【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路中存储器芯片领域，具体涉及的是新一代集成电路中非挥发性存储器的主要种类、磁性存储器的重要器件磁隧道结的特殊保护膜及其制造方法。
技术介绍
1、基于金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)的随机存取存储器(比如sram、dram等)的待机能耗(亦即挥发性)随器件的小尺寸化而变得越来越严重。新一代集成电路中的存储器芯片需要使用具有非挥发性的新原理器件。基于自旋电子器件磁隧道结(magnetic tunnel junction，mtj)的磁性存储器(magnetic random access memory，mram)是最有希望在新一代集成电路中大规模应用的存储器芯片。
2、组成mram的mtj由两层磁性薄膜(其中一层自旋方向固定，一层自旋方向可控制翻转用于信息写入)夹一层绝缘隧道层(通常为mgo)构成。两层磁性薄膜的自旋方向相反与平行会形成高低电阻态，正好对应数字信息的0与1。mtj的制造方法主要为：先制备mtj的多层薄膜，再蚀刻成器件，这之后再对器件进行保护。通常的半导体工艺中，mtj侧壁的保护方法为采用氧化方式或者氮化物方式。然而，因为mtj通常是由十多层或者更多的金属薄膜以及氧化隧道层组成，上述氧化方式或者氮化物的方式形成的保护膜都容易对mtj薄膜产生不纯物污染等影响，比如氧或者氮会扩散到mtj的某层或者多层薄膜中，降低mtj的自由层的磁各向异性以及隧道磁阻性能，从而降低mram性能。
技术实现思路
1、鉴于上述背景，本专利技术提出了一种新的
2、本专利技术提出了一种磁性存储器器件，其结构特征在于：所述磁性存储器器件包括两层磁性薄膜结构体、夹设于所述两层磁性薄膜结构体之间的非磁性薄膜结构体、所述两层磁性薄膜结构体以及所述两层磁性薄膜结构体之间的非磁性薄膜结构体的侧面环绕一层氧化镁绝缘体薄膜、以及所述氧化镁绝缘体薄膜外侧的绝缘薄膜。
3、上述特征基于磁隧道结mtj的基本结构，在mtj中，两层磁性薄膜结构体分别被称为自由层(又称记录层)与固定层(又称钉扎层)。自由层与固定层通常都是由铁磁性薄膜比如cofeb合金为主体的多层结构。但也可以用反铁磁性薄膜作为自由层或者固定层的主体。两层磁性薄膜结构体之间的非磁性薄膜结构体主要包括使上述器件形成磁隧道结mtj的绝缘材料(包括mgo、al2o3等)，但也可以包含使上述器件形成巨磁阻效应的自旋阀的非磁性金属材料(比如铜等)。
4、在上述基础上，更进一步细化了磁性存储器器件，其特征在于：所述磁性薄膜结构体以及夹设于所述两层磁性薄膜结构体之间的非磁性薄膜结构体可采用单一材料组成的单层薄膜和多种材料组成的多层叠加膜中的任意一种结构。
5、因为现在实用化的mtj等磁存储器件基本上都是由多种材料构成的多层薄膜组成。上述对磁性存储器器件细化是对薄膜结构体进行了补充说明。需要强调的是，通常的半导体工艺中，mtj侧壁的保护方法为采用氧化方式或者氮化物方式，但都有不纯物(氮、氧)扩散到mtj中，造成性能劣化，本专利技术中，mtj的外层的保护膜为用物理气相沉积(pvd)制备的mgo薄膜。因为mgo本身就是mtj的组成部分，故与mtj的各金属层具有匹配性，不会产生不纯物污染。
6、针对上述具有mgo保护膜的mtj磁性存储器器件结构，提出了下列制造方法，其特征在于，包含以下主要步骤：
7、(1.1)制备底部电极，并在底部电极上制备第一磁性薄膜结构体的薄膜；
8、(1.2)在第一磁性薄膜结构体上制备非磁性薄膜结构体的薄膜；
9、(1.3)在非磁性薄膜结构体上制备第二磁性薄膜结构体的薄膜；
10、(1.4)在第二磁性薄膜结构体上制备顶部电极材料薄膜；
11、(1.5)在顶部电极材料薄膜上制备蚀刻用保护薄膜；
12、(1.6)将上述薄膜蚀刻成单个器件；
13、(1.7)在上述蚀刻过程后用物理气相沉积形成一层薄的氧化镁绝缘薄膜；
14、(1.8)在上述氧化镁上面再沉积其它绝缘体；
15、(1.9)用化学机械研磨去研磨电极层上面的蚀刻用保护薄膜、氧化镁绝缘薄膜、以及其它绝缘体，至露出顶部电极，形成上述磁存储器器件与外界的电流通路。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种磁性存储器器件，其结构特征在于：所述磁性存储器器件包括两层磁性薄膜结构体、夹设于所述两层磁性薄膜结构体之间的非磁性薄膜结构体、所述两层磁性薄膜结构体以及所述两层磁性薄膜结构体之间的非磁性薄膜结构体的侧面环绕一层氧化镁绝缘体薄膜、以及所述氧化镁绝缘体薄膜外侧的绝缘薄膜。
2.如权利要求1磁性存储器器件，其特征在于：所述磁性薄膜结构体以及夹设于所述两层磁性薄膜结构体之间的非磁性薄膜结构体可采用单一材料组成的单层薄膜和多种材料组成的多层叠加膜中的任意一种结构。
3.一种如权利要求1至2任一项所述的磁性存储器器件的制造方法，其特征在于，包含以下主要步骤：
【技术特征摘要】
1.一种磁性存储器器件，其结构特征在于：所述磁性存储器器件包括两层磁性薄膜结构体、夹设于所述两层磁性薄膜结构体之间的非磁性薄膜结构体、所述两层磁性薄膜结构体以及所述两层磁性薄膜结构体之间的非磁性薄膜结构体的侧面环绕一层氧化镁绝缘体薄膜、以及所述氧化镁绝缘体薄膜外侧的绝缘薄膜。
2...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶术军，西岡浩一，
申请(专利权)人：北京理工大学长三角研究院嘉兴，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。