[发明专利]半导体结构及半导体结构的形成方法

说明书

一种半导体结构及半导体结构的形成方法，其中，形成方法包括：提供衬底；在所述衬底表面形成第一下电极层以及第一介质层，所述第一介质层覆盖所述第一下电极层侧壁面；在所述第一下电极层以及第一介质层表面形成第二下电极层、位于第二下电极层表面的磁隧道结、以及位于磁隧道结表面的上电极层，所述第二下电极层在所述衬底表面具有第一投影，所述磁隧道结在所述衬底表面具有第二投影，并且所述第二投影在所述第一投影的范围内。由于第二下电极层表面平坦，从而，提高了磁性随机存储器的性能和可靠性，由于减少了磁隧道结对第一下电极层尺寸的影响，从而提高了磁性随机存储器的集成度。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体结构及半导体结构的形成方法。

背景技术

MRAM(Magnetic Random Access Memory)是一种非挥发性的磁性随机存储器。它拥有静态随机存储器(Static Random Access Memory，SRAM)的高速读取写入能力，以及动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)的高集成度，并且功耗远远的低于DRAM，相对于快闪存储器(Flash)，随着使用时间的增加，MRAM的性能不会发生显著退化。因而，其被认为能够取代SRAM、DRAM、EEPROM和Flash。

与传统的随机存储器芯片制作技术不同，MRAM中的数据不是以电荷或者电流的形式存储，而是一种磁性状态存储，并且通过测量电阻来感应，不会干扰磁性状态。MRAM采用磁隧道结(MTJ)结构来进行数据存储，一般来说，MRAM单元由一个晶体管(1T)和一个磁隧道结(MTJ)共同组成一个存储单元，所述的磁隧道结(MTJ)结构包括至少两个磁性膜以及用于隔离所述的两个磁性膜的隧穿层。电流垂直由一磁性膜透过隧穿层流过或“穿过”另一磁性膜。其中的一个磁性膜是固定磁性层，透过强力固定场将电极固定在特定的方向。而另一磁性膜为可自由转动磁性层，将电极保持在其中一方。

然而，现有磁性随机存储器的性能、可靠性和集成度仍然有待改善。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种半导体结构和半导体结构的形成方法，以提高磁性随机存储器的性能、可靠性和集成度。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供一种半导体结构，包括：衬底；位于所述衬底表面的第一下电极层；位于所述衬底表面的第一介质层，所述第一介质层覆盖所述第一下电极层侧壁面；位于所述第一下电极层以及第一介质层表面的第二下电极层，所述第二下电极层在所述衬底表面具有第一投影；位于所述第二下电极层表面的磁隧道结，所述磁隧道结在所述衬底表面具有第二投影，且所述第二投影在所述第一投影的范围内；位于所述磁隧道结表面的上电极层。

可选的，所述第二下电极层的材料包括：钛、氮化钛、钽、氮化钽、钌或钨中的至少一种。

可选的，所述第二下电极层的厚度范围为30埃至300埃。

可选的，所述衬底内具有第一互连结构，所述第一互连结构与第一下电极层电互连。

可选的，还包括：位于所述磁隧道结和所述第二下电极层之间的种子层。

相应的，本发明的技术方案还提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底；在所述衬底表面形成第一下电极层以及第一介质层，所述第一介质层覆盖所述第一下电极层侧壁面；在所述第一下电极层以及第一介质层表面形成第二下电极层、位于第二下电极层表面的磁隧道结、以及位于磁隧道结表面的上电极层，所述第二下电极层在所述衬底表面具有第一投影，所述磁隧道结在所述衬底表面具有第二投影，并且所述第二投影在所述第一投影的范围内。

可选的，在形成所述第一介质层后，形成所述第一下电极层；在形成所述磁隧道结后，形成所述第二下电极层。