The present invention provides a magnetic random memory top electrode connection hole forming method includes the following steps: S1. includes a bottom electrode, a first dielectric layer, the structure of MTJ unit, tantalum top electrode and a second dielectric layer of the substrate; the substrate S2. are sequentially formed on the silicon nitride film and a top electrode connecting hole etching barrier layer and the third medium layer; S3. graphic transfer top electrode connecting hole pattern to the third dielectric layer; etching S4. third dielectric layer, and removing organic matter transfer residues in the graphic, the pattern transferred to the etching barrier layer; S5. etching the etch stop layer; S6. etching the silicon nitride layer; removing residual organic matter S7. S8.; diffusion in the top electrode layer formed on the inner wall of the connecting hole stop; S9. adopts copper or tungsten filled the top electrode connecting hole, and the CMP smooth filling. The invention effectively reduces the risk of the short circuit of the top electrode connection hole and the MTJ unit in the magnetic random memory circuit.
【技术实现步骤摘要】
一种磁性随机存储器顶电极连接孔的形成方法
本专利技术涉及一种磁性随机存储器(MRAM,MagneticRadomAccessMemory)顶电极连接孔(TEV,TopElectrodeVia)的形成方法,属于集成电路制造
技术介绍
近年来,采用磁性隧道结(MTJ,MagneticTunnelJunction)的磁电阻效应的磁性随机存储器(MRAM)被人们认为是未来的固态非易失性记忆体,它具有高速读写、大容量以及低能耗的特点。铁磁性MTJ通常为三明治结构,其中有磁性记忆层,它可以改变磁化方向以记录不同的数据;位于中间的绝缘的隧道势垒层;磁性参考层,位于隧道势垒层的另一侧,它的磁化方向不变。为能在这种磁电阻元件中记录信息,建议使用基于自旋动量转移或称自旋转移矩(STT,SpinTransferTorque)转换技术的写方法,这样的MRAM称为STT-MRAM。根据磁极化方向的不同,STT-MRAM又分为面内STT-MRAM和垂直STT-MRAM(即pSTT-MRAM),后者有更好的性能。依此方法,即可通过向磁电阻元件提供自旋极化电流来反转磁性记忆层的磁化强度方向。此外,随着磁性记忆层的体积的缩减,写或转换操作需注入的自旋极化电流也越小。因此,这种写方法可同时实现器件微型化和降低电流。同时,鉴于减小MTJ元件尺寸时所需的切换电流也会减小,所以在尺度方面pSTT-MRAM可以很好的与最先进的技术节点相契合。因此,期望是将pSTT-MRAM元件做成极小尺寸,并具有非常好的均匀性,以及把对MTJ磁性的影响减至最小,所采用的制备方法还可实现高良莠率、高精确读、 ...
【技术保护点】
一种磁性随机存储器顶电极连接孔的形成方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:提供表面抛光的包括底电极、第一电介质层、磁性隧道结结构单元、钽顶电极和第二电介质层的衬底;步骤S2:在所述衬底上依次形成氮化硅层、顶电极连接孔刻蚀阻挡层和第三电介质层;步骤S3:以光刻胶、抗反射层和碳膜层定义顶电极连接孔图案,并转移所述顶电极连接孔图案到所述第三电介质层;步骤S4:采用主要含C4F8或者C4F6的气体刻蚀所述第三电介质层,并用O2去掉在图形化转移过程中残留的有机物,使所述顶电极连接孔图案转移到所述顶电极连接孔刻蚀阻挡层;步骤S5:采用主要含CH2F2/CF4或者CH2F2/CHF3的气体对所述顶电极连接孔刻蚀阻挡层进行刻蚀;步骤S6:采用主要含CH3F/O2的气体刻蚀所述氮化硅层;步骤S7:采用N2/H2气体去掉残留的有机物;步骤S8:在顶电极连接孔的内壁形成扩散阻止层;步骤S9:采用铜或者钨填充所述顶电极连接孔,并采用化学机械抛光方法磨平填充物。
【技术特征摘要】
1.一种磁性随机存储器顶电极连接孔的形成方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:提供表面抛光的包括底电极、第一电介质层、磁性隧道结结构单元、钽顶电极和第二电介质层的衬底;步骤S2:在所述衬底上依次形成氮化硅层、顶电极连接孔刻蚀阻挡层和第三电介质层;步骤S3:以光刻胶、抗反射层和碳膜层定义顶电极连接孔图案,并转移所述顶电极连接孔图案到所述第三电介质层;步骤S4:采用主要含C4F8或者C4F6的气体刻蚀所述第三电介质层,并用O2去掉在图形化转移过程中残留的有机物,使所述顶电极连接孔图案转移到所述顶电极连接孔刻蚀阻挡层;步骤S5:采用主要含CH2F2/CF4或者CH2F2/CHF3的气体对所述顶电极连接孔刻蚀阻挡层进行刻蚀;步骤S6:采用主要含CH3F/O2的气体刻蚀所述氮化硅层;步骤S7:采用N2/H2气体去掉残留的有机物;步骤S8:在顶电极连接孔的内壁形成扩散阻止层;步骤S9:采用铜或者钨填充所述顶电极连接孔,并采用化学机械抛光方法磨平填充物。2.根据权利要求1所述的一种磁性随机存储器顶电极连接孔的形成方法,其特征在于,所述第二电介质层为SiO2。3.根据权利要求1所述的一种磁性随机存储器顶电极连接孔的形成方法,其特征在于,所述氮化硅层的厚度为5nm~10nm。4.根据权利要求1所述的一种磁性随机存储器顶电极连接孔的形成方法,其特征在于,所述顶电极连接孔刻蚀阻挡层为SiCN,厚度为20nm~40nm...
【专利技术属性】
技术研发人员:张云森,肖荣福,
申请(专利权)人:上海磁宇信息科技有限公司,
类型:发明
国别省市:上海,31
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