半导体结构的制备方法、半导体结构和半导体存储器与流程

本申请涉及半导体，尤其涉及一种半导体结构的制备方法、半导体结构和半导体存储器。

背景技术：

1、电子存储器包括易失性存储器和非易失性存储器，易失性存储器在断电的情况下会丢失存储数据，而非易失性存储器能够在断电的情况下存储数据。磁性随机存取存储器(magneto-resistive random access memory，mram)是非易失性存储器，与目前的非易失性存储器(例如闪速随机存取存储器)相比，mram存储速度更快且具有更好的耐用性；与目前的易失性存储器(例动态随机存取存储器和静态随机存取存储器)相比，mram具有更低的功耗。

2、mram通过磁性隧道结(magnetic tunnel junctions，mtj)来存储数据。然而与其它类型的存储器相比，marm的存储单元要大得多，存储密度低，限制了mram在更广阔的市场应用。

技术实现思路

1、本申请提供了一种半导体结构的制备方法、半导体结构和半导体存储器，能够提高半导体存储器的存储密度。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种半导体结构的制备方法，该方法包括：

3、提供衬底；

4、于所述衬底上依次形成磁性隧道结(mtj)结构和第一掩膜结构；

5、对所述第一掩膜结构进行图案化处理形成沿第一方向延伸的第一图案；

6、于所述第一图案上方形成第二掩膜结构；

7、对所述第二掩膜结构进行图案化处理形成沿第二方向延伸的第二图案；其中，所述第一方向与所述第二方向相交，且所述第一方向与所述第二方向不垂直；

8、利用所述第二图案对所述第一图案进行图案化处理，形成蜂窝状图案；

9、将所述蜂窝状图案转移至所述mtj结构，形成蜂窝状mtj阵列。

10、第二方面，本申请实施例提供了一种半导体结构，该半导体结构包括：

11、衬底；

12、形成于所述衬底上方的蜂窝状mtj阵列；其中，所述蜂窝状mtj阵列以蜂窝状图案排列，所述蜂窝状图案包括沿第一方向延伸的第一图案和沿第二方向延伸的第二图案，所述第一方向与所述第二方向相交，且所述第一方向与所述第二方向不垂直。

13、第三方面，本申请实施例提供了一种半导体存储器，该半导体存储器包括如第二方面所述的半导体结构。

14、本申请实施例所提供的一种半导体结构的制备方法、半导体结构和半导体存储器，通过提供衬底；于衬底上依次形成mtj结构和第一掩膜结构；对第一掩膜结构进行图案化处理形成沿第一方向延伸的第一图案；于第一图案上方形成第二掩膜结构；对第二掩膜结构进行图案化处理形成沿第二方向延伸的第二图案；其中，第一方向与第二方向相交，且第一方向与第二方向不垂直；利用第二图案对第一图案进行图案化处理，形成蜂窝状图案；将蜂窝状图案转移至 mtj结构，形成蜂窝状mtj阵列。这样，由于蜂窝状mtj阵列具有高密度，从而能够在形成半导体存储器时，不仅提高了存储器的存储密度，对于mram 存储器，更有利于扩展其应用市场；而且由于蜂窝状图案的对称性好，在刻蚀 mtj层时，还更有利于图案化过程。

技术特征：

1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一掩膜结构包括掩膜结构层和第一光刻胶层；其中，所述掩膜结构层形成于所述mtj结构上，所述第一光刻胶层形成于所述掩膜结构层上；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述第一图案上形成第二掩膜结构之前，还包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二掩膜结构包括第二光刻胶层和第二介质层；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述第二图案对所述第一图案进行图案化处理，形成蜂窝状图案，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一掩膜结构包括第三光刻胶层；其中，所述第三光刻胶层形成于所述mtj结构上；

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在所述第一图案上形成第二掩膜结构之前，还包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二掩膜结构包括第四光刻胶层和第四介质层；

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用所述第二图案对所述第一图案进行图案化处理，形成蜂窝状图案，包括：

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述mtj结构包括mtj层和mtj掩膜层；其中，所述mtj层形成于所述衬底上，所述mtj掩膜层形成于所述mtj层上。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述将所述蜂窝状图案转移至所述mtj结构，形成蜂窝状mtj阵列，包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在将所述蜂窝状图案转移至所述mtj结构，形成蜂窝状mtj阵列之前的所述mtj结构中，所述mtj掩膜层和所述mtj层的高度比为1.5:1～3:1之间；

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述形成蜂窝状mtj阵列之后，所述方法还包括：

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向的夹角为60度，所述蜂窝状图案为六边形图案。

16.一种半导体结构，其特征在于，所述半导体结构包括：

17.根据权利要求16所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构还包括绝缘层；其中，

18.根据权利要求16所述的半导体结构，其特征在于，所述蜂窝状mtj阵列包括mtj层和mtj掩膜层；其中，所述mtj层形成于所述衬底上，所述mtj掩膜层形成于所述mtj层上。

19.根据权利要求18所述的半导体结构，其特征在于，在所述蜂窝状mtj阵列中，所述mtj掩膜层和所述mtj层的高度比为0.5:1～1.5:1之间。

20.根据权利要求16至19任一项所述的半导体结构，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向的夹角为60度，所述蜂窝状图案为六边形图案。

21.一种半导体存储器，其特征在于，包括如权利要求16至20任一项所述的半导体结构。

22.根据权利要求21所述的半导体存储器，其特征在于，所述半导体存储器包括磁随机存取存储器mram。

技术总结
本申请实施例公开了一种半导体结构的制备方法、半导体结构和半导体存储器，该制备方法包括：提供衬底；于衬底上依次形成MTJ结构和第一掩膜结构；对第一掩膜结构进行图案化处理形成沿第一方向延伸的第一图案；于第一图案上方形成第二掩膜结构；对第二掩膜结构进行图案化处理形成沿第二方向延伸的第二图案；其中，第一方向与所述第二方向相交，且第一方向与所述第二方向不垂直；利用第二图案对第一图案进行图案化处理，形成蜂窝状图案；将蜂窝状图案转移至MTJ结构，形成蜂窝状MTJ阵列。这样，由于蜂窝状MTJ阵列具有高密度，从而能够在形成半导体存储器时，可以提高半导体存储器的存储密度。

技术研发人员：曹堪宇,王晓光,李辉辉,曾定桂,邓杰芳
受保护的技术使用者：长鑫存储技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12