将屏蔽集成到用于磁阻随机存取存储器的磁隧道结装置中的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供用于屏蔽非易失性存储器的方法和设备，例如，屏蔽磁隧道结MTJ装置以免于磁通量。在一实例中，屏蔽层邻近MTJ装置的电极而形成，使得所述屏蔽层大体上环绕所述电极的表面，且金属线耦合到所述屏蔽层。所述金属线可通过通孔耦合到所述屏蔽层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供用于屏蔽非易失性存储器的方法和设备，例如，屏蔽磁隧道结MTJ装置以免于磁通量。在一实例中，屏蔽层邻近MTJ装置的电极而形成，使得所述屏蔽层大体上环绕所述电极的表面，且金属线耦合到所述屏蔽层。所述金属线可通过通孔耦合到所述屏蔽层。【专利说明】
本专利技术大体上涉及电子装置，且更具体地说但不排他地涉及用于屏蔽非易失性存储器的设备和方法。
技术介绍
随机存取存储器(RAM)为现代数字架构的普遍存在的组件。RAM可为单独装置，或可集成在使用RAM的装置中，例如微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、芯片上系统(SoC)和其它类似装置。RAM可为易失性或非易失性的。每当电力移除时，易失性RAM便会丢失其所存储的信息。非易失性RAM可维持其存储内容，甚至在电力移除时也如此。尽管非易失性RAM具有优点(例如，在无施加电力的情况下保持其内容的能力)，但常规非易失性RAM的读取/写入时间比易失性RAM慢。磁阻随机存取存储器(MRAM)为具有与易失性存储器相当的响应(读取/写入)时间的非易失性存储器技术。与将数据存储为电荷或电流的常规RAM技术相比，MRAM使用磁性元件。如图1A和IB中说明，磁隧道结(MTJ)存储元件100可由两个磁层形成:钉扎层110(也称作固定层)和自由层130，所述层中的每一者可具有通过绝缘(隧道势垒)层120分离的磁场。两层中的一者(例如，钉扎层110)钉扎到特定极性。另一层(例如，自由层130)的极性132自由改变以匹配外部所施加场的极性。自由层130的极性132的改变会改变MTJ存储元件100的电阻。举例来说，当极性对准时，如图1A所描述，低电阻状态存在。当极性不对准时，如图1B所描绘，则高电阻状态存在。MTJ100的说明被简化，且所说明的每一层可包括一个或一个以上材料层。参看图2A，在读取操作期间描绘常规MRAM的存储胞元200。胞元200包含晶体管210、位线220、数字线230和字线240。胞元200通过测量MTJ100的电阻来读取。举例来说，可通过激活相关联的晶体管210来选择特定MTJ100，晶体管210可切换从位线220通过MTJ100的电流。归因于隧道磁阻效应，MTJ100的电阻基于如上文论述的两个磁层(例如，110,130)中的极性的定向而改变。任何特定MTJ100内的电阻可从通过自由层的极性确定的电流强度来确定。如果钉扎层110与自由层130具有相同极性，那么电阻为低的且读取逻辑“O”。如果钉扎层110与自由层130具有相反极性，那么电阻为高的且读取逻辑“I”。参看图2B，在写入操作(其为磁性操作)期间描绘常规MRAM的存储胞元200。晶体管210在写入操作期间切断。电流传播通过位线220和数字线230以建立磁场250和260，磁场250和260影响MTJ100的自由层的极性，且因此影响胞元200的逻辑状态。因此，可将数据写入到并存储在MTJ100中。MRAM具有使其成为通用存储器的候选者的若干所要特性，例如高速、高密度(即，小的位胞元大小)、低功率消耗和不随时间降级。MRAM的一变体为自旋转移力矩磁阻随机存取存储器(STT-MRAM)。STT-MRAM使用在穿过薄膜(自旋滤波器)时会自旋极化的电子。STT-MRAM也称作自旋转移力矩RAM(STT-RAM)、自旋力矩转移磁化切换RAM(自旋RAM)和自旋动量转移(SMT-RAM)。在写入操作期间，自旋极化电子对自由层施加力矩，这样便切换了自由层的极性。在读取操作期间，电流检测MTJ存储元件的电阻/逻辑状态，如以上描述中所论述。如图3A中说明，STT-MRAM位胞元300包含MTJ305、晶体管310、位线320和字线330。晶体管310接通以用于读取和写入操作两者以允许电流流动通过MTJ305，因此可读取或写入逻辑状态。参看图3B，说明STT-MRAM胞元301的更详细视图以用于进一步论述读取/写入操作。除了先前论述的元件(例如，MTJ305、晶体管310、位线320和字线330)之外，还说明了源极线340、感测放大器350、读取/写入电路360和位线基准370。如上文所论述，STT-MRAM中的写入操作是电操作。读取/写入电路360在位线320与源极线340之间产生写入电压。取决于位线320与源极线340之间的电压的极性，MTJ305的自由层的极性可改变，且对应地，逻辑状态可写入到胞元301。同样，在读取操作期间，产生读取电流，其在位线320与源极线340之间流动通过MTJ305。当准许电流流动经过晶体管310时，基于位线320与源极线340之间的电压差确定MTJ305的电阻(逻辑状态)，将所述电压差与基准370做比较，且接着通过感测放大器350来放大。额外细节提供在(例如)第7，764，537号美国专利中，所述专利的全文以引用的方式并入本文中。因此，非易失性MRAM存储器可制造为存储胞元200的阵列。晶体管210的栅极耦合到字线(WL)。在写入操作期间，将电源电压施加到位线220或数字线230。在读取操作期间，将读取电压施加到位线220，且将数字线230设定为接地。WL在读取和写入操作两者期间均耦合到电源电压。尽管有上述特性，但存储胞元200并非完美装置。图4描绘常规MTJ存储元件100的待改进的性能特性400。具体地说，图4描绘常规MTJ存储元件100易受到从MTJ存储元件100外部发出的磁通量405的影响。磁通量405可源自通电导体(例如，耦合到MTJ305的金属线410)，源自MTJ305外部的金属线415，和/或源自包含MTJ305的集成电路封装外部。磁通量415影响自由层130中的磁场的极性132，从而致使电阻状态变成较不明确的，且在一些状况下，为相反的。因此，产业中长期需要用以屏蔽MTJ装置以免于从MTJ装置外部发出的磁通量(即，电磁干扰)的设备和方法。屏蔽MTJ装置将改进其中集成了 MTJ装置的MRAM的性能和可靠性。
技术实现思路
本专利技术的示范性实施例涉及用于屏蔽非易失性存储器(例如，屏蔽磁隧道结(MTJ)装置)以免于磁通量的方法和设备。在一实例中，屏蔽层邻近MTJ装置的电极而形成，使得屏蔽层大体上环绕电极的表面，且金属线耦合到屏蔽层。金属线可通过通孔耦合到屏蔽层。在另一实例中，提供一种通过集成的屏蔽设备保护的MTJ装置。MTJ装置在衬底上，且具有底部电极、一个或一个以上钉扎层、势垒层、一个或一个以上自由层和顶部电极。所述MTJ装置还具有:屏蔽层，其在所述顶部电极上方，使得所述屏蔽层大体上环绕所述顶部电极的顶表面；以及所述屏蔽层上的金属线连接。所述屏蔽层可由导电材料形成。所述金属线连接可通过通孔耦合到所述屏蔽层。所述MTJ装置可集成到选自由以下各者组成的群组的装置中:机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、通信装置、个人数字助理PDA、固定位置数据单元和计算机。在另一实例中，提供一种通过集成的屏蔽设备保护的MTJ装置。所述MTJ装置包含用于使用屏蔽层来减小MTJ电极附近的磁场强度的装置，所述屏蔽层邻近所述MTJ电极，使得所述屏蔽层大体上环绕所述MTJ电极的表面。所述MTJ装置还具有所述屏蔽层上的金属线连接。在一实例中，提供一种用于通过利用集成的屏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维川，李霞，升·H·康，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：
国别省市：