[发明专利]存储器的形成方法及存储器

说明书

本公开提供了一种MRAM存储器的形成方法及MRAM存储器，涉及半导体技术领域，MRAM存储器的形成方法包括：提供硅衬底和多个图案化的复合层，第一沟槽贯穿复合层并延伸至硅衬底内第一深度；形成保护层，保护层在第一沟槽中形成狭缝；基于狭缝在硅衬底内分别形成沟槽，在每个沟槽内分别形成源线；基于狭缝形成隔离层；基于被图案化的复合层形成多个垂直环栅晶体管；在每个垂直环栅晶体管上与漏极连接的金属接触垫上，形成小于金属接触垫的顶面尺寸的底接触电极。在本公开中，通过减少底接触电极与垂直环栅晶体管的接触面积，以能够形成较小面积尺寸的磁性隧道结，相对增大磁性隧道结的密度，提高芯片的存储容量。

技术领域

本公开涉及存储器技术领域，尤其涉及一种存储器的形成方法及存储器。

背景技术

磁性随机存取存储器(Magnetic Random Access Memory，MRAM)是非易失性存储器，具有功耗低等优点，被视为代替基于半导体电荷的存储器技术的良好候选者。而MRAM(磁性随机存取存储器)的核心存储单元是MTJ(Magnetic Tunnel Junction，磁性隧道结)，随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件朝着更高的元件密度，以及更高集成度的方向发展，半导体工艺节点遵循摩尔定律的发展趋势不断减小，磁性隧道结之间间距还有待进一步简化，以减小存储单元尺寸，增加存储密度。

发明内容

以下是对本公开详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本公开提供了一种MRAM存储器的形成方法及MRAM存储器。

本公开的第一方面提供了一种MRAM存储器的形成方法，所述MRAM存储器包括多个阵列分布的存储单元，所述存储单元包括一个垂直环栅晶体管和一个磁性隧道结，垂直环栅晶体管包括由下至上叠置的源极、栅极和漏极，磁性隧道结通过底接触电极与垂直环栅晶体管的漏极形成电连接；所述方法包括：

提供硅衬底以及设置在所述硅衬底上多个图案化的复合层，所述复合层包括由下至上依次层叠的第一掺杂层、SiGe层以及第二掺杂层；第一沟槽贯穿所述复合层并延伸至所述硅衬底内，其中，延伸至所述硅衬底内的由所述硅衬底的顶面至所述第一沟槽的底壁的深度为第一深度，所述第一深度小于或等于所述硅衬底中待形成的源线的厚度，所述第一沟槽的底部暴露所述硅衬底的部分表面；

形成覆盖所述复合层以及第一沟槽的表面的保护层，所述保护层在所述第一沟槽中形成狭缝；

基于所述狭缝去除位于所述第一掺杂层的底部至所述第一沟槽的底壁之间的保护层，暴露所述硅衬底的侧壁，在所述第一沟槽的底部的两侧的硅衬底内分别形成沟槽，在每个所述沟槽内分别形成源线；相邻的所述源线由第二沟槽隔开互不连接，所述源线的侧壁与所述狭缝的侧壁齐平；

在所述狭缝和所述第二沟槽内形成介质层，刻蚀所述保护层和所述介质层至与所述第一掺杂层的上表面平齐，被保留的保护层和介质层形成隔离层；

基于被图案化的所述复合层，在所述复合层上沿着垂直所述第一沟槽的方向形成第三沟槽，所述第一沟槽和所述第三沟槽围设形成多个柱状半导体层；

在所述柱状半导体层的侧面形成环绕覆盖所述侧面的栅极，形成多个所述垂直环栅晶体管；

形成多个底接触电极，每个所述底接触电极形成于每个所述垂直环栅晶体管的漏极的金属接触垫上，以连接所述磁性隧道结；其中，所述底接触电极的顶面在所述硅衬底上的投影面积，小于所述金属接触垫的顶面在所述硅衬底上的投影面积。

其中，所述底接触电极的制备材料包括：钽、钛、氮化钽、氮化钛中的一种或多种。

其中，形成底接触电极的方法包括：

在所述垂直环栅晶体管表面形成未图案化的金属层，所述金属层覆盖所述金属接触垫的顶面；