磁存储器结构及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种磁存储器结构及其制作方法，该磁存储器结构包括：磁隧道结，包括自由层、势垒层、参考层与钉扎层；自旋霍尔层，沿自由层的周向包覆在自由层的外侧；氧化层，夹设于自由层与自旋霍尔层之间。本发明专利技术的自旋霍尔层包覆在自由层侧壁，在刻蚀形成磁隧道结的过程中，不会损伤自旋霍尔层，也不会出现自旋霍尔层的电流分流或短路的情况，降低了刻蚀难度，同时，自旋霍尔层在自由层侧壁包覆，产生垂直方向的自旋极化，可实现PMA器件的无磁场写入，且包覆在自由层侧壁的自旋霍尔层的制备不会增大器件制作工艺的复杂度。会增大器件制作工艺的复杂度。会增大器件制作工艺的复杂度。

【技术实现步骤摘要】
磁存储器结构及其制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，特别是涉及一种磁存储器结构及其制作方法。

技术介绍

[0002]自旋轨道距磁存储器(SOT
‑
MRAM)的器件结构为将构成磁隧道结(MTJ)自由层的铁磁性金属薄膜与非磁性金属构成的SOT层相连。当电流注入SOT层时，将在自旋轨道耦合的作用下产生自旋流，促使相邻自由层的磁化方向改变。SOT
‑
MRAM器件一般采用顶部钉扎的结构，即参考层在自由层上方，SOT层在最下方，由于SOT层很薄通常为5nm左右，刻蚀终点较难控制，过度刻蚀会造成SOT断开，导致器件断路，刻蚀不足会导致SOT层的电流分流或短路，因此刻蚀难度较大另外，垂直磁各向异性(PMA)器件需要施加面内辅助场才能实现器件的写入，为了实现数据的无磁场写入，目前的方案主要是采用顶部磁性层产生面内辅助场或制作楔形底电极结构，但是会增大器件制作工艺的复杂度。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低刻蚀难度，以及可实现数据无磁场写入且不会增大器件制作复杂度的磁存储器结构及其制作方法。
[0004]本专利技术提供的一种磁存储器结构，包括：
[0005]磁隧道结，包括自由层、势垒层、参考层与钉扎层；
[0006]自旋霍尔层，沿所述自由层的周向包覆在所述自由层的外侧；
[0007]氧化层，夹设于所述自由层与所述自旋霍尔层之间。
[0008]在其中一个实施例中，还包括第一电极与第二电极，所述第一电极设置在所述磁隧道结背向所述自由层的一端，所述第二电极连接所述自旋霍尔层。
[0009]在其中一个实施例中，所述磁存储器结构还包括绝缘介质层与引出线，所述绝缘介质层包裹在所述磁隧道结的外侧且位于所述自旋霍尔层与第一电极之间，所述引出线穿过所述绝缘介质层连接至所述第一电极。
[0010]本专利技术还一种磁存储器结构的制作方法，用于制作上述所述的磁存储器结构，所述方法包括：
[0011]在第一电极上制作磁隧道结，所述磁隧道结的自由层背向所述第一电极；
[0012]沉积绝缘介质层，清理自由层侧壁的绝缘介质层后氧化自由层侧壁；
[0013]沉积自旋霍尔层，并对磁隧道结以上各层进行剥离处理，使裸露出自由层；
[0014]对自旋霍尔层曝光、显影、刻蚀后制作第二电极。
[0015]在其中一个实施例中，所述在第一电极上制作磁隧道结，包括：
[0016]在第一电极上沉积钉扎层、参考层、势垒层与自由层；
[0017]在经曝光、显影与刻蚀后形成的磁隧道结上保留光刻胶层。
[0018]在其中一个实施例中，所述沉积绝缘介质层，清理自由层侧壁的绝缘介质层后氧化自由层侧壁，包括：
[0019]沉积绝缘介质层以覆盖第一电极、磁隧道结与光刻胶层；
[0020]采用离子束刻蚀绝缘介质层至完全裸露出自由层侧壁；
[0021]在自由层侧壁上氧化形成氧化层。
[0022]在其中一个实施例中，所述沉积自旋霍尔层，并对磁隧道结以上各层进行剥离处理，使裸露出自由层，包括：
[0023]沉积自旋霍尔层以覆盖绝缘介质层、氧化层与光刻胶层；
[0024]刻蚀自旋霍尔层至裸露出光刻胶层侧壁；
[0025]剥离光刻胶层，以裸露出自由层。
[0026]本专利技术还提供了另一种磁存储器结构的制作方法，用于制作上述所述的磁存储器结构，所述方法包括：
[0027]采用光刻、刻蚀工艺在第一电极上制作磁隧道结并保留磁隧道结顶部的光刻胶层；
[0028]沉积绝缘介质层，清理自由层侧壁的绝缘介质层后氧化自由层侧壁形成氧化层；
[0029]沉积自旋霍尔层，对自旋霍尔层曝光、显影与刻蚀后制作第二电极。
[0030]在其中一个实施例中，所述沉积自旋霍尔层，对自旋霍尔层曝光、显影与刻蚀后制作第二电极，包括：
[0031]沉积自旋霍尔层，以覆盖绝缘介质层、光刻胶层与氧化层；
[0032]控制离子束的刻蚀角度去除与离子束对应一侧的自旋霍尔层；
[0033]对保留的自旋霍尔层进行光刻、刻蚀工艺处理后制作第二电极。
[0034]在其中一个实施例中，所述沉积自旋霍尔层，对自旋霍尔层曝光、显影与刻蚀后制作第二电极，包括：
[0035]控制自旋霍尔层的沉积角度，以覆盖与沉积角度对应一侧的绝缘介质层、光刻胶层与氧化层；
[0036]对自旋霍尔层光刻、刻蚀工艺处理后制作第二电极。
[0037]上述磁存储器结构及其制作方法，自旋霍尔层包覆在自由层侧壁，在刻蚀形成磁隧道结的过程中，不会损伤自旋霍尔层，也不会出现自旋霍尔层的电流分流或短路的情况，降低了刻蚀难度，同时，自旋霍尔层在自由层侧壁包覆，产生垂直方向的自旋极化，可实现PMA器件的无磁场写入，且包覆在自由层侧壁的自旋霍尔层的制备不会增大器件制作工艺的复杂度。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术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一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
[0039]图1为本专利技术一个实施例的磁存储器结构的示意图；
[0040]图2为图1中磁存储器结构的顶部视角图；
[0041]图3为本专利技术另一个实施例的磁存储器结构的示意图；
[0042]图4为图3中磁存储器结构的顶部视角图；
[0043]图5为本专利技术又一个实施例的磁存储器结构的示意图；
[0044]图6为本专利技术一实施例的磁存储器结构的制作方法流程图；
[0045]图7为本专利技术一实施例的磁存储器结构的制作工艺图；
[0046]图8为本专利技术另一实施例的磁存储器结构的制作方法流程图；
[0047]图9为本专利技术另一个实施例的磁存储器结构的制作工艺图；
[0048]图10为本专利技术又一个实施例的磁存储器结构的制作工艺图。
[0049]附图标记：
[0050]110、磁隧道结；120、自旋霍尔层；130、氧化层；140、第一电极；150、第二电极；160、绝缘介质层；170、引出线；180、绝缘层；190、光刻胶层。
具体实施方式
[0051]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，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。
[0052]需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁存储器结构，其特征在于，包括：磁隧道结，包括自由层、势垒层、参考层与钉扎层；自旋霍尔层，沿所述自由层的周向包覆在所述自由层的外侧；氧化层，夹设于所述自由层与所述自旋霍尔层之间。2.根据权利要求1所述的磁存储器结构，其特征在于，还包括第一电极与第二电极，所述第一电极设置在所述磁隧道结背向所述自由层的一端，所述第二电极连接所述自旋霍尔层。3.根据权利要求2所述的磁存储器结构，其特征在于，所述磁存储器结构还包括绝缘介质层与引出线，所述绝缘介质层包裹在所述磁隧道结的外侧且位于所述自旋霍尔层与第一电极之间，所述引出线穿过所述绝缘介质层连接至所述第一电极。4.一种磁存储器结构的制作方法，其特征在于，所述方法包括：在第一电极上制作磁隧道结，所述磁隧道结的自由层背向所述第一电极；沉积绝缘介质层，清理自由层侧壁的绝缘介质层后氧化自由层侧壁；沉积自旋霍尔层，并对磁隧道结以上各层进行剥离处理，使裸露出自由层；对自旋霍尔层曝光、显影、刻蚀后制作第二电极。5.根据权利要求4所述的磁存储器结构的制作方法，其特征在于，所述在第一电极上制作磁隧道结，包括：在第一电极上沉积钉扎层、参考层、势垒层与自由层；在经曝光、显影与刻蚀后形成的磁隧道结上保留光刻胶层。6.根据权利要求5所述的磁存储器结构的制作方法，其特征在于，所述沉积绝缘介质层，清理自由层侧壁的绝缘介质层后氧化自由层侧壁，包括：沉积绝缘介质层以覆盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡文龙，张洪超，郭宗夏，吕术勤，刘宏喜，曹凯华，王戈飞，
申请(专利权)人：致真存储北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：