[发明专利]一种磁随机存取存储器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种磁随机存取存储器（MRAM）及其制造方法。

背景技术

在半导体技术领域中，磁随机存取存储器（MRAM）是一种非挥发性随机存取存储器技术，它可以取代动态随机存取存储器（DRAM）成为计算设备中的标准存储器。MRAM中包括这样一个结构，其中铁磁层由一层绝缘非磁性层（势垒）隔开，构成一个磁隧道结（MTJ）。一种现有的MRAM器件结构是基于场效应晶体管（FET）的配置，每个MRAM单元除包括一个MTJ外，还包括一个与之相连的选择晶体管。在常规的基于FET的MRAM中，MTJ通常形成在导电金属线（一般为铜）上。

在半导体器件的连线后端（Back End of Line，BEOL）处理期间形成MRAM器件的一个挑战是MTJ与下面的金属层的光刻对准。在大多数的常规BEOL处理方法中，所用的电介质薄膜式光学透明的，因此使得光刻机能够看到下面的金属层对准标记，以便与其对准。然而，因为MTJ金属叠层是不透明的（即MTJ本身不透明），所以MTJ下方的金属层的对准标记就看不到。于是，在现有技术中，MTJ的对准标记（alignment mark）一般是开放的，即在对准标记的上方没有MTJ金属叠层，直接暴露于空气中。

在现有技术中，MRAM器件一般可分为核心区（core area）、对准标记（alignment mark）区和交叠标记（overlay mark）区。核心区的与MTJ相连的金属线、对准标记（alignment mark）区的对准标记和交叠标记（overlay mark）区的交叠标记（也为一种对位标记）一般均由同一金属层制得，其材料一般为铜（Cu）。由于铜暴露在空气中很容易被氧化，而对位标记又是开放的，因此，对准标记和交叠标记往往非常容易被氧化，以致影响后续膜层对位以及器件良率。

因此，为了提高器件的性能和良率，发明一种可以避免alignment mark和overlay mark被氧化的磁随机存取存储器（MRAM）及其制造方法，是一个亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种磁随机存取存储器（MRAM）及其制造方法。

本发明一方面提供一种磁随机存储器的制造方法，包括：

步骤S101：提供前端器件，所述前端器件包括形成有金属线的核心区、形成有对准标记的对准标记区和形成有交叠标记的交叠标记区；

步骤S102：在所述前端器件上形成覆盖所述金属线的金属线保护层、覆盖所述对准标记的对准标记保护层、覆盖所述交叠标记的交叠标记保护层，其中，所述金属线保护层、对准标记保护层和交叠标记保护层的材料均为透明导电材料；

步骤S103：在所述前端器件上形成平坦化层，所述平坦化层位于同一层中的相邻的所述金属线保护层、对准标记保护层以及交叠标记保护层之间；

步骤S104：在所述前端器件的核心区形成磁隧道结，所述磁隧道结位于所述金属线保护层的上方并通过所述金属线保护层与所述金属线相连接。

进一步的，所述步骤S102包括：

在所述前端器件上形成一层导电材料层；

在所述前端器件上形成一层图形化的光刻胶，其中，所述金属线、对准标记和交叠标记的上方保留有光刻胶；

刻蚀去除所述透明导电材料层未被所述图形化的光刻胶所覆盖的部分；

去除所述图形化的光刻胶。

优选的，所述金属线保护层、对准标记保护层和交叠标记保护层的材料为同一材料，且该材料为铝铜合金。

其中，所述步骤S103包括：

通过高密度等离子体沉积工艺在所述前端器件上形成一层平坦化薄膜；

通过化学机械抛光工艺对所述平坦化薄膜进行抛光处理，去除所述平坦化薄膜位于所述金属线保护层、对准标记保护层和交叠标记保护层的上表面的部分。

其中，所述步骤S104包括：

在所述前端器件上形成一层磁隧道结材-料层，所述磁隧道结材料层包括位于所述核心区的部分和位于所述交叠标记区的部分；

对所述磁隧道结材料层进行刻蚀处理，在所述核心区形成磁隧道结。

其中，在所述步骤S104中，在形成磁隧道结的同时，还在所述交叠标记区形成磁隧道结校准标记。

进一步的，在所述步骤S103和步骤S104之间，还包括刻蚀划线槽的步骤。

其中，所述刻蚀划线槽的步骤包括：