[发明专利]一种磁性随机存储器的制作方法

说明书

本发明公开了一种磁性随机存储器的制作方法，首先在金属层上淀积生长下电极，MTJ层和阻挡层，紧接着继续淀积牺牲氧化层和上电极，紧接着进行MTJ的光刻，并且刻蚀，刻蚀之后淀积保护层侧墙以进行保护，再进行刻蚀留下一定厚度的侧墙，再以侧墙进行硬掩模最对准，对下电极进行刻蚀，之后进行SIN填充满，并进行化学机械平坦化CMP，平坦化之后用湿法腐蚀的方法，具有选择性刻蚀掉牺牲氧化层，也是自对准的过程，然后再进行金属通孔填充工艺，之后再进行CMP化学机械剖光，最后以金属通孔为掩模进行SIN刻蚀，刻蚀到MTJ层的时候停止，再进行氧化层的填充。本发明的方法节省了四层光刻，使成本大大降低，大大的提高了器件的质量和可靠性。

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，尤其涉及一种磁性随机存储器的制作方法。

背景技术

半导体器件尺寸越来越小，成本越来越低已成为趋势。传统的磁性隧道结随机存贮器(MRAM)器件由于金属尺寸的限制，虽然单元记忆体的特征尺寸(PMRAM)已经可以做到60nm甚至更小，但是由于金属尺寸的限制使单元的尺寸不能够继续变小，大大限制了高密度MRAM记忆体的发展。

MRAM传统制作过程包括如下步骤：

1)、下电极TaN的淀积和刻蚀；

2)、氧化层淀积；

3)、下电极CMP化学机械剖光；

4)、MTJ磁性隧道结、Ta硬掩膜、oxide硬掩膜淀积和刻蚀；

5)、氮化硅保护层淀积；

6)、氧化层淀积；

7)、上电极CMP化学机械剖光；

8)、上电极TaN淀积；

9)、上电极刻蚀TaN；

10)、氧化层淀积；

11)、氧化层CMP剖光；

12)、上通孔光刻刻蚀；

13)、上通孔Cu铜电镀，CMP剖光。

上述传统工艺在制作过程中要用到化学机械剖光CMP来使MTJ磁性隧道结上电极平坦化，由于CMP在打磨过程中巨大的压力，使得MTJ中间的隧穿层只有10A的MgO很容易被破坏，使整个器件失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁性随机存储器的制作方法，很好的解决了必须采用多层套刻才能够完成的制作过程带来的技术问题，由于中间加入了缓冲和牺牲氧化层，使MTJ中间的MgO层免于CMP的破坏，大大的提高了器件的质量和可靠性。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种磁性随机存储器的制作方法，所述制作方法包括：

在衬底之上，依次淀积下电极、MTJ、阻挡层、牺牲氧化层、上电极；

刻蚀出MTJ圆柱体，刻蚀停在下电极上面；

在下电极上面、及MTJ圆柱体周围淀积保护层；

进行保护层刻蚀，刻蚀出自对准侧墙；

以自对准侧墙为依据，刻蚀下电极；

在衬底之上填充保护层后进行CMP化学机械剖光；

腐蚀掉牺牲氧化层；

在腐蚀掉牺牲氧化层的孔中进行金属通孔填充，并进行CMP化学机械剖光；

以金属通孔为硬掩膜，刻蚀保护层，停留在MTJ层上面；

最后填充氧化层并进行CMP化学机械剖光。