一种SOT-MRAM器件及其制作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112885961A(43)申请公布日2021.06.01(21)申请号201911202400.X(22)申请日2019.11.29(71)申请人上海新微技术研发中心有限公司地址201800上海市嘉定区城北路235号1号楼(72)发明人余君(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219代理人刘星(51)Int.Cl.H01L43/12(2006.01)H01L43/10(2006.01)H01L43/08(2006.01)H01L27/22(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图7页(54)发明名称一种SOT-MRAM器件及其制作方法(57)摘要本发明提供一种SOT-MRAM器件及其制作方法，该方法包括以下步骤：形成SOT层于衬底上；自下而上依次MTJ层及顶电极层于SOT层上；刻蚀MTJ层及顶电极层的预设区域，以分割得到多个分立设置的MTJ结构；形成第一电介质层以被覆MTJ结构的暴露表面及SOT层未被MTJ结构遮盖的表面；形成第二电介质层于第一电介质层上；形成贯穿第一、第二电介质层及SOT层的分隔槽以得到多个分立设置的位单元，每一位单元包括一MTJ结构。本发明在SOT层沉积和CMP工艺完成后直接沉积MTJ层和顶电极层，在完成MTJ结构的刻蚀和覆盖后，再进行SOT层的刻蚀分割，能够避免CMP研磨液对不同材料的选择性而造成SOT层绝缘填充材料的表面凹陷，解决MTJ金属在凹陷处残留导致的缺陷问题。CN112885961ACN112885961A权利要求书1/2页1.一种SOT-MRAM器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一衬底，形成自旋轨道转矩层于所述衬底上；自下而上依次形成磁性隧道结层及顶电极层于所述自旋轨道转矩层上；刻蚀所述磁性隧道结层及所述顶电极层的预设区域，以将由所述磁性隧道结层及所述顶电极层组成的叠层结构分割为多个分立设置的磁性隧道结结构；形成第一电介质层以被覆所述磁性隧道结结构的暴露表面及所述自旋轨道转矩层未被所述磁性隧道结结构遮盖的表面；形成第二电介质层于所述第一电介质层上；形成贯穿所述第二电介质层、所述第一电介质层及所述自旋轨道转矩层的分隔槽以得到多个分立设置的位单元，每一所述位单元包括一所述磁性隧道结结构。2.根据权利要求1所述的SOT-MRAM器件的制作方法，其特征在于：在形成所述自旋轨道转矩层于所述衬底的步骤中，还包括采用化学机械抛光法将所述自旋轨道转矩层平坦化的步骤。3.根据权利要求1所述的SOT-MRAM器件的制作方法，其特征在于，形成所述分隔槽以后，还包括以下步骤：形成第三电介质层于所述第二电介质层上及所述分隔槽中；形成接触孔于所述磁性隧道结结构上方，所述接触孔自所述第三电介质层顶面开口并往所述磁性隧道结结构方向延伸，并暴露出所述顶电极层的顶面；形成接触部于所述接触孔中。4.根据权利要求1所述的SOT-MRAM器件的制作方法，其特征在于：所述刻蚀包括反应离子刻蚀，所述刻蚀及所述第一电介质层的形成在同一设备腔体内完成。5.根据权利要求1所述的SOT-MRAM器件的制作方法，其特征在于：所述第一电介质层的材质包括高K材料，其中，K为介电常数，K大于3.9。6.根据权利要求1所述的SOT-MRAM器件的制作方法，其特征在于：所述磁性隧道结结构位于所述位单元的中心。7.根据权利要求1所述的SOT-MRAM器件的制作方法，其特征在于：所述自旋轨道转矩层的材质包括重金属材料及拓扑绝缘材料中的至少一种，所述自旋轨道转矩层的厚度范围是1nm～10nm。8.根据权利要求1所述的SOT-MRAM器件的制作方法，其特征在于：所述磁性隧道结层自下而上依次包括自由层、隧穿层及固定层。9.根据权利要求8所述的SOT-MRAM器件的制作方法，其特征在于：所述自由层的自旋方向为垂直方向，厚度范围是0.8nm～1.3nm，材质包括铁磁性金属、亚铁磁性金属及其合金中的至少一种；所述隧穿层的厚度范围是0.8nm～1.3nm，材质包括氧化物、氮化物及氮氧化物中的至少一种；所述固定层的自旋方向为垂直方向，材质包括铁磁性金属、亚铁磁性金属及其合金中的至少一种，或包括由Co/Pt、Co/Pd及Co/Ni中的至少一种构成的超晶格结构，或包括通过重金属利用鲁德曼-基特尔-胜谷-良田模型耦合而形成的人工反铁磁结构。10.根据权利要求1所述的SOT-MRAM器件的制作方法，其特征在于：所述第二电介质层的材质包括氧化硅、氮化硅中的至少一种。11.根据权利要求1所述的SOT-MRAM器件的制作方法，其特征在于：所述顶电极层的材2CN112885961A权利要求书2/2页质包括W、Ta、TaN及TiN中的至少一种。12.一种SOT-MRAM器件，其特征在于