CN104576919B - 一种磁隧道结、其制造方法及含磁隧道结的存储单元 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种纳米环形磁隧道结，其特征在于，所述纳米环形磁隧道结至少包括：位于中间的隧穿氧化层，所述隧穿氧化层材料为金属氧化物；上磁性层，设置于所述隧穿氧化层的上部；下磁性层，设置于所述隧穿氧化层的下部，其中，所述上磁性层、所述隧穿氧化层和所述下磁性层的***形成为一柱体；椭圆柱形贯穿孔，竖向贯穿所述上磁性层、所述隧穿氧化层和所述下磁性层。本发明利用了磁隧道结的形状各向异性特征，制造出内椭圆外圆的环形磁隧道结，增加了磁隧道结的热稳定性以及加快了反磁化核形成和磁反转，并且降低了驱动电流密度和临界电流值及功耗。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件领域，特别是涉及一种磁隧道结、其制造方法及含磁隧道结的存储单元。
背景技术
近年来，随着半导体技术的发展，要求半导体器件向轻、薄、短小化发展，同时也意味着半导体器件向高速、高集成度、低功率消耗方向发展。因此要对半导体器件的结构进行改进以适应现代化技术的发展需求。磁阻内存（Magnetic Random Access Memory,MRAM）由于具有高速、低电压、高密度、非易失性等优点，成为市场关注的存储器之一。
MRAM是通过施加磁场，将信息存储到磁隧道结（Magnetic Tunnel Junction,MTJ）结构中，并通过测量通过MTJ的电流读取信息的技术。具体地，所述MTJ由两铁磁层以及位于所述两铁磁层之间的金属氧化层构成。在公告号为CN1402254C的中国专利中就公开了一种用于存储装置的MTJ结构。
随着MTJ技术的发展，本领域出现了一种纳米环形的磁隧道结（Nano-ring-typeMagnetic Tunnel Junction,NR-MTJ）结构，NR-MTJ具有减小磁噪音和增加存储容量等优点。结合参考图1和参考图2，分别示出了现有技术中纳米环形磁隧道结的立体示意图和俯视示意图，所述纳米环形磁隧道结为一多层膜结构，具体地，由下及上依次包括第一铁磁层101、金属氧化层102、第二铁磁层103，所述多层膜结构还包括贯穿所述第一铁磁层101、金属氧化层102、第二铁磁层103的贯穿孔，所述贯穿孔中填充有圆柱状的介质层，所述第一铁磁层101、金属氧化层102、第二铁磁层103均为圆环形，所述纳米环形磁隧道结的各层的径向尺寸均在纳米量级（例如25nm）的范围内。专利CN200710094480.2亦揭示了一种环形磁隧道结及其制造方法。
在对上述横剖面为环形（内圆外圆）的磁隧道结进行电流写入时，希望的磁场翻转方向如图3A所示，但是自旋转移力矩(STT)效应会使得环形磁隧道结的状态有时不稳定，可能自动翻转到图3B-3D中所示的不希望的方向，此时对磁隧道结施加电流时磁场翻转方向会偏离正常状态，而且磁场翻转亦会不受控制，如图4A示出了横剖面为环形的磁隧道结的磁场与磁阻曲线图。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种贯穿孔为椭圆柱体的纳米环形磁隧道结、其制造方法及含磁隧道结的存储单元，用于解决现有技术中环形磁隧道结状态不稳定的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种纳米环形磁隧道结，其特征在于，所述纳米环形磁隧道结至少包括：
隧穿氧化层，所述隧穿氧化层材料为金属氧化物；
上磁性层，设置于所述隧穿氧化层的上部；
下磁性层，设置于所述隧穿氧化层的下部，其中，所述上磁性层、所述隧穿氧化层和所述下磁性层的***形成为一柱体；
椭圆柱形贯穿孔，竖向贯穿所述上磁性层、所述隧穿氧化层和所述下磁性层。
优选地，所述柱体的几何轴线与所述椭圆柱形贯穿孔的几何轴线重合。
优选地，所述椭圆柱形贯穿孔中填充有介质层。
优选地，所述柱体为圆柱体或椭圆柱体。
优选地，所述柱体为圆柱体，所述圆柱体的直径范围为100～300纳米，所述椭圆柱形贯穿孔的长轴范围为50～200纳米，短轴范围为25～100纳米。
优选地，所述椭圆柱形贯穿孔的长轴与短轴之比A:B满足1:1＜A:B≤1:2。
优选地，所述磁隧道结还包括上电极和下电极，其中，上电极与上磁性层电连接，下电极与下磁性层电连接。
相应地，本发明还提供了一种纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
在下电极上形成自下向上依次包括下磁性层、隧穿氧化层和上磁性层的磁隧道结；
在所述磁隧道结上方形成具有圆柱形开口的第一阻挡层；
在所述圆柱形开口中沉积第一介质层且研磨平；
在所述第一介质层上方形成第二阻挡层；蚀刻所述第二阻挡层，直至贯穿所述第一介质层，形成椭圆柱形贯穿孔；
修整所述第一介质层，使所述第一介质层形成圆柱形外周，其中，所述圆柱形开口的直径与所述圆柱形外周的直径相同；
以所述第一介质层为掩膜蚀刻所述磁隧道结，直至形成外圆内椭圆的环形柱体；
在所述环形柱体中沉积第二介质层，在所述第二介质层上形成覆盖于所述磁隧道结上的上电极。
优选地，在所述磁隧道结上方形成具有圆柱形开口的第一阻挡层包括：
在所述磁隧道结上方形成第一阻挡层；
在所述第一阻挡层上形成第一光刻胶层，定义出环形磁隧道结的外径形状及尺寸；
以所述第一光刻胶层为掩膜蚀刻所述第一阻挡层，形成圆柱形开口，其中，所述圆柱形开口的直径与所述环形磁隧道结的外径相同；
去除所述第一光刻胶层。
优选地，在所述第一介质层上方形成第二阻挡层包括：
在所述第一介质层上方形成第二阻挡层；
在所述第二阻挡层上形成第二光刻胶层，定义出环形磁隧道结的内椭圆的形状及尺寸。
优选地，蚀刻所述第二阻挡层，直至贯穿所述第一介质层包括：
以所述第二光刻胶层为掩膜蚀刻所述第二阻挡层，直至贯穿所述第一介质层；
去除所述第二光刻胶层。
优选地，修整所述第一介质层进一步包括通过灰化方法对所述第一介质层进行修整。
优选地，在所述环形柱体中沉积第二介质层，在所述第二介质层上形成覆盖于所述磁隧道结上的上电极进一步包括：
在所述环形柱体的椭圆形贯穿孔内和外周沉积第二介质层；
研磨掉多余的第二介质层，以露出磁隧道结的上表面；
以及形成覆盖于磁隧道结和第二介质层上的上电极。
优选地，所述第一阻挡层至少包括硬掩膜层和蚀刻止刻层。
优选地，所述硬掩膜层选自氮化硅、氧化硅、无定形碳、氢化的无定形碳、低摩擦碳中的一者或其组合，所述蚀刻止刻层为氮碳化硅。
优选地，所述硬掩膜层包括非功能型碳。
相应地，本发明还提供了一种包括本发明所述的纳米环形磁隧道结的的存储单元。
如上所述，本发明的一种磁隧道结、其制造方法及含磁隧道结的存储单元具有以下有益效果：本发明利用了磁隧道结的形状各向异性特征，制造出内椭圆外圆的环形磁隧道结，该椭圆环形结构中的奥斯特场辅助翻转和反磁化核的容易形成，导致临界电流密度相对降低，从而增加了磁隧道结的热稳定性以及加快了反磁化核形成和磁反转，并且降低了驱动电流密度和临界电流值及功耗。
附图说明
图1显示为现有技术中纳米环形磁隧道结的立体示意图。
图2显示为图1所示纳米环形磁隧道结的俯视示意图。
图3A显示为环形磁隧道结希望的磁场翻转方向示意图。
图3B显示为环形磁隧道结不希望的磁场翻转方向示意图。
图3C显示为环形磁隧道结不希望的磁场翻转方向示意图。
图3D显示为环形磁隧道结不希望的磁场翻转方向示意图。
图4A显示为外圆内圆形状的环形磁隧道结的磁场与磁阻曲线示意图。
图4B显示为外圆内椭圆形状的环形磁隧道结的磁场与磁阻曲线示意图。
图5A显示为本发明的纳米环形磁隧道结的立体示意图。
图5B显示为本发明的纳米环形磁隧道结的俯视示意图。
图6显示为本发明的纳米环形磁隧道结的制造方法之步骤S1形成的结构示意图。
图7显示为本发明的纳米环形磁隧道结的制造方法之步骤S2图形化后形成的结构示意图。
图8显示为本发明的纳米环形磁隧道结的制造方法之步骤S2蚀刻后形成的结构示意图。
图9显示为本发明的纳米环形磁隧道结的制造方法之步骤S3形成的结构示意图。
图10显示为本发明的纳米环形磁隧道结的制造方法之步骤S4形成的结构示意图。
图11显示为本发明的纳米环形磁隧道结的制造方法之步骤S5形成的结构示意图。
图12显示为本发明的纳米环形磁隧道结的制造方法之步骤S6形成的结构示意图。
图13显示为本发明的纳米环形磁隧道结的制造方法之步骤S7形成的结构示意图。
图14显示为本发明的纳米环形磁隧道结的制造方法之步骤S8形成的结构示意图。
图15显示为本发明的纳米环形磁隧道结的制造方法之步骤S9形成的结构示意图。
图16显示为本发明的含磁隧道结的存储单元的结构示意图。
元件标号说明
601 下电极
602 下磁性层
603 隧穿氧化层
604 上磁性层
60 椭圆柱形贯穿孔
605 第一阻挡层
6061 第一光刻胶层
6051 硬掩膜层
6052 蚀刻止刻层
6053 第一掩膜层
6054 第二掩膜层
606 第二阻挡层
607 第二光刻胶层
608 上电极
11 磁隧道结
12 圆柱形开口
13 第一介质层
14 椭圆柱形贯穿孔
15 第二介质层
901 晶体管
902 导体
903 位线
904 导体
905 字线
906 源极线
907 导体
S1-S9 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图5A本发明的纳米环形磁隧道结的结构示意图。该纳米环形磁隧道结至少包括：
隧穿氧化层603，所述隧穿氧化层603材料为金属氧化物；
上磁性层604，设置于所述隧穿氧化层603的上部；
下磁性层602，设置于所述隧穿氧化层603的下部，其中，所述上磁性层604、所述隧穿氧化层603和所述下磁性层602的***形成为一柱体；
椭圆柱形贯穿孔60，竖向贯穿所述上磁性层604、所述隧穿氧化层603和所述下磁性层602。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
以下对纳米环形磁隧道结的各层结构做介绍，下磁性层602也称为固定层，上磁性层604也称为自由层，固定层的磁场方向是固定的，自由层的磁场方向是可变的。下磁性层602和上磁性层604均为磁性层，而隧穿氧化层603为金属氧化物。下磁性层602和上磁性层604可为铁磁材料，如CoFeB、NiFe、CoFe等，隧穿氧化层502可以为Al2O3或MgO。所述纳米环形磁隧道结还包括：反铁磁层（未示出），设置于下磁性层602之下，所述反铁磁层用于在磁隧道结写入过程中固定下磁性层6021的磁化方向，避免由于所述固定层的矫顽力不够大导致受位线或字线中的电流流过时产生的感应磁场的方向影响而改变磁化方向。反铁磁层的材料可以选择包含Pt或Mn的合金，其厚度大于下磁性层602。当写入电流由下磁性层602向上磁性层604流过时，只有自旋方向与下磁性层602的磁化方向相同的电流才能通过下磁性层602与隧穿氧化层603进入上磁性层604，从而改变上磁性层604的磁化方向与下磁性层602相同，定义此时写入“0”；当翻转电流方向，使电流由上磁性层604向下磁性层602流过，此时仍为只有自旋方向与下磁性层602的磁化方向相同的电子才能通过，因此上磁性层604的磁化方向与下磁性层602相反，则此时写入“1”。
如图5A所示，在本发明一实施例中，上磁性层604、隧穿氧化层603和下磁性层602的外边缘是光滑的曲线，这些光滑的曲线共同构成一柱体，上磁性层604、隧穿氧化层603和下磁性层602均单独构成一形状相同的柱体。优选地，所述柱体为圆柱体或椭圆柱体，即上磁性层604、隧穿氧化层603和下磁性层602的上部和下部为平面，外边缘构成圆柱体或椭圆柱体。
如图5A和图5B所示，椭圆柱形贯穿孔60竖向贯穿上磁性层604、隧穿氧化层603和下磁性层602的平面部分。优选地，所述柱体的几何轴线与所述椭圆柱形贯穿孔60的几何轴线重合。具体地，当所述柱体为圆柱体或椭圆柱体时，所述柱体横剖面的中心点与所述椭圆柱形贯穿孔60的横剖面的中心点重合，即所述椭圆柱形贯穿孔60位于所述柱体的正中央。所述椭圆柱形贯穿孔60的横剖面的长轴与短轴之比A:B满足1:1＜A:B≤1:2。优选地，A:B=1:2。
需要说明的是，当所述柱体为圆柱体时，圆柱体的横剖面的直径范围为100～300纳米，当所述柱体为椭圆柱体时，椭圆柱体的横剖面的长轴范围为100～300纳米。所述椭圆柱形贯穿孔60的横剖面的长轴范围为50～200纳米，短轴范围为25～100纳米。优选地，所述圆柱体的横剖面直径为200纳米，所述椭圆柱形贯穿孔60的横剖面的长轴为100纳米，短轴为50纳米。
需要指出的是，所述椭圆柱形贯穿孔60中可以填充介质层（图中未示出），所述介质层可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中任一种或其组合。所述磁隧道结还包括上电极和下电极（图中未示出），其中，上电极与上磁性层604电连接，下电极与下磁性层602电连接。上电极和下电极可以是金属等导电材料，例如铜。
请参阅图6-15本发明纳米环形磁隧道结的制造流程中各阶段的示意图。需要说明的是本发明的纳米环形磁隧道结可以采用电子束光刻、亚离子束蚀刻或工业生产线上常用的光刻和蚀刻方法制造。优选地本发明的纳米环形磁隧道结采用工业生产线上常用的光刻和蚀刻方法制造。本实施例中，纳米环形磁隧道结的制造方法包括以下步骤：
步骤S1：如图6所示，在下电极上601形成自下向上依次包括下磁性层602、隧穿氧化层603和上磁性层604的磁隧道结11。
需要说明的是，所述下电极601形成于衬底上（未示出），在本发明一实施例中，在衬底上形成层间介质层，图形化所述层间介质层，形成贯穿所述层间介质层的贯穿孔；向所述贯穿孔中沉积导电材料，直至填满所述贯穿孔，从而完成下电极的制造，所述下电极连接后续形成的纳米环形磁隧道结与写入电路或读取电路，以实现磁阻内存的信息存储。需要说明的是，本发明下电极的制造方法不限于上述方法，也可以采用现有技术中的其他方法。之后，可采用物理气相沉积方法或本领域公知的其他方法在下电极601上依次形成下磁性层602、隧穿氧化层603和上磁性层604。
步骤S2：如图7和图8所示，在所述磁隧道结11上方形成具有圆柱形开口的第一阻挡层605，该步骤具体包括：
在所述磁隧道结11上方形成第一阻挡层605；
在所述第一阻挡层605上形成第一光刻胶层6061，定义出环形磁隧道结的外径形状及尺寸；
以所述第一光刻胶层6061为掩膜蚀刻所述第一阻挡层605，形成圆柱形开口12，其中，所述圆柱形开口12的直径与所述环形磁隧道结11的外径相同；
去除所述第一光刻胶层6061。
需要说明的是，所述第一阻挡层605至少包括硬掩膜层6051和蚀刻止刻层6052。所述蚀刻止刻层6052介于硬掩膜层6051和磁隧道结11之间，用于保护磁隧道结11，使其在蚀刻过程中不受损坏。当蚀刻完硬掩膜层6051时蚀刻制程自动止于蚀刻止刻层6052。蚀刻止刻层6052存在于整个纳米环形磁隧道结制程中，其在步骤S7以所述第一介质层为掩膜蚀刻所述磁隧道结11时才与第一介质层一同被蚀刻掉。
还需要说明的是，所述硬掩膜层6051选自氮化硅、氧化硅、无定形碳、氢化的无定形碳、低摩擦碳中的一者或其组合，所述蚀刻止刻层6052为氮碳化硅。优选地，所述硬掩膜层6051包括第一掩膜层6053和第二掩膜层6054，所述第二掩膜层6054为非功能型碳层，覆盖于蚀刻止刻层6052上，该非功能型碳层为受热易挥发的有机绝缘体，因此在完成其应有的保护功能后可被轻易地灰化掉。
步骤S3：如图9所示，在所述圆柱形开口12中沉积第一介质层13且研磨平。所述第一介质层13可为氧化层，如氧化硅。在所述圆柱形开口12中沉积第一介质层13的过程中会有部分介质溢出到硬掩膜层605上，因此需要研磨第一介质层13至与硬掩膜层605齐平。所述研磨第一介质层13的技术为本技术领域人员公知技术，在本发明一实施例中，采用化学机械抛光机（CMP）设备研磨第一介质层13。
步骤S4：如图10所示，在所述第一介质层13上方形成第二阻挡层606，该步骤具体包括：
在所述第一介质层13上方形成第二阻挡层606；
在所述第二阻挡层606上形成第二光刻胶层607，定义出环形磁隧道结的内椭圆的形状及尺寸。
需要说明的是，第二阻挡层606不但沉积在第一介质层13上，而且也覆盖了第一介质层13周围的硬掩膜层605。第二阻挡层606包括硬掩膜层，所述硬掩膜层可以是氮化硅、氧化硅或其他适合的材料，所述硬掩膜层可以与第一掩膜层6053的材料相同。
需要说明的是，内椭圆的轴线与圆柱形开口12的轴线在两个相互平行的平面上或在同一个平面上，内椭圆的中心点在圆柱形开口12的中轴线上。内椭圆的长轴与短轴之比A:B满足1:1＜A:B≤1:2。优选地，A:B=1:2。圆柱形开口12的直径范围为100～300纳米，内椭圆的长轴范围为50～200纳米，短轴范围为25～100纳米。优选地，圆柱形开口12的直径为200纳米，内椭圆的长轴为100纳米，短轴为50纳米。
步骤S5：如图11所示，蚀刻所述第二阻挡层606，直至贯穿所述第一介质层13，形成椭圆柱形贯穿孔14，该步骤具体包括：
以所述第二光刻胶层607为掩膜蚀刻所述第二阻挡层606，直至贯穿所述第一介质层13；
去除所述第二光刻胶层607。
需要说明的是，贯穿所述第一介质层13的椭圆柱形贯穿孔14的长轴和短轴的尺寸与步骤S4中的内椭圆的长轴和短轴的尺寸相同。当硬掩膜层605包括非功能型碳和氮化硅时，蚀刻第二阻挡层606至第一介质层13与第二掩膜层6054齐平，即将第二阻挡层606和氮化硅层一同蚀刻掉，以便于在后续修整第一介质层13时轻易地将第二掩膜层6054去掉。
步骤S6：如图12所示，修整所述第一介质层13，使所述第一介质层13形成圆柱形外周，其中，所述圆柱形开口12的直径与所述圆柱形外周的直径相同；
步骤S7：如图13所示，以所述第一介质层13为掩膜蚀刻所述磁隧道结11，直至形成外圆内椭圆的环形柱体。
需要说明的是，所述修整所述第一介质层13进一步包括通过灰化方法对所述第一介质层13进行修整。由于第一介质层13周围为加热易挥发的第二掩膜层6054，因此很容易通过灰化去掉，从而露出圆柱形的外周。修整完的第一介质层13为外圆内椭圆的环形柱体，其外圆和内椭圆的尺寸与最终要形成的环形磁隧道结11的尺寸相同。
还需要说明的是本发明中形成在磁隧道结11上方的所有层体的制程温度均不超过350摄氏度。
步骤S8：如图14和图15所示，在所述环形柱体中沉积第二介质层15，在所述第二介质层15上形成覆盖于所述磁隧道结11上的上电极608，其进一步包括：
在所述环形柱体的椭圆形贯穿孔内和外周沉积第二介质层15；
研磨掉多余的第二介质层15，以露出磁隧道结11的上表面；
以及形成覆盖于磁隧道结11和第二介质层15上的上电极608。
需要说明的是，在所述环形柱体中沉积第二介质层15包括在环形柱体的椭圆形贯穿孔中和环形柱体的外周沉积第二介质层15，所述第二介质层15为绝缘材料。优选地，在沉积第二介质层15之后，通过研磨工艺去除覆盖于磁隧道结11上方以及第二介质层15上方多余的介质层材料，以露出磁隧道结，并且使第二介质层15的上表面与磁隧道结11的上表面齐平。之后，形成覆盖于所述磁隧道结和第二介质层15上的上电极608。上电极608可以通过物理汽相沉积、化学汽相沉积、镶嵌工艺或其组合形成。
请参阅图16本发明的含磁隧道结的存储单元的结构示意图。该存储单元至少包括：本发明所述的（如图5A-5B所示）磁隧道结11、上电极608、下电极601以及晶体管901。
需要说明的是，所述晶体管901用于控制磁隧道结读写，为现有技术中常用的器件，其结构在此不再赘述。在本发明所述的存储单元中，位线903经由导体902和上电极608耦合到磁隧道结11，磁隧道结11通过导体904耦合到晶体管901，字线905通过导体（未示出）耦合到晶体管901，晶体管901通过导体907与源极线906耦合。
综上所述，本发明的一种磁隧道结、其制造方法及含磁隧道结的存储单元具有以下有益效果：本发明利用了磁隧道结的形状各向异性特征，制造出内椭圆外圆的环形磁隧道结，该椭圆环形结构中的奥斯特场辅助翻转和反磁化核的容易形成，导致临界电流密度相对降低，从而增加了磁隧道结的热稳定性以及加快了反磁化核形成和磁反转，并且降低了驱动电流密度和临界电流值及功耗。图4B示出了本发明的外圆内椭圆形状的环形磁隧道结的磁场与磁阻曲线图，通过与图4A所示的内圆外圆形状的环形磁隧道结的磁场与磁阻曲线图比较可以看出，本发明的外圆内椭圆形状的环形磁隧道结的磁场翻转状态正常而且可控。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
在下电极(601)上形成自下向上依次包括下磁性层(602)、隧穿氧化层(603)和上磁性层(604)的磁隧道结(11)；
在所述磁隧道结(11)上方形成具有圆柱形开口(12)的第一阻挡层(605)；
在所述圆柱形开口(12)中沉积第一介质层(13)且研磨平；
在所述第一介质层(13)上方形成第二阻挡层(606)；蚀刻所述第二阻挡层(606)，直至贯穿所述第一介质层(13)，形成椭圆柱形贯穿孔(14)；
修整所述第一介质层(13)，使所述第一介质层(13)形成圆柱形外周，其中，所述圆柱形开口(12)的直径与所述圆柱形外周的直径相同；
以所述第一介质层(13)为掩膜蚀刻所述磁隧道结(11)，直至形成外圆内椭圆的环形柱体；
在所述环形柱体中沉积第二介质层(15)，在所述第二介质层(15)上形成覆盖于所述磁隧道结(11)上的上电极(608)。
2.根据权利要求1所述的纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于，在所述磁隧道结(11)上方形成具有圆柱形开口(12)的第一阻挡层(605)包括：
在所述磁隧道结(11)上方形成第一阻挡层(605)；
在所述第一阻挡层(605)上形成第一光刻胶层(6061)，定义出环形磁隧道结的外径形状及尺寸；
以所述第一光刻胶层(6061)为掩膜蚀刻所述第一阻挡层(605)，形成圆柱形开口(12)，其中，所述圆柱形开口(12)的直径与所述环形磁隧道结的外径相同；
去除所述第一光刻胶层(6061)。
3.根据权利要求1所述的纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于，在所述第一介质层(13)上方形成第二阻挡层(606)包括：
在所述第一介质层(13)上方形成第二阻挡层(606)；
在所述第二阻挡层(606)上形成第二光刻胶层(607)，定义出环形磁隧道结的内椭圆的形状及尺寸。
4.根据权利要求3所述的纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于，蚀刻所述第二阻挡层(606)，直至贯穿所述第一介质层(13)包括：
以所述第二光刻胶层(607)为掩膜蚀刻所述第二阻挡层(606)，直至贯穿所述第一介质层(13)；
去除所述第二光刻胶层(607)。
5.根据权利要求1所述的纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于：修整所述第一介质层(13)进一步包括通过灰化方法对所述第一介质层(13)进行修整。
6.根据权利要求1所述的纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于，在所述环形柱体中沉积第二介质层(15)，在所述第二介质层(15)上形成覆盖于所述磁隧道结(11)上的上电极(608)进一步包括：
在所述环形柱体的椭圆形贯穿孔内和外周沉积第二介质层(15)；
研磨掉多余的第二介质层(15)，以露出磁隧道结(11)的上表面；
以及形成覆盖于磁隧道结(11)和第二介质层(15)上的上电极(608)。
7.根据权利要求1所述的纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于：所述第一阻挡层(605)至少包括硬掩膜层(6051)和蚀刻止刻层(6052)。
8.根据权利要求7所述的纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于：所述硬掩膜层(6051)选自氮化硅、氧化硅、无定形碳、低摩擦碳中的一者或其组合，所述蚀刻止刻层(6052)为氮碳化硅。
9.根据权利要求7所述的纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于：所述硬掩膜层(6051)包括非功能型碳。
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