磁性存储器件制造技术

一种磁性存储器件可以包括堆叠在基板上的被钉扎磁性图案和自由磁性图案、在被钉扎磁性图案和自由磁性图案之间的隧道势垒图案、在自由磁性图案上的覆盖图案、以及在自由磁性图案和覆盖图案之间的非磁性图案。自由磁性图案可以在隧道势垒图案和覆盖图案之间。非磁性图案可以包括第一非磁性金属和硼，覆盖图案包括第二非磁性金属。第二非磁性金属的硼化物形成能可以高于第一非磁性金属的硼化物形成能。能可以高于第一非磁性金属的硼化物形成能。能可以高于第一非磁性金属的硼化物形成能。

【技术实现步骤摘要】
磁性存储器件


[0001]本公开涉及包括磁隧道结的磁性存储器件。

技术介绍

[0002]随着对高速和/或低功耗电子设备的需求，也需要在其中使用的高速和/或低电压半导体存储器件。作为能够满足这些需求的半导体存储器件，磁性存储器件已被开发。由于其高速和/或非易失性特性，磁性存储器件可以作为下一代半导体存储器件出现。
[0003]通常，磁性存储器件可以包括磁隧道结(MTJ)图案。磁隧道结图案可以包括两个磁性层和设置在两个磁性层之间的绝缘层。磁隧道结图案的电阻值可以取决于这两个磁性层的磁化方向而改变。例如，当这两个磁性层的磁化方向彼此反平行时，磁隧道结图案可以具有相对较高的电阻值，而当这两个磁性层的磁化方向彼此平行时，磁隧道结图案可以具有相对较低的电阻值。磁性存储器件可以使用磁隧道结图案的电阻值之间的差异来写入/读取数据。
[0004]随着电子工业的发展，越来越需要高度集成和/或低功率的磁性存储器件。因此，进行了各种研究以满足这些需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术构思的实施方式可以提供包括具有改善的开关特性的磁隧道结图案的磁性存储器件，和/或其制造方法。
[0006]本专利技术构思的实施方式还可以提供包括具有相对于高温制造工艺的改善的热阻的磁隧道结图案的磁性存储器件，和/或其制造方法。
[0007]在一实施方式中，一种磁性存储器件可以包括基板、堆叠在基板上的被钉扎磁性图案和自由磁性图案、在被钉扎磁性图案和自由磁性图案之间的隧道势垒图案、在自由磁性图案上的覆盖图案、以及在自由磁性图案和覆盖图案之间的非磁性图案。自由磁性图案可以在隧道势垒图案和覆盖图案之间。非磁性图案可以包括第一非磁性金属和硼。覆盖图案可以包括第二非磁性金属。第二非磁性金属的硼化物形成能可以高于第一非磁性金属的硼化物形成能。
[0008]在一实施方式中，一种磁性存储器件可以包括基板、堆叠在基板上的被钉扎磁性图案和自由磁性图案、在被钉扎磁性图案和自由磁性图案之间的隧道势垒图案、覆盖图案和非磁性图案。自由磁性图案可以具有与隧道势垒图案相邻的第一表面和与第一表面相反的第二表面。覆盖图案可以在自由磁性图案的第二表面上。非磁性图案可以在自由磁性图案的第二表面和覆盖图案之间。非磁性图案可以包括第一非磁性金属和硼。覆盖图案可以包括与第一非磁性金属不同的第二非磁性金属。第二非磁性金属可以包括钼(Mo)、钨(W)、铬(Cr)、铼(Re)和锰(Mn)中的至少一种。
[0009]在一实施方式中，一种磁性存储器件可以包括基板、堆叠在基板上的被钉扎磁性图案和自由磁性图案、在被钉扎磁性图案和自由磁性图案之间的隧道势垒图案、在自由磁
性图案上的覆盖图案、以及在自由磁性图案和覆盖图案之间的金属氧化物图案。自由磁性图案可以在隧道势垒图案和覆盖图案之间。金属氧化物图案可以包括硼。覆盖图案可以包括钼(Mo)、钨(W)、铬(Cr)、铼(Re)和锰(Mn)中的至少一种。
附图说明
[0010]图1是示出根据本专利技术构思的一些实施方式的磁性存储器件的单位存储单元的电路图。
[0011]图2至图5是示出根据本专利技术构思的一些实施方式的磁性存储器件的截面图。
[0012]图6是示出根据本专利技术构思的一些实施方式的磁性存储器件的平面图。
[0013]图7是沿图6的线I
‑
I'截取的截面图。
[0014]图8至图10是对应于图6的线I
‑
I'的截面图，以示出根据本专利技术构思的一些实施方式的制造磁性存储器件的方法。
具体实施方式
[0015]诸如
“……
中的至少一个”的表述，当在一列元素之后时，修饰整列元素而不修饰列中的单独元素。例如，“A、B和C中的至少一个”和类似的语言(例如，“选自由A、B和C组成的组的至少一个”)可以解释为仅A、仅B、仅C、或A、B和C中的两个或更多个的任意组合(诸如例如ABC、AB、BC和AC)。
[0016]当在本说明书中结合数值使用术语“约”或“基本上”时，意图是相关的数值包括围绕所述数值的制造或操作公差(例如，
±
10％)。此外，当结合几何形状使用词语“一般”和“基本上”时，其意图是不需要几何形状的精度，但该形状的宽容度在本公开的范围内。此外，无论数值或形状被修饰为“约”还是“基本上”，将理解这些值和形状应被解释为包括围绕所述数值或形状的制造或操作公差(例如，
±
10％)。
[0017]现在将参照附图更充分地描述本专利技术构思的示例实施方式。
[0018]图1是示出根据本专利技术构思的一些实施方式的磁性存储器件的单位存储单元的电路图。
[0019]参照图1，单位存储单元MC可以包括存储元件ME和选择元件SE。存储元件ME和选择元件SE可以彼此串联电连接。存储元件ME可以连接在位线BL和选择元件SE之间。选择元件SE可以连接在存储元件ME和源极线SL之间并且可以由字线WL控制。例如，选择元件SE可以包括双极晶体管或MOS场效应晶体管。
[0020]存储元件ME可以包括磁隧道结MTJ，并且磁隧道结MTJ可以包括第一磁性图案MP1、第二磁性图案MP2以及提供在第一磁性图案MP1和第二磁性图案MP2之间的隧道势垒图案TBR。第一磁性图案MP1和第二磁性图案MP2中的一个可以是被钉扎磁性图案，其中在一般使用环境下，无论外部磁场如何，磁化方向都固定在一个方向上。第一磁性图案MP1和第二磁性图案MP2中的另一个可以是自由磁性图案，其中磁化方向可通过外部磁场在两个稳定的磁化方向之间改变。当被钉扎磁性图案和自由磁性图案的磁化方向彼此反平行时磁隧道结MTJ的电阻可以远大于当被钉扎磁性图案和自由磁性图案的磁化方向彼此平行时磁隧道结MTJ的电阻。换言之，可以通过改变自由磁性图案的磁化方向来调整磁隧道结MTJ的电阻。因此，可以通过使用根据被钉扎磁性图案和自由磁性图案的磁化方向的电阻差将逻辑数据存
储在单位存储单元MC的存储元件ME中。
[0021]图2是示出根据本专利技术构思的一些实施方式的磁性存储器件的截面图。
[0022]参照图2，第一层间绝缘层110可以设置在基板100上，下接触插塞115可以设置在第一层间绝缘层110中。基板100可以是包括硅(Si)、绝缘体上硅(SOI)、硅锗(SiGe)、锗(Ge)或镓砷化物(GaAs)的半导体基板。第一层间绝缘层110可以包括例如氧化物、氮化物和/或氮氧化物。
[0023]下接触插塞115可以穿透第一层间绝缘层110并且可以电连接到基板100。选择元件(参见图1的SE)可以设置在基板100中，并且选择元件可以是例如场效应晶体管。下接触插塞115可以电连接到选择元件的一个端子(例如，源极/漏极端子)。下接触插塞115可以包括掺杂的半导体材料(例如，掺杂的硅)、金属(例如，钨、钛和/或钽)、金属
‑
半导体化合物(例如，金属硅化物)、和导电金属氮化物(例如，钛氮化物、钽氮化物和/或钨氮化物)中的至少一种。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性存储器件，包括：基板；堆叠在所述基板上的被钉扎磁性图案和自由磁性图案；在所述被钉扎磁性图案与所述自由磁性图案之间的隧道势垒图案；在所述自由磁性图案上的覆盖图案，所述自由磁性图案在所述隧道势垒图案和所述覆盖图案之间；以及在所述自由磁性图案与所述覆盖图案之间的非磁性图案，其中所述非磁性图案包括第一非磁性金属和硼，所述覆盖图案包括第二非磁性金属，以及所述第二非磁性金属的硼化物形成能高于所述第一非磁性金属的硼化物形成能。2.如权利要求1所述的磁性存储器件，其中所述非磁性图案还包括氧，以及所述第二非磁性金属的氧化物形成能高于所述第一非磁性金属的氧化物形成能。3.如权利要求2所述的磁性存储器件，其中所述自由磁性图案包括磁性元素，以及所述第一非磁性金属的所述氧化物形成能低于所述磁性元素的氧化物形成能。4.如权利要求3所述的磁性存储器件，其中所述自由磁性图案还包括硼。5.如权利要求1所述的磁性存储器件，其中所述覆盖图案是包括所述第二非磁性金属的金属层。6.如权利要求1所述的磁性存储器件，其中所述覆盖图案还包括氧。7.如权利要求1所述的磁性存储器件，其中所述覆盖图案是包括所述第二非磁性金属的氧化物的金属氧化物层。8.如权利要求1所述的磁性存储器件，其中所述覆盖图案包括第一覆盖图案和第二覆盖图案，所述第一覆盖图案与所述非磁性图案相邻，所述第二覆盖图案与所述非磁性图案间隔开，所述第一覆盖图案和所述第二覆盖图案中的一个是包括所述第二非磁性金属的金属层，以及所述第一覆盖图案和所述第二覆盖图案中的另一个是包括所述第二非磁性金属的氧化物的金属氧化物层。9.如权利要求1所述的磁性存储器件，其中所述被钉扎磁性图案和所述自由磁性图案中的每个具有基本上垂直于所述自由磁性图案和所述隧道势垒图案之间的界面的磁化方向。10.如权利要求1所述的磁性存储器件，还包括：在所述基板与所述被钉扎磁性图案之间的下电极；以及在所述覆盖图案上的上电极，其中所述被钉扎磁性图案在所述基板与所述隧道势垒图案之间。11.如权利要求1所述的磁性存储器件，还包括：在所述基板与所述覆盖图案之间的下电极；以及在所述被钉扎磁性图案上的上电极，其中
所述自由磁性图案在所述基板和所述隧道势垒图案之间，所述覆盖图案设置在所述基板与所述自由磁性图案之间。12.一种磁性存储器件，包括：基板；堆叠在所述基板上的被...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊明，金晥均，卢恩仙，申喜珠，郑峻昊，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：