專利名稱：隧道結(jié)器件中隧道阻擋層的紫外光處理的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及將隧道結(jié)器件的隧道阻擋層暴露于紫外光下的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種將隧道結(jié)器件的隧道阻擋層暴露于紫外光以修復隧道阻擋層中缺陷的方法。
背景技術：
磁隧道結(jié)(MTJ)是包含兩個鐵磁(FM)材料層的器件，兩個鐵磁材料層被一個用作隧道阻擋層的薄介電層(例如絕緣層)所隔開。隧道結(jié)器件可用于磁場探測器和硬盤驅(qū)動器的高密度薄膜讀寫頭。磁隨機存取儲存器(MRAM)是一種包含隧道結(jié)的前沿技術，它可以提供一種替代傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲技術的途徑。MRAM具有人們所希望的一些特性，例如象DRAM那樣快的存取時間，象硬盤驅(qū)動器那樣不易丟失數(shù)據(jù)等。MRAM把一個數(shù)據(jù)位(即信息)以可變磁化方向的形式儲存在圖形化過的薄膜磁性元件中，此元件也叫數(shù)據(jù)層、存儲層、自由層或數(shù)據(jù)膜。該數(shù)據(jù)層被設計成具有兩個穩(wěn)定的不同磁狀態(tài)，由它們確定二進制(“1”)和二進制0(“0”)。雖然數(shù)據(jù)位被儲存在數(shù)據(jù)層內(nèi)，但要形成一個完整的磁存儲單元需要很多層受到精確控制的磁性和介電薄膜材料。磁存儲單元的一種重要形式是自旋隧穿器件。自旋隧穿的物理機制很復雜，這方面已有一些很好的文獻。
在圖1a中，一個已有的MRAM存儲單元101包括一個數(shù)據(jù)層102和一個參考層104，它們之間由一個薄隧道阻擋層106隔開。通常隧道阻擋層106是一個厚度小于約2.0nm的薄膜。在諸如隧穿磁阻存儲器(TMR)之類的隧道結(jié)器件中，阻擋層是一種不導電的介電材料，如氧化鋁(Al2O3)等，隧道阻擋層106是一個絕緣體，隧穿電流從中流過。用作隧道阻擋層106的絕緣體的質(zhì)量對隧穿電流的大小和品質(zhì)有很大的影響。隨著加到隧道阻擋層106上的電壓的增加，隧穿電流按方式非線性增大。
參考層104具有被釘軋的磁化方向108，就是說，被釘軋的磁化方向108固定在一個預定的方向而不隨外加磁場方向旋轉(zhuǎn)。與此相反，數(shù)據(jù)層102具有可變的磁化方向103，它可隨著外加磁場的方向在兩個方向之間旋轉(zhuǎn)。可變磁化方向103通常是與數(shù)據(jù)層102的易磁化軸E一致的。
在圖1b中，當被釘軋的磁化方向108和可變磁化方向103指向同一方向時(也即它們彼此平行時)，數(shù)據(jù)層102儲存一個二進制1(“1”)。另一方面，當被釘軋的磁化方向108和可變磁化方向103指向相反方向時(即它們彼此反向平行時)，數(shù)據(jù)層102儲存一個二進制0(“0”)。
數(shù)據(jù)層102和參考層104用作隧道結(jié)器件的電極，利用它們可以檢測儲存在數(shù)據(jù)層102中位的狀態(tài)，方法是測量數(shù)據(jù)層102和參考層104的電阻，或者測量上面提到的隧穿電流的大小。雖然圖中把參考層104畫在隧道阻擋層106下面，但數(shù)據(jù)層102和參考層104的實際位置將取決于在制造磁存儲單元101過程中它們的形成順序。因而，數(shù)據(jù)層102可以先形成，而隧道阻擋層106則形成在數(shù)據(jù)層102的上面。
隧道結(jié)器件中的隧道阻擋層106理想上應該是平的且在整個橫截面上具有均勻的厚度T。此外，理想的隧道阻擋層106是由均勻的介電材料制成的，理想隧道阻擋層106的標準之一是具有很高的擊穿電壓，即，使隧道阻擋層106的介電材料擊穿而隧道阻擋層106成為一個短路電阻的電壓。
但是，在如已有的存儲單元101那樣的隧道結(jié)器件中，對存儲單元101的工作產(chǎn)生不利影響的一個問題是，隧道阻擋層106中的缺陷使得擊穿電壓降低，或產(chǎn)生電短路。這些缺陷包括針孔、氣泡、表面不規(guī)則、金屬雜質(zhì)以及隧道阻擋層106的厚度不均等等。
在圖2中，一種隧道阻擋層106材料被形成或淀積在一個支持層110上，例如，支持層110可以是參考層106、數(shù)據(jù)層102或磁場敏感的存儲單元的另一層。舉例來說，隧道阻擋層106材料可以用鋁(Al)。然后把該材料暴露在氧氣(O2)中而被氧化成氧化鋁(Al2O3)。
但是，已有的氧化工藝不能使所有的鋁原子均勻氧化，結(jié)果留下一些末經(jīng)氧化的鋁原子111，它們在隧道阻擋層106內(nèi)形成金屬雜質(zhì)缺陷。一部分氧原子112不與隧道阻擋層106的材料111(即鋁)起反應；但這些未起反應的氧原子112仍然存留在隧道阻擋層106內(nèi)。同樣，有一部分氧原子112與支持層110的一部分材料113起反應并使它們氧化。這樣一來，在隧道阻擋層106和支持層110間的交界面上的已氧化的原子113將產(chǎn)生一個缺陷，使得隧道阻擋層106的擊穿電壓下降。
已有的一些沉積或形成隧道阻擋層106的方法，如射頻(RF)濺射、等離子體氧化、或紫外(UV)-臭氧氧化，最后都會在隧道阻擋層106內(nèi)留下某些缺陷，它們將造成其中具有一些薄弱點的不良隧穿阻擋層，從而引起短路或降低擊穿電壓。另外，由于存在這些缺陷，需要讓隧道阻擋層106形成較厚的氮化/氧化層。反之，如果介電材料是真正的好介電，則隧道阻擋層106的厚度可以減小。較薄的隧道阻擋層106也有助于改善包含多個隧道結(jié)器件的整個晶片的均勻性。較薄的隧道阻擋層106還能降低隧道結(jié)器件的絕對電阻，這對某些應用是很重要的。
因此，需要有一種處理隧道結(jié)器件中隧道阻擋層材料的方法，使得隧道阻擋層的氧化或氮化在整個范圍內(nèi)是均勻的。也需要有一種提高隧道結(jié)器件中隧道阻擋層擊穿電壓的方法。另外，需要減少隧道阻擋層的厚度以改善均勻性并降低隧道阻擋層的絕對電阻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過將隧道結(jié)器件的隧道阻擋層暴露于紫外光下的方法而滿足上面提出的對均勻隧道阻擋層的要求。由前述工藝步驟在隧道阻擋層內(nèi)設置的氧氣或其它反應物(如氮)被紫外光照射所激活而消除隧道阻擋層內(nèi)的缺陷。紫外光可從結(jié)合在現(xiàn)有工藝設備中的紫外光源產(chǎn)生?？梢韵刃纬伤淼雷钃鯇佣笥米贤夤庹丈?，也可以在形成隧道阻擋層的過程中用紫外光照射隧道阻擋層。無論那種方式都是在現(xiàn)場進行的，以減少或消除在MRAM疊層或其它隧道結(jié)器件中隧道阻擋層或其它薄膜層可能受到的污染。本發(fā)明的方法的一個優(yōu)點是，它可以與氧化或氮化過程相結(jié)合，使得紫外光照射可以在氧化或氮化過程中或之后進行，而且這種方法很容易與現(xiàn)有的氧化或氮化處理設備結(jié)合在一起。
在本發(fā)明的一個實施例中，把從熱源產(chǎn)生的熱施加到隧道結(jié)器件的隧道阻擋層上以進一步增強激活過程。這樣一來，更多的缺陷被消除，且激活處理時間可以縮短。加熱可以在紫外光照射之前、之中、或之后進行。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，將從下面通過實例并結(jié)合附圖對本發(fā)明原理所作的詳細描述中更清楚地了解到。


圖1a是一個現(xiàn)有的磁存儲單元的特征圖。
圖1b是圖1a所示現(xiàn)有的磁存儲單元中數(shù)據(jù)存儲的示意圖。
圖2是說明現(xiàn)有隧道結(jié)器件的隧道阻擋層內(nèi)的缺陷的橫剖面圖。
圖3是說明按本發(fā)明的隧道結(jié)器件中一些薄膜層(包括一個先前層)的橫剖面圖。
圖4是說明按本發(fā)明在先前層上形成隧道阻擋層的橫剖面圖。
圖5a和圖5b是說明按本發(fā)明用紫外光照射隧道阻擋層及激活反應物的橫剖面圖。
圖5c是說明按本發(fā)明用紫外光完全激活隧道阻擋層內(nèi)的反應物的橫剖面圖。
圖6a和圖6b是說明按本發(fā)明將熱量加到隧道阻擋層上以增加反應物激活率的橫剖面圖。
圖7是說明按本發(fā)明將隧道阻擋層形成在隧道結(jié)器件一個先前層上的橫剖面圖。
具體實施例方式
在下面的詳細描述及幾個插圖中，類似的元件用相似的數(shù)字來標識。
如用于說明的各附圖所示，本發(fā)明將通過采用紫外光處理隧道結(jié)器件的隧道阻擋層的方法，以激活隧道阻擋層中的反應物，從而使反應物與隧道阻擋層的材料起反應，以增加隧道阻擋層氧化和氮化的均勻性。其結(jié)果是非導電材料的缺陷減小了，均勻性增加了，擊穿電壓提高了。雖然本發(fā)明的方法是用來處理隧道結(jié)器件的隧道阻擋層中的缺陷，但它的應用不只限于此，而可以用于任何一個需要將其中的缺陷消除的隧道結(jié)器件的介電層。
本發(fā)明的一個具體實施例中(如圖3和4所示)，在隧道結(jié)器件10的先前層4上形成一個隧道阻擋層6。先前層4可以是構(gòu)成隧道結(jié)器件10的任何一層薄膜材料，包括但不限于磁場敏感存儲器件的一個或數(shù)個數(shù)據(jù)層(也叫存儲層或自由層)，或一個或數(shù)個參考層(也叫被釘軋層)。例如，隧道阻擋層6和先前層4可以是TMR存儲單元的幾個層之一。隧道結(jié)器件10可以包括其它一些層，例如支持先前層4和層8的一層2。層8可以是一個襯底，如硅(Si)晶片等。
隧道結(jié)器件10的層8，層2和層4按圖中虛線箭頭P所示的順序先后形成，即按P所指順序，層8先于層2，層2先于層4。因而，先前層4是先于隧道阻擋層6形成的那一層。為完成隧道結(jié)器件10的制作，需要在按P的順序形成隧道阻擋層6之后再進行一些后續(xù)的工藝步驟(未示)。
雖然象隧道結(jié)器件一類的磁場敏感存儲器件可以包含許多薄膜材料，但為了說明問題，圖中的隧道結(jié)器件10只包含先前層4和隧道阻擋層6，這并不表示只限于這些層。
在圖4中，隧道阻擋層6是形成在隧道結(jié)器件10的先前層4上面。可以采用通常用于形成薄膜材料的微電子加工技術來形成隧道阻擋層6。例如，可以用淀積或濺射工藝將隧道阻擋層6材料淀積到先前層4的表面5上。
適合做隧道阻擋層6的材料包括但不限于鋁(Al)、鎂(Mg)、硼(B)和鉭(Ta)。形成隧道阻擋層6的工藝包括但不限于射頻(RF)濺射、直流(DC)濺射、蒸發(fā)、等離子體輔助淀積、化學氣相淀積(CVD)、物理氣相淀積(PVD)、等離子體增強化學氣相淀積(PECVD)、分子束外延(MBE)和金屬有機化學氣相淀積(MOCUD)。隧道阻擋層6的氧化或氮化物材料也是由氧化物或氮化物目標材料反應濺射的。例如，若被淀積的材料是氮化鋁，那么目標材料可以是Al2O3。但是，在濺射過程完成之后，仍然需要修復隧道阻擋層6中的缺陷。
然后，采用形成氧化物的氧化處理，或形成氮化物的氮化處理將隧道阻擋層6轉(zhuǎn)變成一種非導電材料(即介電材料)。在圖4中，將一種反應物12(如氧原子O2或氮原子N2)引入20隧道阻擋層6的材料中。一些反應物12與隧道阻擋層6的材料起化學反應形成非導電材料，例如氧化物(對于氧(O2)的情況)或氮化物(對于氮(N2)的情況)。
但是，不是所有的反應物12都與隧道阻擋層6的材料11起化學反應。因此，有些反應物以未反應的狀態(tài)存留在隧道阻擋層6的材料中(如標號12所示)。同樣，也有一些隧道阻擋層6的材料沒有起反應(如標號11所示)。例如，有一些鋁原子可能就不起反應。此外，有些反應物12與靠近先前層4表面5的區(qū)域先前層4的材料起反應(見標號13)因為與材料13起反應的反應物12不與隧道阻擋層6的材料11起反應，它也處于未反應的狀態(tài)，這是由于它沒有與打算用作隧道阻擋層6的目標村料11起反應，并且由于在隧道阻擋層6內(nèi)還有可與反應物12起反應的目標材料的自由原子11存在。存在未起反應的反應物12可以在隧道阻擋層6內(nèi)產(chǎn)生前面提到的缺陷，從而降低擊穿電壓并(或)使隧道阻擋層6產(chǎn)生不均勻性。
在圖5a中，由光源32(如發(fā)射紫外譜線的光源)發(fā)出的紫外光30照射隧道阻擋層6。一部分紫外光30照到處于隧道阻擋層6內(nèi)的反應物12上，結(jié)果將隧道阻擋層6轉(zhuǎn)變?yōu)榉菍щ姴牧?。紫外?0將反應物12激活，使它與隧道阻擋層6的材料11起化學反應，并將材料11轉(zhuǎn)變?yōu)榉菍щ姴牧?。從根本上來說，在用紫外光30照射之前，有反應物12的自由原子和隧道阻擋層6材料11的自由原子。一旦照射開始，紫外光30的能量將反應物12激活，使它與隧道阻擋層6的材料11的自由原子起化學反應，從而形成非導電材料。
舉例來說，如果隧道阻擋層6的材料是鋁(Al)，而反應物是氧(O2)，那么所希望的非導電材料就是氧化鋁(Al2O3)。在用紫外光30照射之前，在隧道阻擋層6內(nèi)必有自由鋁原子(見標號11)和自由氧原子(見標號12)。照射時紫外光30的能量轉(zhuǎn)給氧原子，使氧原子激活，從而提供為完成氧原子和鋁原子的化學反應而形成氧化鋁所需的能量。
紫外光30的光源32可以是一個可購買到的UV光源，包括但不限于冷陰極UV柵燈或熱陰極UV螺旋燈等。紫外光30的波長與具體應用有關。通常認為波長在4nm至400nm之間的光為紫外光。近紫外是在400nm至300nm的范圍，遠紫外在300nm至200nm的范圍，而低于200nm就稱為極紫外。一般希望紫外光30的波長在200nm至400nm左右的范圍。
在圖5b中，一部分紫外光30(見虛線箭頭)入射在反應物12上，反應物12被激活(見虛線箭頭a)，并與隧道阻擋層6的材料11起化學反應。在圖5c中，反應物12與材料11的化學鍵合形成非導電的材料。此外，材料13和反應物12之間的化學鍵被紫外照射30斷開，因而反應物12可以自由地與材料11鍵合。
如果用來將隧道阻擋層6轉(zhuǎn)變?yōu)榉菍щ姴牧系倪^程是氧化過程，則氧化過程可以是(但不限于)等離子體氧化、自然氧化、室溫自然氧化(即在25℃左右)，和UV-臭氧氧化。
不要把UV-臭氧氧化與用紫外光30照射隧道阻擋層6混為一談。與本發(fā)明中的紫外光照射方法截然不同，UV-臭氧氧化是另一種過程，它將氧氣(O2)暴露在紫外光下使它轉(zhuǎn)變成臭氧(O3)。然后把臭氧引入隧道阻擋層6內(nèi)。由于臭氧(O3)的反應性較強且比O2與隧道阻擋層6的材料11更容易反應，故能增加與隧道阻擋層6的材料11的反應速率。不管是采用氧化還是氮化過程，反應物12可以是一種包括(但不限于)氧(O2)、臭氧(O3)、或氮(N2)在內(nèi)的材料。
用紫外光對隧道阻擋層6的照射可以持續(xù)一段予定的時間，直至獲得所希望的隧道阻擋層6的特性。所希望的特性包括但不限于在隧道阻擋層6內(nèi)有預定的缺陷密度、預定的擊穿電壓、晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化、顆粒取向結(jié)構(gòu)有變化等。
例如，缺陷密度可以是隧道阻擋層6單位面積或單位體積內(nèi)金屬雜質(zhì)(缺陷)的數(shù)目。作為另一個例子，某些顆粒取向結(jié)構(gòu)可能由于受到紫外光30的照射而增長。再一個例子是，隧道阻擋層6的晶體結(jié)構(gòu)可能由于受紫外光30的照射而從非晶體變成晶體。要驗證是否已達到上述某些希望的隧道阻擋層6的特性，可以采用透射電顯微鏡(TEM)等工具來觀察它的結(jié)構(gòu)。
紫外光30可由位于一個室(未示)內(nèi)的紫外光源32產(chǎn)生，隧道結(jié)器件10的某些或者全部處理都在此室中進行。紫外光源32通過一個窗照射隧道阻擋層6，這個窗對于紫外光30的波長是光學透明的。
在如圖6a和6b所示的本發(fā)明的另一個實施例中，隧道阻擋層6可以在照射過程之前，之中，或之后加熱H，以增加反應物12與隧道阻擋層6的材料11的激活速率。加熱H可加快激活過程，并從隧道阻擋層6中去掉更多的缺陷。
在圖6a中，隧道阻擋層6經(jīng)加熱H后可增加激活速率。在圖6b中，反應物12被激活(見虛線箭頭a)并與隧道阻擋層6的材料11起反應。許多在微電子技術中熟知的方法可用來加熱H隧道阻擋層6。例如，可將襯底8放在真空吸盤、工件臺、樣品臺等包含熱源或與熱源有熱交換的裝置上面使它加熱(見圖3)。舉例來說，可用石英紅外加熱燈，電阻加熱器，或金屬帶輻射加熱器等熱源來加熱襯底8或隧道阻擋層6。如上所述，對隧道阻擋層6的加熱可以在用紫外光30照射之中或之后進行。
在如圖4所示的另一種實施例中，非導電的隧道阻擋層6是直接形成20在先前層4的表面5上。也就是說，隧道阻擋層6的材料11在形成于先前層4上之前就已經(jīng)是一種介電材料。包括(但不限于)濺射和反應濺射的過程可用來形成非導電的隧道阻擋層6。濺射過程和反應濺射過程的目標材料包括(但不限于)氧化物材料和氮化物材料。例如，象氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlNx)、氧化鎂(MgO)或氧化鉭(TaOx)等濺射目標可以作為非導電隧道阻擋層6的源材料。
如上面對照圖4，5a，5b和5c所作的描述那樣，非導電隧道阻擋層6被從紫外光源32來的紫外光30照射，并激活反應物12使它與非導電隧道阻擋層6的材料11產(chǎn)生反應。在照射過程之中或之后可以對非導電隧道阻擋層6加熱H，以增加反應物12與非導電隧道阻擋層6的材料11的激活速率，正如上面對照圖6a和6b所描述的那樣。
在如圖7所示的本發(fā)明的再一種實施例中，一個隧道阻擋層6是原先就形成在隧道結(jié)器件10的先前層4上并含有缺陷(11，12，13)。就是說，隧道阻擋層6已經(jīng)用淀積，濺射或其它方法形成在先前層4上，而且已經(jīng)是一種非導電材料。隧道阻擋層6被紫外光30照射，而且紫外光30入射在位于隧道阻擋層6內(nèi)的反應物上。如上所述，紫外光30激活反應物12使之與隧道阻擋層6的材料11起反應(見圖5a至5c)，以將材料11轉(zhuǎn)變成非導電材料。
在這個實施例中，隧道阻擋層6已經(jīng)是一種非導電材料；但是，通過照射可使反應物12中未起反應的自由原子與材料11起反應，從而增加隧道阻擋層6的均勻性，一致性，和擊穿電壓。反應物12可以是包括(但不限于)氧(O2)，臭氧(O3)，或氮(N2)在內(nèi)的一種材料。此外，可以在照射過程之中或之后對隧道阻擋層6加熱H以增加激活率，正如上面對照圖6a和6b所作的描述那樣。
在這里所述的所有實施例中，紫外光30照射和加熱H可以與形成隧道結(jié)器件10的其它微電子工藝在原處進行，而且可以在形成隧道阻擋層6的過程之中或之后進行。
雖然已描述了本發(fā)明的幾個具體實施例，但本發(fā)明并不限于已描述過的部件的具體形式和布置。本發(fā)明僅由下面的權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種處理隧道結(jié)器件(10)的隧道阻擋層(6)的方法，包括將隧道阻擋層(6)形成在隧道結(jié)器件(10)的一個先前層(4)上；通過氧化處理或氮化處理將隧道阻擋層(6)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N非導電材料；和用紫外光(30)照射隧道阻擋層(6)，紫外光(30)照射在位于隧道阻擋層(6)內(nèi)的反應物(12)上并將反應物(12)激活(a)，使反應物(12)與隧道阻擋層(6)的材料(11)起反應，從而把材料(11)轉(zhuǎn)變?yōu)榉菍щ姴牧稀?br> 2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括讓紫外光(30)持續(xù)照射一個預定時間，直至獲得所要求的隧道阻擋層(6)的特性。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所要求的隧道阻擋層(6)的特性包括從下列組中選擇的特性隧道阻擋層(6)中的預定缺陷密度、隧道阻擋層(6)的預定擊穿電壓、隧道阻擋層(6)的晶體結(jié)構(gòu)的變化以及隧道阻擋層(6)的顆粒取向結(jié)構(gòu)的改變。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中反應物(12)是從下列組中選擇的材料氧、臭氧、和氮。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中隧道阻擋層(6)的材料(11)包括從下述組中選擇的材料鋁、鎂、硼和鉭。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括對隧道阻擋層(6)加熱(H)，以增加反應物(12)與隧道阻擋層(6)的材料(11)的激活率，加熱(H)可以在照射之前、之中或之后的一定時間進行。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成隧道阻擋層(6)包括從下列組中選擇的工藝射頻濺射、直流濺射、蒸發(fā)、等離子體輔助淀積、化學氣相淀積、物理氣相淀積、等離子體增強化學氣相淀積、分子束外延以及金屬有機化學氣相淀積。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中氧化過程包括從下列組中選擇的過程等離子體氧化、自然氧化、室溫自然氧化和紫外線-臭氧氧化。
9.一種處理隧道結(jié)器件(10)的隧道阻擋層(6)的方法，包括在隧道結(jié)器件(10)的先前層(4)上形成一個非導電的隧道阻擋層(6)；和用紫外光(30)照射隧道阻擋層(6)，紫外光(30)照在位于隧道阻擋層(6)內(nèi)的反應物(12)上，紫外光(30)用于激活(a)反應物(12)，使得反應物(12)與不導電的隧道阻擋層(6)的材料(11)起反應，從而將材料(11)變?yōu)榉菍щ姴牧稀?br> 10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中形成隧道阻擋層(6)的工藝包括從下述組中選擇的工藝濺射和反應濺射。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中濺射工藝和反應濺射工藝的目標材料是從下述組中選擇的材料氧化物和氮化物。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括對隧道阻擋層(6)加熱(H)以增加反應物(12)與非導電隧道阻擋層(6)的材料(11)的激活率，加熱(H)可以在照射之前、之中或之后的一定時間進行。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中隧道阻擋層(6)的材料(11)包括從下述組中選擇的材料鋁、鎂、硼、和鉭。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括用紫外光(30)持續(xù)照射一個預定時間，直至獲得所要求的隧道阻擋層(6)的特性。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所要求的隧道阻擋層(6)的特性包括從下列組中選擇的特性隧道阻擋層(6)內(nèi)的預定的缺陷密度、隧道阻擋層(6)的預定的擊穿電壓、隧道阻擋層(6)的晶體結(jié)構(gòu)的變化和隧道阻擋層(6)的晶粒取向結(jié)構(gòu)的改變。
16.一種處理形成于隧道結(jié)器件(10)的先前層(4)上的隧道阻擋層(6)的方法，包括用紫外光(30)照射隧道阻擋層(6)，紫外光(30)照在設于隧道阻擋層(6)內(nèi)的反應物(12)上；其中紫外光(30)用于將反應物(12)激活(a)，使得反應物(12)與隧道阻擋層(6)的材料(11)起反應，從而將材料11轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N非導電材料。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括加熱(H)隧道阻擋層(6)以增加反應物(12)與隧道阻擋層(6)的材料(11)的激活率，加熱(H)可以在照射之前、之中或之后的一定時間進行。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中隧道阻擋層(6)的材料包括從下述組中選擇的材料鋁、鎂、硼和鉭。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中反應物(12)的材料是從下述組中選擇的材料氧、臭氧和氮。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其中還包括用紫外光(30)持續(xù)照射一個預定時間，直至獲得所要求的隧道阻擋層(6)的特性。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中隧道阻擋層(6)的所要求的特性是從下列組中選擇的特性隧道阻擋層(6)內(nèi)的預定缺陷密度、隧道阻擋層(6)的預定的擊穿電壓、隧道阻擋層(6)的晶體結(jié)構(gòu)的變化、隧道阻擋層(6)的顆粒取向結(jié)構(gòu)的改變。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種處理隧道結(jié)器件(10)的隧道阻擋層(6)的方法。該方法包括用紫外光(30)照射隧道阻擋層(6)以激活(a)處于隧道阻擋層(6)內(nèi)的氧或氮原子，使得這些原子與隧道阻擋層(6)的材料(11)起反應，從而形成一個均勻的氧化或氮化隧道阻擋層(6)，其中的缺陷(11，12，13)非常少甚至沒有，并且/或者具有所要求的擊穿電壓。紫外光(30)可以照射已經(jīng)形成的隧道阻擋層(6)或者在隧道阻擋層(6)形成過程中對其進行照射?？梢栽谡丈渲啊⒅谢蛑筮M行加熱(H)，以增加激活率并進一步減少缺陷(11，12，13)。這種方法可應用到包括磁場敏感存儲器件如MRAM在內(nèi)的任何隧道結(jié)器件(10)中。
文檔編號H01L21/82GK1523648SQ0315563
公開日2004年8月25日 申請日期2003年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月29日
發(fā)明者M·沙馬, M 沙馬 申請人:惠普開發(fā)有限公司