[发明专利]用于制造MTJ存储器装置的方法

权利要求书

1.一种制造磁性隧道结“MTJ”装置的方法，所述方法包括：

在衬底晶片上沉积多个MTJ层，所述多个MTJ层包含参考层、安置在所述参考层上的势垒层及安置在所述势垒层上的自由层；

在所述多个MTJ层上沉积硬掩模；

在所述硬掩模的部分上形成第一光致抗蚀剂层；

蚀刻所述硬掩模及所述多个MTJ层以在所述第一光致抗蚀剂层下方形成MTJ柱，其中所述自由层及势垒层经蚀刻以暴露所述自由层及所述势垒层的侧表面以及邻近于所述MTJ结构的所述参考层的表面；

在所述MTJ柱上、所述自由层及所述势垒层的所述经暴露侧表面上以及所述参考层的所述经暴露表面上沉积第一绝缘层；

对所述MTJ柱进行离子束蚀刻以移除安置在所述MTJ柱的水平表面及所述参考层的所述经暴露表面上的所述第一绝缘层的部分；

将所述MTJ层蚀刻到所述衬底晶片以将所述MTJ柱与相邻MTJ柱电隔离；

及

平坦化所述衬底晶片，

其中蚀刻所述MTJ层的所述步骤包含至少一个反应性离子蚀刻及至少一个离子束蚀刻。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其中沉积多个MTJ层的所述步骤进一步包括：

在所述自由层上沉积氮化钽覆盖层；及

在所述氮化钽覆盖层上沉积垂直极化器。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其中蚀刻所述MTJ层的所述步骤进一步包括：

对所述硬掩模进行反应性离子蚀刻；

对所述垂直极化器进行离子束蚀刻；

对所述氮化钽覆盖层进行反应性离子蚀刻；及

对所述自由层及势垒层进行离子束蚀刻。

4.根据权利要求3所述的制造方法，其中所述自由层包括CoFeB薄膜，其充当所述氮化钽覆盖层的所述反应性离子蚀刻的蚀刻停止层。

5.根据权利要求3所述的制造方法，其中在对所述垂直极化器进行离子束蚀刻的所述步骤之后，在所述MTJ柱上保形地沉积第三绝缘层。

6.根据权利要求5所述的制造方法，其进一步包括蚀刻所述MTJ柱以移除安置在所述MTJ结构的水平表面上的所述第三绝缘层的部分。

7.根据权利要求1所述的制造方法，其中对所述MTJ柱进行离子束蚀刻的所述步骤包括以相对于所述衬底晶片的法线角施加离子束。

8.根据权利要求1所述的制造方法，其进一步包括在对所述MTJ柱进行离子束蚀刻的所述步骤之后在所述MTJ柱上保形地沉积第二绝缘层。

9.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述势垒层包括镁的氧化物。

10.根据权利要求3所述的制造方法，其进一步包括使用二次离子质谱端点检测停止所述势垒层的所述离子束蚀刻。

11.根据权利要求1所述的制造方法，其进一步包括在对所述MTJ柱进行离子束蚀刻的所述步骤之前在所述MTJ柱上的所述第一绝缘层上形成第二光致抗蚀剂层。

12.根据权利要求11所述的制造方法，其中所述第二光致抗蚀剂层在所述MTJ柱上方具有大于所述第一光致抗蚀剂层的宽度的宽度。