[发明专利]磁阻式随机存取存储器结构及其制作方法

说明书

本发明公开一种磁阻式随机存取记忆体存储器结构及其制作方法，该磁阻式随机存取存储器结构包含一介电层，一接触洞设置于介电层中，一接触插塞填入接触洞并且凸出于介电层，其中接触插塞包含一下部元件和一上部元件，下部元件填入接触洞并且为矩形，上部元件位于接触洞之外，上部元件包含一顶边和一底边，顶边和底边互相平行，底边较顶边接近接触洞，底边大于顶边，以及一磁阻式随机存取存储器位于接触插塞上方并且接触接触插塞。

技术领域

本发明涉及一种磁阻式随机存取存储器结构，特别是涉及一种利用离子束蚀刻(ion beam etch)制作磁阻式随机存取存储器结构的制作方法。

背景技术

许多现代电子装置具有电子存储器。电子存储器可以是挥发性存储器或非挥发性存储器。非挥发性存储器在无电源时也能够保留所存储的数据，而挥发性存储器在电源消失时失去其存储数据。磁阻式随机存取存储器(MRAM)因其优于现今电子存储器的特性，在下一世代的非挥发性存储器技术中极具发展潜力而备受期待。

磁阻式随机存取存储器并非以传统的电荷来存储位信息，而是以磁性阻抗效果来进行数据的存储。结构上，磁阻式随机存取存储器包括一数据层(data layer)以及一参考层(reference layer)，其中数据层是由一磁性材料所构成，而在写入操作时，经由外加的磁场，数据层即可在相反的两种磁性状态中切换，用于存储位信息。参考层则通常是由已固定磁性状态的磁性材料所构成，而难以被外加磁场改变。

然而，现有的磁阻式随机存取存储器制作工艺仍有诸多缺点需要进一步改进。例如，电连接磁阻式随机存取存储器的接触插塞结构不良的问题。因此，该领域仍需要改良的磁阻式随机存取存储器元件制造方法，以解决前述问题。

发明内容

根据本发明的一优选实施例，一种磁阻式随机存取存储器结构，包含一介电层，一接触洞设置于介电层中，一接触插塞填入接触洞并且凸出于介电层，其中接触插塞包含一下部元件和一上部元件，下部元件填入接触洞，上部元件位于接触洞之外，上部元件包含一顶边、一底边、一第一斜边和一第二斜边，顶边和底边互相平行，底边较顶边接近接触洞，底边大于顶边，第一斜边的两末端分别连接顶边和底边，第二斜边的两末端分别连接顶边和底边以及一磁阻式随机存取存储器位于接触插塞上方并且接触接触插塞。

根据本发明的一优选实施例，一种磁阻式随机存取存储器结构的制作方法，包含提供一金属线和一介电层覆盖金属线，然后形成一接触洞于介电层中并且由接触洞曝露出金属线，接着形成一第一金属层覆盖并且填入接触洞，之后平坦化第一金属层，接续形成一下电极、一磁性隧穿结材料层和一上电极覆盖平坦化后的第一金属层，最后进行一离子束蚀刻制作工艺，图案化上电极、磁性隧穿结材料层、下电极和第一金属层以形成一磁阻式随机存取存储器和一接触插塞。

附图说明

图1至图8为本发明的第一优选实施例所绘示的一种磁阻式随机存取存储器结构的制作方法的示意图；

图9至图11为本发明的第二优选实施例所绘示的一种磁阻式随机存取存储器结构的制作方法的示意图；

图12至图13为本发明的第三优选实施例所绘示的一种磁阻式随机存取存储器结构的制作方法的示意图；

图14至图15为本发明的第四优选实施例所绘示的接触插塞的制作方法的示意图。

主要元件符号说明

10 介电层 12 金属线

14 介电层 16 接触洞

18 缓冲层 20 金属层

22 平坦化制作工艺 24 下电极