半导体结构与制造方法技术

本发明专利技术的一些实施例提供一种半导体结构及一种用于制造半导体结构的方法。所述方法包含：(1)提供衬底，(2)在所述衬底之上沉积第一电极层，(3)在所述第一电极层上沉积磁性穿隧结MTJ层，(4)在所述MTJ层上沉积第二电极层，(5)图案化所述第一电极层、所述MTJ层及所述第二电极层以形成第一电极、MTJ及第二电极，(6)在所述第一电极、所述MTJ及所述第二电极之上形成第一介电层，(7)去除所述第一介电层的一部分，(8)在所述第一电极、所述MTJ、所述第二电极及所述第一介电层的未经去除部分之上形成第二介电层。还公开一种半导体结构。

Semiconductor Structure and Manufacturing Method

Some embodiments of the invention provide a semiconductor structure and a method for manufacturing a semiconductor structure. The method comprises: (1) providing a substrate, (2) depositing a first electrode layer on the substrate, (3) depositing a magnetic tunneling junction MTJ layer on the first electrode layer, (4) depositing a second electrode layer on the MTJ layer, (5) patterning the first electrode layer, the MTJ layer and the second electrode layer to form a first electrode, a MTJ and a second electrode, (6) depositing a magnetic tunneling junction MTJ layer on the first electrode layer, and (6) depositing a second electrode. A first dielectric layer is formed on the second electrode, (7) a part of the first dielectric layer is removed, (8) a second dielectric layer is formed on the first electrode, the MTJ, the second electrode and the untreated part of the first dielectric layer. A semiconductor structure is also disclosed.

【技术实现步骤摘要】
半导体结构与制造方法
本专利技术实施例涉及半导体结构与制造方法。
技术介绍
半导体在用于包含收音机、电视、蜂窝式电话及个人计算装置的电子应用程序的集成电路中使用。一种熟知的半导体装置是半导体存储装置，例如动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory；DRAM)，或快闪存储器，其皆使用电荷存储信息。半导体存储器装置中的最新进展涉及旋转电子件，其组合半导体技术与磁性材料及装置。电子件的旋转极化，而非电子件的充电，被用于指示状态“1”或“0”。一个此种旋转电子装置是旋转扭矩转移(spintorquetransfer；STT)磁性穿隧结(magnetictunnelingjunction；MTJ)装置。MTJ装置包含自由层、隧道层及钉扎层。可通过贯穿隧道层施加电流反向自由层的磁化方向，其使得自由层内引入的极化电子在自由层的磁化上施加所谓的旋转力矩。
技术实现思路
本专利技术实施例涉及一种用于制造半导体结构的方法，所述方法包括：提供衬底；在所述衬底之上沉积第一电极层；在所述第一电极层上沉积磁性穿隧结(MTJ)层；在所述MTJ层上沉积第二电极层；图案化所述第一电极层、所述MTJ层及所述第二电极层，以形成第一电极、MTJ及第二电极；在所述第一电极、所述MTJ及所述第二电极之上形成第一介电层；去除所述第一介电层的一部分；及在所述第一电极、所述MTJ、所述第二电极及所述第一介电层的未经去除部分之上形成第二介电层。本专利技术实施例涉及一种半导体结构，其包括：第一电极通路；所述第一电极通路上的第一电极；在所述第一电极之上的磁性穿隧结(MTJ)；在所述MTJ之上的第二电极；所述第一电极通路的顶部表面上的第一介电层；及在所述第一电极、所述MTJ、所述第二电极及所述第一介电层之上的第二介电层，其中所述MTJ的侧壁与所述第二介电层接触。本专利技术实施例涉及一种用于制造半导体结构的方法，所述方法包括：在衬底之上形成磁性穿隧结(MTJ)结构；在所述MTJ结构之上形成第一介电层；去除所述第一介电层的一部分，借此暴露所述MTJ结构的侧壁；及在所述MTJ结构及所述第一介电层之上形成第二介电层。附图说明结合随附图式阅读以下具体实施方式时可最佳地理解本公开的方面。应注意，根据业界中的标准惯例，各种结构未按比例绘制。事实上，可出于论述清楚起见，而任意地增加或减小各种特征的尺寸。图1是根据本公开的一些实施例说明一种制造半导体结构的方法的流程图。图2到图12是根据本公开的一些实施例的所制造的半导体结构在各种阶段的横截面视图。具体实施方式以下公开内容提供用于实施所提供的标的物的不同特征的许多不同实施例或实例。以下描述组件以及布置的特定实例以简化本公开。当然，此些组件及布置仅为实例且不打算为限制性的。举例来说，在以下描述中，第一构件在第二构件之上或上的形成可包含第一构件及第二构件直接接触地形成的实施例，且还可包含额外构件可在第一构件与第二构件之间形成使得第一构件与第二构件可能不直接接触的实施例。另外，本公开可在各种实例中重复附图标记及/或字母。此重复是出于简化及清楚的目的，且本身并不指示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。进一步，在本文中可使用空间相对术语，例如“下方”、“以下”、“下部”、“以上”、“上部”及类似者，以便于描述如诸图中所说明的元件或构件对于其它元件或构件的关系的描述。除诸图中所描绘的定向以外，空间相对术语打算涵盖装置在使用或操作中的不同定向。设备可以其它方式定向(旋转90度或处于其它定向)，且本文中所使用的空间相对描述词同样可相应地进行解释。尽管阐述本专利技术实施例的广泛范围的数值范围及参数为近似值，但特定实例中所阐述的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值均固有地含有由各别测试测量值中发现的标准差必然引起的某些误差。另外，如本文所使用，术语“约”通常意谓给定值或范围的10％、5％、1％或0.5％以内。或者，当由所属领域的一般技术人员考虑时，术语“约”意谓在平均值的可接受标准误差内。除在操作/生效的实施例中以外，或除非以其它方式明确指定，否则数值范围、量、值及百分比(例如，本文中所公开的材料数量、持续时间、温度、操作条件、量的比率及其类似者的数值范围、量、值及百分比)中的所有应理解为在所有情况下由术语“约”修饰。因此，除非有相反指示，否则本公开及附加权利要求书中所阐述的数值参数为可按需要变化的近似值。至少，应根据所报告的有效数字的数字且通过应用一般舍入技术理解各数值参数。范围可在本文中表达为从一个端点到另一端点或在两个端点之间。除非另外指定，否则本文中公开的所有范围包含端点。已不断研发互补式金属氧化物半导体(complementarymetal-oxide-semiconductor；CMOS)结构中的嵌入磁电阻随机存取存储器(magnetoresistiverandomaccessmemory；MRAM)单元。具有嵌入MRAM单元的半导体记忆装置包含MRAM单元区域及逻辑区域。MRAM单元区域可包括多个MRAM单元。逻辑区域可包括多个导线或金属线。所述多个导线可提供所述多个MRAM单元的选路。逻辑区域及MRAM单元区域可被暴露于半导体记忆装置中的不同区域中。举例来说，MRAM单元区域可位于半导体记忆装置的中心，而逻辑区域可位于半导体记忆装置的边缘。然而，此种实例不打算为限制性的。MRAM单元区域及逻辑区域的其它布置处于本公开的预期范围内。在MRAM单元区域中，晶体管结构可被暴露在MRAM结构下方。在一些实施例中，MRAM单元被嵌入于后段工艺(back-end-of-line；BEOL)操作中制备的金属化层中。在一些实施例中，MRAM单元区域及逻辑区域中的晶体管构造被暴露于同一半导体衬底中，且在前段工艺(front-end-of-line；FEOL)操作中制备，且因此大体上完全相同。MRAM单元可嵌入于金属化层的任何位置中，例如，在半导体衬底之上平行延伸的邻近金属线路层之间。在一些实施例中，嵌入的MRAM单元可位于MRAM单元区域中的第4金属线路层与第5金属线路层之间。在逻辑区域中，第4金属线路层穿过第4金属通路连接到第5金属线路层，其位于第4金属线路层与第5金属线路层之间。换句话说，考虑MRAM单元区域及逻辑区域，嵌入MRAM单元具有至少为第5金属线路层及第4金属通路的一部分的厚度。本文的金属线路层架构为示范性且非限制性的。一般来说，所属领域的一般技术人员可了解MRAM单元位于第N个金属线路层与第(N+1)个金属线路层之间，其中N是大于或等于1的整数。嵌入MRAM单元包含磁阻单元。在一些实施例中，所述磁阻单元是由铁磁性材料构成的磁性穿隧结(MTJ)。MTJ可包括铁磁性自由层、隧道层及铁磁性固定层。铁磁性自由层及铁磁性固定层被电耦合到MTJ以用于信号/偏压输送。在先前提供的实例之后，铁磁性自由层被进一步连接到第N金属线路层，而铁磁性固定层被进一步连接到第(N+1)个金属线路。可通过贯穿隧道层施加电流反向铁磁性自由层的磁化方向，其使得铁磁性自由层内引入的极化电子在铁磁性自由层的磁化上施加旋转力矩。铁磁性固定层具有固定磁化方向。当电流以从铁磁性自由层到铁磁性固定层的方向流动时，电子沿反向方向流动，即从铁磁性固定层到铁磁性自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造半导体结构的方法，所述方法包括：提供衬底；在所述衬底之上沉积第一电极层；在所述第一电极层上沉积磁性穿隧结MTJ层；在所述MTJ层上沉积第二电极层；图案化所述第一电极层、所述MTJ层及所述第二电极层，以形成第一电极、MTJ及第二电极；在所述第一电极、所述MTJ及所述第二电极之上形成第一介电层；去除所述第一介电层的一部分；及在所述第一电极、所述MTJ、所述第二电极及所述第一介电层的未经去除部分之上形成第二介电层。

【技术特征摘要】
2017.11.17 US 62/587,898;2018.08.23 US 16/110,8501.一种用于制造半导体结构的方法，所述方法包括：提供衬底；在所述衬底之上沉积第一电极层；在所述第一电极层上沉积磁性穿...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晨佑，刘世昌，
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：中国台湾,71