近日中科院微电子所集成电路先导工艺研发中心在STT-MRAM器件与集成技术研究领域取得了阶段性进展。

 
什么是STT-MRAM？
STT代表旋转传递扭矩。在STT-MRAM器件中，电子的自旋使用自旋极化电流翻转。这种效果是在磁性隧道结（MTJ）或自旋阀中实现的，ST-MRAM设备使用STT隧道结（STT-MTJ）。通过使电流流过薄磁性层来产生自旋极化电流。然后该电流被引导到一个较薄的磁性层中，该磁性层将角动量传递到改变其自旋的薄层中。
 

 
中科院微电子联合北京航空航天大学赵巍胜教授团队以及江苏鲁汶仪器有限公司，基于8英寸CMOS先导工艺研发线，自主研发原子层级磁性薄膜沉积、深紫外曝光、原子层级隧道结刻蚀以及金属互连等关键工艺模块，在国内首次实现了晶圆级亚百纳米STT-MRAM非易失性存储器件制备，为新型定制化STT-MRAM非易失性存储器的研制奠定了基础。

针对STT-MRAM存储器集成工艺中磁性薄膜沉积和刻蚀技术两大关键工艺模块研发了原子层级磁性薄膜沉积工艺并创新性地提出基于SiNx的类侧墙转移隧道结刻蚀方法，有效抑制了刻蚀过程中反溅金属沉积导致的MgO侧壁短路问题。

此外采用Ta/Ru/Ta的复合硬掩模结构，不仅有效改善了隧道结的刻蚀陡直度，还结合Trimming工艺将隧道结尺寸减小至100nm以下，一定程度上解决了漏磁场干扰问题。据了解目前组已全线打通8英寸晶圆级STT-MRAM集成工艺，实现了晶圆级STT-MRAM的存储器件制备。