專利名稱：磁自旋移位寄存器存儲(chǔ)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及存儲(chǔ)器器件，更具體地，涉及形成賽道存儲(chǔ)器器件。
背景技術(shù)：
賽道存儲(chǔ)器器件以在磁納米線或者“賽道(racetrack) ”中的磁疇壁的形式存儲(chǔ)信息。所述疇壁使用電流脈沖沿著納米線向后移動(dòng)和向前移動(dòng)，其中電子承載電流是自旋極化的。自旋極化的電流承載自旋角動(dòng)量，該自旋角動(dòng)量傳輸?shù)酱女牨谑顾鼈冊(cè)陔娮恿鲃?dòng)方向上移動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種用于形成存儲(chǔ)器器件的方法，所述方法包括在襯底中形成具有波動(dòng)輪廓的內(nèi)表面的腔；在所述腔中沉積鐵磁材料；在所述襯底上鄰近所述鐵磁材料的一部分形成讀取元件；以及在所述襯底上鄰近所述鐵磁材料的第二部分形成寫入元件。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種存儲(chǔ)器器件，包括移位寄存器，包括設(shè)置在具有波動(dòng)內(nèi)表面輪廓的腔中的鐵磁材料；讀取元件，設(shè)置為鄰近所述移位寄存器的一部分；以及寫入元件，設(shè)置為鄰近所述移位寄存器的第二部分。仍根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種用于形成存儲(chǔ)器器件的方法，所述方法包括使用各向同性蝕刻和鈍化聚合物沉積方法在襯底中形成具有肋部分的第一腔；在所述腔中沉積鐵磁材料，所述鐵磁材料包括部分地通過所述腔的所述波動(dòng)輪廓限定的磁疇；鄰近所述鐵磁材料的一部分形成讀取元件。通過本發(fā)明的技術(shù)可實(shí)現(xiàn)另外的特征和優(yōu)點(diǎn)。這里詳細(xì)描述了本發(fā)明的其它實(shí)施例和方面并且被考慮為主張的發(fā)明的一部分。為了更好地理解本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和特征，參考描述和附圖。


在說明書的結(jié)論部分的權(quán)利要求中具體指出并且明確要求保護(hù)被認(rèn)為是本發(fā)明的主題。從后面聯(lián)系附圖的詳細(xì)描述中將明白本發(fā)明的前述和其它特征以及優(yōu)點(diǎn)，其中圖1示出了磁移位寄存存儲(chǔ)器器件的示范性實(shí)施例的透視圖。圖2示出了移位寄存器的一部分的部分截面圖。圖3示出了腔的形成。
具體實(shí)施例方式圖1示出了磁移位寄存器存儲(chǔ)器器件100的示范性實(shí)施例。器件100包括磁移位寄存器10，其包括寫入元件15和讀取元件20。磁移位寄存器10包括從包括亞鐵磁或鐵磁材料的細(xì)線(或軌道)形成的數(shù)據(jù)列25。數(shù)據(jù)可以儲(chǔ)存在移位寄存器10的磁化區(qū)域中，例如磁疇30和35。疇壁36、37、38和39是磁疇30和35之間的過渡磁化區(qū)域。在操作中，磁疇30和35可以改變極化取向(狀態(tài))。磁疇30和35的每一個(gè)的電阻部分依賴于磁疇30和35的狀態(tài)。讀取元件20測量鄰近磁疇30的電阻，其指示磁疇30的狀態(tài)。磁疇30的狀態(tài)可以轉(zhuǎn)移到在級(jí)聯(lián)循環(huán)中的鄰近磁疇30。磁疇30的循環(huán)狀態(tài)允許讀取元件20讀出在移位寄存器10中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的狀態(tài)。類似的存儲(chǔ)器器件的操作和形成可以在U. S.專利No. 7，551，469中找到。圖2示出了在例如硅材料的襯底200中形成的移位寄存器10的一部分的部分截面圖。在制造中，在襯底200中形成腔201。用例如，如基本從N1、Fe和Co中的一種或多種形成的合金或者從Fe和/或Co結(jié)合Pt和/或Pd形成的合金或者Heusler合金的鐵磁材料填充腔201。腔201包括具有波動(dòng)輪廓或圓齒(scalloped)的內(nèi)表面202。內(nèi)表面202包括肋204，其優(yōu)選限定疇壁36、37、38和39以及磁疇30、32和35。肋204并通過內(nèi)表面201的彎曲部分的相交部分(intersection)限定且從腔201的外徑向內(nèi)延伸。依賴磁疇壁的結(jié)構(gòu)和類型，當(dāng)位于肋204處或者附近或者在腔30、32、35中時(shí)疇壁具有更低的能量。疇壁的能量和其沿著腔201的延伸依賴于用于填充腔201的磁合金的磁交換能和合金的磁各向異性。磁交換能越大，疇壁的范圍越大，然而，磁各向異性能越大，導(dǎo)致更窄的疇壁。各向異性能主要由磁合金的固有磁晶能和退磁能構(gòu)成。前者主要是合金本身的特性并且是晶體結(jié)構(gòu)和合金成分的結(jié)果，而后者依賴于賽道的幾何外形和疇壁的形狀和結(jié)構(gòu)。通過改變肋204的詳細(xì)形貌(topography)和腔202的內(nèi)表面，沿著賽道的疇壁的能量圖可以改變以便優(yōu)先將疇壁定位在肋204處或附近或者在腔202內(nèi)。圖3示出了沿X方向的腔的形成的部分截面圖。在示出的實(shí)施例中，使用構(gòu)圖和蝕刻工藝在襯底200中形成腔201。蝕刻工藝可以包括，例如，交替各向同性蝕刻和鈍化聚合物沉積工藝的循環(huán)。在示出的實(shí)例中，各向同性蝕刻是使用SF6的等離子體蝕刻工藝，并且鈍化聚合物是C4F8，并且工藝條件包括循環(huán)1800瓦特施加到等離子體源；110瓦特施加到襯底；約65毫托的等價(jià)室壓力，通過固定泵抽速度控制；以及7秒鐘的300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分(sccm)的SF6的流量；隨后在-10°C下的2秒鐘的150sCCm的C4F8流量。每個(gè)蝕刻和鈍化聚合物沉積的循環(huán)增加腔201的深度并且在表面202中形成肋204。可以修改工藝條件以導(dǎo)致期望的腔寬度(X);肋尺寸(x’)；基元深度(y’)；以及腔深度(y)。例如，循環(huán)的數(shù)量確定腔深度1，而蝕刻和聚合物沉積的條件影響x、x’和I，尺寸。SF6脈沖的典型范圍包括250-350sccm供給氣體流動(dòng)速率和5_9秒的時(shí)長。C4F8脈沖的范圍包括在100-200sccm之間的供給氣體流動(dòng)速率和在1-5秒之間的時(shí)長。工藝溫度范圍在_20°C到50°C之間。參考圖3，y長度可以具有不同尺寸。因此對(duì)X和X’的等價(jià)尺寸，即y和y’可以被設(shè)計(jì)為比X和X’更大或更小以允許腔201的橢圓截面而不是均勻截面。當(dāng)腔201的磁化在通過線X和y形成平面(xy平面)內(nèi)被定向時(shí)，允許唯一方向的形成磁移位寄存器10(圖1)的合金的磁化的取向。當(dāng)磁移位寄存器10的磁化被定向?yàn)榇怪庇趚y平面時(shí)，優(yōu)選X和X’分別具有與I和I，相同的尺寸。上述工藝條件僅是實(shí)例。其它工藝條件可以用于形成腔201以滿足存儲(chǔ)器器件100的設(shè)計(jì)規(guī)范(圖1)。例如，當(dāng)在襯底200的不同區(qū)域中形成腔和形成具有不同基元深度和寬度、腔深度和肋尺寸的腔時(shí)，可以調(diào)節(jié)工藝條件?？蛇x地，可以使用低溫蝕刻工藝，包括例如，交替各向同性蝕刻和鈍化氧化工藝的循環(huán)。
這里使用的術(shù)語僅用于描述具體實(shí)施例目的并且沒有旨在限制本發(fā)明。如這里使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非文檔中明確指出。還應(yīng)該明白，術(shù)語“包括”和/或“包含”，當(dāng)在說明書中使用時(shí)，指狀態(tài)特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一個(gè)或多個(gè)特征、整體、步驟、操作、元件和/或其群組的存在或者添加。在下面的權(quán)利要求中對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)、材料、作用和所有裝置或步驟加功能要素的等價(jià)物旨在包括與具體主張的其它主張?jiān)M合執(zhí)行功能的任意結(jié)構(gòu)、材料、或者作用。提出本發(fā)明的描述用于示出和表述，但是不旨在窮盡或者限制本發(fā)明到公開的形式中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)進(jìn)行許多修改和變化。選擇和描述實(shí)施例的目的是更好的理解本發(fā)明的原理和實(shí)踐應(yīng)用，并且使得本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員明白本發(fā)明，對(duì)于不同的實(shí)施例具有不同的修改以適合具體的使用目的。這里示出的附圖僅是一個(gè)實(shí)例。對(duì)這里不脫離本發(fā)明的精神下描述的此流程或步驟(或操作)可以存在更多的變化。例如，可以以不同的順序執(zhí)行步驟或者添加、刪除、修改步驟。所有這些變化被認(rèn)為是所主張的本發(fā)明的一部分。雖然描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，現(xiàn)在和將來都可能產(chǎn)生落入隨后的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的各種改善和增強(qiáng)。這些權(quán)利要求應(yīng)該被認(rèn)為保持對(duì)首先描述的本發(fā)明的妥善保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種用于形成存儲(chǔ)器器件的方法，所述方法包括在襯底中形成具有波動(dòng)輪廓的內(nèi)表面的腔；在所述腔中沉積鐵磁材料；在所述襯底上鄰近所述鐵磁材料的一部分形成讀取元件；以及在所述襯底上鄰近所述鐵磁材料的第二部分形成寫入元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過操作為在所述腔中形成所述波動(dòng)輪廓內(nèi)表面的各向同性蝕刻和鈍化聚合物沉積方法形成所述腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述腔的所述波動(dòng)輪廓包括肋部分，所述肋部分操作為限定在所述鐵磁材料中限定磁疇的疇壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述鐵磁材料限定在所述鐵磁材料中的移位寄存器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述各向同性蝕刻和鈍化聚合物沉積方法包括多個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)包括將1800瓦特施加到等離子體源；將110瓦特施加到所述襯底；通過固定泵抽速度控制的約65毫托的等價(jià)室壓力；以及將所述襯底暴露到300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分 (sccm)的SF6的流量7秒鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述多個(gè)循環(huán)包括在將所述襯底暴露到所述SF6的流量之后，在-10°c下將所述襯底暴露到150SCCm的C4F8的流量中2秒鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述襯底包括硅材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中由低溫蝕刻方法形成所述腔。
9.一種存儲(chǔ)器器件,包括移位寄存器，包括設(shè)置在具有波動(dòng)內(nèi)表面輪廓的腔中的鐵磁材料；讀取元件，設(shè)置為鄰近所述移位寄存器的一部分；以及寫入元件，設(shè)置為鄰近所述移位寄存器的第二部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的器件，其中所述腔的所述波動(dòng)內(nèi)表面輪廓限定在所述鐵磁材料中限定磁疇的疇壁。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的器件，其中所述波動(dòng)內(nèi)表面輪廓包括肋部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的器件，其中所述波動(dòng)內(nèi)表面輪廓是圓齒形狀的。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的器件，其中所述移位寄存器操作為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
14.一種用于形成存儲(chǔ)器器件的方法，所述方法包括使用各向同性蝕刻和鈍化聚合物沉積方法在襯底中形成具有肋部分的第一腔；在所述腔中沉積鐵磁材料，所述鐵磁材料包括部分通過所述腔的所述波動(dòng)輪廓限定的磁疇；鄰近所述鐵磁材料的一部分形成讀取元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述方法還包括鄰近所述鐵磁材料的第二部分形成寫入元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述各向同性蝕刻和鈍化聚合物沉積方法包括多個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)包括將1800瓦特施加到等離子體源；將110瓦特施加到所述襯底；通過固定泵抽速度控制的約65毫托的等價(jià)室壓力；以及將所述襯底暴露到300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分 (sccm)的SF6的流量7秒鐘。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述多個(gè)循環(huán)包括在將所述襯底暴露到所述SF6的流量之后，在-10°C下將所述襯底暴露到150SCCm的C4F8的流量中2秒鐘。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中由低溫蝕刻方法形成所述腔。的方法，其中通過所述腔的內(nèi)表面的彎曲表面的相交部分限定所
19.根據(jù)權(quán)利要求述肋部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述肋部分在所述鐵磁材料中限定疇壁。
全文摘要
一種用于形成存儲(chǔ)器器件的方法包括在襯底中形成具有波動(dòng)輪廓的內(nèi)表面的腔；在所述腔中沉積鐵磁材料；在所述襯底上鄰近所述鐵磁材料的一部分形成讀取元件；以及在襯底上鄰近所述鐵磁材料的第二部分形成寫入元件。
文檔編號(hào)G11C19/00GK103026417SQ201180033934
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者E·A·約瑟夫, S·S·P·帕金, M·B·羅思韋爾 申請(qǐng)人:國際商業(yè)機(jī)器公司