[发明专利]含MTJ器件的多层底部电极

权利要求书

1.一种存储器结构，包括：

位于嵌入到第一互连电介质材料层中的导电结构的表面上的多层底部电极，其中，多层底部电极包括具有第一直径并且由第一导电材料构成的基段、具有第二直径并且由成分与第一导电材料不同的第二导电材料构成的中段、以及具有第三直径并且由成分与第二导电材料不同的第三导电材料构成的上段，其中，第一直径大于第二直径，第三直径等于或小于第二直径；

与多层底部电极横向邻接的第二互连电介质材料层；

位于多层底部电极的上段的最高表面上的磁性隧道结(MTJ)柱；以及

位于MTJ柱上的顶部电极。

2.根据权利要求1所述的存储器结构，其中，基段从第一直径到与中段接触的表面逐渐变细。

3.根据权利要求1所述的存储器结构，其中，第三直径小于第一直径和第二直径。

4.根据前述权利要求中任一项所述的存储器结构，其中，第一直径为20nm至150nm，第二直径为7nm至120nm，第三直径为6nm至110nm。

5.根据权利要求1、2或4中任一项所述的存储器结构，其中，第三导电材料与第一导电材料成分相同。

6.根据权利要求2或3所述的存储器结构，其中，第三导电材料与第一导电材料成分不同。

7.根据前述权利要求中任一项所述的存储器结构，其中，MTJ柱由顶部钉扎MTJ材料堆叠构成。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的存储器结构，其中，MTJ柱由底部钉扎MTJ材料堆叠构成。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的存储器结构，其中，MTJ柱和顶部电极具有相同的临界尺寸，MTJ柱和顶部电极的临界尺寸大于底部电极的上段的临界尺寸。

10.根据权利要求9所述的存储器结构，进一步包括与MTJ柱和顶部电极横向邻接的封装衬垫和第三互连电介质材料层，其中，封装衬垫接触MTJ柱和顶部电极的侧壁，第三互连电介质材料层位于封装衬垫上。

11.一种形成存储器结构的方法，所述方法包括：

形成包括以下的结构：包含嵌入第一互连电介质材料层中的导电结构的互连层，位于互连层上的第一底部含电极金属层，位于第一底部含电极金属层上的第二底部含电极金属层，位于第二底部含电极金属层上的第三底部含电极金属层，其中第二底部含电极金属层由具有与第一底部含电极金属层和第三底部含电极金属层的导电材料不同的蚀刻速率的导电材料构成，以及在第三底部含电极金属层上的电介质硬掩模层；

在电介质硬掩模层上形成图案化掩模，其中，图案化掩模位于嵌入第一互连电介质材料层中的导电结构的上方；

使用第一蚀刻和作为蚀刻掩模的图案化掩模将电介质硬掩模层和第三底部含电极金属层图案化以提供第一图案化材料堆叠，第一图案化材料堆叠包括电介质硬掩模材料部分和第三底部含电极金属部分；以及

执行第二蚀刻以提供多层底部电极，其中，多层底部电极从下到上包括具有第一直径并且由第一底部含电极金属层的剩余部分构成的锥形基段、具有第二直径并且由第二底部含电极金属层的剩余部分构成的中段、具有第三直径并且由第三底部含电极金属部分的剩余部分构成的上段，其中，第一直径大于第二直径，第三直径等于或小于第二直径。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：形成与多层底部电极横向邻接的第二互连电介质材料层，以及在第二互连电介质材料层上形成第二图案化材料堆叠，其中，第二图案化材料堆叠接触底部电极的上段的最高表面并且包括磁性隧道结(MTJ)柱和顶部电极。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括形成与第二图案化材料堆叠横向邻接的封装衬垫和第三互连电介质材料层。