[發明專利]半導體元件及其制作方法

在審

• 申請號: 202310488305.0
• 申請日: 2018-10-08
• 公開（公告）號: CN116583165A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 陳禹鈞;馮雅圣;邱久容;林宏展
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司
• 主分類號: H10N50/10
• 分類號: H10N50/10;H10N50/01;G11C11/16
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王銳

本發明公開一種半導體元件及其制作方法，該半導體元件主要包含一磁性隧穿接面(magnetic?tunneling?junction,MTJ)設于一基底上，一第一間隙壁設于MTJ一側以及一第二間隙壁設于MTJ另一側，其中第一間隙壁及第二間隙壁為不對稱結構。更具體而言，MTJ又細部包含一第一下電極設于一金屬內連線上、一阻障層設于下電極上以及一上電極設于阻障層上，其中第一間隙壁上表面切齊該上電極上表面，且第二間隙壁上表面低于該上電極上表面并高于該阻障層上表面。

本申請是中國發明專利申請(申請號：201811166521.9，申請日：2018年10月08日，發明名稱：半導體元件及其制作方法)的分案申請。

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，一第一間隙壁設于MTJ一側以及一第二間隙壁設于MTJ另一側，其中該第一間隙壁及該第二間隙壁為不對稱結構。更具體而言，MTJ又細部包含一第一下電極設于一金屬內連線上、一阻障層設于下電極上以及一上電極設于阻障層上，其中第一間隙壁上表面切齊該上電極上表面，且第二間隙壁上表面低于該上電極上表面并高于該阻障層上表面。

本發明另一實施例揭露一種半導體元件，其包含一磁性隧穿接面(magnetictunneling?junction,MTJ)設于一基底上以及一金屬內連線設于該MTJ上，其中MTJ的一上視剖面包含一第一圓形，金屬內連線的一上視剖面包含一第二圓形重疊部分該第一圓形。此外未被第二圓形所重疊的部分第一圓形包含一第一新月形狀，且未重疊第一圓形的部分第二圓形包含一第二新月形狀。

附圖說明

圖1至圖6為本發明一實施例制作MRAM單元的方式示意圖；

圖7為本發明圖6實施例中MTJ以及金屬內連線重疊處的上視圖。

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