[發明專利]半導體元件及其制作方法

有效

• 申請號: 201811267036.0
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN111106235B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 王慧琳;許家彰;翁宸毅;謝晉陽;張境尹
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司
• 主分類號: H10N50/01
• 分類號: H10N50/01;H10N50/10;H10N50/80;H10B61/00
• 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，首先形成一金屬間介電層于一基底上，然后形成一金屬內連線于金屬間介電層內，形成一下電極層于金屬間介電層上，其中下電極層包含一濃度梯度，形成一自由層于下電極層上，形成一上電極層于自由層上，再圖案化該上電極層、該自由層以及該下電極層以形成一磁性隧穿接面(magnetic?tunneling?junction,MTJ)。

技術領域

本發明涉及一種半導體元件及其制作方法，特別是涉及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。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，各項異性磁阻(anisotropic?magnetoresistance,AMR)感測元件、巨磁阻(GMR)感測元件、磁隧穿接面(結)(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。首先形成一金屬間介電層于一基底上，然后形成一金屬內連線于金屬間介電層內，形成一下電極層于金屬間介電層上，其中下電極層包含一濃度梯度，形成一自由層于下電極層上，形成一上電極層于自由層上，再圖案化該上電極層、該自由層以及該下電極層以形成一磁性隧穿接面(magnetictunneling?junction,MTJ)。

本發明另一實施例揭露一種半導體元件，其主要包含一磁性隧穿接面(magnetictunneling?junction,MTJ)設于一基底上，其中該MTJ包含一下電極層且該下電極層包含一濃度梯度、一自由層設于該下電極層上以及一上電極層設于自由層上。

附圖說明

圖1至圖6為本發明一實施例制作一MRAM單元的方式示意圖；

圖7至圖8為本發明一實施例制作半導體元件的方法示意圖。

主要元件符號說明

12?????基底?????????????????????14????MTJ區域

16?????邏輯區域?????????????????18????層間介電層

20?????金屬內連線結構???????????22????金屬內連線結構

24?????金屬間介電層?????????????26????金屬內連線

28?????停止層???????????????????30????金屬間介電層

32?????金屬內連線???????????????34????阻障層

36?????金屬層???????????????????38????圖案化掩模

40?????開口?????????????????????42????凹槽