專利名稱：磁阻性隨機存取存儲器裝置及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種半導體元件，特別是有關于一種磁阻性隨機存取存儲器元件及其制造方法。
背景技術：
磁阻性隨機存取存儲器(Magnetic Random AccessMemory，以下簡稱為MRAM)包含了MRAM堆疊(stack)，該堆疊有一介電層穿插于一固定磁軸層(pinned magnetic layer)與自由磁軸層(free magnetic layer)之間。各MRAM迭層(stacklayer)大致上呈平面狀且平行于一界面，且該MRAM元件便是形成于該界面之上。然而，MRAM迭層所平行的方向及預定用來接合MRAM迭層的面積大小(即各MRAM堆疊的側邊尺寸)限制住了集成電路以及其它合并了MRAM堆疊的元件的單元密度(cell density)。
如果讓各MRAM迭層垂直于基板，單元密度將自然而然增加。然而，于現行的制程技術下，這樣的配置方式將導致相當復雜的制程。調整MRAM堆疊為豎立形式亦會增加集成電路或其它合并了MRAM堆疊的元件的整體高度。
發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的，是于用來接合MRAM迭層的有限面積大小下，借著改變MRAM迭層所平行的方向，以增加包含MRAM堆疊的集成電路的單元密度(cell density)。
為了達成上述目的，本發(fā)明提出一種MRAM裝置。該MRAM裝置包含了位于基板上的支柱，且該支柱至少有一個自基板傾斜一銳角角度的斜面。該MRAM裝置亦包含了大致與該斜面相平行的MRAM堆疊，因此該MRAM堆疊亦自基板傾斜一銳角角度。該斜面為支柱的斜邊。該MRAM堆疊包含了大致平坦而相平行的多個的迭層，每一迭層均自基板傾斜一銳角角度。
本發(fā)明所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，上述支柱包含導電材質。
本發(fā)明所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，上述支柱包含介電材質(dielectric material)。
本發(fā)明所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，上述支柱包含磁性材質。
本發(fā)明所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，上述銳角角度大小介于約60度至約88度間。
本發(fā)明所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，上述磁阻性隨機存取存儲器堆疊包含一介電層穿插于一自由磁軸層與一固定磁軸層之間。
本發(fā)明所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，上述介電層為一穿隧層。
本發(fā)明所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，上述自由磁軸層與固定磁軸層形成于上述支柱的斜面上。
本發(fā)明所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，上述支柱包含一與基板大致平行的界面，而上述介電層、自由磁軸層及固定磁軸層的終端與前述與基板平行的界面大致相切齊。
本發(fā)明所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，至少上述支柱的斜面其中之一大致為平面。
本發(fā)明所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，至少上述支柱的斜面其中之一大致為圓柱面。
本發(fā)明還提供一種磁阻性隨機存取存儲器裝置，所述磁阻性隨機存取存儲器裝置包含磁阻性隨機存取存儲器堆疊，位于基板上且包含大致平坦而相平行的多個的迭層，而各該迭層皆自基板傾斜一銳角角度。
本發(fā)明亦提出一種MRAM裝置，該MRAM裝置包含了大致上為同一層面的第一與第二支柱，該等支柱位于基板之上且側向支撐擁有多個的迭層的MRAM堆疊。該多個的MRAM迭層至少其中的一迭層大致與對應的第一第二支柱界面相平行，而該等支柱界面自基板傾斜一銳角角度。
本發(fā)明的另提出了一種MRAM裝置包含第一支柱，該第一支柱位于基板上且擁有自基板傾斜第一銳角角度的第一斜面；而該MRAM裝置亦包含第二支柱，該第二支柱位于基板上且擁有自基板傾斜第二銳角角度的第二斜面。亦包含第一MRAM堆疊穿插于第一與第二支柱間且包含多個的第一迭層，其中至少該多個的第一迭層其中一迭層大致與第一支柱的第一斜面平行。而本發(fā)明亦包含第二MRAM堆疊穿插于第一M RAM堆疊與第二支柱間且包含多個的第二迭層，其中至少該多個的第二迭層其中一迭層大致與第二支柱的第二斜面平行。
本發(fā)明亦提出一種MRAM制造方法，該MRAM制造方法可被用于形成MRAM裝置，而該MRAM裝置包含傾斜的MRAM堆疊。該MRAM制造方法包含于基板上形成支柱，而該支柱有自基板傾斜銳角角度的斜面。該MRAM制造方法亦包含形成有多個迭層的MRAM堆疊，其中至少該多個的迭層的一迭層大致與該支柱的斜面相平行，而該支柱的斜面自基板傾斜一銳角角度。
本發(fā)明所述的磁阻性隨機存取存儲器的制造方法，上述形成支柱步驟，包含下列步驟于基板上沉積支柱材質層；以及經由去除一部分前述支柱材質層以形成上述斜面。
本發(fā)明所述的磁阻性隨機存取存儲器的制造方法，上述去除一部分的支柱材質層步驟，包含蝕刻部分的上述支柱材質層。
本發(fā)明所述的磁阻性隨機存取存儲器的制造方法，上述于基板上形成支柱步驟，包含于基板上形成第一與第二支柱并使其各別有第一及第二斜面；而上述的形成有多個的迭層的磁阻性隨機存取存儲器堆疊步驟，包含形成第一與第二磁阻性隨機存取存儲器堆疊并使其分別有多個的第一及第二迭層；其中至少上述多個的第一迭層其中的一迭層大致與上述第一斜面相平行，而至少上述多個的第二迭層其中的一迭層大致與上述第二斜面相平行。
本發(fā)明所述磁阻性隨機存取存儲器裝置及其制造方法，接合MRAM迭層的有限面積大小下，借著改變MRAM迭層所平行的方向，增加了包含MRAM堆疊的集成電路的單元密度。
圖1顯示包含有本發(fā)明實施例的MRAM單元陣列的集成電路的方塊圖；圖2顯示根據本發(fā)明的實施例的MRAM單元的方塊圖；圖3a顯示根據本發(fā)明的實施例的裝置于制造過程中的部分剖面圖；圖3b顯示圖3a中的裝置于下一制程階段的剖面圖；圖3c顯示圖3b中的裝置于下一制程階段的剖面圖；圖3d顯示圖3c中的裝置于下一制程階段的剖面圖；圖3e顯示圖3d中的裝置于下一制程階段的剖面圖；圖3f顯示圖3e中的裝置于下一制程階段的剖面圖；圖4顯示根據本發(fā)明的另一實施例的裝置的部分剖面圖；
圖5顯示根據本發(fā)明的另一實施例的裝置的部分剖面圖；圖6顯示根據本發(fā)明的實施例的裝置的部分俯視圖；圖7顯示根據本發(fā)明的實施例的裝置的部分立體圖；圖8顯示根據本發(fā)明的另一實施例的裝置的部分剖面圖。
具體實施例方式
以下將提出許多實施例以實施本發(fā)明的各式特征。下述將舉出特定的元件或配置的例子以簡化說明本發(fā)明，而這當然僅是為了舉例之便而非用來限制本發(fā)明的范疇。此外，本發(fā)明亦將于實施例中重復提及編號或字母。此乃為了簡化并考量清晰度，而非表達所討論的各式實施例間與/或其組態(tài)間的關系。此外，說明書中將述及于第二特殊物上形成第一特殊物的情形，可以是第一與第二特殊物直接接觸的情況，亦可能是其它特殊物生成并穿插于第一與第二特殊物間，以致于第一與第二特殊物不直接接觸的情況。
參考圖1，圖中所示為集成電路50的實施例的方塊圖，該集成電路為符合本發(fā)明實施例的電路范例。集成電路50包含存儲單元陣列(memory cell array)52，而一陣列邏輯電路(arraylogic)54經由接口55控制該存儲單元陣列52。陣列邏輯電路54可包含各式邏輯電路，諸如行列譯碼器(row and columndecoders)、感測放大器(sense amplifier)，而接口55可包含一至數條位元線(bit lines)、柵線(gate lines)、數字線(digitlines)、控制線(control lines)、字符線(word lines)及其它通訊線路，以連接存儲單元陣列52與陣列邏輯電路54。該集成電路更可包含其它邏輯電路56(例如計數器、定時器電路、處理器電路)、以及輸入輸出電路58(例如緩沖器、驅動電路)。
參考圖2，此為MRAM單元60，而圖1中的存儲單元陣列52可包含一至數個MRAM單元60。各MRAM單元60的結構不需要彼此相同，但為了舉例之故，我們將各MRAM單元概含性的描述為包含一磁性隧道連結(MTJ)元件62以及一開關元件(switching device)64的結構。磁性隧道連結(MTJ)元件62包含多個的MRAM堆疊，其各式實施例將于下述作進一步的討論；而開關元件的實例則包含金屬氧化物半導體(MOS)晶體管、金屬氧化物半導體二極管、及雙極性晶體管。MRAM單元60可包含1、2、3、4或更多個位元。
MRAM單元60包含3個端點，分別為第一端點66、第二端點68、第三端點70。舉例來說，第一端點66可連接至一至數條位元線，且于讀取動作時第一端點會產生一輸出電壓至該等位元線。第二端點68被接至一至數條字符線，該字符線能啟動存儲單元60的讀寫動作。第三端點70近似于控制線，例如柵線或數字線，且該端點能提供一電流以產生該磁性隧道連結(MTJ)元件62所需的磁場。我們必須了解位元線、字符線、控制線及其它信號線的配置可隨不同的電路設計而異，而本討論僅為提供一配置范例而已。
參考圖3a，此處顯示根據本發(fā)明的實施例，裝置300于制造過程中的部分剖面圖。裝置300包含在基板上形成的支柱(pillar)310、315。裝置300亦可包含超過兩個圖3a中的支柱310、315。支柱310、315可直接形成于基板305之上，然而于基板305與支柱310、315之間亦可穿插一至數個其它迭層、特殊物或零件。
基板可以包含硅、砷化鍺、及/或其它材質。于一實施例中，基板305為或包含一硅絕緣層晶片(SOI，silicon-on-insulator)基板，例如一包含于絕緣體層上外延而生成的半導體層的基板。基板305之上可能更包含一至數個導電或絕緣層，例如那些可用來形成主動、被動元件或元件內連線的材質。于是，此處所述的基板305代表一晶圓，于晶圓上建立了多個的迭層，例如一硅晶碇(silicon ingot)；但亦可表示一至數個于該晶圓上所建立的迭層。
支柱310、315可包含一至數種導電材質，例如鋁、金、鎢、該等的合金、及其它導電材質。支柱310、315亦可包含一至數種介電材質，例如二氧化硅、四第二基原硅酸鹽(tetraethylorthosilicate，TEOS)、玻璃、SILK(Dow Chemical的產品)、BLACK DIAMOND(Applies Material的產品)、及其它絕緣材質。支柱310、315亦可包含一至數種磁性材質，包含鐵磁性材質(ferromagnetic)、反鐵磁性材質(anti-ferromagnetic)、及硬磁性材質(hard magnetic)。例如，支柱310、315可包含NiFe、NiFe Co、Co Fe、Fe、Co、Ni、該等的合金或混合物、及其它磁性材質。
支柱310、315可經由化學氣相沉積(CVD)、快速退火化學氣相沉積(rapid thermal CVD)、等離子輔助化學氣相沉積(PECVD)、濺鍍(sputtering)、及其它包含非化學氣相沉積型的制程而形成。支柱310、315可經由選擇性沉積生成，或經地毯式沉積后再進行如濕式或干式蝕刻等圖形化(patterning)制程。支柱310、315的厚度可自約50nm至約1000nm，然而本發(fā)明的范疇亦可容許其它范圍的厚度。
支柱310、315有相對于基板呈傾斜狀的表面312、317，該等表面312、317自基板傾斜一銳角角度，例如66至88度的銳角角度。于一實施例中，表面312、317自基板傾斜的銳角角度可自約70度至80度。例如圖3a中的實施例，表面312、317自基板305傾斜的銳角角度約為70度。然而，各支柱310、315的表面312、317自基板305傾斜的銳角角度可以不相同。亦即，表面312可自基板305傾斜一與表面317不同的銳角角度。于一實施例中，僅僅表面312、317其中之一自基板305傾斜，而另一表面則與基板305垂直。
參考圖3b，圖中所示為圖3a所示的裝置300于制程下一階段的剖面圖，其中一磁軸層320已經形成于支柱310、315，斜面312、317，以及曝露于支柱310、315間的基板305之上。磁軸層320的厚度可自1nm至約20nm，然而本發(fā)明的范疇亦可容許其它厚度。雖然磁軸層320被繪為直接形成于傾斜支柱表面312、317之上，支柱310、315與磁軸層320間亦可穿插其它迭層、特殊物、零件。
磁軸層320可包含NiFe、NiFeCo、CoFe、Fe、Co、Ni、該等的合金或混合物、及其它磁性材質；而這些物質可于后續(xù)用以生成自由磁軸層(free magnetic layer)或固定磁軸層(pinned magnetic layer)。磁軸層320亦可包含多個的迭層，例如釕(Ru)制的間隙壁(spacer)可穿插于兩個或更多個磁軸層間，或其它形成一反鐵磁性合成物(SAF，synthetic anti-ferromagnetic)層的組合。磁軸層320可經地毯式沉積而形成；如化學氣相沉積(CVD)、快速退火化學氣相沉積(rapid thermalCVD)、等離子輔助化學氣相沉積(PECVD)、濺鍍(sputtering)、及其它非化學氣相沉積型的制程均可運用以形成磁軸層。
參考圖3c，圖中所繪為圖3b中的裝置300于下一制程階段的剖面圖，其中至少部分磁軸層320已被去除以形成MRAM磁軸迭層330、335。舉例來說，經由應用有電路圖案的光致抗蝕劑或掩膜，我們可實施一至數個等向性的(isotropic)或非等向性的(anisotropic)蝕刻制程，以形成MRAM磁軸迭層330、335。移除物質的制程可能必需于支柱310、315及基板305上應用終點偵測(end-point detection)。此外，雖然未于此實施例中繪出，為了自磁軸層320界定出MRAM磁軸迭層330、335，而實施移除物質的制程以后，其表面可能會殘留數個MRAM磁軸迭層的突出末端，而不似基板305般平滑。
以上述方式形成M RAM磁軸迭層330、335之后，MRAM磁軸迭層330、335大體上可與支柱310、315的斜面312、317相平行。然而，亦可用其它上述未提及的制程以形成MRAM磁軸迭層330、335。例如可用化學機械磨合(chemical-mechanical planarizing/polishing，CMP)以自支柱310、315上去除部分的磁軸層320。MRAM磁軸迭層330、335亦可經由選擇性沉積形成于支柱斜面312、317上?？偠灾?，于部分實施例中，MRAM磁軸迭層330、335的末端大致上仍會與支柱310、315的上下平面相切齊，一如圖3c中所示。
因為MRAM磁軸迭層330、335大體上與支柱斜面312、317相平行，MRAM磁軸迭層330、335亦自基板305傾斜一銳角角度，其范圍約在60至88度。于一實施例中，MRAM磁軸迭層330、335的傾斜銳角角度約為70度至80度。
于部分實施例中，MRAM磁軸迭層330、335的側面大致上可能不會相平行或不夠平坦。于此類情況下，可由MRAM磁軸迭層的大致平坦的側面來量測該等MRAM磁軸迭層330、335自基板305傾斜的銳角角度。當MRAM磁軸迭層330、335的側面大致上皆不平坦時，亦可由其一側面的最佳配適平面(best-fit plane)來量測這些銳角角度。此外，還可由MRAM磁軸迭層330、335的假想中心平面來量測該傾斜銳角角度，其中該假想中心平面為該MRAM磁軸迭層330、335的兩側面的加權平均平面。于一實施例中，至少斜面312、317中之一大致上為圓柱形，此時該傾斜銳角角度可自圓柱面的中心軸量測。
參考圖3d，圖中所繪為圖3c中的裝置300于下一制程階段的剖面圖，其中MRAM介電迭層340、345已于鄰接MRAM磁軸迭層330、335處形成。我們可運用上述用來形成磁軸層320的制程以生成MRAM介電迭層340、345。舉例來說，MRAM介電迭層340、345可通過化學氣相沉積、接著使用蝕刻或其它移除物質的制程而形成。各MRAM介電迭層340、345亦可包含超過一個迭層。圖中所示的MRAM介電迭層340、345可直接形成于MRAM磁軸迭層330、335之上，然而MRAM介電迭層340、345與MRAM磁軸迭層330、335之間亦可穿插入其它迭層、特殊物或零件。
MRAM介電迭層340、345可為絕緣層(tunneling layer)或介電層。舉例來說，MRAM介電迭層340、345可包含SiOx，SixN，SiOxNy，AlOx，TOx，AlNx，該等的合金或混合物，及其它絕緣材質。MRAM介電迭層340、345的厚度，自垂直于支柱斜面312、317的方向上量測，約為0.5nm至2nm。此外，MRAM介電迭層340、345可與對應的MRAM磁軸迭層330、335大致相平行，以致于該MRAM介電迭層與MRAM磁軸迭層自基板305傾斜一近似的銳角角度。
參考圖3e，圖中所繪為圖3d中的裝置300于下一制程階段的剖面圖，其中MRAM磁軸迭層350、355已于鄰接MRAM介電迭層340、345處形成。圖中所示的MRAM磁軸迭層350、355可直接形成于MRAM介電迭層340、345之上，然而MRAM磁軸迭層350、355與MRAM介電迭層340、345之間亦可穿插入其它迭層、特殊物或零件。
當MRAM磁軸迭層350、355形成時，MRAM堆疊360、365亦完成。此表示MRAM堆疊360包含了MRAM磁軸迭層330、MRAM介電迭層340及MRAM磁軸迭層350，其中MRAM磁軸迭層330、350之一為自由磁軸層(free magnetic layer)，而另一則為固定磁軸層(fixed or pinned magnetic layer)。同樣地，MRAM堆疊365包含了MRAM磁軸迭層335、MRAM介電迭層345及MRAM磁軸迭層355，其中M RAM磁軸迭層335、355之一為自由磁軸層，而另一則為固定磁軸層。然而，于部分實施例中，MRAM堆疊360、365可能包含其它迭層或減少部分迭層。
MRAM磁軸迭層350、355可包含NiFe、NiFeCo、CoFe、Fe、Co、Ni、該等的合金或混合物、及其它磁性材質，包含鐵磁性或反鐵磁性材質。而各MRAM磁軸迭層350、355亦可能為自由或固定磁軸層。
MRAM磁軸迭層350、355可包含多個的迭層，例如一釕制間隙壁可穿插于兩個或更多的磁軸層間，或其它形成一反鐵磁性合成物(synthetic anti-ferromagnetic，SAF)層的組合。MRAM磁軸迭層350、355的厚度大致上可相似于MRAM磁軸迭層330、335的厚度。除了當形成磁性隧道連結(MTJ)元件時，MRAM磁軸迭層330、335、350、355各自形成互相對應的自由與固定MRAM磁軸迭層配對之外，在制造方式上MRAM磁軸迭層350、355大致相似于MRAM磁軸迭層330、335。
MRAM磁軸迭層350、355與其相對應的MRAM磁軸迭層330、335大致相平行，以致于MRAM磁軸迭層350、355自基板305傾斜一相似的銳角角度。結果MRAM堆疊360、365整體皆自基板305傾斜一銳角角度。舉例來說，MRAM堆疊360、365各自基板305傾斜一范圍自約60致88度的銳角角度。于一實施例中，MRAM堆疊360、365皆自基板305傾斜一范圍為約70自80度的銳角角度。
參考圖3f，圖中所繪為圖3e中的裝置300于下一制程階段的剖面圖，其中中央部分370已形成且接觸并穿插于MRAM堆疊360、365之間。中央部分370可包含一至數種導電材質例如鋁、金、鎢、該等的合金、及其它導電材質。中央部分370亦可包含一至數種介電材質，例如二氧化硅、四第二基原硅酸鹽(TEOS)、玻璃、BLACK DIAMOND、及其它絕緣材質。中央部分370亦可包含一至數種磁性材質，包含鐵磁性材質、反鐵磁性材質、及硬磁性材質。例如，中央部分370可包含NiFe、NiFeCo、CoFe、Fe、Co、Ni、該等的合金或混合物、及其它磁性材質。
中央部分370可經由化學氣相沉積、快速退火化學氣相沉積、等離子輔助化學氣相沉積、濺鍍、及其它包含非化學氣相沉積型的制程而形成。中央部分370可由選擇性沉積生成，或經地毯式沉積后再進行化學機械磨合(CMP)制程而形成。中央部分370的厚度可自約10nm至約1000nm，或大致相近于支柱310、315的厚度，然而本發(fā)明的范疇亦可容許其它范圍的厚度。中央部分370及/或支柱310、315可用于MRAM堆疊360、365的內連線(interconnection)，以形成一包含了中央部分370及/或支柱310、315的內連線。
參考圖4，圖中所繪為根據本發(fā)明的另一實施例，裝置400的部分剖面圖。裝置400大致上與圖3f中的裝置300相類似。然而，裝置400可被用來作為一個位元的存儲單元，而圖3f中的裝置300則可用來作包含兩個位元的存儲單元。此表示裝置400中的支柱310、315間的凹陷處僅可包含一個MRAM堆疊360，然而裝置300中的支柱310、315間的凹陷處可包含兩個MRAM堆疊360、365。此外，雖然裝置400中的支柱310、315被繪為各有一斜面，由于支柱315與MRAM堆疊360并不相平行，若支柱315無斜面亦為可行。
參考圖5，圖中所繪為根據本發(fā)明的另一實施例，裝置500的部分剖面圖。裝置500大致上與圖3f中的裝置300相類似。然而，裝置500可被用來作為多位元的存儲單元，或者至少超過一位元的存儲單元。此表示裝置500中的支柱310、315間的凹陷處可包含多個的MRAM堆疊360、365。舉例來說，裝置500于圖中所示的部分可包含4個MRAM堆疊360、365，及部分其它鄰近的MRAM堆疊。裝置500亦可包含新增的介電層510穿插于該等類似的MRAM堆疊360、365間。介電層510大致上于構造與制造方法上可類似于上述的MRAM介電迭層340、345，然而我們亦可運用其它型態(tài)的材質與制程以形成介電層510。
參考圖6，圖中所繪為根據本發(fā)明的實施例，裝置600的部分俯視圖。裝置600包含一至數個M RAM堆疊660、665，各MRAM堆疊660、665大致上于構造與制造方法上相似于圖3f中的MRAM堆疊360、365。于圖6的實施例中，裝置600包含兩個MRAM堆疊660、665。然而于其它實施例，裝置600可僅包含1個MRAM堆疊660、665，亦可包含超過兩個圖6中的M RAM堆疊660、665。
裝置600亦包含一至數個于基板上形成的支柱610，而該支柱大致上于構造與制造方法上相似于上述的支柱310、315。支柱610有一大致為圓柱面的界面，該圓柱面有一自基板傾斜一銳角角度的中央軸。于所繪的實施例中，支柱610包含一延長的卵形凹陷處，其中該凹陷處的邊緣相對于基板傾斜一銳角角度；從而形成一圓柱面，而該圓柱面大致上自基板傾斜一銳角角度。MRAM堆疊660、665形成于支柱610的傾斜圓柱面上。于其它實施例中，單一支柱亦可用來提供該大致上傾斜一銳角角度的圓柱面，從而使MRAM堆疊于此圓柱面上形成。
此外，雖然無法于圖6中看出，各MRAM堆疊660、665與支柱610的圓柱面大致上為相平行，以致于各MRAM堆疊660、665亦自基板傾斜一銳角角度而有一半圓形或拱形的形狀。舉例來說，于所繪的實施例中，各MRAM堆疊660、665包含了多個的同心圓狀的MRAM迭層630，其中該迭層各成一半圓形的形狀。
裝置600亦包含一中央部分670緊接并穿插于MRAM堆疊660、665之間。中央部分670大致上于構造與制造方法上相似于上述的中央部分370。例如中央部分670可包含MRAM迭層660、665的內連線所需的磁性、導電性、及/或介電材質。
參考圖7，圖中所繪為根據本發(fā)明的實施例，裝置700的部分立體圖。裝置700包含一至數個MRAM堆疊760、765，各MRAM堆疊760、765大致上可于構造與制造方法上相似于圖3f中的M RAM堆疊360、365。于圖7的實施例中，裝置700包含兩個MRAM堆疊760、765。然而，于其它實施例中，裝置700可僅包含MRAM堆疊760、765其中之一，或包含超過兩個的圖7中的MRAM堆疊760、765。
裝置700亦包含一至數個于基板705上形成的支柱710、715，該支柱710、715大致上于構造與制造方法上相似于上述的支柱310、315。支柱710、715可各有一大致平滑的界面，其自基板705傾斜一銳角角度。于所繪的實施例中，支柱710、715界定出一延長而呈直線型的凹陷處，該凹陷的橫截面形狀大致為梯形，其中該凹陷的兩邊皆自基板705傾斜，因此形成大致平滑而自基板705傾斜一銳角角度的界面。
MRAM堆疊760、765于支柱710、715的傾斜而大致平坦的界面上形成。于是，各MRAM堆疊760、765可與支柱710、715的斜面大致相平行，以致于各MRAM堆疊760、765亦自基板傾斜一銳角角度，而有一大致為長方形的形狀。舉例來說，于所繪的實施例中，MRAM堆疊760、765包含多個的大致平行的MRAM迭層730，而各迭層皆呈一長方形狀。
裝置700亦可包含一中央部分770緊鄰并穿插于MRAM堆疊760、765之間。中央部分770大致上可于構造與制造方法上相似于上述的中央部分370。例如中央部分770可包含MRAM堆疊760、765內連線(interconnect)所需的磁性材質、導電材質、或介電材質。
裝置700亦可包含一至數個微電子元件790，該元件可與一至數個MRAM堆疊760、765相連結。舉例來說，于所繪的實施例中，微電子元件790為場效晶體管，每個晶體管于基板705上有自己的源/漏極區(qū)域792，并有自己的柵極794，該柵極乃于基板705上生一介電層796而形成。然而，于本發(fā)明的范疇下亦可使用其它型態(tài)的微電子元件790。舉例來說，微電子元件790可為或包含場效晶體管之外的晶體管，或其它主動或被動微電子元件。裝置700亦可包含傳統(tǒng)型式或未來發(fā)展的內連線(interconnect)798以便連接MRAM堆疊760、765與微電子元件790。裝置700其本身可以為或包含一存儲單元陣列，或為其它型態(tài)的集成電路元件。
參考圖8，圖中所繪為根據本發(fā)明的實施例，裝置800的部分剖面圖。裝置800為一環(huán)境，于其中上述裝置300、400、500、600、700可被實際制出。裝置800包含一至數個存儲單元，各存儲單元皆包含一至數個MRAM堆疊860、865，各MRAM堆疊860、865皆大致上于構造與制造方法上相似于圖3f中的MRAM堆疊360、365。
裝置800亦包含一至數個于基板805上形成的支柱810、815，各支柱810、815皆大致上于構造與制造方法上相似于上述的支柱310、315。支柱810、815各有一至數個界面自基板805傾斜一銳角角度。這些傾斜一銳角角度的平面大致上為平坦的，一如圖7中所繪，或大致上為圓柱面的，如圖6中所示。然而，支柱810、815的斜面亦可為上述的平面或圓柱面之外的其它形態(tài)。部分支柱810、815可擁有超過一個斜面，例如圖8中的支柱810/815。
MRAM堆疊860、865是于支柱810、815的斜面上形成。此亦即，MRAM堆疊860、865可直接形成于支柱810、815的斜面上，或于部分實施例中，MRAM堆疊860、865及它們相對應的支柱810、815間可穿插入一至數個其它迭層、特殊物、或零件。各MRAM堆疊860、865可與支柱810、815的傾斜界面大致相平行，以致于MRAM堆疊860、865亦自基板傾斜一銳角角度。
裝置800亦可包含一至數個中央部分870，各中央部分緊鄰并穿插于MRAM堆疊860、865的相類物之間。各中央部分870皆大致上于構造與制造方法上相似于上述的中央部分370。例如中央部分870可包含磁性、導電性、及/或介電性材質，而該等材質可用于MRAM堆疊860、865的內連線。此外，各中央部分870不須有相同的組成成分，以致于一至數個中央部分870可為導電材質，而另外一至數個中央部分870則由介電材質所組成。
裝置800亦可包含一至數個微電子元件890，該微電子元件可與一至數個MRAM堆疊860、865相連結。舉例來說，于所繪的實施例中，微電子元件890為場效晶體管，每一晶體管于基板805上有源極/漏極區(qū)域892，亦有柵極894，該柵極為一介電層896形成于基板805之上。然而，本發(fā)明的范疇中亦可運用其它形態(tài)的微電子元件890。舉例來說，微電子元件890可以為或包含非場效晶體管型態(tài)的晶體管、或其它主動或被動微電子元件。
裝置800亦可包含穿插入源/漏極區(qū)域892的隔離結構(isolation structure)898與/或其它微電子元件890的零件。隔離結構898可包含厚場氧化層區(qū)域(field oxide region)、淺溝槽隔離(shallow trench isolation)、硅局部氧化(localoxidation of silicon，LOCOS)、及其它傳統(tǒng)或未來發(fā)展的隔離結構。隔離結構898其本身可包含二氧化硅或其它介電材質。
裝置800亦可包含傳統(tǒng)或未來發(fā)展的內連線(interconnect)898，以連結MRAM堆疊860、865及/或微電子元件890。裝置800本身可為一集成電路元件。裝置800亦可包含內連線899，該內連線于支柱810、815中形成的時間早于支柱810、815的斜面及MRAM堆疊860、865。
于是，本發(fā)明至少于一實施例中提出一裝置，該裝置包含了位于基板上的支柱，且該支柱至少有一個自基板傾斜一銳角角度的斜面。該裝置亦包含了大致與該斜面相平行的MRAM堆疊，因此該MRAM堆疊亦自基板傾斜一銳角角度。于實施例中，該斜面為支柱的斜邊。該MRAM堆疊包含了大致平坦而相平行的多個的迭層，每一迭層均自基板傾斜一銳角角度。
本發(fā)明亦至少于一實施例中介紹一裝置，該裝置包含了大致上為同一層面的第一與第二支柱，該等支柱位于基板之上且側向支撐一擁有多個的迭層的MRAM堆疊。該多個的MRAM迭層至少其中的一迭層大致與對應的第一第二支柱界面相平行，而該等支柱界面自基板傾斜一銳角角度。
本發(fā)明的另一實施例介紹了一裝置包含一第一支柱，該支柱位于基板上且擁有一自基板傾斜一第一銳角角度的第一斜面；而該裝置亦包含一第二支柱，該支柱位于基板上且擁有一自基板傾斜一第二銳角角度的第二斜面。此實施例亦包含一第一MRAM堆疊穿插于第一與第二支柱間且包含多個的第一迭層，其中至少該多個的第一迭層其中一迭層大致與第一支柱的第一斜面平行。而此實施例亦包含一第二MRAM堆疊穿插于第一MRAM堆疊與第二支柱間且包含多個的第二迭層，其中至少該多個的第二迭層其中一迭層大致與第二支柱的第二斜面平行。
本發(fā)明亦提出一方法，該方法可被用于形成一裝置，而該裝置包含一傾斜的MRAM堆疊。至少于一實施例中，該方法包含于基板上形成一支柱，而該支柱有一自基板傾斜一銳角角度的斜面。該方法亦包含形成一有多個迭層的MRAM堆疊，其中至少該多個的迭層之一迭層大致與該支柱的斜面相平行，而該支柱的斜面自基板傾斜一銳角角度。
以上所述僅為本發(fā)明較佳實施例，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟悉本項技術的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，可在此基礎上做進一步的改進和變化，因此本發(fā)明的保護范圍當以本申請的權利要求書所界定的范圍為準。
附圖中符號的簡單說明如下50集成電路52存儲單元陣列(memory cell array)54陣列邏輯電路(array logic)56其它邏輯電路58輸入輸出電路60MRAM單元62磁性隧道連結元件(MTJ device)64開關元件(switch device)66、68、70端點300、400、500、600、700、800裝置
305、705、805基板310、315、610、710、715、810、815支柱(pillar)312、317支柱斜面320磁軸層(magnetic layer)330、335、350、355MRAM磁軸迭層(magnetic MRAMstack layer)340、345MRAM介電迭層(dielectric MRAM stack layer)360、365、660、665、760、765、860、865MRAM堆疊(MRAM stack)370、670、770、870中央部分510、796、896介電層630、730MRAM迭層(MRAM stack layer)790、890微電子元件792、892源/漏極794、894柵極798、898、899內連線898隔離結構
權利要求
1.一種磁阻性隨機存取存儲器裝置，其特征在于所述磁阻性隨機存取存儲器裝置包含支柱，位于基板上且至少擁有一自基板傾斜一銳角角度的斜面；以及磁阻性隨機存取存儲器堆疊，與上述斜面相平行，因而該磁阻性隨機存取存儲器堆疊亦自基板傾斜上述銳角角度。
2.根據權利要求1所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，其特征在于上述支柱包含導電材質。
3.根據權利要求1所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，其特征在于上述支柱包含介電材質。
4.根據權利要求1所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，其特征在于上述支柱包含磁性材質。
5.根據權利要求1所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，其特征在于上述銳角角度大小介于60度至88度間。
6.根據權利要求1所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，其特征在于上述磁阻性隨機存取存儲器堆疊包含一介電層穿插于一自由磁軸層與一固定磁軸層之間。
7.根據權利要求6所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，其特征在于上述介電層為一穿隧層。
8.根據權利要求6所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，其特征在于上述自由磁軸層與固定磁軸層形成于上述支柱的斜面上。
9.根據權利要求6所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，其特征在于上述支柱包含一與基板平行的界面，而上述介電層、自由磁軸層及固定磁軸層的終端與前述與基板平行的界面相切齊。
10.根據權利要求1所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，其特征在于至少上述支柱的斜面其中之一為平面。
11.根據權利要求1所述的磁阻性隨機存取存儲器裝置，其特征在于至少上述支柱的斜面其中之一為圓柱面。
12.一種磁阻性隨機存取存儲器裝置，其特征在于所述磁阻性隨機存取存儲器裝置包含磁阻性隨機存取存儲器堆疊，位于基板上且包含平坦而相平行的多個的迭層，而各該迭層皆自基板傾斜一銳角角度。
13.一種磁阻性隨機存取存儲器的制造方法，其特征在于所述磁阻性隨機存取存儲器的制造方法包含下列步驟于基板上形成支柱，該支柱擁有自基板傾斜一銳角角度的一斜面；以及形成有多個的迭層的磁阻性隨機存取存儲器堆疊，其中至少多個的迭層其中的一迭層與前述自基板傾斜一銳角角度的支柱斜面平行。
14.根據權利要求13所述的磁阻性隨機存取存儲器的制造方法，其特征在于上述形成支柱步驟，包含下列步驟于基板上沉積支柱材質層；以及經由去除一部分前述支柱材質層以形成上述斜面。
15.根據權利要求14所述的磁阻性隨機存取存儲器的制造方法，其特征在于上述去除一部分的支柱材質層步驟，包含蝕刻部分的上述支柱材質層。
16.根據權利要求13所述的磁阻性隨機存取存儲器的制造方法，其特征在于上述于基板上形成支柱步驟，包含于基板上形成第一與第二支柱并使其各別有第一及第二斜面；而上述的形成有多個的迭層的磁阻性隨機存取存儲器堆疊步驟，包含形成第一與第二磁阻性隨機存取存儲器堆疊并使其分別有多個的第一及第二迭層；其中至少上述多個的第一迭層其中的一迭層與上述第一斜面相平行，而至少上述多個的第二迭層其中的一迭層與上述第二斜面相平行。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁阻性隨機存取存儲器裝置及其制造方法。該磁阻性隨機存取存儲器裝置包含位于基板上的支柱，且該支柱至少擁有一斜面，而該斜面自基板傾斜一銳角角度。該磁阻性隨機存取存儲器裝置亦包含磁阻性隨機存取存儲器堆疊，該磁阻性隨機存取存儲器堆疊大致上與該斜面相平行，因此該磁阻性隨機存取存儲器堆疊亦自基板傾斜一銳角角度。該磁阻性隨機存取存儲器堆疊包含大致為平面且相平行的多個的迭層，各迭層皆自基板傾斜一銳角角度。本發(fā)明接合MRAM迭層的有限面積大小下，借著改變MRAM迭層所平行的方向，增加了包含MRAM堆疊的集成電路的單元密度。
文檔編號H01L43/00GK1801390SQ200510090270
公開日2006年7月12日 申請日期2005年8月12日 優(yōu)先權日2004年8月13日
發(fā)明者劉繼文, 江國慶, 曾鴻輝, 鄧端理 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司