專利名稱：用以制造磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及制造磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。
背景技術(shù)：
技術(shù)的進(jìn)展已產(chǎn)生更小且更強(qiáng)大的計(jì)算裝置。舉例來說，當(dāng)前存在多種便攜式個(gè) 人計(jì)算裝置，包括無線計(jì)算裝置，例如體積小、重量輕且易于由用戶攜帶的便攜式無線電 話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)及尋呼裝置。更具體地說，例如蜂窩式電話及因特網(wǎng)協(xié)議(IP)電 話等便攜式無線電話可經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)傳送語音及數(shù)據(jù)包。此外，許多此類無線電話包括并 入其中的其它類型的裝置。舉例來說，無線電話還可包括數(shù)字靜態(tài)相機(jī)、數(shù)字視頻相機(jī)、數(shù) 字記錄器及音頻文件播放器。而且，此些無線電話可處理可執(zhí)行指令，其包括可用以接入因 特網(wǎng)的軟件應(yīng)用程序，例如網(wǎng)頁瀏覽器應(yīng)用程序。因而，這些無線電話可包括顯著的計(jì)算能 力。減小功率消耗已產(chǎn)生此些便攜式裝置內(nèi)的更小的電路特征大小及操作電壓。特征 大小及操作電壓的減小(同時(shí)減小功率消耗)還增大對(duì)噪聲及對(duì)制造過程變化的敏感性。存儲(chǔ)器通常包括于無線裝置中，且功率消耗可通過降低存儲(chǔ)器功率要求而減小。 磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)可比其它類型的存儲(chǔ)器消耗更少功率，且可理想地用于無線 裝置中。因此需要通過在具有減小的特征大小的情況下降低功率消耗或增大可靠性而增大 MRAM裝置的有效性的制造技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
在特定實(shí)施例中，揭示一種對(duì)準(zhǔn)磁膜的方法。所述方法包括在將第一磁性材料沉 積到襯底上期間施加第一磁場(chǎng)以及在所述沉積到所述襯底上期間同時(shí)在區(qū)域中施加沿第 二方向的第二磁場(chǎng)。在另一特定實(shí)施例中，揭示一種設(shè)備。所述設(shè)備包括經(jīng)配置以將磁性材料沉積到 襯底上的沉積室。所述沉積室包括沉積區(qū)域。所述設(shè)備還包括用于在所述沉積區(qū)域內(nèi)施加 第一磁場(chǎng)的裝置，所述第一磁場(chǎng)大體上沿第一方向而定向。所述設(shè)備進(jìn)一步包括用于在所 述沉積區(qū)域內(nèi)施加第二磁場(chǎng)的裝置，所述第二磁場(chǎng)大體上沿第二方向而定向。在另一特定實(shí)施例中，所述設(shè)備包括界定封閉區(qū)域的外殼，其經(jīng)配置以封閉襯底， 所述襯底包括具有第一易磁化軸的第一襯底部分及具有第二易磁化軸的第二襯底部分。所 述襯底將在所述襯底處于封閉區(qū)域中的同時(shí)經(jīng)由沉積接收磁性材料。所述設(shè)備進(jìn)一步包括 經(jīng)配置以在所述封閉區(qū)域中產(chǎn)生第一磁場(chǎng)的第一磁場(chǎng)產(chǎn)生器。所述第一磁場(chǎng)具有第一磁場(chǎng) 方向。所述設(shè)備還包括經(jīng)配置以在所述封閉區(qū)域中產(chǎn)生第二磁場(chǎng)的第二磁場(chǎng)產(chǎn)生器。所述 第二磁場(chǎng)具有第二磁場(chǎng)方向。當(dāng)所述第一磁場(chǎng)方向大體上與所述第一易磁化軸一致時(shí)，所 沉積磁性材料的駐留于所述第一襯底部分上的第一部分具有至少部分地與所述第一易磁 化軸對(duì)準(zhǔn)的第一磁性定向。當(dāng)所述第二磁場(chǎng)大體上與所述第二易磁化軸一致時(shí)，所沉積磁 性材料的駐留于所述第二襯底部分上的第二部分具有至少部分地與所述第二易磁化軸對(duì)準(zhǔn)的第二磁性定向。在另一特定實(shí)施例中，揭示一種磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)。所述MRAM包括襯 底，所述襯底包括具有第一易磁化軸的第一襯底部分及具有第二易磁化軸的第二襯底部 分。所述MRAM還具有包括沉積于所述襯底上的磁性材料的膜。所述膜包括第一膜部分及 第二膜部分。所述第一膜部分耦合到所述第一襯底部分，且所述第一膜部分包括大體上沿 第一易磁化軸對(duì)準(zhǔn)的第一磁性材料部分。所述膜還包括耦合到所述第二襯底部分的第二膜 部分。所述第二膜部分包括大體上與第二易磁化軸對(duì)準(zhǔn)的第二磁性材料部分。在沉積膜期 間，襯底經(jīng)受大體上沿第一易磁化軸定向的第一磁場(chǎng)，同時(shí)襯底還經(jīng)受大體上沿第二易磁 化軸定向的第二磁場(chǎng)。隧道磁阻比(TMR)為存儲(chǔ)于MRAM內(nèi)的磁性隧道結(jié)(MTJ)中的“0”狀態(tài)與“1”狀 態(tài)之間的MTJ電阻差的測(cè)量。TMR越大，則狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變?cè)酱_定且將數(shù)據(jù)寫入到MRAM的 MTJ可能需要的電流越小。由所揭示實(shí)施例中的至少一者所提供的一個(gè)特定優(yōu)點(diǎn)為并入有 根據(jù)所揭示實(shí)施例中的一者或一者以上所制造的一個(gè)或一個(gè)以上MTJ的MRAM可歸因于所 述MRAM內(nèi)的MTJ中的一些或全部的增大的TMR而展現(xiàn)較低功率消耗。在審閱整個(gè)申請(qǐng)案之后，本發(fā)明的其它方面、優(yōu)點(diǎn)及特征將變得顯而易見，整個(gè)申 請(qǐng)案包括以下部分


具體實(shí)施方式
及權(quán)利要求書。

圖1為用以沉積磁膜的設(shè)備的特定說明性實(shí)施例的圖；圖2為描繪形成磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的一部分的磁膜的沉積的特定說明性實(shí)施 例的圖；圖3A為描繪形成磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的一部分的磁膜的沉積的另一特定說明性 實(shí)施例的圖；圖;3B為描繪形成磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的一部分的磁膜的沉積的另一特定說明性 實(shí)施例的圖；圖4A為在襯底上的形成磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的一部分的磁膜的另一特定說明性 實(shí)施例的圖；圖4B為磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的一部分的特定說明性實(shí)施例的圖；圖5A為磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的一部分的另一特定說明性實(shí)施例的圖；圖5B為磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的一部分的另一特定說明性實(shí)施例的圖；圖6為用以沉積磁膜的設(shè)備的另一特定說明性實(shí)施例的圖；及圖7為制造磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的方法的特定實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式參看圖1A，描繪用以沉積磁膜的設(shè)備的特定說明性實(shí)施例的圖且將其大體上指定 為100。所述設(shè)備包括界定可在其中發(fā)生磁性材料的沉積的封閉區(qū)域的沉積室102。沉積 室102由具有第一定向且由導(dǎo)電材料制成的第一線圈106環(huán)繞。沉積室102還由具有第二 定向且由相同導(dǎo)電材料或另一導(dǎo)電材料制成的第二線圈108環(huán)繞?？蓪⑽矬w104(第一磁 性材料可沉積于所述物體上)放置于由襯底中的溝道界定的封閉區(qū)域內(nèi)?？赏ㄟ^支撐卡盤
6板103將襯底支撐于沉積室102內(nèi)。在特定說明性實(shí)施例中，物體104包括第一壁109、第 二壁110、第三壁111及第四壁113。在特定說明性實(shí)施例中，在放置于沉積室102中之前， 物體104已經(jīng)制造而具有由溝道形成的每一壁。物體104的每一壁具有與對(duì)應(yīng)釘扎磁性層 相關(guān)聯(lián)的易磁化軸且每一易磁化軸可具有與對(duì)應(yīng)壁幾何形狀相關(guān)聯(lián)的定向。在說明性實(shí)例 中，為矩形的壁可具有沿所述矩形的主軸定向的易磁化軸。舉例來說，第一壁109具有易磁 化軸114，第二壁110具有易磁化軸116，第三壁111具有易磁化軸118，且第四壁113具有 易磁化軸120。第一線圈106可產(chǎn)生第一磁場(chǎng)130。第二線圈108可產(chǎn)生第二磁場(chǎng)132。在特定 說明性實(shí)施例中，第一磁場(chǎng)130近似垂直于第二磁場(chǎng)132。在另一特定說明性實(shí)施例中，第 一磁場(chǎng)130可相對(duì)于第二磁場(chǎng)132成斜角。當(dāng)?shù)谝浑娏?未圖示)通過線圈106時(shí)，第一線圈106可產(chǎn)生第一磁場(chǎng)130，且當(dāng) 第二電流(未圖示)通過第二線圈108時(shí)，第二線圈108可產(chǎn)生第二磁場(chǎng)132。在另一特定 說明性實(shí)施例中，第一磁場(chǎng)130或第二磁場(chǎng)132可由可以包圍沉積室102的環(huán)或其它結(jié)構(gòu) 布置的永久磁體提供。在又一特定說明性實(shí)施例中，第一磁場(chǎng)130或第二磁場(chǎng)132可通過 使用替代類型的磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備而提供。在特定說明性實(shí)施例中，可在空間上將每一磁場(chǎng)限定于沉積室102內(nèi)。在操作中，沉積室102可含有處于氣體狀態(tài)以沉積于物體104的壁上的磁性粒子。 所述磁性粒子可包括說明性磁性粒子122，其可具有大體上與第一磁場(chǎng)130對(duì)準(zhǔn)的第一 磁性定向；及第二說明性磁性粒子124，其可具有大體上與第二磁場(chǎng)132對(duì)準(zhǔn)的第二磁性定 向。在特定說明性實(shí)施例中，在沉積磁性粒子之前，物體104可定位于沉積室102內(nèi)而 使易磁化軸118大體上對(duì)準(zhǔn)于第一磁場(chǎng)130且其中第三壁111位于第一磁場(chǎng)130存在于其 中的第一區(qū)域中。物體104還可經(jīng)定位而使易磁化軸114、116及120大體上沿第二磁場(chǎng) 132對(duì)準(zhǔn)且第一壁109、第二壁110及第四壁114位于第二磁場(chǎng)132存在于其中的第二區(qū)域 內(nèi)。或者，第一磁場(chǎng)130可近似平行于易磁化軸118而定向。此外，第二磁場(chǎng)132可近似平 行于易磁化軸114、116及120而定向?？山仆瑫r(shí)施加第一磁場(chǎng)130及第二磁場(chǎng)132，或可在共同時(shí)間間隔期間施加第 一磁場(chǎng)130及第二磁場(chǎng)132。隨著磁性粒子沉淀于物體104的表面上，每一磁性粒子可歸因 于第一磁場(chǎng)130或第二磁場(chǎng)132的存在而沿其沉淀在上面的壁的對(duì)應(yīng)易磁化軸對(duì)準(zhǔn)。在磁 性材料沉積之前，沉積順磁性導(dǎo)電材料。順磁性導(dǎo)電材料導(dǎo)致磁場(chǎng)與層方向?qū)?zhǔn)。此增強(qiáng) 相同磁場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)粒子與對(duì)應(yīng)壁的易磁化軸粘合。舉例來說，經(jīng)受第一磁場(chǎng)130的第一磁性粒 子112可隨著其粘附到第三壁111而沿易磁化軸118對(duì)準(zhǔn)。經(jīng)受第二磁場(chǎng)132的第二磁性 粒子115可隨著其粘附到第二壁110而沿易磁化軸116對(duì)準(zhǔn)。所沉積的磁性粒子大體上沿 壁的易磁化軸的磁性對(duì)準(zhǔn)可產(chǎn)生所制造的MTJ的增大的隧道磁阻比(TMI )。當(dāng)并入到MRAM 中時(shí)，使用本文中所描述的沉積方法所制造的MTJ (三維)可產(chǎn)生所得MRAM的與用通過其 它方法所制造的MTJ (例如，一維)所制成的MRAM相比的較低功率消耗及較高M(jìn)TJ密度。在另一特定說明性實(shí)施例中，第一磁場(chǎng)130及第二磁場(chǎng)132可貫穿沉積室的一部 分具有大體上均勻的場(chǎng)強(qiáng)度。在此情況下，正被沉積的磁性粒子可傾向于沿為第一磁場(chǎng)130 與第二磁場(chǎng)132的向量和的合成磁場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)。經(jīng)沉積到物體104的壁上的磁性粒子可沿第一磁場(chǎng)130與第二磁場(chǎng)132的向量和對(duì)準(zhǔn)，且每一所沉積磁性粒子可至少部分地與上面沉積 所述磁性粒子的壁的對(duì)應(yīng)易磁化軸對(duì)準(zhǔn)。參看圖2，特定說明性實(shí)施例的圖描繪用以形成磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的一部分的 磁膜(包括第一磁性材料)的沉積(大體上指定為200)。襯底202包括在所述襯底202內(nèi) 具有大體上固定定向的第二磁性材料。襯底202內(nèi)的第二磁性材料可稱為定向上“釘扎”的 (在本文中還稱為“釘扎層”)。在沉積期間，襯底202的暴露表面變得涂覆有磁性粒子。沉積室可通過物理氣相 沉積、等離子體增強(qiáng)物理氣相沉積或經(jīng)由另一材料沉積方式來沉積磁性材料。隨著磁性粒 子沉積于襯底202上，所述磁性粒子形成可包括許多分子厚度的磁性粒子的磁膜208。所沉 積的磁性粒子可具有隨機(jī)磁性定向。箭頭206表示襯底的易磁化軸，其為與襯底形狀及襯 底202內(nèi)的釘扎磁性層相關(guān)聯(lián)的優(yōu)選定向方向。由于所沉積磁性粒子的隨機(jī)定向，通常不 存在所沉積磁性粒子沿襯底202的易磁化軸206的磁性對(duì)準(zhǔn)。參看圖3A，描繪另一特定說明性實(shí)施例的圖，其描繪形成磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的 一部分的磁膜的沉積。已將襯底302放置到沉積室中以接收在襯底302上形成磁膜310的 磁性粒子。沉積室(未圖示)可經(jīng)由物理氣相沉積、等離子體增強(qiáng)物理氣相沉積或經(jīng)由另一 方式來沉積磁性粒子?？稍诔练e到沉積室內(nèi)的空間期間施加通常具有低強(qiáng)度(例如，小于 100奧斯特)的磁場(chǎng)308。在沉積期間在存在磁場(chǎng)308時(shí)，磁性粒子(例如，磁性粒子306) 可變得沿所施加的磁場(chǎng)308的方向?qū)?zhǔn)。襯底302可具有易磁化軸304。在沉積之前，襯 底302可經(jīng)定位以使得易磁化軸304與磁場(chǎng)308對(duì)準(zhǔn)。在沉積期間，磁性粒子可使自身大 體上沿平行于易磁化軸304的磁場(chǎng)308的方向?qū)?zhǔn)。沉積于襯底302上的磁性粒子形成磁 膜310，其可具有磁膜310內(nèi)的磁性粒子的平均磁性定向312。偏移角314表示平均磁性定 向312與易磁化軸304在方向上的偏移。由于在沉積期間施加低強(qiáng)度磁場(chǎng)308，偏移角314 可較小，這指示平均磁性定向312與易磁化軸304的大體對(duì)準(zhǔn)。因此，由于沉積期間的低強(qiáng) 度磁場(chǎng)308，磁膜310與襯底302的易磁化軸304緊密對(duì)準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)可導(dǎo)致所制造MTJ的隧道 磁阻比(TMR)增大。當(dāng)并入到MRAM中時(shí)，與用通過其它方法制造的MTJ所制成的MRAM相 比，使用本文中所描述的沉積方法所制造的MTJ可致使所得MRAM的功率消耗較低。參看圖:3B，描繪另一特定說明性實(shí)施例的圖，其描繪形成磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的 一部分的磁膜的沉積。在沉積之前，襯底302可經(jīng)定位而使易磁化軸304沿磁場(chǎng)308的分 量。由于在沉積期間存在磁場(chǎng)308，所沉積的磁性粒子可平行于磁場(chǎng)308而對(duì)準(zhǔn)。通過在沉 積期間施加低強(qiáng)度磁場(chǎng)308，磁膜310的平均磁性定向312與易磁化軸304之間的偏移角 314與在沉積期間在不存在磁場(chǎng)308的情況下可出現(xiàn)的偏移角相比可有所減小。因此，由于 在沉積期間所施加的低強(qiáng)度磁場(chǎng)308，磁性定向312至少部分地與襯底302的易磁化軸304 對(duì)準(zhǔn)。在特定說明性實(shí)施例中，磁場(chǎng)308可具有小于數(shù)百奧斯特(例如，小于100奧斯 特)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。在另一特定說明性實(shí)施例中，磁場(chǎng)308可具有小于大約數(shù)十奧斯特的磁 場(chǎng)強(qiáng)度。在又一特定說明性實(shí)施例中，磁場(chǎng)308可小于數(shù)百奧斯特，例如，小于100奧斯特。參看圖4A，展示在襯底上的形成磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的一部分的磁膜的另一特定 說明性實(shí)施例。具有易磁化軸404的襯底402已接收到經(jīng)由沉積(例如，物理氣相沉積)或 經(jīng)由另一方式形成磁膜408的磁性材料層。襯底402及磁膜408經(jīng)受磁性退火，其中易磁化軸404沿強(qiáng)磁場(chǎng)(約10000奧斯特)410的方向而定位，且襯底402及磁膜408的溫度升 高歷時(shí)預(yù)定時(shí)間周期。由于磁性退火，磁膜408內(nèi)的磁性粒子(例如，磁性粒子406)傾向 于定向于磁場(chǎng)410的方向上。結(jié)果，在磁性退火之后，磁膜408內(nèi)的磁性粒子的平均磁性定 向412大體上沿著易磁化軸404，如由磁膜408的磁性粒子的平均磁場(chǎng)方向與易磁化軸404 的極小偏移角414所展示。因此，磁性退火用以進(jìn)一步對(duì)準(zhǔn)磁膜408內(nèi)的已在沉積期間在 存在低強(qiáng)度磁場(chǎng)的情況下經(jīng)部分對(duì)準(zhǔn)的磁性粒子。參看圖4B，圖4A的襯底及磁膜已經(jīng)圖案化以形成磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (MRAM) 424。MRAM似4包括多個(gè)磁性隧道結(jié)(MTJ)，例如MTJ 416。MTJ 416包括釘扎鐵磁 性層418、隧穿阻擋層420及自由鐵磁性層422。自由鐵磁性層422可包括圖4A中所展示 的膜408的一部分。固定鐵磁性層418可包括圖4A中所展示的襯底402的一部分。因此， 上面沉積有磁膜408的襯底402可經(jīng)圖案化為多個(gè)MTJ，從而形成磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。參看圖5A，展示隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的一部分的另一特定說明性實(shí)施例的圖且將其大 體上指定為500。磁性隧道結(jié)(MTJ)單元502包括多個(gè)壁，其中每一壁具有對(duì)應(yīng)釘扎磁性層。 第一壁504具有第一易磁化軸508。第二壁520具有第二易磁化軸524。第三壁506具有 第三易磁化軸512。第四壁522具有第四易磁化軸526。在制造期間，MTJ單元502可經(jīng)受 磁性材料的沉積。在沉積期間，MTJ單元502可處于沉積室內(nèi)，其中第一低強(qiáng)度磁場(chǎng)516經(jīng) 施加并限定于沉積室(未圖示)的包括第三壁506的區(qū)域。具有第二方向的第二磁性低強(qiáng) 度磁場(chǎng)518可經(jīng)施加并限定于沉積室的包括第一壁504、第二壁520及第四壁522的另一區(qū) 域。在沉積之前，單元502可經(jīng)定向以使得第三易磁化軸512近似平行于第一磁場(chǎng)516且 易磁化軸508、5M及5 近似平行于第二磁場(chǎng)518。由于在沉積期間存在低強(qiáng)度磁場(chǎng)516及518，沉積于結(jié)構(gòu)502上的每一磁性粒子 傾向于沿上面沉積所述磁性粒子的壁的易磁化軸對(duì)準(zhǔn)。舉例來說，磁性粒子510在經(jīng)沉積 時(shí)傾向于沿對(duì)應(yīng)于第一壁504的第一易磁化軸508對(duì)準(zhǔn)。沉積于第三壁506上的磁性粒子 514傾向于沿第三易磁化軸512對(duì)準(zhǔn)。因此，由于存在第一磁場(chǎng)516及第二磁場(chǎng)518，沉積 于結(jié)構(gòu)502的壁上從而在所述壁中的每一者上形成磁膜的磁性粒子傾向于沿對(duì)應(yīng)于上面 沉積磁性粒子的壁的相應(yīng)易磁化軸對(duì)準(zhǔn)。結(jié)果，沉積于壁表面上的磁膜傾向于沿對(duì)應(yīng)壁的 易磁化軸對(duì)準(zhǔn)。因此，歸因于在沉積期間存在低強(qiáng)度磁場(chǎng)，沉積于裝置502的壁上的磁膜傾 向于與對(duì)應(yīng)易磁化軸緊密對(duì)準(zhǔn)，這可產(chǎn)生MTJ的增強(qiáng)的隧道磁阻比(TMR)。參看圖5B，展示磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的一部分的另一特定說明性實(shí)施例的圖。在 沉積期間，裝置502可處于沉積室內(nèi)，其中第一低強(qiáng)度磁場(chǎng)516及第二磁性低強(qiáng)度磁場(chǎng)518 近似均勻地存在于沉積室的其中放置裝置502的整個(gè)區(qū)域中。沉積于壁504、506、520及522 上的磁性粒子可傾向于沿為第一磁場(chǎng)516與第二磁場(chǎng)518的向量和的合成磁場(chǎng)方向530對(duì) 準(zhǔn)。每一磁性粒子可具有沿上面已沉積所述磁性粒子的壁的易磁化軸具有一分量的磁性定 向，且因此可至少部分地與對(duì)應(yīng)壁的易磁化軸對(duì)準(zhǔn)。參看圖6，展示用以沉積磁膜的設(shè)備的另一特定說明性實(shí)施例的圖且將其大體上 指定為600。沉積室602界定可在其中發(fā)生磁性材料的沉積的空間。第一組導(dǎo)電線圈620 可產(chǎn)生第一磁場(chǎng)608。第二組導(dǎo)電線圈622可產(chǎn)生第二磁場(chǎng)612。第三組導(dǎo)電線圈擬4可 產(chǎn)生第三磁場(chǎng)614?；蛘?，可通過可包括永久磁體的替代方式或經(jīng)由產(chǎn)生磁場(chǎng)的另一方式產(chǎn) 生磁場(chǎng)608、612、614中的每一者。
裝置615可為處于制造階段中的磁性隧道結(jié)單元。所述裝置615包括矩形壁。舉 例來說，第一壁632可具有第一易磁化軸630，第二壁642可具有第二易磁化軸640，且第三 壁652可具有第三易磁化軸650。在沉積期間，裝置615可經(jīng)定位以使得第一易磁化軸630 沿第一磁場(chǎng)608的方向而定向，第二易磁化軸640沿第二磁場(chǎng)612的方向而定向，且第三易 磁化軸652沿第三磁場(chǎng)614的方向而定向。由于存在低強(qiáng)度磁場(chǎng)608、612及614，每一磁 性粒子(例如，磁性粒子626)可變得與為磁場(chǎng)608、612及614的向量和的合成磁場(chǎng)640對(duì) 準(zhǔn)。通過使用低強(qiáng)度磁場(chǎng)608、612及614，磁膜的所沉積磁性粒子可至少部分地與上面沉積 所述磁性粒子的壁的對(duì)應(yīng)易磁化軸對(duì)準(zhǔn)。參看圖7，展示制造磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)的方法的特定實(shí)施例的流程圖。 在框702處，將襯底放置于沉積室中，其中使第一磁場(chǎng)方向沿襯底的第一易磁化軸對(duì)準(zhǔn)且 使第二磁場(chǎng)方向沿襯底的第二易磁化軸對(duì)準(zhǔn)。移動(dòng)到框704，在沉積室內(nèi)沿第一磁場(chǎng)方向施 加第一低強(qiáng)度磁場(chǎng)且同時(shí)在沉積室內(nèi)沿第二磁場(chǎng)方向施加第二低強(qiáng)度磁場(chǎng)。移動(dòng)到框706， 任選地沿第三磁場(chǎng)方向(襯底的一部分的第三易磁化軸已與所述第三磁場(chǎng)方向?qū)?zhǔn))施加 第三磁場(chǎng)。所述第三磁場(chǎng)是與第一磁場(chǎng)及第二磁場(chǎng)同時(shí)施加。進(jìn)行到框708，將磁性材料沉 積到襯底上，從而在襯底上形成磁膜。前進(jìn)到框710，在完成沉積之后，使用沿第一易磁化軸 施加的第一高強(qiáng)度磁場(chǎng)及同時(shí)沿第二易磁化軸施加的第二高強(qiáng)度磁場(chǎng)而在升高的溫度下 使沉積有磁膜的襯底經(jīng)受磁性退火。移動(dòng)到框712，任選地，可在磁性退火期間同時(shí)沿第三 易磁化軸施加第三高強(qiáng)度磁場(chǎng)。所述方法終止于框714處。在操作中，通過在磁膜沉積期間沿對(duì)應(yīng)于裝置的表面的易磁化軸的方向施加低強(qiáng) 度磁場(chǎng)，所沉積的磁膜可至少部分地與所述易磁化軸對(duì)準(zhǔn)。尤其對(duì)于三維MTJ結(jié)構(gòu)來說，每 一壁的所沉積磁膜將部分地與每一易磁化軸對(duì)準(zhǔn)。由于在磁性退火之前的磁膜對(duì)準(zhǔn)，裝置 (例如MTJ單元，尤其三維MTJ)可顯示改進(jìn)的操作特性，例如增大的隧道磁阻比(TMI )。以 此方式制造的MTJ可以比通過其它方法制造的MTJ低的功率消耗及高的MTJ單元密度來操 作。并入有如本文中所描述而制造的MRAM的存儲(chǔ)媒體可耦合到處理器，使得所述處 理器可從所述MRAM存儲(chǔ)媒體讀取信息及將信息寫入到所述MRAM存儲(chǔ)媒體。在替代方案 中，存儲(chǔ)媒體可與處理器成一體式。處理器及存儲(chǔ)媒體可駐留于專用集成電路(ASIC)中。 ASIC可駐留于計(jì)算裝置或用戶終端中。在替代方案中，處理器及存儲(chǔ)媒體可作為離散組件 而駐留于計(jì)算裝置或用戶終端中。提供對(duì)所揭示的實(shí)施例的先前描述以使得所屬領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠制作或 使用所揭示的實(shí)施例。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于了解對(duì)這些實(shí)施例的各種修改，且可在 不脫離本發(fā)明的范圍的情況下將本文中所界定的原理應(yīng)用于其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明不 希望限于本文所展示的實(shí)施例，而是應(yīng)被賦予與如由所附權(quán)利要求書所界定的原理及新穎 特征一致的可能最廣范圍。
10
權(quán)利要求
1.一種對(duì)準(zhǔn)磁膜的方法，所述方法包含在將第一磁性材料沉積到襯底上期間在所述襯底駐留于其中的區(qū)域中施加沿第一方 向的第一磁場(chǎng)，其中所述磁膜包含所述第一磁性材料；及在所述將所述第一磁性材料沉積到所述襯底上期間在所述區(qū)域中施加沿第二方向的第二磁場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中近似同時(shí)施加所述第一磁場(chǎng)及所述第二磁場(chǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在共同時(shí)間間隔期間施加所述第一磁場(chǎng)及所述第二磁場(chǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使所述第一磁場(chǎng)近似平行于所述襯底的第一部分 的第一易磁化軸而定向，且使所述第二磁場(chǎng)近似平行于所述襯底的第二部分的第二易磁化 軸而定向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一磁場(chǎng)具有第一磁場(chǎng)強(qiáng)度，其中所述第一 磁場(chǎng)強(qiáng)度具有小于大約1000奧斯特的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二磁場(chǎng)具有第二磁場(chǎng)強(qiáng)度，其中所述第二 磁場(chǎng)強(qiáng)度具有小于大約1000奧斯特的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底包含第二磁性材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包含在所述沉積所述第一磁性材料之后，使 所述第一磁性材料磁性退火，其中所述磁性退火包含將第三磁場(chǎng)施加到所述區(qū)域，使所述 第三磁場(chǎng)大體上沿所述第一方向而定向。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第三磁場(chǎng)具有超過與所述第一磁場(chǎng)相關(guān)聯(lián)的 第一磁場(chǎng)強(qiáng)度的第三磁場(chǎng)強(qiáng)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其進(jìn)一步包含將第四磁場(chǎng)施加到所述區(qū)域，其中使所 述第四磁場(chǎng)大體上沿所述第二方向而定向。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第四磁場(chǎng)具有超過與所述第二磁場(chǎng)相關(guān)聯(lián) 的第二磁場(chǎng)強(qiáng)度的第四磁場(chǎng)強(qiáng)度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底包含具有第一易磁化軸的第一襯底部分及具有第二易磁化軸的第二襯底部分； 其中將所述襯底定向于所述區(qū)域內(nèi)以使得使所述第一易磁化軸大體上沿所述第一方 向而定向且使所述第二易磁化軸大體上沿所述第二方向而定向。
13.一種設(shè)備，其包含沉積室，其經(jīng)配置以將磁性材料沉積到襯底上，所述沉積室包括沉積區(qū)域；用于在所述沉積區(qū)域內(nèi)施加第一磁場(chǎng)的裝置，所述第一磁場(chǎng)大體上沿第一方向而定向；用于在所述沉積區(qū)域內(nèi)施加第二磁場(chǎng)的裝置，所述第二磁場(chǎng)大體上沿第二方向而定向；其中在沉積過程期間，所述磁性材料處于所述沉積區(qū)域內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述第一磁場(chǎng)具有不超過數(shù)百奧斯特的第一磁 場(chǎng)強(qiáng)度。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述第一磁場(chǎng)具有不超過大約100奧斯特的第一磁場(chǎng)強(qiáng)度。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述第二磁場(chǎng)具有不超過數(shù)百奧斯特的第二磁 場(chǎng)強(qiáng)度。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述第二磁場(chǎng)具有不超過100奧斯特的第二磁 場(chǎng)強(qiáng)度。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述第一方向近似垂直于所述第二方向。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含用于在第一區(qū)域內(nèi)施加第三磁場(chǎng)的裝 置，所述第三磁場(chǎng)大體上沿不同于所述第一方向及所述第二方向的第三方向而定向。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中所述襯底包含具有第一易磁化軸的第一襯底部分、具有第二易磁化軸的第二襯底部分及具有第三易 磁化軸的第三襯底部分；其中所述第一易磁化軸大體上沿所述第一方向而定向，所述第二易磁化軸大體上沿所 述第二方向而定向，且所述第三易磁化軸大體上沿所述第三方向而定向。
21.一種設(shè)備，其包含界定封閉區(qū)域的外殼，其經(jīng)配置以封閉襯底，所述襯底包括具有第一易磁化軸的第一 襯底部分及具有第二易磁化軸的第二襯底部分，所述襯底將在所述襯底處于所述封閉區(qū)域 中的同時(shí)經(jīng)由沉積接收磁性材料；第一磁場(chǎng)產(chǎn)生器，其經(jīng)配置以在所述封閉區(qū)域中產(chǎn)生第一磁場(chǎng)，所述第一磁場(chǎng)具有第 一磁場(chǎng)方向；第二磁場(chǎng)產(chǎn)生器，其經(jīng)配置以在所述封閉區(qū)域中產(chǎn)生第二磁場(chǎng)，所述第二磁場(chǎng)具有第 二磁場(chǎng)方向；其中當(dāng)所述第一磁場(chǎng)方向大體上與所述第一易磁化軸一致時(shí)，所述所沉積磁性材料的 駐留于所述第一襯底部分上的第一部分具有至少部分地與所述第一易磁化軸對(duì)準(zhǔn)的第一 磁性定向；且其中當(dāng)所述第二磁場(chǎng)大體上與所述第二易磁化軸一致時(shí)，所述所沉積磁性材料的駐留 于所述第二襯底部分上的第二部分具有至少部分地與所述第二易磁化軸對(duì)準(zhǔn)的第二磁性 定向。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述所沉積磁性材料的所述第一部分及所述所 沉積磁性材料的所述第二部分形成至少部分地覆蓋所述襯底的磁膜。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中磁性隧道結(jié)是由所述襯底的一部分及所述磁膜 的一部分形成的。
24.一種磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)，其包含襯底，其包括具有第一易磁化軸的第一襯底部分及具有第二易磁化軸的第二襯底部分；包括沉積于所述襯底上的磁性材料的膜，所述膜包括第一膜部分及第二膜部分；所述第一膜部分耦合到所述第一襯底部分，其中所述第一膜部分包括大體上沿所述第 一易磁化軸對(duì)準(zhǔn)的第一磁性材料部分；所述第二膜部分耦合到所述第二襯底部分，其中所述第二膜部分包括大體上沿所述第 二易磁化軸對(duì)準(zhǔn)的第二磁性材料部分；其中在沉積所述膜期間，所述襯底經(jīng)受大體上沿所述第一易磁化軸定向的第一磁場(chǎng)， 同時(shí)所述襯底經(jīng)受大體上沿所述第二易磁化軸定向的第二磁場(chǎng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的MRAM，其中所述第一磁場(chǎng)具有小于數(shù)百奧斯特的第一磁場(chǎng) 強(qiáng)度且所述第二磁場(chǎng)具有小于數(shù)百奧斯特的第二磁場(chǎng)強(qiáng)度。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用以制造磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的系統(tǒng)及方法。明確地說，揭示一種在沉積期間對(duì)準(zhǔn)磁膜的方法。所述方法包括在將第一磁性材料沉積到襯底上期間在所述襯底駐留于其中的區(qū)域中施加沿第一方向的第一磁場(chǎng)(130)。所述方法進(jìn)一步包括在所述將所述第一磁性材料沉積到所述襯底上期間在所述區(qū)域中施加沿第二方向的第二磁場(chǎng)(132)。
文檔編號(hào)C23C14/35GK102077377SQ200980124406
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者升·H·康, 朱曉春, 李霞 申請(qǐng)人:高通股份有限公司