一种自旋电子器件制备方法、制备工件及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种自旋电子器件制备方法、制备工件及其制备方法，制备工件的制备方法包括：在衬底上形成电极层；在所述电极层上形成牺牲层和硬掩膜层；通过图案化工艺在所述硬掩膜层上形成版图图形；通过版图图形的开口对所述牺牲层进行刻蚀至所述电极层形成中空硬掩膜结构；通过预设第一角度在所述中空硬掩膜结构中沉积第一材料层；通过预设第二角度在所述中空硬掩膜结构和所述第一材料层上沉积形成第二材料层，本发明专利技术可以在不破真空的条件下制备含有两层不同图形的器件，使得样品的两层材料间的界面具备较高的质量，且器材具有较高的可靠性，易于重复。

A preparation method, workpiece and preparation method of spin electronic device

【技术实现步骤摘要】
一种自旋电子器件制备方法、制备工件及其制备方法
本专利技术涉及自旋电子器件
，尤其涉及一种自旋电子器件制备方法、制备工件及其制备方法。
技术介绍
随着集成电路特征尺寸的减小，摩尔定律难以为继。常规的基于电子电荷(Charge)的器件越来越难满足高性能、低功耗的需求。以巨磁阻效应(GiantMagnetoresistance，简称GMR)的发现为标志发展起来的自旋电子学(Spintronics)为后摩尔时代提供了一个新的发展方向。在众多自旋电子学器件中，美国普渡大学的Datta教授提出的全自旋逻辑器件(All-spinLogicDevice，简称ASLD)在运行的各个阶段均采用自旋，相比于之前仅仅是内部变量基于自旋的器件，该概念能更充分地发挥自旋的优势，得到了广泛的关注。横向自旋阀(LateralSpinValve，简称LSV)是全自旋逻辑器件的核心结构，通常先制备样品，在样品制备完成后，通过光刻的方式制备电极，其中，样品由两层及以上的图形构成，每层图形包含一种或多种材料，对于纳米级别的器件，不同材料之间相互接触的界面的质量会对材料的性能产生极大的影响，例如，如果在第二层的材料沉积之前，第一层的材料已经被空气中的氧气氧化，则该氧化层会存在于最终制得的器件的第一层和第二层材料之间，影响信号在两种材料之间的传递，导致器件无法正常工作。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种自旋电子器件制备工件的制备方法，可以在不破真空的条件下制备含有两层不同图形的器件，使得样品的两层材料间的界面具备较高的质量，且器材具有较高的可靠性，易于重复。本专利技术的另一个目的在于提供一种自旋电子器件制备方法。本专利技术的还一个目的在于提供一种自旋电子器件制备工件。为了达到以上目的，本专利技术一方面公开了一种自旋电子器件制备工件的制备方法，包括：在衬底上形成电极层；在所述电极层上形成牺牲层和硬掩膜层；通过图案化工艺在所述硬掩膜层上形成版图图形；通过版图图形的开口对所述牺牲层进行刻蚀至所述电极层形成中空硬掩膜结构。优选的，所述在衬底上形成电极层具体包括：在衬底上形成刻蚀阻挡层；在所述刻蚀阻挡层上形成电极层。优选的，进一步包括在衬底上形成电极层，之前：在所述衬底上形成绝缘层。优选的，所述在所述电极层上形成牺牲层和硬掩膜层具体包括：在所述电极层上形成钝化层；对所述钝化层进行平坦化处理得到牺牲层；在所述牺牲层上形成硬掩膜层。优选的，通过图案化工艺在所述硬掩膜层上形成版图图形具体包括：通过图案化工艺形成具有第一版图图形的硬掩膜层；根据所述具有第一版图图形的硬掩膜层通过图案化工艺形成具有第一版本图形和第二版本图形的硬掩膜层。优选的，所述通过图案化工艺形成具有第一版图图形的硬掩膜层具体包括：在所述硬掩膜层上涂覆第一光刻胶层；通过第一版图对所述第一光刻胶层进行曝光；对所述第一光刻胶层进行刻蚀以在所述硬掩膜层上形成第一版图图形；剥离所述第一光刻胶层得到具有第一版图图形的硬掩膜层。优选的，所述根据所述具有第一版图图形的硬掩膜层通过图案化工艺形成具有第一版本图形和第二版本图形的硬掩膜层具体包括：在所述具有第一版图图形的硬掩膜层上涂覆第二光刻胶层；通过第二版图对所述第二光刻胶层进行曝光；对所述第二光刻胶层进行刻蚀以在所述具有第一版图图形的硬掩膜层上形成第二版图图形；剥离所述第二光刻胶层得到具有第一版图图形和第二版本图形的硬掩膜层。优选的，所述牺牲层的材料为SiN、SiON和SiO2中的一种或多种。本专利技术另一方面还公开了一种自旋电子器件制备方法，包括：在衬底上形成电极层；在所述电极层上形成牺牲层和硬掩膜层；通过图案化工艺在所述硬掩膜层上形成版图图形；通过版图图形的开口对所述牺牲层进行刻蚀至所述电极层形成中空硬掩膜结构；通过预设第一角度在所述中空硬掩膜结构中沉积第一材料层；通过预设第二角度在所述中空硬掩膜结构和所述第一材料层上沉积形成第二材料层。本专利技术还一方面公开了一种自旋电子器件制备工件，包括：形成在衬底上的电极层；形成在所述电极层上的牺牲层和硬掩膜层，其中，所述牺牲层中形成有中空硬掩膜结构，所述中空硬掩膜结构为通过图案化工艺在所述硬掩膜层上形成版图图形，并通过版图图形的开口对所述牺牲层进行刻蚀至所述电极层形成。本专利技术通过在衬底上形成电极层，并在电极层上形成牺牲层和硬掩膜层，从而可通过刻蚀牺牲层，使牺牲层和硬掩膜层形成中空硬掩膜结构，进而通过变换角度在中空硬掩膜结构中沉积第一材料层和第二材料层，从而可得到两层或两层以上的不同图形的样品，本专利技术通过采用强度较高的牺牲层对硬掩膜层进行支撑，可提高中空硬掩膜结构的稳定性，防止中空硬掩膜结构不牢固和易坍塌的问题，此外，本专利技术在第一材料层和第二材料层沉积之前先制备电极层，可以避免在制备电极层时，整个器件与光刻胶、显影液和剥离液等接触，使得器件在沉积完成两层材料层后可以立即进行电学连接和测试，消除其他工艺步骤对器件性能的影响。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出本专利技术一种自旋电子器件制备工件的制备方法一个具体实施例的流程图之一；图2示出本专利技术一种自旋电子器件制备工件的制备方法一个具体实施例的流程图之二；图3示出本专利技术一种自旋电子器件制备工件的制备方法一个具体实施例形成的剖面图之一；图4示出本专利技术一种自旋电子器件制备工件的制备方法一个具体实施例的流程图之三；图5示出本专利技术一种自旋电子器件制备工件的制备方法一个具体实施例形成的剖面图之二；图6示出本专利技术一种自旋电子器件制备工件的制备方法一个具体实施例的流程图之四；图7示出本专利技术一种自旋电子器件制备工件的制备方法一个具体实施例形成的剖面图之三；图8示出本专利技术一种自旋电子器件制备工件的制备方法一个具体实施例的流程图之五；图9示出本专利技术一种自旋电子器件制备工件的制备方法一个具体实施例形成的剖面图之四；图10示出本专利技术一种自旋电子器件制备工件的制备方法一个具体实施例形成的剖面图之五；图11示出本专利技术一种自旋电子器件制备工件的制备方法一个具体实施例形成的剖面图之六；图12示出本专利技术一种自旋电子器件制备工件的制备方法一个具体实施例的流程图之六；图13示出本专利技术一种自旋电子器件制备工件的制备方法一个具体实施例的流程图之七；图14示出本专利技术一种自旋电子器件制备工件的制备方法一个具体例子中自旋电子器件的示意图；图15示出图14中自旋电子器件沿虚线的剖本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自旋电子器件制备工件的制备方法，其特征在于，包括：/n在衬底上形成电极层；/n在所述电极层上形成牺牲层和硬掩膜层；/n通过图案化工艺在所述硬掩膜层上形成版图图形；/n通过版图图形的开口对所述牺牲层进行刻蚀至所述电极层形成中空硬掩膜结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种自旋电子器件制备工件的制备方法，其特征在于，包括：
在衬底上形成电极层；
在所述电极层上形成牺牲层和硬掩膜层；
通过图案化工艺在所述硬掩膜层上形成版图图形；
通过版图图形的开口对所述牺牲层进行刻蚀至所述电极层形成中空硬掩膜结构。


2.根据权利要求1所述的自旋电子器件制备工件的制备方法，其特征在于，所述在衬底上形成电极层具体包括：
在衬底上形成刻蚀阻挡层；
在所述刻蚀阻挡层上形成电极层。


3.根据权利要求1所述的自旋电子器件制备工件的制备方法，其特征在于，进一步包括在衬底上形成电极层，之前：
在所述衬底上形成绝缘层。


4.根据权利要求1所述的自旋电子器件制备工件的制备方法，其特征在于，所述在所述电极层上形成牺牲层和硬掩膜层具体包括：
在所述电极层上形成钝化层；
对所述钝化层进行平坦化处理得到牺牲层；
在所述牺牲层上形成硬掩膜层。


5.根据权利要求1所述的自旋电子器件制备工件的制备方法，其特征在于，通过图案化工艺在所述硬掩膜层上形成版图图形具体包括：
通过图案化工艺形成具有第一版图图形的硬掩膜层；
根据所述具有第一版图图形的硬掩膜层通过图案化工艺形成具有第一版本图形和第二版本图形的硬掩膜层。


6.根据权利要求5所述的自旋电子器件制备工件的制备方法，其特征在于，所述通过图案化工艺形成具有第一版图图形的硬掩膜层具体包括：
在所述硬掩膜层上涂覆第一光刻胶层；
通过第一版图对所述第一光刻胶层进行曝光；
对所述第一光刻胶层进行刻蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：张悦，南江，赵巍胜，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11