[发明专利]MRAM器件及其形成方法

说明书

一种MRAM器件及其形成方法，所述方法包括：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。上述的方案，可以避免沉积于势垒层侧壁的磁性材料与势垒层直接接触，避免引起短路，故可以提高MRAM器件的性能。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，尤其涉及一种MRAM器件及其形成方法。

背景技术

半导体存储设备用于半导体集成电路中以提供数据存储。其中，磁性随机存取存储器(Magnetic Random Access Memory，MRAM)是使用过磁性元件的存储器。

MRAM为非易失性存储器，通过对作为MRAM位单元的一部分的磁隧道结(MTJ)进行编程来存储数据。数据存储在MTJ中，即使在电源断开时，MRAM位单元中存储的数据也可以保留下来。

但是，现有的MRAM器件的性能仍然有待提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种MRAM器件的形成方法，以提高MRAM器件的性能。

为解决上述问题，本发明提供了一种MRAM器件的形成方法，所述方法包括：

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。

可选地，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。

可选地，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。

可选地，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。

可选地，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。

可选地，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。

可选地，所述方法还包括：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。