專利名稱：磁存儲裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與磁存儲裝置及其制造方法有關(guān)，與具有磁路的磁存儲裝置及其制造方法有關(guān)。
背景技術(shù)：
近來利用磁特性的磁存儲裝置已廣為人知。磁存儲裝置利用隧道型磁阻效應(yīng)(Tunneling Magneto Resistive下面稱之為TMR)記錄信息。
作為此類磁存儲裝置，有磁隨機(jī)存儲器(Magnetic RamdomAccess，Memory下面稱其為MRAM)。MRAM作為信息的記錄載體是利用強(qiáng)磁性體的磁化方向的固體存儲器的總稱，可將記錄信息隨時重寫，保持與讀出。
圖40a示出典型的磁存儲裝置的簡要俯視圖以及剖視圖。正如圖40(a)、(b)所示，在方格形的第1寫入布線201與第2寫入布線202的各個交叉點(diǎn)以及在這些寫入布線201及202之間設(shè)有存儲單元203。存儲單元203由依次層迭的固定層、隧道隔離層、記錄層構(gòu)成。
當(dāng)寫入信息時，使電流流入通過選擇存儲單元203位置的寫入布線201及202。由該電流使寫入布線201及202的交點(diǎn)上產(chǎn)生磁場，由該磁場使存儲器元件203的記錄層的磁化方向反轉(zhuǎn)。通過使固定層與記錄層的磁化方向相對平行或反平行配置，記錄2進(jìn)制信息。
記錄信息的讀出利用磁阻效應(yīng)進(jìn)行。所謂磁阻效應(yīng)是指存儲單元203的電阻隨構(gòu)成存儲單元203的強(qiáng)磁性體的磁化方向與電流的相對角度等因素而變化的現(xiàn)象。通過使電流流入存儲單元203讀取該阻抗變化。
寫入信息時，要想使記錄層的磁化方向反轉(zhuǎn)就得產(chǎn)生必要的磁場(轉(zhuǎn)換磁場)。大家都知道，要想用極小的電流高效產(chǎn)生該磁場，可在寫入布線201及202的周圍設(shè)置銜鐵層或偏轉(zhuǎn)線圈結(jié)構(gòu)(磁路)(美國專利5,940,319號、美國專利5,956,267號、歐洲專利wo00/10172號、特開平8-306014號)。
正如圖41(a)、(b)所示，在第1寫入布線201的周圍，例如以隔離金屬層204為中介，設(shè)置由高磁導(dǎo)率的磁性材料構(gòu)成的磁路205。通過設(shè)定為此種構(gòu)成，即可將在寫入布線201周圍產(chǎn)生的磁通有效地收斂在磁路205內(nèi)。因而可減少產(chǎn)生磁場轉(zhuǎn)換所需的電流值(寫入電流值)。而且，當(dāng)設(shè)置了磁路205的情況下，在存儲單元203附近產(chǎn)生的磁場取決于磁路205與存儲單元203之間的距離。也就是說，該距離越短，在存儲單元203附近產(chǎn)生的磁場就越大。
(專利文獻(xiàn)1)美國專利第5,940,319號說明書(專利文獻(xiàn)2)美國專利第5,956,267號說明書(專利文獻(xiàn)3)國際公開第00/10172號手冊美國專利第5,956,267號說明書(非專利文獻(xiàn)1)Roy Scheuerlein等，每個單元中使用磁隧道結(jié)和FET開關(guān)的10ns讀寫非易失存儲器陣列(A 10ns Read and Write Non-VolatileMemory Array Using a Magnetic Tunnel Junction and FET Switch ineach Cell)，[2000 ISSCC Digest of Technical Papers]，(美國)，2000年2月，p.128-129(非專利文獻(xiàn)2)M Sato等，自旋閥式鐵磁結(jié)特性(Spin-Valve-LikeProperties of Ferromagnetic Tunnel Junctions)，[Jpn.J.Appl.Phys.]，1997年，第36卷，Part2，p.200-2001(非專利文獻(xiàn)3)K Inomata等，軟鐵磁層和硬磁nano粒子間的自旋隧道效應(yīng)(Spin-dependent Tunneling between a soft ferromagnetic layer andhard magnetic nano particles)，[Jpn.J.Appl.Phys.]，1997年，第36卷，Part2，p.1380-1383然而，隨著近年來為使磁存儲裝置的集成度提高而來的細(xì)微化，光刻工藝的難度增加。因而如圖42(a)中所示，往往使存儲單元203的規(guī)格出現(xiàn)誤差。此外，由于各層間的配位精度也有極限，因而如圖43(a)所示，往往出現(xiàn)寫入布線201的位置與存儲單元203的位置偏移。正如上述，由于存儲單元203的規(guī)格誤差以及寫入布線201與存儲單元203之間的位置偏移，從而產(chǎn)生了下述問題。
正如圖42(a)的剖視圖的圖42(b)、(c)所示，大的存儲單元203a與磁路205的距離小，另一方面，小的存儲單元203b的該距離卻大。因而在寫入布線201周圍產(chǎn)生的磁通206的大部分收斂于存儲單元203a之中，另一方面，存儲單元203b中產(chǎn)生的磁場變小。
圖43(a)的剖視圖43(b)、(c)的情況也與此相同，在存儲單元203c與存儲單元203d之間產(chǎn)生了磁通的誤差。
正如上述，一旦出現(xiàn)存儲單元203的規(guī)格誤差及位置偏移，施加于每一存儲單元的磁通即產(chǎn)生誤差。于是，寫入電流值因存儲單元203不同而異，使磁存儲裝置成品率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述課題而提出來的，其目的在于提供一種寫入電流值不會因存儲單元不同而產(chǎn)生誤差的磁存儲器。
為了解決上述課題，本發(fā)明采用了下述手段。
采用本發(fā)明的第1著眼點(diǎn)的磁記錄裝置，其特征在于該裝置具有沿第1方向彼此相隔設(shè)置的記錄信息的第1、第2磁阻元件；用來給沿上述第1方向設(shè)置的上述第1、第2磁阻元件施加磁場的第1布線；在上述第1布線的側(cè)面延伸，用來將從上述第1、第2磁阻元件間有缺口的上述第1布線而來的磁場有效施加于上述第1、第2磁阻元件上的第1磁路。
采用本發(fā)明的第2著眼點(diǎn)的磁存儲裝置的制造方法，其特征在于在半導(dǎo)體基板的上方沿第1方向形成第1布線；在上述第1布線的側(cè)面形成第1磁路；在上述第1布線上形成彼此隔的兩個磁阻元件；形成覆蓋上述磁阻元件的掩膜材料；將上述掩膜材料作為掩膜，通過去除上述第1磁路的一部分，在上述第1布線的側(cè)面上的上述第1磁路的上述掩膜材料彼此間形成缺口。
此外，本發(fā)明涉及的實(shí)施方式中包含有各種階段性發(fā)明，通過適當(dāng)組合公開的復(fù)數(shù)個構(gòu)成要件，可提取出種種發(fā)明。當(dāng)通過從實(shí)施方式中所示的全部構(gòu)成要件中省略幾個構(gòu)成要件而提取出的發(fā)明的情況下，在實(shí)施該提取出的發(fā)明時用眾所周知的慣用技術(shù)應(yīng)該能適當(dāng)彌補(bǔ)其省略部分。


圖1是簡要說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置的俯視圖。
圖2簡要說明圖1的磁存儲裝置的剖視圖。
圖3簡要說明圖1的磁存儲裝置的剖視圖。
圖4是簡要說明例示的存儲單元結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖5是簡要說明例示的存儲單元結(jié)構(gòu)的剖視6是簡要說明例示的存儲單元結(jié)構(gòu)的剖視7是簡要說明例示的存儲單元結(jié)構(gòu)的剖視8是簡要說明例示的存儲單元結(jié)構(gòu)的剖視9是簡要說明例示的存儲單元結(jié)構(gòu)的剖視10是簡要說明圖1的磁存儲裝置的制造工序的剖視圖。
圖11是簡要說明圖10的后續(xù)工序的剖視圖。
圖12是簡要說明圖11的后續(xù)工序的剖視圖。
圖13是簡要說明圖12的后續(xù)工序的剖視圖。
圖14是簡要說明圖13的后續(xù)工序的剖視圖。
圖15是簡要說明圖14的后續(xù)工序的剖視圖。
圖16是簡要說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置的俯視圖。
圖17是簡要說明圖16的磁存儲裝置的透視圖。
圖18是簡要說明圖16的磁存儲裝置的制造工序的透視圖。
圖19是簡要說明圖18的后續(xù)工序的透視圖。
圖20是簡要說明本發(fā)明的第3實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置的俯視圖。
圖21是簡要說明圖20的磁存儲裝置的透視圖。
圖22是簡要說明圖21的后續(xù)工序的透視圖。
圖23是簡要說明圖22的后續(xù)工序的透視圖。
圖24是簡要說明圖23的后續(xù)工序的透視圖。
圖25是簡要說明本發(fā)明的第3實(shí)施方式的變形方式涉及的磁存儲裝置的剖視圖。
圖26是簡要說明本發(fā)明的第4實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置的剖視圖。
圖27是簡要說明本發(fā)明的第5實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置的剖視圖。
圖28是簡要說明圖27的磁存儲裝置的剖視圖。
圖29是簡要說明本發(fā)明的第6實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置的俯視圖。
圖30是簡要說明圖29的磁存儲裝置的剖視圖。
圖31是簡要說明本發(fā)明的第7實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置的俯視圖。
圖32是簡要說明圖31的磁存儲裝置的剖視圖。
圖33是簡要說明圖31的磁存儲裝置的制造工序的剖視圖。
圖34是簡要說明圖33的后續(xù)工序的剖視圖。
圖35是簡要說明本發(fā)明的第8實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置的俯視圖。
圖36是簡要說明圖35的磁存儲裝置的剖視圖。
圖37是簡要說明圖本發(fā)明的第9實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置的俯視圖。
圖38是簡要說明圖37的磁存儲裝置的剖視圖。
圖39是簡要說明圖37的磁存儲裝置的剖視圖。
圖40是典型的磁存儲裝置的簡要說明圖。
圖41是具有磁路的寫入布線的簡要說明圖。
圖42是用來說明現(xiàn)有的磁存儲裝置的問題的圖。
圖43是用來說明現(xiàn)有的磁存儲裝置的問題的圖。
圖44是簡要說明使用1條寫入布線的磁存儲裝置的電路圖。
圖中標(biāo)號說明1、磁存儲裝置，2、第1寫入布線，3、第2寫入布線，5、存儲單元，6、7、磁路，8、9、隔離金屬層，11、半導(dǎo)體基板，12、晶體管，具體實(shí)施方式
下面參照附圖介紹本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。在下面的介紹中關(guān)于具有基本相同的功能及構(gòu)成的構(gòu)成要素采用同樣的標(biāo)號標(biāo)示，只在有必要時才進(jìn)行重復(fù)說明。
(第1實(shí)施方式)圖1是簡要說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置1的俯視圖。磁存儲裝置1是具有所謂選擇晶體管的類型。正如圖1所示，第1實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置1的第1寫入布線2沿第1方向設(shè)置。第1寫入布線2具有賦與存儲單元5磁場的功能。
第2寫入布線3設(shè)置在與第1寫入布線2不同的平面(圖中比第1寫入布線靠身邊的面)上。第2寫入布線3沿與第1寫入布線2不同的第2方向設(shè)置。第2寫入布線3具有賦與存儲單元5磁場的功能以及作為讀出存儲單元5的信息的數(shù)據(jù)線的功能。所謂第1方向與第2方向最有代表性的是具有基本呈直角的關(guān)系。8、9是隔離金屬層。
在第1寫入布線2與第2寫入布線3的交叉點(diǎn)，且在第1及第2寫入布線2及3之間設(shè)有存儲單元5。因此，各存儲單元各自的本質(zhì)上為同一方向的面是面向第1、第2寫入布線2、3。存儲單元5，例如沿第2寫入布線3的方向的邊比沿第1寫入布線2的方向的邊要長一些。通過這種設(shè)定使存儲單元5的磁化方向易于沿第2寫入布線3反轉(zhuǎn)。該沿第2寫入布線3的方向被稱之為易磁化軸方向。
作為存儲單元5可使用利用磁阻效應(yīng)的磁阻元件。此外，作為磁阻效應(yīng)元件之一，可使用強(qiáng)磁性隧道結(jié)合(Magnetic TunnelJunction，下面稱之為MTJ)的(可參照ISSCC2000 DigestPaper TA7.2)MTJ元件。MTJ元件，正如后面還要詳述的那樣，具有由強(qiáng)磁性材料等構(gòu)成的固定層以及記錄層和由絕緣材料構(gòu)成的隧道隔離層層迭而成的結(jié)構(gòu)。
第1寫入布線2具有設(shè)置在周圍的磁路6。與此相同，第2寫入布線3具有設(shè)置在周圍的磁路7。
圖2(a)、(b)、圖3(a)、(b)簡要示出圖1所示的磁存儲裝置的剖視圖。圖2(a)、(b)是簡要說明沿圖1的IIA-IIA線、IIB-IIB線的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖3(a)、(b)是簡要說明沿圖1的IIIA-IIIA線、IIIB-IIIB線的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
正如圖2(a)、(b)、圖3(a)、(b)所示，在基板11的表面設(shè)有元件分隔絕緣膜12。在元件分隔絕緣膜彼此之間設(shè)有MIS(Metal Insulator Semiconductor)晶體管Q。晶體管Q由源極擴(kuò)散層13、漏極擴(kuò)散層14、柵極絕緣膜(未圖示)、柵極電極15構(gòu)成。源極擴(kuò)散層13、漏極擴(kuò)散層14彼此隔離，在半導(dǎo)體基板11的表面上形成。柵極電極15以柵極絕緣膜為中介，設(shè)置在源極13與漏極擴(kuò)散層14之間的半導(dǎo)體基板11上。
在源極擴(kuò)散層13的上方設(shè)有布線層21。在布線層21的周圍根據(jù)需要設(shè)有波浪形結(jié)構(gòu)的隔離金屬層22。與此相同，后述的各布線層也有根據(jù)需要設(shè)置的隔離金屬層22。
布線層21與源極擴(kuò)散層13用柱塞23連接。在柱塞23的周圍，根據(jù)需要設(shè)有所謂波浪結(jié)構(gòu)的隔離金屬層24。與此相同，后述的各個柱塞均有根據(jù)需要設(shè)置的隔離金屬層24。
在漏極擴(kuò)散層14的上方設(shè)有布線層25。布線層21與布線層25本質(zhì)上按同一水平面設(shè)定。布線層25與漏極擴(kuò)散層14由柱塞26連接。在布線層25的上方設(shè)有布線層27。布線層27與布線層25由柱塞28連接。
在布線層21的上方設(shè)有第1寫入布線2。第1寫入布線2與布線層27本質(zhì)上按同一水平面設(shè)定。在第1寫入布線2的周圍設(shè)有波浪形結(jié)構(gòu)的隔離金屬層8。在隔離金屬層8的周圍設(shè)有延伸到第1寫入布線2的兩側(cè)與下面的磁路6。
磁路6正如圖3(b)所示，在第1寫入布線2的側(cè)面上，有一個自上而下切割為凹形的缺口30。缺口30至少在第2寫入布線3彼此間形成，也可設(shè)定在存儲單元5彼此間。
在圖3(b)之中若將存儲單元5與磁路6的最短距離設(shè)為d1，將凹陷區(qū)的深度設(shè)為d2，則缺口最好是d2＞0.5×d1。
在布線層27以及第1寫入布線2的上方，設(shè)有連接布線層29。連接布線層29從布線層27朝第1寫入布線2延伸。連接布線層29與布線層27連接。
在連接布線層29上與第1寫入布線2的上方對應(yīng)的位置上設(shè)有存儲單元5。在存儲單元5的上面設(shè)有第2寫入布線3。在第2寫入布線3的周圍設(shè)有波浪形(damascene)結(jié)構(gòu)的隔離金屬層9。在隔離金屬層9的周圍設(shè)有朝第2寫入布線3的兩側(cè)與上方延伸的磁路。
磁路6及7的材料最好對磁存儲裝置的寫入電流的脈沖寬度，具有可跟蹤磁化應(yīng)答的特性。因此最好能滿足下述條件(1)初始磁導(dǎo)率至少應(yīng)在100以上。(2)磁飽和應(yīng)小。(3)材料的電阻率應(yīng)高。據(jù)此，可由強(qiáng)磁性鐵鎳合金等高透磁材料，添加鉬的鐵鎳合金等的鎳基合金，鐵硅鋁磁合金、ファインメット等鐵基合金構(gòu)成。此外，也可由鐵氧體等氧化物強(qiáng)磁性材料構(gòu)成。還有，可在上述材料之中添加Si、B等類金屬、Cu、Cr、V等易于生成粒界析出物的添加物。其結(jié)果，可將該合金制作為微結(jié)晶集合體、非晶形。此外，最好將形狀最佳化，以便適當(dāng)控制磁路6及7內(nèi)的磁疇。
下面介紹存儲單元5(MTJ元件)。作為MTJ元件的MTJ結(jié)構(gòu)，眾所周知即所謂自旋閥結(jié)構(gòu)。自旋閥結(jié)構(gòu)是在一側(cè)的強(qiáng)磁性體上相鄰配置反強(qiáng)磁性體，使磁化方向固定(參照J(rèn)pn、J、Appl、Phys.36、L200(1997))。通過設(shè)定為自旋閥結(jié)構(gòu)，可改善磁場的靈敏度。
圖4-圖6示出簡要說明具有該自旋閥結(jié)構(gòu)的存儲單元101的剖視圖。該存儲單元101具有所謂單層隧道隔離層的結(jié)構(gòu)。也就是說，存儲單元101具有依次層迭的固定層102、隧道隔離層103、記錄層104。下面介紹固定層102、記錄層104的結(jié)構(gòu)。
圖4所示的存儲單元101的固定層102具有依次層迭的模板層111、初期強(qiáng)磁性層112、反強(qiáng)磁性層113、基準(zhǔn)強(qiáng)磁性層114。記錄層104具有依次層迭的自由強(qiáng)磁性層115、接點(diǎn)層116。
圖5所示的存儲單元101與圖3的相比，具有固定層102由更多的層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。也就是說，固定層102具有依次層迭的模板層111、初期強(qiáng)磁性層112、反強(qiáng)磁性層113、強(qiáng)磁性層114′、非磁性層117、強(qiáng)磁性層114″。記錄層104的結(jié)構(gòu)與圖4所示的存儲單元相同。
圖6所示的存儲單元101是在圖5的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，具有記錄層由更多的層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。也就是說，固定層102的結(jié)構(gòu)與圖5所示的存儲單元相同。而記錄層104則具有強(qiáng)磁性層115′、非磁性層117、強(qiáng)磁性層115″、接點(diǎn)層116。通過設(shè)定為圖5及圖6所示的存儲單元的結(jié)構(gòu)，與圖4相比，可抑制構(gòu)成存儲單元101的各個層之間產(chǎn)生漏磁，是一種可適應(yīng)更加細(xì)微化的元件結(jié)構(gòu)。
圖4-圖6所示的存儲單元101的各層可用下述的材料形成。
作為固定層102及記錄層104的材料，可使用Fe、Co、Ni或它們的合金，自旋極化率高的四氧化三鐵、CrO2、RXMnO3-y(R稀土類、XCa、Ba、Sr)等氧化物。此外也可使用NiMnSb、PtMnSb等惠斯勒磁性合金。只要這些強(qiáng)磁性體不失強(qiáng)磁性，多少含一些Ag、Cu、Au、Al、Mg、Si、Bi、Ta、B、C、O、Pd、Pt、Zr、Ir、W、Mo、Nb之類非磁性元素也沒關(guān)系。
作為構(gòu)成固定層102的一部分的反強(qiáng)磁性層113的材料，可使用Fe-Mn、Pt-Mn、Pt-Cr-Mn、Ni-Mn、Ir-Mn、NiO、Fe2O3等等。
作為構(gòu)成隧道隔離層103的材料，可使用AI2O3、SiO2、MgO、AlN、Bi2O3、MgF2、CaF2、SrTiO2、AlLaO3等介質(zhì)。這些介質(zhì)中存在氧、氮、氟元素欠缺也沒關(guān)系。
圖4～圖6中所示的存儲單元101的結(jié)構(gòu)也可適用于下述的其它實(shí)施方式。
此外，作為存儲單元5，也可使用有兩層隧道隔離層的。兩層隧道隔離層結(jié)構(gòu)具有依次層迭的第1固定層122，第1隧道隔離層123、記錄層104、第2隧道隔離層125、第2固定層126。通過設(shè)定為兩層隧道隔離層結(jié)構(gòu)，對于施加給存儲單元的電壓，可保持高磁阻的變化率。此外，還可提高耐壓。作為第1隧道隔離層123以及第2隧道隔離層125的構(gòu)成材料，可使用與隧道隔離層103相同的材料。
此外，還可將雙層隧道隔離層結(jié)構(gòu)與上述自旋閥結(jié)構(gòu)組合在一起。下面介紹既是雙層隧道隔離層結(jié)構(gòu)又具有自旋閥結(jié)構(gòu)的存儲單元。圖7～圖9是簡要說明既是雙重隧道隔離層結(jié)構(gòu)，又具有自旋閥結(jié)構(gòu)的存儲單元121的剖視圖。下面介紹第1固定層122、記錄層104、第2固定層126的結(jié)構(gòu)。
圖7所示的存儲單元121的第1固定層122具有依次層迭的模板層111、初期強(qiáng)磁性層112、反強(qiáng)磁性層113、基準(zhǔn)磁性層114。第2固定層126具有依次層迭的基準(zhǔn)強(qiáng)磁性層114、反強(qiáng)磁性層113、初期強(qiáng)磁性層112、接點(diǎn)層116。
圖8所示的存儲單元121與圖7相比具有第2固定層126由更多的層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。也就是說，第1固定層122與圖7所示的存儲單元結(jié)構(gòu)相同。而第2固定層126則具有依次層迭的強(qiáng)磁性層114′、非磁性層117、強(qiáng)磁性層114″、反強(qiáng)磁性層113、初期強(qiáng)磁性層112、接點(diǎn)層116。
圖9所示的存儲單元121是在圖8的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，具有記錄層104由更多的層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。也就是說，第1固定層122以及第2固定層126與圖8所示的存儲單元121結(jié)構(gòu)相同。而記錄層104則具有強(qiáng)磁性層115′、非磁性層117、強(qiáng)磁性層115″。通過設(shè)定為圖8及圖9所示的存儲單元的結(jié)構(gòu)，與圖7相比，可抑制構(gòu)成存儲單元121的各層之間產(chǎn)生漏磁，是一種可適應(yīng)更加細(xì)微化的元件結(jié)構(gòu)。
圖7～圖9所示的存儲單元121的結(jié)構(gòu)也可適用于下述的其它實(shí)施方式。
下面參照圖10～圖15，介紹圖1、圖2(a)、(b)、圖3(a)、(b)中所示的磁存儲裝置的制造方法。圖10～圖15依次示出圖1及圖2所示的磁存儲裝置的制造工序。
圖10(a)、(b)是從各自對應(yīng)的方向觀察圖2(a)、圖3(a)的剖視圖。正如圖10(a)、(b)所示，在半導(dǎo)體基板11上選擇性形成具有STI(Shallow Trench Isolation)結(jié)構(gòu)的元件分離絕緣膜12。接著在半導(dǎo)體基板11上形成柵極絕緣膜、柵極15。接著通過將柵極15作為掩膜注入離子，形成源極擴(kuò)散層13以及漏極擴(kuò)散層14。接著采用CVD(Chemical Vapor Deposition)法，在整個半導(dǎo)體基板11上設(shè)置層間絕緣膜31。接著采用光刻工藝以及RIE(Reactive Ion Etching)法設(shè)置貫通層間絕緣膜31的連接孔。接著采用導(dǎo)電材料填充該連接孔，通過采用CMP(ChemicalMechanical Polish)使導(dǎo)電材料平坦化，形成隔離金屬層24以及柱塞23。
圖11(a)、(b)是從各自對應(yīng)的方向觀察圖2(a)、圖3(a)的剖視圖。正如圖11(a)、(b)所示，在層間絕緣膜31之上形成層間絕緣膜32。接著在層間絕緣膜32之內(nèi)形成布線槽，用導(dǎo)電材料填充該布線槽，使該導(dǎo)電材料平坦化。結(jié)果形成隔離金屬22，以及布線層21、25。
接著在層間絕緣膜32上形成層間絕緣膜33。接著在層間絕緣層33之內(nèi)形成連接孔，用導(dǎo)電材料填充該連接孔，使該導(dǎo)電材料平坦化。結(jié)果形成隔離金屬層24以及柱塞28。
圖12(a)、(b)是從各自對應(yīng)的方向觀察圖2(a)圖3(a)的剖視圖。正如圖12(a)、(b)所示，在層間絕緣膜33之上形成層間絕緣膜34。接著在層間絕緣膜34之內(nèi)形成布線層27用的布線槽，用導(dǎo)電材料填充該布線槽，使該導(dǎo)電材料平坦化。結(jié)果形成隔離金屬層22以及布線層27。
圖13(a)、(b)是從各自對應(yīng)的方向觀察圖2(a)、圖3(a)的剖視圖。正如圖13(a)、(b)所示，在層間絕緣膜34之內(nèi)形成第1寫入布線2用的布線槽。接著在該布線槽的整個內(nèi)壁上依次層迭磁路6的材料膜、隔離金屬層8的材料膜，第1寫入布線2的材料膜。接著使上述材料膜平坦化。結(jié)果形成磁路6，隔離金屬層8、第1寫入布線2。
圖14(a)、(b)是從各自對應(yīng)的方向觀察圖2(a)、圖3(b)的剖視圖。正如圖14(a)、(b)所示，形成覆蓋布線層27以及寫入布線2的層間絕緣膜35。接著在該層間絕緣膜35之內(nèi)形成觸點(diǎn)之后，在層間絕緣膜35之上形成可與觸點(diǎn)連接的連接布線層29。接著在連接布線層29之上形成存儲單元5。
接著形成覆蓋存儲單元5的掩膜材料36。該掩膜材料36正如圖14(b)所示，至少在沿第1寫入布線2的方向上，形成與連接布線29同等程度的寬度。接著將該掩膜材料36作為掩膜，采用濕法蝕刻，去除磁路6上部部分。結(jié)果形成磁路6的缺口30。
圖15(a)、(b)是從各自對應(yīng)的方向觀察圖2(a)、圖3(b)的剖視圖。正如圖15(a)、(b)所示，去除掩膜材料36，在存儲單元5相互之間形成層間絕緣膜37。接著在層間絕緣膜37之上形成層間絕緣膜38。
接著正如圖2(a)、(b)、圖3(a)、(b)所示，在層間絕緣膜38內(nèi)的存儲單元5之上形成第2寫入布線3用的布線槽，用導(dǎo)電材料填充該布線槽，使之平坦化。結(jié)果形成第2寫入布線3以及隔離金屬層9。接著去除層間絕緣膜38，用眾所周知的方法，在隔離金屬層9的周圍形成磁路7。接著用絕緣膜填充第2寫入布線3的相互之間的空隙。
若采用本發(fā)明的第1實(shí)施方式，在第1寫入布線2周圍形成的磁路8，在第1寫入布線2的側(cè)面上、第2寫入布線3或存儲單元5相互間具有從寫入布線2的上面朝深度方向延伸的缺口30。通過設(shè)定為此種結(jié)構(gòu)，即使出現(xiàn)了存儲單元5的尺寸誤差，以及磁路8與存儲單元5的相對位置偏移，由第1寫入布線2產(chǎn)生的磁場也能準(zhǔn)確地施加于目標(biāo)存儲單元之上。因而可通過磁路降低寫入電流的值，同時也可規(guī)避寫入電流的值因存儲單元不同而出現(xiàn)誤差。
然而現(xiàn)有的存儲單元平面上的長邊與短邊之比為1.5左右。此外，在形成此類存儲單元時，對于蝕刻技術(shù)的尺寸控制，一般說來在短邊方向上較為容易而在長邊方向上很難。因而在短邊方向(與第1方向相同的方向)上，與長邊方向(與第2方向相同的方向)相比，容易產(chǎn)生存儲單元的大小與位置上的誤差。結(jié)果造成每一存儲單元所需的寫入電流值不同。因而在第1、第2實(shí)施方式中設(shè)定為只有沿短邊方向的第1寫入布線2的磁路6具有缺口。
此外，也可將第1實(shí)施方式適用于用一條布線進(jìn)行信息的寫入及讀出的磁存儲裝置。此種情況下的電路圖則如圖44所示。正如圖44所示，在布線BL1與布線BL2之間串聯(lián)連接晶體管Tr1、Tr2。在晶體管TR1與Tr2的結(jié)點(diǎn)上，連接MTJ(與存儲單元5對應(yīng))的一端。晶體管Tr1與Tr2的柵極與布線WL連接。在該圖之中，布線BL1與晶體管Tr1的連接結(jié)點(diǎn)N1、布線BL2與晶體管Tr2的連接結(jié)點(diǎn)N2之間與第1寫入布線2、第2寫入布線3的某一方對應(yīng)。
下面簡要說明具有上述構(gòu)成的磁存儲裝置的動作。寫入時，在布線BL1與BL2之間與BL2之間施加電壓，接著通過使電流流入布線WL，接通晶體管Tr1、Tr2。結(jié)果電流W流向連接結(jié)點(diǎn)N1與N2之間，信息即被寫入MTJ元件MTJ之中。并根據(jù)應(yīng)寫入的數(shù)據(jù)是0還是1，決定是否有必要使施加于布線BL1與BL2之間的電壓反轉(zhuǎn)。
讀出時，將電壓施加于布線BL1或BL2上，接著通過使電流流向布線WL，接通晶體管Tr1、Tr2。結(jié)果電流R流入布線BL1或BL2，晶體管Tr1或Tr2。而通過測定MTJ元件MTJ兩端的電位差即可讀出信息。
具有此種結(jié)構(gòu)的磁存儲裝置也可適用于下述的其它實(shí)施方式。
(第2實(shí)施方式)第2實(shí)施方式是第1實(shí)施方式的變形。在第2實(shí)施方式中，第1寫入布線2的磁路6被分割，結(jié)果是僅在與存儲單元5對應(yīng)的位置上設(shè)置。
圖16是簡要說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置的剖視圖，是從對應(yīng)于圖3(a)的方向觀察的剖視圖。俯視圖及對應(yīng)于圖2(a)對應(yīng)的剖視圖與第1實(shí)施方式相同。
正如圖16所示，磁路6設(shè)置在隔離金屬層8的側(cè)面及下面，且對應(yīng)于第2布線3或存儲單元5的下部的位置上。其它結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式相同。
下面參照圖17～圖19介紹圖16所示的磁存儲裝置的制造方法。圖17～圖19僅示出層間絕緣膜34、第1寫入布線2、磁路6的部分。
在圖12(a)、(b)之前與第1實(shí)施方式相同。其后正如圖17所示，采用蝕刻工序以及RIE法在層間絕緣膜34內(nèi)形成寫入布線2用的布線槽41。接著在布線槽41的內(nèi)壁一以及層間絕緣膜34之上層迭磁路6的材料膜6a。
接著如圖18所示，采用CVD法、光刻工序、RIE法在磁路6上形成掩膜材料42，覆蓋形成磁路6的部分。接著將該掩膜材料42作為掩膜，采用濕法蝕刻去除磁路6，結(jié)果在布線槽41的長度方向上形成各自被分割的磁路6。
接著如圖19所示，去除掩膜材料42。接著用隔離金屬層8的材料膜，以及寫入布線2的材料膜填充布線槽53。接著使這此材料平坦化。其后的工序與第1實(shí)施方式相同。
若采用第2實(shí)施方式，第1寫入布線2的磁路6分割設(shè)置在與第2寫入布線3或存儲單元5對應(yīng)的每個位置上，通過設(shè)定這種結(jié)構(gòu)，可獲得與第1實(shí)施方式同樣的效果。
此外，若采用第2實(shí)施方式，形成第1寫入布線2的磁路6的工序比第1實(shí)施方式復(fù)雜。然而，由第1寫入布線2產(chǎn)生的磁場與第1實(shí)施方式相比，通過各磁路6，能更加可靠地施加于對應(yīng)的存儲單元5上。
(第3實(shí)施方式)在第1實(shí)施方式中只有第1寫入布線2的磁路6有缺口30。與之相對應(yīng)，在第3實(shí)施方式中，第2寫入布線3的磁路7也具有同樣的結(jié)構(gòu)。
圖20是簡要說明本發(fā)明的第3實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置的剖視圖，是從對應(yīng)于圖2(a)的方向觀察的剖視圖。俯視圖以及圖3(a)的剖視圖與第1實(shí)施方式相同。
正如圖20所示，在第2寫入布線3的隔離金屬層9的周圍，設(shè)有朝第2寫入布線3的兩側(cè)與上面延伸的磁路7。該磁路7在第2寫入布線3的側(cè)面上，并在第1寫入布線2或存儲單元5相互間有一個凹陷形缺口730。缺口30具有與第1實(shí)施方式相同的形狀，在深度方向上朝上形成。其余部分與第1實(shí)施方式相同。
下面參照圖21-圖24介紹圖20所示的磁存儲裝置的制造方法。圖21-圖24僅示出層間絕緣膜38、第2寫入布線3、隔離金屬層9、磁路7的部分。
圖15(a)、(b)之前與第1實(shí)施方式相同。其后如圖21所示，采用平版印刷工藝及RIE法在層間絕緣膜38內(nèi)形成寫入布線3用的布線槽。該布線槽與未圖示的存儲單元5連接。接著在該布線槽內(nèi)壁上及層間絕緣膜38上形成隔離金屬9及寫入布線3的材料膜。接著使該材料膜平坦化。結(jié)果形成隔離金屬層9及寫入布線3。
接著如圖22所示，在寫入布線3層間絕緣膜38上對應(yīng)于未形成磁路7的位置，在與寫入布線3交叉的方向上形成掩膜材料51。
接著如圖23所示，將掩膜材料51作為掩膜，采用RIE法蝕刻層間絕緣膜38的一部分。此時，通過在氧氣氣氛中進(jìn)行，掩膜材料慢慢變細(xì)。結(jié)果殘留的層間絕緣膜38形成梯形之類的形狀。然而也可不采用此種方法而只進(jìn)行蝕刻。這種情況下，殘留的層間絕緣膜的側(cè)面本質(zhì)上形成直線，形成的磁路7的凹陷形的去除部分也形成與此對應(yīng)的形狀。
接著如圖24所示，一邊使未圖示的半導(dǎo)體基板保持一定的電位，一邊采用電場電鍍，堆積磁路7的材料膜。其結(jié)果，磁路7的材料膜在鍍液與隔離金屬層9接觸的部分選擇性地成長。因而在寫入布線4的上面與未被層間絕緣膜38覆蓋的側(cè)面形成磁路7。其后的工序與第1實(shí)施方式相同。
若采用第3實(shí)施方式，可獲得與第1實(shí)施方式相同的效果。此外，在第3實(shí)施方式中，在第1實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，將第2寫入布線3的磁路7也設(shè)定為具有凹陷形的缺口。通過設(shè)定為此種結(jié)構(gòu)，第2寫入布線3也可獲得與第1實(shí)施方式相同的效果。
而且也可設(shè)定為只有沿長邊方向的第2寫入布線3的磁路7具有缺口30的結(jié)構(gòu)。這種情況下，對應(yīng)于圖3(a)的方向的剖視圖成為圖25。
(第4實(shí)施方式)在第2實(shí)施方式中只有第1寫入布線2的磁路6設(shè)定為在與存儲單元5對應(yīng)的每個位置上分割的結(jié)構(gòu)。與此相對應(yīng)，在第4實(shí)施方式中，第2寫入布線3的磁路7也具有同樣的結(jié)構(gòu)。
正如圖26所示，磁路7是在隔離金屬層9的側(cè)面以及上面，設(shè)置在與第1寫入布線2或存儲單元5的上部對應(yīng)的位置上。其余的結(jié)構(gòu)與第2實(shí)施方式相同。
若采用第4實(shí)施方式，第2寫入布線3也能獲得與第2實(shí)施方式相同的效果。
而且正如第3實(shí)施方式中所述，也可只將第2寫入布線3的磁路7設(shè)定為在與存儲單元5對應(yīng)的每個位置上分割的結(jié)構(gòu)。這種情況下，對應(yīng)于圖3(a)的方向的剖視圖成為圖25。
(第5實(shí)施方式)在第1實(shí)施方式中示出選擇晶體管型的磁存儲裝置。與之相對應(yīng)，第5實(shí)施方式則是在所謂交叉型的磁存儲裝置中適用本發(fā)明的例子。
圖27是簡要說明本發(fā)明的第5實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置的俯視圖。圖28(a)、(b)則是簡要說明沿圖27的XXVIIIA-XXVIIIA線、XXVIIIB-XXVIIIB線的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
正如圖27、圖28(a)、(b)所示，第1寫入布線2設(shè)置在基板11上的層間絕緣膜61內(nèi)。在第1寫入布線2的周圍設(shè)有隔離金屬層8、磁路6。磁路6與第1實(shí)施方式相同，在第2寫入布線3或存儲單元5相互間具有凹陷形缺口。
在第1寫入布線2上設(shè)有非磁性材料構(gòu)成的連接層62，存儲單元5。
在存儲單元5上設(shè)有第2寫入布線2。在第2寫入布線3的周圍設(shè)有隔離金屬層9、磁路7。磁路7與第3實(shí)施方式相同，在第1寫入布線2或存儲單元5相互間具有凹陷形缺口。
在交叉型的磁存儲裝置之中，第1寫入布線2與第2寫入布線3彼此導(dǎo)通。第2寫入布線3除具有賦與存儲單元5磁場的功能之外，還具有作為用來讀出信息的布線的功能。
而且，在交叉型的磁存儲電路之中，需要注意寫入時產(chǎn)生的寫入布線間的電位差。也就是說，當(dāng)把信息寫入存儲單元時，由于流動的寫入電流，有時會在第1寫入布線2與第2寫入布線3之間產(chǎn)生高電壓。在交叉型的磁存儲電路中，正如上述，由于第1寫入布線2與第2寫入布線3之間導(dǎo)通，因而隧道隔離層有可能因該高電壓而受到絕緣破壞。因此可在存儲單元5上串聯(lián)具有整流作用的元件?；蛘咭部赏ㄟ^改進(jìn)電路來規(guī)避高電壓施加到存儲單元。
若采用第5實(shí)施方式，可獲得與第1以及第3實(shí)施方式相同的效果。
(第6實(shí)施方式)圖29(a)、(b)是簡要說明本發(fā)明的第6實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置的俯視圖。圖29(b)是第6實(shí)施方式的變形，后面另行介紹。圖30(a)、(b)是簡要說明圖29的沿XXXA-XXXA線、XXXB-XXXB線的各自結(jié)構(gòu)的剖視圖。
如圖29(a)、圖30(a)、(b)所示，以隔離金屬層8為中介，設(shè)有朝第1寫入布線2的兩側(cè)與下面延伸的磁路6。在第1寫入布線2之上，以連接層62為中介，設(shè)有存儲單元5。存儲單元5具有比磁路6更大的寬度。存儲單元5的大小可決定如下。
例如，在0.1μm標(biāo)準(zhǔn)的情況下，磁路6以及7的寬度與第1寫入布線以及第2寫入布線的寬度大體相等，約為0.1μm。這種情況下的配合精度保證范圍可預(yù)想為20％左右，即可望達(dá)到±0.02μm?？紤]到該值與存儲單元5的大小誤差為±10％左右，存儲單元5的寬度可決定如下。即，最好將存儲單元5的寬度設(shè)定為磁路6的寬度的160％左右。更為詳細(xì)地說，存儲單元5的大小可設(shè)定為磁路6的寬度的120％-280％，最好設(shè)定為150％-180％。如果能達(dá)到磁路6的寬度的160％，則更為理想。即在本實(shí)施方式的例中為0.16μm左右。其它結(jié)構(gòu)與第5實(shí)施方式相同。
通過設(shè)定為上述結(jié)構(gòu)，存儲單元5與磁路6的距離形成垂直方向(圖30(a)的上下方向)的距離d3。該距離d3可根據(jù)連接層62的膜厚決定。在制造半導(dǎo)體裝置時，由于垂直方向上的距離控制精度并不取決于平版印刷加工時的控制精度，而是取決于沉積層的膜厚以及蝕刻深度，因而比水平方向(圖30(a)的左右方向)的控制精度還要高。因此，各存儲單元5與磁路6的距離可設(shè)定為較高精度的d3。因此即便有些許尺寸誤差及配合偏差也可不受其影響，與現(xiàn)用方式相比，更容易遏制加工誤差。
在第6實(shí)施方式之中，存儲單元5具有比第1寫入布線2的磁路6更大的寬度。因而存儲單元5與磁路6的距離由連接層62的膜厚決定，基本固定。因此，一邊靠磁路6降低寫入電流值，一邊還可規(guī)避由于存儲單元5與磁路6的距離誤差，寫入電流值因不同的存儲單元而產(chǎn)生的誤差。
此外，正如圖29(b)所示，當(dāng)然也可將存儲單元5的長度(沿第1方向的長度)設(shè)定為比第2寫入布線3的寬度(磁路7的寬度)寬。
(第7實(shí)施方式)在第6實(shí)施方式中，整個存儲單元5具有比磁路6更大的寬度。與此相對應(yīng)，在第7實(shí)施方式中，僅僅是構(gòu)成存儲單元5的層的一部分具有比磁路6更大的寬度。
圖31是簡要說明本發(fā)明的第7實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置的俯視圖。圖32(a)、(b)分別是簡要說明沿圖31的XXXIIA-XXXIIA線，XXXIIB-XXXIIB線的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
正如圖31、圖32(a)、(b)所示，在第1寫入布線2的上面依次設(shè)有由非磁性金屬材料構(gòu)成的連接層71、以及存儲單元5的記錄層104。連接層71以及記錄層104分別具有比磁路6更大的寬度。連接層71以及記錄層104具有與第5實(shí)施方式的存儲單元5相同的寬度。
在記錄層104上設(shè)有隧道隔離層103、固定層102、由非磁性金屬材料構(gòu)成的連接層72。隧道隔離層103、固定層102、連接層72的寬度比連接層71以及記錄層104小，與第1寫入布線2大體相同。其它結(jié)構(gòu)與第6實(shí)施方式相同。
下面參照圖33、圖34介紹圖31、圖32(a)、(b)所示的磁存儲裝置的制造方法。圖33、圖34是與圖32(a)對應(yīng)的剖視圖。
正如圖33所示，在層間絕緣膜61內(nèi)形成磁路6、隔離金屬8、第1寫入布線2。接著在整個層間絕緣膜61上形成磁路6、隔離金屬層8、第1寫入布線2。接著依次沉積連接層71、記錄層104、隧道隔離層103、固定層102、連接層72的材料膜。接著將這些材料膜圖形化為長方形。該長方形在平面上與第1寫入布線2垂直的方向?yàn)殚L度方向，并具有從磁路6的端部向外突出的端部。
接著如圖34所示，在連接層72上形成寬度與第1寫入布線2大體相同的直線形的掩膜材料73。接著將該掩膜材料作為掩膜蝕刻出連接層72、固定層102、隧道隔離層103。結(jié)果形成具有與第1寫入布線2同等寬度的連接層72，固定層102、隧道隔離層103。這時，記錄層104以及連接層42未被蝕刻。
連接層72、固定層102、隧道隔離層103時的短邊方向與保護(hù)膜的寬度方向(圖34的左右方向)對應(yīng)。因此在該方向上蝕刻的控制性良好，可針對每一個存儲單元5，高精度地控制連接層72、固定層102、隧道隔離層103的大小。
在此之后，正如圖32(a)、(b)所示，用層間絕緣膜填充存儲單元5、連接層71、73之間。接著依次形成隔離金屬層9、第2寫入布線3。
下面介紹第7實(shí)施方式的效果。
如上所述，在讀出信息時，使用磁阻效應(yīng)。在具有上述結(jié)構(gòu)的磁存儲裝置54的記錄層104中有益于磁阻效應(yīng)的是與固定層102以及隧道隔離層103的大小對應(yīng)的部分。
在第7實(shí)施方式的存儲單元5之中，只有記錄層104具有比磁路6大的寬度。通過將記錄層104設(shè)定為此種結(jié)構(gòu)，可獲得與第6實(shí)施方式相同的效果。
此外，在第7實(shí)施方式中，隧道隔離層以及固定層102的寬度(圖34的左右方向)由直線形的掩膜材料的寬度決定。因此，隧道隔離層以及固定層102的大小與記錄層104相比，可規(guī)避各個存儲單元5之間的誤差。因此，可規(guī)避各個存儲單元5之間的阻抗值誤差，保持更大的讀出備余量。
(第8實(shí)施方式)圖35是簡要說明本發(fā)明的第8實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置的俯視圖。圖36(a)、(b)是簡要說明沿圖35的XXXVIA-XXXVIA線、XXXVIB-XXXVIB線的各自結(jié)構(gòu)的剖視圖。
正如圖35、圖36(a)、(b)所示，在第1寫入布線2與第2寫入布線3之間設(shè)有依次沉積的連接層71、存儲單元5、連接層72。連接層71、存儲單元5、連接層72正如圖35所示，在平面上沿與第1寫入布線2以及第2寫入布線3延伸方向不同的方向設(shè)置。該方向可設(shè)定為與寫入布線2以及3產(chǎn)生的合成磁場的方向相同。例如可設(shè)定為與寫入布線2以及3分別構(gòu)成45°角。此外，連接層71、存儲單元5、連接層72的端部從磁路6以及7的端部向外突出。
在第8實(shí)施方式之中，存儲單元5的端部從磁路6以及7的端部向外突出。因此，存儲單元5與磁路6及7的距離與第6實(shí)施方式相同，由連接層71以及72的膜厚決定。因而可獲得與第6實(shí)施方式同樣的效果。
此外，在第8實(shí)施方式中，存儲單元5沿第1寫入布線2以及第2寫入布線3的斜向設(shè)置。下面介紹采用此種結(jié)構(gòu)可獲得的效果。
首先，現(xiàn)用的存儲單元5向來配置為長邊方向沿著第1寫入布線2。而且，將信息寫入存儲單元5時，使通過選擇存儲單元的位置的寫入布線2及3產(chǎn)生兩個磁場。由上述磁場產(chǎn)生沿存儲單元5的斜向的合成磁場，利用該合成磁場，使記錄層104的磁化方向反轉(zhuǎn)。
與此相對應(yīng)，通過設(shè)定為圖35、圖36(a)、(b)所示的結(jié)構(gòu)，由寫入布線2及3產(chǎn)生的磁場變?yōu)橹饕?jīng)由磁性體的存儲單元5與磁路6、7的最靠近部分。因此，產(chǎn)生磁場在存儲單元5的附近一并沿存儲單元5的長邊方向形成。其結(jié)果，利用朝同一個方向的兩個磁場即可進(jìn)行信息的寫入。也就是說，不同于現(xiàn)用的利用兩個磁場的合成使之在存儲單元的斜向上產(chǎn)生磁場的方法。因此，僅讓所需存儲單元產(chǎn)生磁場一事變得容易。因此可防止誤寫入相鄰的存儲單元，此外還可提高信息的保持特性。
而在第8實(shí)施方式中，通過在存儲單元5中寫入“0”或“1”，需要同時改變流入寫入布線2及3的電流的方向。
(第9實(shí)施方式)圖37是簡要說明本發(fā)明的第9實(shí)施方式涉及的磁存儲裝置的俯視圖。圖38(a)、(b)是簡要說明沿圖37的XXXVIIIA-XXXVIIIA線，XXXVIIIB-XXXVIIIB線的各自結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖39(a)、(b)是簡要說明沿37的XXXIXA-XXXIXA線、XXXIXB-XXXIXB線的各自結(jié)構(gòu)的剖視圖。
在圖38(a)中，設(shè)置在第2寫入布線前側(cè)的磁路7，用單點(diǎn)虛線示出。而在圖38(b)中，設(shè)置在第2寫入布線3后面的磁路7用虛線示出。與此相同，在圖39(a)、(b)之中，設(shè)置在第1寫入布線2的前面及后面的磁路6分別用單點(diǎn)虛線及虛線示出。
正如圖37、圖38(a)、(b)、圖39(a)(b)所示，存儲單元5與第8實(shí)施方式相同，在平面上沿與第1寫入布線2以及第2寫入布線3的延伸方向不同的方向設(shè)置。該方向可用與第8實(shí)施方式相同的方法決定。此外，存儲單元5的端部到達(dá)與磁路6及7對應(yīng)位置。
第1寫入布線2的磁路6在第1寫入布線2的兩個側(cè)面上，除存儲單元5的端部所處位置之外，可形成與第1實(shí)施方式相同的凹陷形缺口。
第2寫入布線3的磁路7在第2寫入布線3的兩個側(cè)面上，除存儲單元5的端部所處位置外，可形成與第3實(shí)施方式相同的缺口。其它的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式相同。
若采用第9實(shí)施方式，可獲得與第8實(shí)施方式及第1實(shí)施方式相同的效果。
在各種實(shí)施方式之中，僅介紹了選擇晶體管型或交叉型中的某一種。然而另一種型號的晶體管同樣可適用于各種實(shí)施方式。
此外，在各種實(shí)施方式中，介紹了第1寫入布線2通過第2寫入布線3下方的結(jié)構(gòu)。然而也可設(shè)定為第2寫入布線3通過第1寫入布線2的下方的結(jié)構(gòu)。
此外，在各種實(shí)施方式之中，示出了各布線有隔離金屬層8、9、22、24的結(jié)構(gòu)。然而這些并非為了獲得本發(fā)明的各種實(shí)施方式的作用效果所必須具有的。也就是說，從獲得各實(shí)施方式的作用效果的角度而言，既可以設(shè)也可以不設(shè)這些隔離金屬層。此外，在磁路6、7的四周再設(shè)一層隔離金屬層(第2隔離金屬層)也沒有關(guān)系。
除此而外，在本發(fā)明的思想范疇內(nèi)，若是業(yè)內(nèi)人士，自然能夠想到并獲得各種變更例與修正例，這些變更例及修正例也同屬本發(fā)明的范圍。此點(diǎn)還望有所理解。
如上所詳述，若采用本發(fā)明，可提供一種磁存儲裝置，該裝置在利用磁路降低寫入電流值的同時，還可規(guī)避寫入電流值因存儲單元不同而產(chǎn)生誤差。
權(quán)利要求
1.一種磁存儲裝置，其特征在于包括沿第1方向相互隔離設(shè)置，記錄信息的第1、第2磁阻元件；用來將磁場施加于沿上述第1方向設(shè)置的上述第1、第2磁阻元件的第1布線；在上述第1布線的側(cè)面延伸，并在上述第1、第2磁阻元件之間形成有缺口部分，用來將上述第1布線來的磁場有效施加于第2磁阻元件的第1磁路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁存儲裝置，其特征在于上述第1磁路的上述缺口的深度為上述第1磁路與上述第1或第2磁阻元件之間的最短距離×0.5以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁存儲裝置，其特征在于還包括沿與上述第1方向不同的方向，與上述第1磁阻元件隔離設(shè)置，記錄信息的第3磁阻元件；用來將磁場施加于沿上述第2方向設(shè)置的上述第1、第3磁阻元件的第2布線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁存儲裝置，其特征在于上述第1至第3磁阻元件的易磁化軸向沿上述第2方向設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁存儲裝置，其特征在于還包括在上述第2布線的側(cè)面延伸，并在上述第1、第3磁阻元件之間形成有缺口部分、用來將從上述第2布線來的磁場有效施加于上述第1、第3磁阻元件上的第2磁路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁存儲裝置，其特征在于上述第2磁路的上述缺口的深度為上述第2磁路與上述第1或第3磁阻元件間的最短距離×0.5以上。
7.一種磁存儲裝置，使用了磁阻元件，其特征在于包括沿第1方向設(shè)置，用來將磁場施加于磁阻元件的第1布線；在上述第1布線周圍延伸，用來將上述第1布線來的磁場有效施加于上述磁阻元件的第1磁路；面對上述第1布線，并且在平面上端部從上述第1磁路的端部向外突出，記錄信息的磁阻元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁存儲裝置，其特征在于還包括用來將磁場施加于沿與上述第1方向不同的第2方向設(shè)置的上述磁阻元件的第2布線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁存儲裝置，其特征在于還包括在上述第2布線周圍延伸，用來將上述第2布線來的磁場有效施加于上述磁阻元件的第2磁路；上述磁阻元件在平面上端部從上述第2磁路的端部向外突出。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁存儲裝置，其特征在于，上述磁阻元件包括面對上述第1布線，記錄信息的第1磁性層；面對與上述第1磁性層的上述第1布線相反的面的非磁性層；面對與上述非磁性層的上述第1磁性層相反的面，磁化方向固定的第2磁性層；至少上述第1磁性層在平面上從上述第1磁路的端部向外突出。
11.一種磁存儲裝置，使用了磁阻元件，其特征在于包括沿第1方向設(shè)置，用來將磁場施加于磁阻元件的第1布線；在與上述第1布線設(shè)置的平面不同的平面上，沿與上述第1方向不同的第2方向設(shè)置，用來將磁場施加于磁阻元件的第2布線；在上述第1及第2布線的交叉點(diǎn)的上述第1及第2布線之間，沿平面上與上述第1及第2方向不同的第3方向設(shè)置，記錄信息的磁阻元件；在上述第1布線的側(cè)面延伸，用來將上述第1布線來的磁場有效施加于上述磁阻元件的第1磁路；在上述第2布線的側(cè)面延伸，用來將從上述第2布線來的磁場有效施加于上述磁阻元件的第2磁路。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁存儲裝置，其特征在于上述第3方向是沿由上述第1及第2布線產(chǎn)生的合成磁場的方向的方向。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁存儲裝置，其特征在于上述磁阻元件在第3方向上的端部從上述第1及第2磁路的端部向外突出。
14.一種磁存儲裝置，使用了磁阻元件，其特征在于包括各自沿第1方向設(shè)置，用來將磁場施加于磁阻元件的兩條第1布線；在與兩條上述第1布線設(shè)置的平面不同的平面上，各自沿與上述第1方向不同的第2方向設(shè)置，用來將磁場施加于磁阻元件的兩條第2布線；在上述第1及第2布線的交點(diǎn)的上述第1及第2布線之間，在平面上沿與上述第1及第2方向不同的第3方向設(shè)置，記錄信息的磁阻元件；至少在一條上述第1布線的側(cè)面延伸，并且在相鄰的上述磁阻元件各自的端部相互之間形成有缺口，用來將從上述第1布線來的磁場有效地施加于上述磁阻元件之上的第1磁路；至少在1條上述第2布線的側(cè)面延伸，并且在相鄰的上述磁阻元件各自的端部相互間形成有缺口，用來將從上述第2布線來的磁場有效地施加于上述磁阻元件之上的第2磁路。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至9、11至14任一項(xiàng)所述的磁存儲裝置，其特征在于，上述磁阻元件包括磁化方向固定的第1磁性層；面對上述第1磁性層的非磁性層；面對與上述非磁性層的上述第1磁性層相反的面，記錄信息的第2磁性層。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-9、11到14任一項(xiàng)所述的磁存儲裝置，其特征在于，上述磁阻元件包括磁化方向固定的第1磁性層；面對與上述第1磁性層的第1非磁性層；面對與上述第1非磁性層的上述第1磁性層相反的面，記錄信息的第2磁性層；面對與上述第2磁性層的上述第1非磁性層相反的面的第2非磁性層；面對與上述第2非磁性層的上述第2磁性層相反的面，磁化方向固定的第3磁性層。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至14任一項(xiàng)所述的磁存儲裝置，其特征在于，上述第1布線或第第2布線還具有與上述磁阻元件電連接，作為用來讀出上述磁阻元件中的信息的布線的功能。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至14任一項(xiàng)所述的磁存儲裝置，其特征在于還具有與上述磁阻元件連接、用于選擇上述磁阻元件的晶體管。
19.一種磁存儲裝置的制造方法，其特征在于在半導(dǎo)體基板的上方，沿第1方向形成第1布線；在上述第1布線的側(cè)面上形成第1磁路；在上述第1布線上形成相互間隔的兩個磁阻元件；形成覆蓋上述磁阻元件的掩膜材料；將上述掩膜材料作為掩膜，通過去除上述第1磁路的一部分，在上述第1布線的側(cè)面上的上述第1磁路的上述掩膜材料相互間形成缺口部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的磁存儲裝置的制造方法，其特征在于上述第1磁路的缺口，采用濕法蝕刻形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的磁存儲裝置的制造方法，其特征在于還包括通過上述磁阻元件的上方，并沿第2方向形成第2布線；在上述第2布線的側(cè)面上，在上述第2方向上(形成)相互隔離的第2絕緣膜；在上述第2絕緣膜相互間的上述第2布線的側(cè)面上形成第2磁路。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的磁存儲裝置的制造方法，其特征在于包括在上述第2絕緣膜相互間的上述第2布線的側(cè)面上形成第2磁路，只采用電鍍法將上述第2磁路的材料沉積到上述第2布線的側(cè)面上。
23.一種磁存儲裝置的制造方法，其特征在于包括在半導(dǎo)體基板的上方，沿第1方向形成第1布線；在上述第1布線的側(cè)面上形成第1磁路；在上述第1磁路及第1布線的上面迭層第1磁性層、非磁性層、第2磁性層的材料膜；通過蝕刻使上述第1磁性層、非磁性層、第2磁性層在平面上沿與上述第1方向不同的方向延伸，并且在該方向上從上述第1磁路的端部向外突出；在上述第2磁性層上形成沿上述第1方向延伸的掩膜材料；將上述掩膜材料作為掩膜，蝕刻上述第1磁性層；在上述第1磁性層上，在平面上沿與上述第1方向不同的方向形成第2布線。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的磁存儲裝置的制造方法，其特征在于上述第1磁性層、非磁性層、第2磁性層的延伸方向與上述第2布線延伸方向本質(zhì)上是同一個方向。
全文摘要
提供一種可防止寫入電流值因存儲單元不同而產(chǎn)生誤差的磁存儲裝置。磁存儲裝置包括沿第1方向相互間隔設(shè)置，記錄信息的第1、第2磁阻元件。用來給第1、第2磁阻元件施加磁場的第1布線沿第1方向設(shè)置。用來將第1布線來的磁場有效施加于第2磁阻元件的第1磁路在第1布線的側(cè)面延伸并在第1、第2磁阻元件間形成缺口部分。
文檔編號G11C11/15GK1499518SQ200310114148
公開日2004年5月26日 申請日期2003年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月5日
發(fā)明者福住嘉晃 申請人:株式會社東芝