一种替代通孔的赝磁性隧道结单元制备方法技术

本发明专利技术公开了一种替代通孔的赝磁性隧道结单元制备方法，涉及磁性随机存储器技术领域，所述该赝磁性隧道结单元，包括赝磁性隧道结(Dummy‑MTJ)参考层、赝磁性隧道结(Dummy‑MTJ)势垒层，其中，赝磁性隧道结(Dummy‑MTJ)的势垒层需用其他导电率较好的材料代替，这里的材料优选Mg。该替代通孔的赝磁性隧道结单元制备方法，采用赝磁性隧道结(Dummy‑MTJ)替代磁性随机存储器(MRAM)的外围电路区域(Periphery)中的通孔(VIA)，同样可以完成电路连接。

【技术实现步骤摘要】
一种替代通孔的赝磁性隧道结单元制备方法
本专利技术涉及磁性随机存储器
，具体为一种替代通孔的赝磁性隧道结单元制备方法。
技术介绍
磁性随机存储器(MRAM)有非易失性和高速度的特性，已经或者即将使用在移动设备、服务器、数据中心、医疗设备、工业控制、互联网、物联网、航天航空等领域，其原理是以磁电阻性质来存储数据的随机存储器，它采用磁化的方向不同所导致的磁电阻差异来记录0和1。MRAM的擦写次数近乎无限次，芯片读取和写入速度接近SRAM。第一代和第二代MRAM产品已量产，正逐步扩大市场，此外，MRAM的第三代技术，即垂直穿隧式(pSTT-MRAM)技术，存储元小，存储密度及容量上可以与DRAM比拟，而读写功耗不足DRAM的十分之一。这将大幅超越闪存的非易失存储性能，MRAM耐久力接近无穷，属于非易失性高速随机存储器。垂直穿隧式磁性随机存储器(即pSTT-MRAM)的核心部件为磁性隧道结(MTJ)，其原理是通过向磁性隧道结(MTJ)提供自旋极化电流来改变磁性记忆层的磁化强度方向，不同的磁化方向代表着存储器中的0和1，此外，随着磁性隧道结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种替代通孔的赝磁性隧道结单元制备方法，其特征在于：所述该赝磁性隧道结单元具有良好的导电性，主要包括赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)参考层、赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)势垒层、赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)记忆层及其覆盖在赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)参考层/赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)势垒层，其中，为使赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)达到代替通孔(VIA)的作用，赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)的势垒层需用其他导电率较好的材料代替，这里的材料优选Mg，同时，赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)与磁性隧道结(MTJ)要在同一个刻蚀腔(Etch chamber)完成刻...

【技术特征摘要】
1.一种替代通孔的赝磁性隧道结单元制备方法，其特征在于：所述该赝磁性隧道结单元具有良好的导电性，主要包括赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)参考层、赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)势垒层、赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)记忆层及其覆盖在赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)参考层/赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)势垒层，其中，为使赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)达到代替通孔(VIA)的作用，赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)的势垒层需用其他导电率较好的材料代替，这里的材料优选Mg，同时，赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)与磁性隧道结(MTJ)要在同一个刻蚀腔(Etchchamber)完成刻蚀，赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)的势垒层的刻蚀速率应该与磁性隧道结(MTJ)势垒层的刻蚀速率大致相同；
所述磁性隧道结阵列区域(MTJArrayarea)及外围电路区域(periphery)的磁性隧道结膜(MTJfilm)由于其势垒层材料的不同，需要分别沉积，分别去除，其中，所述磁性隧道结阵列区域(MTJArrayarea)区域的磁性隧道结膜(MTJfilm)用剥离工艺(liftoff)去除，所述外围电路区域(periphery)的磁性隧道结膜(MTJfilm)用化学机械研磨工艺(CMP)去除，化学机械研磨工艺(CMP)以化学机械研磨速度极慢的停止层材料作为终止点(endpoint)；
所述赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)单元和磁性隧道结(MTJ)膜层材料类似，可以同时进行光刻与刻蚀工艺。


2.根据权利要求1所述的一种替代通孔的赝磁性隧道结单元制备方法，其特征在于：所述赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)制造的步骤如下：
步骤一：沉积底电极，并采用化学机械研磨的方法使底电极平坦化；
步骤二：依次旋涂聚甲基戊二酰亚胺(PMGI)或剥离剂(LOR)，光刻胶；
步骤三：对赝磁性隧道结区域的光刻胶进行曝光；
步骤四：对赝磁性隧道结区域进行显影，除去此区域的PMGI或LOR；
步骤五：沉积赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)参考层、赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)势垒层和赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)记忆层；
步骤六：剥离磁性隧道结阵列区域的聚甲基戊二酰亚胺(PMGI)或剥离剂(LOR)，光刻胶以及赝磁性隧道结膜(Dummy-MTJfilm)；
步骤七：沉积化学机械研磨工艺(CMP)停止层；
步骤八：沉积磁性隧道结(MTJ)参考层、磁性隧道结(MTJ)势垒层和磁性隧道结(MTJ)记忆层；
步骤九：化学机械研磨工艺(CMP)除去外围电路区域(periphery)的磁性隧道结膜(MTJfilm)，并停止在停止层上；
步骤十：沉积硬掩模层(hardmask)；
步骤十一：用光刻和刻蚀工艺完成磁性隧道结(MTJ)及赝磁性隧道结(Dummy-MTJ)的图案化。


3.根据权利要求1所述的一种替代通孔的赝磁性隧道结单元制备方法，其特征在于：所述磁性随机存储器(MRAM)的制备具体步骤如下：
步骤一：在已经制造好的适用于磁性随机存储器(pSTT-MRAM)的表面抛光的带金属连线通孔的CMOS基底上用物理溅射沉积一层底电极，并采用化学机械研磨(CMP)的方法使之平坦化，其中，底电极材料可以是Ta、TaN、TaON、Ti、TiN、TiON、Ru、Pt、CoFeB中的一种，优选TiN，厚度为10-30nm；
步骤二：用旋涂的方法在底电极上依次沉积粘合层和光刻胶层，其中粘合剂的材料一般为PMGI或LOR，厚度为50-100nm，光刻胶层厚度一般为300-500nm；
步骤三：对磁性随机存储器(MRAM)的外围电路单元(PeripheryCircuitUnit)区域曝光；
步骤四：对磁性随机存储器(MRAM)的外围电路单元(PeripheryCircuitUnit)区域显影，除去此区域的粘合层和光刻胶层；
步骤五：采用物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，PVD)工艺依次沉积赝磁性隧道结单元(Dummy-MTJ)参考层，赝磁性隧道结单元(Dummy-MTJ)势垒层及赝磁性隧道结单元(Dum...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峻，肖荣福，郭一民，麻榆阳，
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