[發明專利]一種自旋轉移矩磁性隨機存儲器及其制備方法

在審

• 申請號: 202210073781.1
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114497360A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 劉金營
• 申請（專利權）人: 上海積塔半導體有限公司
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/10;H01L43/12
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 盧炳瓊

1.一種自旋轉移矩磁性隨機存儲器，其特征在于，所述自旋轉移矩磁性隨機存儲器包括：

第一金屬連接結構；

底部電極，所述底部電極呈U型形貌，位于所述第一金屬連接結構上，與所述第一金屬連接結構電連接；

磁性隧道結，所述磁性隧道結呈U型形貌覆蓋所述底部電極的表面，與所述底部電極電連接，且所述磁性隧道結包括固定鐵磁層、自由鐵磁層及位于所述固定鐵磁層與所述自由鐵磁層之間的絕緣隧穿勢壘層，通過所述絕緣隧穿勢壘層分隔所述固定鐵磁層及所述自由鐵磁層；

頂部電極，所述頂部電極呈U型形貌覆蓋所述磁性隧道結的表面，與所述磁性隧道結電連接；

第二金屬連接結構，所述第二金屬連接結構位于所述頂部電極上，與所述頂部電極電連接。

2.根據權利要求1所述的自旋轉移矩磁性隨機存儲器，其特征在于：所述U型形貌包括開口向上的正U型形貌或開口向下的倒U型形貌。

3.根據權利要求1所述的自旋轉移矩磁性隨機存儲器，其特征在于：所述磁性隧道結中，所述固定鐵磁層與所述底部電極相接觸，或所述自由鐵磁層與所述底部電極相接觸。

4.根據權利要求1所述的自旋轉移矩磁性隨機存儲器，其特征在于：所述第一金屬連接結構位于半導體基底上，所述半導體基底中包括與所述第一金屬連接結構電連接的晶體管。

5.根據權利要求1所述的自旋轉移矩磁性隨機存儲器，其特征在于：所述底部電極為毯式覆蓋式電極，所述底部電極包括由Cu、Al、Ti、Ta、W、Pt、Ni、Cr、Ru、TiN及TaN中的一種或多種所構成；所述頂部電極為毯式覆蓋式電極，所述頂部電極包括由Cu、Al、Ti、Ta、W、Pt、Ni、Cr、Ru、TiN及TaN中的一種或多種所構成。

6.根據權利要求1所述的自旋轉移矩磁性隨機存儲器，其特征在于：所述固定鐵磁層的厚度與所述自由鐵磁層的厚度的比值為2-100；所述固定鐵磁層包括由Mn與Pt、Ir、Rh、Ni、Pd、Fe及Os中的一種或多種所構成。

7.根據權利要求1所述的自旋轉移矩磁性隨機存儲器，其特征在于：所述自由鐵磁層的厚度為1nm-1000nm；所述自由鐵磁層包括由Fe、NiCo、Ru、Ir、Rh、CoHf、Co、CoFeB及CoZr中的一種或多種所構成。

8.根據權利要求1所述的自旋轉移矩磁性隨機存儲器，其特征在于：所述絕緣隧穿勢壘層的厚度為0.5nm-3.0nm；所述絕緣隧穿勢壘層包括由MgO、AlO及AlN中的一種或多種所構成。

9.一種自旋轉移矩磁性隨機存儲器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供第一金屬連接結構；

于所述第一金屬連接結構上形成底部電極，所述底部電極呈U型形貌，且與所述第一金屬連接結構電連接；

于所述底部電極上形成磁性隧道結，所述磁性隧道結呈U型形貌覆蓋所述底部電極的表面，與所述底部電極電連接，且所述磁性隧道結包括固定鐵磁層、自由鐵磁層及位于所述固定鐵磁層與所述自由鐵磁層之間的絕緣隧穿勢壘層，通過所述絕緣隧穿勢壘層分隔所述固定鐵磁層及所述自由鐵磁層；

于所述磁性隧道結上形成頂部電極，所述頂部電極呈U型形貌覆蓋所述磁性隧道結的表面，且與所述磁性隧道結電連接；

于所述頂部電極上形成第二金屬連接結構，且與所述頂部電極電連接。

10.根據權利要求9所述的自旋轉移矩磁性隨機存儲器的制備方法，其特征在于：形成所述底部電極的方法包括CVD、PVD、ECP、無電鍍中的一種；形成所述頂部電極的方法包括CVD、PVD、ECP、無電鍍中的一種；形成的所述U型形貌包括開口向上的正U型形貌或開口向下的倒U型形貌。