CN104362165B - 一种基于磁场辅助的多级单元磁存储器件及制造方法 - Google Patents

Abstract

一种基于磁场辅助的多级单元磁存储器件，它形成多个MTJ层叠，各个MTJ由参考层、势垒层和自由层组成；参考层的磁化方向固定或通过连接钉扎层固定，自由层的磁化方向通过注入自旋极化电流在两种状态之间转换；多个MTJ通过金属隔离层串联，感应线设置在上述结构附近，从而在各个MTJ处产生不同辅助磁场，以影响其磁化方向翻转所需要的转换电流；通过施加不同方向、大小的电流与磁场，分别将各个MTJ切换至所需电阻状态，进而利用器件不同的总电阻状态存储多位数据；一种基于磁场辅助的多级单元磁存储器件的制造方法，它有七大步骤。本发明在提高STT‑MRAM存储密度的同时，也降低了制造过程中的工艺难度与生产成本。

Description

一种基于磁场辅助的多级单元磁存储器件及制造方法

技术领域

本发明涉及一种基于磁场辅助的多级单元磁存储器件及制造方法，它包含一种由多个磁隧道结(Magnetic Tunnel Junction，MTJ)组成的存储结构，属于非易失性磁存储器技术领域。

背景技术

近年来，磁随机存储器(MRAM)因其非易失性、无限次读写、低功耗、高速度等优点受到学术界与工业界的广泛关注。更进一步，基于自旋转移力矩(Spin Transfer Torque，STT)的磁随机存储器STT-MRAM无需外界磁场作用，通过注入自旋计划电流即可改变MTJ自由层的磁化方向，实现数据存储。因此，在进一步突破功耗、稳定性、读写速度、存储容量等瓶颈方面，STT-MRAM体现出巨大的研究及应用价值。

MTJ主要分为基于垂直磁各向异性(Perpendicular Magnetic Anisotropy，PMA)的MTJ与基于面内磁各向异性(In-Plane Magnetic Anisotropy)的MTJ，而后者在尺寸及功耗等方面更具优势。MTJ一般包括非磁性金属材料构成的底电极、铁磁材料构成的参考层、金属氧化物构成的势垒层、铁磁材料构成的自由层，以及非磁性金属材料构成的顶电极。其中，参考层可能需要反铁磁材料构成的钉扎层固定磁化方向。当参考层与自由层的磁化方向平行时，MTJ呈现低电阻状态，可存储数据“0”；反平行时则呈现高电阻状态，可存储数据“1”。

目前，STT-MRAM一般使用1T(Transistor)1MTJ结构存储1位数据，而多级单元存储器件可以利用多个MTJ在一个单元中多于2位或以上数据，从而扩大存储容量并降低功耗。一种常用的此类器件为串联型多级单元结构，利用多个组成相同、截面尺寸相异的MTJ实现多级数据存储，但其制造工艺十分繁琐，且会造成器件性能下降。另一方面，相关研究表明，通过施加外界磁场作为辅助，可以减小磁化方向翻转需要的转换电流，从而降低进一步降低STT-MRAM的存储功耗。

发明内容

1.发明目的：

针对上述背景技术中传统多级单元磁存储器件制造遇到的相关问题，本发明提供了一种基于磁场辅助的多级单元磁存储器件及制造方法。该磁存储器件在提高STT-MRAM存储密度的同时，将降低制造过程中的工艺难度与生产成本。通过减少制造过程中的刻蚀次数，将确保该器件的性能不受影响。另一方面，本发明将通过金属感应线产生磁场辅助MTJ改变磁化方向，使STT-MRAM的功耗降低，并增加其设计与操控的灵活性。

2.技术方案：

本发明的技术方案是:

(1)一种基于磁场辅助的多级单元磁存储器件，其特征是形成多个磁隧道结(Magnetic Tunnel Junction，MTJ)层叠，各个MTJ由参考层、势垒层和自由层组成。其中，参考层的磁化方向固定或通过连接钉扎层固定，自由层的磁化方向可以通过注入自旋极化电流在两种状态之间转换。当参考层与自由层的磁化方向平行时，MTJ呈现低电阻状态，可存储数据“0”；反平行时则呈现高电阻状态，可存储数据“1”。多个MTJ通过金属隔离层串联，感应线设置在上述MTJ结构周围，将位置调整为适宜，从而在各个MTJ处产生不同辅助磁场，影响其磁化方向翻转所需要的转换电流。通过施加不同方向、大小的电流与磁场，可以分别将各个MTJ切换至所需电阻状态，进而利用器件不同的总电阻状态存储多位数据。例如，两个MTJ组成的磁存储器件至多能够获得4种总电阻状态，即可写入2位数据00、01、10、11。

在该磁存储器件中，自由层可能包括铁磁材料钴铁硼(CoFeB)、钴铁(CoFe)、钌(Ru)、钴(Co)、钴/铂(Co/Pt)或钴/钯(Co/Pd)等，势垒层选自、但不限于金属氧化物材料氧化镁(MgO)、氧化铝(Al₂O₃)，参考层可能包括铁磁材料CoFeB、CoFe、Ru、Co、Co/Pt或Co/Pd等。其中，参考层的磁化方向可能需要通过反铁磁材料构成的钉扎层固定，包括铂锰(PtMn)、铱锰(IrMn)、Co/Pt或Co/Pd等。磁存储器件上、下通过顶电极、底电极与外围电路相连，可能使用非磁性金属线材料钽(Ta)、Ru、铂(Pt)或铝(Al)等。感应金属线可以位于磁存储器件上、下或一侧的绝缘层中，可以使用二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(SiN)或其他材料。一条感应金属线可以由两个或多个磁存储器件共用。作用模式方面，可以固定辅助磁场，通过调整写电流完成数据存储；也可以将写电流固定，利用不同辅助磁场写入相应数据。

各个MTJ可以基于垂直磁各向异性(Perpendicular Magnetic Anisotropy，PMA)，也可以基于面内磁各向异性(In-Plane Magnetic Anisotropy)，即最广泛的理解为包括两种磁各向异性的多种组合形式。所对应的MTJ截面形状可以选自、但不限于圆形、椭圆形及长方形，一般为纳米级，如直径为40nm的圆柱体。

(2)另一方面，本发明提供基于磁场辅助的多级单元磁存储器件制造方法，并根据部分实施例给出示例流程图，见图6。具体制造流程表述如下(图5)：

步骤一：图5(a)中，基于传统半导体前端工艺形成绝缘层500及底部电接触502(如通孔)，使用化学机械平坦化等工艺将该层平坦化后，在上方通过磁控溅射等工艺沉积包含MTJ1、MTJ2的金属多层膜结构。

步骤二：通过超高磁场真空退火固定参考层510的磁化方向。

步骤三：图5(b)中，掩膜522利用化学气象沉积、电子束光刻及反应离子束刻蚀等方式获得。通过掩模522刻蚀金属多层膜结构至自由层106结束，形成器件100中MTJ1、MTJ2形态，底电极504被保留，如图5(c)。该步骤使用反应离子束刻蚀、感应耦合等离子体刻蚀、离子束刻蚀或其他方式。

步骤四：绝缘层524通过化学气象沉积或其他方式被沉积在上述步骤形成的结构上方，如图5(d)。

步骤五：利用EBL形成图案化的掩模526a、526b，如图5(d)，分别用于刻蚀金属感应线120及底电极102。

步骤六：图5(f)中，绝缘层528通过化学气象沉积或其他方式被沉积在上述步骤形成的结构上方，用于器件100的隔离与保护。

步骤七：图5(g)中，利用大马士革或其他工艺在绝缘层528上方形成与顶电极118连通的顶部电接触530，使器件100与外围电路相连。该步骤涉及紫外光刻、反应离子束刻蚀、电子束蒸镀及化学机械平坦化等方式。

构成磁存储器件的各个MTJ可以具有相同截面尺寸，其形态通过一次刻蚀即可完成，不仅能够降低工艺难度与生产成本，也可以缓解二次沉积等负面效应进而提高器件性能。特别地，当各个MTJ完全相同时，由于引入磁场辅助，同样可以实现多级存储。

3.优点和功效：

本发明提供一种基于磁场辅助的多级单元磁存储器件，该器件由多个堆叠的MTJ及附近的金属感应线构成。相比于传统的磁随机存储器，本发明具有以下优势：

(1)本发明为多级单元存储器件，即可以在一个STT-MRAM单元当中多于1位数据。因此，本发明可以大幅提高存储密度并降低功耗。

(2)传统STT-MRAM单纯地基于自旋转移力矩效应，当注入的自旋极化电流达到MTJ固有的转换电流时，自由层的磁化方向发生翻转。本发明通过增加磁场的方式辅助MTJ改变磁化方向，可以在一定程度上减小转换电流，从而使磁存储器的功耗降低。

(3)通过调整金属感应线与MTJ之间的垂直距离及MTJ的组成与结构，可以获得不同大小的转换电流。将相邻总电阻状态对应的转换电流差值最大化，能够降低数据写入的错误概率。通过调整势垒层厚度，可以获得相邻差值最适宜的总电阻状态，从而降低数据读取的错误概率。此外，本发明在磁存储器设计与操控方面具有较高的灵活性。

(4)传统串联型多级单元结构利用相同MTJ的不同截面尺寸实现多级数据存储。在生产过程中，该类器件需要通过多次刻蚀形成各个MTJ形态，在增加工艺成本与繁琐程度的同时加剧二次沉积等负面效应，导致磁存储器件性能下降。本发明增设磁场作为辅助，使由相同MTJ组成的磁存储器件能够实现多级存储，从而有利于该类器件的制造与使用。

附图说明

附图示出了本发明的部分实施例及相关制造过程：

图1为基于部分实施例的磁场辅助多级单元磁存储器件100及其层次结构。

图2(a)为器件100初始状态的示意图。

图2(b)为辅助以外加磁场，将写电流注入器件100，MTJ1翻转为反平行状态的示意图。

图2(c)为伴随写电流继续增大，MTJ2翻转为反平行状态的示意图。

图2(d)为改变外加磁场方向，将写电流由另一侧注入器件100，MTJ1返回至低电阻状态的示意图。

图2(e)为伴随写电流继续增加，MTJ2返回至低电阻状态，器件100恢复图2(a)所示初始状态的示意图。

图3为基于其他实施例的磁场辅助多级单元磁存储器件300及其层次结构。

图4为基于其他实施例的磁场辅助多级单元磁存储器件400及其层次结构。

图5(a)表示基于CMOS前端工艺形成绝缘层及底部电接触(如通孔)，平坦化后沉积金属多层膜结构。

图5(b)表示在上述金属多层膜上方形成用于刻蚀MTJ1、MTJ2的掩膜。

图5(c)表示刻蚀完成器件100中MTJ1、MTJ2的形态。

图5(d)表示在器件100外围沉积绝缘层，并制作用于刻蚀底电极及金属感应线的掩模。

图5(e)表示刻蚀完成金属感应线及底电极的形态。

图5(f)表示在器件100外围沉积绝缘层。

图5(g)表示在器件100上方形成顶部电接触。

图6是根据部分实施例给出的磁场辅助多级单元磁存储器件的制造流程图。

具体实施方式

参照附图，进一步说明本发明的实质性特点。附图均为示意图。其中涉及的各功能层或区域的厚度非实际尺寸、工作模式中的电流、电阻及电压值也非实际值。在此公开了详细的示例性的实施例，其特定的结构细节和功能细节仅是表示描述示例实施例的目的，因此，可以多种可选择的形式来实施本发明，且本发明不应该被理解为仅仅局限于在此提出的示例实施例，而是应该覆盖落入本发明范围内的所有变化、等价物与替换物。

图1所示的磁场辅助多级单元磁存储器件100是根据本发明部分实施例给出的示例结构。磁存储器件100主要包括基于垂直磁各向异性的磁隧道结MTJ1、MTJ2，及其附近的金属感应线120。

MTJ1由自由层104、势垒层106、参考层108组成，并通过底电极102与底部电接触相连。其中，参考层108的磁化方向固定，自由层104的磁化方向在自旋极化电流的作用下发生翻转，当二者平行时，MTJ1呈现低电阻状态R_1P，可存储数据“0”；反平行时呈现高电阻状态R_1AP，可存储数据“1”。MTJ2由自由层112、势垒层114、参考层116组成，其下通过金属隔离层110与MTJ1相连，其上为顶电极118；其作用机制与MTJ1相同。

金属感应线120位于底电极102一侧的绝缘材料122中，并调整为适宜位置。例如，与自由层104、112的垂直距离分别为40nm、50nm。通入电流I后，将在MTJ处产生与磁化方向平行的垂直磁场分量B。而在外界磁场H_C及垂直注入MTJ的电流作用下，热稳定性因子Δ＝Δ₀(1-H_C/H_C0)²(1-I_C/I_C0)。其中，Δ₀、H_C0与I_C0是MTJ固有的热稳定性因子、转换磁场及转换电流，H_C＝B。相关实验例表明，转换电流I_C在外界磁场作用下减小约15-30％。调整金属感应线120与MTJ1、MTJ2之间的垂直距离，可以获得不同大小的转换电流I_C1、I_C2；当相邻转换电流之间的差值相等时，数据写入的错误概率将达到最小。

下面结合本示例结构100及图2(a)～(e)具体说明磁场辅助多级单元磁存储器件的作用模式。

(1)器件100的初始状态如图2(a)所示，MTJ1、MTJ2处于低电阻状态R_1P、R_2P，利用R_1P+R_2P存储数据“00”。例如，将垂直纸面向内的电流202通入金属感应线120，在MTJ1、MTJ2处将产生平行磁化方向向上的垂直磁场分量，I_C减小且I_C1<I_C2。

(2)将写电流204由MTJ2注入器件100，如图2(b)所示，当幅度达到时，MTJ1自由层104的磁化方向首先翻转为与参考层108反平行的状态，即高电阻状态R_1AP，MTJ2仍保持低电阻状态，R_1AP+R_2P存储数据“01”。

(3)见图2(c)，写电流206增至MTJ2翻转为高电阻状态R_2AP，R_1AP+R_2AP存储数据“11”。

(4)此时，改变通入金属感应线120的电流方向，电流208于MTJ产生的垂直磁场分量平行磁化方向向下。将写电流210由MTJ1注入器件100，如图2(d)所示，当幅度达到时，MTJ1返回至低电阻状态R_1P，R_1P+R_2AP存储数据“10”。

(5)见图2(e)，写电流212达到MTJ2返回至低电阻状态R_2P，则器件100恢复图2(a)所示初始状态，即存储数据“00”。

在部分实施例中，可能需要通过连续产生磁场并施加写电流才能将目标数据写入磁存储器件。例如，当初始状态为“01”，则写入“10”必须执行上述(3)、(4)两步。

特别地，若MTJ1、MTJ2完全相同，利用增加外界磁场而非改变截面面积的方式，可以将I_1C0＝I_2C0调整为I_C1<I_C2，实现三级数据存储(2R_P→“00”，R_P+R_AP→“01”或“10”，2R_AP→“11”)。这在一定程度上降低了工艺难度。

需要指出，在本发明涉及的所有实施例中，组成磁存储器件的各个MTJ，其材料、结构、形状可以相同，也可以不同，数量可以多于两个。

各个MTJ可以基于垂直磁各向异性，也可以基于面内磁各向异性(In-PlaneMagnetic Anisotropy)。应广泛理解为包括两种磁各向异性的多种组合形式。各个MTJ的自由层包括钴铁硼(CoFeB)、钴铁(CoFe)、钌(Ru)、钴(Co)、钴/铂(Co/Pt)、钴/钯(Co/Pd)或其他材料，一般厚度为0～5nm，典型厚度为0.8～1.3nm；势垒层选自、但不限于氧化镁(MgO)、氧化铝(Al₂O₃)，典型厚度为0～2nm；参考层包括CoFeB、CoFe、Ru、Co、Co/Pt、Co/Pd或其他材料，典型厚度为0～10nm；底电极、顶电极、金属隔离层及感应金属线包括钽(Ta)、Ru、铂(Pt)、铝(Al)或其他材料。其中，参考层的磁化方向可能需要以钉扎层固定，包括铂锰(PtMn)、铱锰(IrMn)、Co/Pt、Co/Pd或其他材料，典型厚度为0～30nm。可以按照由下至上依次为自由层/势垒层/参考层的次序进行沉积，也可以是参考层/势垒层/自由层的次序。截面形状可以选自、但不限于圆形、椭圆形及长方形。

感应金属线可以位于磁存储器件一侧的绝缘层中，也可以位于底电极以下、顶电极以上的绝缘层中。绝缘层使用二氧化硅(SiO₂)、(SiN)或其他材料。一条感应金属线可以由两个或多个磁存储器件共用。作用模式方面，可以固定辅助磁场，通过调整写电流完成数据存储；也可以将写电流固定，利用不同辅助磁场写入相应数据。

图3为根据本发明其他实施例给出的一个示例结构300。在MTJ2上方放置金属隔离层310及MTJ3，金属感应线318位于自由层312所在层次的绝缘层316中。在0.8～1.3nm范围内对自由层302、306、312厚度进行设计，使转换电流间具有一定梯度。通过在0.8～1.6nm范围内调整势垒层304、308、314厚度，可以获得相邻差值最适宜的总电阻状态，从而降低数据读取的错误概率。利用磁场辅助自旋转移力矩作用，可以向磁存储器件300写入3位数据。根据实际需要，可以在MTJ3上方继续叠加MTJ。

图4为根据本发明其他实施例给出的另一个示例结构400。MTJ1、MTJ2是基于面内各向异性的磁隧道结，按照由下至上依次为参考层/势垒层/自由层的形式给出。自由层406、412及势垒层404、410的厚度根据对转换电流及电阻的实际需要确定。参考层402、408的磁化方向通过下方的钉扎层固定。金属感应线416位于顶电极414上方的绝缘层418中，通入电流后将在MTJ处产生面内磁场分量，辅助其磁化方向发生翻转进而写入2位数据。

另一方面，本发明提供基于磁场辅助的多级单元磁存储器件制造方法。具体包括使用磁控溅射、分子束外延等方法在衬底上形成金属多层膜结构，使用紫外光刻(Ultra-Violet Lithography，UVL)、电子束光刻(Electron Beam Lithography，EBL)、反应离子束刻蚀(Reactive Ion Etching，RIE)、感应耦合等离子体刻蚀(Inductively CoupledPlasma，ICP)、离子束刻蚀(Ion Beam Etching，IBE)等方法形成磁存储器件形态及金属感应线，使用化学气象沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)、离子束沉积等方法形成绝缘层，使用电子束蒸镀、化学机械平坦化(Chemical Mechanical Polishing，CMP)等方法形成顶部电接触。

图5(a)～(g)为磁存储器件100在部分实施例中各个制造步骤的形态结构。

步骤一：图5(a)中，基于传统半导体前端工艺形成绝缘层500及底部电接触502(如通孔)，使随后形成的磁存储器件与下方CMOS电路相连。使用CMP等工艺将该层平坦化后，在上方依次沉积底电极504、自由层506、势垒层508、参考层510、金属隔离层512、自由层514、势垒层516、参考层517及顶电极520，即包含MTJ1、MTJ2的金属多层膜结构。

步骤二：通过超高磁场真空退火固定参考层510的磁化方向，外加磁场设置约1T，温度为250～400℃。基于垂直磁各向异性的MTJ可能不需要磁场退火。

步骤三：图5(b)中，掩膜522利用CVD、EBL及RIE等方式获得。该掩模522已被图案化并将用于刻蚀MTJ1、MTJ2。掩模522材料为SiO₂，形态取决于MTJ1、MTJ2，如直径40nm、厚度100nm的圆柱。在其他实施例中，掩模522也可以是光刻胶或金属等材料。通过掩模522刻蚀金属多层膜结构至自由层106结束，形成器件100中MTJ1、MTJ2形态，底电极504被保留，如图5(c)。该步骤使用RIE、ICP、IBE或其他方式，可能加入氯气(Cl₂)、甲醇(CH₃OH)、一氧化碳/氨气(CO/NH3)等化学气体作为辅助。

步骤四：绝缘层524通过CVD或其他方式被沉积在上述步骤形成的结构上方，如图5(d)。绝缘层524材料为SiN。

步骤五：利用EBL形成图案化的掩模526a、526b，如图5(d)，分别用于刻蚀金属感应线120及底电极102。掩膜524为光刻胶(如HSQ)，并在通过RIE、ICP、IBE或其他方式完成刻蚀后去除，如图5(e)。在其他实施例中，掩模524也可以是SiO₂等材料。

步骤六：图5(f)中，绝缘层528通过CVD或其他方式被沉积在上述步骤形成的结构上方，用于器件100的隔离与保护。绝缘层528材料为SiO₂。

步骤七：图5(g)中，利用大马士革或其他工艺在绝缘层528上方形成与顶电极118连通的顶部电接触530，使器件100与外围电路相连。该步骤涉及UVL、RIE、电子束蒸镀及CMP等方式，底部电接触502、顶部电接触530使用Cu、Al或其他材料。

基于MTJ的传统多级单元磁存储器件一般利用相同MTJ的不同截面尺寸实现多级数据存储。在生产过程中，该类器件需要重复步骤三依次形成各个MTJ形态，在增加工艺成本与繁琐程度的同时加剧二次沉积等负面效应，导致磁存储器件性能下降。相较而言，本发明增设磁场作为辅助，使由相同MTJ组成的磁存储器件能够实现多级存储，从而有利于该类器件的制造与使用。另一方面，通过改变金属感应线120的位置能够实现对各个MTJ转换电流的调控，可以在一定程度上降低写入功耗与错误概率。

图6是根据实施例给出的示例流程图。

虽然已经结合部分实施例描述了基于磁场辅助的多级单元磁存储器件的制造方法，但本发明并不觉限于公开的实施例。在实际制造过程中，各个步骤的工艺选择、顺序排列等视具体情况确定，且均包含于本发明公开的范围之内。

Claims (2)

1.一种基于磁场辅助的多级单元磁存储器件，其特征在于：它是形成复数个磁隧道结MTJ层叠，各个MTJ由参考层、势垒层和自由层组成；其中，参考层的磁化方向固定或通过连接钉扎层固定，自由层的磁化方向通过注入自旋极化电流在两种状态之间转换；当参考层与自由层的磁化方向平行时，MTJ呈现低电阻状态，存储数据“0”；反平行时则呈现高电阻状态，存储数据“1”；复数个MTJ通过金属隔离层串联，金属感应线设置在上述MTJ结构周围，适当调整位置，从而在各个MTJ处产生不同辅助磁场，影响其磁化方向翻转所需要的转换电流；通过施加不同方向、大小的电流与磁场，分别将各个MTJ切换至所需电阻状态，进而利用器件不同的总电阻状态存储多位数据；

在该磁存储器件中，自由层包括铁磁材料钴铁硼CoFeB、钴铁CoFe、钌Ru、钴Co、钴/铂Co/Pt或钴/钯Co/Pd，势垒层选自、但不限于金属氧化物材料氧化镁MgO、氧化铝Al₂O₃，参考层包括铁磁材料钴铁硼CoFeB、钴铁CoFe、钌Ru、钴Co、钴/铂Co/Pt或钴/钯Co/Pd；

其中，参考层的磁化方向需要通过钉扎层固定，构成钉扎层的材料包括铂锰PtMn、铱锰IrMn、Co/Pt或Co/Pd；磁存储器件上、下通过顶电极、底电极与外围电路相连，顶电极、底电极使用非磁性金属材料钽Ta、钌Ru、铂Pt或铝Al；金属感应线位于磁存储器件上、下或一侧的绝缘层中，绝缘层使用二氧化硅SiO₂或氮化硅SiN；一条金属感应线由两个或多个磁存储器件共用，作用模式方面，固定辅助磁场，通过调整写电流完成数据存储；也能将写电流固定，利用不同辅助磁场写入相应数据；

各个MTJ基于垂直磁各向异性，也能基于面内磁各向异性，即最广泛的理解为包括两种磁各向异性的多种组合形式；所对应的MTJ截面形状选自、但不限于圆形、椭圆形及长方形，MTJ截面尺寸为纳米级。

2.一种基于磁场辅助的多级单元磁存储器件的制造方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：

步骤一：基于传统半导体前端工艺形成绝缘层(500)及底部电接触(502)，使用化学机械平坦化工艺将绝缘层(500)及底部电接触(502)平坦化后，在上方通过磁控溅射工艺沉积包含MTJ1、MTJ2的金属多层膜结构；

步骤二：通过超高磁场真空退火固定参考层(510)的磁化方向；

步骤三：掩膜(522)利用化学气相沉积、电子束光刻及反应离子束刻蚀方式获得；通过掩模(522)刻蚀金属多层膜结构至自由层(106)结束，形成器件(100)中MTJ1、MTJ2形态，底电极(504)被保留，该步骤使用反应离子束刻蚀、感应耦合离子体刻蚀或离子束刻蚀；

步骤四：绝缘层(524)通过化学气相沉积被沉积在上述步骤形成的结构上方；

步骤五：利用电子束光刻EBL形成图案化的掩模(526a)、(536b)，分别用于刻蚀金属金属感应线(120)及底电极(102)；

步骤六：绝缘层(528)通过化学气相沉积被沉积在上述步骤形成的结构上方，用于器件(100)的隔离与保护；

步骤七：利用大马士革在绝缘层(528)上方形成与顶电极(118)连通的顶部电接触(530)，使器件(100)与外围电路相连；该步骤涉及紫外光刻、反应离子束刻蚀、电子束蒸镀及化学机械平坦化方式。