[發明專利]半導體元件及其制作方法

在審

• 申請號: 202110102212.0
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN114792703A
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 陳緯;王慧琳
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/22
• 分類號: H01L27/22;H01L43/08;H01L43/10;H01L43/12
• 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，其中該半導體元件主要包含一合成反鐵磁層設于基底上、一阻障層設于合成反鐵磁層上以及一自由層設于阻障層上，其中合成反鐵磁層又包含第一固定層、第一間隔層設于第一固定層上、第二固定層設于第一間隔層上、第二間隔層設于第二固定層上以及參考層設于第二間隔層上。

技術領域

本發明涉及一種半導體元件及其制作方法，尤其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信息。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，其主要先形成一固定層于一基底上，形成一第一間隔層于該第一固定層上，形成一第二固定層于第一間隔層上，形成一第二間隔層于第二固定層上，形成一第三固定層于第二間隔層上，形成一第三間隔層于第三固定層上，形成一參考層于第三間隔層上，形成一阻障層于參考層上，再形成一自由層于阻障層上。

本發明另一實施例揭露一種半導體元件，其主要包含一合成反鐵磁層設于基底上、一阻障層設于合成反鐵磁層上以及一自由層設于阻障層上，其中合成反鐵磁層又包含第一固定層、第一間隔層設于第一固定層上、第二固定層設于第一間隔層上、第二間隔層設于第二固定層上以及參考層設于第二間隔層上。

附圖說明

圖1至圖3為本發明一實施例制作一MRAM單元的方式示意圖；

圖4為本發明一實施例的一MRAM單元的結構示意圖。

主要元件符號說明

12:基底

14:MRAM區域

16:層間介電層

18:金屬內連線結構

20:金屬間介電層

22:金屬內連線

24:阻障層

26:金屬層

28:停止層

30:金屬間介電層

32:金屬內連線

34:金屬內連線結構

36:下電極

38:合成反鐵磁層

40:固定層

42:間隔層

44:固定層