半导体结构及其制作方法与流程

本发明涉及一种制作半导体元件，特别是涉及一种制作磁阻式随机存取存储器(magnetoresistive random access memory,mram)元件的方法。

背景技术：

1、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。

2、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、磁隧穿结(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。

技术实现思路

1、本发明提供一种半导体结构，包含一mtj(磁性隧穿结，magnetic tunnelingjunction)堆叠结构设于一基底上，一sot(自旋轨道转矩式，spin orbit torque)层设于该mtj堆叠结构上，其中该sot层包含有一厚度较厚的第一部分以及两厚度较薄的第二部分。

2、本发明另提供一种半导体结构，包含一mtj(磁性隧穿结，magnetic tunnelingjunction)堆叠结构设于一基底上，一第一sot(自旋轨道转矩式，spin orbit torque)层设于该mtj堆叠结构上，一金属层，位于该第一sot层上，以及一第二sot(自旋轨道转矩式，spin orbit torque)层，位于该金属层上。

3、本发明另提供一种半导体结构的制作方法，包含形成一mtj(磁性隧穿结，magnetic tunneling junction)堆叠结构于一基底上，以及形成一sot(自旋轨道转矩式，spin orbit torque)层设于该mtj堆叠结构上，其中该sot层包含有一厚度较厚的第一部分以及两厚度较薄的第二部分。

4、本发明的特征在于，提供一种含有mtj(磁性隧穿结，magnetic tunnelingjunction)以及sot(自旋轨道转矩式，spin orbit torque)层的半导体元件。其中，sot层的材质以钨(w)来制作，比起现有技术中使用氮化钛(tin)来制作具有更高的性能。此外在一些实施例中，可以省略ru(钌)层的制作，如此可以进一步提高半导体元件的性能。

技术特征：

1.一种半导体结构，包含:

2.如权利要求1所述的半导体结构，其中该第一部分位于该mtj堆叠结构的正上方，该两个第二部分不位于该mtj堆叠结构的正上方。

3.如权利要求1所述的半导体结构，其中该sot层的材质包含钨。

4.如权利要求1所述的半导体结构，其中还包含有:

5.如权利要求1所述的半导体结构，其中还包含有遮盖层，设于该mtj堆叠结构旁，其中该sot层的该两个第二部分覆盖于该遮盖层的顶面。

6.如权利要求5所述的半导体结构，其中该遮盖层的顶面低于该sot层的顶面。

7.如权利要求1所述的半导体结构，其中该sot层的该第一部分与该两第二部分的顶面相互切齐。

8.一种半导体结构，包含:

9.如权利要求8所述的半导体结构，其中该第二sot层的宽度大于该第一sot层的宽度。

10.如权利要求8所述的半导体结构，其中该第一sot层与该第二sot层的材质均包含有钨(w)。

11.如权利要求8所述的半导体结构，其中还包含有:

12.如权利要求8所述的半导体结构，其中还包含有遮盖层，设于该mtj堆叠结构旁，其中该金属层的顶面与该遮盖层的顶面切齐。

13.如权利要求8所述的半导体结构，其中该金属层的材质包含钌(ru，ruthenium)。

14.一种半导体结构的制作方法，包含:

15.如权利要求14所述的制作方法，其中该第一部分位于该mtj堆叠结构的正上方，该两个第二部分不位于该mtj堆叠结构的正上方。

16.如权利要求14所述的制作方法，其中该sot层的材质包含钨。

17.如权利要求14所述的制作方法，其中还包含有:

18.如权利要求14所述的制作方法，其中还包含有形成遮盖层，设于该mtj堆叠结构旁，其中该sot层的该两个第二部分覆盖于该遮盖层的顶面。

19.如权利要求18所述的制作方法，其中该遮盖层的顶面低于该sot层的顶面。

20.如权利要求14所述的制作方法，其中该sot层的该第一部分与该两个第二部分的顶面相互切齐。

技术总结
本发明提供一种半导体结构，包含一磁性隧穿结(magnetic tunneling junction，MTJ)，堆叠结构设于一基底上，一自旋轨道转矩式(spin orbit torque，SOT)层设于该MTJ堆叠结构上，其中该SOT层包含有一厚度较厚的第一部分以及两厚度较薄的第二部分。

技术研发人员：林宏展,王裕平,林建廷
受保护的技术使用者：联华电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12