[发明专利]一种磁性隧道结接触电极及其形成方法

权利要求书

1.一种磁性隧道结接触电极，其特征在于，包括钌接触膜层和种子层的双层结构，所述种子层在所述钌接触膜层下面，所述种子层的厚度为0.5nm～3nm，所述钌接触膜层的厚度为5nm～30nm，所述种子层为Mg、Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、W、Cr或NiCr；其中接触电极的横截面面积大于顶电极的横截面面积，接触电极为顶部接触电极。

2.根据权利要求1所述的一种磁性隧道结接触电极的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：提供表面抛光的包括底电极、第一电介质层、磁性隧道结结构单元、钽顶电极和第二电介质层的衬底；

步骤S2：在所述衬底上依次形成接触电极膜层和硬掩模膜层；

步骤S3：图形化转移接触电极图案到所述硬掩模膜层；

步骤S4：采用主要成分为CF₄的气体刻蚀所述硬掩模膜层，使所述接触电极图案转移到所述接触电极膜层；

步骤S5：采用CH₃OH、CH₃OH/Ar或者CO/NH₃对所述接触电极膜层进行刻蚀，接着采用氧气灰化工艺除去残留的有机物，以完成对接触电极的图形化制作；

步骤S6：采用化学气相沉积的方法生长一层第三电介质层将蚀刻后的接触电极空余部分填满；

步骤S7：采用化学机械抛光的方法将所述第三电介质层填充后的所述接触电极表面磨平直到所述硬掩模膜层全部磨掉；

步骤S8：在磨平后的所述接触电极上依次形成顶电极连接孔刻蚀阻止层和第四电介质层；

步骤S9：图形化定义和刻蚀形成顶电极连接孔；

步骤S10：在所述顶电极连接孔内形成一层扩散终止层；

步骤S11：采用铜或者钨填充所述顶电极连接孔；

步骤S12：采用化学机械抛光的方法将填充后的所述顶电极连接孔磨平。

3.根据权利要求2所述的一种磁性隧道结接触电极的形成方法，其特征在于，所述硬掩模膜层为氧化硅、氮化硅或者氮化钽。

4.根据权利要求2所述的一种磁性隧道结接触电极的形成方法，其特征在于，所述第三电介质层是氮化硅或者氧化硅。

5.根据权利要求2所述的一种磁性隧道结接触电极的形成方法，其特征在于，所述刻蚀阻止层为碳氮化硅或者氮化硅，所述刻蚀阻止层的厚度为10nm～30nm。

6.根据权利要求2所述的一种磁性隧道结接触电极的形成方法，其特征在于，所述第四电介质层为氧化硅，所述第四电介质层的厚度为200nm～300nm。

7.根据权利要求2所述的一种磁性隧道结接触电极的形成方法，其特征在于，所述扩散终止层选用氮化钽或者氮化钛。

8.根据权利要求2所述的一种磁性隧道结接触电极的形成方法，其特征在于，所述扩散终止层的厚度为0.5nm～2nm，采用原子束沉积形成所述扩散终止层。

9.根据权利要求2所述的一种磁性隧道结接触电极的形成方法，其特征在于，使用光刻胶、电介质抗反射层和碳膜层的三层结构实现对所述顶电极连接孔的图形化定义。

10.根据权利要求2所述的一种磁性隧道结接触电极的形成方法，其特征在于，选用主要成分为CF₄、CHF₃或者CH₂F₂的气体对所述刻蚀阻止层进行刻蚀，并停止在所述接触电极膜层上，最终形成顶电极连接孔。