[發(fā)明專利]存儲(chǔ)器裝置、磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置及其形成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010696355.4
• 申請(qǐng)日: 2020-07-20
• 公開（公告）號(hào): CN112310275A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛衛(wèi)倫;林世杰;宋明遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L43/08
• 分類號(hào): H01L43/08;H01L43/06;H01L43/02;H01L43/04;H01L43/12;H01L43/14
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

本公開的各種實(shí)施例涉及一種存儲(chǔ)器裝置，所述存儲(chǔ)器裝置包括上覆在自旋軌道扭矩(SOT)層之上的分流層。磁隧道結(jié)(MTJ)結(jié)構(gòu)上覆在半導(dǎo)體襯底之上。磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)包括自由層、參考層及設(shè)置在自由層與參考層之間的隧道障壁層。底部電極通孔(BEVA)位于磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)之下，其中底部電極通孔從磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)橫向偏移一橫向距離。自旋軌道扭矩層垂直設(shè)置在底部電極通孔與磁隧道結(jié)結(jié)構(gòu)之間，其中自旋軌道扭矩層沿所述橫向距離連續(xù)延伸。分流層延伸跨過自旋軌道扭矩層的上表面，且延伸跨過所述橫向距離的至少一部分。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例是涉及存儲(chǔ)器裝置、磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置及其形成方法。

背景技術(shù)

本公開大體涉及用于獨(dú)立存儲(chǔ)器芯片以及集成到邏輯芯片上的存儲(chǔ)器陣列的易失性及非易失性存儲(chǔ)器。更具體來說，本公開涉及用于集成電路的磁存儲(chǔ)器裝置，磁存儲(chǔ)器裝置根據(jù)磁隧道結(jié)(magnetic tunnel junction，MTJ)裝置內(nèi)的磁膜層中的磁矩方向(direction of magnetic moment)存儲(chǔ)信息。此種存儲(chǔ)器通常被稱為磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(magnetoresistive random access memory，MRAM)或MRAM。

發(fā)明內(nèi)容

在一些實(shí)施例中，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N存儲(chǔ)器裝置，所述存儲(chǔ)器裝置包括：磁隧道結(jié)(MTJ)結(jié)構(gòu)，上覆在半導(dǎo)體襯底之上，其中MTJ結(jié)構(gòu)包括自由層、參考層及設(shè)置在自由層與參考層之間的隧道障壁層；底部電極通孔(BEVA)，位于MTJ結(jié)構(gòu)之下，其中BEVA從MTJ結(jié)構(gòu)橫向偏移一橫向距離；自旋軌道扭矩(SOT)層，垂直設(shè)置在BEVA與MTJ結(jié)構(gòu)之間，其中SOT層沿所述橫向距離連續(xù)延伸；以及分流層(shunting layer)，延伸跨過SOT層的上表面，其中分流層延伸跨過所述橫向距離的至少一部分。

在又一些實(shí)施例中，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)裝置，所述MRAM裝置包括：磁隧道結(jié)(MTJ)結(jié)構(gòu)，上覆在半導(dǎo)體襯底之上，其中MTJ結(jié)構(gòu)包括自由層、參考層及設(shè)置在自由層與參考層之間的隧道障壁層；頂部電極通孔(TEVA)，上覆在MTJ結(jié)構(gòu)之上，其中TEVA電耦合到MTJ結(jié)構(gòu)；第一底部電極通孔(BEVA)，位于MTJ結(jié)構(gòu)之下，其中第一BEVA從MTJ結(jié)構(gòu)橫向偏移第一橫向距離，其中第一橫向距離非零；自旋軌道扭矩(SOT)層，垂直設(shè)置在BEVA與MTJ結(jié)構(gòu)之間，其中SOT層沿第一橫向距離連續(xù)延伸，其中SOT層的頂表面直接接觸MTJ結(jié)構(gòu)的底表面；以及分流層，延伸跨過SOT層的頂表面的相當(dāng)大的部分，其中所述分流層從MTJ結(jié)構(gòu)的外周邊橫向偏移非零距離。

在再一些實(shí)施例中，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N用于形成存儲(chǔ)器裝置的方法，所述方法包括：在襯底之上形成導(dǎo)通孔；在導(dǎo)通孔之上形成底部電極通孔(BEVA)；在BEVA之上形成自旋軌道扭矩(SOT)層，其中SOT層接觸BEVA的上表面；在SOT層之上形成存儲(chǔ)器單元，使得存儲(chǔ)器單元從BEVA橫向偏移一橫向距離，其中所述橫向距離非零；在SOT層之上形成側(cè)壁間隔壁結(jié)構(gòu)，其中側(cè)壁間隔壁結(jié)構(gòu)橫向環(huán)繞存儲(chǔ)器單元；以及在SOT層之上形成分流層，使得分流層延伸跨過SOT層的上表面的多個(gè)部分。

附圖說明

結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)說明，會(huì)最好地理解本公開的方面。注意，根據(jù)行業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)慣例，各種特征并非按比例繪制。事實(shí)上，為討論清晰起見，可任意增加或減小各種特征的尺寸。

圖1A示出存儲(chǔ)器裝置的一些實(shí)施例的橫截面圖，所述存儲(chǔ)器裝置包括上覆在自旋軌道扭矩(spin orbit torque，SOT)層之上的磁隧道結(jié)(MTJ)結(jié)構(gòu)及沿SOT層的上表面設(shè)置的分流層。

圖1B-圖1C示出沿線A-A’截取的根據(jù)圖1A所示存儲(chǔ)器裝置的一些替代實(shí)施例的俯視圖。

圖2示出存儲(chǔ)器裝置的一些實(shí)施例的橫截面圖，所述存儲(chǔ)器裝置包括上覆在SOT層之上的雙端子SOT磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)(SOT-MRAM)單元及橫向包圍SOT-MRAM單元的分流層。