一种MRAM磁隧道侧壁沾污的控制方法技术

本发明专利技术提供了一种MRAM磁隧道侧壁沾污的控制方法，该控制方法不需要额外的在MTJ层侧壁镀一层绝缘保护层，而是在刻蚀的过程中形成一种独特的漏斗状沟槽，该漏斗状沟槽包括背离所述衬底所在平面的第一区域，以及相邻所述衬底所在平面的第二区域，所述第一区域在所述第一方向上的尺寸逐渐增大，所述第二区域在所述第一方向上的尺寸不变；在去除漏斗状沟槽底部的金属沾污时，该漏斗状沟槽可以防止金属沾污附着在MTJ层的侧壁，进而提高MRAM的器件性能。进而提高MRAM的器件性能。进而提高MRAM的器件性能。

【技术实现步骤摘要】
一种MRAM磁隧道侧壁沾污的控制方法


[0001]本专利技术涉及半导体芯片生产
，更具体地说，涉及一种MRAM磁隧道侧壁沾污的控制方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的不断发展，各种各样的存储器已广泛应用于人们的生活和工作中，为人们的生活带来了极大的便利。
[0003]在随机存储器市场上，磁存储器(Magnetic Random Access Memory，简称MRAM)是一种比较新颖的随机存储器；相比较传统的动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，简称DRAM)、静态随机存取存储器(Static Random
‑
Access Memory，简称SRAM)以及闪存(Flash Memory)，MRAM拥有高于闪存的读写速度，以及SRAM和DRAM所不具备的抗辐射和非易失性；因此，目前很多需要这三种存储器组合才能够满足的存储需求时，往往可以被MRAM单独实现。
[0004]但是，目前在MRAM磁隧道的制程工艺过程中，其磁隧道侧壁会形成一层金属沾污，进而导致MRAM器件失效。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，为解决上述问题，本专利技术提供一种MRAM磁隧道侧壁沾污的控制方法，技术方案如下：
[0006]一种MRAM磁隧道侧壁沾污的控制方法，所述控制方法包括：
[0007]提供一基础结构，所述基础结构包括在第一方向上依次设置的衬底、下电极、MTJ层和上电极，所述第一方向垂直于所述衬底且由所述衬底指向所述下电极；
[0008]从所述上电极背离所述衬底一侧的表面进行第一次刻蚀处理，直至暴露出所述衬底，且所述下电极相邻所述衬底的部分区域，在所述第一方向上的尺寸逐渐减小，所述下电极的其余区域，在所述第一方向上的尺寸不变；
[0009]继续进行第二次刻蚀处理，至少使所述下电极的全部区域在所述第一方向上的尺寸相等，且所述衬底具有漏斗状沟槽，其中，所述漏斗状沟槽包括背离衬底底面的第一区域，以及相邻衬底底面的第二区域，所述第一区域在所述第一方向上的尺寸逐渐增大，所述第二区域在所述第一方向上的尺寸不变；
[0010]去除所述漏斗状沟槽底部的金属沾污。
[0011]优选的，在上述控制方法中，所述MTJ层背离所述上电极一侧的表面到所述第一区域背离所述第二区域一侧的表面之间的距离为Hs；
[0012]所述下电极在所述第一方向上的厚度为G1；
[0013]其中，Hs＞G1，或Hs＝G1。
[0014]优选的，在上述控制方法中，所述第一次刻蚀处理包括：
[0015]采用等离子束刻蚀方式从所述上电极背离所述衬底一侧的表面进行第一次刻蚀
处理，直至暴露出所述衬底，且所述下电极相邻所述衬底的部分区域，在所述第一方向上的尺寸逐渐减小，所述下电极的其余区域，在所述第一方向上的尺寸不变。
[0016]优选的，在上述控制方法中，所述等离子束刻蚀方式中，离子能量为50V
‑
600V；
[0017]离子加速偏压为50V
‑
1000V；
[0018]气体流量为10sccm
‑
500sccm。
[0019]优选的，在上述控制方法中，所述等离子束刻蚀方式中，气体为惰性气体、氮气、氧气、氟基气体、氨基气体、一氧化碳、二氧化碳、醇类气体或以上气体的不同组合。
[0020]优选的，在上述控制方法中，在进行第一次刻蚀处理之前，所述控制方法还包括：
[0021]在所述上电极背离所述衬底一侧的表面设置掩膜层，所述掩膜层包括多个掩膜单元。
[0022]优选的，在上述控制方法中，相邻两个所述掩膜单元之间的距离为X；每个所述掩膜单元在所述第一方向上的厚度为Y3；所述下电极、所述MTJ层和所述上电极在所述第一方向上的总厚度为Y2；
[0023]则所述掩膜单元、所述下电极、所述MTJ层和所述上电极在所述第一方向上的总厚度为Y1，Y1＝Y2+Y3；
[0024]定义第一角度第二角度第三角度A3，其中，0＜A3
‑
A2≤5
°
；
[0025]所述等离子束刻蚀方式中，
[0026]离子束入射角度大于A1且小于A3。
[0027]优选的，在上述控制方法中，所述第二次刻蚀处理包括：
[0028]采用反应离子刻蚀方式进行第二次刻蚀处理，至少使所述下电极的全部区域在所述第一方向上的尺寸相等，且所述衬底具有漏斗状沟槽，其中，所述漏斗状沟槽包括背离衬底底面的第一区域，以及相邻衬底底面的第二区域，所述第一区域在所述第一方向上的尺寸逐渐增大，所述第二区域在所述第一方向上的尺寸不变。
[0029]优选的，在上述控制方法中，所述反应离子刻蚀方式中的直流偏压小于或等于所述等离子束刻蚀方式中的离子能量。
[0030]优选的，在上述控制方法中，所述反应离子刻蚀方式中，刻蚀介质：刻蚀金属的选择比大于1.5。
[0031]优选的，在上述控制方法中，所述反应离子刻蚀方式中，对所述衬底的刻蚀厚度大于10nm。
[0032]优选的，在上述控制方法中，所述反应离子刻蚀方式中，源电极功率为100W
‑
1000W；
[0033]偏压电极功率为100W
‑
1500W；
[0034]刻蚀腔体压力为2mT
‑
20mT；
[0035]气体流量为10sccm
‑
500sccm。
[0036]优选的，在上述控制方法中，所述反应离子刻蚀方式中，气体为惰性气体、氮气、氧气、氟基气体、氨基气体、一氧化碳、二氧化碳、醇类气体或以上气体的不同组合。
[0037]一种MRAM磁隧道侧壁沾污的控制方法，所述控制方法包括：
[0038]提供一基础结构，所述基础结构包括在第一方向上依次设置的衬底、下电极、MTJ层和上电极，所述第一方向垂直于所述衬底且由所述衬底指向所述下电极；
[0039]从所述上电极背离所述衬底一侧的表面进行第一次刻蚀处理，直至暴露出所述下电极，且所述MTJ层相邻所述衬底的部分区域，在所述第一方向上的尺寸逐渐减小，所述MTJ层的其余区域，在所述第一方向上的尺寸不变；
[0040]继续进行第二次刻蚀处理，使所述MTJ层的全部区域在所述第一方向上的尺寸相等，且所述衬底和所述下电极具有漏斗状沟槽，其中，所述漏斗状沟槽包括所述下电极的第一区域，以及所述衬底的第二区域，所述第一区域在所述第一方向上的尺寸逐渐增大，所述第二区域在所述第一方向上的尺寸不变；
[0041]去除所述漏斗状沟槽底部的金属沾污。
[0042]相较于现有技术，本专利技术实现的有益效果为：
[0043]本专利技术提供的一种MRAM磁隧道侧壁沾污的控制方法，不需要额外的在MTJ层侧壁镀一层绝缘保护层，而是在刻蚀的过程中形成一种独特的漏斗状沟槽，该漏斗状沟槽包括背离衬底底面的第一区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MRAM磁隧道侧壁沾污的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：提供一基础结构，所述基础结构包括在第一方向上依次设置的衬底、下电极、MTJ层和上电极，所述第一方向垂直于所述衬底且由所述衬底指向所述下电极；从所述上电极背离所述衬底一侧的表面进行第一次刻蚀处理，直至暴露出所述衬底，且所述下电极相邻所述衬底的部分区域，在所述第一方向上的尺寸逐渐减小，所述下电极的其余区域，在所述第一方向上的尺寸不变；继续进行第二次刻蚀处理，至少使所述下电极的全部区域在所述第一方向上的尺寸相等，且所述衬底具有漏斗状沟槽，其中，所述漏斗状沟槽包括背离衬底底面的第一区域，以及相邻衬底底面的第二区域，所述第一区域在所述第一方向上的尺寸逐渐增大，所述第二区域在所述第一方向上的尺寸不变；去除所述漏斗状沟槽底部的金属沾污。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述MTJ层背离所述上电极一侧的表面到所述第一区域背离所述第二区域一侧的表面之间的距离为Hs；所述下电极在所述第一方向上的厚度为G1；其中，Hs＞G1，或Hs＝G1。3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一次刻蚀处理包括：采用等离子束刻蚀方式从所述上电极背离所述衬底一侧的表面进行第一次刻蚀处理，直至暴露出所述衬底，且所述下电极相邻所述衬底的部分区域，在所述第一方向上的尺寸逐渐减小，所述下电极的其余区域，在所述第一方向上的尺寸不变。4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述等离子束刻蚀方式中，离子能量为50V
‑
600V；离子加速偏压为50V
‑
1000V；气体流量为10sccm
‑
500sccm。5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述等离子束刻蚀方式中，气体为惰性气体、氮气、氧气、氟基气体、氨基气体、一氧化碳、二氧化碳、醇类气体或以上气体的不同组合。6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在进行第一次刻蚀处理之前，所述控制方法还包括：在所述上电极背离所述衬底一侧的表面设置掩膜层，所述掩膜层包括多个掩膜单元。7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，相邻两个所述掩膜单元之间的距离为X；每个所述掩膜单元在所述第一方向上的厚度为Y3；所述下电极、所述MTJ层和所述上电极在所述第一方向上的总厚度为Y2；则所述掩膜单元、所述下电极、所述MTJ层和所述上电极在所述第一方向上的总厚度为Y1，Y1＝Y2+Y3；定义第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宇新，李佳鹤，彭泰彦，胡冬冬，许开东，
申请(专利权)人：江苏鲁汶仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：