TW202027250A

TW202027250A - 一種磁性穿隧接面製作方法

Info

Publication number: TW202027250A
Application number: TW108139252A
Authority: TW
Inventors: 車東晨; 蔣中原; 崔虎山; 胡冬冬; 璐陳; 鄒志文; 開東許; 谷志強; 吳志浩
Original assignee: 大陸商江蘇魯汶儀器有限公司
Priority date: 2018-11-02
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2020-07-16
Also published as: KR20210081422A; CN111146334A; WO2020087917A1; US20210399214A1; TWI714327B; KR102525086B1

Abstract

本發明公開一種磁性穿隧接面製作方法，所使用的蝕刻裝置包括樣品裝載腔室、真空過渡腔室、反應離子電漿蝕刻腔室、離子束蝕刻腔室、鍍膜腔室以及真空傳輸腔室，在不中斷真空的情況下，利用反應離子電漿蝕刻腔室、離子束蝕刻腔室和鍍膜腔室相結合對磁性穿隧接面進行蝕刻、清洗和鍍膜保護。本發明能夠有效降低器件損傷和沾污，避免過刻造成的影響，提高器件性能，同時能夠精確控制蝕刻圖形的陡直度，獲得滿足性能需求的圖形結果。

Description

一種磁性穿隧接面製作方法

本發明涉及半導體領域，具體涉及一種磁性穿隧接面製作方法。

磁性穿隧接面是磁性隨機記憶體的核心結構，包括帽層、固定層、非磁性隔離層和自由層組成，自由層的底部可以是底電極金屬層或介質層。其中，固定層較厚，磁性較強，磁矩不容易反轉，而自由層較薄，磁性較弱，磁矩容易反轉。由於磁性穿隧接面材料是難於乾式蝕刻的材料Fe、Co、Mg等，難以形成揮發產物，且不能採用腐蝕氣體Cl₂ 等，否則會影響磁性穿隧接面的性能，所以需要用到比較複雜的蝕刻方法才能實現，蝕刻工藝非常具有難度和挑戰。

磁性穿隧接面的蝕刻常採用的方法有反應離子蝕刻。反應離子蝕刻具有電漿密度高等特點，即使磁性穿隧接面的材料很難形成揮發的產物，也能由於電漿密度高，實現快速的磁性穿隧接面蝕刻，獲得合適的形貌。蝕刻過程可以在較低物理轟擊力的情況下，獲得較高的蝕刻速度。但是，反應離子蝕刻在磁性穿隧接面蝕刻中存在的一些問題。反應離子蝕刻實現蝕刻的過程包含化學蝕刻與物理蝕刻過程，化學蝕刻會對磁性穿隧接面的側壁產生化學損傷，影響磁性穿隧接面的磁性和器件性能。另外，蝕刻期間的低物理轟擊蝕刻可能引起磁性穿隧接面側壁和底部的二次沉積，產生金屬沾污，尤其是金屬沾污發生在隔離層時，會直接導致器件的絕緣層被導通，喪失器件功能。隨著磁性穿隧接面器件尺寸的越來越小，金屬沾污對性能的影響變得越來越重要，避免金屬沾污對於實現高度集成化器件至關重要。

為了解決上述問題，本發明公開一種磁性穿隧接面製作方法，所使用的蝕刻裝置包括樣品裝載腔室、真空過渡腔室、反應離子電漿蝕刻腔室、離子束蝕刻腔室、鍍膜腔室以及真空傳輸腔室，所述真空過渡腔室分別與所述樣品裝載腔室、所述真空傳輸腔室以可聯通的方式相連接，所述反應離子電漿蝕刻腔室、所述離子束蝕刻腔室、所述鍍膜腔室分別與所述真空傳輸腔室以可聯通的方式相連接，在不中斷真空的情況下，在反應離子電漿蝕刻腔室、離子束蝕刻腔室、鍍膜腔室依照如下步驟對晶圓進行加工、處理：樣品準備步驟，在半導體基材上形成包括底電極金屬層、磁性穿隧接面、帽層和遮罩層的待蝕刻結構；樣品裝載步驟，將所述樣品裝載到樣品裝載腔室，並使所述樣品通過真空過渡腔室，進入真空傳輸腔室；離子束蝕刻步驟，使樣品進入到離子束蝕刻腔室，利用離子束蝕刻方法對樣品進行蝕刻，當到達底電極金屬層時停止蝕刻，之後使所述樣品返回到真空傳輸腔室；反應離子清洗步驟，使所述樣品進入到反應離子電漿蝕刻腔室，利用反應離子電漿進行金屬殘留物去除以及樣品表面處理，使所述離子束蝕刻步驟中所形成的金屬沾污以及側壁損傷層完全去除，之後使所述樣品返回到真空傳輸腔室；保護步驟，使所述樣品進入到鍍膜腔室，在完成蝕刻的樣品上表面和周邊進行鍍膜保護，之後使所述樣品返回到真空傳輸腔室；以及樣品取出步驟，將所述樣品從真空傳輸腔室，通過真空過渡腔室，返回到樣品裝載腔室。

另一種磁性穿隧接面製作方法，所使用的蝕刻裝置包括樣品裝載腔室、真空過渡腔室、反應離子電漿蝕刻腔室、離子束蝕刻腔室、鍍膜腔室以及真空傳輸腔室，所述真空過渡腔室分別與所述樣品裝載腔室、所述真空傳輸腔室以可聯通的方式相連接，所述反應離子電漿蝕刻腔室、所述離子束蝕刻腔室、所述鍍膜腔室分別與所述真空傳輸腔室以可聯通的方式相連接，在不中斷真空的情況下，在反應離子電漿蝕刻腔室、離子束蝕刻腔室、鍍膜腔室依照如下步驟對晶圓進行加工、處理：樣品準備步驟，在半導體基材上形成包括底電極金屬層、磁性穿隧接面、帽層和遮罩層的待蝕刻結構，所述磁性穿隧接面包括固定層、隔離層和自由層；樣品裝載步驟，將所述樣品裝載到樣品裝載腔室，並使所述樣品通過真空過渡腔室，進入真空傳輸腔室；離子束蝕刻步驟，使樣品進入到離子束蝕刻腔室，利用離子束蝕刻方法對樣品進行蝕刻，當到達固定層中接近底電極金屬層的位置時停止蝕刻，之後使所述樣品返回到真空傳輸腔室；離子束清洗步驟，使所述樣品繼續停留在離子束蝕刻腔室，利用離子束進行金屬殘留物去除以及樣品表面處理，使所述離子束蝕刻步驟中所形成的金屬沾污以及側壁損傷層完全去除，之後使所述樣品返回到真空傳輸腔室；介質鍍膜步驟，使所述樣品進入到鍍膜腔室，在樣品上表面和周邊形成介質薄膜，之後使樣品返回到真空傳輸腔室；反應離子蝕刻步驟，是所述樣品進入反應離子電漿蝕刻腔室，打開器件上方及底部的介質薄膜，並且保留器件側壁處的部分介質薄膜，當蝕刻到達底電極金屬層時停止蝕刻，之後使樣品返回到真空傳輸腔室；保護步驟，使所述樣品進入到鍍膜腔室，在完成蝕刻的樣品上表面和周邊進行鍍膜保護，之後使所述樣品返回到真空傳輸腔室；以及樣品取出步驟，將所述樣品從真空傳輸腔室，通過真空過渡腔室，返回到樣品裝載腔室。

本發明的磁性穿隧接面製作方法中，可選地，所述磁性穿隧接面的結構為固定層在隔離層上方、或者固定層在隔離層下方。

本發明的磁性穿隧接面製作方法中，可選地，所述磁性穿隧接面的隔離層為單層或者多層。

本發明的磁性穿隧接面製作方法中，可選地，在所述離子束蝕刻步驟中，所使用的氣體包括惰性氣體、氮氣、氧氣或其組合。

本發明的磁性穿隧接面製作方法中，可選地，在所述反應離子電漿蝕刻腔室中，所使用的氣體包括惰性氣體、氮氣、氧氣、氟基氣體、NH₃ 、氨基氣體、CO、CO₂ 、醇類或其組合。

本發明的磁性穿隧接面製作方法中，可選地，所述介質薄膜為四族氧化物、四族氮化物、四族氮氧化物、過渡金屬氧化物、過渡金屬氮化物、過渡金屬氮氧化物、鹼土金屬氧化物、鹼土金屬氮化物、鹼土金屬氮氧化物或其組合。

本發明的的磁性穿隧接面製作方法中，優選地，在所述保護步驟中，所鍍介質薄膜的厚度為1nm~500nm。

本發明的磁性穿隧接面製作方法中，優選地，在所述反應離子清洗步驟中，去除厚度為0.1nm~5.0nm的所述磁性穿隧接面的側壁。

本發明的磁性穿隧接面製作方法中，優選地，在所述介質鍍膜步驟中，所鍍介質薄膜的厚度為0.5nm~50nm。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語「上」、「下」、「垂直」「水準」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，在下文中描述了本發明的許多特定的細節，例如器件的結構、材料、尺寸、處理工藝和技術，以便更清楚地理解本發明。但正如本領域的技術人員能夠理解的那樣，可以不按照這些特定的細節來實現本發明。除非在下文中特別指出，器件中的各個部分可以由本領域的技術人員公知的材料構成，或者可以採用將來開發的具有類似功能的材料。

以下結合附圖針對本發明的磁性穿隧接面製備方法所使用的裝置進行說明。圖1是本發明的磁性穿隧接面製備方法所使用的蝕刻裝置的功能框圖。如圖1所示，蝕刻裝置包括反應離子電漿蝕刻腔室10、離子束蝕刻（IBE）腔室11、鍍膜腔室12、真空傳輸腔室13、真空過渡腔室14和樣品裝載腔室15。其中，真空過渡腔室14分別與樣品裝載腔室15和真空傳輸腔室13以可聯通的方式相連接。反應離子電漿蝕刻腔室10、離子束蝕刻腔室11、鍍膜腔室12分別與真空傳輸腔室13以可聯通的方式相連接。此外，上述各腔室也可以為多個。

反應離子電漿蝕刻腔室10可以是電感耦合電漿（ICP）腔室、電容耦式電漿（CCP）腔室、螺旋波電漿腔室等反應離子電漿蝕刻腔室。離子束蝕刻（IBE）腔室11可以是離子束蝕刻、中性粒子束蝕刻腔體等。鍍膜腔室12可以是物理氣相沉積（PVD）鍍膜腔室，也可以是脈衝化學氣相沉積（Pulsed CVD）鍍膜腔室、電漿增強化學氣相沉積（PECVD）鍍膜腔室、電感耦合電漿增強化學氣相沉積（ICP-PECVD）鍍膜腔室、原子層（ALD）鍍膜腔室等化學氣相沉積（CVD）鍍膜腔室。

此外，蝕刻裝置還包括用於實現樣品在各腔室的傳遞的樣品傳輸系統、用於對各腔室及樣品傳輸系統等進行控制的控制系統、用於實現各腔室所需的真空度的真空抽氣系統、以及冷卻系統等常規蝕刻裝置所包含的功能單元。這些裝置結構均可以由本領域技術人員利用現有技術加以實現。

在圖2中示出了包含磁性穿隧接面的待蝕刻器件結構示意圖。如圖2所示，待蝕刻結構包括底電極金屬層100、磁性穿隧接面（包括固定層101、隔離層102和自由層103）、帽層104以及硬遮罩層105。需要說明的是，該結構僅示例，在實際的器件應用中，磁性穿隧接面的組成還可以是自由層在隔離層的下方，而固定層在隔離層的上方，如圖3所示。另外，隔離層還可以是兩層或者兩層以上，等等。本發明的磁性穿隧接面製備方法適用於所有這些不同的結構。

以下以圖2中所示的待蝕刻結構為例，針對本發明的磁性穿隧接面製備方法進行詳細說明。圖4是本發明的磁性穿隧接面製備方法的一個實施例的流程圖。

首先，在樣品準備步驟S11中，在半導體基材上形成包含磁性穿隧接面的待蝕刻結構。具體的結構，如圖2所示。

接下來，在樣品裝載步驟S12中，將樣品裝載到樣品裝載腔室15，並使樣品通過真空過渡腔室14，進入真空傳輸腔室13。

接下來，在離子束蝕刻步驟S13中，使樣品進入到離子束蝕刻腔室11，利用離子束蝕刻方法對樣品進行完整蝕刻，之後使樣品返回到真空傳輸腔室13。在離子束蝕刻中使用的氣體可以是惰性氣體、氮氣、氧氣等。離子束蝕刻使用的角度為10度到80度，該角度是指離子束與晶圓表面法線方向的夾角。當蝕刻達到底電極金屬層時，停止蝕刻。一般利用光學或二次離子質譜進行蝕刻終點監測。蝕刻過程要實現器件的分離以及器件所需的陡直度。蝕刻形成的器件側壁以沒有金屬沾污為目標，但是奈米級的金屬沾污，或者極微量的如小於1nm的金屬沾污是難以完全避免的。同時，蝕刻過程中可能會形成磁性穿隧接面側壁的奈米級的損傷層，也有可能沒有完全清除掉器件底電極金屬層上方、以及不同器件底電極金屬層之間介質層上方的金屬殘留。圖5是進行離子束蝕刻步驟後所形成的器件結構示意圖。圖5中示意性地示出了在離子束蝕刻過程中形成的金屬沾污106以及磁性穿隧接面側壁的損傷層107。

接下來，在反應離子清洗步驟S14中，使所述樣品進入到反應離子蝕刻腔室10，利用反應離子蝕刻方法進行金屬殘留物去除以及樣品表面處理，去除厚度為0.1nm~5.0nm的磁性穿隧接面側壁，使離子束蝕刻步驟S13中形成的側壁金屬沾污以及側壁損傷層完全去除，同時，完全去除器件底電極金屬層上方、不同器件底電極金屬層之間的介質層上方的金屬殘留，實現器件的完全電學隔離，避免器件與器件之間的短路。之後使樣品返回到真空傳輸腔室13。反應離子蝕刻所使用的氣體可以為惰性氣體、氮氣、氧氣、氟基氣體、NH₃ 、氨基氣體、CO、CO₂ 、醇類等。在器件經過上述的兩腔室的蝕刻步驟後，器件的側壁乾淨並且實現了完全分離。在圖6中示出了進行反應離子清洗步驟後所形成的器件結構示意圖。

接下來，在保護步驟S15中，使樣品進入到鍍膜腔室12，在完成蝕刻的樣品上表面和周邊進行鍍膜保護，之後使樣品返回到真空傳輸腔室13。在圖7中示出了進行保護步驟後的器件結構示意圖。其中，所鍍薄膜108為使相鄰磁性穿隧接面器件分離的介質材料。介質薄膜材料可以是四族氧化物、四族氮化物、四族氮氧化物，過渡金屬氧化物、過渡氮化物、過渡氮氧化物，鹼土金屬氧化物、鹼土氮化物、鹼土氮氧化物等可以實現相鄰磁性穿隧接面器件分離的介質材料。鍍膜的厚度可以是1nm~500nm。通過在鍍膜腔室的原位鍍膜保護能夠防止器件在後續的工藝中因裸露在大氣環境中而被破壞，同時實現器件與器件間的完全絕緣隔離。

最後，在樣品取出步驟S16中，將樣品從真空傳輸腔室13，通過真空過渡腔室14，返回到樣品裝載腔室15。

本發明的磁性穿隧接面製備方法利用離子束蝕刻腔室對磁性穿隧接面進行圖形化，可以精確控制蝕刻圖形的陡直度，獲得滿足性能需求的圖形結果。在不破壞真空的前提下，依靠反應離子電漿蝕刻腔室對磁性穿隧接面進行表面處理，去除離子束蝕刻過程中帶來的不利影響，如器件損傷和沾污，提高器件性能。本發明的磁性穿隧接面製備方法的加工過程一直處在真空環境中，避免了外界環境對蝕刻的影響。

圖8是磁性穿隧接面製備方法的另一個實施例的流程圖。如圖8所示，首先，在樣品準備步驟S21中，在半導體基材上形成包含磁性穿隧接面的待蝕刻結構。具體的結構，如圖2所示。

接下來，在樣品裝載步驟S22中，將樣品裝載到樣品裝載腔室15，並使樣品通過真空過渡腔室14，進入真空傳輸腔室13。

接下來，在離子束蝕刻步驟S23中，使樣品進入到離子束蝕刻腔室11，利用離子束蝕刻方法對樣品進行蝕刻，當蝕刻到固定層中接近底電極金屬層的位置停止蝕刻，僅保留幾個奈米厚的固定層，之後使樣品返回到真空傳輸腔室13。在離子束蝕刻中使用的氣體可以是惰性氣體、氮氣、氧氣等。離子束蝕刻使用的角度為10度到80度，該角度是指離子束與晶圓表面法線方向的夾角。

接下來，在離子束清洗步驟S24中，使所述樣品繼續停留在離子束蝕刻腔室11，利用離子束對樣品進行清洗。通過進一步的離子束清洗，能夠去除離子束蝕刻過程中形成的金屬沾污和側壁損傷，所得結構如圖9所示，之後使樣品返回到真空傳輸腔室13。離子束清洗所使用的氣體可以是惰性氣體、氮氣、氧氣等，角度優選為10度到80度。本步驟中所使用的氣體和角度可以與離子束蝕刻步驟中所用氣體和角度相同或不同。

在介質鍍膜步驟S25中，使樣品進入到鍍膜腔室12，在樣品上表面和周邊形成介質薄膜108，所得結構如圖10所示，之後使樣品返回到真空傳輸腔室13。該介質薄膜的材料可以是四族氧化物、四族氮化物、四族氮氧化物、過渡金屬氧化物、過渡金屬氮化物、過渡金屬氮氧化物、鹼土金屬氧化物、鹼土金屬氮化物、鹼土金屬氮氧化物等可以實現相鄰磁性穿隧接面器件分離的介質材料。介質鍍膜的厚度可以是0.5nm~50nm。

在反應離子蝕刻步驟S26中，使樣品進入到反應離子蝕刻腔室10，利用反應離子電漿對樣品進行蝕刻，打開器件上方及底部的介質薄膜，並且保留器件側壁處的部分介質薄膜，當蝕刻到達底電極金屬層100時停止蝕刻，之後使樣品返回到真空傳輸腔室13。反應離子蝕刻所使用的氣體可以為惰性氣體、氮氣、氧氣、氟基氣體、NH₃ 、氨基氣體、CO、CO₂ 、醇類等。在圖11中示出了進行反應離子蝕刻步驟後所形成的器件結構示意圖。在該步驟中，通過調節工藝氣體選擇，能夠實現高選擇比，可以有效的降低過蝕刻，提高器件良率。

接下來，在保護步驟S27中，使樣品進入到鍍膜腔室12，在完成蝕刻的樣品上表面和周邊形成介質薄膜108，之後使樣品返回到真空傳輸腔室13。在圖12中示出了進行保護步驟後的器件結構示意圖。其中，介質薄膜108是使相鄰磁性穿隧接面器件分離的介質材料，例如可以是四族氧化物、四族氮化物、四族氮氧化物，過渡金屬氧化物、過渡氮化物、過渡氮氧化物，鹼土金屬氧化物、鹼土氮化物、鹼土氮氧化物等。介質薄膜的厚度可以是1nm~500nm。通過在鍍膜腔室的原位鍍膜保護能夠防止器件在後續的工藝中因裸露在大氣環境中而被破壞，同時實現器件與器件間的完全絕緣隔離。

最後，在樣品取出步驟S28中，將樣品從真空傳輸腔室13，通過真空過渡腔室14，返回到樣品裝載腔室15。

該實施例是針對固定層在隔離層下方，而自由層在隔離層上方的磁性穿隧接面進行說明的。對於固定層在隔離層上方，而自由層在隔離層下方的磁性穿隧接面，離子束蝕刻步驟S23中，則相應地蝕刻到自由層中接近底電極金屬層的位置停止蝕刻。

以上，針對本發明的磁性穿隧接面製備方法的具體實施方式進行了詳細說明，但是本發明不限定於此。各步驟的具體實施方式根據情況可以不同。此外，基於部分步驟的順序可以調換，部分步驟可以省略等。在反應離子電漿腔室中進行蝕刻或清洗的步驟可以是單步或多步，對於多步的情況，不同步驟所使用的氣體、功率、氣流、壓力可以相同或者不同。在離子束蝕刻腔室中進行蝕刻或清洗的可以是單步或多步，對於多步的情況，不同步驟所使用的氣體、樣品台相對於離子束的角度、離子束的能量以及密度可以相同或者不同。另外，本發明的磁性穿隧接面製備方法適用於磁性穿隧接面、過渡金屬及其氧化物的蝕刻。本發明的磁性穿隧接面製備方法適用於固定層在隔離層上方、或者固定層在隔離層下方的磁性穿隧接面的蝕刻。本發明的磁性穿隧接面製備方法適用於隔離層為單層或者多層的磁性穿隧接面的蝕刻。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。

10:反應離子電漿蝕刻腔室 11:離子束蝕刻腔室 12:鍍膜腔室 13:真空傳輸腔室 14:真空過渡腔室 15:樣品裝載腔室 100:底電極金屬層 101:固定層 102:隔離層 103:自由層 104:帽層 105:硬遮罩層 106:金屬沾污 107:損傷層 108:薄膜 S11、S12、S13、S14、S15、S16:步驟 S21、S22、S23、S24、S25、S26、S27、S28:步驟

圖1是本發明的磁性穿隧接面蝕刻方法所使用蝕刻裝置的功能框圖。

圖2是包含固定層在隔離層下方的磁性穿隧接面的待蝕刻結構的示意圖。

圖3是包含固定層在隔離層上方的磁性穿隧接面的待蝕刻結構的示意圖。

圖4是磁性穿隧接面製備方法的一個實施例的流程圖。

圖5是進行離子束蝕刻步驟後所形成的器件結構示意圖。

圖6是進行反應離子清洗步驟後所形成的器件結構示意圖。

圖7是進行保護步驟後所形成的器件結構示意圖。

圖8是磁性穿隧接面製備方法的另一個實施例的流程圖。

圖9是離子束蝕刻到固定層中並進行清洗後形成的器件結構示意圖。

圖10是進行介質鍍膜步驟後的器件結構示意圖。

圖11是反應離子蝕刻到底電極金屬層後的器件結構示意圖。

圖12是進行保護步驟後形成的器件結構示意圖。

S11、S12、S13、S14、S15、S16:步驟

Claims

一種磁性穿隧接面製作方法，所使用的蝕刻裝置包括樣品裝載腔室、真空過渡腔室、反應離子電漿蝕刻腔室、離子束蝕刻腔室、鍍膜腔室以及真空傳輸腔室，所述真空過渡腔室分別與所述樣品裝載腔室、所述真空傳輸腔室以可聯通的方式相連接，所述反應離子電漿蝕刻腔室、所述離子束蝕刻腔室、所述鍍膜腔室分別與所述真空傳輸腔室以可聯通的方式相連接，其特徵在於，在不中斷真空的情況下，在反應離子電漿蝕刻腔室、離子束蝕刻腔室、鍍膜腔室依照如下步驟對晶圓進行加工、處理：樣品準備步驟，在半導體基材上形成包括底電極金屬層、磁性穿隧接面、帽層和遮罩層的待蝕刻結構；樣品裝載步驟，將所述樣品裝載到樣品裝載腔室，並使所述樣品通過真空過渡腔室，進入真空傳輸腔室；離子束蝕刻步驟，使樣品進入到離子束蝕刻腔室，利用離子束蝕刻方法對樣品進行蝕刻，當到達底電極金屬層時停止蝕刻，之後使所述樣品返回到真空傳輸腔室；反應離子清洗步驟，使所述樣品進入到反應離子電漿蝕刻腔室，利用反應離子電漿進行金屬殘留物去除以及樣品表面處理，使所述離子束蝕刻步驟中所形成的金屬沾污以及側壁損傷層完全去除，之後使所述樣品返回到真空傳輸腔室；保護步驟，使所述樣品進入到鍍膜腔室，在完成蝕刻的樣品上表面和周邊進行鍍膜保護，之後使所述樣品返回到真空傳輸腔室；以及樣品取出步驟，將所述樣品從真空傳輸腔室，通過真空過渡腔室，返回到樣品裝載腔室。
一種磁性穿隧接面製作方法，所使用的蝕刻裝置包括樣品裝載腔室、真空過渡腔室、反應離子電漿蝕刻腔室、離子束蝕刻腔室、鍍膜腔室以及真空傳輸腔室，所述真空過渡腔室分別與所述樣品裝載腔室、所述真空傳輸腔室以可聯通的方式相連接，所述反應離子電漿蝕刻腔室、所述離子束蝕刻腔室、所述鍍膜腔室分別與所述真空傳輸腔室以可聯通的方式相連接，其特徵在於，在不中斷真空的情況下，在反應離子電漿蝕刻腔室、離子束蝕刻腔室、鍍膜腔室依照如下步驟對晶圓進行加工、處理：樣品準備步驟，在半導體基材上形成包括底電極金屬層、磁性穿隧接面、帽層和遮罩層的待蝕刻結構，所述磁性穿隧接面包括固定層、隔離層和自由層；樣品裝載步驟，將所述樣品裝載到樣品裝載腔室，並使所述樣品通過真空過渡腔室，進入真空傳輸腔室；離子束蝕刻步驟，使樣品進入到離子束蝕刻腔室，利用離子束蝕刻方法對樣品進行蝕刻，當到達固定層中接近底電極金屬層的位置時停止蝕刻，之後使所述樣品返回到真空傳輸腔室；離子束清洗步驟，使所述樣品繼續停留在離子束蝕刻腔室，利用離子束進行金屬殘留物去除以及樣品表面處理，使所述離子束蝕刻步驟中所形成的金屬沾污以及側壁損傷層完全去除，之後使所述樣品返回到真空傳輸腔室；介質鍍膜步驟，使所述樣品進入到鍍膜腔室，在樣品上表面和周邊形成介質薄膜，之後使樣品返回到真空傳輸腔室；反應離子蝕刻步驟，使所述樣品進入反應離子電漿蝕刻腔室，打開所述樣品上方及底部的介質薄膜，並且保留所述樣品側壁處的部分介質薄膜，當蝕刻到達底電極金屬層時停止蝕刻，之後使樣品返回到真空傳輸腔室；保護步驟，使所述樣品進入到鍍膜腔室，在完成蝕刻的樣品上表面和周邊進行鍍膜保護，之後使所述樣品返回到真空傳輸腔室；以及樣品取出步驟，將所述樣品從真空傳輸腔室，通過真空過渡腔室，返回到樣品裝載腔室。
根據請求項1所述的磁性穿隧接面製作方法，其中，所述磁性穿隧接面的結構為固定層在隔離層上方、或者固定層在隔離層下方。
根據請求項1或2所述的磁性穿隧接面製作方法，其中，所述磁性穿隧接面的隔離層為單層或者多層。
根據請求項1或2所述的磁性穿隧接面製作方法，其中，在所述離子束蝕刻步驟中，所使用的氣體包括惰性氣體、氮氣、氧氣或其組合。
根據請求項1或2所述的磁性穿隧接面製作方法，其中，在所述反應離子電漿蝕刻腔室中，所使用的氣體包括惰性氣體、氮氣、氧氣、氟基氣體、NH₃ 、氨基氣體、CO、CO₂ 、醇類或其組合。
根據請求項1或2所述的磁性穿隧接面製作方法，其中，所述介質薄膜為四族氧化物、四族氮化物、四族氮氧化物、過渡金屬氧化物、過渡金屬氮化物、過渡金屬氮氧化物、鹼土金屬氧化物、鹼土金屬氮化物、鹼土金屬氮氧化物或其組合。
根據請求項1或2所述的磁性穿隧接面製作方法，其中，在所述保護步驟中，所鍍介質薄膜的厚度為1nm~500nm。
根據請求項1所述的磁性穿隧接面製作方法，其中，在所述反應離子清洗步驟中，去除厚度為0.1nm~5.0nm的所述磁性穿隧接面的側壁。
根據請求項2所述的磁性穿隧接面製作方法，其中，在所述介質鍍膜步驟中，所鍍介質薄膜的厚度為0.5nm~50nm。