半导体结构的制备方法、半导体结构和半导体存储器技术

本申请实施例公开了一种半导体结构的制备方法、半导体结构和半导体存储器，该制备方法包括：提供衬底；于衬底上依次形成MTJ结构和第一掩膜结构；对第一掩膜结构进行图案化处理形成沿第一方向延伸的第一图案；将第一图案转移至MTJ结构；于MTJ结构上方形成第二掩模结构；对第二掩模结构进行图案化处理形成沿第二方向延伸的第二图案；第一方向与第二方向相交，且第一方向与第二方向不垂直；利用第二图案对MTJ结构进行图案化处理，形成蜂窝状MTJ阵列，其中，第一图案与第二图案组成蜂窝状图案。这样，由于蜂窝状MTJ阵列具有高密度，从而能够在形成半导体存储器时，可以提高半导体存储器的存储密度。的存储密度。的存储密度。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构的制备方法、半导体结构和半导体存储器


[0001]本申请涉及半导体
，尤其涉及一种半导体结构的制备方法、半导体结构和半导体存储器。

技术介绍

[0002]电子存储器包括易失性存储器和非易失性存储器，易失性存储器在断电的情况下会丢失存储数据，而非易失性存储器能够在断电的情况下存储数据。磁性随机存取存储器(Magneto
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resistive Random Access Memory，MRAM)是非易失性存储器，与目前的非易失性存储器(例如闪速随机存取存储器)相比，MRAM存储速度更快且具有更好的耐用性；与目前的易失性存储器(例动态随机存取存储器和静态随机存取存储器)相比，MRAM具有更低的功耗。
[0003]MRAM通过磁性隧道结(Magnetic Tunnel Junctions，MTJ)来存储数据。然而与其它类型的存储器相比，MARM的存储单元要大得多，存储密度低，限制了MRAM在更广阔的市场应用。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种半导体结构的制备方法、半导体结构和半导体存储器，能够提高半导体存储器的存储密度。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种半导体结构的制备方法，该方法包括：
[0006]提供衬底；
[0007]于所述衬底上依次形成磁性隧道结(MTJ)结构和第一掩膜结构；
[0008]对所述第一掩膜结构进行图案化处理形成沿第一方向延伸的第一图案；
[0009]将所述第一图案转移至所述MTJ结构；
[0010]于所述MTJ结构上方形成第二掩模结构；
[0011]所述第二掩模结构进行图案化处理形成沿第二方向延伸的第二图案；所述第一方向与所述第二方向相交，且所述第一方向与所述第二方向不垂直；
[0012]利用所述第二图案对所述MTJ结构进行图案化处理，形成蜂窝状MTJ阵列，其中，所述第一图案与所述第二图案组成蜂窝状图案。
[0013]第二方面，本申请实施例提供了一种半导体结构，该半导体结构包括：
[0014]衬底；
[0015]形成于所述衬底上方的蜂窝状MTJ阵列；其中，所述蜂窝状MTJ阵列以蜂窝状图案排列，所述蜂窝状图案包括沿第一方向延伸的第一图案以及沿第二方向延伸的第二图案，所述第一方向与所述第二方向相交，且所述第一方向与所述第二方向不垂直。
[0016]第三方面，本申请实施例提供了一种半导体存储器，该半导体存储器包括如第二方面所述的半导体结构。
[0017]本申请实施例所提供的一种半导体结构的制备方法、半导体结构和半导体存储
器，通过提供衬底；于衬底上依次形成MTJ结构和第一掩膜结构；对第一掩膜结构进行图案化处理形成沿第一方向延伸的第一图案；将第一图案转移至MTJ结构；于MTJ结构上方形成第二掩模结构；对第二掩模结构进行图案化处理形成沿第二方向延伸的第二图案；第一方向与第二方向相交，且第一方向与第二方向不垂直；利用第二图案对MTJ结构进行图案化处理，形成蜂窝状MTJ阵列，其中，第一图案与第二图案组成蜂窝状图案。这样，由于蜂窝状MTJ阵列具有高密度，从而能够在形成半导体存储器时，不仅提高了存储器的存储密度，对于MRAM存储器，更有利于扩展其应用市场；而且由于蜂窝状图案的对称性好，在刻蚀MTJ层时，还更有利于图案化过程。
附图说明
[0018]图1为本申请实施例提供的一种半导体结构的制备方法的流程示意图；
[0019]图2为本申请实施例提供的一种形成第一掩膜结构后所得的结构示意图；
[0020]图3a为本申请实施例提供的一种形成图案化的第一掩膜结构后所得的结构示意图；
[0021]图3b为本申请实施例提供的一种形成图案化的第一掩膜结构后所得的俯视示意图；
[0022]图4a为本申请实施例提供的一种形成第一介质层后所得的结构示意图；
[0023]图4b为本申请实施例提供的一种形成第一介质层后所得的俯视示意图；
[0024]图5a为本申请实施例提供的一种形成第一图案后所得的结构示意图
[0025]图5b为本申请实施例提供的一种形成第一图案后所得的俯视示意图；
[0026]图6a为本申请实施例提供的一种将第一图案转移至MTJ结构后所得的结构示意图；
[0027]图6b为本申请实施例提供的一种将第一图案转移至MTJ结构后所得的俯视示意图；
[0028]图7为本申请实施例提供的一种形成第一光刻胶层后所得的结构示意图；
[0029]图8a为本申请实施例提供的一种形成图案化的第一光刻胶层后所得的结构示意图；
[0030]图8b为本申请实施例提供的一种形成图案化的第一光刻胶层后所得的俯视示意图；
[0031]图9a为本申请实施例提供的一种形成第二介质层后所得的结构示意图；
[0032]图9b为本申请实施例提供的一种形成第二介质层后所得的俯视示意图；
[0033]图10a为本申请实施例提供的一种形成第二图案后所得的结构示意图；
[0034]图10b为本申请实施例提供的一种形成第二图案后所得的俯视示意图；
[0035]图11a为本申请实施例提供的一种形成蜂窝状图案后所得的结构示意图；
[0036]图11b为本申请实施例提供的一种形成蜂窝状图案后所得的俯视示意图；
[0037]图12a为本申请实施例提供的一种去除第一介质层后所得的结构示意图；
[0038]图12b为本申请实施例提供的一种去除第一介质层后所得的俯视示意图；
[0039]图13a为本申请实施例提供的一种蜂窝状MTJ阵列的结构示意图；
[0040]图13b为本申请实施例提供的一种蜂窝状MTJ阵列的俯视示意图；
[0041]图14a为本申请实施例提供的另一种将第一图案转移至MTJ结构后所得的结构示意图；
[0042]图14b为本申请实施例提供的另一种将第一图案转移至MTJ结构后所得的俯视示意图；
[0043]图15为本申请实施例提供的一种形成第二光刻胶层后所得的结构示意图；
[0044]图16a为本申请实施例提供的一种形成图案化的第二光刻胶层后所得的结构示意图；
[0045]图16b为本申请实施例提供的一种形成图案化的第二光刻胶层后所得的俯视示意图；
[0046]图17a为本申请实施例提供的一种形成第三介质层后所得的结构示意图；
[0047]图17b为本申请实施例提供的一种形成第三介质层后所得的俯视示意图；
[0048]图18a为本申请实施例提供的另一种形成第二图案后所得的结构示意图；
[0049]图18b为本申请实施例提供的另一种形成第二图案后所得的俯视示意图；
[0050]图19a为本申请实施例提供的另一种形成蜂窝状图案后所得的结构示意图；
[0051]图19b为本申请实施例提供的另一种形成蜂窝状图案后所得的俯视示意图；
[0052]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括：提供衬底；于所述衬底上依次形成磁性隧道结(MTJ)结构和第一掩膜结构；对所述第一掩膜结构进行图案化处理形成沿第一方向延伸的第一图案；将所述第一图案转移至所述MTJ结构；于所述MTJ结构上方形成第二掩模结构；对所述第二掩模结构进行图案化处理形成沿第二方向延伸的第二图案；所述第一方向与所述第二方向相交，且所述第一方向与所述第二方向不垂直；利用所述第二图案对所述MTJ结构进行图案化处理，形成蜂窝状MTJ阵列，其中，所述第一图案与所述第二图案组成蜂窝状图案。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MTJ结构包括MTJ层和MTJ掩膜层；其中，所述MTJ层形成于所述衬底上，所述MTJ掩膜层形成于所述MTJ层上。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述第一掩膜结构进行图案化处理形成沿第一方向延伸的第一图案，包括：沿所述第一方向对所述第一掩膜结构进行刻蚀处理形成图案化的第一掩膜结构；于所述MTJ掩膜层上方形成包覆所述第一掩膜结构的第一介质层，且所述第一介质层表面具有与所述第一掩膜结构间隔排列的第一沟槽；去除位于所述第一掩膜结构顶部所在平面上方的第一介质层以及去除位于所述第一沟槽下方的第一介质层；去除所述第一掩膜结构，形成所述沿第一方向延伸的第一图案。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述第一图案转移至所述MTJ结构，包括：以所述第一介质层为掩膜，将所述第一图案转移至所述MTJ掩膜层。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述于所述MTJ结构上方形成第二掩模结构之前，所述方法还包括：于所述MTJ层上方形成覆盖所述MTJ掩膜层和所述第一介质层的第一牺牲层。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二掩模结构包括第一光刻胶层和第二介质层；所述对所述第二掩模结构进行图案化处理形成沿第二方向延伸的第二图案，包括：于所述第一牺牲层和所述第一介质层上方形成第一光刻胶层；沿所述第二方向对所述第一光刻胶层进行刻蚀处理，形成图案化的第一光刻胶层；于所述第一牺牲层上方形成包覆所述第一光刻胶层的所述第二介质层，且所述第二介质层表面具有与所述第一光刻胶层间隔排列的第二沟槽；去除位于所述第一光刻胶层顶部所在平面上方的所述第二介质层和位于所述第二沟槽下方的所述第二介质层；去除所述第一光刻胶层，形成沿所述第二方向延伸的所述第二图案。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用所述第二图案对所述MTJ结构进行图案化处理，形成蜂窝状MTJ阵列，包括：以所述第二介质层为掩膜，图案化所述第一介质层、第一牺牲层和MTJ掩模层，去除所
述第一牺牲层和第二介质层，保留的所述第一介质层和MTJ掩模层形成所述蜂窝状图案；去除所述第一介质层，以所述MTJ掩膜层为掩膜，将所述蜂窝状图案转移至所述MTJ层，并去除竖直方向上的部分所述MTJ掩膜层，得到所述蜂窝状MTJ阵列。8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在将所述第二图案转移至所述MTJ结构，形成蜂窝状MTJ阵列之前的所述MTJ掩膜层和所述MTJ层的高度比为1.5:1～3:1之间；在将所述第二图案转移至所述MTJ结构，形成蜂窝状MTJ阵列之后的所述MTJ掩膜层和所述MTJ层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓光，李辉辉，曾定桂，邓杰芳，曹堪宇，
申请(专利权)人：北京超弦存储器研究院，
类型：发明
国别省市：