半导体结构的形成方法技术

一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底上具有第一介质层，所述第一介质层内具有第一导电层，且所述第一介质层表面暴露出所述第一导电层顶部表面；在所述第一介质层表面形成牺牲结构，所述牺牲结构内具有暴露出所述第一导电层顶部表面的开口，且所述开口的顶部在基底表面上的投影图形，位于所述开口的底部在基底表面上的投影图形内；在所述开口内的第一导电层顶部表面、以及牺牲结构顶部表面形成初始磁隧道结；去除所述牺牲结构顶部表面的初始磁隧道结，在所述第一导电层顶部表面形成磁隧道结。所述方法提高了形成的半导体结构的性能。构的性能。构的性能。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构的形成方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体结构的形成方法。

技术介绍

[0002]MRAM(Magnetic Random Access Memory)是一种非挥发性的磁性随机存储器。它拥有静态随机存储器(SRAM)的高速读取写入能力，以及动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)的高集成度，并且功耗远远的低于DRAM，相对于快闪存储器(Flash)，随着使用时间的增加性能不会发生退化。由于MRAM具有的上述特征，其被称为通用存储器(universal memory)，被认为能够取代SRAM，DRAM，EEPROM和Flash。
[0003]与传统的随机存储器芯片制作技术不同，MRAM中的数据不是以电荷或者电流的形式存储，而是一种磁性状态存储，并且通过测量电阻来感应，不会干扰磁性状态。MRAM采用磁隧道结(MTJ)结构来进行数据存储，一般来说，MRAM单元由一个晶体管(1T)和一个磁隧道结(MTJ)共同组成一个存储单元，所述的磁隧道结(MTJ)结构包括至少两个电磁层以及用于隔离所述的两个电磁层的绝缘层。电流垂直由一电磁层透过绝缘层流过或“穿过”另一电磁层。其中的一个电磁层是固定磁性层，透过强力固定场将电极固定在特定的方向。而另一电磁层为可自由转动磁性层，将电极保持在其中一方。
[0004]然而，现有技术制备的磁隧道结的性能仍有待提升。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是提供一种半导体结构的形成方法，以提高形成的半导体结构的性能。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术技术方案提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底上具有第一介质层，所述第一介质层内具有第一导电层，且所述第一介质层表面暴露出所述第一导电层顶部表面；在所述第一介质层表面形成牺牲结构，所述牺牲结构内具有暴露出所述第一导电层顶部表面的开口，且所述开口的顶部在基底表面上的投影图形，位于所述开口的底部在基底表面上的投影图形内；在所述第一导电层顶部表面形成磁隧道结。
[0007]可选的，所述开口底部的尺寸与所述开口顶部的尺寸比例范围为1.1:1至5:1。
[0008]可选的，所述开口顶部的投影图形至少部分与第一导电层重叠。
[0009]可选的，所述牺牲结构为单层结构。
[0010]可选的，所述牺牲结构和开口的形成方法包括：在所述第一介质层表面形成初始牺牲材料膜；在所述初始牺牲材料膜表面形成第一图形化层，所述第一图形化层暴露出所述第一导电层上的初始牺牲材料膜表面；以所述第一图形化层为掩膜，主刻蚀所述初始牺牲材料膜，直至暴露出第一导电层顶部表面，使所述初始牺牲材料膜形成初始牺牲层，且所述初始牺牲层内具有初始开口；过刻蚀所述初始牺牲层，使所述初始牺牲层形成牺牲结构，使所述初始开口形成所述开口，所述开口暴露出所述第一导电层顶部表面。
[0011]可选的，所述主刻蚀初始牺牲材料膜的工艺为干法刻蚀工艺。
[0012]可选的，所述过刻蚀所述初始牺牲层的工艺为干法刻蚀工艺。
[0013]可选的，所述牺牲结构包括：第一牺牲层和位于所述第一牺牲层表面的第二牺牲层，且所述第二牺牲层的侧壁凸出于所述第一牺牲层的尺寸。
[0014]可选的，所述牺牲结构和开口的形成方法包括：在所述第一介质层表面形成初始牺牲材料膜，所述初始牺牲材料膜包括：初始第一牺牲材料膜和位于初始第一牺牲材料膜表面的初始第二牺牲材料膜，且所述初始第二牺牲材料膜的材料和所述初始第一牺牲材料膜的材料不同；在所述初始牺牲材料膜表面形成第二图形化层，所述第二图形化层暴露出第一导电层上的初始牺牲材料膜表面；采用第一刻蚀工艺，以所述第二图形化层为掩膜，刻蚀所述初始牺牲材料膜，直至暴露出所述第一导电层顶部表面，使所述初始第二牺牲材料膜形成第二牺牲层，使所述初始第一牺牲材料膜形成初始第一牺牲层；采用第二刻蚀工艺，刻蚀所述初始第一牺牲层，使初始第一牺牲层形成第一牺牲层，在所述第一介质层表面形成牺牲结构，所述牺牲结构内具有所述开口。
[0015]可选的，所述第一刻蚀工艺对初始第一牺牲材料膜和初始第二牺牲材料膜的刻蚀选择比的范围2:1至20:1。
[0016]可选的，所述第一刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。
[0017]可选的，所述第二刻蚀工艺对所述第二牺牲层和所述初始第一牺牲层的刻蚀选择比的范围为1:1000至1:20。
[0018]可选的，所述第二刻蚀工艺为湿法刻蚀工艺。
[0019]可选的，所述第一牺牲层的侧壁垂直于所述基底表面。
[0020]可选的，在所述第一导电层顶部表面形成磁隧道结的方法包括：在所述开口内的第一导电层顶部表面、以及牺牲结构顶部表面形成初始磁隧道结；去除所述牺牲结构顶部表面的初始磁隧道结，在所述第一导电层顶部表面形成磁隧道结。
[0021]可选的，形成所述初始磁隧道结的方法包括：在所述第一导电层顶部表面和牺牲结构顶部表面形成下层电磁层；在所述下层电磁层表面形成绝缘层；在所述绝缘层表面形成上层电磁层。
[0022]可选的，形成所述下层电磁层的工艺包括：物理气相沉积工艺。
[0023]可选的，所述绝缘层还位于所述下层电磁层的侧壁表面。
[0024]可选的，形成所述绝缘层的工艺包括：物理气相沉积工艺；所述物理气相沉积的参数包括：注入角度范围为0度至30度。
[0025]可选的，形成所述上层电磁层的工艺包括：物理气相沉积工艺。
[0026]可选的，去除所述牺牲结构顶部表面的初始磁隧道结的方法包括：化学机械研磨工艺。
[0027]可选的，去除所述初始磁隧道结的方法包括：去除所述牺牲结构，以去除所述牺牲结构顶部表面的初始磁隧道结。
[0028]可选的，去除所述牺牲结构的工艺包括：湿法刻蚀工艺和干法刻蚀工艺中的一种或者两种组合。
[0029]可选的，还包括：在所述第一介质层表面形成第二介质层，所述第二介质层覆盖所述磁隧道结表面。
[0030]可选的，还包括：形成所述磁隧道结之后，形成所述第二介质层之前，去除所述牺牲结构；去除所述牺牲结构之后，在所述第一介质层表面形成所述第二介质层。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：
[0032]本专利技术技术方案提供的半导体结构的形成方法中，形成所述牺牲结构之后，形成初始磁隧道结。由于所述开口的顶部在基底表面上的投影图形，位于所述开口的底部在基底表面上的投影图形内，使得在开口内形成膜层的过程中，等离子体容易受到开口顶部侧壁的反弹作用，容易在开口内的物体表面自下而上沉积，不易在开口的侧壁沉积，使得形成的初始磁隧道结位于开口底部的第一导电层顶部表面。同时，所述初始磁隧道结还位于牺牲结构的顶部表面，通过去除所述牺牲结构顶部表面的初始磁隧道结，使形成的磁隧道结位于第一导电层顶部表面。所述方法实现仅在所述第一导电层表面形成磁隧道结，有利于提高形成的半导体结构的稳定性。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底上具有第一介质层，所述第一介质层内具有第一导电层，且所述第一介质层表面暴露出所述第一导电层顶部表面；在所述第一介质层表面形成牺牲结构，所述牺牲结构内具有暴露出所述第一导电层顶部表面的开口，且所述开口的顶部在基底表面上的投影图形，位于所述开口的底部在基底表面上的投影图形内；在所述第一导电层顶部表面形成磁隧道结。2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述开口底部的尺寸与所述开口顶部的尺寸比例范围为1.1:1至5:1。3.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述开口顶部的投影图形至少部分与第一导电层重叠。4.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述牺牲结构为单层结构。5.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述牺牲结构和开口的形成方法包括：在所述第一介质层表面形成初始牺牲材料膜；在所述初始牺牲材料膜表面形成第一图形化层，所述第一图形化层暴露出所述第一导电层上的初始牺牲材料膜表面；以所述第一图形化层为掩膜，主刻蚀所述初始牺牲材料膜，直至暴露出第一导电层顶部表面，使所述初始牺牲材料膜形成初始牺牲层，且所述初始牺牲层内具有初始开口；过刻蚀所述初始牺牲层，使所述初始牺牲层形成牺牲结构，使所述初始开口形成所述开口，所述开口暴露出所述第一导电层顶部表面。6.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述主刻蚀初始牺牲材料膜的工艺为干法刻蚀工艺。7.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述过刻蚀所述初始牺牲层的工艺为干法刻蚀工艺。8.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述牺牲结构包括：第一牺牲层和位于所述第一牺牲层表面的第二牺牲层，且所述第二牺牲层的侧壁凸出于所述第一牺牲层的尺寸。9.如权利要求8所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述牺牲结构和开口的形成方法包括：在所述第一介质层表面形成初始牺牲材料膜，所述初始牺牲材料膜包括：初始第一牺牲材料膜和位于初始第一牺牲材料膜表面的初始第二牺牲材料膜，且所述初始第二牺牲材料膜的材料和所述初始第一牺牲材料膜的材料不同；在所述初始牺牲材料膜表面形成第二图形化层，所述第二图形化层暴露出第一导电层上的初始牺牲材料膜表面；采用第一刻蚀工艺，以所述第二图形化层为掩膜，刻蚀所述初始牺牲材料膜，直至暴露出所述第一导电层顶部表面，使所述初始第二牺牲材料膜形成第二牺牲层，使所述初始第一牺牲材料膜形成初始第一牺牲层；采用第二刻蚀工艺，刻蚀所述初始第一牺牲层，使初始第一牺牲层形成第一牺牲层，在所述第一介质层表面形成牺牲结构，所述牺牲结构内具有所述开口。10.如权利要求9所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏文斌，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：