[发明专利]MRAM器件及其形成方法

说明书

技术领域

本发明实施例涉及MRAM器件及其形成方法。

背景技术

在用于电子应用的集成电路中使用半导体存储器，例如，电子应用包括收音机、电视机、移动电话，以及个人计算设备。一种类型的半导体存储器件包括自旋电子，自旋电子结合了半导体技术和磁性材料以及器件。电子通过它们的磁矩而不是电子的电荷自旋，自旋电子用于表示位。

这样的自旋电子器件是磁阻式随机存取存储器(MRAM)阵列，磁性随机存取存储器(MRAM)阵列包括在不同方向中定位(例如，在不同的金属层中互相垂直)的导电线(字线和位线)。导线间夹着磁隧道结(MTJ)，磁隧道结(MTJ)用作磁性存储单元。已经实施针对MRAM的构造和材料的各种技术，以进行尝试同时进一步提高器件性能。发明内容

根据本发明的一些实施例，提供了一种磁阻式随机存取存储器(MRAM)器件，包括：介电层，位于衬底上方并且具有开口；可变电阻存储单元，位于所述开口中并且包括第一电极、第二电极，以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的磁性隧道结层；以及导电层，填充所述开口的剩余部分并且电连接至所述可变电阻存储单元的所述第一电极和所述第二电极中的一个。

根据本发明的另一些实施例，还提供了一种磁阻式随机存取存储器(MRAM)器件，包括：导电结构，位于衬底上方并且嵌入在第一介电层中；第二介电层，位于所述衬底上方并且具有暴露所述导电结构的开口；导电层，位于所述开口中；以及可变电阻存储单元，位于所述导电层和所述导电结构之间并且位于所述导电层和所述第二介电层之间，并且所述可变电阻存储单元包括底部电极、顶部电极以及位于所述底部电极和所述顶部电极之间的磁性隧道结层。

根据本发明的又一些实施例，还提供了一种形成电阻式随机存取存储器(RRAM)器件的方法，包括：提供衬底，所述衬底具有形成在所述衬底上的导电结构和环绕所述导电结构形成的第一介电层；在所述第一介电层上方形成第二介电层；在所述第二介电层中形成开口，其中，所述开口暴露所述导电结构；在所述第二介电层上方形成底部电极，其中，所述底部电极填充在所述开口中；在所述底部电极上方形成磁性隧道结层，其中，所述磁性隧道结层填充在所述开口中；在所述磁性隧道结层上方形成顶部电极，其中，所述顶部电极填充在所述开口中；在所述顶部电极上方形成导电层，其中，所述导电层填充在所述开口中；以及执行平坦化步骤直至暴露所述第二介电层的表面。

附图说明

当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以最佳地理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件没有按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意增加或减少。

图1A至图1E是根据一些实施例的形成MRAM器件的方法的示意性截面图。

图2是根据一些实施例的形成MRAM器件的方法的流程图。

图3至图4是根据可选实施例的MRAM器件的示意性截面图。

图5A至图5E是根据又一些可选实施例的MRAM器件的示意性截面图。

图6是根据又一些可选实施例的形成MRAM器件的方法的流程图。

图7至图8是根据另一可选实施例的MRAM器件的示意性截面图。

具体实施方式

以下公开内容提供了许多不同实施例或实例，用于实现主题提供的不同特征。下面描述组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本发明。例如，以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实例。此外，本发明可以在各个实例中重复参考标号和/或字符。这种重复是为了简化和清楚的目的，并且其本身并不表示所讨论的实施例和/或配置之间的关系。

而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在...之下”、“在...下方”、“下部”、“在...之上”、“在...上方”、“在...上方覆盖”、“上部”等空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)原件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间关系术语旨在包括在使用或操作过程中器件的不同方位。装置可以以其他方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空间关系描述符可以同样地作相应地解释。