磁性隧道结的形成方法技术

一种磁性隧道结的形成方法，包括：提供衬底，衬底表面具有介质层，介质层内具有第一电极层，且介质层暴露出第一电极层；在介质层和第一电极层表面形成复合磁性层，复合磁性层包括：第一磁性薄膜、位于第一磁性薄膜表面的第一绝缘薄膜、以及位于第一绝缘薄膜表面的第二磁性薄膜；去除部分复合磁性层并暴露出第一绝缘薄膜为止，在第一绝缘薄膜表面形成子磁性结构，子磁性结构包括由第二磁性薄膜刻蚀形成的第二磁性层；采用第一氧化工艺在子磁性结构表面形成第一氧化层；以第一氧化层和子磁性结构为掩膜，去除部分第一绝缘薄膜和第一磁性薄膜，形成第一磁性层和位于第一磁性层表面的第一绝缘层。所形成的磁性隧道结性能提高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种，包括：提供衬底，衬底表面具有介质层，介质层内具有第一电极层，且介质层暴露出第一电极层；在介质层和第一电极层表面形成复合磁性层，复合磁性层包括：第一磁性薄膜、位于第一磁性薄膜表面的第一绝缘薄膜、以及位于第一绝缘薄膜表面的第二磁性薄膜；去除部分复合磁性层并暴露出第一绝缘薄膜为止，在第一绝缘薄膜表面形成子磁性结构，子磁性结构包括由第二磁性薄膜刻蚀形成的第二磁性层；采用第一氧化工艺在子磁性结构表面形成第一氧化层；以第一氧化层和子磁性结构为掩膜，去除部分第一绝缘薄膜和第一磁性薄膜，形成第一磁性层和位于第一磁性层表面的第一绝缘层。所形成的磁性隧道结性能提高。【专利说明】
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种。
技术介绍
磁存储器(Magnetic Random Access Memory,MRAM)具有读写时间短、非易失性和功耗低等优点，适用于计算机或手机等信息处理设备上，使得磁存储器受到市场的广泛关注。 现有的磁存储器结构包括:用于作为开关器件的晶体管、以及用于存储数据的磁性隧道结(Magnetic Tunnel Junct1n,MTJ)结构。磁存储器通过施加磁场,将信息存储到磁性隧道结结构中，并通过测量通过磁性隧道结的电流读取所存储的信息。 图1是现有的磁性隧道结的截面结构示意图，包括:位于衬底100表面的底部电极层101 ;位于底部电极层101表面的磁性结构102 ;位于磁性结构102表面的顶部电极层103。其中，磁性结构102由固定磁性层110、位于固定磁性层110表面的隧道绝缘层111、以及位于隧道绝缘层111表面的自由磁性层112交替堆叠而成，所述磁性结构102为至少为三层结构或多层结构。 所述固定磁性层110的磁化方向固定，自由磁性层112的方向可编程。当所述自由磁性层112的磁化方向与固定磁性层110的磁化方向一致时，磁性隧道结的电阻最小，即为逻辑“O”状态；当所述自由磁性层112的磁化方向与固定磁性层110的磁化方向相差180度时，磁性隧道结的电阻最大，即为逻辑“I”状态。在“读取”的过程中，通过获取磁性隧道结的电阻以读出磁性随机存储器的状态。 然而，现有技术所形成的磁性隧道结的性能不稳定，导致磁性随机存储器的可靠性低。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，提高所形成的磁性隧道结的稳定性，使所述磁性隧道结所构成的磁性随机存储器可靠性提高。 为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括:提供衬底，所述衬底表面具有第一电极层，且所述介质层暴露出所述第一电极层；在所述介质层和第一电极层表面形成复合磁性层，所述复合磁性层包括:第一磁性薄膜、位于所述第一磁性薄膜表面的第一绝缘薄膜、以及位于所述第一绝缘薄膜表面的第二磁性薄膜；去除部分复合磁性层并暴露出第一绝缘薄膜为止，在第一绝缘薄膜表面形成子磁性结构，所述子磁性结构包括由所述第二磁性薄膜刻蚀形成的第二磁性层；采用第一氧化工艺在所述子磁性结构表面形成第一氧化层；以第一氧化层和子磁性结构为掩膜，去除部分第一绝缘薄膜和第一磁性薄膜，形成第一磁性层和位于所述第一磁性层表面的第一绝缘层。 可选的，所述第一磁性层和第一绝缘层的形成方法为:采用第二氧化工艺对未被子磁性结构覆盖的部分第一磁性薄膜进行氧化并形成第二氧化层，而位于子磁性结构底部的部分第一磁性薄膜形成第一磁性层；去除第一氧化层、第二氧化层、以及未被子磁性结构覆盖的部分第一绝缘薄膜，位于子磁性结构底部的部分第一绝缘薄膜形成第一绝缘层。 可选的，所述第二氧化硅工艺为等离子体氧化工艺，所述等离子体氧化工艺的偏置电压大于100伏。 可选的，在形成子磁性结构之后，第一氧化工艺之前，对第一绝缘薄膜和子磁性结构进行清洗工艺，以去除第一绝缘薄膜和子磁性结构表面的杂质。 可选的，所述第一氧化工艺为各向同性的氧化工艺，所述第一氧化层的厚度为10纳米?30纳米。 可选的，所述第一氧化工艺为远程氧化工艺，所述远程氧化工艺的气体的流量为50sccm ?200sccmo 可选的，所述第一氧化硅工艺为等离子体氧化工艺，所述等离子体氧化工艺的源功率为100瓦?500瓦，偏置功率为O瓦。 可选的，去除部分复合磁性层的方法包括:在复合磁性层的部分表面形成掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀所述复合磁性层直至暴露出第一绝缘薄膜为止，在所述第一绝缘薄膜表面形成子磁性结构。 可选的，所述刻蚀所述复合磁性层的工艺为各向异性的干法刻蚀工艺，各向异性的干法刻蚀工艺为离子溅射刻蚀工艺，刻蚀气体包括氢气、甲烷、氨气、氮气中的一种或多种组合。 可选的，在形成第一磁性层和第一绝缘层之后，去除所述掩膜层。 可选的，所述复合磁性层还包括:位于第二磁性薄膜表面的第二电极薄膜。 可选的，刻蚀部分复合磁性层之后，所形成的子磁性结构还包括:位于第二磁性层表面的第二电极层，所述第二电极层由所述第二电极薄膜刻蚀形成。 可选的，所述第一磁性薄膜的厚度为I埃?40埃。 可选的，所述第一绝缘层的厚度为I埃?30埃。 可选的，还包括:在形成复合磁性层之前，在第一电极层表面形成第二绝缘层，所述复合磁性层形成于所述第二绝缘层表面。 与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点: 在中，所述第一氧化工艺能够在刻蚀形成的子磁性结构的表面形成第一氧化层，所述第一氧化层能够用于保护所述子磁性结构的表面，从而能够防止在去除部分第一绝缘薄膜和第一磁性薄膜的过程中，所述第二磁性层的材料被带到第一绝缘层的侧壁表面，以此避免了所形成的第一磁性层和第二磁性层之间发生桥接。因此，所形成的磁性隧道结的性能稳定，由所述磁性隧道结形成的磁性随机存储器的可靠性增强。 进一步，所述第一磁性层和第一绝缘层的形成方法为:采用第二氧化工艺对未被子磁性结构覆盖的部分第一磁性薄膜进行氧化并形成第二氧化层，之后去除第一氧化层、第二氧化层、以及未被子磁性结构覆盖的部分第一绝缘薄膜，以形成第一绝缘层和第一磁性层。其中，所述第二氧化硅工艺采用氧气的等离子体在较高的偏置电压影响下，向第一绝缘薄膜和第一磁性薄膜方向轰击。在所述第二氧化工艺中，由于所述子磁性结构表面具有第一氧化层的保护，因此在所述第二氧化工艺过程中，氧气的等离子体不会将第二磁性层的材料带到第一绝缘薄膜表面，从而在去除第二氧化层之后，能够保证所形成的第一绝缘层的侧壁表面洁净，避免第一磁性层和第二磁性层之间发生桥接。 进一步，在形成子磁性结构之后，第一氧化工艺之前，对第一绝缘薄膜和子磁性结构进行清洗工艺，能够去除附着于子磁性结构表面的刻蚀副产物或金属杂质残余，使所述子磁性结构表面洁净，从而能够避免刻蚀副产物或金属杂质残余对后续的第一氧化工艺均匀性的干扰，使得所形成的第一氧化层的厚度均匀，有利于精确控制子磁性结构的尺寸。 进一步，所述第一氧化工艺为各向同性的氧化工艺，即所述第一氧化工艺在各方向上的氧化速率相同，从而能够使形成于子磁性结构侧壁表面的第一氧化层的厚度均匀；继而，在后续去除所述第一氧化层之后，所述子磁性结构的尺寸也能够得到精确控制，有利于使所形成的磁性隧道结性能稳定。 【专利附图】【附图说明】 图1是现有的磁性隧道结的截面结构示意图； 图2是磁性隧道结表面具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性隧道结的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底表面具有第一电极层；在所述第一电极层表面形成复合磁性层，所述复合磁性层包括：第一磁性薄膜、位于所述第一磁性薄膜表面的第一绝缘薄膜、以及位于所述第一绝缘薄膜表面的第二磁性薄膜；去除部分复合磁性层并暴露出第一绝缘薄膜为止，在第一绝缘薄膜表面形成子磁性结构，所述子磁性结构包括由所述第二磁性薄膜刻蚀形成的第二磁性层；采用第一氧化工艺在所述子磁性结构表面形成第一氧化层；以第一氧化层和子磁性结构为掩膜，去除部分第一绝缘薄膜和第一磁性薄膜，形成第一磁性层和位于所述第一磁性层表面的第一绝缘层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：洪中山，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31