[發明專利]磁性器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201310308784.X
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN103579496B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 樸贊真;金佑填;權亨峻;樸淳五;樸鐘撤;吳世忠
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/12
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 陳源,張帆

相關申請的交叉引用

本申請要求于2012年7月20日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2012-0079269的優先權，該申請的公開內容以引用的方式結合于此。

技術領域

本發明思想的各個實施例半導體器件，更具體來說涉及磁性器件及其制造方法。

背景技術

隨著對便攜式計算機設備和無線通信設備使用的增加，半導體器件需要更高密度、更低功率和/或非易失性特性。磁性器件能夠滿足上述技術需要。

磁存儲器件利用磁隧道結（MTJ）元件的隧道磁電阻（TMR）效應來存儲數據。理想的是具有例如百分之幾百到幾千的高TMR比的MTJ元件。

發明內容

本發明思想的各個實施例提供了具有改進的可靠性和分散特性的磁性器件。

在一個實施例中，磁性器件包括磁隧道結，該磁隧道結具有順序層疊的下部磁性結構、隧道勢壘和上部磁性結構。隧道勢壘的寬度可大于下部磁性結構的寬度。隧道勢壘可具有實質上為四邊形的剖面。在另一個實施例中，磁性器件包括磁隧道結，該磁隧道結包括：第一磁性層；與第一磁性層相鄰布置的非磁性隔離層；以及與非磁性隔離層相鄰的第二磁性層。第一磁性層或第二磁性層的至少一個在截面圖中大體具有U形形狀。非磁性隔離層在截面圖中可實質上沿直線延伸。

附圖說明

通過結合附圖作出的如下簡要描述將能更清晰地理解各個示例實施例。圖1至圖37描繪了本文所述的各個非限制性的示例實施例。

圖1是根據本發明思想的示例實施例的磁存儲器件的單位單元的示意電路圖。

圖2至圖6是舉例示出根據本發明思想的示例實施例的選擇器件的電路圖。

圖7是示意性示出根據本發明思想的示例實施例的第一類型MTJ的示圖。

圖8是示意性示出根據本發明思想的示例實施例的第二類型MTJ的示圖。

圖9是示出根據本發明思想的示例實施例的制造磁存儲器件的磁隧道結的方法的流程圖。

圖10至圖15是示出根據本發明思想的示例實施例的制造磁存儲器件的磁隧道結的方法的截面圖。

圖16至圖18是示出根據本發明思想的示例實施例在形成磁隧道結的工藝中使用的大馬士革工藝的截面圖。

圖19至圖22是示出根據本發明思想的示例實施例在形成磁隧道結的工藝中使用的圖案化工藝的截面圖。

圖23至圖24是示意性示出分別由大馬士革工藝和圖案化工藝形成的多層圖案的結構特征的截面圖。

圖25至圖28是示出根據本發明思想的示例性實施例的磁隧道結的截面圖。

圖29是用來舉例說明磁隧道結的結構特征的一方面的截面圖。

圖30至圖32是根據本發明思想的示例實施例的磁隧道結中的隧道勢壘的示例的截面圖。

圖33是舉例并示意性示出通過大馬士革工藝形成的磁性結構的截面圖。

圖34A至圖34J是示出根據本發明思想的變型示例實施例的制造磁隧道結的方法的截面圖。

圖35是示出根據本發明思想的變型示例實施例的制造磁隧道結的方法的截面圖。

圖36A至圖36C是示出根據一些實施例形成的磁性器件的截面圖。

圖37是根據本發明思想的變型實施例的磁存儲器件的單位單元的示意電路圖。

圖38和圖39是示意性示出包括了根據本發明思想的示例實施例的半導體器件的電子裝置的框圖。

應當注意，這些附圖旨在圖示某些示例實施例中所使用的方法、結構和/或材料的一般特征并對以下書面描述加以補充。然而這些附圖并非按比例繪制，也不一定精確反映任意一個所給出的實施例的準確結構或性能特征，且不應解釋為將各個值或性質的范圍定義或限制在示例實施例所包含的范圍內。例如，為了清楚起見可能減小或夸大了分子、層、區域和/或結構元件的相對厚度和定位。在附圖中使用的類似或相同的附圖標記意在表示類似或相同元件或部件的存在。

具體實施方式

下面將參照附圖來更全面地描述示例實施例。但是本發明思想可以通過多種不同形式來具體實現，并且不應當被理解成限制到這里所闡述的實施例。相反，提供這些示例實施例是為了使得本公開內容透徹且完整，并且向本領域技術人員完全傳達本發明思想的范圍。在附圖中，為了清楚起見夸大了各層和各個區域的厚度。相同的附圖標記指代相同的元件并省略對它們的描述。