[发明专利]一种氧气气体团簇离子束制备磁性隧道结阵列的方法

权利要求书

1.一种制备磁性隧道结阵列的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：提供CMOS基底，在所述基底上沉积底电极、磁性隧道结多层膜、顶电极和掩模层；

步骤二：图形化定义磁性隧道结图案，并且转移所述图案到所述磁性隧道结多层膜的顶部；

步骤三：采用氧气气体团簇离子束刻蚀所述磁性隧道结；

在所述刻蚀过程中，经历了以下步骤：

(1)氧化：所述氧气气体团簇离子束辐照氧化所述磁性隧道结中金属；

(2)吸附：羰基类有机物在被氧化了的磁性隧道结金属氧化物上吸附；

(3)反应：所述氧气气体团簇离子束辐照局部加热使羰基与磁性隧道结金属氧化物发生反应生成易挥发的羰基金属化合物；

(4)解吸附：所述羰基金属化合物的解吸附；

反复循环步骤(1)～(4)直到所述磁性隧道结和所述底电极被完全刻蚀掉。

2.根据权利要求1所述的一种制备磁性隧道结阵列的方法，其特征在于，所述底电极包括种子层和导电层，种子层为Ta、TaN、W、WN、Ti或TiN，所述种子层的厚度为0nm～5nm；所述导电层为Cu、CuN、Mo、W或Ru，所述导电层的厚度为0nm～30nm。

3.根据权利要求1所述的一种制备磁性隧道结阵列的方法，其特征在于，所述磁性隧道结多层膜的总厚度为15nm～40nm；所述顶电极为Ta、TaN、Ti、TiN、W或WN，所述顶电极的厚度为20nm～100nm。

4.根据权利要求1所述的一种制备磁性隧道结阵列的方法，其特征在于，所述掩模层为SiO₂、SiON、SiN、SiC或SiCN，所述掩模层的厚度为50nm～200nm。

5.根据权利要求1所述的一种制备磁性隧道结阵列的方法，其特征在于，采用一次光刻一次刻蚀或者两次光刻两次刻蚀的方法，完成对所述图案的定义和对所述掩模层与所述顶电极的反应离子刻蚀，并同时采用反应离子刻蚀工艺除去残留的聚合物，以使所述图案转移到所述磁性隧道结多层膜的顶部。

6.根据权利要求1所述的一种制备磁性隧道结阵列的方法，其特征在于，所述羰基类有机物是指HCOOH、CH₃OH、CH₃COOH、C₂H₅OH或CO/NH₃混合物。

7.根据权利要求1所述的一种制备磁性隧道结阵列的方法，其特征在于，所述氧气气体团簇离子束的加速电压为3KeV到60KeV，辐照剂量为5×10¹³到5×10¹⁸ions/cm²。

8.根据权利要求1所述的一种制备磁性隧道结阵列的方法，其特征在于，所述刻蚀所用腔体内的压强为5×10^-4Pa到5×10^-2Pa。