半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專利摘要】一種制造半導(dǎo)體器件的方法可以包括在襯底上形成材料層；執(zhí)行選擇性氧化工藝，以在材料層的第一表面上形成覆蓋氧化物層，其中材料層的第二表面沒有被氧化；以及經(jīng)由第二表面蝕刻材料層以形成材料圖案。覆蓋氧化物層的蝕刻速率小于材料層的蝕刻速率。一種半導(dǎo)體器件可以包括在襯底上的下電極；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件，在下電極的上表面上；上電極，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件上；以及覆蓋氧化物層，布置在上電極的上表面的至少一部分上。覆蓋氧化物層可以包括通過上電極的上表面的氧化而形成的氧化物。
【專利說明】半導(dǎo)體器件及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明構(gòu)思涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體器件因其小尺寸、多功能性能和/或低制造成本而被廣泛地用于電子產(chǎn)業(yè)中。半導(dǎo)體器件可以包括各種器件，諸如存儲(chǔ)邏輯數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件、處理邏輯數(shù)據(jù)的邏輯器件以及提供半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件和邏輯器件二者的功能的片上系統(tǒng)(SoC)。這些半導(dǎo)體器件可以設(shè)置為在電子產(chǎn)品中執(zhí)行不同的功能。隨著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件已經(jīng)變得越來越集成化。隨著集成密度增加，半導(dǎo)體器件的可靠性會(huì)降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式可以提供制造半導(dǎo)體器件的方法，其能夠改善半導(dǎo)體器件的可靠性，而無關(guān)于集成密度的提高。
[0004]本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式還可以提供具有良好的可靠性的半導(dǎo)體器件。
[0005]在一個(gè)方面中，一種制造半導(dǎo)體器件的方法可以包括:在襯底上形成材料層；執(zhí)行選擇性氧化工藝，以在材料層的第一表面上形成覆蓋氧化物層，其中材料層的第二表面沒有被氧化。然后，可以經(jīng)由材料層的第二表面蝕刻材料層以形成材料圖案。在材料層被蝕刻時(shí)，覆蓋氧化物層的蝕刻速率可以小于材料層的蝕刻速率。
[0006]在一些實(shí)施方式中，該方法可以還包括:在形成材料層之前，在襯底上形成下圖案。在此情況下，材料層可以形成為覆蓋下圖案的側(cè)壁和上表面。材料層的第一表面可以覆蓋下圖案的上表面。材料層的第二表面可以覆蓋下圖案的側(cè)壁。材料圖案可以形成在下圖案的上表面上。
[0007]在一些實(shí)施方式中，在下圖案的上表面上的材料層可以比在下圖案的側(cè)壁上的材料層厚。
[0008]在一些實(shí)施方式中，選擇性氧化工藝可以是具有特定氧化方向的各向異性氧化工藝。在此情況下，在選擇性氧化工藝期間，材料層的第一表面可以在特定氧化方向上暴露，材料層的第二方向可以不在特定氧化方向上暴露。
[0009]在一些實(shí)施方式中,材料層可以通過各向同性蝕刻工藝而被蝕刻。各向同性蝕刻工藝可以是濕法蝕刻工藝。
[0010]在另一方面中，一種制造半導(dǎo)體器件的方法可以包括:在襯底上形成下電極；以及形成導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層覆蓋下電極的上表面和側(cè)壁。然后，可以執(zhí)行選擇性氧化工藝，以在導(dǎo)電層的第一表面上形成覆蓋氧化物層，其中導(dǎo)電層的第二表面沒有被氧化，以及其中導(dǎo)電層的第一表面和第二表面分別覆蓋下電極的上表面和側(cè)壁的至少一部分。然后，可以經(jīng)由導(dǎo)電層的第二表面蝕刻導(dǎo)電層，以在下電極的上表面上形成上電極。在導(dǎo)電層被蝕刻時(shí)，覆蓋氧化物層的蝕刻速率可以小于導(dǎo)電層的蝕刻速率。
[0011]在一些實(shí)施方式中，選擇性氧化工藝可以是具有基本上垂直于襯底的上表面的氧化方向的各向異性氧化工藝。
[0012]在一些實(shí)施方式中，各向異性氧化工藝可以包括各向異性等離子體氧化工藝和各向異性熱氧化工藝中的至少之一。
[0013]在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電層可以通過各向同性蝕刻工藝而被蝕刻。各向同性蝕刻工藝可以再次是濕法蝕刻工藝。
[0014]在一些實(shí)施方式中，該方法可以還包括:在形成導(dǎo)電層之前，形成覆蓋下電極的上表面和側(cè)壁的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層可以例如是磁存儲(chǔ)元件或者其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電層可以形成在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層上。
[0015]在一些實(shí)施方式中，該方法可以還包括:在形成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層之前，形成圍繞下電極的側(cè)壁的保護(hù)絕緣間隔物。
[0016]在一些實(shí)施方式中，形成保護(hù)絕緣間隔物可以包括:在具有下電極的襯底上共形地形成保護(hù)絕緣層；以及對保護(hù)絕緣層執(zhí)行回蝕工藝以形成保護(hù)絕緣間隔物。
[0017]在一些實(shí)施方式中，形成下電極和保護(hù)絕緣間隔物可以代替地包括:在襯底上形成模制層；以及圖案化模制層以形成開口。然后，可以在開口的內(nèi)側(cè)壁上形成保護(hù)絕緣間隔物。然后，在具有保護(hù)絕緣間隔物的開口中可以形成下電極；以及接著可以去除模制層。
[0018]在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層可以包括順序地堆疊的第一磁性層、隧道勢壘層以及第二磁性層。第一和第二磁性層中的一個(gè)可以具有固定在一個(gè)方向上的磁化方向，第一和第二磁性層中的另一個(gè)可以具有在平行于固定的磁化方向的方向和反平行于固定的磁化方向的方向之間可變化的磁化方向。
[0019]在一些實(shí)施方式中，該方法可以還包括:在形成上電極之后，蝕刻設(shè)置在下電極的側(cè)壁上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層以形成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件。
[0020]在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層可以通過具有相對于襯底的上表面傾斜的蝕刻方向的各向異性蝕刻工藝而被蝕刻。
[0021]在一些實(shí)施方式中，下電極的上表面上的導(dǎo)電層可以比下電極的側(cè)壁上的導(dǎo)電層厚。
[0022]在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電層可以是包含金屬的層，導(dǎo)電層可以利用具有大約5至大約7之間的pH的蝕刻劑而被蝕刻。
[0023]在另一方面中，一種半導(dǎo)體器件可以包括襯底上的下電極。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件可以設(shè)置在下電極的上表面上。上電極可以設(shè)置在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件上。覆蓋氧化物層可以設(shè)置在上電極的上表面的至少一部分上。覆蓋氧化物層可以包括通過上電極的氧化而形成的氧化物。
[0024]在一些實(shí)施方式中，上電極的下表面的面積可以小于下電極的上表面的面積。
[0025]在一些實(shí)施方式中，上電極的整個(gè)下表面可以與下電極的上表面的中心部分重疊。
[0026]在一些實(shí)施方式中，上電極的下表面的面積可以小于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件的上表面的面積。
[0027]在一些實(shí)施方式中，該半導(dǎo)體器件可以還包括圍繞下電極的側(cè)壁的保護(hù)絕緣間隔物。
[0028]在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件可以包括順序地堆疊的第一磁性圖案、隧道勢壘圖案以及第二磁性圖案。第一和第二磁性圖案中的一個(gè)可以具有固定在一個(gè)方向上的磁化方向，第一和第二磁性圖案中的另一個(gè)可以具有在平行方向和反平行方向之間可變化的磁化方向，該平行方向平行于固定的磁化方向，該反平行方向反平行于固定的磁化方向。
[0029]在一些實(shí)施方式中，第一和第二磁性圖案的磁化方向可以基本上垂直于第二磁性圖案和勢壘隧道圖案的接觸表面。
[0030]在一些實(shí)施方式中，第一和第二磁性圖案的磁化方向可以基本上平行于第二磁性圖案和勢壘隧道圖案的接觸表面。
[0031 ] 在一些實(shí)施方式中，上電極可以包括金屬，覆蓋氧化物層可以包括金屬氧化物。
[0032]雖然以上總結(jié)了幾個(gè)不同的實(shí)施方式，但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在不背離這里公開的本發(fā)明構(gòu)思的原理的情況下可以有許多其他實(shí)施方式。本發(fā)明構(gòu)思應(yīng)因此被解釋為覆蓋所有這樣的實(shí)施方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]本發(fā)明構(gòu)思的原理將通過考慮附圖和隨附的詳細(xì)描述而變得更容易清楚，在附圖中:
[0034]圖1至圖9為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖；
[0035]圖10和圖11為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的備選示例實(shí)施方式的制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖；
[0036]圖12為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式構(gòu)造的半導(dǎo)體器件的截面圖；
[0037]圖13為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式構(gòu)造的半導(dǎo)體器件的上電極和下電極的平面圖；
[0038]圖14為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式構(gòu)造的半導(dǎo)體器件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件的截面圖；
[0039]圖15為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一示例實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件的截面圖；
[0040]圖16為示出包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式構(gòu)造的半導(dǎo)體器件的電子系統(tǒng)的示意框圖；以及
[0041]圖17為示出包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式構(gòu)造的半導(dǎo)體器件的存儲(chǔ)卡的示意框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0042]現(xiàn)在在下文將參照附圖更全面地描述本發(fā)明構(gòu)思，在附圖中示出了本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施方式。本發(fā)明構(gòu)思的優(yōu)點(diǎn)和特征及其實(shí)現(xiàn)方法將從以下參照附圖詳細(xì)描述的示例性實(shí)施方式而變得明顯。然而，應(yīng)該注意，本發(fā)明構(gòu)思不限于以下的示例性實(shí)施方式，并且可以以不同的形式實(shí)施。因此，這些實(shí)施方式簡單為了公開本發(fā)明構(gòu)思并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員提供對其的理解而提供，并且不應(yīng)被認(rèn)為限制本發(fā)明構(gòu)思的范圍。在圖中，本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式不限于這里提供的特定示例，并且可以為了清晰而夸大。
[0043]這里使用的術(shù)語僅為了描述特定實(shí)施方式的目的，而不旨在限制本發(fā)明。如這里使用的，單數(shù)形式“一”和“該”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外明確地表明。如這里使用的，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)列舉項(xiàng)目的一個(gè)或多個(gè)的所有組合。將理解，當(dāng)一個(gè)元件被稱為“連接”或“聯(lián)接”到另一元件時(shí)，其可以直接連接或聯(lián)接到該另一元件，或者可以存在居間元件。
[0044]類似地，將理解，當(dāng)一個(gè)元件諸如層、區(qū)域或襯底被稱為“在”另一元件“上”時(shí)，其可以直接在該另一元件上，或者可以存在居間元件。相反，術(shù)語“直接”表示不存在居間元件。將進(jìn)一步理解，術(shù)語“包括”和/或“包含”當(dāng)在這里使用時(shí)，表明了所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組合的存在或添加。
[0045]另外，詳細(xì)描述中的實(shí)施方式可以利用作為本發(fā)明構(gòu)思的理想示例性視圖的截面圖和/或平面圖來描述。應(yīng)該理解，示例性視圖中所示的元件和特征的形狀和尺寸可以根據(jù)制造技術(shù)和/或可允許的誤差而修改。因而，示例性實(shí)施方式不應(yīng)被解釋為限于這里所示的區(qū)域的形狀和尺寸，而是包括由于例如制造工藝引起的形狀的偏差。因此，本發(fā)明構(gòu)思的元件和特征不限于在示例性視圖中所示的特定形狀或尺寸，而是可包括可以例如取決于制造工藝而改變的其他形狀和尺寸。
[0046]此外，圖中舉例示出的區(qū)域具有一般特性，并且不被用于示出元件的具體形狀。例如，示出為矩形的蝕刻區(qū)域?qū)⑼ǔ＞哂袌A化或彎曲化的特征。因此，圖中示出的區(qū)域本質(zhì)上是示意性的，其形狀不旨在示出器件的區(qū)域的實(shí)際形狀，并且不旨在限制示例實(shí)施方式的范圍。因而，附圖不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明構(gòu)思的范圍。
[0047]還將理解，雖然術(shù)語第一、第二等可以在此被用于描述不同的元件，但是這些元件不應(yīng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將一個(gè)元件與另一個(gè)元件區(qū)分開。因而，在一些實(shí)施方式中的第一元件在其他實(shí)施方式中被稱為第二元件而不背離本發(fā)明的教導(dǎo)。這里解釋和示出的本發(fā)明構(gòu)思的方面的示例性實(shí)施方式包括其互補(bǔ)對應(yīng)物。在整個(gè)說明書和附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0048]圖1至圖9為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。
[0049]首先參照圖1，下層間絕緣層105可以形成在襯底100上。襯底100可以包括半導(dǎo)體襯底。例如，襯底100可以包括硅襯底、鍺襯底或硅-鍺襯底。在一些實(shí)施方式中，開關(guān)部件(未示出)可以形成在襯底100上，下層間絕緣層105可以形成為覆蓋開關(guān)部件。開關(guān)部件可以是場效應(yīng)晶體管。備選地，開關(guān)部件可以是二極管。下層間絕緣層105可以是單層或多層結(jié)構(gòu)，包括例如氧化物(例如，硅氧化物層)、氮化物層(例如，硅氮化物層)和/或氮氧化物層(例如，硅氮氧化物層)。
[0050]下接觸插塞110可以形成為穿透下層間絕緣層105。每個(gè)下接觸插塞110可以電連接到開關(guān)部件的端子。下接觸插塞110可以例如包括摻雜的半導(dǎo)體材料(例如，摻雜的硅)、金屬(例如，鎢、鈦和/或鉭)、導(dǎo)電的金屬氮化物(例如，鈦氮化物、鉭氮化物和/或鎢氮化物)、以及金屬-半導(dǎo)體化合物(例如，金屬硅化物)中的至少之一。
[0051]下導(dǎo)電層115可以形成在下層間絕緣層105上。下導(dǎo)電層115可以連接到下接觸插塞110。例如，下導(dǎo)電層115可以由導(dǎo)電的金屬氮化物(例如，鈦氮化物或者鉭氮化物)形成。然而，本發(fā)明構(gòu)思不限于此。下導(dǎo)電層115可以由另一種導(dǎo)電材料形成。
[0052]參照圖2，下導(dǎo)電層115可以圖案化以形成下電極115a。每個(gè)下電極115a可以連接到下接觸插塞110中的相應(yīng)一個(gè)。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)下電極115a可以具有柱形。然而，本發(fā)明構(gòu)思不限于此。下電極115a的形狀可以被修改。
[0053]隨后，保護(hù)絕緣間隔物120可以形成為圍繞每個(gè)下電極115a的側(cè)壁。保護(hù)絕緣間隔物120可以覆蓋下電極115a的整個(gè)側(cè)壁。在一些實(shí)施方式中，保護(hù)絕緣層可以共形地形成在具有下電極115a的襯底100上并且然后對保護(hù)絕緣層執(zhí)行回蝕工藝直至下電極115a的上表面被暴露。因而，保護(hù)絕緣間隔物120可以形成在每個(gè)下電極115a的側(cè)壁上以圍繞下電極115a。保護(hù)絕緣間隔物120由絕緣材料形成。例如，保護(hù)絕緣間隔物120可以由氮化物(例如，硅氮化物)和/或氮氧化物(例如，硅氮氧化物)形成。
[0054]另一方面，下電極115a和保護(hù)絕緣間隔物120可以通過參照圖10和圖11描述的另一種方法形成。圖10和圖11為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的修改示例實(shí)施方式的制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。
[0055]參照圖10，模制層200可以形成在下層間絕緣層105上。下層間絕緣層105的至少上部可以相對于模制層200具有蝕刻選擇性。例如，下層間絕緣層105可以包括順序地堆疊的硅氧化物層和硅氮化物層，模制層200可以由硅氧化物層形成。
[0056]模制層200可以圖案化以形成暴露下接觸插塞110的開口 205。在一些實(shí)施方式中，開口 205可以具有圓形孔的形狀。
[0057]現(xiàn)在參照圖10和圖11，保護(hù)絕緣間隔物120可以形成在每個(gè)開口 205的內(nèi)側(cè)壁上。此時(shí)，下接觸插塞110保持被暴露。在一些實(shí)施方式中，保護(hù)絕緣層可以共形地形成在具有開口 205的襯底100上。對保護(hù)絕緣層可以執(zhí)行回蝕工藝，直至模制層200和下接觸插塞110被暴露，由此在開口 205中分別形成保護(hù)絕緣間隔物120。保護(hù)絕緣間隔物120可以相對于模制層200具有蝕刻選擇性。例如，保護(hù)絕緣間隔物120可以由硅氮化物形成，模制層200可以由硅氧化物層形成。
[0058]隨后，下導(dǎo)電層可以形成為填充開口 205。下導(dǎo)電層可以經(jīng)由開口 205連接至下接觸插塞110。下導(dǎo)電層可以平坦化，直至模制層200被暴露，由此在開口 205中分別形成下電極115a。
[0059]接下來，模制層200可以被去除以形成圖2中所示的結(jié)構(gòu)。
[0060]由于保護(hù)絕緣間隔物120和下層間絕緣層105的至少上部分相對于模制層200具有蝕刻選擇性，因此它們在模制層200的去除之后保留在襯底100上。
[0061]現(xiàn)在參照圖3，在形成圖2中所示的結(jié)構(gòu)之后，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130可以形成在具有下電極115a和保護(hù)絕緣間隔物120的襯底100上。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130可以覆蓋下電極115a的側(cè)壁的至少一部分和上表面。此時(shí)，下電極115a的上表面上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130可以比下電極115a的側(cè)壁上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130厚。為了實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130可以利用具有不良的臺(tái)階覆蓋特性的化學(xué)氣相沉積(CVD)方法或物理氣相沉積(PVD)方法來形成。
[0062]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130可以與下電極115a的上表面接觸。然而，保護(hù)絕緣層120設(shè)置在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130與下電極115a的側(cè)壁之間，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130可以不與下電極115a的側(cè)壁接觸。
[0063]在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130也可以形成在下電極115a之間的下層間絕緣層105上，如圖3所示。下電極115a和保護(hù)絕緣間隔物120可以完全覆蓋下接觸插塞110的頂表面。因此，形成在下電極115a之間的下層間絕緣層105上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130可以與下接觸插塞110完全分離或隔離。
[0064]在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130可以是磁存儲(chǔ)元件諸如磁隧道結(jié)層，包括順序地堆疊的第一磁性層122、隧道勢壘層125以及第二磁性層127。第一和第二磁性層122和127中的一個(gè)可以相應(yīng)于具有固定在一個(gè)方向上的磁化方向的參考層，第一和第二磁性層122和127中的另一個(gè)可以相應(yīng)于具有在平行方向和反平行方向之間可變化的磁化方向的自由層，該平行方向平行于參考層的固定的磁化方向，該反平行方向反平行于參考層的固定的磁化方向。
[0065]在一些實(shí)施方式中，參考層和自由層的磁化方向可以基本上垂直于下電極115a的上表面。在此情況下，參考層和自由層可以包括垂直磁性材料(例如，CoFeTb、CoFeGd和/或CoFeDy)、具有Lltl結(jié)構(gòu)的垂直磁性材料、具有六角密堆積(HCP)晶格結(jié)構(gòu)的CoPt以及垂直磁性結(jié)構(gòu)中的至少之一。具有Llci結(jié)構(gòu)的垂直磁性材料可以包括Llci結(jié)構(gòu)的FePt、Ll0結(jié)構(gòu)的FePcULlci結(jié)構(gòu)的CoPd和LI。結(jié)構(gòu)的CoPt中的至少之一。垂直磁性結(jié)構(gòu)可以包括交替且重復(fù)地堆疊的磁性層和非磁性層。例如,垂直磁性結(jié)構(gòu)可以包括(Co/Pt)n、(CoFe/Pt)n、(CoFe/Pd) n、(Co/Pd) n、(Co/Ni) n、(CoNi/Pt) n、(CoCr/Pt) n 和(CoCr/Pd) η (其中,η 為磁性層和非磁性層被堆疊的次數(shù))中的至少之一。參考層可以比自由層厚，和/或參考層的矯頑力可以大于自由層的矯頑力。
[0066]在其他實(shí)施方式中，參考層和自由層的磁化方向可以基本上平行于下電極115a的上表面。在此情況下，參考層和自由層可以包括鐵磁材料。參考層可以還包括用于釘扎參考層中包含的鐵磁材料的磁化方向的反鐵磁材料。
[0067]隧道勢壘層125可以包括鎂氧化物(MgO)層、鈦氧化物(T1)層、鋁氧化物(AlO)層、鎂鋅氧化物(MgZnO)層和鎂硼氧化物(MgBO)層中的至少之一。
[0068]第一磁性層122、隧道勢壘層125和第二磁性層127的每個(gè)可以通過例如具有不良的臺(tái)階覆蓋特性的CVD方法或者PVD方法形成。因而，下電極115a的上表面上的層122、125和127的每個(gè)可以比下電極115a的側(cè)壁上的層122、125和127的每個(gè)厚。
[0069]如上所述，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130可以是磁隧道結(jié)層。然而，本發(fā)明構(gòu)思不限于此。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的其他實(shí)施方式，例如，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130可以包括過渡金屬氧化物層。至少一個(gè)電路徑可以分別通過編程或擦除操作在過渡金屬氧化物層中產(chǎn)生或從過渡金屬氧化物層去除。電路徑可以是例如彼此連接的空位或者彼此連接的金屬原子。因而，過渡金屬氧化物層的電阻可以通過電路徑的產(chǎn)生和/或消失而改變，使得過渡金屬氧化物層可以存儲(chǔ)邏輯數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130包括過渡金屬氧化物層，則數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130可以是單層或多層結(jié)構(gòu)。例如，過渡金屬氧化物層可以包括鈮氧化物、鈦氧化物、鎳氧化物、鋯氧化物、釩氧化物、PCMO((Pr, Ca)MnO3)、銀鈦氧化物、鋇銀鈦氧化物、銀錯(cuò)氧化物、鋇錯(cuò)氧化物和鋇銀錯(cuò)氧化物中的至少之一。
[0070]在下文，將描述磁隧道結(jié)層的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130的示例實(shí)施方式。
[0071]參照圖4，上導(dǎo)電層135可以形成在具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130的襯底100上。上導(dǎo)電層135可以覆蓋每個(gè)下電極115a的側(cè)壁的至少一部分和上表面。此時(shí),下電極115a的上表面上的上導(dǎo)電層135可以比下電極115a的側(cè)壁上的上導(dǎo)電層135厚。在一些實(shí)施方式中，下電極115a的上表面上的上導(dǎo)電層135可以比下電極115a的側(cè)壁上的上導(dǎo)電層135厚三倍或更多倍。上導(dǎo)電層135可以通過例如具有不良的臺(tái)階覆蓋特性的CVD方法或者PVD方法形成。
[0072]上導(dǎo)電層135可以覆蓋設(shè)置在下電極115a的上表面上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130。另外，上導(dǎo)電層135可以覆蓋設(shè)置在下電極115a的側(cè)壁上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130。此外，上導(dǎo)電層135可以部分地形成在下電極115a之間的下層間絕緣層105上。
[0073]在一些實(shí)施方式中，上導(dǎo)電層135可以是包含金屬的層。例如,上導(dǎo)電層135可以包括鎢、鈦、鉭、鋁和金屬氮化物(例如，鈦氮化物和鉭氮化物)的至少之一。
[0074]參照圖5，對下電極115a的上表面上的上導(dǎo)電層135可以執(zhí)行選擇性氧化工藝，由此在上導(dǎo)電層135的上表面或第一表面的至少一部分上形成覆蓋氧化物層140。更具體地，在執(zhí)行選擇性氧化工藝時(shí)，上導(dǎo)電層135可以具有暴露的表面。上導(dǎo)電層135的暴露的表面可以具有第一表面和第二表面。利用選擇性氧化工藝，覆蓋氧化物層140可以形成在上導(dǎo)電層135的第一表面上,而上導(dǎo)電層135的第二表面可以不被氧化。覆蓋氧化物層140可以相對于上導(dǎo)電層135具有蝕刻選擇性。
[0075]選擇性氧化工藝可以是具有特定氧化方向的各向異性氧化工藝。當(dāng)執(zhí)行各向異性氧化工藝時(shí)，上導(dǎo)電層135的第一表面被暴露在特定氧化方向上,但是上導(dǎo)電層135的第二表面沒有被暴露在特定氧化方向上。因而，上導(dǎo)電層135的第一表面被氧化以形成覆蓋氧化物層140，但是上導(dǎo)電層135的第二表面沒有被氧化。
[0076]在一些實(shí)施方式中，各向異性氧化工藝的特定氧化方向可以基本上垂直于襯底100的上表面。在此情況下,如圖5所不,上導(dǎo)電層135的第一表面可以覆蓋下電極115a的整個(gè)上表面，上導(dǎo)電層135的第二表面可以覆蓋下電極115a的側(cè)壁的至少一部分。另外，上導(dǎo)電層135的第二表面可以覆蓋數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130的覆蓋下電極115a的側(cè)壁的至少一部分。
[0077]覆蓋氧化物層140形成為具有薄的結(jié)構(gòu)，使得具有足夠厚度的上導(dǎo)電層135保留在下電極115a的上表面上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130和覆蓋氧化物層140之間。
[0078]如以上解釋的，上導(dǎo)電層135的第一表面被氧化以形成覆蓋氧化物層140。因而，覆蓋氧化物層140包括與上導(dǎo)電層135相同的元素。例如，如果上導(dǎo)電層135是包含金屬的層，則覆蓋氧化物層140包括與上導(dǎo)電層135相同的金屬。更具體地，如果上導(dǎo)電層135是鎢層，則覆蓋氧化物層140可以由鎢氧化物形成。
[0079]被用于形成覆蓋氧化物層140的各向異性氧化工藝可以為例如各向異性等離子體氧化工藝或者各向異性熱氧化工藝。在各向異性等離子體氧化工藝中，氧離子可以通過施加于設(shè)置在襯底100下面的夾頭(chuck)的反偏壓而沿著特定氧化方向(例如，垂直于襯底100的上表面的方向)提供。因而，覆蓋氧化物層140可以選擇性地形成在上導(dǎo)電層135的第一表面上。另一方面，各向異性熱氧化工藝可以使用激光退火方法。例如，激光束可以在氧氣氛下沿著特定氧化方向照射。因而，覆蓋氧化物層140可以形成在上導(dǎo)電層135的被照射激光束的第一表面上。相反，由于激光束沒有照射于上導(dǎo)電層135的第二表面，因此覆蓋氧化物層140沒有形成在上導(dǎo)電層135的第二表面上。
[0080]各向異性氧化工藝可以使用氧源氣體，包括例如氧(O2)、臭氧(O3)氣體、水蒸氣(H2O)和/或一氧化二氮(N2O)氣體。
[0081]參照圖6，上導(dǎo)電層135可以通過上導(dǎo)電層135的第二表面而被蝕刻，由此形成上電極135a。換言之，上導(dǎo)電層135的第二表面可以通過蝕刻工藝而被去除以形成上電極135a。當(dāng)上導(dǎo)電層135被蝕刻時(shí)，覆蓋氧化物層140可以被用作蝕刻掩模。換言之，在上導(dǎo)電層135被蝕刻時(shí)，覆蓋氧化物層140的蝕刻速率可以小于上導(dǎo)電層135的蝕刻速率。
[0082]上導(dǎo)電層135可以通過例如各向同性蝕刻工藝而被蝕刻。在一些實(shí)施方式中，上導(dǎo)電層135的各向同性蝕刻工藝可以是利用蝕刻劑的濕法蝕刻工藝。在一些實(shí)施方式中，上導(dǎo)電層135可以是包含金屬的層,蝕刻劑可以包括稀釋的充氧水(oxygenated water)、標(biāo)準(zhǔn)清洗I (SCl)溶液、包含臭氧的去離子水或者稀釋的氨水。SCl溶液可以包括氨、過氧化氫以及去離子水。在一些實(shí)施方式中，蝕刻劑可以具有大約5至大約7之間的pH，以便增大包含金屬的上導(dǎo)電層135(例如，鎢層)的蝕刻速率與覆蓋氧化物層140的蝕刻速率之間的差異。換言之，在蝕刻劑被選擇為具有大約5至大約7之間的pH時(shí)，上導(dǎo)電層135的蝕刻速率可以充分地大于覆蓋氧化物層140的蝕刻速率。
[0083]如上所述，用于蝕刻上導(dǎo)電層135的各向同性蝕刻工藝可以是濕法蝕刻工藝。然而，本發(fā)明構(gòu)思不限于此。根據(jù)其他實(shí)施方式，用于蝕刻上導(dǎo)電層135的各向同性蝕刻工藝可以是干法各向同性蝕刻工藝。干法各向同性蝕刻工藝可以使用蝕刻氣體。
[0084]上電極135a可以形成在設(shè)置在下電極115a的上表面上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130上。由此，上電極135a也可以設(shè)置在下電極115a的上表面上，下電極115a的側(cè)壁上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130可以被暴露。
[0085]在上電極135a通過各向同性蝕刻工藝而形成之后，覆蓋氧化物層140可以保留，如圖6中所示。然而，本發(fā)明構(gòu)思不限于此。覆蓋氧化物層140可以而是通過各向同性蝕刻工藝而被去除。然而，即使在此情況下，覆蓋氧化物層140被用作蝕刻掩模，使得上電極135保留足夠的厚度以用作電極。
[0086]如果沒有形成覆蓋氧化物層140，盡管下電極的上表面上的上導(dǎo)電層比下電極的側(cè)壁上的導(dǎo)電層厚，下電極的上表面上的上導(dǎo)電層也會(huì)通過各向同性蝕刻工藝而被基本上去除。這可能至少部分地歸因于厚的上導(dǎo)電層的晶粒尺寸大于薄的上導(dǎo)電層的晶粒尺寸。
[0087]然而，在本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式中，覆蓋氧化物層140選擇性地形成在暴露的上導(dǎo)電層135上，利用覆蓋氧化物層140作為蝕刻掩模而執(zhí)行各向同性蝕刻工藝。因此，上電極135a可以形成為具有足夠的厚度以適當(dāng)?shù)仄鹱饔谩?br> [0088]下電極115a之間的下層間絕緣層105上的上導(dǎo)電層135可以通過各向同性蝕刻工藝而被去除。
[0089]參照圖7和圖8，暴露的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130可以被蝕刻以形成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a。更具體地，暴露的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130可以設(shè)置在下電極115a的側(cè)壁的至少一部分上。因而，暴露的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130可以利用相對于襯底100的上表面具有傾斜的或者成角度的蝕刻方向150的各向異性蝕刻工藝而被蝕刻，如由圖7中的虛線箭頭所示。結(jié)果，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a可以形成在下電極115a的上表面上，如圖8中所示。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a可以形成為限制于下電極115a的上表面。
[0090]如上所述，如果數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130是磁隧道結(jié)層，則數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130的第一和第二磁性層122和127可以通過各向異性蝕刻工藝而彼此分離。在此情況下，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a可以包括順序地堆疊的第一磁性圖案122a、隧道勢壘圖案125a以及第二磁性圖案127a。
[0091]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130的各向異性蝕刻工藝可以是例如濺射蝕刻工藝。因而，圖7的上電極135a和覆蓋氧化物層140可以通過各向異性蝕刻工藝而被部分地蝕刻。因此，在圖8中，附圖標(biāo)記“135b”表示通過各向異性蝕刻工藝蝕刻的上電極135b，而附圖標(biāo)記“140a”表示通過各向異性蝕刻工藝蝕刻的覆蓋氧化物層140a。當(dāng)執(zhí)行各向異性蝕刻工藝時(shí)，保護(hù)絕緣間隔物120可以保護(hù)下電極115a免于被蝕刻。結(jié)果，上電極135b的下表面的面積可以小于下電極115a的上表面的面積。在一些實(shí)施方式中，上電極135b的下表面的面積也可以小于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a的上表面的面積。
[0092]如圖8中所示，殘留的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層1301■可以留在下電極115a之間的下層間絕緣層105上。殘留的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層1301■可以包括與至少第一磁性圖案122a相同的材料。
[0093]接下來參照圖9，上層間絕緣層155可以于是形成在襯底100的整個(gè)表面上。上層間絕緣層155可以覆蓋下電極115a、保護(hù)絕緣間隔物120、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件135b、上電極135b以及覆蓋氧化物層140a。上層間絕緣層155的上表面可以被平坦化。上層間絕緣層155可以是單層或多層結(jié)構(gòu)。例如，上層間絕緣層155可以包括氧化物層(例如，硅氧化物層)、氮化物層(例如，硅氮化物層)和/或氮氧化物層(例如，硅氮氧化物層)。
[0094]上層間絕緣層155和覆蓋氧化物層140a可以被相繼地圖案化以形成暴露上電極135b的上接觸孔160。在圖案化工藝之后，覆蓋氧化物層140a的一部分可以保留在上電極135b的上表面的一部分(例如，邊緣部分)上。
[0095]隨后，如圖12中所示，上接觸插塞165可以形成為填充上接觸孔160，互連170可以于是形成在上層間絕緣層155上?；ミB170可以在一個(gè)方向上延伸，并且可以連接至在該方向上布置的每個(gè)上接觸插塞165。在一些實(shí)施方式中，互連170可以例如執(zhí)行位線功倉泛。
[0096]根據(jù)如上所述的本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式，上導(dǎo)電層135可以形成為覆蓋下電極115a的側(cè)壁的至少一部分和上表面。然后，可以執(zhí)行選擇性氧化工藝，以在上導(dǎo)電層135的第一表面上形成覆蓋氧化物層140。上導(dǎo)電層135可以于是利用覆蓋氧化物層140作為蝕刻掩模經(jīng)由上導(dǎo)電層135的第二表面而被蝕刻，由此在下電極115a的上表面上形成上電極135a。由于覆蓋氧化物層140，上電極135a可以形成為具有足夠的厚度以用作電極。因而，上電極135a可以由此配置為充分地執(zhí)行其所需的功能。
[0097]另外，覆蓋氧化物層140可以利用各向異性氧化工藝作為選擇性氧化工藝而形成。因而，覆蓋氧化物層140的形成工藝可以被簡化，以改善制造半導(dǎo)體器件中的生產(chǎn)率。例如，由于各向異性氧化工藝，覆蓋氧化物層140可以形成為自對準(zhǔn)而不需要光刻工藝。
[0098]此外，保護(hù)絕緣間隔物120可以圍繞下電極115a的側(cè)壁。保護(hù)絕緣間隔物120可以由此保護(hù)下電極115a免于蝕刻上導(dǎo)電層135的工藝和蝕刻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130的工藝。另夕卜，盡管殘留的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層1301■可以保留在下電極115a之間，但是保護(hù)絕緣間隔物120可以進(jìn)一步隔離下電極115a與殘留的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層130r，以防止半導(dǎo)體器件的可靠性降低。
[0099]現(xiàn)在將參照附圖進(jìn)一步描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式構(gòu)造的半導(dǎo)體器件。
[0100]圖12為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式構(gòu)造的半導(dǎo)體器件的截面圖。圖13為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式構(gòu)造的半導(dǎo)體器件的上電極和下電極的平面圖。圖14為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式構(gòu)造的半導(dǎo)體器件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件的截面圖。圖15為示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一示例實(shí)施方式構(gòu)造的半導(dǎo)體器件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件的截面圖。
[0101]首先參照圖12和圖13，半導(dǎo)體器件可以包括設(shè)置在襯底100上的下層間絕緣層105。下層間絕緣層105可以例如覆蓋形成在襯底100上的開關(guān)部件(未示出)。下接觸插塞110可以穿透下層間絕緣層105。每個(gè)下接觸插塞110可以電連接到開關(guān)部件的端子。
[0102]下電極115a可以設(shè)置在下層間絕緣層105上。下電極115a可以均連接至下接觸插塞110中的一個(gè)的上表面。保護(hù)絕緣間隔物120可以圍繞每個(gè)下電極115a的側(cè)壁。在一些實(shí)施方式中，保護(hù)絕緣間隔物120可以圍繞下電極115a的基本上全部或者整個(gè)側(cè)壁。下電極115a和圍繞下電極115a的保護(hù)絕緣間隔物120可以完全覆蓋下接觸插塞110的上表面。
[0103]下電極115a可以由導(dǎo)電材料形成。例如,下電極115a可以包括導(dǎo)電金屬氮化物(例如，鈦氮化物或者鉭氮化物)。保護(hù)絕緣間隔物120可以包括絕緣材料諸如氮化物(例如，硅氮化物)和/或氮氧化物(例如，硅氮氧化物)。
[0104]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a可以設(shè)置在每個(gè)下電極115a的上表面上。在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a可以被限制于下電極115a的上表面。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a可以存儲(chǔ)邏輯數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a可以通過各種操作原理來存儲(chǔ)邏輯數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a將在下文另外描述。
[0105]上電極135b可以設(shè)置在每個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a的上表面上。換言之，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a可以設(shè)置在下電極115a與上電極135b之間。覆蓋氧化物層140a可以設(shè)置在上電極135b的上表面的一部分上。
[0106]覆蓋氧化物層140a可以包括通過上電極135b的氧化形成的氧化物。換言之，覆蓋氧化物層140a可以包括與上電極135b相同的兀素。例如,在一些實(shí)施方式中，上電極135b可以包括包含金屬的材料。在此情況下，覆蓋氧化物層140a可以包括金屬氧化物，其包括與上電極135b相同的金屬元素。當(dāng)上電極135b包括鎢、鈦、鉭、鋁和金屬氮化物(例如，鈦氮化物和鉭氮化物)中的至少之一時(shí)，例如，覆蓋氧化物層140a可以由包括與上電極135b相同的金屬元素的金屬氧化物形成。
[0107]在一些實(shí)施方式中，下電極115a的上表面可以具有基本上圓形的形狀，如圖13中所示。由于下電極115a的上表面的圓形形狀，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a和上電極135b的上表面可以具有圓形形狀。然而，本發(fā)明構(gòu)思不限于此。在其他實(shí)施方式中，下電極115a、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a以及上電極135b的上表面可以例如具有橢圓或多邊形的形狀。
[0108]仍然參照圖12和圖13,上電極135b的下表面的面積可以小于下電極115a的上表面的面積。在一些實(shí)施方式中，上電極135b的整個(gè)下表面可以重疊下電極115a的上表面的中心部分。
[0109]在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a的上表面的面積也可以小于下電極115a的上表面的面積。在一些實(shí)施方式中，上電極135b的下表面的面積可以小于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a的上表面的面積。
[0110]殘留物130r可保留在下電極115a之間的下層間絕緣層105上。殘留物130r可以包括與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a的至少下部相同的材料。
[0111]上層間絕緣層155可以覆蓋下層間絕緣層105和上電極135b。上接觸插塞165可以填充形成在上層間絕緣層155中的相應(yīng)上接觸孔160。上接觸插塞165可以連接到上電極135b中的相應(yīng)上電極。上電極135b的上表面可以包括接觸上接觸插塞165的第一部分和不接觸上接觸插塞165的第二部分。覆蓋氧化物層140a可以形成在上電極135b的上表面的第二部分上。
[0112]互連170可以在上層間絕緣層155上沿著一個(gè)方向延伸。互連170可以連接到沿著該方向布置的每個(gè)上接觸插塞165?；ミB170可以經(jīng)由上接觸插塞165和上電極135b而電連接到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a?；ミB170可以相應(yīng)于位線。
[0113]在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a可以是磁隧道結(jié)圖案。在此情況下，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a可以包括順序地堆疊的第一磁性圖案122a、隧道勢壘圖案125a以及第二磁性圖案127a。第一和第二磁性層122a和127a中的一個(gè)可以相應(yīng)于具有固定在一個(gè)方向上的磁化方向的參考圖案，第一和第二磁性層122a和127a中的另一個(gè)可以相應(yīng)于自由圖案，該自由圖案具有在平行于參考圖案的固定的磁化方向的方向和反平行于參考圖案的固定的磁化方向的方向之間可變化的磁化方向。
[0114]現(xiàn)在參照圖14，在一些實(shí)施方式中，第一和第二磁性圖案122a和127a的磁化方向123P和128P可以基本上垂直于隧道勢壘圖案125a和第二磁性圖案127a的接觸表面(或者下電極115a的上表面)。在圖14中，第一磁性圖案122a相應(yīng)于參考圖案,第二磁性圖案127a相應(yīng)于自由圖案。然而，本發(fā)明構(gòu)思不限于此。在其他實(shí)施方式中，例如，第一磁性圖案122a可以相應(yīng)于自由圖案，第二磁性圖案127a可以相應(yīng)于參考圖案。
[0115]具有垂直磁化方向123P和128P的第一和第二磁性圖案122a和127a可以包括垂直磁性材料(例如，CoFeTb、CoFeGd和/或CoFeDy)、具有Lltl結(jié)構(gòu)的垂直磁性材料、具有六角密堆積(HCP)晶格結(jié)構(gòu)的CoPt以及垂直磁性結(jié)構(gòu)的至少之一。具有Lltl結(jié)構(gòu)的垂直磁性材料可以包括Lltl結(jié)構(gòu)的FePt、Ll0結(jié)構(gòu)的FePd、Ll0結(jié)構(gòu)的CoPd和Lltl結(jié)構(gòu)的CoPt的至少之一。垂直磁性結(jié)構(gòu)可以包括交替地和重復(fù)地堆疊的磁性層和非磁性層。例如,垂直磁性結(jié)構(gòu)可以包括(Co/Pt)n、(CoFe/Pt) n、(CoFe/Pd) n、(Co/Pd) n、(Co/Ni) n、(CoNi/Pt) η、(CoCr/Pt)n和(CoCr/Pd)η(其中，n為交替地堆疊的磁性層和非磁性層結(jié)構(gòu)的數(shù)量)的至少之一。這里，參考圖案可以比自由圖案厚，和/或參考圖案的矯頑力可以大于自由圖案的矯頑力。
[0116]在其他實(shí)施方式中，如圖15所不,第一和第二磁性圖案122a和127a的磁化方向123H和128H可以基本上平行于隧道勢壘圖案125a和第二磁性圖案127a的接觸表面(或者下電極115a的上表面)。圖15不出了例如相應(yīng)于參考圖案的第一磁性圖案122a和相應(yīng)于自由圖案的第二磁性圖案127a。具有磁化方向123H和128H的第一和第二磁性圖案122a和127a可以包括鐵磁材料。參考圖案可以還包括用于釘扎參考圖案中包含的鐵磁材料的磁化方向的反鐵磁材料。
[0117]隧道勢壘圖案125a可以例如包括鎂氧化物(MgO)、鈦氧化物(T1)、鋁氧化物(AlO)、鎂鋅氧化物(MgZnO)和鎂硼氧化物(MgBO)的至少之一。
[0118]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a中的自由圖案的磁化方向可以通過編程電流中電子的自旋力矩而改變。
[0119]在上述實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a可以是磁隧道結(jié)圖案。然而，本發(fā)明構(gòu)思不限于此。在本發(fā)明構(gòu)思的其他實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a可以包括過渡金屬氧化物。至少一個(gè)電路徑可以分別通過編程或擦除操作在過渡金屬氧化物中產(chǎn)生或從過渡金屬氧化物去除。電路徑可以是例如彼此連接的空位或者彼此連接的金屬原子。因而，過渡金屬氧化物可以利用過渡金屬氧化物的電阻變化來存儲(chǔ)邏輯數(shù)據(jù)。過渡金屬氧化物可以包括鈮氧化物、鈦氧化物、鎳氧化物、鋯氧化物、釩氧化物、PCMO((Pr, Ca)MnO3)、鍶鈦氧化物、鋇鍶鈦氧化物、鍶鋯氧化物、鋇鋯氧化物和鋇鍶鋯氧化物的至少之一。
[0120]以上描述的半導(dǎo)體器件可以例如在具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件130a的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中實(shí)施。然而，本發(fā)明構(gòu)思不限于此。在其他實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的半導(dǎo)體器件可以實(shí)現(xiàn)為邏輯器件或芯片上系統(tǒng)(SoC)。
[0121]以上描述的實(shí)施方式中的半導(dǎo)體器件可以進(jìn)一步利用各種封裝技術(shù)來封裝。例如，根據(jù)上述實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件可以利用以下技術(shù)中的任一種被封裝:層疊封裝(POP)技術(shù)、球柵陣列(BGA)技術(shù)、芯片級封裝(CSP)技術(shù)、帶引線的塑料芯片載體(PLCC)技術(shù)、塑料雙列直插式封裝(PDIP)技術(shù)、窩伏爾組件中管芯封裝(die in waffle pack)技術(shù)、晶片形式中管芯(die in wafer form)技術(shù)、板上芯片(COB)技術(shù)、陶瓷雙列直插式封裝(CERDIP)技術(shù)、塑料公制四方扁平封裝(PMQFP)技術(shù)、塑料四方扁平封裝(PQFP)技術(shù)、小外型封裝(SOIC)技術(shù)、收縮型小外形封裝(SSOP)技術(shù)、薄小外型封裝(TSOP)技術(shù)、薄型四方扁平封裝(TQFP)技術(shù)、系統(tǒng)級封裝(SIP)技術(shù)、多芯片封裝(MCP)技術(shù)、晶片級制造封裝(WFP)技術(shù)和晶片級處理堆疊封裝(WSP)技術(shù)。
[0122]其中安裝了根據(jù)以上實(shí)施方式之一構(gòu)造的半導(dǎo)體器件的封裝可以進(jìn)一步包括控制半導(dǎo)體器件的控制器和/或邏輯器件。
[0123]圖16是示出包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式構(gòu)造的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體器件的電子系統(tǒng)的示例的示意框圖。
[0124]參照圖16，根據(jù)并入發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式的電子系統(tǒng)1100可包括控制器1110、輸入/輸出(I/o)單元1120、存儲(chǔ)器件1130、接口單元1140和數(shù)據(jù)總線1150?？刂破?110、I/O單元1120、存儲(chǔ)器件1130和接口單元1140中的至少兩個(gè)可通過數(shù)據(jù)總線1150彼此通信。數(shù)據(jù)總線1150可相應(yīng)于傳輸電信號的路徑。
[0125]控制器1110可包括微處理器、數(shù)字信號處理器、微控制器或者具有與微處理器、數(shù)字信號處理器和微控制器中的任一個(gè)相似的功能的其它邏輯器件中的至少一種。I/o單元1120可包括鍵區(qū)、鍵盤、和/或顯示單元。存儲(chǔ)器件1130可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和/或命令。如果根據(jù)上述實(shí)施方式構(gòu)造的半導(dǎo)體器件在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中實(shí)施，則存儲(chǔ)器件1130可以包括根據(jù)以上描述的實(shí)施方式構(gòu)造的半導(dǎo)體器件中的至少之一。接口單元1140可以將電數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)或可以從通信網(wǎng)絡(luò)接收電數(shù)據(jù)。接口單元1140可無線地操作或通過電纜操作。例如，接口單元1140可以包括用于無線通信的天線或用于電纜通信的收發(fā)器。雖然在圖中沒有示出，但是電子系統(tǒng)1100可以還包括起到高速緩沖存儲(chǔ)器的作用的快速DRAM器件和/或快速SRAM器件，以改善控制器1110的操作。
[0126]電子系統(tǒng)1100可以例如應(yīng)用于個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、便攜式計(jì)算機(jī)、上網(wǎng)本、無線電話、移動(dòng)電話、數(shù)字音樂播放器、存儲(chǔ)卡或其他電子產(chǎn)品。其他電子產(chǎn)品可以通過無線通信來接收或發(fā)送信息數(shù)據(jù)。
[0127]圖17為示意框圖，示出包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式構(gòu)造的半導(dǎo)體器件的存儲(chǔ)卡的示例。
[0128]參考圖17，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式構(gòu)造的存儲(chǔ)卡1200可包括存儲(chǔ)器件1210。如果根據(jù)上述實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，則存儲(chǔ)器件1210可以包括根據(jù)以上描述的實(shí)施方式構(gòu)造的半導(dǎo)體器件中的至少之一。存儲(chǔ)卡1200可以包括控制主機(jī)與存儲(chǔ)器件1210之間的數(shù)據(jù)通信的存儲(chǔ)控制器1220。
[0129]存儲(chǔ)控制器1220可以包括控制存儲(chǔ)卡1200的整個(gè)操作的中央處理器(CPU) 1222。另外，存儲(chǔ)控制器1220可包括用作CPU1222的操作存儲(chǔ)器的SRAM器件1221。此外，存儲(chǔ)控制器1220可還包括主機(jī)接口單元1223和存儲(chǔ)器接口單元1225。主機(jī)接口單元1223可以配置為包括存儲(chǔ)卡1200與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。存儲(chǔ)器接口單元1225可將存儲(chǔ)控制器1220連接到存儲(chǔ)器件1210。存儲(chǔ)控制器1220可還包括錯(cuò)誤檢驗(yàn)和糾正(ECC)模塊1224。ECC模塊1224可檢測和糾正從存儲(chǔ)器件1210讀出的數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。雖然在圖中沒有示出，但是存儲(chǔ)卡1200可還包括存儲(chǔ)代碼數(shù)據(jù)以與主機(jī)接口的只讀存儲(chǔ)器(ROM)器件。存儲(chǔ)卡1200可以被用作便攜式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡。備選地，存儲(chǔ)卡1200可以實(shí)現(xiàn)為固態(tài)盤(SSD)，其可以被用作計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬盤。
[0130]綜上，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式，上導(dǎo)電層可以形成為覆蓋下電極的側(cè)壁的至少一部分和上表面，可以執(zhí)行選擇性氧化工藝以在上導(dǎo)電層的第一表面上形成覆蓋氧化物層。上導(dǎo)電層可以經(jīng)由上導(dǎo)電層的第二表面來蝕刻，由此在下電極的上表面上形成上電極。由于在上導(dǎo)電層被蝕刻時(shí)覆蓋氧化物層可以被用作蝕刻掩模，因此上電極可以形成為具有足夠的厚度以執(zhí)行其所需的功能。因而，上電極可以充分地起到電極的作用。
[0131]另外，選擇性氧化工藝可以是各向異性氧化工藝。因而，覆蓋氧化物層的形成工藝可以被簡化以改善半導(dǎo)體器件制造工藝的生產(chǎn)率。例如，由于各向異性氧化工藝，覆蓋氧化物層可以形成為自對準(zhǔn)而無需光刻工藝。
[0132]雖然已經(jīng)參照示例實(shí)施方式描述了本發(fā)明構(gòu)思，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯然的是，可以進(jìn)行各種變化和修改而不背離本發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍。因此，應(yīng)該理解，以上實(shí)施方式不是限制性的，而僅僅是說明性的。因而，本發(fā)明構(gòu)思的范圍將根據(jù)權(quán)利要求或其等同物的最寬允許解釋來確定，而不應(yīng)受到以上描述的限制或限定。
[0133]本申請要求2013年5月22日提交至韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的韓國專利申請N0.10-2013-0057814的優(yōu)先權(quán)，其公開通過引用整體結(jié)合于此。
【權(quán)利要求】
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括: 在襯底上形成材料層； 執(zhí)行選擇性氧化工藝，以在所述材料層的第一表面上形成覆蓋氧化物層，其中所述材料層的第二表面沒有被氧化；以及 經(jīng)由所述材料層的所述第二表面蝕刻所述材料層以形成材料圖案， 其中，在所述材料層被蝕刻時(shí)，所述覆蓋氧化物層的蝕刻速率小于所述材料層的蝕刻速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在形成所述材料層之前，在所述襯底上形成下圖案， 其中所述材料層形成為覆蓋所述下圖案的側(cè)壁的至少一部分和上表面； 其中所述材料層的所述第一表面覆蓋所述下圖案的所述上表面； 其中所述材料層的所述第二表面覆蓋所述下圖案的所述側(cè)壁的至少一部分；以及 其中所述材料圖案形成在所述下圖案的所述上表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在所述下圖案的所述上表面上的所述材料層比在所述下圖案的所述側(cè)壁上的所述材料層厚。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述選擇性氧化工藝是具有特定氧化方向的各向異性氧化工藝；以及 其中在所述選擇性氧化工藝中，所述材料層的所述第一表面在所述特定氧化方向上暴露，所述材料層的所述第二表面沒有在所述特定氧化方向上暴露。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述材料層通過各向同性蝕刻工藝而被蝕刻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述各向同性蝕刻工藝是濕法蝕刻工藝。
7.—種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括: 在襯底上形成下電極； 形成導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層具有覆蓋所述下電極的上表面的第一表面和覆蓋所述下電極的側(cè)壁的至少一部分的第二表面； 執(zhí)行選擇性氧化工藝，以在所述導(dǎo)電層的所述第一表面上形成覆蓋氧化物層，其中所述導(dǎo)電層的所述第二表面沒有被氧化；以及 經(jīng)由所述導(dǎo)電層的所述第二表面蝕刻所述導(dǎo)電層，以在所述下電極的所述上表面上形成上電極， 其中在所述導(dǎo)電層被蝕刻時(shí)，所述覆蓋氧化物層的蝕刻速率小于所述導(dǎo)電層的蝕刻速率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述選擇性氧化工藝是具有垂直于所述襯底的上表面的氧化方向的各向異性氧化工藝。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述各向異性氧化工藝包括各向異性等離子體氧化工藝和各向異性熱氧化工藝中的至少之一。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述導(dǎo)電層通過各向同性蝕刻工藝而被蝕刻。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述各向同性蝕刻工藝是濕法蝕刻工藝。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括: 在形成所述導(dǎo)電層之前，形成覆蓋所述下電極的所述側(cè)壁的至少一部分和所述上表面的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層， 其中所述導(dǎo)電層形成在所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括: 在形成所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層之前，形成圍繞所述下電極的所述側(cè)壁的保護(hù)絕緣間隔物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中形成所述保護(hù)絕緣間隔物包括: 在具有所述下電極的所述襯底上共形地形成保護(hù)絕緣層；以及 對所述保護(hù)絕緣層執(zhí)行回蝕工藝以形成所述保護(hù)絕緣間隔物。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中形成所述下電極和所述保護(hù)絕緣間隔物包括: 在所述襯底上形成模制層； 圖案化所述模制層以形成開口； 在所述開口的內(nèi)側(cè)壁上形成所述保護(hù)絕緣間隔物； 在具有所述保護(hù)絕緣間隔物的所述開口中形成所述下電極；以及 去除所述模制層。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層包括順序地堆疊的第一磁性層、隧道勢壘層以及第二磁性層；以及 其中所述第一和第二磁性層中的一個(gè)具有固定在一個(gè)方向上的磁化方向，所述第一和第二磁性層中的另一個(gè)具有相對于固定的磁化方向在平行方向和反平行方向之間可變化的磁化方向。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括: 在形成所述上電極之后，蝕刻設(shè)置在所述下電極的所述側(cè)壁上的所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層以形成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層通過具有相對于所述襯底的上表面傾斜的蝕刻方向的各向異性蝕刻工藝而被蝕刻。
19.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述下電極的所述上表面上的所述導(dǎo)電層比所述下電極的所述側(cè)壁上的所述導(dǎo)電層厚。
20.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述導(dǎo)電層是包含金屬的層；以及 其中所述導(dǎo)電層利用具有5至7之間的pH的蝕刻劑而被蝕刻。
21.一種半導(dǎo)體器件，包括: 在襯底上的下電極； 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件，設(shè)置在所述下電極的上表面上； 上電極，設(shè)置在所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件上；以及 覆蓋氧化物層，設(shè)置在所述上電極的上表面的至少一部分上， 其中所述覆蓋氧化物層包括通過所述上電極的氧化而形成的氧化物。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體器件，其中所述上電極的下表面的面積小于所述下電極的所述上表面的面積。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體器件，其中所述上電極的整個(gè)下表面與所述下電極的所述上表面的中心部分重疊。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體器件，其中所述上電極的下表面的面積小于所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件的上表面的面積。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體器件，還包括:保護(hù)絕緣間隔物，圍繞所述下電極的側(cè)壁。
【文檔編號】H01L27/105GK104183551SQ201410217159
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月22日
【發(fā)明者】鄭盛允, 裵珍惠, 權(quán)亨峻, 樸鐘撤, 李源俊 申請人:三星電子株式會(huì)社