專利名稱：磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，開(kāi)發(fā)出了利用隧道磁阻效應(yīng)(TMR :Tunneling Magneto Resistive)的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM Magnetic Random Access Memory)。在該磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中，使用含有磁隧道結(jié)(MTJ :Magnetic Tunnel Junction)的磁阻效應(yīng)元件,具有較大的磁阻變化率。在當(dāng)前正在研究的自旋注入寫入方式中，通過(guò)對(duì)磁阻效應(yīng)元件注入電流，使得磁阻效應(yīng)元件中的磁化的方向反轉(zhuǎn)。此時(shí),一般，向磁阻效應(yīng)元件流通的電流,從MISFET (Met al-Insulator-Semiconductor Field-Effect Transistor,金屬-絕緣體-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的漏經(jīng)由接觸插塞而流通。但是，在該情況下，存在漏與接觸插塞的接觸阻抗(電阻)、接觸插塞自身的阻抗以及接觸插塞與磁阻效應(yīng)元件的電極的接觸阻抗等的寄生阻杭， 在電流從漏向磁阻效應(yīng)元件流通吋，電流值減小。因此，產(chǎn)生了不能確保在將磁阻效應(yīng)元件的磁化反轉(zhuǎn)時(shí)所必需的電流這樣的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式提供可充分確保用于磁阻效應(yīng)元件的磁化反轉(zhuǎn)的電流的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，公開(kāi)了ー種磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其具有半導(dǎo)體基板；選擇晶體管，其形成于所述半導(dǎo)體基板的表面部，具有柵電極、柵絕緣膜、源以及漏；和存儲(chǔ)元件，其設(shè)置于所述源或所述漏上，具有磁化的方向可變的磁化存儲(chǔ)層、磁化的方向固定的磁性參照層以及設(shè)置于所述磁化存儲(chǔ)層與所述磁性參照層之間的非磁性層。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，能夠提供可充分確保用于磁阻效應(yīng)元件的磁化反轉(zhuǎn)的電流的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器及其制造方法。


圖1是表示第一實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的剖視圖。圖2是表示第一實(shí)施方式的變形例所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的剖視圖。圖3A到圖3G是表示第一實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法的剖視圖。圖4是表示第二實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的剖視圖。圖5A到圖5C是表示第ニ實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法的剖視圖。圖6是表示第三實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的剖視圖。圖7A到圖7F是表示第三實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法的剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下，關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式參照附圖進(jìn)行說(shuō)明。在該說(shuō)明中，在所有的附圖中， 對(duì)于相同的部分標(biāo)記相同的參照符號(hào)。第一實(shí)施方式以下，關(guān)于第一實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器進(jìn)行說(shuō)明。圖I以及圖2 是表示第一實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)單元的剖視圖。如圖I所不，在半導(dǎo)體基板、例如娃基板I的表面部，埋入有選擇晶體管。選擇晶體管包括柵絕緣膜2、柵電極3、源擴(kuò)散層4以及漏擴(kuò)散層5。娃基板I使用例如P型的娃基板。在娃基板I的表面部埋入有柵電極3。柵電極 3使用例如多晶硅、W等。柵絕緣膜2，以覆蓋柵電極3的方式，埋入于硅基板I中。柵絕緣膜2使用例如氧化硅膜。柵絕緣膜2以及柵電極3的上側(cè)的面的高度，與硅基板I的上側(cè)的面的高度、即源擴(kuò)散層4以及漏擴(kuò)散層5的上側(cè)的面的高度大致相同。在硅基板I的表面部設(shè)置有源擴(kuò)散層4以及漏擴(kuò)散層5。源擴(kuò)散層4以及漏擴(kuò)散層5以?shī)A著柵絕緣膜2以及柵電極3的方式設(shè)置。源擴(kuò)散層4以及漏擴(kuò)散層5為例如n型的擴(kuò)散層。由此，構(gòu)成了埋入于硅基板I的埋入型晶體管。在源擴(kuò)散層4或漏擴(kuò)散層5上，設(shè)置有作為存儲(chǔ)元件的磁阻效應(yīng)元件6。另外，在本實(shí)施方式中，在漏擴(kuò)散層5上形成了磁阻效應(yīng)元件6。磁阻效應(yīng)元件6為至少包括磁化存儲(chǔ)層7、非磁性層8以及磁化參照層9的元件，例如是依次層疊了下部電極10、磁化存儲(chǔ)層
7、非磁性層8、磁化參照層9以及上部電極11而成的元件。下部電極10 使用例如 Pt、Ir、Ru、Cu、Ta、W、TiN。在下部電極10上設(shè)置有磁化存儲(chǔ)層7。磁化存儲(chǔ)層7是例如磁化的方向相對(duì)于膜面實(shí)質(zhì)上垂直的垂直磁化膜，其磁化的方向可變。在磁化存儲(chǔ)層7上設(shè)置有非磁性層8作為隧道絕緣膜。非磁性層8使用例如MgO、 CaO、SrO, TiO、VO、NbO等的NaCl型的氧化物，但也可以使用其他的材料。在非磁性層8上設(shè)置有磁化參照層9。磁化參照層9是例如磁化的方向相對(duì)于膜面實(shí)質(zhì)上垂直的垂直磁化膜，其磁化的方向固定為ー個(gè)方向。作為垂直磁化膜的磁化參照層9使用例如無(wú)序合金、有序合金、人工晶格等。無(wú)序合金使用由Co與Cr、Ta、Nb、V、W、Hf、 Ti、Zr、Pt、Pd、Fe或Ni等元素形成合金所得的合金,使用例如CoCr合金、CoPt合金。有序合金使用Fe、Co或Ni與Pt或Pd的合金，可以舉出例如FePt、FePd, CoPt。人工晶格使用例如層疊了 Fe、Co或Ni元素，與Cr、Pt、Pd、Ir、Rh、Ru、Os、Re或Au元素，或者它們的合金所得的物質(zhì)，使用例如Co/Pd、Co/Pt、Co/Ru。另外，也能夠使用含有Tb、Dy、Gd等的過(guò)渡金屬的合金材料、TbFe、TbCo> DyTbFeCo> TbCoFe 等。在磁化參照層9上設(shè)置有例如上部電極11。上部電極11使用含有例如Ru或Ta 的膜。另外，也可以在磁化參照層9上設(shè)置磁化調(diào)整層。磁化調(diào)整層具有對(duì)來(lái)自磁化參照層9的漏泄磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整、抑制對(duì)磁化存儲(chǔ)層7的磁性影響的作用。磁化調(diào)整層使用例如無(wú)序合金、有序合金、人工晶格等。無(wú)序合金使用由Co與Cr、Ta、Nb、V、W、Hf、Ti、Zr、Pt、 Pd、Fe或Ni等的元素形成合金所得到的合金。
也可以在磁化調(diào)整層上還具有用于將磁化調(diào)整層的磁化固定為預(yù)定的ー個(gè)方向而設(shè)置的反鐵磁性膜。反鐵磁性膜使用例如作為Fe、Ni、Pt、Pd、Ru、Os、Ir與Mn的合金的 FeMn>NiMn>PtMn>PdMn、PtPdMn>RuMn>OsMn>IrMn、CrPtMn 等。另外，也可以在磁化存儲(chǔ)層7與非磁性層8之間設(shè)置第一界面磁性層、在非磁性層 8與磁化參照層9之間設(shè)置第二界面磁性層。該情況下，非磁性層8為NaCl結(jié)構(gòu)的氧化物， 優(yōu)選，選擇該氧化物的(100)面與第一界面磁性層的晶格失配度小的材料。第一界面磁性層以及第ニ界面磁性層使用例如Co、Fe、CoFe, CoFeB0第一界面磁性層以及第ニ界面磁性層分別通過(guò)與磁化存儲(chǔ)層7以及磁化參照層9的垂直磁化膜之間的交換耦合而具有垂直磁化。該情況下，非磁性層8，如果在例如作為第一界面磁性層的非晶CoFeB合金上結(jié)晶生長(zhǎng)， 則能夠得到按〔100〕方向優(yōu)先取向的絕緣膜。另外，磁阻效應(yīng)元件6的層疊順序，不限定于上述的順序，也可以按下部電極10、 磁化調(diào)整層、磁化參照層9、第一界面磁性層、非磁性層8、第二界面磁性層、磁化存儲(chǔ)層7、 上部電極11的順序來(lái)層疊。另外，磁化存儲(chǔ)層7以及磁化參照層9也可以是磁化的方向與膜面實(shí)質(zhì)上平行的水平磁化膜。另外，也可以如圖2所示，在第二擴(kuò)散層5與磁阻效應(yīng)元件6之間設(shè)置阻擋 (barrier)層15。通過(guò)設(shè)置阻擋層15，能夠防止磁阻效應(yīng)元件6所含的金屬原子由于熱處理工序等而擴(kuò)散到硅基板I。在磁阻效應(yīng)元件6上設(shè)置有第一接觸插塞12。第一接觸插塞12使用例如W或Cu
坐寸o在源擴(kuò)散層4上設(shè)置有第二接觸插塞13。第二接觸插塞13使用例如W或Cu等。在硅基板I上，以覆蓋第一接觸插塞12以及第二接觸插塞13的方式設(shè)置有層間絕緣膜14。層間絕緣膜14使用例如氧化硅膜。在第一接觸插塞12以及第二接觸插塞13 上分別設(shè)置有獨(dú)立的位線BL。在層間絕緣膜14上以覆蓋位線BL的方式設(shè)置有絕緣膜(未圖示)。絕緣膜(未圖示)使用例如氧化硅膜。由此構(gòu)成了本實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。如上述那樣，根據(jù)第一實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，不經(jīng)由接觸插塞， 而在漏擴(kuò)散層5上直接設(shè)置有作為存儲(chǔ)元件的磁阻效應(yīng)元件6。由此，能夠使漏擴(kuò)散層與接觸插塞的接觸阻抗、接觸插塞自身的阻抗以及接觸插塞與磁阻效應(yīng)元件6的電極的接觸阻抗等的寄生阻抗減少，能夠充分確保從漏擴(kuò)散層5流向磁阻效應(yīng)元件6的電流。接著，下面，使用圖3A到圖3G對(duì)于第一實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖3A到圖3G是表示第一實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法的剖視圖。如圖3A所示，在通過(guò)元件分離區(qū)域(未圖示)而分離了的硅基板1，使用光刻法以及RIE (Reactive Ion Etching,反應(yīng)離子蝕刻)來(lái)形成柵槽16。接著，如圖3B所示，沿著硅基板I以及柵槽16，通過(guò)例如熱氧化法作為柵絕緣膜 2而形成氧化硅膜。之后，在柵槽16中，通過(guò)例如CVD法，在柵絕緣膜2上作為柵電極3、 作為多晶硅膜或金屬膜成膜例如W膜，將其埋入。之后，通過(guò)CMP(Chemical MechanicalPolishing，化學(xué)機(jī)械研磨)處理，研磨柵絕緣膜2以及柵電極3直至硅基板I露出。接著，如圖3C所示，將柵電極3以及柵絕緣膜2作為掩摸，向硅基板I進(jìn)行離子注入，在硅基板I的表面部形成源擴(kuò)散層4以及漏擴(kuò)散層5。通過(guò)上述步驟，形成埋入于硅基板I中的埋入型晶體管。另外，形成埋入型晶體管的方法，不限于上述的方法，也可以通過(guò)其他的方法來(lái)形成。接著，如圖3D所示，在硅基板I、柵絕緣膜2以及柵電極3上，通過(guò)例如濺射法成膜至少包括磁化存儲(chǔ)層7、非磁性層8以及磁化參照層9的層疊膜。層疊膜是依次形成有例如下部電極10、磁化存儲(chǔ)層7、非磁性層8、磁化參照層9、上部電極11的膜，此外也可以是依次形成下部電極10、磁化存儲(chǔ)層7、第一界面磁性層、非磁性層8、第二界面磁性層、磁化參照層9、上部電極11的膜。此外，層疊膜，除此之外，也可以依次形成下部電極10、磁化參照層9、非磁性層8、磁化存儲(chǔ)層7、上部電極11，還可以依次形成下部電極10、磁化參照層9、 第一界面磁性層、非磁性層8、第二界面磁性層、磁化存儲(chǔ)層7、上部電極11。在本實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法中，使用埋入型晶體管，所以能夠在平坦性高的表面上形成至少包括磁化存儲(chǔ)層7、非磁性層8以及磁化參照層9的層疊膜。接著，如圖3E所示，使得在漏擴(kuò)散層5上殘留層疊膜、通過(guò)RIE將其他部分的層疊膜選擇性地去除直至硅基板I露出。由此，在漏擴(kuò)散層5上，形成有至少具有磁化存儲(chǔ)層7、 非磁性層8以及磁化參照層9的磁阻效應(yīng)元件6。接著，如圖3F所示，在硅基板I、柵絕緣膜2以及柵電極3上，以覆蓋磁阻效應(yīng)元件 6的方式，形成層間絕緣膜14。接著，如圖3G所示，通過(guò)RIE選擇性地去除層間絕緣膜14，形成第一接觸孔，使得磁阻效應(yīng)元件6露出，并且通過(guò)RIE選擇性地去除層間絕緣膜14，形成第二接觸孔，使得源擴(kuò)散層4露出。接著，通過(guò)例如濺射法，在第二接觸孔中，沿著硅基板I上以及層間絕緣膜14的側(cè)面形成金屬阻擋膜(未圖示)。金屬阻擋膜使用例如Ta、TaN、TiN等。接著，在金屬阻擋膜(未圖示)上通過(guò)CVD法或?yàn)R射法埋入例如W或Cu等的接觸插塞材料。之后，通過(guò)CMP處理研磨接觸插塞材料以及金屬阻擋膜直至層間絕緣膜14露出。 由此，形成弟一接觸摘塞12以及弟_■接觸摘塞13。接著，在第一接觸插塞12、第二接觸插塞13以及層間絕緣膜14上堆積位線BL，形成位線BL。之后，在層間絕緣膜14上，以覆蓋位線BL的方式形成絕緣膜(未圖示)。絕緣膜(未圖示)是例如通過(guò)CVD法而成膜的氧化硅膜。由此形成了磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。如上述那樣，根據(jù)第一實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法，形成了埋入于硅基板I的埋入型晶體管，所以能夠使柵電極的上側(cè)的面與源擴(kuò)散層4以及漏擴(kuò)散層5的上側(cè)的面成為實(shí)質(zhì)上相同的高度。由此，能夠在平坦性高的表面上形成至少包括磁化存儲(chǔ)層7、非磁性層8以及磁化參照層9的層疊膜，能夠形成平坦性高的磁阻效應(yīng)元件 6。如上述那樣，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式，不經(jīng)由接觸插塞而在漏擴(kuò)散層5上直接設(shè)置作為存儲(chǔ)元件的磁阻效應(yīng)元件6。由此，能夠消除漏擴(kuò)散層與接觸插塞的接觸阻杭、 接觸插塞自身的阻抗以及接觸插塞與磁阻效應(yīng)元件6的電極的接觸阻抗等的寄生阻抗，能
7夠充分確保從漏擴(kuò)散層5流向磁阻效應(yīng)元件6的電流。第二實(shí)施方式關(guān)于本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，使用圖4進(jìn)行說(shuō)明。 關(guān)于第二實(shí)施方式的構(gòu)成，對(duì)與圖I的第一實(shí)施方式的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的構(gòu)成相同的部分用相同的符號(hào)表示，并省略對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明。第二實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，與第一實(shí)施方式相比，在使用埋入型晶體管這一點(diǎn)上相同。另ー方面，第二實(shí)施方式，并不是將埋入型晶體管埋入硅基板1，而是將其埋入半導(dǎo)體層例如娃膜18,這一點(diǎn)與第一實(shí)施方式不同。具體而言,不同點(diǎn)在于,并非將柵絕緣膜2以及柵電極3埋入于硅基板1，而是將柵絕緣膜2以及柵電極3設(shè)置于硅基板I上，以與柵絕緣膜2以及柵電極3的側(cè)面接觸的方式設(shè)置有柵側(cè)壁絕緣膜17，并且以覆蓋柵側(cè)壁絕緣膜17的側(cè)面的方式設(shè)置有硅膜18。對(duì)于本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法，使用圖5A到圖5C進(jìn)行說(shuō)明。關(guān)于第二實(shí)施方式的構(gòu)成，對(duì)與圖I所示的第一實(shí)施方式的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的構(gòu)成相同的部分用相同的符號(hào)表示，并省略對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明。在第一實(shí)施方式中，在硅基板I形成柵槽16，通過(guò)將柵絕緣膜2以及柵電極3埋入柵槽16而形成埋入型選擇晶體管。另ー方面，在第二實(shí)施方式中，在硅基板I上形成了柵絕緣膜2以及柵電極3后，在硅基板I上堆積硅膜18。如圖5A所示，在硅基板I上堆積柵絕緣膜2以及柵電極3，通過(guò)光刻法以及RIE對(duì)柵絕緣膜2以及柵電極3進(jìn)行加工。之后，以覆蓋硅基板I、柵絕緣膜2以及柵電極3的方式，通過(guò)CVD堆積例如氧化硅膜來(lái)作為柵側(cè)壁絕緣膜材料，之后通過(guò)RIE進(jìn)行蝕刻直至柵電極3的表面露出。由此，以與柵絕緣膜2以及柵電極3的側(cè)面接觸的方式形成柵側(cè)壁絕緣膜17。接著，如圖5B所示，將柵電極3以及柵側(cè)壁絕緣膜17作為掩模，對(duì)硅基板I進(jìn)行離子注入，在硅基板I的表面部形成源擴(kuò)散層4以及漏擴(kuò)散層5。接著，如圖5C所示，在硅基板I上通過(guò)CVD法對(duì)硅膜18進(jìn)行外延生長(zhǎng)至少直至柵電極3的上側(cè)的面的高度。之后，通過(guò)CMP處理來(lái)研磨硅膜18直至柵電極3的表面露出。由此，在硅膜18中形成埋入型晶體管。另外，源擴(kuò)散層4與形成于其上的硅膜18 作為該埋入型晶體管的源發(fā)揮作用，漏擴(kuò)散層5與形成于其上的硅膜18作為該埋入型晶體管的漏發(fā)揮作用。在通過(guò)上述的方法來(lái)形成埋入型晶體管的情況下，不理入于硅基板I地形成埋入型晶體管。由此，能夠不產(chǎn)生在將柵絕緣膜2以及柵電極3埋入的情況下且埋入性差的情況下所產(chǎn)生的空隙、接縫等地，形成埋入型晶體管。接著，與圖3D以及圖3E所示的第一實(shí)施方式同樣地，在漏擴(kuò)散層5上的硅膜18之上形成作為存儲(chǔ)元件的磁阻效應(yīng)元件6。之后，與圖3F所示的第一實(shí)施方式同樣地，以覆蓋磁阻效應(yīng)元件6的方式形成層間絕緣膜14。之后，與圖3G所示的第一實(shí)施方式同樣地，在磁阻效應(yīng)元件6之上形成第一接觸插塞12、在源擴(kuò)散層4上的硅膜18之上形成第二接觸插塞13。之后，在層間絕緣膜14、第一接觸插塞12以及第二接觸插塞13上形成位線BL。之后，在層間絕緣膜14上，以覆蓋位線BL的方式形成絕緣膜(未圖示)。由此形成第二實(shí)施方式的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。
如上述那樣，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式，不經(jīng)由接觸插塞而在設(shè)置于漏擴(kuò)散層5 上的硅膜18之上直接設(shè)置作為存儲(chǔ)元件的磁阻效應(yīng)元件6。由此，能夠消除漏擴(kuò)散層5與接觸插塞的接觸阻抗、接觸插塞自身的阻抗以及接觸插塞與磁阻效應(yīng)元件6的電極的接觸阻抗等的寄生阻杭，能夠充分確保從漏擴(kuò)散層5流向磁阻效應(yīng)元件6的電流。進(jìn)而，根據(jù)第二實(shí)施方式，未將柵絕緣膜2以及柵電極3埋入于硅基板I地形成了埋入型選擇晶體管。由此，能夠與柵絕緣膜2以及柵電極3向硅基板I埋入的埋入性無(wú)關(guān)地，形成不會(huì)產(chǎn)生空隙、接縫等的埋入型選擇晶體管。第三實(shí)施方式關(guān)于本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，使用圖6進(jìn)行說(shuō)明。 關(guān)于第三實(shí)施方式的構(gòu)成，對(duì)與圖I所不的第一實(shí)施方式的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的構(gòu)成相同的部分用相同的符號(hào)表示，并省略對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明。第三實(shí)施方式與第一實(shí)施方式的不同點(diǎn)為，并非將柵絕緣膜2以及柵電極3埋入于硅基板1，而將柵絕緣膜2以及柵電極3設(shè)置于硅基板I上。對(duì)于本發(fā)明的第三實(shí)施方式中的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法，使用圖7A到圖7F進(jìn)行說(shuō)明。如圖7A所示，在硅基板I上堆積柵絕緣膜2以及柵電極3，通過(guò)光刻法以及RIE形成柵絕緣膜2以及柵電極3。接著，如圖7B所示，將柵電極3作為掩模，對(duì)硅基板I進(jìn)行離子注入，在硅基板I 的表面部形成源擴(kuò)散層4以及漏擴(kuò)散層5。接著，如圖7C所示，在硅基板I上以覆蓋柵絕緣膜2以及柵電極3的方式形成層間絕緣膜14。接著，如圖7D所示，通過(guò)RIE選擇性地去除層間絕緣膜14，形成第一接觸孔，使得漏擴(kuò)散層5露出。該第一接觸孔為形成后述的磁阻效應(yīng)元件6的部分。接著，如圖7E所示，在第一接觸孔內(nèi)的漏擴(kuò)散層5上，使用例如氣體團(tuán)簇離子束來(lái)堆積至少包括磁化存儲(chǔ)層7、非磁性層8以及磁化參照層9的層疊膜，形成作為存儲(chǔ)元件的磁阻效應(yīng)元件6。另外，也可以通過(guò)濺射法形成磁阻效應(yīng)元件6。該情況下，通過(guò)在圖7D所圖示的エ序中，將第一接觸孔形成為上部的開(kāi)ロ寬度比底部的開(kāi)ロ寬度窄的倒錐狀，能夠防止磁阻效應(yīng)元件6沿著層間絕緣膜14的側(cè)壁形成。接著，如圖7F所示，在存儲(chǔ)元件上作為接觸插塞材料成膜例如W膜，通過(guò)CMP處理對(duì)該接觸插塞材料進(jìn)行研磨直至層間絕緣膜14露出，形成第一接觸插塞12。接著，選擇性地去除層間絕緣膜14使得源擴(kuò)散層4露出。之后，在露出的源擴(kuò)散層4上作為接觸插塞材料將例如W膜埋入。之后，通過(guò)CMP處理對(duì)該接觸插塞材料進(jìn)行研磨直至層間絕緣膜14露出，形成第二接觸插塞13。接著，如圖6所示，在層間絕緣膜14、第一接觸插塞12以及第二接觸插塞13上形成位線BL。之后，在層間絕緣膜14上，以覆蓋位線BL的方式形成絕緣膜(未圖示)。由此形成了第三實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。如上述那樣，根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式，不經(jīng)由接觸插塞而在漏擴(kuò)散層5之上直接設(shè)置作為存儲(chǔ)元件的磁阻效應(yīng)元件6。由此，能夠消除漏擴(kuò)散層5與接觸插塞的接觸阻抗、接觸插塞自身的阻抗以及接觸插塞與磁阻效應(yīng)元件6的電極的接觸阻抗等的寄生阻杭，能夠充分確保從漏擴(kuò)散層5流向磁阻效應(yīng)元件6的電流。進(jìn)而，根據(jù)第三實(shí)施方式，不將柵絕緣膜2以及柵電極3埋入于硅基板I地形成了選擇晶體管。由此，根據(jù)第三實(shí)施方式所涉及的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法，能夠減少制造エ序，能夠抑制制造成本。另外，本發(fā)明不僅僅限定于上述的實(shí)施方式，當(dāng)然能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)加以各種變更。上述的實(shí)施例僅是作為例子而示出的，并非用于限定本發(fā)明的范圍。實(shí)際上，這里所述的新的電路也可以具體化為各種其他的方式，進(jìn)而只要不脫離本發(fā)明的主g或精神， 也可以在這里所述的電路的方式中進(jìn)行各種省略、替換以及變更。附加的技術(shù)方案及其等同方案，也包括這樣的方式或變形，而落入于本發(fā)明的范圍以及主g或精神內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其中，具有半導(dǎo)體基板；選擇晶體管，其形成于所述半導(dǎo)體基板的表面部，具有柵電極、柵絕緣膜、源以及漏；和存儲(chǔ)元件，其設(shè)置于所述源或所述漏上，具有磁化的方向可變的磁化存儲(chǔ)層、磁化的方向固定的磁性參照層以及設(shè)置于所述磁化存儲(chǔ)層與所述磁性參照層之間的非磁性層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其中，所述柵電極埋入于在所述半導(dǎo)體基板的表面部所形成的槽的內(nèi)部，所述柵絕緣膜在所述槽的底面和側(cè)面設(shè)置于所述柵電極與所述半導(dǎo)體基板之間，所述源以及所述漏形成為，在所述半導(dǎo)體基板的表面部夾著所述柵電極以及所述柵絕緣膜，所述柵電極的上側(cè)的面與所述源以及所述漏的上側(cè)的面為實(shí)質(zhì)上相同的高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其中，所述柵絕緣膜設(shè)置于所述半導(dǎo)體基板的表面上，所述柵電極設(shè)置于所述柵絕緣膜上，所述源以及所述漏具有在所述半導(dǎo)體基板的表面部以?shī)A著所述柵電極的方式分別形成的源擴(kuò)散層以及漏擴(kuò)散層；和在所述源擴(kuò)散層以及漏擴(kuò)散層上分別形成的半導(dǎo)體層，所述柵電極的上側(cè)的面與所述半導(dǎo)體層的上側(cè)的面為實(shí)質(zhì)上相同的高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其中，所述柵絕緣膜設(shè)置于所述半導(dǎo)體基板的表面上，所述柵電極設(shè)置于所述柵絕緣膜上，所述源以及所述漏具有在所述半導(dǎo)體基板的表面部以?shī)A著所述柵電極的方式分別形成的源擴(kuò)散層以及漏擴(kuò)散層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其中，還具有設(shè)置于所述源或所述漏與所述存儲(chǔ)元件之間的阻擋層。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其中，所述存儲(chǔ)元件還具有下部電極和上部電極，所述下部電極與所述源或所述漏接觸，在所述下部電極與所述上部電極之間層疊有所述磁化存儲(chǔ)層、所述非磁性層和所述磁性參照層。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其中，所述存儲(chǔ)元件，在所述磁性參照層上還具有磁化調(diào)整層，該磁化調(diào)整層抑制來(lái)自所述磁性參照層的漏泄磁場(chǎng)對(duì)所述磁化存儲(chǔ)層的影響。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其中，所述存儲(chǔ)元件，在所述磁化調(diào)整層上還具有將所述磁化調(diào)整層的磁化的方向固定的反鐵磁性膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其中，所述存儲(chǔ)元件還具有設(shè)置于所述磁化存儲(chǔ)層與所述非磁性層之間的第一界面磁性層；和設(shè)置于所述磁性參照層與所述非磁性層之間的第二界面磁性層。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其中，所述磁化存儲(chǔ)層的磁化的方向相對(duì)于所述磁化存儲(chǔ)層的膜面實(shí)質(zhì)上垂直，所述磁性參照層的磁化的方向相對(duì)于所述磁性參照層的膜面實(shí)質(zhì)上垂直。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，其中，所述磁化存儲(chǔ)層的磁化的方向相對(duì)于所述磁化存儲(chǔ)層的膜面實(shí)質(zhì)上平行，所述磁性參照層的磁化的方向相對(duì)于所述磁性參照層的膜面實(shí)質(zhì)上平行。
12.ー種磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法，其中，包括在半導(dǎo)體基板形成槽的エ序；在所述槽的側(cè)面以及底面對(duì)柵絕緣膜進(jìn)行成膜的エ序；在所述槽中，在所述柵絕緣膜上埋設(shè)柵電極的エ序；在所述半導(dǎo)體基板的表面部，以?shī)A著所述柵絕緣膜以及所述柵電極的方式形成源擴(kuò)散層以及漏擴(kuò)散層的エ序；和在所述源擴(kuò)散層或漏擴(kuò)散層上形成具有磁化存儲(chǔ)層、非磁性層以及磁性參照層的存儲(chǔ)元件的エ序。
13.—種磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法，其中，包括在半導(dǎo)體基板上形成柵絕緣膜的エ序；在所述柵絕緣膜上形成柵電極的エ序；形成覆蓋所述柵絕緣膜以及所述柵電極的側(cè)面的柵側(cè)壁絕緣膜的エ序；在所述半導(dǎo)體基板的表面部，以?shī)A著所述柵絕緣膜以及所述柵電極的方式形成源擴(kuò)散層以及漏擴(kuò)散層的エ序；在所述源擴(kuò)散層以及所述漏擴(kuò)散層上，以直至所述柵電極的上側(cè)的面的高度為止覆蓋所述柵側(cè)壁絕緣膜的方式形成半導(dǎo)體膜的エ序；和在所述源擴(kuò)散層或漏擴(kuò)散層上的所述半導(dǎo)體膜上形成具有磁化存儲(chǔ)層、非磁性層以及磁性參照層的存儲(chǔ)元件的エ序。
14.ー種磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法，其中，包括在半導(dǎo)體基板上形成柵絕緣膜的エ序；在所述柵絕緣膜上形成柵電極的エ序；在所述半導(dǎo)體基板的表面部，以?shī)A著所述柵絕緣膜以及所述柵電極的方式形成源以及漏擴(kuò)散層的エ序；在所述半導(dǎo)體基板上形成覆蓋所述柵絕緣膜以及所述柵電極的層間絕緣膜的エ序； 選擇性地去除所述絕緣膜，形成露出所述源擴(kuò)散層或漏擴(kuò)散層的接觸孔的エ序；和在所述接觸孔內(nèi)形成具有磁化存儲(chǔ)層、非磁性層以及磁性參照層的存儲(chǔ)元件的エ序。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法，其中，所述接觸孔具有上部的開(kāi)ロ寬度比底部的開(kāi)ロ寬度窄的倒錐形狀。
全文摘要
本發(fā)明提供磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器及其制造方法。該磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器具有半導(dǎo)體基板；選擇晶體管，其形成于所述半導(dǎo)體基板的表面部，具有柵電極、柵絕緣膜、源以及漏；和存儲(chǔ)元件，其設(shè)置于所述源或所述漏上，具有磁化的方向可變的磁化存儲(chǔ)層、磁化的方向固定的磁性參照層以及設(shè)置于所述磁化存儲(chǔ)層與所述磁性參照層之間的非磁性層。
文檔編號(hào)G11C11/15GK102610742SQ201110274938
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者野町映子 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝