[发明专利]半导体装置

说明书

本公开提出一种半导体装置。半导体装置包含位于半导体基板上的第一导电特征部件、位于第一导电特征部件上的底部电极、位于底部电极上的磁性穿隧接面堆叠以及位于磁性穿隧接面堆叠上的顶部电极。间隔物接触顶部电极侧壁、磁性穿隧接面堆叠的侧壁以及底部电极的侧壁。导电特征部件接触顶部电极。

技术领域

本发明涉及半导体装置，尤其涉及包含磁性随机存取存储器单元的半导体装置以及其形成方法。

背景技术

半导体存储器用于电子应用产品的集成电路中，电子应用产品包含例如收音机、电视、手机和个人计算装置。半导体存储器的一种类型为磁性随机存取存储器(magnetoresistive random access memory；MRAM)，其涉及结合半导体技术、磁性材料和磁性装置的自旋电子装置。利用电子自旋的磁力矩以定义位元数值。MRAM单元通常包含磁性穿隧接面(magnetic tunnel junction；MTJ)堆叠，其包含由薄绝缘体所隔开的两个铁磁体。

发明内容

在一范例样态中，提供一种半导体装置，包含第一导电特征部件，于半导体基板上，底部电极，于第一导电特征部件上，磁性穿隧接面堆叠，于底部电极上，顶部电极，于磁性穿隧接面堆叠上，以及间隔物，包含第一钝化层，接触顶部电极的侧壁、磁性穿隧接面堆叠的侧壁以及底部电极的侧壁，第一钝化层包含第一介电材料，第二钝化层，于第一钝化层上，第二钝化层包含导电材料，以及第三钝化层，于第二钝化层上，第二钝化层包含第一介电材料。

在另一个范例样态中，提供一种半导体装置，包含第一导电特征部件，于半导体基板上，底部电极，于第一导电特征部件上，磁性穿隧接面堆叠，于底部电极上，顶部电极，于磁性穿隧接面堆叠上，以及间隔物，接触顶部电极的一侧壁、磁性穿隧接面堆叠的侧壁以及底部电极的侧壁，间隔物包含非晶碳，以及导电特征部件，接触顶部电极。

在另一个范例样态中，提供一种半导体装置的形成方法，包含形成底部电极层于半导体基板上，形成磁性穿隧接面膜片堆叠于底部电极层上，形成顶部电极层于磁性穿隧接面膜片堆叠上，图案化顶部电极层、磁性穿隧接面膜片堆叠以及底部电极层以形成磁性随机存取存储器单元，沉积第一氮化物层于磁性随机存取存储器单元上，沉积金属层于第一氮化物层上，沉积第二氮化物层于金属层上，以及图案化第一氮化物层、金属层以及第二氮化物层以在磁性随机存取存储器单元的侧壁上形成间隔物，其中图案化的操作暴露顶部电极层的顶面以及侧壁。

附图说明

本公开的各项层面在以下的实施方式搭配附带的图示一同阅读会有最好的理解。需要强调的是，依据产业的标准惯例，许多特征并没有按比例描绘而仅为描绘性的目的。事实上，为了讨论的清晰度，许多特征的尺寸可为任意的增加或缩减。

图1根据一些实施例，为半导体装置的方块图。

图2根据一些实施例，为半导体装置的剖面图。

图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10A、图10B、图11A、图11B、图12、图13、图14、图15、图16A以及图16B根据一些实施例，为制造半导体装置的中间阶段的剖面图。

图17A、图17B、图18A、图18B、图19、图20、图21、图22、图23A以及图23B根据一些实施例，为制造半导体装置的中间阶段的剖面图。

附图标记如下：

50,250：半导体装置

50L：逻辑区

50M：存储器区

52：MRAM阵列

54：列解码器

56：行解码器

58：MRAM单元

60：半导体基板