磁存储器器件及其制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用 W02] 本申请要求于2014年7月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No. 10-2014-0097535的优先权，该申请的全部内容W引用方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明构思的示例实施例设及一种半导体器件，并且具体地说，设及一种磁存储 器器件。
【背景技术】
[0004] 由于对快速度和低功耗操作的电子装置的需求增加，用于运种电子装置的半导体 器件必须在低操作电压下快速操作。已经提出了一种满足该需求的磁存储器器件。例如， 磁存储器器件可提供诸如低延时和非易失性的技术优点。结果，磁存储器器件被看作是新 兴的下一代存储器器件。 阳〇化]磁存储器器件可包括磁隧道结（MTJ)。MTJ可包括两个磁性层和介于它们之间的 隧道势垒层。MTJ的电阻可根据磁性层的磁化方向而变化。例如，与磁性层的磁化方向平行 时相比，当磁性层的磁化方向反向平行时，MTJ的电阻可更高。运种电阻的差异可用于将数 据存储在磁存储器器件中。然而，仍然需要更多的研究W能够有效和可靠地批量生产磁存 储器器件。
【发明内容】
[0006] 本发明构思的示例实施例提供了一种高度集成的磁存储器器件。
[0007] 本发明构思的示例实施例还提供了一种高度可靠的磁存储器器件。
[0008] 根据本发明构思的示例实施例，提供了一种制造磁存储器器件的方法。该方法可 包括步骤：在衬底上按次序形成第一磁性层、隧道势垒层和第二磁性层；在第二磁性层上 形成掩模图案，W将第二磁性层的一部分暴露出来；在掩模图案的侧壁和第二磁性层的所 述部分上形成封盖绝缘层；通过封盖绝缘层将氧离子注入到第二磁性层的所述部分中，W 形成氧化物层；各向异性地蚀刻封盖绝缘层，W形成封盖间隔件；W及利用掩模图案和封 盖间隔件将氧化物层、隧道势垒层和第一磁性层图案化。
[0009] 在示例实施例中，可利用等离子体执行注入氧离子的步骤。
[0010] 在示例实施例中，所述方法在形成封盖绝缘层的步骤之前还可包括步骤：利用掩 模图案蚀刻第二磁性层的所述部分，W在掩模图案的侧壁和第二磁性层的所述部分上形成 再沉积间隔件层。可将蚀刻第二磁性层的所述部分的步骤执行为防止隧道势垒层被暴露出 来。
[0011] 在示例实施例中，第一磁性层可具有固定的磁化方向，第二磁性层可具有可切换 的磁化方向。
[0012] 在示例实施例中，封盖绝缘层可包括氧化娃和/或金属氧化物。封盖绝缘层还可 具有范围从约30A至约50A的厚度。
[0013] 在示例实施例中，方法还可包括步骤：形成界面层，W接触第二磁性层的顶表面。 可将封盖绝缘层形成为覆盖界面层的侧壁。隧道势垒层和界面层可包括MgO。第一磁性层 和第二磁性层的磁化方向可垂直于衬底的顶表面。
[0014] 根据本发明构思的其他示例实施例，一种磁存储器器件可包括：下电极，其位于衬 底上；第一磁性图案，其位于下电极上；第二磁性图案，其位于第一磁性图案上，第二磁性 图案的宽度小于第一磁性图案的宽度；隧道势垒图案，其位于第一磁性图案与第二磁性图 案之间；上电极，其设置在第二磁性图案上，其中封盖图案介于上电极与第二磁性图案之 间；封盖间隔件，其位于封盖图案的侧壁上；W及氧化物图案，其从第二磁性图案延伸至封 盖间隔件与隧道势垒图案之间的区域。氧化物图案可包括与第二磁性图案的材料中的至少 一种相同的材料。
[0015] 在示例实施例中，封盖间隔件可包括金属氧化物。封盖间隔件可具有范围从约 30A至约50A的厚度。
[0016] 在示例实施例中，隧道势垒图案和第一磁性图案的侧壁可与封盖间隔件的侧壁自 对齐。
[0017] 在示例实施例中，封盖间隔件可具有布置为与氧化物图案的顶表面接触的底表 面。
[0018] 在示例实施例中，第一磁性图案与第二磁性图案之间的宽度差可等于或大于封盖 间隔件的宽度。
[0019] 在示例实施例中，该器件还可包括设置在封盖图案与封盖间隔件之间的再沉积间 隔件。再沉积间隔件可包括与第二磁性图案的材料中的至少一种相同的材料。
[0020] 根据本发明构思的另一示例实施例，一种磁存储器器件可包括：下电极，其位于衬 底上；第一磁性图案，其位于下电极上；第二磁性图案，其位于第一磁性图案上；隧道势垒 图案，其位于第一磁性图案与第二磁性图案之间；上电极，其设置在第二磁性图案上，其中 封盖图案介于上电极与第二磁性图案之间；封盖间隔件，其位于封盖图案的侧壁上；W及 金属氧化物图案，其从第二磁性图案延伸至封盖间隔件与隧道势垒图案之间的区域。第一 磁性图案、隧道势垒图案和金属氧化物图案可具有与封盖间隔件的侧壁自对齐的侧壁。
[0021] 在示例实施例中，第一磁性图案与第二磁性图案之间的宽度差可等于或大于封盖 间隔件的宽度。
【附图说明】
[0022] 通过W下结合附图的简单描述，将更加清楚地理解示例实施例。如本文所述，附图 代表非限制性示例实施例。
[0023] 图1是示出根据本发明构思的示例实施例的磁存储器器件的示意性框图。
[0024] 图2是根据本发明构思的示例实施例的磁存储器器件的存储器单元阵列的示意 性电路图。
[0025] 图3至图9是磁存储器器件在各个制造阶段中的剖视图，用于示出根据本发明构 思的示例实施例的磁存储器器件的制造方法。
[0026] 图IOA和图IOB是图7的磁存储器器件的剖视图，进一步示出了氧离子注入工艺。
[0027] 图IlA是根据本发明构思的示例实施例的磁存储器器件的平面图。
[0028] 图IlB是沿着图IlA的线1-1'和11-11'截取的磁存储器器件的剖视图。
[0029] 图IlC是图IlB的磁存储器器件的部分A的放大图。
[0030] 图12A至图12D是沿着图IlA的线1-1'和11-11'截取的磁存储器器件的剖视图，W进一步示出根据本发明构思的示例实施例的制造磁存储器器件的方法。
[0031] 图13是示出包括根据本发明构思的示例实施例的磁存储器器件的电子系统的示 意性框图。
[0032] 图14是示出包括根据本发明构思的示例实施例的磁存储器器件的存储卡的示意 性框图。
[0033] 图15是示出包括根据本发明构思的示例实施例的磁存储器器件的信息处理系统 的示意性框图。
[0034] 应该注意，运些附图旨在示出在特定示例实施例中利用的方法、结构和/或材料 的一般特征并且对下面提供的书面说明进行补充。然而，运些附图不一定按照比例，并且可 不反映任何给出的实施例的准确结构或性能特征，并且不应被解释为局限或限制通过本发 明构思的示例实施例包含的值或特性的范围。例如，为了清楚，可缩小或夸大分子、层、区域 和/或结构性元件的相对厚度和定位。在各个附图中使用相似或相同的附图标记旨在指示 存在相似或相同的元件或特征。
【具体实施方式】
[0035] 现在，将参照示出了示例实施例的附图更加完全地描述本发明构思的各个实施 例。然而，本发明构思的实施例可按照许多不同的形式实现，并且不应理解为限于本文阐述 的示例实施例。相反，提供运些示例实施例是为了使得本公开将是彻底和完整的，并且将把 本发明构思的范围完全传递给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，可夸大层和 区域的厚度。附图中的相同附图标记指代相同元件，因此将省略对其的重复描述。
[0036] 应该理解，当一个元件被称作"连接至"或"结合至"另一元件时，所述一个元件可 直接连接至或结合至所述另一元件，或者可存在中间元件。相反，当一个元件被称作"直接 连接至"或"直接结合至"另一元件时，不存在中间元件。应该按照相同的方式解释其他用 于描述元件或层之间的关系的其他词语（例如，"在……之间"对"直接在……之间"、"邻近" 对"直接邻近"、"位于……上"对"直接位于……上"等）。如本文所用，术语"和/或"包括 相关所列项之一或多个的任何和所有组合。
[0037] 应该理解，虽然本文中可使用术语例如"第一"、"第二"等来描述多个元件、组件、 区域、层和/或部分，但是运些元件、组件、区域、层和/或部分不应被运些术语限制。运些 术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分区分开。因 此，下面讨论的第一元件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分可被称作第二元件、第二 组件、第二区域、第二层或第二部分，而不脱离示例实施例的教导。
[0038] 为了方便描述，本文中可使用诸如"在……下方"、"在……之下"、"下"、"在……之 上"、"上"等的空间相对术语，W描述附图中所示的一个元件或特征与另一个（一些）元件 或特征的关系。应该理解，空间相对术语旨在涵盖使用或操作中的装置的除图中所示的取 向之外的不同取向。例如，如果图中的装置颠倒，则被描述为"在其他元件或特征之下"或 "在其他元件或特征下方"的元件将因此被取向为"在其他元件或特征之上"。因此，示例性 术语"在……之下"可涵盖"在……之上"和"在……之下"运两个取向。装置也可按照其他 方式取向（旋转90度或位于其他取向），并且将相应地解释本文所用的空间相对描述语。
[0039] 本文所用的术语仅是为了描述特定示例实施例，并且不旨在限制本发明构思。如 本文所用，除非上下文清楚地指明不是运样，否则单数形式"一"、"一个"和"该"也旨在包 括复数形式。还应该理解，术语"包括"、"包括……的"、"包含"和/或"包含……的"当用 于本说明书中时，指明存在所列特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或 添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
[0040] 本文参照作为示例实施例的理想实施例（和中间结构）的示意图的剖视图来描述 本发明构思的示例实施例。运样，作为例如制造技术和/或公差的结果，可W预见附图中的 形状的变化。因此，本发明构思不应被构造为限于本文示出的区域的具体形状，而是包括例 如由制造工艺导致的形状的偏差。例如，示为矩形的注入区将通常具有圆形或弯曲特征和 /或在其边缘具有注入浓度的梯度，而非从注入区至非注入区的二值变化。同样地，通过注 入形成的掩埋区可在掩埋区与通过其发生注入的表面之间的区域中导致一些注入。因此， 图中示出的区域实际上是示意性的，并且它们的形状不旨在示出装置的区域的实际形状， 或者不旨在限制本发明构思的范围。
[0041] 如通过本发明的实体应该理解，根据本文所述的各个实施例的器件和形成器件的 方法可在诸如集成电路的微电子器件中实现，其中根据本文所述的各个实施例的多个器件 集成在相同的微电子器件中。因此，在微电子器件中，本文所示的剖视图可沿着不一定正交 的两个或更多个不同的方向复制。因此，实现根据本文所述的各个实施例的器件的微电子 器件的平面图可包括按照基于微电子器件的功能性的阵列和/或二维图案布置的多个器 件。也可提供器件的=维阵列或矩阵。具体地说，通过沿着第=方向（例如，可与所述两个 不同方向正交）复制根据本文所述的各个实施例的器件，可提