[發明專利]自旋力矩轉移磁性隧道結架構和集成

無效

• 申請號: 200980113890.4
• 申請日: 2009-04-20
• 公開（公告）號: CN102017208A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 升·H·康;李霞;顧時群;李康浩;朱曉春
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L27/22;H01L43/12
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 宋獻濤

1.一種用于磁性隨機存取存儲器(MRAM)裝置的磁性隧道結(MTJ)裝置，其包含：

襯底，其具有第一金屬互連；

第一電介質鈍化阻擋層，其形成于所述襯底上，所述第一電介質鈍化阻擋層具有用第一掩模圖案形成以暴露所述第一金屬互連的第一接觸通路；

第一電極層，其形成于所述第一電介質鈍化阻擋層和所述第一接觸通路上，所述第一電極層與所述第一金屬互連連通；

固定磁化層，其形成于所述第一電極層上；

隧道阻擋層，其形成于所述固定磁化層上；

自由磁化層，其形成于所述隧道阻擋層上；

第二電極層，其形成于所述自由磁化層上，至少所述第二電極層和所述自由磁化層具有基于第二掩模圖案的形狀且位于所述第一接觸通路上方；以及

第二電介質鈍化阻擋層，其形成于所述固定磁化層上和所述隧道阻擋層、所述自由磁化層和所述第二電極層周圍，所述第二電介質鈍化阻擋層僅部分覆蓋所述第二電極層，所述第二電介質鈍化阻擋層和所述固定磁化層的至少第一部分具有基于第三掩模圖案的形狀。

2.根據權利要求1所述的磁性隧道結裝置，其中隧道阻擋層形狀是基于所述第二掩模圖案。

3.根據權利要求1所述的磁性隧道結裝置，其中所述第一接觸通路至少與所述第一金屬互連一樣寬。

4.根據權利要求1所述的磁性隧道結裝置，其中所述固定磁化層的至少第二部分具有由所述第二掩模圖案界定的形狀。

5.根據權利要求1所述的磁性隧道結裝置，其進一步包含形成于所述第二電介質鈍化阻擋層上的第三電極層，所述第三電極層與所述第二電極層連通，所述第三電極層具有由所述第三掩模圖案界定的形狀。

6.根據權利要求5所述的磁性隧道結裝置，其進一步包含安置于所述第三電極層上方的全局電介質鈍化阻擋層。

7.根據權利要求6所述的磁性隧道結裝置，其進一步包含：

第二層間電介質，其沉積于所述全局電介質鈍化阻擋層上；以及

通路，其在所述全局電介質鈍化阻擋層中以暴露所述第三電極層的一部分。

8.根據權利要求1所述的磁性隧道結裝置，其中所述第二掩模圖案具有橢圓體形狀。

9.根據權利要求1所述的磁性隧道結裝置，其中所述MRAM裝置是自旋力矩轉移(STT)MRAM裝置。

10.根據權利要求1所述的磁性隧道結裝置，其集成到半導體裸片中。

11.根據權利要求1所述的磁性隧道結裝置，其集成到選自由以下各物組成的群組的裝置中：機頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導航裝置、通信裝置、個人數字助理(PDA)、固定位置數據單元和計算機。

12.一種用于將磁性隧道結(MTJ)裝置集成到集成電路中的方法，其包含：

在半導體后段工藝(BEOL)工藝流程中提供具有第一層間電介質層和第一金屬互連的襯底；

在所述襯底上沉積具有用第一掩模圖案形成以暴露所述第一金屬互連的第一接觸通路的第一電介質鈍化阻擋層；

在所述第一層間電介質層、所述第一金屬互連和所述第一電介質鈍化阻擋層上方沉積與所述第一金屬互連連通的第一電極層，在所述第一電極層上沉積固定磁化層，在所述固定磁化層上沉積隧道阻擋層，在所述隧道阻擋層上沉積自由磁化層，且在所述自由磁化層上沉積第二電極層；

在所述第一接觸通路上方用第二掩模圖案來圖案化MTJ堆疊，其中所述MTJ堆疊包含所述自由磁化層和所述第二電極層；

在所述MTJ堆疊周圍沉積第二電介質鈍化阻擋層，其中所述第二電介質鈍化阻擋層經形成以使所述第二電極層暴露；

在所述第二電介質鈍化阻擋層上沉積與所述第二電極層連通的第三電極層；以及

用第三掩模圖案來圖案化所述第一電極層、所述固定磁化層的至少一部分和所述第二電介質鈍化阻擋層。

13.根據權利要求12所述的方法，其中圖案化所述MTJ堆疊進一步包括用所述第二掩模圖案來圖案化所述隧道阻擋層。

14.根據權利要求12所述的方法，其進一步包含用所述第三掩模圖案來圖案化所述隧道阻擋層。

15.根據權利要求12所述的方法，其進一步包含用所述第三掩模圖案來圖案化所述第三電極層。