[发明专利]一种制备磁性随机存储器存储单元与逻辑单元的方法

权利要求书

1.一种制备磁性随机存储器存储单元与逻辑单元的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、提供表面抛光的带金属通孔的CMOS基底，在所述基底上依次沉积底电极金属层、磁性隧道结多层膜、顶电极膜层和牺牲掩模层，刻蚀形成磁性隧道结和底电极；

步骤二、同时在存储区域制备位线通孔和在逻辑区域制备逻辑通孔；

步骤三、填充所述位线通孔和所述逻辑通孔并磨平；

其中，步骤一包括如下细分步骤：

先刻蚀所述磁性隧道结多层膜形成所述磁性隧道结，刻蚀停止在所述底电极金属层的顶部；

接着，沉积自对准掩模覆盖层，覆盖被刻蚀的所述牺牲掩模层、被刻蚀的所述顶电极膜层、刻蚀形成的所述磁性隧道结侧壁和所述底电极金属层；

然后，对所述底电极金属层进行自对准刻蚀，使刻蚀形成的所述底电极自对准所述磁性隧道结，通过调整自对准掩模的侧壁厚度，从而可以精确控制磁性隧道结底电极的尺寸，使之大于存储区域CMOS通孔的尺寸；

最后，沉积刻蚀阻挡覆盖层在被刻蚀的所述牺牲掩模层、被刻蚀的顶电极层膜层、所述磁性隧道结和所述底电极的周围。

2.根据权利要求1所述的一种制备磁性随机存储器存储单元与逻辑单元的方法，其特征在于，所述金属通孔为金属钨通孔。

3.根据权利要求1所述的一种制备磁性随机存储器存储单元与逻辑单元的方法，其特征在于，所述金属通孔为金属铜通孔，沉积所述底电极金属层前，先对所述金属铜通孔做部分回刻蚀，然后在所述回刻蚀除去的部分中填充以下材料：Ta、TaN、Ti、TiN、W或WN，并磨平填充的材料表面。

4.根据权利要求2或3所述的一种制备磁性随机存储器存储单元与逻辑单元的方法，其特征在于，所述牺牲掩模层为SiN单层结构、SiO₂单层结构、SiO₂/SiN或SiN/SiO₂双层结构，所述牺牲掩模层的总厚度为30nm～150nm。

5.根据权利要求1所述的一种制备磁性随机存储器存储单元与逻辑单元的方法，其特征在于，采用化学气相沉积或原子层沉积方式沉积所述自对准掩模覆盖层。

6.根据权利要求1所述的一种制备磁性随机存储器存储单元与逻辑单元的方法，其特征在于，所述自对准掩模覆盖层选用无NH₃原料气体的SiN。

7.根据权利要求1所述的一种制备磁性随机存储器存储单元与逻辑单元的方法，其特征在于，采用化学气相沉积或原子层沉积方式沉积所述刻蚀阻挡覆盖层，所述沉积刻蚀阻挡覆盖层的材料是SiC、SiN或SiCN。

8.根据权利要求1所述的一种制备磁性随机存储器存储单元与逻辑单元的方法，其特征在于，进行所述自对准刻蚀时，采用反应离子刻蚀工艺去掉覆盖在所述底电极之上的所述自对准掩模覆盖层，留下保护所述磁性隧道结侧壁的所述自对准掩模覆盖层。

9.根据权利要求1所述的一种制备磁性随机存储器存储单元与逻辑单元的方法，其特征在于，在存储区域，对所述位线通孔的刻蚀停止在所述刻蚀阻挡覆盖层之上；然后降低刻蚀速率，对逻辑区域剩余的逻辑通孔继续进行刻蚀直到所述刻蚀阻挡覆盖层的顶部，最后采用反应离子刻蚀方式刻蚀所述刻蚀阻挡覆盖层和所述牺牲掩模层。