对比文件名称：2012-08-23_WO2012112619A_发明申请_WO2012112619A1 METHODS OF INTEGRATED SHIELDING INTO MTJ DEVICE FOR MRAM
目标专利名称：用于多步骤磁性隧道结(MTJ)蚀刻的替代导电硬掩模 CN106104830B
模型名称：DeepSeek-R1
根据目标专利说明书，其核心在于一种用于多步骤MTJ蚀刻的结构和方法，旨在解决现有技术中两步骤蚀刻时，用于保护的间隔体（通常为SiNx或SiOx）在第二蚀刻步骤中被蚀刻剂消融，导致保护失效、重新沉积薄膜引起分路的问题。其解决方案是在第一蚀刻步骤后，在第一导电硬掩模和间隔体上再形成一个第二导电硬掩模，该第二导电硬掩模在后续蚀刻中作为掩模，保护下方的第一间隔体不被消融，从而确保MTJ侧壁得到有效保护。
对比文件的核心目的是在MTJ设备中集成屏蔽层，以保护MTJ免受外部磁通量（电磁干扰）的影响，提高MRAM的性能和可靠性。其屏蔽层由高磁导率材料（如NiFe、Fe）形成，主要功能是磁屏蔽，而非作为蚀刻工艺中的保护性硬掩模。
以下为特征比对表格：
| 技术特征描述以及公开性判断结果 | 对比文件原文引用 | 公开性论述 |
| **技术特征A：包括：第二电极层上的第一导电硬掩模，所述第二电极层在MTJ层堆叠上并电耦合至所述MTJ层堆叠**<br>《直接公开》 | [0053] “FIGS. 6A-E depict cross-sectional layer views of portions of MTJ elements including shielding... FIG. 6A depicts a shielded MTJ structure 600A... The free layer 130 is coupled to a top electrode 615A **via a hard mask 620**.” <br>[0052] “In an example, ... both the **hard mask 620** and the bottom electrodes are formed from Ta.” | 对比文件图6A-6E明确示出了硬掩模（hard mask 620）位于顶部电极（top electrode 615A-E，相当于目标专利的第二电极层）之上，且顶部电极位于MTJ层堆叠（包括自由层130、势垒层120、钉扎层110）之上并与之电耦合。本领域技术人员可以毫无疑义地得出该技术方案。作用上，对比文件的硬掩模620用于图案化转移，与目标专利中第一导电硬掩模的作用相同。 |
| **技术特征B：所述第一导电硬掩模的侧壁、所述第二电极层的侧壁以及所述MTJ层堆叠的表面上的第一间隔体**<br>《直接公开》 | [0053] “FIG. 6A depicts ... **Insulator 625A insulates the hard mask 620, the free layer 130, and the barrier layer 120.**” <br>[0054] “FIG. 6B depicts ... **An insulator 625B insulates the hard mask 620, the free layer 130, and the barrier layer 120.**” | 对比文件中的绝缘体（insulator 625A-E）覆盖在硬掩模620、自由层130和势垒层120的侧壁及表面。虽然其名称为“绝缘体”，但其在结构上位于所述部件的侧壁和表面，实质上起到了间隔体的隔离和保护作用。本领域技术人员能够毫无疑义地识别出其作为间隔体的结构和功能。 |
| **技术特征C：与所述第一间隔体的侧壁对准的第二导电硬掩模，所述第二导电硬掩模在所述第一导电硬掩模和所述第一间隔体上，**<br>《隐含公开》 | [0053] “FIG. 6A depicts ... **Shielding 630A**, which has a U-shaped cross section, shields at least a part of each of the top electrode 615A, the hard mask 620, and the free layer 130. The shielding 630A has a cap-shaped structure **within which is located at least a part of each of the hard mask 620, the free layer 130, and the top electrode 615A.**” <br>[0068] “FIG. 8C depicts step 810, in which in which the **shielding 630B is etched back to expose the top electrode 615B, and form the shielding layer 630B into a cap-shaped structure.**” | 对比文件中的屏蔽层（Shielding 630A-E）具有帽状或U形结构，覆盖在硬掩模620和绝缘体625A-E（即第一间隔体）之上，并与绝缘体625A-E的侧壁对准（见图6A-6E的图示）。虽然该屏蔽层的主要设计目的是磁屏蔽，但其物理位置和结构“在硬掩模和间隔体上并与间隔体侧壁对准”已被公开。本领域技术人员可以合理推断，一个位于硬掩模和间隔体上的导电层，其必然与间隔体的侧壁存在空间上的对准关系。因此，该技术特征被隐含公开。 |
| **技术特征D：其中所述第二导电硬掩模被安排成与所述第一导电硬掩模和所述第二电极层交叠并且其中所述MTJ层堆叠的横向尺寸与所述第二导电硬掩模的横向尺寸对准。**<br>《未公开》 | [0053] “FIG. 6A depicts ... Shielding 630A ... shields at least a part of each of the **top electrode 615A, the hard mask 620**...” <br>[0075] “FIG. 7D depicts step 715, material is removed to form an MTJ device having the **hard mask 620, the free layer 130, and the barrier layer 120.**” | 对比文件公开了屏蔽层630A与硬掩模620和顶部电极615A交叠。然而，对比文件从未公开或暗示“MTJ层堆叠的横向尺寸与第二导电硬掩模（即屏蔽层）的横向尺寸对准”。根据对比文件的制造步骤（如图7D步骤715），MTJ堆叠（自由层、势垒层）的横向尺寸是由硬掩模620的图案化定义的。而屏蔽层630A/B是后续添加的，其尺寸可能更大（见图6A，630A覆盖范围大于620），且其形成目的和工艺与定义MTJ横向尺寸无关。目标专利中，第二导电硬掩模用于在第二蚀刻步骤中定义磁性层的图案，因此要求MTJ层堆叠的横向尺寸与之对准，这是其发明点之一。对比文件未公开该技术特征。 |
| **技术特征E：其特征在于，所述第二导电硬掩模电耦合至所述第一导电硬掩模。**<br>《隐含公开》 | [0065] “FIG. 8A depicts step 800, in which the **shielding layer 630B is formed on the hard mask 620**, and the top electrode 615B is formed on the shielding 630B.” <br>[0053] “FIG. 6A depicts ... The free layer 130 is coupled to a top electrode 615A via a hard mask 620. ... Shielding 630A ... shields ... the hard mask 620...” | 在对比文件图8A的实施例中，屏蔽层630B直接形成在硬掩模620上，这必然导致两者之间的直接物理接触和电耦合。在图6A等其他实施例中，屏蔽层630A覆盖在硬掩模620和顶部电极615A上，由于顶部电极615A与硬掩模620是电连接的，因此屏蔽层630A通过顶部电极615A与硬掩模620实现电耦合。本领域技术人员能够合理推断，一个覆盖在导电硬掩模及其电极上的导电屏蔽层，必然与下方的导电结构形成电连接。因此，该特征被隐含公开。 |
| **技术特征F：其特征在于，所述第二导电硬掩模是由钽、铪和铂构成的组中的材料。**<br>《未公开》 | [0052] “In an example, the top electrode 615A-E is formed from TaN, the **shielding 630A-E is formed from NiFe, Fe, or other high magnetic permeability materials**; the insulator 625 A-E is formed from SiN; and both the hard mask 620 and the bottom electrodes are formed from Ta.” | 对比文件明确记载屏蔽层（相当于第二导电层）的材料是NiFe、Fe等高磁导率材料，以实现其磁屏蔽功能。这与目标专利中第二导电硬掩模作为蚀刻掩模所选择的材料（钽、铪、铂，基于其对蚀刻化学剂的抵抗性）完全不同。对比文件既未公开这些具体材料，也未公开选择这些材料用于蚀刻掩模的目的。因此，该技术特征未被公开。 |
| **技术特征G：其特征在于，所述第一间隔体的厚度在10纳米与50纳米之间。**<br>《未公开》 | [0062] “FIG. 7H depicts step 735... In an example, the **shielding 630A is etched to a thickness of between 10-400 angstroms** (1-40纳米).” | 对比文件提到了屏蔽层（shielding 630A）可以被蚀刻至10-400埃（1-40纳米）的厚度，但这指的是屏蔽层（相当于第二导电层）的厚度，而非第一间隔体（即绝缘体625A）的厚度。对比文件未记载第一间隔体（绝缘体）的具体厚度范围。因此，该技术特征未被公开。 |
| **技术特征H：其特征在于，所述第一间隔体上的第一介电层是SiNx材料。**<br>《直接公开》 | [0052] “In an example, ... the **insulator 625 A-E is formed from SiN**; ...” | 对比文件明确记载绝缘体（insulator 625A-E，相当于第一间隔体）的材料是SiN（即SiNx）。本领域技术人员可以毫无疑义地得出。 |
| **技术特征I：其特征在于，进一步包括电耦合至所述MTJ层堆叠的第一电极层。**<br>《直接公开》 | [0053] “FIG. 6A depicts ... The pin layer 110 is coupled to a **bottom electrode 605**...” <br>[0052] “... both the hard mask 620 and the **bottom electrodes** are formed from Ta.” | 对比文件图6A-6E均显示了底部电极（bottom electrode 605），其位于MTJ层堆叠（钉扎层110）之下并与之电耦合。这相当于目标专利的第一电极层。被直接公开。 |
| **技术特征J：其特征在于，进一步包括所述第一电极层和所述第二导电硬掩模上的第二间隔体。**<br>《隐含公开》 | [0051] “FIG. 6E depicts a shielded MTJ structure 600E... **An insulator 625E insulates at least a part of the hard mask 620, the free layer 130, the barrier layer 120, the pin layer 110, and the top electrode 615E.**” | 对比文件图6E中的绝缘体625E覆盖了底部电极605（即第一电极层）和屏蔽层630E（相当于第二导电硬掩模）的至少一部分。虽然图中绝缘体625E看起来是一个连续层，但其覆盖在底部电极和屏蔽层上的部分，在功能上可以视为位于这些部件上的第二间隔体。本领域技术人员结合图示可以合理推断出存在覆盖第一电极层和第二导电层的间隔材料。因此，该特征被隐含公开。 |
| **技术特征K：其特征在于，进一步包括所述MTJ层堆叠的侧壁上、所述第一间隔体的侧壁上以及所述第二导电硬掩模的侧壁上的所述第二间隔体。**<br>《隐含公开》 | [0051] “FIG. 6E depicts ... An **insulator 625E insulates at least a part of the hard mask 620, the free layer 130, the barrier layer 120, the pin layer 110, and the top electrode 615E.** The shielding 630E shields at least a part of each of the hard mask 620, the free layer 130, the barrier layer 120, the pin layer 110, and the top electrode 615E.” | 对比文件图6E明确显示绝缘体625E覆盖了MTJ堆叠（包括自由层130、势垒层120、钉扎层110）的侧壁、以及硬掩模620和顶部电极615E（它们被屏蔽层630E覆盖）的侧壁。由于第一间隔体（625A-E）在图6E中可能被后续工艺部分去除或与625E合并，但图示结构清楚地展示了有一个绝缘层（625E）覆盖了MTJ堆叠侧壁和顶部电极/硬掩模（及其上屏蔽层）的侧壁。本领域技术人员能够合理推断出该结构。因此，该特征被隐含公开。 |
| **技术特征L：其特征在于，进一步包括所述第二间隔体上的第二介电层。**<br>《隐含公开》 | [0094] “FIG. 11D depicts step 1115, in which **a dielectric or extremely low-K film is formed on the insulating layer 625 E.**” | 对比文件图11D的制造步骤中，明确记载在绝缘层625E（相当于第二间隔体）上形成介电或极低K膜。该介电膜位于第二间隔体之上，相当于第二介电层。因此，该技术特征被隐含公开。 |
| **技术特征M：其特征在于，进一步包括延伸通过所述第二间隔体和所述第二介电层并电耦合至所述第二导电硬掩模的导电互连。**<br>《隐含公开》 | [0098] “FIG. 11H depicts step 1135, in which **a via 1142 and a metal line 1144 are formed on the top electrode 615E.**” <br>[0068] “FIG. 8E depicts step 815, in which **a via 842 and a metal line 844 are formed on the top electrode 615B.**” | 对比文件多个实施例（如图8E、11H）显示了在顶部电极（615B， 615E）上形成通孔（via）和金属线（metal line）。由于顶部电极与屏蔽层（630B， 630E）电连接（参见特征E的论述），因此该金属互连实际上电耦合至屏蔽层（第二导电层）。虽然图示中通孔可能直接接触顶部电极，但为了连接至屏蔽层，其必然需要穿过覆盖在屏蔽层和顶部电极侧壁的绝缘/介电层（即第二间隔体和第二介电层）。本领域技术人员根据器件互联的常规知识可以合理推断出该导电互连结构。因此，该特征被隐含公开。 |
| **技术特征N：其特征在于，所述MTJ装置被集成到移动电话、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、计算机、手持式个人通信系统(PCS)单元、便携式数据单元、和/或固定位置数据单元中。**<br>《直接公开》 | [0045] “For example, the remote units can be **mobile phones, handheld personal communication systems (PCS) units, portable data units such as personal data assistants, GPS enabled devices, navigation devices, settop boxes, music players, video players, entertainment units, fixed location data units such as meter reading equipment**, receivers, or any other device that stores or retrieves data or computer instructions...” | 对比文件明确列举了包含MTJ设备的装置，其列表与目标专利特征N所列举的类型高度重叠，包括移动电话、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、计算机、手持式PCS单元、便携式数据单元、固定位置数据单元等。本领域技术人员可以毫无疑义地得出该技术特征。 |
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