本發(fā)明涉及mram裝置，特別是涉及一種具有otp單元的mram裝置的制備方法以及一種具有otp單元的mram裝置。

背景技術(shù)：

1、自旋-轉(zhuǎn)移力矩磁阻隨機存取存儲器(stt-mram)的主要構(gòu)成單元為磁性隧道結(jié)(magnetic?tunnel?junctions，mtj)，由磁性自由層，隧道勢壘絕緣層和固定磁性層構(gòu)成。作為非易失性存儲器，mram(magnetoresistive?random?access?memory，磁阻隨機存取存儲器)具有功率低，速度高，寫入耐久性高的優(yōu)點。用mram作為一次存儲陣列單元(one?timeprogrammable，otp)為編碼儲存、修整儲存、加密密鑰或任何需要在芯片的整個壽命期間能夠可靠地儲存下來的數(shù)據(jù)，提供了一種理想的解決方案。

2、mram?otp的一次性寫入和多次讀取的方式如下：通過對otp陣列中的mtj施加擊穿電壓，導致目標mtj短路，其狀態(tài)改寫低阻值(“0”)，未被擊穿的mtj阻值較高(“1”)，從而存儲信息，其擊穿狀態(tài)不可更改。圖1為otp寫入時被擊穿短路的示意圖，其中p表示mtj處于平行狀態(tài)，ap表示mtj處于反平行狀態(tài)；圖2為otp?mram單元讀取時的參考窗口示意圖。如圖2所示，在讀取信息時，擊穿態(tài)的mram阻值低于otp的參考電阻，非擊穿態(tài)的mram阻值高于otp的參考電阻。

3、因此在現(xiàn)有技術(shù)中若otp?mram和mtp(multiple-time?programmable，多次可編程存儲陣列)mram陣列使用相同的工藝制造時，需解決otp?mram單元寫入時編程電壓不足的問題。所以如何解決otp?mram單元寫入時編程電壓不足的問題是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種具有otp單元的mram裝置的制備方法，可以降低otpmram單元寫入時所需擊穿電壓；本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有otp單元的mram裝置，可以降低otp?mram單元寫入時所需擊穿電壓。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種具有otp單元的mram裝置的制備方法，其特征在于，包括：

3、在設(shè)置有磁性隧道結(jié)的芯片表面設(shè)置頂部連線掩膜；所述頂部連線掩膜對應(yīng)預(yù)設(shè)otp區(qū)域的刻蝕位置，包括所述otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)的至少一面?zhèn)缺冢?/p>

4、基于所述頂部連線掩膜對所述芯片進行刻蝕，直至所述otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)對應(yīng)所述刻蝕位置的側(cè)壁，損傷所述磁性隧道結(jié)的絕緣層；

5、在刻蝕所述芯片形成的頂部連線凹槽中，填充導電介質(zhì)，形成頂部連線。

6、可選的，所述頂部連線掩膜對應(yīng)預(yù)設(shè)mtp區(qū)域的刻蝕位置，對應(yīng)所述mtp區(qū)域的磁性隧道結(jié)頂部的硬掩膜；

7、所述基于所述頂部連線掩膜對所述芯片進行刻蝕包括：

8、基于所述頂部連線掩膜對所述芯片進行刻蝕，暴露所述硬掩膜。

9、可選的，所述頂部連線掩膜對應(yīng)預(yù)設(shè)otp區(qū)域的刻蝕位置，向所述otp區(qū)域中磁性隧道結(jié)的一側(cè)偏移，以使所述刻蝕位置包括所述otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)位于偏移方向的側(cè)壁，以及所述磁性隧道結(jié)頂部的部分硬掩膜。

10、可選的，所述頂部連線掩膜對應(yīng)預(yù)設(shè)otp區(qū)域的刻蝕尺寸，大于所述otp區(qū)域中磁性隧道結(jié)頂部的硬掩膜的尺寸，以使所述頂部連線掩膜對應(yīng)所述otp區(qū)域的刻蝕位置，包括所述otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)四周的側(cè)壁，以及所述磁性隧道結(jié)頂部的硬掩膜。

11、可選的，所述在設(shè)置有磁性隧道結(jié)的芯片表面設(shè)置頂部連線掩膜包括：

12、基于光刻工藝，在設(shè)置有磁性隧道結(jié)的芯片表面設(shè)置頂部連線掩膜。

13、可選的，基于所述頂部連線掩膜對所述芯片進行刻蝕，直至從所述otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)對應(yīng)所述刻蝕位置的側(cè)壁，損傷所述磁性隧道結(jié)的絕緣層包括：

14、基于所述頂部連線掩膜對所述芯片進行第一刻蝕，使所述第一刻蝕在所述otp區(qū)域的停止點位于所述磁性隧道結(jié)中絕緣層以下，同時基于所述第一刻蝕去除所述磁性隧道結(jié)對應(yīng)刻蝕位置的側(cè)壁表面的保護層，并從對應(yīng)所述刻蝕位置的側(cè)壁刻蝕損傷所述絕緣層；

15、在刻蝕損傷所述絕緣層后，在磁性隧道結(jié)對應(yīng)刻蝕位置的側(cè)壁表面設(shè)置介質(zhì)保護層。

16、可選的，所述停止點位于所述磁性隧道結(jié)底部保護層的下方。

17、可選的，所述停止點位于所述磁性隧道結(jié)底部保護層的上表面。

18、可選的，所述停止點位于所述磁性隧道結(jié)底部保護層與所述絕緣層之間的介質(zhì)層。

19、可選的，所述在刻蝕損傷所述絕緣層后，在磁性隧道結(jié)對應(yīng)刻蝕位置的側(cè)壁表面設(shè)置介質(zhì)保護層包括：

20、在頂部連線凹槽中沉積介質(zhì)保護層；

21、基于選擇性刻蝕去除所述硬掩膜頂面的介質(zhì)保護層。

22、可選的，基于所述頂部連線掩膜對所述芯片進行刻蝕，直至從所述otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)對應(yīng)所述刻蝕位置的側(cè)壁，損傷所述磁性隧道結(jié)的絕緣層包括：

23、基于所述頂部連線掩膜對所述芯片進行第二刻蝕，使所述第二刻蝕在所述otp區(qū)域的停止點位于所述磁性隧道結(jié)中絕緣層以下，同時保留所述磁性隧道結(jié)對應(yīng)刻蝕位置的側(cè)壁表面的保護層；

24、通過離子注入或等離子體轟擊的方式，透過所述保護層從對應(yīng)所述刻蝕位置的側(cè)壁損傷所述絕緣層。

25、可選的，所述停止點位于所述磁性隧道結(jié)底部保護層的上表面。

26、可選的，所述停止點位于所述磁性隧道結(jié)底部保護層與所述絕緣層之間的介質(zhì)層。

27、可選的，工作時所述otp區(qū)域中磁性隧道結(jié)的擊穿位置，位于所述磁性隧道結(jié)的絕緣層，或位于所述磁性隧道結(jié)對應(yīng)所述刻蝕位置的側(cè)壁介質(zhì)層。

28、本發(fā)明還提供了一種具有otp單元的mram裝置，包括otp單元，所述otp單元包括：

29、襯底；所述襯底劃分有otp區(qū)域；

30、位于所述襯底表面，分布在所述otp區(qū)域中的磁性隧道結(jié)；所述磁性隧道結(jié)包括位于所述襯底表面的固定層，位于所述固定層背向所述襯底一側(cè)表面的絕緣層，以及位于所述絕緣層背向所述襯底一側(cè)表面的自由層；位于所述otp區(qū)域中的磁性隧道結(jié)的絕緣層存在刻蝕損傷；

31、位于所述磁性隧道結(jié)背向所述襯底一側(cè)表面的硬掩膜；

32、與所述硬掩膜連接的頂部連線；所述頂部連線延伸至所述磁性隧道結(jié)產(chǎn)生所述刻蝕損傷的側(cè)壁。

33、本發(fā)明所提供的一種具有otp單元的mram裝置的制備方法，包括：在設(shè)置有磁性隧道結(jié)的芯片表面設(shè)置頂部連線掩膜；頂部連線掩膜對應(yīng)預(yù)設(shè)otp區(qū)域的刻蝕位置，包括otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)的至少一面?zhèn)缺?；基于頂部連線掩膜對芯片進行刻蝕，直至otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)對應(yīng)刻蝕位置的側(cè)壁，刻蝕磁性隧道結(jié)的絕緣層；在刻蝕芯片形成的頂部連線凹槽中，填充導電介質(zhì)，形成頂部連線。

34、通過在制備mram裝置時，具體在設(shè)置頂部連線時通過調(diào)整頂部連線掩膜的刻蝕位置，對otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)的至少一面?zhèn)缺谶M行刻蝕，損傷otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)中絕緣層，降底otp存儲位元的擊穿電壓，實現(xiàn)mram?otp在寫入方向上的優(yōu)化。而上述制備過程的前段工藝與其他工藝兼容且不額外增加光罩，從而實現(xiàn)在現(xiàn)有制備工藝的基礎(chǔ)上，以較少的成本制作具有otp單元的mram裝置。

35、本發(fā)明還提供了一種具有otp單元的mram裝置，同樣具有上述有益效果，在此不再進行贅述。