[发明专利]一种半导体器件制作方法

说明书

本发明公开一种半导体器件制作方法，所使用的刻蚀装置包括样品装载腔室、真空过渡腔室、反应离子等离子体刻蚀腔室、离子束刻蚀腔室、镀膜腔室以及真空传输腔室。在不中断真空的情况下，首先利用反应离子刻蚀到达隔离层，然后离子束刻蚀到固定层中接近底电极金属层时停止，仅保留少量固定层，而后采用反应离子刻蚀到底电极金属层，最后进行离子束清洗去除金属残留物和样品表面处理，并进行镀膜保护。通过采用离子束刻蚀和反应离子刻蚀相互结合进行刻蚀、清洗步骤，不仅能有效减少物理刻蚀带来的侧壁金属沾污及结构损伤，提高刻蚀的效率，而且降低了过刻蚀风险，提高了器件性能和良率。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及一种半导体器件制作方法。

背景技术

随着半导体器件特征尺寸的进一步等比例缩小，传统的闪存技术将达到尺寸的极限。为进一步提高器件的性能，研发人员开始对新结构、新材料、新工艺进行积极的探索。近年来，各种新型非易失性存储器得到了迅速发展。其中，磁性随机存储器(MRAM)凭借其拥有静态随机存储器(SRAM)的高速读取写入能力，动态随机存储器(DRAM)的高集成度，功耗远远的低于动态随机存储器，并且相对于快闪存储器(Flash)，随着使用时间的增加，性能不会发生退化等优势，受到业界越来越多的关注，被认为是极有可能替代静态随机存取存储器、动态随机存取存储器、闪存，而成为下一代“通用”存储器的强有力候选者之一。产业界及科研机构致力于优化电路设计、工艺方法及集成方案以获得能够成功商业化的磁性随机存储器器件。

磁隧道结(MTJ)是磁性随机存储器的核心结构。磁隧道结图形化的主要方法还是需要通过刻蚀的方法，因为磁隧道结的材料是难于干法刻蚀的材料Fe，Co，Mg等，难以形成挥发产物，且不能采用腐蚀气体(Cl₂等)，否则会影响磁隧道结的性能，所以需要用到比较复杂的刻蚀方法才能实现，刻蚀工艺非常具有难度和挑战。传统的大尺寸磁隧道结刻蚀都是通过离子束刻蚀完成的。由于离子束刻蚀采用惰性气体，基本上没有引入化学刻蚀的成分进入反应腔室，从而使得磁隧道结的侧壁不受化学反应的侵蚀。在保证侧壁干净的情况下，离子束刻蚀可以获得比较完美的磁隧道结侧壁——干净并且没有受到化学破坏。但是，离子束刻蚀也有其不完美的一面。一方面，离子束刻蚀能够实现的一个原理是采用较高的物理轰击力，而过大的物理轰击力会导致磁隧道结侧壁尤其是隔离层以及附近的核心层的原子层排序受到干扰，从而破坏磁隧道结的磁性特征。另一方面，离子束刻蚀都采用一定的角度实现刻蚀，这个为离子束刻蚀带来了局限性。随着磁隧道结器件尺寸做的越来越小，使得离子束刻蚀常用的角度不能达到磁隧道结的底部，从而达不到磁隧道结器件分离的需求，使得图形化失败。再者，离子束刻蚀的时间相对较长，每台设备的产率有限。而反应离子刻蚀具有刻蚀速度快，选择比高的优点；因此将两种刻蚀方法结合在一起，是一个解决磁隧道结刻蚀难题值得期待的方向。

发明内容