一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器及其制造方法，涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明提供的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，通過(guò)增加在金屬線、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和交疊標(biāo)記的上方形成保護(hù)層的步驟，有效防止了、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和交疊標(biāo)記被氧化，提高了制造的器件的性能和良率。而本發(fā)明提供的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，通過(guò)在磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)中，在金屬線、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和交疊標(biāo)記的上方形成保護(hù)層，有效防止了對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和交疊標(biāo)記被氧化，提高了器件的性能和良率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言涉及一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】中，磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)是一種非揮發(fā)性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器技術(shù)，它可以取代動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)成為計(jì)算設(shè)備中的標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)器。MRAM中包括這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)，其中鐵磁層由一層絕緣非磁性層(勢(shì)壘)隔開(kāi)，構(gòu)成一個(gè)磁隧道結(jié)(MTJ)。一種現(xiàn)有的MRAM器件結(jié)構(gòu)是基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的配置，每個(gè)MRAM單元除包括一個(gè)MTJ夕卜，還包括一個(gè)與之相連的選擇晶體管。在常規(guī)的基于FET的MRAM中，MTJ通常形成在導(dǎo)電金屬線(一般為銅)上。
[0003]在半導(dǎo)體器件的連線后端(Back End of Line, BEOL)處理期間形成MRAM器件的一個(gè)挑戰(zhàn)是MTJ與下面的金屬層的光刻對(duì)準(zhǔn)。在大多數(shù)的常規(guī)BEOL處理方法中，所用的電介質(zhì)薄膜式光學(xué)透明的，因此使得光刻機(jī)能夠看到下面的金屬層對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，以便與其對(duì)準(zhǔn)。然而，因?yàn)镸TJ金屬疊層是不透明的(即MTJ本身不透明)，所以MTJ下方的金屬層的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記就看不到。于是，在現(xiàn)有技術(shù)中，MTJ的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(alignment mark)—般是開(kāi)放的，即在對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的上方?jīng)]有MTJ金屬疊層，直接暴露于空氣中。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，MRAM器件一般可分為核心區(qū)(core area)、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(alignmentmark)區(qū)和交疊標(biāo)記(overlay mark)區(qū)。核心區(qū)的與MTJ相連的金屬線、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(alignment mark)區(qū)的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和交疊標(biāo)記(overlay mark)區(qū)的交疊標(biāo)記(也為一種對(duì)位標(biāo)記)一般均由同一金屬層制得，其材料一般為銅(Cu)。由于銅暴露在空氣中很容易被氧化，而對(duì)位標(biāo)記又是開(kāi)放的，因此，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和交疊標(biāo)記往往非常容易被氧化，以致影響后續(xù)膜層對(duì)位以及器件良率。
[0005]因此,為了提高器件的性能和良率,發(fā)明一種可以避免alignment mark和overlaymark被氧化的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)及其制造方法，是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)及其制造方法。
[0007]本發(fā)明一方面提供一種磁隨機(jī)存儲(chǔ)器的制造方法，包括:
[0008]步驟SlOl:提供前端器件，所述前端器件包括形成有金屬線的核心區(qū)、形成有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)和形成有交疊標(biāo)記的交疊標(biāo)記區(qū)；
[0009]步驟S102:在所述前端器件上形成覆蓋所述金屬線的金屬線保護(hù)層、覆蓋所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層、覆蓋所述交疊標(biāo)記的交疊標(biāo)記保護(hù)層，其中，所述金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層和交疊標(biāo)記保護(hù)層的材料均為透明導(dǎo)電材料；
[0010]步驟S103:在所述前端器件上形成平坦化層，所述平坦化層位于同一層中的相鄰的所述金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層以及交疊標(biāo)記保護(hù)層之間；[0011]步驟S104:在所述前端器件的核心區(qū)形成磁隧道結(jié)，所述磁隧道結(jié)位于所述金屬線保護(hù)層的上方并通過(guò)所述金屬線保護(hù)層與所述金屬線相連接。
[0012]進(jìn)一步的，所述步驟S102包括:
[0013]在所述前端器件上形成一層導(dǎo)電材料層；
[0014]在所述前端器件上形成一層圖形化的光刻膠，其中，所述金屬線、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和交疊標(biāo)記的上方保留有光刻月父;
[0015]刻蝕去除所述透明導(dǎo)電材料層未被所述圖形化的光刻膠所覆蓋的部分；
[0016]去除所述圖形化的光刻膠。
[0017]優(yōu)選的，所述金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層和交疊標(biāo)記保護(hù)層的材料為同一材料，且該材料為招銅合金。
[0018]其中，所述步驟S103包括:
[0019]通過(guò)高密度等離子體沉積工藝在所述前端器件上形成一層平坦化薄膜；
[0020]通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光工藝對(duì)所述平坦化薄膜進(jìn)行拋光處理，去除所述平坦化薄膜位于所述金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層和交疊標(biāo)記保護(hù)層的上表面的部分。
[0021]其中，所述步驟S104包括:
[0022]在所述前端器件上形成一層磁隧道結(jié)材-料層，所述磁隧道結(jié)材料層包括位于所述核心區(qū)的部分和位于所述交疊標(biāo)記區(qū)的部分；
[0023]對(duì)所述磁隧道結(jié)材料層進(jìn)行刻蝕處理，在所述核心區(qū)形成磁隧道結(jié)。
[0024]其中，在所述步驟S104中，在形成磁隧道結(jié)的同時(shí)，還在所述交疊標(biāo)記區(qū)形成磁隧道結(jié)校準(zhǔn)標(biāo)記。
[0025]進(jìn)一步的，在所述步驟S103和步驟S104之間，還包括刻蝕劃線槽的步驟。
[0026]其中，所述刻蝕劃線槽的步驟包括:
[0027]在所述前端器件上形成一層圖案化的另一光刻膠，所述另一光刻膠覆蓋所述核心區(qū)和交疊標(biāo)記區(qū)并覆蓋所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；
[0028]利用所述另一光刻膠為掩模進(jìn)行刻蝕，在所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)的平坦化層上刻蝕出劃線槽。
[0029]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，包括前端器件和磁隧道結(jié)，所述前端器件包括形成有金屬線的核心區(qū)、形成有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)和形成有交疊標(biāo)記的交疊標(biāo)記區(qū)，其中，所述磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器還包括位于所述金屬線的上方形成有金屬線保護(hù)層、位于所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的上方的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層以及位于所述交疊標(biāo)記的上方的交疊標(biāo)記保護(hù)層；所述磁隧道結(jié)位于所述金屬線保護(hù)層的上方并通過(guò)所述金屬線保護(hù)層與所述金屬線相連接；其中，所述金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層和交疊標(biāo)記保護(hù)層均為透明導(dǎo)電材料。
[0030]優(yōu)選的，所述金屬線保護(hù)層，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層和交疊標(biāo)記保護(hù)層為同一材料，且所采用的材料為鋁銅合金。
[0031]優(yōu)選的，所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位于所述磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的劃線槽區(qū)域。
[0032]進(jìn)一步的，所述磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器還包括平坦化層，所述平坦化層位于同一層中的相鄰的所述金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層以及交疊標(biāo)記保護(hù)層之間。
[0033]進(jìn)一步的，所述磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器還包括設(shè)置于所述交疊標(biāo)記區(qū)的磁隧道結(jié)校準(zhǔn)標(biāo)記。
[0034]本發(fā)明通過(guò)在MRAM的制造方法中，增加在金屬線、alignment mark和overlaymark的上方形成保護(hù)層的步驟,有效防止了 alignment mark和overlay mark被氧化,提高了制造的器件的性能和良率。同樣地，本發(fā)明通過(guò)在MRAM的結(jié)構(gòu)中,在金屬線、alignmentmark和overlay mark的上方形成保護(hù)層，有效防止了 alignment mark和overlay mark被氧化，提高了器件的性能和良率。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。
[0036]附圖中:
[0037]圖1A-圖1L為本發(fā)明提出的MRAM的制造方法各步驟的示意性剖面圖；
[0038]圖2本發(fā)明提出的一種MRAM的制造方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0040]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便闡釋本發(fā)明提出的MRAM及其制造方法。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0041]應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。
[0042]實(shí)施例1
[0043]下面，參照?qǐng)D1A-圖1L和圖2來(lái)描述本發(fā)明提出的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法一個(gè)示例性方法的詳細(xì)步驟。參照?qǐng)D1A-圖1L，其示出了本發(fā)明提出的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)的制造方法的各步驟的示意性剖面圖。具體如下:
[0044]步驟S201:提供前端器件，所述前端器件包括核心區(qū)、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)和交疊標(biāo)記區(qū)，所述核心區(qū)形成有金屬線，所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)形成有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，所述交疊標(biāo)記區(qū)形成有交疊標(biāo)記。[0045]具體地，如圖1A所示，提供一前端器件100，所述前端器件100包括核心區(qū)(corearea)、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)(alignment mark area)和交疊標(biāo)記區(qū)(overlay mark area),所述核心區(qū)形成有金屬線1011,所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)形成有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(alignment mark) 1012,所述交疊標(biāo)記區(qū)形成有交疊標(biāo)記(overlay mark) 1013。其中，金屬線1011并不代表其形狀一定為線狀，也可以為帶狀，或其他形狀，具體可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，此處的“金屬線”僅僅指代金屬圖案，并不構(gòu)成對(duì)相關(guān)形狀的限制。在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)(alignmentmark area)優(yōu)選位于后續(xù)要形成劃線槽的區(qū)域,即alignment mark設(shè)置于劃線槽區(qū)域。所述前端器件，還可能包括層間介電層(ILD) 102以及其他膜層或部件等，此處不贅述。
[0046]其中，所述金屬線1011、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(alignment mark) 1012和交疊標(biāo)記(overlaymark) 1013可以統(tǒng)一稱(chēng)作金屬層,金屬層的材料一般為銅(Cu)。該金屬層可以為第一金屬層(Ml)或其他任意的金屬層(Mx)，在此不做限定。
[0047]步驟S202:在所述前端器件上形成一層不易被氧化的導(dǎo)電層103。
[0048]如圖1B所示，在所述前端器件上形成一層不易被氧化的導(dǎo)電層103。所述導(dǎo)電層103形成在核心區(qū)、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)以及交疊標(biāo)記區(qū)等區(qū)域，具體地，位于金屬線1011、alignment mark 1012以及overlay mark 1013的正上方并與三者相接觸。
[0049]其中，導(dǎo)電層103用于保護(hù)金屬線 1011、alignment mark 1012 以及overlay mark1013，防止它們被氧化。因此，導(dǎo)電層的材料應(yīng)該選擇不易被氧化的導(dǎo)電材料。并且，為了獲得更好的技術(shù)效果，導(dǎo)電層采用可以與金屬層以及MTJ層良好附著的導(dǎo)電材料。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述導(dǎo)電層，可以為鉭(Ta、)、氮化鉭(TaN)、氮化鈦(TiN)、鋁銅合金(Al-Cu)等。優(yōu)選地，所述導(dǎo)電層的材料為鋁銅合金(Al-Cu)，這一材料兼顧了良好的抗氧化性和與金屬層(一般為Cu)以及MTJ層的良好的貼附性，可以實(shí)現(xiàn)更好的技術(shù)效果。
[0050]現(xiàn)有技術(shù)中，在金屬層的上方并不存在本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)電層。本發(fā)明實(shí)施例，由于在金屬層(即金屬線1011、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(alignment mark) 1012和交疊標(biāo)記(overlay mrk)1013)的上方增加了一層不易被氧化的導(dǎo)電層103，可以在后續(xù)工藝中防止金屬層尤其是對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(alignment mark) 1012和交疊標(biāo)記(overlay mark) 1013被氧化,提高了產(chǎn)品的良率。
[0051]此外,本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，雖然多晶娃(poly-silicon)具有透明導(dǎo)電等特性，但是，由于MTJ層的相變特性(其相變溫度phase change point小于350攝氏度)不匹配，因此無(wú)法應(yīng)用于導(dǎo)電層。并且，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)電層的材料為鋁銅合金(Al-Cu)時(shí)，相對(duì)于使用鉭(Ta、)、氮化鉭(TaN)及氮化鈦(TiN)等材料制作透明導(dǎo)電層的情況，具有更好的技術(shù)效果，即抗氧化的效果更好，且與金屬層(一般為Cu)以及MTJ層的貼附性更好。同時(shí)，由于鋁銅合金(Al-Cu)成本較低，因此，本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選采用鋁銅合金(Al-Cu)制作透明導(dǎo)電層。
[0052]步驟S203:在所述前端器件上形成一層圖形化的光刻膠600，所述金屬線、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和交疊標(biāo)記的上方保留有光刻膠。
[0053]如圖1C所示，在所述前端器件100上形成一層圖形化的光刻膠600，所述金屬線、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和交疊標(biāo)記的上方保留有光刻膠。形成圖形化的光刻膠的方法可以為:涂布一層光刻膠，利用普通掩膜板進(jìn)行曝光、顯影處理。具體曝光工藝，因使用正性光刻膠或負(fù)性光刻膠而有所不同，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行相關(guān)工藝，此處不再贅述。
[0054]步驟S204:刻蝕去除未被光刻膠覆蓋區(qū)域的導(dǎo)電層。
[0055]具體地，經(jīng)過(guò)刻蝕處理，將導(dǎo)電層刻蝕后形成了金屬線保護(hù)層1031(用于保護(hù)金屬線1011，防止其被氧化)、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層1032 (用于保護(hù)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，防止其被氧化)以及交疊標(biāo)記保護(hù)層1033 (用于保護(hù)交疊標(biāo)記，防止其被氧化)的圖案，如圖1D所示。
[0056]由于保護(hù)層1031、1032、1033的存在，可以在后續(xù)工藝中防止金屬層尤其是對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(alignment mark)1012和交疊標(biāo)記(overlay mark)1013被氧化,提高了產(chǎn)品的良率。[0057]步驟S205:剝離所述圖形化的光刻膠600。
[0058]具體地，剝離掉前述的圖形化的光刻膠600，形成的圖案如圖1E所示。
[0059]剝離所述光刻膠的方法，可以為等離子體灰化、濕法剝離等。
[0060]步驟S206:在所述前端器件100上形成一層平坦化層。
[0061]所述平坦化層，用于對(duì)前端器件100的表面進(jìn)行平坦化，其填補(bǔ)了同一層的相鄰的金屬線保護(hù)層之間、相鄰的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層之間、相鄰的交疊標(biāo)記保護(hù)層之間的空隙，但并不覆蓋金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層和交疊標(biāo)記保護(hù)層。以便為后續(xù)的MTJ的形成，提供平坦的器件表面。
[0062]一種典型的形成平坦化層的方法，具體如下:
[0063]首先，通過(guò)HDP (即高密度等離子體)沉積工藝，在該前端器件上(即金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層、交疊標(biāo)記保護(hù)層以及ILD上)形成一層平坦化薄膜104，如圖1F所示。由于前端器件表面并不平坦，因此，形成的平坦化薄膜104的表面亦不平坦。
[0064]然后，通過(guò)CMP (化學(xué)機(jī)械拋光)工藝對(duì)所述平坦化薄膜進(jìn)行拋光處理，去除所述金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層和交疊標(biāo)記保護(hù)層上表面的所述平坦化薄膜，以露出金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層和交疊標(biāo)記保護(hù)層，并使前端器件的表面平坦化。此時(shí)，平坦化薄膜104高于保護(hù)層的部分完全被去除，形成平坦化層104’。完成該工藝后，形成的圖形如圖1G所示。
[0065]步驟S207:在所述前端器件上刻蝕劃線槽。
[0066]對(duì)所述前端器件進(jìn)行刻蝕處理，以在器件交界位置刻蝕出劃線槽(Kerf Via)。
[0067]具體地，當(dāng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位于劃線槽區(qū)域時(shí)，步驟S207可包括如下步驟:
[0068]首先，在所述前端器件上形成一層圖案化的光刻膠601，所述光刻膠601完全覆蓋核心區(qū)和交疊標(biāo)記區(qū)，并覆蓋對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，如圖1H所示。
[0069]具體地，形成圖案化的光刻膠601的方法為:在前端器件上涂覆一層光刻膠薄膜，然后利用普通掩膜板進(jìn)行曝光、顯影處理。其中，對(duì)光刻膠薄膜進(jìn)行曝光的方法可以為采用氟化氪(KrF)或氟化IS(ArF)或者immersion機(jī)臺(tái)進(jìn)行曝光。
[0070]然后，利用光刻膠601為掩模，對(duì)所述前端器件進(jìn)行刻蝕處理，在所述平坦化層上刻蝕出劃線槽，如圖1I所示。在本步驟中，具體被刻蝕的為平坦化層位于對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)的部分；并且，在刻蝕處理完成后，被刻蝕的平坦化層一般仍可保留一定的厚度。
[0071]最后，去除所述圖案化的光刻膠601，如圖1J所示。去除光刻膠的方法，可以為濕法剝離、等離子體灰化等。
[0072]步驟208、在所述前端器件的核心區(qū)形成磁隧道結(jié)(MTJ)。
[0073]在本步驟中，在所述前端器件的核心區(qū)形成MTJ，具體地，所述MTJ位于金屬線保護(hù)層1032的上方并通過(guò)其與金屬線1011相連接。一般地，在本步驟中，還可以同時(shí)在交疊標(biāo)記區(qū)形成MTJ校準(zhǔn)標(biāo)記(并非用于實(shí)現(xiàn)MTJ的功能，而是用于校準(zhǔn)核心區(qū)的MTJ)，該MTJ校準(zhǔn)標(biāo)記位于交疊標(biāo)記區(qū)但不能與其下方的交疊標(biāo)記相重合，以避免遮擋下方的交疊標(biāo)記。并且，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)，一般不形成MTJ。
[0074]具體地，本步驟可以通過(guò)如下方式完成:
[0075]首先，在所述前端器件的核心區(qū)和交疊標(biāo)記區(qū)形成一層MTJ材料層(磁隧道結(jié)材料層)，包括位于核心區(qū)的部分1051和位于交疊標(biāo)記區(qū)的部分1053，如圖1K所示。在對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)不形成MTJ材料層，一般可以通過(guò)在形成MTJ材料層時(shí)對(duì)相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行遮擋的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0076]然后，對(duì)所述MTJ材料層進(jìn)行刻蝕處理，在核心區(qū)形成MTJ1051’，同時(shí)在交疊標(biāo)記區(qū)形成MTJ校準(zhǔn)標(biāo)記1053’。其中，MTJ 1051’位于金屬線保護(hù)層1032的上方，并通過(guò)金屬線保護(hù)層1032與金屬線1011相連；MTJ校準(zhǔn)標(biāo)記1053’則位于交疊標(biāo)記區(qū)的平坦化層104’的上方，以避免遮擋下方的交疊標(biāo)記。
[0077]其中，對(duì)MTJ材料層進(jìn)行刻蝕時(shí)，可以利用普通的光刻膠作為掩膜進(jìn)行刻蝕處理，也可以采用硬掩膜(HM)作為掩膜進(jìn)行刻蝕處理。
[0078]至此，完成了本發(fā)明實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法。本發(fā)明實(shí)施例中，金屬層可以為第一層金屬層，也可以為其它層金屬層，在此并不做限定。無(wú)論，金屬層位于哪一層，只要采用了本發(fā)明實(shí)施例的方法，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。關(guān)于具體實(shí)現(xiàn)方式，并不以本發(fā)明實(shí)施例為限，此處不一一贅述。
[0079]本發(fā)明實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法，通過(guò)在金屬層，具體的，在金屬線、alignment mark和overlay mark的上方形成一層透明導(dǎo)電的保護(hù)層，有效防止了alignment mark和overlay mark被氧化,提高了器件的性能和良率。
[0080]參照?qǐng)D3，其中示出了本發(fā)明提出的半導(dǎo)體器件的制造方法中的一種典型方法的流程圖，用于簡(jiǎn)要示出整個(gè)制造工藝的流程。
[0081]步驟SlOl:提供前端器件，所述前端器件包括形成有金屬線的核心區(qū)、形成有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)和形成有交疊標(biāo)記的交疊標(biāo)記區(qū)；
[0082]步驟S102:在所述前端器件上形成覆蓋所述金屬線的金屬線保護(hù)層、覆蓋所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層、覆蓋所述交疊標(biāo)記的交疊標(biāo)記保護(hù)層，其中，所述金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層和交疊標(biāo)記保護(hù)層的材料均為透明導(dǎo)電材料；
[0083]步驟S103:在所述前端器件上形成平坦化層，所述平坦化層位于同一層中的相鄰的所述金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層以及交疊標(biāo)記保護(hù)層之間；
[0084]步驟S104:在所述前端器件的核心區(qū)形成磁隧道結(jié)，所述磁隧道結(jié)位于所述金屬線保護(hù)層的上方并通過(guò)所述金屬線保護(hù)層與所述金屬線相連接。
[0085]實(shí)施例2
[0086]本發(fā)明實(shí)施例提供一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)，為采用上述實(shí)施例的制造方法所制造，如圖1L所示，該MRAM包括前端器件100和磁隧道結(jié)(MTJ) 1051’，所述前端器件100包括形成有金屬線1011的核心區(qū)、形成有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(alignment mark) 1012的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)和形成有交疊標(biāo)記(overlay mark)1013的交疊標(biāo)記區(qū),其中，所述金屬線1011的上方形成有導(dǎo)電的金屬線保護(hù)層1031，所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記1012的上方形成有導(dǎo)電的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層1032，所述交疊標(biāo)記1013的上方形成有導(dǎo)電的交疊標(biāo)記保護(hù)層1033，所述MTJ1051’位于所述金屬線保護(hù)層1031的上方并通過(guò)其與所述金屬線1011相連接。
[0087]其中，金屬線1011、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記1012、交疊標(biāo)記1013 —般為同一層材料，統(tǒng)稱(chēng)為金屬層，該金屬層可以為第一金屬層(Ml)或其他任意的金屬層(Mx)。金屬線1011、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記1012、交疊標(biāo)記1013的材料一般為銅(Cu)。
[0088]在本實(shí)施例中，金屬線保護(hù)層1031、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層1032、交疊標(biāo)記保護(hù)層1033用于防止其下方的金屬層(即金屬線、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和交疊標(biāo)記)被氧化。優(yōu)選的，金屬線保護(hù)層1031、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層1032、交疊標(biāo)記保護(hù)層1033為同一材料，并且可以在一次構(gòu)圖工藝中實(shí)現(xiàn)，其材料可以為鉭(Ta、)、氮化鉭(TaN)、氮化鈦(TiN)、鋁銅合金(Al-Cu)等。優(yōu)選地，其材料為鋁銅合金(Al-Cu)，這一材料兼顧了良好的抗氧化性和與金屬層(一般為Cu)以及MTJ的良好的貼附性，可以實(shí)現(xiàn)更好的技術(shù)效果。
[0089]進(jìn)一步的,所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(alignment mark) 1012位于劃線槽區(qū)域，即對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)對(duì)應(yīng)劃線槽區(qū)域。使對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位于劃線槽區(qū)域，可以避免對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)器件(MRAM)本身的內(nèi)部各層造成影響，可以進(jìn)一步提高器件性能。
[0090]進(jìn)一步的，該MRAM還包括平坦化層104’，所述平坦化層104’填補(bǔ)了同一層中的相鄰的金屬線保護(hù)層1031之間、相鄰的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層1032之間以及相鄰的交疊標(biāo)記保護(hù)層1033之間的空隙，但并不覆蓋金屬線保護(hù)層1031、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層1032和交疊標(biāo)記保護(hù)層1033。該平坦化層104’用于平坦化金屬線保護(hù)層1031、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層1032和交疊標(biāo)記保護(hù)層1033，以利于MTJ的形成。平坦化層104’ 一般為絕緣材料，故不應(yīng)覆蓋金屬線保護(hù)層1031、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層1032和交疊標(biāo)記保護(hù)層1033。
[0091]進(jìn)一步的，所述MRAM還可以包括在交疊標(biāo)記區(qū)形成的MTJ校準(zhǔn)標(biāo)記1053’。其中，MTJ校準(zhǔn)標(biāo)記1053’，并非用于實(shí)現(xiàn)MTJ的功能，而是用于校準(zhǔn)核心區(qū)的MTJ。該MTJ校準(zhǔn)標(biāo)記1053’不能與其下方的交疊標(biāo)記1013重合，以避免遮擋下方的交疊標(biāo)記。
[0092]其中，本發(fā)明實(shí)施例所述的前端器件，還可能包括層間介電層(ILD) 102以及其他膜層或部件等，此處不贅述。
[0093]本發(fā)明實(shí)施例的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)，通過(guò)在金屬層，具體的，在金屬線、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(alignment mark)和交疊標(biāo)記(overlay mark)的上方形成保護(hù)層，有效防止了alignment mark和overlay mark被氧化,提高了器件的性能和良率。
[0094]本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)上述實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說(shuō)明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書(shū)及其等效范圍所界定。
【權(quán)利要求】
1.一種磁隨機(jī)存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，所述方法包括: 步驟SlOl:提供前端器件，所述前端器件包括形成有金屬線的核心區(qū)、形成有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)和形成有交疊標(biāo)記的交疊標(biāo)記區(qū)； 步驟S102:在所述前端器件上形成覆蓋所述金屬線的金屬線保護(hù)層、覆蓋所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層、覆蓋所述交疊標(biāo)記的交疊標(biāo)記保護(hù)層，其中，所述金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層和交疊標(biāo)記保護(hù)層的材料均為透明導(dǎo)電材料； 步驟S103:在所述前端器件上形成平坦化層，所述平坦化層位于同一層中的相鄰的所述金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層以及交疊標(biāo)記保護(hù)層之間； 步驟S104:在所述前端器件的核心區(qū)形成磁隧道結(jié)，所述磁隧道結(jié)位于所述金屬線保護(hù)層的上方并通過(guò)所述金屬線保護(hù)層與所述金屬線相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，所述步驟S102包括: 在所述前端器件上形成一層導(dǎo)電材料層； 在所述前端器件上形成一層圖形化的光刻膠，其中，所述金屬線、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和交疊標(biāo)記的上方保留有光刻膠； 刻蝕去除所述透明導(dǎo)電材料層未被所述圖形化的光刻膠所覆蓋的部分； 去除所述圖形化的光刻膠。
3.如權(quán)利要求1或`2所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，所述金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層和交疊標(biāo)記保護(hù)層的材料為同一材料，且該材料為鋁銅合金。
4.如權(quán)利要求1所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，所述步驟S103包括: 通過(guò)高密度等離子體沉積工藝在所述前端器件上形成一層平坦化薄膜； 通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光工藝對(duì)所述平坦化薄膜進(jìn)行拋光處理，去除所述平坦化薄膜位于所述金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層和交疊標(biāo)記保護(hù)層的上表面的部分。
5.如權(quán)利要求1所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，所述步驟S104包括: 在所述前端器件上形成一層磁隧道結(jié)材料層，所述磁隧道結(jié)材料層包括位于所述核心區(qū)的部分和位于所述交疊標(biāo)記區(qū)的部分； 對(duì)所述磁隧道結(jié)材料層進(jìn)行刻蝕處理，在所述核心區(qū)形成磁隧道結(jié)。
6.如權(quán)利要求5所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，在所述步驟S104中，在形成磁隧道結(jié)的同時(shí)，還在所述交疊標(biāo)記區(qū)形成磁隧道結(jié)校準(zhǔn)標(biāo)記。
7.如權(quán)利要求1所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，在所述步驟S103和步驟S104之間，還包括刻蝕劃線槽的步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，所述刻蝕劃線槽的步驟包括: 在所述前端器件上形成一層圖案化的另一光刻膠，所述另一光刻膠覆蓋所述核心區(qū)和交疊標(biāo)記區(qū)并覆蓋所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記； 利用所述另一光刻膠為掩模進(jìn)行刻蝕，在所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)的平坦化層上刻蝕出劃線槽。
9.一種磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，包括前端器件和磁隧道結(jié)，所述前端器件包括形成有金屬線的核心區(qū)、形成有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)和形成有交疊標(biāo)記的交疊標(biāo)記區(qū)，其特征在于，所述磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器還包括位于所述金屬線的上方形成有金屬線保護(hù)層、位于所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的上方的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層以及位于所述交疊標(biāo)記的上方的交疊標(biāo)記保護(hù)層；所述磁隧道結(jié)位于所述金屬線保護(hù)層的上方并通過(guò)所述金屬線保護(hù)層與所述金屬線相連接；其中，所述金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層和交疊標(biāo)記保護(hù)層均為透明導(dǎo)電材料。
10.如權(quán)利要求9所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于，所述金屬線保護(hù)層，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層和交疊標(biāo)記保護(hù)層為同一材料，且所采用的材料為鋁銅合金。
11.如權(quán)利要求9所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位于所述磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的劃線槽區(qū)域。
12.如權(quán)利要求9所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于，所述磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器還包括平坦化層，所述平坦化層位于同一層中的相鄰的所述金屬線保護(hù)層、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)層以及交疊標(biāo)記保護(hù)層之間。
13.如權(quán)利要求9所述的磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其特征在于，所述磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器還包括設(shè)置于所述交疊標(biāo)記區(qū)的磁隧道結(jié)校準(zhǔn)標(biāo)記。
【文檔編號(hào)】H01L43/08GK103682085SQ201210356158
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月20日
【發(fā)明者】曾賢成 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司