MRAM器件的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111697128A(43)申请公布日2020.09.22(21)申请号201910184568.6(22)申请日2019.03.12(71)申请人中电海康集团有限公司地址311121浙江省杭州市余杭区文一西路1500号1幢311室申请人浙江驰拓科技有限公司(72)发明人刘鲁萍王雷(74)专利代理机构北京兰亭信通知识产权代理有限公司11667代理人赵永刚(51)Int.Cl.H01L43/08(2006.01)H01L43/12(2006.01)H01L27/22(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图6页(54)发明名称MRAM器件的制备方法(57)摘要本发明提供一种MRAM器件的制备方法，包括：提供基底，在所述基底上依次沉积底电极金属层、磁性隧道结的多层膜以及金属薄膜保护层；在所述金属薄膜保护层上第一次沉积介电层；进行第一次光刻和刻蚀，在所述基底上形成具有间隔的多个预存储结构；第二次沉积介电层；进行第二次光刻和刻蚀，在所述基底上形成多个存储单元结构，且在相邻两个存储单元结构之间保留有与所述存储单元结构等高的介电层；沉积抛光阻挡层；第三次沉积介电层；进行化学机械抛光，直至暴露出所述金属薄膜保护层上方以及相邻两个存储单元结构之间的介电层上方的所有抛光阻挡层。本发明能够提高CMP制程中抛光终点的控制精度。CN111697128ACN111697128A权利要求书1/1页1.一种MRAM器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：提供基底，在所述基底上依次沉积底电极金属层、磁性隧道结的多层膜以及金属薄膜保护层；在所述金属薄膜保护层上第一次沉积介电层；进行第一次光刻和刻蚀，在所述基底上形成具有间隔的多个预存储结构；第二次沉积介电层；进行第二次光刻和刻蚀，在所述基底上形成多个存储单元结构，且在相邻两个存储单元结构之间保留有与所述存储单元结构等高的介电层；沉积抛光阻挡层；第三次沉积介电层；进行化学机械抛光，直至暴露出所述金属薄膜保护层上方以及相邻两个存储单元结构之间的介电层上方的所有抛光阻挡层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，暴露出所述金属薄膜保护层上方以及相邻两个存储单元结构之间的介电层上方的所有抛光阻挡层之后，所述方法还包括：对所述抛光阻挡层进行刻蚀，同时除去所述金属薄膜保护层上表面的全部抛光阻挡层以及所述金属薄膜保护层两侧的部分抛光阻挡层，其中，所除去的所述金属薄膜保护层两侧的部分抛光阻挡层的厚度小于或者等于所述磁性隧道结中隧穿势垒层以上的厚度；第四次沉积介电层；进行第三次光刻和刻蚀，在每个存储单元结构上方形成开口，暴露出所述金属薄膜保护层的上表面和所述金属薄膜保护层的两侧除去抛光阻挡层的部分；沉积顶电极金属，形成顶电极。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用湿法刻蚀的方法对所述抛光阻挡层进行刻蚀。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述抛光阻挡层的材料为含氮和硅的化合物。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述介电层的材料为SiO2、FSG、low-K或者ultra-K材料。2CN111697128A说明书1/5页MRAM器件的制备方法技术领域[0001]本发明涉及磁性存储器技术领域，尤其涉及一种MRAM器件的制备方法。背景技术[0002]近年来，采用MTJ(MagneticTunnelJunction，磁性隧道结)的磁电阻效应的MRAM(MagneticRandomAccessMemory，磁性随机存储器)被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。[0003]在制备MRAM器件时，提供一个基底，基底上设置底电极和磁性隧道结(MagneticTunnelJunction,MTJ)，磁性隧道结表面是一层金属Ta(钽)，金属薄膜保护层上依次有抛光阻挡层(如SiN)和介电层(如TEOS)，在CMP(ChemicalMechanicalPolishing，化学机械抛光)制程中，需要去除磁性隧道结之上的介电层和抛光阻挡层，并将研磨终点停在金属薄膜保护层之上。当MTJ单元的图案的密度比较小，在后续的CMP制程中所涉及的除去介电层并使抛光终点停止在抛光阻挡层之上的工艺中，由于MTJ单元之上的抛光阻挡层的图案化密度较低，不能很好地起到控制抛光终点的作用，导致在整片晶圆表面平整度均一的情况下抛光不完全或者过抛光，或者导致晶圆表面平整度不均一，这些情况均将严重影响MRAM器件的功能。由于不同薄膜材料的选择比不同，而且目前市场上还没有同时针对TEOS/SiN/Ta的高选择比的成熟研磨液产品，因此，在实际CMP制程中，想要将抛光终点准确停在磁性隧道结多层膜结构的金属薄膜保护层上方，是非常具有挑战性的。针对这个问