[发明专利]磁性存储器装置及其制作方法

说明书

本发明公开一种磁性存储器装置及其制作方法，该磁性存储器装置包含第一介电层，设于基底上、第一介层插塞和第二介层插塞，设于第一介电层中、第一柱状存储器堆叠，设于第一介层插塞上、第二柱状存储器堆叠，设于第二介层插塞上，以及绝缘盖层，共形的设置在第一介电层的表面上和第一柱状存储器堆叠及第二柱状存储器堆叠的侧壁上。在逻辑区内和第一柱状存储器堆叠及第二柱状存储器堆叠之间的介层通孔形成区内未设置有所述绝缘盖层。

技术领域

本发明涉及半导体元件技术领域，特别是涉及一种自旋转移力矩式磁阻随机存取存储器(spin-transfer torque magnetoresistive random access memory，STT-MRAM)结构及其制作方法。

背景技术

如本领域中已知，自旋转移力矩式磁阻随机存取存储器(STT-MRAM)等磁性存储器装置是最近在存储器技术领域中十分受到关注的非挥发性存储器，其具有优于传统磁阻随机存取存储器的若干优点，例如，包括更高的耐用性、更低的功耗和更快的操作速度。

在两个铁磁层(ferromagnetic layer)间具有薄绝缘层的磁隧道结(magnetotunnel junction，MTJ)中，隧穿阻值(tunnel resistance TMR)会根据两个铁磁层的相对磁化方向而变化。磁阻随机存取存储器具有利用隧穿磁阻(tunnel magneto resistance，TMR)效应的磁隧道结结构的半导体元件，能以矩阵排列成存储器单元。

发明内容

本发明提供了一种改良的自旋转移力矩式磁阻随机存取存储器(STT-MRAM)结构及其制作方法。

本发明一方面提供一种磁性存储器装置，包含：一基底，其上具有一存储器区和一逻辑区；一第一介电层，设于该基底上，其中该第一介电层覆盖该存储器区和该逻辑区；一第一介层插塞，设于该第一介电层中；一第一柱状存储器堆叠，设于该第一介层插塞上，其中该第一柱状存储器堆叠包含一第一磁隧道结；一第二介层插塞，设于该第一介电层中且邻近该第一介层插塞；一第二柱状存储器堆叠，设于该第二介层插塞上，其中该第二柱状存储器堆叠包含一第二磁隧道结；以及一绝缘盖层，共形的设置在该第一介电层的表面上和该第一柱状存储器堆叠及该第二柱状存储器堆叠的侧壁上，其中在该逻辑区内和该第一柱状存储器堆叠及该第二柱状存储器堆叠之间的一介层通孔形成区内未设置有该绝缘盖层。

根据本发明实施例，其中该第一介电层于该存储器区内具有一第一最小厚度，在该第一柱状存储器堆叠及该第二柱状存储器堆叠之间的该介层通孔形成区内具有一第二最小厚度，在该逻辑区内具有一第三最小厚度，其中该第二最小厚度约略等于该第三最小厚度，又其中该第二最小厚度和该第三最小厚度均小于该第一最小厚度。

根据本发明实施例，所述磁性存储器装置另包含：一第二介电层，设于该基底上且在该第一介电层下方；以及一蚀刻停止层，设于该第一介电层和该第二介电层之间。

根据本发明实施例，所述磁性存储器装置另包含：一第一间隙壁，设于该绝缘盖层上并且位于该第一柱状存储器堆叠的周围，但该第一间隙壁不设置在该介层通孔形成区；以及一第二间隙壁，设于该绝缘盖层上并且位于该第二柱状存储器堆叠的周围，但该第二间隙壁不设置在该介层通孔形成区。

根据本发明实施例，其中该蚀刻停止层为一掺杂氮碳化硅层，该第一介电层和该第二介电层包含一超低介电常数材料，该绝缘盖层为一氮化硅层，且该第一间隙壁和该第二间隙壁为氧化硅间隙壁。

根据本发明实施例，所述磁性存储器装置另包含一第三介电层，填入该第一柱状存储器堆叠及该第二柱状存储器堆叠之间的该介层通孔形成区内，其中该第三介电层覆盖该逻辑区，其中该第三介电层于该逻辑区内直接接触该第一介电层，于该介层通孔形成区内直接接触该第一介电层。