[发明专利]自旋转移矩磁阻随机存取存储器装置及其制造方法

权利要求书

1.一种自旋转移矩磁阻随机存取存储器(STT-MRAM)装置，包括：

基板，所述基板包括导体和着陆垫；

电介质层；和

磁性隧道结(MTJ)堆叠体，所述磁性隧道结堆叠体包括：

参考层元件，所述参考层元件衬有再沉积的金属，且设置在电介质层内的着陆垫上；

自由层组件，所述自由层组件包括自由层元件、设置在所述自由层元件上的硬掩模层元件，衬在所述自由层元件和硬掩模层元件的侧壁上的再沉积的金属、以及衬在所述再沉积的金属上的介电材料；和

阻挡层元件，所述阻挡层元件插设在参考层元件和自由层组件之间且具有与参考层元件和自由层组件相同的宽度。

2.根据权利要求1所述的自旋转移矩磁阻随机存取存储器装置，其中，所述着陆垫设置在所述导体上，并且所述导体包括导线。

3.根据权利要求1所述的自旋转移矩磁阻随机存取存储器装置，其中，所述磁性隧道结堆叠体从所述基板垂直向上延伸。

4.根据权利要求1所述的自旋转移矩磁阻随机存取存储器装置，其中，所述基板包括多个导体、分别设置在对应的导体上的多个着陆垫以及分别设置在对应的着陆垫上的具有参考层元件的多个磁性隧道结。

5.根据权利要求1所述的自旋转移矩磁阻随机存取存储器装置，其中，所述电介质层包括氧化物。

6.根据权利要求1所述的自旋转移矩磁阻随机存取存储器装置，其中，所述电介质层包括最上表面，所述最上表面与所述参考层元件的最上表面共面或在所述参考层元件的最上表面下方凹陷。

7.根据权利要求1所述的自旋转移矩磁阻随机存取存储器装置，其中，衬在所述再沉积的金属上的介电材料包括非共形介电材料。

8.根据权利要求1所述的自旋转移矩磁阻随机存取存储器装置，其中，所述参考层元件、所述自由层组件和所述阻挡层元件的相应宽度是均匀的。

9.一种自旋转移矩磁阻随机存取存储器(STT-MRAM)装置的制造方法，所述方法包括：

将包括参考层、阻挡层、自由层和硬掩模层的初始堆叠体蚀刻到自由层的最下表面处或下方的蚀刻停止层，以形成所述自由层和所述硬掩模层的剩余部分的二级堆叠体；

将介电材料沉积到所述蚀刻停止层和衬在所述二级堆叠体上的再沉积的金属上；

蚀刻所述介电材料以及所述阻挡层和所述参考层，以形成三级堆叠体，所述三级堆叠体由所述二级堆叠体、所述再沉积的金属、以及所述介电材料、所述阻挡层和所述参考层的剩余部分构成；

使电介质层与所述三级堆叠体中所述参考层的剩余部分的最上表面共平面；以及

成角度地蚀刻所述电介质层上方的衬在所述三级堆叠体上的再沉积的金属以及所述介电材料在所述三级堆叠体中的剩余部分。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，蚀刻所述初始堆叠体包括光刻图案化。

11.根据权利要求9所述的方法，其中：

所述初始堆叠体还包括基板，所述基板包括导线和设置在所述导线上的着陆垫；以及

所述参考层设置在所述着陆垫上，所述阻挡层插设在所述参考层和所述自由层之间，并且所述硬掩模层设置在所述自由层上。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述基板包括多个导线、和分别设置在对应的导线上的多个着陆垫，并且所述参考层设置在所述多个着陆垫的每一个上。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述初始堆叠体的蚀刻，所述介电材料及所述阻挡层和所述参考层的蚀刻、以及所述成角度的蚀刻包括离子束蚀刻(IBE)。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述介电材料的蚀刻还包括定向蚀刻。