本發(fā)明涉及mram裝置，特別是涉及一種具有otp單元的mram裝置的制備方法以及一種具有otp單元的mram裝置。

背景技術(shù)：

1、自旋-轉(zhuǎn)移力矩磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(stt-mram)的主要構(gòu)成單元為磁性隧道結(jié)(magnetic?tunnel?junctions，mtj)，由磁性自由層，隧道勢(shì)壘絕緣層和固定磁性層構(gòu)成。作為非易失性存儲(chǔ)器，mram(magnetoresistive?random?access?memory，磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)具有功率低，速度高，寫入耐久性高的優(yōu)點(diǎn)。用mram作為一次存儲(chǔ)陣列單元(one?timeprogrammable，otp)為編碼儲(chǔ)存、修整儲(chǔ)存、加密密鑰或任何需要在芯片的整個(gè)壽命期間能夠可靠地儲(chǔ)存下來的數(shù)據(jù)，提供了一種理想的解決方案。

2、mram?otp的一次性寫入和多次讀取的方式如下：通過對(duì)otp陣列中的mtj施加擊穿電壓，導(dǎo)致目標(biāo)mtj短路，其狀態(tài)改寫低阻值(“0”)，未被擊穿的mtj阻值較高(“1”)，從而存儲(chǔ)信息，其擊穿狀態(tài)不可更改。圖1為otp寫入時(shí)被擊穿短路的示意圖，其中p表示mtj處于平行狀態(tài)，ap表示mtj處于反平行狀態(tài)；圖2為otp?mram單元讀取時(shí)的參考窗口示意圖。如圖2所示，在讀取信息時(shí)，擊穿態(tài)的mram阻值低于otp的參考電阻，非擊穿態(tài)的mram阻值高于otp的參考電阻。

3、因此在現(xiàn)有技術(shù)中若otp?mram和mtp(multiple-time?programmable，多次可編程存儲(chǔ)陣列)mram陣列使用相同的工藝制造時(shí)，需解決otp?mram單元寫入時(shí)編程電壓不足的問題。所以如何解決otp?mram單元寫入時(shí)編程電壓不足的問題是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種具有otp單元的mram裝置的制備方法，可以降低otpmram單元寫入時(shí)所需擊穿電壓；本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有otp單元的mram裝置，可以降低otp?mram單元寫入時(shí)所需擊穿電壓。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種具有otp單元的mram裝置的制備方法，其特征在于，包括：

3、在設(shè)置有磁性隧道結(jié)的芯片表面設(shè)置頂部連線掩膜；所述頂部連線掩膜對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)otp區(qū)域的刻蝕位置，包括所述otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)的至少一面?zhèn)缺冢?/p>

4、基于所述頂部連線掩膜對(duì)所述芯片進(jìn)行刻蝕，直至所述otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)對(duì)應(yīng)所述刻蝕位置的側(cè)壁，損傷所述磁性隧道結(jié)的絕緣層；

5、在刻蝕所述芯片形成的頂部連線凹槽中，填充導(dǎo)電介質(zhì)，形成頂部連線。

6、可選的，所述頂部連線掩膜對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)mtp區(qū)域的刻蝕位置，對(duì)應(yīng)所述mtp區(qū)域的磁性隧道結(jié)頂部的硬掩膜；

7、所述基于所述頂部連線掩膜對(duì)所述芯片進(jìn)行刻蝕包括：

8、基于所述頂部連線掩膜對(duì)所述芯片進(jìn)行刻蝕，暴露所述硬掩膜。

9、可選的，所述頂部連線掩膜對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)otp區(qū)域的刻蝕位置，向所述otp區(qū)域中磁性隧道結(jié)的一側(cè)偏移，以使所述刻蝕位置包括所述otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)位于偏移方向的側(cè)壁，以及所述磁性隧道結(jié)頂部的部分硬掩膜。

10、可選的，所述頂部連線掩膜對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)otp區(qū)域的刻蝕尺寸，大于所述otp區(qū)域中磁性隧道結(jié)頂部的硬掩膜的尺寸，以使所述頂部連線掩膜對(duì)應(yīng)所述otp區(qū)域的刻蝕位置，包括所述otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)四周的側(cè)壁，以及所述磁性隧道結(jié)頂部的硬掩膜。

11、可選的，所述在設(shè)置有磁性隧道結(jié)的芯片表面設(shè)置頂部連線掩膜包括：

12、基于光刻工藝，在設(shè)置有磁性隧道結(jié)的芯片表面設(shè)置頂部連線掩膜。

13、可選的，基于所述頂部連線掩膜對(duì)所述芯片進(jìn)行刻蝕，直至從所述otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)對(duì)應(yīng)所述刻蝕位置的側(cè)壁，損傷所述磁性隧道結(jié)的絕緣層包括：

14、基于所述頂部連線掩膜對(duì)所述芯片進(jìn)行第一刻蝕，使所述第一刻蝕在所述otp區(qū)域的停止點(diǎn)位于所述磁性隧道結(jié)中絕緣層以下，同時(shí)基于所述第一刻蝕去除所述磁性隧道結(jié)對(duì)應(yīng)刻蝕位置的側(cè)壁表面的保護(hù)層，并從對(duì)應(yīng)所述刻蝕位置的側(cè)壁刻蝕損傷所述絕緣層；

15、在刻蝕損傷所述絕緣層后，在磁性隧道結(jié)對(duì)應(yīng)刻蝕位置的側(cè)壁表面設(shè)置介質(zhì)保護(hù)層。

16、可選的，所述停止點(diǎn)位于所述磁性隧道結(jié)底部保護(hù)層的下方。

17、可選的，所述停止點(diǎn)位于所述磁性隧道結(jié)底部保護(hù)層的上表面。

18、可選的，所述停止點(diǎn)位于所述磁性隧道結(jié)底部保護(hù)層與所述絕緣層之間的介質(zhì)層。

19、可選的，所述在刻蝕損傷所述絕緣層后，在磁性隧道結(jié)對(duì)應(yīng)刻蝕位置的側(cè)壁表面設(shè)置介質(zhì)保護(hù)層包括：

20、在頂部連線凹槽中沉積介質(zhì)保護(hù)層；

21、基于選擇性刻蝕去除所述硬掩膜頂面的介質(zhì)保護(hù)層。

22、可選的，基于所述頂部連線掩膜對(duì)所述芯片進(jìn)行刻蝕，直至從所述otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)對(duì)應(yīng)所述刻蝕位置的側(cè)壁，損傷所述磁性隧道結(jié)的絕緣層包括：

23、基于所述頂部連線掩膜對(duì)所述芯片進(jìn)行第二刻蝕，使所述第二刻蝕在所述otp區(qū)域的停止點(diǎn)位于所述磁性隧道結(jié)中絕緣層以下，同時(shí)保留所述磁性隧道結(jié)對(duì)應(yīng)刻蝕位置的側(cè)壁表面的保護(hù)層；

24、通過離子注入或等離子體轟擊的方式，透過所述保護(hù)層從對(duì)應(yīng)所述刻蝕位置的側(cè)壁損傷所述絕緣層。

25、可選的，所述停止點(diǎn)位于所述磁性隧道結(jié)底部保護(hù)層的上表面。

26、可選的，所述停止點(diǎn)位于所述磁性隧道結(jié)底部保護(hù)層與所述絕緣層之間的介質(zhì)層。

27、可選的，工作時(shí)所述otp區(qū)域中磁性隧道結(jié)的擊穿位置，位于所述磁性隧道結(jié)的絕緣層，或位于所述磁性隧道結(jié)對(duì)應(yīng)所述刻蝕位置的側(cè)壁介質(zhì)層。

28、本發(fā)明還提供了一種具有otp單元的mram裝置，包括otp單元，所述otp單元包括：

29、襯底；所述襯底劃分有otp區(qū)域；

30、位于所述襯底表面，分布在所述otp區(qū)域中的磁性隧道結(jié)；所述磁性隧道結(jié)包括位于所述襯底表面的固定層，位于所述固定層背向所述襯底一側(cè)表面的絕緣層，以及位于所述絕緣層背向所述襯底一側(cè)表面的自由層；位于所述otp區(qū)域中的磁性隧道結(jié)的絕緣層存在刻蝕損傷；

31、位于所述磁性隧道結(jié)背向所述襯底一側(cè)表面的硬掩膜；

32、與所述硬掩膜連接的頂部連線；所述頂部連線延伸至所述磁性隧道結(jié)產(chǎn)生所述刻蝕損傷的側(cè)壁。

33、本發(fā)明所提供的一種具有otp單元的mram裝置的制備方法，包括：在設(shè)置有磁性隧道結(jié)的芯片表面設(shè)置頂部連線掩膜；頂部連線掩膜對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)otp區(qū)域的刻蝕位置，包括otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)的至少一面?zhèn)缺冢换陧敳窟B線掩膜對(duì)芯片進(jìn)行刻蝕，直至otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)對(duì)應(yīng)刻蝕位置的側(cè)壁，刻蝕磁性隧道結(jié)的絕緣層；在刻蝕芯片形成的頂部連線凹槽中，填充導(dǎo)電介質(zhì)，形成頂部連線。

34、通過在制備mram裝置時(shí)，具體在設(shè)置頂部連線時(shí)通過調(diào)整頂部連線掩膜的刻蝕位置，對(duì)otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)的至少一面?zhèn)缺谶M(jìn)行刻蝕，損傷otp區(qū)域的磁性隧道結(jié)中絕緣層，降底o(hù)tp存儲(chǔ)位元的擊穿電壓，實(shí)現(xiàn)mram?otp在寫入方向上的優(yōu)化。而上述制備過程的前段工藝與其他工藝兼容且不額外增加光罩，從而實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有制備工藝的基礎(chǔ)上，以較少的成本制作具有otp單元的mram裝置。

35、本發(fā)明還提供了一種具有otp單元的mram裝置，同樣具有上述有益效果，在此不再進(jìn)行贅述。