磁存储器装置制造方法及图纸

一种磁存储器装置，包括衬底上的磁隧道结图案和磁隧道结图案上的掩模结构。掩模结构包括导电图案和牺牲图案，其中导电图案在磁隧道结图案与牺牲图案之间，牺牲图案包括相对于导电图案具有蚀刻选择性的材料。所述装置包括与掩模结构的导电图案的表面接触的上接触插塞。所述装置包括覆盖衬底的单元区和外围电路区的下层间绝缘层，其中单元区上的下层间绝缘层在邻近的磁隧道结图案之间具有凹进的顶表面。

Magnetic memory device

A magnetic memory device includes a magnetic tunnel junction pattern on a substrate and a mask structure on the magnetic tunnel junction pattern. The mask structure consists of a conductive pattern and a sacrificial pattern, in which the conductive pattern is between the magnetic tunnel knot pattern and the sacrificial pattern, and the sacrificial patterns include materials that have etching selectivity relative to the conductive pattern. The device includes an upper contact plug which is in contact with the surface of the conductive pattern of the mask structure. The device comprises a unit area covering a substrate and an interlayer insulating layer in the peripheral circuit area, in which the lower interlayer insulating layer on the unit area has a concave top surface between the adjacent magnetic tunnel junction patterns.

【技术实现步骤摘要】
磁存储器装置相关申请的交叉引用本申请要求于2017年1月10日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0003663的优先权，该专利申请的全部内容以引用方式并入本文中。
本公开涉及磁存储器装置及其制造方法，并且具体地说，涉及包括磁隧道结的磁存储器装置及其制造方法。
技术介绍
由于对速度增加和/或功耗减小的电子装置的需求增加，半导体装置可构造为以更快的操作速度和/或更低的操作电压来操作。已经提议使用磁存储器装置来实现这样的装置。例如，磁存储器装置可提供诸如延迟减小和/或非易失性的技术优点。结果，磁存储器装置正在成为下一代存储器装置。磁存储器装置包括磁隧道结(MTJ)图案。MTJ图案可包括两个磁层和介于它们之间的绝缘层。MTJ图案的电阻根据磁层的磁化方向而变化。例如，当磁层的磁化方向彼此反向平行时MTJ图案的电阻比当磁层的磁化方向彼此平行时更高。这种电阻的差异可用于磁存储器装置的数据存储操作。然而，仍然需要更多的研究来批量生产磁存储器装置和满足对具有更高集成密度和更低功耗特性的磁存储器装置的需要。
技术实现思路
本专利技术构思的一些示例实施例提供了具有改进的电特性的磁存储器装置和一种制造该磁存储器装置的方法。本专利技术构思的一些示例实施例提供了一种容易地制造磁存储器装置的方法和由此制造的磁存储器装置。根据本专利技术构思的一些示例实施例，一种磁存储器装置可包括：衬底上的磁隧道结图案；掩模结构，其包括导电图案和牺牲图案，导电图案在磁隧道结图案与牺牲图案之间，牺牲图案包括相对于导电图案具有蚀刻选择性的材料；以及上接触插塞，其与导电图案的表面接触。根据本专利技术构思的一些示例实施例，一种磁存储器装置可包括：衬底上的多个磁隧道结图案，所述多个磁隧道结图案中的邻近的磁隧道结图案在平行于衬底的顶表面的方向上彼此间隔开；以及所述多个磁隧道结图案中的分离的对应的磁隧道结图案上的多个掩模结构。所述多个掩模结构中的每个掩模结构可包括图案交替堆叠件，图案交替堆叠件包括至少两个导电图案和至少两个牺牲图案。所述至少两个牺牲图案中的每个牺牲图案可包括相对于所述至少两个导电图案具有蚀刻选择性的材料。根据本专利技术构思的一些示例实施例，一种磁存储器装置可包括：衬底，所述衬底包括单元区和外围电路区；下层间绝缘层，其覆盖衬底的单元区和外围电路区；在下层间绝缘层上且在单元区上的多个磁隧道结图案，所述多个磁隧道结图案在平行于衬底的顶表面的方向上彼此间隔开；以及所述多个磁隧道结图案中的分离的对应的磁隧道结图案上的多个掩模结构。所述多个掩模结构中的每个掩模结构可包括导电图案和牺牲图案。所述多个掩模结构的各个牺牲图案可分别包括相对于所述多个掩模结构的导电图案具有蚀刻选择性的材料。单元区上的下层间绝缘层可具有在所述多个磁隧道结图案中的邻近的磁隧道结图案之间的凹进顶表面，所述凹进顶表面朝着衬底凹进。当从衬底的顶表面测量时，外围电路区上的下层间绝缘层的顶表面低于所述凹进顶表面。根据一些示例实施例，一种磁存储器装置可包括：衬底上的磁隧道结图案；以及包括导电图案和牺牲图案的掩模结构。所述导电图案可在磁隧道结图案与牺牲图案之间，所述牺牲图案可包括相对于导电图案具有蚀刻选择性的材料。附图说明将从下面结合附图的简单描述中更清楚地理解示例实施例。附图表示了如本文所述的非限制性示例实施例。图1是根据本专利技术构思的一些示例实施例的磁存储器装置的存储器单元阵列的电路图。图2是根据本专利技术构思的一些示例实施例的磁存储器装置的单位存储器单元的电路图。图3是根据本专利技术构思的一些示例实施例的磁存储器装置的平面图。图4是沿着图3的线A-A'和线B-B’截取的剖视图。图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14和图15是被提供以示出根据本专利技术构思的一些示例实施例的制造磁存储器装置的方法的剖视图，并且它们中的每一个是沿着图3的线A-A'和线B-B’截取的。图16是根据本专利技术构思的一些示例实施例的磁存储器装置的平面图。图17是沿着图16的线A-A'和线B-B’截取的剖视图。图18是被提供以示出根据本专利技术构思的一些示例实施例的制造磁存储器装置的方法的沿着图16的线A-A'和线B-B’截取的剖视图。图19是根据本专利技术构思的一些示例实施例的磁存储器装置的平面图。图20是沿着图19的线A-A'和线B-B’截取的剖视图。图21是被提供以示出根据本专利技术构思的一些示例实施例的制造磁存储器装置的方法的沿着图19的线A-A'和线B-B’截取的剖视图。图22A是示出根据本专利技术构思的一些示例实施例的磁隧道结图案的示例的剖视图。图22B是示出根据本专利技术构思的一些示例实施例的磁隧道结图案的另一示例的剖视图。应该注意，这些附图旨在示出在特定示例实施例中利用的方法、结构和/或材料的一般特征以及补充下面提供的书面描述。然而，这些附图不一定按照比例绘制，并且可不准确反映任何给出的实施例的准确结构或性能特征，并且不应被解释为局限或限制通过示例实施例包含的值或特性的范围。例如，为了清楚，可缩小或夸大分子、层、区和/或结构性元件的相对厚度和定位。在各个附图中使用相似或相同的附图标记旨在指示存在相似或相同的元件或特征。具体实施方式现在将参照其中示出了示例实施例的附图更完全地描述本专利技术构思的示例实施例。图1是根据本专利技术构思的一些示例实施例的磁存储器装置的存储器单元阵列的电路图，图2是根据本专利技术构思的一些示例实施例的磁存储器装置的单位存储器单元的电路图。参照图1，存储器单元阵列10可包括多条字线WL0至WL3、多条位线BL0至BL3和多个单位存储器单元MC。单位存储器单元MC可按照二维方式或者三维方式排列。单位存储器单元MC可排列在设为彼此交叉的字线WL0至WL3与位线BL0至BL3之间并且连接至字线WL0至WL3与位线BL0至BL3。字线WL0至WL3中的每一条可连接至多个单位存储器单元MC。连接至字线WL0至WL3中的每一条的单位存储器单元MC可分别连接至位线BL0至BL3，并且连接至位线BL0至BL3中的每一条的单位存储器单元MC可分别连接至字线WL0至WL3。连接至字线WL0至WL3中的每一条的单位存储器单元MC可通过位线BL0至BL3连接至读写电路。参照图2，单位存储器单元MC中的每一个可包括存储器元件ME和选择元件SE。存储器元件ME可设置在位线BL与选择元件SE之间并且连接至位线BL与选择元件SE，并且选择元件SE可设置在存储器元件ME与字线WL之间并且连接至存储器元件ME与字线WL。存储器元件ME可为可变电阻装置，其电阻可通过施加于其的电脉冲而切换为至少两个状态中的一个。在一些示例实施例中，存储器元件ME可具有层叠结构，其电阻可通过利用通过层叠结构的电流的自旋转移处理而改变。例如，存储器元件ME可具有构造为呈现磁致电阻特性的层叠结构，并且可包括至少一种铁磁材料和/或至少一种反铁磁材料。选择元件SE可构造为选择性地控制通过存储器元件ME的电流。作为一个示例，选择元件SE可为二极管、pnp双极性晶体管、npn双极性晶体管、NMOS场效应晶体管和PMOS场效应晶体管之一。在选择元件SE是三端子器件(例如，双极性晶体管或MOS场效应晶体管)的情况下，可将额外的互连线(未示出)连接至选择元件SE。存储器元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁存储器装置，包括：位于衬底上的磁隧道结图案；掩模结构，其包括导电图案和牺牲图案，所述导电图案在所述磁隧道结图案与所述牺牲图案之间，所述牺牲图案包括相对于所述导电图案具有蚀刻选择性的材料；以及上接触插塞，其与所述导电图案的表面接触。

【技术特征摘要】
2017.01.10 KR 10-2017-00036631.一种磁存储器装置，包括：位于衬底上的磁隧道结图案；掩模结构，其包括导电图案和牺牲图案，所述导电图案在所述磁隧道结图案与所述牺牲图案之间，所述牺牲图案包括相对于所述导电图案具有蚀刻选择性的材料；以及上接触插塞，其与所述导电图案的表面接触。2.根据权利要求1所述的磁存储器装置，其中，所述导电图案与所述磁隧道结图案接触，并且所述上接触插塞通过所述导电图案电耦接至所述磁隧道结图案。3.根据权利要求1所述的磁存储器装置，其中，所述上接触插塞构造为至少部分地包围所述掩模结构，并且所述上接触插塞至少部分地沿着所述掩模结构的侧表面延伸，以与所述导电图案的侧表面接触。4.根据权利要求3所述的磁存储器装置，其中，在平面图中，所述上接触插塞构造为至少部分地围绕所述掩模结构的侧表面。5.根据权利要求1所述的磁存储器装置，其中，所述上接触插塞穿过所述牺牲图案，并且与所述导电图案的顶表面接触。6.根据权利要求1所述的磁存储器装置，其中，所述掩模结构包括位于所述磁隧道结图案上的图案交替堆叠件，所述图案交替堆叠件包括多个导电图案和多个牺牲图案，所述多个导电图案包括与所述磁隧道结图案接触的最下面的导电图案，并且所述上接触插塞与所述最下面的导电图案的表面接触。7.根据权利要求1所述的磁存储器装置，其中，所述导电图案包括金属和导电金属氮化物中的至少一种材料。8.根据权利要求7所述的磁存储器装置，其中，所述牺牲图案包括氧化硅、氮化硅、氧氮化硅和金属氧化物中的至少一种材料。9.根据权利要求7所述的磁存储器装置，其中，所述牺牲图案和所述导电图案包括共同的金属元素。10.根据权利要求1所述的磁存储器装置，还包括：位于所述衬底上的第一层间绝缘层，所述磁隧道结图案至少部分地延伸穿过所述第一层间绝缘层；位于所述第一层间绝缘层上的第二层间绝缘层，所述掩模结构至少部分地延伸穿过所述第二层间绝缘层；所述磁隧道结图案与所述第一层间绝缘层之间的第一保护层；以及所述第一层间绝缘层与所述第二层间绝缘层之间的第二保护层，所述第二保护层与所述导电图案的侧表面接触，其中，所述上接触插塞穿过所述第二层间绝缘层的至少一部分，并且与所述导电图案的侧表面接触。11.根据权利要求10所述的磁存储器装置，其中，所述导电图案与所述磁隧道结图案接触。12.根据权利要求11所述的磁存储器装置，其中，所述第二保护层在所述上接触插塞与所述第一层间绝缘层之间，所述第二保护层在所述上接触插塞与所述第一保护层之间，并且所述第二保护层与所述导电图案的侧表面接触。13.根据权利要求12所述的磁存储器装置，其中，所述第二保护层至少部分地位于所述导电图案的侧表面与所述上接触插塞之间。14.根据权利要求10所述的磁存储器装置，还包括：所述衬底与所述第一层间绝缘层之间的下层间绝缘层；以及在所述下层间绝缘层中并且连接至所述磁隧道结图案的下接触插塞，其中，所述第一保护层在所述磁隧道结图案的侧表面与所述第一层间绝缘层之间，并且所述第一保护层在所述下层间绝缘层与所述第一层间绝缘层之间。15.根据权利要求10所述的磁存储器装置，其中，所述第二保护层包括相对于所述第二层间绝缘层具有蚀刻选择性的材料。16.根据权利要求1所述的磁存储器装置，还包括：位于所述衬底上的第一层间绝缘层，所述磁隧道结图案和所述掩模结构在所述第一层间绝缘层中；以及所述磁隧道结图案与所述第一层间绝缘层之间的第一保护层，所述第一保护层在所述掩模结构与所述第一层间绝缘层之间，其中，所述上接触插塞穿过所述第一层间绝缘层、所述第一保护层...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑大恩，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR