[發明專利]磁性隨機存儲器單元的形成方法

有效

• 申請號: 201310224060.7
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN104218150B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 三重野文健
• 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: H01L43/12
• 分類號: H01L43/12
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 駱蘇華

1.一種磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，包括：

提供襯底，所述襯底表面具有介質層；

在所述介質層內形成凹槽，所述凹槽暴露出襯底的部分表面；

依次形成位于凹槽內壁和介質層表面的底部導電材料層、位于底部導電材料層表面的隧道結材料層、位于隧道結材料層表面的頂部導電材料層，并且位于凹槽底部正上方的頂部導電材料層的表面低于所述介質層的表面；

在所述頂部導電材料層表面形成蓋帽層；

以所述介質層為研磨停止層，進行平坦化處理，暴露出介質層的表面和沿凹槽側壁方向的底部導電材料層、隧道結材料層、頂部導電材料層的部分表面；

去除所述介質層；

以所述剩余的蓋帽層為掩膜，刻蝕所述頂部導電材料層、隧道結材料層和底部導電材料層，暴露出襯底的部分表面，形成頂部導電層、隧道結層和底部導電層。

2.根據權利要求1所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，采用化學氣相沉積或物理氣相沉積工藝形成所述底部導電材料層、隧道結材料層和頂部導電材料層。

3.根據權利要求1所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，采用濺射工藝形成所述底部導電材料層、隧道結材料層和頂部導電材料層。

4.根據權利要求3所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，與凹槽側壁方向平行的底部導電材料層厚度小于與凹槽底部方向平行的底部導電材料層厚度的20%、與凹槽側壁方向平行的隧道結材料層厚度小于與凹槽底部方向平行的隧道結材料層厚度的20%、與凹槽側壁方向平行的頂部導電材料層厚度小于與凹槽底部方向平行的頂部導電材料層厚度的20%。

5.根據權利要求4所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，與凹槽底部方向平行的底部導電材料層厚度為

6.根據權利要求4所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，與凹槽底部方向平行的隧道結材料層厚度為

7.根據權利要求4所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，與凹槽底部方向平行的頂部導電材料層厚度為

8.根據權利要求1所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，采用干法刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝刻蝕所述頂部導電材料層、隧道結材料層和底部導電材料層。

9.根據權利要求8所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述干法刻蝕工藝采用的刻蝕氣體為CHClF2，流量為5sccm～50sccm，工作壓強為1Pa～20Pa，功率為200W～500W。

10.根據權利要求1所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，還包括在所述頂部導電層、隧道結層和底部導電層側壁表面形成側墻。

11.根據權利要求1所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述隧道結材料層包括：位于底部導電層表面的固定磁性材料層、位于所述固定磁性材料層表面的隧道絕緣材料層和位于所述隧道絕緣材料層表面的自由磁性材料層。

12.根據權利要求11所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述固定磁性材料層的材料包括CoFe、CoFeB、Ru中的一種或多種。

13.根據權利要求11所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述隧道絕緣材料層的材料包括Al2O3、MgO中的一種或兩種。

14.根據權利要求11所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述自由磁性材料層的材料包括CoFe、CoFeB、NiFe中的一種或多種。

15.根據權利要求1所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述蓋帽層的材料為氧化硅或氮化硅。

16.根據權利要求1所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述介質層包括位于襯底表面的刻蝕阻擋層和位于所述刻蝕阻擋層表面的犧牲介質層。

17.根據權利要求16所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述刻蝕阻擋層的材料氮化硅或碳化硅。

18.根據權利要求16所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述犧牲介質層的材料為氧化硅、氮氧化硅或碳氧化硅。

19.根據權利要求1所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述底部導電材料層的材料包括Ti、TiN、Ta、TaN、Ru、Pt中的一種或多種；所述頂部導電材料層的材料包括Ti、TiN、Ta、TaN、Ru、Pt中的一種或多種。20.根據權利要求19所述的磁性隨機存儲器單元的形成方法，其特征在于，采用濺射工藝形成所述材料為Ta的底部導電材料層和頂部導電材料層，濺射靶材選用Ta靶，濺射氣體為氬氣，濺射功率為200W～500W，工作壓強為2Pa～8Pa。