一种制备小尺寸高质量MRAM元件的方法.pdfVIP

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN105609628A

(43)申请公布日2016.05.25

(21)申请号CN201510542242.8

(22)申请日2015.08.28

(71)申请人上海磁宇信息科技有限公司

地址201800上海市嘉定区城北路235号二号楼二层

(72)发明人肖荣福

(74)专利代理机构上海容慧专利代理事务所(普通合伙)

代理人于晓菁

(51)Int.CI

H01L43/08

H01L43/12

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

一种制备小尺寸高质量MRAM元

件的方法

(57)摘要

本发明是一种制备小尺寸MRAM

元件的方法，其在半导体晶片上构建尽可

能靠近相关通孔的MTJ，该通孔连接相关

电路。本发明提供了一种在膜沉积过程中

底电极表面平坦化的工艺方案，确保获得

原子级平滑度而非粗糙的MTJ多层膜沉

积，该MTJ多层膜尽可能靠近相关通孔。

该平坦化方案首先在底电极沉积的中间沉

积薄的非晶态导电层，并立即用低能量离

子束轰击此非晶态层，从而为表面原子扩

散提供动能，使其从高点移动到低扭折。

通过此平坦化方案，不仅MRAM器件可以

做得非常小，并且也大大提高了器件的性

能与磁稳定性。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种制备MRAM元件的方法，其特征在于，在半导体晶片中的通孔上制备

底电极层，所述通孔连接读/写/控制电路，并在所述底电极层上制备

磁性隧道结。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，制备所述底电极层和所述磁性隧道

结包括以下步骤：

步骤一、制备所述底电极层；

步骤二、制备所述磁性隧道结。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，制备所述底电极层和所述磁性隧道

结包括以下步骤：

步骤一、制备所述底电极层；

步骤二、采用化学机械抛光对所述底电极层的顶部表面进行抛光；

步骤三、制备所述磁性隧道结。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，制备所述底电极层包括以下步骤：

步骤一、在所述晶片上制备种子层；

步骤二、在所述种子层上制备导电层子层一；

步骤三、在所述导电层子层一上制备非晶态的导电层子层二，以破坏所述导

电层子层一的晶粒生长；

步骤四、对所述非晶态的导电层子层二进行平坦化；

步骤五、在所述非晶态的导电层子层二上制备导电层子层一；

步骤六、重复N次所述步骤三至所述步骤五，N为自然数。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，制备所述磁性隧道结包括以下步骤：

步骤一、在所述底电极层上制备种子层；

步骤二、在所述种子层上制备磁性参考层，所述磁性参考层具有固定磁化方

向的磁各向异性；

步骤三、在所述磁性参考层上制备隧道势垒层；

步骤四、在所述隧道势垒层上制备磁性记忆层，所述磁性记忆层具有可变磁

化方向的磁各向异性；

步骤五、在所述磁性记忆层上制备覆盖层。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，制备所述磁性隧道结包括以下步骤：

步骤一、在所述底电极层上制备种子层；

步骤二、在所述种子层上制备磁性记忆层，所述磁性记忆层具有可变磁化方

向的磁各向异性；

步骤三、在所述磁性记忆层上制备隧道势垒层；

步骤四、在所述隧道势垒层上制备磁性参考层，所述磁性参考层具有固定磁

化方向的磁各向异性；

步骤五、在所述磁性参考层上制备覆盖层。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述种子层为Ta