[发明专利]MTJ器件的制作方法

说明书

本申请提供了一种MTJ器件的制作方法。该制作方法包括：步骤S1，在衬底表面上设置功能膜，形成预成品，功能膜包括MTJ膜；步骤S2，在功能膜的远离衬底的表面上设置离子注入掩膜材料，并对离子注入掩膜材料进行图形化处理得到离子注入掩膜；步骤S3，对设置有离子注入掩膜的预成品依次进行氧离子注入与退火，在离子注入掩膜之外的区域形成氧离子注入膜；步骤S4，去除氧离子注入膜，形成凹陷；步骤S5，在凹陷内设置介电材料，且使介电材料和离子注入掩膜的远离衬底的表面在同一平面，其中，介电材料的介电常数在1.4～7.0之间。该制作方法制作得到的MTJ器件的介电常数较小，使得MRAM芯片的运算速度较快。

技术领域

本申请涉及计算机存储技术领域，具体而言，涉及一种MTJ器件的制作方法。

背景技术

磁性随机存储器(Magnetic Random Access Memory，简称MRAM)利用材料的磁电阻效应来实现数据的存储，其核心的存储单元是磁隧道结(MTJ器件)。

近年来，MRAM作为下一代固态非易失存储器，目前受到广泛关注。MTJ器件是由三层膜材料构成，一层磁化方向可变的存储层，一层绝缘隧穿层，一层磁化方向固定的参比层。

在MRAM制备过程中，MTJ器件的图形化工艺已经成为最有挑战的工艺之一。传统图形化小尺寸的技术，比如离子束轰击，反应离子束刻蚀等技术已经不能满足MTJ堆的制备。基于离子注入的图形化技术能够比较精确地控制MTJ图形并且无需刻蚀步骤，已经被应用于MRAM制备中，然而，由于离子注入后的MTJ器件的介电常数较大，进而导致MRAM芯片的处理速度较低。

为了提高芯片处理速度，亟需解决上述问题。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种MTJ器件的制作方法，以解决现有技术中的在基于离子注入的图形化处理后的MTJ器件的介电常数较大的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种MTJ器件的制作方法，该制作方法包括：步骤S1，在衬底表面上设置功能膜，形成预成品，上述功能膜包括MTJ膜；步骤S2，在上述功能膜的远离上述衬底的表面上设置离子注入掩膜材料，并对上述离子注入掩膜材料进行图形化处理，得到离子注入掩膜；步骤S3，对设置有上述离子注入掩膜的上述预成品依次进行氧离子注入与退火，在上述离子注入掩膜之外的区域形成氧离子注入膜；步骤S4，去除上述氧离子注入膜，上述氧离子注入膜对应的位置处形成凹陷；步骤S5，在上述凹陷内设置介电材料，且使上述介电材料和上述离子注入掩膜的远离上述衬底的表面在同一平面，其中，上述介电材料的介电常数在1.4～7.0之间。

进一步地，上述功能膜还包括至少一个氧离子俘获层，上述氧离子俘获层设置在上述MTJ膜的表面上，优选包括两个上述氧离子俘获层，分别是第一氧离子俘获层和第二氧离子俘获层，上述步骤S1包括：步骤S11，提供上述衬底；步骤S12，在上述衬底的表面上沿远离上述衬底的方向依次设置上述第一氧离子俘获层、上述MTJ膜和上述第二氧离子俘获层。

进一步地，上述第一氧离子俘获层的材料与上述第二氧离子俘获层的材料各自独立地选自Mg、Zr与Al中的一种或多种，优选Mg。

进一步地，上述步骤S12包括：步骤S121，在上述衬底的表面上设置注入停止层；步骤S122，在上述注入停止层的远离上述衬底的表面上依次设置上述第一氧离子俘获层、上述MTJ膜和上述第二氧离子俘获层。

进一步地，上述注入停止层的材料包括Hf、W、Ta、Re、Ir、Pt与Au中的一种或多种，优选包括Pt或Au。

进一步地，上述功能膜还包括保护层，在上述步骤S12之后，上述步骤S1还包括：步骤S13，在上述第二氧离子俘获层的远离上述MTJ膜的表面上设置保护层。

进一步地，上述保护层的材料包括Ru、Cu、Al与Cr中的一种或多种，优选包括Ru。