專利名稱：蝕刻溶液及利用包括該溶液的過程形成半導體器件的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種蝕刻劑溶液和利用包括該蝕刻劑溶液的處理過程形成半導體器件的方法。本發(fā)明更特別地提供了一種包括去離子水和有機酸的蝕刻劑溶液以及利用包括該蝕刻劑溶液的處理過程形成磁存儲器件的方法。
背景技術：
磁存儲器件有可能成為新穎替換存儲器件的候選對象，部分地是因為它們具有諸如高速寫和讀操作、高集成度以及數據可重寫性能力的非易失性特性。
傳統的磁存儲器件可以采用磁隧道結圖形(MTJ圖形)作為數據存儲單元。數字線和位線可以分別設置在MTJ圖形之下和之上。數字線和位線可以互相交叉。數字線和位線產生的電場可以施加到MTJ圖形，以改變MTJ圖形的電阻。流過MTJ圖形的電流量可以隨MTJ圖形的電阻的變化而變化。為了判定存儲在磁存儲器件的單元區(qū)內的信息是邏輯“1”還是“0”，可以檢測流過MTJ圖形的電流量的變化。
MTJ圖形可以包括兩種磁性材料和插在它們之間的隧道阻擋層。MTJ圖形的電阻可以隨磁性材料的磁化方向改變。即，MTJ圖形的電阻R1可以低于電阻R2(“R1”是在磁性材料的磁化方向互相相同時MTJ圖形的電阻，而“R2”是它們的磁化方向互相不同時MTJ圖形的電阻)。
參考圖1說明形成MTJ圖形的傳統方法。具體參考圖1，在半導體襯底1上形成絕緣層2。在該絕緣層2上順序形成底部磁性層、隧道阻擋層以及頂部磁性層。在頂部磁性層的預定區(qū)域上形成光致抗蝕劑圖形7。利用該光致抗蝕劑圖形7作為掩模，連續(xù)蝕刻頂部磁性層、隧道阻擋層和底部磁性層，以形成下部磁性圖形3、隧道阻擋圖形4以及上部磁性圖形5，它們以所述的順序堆疊在一起。在該例子中，所采用的蝕刻過程是活性離子蝕刻(RIE)處理過程。下部磁性圖形3包括其磁化方向被固定的磁性材料，而上部磁性圖形5包括其磁化方向可變的磁性材料。隧道阻擋圖形4包括絕緣材料。
在RIE處理過程中，在MTJ圖形的側壁上可能產生蝕刻殘余8。不能輕而易舉地去除蝕刻殘余。由于按照慣例，上部磁性圖形5可以包括鎳鐵合金(NixFey)或者鈷鐵合金(CoxFey)，蝕刻殘余8可能懷疑鐵、鎳或者鈷。因此，蝕刻殘余8可能分別導致上部磁性圖形3和下部磁性圖形5電短路。因此，改變MTJ圖形的內在特性可能導致磁存儲器件發(fā)生故障。
努力嘗試解決上述問題。參考圖2和圖3說明一個這種嘗試。
圖2和圖3是示出用于形成磁存儲器件的MTJ圖形的改進的傳統方法的剖視圖。具體參考圖2和圖3，在半導體襯底10上形成絕緣層11。在絕緣層11上順序形成底部磁性層12、隧道阻擋層13和頂部磁性層14。在頂部磁性層14的預定區(qū)域上形成光致抗蝕劑圖形15。利用光致抗蝕劑圖形15作為掩模，在朝向隧道阻擋層13的上表面的方向，蝕刻上部磁性圖形15，以形成上部磁性圖形14a。
盡管該參考圖中未示出，但是本技術領域內的普通技術人員明白，去除了光致抗蝕劑圖形15后，連續(xù)構圖隧道阻擋層13和底部磁性層12，以形成下部磁性圖形和隧道阻擋圖形，它們以所述的順序堆疊在一起。至少部分地因為利用構圖處理過程形成光致抗蝕劑圖形，所以可以保護上部磁性圖形14a。
根據該改進方法，利用隧道阻擋層13作為蝕刻阻止層，形成上部磁性圖形14a。在形成下部磁性圖形時，可以保護上部磁性圖形14a，以防止下部磁性圖形與上部磁性圖形14a之間發(fā)生短路。
采用RIE處理過程，可以蝕刻上部磁性層14。在某些例子中，隧道阻擋層13的厚度可能不適合使其用作蝕刻阻止層。更具體地說，隧道阻擋層13可能承受等離子體破壞和/或者物理破壞，至少部分地是因為RIE處理過程。因此，可能使下部磁性圖形和上部磁性圖形14a發(fā)生短路，而且不可能實現RIE處理過程的重現性。在克服上述缺陷的嘗試中，可以利用濕法蝕刻，蝕刻頂部磁性層14。
授予O’Sullivan等人(下面稱為“O’Sullivan”)的第6,426,012號美國專利描述了一種包括二羥酸的蝕刻劑溶液。根據O’Sullivan，利用采用包括二羥酸的蝕刻劑溶液的濕法蝕刻處理過程，蝕刻包括鎳鐵合金(NixFey)或者鈷鐵合金(CoxFey)的頂部磁性膜。例如，二羥酸是戊二酸、己二酸或者辛二酸。然而，所描述的蝕刻劑溶液可能不能將鎳鐵合金(NixFey)或者鈷鐵合金(CoxFey)蝕刻到在此描述的制造工藝要求的程度。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明實施例提供對磁存儲器件內的磁性層具有要求的蝕刻特性的蝕刻劑溶液和利用該蝕刻劑溶液形成磁存儲器件的方法。本發(fā)明實施例還提供可以防止在磁性隧道結(MTJ)圖形發(fā)生有關短路現象的蝕刻劑溶液以及利用該蝕刻劑溶液形成磁存儲器件的方法。此外，本發(fā)明實施例提供在磁性層與隧道阻擋層之間具有要求的蝕刻選擇性的蝕刻劑溶液以及利用該蝕刻劑溶液形成磁存儲器件的方法。
在某些實施例中，本發(fā)明提供了蝕刻劑溶液，該蝕刻劑溶液包括去離子水；以及有機酸，具有羧基和氫氧基，其中相對于去離子水，該蝕刻劑溶液包括約0.05至50重量百分比的有機酸。在某些實施例中，蝕刻劑溶液包括氧化劑。
在某些實施例中，本發(fā)明提供了用于形成磁存儲器件的方法，該方法包括在襯底上形成磁性層；以及利用包括去離子水和有機酸的蝕刻劑溶液蝕刻磁性層，其中有機酸具有羧基和氫氧基。
在某些實施例中，本發(fā)明提供了用于形成磁存儲器件的方法，該方法包括在襯底上形成底部磁性層、隧道阻擋層以及頂部磁性層；在頂部磁性層的預定區(qū)域上形成掩模圖形；以及利用包括去離子水和有機酸的蝕刻劑溶液，以從頂部磁性層向隧道阻擋層的上表面的方向，進行蝕刻，以形成頂部磁性圖形，其中有機酸包括羧基和氫氧基。在某些實施例中，形成磁存儲器件的方法進一步包括形成上部磁性圖形后，去除掩模圖形；在襯底的整個表面上形成帽蓋絕緣層；以及構圖帽蓋絕緣層、隧道阻擋層以及底部磁性層，以形成底部磁性圖形、隧道阻擋圖形以及帽蓋絕緣圖形，其中帽蓋絕緣層覆蓋頂部磁性圖形的上表面和側壁，而且其中相對于頂部磁性圖形的平面區(qū)域，(a)頂部磁性圖形和(b)隧道阻擋圖形的平面區(qū)域較大。
在某些實施例中，本發(fā)明提供了用于形成磁存儲器件的方法，該方法包括在襯底上形成底部磁性層、隧道阻擋層以及頂部磁性層；在頂部磁性層的預定區(qū)域上形成掩模圖形；各向異性蝕刻頂部磁性層、隧道阻擋層以及底部磁性層，以形成底部磁性圖形、隧道阻擋圖形以及頂部磁性圖形；利用包括去離子水和有機酸的蝕刻劑溶液，至少蝕刻頂部磁性圖形，其中有機酸包括羧基和氫氧基；以及去除掩模圖形。


圖1是示出在磁存儲器件上形成磁性隧道結圖形的傳統方法的剖視圖。
圖2和圖3是示出在磁存儲器件上形成磁性隧道結圖形的另一種傳統方法的剖視圖。
圖4至圖8是示出根據本發(fā)明某些實施例形成磁存儲器件的方法的剖視圖。
圖9和圖10是示出根據本發(fā)明某些實施例形成磁存儲器件的方法的剖視圖。
具體實施例方式
現在，將參考附圖更全面說明本發(fā)明，附圖示出本發(fā)明的各種實施例。然而，可以以不同的方式實現本發(fā)明，而且不應該認為本發(fā)明局限于在此描述的實施例。相反，提供這些實施例是為了使該說明透徹和完整，而且該說明向本技術領域內的技術人員全面表達本發(fā)明范圍。
在此用于描述本發(fā)明的專門名詞僅用于描述特定實施例，而無意限制本發(fā)明。在對本發(fā)明實施例所做的描述和所附權利要求中使用的單數形式“a”、“an”和“the”也意在包括復數形式，除非上下文中明確指出。此外，在此使用的“和/或者”指而且包括所列的一個或者多個有關項目之任一或者它們的所有可能組合。
除非另有說明，用于描述本發(fā)明的包括科技術語的所有術語與本發(fā)明所屬技術領域內的普通技術人員通常理解的意義相同。在此引用所有公開、專利申請、專利以及在此提到的其它參考文獻的全部內容供參考。
我們還明白，本說明書中使用的術語“包括(comprises)”和/或者“包括(comprising)”說明存在所屬的特征、步驟、操作、單元和/或者部件，但是排除存在或者附加一個或者多個其它特征、步驟、操作、單元、部件和/或者它們的組。
此外，我們明白，可以單獨執(zhí)行包括在此提供的方法的步驟，或者至少將兩個步驟組合在一起。此外，在不脫離本發(fā)明講述的內容的情況下，可以在相同的溫度和/或者大氣壓下或者在不同的溫度和/或者大氣壓下執(zhí)行單獨執(zhí)行的或者組合執(zhí)行的、包括在此提供的方法的各步驟。
在附圖中，為了清楚起見，對各層和各區(qū)域的厚度進行了放大。我們還明白，當稱一層在另一層或者襯底“上”時，或者稱反應物(reactor)引到、露在或者送到另一層或者襯底上時，它可以直接位于另一層或者襯底上，或者還可以存在中間層。然而，在描述層、區(qū)域或者反應物“直接在另一層或者區(qū)域之上”或者直接引到另一層或者區(qū)域之上、直接露在另一層或者區(qū)域之上或者直接送到另一層或者區(qū)域之上時，不存在中間層或者區(qū)域。此外，在整個說明書中，類似的參考編號表示類似的成分或者單元。
在此參考示出本發(fā)明理想實施例的原理圖的剖視圖，進一步說明本發(fā)明實施例。因此，例如，因為制造技術和/或者容限，可以預期視圖形狀的變形。特別是，附圖所示的區(qū)域是原理圖，其形狀未示出器件的該區(qū)域的精確形狀，而且該形狀無意限制本發(fā)明范圍。
本技術領域內的普通技術人員明白，利用成分和包括該成分的器件以及制造和使用這種成分和器件的方法可以實現本發(fā)明。
根據某些實施例，本發(fā)明提供了用于形成磁存儲器件的方法。參考圖4，在半導體襯底100(下面稱為“襯底”)上形成絕緣層102。形成導電插塞，以通過絕緣層102，接觸襯底100的預定區(qū)域。MOS晶體管的源極/漏極區(qū)可以設置在接觸導電插塞103的襯底100上。MOS晶體管的源極/漏極區(qū)用作開關元件。絕緣層102可以包括氧化硅或者其它適當絕緣材料。導電插塞103可以包括鎢或者摻雜多晶硅。
在形成絕緣層102之前，插入下部層間介質，以形成位于襯底100上的數字線。在絕緣層102上形成下部電極104，以便電連接到導電插塞103。在包括下部電極104的襯底的整個表面上順序形成底部磁性層106、隧道阻擋層108、頂部磁性層110源極上部電極層112。
底部磁性層106包括其磁化方向被固定的磁性材料。底部磁性層106可以包括固定層(pinning layer)和被固定層(pinned layer)。利用固定層固定被固定層的磁化方向。例如，固定層可以包括IrMn、PtMn、MnO、MnS、MnTe、MnFe2、FeF2、Ru以及它們的組合。例如，被固定層可以包括Fe、Co、Ni、NixFey以及它們的組合。底部磁性層106可以包括可以累疊的固定層和被固定層。底部磁性層106可以進一步包括籽層(seed layer)，該籽層是最低層，而且可以包括NixFEy或者NixFeyCrz。隧道阻擋層108可以包括絕緣材料，例如，氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、氧化鎂(MgO)、氧化硅(SiO2)、氮化鋁(AlN)以及它們的組合。頂部磁性層110包括其磁化方向隨施加的電場變化的磁性材料。頂部磁性層110包括Fe、Co、Ni、NixFey、CoxFey以及它們的組合。
在某些實施例中，下部電極104包括對底部磁性層106具有蝕刻選擇性的導電材料。例如，下部電極104可以包括鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、氮化鋁鈦以及它們的組合。上部電極層112包括對底部磁性層106、隧道阻擋層108和頂部磁性層110具有蝕刻選擇性的導電材料。例如，上部電極層112可以包括鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、氮化鋁鈦以及它們的組合。作為一種選擇，在某些實施例中可以省略上部電極層112?？梢栽谏喜侩姌O層112的預定區(qū)域上形成掩模圖形114。掩模圖形114可以是光致抗蝕劑圖形或者硬掩模圖(hard maskpattern)。
參考圖5和圖6，利用掩模圖形114作為蝕刻掩模，以朝向頂部磁性層110的上表面的方向蝕刻上部電極層112，以形成上部電極112a。利用蝕刻劑溶液，以朝向隧道阻擋層108的上表面的方向蝕刻上部磁性層110，以形成上部磁性圖形110a。
根據某些實施例，蝕刻劑溶液包括去離子(DI)水和有機酸。有機酸包括羧基(-COOH)和氫氧基(-OH)。因為羧基和氫氧基的性質，該有機酸容易分解，從而提高了該蝕刻劑溶液的酸度。因此，對于頂部磁性層110，蝕刻劑溶液具有要求的蝕刻特性。更具體地說，對于諸如鎳(Ni)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鎳鐵合金(NixFey)或者鈷鐵合金(CoxFey)的各種材料，蝕刻劑溶液可以具有增強的蝕刻特性。因此，頂部磁性層110以包括各種材料。利用羧基和氫氧基的反應，鈍化隧道阻擋層108。即，蝕刻劑溶液可以保護隧道阻擋層108。這樣，對于頂部磁性層110和隧道阻擋層108，蝕刻劑溶液可以具有增強的蝕刻選擇性。
在某些實施例中，有機酸的酸分解常數(acid dissociationconstant)(pKa)的數值指標(numerical index)在約2至4的范圍內。在此使用的“pKa”是酸分解常數(Ka)的對數比例。在某些實施例中，有機酸包括一種酸，例如，檸檬酸(C6H8O7)、酒石酸(C4H6H6)或者蘋果酸(C4H6O5)。
在某些實施例中，相對于去離子水，蝕刻劑溶液包括約0.05至50重量百分比(w/w)的有機酸。在某些實施例中，相對于去離子水，蝕刻劑溶液包括約0.05至35重量百分比(w/w)的有機酸。在某些實施例中，蝕刻劑溶液包括約0.05重量百分比的羧基和約35重量百分比的氫氧基。因此，可以控制采用蝕刻劑溶液蝕刻頂部磁性層100的蝕刻速率。
在某些實施例中，蝕刻劑溶液進一步包括用于氧化頂部磁性層110的氧化劑。在蝕刻劑溶液中包括氧化劑可以提高頂部磁性層110的蝕刻量。在某些實施例中，相對于去離子水，氧化劑的重量百分比的范圍約為0.1至20。在某些實施例中，氧化劑可以是KIO3或者NH4IO3。盡管蝕刻劑溶液包括氧化劑，但是可以鈍化隧道阻擋層108。
在某些實施例中，可以以約10至100攝氏度范圍內的溫度，執(zhí)行使用蝕刻劑溶液的蝕刻處理過程。
參考圖6，上部磁性圖形110a對準掩模圖形114的側壁。然而，可以將頂部磁性圖形110a的側壁蝕刻到較低程度，因為使用蝕刻劑溶液的蝕刻處理過程可以是各向同性蝕刻處理過程。由于希望形成降低厚度的頂部磁性層110，所以蝕刻量可以最小。
參考圖7，去除掩模圖形114。在襯底100上去除了掩模圖形114的整個區(qū)域上，形成帽蓋絕緣層116。帽蓋絕緣層116可以包括氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氧化鈦以及它們的組合。
參考圖8，順序構圖帽蓋絕緣層116、隧道阻擋層108以及底部磁性層106，以形成底部磁性圖形106a、隧道阻擋圖形108a和帽蓋絕緣圖形116a，它們順序堆疊在下部電極104的預定區(qū)域上。如上所述，對于底部磁性層106，下部電極104可以具有蝕刻選擇性。底部磁性圖形106a和隧道阻擋圖形108a設置在頂部磁性圖形110a的下方。底部磁性圖形106a和隧道阻擋圖形108a的平面區(qū)域分別比頂部磁性圖形110a的平面區(qū)域大。底部磁性圖形106a、隧道阻擋圖形108a以及頂部磁性圖形110a構成MTJ圖形120。帽蓋絕緣圖形116a可以覆蓋頂部磁性圖形110a的側壁、上部電極112a以及上部電極112a的上表面。
如上所述，可以利用蝕刻劑溶液形成頂部磁性圖形110a，以防止產生蝕刻殘余，采用傳統的RIE處理過程產生該蝕刻殘余。因此，可以抑制傳統的短路現象。
對于各種磁性材料，蝕刻劑溶液均具有增強的蝕刻特性。因此，更容易蝕刻頂部磁性層110，而且該頂部磁性層110可以包括各種磁性材料。
因為蝕刻劑溶液增強的蝕刻選擇性，所以即使隧道阻擋層108非常薄，仍可以選擇性地蝕刻頂部磁性層110。
所形成的底部磁性圖形106a和隧道阻擋層108a可以比頂部磁性圖形110a大，因此，在努力防止底部磁性圖形106a與頂部磁性圖形110a發(fā)生短路的過程中，底部磁性圖形106a的側壁更遠離頂部磁性圖形106的側壁。
在蝕刻隧道阻擋層108和底部磁性層106之前，帽蓋絕緣圖形116a可以覆蓋頂部磁性圖形11a的側壁和上表面，以減少或者防止底部磁性圖形106a與底部磁性圖形110a發(fā)生短路。
在某些實施例中，可以形成上部層間介質，以覆蓋獲得的結構的整個表面?？梢栽谏喜繉娱g介質上形成位線。數字線可以設置在SJT圖形120之下，而位線可以設置在其之上。位線與數字線交叉。通過穿過上部層間介質和帽蓋絕緣圖形116a的接觸孔，位線可以電連接到上部電極112a的上表面。
參考圖9和圖10說明根據本發(fā)明某些實施例形成磁存儲器件的方法，而且該方法可以包括前面參考圖4描述的方法。更具體地說，圖9和圖10是示出用于形成磁存儲器件的方法的剖視圖。特別是，絕緣層102設置在襯底100上。下部電極104設置在絕緣層102上。下部電極104電連接到導電插塞103，該導電插塞103通過絕緣層102連接到襯底100。
底部磁性層106、隧道阻擋層108、頂部磁性層110和上部電極層112順序堆疊在襯底100具有下部電極104的整個表面上。掩模圖形114設置在上部電極層112上?？梢岳蒙厦婷枋龅耐瑯舆^程，形成上述部件。
利用掩模圖形114作為蝕刻掩模，連續(xù)各向異性蝕刻上部電極層112、頂部磁性層110、隧道阻擋層108以及底部磁性層106，以形成底部磁性圖形206、隧道阻擋圖形208、底部磁性圖形210以及上部電極116a，它們順序堆疊在下部電極104的預定區(qū)域上。底部磁性圖形206、隧道阻擋圖形208和底部磁性圖形210構成MTJ圖形220。
參考圖10，利用包括具有羧基和氫氧基的有機酸的蝕刻劑溶液，至少蝕刻底部磁性圖形210。因此，可以從磁性圖形210a的側壁開始蝕刻，以在蝕刻的磁性圖形210的兩側形成底切區(qū)域(under-cut area)。下面詳細說明蝕刻劑溶液。
在某些實施例中，如果利用蝕刻劑溶液蝕刻上部磁性圖形210，則可以利用蝕刻劑溶液，鈍化隧道阻擋圖形208，以便與蝕刻的頂部磁性圖形210a相比，橫向凸出。由于底部磁性圖形206可以含有鎳(Ni)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳鐵合金(NixFey)以及鈷鐵合金(CoxFey)，所以還可以利用蝕刻劑溶液蝕刻底部磁性圖形206。因此，可以在蝕刻的底部磁性圖形206a的兩側形成底切區(qū)域。與蝕刻的底部磁性圖形206a相比，隧道阻擋圖形208可以橫向凸出。
在某些實施例中，在利用蝕刻劑溶液進行了蝕刻處理過程之后，去除掩模圖形114，然后，選擇性地進行后續(xù)蝕刻過程。參考編號210a表示包括蝕刻的頂部磁性圖形的磁性隧道結圖形MTJ圖形)。
在某些實施例中，可以形成上部層間介質，以覆蓋獲得的結構的整個表面，然后，可以在該上部層間介質上形成位線，以便連接到上部電極112a。
根據某些實施例，在形成磁存儲器件的方法中，可以利用采用蝕刻劑溶液的蝕刻處理過程，在蝕刻的頂部磁性圖形210a的兩側形成底切區(qū)域。因此，盡管在MTJ圖形210的兩側產生蝕刻殘余，但是可以去除它們。此外，由于利用蝕刻劑溶液也可以去除頂部磁性圖形206，所以可以在底部磁性圖形206a的兩側形成底切區(qū)域。因此，在某些實施例中，容易去除蝕刻殘余。
在某些實施例中，與蝕刻的頂部磁性圖形210a相比，隧道阻擋圖形208可以橫向凸出。因此，在努力防止發(fā)生與生產磁存儲器件的傳統處理過程有關的短路的過程中，蝕刻的頂部磁性圖形210a的側壁可以與底部磁性圖形206的側壁分離開某個距離。在某些實施例中，如果利用蝕刻劑溶液蝕刻底部磁性圖形206，則與蝕刻的底部磁性圖形206a的側壁相比，隧道阻擋圖形208可以凸出。因此，在努力防止發(fā)生傳統短路現象的過程中，蝕刻的底部磁性圖形206a的側壁與蝕刻的頂部磁性圖形210a的側壁互相更遠離。
如上所述，根據本發(fā)明實施例的蝕刻劑溶液包括去離子水和具有隨機化氫氧基的有機酸。由于對于磁存儲器件使用的磁性層，蝕刻劑溶液具有增強的蝕刻特性，所以可以更有效蝕刻磁性層。此外，對于各種磁性材料，該蝕刻劑溶液具有增強的蝕刻特性。該蝕刻劑溶液可以鈍化襯底，因此，它有助于增強磁性層與隧道阻擋層之間的蝕刻選擇性。因此，盡管隧道阻擋層具有減小的厚度，但是利用隧道阻擋層作為蝕刻阻止層，利用蝕刻劑溶液可以蝕刻磁性層。
例子下面的表1示出通過對使用用第6,426,012號美國專利公開的傳統蝕刻劑溶液和根據本發(fā)明某些實施例的蝕刻劑溶液蝕刻的磁性層進行測試獲得的數據。
表1

在表1上，第一至第三樣品表示傳統蝕刻劑溶液，而第四樣品表示根據本發(fā)明某些實施例的蝕刻劑溶液。
在各樣品中，去離子(DI)水與每種酸混合。DI水中的各種酸的重量百分比互相相等。具體地說，第一樣品包括5重量百分比的己二酸，第二樣品包括5重量百分比的辛二酸，第三樣品包括5重量百分比的戊二酸以及第四樣品包括5重量百分比的檸檬酸。
利用鎳鐵合金和鈷鐵合金形成磁性層，然后，對該磁性層蝕刻10分鐘。
如表1所示，第一和第二樣品不蝕刻鎳鐵合金和鈷鐵合金。盡管在1重量百分比至10重量百分比的范圍內使第一樣品和第二樣品內的酸改變1重量百分比時進行測試，但是在該范圍內的任意位置，第一樣品和第二樣品不蝕刻鎳鐵合金和鈷鐵合金。此外，第三樣品不顯著蝕刻鎳鐵合金。盡管在1重量百分比至10重量百分比的范圍內使戊二酸改變1重量百分比時進行測試，但是在該范圍內的任意位置，第三樣品不顯著蝕刻鎳鐵合金。然而，第三樣品部分蝕刻鈷鐵合金。
第四樣品可以將鎳鐵合金蝕刻多至80埃，而蝕刻鈷鐵合金多至180埃，即，即使鈷鐵合金未被完全蝕刻，也被顯著蝕刻了。換句話說，第四樣品對鎳鐵合金和鈷鐵合金表現增強的蝕刻特性。此外，進行另一種測試，其中利用第四樣品將厚度為12埃的氧化鋁層蝕刻10分鐘。第四樣品不顯著蝕刻氧化鋁層。因此，第四采樣對頂部磁性層110和隧道阻擋層108表現增強的蝕刻選擇性。
因此，根據本發(fā)明某些實施例的蝕刻劑溶液對頂部磁性層110具有增強的蝕刻特性。因此，可以選擇各種磁性材料用作頂部磁性層110。此外，蝕刻劑溶液對頂部磁性層110和隧道阻擋層108表現增強的蝕刻選擇性。因此，在利用根據本發(fā)明某些實施例的蝕刻劑溶液蝕刻上部磁性層110時，具有降低厚度的隧道阻擋層108可以用作蝕刻阻止層。
盡管參考本發(fā)明實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，顯然，本發(fā)明并不局限于其細節(jié)。在上面的說明中建議了各種替換和修改，而且本技術領域內的普通技術人員可以設想其它替換和修改。因此，所有這些替換和修改均包括在權利要求所述的本發(fā)明范圍內。
權利要求
1.一種蝕刻劑溶液，包括去離子水；以及有機酸，具有羧基和氫氧基，其中相對于去離子水，該蝕刻劑溶液包括約0.05至50重量百分比的有機酸。
2.根據權利要求1所述的蝕刻劑溶液，其中有機酸具有約2至4范圍內的酸分解常數(pKa)。
3.根據權利要求1所述的蝕刻劑溶液，其中有機酸包括檸檬酸、馬來酸或者酒石酸。
4.根據權利要求1所述的蝕刻劑溶液，進一步包括氧化劑。
5.根據權利要求4所述的蝕刻劑溶液，其中相對于去離子水，氧化劑具有約0.1至20范圍內的重量百分比。
6.一種用于形成磁存儲器件的方法，包括在襯底上形成磁性層；以及利用包括去離子水和有機酸的蝕刻劑溶液蝕刻磁性層，其中有機酸具有羧基和氫氧基。
7.根據權利要求6所述的方法，其中相對于去離子水，有機酸具有約0.05至35范圍內的重量百分比。
8.根據權利要求7所述的方法，其中有機酸具有約2至4范圍內的酸分解常數(pKa)。
9.根據權利要求6所述的方法，其中有機酸包括檸檬酸、馬來酸或者酒石酸。
10.根據權利要求6所述的方法，其中蝕刻劑溶液進一步包括氧化劑。
11.根據權利要求10所述的方法，其中相對于去離子水，氧化劑具有約0.1至20范圍內的重量百分比。
12.根據權利要求6所述的方法，其中磁性層包括鎳(Ni)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳鐵合金(NixFey)、鈷鐵合金(CoxFey)以及它們的組合。
13.一種用于形成磁存儲器件的方法，包括在襯底上形成底部磁性層、隧道阻擋層以及頂部磁性層；在頂部磁性層的預定區(qū)域上形成掩模圖形；以及利用包括去離子水和有機酸的蝕刻劑溶液，以從頂部磁性層向隧道阻擋層的上表面的方向，進行蝕刻，以形成頂部磁性圖形，其中有機酸包括羧基和氫氧基。
14.根據權利要求13所述的方法，其中相對于去離子水，有機酸具有約0.05至35范圍內的重量百分比。
15.根據權利要求14所述的方法，其中有機酸具有約2至4范圍內的酸分解常數(pKa)。
16.根據權利要求13所述的方法，其中有機酸包括檸檬酸、馬來酸或者酒石酸。
17.根據權利要求13所述的方法，其中蝕刻劑溶液進一步包括氧化劑。
18.根據權利要求17所述的方法，其中相對于去離子水，氧化劑具有約0.1至20范圍內的重量百分比。
19.根據權利要求13所述的方法，其中磁性層包括鎳(Ni)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳鐵合金(NixFey)、鈷鐵合金(CoxFey)以及它們的組合。
20.根據權利要求13所述的方法，該方法進一步包括形成上部磁性圖形后，去除掩模圖形；在襯底的整個表面上形成帽蓋絕緣層；以及構圖帽蓋絕緣層、隧道阻擋層以及底部磁性層，以形成底部磁性圖形、隧道阻擋圖形以及帽蓋絕緣圖形，其中帽蓋絕緣層覆蓋頂部磁性圖形的上表面和側壁，而且其中相對于頂部磁性圖形的平面區(qū)域，(a)頂部磁性圖形和(b)隧道阻擋圖形的平面區(qū)域較大。
21.一種用于形成磁存儲器件的方法，包括在襯底上形成底部磁性層、隧道阻擋層以及頂部磁性層；在頂部磁性層的預定區(qū)域上形成掩模圖形；各向異性蝕刻頂部磁性層、隧道阻擋層以及底部磁性層，以形成底部磁性圖形、隧道阻擋圖形以及頂部磁性圖形；利用包括去離子水和有機酸的蝕刻劑溶液，至少蝕刻頂部磁性圖形，其中有機酸包括羧基和氫氧基；以及去除掩模圖形。
22.根據權利要求21所述的方法，其中相對于去離子水，有機酸具有約0.05至35范圍內的重量百分比。
23.根據權利要求21所述的方法，其中有機酸具有約2至4范圍內的酸分解常數(pKa)。
24.根據權利要求21所述的方法，其中有機酸包括檸檬酸、馬來酸或者酒石酸。
25.根據權利要求21所述的方法，其中蝕刻劑溶液進一步包括氧化劑。
26.根據權利要求25所述的方法，其中相對于去離子水，氧化劑具有約0.1至20范圍內的重量百分比。
27.根據權利要求21所述的方法，其中磁性層包括鎳(Ni)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳鐵合金(NixFey)、鈷鐵合金(CoxFey)以及它們的組合。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種包括去離子水和有機酸的蝕刻劑溶液，該有機酸具有羧基和氫氧基。還公開了用于形成磁存儲器件的方法。
文檔編號C23F1/16GK1740396SQ20051008850
公開日2006年3月1日 申請日期2005年8月2日 優(yōu)先權日2004年8月3日
發(fā)明者金有京, 洪昌基, 崔相俊, 韓政男 申請人:三星電子株式會社