[發(fā)明專利]存儲器的形成方法及存儲器

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211213559.3
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN116209281A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李輝輝;張云森;王桂磊;趙超
• 申請（專利權(quán)）人: 北京超弦存儲器研究院
• 主分類號: H10B61/00
• 分類號: H10B61/00;H10N59/00;H01L23/528;H10B99/00;H01L21/768
• 代理公司: 北京名華博信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11453
• 代理人: 劉馨月

1.一種MRAM存儲器的形成方法，其特征在于，所述存儲器包括多個陣列分布的存儲單元，所述存儲單元包括一個垂直環(huán)柵晶體管和一個磁性隧道結(jié)，垂直環(huán)柵晶體管包括由下至上疊置的源極、柵極和漏極，磁性隧道結(jié)通過底接觸電極與垂直環(huán)柵晶體管的漏極形成電連接；所述方法包括：

提供硅襯底以及設(shè)置在所述硅襯底上多個圖案化的復(fù)合層，所述復(fù)合層包括由下至上依次層疊的第一摻雜層、SiGe層以及第二摻雜層；第一溝槽貫穿所述復(fù)合層并延伸至所述硅襯底內(nèi)，其中，延伸至所述硅襯底內(nèi)的由所述硅襯底的頂面至所述第一溝槽的底壁的深度為第一深度，所述第一深度小于或等于所述硅襯底中待形成的源線的厚度，所述第一溝槽的底部暴露所述硅襯底的部分表面；

形成覆蓋所述復(fù)合層以及第一溝槽的表面的保護層，所述保護層在所述第一溝槽中形成狹縫；

基于所述狹縫去除位于所述第一摻雜層的底部至所述第一溝槽的底壁之間的保護層，暴露所述硅襯底的側(cè)壁，在所述第一溝槽的底部的兩側(cè)的硅襯底內(nèi)分別形成溝槽，在每個所述溝槽內(nèi)分別形成源線；相鄰的所述源線由第二溝槽隔開互不連接，所述源線的側(cè)壁與所述狹縫的側(cè)壁齊平；

在所述狹縫和所述第二溝槽內(nèi)形成介質(zhì)層，刻蝕所述保護層和所述介質(zhì)層至與所述第一摻雜層的上表面平齊，被保留的保護層和介質(zhì)層形成隔離層；

基于被圖案化的所述復(fù)合層，在所述復(fù)合層上沿著垂直所述第一溝槽的方向形成第三溝槽，所述第一溝槽和所述第三溝槽圍設(shè)形成多個柱狀半導體層；

在所述柱狀半導體層的側(cè)面形成環(huán)繞覆蓋所述側(cè)面的柵極，形成多個所述垂直環(huán)柵晶體管；

形成多個底接觸電極，每個所述底接觸電極形成于每個所述垂直環(huán)柵晶體管的漏極的金屬接觸墊上，以連接所述磁性隧道結(jié)；其中，所述底接觸電極的頂面在所述硅襯底上的投影面積，小于所述金屬接觸墊的頂面在所述硅襯底上的投影面積。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MRAM存儲器的形成方法，其特征在于，

所述底接觸電極的制備材料包括：鉭、鈦、氮化鉭、氮化鈦中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的MRAM存儲器的形成方法，其特征在于，形成底接觸電極的方法包括：

在所述垂直環(huán)柵晶體管表面形成未圖案化的金屬層，所述金屬層覆蓋所述金屬接觸墊的頂面；

圖形化所述金屬層，在所述金屬接觸墊上形成所述底接觸電極，所述底接觸電極與所述金屬接觸墊形成電連接；

其中，所述底接觸電極的頂面的直徑尺寸小于所述底接觸電極的底面的直徑尺寸，所述底接觸電極的底面的直徑尺寸小于所述金屬接觸墊的頂面的直徑尺寸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MRAM存儲器的形成方法，其特征在于，形成底接觸電極的方法包括：

利用原子層沉積工藝在所述底接觸電極的表面形成絕緣介質(zhì)層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MRAM存儲器的形成方法，其特征在于，所述方法還包括：

在每個所述底接觸電極上形成磁性隧道結(jié)，所述磁性隧道結(jié)包括參考層、勢壘層和自由層。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MRAM存儲器的形成方法，其特征在于，在所述第一溝槽的底部的兩側(cè)的硅襯底內(nèi)分別形成溝槽，在每個所述溝槽內(nèi)形成源線，包括：

對所述第一溝槽中露出的所述硅襯底的側(cè)壁進行圖案化處理，形成兩個相向設(shè)置的溝槽，所述溝槽具有凹于所述硅襯底的側(cè)壁的弧形表面，所述溝槽露出所述硅襯底上每個復(fù)合層的底部的第一摻雜層的部分區(qū)域；

在每個所述第一溝槽的底部以及每個所述溝槽內(nèi)填滿第一金屬材料，對第一金屬材料進行高溫退火處理形成源線材料層；

基于所述狹縫刻蝕所述源線材料層并延伸至所述硅襯底內(nèi)，形成第二溝槽以及所述源線，所述源線與每個復(fù)合層的第一摻雜層的底部連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的MRAM存儲器的形成方法，其特征在于，延伸至所述硅襯底內(nèi)的由所述源線材料層的底面至刻蝕停止位置的深度為第二深度，所述第二深度小于所述源線的厚度。