專利名稱：磁性隨機存取存儲器及其形成方法
磁性隨機存取存儲器及其形成方法技術(shù)領(lǐng)域
磁性隨機存取存儲器(MRAM)基于磁性隧道結(jié)(MTJ)。 MTJ包括兩個磁性膜固定層(PL)和自由層(FL)。 PL的磁化方向被定 住或被固定，而在"寫入，，操作中FL的磁化可編程為相對于PL的磁化 平行(邏輯"0"狀態(tài))或反平行(邏輯"1"狀態(tài))。(例如由氧化鋁形成的)薄 隧道結(jié)夾在PL和FL之間，并且MRAM的電阻取決于FL磁化相對于PL 的磁化的方向。通過比較隧道結(jié)的電阻與標準單元的電阻，在"讀取" 操作中讀出MRAM的狀態(tài)。
通過結(jié)合附圖
來考慮下列詳細的描述可容易地理解本發(fā) 明的示教。
圖3A-3M的截面視解說明了根據(jù)本發(fā)明的制造磁性 隧道結(jié)堆疊的方法的一個實施例；
圖5A是磁性隧道結(jié)堆疊的截面圖，其中在外圍邏輯布線 和位線之下的金屬層使得外圍邏輯布線和位線之間能夠電連接；以及
圖2的截面視解說明了根據(jù)本發(fā)明的位線和隧道結(jié) (TJ)被集成的磁性隧道結(jié)(MTJ)堆疊200的一個實施例。
如所圖解說明的，MTJ堆疊200包括TJ 202 、位線 (MB)204、多條字線(Mn-0206和外圍布線(Mn)208。位線204在(從頂部 開始)至少三個側(cè)面上基本圍繞或吞沒TJ 202，并且基本上通過電介質(zhì) 下層210與其分開。位線204進而由鐵磁性襯里212來加襯，該鐵磁性 襯里包括至少兩個相對的側(cè)壁212a和212b,并且可選地包括與兩個相 對的側(cè)壁212a和212b耦接的頂壁212c。層間電介質(zhì)層220圍繞鐵磁性 襯里212和外圍布線208。盡管在圖2中圖解說明了鐵磁性襯里212的頂 壁212c與層間電介質(zhì)層220基本上齊平，但是這種結(jié)構(gòu)不是必需的。 外圍布線通孔(V^)214將外圍布線208連接到外圍互連區(qū)216。在位線 204內(nèi)的隧道結(jié)通孔(VJ)218將位線204連接到TJ 202。如下面更為詳細 的描述，外圍布線通孔214和隧道結(jié)通孔218可基本上同時(即，在共同 的光軍/掩模中)或者一個接一個地(即，在分開的光軍/掩模中)形成在 MTJ堆疊200中。
盡管前述是針對本發(fā)明的說明性實施例，但是可設計本 發(fā)明的其它和進一步的實施例而不脫離其基本范圍，并且本發(fā)明的范 圍由所附權(quán)利要求來確定。
權(quán)利要求
1.一種磁性隨機存取存儲器，包括磁性隧道結(jié)；以及頂部導線，其在所述磁性隧道結(jié)的至少三個側(cè)面上圍繞所述磁性隧道結(jié)。
2. 如權(quán)利要求l所述的磁性隨機存取存儲器，其中，所述頂部導 線是位線。
3. 如權(quán)利要求l所述的磁性隨機存取存儲器，其中，所述頂部導 線是字線。
4. 如權(quán)利要求l所述的磁性隨機存取存儲器，其中，所述頂部導 線還圍繞將所述頂部導線耦接到所述磁性隧道結(jié)的通孔。
5. 如權(quán)利要求l所述的磁性隨機存取存儲器，其中，由鐵磁性襯 里對所述頂部導線加襯，該鐵磁性襯里至少包括頂壁；耦接到所述頂壁的第一側(cè)壁；以及耦接到所述頂壁的第二側(cè)壁，并且該第二側(cè)壁與所述第一側(cè)壁相 對設置。
6. 如權(quán)利要求l所述的磁性隨機存取存儲器，還包括 電連接到所述頂部導線的外圍邏輯布線。
7. 如權(quán)利要求6所述的磁性隨機存取存儲器，其中，所述頂部導 線下沉得比所述外圍邏輯布線下沉得更深。
8. —種形成磁性隨機存取存儲器的方法，包括 提供磁性隧道結(jié)；以及由頂部導線在至少三個側(cè)面上圍繞所述磁性隧道結(jié)。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述頂部導線是位線。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述頂部導線是字線。
11. 如權(quán)利要求8所述的方法，還包括 在所述磁性隧道結(jié)和所述頂部導線之間提供電介質(zhì)下層。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中，所述頂部導線通過以下步 驟形成在所述電介質(zhì)下層上方施加層間電介質(zhì)；以及 在所述層間電介質(zhì)中限定用于所述頂部導線的溝槽。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括 利用鐵磁性襯里對所述溝槽的至少一部分加襯。
14. 如權(quán)利要求ll所述的方法，還包括限定穿過所述電介質(zhì)下層的通孔，以將所述頂部導線連接到所述 磁性隧道結(jié)。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中，利用三層光刻來限定所述通孔。
16. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括 在所述層間電介質(zhì)中蝕刻鑲嵌溝槽，以用于外圍布線。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，利用三層光刻來蝕刻所述 鑲嵌溝槽。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，還包括限定穿過所述層間電介質(zhì)的第 一通孔，以將所述外圍布線連接到 外圍布線互連。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，還包括根據(jù)單個三層光刻步驟來基本上與限定所述第 一通孔的步驟同 時地限定第二通孔以將所述頂部導線連接到所述磁性隧道結(jié)。 20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述限定包括 根據(jù)第一三層光刻步驟來限定所述第一通孔；以及 根據(jù)第二三層光刻步驟來限定第二通孔以將所述頂部導線連接到所述磁性隧道結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁性隨機存取存儲器及其形成方法。在一個實施例中，本發(fā)明是一種在磁性隨機存取存儲器中進行位線和接觸通孔集成的方法和設備。根據(jù)本發(fā)明的磁性隨機存取存儲器的一個實施例包括磁性隧道結(jié)和頂部導線，該頂部導線在至少三個側(cè)面上圍繞磁性隧道結(jié)。
文檔編號H01L27/22GK101252143SQ20081000587
公開日2008年8月27日 申請日期2008年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月21日
發(fā)明者斯瓦納達·K.·卡納卡薩巴帕斯, 邁克爾·C.·蓋迪斯 申請人:國際商業(yè)機器公司