专利名称：磁性随机存取存储器及其形成方法
磁性随机存取存储器及其形成方法技术领域
磁性随机存取存储器(MRAM)基于磁性隧道结(MTJ)。 MTJ包括两个磁性膜固定层(PL)和自由层(FL)。 PL的磁化方向被定 住或被固定，而在"写入，，操作中FL的磁化可编程为相对于PL的磁化 平行(逻辑"0"状态)或反平行(逻辑"1"状态)。(例如由氧化铝形成的)薄 隧道结夹在PL和FL之间，并且MRAM的电阻取决于FL磁化相对于PL 的磁化的方向。通过比较隧道结的电阻与标准单元的电阻，在"读取" 操作中读出MRAM的状态。
通过结合附图
来考虑下列详细的描述可容易地理解本发 明的示教。
图3A-3M的截面视解说明了根据本发明的制造磁性 隧道结堆叠的方法的一个实施例；
图5A是磁性隧道结堆叠的截面图，其中在外围逻辑布线 和位线之下的金属层使得外围逻辑布线和位线之间能够电连接；以及
图2的截面视解说明了根据本发明的位线和隧道结 (TJ)被集成的磁性隧道结(MTJ)堆叠200的一个实施例。
如所图解说明的，MTJ堆叠200包括TJ 202 、位线 (MB)204、多条字线(Mn-0206和外围布线(Mn)208。位线204在(从顶部 开始)至少三个侧面上基本围绕或吞没TJ 202，并且基本上通过电介质 下层210与其分开。位线204进而由铁磁性衬里212来加衬，该铁磁性 衬里包括至少两个相对的侧壁212a和212b,并且可选地包括与两个相 对的侧壁212a和212b耦接的顶壁212c。层间电介质层220围绕铁磁性 衬里212和外围布线208。尽管在图2中图解说明了铁磁性衬里212的顶 壁212c与层间电介质层220基本上齐平，但是这种结构不是必需的。 外围布线通孔(V^)214将外围布线208连接到外围互连区216。在位线 204内的隧道结通孔(VJ)218将位线204连接到TJ 202。如下面更为详细 的描述，外围布线通孔214和隧道结通孔218可基本上同时(即，在共同 的光軍/掩模中)或者一个接一个地(即，在分开的光軍/掩模中)形成在 MTJ堆叠200中。
尽管前述是针对本发明的说明性实施例，但是可设计本 发明的其它和进一步的实施例而不脱离其基本范围，并且本发明的范 围由所附权利要求来确定。
权利要求
1.一种磁性随机存取存储器，包括磁性隧道结；以及顶部导线，其在所述磁性隧道结的至少三个侧面上围绕所述磁性隧道结。
2. 如权利要求l所述的磁性随机存取存储器，其中，所述顶部导 线是位线。
3. 如权利要求l所述的磁性随机存取存储器，其中，所述顶部导 线是字线。
4. 如权利要求l所述的磁性随机存取存储器，其中，所述顶部导 线还围绕将所述顶部导线耦接到所述磁性隧道结的通孔。
5. 如权利要求l所述的磁性随机存取存储器，其中，由铁磁性衬 里对所述顶部导线加衬，该铁磁性衬里至少包括顶壁；耦接到所述顶壁的第一侧壁；以及耦接到所述顶壁的第二侧壁，并且该第二侧壁与所述第一侧壁相 对设置。
6. 如权利要求l所述的磁性随机存取存储器，还包括 电连接到所述顶部导线的外围逻辑布线。
7. 如权利要求6所述的磁性随机存取存储器，其中，所述顶部导 线下沉得比所述外围逻辑布线下沉得更深。
8. —种形成磁性随机存取存储器的方法，包括 提供磁性隧道结；以及由顶部导线在至少三个侧面上围绕所述磁性隧道结。
9. 如权利要求8所述的方法，其中，所述顶部导线是位线。
10. 如权利要求8所述的方法，其中，所述顶部导线是字线。
11. 如权利要求8所述的方法，还包括 在所述磁性隧道结和所述顶部导线之间提供电介质下层。
12. 如权利要求ll所述的方法，其中，所述顶部导线通过以下步 骤形成在所述电介质下层上方施加层间电介质；以及 在所述层间电介质中限定用于所述顶部导线的沟槽。
13. 如权利要求12所述的方法，还包括 利用铁磁性衬里对所述沟槽的至少一部分加衬。
14. 如权利要求ll所述的方法，还包括限定穿过所述电介质下层的通孔，以将所述顶部导线连接到所述 磁性隧道结。
15. 如权利要求14所述的方法，其中，利用三层光刻来限定所述通孔。
16. 如权利要求12所述的方法，还包括 在所述层间电介质中蚀刻镶嵌沟槽，以用于外围布线。
17. 如权利要求16所述的方法，其中，利用三层光刻来蚀刻所述 镶嵌沟槽。
18. 如权利要求16所述的方法，还包括限定穿过所述层间电介质的第 一通孔，以将所述外围布线连接到 外围布线互连。
19. 如权利要求18所述的方法，还包括根据单个三层光刻步骤来基本上与限定所述第 一通孔的步骤同 时地限定第二通孔以将所述顶部导线连接到所述磁性隧道结。 20.如权利要求18所述的方法，其中，所述限定包括 根据第一三层光刻步骤来限定所述第一通孔；以及 根据第二三层光刻步骤来限定第二通孔以将所述顶部导线连接到所述磁性隧道结。
全文摘要
本发明公开了一种磁性随机存取存储器及其形成方法。在一个实施例中，本发明是一种在磁性随机存取存储器中进行位线和接触通孔集成的方法和设备。根据本发明的磁性随机存取存储器的一个实施例包括磁性隧道结和顶部导线，该顶部导线在至少三个侧面上围绕磁性隧道结。
文档编号H01L27/22GK101252143SQ20081000587
公开日2008年8月27日 申请日期2008年2月15日 优先权日2007年2月21日
发明者斯瓦纳达·K.·卡纳卡萨巴帕斯, 迈克尔·C.·盖迪斯 申请人:国际商业机器公司