[發明專利]在平坦化電極上的磁性隧道結

有效

• 申請號: 201610444193.9
• 申請日: 2011-01-14
• 公開（公告）號: CN106058042B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 升·H·康;李霞;陳維川;李康浩;朱曉春;徐華南
• 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;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

分案申請的相關信息

本案是分案申請。該分案的母案是申請日為2011年1月14日、申請號為201180005887.8、發明名稱為“在平坦化電極上的磁性隧道結”的發明專利申請案。

優先權主張

本申請案主張2010年1月15日申請的KANG等人的題為“Magnetic Tunnel Junction(MTJ)on Planarized Electrode(在平坦化電極上的磁性隧道結(MTJ))”的第61/295,460號美國臨時專利申請案的權利。

技術領域

本發明一般來說涉及存儲器裝置。更具體來說，本發明涉及磁性隨機存取存儲器(MRAM)。

背景技術

與常規隨機存取存儲器(RAM)芯片技術不同，在磁性RAM(MRAM)中，數據并不存儲為電荷，而是替代地通過存儲元件的磁性極化而存儲。存儲元件由通過隧穿層所分開的兩個鐵磁層形成。所述兩層中的一者具有設置成特定極性的至少一個釘扎磁性極化(或固定層)。更改另一磁性層(或自由層)的磁極性以使其表示“1”(即，針對固定層的反平行極性)或“0”(即，針對固定層的平行極性)。具有固定層、隧穿層和自由層的一個此裝置為磁性隧道結(MTJ)。MTJ的電阻取決于自由層的磁極性(相較于固定層的磁極性)。由個別可尋址MTJ的陣列建置例如MRAM的存儲器裝置。

常規地，MTJ經由底部電極接觸底部金屬。所述底部電極經由最小特征開口接觸所述底部金屬。MTJ放置在底部電極上遠離與底部金屬接觸的位置，以降低MTJ中的表面粗糙度。因此，底部電極在寬度上比MTJ的大小延伸地大。結果，底部電極的增加的接觸電阻產生高電阻。另外，底部電極的延伸寬度產生增加的面積開銷和位單元大小。

隨著位單元大小減小，與底部金屬接觸的大小減小且降低制造可靠性。另外，隨著位單元大小減小，由于種入和填充底部金屬的挑戰，電阻增加。增加的電阻導致常規MTJ的敏感度的損耗。

因此，需要一種具有較小位單元大小和較低電阻率的MTJ。

發明內容

根據本發明的一個方面，一種磁性隧道結(MTJ)包含底部金屬。所述MTJ還包含在所述底部金屬上的底部電極。所述MTJ進一步包含在所述底部電極上的材料堆疊。所述材料堆疊小于所述底部電極且與所述底部金屬實質上對準。所述MTJ還包含在所述材料堆疊上的頂部電極。

根據本發明的另一方面，一種用于制造磁性隧道結裝置的方法包含將第二絕緣層沉積在底部金屬周圍和第一絕緣層上。所述方法還包含圖案化所述第二絕緣層以暴露所述底部金屬。所述方法進一步包含在圖案化所述第二絕緣層之后將底部電極沉積在所述底部金屬上以覆蓋所述底部金屬。所述方法還包含平坦化所述底部電極。所述方法進一步包含在平坦化所述底部電極之后將MTJ層沉積在所述底部電極上。

根據本發明的又一方面，一種用于制造磁性隧道結裝置的方法包含將第二絕緣層沉積在底部金屬周圍和第一絕緣層上。所述方法還包含圖案化所述第二絕緣層以暴露所述底部金屬。所述方法進一步包含在圖案化所述第二絕緣層之后將底部電極沉積在所述底部金屬上以覆蓋所述底部金屬。所述方法還包含平坦化所述底部電極。所述方法進一步包含在平坦化所述底部電極之后將MTJ層沉積在所述底部電極上。

根據本發明的另一方面，一種磁性隧道結(MTJ)包含底部金屬。所述MTJ還包含用于在所述底部金屬上耦合的裝置。所述MTJ進一步包含在所述耦合裝置上的材料堆疊。所述材料堆疊經圖案化為小于所述耦合裝置的大小，且所述材料堆疊與所述底部金屬實質上對準。所述MTJ還包含在所述材料堆疊上的頂部電極。

上文已相當廣泛地概述了本發明的特征和技術優點，以便可更好地理解以下的[具體實施方式]。將在下文中描述本發明的額外特征和優點。所屬領域的技術人員應了解，本發明可容易用作修改或設計用于進行本發明的相同目的的其它結構的基礎。所屬領域的技術人員還應認識到，此些等效構造不脫離如在附加權利要求書中所闡述的本發明的教示。當結合附圖進行考慮時，從以下描述將更好地理解被認為是本發明的特性的新穎特征(皆關于其組織和操作方法)以及其它目標和優點。然而，應明確地理解，諸圖中的每一者僅出于說明和描述的目的而提供，且不希望作為本發明的限制的界定。

附圖說明

為了更完整地理解本發明，現參考結合隨附圖式的以下描述。

圖1A-1H是說明制造根據一個實施例的直接接觸的MTJ的橫截面圖。