[发明专利]半导体元件及其制作方法

说明书

本发明公开一种半导体元件及其制作方法，其中该制作半导体元件的方法为，主要先形成一磁性隧穿结(magnetic tunneling junction,MTJ)堆叠结构于一基底上，其中MTJ堆叠结构包含一固定层设于基底上、一阻障层设于固定层上以及一自由层设于阻障层上。然后形成一上电极于MTJ堆叠结构上，去除上电极、自由层以及阻障层，形成第一遮盖层于上电极、自由层以及阻障层上，再去除第一遮盖层以及固定层以形成一MTJ以及一间隙壁于MTJ旁。

技术领域

本发明涉及一种半导体元件及其制作方法，尤其是一种磁阻式随机存取存储器(Magnetoresistive Random Access Memory,MRAM)及其制作方法。

背景技术

已知，磁阻(magnetoresistance,MR)效应是材料的电阻随着外加磁场的变化而改变的效应，其物理量的定义，是在有无磁场下的电阻差除上原先电阻，用以代表电阻变化率。目前，磁阻效应已被成功地运用在硬盘生产上，具有重要的商业应用价值。此外，利用巨磁电阻物质在不同的磁化状态下具有不同电阻值的特点，还可以制成磁性随机存储器(MRAM)，其优点是在不通电的情况下可以继续保留存储的数据。

上述磁阻效应还被应用在磁场感测(magnetic field sensor)领域，例如，移动电话中搭配全球定位系统(global positioning system,GPS)的电子罗盘(electroniccompass)零组件，用来提供使用者移动方位等信息。目前，市场上已有各式的磁场感测技术，例如，各向异性磁阻(anisotropic magnetoresistance,AMR)感测元件、巨磁阻(GMR)感测元件、磁隧穿结(magnetic tunneling junction,MTJ)感测元件等等。然而，上述现有技术的缺点通常包括：较占芯片面积、制作工艺较昂贵、较耗电、灵敏度不足，以及易受温度变化影响等等，而有必要进一步改进。

发明内容

本发明一实施例揭露一种制作半导体元件的方法，其主要先形成一磁性隧穿结(magnetic tunneling junction,MTJ)堆叠结构于一基底上，其中MTJ堆叠结构包含一固定层设于基底上、一阻障层设于固定层上以及一自由层设于阻障层上。然后形成一上电极于MTJ堆叠结构上，去除上电极、自由层以及阻障层，形成第一遮盖层于上电极、自由层以及阻障层上，再去除第一遮盖层以及固定层以形成一MTJ以及一间隙壁于MTJ旁。

本发明另一实施例揭露一种半导体元件，其主要包含一磁性隧穿结(magnetictunneling junction,MTJ)设于基底上，其中MTJ包含一固定层设于基底上、一阻障层设于固定层上且阻障层的临界尺寸不同于固定层的临界尺寸以及一自由层设于阻障层上。

附图说明

图1至图5为本发明一实施例制作MRAM单元的方式示意图；

图6为本发明一实施例的MRAM单元的结构示意图；

图7为本发明一实施例的MRAM单元的结构示意图。

主要元件符号说明

12:基底

14:MRAM区域

16:层间介电层

18:金属内连线结构

20:金属内连线结构

22:金属间介电层

24:金属内连线

26:停止层

28:金属间介电层

30:金属内连线

32:金属内连线

34:阻障层