[發(fā)明專利]封蓋的磁性存儲(chǔ)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580080103.6
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN107667437B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·R·蘭伯恩;O·戈隆茨卡;C·J·維甘德;P·E·海爾;M·T·拉赫曼;R·J·卡斯特利亞諾;T·班薩爾
• 申請（專利權(quán)）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/12
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;王英

實(shí)施例包括一種裝置，該裝置包括：位于第一電極與第二電極之間的磁性隧道結(jié)(MTJ)，磁性隧道結(jié)(MTJ)包括固定層與自由層之間的電介質(zhì)層；直接接觸第一電極的側(cè)壁的電介質(zhì)膜；以及經(jīng)由所述電介質(zhì)膜耦合到所述側(cè)壁的金屬層；其中(a)豎直軸與第一電極和第二電極以及MTJ相交，但不與金屬層相交，(b)第一水平軸與金屬層、電介質(zhì)膜以及第一電極相交；并且(c)位于第一水平軸與MTJ之間的第二水平軸與電介質(zhì)膜和第一電極相交，但不與封蓋層相交。本文描述了其它實(shí)施例。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例屬于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，并且具體而言，屬于磁性存儲(chǔ)器領(lǐng)域。

背景技術(shù)

如美國專利申請公布2015/0091110中所描述的，集成電路中特征的縮放是日益增長的半導(dǎo)體工業(yè)背后的驅(qū)動(dòng)力?？s放到越來越小的特征實(shí)現(xiàn)了功能單元在半導(dǎo)體芯片的有限基板面上增大的密度。例如，收縮晶體管尺寸允許在芯片上并入增大數(shù)量的存儲(chǔ)器器件，從而制造出具有增大容量的產(chǎn)品。然而，對于不斷增大的容量的驅(qū)動(dòng)并非沒有問題。優(yōu)化每一個(gè)器件的性能的必要性變得越來越重要。

自旋力矩器件的操作基于自旋轉(zhuǎn)移矩(STT)的現(xiàn)象。如果電流通過被稱為固定磁性層的磁化層，則來自磁化層的電流輸出將被自旋極化。隨著每個(gè)電子的通過，其自旋(角動(dòng)量)將被轉(zhuǎn)移到被稱為自由磁性層的下一個(gè)磁性層中的磁化，并且將導(dǎo)致其磁化的小變化。這實(shí)際上是一個(gè)由轉(zhuǎn)矩引起的磁化進(jìn)動(dòng)。由于電子的反射，轉(zhuǎn)矩也被施加在相關(guān)聯(lián)的固定磁性層的磁化上。最后，如果電流超過某一臨界值(這是由磁性材料及其環(huán)境引起的衰減的函數(shù))，則自由磁性層的磁化將通過電流脈沖來切換，通常在約1-10納秒中。固定磁性層的磁化可以保持不變，因?yàn)橄嚓P(guān)聯(lián)的電流由于幾何形狀或由于相鄰的(多個(gè))反鐵磁性層而在其閾值以下。

自旋轉(zhuǎn)移矩可以用于倒裝磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中的有源元件。自旋轉(zhuǎn)移矩存儲(chǔ)器(STTM)具有比使用磁場來翻轉(zhuǎn)有源元件的常規(guī)磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)更低的功耗和更好的可縮放性的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

根據(jù)所附權(quán)利要求、一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例的以下具體實(shí)施方式以及對應(yīng)的附圖，本發(fā)明的實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。在認(rèn)為適當(dāng)?shù)那闆r下，圖中已經(jīng)重復(fù)了附圖標(biāo)記以指示對應(yīng)或相似的元件。

圖1包括常規(guī)的MTJ疊置體；

圖2A-B包括本發(fā)明的實(shí)施例中的MTJ疊置體；

圖3a包括沒有封蓋層的蝕刻MTJ疊置體的圖像，并且圖3b包括具有封蓋層的蝕刻MTJ疊置體的圖像；

圖4包括本發(fā)明的實(shí)施例中的方法；

圖5包括包含存儲(chǔ)器單元的系統(tǒng)，在存儲(chǔ)器單元內(nèi)包括本發(fā)明的實(shí)施例；以及

圖6包括本發(fā)明實(shí)施例的圖像。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖，其中相似的結(jié)構(gòu)可以提供有相似后綴的附圖標(biāo)記。為了更清楚地示出各種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，本文包括的附圖是半導(dǎo)體/電路結(jié)構(gòu)的示意圖。因此，制造的集成電路結(jié)構(gòu)的實(shí)際外觀，例如在顯微照片中，可能看起來不同，同時(shí)仍然包含所示實(shí)施例的所要求保護(hù)的結(jié)構(gòu)。此外，附圖可以僅示出對于理解所示實(shí)施例有用的結(jié)構(gòu)。為了保持附圖的清楚，可以不包括本領(lǐng)域已知的附加結(jié)構(gòu)。例如，不一定顯示半導(dǎo)體器件的每個(gè)層。“實(shí)施例”、“各種實(shí)施例”等指示如此描述的(多個(gè))實(shí)施例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但是并不是每個(gè)實(shí)施例都必須包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。一些實(shí)施例可以具有針對其它實(shí)施例描述的特征中的一些或全部或者不具有所述特征?！暗谝弧?、“第二”，“第三”等描述了共同的對象，并指示類似對象的不同實(shí)例被引用。這樣的形容詞并非旨在暗示如此描述的對象必須在時(shí)間、空間、排序上或者以任何其它方式處于給定的順序中。“連接”可以指示元件彼此直接物理或電接觸，并且“耦合”可以指示元件彼此協(xié)作或相互作用，但它們可以是或可以不是直接物理或電接觸。