[發(fā)明專利]一種磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器的制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610725957.1
• 申請(qǐng)日: 2016-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN107785483B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉少鵬;孟皓;劉波;李輝輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中電海康集團(tuán)有限公司;浙江馳拓科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L43/12
• 分類號(hào): H01L43/12;H01L21/306
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊天嬌

本發(fā)明公開了一種磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器的制作方法，首先在金屬層上淀積生長下電極，MTJ層和阻擋層，緊接著繼續(xù)淀積犧牲氧化層和上電極，緊接著進(jìn)行MTJ的光刻，并且刻蝕，刻蝕之后淀積保護(hù)層側(cè)墻以進(jìn)行保護(hù)，再進(jìn)行刻蝕留下一定厚度的側(cè)墻，再以側(cè)墻進(jìn)行硬掩模最對(duì)準(zhǔn)，對(duì)下電極進(jìn)行刻蝕，之后進(jìn)行SIN填充滿，并進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平坦化CMP，平坦化之后用濕法腐蝕的方法，具有選擇性刻蝕掉犧牲氧化層，也是自對(duì)準(zhǔn)的過程，然后再進(jìn)行金屬通孔填充工藝，之后再進(jìn)行CMP化學(xué)機(jī)械剖光，最后以金屬通孔為掩模進(jìn)行SIN刻蝕，刻蝕到MTJ層的時(shí)候停止，再進(jìn)行氧化層的填充。本發(fā)明的方法節(jié)省了四層光刻，使成本大大降低，大大的提高了器件的質(zhì)量和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器的制作方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體器件尺寸越來越小，成本越來越低已成為趨勢。傳統(tǒng)的磁性隧道結(jié)隨機(jī)存貯器(MRAM)器件由于金屬尺寸的限制，雖然單元記憶體的特征尺寸(PMRAM)已經(jīng)可以做到60nm甚至更小，但是由于金屬尺寸的限制使單元的尺寸不能夠繼續(xù)變小，大大限制了高密度MRAM記憶體的發(fā)展。

MRAM傳統(tǒng)制作過程包括如下步驟：

1)、下電極TaN的淀積和刻蝕；

2)、氧化層淀積；

3)、下電極CMP化學(xué)機(jī)械剖光；

4)、MTJ磁性隧道結(jié)、Ta硬掩膜、oxide硬掩膜淀積和刻蝕；

5)、氮化硅保護(hù)層淀積；

6)、氧化層淀積；

7)、上電極CMP化學(xué)機(jī)械剖光；

8)、上電極TaN淀積；

9)、上電極刻蝕TaN；

10)、氧化層淀積；

11)、氧化層CMP剖光；

12)、上通孔光刻刻蝕；

13)、上通孔Cu銅電鍍，CMP剖光。

上述傳統(tǒng)工藝在制作過程中要用到化學(xué)機(jī)械剖光CMP來使MTJ磁性隧道結(jié)上電極平坦化，由于CMP在打磨過程中巨大的壓力，使得MTJ中間的隧穿層只有10A的MgO很容易被破壞，使整個(gè)器件失效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器的制作方法，很好的解決了必須采用多層套刻才能夠完成的制作過程帶來的技術(shù)問題，由于中間加入了緩沖和犧牲氧化層，使MTJ中間的MgO層免于CMP的破壞，大大的提高了器件的質(zhì)量和可靠性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器的制作方法，所述制作方法包括：

在襯底之上，依次淀積下電極、MTJ、阻擋層、犧牲氧化層、上電極；

刻蝕出MTJ圓柱體，刻蝕停在下電極上面；

在下電極上面、及MTJ圓柱體周圍淀積保護(hù)層；

進(jìn)行保護(hù)層刻蝕，刻蝕出自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻；

以自對(duì)準(zhǔn)側(cè)墻為依據(jù)，刻蝕下電極；

在襯底之上填充保護(hù)層后進(jìn)行CMP化學(xué)機(jī)械剖光；

腐蝕掉犧牲氧化層；

在腐蝕掉犧牲氧化層的孔中進(jìn)行金屬通孔填充，并進(jìn)行CMP化學(xué)機(jī)械剖光；

以金屬通孔為硬掩膜，刻蝕保護(hù)層，停留在MTJ層上面；

最后填充氧化層并進(jìn)行CMP化學(xué)機(jī)械剖光。