[发明专利]半导体元件及其制作方法

说明书

本发明公开一种半导体元件及其制作方法，该制作半导体元件的方法为，首先形成一金属间介电层于一基底上，然后形成一金属内连线于金属间介电层内，形成一下电极层于金属间介电层上，其中下电极层包含一浓度梯度，形成一自由层于下电极层上，形成一上电极层于自由层上，再图案化该上电极层、该自由层以及该下电极层以形成一磁性隧穿接面(magnetic tunneling junction,MTJ)。

技术领域

本发明涉及一种半导体元件及其制作方法，特别是涉及一种磁阻式随机存取存储器(Magnetoresistive Random Access Memory,MRAM)及其制作方法。

背景技术

已知，磁阻(magnetoresistance,MR)效应是材料的电阻随着外加磁场的变化而改变的效应，其物理量的定义，是在有无磁场下的电阻差除上原先电阻，用以代表电阻变化率。目前，磁阻效应已被成功地运用在硬盘生产上，具有重要的商业应用价值。此外，利用巨磁电阻物质在不同的磁化状态下具有不同电阻值的特点，还可以制成磁性随机存储器(MRAM)，其优点是在不通电的情况下可以继续保留存储的数据。

上述磁阻效应还被应用在磁场感测(magnetic field sensor)领域，例如，移动电话中搭配全球定位系统(global positioning system,GPS)的电子罗盘(electroniccompass)零组件，用来提供使用者移动方位等资讯。目前，市场上已有各式的磁场感测技术，例如，各项异性磁阻(anisotropic magnetoresistance,AMR)感测元件、巨磁阻(GMR)感测元件、磁隧穿接面(结)(magnetic tunneling junction,MTJ)感测元件等等。然而，上述现有技术的缺点通常包括：较占芯片面积、制作工艺较昂贵、较耗电、灵敏度不足，以及易受温度变化影响等等，而有必要进一步改进。

发明内容

本发明一实施例揭露一种制作半导体元件的方法。首先形成一金属间介电层于一基底上，然后形成一金属内连线于金属间介电层内，形成一下电极层于金属间介电层上，其中下电极层包含一浓度梯度，形成一自由层于下电极层上，形成一上电极层于自由层上，再图案化该上电极层、该自由层以及该下电极层以形成一磁性隧穿接面(magnetictunneling junction,MTJ)。

本发明另一实施例揭露一种半导体元件，其主要包含一磁性隧穿接面(magnetictunneling junction,MTJ)设于一基底上，其中该MTJ包含一下电极层且该下电极层包含一浓度梯度、一自由层设于该下电极层上以及一上电极层设于自由层上。

附图说明

图1至图6为本发明一实施例制作一MRAM单元的方式示意图；

图7至图8为本发明一实施例制作半导体元件的方法示意图。

主要元件符号说明

12     基底                     14    MTJ区域

16     逻辑区域                 18    层间介电层

20     金属内连线结构           22    金属内连线结构

24     金属间介电层             26    金属内连线

28     停止层                   30    金属间介电层

32     金属内连线               34    阻障层

36     金属层                   38    图案化掩模

40     开口                     42    凹槽