[發明專利]半導體結構及其形成方法

在審

• 申請號: 202110911963.7
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113725255A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 黃致凡;沈香谷;王良瑋;陳殿豪;陳燕銘
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/22
• 分類號: H01L27/22
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

1.一種半導體結構，包括：

第一金屬層；

第二金屬層，設置在所述第一金屬層上方，其中，所述第二金屬層包括位于存儲器件區中的多個磁隧道結(MTJ)器件和位于邏輯器件區中的第一導電部件，其中，所述磁隧道結器件中的每個包括底電極以及設置在所述底電極上方的磁隧道結堆疊件；以及

第三金屬層，設置在所述第二金屬層正上方，其中，所述第三金屬層包括設置在所述第一導電部件上方并電連接至所述第一導電部件的第一通孔以及設置在所述磁隧道結器件上方并電連接至所述磁隧道結器件中的每個的所述磁隧道結堆疊件的槽通孔，其中，所述槽通孔占據從所述磁隧道結器件中的第一個向所述磁隧道結器件中的最后一個連續橫向延伸的空間，其中，所述第一通孔的第一厚度等于或小于所述槽通孔的位于所述磁隧道結器件中的一個的所述磁隧道結堆疊件正上方的第二厚度，其中，所述第三金屬層還包括設置在所述第一通孔上方并電連接至所述第一通孔的第二導電部件以及設置在所述槽通孔上方并電連接至所述槽通孔的第三導電部件。

2.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述槽通孔和所述第一通孔均包括銅。

3.根據權利要求2所述的半導體結構，其中，所述第二導電部件和所述第三導電部件均包括銅。

4.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述第二金屬層包括橫向設置在所述磁隧道結器件中的兩個相鄰磁隧道結器件之間的介電部件，并且所述槽通孔的位于所述介電部件正上方的第三厚度大于所述第二厚度。

5.根據權利要求4所述的半導體結構，其中，所述第三厚度比所述第二厚度大約5nm至約50nm。

6.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述磁隧道結器件中的一個還包括頂電極，所述頂電極豎直地位于所述槽通孔與所述磁隧道結器件中的所述一個的所述磁隧道結堆疊件之間。

7.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述磁隧道結器件中的每個還包括位于所述相應磁隧道結器件的所述磁隧道結堆疊件的側壁上的間隔件以及位于所述間隔件的側壁上的保護層，其中，所述槽通孔的一部分設置在橫向地位于所述磁隧道結器件中的兩個相鄰磁隧道結器件的所述保護層之間的空間中。

8.根據權利要求7所述的半導體結構，其中，所述槽通孔的所述部分的底面是基本平坦的。

9.一種形成半導體結構的方法，包括：

提供具有第一金屬層和設置在所述第一金屬層上方的第二金屬層的結構，其中，所述第二金屬層包括位于存儲器件區中的多個磁隧道結(MTJ)器件和位于邏輯器件區中的第一導電部件，其中，所述磁隧道結器件中的每個包括底電極、設置在所述底電極上方的磁隧道結堆疊件、以及設置在所述磁隧道結堆疊件上方的頂電極；

在所述第二金屬層上方形成一個或多個介電層；

在所述一個或多個介電層上方形成第一蝕刻掩模，其中，所述第一蝕刻掩模限定位于所述第一導電部件之上的第一孔和位于所述磁隧道結器件之上的并從所述磁隧道結器件中的第一個連續延伸至所述磁隧道結器件中的最后一個的第二孔；

穿過所述第一孔和所述第二孔蝕刻所述一個或多個介電層，以在所述一個或多個介電層中分別形成第一溝槽和第二溝槽，其中，所述第一溝槽暴露所述第一導電部件，并且所述第二溝槽暴露所述磁隧道結器件中的每個的一部分；

將第一金屬材料沉積至所述第一溝槽和所述第二溝槽中以及所述一個或多個介電層之上；以及

對所述第一金屬材料執行化學機械平坦化工藝，使得所述第一金屬材料的第一部分保留在所述第一溝槽中，所述第一金屬材料的第二部分保留在所述第二溝槽中，并且所述第一金屬材料從所述一個或多個介電層的頂面去除。

10.一種形成半導體結構的方法，包括：

提供具有第一金屬層和設置在所述第一金屬層上方的第二金屬層的結構，其中，所述第二金屬層包括位于存儲器件區中的多個磁隧道結(MTJ)器件和位于邏輯器件區中的第一導電部件，其中，所述磁隧道結器件中的每個包括底電極、設置在所述底電極上方的磁隧道結堆疊件、以及設置在所述磁隧道結堆疊件上方的頂電極；

在所述第二金屬層上方形成第一介電層，并在所述第一介電層上方形成第二介電層；

在所述第一介電層中形成第一溝槽和第二溝槽，其中，所述第一溝槽暴露所述第一導電部件，并且所述第二溝槽暴露所述磁隧道結器件中的每個的一部分；

在所述第二介電層中形成第三溝槽和第四溝槽，其中，所述第三溝槽位于所述第一導電部件正上方并且所述第四溝槽位于所述磁隧道結器件正上方；

將第一金屬材料沉積至所述第一溝槽、所述第二溝槽、所述第三溝槽和所述第四溝槽中以及所述第二介電層之上；以及

對所述第一金屬材料執行化學機械平坦化工藝，使得所述第一金屬材料的第一部分保留在所述第一溝槽和所述第三溝槽中，所述第一金屬材料的第二部分保留在所述第二溝槽和所述第四溝槽中，并且所述第一金屬材料從所述第二介電層的頂面去除。