專利名稱：磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及磁電子器件，更具體地說，是涉及采用假磁隧道結(jié)元器件的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)的制造方法，以及采用假磁隧道結(jié)元器件的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
磁電子器件、自旋電子器件和自旋式器件，是利用由電子自旋顯著產(chǎn)生的效應(yīng)的器件的同義詞。磁電效應(yīng)用于許多信息設(shè)備中，并提供非易失性、可靠、防輻射和高密度的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和恢復(fù)性能。磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)(MRAM)器件是公知的磁電信息器件。
一類MRAM器件是由多個(gè)被稱作磁隧道結(jié)(MTJ)元件的存儲(chǔ)元件陣列和多個(gè)一般被稱作位線和數(shù)字線的編程線組成的，每個(gè)編程線用來產(chǎn)生給MTJ元件編程序的磁場(chǎng)部分。陣列中的MTJ元件通過互連疊層一般與晶體管(一般為N-通路場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET))發(fā)生電耦合。互連疊層是利用采用許多通路和金屬層的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝形成的，互連疊層的形成需要許多掩模和蝕刻步驟。通路和金屬層的數(shù)目根據(jù)與在同一芯片上制造的與存儲(chǔ)器相關(guān)的具體器件的不同而不同。與互連疊層偶連的MTJ元器件的形成以及該元件與MRAM器件的連接的形成，也采用許多掩模和蝕刻步驟。每個(gè)掩模和蝕刻步驟都增大了生產(chǎn)MRAM器件所需的成本和時(shí)間。因此，甚至取消一個(gè)這樣的步驟都能夠節(jié)省制造成本和時(shí)間。
據(jù)此，期望提供改進(jìn)的、用于制造MRAM器件的方法。此外，期望提供采用較少處理步驟的MRAM器件的制造方法。而且，期望提供用采用較少處理步驟的方法制造的MRAM器件。而且，本發(fā)明的其它所需特性和特征，從下面結(jié)合附圖和此發(fā)明背景對(duì)本發(fā)明及所附權(quán)利要求書的詳細(xì)描述中，將變得顯而易見。


隨后將結(jié)合以下附圖來描述本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且圖1-6用截面圖示意性表示出按照本發(fā)明一個(gè)示范性實(shí)施例的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)的制造方法；圖7用截面圖示意性表示出按照本發(fā)明另一個(gè)示范性實(shí)施例的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)；圖8用截面圖示意性表示出按照本發(fā)明再一個(gè)示范性實(shí)施例的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)；圖9用截面圖示意性表示出按照本發(fā)明又一個(gè)示范性實(shí)施例的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)；圖10用截面圖示意性表示出按照本發(fā)明再一個(gè)示范性實(shí)施例的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)；圖11用截面圖示意性表示出按照本發(fā)明另一個(gè)示范性實(shí)施例的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件的一部分陣列。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的以下詳細(xì)描述實(shí)際上僅僅是為了舉例說明，并無意限定本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用和用途。而且，也無意用本發(fā)明上述背景或本發(fā)明下述詳細(xì)描述中提到的任何理論來加以界定。
現(xiàn)在翻到附圖，圖1-6表示出按照本發(fā)明一個(gè)示范性實(shí)施例的MRAM器件的制造方法，該方法在制造過程中采用假磁隧道結(jié)元器件，以減少處理步驟。
圖1是MRAM器件的部分制造陣列的截面10的剖面圖。該方法是通過提供具有多個(gè)晶體管14(例如開關(guān)晶體管和/或隔離晶體管)的半導(dǎo)體襯底12(例如硅襯底)而開始的。其它電路元件例如輸入/輸出電路、數(shù)據(jù)/地址解碼器和比較器都可包含在MRAM器件中；然而，為了簡(jiǎn)便起見，這些元件從附圖中省略掉了。
按照標(biāo)準(zhǔn)和公知的CMOS工藝，通路和金屬層的第一互連疊層16和第二互連疊層18在襯底12上以線和疊層的形式形成，且一般在一種或多種電介質(zhì)材料20的內(nèi)部，以便為集成電路和包括截面10的存儲(chǔ)器件陣列提供互連。正如本文所用的，術(shù)語“層”是指一層或亞層組合或多個(gè)亞層?；ミB疊層16和18是通過以公知的方式提供電介質(zhì)層、掩模和蝕刻以及金屬淀積而形成的。還是按照標(biāo)準(zhǔn)和公知的工藝，在晶體管14的源極端子和漏極端子上包括第一通路的金屬被稱作接觸層22(CNT)。形成互連第一層的金屬層被稱作第一金屬層24(M1)。在M124上形成的通路被稱作第一通路層26(通路1)，下一個(gè)金屬層是第二金屬層28(M2)，隨后依次是第二通路層30(通路2)、第三金屬層32(M3)，如果需要的話，還有或多或少的附加通路層和金屬層，以便為具體的器件和應(yīng)用提供所需的互連。雖然互連疊層16和18是用兩個(gè)通路層和三個(gè)金屬層表示出的，但是應(yīng)該理解，互連疊層16和18可以具有一個(gè)或任何適當(dāng)數(shù)目的通路層及金屬層。隨后將討論的互連疊層16和18的最后金屬層，蓋在被標(biāo)為B通路的通路層34上。
參照?qǐng)D2，被標(biāo)為MDL的另一金屬層38然后利用金屬鑲嵌工藝進(jìn)行淀積。電介質(zhì)材料層36在界面10上形成。電介質(zhì)材料層36可包括任何適宜的電介質(zhì)材料例如二氧化硅(SiO2)。電介質(zhì)材料層36按照標(biāo)準(zhǔn)和公知的半導(dǎo)體工藝進(jìn)行適當(dāng)構(gòu)圖和蝕刻。淀積MDL38并利用任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)例如化學(xué)機(jī)械剖光(CMP)除去多余的金屬材料。MDL38包括將要與隨后形成的磁隧道結(jié)(MTJ)元件相聯(lián)的數(shù)字線40(以下更詳細(xì)地描述)。數(shù)字線40垂直于圖2延伸。MDL38和數(shù)字線40可包括任何適宜的導(dǎo)電材料例如鋁(Al)、鋁合金、銅(Cu)及銅合金。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，材料的覆蓋和/或阻擋層42可以在淀積MDL38之前進(jìn)行淀積。覆蓋層用來會(huì)聚在電流施加到數(shù)字線40上時(shí)產(chǎn)生的磁通量。阻擋層用來改善MDL38的粘附性并用作防止MDL38和覆蓋層材料擴(kuò)散的壁壘。在本發(fā)明的一個(gè)更優(yōu)選實(shí)施例中，首先淀積阻擋層，隨后淀積覆蓋層，然后在淀積MDL38之前淀積第二阻擋層。阻擋層可包括鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)或任何其它適宜的材料。覆蓋材料可包括鎳-鐵合金或具有高滲透性的其它類似材料。
在本發(fā)明的一個(gè)替換型實(shí)施例中，應(yīng)該意識(shí)到，不是采用金屬鑲嵌工藝，而是利用減除工藝來形成MDL38，在減除工藝過程中，金屬層淀積在界面10上，然后進(jìn)行構(gòu)圖和蝕刻，從而形成MDL38(包括數(shù)字線40)。電介質(zhì)材料層36淀積在電介質(zhì)材料20和MDL38上，然后利用合適的技術(shù)例如CMP被平面化。
在形成MDL38之后，電介質(zhì)材料層44在電介質(zhì)材料層36、MDL38和數(shù)字線40上形成。電介質(zhì)材料層44然后利用標(biāo)準(zhǔn)的掩模和蝕刻技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)構(gòu)圖和蝕刻，從而在第一互連疊層16上形成第一通路(例如頂部通路46或T-通路)，在第二互連疊層18上形成第二通路(例如存儲(chǔ)通路48或M-通路)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，同時(shí)蝕刻T-通路46和M-通路48，盡管應(yīng)該理解，通路可能在單獨(dú)的掩模和蝕刻工藝中進(jìn)行蝕刻。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3，第一導(dǎo)電層50、存儲(chǔ)元件層52和第二導(dǎo)電層54淀積在電介質(zhì)材料44上并位于T-通路46和M-通路48的內(nèi)部。第一導(dǎo)電層50包括形成隨后將要形成的MTJ元器件的較低電接觸的非磁導(dǎo)體，并且淀積厚度為約100至約4000埃。第一導(dǎo)電層50可以用任何適宜的導(dǎo)電材料形成。優(yōu)選的是，第一導(dǎo)電層50是用鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鋁(Al)、氮化鉭(TaN)或它們的組合或合金形成。更優(yōu)選的是，第一導(dǎo)電層50是用鉭形成的。存儲(chǔ)元件層52包括形成MTJ元器件的材料(下面將要解釋)。具體地說，存儲(chǔ)元件層52包括采用磁性材料例如鈷鐵(CoFe)和鎳鐵鈷(NiFeCo)的第一磁性層和第二磁性層。第一磁性層用作硬磁性層，牽制或固定其中的磁化，而第二磁性層的磁化方向在兩個(gè)磁態(tài)之間自由切換。夾在第一和第二磁性層之間的隧道阻擋層采用非導(dǎo)電、非磁性材料例如氧化鋁(AlOx，其中0≤x≤1.5)。存儲(chǔ)元件層52中的這些層較薄，其中磁性層在5-400埃之間，隧道阻擋層在5-30埃之間。關(guān)于MTJ存儲(chǔ)元件的制造和工作的附加信息參見題為“多層磁隧道結(jié)存儲(chǔ)單元”的U.S.5,734,606(1998年5月31日發(fā)布)，該文獻(xiàn)從此作為參考引入本文。第二導(dǎo)電層54淀積在存儲(chǔ)元件層52上。第二導(dǎo)電層54一般具有約100至約4000埃的厚度。第二導(dǎo)電層54可以用任何適宜的導(dǎo)電材料形成。優(yōu)選的是，第二導(dǎo)電層54是用鉭、鎢、鈦、鋁、氮化鉭或它們的組合或合金形成的。更優(yōu)選的是，第二導(dǎo)電層54是用鉭形成的。
然后利用標(biāo)準(zhǔn)的掩模和蝕刻技術(shù)對(duì)層50，52和54進(jìn)行構(gòu)圖和蝕刻，以便如圖4所示，使“假”MTJ元器件58在T-通路46內(nèi)形成，并與互連疊層16電耦合。包括第一導(dǎo)電層50、存儲(chǔ)元件層52和第二導(dǎo)電層54的假M(fèi)TJ元器件58，與覆蓋M-通路48以及覆蓋其它互連疊層(未示出)的其它通路的剩余第一導(dǎo)電層50隔離開。據(jù)此，正如本文所使用的，術(shù)語“假”的意思是，T-通路46上的MTJ元器件58作為MTJ元器件是不起作用的，并用作電導(dǎo)體。而且，由于T-通路46的不連續(xù)形態(tài)，無效的MTJ元器件58的隧道阻擋層是間斷的并因此是電短路的。
對(duì)層52和54進(jìn)行構(gòu)圖和蝕刻，以便使包括同期形成的MTJ元件52’的有效MTJ元器件60在第一導(dǎo)電層50上形成，并進(jìn)行淀積，以便與數(shù)字線40發(fā)生磁耦合。層52和54從M-通路48進(jìn)行蝕刻，第一導(dǎo)電層50進(jìn)行構(gòu)圖和蝕刻，以便使第二互連疊層18與有效MTJ元器件60電耦合，并將有效MTJ元器件60與其它MTJ元器件(未示出)隔離開。
參照?qǐng)D5，電介質(zhì)材料層62淀積在假M(fèi)TJ元器件58、有效MTJ元器件60和M-通路48上。然后，電介質(zhì)材料層62進(jìn)行構(gòu)圖和蝕刻，從而限定出通向第一互連疊層16的孔66和通向有效MTJ元器件60的孔64。一般，孔66從電介質(zhì)材料層62的表面70蝕刻得比孔64深(如圖5所示)。據(jù)此，利用單獨(dú)的掩模和蝕刻步驟形成孔64和孔66?；蛘呤?，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，孔64和孔66同時(shí)進(jìn)行蝕刻，以取消掩模和蝕刻步驟。由于孔64和孔66的深度差異，在蝕刻孔64之后，有效MTJ元器件60的第二導(dǎo)電層54不期望承受蝕刻組分，而孔66仍然進(jìn)行蝕刻，從而潛在地導(dǎo)致優(yōu)選MTJ元件52’的損壞。然而，由于假M(fèi)TJ元器件58(導(dǎo)電并由此不干擾互連疊層16的工作)的存在，孔66無需蝕刻得象假M(fèi)TJ元器件58不存在時(shí)所需的那樣深。因此，第二導(dǎo)電層54承受蝕刻組分、同時(shí)蝕刻孔66的時(shí)間得以減小。
孔64和66在蝕刻之后，隨后淀積導(dǎo)電材料，從而形成第三導(dǎo)電層68(被稱作金屬局部互連(MLI))。MLI 68的厚度一般為約100至約4000埃。MLI 68使第一互連疊層16與有效MTJ元器件60電耦合。應(yīng)該理解，假M(fèi)TJ元器件58的存在使孔66的縱橫比減小，借此使孔66的分級(jí)覆蓋比假M(fèi)TJ元器件58不存在時(shí)更均勻。
參照?qǐng)D6，電介質(zhì)材料層72然后淀積在MLI 68上并位于孔64和66內(nèi)，并達(dá)到合適的厚度，而且進(jìn)行構(gòu)圖和蝕刻，從而形成位線74的溝槽。位線74是通過將金屬諸如鋁(Al)、鎢(W)或銅(Cu)或它們的合金淀積在溝槽內(nèi)而形成的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，位線74可以用圍繞位線的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面的合適包層材料(未示出)形成，以便將磁場(chǎng)從位線會(huì)聚到有效MTJ元器件60。
在本發(fā)明的另一個(gè)示范性實(shí)施例中，參照?qǐng)D7，一旦孔64和66已經(jīng)蝕刻，就隨后淀積導(dǎo)電材料，以便填充孔64和66，并在絕緣層62上進(jìn)一步將導(dǎo)電材料淀積到合適的厚度，一般為約1000至約8000埃。然后利用公知技術(shù)對(duì)該導(dǎo)電材料進(jìn)行構(gòu)圖。然后使絕緣材料(未示出)淀積、構(gòu)圖和蝕刻，從而形成位線74的溝槽。隨后利用如上所述的方法制造位線74。
參照?qǐng)D8，在本發(fā)明的進(jìn)一步示范性實(shí)施例中，用梯臺(tái)(landing)90(即在絕緣層44上延伸的層50，52和54的一部分)制造假M(fèi)TJ元器件58，從而蝕刻到假M(fèi)TJ元器件58上的孔66能夠蝕刻到梯臺(tái)90上。如圖8所示，梯臺(tái)90與有效MTJ元器件60同時(shí)形成，二者由此與絕緣層62的表面70的距離相同。這樣，孔64和孔66花費(fèi)大約相同的蝕刻時(shí)間。因此，假M(fèi)TJ元件的存在、尤其是梯臺(tái)90的存在，大大減少了蝕刻孔66所需的時(shí)間，并由此減少第二導(dǎo)電層54承受蝕刻組分的時(shí)間。
在本發(fā)明的另一個(gè)示范性實(shí)施例中，如果僅有一部分假M(fèi)TJ元器件在T-通路46上制造的話，那么有效MTJ元器件60的第二導(dǎo)電層54承受蝕刻組分的時(shí)間就可減少。參照?qǐng)D9，當(dāng)層50，52和54淀積到電介質(zhì)材料層44上之后，第二導(dǎo)電層54和存儲(chǔ)元件層52就進(jìn)行構(gòu)圖和蝕刻，從而使有效MTJ元器件60形成在第一導(dǎo)電層50上，并進(jìn)行蝕刻，以便與數(shù)字線40發(fā)生磁耦合。層52和54從M-通路48進(jìn)行蝕刻，第一導(dǎo)電層50進(jìn)行構(gòu)圖和蝕刻，以便使第二互連疊層18與有效MTJ元器件60電耦合，并使有效MTJ元器件60與其它MTJ元器件(未示出)隔離開。層52和54也從T-通路46附近和T-通路46內(nèi)部的第一導(dǎo)電層50進(jìn)行蝕刻，從而形成第一導(dǎo)電層50’。第一導(dǎo)電層50'進(jìn)行適當(dāng)構(gòu)圖和蝕刻，從而使其與剩余的第一導(dǎo)電層50隔離開，而剩余的第一導(dǎo)電層50與M-通路48和有效MTJ元器件60電耦合。
電介質(zhì)材料層62然后淀積在第一導(dǎo)電層50’、第一導(dǎo)電層50和有效MTJ元器件60上，并位于T-通路46和M-通路48之內(nèi)。然后，電介質(zhì)材料層62進(jìn)行構(gòu)圖和蝕刻，從而限定出通向第一互連疊層16的孔66和通向有效MTJ元器件60的孔64。再者，雖然孔64和孔66可以利用單獨(dú)的掩模和蝕刻步驟形成，但是在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，孔64和孔66同時(shí)進(jìn)行蝕刻，以取消掩模和蝕刻步驟。由于在T-通路46存在第一導(dǎo)電層50’，因此孔66不象第一導(dǎo)電層50不存在時(shí)那么深。據(jù)此，第二導(dǎo)電層54承受蝕刻組分、同時(shí)蝕刻孔66的時(shí)間得以減小。
在本發(fā)明的進(jìn)一步替換型實(shí)施例中，用梯臺(tái)90’(即在絕緣層44上延伸的層50'的一部分)制造第一導(dǎo)電層50’，從而孔66被蝕刻到梯臺(tái)90'上。因此，第一導(dǎo)電層50’的存在、尤其是梯臺(tái)90’的存在，大大減少了蝕刻孔66所需的時(shí)間，并由此減少第二導(dǎo)電層54承受蝕刻組分的時(shí)間。
圖11表示出按照本發(fā)明一個(gè)示范性實(shí)施例的MRAM器件的磁存儲(chǔ)元件陣列100的一部分的簡(jiǎn)化截面圖。與圖1-6具有相同附圖標(biāo)記的圖11的元件，與相應(yīng)的圖1-6的元件相同。雖然為了方便起見，僅有一個(gè)MRAM器件的磁存儲(chǔ)元件陣列的一部分在圖11中示出，但是應(yīng)該理解，MRAM器件可包括任何合適數(shù)目的這樣的陣列。
磁存儲(chǔ)元件陣列100包括具有多個(gè)晶體管14的襯底12。每個(gè)陣列100包括第一互連疊層16和多個(gè)第二互連疊層18，疊層16和18具有如上解釋的通路層和金屬層，并且每個(gè)疊層都與襯底12的晶體管14的源極和漏極電耦合。每個(gè)陣列100的第一互連疊層16和多個(gè)互連疊層18用金屬層MDL 38來形成。在制造MDL 38的過程中，還制造數(shù)字線40。一個(gè)數(shù)字線40與陣列100的每個(gè)互連疊層18相聯(lián)。
假M(fèi)TJ元器件58與互連疊層16電耦合，MLI 68與假M(fèi)TJ元器件58電耦合。有效MTJ元件52'通過第一導(dǎo)電層50與每個(gè)互連疊層18電耦合，而通過第二導(dǎo)電層54與MLI 68電耦合。與陣列100的一行(或列)相聯(lián)的位線74通過互連疊層(未示出)與其中一個(gè)晶體管14(未示出)相連。雖然為了方便起見，線40和70分別被稱作“數(shù)字線”和“位線”，但是應(yīng)該理解，這些名稱在具體應(yīng)用(例如程序線)中可以逆轉(zhuǎn)或改變，并且絕無限定本發(fā)明的意思。
因此，本發(fā)明提供了一種磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)和一種磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)的制造方法，該方法具有在掩模和蝕刻處理過程中利用了假磁性隧道結(jié)元件的優(yōu)點(diǎn)。雖然在本發(fā)明的上述詳細(xì)描述中已經(jīng)呈現(xiàn)了至少一個(gè)示范性實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，存在大量的變型。還應(yīng)該理解，這個(gè)示范性實(shí)施例或若干示范性實(shí)施例僅僅是舉例，并無意限定本發(fā)明的范圍、應(yīng)用或構(gòu)造。而且，上述詳細(xì)描述為本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供了實(shí)施本發(fā)明示范性實(shí)施例的便利路線。應(yīng)該理解，在不脫離如所附權(quán)利要求書列出的本發(fā)明范圍的前提下，可以對(duì)示范性實(shí)施例中所述部件的功能和布置作出多種變型。
權(quán)利要求
1.一種磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)的制造方法，所述方法包括如下步驟提供半導(dǎo)體襯底，所述襯底具有在其內(nèi)形成的第一晶體管和第二晶體管；形成與所述第一晶體管電接觸的有效磁隧道結(jié)元器件；形成與所述第二晶體管電接觸的至少一部分假磁隧道結(jié)元器件；淀積第一電介質(zhì)層使其上覆所述至少一部分假磁隧道結(jié)元器件和所述有效磁隧道結(jié)元器件；對(duì)所述第一電介質(zhì)層進(jìn)行構(gòu)圖和蝕刻，從而同時(shí)形成通向所述至少一部分假磁隧道結(jié)元器件的第一通路，和通向所述有效磁隧道結(jié)元器件的第二通路；以及淀積導(dǎo)電互連層，使所述導(dǎo)電互連層從所述至少一部分假磁隧道結(jié)元器件延伸到所述有效磁隧道結(jié)元器件。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成至少一部分假磁隧道結(jié)元器件的所述步驟包括形成具有第一導(dǎo)電層、磁隧道結(jié)元件層和第二導(dǎo)電層的假磁隧道結(jié)元器件。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成至少一部分假磁隧道結(jié)元器件的所述步驟包括淀積第一導(dǎo)電層。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)圖和蝕刻步驟包括將所述第一通路蝕刻到所述至少一部分假磁隧道結(jié)元器件的梯臺(tái)上。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括形成數(shù)字線，所述數(shù)字線與所述有效磁隧道結(jié)元器件發(fā)生磁耦合。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括提供覆蓋所述導(dǎo)電互連層的第二電介質(zhì)層；對(duì)所述第二電介質(zhì)層進(jìn)行構(gòu)圖和蝕刻，從而形成溝槽；以及在所述溝槽內(nèi)形成位線。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，淀積導(dǎo)電互連層的所述步驟包括淀積厚度為約100至約4000埃的導(dǎo)電層。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述構(gòu)圖和蝕刻步驟中，蝕刻所述第一電介質(zhì)層，使所述第一通路和所述第二通路具有大約相同的深度。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成有效磁隧道結(jié)元器件的所述步驟包括形成具有第一導(dǎo)電層、磁隧道結(jié)元件和第二導(dǎo)電層的有效磁隧道結(jié)元器件。
10.一種磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體襯底，所述襯底具有位于其內(nèi)的第一晶體管和第二晶體管；與所述第一晶體管電耦合的有效磁隧道結(jié)元器件；與所述第二晶體管電耦合的至少一部分假磁隧道結(jié)元器件；從所述至少一部分假磁隧道結(jié)元器件延伸到所述有效磁隧道結(jié)元器件的金屬互連層。
11.如權(quán)利要求10所述的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述至少一部分假磁隧道結(jié)元器件包括第一導(dǎo)電層、磁隧道結(jié)元件層和第二導(dǎo)電層。
12.如權(quán)利要求10所述的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述至少一部分假磁隧道結(jié)元器件是第一導(dǎo)電層，所述金屬互連層從所述第一導(dǎo)電層延伸到所述有效磁隧道結(jié)元器件。
13.如權(quán)利要求12所述的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電層包括梯臺(tái)，所述金屬互連層從所述梯臺(tái)延伸到所述有效磁隧道結(jié)元器件。
14.如權(quán)利要求10所述的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述至少一部分假磁隧道結(jié)元器件包括梯臺(tái)，所述金屬互連層從所述梯臺(tái)延伸到所述有效磁隧道結(jié)元器件。
15.如權(quán)利要求14所述的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括在所述金屬互連層下面的電介質(zhì)材料層，所述電介質(zhì)材料層具有一個(gè)表面，其中所述有效磁隧道結(jié)元器件和所述梯臺(tái)距所述表面大致相同的距離。
16.如權(quán)利要求10所述的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括與所述有效磁隧道結(jié)元器件磁耦合的數(shù)字線。
17.如權(quán)利要求10所述的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述有效磁隧道結(jié)元器件包括第一導(dǎo)電層、磁隧道結(jié)元件和第二導(dǎo)電層。
18.如權(quán)利要求10所述的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括與所述有效磁隧道結(jié)元器件磁耦合的位線。
19.一種磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件，包括多個(gè)電耦合的磁存儲(chǔ)元件陣列，每個(gè)陣列包括半導(dǎo)體襯底，所述襯底在其內(nèi)具有第一晶體管和多個(gè)第二晶體管；形成在所述半導(dǎo)體襯底上并且耦接至所述第一晶體管的端子的第一互連疊層；在所述半導(dǎo)體襯底上形成的多個(gè)第二互連疊層，每個(gè)第二互連疊層與所述多個(gè)第二晶體管之一的端子耦接；多個(gè)有效磁隧道結(jié)元器件，所述多個(gè)有效磁隧道結(jié)元器件的每一個(gè)都與所述多個(gè)第二互連疊層之一電接觸；與所述第一互連疊層電耦合的至少一部分假磁隧道結(jié)元器件；以及從所述至少一部分假磁隧道結(jié)元器件延伸到所述多個(gè)有效磁隧道結(jié)元器件的每一個(gè)的金屬互連層。
20.如權(quán)利要求19所述的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述襯底具有第三晶體管，所述磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件還包括在所述半導(dǎo)體襯底上形成并與所述第三晶體管的端子耦接的第三互連疊層；以及與所述第三互連疊層電耦合的位線，所述位線與所述多個(gè)有效磁隧道結(jié)元器件的每一個(gè)發(fā)生磁耦合。
21.如權(quán)利要求19所述的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件，其特征在于，還包括多個(gè)數(shù)字線，每個(gè)數(shù)字線與所述多個(gè)有效磁隧道結(jié)元器件之一發(fā)生磁耦合。
22.如權(quán)利要求19所述的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述至少一部分假磁隧道結(jié)元器件包括第一導(dǎo)電層、磁隧道結(jié)元件層和第二導(dǎo)電層。
23.如權(quán)利要求19所述的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述至少一部分假磁隧道結(jié)元器件是第一導(dǎo)電層，所述金屬互連層從所述第一導(dǎo)電層延伸到所述多個(gè)有效磁隧道結(jié)元器件中的每一個(gè)。
24.如權(quán)利要求23所述的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述第一導(dǎo)電層包括梯臺(tái)，所述金屬互連層從所述梯臺(tái)延伸到所述多個(gè)有效磁隧道結(jié)元器件中的每一個(gè)。
25.如權(quán)利要求19所述的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述至少一部分假磁隧道結(jié)元器件包括梯臺(tái)，所述金屬互連層從所述梯臺(tái)延伸到所述多個(gè)有效磁隧道結(jié)元器件中的每一個(gè)。
26.如權(quán)利要求25所述的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件，其特征在于，還包括在所述金屬互連層下面的電介質(zhì)材料層，所述電介質(zhì)材料層具有一個(gè)表面，其中所述多個(gè)有效磁隧道結(jié)元器件中的每一個(gè)和所述梯臺(tái)距所述表面大致相同的距離。
27.如權(quán)利要求19所述的磁電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述多個(gè)有效磁隧道結(jié)元器件中的每一個(gè)包括第一導(dǎo)電層、磁隧道結(jié)元件層和第二導(dǎo)電層。
全文摘要
一種MRAM器件結(jié)構(gòu)(10)的制造方法包括提供襯底(12)，在所述襯底上形成第一晶體管(14)和第二晶體管(14)。形成與第一晶體管(14)電接觸的有效磁隧道結(jié)元器件(60)。形成與第二晶體管(14)電接觸的至少一部分假磁隧道結(jié)元器件(58)。將第一電介質(zhì)層(62)淀積在至少一部分假磁隧道結(jié)元器件和有效磁隧道結(jié)元器件上。對(duì)第一電介質(zhì)層進(jìn)行蝕刻，從而同時(shí)形成至少一部分假磁隧道結(jié)元器件(58)的第一通路(64)，和有效磁隧道結(jié)元器件(60)的第二通路(66)。淀積導(dǎo)電互連層(68)，以便使所述導(dǎo)電互連層從至少一部分假磁隧道結(jié)元器件(58)延伸到所述有效存儲(chǔ)元件(64)。
文檔編號(hào)H01L29/82GK1774816SQ200480010000
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月16日
發(fā)明者格雷格里·格里恩柯維奇, 馬克·德赫雷拉, 馬克·A·德爾拉姆, 克拉倫斯·J·特雷希 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司