进行蚀刻期间在磁阻型器件中的磁性层的隔离制造技术

在进行后续蚀刻步骤之前，通过钝化磁性层的侧壁或者在侧壁上沉积非磁性电介质材料的薄膜来实现磁阻型堆叠中的磁性层的隔离。使用非反应性气体蚀刻所述磁性层还防止侧壁劣化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年6月4日提交的美国专利申请No.14/296153和2013年10月15日提交的美国临时申请No.61/890984的优先权。该临时申请的内容的全部内容通过引用并入本文中。
本公开一般涉及磁阻型器件，更具体地，涉及在制造这些器件时进行蚀刻期间的磁性层的隔离。
技术介绍
磁阻型存储器器件通过以下步骤来存储信息：变化存储器器件两端的电阻，使得通过存储器器件中的存储器单元的读电流将导致电压降，该电压降具有基于存储器单元中存储的信息的幅值。例如，在某些磁性存储器器件中，磁性隧道结(MTJ)两端的电压降可基于存储器单元内的磁性层的相对磁性状态而变化。在这些存储器器件中，通常，存储器单元中的一部分具有固定磁性状态，而存储器单元中的另一部分具有自由磁性状态，该自由磁性状态被控制以使其平行于或反平行于固定磁性状态。因为通过存储器单元的电阻基于自由部分是平行于还是反平行于固定部分而改变，所以可通过设置自由部分的取向来存储信息。随后，通过感测自由部分的取向来检索该信息。这些磁性存储器器件在本领域中是熟知的。可通过发送自旋极化写电流使其通过存储器器件来完成磁性存储器单元的写，其中，自旋极化电流所携带的角动量可改变自由部分的磁性状态。本领域的普通技术人员理解，此电流可以是通过存储器单元直接驱动的，或者可以是施加一个或多个电压(所施加的电压导致所需的电流)的结果。根据通过存储器单元的电流的方向，得到的自由部分的磁化将平行于或反平行于固定部分。如果平行取向代表逻辑“0”，则反平行取向可代表逻辑“1”，或反之亦然。因此，通过存储器单元的写电流流动方向确定存储器单元被写成第一状态还是第二状态。这些存储器器件经常被称为自旋转矩传递存储器器件。在这些存储器中，写电流的幅值通常大于用于感测存储在存储器单元中的信息的读电流的幅值。制造磁阻型器件(包括MTJ器件)包括一系列处理步骤，在这些步骤中，沉积很多材料层，然后将材料层图案化，以形成磁阻型堆叠和用于向磁阻型堆叠提供电连接的电极。磁阻型堆叠包括构成器件的自由部分和固定部分的各种层以及为MTJ器件提供至少一个隧道结的一个或多个电介质层。在许多情形下，材料层非常薄，大约是几埃或几十埃的量级。类似地，图案化和蚀刻之后这些层的尺寸极小，处理期间的小偏差或瑕疵对器件性能可能有显著影响。因为MRAM器件可包括成千上万的MTJ元件，所以用于制造器件的精确处理步骤可通过使这些器件毗邻地布置而不会不期望地相互影响来促成密度增大。此外，这种准确处理有助于使包括在MRAM中的器件两端的器件特性(诸如，开关电压)的偏差最小。因此，期望提供用于制造支持密度增大并且促使器件之间的某些特性变化最小的这些器件的技术。附图说明图1至图4示出制造根据示例性实施例的磁阻型器件的不同阶段期间磁阻型器件中包括的层的剖视图；图5至图7示出制造根据示例性实施例的磁阻型器件的不同阶段期间磁阻型器件中包括的层的剖视图；图8至图10示出制造根据示例性实施例的磁阻型器件的不同阶段期间磁阻型器件中包括的层的剖视图；以及图11至图13是制造根据示例性实施例的磁阻型器件的方法的流程图。具体实施方式下面的详细描述本质只是例示性的，不旨在限制主题或申请的实施例和这些实施例的使用。本文中描述的任何示例性的实现方式不一定被解释为相对于其它实现方式是优选或有利的。为了例示的简明和清晰起见，附图描绘了各种实施例的一般结构和/或构造方式。可省略对熟知特征和技术的描述和详述，避免不必要地混淆其它特征。附图中的元件不一定按比例绘制：可相对于其它元件夸大一些特征件的尺寸，以提升对示例实施例的理解。例如，本领域的普通技术人员理解，剖视图不是按比例绘制的，不应该被视为代表不同层之间的比例关系。提供这些剖视图是为了有助于通过简化各种层以表明所述层的相对定位来执行对处理步骤的例示。此外，虽然某些层和特征被图示为具有直角90度的边缘，但实际上或实践上，这些层可以更“倒圆”并且逐渐倾斜。术语“包括”、“包含”、“具有”及这些词的任何变型都被用作同义词，用于指代非排他性包括。术语“示例性”是以“示例”而非“理想”的含义使用的。在进行此说明的过程期间，可根据图示各种示例性实施例的不同附图，使用类似的附图标记来表示类似的元件。出于简洁的缘故，在本文中可不详细描述与半导体处理相关的传统技术。可使用已知的光刻工艺来制备示例性实施例。制备集成电路、微电子器件、微机电器件、微流体器件和光子器件涉及形成以某种方式相互作用的许多材料层。可将这些层中的一个或多个图案化，所以层的各种区域具有不同的电子特性或其它特性，这些区域可在层内互连或者互连到其它层以形成电组件和电路。可通过选择性引入或者去除各种材料来形成这些区域。经常通过光刻工艺来形成限定这些区域的图案。例如，将光致抗蚀剂层施用到覆在晶圆衬底上的层上。使用光掩模(包含透明区和不透明区)通过辐射(诸如，紫外光、电子或x射线)的形式将光致抗蚀剂选择性曝光。通过施用显影剂，去除暴露于辐射或者没有暴露于辐射的光致抗蚀剂。然后，可对没有受剩余光致抗蚀剂保护的下伏层应用蚀刻，使得覆在衬底上方的层被图案化。可供选择地，可使用利用光致抗蚀剂作为模板构建结构的附加工艺。在本文中描述和例示了许多专利技术以及这些专利技术的许多方面和实施例。在一个方面，所描述的实施例涉及制造在磁性材料堆叠的任一面上具有一个或多个导电电极或导体的基于磁阻的器件的方法以及其它。如以下更详细描述的，磁性材料堆叠可包括许多不同的材料层，其中，这些材料层中的一些层包含磁性材料，而其它层不包含磁性材料。在一个实施例中，制造方法包括形成用于磁阻型器件的层，然后掩盖这些层并且进行蚀刻，以制作磁性隧道结(MTJ)器件。MTJ器件的示例包括换能器(诸如电磁型传感器)以及存储器单元。磁阻型器件通常被形成为包括顶电极和底电极，顶电极和底电极通过可以连接其它电路元件以供接入器件。在这些电极之间的是一组层，该一组层包括在形成隧道势垒的电介质层的分别两侧上的固定层和自由层。在一些实施例中，固定层基于与反电磁材料的相互作用来实现其固定磁化。在其它实施例中，可通过其它手段(包括形成固定层的方式、形状各向异性等)来实现固定磁化。在制造这些磁阻型器件时，首先，在晶圆上沉积一组层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造包括磁阻型堆叠的磁阻型器件的方法，所述方法包括：蚀刻所述磁阻型堆叠的第一部分，以产生所述磁阻型堆叠的具有侧壁的被蚀刻的第一部分，其中，所述磁阻型堆叠的第一部分包括至少一个磁性材料层；包封所述磁阻型堆叠的所述被蚀刻的第一部分的侧壁；以及在包封所述磁阻型堆叠的所述被蚀刻的第一部分的侧壁之后，蚀刻所述磁阻型堆叠的第二部分，以产生所述磁阻型堆叠的被蚀刻的第二部分，其中，所述磁阻型堆叠的第一部分在所述磁阻型堆叠的第二部分上方。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.15 US 61/890,9841.一种制造包括磁阻型堆叠的磁阻型器件的方法，所述方法包
括：
蚀刻所述磁阻型堆叠的第一部分，以产生所述磁阻型堆叠的具有
侧壁的被蚀刻的第一部分，其中，所述磁阻型堆叠的第一部分包括至
少一个磁性材料层；
包封所述磁阻型堆叠的所述被蚀刻的第一部分的侧壁；以及
在包封所述磁阻型堆叠的所述被蚀刻的第一部分的侧壁之后，蚀
刻所述磁阻型堆叠的第二部分，以产生所述磁阻型堆叠的被蚀刻的第
二部分，其中，所述磁阻型堆叠的第一部分在所述磁阻型堆叠的第二
部分上方。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，蚀刻所述磁阻型堆叠的
第一部分包括蚀刻第一电介质层和所述至少一个磁性材料层。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述电介质层对应于所
述磁阻型堆叠中的隧道势垒层，其中，所述至少一个磁性材料层包括
合成反铁磁SAF结构，并且其中，蚀刻第一部分包括蚀刻穿过所述
隧道势垒层和所述SAF结构的至少一部分。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个磁性材料
层包括固定层，并且其中，蚀刻所述磁阻型堆叠的第一部分还包括蚀
刻所述固定层的至少一部分。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述固定层在反铁磁材
料层上方，并且其中，所述磁阻型堆叠的第二部分包括蚀刻所述反铁
磁材料层。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述固定层被包括在合
成反铁磁SAF结构中。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个磁性材料
层包括自由层，并且其中，蚀刻所述磁阻型堆叠的第一部分还包括蚀
刻所述自由层的至少一部分。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述自由层被包括在合
成铁磁SYF结构中。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，包封所述侧壁包括以下
中的至少一个：氧化所述侧壁、氮化所述侧壁以及将所述侧壁暴露于
腐蚀性气体以得到所述侧壁的受控腐蚀。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，包封所述侧壁包括在所
述侧壁上沉积衬垫材料层，其中，所述衬垫材料是非磁性电介质材
料。
11.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
包封所述磁阻型堆叠的所述被蚀刻的第二部分的侧壁；以及
在包封所述磁阻型堆叠的所述被蚀刻的第二部分的侧壁之后，蚀
刻所述磁阻型堆叠的第三部分，其中，所述磁阻型堆叠的第二部分在
所述磁阻型堆叠的第三部分上方。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，蚀刻所述磁阻型堆叠...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·穆迪瓦提，S·A·德施潘得，S·阿加瓦尔，
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