形成磁隧道结装置的方法.pdf

1、10申请公布号CN101960530A43申请公布日20110126CN101960530ACN101960530A21申请号200980107899422申请日2009022712/044,59620080307USG11C11/16200601H01F10/32200601H01L27/22200601H01L43/08200601G11C11/5620060171申请人高通股份有限公司地址美国加利福尼亚州72发明人李霞74专利代理机构北京律盟知识产权代理有限责任公司11287代理人宋献涛54发明名称形成磁隧道结装置的方法57摘要本发明描述了一种形成磁隧道结装置104的方法，该方法包括在衬

2、底中形成沟槽、在沟槽内沉积导电端子以及在沟槽内沉积磁隧道结MTJ结构。该MTJ结构包括具有固定磁定向的固定磁层124、隧道结层116和具有具可配置磁定向的自由磁层118。固定磁层沿着大体上垂直于衬底的表面延伸的界面而耦合到导电端子120、122。邻近于导电端子的自由磁层携载适于存储数字值的磁畴124、126。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010090686PCT申请的申请数据PCT/US2009/0353772009022787PCT申请的公布数据WO2009/114293EN2009091751INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书23页

3、附图25页CN101960531A1/3页21一种制造磁隧道结装置的方法，所述方法包含在衬底中形成沟槽；在所述沟槽内沉积导电端子；以及在所述沟槽内沉积磁隧道结MTJ结构，所述MTJ结构包括具有固定磁定向的固定磁层、隧道结层和具有可配置磁定向的自由磁层，所述固定磁层沿着大体上垂直于所述衬底的表面延伸的界面而耦合到所述导电端子，邻近于所述导电端子的所述自由磁层携载适于存储数字值的磁畴。2根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底的所述表面包含大体上平面的表面。3根据权利要求1所述的方法，其进一步包含沉积罩盖薄膜层和层间电介质层以及在沉积所述导电端子之前形成所述沟槽。4根据权利要求3所述的方法，其进一步

4、包含执行光蚀刻工艺以根据图案移除所述层间电介质层的一部分以形成空腔，其中沉积所述导电端子包含在所述空腔内沉积所述导电端子。5根据权利要求1所述的方法，其中所述固定层经由反铁磁层耦合到所述导电端子。6根据权利要求5所述的方法，其中沉积所述导电端子包含在所述沟槽内形成第一导电端子以形成第一横向电极；以及在所述沟槽内形成第二导电端子以形成第二横向电极。7根据权利要求6所述的方法，其中所述第一导电端子与所述第二导电端子电隔离。8根据权利要求6所述的方法，其中沉积所述MTJ结构包含在所述沟槽内沉积所述固定磁层，所述固定磁层包括经由所述反铁磁层沿着大体上垂直于所述衬底的表面延伸的第一界面而耦合到所述第一导

5、电端子的第一部分，且包括经由所述反铁磁层沿着大体上垂直于所述衬底的所述表面延伸的第二界面而耦合到第二导电端子的第二部分。9根据权利要求8所述的方法，其中所述固定磁层进一步包括大体上平行于所述衬底的所述表面延伸的底部部分。10根据权利要求8所述的方法，其进一步包含在所述沟槽内沉积隧道结势垒，所述隧道结势垒包括沿着大体上垂直于所述衬底的所述表面延伸的第三界面而接触所述固定磁层的所述第一部分的第一结部分，所述隧道结势垒进一步包括沿着大体上垂直于所述衬底的所述表面延伸的第四界面而接触所述固定磁层的所述第二部分的第二结部分；以及在所述沟槽内沉积自由磁层，所述自由磁层包括沿着大体上垂直于所述衬底的所述表面

6、延伸的第五界面而接触所述第一结部分的第一自由部分，且包括沿着大体上垂直于所述衬底的所述表面延伸的第六界面而接触所述第一结部分的第二自由部分。11一种形成磁隧道结装置的方法，所述方法包含在衬底中形成沟槽，所述沟槽包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁和底壁；在所述沟槽内接近于所述第一侧壁沉积第一导电端子且在所述沟槽内沉积第二导电端子；以及在所述沟槽内沉积磁隧道结MTJ结构，所述MTJ结构包括具有具固定磁定向的磁场的固定磁层、隧道结层和具有具可配置磁定向的磁场的自由磁层，所述MTJ结构在相应第一横向界面、第二横向界面、第三横向界面和第四横向界面处邻近于所述第一侧壁、所述第权利要求书CN1019

7、60530ACN101960531A2/3页3二侧壁、所述第三侧壁和所述第四侧壁且在底部界面处邻近于所述底壁，其中所述自由磁层包括邻近于所述第一导电端子的适于携载第一磁畴以存储第一数字值的第一部分，且所述自由磁层包括邻近于所述第二导电端子的适于携载第二磁畴以存储第二数字值的第二部分。12根据权利要求11所述的方法，其中所述第一横向界面、第二横向界面、第三横向界面和第四横向界面大致垂直于所述衬底的表面延伸。13根据权利要求11所述的方法，其进一步包含接近于所述沟槽的所述第三侧壁形成第三导电端子。14根据权利要求11所述的方法，其进一步包含选择性地移除所述MTJ结构的邻近于所述第四侧壁的一部分以形

8、成开口，以使得所述MTJ结构为大体上U形的。15根据权利要求14所述的方法，其进一步包含将层间电介质材料沉积到所述开口中。16根据权利要求14所述的方法，其中选择性地移除所述MTJ结构的所述部分包含执行光蚀刻工艺以在所述MTJ结构上界定图案以及根据所述图案移除所述MTJ结构的所述部分。17一种磁隧道结MTJ装置，其包含衬底，其包括具有第一侧壁和第二侧壁的沟槽；第一横向电极，其邻近于所述第一侧壁而安置于所述沟槽内；第二横向电极，其邻近于所述第二侧壁而安置于所述沟槽内；磁隧道结MTJ结构，其安置于所述沟槽内，所述MTJ结构包括具有具固定磁定向的磁场的固定磁层、隧道结层和具有具可配置磁定向的磁场的自

9、由磁层，所述MTJ结构在第一横向界面处接触所述第一横向电极且在第二横向界面处接触所述第二横向电极；其中所述自由磁层包括邻近于所述第一横向电极的适于携载第一磁畴以存储第一数字值的第一部分；且其中所述自由磁层包括邻近于所述第二横向电极的适于携载第二磁畴以存储第二数字值的第二部分。18根据权利要求17所述的MTJ装置，其进一步包含底部电极，其在所述沟槽内，邻近于底壁；其中所述自由磁层包括邻近于所述底部电极的适于携载底部磁畴以存储底部数字值的底部部分。19根据权利要求17所述的MTJ装置，其中所述沟槽包括第三侧壁，且所述MTJ装置进一步包含第三横向电极，其邻近于所述第三侧壁而安置在所述沟槽内；其中所述

10、自由磁层包括邻近于所述第三横向电极的适于携载第三磁畴以存储第三数字值的第三部分。20根据权利要求19所述的MTJ装置，其进一步包含顶部电极，其耦合到位线；第一开关，其包括耦合到所述第一横向电极的第一端子、耦合到字线的第一控制端子和耦合到第一源极线的第二端子；权利要求书CN101960530ACN101960531A3/3页4第二开关，其包括耦合到所述第二横向电极的第三端子、耦合到所述字线的第二控制端子和耦合到第二源极线的第四端子；以及第三开关，其包括耦合到所述第三横向电极的第五端子、耦合到所述字线的第三控制端子和耦合到第三源极线的第六端子。21根据权利要求17所述的MTJ装置，其中所述第一侧壁

11、具有大体上平行于所述衬底的表面延伸的长度和大体上垂直于所述表面延伸的深度，且其中所述长度与所述深度的比率界定所述自由层的邻近于所述第一侧壁的所述第一部分的所述磁畴的定向。22根据权利要求21所述的MTJ装置，其中当所述长度大于所述深度时，所述磁畴在大体上平行于所述衬底的所述表面的方向上定向。23根据权利要求21所述的MTJ装置，其中当所述长度小于所述深度时，所述磁畴在大体上垂直于所述衬底的所述表面的方向上定向。权利要求书CN101960530ACN101960531A1/23页5形成磁隧道结装置的方法技术领域0001本发明大体上涉及一种形成包括多个横向磁畴的磁隧道结单元的方法。背景技术0002

12、一般来说，便携式计算装置和无线通信装置的普遍采用增加了对高密度和低功率的非易失性存储器的需求。由于处理技术已得到改进，所以有可能制造基于磁隧道结MTJ装置的磁阻式随机存取存储器MRAM。传统的旋转扭矩隧道STT结装置通常形成为平坦堆叠结构。这些装置通常具有具单一磁畴的二维磁隧道结MTJ单元。MTJ单元通常包括反铁磁层AF、固定磁层、势垒层即，隧穿氧化物层和自由磁层，其中位值由在自由磁层中诱发的磁场来表示。自由层的磁场相对于由固定磁层携载的固定磁场的方向的方向确定位值。0003常规上，为使用MTJ装置改进数据密度，一种技术包括减小MTJ装置的大小以将更多MTJ装置放入较小面积中。然而，MTJ装置

13、的大小受制造工艺技术限制。另一技术包括在单一MTJ装置中形成多个MTJ结构。举例来说，在一个例子中，形成包括第一固定层、第一隧道势垒和第一自由层的第一MTJ结构。在所述第一MTJ结构上形成电介质材料层，且在所述电介质材料层的顶部上形成第二MTJ结构。此结构增加XY方向上的存储密度，同时增加Z方向上的存储器阵列的大小。遗憾的是，此结构每单元仅存储一个位，因此XY方向上的数据密度以Z方向上的面积和制造成本为代价而增加。此外，这些结构增加迹线布线复杂性。因此，需要一种经改进的存储器装置，其具有较大存储密度但不增加MTJ单元中的每一者的电路面积且可随着工艺技术缩放。发明内容0004在一特定实施例中，磁

14、隧道结MTJ单元包括衬底，所述衬底具有具有第一侧壁和第二侧壁的沟槽。所述MTJ单元进一步包括邻近于所述第一侧壁而安置于所述沟槽内的第一横向电极和邻近于所述第二侧壁而安置于所述沟槽内的第二横向电极。所述MTJ单元进一步包括安置于所述沟槽内的磁隧道结MTJ结构。所述MTJ结构包括具有具固定磁定向的磁场的固定磁层、隧道结层和具有具可配置磁定向的磁场的自由磁层。所述MTJ结构还可包括反铁磁层。所述MTJ结构在第一横向界面处接触所述第一横向电极且在第二横向界面处接触所述第二横向电极。邻近于所述第一横向电极的所述自由磁层适于携载第一磁畴以存储第一数字值。邻近于所述第二横向电极的所述自由磁层适于携载第二磁畴

15、以存储第二数字值。0005在另一特定实施例中，揭示一种制造磁隧道结结构的方法，其包括在衬底中形成沟槽、在所述沟槽内沉积导电端子和在所述沟槽内沉积磁隧道结MTJ结构。所述MTJ结构包括具有固定磁定向的固定磁层、隧道结层和具有可配置磁定向的自由磁层。所述MTJ结构还可包括反铁磁层。所述固定磁层沿着大体上垂直于所述衬底的表面延伸的界面而接触所述导电端子。邻近于所述导电端子的所述自由磁层携载适于存储数字值的磁畴。说明书CN101960530ACN101960531A2/23页60006在又一特定实施例中，揭示一种形成磁隧道结结构的方法，所述方法包括在衬底中形成沟槽，其中所述沟槽包括第一侧壁、第二侧壁、

16、第三侧壁、第四侧壁和底壁。所述方法包括在所述沟槽内接近于所述第一侧壁沉积第一导电端子且在所述沟槽内沉积第二导电端子。所述方法进一步包括在所述沟槽内沉积磁隧道结MTJ结构。所述MTJ结构可包括反铁磁层、具有具固定磁定向的磁场的固定磁层、隧道结层和具有具可配置磁定向的磁场的自由磁层。所述固定磁层在相应第一横向界面、第二横向界面、第三横向界面和第四横向界面处接触所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁和所述第四侧壁且在底部界面处接触所述底壁。邻近于所述第一导电端子的所述自由磁层适于携载第一磁畴以存储第一数字值，且邻近于所述第二导电端子的所述自由磁层适于携载第二磁畴以存储第二数字值。0007提供由磁隧

17、道结MTJ装置的实施例提供的一个特定优点，所述优点在于多个数据位可存储于单一MTJ单元处。在此例子中，视特定实施而定，单一位MTJ单元的数据存储密度可加倍、增到三倍或增到四倍。0008提供另一特定优点，所述优点在于横向电极提供较短接触距离，从而增强效率且减小归因于布线的寄生电阻和电容。0009又一优点在于多位MTJ单元可随着工艺技术而缩放，从而甚至当MTJ单元大小减小时也允许多位MTJ单元。0010提供又一特定优点，所述优点在于MTJ单元可包括多个独立磁畴以存储多个数据位。在一特定实施例中，所述MTJ单元可包括多个侧壁从衬底的平面表面垂直地延伸，其中所述多个侧壁中的每一者携载唯一横向磁畴以存储

18、一数据位。另外，所述MTJ单元可包括底壁，所述底壁包括水平磁畴以存储另一数据位。0011提供再一特定优点，所述优点在于所述MTJ单元可包括多个独立磁畴。可写入或读取所述多个独立磁畴中的每一者而不改变存储于所述MTJ单元内的其它磁畴处的数据。0012在查看包括以下部分的整个申请案之后将明白本发明的其它方面、优点和特征“附图说明”、“具体实施方式”和“权利要求书”。附图说明0013图1为包括横向磁畴的磁隧道结MTJ堆叠的特定说明性实施例的横截面图；0014图2为包括具有多个横向磁畴的MTJ单元的电路装置的特定说明性实施例的俯视图；0015图3为沿着图2中的线33取得的图2的电路装置的横截面图；00

19、16图4为沿着图2中的线44取得的图2的电路装置的横截面图；0017图5为包括具有多个横向磁畴的MTJ单元的电路装置的第二特定说明性实施例的俯视图；0018图6为沿着图5中的线66取得的图5的电路装置的横截面图；0019图7为沿着图5中的线77取得的图5的电路装置的横截面图；0020图8为包括具有多个横向磁畴的MTJ单元的电路装置的第三特定说明性实施例的俯视图；0021图9为沿着图8中的线99取得的图8的电路装置的横截面图；0022图10为沿着图8中的线1010取得的图8的电路装置的横截面图；说明书CN101960530ACN101960531A3/23页70023图11为包括具有多个横向磁畴

20、的MTJ单元的电路装置的第四特定说明性实施例的俯视图；0024图12为沿着图11中的线1212取得的图11的电路装置的横截面图；0025图13为沿着图11中的线1313取得的图11的电路装置的横截面图；0026图14为包括具有多个横向磁畴的MTJ单元的电路装置的第五特定说明性实施例的俯视图；0027图15为沿着图14中的线1515取得的图14的电路装置的横截面图；0028图16为沿着图14中的线1616取得的图14的电路装置的横截面图；0029图17为包括具有多个横向磁畴的MTJ单元的电路装置的第六特定说明性实施例的俯视图；0030图18为沿着图17中的线1818取得的图17的电路装置的横截面

21、图；0031图19为沿着图17中的线1919取得的图17的电路装置的横截面图；0032图20为包括具有多个横向磁畴的MTJ单元的电路装置的第七特定说明性实施例的俯视图；0033图21为沿着图20中的线2121取得的图20的电路装置的横截面图；0034图22为沿着图20中的线2222取得的图20的电路装置的横截面图；0035图23为包括具有多个横向磁畴的MTJ单元的电路装置的第八特定说明性实施例的俯视图；0036图24为沿着图23中的线2424取得的图23的电路装置的横截面图；0037图25为沿着图23中的线2525取得的图23的电路装置的横截面图；0038图26为在零值状态下配置的具有多个横向

22、磁畴的MTJ单元的自由层的俯视图；0039图27为包括图26的自由层的MTJ单元的横截面图，其说明用以配置自由层的磁畴以表示零值的写入电流；0040图28为沿着图26中的线2828取得的图26的自由层的横截面图；0041图29为沿着图26中的线2929取得的图26的自由层的横截面图；0042图30为在1值状态下配置的具有多个横向磁畴的MTJ单元的自由层的俯视图；0043图31为包括图30的自由层的MTJ单元的横截面图，其说明用以配置自由层的磁畴以表示1值的写入电流；0044图32为沿着图30中的线3232取得的图30的自由层的横截面图；0045图33为沿着图30中的线3333取得的图30的自由

23、层的横截面图；0046图34为MTJ单元的特定实施例的横截面图；0047图35为提供增加的电阻的MTJ单元的另一特定实施例的横截面图；0048图36为具有单一开关装置以存取单一存储值的MTJ单元的横截面图；0049图37为具有两个开关装置以存取两个存储值的MTJ单元的横截面图；0050图38为具有三个开关装置以存取三个存储值的MTJ单元的横截面图；0051图39到图40为形成具有多个横向磁畴的磁隧道结MTJ结构的方法的特定说明性实施例的流程图；0052图41为形成具有多个横向磁畴的磁隧道结MTJ结构的方法的第二特定说明性实施例的流程图；说明书CN101960530ACN101960531A4/

24、23页80053图42为形成具有多个横向磁畴的磁隧道结MTJ结构的方法的第三特定说明性实施例的流程图；以及0054图43为包括包含MTJ单元的存储器电路的无线通信装置的框图。具体实施方式0055图1为包括横向磁畴的磁隧道结MTJ单元100的特定说明性实施例的横截面图。MTJ单元100包括磁隧道结MTJ结构104，其具有MTJ堆叠106、中心电极108、第一横向电极110和第二横向电极112。MTJ堆叠106包括携载具有固定磁定向的磁畴的固定磁层114、隧道势垒层116和具有可配置磁定向的自由磁层118。MTJ堆叠106还可包括钉扎固定磁层114的反铁磁AF层未图示。MTJ堆叠106还可包括额外

25、层未图示。固定磁层114经由所述AF层在第一横向界面120处耦合到第一横向电极110且在第二横向界面122处接触第二横向电极112。应理解，固定磁层114和自由磁层118可切换，以使得自由磁层118分别在第一横向界面120和第二横向界面122处接触第一横向电极110和第二横向电极112。一般来说，自由磁层118具有邻近于第一横向电极110的携载第一磁畴124在图26中说明于2612处的第一部分且具有邻近于第二横向电极112的携载第二磁畴126在图26中说明于2616处的第二部分。0056在一特定实施例中，MTJ单元100的尺寸即，长度、宽度和深度确定磁畴在自由层118内的定向。具体来说，沿着特

26、定壁的磁畴在对应于所述特定壁的最长尺寸的方向上对准。如果所述壁具有大于其长度的深度，则磁畴定向于深度的方向上。相比而言，如果所述壁具有大于深度的长度，则磁畴定向于长度的方向上。与自由层118的磁畴相关联的磁场相对于与固定层114的磁畴相关联的磁场的固定方向的特定方向表示一数据位值。0057在另一特定实施例中，固定磁层114和自由磁层118由铁磁材料形成。隧道势垒层116可由例如氧化镁MGO等金属材料的氧化物形成。可经由中心电极108和横向电极110和112施加读取电流以读取由第一磁畴124和第二磁畴126表示的数据位值。在一特定实例中，第一磁畴124和第二磁畴126可适于表示唯一数据位值。00

27、58图2为包括具有多个横向磁畴的MTJ单元的电路装置200的特定说明性实施例的俯视图。电路装置200包括衬底202。衬底202包括磁隧道结MTJ结构204，其具有MTJ堆叠206、中心电极208、第一横向电极210和第二横向电极212。MTJ堆叠206具有长度A和宽度B，其中长度A大于宽度B。衬底202包括耦合到第一横向电极210的第一通孔214、耦合到中心电极208的中心通孔216和耦合到第二横向电极212的第二通孔218。衬底202还包括耦合到第一通孔214的第一迹线220、耦合到第二通孔218的第二迹线222和耦合到中心通孔216的第三迹线224。衬底202还包括处理开口226。在一特定

28、实施例中，MTJ结构204适于将例如第一位值的第一数据值和例如第二位值的第二数据值存储于MTJ堆叠206的邻近于第一横向电极210和第二横向电极212的自由层内。0059图3为沿着图2中的线33取得的图2的电路装置200的横截面图300。图300说明衬底202，其包括第一层间电介质层332、第一罩盖层334、第二层间电介质层336、第二罩盖层338、第三罩盖层340、第三层间电介质层342和第四层间电介质层344。衬底202包括第一表面360和第二表面370。衬底202还包括包括MTJ堆叠206的MTJ结构204。第一横向电极210、第二横向电极212和MTJ堆叠206安置于衬底202中的沟槽

29、内。所述沟槽说明书CN101960530ACN101960531A5/23页9具有深度D。衬底202包括沉积于第一表面360处且在第一表面360处经图案化的第一迹线220、第二迹线222和第三迹线224。第一迹线220耦合到从第一迹线220延伸到第一横向电极210的第一通孔214。第二迹线222耦合到从第二迹线222延伸到第二横向电极212的第二通孔218。第三迹线224耦合到从第三迹线224延伸到中心顶部电极208的中心通孔216。中心电极208耦合到MTJ堆叠206。0060一般来说，MTJ堆叠206适于将第一数据位值存储于MTJ堆叠206的自由层的邻近于第一横向电极210的第一部分内。M

30、TJ堆叠206还适于将第二数据位值存储于MTJ堆叠206的自由层的邻近于第二横向电极212的第二部分内。可通过在第三迹线224与第一迹线220或第二迹线222之间施加电压并通过将第一迹线220和/或第二迹线222处的电流与参考电流进行比较而从MTJ堆叠206读取数据位值。或者，可通过在第一迹线220与第三迹线224之间或在第二迹线222与第三迹线224之间施加写入电流而将数据位值写入到MTJ堆叠206。在一特定实施例中，图2中所说明的MTJ堆叠206的宽度B大于深度D，且MTJ堆叠206内的邻近于横向电极210和212的自由层所携载的相应磁畴在于MTJ堆叠206的宽度B的方向上大体上平行于衬底

31、202的表面360的方向上延伸即，进入图3的页面视图或从页面视图向外。如果MTJ堆叠206的宽度B小于深度D，则MTJ堆叠206内的邻近于横向电极210和212的自由层的相应磁场可为垂直的，即，沿着所述沟槽深度方向。通常，可通过反向沟槽光蚀刻工艺和MTJ化学机械研磨CMP工艺来图案化图2到图13中所说明的MTJ结构以控制沟槽尺寸且因此控制MTJ尺寸。0061图4为沿着图2中的线44取得的图2的电路装置200的横截面图400。图400包括衬底202，所述衬底202具有第一层间电介质层332、第一罩盖层334、第二层间电介质层336、第二罩盖层338、第三罩盖层340、第三层间电介质层342和第四

32、层间电介质层344。衬底202包括MTJ堆叠206、顶部电极208和从第三迹线224延伸到顶部电极208的中心通孔216。衬底202还包括处理开口226，其可通过选择性地移除MTJ结构204的一部分且通过在处理开口226内沉积层间电介质材料进行填充而形成。0062在一特定说明性实施例中，MTJ结构204为包括三个侧壁和一底壁的大体上U形结构。MTJ结构204可包括与相应侧壁相关联的横向电极例如第一横向电极210和第二横向电极212且可包括与所述底壁相关联的底部电极。另外，MTJ结构204适于存储多达四个唯一数据位。0063图5为包括具有多个横向磁畴的MTJ单元的电路装置500的特定说明性实施例

33、的俯视图。电路装置500包括衬底502。衬底502包括磁隧道结MTJ结构504，其具有MTJ堆叠506、中心电极508、第一横向电极510和第二横向电极512。MTJ堆叠506具有长度A和宽度B。衬底502包括耦合到第一横向电极510的第一通孔514、耦合到中心电极508的中心通孔516和耦合到第二横向电极512的第二通孔518。衬底502还包括耦合到第一通孔514的第一迹线520、耦合到第二通孔518的第二迹线522和耦合到中心通孔516的第三迹线524。衬底502还包括处理开口526。在一特定实施例中，MTJ结构504适于将第一数据位值和第二数据位值存储于MTJ堆叠506的邻近于第一横向电

34、极510和第二横向电极512的自由层内。0064图6为沿着图5中的线66取得的图5的电路装置500的横截面图600。图600说明衬底502，衬底502包括第一层间电介质层630、第二层间电介质层632、第一罩盖层说明书CN101960530ACN101960531A6/23页10634、第三层间电介质层636、第二罩盖层638、第三罩盖层640、第四层间电介质层642和第五层间电介质层644。衬底502包括第一表面660和第二表面670。衬底502还包括包括MTJ堆叠506的MTJ结构504。第一横向电极510、第二横向电极512和MTJ堆叠506安置于衬底502中的沟槽内。所述沟槽具有深度D

35、。衬底502包括沉积于第一表面660处且在第一表面660处经图案化的第三迹线524，且包括沉积于第二表面670处且在第二表面670处经图案化的第一迹线520和第二迹线522。第一迹线520耦合到从第一迹线520延伸到第一横向电极510的第一通孔514。第二迹线522耦合到从第二迹线522延伸到第二横向电极512的第二通孔518。第三迹线524耦合到从第三迹线524延伸到中心顶部电极508的中心通孔516。中心电极508耦合到MTJ堆叠506。0065一般来说，MTJ堆叠506适于将第一数据位值存储于MTJ堆叠506的邻近于第一横向电极510的自由层内。MTJ堆叠506还适于将第二数据位值存储于

36、MTJ堆叠506的邻近于第二横向电极512的自由层内。可通过在第三迹线524与第一迹线520或第二迹线522之间施加电压并通过将第一迹线520和/或第二迹线522处的电流与参考电流进行比较而从MTJ堆叠506读取数据位值。或者，可通过在第一迹线520与第三迹线524之间或在第二迹线522与第三迹线524之间施加写入电流而将数据位值写入到MTJ堆叠506。在一特定实施例中，图5中所说明的MTJ堆叠506的宽度B大于深度D，且MTJ堆叠506内的邻近于横向电极510和512的自由层所携载的相应磁畴在于MTJ堆叠506的宽度B的方向上大体上平行于衬底502的表面660的方向上延伸即，进入图6的页面视

37、图或从页面视图向外。如果MTJ堆叠506的宽度B小于深度D，则MTJ堆叠506内的邻近于横向电极510和512的自由层的相应磁场可为沿着所述沟槽深度方向垂直的。0066图7为沿着图5中的线77取得的图5的电路装置500的横截面图700。图700包括衬底502，其具有第二层间电介质层632、第一罩盖层634、第三层间电介质层636、第二罩盖层638、第三罩盖层640、第四层间电介质层642和第五层间电介质层644。衬底502包括MTJ堆叠506、顶部电极508和从第三迹线524延伸到顶部电极508的中心通孔516。衬底502还包括处理开口526，其可通过选择性地移除MTJ结构504的一部分且通过

38、在处理开口526内沉积层间电介质材料进行填充而形成。0067在一特定说明性实施例中，MTJ结构504为包括三个侧壁和一底壁的大体上U形结构。MTJ结构504可包括与相应侧壁相关联的横向电极例如第一横向电极510和第二横向电极512且可包括与所述底壁相关联的底部电极。另外，MTJ结构504适于存储多达四个唯一数据位。0068图8为包括具有多个横向磁畴的MTJ单元的电路装置800的第三特定说明性实施例的俯视图。电路装置800包括衬底802。衬底802包括磁隧道结MTJ结构804，其具有MTJ堆叠806、中心电极808、第一横向电极810、第二横向电极812和第三横向电极1050。MTJ堆叠806具

39、有长度A和宽度B，其中长度A大于宽度B。衬底802包括耦合到第一横向电极810的第一通孔814、耦合到中心电极808的中心通孔816、耦合到第二横向电极812的第二通孔818和耦合到第三横向电极1050的第三通孔827。衬底802还包括耦合到第一通孔814的第一迹线820、耦合到第二通孔818的第二迹线822和耦合到中心通孔816的第三迹线824。衬底802还包括处理开口826。衬底802还包括耦合到第三通孔827的第四迹线828。在一特定实施例中，MTJ结构804适于将第一数据位值存储于MTJ堆说明书CN101960530ACN101960531A7/23页11叠806的自由层的邻近于第一横

40、向电极810的第一部分内、将第二数据位值存储于自由层的邻近于第二横向电极812的第二部分内且将第三数据位值存储于自由层的邻近于第三横向电极1050的第三部分内。0069图9为沿着图8中的线99取得的图8的电路装置800的横截面图900。图900说明衬底802，衬底802包括第一层间电介质层930、第二层间电介质层932、第一罩盖层934、第三层间电介质层936、第二罩盖层938、第三罩盖层940、第四层间电介质层942和第五层间电介质层944。衬底802包括第一表面960和第二表面970。衬底802还包括包括MTJ堆叠806的MTJ结构804。第一横向电极极810、第二横向电极812和MTJ堆

41、叠806安置于衬底802中的沟槽内。所述沟槽具有深度D。衬底802包括沉积于第一表面960处且在第一表面960处经图案化的第三迹线824，且包括沉积于第二表面970处且在第二表面970处经图案化的第一迹线820和第二迹线822。第一迹线820耦合到从第一迹线820延伸到第一横向电极810的第一通孔814。第二迹线822耦合到从第二迹线822延伸到第二横向电极812的第二通孔818。第三迹线824耦合到从第三迹线824延伸到中心顶部电极808的中心通孔816。中心电极808耦合到MTJ堆叠806。0070一般来说，MTJ堆叠806适于将第一数据位值存储于MTJ堆叠806的自由层的邻近于第一横向电

42、极810的第一部分内。MTJ堆叠806还适于将第二数据位值存储于MTJ堆叠806的自由层的邻近于第二横向电极812的第二部分内。MTJ堆叠806还适于将第三数据位值存储于MTJ堆叠806的自由层的邻近于第三横向电极1050的第三部分内。可通过在第三迹线824与第一迹线820、第二迹线822或第四迹线828之间施加电压并通过将第三迹线824处或第一迹线820、第二迹线822或第四迹线828处的电流与参考电流进行比较而从MTJ堆叠806读取数据值。或者，可通过在第一迹线820或第二迹线822或第四迹线828与第三迹线824之间施加写入电流而将数据值写入到MTJ堆叠806。在一特定实施例中，图8中所

43、说明的MTJ堆叠806的长度A和宽度B大于深度D，且MTJ堆叠806内的邻近于横向电极810、812和1050的自由层所携载的相应磁畴在于MTJ堆叠806的宽度B或长度A的方向上大体上平行于衬底802的表面960的方向上延伸即，进入图9的页面视图或从页面视图向外。如果MTJ堆叠806的长度A和宽度B小于深度D，则MTJ堆叠806内的邻近于横向电极810、812和1050的自由层的相应磁场可为沿着所述沟槽深度方向垂直的。0071图10为沿着图8中的线1010取得的图8的电路装置800的横截面图1000。图1000包括衬底802，衬底802具有第一层间电介质层930、第二层间电介质层932、第一罩

44、盖层934、第三层间电介质层936、第二罩盖层938、第三罩盖层940、第四层间电介质层942和第五层间电介质层944。衬底802包括MTJ堆叠806、顶部电极808和从第三迹线824延伸到顶部电极808的中心通孔816。衬底802还包括处理开口826，其可通过选择性地移除MTJ结构804的一部分且通过在处理开口826内沉积层间电介质材料进行填充而形成。衬底802还包括耦合到从第四迹线828延伸到第三横向电极1050的第三通孔827的第四迹线828，第三横向电极1050耦合到MTJ堆叠806。0072在一特定说明性实施例中，MTJ结构804为包括三个侧壁和一底壁的大体上U形结构。在图10的横截

45、面图中，MTJ堆叠806为L形结构。MTJ结构804可包括与相应侧壁相关联的横向电极例如第一横向电极810、第二横向电极812和第三横向电极1050且可说明书CN101960530ACN101960531A8/23页12包括与所述底壁相关联的底部电极未图示。另外，MTJ结构804适于存储多达四个唯一数据位。0073图11为包括具有多个横向磁畴的MTJ单元的电路装置1100的第四特定说明性实施例的俯视图。电路装置1100包括衬底1102。衬底1102包括磁隧道结MTJ结构1104，其具有MTJ堆叠1106、中心电极1108、第一横向电极1110和第二横向电极1112。MTJ堆叠1106具有长度A

46、和宽度B，其中长度A大于宽度B。衬底1102包括耦合到第一横向电极1110的第一通孔1114、耦合到中心电极1108的中心通孔1116、耦合到第二横向电极1112的第二通孔1118和耦合到第三横向电极1350的第三通孔1127。衬底1102还包括耦合到第一通孔1114的第一迹线1120、耦合到第二通孔1118的第二迹线1122和耦合到中心通孔1116的第三迹线1124。衬底1102还包括处理开口1126。衬底1102包括第三通孔1127和第四迹线1128。在一特定实施例中，MTJ结构1104适于将第一数据位值存储于MTJ堆叠1106的自由层的邻近于第一横向电极1110的第一部分内、将第二数据位

47、值存储于自由层的邻近于第二横向电极1112的第二部分内且将第三数据位值存储于自由层的邻近于第三横向电极1350的第三部分内。0074图12为沿着图11中的线1212取得的图11的电路装置1100的横截面图1200。图1200说明衬底1102，其包括第二层间电介质层1232、第一罩盖层1234、第三层间电介质层1236、第二罩盖层1238、第三罩盖层1240、第四层间电介质层1242和第五层间电介质层1244。衬底1102包括第一表面1260和第二表面1270。衬底1102还包括包括MTJ堆叠1106的MTJ结构1104。第一横向电极1110、第二横向电极1112和MTJ堆叠1106安置于衬底1

48、102中的沟槽内。所述沟槽具有深度D。衬底1102包括沉积于第一表面1260处且在第一表面1260处经图案化的第一迹线1120、第二迹线1122和第三迹线1124。第四迹线1128沉积于第二表面1270处且在第二表面1270处经图案化，如图13中所说明。第一迹线1120耦合到从第一迹线1120延伸到第一横向电极1110的第一通孔1114。第二迹线1122耦合到从第二迹线1122延伸到第二横向电极1112的第二通孔1118。第三迹线1124耦合到从第三迹线1124延伸到中心顶部电极1108的中心通孔1116。中心电极1108耦合到MTJ堆叠1106。0075一般来说，MTJ堆叠1106适于将第一

49、数据位值存储于MTJ堆叠1106的自由层的邻近于第一横向电极1110的第一部分内。MTJ堆叠1106还适于将第二数据位值存储于MTJ堆叠1106的自由层的邻近于第二横向电极1112的第二部分内。MTJ堆叠1106进一步适于将第三数据位值存储于MTJ堆叠1106的自由层的邻近于第三横向电极1350的第三部分内。可通过在第三迹线1124与第一迹线1120、第二迹线1122或第四迹线1128之间施加电压和并通过将第一迹线1120、第二迹线1122或第四迹线1128处的电流与参考电流进行比较而从MTJ堆叠1106读取数据位值。或者，可通过在第一迹线1120、第二迹线1122或第四迹线1128与第三迹线

50、1124之间施加写入电流而将数据位值写入到MTJ堆叠1106。在一特定实施例中，图11中所说明的MTJ堆叠1106的长度A和宽度B大于深度D，且MTJ堆叠1106内的邻近于横向电极1110、1112或1350的自由层所携载的相应磁畴在于MTJ堆叠1106的宽度B或长度A的方向上大体上平行于衬底1102的表面1260的方向上延伸即，进入图12的页面视图或从页面视图向外。如果MTJ堆叠1106的长度A和宽度B小于深度D，则MTJ堆叠1106内的邻近于横向电极1110、1112和1350的自由层的相说明书CN101960530ACN101960531A9/23页13应磁场可为沿着所述沟槽深度方向垂直