制造磁隧道结中氧化镁隧道势垒的反应溅射沉积方法技术

本发明专利技术涉及一种形成ＭＴＪ中隧道势垒的方法。作为磁隧道结的制造的一部分，在反应氧气（Ｏ↓［２］）中在“高电压”态下从Ｍｇ靶反应溅射沉积氧化镁隧道势垒，从而确保当Ｍｇ靶在其金属模式也就是没有或最小的氧化时发生该沉积。因为Ｍｇ靶的金属模式具有有限寿命，所以确定一组Ｏ↓［２］流速和相关联的溅射沉积时间，每个流速和沉积时间确保当Ｍｇ靶在其金属模式时发生该沉积并且产生已知的隧道势垒厚度。不需要的Ｍｇ靶氧化的开始和靶电压的下降相关联，因此也可通过监控靶电压并且当该电压达到预定值时终止向该靶的电源施加从而终止该溅射。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总地涉及磁隧道结(MTJ)器件，更具体地，涉及一种形成MTJ中的氧化镁(MgO)隧道势垒的方法。
技术介绍
磁隧道结(MTJ)包括被薄绝缘隧道势垒分隔开的两铁磁材料层。该隧道势垒足够薄从而电荷载流子的量子力学隧穿发生在铁磁层之间。该隧穿过程是电子自旋相关的，其意味着通过结的隧穿电流取决于铁磁材料的自旋相关的电子特性并且是两铁磁层的磁矩(磁化方向)的相对取向的函数。两铁磁层被构造成对磁场具有不同的响应，从而它们的磁矩的相对取向可以随着外磁场而改变。已经提出了各种使用MTJ的器件。一种MTJ器件是非易失性磁随机存取存储器(MRAM)中的磁存储单元，如美国专利5,640,343中所公开的。另一种MTJ器件是磁隧道晶体管(MTT)，如S.van Dijken、X.Jiang、S.S.P.Parkin在Appl.Phys.Lett.2002年第80卷第3364页的文章“RoomTemperature Operation of a High Output Magnetic Tunnel Transistor”中所公开的。还提出了MTJ磁场传感器，特别是如美国专利5,729,410公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在溅射沉积室中在含铁薄膜上反应溅射沉积氧化镁（ＭｇＯ）薄膜的方法，包括：在该室中提供本质上由Ｍｇ构成的溅射靶和该含铁薄膜形成在其上的衬底；施加电源到该靶上从而溅射沉积Ｍｇ原子到该室的壁上，同时该含铁薄膜被保护免于暴露 于所溅射的Ｍｇ原子；　以已知流速引入Ｏ↓［２］气体到该室中；暴露该含铁薄膜从而反应沉积ＭｇＯ到该含铁薄膜上；以及使该反应沉积持续一段时间，选择上述时间段和该已知流速从而确保该靶的最小氧化。

【技术特征摘要】
US 2004-8-26 10/927,9281.一种用于在溅射沉积室中在含铁薄膜上反应溅射沉积氧化镁(MgO)薄膜的方法，包括在该室中提供本质上由Mg构成的溅射靶和该含铁薄膜形成在其上的衬底；施加电源到该靶上从而溅射沉积Mg原子到该室的壁上，同时该含铁薄膜被保护免于暴露于所溅射的Mg原子；以已知流速引入O2气体到该室中；暴露该含铁薄膜从而反应沉积MgO到该含铁薄膜上；以及使该反应沉积持续一段时间，选择上述时间段和该已知流速从而确保该靶的最小氧化。2.如权利要求1所述的方法，还包括，在施加电压到该靶从而溅射沉积Mg原子到该室的该壁上之前，在惰性气体中施加电源到该靶从而从该靶的表面基本除去氧。3.如权利要求2所述的方法，其中该惰性气体是氩。4.如权利要求1所述的方法，还包括，在施加电源到该靶从而溅射沉积Mg原子到该室的该壁上之前，刻蚀该含铁薄膜的表面。5.如权利要求1所述的方法，还包括，反应沉积上述时间段之后，在该室中将沉积的MgO薄膜暴露于O2。6.如权利要求1所述的方法，其中将反应沉积持续一段时间包括当该靶电压达到预定值时终止向该靶施加电源。7.如权利要求1所述的方法，还包括，在施加电源到该靶从而溅射沉积Mg原子到该室的该壁上之前，确定一组已知的O2气体流速和相关联的时间段。8.如权利要求7所述的方法，其中确定上述组包括施加电源到该靶以及，对该组中的每个已知流速，测量该靶电压随时间的下降。9.如权利要求1所述的方法，其中作为该反应沉积的结果，MgO薄膜已在含铁薄膜上沉积到第一厚度，以及还包括重复权利要求1所述的方法从而增加上述厚度。10.如权利要求1所述的方法，其中该含铁薄膜是含有钴(Co)和铁(Fe)的合金。11.一种用于在溅射沉积室中在衬底上制造磁隧道结的方法，包括沉积第一含铁薄膜在该衬底上；用挡板覆盖该含铁薄膜；施加电源到本质上由镁(Mg)构成的溅射靶从而溅射沉积Mg原子到该...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔莫里，
申请(专利权)人：日立环球储存科技荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]