專利名稱：磁性存儲器、其存儲單元及其存儲單元的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁性存儲器、其存儲單元及其存儲單元的制造方法，且 特別是有關(guān)于一種熱協(xié)助自旋傳輸?shù)腲f茲性存儲器、其存儲單元及其存儲單元 的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著消費(fèi)性電子產(chǎn)品的普及，以及系統(tǒng)產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，市場上對于存 儲器的要求日趨嚴(yán)苛，不論是對于存儲器的耗電量、成本、讀寫速度或是重 復(fù)擦寫次數(shù)，均有愈來愈高的要求。因此，近年來有愈來愈多追求不同市場 區(qū)隔的新式存儲器技術(shù)陸續(xù)推出，希望能突破目前存儲器的各項(xiàng)限制，成為 新一代存儲器的主流技術(shù)。
在許多新式存儲器技術(shù)中，由許多不同的鐵磁材料層、反鐵石茲材料層及 導(dǎo)體材料層所組成的磁性存儲器，利用獨(dú)特的磁阻特性來進(jìn)行數(shù)據(jù)的非破壞
性寫入。其具有接近靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(Static Random Access Memory, SRAM)的高速讀寫能力，以及閃存不揮發(fā)(non-volatile)的特性，并且在 單位存儲面積上也和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲器(Dynamic Random Access Memory, DRAM)的比例相近,更由于其具有幾乎不受限制的重復(fù)讀寫次 數(shù)，使得磁性存儲器成為非揮發(fā)性存儲器領(lǐng)域中的明日之星。
于磁性存儲器中，藉由通以電子流來進(jìn)行自旋傳輸(spin-transfer)寫入 的磁性存儲器，在寫入數(shù)據(jù)時(shí)需要通以密度高達(dá)106~107^^112的電流，方 能改變存儲單元的^f茲阻大小，不僅增加了存儲器的耗電量，更凸顯了關(guān)于電 遷移(electron migration)的問題，影響了存儲器運(yùn)作的效率及品質(zhì)。因此， 如何有效降低自旋傳輸寫入的磁性存儲器寫入數(shù)據(jù)時(shí)的電子流密度，實(shí)為目 前亟待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種磁性存儲器、其存儲單元及其存儲單元的制造方法，其利用形成 一 間隙于包圍磁性堆疊結(jié)構(gòu)的介電材料與此磁性堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁 間的方式，避免當(dāng)存儲單元于寫入^f莫式時(shí)，^磁性堆疊結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的熱量快速 自介電材料散失的現(xiàn)象，可維持磁性堆疊結(jié)構(gòu)的溫度。其具有可降低磁性存 儲器的耗電量、可增加磁性存儲器的穩(wěn)定性以及兼容于傳統(tǒng)工藝的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種磁性存儲器的存儲單元，包括一底接觸 層、 一位線、 一磁性堆疊結(jié)構(gòu)以及一介電材料。位線設(shè)置于底接觸層的上方。 磁性堆疊結(jié)構(gòu)設(shè)置于該底接觸層及該位線之間。介電材料至少充填于底接觸 層及位線之間，介電材料包圍磁性堆疊結(jié)構(gòu)，且與磁性堆疊結(jié)構(gòu)間具有一間 隙。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，提出 一種磁性存儲器的存儲單元的制造方法。 首先，形成一^t性堆疊結(jié)構(gòu)于一底接觸層上。其次，形成一襯墊層于底接觸 層上，襯墊層包覆磁性堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。再者，沉積一第一介電材料于底接 觸層上，第一介電材料覆蓋磁性堆疊結(jié)構(gòu)的頂面及襯墊層。而后，平坦化第 一介電材料、襯墊層及;茲性堆疊結(jié)構(gòu)的頂面。再來，移除襯墊層，以于磁性 堆疊結(jié)構(gòu)及第一介電材料之間形成一間隙。然后，形成一位線于第一介電材
料、間隙及;f茲性堆疊結(jié)構(gòu)上。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提出一種磁性存儲器，包括一硅基板、 一柵極 堆疊、 一存儲單元、以及一介電材料。硅基板具有一漏極區(qū)及一源極區(qū)。柵 極堆疊設(shè)置于硅基板上，且位于漏極區(qū)及源極區(qū)之間。存儲單元包括底接觸 層、磁性堆疊結(jié)構(gòu)及一位線，底接觸層電連接于漏極區(qū)，磁性堆疊結(jié)構(gòu)設(shè)置 于底接觸層上，位線設(shè)置于磁性堆疊結(jié)構(gòu)上。介電材料設(shè)置于硅基板上，并 覆蓋柵極堆疊及存儲單元，且與f茲性堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁間具有一間隙。當(dāng)存儲 單元處于一寫入模式時(shí)，》茲性堆疊結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一熱量，間隙用以減緩熱量散失 的速率。
為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選的實(shí)施例，并配合
附圖，作詳細(xì)il明如下。


圖l繪示依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的磁性存儲器；
圖2A繪示依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的磁性堆疊結(jié)構(gòu)形成于底接觸層上的 示意圖；圖2B繪示一第二介電材料沉積于圖2A的底接觸層上的示意圖； 圖2C繪示圖2B的第二介電材料經(jīng)過蝕刻后的示意圖； 圖2D繪示第一介電材料沉積于圖2C的底接觸層上的示意圖； 圖2E繪示平坦化圖2D的第一介電材料、襯墊層及》茲性堆疊結(jié)構(gòu)的頂 面后的示意圖2F繪示移除圖2E的襯墊層后的示意圖2G繪示位線形成于圖2F的第一介電材料、間隙及^f茲性堆疊結(jié)構(gòu)上的 示意圖3A繪示電子流由位線進(jìn)入存儲單元時(shí)第三石茲化方向的示意圖；以及 圖3B繪示電子流由底接觸層進(jìn)入存儲單元時(shí)第三磁化方向的示意圖。 附圖標(biāo)記說明 10:存儲單元 12:底接觸層 20:區(qū)域連接導(dǎo)線 31:源極區(qū) 40:連接栓塞 70:介電材料 90:第二介電材料 100:磁性存儲器 112: 4T扎層 114:導(dǎo)體層 116:第二電極層 118:隔離層 Cl:第一電子流方向 D:間隙
M2:第二石茲化方向 W:厚度
具體實(shí)施例方式
以下提出 一 實(shí)施例作為本發(fā)明的詳細(xì)說明。然本發(fā)明的技術(shù)并不限制于 此，且此實(shí)施例用以作為范例說明，并不會限縮本發(fā)明欲保護(hù)的范圍。再者，
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11:磁性堆疊結(jié)構(gòu)
13:位線
30:硅基板
32:漏才及區(qū)
50:柵極堆疊
80:第一介電材料
90，:襯墊層
111:第一電極層
113: /磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)
115:上固定層
117:下固定層
119:自由層
C2:第二電子流方向
Ml:第一磁化方向
M3、 M3，第三》茲化方向?qū)嵤├械膱D示亦省略不必要的元件，以清楚顯示本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)。請參照圖1,其繪示依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的磁性存儲器(magnetic memory )。石茲性存^諸器100包4舌一石圭基4反(bottom Si substrate) 30、 一柵極 堆疊50、 一存儲單元10以及一介電材料70。硅基板30具有一漏極區(qū)32及 一源極區(qū)31。柵極堆疊50設(shè)置于珪基板30上，并且位于漏極區(qū)32及源極 區(qū)31之間。存儲單元10包括一底接觸層12、 一》茲性堆疊結(jié)構(gòu)11及一位線 13。底接觸層12電連接于漏極區(qū)32。；茲性堆疊結(jié)構(gòu)11設(shè)置于底接觸層12 上。位線13設(shè)置于磁性堆疊結(jié)構(gòu)11上。介電材料70設(shè)置于硅基板30上， 介電材料70覆蓋柵極堆疊50及存儲單元10，并且與》茲性堆疊結(jié)構(gòu)11的側(cè) 壁間具有一間隙D，間隙D中優(yōu)選地具有空氣。更進(jìn)一步來說，^茲性堆疊結(jié)構(gòu)11包括一第一電極層111、 一釘扎層 (pinning layer) 112、 一》茲寸生P逸道纟吉纟吉4勾(magnetic tunnel junction) 113、 一 導(dǎo)體層114、 一上固定層(pinned layer) H5及一第二電極層116。第一電極 層111設(shè)置于底接觸層12上，釘扎層112設(shè)置于第一電極層111上。磁性 隧道結(jié)結(jié)構(gòu)113設(shè)置于釘扎層112上，并且包括一下固定層117、 一隔離層 118及一自由層119。下固定層117設(shè)置于釘扎層112上，并且具有固定的 一第 一磁化方向Ml ，釘扎層112用以固定下固定層117的第 一石茲化方向Ml 。 隔離層118 (insulator layer)設(shè)置于下固定層117上，其厚度大約為0.7-3.0 納米，使得電子可隧穿通過隔離層118。自由層(free layer) 119設(shè)置于隔離 層118上，并且具有可改變的一第三磁化方向M3或M3'。導(dǎo)體層114設(shè)置 于磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)13上，其厚度大約為3~6納米，用以分隔上固定層115 及自由層119,使得上固定層115及自由層119可分別具有各自的》茲化方向。 上固定層115設(shè)置于導(dǎo)體層114上，并且具有固定的一第二;茲化方向M2, 此第二磁化方向M2相反于第一磁化方向Ml。此外，底接觸層12例如是藉 由一連接栓塞(connecting plug) 40電連接于漏極區(qū)32,且磁性存儲器100 更包括一區(qū)域連接導(dǎo)線(local interconnection) 20，其電連接于源極區(qū)31， 用以串接多個(gè)磁性存儲器100的源極區(qū)31,且此區(qū)域連接導(dǎo)線20正交于位 線13。于本實(shí)施例中，下固定層117、自由層119及上固定層115優(yōu)選地分別 由至少一4失石茲材詳牛(ferromagnetic material)層組成，下固定層117及自由層 119的材質(zhì)分別例如是鐵鈷合金(CoFe )、鐵鎳合金(NiFe )、鉑鈷合金(CoPt )、鐵鈷硼合金(CoFeB)、鐵鈷合金/鐵鎳合金或鐵鎳合金/鐵鈷硼合金中的任一 種，上固定層115的材質(zhì)例如是鈷釤合金(SmCo)。然于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域中的技術(shù)人員可知本發(fā)明的技術(shù)不限制于此，上固定層115及下固定層117 亦可分另)H歹'H口是一人造反纟夾石茲結(jié)才勾(synthetic anti-ferromagnetic structure), 其材質(zhì)可分別例如是鐵鈷硼合金/釕(Ru)/鐵鈷硼合金，或是鐵鈷合金/釕/ 鐵鈷合金。另外，隔離層118的材質(zhì)例如是三氧化二鋁(A1203 )或氧化鎂 (MgO )，釘扎層112的材質(zhì)優(yōu)選地是反鐵》茲材料(anti-ferromagnetic material),例如是錳鐵合金(FeMn)或錳鉑合金(PtMn)。導(dǎo)體層114的材 質(zhì)可例如是為釕(Ru)、銥(Ir)、銀(Ag)或鉑(Pt)。另外，介電材料70 例如是氮化硅(SiN)。另一方面，本實(shí)施例的存^t單元10例如是依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的制 造方法所制造。請同時(shí)參照圖2A-2G，圖2A繪示依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例 的磁性堆疊結(jié)構(gòu)形成于底接觸層上的示意圖；圖2B繪示一第二介電材料沉 積于圖2A的底接觸層上的示意圖；圖2C繪示圖2B的第二介電材料經(jīng)過蝕 刻后的示意圖；圖2D繪示第一介電材料沉積于圖2C的底接觸層上的示意 圖；圖2E繪示平坦化圖2D的第一介電材料、襯塾層及^f茲性堆疊結(jié)構(gòu)的頂 面后的示意圖；圖2F繪示移除圖2E的襯墊層后的示意圖；圖2G繪示位線 形成于圖2F的第一介電材料、間隙及^H生堆疊結(jié)構(gòu)上的示意圖。本實(shí)施例的存儲單元10的制造方法，首先如圖2A所示，形成磁性堆疊 結(jié)構(gòu)11于底接觸層12上,磁性堆疊結(jié)構(gòu)11的寬度小于底接觸層12的寬度。 形成此磁性堆疊結(jié)構(gòu)11的方法，首先依序藉由例如是物理氣相沉積(physical vapor deposition, PVD )的方式形成第一電極層111、釘扎層112、下固定層 117、隔離層118、自由層119、導(dǎo)體層114、上固定層115以及第二電極層 116,接著圖案化上述的多個(gè)材料層111 ~ 112及114 - 119。其次，形成一襯墊層于底接觸層12上。形成襯墊層的方法包括以下步 驟，首先沉積一第二介電材料90于底接觸層12上，第二介電材料90覆蓋 磁性堆疊結(jié)構(gòu)11，如圖2B所示。接著，蝕刻第二介電材料90以暴露磁性 堆疊結(jié)構(gòu)11的頂面，并且使第二介電材料90包覆磁性堆疊結(jié)構(gòu)11的側(cè)壁， 并且具有一厚度W,如圖2C所示。蝕刻后的第二介電材料90即為襯墊層 90,。接著，如圖2D所示，沉積一第一介電材料80于底接觸層12上，第一介電材料80覆蓋磁性堆疊結(jié)構(gòu)11的頂面以及襯墊層90，。再來，平坦化第一介電材料80、襯墊層卯，及i茲性堆疊結(jié)構(gòu)11的頂面， 如圖2E所示。于本實(shí)施例中，可藉由例如化學(xué)機(jī)械拋光(chemical mechanical polishing, CMP)的方式進(jìn)行平坦化的動(dòng)作。其次，移除村墊層90，，以于磁性堆疊結(jié)構(gòu)11及第一介電材料80之間 形成間隙D，如圖2F所示。于本實(shí)施例中，可藉由例如是濕式蝕刻(wet etching)的方式移除襯墊層90'。第一介電材料80的材質(zhì)優(yōu)選地不同于襯墊 層90，的材質(zhì)，可避免蝕刻襯墊層90，時(shí)，連同第一介電材料80—同移除。 移除襯墊層90，后，間隙D中充滿空氣。然后，如圖2G所示，形成位線13于第一介電材津+80、間隙D及》茲性 堆疊結(jié)構(gòu)11上。間隙D的厚度即為第二介電材料90包覆磁性堆疊結(jié)構(gòu)11 側(cè)壁的厚度W,此間隙D大約為1 ~ 10納米，可避免位線13的材料填入間 隙D中。經(jīng)過上述形成位線13的步驟后，完成依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的存 儲單元10,其中第一介電材料80即為依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的磁性存儲器 100的介電材料70 (繪示于圖1中)。請同時(shí)參照圖3A及3B,圖3A繪示電子流由位線進(jìn)入存儲單元時(shí)自由 層磁化方向的示意圖；圖3B繪示電子流由底接觸層進(jìn)入存儲單元時(shí)自由層 磁化方向的示意圖。自由層119具一第一矯頑場(coercivity)，上固定層115 具有一第二矯頑場，下固定層117具有一第三矯頑場，此第一矯頑場優(yōu)選地 小于第二及第三矯頑場，因此相較于上固定層115及下固定層117,自由層 119較易翻轉(zhuǎn)其石茲化方向。當(dāng)電子流由位線13沿一第一電子流方向Cl進(jìn)入 存儲單元10時(shí)，自由層119具有相同于第二-茲化方向M2的第三》茲化方向 M3'，當(dāng)電子流由底接觸層12沿一第二電子流方向C2進(jìn)入存儲單元10時(shí)， 自由層119具有相同于第一-茲化方向Ml的第三》茲化方向M3?！菲澬源鎯ζ?100藉由不同的第三磁化方向M3及M3，與第一磁化方向Ml間具有不同的 磁阻大小，來判斷儲存的位為1或0。當(dāng)電子流通過磁性堆疊結(jié)構(gòu)11時(shí)，磁性堆疊結(jié)構(gòu)ll會產(chǎn)生一熱量，藉 由介電材料70與磁性堆疊結(jié)構(gòu)11之間大約1 ~ 10納米的間隙D，可避免熱 量迅速由介電材料70傳導(dǎo)離開存儲單元10，減緩了熱量散失的速率，如此 可提高并維持存儲單元IO于寫入模式(programming)時(shí)的溫度。存儲單元 10于寫入模式時(shí)的電子流密度(electron current density)，可由以下方程序運(yùn)算得知jc=Jc0[HkT/E)ln(tp/t0)]上述方程式中，jc為臨界電子流密度(critical electron current density )、 T為溫度、t p為寫入脈沖時(shí)間(programming pulse time )、 t 。為臨界脈沖時(shí) 間(critical pulse time ), 而Jc0為常凄t ( constant )。 由上述方牙呈式可知，當(dāng)溫 度T增加時(shí)，臨界電子流密度jc相對地降低，如此一來可有效降低磁性隨機(jī) 存儲器100的耗電量。本實(shí)施例中，間隙D中以具有空氣為例^:說明。然于 另一實(shí)施例中，間隙D內(nèi)亦可為真空狀態(tài)。上述依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的磁性存儲器、其存儲單元及其存儲單元的 制造方法，利用介電材料與磁性堆疊結(jié)構(gòu)間距有一間隙的方式，提高并維持 電子流通過^H生堆疊結(jié)構(gòu)時(shí)所產(chǎn)生的溫度，可降低存儲單元于寫入模式時(shí)所 需的電子流密度，進(jìn)而降低磁性存儲器的耗電量。此外，藉由降低耗電量， 可提升磁性存儲器的穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品的品質(zhì)。再者，本發(fā)明的-茲性存儲器 僅需于介電材料及磁性堆疊結(jié)構(gòu)間形成間隙即可達(dá)到降低耗電量的效果，不 需繁復(fù)的制造步驟，不會顯著增加生產(chǎn)成本。另外，由于本發(fā)明的磁性存儲 器不需增加任何元件及材料，其可兼容于傳統(tǒng)半導(dǎo)體存儲器的工藝。綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選的實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定 本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍 內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要 求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種磁性存儲器的存儲單元，包括一底接觸層；一位線，設(shè)置于該底接觸層的上方；一磁性堆疊結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該底接觸層及該位線之間；以及一介電材料，至少充填于該底接觸層及該位線之間，該介電材料包圍該磁性堆疊結(jié)構(gòu)，且與該磁性堆疊結(jié)構(gòu)間具有一間隙。
2. 如權(quán)利要求1所述的存儲單元，其中該間隙大約為1 ~ 10納米。
3. 如權(quán)利要求1所述的存儲單元，其中該磁性堆疊結(jié)構(gòu)包括 一第一電極層，設(shè)置于該底接觸層上；一釘扎層，設(shè)置于該第一電極層上；一磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該釘扎層上，該磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的底端具有 固定的一第一磁化方向；一導(dǎo)體層，設(shè)置于該磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)上；及一上固定層，設(shè)置于該導(dǎo)體層上，該上固定層具有固定的一第二^i化方 向，該第二磁化方向相反于該第一磁化方向。
4. 如權(quán)利要求3所述的存儲單元，其中該磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)包括 一下固定層，設(shè)置于該釘扎層上，該下固定層具有該第一磁化方向，該釘扎層用以固定該第一^f茲化方向；一隔離層，設(shè)置于該下固定層上；及一自由層，設(shè)置于該隔離層上，并且具有一第三》茲化方向；其中，當(dāng) 一 電子流由該底接觸層進(jìn)入該存儲單元時(shí)，該第三磁化方向相 同于該第一石茲化方向；其中，當(dāng)該電子流由該位線進(jìn)入該存儲單元時(shí)，該第三石茲化方向相同于 該第二磁化方向。
5. 如權(quán)利要求4所述的存儲單元，其中該下固定層、該自由層及該上固 定層分別由至少一4^磁材料層組成。
6. 如權(quán)利要求5所述的存儲單元，其中該下固定層及該自由層的材質(zhì)分 別從下列族群選出，鐵鈷合金、鐵鎳合金、鉑鈷合金、鐵鈷硼合金、鐵鈷合 金/鐵鎳合金及鐵鎳合金/鐵鈷硼合金。
7. 如權(quán)利要求4所述的存儲單元，其中該上固定層的材質(zhì)為鈷釤合金。
8. 如權(quán)利要求4所述的存儲單元，其中該下固定層及該上固定層分別為 一人造反鐵石茲結(jié)構(gòu)。
9. 如權(quán)利要求8所述的存儲單元，其中該下固定層及該上固定層的材質(zhì) 分別從下列族群選出，鐵鈷硼合金/釕/鐵鈷硼合金及鐵鈷合金/釕/鐵鈷合金。
10. 如權(quán)利要求4所述的存儲單元，其中該隔離層的材質(zhì)為三氧化二鋁 或氧化鎂。
11. 如權(quán)利要求4所述的存儲單元，其中該隔離層的厚度大約為0.7 ~ 3.0納米。
12. 如權(quán)利要求4所述的存儲單元，其中該自由層具有一第一矯頑場， 該上固定層具有一第二矯頑場，該第二矯頑場大于該第一矯頑場。
13. 如權(quán)利要求3所述的存儲單元，其中該釘扎層的材質(zhì)為一反鐵磁材料。
14. 如權(quán)利要求13所述的存儲單元，其中該釘扎層的材質(zhì)為錳鐵合金或錳鉑合金。
15. 如權(quán)利要求3所述的存儲單元，其中該導(dǎo)體層的材質(zhì)從下列族群選 出，釕、銥、《艮及鉑。
16. 如權(quán)利要求3所述的存儲單元，其中該導(dǎo)體層的厚度大約為3-6 納米。
17. 如權(quán)利要求3所述的存儲單元，其中該磁性堆疊結(jié)構(gòu)更包括 一第二電極層，設(shè)置于該上固定層及該位線間。
18. 如權(quán)利要求1所述的存儲單元，其中該介電材料為氮化硅。
19. 一種磁性存儲器的存儲單元的制造方法，包括 形成一^f茲性堆疊結(jié)構(gòu)于一底接觸層上；形成一襯墊層于該底接觸層上，該襯墊層包覆該磁性堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁； 沉積一第一介電材料于該底接觸層上，該第一介電材料覆蓋該磁性堆疊結(jié)構(gòu)的頂面及該襯墊層；平坦化該第一介電材料、該襯墊層及該石茲性堆疊結(jié)構(gòu)的頂面；移除該襯墊層，以于該磁性堆疊結(jié)構(gòu)及該第 一介電材料之間形成一 間隙；以及形成一位線于該第一介電材料、該間隙及該》茲性堆疊結(jié)構(gòu)上。
20. 如權(quán)利要求19所述的制造方法，其中該間隙大約為1-10纟內(nèi)米。
21. 如權(quán)利要求19所述的制造方法，其中形成該襯墊層的步驟包括； 沉積一第二介電材料于該底接觸層上，該第二介電材料覆蓋該磁性堆疊結(jié)構(gòu)；及蝕刻該第二介電材料以暴露該磁性堆疊結(jié)構(gòu)的頂面，該第二介電材料包 覆該^磁性堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁且具有一厚度，蝕刻后的該第二介電材料為該襯墊層。
22. 如權(quán)利要求21所述的制造方法，其中該襯墊層的厚度大約為1 ~ 10納米。
23. 如權(quán)利要求21所述的制造方法，其中該第一介電材料及該第二介電 材料為不同的材質(zhì)。
24. 如權(quán)利要求19所述的制造方法，其中形成該磁性堆疊結(jié)構(gòu)的步驟包括形成一第一電極層于該底接觸層上； 形成一釘扎層于該第一電極層上； 形成一磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)于該釘扎層上；形成一導(dǎo)體層于該磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)上；形成一上固定層于該導(dǎo)體層上； 形成一第二電極層于該上固定層上；及圖案化該第一電極層、該釘扎層、該磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)、該導(dǎo)體層、該上 固定層及該第二電極層。
25. 如權(quán)利要求24所迷的制造方法，其中形成該磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的步驟 包括形成一下固定層于該釘扎層上； 形成一隔離層于該下固定層上；及 形成一自由層于該隔離層上。
26. 如權(quán)利要求25所述的制造方法，其中該下固定層及該上固定層具有 相反的-茲化方向。
27. 如權(quán)利要求26所述的制造方法，其中所形成的該隔離層的厚度大約 為0.7~3.0纟內(nèi)米。
28. 如權(quán)利要求26所述的制造方法，其中所形成的該導(dǎo)體層的厚度大約為3 ~6納米。
29. 如權(quán)利要求19所述的制造方法，其中，該磁性堆疊結(jié)構(gòu)的寬度小于 該底接觸層的寬度。
30. —種磁性存儲器，包括 一硅基板，具有一漏極區(qū)及一源極區(qū)；一柵4及堆疊，設(shè)置于該石圭基板上，該4冊才及堆疊位于該漏才及區(qū)及該源極區(qū) 之間；一存儲單元，包括一底接觸層，電連接于該漏極區(qū)； 一磁性堆疊結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該底接觸層上；及 一位線，設(shè)置于該》茲性堆疊結(jié)構(gòu)上；以及 一介電材料，設(shè)置于該硅基板上，該介電材料覆蓋該柵極堆疊及該存儲 單元，且與該磁性堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁間具有一間隙。
31. 如權(quán)利要求30所述的磁性存儲器，其中該間隙大約為1 ~ 10納米。
32. 如權(quán)利要求30所述的磁性存儲器，其中該磁性堆疊結(jié)構(gòu)包括 一第一電極層，設(shè)置于該底接觸層上；一釘扎層，設(shè)置于該第一電極層上；一磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該釘扎層上，該磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的底端具有 固定的一第一磁化方向；一導(dǎo)體層，設(shè)置于該磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)上；及一上固定層，設(shè)置于該導(dǎo)體層上，該上固定層具有固定的一第二^ 茲化方 向，該第二;茲化方向相反于該第一石茲化方向。
33. 如權(quán)利要求32所述的磁性存儲器，其中該磁性隧道結(jié)結(jié)構(gòu)包括 一下固定層，設(shè)置于該釘扎層上，該下固定層具有該第一磁化方向，該釘扎層用以固定該第 一磁化方向；一隔離層，設(shè)置于該下固定層上；及一自由層，設(shè)置于該隔離層上，并且具有一第三磁化方向；其中，當(dāng)一電子流由該底接觸層進(jìn)入該存儲單元時(shí)，該第三^茲化方向相 同于該第一石茲化方向；其中，當(dāng)該電子流由該位線進(jìn)入該存儲單元時(shí)，該第三石茲化方向相同于 該第二磁化方向。
34. 如權(quán)利要求33所述的磁性存儲器，其中該隔離層的厚度大約為 0.7~3.0納米。
35. 如權(quán)利要求33所述的磁性存儲器，其中該自由層具有一第一矯頑 場，該上固定層具有一第二矯頑場，該第二矯頑場大于該第一矯頑場。
36. 如權(quán)利要求32所述的磁性存儲器，其中該導(dǎo)體層的厚度大約為3~ 6納米。
37. 如權(quán)利要求30所述的磁性存儲器，其中該底接觸層藉由一連接栓塞 電連4妄于該漏4及區(qū)。
38. 如權(quán)利要求37所述的磁性存儲器，更包括 一區(qū)域連接導(dǎo)線電連接于該源極區(qū)，該區(qū)域連接導(dǎo)線正交于該位線。
39. 如權(quán)利要求30所述的磁性存儲器，其中該磁性堆疊結(jié)構(gòu)更包括 一第二電極層，設(shè)置于該上固定層及該位線間。
40. 如權(quán)利要求29所述的磁性存儲器，其中該介電材料為氮化硅。
全文摘要
一種磁性存儲器、其存儲單元及其存儲單元的制造方法。此磁性存儲器的存儲單元包括一底接觸層、一位線、一磁性堆疊結(jié)構(gòu)以及一介電材料。位線設(shè)置于底接觸層的上方。磁性堆疊結(jié)構(gòu)設(shè)置于底接觸層及位線之間。介電材料至少充填于底接觸層及位線之間，并且包圍磁性堆疊結(jié)構(gòu)，介電材料與磁性堆疊結(jié)構(gòu)間具有一間隙。
文檔編號H01L27/22GK101304038SQ200710153739
公開日2008年11月12日 申請日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月10日
發(fā)明者何家驊 申請人:旺宏電子股份有限公司