[发明专利]MRAM器件的平坦化方法

说明书

本发明提供一种MRAM器件的平坦化方法，所述MRAM器件包括基底，所述基底上设有存储单元结构，所述存储单元结构至少包括底电极以及位于所述底电极上的磁性隧道结，所述磁性隧道结的上表面具有一层金属薄膜保护层，所述方法包括：在所述基底上依次沉积抛光阻挡层和介电层；对所述介电层进行化学机械抛光，直至露出金属薄膜保护层上方的所有抛光阻挡层；对所述抛光阻挡层进行刻蚀，除去所述金属薄膜保护层上表面的全部抛光阻挡层以及所述金属薄膜保护层两侧的部分抛光阻挡层。本发明的平坦化方法，能够提高CMP制程中对抛光终点的控制能力，提高MRAM器件中MTJ单元与顶电极的电互联。

技术领域

本发明涉及磁性存储器技术领域，尤其涉及一种MRAM器件的平坦化方法。

背景技术

磁性随机存储器(Magnetic Random Access Memory,MRAM)是一种新型的非易失性存储器，相比于目前其他类型的存储器，具有读写速度快、可实现无限次擦写、易于与目前的半导体工艺相兼容等优点，此外利用自旋流来实现磁矩翻转的自旋传输扭矩(Spintransfer torque,STT)的MRAM阵列可实现存储单元尺寸的微缩。这些优点使得MRAM成为未来新型存储器的主要发展方向。

MRAM器件中的主要功能单元为MTJ单元，其结构主要包括磁性自由层/非磁性氧化层(MgO)/磁性钉扎层。在外加磁场或电流等驱动下，磁性自由层的磁矩方向发生翻转，与磁性钉扎层的磁矩方向呈现平行态或反平行态，使得MRAM出现高低电阻态，可分别定义为存储态“0”和“1”，从而实现信息的存储。

在制备MRAM器件时，提供一个基底，基底上设置底电极和磁性隧道结，(MagneticTunnel Junction,MTJ)，磁性隧道结表面是一层金属薄膜保护层(如Ta)，金属薄膜保护层上依次有抛光阻挡层(如SiN)和介电层(如TEOS)，在CMP(Chemical MechanicalPolishing，化学机械抛光)制程中，需要去除磁性隧道结上方的介电层和抛光阻挡层，并将研磨终点停在金属薄膜保护层之上。由于不同薄膜材料的选择比不同，而且目前市场上还没有同时针对TEOS/SiN/Ta的成熟的研磨液产品，因此，在实际CMP制程中，想要将抛光终点准确停在磁性隧道结的上方金属薄膜保护层，是非常具有挑战性的，经常会出现晶圆表面不平整的现象，从而影响MRAM器件的功能。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种MRAM器件的平坦化方法，能够提高CMP制程中对抛光终点的控制能力。

第一方面，本发明提供一种MRAM器件的平坦化方法，所述MRAM器件包括基底，所述基底上设有存储单元结构，所述存储单元结构至少包括底电极以及位于所述底电极上的磁性隧道结，所述磁性隧道结的上表面具有一层金属薄膜保护层，所述方法包括：

在所述基底上依次沉积抛光阻挡层和介电层；

对所述介电层进行化学机械抛光，直至露出所述金属薄膜保护层上方的所有抛光阻挡层；

对所述抛光阻挡层进行刻蚀，除去所述金属薄膜保护层上表面的全部抛光阻挡层以及所述金属薄膜保护层两侧的部分抛光阻挡层，其中，所除去的所述金属薄膜保护层两侧的部分抛光阻挡层的厚度小于或者等于所述磁性隧道结中隧穿势垒层以上的厚度。

可选地，采用湿法刻蚀的方法对所述抛光阻挡层进行刻蚀。

可选地，在湿法清洗机台或者CMP机台内进行湿法刻蚀。

可选地，所述抛光阻挡层的材料为含氮和硅的化合物。

可选地，所述介电层的材料为SiO₂、FSG、low-K或者ultra-K材料。

第二方面，本发明提供一种MRAM器件的制备方法，包括：