本公開涉及包括磁隧道結(jié)的磁性存儲(chǔ)器件及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、隨著對(duì)具有增大的速度和/或降低的功耗的電子裝置的需求增加，對(duì)具有更快操作速度和/或更低操作電壓的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的需求會(huì)增加。由于其高速操作和/或非易失性，磁性存儲(chǔ)器件正成為傳統(tǒng)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的有前途的替代品。

2、通常，磁性存儲(chǔ)器件包括磁隧道結(jié)(mtj)圖案。mtj圖案包括兩個(gè)磁性層和插置在其間的絕緣層。mtj圖案的電阻可以根據(jù)磁性層的磁化方向而變化。例如，mtj圖案的電阻在磁性層的磁化方向彼此反平行時(shí)比它們彼此平行時(shí)高。這種電阻差異可以用于磁性存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)/讀取操作。

3、隨著電子工業(yè)的發(fā)展，對(duì)磁性存儲(chǔ)器件的優(yōu)化和/或低功耗的需求會(huì)增加，此外，正在進(jìn)行研究以提高磁性存儲(chǔ)器件的可靠性。例如，正在進(jìn)行各種研究以減少或最小化磁隧道結(jié)圖案中磁性元件之間的電短路并減少磁隧道結(jié)圖案的寄生電阻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式提供了具有改善的電特性的磁性存儲(chǔ)器件及其制造方法。

2、發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式提供了具有改善的可靠性的磁性存儲(chǔ)器件及其制造方法。

3、根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式，一種磁性存儲(chǔ)器件可以包括：堆疊在襯底上的參考磁性圖案和自由磁性圖案；在參考磁性圖案和自由磁性圖案之間的隧道勢(shì)壘圖案；在自由磁性圖案上的第一非磁性圖案，自由磁性圖案在隧道勢(shì)壘圖案和第一非磁性圖案之間；在第一非磁性圖案上的第二非磁性圖案，第一非磁性圖案在自由磁性圖案和第二非磁性圖案之間；在第一非磁性圖案和第二非磁性圖案之間的金屬圖案；以及在第一非磁性圖案的側(cè)表面上的導(dǎo)電層。

4、根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式，一種磁性存儲(chǔ)器件可以包括：堆疊在襯底上的參考磁性圖案和自由磁性圖案；在參考磁性圖案和自由磁性圖案之間的隧道勢(shì)壘圖案；電極，與隧道勢(shì)壘圖案間隔開，且自由磁性圖案位于其間；在自由磁性圖案和電極之間的第一非磁性圖案，第一非磁性圖案包括第一金屬；在第一非磁性圖案和電極之間的第二非磁性圖案，第二非磁性圖案包括第二金屬；在第一非磁性圖案和第二非磁性圖案之間的金屬圖案；以及在第一非磁性圖案的側(cè)表面上的導(dǎo)電層。第一金屬的原子質(zhì)量可以大于或等于隧道勢(shì)壘圖案中的金屬元素的原子質(zhì)量。導(dǎo)電層可以與隧道勢(shì)壘圖案的側(cè)表面間隔開。

技術(shù)特征：

1.一種磁性存儲(chǔ)器件，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性存儲(chǔ)器件，其中所述第一非磁性圖案包括第一金屬的氧化物材料或所述第一金屬的氮化物材料，以及

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁性存儲(chǔ)器件，其中所述第二非磁性圖案包括第二金屬的氧化物材料或所述第二金屬的氮化物材料，以及

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁性存儲(chǔ)器件，其中，所述第二金屬的原子質(zhì)量大于所述第一金屬的所述原子質(zhì)量。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁性存儲(chǔ)器件，其中，所述第二非磁性圖案在垂直于所述襯底的頂表面的第一方向上的厚度大于所述第一非磁性圖案在所述第一方向上的厚度。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁性存儲(chǔ)器件，其中，所述第二金屬的原子質(zhì)量小于所述第一金屬的所述原子質(zhì)量。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁性存儲(chǔ)器件，其中，所述第二非磁性圖案在垂直于所述襯底的頂表面的第一方向上的厚度小于或等于所述第一非磁性圖案在所述第一方向上的厚度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性存儲(chǔ)器件，其中，所述金屬圖案包括非磁性金屬元素、鐵磁元素、或包括所述非磁性金屬元素或所述鐵磁元素中至少一種的合金。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性存儲(chǔ)器件，進(jìn)一步包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性存儲(chǔ)器件，其中所述導(dǎo)電層從所述第一非磁性圖案的所述側(cè)表面延伸至所述金屬圖案的側(cè)表面上的區(qū)域，其中所述隧道勢(shì)壘圖案的側(cè)表面沒(méi)有所述導(dǎo)電層。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁性存儲(chǔ)器件，其中所述導(dǎo)電層進(jìn)一步延伸至所述第二非磁性圖案的側(cè)表面上的區(qū)域。

12.一種磁性存儲(chǔ)器件，包括：

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁性存儲(chǔ)器件，其中所述第一非磁性圖案包括所述第一金屬的氧化物材料或所述第一金屬的氮化物材料，其中所述第二非磁性圖案包括所述第二金屬的氧化物材料或所述第二金屬的氮化物材料。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁性存儲(chǔ)器件，其中所述第二金屬不同于所述第一金屬。

15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁性存儲(chǔ)器件，其中，所述第二金屬的原子質(zhì)量大于所述第一金屬的原子質(zhì)量。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁性存儲(chǔ)器件，其中，所述第二非磁性圖案在垂直于所述襯底的頂表面的第一方向上的厚度大于所述第一非磁性圖案在所述第一方向上的厚度。

17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁性存儲(chǔ)器件，其中，所述第二金屬的原子質(zhì)量小于所述第一金屬的所述原子質(zhì)量。

18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁性存儲(chǔ)器件，其中，所述導(dǎo)電層與所述第一非磁性圖案的所述側(cè)表面接觸。

19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁性存儲(chǔ)器件，其中，所述金屬圖案包括非磁性金屬元素、鐵磁元素、或包括所述非磁性金屬元素或所述鐵磁元素中的至少一種的合金，以及

20.一種磁性存儲(chǔ)器件，包括：

技術(shù)總結(jié)
一種磁性存儲(chǔ)器件包括：堆疊在襯底上的參考磁性圖案和自由磁性圖案；在參考磁性圖案和自由磁性圖案之間的隧道勢(shì)壘圖案；在自由磁性圖案上的第一非磁性圖案，自由磁性圖案在隧道勢(shì)壘圖案和第一非磁性圖案之間；在第一非磁性圖案上的第二非磁性圖案，第一非磁性圖案在自由磁性圖案和第二非磁性圖案之間；在第一非磁性圖案和第二非磁性圖案之間的金屬圖案；以及在第一非磁性圖案的側(cè)表面上的導(dǎo)電層。

技術(shù)研發(fā)人員：吳世忠,金廷穆,金憻泳,申喜珠,趙泳俊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：三星電子株式會(huì)社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9