[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

本公开提出一种半导体装置的制造方法。半导体装置的制造方法包括提供具有存储器区域及逻辑区域的半导体结构；位于存储器区域与逻辑区域两者中的第一金属层及第一金属层上方的介电阻挡层；介电阻挡层上方的第一介电层；第一金属层、介电阻挡层与第一介电层上方的多个磁穿隧接面(MTJ)装置；以及第一介电层与多个MTJ装置上方的第二介电层。第一介电层、多个MTJ装置及第二介电层位于存储器区域中，且并未位于逻辑区域中。上述制造方法还包括使用流动式化学气相沉积，于存储器区域与逻辑区域上方沉积极低k值介电层；以及抛光极低k值介电层，以平坦化极低k值介电层的顶部表面。

技术领域

本公开涉及半导体装置及其制造方法，尤其涉及具有整合于其中的MRAM装置与逻辑装置的半导体装置及其制造方法。

背景技术

半导体集成电路(integrated circuit,IC)工业已经历了指数性的成长。技术在IC材料以及设计上的进步已产生了好几世代的IC，其中每一世代相较于先前世代都具有更小以及更复杂的电路。在IC的进化过程中，功能密度(即：每单位芯片面积的互连装置的数量)通常会增加，同时几何尺寸(即：使用制造工艺所能创建的最小组件(或线段))则会降低。这种微缩(scaling down)通常通过增加生产效率以及减少相关成本的方式来提供益处。此种微缩亦增加了处理以及制造IC的复杂性。

一些IC设计与制造中的一项进展，当属非易失性存储器(non-volatile memory,NVM)的进展，特别是磁性随机存取存储器(magnetic random-access memory,MRAM)的进展。MRAM带来了能与挥发性的静态随机存取存储器(static random-access memory,SRAM)相提并论的性能，且在密度能与挥发性的动态随机存取存储器(dynamic random-accessmemory,DRAM)相提并论的同时，具有较低的功率消耗。与NVM快闪存储器相比，MRAM可以提供更快的存取时间并且随着时间的推移遭受更少的劣化。一个MRAM单元(cell)是由包含两个铁磁(ferromagnetic)层的磁穿隧接面(magnetic tunneling junction,MTJ)所形成的，其中两个铁磁层由薄的绝缘阻挡(barrier)所分隔，且通过电子在两个铁磁层之间穿过绝缘阻挡的穿隧来操作。尽管形成MRAM装置的现行方法通常以足以满足它们的预期目的，但它们并非在所有方面都是令人满意的。举例来说，有鉴于光刻(lithography)与蚀刻技术两者的解析度限制，希望能在先进技术节点中更有效地整合MRAM装置与其他装置(例如：MOS晶体管)。

发明内容

本公开实施例提供一种半导体装置的制造方法。上述半导体装置的制造方法包括提供具有存储器装置区域以及逻辑装置区域的一半导体结构，其中上述半导体结构包括在存储器装置区域与逻辑装置区域两者中的第一金属层以及第一金属层上方的介电阻挡层，且上述半导体结构还包括介电阻挡层上方的第一介电层、第一金属层、介电阻挡层和第一介电层上方的多个磁穿隧接面(MTJ)装置以及第一介电层与多个磁穿隧接面(MTJ)装置上方的第二介电层，其中第一介电层、多个磁穿隧接面(MTJ)装置以及第二介电层位于存储器装置区域中，且并未位于逻辑装置区域中。上述半导体装置的制造方法还包括使用流动式化学气相沉积(FCVD)，于存储器装置区域中的多个磁穿隧接面(MTJ)装置与第二介电层上方以及逻辑装置区域中的介电阻挡层上方，沉积极低k值介电层；以及抛光极低k值介电层，以在存储器装置区域以及逻辑装置区域两者中平坦化极低k值介电层的顶部表面。