CN109216540A - Mtj器件与其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种MTJ器件与其制作方法。该制作方法包括：步骤S1，提供基底，基底包括底电极以及位于其两侧的介质层，底电极以及介质层的裸露表面在第一平面上；步骤S2，在第一平面上设置光刻胶膜，经过曝光与显影得到光刻胶图形膜，光刻胶图形膜包括多个光刻胶单元，光刻胶单元位于各底电极两侧的第一平面上；步骤S3，在部分第一平面上以及光刻胶图形膜的裸露表面上设置结构层；步骤S4，采用金属剥离工艺剥离去除光刻胶图形膜以及设置在光刻胶图形膜的表面上的部分结构层，底电极表面上的结构层被保留。该方法无需采用干法刻蚀即可形成MTJ位元，简化了MTJ位元的工艺制程，使得其具有更好的性能。
Description
技术领域
本申请涉及半导体制作工艺领域，具体而言，涉及一种MTJ器件与其制作方法。
背景技术
目前，MTJ位元的制备方法是“自上而下”法。即首先，在底电极和介质上按照MTJ位元的结构顺序依次溅射沉积磁性金属多层薄膜；其次，在该多层膜的远离底电极的表面上沉积掩膜层；然后，利用光刻、刻蚀去除掉非MTJ位元图形位置处的掩膜层；最后，利用离子束刻蚀磁性金属多层薄膜，没有掩膜层保护的部分磁性薄膜被刻蚀掉，留下掩膜层下方的磁性金属薄膜，进而形成MTJ位元。
上述的“自上而下”法中存在很多问题，主要有：该方法采用干法刻蚀，对MTJ位元的刻蚀提出了挑战，增加了芯片制造成本；MTJ位元一般由参考层/势垒层/自由层组成，其中，势垒层的厚度很小，一般为1～2nm，干法刻蚀产生的金属颗粒物很容易在MTJ位元侧壁位置造成参考层和自由层的连通，造成短路，进而导致MTJ位元失效。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种MTJ器件与其制作方法，以解决现有技术中采用干法刻蚀容易造成MTJ位元失效的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了MTJ器件的制作方法，该制作方法包括：步骤S1，提供基底，上述基底包括多个间隔设置的底电极以及位于上述底电极两侧的介质层，上述底电极以及上述介质层的裸露表面在第一平面上；步骤S2，在上述第一平面上设置光刻胶膜，并对上述光刻胶膜依次进行曝光与显影，得到光刻胶图形膜，上述光刻胶图形膜包括多个依次间隔排列光刻胶单元，且上述光刻胶单元位于各上述底电极两侧的上述第一平面上，且上述光刻胶膜的厚度大于或者等于欲设置的结构层的总厚度；步骤S3，在部分上述第一平面上以及上述光刻胶图形膜的裸露表面上设置结构层，上述结构层包括磁性结构层，上述磁性结构层包括参考层、绝缘势垒层以及自由层；步骤S4，采用金属剥离工艺剥离去除上述光刻胶图形膜以及设置在上述光刻胶图形膜的表面上的部分上述结构层，上述底电极表面上的上述结构层被保留。
进一步地，上述步骤S2包括：步骤S21，在上述第一平面上设置光刻胶膜；步骤S22，对上述光刻胶膜进行曝光，且使得上述光刻胶膜在厚度方向上的不同位置处的曝光量不同；步骤S23，对上述光刻胶膜进行显影，得到上述光刻胶图形膜，相邻两个上述光刻胶单元之间的间隔在与上述第一平面距离最小的位置处的宽度为W1，相邻两个上述光刻胶单元之间的间隔在与上述第一平面距离最大的位置处的宽度为W2，W1>W2。
进一步地，上述光刻胶膜为正光刻胶膜。
进一步地，上述步骤S22中，对上述光刻胶膜进行过曝光，使得上述光刻胶膜中靠近上述第一平面处的光刻胶的曝光量大于远离上述第一平面处的光刻胶的曝光量，从而使得显影后形成的光刻胶图形膜中，相邻两个上述光刻胶单元之间的间隔的宽度先沿远离上述第一平面的方向逐渐减小，后保持不变。
进一步地，上述光刻胶膜包括第一光刻胶层与第二光刻胶层，上述步骤S21包括：在上述第一平面上依次设置上述第一光刻胶层与上述第二光刻胶层，上述第一光刻胶的曝光敏感度大于上述第二光刻胶的曝光敏感度；对上述第一光刻胶层与上述第二光刻胶层进行曝光，使得显影后形成的光刻胶图形膜中的各上述光刻胶单元包括第一光刻胶单元与第二光刻胶单元，且上述相邻两个上述第一光刻胶单元之间的间隔的宽度为上述W1，相邻两个上述第二光刻胶单元之间的间隔的宽度为W2。
进一步地，上述步骤S3中，采用PVD法沉积上述结构层，优选上述结构层的沉积温度在15～35℃之间。
进一步地，在沉积上述结构层前，上述步骤S3还包括：对上述步骤S2形成的结构进行等离子体轰击。
进一步地，采用PVD设备沉积上述结构层，且在上述PVD设备的腔室中实施上述等离子体轰击。
进一步地，上述结构层还包括顶电极，上述步骤S3包括：在部分上述第一平面上以及上述光刻胶图形膜的裸露表面上依次设置参考层、绝缘势垒层与自由层；在上述自由层的远离上述绝缘势垒层的表面上设置顶电极。
进一步地，采用有机溶剂实施上述金属剥离工艺。
进一步地，上述有机溶剂包括丙酮，采用上述丙酮浸泡上述步骤S3形成的结构，以剥离去除上述光刻胶图形膜以及设置在上述光刻胶图形膜的表面上的部分上述结构层。
根据本申请的另一方面，提供了一种MTJ器件，上述MTJ器件采用的任一种上述的制作方法制备得到。
应用本申请的技术方案，上述制作方法中，首先，在第一平面上设置光刻胶膜，并对光刻胶图形化，形成光刻胶图形层，光刻胶图形层包括多个间隔设置的光刻胶单元，然后，在未设置有光刻胶图形层的第一平面的表面上以及光刻胶图形层的远离第一平面的表面上设置MTJ位元的结构层；最后，采用金属剥离工艺剥离去除上述光刻胶图形层以及设置在上述光刻胶图形层的表面上的部分上述结构层，只保留相邻光刻胶单元的间隔中的结构层部分，这一部分中的磁性结构层即形成MTJ位元。并且，光刻胶膜的厚度大于欲设置的结构层的总厚度，确保了设置在第一平面上的结构层与设置在光刻胶单元上的结构层不相连，进一步确保了金属剥离工艺的可行性。该方法无需采用干法刻蚀即可形成MTJ位元，简化了MTJ的工艺制程，且同时避免了干法刻蚀造成的MTJ位元失效的问题，保证了MTJ位元具有更好的性能，且降低了MTJ位元的制作成本。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请的一种典型实施例方式提供的在基底上形成光刻胶图形膜后的结构示意图；
图2示出了在图1中的结构表面上设置结构层后的结构示意图；
图3示出了对图2的结构进行金属剥离工艺后形成的结构示意图；
图4示出了本申请的实施例1提供的在基底上形成光刻胶图形膜后的结构示意图；
图5示出了在图4中的结构表面上设置结构层后的结构示意图；
图6示出了对图5的结构进行金属剥离工艺后形成的结构示意图；
图7示出了本申请的实施例2提供的在基底上形成光刻胶膜后的结构示意图；
图8示出了对图7的光刻胶膜进行处理形成光刻胶图形膜后的结构示意图；
图9示出了在图8中的结构表面上设置结构层后的结构示意图；以及
图10示出了对图9的结构进行金属剥离工艺后形成的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、基底；2、光刻胶膜；3、结构层；11、介质层；12、底电极；20、光刻胶图形膜；21、第一光刻胶层；22、第二光刻胶层；02、光刻胶单元；021、第一光刻胶单元；022、第二光刻胶单元；31、参考层；32、绝缘势垒层；33、自由层；34、顶电极。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中的MTJ位元的形成过程包括多次的刻蚀过程，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种MTJ器件与其制作方法。
本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种MTJ器件的制作方法，该制作方法包括：步骤S1，提供基底1，上述基底1包括多个间隔设置的底电极12以及位于上述底电极12两侧的介质层11，上述底电极12以及上述介质层11的裸露表面在第一平面上；步骤S2，在上述第一平面上设置光刻胶膜2，并对上述光刻胶膜2依次进行曝光与显影，得到如图1所示的光刻胶图形膜20，如图1所示，上述光刻胶图形膜20包括多个依次间隔排列光刻胶单元02，且上述光刻胶单元02位于各上述底电极12两侧的上述第一平面上，且上述光刻胶膜2的厚度大于或者等于预形成的MTJ位元的厚度；步骤S3，如图2所示，在部分上述第一平面上以及上述光刻胶图形膜20的裸露表面上设置结构层3，上述结构层3包括磁性结构层，上述磁性结构层包括参考层31、绝缘势垒层32以及自由层33；步骤S4，采用金属剥离工艺剥离去除上述光刻胶图形膜20以及设置在上述光刻胶图形膜20的表面上的部分上述结构层3，如图3所示，上述底电极12表面上的上述结构层3被保留，其中，磁性结构层形成MTJ位元。
上述制作方法中，首先，在第一平面上设置光刻胶膜2，并对光刻胶图形化，形成光刻胶图形层，光刻胶图形层包括多个间隔设置的光刻胶单元，然后，在未设置有光刻胶图形层的第一平面的表面上以及光刻胶图形层的远离第一平面的表面上设置MTJ位元的结构层3；最后，采用金属剥离工艺剥离去除上述光刻胶图形层以及设置在上述光刻胶图形层的表面上的部分上述结构层3，只保留相邻光刻胶单元的间隔中的结构层3部分，这一部分中的磁性结构层即形成MTJ位元。并且，光刻胶膜2的厚度大于欲设置的结构层3的总厚度，确保了设置在第一平面上的结构层3与设置在光刻胶单元上的结构层3不相连，进一步确保了金属剥离工艺的可行性。该方法无需采用干法刻蚀即可形成MTJ位元，简化了MTJ的工艺制程，且同时避免了干法刻蚀造成的MTJ位元失效的问题，保证了MTJ位元具有更好的性能，且降低了MTJ位元的制作成本。
本申请中的一种实施例中，上述步骤S2包括：步骤S21，在上述第一平面上设置光刻胶膜2；步骤S22，对上述光刻胶膜2进行曝光，且使得上述光刻胶膜2在厚度方向上的不同位置处的曝光量不同，具体可以根据光刻胶的厚度，调整曝光量来实现，还可以设置不同的光刻胶来实现，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的方式来实现；步骤S23，对上述光刻胶膜2进行显影，得到如图1、图4或图8所示的上述光刻胶图形膜20，相邻两个上述光刻胶单元之间的间隔在与上述第一平面距离最小的位置处的宽度为W1，相邻两个上述光刻胶单元之间的间隔在与上述第一平面距离最大的位置处的宽度为W2，W1>W2。
上述实施例中，使得相邻光刻胶单元形成上小下大的间隔，在后续沉积MTJ位元的结构层时，由于间隔上小下大，使得结构层的最大宽度小于间隔的最大宽度，进而使得与第一平面接触设置的结构层不会与第一平面上的光刻胶单元连接上，即使得这一部分的结构层与光刻胶单元之间存在空隙，这个空隙一方面可以进一步避免在剥离时将部分结构层剥离掉，进一步保证了MTJ位元中的结构层的尺寸为预定尺寸，进而保证了MTJ位元具有良好的性能；另一个方面，还可以使得剥离的溶剂可以进入到空隙中，提高了剥离的效率。
需要说明的一点是，在没有特殊说明的情况下，本申请中的上小下大中的“上”是指远离第一平面的位置，“下”是指靠近第一平面的位置。
为了形成上小下大的间隔，本申请的一种实施例中，上述光刻胶膜为正光刻胶膜，即正胶形成的光刻胶膜，这样可以更好地控制两个上述光刻胶单元02之间的间隔的形状。
且上述步骤S22中，对上述光刻胶膜2进行过曝光，使得上述光刻胶膜中靠近上述第一平面处的光刻胶的曝光量大于远离上述第一平面处的光刻胶的曝光量，进而使得显影后形成的光刻胶图形膜20中，相邻两个上述光刻胶单元02之间的间隔的宽度先沿远离上述第一平面的方向逐渐减小，后保持不变，如图4所示，其形状类似一个倒扣的碗，逐渐减小的那部分间隔形成的形状为碗体，保持不变的那部分间隔形成的形状为碗底。
当然，本申请中的光刻胶膜也可以是负光刻胶膜，即负胶形成的光刻胶膜，这时，需要使得上述光刻胶膜中靠近上述第一平面处的光刻胶的曝光量小于远离上述第一平面处的光刻胶的曝光量，即在后续去除过程中，靠近第一平面处的光刻胶去除的较多，远离第一平面处的光刻胶去除的较少，进而也形成图4所示的结构。
本申请的另一种实施例中，如图5所示，上述光刻胶膜2包括第一光刻胶层21与第二光刻胶层22，上述步骤S21包括：如图5所示，在上述第一平面上依次设置上述第一光刻胶层21与上述第二光刻胶层22，上述第一光刻胶的曝光敏感度大于上述第二光刻胶的曝光敏感度；对上述第一光刻胶层21与上述第二光刻胶层22进行曝光，使得上述光刻胶膜中靠近上述第一平面处的光刻胶的曝光量大于远离上述第一平面处的光刻胶的曝光量，从而使得显影后形成的光刻胶图形膜20中的各上述光刻胶单元包括第一光刻胶单元021与第二光刻胶单元022，且上述相邻两个上述第一光刻胶单元021之间的间隔的宽度为上述W1，相邻两个上述第二光刻胶单元022之间的间隔的宽度为W2，如图6所示。
上述的“曝光敏感度”是光刻领域中的一个常见的概念，其具体是指光刻胶上产生一个良好的图形所需一定波长光的最小能量值(或最小曝光量)。单位：毫焦/平方厘米或mJ/cm2。
当然，上述的过程也可以采用负光刻胶膜实施，当采用负光刻胶膜实施时，需要使得上述第一光刻胶层的曝光量小于远离上述第二光刻胶层的曝光量。
为了进一步有利于光刻胶单元以及其上的结构层的剥离且同时提高剥离的效率，本申请的一种实施例中，上述步骤S3中，采用PVD法沉积上述结构层，PVD法的沉积温度较低，更有利于光刻胶以及其上的结构层的剥离。光刻胶膜在温度较高时，会软化，进而会发生塌陷，落在不该有光刻胶膜的部分第一平面上，进而可能影响剥离的过程和/或最终形成的MTJ位元的大小以及形状，PVD法的沉积温度较低，可以很好地避免高温导致的光刻胶的软化问题。
本申请的再一种实施例中，上述结构层的沉积温度在15～35℃之间，这样更有利于光刻胶的剥离，同时也能保证最终形成的MTJ位元的大小以及形状为预定的大小以及形状。
为了将光刻胶单元的间隔中可能存在的残留的光刻胶去除，本申请的一种实施例中，在沉积上述结构层前，上述步骤S3还包括：对上述步骤S2形成的结构进行等离子体轰击。这样可以进一步保证底电极处的第一平面上没有光刻胶残留，进而进一步保证形成的MTJ位元的结构为预定的结构，从而保证了MTJ位元具有良好的性能。
本申请的再一种实施例中，采用PVD设备沉积上述结构层，且在上述PVD设备的腔室中实施上述等离子体轰击。这样可以简化工艺，提高MTJ位元的制作效率。
本申请的一种实施例中，如图5或图9所示，上述步骤S3包括：在部分上述第一平面上以及上述光刻胶图形膜20的裸露表面上依次设置参考层31、绝缘势垒层32以及自由层33，形成MTJ位元。
为了简化工艺，提高MTJ器件的制作效率，本申请的一种实施例中，如图5或图9所示，上述结构层3还包括顶电极34，上述S3还包括：在上述自由层33的远离上述绝缘势垒层32的表面上沉积顶电极34。底电极12、顶电极34以及MTJ位元一一对应设置，形成MTJ器件。
当然，本申请的顶电极并不限于上述的方法，还可以采用其他传统的方法形成，例如，在包括参考层、绝缘势垒层以及自由层的MTJ位元形成后，设置介电层，使得MTJ位元与两侧的介电层在同一个平面上，然后在该平面上设置顶电极材料层，最后通过刻蚀形成顶电极。或者还可以是在设置覆盖MTJ位元的介电层后，在该介电层中开孔，该孔与自由层33连接，然后在该孔中填充顶电极材料，最后平坦化，形成顶电极。
本申请的另一种实施例中，采用有机溶液实施金属剥离工艺，这样可以简单高效地进行剥离。
为了进一步提高剥离效率与效果，本申请的一种实施例中，采用丙酮实施金属剥离工艺，具体为采用丙酮浸泡上述步骤S3形成的结构一段时间，以剥离去除上述光刻胶图形膜20以及设置在上述光刻胶图形膜20的表面上的部分上述结构层3。
为了更彻底地去除光刻胶单元以及位于其上的结构层3，本申请的一种实施例中，在步骤S4之后，本申请的一种实施例中，采用去离子水冲洗步骤S4得到的结构，然后甩干。
在形成顶电极34之后，本申请的一种实施例中，在顶电极34的裸露的表面设置保护层，以保护MTJ器件。
为了消除MTJ位元侧壁上的氧化层，一种实施例中，在设置保护层之前，先用等离子体对结构进行轻微轰击。
本申请中的底电极、介质层、参考层，绝缘势垒层、自由层以及顶电极的材料可以选自现有技术中任何一种可用的材料，此处就不再赘述了。
本申请的一种实施例中，基底中，除了底电极与介质层之外，还包括衬底、设置在衬底上的金属互联层、设置在金属互连层上的阻挡层以及连接通孔等等，具体的位置关系以及各部分的材料与现有技术中的相同。
本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种MTJ器件，上述MTJ器件采用上述的任一种制作方法制备得到。
该MTJ器件采用上述的制作方法制作得到，因此，具有良好的性能，且成本较低。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例对本申请的技术方案进行详细说明。
实施例1
提供一个基底1，上述基底1包括多个间隔设置的底电极12以及位于上述底电极12两侧的介质层11，上述底电极12以及上述介质层11的裸露表面在第一平面上，底电极为的Ta层，介质层为二氧化硅层。
在第一平面上涂型号为TARF-P6111的光刻胶并甩干，形成光刻胶膜2，该光刻胶膜2的厚度为40nm，对上述光刻胶膜2进行曝光，光刻机的曝光量为31mJ/cm2，使得上述光刻胶膜2在厚度方向上的不同位置处的曝光量不同，经过显影得到图4的光刻胶图形膜20。
将包括光刻胶图形膜20与基底1的结构放置在PVD设备的腔室中，且采用等离子体进行轰击，等离子体使用1250W，2MHz的射频电源，激发Ar气体产生等离子体，PVD腔室基座使用13.56MHz，1250W的偏压吸引等离子体对器件进行轰击。
沉积磁性结构层与顶电极34，形成图5所示的结构，沉积的温度为室温25℃，依次沉积参考层31、绝缘势垒层32、自由层33以及顶电极34，其中，参考层31为 层，其磁化方向垂直于薄膜平面(即各层的厚度方向)；绝缘势垒层32为MgO层，其厚度是自由层33为厚厚的CoFeB层，顶电极34为厚度为的Ta层。
将上述沉积后的结构放入丙酮溶液中浸泡30s，然后取出用去离子水冲洗并甩干，在底电极12上形成MTJ位元以及顶电极34，进而形成如图6所示的MTJ器件。
将形成的MTJ器件放入PVD设备的腔室中，进行轻微的等离子体轰击，等离子体使用1250W，2MHz的射频电源，激发Ar气体产生等离子体，PVD腔室基座使用13.56MHz，1250W的偏压吸引等离子体对器件进行轰击。
最后，在顶电极34的裸露的表面设置保护层TaN，以保护MTJ器件。
实施例2
提供一个基底1，上述基底1包括多个间隔设置的底电极12以及位于上述底电极12两侧的介质层11，上述底电极12以及上述介质层11的裸露表面在第一平面上。
在第一平面上依次涂型号为TARF-P6111的光刻胶与型号为TARF-P9009的光刻胶，并甩干，如图7所示，形成包括第一光刻胶层21与第二光刻胶层22的光刻胶膜2，第一光刻胶层21与第二光刻胶层22的厚度均为20nm，对上述光刻胶膜2进行曝光，曝光量为31mJ/cm2，上述光刻胶膜2在厚度方向上的不同位置处的曝光量不同，经过显影得到图8的光刻胶图形膜20。
将包括光刻胶图形膜20与基底1的结构放置在PVD设备的腔室中，且采用等离子体进行轰击，轰击的各项参数与实施例1的相同。
沉积磁性结构层与顶电极34，形成图9所示的结构，沉积的温度为室温25℃，磁性结构层与顶电极34的材料以及厚度均与实施例1的相同。
将上述沉积后的结构放入丙酮溶液中浸泡30s，然后取出用去离子水冲洗并甩干，在底电极12上形成MTJ位元以及顶电极34，进而形成如图10所示的MTJ器件。
将形成的MTJ器件放入PVD设备的腔室中，进行轻微的等离子体轰击，具体的轰击的各项参数与实施例1的相同。
最后，在顶电极34的裸露的表面设置保护层TaN，以保护MTJ器件。
上述两种方法能够高效快捷地剥离光刻胶单元以及光刻胶单元上的结构层3，继而形成MTJ位元，避免了采用干法刻蚀形成MTJ位元，保证了器件具有良好的性能，且降低了MTJ位元制作成本。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请的制作方法中，首先，在第一平面上设置光刻胶膜，并对光刻胶图形化，形成光刻胶图形层，光刻胶图形层包括多个间隔设置的光刻胶单元，然后，在未设置有光刻胶图形层的第一平面的表面上以及光刻胶图形层的远离第一平面的表面上设置MTJ位元的结构层3；最后，采用金属剥离工艺剥离去除上述光刻胶图形层以及设置在上述光刻胶图形层的表面上的部分上述结构层，只保留相邻光刻胶单元的间隔中的结构层部分，这一部分中的磁性结构层即形成MTJ位元。并且，光刻胶膜的厚度大于欲设置的结构层的总厚度，确保了设置在第一平面上的结构层与设置在光刻胶单元上的结构层不相连，进一步确保了金属剥离工艺的可行性。该方法无需采用干法刻蚀即可形成MTJ位元，简化了MTJ的工艺制程，且同时避免了干法刻蚀造成的MTJ位元失效的问题，保证了MTJ位元具有更好的性能，且降低了MTJ位元的制作成本。
2)、本申请的MTJ器件采用上述的制作方法制作得到，因此，具有良好的性能，且成本较低。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种MTJ器件的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
步骤S1，提供基底，所述基底包括多个间隔设置的底电极以及位于所述底电极两侧的介质层，所述底电极以及所述介质层的裸露表面在第一平面上；
步骤S2，在所述第一平面上设置光刻胶膜，并对所述光刻胶膜依次进行曝光与显影，得到光刻胶图形膜，所述光刻胶图形膜包括多个依次间隔排列光刻胶单元，且所述光刻胶单元位于各所述底电极两侧的所述第一平面上，且所述光刻胶膜的厚度大于或者等于欲设置的结构层的总厚度；
步骤S3，在部分所述第一平面上以及所述光刻胶图形膜的裸露表面上设置结构层，所述结构层包括磁性结构层，所述磁性结构层包括参考层、绝缘势垒层以及自由层；以及
步骤S4，采用金属剥离工艺剥离去除所述光刻胶图形膜以及设置在所述光刻胶图形膜的表面上的部分所述结构层，所述底电极表面上的所述结构层被保留。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
步骤S21，在所述第一平面上设置光刻胶膜；
步骤S22，对所述光刻胶膜进行曝光，且使得所述光刻胶膜在厚度方向上的不同位置处的曝光量不同；以及
步骤S23，对所述光刻胶膜进行显影，得到所述光刻胶图形膜，相邻两个所述光刻胶单元之间的间隔在与所述第一平面距离最小的位置处的宽度为W1，相邻两个所述光刻胶单元之间的间隔在与所述第一平面距离最大的位置处的宽度为W2，W1>W2。
3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述光刻胶膜为正光刻胶膜。
4.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S22中，对所述光刻胶膜进行过曝光，使得所述光刻胶膜中靠近所述第一平面处的光刻胶的曝光量大于远离所述第一平面处的光刻胶的曝光量，从而使得显影后形成的光刻胶图形膜中，相邻两个所述光刻胶单元之间的间隔的宽度先沿远离所述第一平面的方向逐渐减小，后保持不变。
5.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述光刻胶膜包括第一光刻胶层与第二光刻胶层，所述步骤S21包括：
在所述第一平面上依次设置所述第一光刻胶层与所述第二光刻胶层，所述第一光刻胶的曝光敏感度大于所述第二光刻胶的曝光敏感度；对所述第一光刻胶层与所述第二光刻胶层进行曝光，使得显影后形成的光刻胶图形膜中的各所述光刻胶单元包括第一光刻胶单元与第二光刻胶单元，且所述相邻两个所述第一光刻胶单元之间的间隔的宽度为所述W1，相邻两个所述第二光刻胶单元之间的间隔的宽度为W2。
6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S3中，采用PVD法沉积所述结构层，优选所述结构层的沉积温度在15～35℃之间。
7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，在沉积所述结构层前，所述步骤S3还包括：
对所述步骤S2形成的结构进行等离子体轰击。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，采用PVD设备沉积所述结构层，且在所述PVD设备的腔室中实施所述等离子体轰击。
9.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述结构层还包括顶电极，所述步骤S3包括：
在部分所述第一平面上以及所述光刻胶图形膜的裸露表面上依次设置参考层、绝缘势垒层与自由层；以及
在所述自由层的远离所述绝缘势垒层的表面上设置顶电极。
10.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，采用有机溶剂实施所述金属剥离工艺。
11.根据权利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述有机溶剂包括丙酮，采用所述丙酮浸泡所述步骤S3形成的结构，以剥离去除所述光刻胶图形膜以及设置在所述光刻胶图形膜的表面上的部分所述结构层。
12.一种MTJ器件，其特征在于，所述MTJ器件采用权利要求1至11中的任一项所述的制作方法制备得到。
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112310273A (zh) * | 2019-07-29 | 2021-02-02 | 中电海康集团有限公司 | 磁性隧道结及其制备方法 |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100600639B1 (ko) * | 2004-02-23 | 2006-07-14 | 동우 화인켐 주식회사 | 포지티브 타입 포토레지스트 조성물 |
| CN101153396A (zh) * | 2006-09-30 | 2008-04-02 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 等离子刻蚀方法和装置 |
| CN101202231A (zh) * | 2006-12-15 | 2008-06-18 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 镶嵌结构的制造方法 |
| CN101211125A (zh) * | 2006-12-25 | 2008-07-02 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 光刻胶的去除方法 |
| CN101281379A (zh) * | 2007-04-03 | 2008-10-08 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 光刻胶的去除方法及光刻工艺的返工方法 |
| CN101738854A (zh) * | 2008-11-05 | 2010-06-16 | 株式会社东进世美肯 | 图案形成方法 |
| CN101969098A (zh) * | 2010-08-11 | 2011-02-09 | 上海腾怡半导体有限公司 | 一种磁阻传感器的制造方法 |
| CN102884479A (zh) * | 2010-05-04 | 2013-01-16 | 株式会社Lg化学 | 负性光致抗蚀剂组合物和器件的图案化方法 |
| CN103151456A (zh) * | 2011-12-07 | 2013-06-12 | 三星电子株式会社 | 磁器件及其制造方法 |
| CN104282521A (zh) * | 2013-07-08 | 2015-01-14 | 朗姆研究公司 | 离子束蚀刻系统 |
| CN104465985A (zh) * | 2014-04-16 | 2015-03-25 | 贵州雅光电子科技股份有限公司 | 一种各向异性磁阻芯片的剥离法制备工艺 |
| CN105609628A (zh) * | 2014-12-05 | 2016-05-25 | 上海磁宇信息科技有限公司 | 一种制备小尺寸高质量mram元件的方法 |
| CN105679784A (zh) * | 2015-06-26 | 2016-06-15 | 上海磁宇信息科技有限公司 | 制备磁性随机存储器周边导电通路的方法 |
| US20160204340A1 (en) * | 2015-01-08 | 2016-07-14 | Yoshinori Kumura | Magnetic memory device and method of manufacturing the same |
| CN106803532A (zh) * | 2015-10-21 | 2017-06-06 | 三星电子株式会社 | 具有垂直磁隧道结的磁存储器件 |
-
2017
- 2017-06-30 CN CN201710526053.0A patent/CN109216540A/zh active Pending
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100600639B1 (ko) * | 2004-02-23 | 2006-07-14 | 동우 화인켐 주식회사 | 포지티브 타입 포토레지스트 조성물 |
| CN101153396A (zh) * | 2006-09-30 | 2008-04-02 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 等离子刻蚀方法和装置 |
| CN101202231A (zh) * | 2006-12-15 | 2008-06-18 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 镶嵌结构的制造方法 |
| CN101211125A (zh) * | 2006-12-25 | 2008-07-02 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 光刻胶的去除方法 |
| CN101281379A (zh) * | 2007-04-03 | 2008-10-08 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 光刻胶的去除方法及光刻工艺的返工方法 |
| CN101738854A (zh) * | 2008-11-05 | 2010-06-16 | 株式会社东进世美肯 | 图案形成方法 |
| CN102884479A (zh) * | 2010-05-04 | 2013-01-16 | 株式会社Lg化学 | 负性光致抗蚀剂组合物和器件的图案化方法 |
| CN101969098A (zh) * | 2010-08-11 | 2011-02-09 | 上海腾怡半导体有限公司 | 一种磁阻传感器的制造方法 |
| CN103151456A (zh) * | 2011-12-07 | 2013-06-12 | 三星电子株式会社 | 磁器件及其制造方法 |
| CN104282521A (zh) * | 2013-07-08 | 2015-01-14 | 朗姆研究公司 | 离子束蚀刻系统 |
| CN104465985A (zh) * | 2014-04-16 | 2015-03-25 | 贵州雅光电子科技股份有限公司 | 一种各向异性磁阻芯片的剥离法制备工艺 |
| CN105609628A (zh) * | 2014-12-05 | 2016-05-25 | 上海磁宇信息科技有限公司 | 一种制备小尺寸高质量mram元件的方法 |
| US20160204340A1 (en) * | 2015-01-08 | 2016-07-14 | Yoshinori Kumura | Magnetic memory device and method of manufacturing the same |
| CN105679784A (zh) * | 2015-06-26 | 2016-06-15 | 上海磁宇信息科技有限公司 | 制备磁性随机存储器周边导电通路的方法 |
| CN106803532A (zh) * | 2015-10-21 | 2017-06-06 | 三星电子株式会社 | 具有垂直磁隧道结的磁存储器件 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王文如，杨正兵，: ""微细金属图形制作中的剥离技术"", 《压电与声光》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112310273A (zh) * | 2019-07-29 | 2021-02-02 | 中电海康集团有限公司 | 磁性隧道结及其制备方法 |
| CN112310273B (zh) * | 2019-07-29 | 2023-04-07 | 中电海康集团有限公司 | 磁性隧道结及其制备方法 |
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