[發明專利]高抗輻射磁隨機存儲器件及其制備方法

有效

• 申請號: 202110276692.2
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113053942B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 施輝;張海良;徐何軍;曹利超;王印權;吳建偉;洪根深;賀琪
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十八研究所
• 主分類號: H01L27/22
• 分類號: H01L27/22;H01L27/28;H01L43/08;H01L51/30;H01L51/05;H01L43/12;B82Y30/00
• 代理公司: 無錫派爾特知識產權代理事務所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

1.一種高抗輻射磁隨機存儲器件，其特征在于，所述存儲器件包括；

襯底；

形成在所述襯底上的碳納米管晶體管；

磁性隧道結存儲單元，所述磁性隧道結存儲單元形成在所述碳納米管晶體管的上方，所述磁性隧道結存儲單元由金屬緩沖層、反鐵磁層、鐵磁層、氧化物勢壘層、鐵磁層、氧化物保護層和金屬保護層自下而上堆疊組成，并通過金屬通孔與所述碳納米管晶體管的漏極垂直電相連。

2.根據權利要求1所述的高抗輻射磁隨機存儲器件，其特征在于，所述碳納米管晶體管通過互補金屬氧化物半導體CMOS互連工藝與所述磁性隧道結存儲單元相連。

3.根據權利要求1或2所述的高抗輻射磁隨機存儲器件，其特征在于，所述襯底為硅片、氮化硅、石英、玻璃和氧化鋁中的至少一種。

4.一種高抗輻射磁隨機存儲器件的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

在襯底的上方制備碳納米管晶體管；

制備連接所述碳納米管晶體管漏極和磁性隧道結存儲單元的金屬通孔；

在所述金屬通孔的頂部依次沉積金屬緩沖層、反鐵磁層、鐵磁層、氧化物勢壘層、鐵磁層、氧化物保護層和金屬保護層，得到磁性隧道結存儲單元；

將所述磁性隧道結存儲單元的電極通過所述金屬通孔與所述碳納米管晶體管的漏極垂直電相連。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述制備連接所述碳納米管晶體管漏極和磁性隧道結存儲單元的金屬通孔，包括：

在所述碳納米管晶體管的表面沉積摻雜硼B和磷P的正硅酸乙酯TEOS，形成金屬前介質；

旋涂光刻膠，曝光并顯影，刻蝕接觸孔位置；

去除光刻膠，沉積鈦Ti和氮化鈦TiN，之后采用化學氣相沉積CVD方法沉積金屬鎢W，形成所述金屬通孔。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述金屬通孔的頂部依次沉積金屬緩沖層、反鐵磁層、鐵磁層、氧化物勢壘層、鐵磁層、氧化物保護層和金屬保護層，得到磁性隧道結存儲單元之前，所述方法還包括：

涂覆低介電常數k介質，并沉積二氧化硅SiO₂，旋涂光刻膠；

通過光刻定義第一金屬的區域，并曝光光阻層；

腐蝕所述低介電常數k介質和所述SiO₂，形成所述第一金屬的凹槽；

在所述凹槽中采用物理氣相沉積方法沉積鉭Ta作為銅浸潤層，并沉積銅，形成第一金屬的互連。

7.根據權利要求4至6任一所述的方法，其特征在于，所述將所述磁性隧道結存儲單元的電極通過所述金屬通孔與所述碳納米管晶體管的漏極垂直電相連，包括：

通過銅互連工藝，將所述磁性隧道結存儲單元的電極引出，實現CMOS工藝集成制備由所述碳納米管晶體管與所述磁性隧道結存儲單元構成的存儲器。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述通過銅互連工藝，將所述磁性隧道結存儲單元的電極引出，實現CMOS工藝集成制備由所述碳納米管晶體管與所述磁性隧道結存儲單元構成的存儲器，包括：

涂覆低介電常數k介質，并沉積二氧化硅SiO₂，旋涂光刻膠；

通過光刻定義第一通孔的區域，并曝光光阻層；

腐蝕所述低介電常數k介質和所述SiO₂，形成所述第一通孔的凹槽；

旋涂光刻膠，通過光刻定義第二金屬的區域，并曝光光阻層；

腐蝕所述低介電常數k介質和所述SiO₂，形成所述第二金屬的凹槽；

在所述第一通孔和第二金屬的凹槽中采用物理氣相沉積方法沉積鉭Ta作為銅浸潤層，并采用化學氣相沉積CVD方法沉積銅，形成第二金屬的互連；

采用等離子體增強化學的氣相沉積法PECVD的方法淀積Si₃N₄和SiO₂，作為器件的鈍化保護層，光刻并腐蝕Si₃N₄和SiO₂，形成引線區域。