[发明专利]用于改善磁阻式隧道结(MTJ)器件铁磁层中的外围边缘损伤的方法和装置

权利要求书

1.一种用于形成磁性隧道结层的方法，包括：

形成进程内铁磁结构，所述进程内铁磁结构包括基板、在所述基板上方的钉扎铁磁层、在所述钉扎铁磁层上方的隧道阻挡层和在所述隧道阻挡层上方的铁磁自由层，所述铁磁自由层具有被第一化学损伤外围区域包围的第一铁磁主区域，其中所述化学损伤外围区域是弱铁磁性的；

将所述第一化学损伤外围区域的至少一部分变换为第一化学改性外围部分，其中所述第一化学改性外围部分是非铁磁性的；

在所述第一化学改性外围部分外形成第一保护层，所述第一保护层包围所述铁磁自由层而不包围所述钉扎铁磁层；

执行蚀刻，所述蚀刻在所述钉扎铁磁层中形成包括第二铁磁主区域的第二化学损伤外围区域，所述铁磁自由层的面积小于所述钉扎铁磁层的面积；

将所述第二化学损伤外围区域的至少一部分变换为第二化学改性外围部分，其中所述第二化学改性外围部分是非铁磁性的；以及

在所述第二化学改性外围部分、所述隧道阻挡层和所述第一保护层外形成第二保护层。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第一或第二化学损伤外围区域的至少一部分变换为所述第一或第二化学改性外围部分可包括：氧化、氮化、氟化，或其任何组合。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述铁磁自由层具有等于所述磁性隧道结层的目标有效面积的面积。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钉扎铁磁层或铁磁自由层具有NiFe、CoFeB、CoFe、B，或其任何组合。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一或第二化学改性外围部分包含至少一种铁磁元素。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述至少一种铁磁元素是铁、镍或钴。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一或第二化学改性外围部分包括：FeOx、CoOx、CoFeOx、BOx、FeNx、CoNx、CoFeNx、BNx、FeFx、CoFx、CoFeFx、BFx，或其任何组合。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一或第二保护层是氧化物层、氮化物层、或氧化物层和氮化物层的组合。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一或第二保护层包括AlOx。

10.一种用于制造磁性隧道结器件的方法，包括：

提供包括基板、所述基板之上的钉扎铁磁层、所述钉扎铁磁层之上的隧道阻挡层、以及所述隧道阻挡层之上的铁磁自由层的多层结构，其中所述铁磁自由层位于所述多层结构中的第一深度，其中所述钉扎铁磁层位于大于所述第一深度的第二深度；

蚀刻所述多层结构以形成柱，所述柱包括具有所述铁磁自由层的一部分的进程内铁磁层，其中所述进程内铁磁层包括铁磁主区域和包围所述铁磁主区域的化学损伤外围区域，并且其中所述化学损伤外围区域是弱铁磁性的，并且其中所述蚀刻是第一蚀刻，并且其中所述第一蚀刻进行至大于所述第一深度且小于所述第二深度的深度；

将所述化学损伤外围区域的至少一部分变换为化学改性外围部分，其中所述化学改性外围部分是无铁磁性的；

形成第一保护层以包围所述化学改性外围部分；

进行第二蚀刻至大于所述第二深度的深度以进一步形成所述柱从而包括第二进程内铁磁层，其中所述第二进程内铁磁层具有大于所述进程内铁磁层的第一进程内面积尺寸的第二进程内面积尺寸，其中所述保护层保护所述化学改性外围部分免于受到所述第二蚀刻，所述第二进程内铁磁层是具有第二铁磁主区域和包围所述第二铁磁主区域的第二化学损伤外围区域的进程内钉扎铁磁层，其中所述第二化学损伤外围区域是弱铁磁性的；

将所述第二化学损伤区域的至少一部分变换为第二化学改性外围部分，其中所述第二化学改性外围部分是无铁磁性的；以及

在所述第二进程内铁磁层、所述隧道阻挡层和所述第一保护层外形成第二保护层。