磁性隧道结及形成磁性隧道结的方法
【技术领域】
[0001 ]本文中所揭示的实施例涉及磁性隧道结及形成磁性隧道结的方法。
【背景技术】
[0002]磁性隧道结为具有由薄非磁性电介质材料分离的两个磁性材料的集成电路组件。所述电介质材料足够薄使得电子可在适当条件下通过所述电介质材料从一个磁性材料穿隧到另一磁性材料。所述磁性材料中的至少一者具铁磁性(借此其磁域方向可在两种状态之间切换)，且通常被称作“自由”或“记录”材料。另一材料可不具铁磁性，且通常可被称作“参考”或“固定”材料。所述参考材料及所述记录材料电耦合到相应导电节点。通过所述参考材料、所述电介质材料及所述记录材料的这两个节点之间的电流的电阻取决于与所述参考材料的磁域方向相关的所述记录材料的磁域方向。因此，可将磁性隧道结编程到至少两种状态中的一者，且可通过测量通过所述磁性隧道结的电流而感测这些状态。由于可在两种导电状态之间“编程”磁性隧道结，所以已提出用于存储器集成电路中的所述磁性隧道结。另外，磁性隧道结可用于除存储器之外或以外的逻辑电路或其它电路中。
[0003]可通过外部磁场或通过使用自旋极化电流来导致自旋转移力矩效应而切换所述记录材料的磁域方向。电荷载子(例如电子)具有称为“自旋”的性质，其为所述载子固有的少量角动量。电流一般未极化(具有50% “上自旋(spin-up)”电子及50% “下自旋(spin-down)”电子)。自旋极化电流为具有更多的任一自旋的电子的电流。我们可通过使电流通过磁性材料而产生自旋极化电流。如果将自旋极化电流引导到铁磁性材料中，那么可将角动量转移到所述材料，由此影响其定向。此可用于激发振荡或甚至使所述铁磁性磁性材料的定位/域方向反转(即，切换)。
[0004]针对磁性隧道结的既有典型提议形成作为(例如)支柱(其可具有圆形或矩形水平横截面)的磁性材料及非磁性材料两者。通常，通过沉积一堆叠的三种材料且接着蚀刻所述堆叠以形成个别地包含所述三种材料的多个磁性隧道结而产生这些配置。遗憾的是，蚀刻此类材料可引起所得支柱的侧壁/边缘受损坏。此损坏可足以负面影响装置操作，尤其当支柱变小变窄时。
【附图说明】
[0005]图1为根据本发明的实施例的过程中的衬底片段的图解俯视平面图。
[0006]图2为沿图1中的线2-2取得的截面图。
[0007]图3为由图2展示的步骤之后的处理步骤中的图2的衬底的视图。
[0008]图4为由图3展示的步骤之后的处理步骤中的图3的衬底的图解俯视平面图。
[0009]图5为沿图4中的线5-5取得的截面图。
[0010]图6为沿图4中的线6-6取得的截面图。
[0011]图7为由图4展示的步骤之后的处理步骤中的图4的衬底的图解俯视平面图。
[0012]图8为沿图7中的线8-8取得的截面图。
[0013]图9为根据本发明的实施例的过程中的衬底片段的图解俯视平面图。
[0014]图10为沿图9中的线10-10取得的截面图。
[0015]图11为由图10展示的步骤之后的处理步骤中的图10的衬底的截面图，且为沿图9中的线Y-Y的位置取得的截面图。
[0016]图12为由图11展示的步骤之后的处理步骤中的图11的衬底的图解俯视平面图。
[0017]图13为沿图12中的线13-13取得的截面图。
[0018]图14为沿图12中的线14-14取得的截面图。
[0019]图15为由图12展示的步骤之后的处理步骤中的图12的衬底的图解俯视平面图。
[0020]图16为沿图15中的线16-16取得的截面图。
【具体实施方式】
[0021]首先，参考相对于一衬底片段10且可包括半导体衬底的图1到8而描述根据本发明的一些实施例的形成一或若干行磁性隧道结的实例性方法。在本文献的上下文中，术语“半导体衬底”或“半导电衬底”被定义为表示包括半导电材料(其包含(但不限于):块状半导电材料，例如半导电晶片(其上单独或组合地包括其它材料)；及半导电材料层(单独或组合地包括其它材料))的任何构造。术语“衬底”是指任何支撑结构，其包含(但不限于)上文所描述的所述半导电衬底。
[0022]本文中所描述的材料及/或结构中的任何者可同质或非同质，且无论如何可在所述材料及/或结构上覆于其上的任何材料上连续或不连续。如本文中所使用，“不同组合物”仅需要可直接抵着彼此的两种状态材料的这些部分在(例如)此类材料非同质时化学上及/或物理上不同。如果所述两种状态材料不直接抵着彼此，那么“不同组合物”仅需要彼此最接近的所述两种状态材料的这些部分在此类材料非同质时化学上及/或物理上不同。在本发明中，当所述状态材料或结构彼此存在至少某一物理触碰接触时，材料或结构“直接抵着，，。相比而言，前面未加“直接”的“在…之上”、“在…上”及“抵着”涵盖“直接抵着”，以及其中(若干)介入材料或结构导致状态材料或结构彼此无物理触碰接触的构造。此外，如果无另外说明，那么可使用任何适合或尚待开发的技术来形成每一材料，例如原子层沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、外延生长、扩散掺杂及离子植入。
[0023]参考图1及2，衬底片段10包括衬底12，其具有沿至少一个横截面的反应源材料及绝缘体材料的相应交替外区域14、16(例如立面外区域)。图2只不过是此横截面的一个实例，然而，可应用其它及/或非直线横截面。在一个实施例中且如图中所展示，交替外区域14及16分别个别地包括纵向延长且平行的线18及20。可使用交替配置，且当使用线时，这些线无需彼此平行或呈直线。实例性非线配置为提供于反应源材料的广阔区域(例如“海洋”)内且如以下其它实施例中所描述的绝缘体材料的岛状物。无论如何，交替外区域14、16具有立面最外表面22，且其在一个实施例中呈平面且在一个实施例中是共面的。在一个实施例中且如图中所展示，沿横截面(图1)，反应源材料的外区域14横向上窄于绝缘体材料的外区域16。
[0024]导电通孔24展示为延伸穿过紧邻外区域14之间的外区域16的绝缘体材料。通孔24将与被形成的磁性隧道结个别地电耦合，如将从接续的讨论中明白。导电通孔24可具有任何适合配置，且可相同于反应源材料的外区域14、小于反应源材料的外区域14或大于反应源材料的外区域14的最大横向尺寸。集成电路的其它部分或全部制造组件可形成为通孔24及外区域14、16的材料的一部分或在立面上位于通孔24及外区域14、16的材料的内部(例如CMOS装置及至少一个层级的互连)，且不与本文中所揭示的发明特定相关。
[0025]参考图3，磁性记录材料26已形成于衬底12上，非磁性材料27已形成于记录材料26上，且磁性参考材料28已形成于非磁性材料27上。此可包括被形