[发明专利]MRAM底电极的制备方法

说明书

本发明提供一种MRAM底电极的制备方法，包括：提供一基底，所述基底依次包括金属互联层、第一阻挡层以及介电层，在所述第一阻挡层及介电层中形成有底部通孔，所述底部通孔与所述金属互联层相连，在所述基底表面依次覆盖有第二阻挡层和导电金属层，所述导电金属层充满所述底部通孔；对所述导电金属层进行化学机械抛光，去除所述介质层上方的导电金属层以及第二阻挡层；沉积底电极金属层，以填充满对所述导电金属层进行化学机械抛光后在所述底部通孔内形成的碟形凹陷；对所述底电极金属层进行化学机械抛光，以形成表面平整的底电极金属层；图案化所述表面平整的底电极金属层，得到MRAM底电极。本发明能够获得表面平整的MRAM底电极。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种MRAM底电极的制备方法。

背景技术

近年来，采用MTJ(Magnetic Tunnel Junction，磁性隧道结)的磁电阻效应的MRAM(Magnetic Random Access Memory，磁性随机存储器)被认为是未来的固态非易失性记忆体，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(Spin transfertorque,STT)的MRAM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。

在MRAM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。

MTJ单元是由数十层磁性/非磁性薄膜制备而成，其中的大多数薄膜厚度在1nm左右，尤其是MTJ的隧穿势垒层MgO的厚度仅在之间，其对底电极的表面粗糙度及平坦化程度十分敏感，因此在制备MRAM器件时，由于在对连接底电极的底部导电金属层进行化学机械抛光时，由于存在多种不同的金属和电介质材料，因此抛光后多种材料的表面很难做到足够的平坦，进而如何提供平坦的MRAM底电极一直是一个需要解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种MRAM底电极的制备方法，能够获得表面平整的MRAM底电极。

本发明提供一种MRAM底电极的制备方法，包括：

提供一基底，所述基底依次包括金属互联层、第一阻挡层以及介电层，在所述第一阻挡层及介电层中形成有底部通孔，所述底部通孔与所述金属互联层相连，在所述基底表面依次覆盖有第二阻挡层和导电金属层，所述导电金属层充满所述底部通孔；

对所述导电金属层进行化学机械抛光，去除所述介质层上方的导电金属层以及第二阻挡层；

沉积底电极金属层，以填充满对所述导电金属层进行化学机械抛光后在所述底部通孔内形成的碟形凹陷；

对所述底电极金属层进行化学机械抛光，以形成表面平整的底电极金属层；

图案化所述表面平整的底电极金属层，得到MRAM底电极。

可选地，所述底电极金属层的材料包括TaN、Ta、TiN和Ti中的任意一种或者几种的混合物。

可选地，所述导电金属层的材料包括Cu、W、Al中的任意一种或者几种的混合物。

可选地，所述第二阻挡层的材料包括TaN、Ta、TiN、Ti、Co和Ru中的任意一种或者几种的混合物。

可选地，所述介电层的材料包括氧化硅SiO、二氧化硅SiO₂、碳氧化物CDO、氮化硅SiN、氟硅玻璃FSG、磷硅玻璃PSG、硼磷硅玻璃BPSG、正硅酸乙酯TEOS、低电介质Low-K及Ultra-Low-K中的一种。