(57)【要約】  プロセス中の面積寸法（ＤＲ１）を有するプロセス中の磁性層（４６０、４６２）は、周辺部のところに化学的に損傷した領域を含み形成される。化学的に損傷した領域の少なくとも一部分は、非強磁性である化学的に修飾された周辺部分（４６０４、４６２４）へと変換される。任意選択で、変換するステップは、酸化、窒化、もしくはフッ化、またはこれらの組合せによるものである。
2016505220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気トンネル接合層を形成するための方法であって、
化学的に損傷した周辺領域によって取り囲まれた強磁性主領域を有するプロセス中の強磁性層を形成するステップであり、前記化学的に損傷した周辺領域が弱強磁性である、形成するステップと、
前記磁気トンネル接合層を形成するために前記化学的に損傷した周辺領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換するステップであり、前記化学的に修飾された周辺部分が非強磁性である、変換するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記化学的に損傷した周辺領域の少なくとも一部分を前記化学的に修飾された周辺部分へと変換するステップが、酸化、窒化、もしくはフッ化、またはこれらの任意の組合せを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記磁気トンネル接合層についての目標有効面積を特定するまたは設けるステップをさらに含み、前記プロセス中の強磁性層が、前記目標有効面積よりも大きい面積寸法を有し、前記変換するステップが、強磁性主領域を有するように前記磁気トンネル接合層を形成するサブステップを含み、前記強磁性主領域が、前記目標有効面積にほぼ等しい面積を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プロセス中の強磁性層が、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ、もしくはＢのうちのいずれか、またはそれらの任意の組合せもしくは部分組合せを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記化学的に修飾された周辺部分が、少なくとも１種の強磁性元素を含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１種の強磁性元素が、鉄、ニッケルまたはコバルトである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記化学的に修飾された周辺部分が、ＦｅＯｘ、ＣｏＯｘ、ＣｏＦｅＯｘ、ＢＯｘ、ＦｅＮｘ、ＣｏＮｘ、ＣｏＦｅＮｘ、ＢＮｘ、ＦｅＦｘ、ＣｏＦｘ、ＣｏＦｅＦｘ、および／もしくはＢＦｘ、もしくはこれらの任意の組合せのうちのいずれか、またはそれらの任意の組合せもしくは部分組合せを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記化学的に修飾された周辺部分の少なくとも一部分を除去するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記除去するステップが、イオンミリング、エッチング、またはイオンミリングとエッチングとの組合せを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記化学的に修飾された周辺部分を取り囲むように保護層を形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記保護層が、酸化物層、窒化物層、または酸化物層と窒化物層との組合せである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記保護層が、ＡｌＯｘを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記プロセス中の強磁性層が、プロセス中の強磁性自由層である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記プロセス中の強磁性層が、プロセス中の強磁性ピンド層である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記プロセス中の強磁性層が、第１のプロセス中の面積寸法を有する第１のプロセス中の強磁性層であり、前記化学的に損傷した周辺領域が、第１の化学的に損傷した周辺領域であり、
プロセス中の強磁性層を形成する前記ステップが、
前記第１のプロセス中の強磁性層と、
第２のプロセス中の強磁性層と、
前記第１のプロセス中の強磁性層と前記第２のプロセス中の強磁性層との間のトンネルバリア層と
を有するピラーを形成するステップを含み、
前記第２のプロセス中の強磁性層が、前記第１のプロセス中の面積寸法よりも大きい第２のプロセス中の面積寸法を有し、
前記第２のプロセス中の強磁性層が、第２の化学的に損傷した周辺領域を有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のプロセス中の強磁性層が、プロセス中の強磁性自由層である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２のプロセス中の強磁性層が、プロセス中の強磁性ピンド層である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
磁気トンネル接合デバイスを製造するための方法であって、
基板、前記基板の上方のピンド強磁性層、前記ピンド強磁性層の上方のトンネルバリア層、および前記トンネルバリア層の上方の強磁性自由層を含む多層構造を用意するステップと、
ピラーを形成するために前記多層構造をエッチングするステップであり、前記ピラーが前記強磁性自由層の一部分を有するプロセス中の強磁性層を含み、前記プロセス中の強磁性層が強磁性主領域および前記強磁性主領域を取り囲む化学的に損傷した周辺領域を含み、前記化学的に損傷した周辺領域が弱強磁性である、エッチングするステップと、
前記化学的に損傷した周辺領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換するステップであり、前記化学的に修飾された周辺部分が強磁性を失う、変換するステップと
を含む方法。
【請求項１９】
前記化学的に修飾された周辺部分を取り囲むように保護層を形成するステップと、
別のプロセス中の強磁性層を含むように前記ピラーをさらに形成する別のエッチングを行うステップであり、前記別のプロセス中の強磁性層が前記ピンド強磁性層の一部分を有する、別のエッチングを行うステップと
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記保護層が、酸化物層、窒化物層、または酸化物層と窒化物層との組合せである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記別のプロセス中の強磁性層が、別の強磁性主領域および前記別の強磁性主領域を取り囲む別の化学的に損傷した周辺領域を含む前記強磁性ピンド層であり、前記別の化学的に損傷した周辺領域が、弱強磁性であり、前記方法は、
前記別の化学的に損傷した周辺領域の少なくとも一部分を別の化学的に修飾された周辺部分へと変換するステップであり、前記別の化学的に修飾された周辺部分が強磁性を失う、変換するステップ
をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記別の化学的に修飾された周辺部分を取り囲むように保護層を形成するステップ
をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記強磁性自由層が、前記多層構造内の第１の深さのところに設置され、前記ピンド強磁性層が、前記第１の深さよりも大きい第２の深さのところに設置され、前記エッチングが第１のエッチングであり、前記第１のエッチングが、前記第１の深さよりも大きくかつ前記第２の深さより小さい深さまでであり、前記方法は、
前記化学的に修飾された周辺部分を取り囲むように保護層を形成するステップと、
第２のプロセス中の強磁性層を含むように前記ピラーをさらに形成するために前記第２の深さよりも大きい深さまで第２のエッチングを行うステップであり、前記第２のプロセス中の強磁性層が前記ピンド強磁性層の一部分を有する、第２のエッチングを行うステップと
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記保護層が、酸化物層、窒化物層、または酸化物層と窒化物層との組合せである、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２のプロセス中の強磁性層が、第２の強磁性主領域および前記第２の強磁性主領域を取り囲む第２の化学的に損傷した周辺領域を有するプロセス中のピンド強磁性層であり、前記第２の化学的に損傷した周辺領域が、弱強磁性であり、前記方法は、
前記第２の化学的に損傷した領域の少なくとも一部分を第２の化学的に修飾された周辺部分へと変換するステップであり、前記第２の化学的に修飾された周辺部分が強磁性を失う、変換するステップ
をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記第２の化学的に修飾された周辺部分を取り囲むように別の保護層を形成するステップ
をさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
磁気トンネル接合（ＭＴＪ）層を形成するための方法であって、
目標有効ＭＴＪ面積よりも大きいプロセス中の面積寸法を有するプロセス中の磁性層を形成するステップであり、前記形成するステップが、前記プロセス中の磁性層の周辺のところに化学的に損傷した領域を形成するサブステップを含む、形成するステップと、
前記化学的に損傷した領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換するステップであり、前記化学的に修飾された周辺部分が非強磁性である、変換するステップと
を含む方法。
【請求項２８】
前記化学的に修飾された周辺部分を取り囲むように保護層を形成するステップをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
磁気トンネル接合デバイスを製造するための方法であって、
基板、前記基板の上方のピンド強磁性層、前記ピンド強磁性層の上方のトンネルバリア層、および前記トンネルバリア層の上方の強磁性自由層を含む多層構造を用意するステップと、
ピラーを形成するために前記多層構造をエッチングするステップであり、前記ピラーが前記強磁性自由層の一部分を有するプロセス中の強磁性層を含み、前記プロセス中の強磁性層が強磁性主領域および前記強磁性主領域を取り囲む化学的に損傷した周辺領域を含み、前記化学的に損傷した周辺領域が弱強磁性である、エッチングするステップと、
前記化学的に損傷した周辺領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換するステップであり、前記化学的に修飾された周辺部分が強磁性を失う、変換するステップと
を含む方法。
【請求項３０】
前記化学的に修飾された周辺部分を取り囲むように保護層を形成するステップと、
別のプロセス中の強磁性層を含むように前記ピラーをさらに形成する別のエッチングを行うステップであり、前記別のプロセス中の強磁性層が前記ピンド強磁性層の一部分を有する、別のエッチングを行うステップと
をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
磁気トンネル接合（ＭＴＪ）層を形成するための装置であって、
目標ＭＴＪ面積よりも大きいプロセス中の面積寸法を有するプロセス中の強磁性層を形成するための手段であり、前記形成することが、前記プロセス中の強磁性層の周辺部のところに化学的に損傷した領域を形成することを含む、形成するための手段と、
前記化学的に損傷した領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換するための手段であり、前記化学的に修飾された周辺部分が強磁性を失う、変換するための手段と
を備える装置。
【請求項３２】
前記プロセス中の強磁性層が、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ、またはＣｏＦｅＢとＣｏＦｅとの組合せを含む、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
さらなる処理からの損傷に対して前記化学的に修飾された周辺部分を保護するための手段をさらに備える、請求項３１に記載の装置。
【請求項３４】
前記化学的に修飾された周辺部分が、少なくとも１種の強磁性元素を含有する、請求項３１に記載の装置。
【請求項３５】
前記変換するための手段が、ＦｅＯｘ、ＣｏＯｘ、ＣｏＦｅＯｘ、ＢＯｘ、ＦｅＮｘ、ＣｏＮｘ、ＣｏＦｅＮｘ、ＢＮｘ、ＦｅＦｘ、ＣｏＦｘ、ＣｏＦｅＦｘ、および／またはＢＦｘのうちのいずれか、またはそれらの任意の組合せもしくは部分組合せを含むように前記化学的に修飾された周辺部分を形成するように構成される、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
所与の面積寸法を有する強磁性層を有する磁気トンネル接合（ＭＴＪ）デバイスを製造するための装置であって、
前記所与の面積寸法よりも大きいプロセス中の面積寸法を有するプロセス中の磁性層を含むピラーを形成するための手段であり、前記形成することが、前記プロセス中の磁性層の周辺部のところに化学的に損傷した領域を形成することを含む、形成するための手段と、
前記化学的に損傷した領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換するための手段であり、前記化学的に修飾された周辺部分が強磁性を失う、変換するための手段と
を備える装置。
【請求項３７】
基板と、
前記基板の上方のピンド強磁性層と、
前記ピンド強磁性層の上方のトンネルバリア層と、
前記トンネルバリア層の上方の強磁性自由層と
を備え、
前記ピンド強磁性層または前記強磁性自由層のうちの少なくとも一方が、強磁性を失った化学的に修飾された周辺領域によって取り囲まれた強磁性主領域を有する、
磁気トンネル接合デバイス。
【請求項３８】
前記磁気トンネル接合デバイスが、少なくとも１つの半導体ダイに集積される、請求項３７に記載の磁気トンネル接合デバイス。
【請求項３９】
前記磁気トンネル接合デバイスが中に集積される、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンタテイメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、固定位置データユニット、およびコンピュータから構成される群から選択されるデバイスをさらに備える、請求項３７に記載の磁気トンネル接合デバイス。
【請求項４０】
プロセッサ装置によって実行されたときに、前記プロセッサ装置に、磁気トンネル接合層を形成するための方法を実行する操作を実行させる命令を含むコンピュータ可読媒体であって、前記プロセッサ装置に、
化学的に損傷した周辺領域によって取り囲まれた強磁性主領域を有するプロセス中の強磁性層を形成させる命令であり、前記化学的に損傷した周辺領域が弱強磁性である、形成させる命令と、
前記磁気トンネル接合層を形成するために前記化学的に損傷した周辺端部領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換させる命令であり、前記化学的に修飾された周辺部分が非強磁性である、変換させる命令と
を含む、コンピュータ可読媒体。
【請求項４１】
プロセッサ装置によって実行されたときに、前記プロセッサ装置に、磁気トンネル接合デバイスを製造するための方法を実行する操作を実行させる命令を含むコンピュータ可読媒体であって、前記プロセッサ装置に、
ピラーを形成するために、基板、前記基板の上方のピンド強磁性層、前記ピンド強磁性層の上方のトンネルバリア層、および前記トンネルバリア層の上方の強磁性自由層を有する多層構造をエッチングさせる命令を含み、
前記ピラーが、前記強磁性自由層の一部分を有するプロセス中の強磁性層を含み、前記プロセス中の強磁性層が、強磁性主領域および前記強磁性主領域を取り囲む化学的に損傷した周辺領域を含み、前記化学的に損傷した周辺領域が弱強磁性であり、
前記命令が、前記プロセッサ装置に、前記化学的に損傷した周辺領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換させる命令であり、前記化学的に修飾された周辺部分が強磁性を失う、変換させる命令をさらに含む、
コンピュータ可読媒体。
【請求項４２】
前記プロセッサ装置に、
前記化学的に修飾された周辺部分を取り囲むように保護層を形成させる命令と、
別のプロセス中の強磁性層を含むように前記ピラーをさらに形成するために別のエッチングを実行させる命令であって、前記別のプロセス中の強磁性層が前記ピンド強磁性層の一部分を有する、別のエッチングを実行させる命令と
をさらに含む、請求項４１に記載のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の技術分野は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）メモリセル内の磁気抵抗素子の製造および構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＴＪは、次世代不揮発性メモリのための有望な技術と考えられている。潜在的な有効性は、高速スイッチング、高いスイッチングサイクル耐性、低消費電力、および長時間電力不使用（ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ｕｎｐｏｗｅｒｅｄ）保存用記憶装置を含む。
【０００３】
１つの従来型のＭＴＪ素子は、固定磁化層（あるいは「ピンド」または「基準」層と呼ばれる）、およびトンネルバリア層によって分離された「自由」磁化層を有する。自由層は、２つの反対の磁化状態の間をスイッチング可能であり、一方が固定層の磁化に「平行」（Ｐ）であり、他方が固定磁性層に反対、すなわち「反平行」（ＡＰ）であることを含む。ＭＴＪ素子は、Ｐ状態であるときに、その電気抵抗がＡＰ状態であるときよりも低いので「磁気抵抗」と呼ばれる。書込み電流を注入することによって、ＭＴＪ自由層の磁化は、Ｐ状態とＡＰ状態との間でスイッチングされ得る。書込み電流の方向が、状態を決定する。Ｐ状態およびＡＰ状態は、基準電流を注入し電圧を検出することによって、「０」および「１」、すなわち、１バイナリビットに対応できる。
【０００４】
固定層および自由層の材料および構造は、ある種の強磁性特性をこれらの層に与えるように管理される。ＭＴＪ素子を製造する知られた技術は、ＭＴＪ素子のアレイになる構成要素層を有する大面積多層構造をエッチングするステップと、各々が開始大面積多層構造の構成要素層の積層体である楕円形ピラーのアレイを残すステップとを含む。構成要素層の積層順、これらそれぞれの厚さ、ならびにそれぞれの電気的特性、強磁性特性、および／または絶縁特性のために、各ピラーは、ＭＴＪ素子である。
【０００５】
しかしながら、エッチングプロセスのうちのある種のものは、ピラーの強磁性層の周辺部のところに化学的損傷をもたらすことがある。これらの強磁性層の化学的に損傷した周辺部は、ある種の強磁性特性を維持することがあり、これを示すことがある。しかしながら、損傷した周辺部の強磁性を特徴付けるパラメータのうちの１つまたは複数の値は、これらの開始値から著しく異なることがある。様々なコストが損傷に起因することがある。例は、デバイス歩留りの低下、およびＭＴＪデバイス密度の低下を含むことがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、方法は、磁気トンネル接合層を形成するために提供され、例は、化学的に損傷した周辺領域が弱強磁性であるように、化学的に損傷した周辺領域によって取り囲まれた強磁性主領域を有するプロセス中の強磁性層を形成するステップを、化学的に損傷した周辺領域の少なくとも一部分を非強磁性である化学的に修飾された周辺部分へと変換するステップと組み合わせて含むことができる。
【０００７】
ある態様では、化学的に損傷した領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換するステップは、酸化、窒化、もしくはフッ化を含むことができ、または酸化、窒化、および／もしくはフッ化の任意の組合せを含むことができる。
【０００８】
一実施形態のある態様では、方法は、化学的に修飾された周辺部分を取り囲むように保護層を形成するステップをさらに含むことができる。
【０００９】
一実施形態の別の態様では、方法は、磁気トンネル接合層についての目標有効面積を特定するまたは設けるステップと、目標有効面積よりも大きい面積寸法を有するプロセス中の強磁性層を設けるためにプロセス中の強磁性層を形成することを実行するステップとを含むことができる。関連する態様では、変換するステップは、目標有効面積にほぼ等しい面積を有する強磁性主領域を含む磁気トンネル接合層を形成することができる。
【００１０】
一実施形態では、方法は、磁気トンネル接合デバイスを製造するために提供され、例は、基板、基板の上方のピンド強磁性層、ピンド強磁性層の上方のトンネルバリア層、およびトンネルバリア層の上方の強磁性自由層を含む多層構造を用意するステップを含むことができる。ある態様では、方法は、ピラーを形成するために多層構造をエッチングするステップであり、ピラーが強磁性自由層の一部分を有するプロセス中の強磁性層を含む、エッチングするステップを含むことができる。関連する態様では、エッチングするステップは、強磁性主領域および強磁性主領域を取り囲む化学的に損傷した周辺領域を含むようにプロセス中の強磁性層を形成することができ、化学的に損傷した周辺領域は、弱強磁性である。一実施形態に従った方法は、化学的に損傷した周辺領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換するステップをさらに含み、ある態様に従えば、化学的に修飾された周辺部分は、強磁性を失う。
【００１１】
ある態様では、方法は、化学的に修飾された周辺部分を取り囲むように保護層を形成するステップと、別のプロセス中の強磁性層を含むようにピラーをさらに形成するための別のエッチングを行うステップであり、別のプロセス中の強磁性層がピンド強磁性層の一部分を有する、別のエッチングを行うステップとをさらに含むことができる。
【００１２】
一実施形態では、方法は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）層を形成するために提供され、目標有効ＭＴＪ面積よりも大きいプロセス中の面積寸法を有するプロセス中の磁性層を形成するステップであり、形成するステップが、プロセス中の磁性層の周辺部のところに化学的に損傷した領域を形成する、形成するステップを、化学的に損傷した領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換するステップであり、化学的に修飾された周辺部分が、非強磁性である、変換するステップと組み合わせて含むことができる。
【００１３】
一実施形態は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）層を形成するための装置を提供し、例示の装置は、目標ＭＴＪ面積よりも大きいプロセス中の面積寸法を有するプロセス中の強磁性層を形成するための手段であり、形成することが、プロセス中の磁性層の周辺部のところに化学的に損傷した領域を形成する、形成するための手段と、化学的に損傷した領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換するための手段であり、化学的に修飾された周辺部分が強磁性を失う、変換するための手段とを含むことができる。
【００１４】
ある態様では、例示の装置は、さらなる処理からの損傷に対して化学的に修飾された周辺部分を保護するための手段をさらに含むことができる。
【００１５】
一実施形態は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）デバイスを製造するための装置を提供し、例示の装置は、所与の面積寸法よりも大きいプロセス中の面積寸法を有するプロセス中の磁性層を含むピラーを形成するための手段であり、形成することが、プロセス中の磁性層の周辺部のところに化学的に損傷した領域を形成する、形成するための手段と、化学的に損傷した領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換するための手段であり、化学的に修飾された周辺部分が強磁性を失う、変換するための手段とを含むことができる。
【００１６】
一実施形態は、基板と、基板の上方のピンド強磁性層と、ピンド強磁性層の上方のトンネルバリア層と、トンネルバリア層の上方の強磁性自由層とを含むことができる磁気トンネル接合デバイスを提供し、ピンド強磁性層または強磁性自由層のうちの少なくとも一方は、強磁性を失った周辺端部領域によって取り囲まれた強磁性主領域を有することができる。
【００１７】
一実施形態は、プロセッサ装置によって実行されたときに、プロセッサ装置に、磁気トンネル接合層を形成するための方法を実行する操作を実行させる命令を含むコンピュータ可読媒体であって、プロセッサ装置に、弱強磁性である化学的に損傷した周辺端部領域によって取り囲まれた強磁性主領域を有するプロセス中の強磁性層を形成させることができる命令を含む、コンピュータ可読媒体を提供する。一実施形態は、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサに、磁気トンネル接合層を形成するために化学的に損傷した周辺端部領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換させる命令をさらに含み、ある態様では、化学的に修飾された周辺部分は、非強磁性である。
【００１８】
一実施形態は、プロセッサ装置によって実行されたときに、プロセッサ装置に、磁気トンネル接合デバイスを製造するための方法を実行する操作を実行させる命令を含むコンピュータ可読媒体であって、プロセッサ装置に、ピラーを形成するために、基板、基板の上方のピンド強磁性層、ピンド強磁性層の上方のトンネルバリア層、およびトンネルバリア層の上方の強磁性自由層を有する多層構造をエッチングさせる命令を含み、ピラーは、強磁性自由層の一部分を有するプロセス中の強磁性層を含み、プロセス中の強磁性層は、強磁性主領域および強磁性主領域を取り囲む化学的に損傷した周辺領域を含み、化学的に損傷した周辺領域は、弱強磁性であり、命令は、プロセッサ装置に、化学的に損傷した周辺領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換させる命令であり、化学的に修飾された周辺部分が強磁性を失う、変換させる命令をさらに含む、コンピュータ可読媒体を提供する。
【００１９】
添付書類に見られる添付図面は、本発明の実施形態の説明に資するために提示され、単に実施形態の例示のために提供され、実施形態を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一例の従来型の多層ＭＴＪデバイスの１つの従来型の多層ピラー構造の構成要素層の延長平面に垂直な投影面上の断面図である。
【図２】「理想的な」化学的／強磁性構造を有する周辺領域を示す重ね合わせた図を含む図１の従来型の多層ＭＴＪデバイスの１つの強磁性層の図１の投影２−２からの図である。
【図３Ａ】従来のエッチングで形成したＭＴＪ強磁性層の損傷した周辺領域の例示的な空間的態様を示す重ね合わせた図を含む１つの従来型の多層ＭＴＪデバイスの１つの従来型の多層ピラー構造の図１の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの従来型の多層ＭＴＪデバイスの例示のＭＴＪ強磁性層のうちの１つの従来のエッチング損傷した周辺領域の例示的な空間的態様を、図３Ａの投影面３−３上の重ね合わせた図によって示す図である。
【図４Ａ】１つの例示的な実施形態に従って構造化しかつ形成した一例の化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスの態様を示し、構成要素層の延長平面に垂直な投影面上の断面図である。
【図４Ｂ】１つの例示的な実施形態に従って構造化しかつ形成した図４Ａの化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスの１つの化学的に修飾された端部強磁性層を示す図４Ａの投影４−４からの図である。
【図５Ａ】別の例示的な実施形態に従って構造化しかつ形成した一例の化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスの態様を示し、構成要素層の延長平面に垂直な投影面上の断面図である。
【図５Ｂ】別の例示的な実施形態に従って構造化しかつ形成した図５Ａの化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスの１つの化学的に修飾された端部強磁性層を示す図５Ａの投影５−５からの図である。
【図６Ａ】１つまたは複数の例示的な実施形態に従って１つの化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスを実現する例示の構造および例示のプロセスについて説明する、構成要素開始層および進行中の層の延長平面に垂直な投影面上の断面図のスナップショットである。
【図６Ｂ】１つまたは複数の例示的な実施形態に従って１つの化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスを実現する例示の構造および例示のプロセスについて説明する、構成要素開始層および進行中の層の延長平面に垂直な投影面上の断面図のスナップショットである。
【図６Ｃ】１つまたは複数の例示的な実施形態に従って１つの化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスを実現する例示の構造および例示のプロセスについて説明する、構成要素開始層および進行中の層の延長平面に垂直な投影面上の断面図のスナップショットである。
【図６Ｄ】１つまたは複数の例示的な実施形態に従って１つの化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスを実現する例示の構造および例示のプロセスについて説明する、構成要素開始層および進行中の層の延長平面に垂直な投影面上の断面図のスナップショットである。
【図６Ｅ】１つまたは複数の例示的な実施形態に従って１つの化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスを実現する例示の構造および例示のプロセスについて説明する、構成要素開始層および進行中の層の延長平面に垂直な投影面上の断面図のスナップショットである。
【図６Ｆ】１つまたは複数の例示的な実施形態に従って１つの化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスを実現する例示の構造および例示のプロセスについて説明する、構成要素開始層および進行中の層の延長平面に垂直な投影面上の断面図のスナップショットである。
【図７Ａ】別の１つまたは複数の例示的な実施形態に従って１つの化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスを実現する例示の構造および例示のプロセスについて説明する、構成要素開始層および進行中の層の延長平面に垂直な投影面上の断面図のスナップショットである。
【図７Ｂ】別の１つまたは複数の例示的な実施形態に従って１つの化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスを実現する例示の構造および例示のプロセスについて説明する、構成要素開始層および進行中の層の延長平面に垂直な投影面上の断面図のスナップショットである。
【図７Ｃ】別の１つまたは複数の例示的な実施形態に従って１つの化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスを実現する例示の構造および例示のプロセスについて説明する、構成要素開始層および進行中の層の延長平面に垂直な投影面上の断面図のスナップショットである。
【図７Ｄ】別の１つまたは複数の例示的な実施形態に従って１つの化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスを実現する例示の構造および例示のプロセスについて説明する、構成要素開始層および進行中の層の延長平面に垂直な投影面上の断面図のスナップショットである。
【図７Ｅ】別の１つまたは複数の例示的な実施形態に従って１つの化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスを実現する例示の構造および例示のプロセスについて説明する、構成要素開始層および進行中の層の延長平面に垂直な投影面上の断面図のスナップショットである。
【図７Ｆ】別の１つまたは複数の例示的な実施形態に従って１つの化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスを実現する例示の構造および例示のプロセスについて説明する、構成要素開始層および進行中の層の延長平面に垂直な投影面上の断面図のスナップショットである。
【図８】１つまたは複数の例示的な実施形態に従って化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスを実現する様々な態様に対してさらに操作の１つのフローチャート図である。
【図９】様々な例示的な実施形態の態様に従った、化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスを有し、サポートし、集積しおよび／または利用する１つのワイアレス通信システムの１つのシステム図ならびに化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイスを製造するプロセスの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の態様は、発明の具体的な実施形態に向けられた次の説明および関係する図面に開示される。代替実施形態は、本発明の範囲から乖離せずに考案され得る。加えて、本発明のよく知られた要素は、詳細には説明されないであろう、または本発明の関連する詳細を不明瞭にしないように省略されるであろう。
【００２２】
「例示的な（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」という語は、「例、事例、または実例として働くこと」を意味するように本明細書においては使用される。「例示的な」として本明細書において説明したいずれかの実装形態は、他の実施形態よりも好ましいまたは有利であると必ずしも解釈される必要はない。同じように、「本発明の実施形態」という用語は、本発明のすべての実施形態が論じた特徴、利点または操作のモードを含むことを必要としない。
【００２３】
本明細書において使用する用語は、特定の実施形態に従った例について説明する目的のためであり、本発明の実施形態を限定することを意味しない。本明細書において使用するように、「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」という単数形は、文脈が別なふうに明確に指示しない限り、同様に複数形を含むことを意味する。本明細書において使用するときに、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」および／または「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、述べた構成、整数、ステップ、操作、要素、および／または構成要素の存在を明示するが、１つまたは複数の他の構成、整数、ステップ、操作、要素、構成要素および／またはそのグループの存在または追加を排除しないことがさらに理解されるであろう。
【００２４】
さらに、多くの実施形態は、たとえば、演算デバイスの要素によって実行される一連の動作の点から説明される。本明細書において説明する様々な動作が特定の回路（たとえば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））によって、１つもしくは複数のプロセッサによって実行されるプログラム命令によって、または両者の組合せによって実行され得ることが理解されるであろう。加えて、本明細書において説明するこれらの一連の動作は、実行すると、関連付けられたプロセッサに本明細書において説明する機能を実行させるはずのコンピュータ命令の対応するセットをその中に記憶しているコンピュータ可読記憶媒体の任意の形態内に全体が具体化されると考えられ得る。このように、本発明の様々な態様は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、そのすべてが、特許請求した主題の範囲内になることが考えられてきている。加えて、本明細書において説明する実施形態の各々について、説明的な実装形態および形態が、たとえば、説明した動作を実行する「ように構成された論理」として記述されることがある。
【００２５】
情報および信号は、様々な異なる技術およびテクニックのうちのいずれかを使用して表現され得ることを当業者なら認識するであろう。たとえば、上の説明全体を通して参照されることがあるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁気粒子、光学場、電子スピン粒子、エレクトロスピン（ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎ）またはこれらの任意の組合せによって表されてもよい。
【００２６】
さらに、本明細書において開示した実施形態に関連して説明する様々な説明的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両者の組合せとして実装されてもよいことを当業者なら認識するであろう。様々な説明的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップに対するハードウェアおよびソフトウェアの互換性が、これらの機能の観点からこれらを一般的に説明することによって示される。この開示を読むことから当業者には容易に認識されるであろうように、そのような機能性がハードウェアもしくはソフトウェアとして、またはハードウェアとソフトウェアとの組合せとして実装されるかどうかは、特定の用途および全体のシステムに課せられた設計制約に依存する。当業者は、各特定の用途に対して違った方法で記述した機能性を実装することできるが、そのような実装の判断は、本発明の範囲からの乖離を生じさせるとして解釈されるべきではない。
【００２７】
図１は、ＭＴＪデバイスの従来の製造で形成された多層磁気トンネル接合デバイス１００（以降「多層ＭＴＪデバイス」１００）の断面図を示す。図１の多層ＭＴＪデバイス１００は、たとえば、読出し／書込みアクセス回路および他の回路を省略した単純化した形式で示され、これらの回路に関して、説明は、例示的な実施形態のうちの１つまたは複数に従った発明の概念および実施を理解するために、この開示を見ると、当業者には必ずしも必要ではない。「多層ＭＴＪデバイス」１００という用語で使用されるような「デバイス」は、完全に製造されたデバイスに限定されないことが理解されるであろう。たとえば、多層ＭＴＪデバイス１００は、「プロセス中の」構造であってもよい、すなわち、その描かれた構造の（別々の符号を付けられていない）部分は、従来のＭＴＪ製造技術に従って、除去されてもよい、または引き続く処理によって修正されてもよい。
【００２８】
図１を参照すると、多層ＭＴＪデバイス１００は、「ＭＴＪピラー」１０２とこの開示では呼ばれる多層構造を含むことができる。ＭＴＪピラー１０２は、従来型のＭＴＪ基板１０４（以降、「基板１０４」と参照する）の上に配置され得る。ＭＴＪピラー１０２は、たとえば、底部電極１０６、シード層１０８、反強磁性（ＡＦ）ピンニング層１１０、強磁性ピンド層１１２、トンネルバリア層１１４、強磁性自由層１１６およびキャッピング層１１８の積み重ねた層を含む。記述した層の各々は、Ｘが水平軸であり、ＹがＸ−Ｚ投影面に垂直である状態で、各々がＺ方向にそれぞれの厚さ（別々の符号を付けては示されない）を有する状態で、図１のＸ−Ｚ投影面に関して、Ｘ−Ｙ平面内に拡がるように向けられて示される。
【００２９】
図１を依然として参照すると、底部電極１０６、シード層１０８、ＡＦピンニング層１１０、強磁性ピンド層１１２、トンネルバリア層１１４、強磁性自由層１１６およびキャッピング層１１８の各々の材料、寸法（たとえば、厚さ）、機能、および動作の機構は、従来技術に従うことがある。したがって、例示的な実施形態に従った例示の態様および動作の後の説明に付随する場合を除いて、さらに詳細な説明は、省略される。
【００３０】
当業者には認識されるであろうように、底部電極１０６、シード層１０８、ＡＦピンニング層１１０、強磁性ピンド層１１２、トンネルバリア層１１４、強磁性自由層１１６およびキャッピング層１１８の図１の配置、図１のＭＴＪピラー１０２は、様々な従来型のＭＴＪデバイス（図には示されない）において見出される構造的な態様を例示することができる。図１に示したような構造的特徴を有する従来型のＭＴＪデバイスが、追加の層、たとえば、描かれた層の間の追加の金属酸化物層を含むことができることを当業者ならやはり理解するであろう。従来型のＭＴＪデバイスは、多層構造として描いた層のうちのあるもの、たとえば、強磁性自由層１１６をやはり形成することができる。
【００３１】
図１を依然として参照すると、ＭＴＪピラー１０２と同じであるまたは同等の多層ＭＴＪデバイスのための従来の製造技術は、例示の基板１０４などの基板上に、図１の層の断面を有する（Ｘ−Ｙ平面内の拡がりの点で）より大きい多層ＭＴＪ構造（明示的に示されない）を形成することによって開始することができることを、当業者ならやはり理解するであろう。より大きい多層構造は、「ＭＴＪ多層開始構造」と呼ばれることがある。ＭＴＪ多層開始構造は、たとえば、図１の例示のＭＴＪピラー１０２の、それぞれＤＭ１およびＤＭ２よりも実質的に大きいある距離、ＸおよびＹ方向に拡がることができる。従来のＭＴＪ製造技術は、次いで、ＭＴＪ多層開始構造から、たとえば１つまたは複数のエッチングプロセスによって材料を除去することができ、残りの構造としてＭＴＪピラー１０２を得ることができる。知られた従来型の製造装置およびシステムは、利用されることが可能であり、したがって、例示的な実施形態に従った例示の態様および動作の後の説明に付随する場合を除いて、さらに詳細な説明は、省略される。
【００３２】
例示的な実施形態を図示し、関係し、例示的な実施形態に従った環境であってもよく、および／または例示的な実施形態に従って修正されることがあり得る、知られた従来のＭＴＪ製造技術のある種の特性を説明する前に、ＭＴＪピラー１０２の強磁性自由層１１６などの層のある種の理想的な構造態様が、論じられるであろう。
【００３３】
図２は、強磁性自由層１１６の１つの仮想理想構造２００の、図１の投影２−２からの平面図である。強磁性自由層１１６の説明する仮想理想構造２００は、強磁性ピンド層１１２の仮想理想構造（明示的に示されない）をやはり特徴付けることができることが理解されるであろう。仮想理想構造２００は、「理想的な」化学的／強磁性構造を有し、ＩＤＥＡＬ＿ＥＤＧとして重ね合わせた図によってわざと区別された周辺領域を有する。この説明の目的のために、「理想的な」化学的／強磁性構造は、ＩＤＥＡＬ＿ＥＤＧ領域の化学的組成およびその強磁性特性が、仮想理想構造２００の残りの領域、すなわち、ＩＤＥＡＬ＿ＥＤＧによって囲まれ、境界を接する領域と同じであることを意味する。図２を参照する際の利便性のために、ＩＤＥＡＬ＿ＥＤＧの内側の強磁性層の仮想理想構造２００の領域は、「主領域」と名付けられるであろう。
【００３４】
図２を依然として参照すると、ＩＤＥＡＬ＿ＥＤＧは、エネルギーを与えずにかつ何らかの化学反応を作用させずに−残りの構造としてＭＴＪピラー１０２を得るために、多層ＭＴＪ開始構造からの材料の仮想的な除去からもたらされると想定される。ＩＤＥＡＬ＿ＥＤＧは、したがって何らかの構造変化の表現ではない。それとは反対に、前に説明したように、仮想理想構造２００は、一様な化学的構造および強磁性特性を有すると想定される。ＩＤＥＡＬ＿ＥＤＧは、基準位置にすぎず、ここでは「位置」は、後の部分で非常に詳細に説明されるように、ＭＴＪピラー１０２などの構造中の強磁性層の実際の製造した例において同じように位置する領域のところの構造との比較のために、最端部ＥＤＧから内側への（中心ＣＰに向けての）径方向の距離によって規定される。
【００３５】
この開示において前に説明したように、図２のＩＤＥＡＬ＿ＥＤＧは、エネルギーを与えずにかつ何らかの化学反応を作用させずに−残りの構造としてＭＴＪピラー１０２を得るために、多層ＭＴＪ開始構造からの材料の仮想的な除去を想定する。しかしながら、残りの構造としてＭＴＪピラー１０２を得るために、多層ＭＴＪ開始構造から材料を除去するための知られたエッチング技術は、エネルギーを与え、したがって、望ましくない化学反応を作用させる、すなわち、化学的損傷をもたらすことがある。化学反応は、ＭＴＪピラー１０２を形成する層の周辺部（または周辺端部領域）のところの、たとえば強磁性自由層１１６の周辺部のところの酸化、窒化、フッ化のうちの１つまたは複数を含むことがある。加えて、次のプロセスステップに進む遷移プロセス、およびエッチングプロセスに続くＣＶＤ（化学気相堆積）は、強磁性層の周辺部に化学的損傷を引き起こすことがある。
【００３６】
図３Ａは、図１の上に重ね合わせた図によって、多層ＭＴＪピラー１０２と実質的に同じに配置されるが、図１の強磁性自由層１１６の代わりに化学的に損傷した周辺端部強磁性（「損傷したＰＥＦＭ」）自由層３６０を有するＭＴＪピラー構造３００の断面を示す切取前面投影図を示す。「損傷したＰＥＦＭ」という用語は、単純に「化学的に損傷した周辺端部強磁性」についての略語であり、付加的な意味を持ち込まないことが理解されるであろう。ＭＴＪピラー構造３００は、図１の強磁性ピンド層１１２の代わりに損傷したＰＥＦＭピンド層３８０をやはり示す。けれども、例示的な実施形態は、損傷したＰＥＦＭ自由層３６０および損傷したＰＥＦＭピンド層３８０のうちのいずれか一方または両方で実行され得ることが理解されるであろう。
【００３７】
図３Ｂは、図３Ａの投影３−３から見た例示の化学的に損傷した周辺領域３６０４によって取り囲まれた例示の「主」または「中央」領域３６０２を示す重ね合わせた図を含む損傷したＰＥＦＭ自由層３６０のスライス３６０Ａを示す。
【００３８】
化学的に損傷した周辺領域３６０４は、従来のエッチング技術および関係する処理、たとえば化学気相堆積（ＣＶＤ）から起きることがある化学的損傷の１つの一般的な分布を表す。損傷したＰＥＦＭピンド層３８０（図３Ａにだけ示される）は、従来のエッチング技術および関係する処理から起きることがある上記の化学的損傷の１つの一般的な分布を表す、損傷しない「主」または「中央」領域３８０２および化学的に損傷した周辺領域３８０４を、同じように含む。
【００３９】
簡潔のために、様々な例について、損傷したＰＥＦＭ自由層３６０のみに関係して説明される。けれども、別なふうに明確に述べられる場合、または文脈から明らかにされる場合を除いて、例および様々な態様は、損傷したＰＥＦＭピンド層３８０に関係して、または損傷したＰＥＦＭ自由層３６０および損傷したＰＥＦＭピンド層３８０の両方に関係して実施され得ることが理解されるであろう。
【００４０】
図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、損傷したＰＥＦＭ自由層３６０の化学的に損傷した周辺領域３６０４は、損傷したＰＥＦＭ自由層３６０がそこからエッチングされたＭＴＪ多層開始構造の層（明確には示されない）を形成する材料の酸化、窒化、または両方を表すことができる。酸化、窒化、または両方は、エッチングプロセス中に導入される、たとえば、窒素もしくは酸素、または両方から起きることがある。化学的に損傷した周辺領域３６０４を形成した酸化、窒化、または両方の具体的な化学的構造は、損傷したＰＥＦＭ自由層３６０がそこから形成されたＭＴＪ多層開始構造の化学的構造に、少なくとも一部は依存する。
【００４１】
たとえば、ある態様では、損傷したＰＥＦＭ自由層３６０は、軟強磁性材料、たとえば鉄（Ｆｅ）の層からエッチングされてもよい。Ｆｅ強磁性体の窒化は、硬磁性材料、たとえばＦｅＮを生成することができる。化学的に損傷した周辺領域３６０４の硬磁性ＦｅＮ組成物は、製造が終わり、損傷したＰＥＦＭ自由層が動作ＭＴＪデバイスの一部であるときに、損傷したＰＥＦＭ自由層３６０の性能特性に不都合な効果を有することがある。不都合な効果の例は、たとえば、単独でまたは組合せで、大きい磁気飽和（Ｍｓ）、大きいオフセット磁場（Ｈｏｆｆ）、低い交換定数、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）の低下、および／またはＲ−Ｈループの劣化であり得る。
【００４２】
図３Ａ〜図３Ｂを引き続き参照すると、化学的に損傷した周辺領域３６０４は、外側端部（別々に符号を付けずに示される）のところに、または外側端部に実質的に一致する外側末端部を有することがあり、幾何学的中心ＣＰへと径方向に測定した平均深さＤＰまで拡がり得る。例示の目的で、損傷したＰＥＦＭ自由層３６０は、図１および図２に符号を付けた「ＤＭ１」および「ＤＭ２」と同じであってもよい（図３Ｂ上では符号を付けずに示される）長径および短径を有する楕円形状を有すると想定されるであろう。径（たとえば、ＤＭ１、ＤＭ２、またはＤＭ１、ＤＭ２の平均）に対する平均深さＤＰの比率の図３Ｂの図式表示は、図における可視性のためであり、径に対するＤＰの比率の数値を表すものではないことが理解されるであろう。
【００４３】
ＭＴＪデバイスの従来の製造では、図１のＭＴＪピラー１０２などのピラーを形成するためのエッチングの後、１つまたは複数の層が付けられてもよいことが、注目に値する。エッチングが図３Ａ〜図３Ｂの化学的に損傷した周辺領域３６０４によって示したような損傷領域を形成する従来の製造における事例では、１つまたは複数の層がそのような損傷した周辺領域上に付けられてもよいことが、さらに注目に値する。そのような層は、「保護層」と従来のＭＴＪ製造技術では呼ばれることがある。
【００４４】
後の部分において非常に詳細に説明されるであろうように、一実施形態に従えば、化学的に損傷した周辺領域３６０４のすべてが、または少なくとも選択した十分な割合が、完全に強磁性を失った「化学的に修飾された周辺部分」（図３Ａおよび図３Ｂには示されない）へと変換され得る。関係する新規な構造とともに、化学的に修飾された周辺部分は、後の部分において非常に詳細に説明される他の利点の中で、従来のＭＴＪ磁性層技術において生じ得る化学的端部損傷から生じる磁気特性の上に説明した劣化の著しい減少および／または削除を提供できる。
【００４５】
ある態様では、化学的に損傷した周辺領域３６０４の磁性を失った化学的に修飾された周辺部分への変換は、酸化プロセスを含んでもよい。関連する態様では、化学的に損傷した周辺領域３６０４の磁性を失った化学的に修飾された周辺部分への変換は、窒化プロセスを含んでもよい。さらなる態様では、化学的に損傷した周辺領域３６０４の磁性を失った化学的に修飾された周辺部分への変換は、フッ化プロセスを含んでもよい。別の態様では、化学的に損傷した周辺領域３６０４の磁性を失った化学的に修飾された周辺部分への変換は、窒化プロセス、酸化プロセスおよび／またはフッ化プロセスの中からいずれか２つ以上の組合せを含んでもよい。
【００４６】
様々な例示的な実施形態は、後の部分において非常に詳細に説明されるように、窒化プロセス、酸化プロセスおよびフッ化プロセスのうちの１つまたは複数を適用し、そのようなプロセスを利用し活用するように構成された態様では、プロセス中の強磁性層の化学的に損傷した周辺領域の損傷した結晶構造上では、残りの領域、すなわち中央領域の損傷していない結晶構造上よりも著しく早く作用する。
【００４７】
この態様に対してさらに、窒化プロセス、酸化プロセス、フッ化プロセス、またはこれらの任意の組合せは、プロセス中のまたは中間ステップの強磁性層の化学的に損傷した周辺領域の満足できる割合が、化学的に修飾された周辺領域を形成するために酸化され、窒化され、またはフッ化されるまで続き得る。窒化プロセス、酸化プロセス、もしくはフッ化プロセス、またはこれらのプロセスの中の任意の組合せは、プロセス中のまたは中間ステップの強磁性層の損傷していない中央領域の容認できない酸化または窒化を引き起こす前に終わらせることが可能であることが、この開示から当業者には理解されるであろう。言い換えれば、ある態様では、窒化プロセス、酸化プロセスもしくはフッ化プロセス、またはこれらのプロセスの中の任意の組合せが、化学的に損傷した周辺領域中への深さの増加を続けることができ、好ましくは、その損傷した領域の深さに達したところでまたは直前に終わらせることができる。認識されるように、この処理は、強磁性層の中心から半径方向線に沿って一定で良い強磁性特性を有し、強磁性を失った特性へ急峻な勾配の遷移が続く強磁性層を生成することができる。
【００４８】
ある態様では、中間ステップまたはプロセス中の強磁性層は、強磁性元素、たとえばコバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）および／もしくはホウ素（Ｂ）、または強磁性元素の化合物、たとえばＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、またはこれらの任意の組合せもしくは部分組合せを含むことができる。この態様に従えば、化学的に修飾された周辺領域は、酸化プロセスに付け加えて、ＦｅＯｘ、ＣｏＯｘ、ＣｏＦｅＯｘ、ＮｉＦｅＯｘ、および／またはＢＯｘの中から１つまたは複数を含むことができる。同じように、窒化プロセスに付け加えてある態様では、周辺の化学的に修飾された部分は、ＦｅＮｘ、ＣｏＮｘ、ＣｏＦｅＮｘ、ＮｉＦｅＮｘ、および／またはＢＮｘの中から１つまたは複数を含むことができる。フッ化プロセスに付け加えてある態様では、化学的に修飾された周辺領域は、ＣｏＦｘ、ＦｅＦｘ、ＮｉＦｅＦｘ、ＢＦｘおよび／またはＣｏＦｅＦｘのうちの１つまたは複数を含むことができる。酸化、窒化、およびフッ化の中からの２つの組合せまたは部分組合せを採用する態様は、上に特定した化学的化合物の組合せを含むことができる。
【００４９】
別の態様では、様々な例示的な実施形態に従って、酸化、窒化、および／もしくはフッ化、またはこれらの任意の組合せによって、化学的に損傷した周辺領域３６０４の化学的に修飾された周辺部分への変換の後、トリミングまたはイオンミリングプロセスが、化学的に修飾された周辺部分のすべてまたは大部分を除去するために実行されてもよい。
【００５０】
別の態様では、化学的に修飾された周辺部分のすべてもしくは大部分を除去する態様と組み合わせて、またはそのような除去を実行せずにのいずれかで、保護層が、付けられてもよい。ある態様では、保護層は、酸化物層または窒化物層、たとえばＡｌＯｘであってもよい。
【００５１】
図４Ａは、１つまたは複数の例示的な実施形態に従って構造化しかつ形成した一例の化学的に修飾された端部（「ＣＭＥ」）多層ＭＴＪデバイス４００の態様を示す、構成要素層の延長Ｘ−Ｙ平面に垂直な投影面Ｘ−Ｚ上の断面図である。「ＣＭＥ」という用語は、単純に「化学的に修飾された端部」についての略語であり、付加的な意味を持ち込まないことが理解されるであろう。図４Ｂは、１つの例示的な実施形態に従って構造化しかつ形成した図４ＡのＣＭＥ多層ＭＴＪデバイス４００の１つのＣＭＥ強磁性層を示す図４Ａの投影４−４からの図である。
【００５２】
図４ＡのＣＭＥ多層ＭＴＪデバイス４００は、たとえば、読出し／書込みアクセス回路および他の回路を省略した単純化した形式で示され、これらの回路に関して、説明は、例示的な実施形態のうちの１つまたは複数に従った発明の概念および実施を理解するためにこの開示を見ると、当業者にとっては必ずしも必要でない。「ＣＭＥ多層ＭＴＪデバイス」４００または「化学的に修飾された端部多層ＭＴＪデバイス」４００という用語において使用されるような「デバイス」は、完全に製造されたデバイスに対する例示的な実施形態のいずれかに従った実施に限定することを意味しないことが理解されるであろう。たとえば、ＣＭＥ多層ＭＴＪデバイス４００は、「プロセス中の」構造であってもよい、すなわち、その描かれた構造の部分（別々の符号を付けられていない）が、従来のＭＴＪ製造技術に従って、除去されてもよい、または引き続く処理によって修正されてもよい。
【００５３】
図４Ａ〜図４ＢのＣＭＥ多層ＭＴＪデバイス４００は、利便性のために、図１の多層ＭＴＪデバイス１００の一般的な積層構成を有する。この例が、例示的な実施形態に特有でない追加の構造の導入および説明を必要とせずに、新規な態様に焦点を当てることを助けるために使用されることが理解されるであろう。当業者には容易に認識されるであろうように、この開示を読むと、様々な例示的な実施形態に従った実施は、図１の多層ＭＴＪデバイス１００の一般的な積層構成に適合する構造に限定されない。
【００５４】
図４Ａを参照すると、ＣＭＥ多層ＭＴＪデバイス４００は、ＭＴＪ基板４０２（以降「基板」４０２）、および基板４０２上に配置された底部電極４０４を含むことができる。基板４０２および底部電極４０４は、従来のＭＴＪ技術に従って構造化されかつ形成され得る。基板４０２の上方には、底部電極４０４の上側表面（断面に示されるが、別々の符号を付けられていない）上に、多層ピラー構造４５０（以降「ＭＴＪピラー」４５０）があり得る。ＭＴＪピラー４５０は、底部から頂部への順序で（すなわち、「Ｚ」軸の矢印方向に）、シード層４０６、ＡＦピンニング層４０８、化学的に修飾された端部（「ＣＭＥ」）強磁性ピンド層４６０、トンネルバリア層４１０、ＣＭＥ強磁性自由層４６２およびキャッピング層４１２を含むことができる。ある態様では、ＣＭＥ強磁性ピンド層４６０は、主領域４６０２および化学的に修飾された周辺領域４６０４を含むことができる。さらなる態様では、ＣＭＥ強磁性自由層４６２は、主領域４６２２および化学的に修飾された周辺部分４６２４を含むことができる。一態様では、ＣＭＥ強磁性ピンド層４６０の主領域４６０２は、ＣｏＦｅＢもしくはＣｏＦｅ、または両方などの強磁性材料を含むことができる。１つの関連する態様では、ＣＭＥ強磁性ピンド層４６０の化学的に修飾された周辺領域４６０４は、ＦｅＯｘ、ＣｏＯｘ、ＣｏＦｅＯｘ、ＢＯｘ、ＦｅＮｘ、ＣｏＮｘ、ＣｏＦｅＮｘ、ＢＮｘ、ＦｅＦｘ、ＣｏＦｘ、ＣｏＦｅＦｘ、および／またはＢＦｘ、これらの化学的化合物のうちのいずれかの任意の組合せまたは部分組合せを含むことができる。
【００５５】
図４Ａを引き続き参照すると、一態様では、ＣＭＥ強磁性自由層４６２の主領域４６２２は、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅおよびＮｉＦｅのうちのいずれか１つ、またはそれらの任意の組合せもしくは部分組合せを含むことができる。１つの関連する態様では、ＣＭＥ強磁性自由層４６２の化学的に修飾された周辺領域４６２４は、ＦｅＯｘ、ＣｏＯｘ、ＣｏＦｅＯｘ、ＢＯｘ、ＦｅＮｘ、ＣｏＮｘ、ＣｏＦｅＮｘ、ＢＮｘ、ＦｅＦｘ、ＣｏＦｘ、ＣｏＦｅＦｘ、および／もしくはＢＦｘ、またはこれらの化学的化合物のうちのいずれかの任意の組合せもしくは部分組合せを含むことができる。
【００５６】
ＣＭＥ強磁性自由層４６２およびＣＭＥ強磁性ピンド層４６０の両方を有する図４Ａおよび図４ＢのＣＭＥ多層ＭＴＪデバイス４００は、この組合せに対する実施形態のうちのいずれかの範囲を限定することを意味しないことが理解されるであろう。代わりに、望まれる場合には、例示的な実施形態のうちの１つまたは複数に従った実施は、ＣＭＥ強磁性自由層４６２を含むことができるが、ＣＭＥ強磁性ピンド層４６０を形成することの代わりに、化学的に損傷した周辺領域を有する強磁性ピンド層（図４Ａ〜図４Ｂには示されていない）を残すことができる。同様に、例示的な実施形態のうちの１つまたは複数に従った実施は、ＣＭＥ強磁性ピンド層４６０を含むことができるが、ＣＭＥ強磁性自由層４６２の代わりに、化学的に損傷した周辺領域を有する強磁性自由層（図４Ａ〜図４Ｂには示されていない）を残すことができる。
【００５７】
図４ＡのＣＭＥ多層ＭＴＪデバイス４００などの構造を形成する際の１つまたは複数の例示的な実施形態の実施における例示のプロセスの結果を図示する例示のプロセス中の構造のスナップショットシーケンスについて、図６Ａ〜図６Ｆを参照して非常に詳細に説明されるであろう。図４ＡのＣＭＥ多層ＭＴＪデバイス４００などの構造を形成する１つまたは複数の例示的な実施形態を実施する際の例示のプロセスについては、図７を参照して非常に詳細に説明されるであろう。
【００５８】
図４Ｂを参照すると、ある態様では、１つの例示的な実施形態は、ＣＭＥ強磁性自由層４６２のための全表面積を選択することを含むことができる。この態様では、「全表面積」は、ＭＴＪピラー４５０の例示の楕円形状の全体幅ＤＲ１およびＤＲ２に対応する面積を意味する。全表面積が目標のまたは所与の有効なＭＴＪ面積よりも大きいことが理解されるであろう。目標のまたは所与の有効なＭＴＪ面積（以降「目標有効ＭＴＪ面積」と包括的に呼ぶ）は、所与の面積寸法であり得る、すなわち、面積の単位で規定され得る。目標有効ＭＴＪ面積は、幅および長さ、たとえば、ＣＭＥ強磁性自由層４６２の主領域４６２２のＤＥ１およびＤＥ２に従ってさらに規定されてもよい。当業者には容易に認識されるように、全表面積と目標有効ＭＴＪ面積との間の違い（すなわち、ＤＲ１とＤＥ１との間の違い、およびＤＲ２とＤＥ２との間の違い）は、化学的に修飾された周辺部分４６２４の深さＤＰＭに対応する。ある態様では、深さＤＰＭは、ＣＭＥ強磁性自由層４６２に対する上に説明した前駆物質の化学的に損傷した周辺領域（図４Ａおよび図４Ｂには示されていない）の深さ（図４Ａおよび図４Ｂには示されていない）とほぼ同じであってもよい。したがって、目標有効ＭＴＪ面積は、化学的に損傷した周辺領域の深さの直接的な推定、または実験的観察によってこの態様に従って特定され得るまたは求められ得る。強磁性層は、次いで、１つまたは複数の例示的な実施形態に従って、目標値にその計算した深さまたは観察した深さを加算することに基づいた実際の面積を含む状態で製造され得る。
【００５９】
図４Ｂを依然として参照すると、ある態様は、目標有効面積および損傷した周辺領域の計算した深さまたは観察した深さに基づいて、たとえば上に説明した態様と類似の方法で、ＣＭＥ強磁性ピンド層４６０についての全表面積を選択することを含むことができることが理解されるであろう。
【００６０】
図５Ａは、別の例示的な実施形態に従って構造化しかつ形成した一例の化学的に修飾された端部（「ＣＭＥ」）多層ＭＴＪデバイス５００の態様を示す、構成要素層の延長Ｘ−Ｙ平面に垂直なＸ−Ｚ投影面上の断面図である。ある態様では、ＣＭＥ多層ＭＴＪデバイス５００は、保護層５０２とさらに組み合わせたＣＭＥ多層ＭＴＪデバイス４００を含むことができる。この態様に対してさらに、保護層５０２は、ＣＭＥ強磁性ピンド層４６０の化学的に修飾された周辺部分４６０４の上方に、およびＣＭＥ強磁性自由層４６２の化学的に修飾された周辺部分４６２４の上方に形成され得る。保護層５０２は、たとえばＡｌＯｘから作られてもよい。
【００６１】
保護層５０２の様々な利点は、たとえば、化学的に修飾された周辺部分４６２４および／または４６０４の望ましくない移入（ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）または深化に備えた保護を含むことができる。保護層５０２の他の利点は、望ましくない弱強磁性効果を再導入することがある化学的に修飾された周辺部分４６２４および／または４６０４に対する化学的損傷の保護であり得る。ある態様では、保護層５０２は、ＣＭＥ強磁性自由層４６２およびＣＭＥ強磁性ピンド層４６０の、それぞれ、化学的に修飾された周辺部分４６２４および４６０４を形成する変換プロセスの直後に形成されてもよい。
【００６２】
図６Ａ〜図６Ｃは、１つまたは複数の例示的な実施形態に従ったプロセスで形成した中間構造であり得る構造形成の一例のシーケンスを示し、その例について、図８を参照して非常に詳細に説明される。図６Ｄは、図６Ａ〜図６Ｃの例示のシーケンスと組み合わせられ得る一態様に従った一例のさらなるシーケンスを示す。図６Ｅは、図６Ａ〜図６Ｃの例示のシーケンスと組み合わせられ得る一態様に従った別のさらなるシーケンスの一例を示す。図６Ｆは、図６Ａ〜図６Ｃおよび図６Ｅの例示の組合せシーケンスと組み合わせられ得る一態様に従ったさらに別のさらなるシーケンスの一例を示す。
【００６３】
図６Ａを参照すると、例示のＭＴＪ多層開始構造６０２は、形成されるまたは用意されることが可能であり、ＭＴＪ基板６２２（以降「基板」６２２）で始まりその描かれた積層順に列挙された、底部電極６２４、シード層６２６、ＡＦピンニング層６２８、強磁性ピンド層６３０、トンネルバリア層６３２、強磁性自由層６３４、およびキャッピング層６３６を有することができる。ある態様では、強磁性自由層６３４は、ＣｏＦｅＢ、ＮｉＦｅ、もしくはＣｏＦｅ、またはこれらの任意の組合せもしくは部分組合せを含むことができる。別の態様では、強磁性ピンド層６３０は、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ、または両方を含むことができる。ＭＴＪ基板６２２、底部電極６２４、シード層６２６、ＡＦピンニング層６２８、トンネルバリア層６３２、およびキャッピング層６３６を形成する材料に関して、これらは、従来型のＭＴＪ設計技術に従うことが可能であり、したがって、さらに詳細な説明は省略される。ＭＴＪ基板６２２、底部電極６２４、シード層６２６、ＡＦピンニング層６２８、強磁性ピンド層６３０、トンネルバリア層６３２、強磁性自由層６３４、およびキャッピング層６３６を形成するための方法に関して、これらは、従来のＭＴＪ製造技術に従うことが可能であり、したがって、さらに詳細な説明は省略される。
【００６４】
図６Ａを依然として参照すると、１つの例示的な実施形態に従った例示のプロセスでは、従来のエッチングが、たとえば、プロセス中のＭＴＪピラー６５０を有する図６Ｂのプロセス中の構造６０４を形成するために底部電極層６２４まで、図６ＡのＭＴＪ多層開始構造６０２上に実行され得る。ある態様では、従来のエッチングは、プロセス中のＭＴＪピラー６５０が化学的に損傷した周辺端部強磁性（「損傷したＰＥＦＭ」）ピンド層６６０および損傷したＰＥＦＭ自由層６６２を含むような方法で、プロセス中のＭＴＪピラー６５０を形成するために使用されてもよい。損傷したＰＥＦＭピンド層６６０は、「プロセス中の損傷したＰＥＦＭピンド層」６６０と代わりに呼ばれることがあり、損傷したＰＥＦＭ自由層６６２は、「プロセス中の損傷したＰＥＦＭ自由層」６６２と代わりに呼ばれることがある。関連する態様では、プロセス中の損傷したＰＥＦＭ自由層６６２は、化学的に損傷した周辺領域６６２４および主領域６６２２を含む。この開示において以前に論じたように、化学的に損傷した周辺領域６６０４および６６２４は、弱強磁性になることがあり、これは、デバイス性能における望ましくない効果を有することがある。
【００６５】
図６Ｂを参照すると、図３Ｂの深さＤＰの方向に相当する内向きの径方向に測定した化学的に損傷した周辺領域６６２４の深さＤＰＴは、従来のエッチング調整技術を使用して当業者により容易に調整され得る。ある態様では、損傷したＰＥＦＭピンド層６６０の化学的に損傷した周辺領域６６０４の深さ（示されるが別々には符号を付けていない）は、ＤＰＴと同じである、または実質的に同じであってもよいことが想定され得る。
【００６６】
図４Ａ〜図４Ｂを参照して前に説明したように、様々な例示的な実施形態では、図６Ｂを参照して、プロセス中のＭＴＪピラー６５０の全体の径（水平な幅として示されるが、別々には符号を付けていない）を選択することを含むことができ、その結果、主領域６６２２の径が、所望の有効ＭＴＪ面積を含む損傷したＰＥＦＭ自由層６６２になる。所望の有効ＭＴＪ面積は、「目標ＭＴＪ面積」とやはり呼ばれることがある。本開示を見ると当業者には容易に認識されるであろうように、深さＤＰＴは、この態様の観点から調整され得る。
【００６７】
図６Ｂを参照すると、損傷したＰＥＦＭ自由層６６２および損傷したＰＥＦＭピンド層６６０の化学的に損傷した周辺領域６６２４および６６０４は、たとえ弱くても、すなわち、主領域６６２２および６６０２の強磁性特性と比較して著しく劣化した強磁性特性を依然として有することができる。化学的に損傷した周辺領域６６２４および６６０４の残っている弱い強磁性特性についての理由は、損傷がこれらの領域中へと拡散するＯ、Ｎおよび／またはＦからもたらされたけれども、拡散が、完全なまたは十分に完全な酸化、窒化、またはフッ化を引き起こすためには不十分であったためである。結果は、化学的に損傷した周辺領域６６２４および６６０４が著しく劣化した強磁性特性、たとえば、著しく減少した強磁性交換結合を有することである。これは、順に、最終デバイスの著しく劣化したＭＴＪスイッチング特性という結果に終わり得る。様々な例示的な実施形態に従ったプロセスおよび装置は、他の特徴および利点の中で、強磁性を失った化学的組成にまで、それぞれ化学的に損傷した周辺領域６６０４および／または化学的に損傷した周辺領域６６２４のすべてを、または満足できる割合を変換する変換プロセスを実行することによってこれらの劣化させる効果の著しい削減または排除を実現する。
【００６８】
図６Ｃは、図６Ｂのプロセス中の構造６０４などの構造上に、１つまたは複数の例示的な実施形態に従った変換プロセスによって実現され得るデバイス６０６を示す。変換は、酸化、窒化、もしくはフッ化、またはこれらの任意の組合せもしくは部分組合せを含むことができる。ある態様では、変換プロセスは、損傷したＰＥＦＭピンド層６６０のそれぞれの化学的に損傷した周辺領域６６０４の実質的にすべてを、強磁性を失った化学的に修飾された周辺部分６８０４に転換するまたは変換することができる。強磁性を失った化学的に修飾された周辺部分６８０４は、主強磁性領域６８０２を取り囲む。ある態様では、変換することは、たとえあるとしても、ほんのわずかに残っているまたは残留する化学的に損傷した領域が、化学的に修飾された周辺部分６８０４と主強磁性領域６８０２との間に存在するように実行されてもよい。ある態様では、化学的に修飾された周辺部分６８０４の化学的組成は、たとえば、ＦｅＯｘ、ＣｏＯｘ、ＣｏＦｅＯｘ、ＢＯｘ、ＦｅＮｘ、ＣｏＮｘ、ＣｏＦｅＮｘ、ＢＮｘ、ＦｅＦｘ、および／もしくはＣｏＦｘ、またはこれらの化学的化合物の任意の組合せもしくは部分組合せを含むことができる。
【００６９】
図６Ｃを依然として参照すると、１つまたは複数の例示的な実施形態に従えば、変換プロセスは、酸化プロセスを含むことができる。これは、ＦｅＯｘ、ＣｏＯｘ、ＣｏＦｅＯｘ、および／もしくはＢＯｘのうちの１つもしくは複数、またはこれらの任意の組合せもしくは部分組合せを含む化学的組成を有する化学的に修飾された周辺部分６８０４を実現することができる。別の態様では、変換プロセスは、窒化プロセスを含むことができ、ＦｅＮｘ、ＣｏＮｘ、ＣｏＦｅＮｘ、および／またはＢＮｘのうちの１つ、または１つもしくは複数の組合せを有する化学的組成を含む化学的に修飾された周辺部分６８０４を実現する。さらなる態様では、変換プロセスは、フッ化プロセスを含むことができ、ＦｅＦｘおよび／またはＣｏＦｘの中から１つまたは複数を有する化学的組成を含む化学的に修飾された周辺部分６８０４を実現する。別の態様では、化学的に損傷した周辺領域６６０４の磁性を失った化学的に修飾された周辺部分６８０４への変換は、窒化プロセス、酸化プロセスおよび／またはフッ化プロセスの中から任意の２つ以上の組合せを含むことができる。これは、順に、単独で機能するプロセスのうちのいずれかによって実現される上に説明した化学的組成の様々な組合せまたは部分組合せを有する化学的組成を含む化学的に修飾された周辺部分６８０４を実現することができる。
【００７０】
図６Ｃを参照すると、デバイス６０６は、ある態様に従って、化学的に修飾された周辺部分６８０４の深さＤＰＭが化学的に損傷した周辺領域６６２４の図６Ｂの深さＤＰＴと実質的に同じであるように調整したまたは適用した変換を示す。１つまたは複数の例示的な実施形態の態様では、酸化プロセス、窒化プロセスおよび／またはフッ化プロセスは、化学的に損傷した周辺領域６６２４上では（損傷していない）主領域６６２２上よりもより早く作用する態様を利用するように構成され、適用される。これらの態様が、利点、たとえば、酸化、窒化および／またはフッ化のためのプロセスパラメータ、たとえば、時間および環境のより平易な設定を実現できることが認識されるであろう。一例として、図６Ｂの主領域６６２２中への酸化、窒化および／またはフッ化の許容できない移入なしに、化学的に損傷した周辺領域６６２４の満足できる変換を実現する酸化、窒化および／またはフッ化パラメータが、より容易に設定され得る。
【００７１】
図６Ｃのデバイス６０６は、１つまたは複数の例示的な実施形態に従った、損傷したＰＥＦＭピンド層６６０の化学的に損傷した周辺領域６６０４および損傷したＰＥＦＭ自由層６６２の化学的に損傷した周辺領域６６２４の両方の変換を反映する。変換することは、それぞれ、ＣＭＥ強磁性ピンド層６８０およびＣＭＥ強磁性自由層６８２を形成する。ＣＭＥ強磁性ピンド層６８０は、損傷したＰＥＦＭピンド層６６０の化学的に損傷した周辺領域６６０４を化学的に修飾された周辺領域６８０４へと変換することからもたらされる。ＣＭＥ強磁性自由層６８２は、損傷したＰＥＦＭ自由層６６２の化学的に損傷した周辺領域６６２４を化学的に修飾された周辺領域６８２４へと変換することからもたらされる。これは一態様であり、例示的な実施形態のうちのいずれかの範囲を限定するものではない。たとえば、プロセス中のＭＴＪピラー６５０を形成するエッチングのうちの１つまたは複数を変えることによって、変換プロセスは、損傷したＰＥＦＭピンド層６６０および損傷したＰＥＦＭ自由層６６２のうちの一方に対して選択的であってもよい。１つまたは複数の例示的な実施形態に従った一例の二段階エッチングおよび修復プロセスについて、たとえば図７Ａ〜図７Ｆを参照して、非常に詳細に後で説明される。
【００７２】
図６Ｃを参照すると、デバイス６０６は、ある態様では、１つまたは複数の例示的な実施形態に従って完成したデバイスであってもよい、または完全なプロセスを反映してもよい。別の態様では、様々な例示的な実施形態は、たとえば、ＣＭＥ強磁性ピンド層６８０の化学的に修飾された周辺部分６８０４およびＣＭＥ強磁性自由層６８２の化学的に修飾された周辺部分６８２４のうちの１つまたは複数の上に保護層を形成することを含むことができる。
【００７３】
図６Ｄは、これらの例示的な実施形態のうちの１つまたは複数に従った一例のデバイス６０８の断面図を示す。図６Ｄのデバイス６０８は、ＣＭＥ強磁性ピンド層６８０およびＣＭＥ強磁性自由層６８２を有するピラー（示されるが、別々に番号を付けられていない）を取り囲む保護層６９０を含む状態で図６Ｃのデバイス６０６を含む。保護層は、たとえば、ＡｌＯｘから形成されてもよい。この態様の一例の利点は、保護層６９０がその後の損傷から化学的に修飾された周辺領域６８０４および６８２４を保護することであり得る。
【００７４】
図６Ａ〜図６Ｄにおいて示した例示的な実施形態は、変換態様、たとえば、酸化、窒化および／またはフッ化によって形成された化学的に修飾された周辺領域を維持するように説明されてきている。別の態様では、例示的な実施形態は、化学的に修飾された周辺領域のすべてまたは選択した部分を除去することを含むことができる。除去は、たとえば、トリミングまたはイオンミリングによって実行されてもよい。
【００７５】
図６Ｅは、化学的に修飾された周辺領域のすべてまたは選択した部分のそのような除去を含む１つまたは複数の例示的な実施形態に従い、かつこれらの実施形態に従ったプロセスからもたらされる例示の構造を有する１つのデバイス６１０を示す。図６Ｅのデバイス６１０は、利便性のために、図６Ｃのデバイス６０６上に実行した引き続くトリミングまたはイオンミリングプロセスから生成されるように示される。図６Ｅのデバイス６１０は、「損傷しない周辺領域」または、簡潔のために「損傷しない」強磁性自由層６９２と名付けられたものを形成するために、図６ＣのＣＭＥ強磁性自由層６８２の化学的に修飾された周辺領域６８２４を除去する引き続くトリミングまたはイオンミリングを示す。「損傷しない周辺」強磁性自由層６９２という用語における「損傷しない」という用語は、残留する損傷、すなわち、ゼロでない実際の損傷を有する構造を包含するが、強磁性主領域と比較してその外周のところで満足できる低い強磁性特性を示すことが理解されるであろう。
【００７６】
図６Ｅを参照すると、例示のデバイス６１０は、ＣＭＥ強磁性ピンド層６８０の化学的に修飾された周辺領域６８０４を残しながら、化学的に修飾された周辺領域６８２４だけのトリミングまたはイオンミリングを示す。これは例示の目的のためにすぎず、いずれかの例示的な実施形態に従った実施の範囲を限定するものではないことが理解されるであろう。たとえば、１つまたは複数の例示的な実施形態に従ったさらなるトリミングまたはイオンミリング操作（図には示されていない）は、ＣＭＥ強磁性ピンド層６８０の化学的に修飾された周辺領域６８０４を除去することができる。
【００７７】
図６Ｆは、１つまたは複数の例示的な実施形態に従い、かつこれらの実施形態に従ったプロセスからもたらされる例示の構造を有する１つのデバイス６１２を示す。デバイス６１２は、１つまたは複数の化学的に修飾された周辺領域のすべてまたは選択した部分の除去に加えて、保護層６９４を含む。保護層は、図６Ｅの損傷しない強磁性自由層６９２の周辺部（示されるが、別々の符号を付けられていない）およびさらなる態様では、ＣＭＥ強磁性ピンド層６８０の化学的に修飾された周辺部分６８０４を覆うように形成される。
【００７８】
図７Ａ〜図７Ｆは、１つまたは複数の例示的な実施形態に従った二段階エッチングおよび修復プロセスにおいて形成される構造の例示のスナップショットを示す。二段階エッチングおよび修復プロセスに特有な態様に焦点を当てることを助けるために、例示の操作および構造の例示のスナップショットについて、図６Ａ〜図６Ｆを参照して説明したある種の操作およびある種の構造の修正形態として提示され説明される。
【００７９】
図７Ａを参照すると、一例のプロセスは、前に説明した図６ＡのＭＴＪ多層開始構造６０２と同じであってもよいＭＴＪ多層開始構造７０２で始まり得る。１つの例示的な実施形態に従った一例のプロセスでは、従来のエッチング技術に従ってもよい第１のエッチングが、図７ＡのＭＴＪ多層開始構造７０２上に実行され、プロセス中のピラー７５０を有するプロセス中の構造７０４を形成することができる。プロセス中のピラー７５０は、プロセス中の強磁性層として、前に説明した損傷したＰＥＦＭ自由層６６２を含むことができる。ある態様では、損傷したＰＥＦＭ自由層６６２は、化学的に損傷した周辺領域６６２４、および前に説明したように強磁性である主領域６６２２を含むことができる。化学的に損傷した周辺領域６６２４は、前に説明した深さＤＰＭを有することができる。プロセス中のピラー７５０の全体の径（水平方向の幅として示されるが、別々の符号を付けられていない）は、前に説明したように、所望の有効面積、または目標ＭＴＪ面積を含む主領域６６２２を与えることができる。損傷したＰＥＦＭ自由層６６２の化学的に損傷した周辺領域６６２４は、前に説明したように、弱い強磁性特性、すなわち、主領域６６２２および６６０２の強磁性特性と比較して著しく劣化した特性を依然として有することができる。
【００８０】
図７Ｃは、図７Ｂのプロセス中の構造７０４などの構造上に、１つまたは複数の例示的な実施形態に従った変換プロセスから実現され得る化学的に修飾された端部、またはＣＭＥ強磁性自由層６８２を有するデバイス７０６を示す。ＣＭＥ強磁性自由層６８２を含む図７Ｃのデバイス７０６は、酸化、窒化および／もしくはフッ化のうちのいずれか１つ、または任意の組合せを利用して変換することによって実現され得る。ある態様では、主領域６８２２を取り囲む化学的に修飾された周辺領域６８２４を有する図７ＣのＣＭＥ強磁性自由層を形成するために図７Ｂの損傷したＰＥＦＭ自由層６６２の６６２４のそれぞれの化学的に損傷した周辺領域の実質的にすべてを変換するという変換が実行されてもよい（たとえば、継続時間を有してもよい）。前に説明したように、化学的に修飾された周辺領域６８２４は、ＦｅＯｘ、ＮｉＦｅＯｘ、ＣｏＯｘ、ＣｏＦｅＯｘ、ＢＯｘ、ＦｅＮｘ、ＮｉＦｅＮｘ、ＣｏＮｘ、ＣｏＦｅＮｘ、ＢＮｘ、ＦｅＦｘ、ＮｉＦｅＦｘ、ＣｏＦｘ、ＣｏＦｅＦｘおよび／もしくはＢＦｘ、またはこれらの化学的化合物の任意の組合せもしくは部分組合せを含むことができる。ある態様に従った化学的に修飾された周辺領域６８２４の化学的組成は、強磁性が失われ得る。
【００８１】
図７Ｄは、ある態様では、図７Ｃを参照して説明したように形成した化学的に修飾された周辺領域６８２４を含む表面上に、たとえば、取り囲んで形成され得る保護層７６０を有するプロセス中のデバイス７０８を示す。保護層は、たとえば、ＡｌＯｘから形成されてもよい。次に、図７Ｅにおいて示したように、プロセス中の構造７１０を形成するために、たとえば基板６２２まで達する別のエッチング、または第２のエッチングが、実行され得る。ある態様では、図７Ｅのプロセス中の構造７１０を結果としてもたらすエッチングは、別の、または第２のプロセス中の強磁性層７６２のような強磁性ピンド層６３０の一部分を含むようにプロセス中のピラー７５０の床または基部を低くする、すなわち広げる。
【００８２】
第２のプロセス中の磁性層７６２は、この例では、プロセス中の強磁性ピンド層である。けれども、エッチングは、第２の強磁性主領域を取り囲む第２の化学的に損傷した周辺端部領域を有する第２のプロセス中の強磁性層を形成する第２のエッチングの例であり得る。プロセス中の強磁性ピンド層７６２である第２のプロセス中の強磁性層の具体的な例では、化学的に損傷した周辺端部領域７６２２は、強磁性主領域７６２４を取り囲む。
【００８３】
図７Ｄおよび図７Ｅを参照すると、保護層７６０の利点および特徴は、たとえば、図７Ｅのプロセス中の構造７１０を形成するエッチングから生じる損傷から化学的に修飾された周辺部分６８２４を保護することを含むことができることが認識され得る。同様に、保護層７６０が損傷から強磁性主領域６８２２を保護したことが認識されるであろう。
【００８４】
図７Ｅにおいて示したエッチングの深さは、単に例示の目的のためにすぎないことが理解されるであろう。エッチングは、たとえば、シード層６２６のところで、または別の例として、底部電極６２４のところで停止してもよい。別の代替例では、図７Ｄにおけるエッチングは、たとえば、シード層６２６まで継続してもよく、そして次いで、第３のエッチングが実行されてもよい。
【００８５】
図７Ｅを参照すると、前に説明したように、プロセス中の強磁性ピンド層７６２は、化学的に損傷した周辺端部領域７６２２および強磁性主領域７６２４を有する。ある態様では、化学的に損傷した周辺端部領域７６２２上に何らかの遮断構造（ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｎｇ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を付けるまたは形成する前に、変換することが、化学的に損傷した周辺端部領域７６２２のすべてまたは満足できる割合または一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換するために実行されてもよい。さらなる態様では、別の保護層が、次いでこの化学的に修飾された周辺部分を覆って形成されてもよい。図７Ｆは、化学的に修飾された周辺部分７６４、ならびに上に説明した変換することおよび別の保護層の形成を反映する別の保護層７６６を有する例示の構造７１２を示す。
【００８６】
図８は、１つまたは複数の例示的な実施形態に従ったＭＴＪデバイスの層の端部修復および端部保護の様々な態様に対してさらに１つのプロセス８００の１つのフローチャート図を示す。
【００８７】
図８を参照すると、プロセス８００のまたはこれに対してさらなる一例の操作は、図６ＡのＭＴＪ多層開始構造６０２などの多層ＭＴＪ開始構造、またはＭＴＪデバイスがそこからエッチングされ得るいずれかの他の多層開始構造を用意することまたは形成することで８０２において始まり得る。ある態様では、８０２において形成したまたは用意したＭＴＪ開始構造は、ＣｏＦｅＢまたはＣｏＦｅから形成された図６Ａの開始構造強磁性自由層６３４などの少なくとも１つの強磁性層を含むことができる。
【００８８】
図８を依然として参照すると、プロセス８００のまたはこれに対してさらなる一例の操作では、８０２において多層ＭＴＪ開始構造を用意したまたは形成した後、少なくとも１つの強磁性層の従来のエッチングが、少なくとも１つのプロセス中の強磁性層を有する中間ＭＴＪ構造を得るために８０４において実行され得る。８０４における従来のエッチングは、図６の損傷したＰＥＦＭ自由層６６２の化学的に損傷した周辺領域６６２４などの化学的に損傷した周辺領域を有する少なくとも１つのプロセス中の強磁性層を形成するように構成され得る。ある態様では、８０４におけるエッチングは、図６Ｂの多層プロセス中のＭＴＪピラー６５０などの２つ以上のプロセス中の強磁性層の積層物を有するＭＴＪピラーを形成することができる。前に説明したように、図６Ｂのプロセス中のＭＴＪピラー６５０は、プロセス中の損傷したＰＥＦＭピンド層６６０、トンネルバリア層６３２、およびプロセス中の損傷したＰＥＦＭ自由層６６２を含む。別の態様では、８０４におけるエッチングは、磁気トンネル接合層に関して、プロセス中の損傷したＰＥＦＭ自由層６６２だけを有する図７Ｂのプロセス中のＭＴＪピラー７５０などのＭＴＪピラーを形成する第１のエッチングであってもよい。
【００８９】
図８を依然として参照すると、プロセス８００の一例の操作では、１つまたは複数のプロセス中の損傷した端部強磁性層を生成する８０４におけるエッチングの後、１つまたは複数の例示的な実施形態に従った変換プロセスが、８０６において実行され得る。８０６における変換操作は、８０４において形成したプロセス中の強磁性層の化学的に損傷した周辺領域のすべて、または選択し満足できる割合を、磁性を失った化学的に修飾された周辺部分へと変換するために適用され得る（たとえば、継続時間を有する）。ある態様では、８０６における変換操作は、前に説明したように、酸化８６２、窒化８６４および／もしくはフッ化８６６、またはこれらの任意の組合せもしくは部分組合せを含むことができる。
【００９０】
８０６における変換操作は、変換すべき化学的に損傷した周辺領域上に遮断構造を形成する前に実行されるべきであることが理解されるであろう。この開示において前に説明したように、ある態様では、８０６における変換操作は、強磁性層の損傷しない部分よりも著しく大きい速度で酸化、窒化、および／またはフッ化を受ける強磁性層の化学的に損傷した周辺領域の利用を活用し実現することができる。例示的な実施形態に従えば、利用および活用は、たとえば、損傷しない領域の許容できない変換をせずに、化学的に損傷した周辺領域の満足な変換が、すなわち、化学的に修飾された周辺領域の満足な深さが、得られることが可能な値で、変換プロセスパラメータ、たとえば、温度、酸化、窒化およびフッ化薬品および濃度を設定することを含むことができる。
【００９１】
図８を参照すると、プロセス８００のまたはこれに対してさらなる一例の操作では、８０６における変換操作の後、プロセスは、８１２においてうまく終わらせることができる。図６Ｃは、そのデバイス６０６によって、満足な深さまで、化学的に修飾された周辺部分への化学的に損傷した周辺領域の変換後のプロセスのこのような終了の一例を示す。
【００９２】
別の態様では、プロセス８００の一例の操作では、８０６における変換操作の後、プロセスは、８０８へ進むことができ、非常に詳細に後で説明される例では、８０６において形成した化学的に修飾された周辺部分のすべて、またはすべての許容可能な部分を除去するために、トリミングまたはイオンミリングを実行することができる。
【００９３】
別の態様では、プロセス８００の一例の操作は、８０６における変換操作の後、８１０へ直接進むことができ、８０６において形成した化学的に修飾された周辺部分上に保護層を付けるまたは形成することができる。図６Ｄを参照すると、保護層６９０を含むデバイス６０８は、保護層を８１０において形成することによって考えられるプロセスの一例の結果を示す。前に説明したように、８１０において形成した保護層は、たとえば、ＡｌＯｘであってもよい。一態様では、８１０において保護層を形成することの後、プロセス８００は、８１２においてうまく終了させることができる。別の態様では、８０４におけるエッチングが、図７Ｂのプロセス中のピラー７５０などのピラーを形成し、まだピンド強磁性層がない第１の（または他の中間の）エッチングである場合には、プロセス８００の操作は、８０４に戻ることができ、前のエッチングにおいて達したよりも大きい深さまで別のエッチングを実行することができる。８１０において形成した保護層が、８０６において形成した自由強磁性層の化学的に修飾された周辺部分を保護することができることが認識されるであろう。ある態様では、別のエッチングを実行した後、プロセス中のピンド強磁性層を得るための上に説明したブロック、ブロック８０６が、プロセス中のピンド強磁性層の化学的に損傷した周辺端部領域を修復するために繰り返されてもよい。８１０において形成した保護層が、プロセス中のピンド強磁性層の化学的に損傷した周辺端部領域のこの修復中に、８０６において形成した自由強磁性層の化学的に修飾された周辺部分をさらなる酸化、窒化、および／またはフッ化から保護することができることがやはり認識されるであろう。
【００９４】
図８を参照すると、前に説明したように、プロセス８００の一例の操作では、８０６における変換操作の後、プロセスは８０８へ進むことができ、８０６において形成した化学的に修飾された周辺部分のすべて、またはすべてのうちの満足できる部分、または選択したものを除去するためにトリミングまたはイオンミリングを実行することができる。ＣＭＥ強磁性自由層６８２の化学的に修飾された周辺領域６８２４を除去するための図６Ｃのデバイス６０６上への操作の結果である図６Ｅのデバイス６１０は、８０８におけるトリミングまたはイオンミリングに従って形成され得る一例の構造を示す。
【００９５】
一態様では、上に説明したように８０８においてトリミングまたはイオンミリングを実行した後、プロセス８００内の操作は、８１２において終わらせることができる。別の態様では、上に説明したように、８０８においてトリミングまたはイオンミリングを実行した後、プロセス８００における操作は、８１０に進むことができ、前に説明したような保護コーティングを付けるまたは形成することができ、次いで、８１２においてうまく終わらせることができる。保護コーティング６９４を含む図６Ｅのデバイスである図６Ｆのデバイス６１２は、８０８におけるトリミングまたはイオンミリングに続く８１０における保護層を形成することなどのシーケンスに従って形成され得る一例の構造を示す。
【００９６】
図９は、本開示の１つまたは複数の実施形態が有利に採用され得る例示的なワイアレス通信システム９００を図示する。例示の目的で、図９は、３つの遠隔ユニット９２０、９３０、および９５０ならびに２つの基地局９４０を示す。従来型のワイアレス通信システムには、はるかに多くの遠隔ユニットおよび基地局があり得ることが認識されるであろう。遠隔ユニット９２０、９３０、および９５０は、集積回路または他の半導体デバイス９２５、９３５、および９５５（本明細書において開示したような、オンチップ電圧調節器を含む）を含み、これらは、下記にさらに論じられるような本開示の実施形態の中にある。図９は、基地局９４０から遠隔ユニット９２０、９３０、および９５０への順方向リンク信号９８０、ならびに遠隔ユニット９２０、９３０、および９５０から基地局９４０への逆方向リンク信号９９０を示す。
【００９７】
図９では、遠隔ユニット９２０は、携帯電話として示され、遠隔ユニット９３０は、携帯型コンピュータとして示され、そして遠隔ユニット９５０は、ワイアレスローカルループシステム内の固定位置遠隔ユニットとして示される。たとえば、遠隔ユニット９２０、９３０、および９５０は、携帯電話または通信デバイス、ハンドヘルドパーソナル通信システム（ＰＣＳ）ユニット、パーソナルデジタルアシスタントもしくはパーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）などの携帯型データユニット、ナビゲーションデバイス（ＧＰＳ対応デバイスなど）、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、または他のエンタテイメントユニットのうちのいずれか１つまたは組合せであってもよい。遠隔ユニット９２０、９３０、および９５０は、加えて、検針機器などのいずれかの固定位置データユニット、またはデータもしくはコンピュータ命令を記憶するもしくは検索するいずれかの他のデバイス、またはこれらの任意の組合せであってもよい。図９が遠隔ユニット９２０、９３０、および９５０を図示するけれども、様々な例示的な実施形態は、これらの図示した例示のユニットに限定されないことが理解されるであろう。本開示の実施形態は、メモリならびに試験および特性評価用のオンチップ回路を含む能動集積回路を含む任意のデバイス内に適切に採用され得る。
【００９８】
前述の開示したデバイスおよび機能（図５Ａ〜図５Ｂのデバイス、図６Ａ〜図６Ｆによって示した構造のシーケンス、図７の方法、またはこれらの任意の組合せなど）は、コンピュータ可読有形媒体または他のコンピュータ可読媒体上に記憶されたコンピュータファイル（たとえば、ＲＴＬ、ＧＤＳＩＩ、ＧＥＲＢＥＲ、等）中に設計され、構成され得る。そのようなファイルのいくつかまたはすべては、そのようなファイルに基づいてデバイスを製造する製造ハンドラに提供され得る。得られる製品は、半導体ウェハを含み、これは次いで、半導体ダイへと切断され、半導体チップへとパッケージングされる。半導体チップは、本明細書において上に記述したものなど、電子デバイスにおいて採用され得る。
【００９９】
本明細書において開示した実施形態に関連して説明した方法、シーケンス、および／またはアルゴリズムは、ハードウェア内に直接、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュール内に、または２つの組合せで具体化され得る。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または本技術において知られた記憶媒体のいずれかの他の形態中に存在し得る。例示的な記憶媒体は、プロセッサに結合され、その結果、プロセッサは、記憶媒体から情報を読出し、これに情報を書込むことができる。代替形態では、記憶媒体は、プロセッサに統合されてもよい。
【０１００】
したがって、本発明の実施形態は、実装のための方法を取り込んだコンピュータ可読媒体、たとえば、コンピュータ可読有形媒体を含むことができる。したがって、本発明は、図示した例に限定されず、本明細書において説明した機能を実行するためのすべての手段が、本発明の実施形態に含まれる。
【０１０１】
前述の開示したデバイスおよび機能は、コンピュータ可読媒体上に記憶されたコンピュータファイル（たとえば、ＲＴＬ、ＧＤＳＩＩ、ＧＥＲＢＥＲ、等）中に設計され、構成され得る。そのようなファイルのいくつかまたはすべては、そのようなファイルに基づいてデバイスを製造する製造ハンドラに提供され得る。得られる製品は、半導体ウェハを含み、これは次いで、半導体ダイへと切断され、半導体チップへとパッケージングされる。このチップは、次いで、上に記述したデバイスにおいて採用される。
【０１０２】
前述の開示が本発明の例示の実施形態を示すとは言え、様々な変更および修正が、別記の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲から逸脱せずに本明細書において行われ得ることに留意すべきである。本明細書において説明した本発明の実施形態に従った方法の請求項の機能、ステップおよび／または行為は、いずれかの特定の順番で必ずしも実行される必要がない。さらにその上、本発明の要素が単数形で記述され、特許請求されることがあるけれども、単数形への限定が明確に述べられない限り、複数形が考えられる。
【符号の説明】
【０１０３】
１００  多層磁気トンネル接合（ＭＴＪ）デバイス
１０２  ＭＴＪピラー
１０４  基板
１０６  底部電極
１０８  シード層
１１０  反強磁性（ＡＦ）ピンニング層
１１２  強磁性ピンド層
１１４  トンネルバリア層
１１６  強磁性自由層
１１８  キャッピング層
２００  仮想理想構造
３００  ＭＴＪピラー構造
３６０  損傷した周辺端部強磁性（ＰＥＦＭ）自由層
３６０Ａ  ＰＥＦＭ自由層のスライス
３６０２  主または中央領域
３６０４  化学的に損傷した周辺領域
３８０  損傷したＰＥＦＭピンド層
３８０２  損傷しない主または中央領域
３８０４  化学的に損傷した周辺領域
４００  ＣＭＥ多層ＭＴＪデバイス
４０２  基板
４０４  底部電極
４０６  シード層
４０８  ＡＦピンニング層
４１０  トンネルバリア層
４１２  キャッピング層
４６０  化学的に修飾された端部（ＣＭＥ）強磁性ピンド層
４６０２  主領域
４６０４  化学的に修飾された周辺領域
４６２  ＣＭＥ強磁性自由層
４６２２  主領域
４６２４  化学的に修飾された周辺部分
５００  ＣＭＥ多層ＭＴＪデバイス
５０２  保護層
６０２  ＭＴＪ多層開始構造
６０４  プロセス中の構造
６０６  デバイス
６０８  デバイス
６１０  デバイス
６１２  デバイス
６２２  基板
６２４  底部電極
６２６  シード層
６２８  ＡＦピンニング層
６３０  強磁性ピンド層
６３２  トンネルバリア層
６３４  強磁性自由層
６３６  キャッピング層
６５０  プロセス中のＭＴＪピラー
６６０  損傷したＰＥＦＭピンド層
６６０２  主領域
６６０４  化学的に損傷した周辺領域
６６２  損傷したＰＥＦＭ自由層
６６２２  主領域
６６２４  化学的に損傷した周辺領域
６８０  ＣＭＥ強磁性ピンド層
６８０２  主強磁性領域
６８０４  化学的に修飾された周辺部分
６８２  ＣＭＥ強磁性自由層
６８２２  主領域
６８２４  化学的に修飾された周辺部分
６９０  保護層
６９２  損傷しない強磁性自由層
６９４  保護層
７０２  ＭＴＪ多層開始構造
７０４  プロセス中の構造
７０６  デバイス
７０８  プロセス中のデバイス
７１０  プロセス中の構造
７１２  構造
７６０  保護層
７６２２  化学的に損傷した周辺端部領域
７６２４  強磁性主領域
７６４  化学的に修飾された周辺部分
７６６  別の保護層
８００  プロセス
９００  ワイアレス通信システム
９２０  遠隔ユニット
９２５  半導体デバイス
９３０  遠隔ユニット
９３５  半導体デバイス
９４０  基地局
９５０  遠隔ユニット
９５５  半導体デバイス
９８０  順方向リンク信号
９９０  逆方向リンク信号
【図１】
2016505220.tif 000003
【図２】
2016505220.tif 000004
【図３Ａ】
2016505220.tif 000005
【図３Ｂ】
2016505220.tif 000006
【図４Ａ】
2016505220.tif 000007
【図４Ｂ】
2016505220.tif 000008
【図５Ａ】
2016505220.tif 000009
【図５Ｂ】
2016505220.tif 000010
【図６Ａ】
2016505220.tif 000011
【図６Ｂ】
2016505220.tif 000012
【図６Ｃ】
2016505220.tif 000013
【図６Ｄ】
2016505220.tif 000014
【図６Ｅ】
2016505220.tif 000015
【図６Ｆ】
2016505220.tif 000016
【図７Ａ】
2016505220.tif 000017
【図７Ｂ】
2016505220.tif 000018
【図７Ｃ】
2016505220.tif 000019
【図７Ｄ】
2016505220.tif 000020
【図７Ｅ】
2016505220.tif 000021
【図７Ｆ】
2016505220.tif 000022
【図８】
2016505220.tif 000023
【図９】
2016505220.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月25日(2014.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気トンネル接合層を形成するための方法であって、
化学的に損傷した周辺領域によって取り囲まれた強磁性主領域を有するプロセス中の強磁性層を形成するステップであり、前記化学的に損傷した周辺領域が弱強磁性である、形成するステップと、
前記磁気トンネル接合層を形成するために前記化学的に損傷した周辺領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換するステップであり、前記化学的に修飾された周辺部分が非強磁性である、変換するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記化学的に損傷した周辺領域の少なくとも一部分を前記化学的に修飾された周辺部分へと変換するステップが、酸化、窒化、もしくはフッ化、またはこれらの任意の組合せを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記磁気トンネル接合層についての目標有効面積を特定するまたは設けるステップをさらに含み、前記プロセス中の強磁性層が、前記目標有効面積よりも大きい面積寸法を有し、前記変換するステップが、強磁性主領域を有するように前記磁気トンネル接合層を形成するサブステップを含み、前記強磁性主領域が、前記目標有効面積にほぼ等しい面積を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プロセス中の強磁性層が、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ、もしくはＢのうちのいずれか、またはそれらの任意の組合せもしくは部分組合せを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記化学的に修飾された周辺部分が、少なくとも１種の強磁性元素を含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１種の強磁性元素が、鉄、ニッケルまたはコバルトである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記化学的に修飾された周辺部分が、ＦｅＯｘ、ＣｏＯｘ、ＣｏＦｅＯｘ、ＢＯｘ、ＦｅＮｘ、ＣｏＮｘ、ＣｏＦｅＮｘ、ＢＮｘ、ＦｅＦｘ、ＣｏＦｘ、ＣｏＦｅＦｘ、および／もしくはＢＦｘ、もしくはこれらの任意の組合せのうちのいずれか、またはそれらの任意の組合せもしくは部分組合せを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記化学的に修飾された周辺部分の少なくとも一部分を除去するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記除去するステップが、イオンミリング、エッチング、またはイオンミリングとエッチングとの組合せを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記化学的に修飾された周辺部分を取り囲むように保護層を形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記保護層が、酸化物層、窒化物層、または酸化物層と窒化物層との組合せである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記保護層が、ＡｌＯｘを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記プロセス中の強磁性層が、プロセス中の強磁性自由層である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記プロセス中の強磁性層が、プロセス中の強磁性ピンド層である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記プロセス中の強磁性層が、第１のプロセス中の面積寸法を有する第１のプロセス中の強磁性層であり、前記化学的に損傷した周辺領域が、第１の化学的に損傷した周辺領域であり、
プロセス中の強磁性層を形成する前記ステップが、
前記第１のプロセス中の強磁性層と、
第２のプロセス中の強磁性層と、
前記第１のプロセス中の強磁性層と前記第２のプロセス中の強磁性層との間のトンネルバリア層と
を有するピラーを形成するステップを含み、
前記第２のプロセス中の強磁性層が、前記第１のプロセス中の面積寸法よりも大きい第２のプロセス中の面積寸法を有し、
前記第２のプロセス中の強磁性層が、第２の化学的に損傷した周辺領域を有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のプロセス中の強磁性層が、プロセス中の強磁性自由層である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２のプロセス中の強磁性層が、プロセス中の強磁性ピンド層である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
磁気トンネル接合デバイスを製造するための方法であって、
基板、前記基板の上方のピンド強磁性層、前記ピンド強磁性層の上方のトンネルバリア層、および前記トンネルバリア層の上方の強磁性自由層を含む多層構造を用意するステップと、
ピラーを形成するために前記多層構造をエッチングするステップであり、前記ピラーが前記強磁性自由層の一部分を有するプロセス中の強磁性層を含み、前記プロセス中の強磁性層が強磁性主領域および前記強磁性主領域を取り囲む化学的に損傷した周辺領域を含み、前記化学的に損傷した周辺領域が弱強磁性である、エッチングするステップと、
前記化学的に損傷した周辺領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換するステップであり、前記化学的に修飾された周辺部分が強磁性を失う、変換するステップと
を含む方法。
【請求項１９】
前記化学的に修飾された周辺部分を取り囲むように保護層を形成するステップと、
別のプロセス中の強磁性層を含むように前記ピラーをさらに形成する別のエッチングを行うステップであり、前記別のプロセス中の強磁性層が前記ピンド強磁性層の一部分を有する、別のエッチングを行うステップと
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記保護層が、酸化物層、窒化物層、または酸化物層と窒化物層との組合せである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記別のプロセス中の強磁性層が、別の強磁性主領域および前記別の強磁性主領域を取り囲む別の化学的に損傷した周辺領域を含む前記強磁性ピンド層であり、前記別の化学的に損傷した周辺領域が、弱強磁性であり、前記方法は、
前記別の化学的に損傷した周辺領域の少なくとも一部分を別の化学的に修飾された周辺部分へと変換するステップであり、前記別の化学的に修飾された周辺部分が強磁性を失う、変換するステップ
をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記別の化学的に修飾された周辺部分を取り囲むように保護層を形成するステップ
をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記強磁性自由層が、前記多層構造内の第１の深さのところに設置され、前記ピンド強磁性層が、前記第１の深さよりも大きい第２の深さのところに設置され、前記エッチングが第１のエッチングであり、前記第１のエッチングが、前記第１の深さよりも大きくかつ前記第２の深さより小さい深さまでであり、前記方法は、
前記化学的に修飾された周辺部分を取り囲むように保護層を形成するステップと、
第２のプロセス中の強磁性層を含むように前記ピラーをさらに形成するために前記第２の深さよりも大きい深さまで第２のエッチングを行うステップであり、前記第２のプロセス中の強磁性層が前記ピンド強磁性層の一部分を有する、第２のエッチングを行うステップと
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記保護層が、酸化物層、窒化物層、または酸化物層と窒化物層との組合せである、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２のプロセス中の強磁性層が、第２の強磁性主領域および前記第２の強磁性主領域を取り囲む第２の化学的に損傷した周辺領域を有するプロセス中のピンド強磁性層であり、前記第２の化学的に損傷した周辺領域が、弱強磁性であり、前記方法は、
前記第２の化学的に損傷した領域の少なくとも一部分を第２の化学的に修飾された周辺部分へと変換するステップであり、前記第２の化学的に修飾された周辺部分が強磁性を失う、変換するステップ
をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記第２の化学的に修飾された周辺部分を取り囲むように別の保護層を形成するステップ
をさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
磁気トンネル接合（ＭＴＪ）層を形成するための装置であって、
目標ＭＴＪ面積よりも大きいプロセス中の面積寸法を有するプロセス中の強磁性層を形成するための手段であり、前記形成することが、前記プロセス中の強磁性層の周辺部のところに化学的に損傷した領域を形成することを含む、形成するための手段と、
前記化学的に損傷した領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換するための手段であり、前記化学的に修飾された周辺部分が強磁性を失う、変換するための手段と
を備える装置。
【請求項２８】
前記プロセス中の強磁性層が、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ、またはＣｏＦｅＢとＣｏＦｅとの組合せを含む、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
さらなる処理からの損傷に対して前記化学的に修飾された周辺部分を保護するための手段をさらに備える、請求項２７に記載の装置。
【請求項３０】
前記化学的に修飾された周辺部分が、少なくとも１種の強磁性元素を含有する、請求項２７に記載の装置。
【請求項３１】
前記変換するための手段が、ＦｅＯｘ、ＣｏＯｘ、ＣｏＦｅＯｘ、ＢＯｘ、ＦｅＮｘ、ＣｏＮｘ、ＣｏＦｅＮｘ、ＢＮｘ、ＦｅＦｘ、ＣｏＦｘ、ＣｏＦｅＦｘ、および／またはＢＦｘのうちのいずれか、またはそれらの任意の組合せもしくは部分組合せを含むように前記化学的に修飾された周辺部分を形成するように構成される、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
所与の面積寸法を有する強磁性層を有する磁気トンネル接合（ＭＴＪ）デバイスを製造するための装置であって、
前記所与の面積寸法よりも大きいプロセス中の面積寸法を有するプロセス中の磁性層を含むピラーを形成するための手段であり、前記形成することが、前記プロセス中の磁性層の周辺部のところに化学的に損傷した領域を形成することを含む、形成するための手段と、
前記化学的に損傷した領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換するための手段であり、前記化学的に修飾された周辺部分が強磁性を失う、変換するための手段と
を備える装置。
【請求項３３】
基板と、
前記基板の上方のピンド強磁性層と、
前記ピンド強磁性層の上方のトンネルバリア層と、
前記トンネルバリア層の上方の強磁性自由層と
を備え、
前記ピンド強磁性層または前記強磁性自由層のうちの少なくとも一方が、強磁性を失った化学的に修飾された周辺領域によって取り囲まれた強磁性主領域を有する、
磁気トンネル接合デバイス。
【請求項３４】
前記磁気トンネル接合デバイスが、少なくとも１つの半導体ダイに集積される、請求項３３に記載の磁気トンネル接合デバイス。
【請求項３５】
前記磁気トンネル接合デバイスが中に集積される、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンタテイメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、固定位置データユニット、およびコンピュータから構成される群から選択されるデバイスをさらに備える、請求項３３に記載の磁気トンネル接合デバイス。
【請求項３６】
プロセッサ装置によって実行されたときに、前記プロセッサ装置に、磁気トンネル接合層を形成するための方法を実行する操作を実行させる命令を含むコンピュータ可読媒体であって、前記プロセッサ装置に、
化学的に損傷した周辺領域によって取り囲まれた強磁性主領域を有するプロセス中の強磁性層を形成させる命令であり、前記化学的に損傷した周辺領域が弱強磁性である、形成させる命令と、
前記磁気トンネル接合層を形成するために前記化学的に損傷した周辺端部領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換させる命令であり、前記化学的に修飾された周辺部分が非強磁性である、変換させる命令と
を含む、コンピュータ可読媒体。
【請求項３７】
プロセッサ装置によって実行されたときに、前記プロセッサ装置に、磁気トンネル接合デバイスを製造するための方法を実行する操作を実行させる命令を含むコンピュータ可読媒体であって、前記プロセッサ装置に、
ピラーを形成するために、基板、前記基板の上方のピンド強磁性層、前記ピンド強磁性層の上方のトンネルバリア層、および前記トンネルバリア層の上方の強磁性自由層を有する多層構造をエッチングさせる命令を含み、
前記ピラーが、前記強磁性自由層の一部分を有するプロセス中の強磁性層を含み、前記プロセス中の強磁性層が、強磁性主領域および前記強磁性主領域を取り囲む化学的に損傷した周辺領域を含み、前記化学的に損傷した周辺領域が弱強磁性であり、
前記命令が、前記プロセッサ装置に、前記化学的に損傷した周辺領域の少なくとも一部分を化学的に修飾された周辺部分へと変換させる命令であり、前記化学的に修飾された周辺部分が強磁性を失う、変換させる命令をさらに含む、
コンピュータ可読媒体。
【請求項３８】
前記プロセッサ装置に、
前記化学的に修飾された周辺部分を取り囲むように保護層を形成させる命令と、
別のプロセス中の強磁性層を含むように前記ピラーをさらに形成するために別のエッチングを実行させる命令であって、前記別のプロセス中の強磁性層が前記ピンド強磁性層の一部分を有する、別のエッチングを実行させる命令と
をさらに含む、請求項３７に記載のコンピュータ可読媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
ある態様では、中間ステップまたはプロセス中の強磁性層は、強磁性元素、たとえばコバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ホウ素（Ｂ）、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ、および／もしくはＮｉＦｅ、またはこれらの任意の組合せもしくは部分組合せを含むことができる。この態様に従えば、化学的に修飾された周辺領域は、酸化プロセスに付け加えて、ＦｅＯｘ、ＣｏＯｘ、ＣｏＦｅＯｘ、ＮｉＦｅＯｘ、および／またはＢＯｘの中から１つまたは複数を含むことができる。同じように、窒化プロセスに付け加えてある態様では、周辺の化学的に修飾された部分は、ＦｅＮｘ、ＣｏＮｘ、ＣｏＦｅＮｘ、ＮｉＦｅＮｘ、および／またはＢＮｘの中から１つまたは複数を含むことができる。フッ化プロセスに付け加えてある態様では、化学的に修飾された周辺領域は、ＣｏＦｘ、ＦｅＦｘ、ＮｉＦｅＦｘ、ＢＦｘおよび／またはＣｏＦｅＦｘのうちの１つまたは複数を含むことができる。酸化、窒化、およびフッ化の中からの２つの組合せまたは部分組合せを採用する態様は、上に特定した化学的化合物の組合せを含むことができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７Ｆ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７Ｆ】
2016505220.tif 000025
【国際調査報告】
2016505220.tif 000026
2016505220.tif 000027