專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型的磁隧穿結(jié)器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁隧穿結(jié)器件及其制造方法。背景描述MRAM(Magnetic Random Access Memory)是一種非易失性的磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器。它擁有靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)的高速讀取寫(xiě)入能力，以及動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)的高集成度，而且基本上可以無(wú)限次地重復(fù)寫(xiě)入。這樣的器件在最近得到了廣泛的關(guān)注。近來(lái)的MRAM基于磁隧穿結(jié)(Magnetic Tunnel Junction,MTJ)結(jié)構(gòu)以及其電子自旋極化隧穿效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)其存儲(chǔ)功能。故此，對(duì)磁隧穿結(jié)的研究引起了人們極大的關(guān)注。此外，磁隧穿結(jié)在傳感器應(yīng)用方面也有重要的價(jià)值。附圖1-5示出了現(xiàn)有的MTJ技術(shù)。圖1所示的結(jié)構(gòu)包括位于下層的完成的半導(dǎo)體器件103 (此處僅示例性地示出其一部分)，位于完成的半導(dǎo)體器件103上的第一電介質(zhì)層100，嵌入在第一電介質(zhì)層100中與完成的半導(dǎo)體器件103接觸的鎢插塞101，以及位于第一電介質(zhì)層100上的第二電介質(zhì)層102。圖2不出了在第二電介質(zhì)層102中形成開(kāi)口，并在開(kāi)口中形成MTJ 104。如圖2所示，104包括頂部電極1041、人工合成的第一反鐵磁材料層(SAF) 1042、隧穿絕緣層1043、人工合成的第二反鐵磁材料層(SAF) 1044、反鐵磁釘扎層1045、底部電極1046。第一 SAF 1042包括第一自由子層(鐵磁材料)、Ru層和第二自由子層(鐵磁材料)。由于第一 SAF 1042包括了這樣的三層結(jié)構(gòu)，故此磁力線將如圖所示地在該三層結(jié)構(gòu)中循環(huán)，減少了磁力線的泄露。第二 SAF 1044同樣也具備了類(lèi)似的三層結(jié)構(gòu)。值得注意的是，盡管在附圖2中顯示了第二 SAF 1044被位于其之下的反鐵磁釘扎層1045所釘扎，然而，在某些實(shí)際應(yīng)用中，也可以不釘扎第二 SAF 1044，因此可以略去反鐵磁釘扎層1045。此外，盡管附圖中示出了以相同方向循環(huán)的磁力線，然而，這僅僅是示例性的，人工合成的第一反鐵磁材料層(SAF) 1042中的磁力線循環(huán)的方向也可以反轉(zhuǎn)以代表存儲(chǔ)1或0.圖2示出了優(yōu)化的MTJ結(jié)構(gòu)。在圖2之后，利用掩模對(duì)MTJ 104進(jìn)行圖案化。例如，蝕刻MTJ 104，僅保留其位于接觸101上的一部分，如圖3所示。在傳統(tǒng)MTJ工藝中，采用FIB或等離子蝕刻法等蝕刻方法以降低成本，并且期望得到最小化的MTJ圖案。隨后，如圖4所示，沉積電介質(zhì)層105，并進(jìn)行平坦化，填充開(kāi)口。最后，在開(kāi)口中為MTJ 104形成電接觸，例如鎢插塞，并在第二電介質(zhì)層102上布置金屬層106。在現(xiàn)有技術(shù)中，為了增強(qiáng)鐵磁材料(鐵Fe、鈷Co、鎳Ni)的磁性，在各種鐵磁材料中都添加了 Fe的成分以增強(qiáng)磁性，這在本領(lǐng)域中是眾所周知的。通常鐵磁材料中將包含80%左右的Co、19%左右的Ni，以及1%左右的Fe。Fe的添加對(duì)于鐵磁材料的磁性來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。不同的廠商將提供不同的鐵磁材料的配方，然而，為了增強(qiáng)磁性，無(wú)一例外地都包含F(xiàn)e成分。然而，從與CMOS工藝的兼容性的方面來(lái)考慮，金屬Fe是與CMOS工藝不兼容的，而鎳和鈷都是CMOS工藝中經(jīng)常用到的材料。由于與CMOS工藝不兼容的Fe的緣故，MTJ不能共用CMOS的生產(chǎn)線制造，而需要另外添加專(zhuān)用設(shè)備。例如，在沉積多層MTJ結(jié)構(gòu)時(shí)，需要引入額外的專(zhuān)用設(shè)備來(lái)形成包括Fe的MTJ多層結(jié)構(gòu)；而在隨后的步驟中，蝕刻該包含F(xiàn)e的多層金屬的MTJ結(jié)構(gòu)也需要使用專(zhuān)用的蝕刻設(shè)備。此外，為了增強(qiáng)磁性，使用了三層的人工合成的反鐵磁材料層，以使得磁力線能夠在第一子層和第二子層之間循環(huán)，由此防止磁力線泄露。然而，使用三層結(jié)構(gòu)將導(dǎo)致器件的尺寸增大，這對(duì)于日益減小的半導(dǎo)體器件是不利的。另一方面，在本領(lǐng)域中公知的是，隧穿絕緣層1043的厚度大約只有1-2納米。當(dāng)如圖3中進(jìn)行蝕刻時(shí)，蝕刻步驟將暴露隧穿絕緣層1043，并且隧穿絕緣層1043的邊緣將被蝕刻工藝所破壞。這對(duì)于存儲(chǔ)器的MTJ來(lái)說(shuō)是相當(dāng)不利的。被破壞的隧穿絕緣層1043將帶來(lái)相當(dāng)高的漏電流和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤率。故此，在現(xiàn)有技術(shù)中，以蝕刻工藝為基礎(chǔ)的MTJ的良率很低，且需要弓I入專(zhuān)用的設(shè)備和付出高昂的代價(jià)。上述這些都增加了制造MTJ的成本。另一方面，CMOS技術(shù)在實(shí)踐中已經(jīng)具有了較為成熟的生產(chǎn)線。因此，希望考慮使用CMOS工藝來(lái)制造MTJ。此外，隨著半導(dǎo)體器件尺寸的日益減小，也希望使用尺寸縮小的MTJ結(jié)構(gòu)?？梢允褂煤?jiǎn)化的MTJ結(jié)構(gòu)以縮小尺寸并降低成本。因此，可以使用單層的鐵磁材料來(lái)代替圖2中的三層的SAF 1042和第二 SAF 1044。然而，這直接導(dǎo)致了信號(hào)質(zhì)量的下降。換言之，由于磁性材料層由多層變?yōu)閱螌?，?dǎo)致了信號(hào)的強(qiáng)度較弱，并且由于磁力線沒(méi)有形成封閉的回路，因此將會(huì)面臨著磁力線泄露的問(wèn)題。這將導(dǎo)致信號(hào)的保持時(shí)間縮短。這對(duì)于制造存儲(chǔ)器元件是十分不利的。考慮到上述和其他方面 ，申請(qǐng)人創(chuàng)造性地提出了本發(fā)明的技術(shù)方案。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件，包括第一電介質(zhì)層，在所述第一電介質(zhì)層中具有開(kāi)口 ；位于所述開(kāi)口中的具有杯形形狀的磁隧穿結(jié)。優(yōu)選地，其中所述磁隧穿結(jié)由不包含鐵的磁性材料構(gòu)成。優(yōu)選地，其中所述磁隧穿結(jié)與所述開(kāi)口是共形的。優(yōu)選地，其中所述磁隧穿結(jié)具有位于所述開(kāi)口側(cè)壁上的側(cè)壁部分和位于所述開(kāi)口底部的底部部分。優(yōu)選地，其中所述杯形的MTJ是通過(guò)大馬士革工藝形成在所述開(kāi)口中的。優(yōu)選地，其中在所述杯形的MTJ的側(cè)壁頂部具有鈍化層，所述鈍化層封閉所述MTJ側(cè)壁頂部的邊緣。優(yōu)選地，其中所述鈍化層是通過(guò)濺射或注入硅，且隨后進(jìn)行快速退火氧化而形成的。優(yōu)選地，其中所述鈍化層的厚度為5nm_30nm。優(yōu)選地，其中所述MTJ包括兩個(gè)單層的磁性材料層。優(yōu)選地，其中所述單層的磁性材料層是人工合成的反鐵磁材料層，所述人工合成的反鐵磁材料層由3層組成，即鐵磁材料層-非鐵磁材料層-鐵磁材料層。優(yōu)選地，其中所述MTJ以從下至上的順序還包括底部電極、單層的第一磁性材料層、隧穿絕緣層、單層的第二磁性材料層、頂部電級(jí)。
優(yōu)選地，還包括位于所述第一磁性材料層與所述底部電極之間的反鐵磁釘扎層(AF Pining Layer)。優(yōu)選地，所述磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件還包括填充所述杯形MTJ的第二電介質(zhì)層；與所述MTJ的底部電極電連接的第一電接觸，所述第一電接觸將所述MTJ與位于MTJ之下的已完成的半導(dǎo)體器件電連接；在所述杯形的MTJ中與MTJ的頂部電極接觸的第二電接觸；位于所述MTJ上的金屬層，所述金屬層與所述第二電接觸電連接。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種制造MTJ的方法，包括在完成的下層半導(dǎo)體器件上形成具有開(kāi)口的第一電介質(zhì)層；利用大馬士革工藝在所述開(kāi)口中形成MTJ，所述MTJ具有杯形的形狀。優(yōu)選地，其中利用大馬士革工藝在所述開(kāi)口中形成MTJ的步驟進(jìn)一步包括順序地沉積底部電極、單層的第一磁性材料層、隧穿絕緣層、單層的第二磁性材料層、頂部電極；沉積第二電介質(zhì)層；利用CMP工藝去除開(kāi)口外的MTJ和所述第二電介質(zhì)層，直至暴露出第一電介質(zhì)層。優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括在所述MTJ的杯形側(cè)壁頂部形成鈍化層。優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括在所述MTJ的杯形側(cè)壁頂部濺射或注入Si ;通過(guò)快速熱退火使得在所述杯形側(cè)壁頂部形成鈍化層。優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括布置第一金屬接觸，所述第一金屬接觸將所述MTJ與位于所述MTJ之下的完成的半導(dǎo)體器件電連接；在所述第二電介質(zhì)層中形成第二電接觸；在所述MTJ上方形成金屬層，所述第二電接觸將所述MTJ的頂部電極與所述金屬層電連 接。根據(jù)本發(fā)明的一方面，還提供了一種磁存儲(chǔ)器器件，包括如根據(jù)本發(fā)明上述方面中的任意一項(xiàng)所述的磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件。
閱讀了以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述后將會(huì)更好地理解本發(fā)明，在附圖中類(lèi)似的附圖標(biāo)記指示類(lèi)似的元件，并且在附圖中圖1-5示出了現(xiàn)有技術(shù)的MTJ器件的結(jié)構(gòu)和制造方法；圖6-10示例性地示出了根據(jù)本發(fā)明的MTJ器件的結(jié)構(gòu)和制造方法。將意識(shí)到，為了使說(shuō)明簡(jiǎn)化和清楚，圖中示出的要素沒(méi)有必要按比例繪制。例如，為了促進(jìn)和提高清楚性和可理解性，一些元件的尺寸相對(duì)于其它元件的尺寸放大了。此外，在這些圖中，重復(fù)附圖標(biāo)記用于表示相對(duì)應(yīng)或類(lèi)似的元件。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖通過(guò)舉例的方式描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明使用了與CMOS工藝兼容的鐵磁材料，S卩，不含F(xiàn)e的磁性材料。當(dāng)使用不含F(xiàn)e的磁性材料時(shí)，可以利用現(xiàn)有的CMOS工藝的生產(chǎn)線來(lái)制造MTJ共用設(shè)備，避免添加額外的昂貴的專(zhuān)用設(shè)備。另一方面，本發(fā)明可以使用大馬士革工藝來(lái)制造MTJ，避免了蝕刻工藝帶來(lái)的對(duì)器件的損傷和由此付出的昂貴的代價(jià)。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明可以使用單層的磁性材料層，由此減小器件的尺寸。在另外一些實(shí)施例中，本發(fā)明還通過(guò)改進(jìn)MTJ的結(jié)構(gòu)來(lái)提高信號(hào)質(zhì)量和減小磁力線泄露。如圖6所示，附圖標(biāo)記203表示下層完成的半導(dǎo)體器件的一部分(此處僅示例性地不出該半導(dǎo)體器件的一部分)。在完成的半導(dǎo)體器件203上沉積第一絕緣層200,在第一絕緣層200中形成電接觸201。在一個(gè)實(shí)施例中，第一絕緣層200可以由SiO2構(gòu)成，電接觸201可以是鎢(W)插塞。隨后，平坦化第一絕緣層200的表面。在第一絕緣層200上沉積第二絕緣層202至約O. 3-lum的厚度。盡管此處以不同方向的斜線分別示出了第一絕緣層200和第二絕緣層202，然而，第二絕緣層202可以由與第一絕緣層200相同的材料構(gòu)成。隨后，利用掩模蝕刻第二絕緣層202，直至暴露出電接觸201。由此，在第二絕緣層202中形成隨后用于布置MTJ的開(kāi)口。如圖7所示，沉積MTJ結(jié)構(gòu)中的多層。MTJ從下至上包括底部電極2045、單層的第一磁性材料層2044、隧穿絕緣層2043、單層的第二磁性材料層2042、頂部電極2041。形成上述多層結(jié)構(gòu)的工藝在本領(lǐng)域中是公知的。在一個(gè)實(shí)施例中，底部電極2045例如由TaN構(gòu)成，其厚度約為5nm。第一磁性材料層2044例如由Co構(gòu)成，其厚度約為10-30nm。隧穿絕緣層2043例如由SiN，SiO2, Al2O3或者HfO2構(gòu)成，其厚度約為l-2nm。第二磁性材料層2042例如由Co構(gòu)成，其厚度約為10_30nm。頂部電極2041例如由TaN構(gòu)成，其厚度約為5nm。在該實(shí)施例中，第一磁性材料層2044和第二磁性材料層2042都是自由磁性材料層，其極性可以根據(jù)應(yīng)用而變化。由于此處采用了開(kāi)口后沉積的方法，也就是所謂的大馬士革工藝，因此MTJ 204與開(kāi)口是共形的。更具體的，MTJ 204的側(cè)壁將位于第二絕緣層202的開(kāi) 口側(cè)壁上，MTJ204的底部將位于第二絕緣層202的開(kāi)口的底部上。如圖7所示，MTJ204被形成為杯形的結(jié)構(gòu)。如圖8所示，使用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)去除位于開(kāi)口之外的沉積層，隨后在MTJ204上沉積第二電介質(zhì)層205。盡管在附圖中使用了與第二絕緣層202不同方向的斜線表示，然而，第二電介質(zhì)層205的材料可以與第二絕緣層202相同。隨后使用CMP工藝去除第二電介質(zhì)層205，直至暴露出MTJ 204。如圖9所示，在MTJ 204的側(cè)壁的頂表面上形成鈍化層206。該鈍化層206封閉MTJ 204側(cè)壁頂部的邊緣。如圖9所示，當(dāng)使用大馬士革工藝形成MTJ 204時(shí)，MTJ 204的邊緣將暴露于器件的頂表面，這樣，磁力線易于從此處泄露，造成器件保持能力和容錯(cuò)能力的下降。故此，本發(fā)明的發(fā)明人創(chuàng)造性地提出，在使用大馬士革工藝形成MTJ204之后，使用鈍化層206封閉MTJ 204的邊緣。這樣，使得磁力線基本上不從此處泄露，并且在杯形的MTJ204中形成封閉的磁力線回路，由此提高了 MTJ 204的性能。值得注意的是，盡管此處可以將鈍化層206僅僅形成在MTJ 204的側(cè)壁的頂部，然而，在另一個(gè)實(shí)施例中，也可以將鈍化層206形成器件的整個(gè)表面上。例如，鈍化層206的材料可以與第二電介質(zhì)層205以及第二絕緣層202相同。此時(shí)，可以將鈍化層206形成在器件的整個(gè)表面上，由此大大簡(jiǎn)化了工藝。在一個(gè)實(shí)施例中，可以采用濺射(硅)后快速退火氧化的方法形成該鈍化層206。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以采用注入(硅)后快速退火氧化的方法形成該鈍化層206。在一個(gè)實(shí)施例中，鈍化層206的厚度可以為5nm-30nm。隨后，如圖10所示，在杯形的MTJ 204中形成另一電接觸208，在器件的頂部上方形成金屬層207，并與電接觸208電連接。至此，制造方法結(jié)束。盡管申請(qǐng)人在此描述了根據(jù)本發(fā)明的MTJ的制造方法和結(jié)構(gòu)，然而，上述描述并不是限制性的，而僅僅是為了舉例而給出的。
例如，盡管此處結(jié)合了 MTJ的簡(jiǎn)化的單層磁化材料層的實(shí)施例進(jìn)行了描述，然而本發(fā)明也可以使用不包含鐵的多層人工合成的反鐵磁材料層。在一個(gè)實(shí)施例中，可以使用不含鐵的磁性材料(例如Co，Ni)、普通金屬層(例如Al)、不含鐵的磁性材料(例如Co，Ni)的三層的人工合成的反鐵磁材料層。當(dāng)使用人工合成的反鐵磁材料層時(shí)，可以進(jìn)一步提升磁性材料層的性能。正如 上文所述的，本發(fā)明使用了與CMOS工藝友好的鐵磁材料，避免了在MTJ中使用Fe。由此，可以使用CMOS工藝共用設(shè)備來(lái)制造MTJ，使得成本大為降低，例如使用共用的大馬士革工藝設(shè)備，可以省略蝕刻設(shè)備。此外，本發(fā)明可以使用簡(jiǎn)化的MTJ結(jié)構(gòu)，降低了器件的尺寸，而采用磁路、電路的方法來(lái)彌補(bǔ)性能的下降，以使得器件的性能與成本之間達(dá)到優(yōu)選的平衡。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明采用鈍化層來(lái)封閉暴露的MTJ的側(cè)壁頂部修補(bǔ)被CMP破壞的MTJ中的隧穿絕緣層2043，提高成品率，由此配合MTJ的杯形結(jié)構(gòu)優(yōu)化了磁力線的導(dǎo)向，進(jìn)而提升了器件的性能。此外，還可以如現(xiàn)有技術(shù)那樣布置反鐵磁釘扎層。應(yīng)當(dāng)理解，詞語(yǔ)“基本上”或“大約”等的使用是指該詞語(yǔ)所形容的值或位置被期望非常接近于說(shuō)明的值或位置。然而，本領(lǐng)域中公知的是，總是存在微小的偏差妨礙了所述值或位置完全與所說(shuō)明的相同。在本領(lǐng)域中眾所周知的是，直到約百分之十(10%)(并且對(duì)于半導(dǎo)體摻雜濃度直到百分之二十(20%))的偏差被認(rèn)為是與所述的理想目標(biāo)合理的偏差。此外，盡管一些氧化物或氮化物絕緣層在附圖和本文中被示出為單層，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，可以根據(jù)應(yīng)用選擇一層或多層的氧化物和/或氮化物絕緣層，此時(shí)可以根據(jù)所選擇的絕緣層的組分相應(yīng)地改變工藝。雖然結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作了特別描述，顯然本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)前面的描述作出許多選擇、修改和改變。因此，所附權(quán)利要求將涵蓋任何這樣的屬于本發(fā)明真正范圍和主旨的選擇、修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件，包括 第一電介質(zhì)層，在所述第一電介質(zhì)層中具有開(kāi)口 ； 位于所述開(kāi)口中的具有杯形形狀的磁隧穿結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件，其中所述磁隧穿結(jié)由不包含鐵的磁性材料構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件，其中所述磁隧穿結(jié)與所述開(kāi)口是共形的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件，其中所述磁隧穿結(jié)具有位于所述開(kāi)口側(cè)壁上的側(cè)壁部分和位于所述開(kāi)口底部的底部部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件，其中所述杯形的磁隧穿結(jié)是通過(guò)大馬士革工藝形成在所述開(kāi)口中的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件，其中在所述杯形的磁隧穿結(jié)的側(cè)壁頂部具有鈍化層，所述鈍化層封閉所述磁隧穿結(jié)側(cè)壁頂部的邊緣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件，其中所述鈍化層是通過(guò)濺射或注入硅，且隨后進(jìn)行快速退火氧化而形成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件，其中所述鈍化層的厚度為5nm-30nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件，其中所述磁隧穿結(jié)包括兩個(gè)單層的磁性材料層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件，其中所述單層的磁性材料層是人工合成的反鐵磁材料層，所述人工合成的反鐵磁材料層由3層組成，即鐵磁材料層-非鐵磁材料層-鐵磁材料層。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件，其中所述磁隧穿結(jié)以從下至上的順序還包括底部電極、單層的第一磁性材料層、隧穿絕緣層、單層的第二磁性材料層、頂部電極。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件，還包括位于所述第一磁性材料層與所述底部電極之間的反鐵磁釘扎層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件，還包括 填充所述杯形磁隧穿結(jié)的第二電介質(zhì)層； 與所述磁隧穿結(jié)的底部電極電連接的第一電接觸，所述第一電接觸將所述磁隧穿結(jié)與位于磁隧穿結(jié)之下的已完成的半導(dǎo)體器件電連接； 在所述杯形的磁隧穿結(jié)中與磁隧穿結(jié)的頂部電極接觸的第二電接觸； 位于所述磁隧穿結(jié)上的金屬層，所述金屬層與所述第二電接觸電連接。
14.一種制造磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件的方法，包括 在完成的下層半導(dǎo)體器件上形成具有開(kāi)口的第一電介質(zhì)層； 利用大馬士革工藝在所述開(kāi)口中形成磁隧穿結(jié)，所述磁隧穿結(jié)具有杯形的形狀。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中利用大馬士革工藝在所述開(kāi)口中形成磁隧穿結(jié)的步驟進(jìn)一步包括 順序地沉積底部電極、單層的第一磁性材料層、隧穿絕緣層、單層的第二磁性材料層、頂部電極；沉積第二電介質(zhì)層； 利用化學(xué)機(jī)械拋光工藝去除開(kāi)口外的磁隧穿結(jié)和第二電介質(zhì)層，直至暴露出第一電介質(zhì)層。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括 在所述磁隧穿結(jié)的杯形側(cè)壁頂部形成鈍化層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，進(jìn)一步包括 在所述磁隧穿結(jié)的杯形側(cè)壁頂部濺射或注入Si ； 通過(guò)快速熱退火使得在所述杯形側(cè)壁頂部形成鈍化層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括 布置第一金屬接觸，所述第一金屬接觸將所述磁隧穿結(jié)與位于所述磁隧穿結(jié)之下的完成的半導(dǎo)體器件電連接； 在所述第二電介質(zhì)層中形成第二電接觸； 在所述磁隧穿結(jié)上方形成金屬層，所述第二電接觸將所述磁隧穿結(jié)的頂部電極與所述金屬層電連接。
19.一種磁存儲(chǔ)器器件，包括如權(quán)利要求1-13中任意一項(xiàng)所述的磁隧穿結(jié)半導(dǎo)體器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型的磁隧穿結(jié)器件及其制造方法。利用大馬士革工藝制造磁隧穿結(jié)器件，從而在絕緣層的開(kāi)口內(nèi)形成杯形的磁隧穿結(jié)器件。進(jìn)一步的，在杯形的磁隧穿結(jié)器件側(cè)壁頂部形成鈍化層，以封閉該側(cè)壁頂部，從而減少磁力線的泄露。通過(guò)上述工藝，可以使得磁隧穿結(jié)器件共用CMOS工藝線，并且提高磁隧穿結(jié)器件的良率。
文檔編號(hào)H01L43/12GK103066199SQ20111031828
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者季明華, 韓秀峰, 于國(guó)強(qiáng) 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(北京)有限公司