CN118160055A - 用于调设在半导体设备的至少一个区域中的磁化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于通过下述方式使半导体设备(12)的至少一个区域(10)磁化的方法：借助第一光束(14)至少将所述至少一个区域(10)的反铁磁层(10a)加热到至少所述反铁磁层(10a)的阈值温度，和至少在冷却所述至少一个区域(10)的先前至少被加热到所述阈值温度的反铁磁层(10a)期间，在在所述至少一个区域(10)的铁磁层(10b)中待引起的磁化的第一方向上施加第一外部磁场，其中，在借助所述第一光束(14)至少将所述至少一个区域(10)的反铁磁层(10a)加热到至少所述反铁磁层(10a)的阈值温度之前，在所述半导体设备(12)的包括所述至少一个区域(10)的至少第一子容积(12a)上和/或中布置至少一个吸收和/或抗反射层(16)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于调设在半导体设备的至少一个区域中的磁化的方法。同样地，本发明涉及一种半导体设备。
背景技术
WO 02/082111A1描述一种用于调设在层布置中的磁化的方法，该层布置具有反铁磁层和相邻的铁磁层，其中，通过借助激光器进行局部照射，至少将反铁磁层加热到高于阈值温度，并且在超过该阈值温度之后和在接下来冷却至少该反铁磁层期间，应能够借助施加的外部磁场在该铁磁层中引起磁化的期望的方向。
发明内容
本发明提出一种具有权利要求1的特征的用于调设在半导体设备的至少一个区域中的磁化的方法和具有权利要求7的特征的半导体设备。
本发明的优点
本发明能够实现对在半导体设备的至少一个区域中的铁磁层的磁化的调设，其方式是，借助至少一个吸收和/或抗反射层有针对性地在至少一个区域中(以增强的方式)吸收分别用于加热至少该至少一个区域的反铁磁层的光束的电磁辐射，由此，限制/防止对至少一个区域的至少一个相邻区域的不利的同时加热。通过这种方式，可以在实施磁化定向时避免由于至少一个相邻区域的过热造成的对半导体设备的损坏，而仍然能够至少将该至少一个区域的反铁磁层可靠地加热到至少其阈值温度。
如根据随后的描述变得清楚的那样，本发明还可以用于将任意多的不同磁化方向(钉扎方向)构造在该半导体设备的分别为此所设置的区域中。接下来，通过这种方式实现的磁化方向可以用作感测方向。因此，本发明也可以用于制造用作传感器设备的半导体设备。通过相应地互连成2D传感器(在x方向和y方向上的独立的感测)或者可能在将相应的磁通转向器(Flussumlenker)集成为3D传感器(x、y和z)之后，可以利用不同感测方向在一个半导体构件中的组合。通过这种方式所获得的传感器设备由于其任意多的感测方向而具有相对较高的灵敏度和可靠的抗干扰场能力。特别是，所述感测方向也可以包括成对地相反的感测方向。尤其是，这种类型的传感器设备可以借助其任意多的感测方向也构造用于360°角度感测。借助本发明所实现的传感器设备可以例如用于实现隧道磁阻传感器(Tunneling Magnetoresistance，TMR)或者巨磁阻传感器(Giant Magnetoresistance，GMR)。
优选地，至少一个吸收和/或抗反射层这样布置在半导体设备的至少第一子容积上和/或中，使得借助至少一个吸收和/或抗反射层增强在至少一个区域的至少所述部分中对第一光束的吸收。这实现第一光束的能量在至少一个区域的反铁磁层上/至该反铁磁层的吸收和/或热传导的有针对性的增加，并且因此引起，在避免/限制对至少一个区域的至少一个相邻区域的不期望的同时加热的情况下，有针对性地将至少一个区域的反铁磁层加热到至少其阈值温度。
优选地，在借助第一光束至少将至少一个区域的反铁磁层加热到至少该反铁磁层的阈值温度期间，如此定向第一光束，使得第一光束在半导体设备的至少第一子容积的表面上或者在覆盖该表面的至少一个外层上入射，所述第一子容积包括所述至少一个区域，其中，借助至少一个吸收和/或抗反射层覆盖该表面的至少一个第一子表面，而从至少一个吸收和/或抗反射层释放或者露出该表面的至少一个第二子表面。该方法的在此描述的实施方式实现，在避免/限制与该表面的至少一个第二子表面邻接的至少一个相邻区域的不期望的同时加热的同时，有针对性地提高在至少一个区域中对第一光束的电磁辐射的吸收。
在该方法中，在借助第一光束至少将至少一个区域的反铁磁层加热到至少该反铁磁层的阈值温度期间，如此定向第一光束，使得第一光束在半导体设备的包括所述至少一个区域的第一子容积的表面上或者在覆盖表面的至少一个外层上入射，而第一光束被半导体设备的第二子容积借助对第一光束的射束成形调暗(abgeblendet)，作为该方法的有利扩展方案，可以在施加第一外部磁场之后实施下述方法步骤：借助第二光束至少将在半导体设备的第二子容积中的至少一个另外的区域的反铁磁层这样加热到至少所述至少一个另外的区域的反铁磁层的阈值温度，使得第二光束的至少一个子射束被所述至少一个另外的区域的至少一部分吸收并且被转换为热量，由此，至少所述至少一个另外的区域的反铁磁层被加热，而第二光束被半导体设备的第一子容积借助对第二光束的射束成形调暗，并且至少在冷却所述至少一个另外的区域的先前至少被加热到所述阈值温度的反铁磁层期间，在与第一方向不同的第二方向上施加第二外部磁场，由此，使所述至少一个另外的区域的铁磁层磁化。如根据随后的描述变得清楚的那样，借助该方法的在此描述的扩展方案，可以在半导体设备的相应的区域中实现任意多的不同磁化方向(钉扎方向)。
例如，在半导体设备的至少所述第一子容积上和/或中布置氮化硅层、由至少一个氮化硅层和至少一个氧化硅层(36b)组成的层组合、氮化钛层、氮化钛钨层、钽层、氮化钽层和/或钨层作为至少一个吸收和/或抗反射层。因此，多种通常已经在半导体技术中使用的材料可以用于该至少一个吸收和/或抗反射层。如根据随后的描述更清楚的那样，在借助在此描述的方法实施磁化之后，该至少一个吸收和/或抗反射层还可以用于另外的使用目的。此外应指出的是，在此描述的用于至少一个吸收和/或抗反射层的例子不应解读为最终的。
尤其是，在半导体设备的至少所述第一子容积上和/或中布置至少一个介电抗反射层作为至少一个吸收和/或抗反射层。所述至少一个介电抗反射层保证有针对性地在至少一个相应待加热的区域中对电磁辐射的吸收的期望的提高。
前述优点也在如下半导体设备中得到确保：该半导体设备具有至少一个区域，所述至少一个区域分别包括反铁磁层和铁磁层，所述铁磁层具有对铁磁层的磁化，其中，该半导体设备具有在半导体设备的至少一个子容积上和/或中的至少一个吸收和/或抗反射层，所述子容积包括所述至少一个区域。
优选地，借助所述至少一个吸收和/或抗反射层覆盖半导体设备的至少所述子容积的表面的至少一个第一子表面，所述子容积包括所述至少一个区域，而该表面的至少一个第二子表面从至少一个吸收和/或抗反射层露出。
例如，所述至少一个吸收和/或抗反射层可以包括氮化硅层、由至少一个氮化硅层和至少一个氧化硅层组成的层组合、氮化钛层、氮化钛钨层、钽层、氮化钽层和/或钨层。替代地或者补充地，所述至少一个吸收和/或抗反射层也可以包括至少一个介电抗反射层。
附图说明
在下文中，根据附图阐述本发明的其他特征和优点。附图示出：
图1a至1c示出用于阐述用于调设在半导体设备的至少一个区域中的磁化的方法的第一实施方式的流程图和示意图；
图2示出用于阐述用于调设在半导体设备的至少一个区域中的磁化的方法的第二实施方式的示意图；
图3示出用于阐述用于调设在半导体设备的至少一个区域中的磁化的方法的第三实施方式的示意图；
图4示出用于阐述用于调设在半导体设备的至少一个区域中的磁化的方法的第四实施方式的示意图；
图5示出用于阐述用于调设在半导体设备的至少一个区域中的磁化的方法的第五实施方式的示意图；和
图6a和6b出用于阐述用于调设在半导体设备的至少一个区域中的磁化的方法的第六实施方式的流程图和示意图。
具体实施方式
图1a至1c示出用于阐述用于调设在半导体设备的至少一个区域中的磁化的方法的第一实施方式的流程图和示意图。
在实施在下文中描述的在图1a中作为流程图以图示的方式再现的方法时，使半导体设备12的至少一个区域10磁化，其中，半导体设备12的所述至少一个区域10包括各一个反铁磁层10a和各一个铁磁层10b。虽然这在图1b和1c中未以图示的方式再现，但是反铁磁层10a和铁磁层10b这样相对于彼此布置，使得至少在反铁磁层10a和铁磁层10b温度小于(稍后阐述的)阈值温度的情况下出现所谓的“交换偏置效应(Exchange-Bias-Effekt)”，该交换偏置效应根据在反铁磁层10a的界面上的磁化引起铁磁层10b的磁化的定向。例如，反铁磁层10a的外表面可以以机械的方式接触铁磁层10b的外表面。然而，替代地，在反铁磁层10a与铁磁层10b之间可以存在至少一个中间层。
反铁磁层10a至少部分地(优选完全地)由至少一种反铁磁材料形成，例如镍氧化物、铱锰合金(IrMn)和/或铂锰合金(PtMn)。但是，在此所列举的用于至少一种反铁磁材料的例子不应解读为最终的。相应地，优选地，铁磁层10b包括至少一种铁磁材料或者硬磁材料。具体而言，铁磁层10b可以包括钴、铁、镍、铂、钯和/或硼(B)。反铁磁层10a和/或铁磁层10b也可以分别是层堆叠。例如，铁磁层10b可以是由至少两个硬磁层组成的层堆叠，该层堆叠在两个相邻的硬磁层之间具有各一个非磁性层。该层堆叠的所述至少一个非磁性层可以包括例如钌(Ru)。
根据在反铁磁层10a的界面上的磁化通过“交换偏置效应”引起的铁磁层10b的磁化的定向也可以被称为对铁磁层10b的“钉扎(Pinnen)”。阈值温度是如下温度：在该温度的情况下/自该温度起，反铁磁材料失去其用于“钉扎”铁磁层10b的能力。因此，该阈值温度通常也被称为阻挡温度(Blocking Temperature)。该阈值温度取决于反铁磁层10a的至少一种反铁磁材料，并且因此在下文中被称为反铁磁层10a的阈值温度。
借助在此描述的方法引起的对半导体设备12的所述至少一个区域10的磁化应理解为尤其根据预给定的目标磁化方向对铁磁层10b的磁化的方向/磁化方向的定向。对于至少一个区域10的铁磁层10b的期望的磁化，有利的是，通过至少将所述至少一个区域10的反铁磁性层10a短暂地加热到至少该反铁磁层10a的阈值温度，来“取消”所述“交换偏置效应”。
借助在下文中描述的方法，可以借助光束14有针对性地将至少一个区域10的反铁磁层10a加热到至少该反铁磁层10a的阈值温度：
为此，在借助光束14至少将所述至少一个区域10的反铁磁层10a加热到至少该反铁磁层10a的阈值温度之前，实施方法步骤S1。在方法步骤S1中，在半导体设备12的至少第一子容积12a上和/或中布置至少一个吸收和/或抗反射层16。如图1c(剖视图)所示，半导体设备12的第一子容积12a包括所述至少一个区域10。在下文中还将探讨用于至少一个吸收和/或抗反射层16的有利例子。
在方法步骤S1之后实施的方法步骤S2中，至少将所述至少一个区域10的反铁磁层10a加热到至少该反铁磁层10a的阈值温度。为此，光束14这样指向到半导体设备12上，使得第一光束14的至少一个子射束被所述至少一个区域10的至少一部分吸收并且被转换为热量，由此，至少该反铁磁层10a被加热。
在实施方法步骤S2期间，所述至少一个吸收和/或抗反射层16引起通过所述至少一个区域10的至少一部分对光束10的电磁辐射的增加的吸收，并且由于热传导引起对所述至少一个区域10的反铁磁层10a的加热。换言之，所述至少一个吸收和/或抗反射层16引起对所述至少一个区域10的吸收的提高或者所述至少一个区域10的吸收程度的增加。因此，所述至少一个吸收和/或抗反射层16也影响在光束14的光入射区域A中的温度分布，使得主要是所述至少一个区域10的反铁磁层10a的局部温度达到或者超过该阈值温度，而与该至少一个区域10相邻的至少一个相邻区域18虽然位于光束14的光入射区域A中，但是与所述至少一个区域10的反铁磁层10a相比较少地或者至少未更强烈地被加热。
这引起，在避免/限制对所述至少一个相邻区域18的同时加热的情况下，有针对性地将所述至少一个区域10的反铁磁层10a加热到至少该反铁磁层的阈值温度。通过避免/限制对所述至少一个相邻区域18的同时加热，可以防止由于所述至少一个相邻区域18的过热对半导体设备12造成的损伤。另外，借助所引起的对所述至少一个相邻区域18的同时加热的避免/限制，也可以防止从相应的相邻区域18到半导体设备12的位于周围的区域的热传递。在下文中还将探讨所防止的热传递的优点。
在另外的方法步骤S3中，施加外部磁场，该外部磁场的方向确定在所述至少一个区域10的铁磁层10b中待引起的磁化(即其磁化方向)。该方法步骤S3至少在冷却所述至少一个区域10的先前至少被加热到所述阈值温度的反铁磁层10a期间进行。当然，该方法步骤S3也可以在所述至少一个区域10的至少该反铁磁层10a上存在至少该阈值温度期间已经被实施。在实践中，外部磁场的施加也可以在方法步骤S2开始之前已经被启动，因为至少将所述至少一个区域10的反铁磁层10a至少加热到该阈值温度，通常仅持续一个或者多个激光脉冲长度，例如几十纳秒。
在下文中，阐述有利的用于实施在此描述的方法的可能性：
用于实施方法步骤S2的光束14可以例如借助掩膜定向到半导体设备12上。替代地，具有相对较小的射束直径的光束14也可以用于实施方法步骤S2，该方法步骤要么扫过面积14、要么以连续的脉冲扫描所述面积。光束14可以可选地是脉冲式或者连续的光束14。发射光束14的光源例如可以是激光器。光束14在半导体设备12上的光入射区域A可以具有例如在5μm(微米)至200μm(微米)之间的最大延展尺度。
如图1c所示，在该方法的在此描述的实施方式中，光束14在方法步骤S2期间如此被定向，使得光束14在至少第一子容积12a的表面S上入射。为了借助光束14以期望的方式有针对性地将所述至少一个区域10的反铁磁层10a加热到至少该阈值温度，在实施方法步骤S1时，借助所述至少一个吸收和/或抗反射层16覆盖表面S的至少一个第一子表面20a，而从所述至少一个吸收和/或抗反射层16释放(freihalten)或者露出表面S的至少一个第二子表面20b。由于与能够将光束14限界在表面S上的期望的最大光入射面积内相比能够以更大的精度遵守所述至少一个吸收和/或抗反射层16的期望的位置和期望的形状，因此，借助所述至少一个吸收和/或抗反射层16的在此描述的构造，在使表面S的所述至少一个第二子表面20b释放/露出的情况下可以实现，在避免/限制对所述至少一个相邻区域18的同时加热的情况下，还更有针对性地将所述至少一个区域10的反铁磁层10a加热到至少该阈值温度。在图1c中能够看出，光束14在表面S上的光入射区域A可以容易地也覆盖与所述至少一个区域10相邻的相邻区域18，而不必承受所述相邻区域的不期望的过热。
在该方法的在此描述的实施方式中，半导体设备12示例性地具有多个顶部电极22a和多个底部电极22b，其中，待磁化的区域10中的每个区域位于各一个顶部电极22a与各一个底部电极22b之间。顶部电极22a和底部电极22b分别由至少一种金属构成，例如尤其由钽、钌、氮化钽和/或铜构成。然而，在此所列举的用于电极22a和22b的材料应解读为仅是示例性的。此外，顶部电极22a和底部电极22b这样嵌入在绝缘层24中，使得对各个待磁化的区域10进行适合的互连。绝缘层24示例性地由二氧化硅和/或氧化硅构成。
在实施为隧道磁传感器的情况下，在顶部电极22a或者底部电极22b与铁磁层10b之间还布置有隧道势垒和软磁层。该隧道势垒例如可以是非常薄的氧化镁层或者氧化铝层。软磁层基本上根据外磁场定向其磁化。隧道势垒的电阻随着邻接的硬磁层和软磁层的磁化方向之间的角度发生变化。在此，感测方向是与隧道势垒邻接的铁磁层10a的固定的磁化方向，该固定的磁化方向是通过钉扎过程限定的。隧道势垒的电阻的变化可以借助通过层系统的电流流动检测并且被用作感测信号。
有利地，图1a至1c的实施方式的唯一的吸收和/或抗反射层16是氮化硅层。光束14在实施方法步骤S2期间在表面S上入射，由于该表面由绝缘层24的二氧化硅和顶部电极22a的金属形成，因此，存在于顶部电极22a与吸收和/或抗反射层16之间的氮化硅金属界面28导致对光束14的电磁辐射的吸收的增加和到区域10中的增加的热传导。与氮化硅金属界面28不同，在表面S的从吸收和/或抗反射层16露出的至少一个第二子表面20b上不出现该效应。在存在于绝缘层24与吸收和/或抗反射层16之间的至少一个氮化硅二氧化硅界面30上，可以如此优化层16的层厚度和d1，使得由底部电极所吸收的光辐射接近在区域28中被吸收的光辐射。然后，如此产生的热能可以通过经由底部电极的热传导对区域10的加热做出贡献。因此，借助通过吸收和/或抗反射层16实现的氮化硅金属界面28，在限制所述至少一个相邻区域18的吸收的情况下，有针对性地提高区域10的吸收。此外，由氮化硅构成的吸收和/或抗反射层16可以在实施在此描述的方法之后进一步用作介电钝化层。
附加地，绝缘层24的垂直于光束14在表面S上的光入射区域A定向的局部层厚度d1和d2也可以在实施方法步骤S2期间用于引起期望的温度分布。尤其是，可以这样选择层16的延展尺度和绝缘层24的局部层厚度d1或者d2，使得所述至少一个区域10的反铁磁层10a的外区域也可靠地被加热到至少所述阈值温度，或者使得在这些区域中吸收被减少。
图2示出用于阐述用于调设在半导体设备的至少一个区域中的磁化的方法的第二实施方式的示意图。
在借助图2示意性再现的方法中，除了氮化硅层16之外，在半导体设备12的至少第一子容积12a上和/或中还布置金属层或者金属连接层32作为所述至少一个吸收和/或抗反射层16和32。金属层32例如可以是氮化钛层、氮化钛钨层、钽层、氮化钽层、钨层和/或在所使用的辐射14的所使用的波长范围中起吸收作用的其他层。金属层32的厚度例如可以是50至100nm(纳米)。
示例性地，在这里描述的实施方式中，金属层32位于表面S与氮化硅层16之间并且覆盖顶部电极22a，其中，从金属层32中结构化出来的覆盖面的形状(不一定相同地)相应于在表面S内的由此被覆盖的顶部电极22a的相应的横截面。通过附加地使用金属层32，可以在限制所述至少一个相邻区域18的吸收的情况下，还更进一步地增加在氮化硅金属界面28上对光束14的电磁辐射的吸收。
关于图2的方法的另外的方法步骤及其优点，参考对图1a至图1c的描述。
图3示出用于阐述用于调设在半导体设备的至少一个区域中的磁化的方法的第三实施方式的示意图。
在图3的实施方式中，如此定向用于至少将所述至少一个区域10的反铁磁层10a加热到至少所述阈值温度的光束14，使得光束14入射到覆盖表面S的至少一个外层34上。示例性地，外层34是氮化硅层，借助该氮化硅层覆盖在表面S上形成的至少一个吸收和/或抗反射层32。
(唯一的)吸收和/或抗反射层32是金属层或者金属连接层32，例如氮化钛层、氮化钛钨层、钽层、氮化钽层、钨层和/或在所使用的辐射14的所使用的波长范围中起吸收作用的其他层。此外，从金属层32中结构化出来的覆盖面仅覆盖顶部电极22a，其方式是，覆盖面的相应的形状相应于在表面S内的由此被覆盖的顶部电极22a的相应的横截面。因此，在图3的实施方式中，在限制所述至少一个相邻区域18的吸收的情况下，在氮化硅金属界面28上对光束14的电磁辐射的吸收也增加。
关于图3的方法的另外的方法步骤及其优点，参考对图1和2的描述。
图4示出用于阐述用于调设在半导体设备的至少一个区域中的磁化的方法的第四实施方式的示意图。
图4的方法与图1的实施方式的区别仅在于，在实施在此阐述的方法时，取消从所述至少一个吸收和/或抗反射层16释放和/或露出表面S的至少一个第二子表面20b。然而，如根据图4能够看出的那样，在这里阐述的方法中，由氮化硅构成的吸收和/或抗反射层16也引起光束14的能量在所述至少一个区域10的反铁磁层10a上/至该反铁磁层的吸收和/或热传导的增加(与存在于绝缘层24与吸收和/或抗反射层16之间的至少一个氮化硅二氧化硅界面30相比)。在该实施方式中，电介质层的厚度可以如此相互匹配并且与所使用的辐射14的波长匹配，使得在区域10中对辐射的吸收有利地大于在邻近的区域中。
关于图4的方法的另外的方法步骤及其优点，参考对图1至3的描述。
图5示出用于阐述用于调设在半导体设备的至少一个区域中的磁化的方法的第五实施方式的示意图。
在借助图5示意性再现的实施方式中，在半导体设备12的至少第一子容积12a上和/或中布置至少一个介电抗反射层36作为所述至少一个吸收和/或抗反射层36。仅示例性地，在这里描述的实施方式中，所述至少一个介电抗反射层36具有各一个第一氮化硅层36a、各一个二氧化硅层36b和各一个第二氮化硅层36c，所述第一氮化硅层覆盖表面S的至少一个第一子表面20a，所述二氧化硅层覆盖第一氮化硅层36a，所述第二氮化硅层覆盖二氧化硅层36b。替代氮化硅层和二氧化硅层地，也可以使用其他介电层，所述其他介电层具有彼此不同的折射率。
关于图5的方法的另外的方法步骤及其优点，参考对图1至4的描述。
图6a和6b示出用于阐述用于调设在半导体设备的至少一个区域中的磁化的方法的第六实施方式的流程图和示意图。
在借助图6a和6b示意性再现的实施方式中，首先实施方法步骤S1，其中，所述至少一个吸收和/或抗反射层16、32和/或36不仅布置在所述至少一个子容积12a上和/或中，还布置在半导体设备12的第二子容积12b和第三子容积12c上和/或中。然后实施方法步骤S2，其中，在借助第一光束14至少将所述至少一个区域10的反铁磁层10a加热到至少该反铁磁层10a的阈值温度期间，如此定向第一光束14，使得第一光束14在包括所述至少一个区域10的第一子容积12a的表面S上或者在覆盖表面S的至少一个外层34上入射，而第一光束14被第二子容积12b和第三子容积12c借助对第一光束14的射束成形调暗。
在在方法步骤S3中施加第一外部磁场B1之后，实施另外的方法步骤：
在方法步骤S2‘中，借助第二光束14‘至少将在第二子容积12b中的至少一个另外的区域10‘的反铁磁层10a‘加热到至少所述至少一个另外的区域10‘的反铁磁层10a‘的阈值温度，其方式是，第二光束14‘的至少一个子射束被所述至少一个另外的区域10‘的至少一部分吸收并且被转换为热量，使得至少所述至少一个另外的区域10‘的反铁磁层10a‘被加热，而第二光束14‘被第一子容积12a和第三子容积12c借助对第二光束14‘的射束成形调暗。附加地，作为方法步骤S3‘，至少在冷却所述至少一个另外的区域10‘的先前至少被加热到阈值温度的反铁磁层10a‘期间，在与第一方向不同的第二方向上施加第二外部磁场B2，由此，使所述至少一个另外的区域10‘的铁磁层10b‘磁化并且在反铁磁层的冷却过程期间在该磁化方向上固定(钉扎)。
可选地，然后在方法步骤S2“中，还可以借助第三光束14“至少将在第三子容积12c中的至少一个另外的区域10“的反铁磁层10a“加热到至少所述第三子容积12c的反铁磁层10a“的阈值温度。作为方法步骤S3“，至少在冷却所述第三子容积12c的先前至少被加热到所述阈值温度的反铁磁层10a“期间，可以借助在与第一方向和第二方向不同的第三方向上的第三外部磁场B3使所述至少一个另外的区域10“的铁磁层10b“磁化。尽管区域10、10‘、和10“相对靠近，由于有利地避免/限制对至少一个相邻区域18的同时加热和由此防止的从相应的相邻区域18中的热传递，仍然能够实现区域10、10‘、和10“在不同方向上的有利的磁化。
步骤S2和S3可以任意频繁地在不同区域10中以不同的或者相同的磁方向重复。
关于图6的方法的另外的方法步骤及其优点，参考对图1至5的描述。
上文阐述的方法也可以被称为钉扎过程。所述方法可以例如在相应的半导体设备12的制造结束时实施。不需要遵守特殊的保护措施，例如在净化室(Reinraum)中实施相应的方法。替代地，上文描述的方法中的每个方法也可以在制造相应的半导体设备12期间实施。在这种情况下，在钉扎过程之后也可以附设另外的步骤，用于传感器区域的互连和接触和/或用于实现另外的功能。
图1至6也分别示出具有至少一个区域10的半导体设备12，所述至少一个区域分别包括反铁磁层10a和铁磁层10b，所述铁磁层具有对铁磁层10b的磁化。此外，半导体设备12在半导体设备12的包括至少一个区域10的至少一个子容积12a上和/或中也具有至少一个吸收和/或抗反射层16、32和/或36。例如，半导体设备12的包括所述至少一个区域10的至少所述子容积12a的表面S的至少一个第一子表面20a可以借助至少一个吸收和/或抗反射层16、32和/或36覆盖，而表面S的至少一个第二子表面20b从所述至少一个吸收和/或抗反射层16、32和/或36露出。在上文中已经提到用于至少一个吸收和/或抗反射层16、32和/或36的例子。在图1至6中示出的半导体设备12中的每个半导体设备可以有利地用作传感器设备。相应的半导体设备的至少一个传感器设备/传感器设备12通过相应的传感器设备12的区域10、10‘、和10“的和可能的另外的区域10x的至少一个磁化方向确定。区域10、10‘、和10“和可能的另外的区域10x可以例如互连成至少一个惠斯通电桥。相应的半导体设备/传感器设备12例如可以是隧道磁阻传感器(Tunneling Magnetoresistance，TMR)或者巨磁阻传感器(Giant Magnetoresistance，GMR)。
Claims (10)
1.用于调设在半导体设备(12)的至少一个区域(10)中的磁化的方法，所述方法具有下述步骤：
借助第一光束(14)至少将所述至少一个区域(10)的反铁磁层(10a)加热到至少所述反铁磁层(10a)的阈值温度，使得所述第一光束(14)的至少一个子射束被所述至少一个区域(10)的至少一部分吸收并且被转换为热量，由此，至少将所述反铁磁层(10a)加热(S2)；和
至少在冷却所述至少一个区域(10)的先前至少被加热到所述阈值温度的反铁磁层(10a)期间，在所述至少一个区域(10)的铁磁层(10b)中待引起的磁化的第一方向上施加第一外部磁场(B1)(S3)；
其特征在于，
在借助所述第一光束(14)至少将所述至少一个区域(10)的所述反铁磁层(10a)加热到至少所述反铁磁层(10a)的阈值温度之前，在所述半导体设备(12)的包括所述至少一个区域(10)的至少第一子容积(12a)上和/或中布置至少一个吸收和/或抗反射层(16、32、36)(S1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个吸收和/或抗反射层(16、32、36)这样布置在所述半导体设备(12)的至少所述第一子容积(12a)上和/或中，使得借助所述至少一个吸收和/或抗反射层(16、32、36)增强在所述至少一个区域(10)的至少所述部分中对所述第一光束(14)的吸收。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其中，在借助所述第一光束(14)至少将所述至少一个区域(10)的所述反铁磁层(10a)加热到至少所述反铁磁层(10a)的阈值温度期间，定向所述第一光束(14)，使得所述第一光束(14)在所述半导体设备(12)的包括所述至少一个区域(10)的至少所述第一子容积(12a)的表面(S)上或者在覆盖所述表面(S)的至少一个外层(34)上入射，其中，借助所述至少一个吸收和/或抗反射层(16、32、36)覆盖所述表面(S)的至少一个第一子表面(20a)，而从所述至少一个吸收和/或抗反射层(16、32、36)释放或者露出所述表面(S)的至少一个第二子表面(10b)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在借助所述第一光束(14)至少将所述至少一个区域(10)的所述反铁磁层(10a)加热到至少所述反铁磁层(10a)的所述阈值温度期间，定向所述第一光束(14)，使得所述第一光束(14)在所述半导体设备(12)的包括所述至少一个区域(10)的第一子容积(12a)的表面(S)上或者在覆盖所述表面(S)的至少一个外层(34)上入射，而所述第一光束(14)被所述半导体设备(12)的第二子容积(12b)借助对所述第一光束(14)的射束成形调暗，其中，在施加所述第一外部磁场(B1)之后，实施下述方法步骤：
借助第二光束(14‘)至少将在所述半导体设备(12)的第二子容积(12b)中的至少一个另外的区域(10‘)的反铁磁层(10a‘)加热到至少所述至少一个另外的区域(10‘)的所述反铁磁层(10a‘)的阈值温度，使得所述第二光束(14‘)的至少一个子射束被所述至少一个另外的区域(10‘)的至少一部分吸收并且被转换为热量，由此，至少所述至少一个另外的区域(10‘)的所述反铁磁层(10a‘)被加热，而所述第二光束(14‘)被所述半导体设备(12)的第一子容积(12a)借助对所述第二光束(14‘)的射束成形调暗(S2‘)；和
至少在冷却所述至少一个另外的区域(10‘)的先前至少被加热到所述阈值温度的反铁磁层(10a‘)期间，在与所述第一方向不同的第二方向上施加第二外部磁场(B2)，由此，使所述至少一个另外的区域(10‘)的铁磁层(10b‘)磁化(S3‘)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述半导体设备(12)的至少所述第一子容积(12a)上和/或中布置氮化硅层(16、36a、36c)、由至少一个氮化硅层(16、36a、36c)和至少一个氧化硅层(36b)组成的层组合、氮化钛层(32)、氮化钛钨层(32)、钽层、氮化钽层和/或钨层(32)作为所述至少一个吸收和/或抗反射层(16、32、36)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述半导体设备(12)的至少所述第一子容积(12a)上和/或中布置至少一个介电抗反射层(36)作为所述至少一个吸收和/或抗反射层(16、32、36)。
7.半导体设备(12)，所述半导体设备具有：
至少一个区域(10)，所述至少一个区域分别包括反铁磁层(10)和铁磁层(10b)，所述铁磁层具有对所述铁磁层(10b)的磁化；
其特征在于，
设置在所述半导体设备(12)的至少一个子容积(12a)上和/或中的至少一个吸收和/或抗反射层(16、32、36)，所述子容积包括所述至少一个区域(10)。
8.根据权利要求7所述的半导体设备(12)，其中，借助所述至少一个吸收和/或抗反射层(16、32、36)覆盖所述半导体设备(12)的至少所述子容积(12a)的表面(S)的至少一个第一子表面(20a)，所述子容积包括所述至少一个区域(10)，而所述表面(S)的至少一个第二子表面(20b)从所述至少一个吸收和/或抗反射层(16、32、36)露出。
9.根据权利要求7或者8所述的半导体设备(12)，其中，所述至少一个吸收和/或抗反射层(16、32、36)包括氮化硅层(16、36a、36c)、由至少一个氮化硅层(16、36a、36c)和至少一个氧化硅层(36b)组成的层组合、氮化钛层(32)、氮化钛钨层(32)、钽层、氮化钽层和/或钨层(32)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的半导体设备(12)，其中，所述至少一个吸收和/或抗反射层(16、32、36)包括至少一个介电抗反射层(36)。
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