本发明专利技术公开一种磁性随机存取存储器(magnetic random access memory，MRAM)结构，包含一晶体管，包含有一栅极、一源极以及一漏极，一磁性隧穿介面(magnetic tunnel junction，MTJ)元件，至少包含有一自由层、一绝缘层以及一固定层，其中该绝缘层位于该自由层以及该固定层之间，该自由层位于该绝缘层之上，其中该MTJ元件的该自由层与一位线(bit line，BL)电连接，该MTJ元件的该固定层与该晶体管的该源极电连接，该晶体管的该漏极电连接一感测线(sense line，SL)，以及一第一导电通孔(via)，直接接触该MTJ元件，其中该第一导电通孔的材质包含钨。
【技术实现步骤摘要】
磁性随机存取存储器结构
本专利技术涉及半导体
，尤其是涉及关于一种磁性随机存取存储器(magneticrandomaccessmemory，MRAM)的磁性隧穿介面(magnetictunneljunction，MTJ)结构。
技术介绍
磁性随机存取存储器(magneticrandomaccessmemory，MRAM)为非挥发性存储器技术，其使用磁化状态来表示存储的数据。一般而言，MRAM包括多个磁性存储单元位于一阵列中。各个存储单元基本上表示数据的一个位数值。上述存储单元中包含有至少一磁性元件，磁性元件可包括两个磁性板(或是半导体基底上的材料层)，分别具有与其相关的一磁力方向(或者磁矩的位向)，且两磁性板之间还包含有一层较薄的非磁性层。更明确地说，一MRAM元件通常是以一磁性隧穿介面(magnetictunneljunction，MTJ)元件为基础。一MTJ元件包括至少三个基本层：一自由层、一绝缘层、以及一固定层。其中自由层和固定层为磁性层，绝缘层为绝缘层，位于自由层和固定层之间。另外，自由层的磁化方向可自由旋转，但是受到层的物理尺寸制约，仅指向两个方向之一(与固定层的磁力方向平行或是反平行)；固定层的磁化方向为固定于一特定的方向。一位通过定位自由层的磁化方向，在上述两个方向之一而写入。凭着自由层和固定层的磁矩的位向相同或相反，MTJ元件的电阻也将随之改变。因此，通过判定MTJ元件的电阻，可读取位数值。更进一步说明，当自由层和固定层的磁化方向为平行，且磁矩具有相同的极性时，MTJ元件的电阻为低阻态。基本上，此时状态所存储的数值表示为“0”。当自由层和固定层的磁化方向为反平行，且磁矩具有相反的极性时，MTJ元件的电阻为高阻态。基本上，此状态所存储的数值表示为“1”。
技术实现思路
本专利技术提供一磁性随机存取存储器(magneticrandomaccessmemory，MRAM)结构，包含一晶体管，包含有一栅极、一源极以及一漏极，一磁性隧穿介面(magnetictunneljunction，MTJ)元件，至少包含有一自由层、一绝缘层以及一固定层，其中该绝缘层位于该自由层以及该固定层之间，该自由层位于该绝缘层之上，其中该MTJ元件的该自由层与一位线(bitline，BL)电连接，该MTJ元件的该固定层与该晶体管的该源极电连接，该晶体管的该漏极电连接一感测线(senseline，SL)，以及一第一导电通孔(via)，直接接触该MTJ元件，其中该第一导电通孔的材质包含钨。专利技术另提供一磁性随机存取存储器(magneticrandomaccessmemory，MRAM)结构，包含一晶体管，包含有一栅极、一源极以及一漏极，一磁性隧穿介面(magnetictunneljunction，MTJ)元件，至少包含有一自由层(freelayer)、一绝缘层以及一固定层，其中该绝缘层位于该自由层以及该固定层之间，该自由层位于该绝缘层之上，其中该MTJ元件的该自由层与该晶体管的该漏极电连接，该MTJ元件的该固定层与一位线(bitline，BL)电连接，该晶体管的该源极电连接一感测线(senseline，SL)，以及一第一导电通孔(via)，直接接触该MTJ元件，其中该第一导电通孔的材质包含钨。本专利技术的特征在于MTJ元件以及与MTJ元件直接接触的导电通孔具有特殊剖面轮廓。其中导电通孔具有一上宽下窄的轮廓，且材质为钨，因此可以有效承载MTJ元件，又可以避免在写入数值1至MTJ元件的过程中，铜原子扩散的问题。除此之外，MTJ元件具有梯形与拋物线型的轮廓，因此在实际制作中，具有制作工艺容易以及结构稳固的优点。附图说明图1为一磁性随机存取存储器(magneticrandomaccessmemory，MRAM)的存储单元的电路示意图；图2为另一磁性随机存取存储器的存储单元的电路示意图；图3为本专利技术一优选实施例的磁性随机存取存储器的存储单元的剖面结构示意图；图4为图3中MTJ元件310以及周围部分元件的局部放大图；图5为本专利技术另一优选实施例的磁性随机存取存储器的存储单元的剖面结构示意图。主要元件符号说明100磁性隧穿介面元件102固定层104绝缘层106自由层110切换元件301基底302晶体管303介电层304栅极绝缘层305介电层306介电层307介电层308介电层310磁性隧穿介面元件311下电极312固定层314绝缘层316自由层317上电极320间隙壁G栅极S源极D漏极CT接触结构BL位线WL字符线SL感测线M1、M2、M2-1、M2-2、M3、M4金属层Via1、Via2、Via2-1、Via2-2、Via3、Via3-1、Via3-2导电通孔I电流方向P1第一部分P2第二部分W1宽度W2宽度H水平面具体实施方式为使熟悉本专利技术所属
的一般技术者能更进一步了解本专利技术，下文特列举本专利技术的优选实施例，并配合所附的附图，详细说明本专利技术的构成内容及所欲达成的功效。为了方便说明，本专利技术的各附图仅为示意以更容易了解本专利技术，其详细的比例可依照设计的需求进行调整。在文中所描述对于图形中相对元件的上下关系，在本领域的人都应能理解其是指物件的相对位置而言，因此都可以翻转而呈现相同的构件，此都应同属本说明书所揭露的范围，在此容先叙明。请参考图1，其绘示一磁性随机存取存储器(magneticrandomaccessmemory，MRAM)的存储单元的电路示意图。所述存储单元包括一磁性存储元件，例如一磁性隧穿介面(magnetictunneljunction，MTJ)元件100以及一切换元件110。切换元件110例如包含一金属氧化物半导体(MOS)晶体管、一MOS二极管及/或一双极性晶体管，包含有一栅极G、一漏极D以及一源极S，切换元件110适用于读取或写入MTJ元件100。MTJ元件100至少包括一固定层(pinlayer)102、一绝缘层104以及一自由层(freelayer)106。自由层106的磁化方向可自由旋转指向一或两个方向，并且可使用自旋矩转换(spin-torquetransfer，STT)切换。对于固定层102而言，可使用一反铁磁性层以固定磁化方向于一特定方向。隔离层104设置于自由层106和固定层102之间。本实施例中，自由层106连接至一位线(bitline，BL)，在写入或读取过程中提供自由层一电压。切换元件110的栅极连接至一字符线(wordline，WL)，在写入或读取过程中启动存储单元。切换元件110的源极S连接至固定层102，切换元件110的漏极D连接至一感测线(senseline，SL)，在写入或读取过程中，当存储单元被字符线W本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磁性随机存取存储器(magnetic random access memory，MRAM)结构，其特征在于，包含:/n晶体管，包含有栅极、源极以及漏极；/n磁性隧穿介面(magnetic tunnel junction，MTJ)元件，至少包含有自由层、绝缘层以及固定层，其中该绝缘层位于该自由层以及该固定层之间，该自由层位于该绝缘层之上，其中该磁性隧穿介面元件的该自由层与一位线(bit line，BL)电连接，该磁性隧穿介面元件的该固定层与该晶体管的该源极电连接，该晶体管的该漏极电连接一感测线(sense line，SL)；以及/n第一导电通孔(via)，直接接触该磁性隧穿介面元件，其中该第一导电通孔的材质包含钨。/n
【技术特征摘要】
1.一种磁性随机存取存储器(magneticrandomaccessmemory，MRAM)结构，其特征在于，包含:
晶体管，包含有栅极、源极以及漏极；
磁性隧穿介面(magnetictunneljunction，MTJ)元件，至少包含有自由层、绝缘层以及固定层，其中该绝缘层位于该自由层以及该固定层之间，该自由层位于该绝缘层之上，其中该磁性隧穿介面元件的该自由层与一位线(bitline，BL)电连接，该磁性隧穿介面元件的该固定层与该晶体管的该源极电连接，该晶体管的该漏极电连接一感测线(senseline，SL)；以及
第一导电通孔(via)，直接接触该磁性隧穿介面元件，其中该第一导电通孔的材质包含钨。
2.如权利要求1所述的磁性随机存取存储器结构，其中该磁性隧穿介面元件具有梯形轮廓。
3.如权利要求1所述的磁性随机存取存储器结构，其中该磁性隧穿介面元件还包含有下电极，位于该磁性隧穿介面元件的最底层，其中该下电极具有梯形轮廓。
4.如权利要求3所述的磁性随机存取存储器结构，其中该第一导电通孔直接接触该下电极。
5.如权利要求3所述的磁性随机存取存储器结构，其中该磁性隧穿介面元件还包含有上电极，位于该磁性隧穿介面元件的最顶层，其中该上电极具有半椭圆形轮廓。
6.如权利要求5所述的磁性随机存取存储器结构，其中还包含有第二导通元件，直接接触该上电极。
7.如权利要求6所述的磁性随机存取存储器结构，其中该第二导通元件的材质包含铜。
8.如权利要求6所述的磁性随机存取存储器结构，其中还包含有间隙壁，覆盖该上电极、该磁性隧穿介面元件以及该下电极，其中该第二导通元件穿过部分该间隙壁。
9.如权利要求1所述的磁性随机存取存储器结构，其中该第一导电通孔包含有第一部分以及第二部分，其中该第一部分具有倒梯形轮廓，位于该第二部分上，且该第二部分具有长方形轮廓。
10.一种磁性随机存取存储器(magneticrandomaccessmemory，M...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱中良，王裕平，陈昱瑞，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71
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