[发明专利]在有/无稀有气体的磁性穿隧结(MTJ)蚀刻过程中将氧化剂导入至甲醇以改善磁性穿隧结(MTJ)性能

权利要求书

1.一种蚀刻磁性穿隧结(MTJ)堆叠层的方法，包括：

(a)在一第一电极上提供一磁性穿隧结堆叠层，其中该磁性穿隧结堆叠层包括最上层的一硬掩模层，以及一第一堆叠层，包括一参考层、一自由层以及位于该参考层与该自由层之间的一穿隧阻障层；

(b)通过一第一蚀刻工艺在该硬掩模层中形成一图案，该第一蚀刻工艺为使用稀有气体的离子束蚀刻(IBE)或使用氟碳化合物或氯碳化合物的反应性离子蚀刻(RIE)，其中该图案具有从一硬掩模顶表面延伸到该第一堆叠层的一顶表面的一侧壁；以及

(c)在该第一堆叠层中形成一图案，该第一堆叠层的一侧壁与该硬掩模层中的该侧壁形成一连续表面，并且延伸到该第一电极的一顶表面，其中该第一堆叠层中的该图案通过一第二蚀刻步骤产生，该第二蚀刻步骤包括以一第一流速由氧气以及一第二流速由一氧化剂所产生的离子或等离子体，该氧化剂是一种或多种选自：甲醇、乙醇、氨、N₂O、H₂O₂、H₂O以及CO的化学品，其中该第二流速大于该第一流速。

2.如权利要求1所述的方法，其中该第二蚀刻步骤更包括一稀有气体的一流速，该稀有气体为Ar、Kr、Ne及Xe其中之一。

3.如权利要求1所述的方法，其中更包括一挥发步骤，以在该第二蚀刻步骤之后去除该第一堆叠侧壁上的挥发性残留物。

4.如权利要求3所述的方法，其中该挥发步骤为包括稀有气体及射频(RF)或直流(DC)功率的离子束蚀刻或等离子体溅射蚀刻。

5.如权利要求4所述的方法，其中在该挥发步骤期间的该离子束蚀刻或等离子体溅射蚀刻产生稀有气体离子或等离子体，上述稀有气体离子或等离子体以0°到90°的穿透角定向以进行该离子束蚀刻，或垂直于该第一电极的一顶表面以进行该等离子体溅射蚀刻。

6.如权利要求3所述的方法，其中该挥发步骤包括约50℃至450℃之间的温度的热处理。

7.如权利要求1所述的方法，其中在该第二蚀刻步骤中，离子及等离子体的方向大抵垂直该第一电极的该顶表面。

8.如权利要求1所述的方法，其中该第二蚀刻步骤中的离子及等离子体是通过600至3000瓦的射频功率产生。

9.如权利要求5所述的方法，其中该挥发步骤更包括稀有气体的流速或氧气及稀有气体的流速。

10.如权利要求1所述的方法，其中该第二流速至少比该第一流速大7.5倍。

11.一种蚀刻磁性穿隧结(MTJ)堆叠层的方法，包括：

(a)在一第一电极上提供一磁性穿隧结堆叠层，其中该磁性穿隧结堆叠层包括最上层的一硬掩模层，以及一第一堆叠层，包括一参考层、一自由层以及位于该参考层与该自由层之间的一穿隧阻障层；

(b)通过一第一蚀刻工艺在该硬掩模层中形成一图案，该第一蚀刻工艺为使用稀有气体的离子束蚀刻(IBE)或使用氟碳化合物或氯碳化合物的反应性离子蚀刻(RIE)，其中该图案具有从一硬掩模顶表面延伸到该第一堆叠层的一顶表面的一侧壁；以及

(c)在该第一堆叠层中形成一图案，该第一堆叠层的一侧壁与该硬掩模层中的该侧壁形成一连续表面，并且延伸到该第一电极的一顶表面，其中该第一堆叠层中的该图案通过一工艺顺序产生，包括：

(1)第一步骤，其为使用稀有气体的离子束蚀刻；以及

(2)第二步骤，其为化学处理，将该第一步骤期间在该连续表面上形成的非挥发性残留物转化为挥发性残留物。

12.如权利要求11所述的方法，更包括在该化学处理之后执行一挥发步骤以去除在该连续表面上的该挥发性残留物。