字线905通过导体(未示出)耦合到晶体管901，晶体管901通过导体907与源极线906耦合。
[0139]综上所述，本发明的一种磁隧道结、其制造方法及含磁隧道结的存储单元具有以下有益效果:本发明利用了磁隧道结的形状各向异性特征，制造出内椭圆外圆的环形磁隧道结，该椭圆环形结构中的奥斯特场辅助翻转和反磁化核的容易形成，导致临界电流密度相对降低，从而增加了磁隧道结的热稳定性以及加快了反磁化核形成和磁反转，并且降低了驱动电流密度和临界电流值及功耗。图4B示出了本发明的外圆内椭圆形状的环形磁隧道结的磁场与磁阻曲线图，通过与图4A所示的内圆外圆形状的环形磁隧道结的磁场与磁阻曲线图比较可以看出，本发明的外圆内椭圆形状的环形磁隧道结的磁场翻转状态正常而且可控。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0140]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种纳米环形磁隧道结，其特征在于，所述纳米环形磁隧道结至少包括: 隧穿氧化层(603)，所述隧穿氧化层(603)材料为金属氧化物； 上磁性层(604)，设置于所述隧穿氧化层(603)的上部； 下磁性层(602)，设置于所述隧穿氧化层(603)的下部，其中，所述上磁性层(604)、所述隧穿氧化层(603)和所述下磁性层(602)的外围形成为柱体； 椭圆柱形贯穿孔(60)，竖向贯穿所述上磁性层(604)、所述隧穿氧化层(603)和所述下磁性层(602)。
2.根据权利要求1所述的纳米环形磁隧道结，其特征在于:所述柱体的几何轴线与所述椭圆柱形贯穿孔(60)的几何轴线重合。
3.根据权利要求1或2所述的纳米环形磁隧道结，其特征在于:所述椭圆柱形贯穿孔(60)中填充有介质层。
4.根据权利要求1或2所述的纳米环形磁隧道结，其特征在于:所述柱体为圆柱体或椭圆柱体。
5.根据权利要求1所述的纳米环形磁隧道结，其特征在于:所述柱体为圆柱体，所述圆柱体的直径范围为100?300纳米，所述椭圆柱形贯穿孔(60)的长轴范围为50?200纳米，短轴范围为25?100纳米。
6.根据权利要求1或2所述的纳米环形磁隧道结，其特征在于:所述椭圆柱形贯穿孔(60)的长轴与短轴之比A:B满足1:1 < A:B彡1:2。
7.根据权利要求1或2所述的纳米环形磁隧道结，其特征在于，所述磁隧道结还包括上电极(608)和下电极(601 )，其中，上电极(608)与上磁性层(604)电连接，下电极(601)与下磁性层(602)电连接。
8.一种纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 在下电极(601)上形成自下向上依次包括下磁性层(602 )、隧穿氧化层(603 )和上磁性层(604)的磁隧道结(11); 在所述磁隧道结(11)上方形成具有圆柱形开口( 12)的第一阻挡层(605)； 在所述圆柱形开口( 12)中沉积第一介质层(13)且研磨平； 在所述第一介质层(13)上方形成第二阻挡层(606);蚀刻所述第二阻挡层(606)，直至贯穿所述第一介质层(13)，形成椭圆柱形贯穿孔(14)； 修整所述第一介质层(13)，使所述第一介质层(13)形成圆柱形外周，其中，所述圆柱形开口(12)的直径与所述圆柱形外周的直径相同； 以所述第一介质层(13)为掩膜蚀刻所述磁隧道结(11 )，直至形成外圆内椭圆的环形柱体； 在所述环形柱体中沉积第二介质层(15)，在所述第二介质层(15)上形成覆盖于所述磁隧道结(11)上的上电极(608)。
9.根据权利要求8所述的纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于，在所述磁隧道结(11)上方形成具有圆柱形开口( 12)的第一阻挡层(605)包括: 在所述磁隧道结(11)上方形成第一阻挡层(605)； 在所述第一阻挡层(605)上形成第一光刻胶层(6061 )，定义出环形磁隧道结的外径形状及尺寸； 以所述第一光刻胶层(6061)为掩膜蚀刻所述第一阻挡层(605)，形成圆柱形开口(12)，其中，所述圆柱形开口( 12)的直径与所述环形磁隧道结的外径相同； 去除所述第一光刻胶层(6061)。
10.根据权利要求8所述的纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于，在所述第一介质层(13)上方形成第二阻挡层(606)包括: 在所述第一介质层(13)上方形成第二阻挡层(606)； 在所述第二阻挡层(606)上形成第二光刻胶层(607)，定义出环形磁隧道结的内椭圆的形状及尺寸。
11.根据权利要求8所述的纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于，蚀刻所述第二阻挡层(606 )，直至贯穿所述第一介质层(13 )包括: 以所述第二光刻胶层(607)为掩膜蚀刻所述第二阻挡层(606)，直至贯穿所述第一介质层(13); 去除所述第二光刻胶层(607 )。
12.根据权利要求8所述的纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于:修整所述第一介质层(13)进一步包括通过灰化方法对所述第一介质层(13)进行修整。
13.根据权利要求8所述的纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于，在所述环形柱体中沉积第二介质层(15)，在所述第二介质层(15)上形成覆盖于所述磁隧道结(11)上的上电极(608)进一步包括: 在所述环形柱体的椭圆形贯穿孔内和外周沉积第二介质层(15); 研磨掉多余的第二介质层(15)，以露出磁隧道结(11)的上表面； 以及形成覆盖于磁隧道结(11)和第二介质层(15)上的上电极(608)。
14.根据权利要求8所述的纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于:所述第一阻挡层(605 )至少包括硬掩膜层(6051)和蚀刻止刻层(6052 )。
15.根据权利要求14所述的纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于:所述硬掩膜层(6051)选自氮化硅、氧化硅、无定形碳、氢化的无定形碳、低摩擦碳中的一者或其组合，所述蚀刻止刻层(6052)为氮碳化硅。
16.根据权利要求14所述的纳米环形磁隧道结的制造方法，其特征在于:所述硬掩膜层(6051)包括非功能型碳。
17.一种包括权利要求1-7任一项所述的纳米环形磁隧道结的存储单元。
【专利摘要】本发明提供一种纳米环形磁隧道结，其特征在于，所述纳米环形磁隧道结至少包括：位于中间的隧穿氧化层，所述隧穿氧化层材料为金属氧化物；上磁性层，设置于所述隧穿氧化层的上部；下磁性层，设置于所述隧穿氧化层的下部，其中，所述上磁性层、所述隧穿氧化层和所述下磁性层的外围形成为一柱体；椭圆柱形贯穿孔，竖向贯穿所述上磁性层、所述隧穿氧化层和所述下磁性层。本发明利用了磁隧道结的形状各向异性特征，制造出内椭圆外圆的环形磁隧道结，增加了磁隧道结的热稳定性以及加快了反磁化核形成和磁反转，并且降低了驱动电流密度和临界电流值及功耗。
【IPC分类】H01L43-12, H01L43-08, G11C11-16
【公开号】CN104576919
【申请号】CN201310492822
【发明人】张宏, 王灵玲, 张永兴
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月18日