[發明專利]電場增強型自旋轉移扭矩存儲器(STTM)器件

有效

• 申請號: 201380060845.3
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN104813470B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: B·S·多伊爾;C·C·郭;D·L·肯克;R·戈利扎德莫亞拉德;U·沙阿
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/12;H01L27/22;G11C11/155;G11C11/16
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 張揚,王英

1.一種電場增強型自旋扭矩轉移存儲器器件，包括：

第一電極和第二電極；

固定磁性層和自由磁性層，所述固定磁性層和所述自由磁性層設置在所述第一電極與所述第二電極之間，其中，在所述固定磁性層與所述自由磁性層之間還設置隧穿層；

電介質層，所述電介質層相鄰于所述自由磁性層；以及

場板，所述場板通過所述電介質層與所述自由磁性層分隔開并且與所述第一電極和所述第二電極電隔離。

2.根據權利要求1所述的器件，其中，電流流動是通過所述自由磁性層的厚度，其中，所述電介質層相鄰于與所述自由磁性層的所述厚度相關聯的側壁，其中，所述場板通過所述電介質層與所述自由磁性層側壁分隔開。

3.根據權利要求1所述的器件，其中，所述場板用于在所述場板與所述第一電極和所述第二電極中的至少一個之間施加電場，所述電場具有非平行于通過所述自由磁性層的電流的方向的分量。

4.根據權利要求2所述的器件，其中，所述場板是維持在與所述第一電極和所述第二電極中的一個電極的電壓電位相等的電壓電位的導體，其中，所施加的電場是施加到所述第一電極和所述第二電極的電壓差的函數，并且其中，所述電壓差驅動所述第一電極與所述第二電極之間的所述電流通過所述自由磁性層。

5.根據權利要求3所述的器件，其中，所述自由磁性層設置在所述隧穿層上方，所述隧穿層設置在所述固定磁性層上方以形成疊置體，

其中，所述電介質層形成環繞所述疊置體的側壁的周長，所述電介質層具有是所述疊置體的垂直高度的至少一部分的垂直高度；并且

其中，所述場板形成環繞所述電介質層的周長，所述場板具有是所述疊置體的所述垂直高度的至少一部分的垂直板高度。

6.根據權利要求5所述的器件，其中，所述疊置體、所述電介質層和所述場板全部設置在所述第一電極上，并且其中，垂直電介質高度超過垂直疊置體高度以便將所述場板與所述第二電極的側壁分隔開。

7.根據權利要求6所述的器件，其中，所述垂直電介質高度超過所述垂直板高度。

8.根據權利要求1所述的器件，其中，所述電介質層是具有大于8的介電常數的高k電介質，并且其中，所述場板和所述第一電極兩者都是金屬。

9.根據權利要求1所述的器件，還包括：晶體管，其中，所述晶體管電連接到所述第一電極或所述第二電極、源線和字線。

10.一種制造自旋扭矩轉移存儲器器件的方法，所述方法包括：

形成垂直定向的磁性隧穿結元件；

在所述磁性隧穿結元件上方沉積電介質層；

在所述電介質層上方沉積導電層；

回蝕刻所述電介質層的第一部分以暴露金屬層，所述金屬層接觸所述磁性隧穿結元件的第一端部；

回蝕刻所述導電層以暴露所述磁性隧穿結元件的第二端部；以及

形成到達所述磁性隧穿結元件的所述第二端部的觸點。

11.根據權利要求10所述的方法，其中，沉積所述電介質層還包括通過原子層沉積(ALD)來沉積高k電介質材料，并且其中，回蝕刻所述電介質層還包括各向異性地蝕刻所述電介質層以形成環繞所述磁性隧穿結元件的周長的間隔體。

12.根據權利要求11所述的方法，其中，沉積所述金屬層還包括以下各項中的至少一項：通過CVD、ALD或者電解鍍覆或無電鍍覆中的至少一種來沉積金屬。

13.根據權利要求10所述的方法，其中，形成所述磁性隧穿結元件還包括：

形成底部觸點；

在所述底部觸點上方形成固定磁性層；

在所述固定磁性層上方形成隧穿層；

在所述隧穿層上方形成自由磁性層；以及

暴露至少所述自由磁性層的側壁。

14.根據權利要求13所述的方法，其中，回蝕刻所述電介質層的所述第一部分還包括：減小所述電介質層的垂直高度以暴露所述磁性隧穿結元件的所述第二端部，而無需重新暴露所述自由磁性層的所述側壁。

15.根據權利要求14所述的方法，其中，回蝕刻所述導電層還包括：減小所述導電層的垂直高度以暴露所述電介質層的垂直側壁。