專利名稱：用于材料構(gòu)圖的硬掩模結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料的圖案形成，尤其涉及用于材料構(gòu)圖的改進的 硬掩模結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
器件例如磁性存儲器件可以使用標(biāo)準(zhǔn)圖案形成技術(shù)形成。磁性 存儲器件使用磁性存儲單元存儲信息。信息存儲在這種磁性存儲器 件中，作為與存儲單元中參考層的磁化方向相比較磁性存儲單元中
存儲層的磁化方向。存儲層的磁化可能與參考層平行或反平行定
向，表示邏輯"0，，或"1"。
一種類型的存儲單元，磁性隧道結(jié)
(MTJ)，包括由隧道勢壘分隔的存儲層和參考層。
磁性存儲單元的圖案形成可以例如以與互補金屬氧化物半導(dǎo)體
(CMOS)技術(shù)中用來對晶體管形成圖案的類似方式使用反應(yīng)離子 刻蝕完成。作為選擇，圖案形成可以例如以與用來對磁盤驅(qū)動器的 讀出頭構(gòu)圖的類似方式使用離子束刻蝕完成。但是，在刻蝕以對磁 性存儲單元構(gòu)圖期間，已經(jīng)從晶片表面去除的非揮發(fā)性材料可能變 得重新沉積在單元的部分上，具有有害作用。重新沉積的材料例如 通過使用不精確材料終止邊緣可以導(dǎo)致不清晰的單元形狀。此外， 在MTJ的情況下，例如，重新沉積的材料可以引起跨越隧道勢壘的 短路。因此，常規(guī)刻蝕技術(shù)的使用可以負(fù)面地影響單元的性質(zhì)。該 問題可能因使用特別難以刻蝕的某種材料而更糟，因為當(dāng)在正常處 理溫度下與刻蝕氣體相互作用時它們不容易形成揮發(fā)性化合物。
因此，最小化或消除重新沉積的材料的作用的刻蝕技術(shù)將是期望的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的說明性實施方案，提供一種使用硬掩模結(jié)構(gòu)對材 料構(gòu)圖的技術(shù)。在本發(fā)明的一個方面，對至少一種材料構(gòu)圖的方法 包括下面的步驟。硬掩模結(jié)構(gòu)形成在將要構(gòu)圖的材料的至少一個表 面上。硬掩模結(jié)構(gòu)配置成具有最接近材料的基底，以及與基底相對 的頂部?；拙哂斜扔惭谀＝Y(jié)構(gòu)頂部的一個或多個橫向尺寸大的一 個或多個橫向尺寸，使得基底的至少一部分橫向延伸到頂部之外一 段距離。硬掩模結(jié)構(gòu)的頂部處于距離被刻蝕的材料比基底大的垂直 距離處。例如，當(dāng)以橫截面觀看時，橫向延伸到頂部之外的基底的
至少一部分的每個具有基底最長橫向尺寸的大約20%至大約40%， 例如大約30%至大約40%的最長橫向尺寸。刻蝕材料。
本發(fā)明的更完整理解，以及本發(fā)明的更多特征和優(yōu)點，將通過 參考下面的詳細(xì)描述和附圖而獲得。


圖l是使用常規(guī)刻蝕技術(shù)形成的磁性器件的橫截面圖像； 圖2是使用常規(guī)刻蝕技術(shù)形成的磁性器件的一部分的圖像； 圖3是使用根據(jù)本發(fā)明實施方案的本技術(shù)形成的磁性器件的橫 截面圖像；
圖4是說明根據(jù)本發(fā)明實施方案形成磁性器件的一種實例方法
的圖5是說明根據(jù)本發(fā)明實施方案形成磁性器件的另一種實例方 法的圖6A-B是說明根據(jù)本發(fā)明實施方案形成磁性器件的再一種實 例方法的圖7A-D是說明使用根據(jù)本發(fā)明實施方案的本技術(shù)分級的硬掩 模結(jié)構(gòu)的圖像；以及
圖8A-D是根據(jù)本發(fā)明實施方案在底層非揮發(fā)性材料刻蝕之后 使用本技術(shù)分級的硬掩模結(jié)構(gòu)的圖像。
具體實施例方式
在描述本發(fā)明的發(fā)明方面之前，將描述涉及常規(guī)刻蝕技術(shù)的圖
l和2。應(yīng)當(dāng)理解，附隨附圖中顯示的各個層和/或區(qū)域可能不按比例 繪制。此外，為了容易說明，通常在這種集成電路結(jié)構(gòu)中使用的類 型的一個或多個半導(dǎo)體層可能不明確地顯示在給定附圖中。這并不 暗示著沒有明確顯示的半導(dǎo)體層在實際的集成電路器件中省略。
圖1是使用常規(guī)刻蝕技術(shù)形成的磁性器件102的橫截面圖像。 磁性器件102的部分104在下面描述的圖2中放大顯示。磁性器件 102包括磁性隧道結(jié)(MTJ)。
圖2是(圖1的)磁性器件102的部分104的圖像。如圖2中 所示，磁性器件102包括存儲層例如軟層202，其包括由耦合層204 分隔的磁性層203和213。磁性器件102也包括由隧道勢壘212與存 儲層202分隔的參考層210。蓋層/硬掩模/刻蝕停止層206， 207， 208和209存在于存儲層202頂上。
在磁性器件102的刻蝕期間，由刻蝕去除的材料可能變得重新 分布，例如由箭頭214指示的。重新分布的材料可能不期望地重新 沉積在磁性器件102的部分上，這典型地是非揮發(fā)性材料刻蝕期間 的情況。
特別地，重新分布的材料可能重新沉積在已經(jīng)刻蝕的磁性器件 102的部分上。例如，因參考層210的刻蝕而重新分布的材料可能重 新沉積在存儲層202和隧道勢壘212的部分上，這可以不利地導(dǎo)致 具有變化形狀和/或尺寸的磁性器件102，例如由箭頭216指示的。 刻蝕期間器件側(cè)壁上材料的重新沉積在這里稱作"側(cè)壁重新沉積"。
重新分布的材料也可以變得重新沉積從而形成從存儲層202到 參考層210的連續(xù)電觸點，短路隧道勢壘212。如此，形成的器件的 磁性和電子行為可能受到不利影響。
雖然本描述提供磁性器件例如磁性隨機存取存儲(MRAM)器 件的形成作為實例模型，但是應(yīng)當(dāng)理解，本技術(shù)廣泛適用于材料的圖案形成，包括不容易由標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)離子刻蝕(RIE)技術(shù)刻蝕的非揮 發(fā)性材料。本技術(shù)的其他適當(dāng)應(yīng)用包括，但不局限于，由例如基于 非揮發(fā)性鉑(Pt)或銥(Ir)的電極構(gòu)成的電容器的刻蝕，鐵電隨機 存取存儲器(FRAM)的鐵電材料(例如鈦酸鉛鋯(PLZT))的刻 蝕，相變材料例如相變存儲器(PCM)的硫族化物的刻蝕，以及晶 體管應(yīng)用例如互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)的金屬柵極材料的 刻蝕，其中材料包括，但不局限于，鉬(Mo) 、 Ir、銠(Rh)、錸 (Re )、釕(Ru )、鎳(Ni)、鵠(W )和鉭(Ta )。
圖3是使用本技術(shù)形成的磁性器件302的橫截面圖像。根據(jù)一 種實例實施方案，磁性器件302包括MTJ。磁性器件302包括存儲 例如軟層304，其自身包括由耦合層308分隔的、反平行配置中的磁 性層306和310。磁性器件302也包括由勢壘層314與存儲層304分 隔的參考層312。參考層312可以包括單層，或者作為選擇，包括多 層。
在磁性器件302的形成期間，使用包括薄硬掩模層316和厚硬 掩模層318的硬掩模結(jié)構(gòu)315以至少部分地防止在刻蝕期間變得重 新分布的重新沉積的非揮發(fā)性材料的不期望作用，例如由箭頭320 指示的。在這里使用的術(shù)語"非揮發(fā)性材料"表示不容易在低于大約 200。C的溫度下，像常規(guī)RIE的情況一樣通過與刻蝕氣體反應(yīng)形成 揮發(fā)性化合物的材料。這種非揮發(fā)性材料將附著到晶片和刻蝕室的 暴露表面，而不是作為刻蝕的氣相副產(chǎn)品被帶走。在這里使用的術(shù) 語"硬掩模"通常指任何非光致抗蝕劑材料。
具體地，硬掩模結(jié)構(gòu)315配置成具有最接近被刻蝕的材料的基 底以及與基底相對的頂部?；拙哂斜扔惭谀＝Y(jié)構(gòu)315頂部的一個 或多個橫向尺寸大的一個或多個橫向尺寸，使得基底的至少一部分 橫向延伸到頂部之外一段距離。根據(jù)一種實例實施方案，當(dāng)以橫截 面觀看時，橫向延伸到頂部之外的基底的每個部分具有基底最長橫 向尺寸的大約20%至大約40%的最長橫向尺寸。例如，橫向延伸到 頂部之外的基底的每個部分具有基底最長橫向尺寸的大約30%至大約40%的最長橫向尺寸。
硬掩模結(jié)構(gòu)315的頂部處于距離被刻蝕的材料比基底更大的垂 直距離處。例如，硬掩模結(jié)構(gòu)315可以包括基底，例如包括薄硬掩 模層316，以及頂部，例如包括厚硬掩模層318，以便形成"頂帽"構(gòu) 造。
此外，當(dāng)作為橫截面觀看時，硬掩模結(jié)構(gòu)315可以是圓形，或 者基本上圓形(例如橢圓形)結(jié)構(gòu)，其中基底具有比處于被刻蝕的 材料遠(yuǎn)側(cè)的硬掩模結(jié)構(gòu)315頂部的直徑大的直徑。參看例如圖7A-D，其顯示與圖3中橫截面中看到的結(jié)構(gòu)類似的橢圓形結(jié)構(gòu)的自頂向 下和斜角側(cè)視圖。具體地，根據(jù)一種實例實施方案，硬掩模結(jié)構(gòu)315 是圓形的，并且其基底處的直徑324大于其頂部處的直徑326。
但是，圓形或基本上圓形硬掩模結(jié)構(gòu)僅是一種實例構(gòu)造。其他 適當(dāng)硬掩模結(jié)構(gòu)構(gòu)造，例如包括，但不局限于，矩形或線形構(gòu)造。 此外，橫向延伸到頂部之外的基底的每個部分具有第一斜率，并且 頂部的至少一個側(cè)壁具有第二斜率，第一斜率不同于第二斜率。具 體地，以基底和頂點的界面作為原點，可以包括無窮大斜率(或者 等價于90度)的頂部斜率基本上大于可以包括零斜率，或者在一些 實例實施方案中負(fù)斜率的基底斜率，使得基底的最外橫向延伸部分 比原點處基底的部分厚。
此外，如圖3中所示，從基底處的較大直徑到頂部處的較小直 徑的進展可以是臺階式的(例如從薄硬掩模層316到厚硬掩模層318 的直徑的突然改變)。但是，如圖5中所示，并且如下描述的，硬 掩模結(jié)構(gòu)可以具有錐形構(gòu)造。
結(jié)果，硬掩模結(jié)構(gòu)315在其中心最厚，例如中心厚度322。如 將在下面詳細(xì)描述的，該構(gòu)造對于在將磁性器件302連接到器件上 相關(guān)布線級的應(yīng)用中是期望的。
使用其基底處直徑大于其頂部處直徑的硬掩模結(jié)構(gòu)具有幾個明 顯的優(yōu)點。例如，使用這種硬掩模結(jié)構(gòu)，進入的刻蝕劑的屏蔽達到 最小，這增加側(cè)壁重新沉積的濺射產(chǎn)量。如此，側(cè)壁在未掩模區(qū)域的刻蝕期間保持清潔。而且，本硬掩模構(gòu)造使硬掩模的表面積達到 最小，這可以用作剛好位于軟層和隧道勢壘的敏感暴露邊緣上的非 揮發(fā)性殘余物的收集器。因此，將存在較少的材料會被向下濺射，
例如并聯(lián)隧道勢壘。參考圖3，厚硬掩模318上的側(cè)壁重新沉積可能 再次(在形成的重新沉積材料的相同刻蝕過程期間)向下位移(向 前濺射)從而到達薄硬掩模316頂上。但是根據(jù)本技術(shù)，該材料保 持與活動層例如存儲層304和勢壘層314的敏感邊緣相隔一段距 離。敏感邊緣附近減小的硬掩模厚度(例如僅來自層316)導(dǎo)致較少 的可用材料向前濺射，從而減少并聯(lián)器件例如短路勢壘層314或更 改其行為的風(fēng)險。
如上所述，根據(jù)一種實例實施方案，本硬掩模結(jié)構(gòu)在形成MTJ 時使用，其中作為MTJ的集成部分，硬掩模結(jié)構(gòu)的部分保持后刻 蝕。根據(jù)該實例實施方案，硬掩模結(jié)構(gòu)是導(dǎo)電的。如此，本硬掩模 結(jié)構(gòu)是有利的，因為它在中心最厚并且提供到與器件相關(guān)聯(lián)的布線 級的容易連接。例如，在圖3中，硬掩模結(jié)構(gòu)315在其中心最厚， 例如厚度322，這提供到器件上的布線層330的自對準(zhǔn)連接，參看下 面的描述。
包括厚/薄硬掩模雙層的硬掩模結(jié)構(gòu)在磁性隧道結(jié)形成期間的使 用例如在圖4中示意地顯示，并且在下面描述。
圖4是說明形成磁性器件的實例方法的圖。根據(jù)一種實例實施 方案，形成的磁性器件包括MTJ。在步驟402中，提供用來形成磁 性器件的層。具體地，磁性層408將用作磁性器件的參考層。用于 形成磁性層408的適當(dāng)材料包括，但不局限于銥-錳(IrMn)、鉑-錳(PtMn)、鈷國鐵(CoFe) 、 Ru、鈷畫鐵畫硼(CoFeB )、鎳畫鐵 (NiFe)、鉻-鉬(CrMo) 、 Ta以及氮化鉭(TaN )的一種或多 種。磁性層408可以包括單層，或作為選擇，包括多層。
沉積在磁性層408頂面上的勢壘層410將用作磁性器件的隧道 勢壘。形成勢壘層410的適當(dāng)材料包括，但不局限于氧化鋁 (A1203 )、氧化鎂(MgO)、氮化硼(BN)、氧化硅(例如Si02)及其非化學(xué)計量變體的一種或多種。
沉積在與磁性層408相對的勢壘層410的一側(cè)上的磁性層412 將用作磁性器件的例如多層存儲層構(gòu)造的底部存儲層。形成磁性層 412的適當(dāng)材料包括，但不局限于NiFe、 CoFe、 CoFeB、鎳畫鈷畫鐵 (NiCoFe)的一種或多種，以及包括前述一種或多種的多層。此 外，磁性層412可以具有高達大約10nm,例如大約2nm至大約 10nm的厚度。根據(jù)一種實例實施方案，磁性層412包括NiFe且大 約5nm厚。
沉積在與勢壘層410相對的磁性層412的一側(cè)上的耦合層414 將用作例如多層存儲層構(gòu)造的磁性層412和磁性層416的耦合層 (下面描述)。形成耦合層414的適當(dāng)材料包括，但不局限于Ru、 CrMo和TaN的一種或多種。此外，耦合層414可以具有高達大約 10nm，例如大約0.5nm至大約10nm的厚度。根據(jù)一種實例實施方 案，耦合層414包括Ru且大約5nm厚。
沉積在與磁性層412相對的耦合層414的一側(cè)上的磁性層416 將用作磁性器件的例如多層存儲層構(gòu)造的頂部存儲層。形成磁性層 416的適當(dāng)材料包括，但不局限于NiFe、 CoFe、 CoFeB、 NiCoFe的 一種或多種，以及包括前述一種或多種的多層。此外，磁性層416 可以具有高達大約10nm，例如大約2nm至大約10nm的厚度。根據(jù) 一種實例實施方案，磁性層416包括NiFe且大約5nm厚。
蓋層/刻蝕停止層418沉積在與耦合層414相對的磁性層416的 一側(cè)上。該層是可選的。例如，取決于使用的刻蝕化學(xué)物質(zhì)和/或材 料，磁性層416可以用作刻蝕停止層，從而不需要蓋層/刻蝕停止層 418。此外，可以使用單獨的蓋層和刻蝕停止層。例如，蓋層可以為 了它下面的材料的穩(wěn)定性而需要，但是可以不用作刻蝕停止層。因 此，可以在蓋層上面使用單獨的材料作為刻蝕停止。僅作為實例， 包括Ru的蓋層/刻蝕停止層可以允許氧擴散通過，并且更改底層磁 性層的性質(zhì)。在該實例中，在Ru層下面另外使用包括例如TaN的 層可能是期望的。根據(jù)該實例構(gòu)造，包括TaN的層將用作蓋層，并且包括Ru的層將用作刻蝕停止層。
形成蓋層/刻蝕停止層418的適當(dāng)材料包括，但不局限于Ru、 Ta和TaN。此外，蓋層/刻蝕停止層418可以具有高達大約10nm， 例如大約2nm至大約10nm的厚度。根據(jù)一種實例實施方案，蓋層/ 刻蝕停止層418包括Ru且大約10nm厚。
薄硬掩模層420沉積在與磁性層416相對的蓋層/刻蝕停止層 418的一側(cè)上。形成薄硬掩模層420的適當(dāng)材料包括，但不局限于 TaN、 W、 Ta、鋁(Al)和Ru的一種或多種。此外，薄硬掩模層 420可以具有高達大約40nm，例如大約5nm至大約40nm的厚度。 根據(jù)一種實例實施方案，薄硬掩模層420包括TaN且大約20nm 厚。
厚硬掩模層422沉積在與蓋層/刻蝕停止層418相對的薄硬掩模 層420的一側(cè)上。如將在下面步驟404和406中描述的，薄硬掩模 層420和厚硬掩模層422構(gòu)成硬掩模雙層結(jié)構(gòu)423，并且將在磁性隧 道結(jié)的形成期間使用。形成厚硬掩模層422的適當(dāng)材料包括，但不 局限于氮化鈦(TiN) 、 W、 Al、 Ta、 TaN和硅(Si)的一種或多 種。此外，厚硬掩模層422可以具有高達大約40nm,例如大約5nm 至大約40nm的厚度。根據(jù)一種實例實施方案，厚硬掩模層422包括 TiN且大約20nm厚。
如步驟402中所示，例如使用干法刻蝕工藝刻蝕硬掩模雙層結(jié) 構(gòu)423，例如薄硬掩模層420和厚硬掩模層422。薄硬掩模層420和 厚硬掩模層422的刻蝕在薄硬掩模層420下緊靠著的層，例如該實 施方案中蓋層/刻蝕停止層418處停止。在該"硬掩模打開"步驟之 后，硬掩模雙層結(jié)構(gòu)423具有近似磁性器件期望尺寸的占地 (footprint)。參看例如下面描述的步驟406。
在步驟404中，使用溫和濕法刻蝕工藝使得厚硬掩模層422逐 漸變薄。適當(dāng)?shù)臐穹涛g工藝包括，但不局限于，例如對于包括 TiN的厚硬掩模層422,包括過氧化氫/氫氧化銨(H202/NH4OH)濕 法刻蝕劑，以及例如對于包括Al的厚硬掩模層422，包括氫氧化銨(NH4OH)濕法刻蝕劑的那些。在厚硬掩模層422的逐漸變薄期 間，作為刻蝕的結(jié)果，厚硬掩模層422的厚度可以減小例如高達大 約50nm。例如，如果厚石更掩模層422最初大約150nm厚，在濕法 刻蝕之后，它可以大約100nm厚(在它的最厚點)。除非存在厚硬 掩模層422頂部的殘留掩模，否則作為使用的濕法刻蝕的各向同性 的結(jié)果，厚度將減小與側(cè)壁橫向凹進近似相同的量。
用于使厚硬掩模層422逐漸變薄的濕法刻蝕工藝應(yīng)當(dāng)是選擇性 的，以便主要刻蝕厚硬掩模層422。例如，在一種實施方案中，使用 H202/NH4OH濕法刻蝕劑選擇性地刻蝕厚硬掩模層422 (包括 TiN)，而將薄硬掩模層420 (包括TaN)和蓋層/刻蝕停止層418
(包括Ru )排除在外，它們基本上不受H202/NH4OH濕法刻蝕劑的 刻蝕。
如圖4的步驟404中所示，選擇性地刻蝕厚硬掩模層422留下 由薄硬掩模層420與蓋層/刻蝕停止層418之間的接縫確定的清晰掩 模邊緣。例如由箭頭424指示的該接縫的橫向尺寸近似地表示磁性 器件的期望最終橫向尺寸。
如例如結(jié)合上面圖3的描述所描述的，硬掩模雙層結(jié)構(gòu)423配 置成具有最接近被刻蝕的材料的基底，以及與基底相對的頂部?；?底具有比硬掩模雙層結(jié)構(gòu)423頂部的一個或多個橫向尺寸大的一個 或多個橫向尺寸，使得基底的至少一部分橫向延伸到頂部之外一段 距離。根據(jù)一種實例實施方案，當(dāng)以橫截面觀看時，橫向延伸到頂 部之外的基底的每個部分具有基底最長橫向尺寸的大約20%至大約 40%的最長橫向尺寸。例如，橫向延伸到頂部之外的基底的每個部 分具有基底最長橫向尺寸的大約30%至大約40%的最長橫向尺寸。
硬掩模雙層結(jié)構(gòu)423的頂部處于距離被刻蝕的材料比基底更大 的垂直距離處。例如，硬掩模雙層結(jié)構(gòu)423可以包括頂部，例如包 括厚硬掩模層422，以及基底，例如包括薄硬掩模層420。硬掩模雙 層結(jié)構(gòu)423可以是圓形，或者基本上圓形(例如橢圓形)結(jié)構(gòu)，其 中基底具有比處于被刻蝕的材料遠(yuǎn)側(cè)的硬掩模雙層結(jié)構(gòu)423頂部的直徑大的直徑。參看例如圖7A-D。具體地，根據(jù)一種實例實施方 案，硬掩模雙層結(jié)構(gòu)423是圓形的，并且其基底處的直徑424大于 其頂部處的直徑426。
此外，橫向延伸到頂部之外的基底的每個部分具有與其頂面相 關(guān)聯(lián)的第一斜率，并且頂部的至少一個側(cè)壁具有第二斜率，第一斜 率不同于第二斜率。具體地，頂部的側(cè)壁的斜率大于基底的頂面的 斜率。根據(jù)這里提出的講授，在這里公開的實施方案的任何一個 中，第一斜率和第二斜率的每個可以具有零至無窮大的值。例如， 如圖4的步驟404中所示，基底的斜率為零且頂部的斜率在其最高 表面附近大約為80度。
在步驟406中，使用干法刻蝕工藝刻蝕蓋層/刻蝕停止層418、 磁性層416、耦合層414、磁性層412,并且刻蝕到勢壘層410中或 通過勢壘層410?？梢允褂门c使用薄硬掩模層420進行磁性器件的形 狀限定相兼容的任何適當(dāng)干法刻蝕工藝。例如，當(dāng)使用基于Ta或Ti 的薄硬掩模層420時，可以單獨地或者與另一種刻蝕技術(shù)例如離子 束刻蝕(IBE)(純'減射而不使用反應(yīng)成分)或濕法化學(xué)刻蝕結(jié)合地 使用高選擇性的基于氧的化學(xué)物質(zhì)，例如CO-NH3。根據(jù)一種實例實 施方案，執(zhí)行基于氧的刻蝕以便刻蝕通過蓋層/刻蝕停止層418，繼 之以對于剩余物的IBE。
作為選擇，可以從頭至尾唯一地使用IBE。如果這樣，增加薄 硬掩模層420的厚度，例如比被刻蝕的層的總體厚度厚高達大約 10nm，使得它不會在刻蝕期間完全腐蝕可能是期望的。
上面的技術(shù)將最小化或防止重新分布的非揮發(fā)性材料重新沉積 在器件中的磁性層上，并且負(fù)面地影響磁性層的性能。例如，上面 的技術(shù)減小例如IBE或RIE期間在刻蝕正面進入離子的屏蔽，如由 薄硬掩模層420沒有屏蔽的區(qū)域限定的，因為厚硬掩模層422從刻 蝕正面的邊緣凹進。結(jié)果，與使用常規(guī)屏蔽技術(shù)的刻蝕相比較，增 加的材料濺射產(chǎn)量(例如材料被濺射離去)在重新沉積最有害的器 件區(qū)域處進行。沒有從晶片表面完全濺射離去的任何非揮發(fā)性材料將在例如厚硬掩模層422附近除氣，并且遠(yuǎn)離暴露磁性層408、 412、 414和416以及勢壘層410的邊緣的敏感刻蝕正面。如此，非 揮發(fā)性刻蝕副產(chǎn)品(重新分布的材料)將保持遠(yuǎn)離磁性層408、 412、 414和416以及勢壘層410的邊緣。此外，當(dāng)與常規(guī)刻蝕技術(shù) 相比較時，重新沉積的材料返回到刻蝕正面的向前濺射顯著減少， 因為該向前濺射在距離刻蝕正面一定距離處發(fā)生。具體地，從厚硬 掩模層422的邊緣向前濺射的任何材料將沉積在厚硬掩模層422下 面伸出的薄硬掩才莫層420的部分上。因此，層408、 410、 412、 414 和416的敏感邊緣通過刻蝕副產(chǎn)品返回到敏感區(qū)域中的減少的向前 濺射，以及敏感邊緣附近的材料的增加濺射產(chǎn)量而可以保持沒有重 新沉積的材料，因為進入的刻蝕劑原子、離子或分子的減小屏蔽。
這里描述的技術(shù)，例如在使用充分控制的垂直干法刻蝕限定器 件的最終形狀之后，使用各向同性濕法刻蝕產(chǎn)生期望的硬掩模輪 廓，是友好縮放的，也就是可以用來產(chǎn)生各種尺寸的器件，包括這 里提出的器件的縮小版本。例如根據(jù)本技術(shù)，幾何斜角不一定限制 縮放/最小化器件尺寸，因為錐度(斜率)僅在總體硬掩模寬度的小 部分上窄，并且使用接近垂直的側(cè)壁構(gòu)建硬掩模厚度的主體，以便 與器件的相關(guān)布線層集成。
此外，如上所述，硬掩模結(jié)構(gòu)可能包括導(dǎo)電材料并且可以用來 形成到布線級的接觸。根據(jù)該實施方案，可以使用各向同性濕法刻 蝕對硬掩模結(jié)構(gòu)構(gòu)圖。各向同性濕法刻蝕用來以近似相同的速率刻 蝕硬掩模結(jié)構(gòu)的所有表面。因此，根據(jù)本技術(shù)使用各向同性濕法刻 蝕構(gòu)圖的導(dǎo)電硬掩模結(jié)構(gòu)將包括位于器件上中心，或者基本上中心 的電接觸。這種接觸在這里稱作"自對準(zhǔn)"接觸，因為它在器件形成 期間形成。該實施方案允許器件的致密封裝，例如，因為它消除了 與具有另外的通孔級以用于連接相關(guān)聯(lián)的復(fù)雜度。自對準(zhǔn)導(dǎo)電硬掩 模提供連接器件頂上的布線的直接方法。參看例如在上面描述的圖3 中，其中布線層330接觸導(dǎo)電厚硬掩模層318，而沒有布線層330不 注意地接觸隧道勢壘下面的層且并聯(lián)器件的風(fēng)險。厚硬掩模層，例如厚硬掩模層318和422，通常更容易與隨后的布線級集成，因為存 在這些布線層接觸勢壘層314下面的層的較少危險。但是，對于硬 掩模層的厚度存在限制。例如，如果厚硬掩模層通過上述屏蔽和向 前濺射工藝而不利地影響刻蝕，從而導(dǎo)致性能損失，則它可能太 厚。例如，在使用與布線層330類似的布線層產(chǎn)生磁場以開關(guān)器件 的MTJ器件中，開關(guān)器件所需的功率將隨著布線層330遠(yuǎn)離活動磁 性層移動而增加。同時，雖然薄硬掩模結(jié)構(gòu)(例如具有薄或不存在 厚硬掩模層422的硬掩模雙層結(jié)構(gòu)423)可以解決刻蝕重新沉積的問 題，但是它可能難以與隨后的布線層集成，因為它不提供自對準(zhǔn)接 觸的方法。這里提出的硬掩模結(jié)構(gòu)將厚硬掩模層的好處與薄硬掩模 層的好處結(jié)合在一起，以提供接觸隨后布線層的實例方法，同時提 供在刻蝕期間限定結(jié)構(gòu)的方法。
圖5是說明形成磁性器件的另一種實例方法的圖。圖5中顯示 的磁性器件的形成包括非揮發(fā)性材料的刻蝕。根據(jù)一種實例實施方 案，形成的磁性器件包括MTJ。在步驟502中，提供用來形成磁性 器件的層。具體地，磁性層506將用作磁性器件的參考層。形成磁 性層506的適當(dāng)材料包括，但不局限于上面結(jié)合磁性層408的描述 而描述的那些。磁性層506可以包括單層，或者作為選擇，包括多 層。
沉積在磁性層506的頂面上的勢壘層508將用作磁性器件的隧 道勢壘。形成勢壘層508的適當(dāng)材料包括，但不局限于上面結(jié)合勢 壘層410的描述而描述的那些。
沉積在與磁性層506相對的勢壘層508的一側(cè)上的磁性層510 將用作磁性器件的例如多存儲層構(gòu)造的底部存儲層。形成磁性層510 的適當(dāng)材料包括，但不局限于上面結(jié)合磁性層412的描述而描述的 那些。
沉積在與勢壘層508相對的磁性層510的一側(cè)上的耦合層512 將用作例如多層存儲層構(gòu)造的磁性層510和磁性層514 (下面描述) 的耦合層。形成耦合層512的適當(dāng)材料包括，但不局限于上面結(jié)合耦合層414的描述而描述的那些。
沉積在與磁性層510相對的耦合層512的一側(cè)上的磁性層514 將用作磁性器件的例如多層存儲層構(gòu)造的頂部存儲層。形成磁性層 514的適當(dāng)材料包括，但不局限于上面結(jié)合磁性層416的描述而描述 的那些。
蓋層/刻蝕停止層516沉積在與耦合層512相對的磁性層514的 一側(cè)上。形成蓋層/刻蝕停止層516的適當(dāng)材料包括，但不局限于上 面結(jié)合蓋層/刻蝕停止層418的描述而描述的那些。此外，蓋層/刻蝕 停止層516可以具有高達大約20nm，例如大約2nm至大約20nm的 厚度。根據(jù)一種實例實施方案，蓋層/刻蝕停止層516包括Ru且大 約IO扁厚。
硬掩模層518沉積在與磁性層514相對的蓋層/刻蝕停止層516 的一側(cè)上。如將在下面的步驟504中描述的，將使用硬掩模層518 例如作為磁性器件形成期間的硬掩模結(jié)構(gòu)。形成硬掩模層518的適 當(dāng)材料包括，但不局限于上面結(jié)合厚硬掩模層422的描述而描述的 那些。此外，硬掩模層518可以具有高達大約200nm，例如大約 70nm至大約200nm的厚度。根據(jù)一種實例實施方案，硬掩模層518 包括TiN且大約200nm厚。因此，根據(jù)圖5中所示的實例實施方 案，硬掩模結(jié)構(gòu)包括單層，硬掩模層518。
在步驟504中，使用刻蝕使厚硬掩模層518逐漸變薄。根據(jù)一 種實例實施方案，使用濕法刻蝕技術(shù)來刻蝕硬掩模層518。
如例如結(jié)合上面圖3和4的描述所描述的，硬掩模結(jié)構(gòu)配置成 具有最接近被刻蝕的材料的基底，其具有比硬掩模結(jié)構(gòu)頂部的一個 或多個橫向尺寸大的一個或多個橫向尺寸，使得基底的至少一部分 橫向延伸到頂部之外一段距離。根據(jù)一種實例實施方案，當(dāng)以橫截 面觀看時，橫向延伸到頂部之外的基底的每個部分具有基底最長橫 向尺寸的大約20%至大約40%的最長橫向尺寸。例如，橫向延伸到 頂部之外的基底的每個部分具有基底最長橫向尺寸的大約30%至大 約40%的最長橫向尺寸。硬掩模結(jié)構(gòu)的頂部處于距離被刻蝕的材料比基底大的垂直距離 處。例如，根據(jù)一種實例實施方案，基底限定為從被刻蝕的材料水
平向內(nèi)延伸多達大約10nm的硬掩模結(jié)構(gòu)的一部分。因此頂部是從被 刻蝕的材料水平向內(nèi)延伸多達大約10nm之外的硬掩模結(jié)構(gòu)的任何部 分。僅作為實例，在圖5的步驟504中，基底和頂部可以由在從被 刻蝕的材料水平向內(nèi)延伸多達大約10nm的硬掩模結(jié)構(gòu)的部分上開始 的直線524區(qū)分。
硬掩模結(jié)構(gòu)可以包括圓形，或者基本上圓形(例如橢圓形)結(jié) 構(gòu)，其中基底具有比處于被刻蝕的材料遠(yuǎn)側(cè)的硬掩模結(jié)構(gòu)頂部的直 徑大的直徑。參看例如圖7A-D。具體地，根據(jù)一種實例實施方案， 硬掩模結(jié)構(gòu)是圓形的，并且其基底處的直徑520大于其頂部處的直 徑522。此外，橫向延伸到頂部之外的基底的每個部分具有與其最高 表面相關(guān)聯(lián)的第一斜率，并且頂部的至少一個側(cè)壁具有第二斜率， 第一斜率不同于第二斜率。具體地，頂部的斜率大于基底的斜率。
另外，硬掩模結(jié)構(gòu)可以包括與硬掩模層518結(jié)合的其他材料， 包括但不局限于，電介質(zhì)掩模、可去除心軸，以及包括前述另外材 料中至少一種的組合。當(dāng)使用電介質(zhì)掩模時，它可以可選地涂敷有 金屬隔離物材料。使用金屬隔離物材料涂覆電介質(zhì)掩模提供與硬掩 模結(jié)構(gòu)上面的布線級的接觸，例如，像硬掩模導(dǎo)電的實施方案中一 樣。
可去除心軸技術(shù)包括可丟棄硬掩模的使用。具體地，在器件層 的刻蝕之后，器件和硬掩模結(jié)構(gòu)封裝在電介質(zhì)中。如果還沒有暴 露，則硬掩模由內(nèi)刻蝕或拋光步驟暴露。接下來，選擇性地去除硬 掩模結(jié)構(gòu)，例如心軸，并且使用導(dǎo)電材料填充新形成的空腔，這提 供器件與例如器件上的布線級之間的接觸。該方法提供自對準(zhǔn)接
觸，即使不使用導(dǎo)電硬掩模，并且同時利用本掩模結(jié)構(gòu)刻蝕非揮發(fā) 性材料。
根據(jù)一種實例實施方案，使用干法刻蝕(代替濕法刻蝕)化學(xué) 物質(zhì)刻蝕硬掩模層518。期望地，使用的干法刻蝕具有高級各向同性，例如產(chǎn)生在所有方向上基本上均勻的刻蝕輪廓，導(dǎo)致硬掩模結(jié) 構(gòu)在中心比在邊緣高的輪廓(以及在自對準(zhǔn)接觸的情況下，如上所 述，硬掩模結(jié)構(gòu)在器件的中心比在器件邊緣顯著高)。雖然典型地 大部分濕法刻蝕的自然結(jié)果，使用干法刻蝕實現(xiàn)各向同性需要注意
結(jié)合化學(xué)刻蝕成分使用低偏置功率。這對于可以使用標(biāo)準(zhǔn)RIE (揮 發(fā)性副產(chǎn)物)技術(shù)刻蝕的硬掩模結(jié)構(gòu)不會特別困難?？梢允褂寐?(Cl)、溴(Br)或氟(F)刻蝕硬掩模材料例如Ta、 Ti、 Al、 W、 Si以及由其產(chǎn)生的化合物。
如上所述，為了減少刻蝕正面的屏蔽，以及為了進一步工藝集 成以接觸上面布線層，各向同性刻鈾技術(shù)的使用產(chǎn)生期望的硬掩模 形狀。在硬掩?？涛g之后，用來對磁性層構(gòu)圖的刻蝕應(yīng)當(dāng)相對于刻 蝕硬掩模材料具有高度選擇性，因為硬掩模結(jié)構(gòu)朝向器件的邊緣而 變薄(參看步驟504)。例如，可以結(jié)合基于Ta或Ti的硬掩模結(jié)構(gòu) 使用CO-NH3或甲醇刻蝕以實現(xiàn)這種選擇性。雖然圖5中所示的實 施方案不如圖4的實施方案復(fù)雜，圖4中概述的工藝給予對器件形 狀和尺寸的更多控制，因此對于形狀和尺寸重要的大部分應(yīng)用是優(yōu) 選的。
此外根據(jù)該實例實施方案，包括刻蝕速率(在硬掩?？涛g工藝 中)低于硬掩模層518的材料的層，例如中間硬掩模層(沒有顯 示)，可以在硬掩模層518與蓋層/刻蝕停止層516之間使用。形成 中間硬掩模層的適當(dāng)材料包括，但不局限于Ta、 TaN、 Ti、 TiN、 Si、 Al、 W、 Cr、 Mo以及包括前述材料的至少一種的組合。使用這 種層用來例如以與圖4中描述的類似方式增加邊緣附近的硬掩模的 厚度，但是沒有在中間硬掩模層刻蝕之后使得硬掩模層518凹進的 顯式步驟。
圖6A-B是說明形成磁性器件的另一種實例方法的圖。根據(jù)一 種實例實施方案，形成的磁性器件包括MTJ。在步驟602中，提供 用來形成磁性器件的層。具體地，磁性層610將用作磁性器件的參 考層。形成磁性層610的適當(dāng)材料包括，但不局限于上面結(jié)合磁性層408和506的描述而描述的那些。磁性層610可以包括單層，或 者作為選擇，包括多層。
沉積在磁性層610的頂面上的勢壘層612將用作磁性器件的隧 道勢壘。形成勢壘層612的適當(dāng)材料包括，但不局限于上面結(jié)合勢 壘層410和508的描述而描述的那些。
沉積在與磁性層610相對的勢壘層612的一側(cè)上的磁性層614 將用作磁性器件的例如多層存儲層構(gòu)造的底部存儲層。形成磁性層 614的適當(dāng)材料包括，但不局限于上面結(jié)合磁性層412和510的描述 而描述的那些。
沉積在與勢壘層612相對的磁性層614的一側(cè)上的耦合層616 將用作例如多層存儲層構(gòu)造的磁性層614和磁性層618 (下面描述) 的耦合層。形成耦合層616的適當(dāng)材料包括，但不局限于上面結(jié)合 耦合層414和512的描述而描述的那些。
沉積在與磁性層614相對的耦合層616的一側(cè)上的磁性層618 將用作磁性器件的例如多層存儲層構(gòu)造的頂部存儲層。形成磁性層 618的適當(dāng)材料包括，但不局限于上面結(jié)合磁性層416和514的描述 而描述的那些。
組合的蓋層/刻蝕停止/薄硬掩模層620沉積在與耦合層616相對 的磁性層618的一側(cè)上。形成蓋層/刻蝕停止/薄硬掩模層620的適當(dāng) 材料包括，但不局限于Ru、 Ta和TaN以及包括前述一種或多種的 雙層。此外，蓋層/刻蝕停止/薄硬掩模層620可以具有高達大約 20nm,例如大約2至大約20nm的厚度。根據(jù)一種實例實施方案， 蓋層/刻蝕停止/薄硬掩模層620包括TaN且大約10nm厚。
硬掩模層624沉積在與磁性層618相對的蓋層/刻蝕停止/薄硬掩 模層620的一側(cè)上。形成硬掩模層624的適當(dāng)材料包括，但不局限 于TiN、 W、 Al、 Ta、 TaN和Si的一種或多種。此外，硬掩模層 624可以具有高達大約200nm，例如大約50nm至大約200nm的厚 度。根據(jù)一種實例實施方案，硬掩模層624包括TiN且大約100nm 厚。如步驟602中所示，刻蝕硬掩模層624。具體地，可以例如使 用標(biāo)準(zhǔn)各向異性RIE將硬掩模層624向下刻蝕到蓋層/刻蝕停止/薄硬 掩模層620，產(chǎn)生接近垂直的側(cè)壁。
在步驟604中，使用隔離物材料626涂覆刻蝕的硬掩模層624 的邊緣。隔離物材料626的形狀使用包括保形薄膜沉積的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù) 以及從所有水平表面擇優(yōu)地去除隔離物材料626的各向異性刻蝕而 獲得。適當(dāng)?shù)母綦x物材料包括，但不局限于有機聚合物、電介質(zhì)和 金屬的一種或多種。根據(jù)步驟604中所示的實例實施方案，隔離物 材料626在其基底處具有大約10nm至大約50nm的寬度。
在步驟606中，在刻蝕蓋層/刻蝕停止/薄硬掩模層620，然后例 如使用相對于刻蝕硬掩模624和蓋層/刻蝕停止/薄硬掩模層620具有 選擇性的干法或濕法刻蝕去除隔離物材料626時，形成最終的硬掩 模結(jié)構(gòu)。因此，根據(jù)圖6中所示的實例實施方案，硬掩模結(jié)構(gòu)包括 硬掩模層624和蓋層/刻蝕停止/薄硬掩模層620。
如例如結(jié)合上面圖3-5的描述所描述的，硬掩模結(jié)構(gòu)配置成具 有最接近被刻蝕的材料的基底，其具有比硬掩模結(jié)構(gòu)頂部大的一個 或多個橫向尺寸，使得基底的至少一部分橫向延伸到頂部之外一段 距離。根據(jù)一種實例實施方案，當(dāng)以橫截面觀看時，橫向延伸到頂 部之外的基底的每個部分具有基底最長橫向尺寸的大約20%至大約 40%的最長橫向尺寸。例如，橫向延伸到頂部之外的基底的每個部 分具有基底最長橫向尺寸的大約30%至大約40%的最長橫向尺寸。
硬掩模結(jié)構(gòu)的頂部處于距離被刻蝕的材料比基底大的距離處。 例如，硬掩模結(jié)構(gòu)可以包括基底，例如包括蓋層/刻蝕停止/薄硬掩模 層620，以及頂部，例如包括硬掩模層624。硬掩模結(jié)構(gòu)可以是圓 形，或者基本上圓形(例如橢圓形)結(jié)構(gòu)，其中基底具有比處于被 刻蝕的材料遠(yuǎn)側(cè)的硬掩模結(jié)構(gòu)頂部的直徑大的直徑。參看例如圖7A-D。具體地，根據(jù)一種實例實施方案，硬掩模結(jié)構(gòu)是圓形的，并且其 基底處的直徑628大于其頂部處的直徑630。此外，橫向延伸到頂部 之外的基底的每個部分具有與其最高表面相關(guān)聯(lián)的第一斜率，并且頂部的至少一個側(cè)壁具有第二斜率，第一斜率不同于第二斜率。具
體地，頂部的斜率大于基底的斜率。例如，如圖6b的步驟606中所 示，基底和頂部的斜率分別是零和無窮大(90度)。
在步驟608中，使用相對于刻蝕蓋層/刻蝕停止/薄硬掩模層620 具有選擇性的刻蝕技術(shù)將磁性層614、耦合層616和磁性層618刻蝕 成例如與蓋層/刻蝕停止/薄硬掩模層620類似的尺寸。在備選實施方 案，隔離物材料626將保持直到磁性層刻蝕之后。然后將執(zhí)行剝離 以與可能在磁性材料的刻蝕期間累積在其表面上的任何殘留非揮發(fā) 性材料一起去除隔離物材料626。
實例
圖7A-D是使用本技術(shù)分級的硬掩模結(jié)構(gòu)的圖像。具體地，圖 7A和7C顯示自頂向下的視圖，圖7B和7D顯示分級硬掩模結(jié)構(gòu)的 傾斜角側(cè)視圖。
圖7A-D中顯示的硬掩模結(jié)構(gòu)的每個包括位于薄硬掩模層頂上 的厚硬掩模層，例如分別為硬掩模層704和702。硬掩模層702,厚 硬掩模層，包括TiN。硬掩模層704，薄硬掩模層，包括TaN。硬掩 模層704作為腳在硬掩模層702下面伸出。以上面圖4中描述的方 式形成結(jié)構(gòu)，例如使用基于氯的RIE對硬掩模層702和704構(gòu)圖， 以及使用H202/NH4OH濕法刻蝕使得TiN在TaN的腳后面凹進。
如例如結(jié)合上面圖3-6的描迷所描述的，硬掩模結(jié)構(gòu)可以包括 圓形，或者基本上圓形(例如橢圓形)結(jié)構(gòu)，其中基底具有比處于 被刻蝕的材料遠(yuǎn)側(cè)的硬掩模結(jié)構(gòu)頂部的直徑大的直徑。例如，如圖 7A-D中所示，硬掩模層704具有大于硬掩模層702的直徑。
圖8A-D也是使用本技術(shù)分級的硬掩模結(jié)構(gòu)的圖像。圖8A-D中 的圖像揭示在已經(jīng)使用分級硬掩模結(jié)構(gòu)執(zhí)行刻蝕之后，例如磁性器 件的磁性層。具體地，圖8A和8C顯示自頂向下視圖，圖8B和8D 顯示使用分級硬掩模結(jié)構(gòu)完全刻蝕后的磁性器件的傾斜角側(cè)視圖。 如上面結(jié)合圖7A-D的描述而描述的，圖8A-D中顯示的硬掩模結(jié)構(gòu)的每個包括位于薄硬掩模層頂上的厚硬掩模層，例如分別為硬掩模
層804和802。硬掩模層802，厚硬掩模層，包括TiN。硬掩模層 804，薄硬掩模層，包括TaN。硬掩模層804作為腳在硬掩模層802 下面伸出。
使用CO-NH3等離子的反應(yīng)離子刻蝕已經(jīng)用來刻蝕存在于硬掩 模層804下面的磁性層。如所示，硬掩模層804提供相對于刻蝕的 堅固掩模。
總之，這里提出的技術(shù)至少部分地用于防止由器件形成期間重 新沉積的非揮發(fā)性材料產(chǎn)生的不利磁性器件特征。
雖然已經(jīng)在這里描述了本發(fā)明的說明性實施方案，但是應(yīng)當(dāng)理 解，本發(fā)明并不局限于那些精確的實施方案，并且可以由本領(lǐng)域技 術(shù)人員進行各種其他改變和修改而不背離本發(fā)明的范圍或本質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種對至少一種材料構(gòu)圖的方法，該方法包括步驟在將要構(gòu)圖的材料的至少一個表面上形成硬掩模結(jié)構(gòu)，硬掩模結(jié)構(gòu)配置成具有最接近材料的基底，以及與基底相對的頂部，基底具有比硬掩模結(jié)構(gòu)頂部的一個或多個橫向尺寸大的一個或多個橫向尺寸，使得基底的至少一部分橫向延伸到頂部之外一段距離，硬掩模結(jié)構(gòu)的頂部處于距離被刻蝕的材料比基底更大的垂直距離處；以及刻蝕材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中橫向延伸到頂部之外的基底的 至少一部分具有與其最高表面相關(guān)聯(lián)的第一斜率，并且頂部的至少 一個側(cè)壁具有第二斜率，第一斜率小于第二斜率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中當(dāng)以橫截面觀看時，橫向延伸 到頂部之外的基底的每個至少一部分具有基底最長橫向尺寸的大約 20%至大約40%的最長橫向尺寸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中當(dāng)以橫截面觀看時，橫向延伸 到頂部之外的基底的每個至少一部分具有基底最長橫向尺寸的大約 30%至大約40%的最長橫向尺寸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中被刻蝕的材料包括至少一種非 揮發(fā)性材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括減小硬掩模結(jié)構(gòu)的頂部的一 個或多個橫向尺寸的步驟。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括通過刻蝕減小硬掩模結(jié)構(gòu)的 頂部的一個或多個橫向尺寸的步驟。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，還包括通過使用選擇性濕法刻蝕和 選擇性反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)中的一種或多種，減小硬掩模結(jié)構(gòu)的頂部 的一個或多個橫向尺寸的步驟。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，還包括利用一種或多種可丟棄隔離物材料實現(xiàn)橫向延伸到頂部之外一段距離的基底的至少一部分的步
10. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中一種或多種可丟棄隔離物材 料包括有機聚合物、電介質(zhì)材料和金屬的一種或多種。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中材料的刻蝕包括反應(yīng)離子刻 蝕和離子束刻蝕中的一種或多種的使用。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中材料包括磁性器件的一層或多層。
13. —種形成包括至少一種非揮發(fā)性材料的器件的方法，該方 法包括步驟在將要構(gòu)圖的材料的至少一個表面上形成硬掩模結(jié)構(gòu)，硬掩模 結(jié)構(gòu)配置成具有最接近材料的基底，以及與基底相對的頂部，基底 具有比硬掩模結(jié)構(gòu)頂部的一個或多個橫向尺寸大的一個或多個橫向 尺寸，使得基底的至少一部分橫向延伸到頂部之外一段距離，硬掩 模結(jié)構(gòu)的頂部處于距離被刻蝕的材料比基底更大的垂直距離處；以 及刻蝕材料。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中硬掩模結(jié)構(gòu)包括其至少一部 分用作器件中的觸點的導(dǎo)電材料。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中器件包括磁性器件。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中非揮發(fā)性材料包括一個或多 個磁性層。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中器件包括鐵電隨機存取存儲 器器件、相變存儲器器件以及互補金屬氧化物半導(dǎo)體器件中的一種 或多種。
18. —種硬掩模結(jié)構(gòu)，包括配置成在所述硬掩模結(jié)構(gòu)上提供基底的至少 一 個硬掩模部件， 基底具有比硬掩模結(jié)構(gòu)頂部的一個或多個橫向尺寸大的一個或多個 橫向尺寸，使得基底的至少一部分橫向延伸到頂部之外一段距離。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的硬掩模結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)以橫截面觀看時， 橫向延伸到頂部之外的基底的每個至少一部分具有基底最長橫向尺 寸的大約20%至大約40%的最長橫向尺寸。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18的硬掩模結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)以橫截面觀看時， 橫向延伸到頂部之外的基底的每個至少一部分具有基底最長橫向尺 寸的大約30%至大約40%的最長橫向尺寸。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18的硬掩模結(jié)構(gòu)，其中至少一個硬掩模部件 具有錐形構(gòu)造。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18的硬掩模結(jié)構(gòu)，其中至少一個硬掩模部件 包括一對硬掩模層。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18的硬掩模結(jié)構(gòu)，其中至少一個硬掩模部件 包括一對硬掩模層，該對硬掩模層的一個具有比該對硬掩模層的另 一個大的厚度。
24. 根據(jù)權(quán)利要求18的硬掩模結(jié)構(gòu)，其中至少一個硬掩模部件 包括一對硬掩模層，該對硬掩模層的一個包括TiN且該對硬掩模層 的另一個包括TaN。
25. 根據(jù)權(quán)利要求18的硬掩模結(jié)構(gòu)，包括單個硬掩模層。
全文摘要
提供磁性器件制造的技術(shù)。在一個方面，對至少一種例如非揮發(fā)性材料構(gòu)圖的方法包括下面的步驟。硬掩模結(jié)構(gòu)形成在將要構(gòu)圖的材料的至少一個表面上。硬掩模結(jié)構(gòu)配置成具有最接近材料的基底，以及與基底相對的頂部。基底具有比硬掩模結(jié)構(gòu)頂部的一個或多個橫向尺寸大的一個或多個橫向尺寸，使得基底的至少一部分橫向延伸到頂部之外一段距離。硬掩模結(jié)構(gòu)的頂部處于距離被刻蝕的材料比基底更大的垂直距離處?？涛g材料。
文檔編號B44C1/22GK101300661SQ200580051001
公開日2008年11月5日 申請日期2005年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月8日
發(fā)明者斯瓦南達·K.·卡納卡薩巴帕西, 歐格尼·J.·奧沙利文, 邁克爾·C.·蓋蒂斯 申請人:國際商業(yè)機器公司