[发明专利]采用激光转移的在热敏衬底上的移植磁随机存取存储器(MRAM)及其制作方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及磁存储器件，并且更具体地涉及MRAM器件，其中磁隧道结(MTJ)器件被移植到热敏衬底上。

背景技术

MRAMs目前被制作在Si上，用于磁隧道结(MTJs)与互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的集成。

MTJ器件可以潜在地提供非挥发性的、高密度的、高性能的存储元件。MTJs的较低性能应用，如“智能卡”、“可穿戴传感器”(“wearable sensors”)等将要求将这种MTJs制作在柔性的、热敏的衬底上，如聚合物和塑料。然而，在MTJ器件的处理期间所要求的热预算(例如，在大约250℃至大约400℃之间)排除了直接在这些衬底材料上制作。即，这种器件的处理与低温衬底不兼容。

此外，今天由塑料制成的智能卡具有固定到嵌入卡中的模块上的包括存储器的一个或多个半导体芯片。将电路直接压印或粘结到卡上将使得它们的机械性能方面更加柔韧、耐用和重量轻。成本对于低性能应用也是重要因素。采用在塑料上制作存储器电路的更便宜的方法代替硅芯片将是优选的。然而，在本发明之前，还没有提供这样的方法。

发明内容

考虑到传统方法和结构的前述和其它问题、缺点和不利之处，本发明的特征是提供一种方法和结构，其中要求在柔性的、标准的(例如热敏，如低温的)衬底如聚合物和塑料上制作这种器件(例如MTJs等)的磁存储器件(MRAM器件阵列、MRAM叠层、MTJs等)的应用变得可能。

另一特征是提供一种结构和方法，其中MTJ器件可以直接被制作在这种衬底材料上。

在本发明的第一个示例性方面中，一种在低温衬底上形成磁存储器件的方法(以及所得到的结构)包括在涂敷有经受导致预定高压的快速加热的可分解材料层的透明衬底上形成存储器件，并将存储器件转移到低温衬底上。

在本发明的第二个示例性方面中，一种在热敏衬底上制作磁隧道结(MTJ)器件的方法，包括采用氮化物材料涂敷其上具有MTJ器件的透明衬底，以及使用激光剥离工艺将MTJ器件转移到低温衬底上。

在本发明的第三个示例性方面中，在可分解材料经受预定高压之后，磁存储器件包括其上涂敷有可分解材料的透明衬底、在透明衬底上形成的器件、以及用于接收该器件的低温衬底。

在本发明的第四个示例性方面中，一种在低温衬底上形成磁存储器件的方法，包括在涂敷有氮化物层的透明衬底上形成存储器件、向存储器件应用激光以使氮化物层经受压力、以及将存储器件转移到低温衬底上。

因而，利用本发明的独特和非明显的方面，可以有利地在诸如塑料、聚合物等的低温衬底上形成磁存储器件(例如MRAM器件、MRAM叠层、MTJs等)。

采用本发明的方法制作用于低性能应用的存储器电路可以导致低成本的、柔韧的、耐用的和重量轻的塑料电路，具有包括智能卡和可穿戴传感器的许多器件上的潜在应用。

附图说明

参照附图，从以下对本发明的示例性实施方式的详细描述将更好地理解前述和其它目的、方面和优点，其中：

图1说明根据本发明的示例性实施方式的示例性结构100；

图2说明根据本发明的示例性实施方式，在将磁存储器件(例如MRAM器件阵列)脉冲激光导致地转移到低温衬底之后的结构100；以及

图3说明根据本发明的示例性实施方式在热敏衬底上形成MTJ器件的方法300。

具体实施方式

现在参照附图，更具体地参照图1-3，示出根据本发明的方法和结构的示例性实施方式。

示例性实施方式

如下所述，在本发明的示例性实施方式中，提供了向标准(例如热敏的)衬底上移植MTJ器件的方法，其中采用示例性的激光剥离工艺转移例如在透明衬底(例如石英、兰宝石等)上制作的器件阵列。

再次注意，可以使用任何衬底，只要该衬底对于激光是透明的。即，决定于衬底，将发现适当的光波长可透射。兰宝石是优选的，因为它在宽得多的波长范围上传输(transfer)。

现在转至附图，并且更具体地转至图1，示出了示例性的MRAM器件结构100。

结构100包括下面的导电(例如Cu等)引线110以及MTJ单元120。MTJ单元典型地包括底部接触电极、底部磁性层、氧化的Al势垒、顶部磁性层和顶部接触电极。

下面的导电(例如Cu等)引线110被制作在透明(例如兰宝石、石英等；下文中仅出于示例性的目的假定兰宝石)衬底130，透明衬底优选地涂敷有氮化物材料的薄覆盖层140。氮化物材料层140优选地包括选自氮化镓、氮化铝或氮化铟和/或其合金组中的一个或多个氮化物膜。