[發明專利]提高MRAM中的MTJ金屬間電介質的填充能力的方法

有效

• 申請號: 201010261517.8
• 申請日: 2010-08-24
• 公開（公告）號: CN102376651A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 吳金剛;倪景華;于書坤;李錦
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/8247
• 分類號: H01L21/8247;H01L21/762
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

1.一種提高MRAM中的MTJ金屬間電介質的填充能力的方法，其中，所述MRAM包括MTJ磁性存儲單元，所述MTJ磁性存儲單元沉積在集成電路的第一金屬層與第二金屬層之間，所述第一金屬層包括多個第一金屬及隔離所述多個第一金屬的介質層，其特征在于，該方法包括如下步驟：

(100)在所述第一金屬層上沉積MTJ單元膜；

(200)對所述MTJ單元膜進行光刻和刻蝕，形成多個楔形MTJ磁性存儲單元；

(300)沉積MTJ保護刻蝕阻擋層，沉積后的所述MTJ保護刻蝕阻擋層具有凸懸結構；

(400)對所述MTJ保護刻蝕阻擋層進行回蝕，去除所述凸懸結構，且回蝕后所述MTJ保護刻蝕阻擋層的側墻厚度為第一厚度；

(500)沉積IMD；以及

(600)對所述IMD進行光刻和刻蝕，形成通孔和第二金屬層。

2.如權利要求1所述的提高MRAM中的MTJ金屬間電介質的填充能力的方法，其特征在于，所述多個楔形MTJ磁性存儲單元中的每個楔形MTJ磁性存儲單元的側面與底面的夾角為68°～85°。

3.如權利要求2所述的提高MRAM中的MTJ金屬間電介質的填充能力的方法，其特征在于，所述每個楔形MTJ磁性存儲單元的側面與底面的夾角為75°～80°。

4.如權利要求1所述的提高MRAM中的MTJ金屬間電介質的填充能力的方法，其特征在于，所述步驟(400)的工藝條件為：

氣體流量：CHF₃，10～50sccm；O₂，5～50sccm；Ar，0～1000sccm；

功率：0～400W；

壓力：5～60mTorr。

5.如權利要求1所述的提高MRAM中的MTJ金屬間電介質的填充能力的方法，其特征在于，所述第一厚度大于所述通孔超出所述楔形MTJ磁性存儲單元的最大偏移值d_max。

6.如權利要求5所述的提高MRAM中的MTJ金屬間電介質的填充能力的方法，其特征在于，所述d_max＝d₁+d₂+d₃+d₄，其中，d₁為通孔的版圖關鍵尺寸超出楔形MTJ磁性存儲單元的版圖關鍵尺寸的大小，d₂為通孔的實際工藝關鍵尺寸的上限與通孔的版圖標準關鍵尺寸之差，d₃為楔形MTJ磁性存儲單元的版圖標準關鍵尺寸與楔形MTJ磁性存儲單元的實際工藝關鍵尺寸下限之差，d₄為曝光時通孔與楔形MTJ磁性存儲單元之間的最差套刻精度。

7.如權利要求1所述的提高MRAM中的MTJ金屬間電介質的填充能力的方法，其特征在于，所述沉積IMD的溫度小于350℃。

8.如權利要求7所述的提高MRAM中的MTJ金屬間電介質的填充能力的方法，其特征在于，所述IMD的材料為摻碳的氧化硅或基于SiH₄制備的低溫氧化硅或低溫TEOS。

9.如權利要求1所述的提高MRAM中的MTJ金屬間電介質的填充能力的方法，其特征在于，所述MTJ磁性存儲單元包括籽晶層、位于所述籽晶層上的MTJ主體以及位于所述MTJ主體上的帽蓋層。

10.如權利要求9所述的提高MRAM中的MTJ金屬間電介質的填充能力的方法，其特征在于，所述帽蓋層的材料為導電材料。

11.如權利要求10所述的提高MRAM中的MTJ金屬間電介質的填充能力的方法，其特征在于，所述帽蓋層的材料為Ta或Pt或Co或Fe或Ru或Al或W或Ti或TiN或TaN或Ni或NiFe中的一種或幾種。

12.如權利要求9所述的提高MRAM中的MTJ金屬間電介質的填充能力的方法，其特征在于，所述籽晶層的材料為導電材料。

13.如權利要求12所述的提高MRAM中的MTJ金屬間電介質的填充能力的方法，其特征在于，所述籽晶層的材料為Pt或Pt或Co或Fe或Ru或Al或W或Ti或TiN或TaN或Ni或NiFe中的一種或幾種。

14.如權利要求1所述的提高MRAM中的MTJ金屬間電介質的填充能力的方法，其特征在于，所述MTJ保護刻蝕阻擋層為氮化硅層或氮摻雜的碳化硅層。