[发明专利]一种高密度磁隧道结制造方法

说明书

本发明公开一种高密度磁隧道结制造方法，包括以下步骤：形成包括下电极、第一磁性层、隧穿层、第二磁性层和上电极的磁隧道结结构；利用含研磨颗粒的可自我修复的柔性研磨体对所述磁隧道结的侧壁进行研磨，去除侧壁的黏附层和损伤层，获得陡直侧壁；利用有机溶液对磁性隧道结进行清洗去除表面颗粒及残留物。本发明能够实现无损、无盲区的去除磁性隧道结侧壁的黏附层和损伤层，获得形貌陡直的侧壁，有效提高器件性能。

技术领域

本发明涉及磁性随机存储器技术领域，具体涉及一种高密度磁隧道结制造方法。

背景技术

磁性随机存储器(Magnetic Random Access Memory)是一种非挥发性的磁性随机存储器，它拥有静态随机存储器(SRAM)的高速读取写入能力，以及动态随机存储器(DRAM)的高集成度，而且基本上可以无限次地重复写入新兴的存储器，为晶圆制造代工业竞争主轴之一。

磁隧道结(MTJ)是MRAM的核心结构，该结构由固定层、非磁性隔离层和自由层组成。其中，固定层较厚，磁性较强，磁矩不容易反转，而自由层较薄，磁性较弱，磁矩容易反转。根据自由层和固定层之间磁矩平行和反平行的变化，输出“0”或“1”的状态。

在磁隧道结的制作中，需要通过刻蚀的方法实现图形化。由于磁隧道结的材料是难于干法刻蚀的材料Fe，Co，Mg等，生成的副产物极易在器件的侧壁再次沉积，因此，会影响器件的性能，比如造成隧穿层上下的漏电甚至短路。

目前，一般采用带倾斜角度并且作相对旋转运动的离子束刻蚀，去除黏附层和损伤层。但是，现有方法存在局限性。对于密度较高的阵列，由于阴影遮蔽效应，现有方法无法完全刻蚀掉全部的黏附和损伤层，如图1所示。另外，刻蚀形貌很难陡直，造成隧穿层上下不完全对称。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开一种高密度磁隧道结制造方法，包括以下步骤：形成包括下电极、第一磁性层、隧穿层、第二磁性层和上电极的磁隧道结结构；利用含研磨颗粒的可自我修复的柔性研磨体对所述磁隧道结的侧壁进行研磨，去除侧壁的黏附层和损伤层，获得陡直侧壁；以及利用有机溶液对磁性隧道结进行清洗去除表面颗粒及残留物。

本发明的高密度磁隧道结制造方法中，优选为，所述研磨体采用聚酰亚胺或高密度海绵。

本发明的高密度磁隧道结制造方法中，优选为，所述研磨颗粒为纳米SiO₂颗粒、SiC颗粒、SiN颗粒或金刚石粉末。

本发明的高密度磁隧道结制造方法中，优选为，所述研磨颗粒的粒径为0.5nm～10nm，密度为10⁵～10²⁰个/mm³。

本发明的高密度磁隧道结制造方法中，优选为，当所述研磨体采用聚酰亚胺，进行研磨时，将温度加热到150℃～250℃，使所述研磨体处于半固态。

本发明的高密度磁隧道结制造方法中，优选为，进行研磨时，将形成有磁性隧道结的晶圆固定在托片装置上，所述托片装置做上下往复运动，带动磁性隧道结插入和离开所述研磨体。

本发明的高密度磁隧道结制造方法中，优选为，通过气缸脉冲装置使所述托片装置上下往复运动。

本发明的高密度磁隧道结制造方法中，优选为，所述第一磁性层和第二磁性层为CoFe、NiFe、NiFeCo或CoFeB。

本发明的高密度磁隧道结制造方法中，优选为，所述隔离层为MgO或Al₂O₃。

本发明利用含研磨颗粒的可自我修复的柔性研磨体对磁隧道结的侧壁进行研磨，实现无损、无盲区的去除磁性隧道结侧壁的黏附层和损伤层，获得陡直侧壁，有效提高了器件性能。

附图说明

图1是现有技术的采用带倾斜角度并且相对旋转运动的离子束清洗方法的示意图。