[發(fā)明專利]半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110911963.7
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113725255A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃致凡;沈香谷;王良瑋;陳殿豪;陳燕銘
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括位于第二金屬層正上方的第三金屬層，該第二金屬層位于第一金屬層上方。該第二金屬層包括位于存儲區(qū)中的磁隧道結(jié)(MTJ)器件和位于邏輯區(qū)中的第一導(dǎo)電部件。每個MTJ器件包括位于底電極和底電極上方的MTJ堆疊件。該第三金屬層包括電連接至第一導(dǎo)電部件的第一通孔、以及位于MTJ器件的MTJ堆疊件上方并電連接至該MTJ堆疊件的槽通孔。該槽通孔占據(jù)從MTJ器件中的第一個向MTJ器件中的最后一個連續(xù)橫向延伸的空間。該第一通孔與槽通孔一樣薄或更薄。該第三金屬層還包括分別電連接至第一通孔和槽通孔的第二導(dǎo)電部件和第三導(dǎo)電部件。本申請的實施例還涉及形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請的實施例涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體集成電路(IC)行業(yè)經(jīng)歷了指數(shù)式增長。IC材料和設(shè)計的技術(shù)進(jìn)步已生產(chǎn)出幾代IC，其中，每一代具有都比上一代更小、更復(fù)雜的電路。在IC的發(fā)展過程中，功能密度(即每芯片區(qū)域互連器件的數(shù)量)普遍增加，而其幾何尺寸(即使用制造工藝中可制造的最小元件(或線))則在減小。這種按比例縮小工藝一般通過提高生產(chǎn)效率和降低相關(guān)成本帶來效益。這種按比例縮小也增加了處理和制造IC的復(fù)雜度。

一些IC設(shè)計和制造的一項進(jìn)步是非易失性存儲器(NVM)的開發(fā)，IN尤其是磁性隨機(jī)存取存儲器(MRAM)的開發(fā)。MRAM提供與易失性靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)相當(dāng)?shù)男阅埽⒕哂信c易失性動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)相比更低的功耗和相當(dāng)?shù)拿芏取ＥcNVM閃存相比，MRAM可提供更快的訪問時間，并且隨著時間的推移會降低性能。MRAM單元由包括兩個鐵磁層的磁隧道結(jié)(MTJ)形成，該兩個鐵磁層由薄的絕緣勢壘分離，并使兩個鐵磁層之間的電子遂穿通過絕緣勢壘隧穿而工作。先進(jìn)技術(shù)節(jié)點中的MRAM單元的縮放受光刻和蝕刻技術(shù)的分辨率極限的限制。隨著MRAM單元的縮小，在一些情況下MRAM單元的串聯(lián)電阻會增加，從而導(dǎo)致功耗更高。盡管MRAM器件形成中的現(xiàn)有方法通常已足以滿足其預(yù)期目的，但它們并非在所有方面都令人完全滿意。因此，在此領(lǐng)域需要進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的一些實施例提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：第一金屬層；第二金屬層，設(shè)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(qū)中的多個磁隧道結(jié)(MTJ)器件和位于邏輯器件區(qū)中的第一導(dǎo)電部件，其中，所述磁隧道結(jié)器件中的每個包括底電極以及設(shè)置在所述底電極上方的磁隧道結(jié)堆疊件；以及第三金屬層，設(shè)置在所述第二金屬層正上方，其中，所述第三金屬層包括設(shè)置在所述第一導(dǎo)電部件上方并電連接至所述第一導(dǎo)電部件的第一通孔以及設(shè)置在所述磁隧道結(jié)器件上方并電連接至所述磁隧道結(jié)器件中的每個的所述磁隧道結(jié)堆疊件的槽通孔，其中，所述槽通孔占據(jù)從所述磁隧道結(jié)器件中的第一個向所述磁隧道結(jié)器件中的最后一個連續(xù)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(jié)器件中的一個的所述磁隧道結(jié)堆疊件正上方的第二厚度，其中，所述第三金屬層還包括設(shè)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(dǎo)電部件以及設(shè)置在所述槽通孔上方并電連接至所述槽通孔的第三導(dǎo)電部件。