[发明专利]磁随机存取存储器及其形成方法

说明书

一种磁随机存取存储器及其形成方法，磁随机存取存储器包括：衬底；位于衬底上的第一介质层，所述第一介质层内具有第一开口；位于第一开口内的若干层复合层，若干层复合层沿垂直于第一开口侧壁表面和底部表面的方向重叠，且所述复合层包括第一电极层和位于第一电极层表面的第二电极层，所述第一电极层和第二电极层的材料不同；位于若干层复合层上的磁性隧道结构；位于磁性隧道结构上的顶部电极。所述磁随机存取存储器的性能得到提升。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种磁随机存取存储器及其形成方法。

背景技术

磁性随机存取存储器是一种非易失性存储器技术，正在作为一种主流的数据存储技术被业界所广泛接受。它集成了一个磁阻器件和一个硅基选择矩阵。关键属性有非易失性、低电压工作、无限次读写的耐用性、快速读写操作，并且作为后端技术而容易集成。这些特性使得磁性随机访问存储器有可能替代各种应用中的许多类型存储器。

磁随机存取存储器通过磁隧道结(Magnetic Tunnel Junctions，简称MTJ)元件来存储“1”、“0”数据。磁隧道结元件的基本构造是由两个强磁性层夹持绝缘层(即隧道势垒)的构造。通过两个磁性层的磁化状态是平行还是反平行来判断MTJ元件中存储的数据。这时，所谓平行表示两个磁性层的磁化方向相同，所谓反平行表示两个磁性层的磁化方向相反。

现有的磁随机存取存储器性能还有待提升。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种磁随机存取存储器及其形成方法，以提升磁随机存取存储器的性能。

为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种磁随机存取存储器，包括：衬底；位于衬底上的第一介质层，所述第一介质层内具有第一开口；位于第一开口内的若干层复合层，若干层复合层沿垂直于第一开口侧壁表面和底部表面的方向重叠，且所述复合层包括第一电极层和位于第一电极层表面的第二电极层，所述第一电极层和第二电极层的材料不同；位于若干层复合层上的磁性隧道结构；位于磁性隧道结构上的顶部电极。

可选的，所述第二电极层电阻率范围为：60μΩ·cm～100μΩ·cm；所述第二电极层的材料包括α-ta或氮化钛。

可选的，所述第一电极层的材料包括非晶态导电材料，所述非晶态导电材料包括氮化钽或氮化钛。

可选的，所述第一开口内的若干层复合层的厚度范围为20埃～1000埃。

可选的，单层所述第一电极层的厚度范围为1埃～50埃；单层所述第二电极层的厚度范围为1埃～50埃。

可选的，所述若干层复合层中至少有一层第一电极层还延伸到所述第一介质层的部分表面。

可选的，所述衬底包括：基底和位于基底上的器件层；所述器件层包括器件结构和包围所述器件结构的第三介质层，所述器件结构包括晶体管、电阻、电感、电容或者导电结构；所述若干层复合层与所述衬底电连接。

可选的，所述磁性隧道结构包括：缓冲层；位于缓冲层上的固定层；位于固定层上的绝缘层；位于绝缘层上的自由层；位于自由层上的覆盖层。

可选的，所述缓冲层的材料包括钌、钴或铂；所述固定层的材料包括铁磁性材料，所述铁磁性材料包括钴铁硼、钴铁、镍铁或钴铁镍；所述绝缘层的材料包括氧化镁或氧化铝；所述自由层的材料包括铁磁性材料，所述铁磁性材料包括钴铁硼、钴铁、镍铁或钴铁镍；所述覆盖层的材料包括氧化镁、钽或钨。

可选的，还包括：位于所述磁性隧道结构侧壁表面、所述顶部电极顶部表面和侧壁表面的停止层。

可选的，还包括：位于所述停止层表面的隔离结构；位于隔离结构内的导电插塞，所述导电插塞与所述顶部电极电连接。