[發明專利]一種磁隧道結(MTJ)器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201780048801.7
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN109643754B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 樸禪度;J·J·坎;康相赫
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: H10N50/10
• 分類號: H10N50/10;H10N50/01;G11C11/16
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;崔卿虎

1.一種磁隧道結MTJ器件，包括：

底部電極，具有寬度和頂表面；

電介質材料層，與所述底部電極鄰近地并且至少部分地在所述底部電極的頂表面下方被設置；

種子層，所述種子層或是嵌入在所述電介質材料層的頂表面之下且與所述底部電極的頂表面接觸或是嵌入在所述底部電極中；

MTJ 堆疊柱，具有大于所述底部電極的寬度的寬度，并且設置在所述底部電極上方并且與所述底部電極電接觸，所述 MTJ 堆疊柱包括：

釘扎層，設置在所述種子層上方；

自由層，設置在所述種子層上方；以及

隧道勢壘，設置在所述釘扎層與所述自由層之間，所述隧道勢壘被配置為在所述釘扎層與所述自由層之間提供隧道磁電阻；以及

過蝕刻溝槽，與所述 MTJ 堆疊柱鄰近地設置在所述電介質材料層中，并且延伸到所述底部電極的頂表面下方，其中所述過蝕刻溝槽不延伸到所述底部電極中。

2.根據權利要求 1 所述的 MTJ 器件，進一步包括來自所述電介質材料層的鄰近所述MTJ 堆疊柱的外表面的再沉積電介質材料。

3.根據權利要求 1 所述的 MTJ 器件，其中所述底部電極的寬度包括所述底部電極的最大截面寬度。

4.根據權利要求 1 所述的 MTJ 器件，其中所述 MTJ 堆疊柱的寬度包括所述 MTJ 堆疊柱的最大截面寬度。

5.根據權利要求 1 所述的 MTJ 器件，進一步包括：

下部金屬層，所述底部電極設置在所述下部金屬層上方；以及金屬間阻擋層，設置在所述電介質材料層與所述下部金屬層之間，所述底部電極進一步與所述金屬間阻擋層鄰近設置。

6.根據權利要求 1 所述的 MTJ 器件，其中：

所述底部電極設置在所述電介質材料層中的開口中，所述底部電極的頂表面設置在所述電介質材料層的頂表面下方；以及

所述 MTJ 堆疊柱設置在所述電介質材料層上方并且與所述種子層電接觸。

7.根據權利要求 6 所述的 MTJ 器件，進一步包括來自所述電介質材料層的鄰近所述MTJ 堆疊柱的外表面的再沉積電介質材料。

8.根據權利要求 1 所述的 MTJ 器件，進一步包括設置在所述電介質材料層上方的第二種子層，其中所述 MTJ 堆疊柱設置在所述第二種子層上方并且進一步與所述第二種子層電接觸。

9.根據權利要求 6 所述的 MTJ 器件，進一步包括下部金屬層，所述底部電極設置在所述下部金屬層上方；其中所述電介質材料層包括設置在所述下部金屬層上方的覆蓋材料層和設置在所述覆蓋材料層上方的緩沖材料層。

10.根據權利要求 1 所述的 MTJ 器件，被包含到 MTJ 位單元中，所述 MTJ 位單元包括：

存取晶體管，包括柵極、第一電極和第二電極，其中：所述存取晶體管的所述柵極耦合到字線；

所述 MTJ 器件的所述底部電極耦合到所述存取晶體管的所述第一電極；以及

所述 MTJ 器件的頂部電極耦合到位線；

所述 MTJ 器件被配置為響應于激活所述存取晶體管的所述字線上的信號和施加到所述位線的電壓而接收所述第一電極與所述第二電極之間的電流。

11.根據權利要求 1 所述的 MTJ 器件，被集成到集成電路（IC）中。

12.根據權利要求 1 所述的 MTJ 器件，被集成到選自以下組的設備中，所述組包括：

機頂盒；娛樂單元；導航設備；固定位置數據單元；移動位置數據單元；蜂窩電話；智能電話；便攜式計算機；臺式計算機；個人數字助理（PDA）；計算機監視器；電視；調諧器；衛星無線電設備；數字音樂播放器；數字視頻播放器；或汽車。