每一层具有非均匀厚度的三维漏斗状自旋转移矩MRAM基元制造技术

本公开涉及一种每一层具有非均匀厚度的三维漏斗状自旋转移矩MRAM基元。一种用于提供具有双磁隧道结的漏斗状自旋转移矩STT磁阻式随机存取存储器MRAM器件的方法。该方法包括在到半导体器件的连接上提供金属柱。该方法包括在金属柱上且在与金属柱邻近的第一层间电介质的部分上提供第一参考层。该方法包括在第一参考层上提供第一隧道势垒和在第一隧道势垒层上提供自由层。该方法包括提供具有漏斗状自旋转移矩MRAM器件的半导体结构中的在自由层上的第二隧道势垒和在第二隧道势垒上的第二参考层。参考层。参考层。

【技术实现步骤摘要】
每一层具有非均匀厚度的三维漏斗状自旋转移矩MRAM基元


[0001]本专利技术一般地涉及半导体存储器器件技术的领域，更特别地，涉及磁阻式随机存取存储器器件。

技术介绍

[0002]基于硅基互补氧化硅半导体(CMOS)与磁隧道结(MTJ)技术的集成的磁阻式随机存取存储器(MRAM)现在是有前景的非易失性存储器技术，其在写入/读取速度、功率消耗和寿命方面具有优于包括SRAM、DRAM、闪存等的其它商业化存储器类型的许多优点。常规MRAM器件包括磁隧道结(MTJ)结构，该结构具有由中间非磁性隧道势垒层隔开的磁性层。数字信息可以存储在存储器元件中，并且可以由磁化矢量的方向表示。响应于施加到MTJ的电流，磁性存储器元件展现不同电阻值且允许MRAM器件提供存储在磁性存储器元件中的信息。通常，MRAM器件可以用能够访问MRAM器件的场效应晶体管(FET)制造。
[0003]MRAM技术的最近的开发在MRAM器件的形成中利用自旋转移矩(STT)。STT MRAM器件形成有垂直MTJ，该垂直MTJ用极化电流操纵电子的自旋以改变MTJ的自由层的磁性状态，以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有双磁隧道结的漏斗状自旋转移矩STT磁阻式随机存取存储器MRAM器件的半导体结构，所述半导体结构包括：在到半导体器件的连接上的金属柱；第一参考层，其在所述金属柱上且在邻近所述金属柱的第一层间电介质的部分上；在所述第一参考层上的第一隧道势垒；在所述第一隧道势垒层上的自由层；在所述自由层上的第二隧道势垒；以及在所述第二隧道势垒上的第二参考层。2.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述自由层是合成反铁磁体。3.根据权利要求2所述的半导体结构，其中所述自由层由第一自由层、非磁性间隔物和第二自由层构成。4.根据权利要求1所述的半导体结构，其中在所述金属柱的侧壁上的所述第二参考层、所述自由层和所述第一参考层的第一部分厚于在半导体晶片表面上方的水平表面上且在所述金属柱的平坦顶部上方的水平表面上的所述第二参考层、所述自由层和所述第一参考层的第二部分。5.根据权利要求4所述的半导体结构，其中在所述金属柱的所述侧壁上的所述第二参考层、所述自由层和所述第一参考层的所述第一部分是在所述半导体晶片表面上方的所述水平表面上且在所述金属柱的所述平坦顶部上方的所述水平表面上的所述第二参考层、所述自由层和所述第一参考层的第二部分的两倍厚或更厚。6.根据权利要求4所述的半导体结构，沉积在所述半导体晶片表面上方的所述水平表面上且在所述金属柱的所述平坦顶部上方的所述水平表面上的所述第二参考层、所述自由层和所述第一参考层的所述第二部分是非导电且非铁磁性的。7.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述第一隧道势垒中的一个或多个水平部分的厚度和所述第二隧道势垒中的一个或多个水平部分的厚度厚于沉积在所述金属柱的侧壁上的所述第一隧道势垒的部分和所述第二隧道势垒的部分。8.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述第一参考层、所述第一隧道势垒、所述自由层、所述第二隧道势垒和所述第二参考层形成所述漏斗状自旋转移矩MRAM器件中的双磁隧道结。9.根据权利要求1所述的半导体结构，还包括：在所述第二参考层上方的接触金属，其中第二层间电介质在所述第二参考层、所述第二隧道势垒、所述自由层、所述第一隧道势垒、所述第一参考层的暴露侧上且在所述第一层间电介质的暴露部分上围绕所述接触金属。10.根据权利要求9所述的半导体结构，其中所述第二参考层上方的所述接触金属充当位线。11.一种具有漏斗状自旋转移矩STT磁阻式随机存取存储器MRAM器件的半导体结构，所述结构包括：在到半导体器件的连接上的金属柱；自由层，其在所述金属柱上且在与所述金属柱邻近的第一层间电介质的部分上；在所述自由层上的隧道势垒；以及
在所述隧道势垒层上的参考层。12...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：