磁存储装置及其制造方法制造方法及图纸

实施方式涉及磁存储装置(magnetic memory device)及其制造方法。磁存储装置具备下部结构、层叠结构及第1侧壁绝缘层，所述层叠结构设置在所述下部结构上并包括：第1磁性层，所述第1磁性层具有可变的磁化方向；第2磁性层，所述第2磁性层具有固定了的磁化方向；以及非磁性层，所述非磁性层设置在所述第1磁性层与所述第2磁性层之间，所述第1侧壁绝缘层沿着所述层叠结构的侧壁设置且其上端位于比所述非磁性层的上表面低的位置。

Magnetic Storage Device and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
磁存储装置及其制造方法本申请享有以日本专利申请2018-43467号(申请日：2018年3月9日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包括基础申请的全部内容。
实施方式涉及磁存储装置(magneticmemorydevice)及其制造方法。
技术介绍
提出了磁阻效应元件(magnetoresistiveelement)及MOS晶体管在半导体基板上集成化所得到的磁存储装置(半导体集成电路装置)。上述磁阻效应元件的层叠结构(层叠图形)通过对包括磁性层的层叠膜(stackedfilm)进行蚀刻而形成。然而，存在如下问题：被蚀刻了的金属材料再附着(redeposition，再沉积)于层叠结构的侧壁，从而引起电短路不良(electricalshortfailure，电短路故障)。
技术实现思路
实施方式提供能够减少电短路不良的磁存储装置及其制造方法。实施方式的磁存储装置具备下部结构、层叠结构及第1侧壁绝缘层，所述层叠结构设置在所述下部结构上，包括：第1磁性层，所述第1磁性层具有可变的磁化方向；第2磁性层，所述第2磁性层具有固定了的磁化方向；以及非磁性层，所述非磁性层设置在所述第1磁性层与所述第2磁性层之间，所述第1侧壁绝缘层沿着所述层叠结构的侧壁设置且其上端位于比所述非磁性层的上表面低的位置。附图说明图1是示意性地示出实施方式的磁存储装置的构成的剖视图。图2是示意性地示出实施方式的磁存储装置的制造方法的一部分的剖视图。图3是示意性地示出实施方式的磁存储装置的制造方法的一部分的剖视图。图4是示意性地示出实施方式的磁存储装置的制造方法的一部分的剖视图。图5是示意性地示出实施方式的磁存储装置的制造方法的一部分的剖视图。图6是示意性地示出实施方式的磁存储装置的制造方法的一部分的剖视图。图7是示意性地示出实施方式的磁存储装置的变更例的构成的剖视图。图8是示意性地示出应用了实施方式的磁阻效应元件的半导体集成电路装置的一般性构成的一例的剖视图。具体实施方式以下，参照附图说明实施方式。图1是示意性地示出实施方式的磁存储装置(半导体集成电路装置)的构成的剖视图。下部结构10包括半导体基板(未图示)、MOS晶体管(未图示)、层间绝缘膜11及下部电极(bottomelectrode，底部电极)12等。MOS晶体管设置于半导体基板的表面区域。下部电极12设置于层间绝缘膜11内，并将MOS晶体管与后述的磁阻效应元件(magnetoresistiveelement)电连接。在下部结构10上设置有磁阻效应元件用的层叠结构(stackedstructure)20。此外，磁阻效应元件也称为MTJ(magnetictunneljunction，磁隧道结)元件。层叠结构20包括作为第1磁性层的存储层(storagelayer)21、作为第2磁性层的参照层(referencelayer)22、作为非磁性层(nonmagneticlayer)的隧道势垒层23、作为第3磁性层的移位消除(shiftcancelling)层24、基底层(underlayer)25、盖层(caplayer)26以及中间层(intermediatelayer)27。存储层(第1磁性层)21为具有垂直磁化(perpendicularmagnetization)(具有与主面垂直的磁化方向)的强磁性层(ferromagneticlayer，铁磁性层)，并具有可变的磁化方向(variablemagnetizationdirection)。在本实施方式中，存储层21由CoFeB、FeB或者MgFeO等形成。参照层(第2磁性层)22为具有垂直磁化的强磁性层，并具有固定了的磁化方向(fixedmagnetizationdirection)。参照层22包括第1层部分22a及第2层部分22b。在本实施方式中，第1层部分22a由CoFeB、FeB或者MgFeO等形成。第2层部分22b含有从钴(Co)、铂(Pt)、镍(Ni)及钯(Pd)中选择的至少一种元素。在本实施方式中，第2层部分22b由Co/Pt、Co/Ni、或者Co/Pd等人工晶格(superlattice，超晶格)形成。此外，磁化方向可变表示磁化方向相对于预定的写入电流变化，磁化方向固定表示磁化方向相对于预定的写入电流不变。隧道势垒层(非磁性层)23为设置在存储层21与参照层22之间的绝缘层。在本实施方式中，隧道势垒层23由MgO或者AlO等形成。隧道势垒层23也可以使用Al、Si、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Zr、Hf等元素的氮化物。移位消除层(第3磁性层)24为具有垂直磁化的强磁性层，并具有相对于参照层22的磁化方向反向平行(antiparallel)的固定了的磁化方向。通过设置移位消除层24，从而能够消除从参照层22施加于存储层21的磁场。移位消除层24含有从钴(Co)、铂(Pt)、镍(Ni)及钯(Pd)中选择的至少一种元素。在本实施方式中，移位消除层24由Co/Pt、Co/Ni或者Co/Pd等人工晶格形成。从上述内容可知：在本实施方式中，参照层22设置于下部结构10与隧道势垒层23之间，移位消除层24设置于下部结构10与参照层22之间。因此，存储层21设置于比参照层22及移位消除层24靠上层侧的位置。基底层25设置在下部电极12上，包括第1层部分25a及第2层部分25b。第1层部分25a含有难以被氧化的难氧化金属(hardlyoxidizablemetal)例如W、Ta、Ru、Ti等。第1层部分25a也可以为TaN、TiN等化合物。第2层部分25b为与用于第1层部分25a的难氧化金属相比、容易被氧化的易氧化金属(easilyoxidizablemetal)，含有从例如Al、Be、Mg、Ca、Sr、Hf、Ba、Sc、Y、La及Zr选择的至少一种元素。第2层部分25b例如由HfB、MgAlB、HfAlB、ScAlB、ScHfB、HfMgB等形成。难氧化金属及易氧化金属能够例如由标准电极电位(standardelectrodepotential)决定。即，在第2层部分25b内的第2金属具有比第1层部分25a内的第1金属低的标准电极电位时，第2金属能够定义为易氧化金属。另外，在第1层部分25a内的第1金属具有比第2层部分25b内的第2金属高的标准电极电位时，第1金属能够定义为难氧化金属。盖层26设置在存储层21与硬掩模层30之间，使用预定的金属材料形成。例如，也可以由氮化合物或氧化合物、进而由这些化合物形成。另外，在存储层21与盖层26之间设置有中间层27。设置在层叠结构20上的硬掩模层30用作通过IBE(ionbeametching，离子束蚀刻)形成层叠结构20的图形时的蚀刻掩模。在层叠结构20的侧壁上设置有第1侧壁绝缘层41。第1侧壁绝缘层41沿着层叠结构20的侧壁设置，第1侧壁绝缘层41的上端位于比隧道势垒层23的上表面低的位置。在本实施方式中，第1侧壁绝缘层41的上端位于比隧道势垒层23的下表面低的位置。另外，在本实施方式中，第1侧壁绝缘层41的上端位于比参照层22的下表面高的位置。更具体而言，第1侧壁绝缘层41的上端位于比参照层22的第1层部分22a的下表面高的位置。第1侧壁绝缘层41由氮化物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁存储装置，具备：下部结构；层叠结构，所述层叠结构设置于所述下部结构上，包括：具有可变的磁化方向的第1磁性层、具有固定了的磁化方向的第2磁性层、以及设置在所述第1磁性层与所述第2磁性层之间的非磁性层；以及第1侧壁绝缘层，所述第1侧壁绝缘层沿着所述层叠结构的侧壁设置，并且其上端位于比所述非磁性层的上表面低的位置。

【技术特征摘要】
2018.03.09 JP 2018-0434671.一种磁存储装置，具备：下部结构；层叠结构，所述层叠结构设置于所述下部结构上，包括：具有可变的磁化方向的第1磁性层、具有固定了的磁化方向的第2磁性层、以及设置在所述第1磁性层与所述第2磁性层之间的非磁性层；以及第1侧壁绝缘层，所述第1侧壁绝缘层沿着所述层叠结构的侧壁设置，并且其上端位于比所述非磁性层的上表面低的位置。2.根据权利要求1所述的磁存储装置，所述第1侧壁绝缘层的上端位于比所述非磁性层的下表面低的位置。3.根据权利要求1所述的磁存储装置，所述磁存储装置还具备第2侧壁绝缘层，所述第2侧壁绝缘层沿着所述层叠结构的侧壁设置，并且覆盖所述第1侧壁绝缘层。4.根据权利要求1所述的磁存储装置，所述第1侧壁绝缘层至少含有硅即Si。5.根据权利要求1所述的磁存储装置，所述磁存储装置还具备第1再附着层，所述第1再附着层介于所述层叠结构与所述第1侧壁绝缘层之间，并且含有与所述层叠结构中所含有的金属元素相同的金属元素。6.根据权利要求5所述的磁存储装置，在所述层叠结构的侧壁的、位于比所述第1侧壁绝缘层的上端高的位置的部分上，未设置再附着层或者设置有比所述第1再附着层薄的第2再附着层。7.根据权利要求5所述的磁存储装置，所述第1再附着层含有难氧化金属。8.根据权利要求1所述的磁存储装置，所述第2磁性层设置在所述下部结构与所述非磁性层之间。9.根据权利要求8所述的磁存储装置，所述层叠结构还包括第3磁性层，所述第3磁性层设置在所述下部结构与所述第2磁性层之间，并且具有相对于所述第2磁性层的磁化方向反向平行的固定了的磁化方向。10.根据权利要求1所述的磁存储装置，所述第1磁性层设置在所述下部结构与所述非磁性层之间。11.一种磁存储装置的制造方法，包括：在下部结构上形成层叠膜，所述层叠膜包括：具有可变的磁化方向的第1磁性层、具有固定了的磁化方向的第2磁性层、以及设置在所述第1磁性层与所述第2磁性层之间的非磁性层；对所述层叠膜进行图形化而形成层叠结构；沿着所述层叠结构的侧壁形成第1侧壁绝缘层；以及使沿着所述层叠结构的侧壁所形成的第1侧壁绝缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：园田康幸，
申请(专利权)人：东芝存储器株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP