高抗辐射磁随机存储器件及其制备方法技术

本申请公开了一种高抗辐射磁随机存储器件及其制备方法，属于存储器制造技术领域，所述高抗辐射磁随机存储器件包括：衬底；形成在所述衬底上的碳纳米管晶体管；磁性隧道结存储单元，所述磁性隧道结存储单元形成在所述碳纳米管晶体管的上方，所述碳纳米管存储单元由金属缓冲层、反铁磁层、铁磁层、氧化物势垒层、铁磁层、氧化物保护层和金属保护层自下而上堆叠组成，并通过金属通孔与所述碳纳米管晶体管的漏极垂直电相连。提高了磁随机存储器的抗辐射性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
高抗辐射磁随机存储器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高抗辐射磁随机存储器件及其制备方法，属于存储器制造


技术介绍

[0002]对于空间应用而言，为了保证使用的可靠性，存储器必须满足空间任务的环境要求，例如空间辐射环境以及高低温等特殊恶劣环境。然而，目前基于CMOS(Complementary Metal
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Oxide
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Semiconductor，互补金属氧化物半导体)技术的传统半导体存储器难以达到高抗辐射性能，例如，主要用于缓存的静态随机存储器(SRAM，Static Random
‑
Access Memory)和主要用于主存的动态随机存储器(DRAM，Dynamic Random
‑
Access Memory)抗单粒子翻转能力较弱；而闪存(FLASH)由于栅氧厚度较厚，抗总剂量能力较弱。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种高抗辐射磁随机存储器件及其制备方法，用于解决现有技术中存在的问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种高抗辐射磁随机存储器件，所述存储器件包括；
[0006]衬底；
[0007]形成在所述衬底上的碳纳米管晶体管；
[0008]磁性隧道结存储单元，所述磁性隧道结存储单元形成在所述碳纳米管晶体管的上方，所述碳纳米管存储单元由金属缓冲层、反铁磁层、铁磁层、氧化物势垒层、铁磁层、氧化物保护层和金属保护层自下而上堆叠组成，并通过金属通孔与所述碳纳米管晶体管的漏极垂直电相连。
[0009]可选的，所述碳纳米管晶体管通过互补金属氧化物半导体CMOS互连工艺与所述磁性隧道结存储单元相连。
[0010]可选的，所述衬底为硅片、氮化硅、石英、玻璃和氧化铝中的至少一种。
[0011]第二方面，提供了一种高抗辐射磁随机存储器件的制备方法，所述方法包括：
[0012]在衬底的上方制备碳纳米管晶体管；
[0013]制备连接所述碳纳米管晶体管漏极和磁性隧道结存储单元的金属通孔；
[0014]在所述金属通孔的顶部依次沉积金属缓冲层、反铁磁层、铁磁层、氧化物势垒层、铁磁层、氧化物保护层和金属保护层，得到磁性隧道结存储单元；
[0015]将所述磁性隧道结存储单元的电极通过所述金属通孔与所述碳纳米管晶体管的漏极垂直电相连。
[0016]可选的，所述制备连接所述碳纳米管晶体管漏极和磁性隧道结存储单元的金属通孔，包括：
[0017]在所述碳纳米管晶体管的表面沉积掺杂硼B和磷P的正硅酸乙酯TEOS，形成金属前
介质；
[0018]旋涂光刻胶，曝光并显影，刻蚀接触孔位置；
[0019]去除光刻胶，沉积钛Ti和氮化钛TiN，之后采用化学气相沉积CVD方法沉积金属钨W，形成所述金属通孔。
[0020]可选的，所述在所述金属通孔的顶部依次沉积金属缓冲层、反铁磁层、铁磁层、氧化物势垒层、铁磁层、氧化物保护层和金属保护层，得到磁性隧道结存储单元之前，所述方法还包括：
[0021]涂覆低介电常数k介质，并沉积二氧化硅SiO2，旋涂光刻胶；
[0022]通过光刻定义金属1的区域，并曝光光阻层；
[0023]腐蚀所述低k介质和所述SiO2，形成所述金属1的凹槽；
[0024]在所述凹槽中采用物理气相沉积方法沉积钽Ta作为铜浸润层，并沉积铜，形成金属1的互连。
[0025]可选的，所述将所述磁性隧道结存储单元的电极通过所述金属通孔与所述碳纳米管晶体管的漏极垂直电相连，包括：
[0026]通过铜互连工艺，将所述磁性隧道结存储单元的电极引出，实现CMOS工艺集成制备由所述碳纳米管晶体管与所述磁性隧道结存储单元构成的存储器。
[0027]可选的，所述通过铜互连工艺，将所述磁性隧道结存储单元的电极引出，实现CMOS工艺集成制备由所述碳纳米管晶体管与所述磁性隧道结存储单元构成的存储器，包括：
[0028]涂覆低介电常数k介质，并沉积二氧化硅SiO2，旋涂光刻胶；
[0029]通过光刻定义通孔1的区域，并曝光光阻层；
[0030]腐蚀所述低k介质和所述SiO2，形成所述通孔1的凹槽；
[0031]旋涂光刻胶，通过光刻定义金属2的区域，并曝光光阻层；
[0032]腐蚀所述低k介质和所述SiO2，形成所述金属2的凹槽；
[0033]在所述通孔1和金属2的凹槽中采用物理气相沉积方法沉积钽Ta作为铜浸润层，并采用化学气相沉积CVD方法沉积铜，形成金属2的互连；
[0034]采用等离子体增强化学的气相沉积法PECVD的方法淀积Si3N4和SiO2，作为器件的钝化保护层，光刻并腐蚀Si3N4和SiO2，形成引线区域。
[0035]通过制备得到包括碳纳米管晶体管和磁性隧道结存储单元的高抗辐射磁随机存储器件，也即使用碳纳米管替代传统的硅基场效应晶体管，形成基于碳纳米管的碳基存储器件，而由于在室温下，碳纳米管中载流子迁移率高达100000cm2/(V
·
s)，大约是硅的100倍；另外，由于碳
‑
碳键是自然界中最强的化学键，因此上述方法提高了磁随机存储器的抗辐射性能，另外，基于碳纳米管的存储器具有高速读写、高抗辐射性能等性能，同时，本专利技术实施例的制备方法具有与现有的半导体工艺兼容、便于实施等优点。
[0036]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
[0037]图1为本专利技术一个实施例提供的高抗辐射磁随机存储器件的制备方法的方法流程图；
[0038]图2为本专利技术一个实施例提供的一种碳纳米管晶体管的制备流程示意图；
[0039]图3为本专利技术一个实施例提供的一种碳纳米管晶体管与磁性隧道结集成工艺中的接触孔制备示意图；
[0040]图4为本专利技术一个实施例提供的一种磁性隧道结存储单元的制备流程示意图；
[0041]图5为本专利技术一个实施例提供的高抗辐射磁随机存储器件的结构示意图。
具体实施方式
[0042]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0043]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高抗辐射磁随机存储器件，其特征在于，所述存储器件包括；衬底；形成在所述衬底上的碳纳米管晶体管；磁性隧道结存储单元，所述磁性隧道结存储单元形成在所述碳纳米管晶体管的上方，所述碳纳米管存储单元由金属缓冲层、反铁磁层、铁磁层、氧化物势垒层、铁磁层、氧化物保护层和金属保护层自下而上堆叠组成，并通过金属通孔与所述碳纳米管晶体管的漏极垂直电相连。2.根据权利要求1所述的高抗辐射磁随机存储器件，其特征在于，所述碳纳米管晶体管通过互补金属氧化物半导体CMOS互连工艺与所述磁性隧道结存储单元相连。3.根据权利要求1或2所述的高抗辐射磁随机存储器件，其特征在于，所述衬底为硅片、氮化硅、石英、玻璃和氧化铝中的至少一种。4.一种高抗辐射磁随机存储器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：在衬底的上方制备碳纳米管晶体管；制备连接所述碳纳米管晶体管漏极和磁性隧道结存储单元的金属通孔；在所述金属通孔的顶部依次沉积金属缓冲层、反铁磁层、铁磁层、氧化物势垒层、铁磁层、氧化物保护层和金属保护层，得到磁性隧道结存储单元；将所述磁性隧道结存储单元的电极通过所述金属通孔与所述碳纳米管晶体管的漏极垂直电相连。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述制备连接所述碳纳米管晶体管漏极和磁性隧道结存储单元的金属通孔，包括：在所述碳纳米管晶体管的表面沉积掺杂硼B和磷P的正硅酸乙酯TEOS，形成金属前介质；旋涂光刻胶，曝光并显影，刻蚀接触孔位置；去除光刻胶，沉积钛Ti和氮化钛TiN，之后采用化学气相沉积CVD方法沉积金属钨W，形成所述金属通孔。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述金属通孔的...

【专利技术属性】
技术研发人员：施辉，张海良，徐何军，曹利超，王印权，吴建伟，洪根深，贺琪，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十八研究所，
类型：发明
国别省市：