專利名稱：存儲(chǔ)器單元和形成存儲(chǔ)器單元的磁性隧道結(jié)(mtj)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來說涉及存儲(chǔ)器單元，且更具體來說涉及存儲(chǔ)器單元的磁性隧道結(jié)堆疊。
背景技術(shù)：
隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)是現(xiàn)代數(shù)字結(jié)構(gòu)的普遍存在的組件。RAM可是獨(dú)立裝置或 者可被集成或嵌入在使用MM的裝置內(nèi)，所述裝置例如微處理器、微控制器、專用集成電路 (ASIC)、芯片上系統(tǒng)(SoC)，和如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了的其它類似裝置。RAM可為易 失性的或非易失性的。無論何時(shí)移除電力，易失性RAM就丟失其所存儲(chǔ)的信息。即使在從 存儲(chǔ)器移除電力時(shí)，非易失性RAM仍可維持其存儲(chǔ)器內(nèi)容。與將數(shù)據(jù)作為電荷或電流存儲(chǔ)的常規(guī)RAM技術(shù)相比，磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (MRAM)使用與互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)集成的磁性元件。大體來說，MRAM技術(shù)的屬 性包括非易失性以及不受限制的讀取和寫入持久性。MRAM提供高速、較低操作電壓和高密 度固態(tài)存儲(chǔ)器的可能性。MRAM應(yīng)用可包括用于汽車、移動(dòng)電話、智能卡、抗輻射軍事應(yīng)用、數(shù) 據(jù)庫存儲(chǔ)裝置、射頻識(shí)別裝置(RFID)和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)中的MRAM元件的存儲(chǔ)器 單元。這些可能的MRAM應(yīng)用可包括獨(dú)立存儲(chǔ)器應(yīng)用和嵌入式存儲(chǔ)器應(yīng)用兩者。大體來說， 位結(jié)構(gòu)基于最小大小的有源晶體管，所述有源晶體管結(jié)合磁性隧道結(jié)(MTJ)元件或堆疊而 充當(dāng)隔離裝置以便界定MRAM位。如以上所闡述，MRAM具有使其成為通用存儲(chǔ)器的候選的若干理想特征，例如高速、 高密度(即，小的位單元大小)、低功率消耗和不隨時(shí)間而降級(jí)。然而，MRAM具有可縮放性 問題。具體來說，當(dāng)位單元變得較小時(shí)，用于切換存儲(chǔ)器狀態(tài)的磁場增加。因此，電流密度 和功率消耗增加以提供較高的磁場，從而限制MRAM的可縮放性。自旋轉(zhuǎn)移力矩(STT)寫入技術(shù)是可通過對(duì)準(zhǔn)浮動(dòng)穿過隧穿磁阻(TMR)元件的電 子的自旋方向來寫入數(shù)據(jù)的技術(shù)。大體來說，數(shù)據(jù)寫入是通過使用具有有同一自旋方向 的電子的自旋極化電流來執(zhí)行。自旋力矩轉(zhuǎn)移RAM大體來說具有需要較低功率的優(yōu)點(diǎn)，且 可提供優(yōu)于常規(guī)MARM的可縮放性。不同于常規(guī)MRAM，自旋轉(zhuǎn)移力矩磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ) 器(STT-MRAM)使用當(dāng)電子通過薄膜(自旋濾波器)時(shí)被自旋極化的電子。STT-MRAM也稱 為自旋轉(zhuǎn)移力矩RAM(STT-RAM)、自旋力矩轉(zhuǎn)移磁化切換RAM(Spin-RAM)和自旋動(dòng)量轉(zhuǎn)移 (SMT-RAM)。參看圖1，說明STT-MRAM單元101的圖。舉例來說，STT-MRAM單元101包括MTJ 105、晶體管110、位線120、字線130、源極線140、讀出放大器150、讀取/寫入電路160和 位線參考170。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了，存儲(chǔ)器單元101的操作和結(jié)構(gòu)在此項(xiàng)技術(shù)中 是已知的。舉例來說，在EHosomi等人的“具有自旋轉(zhuǎn)移力矩磁阻式磁化切換的新穎的 ΦU^ ^ H^^lr :Spin-RAM(A Novel Nonvolatile Memory with SpinTransfer Torque Magnetoresistive Magnetization Switching :Spin_RAM) ”(IEDM 會(huì)議論文集(2005))中 提供額外細(xì)節(jié)，其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
圖2A、圖2B和圖2C是常規(guī)STT MRAM單元的橫截面說明。形成常規(guī)STT MRAM單 元的過程具有若干缺點(diǎn)。最初，需要三個(gè)額外掩模將底部電極、隧道結(jié)和頂部電極圖案化。 另外，難以控制常規(guī)STT MRAM單元的底部電極上的蝕刻終止。通常薄的底部電極因此有助 于線路電阻，且可限制穿過所述單元的電流。因?yàn)镸TJ 130是由非常薄的膜(約50-100nm) 的多個(gè)層組成，所以難以實(shí)現(xiàn)有效的蝕刻工藝。因此，有必要在確切界面處終止蝕刻。因 此，在常規(guī)工藝中，需要高分辨率的光刻工具以便在高反射性的薄金屬膜上向下圖案化到 IOOnm以下。另外，在將所述膜圖案化以形成所述MTJ(其在所述實(shí)例中具有大約50xl00nm的 表面積)之后，通常在所述MRAM單元與某些鈍化材料之間存在不良粘合。舉例來說，在將 MTJ圖案化之后，有必要在頂部上沉積另一絕緣體并使絕緣體層鈍化。如果未適當(dāng)?shù)靥幚硭?述表面，那么難以控制MTJ與電極之間的界面，因此這引起MTJ金屬薄膜層與電介質(zhì)(絕緣 體)之間的不良粘合。因此，所述界面是一個(gè)弱點(diǎn)，因?yàn)樗鲡g化層在后續(xù)處理中被損耗。 另外，通過常規(guī)光刻技術(shù)，不同膜需要不同的化學(xué)蝕刻和圖案化。舉例來說，可能存在一組 化學(xué)蝕刻和圖案化條件來移除一個(gè)層，而需要使用完全不同的化學(xué)蝕刻和工藝來移除待形 成作為存儲(chǔ)器單元的一部分的MTJ的不同層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示范性實(shí)施例針對(duì)一種存儲(chǔ)器單元和一種用于形成存儲(chǔ)器單元的磁性 隧道結(jié)的方法。因此，本發(fā)明的一實(shí)施例可包括存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器包含處于第一平面內(nèi)的襯 底；在第二平面內(nèi)延伸的第一金屬連接，其中所述第二平面大體上正交于所述第一平面； 以及第一磁性隧道結(jié)(MTJ)，其具有耦合到所述金屬連接的第一層，使得所述MTJ的所述第 一層沿所述第二平面定向。另一實(shí)施例可包括在存儲(chǔ)器單元中形成磁性隧道結(jié)(MTJ)的方法，所述方法包 含在第一平面內(nèi)提供襯底；形成在第二平面內(nèi)延伸的金屬連接，其中所述第二平面大體 上正交于所述第一平面；在氧化物層中蝕刻溝槽以暴露所述金屬連接的至少第一部分，其 中所述金屬連接的所述第一部分沿所述第二平面定向；在所述溝槽中沉積所述MTJ的多個(gè) 層，使得所述MTJ的所述多個(gè)層沿所述第二平面定向且使得所述MTJ的第一層耦合到所述 金屬連接的所述第一部分。


呈現(xiàn)附圖來輔助對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的描述，且僅出于說明而非限制所述實(shí)施例的 目的來提供附圖。圖1是常規(guī)自旋轉(zhuǎn)移力矩磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(STT-MRAM)單元的框圖。圖2A、圖2B和圖2C是常規(guī)STT MRAM單元的橫截面說明。圖3A說明磁性隧道結(jié)(MTJ)和位單元的元件的橫截面圖。圖3B說明耦合到金屬連接的MTJ的更詳細(xì)視圖。圖4說明位單元的示意圖，其展示與圖3A的元件的關(guān)系。圖5說明已部分制造的存儲(chǔ)器單元的橫截面圖。
圖6說明已部分制造的存儲(chǔ)器單元的橫截面圖。圖7說明已部分制造的存儲(chǔ)器單元的橫截面圖。圖8說明已部分制造的存儲(chǔ)器單元的橫截面圖。圖9說明已部分制造的存儲(chǔ)器單元的橫截面圖。圖10說明已制造的存儲(chǔ)器單元的橫截面圖。圖11說明存儲(chǔ)器單元的另一實(shí)施例的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式在針對(duì)本發(fā)明特定實(shí)施例的以下描述和相關(guān)圖式中揭示本發(fā)明的示范性方面。在 不脫離本發(fā)明范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替代實(shí)施例。另外，將不詳細(xì)描述或?qū)⑹÷员景l(fā)明的 眾所周知的元件以免混淆本發(fā)明的相關(guān)細(xì)節(jié)。詞語“示范性”在本文中用以表示“充當(dāng)一實(shí)例、例子或說明”。本文中被描述為 “示范性”的任何實(shí)施例不一定均解釋為比其它實(shí)施例優(yōu)先或有利。同樣，術(shù)語“本發(fā)明的 實(shí)施例”并不要求本發(fā)明的所有實(shí)施例均包括所論述的特征、優(yōu)點(diǎn)或操作模式。本文中所使用的術(shù)語僅出于描述特定實(shí)施例的目的且并不希望限制本發(fā)明的實(shí) 施例。如在本文中所使用，除非上下文另外清楚地指示，否則希望單數(shù)形式“一”和“所述” 也包括復(fù)數(shù)形式。將進(jìn)一步了解，術(shù)語“包含”和/或“包括”在用于本文中時(shí)指定所陳述的 特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但不排除一個(gè)或一個(gè)以上其它特征、整數(shù)、 步驟、操作、元件、組件和/或其群組的存在或添加。大體來說，實(shí)例實(shí)施例針對(duì)存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)和形成磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM) 單元的磁性隧道結(jié)(MTJ)部分的過程，以便減小總的制造成本并改進(jìn)裝置可靠性。不同于 常規(guī)自旋力矩轉(zhuǎn)移(STT)MRAM單元，替代于常規(guī)工藝中所需要的三個(gè)掩模，僅需要使用一 個(gè)或者兩個(gè)光掩模。在一個(gè)實(shí)例中，MTJ的層沉積在被蝕刻到氧化物層中的溝槽中，以便與 所述單元或裝置的金屬連接直接接觸而形成所述MTJ的垂直結(jié)。不同于使用需要二維中 的極端精度的光刻控制，可通過形成用于沉積MTJ的層的溝槽所需的蝕刻深度來控制形成 MTJ的層的尺寸的一者。另外，可通過經(jīng)沉積以形成MTJ的金屬層的重量來控制形成MTJ的 層的尺寸(例如，單元臨界尺寸)。因此，如將在下文進(jìn)一步詳細(xì)地看到，可利用蝕刻工藝來 形成腔或溝槽，且可利用在形成MTJ的層的過程中的物理沉積特征以便將所述MTJ耦合到 所述金屬連接?，F(xiàn)參看圖3到圖11來描述實(shí)例存儲(chǔ)器單元和形成包括所述MTJ的存儲(chǔ)器單元的 過程。出于清楚和理解的目的，在形成所述MTJ的基本程序中描述實(shí)例過程。參看圖3A，展示存儲(chǔ)器單元300的橫截面圖。存儲(chǔ)器單元300包括形成于第一平 面中的襯底301和在第二平面中延伸的金屬連接320 (例如，銅、鎢等)。所述第二平面大體 上正交于所述第一平面。存儲(chǔ)器單元300進(jìn)一步包括磁性隧道結(jié)(MTJ) 365，所述磁性隧道 結(jié)(MTJ) 365具有耦合到金屬連接320的第一層使得MTJ 365的所述第一層沿第二平面定 向。如將從所說明的連接了解，流過MTJ 365的電流通過以380指示的界面。將關(guān)于圖3B 進(jìn)一步論述關(guān)于MTJ 365的細(xì)節(jié)。參看圖3B，說明MTJ 365的垂直布置的更詳細(xì)說明。MTJ 365包括多個(gè)層，例如固 定或釘扎層362、隧道勢壘層363和自由層364。這些層可由如下文將更詳細(xì)論述的膜或其它方法形成。另外，將了解，如上文所論述，這些層的每一者可含有一個(gè)或一個(gè)以上材料層 以便實(shí)現(xiàn)所述層的功能性。舉例來說，可使用一個(gè)或一個(gè)以上材料層來形成釘扎層362，然 而，為了方便起見，在本文中可將所述組合稱作單個(gè)功能層。如可從圖3B的詳細(xì)布置看出，MTJ的功能層(362-364)中的每一者在垂直平面 (相對(duì)于所述襯底)內(nèi)沿連接器320的側(cè)壁定向。盡管MTJ 365的層(362-364)也水平延 伸，但如電流路徑380所突出顯示，通過MTJ 365的電流大體上在電極375與連接器320之 間。層362-364(特定來說為隧道勢壘層363)的水平部分的額外厚度有助于引導(dǎo)通過垂直 界面的電流，如電流路徑380所突出顯示。另外，MTJ層362-364的傾斜部分347也維持增 加的層厚度，所述增加的層厚度抑制通過這些部分的泄漏并集中通過380的電流。將了解， 所述傾斜構(gòu)型有助于在層的傾斜部分347中建立增加的層厚度。返回參看圖3A，MTJ 365通過導(dǎo)體370和電極375耦合到位線(未圖示)。金屬 連接320和導(dǎo)體325將MTJ 365耦合到晶體管305。晶體管305經(jīng)由連接器310和315耦 合到字線連接308和源極線連接。關(guān)于圖4中的示意圖來說明存儲(chǔ)器單元300的配置。圖4說明存儲(chǔ)器單元300和與關(guān)于圖3A和圖3B所描繪的元件的關(guān)系的示意圖。 為了促進(jìn)對(duì)此關(guān)系的理解，已維持針對(duì)相同元件的參考標(biāo)號(hào)。應(yīng)注意，為了方便說明，在示 意圖中未維持所述元件(例如，MTJ 365、晶體管305等)中的若干者的物理定向。位線經(jīng) 由元件370和375耦合到MTJ 365。MTJ 365經(jīng)由元件320和325耦合到接入/字線晶體 管305。字線經(jīng)由元件308耦合到晶體管305且源極線經(jīng)由元件315和310耦合到晶體管 305。未詳述(但(例如)在圖1中說明了)存儲(chǔ)器陣列(例如，讀出放大器等)的剩余功 能方面，且所述剩余功能方面在此項(xiàng)技術(shù)中為已知的。參看圖5到圖11，現(xiàn)將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于制造存儲(chǔ)器單元300中的磁 性隧道結(jié)(MTJ) 365的示范性方法。在圖5到圖11中，已維持針對(duì)相關(guān)元件的參考標(biāo)號(hào)。同 樣，為了避免冗余，將不在每個(gè)圖的描述中論述所有元件。如在圖5中所說明，本發(fā)明的一實(shí)施例可包括兩個(gè)具有共享源極線連接310的存 儲(chǔ)器單元。第二單元的額外元件(例如，字線連接309、導(dǎo)電元件326和321)起到類似作用 且因此將不詳細(xì)論述。如上文所論述，襯底301可形成于第一平面內(nèi)，且金屬連接320可經(jīng) 形成以在第二平面內(nèi)延伸，所述第二平面大體上正交(例如，垂直)于所述第一平面。將金 屬連接320包封在不導(dǎo)電層350 (例如，氧化物層)中。如此項(xiàng)技術(shù)中已知，可由具有良好 導(dǎo)電特性的合適金屬材料(例如，銅、鎢、鋁等)制成金屬連接320和其它導(dǎo)電元件。參看圖6和圖7，一旦已提供部分單元結(jié)構(gòu)300，就可在氧化物層350中蝕刻溝槽 340以便暴露金屬連接320的至少第一部分，其中金屬連接320的所述第一部分沿第二平面 定向。如在圖6中所說明，可在所述單元的頂部表面上提供具有開口 331的圖案的光致 抗蝕劑層330?？啥ㄎ婚_口 331使得其覆蓋金屬連接320的一部分332以便確保將暴露金 屬連接320的第一部分。如圖7中所展示，可接著使用化學(xué)蝕刻劑在氧化物層350的由開 口 331的圖案暴露的部分中蝕刻溝槽或腔340。在此第一蝕刻步驟期間，可以眾多方式來 控制金屬連接320的圖案和/或被暴露部分。舉例來說，可控制工藝變量，例如涂覆蝕刻劑 的時(shí)間和/或蝕刻劑的化學(xué)性質(zhì)。另外，可使用不同圖案在氧化物層350的包封金屬連接 320的部分中蝕刻溝槽340。
再次參看圖6和圖7，可將氧化物層350蝕刻到所要深度以便暴露沿第二平面定向 的金屬連接320的至少第一部分322。另外，可形成溝槽或腔340使得溝槽340的一側(cè)傾 斜，如通過部分345證明?？砂凑杖绱隧?xiàng)技術(shù)中已知的蝕刻劑工藝變量中的任何一者或一 者以上來控制氧化物層350的此傾斜部分345或“傾斜構(gòu)型”。在其它實(shí)施例中，可操縱參 數(shù)以實(shí)現(xiàn)與已形成的腔340相比較薄的金屬連接320，或金屬連接320與其中沉積MTJ的 層的已形成的溝槽340相比較厚或較寬的圖案。另外，如上文關(guān)于圖3B所論述，傾斜部分 345促進(jìn)維持與垂直部分322相比MTJ的傾斜部分345中的較厚層。接下來，如圖8中所展示，可將MTJ 365的薄膜層360 (例如，362-364)沉積在溝槽 340中，使得MTJ 365的第一層(例如，362)的一部分沿第二平面定向且使得MTJ 365的所 述第一層耦合到金屬連接320的第一部分322?？蓪⒂靡孕纬蒑TJ 365的薄膜層360沉積 于所述單元的頂部上和溝槽340內(nèi)。這些薄膜層360可體現(xiàn)為薄的鐵磁膜，包括(例如)釘 扎層362 (例如，Ta/PtMn/CoFe/Ru/CoFeB)、隧道勢壘層363 (例如，AlOx或MgO)和自由層 364(例如，CoFeB/Ta)。MTJ 365的一個(gè)或一個(gè)以上層可沿金屬連接320的第一部分(即， 金屬連接320的已暴露的側(cè)壁322)比沿溝槽340的平行于襯底301或相對(duì)于襯底301而 傾斜的部分薄。在沉積用以形成MTJ 365的薄膜層360中的每一者之后，在薄膜層360之 上形成金屬層375。參看圖9，可通過拋光(例如，化學(xué)機(jī)械拋光(CMP))、蝕刻(例如，等離子蝕刻)或 其它已知技術(shù)來移除MTJ 365的附加薄膜層360和金屬層375。如圖9中所展示，拋光或蝕 刻薄膜層360和金屬層375以使其大體上對(duì)應(yīng)于金屬連接320的上表面。金屬連接320的 上表面可平行于襯底301的平面。通過移除覆蓋頂部表面的薄膜層360和金屬層375，剩余 層形成MTJ 365和電極375且填充溝槽340。參看圖10，可由電極375上的導(dǎo)電元件(例如，通孔)形成位線連接370以將電極 375(且因此將MTJ 365)電耦合到位線(未圖示)?？蓪?dǎo)電元件370嵌入在不導(dǎo)電層中， 所述不導(dǎo)電層也可覆蓋在電連接器320的頂部上。參看圖11，現(xiàn)將描述根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的存儲(chǔ)器陣列中的磁性隧道結(jié)(MTJ) 的示范性布置。如圖11中所展示，可將一對(duì)位單元300和400形成為彼此的鏡像。舉例來 說，可在氧化物層中蝕刻溝槽以暴露處于第二平面內(nèi)的多個(gè)金屬連接中的每一者的鄰近第 一部分?？蓪TJ層沉積在形成于鄰近對(duì)的金屬連接之間的區(qū)域中的溝槽中。將了解，根 據(jù)圖11的形成單元300和400的過程類似于圖5到圖10中所說明的過程，且因此，在本文 中不提供詳細(xì)解釋。另外，將了解，可將用于所述兩個(gè)位單元的過程應(yīng)用于個(gè)別位單元(例 如在圖3A中所說明)或可每次將其應(yīng)用于兩個(gè)以上位單元。因此，本發(fā)明的實(shí)施例并不限 于本文中所提供的已說明的實(shí)例?？梢暣鎯?chǔ)器單元300的所要應(yīng)用來調(diào)整MTJ 365的結(jié)區(qū)域的總尺寸(例如，寬度 和/或長度)。換句話說，可視特定存儲(chǔ)器單元300的特性來形成所要圖案。在任一情況 下，MTJ 365和(因此)存儲(chǔ)器單元300的尺寸可為溝槽340的深度以及薄膜層360的厚 度的函數(shù)，所述溝槽340被蝕刻到存儲(chǔ)器單元300的氧化物層350中以便形成MTJ 365，而 所述薄膜層360將在上文所描述的沉積工藝期間被應(yīng)用于形成MTJ 365。如上文所闡述，部分地歸因于此過程的物理沉積性質(zhì)，MTJ 365中的隧道勢壘厚度 可在金屬連接320的已暴露的第一部分322附近最薄(例如，如圖7中所展示)且在溝槽340中的其它處較厚。因此，隧道電流可通過MTJ 365的鄰近于322的垂直部分主要地在金 屬連接320 (例如，銅或鎢)與電極375之間通過。因此，且不同于常規(guī)處理技術(shù)，如在圖3到圖10中示范性地展示，可僅使用一個(gè)或 兩個(gè)光掩模來形成STT MRAM單元300結(jié)構(gòu)。在先前實(shí)例中，使用第一蝕刻工藝形成溝槽或 腔340，且接著在沉積MTJ 365的薄膜層360和金屬層375之后，執(zhí)行第二蝕刻工藝或替代 地執(zhí)行拋光步驟以形成MTJ 365和電極375。另外，MTJ 365在垂直定向(即，在正交于襯 底的第二平面內(nèi)定向)上形成，且其大小可通過光掩模的孔尺寸、溝槽340的蝕刻深度和/ 或薄膜層360的重量來控制，而非通過使用更多或嚴(yán)格容限的光刻控制來控制。本文中所 使用的制造過程可與鑲嵌工藝(單個(gè)或兩個(gè))兼容以減小制造成本。所述垂直定向可提供 位線140 (如圖1中所展示)與STT MRAM單元300之間的改進(jìn)的電導(dǎo)，且可提供MTJ 365 與金屬連接320之間的改進(jìn)的或較好的粘合，從而提供金屬一金屬接觸來替代如常規(guī)STT MRAM單元結(jié)構(gòu)中的絕緣一金屬接觸。雖然以上揭示內(nèi)容展示了本發(fā)明的說明性實(shí)施例，但應(yīng)注意，在不脫離由所附權(quán) 利要求書限定的本發(fā)明實(shí)施例的范圍的情況下，可在其中進(jìn)行各種改變和修改。舉例來說， 根據(jù)本文中所描述的本發(fā)明實(shí)施例的方法的功能、步驟和/或動(dòng)作不需要以任何特定次序 來執(zhí)行。另外，盡管可以單數(shù)形式來描述或主張本發(fā)明的元件，但仍預(yù)期復(fù)數(shù)形式，除非明 確地陳述限于單數(shù)形式。
權(quán)利要求
一種存儲(chǔ)器，其包含處于第一平面內(nèi)的襯底；在第二平面內(nèi)延伸的第一金屬連接，其中所述第二平面大體上正交于所述第一平面；以及第一磁性隧道結(jié)(MTJ)，其具有耦合到所述金屬連接的第一層，使得所述MTJ的所述第一層沿所述第二平面定向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器，其中所述第一MTJ包括沿所述第二平面定向的一個(gè) 或一個(gè)以上層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器，其中晶體管形成于所述襯底上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的存儲(chǔ)器，其中所述第一金屬連接耦合到所述晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的存儲(chǔ)器，其進(jìn)一步包含源極線連接和字線連接，其中每一者耦合到所述晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)器，其進(jìn)一步包含耦合到所述第一 MTJ的第二層的位線連接，其中所述第二層沿所述第二平面定向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器，其中電流經(jīng)配置以通過處于所述第二平面內(nèi)的所述 第一 MTJ的所述層在所述位線連接與所述金屬連接之間流動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器，其中所述第一層是釘扎層，且其中所述第一MTJ進(jìn)一 步包括沿所述第二平面定向的隧道勢壘層；以及 沿所述第二平面定向的自由層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的存儲(chǔ)器，其進(jìn)一步包含形成于絕緣體中的溝槽，其中所述MTJ的所述釘扎層、隧道勢壘層和自由層形成于所 述溝槽中，其中所述溝槽具有平行于所述第一平面的底部部分和相對(duì)于所述第二平面傾斜的傾 斜部分，且其中至少所述隧道勢壘層在所述底部部分和傾斜部分中比沿所述第二平面定向的部分厚。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器，其進(jìn)一步包含 在所述第二平面內(nèi)延伸的第二金屬連接；以及第二磁性隧道結(jié)(MTJ)，其具有耦合到所述第二金屬連接的第一層，使得所述第二 MTJ 的所述第一層沿所述第二平面定向。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的存儲(chǔ)器，其中一個(gè)源極線對(duì)于每一對(duì)所述MTJ來說是共享的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的存儲(chǔ)器，其進(jìn)一步包含 用于所述第一 MTJ的第一字線；以及用于所述第二 MTJ的第二字線。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存儲(chǔ)器，其中所述第一字線位于所述第一金屬連接與源極 線連接之間，且其中所述第二字線位于所述第二金屬連接與所述源極線連接之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的存儲(chǔ)器，其中所述第一MTJ位于所述第一金屬連接的第一側(cè)上，且其中所述第二 MTJ位于所述第二金屬連接的鄰近于所述第一金屬連接的所述第一 側(cè)的一側(cè)上。
15.一種在存儲(chǔ)器單元中形成磁性隧道結(jié)(MTJ)的方法，所述方法包含在第一平面內(nèi)提供襯底；形成在第二平面內(nèi)延伸的金屬連接，其中所述第二平面大體上正交于所述第一平面；在氧化物層中蝕刻溝槽以暴露所述金屬連接的至少第一部分，其中所述金屬連接的所 述第一部分沿所述第二平面定向；以及在所述溝槽中沉積所述MTJ的多個(gè)層，使得所述MTJ的所述多個(gè)層沿所述第二平面定 向且使得所述MTJ的第一層耦合到所述金屬連接的所述第一部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述溝槽包括沿所述第二平面定向的至少第一 表面和具有相對(duì)于所述第二平面的斜率的第二表面，且其中所述MTJ的所述第一層沉積在所述溝槽的所述第一表面和所述第二表面上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述溝槽包括平行于所述第一平面定向的第三 表面，且其中所述MTJ的所述第一層沉積在所述溝槽的所述第三表面上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述MTJ的隧道勢壘層在所述第一表面上比在 所述第二或第三表面上薄。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其進(jìn)一步包含以金屬層來填充至少所述溝槽；且其中所述金屬層耦合到所述MTJ的第二層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其進(jìn)一步包含在所述金屬層上形成位線連接，其中所述位線連接將所述金屬層耦合到位線。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其進(jìn)一步包含移除所述金屬層和所述MTJ的所述多個(gè)層的在所述溝槽外部的部分。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中移除包括將所述金屬層和所述MTJ的所述多個(gè)層蝕刻到所述金屬連接的高度。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中移除包括將所述金屬層和所述MTJ的所述多個(gè)層拋光到所述金屬連接的高度。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種包括存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)器和用于產(chǎn)生所述存儲(chǔ)器單元的方法。所述存儲(chǔ)器包括處于第一平面內(nèi)的襯底。提供在第二平面內(nèi)延伸的第一金屬連接。所述第二平面大體上正交于所述第一平面。提供磁性隧道結(jié)(MTJ)，所述磁性隧道結(jié)(MTJ)具有耦合到所述金屬連接的第一層，使得所述MTJ的所述第一層沿所述第二平面定向。
文檔編號(hào)H01L43/08GK101911326SQ200980101856
公開日2010年12月8日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
發(fā)明者升·H·康, 顧時(shí)群, 馬修·M·諾瓦克 申請人:高通股份有限公司