[发明专利]自对准存储器阵列

说明书

实施例包括一种存储器阵列，该存储器阵列包括：存储器单元，其包括与存储器堆叠串联的开关堆叠；以及在存储器单元上方的位线和在存储器单元下方的字线；其中(a)开关堆叠的第一开关堆叠侧壁与位线的位线侧壁垂直对准，并且开关堆叠的第二开关堆叠侧壁与字线的字线侧壁垂直对准；(b)存储器堆叠的第一存储器堆叠侧壁与位线侧壁垂直对准，并且存储器堆叠的第二存储器堆叠侧壁与字线侧壁垂直对准。本文描述了其它实施例。

技术领域

本发明的实施例属于半导体器件领域，并且更具体而言，属于存储器领域。

背景技术

诸如自旋转移矩磁随机存取存储器(STT-MRAM)之类的一些磁存储器利用磁性隧道结(MTJ)来转换和检测存储器的磁状态。MTJ由铁磁(FM)层和隧穿势垒(例如，MgO)组成。MTJ将位线(BL)耦合到选择开关(例如，晶体管)、字线(WL)和感测线(SL)。通过评估用于FM层的不同相对磁化的电阻(例如，隧穿磁阻(TMR))变化来“读取”MTJ存储器。

具体而言，在STT-MRAM中，每一位数据存储在单独的MTJ中。其中一个FM层被称为参考层(RL)，它提供了稳定的参考磁取向。所述位存储在被称为自由层(FL)的第二FM层中，自由层的磁矩的取向可以例如处于以下两个状态中的任一状态：平行于参考层或反平行于参考层。由于TMR效应，与平行状态相比，反平行状态的电阻显著地较高。

为了在STT-MRAM器件中写入信息，使用自旋转移矩(STT)效应来将自由层从平行状态转换到反平行状态，反之亦然。电流穿过MTJ产生自旋极化电流，这导致力矩被施加到自由层的磁化。当自旋极化电流足够强时，足够的力矩被施加到自由层以使其磁取向改变，从而允许位被写入。为了读取所存储的位，感测电路测量MTJ的电阻。

附图说明

根据所附权利要求、一个或多个示例性实施例的以下详细描述以及相应的附图，本发明的实施例的特征和优点将变得显而易见。在认为适当的地方，在图中重复附图标记以指示相应或类似的元件。

图1包括形成本发明的实施例中的存储器的方法；

图2A-2C包括形成本发明实施例的各阶段；以及

图3包括可以包括本文描述的存储器的实施例的系统。

具体实施方式

现在将参考附图，在附图中相似的结构可以被提供有相似的后缀附图标记。为了更清楚地显示各个实施例的结构，本文包括的附图是半导体/电路结构的图示。因此，例如在显微照片中的所制造的集成电路结构的实际外观可能看起来不同，尽管仍然包含所示实施例的要求保护的结构。而且，附图可以仅示出对于理解所示实施例有用的结构。为了保持附图的清楚，可能没有包括本领域已知的附加结构。例如，不一定显示半导体器件的每一层。“实施例”、“各种实施例”等指示如此描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但不是每个实施例都必须包括该特定的特征、结构或特性。一些实施例可以具有针对其它实施例描述的特征中的一些、全部或者没有这些特征。“第一”、“第二”、“第三”等描述了共同的对象，并且指示提及的相似对象的不同实例。这样的形容词并不意味着这样描述的对象必须在时间上、空间上、在排序上、或者以任何其它方式按照给定的顺序。“连接”可以指示元件彼此直接物理接触或电接触，并且“耦合”可以指示元件彼此协作或相互作用，但是它们可以或者可以不直接物理接触或电接触。

如上所述，MTJ通常将BL耦合到选择开关(例如，晶体管)、WL和SL。然而，当在存储器阵列中形成许多MTJ时，由于阵列中的选择开关的尺寸，阵列尺寸可能不期望地增长。阵列尺寸可以增长到对于用于片上系统(SoC)中的嵌入式存储器不够理想的程度。例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管可以占用宝贵的基板面(real estate)。