[发明专利]磁性隧道结刻蚀方法

说明书

本发明提供一种磁性隧道结刻蚀方法，包括：提供待刻蚀件，所述待刻蚀件至少包括由下向上依次形成的参考层、第一隧穿层、自由层和覆盖层；对所述待刻蚀件进行第一次刻蚀形成第一刻蚀件，第一次刻蚀在硬掩模覆盖之外部分的刻蚀终点位置高于所述自由层上表面；在所述第一刻蚀件上沉积牺牲层，所述牺牲层覆盖在所述第一刻蚀件上；对所述牺牲层、自由层以及自由层以下各层进行第二次刻蚀形成磁隧道结位元。本发明提供的磁性隧道结刻蚀方法，能够降低刻蚀过程中对磁性隧道结的损伤以及再沉积导致的短路现象。

技术领域

本发明涉及磁随机存储器技术领域，尤其涉及一种磁性隧道结刻蚀方法。

背景技术

隧道结刻蚀中有两大困难，短路和损伤。隧道结是由金属材料组成，总有一些金属的刻蚀产物不是挥发性的气体，而是像粉尘一类的固体残渣。这些残渣非常容易附着在位元侧壁，造成器件短路。这是隧道结刻蚀的头号难题。其次是损伤。刻蚀过程中的刻蚀物质，无论是反应离子刻蚀中的氯基、氟基气体，还是离子束刻蚀当中的惰性气体等离子体，都会对器件表层物质造成损伤，从而使器件性能降低。反应离子刻蚀中的卤素气体会不断渗入器件内部，造成位元的磁性受到破坏。离子束刻蚀则会破坏位元表面的晶格结构，在表面形成损伤层，同样会造成磁性损伤。

发明内容

本发明提供的磁性隧道结刻蚀方法，能够较好地解决短路、损伤问题。

第一方面，本发明提供一种磁性隧道结刻蚀方法，包括：

提供待刻蚀件，所述待刻蚀件至少包括由下向上依次形成的参考层、第一隧穿层、自由层和覆盖层；

对所述待刻蚀件进行第一次刻蚀形成第一刻蚀件，第一次刻蚀在硬掩模覆盖之外部分的刻蚀终点位置高于所述自由层上表面；

在所述第一刻蚀件上沉积牺牲层，所述牺牲层覆盖在所述第一刻蚀件上；

对所述牺牲层、自由层以及自由层以下各层进行第二次刻蚀形成磁隧道结位元。

可选地，沉积牺牲层包括：

控制所述牺牲层的厚度为1～100nm；控制所述牺牲层的台阶覆盖率大于50％。

可选地，所述牺牲层材料包括氮化硅、碳氮化硅、氮氧化硅、氧化硅或氧化铝中的一种或几种的组合。

可选地，所述第一次刻蚀和第二次刻蚀为离子束刻蚀，所述离子束刻蚀的刻蚀束流角度为10～35°，加速偏压为50V～3000V，发散角小于20°。

可选地，所述第二次刻蚀结束后，还包括：采用离子束刻蚀的方法对所述第二次刻蚀所暴露的侧壁进行清洗，所述离子束刻蚀的加速电压小于200V，所述离子束刻蚀的刻蚀束流角度为40～70°。

可选地，所述清洗过程中还包括：在离子束刻蚀的同时进行甲醇吸附，所述甲醇流量为1～20sccm。

可选地，所述待刻蚀件还包括与所述自由层上表面接触的刻蚀阻挡层。

可选地，所述待刻蚀件还包括层叠在自由层上表面的第二隧穿层；

所述第一次刻蚀包括对所述覆盖层和所述第二隧穿层的刻蚀。

可选地，所述待刻蚀件还包括与所述参考层下表面接触的钉扎层；

所述第二次刻蚀包括对所述牺牲层、自由层、第一隧穿层、参考层和钉扎层进行刻蚀。

可选地，在第二次刻蚀过程中：

所述牺牲层采用反应离子刻蚀方法进行刻蚀；

所述自由层以及自由层以下各层采用离子束刻蚀方法进行刻蚀。