專利名稱：串行mram組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體而言系關(guān)于半導(dǎo)體裝置之制造，更特別的是相關(guān)于磁性隨機(jī)內(nèi)存(Magnetic Random Access Memory，MRAM)裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體系用于集成電路之電子方面的應(yīng)用，例如包括無線電收音機(jī)、電視、行動(dòng)電話及個(gè)人計(jì)算機(jī)裝置等。一種半導(dǎo)體裝置的形式是半導(dǎo)體儲(chǔ)存裝置，如一動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(DRAM)及高速緩存，其系利用一電子電荷來儲(chǔ)存信息。
一個(gè)在內(nèi)存裝置中更最近之發(fā)展，系牽涉到結(jié)合半導(dǎo)體技術(shù)及磁性之自旋電子學(xué)(spin electronics)。一個(gè)電子，而不是電荷，之旋轉(zhuǎn)被用來指出一”1”或”0”之存在，而一個(gè)如此之旋轉(zhuǎn)電子裝置就是一磁性隨機(jī)內(nèi)存(MRAM)，其包括在不同金屬層中彼此垂直配置之導(dǎo)線，而該導(dǎo)線則是將一磁性堆棧夾在中間。該導(dǎo)線交叉之位置稱為一交叉點(diǎn)。當(dāng)一電流流過其中一導(dǎo)線時(shí)會(huì)在該導(dǎo)線周圍產(chǎn)生一磁場(chǎng)，并將磁性兩極指向沿著該金屬線或?qū)Ь€之方向，而流過其它導(dǎo)線之電流會(huì)也引導(dǎo)出磁場(chǎng)，并也可以部分旋轉(zhuǎn)該磁性兩極。數(shù)字信息，以”0”或”1”表示者，系儲(chǔ)存于磁矩之排列中，而該磁性對(duì)象之抗性系取決于該磁矩之排列，所儲(chǔ)存之狀態(tài)則是藉由偵測(cè)該對(duì)象之抵抗?fàn)顩r而被讀出。一內(nèi)存胞元可藉由在一具列及行之矩陣結(jié)構(gòu)中配置導(dǎo)線及交叉點(diǎn)而被架構(gòu)。
相較于傳統(tǒng)半導(dǎo)體內(nèi)存裝置如DRAM，MRAM的優(yōu)點(diǎn)是，MRAM系非揮發(fā)性內(nèi)存(non-volatile memory)。舉例而言，一個(gè)利用MRAM之個(gè)人計(jì)算機(jī)將不會(huì)有如傳統(tǒng)利用DRAM之個(gè)人計(jì)算機(jī)一樣很長(zhǎng)的”開機(jī)(boot-up)”時(shí)間，而且，MRAM不需被激活，具有”記憶”所儲(chǔ)存資料之能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之實(shí)施例在MRAM裝置具有串聯(lián)連接在一起之磁性內(nèi)存儲(chǔ)存胞元時(shí)可達(dá)成技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)。
在一實(shí)施例中，一電阻性半導(dǎo)體裝置包括復(fù)數(shù)個(gè)位于一基板之上之磁性內(nèi)存儲(chǔ)存胞元，每一該儲(chǔ)存胞元包括一第一端及一第二端，該等儲(chǔ)存胞元系彼此串聯(lián)連接，以使該等儲(chǔ)存胞元之一儲(chǔ)存胞元之一第一端連接至該等儲(chǔ)存胞元之一相鄰儲(chǔ)存胞元之一第二端。
在另一實(shí)施例中，一磁性隨機(jī)內(nèi)存(MRAM)裝置，其包括位于一基板之上之一第一晶體管，其具有一閘極、一第一源極/汲極區(qū)域及一第二源極/汲極區(qū)域，一第二晶體管，其具有一閘極、一第一源極/汲極區(qū)域及一第二源極/汲極區(qū)域，該第二晶體管之該第一源極/汲極區(qū)域系連接至該第一晶體管之該第二源極/汲極區(qū)域，一第一磁性堆棧，其具有一第一及一第二端，該第一磁性堆棧之該第一端系連接至該第一晶體管之該第一源極/汲極區(qū)域，該第一磁性堆棧之該第二端系連接至該第一晶體管之該第二源極/汲極區(qū)域，以及一第二磁性堆棧，其具有一第一及一第二端，該第二磁性堆棧之該第一端系連接至該第二晶體管之該第一源極/汲極區(qū)域，該第二磁性堆棧之該第二端系連接至該第二晶體管之該第二源極/汲極區(qū)域。
再在另一個(gè)實(shí)施例中，一種制造一磁性隨機(jī)內(nèi)存(MRAM)半導(dǎo)體裝置之方法包括于一基板之上形成復(fù)數(shù)個(gè)磁性內(nèi)存儲(chǔ)存胞元，每一該儲(chǔ)存胞元包括一第一端及一第二端。該等儲(chǔ)存胞元系彼此串聯(lián)連接在一起，以使該等儲(chǔ)存胞元之一儲(chǔ)存胞元之一第一端連接至該等儲(chǔ)存胞元之一相鄰儲(chǔ)存胞元之一第二端。
本發(fā)明實(shí)施例之優(yōu)點(diǎn)包括提供一MRAM裝置，其比起習(xí)知技術(shù)具有一較小的胞元布局面積，而且，藉由在一較佳實(shí)施例中使用可隨意之空乏裝置，會(huì)有較低之空乏能源。
圖式簡(jiǎn)單說明上述本案之特征將可藉由之后之?dāng)⑹黾芭c其相關(guān)之圖式而獲得一更清楚的了解，其中第一圖系舉例于習(xí)知技術(shù)中MRAM胞元之示意圖；第二圖系顯示第一圖中習(xí)知MRAM胞元之電路布局上視圖；第三圖系顯示本發(fā)明一較佳實(shí)施例之示意圖；第四圖系舉例說明本發(fā)明一較佳實(shí)施例之剖面圖；第五圖系顯示第四圖中實(shí)施例之電路布局之上視圖；
第六圖系顯示可視之金屬層之上視圖；第七圖系顯示本發(fā)明另一較佳實(shí)施例之示意圖；以及第八圖～第九圖與自由磁性層做出連接之較佳實(shí)施例。
在不同之圖式中，除非有特別指明，否則相對(duì)應(yīng)之?dāng)?shù)字及符號(hào)代表相對(duì)應(yīng)之部件。本圖式系繪以清楚對(duì)較佳實(shí)施例之相關(guān)方面做出解釋，而沒有必要依照比例繪制。
實(shí)施內(nèi)容習(xí)知MRAM設(shè)計(jì)將被討論，接著是本發(fā)明一些較佳實(shí)施例及一些優(yōu)點(diǎn)之討論。
一晶體管MRAM胞元設(shè)計(jì)可以使胞元之大小介于6F2～8F2之間(其中F系為最小特征大小(minimum feature size))。舉例而言，第一圖系為一習(xí)知具6F2或更大最小特征大小之MRAM胞元10設(shè)計(jì)之示意圖，其中裝置X包括具有一閘極、源極及汲極的晶體管。該晶體管之閘極系連接至一字符線WL，該晶體管之汲極接地，而該晶體管之源極系連接至接觸通孔VX，而通孔VX則連接至一導(dǎo)電物質(zhì)MX。
導(dǎo)電物質(zhì)MX系連接至一磁性堆棧MS，而該磁性堆棧系于磁性物質(zhì)之兩堆棧之間包括有一信道接面TJ，該磁性堆棧MS之其它面則連接至一位線BL，一數(shù)字線路DL系與該DL所在點(diǎn)代表之頁面的平面互相垂直。
一邏輯狀態(tài)系儲(chǔ)存于可藉由決定電阻性而加以偵測(cè)的TJ中，如10κΩ為一低歐姆”0”狀態(tài)及12κΩ為一高歐姆”1”狀態(tài)。為了讀出儲(chǔ)存于TJ中之邏輯狀態(tài)，在字符線上之激活或轉(zhuǎn)變會(huì)激活晶體管X，而造成從接地處通過裝置X，VX及MX，再通過TJ進(jìn)入BL之連接。而TJ上之阻抗?fàn)顟B(tài)則藉由測(cè)量通過位線BL之電流而決定。
為了在磁性內(nèi)存胞元MS之TJ中寫入一邏輯狀態(tài)，一電流會(huì)通過彼此互相垂直之DL及BL，而因DL及BL之電流所產(chǎn)生之電磁場(chǎng)的疊置(superposition)會(huì)藉由改變TJ之阻抗?fàn)顟B(tài)而于該TJ中寫入一邏輯狀態(tài)。
請(qǐng)參與第二圖，其系顯示第一圖中習(xí)知磁性內(nèi)存胞元電路10之布局上視圖。在半導(dǎo)體晶圓中下部平面上之活性面積AA系接地，字符線WL配置于該活性面積AA之上，并形成該裝置X之閘極(圖中未顯示)。裝置X之一源極/汲極區(qū)域系接地，而其它源極/汲極區(qū)域則連接至該信道接面TJ。接地區(qū)域可見于兩字符線WL之間。
在第二圖的右邊，區(qū)域VX代表連接該接地活性面積AA至該金屬接觸區(qū)域MX之VX接觸，MX則是將VX連接至接近字符線WL之信道接面TJ，至于TJ則是連接至下方之MX。雖然位線并未顯示余圖中，但是其系以水平方向沿著該活性面積之上方前進(jìn)。
在第一圖及第二圖中所顯示之習(xí)知MRAM胞元10中，字符線WL之寬度為F，而字符線間之距離為F，VX接觸寬為F、高為F，MX為F×2F及TJ組件為F×F，BL之間距為2F，WL之間距為3F，因此，此一設(shè)計(jì)之最小可獲得特征大小是接近6F2。
半導(dǎo)體裝置，如MRAM裝置，不斷地被縮小尺寸以符合電子裝置對(duì)微型化之需求。因此在此領(lǐng)域中需要具較小最小特征大小之MRAM半導(dǎo)體裝置。
而本發(fā)明之實(shí)施例藉由將復(fù)數(shù)個(gè)磁性儲(chǔ)存胞元串聯(lián)連接而達(dá)到較小的最小特征大小。其系使用一連續(xù)的活性面積，而非每一磁性內(nèi)存胞元具有一的活性面積，而接觸通孔則在串聯(lián)之磁性儲(chǔ)存胞元間共享。
一本發(fā)明之較佳實(shí)施例100之示意圖系顯示在第三圖中。復(fù)數(shù)個(gè)，如二或更多個(gè)，磁性堆棧MS0、MS1、MS2及MS3系一起串聯(lián)連接，裝置X0、X1、X2及X3則分別并聯(lián)連接至每一個(gè)磁性堆棧MS0、MS1、MS2及MS3，如圖所示。裝置X0、X1、X2及X3較佳者是包含增強(qiáng)型晶體管，也可以在之后之進(jìn)一步討論中兩者擇一地包含空乏裝置(depletion device)。
每一個(gè)裝置X0、X1、X2及X3系將其自身之閘極連接至一字符線，特別地是分別連接至字符線WL0、WL1、WL2及WL3，相鄰裝置之汲極及源極則連接在一起，舉例而言，裝置X0之汲極系與裝置X1之源極相連接，而裝置X3之汲極則接地。
每一個(gè)磁性堆棧MS0、MS1、MS2及MS3各分別包含一信道接面TJ0、TJ1、TJ2及TJ3，而各信道接面TJ0、TJ1、TJ2及TJ3系可適地以儲(chǔ)存一邏輯狀態(tài)。該磁性堆棧MS0、MS1、MS2及MS3易受通過位線至一感測(cè)放大器之電流影響，圖中未顯示。
一可自由選擇之開關(guān)S1可從節(jié)點(diǎn)A連接至位線BL，而此可選擇之該關(guān)S1讓磁性堆棧MS0、MS1、MS2及MS3可被尋址為一個(gè)群組。通孔VU1、VU2、VU3、VL1及VL2代表連接裝置X0、X1、X2及X3至磁性堆棧MS0、MS1、MS2及MS3之通孔，將于之后有更進(jìn)一步之?dāng)⑹觥?br> 兩者擇一地，可自由選擇之開關(guān)S1可以從接地連接至裝置X3之源極/汲極，如第三圖中虛線所示。在此一實(shí)施例中，因?yàn)殚_關(guān)S1之一端直接接地，所以其優(yōu)點(diǎn)是沒有回饋偏壓效應(yīng)(backbias effect)。
第三圖顯示信道接面TJ0、TJ1、TJ2及TJ3系串聯(lián)連接在一起，而每一個(gè)信道接面TJ0、TJ1、TJ2及TJ3系分別與裝置X0、X1、X2及X3并聯(lián)連接，然而，根據(jù)本發(fā)明之較佳實(shí)施例，可利用兩個(gè)或更多之TJ及裝置X，如2、4、6、8或更多。雖然較佳者是將偶數(shù)個(gè)磁性內(nèi)存胞元MS0、MS1、MS2及MS3串聯(lián)連接在一起，但亦可以兩者擇一地使用單數(shù)個(gè)內(nèi)存胞元。
接著將敘述一特殊磁性堆棧，如電路100之胞元MS2(邏輯狀態(tài)儲(chǔ)存于TJ2)，之內(nèi)容的讀取。首先將裝置X0、X1及X3開啟，造成電流從右邊，即從接地端，通過裝置X3，但因?yàn)檠b置X2是關(guān)閉的，所以電流通過內(nèi)存胞元MS2，而因?yàn)檠b置X1及X0是開啟的，所以電流通過X1及X0而進(jìn)入位線BL。要注意地是，為了達(dá)成此一電流路徑，可自由選擇之開關(guān)S1是關(guān)閉的。則藉由測(cè)量此一流經(jīng)TJ2之電流，該內(nèi)存胞元MS2之電阻性或邏輯狀態(tài)即可被決定。
藉由關(guān)閉一裝置并開啟其它裝置而使電流流經(jīng)所需之胞元MS0、MS1、MS2及MS3而到達(dá)位線，以決定在所需磁性內(nèi)存胞元中之邏輯狀態(tài)。為了讀取該邏輯狀態(tài)，一電流被強(qiáng)迫通過該所需之胞元MS0、MS1、MS2及MS3。
值得注意地是，該胞元TJ0、TJ1、TJ2及TJ3之群組或連串可直接在節(jié)點(diǎn)A連接至位線BL，是整個(gè)連串系在節(jié)點(diǎn)A連接至位線BL，不是直接連接每一胞元至位線。
第四圖系顯示在第三圖之示意圖中較佳實(shí)施例100之剖面圖。首先提供一具一基板102之半導(dǎo)體晶圓，該基板102，例如可包括一P基板；一活性面積AA系形成于該基板之內(nèi)，較佳地是，該活性面積系為連續(xù)的，且包含復(fù)數(shù)個(gè)相鄰的n+區(qū)域108、110、112、114、116及118，如圖所示，最后一個(gè)n+區(qū)域系接地。
舉例而言，字符線WL可以是一第一導(dǎo)電層之部分，數(shù)字線路DL(圖中未顯示)可以是一第二導(dǎo)電層之部分，而位線BL可以是一第三導(dǎo)線層之部分。而此些導(dǎo)電層，例如可包含一多晶硅導(dǎo)體(PC)。通孔V1則是將位線BL連接至n+區(qū)域108。
n+區(qū)域108包含該開關(guān)S1之源極，n+區(qū)域110包含裝置S1之汲極及裝置X0之源極，相似地，n+區(qū)域112、114、116及118分別包含裝置X1、X2及X3之汲極及源極。各式裝置X0、X1、X2及X3之汲極及源極系在n+區(qū)域中共享，其優(yōu)點(diǎn)是，活性面積AA是一連續(xù)區(qū)域。
上部通孔VU及下部通孔VL將磁性堆棧連接至該活性面積，舉例而言，上部通孔VU1將磁性堆棧MS0之一邊連接至n+擴(kuò)散區(qū)域110，而下部通孔VL1將將該磁性堆棧MS0之另一邊連接至n+擴(kuò)散區(qū)域112。其它磁性堆棧MS1、MS2及MS3系藉由相似之VL1、VU2、VL2、及VU3而連接至下方之?dāng)U散區(qū)域。金屬平面120/122/124/126/128可分別配置于該通孔VU1、VL1、VU2、VL2及VU3之上，舉例而言，以幫助通孔VU1、VL1、VU2、VL2及VU3至磁性堆棧MS0、MS1、MS2及MS3之電連接。
兩個(gè)擴(kuò)散區(qū)域110及112形成裝置X0之源極及汲極，裝置X0之閘極包含字符線WL，而數(shù)字線路DL則包含M1。相似地，其它擴(kuò)散區(qū)域112與114、114與116、及116與118可分別形成裝置X1、X2及X3之源極及汲極。而擴(kuò)散區(qū)域118則接地。
在第三圖及第四圖中所顯示之較佳實(shí)施例包含共享之?dāng)U散區(qū)域110/112/114及116。更甚者，數(shù)個(gè)接觸通孔亦為共享，如下部通孔VL1系由胞元MS0及MS1共享，而上部通孔VU2由胞元MS1及MS2共享。在第一圖及第二圖所示之習(xí)知MRAM胞元中，對(duì)多個(gè)MRAM胞元而言，只有接地?cái)U(kuò)散區(qū)域是共享的并且，對(duì)每一個(gè)裝置10而言，皆存在一個(gè)接觸通孔。
本發(fā)明較佳實(shí)施例的一個(gè)新特征是，信道接面或磁性內(nèi)存胞元并不直接連接至位線、字符線或數(shù)字線路，更確切者，如第四圖中所見，位線BL不直接與磁性堆棧MS0、MS1、MS2或MS3或字符線WL電性接觸。而在如第一圖所示之習(xí)知MRAM胞元中，相反地，位線BL直接連接至磁性堆棧MS或信道接面TJ。
將磁性堆棧MS0、MS1、MS2及MS3串聯(lián)連接則是本發(fā)明較佳實(shí)施例的另一個(gè)新特征。于此所舉實(shí)施例之此一串聯(lián)配置造成會(huì)有雙向電流流經(jīng)磁性堆棧MS0、MS1、MS2及MS3，如，特別地是，流經(jīng)信道接面TJ0、TJ1、TJ2及TJ3。舉例而言，電流從MS3/TJ3之頂部流至底部，且電流從MS2/TJ2之底部流至頂部。根據(jù)在結(jié)構(gòu)100中磁性堆棧/信道接面之位置，電流可以兩者中任一方向流入。
更特別地是，根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例，流經(jīng)磁性堆棧MS0、MS2等之電流之方向是一樣的，而流經(jīng)磁性堆棧MS1、MS3等之電流之方向也是一樣，但與其相反。在習(xí)知之MRAM的設(shè)計(jì)中，電流皆同一方向地，如單方向地，流經(jīng)磁性堆棧/信道接面。
第五圖系顯示在第四圖中所示裝置100的上視圖，其具有一最小特征大小4F2(2F BL間距×2F WL間距)。其優(yōu)點(diǎn)是，在此根據(jù)本發(fā)明之實(shí)施例中，其比起習(xí)知MRAM設(shè)計(jì)有較小之胞元面積。
第六圖系顯示根據(jù)本發(fā)明之實(shí)施例的另一個(gè)上視圖，其具有包含可視之位線及字符線之金屬線M1及M2，舉例而言，M2可以包含位線及程序行(program line)，而M1可包含字符線痕跡(wordlinestitch)及致能線(enable line)。長(zhǎng)方形130舉例說明一單元胞元，其具有一特征大小為(1/2F+F+1/2F)×(1/2F+F+1/2F)＝4F2第七圖系顯示根據(jù)本發(fā)明之另一個(gè)實(shí)施例200，其中裝置X0、X1、X2及X3包含空乏裝置。使用空乏裝置X0、X1、X2及X3之優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)省能源。一空乏裝置X0、X1、X2及X3通常在沒有電壓施加于該空乏裝置之閘極時(shí)是激活，或?qū)ǖ?。在第三圖所視之實(shí)施例100中，對(duì)不需要讀取之磁性儲(chǔ)存胞元，一電壓，如1.8volt，可施加至裝置X0、X1、X2及X3，而對(duì)需要讀取之磁性儲(chǔ)存胞元，則施加于其上閘極之電壓為零。然而，在第七圖所示之實(shí)施例中，因?yàn)榭辗ρb置連串X0、X1、X2及X3通常是維持激活的狀態(tài)，所以，可藉由施加如1.8V之電壓在所需之空乏裝置X0、X1、X2及X3之閘極端而關(guān)閉一空乏裝置進(jìn)而選擇出所需之磁性胞元，如此可節(jié)省能源。
第八圖及第九圖系顯示造成與自由磁性層(free magnetic layer)接觸之兩者擇一之方法的剖面圖。通孔VU2之一部分可直接連接至今金屬堆棧MS1及MS2，如圖所示。在第四圖中，金屬平面124具有一特別的高度，而因其會(huì)增加從BL至自由層之距離而為一不利之狀況。但藉由如第八圖及第九圖所示之將金屬平面124移除，從BL至自由層之距離可以因此而減少而成為一有利的狀況。
本發(fā)明之實(shí)施例在MRAM裝置100/200具有串聯(lián)連接在一起的磁性儲(chǔ)存胞元MS0、MS1、MS2及MS3時(shí)可達(dá)成技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)。一串聯(lián)的MRAM儲(chǔ)存胞元群組MS0、MS1、MS2及MS3可在節(jié)點(diǎn)A藉由可自由選擇的開關(guān)S1而尋址。在一實(shí)施例中，磁性儲(chǔ)存胞元MS0、MS1、MS2及MS3對(duì)位線、字符線、及/或數(shù)字線路并沒有方向性的連結(jié)；可以使用增強(qiáng)型或空乏裝置X0、X1、X2及X3，而節(jié)省能源。對(duì)MRAM胞元100/200而言較小的胞元面積，特別是一4F2的尺寸，可以藉由分享接觸通孔VU及VL，藉由分享在數(shù)個(gè)磁性儲(chǔ)存胞元MS0、MS1、MS2及MS3間之一連續(xù)活性面積AA，及藉由串聯(lián)連接該磁性堆棧MS0、MS1、MS2及MS3及該信道接面TJ0、TJ1、TJ2及TJ3而達(dá)成。
本發(fā)明之實(shí)施例系參考對(duì)一MRAM胞元之特別應(yīng)用而加以敘述，然而，本發(fā)明之實(shí)施例亦可應(yīng)用于其它電阻性半導(dǎo)體裝置中。
當(dāng)本發(fā)明藉由所舉之實(shí)施例而加以說明時(shí)，此敘述并非要被理解為一受限的內(nèi)容。對(duì)熟習(xí)此技藝之人而言，以本案做為參考而對(duì)結(jié)合所舉實(shí)施例及其它實(shí)施例之各式修飾將視為顯而易見。另外，程序步驟之順序可被熟習(xí)此技藝之人重新安排，但仍然落于本案之范疇之中。因此，附加之申請(qǐng)專利范圍包含任何如此之修飾或?qū)嵤├?，再者，本申?qǐng)案之范圍并非要受限于說明書中所述之處理、機(jī)構(gòu)、制程、物質(zhì)組成、裝置、方法與步驟。因此，所附加之申請(qǐng)專利范圍是要在其范圍中包含如此之處理、機(jī)構(gòu)、制程、物質(zhì)組成、裝置或步驟。
權(quán)利要求
1.一種電阻性半導(dǎo)體裝置，包括一半導(dǎo)體基板；以及復(fù)數(shù)個(gè)磁性內(nèi)存儲(chǔ)存胞元位于該基板之上，每一該儲(chǔ)存胞元包括一第一端及一第二端，該等儲(chǔ)存胞元系彼此串聯(lián)連接，以使該等儲(chǔ)存胞元之一第一端連接至該等儲(chǔ)存胞元之一相鄰儲(chǔ)存胞元之一第二端。
2.如申請(qǐng)專利范圍第1項(xiàng)所述之電阻性半導(dǎo)體裝置，其中該等胞元系為磁性隨機(jī)存取內(nèi)存(magnetic random-access memory，MRAM)胞元。
3.如申請(qǐng)專利范圍第2項(xiàng)所述之電阻性半導(dǎo)體裝置，其中該磁性隨機(jī)內(nèi)存胞元包含磁性堆棧，而該磁性堆棧包括一信道接面，其中每一磁性堆棧中系可儲(chǔ)存一邏輯狀態(tài)。
4.如申請(qǐng)專利范圍第3項(xiàng)所述之電阻性半導(dǎo)體裝置，其更包括復(fù)數(shù)個(gè)晶體管，而該復(fù)數(shù)個(gè)晶體管之每一個(gè)系分別并聯(lián)連接至每一該儲(chǔ)存胞元，該晶體管系彼此串聯(lián)連接，該晶體管系為可用以控制該內(nèi)存儲(chǔ)存胞元。
5.如申請(qǐng)專利范圍第4項(xiàng)所述之電阻性半導(dǎo)體裝置，其中儲(chǔ)存于每一該內(nèi)存儲(chǔ)存胞元中之資料系藉由激活至少一該晶體管而進(jìn)行存取。
6.如申請(qǐng)專利范圍第5項(xiàng)所述之電阻性半導(dǎo)體裝置，其中該至少一晶體管包含一空乏裝置。
7.如申請(qǐng)專利范圍第5項(xiàng)所述之電阻性半導(dǎo)體裝置，其更包括復(fù)數(shù)個(gè)字符線、位線及數(shù)字線路接近該內(nèi)存儲(chǔ)存胞元，其中該磁性堆棧并沒有直接連接至該字符線、位線及數(shù)字線路。
8.如申請(qǐng)專利范圍第7項(xiàng)所述之電阻性半導(dǎo)體裝置，其中電流可雙向地通過該信道接面。
9.如申請(qǐng)專利范圍第8項(xiàng)所述之電阻性半導(dǎo)體裝置，其更包括復(fù)數(shù)個(gè)通孔，用以將每一該磁性堆棧之至少一邊連接至一活性面積。
10.如申請(qǐng)專利范圍第9項(xiàng)所述之電阻性半導(dǎo)體裝置，其中該活性面積系為連續(xù)的，且可致能每一該復(fù)數(shù)個(gè)晶體管。
11.一種磁性隨機(jī)內(nèi)存(MRAM)裝置，包括一半導(dǎo)體基板；一第一晶體管位于該半導(dǎo)體基板之上，其具有一閘極、一第一源極/汲極區(qū)域及一第二源極/汲極區(qū)域；一第二晶體管，其具有一閘極、一第一源極/汲極區(qū)域及一第二源極/汲極區(qū)域，該第二晶體管之該第一源極/汲極區(qū)域系連接至該第一晶體管之該第二源極/汲極區(qū)域；一第一磁性堆棧，其具有一第一及一第二端，該第一磁性堆棧之該第一端系連接至該第一晶體管之該第一源極/汲極區(qū)域，該第一磁性堆棧之該第二端系連接至該第一晶體管之該第二源極/汲極區(qū)域；以及一第二磁性堆棧，其具有一第一及一第二端，該第二磁性堆棧之該第一端系連接至該第二晶體管之該第一源極/汲極區(qū)域，該第二磁性堆棧之該第二端系連接至該第二晶體管之該第二源極/汲極區(qū)域。
12.如申請(qǐng)專利范圍第11項(xiàng)所述之MRAM半導(dǎo)體裝置其更包括一第一字符線，其系連接至該第一晶體管之閘極；一第二字符線，其系連接至該第二晶體管之閘極；以及一位線，其系連接至該第一晶體管之該第一源極/汲極區(qū)域。
13.如申請(qǐng)專利范圍第12項(xiàng)所述之MRAM半導(dǎo)體裝置其更包括一第三晶體管，其具有一閘極、一第一源極/汲極區(qū)域及一第二源極/汲極區(qū)域，該第三晶體管之該源極/汲極區(qū)域系連接至該第二晶體管之該第二源極/汲極區(qū)域，該第三晶體管之閘極系連接至一第三字符線；一第四晶體管，其具有一閘極、一第一源極/汲極區(qū)域及一第二源極/汲極區(qū)域，該第四晶體管之該源極/汲極區(qū)域系連接至該第三晶體管之該第二源極/汲極區(qū)域，該第四晶體管之閘極系連接至一第四字符線；一第三磁性堆棧，其具有一第一及一第二端，該第三磁性堆棧之該第一端系連接至該第三晶體管之該第一源極/汲極區(qū)域，該第三磁性堆棧之該第二端系連接至該第三晶體管之該第二源極/汲極區(qū)域；一第四磁性堆棧，其具有一第一及一第二端，該第四磁性堆棧之該第一端系連接至該第四晶體管之該第一源極/汲極區(qū)域，該第四磁性堆棧之該第二端系連接至該第四晶體管之該第二源極/汲極區(qū)域；以及一接地節(jié)點(diǎn)，其系連接至該第四晶體管之該第二源極/汲極區(qū)域。
14.如申請(qǐng)專利范圍第13項(xiàng)所述之MRAM半導(dǎo)體裝置，其更包括一可選擇性開關(guān)，其系連接在該位線及該第一晶體管之該第一源極/汲極區(qū)域之間。
15.如申請(qǐng)專利范圍第13項(xiàng)所述之MRAM半導(dǎo)體裝置，其更包括一可選擇性開關(guān)，其系連接在該接地節(jié)點(diǎn)及該第四晶體管之該第二源極/汲極區(qū)域之間。
16.如申請(qǐng)專利范圍第13項(xiàng)所述之MRAM半導(dǎo)體裝置，其中該第一、第二、第三及第四晶體管系包含空乏裝置。
17.如申請(qǐng)專利范圍第13項(xiàng)所述之MRAM半導(dǎo)體裝置，其中每一該磁性堆棧系包含一信道接面，其中該等信道接面并沒有直接與該位線或字符線連接。
18.一種制造一磁性隨機(jī)內(nèi)存(MRAM)半導(dǎo)體裝置之方法，其包括系列步驟提供一半導(dǎo)體基板；以及形成復(fù)數(shù)個(gè)磁性內(nèi)存儲(chǔ)存胞元于該半導(dǎo)體基板之上，每一該儲(chǔ)存胞元包括一第一端及一第二端，其中該等儲(chǔ)存胞元系彼此串聯(lián)連接在一起，以使該等儲(chǔ)存胞元之一儲(chǔ)存胞元之一第一端連接至該等儲(chǔ)存胞元之一相鄰儲(chǔ)存胞元之一第二端。
19.如申請(qǐng)專利范圍第18項(xiàng)所述之方法，其更包括并聯(lián)連接一晶體管至每一該磁性內(nèi)存儲(chǔ)存胞元，該等晶體管系彼此串聯(lián)連接。
20.如申請(qǐng)專利范圍第19項(xiàng)所述之方法，其中該連接一晶體管至每一該磁性內(nèi)存儲(chǔ)存胞元之步驟包括連接一空乏裝置至每一該磁性內(nèi)存儲(chǔ)存胞元。
21.如申請(qǐng)專利范圍第18項(xiàng)所述之方法，其更包括沉積字符線、位線及數(shù)字線路于接近該內(nèi)存儲(chǔ)存胞元處，其中該字符線、位線及數(shù)字線路并沒有直接連接至該內(nèi)存儲(chǔ)存胞元。
22.如申請(qǐng)專利范圍第18項(xiàng)所述之方法，其更包括連接每一該磁性內(nèi)存儲(chǔ)存胞元至一單一活性面積。
全文摘要
本發(fā)明系揭示一MRAM裝置(100)及其制造方法，其具有串聯(lián)連接在一起之磁性內(nèi)存儲(chǔ)存胞元或堆棧(MS0、MS1、MS2及MS3)。而裝置(X0、X1、X2及X3)系分別并聯(lián)連接至每一該磁性內(nèi)存儲(chǔ)存胞元(MS0、MS1、MS2及MS3)。活性面積(AA)系為連續(xù)，且接觸通孔(VU1、VL1、VU2、VL2及VU3)系為藉由磁性堆棧(MS0、MS1、MS2及MS3)而為共享。N+區(qū)域(108、110、112、114、116及118)系藉由裝置(X0、X1、X2及X3)而彼此連接在一起。
文檔編號(hào)H01L27/22GK1557021SQ02804074
公開日2004年12月22日 申請(qǐng)日期2002年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月24日
發(fā)明者H·霍恩格施米德, H 霍恩格施米德 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)北美公司