[發(fā)明專利]半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910984109.6
• 申請(qǐng)日: 2019-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112670313A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金吉松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司;中芯國(guó)際集成電路制造(北京)有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/22
• 分類號(hào): H01L27/22;H01L43/02;H01L43/08;H01L43/12
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 徐文欣

一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，其中方法包括：提供基底，所述基底包括存儲(chǔ)區(qū)域和邏輯區(qū)域，所述存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)具有第一導(dǎo)電層，所述邏輯區(qū)域內(nèi)具有第二導(dǎo)電層，且所述基底暴露出第一導(dǎo)電層頂部表面和第二導(dǎo)電層頂部表面；在所述第一導(dǎo)電層表面形成第一電極層、位于第一電極層表面的磁隧道結(jié)以及位于所述磁隧道結(jié)表面的第二電極層；在所述基底上形成第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層覆蓋第一電極層側(cè)壁表面、磁隧道結(jié)側(cè)壁表面、第二電極層側(cè)壁表面和頂部表面；在所述第一介質(zhì)層內(nèi)形成第三導(dǎo)電層，所述第三導(dǎo)電層底部和第二電極層頂部表面相接觸。所述方法能夠節(jié)省工藝步驟，且提高制程的兼容性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)

MRAM(Magnetic Random Access Memory)是一種非揮發(fā)性的磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器。它擁有靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)的高速讀取寫(xiě)入能力，動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)的高集成度并且功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)的低于DRAM，相對(duì)于快閃存儲(chǔ)器(Flash)，隨著使用時(shí)間的增加性能不會(huì)發(fā)生退化。由于MRAM具有的上述特征，其被稱為通用存儲(chǔ)器(universal memory)，被認(rèn)為能夠取代SRAM，DRAM，EEPROM和Flash。

與傳統(tǒng)的隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片制作技術(shù)不同，MRAM中的數(shù)據(jù)不是以電荷或者電流的形式存儲(chǔ)，而是一種磁性狀態(tài)存儲(chǔ)，并且通過(guò)測(cè)量電阻來(lái)感應(yīng)，不會(huì)干擾磁性狀態(tài)。MRAM采用磁隧道結(jié)(MTJ)結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，一般來(lái)說(shuō)，MRAM單元由一個(gè)晶體管(1T)和一個(gè)磁隧道結(jié)共同組成一個(gè)存儲(chǔ)單元，所述的磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)包括至少兩個(gè)電磁層以及用于隔離所述的兩個(gè)電磁層的絕緣層。電流垂直由一電磁層透過(guò)絕緣層流過(guò)或“穿過(guò)”另一電磁層。其中的一個(gè)電磁層是固定磁性層，透過(guò)強(qiáng)力固定場(chǎng)將電極固定在特定的方向。而另一電磁層為可自由轉(zhuǎn)動(dòng)磁性層，將電極保持在其中一方。

然而，現(xiàn)有技術(shù)形成的磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器的工藝步驟復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，以節(jié)省工藝步驟，且提高制程的兼容性。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明技術(shù)方案提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：提供基底，所述基底包括存儲(chǔ)區(qū)域和邏輯區(qū)域，所述存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)具有第一導(dǎo)電層，所述邏輯區(qū)域內(nèi)具有第二導(dǎo)電層，且所述基底暴露出所述第一導(dǎo)電層頂部表面和所述第二導(dǎo)電層頂部表面；在所述第一導(dǎo)電層表面形成第一電極層、位于第一電極層表面的磁隧道結(jié)以及位于所述磁隧道結(jié)表面的第二電極層；在所述基底上形成第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層覆蓋第一電極層側(cè)壁表面、磁隧道結(jié)側(cè)壁表面、第二電極層側(cè)壁表面和頂部表面；在所述第一介質(zhì)層內(nèi)形成第三導(dǎo)電層，所述第三導(dǎo)電層底部和第二電極層頂部表面相接觸。

可選的，還包括：形成所述第一電極層之前，在所述邏輯區(qū)域表面形成刻蝕停止層。

可選的，所述刻蝕停止層的形成方法包括：在所述基底表面形成停止材料層；在所述邏輯區(qū)域上的停止材料層表面形成第一圖形化層，且所述第一圖形化層暴露出存儲(chǔ)區(qū)域上的停止材料層表面；采用第一刻蝕工藝，以所述第一圖形化層為掩膜，刻蝕所述停止材料層，直至暴露出基底表面，形成所述刻蝕停止層。

可選的，所述第一刻蝕工藝對(duì)停止材料層的刻蝕速率大于對(duì)基底的刻蝕速率，所述第一刻蝕工藝對(duì)停止材料層的刻蝕速率大于對(duì)第一導(dǎo)電層的刻蝕速率。

可選的，所述停止材料層的材料和基底的材料不同，且所述停止材料層的材料和第一導(dǎo)電層的材料不同；所述停止材料層的材料包括：氧化硅、氮化硅、氮碳化硅、氮硼化硅、氮碳氧化硅或氮氧化硅。

可選的，所述第一介質(zhì)層的形成方法包括：在所述基底上形成覆蓋第一電極層側(cè)壁表面、磁隧道結(jié)側(cè)壁表面、第二電極層側(cè)壁表面和頂部表面、以及第二導(dǎo)電層表面的第一介質(zhì)材料膜，且所述第一介質(zhì)材料膜頂部表面高于第二電極層的頂部表面；平坦化所述第一介質(zhì)材料膜，形成所述第一介質(zhì)層。