專利名稱：使用兩個(gè)掩模的磁性隧道結(jié)元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，且明確地說，涉及自旋力矩轉(zhuǎn)移磁性隨機(jī)存取 存儲(chǔ)器及與標(biāo)準(zhǔn)集成電路制造過程集成的方法。
背景技術(shù)：
與常規(guī)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)芯片技術(shù)不同，在磁性RAM(MRAM)中，數(shù)據(jù)并非存儲(chǔ) 為電荷，而是替代地通過存儲(chǔ)元件(磁性隧道結(jié)(即，MTJ))的磁性極化來存儲(chǔ)。所述元件 由兩個(gè)鐵磁板形成，每一鐵磁板可保持一個(gè)磁場(chǎng)，所述兩個(gè)鐵磁板由薄絕緣層分離。所述兩 個(gè)板中的一者為被設(shè)定為特定極性的永久磁體；另一“可寫”板的磁化極性將改變以匹配足 夠強(qiáng)的外場(chǎng)的磁化極性。存儲(chǔ)器裝置由此類“單元”的柵格構(gòu)建。通過測(cè)量單元的電阻來完成讀取。常規(guī)上通過向相關(guān)聯(lián)的晶體管供電來選擇特定 單元，所述相關(guān)聯(lián)的晶體管將來自電源線的電流通過所述單元切換到接地。歸因于隧穿磁 阻效應(yīng)，單元的電阻歸因于兩個(gè)板中的場(chǎng)的定向而改變。通過測(cè)量所得電流，可確定任一特 定單元內(nèi)部的電阻，且自此可確定可寫板的極性。常規(guī)上，如果兩個(gè)板具有相同極性，則這 被視為狀態(tài)“0 ”，而如果所述兩個(gè)板具有相反極性，則電阻將較高且被視為狀態(tài)“ 1 ”。存儲(chǔ)器系統(tǒng)的成本的一個(gè)重要決定因素為組件的密度。較小組件及每個(gè)“單元”具 有較少組件意味著較多“單元”可封裝到單一芯片上，這又意味著較多芯片可同時(shí)從單一硅 晶片產(chǎn)生且以較低成本及改進(jìn)的良率來制造。另外，制造過程流程影響成本，其中較多掩模處理導(dǎo)致增加的總制造成本。當(dāng)常規(guī) MRAM的制造需要僅專用于磁性隧道結(jié)(MTJ)結(jié)構(gòu)的制造的許多掩模處理時(shí)，成本進(jìn)一步增 加。因?yàn)樘幚沓杀臼菍?shí)施集成電路裝置中的特征集成的重要考慮因素，所以設(shè)計(jì)及過程流 程中的任何消除掩模及相關(guān)聯(lián)處理的改進(jìn)均是有利的。一個(gè)掩模處理中的差異可節(jié)約大量 成本。因此，需要用于在半導(dǎo)體制造過程流程中集成MRAM制造的經(jīng)改進(jìn)的方法。此外，放 松臨界尺寸特征的對(duì)準(zhǔn)的任何設(shè)計(jì)將為合乎需要的。

發(fā)明內(nèi)容
一種使用兩個(gè)光掩模處理將磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)制造過程集成到標(biāo)準(zhǔn)后 段工藝(BEOL)集成電路制造中的方法。在一個(gè)方面中，一種用于使用兩個(gè)掩模形成用于磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)的 磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置的方法包括在具有第一互連金屬化物的襯底上沉積與所述第一互 連金屬化物連通的第一電極、MTJ層及第二電極。所述方法還包括用第一掩模界定所述MTJ層中的至少一些及所述第二電極；及在第二電極上沉積第三電極。所述方法進(jìn)一步包 括用比第一掩模大的第二掩模界定所述第一電極及所述第三電極。在另一方面中，一種用于磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)的磁性隧道結(jié)(MTJ)結(jié)構(gòu)具 有帶有第一互連金屬化物的襯底。所述結(jié)構(gòu)還包括耦合到所述第一互連金屬化物的第一電 極及MTJ層。所述MTJ層中的至少一者耦合到所述第一電極。所述結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括耦合到 所述MTJ層中的至少另外一者的第二電極，所述第二電極基于第一掩模而具有與MTJ層中 的至少一些相同的橫向尺寸。所述結(jié)構(gòu)另外包括耦合到所述第二電極的第三電極，所述第 三電極基于第二掩模而具有與所述第一電極相同的橫向尺寸。所述結(jié)構(gòu)還具有耦合到所述 第三電極的第二互連金屬化物。在又一方面中，一種用于磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)的磁性隧道結(jié)(MTJ)結(jié)構(gòu)包 括第一互連裝置，其用于與至少一個(gè)控制裝置連通；第一電極裝置，其用于耦合到所述第 一互連裝置；及MTJ裝置，其用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。所述MTJ裝置耦合到所述第一電極裝置。所述 結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括第二電極裝置，其用于耦合到所述MTJ裝置；及第三電極裝置，其用于耦 合到所述第二電極裝置。所述第二電極裝置基于第一掩模而具有與MTJ裝置相同的橫向尺 寸。所述第三電極裝置基于第二掩模而具有與第一電極裝置相同的橫向尺寸。所述結(jié)構(gòu)還 具有用于耦合到第三電極裝置及至少一個(gè)其它控制裝置的第二互連裝置。
前文已相當(dāng)廣泛地概述了本發(fā)明的實(shí)施例的特征及技術(shù)優(yōu)點(diǎn)以使得可較好地理 解隨后對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述。下文將描述形成本發(fā)明的權(quán)利要求書的標(biāo)的物的額外特征及 優(yōu)點(diǎn)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，所揭示的概念及特定實(shí)施例可易于用作用于修 改或設(shè) 計(jì)其它結(jié)構(gòu)來實(shí)行本發(fā)明的相同目的的基礎(chǔ)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，所述等效 構(gòu)造并不脫離如在所附權(quán)利要求書中陳述的本發(fā)明的精神及范圍。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，從 以下描述將更好地理解被認(rèn)為是本發(fā)明所特有的新穎特征(關(guān)于其組織及操作方法)以及 其它目的及優(yōu)點(diǎn)。然而，應(yīng)明確理解，僅出于說明及描述的目的而提供各圖中的每一者，且 其并不打算作為對(duì)本發(fā)明的限制的界定。


為了較全面地理解本發(fā)明，現(xiàn)參考結(jié)合附圖所作的以下描述。圖1為展示可有利地使用本發(fā)明的實(shí)施例的示范性無(wú)線通信系統(tǒng)的框圖。圖2為說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于半導(dǎo)體后段工藝(BEOL)過程流程中的 MRAM的電路、布局、邏輯設(shè)計(jì)及集成的設(shè)計(jì)工作站的框圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可嵌入在半導(dǎo)體后段工藝(BEOL)過程流程中的用 于形成MTJ結(jié)構(gòu)的示范性示意過程流程。圖4為根據(jù)圖3的實(shí)施例而制造的示范性不對(duì)稱MTJ結(jié)構(gòu)的橫截面圖。圖5為根據(jù)圖3的實(shí)施例而制造的示范性對(duì)稱MTJ結(jié)構(gòu)的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明揭示一種磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置及其形成方法。在一個(gè)實(shí)施例中，揭示一 種自旋力矩轉(zhuǎn)移(STT) MTJ。圖1展示可有利地使用本發(fā)明的實(shí)施例的示范性無(wú)線通信系統(tǒng)100。出于說明的目的，圖1展示三個(gè)遠(yuǎn)程單元120、130及150以及兩個(gè)基站140。將認(rèn)識(shí)到常規(guī)無(wú)線通信系 統(tǒng)可具有更多遠(yuǎn)程單元及基站。遠(yuǎn)程單元120、130及150包括STT MRAM裝置125A、125B及 125C，其為如以下進(jìn)一步所論述的本發(fā)明的實(shí)施例。圖1展示從基站140到遠(yuǎn)程單元120、 130及150的前向鏈路信號(hào)180及從遠(yuǎn)程單元120、130及150到基站140的反向鏈路信號(hào) 190。 在圖1中，遠(yuǎn)程單元120經(jīng)展示為移動(dòng)電話，遠(yuǎn)程單元130經(jīng)展示為便攜式計(jì)算 機(jī)，且遠(yuǎn)程單元150經(jīng)展示為無(wú)線本地環(huán)路系統(tǒng)中的固定位置遠(yuǎn)程單元。舉例來說，所述 遠(yuǎn)程單元可為移動(dòng)電話、手持式個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)單元、例如個(gè)人數(shù)據(jù)助理等便攜式數(shù) 據(jù)單元、導(dǎo)航裝置(例如具備GPS功能的裝置)、機(jī)頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單 元、例如儀表讀取設(shè)備等固定位置數(shù)據(jù)單元，或存儲(chǔ)或檢索數(shù)據(jù)或計(jì)算機(jī)指令的任何其它 裝置，或其任何組合。雖然圖1說明根據(jù)本發(fā)明的教示的遠(yuǎn)程單元，但本發(fā)明不限于這些示 范性所說明單元。所揭示的裝置可適當(dāng)?shù)赜糜诎∕RAM裝置的任何裝置中。圖2為說明用于所揭示的半導(dǎo)體集成電路的電路、布局及邏輯設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)工作站 的框圖。設(shè)計(jì)工作站200包括硬盤201，所述硬盤201含有操作系統(tǒng)軟件、支持文件及例如 CADENCE或ORCAD等設(shè)計(jì)軟件。設(shè)計(jì)工作站200還包括顯示器202以促進(jìn)電路設(shè)計(jì)210的設(shè) 計(jì)。電路設(shè)計(jì)210可為如以上所揭示的存儲(chǔ)器電路。提供存儲(chǔ)媒體204用于以有形方式存 儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)210。電路設(shè)計(jì)210可以例如GDSII或GERBER等文件格式存儲(chǔ)于存儲(chǔ)媒體204 上。存儲(chǔ)媒體204可為CD-R0M、DVD、硬盤、快閃存儲(chǔ)器或其它適當(dāng)裝置。此外，設(shè)計(jì)工作站 200包括驅(qū)動(dòng)設(shè)備203用于接受來自存儲(chǔ)媒體204的輸入或?qū)⑤敵鰧懭氲酱鎯?chǔ)媒體204。記錄于存儲(chǔ)媒體204上的數(shù)據(jù)可指定邏輯電路配置、光刻掩模的圖案數(shù)據(jù)或例如 電子束平版印刷等串行寫入工具的掩模圖案數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)可進(jìn)一步包括例如與邏輯仿真 相關(guān)聯(lián)的時(shí)序圖或網(wǎng)狀電路等邏輯驗(yàn)證數(shù)據(jù)。提供存儲(chǔ)媒體204上的數(shù)據(jù)通過減少用于設(shè) 計(jì)半導(dǎo)體IC的過程的數(shù)目而促進(jìn)電路設(shè)計(jì)210的設(shè)計(jì)。在本發(fā)明中，MRAM裝置及制造所述MRAM裝置的方法利用僅僅兩個(gè)掩模以形成 MTJ0大體上應(yīng)用所述方法以制造STT MRAM。這潛在地致使能夠大幅降低將存儲(chǔ)器嵌入集 成電路產(chǎn)品中的成本。圖3為可嵌入在半導(dǎo)體BEOL過程中的用以形成MTJ MRAM結(jié)構(gòu)的處理的一個(gè)實(shí)施 例的示意性過程流程。層間電介質(zhì)ILD 36將MTJ層與先前已在后段工藝(BEOL)過程流程中所制造的外 圍裝置(未圖示)分離。形成于ILD 36中的互連金屬化物37提供到控制裝置(例如，與 MTJ相關(guān)聯(lián)的存取晶體管)的連接。1 以包括互連金屬化物37及第一 ILD 36的表面開始，將一連串層安置于所述表 面上，所述層包括導(dǎo)電第一電極30、參考固定磁性層堆疊32 (包括固定反鐵磁層及合成反 鐵磁層，其均未展示于圖3中)、隧道阻擋層12、自由層11及第二電極6。在一個(gè)實(shí)施例中， 互連金屬化物37將MTJ連接到源極線。在ILD 36與第一接觸層30之間不存在常規(guī)電介質(zhì)阻擋層。為了補(bǔ)償常規(guī)電介質(zhì) 阻擋層的缺失，第一電極30可為例如鉭(Ta)等難熔金屬?；ミB金屬化物37可為銅，且鉭 為用于阻斷銅擴(kuò)散到周圍材料中的極佳阻擋層材料。換句話說，鉭阻斷金屬(例如銅)在 互連金屬化物37中的擴(kuò)散，從而減少或消除對(duì)常規(guī)電介質(zhì)阻擋層的需要。另外，在ILD 36及互連金屬化物37上沉積鉭層為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)制造所常見的過程友好型集成方案。2 使用第一掩模處理來蝕刻且圖案化各種上部層及電極，包括隧道阻擋層12、自 由層11及第二電極6，但不包括參考固定磁性層堆疊32。在替代實(shí)施例(以下論述)中， 還可能發(fā)生用第一掩模移除參考固定磁性層堆疊32的一部分且圖案化參考固定磁性層堆 疊32。繼續(xù)，界定核心MTJ “堆疊”結(jié)構(gòu)，且其包括隧道阻擋層12、自由層11及導(dǎo)電第二電 極6。3:將電介質(zhì)鈍化阻擋層40安置于包括MTJ堆疊在內(nèi)的整個(gè)表面上?？墒褂?例 如)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)來對(duì)電介質(zhì)鈍化阻擋層40進(jìn)行平面化(未圖示)以暴露導(dǎo)電第 二電極6。4:在所述平面化結(jié)構(gòu)上沉積第三電極15。如同電極金屬化物30、6的情況，電極 金屬化物15可選自包括例如鉭(Ta)等難熔金屬在內(nèi)的各種金屬。5:使用第二掩模處理來蝕刻且界定所述組件的平面尺寸，所述組件包括第三電極 15、電介質(zhì)鈍化阻擋層40 (圍繞第二電極6、自由層11及隧道阻擋層12)、參考固定磁性層 堆疊32及第一電極30，下至由ILD 36及互連金屬化物37所界定的表面?？勺⒁獾?，第二 掩模的對(duì)準(zhǔn)不受臨界尺寸對(duì)齊約束，且在放置由第二掩模所界定的部分中存在相當(dāng)大的寬 容度，只要第二掩模大體上定位于由第一掩模及互連金屬化物37所界定的部分上方即可。6 在包括經(jīng)界定的MTJ堆疊在內(nèi)的整個(gè)表面上沉積鈍化阻擋層8?？蔀?例如) 碳化硅或氮化硅的鈍化阻擋層8為用于保護(hù)以免于被濕氣或其它物質(zhì)穿透的非常致密的 膜。因此，鈍化阻擋層8包封、鈍化并保護(hù)MTJ堆疊。此外，鈍化阻擋層8還為電介質(zhì)阻擋 層，其用以保護(hù)ILD 36且可用作CMOS過程(例如后續(xù)BEOL過程中的邏輯電路制造)中的 蝕刻終止層。應(yīng)注意，常規(guī)電介質(zhì)阻擋層在此再出現(xiàn)作為鈍化阻擋層8，但是較晚在過程中 再出現(xiàn)。鈍化阻擋層8具有額外功能，如以下所描述。電介質(zhì)阻擋層的各種層可(例如)由金屬氧化物、金屬碳化物或金屬氮化物形成。 舉例來說，阻擋層材料可為SiOx、SiC及SiN?？?例如)基于易受各種蝕刻劑影響或抵抗 各種蝕刻劑的需要而進(jìn)行所述選擇。7 可沉積第二 ILD 44以充分地埋藏所得結(jié)構(gòu)，且接著對(duì)其進(jìn)行平面化以暴露鈍 化阻擋層8。接著使用標(biāo)準(zhǔn)金屬化掩模(現(xiàn)為BEOL過程的一部分，且并非為MTJ集成過程 所特定)以在電介質(zhì)鈍化阻擋層8中界定溝槽42以暴露第三電極15?？蓪⒗缥痪€互連 件等另一互連金屬化物35安置于孔42中以與第三電極15連通。金屬互連件35可為銅或 BEOL過程流程所常見的另一導(dǎo)電金屬。ILD 44將MTJ層與可在BEOL過程流程的后續(xù)部分中所制造的外圍裝置(未圖示) 分離?；ミB金屬化物35提供到在BEOL過程流程的后續(xù)部分中所制造的裝置的連接。另外，MTJ堆疊不必臨界地與互連金屬化物37或35對(duì)準(zhǔn)。即，可在不需要對(duì)齊臨 界尺寸的情況下定位所述MTJ，只要MTJ堆疊元件12、11及6定位于經(jīng)圖案化的第一電極 30與第三電極15之間。圖4(其中MTJ堆疊經(jīng)展示為在互連金屬化物37上方居中)僅用 于示范性說明。舉例來說，如圖5中所見，MTJ堆疊可偏離中心。在例如互連金屬化物37等金屬與例如ILD 36等絕緣體之間的拋光速率不同且出 現(xiàn)例如“凹陷”等拋光人為產(chǎn)物的情況下，可在需要的情況下隨后對(duì)第一電極30及/或參考固定磁性層堆疊32進(jìn)行平面化以提供足夠平坦的表面用于形成隧道阻擋層12及自由層 11以實(shí)現(xiàn)對(duì)層厚度及質(zhì)量的控制，因?yàn)檫@兩個(gè)層(11及12)可能為約lnm。圖3中所展示的MTJ結(jié)構(gòu)可稱為不對(duì)稱MTJ。在圖3的過程流程中，使用第 一掩模 形成堆疊，所述堆疊包括導(dǎo)電第二電極6、自由層11及隧道阻擋層12，但不包括參考固定磁 性層堆疊32或第一電極30。使用第二掩模形成參考固定磁性層堆疊32及第一電極30。然而，如圖4中所見，同一掩模集合可用以形成被描述為“對(duì)稱”的替代MTJ結(jié)構(gòu)。 因此，如果使用第一掩模，可通過擴(kuò)展蝕刻過程以包括參考固定磁性層堆疊32但不包括第 一電極30而實(shí)現(xiàn)“對(duì)稱”結(jié)構(gòu)。如之前(即，在“不對(duì)稱”配置中)，使用第二掩模來圖案化 第一電極30。在過程流程的此示范性變型中，僅等同地圖案化第一電極30及第三電極15 以對(duì)稱地將介入磁性隧道結(jié)元件32、12及11以及第二電極6夾在第一電極30與第三電極 15之間。參考固定磁性層堆疊32具有與隧道阻擋層12、自由層11及導(dǎo)電電極6相同的尺 寸(除厚度之外)。第一優(yōu)點(diǎn)為消除一個(gè)臨界尺寸掩模。第二優(yōu)點(diǎn)在于MTJ堆疊(即，導(dǎo)電第二電極 6、自由層11、固定層12及(任選地)參考固定磁性層堆疊32)的關(guān)鍵層通過在單一掩模步 驟中形成而自對(duì)準(zhǔn)。第三優(yōu)點(diǎn)為可將MTJ堆疊放置于金屬化互連件37正上方。這允許較 緊密的裝置間距密度。第四優(yōu)點(diǎn)在于所述過程相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)MTJ形成在數(shù)目上較少，從 而降低了過程成本，且與集成電路BEOL處理兼容。換句話說，所述過程為“集成友好的”。額外優(yōu)點(diǎn)為用于在BEOL半導(dǎo)體集成電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)中集成STT MRAM制造過程的設(shè) 計(jì)結(jié)構(gòu)的形成，其可通過根據(jù)操作系統(tǒng)軟件、支持文件及例如CADENCE或ORCAD等設(shè)計(jì)軟件 執(zhí)行設(shè)計(jì)操作而在計(jì)算機(jī)工作站上操作。如本發(fā)明中所陳述的MRAM可與例如微處理器等邏輯電路一起操作。可將所述 MRAM集成到使用所述微處理器的裝置中。舉例來說，所述MRAM可為通信裝置的一部分。當(dāng) 然，在不脫離本發(fā)明的范圍及精神的情況下，所述MRAM可包括其它類型的電路。雖然已詳細(xì)描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)理解在不脫離如所附權(quán)利要求書所界定 的本發(fā)明的精神及范圍的情況下，可在本文中進(jìn)行各種改變、替代及變更。此外，本申請(qǐng)案 的范圍并不希望限于說明書中所描述的過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、手段、方法及步驟的特 定實(shí)施例。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于從本申請(qǐng)案的揭示內(nèi)容了解到的，可根據(jù)本發(fā)明 利用當(dāng)前存在或日后將開發(fā)的執(zhí)行與本文中所描述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例大體上相同的功能或?qū)?現(xiàn)與其大體上相同的結(jié)果的過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟。因此，所附權(quán)利 要求書既定在其范圍內(nèi)包括此類過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟。
權(quán)利要求
1.一種用于使用兩個(gè)掩模形成用于磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)的磁性隧道結(jié)(MTJ) 裝置的方法，其包含在包含第一互連金屬化物的襯底上沉積與所述第一互連金屬化物連通的第一電極、 MTJ層及第二電極；用第一掩模至少界定所述MTJ層中的至少一者及所述第二電極； 在所述第二電極上沉積第三電極；及用比所述第一掩模大的第二掩模界定所述第一電極及所述第三電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述界定所述MTJ層中的至少一些包含用所述第 一掩模界定隧道阻擋層及自由層；且界定所述第一電極及第二電極進(jìn)一步包含用所述第二掩模界定參考固定磁性層堆疊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述界定所述MTJ層中的至少一些包含用所述第 一掩模界定隧道阻擋層、自由層及參考固定磁性層堆疊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包含在沉積所述第三電極之前在所述經(jīng)界定的MTJ層及經(jīng)界定的第二觸點(diǎn)上沉積第一電 介質(zhì)鈍化阻擋層；及在沉積所述第三電極之前平面化所述第一電介質(zhì)鈍化阻擋層以暴露所述經(jīng)界定的MTJ 堆疊的所述第二電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其進(jìn)一步包含在經(jīng)界定的觸點(diǎn)及所述襯底上沉積第二電介質(zhì)鈍化阻擋層； 在所述第二電介質(zhì)鈍化阻擋層上沉積層間電介質(zhì)層；及在至少所述第二電介質(zhì)鈍化阻擋層中形成第二互連金屬化物，所述第二金屬互連件與 所述第三電極連通。
6 一種用于磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)的磁性隧道結(jié)(MTJ)結(jié)構(gòu)，其包含 襯底，其包含第一互連金屬化物；第一電極，其耦合到所述第一互連金屬化物； 多個(gè)MTJ層，所述MTJ層中的至少一者耦合到所述第一電極； 第二電極，其耦合到所述MTJ層中的至少另外一者，所述第二電極基于第一掩模而具 有與所述MTJ層中的至少一些相同的橫向尺寸；第三電極，其耦合到所述第二電極，所述第三電極基于第二掩模而具有與所述第一電 極相同的橫向尺寸；及第二互連金屬化物，其耦合到所述第三電極。
7 根據(jù)權(quán)利要求6所述的MTJ結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步包含第一電介質(zhì)鈍化阻擋層，其位于所述MTJ層及第二電極上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的MTJ結(jié)構(gòu)，其中所述至少一些MTJ層包含固定磁化層、絕緣隧 道阻擋層及鐵磁自由層。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的MTJ結(jié)構(gòu)，其中所述至少一些MTJ層包含絕緣隧道阻擋層及鐵磁自由層。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的MTJ結(jié)構(gòu)，其中所述第一電極為鉭。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的MTJ結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步包含第二電介質(zhì)鈍化層，所述第二電介質(zhì)鈍化層沉積于所述第一電極、所述第三電極及所述襯底上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的MTJ結(jié)構(gòu)，其中所述襯底進(jìn)一步包含第一層間電介質(zhì)層。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的MTJ結(jié)構(gòu)，其中所述固定磁化層包含合成反鐵磁層及反鐵磁層。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的MTJ結(jié)構(gòu)，其集成到自旋力矩轉(zhuǎn)移(STT)MRAM中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的MTJ結(jié)構(gòu)，其中所述STTMRAM集成到至少一個(gè)半導(dǎo)體裸片中。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的MTJ結(jié)構(gòu)，其中所述STTMRAM集成到選自由以下各項(xiàng)組成 的群組的裝置中機(jī)頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、個(gè)人數(shù) 字助理(PDA)、固定位置數(shù)據(jù)單元、微處理器及計(jì)算機(jī)。
17.一種用于使用兩個(gè)掩模形成用于磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)的磁性隧道結(jié)(MTJ) 裝置的方法，其包含以下步驟在包含第一互連金屬化物的襯底上沉積與所述第一互連金屬化物連通的第一電極、 MTJ層及第二電極；用第一掩模界定所述MTJ層中的至少一些及所述第二電極； 在所述第二電極上沉積第三電極；及用比所述第一掩模大的第二掩模界定所述第一電極及所述第三電極。
18.一種用于磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)的磁性隧道結(jié)(MTJ)結(jié)構(gòu)，其包含 第一互連裝置，其用于與至少一個(gè)控制裝置連通；第一電極裝置，其用于耦合到所述第一互連裝置； MTJ裝置，其用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，所述MTJ裝置耦合到所述第一電極裝置； 第二電極裝置，其用于耦合到所述MTJ裝置，所述第二電極裝置基于第一掩模而具有 與所述MTJ裝置相同的橫向尺寸；第三電極裝置，其用于耦合到所述第二電極裝置，所述第三電極裝置基于第二掩模而 具有與所述第一電極裝置相同的橫向尺寸；及第二互連裝置，其用于耦合到所述第三電極裝置及至少一個(gè)其它控制裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的MTJ結(jié)構(gòu)，其集成到自旋力矩轉(zhuǎn)移(STT)MRAM中。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的MTJ結(jié)構(gòu)，其中所述STTMRAM集成到至少一個(gè)半導(dǎo)體裸片中。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的MTJ結(jié)構(gòu)，其中所述STTMRAM及微處理器集成到選自由以 下各項(xiàng)組成的群組的裝置中機(jī)頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、通信 裝置、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、固定位置數(shù)據(jù)單元及計(jì)算機(jī)。
全文摘要
一種用于使用兩個(gè)掩模形成用于磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)的磁性隧道結(jié)(MTJ)的方法包括在含有暴露的第一互連金屬化物(37)的層間電介質(zhì)層(36)上沉積第一電極(30)、固定磁化層(32)、隧穿阻擋層(12)、自由磁化層(11)及第二電極(6)。在所述第一互連金屬化物上通過第一掩模界定MTJ結(jié)構(gòu)，所述MTJ結(jié)構(gòu)包括所述隧道阻擋層、自由層及第二電極。第一鈍化層(40)包封所述MTJ結(jié)構(gòu)，使所述第二電極暴露。沉積與所述第二電極接觸的第三電極(15)。使用第二掩模以圖案化較大結(jié)構(gòu)，所述較大結(jié)構(gòu)包括所述第三電極、所述第一鈍化層、所述固定磁化層及所述第一電極。第二電介質(zhì)鈍化層(8)覆蓋所述經(jīng)蝕刻的多個(gè)層、所述第一層間電介質(zhì)層及所述第一互連金屬化物。
文檔編號(hào)H01L43/12GK102007614SQ200980112999
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者升·H·康, 李霞, 顧時(shí)群, 馬修·M·諾瓦克 申請(qǐng)人:高通股份有限公司