磁隧道接面结构形成方法与流程

本揭露实施例是有关于一种磁隧道接面结构形成方法。

背景技术：

磁隧道接面(magnetictunnelingjunction；mtj)是磁性随机存取记忆体(magneticrandomaccessmemory；mram)中的一体部分。磁隧道接面结构的制造制程可涉及多种操作，如金属与介电质沉积、光微影术，及蚀刻制程，等等。上述制程中的一些制程可能损害磁隧道接面层，并损害所得磁隧道接面结构的电性。

技术实现要素：

本揭露提供一种磁隧道接面结构形成方法，包括在互连层上形成磁隧道接面(magnetictunneljunction；mtj)结构层，此等结构层包括安插于顶部电极与底部电极之间的磁隧道接面堆叠，其中互连层包括第一区域及第二区域。此方法进一步包括在第一区域中于磁隧道接面结构层上方沉积遮罩层；在第二区域中于磁隧道接面结构层上方形成遮蔽结构，其中遮蔽结构形成于互连层的第二区域中的介层孔上方。此方法亦包括利用离子束蚀刻制程蚀刻遮蔽结构之间的磁隧道接面结构层，以于互连层的第二区域中的介层孔上方形成磁隧道接面结构；并利用离子束蚀刻制程移除互连层的第一区域中的遮罩层、顶部电极、磁隧道接面堆叠，及底部电极的一部分。

附图说明

本揭露的态样在结合附图阅读以下详细说明时得以最清晰地理解。应注意，依据产业惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，各种特征的尺寸可任意增大或减小，以便于论述明晰。

图1是根据本揭露一些实施例的形成于两个互连层之间的示例性磁隧道接面结构的横截面视图；

图2是根据本揭露一些实施例的形成磁隧道接面结构的示例性制造方法的流程图；

图3是根据本揭露一些实施例在形成硬遮罩及光阻层之后位于互连层上方的示例性磁隧道接面结构层的横截面视图；

图4是根据本揭露一些实施例在形成遮蔽结构之后位于互连层上方的示例性磁隧道接面结构层的横截面视图；

图5是根据本揭露一些实施例在离子束蚀刻制程之后位于互连层上方的示例性磁隧道接面结构的横截面视图；

图6是根据本揭露一些实施例在覆盖层沉积之后于互连层上方的示例性磁隧道接面结构的横截面视图；

图7是根据本揭露一些实施例在覆盖层的回蚀制程之后位于互连层上方的示例性磁隧道接面结构的横截面视图；

图8是根据本揭露一些实施例在形成层间介电质及顶部互连层之后位于互连层上方的示例性磁隧道接面结构的横截面视图。

具体实施方式

本揭露提供众多不同实施例或实例以用于实施本案提供标的物的不同特征。下文描述组件及配置的特定实例以简化本揭露。当然，此仅是实例，并非意欲限制。例如，下文描述中第一特征于第二特征上方的形成可包括第一特征与第二特征直接接触而形成的实施例，及亦可包括第一特征与第二特征之间可能形成额外特征，以使得第一特征与第二特征不可直接接触的实施例。此外，本揭露可在各种实例中重复元件符号及/或字母。此重复自身不规定本文论述的各种实施例及/或配置之间的关系。

进一步地，为便于描述，本案可能使用诸如“在...之下”、“在...下方”、“下部”、“在...之上”、“上部”等等的空间相对术语，以描述一个元件或特征与另一(或更多个)元件或特征的关系，如附图中所示。除附图中绘示的定向之外，空间相对术语意欲包括元件在使用或操作中的不同定向。设备可能以其他方式定向(旋转90度或其他定向)，且本案所使用的空间相对描述词可相应地作类似理解。

如本案中所使用，术语“约”指示一给定量的值，此值可基于与标的半导体元件关联的特定技术节点而变化。基于特定技术节点，术语“约”可指示给定量的值，此值在例如此值的10％–30％内变化(例如，此值的±10％、±20％，或±30％)。

如本案中所使用，术语“标称”是指一组件或制程操作的特征或参数的所需值或目标值(此值在产品或制程设计阶段期间设定)，及此所需值以上及/或以下的一值范围。此值范围可归因于制造制程或容差的细微变异。除非另行定义，否则本案使用的技术及科学术语与本揭露所属领域的一般技术者的一般理解具有相同含义。

磁隧道接面(magnetictunneljunction；mtj)为磁性随机存取记忆体(magneticrandomaccessmemory；mram)中的一整合部分。磁隧道接面结构的制程可涉及多种操作，如金属与介电质沉积、光微影术，及蚀刻操作，等等。此等制造制程中的一些制程可损害磁隧道接面层，并损害所得磁隧道接面结构的电特性。例如，可用以蚀刻磁隧道接面结构的底部电极的蚀刻制程可包括反应性离子蚀刻(reactiveionetch；rie)制程，此制程使用卤素气体作为蚀刻剂。自反应性离子蚀刻电浆产生的卤素离子(例如，氯离子)可扩散穿过围绕磁隧道接面结构的间隔物材料，并充当磁隧道接面层中的离子移动电荷。离子移动电荷在磁隧道接面层中的存在可能导致不可预测的磁隧道接面操作，并因此不合乎需要。

本案描述的实施例是针对一示例性制造方法，此方法利用离子束蚀刻制程以形成一或更多个磁隧道接面结构。离子束蚀刻使用惰性气体电浆，且可能减少磁隧道接面结构中的离子移动电荷。进一步地，在晶粒周边引入的硬遮罩层可减缓晶粒的高密度区域(例如，磁阻随机存取记忆体区域)与晶粒的低密度区域(例如，晶粒周边)之间的蚀刻负载效应(例如，蚀刻速率差异)。

举例而言但非限制，磁隧道接面结构可能形成于两个互连层之间。例如，磁隧道接面结构可能被形成于两个互连位准之间的层间介电质(interlayerdielectric；ild)中。图1中图示示例性磁隧道接面结构100的横截面视图。磁隧道接面结构100是多层结构，此结构可包括磁隧道接面层105(或磁隧道接面堆叠)、顶部电极130，及底部电极140。磁隧道接面层105(或磁隧道接面堆叠)可为材料堆叠，此堆叠包括设置于两个铁磁层120之间的非导电层110。在一些实施例中，非导电层110可由氧化镁(mgo)、氧化铝(alox)、氮氧化铝(alon)或上述各者的组合制成。根据一些实施例，非导电层110可由物理气相沉积(physicalvapordeposition；pvd)技术而沉积。或者，非导电层110可通过其他沉积技术而沉积，如电浆增强物理气相沉积(plasmaenhancedpvd；pevd)、化学气相沉积(chemicalvapordeposition；cvd)、电浆增强化学气相沉积(plasmaenhancedcvd；pecvd)、原子层沉积(atomiclayerdeposition；ald)、电浆增强原子层沉积(plasmaenhancedald；peald)，或任何其他适合的沉积技术。

在一些实施例中，铁磁层120可为具有一或更多层的金属堆叠，此等层包括铁(fe)、钴(co)、钌(ru)以及镁(mg)的任何组合。根据一些实施例，铁磁层120可由物理气相沉积而沉积。或者，铁磁层120可通过电浆增强气相沉积、化学气相沉积、电浆增强化学气相沉积、原子层沉积、电浆增强原子层沉积，或任何其他适合的沉积方法而沉积。在一些实施例中，磁隧道接面层105的厚度范围可自约至约

进一步地，顶部电极130及底部电极140与铁磁层120电接触。根据一些实施例，顶部电极130可由钽(ta)、氮化钽(tan)、氮化钛(tin)、钨(w)，或上述各者的组合制成。例如，顶部电极130可为由底部tin层及顶部tan层制成的堆叠。根据一些实施例，顶部电极130可通过化学气相沉积或物理气相沉积沉积而成。底部电极140可通过tin、tan、ru、铜(cu)，或上述各者的组合而制成。底部电极140可通过化学气相沉积或物理气相沉积沉积而成。在一些实施例中，顶部电极130及底部电极140可各自具有约与约之间的厚度。

覆盖层150(或间隔物)在形成制程期间可保护磁隧道接面结构100免于电浆损害。在一些实施例中，覆盖层150可为由氮化硅(sin)、氧化硅(sio2)、碳化硅(sic)、金属氧化物，或上述各者的组合而制成的堆叠。举例而言但非限制，覆盖层150可在约摄氏180度与约摄氏250度之间的沉积温度下通过化学气相沉积或原子层沉积沉积而成。覆盖层150的厚度范围可自约至约

磁隧道接面结构100及覆盖层150(或间隔物)嵌入层间介电质155中。在一些实施例中，层间介电质155可为低介电常数介电质材料，其介电常数(例如，k值)低于3.9。在一些实施例中，层间介电质155可为介电质堆叠，此等介电质例如低介电常数介电质及另一介电质：(i)低介电常数介电质(例如，碳掺杂氧化硅)及氮掺杂碳化硅；(ii)低介电常数介电质及氧掺杂碳化硅；(iii)含氮化硅的低介电常数介电质；或(iv)含氧化硅的低介电常数介电质。层间介电质155可通过高密度电浆化学气相沉积(high-densityplasmacvd；hdpcvd)制程或电浆增强化学气相沉积制程沉积而成。

在一些实施例中，顶部电极130可连接至顶部互连层160，及底部电极140可连接至底部互连层170。顶部及底部互连层(例如，分别为160及170)可为后段制程(backendoftheline；beol)中的互连层，此等互连层可包括数个垂直互连存取线路(介层孔)180及侧向线路(图1中未图示)。根据一些实施例，互连层160及170的介层孔180及线路(图1中未图示)可由金属堆叠填充，此金属堆叠包括障壁层185及金属填料195。障壁层185可为两层或两层以上的堆叠，及金属填料195可为电镀金属。例如，障壁层185可为通过物理气相沉积而沉积的tan/ta堆叠，及金属填料195可为电镀铜。在一些实施例中，顶部及底部互连层(例如，分别为160及170)可包括一个以上互连层。根据一些实施例，层间介电质190可不同于层间介电质155。在一些实施例中，层间介电质190可为具有低于3.9的介电常数的低介电常数材料。在一些实施例中，层间介电质190可为介电质堆叠，此等介电质为例如低介电常数介电质及另一介电质：(i)低介电常数介电质(例如，碳掺杂氧化硅)及含有氮掺杂的碳化硅；(ii)低介电常数介电质及含有氧掺杂的碳化硅；(iii)含有氮化硅的低介电常数介电质；或(iv)含有氧化硅的低介电常数介电质。层间介电质190可利用高密度电浆化学气相沉积(high-densityplasmacvd；hdpcvd)或电浆增强化学气相沉积制程沉积而成。

在一些实施例中，底部互连层170可在磁隧道接面结构100之前形成，及顶部互连层160可在磁隧道接面结构100之后形成。在一些实施例中，额外磁隧道接面结构100可形成于互连层170与160之间。顶部及底部互连层(例如，分别为160及170)——连同一或更多个磁隧道接面结构，如磁隧道接面结构100——可为集成电路(integratedcircuit；ic)结构中的一部分。集成电路结构可包括数个层(图1中未图示)。例如，额外后段制程层、中段制程(middleoftheline；mol)层，及前段制程(frontendoftheline；feol)层可形成于互连层170下方。前段制程层可包括例如晶体管及电容器结构，及中段制程层可在前段制程中的晶体管与后段制程层中的结构之间提供电连接。

图2是根据本揭露一些实施例的示例性制造方法200的流程图，此方法用于形成磁隧道接面结构。在一些实施例中，制造方法200利用(i)离子束蚀刻制程，此制程具有无卤素气体蚀刻剂；及(ii)额外硬遮罩层，此遮罩层选择性地形成于晶粒周边中，以解决晶粒的密集密度区域与低密度区域之间归因于离子束蚀刻制程导致的负载效应(例如，蚀刻速率差异)。制造方法200可不限于下述操作。在制造方法200中的多个操作之间可执行其他制造操作，且可仅为明晰的目的而省略其他操作步骤。

参看图2，示例性制造方法200开始于操作210及磁隧道接面结构层在互连层上的形成。图3是在互连层310上方的磁隧道接面结构层300的横截面视图。根据一些实施例，磁隧道接面结构层300可包括底部电极300.1、磁隧道接面堆叠300.2，及顶部电极300.3。如上文所论述，磁隧道接面堆叠300.2可为多层结构，此结构包括设置于两个铁磁层300.22之间的非导电层300.21。在一些实施例中，非导电层300.21可为mgo、alox、alon，或上述各者的组合。根据一些实施例，非导电层300.21可通过物理气相沉积制程沉积而成。或者，非导电层300.21可通过电浆增强气相沉积、化学气相沉积、电浆增强化学气相沉积、原子层沉积、电浆增强原子层沉积，或其他适合的沉积方法沉积而成。举例而言但非限制，铁磁层300.22可为具有一或更多个层的金属堆叠，此等层包括fe、co、ru，及mg的任何组合。根据一些实施例，铁磁层300.22可通过物理气相沉积制程沉积而成。或者，铁磁层300.22可通过电浆增强气相沉积、化学气相沉积、电浆增强化学气相沉积、原子层沉积、电浆增强原子层沉积，或其他适合的沉积方法沉积而成。在一些实施例中，磁隧道接面结构层300的厚度范围可自约至约

进一步地，顶部电极300.3及底部电极300.1接触相应铁磁层300.22。根据一些实施例，顶部电极300.3可由ta、tan、tin、w，或上述各者的组合而制成。例如，顶部电极300.3可为由底部tin层及顶部tan层制成的堆叠。根据一些实施例，顶部电极300.3可通过化学气相沉积或物理气相沉积而沉积而成。底部电极300.1可由tin、tan、ru、cu，或上述各者的组合而制成。同样，底部电极300.1可通过化学气相沉积或物理气相沉积而沉积而成。举例而言但非限制，顶部电极300.3及底部电极300.1可具有约与约之间的厚度。

在一些实施例中，互连层310可通过使用后段制程制造操作在磁隧道接面结构层300形成之前而形成。根据一些实施例，互连层310可位于其他层上方，图3中未图示。此等其他层可包括例如位于形成于基板(例如，晶圆)上的场效晶体管上方的额外互连层及/或中段制程(middleoftheline；mol)层。根据一些实施例，互连层310可包括一或更多个介层孔310.1及嵌入层间介电质310.2中的线路(图3中未图示)。根据一些实施例，介层孔310.1可填充以金属堆叠，此堆叠可包括障壁层310.3及金属填料310.4。举例而言但非限制，障壁层310.3可为通过物理气相沉积而沉积的tan/ta堆叠，且金属填料310.4可为电镀铜。在一些实施例中，障壁层310.3可通过物理气相沉积制程而沉积。层间介电质310.2可为具有低于3.9(例如，3.2)的介电常数值的低介电常数介电质。在一些实施例中，层间介电质310.2可为介电质堆叠，例如低介电常数介电质及另一介电质：(i)低介电常数介电质(例如，碳掺杂氧化硅)及含有氮掺杂的碳化硅；(ii)低介电常数介电质及含有氧掺杂的碳化硅；(iii)含有氮化硅的低介电常数介电质；或(iv)含有氧化硅的低介电常数介电质。举例而言但非限制，层间介电质310.2可通过高密度电浆化学气相沉积制程或电浆增强化学气相沉积制程沉积而成。

在制造方法200的操作220中，及参看图3，遮罩层320可形成于位于互连层310上方的第一区域a1上。在一些实施例中，位于互连层310上方的第一区域a1可例如为未形成磁阻随机存取记忆体单元的晶粒周边。根据一些实施例，晶粒周边可为低密度区域。在一些实施例中，遮罩层320可为通过物理气相沉积或化学气相沉积制程而沉积的ta、tin、tan、ru、氧化物(例如，氧化硅)、碳化硅(sic)或sin，厚度为约至约遮罩层320可通过毯覆式沉积而沉积于互连层310上方。遮罩层320可随后通过使用光微影术及蚀刻操作而图案化，以使得遮罩层320的图案保留在晶粒周边上。在一些实施例中，遮罩层320可减缓晶粒的高密度区域(例如，磁阻随机存取记忆体单元)与晶粒的低密度区域(例如，晶粒周边)由于离子束蚀刻制程而产生的负载效应(例如，蚀刻速率差异)。

在制造方法200的操作230中，及参看图3，遮蔽结构形成于位于互连层310上方的第二区域a2上。在一些实施例中，互连层310上方的第二区域a2可为晶粒的磁阻随机存取记忆体单元区域，此区域中可形成磁隧道接面结构。硬遮罩层330可经“毯覆式”沉积于遮罩层320及顶部电极300.3上方。在一些实施例中，后续化学机械研磨制程可在整个晶粒提供硬遮罩层330的标称平坦的顶表面(例如，差异在约或以下内)。在一些实施例中，硬遮罩层330的厚度可在约至约之间。相较于诸如磁阻随机存取记忆体单元区域的其他晶粒区域，在晶粒周边，且由于遮罩层320的存在，硬遮罩层330可更薄，其程度达等于遮罩层320厚度的量(例如，约至)。例如，若遮罩层320为且硬遮罩层330在磁阻随机存取记忆体单元区域的厚度为约则硬遮罩层330在晶粒周边的厚度可为约

根据一些实施例，硬遮罩层330可为sin层、氧氮化硅(sion)层、氧化钛层、非晶碳(a-carbon)层、碳化硅层，或非晶硅(a-si)层。在一些实施例中，硬遮罩层330可通过物理气相沉积或化学气相沉积制程沉积而成。

在一些实施例中，蚀刻停止层(etchstoplayer；esl)340可形成于硬遮罩层330上方。在一些实施例中，蚀刻停止层340可为基于富勒烯的旋涂碳(spinoncarbon；soc)层，此层具有不同于硬遮罩层330的蚀刻速率。例如，相较于硬遮罩层330，蚀刻制程对旋涂碳可具有更高选择性。根据一些实施例，旋涂碳蚀刻停止层340可旋涂于硬遮罩层330上方，厚度为约与约之间。

随后，第二硬遮罩层350沉积于蚀刻停止层340上方。第二硬遮罩层350可类似于硬遮罩层330。例如，第二硬遮罩层350可为通过物理气相沉积或化学气相沉积制程沉积而成的ta、tin、tan、ru、氧化物(例如，氧化硅)、碳化硅，或sin。第二硬遮罩层350可比硬遮罩层330薄。例如，第二硬遮罩层350厚度范围可自约至约

背侧反射涂层(backsidereflectivecoating；barc)360及光阻层可沉积于第二硬遮罩层350上方。在一些实施例中，光阻层可经图案化以形成图案化光阻结构370于例如晶粒的磁阻随机存取记忆体单元区域上方。在一些实施例中，图案化光阻结构370垂直对准于互连层310的介层孔310.1。在一些实施例中，蚀刻制程可蚀刻背侧反射涂层360、第二硬遮罩层350、蚀刻停止层340，及硬遮罩层330中未被图案化光阻结构370覆盖的部分。在一些实施例中，蚀刻制程可包括对第二硬遮罩层350、硬遮罩层330与蚀刻停止层340具有不同选择性值的多个步骤及化学蚀刻剂。根据一些实施例，图4图示根据一些实施例在蚀刻制程完成之后所得的遮蔽结构400。在一些实施例中，顶部电极300.3可于第二区域a2上方(例如，晶粒的磁阻随机存取记忆体单元区域上方)经切槽或部分蚀刻。在一些实施例中，遮蔽结构400充当蚀刻遮罩以用于后续的示例性离子束蚀刻制程。

在制造方法200中的操作240中，及参看图4及图5，一示例性离子束蚀刻制程移除位在遮蔽结构400之间且位于第二区域a2上方(例如位于晶粒的磁阻随机存取记忆体单元区域上方)及互连层310上方的磁隧道接面结构层300。根据一些实施例，离子束蚀刻制程移除位于晶粒的磁阻随机存取记忆体单元区域上方的底部电极300.1。示例性离子束蚀刻制程可采用无卤素气体，如he、ne、ar、kr，或xe，并防止磁隧道接面堆叠300.2在蚀刻制程期间发生卤素离子污染。在离子束蚀刻制程中，离子在放电腔室中产生，其中气体原子(例如，he、ne、ar、kr，或xe)通过高能电子轰击而经游离。电子自阴极丝发射，并通过阳极收集。磁场可用以包含电子及增大气体原子与电子之间发生游离的可能性。气体原子与电子的轰击产生带正电荷气体离子的电浆。负偏移栅格可加速穿过栅格的气体离子以形成离子束。中和器灯丝可用以引入电子以平衡正电荷离子。束电流及电压可单独受控以获取所需的离子能(表示为电子伏特ev)及束电流密度(表示为安培/cm²)。需要约10^-6托至约10^-5托的真空以产生离子束电浆及减缓在蚀刻制程期间对基板的污染。基板可例如安装在旋转台组合件上。可采用数个旋转轴以实现均匀蚀刻轮廓并控制离子束入射角度(例如，自法线至基板表面测得的离子束角度)。

根据一些实施例，蚀刻期间的离子能范围可自约100ev至约1200ev，及离子束入射角度范围可自0°至约65°。在一些实施例中，离子束蚀刻是各向异性的，且可在约40℃至约120℃之间的温度下执行。

在制造方法200中的操作250中，及参看图4及图5，根据一些实施例，离子束蚀刻制程可移除位于互连层310的第一区域a1(例如，晶粒周边)上方的遮罩层320、顶部电极300.3、磁隧道接面堆叠300.2，及底部电极300.1的一部分。在一些实施例中，制造方法200的操作250可与操作240同时或相继发生。图5是在制造方法200的操作250及操作240之后，在第二区域a2中(例如，在晶粒的磁阻随机存取记忆体单元区域中)所得的磁隧道接面结构500的横截面视图。在一些实施例中，第二区域a2中的磁隧道接面结构500可实体连接至互连层310的介层孔310.1。根据一些实施例，在晶粒周边中(例如，互连层310上方的第一区域a1)，磁隧道接面结构500未形成，且互连层310上方部分蚀刻的底部电极层300.1比第二区域a2中磁隧道接面结构500的所形成的底部电极300.1薄。

参看图6，及根据一些实施例，覆盖层600可经“毯覆式”沉积于磁隧道接面结构500上方，及互连层310上方的第二及第一区域中的底部电极300.1的上方(例如，分别为a2及a1)。覆盖层600可为sin、氧化硅、sic、金属氧化物，或上述各者的组合的堆叠，此堆叠可通过化学气相沉积或原子层沉积制程在约摄氏180度与摄氏250度之间的温度下沉积而成。在一些实施例中，覆盖层600可具有范围自约至约的厚度。

在一些实施例中，及参看图7，各向异性回蚀制程可用以移除覆盖层600在互连层310上方的第二区域a2中(例如，在晶粒的磁阻随机存取记忆体单元区域中)的磁隧道接面结构500水平表面上的部分，以形成间隔物700。在一些实施例中，间隔物700是覆盖层600中覆盖磁隧道接面结构500侧表面的未蚀刻部分。根据一些实施例，覆盖层600未从晶粒周边(例如，在互连层310上方的第一区域a1中)的底部电极300.1处移除。例如，覆盖层600上方在晶粒周边上的光阻图案可在各向异性回蚀制程期间保护覆盖层600。因此，间隔物700可选择性地形成于晶粒的磁阻随机存取记忆体单元区域中(例如，互连层310上方的第二区域a2)的磁隧道接面结构500侧表面(或侧壁表面)上。在一些实施例中，间隔物700可提供结构性支撑及在后续的蚀刻操作期间保护磁隧道接面结构500免受电浆损害。

根据一些实施例，各向异性回蚀制程可为离子束蚀刻制程或反应性离子蚀刻制程，此制程使用电感耦合电浆(inductivelycoupledplasma；icp)制程(rie-icp)。在一些实施例中，离子束蚀刻制程可使用由he、ne、ar、kr，或xe电浆产生的离子束，此离子束能在100ev至1200ev之间。此外，蚀刻期间的离子束入射角度可在0°与约70°之间。反应性离子蚀刻-电感耦合电浆制程可使用诸如四氟甲烷(cf4)、氟羰基(ch2f2)、cl2、ar、he、有机气体，或上述各者的组合的蚀刻剂。用于电浆产生的变压器耦合电浆(transformercoupledplasma；tcp)功率的范围可自约100瓦特至约1400瓦特，应用至基板(例如，经由静电卡盘)的偏压在0至约300v之间。

参看图8及根据一些实施例，层间介电质800可沉积于互连层310上方。在一些实施例中，层间介电质800围绕磁隧道接面结构500(例如，在晶粒的磁阻随机存取记忆体单元区域)及底部电极300.1(例如，在晶粒周边)。在一些实施例中，层间介电质800层可为具有低于3.9(例如，3.4)的介电常数值的低介电常数介电质。在一些实施例中，层间介电质800可为介电质堆叠，例如低介电常数介电质及另一介电质：(i)低介电常数介电质(例如，碳掺杂氧化硅)及含有氮掺杂的碳化硅；(ii)低介电常数介电质及含有氧掺杂的碳化硅；(iii)含有氮化硅的低介电常数介电质；或(iv)含有氧化硅的低介电常数介电质。层间介电质800可通过高密度电浆化学气相沉积或高密度电浆增强化学气相沉积制程沉积而成。

在一些实施例中，另一互连层810可形成于层间介电质800顶部上。根据一些实施例，互连层810的介层孔810.1可连接至磁隧道接面结构500的顶部电极300.3。根据一些实施例，互连层810可类似于互连层310且可包括一或更多个介层孔810.1及嵌入层间介电质810.2中的线路(图8中未图示)。根据一些实施例，介层孔810.1可填充以金属堆叠，此堆叠可包括障壁层810.3及金属填料810.4。举例而言但非限制，障壁层810.3可为tan/ta堆叠，及金属填料810.4可为电镀铜。在一些实施例中，障壁层810.3可通过例如物理气相沉积制程沉积而成。层间介电质810.2可为具有低于3.9(例如，3.2)的介电常数值的低介电常数介电质。在一些实施例中，层间介电质810.2可为介电质堆叠，例如低介电常数介电质及另一介电质：(i)低介电常数介电质(例如，碳掺杂氧化硅)及含有氮掺杂的碳化硅；(ii)低介电常数介电质及含有氧掺杂的碳化硅；(iii)含有氮化硅的低介电常数介电质；或(iv)含有氧化硅的低介电常数介电质。层间介电质810.2可通过高密度电浆化学气相沉积或电浆增强化学气相沉积制程沉积而成。

在一些实施例中，互连层810可包括图8中未图示的线路。此外，互连层810可不限于单一互连层，且可包括一或更多个形成于彼此顶部的互连层。在一些实施例中，互连层810可能在介层孔/线路中布局、数目，及尺寸、用于介层孔、线路，及层间介电质的材料方面不同于互连层310。在一些实施例中，互连层可为后段制程互连的一部分或进一步后段制程互连的一部分。

本揭露是针对一示例性制造方法，此方法在磁隧道接面结构的形成期间利用离子束蚀刻制程。使用惰性气体而非卤素气体(如离子束蚀刻制程中使用的卤素气体)的离子束蚀刻是各向异性蚀刻，此蚀刻可蚀刻穿过磁隧道接面结构，例如，顶部电极、磁隧道接面层，及底部电极，同时不会使离子移动电荷(例如，卤素离子，如氯离子)污染磁隧道接面结构。进一步地，硬遮罩层可在晶粒周边形成，以减缓晶粒的高密度区域(例如，磁阻随机存取记忆体区域)与晶粒的低密度区域(例如，晶粒周边)之间归因于离子束制程导致的负载效应(例如，蚀刻速率差异)。由于所揭示的离子束蚀刻制程并非离子移动电荷的源极，因此不再需要为了减缓离子移动电荷产生(例如，在底部电极蚀刻期间)而需要的额外处理操作(例如，光微影术与蚀刻操作)。因此，磁隧道接面形成制程可简化所需操作数目，此又减少处理中缺陷的产生及制造成本。

在一些实施例中，一种磁隧道接面结构形成方法包括在互连层上形成磁隧道接面(magnetictunneljunction；mtj)结构层，此等结构层包括安插于顶部电极与底部电极之间的磁隧道接面堆叠，其中互连层包括第一区域及第二区域。此方法进一步包括在第一区域中于磁隧道接面结构层上方沉积遮罩层；在第二区域中于磁隧道接面结构层上方形成遮蔽结构，其中遮蔽结构形成于互连层的第二区域中的介层孔上方。此方法亦包括利用离子束蚀刻制程蚀刻遮蔽结构之间的磁隧道接面结构层，以于互连层的第二区域中的介层孔上方形成磁隧道接面结构；并利用离子束蚀刻制程移除互连层的第一区域中的遮罩层、顶部电极、磁隧道接面堆叠，及底部电极的一部分。

在一些实施例中，第二区域包括晶粒的磁阻随机存取记忆体单元，且第一区域包括晶粒的周边。

在一些实施例中，离子束蚀刻制程包括具有约100ev与约200ev之间的能量的离子束。

在一些实施例中，离子束蚀刻制程包括具有约0°与约65°之间的离子束入射角度的离子束。

在一些实施例中，离子束蚀刻制程具有约摄氏40度与约摄氏200度之间的蚀刻温度

在一些实施例中，离子束蚀刻制程使用包括氦、氖、氩、氪，或氙的气体。

在一些实施例中，遮罩层包括钽、氮化钛、钌、氧化物、碳化硅，或氮化硅，且沉积遮罩层的步骤包括通过物理气相沉积制程或化学气相沉积制程来沉积遮罩层。

在一些实施例中，形成遮蔽结构的步骤包括于磁隧道接面结构层上方沉积硬遮罩层；于硬遮罩层上方设置光阻剂；图案化光阻剂以于硬遮罩层上方形成光阻结构，其中光阻结构设置于互连层的第二区域中的介层孔上方；以及在光阻结构之间蚀刻硬遮罩层及顶部电极的一部分。

在一些实施例中，磁隧道接面结构形成方法包括于互连层的第二区域中的磁隧道接面结构上方及第一区域中的底部电极上方沉积间隔物层；在第二区域中利用离子束从磁隧道接面结构的顶表面上移除间隔物层，以在磁隧道接面结构的各侧壁上形成间隔物；于互连层的第二区域中的磁隧道接面结构之间及第一区域中的间隔物上方形成层间介电质，其中层间介电质的顶表面实质上与磁隧道接面结构的顶表面共面；以及在层间介电质上方形成另一互连层。

在一些实施例中，一种磁隧道接面结构形成方法包括于具有第一区域及不同于第一区域的第二区域的基板上方形成堆叠，此堆叠包含安插于底部电极层与顶部电极层之间的磁隧道接面(magnetictunnelingjunction；mtj)层。此方法亦包括在基板第一区域上方的堆叠上形成一遮罩层；在基板的第二区域上方的堆叠上形成遮蔽结构；及通过离子束蚀刻制程自第二区域移除遮蔽结构之间的堆叠，以形成磁隧道接面结构。进一步地，通过离子束蚀刻制程自第一区域移除遮罩层、顶部电极层、磁隧道接面层，及底部电极层的一部分；在第二区域中于磁隧道接面结构的每一侧壁上形成间隔物；及在第一区域中于底部电极层的顶表面及侧表面上方形成间隔物层。

在一些实施例中，移除堆叠包括将磁隧道接面结构实体连接至导电结构。

在一些实施例中，磁隧道接面结构形成方法进一步包括形成层间介电质在基板的第二区域上方的磁隧道接面结构之间，以及形成另一层间介电质在基板的第一区域上方的间隔物层上。

在一些实施例中，离子束蚀刻制程使用包括氦、氖、氩、氪，或氙的气体。

在一些实施例中，第二区域包括晶粒的磁阻随机存取记忆体单元，且第一区域包括晶粒的周边。

在一些实施例中，离子束蚀刻制程包括介于约摄氏40度与约摄氏120度之间的蚀刻温度、介于约100ev与约1200ev之间的离子束能以及介于约0°与约65°之间的粒子束入射角度。

在一些实施例中，遮罩层包括钽、氮化钛、钌、氧化物、碳化硅，或氮化硅，且形成遮罩层的步骤包括通过物理气相沉积制程或化学气相沉积制程沉积遮罩层。

在一些实施例中，一种磁隧道接面结构包括位于基板上方的互连层，其中此互连层包括第一区域及第二区域。此结构进一步包括互连层的第二区域上磁隧道接面(magnetictunnelingjunction；mtj)结构，其中磁隧道接面结构包括底部电极且与互连层的相应介层孔接触；互连层的第一区域上的金属层，其中磁隧道接面结构的底部电极高于金属层；磁隧道接面结构的每一侧表面上的间隔物；及金属层顶表面及上的间隔物层。

在一些实施例中，间隔物及间隔物层皆包括氮化硅、氧化硅、碳化硅、金属氧化物，或上述各者的组合。

在一些实施例中，磁隧道接面结构包括顶部电极，顶部电极包括钽、氮化钛、氮化钽、钨或上述各者的组合。

在一些实施例中，金属层与底部电极皆包括钽、氮化钽、钌、铜或上述各者的组合。

前述内容介绍数个实施例的特征，以使得熟悉此技术者可理解本揭露的态样。彼等熟悉此技术者应理解，其可将本揭露用作设计或修饰其他制程与结构的基础，以实现与本案介绍的实施例相同的目的及/或获得相同的优势。彼等熟悉此技术者亦应认识到，此种同等构成不脱离本揭露的精神与范畴，且此等构成可在本案中进行各种变更、替换，及改动，而不脱离本揭露的精神及范畴。