁电阻的装置的方法包括：提供磁性材料层；在磁性材料之上沉积导电层；在导电层之上沉积金属硬掩模层；在金属硬掩模层之上沉积图案化的光致抗蚀剂；刻蚀没有被图案化的光致抗蚀剂覆盖的金属硬掩模层以形成金属硬掩模；去除图案化的光致抗蚀剂；刻蚀没有被金属硬掩模覆盖的导电层以形成导电电极；刻蚀没有被导电电极覆盖的磁性材料层以形成磁性材料堆叠；以及去除金属硬掩模。在又一个示例性实施例中，一种制造基于磁电阻的装置的方法包括：提供磁性材料层；在磁性材料层之上沉积金属材料层；在金属材料层之上沉积图案化的光致抗蚀剂；刻蚀没有被图案化的光致抗蚀剂覆盖的金属材料层以形成导电电极；去除图案化的光致抗蚀剂；以及刻蚀没有被导电电极覆盖的磁性材料层以形成磁性材料堆叠。附图说明在下文中将结合以下附图描述本专利技术，其中类似的数字表示类似的元件，以及图1-7是根据第一示例性实施例的制造基于磁电阻的装置的截面图。图8-12是根据第二示例性实施例的制造基于磁电阻的装置的截面图。图13是根据示例性实施例的制造基于磁电阻的装置的方法的流程图；图4是根据第一示例性实施例的制造基于磁电阻的装置的方法的流程图；图5是根据第二示例性实施例的制造基于磁电阻的装置的方法的流程图。具体实施方式以下的详细描述实质仅仅是说明性的，而并不意图限制本主题的实施例或者这些实施例的应用及使用。任何在此描述为示例性的实现方式并不必然被解释为相对于其它实现方式是优选的或者有利的。此外，也不受存在于前述的
、
技术介绍
、
技术实现思路
或者以下的具体实施方式中的任何明示或暗示的理论所约束。在本描述的过程中，根据不同的图使用类似的编号来标识类似的元件，所述图示出各种示例性实施例。在此描述的示例性实施例可以使用如下已知的平版印刷术(lithographic)工艺制造。集成电路的制造涉及创建以某种方式相互作用的若干层材料。这些层中的一个或多个可以被图案化，因此层的不同区域具有不同的电特性或者其它特性，其可以在层内互连或者互连到其它层以生成电部件和电路。可以通过选择性地引入或者去除不同材料来产生这些区域。通常通过光刻工艺产生定义些区域的图案。例如，将光致抗蚀剂材料层施加到在晶圆衬底上面的层上。使用光掩模(包含透明的和不透明的区域)通过诸如紫外光、电子或者X射线的辐射的形式来选择性地曝光该光致抗蚀剂材料。通过使用显影剂去除暴露于辐射的光致抗蚀剂材料或者不暴露于辐射的光致抗蚀剂材料。然后，可以对未被剩余的光致抗蚀剂保护的层应用蚀刻，并且当抗蚀剂被去除时，衬底上的所述层被图案化。替代地，也可以使用附加的处理，例如，使用光致抗蚀剂作为模板构建结构。在一方面，本专利技术涉及制造基于磁电阻的装置(例如，磁电阻传感器或者存储本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造基于磁电阻的装置的方法，包括：提供磁性材料层；在所述磁性材料层之上沉积金属层；在所述金属层之上沉积图案化的光致抗蚀剂；刻蚀没有被所述图案化的光致抗蚀剂覆盖的金属层以形成导电电极；去除所述图案化的光致抗蚀剂，以及刻蚀没有被所述导电电极覆盖的所述磁性材料层以形成磁性材料堆叠。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.26 US 61/638,9571.一种制造基于磁电阻的装置的方法，包括：
提供磁性材料层；
在所述磁性材料层之上沉积金属层；
在所述金属层之上沉积图案化的光致抗蚀剂；
刻蚀没有被所述图案化的光致抗蚀剂覆盖的金属层以形成导电电
极；
去除所述图案化的光致抗蚀剂，以及
刻蚀没有被所述导电电极覆盖的所述磁性材料层以形成磁性材料堆
叠。
2.如权利要求1所述的方法，其中沉积金属层包括：
沉积对所述导电电极的刻蚀是惰性的材料。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述材料沉积包括：
沉积在所述导电层的刻蚀中具有大于10:1的选择性的材料。
4.如权利要求1所述的方法，其中沉积所述金属层包括：
沉积包括一种或多种贵金属，或者一种或多种贵金属以及其合金的
金属层。
5.如权利要求1所述的方法，其中沉积所述金属层包括：
沉积具有在15-150埃范围内的厚度的金属硬掩模。
6.如权利要求1所述的方法，其中沉积所述金属硬掩膜包括：
沉积包括PtMn以及IrMn中的至少一个的金属硬掩膜。
7.如权利要求1所述的方法，其中沉积所述金属硬掩膜包括：
沉积包括从由Pt、Ir、Mo、W、Ru和合金AB构成的组中选择的
成员中的至少一者的金属硬掩膜，(其中A包括Pt、Ir、Mo、W、Ru
而B包括Fe、Ni、Mn)。
8.一种制造基于磁电阻的装置的方法，包括：
提供磁性材料层；
在所述磁性材料之上沉积导电层；
在所述导电层之上沉积金属硬掩模层；
在所述金属硬掩模层之上沉积图案化的光致抗蚀剂；
刻蚀没有被所述图案化的光致抗蚀剂覆盖的所述金属硬掩模层以形
成金属硬掩模；
去除所述图案化的光致抗蚀剂；。
刻蚀没有被所述金属硬掩模覆盖的所述导电层以形成导电电极；以
及
刻蚀没有被所述导电电极覆盖的所述磁性材料层以形成磁性材料堆
叠。
9.如权利要求8所述的方法，其中沉积所述金属硬掩模层包括：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·德石潘德，S·阿加瓦尔，K·纳盖尔，
申请(专利权)人：艾沃思宾技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US