对比文件名称：2014-01-23_US2014021570A_发明申请_US20140021570A1 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
本次调用的模型名称：DeepSeek最新版本模型
根据目标专利说明书，本专利的核心在于通过一种两步骤蚀刻工艺，在蚀刻过程中利用第一间隔体和第二导电硬掩模保护MTJ堆叠，避免蚀刻副产品重新沉积导致的损坏和漏电，从而提高良率。第一导电硬掩模用于初始图案化，随后在其侧壁形成第一间隔体，再通过间隔体定义技术形成与第一间隔体侧壁对准的第二导电硬掩模，用于后续的蚀刻步骤，最终使得MTJ层堆叠的横向尺寸与第二导电硬掩模的尺寸对准。
对比文件公开了一种为MTJ器件集成电磁屏蔽层的方法和结构，其核心目的是屏蔽外部磁场对MTJ自由层的干扰，提高器件可靠性。其屏蔽层（Shielding）虽然也导电并覆盖在硬掩模和电极上，但其主要功能是电磁屏蔽，而非作为多步骤蚀刻工艺中的蚀刻掩模以保护MTJ堆叠免受蚀刻损伤。
### 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：**<br>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》 | 图6A-6E（对应说明书[0048]-[0052]）描绘了结构。例如[0048]：“The free layer 130 is coupled to a top electrode 615A via a hard mask 620.”（自由层130通过硬掩模620耦合至顶部电极615A）。其中“free layer 130”是MTJ层堆叠的一部分，相当于目标专利中的“第二电极层”（即顶部电极层）。硬掩模（hard mask 620）位于该层之上。 | 对比文件明确公开了位于MTJ自由层（属于MTJ层堆叠）之上的硬掩模（hard mask 620）。本领域技术人员能够毫无疑义地确定，该硬掩模是导电的（用于电连接），并且位于MTJ层堆叠的顶部电极（即第二电极层）上。因此，技术特征A被对比文件直接公开。 |
| **技术特征B：**<br>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》 | 图6A-6E（对应说明书[0048]-[0052]）均显示了绝缘体（Insulator 625A-E）围绕硬掩模（620）、自由层（130）等结构的侧壁和表面。<br>例如[0048]：“Insulator 625A insulates the hard mask 620, the free layer 130, and the barrier layer 120.”（绝缘体625A使硬掩模620、自由层130和势垒层120绝缘）。 | 对比文件中的绝缘体（Insulator 625A-E）覆盖并邻接硬掩模（相当于第一导电硬掩模）的侧壁、自由层（相当于第二电极层）的侧壁以及MTJ堆叠（如势垒层）的表面。该绝缘体的作用虽然是绝缘，但其物理位置和结构与本专利中用于保护的“第一间隔体”完全相同。本领域技术人员能毫无疑义地从对比文件得出该技术特征。因此，技术特征B被直接公开。 |
| **技术特征C：**<br>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>《直接公开》 | 图6A-6E（对应说明书[0048]-[0052]）显示了屏蔽层（Shielding 630A-E）覆盖在硬掩模（620）和绝缘体（625A-E）上。<br>例如[0048]：“Shielding 630A... shields at least a part of each of the top electrode 615A, the hard mask 620, and the free layer 130.”（屏蔽层630A屏蔽了顶部电极615A、硬掩模620和自由层130的至少一部分）。图6A显示屏蔽层630A与绝缘体625A的侧壁接触并对准。 | 对比文件中的屏蔽层（Shielding 630A-E）位于硬掩模（620）和绝缘体（625A-E，相当于第一间隔体）之上，并且从图示可以明确看出，其内侧壁与绝缘体（第一间隔体）的侧壁是对准的。虽然该层在对比文件中被称为用于磁屏蔽的“屏蔽层”，但其作为一层导电材料，覆盖在硬掩模和间隔体上的结构特征已被明确公开。因此，技术特征C被直接公开。 |
| **技术特征D：**<br>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>《直接公开》 | 图6A-6E（特别是图6A, 6B, 6C）清晰地显示，屏蔽层（630A, 630B, 630C）在横向上覆盖并交叠了下方的硬掩模（620）以及更下方的MTJ层堆叠（如自由层130）。<br>例如[0048]描述屏蔽层630A具有“U-shaped cross section”和“cap-shaped structure”，这必然意味着它在横向上与下方的结构交叠。图6C的屏蔽层630C完全覆盖了顶部电极615C和硬掩模620的顶部及侧壁。 | 从对比文件的图示和描述可知，屏蔽层（第二导电硬掩模）横向延伸，覆盖了下方的硬掩模（第一导电硬掩模）和MTJ堆叠的顶部（第二电极层）。这种覆盖关系必然意味着交叠。同时，在图示实施例（如600C）中，MTJ堆叠（硬掩模、自由层、势垒层等）的横向轮廓由屏蔽层630C的开口内侧壁定义，即MTJ堆叠的横向尺寸与屏蔽层的横向开口尺寸（或理解为屏蔽层所覆盖区域的尺寸）是对准的。因此，技术特征D被直接公开。 |
| **技术特征E：**<br>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》 | [0048]：“Shielding 630A... shields at least a part of each of the top electrode 615A, the hard mask 620, and the free layer 130.” 图6A显示屏蔽层630A与硬掩模620直接接触。<br>导电材料直接接触即形成电耦合，这是本领域公知常识。 | 对比文件明确公开了屏蔽层（第二导电硬掩模）与硬掩模（第一导电硬掩模）直接接触。由于两者均为导电材料（屏蔽层由导电材料如NiFe形成，见[0053]；硬掩模由Ta形成），根据本领域公知常识，两个导电层直接接触必然形成电学连接，即电耦合。因此，本领域技术人员能够从对比文件公开的内容中毫无疑义地推导出技术特征E。判断为隐含公开是出于最严格的审慎考虑，实质上可视为直接公开。 |
| **技术特征F：**<br>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》 | [0053]：“...the shielding 630A-E is formed from NiFe, Fe, or other high magnetic permeability materials...”（屏蔽层630A-E由NiFe、Fe或其他高磁导率材料形成）。<br>对比文件教导屏蔽层的材料选择基于高磁导率以实现磁屏蔽功能，而目标专利的第二导电硬掩模材料选择基于对蚀刻化学物质的抵抗能力。两者目的不同，材料没有交集。 | 对比文件明确列出了屏蔽层（相当于第二导电硬掩模）的材料是NiFe、Fe等高磁导率材料，以用于磁屏蔽。目标专利明确限定了第二导电硬掩模的材料是钽、铪或铂，旨在提供良好的蚀刻掩模特性。两者材料组完全不同，且选择材料的出发点（功能）也不同。因此，对比文件没有公开技术特征F。 |
| **技术特征G：**<br>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>《隐含公开》 | [0063]：“...the shielding 630A is etched to a thickness of between 10-400 angstroms.”（将屏蔽层630A蚀刻至10-400埃的厚度）。10-400埃即1-40纳米。 | 对比文件公开了屏蔽层（第二导电硬掩模）的厚度范围（1-40纳米），但未明确公开第一间隔体（绝缘体625A-E）的厚度。然而，在半导体制造中，间隔体（spacer）的厚度通常在几十纳米的量级。对比文件公开的屏蔽层厚度范围（1-40纳米）与本专利第一间隔体的厚度范围（10-50纳米）有较大重叠（10-40纳米）。本领域技术人员在实施对比文件的技术方案时，为了形成有效的隔离和保护，完全有可能将绝缘体（第一间隔体）的厚度设置在该常见范围内，包括10-50纳米。因此，技术特征G被对比文件隐含公开。 |
| **技术特征H：**<br>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》 | [0053]：“...the insulator 625A-E is formed from SiN...”（绝缘体625A-E由SiN形成）。 | 对比文件明确公开了绝缘体（Insulator 625A-E，相当于本专利的第一间隔体）的材料是SiN（氮化硅，即SiNx）。因此，技术特征H被对比文件直接公开。 |
| **技术特征I：**<br>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》 | 图6A-6E（对应说明书[0048]-[0052]）均显示了底部电极（bottom electrode 605）。<br>例如[0048]：“The pin layer 110 is coupled to a bottom electrode 605 and a metal layer 610.”（钉扎层110耦合至底部电极605和金属层610）。钉扎层110是MTJ层堆叠的一部分。 | 对比文件明确公开了底部电极（bottom electrode 605），并且该底部电极电耦合至MTJ层堆叠的钉扎层（pin layer 110，属于MTJ堆叠）。这对应于目标专利中电耦合至MTJ层堆叠的第一电极层（底部电极）。因此，技术特征I被直接公开。 |
| **技术特征J：**<br>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》 | 图6D, 6E（对应说明书[0051], [0052]）显示了绝缘体（Insulator 625D, 625E）覆盖了底部电极（605）和屏蔽层（630D, 630E）的至少一部分表面。<br>例如[0051]：“An insulator 625D insulates the hard mask 620, the free layer 130, the barrier layer 120, and the pin layer 110.”（绝缘体625D使硬掩模620、自由层130、势垒层120和钉扎层110绝缘）。图示显示该绝缘体也覆盖在屏蔽层630D的侧壁和部分顶面上。 | 在对比文件的某些实施例（如600D, 600E）中，绝缘体（625D, 625E）不仅围绕初始的MTJ柱，还延伸覆盖了底部电极（第一电极层）和屏蔽层（第二导电硬掩模）的上表面及侧壁。这层绝缘体起到了额外的保护和隔离作用，在结构上相当于目标专利中位于第一电极层和第二导电硬掩模上的“第二间隔体”。因此，技术特征J被对比文件隐含公开。 |
| **技术特征K：**<br>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》 | 图6D, 6E（对应说明书[0051], [0052]）显示绝缘体（625D, 625E）覆盖了MTJ堆叠（包括钉扎层110等）的侧壁、以及屏蔽层（630D, 630E）的侧壁。由于第一间隔体（即初始的绝缘体）在后续工艺中可能被部分覆盖或成为整体绝缘层的一部分，其侧壁也被该延伸的绝缘体所覆盖。 | 从对比文件图6D和6E可以明确看出，绝缘体（625D, 625E）包覆了MTJ堆叠（如钉扎层110）的侧壁、屏蔽层（630D, 630E）的侧壁。虽然对比文件未明确区分“第一间隔体”和“第二间隔体”，但该包覆性绝缘层在物理上确实位于这些结构的侧壁上。本领域技术人员能够理解，为实现全面绝缘和保护，形成这样的结构是合理的。因此，技术特征K被对比文件隐含公开。 |
| **技术特征L：**<br>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》 | 说明书[0054]提及“FIGS. 7A-7J, 8A-8F, 9A-9J, 10A-10H, and 11A-11I describe exemplary steps for forming a shielded MTJ structure...”，并且在图7I, 8E, 9I, 10G, 11H等步骤图中，在绝缘体（相当于第二间隔体）上方沉积了额外的介电材料以形成通孔和金属线。例如[0066]描述形成金属线744。这必然意味着在绝缘体上方存在一层介电层以便于平坦化和金属化。 | 对比文件的制造方法描述和图示表明，在形成最终的金属互连之前，需要在器件结构上沉积介电材料并进行平坦化。该介电材料覆盖在已有的绝缘体（相当于第二间隔体）之上。虽然对比文件未明确命名该层为“第二介电层”，但该层介电材料的存在及其位置是制造工艺的必然要求和结果。因此，技术特征L被对比文件隐含公开。 |
| **技术特征M：**<br>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>《直接公开》 | 图7I, 8E, 9I, 10G, 11H（对应说明书[0066], [0071], [0082], [0091], [0101]）均显示了通过通孔（via 742, 842, 942, 1042, 1142）和金属线（metal line 744, 844, 944, 1044, 1144）连接到顶部电极或屏蔽层的结构。<br>例如[0066]：“FIG. 7I depicts step 740, in which a via 742 and a metal line 744 are formed on the shielding 630A.”（图7I描绘了步骤740，其中在屏蔽层630A上形成通孔742和金属线744）。 | 对比文件明确公开了导电互连（包括通孔和金属线）延伸通过覆盖在器件上的介电材料（即第二介电层）并电耦合至屏蔽层（Shielding 630A-E，相当于第二导电硬掩模）。该介电层下方即是绝缘体（第二间隔体）。因此，技术特征M被对比文件直接公开。 |
| **技术特征N：**<br>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》 | [0046]：“For example, the remote units can be mobile phones, hand-held 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...”（例如，远程单元可以是移动电话、手持式个人通信系统(PCS)单元、便携式数据单元如个人数字助理、GPS设备、导航设备、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、固定位置数据单元如仪表读数设备...）。 | 对比文件明确列举了包含其所公开的MTJ器件的设备类型，该列表几乎完全覆盖了目标专利技术特征N中限定的所有设备类型。因此，技术特征N被对比文件直接公开。 |
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