[发明专利]半导体结构及其制备方法

说明书

本申请提供一种半导体结构及其制备方法，涉及半导体存储技术领域，用于解决磁随机存储器的存储单元的排布密度小的技术问题。该半导体结构包括衬底、多个存储单元及公共源端；每个存储单元分别包括有源柱、磁性隧道结及与磁性隧道结电连接的控制开关，有源柱垂直设置于衬底上；控制开关包括沿有源柱的延伸方向依次设置于有源柱上的源极、垂直环绕栅极和漏极；其中漏极与磁性隧道结电连接，源极位于垂直环绕栅极朝向衬底的一侧；公共源端形成在衬底上，公共源端围设在各有源柱的底端外周壁上，并与各有源柱电连接。本申请实施例中每个存储单元的源极连接至公共源端，可取消相邻两个源线的预留的工艺制作空间，进而提升存储单元的排布密度。

技术领域

本申请涉及半导体存储技术领域，尤其涉及一种半导体结构及其制备方法。

背景技术

磁性随机存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，简称MARM)是一种非易失性的磁性随机存储器，其拥有高速读取、写入能力和高集成度等优点，因而磁性随机存储器得到广泛的应用。

磁性随机存储器包括多个存储单元，每个存储单元包括磁性隧道结及控制写入及读取数据的控制开关，磁性隧道结通常包括依次设置的自由层、势垒层和参考层，控制开关包括源极、栅极及漏极，其中自由层与该存储单元对应的选择位线连接，参考层与漏极连接，栅极与该存储单元对应的字线连接，且源极与该存储单元对应的源线连接。

然而，上述磁性随机存储器中，各存储单元对应的源线占用的布局空间较大，导致存储单元的排布密度降低，影响磁性随机存储器的存储性能。

发明内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供一种半导体结构及其制备方法，能够提升存储单元的排布密度，提升磁性随机存储器的存储性能。

本申请实施例的第一方面提供一种半导体结构包括衬底、多个存储单元及公共源端；每个所述存储单元分别包括有源柱、磁性隧道结及与所述磁性隧道结电连接的控制开关，所述有源柱垂直设置于所述衬底上；所述控制开关包括沿所述有源柱的延伸方向依次设置于所述有源柱上的源极、垂直环绕栅极和漏极；其中所述漏极与所述磁性隧道结电连接，所述源极位于所述垂直环绕栅极朝向所述衬底的一侧；所述公共源端形成在所述衬底上，所述公共源端围设在各所述有源柱的底端外周壁上，并与各所述有源柱电连接。

本申请实施例提供的半导体结构至少具有如下优点：

本申请实施例提供的半导体结构可以是磁性随机存储器，其存储单元包括依次布置在有源柱上的漏极、垂直环绕栅极及源极，其中漏极与磁性随机存储器的磁性隧道结连接，各存储单元的源极分别与位于衬底上的公共源端连接。

与相关技术中，每个存储单元设置有与其源极连接的源线，相邻两个存储单元之间的源线之间具有较大的工艺制作空间的方案相比，本申请实施例提供的磁性随机存储器中与各存储单元的源极连接的源线无需进行区分选择，可将多个源线集成于公共源端，即每个存储单元的源极连接至公共源端。如此设置，可取消相邻两个源线的预留的工艺制作空间，进而提升存储单元的排布密度。

在一些实施例中，所述公共源端配置为形成在所述衬底内的公共导电块；所述公共导电块与各所述存储单元的源极电连接。

在一些实施例中，所述公共导电块与所述衬底之间的接触面上设置有欧姆接触层。如此设置，可降低公共导电块与有源柱之间的传输电阻。

在一些实施例中，所述公共导电块包括导电芯和阻挡层；所述阻挡层设置在所述导电芯与所述欧姆接触层之间。

在一些实施例中，所述半导体结构包括多个所述有源柱；多个所述有源柱呈阵列布置在所述衬底上，相邻两行或者两列所述有源柱之间形成容置空间；所述公共导电块包括多个条状子导电块，各所述子导电块分别设置于所述容置空间内，且各子导电块电连接在一起。