磁性存储器装置和用于制造其的方法制造方法及图纸

提供了磁性存储器装置和用于制造其的方法，所述磁性存储器装置包括：基底；隧道势垒图案，位于基底上；第一磁性图案和第二磁性图案，彼此分隔开并且隧道势垒图案位于第一磁性图案和第二磁性图案之间；以及短路防止图案，与隧道势垒图案分隔开并且第二磁性图案位于短路防止图案和隧道势垒图案之间。短路防止图案包括交替堆叠的至少两个氧化物层和至少两个金属层。

【技术实现步骤摘要】
磁性存储器装置和用于制造其的方法于2017年12月19日在韩国知识产权局提交且名称为“磁性存储器装置和用于制造其的方法(MagneticMemoryDeviceandMethodforFabricatingtheSame)”的第10-2017-0174894号韩国专利申请通过引用全部包含于此。
实施例涉及一种磁性存储器装置和一种用于制造其的方法。
技术介绍
随着高速和/或低功耗电子装置已经被需求，所述电子装置中所使用的高速和/或低电压半导体存储器装置也已经被需求。磁性存储器装置已经被开发为能够满足这些需求的半导体存储器装置。磁性存储器装置可因为它们的高速和/或非易失的特性而作为下一代半导体存储器装置显现出来。通常，磁性存储器装置可包括磁性隧道结(MTJ)图案。磁性隧道结图案可包括两个磁性层和位于所述两个磁性层之间的绝缘层。磁性隧道结图案的电阻值可根据所述两个磁性层的磁化方向而改变。例如，当所述两个磁性层的磁化方向彼此反平行时，磁性隧道结图案可具有相对高的电阻值。当所述两个磁性层的磁化方向彼此平行时，磁性隧道结图案可具有相对低的电阻值。磁性存储器装置可利用磁性隧道结图案的电阻值之间的差来读取/写入数据。
技术实现思路
在一方面，一种磁性存储器装置可包括：基底；隧道势垒图案，位于基底上；第一磁性图案和第二磁性图案，彼此分隔开并且隧道势垒图案位于第一磁性图案和第二磁性图案之间；以及短路防止图案，与隧道势垒图案分隔开并且第二磁性图案位于短路防止图案和隧道势垒图案之间。短路防止图案可包括交替堆叠的至少两个氧化物层和至少两个金属层。在一方面，一种磁性存储器装置可包括：基底；隧道势垒图案，位于基底上；第一磁性图案和第二磁性图案，彼此分隔开并且隧道势垒图案位于第一磁性图案和第二磁性图案之间；以及短路防止图案，与隧道势垒图案分隔开并且第二磁性图案位于短路防止图案和隧道势垒图案之间。短路防止图案可包括氧化物层，氧化物层中的氧原子可在与基底的顶表面垂直的方向上具有浓度梯度。在一方面，一种用于制造磁性存储器装置的方法可包括下述步骤：准备基底；在基底上顺序地形成第一磁性层、隧道势垒层和第二磁性层；在第二磁性层上形成短路防止层；以及蚀刻短路防止层、第二磁性层、隧道势垒层和第一磁性层。短路防止层可包括交替堆叠的至少两个氧化物层和至少两个金属层。附图说明通过参照附图详细地描述示例性实施例，对于本领域技术人员来说，特征将变得明显，在附图中：图1示出根据一些实施例的磁性存储器装置的示意性框图；图2示出根据一些实施例的磁性存储器装置的存储器单元阵列的电路图；图3示出根据一些实施例的磁性存储器装置的存储器单元的电路图；图4示出根据一些实施例的磁性存储器装置的剖视图；图5和图6示出根据一些实施例的磁性存储器装置的磁性隧道结图案的示例的剖视图；图7至图9示出根据一些实施例的在用于制造磁性存储器装置的方法中的阶段的剖视图；图10示出根据一些实施例的磁性存储器装置的剖视图；图11示出根据一些实施例的磁性存储器装置的剖视图；图12示出根据一些实施例的磁性存储器装置的剖视图；图13示出根据一些实施例的磁性存储器装置的剖视图；以及图14示出根据一些实施例的在用于制造磁性存储器装置的方法中的阶段的剖视图。具体实施方式图1是示出根据一些实施例的磁性存储器装置的示意性框图。参照图1，磁性存储器装置可包括存储器单元阵列1、行解码器2、列选择器3、读取/写入电路4和控制逻辑5。存储器单元阵列1可包括多条字线、多条位线以及连接到字线和位线的交叉点的存储器单元。随后将参照图2更详细地描述存储器单元阵列1。行解码器2可通过字线连接到存储器单元阵列1。行解码器2可解码从外部系统输入的地址信号以选择字线之中的一条字线。列选择器3可通过位线连接到存储器单元阵列1，并且可解码从外部系统输入的地址信号以选择位线之中的一条位线。选择的位线可通过列选择器3连接到读取/写入电路4。读取/写入电路4可响应于控制逻辑5的控制信号来提供用于访问选择的存储器单元的位线偏压。读取/写入电路4可向选择的位线提供位线电压以从选择的存储器单元读取数据/将数据写入到选择的存储器单元中。控制逻辑5可响应于从外部系统提供的指令信号来输出用于控制磁性存储器装置的控制信号。从控制逻辑5输出的控制信号可控制读取/写入电路4。图2是示出根据一些实施例的磁性存储器装置的存储器单元阵列的电路图。图3是示出根据一些实施例的磁性存储器装置的存储器单元的电路图。参照图2，存储器单元阵列1可包括多条第一导线、多条第二导线以及存储器单元MC。第一导线可以是字线WL，第二导线可以是位线BL。存储器单元MC可被二维或三维地布置。存储器单元MC中的每个可连接在字线WL中的相应的一条字线与位线BL中的相应的一条位线之间。字线WL中的每条可连接到多个存储器单元MC。位线BL可分别连接到与字线WL中的每条连接的存储器单元MC。因此，连接到字线WL中的每条的存储器单元MC可分别通过位线BL连接到图1的读取/写入电路4。参照图3，存储器单元MC中的每个可包括存储器元件ME和选择元件SE。存储器元件ME可连接在位线BL与选择元件SE之间，选择元件SE可连接在存储器元件ME与字线WL之间。存储器元件ME可以是可变电阻元件，可变电阻元件的电阻状态通过施加到其的电脉冲在两个不同的电阻状态之间是可切换的。在一些实施例中，存储器元件ME可具有薄层结构，薄层结构的电阻使用通过其的编程电流的电子的自旋转移力矩而是可改变的。存储器单元ME可具有显示磁阻特性的薄层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。在一些实施例中，存储器元件ME可包括第一磁性图案MP1、第二磁性图案MP2以及位于第一磁性图案MP1与第二磁性图案MP2之间的隧道势垒图案TBP。第一磁性图案MP1、第二磁性图案MP2和隧道势垒图案TBP可构成磁性隧道结图案MTJ。第一磁性图案MP1和第二磁性图案MP2中的每个可包括由磁性材料形成的至少一个磁性层。存储器元件ME还可包括位于第一磁性图案MP1与选择元件SE之间的第一电极图案122以及位于第二磁性图案MP2与位线BL之间的第二电极图案132。选择元件SE可选择性控制穿过存储器元件ME的电荷的流动。例如，选择元件SE可以是二极管、PNP双极型晶体管、NPN双极型晶体管、NMOS场效应晶体管或PMOS场效应晶体管。当选择元件SE是三端子元件(例如，双极型晶体管或MOS场效应晶体管)时，附加的互连线可连接到选择元件SE。图4是示出根据一些实施例的磁性存储器装置的剖视图。图5和图6是示出根据一些实施例的磁性存储器装置的磁性隧道结图案的示例的剖视图。参照图4，可设置基底100。基底100可包括半导体材料。例如，基底100可以是硅基底、锗基底或硅锗基底。选择元件(未示出)可设置在基底100上。在一些实施例中，选择元件可包括二极管、PNP双极型晶体管、NPN双极型晶体管、NMOS场效应晶体管或PMOS场效应晶体管。第一层间绝缘层110可设置在基底100上。第一层间绝缘层110可包括绝缘材料。例如，第一层间绝缘层110可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其任何组合。第一接触插塞115可设置在第一层间绝缘层110中。第一接触插塞115可穿透第一层间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性存储器装置，所述磁性存储器装置包括：基底；隧道势垒图案，位于基底上；第一磁性图案和第二磁性图案，彼此分隔开并且隧道势垒图案位于第一磁性图案和第二磁性图案之间；以及短路防止图案，与隧道势垒图案分隔开并且第二磁性图案位于短路防止图案和隧道势垒图案之间，其中，短路防止图案包括交替堆叠的至少两个氧化物层和至少两个金属层。

【技术特征摘要】
2017.12.19 KR 10-2017-01748941.一种磁性存储器装置，所述磁性存储器装置包括：基底；隧道势垒图案，位于基底上；第一磁性图案和第二磁性图案，彼此分隔开并且隧道势垒图案位于第一磁性图案和第二磁性图案之间；以及短路防止图案，与隧道势垒图案分隔开并且第二磁性图案位于短路防止图案和隧道势垒图案之间，其中，短路防止图案包括交替堆叠的至少两个氧化物层和至少两个金属层。2.如权利要求1所述的磁性存储器装置，其中，所述至少两个氧化物层中的每个包括金属氧化物。3.如权利要求2所述的磁性存储器装置，其中，金属氧化物中的金属元素与所述至少两个金属层中的金属元素相同。4.如权利要求1所述的磁性存储器装置，其中，所述至少两个氧化物层中的每个的厚度小于隧道势垒图案的厚度。5.如权利要求1所述的磁性存储器装置，其中，所述至少两个金属层中的每个的厚度小于第一磁性图案的厚度和第二磁性图案的厚度。6.如权利要求1所述的磁性存储器装置，其中，隧道势垒图案和所述至少两个氧化物层包括相同的材料。7.如权利要求1所述的磁性存储器装置，其中，隧道势垒图案和所述至少两个金属层包括相同的金属元素。8.如权利要求1所述的磁性存储器装置，所述磁性存储器装置还包括位于短路防止图案的侧壁上的导电颗粒。9.如权利要求8所述的磁性存储器装置，其中，导电颗粒包括与第一磁性图案和第二磁性图案相同的元素。10.如权利要求1所述的磁性存储器装置，所述磁性存储器装置还包括：非磁性图案，位于短路防止图案与第二磁性图案之间，其中，非磁性图案包括氧化物。11.如权利要求1所述的磁性存储器装置，所述磁性存储器装置还包括：附加的短路防止图案，与隧道...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成喆，吴世忠，尹相俊，金哉勋，南坰兑，卢恩仙，
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