[发明专利]磁性随机存取存储器结构

说明书

本发明公开一种磁性随机存取存储器(magnetic random access memory，MRAM)结构，包含一晶体管，包含有一栅极、一源极以及一漏极，一磁性隧穿介面(magnetic tunnel junction，MTJ)元件，至少包含有一自由层、一绝缘层以及一固定层，其中该绝缘层位于该自由层以及该固定层之间，该自由层位于该绝缘层之上，其中该MTJ元件的该自由层与一位线(bit line，BL)电连接，该MTJ元件的该固定层与该晶体管的该源极电连接，该晶体管的该漏极电连接一感测线(sense line，SL)，以及一第一导电通孔(via)，直接接触该MTJ元件，其中该第一导电通孔的材质包含钨。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及关于一种磁性随机存取存储器(magnetic random access memory，MRAM)的磁性隧穿介面(magnetic tunnel junction，MTJ)结构。

背景技术

磁性随机存取存储器(magnetic random access memory，MRAM)为非挥发性存储器技术，其使用磁化状态来表示存储的数据。一般而言，MRAM包括多个磁性存储单元位于一阵列中。各个存储单元基本上表示数据的一个位数值。上述存储单元中包含有至少一磁性元件，磁性元件可包括两个磁性板(或是半导体基底上的材料层)，分别具有与其相关的一磁力方向(或者磁矩的位向)，且两磁性板之间还包含有一层较薄的非磁性层。

更明确地说，一MRAM元件通常是以一磁性隧穿介面(magnetic tunnel junction，MTJ)元件为基础。一MTJ元件包括至少三个基本层：一自由层、一绝缘层、以及一固定层。其中自由层和固定层为磁性层，绝缘层为绝缘层，位于自由层和固定层之间。另外，自由层的磁化方向可自由旋转，但是受到层的物理尺寸制约，仅指向两个方向之一(与固定层的磁力方向平行或是反平行)；固定层的磁化方向为固定于一特定的方向。一位通过定位自由层的磁化方向，在上述两个方向之一而写入。凭着自由层和固定层的磁矩的位向相同或相反，MTJ元件的电阻也将随之改变。因此，通过判定MTJ元件的电阻，可读取位数值。更进一步说明，当自由层和固定层的磁化方向为平行，且磁矩具有相同的极性时，MTJ元件的电阻为低阻态。基本上，此时状态所存储的数值表示为“0”。当自由层和固定层的磁化方向为反平行，且磁矩具有相反的极性时，MTJ元件的电阻为高阻态。基本上，此状态所存储的数值表示为“1”。

发明内容

本发明提供一磁性随机存取存储器(magnetic random access memory，MRAM)结构，包含一晶体管，包含有一栅极、一源极以及一漏极，一磁性隧穿介面(magnetic tunneljunction，MTJ)元件，至少包含有一自由层、一绝缘层以及一固定层，其中该绝缘层位于该自由层以及该固定层之间，该自由层位于该绝缘层之上，其中该MTJ元件的该自由层与一位线(bit line，BL)电连接，该MTJ元件的该固定层与该晶体管的该源极电连接，该晶体管的该漏极电连接一感测线(sense line，SL)，以及一第一导电通孔(via)，直接接触该MTJ元件，其中该第一导电通孔的材质包含钨。

发明另提供一磁性随机存取存储器(magnetic random access memory，MRAM)结构，包含一晶体管，包含有一栅极、一源极以及一漏极，一磁性隧穿介面(magnetic tunneljunction，MTJ)元件，至少包含有一自由层(free layer)、一绝缘层以及一固定层，其中该绝缘层位于该自由层以及该固定层之间，该自由层位于该绝缘层之上，其中该MTJ元件的该自由层与该晶体管的该漏极电连接，该MTJ元件的该固定层与一位线(bit line，BL)电连接，该晶体管的该源极电连接一感测线(sense line，SL)，以及一第一导电通孔(via)，直接接触该MTJ元件，其中该第一导电通孔的材质包含钨。