本发明专利技术一种形成磁阻存储器环状存储单元的方法，其中，包括以下工艺步骤：利用金属硅化物工艺将多晶硅圆柱体结构的外围进行金属化，然后去除金属硅化物层内径中未被金属化的多晶硅部分从而得到环状的金属硅化物硬掩膜，最后利用这种硬掩膜刻蚀磁通道结薄膜层，得到应用于磁阻存储器的具有精细尺寸的环状存储单元。通过使用本发明专利技术一种形成磁阻存储器环状存储单元的方法，有效地可以在不使用高分辨率曝光设备的条件下实现具有精细尺寸的环状磁通道结结构的制造，同时不必须采用高端的光刻机，这样做将会减少生产成本，增加产品竞争力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及CMOS半导体器件工艺，尤其涉及。
技术介绍
磁阻随机访问存储器是一种非挥发性的存储器件，在读写速度上具有和静态随机访问存储器可比拟的特性，而且在存储密度上与静态随机访问存储器类似，更具吸引力的特点是它几乎不存在因为器件退化而产生的可靠性方面的问题。各方面的优势使之被称为一种全能存储器，具有全面替代目前应用的静/动态随机访问存储器以及闪存的能力。与静/动态随机访问存储器或者闪存的原理不同，磁阻随机访问存储器不是利用电荷的保存和释放来存储信息，而是通过磁性存储单元来实现信息存储的。如图IA所示，磁性存储单元由两个铁磁性的平板I电极组成，中间由一层绝缘的薄膜2隔开，这种三明治 的结构称为磁通道结3。在磁通道结的两个磁性电极中，一个具有固定的磁场方向，称为固定层5，另一个磁性电极其磁场方向不是固定的，可以随着外界磁场的变化而改变，称为自由层4。当自由层的磁场方向与固定层一致时，整个磁通道结的电阻会变得很小，在外加电压的作用下流过磁性通道结的电流就会很大。反之，当自由层的磁场方向与固定层刚好相反时，整个磁性通道结的电阻会变得很大，流过磁性通道结的电流就会很小。利用这种电流大小的变化就可以实现信号的识别。图1B-1C所示的是两种常用的磁性通道结的三维结构，图IB为方形平板结构，图IC为环状结构。相对于方形平板结构而言，环状结构的磁通道结在器件存取特性更好，因此已经成为目前半导体业界一致采用的结构。但是对于制造而言，环状结构的磁性通道结工艺会更加复杂，而且制造成本会提高。因为环状结构具有内外两个直径，其中内径尺寸往往很小，这就要求半导体制造工艺中的曝光设备具有很高的分辨率，而高端曝光设备的采用则会大幅增加制造成本。因此如何在不使用高分辨率曝光设备的条件下实现具有精细尺寸的环状磁通道结制造成为了一个热门课题。
技术实现思路
专利技术公开了。用以解决现有技术中在制造环状结构的磁通道结的时候，由于环状结构的磁通道结内径尺寸往往很小，在半导体制造工艺中需要曝光设备具有很高的分辨率，而高端曝光设备的采用则会大幅增加制造成本的问题。为实现上述目的，专利技术采用的技术方案是 ，其中，包括以下工艺步骤 步骤一，在衬底上沉积磁通道结薄膜层，在所述磁通道结薄膜层上表面沉积多晶硅，在多晶硅上表面覆盖光阻层，所述光阻层呈圆形； 步骤二，对多晶硅进行刻蚀，直至磁通道结薄膜层上表面停止刻蚀，使未被所述光阻层所覆盖的所述多晶硅部分完全被刻蚀掉，移除所述光阻层；步骤三，对所述磁通道结薄膜层上表面以及被刻蚀后的所述多晶硅外表面覆盖一层金属层，接着对所述金属层进行部分刻蚀，保留环绕所述多晶硅侧壁的金属层； 步骤四，对所述多晶硅侧壁外侧的所述金属层使用退火工艺，使所述金属层向呈圆柱状的所述多晶硅中心扩散，所述金属层与向所述多晶硅中心扩散的部分形成金属硅化物层； 步骤五，将未形成所述金属硅化物层的所述多晶硅刻蚀掉，从而形成环形所述金属硅化物层； 步骤六，对所述金属硅化物层之下的所述磁通道结薄膜层进行刻蚀，使未被所述金属硅化物层所覆盖的所述磁通道结薄膜层刻蚀掉，所述金属硅化物层与被刻蚀后的所述磁通道结薄膜层形成环状磁通道结结构。上述的工艺方法，其中，在所述步骤一中，所述多晶硅覆盖于所述磁通道结薄膜层上表面。 上述的工艺方法，其中，在所述步骤一中，所述多晶硅的形成工艺为化学气相沉积。上述的工艺方法，其中，在所述步骤二中，经刻蚀后的所述多晶硅呈圆柱状，且所述多晶硅直径与所述光阻层直径一致。上述的工艺方法，其中，在所述步骤三中，所述多晶硅侧壁的金属层的高度与所述多晶硅的高度一致。 上述的工艺方法，其中，在所述步骤四中，所述金属硅化物层的厚度由退火工艺中的参数设置所控制的。上述的工艺方法，其中，所述金属层的材料为钛，钨，镍，钴。本专利技术中，采用了如上方案具有以下效果 1、有效地可以在不使用高分辨率曝光设备的条件下实现具有精细尺寸的环状磁通道结结构的制造； 2、同时不必须采用高端的光刻机，这样做将会减少生产成本，增加产品竞争力。附图说明通过阅读参照如下附图对非限制性实施例所作的详细描述，专利技术的其它特征，目的和优点将会变得更明显。图IA为磁阻通道结结构的示意 图IB为平板方形磁通道结的三维结构示意 图IC为环状磁通道结的三维结构示意 图2A-2G为的流程示意 图3A为2C步骤中多晶硅与金属层的俯视 图3B为2D步骤中所形成金属硅化物层与多晶硅的俯视 图3C为2E步骤中去除多晶硅后的金属硅化物层的俯视图。参考图序平板I、薄膜2、磁通道结3、自由层4、固定层5、光阻层6、多晶硅7、衬底8、磁通道结薄膜层9、金属层10、金属硅化物层11。具体实施例方式为了使专利技术实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合具体图示，进一步阐述本专利技术。如图2A-2G、3A_3C为，在本专利技术的具体实施例中，，其中，包括以下工艺步骤 步骤一，在衬底8上沉积磁通道结薄膜层9，磁通道结薄膜层9覆盖于衬底8上表面，在磁通道结薄膜层9上表面沉积多晶硅7，在多晶硅7上表面覆盖光阻层6，光阻层6呈圆形，且该圆形光阻层6外径满足设计尺寸的圆形图案； 步骤二，对多晶硅7进行刻蚀，直至磁通道结薄膜层9上表面停止刻蚀，使未被光阻层6所覆盖的多晶硅7部分完全被刻蚀掉，多晶硅7形成圆柱状后移除光阻层6 ； 步骤三，对磁通道结薄膜层9上表面以及被刻蚀后的多晶硅7外表面覆盖一层金属层10，该金属层10是采用物理气相沉积或者化学气相沉积的方法在多晶硅7表面覆盖的，接着对金属层10进行部分刻蚀，去除多晶硅7之上的金属层10以及未覆盖多晶硅7的金属层10部分，保留环绕多晶硅7侧壁的金属层10 ； 步骤四，对多晶硅7侧壁外侧的金属层10使用退火工艺，该退火工艺中退火的温度范围在250至1000摄氏度，其退火的时间控制在5至120之内，使金属层10向呈圆柱状的多晶娃7中心扩散,金属层10与向多晶娃7中心扩散的部分形成金属娃化物层11，而在原多晶娃7的中心剩下有部分未形成金属娃化物层11的多晶娃7 ； 步骤五，利用湿法刻蚀或者等离子体刻蚀的方式将金属硅化物层11中未形成金属硅化物层11的多晶硅7刻蚀掉，从而形成环形金属硅化物层11，且该环形金属硅化物层11的内径尺寸满足环形金属化多晶硅7结构； 步骤六，使环状金属硅化物层11结构作为硬掩膜对金属硅化物层11之下的磁通道结薄膜层9进行干法刻蚀，使未被金属硅化物层11所覆盖的磁通道结薄膜层9刻蚀掉，最终金属硅化物层11与被刻蚀后的磁通道结薄膜层9形成内径与外径都满足要求的环状磁通道结结构。在本专利技术的具体实施例中，在步骤一中，多晶硅7覆盖于磁通道结薄膜层9上表面。在本专利技术的具体实施例中，在步骤一中，多晶硅7的形成工艺为化学气相沉积。在本专利技术的具体实施例中，在步骤二中，经刻蚀后的多晶硅7呈圆柱状，且多晶硅7直径与光阻层6直径一致。在本专利技术的具体实施例中，在步骤三中，多晶硅7侧壁的金属层10的高度与多晶硅7的高度一致。在本专利技术的具体实施例中，在步骤四中，金属硅化物层11的厚度由退火工艺中的参数设置所控制的由此可以调整金属硅化物层11的内径尺寸。在本专利技术的具体实施例中，所述金属层10的材料为钛，钨，镍，钴在内的可以与多晶硅7本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种形成磁阻存储器环状存储单元的方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：步骤一，在衬底上沉积磁通道结薄膜层，在所述磁通道结薄膜层上表面沉积多晶硅，在多晶硅上表面覆盖光阻层，所述光阻层呈圆形；步骤二，对多晶硅进行刻蚀，直至磁通道结薄膜层上表面停止刻蚀，使未被所述光阻层所覆盖的所述多晶硅部分完全被刻蚀掉，移除所述光阻层；步骤三，对所述磁通道结薄膜层上表面以及被刻蚀后的所述多晶硅外表面覆盖一层金属层，接着对所述金属层进行部分刻蚀，保留环绕所述多晶硅侧壁的金属层；步骤四，对所述多晶硅侧壁外侧的所述金属层使用退火工艺，使所述金属层向呈圆柱状的所述多晶硅中心扩散，所述金属层与向所述多晶硅中心扩散的部分形成金属硅化物层；步骤五，将未形成所述金属硅化物层的所述多晶硅刻蚀掉，从而形成环形所述金属硅化物层；步骤六，对所述金属硅化物层之下的所述磁通道结薄膜层进行刻蚀，使未被所述金属硅化物层所覆盖的所述磁通道结薄膜层刻蚀掉，所述金属硅化物层与被刻蚀后的所述磁通道结薄膜层形成环状磁通道结结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗飞，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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