專利名稱：立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法及形成設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法及形成設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，由于磁存儲器(Magnetic Random Access Memory,MRAM)具有短的讀寫時間，非易失性和功耗低的特點，磁存儲器作為適用于計算機或通訊機器等信息處理設(shè)備上的存儲裝置而備受關(guān)注?，F(xiàn)有技術(shù)的磁存儲器通過施加磁場,將信息存儲到磁隧道結(jié)(Magnetic TunnelJunction,MTJ)結(jié)構(gòu)中，并通過測量MTJ的電流讀取信息。具體地，所述MTJ由兩磁性材料層以及位于所述兩磁性材料層之間的絕緣層構(gòu)成?，F(xiàn)有技術(shù)的磁存儲器的結(jié)構(gòu)，包括用作開關(guān)器件的晶體管和用于存儲數(shù)據(jù)的磁性隧道結(jié)單元。其中，所述磁隧道結(jié)的結(jié)構(gòu)請參考圖1，磁隧道結(jié)單元包含頂部導(dǎo)電層113、磁性隧道結(jié)單元主體(Magnetic tunnel junction, MTJ) 110、底部導(dǎo)電層101,其中，磁隧道結(jié)單元主體110由固定磁性材料層(PL) 105、隧道絕緣材料層107和自由磁性材料層(FL) 109交替堆疊而成。所述磁隧道結(jié)單元主體110是三層或多層結(jié)構(gòu)，其中所述磁隧道結(jié)單元主體還包括位于所述自由磁性材料層109表面的第一隧道絕緣材料層111，用于將所述自由磁性材料層109和頂部導(dǎo)電層113隔開；位于所述底部導(dǎo)電層101表面的第二隧道絕緣材料層103，用于將所述固定磁性材料層105和底部導(dǎo)電層101隔開。其中，所述固定磁性材料層105的作用是磁化方向被固定,并與自由磁性材料層109的磁化方向進(jìn)行對比，自由磁性材料層109的磁化方向可編程。在對磁性存取存儲器進(jìn)行寫入操作時，自由磁性材料層109的磁化可編程為相對于固定磁性材料層105的磁化平行(邏輯“0”狀態(tài))，表現(xiàn)為低阻態(tài)；或者反平行(邏輯“I”狀態(tài))，表現(xiàn)為高阻態(tài)，從而實現(xiàn)兩個存儲狀態(tài)。在“讀取”的過程中，通過比較磁隧道結(jié)單元的電阻與標(biāo)準(zhǔn)單元的電阻，讀出磁性隨機存取存儲器的狀態(tài)。然而，隨著工藝節(jié)點的進(jìn)一步減小，現(xiàn)有技術(shù)形成的磁存儲器的可靠性低，無法進(jìn)一步滿足工業(yè)需求。更多關(guān)于磁存儲器中磁隧道結(jié)的結(jié)構(gòu)請參考公開號為“US20070176251A1”的美國專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法及形成設(shè)備，形成的磁存儲器的可靠性高。為解決上述問題，本發(fā)明實施例的發(fā)明人提供了一種立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，包括用于形成隧道絕緣材料層的所述反應(yīng)腔室，所述反應(yīng)腔室包括鍍膜室，所述鍍膜室一腔室壁上具有至少一個開孔；
位于所述鍍膜室內(nèi)的第一加熱器，所述第一加熱器位于所述開孔位置的正下方；位于所述鍍膜室上的第二加熱器；子反應(yīng)腔，所述子反應(yīng)腔位于所述第二加熱器表面，且與所述開孔相連，用于向鍍膜室提供固態(tài)的第一反應(yīng)物。可選地，所述第二加熱器位于所述鍍膜室的上方，所述第二加熱器具有第一通孔，且所述第一通孔的位置與所述開孔的位置相對應(yīng)。可選地，所述反應(yīng)腔室還包括第一供氣單元，所述第一供氣單元與所述開孔相連，用于提供氣態(tài)的第二反應(yīng)物?？蛇x地，所述反應(yīng)腔室還包括第一等離子腔室，所述第一等離子腔室位于所述第二加熱器表面、且一端與所述子反應(yīng)腔相連，另一端與所述鍍膜室的開孔相連；和/或第二等離子腔室，所述第二等離子腔室的一端與第一供氣單元，另一端與所述鍍膜室的開孔相連?？蛇x地，所述反應(yīng)腔室還包括第二供氣單元，所述第二供氣單元的一端與所述子反應(yīng)腔相連；另一端直接與所述鍍膜室的開孔相連。可選地，所述反應(yīng)腔室還包括多個氣體流量控制器，分別用于連接所述第二供氣單元和所述鍍膜室的開孔上的氣管；連接第二供氣單元和子反應(yīng)腔上的氣管；連接第一供氣單元和所述鍍膜室的開孔上的氣管。可選地，所述反應(yīng)腔室還包括分布盤，所述分布盤位于所述鍍膜室內(nèi)、且位于所述第一加熱器和第二加熱器之間，所述分布盤上具有多個第二通孔，所述第二通孔的直徑小于所述鍍膜室的開孔的直徑?？蛇x地，所述分布盤到第二加熱器之間的距離為50mm?？蛇x地，所述開孔的個數(shù)為1-3個。本發(fā)明的實施例還提供了一種立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，包括向子反應(yīng)腔內(nèi)提供固態(tài)的第一反應(yīng)物；經(jīng)過鍍膜室外的第二加熱器加熱使所述第一子反應(yīng)物由固態(tài)變成氣態(tài)；氣態(tài)的第一反應(yīng)物通過鍍膜室一腔室壁上的開孔進(jìn)入鍍膜室內(nèi)；氣態(tài)的第一反應(yīng)物和通入所述鍍膜室的氣態(tài)的第二反應(yīng)物在鍍膜室內(nèi)混合均勻；第一加熱器加熱使氣態(tài)的第一反應(yīng)物和氣態(tài)的第二反應(yīng)物反應(yīng)生成MgO薄膜沉積于晶圓表面。可選地，所述氣態(tài)的第二反應(yīng)物通過與所述開孔相連的第一供氣單元進(jìn)入鍍膜室內(nèi)?？蛇x地，所述第一反應(yīng)物為Mg(thd)2，所述第二反應(yīng)物為氧氣或臭氧?？蛇x地，所述Mg(thd)2的質(zhì)量為400_600g ;所述氧氣或臭氧的流量為200_300sccm?？蛇x地,所述Mg (thd) 2的質(zhì)量為500g,氧氣的流量為300sccm。可選地，所述Mg (thd) 2變?yōu)闅鈶B(tài)的條件為溫度大于等于200°C。可選地，在氣態(tài)的第一反應(yīng)物和/或第二反應(yīng)物進(jìn)入鍍膜室之前，先對所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物和/或第二反應(yīng)物等離子體化?？蛇x地，等離子化所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物的工藝參數(shù)范圍為頻率13-15MHZ ;功率大于等于300W?？蛇x地，等離子體化所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物的工藝參數(shù)為頻率13. 56MHz,功率300W?？蛇x地，等離子化所述第二反應(yīng)物的工藝參數(shù)范圍為頻率13-15MHZ ;功率大于等于200W?？蛇x地，等離子化所述第二反應(yīng)物的工藝參數(shù)范圍為頻率13. 56MHz，功率200W?？蛇x地，所述第二反應(yīng)物和氣態(tài)的所述第一反應(yīng)物在進(jìn)入鍍膜室時，還包括利用第二供氣單元提供的作為載體的氣體?？蛇x地，所述作為載體的氣體為Ar、He、N2中的一種?？蛇x地,通入子反應(yīng)腔的作為載體的氣體的通入子反應(yīng)腔的流量為200_400sccm ；直接經(jīng)過開孔通入所述鍍膜室內(nèi)的作為載體的氣體的流量為800-1200sCCm。可選地，通入子反應(yīng)腔的Ar的流量為300sCCm，直接經(jīng)過開孔通入所述鍍膜室內(nèi)的Ar的流量為lOOOsccm。可選地，通入所述氣態(tài)的Mg(thd)2的時間為15S，通入所述氧氣的時間為10S。可選地，所述第二反應(yīng)物和氣態(tài)的所述第一反應(yīng)物進(jìn)入鍍膜室內(nèi)后，還包括所述第二反應(yīng)物和氣態(tài)的所述第一反應(yīng)物通過分布盤上的第二通孔?？蛇x地，形成MgO薄膜的工藝為原子層沉積工藝?？蛇x地，所述原子層沉積工藝的工藝參數(shù)范圍為溫度250-350 °C，壓力
0.08-0. 2torr0可選地，所述原子層沉積工藝的工藝參數(shù)范圍為溫度250°C，壓力0.1Torr0與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的實施例具有以下優(yōu)點本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備中，所述用于形成立體結(jié)構(gòu)的隧道絕緣材料層的原子層沉積設(shè)備的反應(yīng)腔室包括子反應(yīng)腔，所述子反應(yīng)腔可以用來放置固態(tài)的第一反應(yīng)物，當(dāng)?shù)诙訜崞骷訜岬揭欢囟葧r，所述固態(tài)的第一反應(yīng)物變?yōu)闅鈶B(tài)，通過開孔進(jìn)入鍍膜室內(nèi)，便于后續(xù)和第二反應(yīng)物在第一加熱器加熱下，發(fā)生原子層沉積工藝形成立體結(jié)構(gòu)的隧道絕緣材料層。所述設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單，所述設(shè)備為后續(xù)采用原子層沉積工藝形成MgO薄膜提供了有利條件。進(jìn)一步的，本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備的反應(yīng)腔室還包括第二供氣單元，可以在后續(xù)提供作為載體的氣體，以加快第二反應(yīng)物和氣態(tài)的第一反應(yīng)物的流動速率。更進(jìn)一步的，本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備的反應(yīng)腔室還包括第一等離子腔室和/或第二等離子腔室，可以在氣態(tài)的第一反應(yīng)物和/或第二反應(yīng)物進(jìn)入鍍膜室之前，先對所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物和/或第二反應(yīng)物等離子體化。并且，本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備的反應(yīng)腔室還包括分布盤。所述分布盤和第二加熱器之間構(gòu)成的空間，在后續(xù)形成隧道絕緣材料層的工藝過程中，可以為所述第二反應(yīng)物和氣態(tài)的第一反應(yīng)物提供一個緩沖的空間，有利于所述第二反應(yīng)物和氣態(tài)的第一反應(yīng)物在所述空間內(nèi)混合均勻，后續(xù)在晶圓表面形成的隧道絕緣材料層的厚度均一、且表面質(zhì)量好。本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法中，發(fā)明人采用固體的第一反應(yīng)物和氣態(tài)的第二反應(yīng)物，利用原子層沉積工藝，形成作為立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)中的隧道絕緣材料層的MgO薄膜，形成的CoFeB薄膜的厚度均一，表面質(zhì)量好，后續(xù)形成的磁存儲器的
可靠性高。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的磁隧道結(jié)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明第一實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備中用于形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明第一實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法的流程示意圖；圖6-圖8是本發(fā)明第二實施例中實例1-實例3的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備中用于形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式正如背景技術(shù)所述，隨著工藝節(jié)點的進(jìn)一步減小，現(xiàn)有技術(shù)形成的存儲器的可靠性低，無法進(jìn)一步滿足工業(yè)需求。經(jīng)過研究，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，磁存儲器的可靠性跟磁隧道結(jié)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，平面結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的可靠性低于立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的可靠性。然而，現(xiàn)有技術(shù)中受材料和工藝條件的制約，只能在超高真空(UHV)條件下，采用物理氣相沉積工藝(PVD)形成磁隧道結(jié)，然而，由于物理氣相沉積工藝(PVD)在形成立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)時表面質(zhì)量較差，現(xiàn)有技術(shù)形成的磁隧道結(jié)多為平面結(jié)構(gòu)，請參考圖1，磁隧道結(jié)包括磁性材料層(固定磁性材料層105和自由磁性材料層109)和磁隧道結(jié)的隧道絕緣材料層107。經(jīng)過進(jìn)一步研究,發(fā)明人發(fā)現(xiàn),采用原子層沉積工藝(Atomic Layer Deposition,ALD)可以形成立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)。并且本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，Mg(thd)2(Mg-2，2，6，6-4甲基-3，5己二酮)在一定條件下可以被氧化形成MgO，并且雖然Mg (thd) 2在常溫常壓下為固態(tài)，但是當(dāng)Mg (thd) 2被加熱到熔點以上時，可以變?yōu)闅鈶B(tài)，因此Mg (thd) 2可以作為原子層沉積工藝時形成隧道絕緣材料層(MgO)的材料。 相應(yīng)的，本發(fā)明實施例的發(fā)明人提供了 一種立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法及形成設(shè)備。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。請參考圖2，圖2示出了本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的結(jié)構(gòu)，至少包括立體結(jié)構(gòu)的固定磁性材料層201、位于所述固定磁性材料層201表面的隧道絕緣材料層203、及位于所述隧道絕緣材料層203表面的自由磁性材料層205。請參考圖3，圖3示出了本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，包括承載臺301，用于承載晶圓303，所述承載臺301可以移動晶圓303至各反應(yīng)腔室；多個反應(yīng)腔室，所述多個反應(yīng)腔室分別用于在所述晶圓303表面形成電極、磁性材料層或氧化層等。例如所述多個反應(yīng)腔室包括用于形成底部導(dǎo)電層的第一反應(yīng)腔室305、用于形成磁性材料層(固定磁性材料層和自由磁性材料層)的第二反應(yīng)腔室307、用于形成隧道絕緣材料層的第三反應(yīng)腔室309、和用于形成頂部導(dǎo)電層的第四反應(yīng)腔室311。請結(jié)合參考圖2和圖3，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中受材料和工藝條件的制約，磁隧道結(jié)的磁性材料層(固定磁性材料層和自由磁性材料層)和磁隧道結(jié)的隧道絕緣材料層，均在超高真空(UHV)條件下，采用物理氣相沉積工藝(PVD)形成。而由于物理氣相沉積工藝(PVD)在形成立體結(jié)構(gòu)時的表面質(zhì)量較差，因此現(xiàn)有技術(shù)的磁隧道結(jié)大多為如圖1所示的平面結(jié)構(gòu)。經(jīng)過進(jìn)一步研究,發(fā)明人發(fā)現(xiàn),采用原子層沉積工藝(Atomic Layer Deposition,ALD)可以形成立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)。并且本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，18(訪(1)2在一定條件下可以被氧化形成MgO，并且雖然Mg (thd) 2在常溫常壓下為固態(tài)，但是當(dāng)Mg (thd) 2被加熱到熔點以上時，可以變?yōu)闅鈶B(tài)，因此Mg(thd)2可以作為原子層沉積工藝時形成隧道絕緣材料層(MgO)的材料。第一實施例請參考圖4，本發(fā)明的發(fā)明人提供了一種立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，包括用于形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室(即圖3中的第三反應(yīng)腔室309)，所述反應(yīng)腔室包括鍍膜室400，所述鍍膜室一腔室壁上具有至少一個開孔(未標(biāo)示)；位于所述鍍膜室400內(nèi)的第一加熱器401，所述第一加熱器401位于所述開孔位置的正下方；位于所述鍍膜室400上的第二加熱器405 ；子反應(yīng)腔409，所述子反應(yīng)腔409位于所述第二加熱器405表面，且與所述開孔相連，用于向鍍膜室400提供固態(tài)的第一反應(yīng)物415。其中，所述鍍膜室400用于提供在晶圓403表面形成磁性材料層(固定磁性材料層和自由磁性材料層)的工作平臺；所述鍍膜室400 —腔室壁上具有開孔(未標(biāo)示)，所述開孔后續(xù)用于為氣態(tài)的第一反應(yīng)物415和第二反應(yīng)物421提供進(jìn)入鍍膜室400的通道，所述開孔的個數(shù)至少為一個，例如1-3個。在本發(fā)明的實施例中，所述開孔的個數(shù)為3個。所述第一加熱器401用于為反應(yīng)腔室提供后續(xù)反應(yīng)所需的溫度條件，所述第一加熱器401至少可以加熱到200°C。為使后續(xù)通入的反應(yīng)物能夠均勻沉積在晶圓403的表面，所述第一加熱器401位于所述開孔位置的正下方。本發(fā)明實施例中，所述第一加熱器401表面還具有基臺(未圖示)，所述基臺用于放置待形成磁性材料層的晶圓403。所述第二加熱器405位于所述鍍膜室400上，用于加熱子反應(yīng)腔409內(nèi)的第一反應(yīng)物415，使所述第一反應(yīng)物415由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，氣態(tài)的所述第一反應(yīng)物415有助于后續(xù)進(jìn)入鍍膜室400。需要說明的是，所述氣態(tài)的所述第一反應(yīng)物415由所述開孔進(jìn)入鍍膜室400。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述第二加熱器405位于所述鍍膜室400上方時，所述用于形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)最簡單、緊湊。經(jīng)過進(jìn)一步研究，在本發(fā)明的實施例中，發(fā)明人將所述第二加熱器405置于所述鍍膜室400上方，所述第二加熱器405具有第一通孔(未標(biāo)示)，且所述第一通孔的位置與所述開孔的位置相對應(yīng)。更進(jìn)一步的，所述第二加熱器405可以作為鍍膜室400的上方的腔室壁，所述第二加熱器405內(nèi)的第一通孔即鍍膜室400的腔室壁上的開孔。所述子反應(yīng)腔409用于放置固態(tài)的第一反應(yīng)物415。在本發(fā)明的實施例中，所述第一反應(yīng)物415為Mg (thd) 2，雖然Mg (thd) 2在常溫常壓下為固態(tài)，但是當(dāng)Mg (thd) 2被加熱到熔點以上時，可以變?yōu)闅鈶B(tài)，因此Mg (thd) 2可以作為原子層沉積工藝時形成隧道絕緣材料層(MgO)的材料，即MgO薄膜。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為形成MgO薄膜，除了需要1%(訪(1)2外，還需要氧化氣體提供氧原子，使氧原子和Mg (thd) 2中的Mg結(jié)合形成MgO。相應(yīng)的，本發(fā)明實施例的形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室還包括第一供氣單元，所述第一供氣單元與所述開孔相連，用于提供氧化氣體作為氣態(tài)的第二反應(yīng)物421，后續(xù)所述第二反應(yīng)物和Mg (thd) 2發(fā)生反應(yīng)，形成MgO薄膜。本發(fā)明實施例中，所述第二反應(yīng)物421為氧氣(O2)或臭氧(O3)。需要說明的是，在本發(fā)明的其他實施例中，所述形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室還可以外接一個第一供氣單元，用于提供氧化氣體作為第二反應(yīng)物。需要說明的是，本發(fā)明實施例的形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室還包括第二供氣單元(未圖示)，所述第二供氣單元的一端與所述子反應(yīng)腔409相連，用于加快所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物415進(jìn)入鍍膜室400上的開孔的速度；另一端直接與所述鍍膜室400上的開孔相連，用于加快所述第二反應(yīng)物421進(jìn)入鍍膜室400上的開孔的速度。在本發(fā)明的實施例中，所述第二供氣單元通過氣管分別向所述子反應(yīng)室409和鍍膜室400上的開孔內(nèi)提供作為載體的氣體423，例如惰性氣體Ar、He、N2中的一種。并且，為了便于調(diào)節(jié)所述作為載體的氣體423的流量，還在連接第一供氣單元和開孔上的氣管上、連接所述第二供氣單元和子反應(yīng)室409的氣管上以及連接所述第二供氣單元和開孔的氣管上安裝有氣體流量控制器(Mass Flow Controler，MFC)419。并且為了控制每個氣管中氣體通入的氣體的量，需要控制氣管的開和關(guān)，每個所述氣管上還安裝有開關(guān)417。另外，發(fā)明人經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，若經(jīng)過開孔后的各氣體直接進(jìn)入鍍膜室400內(nèi)，發(fā)生反應(yīng)形成MgO，沉積在晶圓403表面，則有可能僅在晶圓403表面的中心處沉積了 MgO薄膜，而晶圓403的邊緣處形成的MgO薄膜的厚度較薄甚至沒有，可能會影響到后續(xù)形成的磁存儲器的可靠性。經(jīng)過進(jìn)一步研究，發(fā)明人對本發(fā)明第一實施例的用于形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的所述反應(yīng)腔室還包括分布盤(Distribution Plate)411,所述分布盤411位于所述鍍膜室400內(nèi)、且位于所述第一加熱器401和第二加熱器405之間，所述分布盤411上具有多個第二通孔(未標(biāo)示)，所述第二通孔的直徑小于所述開孔的直徑。由于所述第二通孔的直徑遠(yuǎn)小于所述開孔的直徑，各氣體在通過開孔進(jìn)入到鍍膜室400后，通過所述第二通孔到達(dá)晶圓403表面的速度放緩，所述分布盤411與第二加熱器405構(gòu)成的空間為各氣體在晶圓403表面形成MgO薄膜之前提供了一個緩沖的空間，有助于各氣體在所述空間內(nèi)混合均勻，均勻分布在所述空間的各處，有助于后續(xù)在晶圓403表面形成厚度均一、且表面質(zhì)量好的MgO薄膜，所述MgO薄膜用作后續(xù)形成的磁存儲器的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)中的隧道絕緣材料層，磁存儲器的可靠性好。在本發(fā)明的第一實施例中，為使各氣體在所述空間內(nèi)充分混合，所述分布盤411到第二加熱器405之間的距離為50mm。需要說明的是，為了排出反應(yīng)后產(chǎn)生的廢氣425，所述第二反應(yīng)腔室還包括排氣單元(未圖示)，用于排出廢氣425。本發(fā)明第一實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，形成結(jié)構(gòu)簡單，為采用原子層沉積工藝形成立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)提供了有利的條件。請參考圖5，本發(fā)明實施例的發(fā)明人還提供了一種采用上述設(shè)備的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，包括步驟S501，向子反應(yīng)腔內(nèi)提供固態(tài)的第一反應(yīng)物；步驟S503，經(jīng)過鍍膜室外的第二加熱器加熱使所述第一子反應(yīng)物由固態(tài)變成氣態(tài)；步驟S505，氣態(tài)的第一反應(yīng)物通過鍍膜室一腔室壁上的開孔進(jìn)入鍍膜室內(nèi)，氣態(tài)的第一反應(yīng)物和通入所述鍍膜室的氣態(tài)的第二反應(yīng)物在鍍膜室內(nèi)混合均勻；步驟S507，第一加熱器加熱使氣態(tài)的第一反應(yīng)物和氣態(tài)的第二反應(yīng)物反應(yīng)生成MgO薄膜沉積于晶圓表面。請結(jié)合參考圖4和圖5,所述子反應(yīng)腔409位于第二加熱器405表面；所述第一反應(yīng)物415為Mg (thd) 2，質(zhì)量為400-600g ;所述氣態(tài)的第二反應(yīng)物通過與所述開孔相連的第一供氣單元進(jìn)入鍍膜室400內(nèi)；所述第二反應(yīng)物421為氧氣(O2)或臭氧(O3)，所述第二反應(yīng)物421的流量為200-300SCCm。本發(fā)明實施例中，所述Mg (thd) 2的質(zhì)量為500g，氧氣的流量為300sccm。并且Mg (thd) 2在常溫常壓下為固態(tài)，但是當(dāng)Mg (thd) 2被第二加熱器405加熱到200°C或以上時，可以由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，因此Mg(thd)2可以作為原子層沉積工藝時形成隧道絕緣材料層(MgO)的材料。需要說明的是，在本發(fā)明的實施例中，所述第二反應(yīng)物421和氣態(tài)的所述第一反應(yīng)物415在進(jìn)入鍍膜室400時，還包括利用第二供氣單元提供的作為載體的氣體423，例如惰性氣體Ar、He、N2中的一種，以加速所述第二反應(yīng)物421和氣態(tài)的所述第一反應(yīng)物415的流動速率，使其快速進(jìn)入鍍膜室400。所述作為載體的氣體423的流量根據(jù)反應(yīng)物的量來確定，通入子反應(yīng)腔409的作為載體的氣體423的通入子反應(yīng)腔409的流量為200-400sccm,直接經(jīng)過鍍膜室400 —腔室壁上的開孔通入所述鍍膜室400內(nèi)的作為載體的氣體423的流量為800-1200sccm。本發(fā)明的實施例中，所述作為載體的氣體423為Ar，通入子反應(yīng)腔409的Ar的流量為300SCCm，直接經(jīng)過第二加熱器405內(nèi)的第一通孔通入所述鍍膜室400內(nèi)的Ar的流量為 lOOOsccm。發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)后續(xù)形成的MgO薄膜中Mg 0的值為1:1時，后續(xù)形成的磁性材料層的質(zhì)量最好，磁性最強，后續(xù)形成的磁存儲器的可靠性最高。在本發(fā)明的實施例中，為形成Mg 0的值為1:1的MgO薄膜，通入所述氣態(tài)的Mg (thd) 2的時間為15S，通入所述氧氣的時間為IOS。
并且在本發(fā)明的實施例中，所述第二反應(yīng)物421和氣態(tài)的所述第一反應(yīng)物415進(jìn)入鍍膜室400內(nèi)后，還包括所述第二反應(yīng)物421和氣態(tài)的所述第一反應(yīng)物415通過分布盤411上的第二通孔的步驟。由于所述第二通孔的直徑小于所述開孔的直徑，所述第二反應(yīng)物421和氣態(tài)的所述第一反應(yīng)物415可以在所述分布盤411和第二加熱器405構(gòu)成的空間內(nèi)充分混合，并且充滿所述空間的各處，利于后續(xù)在晶圓403表面的中間部位和邊緣部位形成厚度均一。且表面質(zhì)量好的MgO薄膜，采用本發(fā)明第一實施例的方法形成的所述MgO薄膜作為隧道絕緣材料層，后續(xù)形成的磁存儲器的可靠性好。在所述鍍膜室400內(nèi)的晶圓403表面形成MgO薄膜的工藝為原子層沉積工藝(ALD)，所述原子層沉積工藝在形成如圖2所示的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的磁性材料層時，所述磁性材料層的質(zhì)量好，且厚度均勻一致。本發(fā)明的實施例在形成作為磁性材料層的MgO薄膜時，所述原子層沉積工藝的工藝參數(shù)范圍為溫度250-350°C，壓力0. 08-0. 2torr。本發(fā)明實施例中，形成MgO薄膜的工藝參數(shù)為溫度250°C，壓力0.1Torr。采用本發(fā)明實施例的方法在形成如圖2所示的立體結(jié)構(gòu)時，形成質(zhì)量好，厚度均勻一致的CoFeB薄膜，所述CoFeB薄膜用于作為本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的磁性材料層(固定磁性材料層和自由磁性材料層)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，后續(xù)形成的磁存儲器的可靠性更高。第二實施例本發(fā)明實施例的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在氣態(tài)的第一反應(yīng)物和/或第二反應(yīng)物進(jìn)入鍍膜室之前，先對所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物和/或第二反應(yīng)物等離子體化，可以大大加快后續(xù)在晶圓表面形成隧道絕緣材料層的速率。本發(fā)明實施例的發(fā)明人對用于形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室進(jìn)一步進(jìn)行了改造，改造后的所述反應(yīng)腔室還包括第一等離子腔室，所述第一等離子腔室的一端與所述子反應(yīng)腔相連，另一端與所述鍍膜室的開孔相連；和/或第二等離子腔室，所述第二等離子腔室的一端與所述第一供氣單元相連，另一端與所述鍍膜室的開孔相連。具體請參考以下幾個實例實例I請參考圖6，實例I中，本發(fā)明實施例的發(fā)明人提供了一種立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，所述形成設(shè)備中用于形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室，包括鍍膜室400，所述鍍膜室400 —腔室壁上具有至少一個開孔(未標(biāo)示)；位于所述鍍膜室400內(nèi)的第一加熱器401，所述第一加熱器401位于所述開孔位置的正下方；位于所述鍍膜室400上的第二加熱器405 ；子反應(yīng)腔409，所述子反應(yīng)腔409位于所述第二加熱器405表面，且與所述開孔相連，用于向鍍膜室400提供固態(tài)的第一反應(yīng)物415 ；第一等離子腔室410，所述第一等離子腔室410位于所述第二加熱器405表面、且一端與所述子反應(yīng)腔409相連，另一端與所述開孔相連。與第一實施例不同，本發(fā)明第二實施例的實例I中還包括第一等離子腔室410，所述第一等離子腔室410用于等離子體化所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物415，以加快后續(xù)所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物和第二反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)速率。
第二實施例的實例I中，所述用于形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室還可以包括第一供氣單元(未標(biāo)示)，所述第一供氣單元與所述開孔相連，用于提供氣態(tài)的第二反應(yīng)物。分布盤411，所述分布盤411位于所述鍍膜室400內(nèi)、且位于所述第一加熱器401和第二加熱器405之間；第二供氣單元(未標(biāo)示)，所述第二供氣單元的一端與所述子反應(yīng)腔409相連，用于提供作為載體的氣體423，加快所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物415進(jìn)入開孔的速度；另一端直接通過所述開孔與鍍膜室400相連，用于提供作為載體的氣體423，加快所述第二反應(yīng)物421進(jìn)入開孔的速度。更多關(guān)于實例I中立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備的說明，請參考本發(fā)明的第一實施例中。本發(fā)明第二實施例的實例I中的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，所述形成設(shè)備中用于形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室包括第一等離子腔室410，可以在氣態(tài)的第一反應(yīng)物415進(jìn)入鍍膜室400之前,對其等離子體化,加快后續(xù)的反應(yīng)速度。相應(yīng)的，請繼續(xù)參考圖6，本發(fā)明的第二實施例的實例I中還提供了一種立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，與本發(fā)明的第一實施例的形成方法不同，在本發(fā)明的第二實施例的實例I中，在所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物(Mg (thd) 2) 415進(jìn)入鍍膜室400之前，還包括所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物415進(jìn)入所述第一等離子腔室410等離子體化。等離子化所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物415的工藝參數(shù)范圍為頻率(frequency) 13-15MHz ;功率(power)大于等于300W。在本發(fā)明的實例I中，等離子體化所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物415的工藝參數(shù)為頻率13. 56MHz，功率 300W。本發(fā)明第二實施例的實例I中的形成方法，與本發(fā)明的第一實施例相比，除了具有本發(fā)明第一實施例的優(yōu)點外，還具有以下優(yōu)點由于所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物即Mg(thd)2被等離子體化后再進(jìn)入所述鍍膜室400內(nèi)，因此其活性更強，后續(xù)更易被氧化形成MgO，即在晶圓403表面形成MgO薄膜花費的時間較短，節(jié)省了工藝時間。實例2請參考圖7，實例2中，本發(fā)明實施例的發(fā)明人提供了一種立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，所述形成設(shè)備中用于形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室，包括鍍膜室400，所述鍍膜室一腔室壁上具有至少一個開孔；位于所述鍍膜室400內(nèi)的第一加熱器401，所述第一加熱器401位于所述開孔位置的正下方；位于所述鍍膜室400上的第二加熱器405 ；子反應(yīng)腔409，所述子反應(yīng)腔409位于所述第二加熱器405表面，且與所述開孔相連，用于向鍍膜室400提供固態(tài)的第一反應(yīng)物415 ；第二等離子腔室427，所述第二等離子腔室427的一端與所述開孔相連。與第一實施例不同，本發(fā)明第二實施例的實例I中還包括第二等離子腔室427，所述第二等離子腔室427用于等離子體化所述第二反應(yīng)物421，以加快后續(xù)所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物和第二反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)速率。第二實施例的實例2中，所述用于形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室還可以包括
第一供氣單元(未圖示)，所述第一供氣單元與第二等離子腔室427相連；分布盤411，所述分布盤411位于所述鍍膜室400內(nèi)、且位于所述第一加熱器401和第二加熱器405之間；第二供氣單元，所述第二供氣單元的一端與所述子反應(yīng)腔409相連，用于提供作為載體的氣體423，加快所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物415進(jìn)開孔的速度；另一端直接通過所述開孔與鍍膜室400相連，用于提供作為載體的氣體423，加快所述第二反應(yīng)物421進(jìn)入開孔的速度。更多關(guān)于實例2中立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備的說明，請參考本發(fā)明的第一實施例。本發(fā)明第二實施例的實例2中的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，所述形成設(shè)備中用于形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室包括第二等離子腔室427，可以在第二反應(yīng)物進(jìn)入鍍膜室之前，對其等離子體化，加快后續(xù)的反應(yīng)速度。相應(yīng)的，請繼續(xù)參考圖7，本發(fā)明的第二實施例的實例2中還提供了一種立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，與本發(fā)明的第一實施例的形成方法不同，在本發(fā)明的第二實施例的實例2中，在所述第二反應(yīng)物(氧氣或臭氧)進(jìn)入鍍膜室400之前，還包括所述第二反應(yīng)物421進(jìn)入所述第二等離子腔室427等離子體化。等離子化所述第二反應(yīng)物421的工藝參數(shù)范圍為頻率(frequency) 13_15MHz ;功率(power)大于等于200W。在本發(fā)明的實例2中，等離子體化所述第二反應(yīng)物421的工藝參數(shù)為頻率13. 56MHz，功率200W。本發(fā)明第二實施例的實例2中的形成方法，與本發(fā)明的第一實施例相比，除了具有本發(fā)明第一實施例的優(yōu)點外，同實例I 一樣，還具有以下優(yōu)點由于所述第二反應(yīng)物即氧氣或臭氧被等離子體化后再進(jìn)入所述鍍膜室400內(nèi)，因此其活性更強，后續(xù)更易和Mg (thd) 2發(fā)生反應(yīng)形成MgO，即在晶圓403表面形成MgO薄膜花費的時間較短，節(jié)省了工藝時間。實例3請參考圖8，實例3中，本發(fā)明實施例的發(fā)明人提供了一種立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，所述形成設(shè)備中用于形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室，包括鍍膜室400，所述鍍膜室400 —腔室壁上具有至少一個開孔；位于所述鍍膜室400內(nèi)的第一加熱器401，所述第一加熱器401位于所述開孔位置的正下方；位于所述鍍膜室400上的第二加熱器405 ；子反應(yīng)腔409，所述子反應(yīng)腔409位于所述第二加熱器405表面，且與所述開孔相連，用于提供固態(tài)的第一反應(yīng)物415 ；第一等離子腔室410，所述第一等離子腔室410位于所述第二加熱器405表面、且一端與所述子反應(yīng)腔409相連，另一端與所述開孔相連；第二等離子腔室427，所述第二等離子腔室427與鍍膜室400的開孔相連；第一供氣單元，所述第一供氣單元與第二等離子腔室427相連。與第一實施例不同，本發(fā)明第二實施例的實例3中還包括第一等離子腔室410，用于等離子體化所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物415，以加快后續(xù)所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物和第二反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)速率；和第二等離子腔室427，用于等離子體化所述第二反應(yīng)物421，以加快后續(xù)所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物和第二反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)速率。
第二實施例的實例3中，所述反應(yīng)腔室還可以包括分布盤411，所述分布盤411位于所述鍍膜室400內(nèi)、且位于所述第一加熱器401和第二加熱器405之間；第二供氣單元，所述第二供氣單元的一端與所述子反應(yīng)腔409相連，用于提供作為載體的氣體423，加快所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物415進(jìn)入開孔的速度；另一端直接通過所述開孔與鍍膜室400相連，用于提供作為載體的氣體423，促進(jìn)所述第二反應(yīng)物421與氣態(tài)的第一反應(yīng)物415在鍍膜室內(nèi)混合均勻。更多關(guān)于實例3中立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備的說明，請參考本發(fā)明的第一實施例中。本發(fā)明第二實施例的實例3中的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，所述形成設(shè)備中用于形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室包括第一等離子腔室410和第二等離子腔室427，分別用于在氣態(tài)的第一反應(yīng)物415和第二反應(yīng)物421進(jìn)入鍍膜室400之前，對其等離子體化，加快后續(xù)的反應(yīng)速度。相應(yīng)的，請繼續(xù)參考圖8，本發(fā)明的第二實施例的實例3中還提供了一種立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，與本發(fā)明的第一實施例的形成方法不同，在本發(fā)明的第二實施例的實例3中，在所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物(Mg (thd) 2) 415和第二反應(yīng)物421進(jìn)入鍍膜室400之前，還包括所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物415進(jìn)入所述第一等離子腔室410等離子體化；所述第二反應(yīng)物進(jìn)入所述第二等離子腔室427等離子體化。其中，等離子化所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物415的工藝參數(shù)范圍為頻率(frequency) 13-15MHz ;功率(power)大于等于300W ;等離子化所述第二反應(yīng)物421的工藝參數(shù)范圍為頻率(frequency) 13_15MHz ;功率(power)大于等于200W。在本發(fā)明的實例3中，等離子體化所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物415的工藝參數(shù)為頻率13. 56MHz，功率300W ;等離子體化所述第二反應(yīng)物421的工藝參數(shù)為頻率13. 56MHz，功率200W。本發(fā)明第二實施例的實例I中的形成方法，與本發(fā)明的第一實施例相比，除了具有本發(fā)明第一實施例的優(yōu)點外，還具有以下優(yōu)點由于所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物(Mg(thd)2) 415和所述第二反應(yīng)物421 (氧氣或臭氧)被等離子體化后再進(jìn)入所述鍍膜室400內(nèi)，因此活性更強，后續(xù)兩者更易發(fā)生反應(yīng)形成MgO，即在晶圓403表面形成MgO薄膜花費的時間更短，節(jié)省了工藝時間。綜上，本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備中，所述用于形成立體結(jié)構(gòu)的隧道絕緣材料層的原子層沉積設(shè)備的反應(yīng)腔室包括子反應(yīng)腔，所述子反應(yīng)腔可以用來放置固態(tài)的第一反應(yīng)物，當(dāng)?shù)诙訜崞骷訜岬揭欢囟葧r，所述固態(tài)的第一反應(yīng)物變?yōu)闅鈶B(tài)，通過所述開孔進(jìn)入鍍膜室內(nèi)和第一供氣單元提供的氣體在第一加熱器加熱下，發(fā)生原子層沉積工藝形成立體結(jié)構(gòu)的隧道絕緣材料層。所述設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單，所述設(shè)備為后續(xù)采用原子層沉積工藝形成MgO薄膜提供了有利條件。進(jìn)一步的，本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備的反應(yīng)腔室還包括第二供氣單元，可以在后續(xù)提供作為載體的氣體，以加快第二反應(yīng)物和氣態(tài)的第一反應(yīng)物的流動速率。更進(jìn)一步的，本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備的反應(yīng)腔室還包括第一等離子腔室和/或第二等離子腔室，可以在氣態(tài)的第一反應(yīng)物和/或第二反應(yīng)物進(jìn)入鍍膜室之前，先對所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物和/或第二反應(yīng)物等離子體化。并且，本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備的反應(yīng)腔室還包括分布盤。所述分布盤和第二加熱器之間構(gòu)成的空間，在后續(xù)形成隧道絕緣材料層的工藝過程中，可以為所述第二反應(yīng)物和氣態(tài)的第一反應(yīng)物提供一個緩沖的空間，有利于所述第二反應(yīng)物和氣態(tài)的第一反應(yīng)物在所述空間內(nèi)混合均勻，后續(xù)在晶圓表面形成的隧道絕緣材料層的厚度均一、且表面質(zhì)量好。本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法中，發(fā)明人采用固體的第一反應(yīng)物和氣態(tài)的第二反應(yīng)物，利用原子層沉積工藝，形成作為立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)中的隧道絕緣材料層的MgO薄膜，形成的CoFeB薄膜的厚度均一，表面質(zhì)量好，后續(xù)形成的磁存儲器的
可靠性高。本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，包括用于形成隧道絕緣材料層的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述反應(yīng)腔室包括 鍍膜室，所述鍍膜室一腔室壁上具有至少一個開孔； 位于所述鍍膜室內(nèi)的第一加熱器，所述第一加熱器位于所述開孔位置的正下方； 位于所述鍍膜室上的第二加熱器； 子反應(yīng)腔，所述子反應(yīng)腔位于所述第二加熱器表面，且與所述開孔相連，用于向鍍膜室提供固態(tài)的第一反應(yīng)物。
2.如權(quán)利要求1所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，其特征在于，所述第二加熱器位于所述鍍膜室的上方，所述第二加熱器具有第一通孔，且所述第一通孔的位置與所述開孔的位置相對應(yīng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)腔室還包括第一供氣單元，所述第一供氣單元與所述開孔相連，用于提供氣態(tài)的第二反應(yīng)物。
4.如權(quán)利要求3所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)腔室還包括第一等離子腔室，所述第一等離子腔室位于所述第二加熱器表面、且一端與所述子反應(yīng)腔相連，另一端與所述鍍膜室的開孔相連；和/或第二等離子腔室，所述第二等離子腔室的一端與第一供氣單元相連，另一端與所述鍍膜室的開孔相連。
5.如權(quán)利要求3所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)腔室還包括第二供氣單元，所述第二供氣單元的一端與所述子反應(yīng)腔相連；另一端直接與所述鍍膜室的開孔相連。
6.如權(quán)利要求5所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)腔室還包括多個氣體流量控制器，分別用于連接所述第二供氣單元和所述鍍膜室的開孔上的氣管；連接第二供氣單元和子反應(yīng)腔上的氣管；連接第一供氣單元和所述鍍膜室的開孔上的氣管。
7.如權(quán)利要求2所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)腔室還包括分布盤，所述分布盤位于所述鍍膜室內(nèi)、且位于所述第一加熱器和第二加熱器之間，所述分布盤上具有多個第二通孔，所述第二通孔的直徑小于所述鍍膜室的開孔的直徑。
8.如權(quán)利要求7所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，其特征在于，所述分布盤到第二加熱器之間的距離為50mm。
9.如權(quán)利要求1所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，其特征在于，所述開孔的個數(shù)為1-3個。
10.一種立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，包括 向子反應(yīng)腔內(nèi)提供固態(tài)的第一反應(yīng)物； 經(jīng)過鍍膜室外的第二加熱器加熱，使所述第一子反應(yīng)物由固態(tài)變成氣態(tài)； 氣態(tài)的第一反應(yīng)物通過鍍膜室一腔室壁上的開孔進(jìn)入鍍膜室內(nèi)； 氣態(tài)的第一反應(yīng)物和通入所述鍍膜室的氣態(tài)的第二反應(yīng)物在鍍膜室內(nèi)混合均勻； 第一加熱器加熱使氣態(tài)的第一反應(yīng)物和氣態(tài)的第二反應(yīng)物反應(yīng)生成MgO薄膜沉積于晶圓表面。
11.如權(quán)利要求10所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，所述氣態(tài)的第二反應(yīng)物通過與所述開孔相連的第一供氣單元進(jìn)入鍍膜室內(nèi)。
12.如權(quán)利要求10所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，所述第一反應(yīng)物為Mg (thd)2，所述第二反應(yīng)物為氧氣或臭氧。
13.如權(quán)利要求12所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，所述Mg(thd)2的質(zhì)量為400-600g ;所述氧氣或臭氧的流量為200_300sccm。
14.如權(quán)利要求12所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，所述Mg (thd) 2的質(zhì)量為500g,氧氣的流量為300sccm。
15.如權(quán)利要求12所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，所述Mg (thd) 2變?yōu)闅鈶B(tài)的條件為溫度大于等于200°C。
16.如權(quán)利要求11所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，在氣態(tài)的第一反應(yīng)物和/或第二反應(yīng)物進(jìn)入鍍膜室之前，先對所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物和/或第二反應(yīng)物等離子體化。
17.如權(quán)利要求16所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，等離子化所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物的工藝參數(shù)范圍為頻率13-15MHZ ;功率大于等于300W。
18.如權(quán)利要求16所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，等離子體化所述氣態(tài)的第一反應(yīng)物的工藝參數(shù)為頻率13. 56MHz，功率300W。
19.如權(quán)利要求16所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，等離子化所述第二反應(yīng)物的工藝參數(shù)范圍為頻率13-15MHZ ;功率大于等于200W。
20.如權(quán)利要求16所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，等離子化所述第二反應(yīng)物的工藝參數(shù)范圍為頻率13. 56MHz，功率200W。
21.如權(quán)利要求10所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，所述第二反應(yīng)物和氣態(tài)的所述第一反應(yīng)物在進(jìn)入鍍膜室時，還包括利用第二供氣單元提供的作為載體的氣體。
22.如權(quán)利要求21所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，所述作為載體的氣體為Ar、He、N2中的一種。
23.如權(quán)利要求21所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，通入子反應(yīng)腔的作為載體的氣體的通入子反應(yīng)腔的流量為200-400Sccm ;直接經(jīng)過開孔通入所述鍍膜室內(nèi)的作為載體的氣體的流量為800-1200sccm。
24.如權(quán)利要求21所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，通入子反應(yīng)腔的Ar的流量為300SCCm，直接經(jīng)過開孔通入所述鍍膜室內(nèi)的Ar的流量為lOOOsccm。
25.如權(quán)利要求12所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，通入氣態(tài)的所述Mg(thd)2的時間為15S，通入所述氧氣的時間為10S。
26.如權(quán)利要求10所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，所述第二反應(yīng)物和氣態(tài)的所述第一反應(yīng)物進(jìn)入鍍膜室內(nèi)后，還包括所述第二反應(yīng)物和氣態(tài)的所述第一反應(yīng)物通過分布盤上的第二通孔。
27.如權(quán)利要求10所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，形成MgO薄膜的工藝為原子層沉積工藝。
28.如權(quán)利要求27所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，所述原子層沉積工藝的工藝參數(shù)范圍為溫度250-350°C，壓力0. 08-0. 2torr。
29.如權(quán)利要求27所述的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法，其特征在于，所述原子層沉積工藝的工藝參數(shù)范圍為溫度250°C，壓力0.1Torr。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供了一種立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成設(shè)備，所述形成設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單，為本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)的形成方法提供了有利條件。本發(fā)明實施例的形成方法中，發(fā)明人采用固體的第一反應(yīng)物和氣態(tài)的第二反應(yīng)物利用原子層沉積工藝，形成作為立體結(jié)構(gòu)的磁隧道結(jié)中的磁材料層的MgO薄膜，形成的MgO薄膜的質(zhì)量好，后續(xù)形成的磁存儲器的可靠性高。
文檔編號G11B5/84GK103065647SQ201110319029
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者三重野文健 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司