CN105470385A - 交叉矩阵列式磁性随机存储器制造工艺 - Google Patents
交叉矩阵列式磁性随机存储器制造工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105470385A CN105470385A CN201510726594.9A CN201510726594A CN105470385A CN 105470385 A CN105470385 A CN 105470385A CN 201510726594 A CN201510726594 A CN 201510726594A CN 105470385 A CN105470385 A CN 105470385A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic memory
- manufacturing process
- junction
- mtj
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 20
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 12
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 10
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 9
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 7
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 33
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 7
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000010420 art technique Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005307 ferromagnetism Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- MEYZYGMYMLNUHJ-UHFFFAOYSA-N tunicamycin Natural products CC(C)CCCCCCCCCC=CC(=O)NC1C(O)C(O)C(CC(O)C2OC(C(O)C2O)N3C=CC(=O)NC3=O)OC1OC4OC(CO)C(O)C(O)C4NC(=O)C MEYZYGMYMLNUHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/01—Manufacture or treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
- H10B61/10—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices comprising components having two electrodes, e.g. diodes or MIM elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
Abstract
本发明提供了一种交叉矩阵列式磁性随机存储器制造工艺，包括：形成底电极；在所述底电极顶部形成磁记忆单元阵列，其中包括制备多层薄膜形成串联的PN结和磁性隧道结；在所述磁记忆单元阵列顶部形成顶电极。由本发明所制得的交叉矩阵列式磁性随机存储器，利用半导体二极管替代三极管作为磁记忆单元中的电流流向选择器，实现了将复杂的供电网路改用简单的交叉式供电方式。本发明极大的简化了MRAM的生产工艺、降低了成本，并且可以极大地提高存储芯片的集成度，特别是对于pSTT-MRAM产品。
Description
技术领域
本发明涉及存储器件领域，尤其涉及一种交叉矩阵列式磁性随机存储器制造工艺。
背景技术
近年来人们利用磁性隧道结(MTJ，MagneticTunnelJunction)的特性做成磁性随机存储器，即为MRAM(MagneticRandomAccessMemory)。MRAM是一种新型固态非易失性记忆体，它有着高速读写的特性。铁磁性MTJ通常为三明治结构，其中有磁性记忆层，它可以改变磁化方向以记录不同的数据；位于中间的绝缘的隧道势垒层；磁性参考层，位于隧道势垒层的另一侧，它的磁化方向是不变的。当磁性记忆层与磁性参考层之间的磁化强度矢量方向平行或反平行时，MTJ元件的电阻态也相应分别为低阻态或高阻态。这样测量MTJ元件的电阻态即可得到存储的信息。
已有一种方法可以得到高的磁电阻(MR，MagnetoResistance)率：在非晶结构的磁性膜的表面加速晶化形成一层晶化加速膜。当此层膜形成后，晶化开始从隧道势垒层一侧形成，这样使得隧道势垒层的表面与磁性表面形成匹配，这样就可以得到高MR率。
一般通过不同的写操作方法来对MRAM器件进行分类。传统的MRAM为磁场切换型MRAM：在两条交叉的电流线的交汇处产生磁场，可改变MTJ元件的磁性记忆层的磁化强度方向。自旋转移矩磁性随机存储器(STT-MRAM，Spin-transferTorqueMagneticRandomAccessMemory)则采用完全不同的写操作，它利用的是电子的自旋角动量转移，即自旋极化的电子流把它的角动量转移给磁性记忆层中的磁性材料。磁性记忆层的容量越小，需要进行写操作的自旋极化电流也越小。所以这种方法可以同时满足器件微型化与低电流密度。STT-MRAM具有高速读写、大容量、低功耗的特性，有潜力在电子芯片产业，尤其是移动芯片产业中，替代传统的半导体记忆体以实现能源节约与数据的非易失性。
对于目前的面内型STT-MRAM(其中MTJ元件的易磁化方向在面内)来说，受面内型MTJ元件的特性所限，单一元件尺寸一般较大，并且相邻MTJ元件需要有较大间距，以避免相互间的磁场干扰。因此，限制了面内型STT-MRAM产品集成度的提升。
垂直型磁性隧道结(PMTJ，PerpendicularMagneticTunnelJunction)即磁矩垂直于衬底表面的磁性隧道结，在这种结构中，由于两个磁性层的磁晶各向异性比较强(不考虑形状各向异性)，使得其易磁化方向都垂直于层表面。在同样的条件下，元件尺寸可以做得比面内型MTJ元件更小，易磁化方向的磁极化误差可以做的很小，并且MTJ元件尺寸的减小使所需的切换电流也可相应减小。另一方面，在存储器阵列中，相邻垂直型MTJ的安全间距较之面内型MTJ也可大为缩小。从而垂直型STT-MRAM(pSTT-MRAM，perpendicularSpin-transferTorqueMagneticRandomAccessMemory)较之面内型STT-MRAM，其集成度有非常大的提升空间。
但在现有的STT-MRAM结构中，每个记忆单元的MTJ元件通常会连接一个三极管作为电流流向选择器，如使用MOS管，通过MOS管的导通和截止以实现电流导向，从而可以通过相应的写电流来设置MTJ元件的高、低电阻态，也即写入了存储信息，以及根据读电流的大小来判断MTJ元件的电阻态，也即读出了存储信息。
对于面内型STT-MRAM来说，基于面内型MTJ元件的尺寸及其相互间距的要求，三极管的尺寸不是提高面内型STT-MRAM集成度的主要瓶颈，或者说缩小三极管的尺寸，对于面内型STT-MRAM集成度的提升程度有限。目前已有一些针对面内型STT-MRAM集成度提升的技术方案，如专利号为US6868003B2的美国专利中，面内型STT-MRAM使用PN结二极管取代三极管作为电流流向选择器，由于面内型STT-MRAM占用面积较大，存储芯片的集成度没有实质性的提高；同时读写电流也较大，PN结二极管也不宜做小。
对于垂直型STT-MRAM来说，情况却与面内型STT-MRAM恰恰相反，垂直型MTJ元件的尺寸及其相互间距较之面内型MTJ元件已大为缩小，此时集成度的提升几乎完全取决于三极管的尺寸大小，即使使用当前最先进的工艺(线宽)，三极管的尺寸仍远大于垂直型MTJ元件，同时三极管制造工艺相对也比较复杂，提高了产品的制造成本。垂直型STT-MRAM目前仍采用三极管作为电流流向选择器，从而使其集成度的提升一直依赖于先进工艺(线宽)的升级。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种高集成、高性能、成本节省的STT-MRAM制造工艺。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供了一种磁性随机存储器制造工艺，包括：
形成底电极；
在所述底电极顶部形成磁记忆单元阵列，其中包括制备多层薄膜形成串联的PN结和磁性隧道结；本文中所述的“顶部”或“顶”表示相应结构中远离衬底基片的一侧；
在所述磁记忆单元阵列顶部形成顶电极。
进一步地，所述底电极的形成包括：
沉积底电极金属层和硬掩膜一；
光刻底电极；
刻蚀底电极；
沉积电介质一；
表面平坦化。
进一步地，所述磁记忆单元阵列的形成包括：
在所述底电极顶部制备构成所述PN结和所述磁性隧道结的薄膜，其中先制备构成所述PN结的薄膜再沉积构成所述磁性隧道结的薄膜，或者先沉积构成所述磁性隧道结的薄膜再制备构成所述PN结的薄膜；
沉积硬掩膜二；
光刻磁记忆单元阵列；
刻蚀磁记忆单元阵列；
沉积电介质二；
表面平坦化。
进一步地，所述顶电极的形成包括：
在所述磁记忆单元阵列顶部沉积顶电极金属层和硬掩膜三；
光刻顶电极；
刻蚀顶电极；
沉积电介质三；
表面平坦化。
进一步地，所述磁性隧道结包括层叠设置的磁性参考层、隧道势垒层和磁性记忆层。由下至上，可以依次是磁性参考层、隧道势垒层和磁性记忆层，也可以依次是磁性记忆层、隧道势垒层和磁性参考层。本文中所述的“上”和“下”的相对位置，“上”较于“下”更远离衬底基片。
进一步地，所述PN结的基材采用Si、Ge、SiGe或SiC，其中N型层通过掺杂V价元素形成，P型层通过掺杂III价元素形成。
进一步地，所述PN结的基材采用GaAs或InP，其中N型层通过掺杂VI价元素形成，P型层通过掺杂II价元素形成。
进一步地，所述顶电极和/或所述底电极包括金属层Cu；或是包括多层结构TaN/Ta/Cu/Ta/TaN或TiN/Ti/Cu/Ti/TiN，其中Cu顶部的TaN/Ta或TiN/Ti作为硬掩膜。
进一步地，所述PN结和所述磁性隧道结的形成分别使用一次光刻。
进一步地，所述底电极限定了若干第一向导线，所述顶电极限定了与所述若干第一向导线交叉设置的若干第二向导线，从而所述若干第一向导线和所述若干第二向导线限定了若干交叉节点；每个所述交叉节点均设置有一磁记忆单元，所述磁记忆单元分别与其所处交叉节点处的第一向导线和第二向导线电连接。
根据本发明所制得的交叉矩阵列式磁性随机存储器，利用半导体二极管替代三极管作为磁记忆单元中的电流流向选择器，实现了将复杂的供电网路改用简单的交叉式供电方式，从而本发明极大的简化了MRAM的生产工艺、降低了成本，并且可以极大地提高存储芯片的集成度，特别是对于pSTT-MRAM产品。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例的工艺流程图；
图2是底电极金属层沉积后的结构示意图；
图3是光刻底电极后的结构示意图；
图4是底电极制备完成后的结构示意图；
图5是图4结构的顶面示意图；
图6是PN结薄膜沉积后的结构示意图；
图7是MTJ薄膜沉积后的结构示意图；
图8是光刻磁记忆单元阵列后的结构示意图；
图9是磁记忆单元阵列制备完成后的结构示意图；
图10是图9结构的顶面示意图；
图11是顶电极制备完成后的结构示意图；
图12是图11结构的顶面示意图；
图13是先加工MTJ薄膜再加工PN结薄膜的结构示意图，其中PN结薄膜先制备N型半导体层再制备P型半导体层；
图14是先加工MTJ薄膜再加工PN结薄膜的结构示意图，其中PN结薄膜先制备P型半导体层再制备N型半导体层；
图15是一种交叉矩阵列式随机存储器的的立体结构示意图。
具体实施方式
在本发明的实施方式的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
图1是本实施例的磁性随机存储器制备工艺流程图，具体工艺流程如下：
1、沉积底电极导电层和硬掩膜
在衬底基片100上通过物理气相沉积(PVD，PhysicalVaporDeposition)，如物理溅射，形成Cu薄膜210，以及作为硬掩膜(hardmask)的Ta薄膜220，如图2所示。为了防止Cu的电子迁移，优选在Cu薄膜210的上下两侧分别用TaN/Ta和Ta/TaN将Cu薄膜210包围(未示出)，即采用TaN/Ta/Cu/Ta/TaN的多层结构，其中“/”左边的材料层设置在右边材料层之上，并且Ta也可以用Ti替代，即采用TiN/Ti/Cu/Ti/TiN的多层结构。上述多层结构中顶层的TaN/Ta或TiN/Ti可以作为硬掩膜。
2、光刻底电极
涂布光刻胶250并光刻形成底电极图案，如图3所示。
3、刻蚀底电极
通过刻蚀，在Cu薄膜210和Ta薄膜220上形成底电极图案。
4、沉积电介质，表面平坦化
通过化学气相沉积(CVD，ChemicalVaporDeposition)，如等离子化学气相沉积(PECVD，PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition)SiO2薄膜260填充刻蚀后所形成的沟槽，并进行平坦化处理，如采用化学机械研磨(CMP，ChemicalMechanicalPolishing)，从而形成图4(剖视图)和图5(俯视图)所示结构。
5、沉积PN结薄膜
如图6所示，通过CVD形成半导体薄膜，并进行N型掺杂形成PN结的N型半导体层310；再次通过CVD形成第二层半导体薄膜，并进行P型掺杂形成PN结的P型半导体层320，其中半导体基相材料可以用Si、Ge、SiGe或SiC，并采用V价元素进行N型掺杂，以及III价元素进行P型掺杂。也可用III-VI半导体基相材料GaAs或InP，并采用VI价元素进行N型掺杂，以及II价元素进行P型掺杂。当然也可以先制备P型层再制备N型层。优选地，在P型和N型半导体层制备完成后，通过PVD沉积一层扩散阻止层330，如使用TiN、TaN、CuN等，来将P型或N型半导体与后续需制备的MTJ隔离开，从而防止P型或N型半导体中的杂质扩散到MTJ中。
6、沉积MTJ薄膜
上述工艺完成后，再通过PVD沉积生成MTJ。具体是依次沉积种子层410(如Ta、NiCr等)、磁性参考层420、隧道势垒层430、磁性记忆层440以及硬掩膜层450(如Ta等)，如图7所示。当然磁性参考层420、隧道势垒层430和磁性记忆层440可以如上述的由下至上依次堆叠，也可以由下至上依次沉积磁性记忆层、隧道势垒层和磁性参考层。
7、光刻磁记忆单元阵列
然后涂布光刻胶460并光刻形成磁记忆单元阵列图案，如图8所示。
8、刻蚀磁记忆单元阵列
再通过特殊磁性材料刻蚀，形成若干柱状的磁记忆单元，每个磁记忆单元均具有串联连接的MTJ和PN结。
9、沉积电介质，表面平坦化
再通过PECVDSiO2薄膜360填充刻蚀后所形成的沟槽，并用CMP对表面进行平坦化处理，即形成如图9(剖面图)和图10(俯视图)所示的结构。
10、沉积顶电极导电层和硬掩膜
与制备底电极相似，通过PVD形成Cu薄膜510，作为制备顶电极的导电材料。同样地，为了防止Cu的电子迁移，优选在Cu薄膜510的上下两侧分别用TaN/Ta和Ta/TaN将Cu薄膜510包围(未示出)，即采用TaN/Ta/Cu/Ta/TaN的多层结构，并且Ta也可以用Ti替代，即采用TiN/Ti/Cu/Ti/TiN的多层结构。上述多层结构中顶层的TaN/Ta或TiN/Ti可以作为硬掩膜。
11、光刻顶电极，与光刻底电极工艺相似。
12、刻蚀顶电极，与刻蚀底电极工艺相似。
13、沉积电介质，表面平坦化
通过PECVDSiO2薄膜填充刻蚀后所形成的沟槽，并用CMP对表面进行平坦化处理，即形成如图11(剖面图)和图12(俯视图)所示的结构。
上述工艺流程中PN结薄膜和MTJ薄膜的制备顺序也可以颠倒，即先加工MTJ薄膜再加工PN结薄膜，如图13和图14所示，其中图13的结构是先制备N型半导体层310再制备P型半导体层320，图14的结构则是先制备P型半导体层320再制备N型半导体层310。
另外，以上工艺流程中，采用一次光刻直接形成磁记忆单元，当然也可以采用两次光刻形成，以上述工艺为例，其中可以在PN结薄膜制备完成后先做一次光刻、刻蚀、SiO2填充及平坦化形成PN结二极管阵列，再进行MTJ薄膜的沉积，以及相应的光刻(与前次光刻使用相同的掩膜版)、刻蚀、SiO2填充及平坦化，从而形成与上述结构相同的磁记忆单元阵列。
如图12所示，底电极包括若干垂直向导线，如图中所示的导线211、212、213，顶电极包括若干水平向导线，如图中所示的导线511、512。导线211、212、213与导线511、512相互交叉形成了6个交叉节点；每个交叉节点均设置有一个磁记忆单元，从而形成了一种交叉矩阵列式MRAM，图15示出了交叉矩阵列式随机存储器的的立体结构示意图。
此外，在一个具有M×N个存储元的存储阵列中(M+N>>1)，即M条位线和N条字线，如电流流向选择器的低电阻和高电阻分别为RL和RH，那么：
必须远小于1；从而需满足：
因此在本发明的交叉矩阵列式磁性随机存储器制造工艺中，对减少旁路漏电的考虑是非常重要的。根据半导体理论，PN结上电流(I)与所施加在它上面的电压(V)有如下关系：
其中指数中的n是所谓的理想因子(idealityfactor)，与PN结材料缺陷及载流子的复合有关。作为本发明中的应用，n>1为佳(以保证I-V在正向导通后电流随电压有一个比较缓和的变化率。另外Io是PN结的饱和或漏电电流，它与半导体材料的载流子浓度(ni)、PN结接触面积(A)等因素有关：
为了二极管有一个较小的漏电电流，应该尽量采用载流子浓度(ni)较低的半导体材料，及较小的PN结接触面积(A)。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种磁性随机存储器制造工艺，其特征在于，包括：
形成底电极；
在所述底电极顶部形成磁记忆单元阵列，其中包括制备多层薄膜形成串联的PN结和磁性隧道结；
在所述磁记忆单元阵列顶部形成顶电极。
2.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述底电极的形成包括：
沉积底电极金属层和硬掩膜一；
光刻底电极；
刻蚀底电极；
沉积电介质一；
表面平坦化。
3.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述磁记忆单元阵列的形成包括：
在所述底电极顶部制备构成所述PN结和所述磁性隧道结的薄膜，其中先制备构成所述PN结的薄膜再沉积构成所述磁性隧道结的薄膜，或者先沉积构成所述磁性隧道结的薄膜再制备构成所述PN结的薄膜；
沉积硬掩膜二；
光刻磁记忆单元阵列；
刻蚀磁记忆单元阵列；
沉积电介质二；
表面平坦化。
4.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述顶电极的形成包括：
在所述磁记忆单元阵列顶部沉积顶电极金属层和硬掩膜三；
光刻顶电极；
刻蚀顶电极；
沉积电介质三；
表面平坦化。
5.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述磁性隧道结包括层叠设置的磁性参考层、隧道势垒层和磁性记忆层。
6.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述PN结的基材采用Si、Ge、SiGe或SiC，其中N型层通过掺杂V价元素形成，P型层通过掺杂III价元素形成。
7.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述PN结的基材采用GaAs或InP，其中N型层通过掺杂VI价元素形成，P型层通过掺杂II价元素形成。
8.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述顶电极和/或所述底电极包括金属层Cu；或是包括多层结构TaN/Ta/Cu/Ta/TaN或TiN/Ti/Cu/Ti/TiN，其中Cu顶部的TaN/Ta或TiN/Ti作为硬掩膜。
9.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述PN结和所述磁性隧道结的形成分别使用一次光刻。
10.如权利要求1-9所述的制造工艺，其特征在于，所述底电极限定了若干第一向导线，所述顶电极限定了与所述若干第一向导线交叉设置的若干第二向导线，从而所述若干第一向导线和所述若干第二向导线限定了若干交叉节点；每个所述交叉节点均设置有一磁记忆单元，所述磁记忆单元分别与其所处交叉节点处的第一向导线和第二向导线电连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510726594.9A CN105470385A (zh) | 2015-10-30 | 2015-10-30 | 交叉矩阵列式磁性随机存储器制造工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510726594.9A CN105470385A (zh) | 2015-10-30 | 2015-10-30 | 交叉矩阵列式磁性随机存储器制造工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105470385A true CN105470385A (zh) | 2016-04-06 |
Family
ID=55607896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510726594.9A Pending CN105470385A (zh) | 2015-10-30 | 2015-10-30 | 交叉矩阵列式磁性随机存储器制造工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105470385A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107546321A (zh) * | 2016-06-29 | 2018-01-05 | 上海磁宇信息科技有限公司 | 一种磁性随机存储器顶电极及其形成方法 |
| CN112062554A (zh) * | 2020-09-17 | 2020-12-11 | 广西大学 | 一种pstt基高性能陶瓷电卡制冷材料的制备方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5793697A (en) * | 1996-03-18 | 1998-08-11 | International Business Machines Corporation | Read circuit for magnetic memory array using magnetic tunnel junction devices |
| CN1308317A (zh) * | 1999-09-16 | 2001-08-15 | 株式会社东芝 | 磁电阻元件和磁存储装置 |
| US20030107914A1 (en) * | 2001-12-07 | 2003-06-12 | Kang Hee Bok | Magnetic random access memory |
| CN1564335A (zh) * | 2004-04-09 | 2005-01-12 | 中国科学院物理研究所 | 一种以复合铁磁层为铁磁电极的磁隧道结元件 |
| CN101083227A (zh) * | 2006-05-30 | 2007-12-05 | 旺宏电子股份有限公司 | 使用单晶自对准二极管的磁性随机存取记忆体 |
| CN101477987A (zh) * | 2009-01-08 | 2009-07-08 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 三维立体堆叠的电阻转换存储器及其制造方法 |
| US20100008124A1 (en) * | 2008-07-09 | 2010-01-14 | Sandisk 3D Llc | Cross point memory cell with distributed diodes and method of making same |
| US20100155689A1 (en) * | 2008-12-19 | 2010-06-24 | Sandisk 3D Llc | Quad memory cell and method of making same |
| US7826258B2 (en) * | 2008-03-24 | 2010-11-02 | Carnegie Mellon University | Crossbar diode-switched magnetoresistive random access memory system |
| US8947919B2 (en) * | 2006-04-27 | 2015-02-03 | Avalanche Technology, Inc. | High capacity low cost multi-stacked cross-line magnetic memory |
-
2015
- 2015-10-30 CN CN201510726594.9A patent/CN105470385A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5793697A (en) * | 1996-03-18 | 1998-08-11 | International Business Machines Corporation | Read circuit for magnetic memory array using magnetic tunnel junction devices |
| CN1308317A (zh) * | 1999-09-16 | 2001-08-15 | 株式会社东芝 | 磁电阻元件和磁存储装置 |
| US20030107914A1 (en) * | 2001-12-07 | 2003-06-12 | Kang Hee Bok | Magnetic random access memory |
| CN1564335A (zh) * | 2004-04-09 | 2005-01-12 | 中国科学院物理研究所 | 一种以复合铁磁层为铁磁电极的磁隧道结元件 |
| US8947919B2 (en) * | 2006-04-27 | 2015-02-03 | Avalanche Technology, Inc. | High capacity low cost multi-stacked cross-line magnetic memory |
| CN101083227A (zh) * | 2006-05-30 | 2007-12-05 | 旺宏电子股份有限公司 | 使用单晶自对准二极管的磁性随机存取记忆体 |
| US7826258B2 (en) * | 2008-03-24 | 2010-11-02 | Carnegie Mellon University | Crossbar diode-switched magnetoresistive random access memory system |
| US20100008124A1 (en) * | 2008-07-09 | 2010-01-14 | Sandisk 3D Llc | Cross point memory cell with distributed diodes and method of making same |
| US20100155689A1 (en) * | 2008-12-19 | 2010-06-24 | Sandisk 3D Llc | Quad memory cell and method of making same |
| CN101477987A (zh) * | 2009-01-08 | 2009-07-08 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 三维立体堆叠的电阻转换存储器及其制造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107546321A (zh) * | 2016-06-29 | 2018-01-05 | 上海磁宇信息科技有限公司 | 一种磁性随机存储器顶电极及其形成方法 |
| CN112062554A (zh) * | 2020-09-17 | 2020-12-11 | 广西大学 | 一种pstt基高性能陶瓷电卡制冷材料的制备方法 |
| CN112062554B (zh) * | 2020-09-17 | 2022-08-19 | 广西大学 | 一种pstt基高性能陶瓷电卡制冷材料的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11094877B2 (en) | Method for making MRAM with small dimension and high qulity | |
| JP4945592B2 (ja) | 半導体記憶装置 | |
| US9755141B2 (en) | Method for fabricating MRAM bits on a tight pitch | |
| KR102456674B1 (ko) | 자기 메모리 장치 및 이의 제조 방법 | |
| JP6215653B2 (ja) | 半導体記憶素子 | |
| US11257862B2 (en) | MRAM having spin hall effect writing and method of making the same | |
| US8803266B2 (en) | Storage nodes, magnetic memory devices, and methods of manufacturing the same | |
| CN105470275A (zh) | 交叉矩阵列式磁性随机存储器制造工艺 | |
| US20160163974A1 (en) | Electric field assisted perpendicular stt-mram | |
| US11631716B2 (en) | Cross-point spin-transfer torque magnetoresistive memory array and method of making the same | |
| TW201721645A (zh) | 自旋霍耳效應磁性隨機存取記憶體位元胞 | |
| US11764147B2 (en) | Slit oxide and via formation techniques | |
| US12020736B2 (en) | Spin-orbit-torque magnetoresistive random-access memory array | |
| US20230040768A1 (en) | Stacked spin-orbit-torque magnetoresistive random-access memory | |
| CN105449099A (zh) | 交叉矩阵列式磁性随机存储器及其读写方法 | |
| US20130083048A1 (en) | Integrated circuit with active memory and passive variable resistive memory with shared memory control logic and method of making same | |
| US20230154515A1 (en) | Semiconductor structure and manufacturing method thereof | |
| US20070253243A1 (en) | Memory array having memory cells formed from metallic material | |
| CN105655481A (zh) | 超密型交叉矩阵列式磁性随机存储器制造工艺 | |
| CN105405860A (zh) | 交叉矩阵列式磁性随机存储器及其读写方法 | |
| CN105470385A (zh) | 交叉矩阵列式磁性随机存储器制造工艺 | |
| CN105448320B (zh) | 交叉矩阵列式磁性随机存储器及其读写方法 | |
| CN105529344A (zh) | 交叉矩阵列式磁性随机存储器制造工艺 | |
| CN111668368B (zh) | 一种假磁性隧道结单元结构制备方法 | |
| US20160064652A1 (en) | Three-terminal stt-mram and method to make the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160406 |