存储单元制造技术

本揭露实施方式揭示垂直存储单元及使用其的记忆装置。在一个实例中，揭示在基板上方的后端层上形成的存储单元。存储单元包括：第一电极、第二电极及磁穿隧接面。第一电极具有安置在后端层上方的侧壁及底表面。第二电极具有与后端层接触的侧壁及底表面。磁穿隧接面形成于第一电极与第二电极之间。将磁穿隧接面耦接至第一电极的侧壁及耦接至第二电极的侧壁。

【技术实现步骤摘要】
存储单元
本揭露是关于垂直存储单元及使用其的记忆装置。
技术介绍
半导体记忆体广泛用于电子应用的集成电路中，包括无线电、电视、手机及个人计算装置等。一种类型的半导体记忆装置涉及自旋电子元件，其结合了半导体技术与磁性材料及装置。经由磁矩而不是电子电荷的电子自旋用于指示一位元。一种此类自旋电子装置为磁阻随机存取记忆体(magnetoresistiverandomaccessmemory；MRAM)阵列，此阵列包括位于不同方向上(例如，在不同金属层中彼此垂直)的导线(字线与位元线)。导线夹着磁穿隧接面(magnetictunneljunction；MTJ)，此磁穿隧接面用作磁性存储单元。与当前的挥发性记忆体相比，磁阻随机存取记忆体通常具有相似的效能及密度，但其功耗更低。随着包括此类磁阻随机存取记忆体单元的集成电路(integratedcircuits；IC)变得越来越流行，需要最大化集成电路的给定区域(givenarea)内的磁阻随机存取记忆体单元数目以最大化存储容量。现有磁阻随机存取记忆体装置包括在后端层上以阵列布置的磁阻随机存取记忆体单元。现有磁阻随机存取记忆体装置中的每个单独的磁阻随机存取记忆体单元包括平行于后端层布置的磁穿隧接面。在给定区域中封装越来越多的磁阻随机存取记忆体单元可能会遇到限制。例如，减小磁阻随机存取记忆体单元的尺寸将允许更高的存储密度，但在某些临界尺寸下，磁性存储单元的磁化开始因热活化而随机翻转方向，此标志着系统的超顺磁状态，从而对当前存储密度及容量设定超顺磁限制。因此，现有磁阻随机存取记忆体单元及装置以及其制造方法并不完全令人满意。专利
技术实现思路
根据本揭露的一实施方式，提供一种形成在基板上方的后端层上的存储单元。存储单元包括：第一电极、第二电极及磁穿隧接面。第一电极具有多个侧壁及底表面设置在后端层上方。第二电极具有多个侧壁及底表面与后端层接触。磁穿隧接面形成于第一电极与第二电极之间，其中磁穿隧接面耦接至第一电极的侧壁及耦接至第二电极的侧壁。附图说明当结合随附附图阅读时，将能自下文的详细描述最佳地理解本揭露露的态样。应注意，各特征不一定按比例绘制。事实上，为了论述清楚，可任意增加或减小各特征的尺寸及几何形状。在说明书及附图中，相同元件符号指示相同特征。图1图示根据本揭露的一些实施例的在单位区域上具有垂直结构的示例性存储单元的剖视图；图2图示根据本揭露的一些实施例的在单位区域上包括垂直存储单元的示例性存储单元阵列的俯视图；图3A、图3B、图3C、图3D、图3E、图3F、图3G、图3H、图3I、图3J、图3K、图3L、图3M、图3N、图3O、图3P、图3Q及图3R图示根据本揭露的一些实施例的在各制造阶段期间的示例性记忆装置的剖视图；图4图示根据本揭露的一些实施例的示例性记忆装置的俯视图；图5图示根据本揭露的一些实施例的示例性存储单元的剖视图；图6图示根据本揭露的一些实施例的电连接多个存储单元的示例性导线；图7为根据本揭露的一些实施例绘示的用于形成存储单元的示例性方法的流程图。具体实施方式以下揭示内容描述用于实施本标的的不同特征的各种示例性实施例。下文描述部件及布置的特定实例以简化本揭露。当然，这些仅为实例且不欲为限制性。举例而言，在下文的描述中，第一特征形成于第二特征上方或第二特征上可包括以直接接触形成第一特征与第二特征的实施例，且亦可包括可在第一特征与第二特征之间形成额外特征以使得第一特征与第二特征可不处于直接接触的实施例。另外，本揭露可在各实例中重复元件符号及/或字母。此重复是出于简化与清楚目的，且本身并不指示所论述的各实施例及/或配置之间的关系。此外，为了便于描述，本文可使用空间相对性术语(诸如“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及类似者)来描述诸图中所图示一个元件或特征与另一元件(或多个元件)或特征(或多个特征)的关系。除了诸图所描绘的定向外，空间相对性术语意欲包含使用或操作中元件的不同定向。设备可经其他方式定向(旋转90度或处于其他定向上)且因此可类似解读本文所使用的空间相对性描述词。除非另有明确描述，否则诸如“附接”、“附着”、“连接”及“互连”的术语是指其中经由介入结构将结构直接或间接彼此固定或附接的关系，以及可移动或刚性附接或关系。除非另有定义，否则本文所使用的所有术语(包括技术与科学术语)具有与本揭露所属领域中的一般技术者通常理解的相同的含义。将进一步理解，诸如在常用词典中定义的彼等术语应解释为具有与在相关技术及本揭露的上下文中的含义一致的含义，且不会以理想化或过于正式的方式来解释，除非本文明确如此定义。现将详细参考本揭露的实施例，这些实施例的实例图示于随附附图中。相同元件符号尽可能用于附图及描述中以指示相同或相似部分。随着包括磁阻随机存取记忆体(magnetoresistiverandomaccessmemory,MRAM)单元的集成电路(integratedcircuit,IC)变得越来越流行，需要最大化存储密度(亦即集成电路的给定区域内的磁阻随机存取记忆体单元的数目)，以最大化存储容量。现有磁阻随机存取记忆体装置中的每个单独的磁阻随机存取记忆体单元布置为平行于基板上方的后端层。在给定区域中封装越来越多此类磁阻随机存取记忆体单元可能会遇到限制。例如，减小磁阻随机存取记忆体单元的尺寸将允许更高的存储密度，但在某一临界尺寸下，磁性存储单元的磁化开始因热活化而随机翻转方向，此标志着系统的超顺磁状态，从而对现有磁阻随机存取记忆体装置的存储密度及容量设定超顺磁限制。本揭露提供了新颖磁阻随机存取记忆体装置及形成磁阻随机存取记忆体装置的方法的各种实施例。在一些实施例中，所揭示磁阻随机存取记忆体装置包括后端层上的多个磁阻随机存取记忆体单元。每个磁阻随机存取记忆体单元包括形成于两个电极之间垂直延伸的磁穿隧接面。形成垂直于后端层顶表面的垂直磁穿隧接面或垂直磁阻随机存取记忆体单元允许磁阻随机存取记忆体装置增加其存储密度，亦即增加单位区域内封装的磁阻随机存取记忆体单元的数目，而不会遭受超顺磁限制。本揭露适用于任何磁性存储器，包括磁阻随机存取记忆体装置。所揭示的垂直存储单元结构可大幅改善磁阻随机存取记忆体装置的存储容量。新颖的垂直存储单元结构易于接近及侦测。在本揭露中，术语“单元”、“存储单元”及“磁阻随机存取记忆体单元”可互换使用。图1图示根据本揭露的一些实施例的在单位区域上具有垂直结构的示例性存储单元的剖视图。如图1所示，在基板上方的单位区域120上封装有多个存储单元110。例如，存储单元110为磁阻随机存取记忆体(MRAM)装置中的磁阻随机存取记忆体单元(MRAMcell)。存储单元110中的各者具有垂直结构垂直于基板的顶表面。每个存储单元110具有长度L及厚度T，厚度T可小于长度L。在各种实施例中，厚度T与长度L之间的比率T/L在0.02～1的范围内。在一个实施例中，比率T/L为约0.7。在一个实例中，厚度T为1000埃且长度L为1450埃。每个存储单元包括两个电极112及形成于两个电极112之间的磁穿隧接面(magnetictunneljunction,MTJ)111。图2图示根据本揭露的一些实施例的在单位区域上包括垂直存储单元的示例性存储单元阵列的俯视图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种存储单元，其特征在于，形成在一基板上方的一后端层上，包含：一第一电极，具有多个侧壁及一底表面设置在该后端层上方；一第二电极，具有多个侧壁及一底表面与该后端层接触；以及一磁穿隧接面，形成于该第一电极与该第二电极之间，其中该磁穿隧接面耦接至该第一电极的其中一侧壁，且耦接至该第二电极的其中一侧壁。

【技术特征摘要】
2017.11.28 US 62/591,456;2018.04.28 US 15/965,8721.一种存储单元，其特征在于，形成在一基板上方的一后...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫竣傑，郭仕奇，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71