存储单元、其制作方法及具有其的存储器与流程

本发明涉及半导体存储设计及制造领域，具体而言，涉及一种存储单元、其制作方法及具有其的存储器。

背景技术：

1、自旋轨道转矩磁阻式随机存储器(spin-orbit torque magnetic random accessmemory，简称sot-mram)是利用自旋流产生的自旋轨道力矩效应作为信息写入方式的存储技术，该技术具备写入速度快、数据读取稳定性高(采用三端式连接，数据的读取和写入路径分开)等优点。

2、sot-mram中的自旋流由轨道层产生，轨道层上方连接隧道结，下方连接两个底电极，电流经一侧底电极进入轨道层后经另一侧的底电极流出，形成信息写入的导电通路。电流进入轨道层后会形成自旋流，自旋流进入上方的隧道结改变隧道结自由层的磁矩，实现隧道结的写入，因此保证轨道层功能完整非常重要。在现有sot-mram结构中，轨道层的尺寸比隧道结大，在磁隧道结刻蚀过程中，为保证器件的性能，需将磁隧道结周围的隧道结薄膜刻蚀干净，但通常轨道层厚度不到10nm，隧道结刻蚀过程难以保证轨道层不会被破坏。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种存储单元、其制作方法及具有其的存储器，以解决现有技术中由于轨道层被破坏而导致磁存储器报废的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了存储单元、其制作方法及具有其的存储器，该存储单元包括多个具有第一表面的底电极，多个底电极间隔设置在衬底上，在每个底电极的第一表面上一一对应设置有导电连接部，在导电连接部远离底电极的一侧设置有轨道层，导电连接部将轨道层与底电极进行连接，然后在轨道层远离导电连接部的一侧设置有磁隧道结，并且磁隧道结与每个导电连接部在衬底上的正投影部分重叠。

3、进一步地，导电连接部包括：第一子连接部，第一子连接部中的至少部分设置在第一表面上；第二子连接部，环绕设置在第一子连接部的外周，轨道层通过第二子连接部与第一子连接部连接。

4、进一步地，第二子连接部沿第一方向延伸，第一方向为第一子连接部向磁隧道结靠近的方向。

5、进一步地，底电极在衬底上的正投影为第一投影，导电连接部在衬底上的投影为第二投影，第二投影位于第一投影中，或第二投影与第一投影部分重叠。

6、进一步地，第一子连接部为台阶结构，该台阶结构具有第一台阶面和第二台阶面，第一台阶面和第二台阶面与第一表面的垂直距离递增，第一台阶面在衬底上的正投影为第三投影，第二台阶面在衬底上的正投影为第四投影，第三投影位于第一投影中，第四投影与第一投影至少部分重叠。

7、进一步地，第一台阶面和第二台阶面平行于第一表面。

8、进一步地，轨道层具有远离底电极的第三表面，磁隧道结设置于轨道层的第三表面上，且磁隧道结的平行于第三表面的任意截面中具有面积最大的第一截面，第一截面与第三表面具有相同尺寸。

9、进一步地，导电连接部的材料包括w、wn、ta、tan、tin中的任一种或多种。

10、进一步地，该存储单元还包括保护膜，该保护膜至少包裹磁隧道结和轨道层。

11、根据本发明的另一方面，提供了一种存储单元的制作方法，该方法包括提供设置有多个底电极的衬底，在每个底电极上对应形成一个导电连接部，在导电连接部上形成轨道层，以使轨道层接触每个导电连接部，在轨道层远离导电连接部的一侧形成磁隧道结，以使磁隧道结与每个导电连接部在衬底上的正投影部分重叠。

12、进一步地，形成导电连接部的步骤包括：在多个底电极上覆盖第一介电材料层；在第一介电材料层中形成贯穿至每个底电极的连通孔；在每个连通孔中形成导电连接部。

13、进一步地，相邻底电极之间具有第二介电材料层，在形成连通孔的步骤中，形成完全贯穿至底电极的连通孔，或形成贯穿至底电极和第二介电材料层的连通孔。

14、进一步地，在形成连通孔的步骤包括：形成完全贯穿第一介电材料层至底电极的第一连通孔，第一连通孔具有远离底电极的第一端；将相邻的第一端进行相向扩展，以形成与剩余的第一连通孔连通的第二连通孔。

15、进一步地，形成导电连接部的步骤包括：在连通孔的底部和侧壁覆盖导电材料，以形成导电连接部，连通孔中除导电连接部之外的区域构成填充孔；在填充孔中填充第三介电材料。

16、根据本发明的另一方面，提供了一种存储器，该存储器包括多个上述存储单元，或该存储器的制作方法包括上述存储单元的制作方法，形成存储器。

17、应用本发明的技术方案，提供一种存储单元，该存储单元包括多个具有第一表面的底电极，并且多个底电极间隔设置在衬底上，在底电极的第一表面上连接导电连接部，通过导电连接部将轨道层与底电极进行连接，然后在轨道层上形成磁隧道结，使得轨道层连接磁隧道结和导电连接部，通过使磁隧道结与每个导电连接部在衬底上的正投影部分重叠，能够确保磁隧道结、轨道层以及底电极通过导电连接部形成完整的回路，避免了在刻蚀磁隧道结的过程中轨道层被破坏而导致的磁隧道结与底电极无法连接，从而导致的存储单元报废的情况，并且提高了制造磁存储器件的成功率，降低报废磁存储器的概率。

技术特征：

1.一种存储单元，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的存储单元，其特征在于，所述导电连接部包括：

3.根据权利要求2所述的存储单元，其特征在于，所述第二子连接部沿第一方向延伸，所述第一方向为所述第一子连接部向所述磁隧道结靠近的方向。

4.根据权利要求3所述的存储单元，其特征在于，所述底电极在所述衬底上的正投影为第一投影，所述导电连接部在所述衬底上的投影为第二投影，所述第二投影位于所述第一投影中，或所述第二投影与所述第一投影部分重叠。

5.根据权利要求3所述的存储单元，其特征在于，所述第一子连接部为台阶结构，所述台阶结构具有第一台阶面和第二台阶面，所述第一台阶面和所述第二台阶面与所述第一表面的垂直距离递增，所述第一台阶面在所述衬底上的正投影为第三投影，所述第二台阶面在所述衬底上的正投影为第四投影，所述第三投影位于所述第一投影中，所述第四投影与所述第一投影至少部分重叠。

6.根据权利要求5所述的存储单元，其特征在于，所述第一台阶面和所述第二台阶面平行于所述第一表面。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的存储单元，其特征在于，所述轨道层具有远离所述底电极的第三表面，所述磁隧道结设置于所述轨道层的第三表面上，且所述磁隧道结的平行于所述第三表面的任意截面中具有面积最大的第一截面，所述第一截面与所述第三表面具有相同尺寸。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的存储单元，其特征在于，所述导电连接部的材料包括w、wn、ta、tan、tin中的任一种或多种。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的存储单元，其特征在于，还包括：

10.一种如权利要求1至9中任一项所述的存储单元的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

11.根据权利要求10所述的存储单元的制作方法，其特征在于，形成所述导电连接部的步骤包括：

12.根据权利要求11所述的存储单元的制作方法，其特征在于，相邻所述底电极之间具有第二介电材料层，在形成所述连通孔的步骤中，形成完全贯穿至所述底电极的所述连通孔，或形成贯穿至所述底电极和所述第二介电材料层的所述连通孔。

13.根据权利要求11所述的存储单元的制作方法，其特征在于，在形成所述连通孔的步骤包括：

14.根据权利要求11所述的存储单元的制作方法，其特征在于，形成所述导电连接部的步骤包括：

15.一种存储器，包括多个存储单元，其特征在于，所述存储单元为权利要求1至9中任一项所述的存储单元，或所述存储单元由权利要求10至14中任一项所述存储单元的制作方法制备而成。

技术总结
本发明提供了一种存储单元、其制作方法及具有其的存储器。该存储单元包括多个具有第一表面的底电极，多个底电极间隔设置在衬底上，在底电极的第一表面上一一对应设置有导电连接部，在导电连接部远离底电极的一侧设置有轨道层，让轨道层与每个导电连接部接触，使得导电连接部将轨道层与底电极进行连接，然后在轨道层远离导电连接部的一侧设置有磁隧道结，并通过使磁隧道结与每个导电连接部在衬底上的正投影部分重叠，从而避免在刻蚀磁隧道结的过程中轨道层被破坏而导致磁存储器报废。

技术研发人员：王莎莎,刘恩隆,何世坤
受保护的技术使用者：浙江驰拓科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15