[发明专利]一种包含介电层的嵌入型磁隧道结器件的制造方法

摘要

一种包含介电层的嵌入型磁隧道结器件的制造方法，它有七大步骤一、选择第一类介电层沉积在硅晶片或其他基底上；二、选择第二类介电层沉积在上述第一类介电层上；三、通过光刻、刻蚀，在基础结构上形成与第一类介电质连通的通孔；四、向上述通孔中沉积磁隧道结器件的底部电极、钉扎层、参考层、势垒层、自由层、顶部电极，形成磁隧道结器件的多层结构；五、移除磁隧道结的多层结构的多余部分，得到包含介电层的嵌入型磁隧道结器件；六、利用上述方法所得磁隧道结器件需要退火，使参考层的磁化方向固定，若为垂直各向异性磁隧道结器件，则不需要退火；七、考虑后续集成或者测试，通过半导体标准大马士革工艺，在顶部电极上形成金属线迹。

主权项

一种包含介电层的嵌入型磁隧道结器件的制造方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤一：选择第一类介电层(102)沉积在硅晶片或其他基底(101)上；第一类介电层(102)的介电常数k应高于4，确保与底部电极间粘附性强；第一类介电层(102)为二氧化硅SiO2、二氧化铪HfO2、钽Ta、氮化钽TaN、钛Ti、氮化钛TiN及其组合；步骤二：选择第二类介电层(103)沉积在上述第一类介电层(102)上；第二类介电层(103)的介电常数k应低于4，确保与磁隧道结间粘附性弱；第二类介电层(103)为二氧化硅、氧化硅、氮化硅、四乙氧基硅烷TEOS及其组合；步骤三：通过光刻、刻蚀，在基础结构(100)上形成与第一类介电层(102)连通的通孔(210)，通孔截面形状为圆形、椭圆形、正方形或长方形，尺寸是纳米级或微米级；步骤四：向上述通孔中沉积磁隧道结器件(300)的底部电极(301)、钉扎层(311)、参考层(312)、势垒层(313)、自由层(314)、顶部电极(303)，形成磁隧道结器件的多层结构(300)，底部电极(301)、顶部电极(303)为Ta、Ru及其组合；磁隧道结(310)所包含的钉扎层(311)为PtMn；参考层(312)由单层CoFeB组成，或者是综合反铁磁层SyAF多层结构，包含Ru；势垒层(313)是MgO、Al2O3；自由层(314)由单层CoFeB组成，或者是综合铁磁层SyF多层结构，包含Co、Pt；步骤五：移除磁隧道结的多层结构(300)的多余部分，包括位于第二类介电层(103)表面的多层结构(300)与顶部电极(303a)以外的一部分，使表面(401)、(402)平坦化，得到包含介电层的嵌入型磁隧道结器件(400)；步骤六：利用上述方法所得磁隧道结器件需要退火，使参考层的磁化方向固定；步骤七：考虑后续集成或者测试，通过半导体标准大马士革工艺，在顶部电极上形成金属线迹，金属线迹为Al、Ta、Cr、Cu、Au、Pt及其各种组合。