[發明專利]半導體元件及其制作方法

有效

• 申請號: 201810425128.0
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN110459673B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 洪慶文;王裕平
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/12;H01L27/22
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

本發明公開一種半導體元件及其制作方法，該制作半導體元件的方法為，主要先提供一基底包含一磁性隧穿接面(magnetic tunneling junction,MTJ)區域以及一邊緣區域，然后形成一第一金屬間介電層于該基底上，再形成一第一磁性隧穿接面以及一第二磁性隧穿接面于第一金屬間介電層上，其中第一磁性隧穿接面設于磁性隧穿接面區域上而第二磁性隧穿接面則設于邊緣區域上。之后再形成一第二金屬間介電層于第一磁性隧穿接面以及第二磁性隧穿接面上。

技術領域

本發明涉及一種半導體元件及其制作方法，尤指一種磁阻式隨機存取存儲器(Magnetoresistive Random Access Memory,MRAM)及其制作方法。

背景技術

已知，磁阻(magnetoresistance,MR)效應是材料的電阻隨著外加磁場的變化而改變的效應，其物理量的定義，是在有無磁場下的電阻差除上原先電阻，用以代表電阻變化率。

巨磁阻(giant magnetoresistance,GMR)效應則存在于鐵磁性(如：Fe,Co,Ni)/非鐵磁性(如：Cr,Cu,Ag,Au)的多層膜系統，由于磁性層間的磁交換作用會改變其傳導電子行為，使得電子產生程度不同的磁散射而造成較大的電阻，其電阻變化較常磁阻大上許多，故被稱為「巨磁阻」。這種多層膜結構的電阻值與鐵磁性材料薄膜層的磁化方向有關，兩層磁性材料磁化方向相反情況下的電阻值，明顯大于磁化方向相同時的電阻值，而電阻在很弱的外加磁場下具有很大的變化量。隧穿磁阻(tunnel magnetoresistance,TMR)效應則是指在鐵磁/絕緣體薄膜(約1納米)/鐵磁材料中，其隧穿電阻大小隨兩邊鐵磁材料相對方向變化的效應。

目前，磁阻效應已被成功地運用在硬盤生產上，具有重要的商業應用價值。此外，利用巨磁電阻物質在不同的磁化狀態下具有不同電阻值的特點，還可以制成磁性隨機存儲器(MRAM)，其優點是在不通電的情況下可以繼續保留存儲的數據。

上述磁阻效應還被應用在磁場感測(magnetic field sensor)領域，例如，移動電話中搭配全球定位系統(global positioning system,GPS)的電子羅盤(electroniccompass)零組件，用來提供使用者移動方位等資訊。目前，市場上已有各式的磁場感測技術，例如，各向異性磁阻(anisotropic magnetoresistance,AMR)感測元件、巨磁阻(GMR)感測元件、磁隧穿接面(magnetic tunneling junction,MTJ)感測元件等等。然而，上述現有技術的缺點通常包括：較占芯片面積、制作工藝較昂貴、較耗電、靈敏度不足，以及易受溫度變化影響等等，而有必要進一步改進。

發明內容

本發明一實施例揭露一種制作半導體元件的方法，其主要先提供一基底包含一磁性隧穿接面(magnetic tunneling junction,MTJ)區域以及一邊緣區域，然后形成一第一金屬間介電層于該基底上，再形成一第一磁性隧穿接面以及一第二磁性隧穿接面于第一金屬間介電層上，其中第一磁性隧穿接面設于磁性隧穿接面區域上而第二磁性隧穿接面則設于邊緣區域上。之后再形成一第二金屬間介電層于第一磁性隧穿接面以及第二磁性隧穿接面上。

本發明另一實施力揭露一種半導體元件，其主要包含：一基底包含一磁性隧穿接面(magnetic tunneling junction,MTJ)區域以及一邊緣區域，一第一磁性隧穿接面設于磁性隧穿接面區域上以及一第二磁性隧穿接面設于邊緣區域上。

附圖說明

圖1為本發明一標準MRAM的上視圖；

圖2為本發明一反向單元MRAM的上視圖；

圖3為圖1或圖2中MRAM的剖面示意圖。

主要元件符號說明

12 基底 14 MTJ區域