[发明专利]磁阻元件结构形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁阻元件结构形成方法，特别涉及一种可应用于集成电路制程中的磁阻元件结构形成方法。

背景技术

磁阻元件的主要功能是可因应空间中磁场的变化而改变其电阻值，因此可广泛应用于许多电子产品上，如磁阻式随机存取内存(MRAM)及磁感测器(magnetometer)。但磁阻元件需要配合周边电路才能使其功能完整发挥，因此如何将其顺利地整合至集成电路制程中，进而能与外围电路一并完成于基板上，一直是制造商所欲达成的目标。但目前的技术手段仍存在有许多问题，而如何改进现有手段的缺失，便是发展本发明的主要目的。

发明内容

本发明主要提出一种磁阻元件结构形成方法，透过该方法可将图形化磁阻单元与集成电路巧妙地整合在一起，其包括下列步骤：提供基板；于该基板上方形成集成电路结构层，该集成电路结构层可包含有金属接线、逻辑电路元件、内存元件、静电保护元件（ESD）及其它现有技术的元件结构；于该电路结构层上方形成介电层结构；于该介电层结构中；平坦化该介电层；于该介电层结构中形成至少一凹槽；利用该至少一凹槽形成金属镶嵌结构或作为一对准标记；于具有该至少一凹槽之该介电层结构上方形成磁阻材料层；以及利用该对准标记来对该磁阻材料层进行图案定义而形成磁阻单元。

根据上述构想，本案所述之磁阻元件结构形成方法，不但可将集成电路与磁阻单元整合在一起，达到体积极小化，且可将对准之标记与制程巧妙结合，节省光罩的层数。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1A至图1D，是本发明实施例中的磁阻元件结构形成方法的流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的磁阻元件结构形成方法其具体实施方式、方法、步骤、结构、特征及功效，详细说明如后。

请参见图1A至图1D，是本发明实施例中的磁阻元件结构形成方法的流程示意图，首先，提供基板1并于上完成集成电路结构10，该集成电路结构10可包含有至少一金属内连接结构、逻辑电路元件、内存元件、静电保护元件（ESD）及其它现有技术的元件结构(图中未能示出)；其中该金属内连接结构可以完成设定/重置(set/reset)及补偿(offset)等电路装置(图中未能示出)，该金属内连接结构中当然也可包含有金属接线垫100，接着于该集成电路结构10上方覆盖一介电层，并将该介电层表面进行平坦化而形成一平坦化介电层101。更进一步于该平坦化介电层101上方形成有另一介电层结构11，例如以氧化硅110、氮化硅111及氧化硅112构成之三层结构完成之介电层结构11。并可于介电层结构11中形成有金属镶嵌结构113。值得一提的是，图中所示之介电层结构11的结构仅为一实施例，本领域技术人员均可依实际的需求设计其为单层或多层介电层结构。金属镶嵌结构113主要是提供后续完成的磁阻材料结构间的电性连接，其形成方法为先在介电层结构11表面形成凹槽状之金属镶嵌图案凹槽，再将金属层覆盖于介电层结构11表面并填满该凹槽，最后利用化学机械研磨制程将介电层结构11表面的金属层移除只留下图案凹槽内的金属层。该金属层较佳为钨或铜。由于完成金属镶嵌结构113时皆会进行平坦化制程，因此完成平坦化制程后的介电层结构11与金属镶嵌结构113的顶面皆相当平坦。但是，过度平坦的表面将造成后续磁阻材料层进行图形化制程时的困扰，而为能改善此一问题，于本实施例中，进行下列步骤。

参见图1B，主要是在介电层结构11中之特定位置上，利用光罩微影制程先定义出凹槽114a、114b。凹槽结构的主要目的之一是可用来定义出后续微影制程所须的对准图形，因此可设置在不影响元件特性的区域，例如，凹槽114a可设于切割道区域上。另外，凹槽114b也可设于金属接线垫100的上方，其凹槽深度可设定于仅蚀刻掉部分的介电层结构或蚀刻掉金属接线垫以上全部的介电层，甚至蚀刻掉金属接线垫以上全部的介电层后再向下蚀刻，使得该凹槽深度大于该介电层结构11的厚度。

再则，凹槽结构也可设置于磁阻单元阵列区内（图未表示出），利用凹槽结构定义出特殊设计的磁阻元件。