[发明专利]具有分层电极的磁性存储器器件和制造方法

说明书

公开了具有分层电极的磁性存储器器件和制造方法。一种存储器器件制造方法，所述存储器器件包括第一电极，所述第一电极具有包括钛和氮的第一导电层，以及在第一导电层上的包括钽和氮的第二导电层。所述存储器器件此外在第一电极上包括磁性隧道结（MTJ）。在一些实施例中，第一导电层的邻近于与第二导电层的界面的至少一部分包括氧。

背景技术

过去数十年，特征大小缩减已是对于工业尺度半导体工艺开发的重要焦点。缩放至更小的尺寸使能够实现每芯片更高密度的功能元件、更小的芯片、以及还有降低的成本。然而，随着行业逼近传统缩放的物理限制，寻求能提供新功能性的非传统类型的器件正变得日益重要。一个这样的示例是基于磁性隧道结（MTJ）的垂直磁性随机存取存储器（MRAM）器件。

嵌入式垂直MRAM可提供经改善的能量和计算效率，以及存储器非易失性。然而，对与周围的逻辑电路完全集成的高产出MRAM阵列进行组装是艰难的技术挑战。

附图说明

在附图中作为示例而不是作为限制地图示了本文中所述的材料。为了图示的简单和清楚，各图中所图示的元素不一定是按比例绘制的。例如，为了清楚，某些元件的尺寸相对于其它元件可被夸大。而且，为了讨论的清楚，各种物理特征可以用其经简化的“理想”形式和几何结构被表示，但是虽然如此，要理解的是，实际的实现方式可仅仅近似所图示的理想。例如，可以绘制平滑的表面和方形的相交，而无视通过纳米制造技术所形成的结构的有限的粗糙度、拐角圆化和不完美的成角度的相交特性。此外，在被视为适当的情况下，已在各图之中重复了参考标记以指示对应或类似的元素。

图1A图示了根据本公开内容的实施例的存储器器件的横截面视图。

图1B图示了根据本公开内容的实施例的横截面视图，其描绘了在自由磁体中的与固定磁体中的磁化方向反平行的磁化方向。

图1C图示了根据本公开内容的实施例的横截面视图，其描绘了在自由磁体中的与固定磁体中的磁化方向平行的磁化方向。

图2图示了根据本公开内容的实施例的在存储器区中与晶体管耦合的存储器器件以及在逻辑区中与多个导电互连耦合的逻辑晶体管的横截面视图。

图3A图示了以下的横截面视图：与存储器区中的介电层相邻的第一导电互连、以及与第二衬底区中的介电层相邻的第二导电互连、以及在第一和第二导电互连上方的蚀刻停止层。

图3B图示了在存储器区中的第一导电互连上方的蚀刻停止层中形成了开口之后在图3A中的结构中的横截面视图。

图3C图示了在第一导电互连上方的开口中形成了导电封盖层之后在图3B中的结构的横截面视图。

图3D图示了从蚀刻停止层上方的导电封盖层的平面化以及形成了在第一导电互连上方的导电封盖之后图3C的结构。

图3E图示了在导电封盖上以及在蚀刻停止层上形成了导电层之后图3D的结构。

图3F图示了在存储器中以及在第二区中的导电层的平面化之后图3E的结构。

图3G图示了在第一导电的含钛和氮的层的经平面化的表面上形成了第二导电的含钽和氮的层之后图3H的结构。

图3H图示了在衬底之上形成了MTJ材料层堆叠之后的图3G的结构。

图3I图示了在形成了光刻掩模以在存储器区中限定用于MTJ的位置之后图3H的结构。

图3J图示了在MTJ材料层堆叠的图案化和蚀刻之后图3I的结构。

图3K图示了在MTJ之上以及在第一导电层上形成了封装层之后图3J的结构。

图3L图示了在往经图案化的导电层中蚀刻了导电层并且移除了用于执行图案化的牺牲硬掩模材料之后图3K的结构。