[发明专利]用于处理磁结构的工艺

说明书

处理磁结构的工艺，其特征在于，包括以下步骤：提供(S10)包括至少一层含钴铁硼(CoFeB)合金的第一磁性材料层的磁结构；用低能轻离子辐射(S20)磁结构；以及用预设温度曲线和预设的时间来保持(S30)磁结构。

技术领域

本发明涉及一种用于处理磁结构的工艺，尤其是用于数字存储，例如，MRAM(磁性随机存取存储器)。

背景技术

考虑到全球产生的数字数据总量显著增加(2012年为2.7Z字节)，则非易失性海量存储器的存储密度(单位面积的存储容量)也必须继续增加。如此增加必须有助于控制存储媒体激增，同时满足移动应用程序的致密性要求和减少能源足迹。

非易失性海量存储器的市场目前分为硬盘(用于电脑和数据中心的)和用于移动应用程序(智能电话、超级便携等)的闪速存储器。尽管这两种技术的性能近几年已显著提高，但是截至2015年在密度以及存取速度和长时间内的稳定性方面，这两种技术仍将面临重要的技术壁垒。

因此，正在开发非易失性MRAM(STT-MRAM、赛道内存、TAS-MRAM等)的新概念，作为闪速存储器以及DRAM和SRAM的竞争对手。

但是，这些新技术受到与所采用的磁性材料相关的技术壁垒的阻碍。

这种存储器是以磁性材料为基础的，所述磁性材料是以非晶体形式在环境温度下合成的，然后再在高温下退火(在300℃下，持续1至2小时)，以得到具有所需特性的结晶相，尤其是高的磁各向异性和强的磁阻信号。

但是，这种高温会降低材料的特性，材料在热退火之后通常会有更多的结构缺陷，所述结构缺陷是磁特性的均匀性较差的原因。

另外，这种高温意味着大量的能量消耗，这在工业规模上执行的工艺中是不可取的。

发明内容

本发明旨在提供一种工艺来克服这些缺点，所述工艺能得到品质较好的磁性材料且其方式适合工业规模的批量生产。

为此，本发明涉及用于处理磁结构的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

-提供磁结构，其包括至少一层含钴铁硼(CoFeB)合金的第一磁性材料层；

-用低能轻离子辐射磁结构；以及，

-用预设温度曲线和预设时间来同时保持磁结构。

通过结合加热/离子辐射，可大大降低和减少磁性材料的温度和合成时间，从而降低热预算和提高所得到的材料的质量。

在根据本发明的工艺的不同实施例中，可选择性地采用下列一项或多项设置：

-预设温度小于或等于200℃；

-预设温度介于20℃至200℃之间；

-预设温度介于15℃至40℃之间；

-预设时间小于或等于1小时；

-磁性材料最初是非晶体的；

-磁性材料最初是晶体的；

-离子为He⁺、H⁺、Ar⁺、Xe⁺或Ga⁺离子；

-离子的能量介于0.1keV至150keV之间；

-在辐射步骤中，发射离子的剂量介于1*1013离子/cm2至5*1016离子/cm2之间；

-在辐射步骤中，离子至少穿过第一磁性材料层；

-在辐射步骤中，离子通过掩模内的贯通开口轰击磁结构；