[发明专利]具有垂直结构晶体管的磁性随机存取存储器及其制造方法

权利要求书

1.一种磁性随机存取存储器，包括：

一个垂直结构晶体管；

一条连接到形成在垂直结构晶体管的侧壁处的栅电极的读取线；

形成在漏极结区上的磁性隧道结单元，该漏极结区存在于垂直结构的上部之上；以及

一条形成在磁性隧道结单元上部上的写入线。

2.如权利要求1所述的磁性随机存取存储器，其中，垂直结构晶体管具有一个垂直延伸到半导体衬底的圆柱。

3.如权利要求2所述的磁性随机存取存储器，还包括：

形成在圆柱上部的漏极结区；

形成在延伸至半导体衬底的圆柱的底部的源极结区；

形成在圆柱中心的沟道区；以及

形成在栅电极和圆柱侧壁之间圆柱侧壁处的栅极绝缘层。

4.如权利要求1所述的磁性随机存取存储器，其中，读取线平行于写入线。

5.如权利要求1所述的磁性随机存取存储器，其中，磁性隧道结单元具有与垂直结构晶体管、读取线、写入线、位线和圆柱所构成的组中的任意一个的宽度相同的宽度。

6.一种磁性随机存取存储器，包括：

一个垂直结构晶体管；

一个连接到垂直结构晶体管的栅电极的第一字线；

一条连接到垂直结构晶体管的接触线；

一个形成在接触线上的磁性隧道结单元；

一条形成在磁性隧道结单元上的位线；以及

一条形成在磁性隧道结单元上部之上的位线上的第二字线。

7.如权利要求6所述的磁性随机存取存储器，其中，垂直结构晶体管包括一个圆柱、一个栅极氧化层和一个栅电极，其中栅极氧化层形成在具有源极结区和漏极结区的衬底的侧壁处。

8.如权利要求7所述的磁性随机存取存储器，其中，漏极结区形成在圆柱的上部，并且源极结区形成在延伸到衬底表面的圆柱的底部。

9.如权利要求6所述的磁性随机存取存储器，其中，圆柱高度大于0.5μm。

10.如权利要求6所述的磁性随机存取存储器，其中，磁性隧道结单元是一种叠置结构，该结构包括半磁性层、钉扎铁磁层、隧道结层和自由铁磁层。

11.如权利要求6所述的磁性随机存取存储器，其中，磁性隧道结单元具有等于位线和第二字线的交叉点面积的平面面积。

12.如权利要求6所述的磁性随机存取存储器，其中，位线垂直于第一字线，且第二字线垂直于位线并平行于第一字线。

13.一种用于形成磁性随机存取存储器的方法，包括步骤：

通过使用活性掩膜的光刻蚀刻半导体衬底，形成圆柱；

在半导体衬底的整个表面上形成栅极氧化层；

通过驱入工艺在衬底上和圆柱的顶部上执行高浓度杂质的离子注入，从而在圆柱的上侧上形成漏极结区，在延伸到衬底表面的圆柱的底部上形成源极结区；

通过形成用于栅电极的暴露漏极结区的经平坦化的导电层，然后构图该经平坦化的导电层，形成栅电极的第一字线；

形成一个平坦化的第一中间绝缘层；

形成一个经第一中间绝缘层接触漏极结区的接触线；

在接触线之上形成一个半磁性层、一个钉扎铁磁层、一个隧道结层和一个自由铁磁层；

通过借助使用磁性隧道结单元掩膜的光刻构图该半磁性层、钉扎铁磁层、隧道结层和自由铁磁层，形成磁性隧道结单元；

形成一个暴露磁性隧道结单元的经平坦化的第二中间绝缘层；

形成一条接触自由铁磁层的位线；以及

在磁性隧道结单元之上和位线之上形成第二字线。

14.如权利要求13所述的方法，其中，利用大于30KeV的能量以大于5×10¹⁴离子/cm²的剂量进行执行高浓度杂质的离子注入的步骤。

15.如权利要求13所述的方法，其中，第二字线平行于第一字线并与第一字线有相同的宽度。