[发明专利]半导体元件及其制作方法

说明书

本发明公开一种半导体元件及其制作方法，该制作半导体元件的方法为，首先形成一第一金属间介电层于一基底上，然后形成一金属内连线于第一金属间介电层内，形成一下电极层以及一固定层于第一金属间介电层上，形成一牺牲层于该固定层上，图案化该牺牲层、该固定层以及该下电极层以形成一第一磁性隧穿结(magnetic tunneling junction,MTJ)，形成一第二金属间介电层环绕第一MTJ，再去除牺牲层。

技术领域

本发明涉及一种半导体元件及其制作方法，尤其是涉及一种磁阻式随机存取存储器(Magnetoresistive Random Access Memory,MRAM)及其制作方法。

背景技术

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。

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资讯。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。

发明内容

本发明一实施例揭露一种制作半导体元件的方法。首先形成一第一金属间介电层于一基底上，然后形成一金属内连线于第一金属间介电层内，形成一下电极层以及一固定层于第一金属间介电层上，形成一牺牲层于该固定层上，图案化该牺牲层、该固定层以及该下电极层以形成一第一磁性隧穿结(magnetic tunneling junction,MTJ)，形成一第二金属间介电层环绕第一MTJ，再去除牺牲层。

本发明另一实施例揭露一种半导体元件，其主要包含一磁性隧穿结(MTJ)设于一基底上，其中该MTJ包含一固定层设于一下电极层上、一阻障层设于该固定层上且该阻障层包含U形、一自由层设于该阻障层上以及一上电极层设于该自由层上。

本发明又一实施例一种半导体元件，其主要包含一磁性隧穿结(MTJ)设于一基底上，其中该MTJ包含一固定层设于一下电极层上、一阻障层设于该固定层上、一自由层设于该阻障层上、一上电极层设于该自由层上以及一间隙壁环绕该MTJ，其中该阻障层延伸并接触该间隙壁上表面。

附图说明

图1至图9为本发明一实施例制作MRAM单元的方式示意图；

图10至图11为本发明一实施例制作MRAM单元的方式示意图。

主要元件符号说明

12     基底                     18     层间介电层

20     金属内连线结构           22     金属内连线结构

24     金属间介电层             26     金属内连线

28     停止层                   30     金属间介电层

32     金属内连线               34     阻障层