[发明专利]MRAM底电极的制备方法

说明书

本发明提供一种MRAM底电极的制备方法，包括：提供一基底，所述基底依次包括金属互联层、第一阻挡层以及介电层，在所述第一阻挡层及介电层中形成有底部通孔，并在所述基底表面依次覆盖有第二阻挡层和导电金属层，所述导电金属层填充满所述底部通孔；对所述导电金属层进行化学机械抛光，以去除所述第二阻挡层上方的导电金属层；第一次沉积底电极金属，形成底电极金属预制层；对所述底电极金属预制层进行化学机械抛光，以去除所述底部通孔外介电层上方多余的第二阻挡层及底电极金属预制层；第二次沉积底电极金属，形成底电极金属层；对所述底电极金属层进行光刻和刻蚀。本发明在简化了MRAM底电极制备过程的同时，提高了MRAM底电极的平整性。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种MRAM底电极的制备方法。

背景技术

近年来，基于磁性隧道结(Magnetic Tunnel Junction，MTJ)磁电阻效应的磁性随机存储器(Magnetic Random Access Memory，MRAM)被认为是未来的固态非易失性记忆体，它具有高速读写、大容量以及低能耗等特点。MRAM主要结构为一个晶体管和一个MTJ单元，其中MTJ单元主要由位于底部电极和顶部电极之间的参考层、绝缘势垒层以及自由层构成。其中参考层磁矩方向被钉扎不易改变其磁矩方向，而自由层磁矩方向在外磁场或电流作用下较容易被改变。

MTJ单元利用量子隧穿效应使极化电子通过绝缘势垒层，其中极化电子的隧穿概率与参考层和自由层之间的相对磁化方向有关。当自由层与参考层磁化方向相同时，极化电子隧穿概率较高，MTJ单元表现出低电阻状态；当自由层与参考层磁化方向相反时，极化电子的隧穿概率较低，MTJ单元表现出高电阻状态。MRAM利用MTJ单元的高、低阻态来表示逻辑状态的“1”和“0”，从而实现数据存储。

对MTJ单元而言，其主要由多层薄膜反复堆叠而成，为保证其具有良好的数据读、写能力，往往对薄膜不论是晶体结构还是厚度等方面都有很高的要求，而高质量薄膜的制备通常对底部电极的平坦程度以及粗糙度具有很强的依赖性。因此，在制备MRAM器件时，底电极的平整度会直接影响后续MTJ单元的性能，如何提供平坦的MRAM底电极一直是一个需要解决的技术难题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种MRAM底电极的制备方法，能够在简化MRAM底电极制备方法的同时，提高了底电极的平整性。

本发明提供一种MRAM底电极的制备方法，包括：

提供一基底，所述基底依次包括金属互联层、第一阻挡层以及介电层，在所述第一阻挡层及介电层中形成有底部通孔，所述底部通孔与所述金属互联层相连，并在所述基底表面依次覆盖有第二阻挡层和导电金属层，所述导电金属层填充满所述底部通孔；

对所述导电金属层进行化学机械抛光，以去除所述第二阻挡层上方的导电金属层；

第一次沉积底电极金属，以填充满对所述导电金属层进行化学机械抛光后在所述底部通孔内形成的碟形凹陷，形成底电极金属预制层；

对所述底电极金属预制层进行化学机械抛光，以去除所述底部通孔外介电层上方多余的第二阻挡层及底电极金属预制层；

第二次沉积底电极金属，以覆盖所述介电层和所述碟形凹陷内的底电极金属，形成底电极金属层；

对所述底电极金属层进行光刻和刻蚀，得到MRAM底电极。

可选地，所述对所述导电金属层进行化学机械抛光，包括：将抛光终点停止在所述第二阻挡层，依据终点检测方法检测到所述第二阻挡层后进行过抛光，以完全去除所述第二阻挡层上方的导电金属层。

可选地，第一次沉积的底电极金属的厚度大于所述碟形凹陷的深度。

可选地，第二次沉积的底电极金属与第一次沉积的底电极金属材料相同或不同。