[发明专利]可自停止抛光的MRAM器件的制作方法与MRAM器件

说明书

本申请提供了一种可自停止抛光的MRAM器件的制作方法与MRAM器件。该制作方法包括：步骤S1，在衬底的表面上依次叠置设置底电极层和MTJ结构层；步骤S2，去除部分的底电极层以及部分的MTJ结构层，形成底电极以及预MTJ单元；步骤S3，在步骤S2形成的结构的裸露表面上设置第一介电层；步骤S4，对预MTJ单元进行刻蚀，形成MTJ单元，且MTJ单元与第一介电层之间具有凹槽；步骤S5，在步骤S4形成的结构的裸露表面上依次设置抛光阻挡层与第二介电层；步骤S6，至少采用化学机械抛光法去除第一表面所在平面上的第二介电层以及抛光阻挡层，获得平整的表面。该制作方法提高了整片晶圆表面均一性。

技术领域

本申请涉及存储器领域，具体而言，涉及一种可自停止抛光的MRAM器件的制作方法与MRAM器件。

背景技术

磁性随机存储器(Magnetic Random Access Memory,MRAM)是一种新型的非易失性存储器，相比于目前其他类型的存储器，具有读写速度快、可实现无限次擦写、易于与目前的半导体工艺相兼容等优点，此外利用自旋流来实现磁矩翻转的自旋传输扭矩(Spintransfer torque,STT)的MRAM阵列可实现存储单元尺寸的微缩。这些优点使得MRAM成为未来新型存储器的主要发展方向。

MRAM器件中的主要功能单元为MTJ单元，其结构主要包括磁性自由层/非磁性氧化层(MgO)/磁性钉扎层。在外加磁场或电流等驱动下，磁性自由层的磁矩方向发生翻转，与磁性钉扎层的磁矩方向呈现平行态或反平行态，使得MRAM出现高低电阻态，可分别定义为存储态“0”和“1”，从而实现信息的存储。

现有技术中，MRAM器件的制作过程包括：在衬底01上设置多个连接金属层02，在连接金属层02的裸露表面上设置第一介电层03，在第一介电层03中开孔，填入金属材料并平坦化，形成增强金属连接层04，在第一介电层03以及增强金属连接层04的裸露表面上设置底电极层05，形成图1所示的结构；

对底电极层05进行刻蚀，形成如2所示的底电极050；

填充第二介电层06，利用化学机械抛光进行平坦化形成图3所示的平坦的表面；

在底电极050的远离衬底01的表面上设置MTJ结构层07，形成图4所示的结构；

刻蚀MTJ结构层07，形成MTJ单元070，在MTJ单元070的裸露表面上、MTJ单元070两侧的底电极050以及第二介电层06的表面上设置抛光阻挡层08，形成图5所示的结构；

在抛光阻挡层08的裸露表面上设置第三介电层09，形成图6所示的结构；

对上个步骤形成的结构的表面进行平坦化，形成图7所示的结构。

上述的MRAM工艺制程中，当MTJ单元的图案的密度比较小，在后续的CMP制程中所涉及的除去介电层并使抛光终点停止在抛光阻挡层之上的工艺中，由于MTJ单元之上的抛光阻挡层的图案化密度较低，不能很好地起到控制抛光终点的作用，导致在整片晶圆表面平整度均一的情况下抛光不完全或者过抛光，或者导致晶圆表面平整度不均一，这些情况均将严重影响MRAM器件的功能。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种可自停止抛光的MRAM器件的制作方法与MRAM器件，以解决现有技术中在MTJ单元上方的抛光阻挡层的面积较小，进而导致无法准确控制抛光终点的问题。