[發(fā)明專利]一種通過兩次圖案化制做磁性隧道結(jié)陣列的方法

有效

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• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN108615808B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 張云森;麻榆陽;肖榮福
• 申請（專利權(quán)）人: 上海磁宇信息科技有限公司
• 主分類號: H01L43/12
• 分類號: H01L43/12
• 代理公司: 上海容慧專利代理事務所(普通合伙) 31287
• 代理人: 于曉菁

1.一種通過兩次圖案化制做磁性隧道結(jié)陣列的方法，其中每個磁性隧道結(jié)單元在沿第一方向上的寬度為L，沿第二方向上的寬度為W，其特征在于包括：

第一步驟：在底電極基底上，依次形成磁性隧道結(jié)多層膜、硬掩模膜層和犧牲掩模膜層；

第二步驟：形成含碳圖膜層、無機抗反射層和光刻膠層，并用光刻工藝圖形化定義形成第一層圖案，其在其覆蓋磁性隧道結(jié)單元區(qū)域的沿第一方向上的寬度為L1，在其余區(qū)域的沿第一方向上的寬度為L2；

第三步驟：等離子預處理第一層圖案光刻膠層；

第四步驟：采用反應離子刻蝕工藝把第一層圖案圖形轉(zhuǎn)移到硬掩模層；

第五步驟：除去殘留的含碳圖膜層和聚合物；

第六步驟：再次形成含碳圖膜層、無機抗反射層和光刻膠層，并用光刻工藝圖形化定義形成第二層圖案，其在其覆蓋磁性隧道結(jié)單元區(qū)域的沿第二方向上的寬度為W1，在其余區(qū)域的沿第二方向上的寬度為W2；

第七步驟：等離子體預處理第二層圖案光刻膠層；

第八步驟：采用反應離子刻蝕工藝把第二層圖案轉(zhuǎn)移到硬掩模膜層，在第一層圖案和第二層圖案的交叉處，最終形成圖形化定義的硬掩模；

第九步驟：除去殘留的含碳圖膜層和聚合物；

第十步驟：對磁性隧道結(jié)多層膜進行刻蝕，以完成磁性隧道結(jié)的圖案化制作；其中，第一方向與第二方向相互垂直，L1值大于L值且小于L2值，W1值大于W值且小于W2值，在無機抗反射層、含碳圖膜層、犧牲掩模層和硬掩膜層每步刻蝕之后對側(cè)壁進行橫向修剪工藝，橫向修剪的時間為0”-30”，直至達到磁性隧道結(jié)單元在沿第一方向上的寬度為L，沿第二方向上的寬度為W 。

2.如權(quán)利要求1所述的通過兩次圖案化制做磁性隧道結(jié)陣列的方法，其特征在于，所述磁性隧道結(jié)多層膜的厚度為15nm-40nm；所述硬掩模膜層為Ta、TaN、W或WN，其厚度為40-100nm；所述犧牲掩模膜層為SiO₂、SiON或者SiN，其厚度為0-40nm。

3.如權(quán)利要求1所述的通過兩次圖案化制做磁性隧道結(jié)陣列的方法，其特征在于，所述含碳圖膜層的厚度為150nm-300nm；所述無機抗反射層的厚度為10nm-70nm；所述光刻膠層的厚度為70nm-150nm。

4.如權(quán)利要求1所述的通過兩次圖案化制做磁性隧道結(jié)陣列的方法，其特征在于，采用等離子刻蝕工藝腔體進行等離子預處理，其中，壓力為2mT-50mT，等離子源功率為300Watt-1500Watt,主要工藝氣體為H₂、HBr或者Ar，其流量為50sccm-500sccm，預處理時間為5”-30”。

5.如權(quán)利要求1所述的通過兩次圖案化制做磁性隧道結(jié)陣列的方法，其特征在于，采用CF₄、CHF₃、CH₂F₂或者SF₆作為主刻蝕氣體對無機抗反射層進行刻蝕；采用SO₂和O₂的組合，N₂和H₂的組合，Ar、O₂、N₂、CH4的組合、或者HBr和O₂的組合對含碳圖膜層進行刻蝕。

6.如權(quán)利要求1所述的通過兩次圖案化制做磁性隧道結(jié)陣列的方法，其特征在于，采用CF₄和/或CHF₃氣體對犧牲掩模膜層進行刻蝕；采用Cl₂和Ar的組合，SF₆、He和CHF₃的組合，或者CF₄，CHF₃和N₂的組合氣體對硬掩模膜層進行刻蝕。