磁存储器及其制作方法与流程

本技术涉及半导体，尤其涉及一种磁存储器及其制作方法。

背景技术：

1、随着半导体技术和存储技术不断发展，磁存储器(magnetic random accessmemory，简称mram)因其具有较高的存储密度以及较低的功耗，成为下一代存储器技术的主要候选者之一。磁存储器包括磁隧道结(magnetic tunnel junction，简称mtj)，磁隧道结包括两个铁磁层夹着一个势垒层。两个铁磁层中的一个铁磁层磁化方向不变，被称为固定层。另一个铁磁层的磁化方向可以被外界激励改变，被称为自由层。当自由层的磁化方向与固定层平行或反平行时，磁隧道结分别处于低电阻态或高电阻态，这两种阻态分别代表二进制数据“0”和“1”。

2、自旋轨道矩磁存储器(spin-orbit torque mram，简称sot-mram)是一种利用电流翻转磁隧道结的自由层而实现数据存储的存储设备，具有非易失性、高速读写(<1ns)、低功耗数据写入(<～0.1pj/bit)和高耐久性等优点，应用前景广阔。自旋轨道矩磁存储器还包括第一电极层和第二电极层，第二电极层为数据“读”通道，第一电极层为数据“写”通道，流经第一电极层的电流超过阈值电流(ic)会使磁隧道结的自由层磁矩发生翻转，完成数据的写入。

3、为了提高翻转效率、降低阈值电流，第一电极层的可电性导通区域的宽度等于或者小于磁隧道结的尺寸。然而，第一电极层的可电性导通区域的宽度缩减的过程中，往往难以保证磁隧道结的性能。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本技术实施例提供一种磁存储器及其制作方法，在降低阈值电流的同时，保证磁隧道结的性能。

2、根据一些实施例，本技术提供一种磁存储器的制作方法，其包括：

3、形成第一电极层、磁隧道结和第一介质层，所述磁隧道结位于所述第一电极层上，所述第一介质层覆盖所述磁隧道结，且至少暴露所述第一电极层的侧面；

4、对所述第一电极层暴露的侧面进行氧化处理或者刻蚀处理，以减少所述第一电极层的可电性导通区域的宽度。

5、在一些可能的实现方式中，对所述第一电极层暴露的侧面进行氧化处理或者刻蚀处理，以减少所述第一电极层的可电性导通区域的宽度，包括：

6、将所述第一电极层暴露在氧氛围中，并进行退火处理，所述第一电极层两端的部分区域转化为氧化层。

7、在一些可能的实现方式中，所述氧氛围包括氧等离子体氛围、臭氧或者一氧化二氮中的一种或多种。

8、在一些可能的实现方式中，对所述第一电极层暴露的侧面进行氧化处理或者刻蚀处理，以减少所述第一电极层的可电性导通区域的宽度，包括：

9、利用刻蚀液或者刻蚀气体对所述第一电极层的侧面进行刻蚀，以去除部分所述第一电极层。

10、在一些可能的实现方式中，所述刻蚀液包括碱性去胶液，所述刻蚀气体包括四氟化钛、六氟化硫、三氟甲烷或者八氟环丁烷中的一种或多种。

11、在一些可能的实现方式中，所述第一电极层可电性导通区域的宽度大于所述磁隧道结的宽度。

12、在一些可能的实现方式中，对所述第一电极层暴露的侧面进行氧化处理或刻蚀处理后，还包括：

13、形成第二介质层，所述第二介质层覆盖所述第一介质层和所述第一电极层；

14、在所述第二介质层上形成第二电极层，所述第二电极层与所述磁隧道结电连接。

15、在一些可能的实现方式中，形成第一电极层、磁隧道结和第一介质层，所述磁隧道结位于所述第一电极层上，所述第一介质层覆盖所述磁隧道结，且至少暴露所述第一电极层的侧面，包括：

16、在衬底上形成第一初始电极层，并在所述第一初始电极层上形成所述磁隧道结，所述磁隧道结覆盖部分所述第一初始电极层；

17、形成所述第一介质层，所述第一介质层覆盖所述磁隧道结，且暴露所述第一初始电极层的端部；

18、去除暴露的所述第一初始电极层，形成所述第一电极层。

19、在一些可能的实现方式中，在衬底上形成第一初始电极层，并在所述第一初始电极层上形成所述磁隧道结，所述磁隧道结覆盖部分所述第一初始电极层，包括：

20、在所述衬底上依次沉积所述第一初始电极层、磁隧道结堆叠层、硬掩模层和第一光刻胶层，所述第一光刻胶层具有第一图案；

21、以所述第一光刻胶层为掩膜，刻蚀所述硬掩模层；

22、去除所述第一光刻胶层；

23、以剩余的所述硬掩模层为掩膜，刻蚀所述磁隧道结堆叠层，形成所述磁隧道结。

24、在一些可能的实现方式中，形成所述第一介质层，所述第一介质层覆盖所述磁隧道结，且暴露所述第一初始电极层，包括：

25、沉积第一初始介质层，所述第一初始介质层覆盖所述磁隧道结和所述第一初始电极层；

26、形成第二光刻胶层，所述第二光刻胶层覆盖位于所述磁隧道结上方的所述第一初始介质层，以及位于所述磁隧道结的侧面的所述第一初始介质层，并暴露所述第一初始介质层的端部；

27、以所述第二光刻胶层为掩膜，刻蚀所述第一初始介质层，形成所述第一介质层；

28、去除所述第二光刻胶层。

29、在一些可能的实现方式中，在所述第二介质层上形成第二电极层，所述第二电极层与所述磁隧道结电连接，包括：

30、至少刻蚀所述第二介质层和所述第一介质层，形成孔洞；

31、形成导电柱，所述导电柱填平所述孔洞，并与所述磁隧道结电连接；

32、在所述导电柱和所述第二介质层上形成所述第二电极层，所述第二电极层覆盖所述导电柱。

33、本技术实施例提供的磁存储器的制作方法至少具有如下优点：

34、本技术实施例提供的磁存储器的制作方法，通过第一介质层覆盖磁隧道结且至少暴露第一电极层的侧面，可以对第一电极层进行处理，同时可以对磁隧道结进行保护，减少磁隧道结的损伤，保证磁隧道结的性能。通过对第一电极层暴露的侧面进行氧化处理或者刻蚀处理，以减少第一电极层的可电性导通区域的宽度，从而减少不流经磁隧道结正下方的无效电流的比例，降低阈值电流，提高磁存储器的性能。

35、根据一些实施例，本技术还提供一种磁存储器，所述磁存储器包括第一电极层、位于所述第一电极层上的磁隧道结，以及覆盖所述磁隧道结的第一介质层。所述第一电极层与所述磁隧道结电连接；所述第一电极层的两端分别凹陷于所述第一介质层的对应端，或者所述第一电极层的两端形成有氧化层，所述氧化层彼此朝向的一端分别凹陷于所述第一介质层的对应端，以使所述第一电极层的可电性导通区域的宽度减小。

36、在一些可能的实现方式中，所述磁存储器还包括覆盖所述第一介质层和所述第一电极层的第二介质层，以及位于所述第二介质层上的第二电极层；所述第二电极层与所述磁隧道结电连接。

37、本技术实施例提供的磁存储器至少具有如下优点：

38、本技术实施例提供的磁存储器通过第一介质层对磁隧道结提供保护，并通过将第一电极层可电性导通区域的宽度减小，从而减少不流经磁隧道结正下方的无效电流的比例，降低阈值电流，提高磁存储器的性能，使得磁存储器阈值电流低且磁隧道结性能好。