于2015年5月15日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的標(biāo)題為“形成圖案的方法、利用形成圖案的方法制造磁性存儲器裝置的方法和利用所述方法制造的磁性存儲器裝置”的韓國專利申請No.10-2015-0067948以引用方式全文并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

實施例涉及利用離子束形成圖案的方法。實施例還涉及利用形成圖案的方法來制造磁性存儲器裝置的方法以及利用所述方法制造的磁性存儲器裝置。

背景技術(shù)：

隨著在電子工業(yè)中需要高速和/或低功耗電子裝置，越來越需要包括在電子裝置中的高速和/或低電壓半導(dǎo)體存儲器裝置。為了滿足這些需要，已開發(fā)磁性存儲器裝置作為半導(dǎo)體存儲器裝置。磁性存儲器裝置由于其高速性能和非易失性特性而作為下一代半導(dǎo)體存儲器裝置受到關(guān)注。

通常，磁性存儲器裝置可包括磁性隧道結(jié)(MTJ)圖案。MTJ圖案可包括兩個磁性體和布置在這兩個磁性體之間的絕緣層。MTJ圖案的電阻值可根據(jù)所述兩個磁性體的磁化方向而改變。例如，如果所述兩個磁性體的磁化方向彼此平行反向，則MTJ圖案可具有高電阻值。如果所述兩個磁性體的磁化方向彼此平行，則MTJ圖案可具有低電阻值。可通過電阻值之間的差異在MTJ圖案中表示數(shù)據(jù)。

電子工業(yè)越來越需要更加高度集成和更低功耗的磁性存儲器裝置。因此，在各種途徑上執(zhí)行研究以滿足這些需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

實施例可提供容易地去除殘留物的形成圖案的方法。

實施例還可提供能夠提高可靠性的磁性存儲器裝置及其制造方法。

在一個方面，一種形成圖案的方法可包括步驟：在襯底上形成蝕刻目標(biāo)層；將蝕刻目標(biāo)層圖案化以形成圖案；利用從第一離子源產(chǎn)生的第一離子束在各圖案的側(cè)壁上形成絕緣層；以及利用從第二離子源產(chǎn)生的第二離子束去除絕緣層。第一離子源和第二離子源中的每一個可包括絕緣源，并且絕緣源可包括氧或氮中的至少一個。

在一個實施例中，第一離子源中的絕緣源的濃度可與第二離子源中的絕緣源的濃度不同。

在一個實施例中，第一離子源中的絕緣源的濃度可高于第二離子源中的絕緣源的濃度。

在一個實施例中，第一離子源中的絕緣源的濃度的范圍可為從約30at％至約50at％。

在一個實施例中，第二離子源中的絕緣源的濃度的范圍可為從約0at％至約10at％。

在一個實施例中，第一離子源和第二離子源還中的每一個可包括非揮發(fā)性元素。

在一個實施例中，形成絕緣層的步驟可包括將第一離子束相對于襯底的頂表面以第一角輻射。去除絕緣層的步驟可包括將第二離子束相對于襯底的頂表面以第二角輻射。第一角可與第二角不同。

在一個實施例中，第一角可大于第二角。

在一個實施例中，第一角的范圍可為從約80度至約90度。

在一個實施例中，第二角的范圍可為從約0度至約45度。

在一個實施例中，形成絕緣層的步驟可包括：形成按次序堆疊在各圖案的側(cè)壁上的第一絕緣層和第二絕緣層。第一絕緣層可布置在第二絕緣層與各圖案的側(cè)壁之間。當(dāng)形成第一絕緣層時，第一離子源的絕緣源可為氧，并且當(dāng)形成第二絕緣層時，第一離子源的絕緣源可包括氧和氮。

在一個實施例中，第二絕緣層的氮濃度可高于第一絕緣層的氮濃度。

在一個實施例中，形成絕緣層的步驟可包括：相對于襯底的頂表面以第一角輻射第一離子束，以形成第一絕緣層；相對于襯底的頂表面以第二角輻射第一離子束，以形成第二絕緣層；以及相對于襯底的頂表面以第三角輻射第一離子束，以形成第三絕緣層。第二角可小于第一角和第三角。

在一個實施例中，第一離子源中的絕緣源的濃度可高于第二離子源中的絕緣源的濃度。

在一個實施例中，當(dāng)形成第一絕緣層時，第一離子束可具有第一入射能量，并且當(dāng)形成第三絕緣層時，第一離子束可具有大于第一入射能量的第二入射能量。

在一個實施例中，去除絕緣層的步驟可包括：相對于襯底的頂表面以第四角輻射第二離子束。第四角可小于第一角和第三角。

在一個實施例中，第一角和第三角中的每一個的范圍可為從約80度至約90度，并且第二角和第四角中的每一個的范圍可為從約0度至約45度。

在一個實施例中，形成絕緣層的步驟可包括：形成按次序堆疊在各圖案的側(cè)壁上的第一絕緣層和第二絕緣層。第一絕緣層可布置在第二絕緣層與各圖案的側(cè)壁之間。當(dāng)形成第一絕緣層時，第一離子束可具有第一入射能量，并且當(dāng)形成第二絕緣層時，第一離子束可具有大于第一入射能量的第二入射能量。

在一個實施例中，第一離子源中的絕緣源的濃度可高于第二離子源中的絕緣源的濃度。

在一個實施例中，當(dāng)形成第一絕緣層時，可相對于襯底的頂表面以第一角輻射第一離子束，并且當(dāng)形成第二絕緣層時，可相對于襯底的頂表面以第二角輻射第一離子束。去除絕緣層的步驟可包括：相對于襯底的頂表面以第三角輻射第二離子束，并且第三角可小于第一角和第二角。

在一個實施例中，蝕刻目標(biāo)層可包括導(dǎo)電材料。

在另一方面，一種制造磁性存儲器裝置的方法可包括步驟：在襯底上形成磁性隧道結(jié)層；將磁性隧道結(jié)層圖案化，以形成磁性隧道結(jié)圖案；利用從第一離子源產(chǎn)生的第一離子束在磁性隧道結(jié)圖案的側(cè)壁上形成絕緣層；以及利用從第二離子源產(chǎn)生的第二離子束去除絕緣層。第一離子源和第二離子源中的每一個可包括絕緣源，并且絕緣源可包括氧或氮中的至少一個。

在一個實施例中，第一離子源中的絕緣源的濃度可高于第二離子源中的絕緣源的濃度。

在一個實施例中，第一離子源和第二離子源中的每一個還可包括非揮發(fā)性元素。

在一個實施例中，形成絕緣層的步驟可包括：相對于襯底的頂表面以第一角輻射第一離子束。去除絕緣層的步驟可包括：相對于襯底的頂表面以第二角輻射第二離子束。第一角可大于第二角。

在一個實施例中，所述方法還可包括：在形成絕緣層之前在磁性隧道結(jié)圖案上形成頂部電極。頂部電極中的每一個可與襯底間隔開，磁性隧道結(jié)圖案中的每一個介于它們之間，并且在形成絕緣層的過程中，每個頂部電極的至少一部分可被氧化或硝化。

在一個實施例中，磁性隧道結(jié)圖案中的每一個可包括自由層、參考層和布置在自由層與參考層之間的隧道勢壘，并且自由層與參考層中的每一個的磁化方向可基本垂直于襯底的頂表面。

在一個實施例中，磁性隧道結(jié)圖案中的每一個可包括自由層、參考層和布置在自由層與參考層之間的隧道勢壘，并且自由層和參考層中的每一個的磁化方向可基本平行于襯底的頂表面。

在又一方面，一種形成圖案的方法可包括步驟：在襯底上形成蝕刻目標(biāo)層；將蝕刻目標(biāo)層圖案化以形成圖案；從第一離子源將第一離子束朝著所述圖案輻射，以使得第一離子源中的第一絕緣源與圖案上的殘留物相互作用，從而在圖案的側(cè)壁上形成絕緣層；以及從圖案的側(cè)壁去除絕緣層，其中，第一絕緣源包括氧或氮中的至少一個。

在一個實施例中，可利用從第二離子源產(chǎn)生的第二離子束執(zhí)行從圖案的側(cè)壁去除絕緣層的步驟，第二離子源包括第二絕緣源，并且 第二絕緣源包括氧或氮中的至少一個。

在一個實施例中，第一離子源中的第一絕緣源的濃度可高于第二離子源中的第二絕緣源的濃度。

在一個實施例中，從第一離子源輻射第一離子束的步驟可包括：使第一離子束中的第一絕緣源與圖案的側(cè)壁上的殘留物中的金屬元素相互作用以形成絕緣層，在將蝕刻目標(biāo)層圖案化之后，包括蝕刻目標(biāo)層的金屬元素的殘留物再沉積在圖案的側(cè)壁上。

在一個實施例中，從圖案的側(cè)壁去除絕緣層的步驟可包括從圖案的側(cè)壁去除殘留物。

在另一方面，一種磁性存儲器裝置可包括：襯底上的頂部電極；襯底與頂部電極之間的磁性隧道結(jié)圖案；以及頂部電極的側(cè)壁上的絕緣層。絕緣層可包括氧或氮中的至少一個。

在一個實施例中，絕緣層還可與頂部電極包括相同的金屬元素。

附圖說明

通過參照附圖詳細(xì)描述示例性實施例，特征將對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員變得清楚，其中：

圖1示出了根據(jù)實施例的形成圖案的方法的流程圖；

圖2至圖5示出了圖1的方法中的各階段的剖視圖；

圖6示出了圖4的部分‘A’的放大圖，以說明絕緣源根據(jù)第一離子束的輻射角在圖案的表面部分的穿入深度；

圖7示出了蝕刻目標(biāo)材料根據(jù)第二離子束的輻射角和第二離子束的離子源的蝕刻速率的曲線圖；

圖8示出了圖1的操作S300的詳細(xì)流程圖；

圖9和圖10示出了圖1的操作S300的各階段的剖視圖；

圖11示出了圖1的操作S300的詳細(xì)流程圖；

圖12至圖14示出了圖1的操作S300的各階段的剖視圖；

圖15示出了圖1的操作S300的詳細(xì)流程圖；

圖16和圖17示出了圖1的操作S300中的各階段的剖視圖；

圖18示出了圖1的操作S300的詳細(xì)流程圖；

圖19至圖21示出了圖1的操作S300中的各階段的剖視圖；

圖22示出了根據(jù)實施例的制造磁性存儲器裝置的方法的流程圖；

圖23至圖27示出了根據(jù)實施例的制造磁性存儲器裝置的方法中的各階段的剖視圖；

圖28A示出了根據(jù)實施例的磁性隧道結(jié)(MTJ)圖案的剖視圖；

圖28B示出了根據(jù)實施例的MTJ圖案的剖視圖；

圖29示出了包括根據(jù)實施例的半導(dǎo)體裝置的電子系統(tǒng)的示意性框圖；以及

圖30示出了包括根據(jù)實施例的半導(dǎo)體裝置的存儲卡的示意性框圖。

具體實施方式

現(xiàn)在，將在下文中參照附圖更加完全地描述示例實施例；然而，它們可按照不同形式實現(xiàn)，并且不應(yīng)理解為限于本文闡述的實施例。相反，提供這些實施例以使得本公開將是徹底和完整的，并且將把示例性實施方式完全傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。如本文所用，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項之一或多個的任何和所有組合。

在附圖中，為了清楚地示出，可夸大層和區(qū)的尺寸。還應(yīng)該理解，當(dāng)層或元件被稱作“位于”另一層或襯底“上”時，其可直接位于該另一層或襯底上，或者也可存在中間層。另外，還應(yīng)該理解，當(dāng)一層被稱作“在”兩層“之間”時，其可為所述兩層之間的唯一層，或者也可存在一個或多個中間。相同的附圖標(biāo)記始終指代相同的元件。

將參照作為理想示例性示圖的剖視圖、透視圖和平面圖來描述具體實施方式中的實施例。因此，根據(jù)制造技術(shù)和/或可允許的誤差，可修改示例性示圖的形狀。因此，實施例不限于示例性示圖中示出的具體形狀，而是可包括根據(jù)制造工藝產(chǎn)生的其它形狀。附圖中例示的區(qū)域具有一般特性，并用于示出元件的特定形狀。因此，這不應(yīng)理解為限制。

還應(yīng)該理解，雖然本文中可使用術(shù)語第一、第二、第三等來描述多個元件，但是這些元件不應(yīng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將 一個元件與另一元件區(qū)分開。本文說明和示出的示例性實施例包括它們的互補對應(yīng)部分。

本文所用的術(shù)語僅是為了描述特定實施例，并且不旨在限制。如本文所用，除非上下文清楚地指明不是這樣，否則單數(shù)形式“一個”、“一”和“所述”也旨在包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)該理解，術(shù)語“包括”、“包括……的”、“包含”和/或“包含……的”當(dāng)用于本說明書中時，指明存在所列特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或添加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。

下文中，將參照附圖完全地描述實施例。

圖1是示出根據(jù)實施例形成圖案的方法的流程圖，并且圖2至圖5是示出圖1的形成圖案的方法中的各階段的剖視圖。圖6是圖4的部分‘A’的放大圖，以說明絕緣源根據(jù)第一離子束的輻射角在圖案的表面部分的穿入深度，并且圖7是示出蝕刻目標(biāo)材料根據(jù)第二離子束的輻射角和第二離子束的離子源的蝕刻速率的曲線圖。

參照圖1和圖2，蝕刻目標(biāo)層20可形成在襯底10上(S100)。襯底10可包括例如晶體管或二極管的選擇組件。蝕刻目標(biāo)層20可包括導(dǎo)電材料。在實施例中，蝕刻目標(biāo)層20可包括金屬元素。掩模圖案30可形成在蝕刻目標(biāo)層20上。

參照圖1和圖3，可利用掩模圖案30作為蝕刻掩模對蝕刻目標(biāo)層20進(jìn)行蝕刻以在襯底10上形成彼此間隔開的圖案24(S200)?？衫脼R射法執(zhí)行目標(biāo)層20的蝕刻處理。

詳細(xì)地說，參照圖3，可朝著其上具有掩模圖案30的襯底10提供離子束IB。例如，離子束IB可包括氬離子(Ar+)。離子束IB可相對于與襯底10的頂表面平行的參考線S以預(yù)定角θ輻射至蝕刻目標(biāo)層20的表面。蝕刻目標(biāo)層20可通過離子束IB蝕刻，以劃分為圖案24。在蝕刻處理過程中，襯底10可隨著與襯底10的頂表面垂直的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，因此，可對稱地蝕刻掩模圖案30之間的蝕刻目標(biāo)層20。

在蝕刻處理過程中從掩模圖案30和蝕刻目標(biāo)層20產(chǎn)生的蝕刻 殘留物28可能再沉積在圖案24的側(cè)壁上和襯底10的在圖案24之間暴露的部分上。蝕刻殘留物28可能包括導(dǎo)電材料。例如，蝕刻殘留物28可能包括金屬元素。

參照圖1、圖4和圖6，絕緣層40可通過第一離子束IB1形成在圖案24的側(cè)壁上(S300)。絕緣層40可例如保形地在掩模圖案30的表面、圖案24的側(cè)壁表面和襯底10在圖案24之間暴露的那些部分上延伸。形成絕緣層40的步驟可包括將蝕刻殘留物28氧化或硝化。在蝕刻殘留物28的氧化或硝化過程中，可將每個掩模圖案30的一部分氧化或硝化。

可利用濺射法形成絕緣層40。詳細(xì)地說，可朝著其上具有圖案24的襯底10提供(例如，輻射)第一離子束IB1。第一離子束IB1可從第一離子源IS1產(chǎn)生。第一離子源IS1可包括絕緣源，例如，第一離子源IS1可包括絕緣成分的源。絕緣源可包括氧或者氮中的至少一個。蝕刻殘留物28可通過包括絕緣源的第一離子束IB1氧化或者硝化，并且每個掩模圖案30的一部分也可通過包括絕緣源的第一離子束IB1氧化或者硝化。第一離子源IS1還可包括非揮發(fā)性元素(例如，氬)。例如，第一離子源IS1中的絕緣源的濃度范圍可為從30at％至約50at％，例如，第一離子源IS1可包括約30at％至約50at％的氧或氮，并且其余為氬。

第一離子束IB1可相對于參考線S以第一角θ1從第一離子源IS1向襯底10、圖案24和掩模圖案30的表面輻射。例如，第一離子束IB1可在圖案24和掩模圖案30中穿入預(yù)定深度，以使得第一離子束IB1中的例如氧或氮的絕緣源與圖案24的一部分(即，其側(cè)壁上的蝕刻殘留物28)和掩模圖案30相互作用，以在圖案24和掩模圖案30上保形地形成絕緣層40。例如，第一離子束IB1中的絕緣源可與圖案24上的基本上整個蝕刻殘留物28相互作用，從而所得絕緣層40可包括(例如，包圍)圖案24上的基本上整個蝕刻殘留物28。

如圖6所示，絕緣源從圖案24的表面至圖案24內(nèi)部的穿入深度會隨著第一角θ1減小(即，θ1(a)→θ1(b))而增大。換句話說，以作為相對高的角度的第一角θ1(即，θ1＝θ1(a))輻射的第一離子 束IB1(a)的絕緣源的穿入深度PD(a)會小于以作為相對低的角度的第一角θ1(即，θ1＝θ1(b))輻射的第一離子束IB1(b)的絕緣源的穿入深度PD(b)。絕緣層40可形成為隨著絕緣源的穿入深度減小(即，PD(b)→PD(a))而具有更加均勻的厚度t。因此，可在形成絕緣層40的處理過程中相對于參考線S以相對高的角度(例如，以圖6的角θ1＝θ1(a))輻射第一離子束IB1。在實施例中，相對于參考線S，第一角θ1的范圍可從約80度至約90度。

參照圖1、圖5和圖7，可利用第二離子束IB2去除絕緣層40(S400)。由于去除了絕緣層40，因此圖案24的側(cè)壁和圖案24之間的襯底10可暴露出來。根據(jù)一個實施例，可不從掩模圖案30的表面去除絕緣層40的殘留部分40r。

可利用濺射法去除絕緣層40。詳細(xì)地說，可朝著其上具有絕緣層40的襯底10提供(例如，輻射)第二離子束IB2?？蓮牡诙x子源IS2產(chǎn)生第二離子束IB2。第二離子源IS2可包括絕緣源，例如，氧或氮中的至少一個。第二離子源IS2還可包括非揮發(fā)性元素(例如，氬)。第二離子源IS2中的絕緣源的濃度可與第一離子源IS1中的絕緣源的濃度不同。在一個實施例中，第二離子源IS2中的絕緣源的濃度可低于第一離子源IS1中的絕緣源的濃度。例如，第二離子源IS2中的絕緣源的濃度范圍可為從0at％至約10at％，例如，第二離子源IS2可包括約0at％至約10at％的氧或氮，并且其余為氬。

第二離子束IB2可相對于參考線S以第二角θ2輻射至絕緣層40的表面。第二角θ2可與第一角θ1不同。在一個實施例中，第二角θ2可小于第一角θ1。

根據(jù)一個實施例，圖案24可包括金屬，并且絕緣層40可包括金屬氧化物和/或金屬氮化物。在這種情況下，如圖7所示，如果第二離子束IB2僅包括非揮發(fā)性元素(例如，氬離子)，則絕緣層40通過第二離子束IB2的蝕刻速率ER1可與圖案24通過第二離子束IB2的蝕刻速率ER2不同。絕緣層40的蝕刻速率ER1與圖案24的蝕刻速率ER2之間的差會根據(jù)第二角θ2而變化。換句話說，當(dāng)?shù)诙铅?是相對低的角度時絕緣層40的蝕刻速率ER1與圖案24的蝕刻速率 ER2之間的差D1可大于當(dāng)?shù)诙铅?是相對高的角度時絕緣層40的蝕刻速率ER1與圖案24的蝕刻速率ER2之間的差D2(即，D1＞D2)。因此，隨著絕緣層40的蝕刻速率ER1與圖案24的蝕刻速率ER2之間的差增大(即，當(dāng)差是D1而非D2時)，絕緣層40的選擇性去除會更容易。因此，可在去除絕緣層40的處理中相對于參考線S以相對低的角度輻射第二離子束IB2。在實施例中，第二角θ2的范圍可為從約0度至約45度，例如，約30度至約40度。

如果第二離子束IB2包括非揮發(fā)性元素(例如，氬離子)和絕緣源(例如，氧離子和/或氮離子)，則圖案24通過第二離子束IB2的蝕刻速率可通過絕緣源而降低，即，從速率ER2降低至速率ER2'。換句話說，當(dāng)?shù)诙x子束IB2包括非揮發(fā)性元素和絕緣源時通過第二離子束IB2的絕緣層40的蝕刻速率ER1'與圖案24的蝕刻速率ER2'之間的差可大于當(dāng)?shù)诙x子束IB2僅包括非揮發(fā)性元素時通過第二離子束IB2的絕緣層40的蝕刻速率ER1與圖案24的蝕刻速率ER2之間的差(即，D1'＞D1，D2'＞D2)。也就是說，由于絕緣源加至第二離子源IS2，因此絕緣層40的選擇性去除會變得更容易。

根據(jù)實施例，可利用第一離子束IB1將蝕刻圖案24的蝕刻殘留物28氧化或硝化以在圖案24的側(cè)壁上形成絕緣層40，并且隨后可利用第二離子束IB2去除絕緣層40。例如，由于絕緣層40可包括圖案24上的基本整個蝕刻殘留物28，因此絕緣層40的去除可包括從圖案24去除基本整個蝕刻殘留物28。在這種情況下，可從包括具有相對高濃度的絕緣源的第一離子源IS1中產(chǎn)生第一離子束IB1，并且可從包括具有相對低濃度的絕緣源的第二離子源IS2中產(chǎn)生第二離子束IB2。因此，可容易地形成絕緣層40，并且可容易地執(zhí)行絕緣層40的選擇性去除。另外，可將第一離子束IB1以相對高的角度輻射至襯底10，從而絕緣層40可形成為具有均勻的厚度。此外，可將第二離子束IB2以相對低的角度輻射至襯底，從而可容易地執(zhí)行絕緣層40的選擇性去除。

圖8是示出圖1的操作S300的實施例的流程圖，并且圖9和圖10是示出圖1的操作S300中的各階段的剖視圖。

參照圖8和圖9，可利用氧作為絕緣源形成第一絕緣層42(S301)。第一絕緣層42可形成在圖案24的側(cè)壁上。第一絕緣層42可延伸至掩模圖案30的表面上以及圖案24之間的襯底10的表面上。根據(jù)當(dāng)前實施例，形成第一絕緣層42的步驟可包括氧化蝕刻殘留物28的至少一部分。在蝕刻殘留物28的氧化過程中，還可以氧化每個掩模圖案30的一部分。

可利用濺射法形成第一絕緣層42。詳細(xì)地說，可向其上具有圖案24的襯底10提供第一離子束IB1?？蓮牡谝浑x子源IS1產(chǎn)生第一離子束IB1。根據(jù)當(dāng)前實施例，在形成第一絕緣層42的過程中，第一離子源IS1可包括絕緣源，并且絕緣源可為氧。蝕刻殘留物28的至少一部分可通過包括絕緣源的第一離子束IB1氧化，并且每個掩模圖案30的一部分也可通過第一離子束IB1氧化。第一離子源IS1還可包括非揮發(fā)性元素(例如，氬)。例如，第一離子源IS1中的絕緣源的濃度的范圍可為從約30at％至約50at％。

第一離子束IB1可相對于參考線S以第三角θ3輻射至襯底10、圖案24和掩模圖案30的表面。如參照圖6的描述，可相對于參考線S以相對高的角度輻射第一離子束IB1，因此，第一絕緣層42可形成為具有均勻的厚度t1。在一個實施例中，第三角θ3可在約80度至約90度的范圍內(nèi)。

參照圖8和圖10，可利用氧和氮作為絕緣源形成第二絕緣層44(S303)。第二絕緣層44可形成在第一絕緣層42上。根據(jù)當(dāng)前實施例，形成第二絕緣層44的步驟可包括將蝕刻殘留物28的剩余部分氧化或硝化，例如，第二絕緣層44可包括將在操作S301中未氧化的圖案24上的蝕刻殘留物28氧化或硝化。在操作S303中，在蝕刻殘留物28的氧化或硝化過程中，也可將每個掩模圖案30的一部分氧化或硝化。

可利用濺射法形成第二絕緣層44。詳細(xì)地說，可向其上形成有第一絕緣層42的襯底10提供第一離子束IB1。可從第一離子源IS1產(chǎn)生第一離子束IB1。根據(jù)當(dāng)前實施例，在第二絕緣層44的形成過程中，第一離子源IS1可包括絕緣源，并且絕緣源可為氧和氮。可通 過包括絕緣源的第一離子束IB1將蝕刻殘留物28在圖案24的側(cè)壁上的剩余部分氧化或硝化，并且也可通過第一離子束IB1將每個掩模圖案30的一部分氧化或硝化。第一離子源IS1還可包括非揮發(fā)性元素(例如，氬)。例如，第一離子源IS1中的絕緣源的濃度范圍可為從約30at％至約50at％。

可將第一離子束IB1相對于參考線S以第四角θ4輻射至第一絕緣層42的表面。如參照圖6的描述，可相對于參考線S以相對高的角度輻射第一離子束IB1，因此，第二絕緣層44可形成為具有均勻的厚度t2。在實施例中，第四角θ4的范圍可為從約80度至約90度。

根據(jù)當(dāng)前實施例，在圖1的處理S300中利用第一離子束IB1形成的絕緣層40可包括按次序堆疊在圖案24的側(cè)壁上的第一絕緣層42和第二絕緣層44。第二絕緣層44中的氮濃度可高于第一絕緣層42中的氮濃度。

根據(jù)當(dāng)前實施例，由于利用氧和氮二者作為絕緣源形成第二絕緣層44，因此蝕刻殘留物28可容易地轉(zhuǎn)換為絕緣材料。另外，由于利用氧作為絕緣源形成第一絕緣層42，因此在第二絕緣層44的形成過程中可抑制氮擴散至圖案24中。

圖11是示出圖1的操作S300的實施例的流程圖，并且圖12至圖14是示出圖1的操作S300中的各階段的剖視圖。

參照圖11和圖12，可相對于襯底10的頂表面(即，相對于參考線S)以第五角θ5輻射第一離子束IB1，以在圖案24的側(cè)壁上形成第一絕緣層42(S311)。第一絕緣層42可延伸至掩模圖案30的表面上以及圖案24之間的襯底10的表面上。形成第一絕緣層42的步驟可包括將蝕刻殘留物28的至少一部分氧化或硝化。在蝕刻殘留物28的氧化或硝化過程中，也可將每個掩模圖案30的一部分氧化或硝化。

可利用濺射法形成第一絕緣層42。詳細(xì)地說，可向其上具有圖案24的襯底10提供第一離子束IB1。可從第一離子源IS1產(chǎn)生第一離子束IB1。第一離子源IS1可包括絕緣源，并且絕緣源可包括氧或氮中的至少一個?？赏ㄟ^包括絕緣源的第一離子束IB1將蝕刻殘留物 28的至少一部分氧化或硝化，并且也可通過第一離子束IB1將每個掩模圖案30的一部分氧化或硝化。第一離子源IS1還可包括非揮發(fā)性元素(例如，氬)。例如，第一離子源IS1中的絕緣源的濃度范圍可為從約30at％至約50at％。

可將第一離子束IB1相對于參考線S以第五角θ5輻射至襯底10、圖案24和掩模圖案30的表面。如參照圖6的描述，可相對于參考線S以相對高的角度輻射第一離子束IB1，因此，第一絕緣層42可形成為具有均勻的厚度t1。在一個實施例中，第五角θ5的范圍可為從約80度至約90度。

參照圖11和圖13，可相對于襯底10的頂表面(即，參考線S)以第六角θ6輻射第一離子束IB1，以在第一絕緣層42上形成第二絕緣層44(S313)。形成第二絕緣層44的步驟可包括將蝕刻殘留物28的至少一部分氧化或硝化。在蝕刻殘留物28的氧化或硝化過程中，也可將每個掩模圖案30的一部分氧化或硝化。

可利用濺射法形成第二絕緣層44。詳細(xì)地說，可向其上形成有第一絕緣層42的襯底10提供第一離子束IB1?？蓮牡谝浑x子源IS1產(chǎn)生第一離子束IB1。第一離子源IS1可包括絕緣源，并且絕緣源可包括氧或氮中的至少一個?？赏ㄟ^包括絕緣源的第一離子束IB1將蝕刻殘留物28的至少一部分氧化或硝化，并且也可通過第一離子束IB1將每個掩模圖案30的一部分氧化或硝化。第一離子源IS1還可包括非揮發(fā)性元素(例如，氬)。例如，第一離子源IS1中的絕緣源的濃度范圍可為從約30at％至約50at％。

可將第一離子束IB1相對于參考線S以第六角θ6輻射至第一絕緣層42的表面。第六角θ6可小于第五角θ5。如參照圖6的描述，當(dāng)相對于參考線S以相對低的角度輻射第一離子束IB1時，第一離子束IB1的絕緣源相對于第一絕緣層42的外表面會更深地穿入第一絕緣層42的內(nèi)部。因此，如果蝕刻殘留物28的一部分沒有被氧化或硝化(即，在操作S311中)，并且在形成第一絕緣層42之后該部分剩余在圖案24的側(cè)壁上，則可通過更深的離子束在形成第二絕緣層44的過程中將蝕刻殘留物28的該剩余部分容易地氧化或硝化。換句話 說，可在形成第二絕緣層44的過程中相對于參考線S以相對低的角度輻射第一離子束IB1，因此可以容易地氧化或硝化蝕刻殘留物28的剩余部分。在一個實施例中，第六角θ6的范圍可為從約0度至約45度。

參照圖11和圖14，可相對于襯底10的頂表面(即，參考線S)以第七角θ7輻射第一離子束IB1以在第二絕緣層44上形成第三絕緣層46(S316)。形成第三絕緣層46的步驟可包括將蝕刻殘留物28的剩余部分(即，在操作S311和S313中蝕刻殘留物28未被氧化或硝化的部分)氧化或硝化。在操作S316中，在蝕刻殘留物28的氧化或硝化過程中也可將每個掩模圖案30的一部分氧化或硝化。

可利用濺射法形成第三絕緣層46。詳細(xì)地說，可向其上具有第二絕緣層44的襯底10提供第一離子束IB1?？蓮牡谝浑x子源IS1產(chǎn)生第一離子束IB1。第一離子源IS1可包括絕緣源，并且絕緣源可包括氧或氮中的至少一個?？赏ㄟ^包括絕緣源的第一離子束IB1將蝕刻殘留物28的剩余部分氧化或硝化，并且還可通過第一離子束IB1將每個掩模圖案30的一部分氧化或硝化。第一離子源IS1還可包括非揮發(fā)性元素(例如，氬)。例如，第一離子源IS1中的絕緣源的濃度范圍可為從約30at％至約50at％。

可將第一離子束IB1相對于參考線S以第七角θ7輻射至第二絕緣層44的表面。第七角θ7可大于第六角θ6。第七角θ7可基本等于第五角θ5。在形成第三絕緣層46的過程中，可相對于參考線S以相對高的角度輻射第一離子束IB1，如參照圖6的描述，從而第三絕緣層46可具有均勻的厚度t3。在實施例中，第七角θ7的范圍可為從約80度至約90度。

根據(jù)當(dāng)前實施例，在圖1的操作S300中利用第一離子束IB1形成的絕緣層40可包括按次序堆疊在圖案24的側(cè)壁上的第一絕緣層42、第二絕緣層44和第三絕緣層46。根據(jù)當(dāng)前實施例，由于通過將第一離子束IB1以相對低的角度輻射至襯底10來形成第二絕緣層44，因此蝕刻殘留物28可容易地轉(zhuǎn)換為絕緣材料。另外，可將第一離子束IB1以相對高的角度輻射至襯底10，以在形成第二絕緣層44之前 形成第一絕緣層42，從而可抑制在形成第二絕緣層44的過程中第一離子束IB1的絕緣源擴散至圖案24中。此外，當(dāng)去除包括多個堆疊絕緣層的絕緣層40時，可將第二離子束以相對低的角度(例如，以小于以上第五角和第七角的角度)朝著襯底輻射，從而絕緣層的選擇性去除可更容易。

圖15是示出圖1的操作S300的實施例的流程圖，并且圖16和圖17是示出圖1的操作S300中的各階段的剖視圖。

參照圖15和圖16，可將第一離子束IB1以第一入射能量輻射至襯底10，以在圖案24的側(cè)壁上形成第一絕緣層42(S321)。第一絕緣層42可延伸至掩模圖案30的表面上以及圖案24之間的襯底10的表面上。根據(jù)當(dāng)前實施例，形成第一絕緣層42的步驟可包括將蝕刻殘留物28的至少一部分氧化或硝化。在蝕刻殘留物28的氧化或硝化過程中，也可將每個掩模圖案30的一部分氧化或硝化。

可利用濺射法形成第一絕緣層42。詳細(xì)地說，可向其上具有圖案24的襯底10提供第一離子束IB1。可從第一離子源IS1產(chǎn)生第一離子束IB1。第一離子源IS1可包括絕緣源，并且絕緣源可包括氧或氮中的至少一個?？赏ㄟ^包括絕緣源的第一離子束IB1將蝕刻殘留物28的至少一部分氧化或硝化，并且也可通過第一離子束IB1將每個掩模圖案30的一部分氧化或硝化。第一離子源IS1還可包括非揮發(fā)性元素(例如，氬)。例如，第一離子源IS1中的絕緣源的濃度范圍可為從約30at％至約50at％。

可將第一離子束IB1相對于參考線S以第八角θ8輻射至襯底10、圖案24和掩模圖案30的表面。如參照圖6的描述，可將第一離子束IB1相對于參考線S以相對高的角度輻射，從而第一絕緣層42可形成為具有均勻的厚度t1。在一個實施例中，第八角θ8的范圍可為從約80度至約90度。

參照圖15和圖17，可將第一離子束IB1以第二入射能量輻射至襯底10，以在第一絕緣層42上形成第二絕緣層44(S323)。形成第二絕緣層44的步驟可包括將蝕刻殘留物28的剩余部分氧化或硝化。在將蝕刻殘留物28的剩余部分的氧化或硝化過程中，也可將每個掩 模圖案30的一部分氧化或硝化。

可利用濺射法形成第二絕緣層44。詳細(xì)地說，可向其上形成有第一絕緣層42的襯底10提供第一離子束IB1?？蓮牡谝浑x子源IS1產(chǎn)生第一離子束IB1。第一離子源IS1可包括絕緣源，并且絕緣源可包括氧或氮中的至少一個?？赏ㄟ^包括絕緣源的第一離子束IB1將蝕刻殘留物28的剩余部分氧化或硝化，并且也可通過第一離子束IB1將每個掩模圖案30的一部分氧化或硝化。第一離子源IS1還可包括非揮發(fā)性元素(例如，氬)。例如，第一離子源IS1中的絕緣源的濃度范圍可為從約30at％至約50at％。

可將第一離子束IB1相對于參考線S以第九角θ9輻射至第一絕緣層42的表面。如參照圖6的描述，可將第一離子束IB1相對于參考線S以相對高的角度輻射，從而第二絕緣層44可形成為具有均勻的厚度t2。在一個實施例中，第九角θ9的范圍可為從約80度至約90度。

根據(jù)當(dāng)前實施例，第二入射能量可大于第一入射能量。當(dāng)將第一離子束IB1以相對低的第一入射能量輻射至圖案24的表面時，第一離子束IB1的絕緣源會從圖案24的表面較淺地穿入圖案24的內(nèi)部。因此，第一絕緣層42可形成為具有均勻的厚度t1。當(dāng)將第一離子束IB1以高于第一入射能量的第二入射能量輻射至第一絕緣層42時，第一離子束IB1的絕緣源會從第一絕緣層42的表面較深地穿入第一絕緣層42內(nèi)部，例如，第一離子束IB1會穿透第一絕緣層42。因此，在形成第一絕緣層42之后，如果一部分蝕刻殘留物28未被氧化或硝化而是剩余在圖案24的側(cè)壁上，則在形成第二絕緣層44的過程中，可以容易地氧化或硝化蝕刻殘留物28的剩余部分。例如，第一入射能量可為100eV或更小，并且第二入射能量可為400eV或更大。

根據(jù)當(dāng)前實施例，在圖1的操作S300中利用第一離子束IB1形成的絕緣層40可包括按次序堆疊在圖案24的側(cè)壁上的第一絕緣層42和第二絕緣層44。根據(jù)當(dāng)前實施例，可將第一離子束IB1以高于第一入射能量的第二入射能量輻射至襯底10，以形成第二絕緣層44，從而蝕刻殘留物28的剩余部分可容易地轉(zhuǎn)換為絕緣材料。另外，可 將第一離子束IB1以相對低的第一入射能量輻射至襯底10，以在形成第二絕緣層44之前形成第一絕緣層42，從而可抑制第一離子束IB1的絕緣源擴散至圖案24中。

圖18是示出圖1的操作S300的實施例的流程圖，并且圖19至圖21是示出圖1的操作S300中的各階段的剖視圖。

參照圖18和圖19，可將第一離子束IB1以第一入射能量相對于襯底10的頂表面(例如，參考線S)以第五角θ5輻射，以在圖案24的側(cè)壁上形成第一絕緣層42(S331)。第一絕緣層42可在掩模圖案30的表面上以及布置在圖案24之間的襯底10的表面上延伸。形成第一絕緣層42的步驟可包括將蝕刻殘留物28的至少一部分氧化或硝化。在蝕刻殘留物28的氧化或硝化過程中，也可將每個掩模圖案30的一部分氧化或硝化。

可利用濺射法形成第一絕緣層42。詳細(xì)地說，可向其上具有圖案24的襯底10提供第一離子束IB1?？蓮牡谝浑x子源IS1產(chǎn)生第一離子束IB1。第一離子源IS1可包括絕緣源，并且絕緣源可包括氧或氮中的至少一個。可通過包括絕緣源的第一離子束IB1將蝕刻殘留物28的至少一部分氧化或硝化，并且也可通過第一離子束IB1將每個圖案30的一部分氧化或硝化。第一離子源IS1還可包括非揮發(fā)性元素(例如，氬)。例如，第一離子源IS1中的絕緣源的濃度的范圍可為從約30at％至約50at％。

可將第一離子束IB1相對于參考線S以第五角θ5輻射至襯底10、圖案24和掩模圖案30的表面。如參照圖6的描述，可將第一離子束IB1相對于參考線S以相對高的角度輻射，從而第一絕緣層42可形成為具有均勻的厚度t1。在一個實施例中，第五角θ5的范圍可為從約80度至約90度。

另外，可將第一離子束IB1以相對低的第一入射能量輻射至圖案24的表面，從而第一離子束IB1的絕緣源可從圖案24的表面較淺地穿入圖案24的內(nèi)部。結(jié)果，第一絕緣層42可形成為具有均勻的厚度t1。

參照圖18和圖20，可將第一離子束IB1相對于襯底10的頂表 面(即，參考線S)以第六角θ6輻射，以在第一絕緣層42上形成第二絕緣層44(S333)。形成第二絕緣層44的步驟可包括將蝕刻殘留物28的至少一部分氧化或硝化。在蝕刻殘留物28的氧化或硝化過程中，也可將每個掩模圖案30的一部分氧化或硝化。

可利用濺射法形成第二絕緣層44。詳細(xì)地說，可向其上形成有第一絕緣層42的襯底10提供第一離子束IB1?？蓮牡谝浑x子源IS1產(chǎn)生第一離子束IB1。第一離子源IS1可包括絕緣源，并且絕緣源可包括氧或氮中的至少一個?？赏ㄟ^包括絕緣源的第一離子束IB1將蝕刻殘留物28的至少一部分氧化或硝化，并且也可通過第一離子束IB1將每個圖案30的一部分氧化或硝化。第一離子源IS1還可包括非揮發(fā)性元素(例如，氬)。例如，第一離子源IS1中的絕緣源的濃度的范圍可為從約30at％至約50at％。

可將第一離子束IB1相對于參考線S以第六角θ6輻射至第一絕緣層42的表面。第六角θ6可小于第五角θ5。如參照圖6的描述，當(dāng)將第一離子束IB1相對于參考線S以相對低的角度輻射時，第一離子束IB1的絕緣源可從第一絕緣層42的表面較深地穿入第一絕緣層42的內(nèi)部。因此，如果在形成第一絕緣層42之后一部分蝕刻殘留物28未被氧化或硝化而是剩余在圖案24的側(cè)壁上，則在形成第二絕緣層44的過程中，可容易地氧化或硝化蝕刻殘留物28的剩余部分。換句話說，在形成第二絕緣層44的過程中，第一離子束IB1可相對于參考線S以相對低的角度輻射，從而可容易地氧化或硝化蝕刻殘留物28的剩余部分。在一個實施例中，第六角θ6的范圍可為從約0度至約45度。

參照圖18和圖21，可將第一離子束IB1以第二入射能量相對于襯底10的頂表面(即，參考線S)以第七角θ7輻射，以在第二絕緣層44上形成第三絕緣層46(S336)。形成第三絕緣層46的步驟可包括將蝕刻殘留物28的剩余部分氧化或硝化。在蝕刻殘留物28的氧化或硝化過程中，也可將每個掩模圖案30的一部分氧化或硝化。

可利用濺射法形成第三絕緣層46。詳細(xì)地說，可向其上具有第二絕緣層44的襯底10提供第一離子束IB1?？蓮牡谝浑x子源IS1產(chǎn) 生第一離子束IB1。第一離子源IS1可包括絕緣源，并且絕緣源可包括氧和氮中的至少一個?？赏ㄟ^包括絕緣源的第一離子束IB1將蝕刻殘留物28的剩余部分氧化或硝化，并且也可通過第一離子束IB1將每個掩模圖案30的一部分氧化或硝化。第一離子源IS1還可包括非揮發(fā)性元素(例如，氬)。例如，第一離子源IS1中的絕緣源的濃度范圍可為從約30at％至約50at％。

可將第一離子束IB1相對于參考線S以第七角θ7輻射至第二絕緣層44的表面。第七角θ7可大于第六角θ6。第七角θ7可基本等于第五角θ5。在形成第三絕緣層46的過程中，可將第一離子束IB1相對于參考線S以相對高的角度輻射，如參照圖6的描述，從而第三絕緣層46可具有均勻的厚度t3。在一個實施例中，第七角θ7的范圍可為從約80度至約90度。

另外，當(dāng)將第一離子束IB1以相對高的第二入射能量輻射至第二絕緣層44時，第一離子束IB1的絕緣源可從第二絕緣層44的表面較深地穿入第二絕緣層44的內(nèi)部。因此，如果在形成第二絕緣層44之后一部分蝕刻殘留物28未被氧化或硝化而是剩余在圖案24的側(cè)壁上，則在形成第三絕緣層46的過程中，可以容易地氧化或硝化蝕刻殘留物28的該剩余部分。

在當(dāng)前實施例中，在圖1的操作S300中利用第一離子束IB1形成的絕緣層40可包括按次序堆疊在圖案24的側(cè)壁上的第一絕緣層42、第二絕緣層44和第三絕緣層46。根據(jù)當(dāng)前實施例，可將第一離子束IB1以相對低的角度輻射至襯底10，以形成第二絕緣層44，并且可將第一離子束IB1以相對高的第二入射能量輻射至襯底10，以形成第三絕緣層46。因此，蝕刻殘留物28可容易地轉(zhuǎn)換為絕緣材料。另外，在形成第二絕緣層44之前，可將第一離子束IB1以相對高的角度并且以相對低的第一入射能量輻射至襯底10，以形成第一絕緣層42。因此，在形成第二絕緣層44和第三絕緣層46的過程中，可抑制第一離子束IB1的絕緣源擴散至圖案24中。

圖22是示出根據(jù)實施例的制造磁性存儲器裝置的方法的流程圖。圖23至圖27是示出根據(jù)實施例的制造磁性存儲器裝置的方法中的各 階段的剖視圖。圖28A是示出根據(jù)實施例的磁性隧道結(jié)(MTJ)圖案的剖視圖。圖28B是示出根據(jù)實施例的MTJ圖案的剖視圖。

參照圖22和圖23，可在襯底100上形成下層間絕緣層102。襯底100可包括半導(dǎo)體襯底。例如，襯底100可包括硅襯底、鍺襯底或者硅-鍺襯底。根據(jù)一個實施例，可在襯底100上形成選擇組件(未示出)，并且可形成下層間絕緣層102以覆蓋選擇組件。例如，選擇組件可為場效應(yīng)晶體管。在另一示例中，選擇組件可為二極管。下層間絕緣層102可由包括氧化物(例如，二氧化硅)、氮化物(例如，氮化硅)和/或氧氮化物(例如，氧氮化硅)的單層或多層形成。

可在下層間絕緣層102中形成下接觸插塞104。下接觸插塞104中的每一個可穿透下層間絕緣層102，以電連接至對應(yīng)的一個選擇組件的一個端子。下接觸插塞104可包括摻雜的半導(dǎo)體材料(例如，摻雜的硅)、金屬(例如，鎢、鈦和/或鉭)、導(dǎo)電金屬氮化物(例如，氮化鈦、氮化鉭和/或氮化鎢)或者金屬-半導(dǎo)體化合物(例如，金屬硅化物)中的至少一個。

可在下層間絕緣層102上形成磁性隧道結(jié)層120(S150)。底部電極層110可形成在下層間絕緣層102與磁性隧道結(jié)層120之間。底部電極層110可包括導(dǎo)電金屬氮化物，例如，氮化鈦和/或氮化鉭。底部電極層110可包括對構(gòu)成磁性隧道結(jié)層120的各磁性層的晶體生長有幫助的材料(例如，釕(Ru))。例如，底部電極層110可由濺射工藝、化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝或者原子層沉積(ALD)工藝形成。

磁性隧道結(jié)層120可包括按次序堆疊在底部電極層110上的第一磁性層112、隧道勢壘層114和第二磁性層116。第一磁性層112和第二磁性層116之一可對應(yīng)于具有固定在一個方向上的磁化方向的參考層，并且第一磁性層112和第二磁性層116中的另一個可對應(yīng)于自由層，自由層的磁化方向可改變以與參考層的固定磁化方向平行或者平行反向。

在一個實施例中，參考層和自由層的磁化方向可基本垂直于隧道勢壘層114與第二磁性層116之間的界面。在這種情況下，參考層和自由層中的每一個可包括垂直磁性材料(例如，CoFeTb、CoFeGd 或者CoFeDy)、具有L1₀結(jié)構(gòu)的垂直磁性材料、具有六角密積(HCP)晶體結(jié)構(gòu)或者垂直磁性結(jié)構(gòu)的CoPt中的至少一個。例如，具有L1₀結(jié)構(gòu)的垂直磁性材料可包括具有L1₀結(jié)構(gòu)的FePt、具有L1₀結(jié)構(gòu)的FePd、具有L1₀結(jié)構(gòu)的CoPd或者具有L1₀結(jié)構(gòu)的CoPt中的至少一個。垂直磁性結(jié)構(gòu)可包括以交替和重復(fù)方式堆疊的磁性層和非磁性層。例如，垂直磁性結(jié)構(gòu)可包括例如(Co/Pt)n、(CoFe/Pt)n、(CoFe/Pd)n、(Co/Pd)n、(Co/Ni)n、(CoNi/Pt)n、(CoCr/Pt)n或者(CoCr/Pd)n中的至少一個，其中“n”表示雙層的數(shù)量。這里，參考層可比自由層更厚，和/或參考層的抗磁力可大于自由層的抗磁力。

在一個實施例中，參考層和自由層的磁化方向可基本平行于隧道勢壘層114與第二磁性層116之間的界面。在這種情況下，參考層和自由層中的每一個可包括鐵磁材料。參考層還可包括用于對包括在參考層中的鐵磁材料的磁化方向進(jìn)行固定的反鐵磁材料。

例如，隧道勢壘層114可包括氧化鎂(MgO)層、氧化鈦(TiO)層、氧化鋁(AlO)層、鎂鋅氧化物(MgZnO)層或者鎂硼氧化物(MgBO)層中的至少一個。

第一磁性層112、隧道勢壘層114和第二磁性層116中的每一個可通過物理氣相沉積(PVD)工藝或者CVD工藝形成。

導(dǎo)電掩模圖案130可形成在磁性隧道結(jié)層120上。例如，導(dǎo)電掩模圖案130可包括鎢、鈦、鉭、鋁或者金屬氮化物(例如，氮化鈦和氮化鉭)中的至少一個。導(dǎo)電掩模圖案130可限定將在其中形成磁性隧道結(jié)圖案(稍后描述)的區(qū)。

參照圖22和圖24，可利用導(dǎo)電掩模圖案130作為蝕刻掩模來蝕刻磁性隧道結(jié)層120以形成磁性隧道結(jié)圖案124(S250)?？衫脼R射法執(zhí)行蝕刻處理。更詳細(xì)地說，在蝕刻處理過程中，可向其上具有導(dǎo)電掩模圖案130的襯底100提供離子束IB。例如，離子束IB可包括氬離子(Ar+)?？蓪㈦x子束IB相對于與襯底100的頂表面平行的參考線S以預(yù)定角θ輻射至磁性隧道結(jié)層120的表面。

可通過蝕刻處理來蝕刻磁性隧道結(jié)層120，以在襯底100上形成彼此間隔開的磁性隧道結(jié)圖案124。另外，也可通過蝕刻處理蝕刻底 部電極層110，從而可在襯底100上形成彼此間隔開的底部電極BE。底部電極BE可分別電連接至形成在層間絕緣層102中的下接觸插塞104。根據(jù)一個實施例，底部電極BE中的每一個的底表面可與對應(yīng)的一個下接觸插塞104的頂表面接觸。磁性隧道結(jié)圖案124可分別形成在底部電極BE上。磁性隧道結(jié)圖案124中的每一個可包括按次序堆疊在底部電極BE中的每一個上的第一磁性圖案112P、隧道勢壘114P和第二磁性圖案116P。

在一個實施例中，如圖28A所示，第一磁性圖案112P的磁化方向112a和第二磁性圖案116P的磁化方向116a可基本平行于隧道勢壘114P與第二磁性圖案116P的接觸表面。在圖28A中，第一磁性圖案112P是參考圖案，并且第二磁性圖案116P是自由圖案。然而，實施例不限于此。與圖28A不同，第一磁性圖案112P可為自由圖案，并且第二磁性圖案116P可為參考圖案。參考圖案可比自由圖案更厚，或者參考圖案的抗磁力可大于自由圖案的抗磁力。

具有平行的磁化方向112a和116a的第一磁性圖案112P和第二磁性圖案116P中的每一個可包括鐵磁材料。對應(yīng)于參考圖案的第一磁性圖案112P還可包括用于對包括在第一磁性圖案112P中的鐵磁材料的磁化方向進(jìn)行固定的反鐵磁材料。

在一個實施例中，如圖28B所示，第一磁性圖案112P和第二磁性圖案116P的磁化方向112a和116a可基本垂直于隧道勢壘114P與第二磁性圖案116P的接觸表面。在圖28B中，第一磁性圖案112P是參考圖案，并且第二磁性圖案116P是自由圖案。然而，實施例不限于此。與圖28B不同，第一磁性圖案112P可為自由圖案，并且第二磁性圖案116P可為參考圖案。

具有垂直磁化方向112a和116a的第一磁性圖案112P和第二磁性圖案116P中的每一個可包括垂直磁性材料(例如，CoFeTb、CoFeGd或者CoFeDy)、具有L1₀結(jié)構(gòu)的垂直磁性材料、具有HCP晶體結(jié)構(gòu)或者垂直磁性結(jié)構(gòu)的CoPt中的至少一個。例如，具有L1₀結(jié)構(gòu)的垂直磁性材料可包括具有L1₀結(jié)構(gòu)的FePt、具有L1₀結(jié)構(gòu)的FePd、具有L1₀結(jié)構(gòu)的CoPd或者具有L1₀結(jié)構(gòu)的CoPt中的至少一個。垂直磁性 結(jié)構(gòu)可包括以交替和重復(fù)方式堆疊的磁性層和非磁性層。例如，垂直磁性結(jié)構(gòu)可包括例如(Co/Pt)n、(CoFe/Pt)n、(CoFe/Pd)n、(Co/Pd)n、(Co/Ni)n、(CoNi/Pt)n、(CoCr/Pt)n或者(CoCr/Pd)n中的至少一個，其中“n”表示雙層的數(shù)量。

在蝕刻處理過程中，從導(dǎo)電掩模圖案130和磁性隧道結(jié)層120產(chǎn)生的蝕刻殘留物128可能再沉積在磁性隧道結(jié)圖案124的側(cè)壁和布置在磁性隧道結(jié)圖案124之間的襯底100(例如，下層間絕緣層102)上。蝕刻殘留物128可包括導(dǎo)電材料。例如，蝕刻殘留物128可包括金屬元素。如果蝕刻殘留物128殘留在磁性隧道結(jié)圖案124的側(cè)壁上，則會在每個磁性隧道結(jié)圖案124的第一磁性圖案112P與第二磁性圖案116P之間導(dǎo)致電短路。

參照圖22和圖25，可利用第一離子束IB1將絕緣層140形成在磁性隧道結(jié)圖案124的側(cè)壁上(S350)。絕緣層140可延伸至導(dǎo)電掩模圖案130的表面上以及磁性隧道結(jié)圖案124之間的襯底100(例如，下層間絕緣層102)的表面上。形成絕緣層140的步驟可包括將蝕刻殘留物128氧化或硝化。在蝕刻殘留物128的氧化或硝化過程中，也可將每個導(dǎo)電掩模圖案130的一部分氧化或硝化。

可利用濺射法形成絕緣層140。詳細(xì)地說，可向其上具有磁性隧道結(jié)圖案124的襯底10提供第一離子束IB1?？蓮牡谝浑x子源IS1產(chǎn)生第一離子束IB1。第一離子源IS1可包括絕緣源，并且絕緣源可包括氧或氮中的至少一個?？赏ㄟ^包括絕緣源的第一離子束IB1將蝕刻殘留物128氧化或硝化，并且也可通過包括絕緣源的第一離子束IB1將每個導(dǎo)電掩模圖案130的一部分氧化或硝化。第一離子源IS1還可包括非揮發(fā)性元素(例如，氬)。例如，第一離子源IS1中的絕緣源的濃度范圍可為從約30at％至約50at％。

可將第一離子束IB1相對于參考線S以第一角θ1輻射至導(dǎo)電掩模圖案130的表面、磁性隧道結(jié)圖案124的表面和襯底100的表面(例如，層間絕緣層102的表面)。如參照圖6的描述，可將第一離子束IB1相對于參考線S以相對高的角度輻射，從而絕緣層140可形成為具有均勻的厚度T。在一個實施例中，第一角θ1的范圍可為從80度 至約90度。然而，實施例不限于以上情況，例如，可根據(jù)上述圖1-圖21的實施例中的任一個形成圖25中的絕緣層140。

參照圖22和圖26，可利用第二離子束IB2去除絕緣層140(S450)?？扇コ^緣層140以暴露出磁性隧道結(jié)圖案124的側(cè)壁和磁性隧道結(jié)圖案124之間的襯底100(例如，下層間絕緣層102)。根據(jù)一個實施例，可不將絕緣層140的殘留部分140r去除，而是將其保留在導(dǎo)電掩模圖案130上。

可利用濺射法去除絕緣層140。詳細(xì)地說，可向其上具有絕緣層140的襯底10提供第二離子束IB2。可從第二離子源IS2產(chǎn)生第二離子束IB2。第二離子源IS2可包括絕緣源，并且第二離子源IS2的絕緣源可包括氧或氮中的至少一個。第二離子源IS2還可包括非揮發(fā)性元素(例如，氬)。第二離子源IS2中的絕緣源的濃度可與第一離子源IS1中的絕緣源的濃度不同。在一個實施例中，第二離子源IS2中的絕緣源的濃度可低于第一離子源IS1中的絕緣源的濃度。如參照圖7的描述，由于將絕緣源加至第二離子源IS2中，因此可容易地執(zhí)行絕緣層140的選擇性去除。例如，第二離子源IS2中的絕緣源的濃度范圍可為從約0at％至約10at％。

可將第二離子束IB2相對于參考線S以第二角θ2輻射至絕緣層140的表面上。第二角θ2可與第一角θ1不同。在一個實施例中，第二角θ2可小于第一角θ1。如參照圖7的描述，可將第二離子束IB2相對于參考線S以相對低的角度輻射，從而可容易地執(zhí)行絕緣層140的選擇性去除。例如，第二角θ2的范圍可為從約0度至約45度。

參照圖22和圖27，可在下層間絕緣層102上形成上層間絕緣層150以覆蓋底部電極BE、磁性隧道結(jié)圖案124和導(dǎo)電掩模圖案130(S550)。上層間絕緣層150可為單層或者多層。例如，上層間絕緣層150可包括氧化物層(例如，二氧化硅層)、氮化物層(例如，氮化硅層)和/或氧氮化物層(例如，氧氮化硅層)。

導(dǎo)電掩模圖案130可用作分別設(shè)置在磁性隧道結(jié)圖案124上的頂部電極TE。上接觸插塞160可形成在上層間絕緣層150中，以分別連接至頂部電極TE。在一個實施例中，形成上接觸插塞160的步 驟可包括：在上層間絕緣層150中形成分別暴露出各頂部電極TE的接觸孔；以及分別在各接觸孔中形成上接觸插塞160。在這種情況下，可通過用于形成接觸孔的蝕刻處理來去除分別保留在頂部電極TE的頂表面上的絕緣層140的殘留部分140r的上部。在形成接觸孔之后，絕緣層140的殘留部分140r可僅部分地保留在例如頂部電極TE的側(cè)壁上。

互連部分170可形成在上層間絕緣層150上?；ミB部分170可沿著一個方向延伸，并且可電連接至沿著所述一個方向排列的磁性隧道結(jié)圖案124。磁性隧道結(jié)圖案124中的每一個可通過布置在磁性隧道結(jié)圖案124中的每一個上的頂部電極TE和上接觸插塞160電連接至互連部分170。在一個實施例中，互連部分170可用作位線。

下文中，將參照圖27描述根據(jù)實施例制造的磁性存儲器裝置的結(jié)構(gòu)性特征。

再參照圖27，下層間絕緣層102可設(shè)置在襯底100上。選擇組件可設(shè)置在襯底100上，并且下層間絕緣層102可覆蓋選擇組件。例如，選擇組件可為場效應(yīng)晶體管或者二極管。下接觸插塞104可設(shè)置在下層間絕緣層102中。下接觸插塞104中的每一個可穿透下層間絕緣層102，以電連接至對應(yīng)的一個選擇組件的一個端子。

底部電極BE可設(shè)置在下層間絕緣層102上，以分別連接至下接觸插塞104。磁性隧道結(jié)圖案124可設(shè)置在底部電極BE上。磁性隧道結(jié)圖案124可分別連接至底部電極BE。頂部電極TE可設(shè)置在磁性隧道結(jié)圖案124上，以分別連接至磁性隧道結(jié)圖案124。

絕緣層140r可設(shè)置在每個頂部電極TE的側(cè)壁上。絕緣層140r可包括氧或氮中的至少一個，并且可包括與頂部電極TE相同的金屬元素。

上層間絕緣層150可設(shè)置在下層間絕緣層102上，并且覆蓋底部電極BE、磁性隧道結(jié)圖案124和頂部電極TE的側(cè)壁(例如，與底部電極BE、磁性隧道結(jié)圖案124和頂部電極TE的側(cè)壁重疊)。絕緣層140r可位于(例如，直接位于)每個頂部電極TE的側(cè)壁與對應(yīng)的上層間絕緣層150之間。

上接觸插塞160可設(shè)置在上層間絕緣層150中，以連接至頂部電極TE，并且互連部分170可設(shè)置在上層間絕緣層150上?；ミB部分170可沿著一個方向延伸，并且可電連接至沿著所述一個方向排列的所述多個磁性隧道結(jié)圖案124。磁性隧道結(jié)圖案124中的每一個可通過對應(yīng)的一個頂部電極TE和連接至對應(yīng)的頂部電極TE的上接觸插塞160電連接至互連部分170?；ミB部分170可執(zhí)行位線的功能。

根據(jù)實施例，當(dāng)蝕刻殘留物128再沉積在磁性隧道結(jié)圖案124的側(cè)壁上時，可利用第一離子束IB1將蝕刻殘留物128氧化或硝化，以形成絕緣層140。由于利用第二離子束IB2去除了絕緣層140，因此在蝕刻過程中可容易地并且例如完全地去除再沉積在磁性隧道結(jié)圖案124的側(cè)壁上的蝕刻殘留物128。這里，可從包括相對高的濃度的絕緣源的第一離子源IS1產(chǎn)生第一離子束IB1，并且可從包括相對低的濃度的絕緣源的第二離子源IS2產(chǎn)生第二離子束IB2。因此，可容易地形成絕緣層140，并且可容易地執(zhí)行絕緣層140的選擇性去除。另外，可將第一離子束IB1以相對高的角度朝著襯底100輻射，從而絕緣層140可形成為具有均勻的厚度?？蓪⒌诙x子束IB2以相對低的角度朝著襯底100輻射，從而可容易地執(zhí)行絕緣層140的選擇性去除。

換句話說，可容易地去除磁性隧道結(jié)圖案124的側(cè)壁上的蝕刻殘留物128以防止每個磁性隧道結(jié)圖案124的第一磁性圖案112P與第二磁性圖案116P之間的電短路。結(jié)果，可制造具有優(yōu)秀的可靠性的磁性存儲器裝置。

圖29是示出包括根據(jù)實施例的半導(dǎo)體裝置的電子系統(tǒng)的示意性框圖。

參照圖29，根據(jù)實施例的電子系統(tǒng)1100可包括控制器1110、輸入/輸出(I/O)單元1120、存儲器裝置1130、接口單元1140和數(shù)據(jù)總線1150?？刂破?110、I/O單元1120、存儲器裝置1130和接口單元1140中的至少兩個可經(jīng)數(shù)據(jù)總線1150彼此通信。數(shù)據(jù)總線1150可對應(yīng)于發(fā)送電信號的路徑。

控制器1110可包括例如微處理器、數(shù)字信號處理器、微控制器 或者具有與它們中的任一個的功能相似的功能的其它邏輯裝置中的至少一個。I/O單元1120可包括例如鍵區(qū)、鍵盤和/或顯示裝置。存儲器裝置1130可存儲數(shù)據(jù)和/或命令。如果將根據(jù)上述實施例的半導(dǎo)體裝置實現(xiàn)為半導(dǎo)體存儲器裝置，則存儲器裝置1130可包括根據(jù)上述實施例的半導(dǎo)體存儲器裝置中的至少一個。接口單元1140可將電數(shù)據(jù)發(fā)送至通信網(wǎng)絡(luò)，或者可從通信網(wǎng)絡(luò)接收電數(shù)據(jù)。接口單元1140可無線地操作或者通過線纜操作。例如，接口單元1140可包括天線或者線纜/無線收發(fā)器。雖然附圖中未示出，但是電子系統(tǒng)1100還可包括用作工作存儲器的快速動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)裝置和/或快速靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)裝置，以改進(jìn)控制器1110的操作。

例如，電子系統(tǒng)1100可應(yīng)用于個人數(shù)字助理(PDA)、便攜式計算機、網(wǎng)絡(luò)平板、無線電話、移動電話、數(shù)字音樂播放器、存儲卡或者無線地接收和/或發(fā)送信息數(shù)據(jù)的其它電子產(chǎn)品。

圖30是示出包括根據(jù)實施例的半導(dǎo)體裝置的存儲卡的示意性框圖。

參照圖30，根據(jù)實施例的存儲卡1200可包括存儲器裝置1210。如果根據(jù)上述實施例的半導(dǎo)體裝置實現(xiàn)為半導(dǎo)體存儲器裝置，則存儲器裝置1210可包括根據(jù)上述實施例的半導(dǎo)體存儲器裝置中的至少一個。存儲卡1200可包括控制主機與存儲器裝置1210之間的數(shù)據(jù)通信的存儲器控制器1220。

存儲器控制器1220可包括控制存儲卡1200的整體操作的中央處理單元(CPU)1222。另外，存儲器控制器1220可包括用作CPU 1222的工作存儲器的SRAM裝置1221。此外，存儲器控制器1220還可包括主機接口單元1223和存儲器接口單元1225。主機接口單元1223可被構(gòu)造為包括存儲卡1200與主機之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。存儲器接口單元1225可將存儲器控制器1220連接至存儲器裝置1210。存儲器控制器1220還可包括錯誤檢查和糾正(ECC)塊1224。ECC塊1224可檢測和糾正從存儲器裝置1210讀出的數(shù)據(jù)的錯誤。雖然附圖中未示出，但是存儲卡1200還可包括存儲用于與主機交互的代碼數(shù)據(jù)的只讀存儲器(ROM)裝置。存儲卡1200可用作便攜式數(shù)據(jù)貯存卡?？? 替換地，可將存儲卡1200實現(xiàn)為用作計算機系統(tǒng)的硬盤的固態(tài)盤(SSD)。

作為概括和回顧，根據(jù)實施例，當(dāng)蝕刻殘留物在蝕刻過程中再沉積在磁性隧道結(jié)圖案的側(cè)壁上時，可利用第一離子束將蝕刻殘留物氧化或硝化以形成絕緣層?？衫玫诙x子束去除絕緣層，從而通過去除絕緣層可容易地去除再沉積在磁性隧道結(jié)圖案的側(cè)壁上的蝕刻殘留物，從而改進(jìn)磁性隧道結(jié)圖案的磁性隧道結(jié)特性?？蓮陌ㄏ鄬Ω叩臐舛鹊慕^緣源的第一離子源中產(chǎn)生第一離子束，并且可從包括相對低的濃度的絕緣源的第二離子源中產(chǎn)生第二離子束。因此，可容易地形成絕緣層，并且可容易地執(zhí)行絕緣層的選擇性去除。另外，可將第一離子束以相對高的角度輻射至襯底，從而可將絕緣層形成為具有均勻的厚度。此外，可將第二離子束以相對低的角度輻射至襯底，從而絕緣層的選擇性去除可更容易。

換句話說，再沉積在磁性隧道結(jié)圖案的側(cè)壁上的蝕刻殘留物可轉(zhuǎn)換為可容易地去除的絕緣材料，以防止每個磁性隧道結(jié)圖案的第一磁性圖案與第二磁性圖案之間的電短路，同時改進(jìn)磁性隧道結(jié)特性。結(jié)果，可制造具有優(yōu)秀可靠性的磁性存儲器裝置。

本文已公開了示例實施例，并且盡管采用了特定術(shù)語，但是僅按照一般和說明性含義使用和解釋它們，而非為了限制的目的。在一些情況下，所提交的本申請的領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員之一應(yīng)該清楚，除非明確地另有說明，否則結(jié)合特定實施例描述的特征、特性和/或元件可單獨使用或者與結(jié)合其它實施例描述的特征、特性和/或元件結(jié)合使用。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由所附權(quán)利要求闡述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可作出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。