[發(fā)明專利]具有增強穩(wěn)定性的垂直自旋轉(zhuǎn)移扭矩存儲器（pSTTM）器件及其形成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680091293.6
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN110024150A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: MD.T.拉曼;C.J.魏甘德;K.奧古茨;J.S.布羅克曼;D.G.奧埃萊特;B.默茨;K.P.奧布賴恩;M.L.多齊;B.S.多伊爾;O.戈隆茨卡;T.加尼
• 申請（專利權(quán)）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L43/10
• 分類號: H01L43/10;H01L43/02;H01L43/08;H01L43/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姜冰;楊美靈

用于pSTTM存儲器器件的材料層堆疊包括磁隧道結(jié)（MTJ）堆疊、氧化物層、保護層和覆蓋層。MTJ包括固定磁性層、設(shè)置在固定磁性層的隧道勢壘以及設(shè)置在隧道勢壘上的自由磁性層。能夠增加pSTTM材料層堆疊的垂直度的氧化物層設(shè)置在自由磁性層上。保護層設(shè)置在氧化物層上，并且在后續(xù)層沉積期間防止物理濺射損傷的對氧化物的保護屏障。在保護層上設(shè)置具有低氧親和力的導(dǎo)電覆蓋層，以減少自由磁性層與氧化物層之間的界面處的鐵?氧去混成。導(dǎo)電覆蓋層的固有非氧清除性質(zhì)增強了穩(wěn)定性并降低了pSTTM器件中的保持力損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實施例屬于集成電路制作領(lǐng)域，具體來說，涉及具有增強穩(wěn)定性的垂直自旋轉(zhuǎn)移扭矩存儲器（pSTTM）器件及其形成方法。

背景技術(shù)

在去過幾十年內(nèi)，集成電路中特征的縮放一直是日益增長的半導(dǎo)體行業(yè)背后的推動力。縮放到越來越小的特征使半導(dǎo)體芯片的有限面積（real estate）上功能單元的密度增加。例如，縮減晶體管尺寸允許在芯片上結(jié)合增加數(shù)量的存儲器器件，給產(chǎn)品制作提供增加的功能。然而，對日益更多的功能性的推動并非毫無問題。嚴(yán)重依賴創(chuàng)新的制作技術(shù)來滿足由縮放所施加的極其嚴(yán)格的公差要求變得越來越重要。

具有pSTTM器件的非易失性嵌入式存儲器，例如具有非易失性的芯片上嵌入式存儲器，能夠?qū)崿F(xiàn)能量和計算效率。然而，組裝pSTTM堆疊以形成功能器件的技術(shù)難題為當(dāng)今此技術(shù)的商業(yè)化造成了巨大的障礙。具體來說，增加熱穩(wěn)定性和降低pSTTM器件的保持力損失是工藝開發(fā)的一些重要方面。

因此，在pSTTM堆疊開發(fā)的方面中仍然需要重大改進。

附圖說明

圖1示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于垂直STTM器件的材料層堆疊的截面圖。

圖2A-2C示出用于制作垂直STTM器件的各種材料層堆疊的截面圖，其中將附加層插入材料層堆疊中以改進磁屬性。

圖2A示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于垂直STTM器件的材料層堆疊的截面圖。

圖2B示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于垂直STTM器件的材料層堆疊的截面圖。

圖2C示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于垂直STTM器件的材料層堆疊的截面圖。

圖3示出合成反鐵磁性層的各個層的截面圖。

圖4A-4D示出表示制作pSTTM材料層堆疊的方法中的各種操作的截面圖。

圖4A示出在底部電極層上形成的磁隧道結(jié)的截面圖。

圖4B示出在磁隧道結(jié)上形成氧化物的截面圖。

圖4C示出在氧化物上形成保護層的截面圖。

圖4D示出在保護層上形成覆蓋層和在覆蓋層上形成頂部電極的截面圖。

圖5示出在耦合到晶體管的導(dǎo)電互連上形成的pSTTM器件的截面圖。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明實施例的計算裝置。

具體實施方式

描述了具有增強穩(wěn)定性的垂直自旋轉(zhuǎn)移扭矩存儲器（pSTTM）器件及其制作方法。在以下描述中，闡述了許多具體細節(jié)，例如新穎的結(jié)構(gòu)方案和詳細的制作方法，以便提供對本公開的實施例的透徹了解。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明顯的是，可在沒有這些具體細節(jié)的情況下實施本發(fā)明的實施例。在其他示例中，較簡略地描述了眾所周知的特征，例如與嵌入式存儲器相關(guān)的切換操作和晶體管操作，以免不必要地混淆對本發(fā)明的實施例的理解。此外，要理解，圖中所示的各種實施例是說明性表示，并且不一定按比例繪制。