【技术实现步骤摘要】
本公开实施例涉及半导体，特别涉及一种半导体结构及其制造方法。
技术介绍
1、磁性随机存储器(mram，magnetic random access memory)是一种新型固态非易失性记忆体，具有高速读写的特性，利用磁性隧道结(mtj，magnetic tunnel junction)的特性形成。其中，mram靠磁场极化而非电荷以存储数据，mtj中自由层的磁场方向可以改变，mtj中参考层的磁场方向不变，当自由层与参考层的磁场方向相同时，mtj呈现低电阻状态；当自由层与参考层的磁场方向相反时，mtj呈现高电阻状态，则通过检测mtj电阻的高低，即可判断所存数据是“0”还是“1”。
2、然而，mtj中自由层的磁场方向的改变趋势不易控制，即自由层的磁场方向相对于参考层的磁场方向转变的角度不易控制，从而不易控制mtj的电阻值。此外，mtj为多膜层结构，为实现利用电荷流对mtj进行调控，对各膜层的厚度有要求，不利于降低mtj在mram中的布局空间。
技术实现思路
1、本公开实施例提供一种半导体结构及其制造方法，至少有利于改善磁性隧道结中各膜层的布局方向，以增加自由层的自旋磁矩方向变化的空间，从而有利于提高磁性隧道结的电学性能。
2、根据本公开一些实施例，本公开实施例一方面提供一种半导体结构，包括：基底以及位于所述基底上的磁性隧道结；其中，所述基底指向所述磁性隧道结的方向为第一方向，沿垂直于所述第一方向的方向上，所述磁性隧道结包括依次排列的参考层、隧穿层、自由层和覆盖层，
3、在一些实施例中，所述参考层为条状结构，所述隧穿层环绕所述条状结构沿所述第一方向延伸的侧壁，所述自由层环绕所述隧穿层远离所述参考层的侧壁，所述覆盖层至少环绕所述自由层远离所述隧穿层的侧壁。
4、在一些实施例中，所述第一数据线至少位于所述覆盖层远离所述基底的顶面，所述第一数据线与所述参考层之间具有间隔；所述半导体结构还包括：第一隔离层，位于所述第一数据线与所述参考层之间，所述覆盖层还环绕所述第一隔离层沿所述第一方向延伸的侧壁；电连接块，与所述参考层远离所述第一隔离层的一侧接触连接；第二隔离层，位于所述电连接块和所述自由层之间，且位于所述电连接块和所述覆盖层之间。
5、在一些实施例中，所述半导体结构还包括：位于所述基底中的晶体管以及与所述晶体管的源极或漏极接触连接的电连接块，所述参考层和所述电连接块电连接。
6、在一些实施例中，所述晶体管的源极和漏极中的一者与所述电连接块接触连接，所述半导体结构还包括：第二数据线，与所述晶体管的源极和漏极中的另一者接触连接；第三数据线，与所述晶体管的沟道区正对，被配置为，控制所述晶体管处于导通状态或关断状态。
7、在一些实施例中，所述半导体结构还包括：沿所述第一方向延伸的电连接柱，与所述电连接块接触连接，所述参考层位于所述电连接柱沿所述第一方向上延伸的至少部分侧壁，所述电连接柱在所述基底上的正投影覆盖所述电连接块在所述基底上的正投影。
8、在一些实施例中，所述参考层为环状结构，所述隧穿层环绕所述环状结构沿所述第一方向延伸的外侧壁，所述自由层环绕所述隧穿层远离所述参考层的侧壁，所述覆盖层至少环绕所述自由层远离所述隧穿层的侧壁。
9、在一些实施例中，所述第一数据线至少位于所述覆盖层远离所述基底的顶面，所述第一数据线与所述参考层和所述电连接柱之间具有间隔；所述半导体结构还包括：第一隔离层，位于所述第一数据线与所述参考层之间，以及位于所述第一数据线与所述电连接柱之间，所述覆盖层还环绕所述第一隔离层沿所述第一方向延伸的侧壁。
10、在一些实施例中，所述第一数据线还覆盖所述覆盖层远离所述自由层的侧壁。
11、在一些实施例中，所述参考层为条状结构，所述隧穿层覆盖所述参考层远离所述电连接柱的侧壁，所述自由层覆盖所述隧穿层远离所述参考层的侧壁，所述覆盖层覆盖所述自由层远离所述隧穿层的侧壁。
12、在一些实施例中，沿所述参考层指向所述自由层的方向上，所述电连接柱包括依次排列的第一电连接柱、介质层和第二电连接柱，一所述参考层覆盖所述第一电连接柱远离所述介质层的侧壁，另一所述参考层覆盖所述第二电连接柱远离所述介质层的侧壁，一所述晶体管与两个所述磁性隧道结对应。
13、在一些实施例中，所述第一数据线覆盖所述覆盖层远离所述自由层的侧壁。
14、在一些实施例中，所述参考层、所述隧穿层、所述自由层和所述覆盖层的排列方向第二方向，所述第一数据线沿第三方向延伸，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相交，所述第一数据线与沿所述第三方向间隔排布的多个所述磁性隧道结对应。
15、根据本公开一些实施例，本公开实施例另一方面还提供一种半导体结构的制造方法，包括：提供基底；在所述基底上形成磁性隧道结，其中，所述基底指向所述磁性隧道结的方向为第一方向，沿垂直于所述第一方向的方向上，所述磁性隧道结包括依次排列的参考层、隧穿层、自由层和覆盖层，所述参考层、所述隧穿层、所述自由层和所述覆盖层均沿所述第一方向延伸，所述参考层的磁矩方向为所述第一方向，所述自由层的自旋磁矩方向在平行于所述第一方向的平面内变化；形成与所述覆盖层接触连接的第一数据线，所述第一数据线被配置为，通过所述覆盖层控制所述自由层的自旋磁矩方向。
16、在一些实施例中，提供所述基底的步骤包括：在所述基底中形成晶体管以及与所述晶体管的源极或漏极接触连接的电连接块；形成所述磁性隧道结的步骤包括：形成条状结构的所述参考层，所述参考层与所述电连接块一一对应；形成第二隔离层，所述第二隔离层和所述参考层共同覆盖所述电连接块远离所述晶体管的顶面；形成隧穿层，所述隧穿层环绕所述条状结构沿所述第一方向延伸的侧壁；形成自由层，所述自由层环绕所述隧穿层远离所述参考层的侧壁；形成覆盖层，所述覆盖层至少环绕所述自由层远离所述隧穿层的侧壁。
17、在一些实施例中，提供所述基底的步骤包括：在所述基底中形成晶体管以及与所述晶体管的源极或漏极接触连接的电连接块；在形成所述电连接块之后，在形成所述磁性隧道结之前，还包括：在所述电连接块远离所述晶体管的顶面形成电连接柱，所述电连接柱沿所述第一方向延伸，所述电连接柱与所述电连接块一一对应，且所述电连接柱在所述基底上的正投影覆盖所述电连接块在所述基底上的正投影。
18、在一些实施例中，形成所述磁性隧道结的步骤包括：形成环绕所述电连接柱沿所述第一方向延伸的侧壁的所述参考层；形成环绕所述参考层远离所述电连接柱的侧壁的所述隧穿层；形成环绕所述隧穿层远离所述参考层的侧壁的所述自由层；形成至少环绕所述自由层远离所述隧穿层的侧壁的所述覆盖层。
【技术保护点】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述参考层为条状结构，所述隧穿层环绕所述条状结构沿所述第一方向延伸的侧壁，所述自由层环绕所述隧穿层远离所述参考层的侧壁，所述覆盖层至少环绕所述自由层远离所述隧穿层的侧壁。
3.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述第一数据线至少位于所述覆盖层远离所述基底的顶面，所述第一数据线与所述参考层之间具有间隔；所述半导体结构还包括：
4.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括：
5.如权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，所述晶体管的源极和漏极中的一者与所述电连接块接触连接，所述半导体结构还包括：
6.如权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，还包括：沿所述第一方向延伸的电连接柱，与所述电连接块接触连接，所述参考层位于所述电连接柱沿所述第一方向上延伸的至少部分侧壁，所述电连接柱在所述基底上的正投影覆盖所述电连接块在所述基底上的正投影。
7.如权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述参考层为环状结构，所述隧穿层环
8.如权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，所述第一数据线至少位于所述覆盖层远离所述基底的顶面，所述第一数据线与所述参考层和所述电连接柱之间具有间隔；所述半导体结构还包括：
9.如权利要求8所述的半导体结构，其特征在于，所述第一数据线还覆盖所述覆盖层远离所述自由层的侧壁。
10.如权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述参考层为条状结构，所述隧穿层覆盖所述参考层远离所述电连接柱的侧壁，所述自由层覆盖所述隧穿层远离所述参考层的侧壁，所述覆盖层覆盖所述自由层远离所述隧穿层的侧壁。
11.如权利要求10所述的半导体结构，其特征在于，沿所述参考层指向所述自由层的方向上，所述电连接柱包括依次排列的第一电连接柱、介质层和第二电连接柱，一所述参考层覆盖所述第一电连接柱远离所述介质层的侧壁，另一所述参考层覆盖所述第二电连接柱远离所述介质层的侧壁，一所述晶体管与两个所述磁性隧道结对应。
12.如权利要求10或11所述的半导体结构，其特征在于，所述第一数据线覆盖所述覆盖层远离所述自由层的侧壁。
13.如权利要求2或6所述的半导体结构，其特征在于，所述参考层、所述隧穿层、所述自由层和所述覆盖层的排列方向第二方向，所述第一数据线沿第三方向延伸，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相交，所述第一数据线与沿所述第三方向间隔排布的多个所述磁性隧道结对应。
14.一种半导体结构的制造方法，其特征在于，包括：
15.如权利要求14所述的制造方法，其特征在于，提供所述基底的步骤包括：
16.如权利要求14所述的制造方法，其特征在于，提供所述基底的步骤包括：
17.如权利要求16所述的制造方法，其特征在于，形成所述磁性隧道结的步骤包括：
18.如权利要求15或17所述的制造方法，其特征在于，在形成所述自由层之后，在形成所述覆盖层之前，还包括：
19.如权利要求18所述的制造方法，其特征在于，形成所述第一数据线的步骤包括：
20.如权利要求16所述的制造方法，其特征在于，沿垂直于所述第一方向的方向上，所述电连接柱具有相对的两个侧壁，形成所述磁性隧道结的步骤包括：
21.如权利要求16所述的制造方法，其特征在于，形成所述电连接柱的步骤包括：
22.如权利要求21所述的制造方法，其特征在于，形成所述磁性隧道结的步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述参考层为条状结构，所述隧穿层环绕所述条状结构沿所述第一方向延伸的侧壁，所述自由层环绕所述隧穿层远离所述参考层的侧壁，所述覆盖层至少环绕所述自由层远离所述隧穿层的侧壁。
3.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述第一数据线至少位于所述覆盖层远离所述基底的顶面，所述第一数据线与所述参考层之间具有间隔；所述半导体结构还包括：
4.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括：
5.如权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，所述晶体管的源极和漏极中的一者与所述电连接块接触连接，所述半导体结构还包括：
6.如权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，还包括：沿所述第一方向延伸的电连接柱，与所述电连接块接触连接，所述参考层位于所述电连接柱沿所述第一方向上延伸的至少部分侧壁，所述电连接柱在所述基底上的正投影覆盖所述电连接块在所述基底上的正投影。
7.如权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述参考层为环状结构，所述隧穿层环绕所述环状结构沿所述第一方向延伸的外侧壁，所述自由层环绕所述隧穿层远离所述参考层的侧壁，所述覆盖层至少环绕所述自由层远离所述隧穿层的侧壁。
8.如权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，所述第一数据线至少位于所述覆盖层远离所述基底的顶面，所述第一数据线与所述参考层和所述电连接柱之间具有间隔；所述半导体结构还包括：
9.如权利要求8所述的半导体结构，其特征在于，所述第一数据线还覆盖所述覆盖层远离所述自由层的侧壁。
10.如权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述参考层为条状结构，所述隧穿层覆盖所述参考层远离所述电连接柱的侧壁，所述自由层覆盖所述隧穿层远离所述参考层的侧壁，所述覆盖层...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉宏，王晓光，徐汉东，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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