[发明专利]对来自图案化的磁穿隧结的侧壁材料的高温挥发

权利要求书

1.一种用于制造磁穿隧结(MTJ)纳米支柱的工艺流程，包括：

(a)提供一基板上的一多层MTJ堆叠，其中上述多层MTJ堆叠包括一参考层、一自由层、以及上述参考层与上述自由层之间的一穿隧阻挡层；

(b)以一反应式离子蚀刻及一离子束蚀刻中的一者或两者图案化上述多层MTJ堆叠，以形成多个MTJ纳米支柱，每个上述MTJ纳米支柱皆具有自上述MTJ纳米支柱的顶部表面延伸至上述基板的顶部表面的一侧壁，且其中相邻的上述MTJ纳米支柱由一间隙所分隔；

(c)在一第一工艺腔体中执行上述MTJ纳米支柱的上述侧壁的一溅镀清洁工艺，上述溅镀清洁工艺包括一钝气等离子体；以及

(d)执行一封装工艺，包括：

(1)一第一操作，在一第二工艺腔体的一第一位置处的一静电夹盘上加热上述基板，并对上述第二工艺腔体施加一真空，上述基板被以室温装载于上述静电夹盘上，且温度在一第一时间段期间跃升至范围为摄氏250度至摄氏400度的一第一温度(t1)，其中上述参考层、上述自由层、以及上述穿隧阻挡层的大部分结晶化为一体心立方结构；以及

(2)一第二操作，沉积包括一或多个介电层的一封装层，上述封装层毗邻上述MTJ纳米支柱的上述侧壁并填充相邻的上述MTJ纳米支柱之间的上述间隙，上述第二操作在上述第一操作之后执行，且在维持上述真空的同时以上述第一温度(t1)在一第二时间段期间于上述第一位置执行。

2.如权利要求1的工艺流程，其中毗邻于上述MTJ纳米支柱的上述侧壁的上述封装层，被以包括RF溅镀的一物理气相沉积工艺沉积。

3.如权利要求1的工艺流程，其中上述第二操作始于上述第一操作的尽头。

4.如权利要求1的工艺流程，其中上述MTJ纳米支柱具有小于约70纳米的一临界尺寸。

5.如权利要求1的工艺流程，其中上述真空小于约1x10^-7托。

6.如权利要求1的工艺流程，其中上述封装层包括至少两层薄层，其中毗邻上述MTJ纳米支柱的上述侧壁的一第一薄层为SiO_YN_Z、AlO_YN_Z、TiO_YN_Z、SiC_YN_Z、TaO_YN_Z、或MgO、或是上述材料的任何组合，其中Y+Z大于0。

7.如权利要求6的工艺流程，其中上述第一薄层包括形成在一氮化硅填充物中的MgO，其中MgO为上述第一薄层的0.1至10重量百分比。

8.如权利要求1的工艺流程，其中上述封装层包括至少两层薄层，其中毗邻上述MTJ纳米支柱的上述侧壁的一第一薄层为下列的一或多者：B、Ge、BX、或GeX，其中X为下列的一者：O、N、B、C、Ge、Si、Al、P、Ga、In、Tl、Mg、Hf、Zr、Nb、V、Ti、Cr、Mo、W、Sr、以及Zn。

9.如权利要求1的工艺流程，其中上述封装层包括至少两层薄层，其中一第一薄层毗邻上述MTJ纳米支柱的上述侧壁，而形成在上述第一薄层上的一第二薄层为SiO_YN_Z、AlO_YN_Z、TiO_YN_Z、SiC_YN_Z、TaO_YN_Z、或MgO、或是上述材料的任何组合，其中Y+Z大于0。

10.如权利要求1的工艺流程，其中上述基板为一磁性随机存取存储器(MRAM)或一自旋转矩MRAM的一底部电极。