用于从原位沉积的磁性叠层制造自旋逻辑器件的方法与流程

背景技术：

自旋逻辑可以实现用于超出互补金属氧化物半导体(cmos)计算电路和架构的一类新的计算电路和架构。然而，现有的自旋逻辑器件的实验演示由于在临界自旋注入层的沉积期间需要空气侵入(airbreak)，并且由于依赖于具有室内掩模流程(其中，用非接触掩模进行沉积，并且其中通过多角度沉积获得不同的几何形状)的多角度沉积，而受到低自旋注入效率的影响。这些现有的过程受到低界面质量(即，界面质量粗糙)及因此的低注入自旋极化的影响。这些现有的过程还受到难以将这些过程整合到高产出制造(hvm)过程中的影响。

附图说明

从下面给出的具体实施方式部分和本公开内容的各种实施例的附图将更充分地理解本公开内容的实施例，然而，不应将它们视为将本公开内容限制于特定实施例，而是仅供说明和理解。

图1a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的具有原位形成的磁体和非磁体导电层的衬底叠层的顶视图和侧视图。

图2a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的沉积了正性抗蚀剂图案的叠层的顶视图和侧视图。

图3a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的在选择性蚀刻正性抗蚀剂后的叠层的顶视图和侧视图。

图4a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的在去除正性抗蚀剂后的叠层的顶视图和侧视图。

图5a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的沉积了沟道和焊盘抗蚀剂的叠层的顶视图和侧视图。

图6a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的在选择性蚀刻非磁体导电材料后的叠层的顶视图和侧视图。

图7a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的去除了沟道和焊盘抗蚀剂的叠层的顶视图和侧视图。

图8a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的沉积了用以防止电流通过蚀刻的磁体侧壁到达沟道的共形电介质层的叠层的顶视图和侧视图。

图9a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的沉积了沟道和焊盘抗蚀剂的叠层的顶视图和侧视图。

图10a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的进行了定时蚀刻以露出非磁体导电层的顶上的共形电介质层(ild)、而不蚀刻磁体侧壁的叠层的顶视图和侧视图。

图11a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的沉积了沟道和焊盘的叠层的顶视图和侧视图。

图11d-f示出了根据本公开内容的一些实施例的在抗蚀剂剥离后的叠层的顶视图和侧视图。

图12a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的具有沉积了抗蚀剂的衬底的叠层的顶视图和侧视图。

图13a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的沉积了磁体和薄沟道的叠层的顶视图和侧视图。

图14a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的在剥离后的叠层的顶视图和侧视图。

图15a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的在进行抗蚀剂沉积和选择性蚀刻以形成用于沟道和焊盘的图案后的叠层的顶视图和侧视图。

图16a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的在进行厚沟道金属沉积后的叠层的顶视图和侧视图。

图17a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的在由抗蚀剂沉积限定的区域剥离后的叠层的顶视图和侧视图。

图18a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的在选择性蚀刻非磁体导电材料后的叠层的顶视图和侧视图。

图19a示出了根据本公开内容的一些实施例的通过原位工艺流程实现的横向自旋逻辑器件的侧面的侧视图。

图19b示出了根据本公开内容的一些实施例的通过原位工艺实现的图19a的横向自旋逻辑器件(例如，asl器件)的位示意图。

图20示出了根据本公开内容的一些实施例的用作通过原位工艺实现的读取头传感器的低宽度横向自旋阀。

图21a-b示出了使用透射电子显微镜(tem)可以检测的磁织构的形成。

图22示出了根据一些实施例的具有由原位沉积的磁性叠层形成的横向自旋逻辑器件的智能设备或计算机系统或soc(片上系统)。

具体实施方式

非局部自旋阀几何形状中的磁性薄膜的当前处理在磁性层沉积之后和沟道沉积之前需要为了图案化而暴露于空气中。这种空气侵入导致磁体上的表面氧化。氧化物的不完全去除和/或用于去除表面氧化的侵蚀性处理导致沟道材料中较低的自旋注入效率。

制造非横向自旋阀器件的一种方法是使用两步骤过程。在第一步骤中，将磁性层沉积到图案化的抗蚀剂中，然后剥离和清洁。在第二步骤中，在磁性层的顶部上图案化抗蚀剂以沉积沟道材料。在此过程中，磁体的表面在处理期间被氧化，并且必须在沉积沟道材料之前用表面处理原位去除。在该过程中，(去除氧化物后)所得到的磁体/沟道提供了相对于在真空中依次直接沉积(immediatedeposition)两种材料而言较差的界面质量。

制造非横向自旋阀器件的另一种方法是沉积磁体，随后进行原位沟道沉积。在这种方法中，为了实现必要的图案化，沉积需要非常浅，需要仔细地控制用于沉积的入射束的角度，以便控制将两种材料置于必要的几何形状中。浅沉积和受控角度对于hvm来说是不切实际的。

本文说明的一些实施例是由一种方法形成的，该方法不依赖于在沉积下一层之前用于图案化一层的空气侵入，即原位处理方法。术语“原位”在此通常是指在材料形成期间没有空气侵入(例如，在真空条件下)和连续的热力、结晶或电磁调节。术语“原位”也指磁体和金属盖(cap)都在相同的真空室中(“原位”)沉积。术语“非原位”通常是指沉积磁体后，移至空气中，氧化物生长，然后器件随后被用沟道或盖材料(在真空中或在另一种条件下)涂覆。“原位”部分防止当磁体表面离开安全的超高真空时可能发生的磁体表面的氧化或粗糙化。一些实施例说明了不需要(即，不依赖于)多角度沉积的处理方法。

在一些实施例中，基于磁自旋阀的原位处理的过程是对原位沉积的磁体/自旋沟道叠层起作用的减成工艺流程。在一些实施例中，该过程开始于原位沉积的衬底或模板，其中，磁体在其理想的结晶、热力或电磁条件下形成。在一些实施例中，磁体的界面通过一层已知的非磁体导电沟道或盖材料加以原位保护或保持。在一些实施例中，层的叠层(导电和/或不导电)在衬底上被减成地图案化，使得自旋极化电流流过的临界磁体/沟道界面不暴露于空气或被化学改性。

各种实施例有许多技术效果。例如，磁自旋阀的原位处理方法保持了磁性材料(用于自旋极化)和沟道(用于自旋极化电子传输的非磁性材料)之间的界面质量。磁自旋阀的原位处理方法也实现了使用具有其他先进材料的磁性叠层。参考一些实施例说明的磁自旋阀的原位处理方法能够实现类型广泛的磁逻辑和感测器件。例如，原位处理的方法可用于形成横向自旋逻辑器件、用作读取头传感器的低宽度横向自旋阀等。

在以下说明中，论述了多个细节以提供对本公开内容的实施例的更透彻的解释。但对于本领域技术人员来说，显然，本公开内容的实施例的实践可以无需这些特定细节。在其他实例中，以方框图形式而非详细地示出公知的结构和设备，以避免使得本公开内容的实施例难以理解。

注意，在实施例的相应附图中，以线来表示信号。一些线可以较粗，用以表示更多的组成信号路径，和/或在一端或多端具有箭头，用以表示主要信息流动方向。这种表示并非旨在是限制性的。相反，结合一个或多个示例性实施例来使用这些线，以便更易于理解电路或逻辑单元。任何表示的信号，按照设计需要或偏好所规定的，实际上都可以包括一个或多个信号，其可以在任一方向上传送，并且可以以任何适合类型的信号方案来实施。

遍及整个说明书以及在权利要求书中，术语“连接的”表示在相连的事物之间的直接电或磁连接，没有任何中间器件。术语“耦合的”表示在相连的事物之间的直接电或磁连接，或者通过一个或多个无源或有源中间器件的间接连接。术语“电路”表示一个或多个无源和/或有源部件，所述一个或多个无源和/或有源部件被布置为彼此协作，以提供所期望的功能。“一”和“所述”的含义包括复数的引用。“在……中”的含义包括“在……中”和“在……上”。

术语“缩放”通常指代将设计(示意图和布局)从一个工艺技术转换为另一个工艺技术并且随后减小布局面积。术语“缩放”通常还指代在相同技术节点内减小布局和器件尺寸。术语“缩放”还可以指代相对于例如电源电平的另一个参数调整(例如减慢或加速-即分别缩小或扩大)信号频率。术语“基本上”、“接近”、“大约”、“附近”、“约”通常指代在目标值的+/-20％内。

除非另有指明，用以描述共同对象的序数词“第一”、“第二”和“第三”等的使用仅仅表示提及了相似对象的不同实例，而并非旨在暗示如此描述的对象必须在时间、空间、排序上或者以任何其他方式处于给定的顺序中。

根据一些实施例，图1-12共同描述了使用原位沉积的磁体/自旋沟道叠层的工艺流程，其允许保持(或保护)磁性材料(用于自旋极化)和沟道(用于传送自旋极化电子的非磁性材料)之间的界面的质量。每个图示出了一特定过程完成后叠层的顶视图和侧视图。

尽管图1-12以特定的顺序示出，但可以修改操作的顺序。因此，所示实施例可以以不同的顺序执行，一些过程可以并行执行。根据某些实施例，图1-12中列出的一些过程和/或操作是可任选的。提供的附图的编号是为了清楚起见，而并非旨在规定各种过程必须发生的操作顺序。此外，来自多个工艺流程的操作可以以各种组合使用。

图1a-c分别示出了根据本公开内容的一些实施例的具有原位形成的磁体和非磁体导电层的衬底叠层的顶视图100和侧视图(120和130)。在此，图1b中的侧视图120沿着图1a的顶视图100中所示的“yy”虚线，图1c中的侧视图130沿着图1a的顶视图100中所示的“xx”虚线。

在一些实施例中，形成横向自旋逻辑器件的过程以原位沉积的叠层开始。在一些实施例中，原位沉积的叠层包括衬底或模板101、磁体102和非磁体导电材料103。在一些实施例中，磁体102和非磁体导电材料103(在此也称为磁体盖，或第一非磁体导电材料)一起被图案化。该步骤保护从磁体到沟道的原位自旋界面。在一些实施例中，当提供叠层时，在非磁体导电材料103的顶部上形成对准标记104。对准标记104的一个目的是提供对叠层上的层的位置的参考。

在一些实施例中，当在磁体102上形成磁体盖103之后，该结构被退火。例如，具有磁体102和磁体盖103的结构被加热到300至400摄氏度几分钟以固定磁体102和磁体盖103之间的界面中的任何缺陷(即，改良磁体界面以平滑化磁体102和磁体盖103之间的界面)。在一些实施例中，退火过程在形成整个结构之后执行。

用于形成衬底或模板101(例如，厚度为30nm)的材料的示例包括以下之一：sio2、mgo、sto、bfo、ag、gdsco3、nb:sto、dysco3等。用于形成磁体102的材料的示例包括以下之一：heusler合金(例如cu2mnal、cu2mnin、cu2mnsn、ni2mnal、ni2mnin、ni2mnsn、ni2mnsb、ni2mnga、co2mnal、co2mnsi、co2mnga、co2mnge、pd2mnal、pd2mnin、pd2mnsn、pd2mnsb、co2fesi、co2feal、fe2val、mn2vga、co2fege等)或铁磁材料(例如co、fe、fe2o3、feofe2o3、niofe2o3、cuofe2o3、mgofe2o3、mnbi、ni、mnsb、mnofe2o3、y3fe5o12、cro2、mnas、gd、dy、eu等)，等等。非磁体导电材料103的示例包括以下之一：cu、ag、al、au、bi、bise、biau，与ir、os、bi或si成合金的或以ir、os、bi或si掺杂的cu。

图2a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的沉积了正性抗蚀剂图案的叠层的顶视图200和侧视图(220和230)。需要指出的是，图2a-c中具有与任何其他附图中的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。在此，图2b中的侧视图220沿着图2a的顶视图200中所示的“yy”虚线，图2c中的侧视图230沿着图2a的顶视图200中所示的“xx”虚线。

在一些实施例中，在提供原位沉积的叠层之后，在非磁体导电材料103上形成正性光致抗蚀剂图案201。在该示例中，在对准标记104和中心区域上方将正性光致抗蚀剂图案201形成为垂直于“yy”虚线的两个水平条。在一些实施例中，可以使用负性光致抗蚀剂来代替正性光致抗蚀剂。在这样的实施例中，不是暴露由材料所在之处限定的区域，而是暴露所有其它区域。对于光刻，可以使用利用了负性光致抗蚀剂的基于掩模的紫外(uv)曝光。在一些实施例中，正性光致抗蚀剂图案201确定磁体“条”的区域。在该示例中，两个磁体条区域由正性光致抗蚀剂图案201确定。在本文所述的后续过程中，在磁性条上方形成导电沟道。

图3a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的在选择性蚀刻正性抗蚀剂201后的叠层的顶视图300和侧视图(320和330)。需要指出的是，图3a-c中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。在此，图3b中的侧视图320沿着图3a的顶视图300中所示的“yy”虚线，图3c中的侧视图330沿着图3a的顶视图300中所示的“xx”虚线。

在一些实施例中，在形成正性光致抗蚀剂201的图案之后，执行选择性蚀刻以将正性光致抗蚀剂201外部的区域蚀刻掉，向下直到衬底101(即，蚀刻磁体102和非磁体导电材料103的选择性区域)以确定磁体尺寸。在该示例中，一个磁体比另一个磁体薄。在其它实施例中，可以实现磁体的不同形状和尺寸。

图4a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的在去除正性抗蚀剂201后的叠层的顶视图400和侧视图(420和430)。需要指出的是，图4a-c中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。在此，图4b中的侧视图420沿着图4a的顶视图400中所示的“yy”虚线，图4c中的侧视图430沿着图4a的顶视图400中所示的“xx”虚线。

在一些实施例中，在选择性蚀刻非磁体导电层103和磁体102之后，去除正性光致抗蚀剂201，留下磁性条102，暴露出相应的非磁体非导电层103。

图5a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的沉积了沟道和焊盘抗蚀剂的叠层的顶视图500和侧视图(520和530)。需要指出的是，图5a-c中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。在此，图5b中的侧视图520沿着图5a的顶视图500中所示的“yy”虚线，图5c中的侧视图530沿着图5a的顶视图500中所示的“xx”虚线。

在一些实施例中，沟道和/或焊盘光致抗蚀剂501沉积在非磁体导电材料103上方。在该示例中，进行制备以在原位叠层(即，磁性条102和非磁体非导电层103)上方形成沟道。

图6a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的在选择性蚀刻非磁体导电材料103后的叠层的顶视图600和侧视图(620和630)。需要指出的是，图6a-c中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。在此，图6b中的侧视图620沿着穿过图6a的顶视图600中所示的叠层中间的“yy”虚线，而图6c中的侧视图630沿着“xx”虚线。

在一些实施例中，选择性地蚀刻(例如，使用湿法蚀刻或干法蚀刻技术)非磁体导电层103(即，保护层或磁体盖)，以暴露出磁体102的顶部在沟道和/或焊盘正性抗蚀剂501外部的区域中的部分。在该实施例中，蚀刻沟道种子以去除磁体上磁体不与自旋沟道或互连焊盘接触处的保护层。

在此，103是磁体盖层。在一些实施例中，磁体盖层103由与沟道相同的材料构成，或者可能由某种不同的材料构成。在一些实施例中，用于磁体盖层103的材料是非磁性的。在一些实施例中，用于磁体盖层103的材料具有低原子序数，使得不会有大量的自旋轨道耦合。在这样的实施例中，以最小氧化进行处理可以保存下来并且可以保持磁体和其本身之间良好的界面。在一些实施例中，进行蚀刻的过程以防止焊盘触点与沟道短路并且分路出通过磁体的电流路径。参考图4-6描述的过程限定了界面非磁体导电层103。

图7a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的去除了沟道和焊盘抗蚀剂的叠层的顶视图700和侧视图(720和730)。需要指出的是，图7a-c中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。在此，图7b中的侧视图720沿着图7a的顶视图700中所示的“yy”，图7c中的侧视图730沿着图7a的顶视图700中所示的“xx”虚线。

在该过程中，沟道和焊盘的机械位置被限定为与暴露出的原位非磁体导电层103对准。在一些实施例中，去除了沟道和/或焊盘正性抗蚀剂501，这暴露出沿着要形成的沟道区的非磁体导电层103。

图8a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的沉积了用以防止电流通过蚀刻的磁体侧壁到达沟道的共形电介质层的叠层的顶视图800和侧视图(820和830)。需要指出的是，图8a-c中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。在此，图8b中的侧视图820沿着图8a的顶视图800中所示的“yy”虚线，图8c中的侧视图830沿着图8a的顶视图800中所示的“xx”虚线。在一些实施例中，沉积共形电介质层(ild)801以防止电流通过蚀刻的磁体侧壁到达要形成的沟道。在这个示例中，沟道将沿虚线“yy”形成。

图9a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的沉积了沟道和焊盘抗蚀剂的叠层的顶视图900和侧视图(920和930)。需要指出的是，图9a-c中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。在此，图9b中的侧视图920沿着穿过图9a的顶视图900中所示的叠层中间的“yy”虚线，而图9c中的侧视图930沿着“xx”虚线。在一些实施例中，沉积沟道和/或焊盘抗蚀剂901。在某些情况下，对于电子束描图装置(electron-beamwriter)来说，负型可能是优选的。

图10a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的进行了定时蚀刻以露出非磁体导电层的顶上的ild、而不蚀刻磁体侧壁的叠层的顶视图1000和侧视图(1020和1030)。需要指出的是，图10a-c中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。在此，图10b中的侧视图1020沿着穿过图10a的顶视图1000中所示的叠层中间的“yy”虚线，而图10c中的侧视图1030沿着“xx”虚线。

在该过程中，制造原位沉积的非磁体导电层103和自旋沟道之间的界面。在一些实施例中，也对原位非磁体导电层103和自旋沟道之间的界面进行化学清洗以确保自旋和电荷接触部。在一些实施例中，蚀刻ild801以暴露出非磁体导电层103的顶部。在一些实施例中，当蚀刻ild801时，不清除磁体102和非磁体导电层103的侧壁(即，侧壁保持由ild801覆盖)。在一些实施例中，当定时蚀刻ild801时，露出衬底101的部分。

在此，术语“定时”通常是指施加一定时间以去除金属顶表面上的ild材料的薄盖的蚀刻过程。在一些实施例中，蚀刻过程可用于仅去除沉积在金属顶部上的材料的厚度，使得留下材料801的插塞以保护磁体的侧壁。例如，如果执行任意长的蚀刻，则可以去除包括保护侧壁801的期望的材料的插塞的所有材料。由于ild材料是共形的(即，在任何表面-侧面、顶面或底面-上沉积相同厚度的材料)，但蚀刻是定向的-仅从一个方向-直接向下-去除材料，所以该过程是行得通的。如果蚀刻工艺是各向同性的，则沿着任何方向(即，侧面、顶面或底面)去除相同量的材料的过程可能行不通。在此，1001是剩下的抗蚀剂。其中的一些可能在ild蚀刻期间被消耗，但是原则上它应当仍附着在周围以引导蚀刻侵蚀图案化结构的位置。

图11a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的沉积了沟道和焊盘的叠层的顶视图1100和侧视图(1120和1130)。需要指出的是，图11a-c中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。图11b中的侧视图1120沿着穿过图11a的顶视图1100中所示的叠层中间的“yy”虚线，而图11c中的侧视图1130沿着“xx”虚线。

在定时蚀刻ild801后，沉积另一非磁体导电材料1101(在此也称为第二非磁体导电材料)。非磁体导电材料1101形成沟道和焊盘。在一些实施例中，同时沉积沟道和焊盘以减少寄生接触电阻。在一些实施例中，非磁体导电材料1101是与非磁体导电材料103相同的材料。在一些实施例中，非磁体导电材料1101是不同于非磁体导电材料103的材料。图11a-c的过程也可用于形成其他互连。在一些实施例中，非磁体导电材料103和1101的界面之间的断裂或粗糙可以通过适当的退火得到修复。

图11d-f示出了根据本公开内容的一些实施例的在抗蚀剂1001剥离后的叠层的顶视图1140和侧视图(1150和1160)。需要指出的是，图11d-f中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。图11e中的侧视图1150沿着穿过图11d的顶视图1140中所示的叠层中间的“yy”虚线，而图11f中的侧视图1160沿着“xx”虚线。

根据一些实施例，图12-18共同描述了具有剥离过程的替代工艺流程。根据一些实施例，该过程还允许保持(或保护)磁性材料(用于自旋极化)和沟道(用于传送自旋极化电子的非磁性材料)之间的界面的质量。每个图示出了一特定过程完成后叠层的顶视图和侧视图。

尽管图12-18以特定的顺序示出，但可以修改操作的顺序。因此，所示实施例可以以不同的顺序执行，一些过程可以并行执行。根据某些实施例，图12-18中列出的一些过程和/或操作是可任选的。提供的附图的编号是为了清楚起见，而并非旨在规定各种过程必须发生的操作顺序。此外，来自各个工艺流程的操作可以以各种组合使用。

图12a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的具有沉积了抗蚀剂的衬底的叠层的顶视图1200和侧视图(1220和1230)。需要指出的是，图12a-c中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。在此，图12b中的侧视图1220沿着图12a的顶视图1200中所示的“yy”虚线，图12c中的侧视图1230沿着图12a的顶视图1200中所示的“xx”虚线。该过程开始于通过沉积光致抗蚀剂1202在衬底1201上方形成磁体图案。衬底1201可以是参考衬底101讨论的任何材料。

图13a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的沉积了磁体和薄沟道的叠层的顶视图1300和侧视图(1320和1330)。需要指出的是，图13a-c中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。在此，图13b中的侧视图1320沿着图13a的顶视图1300中所示的“yy”虚线，图13c中的侧视图1330沿着图13a的顶视图1300中所示的“xx”虚线。

在一些实施例中，在沉积光致抗蚀剂1202并且确定磁体图案之后，在衬底1201和光致抗蚀剂1202上方原位沉积磁体1302和非磁体导电材料1301，使得磁体1302和非磁体导电材料1301之间的界面得以保持(即，界面光滑)。磁体1302可以是参考磁体102讨论的任何材料。非磁体导电材料1301可以是参考非磁体导电材料103讨论的任何材料。

图14a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的在剥离后的叠层的顶视图1400和侧视图(1420和1430)。需要指出的是，图14a-c中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。在此，图14b中的侧视图1420沿着图14a的顶视图1400中所示的“yy”虚线，图14c中的侧视图1430沿着图14a的顶视图1400中所示的“xx”虚线。

在一些实施例中，在沉积磁体1302和非磁体导电层1301之后执行剥离过程。在一些实施例中，在剥离之后，留下在限定的磁体区域上方的磁体1302和非磁体导电材料1302被暴露。在剥离期间，去除覆盖有抗蚀剂1202的区域，留下衬底1201和限定的磁体“条”区域。

图15a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的在进行抗蚀剂沉积和选择性蚀刻以形成用于沟道和焊盘的图案后的叠层的顶视图1500和侧视图(1520和1530)。需要指出的是，图15a-c中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。在此，图15b中的侧视图1520沿着穿过图15a的顶视图1500中所示的叠层中间的“yy”虚线，而图15c中的侧视图1530沿着“xx”虚线。

在一些实施例中，在剥离之后，通过抗蚀剂1501形成沟道和/或焊盘图案。抗沉积蚀剂1501以使得非磁体导电材料1301的一些区域保持暴露以用于焊盘和沟道形成。在该示例中，沟道沿着虚线“yy”形成。

图16a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的在进行厚沟道金属沉积后的叠层的顶视图1600和侧视图(1620和1630)。需要指出的是，图16a-c中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。在此，图16b中的侧视图1620沿着图16a的顶视图1600中所示的“yy”虚线，图16c中的侧视图1630沿着图16a的顶视图1600中所示的“xx”虚线。

在一些实施例中，在沉积抗蚀剂1301之后，在整个区域上方沉积另一非磁体导电层1601(其可以是与非磁体导电层1301相同的材料)的厚层。在一些实施例中，非磁体导电层1301由不同于非磁体导电层1601的材料形成。非磁体导电层1601比非磁体导电层1301厚。例如，非磁体导电层1601是150nm厚，非磁体导电层1301是30nm厚。

图17a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的在由抗蚀剂沉积限定的区域剥离后的叠层的顶视图1700和侧视图(1720和1730)。需要指出的是，图17a-c中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。在此，图17b中的侧视图1720沿着图17a的顶视图1700中所示的“yy”虚线，而图17c中的侧视图1730沿着“xx”虚线。

在一些实施例中，在沉积非磁体导电层1601之后，形成非磁体导电层1301的薄层的轮廓(点状区域)，将其余区域确定为非磁体导电层1601。在一些实施例中，在沉积非磁体导电层1601之后，重复该剥离过程。在剥离之后(即，在图16a和图17a之间)，分别存在薄非磁体导电层1301和厚非磁体导电层1601的区域。

图18a-c示出了根据本公开内容的一些实施例的在选择性蚀刻非磁体导电材料后的叠层的顶视图1800和侧视图(1820和1830)。需要指出的是，图18a-c中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。在此，图18b中的侧视图1820沿着穿过图18a的顶视图1800所示的叠层中间的“yy”虚线，而图18c中的侧视图1830沿着“xx”虚线。

在一些实施例中，在剥离之后，使用特定时间来选择性蚀刻非磁体导电层1301和1601，以仅完全去除磁体1302顶上的薄非磁体导电层1301层的露出部分。根据一些实施例，作为进行该定时蚀刻过程的代价，非磁性材料1601(如果与1301是相同材料)的厚度也将减小相同的值。但是，由于非磁性材料1601开始时比非磁性材料1301厚得多，所以根据一些实施例，在蚀刻过程完成之后仍然会有大量的非磁性材料1601。根据一些实施例，剩余的非磁性材料1601将形成器件的导电沟道和互连焊盘。

为了寻求继续进行集成电路(ic)缩放并使计算更节能的方法，可以使用自旋电子器件。在自旋电子器件中，电子自旋携带并存储信息。这种器件的一个特点是它们的非易失性(即，即使关闭电路的电源，计算状态也保持)。该特点开启了通往常闭即时开逻辑芯片的路径，所述芯片消耗的静态功率少得多，并且因此对于移动系统而言是非常理想的。自旋电子器件的另一个特点是粒子的集合状态(而不是个体电子)经历切换。因此，自旋电子器件的每位切换能量的限制要低得多。自旋电子器件的电源电压可以与泄漏电流无关，并且可以降低到几十毫伏。这导致较低的有功功率。

自旋电子器件的一个示例是全自旋逻辑(asl)器件。图19a示出了根据本公开内容的一些实施例的通过原位工艺流程实现的横向自旋逻辑器件侧面的侧视图1900。侧视图1900示出了如图所示耦合在一起的非磁性材料(例如cu)的第一层1901、过孔1902(例如cu)、氧化物1903、非磁性材料(例如cu)的第二层1904、与非磁性材料(例如，cu)盖层(capping)1906/1907原位形成的铁磁层1905以及非磁性材料(例如cu)的第三层1907。

图19b示出了根据本公开内容的一些实施例的通过原位工艺实现的横向自旋逻辑器件1900(例如，asl器件)的位示意图1920。需要指出的是，图19b中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。

asl器件1920包括具有各自端子的铁磁体(fm)1921a和1921b。在该示例中，各自端子耦合到电源(vdd)。fm1921a和fm1921b在x方向(也称为第一方向)上延伸。在asl中，每个fm(例如1921a)具有输出(“右”)侧(例如，其与沟道部分1922b的接口)和输入(“左”)侧(例如，其与沟道部分1922a的接口)，二者由间隔体1924a隔开。对于其他铁磁体(例如1921b)也存在类似的结构。间隔体1924a和1924b由绝缘材料制成。导电非磁性(nm)金属沟道1922连接前一级fm的输出侧和下一级fm的输入侧。导电nm沟道1922原位沉积在fm1921a和1921b上，使用参考几个实施例描述的过程来制造asl器件。

耦合到每个间隔体的右侧的是耦合到地(vss)的其他nm1923a和nm1903b。在一个实施例中，可以去除输入侧的隧道势垒，其更容易制造并且在自旋注入路径中具有较小的电阻。asl器件借助从驱动fm的输出侧流过非磁性金属沟道的自旋极化电流而操作，并且导致施加在受驱动fm的输入侧的自旋转移矩(stt)。力矩的大小和方向决定了受驱动fm中磁化的最终状态。

fm(1921a和/或1921b)中电子的大部分磁矩都指向磁化方向。图19b中的x、y和z单位向量示出了每个轴的正方向。fm尺寸被选择为使得其易磁化轴和难磁化轴分别是x轴和z轴。每个fm的磁化都有在正(+x)和负(-x)方向上的两个稳定状态。当其磁化点在+x方向上时，它被视为逻辑1；当它指向-x方向时，它被视为逻辑0。此外，在图19b中，非磁性金属线1922是沟道，1923a/1923b是接地引线。间隔体1924a/1924b防止电流从一个沟道(例如，第一部分1922a)流到下一个沟道(即，第二部分1922b)。vdd和vss分别是电源电压和接地电压。

通过将接地引线(例如，1923a)设置得更靠近fm中的一个(例如，1921a)来实现用于逻辑实施的asl器件中的非互易性(non-reciprocity)(即，输入/输出区别)。类似地，fm1921b更靠近接地引线1923b。对于沟道1922b的部分，驱动fm为1921a，受驱动fm为1921b。尽管可以将输入侧和输出侧的区域设计为相同，但是接地引线(例如，1923b)接近每个fm(例如，1921b)的输出侧。因此，在输出侧(即，通过1921a、1922b和1923b的路径)上，vdd至vss的电阻比在输入侧(即，通过1921b、1922b和1923b的路径)上的更小，电流在输出侧较大。因此，输出侧上的自旋极化密度比输入侧上的自旋极化密度大。这产生从驱动fm1921a的输出侧到受驱动fm1921b的输入侧的净自旋极化电流。通过这些方式，多个asl器件可以被输入到输出级联，而不需要额外的转换级(即可串接性(concatenability))。

此外，fm1921a和1921b具有两个稳定的低能态(例如，在+x和-x方向上的磁化)，自旋耗散(spindissipation)导致磁化朝向稳定状态演变。因此，每个级的输出开始于这些稳定状态之一。换言之，自旋信号不会从级到级降级，如果它们高于由fm能量势垒确定的阈值，则自旋信号可以从相对小的自旋极化电流再生(即，放大)。这些特性使asl器件适合于逻辑实施。

对于正电源电压，电子从vss横穿到vdd。fm1921a/1921b从1922提取电子，其中磁矩在与它们的磁化相同的方向上极化。这使得在fm1921a/1921b下1922中的具有相反磁矩的自旋积累。由于沟道1922电阻和接地引线(1923a)的位置，输出侧的电荷电流远高于输入侧的电荷电流。因此，输出侧的自旋的累积密度较高。电子从输出侧扩散到输入侧，并在受驱动的fm上施加stt。如果stt超过某个阈值，则受驱动fm磁化转换到与驱动fm磁化相反的方向。因此，图19b所示的asl器件1920作为用于正电源电压的逆变器工作。类似地，对于负电源电压，器件作为缓冲器工作，受驱动fm的磁化跟随(“复制”)驱动fm的磁化。

图20示出了根据本公开内容的一些实施例的用作通过原位工艺实现的读取头传感器的低宽度横向自旋阀2000。在该示例中，使用由磁体形成的记录介质来存储数据。数据通过电感写入元件写入记录介质。为了读取数据，使用低宽度横向自旋阀作为读取头传感器。在一些实施例中，使用在各种实施例中描述的原位工艺形成该读取头传感器。

图21a-b示出了使用透射电子显微镜(tem)可以看见的磁织构的形成的图像2100和2120。在一些实施例中，针对每种磁性材料和衬底选择而以不同的结构为目标。图像2100用于co2fegega。在此，尝试的晶体是：面心立方体结构(fcc)a＝4.05a，225空间群、cfgga＝5.737aa/sqrt(2)＝4.067a225空间群，其中，“a”是晶格常数。有很多具有特定的取向和结构的这种理想界面。对于通用的heusler合金，尝试的结构由2200提供。

在一些实施例中，形成非磁体导电材料层的界面的材料(例如，以下之一：cu、ag、al、au、bi、bise、biau，与ir、os、bi或si成合金的或以ir、os、bi或si掺杂的cu)的晶格常数在3a至10a的范围内。在一些实施例中，形成磁体界面的材料的晶格常数在3a至10a的范围内。在一些实施例中，磁体的晶体结构属于以x2yz或x2yz0.5p0.5为特征的heusler相。

图22示出了根据一些实施例的具有由原位沉积的磁性叠层形成的横向自旋逻辑器件的智能设备或计算机系统或soc(片上系统)。需要指出的是，图22中具有与任何其他附图的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件可以以与所描述的类似的任何方式操作或起作用，但不限于此。

图22示出了可以使用平坦表面接口连接器的移动设备的实施例的框图。在一些实施例中，计算设备2200表示移动计算设备，诸如计算平板电脑、移动电话或智能电话、支持无线功能的电子阅读器或其他无线移动设备。会理解的是，一般性地示出了某些部件，并非这个设备的所有部件都在计算设备2200中示出。

在一些实施例中，根据所讨论的一些实施例，计算设备2200包括具有由原位沉积磁性叠层形成的横向自旋逻辑器件的第一处理器2210。计算设备2200的其他块也可以包括由一些实施例的原位沉积磁性叠层形成的横向自旋逻辑器件。本公开内容的各种实施例还可以包括2270内的诸如无线接口的网络接口，以使得系统实施例可以并入无线设备，例如蜂窝电话或个人数字助理。

在一个实施例中，处理器2210(和/或处理器2290)可以包括一个或多个物理设备，例如微处理器、应用处理器、微控制器、可编程逻辑器件或其他处理模块。由处理器2210执行的处理操作包括对在其上执行应用和/或设备功能的操作平台或操作系统的执行。处理操作包括与和用户的或和其他设备的i/o(输入/输出)有关的操作、与电源管理有关的操作、和/或与将计算设备2200连接到另一个设备有关的操作。处理操作还可以包括与音频i/o和/或显示i/o有关的操作。

在一个实施例中，计算设备2200包括音频子系统2220，其表示与向计算设备提供音频功能相关联的硬件(例如音频硬件和音频电路)和软件(例如驱动器、编码解码器)部件。音频功能可以包括扬声器和/或耳机输出，以及话筒输入。用于这种功能的设备可以集成到计算设备2200中，或者连接到计算设备2200。在一个实施例中，用户通过提供由处理器2210接收并处理的音频命令来与计算设备2200交互。

显示子系统2230表示硬件(例如显示设备)和软件(例如驱动器)部件，其提供视觉和/或触觉显示，用于用户与计算设备2200进行交互。显示子系统2230包括显示接口2232，其包括特定屏幕或硬件设备，用于向用户提供显示。在一个实施例中，显示接口2232包括与处理器2210分离的逻辑，用以执行与显示有关的至少一些处理。在一个实施例中，显示子系统2230包括触摸屏(或触控板)设备，其提供到用户的输出和输入两者。

i/o控制器2240表示与和用户的交互有关的硬件设备和软件部件。i/o控制器2240可操作以管理作为音频子系统2220和/或显示子系统2230的部分的硬件。另外，i/o控制器2240示出了用于额外设备的连接点，所述额外设备连接到计算设备2200，用户可以通过它与系统交互。例如，可以附接到计算设备2200的设备可以包括话筒设备、扬声器或立体声系统、视频系统或其他显示设备、键盘或辅助键盘设备、或者其他i/o设备，用于与诸如读卡器的特定应用或其他设备一起使用。

如上所述，i/o控制器2240可以与音频子系统2220和/或显示子系统2230交互。例如，通过话筒或其他音频设备的输入可以提供输入或命令，用于计算设备2200的一个或多个应用或功能。另外，代替或除了显示输出，可以提供音频输出。在另一个示例中，如果显示子系统2230包括触摸屏，则显示设备还充当输入设备，其可以至少部分地由i/o控制器2240管理。计算设备2200上也可以有另外的按钮或开关，以提供由i/o控制器2240管理的i/o功能。

在一个实施例中，i/o控制器2240管理设备，例如加速度计、相机、光传感器或其他环境传感器、或者可以包括在计算设备2200中的其他硬件。输入可以是部分直接用户交互，以及向系统提供环境输入，以影响其操作(例如滤除噪声、针对亮度检测调整显示、为相机应用闪光灯、或其他特征)。

在一个实施例中，计算设备2200包括电源管理2250，其管理电池电力使用、电池的充电、和与省电操作有关的特征。存储器子系统2260包括存储器设备，用于在计算设备2200中存储信息。存储器可以包括非易失性(如果中断到存储器设备的电力，状态不改变)和/或易失性(如果中断到存储器设备的电力，状态不确定)存储器设备。存储器子系统2260可以存储应用数据、用户数据、音乐、照片、文档、或其他数据、以及与计算设备2200的应用和功能的执行有关的系统数据(长期的或暂时的)。

实施例的元件也可以作为用于存储计算机可执行指令(例如用以实施本文所述的任何其他处理的指令)的机器可读介质(例如存储器2260)来提供。机器可读介质(例如存储器2260)可以包括但不限于：闪存、光盘、cd-rom、dvdrom、ram、eprom、eeprom、磁或光卡、相变存储器(pcm)、或者适合于存储电子或计算机可执行指令的其他类型的机器可读介质。例如，本公开内容的实施例可以作为计算机程序(例如bios)下载，其可以作为数据信号经由通信链路(例如调制解调器或网络连接)从远程计算机(例如服务器)传送到请求计算机(例如客户机)。

连接2270包括硬件设备(例如，无线和/或有线连接器和通信硬件)和软件部件(例如驱动器、协议栈)，以使得计算设备2200能够与外部设备通信。计算设备2200可以是分离的设备，例如其他计算设备、无线接入点或基站，以及外围设备，例如耳机、打印机或其他设备。

连接2270可以包括多个不同类型的连接。概括地说，将计算设备2200示出为具有蜂窝连接2272和无线连接2274。蜂窝连接2272通常指代由无线载波提供的蜂窝网络连接，例如借助gsm(全球移动通信系统)或其变型或其派生物、cdma(码分多址)或其变型或其派生物、tdm(时分复用)或其变型或其派生物、或者其他蜂窝服务标准提供的。无线连接(或无线接口)2274指代不是蜂窝的无线连接，可以包括个域网(例如蓝牙、近场等)、局域网(例如wi-fi)，和/或广域网(例如wimax)或其他无线通信。

外设连接2280包括硬件接口和连接器，以及软件部件(例如驱动器、协议栈)，用以实现外设连接。会理解，计算设备2200可以是到其他计算设备的外围设备(“至”2282)，以及具有连接到它的外围设备(“自”2284)。计算设备2200通常具有“对接”连接器，用以连接到其他计算设备，用于诸如管理(例如下载和/或上载、改变、同步)计算设备2200上的内容的目的。另外，对接连接器可以允许计算设备2200连接到特定外设，其允许计算设备2200控制例如到视听或其他系统的内容输出。

除了专有的对接连接器或其他专有连接硬件，计算设备2200可以经由常用或基于标准的连接器实现外设连接1680。常用类型可以包括通用串行总线(usb)连接器(其可以包括任何数量的不同硬件接口)、包括minidisplayport(mdp)的displayport、高清晰度多媒体接口(hdmi)、火线或其他类型。

说明书中对“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”或“其他实施例”的提及表示结合实施例说明的特定特征、结构或特性包括在至少一些实施例中，但不一定是所有实施例。“实施例”、“一个实施例”或“一些实施例”的多次出现不一定全都指代相同的实施例。如果说明书表述部件、特征、结构或特性“可以”、“或许”或“能够”被包括，那么该特定部件、特征、结构或特性不必须被包括。如果说明书或权利要求提及“一”或“一个”元件，这并不表示仅有一个所述元件。如果说明书或权利要求书提及“一个额外的”元件，这并不排除存在多于一个所述额外的元件。

此外，特定特征、结构、功能或特性可以在一个或多个实施例中以任何适合的方式组合。例如，第一实施例可以与第二实施例组合，只要与两个实施例相关联的特定特征、结构、功能或特性不相互排斥。

尽管结合其特定实施例描述了本公开内容，但根据前面的描述，这种实施例的许多替代、修改和变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。例如，其他存储器架构(例如动态ram(dram))可以使用所述实施例。本公开内容的实施例旨在包含所有此类替代、修改和变化，以便落在所附权利要求书的宽泛范围内。

另外，为了图示和论述的简单，并由此避免使得本公开内容难以理解，在所呈现的附图内可以示出或不示出到集成电路(ic)芯片或其他部件的公知的电源/接地连接。此外，为了避免使得本公开内容难以理解，并且同时鉴于以下事实：关于这种方框图装置的实现方式的细节与要在其上实施本公开内容的平台极为相关(即这种细节应完全在本领域技术人员的理解能力内)，可以以方框图形式示出装置。尽管阐述了具体细节(例如电路)以便描述本公开内容的示例性实施例，但对于本领域技术人员而言应当显而易见的是，可以无需这些具体细节或者借助这些具体细节的变化而实践本公开内容。所述描述因而应视为说明性而非限制性的。

以下示例属于进一步的实施例。示例中的细节可以在一个或多个实施例中的任意处使用。也可以相对于方法或过程实施本文所述装置的所有可任选的特征。

例如，提供了一种装置一种方法，其包括：在衬底或模板上形成磁体，所述磁体具有界面；以及在所述磁体的界面上形成非磁体导电材料的第一层，使得原位形成所述磁体和非磁体导电材料的层。在一些实施例中，该方法包括：选择性地蚀刻所述第一层。在一些实施例中，该方法包括：在经选择性蚀刻的第一层上限定自旋沟道和存取互连结构的位置。在一些实施例中，该方法包括：同时沉积所述自旋沟道和所述存取互连结构以减少寄生接触电阻。

在一些实施例中，该方法包括：在所述第一层上方形成非磁体导电材料的第二层，所述第二层形成自旋沟道。在一些实施例中，该方法包括：清洁非磁体导电材料的第一层和非磁体导电材料的第二层之间的界面以提供自旋和电荷接触部。在一些实施例中，该方法包括：在清洁所述界面之后对所形成的磁体进行退火。在一些实施例中，使用不同的掩模或掩模的组合来形成所述第一层和所述第二层。

在一些实施例中，形成磁体包括在模板上外延生长磁体。在一些实施例中，衬底是以下之一：mgo、sto、bfo、ag、gdseo3、nb:sto或dysco3。在一些实施例中，非磁体导电材料是以下之一：cu、ag、al、au、bi、bise、biau，与ir、os、bi或si成合金的或以ir、os、bi或si掺杂的cu。在一些实施例中，磁体的界面上的非磁体导电材料的所述第一层形成为使得所述磁体的界面不暴露于空气或杂质。

在一些实施例中，磁体在结晶、电磁或热力条件下形成。在一些实施例中，该方法包括在磁体的界面上形成非磁体导电材料的所述第一层后对所形成的磁体进行退火。在一些实施例中，形成非磁体导电材料的所述第一层的界面的材料的晶格常数在3a至10a的范围内。在一些实施例中，形成磁体的界面的材料的晶格常数在3a至10a的范围内。在一些实施例中，磁体的晶体结构属于以x2yz或x2yz0.5p0.5为特征的heusler相。

在另一示例中，提供了一种装置，其包括：形成在衬底或模板上的磁体，所述磁体在结晶、电磁或热力条件下形成，所述磁体具有界面；以及形成在磁体的界面上的非磁体导电材料的第一层，使得原位形成所述磁体和所述非磁体导电材料的层。在一些实施例中，所述第一层与所述磁体一起被选择性地蚀刻。在一些实施例中，所述装置包括形成在经选择性蚀刻的第一层上的自旋沟道和焊盘。在一些实施例中，该装置包括形成在所述第一层上方的第二层非磁体导电材料，第二层形成自旋沟道。在一些实施例中，该装置包括通过清洁非磁体导电材料的第一层和非磁体导电材料的第二层之间的界面提供的自旋和电荷接触部。

在一些实施例中，衬底是以下之一：mgo、sto、bfo、ag、gdseo3、nb:sto或dysco3。在一些实施例中，非磁体导电材料是以下之一：cu、ag、al、au、bi、bise、biau，与ir、os、bi或si成合金的或以ir、os、bi或si掺杂的cu。在一些实施例中，在真空中形成磁体的界面上的非磁体导电材料的所述第一层。在一些实施例中，形成非磁体导电材料的所述第一层的界面的材料的晶格常数在3a至10a的范围内。在一些实施例中，形成磁体的界面的材料的晶格常数在3a至10a的范围内。在一些实施例中，磁体的晶体结构属于以x2yz或x2yz0.5p0.5为特征的heusler相。

在另一示例中，提供了一种系统，其包括：处理器；具有横向自旋阀器件的存储器，其中的至少一个包括根据上述装置的装置；以及用于允许处理器与另一设备通信的无线接口。在一些实施例中，系统包括：用于耦合到显示单元的显示接口，所述显示接口提供由所述处理器处理的内容以由所述显示单元显示。在一些实施例中，系统包括：磁传感器，用于感测来自存储器的磁场。在一些实施例中，磁传感器包括用于从存储器读取数据的横向自旋阀。

在另一示例中，提供了一种装置，其包括：用于在衬底或模板上形成磁体的模块，所述磁体具有界面；以及用于在所述磁体的界面上形成非磁体导电材料的第一层，使得原位形成所述磁体和非磁体导电材料的层的模块。在一些实施例中，该装置包括：用于形成选择性地蚀刻所述第一层的模块。在一些实施例中，该装置包括：用于在经选择性蚀刻的第一层上形成限定自旋沟道和存取互连结构的位置的模块。在一些实施例中，该装置包括：用于形成同时沉积所述自旋沟道和所述存取互连结构以减少寄生接触电阻的模块。

在一些实施例中，该装置包括：用于在所述第一层上方形成第二层非磁体导电材料的模块，所述第二层形成自旋沟道。在一些实施例中，该装置包括：用于形成清洁非磁体导电材料的第一层和非磁体导电材料的第二层之间的界面以提供自旋和电荷接触部的模块。在一些实施例中，使用不同的掩模或掩模的组合来形成所述第一层和所述第二层。在一些实施例中，用于形成磁体的模块包括用于在模板上外延生长磁体的模块。在一些实施例中，衬底是以下之一：mgo、sto、bfo、ag、gdseo3、nb:sto或dysco3。在一些实施例中，非磁体导电材料是以下之一：cu、ag、al、au、bi、bise、biau，与ir、os、bi或si成合金的或以ir、os、bi或si掺杂的cu。

在一些实施例中，磁体的界面上的非磁体导电材料的所述第一层被形成为使得所述磁体的界面不暴露于空气或杂质。在一些实施例中，磁体在结晶、电磁或热力条件下形成。在一些实施例中，该装置包括：用于在磁体的界面上形成非磁体导电材料的所述第一层后对所形成的磁体进行退火的模块。

在一些实施例中，形成非磁体导电材料的所述第一层的界面的材料的晶格常数在3a至10a的范围内。在一些实施例中，形成磁体的界面的材料的晶格常数在3a至10a的范围内。在一些实施例中，磁体的晶体结构属于以x2yz或x2yz0.5p0.5为特征的heusler相。

提供了摘要，它允许读者确定本技术公开内容的本质和要旨。依据摘要不用于限制权利要求书的范围或含义的理解而提交摘要。以下权利要求书由此包含在具体实施方式部分中，每一个权利要求都独立作为单独的实施例。