[发明专利]立体结构的磁隧道结的形成方法及形成设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种立体结构的磁隧道结的形成方法及形成设备。

背景技术

近年来，由于磁存储器(Magnetic Random Access Memory，MRAM)具有短的读写时间，非易失性和功耗低的特点，磁存储器作为适用于计算机或通讯机器等信息处理设备上的存储装置而备受关注。

现有技术的磁存储器通过施加磁场，将信息存储到磁隧道结(Magnetic Tunnel Junction，MTJ)结构中，并通过测量MTJ的电流读取信息。具体地，所述MTJ由两磁性材料层以及位于所述两磁性材料层之间的绝缘层构成。

现有技术的磁存储器的结构，包括：用作开关器件的晶体管和用于存储数据的磁性隧道结单元。其中，所述磁隧道结的结构请参考图1，磁隧道结单元包含顶部导电层113、磁性隧道结单元主体(Magnetic tunnel junction，MTJ)110、底部导电层101，其中，磁隧道结单元主体110由固定磁性材料层(PL)105、隧道绝缘材料层107和自由磁性材料层(FL)109交替堆叠而成。所述磁隧道结单元主体110是三层或多层结构，其中所述磁隧道结单元主体还包括：位于所述自由磁性材料层109表面的第一隧道绝缘材料层111，用于将所述自由磁性材料层109和顶部导电层113隔开；位于所述底部导电层101表面的第二隧道绝缘材料层103，用于将所述固定磁性材料层105和底部导电层101隔开。

其中，所述固定磁性材料层105的作用是磁化方向被固定，并与自由磁性材料层109的磁化方向进行对比，自由磁性材料层109的磁化方向可编程。在对磁性存取存储器进行写入操作时，自由磁性材料层109的磁化可编程为相对于固定磁性材料层105的磁化平行(逻辑“0”状态)，表现为低阻态；或者反平行(逻辑“1”状态)，表现为高阻态，从而实现两个存储状态。在“读取”的过程中，通过比较磁隧道结单元的电阻与标准单元的电阻，读出磁性随机存取存储器的状态。

然而，随着工艺节点的进一步减小，现有技术形成的磁存储器的可靠性低，无法进一步满足工业需求。

更多关于磁存储器中磁隧道结的结构请参考公开号为“US20070176251A1”的美国专利。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种立体结构的磁隧道结的形成方法及形成设备，形成的磁存储器的可靠性高。

为解决上述问题，本发明实施例的发明人提供了一种立体结构的磁隧道结的形成设备，包括：用于形成隧道绝缘材料层的所述反应腔室，所述反应腔室包括：

镀膜室，所述镀膜室一腔室壁上具有至少一个开孔；

位于所述镀膜室内的第一加热器，所述第一加热器位于所述开孔位置的正下方；

位于所述镀膜室上的第二加热器；

子反应腔，所述子反应腔位于所述第二加热器表面，且与所述开孔相连，用于向镀膜室提供固态的第一反应物。可选地，所述第二加热器位于所述镀膜室的上方，所述第二加热器具有第一通孔，且所述第一通孔的位置与所述开孔的位置相对应。

可选地，所述反应腔室还包括：第一供气单元，所述第一供气单元与所述开孔相连，用于提供气态的第二反应物。

可选地，所述反应腔室还包括：第一等离子腔室，所述第一等离子腔室位于所述第二加热器表面、且一端与所述子反应腔相连，另一端与所述镀膜室的开孔相连；和/或第二等离子腔室，所述第二等离子腔室的一端与第一供气单元，另一端与所述镀膜室的开孔相连。

可选地，所述反应腔室还包括：第二供气单元，所述第二供气单元的一端与所述子反应腔相连；另一端直接与所述镀膜室的开孔相连。

可选地，所述反应腔室还包括：多个气体流量控制器，分别用于连接所述第二供气单元和所述镀膜室的开孔上的气管；连接第二供气单元和子反应腔上的气管；连接第一供气单元和所述镀膜室的开孔上的气管。

可选地，所述反应腔室还包括：分布盘，所述分布盘位于所述镀膜室内、且位于所述第一加热器和第二加热器之间，所述分布盘上具有多个第二通孔，所述第二通孔的直径小于所述镀膜室的开孔的直径。

可选地，所述分布盘到第二加热器之间的距离为50mm。

可选地，所述开孔的个数为1-3个。

本发明的实施例还提供了一种立体结构的磁隧道结的形成方法，包括：

向子反应腔内提供固态的第一反应物；

经过镀膜室外的第二加热器加热使所述第一子反应物由固态变成气态；