磁性隧道结的制备方法-豆柴文库

磁性隧道结的制备方法.pdf

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(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CN112531106A(43)申请公布日2021.03.19(21)申请号201910884167.1(22)申请日2019.09.18(71)申请人中电海康集团有限公司地址311121浙江省杭州市余杭区文一西路1500号1幢311室申请人浙江驰拓科技有限公司(72)发明人李辉辉(74)专利代理机构北京兰亭信通知识产权代理有限公司11667代理人孙峰芳(51)Int.Cl.H01L43/12(2006.01)H01L43/08(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图7页(54)发明名称磁性隧道结的制备方法(57)摘要本发明提供一种磁性隧道结的制备方法，所述方法包括：提供一衬底，在所述衬底上依次沉积底电极材料层、MTJ材料层、金属硬掩膜层和介质硬掩膜层，其中所述MTJ材料层包括：第一磁性薄膜层、位于所述第一磁性薄膜层上方的绝缘薄膜层以及位于所述绝缘薄膜层上方的第二磁性薄膜层；光刻出掩膜形状，并刻蚀所述介质硬掩膜层和所述金属硬掩膜层；进一步刻蚀所述MTJ材料层，将刻蚀终点停留在所述绝缘薄膜层与所述第一磁性薄膜层的界面；形成第一保护层并刻蚀所述第一保护层，只保留所述第一保护层的垂直部分；以刻蚀后的所述金属硬掩膜层为硬掩膜，刻蚀所述第一磁性薄膜层，以形成MTJ位元。本发明能够减少MTJ刻蚀过程中产生的金属沉积。CN112531106ACN112531106A权利要求书1/1页1.一种磁性隧道结的制备方法，其特征在于，包括：提供一衬底，在所述衬底上依次沉积底电极材料层、MTJ材料层、金属硬掩膜层和介质硬掩膜层，其中所述MTJ材料层包括：位于所述底电极材料层上的第一磁性薄膜层、位于所述第一磁性薄膜层上的绝缘薄膜层以及位于所述绝缘薄膜层上的第二磁性薄膜层；光刻出第一掩膜形状，并刻蚀所述介质硬掩膜层和所述金属硬掩膜层；以刻蚀后的所述介质硬掩膜层和刻蚀后的所述金属硬掩膜层为硬掩膜，刻蚀所述MTJ材料层，将刻蚀终点停留在所述绝缘薄膜层与所述第一磁性薄膜层的界面，得到一预刻蚀器件；在所述预刻蚀器件的表面形成第一保护层；刻蚀所述第一保护层，刻蚀结束后所述第一保护层的水平部分被完全去除同时垂直部分被保留；以刻蚀后的所述金属硬掩膜层为硬掩膜，刻蚀所述第一磁性薄膜层，以形成MTJ位元。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一保护层通过等离子体增强原子层沉积或者等离子体增强化学气相沉积的方式形成。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一保护层的材料为SiO2、SiN、SiC、SiON和SiCN中的任意一种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一保护层的厚度为5～50nm。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蚀所述第一保护层使用干法刻蚀。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在形成的所述MTJ位元表面形成第二保护层；回填介质材料，并进行平坦化处理；光刻出第二掩膜形状，并刻蚀出MTJ底电极。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二保护层与所述第一保护层材料相同。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光刻出第一掩膜形状，并刻蚀所述介质硬掩膜层和所述金属硬掩膜层包括：在所述介质硬掩膜层上旋涂光刻胶层叠结构，所述光刻胶层叠结构包括从下至上依次堆叠的有机富碳旋涂层、低温氧化膜、抗反射图层和光刻胶层；对所述光刻胶层叠结构进行曝光和清洗，并使用逐层传递的方式向下刻蚀，只保留刻蚀后的有机富碳旋涂层；以刻蚀后的有机富碳旋涂层为掩膜，依次刻蚀所述介质硬掩膜层和所述金属硬掩膜层。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属硬掩膜层的材料为Ta、TaN、Ti和TiN中的一种。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述介质硬掩膜层的材料为SiOx或者SiNx。2CN112531106A说明书1/4页磁性隧道结的制备方法技术领域[0001]本发明涉及磁性存储器技术领域，尤其涉及一种磁性隧道结的制备方法。背景技术[0002]MRAM(MagneticRandomAccessMemory，磁性随机存储器)被认为是未来的固态非易失性记忆体，具有读写速度快，非易失，抗辐照等优良属性。MRAM是以MTJ(MagneticTunnelJunction，磁性隧道结)作为基本存储单元，MTJ核心部分是由两个铁磁层(铁磁金属材料，典型厚度为1～2.5nm)夹着一个隧穿势垒层(绝缘材料，典型厚度为1～1.5nm)构成类似于三明治结构的纳米多层膜。其中一个铁磁层被称为参考层或固定层，它的磁化沿易磁化轴方向固定不变。另一个铁磁层被称为自由层，它的磁化有两个稳定的取向，分别与参考层平行或者反平行。[0003]在MRAM制备过程中，磁性隧道结

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本发明提供一种磁性隧道结的制备方法，所述方法包括：提供一衬底，在所述衬底上依次沉积底电极材料层、MTJ材料层、金属硬掩膜层和介质硬掩膜层，其中所述MTJ材料层包括：第一磁性薄膜层、位于所述第一磁性薄膜层上方的绝缘薄膜层以及位于所述绝缘薄膜层上方的第二磁性薄膜层；光刻出掩膜形状，并刻蚀所述介质硬掩膜层和所述金属硬掩膜层；进一步刻蚀所述MTJ材料层，将刻蚀终点停留在所述绝缘薄膜层与所述第一磁性薄膜层的界面；形成第一保护层并刻蚀所述第一保护层，只保留所述第一保护层的垂直部分；以刻蚀后的所述金属硬掩膜层为硬掩膜，

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