[发明专利]MRAM器件及其形成方法

权利要求书

1.一种MRAM器件的形成方法，其特征在于，包括：

提供基底；

在所述基底上形成底部材料层和位于所述底部材料层上的磁隧道结材料层；

图形化所述磁隧道结材料层并停止于所述底部材料层，使磁隧道结材料层形成磁隧道结结构；

在所述磁隧道结结构的侧部的底部材料层上形成第一介质层；

在所述第一介质层上以及所述磁隧道结结构上形成顶部电极材料层；

刻蚀所述顶部电极材料层、第一介质层和底部材料层，形成位于磁隧道结结构上的顶部电极层和位于磁隧道结结构底部的底部电极层。

2.根据权利要求1所述的MRAM器件的形成方法，其特征在于，所述磁隧道结材料层包括位于所述底部材料层之上的钉扎材料层、位于所述钉扎材料层之上的参考材料层、位于所述参考材料层之上的势垒材料层和位于所述势垒材料层之上的自由材料层；所述磁隧道结结构包括钉扎层、位于钉扎层上的参考层、位于所述参考层上的势垒层和位于势垒层上的自由层；或者，所述磁隧道结材料层包括位于所述底部材料层之上的自由材料层、位于所述自由材料层之上的势垒材料层、位于所述势垒材料层之上的参考材料层和位于所述参考材料层之上的钉扎材料层；所述磁隧道结结构包括自由层、位于自由层上的势垒层、位于所述势垒层上的参考层和位于参考层上的钉扎层。

3.根据权利要求1所述的MRAM器件的形成方法，其特征在于，所述底部材料层包括底部电极材料层和位于所述底部电极材料层之上的种子材料层。

4.根据权利要求3所述的MRAM器件的形成方法，其特征在于，在图形化所述磁隧道结材料层的过程中，将所述种子材料层作为刻蚀停止层；

刻蚀所述顶部电极材料层、第一介质层和底部材料层的步骤包括：刻蚀所述顶部电极材料层、第一介质层、种子材料层和底部电极材料层，使底部电极材料层形成底部电极层，使种子材料层形成位于所述底部电极层之上的种子层。

5.根据权利要求3所述的MRAM器件的形成方法，其特征在于，在图形化所述磁隧道结材料层的过程中，还刻蚀了所述种子材料层以形成种子层，将所述底部电极材料层作为刻蚀停止层。

6.根据权利要求3所述的MRAM器件的形成方法，其特征在于，所述底部电极材料层的材料包括Ta、TaN、Ti或TiN，厚度为15nm～25nm；所述种子层的材料包括Ta或Ru，厚度为1nm～5nm。

7.根据权利要求1所述的MRAM器件的形成方法，其特征在于，还包括：

在所述磁隧道结结构的侧壁形成保护层；所述第一介质层覆盖所述保护层的侧壁。

8.根据权利要求7所述的MRAM器件的形成方法，其特征在于，形成所述保护层和所述第一介质层的步骤包括：在所述磁隧道结结构的侧壁和顶部、磁隧道结结构的侧部的底部材料层表面形成保护材料层；在所述保护材料层上形成第一介质材料层；平坦化所述第一介质材料层和所述保护材料层直至去除所述磁隧道结结构顶部的第一介质材料层和保护材料层，使第一介质材料层形成第一介质层，使保护材料层形成保护层。

9.根据权利要求8所述的MRAM器件的形成方法，其特征在于，形成所述保护材料层的工艺包括化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺。

10.根据权利要求7所述的MRAM器件的形成方法，其特征在于，所述保护层的材料包括SiN或SiCN，厚度为10nm～30nm。

11.根据权利要求1所述的MRAM器件的形成方法，其特征在于，还包括：

在图形化所述磁隧道结材料层之前，在所述磁隧道结材料层上形成硬掩模层，所述硬掩模层包括金属硬掩模层和位于所述金属硬掩模层之上的介质硬掩模层；以所述硬掩模层为掩模图形化所述磁隧道结材料层。