[發明專利]一種磁性隨機存儲器頂電極連接孔的形成方法

有效

• 申請號: 201610370683.9
• 申請日: 2016-05-30
• 公開（公告）號: CN107452764B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 張云森;肖榮福
• 申請（專利權）人: 上海磁宇信息科技有限公司
• 主分類號: H01L27/22
• 分類號: H01L27/22;H01L43/08;H01L43/12
• 代理公司: 上海容慧專利代理事務所(普通合伙) 31287
• 代理人: 于曉菁

1.一種磁性隨機存儲器頂電極連接孔的形成方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：提供表面拋光的包括底電極、第一電介質層、磁性隧道結結構單元、鉭頂電極和第二電介質層的襯底；

步驟S2：在所述襯底上依次形成氮化硅層、頂電極連接孔刻蝕阻擋層和第三電介質層；

步驟S3：以光刻膠、抗反射層和碳膜層定義頂電極連接孔圖案，并轉移所述頂電極連接孔圖案到所述第三電介質層；

步驟S4：采用主要含C₄F₈或者C₄F₆的氣體刻蝕所述第三電介質層，并用O₂去掉在圖形化轉移過程中殘留的有機物，使所述頂電極連接孔圖案轉移到所述頂電極連接孔刻蝕阻擋層；

步驟S5：采用主要含CH₂F₂/CF₄或者CH₂F₂/CHF₃的氣體對所述頂電極連接孔刻蝕阻擋層進行刻蝕；

步驟S6：采用主要含CH₃F/O₂的氣體刻蝕所述氮化硅層；

步驟S7：采用N₂/H₂氣體去掉殘留的有機物；

步驟S8：在頂電極連接孔的內壁形成擴散阻止層；

步驟S9：采用銅或者鎢填充所述頂電極連接孔，并采用化學機械拋光方法磨平填充物。

2.根據權利要求1所述的一種磁性隨機存儲器頂電極連接孔的形成方法，其特征在于，所述第二電介質層為SiO₂。

3.根據權利要求1所述的一種磁性隨機存儲器頂電極連接孔的形成方法，其特征在于，所述氮化硅層的厚度為5nm～10nm。

4.根據權利要求1所述的一種磁性隨機存儲器頂電極連接孔的形成方法，其特征在于，所述頂電極連接孔刻蝕阻擋層為SiCN，厚度為20nm～40nm。

5.根據權利要求1所述的一種磁性隨機存儲器頂電極連接孔的形成方法，其特征在于，所述第三電介質層為SiO₂，厚度為150nm～300nm。

6.根據權利要求1所述的一種磁性隨機存儲器頂電極連接孔的形成方法，其特征在于，所述抗反射層為電介質抗反射層單層結構或者底部抗反射層和電介質抗反射層的雙層結構，所述電介質抗反射層的厚度為20nm～60nm，所述底部抗反射層的厚度為20nm～40nm；所述碳膜層的厚度為150nm～300nm；所述光刻膠的厚度為80nm～150nm。

7.根據權利要求1所述的一種磁性隨機存儲器頂電極連接孔的形成方法，其特征在于，所述CH₃F/O₂氣體的壓強40mT～100mT，加入Ar或者He作為稀釋氣體。

8.根據權利要求1所述的一種磁性隨機存儲器頂電極連接孔的形成方法，其特征在于，所述擴散阻止層選用氮化鈦或者氮化鉭，所述擴散阻止層厚度為0.5nm～2nm，所述擴散阻止層采用原子束沉積或化學氣相沉積。

9.根據權利要求8所述的一種磁性隨機存儲器頂電極連接孔的形成方法，其特征在于，所述擴散阻止層選用氮化鉭，并用銅填充頂電極連接孔；所述銅填充采用電鍍的方式，先用PVD的方法生長一層銅種子層，然后再電鍍。

10.根據權利要求8所述的一種磁性隨機存儲器頂電極連接孔的形成方法，其特征在于，所述擴散阻止層選用氮化鈦，并用鎢填充頂電極連接孔；所述鎢填充使用鎢靶，通過物理濺射、化學氣相沉積或離子束的方式實現。