[發明專利]一種磁存儲器件的制備方法及磁存儲器件

有效

• 申請號: 202010545330.4
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111668364B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 熊保玉;金國棟
• 申請（專利權）人: 浙江馳拓科技有限公司
• 主分類號: H10N50/80
• 分類號: H10N50/80;H10N50/10;H10N50/01
• 代理公司: 北京蘭亭信通知識產權代理有限公司 11667
• 代理人: 趙永剛

本發明提供了一種磁存儲器件的制備方法及磁存儲器件，該制備方法包括：提供一襯底，該襯底上具有底電極；在底電極上設置輔助層；在輔助層上設置磁性隧道結。在上述的方案中，通過先在底電極上方設置輔助層，之后將磁性隧道結設置在輔助層上，使磁性隧道結與輔助層之間存在物理上的高度差，以減少磁性隧道結側壁上金屬再沉積現象，防止磁存儲器件短路。且由于磁性隧道結與輔助層之間的高度差，可以減少采用刻蝕方式形成磁性隧道結過程中，刻蝕對磁性隧道結中不同的材料層的影響，提高磁性隧道結的良率以及性能。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種磁存儲器件的制備方法及磁存儲器件。

背景技術

磁性隨機存儲器(Magnetic?Random?Access?Memory，簡稱MRAM)以磁性隧道結(magnetic?tunnel?junctions，簡稱MTJ)為信息存儲基本單元。MRAM具備SRAM(StaticRandom-Access?Memory，靜態隨機存取存儲器)的快速讀寫特性和DRAM(Dynamic?RandomAccess?Memory，動態隨機存取存儲器)的高密度集成特點，是極具潛力的下一代非易失性存儲器。作為主要器件，磁隧道結的制備工藝流程極為復雜和重要。其中MTJ?ETCH(刻蝕)又顯得尤為重要，因為MTJ器件需要從幾十層金屬薄膜經過刻蝕形成圓形器件，而圓形的圓整度和均勻性對器件的讀/寫性能至關重要。

目前加工磁存儲器件的方法為在底電極上直接沉積磁性隧道結。具體的，參考圖1，首先在底電極1上沉積磁性隧道結中的多層材料層2；參考圖2，之后采用刻蝕方式刻蝕出磁性隧道結3。在刻蝕磁性隧道結3的多層材料層2以形成磁性隧道結3時，采用IBE(IonBeam?Etching，離子束刻蝕)的方法進行刻蝕，雖然可以有效避免RIE(Reactive?IonEtching，反應離子刻蝕)因化學腐蝕對器件造成的破壞和磁學性能的影響，但是IBE方法主要依靠物理轟擊方式進行刻蝕，對于MTJ薄膜頂部的硬質掩膜結構具有極為苛刻的要求，并且較難控制刻蝕過程對器件邊緣的損傷。且物理轟擊容易造成MTJ器件頂部硬質掩模材料破壞嚴重，影響MTJ器件的可靠性。刻蝕過程對磁性材料層的影響較大，影響MTJ器件性能。另外，MTJ器件側壁金屬再沉積嚴重，影響器件性能，容易導致短路。

發明內容

本發明提供了一種磁存儲器件的制備方法及磁存儲器件，以改善磁存儲器件的性能。

第一方面，本發明提供了一種磁存儲器件的制備方法，該制備方法包括：提供一襯底，該襯底上具有底電極；在底電極上設置輔助層；在輔助層上設置磁性隧道結。

在上述的方案中，通過先在底電極上方設置輔助層，之后將磁性隧道結設置在輔助層上，使磁性隧道結與輔助層之間存在物理上的高度差，以減少磁性隧道結側壁上金屬再沉積現象，防止磁存儲器件短路。且由于磁性隧道結與輔助層之間的高度差，可以減少采用刻蝕方式形成磁性隧道結過程中，刻蝕對磁性隧道結中不同的材料層的影響，提高磁性隧道結的良率以及性能。

在一個具體的實施方式中，在底電極上設置輔助層具體為：先在底電極上沉積輔助材料層，之后在輔助材料層上刻蝕出輔助層。

在一個具體的實施方式中，該制備方法還包括在輔助材料層上刻蝕出輔助層之前，對輔助材料層進行CMP，以使輔助材料層的表面更平整。

在一個具體的實施方式中，在輔助材料層上刻蝕出輔助層具體為：在輔助材料層上沉積掩膜層；在掩膜層上刻蝕出輔助層的圖案；采用刻蝕方式刻蝕輔助材料層，以得到輔助層；去除掩膜層。

在一個具體的實施方式中，掩膜層為硬質掩膜層、氧化物掩膜層中的一層或由兩層組成的復合層。

在一個具體的實施方式中，采用刻蝕方式刻蝕輔助材料層，以得到輔助層具體為：采用RIE刻蝕、IBE刻蝕中的一種或兩種刻蝕方法刻蝕輔助材料層，以得到輔助層。