[发明专利]一种制作超小型磁性随机存储器阵列的方法

权利要求书

1.一种制作超小型磁性随机存储器阵列的方法，其特征在于，包括：

步骤1、提供表面抛光的带金属通孔的CMOS基底，在所述基底上沉积底电极、多层膜结构的磁性隧道结、硬掩模的膜层和牺牲掩模的膜层；

步骤2、图形化定义磁性隧道结图案，并对硬掩模和牺牲掩模进行选择性横向缩微；

步骤3、对磁性隧道结进行刻蚀，使刻蚀停止在底电极之上并维持过刻蚀；

步骤4、在底电极刻蚀前端和牺牲掩模顶部以及磁性隧道结和硬掩模侧壁沉积绝缘层，并使底电极刻蚀前端和牺牲掩模顶部绝缘层厚度大于磁性隧道结和硬掩模侧壁绝缘层厚度；

步骤5、对磁性隧道结侧壁进行修剪以除去侧壁损伤／沉积层；

步骤6、沉积一层底电极刻蚀所用的自对准掩模；

步骤7、基于自对准掩模对底电极进行刻蚀；

步骤8、覆盖绝缘覆盖层，填充电介质，并磨平电介质直至硬掩模顶部。

2.如权利要求1所述的制作超小型磁性随机存储器阵列的方法，其特征在于，所述底电极的厚度为5nm-80nm，其组成材料为Ti、TiN、Ta、TaN、W、WN或它们的任意组合；所述磁性隧道结为底部钉扎或顶部钉扎结构，磁性隧道结的多层膜厚度为8nm-40nm。

3.如权利要求1所述的制作超小型磁性随机存储器阵列的方法，其特征在于，所述硬掩模的膜层厚度为20nm-100nm，其组成材料为Ta、TaN、TaN/Ta、Ti、TiN、TiN/Ti、W、WN或WN/W；所述牺牲掩模的厚度为20nm~100nm，其组成材料为SiO₂、SiON、SiN、SiCN、SiC或它们的任意组合。

4.如权利要求1所述的制作超小型磁性随机存储器阵列的方法，其特征在于，所述步骤2包括如下细分步骤：

步骤2.1、图形化定义磁性隧道结图案，并转移图案到磁性隧道结的顶部；

步骤2.2、选择性的对硬掩模和牺牲掩模进行横向缩微。

5.如权利要求4所述的制作超小型磁性随机存储器阵列的方法，其特征在于，步骤2.2中，所述选择性的对硬掩模和牺牲掩模进行横向微缩采用底偏压或者零偏压的反应离子刻蚀工艺，主要刻蚀气体为Cl₂，并添加CF₄、SF₆、NF₃、CHF₃、CH₂F₂、BCl₃、HBr或Ar中的一种或几种作为辅助刻蚀气体。

6.如权利要求1所述的制作超小型磁性随机存储器阵列的方法，其特征在于，步骤3中刻蚀采用反应离子刻蚀和/或离子束刻蚀；反应离子刻蚀采用HCN、(CN)₂、CH₃CN、CH₃OH/NH₃、CH₄/NH₃、CH₃CH₂OH/NH₃、CH₃OH、CH₄/Ar、C₂H₅OH、CH₃OH/Ar或者CO/NH₃作为主要刻蚀气体；离子束刻蚀采用He, Ne、Ar、Kr或者Xe作为离子源；并采用发射光谱仪或者二次离子质谱仪来判断刻蚀终点信号。

7.如权利要求1所述的制作超小型磁性随机存储器阵列的方法，其特征在于，步骤4中沉积绝缘层所选择材料为SiO₂、SiON、SiN、SiCN或SiC材料，其实现方法为物理气相沉积，化学气相沉积，原子层沉积或离子束沉积。

8.如权利要求1所述的制作超小型磁性随机存储器阵列的方法，其特征在于，步骤5中修剪采用离子束刻蚀或气体团簇离子束工艺，选用气体为He、Ne、Ar、Kr或Xe。