[發(fā)明專利]一種包含介電層的嵌入型磁隧道結器件的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410072401.8
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN103794717B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設計）人: 趙巍勝;張雨;王夢醒
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01L43/12
• 分類號: H01L43/12
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛華

1.一種包含介電層的嵌入型磁隧道結器件的制造方法，其特征在于：它包括以下步驟：

步驟一：選擇第一類介電層(102)沉積在硅晶片或其他基底(101)上；第一類介電層(102)的介電常數(shù)k應高于4，確保與底部電極間粘附性強；第一類介電層(102)為二氧化硅SiO₂、二氧化鉿HfO₂、鉭Ta、氮化鉭TaN、鈦Ti、氮化鈦TiN及其組合；

步驟二：選擇第二類介電層(103)沉積在上述第一類介電層(102)上；第二類介電層(103)的介電常數(shù)k應低于4，確保與磁隧道結間粘附性弱；第二類介電層(103)為二氧化硅、氧化硅、氮化硅、四乙氧基硅烷TEOS及其組合；

步驟三：通過光刻、刻蝕，在基礎結構(100)上形成與第一類介電層(102)連通的通孔(210)，通孔截面形狀為圓形、橢圓形、正方形或長方形，尺寸是納米級或微米級；

步驟四：向上述通孔中沉積磁隧道結器件(300)的底部電極(301)、釘扎層(311)、參考層(312)、勢壘層(313)、自由層(314)、頂部電極(303)，形成磁隧道結器件的多層結構(300)，底部電極(301)、頂部電極(303)為Ta、Ru及其組合；磁隧道結(310)所包含的釘扎層(311)為PtMn；參考層(312)由單層CoFeB組成，或者是綜合反鐵磁層SyAF多層結構，包含Ru；勢壘層(313)是MgO、Al₂O₃；自由層(314)由單層CoFeB組成，或者是綜合鐵磁層SyF多層結構，包含Co、Pt；

步驟五：移除磁隧道結的多層結構(300)的多余部分，包括位于第二類介電層(103)表面的多層結構(300)與頂部電極(303a)以外的一部分，使表面(401)、(402)平坦化，得到包含介電層的嵌入型磁隧道結器件(400)；

步驟六：利用上述方法所得磁隧道結器件需要退火，使參考層的磁化方向固定；

步驟七：考慮后續(xù)集成或者測試，通過半導體標準大馬士革工藝，在頂部電極上形成金屬線跡，金屬線跡為Al、Ta、Cr、Cu、Au、Pt及其各種組合。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種包含介電層的嵌入型磁隧道結器件的制造方法，其特征在于：所述的制造方法中的沉積方式包括磁控濺射、分子束外延MBE、離子束沉積IBD、物理氣相沉積CVD、等離子體增強化學氣相沉積PECVD；光刻方式包括紫外光刻UVL、離子束光刻EBL；刻蝕方式包括非金屬氧化物或金屬硬掩模、反應離子刻蝕RIE、離子束刻蝕IBE、化學機械平坦化CMP。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種包含介電層的嵌入型磁隧道結器件的制造方法，其特征在于：所述磁隧道結器件退火需要超高磁場真空退火設備，設置磁場為1T左右，溫度介于250℃至400℃之間。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種包含介電層的嵌入型磁隧道結器件的制造方法，其特征在于：若為垂直各向異性磁隧道結器件，則不需要退火。