磁存储装置制造方法及图纸

本公开涉及磁存储装置。根据一个实施方式，提供具备将磁阻效应元件和开关元件层叠而形成的层叠构造的磁存储装置，所述开关元件设置在所述磁阻效应元件的下层侧，从所述磁阻效应元件和所述开关元件的层叠方向观察，所述开关元件的图案位于所述磁阻效应元件的图案的内侧。内侧。内侧。

【技术实现步骤摘要】
磁存储装置
[0001]本申请基于并要求2022年3月16日申请的日本特许申请2022
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041502和2022年9月12日申请的美国专利申请17/943151的优先权，其全部内容通过援用而包含于此。


[0002]本公开描述的实施方式大体涉及磁存储装置(magnetic memory device)。

技术介绍

[0003]提出了在半导体基板上将存储单元集成化而得到的磁存储装置，所述存储单元包括磁阻效应元件(magnetoresistance effect element)和选择器(开关元件)。

技术实现思路

[0004]根据本专利技术的实施方式，磁存储装置具备将磁阻效应元件和开关元件层叠而形成的层叠构造，所述开关元件设置在所述磁阻效应元件的下层侧，从所述磁阻效应元件和所述开关元件的层叠方向观察，所述开关元件的图案位于所述磁阻效应元件的图案的内侧。
附图说明
[0005]图1是示意地表示第1实施方式涉及的磁存储装置的结构的立体图。
[0006]图2是示意地表示第1实施方式涉及的磁存储装置的详细结构的剖视图。
[0007]图3是示意地表示第1实施方式涉及的磁存储装置的构成要素的图案间的关系的图案图。
[0008]图4是示意地表示第1实施方式涉及的磁存储装置的磁阻效应元件的结构的剖视图。
[0009]图5是示意地表示第1实施方式涉及的磁存储装置的选择器的电流
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电压特性的图。
[0010]图6A、图6B、图6C、图6D、图6E、图6F、图6G、图6H以及图6I是示意地表示第1实施方式涉及的磁存储装置的制造方法的剖视图。
[0011]图7是示意地表示第2实施方式涉及的磁存储装置的结构的立体图。
[0012]图8是示意地表示第2实施方式涉及的磁存储装置的详细结构的剖视图。
[0013]图9是示意地表示第2实施方式涉及的磁存储装置的构成要素的图案间的关系的图案图。
[0014]图10A、图10B、图10C、图10D、图10E、图10F、图10G、图10H以及图10I是示意地表示第2实施方式涉及的磁存储装置的制造方法的剖视图。
具体实施方式
[0015]总的来说，根据一个实施方式，提供具备将磁阻效应元件和开关元件层叠而形成的层叠构造的磁存储装置，所述开关元件设置在所述磁阻效应元件的下层侧，从所述磁阻
效应元件和所述开关元件的层叠方向观察，所述开关元件的图案位于所述磁阻效应元件的图案的内侧。
[0016]以下，参照附图，对实施方式进行说明。
[0017](第1实施方式)
[0018]图1是示意地表示第1实施方式涉及的磁存储装置(非易失性(nonvolatile)的磁存储装置)的结构的立体图。
[0019]磁存储装置设置在包括半导体基板(未图示)的下部构造(未图示)上，包括在X方向上延伸的第1布线(wiring line)10、在Y方向上延伸的第2布线20以及设置在第1布线10与第2布线20之间的层叠构造(stacked structure)30。
[0020]第1布线10和第2布线20中的一方对应于字线，第1布线10和第2布线20中的另一方对应于位线。
[0021]层叠构造30具有将磁阻效应元件40和选择器(开关元件)50层叠而成的构造，选择器50设置在磁阻效应元件40的下层侧(半导体基板侧)。另外，通过磁阻效应元件40和选择器50的串联连接而构成了存储单元。
[0022]此外，X方向、Y方向以及Z方向是相互交叉的方向。更具体而言，X方向、Y方向以及Z方向相互正交。
[0023]图2是示意地表示本实施方式涉及的磁存储装置的详细结构的剖视图。
[0024]如上所述，在第1布线10与第2布线20之间设置有层叠构造30。层叠构造30在磁阻效应元件40和选择器50的基础上还包括硬掩模部61和中间电极(middle electrode)62。更具体而言，在第2布线20与磁阻效应元件40之间设置有硬掩模部61，在磁阻效应元件40与选择器50之间设置有中间电极62，在第1布线10与中间电极62之间设置有选择器50。
[0025]硬掩模部61在作为硬掩模的功能的基础上也具有作为磁阻效应元件40用的上部电极(top electrode)的功能。中间电极62具有作为磁阻效应元件40用的下部电极(bottom electrode)和选择器50用的上部电极的功能。另外，第1布线10也具有作为选择器50用的下部电极的功能。
[0026]图3是示意地表示图2所示的磁存储装置的构成要素的图案(pattern)间的关系的图案图。
[0027]如图3所示，从磁阻效应元件40和选择器50的层叠方向(Z方向)观察，选择器50和中间电极62的图案(平面图案)位于磁阻效应元件40和硬掩模部61的图案(平面图案)的内侧。即，选择器50以及中间电极62的图案比磁阻效应元件40以及硬掩模部61的图案小。
[0028]图4是示意地表示磁阻效应元件40的结构的剖视图。
[0029]磁阻效应元件40为MTJ(magnetic tunnel junction，磁隧道结)元件，包括存储层(storage layer)(第1磁性层)41、参考层(reference layer)(第2磁性层)42以及隧道势垒层(非磁性层(nonmagnetic layer))43。存储层41为具有可变的磁化方向(variable magnetization direction)的铁磁性层(ferromagnetic layer)，参考层42为具有被固定了的磁化方向的铁磁性层。隧道势垒层43为设置在存储层41与参考层42之间的绝缘层。此外，可变的磁化方向意味着磁化方向会相对于预定的写入电流而变化。被固定了的磁化方向意味着磁化方向不会相对于预定的写入电流而变化。
[0030]在存储层41的磁化方向(magnetization direction)与参考层42的磁化方向平行
etching，反应离子蚀刻)对选择器材料层50s进行蚀刻。其结果，获得选择器50的图案。另外，预备性的中间电极62p的厚度减少，获得中间电极62。
[0045]接着，如图6E所示，通过CVD(chemical vapor deposition，化学气相沉积)等，在选择器50和中间电极62的侧面形成层间绝缘层72。具体而言，在通过图6D的工序获得的构造上形成了层间绝缘层72之后，对层间绝缘层72进行平坦化。由此，获得如图6E所示那样的构造。
[0046]接着，如图6F所示，在通过图6E的工序获得的构造上形成磁阻效应元件层40s。
[0047]接着，如图6G所示，在磁阻效应元件层40s上形成预备性的硬掩模部61p的图案。以使得从Z方向观察，选择器50和中间电极62的图案位于预备性的硬掩模部61p的图案的内侧的方式，形成预备性的硬掩模部61p的图案。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁存储装置，具备将磁阻效应元件和开关元件层叠而形成的层叠构造，所述开关元件设置在所述磁阻效应元件的下层侧，从所述磁阻效应元件和所述开关元件的层叠方向观察，所述开关元件的图案位于所述磁阻效应元件的图案的内侧。2.根据权利要求1所述的磁存储装置，还具备：第1绝缘层，其设置在所述磁阻效应元件的侧面，由第1材料形成；和第2绝缘层，其设置在所述开关元件的侧面，由与所述第1材料不同的第2材料形成。3.一种磁存储装置，具备：层叠构造，其通过将磁阻效应元件和开关元件层叠而形成；第1绝缘层，其设置在所述磁阻效应元件的侧面，由第1材料形成；以及第2绝缘层，其设置在所述开关元件的侧面，由与所述第1材料不同的第2材料形成。4.根据权利要求3所述的磁存储装置，所述开关元件设置在所述磁阻效应元件的下层侧。5.根据权利要求3所述的磁存储装置，所述开关元件设置在所述磁阻效应元件的上层侧。6.根据权利要求2或者3所述的磁存储装...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉野健一，泽田和也，秋山直纪，岛野拓也，董且德，崔巨洛，丁潽敬，金国天，
申请(专利权)人：SK海力士公司，
类型：发明
国别省市：