[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，该半导体元件主要包含一磁性隧穿接面(magnetic tunneling junction,MTJ)设于一基底上，一第一间隙壁设于MTJ一侧以及一第二间隙壁设于MTJ另一侧，其中第一间隙壁及第二间隙壁为不对称结构。更具体而言，MTJ又细部包含一第一下电极设于一金属内连线上、一阻障层设于下电极上以及一上电极设于阻障层上，其中第一间隙壁上表面切齐该上电极上表面，且第二间隙壁上表面低于该上电极上表面并高于该阻障层上表面。

本申请是中国发明专利申请(申请号：201811166521.9，申请日：2018年10月08日，发明名称：半导体元件及其制作方法)的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种半导体元件及其制作方法，尤其是涉及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、磁隧穿接面(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半导体元件，其主要包含一磁性隧穿接面(magnetictunneling junction,MTJ)设于一基底上，一第一间隙壁设于MTJ一侧以及一第二间隙壁设于MTJ另一侧，其中该第一间隙壁及该第二间隙壁为不对称结构。更具体而言，MTJ又细部包含一第一下电极设于一金属内连线上、一阻障层设于下电极上以及一上电极设于阻障层上，其中第一间隙壁上表面切齐该上电极上表面，且第二间隙壁上表面低于该上电极上表面并高于该阻障层上表面。

本发明另一实施例揭露一种半导体元件，其包含一磁性隧穿接面(magnetictunneling junction,MTJ)设于一基底上以及一金属内连线设于该MTJ上，其中MTJ的一上视剖面包含一第一圆形，金属内连线的一上视剖面包含一第二圆形重叠部分该第一圆形。此外未被第二圆形所重叠的部分第一圆形包含一第一新月形状，且未重叠第一圆形的部分第二圆形包含一第二新月形状。

附图说明

图1至图6为本发明一实施例制作MRAM单元的方式示意图；

图7为本发明图6实施例中MTJ以及金属内连线重叠处的上视图。

主要元件符号说明

12      基底                    14    MTJ区域

16      逻辑区域                18    层间介电层

20      金属内连线结构          22    金属内连线结构

24      金属间介电层            26    金属内连线