一侧壁30i。然后这些蚀刻副产物P可能再沉积在该对图案30A中的另一个图案30的第二侧壁30 j上。再沉积的蚀刻副产物P会使得难以控制每个图案30的侧壁轮廓。
[0090]然而，根据本发明构思的实施例，蚀刻目标层20可以被第二离子束IB2实质上同时地蚀刻以形成该对图案30A中的另一个图案30的第二侧壁30j。通过在图案化蚀刻目标层20的工艺期间实质上同时地提供第一离子束IBl和第二离子束IB2，可能再沉积在相邻图案30的第二侧壁30j上的蚀刻副产物P可以通过第二离子束IB2去除。因此，采用本发明构思的原理，可以容易地控制每个图案30的侧壁轮廓。
[0091]现在将参照图4至图7描述对于辐射到蚀刻目标层20的表面的离子束IB的入射角的期望范围。在下面的描述中，离子束IB可以表示第一离子束IBl或第二离子束IB2。并且第一离子束IBl的入射角的大小的范围可以实质上等于第二离子束IB2的入射角的大小的范围。
[0092]首先参照图4，参考线L相对于基板10的顶表面倾斜第一角α。第一角α的大小可以利用相邻的图案30之间的距离A和图案30的高度B之间的关系来限定。更具体地，第一角α的大小可以由下面的方程I限定:
[0093][方程l]a = arctan(B/A)
[0094]离子束IB可以具有相对于法线1S测量的入射角a，法线1S布置为实质上垂直于基板10的顶表面。在某些实施例中，入射角a可以大于O度并小于通过从90度减去第一角α的大小获得的角度。a的大小可以因此由下面的方程2限定:
[0095][方程2]0°〈&〈(90°-α)
[0096]参照图5和图6，蚀刻目标层20的蚀刻速率可以根据离子束IB相对于法线I OS的入射角a而变化。如果离子束IB具有预定的入射能量，则蚀刻目标层20的蚀刻速率可以如图6所示随着入射角a的增大(S卩ax〈ay〈az)而变化。然而，如果离子束IB的入射能量变化，则蚀刻目标层20的蚀刻速率和入射角a之间的关系可以具有与图6所示的不同的相互关系。为了说明的方便，现在将参照图6的图描述蚀刻速率和入射角a之间的关系。
[0097]参照图6和图7，蚀刻目标层20可以通过离子束IB图案化以在蚀刻目标层20中形成沟槽22。离子束IB相对于沟槽22的底表面20i的入射角可以与离子束IB相对于沟槽22的侧壁20j的入射角不同。换言之，离子束IB可以以相对于法线1S测量的入射角a辐射到沟槽22的底表面20i，并可以以相对于垂直于侧壁20j的法线20S测量的侧壁入射角aj辐射到侧壁20j。如参照图5和图6所述的，由于离子束IB以不同的入射角辐射到底表面20i和侧壁20j，所以蚀刻目标层20在底表面20i处的蚀刻速率可以与蚀刻目标层20在侧壁20 j处的蚀刻速率不同。换言之，蚀刻目标层20可以在底表面20i处具有底部蚀刻速率ERi，并可以在侧壁20j处具有侧壁蚀刻速率ERj，并且底部蚀刻速率ERi可以与侧壁蚀刻速率ERj不同。
[0098]根据一个实施例，当离子束IB以侧壁入射角aj辐射到侧壁20j时，蚀刻目标层20可以在侧壁20j处具有侧壁蚀刻速率ERj，如图6所示。第二角β可以被确定，其中第二角β表示入射角，在该入射角，蚀刻目标层20的底部蚀刻速率ERi是侧壁蚀刻速率ERj的两倍(S卩ERi=2 XERj)。离子束IB的入射角a可以大于第二角β。换言之，离子束IB的入射角a可以大于第二角β并小于通过从90度减去第一角α所获得的角度，如下面的方程3所表示的:
[0099][方程3]β〈&〈(90°-α)
[0100]再次参照图1和图2，关于法线1S双向对称的第一离子束IBl和第二离子束ΙΒ2可以同时辐射到蚀刻目标层20的表面的一个区域。第一离子束IBl的第一入射角al可以实质上等于第二离子束IB2的第二入射角a2。第一入射角al和第二入射角a2的每个可以分别大于O度并小于通过从90度减去第一角α的大小所获得的角度(B卩0° <al〈(90°_a)，0° <a2<(90°-α))。期望地，第一入射角al和第二入射角a2的每个可以分别大于第二角β并小于通过从90度减去第一角€1的大小所获得的角度(8叩〈￡11〈(90°-€0，0〈&2〈(90°-€0)。因此，一对相邻的图案30Α中的一个图案30的第一侧壁30i和该对相邻的图案30Α中的另一个图案30的第二侧壁30j可以分别利用第一离子束IBl和第二离子束IB2形成。
[0101]图8、图9和图11是截面图，示出采用根据本发明构思的示例实施例的形成图案的方法来形成磁存储器件的方法。图10是图9的部分“Y”的放大图。图12A是磁存储器件的截面图，示出磁隧道结图案的实施例，图12B是磁存储器件的截面图，示出磁隧道结图案的另一个实施例。
[0102]现在参照图8，下层间绝缘层102可以形成在基板100上。基板100可以包括半导体基板。例如，基板100可以包括娃基板、错基板或娃错基板。在某些实施例中，开关部件(未不出)可以形成在基板100上，并且下层间绝缘层102可以覆盖开关部件。开关部件可以例如为场效应晶体管。可选地，开关部件可以为二极管或其它开关器件。下层间绝缘层102可以由包括氧化物、氮化物和氧氮化物中的至少一个的单层或多层形成。
[0103]下接触插塞104可以形成在下层间绝缘层102中。每个下接触插塞104可以穿过下层间绝缘层102，从而电连接到开关部件中的对应一个的一个端子。下接触插塞104可以包括掺杂的半导体材料(例如，掺杂的硅)、金属(例如，钨、钛和/或钽)、导电的金属氮化物(例如，钛氮化物、钽氮化物和/或钨氮化物)和金属半导体化合物(例如，金属硅化物)中的至少一个。
[0104]顺序堆叠的第一导电层106、磁隧道结层MTJL和第二导电层114可以形成在下层间绝缘层102上。第一导电层106可以包括导电的金属氮化物，例如钛氮化物和/或钽氮化物。第一导电层106可以包括能够帮助构成磁隧道结层MT几的磁层的晶体生长的材料(例如，钌(Ru))。第一导电层106可以通过溅射工艺、化学气相沉积(CVD)工艺或原子层沉积(ALD)工艺形成。
[0105]磁隧道结层MTJL可以包括顺序地堆叠在第一导电层106上的第一磁层108、隧道阻挡层110和第二磁层112。第一磁层108和第二磁层112中的一个可以对应于磁化方向固定在一个方向上的参考层，并且第一磁层108和第二磁层112中的另一个可以对应于自由层，该自由层具有可改变为平行于或反平行于参考层的固定磁化方向的磁化方向。
[0106]在某些实施例中，参考层和自由层的磁化方向可以实质上垂直于隧道阻挡层110和第二磁层112之间的界面。在此情况下，参考层和自由层的每个可以包括垂直磁性材料(例如，CoFeTb、CoFeGd或CoFeDy)、具有LI ο结构的垂直磁性材料、具有密堆六方(hexagonalclose packed,HCP)晶体结构的CoPt合金和垂直磁性结构中的至少一个。具有Llo结构的垂直磁性材料可以包括具有Llo结构的FePt、具有Llo结构的FePd、具有Llo结构的CoPd和具有Llo结构的CoPt中的至少一个。垂直磁性结构可以包括双层地交替且重复堆叠的磁层和非磁层。例如，垂直磁性结构可以包括((>)/?1:)11、(&^6/?1:)11、(&^6/?(1)11、(&3/?(1)11、(&3/附)n、(CoNi/Pt)n、(CoCr/Pt)n和(CoCr/Pd)n中的至少一个，其中“η”表示双层的数目。这里，参考层可以比自由层厚，和/或参考层的矫顽力可以大于自由层的矫顽力。
[0107]在另一些实施例中，参考层和自由层的磁化方向可以实质上平行于隧道阻挡层110和第二磁层112之间的界面。在此情况下，参考层和自由层的每个可以包括铁磁材料。参考层还可以包括反铁磁材料，该反铁磁材料用于固定参考层中包括的铁磁材料的磁化方向。
[0108]隧道阻挡层110可以包括镁氧化物(MgO)层、钛氧化物(T1)层、铝氧化物(AlO)层、镁锌氧化物(MgZnO)层和镁硼氧化物(MgBO)层中的至少一个。
[0109]第一磁层108、隧道阻挡层110和第二磁层112中的每个可以通过物理气相沉积(PVD)工艺或CVD工艺形成。
[0110]第二导电层114可以包括钨、钛、钽、铝和金属氮化物(例如，钛氮化物和钽氮化物)中的至少一个。第二导电层114可以采用PVD工艺或CVD工艺形成。
[0111]掩模图案(未示出)可以形成在第二导电层114上。掩模图案可以限定其中将形成下面描述的磁隧道结结构的区域。掩模图案可以为光致抗蚀剂图案或硬掩模图案。硬掩模图案可以包括氧化物、氮化物和/或氧氮化物。
[0112]离子束IB可以辐射到第二导电层114的表面。离子束IB可以包括第一离子束IBl，该第一离子束IBl具有相对于法线10S测量的第一入射角al，法线10S实质上垂直于基板100的顶表面。离子束IB还可以包括第二离子束IB2，第二离子束IB2具有相对于法线100S测量的第二入射角a2。第一离子束IBl和第二离子束IB2可以相对于法线100S实质上对称地施加，并且第一入射角al可以因此实质上等于第二入射角a2。换言之，第一入射角al的大小可以实质上等于第二入射角a2的大小。第一离子束IBl和第二离子束IB2可以同时辐射到第二导电层114的表面的一个区域。如图9所示，该一个区域可以是范围与磁隧道结结构MTJS之间的距离A相对应的区域。
[0113]现在参照图9，第二导电层114、磁隧道结层MTJL和第一导电层106可以采用第一离子束IBl和第二离子束IB2顺序地蚀刻以从堆叠结构形成第一导电图案116、磁隧道结图案MTJ和第二导电图案124。在下文，堆叠在下层间绝缘层102上的第一导电图案116、磁隧道结图案MTJ和第二导电图案124可以被定义为磁隧道结结构MTJS。该蚀刻工艺可以采用多个掩模图案作为蚀刻掩模，从而多个磁隧道结结构MTJS可以提供在下层间绝缘层102上。每个磁隧道结结构MTJS可以电连接到下层间绝缘层102中形成的下接触插塞104中的对应一个。在一个实施例中，每个磁隧道结结构MTJS的第一导电图案116的底表面可以与对应的下接触插塞104的顶表面接触。
[0114]每个磁隧道结结构MTJS的磁隧道结图案MTJ可以包括顺序地堆叠在第一导电图案116上的第一磁图案118、隧道阻挡图案120和第二磁图案112。
[0115]如图12A所示，在某些实施例中，第一磁图案118的磁化方向118a和第二磁图案122的磁化方向122a可以实质上平行于隧道阻挡图案120和第二磁图案122的接触表面(或第一导电图案116的顶表面)。参照图12A，第一磁图案118可以对应于参考图案，并且第二磁图案122可以对应于自由图案。然而，本发明构思不限于此，与图12A所示的实施例不同，第一磁图案118可以例如对应于自由图案，第二磁图案122可以对应于参考图案。参考图案可以比自由图案厚，和/或参考图案的矫顽力可以大于自由图案的矫顽力。
[0116]具有平行的磁化方向118a和122a的第一和第二磁图案118和122的每个可以包括铁磁材料。第一磁图案118还可以包括用于固定第一磁图案118中包括的铁磁材料的磁化方向的反铁磁材料。
[0117]如图12B所示，在另一些实施例中，第一磁图案118的磁化方向118b和第二磁图案122的磁化方向122b可以实质上垂直于隧道阻挡图案120和第二磁图案1