本申请提供一种磁存储器及其制备方法，涉及半导体技术领域，用于解决写入效率低且工艺复杂的问题。该磁存储器包括：第一介质层、第一电极、磁隧道结、第二电极、隔离层和连接层。第一电极、磁隧道结和第二电极依次叠置，且第一电极设置在第一介质层上，连接层设置在第一介质层上且设置在磁隧道结的两侧，连接层还与第二电极相接触，隔离层设置在连接层和磁隧道结之间，以及连接层和第一电极之间；第二电极为自旋轨道矩层。利用连接层与第二电极串联，实现第二电极的外接，通过控制连接层的材质，可以降低连接层的电阻，从而降低电流分流，提高写入效率。连接层成型方便，可以通过沉积形成，无需光刻刻蚀，可以降低磁存储器制备工艺的复杂度。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体，尤其涉及一种磁存储器及其制备方法。
技术介绍
1、随着半导体技术和存储技术不断发展，磁存储器(magnetic random accessmemory，简称mram)成为下一代存储器技术的主要候选者之一。磁存储器包括磁隧道结(magnetic tunnel junction，简称mtj)，其通常为两个铁磁层夹着一个势垒层而形成的三明治结构。两个铁磁层中的一个铁磁层磁化方向不变，被称为固定层。另一个铁磁层的磁化方向可以被外界激励改变，被称为自由层。当自由层的磁化方向与固定层平行或反平行时，磁隧道结分别处于低电阻态或高电阻态，这两种阻态分别代表二进制数据“0”和“1”。
2、自旋轨道矩磁存储器(spin orbit torque mram，简称sot-mram)因其具有非易失性、高速低功耗数据写入(<1ns，<～0.1pj/bit)和高器件耐久性等优点，有望突破后摩尔时代集成电路功耗瓶颈，被广泛应用在各种电子设备中。自旋轨道矩磁存储器还包括用于提供自旋轨道矩的sot层，sot层与mtj自由层相邻，能够翻转自由层的磁化方向，从而实现数据写入。
3、传统sot-mram器件为三端口器件，mtj结构通常位于sot层上方，钉扎层位于顶部(称为“顶钉扎sot工艺”)，由于sot层通常只有几个nm厚，因此mtj刻蚀过程中需要精确控制刻蚀时间，避免刻蚀到sot层，这种刻蚀工艺增加了工艺复杂度。采用将sot层位于mtj上方，钉扎层位于底部(称为“底钉扎sot工艺”)的方式可以解决该问题。
4、但是，现有底钉扎sot工艺主要有两种方式，一种需要增加多道光罩加工sot层，增加工艺复杂度；另一种是sot层设置为多层并联结构，上层金属会造成分流，降低下层金属中通过电流，从而降低写入效率。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本申请实施例提供一种磁存储器及其制备方法，以提高磁存储器的写入效率，并降低工艺复杂度。
2、本申请提供一种磁存储器，其包括：第一介质层、第一电极、磁隧道结、第二电极、隔离层和连接层；
3、所述第一电极、所述磁隧道结和所述第二电极依次叠置，且所述第一电极设置在所述第一介质层上，所述连接层设置在所述第一介质层上且设置在所述磁隧道结的两侧，所述连接层还与所述第二电极相接触，所述隔离层设置在所述连接层和所述磁隧道结之间，以及所述连接层和所述第一电极之间；所述第二电极为自旋轨道矩层。
4、在一些可能的示例中，所述连接层包括覆盖在所述隔离层侧壁的第一部分，以及延伸至所述第一介质层的第二部分，所述第一部分和所述第二部分为一体结构。
5、在一些可能的示例中，所述磁存储器还包括填充在所述磁隧道结旁侧的第二介质层，所述第二介质层位于所述连接层上，所述第二介质层的顶面与所述磁隧道结的顶面齐平。
6、在一些可能的示例中，所述第二电极覆盖所述第二介质层的顶面、所述连接层的顶面、所述磁隧道结的至少部分顶面，以及所述隔离层的至少部分顶面；
7、所述磁存储器还包括设置在所述第一介质层上的第三介质层，所述第三介质层覆盖所述第一电极、所述连接层、所述隔离层和所述磁隧道结。
8、在一些可能的示例中，所述磁存储器还包括贯穿所述第一介质层的第一连接件和第二连接件；
9、所述第一连接件与所述第一电极接触，所述第一连接件的两侧均设置有第二连接件，所述第二连接件与所述连接层对应接触。
10、在一些可能的示例中，所述磁隧道结具有至少两个，每两个所述磁隧道结形成一组，同组的两个所述磁隧道结之间的所述连接层形成一体，和/或同组的两个所述磁隧道结上的所述第二电极形成一体。
11、本申请实施例提供的磁存储器至少具有如下优点：
12、本申请实施例提供的磁存储器包括第一介质层、第一电极、磁隧道结、第二电极、隔离层和连接层。第一电极、磁隧道结和第二电极依次叠置，且第一电极设置在第一介质层上，形成底钉扎结构，第二电极位于顶部，刻蚀损伤较小。连接层设置在第一介质层上且设置在磁隧道结的两侧，连接层还与第二电极相接触，即连接层与第二电极串联，实现第二电极的外接，通过控制连接层的材质，可以降低连接层的电阻，从而降低电流分流，提高写入效率。并且连接层成型方便，可以通过沉积形成，无需通过光刻刻蚀，可以降低磁存储器制备工艺的复杂度。隔离层设置在连接层和磁隧道结之间，以及连接层和第一电极之间，以隔离连接层和磁隧道结、第一电极，避免其连通，保证磁存储器可以正常工作。
13、本申请实施例还提供一种磁存储器的制备方法，包括：
14、在第一介质层上形成第一电极，并在所述第一电极上形成磁隧道结；
15、形成隔离层，所述隔离层覆盖所述第一电极的侧面，以及所述磁隧道结的侧面；
16、形成连接层和第二电极，所述连接层位于所述磁隧道结的两侧，且位于所述隔离层的侧面上，并延伸至所述第一介质层上，所述第二电极位于所述磁隧道结上，且延伸至所述连接层。
17、在一些可能的示例中，在所述第一介质层上形成第一电极，并在所述第一电极上形成磁隧道结，包括：
18、在所述第一介质层上形成依次叠置的第一电极层、磁隧道结堆叠层、第一掩膜层和第二掩膜层；
19、去除部分所述第一掩膜层和第二掩膜层，形成叠置的第一掩膜柱和第二掩膜柱；
20、刻蚀所述第一掩膜柱的侧面，以减少所述第一掩膜柱的横向尺寸；
21、去除第二掩膜柱，暴露所述第一掩膜柱；
22、以所述第一掩膜柱为掩膜，刻蚀所述第一电极层和所述磁隧道结堆叠层，形成所述第一电极和所述磁隧道结。
23、在一些可能的示例中，形成连接层和第二电极，包括：
24、形成初始连接层和初始介质层，所述初始连接层覆盖所述隔离层的外周面，并延伸至所述第一介质层的顶面，所述初始介质层位于所述初始连接层上，所述初始介质层、所述初始连接层、所述隔离层和所述磁隧道结的顶面齐平；
25、沉积第二电极层，所述第二电极层覆盖所述磁隧道结、所述隔离层、所述初始连接层和所述初始介质层；
26、刻蚀所述第二电极层、所述初始连接层和所述初始介质层，形成所述第二电极、所述连接层和第二介质层。
27、在一些可能的示例中，形成初始连接层和初始介质层，包括：
28、沉积初始连接层，所述初始连接层覆盖所述第一介质层的顶面、所述隔离层的侧面和顶面，以及所述磁隧道结的顶面；
29、沉积初始介质层，所述初始介质层覆盖所述初始连接层，且所述初始介质层的顶面高于所述初始连接层的顶面；
30、对所述初始连接层和所述初始介质层进行平坦化处理，暴露所述磁隧道结和所述隔离层。
31、在一些可能的示例中，所述磁隧道结具有多个，相邻两个所述磁隧道结形成一组；
32、沉积所述初始连接层之后，还包括：刻蚀相邻两个所述磁隧道结之间或者相邻两组本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种磁存储器，其特征在于，包括：第一介质层、第一电极、磁隧道结、第二电极、隔离层和连接层；
2.根据权利要求1所述的磁存储器，其特征在于，所述连接层包括覆盖在所述隔离层侧壁的第一部分，以及延伸至所述第一介质层的第二部分，所述第一部分和所述第二部分为一体结构。
3.根据权利要求1所述的磁存储器，其特征在于，所述磁存储器还包括填充在所述磁隧道结旁侧的第二介质层，所述第二介质层位于所述连接层上，所述第二介质层的顶面与所述磁隧道结的顶面齐平；
4.根据权利要求1-3任一项所述的磁存储器，其特征在于，所述磁存储器还包括贯穿所述第一介质层的第一连接件和第二连接件；
5.根据权利要求1-3任一项所述的磁存储器，其特征在于，所述磁隧道结具有至少两个，每两个所述磁隧道结形成一组，同组的两个所述磁隧道结之间的所述连接层形成一体，和/或同组的两个所述磁隧道结上的所述第二电极形成一体。
6.一种磁存储器的制备方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述第一介质层上形成第一电极，并在所述第一电极上形成磁隧道结，包括：
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，形成连接层和第二电极，包括：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，形成初始连接层和初始介质层，包括：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述磁隧道结具有多个，相邻两个所述磁隧道结形成一组；
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【技术特征摘要】
1.一种磁存储器，其特征在于，包括：第一介质层、第一电极、磁隧道结、第二电极、隔离层和连接层；
2.根据权利要求1所述的磁存储器，其特征在于，所述连接层包括覆盖在所述隔离层侧壁的第一部分，以及延伸至所述第一介质层的第二部分，所述第一部分和所述第二部分为一体结构。
3.根据权利要求1所述的磁存储器，其特征在于，所述磁存储器还包括填充在所述磁隧道结旁侧的第二介质层，所述第二介质层位于所述连接层上，所述第二介质层的顶面与所述磁隧道结的顶面齐平；
4.根据权利要求1-3任一项所述的磁存储器，其特征在于，所述磁存储器还包括贯穿所述第一介质层的第一连接件和第二连接件；
5.根据权利要求1-3任一项所述的磁存储器，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊丹荣，商显涛，孙慧岩，卢世阳，刘宏喜，王戈飞，
申请(专利权)人：青岛海存微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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