一种制作磁性随机存储器单元阵列的方法技术

本发明专利技术公开了一种制作磁性随机存储器单元阵列的方法，在磁性隧道结以及其底电极刻蚀的时候采用一次光刻，一次真空PUMP‑DOWN，两步刻蚀工艺，分别对磁性隧道结和底电极进行单独刻蚀。本发明专利技术的制作磁性随机存储器单元阵列的方法，能够保证底电极的关键尺寸始终大于下面通孔的顶部开口的关键尺寸，有效地避免了金属Cu引入带来的一系列的问题，有利于制造超小型磁性随机存储器的结构单元元件，制造成本低，制作方法简单，提高磁性随机存储器器件的电学性能、磁学性能及产品良率。

【技术实现步骤摘要】
一种制作磁性随机存储器单元阵列的方法
本专利技术涉及MRAM
，尤其涉及一种制作磁性随机存储器单元阵列的方法。
技术介绍
近年来，采用磁性隧道结的磁性随机存储器被认为是未来的固态非易失性记忆体，它具有高速读写、大容量以及低能耗的特点。铁磁性MTJ通常为三明治结构，其中有磁性记忆层，它可以改变磁化方向以记录不同的数据；位于中间的绝缘的隧道势垒层；磁性参考层，位于隧道势垒层的另一侧，它的磁化方向不变。为了能在这种磁电阻元件中记录信息，建议使用基于自旋动量转移或称自旋转移矩转换技术的写方法，这样的磁性随机存储器称为电流驱动型自旋转移矩。根据磁化方向的不同，电流驱动型自旋转移矩又分为面内电流驱动型自旋转移矩和垂直电流驱动型自旋转移矩，后者有更好的性能。依此方法，随着磁性记忆层的体积的缩减，写或转换操作需要注入的自旋极化电流也越小。因此，这种写方法可同时实现器件微型化和降低电流。同时，鉴于减小MTJ元件尺寸时所需的切换电流也会减小，所以在尺度方面垂直电流驱动型自旋转移矩可以很好的与最先进的技术节点相契合。因此，期望是将垂直电流驱动型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制作磁性随机存储器单元阵列的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：提供表面抛光的带金属连线(Mx(x≧1)的CMOS基底，并在其上制作底电极通孔；/n步骤2：沉积底电极金属层、磁性隧道结多层膜、顶电极膜层和牺牲硬掩模；/n步骤3：图形化定义磁性隧道结图案，并对牺牲硬掩模和顶电极膜层进行刻蚀；/n步骤4：以牺牲硬掩模和/或顶电极膜层为硬掩模刻蚀磁性隧道结，使刻蚀停止在底电极上并保持部分过刻蚀；/n步骤5：刻蚀去除磁性隧道结周围的刻蚀损伤/覆盖层；/n步骤6：沉积底电极刻蚀自对准掩模；/n步骤7：选择性刻蚀掉沉积在底电极之上的自对准掩模，并保留侧壁的自对准掩模；/n步骤8：以自对准掩...

【技术特征摘要】
1.一种制作磁性随机存储器单元阵列的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：提供表面抛光的带金属连线(Mx(x≧1)的CMOS基底，并在其上制作底电极通孔；
步骤2：沉积底电极金属层、磁性隧道结多层膜、顶电极膜层和牺牲硬掩模；
步骤3：图形化定义磁性隧道结图案，并对牺牲硬掩模和顶电极膜层进行刻蚀；
步骤4：以牺牲硬掩模和/或顶电极膜层为硬掩模刻蚀磁性隧道结，使刻蚀停止在底电极上并保持部分过刻蚀；
步骤5：刻蚀去除磁性隧道结周围的刻蚀损伤/覆盖层；
步骤6：沉积底电极刻蚀自对准掩模；
步骤7：选择性刻蚀掉沉积在底电极之上的自对准掩模，并保留侧壁的自对准掩模；
步骤8：以自对准掩模为掩模刻蚀底电极；
步骤9：沉积侧壁覆盖层；
步骤10：沉积磁性隧道结电介质在侧壁覆盖层周围。


2.根据权利要求1所述的制作磁性随机存储器单元阵列的方法，其特征在于，步骤2中，所述底电极金属层采用化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积或离子束沉积方式实现，所述底电极金属层的厚度为5nm～80nm，所述底电极金属层的材料是Ta、TaN、Ru、Ti、TiN、W、WN或者它们的任意组合；
所述磁性隧道结多层膜为由依次向上叠加的参考层、势垒层和记忆层形成的底部钉扎结构或者是由依次向上叠加的记忆层、势垒层和参考层的顶部钉扎结构，所述磁性隧道结多层膜的厚度为5nm～40nm；
所述顶电极膜层的厚度为20nm～100nm，所述顶电极膜层的材料为Ta、TaN、Ti、TiN、W、WN或它们的任意组合；
所述牺牲硬掩模的厚度为30nm～200nm，所述牺牲硬掩模的材料为SiO2、SiN、SiON、SiC、SiCN、C或它们的任意组合。


3.根据权利要求2所述的制作磁性随机存储器单元阵列的方法，其特征在于，步骤2中，在底电极金属层沉积后，对底电极金属层进行平坦化处理，用于获得在磁性隧道结多层膜沉积之前最佳的表面平坦度。


4.根据权利要求1所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭一民，张云森，肖荣福，陈峻，
申请(专利权)人：上海磁宇信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31