磁性随机存取存储器装置及磁性穿隧接面结构制造方法及图纸

本技术实施例提供一种磁性随机存取存储器装置及磁性穿隧接面结构。在一实施例中，磁性穿隧结构包含第一铁磁层，第二铁磁层设置于第一铁磁层之上，第一介电层设置于第一铁磁层和第二铁磁层之间，并接触第一铁磁层和第二铁磁层，多个金属粒子与第二铁磁层接触设置，其中金属粒子以离散且不连续的方式分布，以及第二介电层设置于多个金属粒子之上。

【技术实现步骤摘要】

本技术实施例涉及存储器装置，尤其涉及一种具有磁性穿隧接面结构的磁阻式随机存取存储器装置。

技术介绍

1、在集成电路(integrated circuits,ics)中使用半导体存储器装置用以储存电子应用(electronic application)的数字数据。自旋电子装置是半导体装置的一种，其结合了半导体技术与磁性材料和装置。利用电子的自旋，而不是电荷，通过它们的磁矩来指出位元。磁阻式随机存取存储器(magneto-resistive random-access memory,mram)装置为此自旋电子装置的一种。磁阻式随机存取存储器装置一般较目前的非易失性存储器，例如快闪随机存取存储器快速且具有更好的耐久度。此外，磁阻式随机存取存储器装置一般具有与目前的挥发性存储器，例如动态随机存取存储器(dynamic random access memory,dram)和静态随机存取存储器(static random access memory,sram)相似的效能且较低的功耗。然而，随着半导体集成电路(ic)产业发展到纳米技术节点，磁阻式随机存取存储器装置的制造中出现新的挑战。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提出一种磁性随机存取存储器装置及磁性穿隧接面结构，以解决上述至少一问题。

2、本技术实施例提供一种磁性穿隧接面结构，包括第一铁磁层；第二铁磁层，设置于第一铁磁层之上；第一介电层，设置于第一铁磁层与第二铁磁层之间，并接触第一铁磁层与第二铁磁层；多个金属粒子与第二铁磁层接触设置，其中金属粒子以离散且不连续的方式分布；以及第二介电层，设置于金属粒子之上。

3、根据本技术其中的一个实施方式，多个所述金属粒子设置于该第二铁磁层的一上表面上，且该第二介电层接触多个所述金属粒子和该第二铁磁层的该上表面。

4、根据本技术其中的一个实施方式，多个所述金属粒子埋设于第二铁磁层中，且多个所述金属粒子的至少两个相邻金属粒子通过该第二介电层分开彼此。

5、根据本技术其中的一个实施方式，多个所述金属粒子设置于该第一介电层的一上表面上，且该第二铁磁层接触多个所述金属粒子和该第一介电层的该上表面。

6、根据本技术其中的一个实施方式，该第一铁磁层具有定向在垂直于其一表面的一方向上的一固定磁化，且该第二铁磁层具有一磁化，该磁化能在相对于该第一铁磁层的该固定磁化的一平行方向和一反平行方向之间切换。

7、本技术实施例提供一种磁性随机存取存储器(magnetic random accessmemory,mram)装置，包括：底电极，设置于半导体基板之上；磁性穿隧接面(mtj)结构，包括：第一铁磁层，设置于底电极之上；绝缘阻挡(insulating barrier)层，设置于第一铁磁层之上；第二铁磁层，设置于绝缘阻挡层之上；介电层，设置于第二铁磁层之上；以及顶电极，设置于磁性穿隧接面结构之上。

8、本技术实施例提供一种形成垂直磁性穿隧接面(perpendicular magnetictunnel junction,p-mjt)的方法，包括：形成第一铁磁层于基板之上，第一铁磁层具有定向在垂直于其表面的方向上的固定磁化；沉积绝缘阻挡层于第一铁磁层上；形成第二铁磁层于绝缘阻挡层上，第二铁磁层具有磁化，此磁化能在相对于第一铁磁层的固定磁化的平行方向和反平行方向之间切换；提供金属粒子于第二铁磁层上；以及形成介电层于金属粒子上使得金属粒子的至少一或多个金属粒子埋设于介电层中。

9、根据本技术其中的一个实施方式，多个所述第一金属粒子的至少一部分以一单层的形式设置，且多个所述第一金属粒子的至少一个或多个金属粒子堆叠在多个所述第一金属粒子的该单层上。

10、根据本技术其中的一个实施方式，还包括：气隙设置于多个所述第一金属粒子的两或多个紧邻的金属粒子和该第二铁磁层的该顶表面之间。

11、根据本技术其中的一个实施方式，还包括：多个第二金属粒子埋设于该第二铁磁层中且以一不连续的方式离散地设置在该绝缘阻挡层的一顶表面上。

12、根据本技术其中的一个实施方式，还包括：一反铁磁层，设置于该底电极和该第一铁磁层之间；以及一盖层，设置于该介电层和该顶电极之间。

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【技术保护点】

1.一种磁性穿隧接面结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的磁性穿隧接面结构，其特征在于，多个所述金属粒子设置于该第二铁磁层的一上表面上，且该第二介电层接触多个所述金属粒子和该第二铁磁层的该上表面。

3.如权利要求2所述的磁性穿隧接面结构，其特征在于，多个所述金属粒子埋设于第二铁磁层中，且多个所述金属粒子的至少两个相邻金属粒子通过该第二介电层分开彼此。

4.如权利要求1所述的磁性穿隧接面结构，其特征在于，多个所述金属粒子设置于该第一介电层的一上表面上，且该第二铁磁层接触多个所述金属粒子和该第一介电层的该上表面。

5.如权利要求1～4中任一项所述的磁性穿隧接面结构，其特征在于，该第一铁磁层具有定向在垂直于其一表面的一方向上的一固定磁化，且该第二铁磁层具有一磁化，该磁化能在相对于该第一铁磁层的该固定磁化的一平行方向和一反平行方向之间切换。

6.一种磁性随机存取存储器装置，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的磁性随机存取存储器装置，其特征在于，多个所述第一金属粒子的至少一部分以一单层的形式设置，且多个所述第一金属粒子的至少一个或多个金属粒子堆叠在多个所述第一金属粒子的该单层上。

8.如权利要求7所述的磁性随机存取存储器装置，其特征在于，还包括：

9.如权利要求6所述的磁性随机存取存储器装置，其特征在于，还包括：

10.如权利要求6所述的磁性随机存取存储器装置，其特征在于，还包括：

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【技术特征摘要】

1.一种磁性穿隧接面结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的磁性穿隧接面结构，其特征在于，多个所述金属粒子设置于该第二铁磁层的一上表面上，且该第二介电层接触多个所述金属粒子和该第二铁磁层的该上表面。

3.如权利要求2所述的磁性穿隧接面结构，其特征在于，多个所述金属粒子埋设于第二铁磁层中，且多个所述金属粒子的至少两个相邻金属粒子通过该第二介电层分开彼此。

4.如权利要求1所述的磁性穿隧接面结构，其特征在于，多个所述金属粒子设置于该第一介电层的一上表面上，且该第二铁磁层接触多个所述金属粒子和该第一介电层的该上表面。

5.如权利要求1～4中任一项所述的磁性穿隧接面结构，其特征在于，该第一铁磁层具有定向...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭璿伊，王澄宇，林仁博，魏孝宽，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：新型
国别省市：