磁阻随机存取存储器件制造技术

本发明专利技术提供一种磁阻随机存取存储(MRAM)器件，该MRAM器件包括：下电极；阻挡图案，在下电极上并包括处于非晶态的二元金属硼化物；籽晶图案，在阻挡图案上并包括金属；在籽晶图案上的MTJ结构；以及在MTJ结构上的上电极。

【技术实现步骤摘要】
磁阻随机存取存储器件
本专利技术构思涉及磁阻随机存取存储(MRAM)器件。
技术介绍
磁隧道结(MTJ)结构可以嵌入在逻辑器件中。在逻辑器件的制造中，在MTJ结构形成在逻辑器件中之后，MTJ结构会经受用于形成布线的高温工艺。MTJ结构的特性会受下电极的结晶度影响。
技术实现思路
示例实施方式提供一种具有良好特性的MRAM器件。根据示例实施方式，提供一种MRAM器件。MRAM器件可以包括：下电极；阻挡图案，在下电极上并且包括处于非晶态的二元金属硼化物；籽晶图案，在阻挡图案上并包括金属；在籽晶图案上的MTJ结构；以及在MTJ结构上的上电极。根据示例实施方式，提供一种MRAM器件。MRAM器件可以包括：下电极；阻挡图案，在下电极上并且包括通过结合第一金属和硼而形成的第一金属硼化物；籽晶图案，在阻挡图案上并且包括第二金属；MTJ结构，在籽晶图案上；以及在MTJ结构上的上电极。第一金属硼化物的形成能可以小于通过结合第二金属和硼而形成的第二金属硼化物的形成能。根据示例实施方式，提供一种MRAM器件。MRAM器件可以包括：下电极；阻挡图案，在下电极上并且包括处于非晶态的三元金属硼氮化物；籽晶图案，在阻挡图案上并且包括金属；在籽晶图案上的MTJ结构；以及在MTJ结构上的上电极。根据示例实施方式，提供一种MRAM器件。MRAM器件可以包括：在基板上的有源鳍；在有源鳍上的栅极结构；第一和第二源极/漏极层，在有源鳍的与栅极结构相邻的部分上；源极线，电连接到第一源极/漏极层；下电极，电连接到第二源极/漏极层；阻挡图案，在下电极上，该阻挡图案包括处于非晶态的二元金属硼化物；在阻挡图案上的籽晶图案，该籽晶图案包括金属；在籽晶图案上的MTJ结构；在MTJ结构上的上电极；以及电连接到上电极的位线。根据示例实施方式的MRAM器件可以包括在下电极和籽晶图案之间的阻挡图案，因此，可以在高温工艺期间保持籽晶图案上的固定层图案的期望特性，例如其磁化方向。附图说明通过参照附图详细描述本专利技术构思的示范性实施方式，本专利技术构思的这些和其它特征将变得更加明显，附图中：图1是示出根据示例实施方式的MRAM器件的截面图；图2是示出根据示例实施方式的制造MRAM器件的方法的截面图；图3是示出根据示例实施方式的MRAM器件的截面图；图4和图5是示出根据示例实施方式的MRAM器件的截面图；以及图6至图27是示出根据示例实施方式的制造MRAM器件的方法的平面图和截面图。具体实施方式下面将参照附图详细描述本专利技术构思的示范性实施方式。然而，本专利技术构思可以以不同的形式实施，而不应被解释为限于这里阐述的实施方式。在附图中，为了清楚起见，可以夸大层和区域的厚度。在整个说明书和附图中，相同的附图标记可以指代相同的元件。图1是示出根据示例实施方式的MRAM器件的截面图。参照图1，MRAM器件可以包括顺序堆叠在基板100上的下电极115、第一阻挡图案125、粘附图案135、籽晶图案145、MTJ结构185和上电极195。MTJ结构185可以包括顺序堆叠的固定层图案155、隧道势垒层图案165和自由层图案175。基板100可以包括半导体材料(例如硅、锗、硅锗)或III-V半导体化合物(例如GaP、GaAs、GaSb等)。在示例实施方式中，基板100可以是绝缘体上硅(SOI)基板或绝缘体上锗(GOI)基板。MRAM器件的各种组成元件(例如字线、晶体管、二极管、源极/漏极层、接触插塞、通路、布线等)以及覆盖所述组成元件的绝缘夹层可以形成在基板100上。下电极115可以包括金属氮化物，例如钛氮化物、钽氮化物、钨氮化物等。第一阻挡图案125可以阻挡下电极115的结晶度对籽晶图案145的影响。在示例实施方式中，第一阻挡图案125可以包括处于非晶态的二元金属化合物，并且例如在等于或大于约400℃的高温保持非晶。另外，第一阻挡图案125可以包括在下电极115上具有良好粗糙度的材料，例如硼。因此，第一阻挡图案125可以包括二元金属硼化物，例如钽硼化物、钛硼化物、铪硼化物、锆硼化物、钒硼化物、铌硼化物、钪硼化物等。例如，第一阻挡图案125可以包括钽硼化物、钛硼化物、铪硼化物、锆硼化物、钒硼化物、铌硼化物和钪硼化物中的一种。在示例实施方式中，第一阻挡图案125可以包括钽硼化物，其可以包括在约5wt％至约40wt％的范围内的量的硼。或者，第一阻挡图案125可以包括三元金属硼氮化物。例如，第一阻挡图案125可以包括钽硼氮化物、钛硼氮化物、铪硼氮化物、锆硼氮化物、钒硼氮化物、铌硼氮化物、钪硼氮化物等。在示例实施方式中，第一阻挡图案125可以包括钽硼氮化物、钛硼氮化物、铪硼氮化物、锆硼氮化物、钒硼氮化物、铌硼氮化物和钪硼氮化物中的一种。在示例实施方式中，第一阻挡图案125可以包括钽硼氮化物，其可以包括在约2.5wt％至约20wt％的范围内的量的硼和在约2.5wt％至约20wt％的范围内的量的氮。粘附图案135可以增强第一阻挡图案125和籽晶图案145之间的粘附力。在示例实施方式中，粘附图案135可以包括钽、钛等。籽晶图案145可以用于促进MTJ结构185的固定层图案155在期望的晶向上生长。籽晶图案145可以包括金属，例如钌、铼、铱、铑、铪等。在示例实施方式中，籽晶图案145可以仅包括一种类型的金属。例如，籽晶图案145可以包括钌、铼、铱、铑和铪中的一种。在示例实施方式中，籽晶图案145可以包括钌。固定层图案155可以包括铁磁材料，例如钴、铂、铁、镍等。在示例实施方式中，固定层图案155可以包括钴和铂的合金(即，CoPt)或者多层结构，该多层结构包括交替堆叠的钴层和铂层。隧道势垒层图案165可以包括例如镁氧化物或铝氧化物，自由层图案175可以包括铁磁材料，例如钴、铂、铁、镍等。在示例实施方式中，在MTJ结构185中，可以改变固定层图案155和自由层图案175的位置，或者固定层图案155、隧道势垒层图案165和自由层图案175中的至少一个可以形成在多个水平处。MTJ结构185中的固定层图案155和自由层图案175中的每个可以具有垂直或水平磁化方向。固定层图案155的磁化方向可以是固定的。自由层图案175的磁化方向可以切换180度，这由施加到MTJ结构185的切换电流引起。上电极195可以包括金属(例如钛、钽、钨等)或金属氮化物(例如钛氮化物、钽氮化物、钨氮化物等)。如上所述，第一阻挡图案125可以包括以第一硼化物形成能与硼结合的第一金属。也就是，第一金属可以以第一硼化物形成能与硼结合以形成第一阻挡图案125的金属硼化物。如上所述，籽晶图案145可以包括以第二硼化物形成能与硼结合以形成金属硼化物的第二金属。在示例实施方式中，第一硼化物形成能可以小于第二硼化物形成能。当籽晶图案145包括钌时，第二硼化物形成能可以为约0.0eV，并且第一阻挡图案125的第一金属的第一硼化物形成能可以具有小于0.0eV的值，即，负值。例如，当第一阻挡图案125包括钽时，第一硼化物形成能可以为约-0.7eV。由于第一阻挡图案125的第一金属的第一硼化物形成能小于籽晶图案145的第二金属的第二硼化物形成能，所以可以防止包括金属硼化物的第一阻挡图案125的硼扩散到籽晶图案145中。如上所述，由于第一阻挡图案125可以在等于或大于约40本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁阻随机存取存储器件，包括：下电极；在所述下电极上的阻挡图案，所述阻挡图案包括处于非晶态的二元金属硼化物；在所述阻挡图案上的籽晶图案，所述籽晶图案包括金属；在所述籽晶图案上的磁隧道结结构；以及在所述磁隧道结结构上的上电极。

【技术特征摘要】
2017.09.27 KR 10-2017-01254771.一种磁阻随机存取存储器件，包括：下电极；在所述下电极上的阻挡图案，所述阻挡图案包括处于非晶态的二元金属硼化物；在所述阻挡图案上的籽晶图案，所述籽晶图案包括金属；在所述籽晶图案上的磁隧道结结构；以及在所述磁隧道结结构上的上电极。2.如权利要求1所述的磁阻随机存取存储器件，其中所述阻挡图案包括钽硼化物、钛硼化物、铪硼化物、锆硼化物、钒硼化物、铌硼化物和钪硼化物中的一种。3.如权利要求1所述的磁阻随机存取存储器件，其中所述阻挡图案包括钽硼化物。4.如权利要求3所述的磁阻随机存取存储器件，其中所述阻挡图案包括在5wt％至40wt％的范围内的量的硼。5.如权利要求1所述的磁阻随机存取存储器件，其中所述籽晶图案包括钌、铼、铱、铑和铪中的一种。6.如权利要求1所述的磁阻随机存取存储器件，其中所述籽晶图案包括钌。7.如权利要求6所述的磁阻随机存取存储器件，其中所述阻挡图案包括钽硼化物。8.如权利要求1所述的磁阻随机存取存储器件，其中所述下电极包括钛氮化物、钽氮化物或钨氮化物。9.如权利要求1所述的磁阻随机存取存储器件，还包括：在所述阻挡图案和所述籽晶图案之间的粘附图案。10.如权利要求9所述的磁阻随机存取存储器件，其中所述粘附图案包括钽或钛。11.如权利要求1所述的磁阻随机存取存储器件，其中所述阻挡图案的所述二元金属硼化物的第一形成能小于用于由所述籽晶图案的金属和硼形成金属硼化物的第二形成能。12.如权利要求1所述的磁阻随机存取存储器件，其中所述阻挡图案的所述二元金属硼化物的第一形成能具有负值。13.如权利要求1所述的磁阻随机存取存储器件，其中所述阻挡图案的所述二元金属硼化物在等于或大于400℃的温度保持非晶。14.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊明，金柱显，朴正桓，吴世忠，张荣万，
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