[发明专利]存储元件和存储元件的制造方法

说明书

[问题]为了提高存储元件的元件可靠性。[解决方案]提供了一种存储元件，其通过在基板上排列各自具有MTJ结构的多个磁阻元件而构成，其中，在每个磁阻元件中，在用作存储层的磁体层中的除了用作磁阻元件的区域之外的区域中存在去磁区域，并且该去磁区域包括合金，该合金包括：形成磁体层的第一化学元素；以及第二化学元素，其当与第一化学元素一起形成合金时具有fcc结构。

技术领域

本公开涉及存储元件，以及存储元件的制造方法。

背景技术

随着近年来信息社会的发展，各种电子装置所处理的信息量急剧增加。因此，要求在这些电子装置中使用的存储器件具有进一步提高的性能。

在这些器件中，作为要替代目前通常使用的NOR闪存、DRAM等的存储元件，磁性随机存取存储器(MRAM)，特别是使用自旋扭矩磁化反转(也称为自旋注入磁化反转)的磁性随机存取存储器(MRAM)(或者说自旋扭矩—磁性随机存取存储器(ST-MRAM))已获得关注。ST-MRAM被认为能够实现低功耗和大容量，同时保持MRAM的优点，MRAM的优点是高速操作和基本上无限数量的重写操作。

尽管ST-MRAM被配置成使得多个存储单元(各自包括用作存储1/0的信息的存储元件的磁阻元件)排列在其中，但是具有磁隧道结(MTJ)结构的元件已被用作磁阻元件。MTJ结构是其中非磁性材料层(隧道势垒层)夹在两个磁性材料层(磁化固定层和存储层)之间的结构。具有MTJ结构的磁阻元件在下文中也将被称为MTJ元件。在MTJ元件中，通过使用通过使电流在MTJ结构中流动而产生的存储层中的自旋扭矩磁化反转来记录1/0的信息。

这里，为了将具有MTJ结构的存储元件投入实际使用，将MTJ结构图案化的处理技术是必要的，以便不引起损坏、短路和电流泄漏。然而，难以通过蚀刻来将MTJ结构图案化。例如，由于在大多数情况下使用过渡金属作为形成磁性材料层的材料，因此在使用在硅基半导体器件的蚀刻处理中广泛使用的卤素基气体的金属蚀刻技术中，不可能容易地蚀刻磁性材料层。如果使用反应离子蚀刻(RIE)方法或离子束蚀刻方法，尽管可以容易地蚀刻磁性材料层，但是严重关切由于蚀刻产物粘附到隧道势垒层的侧壁而发生短路或电流泄漏。

因此，在MTJ结构的图案化中，已经提出了一种方法：其中，在中途停止对形成在比隧道势垒层更高的层中的磁性材料层(下面也将称为上部磁性材料层)的蚀刻，在上部磁性材料层留存的状态下使上部磁性材料层的一部分氧化，从而形成具有中和的磁性和劣化的导电性的区域(下面也将称为中和区域)。

在专利文献1中公开的技术中，例如，上部磁性材料层的图案化按以下步骤进行。即，首先，在基板上依次层叠第一磁性材料层、非磁性材料层、第二磁性材料层(其对应于上部磁性材料层)以及用于连接盖层和电极的连接层。接下来，在连接层上形成以预定形状图案化的掩膜层。接下来，将未被掩膜层覆盖的区域蚀刻至第二磁性材料层的厚度为大约一半处的深度。接下来，留在蚀刻区域中的第二磁性材料层被氧化，从而形成具有劣化的磁性性质和导电性的中和区域。然后，中和区域减少。

根据专利文献1中公开的技术，由于蚀刻表面未到达隧道势垒层，因此没有蚀刻产物粘附到隧道势垒层的侧壁，因此可以避免发生短路和电流泄漏。此外，由于在通过氧化形成中和区域之后中和区域减少，因此可以解决留在中和区域中的过量氧气由于接着的制造步骤中的热处理而膨胀并损坏中和区域的问题。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP 2011-54873A

发明内容

技术问题

然而，在专利文献1中公开的技术中，当从连接层蚀刻至第二磁性材料层的中间时，蚀刻产物可能粘附到被掩膜层覆盖并且从而未被蚀刻的部分的侧壁(即，第二磁性材料层、盖层以及位于掩膜层正下方的连接层的层叠结构的侧壁)。蚀刻产物的这种粘附很可能导致MTJ元件之间的面积变化。担心MTJ元件之间的面积变化引起电阻值的变化，这可能是损害存储元件的可靠性的原因。