[发明专利]磁随机存取存储器及其形成方法

说明书

一种磁随机存取存储器及其形成方法，包括：提供衬底；在衬底上形成第一介质层，第一介质层内具有第一开口；在第一开口内形成第一导电结构和第二导电结构；在第一介质层和第二导电结构上形成磁性隧道结。通过在第一开口内形成第一导电结构和第二导电结构，第二导电结构的材料与第一导电结构的材料不同。由于所述第一导电结构能够形成较高的高度，对应形成的第一介质层的高度也较高，避免了在形成磁性隧道结的过程中刻蚀会穿透第一介质层；而第二导电结构的材料硬度较大，在进行平坦化处理之后，第二导电结构的顶部表面较为平整，保证形成在第二导电结构上的磁性隧道结不会发生形变，以此提升最终形成的磁随机存取存储器的性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种磁随机存取存储器及其形成方法。

背景技术

磁性随机存取存储器是一种非易失性存储器技术，正在作为一种主流的数据存储技术被业界所广泛接受。它集成了一个磁阻器件和一个硅基选择矩阵。关键属性有非易失性、低电压工作、无限次读写的耐用性、快速读写操作，并且作为后端技术而容易集成。这些特性使得磁性随机访问存储器有可能替代各种应用中的许多类型存储器。

磁随机存取存储器通过磁隧道结(Magnetic Tunnel Junctions，简称MTJ)元件来存储“1”、“0”数据。磁隧道结元件的基本构造是由两个强磁性层夹持绝缘层(即隧道势垒)的构造。通过两个磁性层的磁化状态是平行还是反平行来判断MTJ元件中存储的数据。这时，所谓平行表示两个磁性层的磁化方向相同，所谓反平行表示两个磁性层的磁化方向相反。

然而，现有的磁随机存取存储器性能还有待提升。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种磁随机存取存储器及其形成方法，能够有效提升最终形成的磁随机存取存储器的性能。

为解决上述问题，本发明提供一种磁随机存取存储器，包括衬底；位于所述衬底上的第一介质层，所述第一介质层内具有第一开口，所述第一开口包括第一区以及位于所述第一区上的第二区；位于所述第一区内的第一导电结构；位于所述第二区内的第二导电结构，所述第二导电结构的材料与所述第一导电结构的材料不同；位于所述第一介质层和所述第二导电结构上的磁性隧道结；位于所述磁性隧道结上的顶部电极。

可选的，所述第二导电结构的材料硬度大于所述第一导电结构的材料硬度。

可选的，所述第一导电结构的材料包括：铜或钴。

可选的，所述第二导电结构的材料包括钽、氮化钽、钛或氮化钛。

可选的，还包括：位于所述第一开口的侧壁和顶部表面的阻挡层，所述第一导电结构和所述第二导电结构分别位于所述阻挡层上。

可选的，所述阻挡层的材料包括：钽、氮化钽、钛或氮化钛。

可选的，所述第一开口的第二区的深宽比为0.5:1～1.5:1。

可选的，所述第一介质层的部分顶部表面低于第二导电结构的顶部表面。

可选的，所述磁性隧道结包括：缓冲层；位于缓冲层上的固定层；位于固定层上的绝缘层；位于绝缘层上的自由层；位于自由层上的覆盖层。

可选的，还包括：位于所述磁性隧道结侧壁表面、所述顶部电极顶部表面和侧壁表面的停止层。

可选的，还包括：位于所述停止层表面的隔离结构；位于所述隔离结构内的导电插塞，所述导电插塞与所述顶部电极接触。

可选的，所述衬底包括：基底和位于所述基底上的器件层；所述器件层包括器件结构和包围所述器件结构的第二介质层，所述器件结构包括晶体管、电阻、电感、电容或者导电结构；所述第一导电结构与所述器件结构电连接。