[发明专利]一种新型的磁隧穿结器件及其制造方法

权利要求书

1.一种磁隧穿结半导体器件，包括：

第一电介质层，在所述第一电介质层中具有开口；

位于所述开口中的具有杯形形状的磁隧穿结。

2.根据权利要求1所述的磁隧穿结半导体器件，其中所述磁隧穿结由不包含铁的磁性材料构成。

3.根据权利要求1所述的磁隧穿结半导体器件，其中所述磁隧穿结与所述开口是共形的。

4.根据权利要求3所述的磁隧穿结半导体器件，其中所述磁隧穿结具有位于所述开口侧壁上的侧壁部分和位于所述开口底部的底部部分。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的磁隧穿结半导体器件，其中所述杯形的磁隧穿结是通过大马士革工艺形成在所述开口中的。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的磁隧穿结半导体器件，其中在所述杯形的磁隧穿结的侧壁顶部具有钝化层，所述钝化层封闭所述磁隧穿结侧壁顶部的边缘。

7.根据权利要求6所述的磁隧穿结半导体器件，其中所述钝化层是通过溅射或注入硅，且随后进行快速退火氧化而形成的。

8.根据权利要求7所述的磁隧穿结半导体器件，其中所述钝化层的厚度为5nm-30nm。

9.根据权利要求1-4中任意一项所述的磁隧穿结半导体器件，其中所述磁隧穿结包括两个单层的磁性材料层。

10.根据权利要求9所述的磁隧穿结半导体器件，其中所述单层的磁性材料层是人工合成的反铁磁材料层，所述人工合成的反铁磁材料层由3层组成，即铁磁材料层-非铁磁材料层-铁磁材料层。

11.根据权利要求9所述的磁隧穿结半导体器件，其中所述磁隧穿结以从下至上的顺序还包括：底部电极、单层的第一磁性材料层、隧穿绝缘层、单层的第二磁性材料层、顶部电极。

12.根据权利要求11所述的磁隧穿结半导体器件，还包括位于所述第一磁性材料层与所述底部电极之间的反铁磁钉扎层。

13.根据权利要求1-4中任意一项所述的磁隧穿结半导体器件，还包括：

填充所述杯形磁隧穿结的第二电介质层；

与所述磁隧穿结的底部电极电连接的第一电接触，所述第一电接触将所述磁隧穿结与位于磁隧穿结之下的已完成的半导体器件电连接；

在所述杯形的磁隧穿结中与磁隧穿结的顶部电极接触的第二电接触；

位于所述磁隧穿结上的金属层，所述金属层与所述第二电接触电连接。

14.一种制造磁隧穿结半导体器件的方法，包括：

在完成的下层半导体器件上形成具有开口的第一电介质层；

利用大马士革工艺在所述开口中形成磁隧穿结，所述磁隧穿结具有杯形的形状。

15.根据权利要求14的方法，其中利用大马士革工艺在所述开口中形成磁隧穿结的步骤进一步包括：

顺序地沉积底部电极、单层的第一磁性材料层、隧穿绝缘层、单层的第二磁性材料层、顶部电极；

沉积第二电介质层；

利用化学机械抛光工艺去除开口外的磁隧穿结和第二电介质层，直至暴露出第一电介质层。

16.根据权利要求14的方法，进一步包括：

在所述磁隧穿结的杯形侧壁顶部形成钝化层。

17.根据权利要求16的方法，进一步包括：

在所述磁隧穿结的杯形侧壁顶部溅射或注入Si；

通过快速热退火使得在所述杯形侧壁顶部形成钝化层。

18.根据权利要求17的方法，进一步包括：

布置第一金属接触，所述第一金属接触将所述磁隧穿结与位于所述磁隧穿结之下的完成的半导体器件电连接；

在所述第二电介质层中形成第二电接触；

在所述磁隧穿结上方形成金属层，所述第二电接触将所述磁隧穿结的顶部电极与所述金属层电连接。

19.一种磁存储器器件，包括如权利要求1-13中任意一项所述的磁隧穿结半导体器件。