[发明专利]一种存储器件及其的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种存储器件及其的形成方法。

背景技术

磁随机存取存储器(Magneto Resistive Random Access Memory，MRAM)是固体存储器，其主要利用作为信息记录载体的磁性隧道结(MTJ)的磁化方向的改变，以达到写入和读出记录信息的效果。

所述磁性隧道结内具有自身固定的磁性方向，当外界提供的电流流经所述磁性隧道结时，将磁化所述磁性隧道结，即在所述磁性隧道结内产生磁化方向。当磁化方向与固定的磁性方向相同时，所述磁性隧道结处于平行状态；当磁化方向与固定的磁性方向相反时，则所述磁性隧道结处于反平行状态。所述磁性隧道结的平行状态和反平行状态分别与二进制的1、0进行对应，以进行信息的记录。具体地，当磁性隧道结处于平行状态时，所述磁性隧道结具有低阻值，这种状态是“0”状态。反之，当磁性隧道结处于反平行状态时，所述磁性隧道结具有高阻值，这种状态是“1”状态。更多地可以参考专利号为ZL200510069671.4的专利文件中提供的一种磁随机存取存储器结构。

一般地，半导体器件包括位于底层的晶体管区和用于对晶体管区的晶体管进行连接的互连结构区，所述互连结构区位于晶体管区的上方，且由多层金属层和介质层组成。其中，从最靠近晶体管区的金属层开始计算，依次为第一金属层、第二金属层、第三金属层、…。上述的磁性隧道结一般设置于互连结构区内，且通常位于第一层金属层和第二金属层之间的位置，或者第二金属层和第三金属层之间的位置。

现有技术常通过增加存储器件内的磁性隧道结的密度，以提高存储器件的存储容量。但是因为所述磁性隧道结位于互连结构区内，所述磁性隧道结的尺寸大小将受到在所述磁性隧道结之前形成的金属层的尺寸制约，即所述磁性隧道结的尺寸不得小于与其相邻，且位于其前形成的金属层的尺寸的大小。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种存储器件及其形成方法，以避免存储器件中的磁性隧道结的尺寸被互连结构区的尺寸限制，进一步地，可以减小磁性隧道结的尺寸，以提高存储器件内的磁性隧道结的数目密度，提高存储器件的存储容量。

为解决上述问题，本发明提供一种存储器件，包括：

晶体管区，所述晶体管区内形成有至少一层的晶体管；

互连结构区，所述互连结构区位于晶体管区的上方，且与所述晶体管区电连接；

位于所述互连结构区与晶体管区之间，还形成有磁性隧道结区。

可选的，所述磁性隧道结区内的磁性隧道结一端与所述晶体管区电连接，一端与所述互连结构区电连接。

可选的，所述磁性隧道结区通过底层连接结构与所述晶体管区电连接，所述底层连接结构包括介质层及位于所述介质层内的金属通孔。

可选的，所述介质层近磁性隧道结区的表面与所述金属通孔近磁性隧道结区的表面高度齐平。

可选的，所述金属通孔内形成有至少一层的金属层，其中，近磁性隧道结区的金属层的莫氏硬度系数小于钨的莫氏硬度系数。

可选的，所述金属通孔内形成有至少一层的金属层，其中，近磁性隧道结区的金属层的莫氏硬度系数小于7.0。

可选的，所述金属通孔内形成有至少一层金属层，其中，近磁性隧道结区的金属层为氮化钛、钛或者铜之一或组合。

可选的，所述磁性隧道结区包括至少一层的磁性隧道结，所述磁性隧道结包括被钉扎层及自由磁性层，及位于所述被钉扎层与自由磁性层之间的隧穿阻挡层。

本发明还提供一种存储器件的形成方法，包括：

提供形成有晶体管区的基底；

形成位于基底上方的互连结构区，与所述晶体管区电连接；

在形成所述互连结构区前，还包括形成磁性隧道结区，所述磁性隧道结区与晶体管区电连接。

可选的，包括：在所述基底表面形成底层连接结构；接着在所述底层连接结构表面形成磁性隧道结区，所述磁性隧道结区通过底层连接结构与所述晶体管区连接。

可选的，包括：所述形成底层连接结构包括：在所述基底表面形成介质材料，并对所述介质材料进行刻蚀形成通孔和位于相邻通孔的介质层；对所述通孔进行金属填充，形成金属通孔，所述金属通孔与介质层构成底层连接结构，其中，所述介质层表面与所述金属通孔表面高度齐平。

可选的，所述对所述通孔进行金属填充后，还包括进行化学机械研磨至所述介质层表面与所述金属通孔表面高度齐平。

可选的，所述金属通孔内形成有至少一层的金属层，其中，近磁性隧道结区的金属层的莫氏硬度系数小于钨的莫氏硬度系数。