在平坦化電極上的磁性隧道結(jié)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及在平坦化電極上的磁性隧道結(jié)。制造一種直接接觸的磁性隧道結(jié)MTJ，其具有較低電阻、改進(jìn)的合格率和較簡(jiǎn)單的制造。所述較低電阻改進(jìn)所述MTJ中的讀取與寫(xiě)入過(guò)程兩者。將所述MTJ層(126)沉積在底部電極(124)上且與底部金屬(122)對(duì)準(zhǔn)?？舌徑龅撞拷饘俣练e蝕刻止擋層(302)，以防止圍繞所述底部金屬的絕緣體過(guò)度蝕刻。在沉積所述MTJ層之前平坦化所述底部電極以提供實(shí)質(zhì)上扁平表面。另外，可在所述MTJ層之前將下層(202)沉積在所述底部電極上以促進(jìn)MTJ的所要特性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】在平坦化電極上的磁性隧道結(jié)
[0001 ] 分案申請(qǐng)的相關(guān)信息
[0002]本案是分案申請(qǐng)。該分案的母案是申請(qǐng)日為20I I年I月14日、申請(qǐng)?zhí)枮?01180005887.8、發(fā)明名稱(chēng)為“在平坦化電極上的磁性隧道結(jié)”的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)案。
[0003]優(yōu)先權(quán)主張
[0004]本申請(qǐng)案主張2010年I月15日申請(qǐng)的KANG等人的題為“Magnetic TunnelJunct1n(MTJ)on Planarized Electrode(在平坦化電極上的磁性隧道結(jié)(MTJ))”的第61/295，460號(hào)美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案的權(quán)利。
技術(shù)領(lǐng)域
[0005]本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及存儲(chǔ)器裝置。更具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM) ο
【背景技術(shù)】
[0006]與常規(guī)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)芯片技術(shù)不同，在磁性RAM(MRAM)中，數(shù)據(jù)并不存儲(chǔ)為電荷，而是替代地通過(guò)存儲(chǔ)元件的磁性極化而存儲(chǔ)。存儲(chǔ)元件由通過(guò)隧穿層所分開(kāi)的兩個(gè)鐵磁層形成。所述兩層中的一者具有設(shè)置成特定極性的至少一個(gè)釘扎磁性極化(或固定層)。更改另一磁性層(或自由層)的磁極性以使其表示“I”(即，針對(duì)固定層的反平行極性)或“O”(即，針對(duì)固定層的平行極性)。具有固定層、隧穿層和自由層的一個(gè)此裝置為磁性隧道結(jié)(MTJ) JTJ的電阻取決于自由層的磁極性(相較于固定層的磁極性)。由個(gè)別可尋址MTJ的陣列建置例如MRAM的存儲(chǔ)器裝置。
[0007]常規(guī)地，MTJ經(jīng)由底部電極接觸底部金屬。所述底部電極經(jīng)由最小特征開(kāi)口接觸所述底部金屬。MTJ放置在底部電極上遠(yuǎn)離與底部金屬接觸的位置，以降低MTJ中的表面粗糙度。因此，底部電極在寬度上比MTJ的大小延伸地大。結(jié)果，底部電極的增加的接觸電阻產(chǎn)生高電阻。另外，底部電極的延伸寬度產(chǎn)生增加的面積開(kāi)銷(xiāo)和位單元大小。
[0008]隨著位單元大小減小，與底部金屬接觸的大小減小且降低制造可靠性。另外，隨著位單元大小減小，由于種入和填充底部金屬的挑戰(zhàn)，電阻增加。增加的電阻導(dǎo)致常規(guī)MTJ的敏感度的損耗。
[0009]因此，需要一種具有較小位單元大小和較低電阻率的MTJ。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種磁性隧道結(jié)(MTJ)包含底部金屬。所述MTJ還包含在所述底部金屬上的底部電極。所述MTJ進(jìn)一步包含在所述底部電極上的材料堆疊。所述材料堆疊小于所述底部電極且與所述底部金屬實(shí)質(zhì)上對(duì)準(zhǔn)。所述MTJ還包含在所述材料堆疊上的頂部電極。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于制造磁性隧道結(jié)裝置的方法包含將第二絕緣層沉積在底部金屬周?chē)偷谝唤^緣層上。所述方法還包含圖案化所述第二絕緣層以暴露所述底部金屬。所述方法進(jìn)一步包含在圖案化所述第二絕緣層之后將底部電極沉積在所述底部金屬上以覆蓋所述底部金屬。所述方法還包含平坦化所述底部電極。所述方法進(jìn)一步包含在平坦化所述底部電極之后將MTJ層沉積在所述底部電極上。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種用于制造磁性隧道結(jié)裝置的方法包含將第二絕緣層沉積在底部金屬周?chē)偷谝唤^緣層上。所述方法還包含圖案化所述第二絕緣層以暴露所述底部金屬。所述方法進(jìn)一步包含在圖案化所述第二絕緣層之后將底部電極沉積在所述底部金屬上以覆蓋所述底部金屬。所述方法還包含平坦化所述底部電極。所述方法進(jìn)一步包含在平坦化所述底部電極之后將MTJ層沉積在所述底部電極上。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種磁性隧道結(jié)(MTJ)包含底部金屬。所述MTJ還包含用于在所述底部金屬上耦合的裝置。所述MTJ進(jìn)一步包含在所述耦合裝置上的材料堆疊。所述材料堆疊經(jīng)圖案化為小于所述耦合裝置的大小，且所述材料堆疊與所述底部金屬實(shí)質(zhì)上對(duì)準(zhǔn)。所述MTJ還包含在所述材料堆疊上的頂部電極。
[0014]上文已相當(dāng)廣泛地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，以便可更好地理解以下的[【具體實(shí)施方式】]。將在下文中描述本發(fā)明的額外特征和優(yōu)點(diǎn)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，本發(fā)明可容易用作修改或設(shè)計(jì)用于進(jìn)行本發(fā)明的相同目的的其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，此些等效構(gòu)造不脫離如在附加權(quán)利要求書(shū)中所闡述的本發(fā)明的教示。當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行考慮時(shí)，從以下描述將更好地理解被認(rèn)為是本發(fā)明的特性的新穎特征(皆關(guān)于其組織和操作方法)以及其它目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。然而，應(yīng)明確地理解，諸圖中的每一者僅出于說(shuō)明和描述的目的而提供，且不希望作為本發(fā)明的限制的界定。
【附圖說(shuō)明】
[0015]為了更完整地理解本發(fā)明，現(xiàn)參考結(jié)合隨附圖式的以下描述。
[0016]圖1A-1H是說(shuō)明制造根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的直接接觸的MTJ的橫截面圖。
[0017]圖2是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有下層的直接接觸的MTJ裝置的橫截面圖。
[0018]圖3是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有蝕刻止擋層的直接接觸的MTJ裝置的橫截面圖。
[0019]圖4是圖示可有利地使用本發(fā)明的實(shí)施例的示范性無(wú)線通信系統(tǒng)的框圖。
[0020]圖5是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于半導(dǎo)體組件的電路、布局和邏輯設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)工作站的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]可將磁性隧道結(jié)(MTJ)裝置制造成具有用于MTJ的底部電極的大接觸開(kāi)口以允許MTJ與底部金屬直接接觸。所述大接觸開(kāi)口允許較小位單元大小和較高合格率。較小位單元大小減少包含直接接觸的MTJ裝置的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)裝置的總裸片面積。另外，MTJ裝置放置在與底部金屬實(shí)質(zhì)上對(duì)準(zhǔn)的底部電極上。放置與底部金屬實(shí)質(zhì)上對(duì)準(zhǔn)的MTJ裝置降低接觸電阻且增強(qiáng)MTJ裝置的敏感度。制造直接接觸的MTJ還簡(jiǎn)化了集成和制造過(guò)程以實(shí)現(xiàn)較高合格率。
[0022]圖1A-1H是說(shuō)明制造根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的直接接觸的MTJ的橫截面圖。圖1A說(shuō)明在絕緣體沉積和圖案化之后的部分完整的MTJ裝置。絕緣體104沉積在絕緣體102上。絕緣體102圍繞可具有可調(diào)整寬度的底部金屬122。使用第一掩模圖案化絕緣體104以產(chǎn)生開(kāi)口 140，所述開(kāi)口 140暴露底部金屬122以用于與底部電極124接觸。
[0023]圖1B說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在底部電極沉積之后的部分完整的MTJ裝置。底部電極124沉積在絕緣體104、絕緣體102和底部金屬122上，且可為(例如)鉭、銅、鎢、氮化鉭或氮化鉭/鉭雙層。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，如果選擇鎢或銅用于底部電極124，那么實(shí)現(xiàn)較高導(dǎo)電性和較低電阻率。另外，鎢和銅比其它導(dǎo)電金屬容易平坦化。底部電極124在圖1A中經(jīng)圖案化的開(kāi)口 140中接觸底部金屬122。在另一實(shí)施例中，接觸側(cè)壁和底部界面由擴(kuò)散勢(shì)皇覆蓋。
[0024]底部電極124與底部金屬122之間的大接觸降低了接觸電阻。較低電阻改進(jìn)MTJ裝置100的讀取與寫(xiě)入過(guò)程兩者。舉例來(lái)說(shuō)，在讀取操作期間，敏感度為MTJ裝置100的電阻改變除以MT J裝置100的總電阻。降低較大接觸的MT J裝置100的總電阻增加電阻改變的相對(duì)貢獻(xiàn)。另外，在寫(xiě)入操作期間，降低跨越底部金屬122與底部電極124的接觸的電壓降，從而降低用于寫(xiě)入操作的供應(yīng)電壓量。在寫(xiě)入操作期間降低的供應(yīng)電壓增加MTJ裝置100的可靠性且減少M(fèi)TJ裝置100的功率消耗。
[0025]圖1C說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在底部電極平坦化之后的部分完整的MTJ裝置。使用(例如)化學(xué)機(jī)械拋光來(lái)平坦化底部電極124以從絕緣體104實(shí)質(zhì)上去除底部電極124。另外，底部電極124的平坦化在底部電極124上產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上扁平表面以用于MTJ層(尚未圖示)。
[0026]圖1D說(shuō)明在MTJ層沉積之后的部分完整的MTJ裝置。MTJ層126可為(例如)鐵磁層/隧道勢(shì)皇層/鐵磁層多層堆疊。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，MTJ層126為反鐵磁體/合成反鐵磁參考層/隧道勢(shì)皇/自由層(例如，PtMn/CoFe/Ru/CoFeB/MgO/CoFeB)。另外，可將罩蓋層(cappinglayer)(未圖示)放置在MTJ層126上。底部電極124的實(shí)質(zhì)上扁平表面降低MTJ層126的表面粗糙度，且改進(jìn)MTJ裝置100的磁性和電性質(zhì)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，MTJ層126在從后段工藝(back-end-of-1 ine，BE0L)設(shè)備轉(zhuǎn)移之后沉積在專(zhuān)用MTJ工具中。
[0027]圖1E說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在頂部電極層沉積之后的部分完整的MTJ裝置。使用第二掩模來(lái)圖案化MTJ層126。經(jīng)圖案化MTJ層126的位置與底部金屬122實(shí)質(zhì)上對(duì)準(zhǔn)。在圖案化之后，沉積絕緣體106使其圍繞MTJ層126。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，絕緣體106經(jīng)沉積，且經(jīng)回蝕而與MTJ層126相齊。頂部電極128沉積在MTJ層126和絕緣體106上。頂部電極128可為(例如)鉭、氮化鉭、鈦或氮化鈦。
[0028]圖1F說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在頂部電極圖案化之后的部分完整的MTJ裝置。使用第三掩模來(lái)圖案化頂部電極128。頂部電極128可為與底部電極124不同的大小(盡管圖不為相同大小)。頂部電極128的大小部分地確定絕緣體106保留在MTJ層126的側(cè)面上的大小。較大頂部電極128在絕緣體106的蝕刻期間導(dǎo)致較大量絕緣體106經(jīng)定位而直接圍繞MTJ層126。因此，MTJ層126的側(cè)壁對(duì)于較大頂部電極128比較小頂部電極128接收來(lái)自絕緣體106的更多保護(hù)。頂部電極128應(yīng)足夠大，使得對(duì)應(yīng)絕緣體106保護(hù)MT J層126的側(cè)壁。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，頂部電極128的寬度可為100-200nmo
[0029]圖1G說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在絕緣體沉積之后的部分完整的MTJ裝置。沉積絕緣體108使其圍繞絕緣體106和頂部電極128。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，絕緣體108經(jīng)沉積，且經(jīng)回蝕而與頂部電極128相齊。
[0030]圖1H說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在頂部金屬形成之后的部分完整的MTJ裝置。絕緣體110和頂部金屬130沉積在頂部電極128和絕緣體108上，使得頂部金屬130與頂部電極128形成電接觸。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可沉積絕緣體110，且圖案化用于頂部金屬130的開(kāi)口，接著將頂部金屬130沉積在所述開(kāi)口中。頂部金屬130可為(例如)銅或鋁。
[0031]在頂部金屬130、頂部電極128、MTJ層126、底部電極124與底部金屬122之間形成電路徑。所述電路徑可用于傳遞用于MTJ裝置100的讀取操作的感測(cè)電流和/或用于MTJ裝置100的寫(xiě)入操作的寫(xiě)入電流。
[0032]圖2是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有下層的直接接觸的MTJ裝置的橫截面圖。下層202可沉積在底部電極124上以促進(jìn)所要的MTJ微結(jié)構(gòu)(例如，特定結(jié)晶結(jié)構(gòu))。下層202可為(例如)鉭?？墒褂玫诙谀；虻谌谀?lái)圖案化下層202。根據(jù)使用第二掩模的實(shí)施例，下層202與MTJ層126的大小實(shí)質(zhì)上相同。根據(jù)使用第三掩模的實(shí)施例，下層202與頂部電極128的大小實(shí)質(zhì)上相同。另外，底部金屬122的寬度可調(diào)整。
[0033]圖3是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有蝕刻止擋層的直接接觸的MTJ裝置的橫截面圖。蝕刻止擋層302可沉積在絕緣體102上以防止在圖案化絕緣體104期間蝕刻絕緣體102。即，在過(guò)度蝕刻絕緣體104期間，可蝕刻絕緣體102，從而導(dǎo)致稍后經(jīng)圖案化的底部電極124、MTJ層126和頂部電極128的表面粗糙度和不良電特性。沉積在絕緣體102上的蝕刻止擋層302相較于絕緣體104以降低的速率蝕刻，從而實(shí)質(zhì)上減少蝕刻絕緣體102。另外，底部金屬122的寬度可調(diào)整。
[0034]如上文所揭示的直接接觸的MTJ允許較小位單元大小和較高合格率。另外，以平坦化底部電極填充的大接觸開(kāi)口降低MTJ的接觸電阻。降低的接觸電阻改進(jìn)讀取與寫(xiě)入過(guò)程兩者。一種用于直接接觸的MTJ的制造過(guò)程具有簡(jiǎn)單集成和高合格率。
[0035]圖4是圖示可有利地使用本發(fā)明的實(shí)施例的示范性無(wú)線通信系統(tǒng)400的框圖。出于說(shuō)明的目的，圖4圖示三個(gè)遠(yuǎn)程單元420、430和450以及兩個(gè)基站440。將認(rèn)識(shí)到，無(wú)線通信系統(tǒng)可具有更多的遠(yuǎn)程單元和基站。遠(yuǎn)程單元420、430和450包含IC裝置425A、425C和425B，所述IC裝置425A、425C和425B包含所揭示的MTJ裝置。將認(rèn)識(shí)到，含有IC的任何裝置還可包含此處所揭示的MTJ裝置，包含基站、切換裝置和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。圖4圖示從基站440到遠(yuǎn)程單元420、430和450的前向鏈路信號(hào)480，和從遠(yuǎn)程單元420、430和450到基站440的反向鏈路信號(hào)490。
[0036]在圖4中，遠(yuǎn)程單元420圖示為移動(dòng)電話，遠(yuǎn)程單元430圖示為便攜式計(jì)算機(jī)，且遠(yuǎn)程單元450圖示為在無(wú)線本地環(huán)路系統(tǒng)中的固定位置遠(yuǎn)程單元。舉例來(lái)說(shuō)，遠(yuǎn)程單元可為移動(dòng)電話、手持型個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)單元、例如個(gè)人數(shù)據(jù)助理的便攜式數(shù)據(jù)單元、具備GPS功能的裝置、導(dǎo)航裝置、機(jī)頂盒、音樂(lè)播放器、視頻播放器、娛樂(lè)單元、例如儀表讀取設(shè)備的固定位置數(shù)據(jù)單元，或存儲(chǔ)或檢索數(shù)據(jù)或計(jì)算機(jī)指令的任何其它裝置，或其任何組合。盡管圖4說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的教示的遠(yuǎn)程單元，但本發(fā)明不限于這些示范性所說(shuō)明單元。本發(fā)明的實(shí)施例可適當(dāng)?shù)赜糜诎琈TJ裝置的任何裝置中。
[0037]圖5是說(shuō)明用于例如上文所揭示MTJ的半導(dǎo)體組件的電路、布局和邏輯設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)工作站的電路圖。設(shè)計(jì)工作站500包含含有操作系統(tǒng)軟件、支持文件、和例如Cadence或OrCAD的設(shè)計(jì)軟件的硬盤(pán)501。設(shè)計(jì)工作站500還包含顯示器以有助于電路510或例如MTJ的半導(dǎo)體組件512的設(shè)計(jì)。提供存儲(chǔ)媒體504以用于有形地存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)510或半導(dǎo)體組件512。電路設(shè)計(jì)510或半導(dǎo)體組件512可以例如GDSII或GERBER的文件格式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)媒體504上。存儲(chǔ)媒體504可為⑶-R0M、DVD、硬盤(pán)、快閃存儲(chǔ)器或其它適當(dāng)裝置。此外，設(shè)計(jì)工作站500包含用于從存儲(chǔ)媒體504接受輸入或?qū)⑤敵鰧?xiě)入到存儲(chǔ)媒體504的驅(qū)動(dòng)設(shè)備503。
[0038]記錄在存儲(chǔ)媒體504上的數(shù)據(jù)可指定邏輯電路配置、光刻掩模的圖案數(shù)據(jù)、或例如電子束光刻的串列寫(xiě)入工具的掩模圖案數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可進(jìn)一步包含例如與邏輯模擬相關(guān)聯(lián)的時(shí)序圖或網(wǎng)狀電路的邏輯驗(yàn)證數(shù)據(jù)。在存儲(chǔ)媒體504上提供數(shù)據(jù)通過(guò)減少用于設(shè)計(jì)半導(dǎo)體晶片的制程的數(shù)目來(lái)有助于電路設(shè)計(jì)510或半導(dǎo)體組件512的設(shè)計(jì)。
[0039]對(duì)于固件和/或軟件實(shí)施而言，可通過(guò)執(zhí)行本文中所描述的功能的模塊(例如，程序、函式，等等)來(lái)實(shí)施所述方法。有形地體現(xiàn)指令的任何機(jī)器可讀媒體均可用于實(shí)施本文中所描述的方法。舉例來(lái)說(shuō)，軟件代碼可存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中且由處理器單元來(lái)執(zhí)行。存儲(chǔ)器可實(shí)施在處理器單元內(nèi)或處理器單元外部。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“存儲(chǔ)器”指代長(zhǎng)期存儲(chǔ)器、短期存儲(chǔ)器、易失性存儲(chǔ)器、非易失性存儲(chǔ)器或其它存儲(chǔ)器中的任何類(lèi)型，且不限于任何特定存儲(chǔ)器類(lèi)型或存儲(chǔ)器數(shù)目，或指代存儲(chǔ)器存儲(chǔ)于其上的媒體類(lèi)型。
[0040]如果以固件和/或軟件加以實(shí)施，那么所述功能可作為一個(gè)或一個(gè)以上指令或代碼而存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀媒體上。實(shí)例包含通過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加以編碼的計(jì)算機(jī)可讀媒體和通過(guò)計(jì)算機(jī)程序加以編碼的計(jì)算機(jī)可讀媒體。計(jì)算機(jī)可讀媒體包含物理計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒體。存儲(chǔ)媒體可為可由計(jì)算機(jī)存取的任何可用媒體。通過(guò)實(shí)例而非限制，此些計(jì)算機(jī)可讀媒體可包括RAM、R0M、EEPR0M、⑶-ROM或其它光盤(pán)存儲(chǔ)裝置、磁盤(pán)存儲(chǔ)裝置或其它磁性存儲(chǔ)裝置，或可用以存儲(chǔ)呈指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的所要程序代碼且可通過(guò)計(jì)算機(jī)加以存取的任何其它媒體;如本文中所使用，磁盤(pán)和光盤(pán)包含壓縮光盤(pán)(CD)、激光光盤(pán)、光學(xué)光盤(pán)、數(shù)字通用光盤(pán)(DVD)、軟性磁盤(pán)和藍(lán)光光盤(pán)，其中磁盤(pán)通常以磁性方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)，而光盤(pán)通過(guò)激光以光學(xué)方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)。上述各物的組合還應(yīng)包含在計(jì)算機(jī)可讀媒體的范圍內(nèi)。
[0041]除了存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀媒體上之外，指令和/或數(shù)據(jù)還可作為信號(hào)而被提供在包含于通信設(shè)備中的傳輸媒體上。舉例來(lái)說(shuō)，通信設(shè)備可包含具有指示指令和數(shù)據(jù)的信號(hào)的收發(fā)器。指令和數(shù)據(jù)經(jīng)配置以使一個(gè)或一個(gè)以上處理器實(shí)施權(quán)利要求書(shū)中所概述的功能。
[0042]盡管已陳述特定電路，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，并非需要全部所揭示電路來(lái)實(shí)踐本發(fā)明。此外，未描述某些眾所周知的電路，以便集中關(guān)注本發(fā)明。
[0043]盡管已詳細(xì)描述本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)理解，可在不脫離如附加權(quán)利要求書(shū)所界定的本發(fā)明的技術(shù)的情況下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改變、取代和更改。舉例來(lái)說(shuō)，關(guān)于襯底或電子裝置使用例如“上方”和“下方”的相關(guān)術(shù)語(yǔ)。當(dāng)然，如果使襯底或電子裝置反轉(zhuǎn)，那么“上方”變成“下方”，且“下方”變成“上方”。另外，如果定向?yàn)閭?cè)向，那么“上方”和“下方”可指代襯底或電子裝置的側(cè)面。此外，本發(fā)明的范圍不希望限于本說(shuō)明書(shū)中所描述的過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法和步驟的特定實(shí)施例。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易從本發(fā)明了解，根據(jù)本發(fā)明，可利用當(dāng)前存在或稍后待開(kāi)發(fā)的執(zhí)行與本文中所描述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例實(shí)質(zhì)上相同的功能或?qū)崿F(xiàn)實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)果的過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法或步驟。因此，附加權(quán)利要求書(shū)希望在其范圍內(nèi)包含此些過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法或步驟。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于制造存儲(chǔ)器裝置的方法，其包括: 將第二絕緣層沉積在底部金屬上和第一絕緣層上； 圖案化所述第二絕緣層以暴露所述底部金屬； 在圖案化所述第二絕緣層之后將底部電極材料沉積在所述底部金屬上和所述第二絕緣層上； 平坦化所述底部電極材料以形成底部電極，所述底部電極具有與所述第二絕緣層的上表面共面的上表面； 將包括磁性隧道結(jié)層的材料堆疊沉積在所述底部電極上方； 圖案化所述底部電極上的所述材料堆疊，所述材料堆疊小于所述底部電極； 將第三絕緣層沉積在所述底部電極上和所述第二絕緣層上，所述第三絕緣層與所述底部電極和所述第二絕緣層接觸，所述第三絕緣層圍繞所述材料堆疊并與所述材料堆疊鄰接； 將頂部電極材料沉積在所述材料堆疊上和所述第三絕緣層上； 圖案化所述頂部電極材料以形成頂部電極，所述頂部電極與所述材料堆疊鄰接且與所述第三絕緣層鄰接；以及 將第四絕緣層沉積在所述第二絕緣層上，所述第四絕緣層圍繞所述第三絕緣層并與所述第三絕緣層接觸且與所述頂部電極和所述第三絕緣層兩者接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括蝕刻所述第三絕緣層以形成所述第三絕緣層的上表面，所述上表面與所述材料堆疊的上表面齊平。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括圖案化所述第三絕緣層以在所述頂部電極與所述底部電極之間形成絕緣體，所述絕緣體具有與所述頂部電極實(shí)質(zhì)上相同的橫向尺寸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述材料堆疊的所述圖案化實(shí)質(zhì)上將所述材料堆疊與所述底部金屬對(duì)準(zhǔn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述底部電極材料沉積在所述底部金屬上覆蓋所述底部金屬。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包括使所述頂部電極的寬度形成為IOOnm到150nm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包括從由鎢、銅、鉭和氮化鉭組成的群組中選擇所述底部電極材料。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括將下層沉積在所述底部電極與所述材料堆疊之間。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述材料堆疊包括第一鐵磁層、隧道勢(shì)皇層和第二鐵磁層。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括將所述磁性隧道結(jié)集成到磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器MRAM中。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括將所述存儲(chǔ)器裝置集成到機(jī)頂盒、音樂(lè)播放器、視頻播放器、娛樂(lè)單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、個(gè)人數(shù)字助理PDA、固定位置數(shù)據(jù)單元和/或計(jì)算機(jī)中。12.一種用于制造存儲(chǔ)器裝置的方法，其包括: 將第二絕緣層沉積在底部金屬上和第一絕緣層上； 圖案化所述第二絕緣層以暴露所述底部金屬； 在圖案化所述第二絕緣層之后將底部電極沉積在所述底部金屬上以覆蓋所述底部金屬； 圖案化所述底部電極； 平坦化所述底部電極； 在平坦化所述底部電極之后將包括磁性隧道結(jié)層的材料堆疊沉積在所述底部電極上； 圖案化所述材料堆疊； 在圖案化所述材料堆疊之后將第三絕緣層沉積在所述底部電極上和所述材料堆疊周?chē)?將頂部電極沉積在所述第三絕緣層和經(jīng)圖案化的所述磁性隧道結(jié)層上； 圖案化所述頂部電極和所述第三絕緣層；以及 將第四絕緣層沉積在所述第三絕緣層和所述頂部電極周?chē)?3.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包括: 將第五絕緣層沉積在所述第四絕緣層和所述頂部電極上； 圖案化所述第五絕緣層中的開(kāi)口以暴露所述頂部電極；以及 將頂部金屬沉積在所述第五絕緣層的所述開(kāi)口中的所述頂部電極上，所述頂部金屬實(shí)質(zhì)上與所述底部金屬對(duì)準(zhǔn)。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中圖案化所述第二絕緣層包括用第一掩膜圖案化，圖案化所述材料堆疊包括用第二掩膜圖案化，且圖案化所述頂部電極包括用第三掩膜圖案化。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中圖案化所述第二絕緣層包括蝕刻所述第二絕緣層直到暴露蝕刻停止層為止。16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包括在沉積材料堆疊之前將下層沉積在所述底部電極上。17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包括將所述存儲(chǔ)器裝置集成到機(jī)頂盒、音樂(lè)播放器、視頻播放器、娛樂(lè)單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、個(gè)人數(shù)字助理PDA、固定位置數(shù)據(jù)單元和/或計(jì)算機(jī)中。18.一種用于制造存儲(chǔ)器裝置的方法，其包括: 將第二絕緣層沉積在底部金屬上和第一絕緣層上； 圖案化所述第二絕緣層以暴露所述底部金屬； 在圖案化所述第二絕緣層之后將底部電極材料沉積在所述底部金屬上和所述第二絕緣層上； 平坦化所述底部電極材料以形成底部電極，所述底部電極具有與所述第二絕緣層的表面共面的表面； 將下層沉積在所述底部電極上； 將包括磁性隧道結(jié)層的材料堆疊沉積在所述下層上； 在第一圖案化操作中將所述材料堆疊圖案化為小于所述底部電極； 將第三絕緣層沉積在所述下層上和所述第二絕緣層上，所述第三絕緣層與所述下層和所述第二絕緣層接觸，且還圍繞所述材料堆疊并與所述材料堆疊鄰接； 將頂部電極材料沉積在所述材料堆疊上和所述第三絕緣層上； 在第二圖案化操作中圖案化所述頂部電極材料以形成頂部電極，所述頂部電極與所述材料堆疊和所述第三絕緣層鄰接;以及 將第四絕緣層沉積在所述第二絕緣層上以圍繞所述第三絕緣層并與所述第三絕緣層接觸且與所述頂部電極和所述第三絕緣層兩者接觸。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包括蝕刻所述第三絕緣層以形成所述第三絕緣層的上表面，所述上表面與所述材料堆疊的上表面齊平。20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包括圖案化所述第三絕緣層以在所述頂部電極與所述底部電極之間形成絕緣體，所述絕緣體具有與所述頂部電極實(shí)質(zhì)上相同的橫向尺寸。21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包括: 在所述第一圖案化操作中圖案化所述下層，使得所述下層具有與所述材料堆疊實(shí)質(zhì)上相同的橫向尺寸。22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包括: 在所述第二圖案化操作中圖案化所述下層，使得所述下層具有與所述頂部電極實(shí)質(zhì)上相同的橫向尺寸。23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述下層為一種促進(jìn)所述材料堆疊的所要的晶體結(jié)構(gòu)的材料。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述下層為鉭。25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包括將所述存儲(chǔ)器裝置集成到機(jī)頂盒、音樂(lè)播放器、視頻播放器、娛樂(lè)單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、個(gè)人數(shù)字助理PDA、固定位置數(shù)據(jù)單元和/或計(jì)算機(jī)中。26.一種用于制造存儲(chǔ)器裝置的方法，其包括: 將蝕刻停止層沉積在第一絕緣層上； 將第二絕緣層沉積在所述蝕刻停止層上； 圖案化所述第二絕緣層以暴露底部金屬； 在圖案化所述第二絕緣層之后將底部電極材料沉積在所述底部金屬上和所述第二絕緣層上； 平坦化所述底部電極材料以形成底部電極，所述底部電極具有與所述第二絕緣層的表面共面的表面； 將包括磁性隧道結(jié)層的材料堆疊沉積在所述底部電極上方； 將所述材料堆疊圖案化為小于所述底部電極； 將第三絕緣層沉積在所述第二絕緣層上，所述第三絕緣層包圍所述材料堆疊并與所述材料堆疊鄰接； 將頂部電極材料沉積在所述材料堆疊上和所述第三絕緣層上；以及在第二圖案化操作中圖案化所述頂部電極材料以形成頂部電極，所述頂部電極與所述材料堆疊鄰接并與所述第三絕緣層鄰接。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其進(jìn)一步包括將所述存儲(chǔ)器裝置集成到機(jī)頂盒、音樂(lè)播放器、視頻播放器、娛樂(lè)單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、個(gè)人數(shù)字助理PDA、固定位置數(shù)據(jù)單元和/或計(jì)算機(jī)中。
【文檔編號(hào)】H01L43/12GK106058042SQ201610444193
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2011年1月14日
【發(fā)明人】升·H·康, 李霞, 陳維川, 李康浩, 朱曉春, 徐華南
【申請(qǐng)人】高通股份有限公司