[发明专利]半导体结构及其形成方法

说明书

一种半导体结构及其形成方法，所述形成方法包括：提供基底；在所述基底上形成介电层；形成贯穿所述介电层的导电通孔；在所述导电通孔中形成导电插塞；在所述介电层上形成保护层，所述保护层覆盖所述导电插塞；在所述保护层和介电层中形成对准沟槽，所述对准沟槽与所述导电插塞相隔离；形成所述对准沟槽后，去除所述保护层，露出所述导电插塞的顶部；去除所述保护层后，在所述导电插塞上形成磁性隧道结叠层结构。本发明实施例形成的保护层能够对导电插塞起到保护的作用，从而防止导电插塞被氧化而形成金属氧化物，进而有利于使所述MTJ叠层结构与导电插塞直接接触，相应有利于提升MTJ叠层结构与导电插塞的接触性能，MRAM器件的性能也得到了提升。

技术领域

本发明实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术

磁性随机存取存储器(Magnetic Random Access Memory，MRAM)是一种非挥发性的磁性随机存储器，MRAM器件拥有静态随机存储器(SRAM)的高速读取写入能力，以及动态随机存储器(DRAM)的高集成度，而且基本上可以无限次地重复写入，MRAM器件是一种“全动能”的固态存储器。因而，其应用前景非常可观，有望主导下一代存储器市场。

在MRAM器件中，通过存储元件的磁性状态存储数据。MRAM单元通常由一个晶体管和一个磁性隧道结(Magnetic Tunnel Junction，MTJ)共同组成一个存储单元。所述MTJ结构包括至少两个电磁层以及用于隔离两个电磁层的绝缘层。两个电磁层可以维持由绝缘层分隔的两个磁性极化场，其中之一为固定磁性层，其极化方向是固定的：另一个是自由转动磁性层，其极化方向可以外部场的变化而改变。当两个电磁层的极化方向平行时，流经MTJ结构的隧穿电流具有最大值，MTJ结构单元电阻较低：当两个磁性层的极化方向反平行时，流经MTJ结构的隧穿电流具有最小值，MTJ结构单元电阻较高。通过测量MRAM单元的电阻来读取信息，这就是MTJ结构的工作原理。

此外，为了与CMOS集成电路制各工艺相兼容，通常来说，MTJ是插在CMOS集成电路的两层金属层之间的，例如插在第一层金属层与第二层金属层之间，所述两层金属层之间通过通孔(via)互连结构相连。

发明内容

本发明实施例解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，提升MRAM器件的性能。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成介电层；形成贯穿所述介电层的导电通孔；在所述导电通孔中形成导电插塞；在所述介电层上形成保护层，所述保护层覆盖所述导电插塞；在所述保护层和介电层中形成对准沟槽，所述对准沟槽与所述导电插塞相隔离；形成所述对准沟槽后，去除所述保护层，露出所述导电插塞的顶部；去除所述保护层后，在所述导电插塞上形成磁性隧道结叠层结构。

相应的，本发明实施例还提供一种半导体结构，包括：基底；介电层，位于所述基底上；导电插塞，贯穿所述介电层；保护层，位于所述介电层上且覆盖所述导电插塞；对准沟槽，位于所述介电层和保护层中且与所述导电插塞相隔离。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

本发明实施例的半导体结构的形成方法中，在形成对准沟槽之前，还在导电插塞上形成保护层，形成对准沟槽通常包括以掩膜层为掩膜刻蚀介电层、随后去除掩膜层的步骤，且在半导体领域中通常采用含氧气体去除所述掩膜层，本发明实施例形成的所述保护层能够在去除所述掩膜层的过程中，对所述导电插塞起到保护的作用，防止所述导电插塞出现因暴露在含氧气体中而发生氧化形成金属氧化物的问题，从而在导电插塞上形成磁性隧道结(Magnetic tunneling junction，MTJ)叠层结构后，有利于使所述MTJ叠层结构与所述导电插塞直接接触，相应有利于降低MTJ叠层结构与导电插塞的接触电阻、提升MTJ叠层结构与导电插塞的接触性能，进而有利于提升MRAM(Magnetic Random Access Memory，磁性随机访问存储器)器件的性能。