[发明专利]一种制作磁性随机存储器单元阵列及其周围电路的方法

权利要求书

1.一种制作磁性随机存储器单元阵列及其周围电路的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：提供表面抛光的带金属连线的CMOS基底，并在所述基底上制作底电极通孔，然后在所述底电极通孔中填充金属铜；

步骤1包括以下步骤：

步骤1.1：沉积底电极通孔扩散阻挡层和底电极通孔电介质；

步骤1.2：在存储区域和逻辑区域同时图形化定义底电极通孔图案；

步骤1.3：填充金属铜到底电极通孔里面，在电镀铜之前，会事先沉积一层Ti/TiN或Ta/TaN扩散阻挡层和铜种子层；

步骤2：在所述底电极通孔上制作底电极接触；

步骤2包括以下步骤：

步骤2.1：沉积底电极接触金属；

步骤2.2：图形化定义底电极接触图案使之与底电极通孔对齐；

步骤2.3：填充底电极接触电介质，并采用平坦化工艺磨平直到底电极接触顶部；

步骤3：在存储区域制作磁性隧道结结构单元，所述磁性隧道结结构单元由底种子层、磁性隧道结多层膜和顶硬掩膜层组成；

步骤3包括以下步骤：

步骤3.1：在磨平的所述底电极接触上，依次形成所述底种子层、所述磁性隧道结多层膜和顶硬掩膜层；

步骤3.2：图形化定义磁性隧道结图案，并对所述顶硬掩膜层、所述磁性隧道结多层膜和所述底种子层进行刻蚀；

步骤3.3：在刻蚀后的所述底种子层、所述磁性隧道结多层膜和所述顶硬掩膜层周围沉积一层电介质覆盖层并覆盖整个被刻蚀的区域和所述顶硬掩膜层的顶部；

步骤3.4：在所述电介质覆盖层周围沉积磁性隧道结电介质，磨平所述磁性隧道结电介质和部分所述电介质覆盖层，直到露出所述顶硬掩膜层的顶部；

步骤4：在逻辑区域制作顶电极通孔和实现逻辑单元/存储单元相连接的金属铜连线。

2.根据权利要求1所述的一种制作磁性随机存储器单元阵列及其周围电路的方法，其特征在于，步骤1中采用单镶嵌工艺填充所述金属铜。

3.根据权利要求1所述的一种制作磁性随机存储器单元阵列及其周围电路的方法，其特征在于，步骤2中所述底电极接触的材料选自Ta、TaN、Ti、TiN、W或WN中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种制作磁性随机存储器单元阵列及其周围电路的方法，其特征在于，所述电介质覆盖层材料选自SiC、SiN或者SiCN之中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种制作磁性随机存储器单元阵列及其周围电路的方法，其特征在于，所述磁性隧道结电介质选自SiO₂、SiON或低介电常数电介质之中的一种，所述低介电常数电介质是指介电常数低于SiO₂的材料。

6.根据权利要求1所述的一种制作磁性随机存储器单元阵列及其周围电路的方法，其特征在于，所述磁性隧道结多层膜的总厚度为15nm～40nm。

7.根据权利要求1所述的一种制作磁性随机存储器单元阵列及其周围电路的方法，其特征在于，所述顶硬掩膜层的厚度为20nm～100nm。

8.根据权利要求1所述的一种制作磁性随机存储器单元阵列及其周围电路的方法，其特征在于，所述顶硬掩膜层的材料选自Ta、TaN、W或WN之中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种制作磁性随机存储器单元阵列及其周围电路的方法，其特征在于，步骤4采用两次单镶嵌或者一次双镶嵌工艺实现。