专利名称：包含水平及垂直部分的镶嵌型磁性隧道结结构及其形成方法
技术领域：
本发明大体来说涉及一种磁性隧道结(MTJ)结构。
背景技术：
一般来说，便携型计算装置及无线通信装置的普遍采用增加了对高密度且低功率的非易失性存储器的需求。由于加工技术已改进，所以可以制造基于磁性隧道结(MTJ)装置的磁阻式随机存取存储器(MRAM)。传统的自旋力矩隧道(STT)结装置通常形成为扁平堆叠结构。这些装置通常具有二维磁性隧道结(MTJ)单元，所述MTJ单元具有单一磁畴。MTJ单元通常包括底部电极、由反铁磁性材料形成的参考层、携载由所述参考层固定或钉扎的磁矩的固定或钉扎层、隧道势垒层(即，隧穿氧化物层)、自由层(即，携载具有可变定向的 磁矩的铁磁性层)、罩盖层及顶部电极。所述自由层的磁矩相对于所述固定层所携载的固定磁矩的方向的方向决定所述MTJ单元所表示的数据值。通常，通过沉积多个材料层，通过将图案界定到所述层上及通过根据所述图案选择性地移除所述层的若干部分而形成磁性隧道结(MTJ)单元。常规STT MTJ单元为磁矩共平面型，且经形成以维持大于I的长度对宽度的纵横比，以便维持磁各向同性效应。按照惯例，通过控制MTJ图案的准确度及通过执行MTJ光及蚀刻工艺来维持MTJ单元的纵横比。在一特定例子中，可使用硬掩模准确地转印且界定MTJ图案。然而，MTJ单元结构可能经受腐蚀，腐蚀可能导致不合意的倾斜、转角修圆及不合意的膜损耗。此损坏可能影响MTJ结构的接触电阻且甚至可能暴露或损坏MTJ结。
发明内容
在一特定说明性实施例中，揭示一种制造半导体装置的方法。所述方法包括在装置衬底上形成金属层。所述方法进一步包括形成与所述金属层接触的通孔及在所述通孔上方添加电介质层。所述方法还包括蚀刻所述电介质层的一部分以形成沟槽区域。所述方法进一步包括将垂直磁性隧道结(MTJ)结构沉积到所述沟槽区域中。在另一特定实施例中，揭示一种半导体装置，其包括安置于所述半导体装置的沟槽区内的垂直磁性隧道结(MTJ)结构。由至少一些所揭示的实施例提供的一个特定优势为，通过使用沟槽在不对所述垂直MTJ结构进行光/蚀刻的情况下界定所述垂直MTJ结构的尺寸，可减少氧化、腐蚀及转角修圆。所述沟槽可形成于氧化物基底衬底中，相比于垂直MTJ金属膜，更容易对所述氧化物基底衬底进行光蚀刻。另外，相比于金属层，更容易精确地对所述氧化物基底衬底进行光蚀亥IJ。可使用反向沟槽光蚀刻工艺及化学机械平坦化(CMP)工艺来移除过量材料，而不会引入可能影响所述垂直MTJ结构的性能的腐蚀、转角修圆或其它问题。提供另一特定优势，其在于用于形成垂直MTJ结构的工艺窗得以改进(S卩，放大)，且垂直MTJ工艺及所得垂直MTJ结构的总的可靠性也得以改进。
在审阅完整的申请案之后，本发明的其它方面、优势及特征将变得显而易见，完整的申请案包括以下章节[
]、[具体实施方式
]及[权利要求书]。
图I为展示装置中的沟槽的形成及描绘安置于所述沟槽内的垂直磁性隧道结(MTJ)的代表性实施例的横截面图；图2为包括垂直磁性隧道结(MTJ)单元的电路装置的特定说明性实施例的俯视图，所述MTJ单元具有大体上为矩形的形状；图3为沿着图2中的线3-3截取的图2的电路装置的横截面图；
图4为包括垂直磁性隧道结(MTJ)的电路装置的第二特定说明性实施例的俯视图，所述MTJ具有大体上为椭圆形的形状；图5为包括垂直磁性隧道结(MTJ)的电路装置的第三特定说明性实施例的俯视图；图6为沿着图5中的线6-6截取的图5的电路装置的横截面图；图7为包括衬底的存储器装置的特定说明性实施例的俯视图，所述衬底具有用以存储多个位的垂直磁性隧道结单元；图8为沿着图7中的线8-8截取的图7的电路装置的横截面图；图9为沿着图7中的线9-9截取的图7的电路装置的横截面图；图10为包括衬底的存储器装置的另一特定说明性实施例的俯视图，所述衬底具有适于存储多个位的垂直磁性隧道结(MTJ)；图11为沿着图10中的线11-11截取的图10的存储器装置的横截面图；图12为沿着图10中的线12-12截取的图10的存储器装置的横截面图；图13为在沉积罩盖膜层之后及在通孔光/蚀刻、光致抗蚀剂剥除、通孔填充及通孔化学机械平坦化(CMP)工艺之后的电路衬底的横截面图；图14为图13的电路衬底的横截面图，其说明在金属间电介质层(IMD)沉积、罩盖膜沉积、沟槽光/蚀刻工艺、底部电极沉积、磁性隧道结(MTJ)膜沉积、顶部电极沉积及反向光/蚀刻处理之后的多个沟槽及多个垂直MTJ结构；图15为在反向光致抗蚀剂剥除及停止于罩盖膜层处的MTJ CMP处理之后的图14的电路衬底的横截面图；图16为在旋涂光致抗蚀剂之后及在进行光蚀刻以移除垂直MTJ堆叠的侧壁从而提供工艺开口之后沿着图15中的线16-16截取的图15的电路衬底的横截面图；图17为在用MD氧化物材料填充所述工艺开口及停止于罩盖层处的CMP工艺之后的图16的电路衬底的横截面图；图18为在沉积第一 MD层、通孔处理及顶部线迹线的金属膜沉积及图案化之后的沿着图17中的线18-18截取的图17的电路衬底的横截面图；图19为一种形成垂直磁性隧道结(MTJ)单元的方法的特定说明性实施例的流程图；图20至21说明一种形成垂直磁性隧道结(MTJ)单元的方法的第二特定说明性实施例的流程图22为包括具有多个垂直MTJ单元的存储器装置的代表性无线通信装置的框图；及图23为一种用以制造包括垂直MTJ单元的电子装置的制造工艺的特定说明性实施例的数据流程图。
具体实施例方式图I为展示装置中的沟槽的形成及安置于所述沟槽内的垂直磁性隧道结(MTJ)单元的代表性实施例的横截面图。参看图1，说明在处理的第一阶段192、第二阶段194及第三阶段196之后的电路衬底的特定实施例的横截面图。电路衬底100包括装置衬底105、第一金属间电介质层(MD) 101、线迹线103及安置于第一金属间电介质层(MD) 101上的第二金属间电介质层(MD) 102。在特定实施例中，可通过在第二 MD 102上旋涂光致抗蚀剂而涂覆光致抗蚀剂层。可应用光蚀刻工艺在第二金属间电介质层102中界定沟槽图案。在蚀刻之后剥除光致抗蚀剂层以暴露穿过第二金属间电介质层102的开口或通孔(via)。将导电材料或通孔填充材料108沉积到所述开口中，且可执行例如CMP工艺的平坦化工艺来使 所述电路衬底100平坦化。(例如)通过执行沟槽光蚀刻与清洁工艺而在第二金属间电介质层102内界定沟槽114。在第一阶段192之后，将垂直磁性隧道结(MTJ)单元150沉积于沟槽114内。所述垂直MTJ单元150包括耦合到底部通孔填充材料108的底部电极176、耦合到底部电极176的垂直MTJ堆叠152及耦合到垂直MTJ堆叠152的顶部电极170。可将光致抗蚀剂层图案化于顶部电极170上。对光致抗蚀剂层、顶部电极170、垂直MTJ堆叠152及底部电极176应用反向MTJ光蚀刻工艺以移除不在沟槽114内或上方的过量材料。在此特定实例中，所述沟槽114经界定以具有沟槽深度(d)。底部电极176的厚度经界定以具有相对垂直MTJ单元深度(C)。在一特定实例中，垂直MTJ单元深度(c)大致等于沟槽深度(d)减去底部电极176的厚度。一般来说，通过在沟槽114内制造垂直MTJ单元150，沟槽114的尺寸界定垂直MTJ单元150的尺寸。另外，因为沟槽114界定垂直MTJ单元150的尺寸，所以可在不对垂直MTJ单元150执行关键且昂贵的光蚀刻工艺的情况下形成垂直MTJ单元150，借此减少关于垂直MTJ单元150的氧化、转角修圆及其它腐蚀相关问题。在特定实施例中，垂直MTJ单元150包括垂直MTJ堆叠152，所述垂直MTJ堆叠152包括自由层154、隧道势垒层156及钉扎层158。垂直MTJ堆叠152的自由层154经由罩盖层180耦合到顶部电极170。在此实例中，垂直MTJ堆叠152的钉扎层158经由参考层178耦合到底部电极176。在特定实施例中，参考层178可包含钼。参考层178及钉扎层158具有在相同方向上定向的相应磁畴107及109。自由层154包括可经由写入电流(未图示)编程的磁畴111。在此特定视图中，磁畴107、109及111是垂直地定向。在其它实施例中，可包括额外层，例如一个或一个以上晶种层；缓冲层；杂散场平衡层；连接层；性能增强层，例如合成钉扎层、合成自由(SyF)层或双自旋过滤器(DSF);或其任何组合。在特定实施例中，垂直MTJ单元150可包含铁/钼。在另一特定实施例中，垂直MTJ单元可包含钴/钼。在又一特定实施例中，垂直MTJ单元可包含钴/镍。在底部电极176、垂直MTJ堆叠152及顶部电极170形成于沟槽114内之后，在第三阶段196中，应用化学机械平坦化(CMP)工艺以形成大体上平坦的表面112。可沉积第三罩盖层及第四金属间电介质层。应用光蚀刻工艺以界定通孔160。用导电材料填充所述通孔160，且可应用例如通孔化学机械平坦化工艺的平坦化工艺。在特定实施例中，垂直MTJ堆叠可采取沟槽114的形式。举例来说，在图2中所描绘的特定实施例中，垂直MTJ堆叠可具有大体上为矩形的形状且沟槽区可具有大体上为矩形的形状。在图3中所描绘的另一特定实施例中，垂直MTJ堆叠可具有大体上为U形的横截面且沟槽区可具有大体上为U形的横截面。在如图8中所描绘的又一特定实施例中，垂直MTJ堆叠可具有大体上为L形的横截面且沟槽区可具有大体上为L形的横截面。在如图4中所描绘的又一特定实施例中，沟槽的至少一个部分可具有大体上弯曲的形状。在特定实施例中，可在不蚀刻MTJ堆叠的情况下通过沟槽来界定垂直MTJ堆叠的形状。与共平面STT MTJ相比，形成于沟槽内的垂直STT MTJ可提供益处。举例来说，共平面STT MTJ具有较高阻尼因子，其导致较高切换电流。MTJ切换电流还与MTJ的能量势 鱼及矫顽场(coercivity field)相关,此情形限制MTJ位单元切换电流的减小。结果，也限制共平面MRAM位单元大小的减小。然而，对垂直STT MTJ来说，能量势垒切换电流大体上与矫顽场无关，且阻尼也得以减小。因而，可缩放能量势垒切换电流而不考虑矫顽场。与共平面STT MTJ相比，垂直STT MTJ的形状纵横比及各向同性需求也得以减小。结果，MRAM位单元大小可得以减小。可通过在沟槽内形成垂直MTJ而减少或避免例如归因于腐蚀或转角修圆的可能会限制垂直MTJ缩放的有害性能效应。图2为包括垂直磁性隧道结(MTJ)单元204的电路装置200的特定说明性实施例的俯视图，MTJ单元204具有大体上为矩形的形状。电路装置200包括具有垂直MTJ单元204的衬底202。垂直MTJ单元204包括底部电极206、垂直MTJ堆叠208、中心电极210及通孔212。垂直MTJ单元204具有第一侧壁214、第二侧壁216、第三侧壁218及第四侧壁220。第二侧壁216包括用以表示第一数据值的第二磁畴222，且第四侧壁220包括用以表示第二数据值的第四磁畴224。底壁(未图示)可包括用以表示另一数据值的底部磁畴346 (参见图3)。取决于特定实施方案，第一侧壁214及第三侧壁218也可携载磁畴。垂直MTJ单元204具有长度(a)及宽度(b)。长度(a)对应于第二侧壁216及第四侧壁220的长度。宽度(b)对应于第一侧壁214及第三侧壁218的长度。在此特定实例中，垂直MTJ单元204的长度(a)大于宽度(b)。或者，垂直MTJ单元204的长度(a)可等于宽度(b)。图3为沿着图2中的线3-3截取的图2的电路装置200的横截面图300。视图300包括以横截面来展示的衬底202，其包括垂直MTJ单元204、通孔212、顶部电极210、垂直MTJ堆叠208及底部电极206。衬底202包括第一金属间电介质层332、第一罩盖层334、第二金属间电介质层336、第二罩盖层338、第三罩盖层340及第三金属间电介质层342。在第二罩盖层338及第二金属间电介质层336中形成沟槽以收纳底部电极206、垂直MTJ堆叠208及顶部电极210。所述沟槽具有沟槽深度(d)，且垂直MTJ堆叠208具有深度(c)，深度(c)大致等于沟槽深度(d)减去底部电极206的厚度。底部通孔344延伸穿过第一罩盖层334及第一金属间电介质层332且稱合到底部电极206。通孔212从衬底202的表面330延伸穿过第三金属间电介质层342及第三罩盖层340且耦合到顶部电极210。表面330可为大体上平坦的表面。
图4为包括垂直磁性隧道结(MTJ)单元404的电路装置400的第二特定说明性实施例的俯视图，MTJ单元404具有大体上椭圆形的形状。或者，所述垂直MTJ单元可具有圆形形状。电路装置400包括具有垂直MTJ单元404的衬底402。垂直MTJ单元404包括底部电极406、垂直MTJ堆叠408、顶部电极410及通孔412，通孔412从一表面(例如在图3中所说明的表面330)延伸到顶部电极410。垂直MTJ单元404包括分别适于携载独立磁畴422及424的第一侧壁416及第二侧壁418。独立磁畴422及424中的每一者的相应定向可表示相应数据值。另外，垂直MTJ单元404可包括适于携载可表示另一数据值的另一独立磁畴(例如图3的底部磁畴346)的底壁。垂直MTJ单元404包括长度(a)及宽度(b)，其中长度(a)大于宽度(b)。或者，长度(a)可等于宽度(b)。在特定实施例中，图3的横截面图也可表示沿着图4中的线3-3截取的横截面。在此实例中，如图3中所说明，可将垂直MTJ单元404形成于具有深度⑷的沟槽内以使得垂直MTJ单元404具有深度(C)。在此特定实例中，可形成垂直MTJ单元404以使得长度(a)大于宽度(b)且宽度(b)大于沟槽深度⑷或垂直MTJ单元深度(C)。或者，如图5及6中所说明，可形成垂直MTJ单元404以使得MJT单元404具有大于垂直MTJ 单元深度(c)的沟槽深度(d)，而深度(c)又大于长度(a)。图5为包括垂直磁性隧道结(MTJ)单元504的电路装置500的第三特定说明性实施例的俯视图。电路装置500包括具有垂直MTJ单元504的衬底502。垂直MTJ单元504包括底部电极506、垂直MTJ堆叠508、中心电极510及通孔512。垂直MTJ单元504具有第一侧壁514、第二侧壁516、第三侧壁518及第四侧壁520。第二侧壁516包括适于表示第一数据值的第二磁畴522，且第四侧壁520包括适于表示第二数据值的第四磁畴524。如图6中所描绘，底壁670可包括底部磁畴672。取决于特定实施方案，第一侧壁514及第三侧壁518也可携载磁畴。垂直MTJ单元504具有长度(a)及宽度(b)。长度(a)对应于第二侧壁516及第四侧壁520的长度。宽度(b)对应于第一侧壁514及第三侧壁518的长度。在此特定实例中，垂直MTJ单元504的长度(a)大于宽度(b)。或者，垂直MTJ单元504的长度(a)可等于宽度(b)。图6为沿着图5中的线6-6截取的图5的电路装置的横截面图。视图600包括以横截面来展示的衬底502，其包括垂直MTJ单元504、通孔512、顶部电极510、垂直MTJ堆叠508及底部电极506。衬底502包括第一金属间电介质层632、第一罩盖层634、第二金属间电介质层636、第二罩盖层638、第三罩盖层640及第三金属间电介质层642。在第二罩盖层638及第二金属间电介质层636中形成沟槽以收纳底部电极506、垂直MTJ堆叠508及顶部电极510。所述沟槽具有沟槽深度(d)，且垂直MTJ堆叠508具有深度(c)，深度(c)大致等于沟槽深度(d)减去底部电极506的厚度。底部通孔644从底表面690延伸穿过第一罩盖层634及第一金属间电介质层632且稱合到底部电极506。通孔512从衬底502的顶表面680延伸穿过第三金属间电介质层642及第三罩盖层640且f禹合到顶部电极510。顶表面680可为大体上平坦的表面。在特定实施例中，沟槽深度⑷大于垂直MTJ单元深度(C)，沟槽深度⑷及垂直MTJ单元深度(c)均大于垂直MTJ单元504的长度(a)。在此特定实例中，磁畴522及524在大体上平行于衬底502的顶表面680且垂直于侧壁而定向的方向上延伸(即，而不是在侧壁的深度(d)方向上垂直地延伸)。 图7为包括衬底702的存储器装置700的特定说明性实施例的俯视图，所述衬底702具有可适于存储多个数据位的垂直磁性隧道结(MTJ)单元704。垂直磁性隧道结(MTJ)单元704包括底部电极706、垂直MTJ堆叠708及中心电极710。垂直MTJ单元704具有长度(a)及宽度(b)，其中长度(a)大于或等于宽度(b)。衬底702包括耦合到中心电极710的顶部通孔736且包括耦合到底部电极706的底部通孔732。衬底702还包括耦合到顶部通孔736的第一线迹线734及耦合到底部通孔732的第二线迹线730。衬底702包括工艺开口 738。工艺开口 738为用以移除MTJ的一个侧壁的任选的步骤。垂直MTJ堆叠708包括钉扎(固定)磁性层，其携载具有固定定向的固定磁畴；隧道势垒层；及自由磁性层，其具有可经由写入电流来改变或编程的磁畴。垂直MTJ堆叠708还可包括用以钉住固定磁性层的参考层。在特定实施例中，垂直MTJ堆叠708的固定磁性层可包括一个或一个以上层。另外，垂直MTJ堆叠708可包括其它层。垂直MTJ单元704包括用以携载第一磁畴722的第一侧壁712、用以携载第二磁畴724的第二侧壁714及用以携载第三磁畴726的第三侧壁716。垂直MTJ单元704还包括用以携载第四磁畴872 (参见 图8)的底壁870。第一磁畴722、第二磁畴724、第三磁畴726及第四磁畴872是独立的。在特定实施例中，第一磁畴722、第二磁畴724、第三磁畴726及第四磁畴872经配置以表示相应数据值。一般来说，磁畴722、724、726及872的定向由所存储的数据值决定。举例来说，“O”值可由第一定向表示，而“I”值可由第二定向表示。图8为沿着图7中的线8-8截取的图7的电路装置700的横截面图800。图800包括衬底702,衬底702具有第一金属间电介质层850、第二金属间电介质层852、第一罩盖层854、第三金属间电介质层856、第二罩盖层858、第三罩盖层860、第四金属间电介质层862及第五金属间电介质层864。衬底702具有第一表面880及第二表面890。衬底702还包括垂直MTJ结构704，垂直MTJ结构704包括垂直MTJ堆叠708。底部电极706、垂直MTJ堆叠708及顶部电极710安置于衬底702中的一沟槽内。所述沟槽具有深度(d)。衬底702包括安置于第二表面890处的第二线迹线730。第二线迹线730耦合到底部通孔732，底部通孔732从第二线迹线730延伸到底部电极706的一部分。衬底702还包括安置于第一表面880处的第一线迹线734。第一线迹线734耦合到顶部通孔736，顶部通孔736从第一线迹线734延伸到中心电极710。中心电极710耦合到垂直MTJ堆叠708。衬底702还包括工艺开口 738，工艺开口 738可通过以下操作形成选择性地移除垂直MTJ结构704的一部分，及将金属间电介质材料沉积于工艺开口 738内，后续接着化学机械平坦化(CMP)工艺。在特定实施例中，垂直MTJ堆叠708包括携载第二磁畴724的第二侧壁714。第二磁畴724可适于表示第二数据值。垂直MTJ堆叠708还包括具有底部磁畴872的底壁870，底部磁畴872可适于表示第四数据值。在特定实例中，可通过将电压施加到第一线迹线734及通过将第二线迹线730处的电流与参考电流比较而从垂直MTJ堆叠708读取数据值。或者，可通过将写入电流施加到第一线迹线734及第二线迹线730中的一者而将数据值写入到垂直MTJ堆叠708。在特定实施例中，图7中所说明的垂直MTJ堆叠708的长度(a)及宽度(b)大于沟槽深度(d)，且由第二侧壁714携载的磁畴724在大体上平行于衬底702的第一表面880且水平地定向的方向上延伸(即，在侧壁的长度(a)方向上，而不是在侧壁的深度(d)方向上垂直地延伸)。图9为沿着图7中的线9-9截取的图7的电路装置700的横截面图900。图900包括衬底702,衬底702具有第一金属间电介质层850、第二金属间电介质层852、第一罩盖层854、第三金属间电介质层856、第二罩盖层858、第三罩盖层860、第四金属间电介质层862及第五金属间电介质层864。衬底702具有第一表面880及第二表面890。衬底702包括垂直MTJ结构704，垂直MTJ结构704具有底部电极706、垂直MTJ堆叠708及中心电极710。衬底702包括安置于且图案化于第一表面880处的第一线迹线734。第一线迹线734耦合到顶部通孔736，顶部通孔736从第一线迹线734延伸到中心电极710。衬底702还包括第二表面890处的第二线迹线730。第二线迹线730耦合到底部通孔732，底部通孔732从第二线迹线730延伸到底部电极706的一部分。垂直MTJ堆叠708包括用以携载第一磁畴726的第一侧壁716、用以携载第三磁畴722的第三侧壁712及用以携载底部磁畴872的底壁870。在此特定视图中，磁畴726及722是水平地定向(例如，在侧壁的长度(a)方向上，而不是在侧壁的深度(d)方向上垂直地定向)，且底部磁畴872垂直地定向(例如，在侧壁的深度(d)方向上，而不是在侧壁的长度(a)方向上水平地定向)。
在特定实施例中，垂直MTJ堆叠708可适于存储最多四个独特数据值。第一数据值可由第一磁畴722表示，第二数据值可由第二磁畴724表示，第三数据值可由第三磁畴726表示，且第四数据值可由底部磁畴872表示。在另一特定实施例中，可包括第四侧壁以携载第四磁畴，第四磁畴可表示第五数据值。图10为包括衬底1002的存储器装置1000的特定说明性实施例的俯视图，衬底1002在深沟槽中具有可适于存储多个数据值(例如多个位)的垂直磁性隧道结(MTJ)单元1004。垂直磁性隧道结(MTJ)单元1004包括底部电极1006、垂直MTJ堆叠1008及中心电极1010。垂直MTJ单元1004具有长度(a)及宽度(b)，其中长度(a)大于或等于宽度(b)。衬底1002包括耦合到中心电极1010的顶部通孔1036且包括耦合到底部电极1006的底部通孔1032。衬底1002还包括耦合到底部通孔1032的第一线迹线1034及耦合到顶部通孔1036的第二线迹线1030。衬底1002包括工艺开口 1038。垂直MTJ堆叠1008包括钉扎(固定)磁性层，其可由参考层钉扎且携载具有固定定向的固定磁畴；隧道势垒层；及自由磁性层，其具有可经由写入电流来改变或编程的磁畴。在特定实施例中，垂直MTJ堆叠1008的固定磁性层可包括一个或一个以上层。另外，垂直MTJ堆叠1008可包括其它层。垂直MTJ单元1004包括用以携载第一磁畴1022的第一侧壁1012、用以携载第二磁畴1024的第二侧壁1014及用以携载第三磁畴1026的第三侧壁1016。垂直MTJ单元1004还可包括用以携载第四磁畴1172的底壁1170(参见图11)。第一磁畴1022、第二磁畴1024、第三磁畴1026及第四磁畴1172是独立的。在特定实施例中，第一磁畴1022、第二磁畴1024、第三磁畴1026及第四磁畴1172经配置以表示相应数据值。一般来说，磁畴1022、1024、1026及1172的定向由所存储的数据值决定。举例来说，“O”值可由第一定向表示，而“I”值可由第二定向表示。图11为沿着图10中的线11-11截取的图10的电路装置1000的横截面图1100。图1100包括衬底1002,衬底1002具有第一金属间电介质层1150、第二金属间电介质层1152、第一罩盖层1154、第三金属间电介质层1156、第二罩盖层1158、第三罩盖层1160、第四金属间电介质层1162及第五金属间电介质层1164。衬底1002具有第一表面1180及第二表面1190。衬底1002还包括垂直MTJ结构1004，垂直MTJ结构1004包括垂直MTJ堆叠1008。底部电极1006、垂直MTJ堆叠1008及顶部电极1010安置于衬底1002中的沟槽内。沟槽具有深度(d)。在此例子中，深度(d)大于侧壁1014的宽度(b)。衬底1002包括安置于且图案化于第一表面1180处的第二线迹线1030。第二线迹线1030耦合到顶部通孔1036，顶部通孔1036从第二线迹线1030延伸到中心电极1010。中心电极1010耦合到垂直MTJ堆叠1008。衬底1002还包括安置于第二表面1190处的第一线迹线1034。第一线迹线1034耦合到底部通孔1032，底部通孔1032从第一线迹线1034延伸到底部电极1006的一部分。衬底1002进一步包括工艺开口 1038，工艺开口 1038可通过以下操作形成选择性地移除垂直MTJ堆叠1008的一部分，及将金属间电介质材料沉积于工艺开口 1038内，后续接着化学机械平坦化(CMP)工艺。在特定实施例中，垂直MTJ堆叠1008包括携载第二磁畴1024的第二侧壁1014。第二磁畴1024可适于表示第二数据值。垂直MTJ堆叠1008还包括具有底部磁畴1172的底壁1170，底部磁畴1172可适于表示第四数据值。在特定实例中，可通过将电压施加到第 二线迹线1030及通过将第一线迹线1034处的电流与参考电流比较而从垂直MTJ堆叠1008读取数据值。或者，可通过在第一线迹线1034与第二线迹线1030之间施加写入电流而将数据值写入到垂直MTJ堆叠1008。在特定实施例中，图10中所说明的垂直MTJ堆叠1008的长度(a)及宽度(b)小于沟槽深度(d)，且由第二侧壁1014携载的磁畴1024在大体上平行于衬底1002的第一表面1180的方向上且在长度(a)方向上延伸。图12为沿着图10中的线12-12截取的图10的电路装置1000的横截面图1200。图1200包括衬底1002,衬底1002具有第一金属间电介质层1150、第二金属间电介质层1152、第一罩盖层1154、第三金属间电介质层1156、第二罩盖层1158、第三罩盖层1160、第四金属间电介质层1162及第五金属间电介质层1164。衬底1002具有第一表面1180及第二表面1190。衬底1002包括垂直MTJ结构1004，垂直MTJ结构1004具有底部电极1006、垂直MTJ堆叠1008及中心电极1010。衬底1002包括安置于且图案化于第二表面1190处的第一线迹线1034。第一线迹线1034耦合到底部通孔1032，底部通孔1032从第一线迹线1034延伸到底部电极1006的一部分。衬底1002还包括第一表面1180处的第二线迹线1030。第二线迹线1030耦合到顶部通孔1036，顶部通孔1036从第二线迹线1030延伸到中心电极1010。垂直MTJ堆叠1008包括用以携载第一磁畴1026的第一侧壁1016、用以携载第三磁畴1022第三侧壁1012及用以携载底部磁畴1172的底壁1170。在此特定视图中，沟槽深度(d)大于垂直MTJ堆叠1008的长度(a)及宽度(b)，第一磁畴1022及第三磁畴1026在大体上水平的方向上延伸(即，在侧壁的长度(a)方向上，而不是在侧壁的深度(d)方向上垂直地延伸)，且第四磁畴1072在大体上垂直的方向上延伸(即，在侧壁的深度(d)方向上，而不是在侧壁的长度(a)方向上水平地延伸)。在特定实施例中，垂直MTJ堆叠1008可用以存储最多四个独特数据值。第一数据值可由第一磁畴1022表示，第二数据值可由第二磁畴1024表示，第三数据值可由第三磁畴1026表示，且第四数据值可由底部磁畴1172表示。在另一特定实施例中，可包括第四侧壁以携载第四磁畴，第四磁畴可表示第五数据值。图13为在沉积罩盖膜层之后及在通孔光蚀刻、光致抗蚀剂剥除、通孔填充及通孔化学机械平坦化(CMP)工艺之后的电路衬底1300的横截面图。电路衬底1300包括第一金属间电介质层1301及线迹线1303、安置于第一金属间电介质层1301上的第二金属间电介质层1302及安置于金属间电介质层1302上的罩盖膜层1304。在特定实施例中，通过将光致抗蚀剂旋涂到罩盖膜层1304上而涂覆光致抗蚀剂层。应用光蚀刻工艺在罩盖层1304及金属间电介质1302中界定沟槽图案。在蚀刻之后剥除光致抗蚀剂层以暴露穿过罩盖膜层1304及金属间电介质层1302的开口或通孔1306。将导电材料或通孔填充材料1308沉积到开口 1306中，且执行通孔CMP工艺以使电路衬底1300平坦化。图14为图13的电路衬底1300的横截面图1400，其说明在金属间电介质层沉积、罩盖膜沉积、沟槽光蚀刻工艺、沟槽光致抗蚀剂剥除、底部电极沉积、垂直磁性隧道结(MTJ)膜沉积、顶部电极沉积及反向光蚀刻处理之后的多个沟槽及多个垂直MTJ结构。电路衬底1300包括第二金属间电介质层1302、罩盖膜层1304及通孔填充材料1308。第三金属间电介质层1410沉积于罩盖膜层1304上。第二罩盖膜层1412沉积于第三金属间电介质层1410 上。(例如)通过执行沟槽光蚀刻与清洁工艺而在罩盖膜层1412及第三金属间电介质层1410内界定沟槽1414。垂直磁性隧道结(MTJ)单元1416沉积于沟槽1414内。垂直MTJ单元1416包括耦合到底部通孔填充材料1308的底部电极1418、耦合到底部电极1418的垂直MTJ堆叠1420及耦合到垂直MTJ堆叠1420的顶部电极1422。光致抗蚀剂层1424被图案化于顶部电极1422上。对光致抗蚀剂层1424、顶部电极1422、垂直MTJ堆叠1420及底部电极1418应用反向光蚀刻工艺以移除不在沟槽1414内的过量材料。如图14中所说明，多个沟槽1414可被界定于罩盖膜层1412及第三金属间电介质层1410内，且垂直MTJ单元1416可沉积于每一沟槽1414中。在此特定实例中，沟槽1414经界定以具有沟槽深度⑷。底部电极1418的厚度经界定以具有相对垂直MTJ单元深度(C)。在特定实例中，垂直MTJ单元深度(c)大致等于沟槽深度(d)减去底部电极1418的厚度。一般来说，通过在沟槽1414内制造垂直MTJ单元1416，沟槽1414的尺寸界定垂直MTJ单元1416的尺寸。另外，因为沟槽1414界定垂直MTJ单元1416的尺寸，所以可在不对垂直MTJ单元1416执行关键且昂贵的光蚀刻工艺的情况下形成垂直MTJ单元1416，借此减少关于垂直MTJ单元1416的氧化、转角修圆及其它腐蚀相关问题。图15为在反向光致抗蚀剂剥除及停止于罩盖膜层处的MTJ CMP处理之后的图14的电路衬底1300的横截面图1500。电路衬底1300包括第一金属间电介质层1301、线迹线1303、第二金属间电介质层1302及第一罩盖层1304。视图1500包括第二金属间电介质层1410、第二罩盖层1412及垂直MTJ结构1416。垂直MTJ结构1416具有垂直MTJ单元深度(d)且形成于具有沟槽深度(d)的沟槽1414内。垂直MTJ结构1416包括耦合到通孔填充材料1308的底部电极1418、垂直MTJ堆叠1420及顶部电极1422。应用光致抗蚀剂剥除工艺，且应用垂直MTJ化学机械平坦化(CMP)工艺以移除垂直MTJ结构1416的若干部分来产生大体上平坦的表面1530。CMP工艺停止于第二罩盖膜层1412处。图16为在旋涂及图案化光致抗蚀剂且执行垂直MTJ侧壁蚀刻之后沿着图15中的线16-16截取的图15的电路衬底1300的横截面图1600。侧壁蚀刻为任选的工艺步骤。电路衬底1300包括第一金属间电介质层1301、线迹线1303、第二金属间电介质层1302、第一罩盖膜层1304及通孔填充材料1308。第三金属间电介质层1410及第二罩盖层1412沉积于第二罩盖层1304上。沟槽1414界定于第二罩盖层1412及第二金属间电介质层1410中。底部电极1418、垂直MTJ堆叠1420及顶部电极1422形成于沟槽1414内。应用化学机械平坦化(CMP)工艺以产生大体上平坦的表面1530。旋涂光致抗蚀剂层1646且使用光蚀刻工艺来界定工艺图案开口 1652。光蚀刻工艺从垂直MTJ单元1416移除侧壁，产生大体上为u形的垂直MTJ单元1416 (从俯视图看)。图17为在将金属间电介质材料沉积于工艺开口 1652内之后、在执行化学机械平坦化(CMP)工艺之后及在沉积第三罩盖层1644之后的在图16中所说明的电路衬底1300的横截面图1700。电路衬底1300包括第一金属间电介质层1301、线迹线1303、第二金属间电介质层1302、第一罩盖膜层1304及通孔填充材料1308。第三金属间电介质层1410及第二罩盖层1412沉积于第一罩盖膜层1304上。沟槽1414界定于第二罩盖层1412及第二金属间电介质层1410中。底部电极1418、垂直MTJ堆叠1420及顶部电极1422形成于沟槽1414内。应用化学机械平坦化(CMP)工艺以恢复大体上平坦的表面1530。使用光蚀刻工艺来界定工艺开口 1652。光蚀刻工艺从垂直MTJ单元1416移除侧壁，产生大体上为u形的垂直MTJ单元1416(从俯视图看)。用金属间电介质材料1748填充工艺开口 1652，执行CMP工艺以恢复大体上平坦的表面1530，且将第三罩盖层1644沉积于大体上平坦的表面1530 上。图18为可耦合到其它电路的电路衬底1300的横截面图1800。电路衬底1300包括第一金属间电介质层1301、线迹线1303、第二金属间电介质层1302、第一罩盖膜层1304及通孔填充材料1308。第三金属间电介质层1410及第二罩盖层1412沉积于第一罩盖膜层1304上。沟槽1414界定于第二罩盖层1412及第二金属间电介质层1410中。底部电极1418、垂直MTJ堆叠1420及顶部电极1422形成于沟槽1414内。应用化学机械平坦化(CMP)工艺以恢复大体上平坦的表面1530。沉积第三罩盖层1644及第四金属间电介质层1646。应用光蚀刻工艺以界定穿过第四金属间电介质层1646及第三罩盖层1644的通孔1860。用导电材料填充通孔I860且应用通孔化学机械平坦化工艺。将金属线迹线1862沉积于且图案化于第四金属间电介质层1646上,且沉积第五金属间电介质层1848。如果使用镶嵌工艺，则可将通孔及金属线组合成第五金属间电介质层1848及第四金属间电介质层1646中的沟槽图案化、镀铜及铜CMP。在特定实施例中，可执行另一化学机械平坦化工艺以使电路装置平坦化。在此阶段，可将线迹线1303及线迹线1862耦合到其它电路，且可使用垂直MTJ单元1416存储一个或一个以上数据值。图19是一种形成垂直磁性隧道结(MTJ)单元(例如图I的垂直MTJ单元150)的方法的特定说明性实施例的流程图。在1902处，在装置衬底(例如图I的装置衬底105)上形成金属层(例如图I的线迹线103)。前进到1904，形成通孔且所述通孔与金属层接触。在特定实施例中，可使用光蚀刻工艺、光致抗蚀剂剥除工艺及清洁工艺来形成通孔且用导电材料(例如图I的导电材料108)填充所述通孔。移动到1906，在所述通孔上方添加电介质层(例如图3的第二电介质层336)。继续进行到1908，通过蚀刻电介质层的一部分来形成沟槽区域(例如图I的沟槽114)。进行到1910，在形成沟槽区域之后，将垂直磁性隧道结(MTJ)结构(例如图I的垂直MTJ堆叠152)沉积到沟槽区域中。垂直MTJ结构可包括在自由层(例如图I的自由层154)与固定层(例如图I的固定层158)之间的势垒层(例如图I的势垒层156)。在特定实施例中，固定层及自由层中的至少一者接近沟槽的底表面且具有大体上垂直于沟槽的底表面的磁矩。垂直MTJ结构可进一步包括接近沟槽的底表面的参考层(例如图I的参考层178)，所述参考层具有大体上平行于沟槽的底表面的磁矩。前进到1912，在垂直MTJ结构上形成顶部电极(例如图I的顶部电极170)。移动到1914，可使垂直MTJ结构平坦化。可在不对垂直MTJ结构执行光蚀刻工艺的情况下执行平坦化。平坦化工艺可包括执行化学机械平坦化(CMP)工艺以移除过量材料，其包括在沟槽外部的电极材料的一部分。在特定实施例中，使垂直MTJ结构平坦化可包含从衬底消除所沉积的材料以界定大体上平坦的表面。继续进行到1916，可执行磁性退火工艺以界定由固定层携载的磁场(例如图I的磁畴109)的定向。磁性退火工艺可为三维(3D)退火工艺。可通过磁性退火工艺将所有垂直MTJ层退火，从而钉扎固定层，同时允许自由层可经由写入电流来修改。在特定实施例中，例如图14中所说明，可形成多个沟槽，且通过将MTJ层形成于所述多个沟槽中的每一者中而执行沉积垂直MTJ结构。可在不蚀刻MTJ结构的MTJ层的情况下通过CMP工艺而执行平坦化以移除在所述多个沟槽中的每一者外部的过量材料以便形 成多个大体上相似的MTJ装置。图20是一种形成垂直磁性隧道结(MTJ)单元的方法的第二特定说明性实施例的流程图。在2002处，将罩盖膜层(例如图14的罩盖膜层1304)沉积到装置的金属间电介质层(MD)(例如图14的第二 MD层1302)上。前进到2004，使用光蚀刻工艺、光致抗蚀剂剥除工艺及清洁工艺来形成通孔。继续进行到2006，用导电材料(例如图14的导电材料1308)填充通孔或开口，且执行化学机械平坦化(CMP)工艺以移除过量导电材料。移动到2008，将罩盖层(例如图14的第二罩盖层1412)沉积于通孔上。继续进行到2010，界定沟槽(例如图14的沟槽1414)，所述沟槽具有在不对垂直MTJ结构执行光蚀刻工艺的情况下决定垂直MTJ结构的尺寸。进行到2012，沉积底部电极(例如图14的底部电极1418)。继续进行到2014，沉积包括磁性膜及隧道势垒层的多个垂直磁性隧道结(MTJ)膜层以形成垂直磁性隧道结(MTJ)堆叠(例如图14的垂直MTJ堆叠1420)。继续进行到2016，将顶部电极(例如图14的顶部电极1422)沉积于垂直MTJ堆叠上以形成垂直MTJ单元。前进到2018，执行反向光蚀刻工艺以移除并非直接在沟槽上的过量材料。在2020处，执行CMP工艺以移除在第二罩盖层上方的过量材料。进行到2022，对垂直MTJ堆叠进行光蚀刻以移除垂直MTJ堆叠的一个侧壁。在特定实施例中，对垂直MTJ堆叠的光蚀刻界定工艺窗或开口。所述方法前进到2024。转而参看图21，在2024处，所述方法前进到2126，且对垂直MTJ堆叠执行磁性退火工艺以界定磁矩的定向。移动到2128，将第三罩盖膜层(例如图18的第三罩盖层1644)沉积于第二罩盖膜层上方，且将第二 IMD (例如图18的第四IMD层1646)沉积于第三罩盖膜层上。进行到2130，使用光蚀刻工艺来形成第二通孔(例如图18的通孔1860)，且用导电材料填充第二通孔或开口。前进到2132，执行CMP工艺以使导电材料平坦化。继续进行到2134，通过沉积金属层及对所述层进行光蚀刻以形成线迹线，或通过形成沟槽、光蚀刻、镀敷及执行化学机械平坦化(CMP)工艺，可界定金属线。如果使用镶嵌工艺，则可将2132处的通孔处理及2134处的金属线处理组合为沟槽光/蚀刻界定、光致抗蚀剂剥除、镀铜及铜CMP工艺。所述方法终止于2136。图22为包括具有多个垂直MTJ结构的存储器装置的代表性无线通信装置2200的框图。通信装置2200包括具有安置于沟槽区内的垂直MTJ结构的存储器阵列2232 ;及包括安置于沟槽区内的垂直MTJ结构的阵列的磁阻式随机存取存储器(MRAM) 2266，存储器阵列2232及MRAM 2266耦合到例如数字信号处理器(DSP) 2210的处理器。DSP2210耦合到存储计算机可读指令(例如软件2233)的计算机可读媒体(例如存储器2231)。通信装置2200还包括具有安置于沟槽区内的垂直MTJ结构的高速缓存装置2264，其耦合到DSP2210。具有安置于沟槽区内的垂直MTJ结构的高速缓存装置2264、具有安置于沟槽区内的垂直MTJ结构的存储器阵列2232及包括安置于沟槽区内的多个垂直MTJ结构的MRAM装置2266可包括根据关于图3到21所描述的工艺而形成的垂直MTJ单元。图22还展示显示器控制器2226，其耦合到数字信号处理器2210及显示器2228。编码器/解码器(编解码器)2234也可耦合到数字信号处理器2210。扬声器2236及麦克风2238可耦合到编解码器2234。图22还指示，无线控制器2240可耦合到数字信号处理器2210及无线天线2242。在特定实施例中，输入装置2230及电力供应器2244耦合到芯片上系统2222。此外，在特定实施例中，如图22中所说明，显示器2228、输入装置2230、扬声器2236、麦克风2238、无线 天线2242及电力供应器2244在芯片上系统2222外部。然而，上述各者可耦合到芯片上系统2222的一组件(例如接口或控制器)。前文所揭示的装置及功能性(例如图I到18的装置、图19到21的方法或其任何组合)可经设计及配置成存储于计算机可读媒体上的计算机文件(例如，RTL、⑶SII、GERBER等)。可将一些或所有这些文件提供给制造处置者，制造处置者基于这些文件来制造装置。所得产品包括半导体晶片，所述半导体晶片接着被切割成半导体裸片且封装成半导体芯片。所述半导体芯片接着被用于电子装置中。图23描绘电子装置制造过程2300的特定说明性实施例。在制造过程2300中(例如在研究计算机2306处)接收物理装置信息2302。物理装置信息2302可包括表示半导体装置(例如，如在图I到18中的任一者中所说明或根据图19到21中的任一者而形成的具有安置于沟槽区内的垂直MTJ结构的MTJ装置)的至少一个物理性质的设计信息。举例来说，物理装置信息2302可包括经由耦合到研究计算机2306的用户接口 2304而键入的物理参数、材料特性及结构信息。研究计算机2306包括耦合到计算机可读媒体(例如存储器2310)的处理器2308(例如一个或一个以上处理核心)。存储器2310可存储计算机可读指令，所述计算机可读指令可执行以使处理器2308转换物理装置信息2302以遵守文件格式且产生库文件2312。在特定实施例中，库文件2312包括至少一个数据文件，所述至少一个数据文件包括经转换的设计信息。举例来说，库文件2312可包括半导体装置的库，所述半导体装置包括如图I到18中的任一者中所说明或根据图19到21中的任一者而形成的具有安置于沟槽区内的垂直MTJ结构的垂直MTJ装置，所述库经提供以与电子设计自动化(EDA)工具2320
一起使用。可在设计计算机2314处将库文件2312与EDA工具2320结合使用，设计计算机2314包括耦合到存储器2318的处理器2316 (例如一个或一个以上处理核心)。EDA工具2320可作为处理器可执行指令而存储于存储器2318处，以使设计计算机2314的用户能够使用库文件2312的如图I到18中的任一者中所说明或根据图19到21中的任一者而形成的垂直MTJ装置来设计电路。举例来说，设计计算机2314的用户可经由耦合到设计计算机2314的用户接口 2324而键入电路设计信息2322。电路设计信息2322可包括表示半导体装置(例如，如在图I到18中的任一者中所说明或根据图19到21中的任一者而形成的具有安置于沟槽区内的垂直MTJ结构的垂直MTJ装置)的至少一个物理性质的设计信息。为进行说明，电路设计性质可包括特定电路的识别及与电路设计中的其它元件的关系、定位信息、特征大小信息、互连信息，或表示半导体装置的物理性质的其它信息。设计计算机2314可经配置以转换设计信息(包括电路设计信息2322)以遵守文件格式。为进行说明，文件形式可包括以层级式格式表示平面几何形状、文本标签及关于电路布局的其它信息的数据库二进制文件格式，例如图形数据系统(GDSII)文件格式。设计计算机2314可经配置以产生包括经转换的设计信息的数据文件，例如⑶SII文件2326，其包括描述如图I到18中的任一者中所说明或根据图19到21中的任一者而形成的垂直MTJ装置的信息以及其它电路或信息。为进行说明，数据文件可包括对应于芯片上系统(SOC)的信息，所述SOC包括如图I到18中的任一者中所说明或根据图19到21中的任一者而形 成的具有安置于沟槽区内的垂直MTJ结构的垂直MTJ装置，且所述SOC还包括SOC内的额外电子电路及组件。可在制造过程2328处接收⑶SII文件2326，以根据⑶SII文件2326中的经转换的信息来制造如图I到18中的任一者中所说明或根据图19到21中的任一者而形成的具有安置于沟槽区内的垂直MTJ结构的垂直MTJ装置。举例来说，装置制造过程可包括将GDSII文件2326提供给掩模制造者2330以产生被说明为代表性掩模2332的一个或一个以上掩模，例如用于光刻处理的掩模。可在制造过程期间使用掩模2332产生一个或一个以上晶片2334，晶片2334可被测试及分离成裸片，例如代表性裸片2336。裸片2336包括电路，所述电路包括如图I到18中的任一者中所说明或根据图19到21中的任一者而形成的具有安置于沟槽区内的垂直MTJ结构的垂直MTJ装置。可将裸片2336提供到封装过程2338，在封装过程2338中将裸片2336并入到代表性封装2340中。举例来说，例如封装中系统(SiP)布置的封装2340可包括单一裸片2336或多个裸片。封装2340可经配置以符合一种或一种以上标准或规范，例如美国电子装置工程设计联合协会(Joint Electron Device Engineering Council, JEDEC)标准。可将关于封装2340的信息(例如，经由存储于计算机2346处的组件库)分配给各产品设计者。计算机2346可包括耦合到存储器2350的处理器2348，例如一个或一个以上处理核心。印刷电路板(PCB)工具可作为处理器可执行指令存储于存储器2350处，以处理经由用户接口 2344而从计算机2346的用户接收到的PCB设计信息2342。PCB设计信息2342可包括电路板上的已封装半导体装置的物理定位信息，所述已封装半导体装置对应于封装2340，封装2340包括如图I到18中的任一者中所说明或根据图19到21中的任一者而形成的具有安置于沟槽区内的垂直MTJ结构的垂直MTJ装置。计算机2346可经配置以转换PCB设计信息2342以产生数据文件，例如GERBER文件2352，其具有包括电路板上的已封装半导体装置的物理定位信息以及电连接件(例如迹线及通孔)的布局的数据，其中所述已封装半导体装置对应于封装2340，封装2340包括如图I到18中的任一者中所说明或根据图19到21中的任一者而形成的具有安置于沟槽区内的垂直MTJ结构的垂直MTJ装置。在其它实施例中，由经转换的PCB设计信息产生的数据文件可具有不同于GERBER格式的格式。可在板组装过程2354处接收GERBER文件2352且使用GERBER文件2352来产生根据存储于GERBER文件2352内的设计信息而制造的PCB，例如代表性PCB 2356。举例来说，可将GERBER文件2352上载到一个或一个以上机器以用于执行PCB生产过程的各种步骤。PCB 2356可填入有包括封装2340的电子组件以形成代表性印刷电路组合件(PCA) 2358。可在产品制造过程2360处接收PCA 2358且将PCA 2358集成到一个或一个以上电子装置(例如，第一代表性电子装置2362及第二代表性电子装置2364)中。作为说明性非限制性的实例，第一代表性电子装置2362、第二代表性电子装置2364或两者可选自机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、通信装置、个人数字助理(PDA)、固定位置数据单元及计算机的群。作为另一说明性非限制性实例，电子装置2362及2364中的一者或一者以上可为例如移动电话的远程单元、手持型个人通信系统(PCS)单元、例如个人数据助理的便携型数据单元、具备全球定位系统(GPS)功能的装置、导航装置、例如仪表读 取设备的固定位置数据单元，或存储或检索数据或计算机指令的任何其它装置，或其任何组合。虽然图23说明根据本发明的教示的远程单元，但本发明不限于这些说明性说明的单元。本发明的实施例可适合地用于包括有源集成电路的任何装置中，所述有源集成电路包括存储器及芯片上电路。因此，如说明性过程2300中所描述，如图I到18中的任一者中所说明或根据图19到21中的任一者而形成的具有安置于沟槽区内的垂直MTJ结构的垂直MTJ装置可被制造、处理及并入到电子装置中。关于图I到22所揭示的实施例的一个或一个以上方面可包括于各种处理阶段处(例如，包括于库文件2312、⑶SII文件2326及GERBER文件2352内)以及存储于研究计算机2306的存储器2310、设计计算机2314的存储器2318、计算机2346的存储器2350、在各种阶段(例如，在板组装过程2354)处使用的一个或一个以上其它计算机或处理器(未图示)的存储器处，且也并入到一个或一个以上其它物理实施例(例如，掩模2332、裸片2336、封装2340、PCA 2358、例如原型电路或装置(未图示)的其它产品，或其任何组合)中。举例来说，⑶SII文件2326或制造过程2328可包括计算机可读有形媒体，所述计算机可读有形媒体存储可由计算机、材料沉积系统的控制器或其它电子装置执行的指令，所述指令包括可由计算机或控制器的处理器执行以起始如下操作的指令形成如图I到18中的任一者中所说明或根据图19到21中的任一者而形成的具有安置于沟槽区内的垂直MTJ结构的垂直MTJ装置。举例来说，所述指令可包括可由计算机执行(例如在制造阶段2328处)以起始以下操作的指令在装置衬底上形成金属层、形成与金属层接触的通孔、在通孔上方添加电介质层、蚀刻电介质层的一部分以形成沟槽区域，及将垂直磁性隧道结(MTJ)结构沉积到沟槽区域中。虽然描绘了从物理装置设计到最终产品的各种代表性生产阶段，但在其它实施例中可使用较少阶段或可包括额外阶段。类似地，可通过单一实体、或通过执行过程2300的各种阶段的一个或一个以上实体，来执行过程2300。所属领域的技术人员应进一步了解，结合本文中所揭示的实施例所描述的各种说明性逻辑块、配置、模块、电路及方法步骤可实施为电子硬件、由处理单元执行的计算机软件或两者的组合。上文大体上在功能性方面描述各种说明性组件、块、配置、模块、电路及步骤。将此功能性实施为硬件还是可执行的处理指令取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。虽然所属领域的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描述的功能性，但这些实施决策不应被解释为会导致脱离本发明的范畴。结合本文中所揭示的实施例而描述的方法或算法的步骤可直接体现于硬件中、由处理器执行的软件模块中，或两者的组合中。软件模块可驻留于随机存取存储器(RAM)、磁阻式随机存取存储器(MRAM)、自旋力矩转移磁阻随机存取存储器(STT-MRAM)、闪存、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、寄存器、硬盘、可装卸磁盘、压缩光盘只读存储器(⑶-ROM)或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。说明性存储媒体耦合到处理器，以使得处理器可从存储媒体读取信息及将信息写入到存储媒体。在替代例中，存储媒体可与处理器形成一体。处理器及存储媒体可驻留于专用集成电路(ASIC)中。ASIC可驻留于计算装置或用户终端中。或者，处理器及存储媒体可作为离散组件驻留于计算装置或用户终端中。提供所揭示的实施例的先前描述以使所属领域的技术人员能够制作或使用所揭示的实施例。所属领域的技术人员将容易明白对这些实施例的各种修改，且可将本文中所定义的原理应用于其它实施例而不脱离本发明的范畴。因此，本发明不意在限于本文中所展示的实施例，而应被赋予可能与如所附权利要求书所定义的原理及新颖特征一致的最宽 范畴。
权利要求
1.一种制造半导体装置的方法，所述方法包含 在装置衬底上形成金属层； 形成与所述金属层接触的通孔； 在所述通孔上方添加电介质层； 蚀刻所述电介质层的一部分以形成沟槽区域；及 将垂直磁性隧道结MTJ结构沉积到所述沟槽区域中。
2.根据权利要求I所述的方法，其进一步包含使所述垂直MTJ结构平坦化。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在不对所述垂直MTJ结构执行光蚀刻工艺的情况下执行所述平坦化。
4.根据权利要求2所述的方法，其中使所述垂直MTJ结构平坦化包含从所述衬底消除所沉积的材料以界定大体上平坦的表面。
5.根据权利要求4所述的方法，其中使所述垂直MTJ结构平坦化包含执行化学机械平坦化CMP工艺以移除过量材料。
6.根据权利要求2所述的方法，其进一步包含形成多个沟槽，且其中通过将MTJ层形成于所述多个沟槽中的每一者中而执行沉积垂直MTJ结构，且其中在不蚀刻所述MTJ结构的所述MTJ层的情况下通过化学机械平坦化CMP工艺而执行所述平坦化以移除在所述多个沟槽中的每一者外部的过量材料以便形成多个大体上相似的MTJ装置。
7.根据权利要求I所述的方法，其中所述垂直MTJ结构包含在自由层与固定层之间的势垒层，其中所述固定层及所述自由层中的至少一者接近所述沟槽的底表面且具有大体上垂直于所述沟槽区域的所述底表面的磁矩。
8.根据权利要求I所述的方法，其中在不使用MTJ光蚀刻工艺的情况下形成所述垂直MTJ结构。
9.根据权利要求I所述的方法，其进一步包含执行磁性退火工艺以界定由所述固定层携载的磁场的定向。
10.根据权利要求I所述的方法，其进一步包含在所述MTJ结构上形成顶部电极，且其中平坦化包括移除在所述沟槽区域外部的电极材料的一部分。
11.根据权利要求I所述的方法，其中在集成到电子装置中的处理器处执行所述形成金属层、形成通孔、添加电介质层、蚀刻所述电介质层的一部分及沉积垂直MTJ结构。
12.—种半导体装置，其包含安置于沟槽区内的垂直磁性隧道结MTJ结构。
13.根据权利要求12所述的半导体装置，其中所述垂直MTJ结构具有大体上为U形的横截面。
14.根据权利要求12所述的半导体装置，其中所述垂直MTJ结构具有大体上为L形的横截面。
15.根据权利要求12所述的半导体装置，其中所述垂直MTJ结构具有大体上为矩形的横截面。
16.根据权利要求12所述的半导体装置，其中所述沟槽区具有大体上为U形的横截面。
17.根据权利要求12所述的半导体装置，其中所述沟槽区具有大体上为L形的横截面。
18.根据权利要求12所述的半导体装置，其中所述沟槽区具有大体上为矩形的横截面。
19.根据权利要求12所述的半导体装置，其中所述沟槽区的至少一部分具有大体上弯曲的形状。
20.根据权利要求12所述的半导体装置，其中在不蚀刻所述MTJ结构的情况下通过所述沟槽区来界定所述MTJ结构的形状。
21.根据权利要求12所述的半导体装置，其中所述垂直MTJ结构包含在自由层与固定层之间的势垒层，其中所述固定层及所述自由层中的至少一者接近所述沟槽区的底表面且具有大体上垂直于所述沟槽区的所述底表面的磁矩。
22.根据权利要求21所述的半导体装置，其中所述垂直MTJ结构包含接近所述沟槽区的所述底表面的参考层且具有大体上垂直于所述沟槽区的所述底表面的磁矩。
23.根据权利要求21所述的半导体装置，其中所述垂直MTJ结构包含所述自由层上的罩盖层。
24.根据权利要求12所述的半导体装置，其中所述垂直MTJ结构包含铁/钼。
25.根据权利要求12所述的半导体装置，其中所述垂直MTJ结构包含钴/钼。
26.根据权利要求12所述的半导体装置，其中所述垂直MTJ结构包含钴/镍。
27.根据权利要求22所述的半导体装置，其中所述参考层包含钼。
28.根据权利要求12所述的半导体装置，其集成于至少一个半导体裸片中。
29.根据权利要求12所述的半导体装置，其进一步包含选自由以下各者组成的群的装置机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、通信装置、个人数字助理PDA、固定位置数据单元及计算机，所述半导体裸片集成到所述装置中。
30.一种制造半导体装置的方法，所述方法包含 将第一罩盖膜层沉积到装置的金属间电介质MD层上； 对所述第一罩盖膜层及所述金属间电介质层执行光/蚀刻/光致抗蚀剂剥除工艺以界定通孔； 将第一导电材料沉积于所述通孔内； 执行化学机械平坦化CMP工艺以使所述第一导电材料平坦化； 沉积罩盖层； 在所述装置中界定沟槽，所述沟槽具有在不对所述MTJ结构执行光蚀刻工艺的情况下决定MTJ结构的形状的尺寸； 沉积第二导电材料以在所述沟槽中形成底部电极； 在所述底部电极上形成垂直MTJ堆叠，所述垂直MTJ堆叠包括磁性膜，所述磁性膜具有垂直于所述底部电极的表面的磁矩，所述MTJ堆叠还包含隧道势垒层； 沉积第三导电材料以形成顶部电极； 执行反向光/蚀刻工艺以移除延伸超出所述沟槽的材料； 执行CMP工艺以移除第二罩盖膜层上方的材料； 将第三罩盖膜层沉积于所述第二罩盖膜层上方； 执行磁性退火工艺以界定所述磁矩的定向； 将第二 MD层沉积于所述第三罩盖膜层上； 对所述第三罩盖膜层及所述第二 MD层执行光/蚀刻以界定第二通孔； 将第二导电材料沉积于所述第二通孔内；执行CMP工艺以使所述第二导电材料平坦化 '及 将金属层沉积于所述第二通孔上。
31.根据权利要求30所述的方法，其进一步包含执行光/蚀刻以沿着所述沟槽的侧壁移除所述垂直MTJ堆叠的一部分。
32.—种制造半导体装置的方法，所述方法包含 第一步骤，其用于在装置衬底上形成金属层； 第二步骤，其用于形成与所述金属层接触的通孔； 第三步骤，其用于在所述通孔上方添加电介质层； 第四步骤，其用于蚀刻所述电介质层的一部分以形成沟槽区域；及 第五步骤，其用于将垂直磁性隧道结MTJ结构沉积到所述沟槽区域中。
33.根据权利要求32所述的方法，其中在集成到电子装置中的处理器处执行所述第一步骤、所述第二步骤、所述第三步骤、所述第四步骤及所述第五步骤。
34.一种计算机可读有形媒体，其存储可由计算机执行的指令，所述指令包含 可由所述计算机执行以起始在装置衬底上形成金属层的指令； 可由所述计算机执行以起始形成与所述金属层接触的通孔的指令； 可由所述计算机执行以起始在所述通孔上方添加电介质层的指令； 可由所述计算机执行以起始蚀刻所述电介质层的一部分以便形成沟槽区域的指令；及 可由所述计算机执行以起始将垂直磁性隧道结MTJ结构沉积到所述沟槽区域中的指令。
35.根据权利要求35所述的计算机可读有形媒体，其中所述指令可由集成于装置中的处理器执行，所述装置选自由通信装置、固定位置数据单元及计算机组成的组群。
36.一种方法,其包含 接收表示半导体装置的至少一个物理性质的设计信息，所述半导体装置包含安置于沟槽区内的垂直MTJ结构； 转换所述设计信息以遵守一文件格式；及 产生包括所述经转换的设计信息的数据文件。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述数据文件包括GDSII格式。
38.一种方法,其包含 接收数据文件，所述数据文件包括对应于半导体装置的设计信息；及根据所述设计信息来制造所述半导体装置，其中所述半导体装置包含安置于沟槽区内的垂直MTJ结构。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述数据文件具有GDSII格式。
40.一种方法，其包含 接收设计信息，所述设计信息包括电路板上的已封装半导体装置的物理定位信息，所述已封装半导体装置包含半导体结构，所述半导体结构包含 安置于沟槽区内的垂直MTJ结构；及 转换所述设计信息以产生数据文件。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述数据文件具有GERBER格式。
42.一种方法，其包含接收包括设计信息的数据文件，所述设计信息包括电路板上的已封装半导体装置的物理定位信息 '及 根据所述设计信息来制造经配置以收纳所述已封装半导体装置的所述电路板，其中所述已封装半导体装置包含半导体结构，所述半导体结构包含安置于沟槽区内的垂直MTJ结构。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述数据文件具有GERBER格式。
44.根据权利要求42所述的方法，其进一步包含将所述电路板集成到装置中，所述装置选自由以下各者组成的组群机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、通信装置、个人数字助理PDA、固定位置数据单元及计算机。
全文摘要
本发明揭示一种制造半导体装置的方法，其包括在装置衬底上形成金属层；形成与所述金属层接触的通孔；及在所述通孔上方添加电介质层。所述方法进一步包括蚀刻所述电介质层的一部分以形成沟槽区域；及将垂直磁性隧道结MTJ结构沉积于所述沟槽区域内，类似于镶嵌结构。所述MTJ结构具有水平部分及至少一个垂直部分；举例来说，其是V形的或L形的。
文档编号H01L43/08GK102812553SQ201180015689
公开日2012年12月5日 申请日期2011年3月25日 优先权日2010年3月26日
发明者李霞 申请人:高通股份有限公司