[發(fā)明專利]磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610925894.4
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN108010547B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳卓凡;宋以斌;張海洋
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: G11C11/16
• 分類號: G11C11/16
• 代理公司: 中國貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 曲瑞

本發(fā)明公開了一種磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器及其制造方法，涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。該磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器包括：字線、位線和位于該字線和該位線之間的存儲(chǔ)單元，該存儲(chǔ)單元包括：與該位線連接的固定層，與該字線連接的自由層，以及位于該固定層與該自由層之間的絕緣物層。本發(fā)明的磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)比較簡單，從而可以簡化制造工藝，提高工藝集成度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器及其制造方法。

背景技術(shù)

MRAM(Magnetic Random Access Memory，磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器)是指以磁電阻性質(zhì)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的隨機(jī)存儲(chǔ)器。它采用磁化的方向不同所導(dǎo)致的磁電阻不同來記錄0和1，只要外部磁場不改變，磁化的方向就不會(huì)變化。

現(xiàn)有的平面型MRAM由三層薄膜構(gòu)成，包括：與位線相連的自由層、與字線相連的固定層和被自由層和固定層夾著的絕緣物層，其中，自由層的磁場極化方向是可以改變的，而固定層的磁場極化方向固定不變。當(dāng)自由層與固定層的磁場方向平行時(shí)，存儲(chǔ)單元呈現(xiàn)低電阻，可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)0；當(dāng)磁場方向相反時(shí)，存儲(chǔ)單元呈現(xiàn)高電阻，可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)1。

然后，隨著技術(shù)要求的增加，現(xiàn)有的平面型MRAM越來越受限制，而三維MRAM越來越受到重視。圖1示出了一種三維磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)。這種三維MRAM的連接關(guān)系與平面型MRAM類似：固定層101連接字線105，自由層103連接位線104，固定層101和自由層103之間夾著絕緣物層102。然而在制造該三維MRAM的過程中，需要在層間電介質(zhì)型106中形成凹陷或空隙，然后在該凹陷或空隙中通過ALD(Atomic Layer Deposition，原子層沉積)工藝形成三層薄膜，即自由層103、絕緣物層102和固定層101(如圖1中虛線框中所示)，這樣的工藝難度比較大。而且由于側(cè)壁內(nèi)凹的薄膜生長容易產(chǎn)生各種缺陷，比如即使是ALD薄膜也會(huì)受到形狀的影響。因此生長三層薄膜的工藝也會(huì)影響器件的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的一個(gè)技術(shù)問題是：提供一種磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器，包括：字線、位線和位于所述字線和所述位線之間的存儲(chǔ)單元，所述存儲(chǔ)單元包括：與所述位線連接的固定層，與所述字線連接的自由層，以及位于所述固定層與所述自由層之間的絕緣物層。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器包括多個(gè)所述存儲(chǔ)單元，其中，所述多個(gè)存儲(chǔ)單元的固定層為共用的固定層。

在一個(gè)實(shí)施例中，其中，所述多個(gè)存儲(chǔ)單元的絕緣物層為共用的絕緣物層。

在一個(gè)實(shí)施例中，在所述多個(gè)存儲(chǔ)單元中，相鄰的存儲(chǔ)單元的自由層間隔開。

在一個(gè)實(shí)施例中，其中，所述多個(gè)存儲(chǔ)單元的自由層沿著所述絕緣物層的延伸方向排列。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器包括多個(gè)字線，其中每個(gè)字線與相應(yīng)的存儲(chǔ)單元的自由層連接。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器還包括：位于相鄰的自由層之間的層間電介質(zhì)層。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述固定層包繞在所述位線的表面上，所述絕緣物層包繞在所述固定層的表面上，所述自由層包繞在所述絕緣物層的表面上。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器還包括：襯底，其中所述字線、所述位線和所述存儲(chǔ)單元位于所述襯底之上，所述絕緣物層的延伸方向垂直于所述襯底的上表面。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述固定層為磁性固定層，所述自由層為磁性自由層。

本發(fā)明提供了一種磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器。該磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)比較簡單，從而可以簡化制造工藝。

進(jìn)一步地，相比現(xiàn)有MRAM的性能，本發(fā)明的磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器的性能也得到了提高。