[发明专利]一种制造超小型磁性随机存储记忆单元的方法

权利要求书

1.一种制造磁性随机存储记忆单元的方法，其特征在于，在刻蚀记忆层时不完全刻蚀而留下超薄记忆层，然后对所述超薄记忆层周边进行氧化。

2.根据权利要求1所述的一种制造磁性随机存储记忆单元的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：在表面抛光的CMOS基底上，依次形成底电极、磁性隧道结和硬掩模膜层；所述磁性隧道结是由参考层、势垒层和记忆层依次叠加的多层膜结构；

步骤二：图形化定义磁性隧道结图案，并转移所述图案到所述磁性隧道结的顶部；

步骤三：反应离子刻蚀所述记忆层，并保留一层所述超薄记忆层以防止所述记忆层被刻穿；

步骤四：氧化所述超薄记忆层、所述参考层和所述硬掩模膜层的侧壁及底部暴露部分，形成电绝缘层；

步骤五：对被氧化的所述超薄记忆层底部、所述势垒层、被氧化的所述参考层和所述底电极进行离子束刻蚀；

步骤六：电介质填充刻蚀空隙，并采用化学机械抛光磨平直到未被氧化的所述硬掩模膜层的顶部。

3.根据权利要求2所述的一种制造磁性随机存储记忆单元的方法，其特征在于，所述底电极包括种子层和导电层，所述种子层的厚度为0.5nm～5nm，所述导电层的厚度为5nm～30nm。

4.根据权利要求2所述的一种制造磁性随机存储记忆单元的方法，其特征在于，所述磁性隧道结多层膜结构的总厚度为15nm～40nm。

5.根据权利要求2所述的一种制造磁性随机存储记忆单元的方法，其特征在于，所述硬掩模膜层的厚度为40nm～100nm，沉积材料选自Ta或W。

6.根据权利要求2所述的一种制造磁性随机存储记忆单元的方法，其特征在于，所述反应离子刻蚀的主刻蚀气体为CH₃OH、C₂H₅OH或CO/NH₃，气体压强为1mTorr～100mTorr，气体流量为5sccm～100sccm；在所述主刻蚀气体中添加H₂、N₂、He、Ar、Kr或Xe，添加的气体流量为10sccm～200sccm。

7.根据权利要求2所述的一种制造磁性随机存储记忆单元的方法，其特征在于，选用发射光谱仪来监测刻蚀所述记忆层时元素光谱信号的变化，控制刻蚀工艺参数和刻蚀时间，留下所述超薄记忆层。

8.根据权利要求2所述的一种制造磁性随机存储记忆单元的方法，其特征在于，所述氧化采用离子注入、离子束刻蚀、反应离子刻蚀、遥控等离子刻蚀之中的一种或者多种工艺。

9.根据权利要求2所述的一种制造磁性随机存储记忆单元的方法，其特征在于，步骤五中所述离子束刻蚀气体选用He、Ne、Ar、Kr或Xe的一种或者几种。

10.根据权利要求2所述的一种制造磁性随机存储记忆单元的方法，其特征在于，步骤六中所述电介质包括SiO₂、SiN、SiON、SiC、SiCN、Al₂O₃或者MgO中的一种；并采用化学机械抛光磨平直到未被氧化的所述硬掩模膜层的顶部，以保证整个记忆体电路的导通。