[发明专利]磁隧道结结构及集成方案

说明书

本发明涉及磁隧道结结构及集成方案。提供了一种存储器器件，该存储器器件包括位于电介质层中的接触柱。可以在接触柱上方设置磁隧道结。可以在磁隧道结的侧壁上设置在电介质层的水平表面上方延伸的阻挡层。可以在阻挡层上方设置间隔物。

技术领域

所公开的实施例一般地涉及磁隧道结(MTJ)器件，更具体地涉及具有高密度的MTJ器件及其集成方案。

背景技术

磁阻随机存取存储器(MRAM)器件包括MTJ，MTJ的电阻可被调节为表示逻辑状态“0”或“1”。MTJ包括由绝缘层隔开的两个铁磁层，每个铁磁层可以具有一个磁矩。可通过设定为特定极性的反铁磁层(以下称为“固定层”)来钉扎这两个层之一。另一层(以下称为“自由层”)的极化可通过特定的电流方向或施加足够强的外部磁场来改变。如果这两个层具有相同的极化，则MTJ的电阻将较低，而如果这两个层具有相反的极化，则电阻将较高。

随着集成电路的持续缩小，在MRAM器件中隔离相邻的MTJ堆叠变得越来越困难。相邻的MTJ堆叠之间的空间可以被电介质材料填充。然而，由于间隙填充问题可能会影响上部金属化层级，因此可能无法有效地填充相邻的MTJ堆叠之间越来越小的空间。因而，迫切需要一种改进的MRAM器件来克服上述挑战。

发明内容

在本公开的一方面，提供了一种存储器器件。所述存储器器件包括位于电介质层中的接触柱。可以在所述接触柱上方设置磁隧道结。可以在所述磁隧道结的侧壁上设置在所述电介质层的水平表面上方延伸的阻挡层(barrier layer)。可以在所述阻挡层上方设置间隔物(spacer)。

在本公开的另一方面，提供了一种存储器器件阵列，所述阵列包括：位于电介质层中的第一接触柱和第二接触柱。可以在所述第一接触柱上方设置第一磁隧道结，以及可以在所述第二接触柱上方设置第二磁隧道结。可以在所述第一磁隧道结和所述第二磁隧道结的侧壁上设置阻挡层。所述阻挡层可以在所述电介质层的水平表面上方延伸。可以在所述阻挡层上方设置间隔物。

在本公开的又一方面，提供了一种制造存储器器件的方法，所述方法包括在电介质层中设置接触柱。可以在所述接触柱上方设置磁隧道结。可以在所述磁隧道结的侧壁上和所述电介质层的水平表面上方设置阻挡层。可以在所述阻挡层上方设置间隔物。

可以从下面描述的实施例中获得许多优点。这些存储器器件消除了高密度MRAM阵列中相邻的MTJ堆叠之间的间隙填充问题，从而改善了器件的制造和可靠性。实施例与逻辑器件的后段制程(BEOL)制造兼容，并且由于减少了电阻-电容(RC)延迟而使得逻辑器件更快速。

附图说明

通过阅读结合附图进行的以下详细描述，将更好地理解所公开的实施例：

图1A是根据本公开的实施例的存储器器件阵列的截面图。

图1B是根据本公开的实施例的由虚线圈出的存储器器件阵列的一部分的放大图。

图1C是根据本公开的实施例的相应逻辑器件中的金属化结构的截面图。

图2A至图7A示出了根据本公开的实施例的图1A所示的存储器器件阵列的制造工艺流程。

图2B至图7B示出了根据本公开的实施例的图1C所示的相应逻辑器件中的金属化结构的制造工艺流程。

为了图示的简单和清楚，附图图示了一般的构造方式，并且可以省略公知的特征和技术的特定描述和细节，以避免不必要地使所描述的器件的实施例的讨论模糊不清。另外，附图中的元件不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大，以帮助提高对器件的实施例的理解。不同附图中的相同参考标号表示相同的元件，而相似的参考标号可以但不一定表示相似的元件。

具体实施方式