存储器装置、存储器装置结构及其形成方法制造方法及图纸

本公开实施例是有关于一种存储器装置、一种存储器装置结构及其形成方法。一种磁性隧道结(MTJ)存储器单元，包括连接通孔结构、设置在连接通孔结构上的底部电极、设置在底部电极上的存储器材料堆叠以及设置在存储器材料堆叠上的导电接触结构，其中导电接触结构的底表面与存储器材料堆叠的存储器材料层直接接触。与存储器材料堆叠的存储器材料层直接接触。与存储器材料堆叠的存储器材料层直接接触。

【技术实现步骤摘要】
存储器装置、存储器装置结构及其形成方法


[0001]本公开实施例是有关于一种存储器装置、一种存储器装置结构及其形成方法。

技术介绍

[0002]磁阻随机存取存储器(magnetoresistive random
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access memory，MRAM)是非易失性随机存取存储器(non
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volatile random access memory，NV RAM)的一种类型，其在磁畴(magnetic domain)中存储数据。这些元件由通过薄绝缘层分隔开的两个铁磁板形成，所述铁磁板中的每一者可保持磁化。所述两个铁磁板之一是被设定为特定极性的永磁体；另一板的磁化可改变以与外部场的磁化相匹配来存储记忆内容。如果绝缘层足够薄(通常几个纳米)，则电子可从一个铁磁体隧穿到另一铁磁体中。此种配置被称为磁性隧道结(magnetic tunnel junction，MTJ)且是MRAM位(MTJ bit)的最简单结构。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提供一种存储器装置包括连接通孔结构、底部电极存储器材料堆叠以及导电接触结构。所述底部电极设置在所述连接通孔结构上。所述存储器材料堆叠设置在所述底部电极上。所述导电接触结构设置在所述存储器材料堆叠上，其中所述导电接触结构的底表面与所述存储器材料堆叠的存储器材料层直接接触，且其中所述导电接触结构的侧壁与刻蚀停止层的侧壁直接接触。
[0004]本专利技术实施例提供一种存储器装置结构包括连接通孔结构、磁性隧道结存储器单元、刻蚀停止层、导电接触结构以及介电层。所述磁性隧道结存储器单元包括：底部电极，设置在所述连接通孔结构上；存储器材料堆叠，设置在所述底部电极上；以及顶部电极，设置在所述存储器材料堆叠上。所述刻蚀停止层设置在所述顶部电极上方，其中所述刻蚀停止层的侧壁环绕设置在所述存储器材料堆叠上的所述导电接触结构。所述介电层设置在所述顶部电极上方，其中所述介电层的侧壁环绕设置在所述存储器材料堆叠上的所述导电接触结构，其中所述刻蚀停止层的所述侧壁及所述介电层的所述侧壁是共面的，且朝向所述顶部电极向内成角度地呈锥形。
[0005]本专利技术实施例提供一种存储器装置的制造方法，包括：形成底部电极材料层、磁性隧道结材料层及顶部电极层；对所述底部电极材料层、所述磁性隧道结材料层及所述顶部电极层进行图案化，以分别形成底部电极、存储器材料堆叠及顶部电极；在所述顶部电极之上形成刻蚀停止层及介电层；以及执行第一刻蚀工艺以部分地移除所述介电层及所述刻蚀停止层，从而在所述介电层及所述刻蚀停止层中形成侧壁，其中所述刻蚀停止层的侧壁及所述介电层的侧壁是共面的，且朝向所述顶部电极向内成角度地呈锥形。
附图说明
[0006]结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本公开的各个方面。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并未按比例绘制。事实上，为使论述清晰起见，可任意增大或减
小各种特征的尺寸。
[0007]图1示出在蚀穿第一刻蚀停止层及第二刻蚀停止层的经暴露部分以暴露出顶部电极之后的磁性隧道结(MTJ)结构的竖直剖视图。
[0008]图2是根据本公开实施例在形成互补金属氧化物半导体(complementary metal
‑
oxide
‑
semiconductor，CMOS)晶体管及在内连层级介电层(interconnect
‑
level dielectric layer)中形成的金属内连结构之后的示例性结构的竖直剖视图。
[0009]图3是根据本公开实施例在形成具有多个连接通孔结构的阵列之后的示例性结构的竖直剖视图。
[0010]图4是根据本公开实施例在形成底部电极材料层、非磁性金属缓冲层(nonmagnetic metallic buffer layer)、合成反铁磁体层(synthetic antiferromagnet layer，SAF)、非磁性隧道阻障层(nonmagnetic tunnel barrier layer)、自由磁化层(free magnetization layer)及顶部电极材料层之后的示例性结构的竖直剖视图。
[0011]图5是根据本公开实施例在沉积并图案化光刻胶层之后的示例性结构的竖直剖视图。
[0012]图6是根据本公开实施例在形成具有多个存储器单元的阵列之后的示例性结构的竖直剖视图。
[0013]图7是根据本公开实施例在形成具有多个第一介电间隔件部分的阵列之后的示例性结构的竖直剖视图。
[0014]图8是根据本公开实施例在形成具有多个第二介电间隔件部分的阵列之后的示例性结构的竖直剖视图。
[0015]图9是根据本公开实施例在形成存储器层级介电层(memory
‑
level dielectric layer)之后的示例性结构的竖直剖视图。
[0016]图10是根据本公开实施例在形成第一刻蚀停止层及第二刻蚀停止层以及上部连接层级介电层(upper connection
‑
level dielectric layer)之后的示例性结构的竖直剖视图。
[0017]图11是根据本公开实施例在沉积并图案化掩模层之后的示例性结构的竖直剖视图。
[0018]图12是根据本公开实施例在形成具有多个通孔腔的阵列之后的示例性结构的竖直剖视图。
[0019]图13是根据本公开实施例在蚀穿第二刻蚀停止层的多个经暴露部分之后的示例性结构的竖直剖视图。
[0020]图14是根据本公开实施例在蚀穿第一刻蚀停止层的多个经暴露部分及顶部电极之后的示例性结构的竖直剖视图。
[0021]图15是根据本公开实施例在多个通孔腔中沉积金属填充材料层之后的示例性结构的竖直剖视图。
[0022]图16是根据本公开实施例在暴露出具有多个通孔腔的阵列下方的多个存储器单元的顶表面之后的示例性结构的第一替代实施例的竖直剖视图。
[0023]图17是根据本公开实施例在暴露出具有多个通孔腔的阵列下方的多个顶部电极的顶表面之后的示例性结构的第二替代实施例的竖直剖视图。
[0024]图18是根据本公开实施例在多个通孔腔中沉积金属填充材料层之后的示例性结构的第二替代实施例的竖直剖视图。
[0025]图19是在沉积并图案化光刻胶层之后的示例性结构的另一替代实施例的竖直剖视图。
[0026]图20是在刻蚀顶部电极以暴露出下伏自由磁化材料层的至少一部分之后的示例性结构的另一替代实施例的竖直剖视图。
[0027]图21是在光刻胶层可被移除之后的示例性结构的另一替代实施例的竖直剖视图。
[0028]图22是根据本公开实施例在多个通孔腔中沉积金属填充材料层之后的示例性结构的另一替代实施例的竖直剖视图。
[0029]图23是在沉积用于形成MTJ存储器单元的导电接触结构之后的示例性结构的另一替代实施例的竖直剖视图。
[0030]图24是在沉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储器装置，包括：连接通孔结构；底部电极，设置在所述连接通孔结构上；存储器材料堆叠，设置在所述底部电极上；以及导电接触结构，设置在所述存储器材料堆叠上，其中所述导电接触结构的底表面与所述存储器材料堆叠的存储器材料层直接接触，且其中所述导电接触结构的侧壁与刻蚀停止层的侧壁直接接触。2.根据权利要求1所述的存储器装置，其中所述导电接触结构由铜构成。3.根据权利要求1所述的存储器装置，其中所述导电接触结构的宽度从其顶表面朝向所述存储器材料堆叠连续且逐渐减小。4.一种存储器装置结构，包括：连接通孔结构；磁性隧道结存储器单元，包括：底部电极，设置在所述连接通孔结构上；存储器材料堆叠，设置在所述底部电极上；以及顶部电极，设置在所述存储器材料堆叠上；刻蚀停止层，设置在所述顶部电极上方，其中所述刻蚀停止层的侧壁环绕设置在所述存储器材料堆叠上的导电接触结构；以及介电层，设置在所述顶部电极上方，其中所述介电层的侧壁环绕设置在所述存储器材料堆叠上的所述导电接触结构，其中所述刻蚀停止层的所述侧壁及所述介电层的所述侧壁是共面的，且朝向所述顶部电极向内成角度地呈锥形。5.根据权利要求4所述的存储器装置结构，其中：所述导电接触结构设置在所述顶部电极上，其中所述导电接触结构的底表面与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴翔，尹煜峰，林建宏，林焕哲，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：