專利名稱：一種存儲器件及其的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種存儲器件及其的形成方法。
背景技術(shù)：
磁隨機存取存儲器(MagnetoResistive Random Access Memory,MRAM)是固體存儲器，其主要利用作為信息記錄載體的磁性隧道結(jié)(MTJ)的磁化方向的改變，以達到寫入和讀出記錄信息的效果。所述磁性隧道結(jié)內(nèi)具有自身固定的磁性方向，當(dāng)外界提供的電流流經(jīng)所述磁性隧道結(jié)時，將磁化所述磁性隧道結(jié)，即在所述磁性隧道結(jié)內(nèi)產(chǎn)生磁化方向。當(dāng)磁化方向與固定的磁性方向相同時，所述磁性隧道結(jié)處于平行狀態(tài)；當(dāng)磁化方向與固定的磁性方向相反時，則所述磁性隧道結(jié)處于反平行狀態(tài)。所述磁性隧道結(jié)的平行狀態(tài)和反平行狀態(tài)分別與二進制的1、0進行對應(yīng)，以進行信息的記錄。具體地，當(dāng)磁性隧道結(jié)處于平行狀態(tài)時，所述磁性 隧道結(jié)具有低阻值，這種狀態(tài)是“O”狀態(tài)。反之，當(dāng)磁性隧道結(jié)處于反平行狀態(tài)時，所述磁性隧道結(jié)具有高阻值，這種狀態(tài)是“I”狀態(tài)。更多地可以參考專利號為ZL200510069671. 4的專利文件中提供的一種磁隨機存取存儲器結(jié)構(gòu)。一般地，半導(dǎo)體器件包括位于底層的晶體管區(qū)和用于對晶體管區(qū)的晶體管進行連接的互連結(jié)構(gòu)區(qū)，所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)位于晶體管區(qū)的上方，且由多層金屬層和介質(zhì)層組成。其中，從最靠近晶體管區(qū)的金屬層開始計算，依次為第一金屬層、第二金屬層、第三金屬層、…。上述的磁性隧道結(jié)一般設(shè)置于互連結(jié)構(gòu)區(qū)內(nèi)，且通常位于第一層金屬層和第二金屬層之間的位置，或者第二金屬層和第三金屬層之間的位置?，F(xiàn)有技術(shù)常通過增加存儲器件內(nèi)的磁性隧道結(jié)的密度，以提高存儲器件的存儲容量。但是因為所述磁性隧道結(jié)位于互連結(jié)構(gòu)區(qū)內(nèi)，所述磁性隧道結(jié)的尺寸大小將受到在所述磁性隧道結(jié)之前形成的金屬層的尺寸制約，即所述磁性隧道結(jié)的尺寸不得小于與其相鄰，且位于其前形成的金屬層的尺寸的大小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種存儲器件及其形成方法，以避免存儲器件中的磁性隧道結(jié)的尺寸被互連結(jié)構(gòu)區(qū)的尺寸限制，進一步地，可以減小磁性隧道結(jié)的尺寸，以提高存儲器件內(nèi)的磁性隧道結(jié)的數(shù)目密度，提高存儲器件的存儲容量。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種存儲器件，包括晶體管區(qū)，所述晶體管區(qū)內(nèi)形成有至少一層的晶體管；互連結(jié)構(gòu)區(qū)，所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)位于晶體管區(qū)的上方，且與所述晶體管區(qū)電連接；位于所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)與晶體管區(qū)之間，還形成有磁性隧道結(jié)區(qū)?？蛇x的，所述磁性隧道結(jié)區(qū)內(nèi)的磁性隧道結(jié)一端與所述晶體管區(qū)電連接，一端與所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)電連接?？蛇x的，所述磁性隧道結(jié)區(qū)通過底層連接結(jié)構(gòu)與所述晶體管區(qū)電連接，所述底層連接結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)層及位于所述介質(zhì)層內(nèi)的金屬通孔。可選的，所述介質(zhì)層近磁性隧道結(jié)區(qū)的表面與所述金屬通孔近磁性隧道結(jié)區(qū)的表面高度齊平?？蛇x的，所述金屬通孔內(nèi)形成有至少一層的金屬層，其中，近磁性隧道結(jié)區(qū)的金屬層的莫氏硬度系數(shù)小于鎢的莫氏硬度系數(shù)?？蛇x的，所述金屬通孔內(nèi)形成有至少一層的金屬層，其中，近磁性隧道結(jié)區(qū)的金屬層的莫氏硬度系數(shù)小于7. O?？蛇x的，所述金屬通孔內(nèi)形成有至少一層金屬層，其中，近磁性隧道結(jié)區(qū)的金屬層為氮化鈦、鈦或者銅之一或組合?？蛇x的，所述磁性隧道結(jié)區(qū)包括至少一層的磁性隧道結(jié)，所述磁性隧道結(jié)包括被 釘扎層及自由磁性層，及位于所述被釘扎層與自由磁性層之間的隧穿阻擋層。本發(fā)明還提供一種存儲器件的形成方法，包括提供形成有晶體管區(qū)的基底；形成位于基底上方的互連結(jié)構(gòu)區(qū)，與所述晶體管區(qū)電連接；在形成所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)前，還包括形成磁性隧道結(jié)區(qū)，所述磁性隧道結(jié)區(qū)與晶體管區(qū)電連接?？蛇x的，包括在所述基底表面形成底層連接結(jié)構(gòu)；接著在所述底層連接結(jié)構(gòu)表面形成磁性隧道結(jié)區(qū)，所述磁性隧道結(jié)區(qū)通過底層連接結(jié)構(gòu)與所述晶體管區(qū)連接?？蛇x的，包括所述形成底層連接結(jié)構(gòu)包括在所述基底表面形成介質(zhì)材料，并對所述介質(zhì)材料進行刻蝕形成通孔和位于相鄰?fù)椎慕橘|(zhì)層；對所述通孔進行金屬填充，形成金屬通孔，所述金屬通孔與介質(zhì)層構(gòu)成底層連接結(jié)構(gòu)，其中，所述介質(zhì)層表面與所述金屬通孔表面高度齊平?？蛇x的，所述對所述通孔進行金屬填充后，還包括進行化學(xué)機械研磨至所述介質(zhì)層表面與所述金屬通孔表面高度齊平。可選的，所述金屬通孔內(nèi)形成有至少一層的金屬層，其中，近磁性隧道結(jié)區(qū)的金屬層的莫氏硬度系數(shù)小于鎢的莫氏硬度系數(shù)?？蛇x的，所述近磁性隧道結(jié)區(qū)的金屬層的硬度系數(shù)小于7. O?？蛇x的，所述金屬填充包括首先對所述通孔進行第一金屬填充，接著對第一金屬進行回刻蝕，使得所述第一金屬的填充高度小于所述通孔高度；然后對所述通孔再次進行填充第二金屬至所述介質(zhì)層表面與所述金屬通孔表面高度齊平?？蛇x的，所述對所述通孔再次進行填充包括首先對所述通孔填充第二金屬，且填充高度的表面高于所述介質(zhì)層的表面；采用化學(xué)機械研磨所述第二金屬，直至所述介質(zhì)層表面與所述金屬通孔表面高度齊平?？蛇x的，所述第一金屬為鎢，所述第二金屬為氮化鈦、鈦或銅之一或組合?？蛇x的，包括所述通孔頂部開口大于底部開口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點通過將原位于互連結(jié)構(gòu)區(qū)內(nèi)的磁性隧道結(jié)放置于晶體管區(qū)和互連結(jié)構(gòu)區(qū)之間的區(qū)域，使得所述磁性隧道結(jié)不受所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)內(nèi)的金屬層的尺寸限制，可以減小磁性隧道結(jié)的尺寸，以提高存儲器件內(nèi)的磁性隧道結(jié)的數(shù)目密度，提高存儲器件的存儲容量。
進一步地，所述底層連接結(jié)構(gòu)內(nèi)的金屬通孔近磁性隧道結(jié)區(qū)的表面與介質(zhì)層近磁性隧道結(jié)區(qū)的表面齊平，使得所述底層連接結(jié)構(gòu)近磁性隧道結(jié)區(qū)的表面平整光滑，則使得后續(xù)形成的磁性隧道結(jié)的位置標(biāo)準(zhǔn)，進而所述磁性隧道結(jié)產(chǎn)生的磁場方向穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，提高所述存儲器件的可靠性。現(xiàn)有技術(shù)一般采用鎢形成金屬通孔，以使得所述晶體管區(qū)和互連結(jié)構(gòu)區(qū)進行連接，本發(fā)明先對金屬通孔內(nèi)的鎢進行部分回刻蝕，再填充硬度系數(shù)較小易于研磨的金屬，使得介質(zhì)層表面與所述金屬通孔的表面齊平。與現(xiàn)有工藝兼容，不會影響器件的電學(xué)性能，且不會引起工藝的復(fù)雜度，同時鎢作為與所述底層連接結(jié)構(gòu)連接的金屬，其可靠性較高。


圖I是本發(fā)明一實施例的存儲器件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明又一實施例的存儲器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3至圖13為本發(fā)明一實施例的存儲器件的形成方法的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)有技術(shù)的磁性隧道結(jié)位于互連結(jié)構(gòu)區(qū)內(nèi)，所述磁性隧道結(jié)的尺寸大小將受到在所述磁性隧道結(jié)之前形成的金屬層的尺寸制約，即所述磁性隧道結(jié)不小于與其相鄰、且位于其前形成的金屬層的尺寸的大小。限制了存儲器件內(nèi)的磁性隧道結(jié)的密度數(shù)目，進一步限制了存儲器件的存儲容量。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種存儲器件的結(jié)構(gòu)，包括晶體管區(qū)，所述晶體管區(qū)內(nèi)形成有至少一層的晶體管；互連結(jié)構(gòu)區(qū)，所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)位于晶體管區(qū)的上方，且與所述晶體管區(qū)電連接；位于所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)與晶體管區(qū)之間，還形成有磁性隧道結(jié)區(qū)。本發(fā)明通過將原位于互連結(jié)構(gòu)區(qū)內(nèi)的磁性隧道結(jié)放置于晶體管區(qū)和互連結(jié)構(gòu)區(qū)之間的區(qū)域，使得所述磁性隧道結(jié)不受制所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)內(nèi)的金屬層的尺寸限制，可以減小磁性隧道結(jié)的尺寸，以提高存儲器件內(nèi)的磁性隧道結(jié)的數(shù)目密度，提高存儲器件的存儲容量。如圖I所示為本發(fā)明一實施例的存儲器件的結(jié)構(gòu)示意圖，包括晶體管區(qū)001，所述晶體管區(qū)001內(nèi)形成有至少一層的晶體管；位于所述晶體管區(qū)001表面的互連結(jié)構(gòu)區(qū)005,所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)005包括至少兩層的相互連的金屬層，所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)005位于晶體管區(qū)001的上方，且與所述晶體管區(qū)001電連接；位于所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)005與晶體管區(qū)001之間，形成有磁性隧道結(jié)區(qū)003，所述磁性隧道結(jié)區(qū)003包括磁性隧道結(jié)0031及絕緣材料0032。所述磁性隧道結(jié)區(qū)003包括至少一層的磁性隧道結(jié)0031，所述磁性隧道結(jié)0031包括被釘扎層及自由磁性層，及位于所述被釘扎層與自由磁性層之間的隧穿阻擋層。關(guān)于磁性隧道結(jié)0031的結(jié)構(gòu)將在后續(xù)的形成工藝中詳細介紹。其中，所述磁性隧道結(jié)區(qū)003的一端與所述晶體管區(qū)001電連接，一端與所述互連結(jié)構(gòu)005電連接。其中，所述磁性隧道結(jié)區(qū)003通過底層連接結(jié)構(gòu)220與所述晶體管區(qū)001連接。所述底層連接結(jié)構(gòu)220包括金屬通孔0022與介質(zhì)層0021。其中，所述介質(zhì)層0021近磁性隧道結(jié)區(qū)003的表面與所述金屬通孔0022近磁性隧道結(jié)區(qū)003的表面高度齊平，以使得磁性隧道結(jié)區(qū)003的磁性隧道結(jié)0031具有一個光滑平整的形成表面，則使得在所述表面形成的磁性隧道結(jié)的位置標(biāo)準(zhǔn)，進而所述磁性隧道結(jié)產(chǎn)生的磁場方向穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，提高所述存儲器件的可靠性?，F(xiàn)有技術(shù)中，對所述金屬通孔0022的填充材料大部分為鎢，而鎢的硬度系數(shù)較高，不易于研磨，容易造成研磨后金屬通孔的高度高于介質(zhì)層的高度，即所述待形成磁性隧道結(jié)0031的表面不光滑平整。影響器件的可靠性。為解決上述問題，本發(fā)明提供一實施例的存儲器件中的金屬通孔可以為至少一層的金屬層，其中，近磁性隧道結(jié)區(qū)的金屬層的硬度系數(shù)至少小于鎢的硬度系數(shù)，如小于7. 5。或者近磁性隧道結(jié)區(qū)的金屬層的莫氏硬度系數(shù)更小，如小于7. O。如圖2所示，所述金屬通孔0022內(nèi)的金屬還可以為至少一層的金屬層堆疊形成，
本實施例僅僅不出了 2層金屬層,分別為第一金屬層0022a和第二金屬層0022b。其中，所述第一金屬層0022a為鶴,所述第二金屬層0022b為硬度系數(shù)小于鶴的材料,如氮化鈦、鈦或銅之一或組合。本發(fā)明還提供一種存儲器件的形成方法，包括提供形成有晶體管區(qū)的基底；形成位于基底上方的互連結(jié)構(gòu)區(qū)，包括至少一層的相互連的金屬層，且與所述晶體管區(qū)電連接；在形成所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)前，還包括形成磁性隧道結(jié)區(qū)，所述磁性隧道結(jié)區(qū)與晶體管區(qū)電連接。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一實施例的存儲器件的形成方法進行說明。如圖3所不,提供基底100,在所述基底100上形成介質(zhì)層材料(未圖不)。并對所述介質(zhì)材料進行刻蝕形成通孔200及位于所述通孔200之間的介質(zhì)層110。進一步地，為提高后續(xù)的填充效果，所述通孔200的頂部尺寸大于底部尺寸。如圖4所示，對所述通孔內(nèi)進行第一金屬填充，形成第一金屬層210。本圖示出的第一金屬層210的表面與介質(zhì)層110的表面齊平。實際工藝中，所述第一金屬層210可能低于或高于所述介質(zhì)層110的表面。本實施例中，所述第一金屬為鎢。鎢作為一種用于連接晶體管區(qū)100的金屬，承受的電流范圍較大，其可靠性較大。但是，鎢的莫氏硬度系數(shù)較高，約為7. 5，即只通過研磨很難使得所述第一金屬層210形成與介質(zhì)層110齊平的表面。本實施例中，將對所述第一金屬層210進行回刻蝕，并對所述通孔進行再次填充硬系數(shù)較小的物質(zhì)，以達到金屬通孔的表面與介質(zhì)層110表面齊平的狀態(tài)。作為其他實施例，也可以直接使用硬系數(shù)較小(如小于硬度小數(shù)7. O)的材料，如使用小于鎢的莫氏硬度系數(shù)7. 5的材料，如氮化鈦、鈦或銅，以達到金屬通孔的表面與介質(zhì)層110表面齊平的狀態(tài)。但與鎢相比，其他的材料的承受電流范圍較小，形成的器件的可靠性較低。進一步地，現(xiàn)有技術(shù)一般采用鎢使得所述晶體管區(qū)和互連結(jié)構(gòu)區(qū)進行連接，本發(fā)明先對鎢進行部分回刻蝕，再填充硬度系數(shù)較小易于研磨的金屬，使得介質(zhì)層表面與金屬通孔的表面齊平。與現(xiàn)有工藝兼容，不會影響器件的電學(xué)性能，且不會引起工藝的復(fù)雜度。如圖5所示，對所述第一金屬層進行回刻蝕，形成第一金屬層210'。所述第一金屬層210'的高度小于所述通孔的高度，即所述通孔有部分還未填充有金屬材料。 如圖6所不,沉積第二金屬層220,所述第二金屬層220的硬度系數(shù)較低,如小于莫氏硬度系數(shù)7. 5。所述第二金屬層220的表面高于所述介質(zhì)層110的表面，以便于后續(xù)對所述第二金屬層220進行化學(xué)機械研磨，使得所述第二金屬層220具有與介質(zhì)層110齊平的表面。如圖7所示，以所述介質(zhì)層110為研磨停止層，對所述第二金屬層220進行化學(xué)機械研磨，形成第二金屬層220'。使得所述第二金屬層220'的表面與所述介質(zhì)層110的表面齊平。所述第二金屬層220'與所述介質(zhì)層110構(gòu)成底層連接結(jié)構(gòu)。所述底層連接結(jié)構(gòu)將使得后續(xù)形成的磁性隧道結(jié)區(qū)與晶體管區(qū)連接。其中，所述第二金屬層220'的表面與所述介質(zhì)層110的表面齊平，則所述底層連接結(jié)構(gòu)具有光滑平整的表面，而所述表面為后續(xù)形成磁性隧道結(jié)區(qū)的形成表面，所述形成表面的光滑平整可以提高后續(xù)形成的磁性隧道結(jié)區(qū)的位置和尺寸的標(biāo)準(zhǔn)性，又因為磁性隧道結(jié)區(qū)的磁場受磁性隧道結(jié)區(qū)的尺寸的位置影響較大，提高位置和尺寸的標(biāo)準(zhǔn)性則可以提高磁性隧道結(jié)區(qū)產(chǎn)生磁場的標(biāo)準(zhǔn)性，進一步提高存儲器件的可靠性。如圖8所示，在所述底層連接結(jié)構(gòu)表面形成磁性隧道結(jié)材料層230。一并參考圖8和圖9所示，在所述磁性隧道結(jié)材料層230形成圖案化的光刻膠層(未圖示)，并以所述圖案化的光刻膠層為掩膜，對所述磁性隧道結(jié)材料層230進行刻蝕，形成磁性隧道結(jié)231。所述磁性隧道結(jié)231通過底層連接結(jié)構(gòu)與晶體管區(qū)100進行電連接。其中，還可以在所述光刻膠層(未圖示)和所述磁性隧道結(jié)材料層230之間形成硬掩膜層(未圖示)，以所述圖案化的光刻膠層為掩膜，對所述硬掩膜層和所述磁性隧道結(jié)材料層230進行刻蝕，形成磁性隧道結(jié)231，最后去除刻蝕后殘留的硬掩膜層。如圖10和圖11所示為所述磁性隧道結(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述磁性隧道結(jié)包括下電極(Bottom Electrode) 010,位于所述下電極010表面的被釘扎磁性層(Pinned MagneticLayer) 020及位于所述釘扎磁性層020上的自由磁性層040，所述自由磁性層與所述被釘扎磁性層020之間形成有隧穿阻擋層030。如圖10的被釘扎磁性層020內(nèi)箭頭所示，被釘扎磁性層020內(nèi)的磁性取向被固定。可以通過使下電極010與被釘扎層020接觸并熱處理(溫度范圍約為200°C 300°C)獲得。通過熱處理過程，被釘扎層020的磁性方向變得固定并且在以后暴露在外磁場中也不會發(fā)生翻轉(zhuǎn)。即所述被釘扎層020的磁矩被固定為如圖10被釘扎層020內(nèi)的箭頭所示出的方向。相反，因為隧穿阻擋層030被固定形成在被釘扎層020與自由磁性層040之間，所以自由磁性層040的磁性方向保持未固定狀態(tài)，可以為如下情況如圖10所示，所述自由磁性層040的磁性方向與被釘扎層020的磁性方向一致；如圖11所示，所述自由磁性層040的磁性方向與被釘扎層020的磁性方向相反。在外來磁場的影響下，自由磁性層040的磁性方向會發(fā)生變化?！?br> 當(dāng)所述自由磁性層040的磁性方向與被釘扎層020的磁性方向一致時候，為磁性隧道結(jié)的平行狀態(tài)，所述磁性隧道結(jié)為低阻狀態(tài)，其定義為邏輯態(tài)的“O”態(tài)；當(dāng)所述自由磁性層040的磁性方向與被釘扎層020的磁性方向相反時，為磁性隧道結(jié)的反平行狀態(tài)，所述磁性隧道結(jié)為高阻狀態(tài)，其定義為邏輯態(tài)的“ I”態(tài)。作為一個實施例，如圖12所示，所述被釘扎層020由三層構(gòu)成，包括下部磁層021、金屬層022及上部磁層023。作為一個實施例,所述上部磁層021和下部磁層023可以為CoFe，所述金屬層022可以為Ru。所述隧穿阻擋層030為絕緣體，作為一個實施例，所述隧穿阻擋層030可以為
Al2O3U所述自由磁性層040是一個雙層結(jié)構(gòu)，由一層薄的下磁層041和一層厚的上磁層042組成。作為一個實施例，所述下磁層041可以為CoFe，所述上磁層042可以為NiFe。如圖13所示，將在所述磁性隧道結(jié)231之間形成絕緣材料層232。所述絕緣材料層232與所述磁性隧道結(jié)231構(gòu)成磁性隧道區(qū)。繼續(xù)參考圖13，后續(xù)地在所述磁性隧道區(qū)上形成互連結(jié)構(gòu)130，所述互連結(jié)構(gòu)130包括至少一層的金屬層構(gòu)成，所述互連結(jié)構(gòu)130通過磁性隧道結(jié)區(qū)及底層連接結(jié)構(gòu)與所述晶體管區(qū)100電連接。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點通過將原位于互連結(jié)構(gòu)區(qū)內(nèi)的磁性隧道結(jié)放置于晶體管區(qū)和互連結(jié)構(gòu)區(qū)之間的區(qū)域，使得所述磁性隧道結(jié)不受制所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)內(nèi)的金屬層的尺寸限制，可以減小磁性隧道結(jié)的尺寸，以提高存儲器件內(nèi)的磁性隧道結(jié)的數(shù)目密度，提高存儲器件的存儲容量。進一步地，所述底層連接結(jié)構(gòu)內(nèi)的金屬通孔近磁性隧道結(jié)區(qū)的表面與介質(zhì)層近磁性隧道結(jié)區(qū)的表面齊平，使得所述底層連接結(jié)構(gòu)近磁性隧道結(jié)區(qū)的表面平整光滑，則使得后續(xù)形成的磁性隧道結(jié)的位置標(biāo)準(zhǔn)，進而所述磁性隧道結(jié)產(chǎn)生的磁場方向穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，提高所述存儲器件的可靠性。現(xiàn)有技術(shù)一般采用鎢形成金屬通孔，以使得所述晶體管區(qū)和互連結(jié)構(gòu)區(qū)進行連接，本發(fā)明先對金屬通孔內(nèi)的鎢進行部分回刻蝕，再填充硬度系數(shù)較小易于研磨的金屬，使得介質(zhì)層表面與所述金屬通孔的表面齊平。與現(xiàn)有工藝兼容，不會影響器件的電學(xué)性能，且不會引起工藝的復(fù)雜度，同時鎢作為與所述底層連接結(jié)構(gòu)連接的金屬，其可靠性較高。本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種存儲器件，其特征在于，包括 晶體管區(qū)，所述晶體管區(qū)內(nèi)形成有至少一層的晶體管； 互連結(jié)構(gòu)區(qū)，所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)位于晶體管區(qū)的上方，且與所述晶體管區(qū)電連接； 位于所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)與晶體管區(qū)之間，還形成有磁性隧道結(jié)區(qū)。
2.如權(quán)利要求I所述的存儲器件，其特征在于，所述磁性隧道結(jié)區(qū)內(nèi)的磁性隧道結(jié)一端與所述晶體管區(qū)電連接，一端與所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)電連接。
3.如權(quán)利要求2所述的存儲器件，其特征在于，所述磁性隧道結(jié)區(qū)通過底層連接結(jié)構(gòu)與所述晶體管區(qū)電連接，所述底層連接結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)層及位于所述介質(zhì)層內(nèi)的金屬通孔。
4.如權(quán)利要求3所述的存儲器件，其特征在于，所述介質(zhì)層近磁性隧道結(jié)區(qū)的表面與所述金屬通孔近磁性隧道結(jié)區(qū)的表面高度齊平。
5.如權(quán)利要求3所述的存儲器件，其特征在于，所述金屬通孔內(nèi)形成有至少一層的金屬層，其中，近磁性隧道結(jié)區(qū)的金屬層的莫氏硬度系數(shù)小于鎢的莫氏硬度系數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的存儲器件，其特征在于，所述近磁性隧道結(jié)區(qū)的金屬層的莫氏硬度系數(shù)小于7. O。
7.如權(quán)利要求3所述的存儲器件，其特征在于，所述金屬通孔內(nèi)形成有至少一層金屬層，其中，近磁性隧道結(jié)區(qū)的金屬層為氮化鈦、鈦或者銅之一或組合。
8.如權(quán)利要求I所述的存儲器件，其特征在于，所述磁性隧道結(jié)區(qū)包括至少一層的磁性隧道結(jié)，所述磁性隧道結(jié)包括被釘扎層及自由磁性層，及位于所述被釘扎層與自由磁性層之間的隧穿阻擋層。
9.一種存儲器件的形成方法，其特征在于，包括 提供形成有晶體管區(qū)的基底； 形成位于基底上方的互連結(jié)構(gòu)區(qū)，與所述晶體管區(qū)電連接； 在形成所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)前，還包括形成磁性隧道結(jié)區(qū)，所述磁性隧道結(jié)區(qū)與晶體管區(qū)電連接。
10.如權(quán)利要求9所述的存儲器件的形成方法，其特征在于，包括在所述基底表面形成底層連接結(jié)構(gòu)；接著在所述底層連接結(jié)構(gòu)表面形成磁性隧道結(jié)區(qū)，所述磁性隧道結(jié)區(qū)通過底層連接結(jié)構(gòu)與所述晶體管區(qū)連接。
11.如權(quán)利要求10所述的存儲器件的形成方法，其特征在于，包括所述形成底層連接結(jié)構(gòu)包括在所述基底表面形成介質(zhì)材料，并對所述介質(zhì)材料進行刻蝕形成通孔和位于相鄰?fù)椎慕橘|(zhì)層；對所述通孔進行金屬填充，形成金屬通孔，所述金屬通孔與介質(zhì)層構(gòu)成底層連接結(jié)構(gòu)，其中，所述介質(zhì)層表面與所述金屬通孔表面高度齊平。
12.如權(quán)利要求11所述的存儲器件的形成方法，其特征在于，所述對所述通孔進行金屬填充后，還包括進行化學(xué)機械研磨至所述介質(zhì)層表面與所述金屬通孔表面高度齊平。
13.如權(quán)利要求11所述的存儲器件的形成方法，其特征在于，所述金屬通孔內(nèi)形成有至少一層的金屬層，其中，近磁性隧道結(jié)區(qū)的金屬層的莫氏硬度系數(shù)小于鎢的莫氏硬度系數(shù)。
14.如權(quán)利要求13所述的存儲器件的形成方法，其特征在于，包括所述近磁性隧道結(jié)區(qū)的金屬層的硬度系數(shù)小于7. O。
15.如權(quán)利要求11所述的存儲器件的形成方法，其特征在于，所述金屬填充包括首先對所述通孔進行第一金屬填充，接著對第一金屬進行回刻蝕，使得所述第一金屬的填充高度小于所述通孔高度；然后對所述通孔再次進行填充第二金屬至所述介質(zhì)層表面與所述金屬通孔表面高度齊平。
16.如權(quán)利要求15所述的存儲器件的形成方法，其特征在于，所述對所述通孔再次進行填充包括首先對所述通孔填充第二金屬，且填充高度的表面高于所述介質(zhì)層的表面；采用化學(xué)機械研磨所述第二金屬，直至所述介質(zhì)層表面與所述金屬通孔表面高度齊平。
17.如權(quán)利要求15或16所述的存儲器件的形成方法，其特征在于，所述第一金屬為鎢，所述第二金屬為氮化鈦、鈦、銅之一或組合。
18.如權(quán)利要求11所述的存儲器件的形成方法，其特征在于，包括所述通孔頂部開口大于底部開口。
全文摘要
一種存儲器件，包括晶體管區(qū)，所述晶體管區(qū)內(nèi)形成有至少一層的晶體管；互連結(jié)構(gòu)區(qū)，包括至少一層的相互連的金屬層，所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)位于晶體管區(qū)的上方，且與所述晶體管區(qū)電連接；位于所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)與晶體管區(qū)之間，還形成有磁性隧道結(jié)區(qū)。本發(fā)明還提供一種存儲器件的形成方法。通過將原位于互連結(jié)構(gòu)區(qū)內(nèi)的磁性隧道結(jié)放置于晶體管區(qū)和互連結(jié)構(gòu)區(qū)之間的區(qū)域，使得所述磁性隧道結(jié)不受制所述互連結(jié)構(gòu)區(qū)內(nèi)的金屬層的尺寸限制，可以減小磁性隧道結(jié)的尺寸，以提高存儲器件內(nèi)的磁性隧道結(jié)的數(shù)目密度，提高存儲器件的存儲容量。
文檔編號H01L27/22GK102931205SQ20111023164
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者吳關(guān)平, 曾賢成 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司