存储器件制造技术

本发明专利技术包括形成在基板上的下部电极、第一缓冲层、种子层、合成交换半磁性层、覆盖层、固定层、磁隧道屏障、自由层、第二缓冲层及上部电极。公开了存储器件，其在基板，从下部电极至上部电极依次层叠，合成交换半磁性层呈第一磁性层、非磁性层及第二磁性层的层叠结构，固定层、磁隧道屏障及自由层形成磁隧道结。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】存储器件
本专利技术涉及存储器件，尤其，涉及利用磁隧道结(MagneticTunnelJunction，MTJ)的磁性存储器件。
技术介绍
进行对于与闪存器件相比，消耗电力少，集精度高的下一代非易失性存储器件的研究。这种下一代非易失性存储器件包括利用如硫族化合物合金(chalcogenidealloy)的相变化物质的状态变化的相变存储器(PhasechangeRAM，PRAM)、利用基于铁磁的磁化状态的磁隧道结(MagneticTunnelJunction，MTJ)的阻抗变化的磁性存储器(MagneticRAM，MRAM)、利用铁电材料的分级现象的铁电存储器(FerroelectricRAM)、利用可变阻抗物质的阻抗变化的阻抗变化存储器(ResistancechangeRAM，ReRAM)等。作为磁性存储器，利用基于电子注入的自旋转矩(Spin-TransferTorque，STT)现象来形成磁化，判别磁化反转前后的阻抗差的自旋转矩磁性随机存取存储器(STT-MRAM，Spin-TransferTorqueMagneticRandomAccessMemory)器件。自旋转矩磁性随机存取存储器器件分别包括由铁磁形成的固定层(pinnedlayer)及自由层和在这些之间形成隧道屏障(tunnelbarrier)的磁隧道结。在磁隧道结中，自由层和固定层的磁化方向相同(即，平行(parallel))，则电流流动变得简单，从而具有低阻抗状态，若磁化方向不同(即，不平行(antiparallel))，则电流减少，从而呈现出高阻抗状态。并且，在磁隧道结中，磁化方向需要向与基板垂直的方向变化，因此，自由层及固定层需要具有垂直磁化值。根据磁场的强度及方向，若与垂直磁化值0为基准对称的方形(squareness，S)的形状变得鲜明(S＝1)，则垂直磁各向异性(perpendicularmagneticanisotropy，PMA)优秀。这种自旋转矩磁性随机存取存储器器件理论上实现1015以上的循环(cycling)，可通过纳秒(ns)程度的快速进行开关。尤其，积极进行垂直磁化型自旋转矩磁性随机存取存储器器件理论上没有缩放限制(ScalingLimit)，通过越进行缩放，电流的密度可降低的优点，可代替DRAM器件的下一代存储器件。另一方面，自旋转矩磁性随机存取存储器器件的例在韩国授权专利第10-1040163中公开。并且，自旋转矩磁性随机存取存储器器件在自由层下部形成种子层，在固定层上部形成覆盖层，在覆盖层上部形成合成交换半磁性层及上部电极。而且，自旋转矩磁性随机存取存储器器件在硅基板形成硅氧化膜之后，在上部形成种子层及磁隧道结。并且，在硅基板可形成三极管等的选择器件，硅氧化膜可覆盖选择器件。因此，自旋转矩磁性随机存取存储器器件在形成有选择器件的硅基板层叠硅氧化膜、种子层、自由层、磁隧道屏障、固定层、覆盖层、合成交换半磁性层及上部电极。其中，种子层及覆盖层利用钽(Ta)来形成，合成交换半磁性层呈磁性金属和非磁性金属交替层叠的下部磁性层及上部磁性层并在这些之间形成非磁性层的结构。即，以基板为中心，磁隧道结形成于下侧，合成交换半磁性层形成于上侧。但是，在向bcc100方向被纹理处理的磁隧道结上侧形成fcc111的合成交换半磁性层，因此，当形成合成交换半磁性层时，fcc111结构向磁隧道结扩散，从而使bcc100结晶劣化。即，当形成合成交换半磁性层时，上述物质的一部分向磁隧道结扩散，从而使磁隧道结的结晶性劣化。因此，磁隧道结的磁化方向可急剧变化，从而，存储器的动作速度降低或者无法进行动作。(现有技术文献)韩国授权专利第10-1040163号
技术实现思路
技术问题本专利技术提供可提高磁隧道结的结晶性，由此，可以使磁化方向急剧变化的存储器件。本专利技术提供防止合成交换半磁性层的物质向磁隧道结扩散，由此可提高磁隧道结的结晶性的存储器件。技术方案本专利技术一实施形态的存储器件中，在基板层叠形成下部电极、缓冲层、种子层、合成交换半磁性层、覆盖层、磁隧道结及上述电极。上述下部电极由多结晶导电物质形成。本专利技术还包括形成于上述下部电极和上述种子层之间且由包含钽的物质形成的缓冲层。上述合成交换半磁性层呈第一磁性层、非磁性层及第二磁性层的层叠结构，上述第一磁性层及第二磁性层由包含Pt的物质形成。上述第一磁性层呈Co/Pt至少层叠2次以上的多层结构，上述第二磁性层呈Co/Pt的单层结构。上述覆盖层由bcc结构的物质形成。上述磁隧道结的自由层包括：第一磁化层，进行垂直磁化；分离层，不进行磁化；以及第二磁化层，进行垂直磁化，上述第一磁化层与上述磁隧道结的固定层相邻地形成。上述自由层的第一自由层及第二自由层由包含CoFeB的物质形成，上述第一自由层的厚度小于上述第二层的厚度。技术效果本专利技术在基板形成合成交换半磁性层之后，形成磁隧道结。因此，合成交换半磁性层的物质不会向磁隧道结扩散，因此，可保存磁隧道结的bcc100结晶。因此，磁隧道结的磁化方向可急剧变化，从而可提高存储器的动作速度。附图说明图1为本专利技术一实施例的存储器件的剖视图；图2至图5为示出以往例及本专利技术例的存储器件的垂直磁特性的图表。具体实施方式以下，参照附图，详细说明本专利技术的实施例。但是，本专利技术并不局限于以下公开的实施例，可以体现为多种形态，只是，本实施例使本专利技术的公开变得完整，并向本专利技术所属
的普通技术人员提供本专利技术的范畴。图1为本专利技术一实施例的存储器件的剖视图，自旋转矩磁性随机存取存储器器件的剖视图。参照图1，本专利技术一实施例的存储器件包括形成于基板100的下部电极110、第一缓冲层120、种子层130、合成交换半磁性层140、覆盖层150、固定层160、磁隧道屏障170、自由层180、第二缓冲层190及上部电极200。即，在基板100，从下部电极110至上部电极200依次层叠。其中，合成交换半磁性层140呈第一磁性层141、非磁性层142及第二磁性层143的层叠结构，固定层160、磁隧道屏障170及自由层180形成磁隧道结。基板100可利用半导体基板。例如，基板100可利用硅基板、砷化镓基板、硅锗基板、氧化硅膜基板等，在本实施例中，利用硅基板。并且，在基板100可形成包括三极管的选择器件。这种，在基板100可形成绝缘层105。即，绝缘层105可覆盖选择器件等的规定的结构物，在绝缘层105可形成露出选择器件的至少一部分的接触孔。这种绝缘层105可利用非晶质结构的硅氧化膜SiO2等来形成。下部电极110形成于绝缘层105。这种下部电极110可利用金属、金属氮化物等的导电性物质形成。并且，本专利技术的下部电极110可至少由一个层形成。例如，下部电极110可呈第一下部电极及第二下部电极的双重结构。其中，下部电极110可形成于绝缘层105，也可以形成于绝缘层105的内部。并且，第一下部电极可形成于绝缘层105内部，由此，可以与形成于基板100的选择器件相连接。这种下部电极110可由多结晶(polycrystal)的物质形成。即，第一下部电极及第二下部电极可由bcc结构的导电物质形成。例如，第一下部电极可由钨(W)等的金属形成，第二下部电极可由氮化钛(TiN)等的金属氮化物形成。第一缓冲层120形成于下部电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储器件，其特征在于，在基板上以层叠的方式形成有下部电极、缓冲层、种子层、合成交换半磁性层、覆盖层、磁隧道结及上部电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.18 KR 10-2015-0037233;2015.03.31 KR 10-2011.一种存储器件，其特征在于，在基板上以层叠的方式形成有下部电极、缓冲层、种子层、合成交换半磁性层、覆盖层、磁隧道结及上部电极。2.根据权利要求1所述的存储器件，其特征在于，上述下部电极由多结晶导电物质形成。3.根据权利要求2所述的存储器件，其特征在于，还包括形成于上述下部电极与上述种子层之间且由包含钽的物质形成的缓冲层。4.根据权利要求1所述的存储器件，其特征在于，上述合成交换半磁性层呈第一磁性层、非磁性层及第二磁性层...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴在勤，洪松花，
申请(专利权)人：汉阳大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR