磁性随机存储器及其制备方法与流程

本公开涉及磁性随机存储器，尤其涉及一种磁性随机存储器及其制备方法。

背景技术：

1、在目前的磁性随机存储器(mram)的顶电极连接制作工艺中，一般采用金属连线与顶电极直接相连的方式实现，顶电极连线的材料一般选择cu，由于磁性隧道结及其顶电极的总体厚度并不大，在刻蚀顶电极连线沟槽的时候，一般会选用含碳和氟的气体，这类刻蚀气体对顶电极、周围的绝缘层(encapsulation)以及电介质填充是没有选择比的。

2、如图1所示，示出相关工艺中形成顶电极连线的过程，在顶电极连线沟槽刻蚀之后，一般都会形成深度为d的顶电极连线刻蚀凹陷(etch recess)，如果刻蚀继续进行下去到达d’之后，在cu的电镀层填充后，非常容易造成磁性隧道结到顶电极金属连线的短路。并且，如图2所示，随着工艺节点的降低，金属导线的截面积也越来越下，cu具有较大的电子平均自由程，影响磁性随机存储器的性能。

技术实现思路

1、以下是对本公开详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

2、本公开提供一种磁性随机存储器及其制备方法。

3、根据本公开的第一方面，提供了一种磁性随机存储器，包括：

4、多个存储单元，每个所述存储单元包括至少一个晶体管和位于所述晶体管上与所述晶体管相连的磁性隧道结；

5、衬底，位于所述磁性隧道结的下方，内部包含有所述晶体管，所述衬底的上表面暴露出所述晶体管的源极或源极引线的一端；

6、所述磁性隧道结包括顶电极，所述顶电极位于所述磁性隧道结的远离所述衬底的一端；

7、第一顶电极连线，在第一方向上连接多个所述顶电极，多个所述第一顶电极连线沿第二方向排布，所述第一方向与所述第二方向呈预设夹角；

8、其中，所述第一顶电极连线在所述第二方向上的宽度大于所述顶电极的直径；

9、所述第一顶电极连线的材料的电子平均自由程最大不超过30nm。

10、在一些实施例中，所述第一顶电极连线的材料的电子平均自由程为8nm～11nm，所述第一顶电极连线的材料为ru。

11、在一些实施例中，所述第一顶电极连线在第三方向上的高度为50nm～500nm，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向；和/或，

12、所述第一顶电极电线在所述第二方向上的宽度为70nm～150nm。

13、在一些实施例中，所述第一顶电极连线在第三方向上的高度为20nm～100nm；和/或，

14、所述第一顶电极连线在所述第二方向上的宽度为70nm～150nm。

15、在一些实施例中，所述磁性随机存储器还包括第二顶电极连线，所述第二顶电极连线位于所述第一顶电极连线上方，所述第二顶电极连线在所述第三方向上的高度为30nm～470nm；和/或，

16、所述第二顶电极连线在所述第二方向上的宽度为55nm～145nm。

17、根据本公开的第二方面，提供了一种磁性随机存储器的制备方法，包括：

18、提供衬底，所述衬底中设置有多个晶体管；

19、形成磁性隧道结，所述磁性隧道结与所述晶体管连接，所述磁性隧道结包括顶电极；

20、形成第一顶电极连线，每个所述第一顶电极连线在第一方向上连接多个所述顶电极，多个所述第一顶电极连线沿第二方向排布，所述第一方向和所述第二方向呈预设夹角，所述第一顶电极连线的材料的电子平均自由程最大不超过30nm。

21、在一些实施例中，形成第一顶电极连线，包括：

22、形成第一顶电极连线材料层，覆盖所述衬底的顶面；

23、去除所述第一顶电极连线材料层的部分结构，在所述第一顶电极连线材料层中形成多个第一沟槽，保留的所述第一顶电极连线材料层形成多个第一顶电极连线。

24、在一些实施例中，形成第一顶电极连线后，磁性随机存储器的制备方法还包括：

25、形成第一介质层，所述第一介质层填充所述第一沟槽，并覆盖所述第一顶电极连线的顶面；

26、去除所述第一介质层的部分结构，在所述第一介质层中形成第二沟槽，所述第二沟槽暴露出所述第一顶电极连线的部分顶面；

27、形成第二顶电极连线，所述第二顶电极连线位于所述第二沟槽中，所述第二顶电极连线的材料包括cu或者w。

28、在一些实施例中，使用cl2/o2和/或ch3oh/o2去除所述第一顶电极连线材料层的部分结构。

29、本公开实施例所提供的磁性随机存储器及其制备方法中，将第一顶电极连线的宽度设置成大于顶电极的直径，使得制作第一顶电极连线时，第一顶电极连线能够阻挡刻蚀气体以保护下方的顶电极，并且使用电子平均自由程不超过30nm的材料制作第一顶电极连线，与相关技术中使用铜相比，具有更强的电性能。

30、在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。

技术特征：

1.一种磁性随机存储器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的磁性随机存储器，其特征在于，所述第一顶电极连线的材料的电子平均自由程为8nm～11nm，所述第一顶电极连线的材料为ru。

3.根据权利要求1或2所述的磁性随机存储器，其特征在于，所述第一顶电极连线在第三方向上的高度为50nm～500nm，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向；和/或，

4.根据权利要求1或2所述的磁性随机存储器，其特征在于，所述第一顶电极连线在第三方向上的高度为20nm～100nm；和/或，

5.根据权利要求4所述的磁性随机存储器，其特征在于，所述磁性随机存储器还包括第二顶电极连线，所述第二顶电极连线位于所述第一顶电极连线上方，所述第二顶电极连线在所述第三方向上的高度为30nm～470nm；和/或，

6.一种磁性随机存储器的制备方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的磁性随机存储器的制备方法，其特征在于，形成第一顶电极连线，包括：

8.根据权利要求7所述的磁性随机存储器的制备方法，其特征在于，形成第一顶电极连线后，磁性随机存储器的制备方法还包括：

9.根据权利要求7所述的磁性随机存储器的制备方法，其特征在于，使用cl2/o2和/或ch3oh/o2去除所述第一顶电极连线材料层的部分结构。

技术总结
本公开提供一种磁性随机存储器及其制备方法，磁性随机存储器包括多个存储单元、衬底和顶电极连线，每个存储单元包括磁性隧道结，衬底位于磁性隧道结的下方，磁性隧道结包括顶电极，顶电极位于磁性隧道结的远离衬底的一端，第一顶电极连线在第一方向上连接多个顶电极，多个第一顶电极连线沿第二方向排布，第一顶电极连线在第二方向上的宽度大于顶电极的直径，第一顶电极连线的材料的电子平均自由程最大不超过30nm。本公开中，将第一顶电极连线的宽度设置成大于顶电极的直径，在制作第一顶电极连线时，第一顶电极连线能够阻挡刻蚀气体以保护顶电极，并且使用电子平均自由程不超过30nm材料制作第一顶电极连线，与相关技术使用铜相比，具有更强的性能。

技术研发人员：张云森,董博闻,李辉辉,赵超
受保护的技术使用者：北京超弦存储器研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6