半導(dǎo)體器件及其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，旨在消除讀寫數(shù)據(jù)時(shí)相鄰的磁隧道結(jié)之間的磁場(chǎng)感應(yīng)“互擾”(串音)現(xiàn)象。該半導(dǎo)體器件包括磁隧道結(jié)單元和圍繞磁隧道結(jié)單元側(cè)壁的磁場(chǎng)屏蔽材料層。制造半導(dǎo)體器件的方法包括形成磁隧道結(jié)單元，沉積隔離電介質(zhì)層以覆蓋磁隧道結(jié)單元的頂部和側(cè)壁，在隔離電介質(zhì)層上沉積磁場(chǎng)屏蔽材料層。磁場(chǎng)屏蔽材料層消除或減弱相鄰的磁隧道結(jié)之間的磁場(chǎng)感應(yīng)以及消除磁場(chǎng)感應(yīng)“互擾”現(xiàn)象。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及。
技術(shù)介紹
磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(magnetic random memory, MRAM)是非易失性存儲(chǔ)器的一種類型，利用磁特性而非電特性存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。MRAM基于磁隧道結(jié)MTJ(magnetic tunneljunction)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。MTJ包括兩個(gè)磁性膜:固定層和自由層。固定層的磁化方向被固定，自由層的磁化方向可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。在固定層和自由層之間具有絕緣層。由于MRAM基于MTJ存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，當(dāng)對(duì)MTJ讀寫數(shù)據(jù)比特時(shí)，相鄰的MTJ與此MTJ之間具有磁場(chǎng)感應(yīng)，產(chǎn)生磁場(chǎng)感應(yīng)“互擾”(串音)現(xiàn)象，影響此MTJ讀寫數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性。目前比較常見的MRAM有星狀曲線MRAM(Astriod MRAM)、旋轉(zhuǎn)力矩轉(zhuǎn)移MRAM(STTMRAM)和跳變位MRAM (toggleMRAM,或稱為“觸發(fā)式MRAM”)，以上幾種MRAM都不能克服MTJ之間的磁場(chǎng)感應(yīng)“互擾”(串音)現(xiàn)象。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的一個(gè)目的是消除讀寫數(shù)據(jù)時(shí)相鄰的MTJ之間的磁場(chǎng)感應(yīng)“互擾”(串音)現(xiàn)象。根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，提供了一種用于一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括:形成磁隧道結(jié)單元；沉積隔離電介質(zhì)層以覆蓋所述磁隧道結(jié)單元的頂部和側(cè)壁；以及在所述隔離電介質(zhì)層上沉積磁場(chǎng)屏蔽材料層，所述磁場(chǎng)屏蔽材料層具有第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述磁隧道結(jié)單元上方，所述第二部分隔著所述隔離電介質(zhì)層與所述磁隧道結(jié)單元的側(cè)壁相鄰。優(yōu)選地，所述磁場(chǎng)屏蔽材料層的磁場(chǎng)屏蔽材料可以為鋁。優(yōu)選地，對(duì)所述磁場(chǎng)屏蔽材料層的第一部分進(jìn)行蝕刻，以露出所述磁隧道結(jié)單元頂部的隔離電介質(zhì)層。優(yōu)選地，沉積第一電介質(zhì)材料層以使其高于所述磁場(chǎng)屏蔽材料層的第一部分；執(zhí)行化學(xué)機(jī)械拋光，以露出所述磁場(chǎng)屏蔽材料層的第一部分。優(yōu)選地，所述磁場(chǎng)屏蔽材料層的厚度足以使所述化學(xué)機(jī)械拋光停止在所述磁場(chǎng)屏蔽材料層中。優(yōu)選地，在所述蝕刻工藝中，所述磁場(chǎng)屏蔽材料層的第一部分的中心部分被去除，而所述磁場(chǎng)屏蔽材料層的第一部分的周邊部分被保留，形成封閉環(huán)形部分。優(yōu)選地，對(duì)所述磁場(chǎng)屏蔽材料層的所述封閉環(huán)形部分進(jìn)行處理，以使其不導(dǎo)電。優(yōu)選地，所述處理是使用氧氣進(jìn)行灰化，以使所述磁場(chǎng)屏蔽材料層的所述封閉環(huán)形部分被氧化。優(yōu)選地，通過干法蝕刻工藝來對(duì)所述磁場(chǎng)屏蔽材料層的第一部分進(jìn)行所述蝕刻。優(yōu)選地，沉積第二電介質(zhì)材料層，以覆蓋所述磁隧道結(jié)單元頂部的隔離電介質(zhì)層；蝕刻所述第二電介質(zhì)材料層，以形成到達(dá)所述磁隧道結(jié)單元頂部的隔離電介質(zhì)層的開口 ；通過所述開口蝕刻所述磁隧道結(jié)單元頂部的隔離電介質(zhì)層，以露出所述磁隧道結(jié)單元的頂部；向所述開口填充導(dǎo)電材料，以形成到所述磁隧道結(jié)單元頂部的接觸件，所述導(dǎo)電材料與所述磁場(chǎng)屏蔽材料層的剩余部分之間隔著所述第二電介質(zhì)材料層和所述隔離電介質(zhì)層的剩余部分而電隔離。優(yōu)選地，所述磁隧道結(jié)單元形成于嵌在電介質(zhì)層中的導(dǎo)電材料上方，并與所述導(dǎo)電材料電連接。根據(jù)本專利技術(shù)的第二方面，提供一種半導(dǎo)體器件，包括:磁隧道結(jié)單元；以及圍繞所述磁隧道結(jié)單元側(cè)壁的磁場(chǎng)屏蔽材料層。優(yōu)選地，所述磁場(chǎng)屏蔽材料層的屏蔽材料可以為Al。優(yōu)選地，位于所述磁隧道結(jié)單元側(cè)壁與所述磁場(chǎng)屏蔽材料層之間的隔離電介質(zhì)層。優(yōu)選地，所述隔離電介質(zhì)層在垂直方向上高于所述磁隧道結(jié)單元。優(yōu)選地，所述磁場(chǎng)屏蔽材料層在垂直方向上高于所述隔離電介質(zhì)層，且高出的部分為所述磁場(chǎng)屏蔽材料的氧化物。優(yōu)選地，第一電介質(zhì)層，所述磁隧道結(jié)單元、所述隔離電介質(zhì)層以及所述磁場(chǎng)屏蔽材料層嵌在所述第一電介質(zhì)層之中，所述第一電介質(zhì)層與所述磁場(chǎng)屏蔽材料層的高度基本相同；所述第一電介質(zhì)層和所述磁隧道結(jié)單元上方的第二電介質(zhì)層；以及穿過所述第二電介質(zhì)層和所述隔離電介質(zhì)層而與所述磁隧道結(jié)單元的頂部電連接的導(dǎo)電接觸件，所述隔離電介質(zhì)層的上部圍繞所述導(dǎo)電接觸件，并與所述第二電介質(zhì)層相接觸，所述導(dǎo)電接觸件與所述磁場(chǎng)屏蔽材料層之間隔著所述第二電介質(zhì)材料層和所述隔離電介質(zhì)層而電隔離。本專利技術(shù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，通過在MTJ周圍圍繞磁場(chǎng)屏蔽材料，消除讀寫數(shù)據(jù)時(shí)相鄰的MTJ之間的磁場(chǎng)感應(yīng)“互擾”(串音)現(xiàn)象，提高了 MRAM讀寫數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性。通過以下參照附圖對(duì)本專利技術(shù)的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本專利技術(shù)的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。附圖說明構(gòu)成說明書的一部分的附圖描述了本專利技術(shù)的實(shí)施例，并且連同說明書一起用于解釋本專利技術(shù)的原理。參照附圖，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，可以更加清楚地理解本專利技術(shù)，其中:圖1是示出根據(jù)本專利技術(shù)的第一個(gè)實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的各步驟的流程圖。圖2A-2C是根據(jù)本專利技術(shù)的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件在其制造過程中的各個(gè)階段的示意性截面圖。圖3A-3K是根據(jù)本專利技術(shù)的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件在其制造過程中的各個(gè)階段的示意性截面圖。圖4示出根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5示出根據(jù)本專利技術(shù)的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6示出根據(jù)本專利技術(shù)的又一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本專利技術(shù)的示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本專利技術(shù)的范圍。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個(gè)部分的尺寸并不是按照實(shí)際的比例關(guān)系繪制的。以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對(duì)本專利技術(shù)及其應(yīng)用或使用的任何限制。對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說明書的一部分。在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它示例可以具有不同的值。應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。圖1是示出根據(jù)本專利技術(shù)的第一個(gè)實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的各步驟的流程圖。如圖所示，首先，在步驟102，形成磁隧道結(jié)單元。形成磁隧道結(jié)單元可以采用各種公知的技術(shù)來形成，例如首先在襯底上形成磁隧道結(jié)疊層，然后通過干法刻蝕形成磁隧道結(jié)單元。在步驟103，沉積隔離電介質(zhì)層以覆蓋磁隧道結(jié)單元的頂部和側(cè)壁。隔離電介質(zhì)層的材料可以采用各種公知的電介質(zhì)材料，例如SiN、Si02、NDC(Nitrigen doped SiC,氮摻雜SiC)、BD (black diamond,黑鉆石低K電介質(zhì)材料)和BLK (Black low K,黑色低K電介質(zhì)材料)。在步驟104，在隔離電介質(zhì)層上沉積磁場(chǎng)屏蔽材料層，形成的磁場(chǎng)屏蔽材料層具有第一部分和第二部分，第一部分位于磁隧道結(jié)單元上方，第二部分隔著隔離電介質(zhì)層與磁隧道結(jié)單元的側(cè)壁相鄰。磁場(chǎng)屏蔽材料可以采用各種的屏蔽材料，例如可以為鋁。圖2A-2C是根據(jù)本專利技術(shù)的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件在其制造過程中的各個(gè)階段的示意性截面圖。首先，如圖2A所示，在襯底上的電介質(zhì)層205上形成磁隧道結(jié)單元201。電介質(zhì)層205中具有導(dǎo)電接觸件207，例如銅插塞。導(dǎo)電接觸件207位于磁隧道結(jié)單元201之下。磁隧道結(jié)單元201可以采用各種公知的技術(shù)來形成。在磁隧道結(jié)單元201與襯底205中的導(dǎo)電接觸件207之間可以有隔離層204，隔離層204的材料可以是T本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，包括：形成磁隧道結(jié)單元；沉積隔離電介質(zhì)層以覆蓋所述磁隧道結(jié)單元的頂部和側(cè)壁；以及在所述隔離電介質(zhì)層上沉積磁場(chǎng)屏蔽材料層，所述磁場(chǎng)屏蔽材料層具有第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述磁隧道結(jié)單元上方，所述第二部分隔著所述隔離電介質(zhì)層與所述磁隧道結(jié)單元的側(cè)壁相鄰。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曾賢成，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中芯國(guó)際集成電路制造北京有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11