一种磁性随机储存器及制备方法与流程

本申请涉及半导体制造，尤其涉及一种磁性随机储存器及制备方法。

背景技术：

1、磁性随机储存器（magnetoresistance random access memory，简称mram）是一种新型的非挥发性存储器，它利用磁性材料的特性来存储数据。相比传统的存储器技术，mram具有更快的读写速度、更低的功耗和更高的可靠性。随着科技的不断进步，mram已经成为了下一代存储器技术的热门选择之一。

2、磁性随机储存器中的参考层产生并作用在自由层的面外杂散磁场严重影响磁性随机储存器的性能。因此，如何减少面外杂散磁场对磁性随机储存器的影响，提高磁性随机储存器的存储密度和性能，成为当前研究的热点。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种磁性随机储存器及制备方法，以使磁性随机储存器的面外杂散磁场在其工作温度范围内维持在零场附近、提高磁性随机储存器的存储密度和性能。

2、本申请第一方面提供一种磁性随机储存器，所述磁性随机储存器包括衬底和形成在所述衬底上的多个磁性隧道结阵列；其中，

3、按照远离所述衬底的方向，每个所述磁性隧道结阵列中的各个磁性隧道结的膜堆结构依次包括参考层、阻挡层和自由层；

4、每个所述磁性隧道结阵列中的各个磁性隧道结的参考层相互连通，且所述衬底上与该磁性隧道结阵列相对的位置上设置有至少一个底电极；

5、每个所述磁性隧道结阵列中的各个磁性隧道结的自由层相互隔离，且每个所述自由层上各自覆盖有顶电极；其中，每个所述磁性隧道结阵列中的各个所述自由层在所述参考层上的投影均在所述参考层内。

6、本申请第二方面提供一种磁性随机储存器制备方法，所述方法用于制备本申请第一方面提供的任一项所述的磁性随机储存器；所述方法包括：

7、在衬底上方形成至少由参考层、阻挡层和自由层组成的磁性隧道结膜堆结构；

8、刻蚀出每个磁性隧道结阵列中的各个磁性隧道结对应的自由层，且刻蚀出的该磁性隧道结阵列中的各个磁性隧道结的自由层相互隔离；

9、刻蚀出每个磁性隧道结阵列之间的沟道，且刻蚀出的各个磁性隧道结阵列相互隔离、每个磁性隧道阵列中的各个磁性隧道结的参考层连通、每个所述磁性隧道结阵列中的各个所述自由层在所述参考层上的投影均在所述参考层内。

10、本申请提供的磁性随机储存器，通过设置衬底和多个磁性隧道结阵列，进而让每个所述磁性隧道结阵列中的各个磁性隧道结的参考层相互连通，且所述衬底上与该磁性隧道结阵列相对的位置上设置有至少一个底电极，并让每个所述磁性隧道结阵列中的各个磁性隧道结的自由层相互隔离，且每个所述自由层上各自覆盖有顶电极，最后让每个所述磁性隧道结阵列中的各个所述自由层在所述参考层上的投影均在所述参考层内。这样，可使得参考层作用在自由层的面外杂散磁场在工作温度范围内稳定地维持在零场附近，同时可提高磁性隧道结自由层的密度，提高磁性随机储存器的性能。

技术特征：

1.一种磁性随机储存器，其特征在于，所述磁性随机储存器包括衬底和形成在所述衬底上的多个磁性隧道结阵列；其中；

2.根据权利要求1所述的磁性随机储存器，其特征在于，所述磁性随机储存器还包括绝缘保护层，所述绝缘保护层包覆每个所述磁性隧道结的自由层、阻挡层和参考层组成的整体结构的侧壁。

3.根据权利要求2所述的磁性随机储存器，其特征在于，每个所述磁性隧道结阵列中的相邻两个磁性隧道结的间隙由所述绝缘保护层填充或由所述绝缘保护层和电介质层共同填充。

4.根据权利要求1所述的磁性随机储存器，其特征在于，相互平行的各个磁性隧道结阵列之间的间距等于该磁性隧道结阵列中相邻两个自由层之间的间距与指定值的和值；其中，所述指定值为2-500nm。

5.根据权利要求1所述的磁性随机储存器，每个所述磁性隧道结阵列包含的磁性隧道结的数目为2-212。

6.根据权利要求1所述的磁性随机储存器，其特征在于，所述磁性随机储存器还包括读写控制电路，所述读写控制电路与所述磁性隧道结阵列中的每个磁性隧道结电连接。

7.根据权利要求1所述的磁性随机储存器，其特征在于，所述自由层的厚度为1-50nm。

8.根据权利要求6所述的磁性随机储存器，其特征在于，所述磁性隧道结阵列的底电极连接至互联线的mx层，所述磁性隧道结的顶电极连接至互连线的m(x+1)层；其中，所述x的范围为2到50。

9.一种磁性随机储存器制备方法，其特征在于，所述方法用于制备如权利要求1-8任一项所述的磁性随机储存器；所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述刻蚀出每个磁性隧道结中的各个磁性隧道结对应的自由层之后，所述方法还包括：

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法在刻蚀步骤之后，还包括如下步骤：

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述刻蚀出每个磁性隧道结阵列中的各个磁性隧道结对应的自由层，包括：

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述进行等离子表面处理工艺，包括：

技术总结
本申请提供一种磁性随机存储器及制备方法。本申请提供的磁性随机储存器包括衬底和形成在衬底上的多个磁性隧道结阵列，按照远离衬底的方向，每个磁性隧道结阵列中的各个磁性隧道结的膜堆结构依次包括参考层、阻挡层和自由层；每个磁性隧道结阵列中的各个磁性隧道结的参考层连通，且衬底上与该磁性隧道结阵列相对的位置上设置有至少一个底电极；每个磁性隧道结阵列中的各个磁性隧道结的自由层相互隔离，且每个自由层上各自覆盖有顶电极；每个磁性隧道结阵列中的各个自由层在参考层上的投影均在参考层内。这样，可使得参考层作用在自由层的面外杂散磁场在工作温度范围内稳定地维持在零场附近，可提高磁性随机储存器的存储密度和性能。

技术研发人员：李尚坤,朱政,陈劲中,李岳升,吴迪
受保护的技术使用者：苏州凌存科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15