磁性随机存储器及其存储单元的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种磁性随机存储器及其存储单元的制造方法，涉及半导体技术领域。该磁性随机存储器包括：存储单元，包括：第一固定层、第二固定层和自由层；自由层位于第一固定层和第二固定层之间；多个存储单元的第一固定层为共用的第一固定层，多个存储单元的第二固定层为共用的第二固定层。本发明专利技术的磁性随机存储器能够提高MRAM的集成度并能降低电磁干扰，结构比较简单，从而可以简化制造工艺，提高工艺集成度。

Magnetic random access memory and its memory cell manufacturing method

The invention discloses a manufacturing method of a magnetic random access memory and a storage unit thereof, which relates to the semiconductor technical field. The magnetic random access memory (MRAM) comprises a storage unit including a first fixed layer, a second fixed layer and a free layer; a free layer is located between the first and second fixed layers; a first fixed layer of a plurality of storage units is a common first fixed layer; and a second fixed layer of a plurality of storage units is a common second fixed layer. The magnetic random access memory of the invention can improve the integration degree of MRAM and reduce the electromagnetic interference. The structure is simple, thus simplifying the manufacturing process and improving the process integration degree.

【技术实现步骤摘要】
磁性随机存储器及其存储单元的制造方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种磁性随机存储器及其存储单元的制造方法。
技术介绍
MRAM(MagneticRandomAccessMemory，磁性随机存储器)是指以磁电阻性质来存储数据的随机存储器。它采用磁化的方向不同所导致的磁电阻不同来记录0和1，只要外部磁场不改变，磁化的方向就不会变化。随着技术要求的增加，三维MRAM越来越受到重视。三维MRAM的存储单元包括被绝缘物层隔开的固定层和自由层。存储单元的自由层与位线相连，固定层与字线相连。当自由层与固定层的磁场方向平行时，存储单元呈现低电阻，可以存储数据0；当磁场方向相反时，存储单元呈现高电阻，可以存储数据1。目前，MRAM的存储单元的固定层、自由层以及绝缘物层之间相互间隔，每个存储单元都具有各自独立的固定层、自由层以及绝缘物层。当MRAM的存储单元集成度高时，对固定层和自由层进行线路连接的工艺难度比较大，影响MRAM集成度的提高，并且，当MRAM的存储单元集成度高时，加载在自由层与固定层上的电压、电流会对相邻的存储单元的固定层、自由层的磁场形成干扰，降低了MRAM的可靠性。
技术实现思路
本专利技术需要解决的一个技术问题是：提供一种磁性随机存储器。根据本专利技术的第一方面，提供了一种磁性随机存储器，包括：存储单元，存储单元包括：第一固定层、第二固定层和自由层；所述自由层位于所述第一固定层和所述第二固定层之间；其中，多个所述存储单元的第一固定层为共用的第一固定层，多个所述存储单元的第二固定层为共用的第二固定层。在一个实施例中，所述存储单元包括：位于所述第一固定层与所述自由层之间的第一绝缘物层、位于所述第二固定层与所述自由层之间的第二绝缘物层。在一个实施例中，多个所述存储单元的第一绝缘物层为共用的第一绝缘物层，多个所述存储单元的第二绝缘物层为共用的第二绝缘物层。在一个实施例中，多个所述存储单元的自由层沿着所述第一绝缘物层和所述第二绝缘物层的延伸方向排列。在一个实施例中，在相邻的所述存储单元的自由层之间设置有电介质层。在一个实施例中，还包括：所述存储单元包括：第一MTJ单元和第二MTJ单元；所述第一MTJ单元包括：第一MTJ和第一晶体管，所述第二MTJ单元包括：第二MTJ和第二晶体管；所述第一MTJ和所述第二MTJ共用所述自由层；第一MTJ由所述第一晶体管控制；所述第二MTJ由所述第二晶体管控制；其中，所述第一MTJ包括：所述第一固定层、所述第一绝缘物层、所述自由层；所述第二MTJ包括：所述第二固定层、所述第二绝缘物层、所述自由层。在一个实施例中，还包括：字线、选择线、第一位线和第二位线；所述第一晶体管和所述第二晶体管的栅极分别与所述字线连接，所述第一晶体管和所述第二晶体管的漏极分别与所述第一固定层和所述第二固定层连接，所述第一晶体管和所述第二晶体管的源极分别与所述第一位线和所述第二位线连接；所述选择线与所述自由层连接并从所述存储单元中伸出，所述选择线分别与所述第一位线和所述第二位线连通，用于将所述第一位线或所述第二位线上的电压加载在所述自由层。在一个实施例中，还包括：衬底，其中所述存储单元位于所述衬底之上。在一个实施例中，所述固定层为磁性固定层，所述自由层为磁性自由层。本专利技术提供了一种磁性随机存储器，多个存储单元具有共用的第一固定层和第二固定层，能够提高集成度并能降低电磁干扰，相比现有MRAM的性能，本专利技术的磁性随机存储器的性能得到了提高。根据本专利技术的第二方面，提供了一种磁性随机存储器的制造方法，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括：衬底；位于所述衬底上的、由多个自由层和多个第一电介质层交替层叠形成的层叠结构；蚀刻所述层叠结构以形成延伸到所述衬底的多个沟槽，将所述层叠结构分割为多个子层叠结构；在所述子层叠结构的表面以及所述沟槽的侧壁、底部依次形成绝缘物层、固定层；在所述沟槽中填充第二电介质层。在一个实施例中，在依次形成所述绝缘物层、固定层之后、并在所述沟槽中填充第二电介质层之前，刻蚀位于所述沟槽底部的绝缘物层、固定层。在一个实施例中，以沉积在所述沟槽侧壁的固定层作为掩模，刻蚀所述沟槽底部，以使所述沟槽底部露出衬底的上表面。在一个实施例中，所述固定层为磁性固定层，所述自由层为磁性自由层。在一个实施例中，在所述层叠结构之上形成硬掩模层；利用图案化的掩模通过刻蚀形成延伸到所述衬底的所述多个沟槽。通过上述制造方法，形成了一种磁性随机存储器。在上述制造方法中，形成多个存储单元共用的第一固定层和第二固定层，能够提高集成度并能降低电磁干扰，相比现有MRAM的性能，本专利技术的磁性随机存储器的性能得到了提高。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本专利技术的实施例，并且连同说明书一起用于解释本专利技术的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本专利技术，其中：图1是示意性地示出三维磁性随机存储器的存储单元截面示意图。图2A和2B是示意性地示出MTJ与晶体管以及位线、字线的线路连接示意图。图3是示出根据本专利技术一个实施例的磁性随机存储器的存储单元的制造方法的流程图。图4至图9是示意性地示出根据本专利技术一个实施例的磁性随机存储器的制造过程中若干阶段的结构的横截面示意图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。如图1所示，本专利技术提供了一种磁性随机存储器，包括：存储单元，存储单元包括：第一固定层102、第二固定层103和自由层101。多个存储单元共用第一固定层102和第二固定层103，多个存储单元的自由层101位于第一固定层102和第二固定层103之间，该多个存储单元的第一固定层102和第二固定层103连接成为一体，可以简化三维磁性随机存储器的结构。在第一固定层102与自由层101之间具有第一绝缘物层104，在第二固定层103与自由层101之间具有第二绝缘物层105。多个存储单元共用的第一绝缘物层104和第二绝缘物层105，第一绝缘物层104和第二绝缘物层105的材料可以为氧化硅等。该多个存储单元的第一绝缘物层104和第二绝缘物层105连接成为一体，可以简化三维磁性随机存储器的结构。多个存储单元的自由层101沿着第一绝缘物层104和第二绝缘物层105的延伸方向排列。相邻的存储单元的自由层101之间设置有电介质层106，电介质层106的材料可以是硅的氧化物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性随机存储器，其特征在于，包括：存储单元，包括：第一固定层、第二固定层和自由层；所述自由层位于所述第一固定层和所述第二固定层之间；其中，多个所述存储单元的第一固定层为共用的第一固定层，多个所述存储单元的第二固定层为共用的第二固定层。

【技术特征摘要】
1.一种磁性随机存储器，其特征在于，包括：存储单元，包括：第一固定层、第二固定层和自由层；所述自由层位于所述第一固定层和所述第二固定层之间；其中，多个所述存储单元的第一固定层为共用的第一固定层，多个所述存储单元的第二固定层为共用的第二固定层。2.如权利要求1所述的磁性随机存储器，其特征在于，所述存储单元包括：位于所述第一固定层与所述自由层之间的第一绝缘物层、位于所述第二固定层与所述自由层之间的第二绝缘物层。3.如权利要求2所述的磁性随机存储器，其特征在于，多个所述存储单元的第一绝缘物层为共用的第一绝缘物层，多个所述存储单元的第二绝缘物层为共用的第二绝缘物层。4.如权利要求3所述的磁性随机存储器，其特征在于，多个所述存储单元的自由层沿着所述第一绝缘物层和所述第二绝缘物层的延伸方向排列。5.如权利要求4所述的磁性随机存储器，其特征在于，在相邻的所述存储单元的自由层之间设置有电介质层。6.如权利要求3所述的磁性随机存储器，其特征在于，所述存储单元包括：第一MTJ单元和第二MTJ单元；所述第一MTJ单元包括：第一MTJ和第一晶体管，所述第二MTJ单元包括：第二MTJ和第二晶体管；所述第一MTJ和所述第二MTJ共用所述自由层；第一MTJ由所述第一晶体管控制；所述第二MTJ由所述第二晶体管控制；其中，所述第一MTJ包括：所述第一固定层、所述第一绝缘物层、所述自由层；所述第二MTJ包括：所述第二固定层、所述第二绝缘物层、所述自由层。7.如权利要求6所述的磁性随机存储器，其特征在于，还包括：字线、选择线、第一位线和第二位线；所述第一晶体管和所述第二晶体管的栅极分别与所述字线连接，所述第一晶体管和所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋以斌，陈卓凡，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31