[发明专利]半导体存储装置及其制造方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请基于并享受2011年7月11日提交的日本专利申请号2011-152788的优先权。该申请的全部内容通过参照结合于此。

技术领域

本发明实施例涉及半导体存储装置及其制造方法。

背景技术

作为电阻变化型存储器之一有磁随机存取存储器(MRAM(Magnetic Random Access Memory))。MRAM的写入方式有磁场写入方式及自旋注入写入方式。其中，自旋注入写入方式具有随着磁性体的尺寸越小而磁化反相所必要的自旋注入电流越小的性质，因此有利于高集成化、低消耗功率化及高性能化。

自旋注入写入方式的MTJ(Magnetic Tunnel Junction：磁隧道结)元件具有2个强磁性层和被这些夹持的非磁性阻挡层(绝缘薄膜)组成的层叠构造，通过自旋极化隧道效应导致的磁阻变化，存储数字数据。MTJ元件通过2个强磁性层的磁化排列，可成为低电阻状态和高电阻状态。2个强磁性层的磁化排列为平行状态(P(Parallel)状态)的场合，MTJ元件成为低电阻状态，2个强磁性层的磁化排列为反平行状态(AP(Anti Parallel)状态)的场合，MTJ元件成为高电阻状态。

这样的MRAM中，期望通过细微化实现大容量化、性能提高及成本削减。随着进一步细微化，接触孔的纵横比变大，容易在金属组成的接触插头内发生接缝或孔洞。在具有接缝、孔洞的接触插头上形成MTJ(Magnetic Tunnel Junction：磁隧道结)元件的场合，可能在MTJ元件形成该接缝、孔洞起因的台阶。这样的MTJ元件的台阶引起特性劣化。

发明内容

本发明的实施例提供即使细微化，MTJ元件也不受接触插头内的接缝或孔洞的影响，可抑制MTJ元件的特性劣化的半导体存储装置及其制造方法。

本实施例的半导体存储装置包括半导体基板。多个单元晶体管设置在半导体基板上。接触插头在相邻的单元晶体管间埋入，与处于该相邻的单元晶体管间的扩散层电连接。层间绝缘膜埋入多个接触插头间。存储元件不设置在接触插头的上方，而设置在层间绝缘膜的上方。侧壁膜覆盖存储元件的侧面的至少一部分，从半导体基板的表面上方看时，与接触插头重叠。下部电极设置在存储元件的底面和层间绝缘膜之间及侧壁膜和接触插头之间，电连接存储元件和接触插头。

根据本发明的实施例，提供即使细微化，MTJ元件也不受接触插头内的接缝或孔洞的影响，可抑制MTJ元件的特性劣化的半导体存储装置及其制造方法。

附图说明

图1是第1实施例的MARM的构成方框图。

图2是存储单元MC的写入工作的说明图。

图3是第1实施例的MRAM的存储单元阵列的部分的平面图。

图4A是沿图3的4-4线的截面图。

图4B是沿图3的4-4线的截面图。

图5是第1实施例的MRAM的制造方法的截面图。

图6是图5后续的MRAM的制造方法的截面图。

图7是图6后续的MRAM的制造方法的截面图。

图8是图7后续的MRAM的制造方法的截面图。

图9是图8后续的MRAM的制造方法的截面图。

图10是第2实施例的MRAM的截面图。

图11是第3实施例的MRAM的存储单元阵列的部分的平面图。

具体实施方式

以下参考附图说明本发明实施例。本实施例不限定本发明。

以下的实施例可以采用磁随机存取存储器(MRAM：magnetic random access memory)、电阻随机存取存储器(ReRAM：resistance random access memory)、相变化随机存取存储器(PRAM：phase-change random access memory)、强电介质存储器(FeRAM：ferroelectoric random access memory)等各个种类的存储器。以下的实施例中，作为电阻变化型存储器的一例，说明MRAM。MRAM是具有利用隧道磁阻(TMR：tunneling magnetoresistive)效应的MTJ(magnetic tunnel junction)元件作为存储元件，根据该MTJ元件的磁化状态来存储信息的存储器。数据的改写也可以是自旋注入方式。自旋注入方式是通过使磁化方向单方极化的电子流过MTJ元件，直接改写MTJ元件的磁化的方式。

(第1实施例)