[发明专利]集成芯片及其形成方法

说明书

一种集成芯片具有存储器单元，所述存储单元包括磁隧道结(MTJ)器件和访问选择器装置。MTJ器件包括自由层和固定层。访问选择器装置包括通过一个或者多个非金属层间隔开的第一金属结构和第二金属结构。第一金属结构包括极化磁性层。极化的磁性层产生延伸穿过自由层的磁场，倾斜其磁场，从而大大减少了用于MTJ器件的开关时间。访问选择器装置可以是双极选择器。极化磁性层可以结合至双极选择器的电极中。访问选择器装置和MTJ器件都可以由材料层的堆叠件形成。所得的存储器单元可以是紧凑的，并且具有良好的写入速度。本发明的实施例还涉及形成集成芯片的方法。

技术领域

本发明的实施例涉及集成芯片及其形成方法。

背景技术

许多电子器件包含有配置成用于存储数据的电子存储器。电子存储器可以是易失性的或者非易失性的。易失性电子存储器使用电源来维护数据，而非易失性存储器能够在没有电源的情况下存储数据。磁阻随机存取存储器(MRAM)是一种非易失性存储器，其长期以来引起人们的关注。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种集成芯片，包括：磁隧道结(MTJ)器件，具有第一电极和第二电极；以及访问选择器装置，用于磁隧道结器件，包括通过一个或者多个非金属层间隔开的第一金属结构和第二金属结构；其中，第一金属结构和第二金属结构中的一者连接至第二电极，并且第一金属结构包括极化铁磁层。

根据本发明的另一个方面，提供了一种集成芯片，包括：磁隧道结(MTJ)器件，设置在衬底上方的介电结构内，磁隧道结器件包括设置在第一磁隧道结电极和磁隧道结第二电极之间的磁隧道结；以及双极选择器(BS)，包括设置在第一双极选择器电极和第二双极选择器电极之间的中间结构；其中，第二双极选择器电极连接至第一磁隧道结电极或者与第一磁隧道结电极一体；中间结构是绝缘体和/或半导体的一层或者多层；并且第一双极选择器电极和第二双极选择器电极中的一者包括极化磁性层。

根据本发明的又一个方面，提供了一种形成集成芯片的方法，包括：在半导体衬底上方形成磁隧道结(MTJ)器件，磁隧道结器件具有设置在第一电极和第二电极之间的磁隧道结；以及形成用于磁隧道结器件的双极选择器；其中，双极选择器包括具有固定极化的铁磁材料层；并且双极选择器连接至第二电极。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1示出了根据本发明的一些实施例的具有存储器单元的存储器电路的示意图，存储器单元包括磁隧道结(MTJ)器件，和具有配置为实质上减少用于MTJ器件的切换时间的极化磁性层的访问选择器装置；

图2A示出了在切换期间MTJ器件的自由层的磁场方向矢量的迹线；

图2B示出了在切换期间MTJ器件的自由层的磁场方向矢量的另一迹线，与图2A相比，其示出了初始倾斜角如何减少切换操作中的进动周期数；

图3A至图3D示出了根据本发明的具有存储器单元的集成电路的一些实施例的截面图，存储器单元包括MTJ器件，和具有配置为实质上减少用于MTJ器件的切换时间的极化磁性层的访问选择器装置；

图4示出了包括具有多个存储器单元、每个存储器单元包括具有双极选择器的访问选择器装置的存储器阵列的存储器电路的框图；

图5示出了具有存储器单元的集成芯片的一些实施例的截面图，存储器单元包括磁隧道结(MTJ)器件，和具有配置为实质上减少用于MTJ器件的切换时间的极化磁性层的访问选择器装置；

图6-图14示出了形成具有存储器单元的集成芯片的方法的一些实施例，存储器单元包括磁隧道结(MTJ)器件，和具有配置为实质上减少用于MTJ器件的切换时间的极化磁性层的访问选择器装置；