磁性随机存储器及其制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及半导体集成电路的技术领域，具体而言，涉及一种磁性随机存储器及其制作方法。
【背景技术】
[0002]磁性随机存储器(MRAM)是一种非挥发性的存储器，所谓“非挥发性”是指关掉电源后，仍可以保持记忆完整。磁性随机存储器具有读取写入速率高、集成度高、可靠性好(基本上可以无限次地重复写入)等优点，逐渐成为非易失性存储器的发展方向之一。
[0003]磁性随机存储器一般包括外围驱动电路及多个磁性存储单元，每个磁性存储单元由一个晶体管和一个磁隧道结(MTJ)组成。其中，磁隧道结通常由多层薄膜组成，且每层薄膜的高度非常小(通常小于lnm)。当位于磁隧道结底部的承载层的表面较粗糙时，后续形成的磁隧道结的质量很容易发生走形，从而降低磁隧道结的性能，进而会降低磁性随机存储器的性能。因此，位于磁隧道结底部的承载层需要具有平滑的表面，并且在经后续热处理等工艺之后不会发生很大的变化。
[0004]为了与CMOS集成电路制备工艺相兼容，磁隧道结通常插在CMOS集成电路的两层金属层之间(例如插在第一层金属层与第二层金属层之间)，且两层金属层之间通过金属通孔相连。然而，在沉积形成金属层时通常会在金属层中产生缺陷，并在金属层的表面产生缺陷(类似小山丘的凸状体)，使得金属层的表面不够光滑，从而降低了后续形成的磁隧道结的质量，进而降低了磁性随机存储器的性能。针对上述问题，目前还没有有效的解决方法。
【发明内容】
[0005]本申请旨在提供一种磁性随机存储器及其制作方法，以提高磁隧道结的质量，进而提高磁性随机存储器的性能。
[0006]为了实现上述目的，本申请提供了一种磁性随机存储器，该磁性随机存储器包括:提供半导体基体，包括第一金属层和围绕第一金属层设置的第一介质层；导电薄膜，设置于半导体基体的表面上，且导电薄膜的表面粗糙度低于第一金属层的表面粗糙度；磁隧道结，设置于导电薄膜上；第二金属层，分别与导电薄膜和第一金属层电连接。
[0007]进一步地，上述磁性随机存储器中，导电薄膜的高度为磁隧道结的高度的1/20?Ι/ΙΟο
[0008]进一步地，上述磁性随机存储器中，导电薄膜选自TaN、TiN、TaAlN和TiAIN中任一种。
[0009]进一步地，上述磁性随机存储器还包括:第一刻蚀阻挡层，设置于第一介质层的表面和第一金属层的部分表面上；具有通孔的第二介质层，设置于第一刻蚀阻挡层上，通孔与部分第一介质层的位置相对应，且导电薄膜设置于通孔中。
[0010]进一步地，上述磁性随机存储器还包括:第二刻蚀阻挡层，设置于磁隧道结的侧壁，以及导电薄膜和第二介质层的表面上；第三介质层，设置于第二刻蚀阻挡层上；接触孔和设置于接触孔中的接触金属层，接触孔贯穿第三介质层和第二刻蚀阻挡层设置，接触金属层分别与第一金属层和导电薄膜连接；凹槽，设置于第三介质层中，凹槽与接触孔连通，且第二金属层设置于凹槽中。
[0011]同时，本申请还提供了一种磁性随机存储器的制造方法，该制作方法包括:提供半导体基体，半导体基体包括第一金属层和围绕第一金属层设置的第一介质层；在半导体基体的表面上形成表面粗糙度低于第一金属层的表面粗糙度的导电薄膜；在导电薄膜上形成磁隧道结；形成分别与导电薄膜和第一金属层电连接的第二金属层。
[0012]进一步地，上述制作方法中，形成导电薄膜的步骤包括:在半导体基体的表面上形成具有通孔的第二介质层；形成覆盖通孔和第二介质层的导电薄膜预备层；平坦化导电薄膜预备层，以形成导电薄膜。
[0013]进一步地，上述制作方法中，在形成第二介质层的步骤之前，在半导体基体的表面上形成第一刻蚀阻挡层；在形成具有通孔的第二介质层的步骤中，形成与部分第一介质层的位置相对应的通孔。
[0014]进一步地，上述制作方法中，在形成导电薄膜的步骤中，形成具有张应力的导电薄膜。
[0015]进一步地，上述制作方法中，在形成导电薄膜的步骤中，形成高度为磁隧道结的高度的1/20?1/10的导电薄膜。
[0016]进一步地，上述制作方法中，在形成磁隧道结的步骤中，形成位于导电薄膜的部分表面上的磁隧道结。
[0017]进一步地，上述制作方法中，形成分别与导电薄膜和第一金属层电连接的第二金属层的步骤包括:依次形成覆盖磁隧道结、导电薄膜和第一刻蚀阻挡层的第二刻蚀阻挡层和第三介质层；刻蚀第三介质层、第二刻蚀阻挡层、第二介质层和第一刻蚀阻挡层，以形成分别与第一金属层和导电薄膜连通的接触孔，并形成与接触孔连通的凹槽；在接触孔和凹槽中填充金属材料，以在接触孔中形成接触金属层，并在凹槽中形成第二金属层。
[0018]进一步地，上述制作方法中，导电薄膜选自TaN、TiN、TaAlN和TiAIN中任一种。
[0019]应用本申请的技术方案，通过在包括第一金属层和围绕第一金属层设置的第一介质层的半导体基体的表面上设置导电薄膜，然后在导电薄膜上设置磁隧道结，并利用该导电薄膜的表面粗糙度比第一金属层低的特性，从而减少了磁隧道结由于形成在粗糙表面上引起的变形，提高了磁隧道结的质量，进而提高了磁性随机存储器的性能。进一步地，该导电薄膜具有比第一金属层低的电阻率，从而降低了磁隧道结和第一金属层之间的接触电阻，进一步提高了磁性随机存储器的性能。
【附图说明】
[0020]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0021]图1示出了本申请优选实施方式所提供的磁性随机存储器的剖面结构示意图；
[0022]图2示出了本申请优选实施方式所提供的磁性随机存储器的制造方法的流程示意图；
[0023]图3示出了在本申请优选实施方式所提供的磁性随机存储器的制造方法中，提供半导体基体，半导体基体包括第一金属层和围绕第一金属层设置的第一介质层后的基体的剖面结构示意图；
[0024]图4示出了在图3所示的半导体基体的表面上形成导电薄膜后的基体的剖面结构不意图；
[0025]图4-1示出了在图3所示的半导体基体的表面上形成第一刻蚀阻挡层和具有通孔的第二介质层后的基体的剖面结构示意图；
[0026]图4-2示出了形成覆盖图4-1所示的通孔和第二介质层的导电薄膜预备层后的基体的剖面结构示意图；
[0027]图5示出了在图4所示的导电薄膜上形成磁隧道结后的基体的剖面结构示意图；
[0028]图6示出了形成分别与图5所示的导电薄膜和第一金属层电连接的第二金属层后的基体的剖面结构示意图；
[0029]图6-1示出了依次形成覆盖磁隧道结、导电薄膜和第一刻蚀阻挡层的第二刻蚀阻挡层和第三介质层后的基体的剖面结构示意图；以及
[0030]图6-2示出了刻蚀图6-1所示的第三介质层、第二刻蚀阻挡层、第二介质层和第一刻蚀阻挡层，以形成分别与第一金属层和导电薄膜连通的接触孔，并形成与接触孔连通的凹槽后的基体的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0032]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根据本