磁存储装置以及磁存储装置的制造方法与流程

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1.实施方式总体来说涉及磁存储装置以及磁存储装置的制造方法。

背景技术：

2.已知使用了磁阻效应元件的存储装置。

技术实现要素：

3.一种磁存储装置，具备：第1开关元件和第2开关元件，其各自包含有可变电阻材料；第1层叠体和第2层叠体，其分别设置在所述第1开关元件和所述第2开关元件上，所述第1层叠体和第2层叠体各自包括第1铁磁性层、第2铁磁性层以及所述第1铁磁性层与所述第2铁磁性层之间的绝缘层；所述第1层叠体的侧面上的第1绝缘体；以及所述第2层叠体的侧面上的第2绝缘体，所述第1绝缘体与所述第2绝缘体之间的最窄的间隔比所述第1开关元件与所述第2开关元件之间的最窄的间隔窄。
附图说明
4.图1表示第1实施方式的磁存储装置的功能块。
5.图2是第1实施方式的存储单元阵列的电路图。
6.图3表示第1实施方式的存储单元阵列的一部分截面的构造。
7.图4表示第1实施方式的存储单元阵列的一部分截面的构造。
8.图5表示第1实施方式的存储单元构造的例子的截面。
9.图6表示第1实施方式的磁存储装置的一部分制造工序期间的某时间点的构造。
10.图7表示接着图6的时间点的构造。
11.图8表示接着图7的时间点的构造。
12.图9表示接着图8的时间点的构造。
13.图10表示接着图9的时间点的构造。
14.图11表示接着图10的时间点的构造。
15.图12表示接着图11的时间点的构造。
16.图13表示磁存储装置的参考用的制造工序期间的一个状态。
17.图14表示接着图13的时间点的构造。
18.图15表示接着图14的时间点的构造。
具体实施方式
19.一个实施方式涉及的磁存储装置包括第1开关元件和第2开关元件、分别设置在上述第1开关元件和上述第2开关元件上的第1层叠体和第2层叠体、上述第1层叠体的侧面上的第1绝缘体以及上述第2层叠体的侧面上的第2绝缘体。上述第1开关元件和上述第2开关元件各自包含可变电阻材料。上述第1层叠体和第2层叠体各自包括第1铁磁性层、第2铁磁
性层以及上述第1铁磁性层与上述第2铁磁性层之间的绝缘层。上述第1绝缘体与上述第2绝缘体之间的最窄的间隔比上述第1开关元件与上述第2开关元件之间的最窄的间隔窄。
20.以下，参照附图来记述实施方式。在以下的记述中，具有大致相同的功能以及结构的构成要素有时被标记同一参照标号，有时省略重复的说明。为了具有大致相同的功能以及结构的多个构成要素相互进行区别，有时在参照标号的末尾进一步附加数字或者文字。
21.附图是示意性的，厚度和平面尺寸的关系、各层的厚度的比率等可能与现实的不同。另外，在附图彼此间也可能包括相互的尺寸的关系、比率不同的部分。对于关于某实施方式的记述，只要不明示地或者自明地被排除，则全部作为其他实施方式的记述也是合适的。各实施方式是例示用于将该实施方式的技术思想具体化的装置、方法的实施方式，实施方式的技术思想不将构成部件的材质、形状、构造、配置等特定为下述的材质、形状、构造、配置等。
22.以下，使用xyz正交坐标系来记述实施方式。在以下的记述中，“下”这一记述及其派生语和关联语是指z轴上的较小的坐标的位置，“上”这一记述及其派生语和关联语是指z轴上的较大的坐标的位置。
23.1.第1实施方式
24.1.1.构造(结构)
25.1.1.1.整体的构造
26.图1表示第1实施方式的磁存储装置的功能块。如图1所示，磁存储装置1包括存储单元阵列11、输入输出电路12、控制电路13、行选择电路14、列选择电路15、写入电路16以及读出电路17。
27.存储单元阵列11包括多个存储单元mc、多条字线wl以及多条位线bl。存储单元mc能够以非易失的方式存储数据。各存储单元mc与一条字线wl以及一条位线bl连接。字线wl与行(row)关联。位线bl与列(column)关联。通过一个行的选择以及一个或者多个列的选择，确定一个或者多个存储单元mc。
28.输入输出电路12例如从存储控制器2接受各种控制信号cnt、各种命令cmd、地址信号add、数据(写入数据)dat，例如向存储控制器2发送数据(读出数据)dat。
29.行选择电路14从输入输出电路12接受地址信号add，将与通过所接受到的地址信号add确定的行关联的一条字线wl设为被选择了的状态。
30.列选择电路15从输入输出电路12接受地址信号add，将与通过所接受到的地址信号add确定的列关联的多条位线bl设为被选择了的状态。
31.控制电路13从输入输出电路12接受控制信号cnt和命令cmd。控制电路13基于由控制信号cnt指示的控制和命令cmd，对写入电路16和读出电路17进行控制。具体而言，控制电路13在向存储单元阵列11写入数据的期间，向写入电路16供给被使用于数据写入的电压。另外，控制电路13在从存储单元阵列11读出数据的期间，向读出电路17供给被使用于数据读出的电压。
32.写入电路16从输入输出电路12接受写入数据dat，基于控制电路13的控制和写入数据dat，向列选择电路15供给被使用于数据写入的电压。
33.读出电路17包括感测放大器，基于控制电路13的控制，使用被使用于数据读出的电压，得出保持于存储单元mc的数据。所得出的数据被作为读出数据dat供给至输入输出电
路12。
34.1.1.2.存储单元阵列的电路结构
35.图2是第1实施方式的存储单元阵列11的电路图。如图2所示，存储单元阵列11包括m+1(m为自然数)条字线wla(wla＜0＞、wla＜1＞、
……
、wla＜m＞)和m+1条字线wlb(wlb＜0＞、wlb＜1＞、
……
、wlb＜m＞)。另外，存储单元阵列11包括n+1(n为自然数)条位线bl(bl＜0＞、bl＜1＞、
……
、bl＜n＞)。
36.各存储单元mc(mca和mcb)具有2个节点，在第1节点与1条字线wl连接，在第2节点与1条位线bl连接。更具体而言，存储单元mca关于α为0以上且m以下的整数的全部情况和β为0以上且n以下的整数的全部情况的全部组合，包括存储单元mca＜α、β＞，存储单元mca＜α、β＞连接在字线wla＜α＞与位线bl＜β＞之间。同样地，存储单元mcb关于α为0以上且m以下的整数的全部情况和β为0以上且n以下的整数的全部情况的全部组合，包括存储单元mcb＜α、β＞，存储单元mcb＜α、β＞连接在字线wlb＜α＞与位线bl＜β＞之间。
37.各存储单元mc包括一个磁阻效应元件vr(vra或者vrb)和一个开关元件se(sea或者seb)。更具体而言，关于α为0以上且m以下的整数的全部情况和β为0以上且n以下的整数的全部情况的全部组合，存储单元mca＜α、β＞包括磁阻效应元件vra＜α、β＞和开关元件sea＜α、β＞。进一步，关于α为0以上且m以下的全部情况和β为0以上且n以下的整数的全部情况的全部组合，存储单元mcb＜α、β＞包括磁阻效应元件vrb＜α、β＞和开关元件seb＜α、β＞。
38.在各存储单元mc中，磁阻效应元件vr和开关元件se串联连接。磁阻效应元件vr与一条字线wl连接，开关元件se与一条位线bl连接。
39.磁阻效应元件vr能够在低电阻的状态和高电阻的状态之间进行切换。磁阻效应元件vr能够利用这两个电阻状态的差异，保持1位数据。
40.开关元件se例如可以是如以下记述那样的开关元件。开关元件具有两个端子，在两端子间以第1方向施加有小于第1阈值的电压的情况下，该开关元件为高电阻状态、例如电非导通状态(断开(off)状态)。另一方面，在两端子间以第1方向施加有第1阈值以上的电压的情况下，该开关元件为低电阻状态、例如电导通状态(导通(on)状态)。开关元件进一步关于与第1方向相反的第2方向，也具有与这样的基于在第1方向上施加的电压的大小的高电阻状态和低电阻状态之间的切换功能相同的功能。开关元件为双向开关元件。通过开关元件的导通或者断开，能够控制向与该开关元件连接的磁阻效应元件vr的电流供给的有无、即该磁阻效应元件vr的选择或者非选择。
41.1.1.3.存储单元阵列的构造
42.图3和图4表示第1实施方式的存储单元阵列11的一部分截面的构造。图3表示沿着xz面的截面，图4表示沿着yz面的截面。
43.如图3和图4所示，在半导体基板(未图示)的上方设置有多个导电体21。导电体21沿着y轴延伸，并沿着x轴排列。各导电体21作为一条字线wl发挥功能。
44.各导电体21在上表面与多个存储单元mcb各自的底面连接。存储单元mcb在xy面中例如具有圆形状。存储单元mcb在各导电体21上沿着y轴排列，通过这样的配置，存储单元mcb在xy面中呈矩阵状配置。各存储单元mcb包括作为开关元件seb发挥功能的构造和作为磁阻效应元件vrb发挥功能的构造。作为开关元件seb发挥功能的构造和作为磁阻效应元件
vrb发挥功能的构造分别如后述的那样包括一个或者多个层。
45.在存储单元mcb的上方设置有多个导电体22。导电体22沿着x轴延伸，并沿着y轴排列。各导电体22在底面中与沿着x轴排列的多个存储单元mcb各自的上表面相接。各导电体22作为一条位线bl发挥功能。
46.各导电体22在上表面与多个存储单元mca各自的底面连接。存储单元mca在xy面中例如具有圆形状。存储单元mca在各导电体22上沿着x轴排列，通过这样的配置，存储单元mca在xy面中呈矩阵状配置。各存储单元mca包括作为开关元件sea发挥功能的构造和作为磁阻效应元件vra发挥功能的构造。作为开关元件sea发挥功能的构造和作为磁阻效应元件vra发挥功能的构造各自如后述的那样包括一个或者多个层。
47.在沿着y轴排列的多个存储单元mca各自的上表面上进一步设置有导电体21。
48.通过沿着z轴反复设置图3和图4所示的从最下的导电体21的层到存储单元mca的层的构造，能够实现如图2所示那样的存储单元阵列11。
49.存储单元阵列11还包括导电体21、导电体22以及不设置存储单元mc的区域中的层间绝缘体。
50.1.1.4.存储单元的构造
51.图5表示第1实施方式的存储单元的构造的例子的截面。图5表示某导电体22所位于的层和沿着z轴从该层到上一个的导电体21所位于的层为止的构造。即，图5所示的存储单元mc相当于存储单元mca。
52.如图5所示，在未图示的半导体基板的上方设置有层间绝缘体23。在层间绝缘体23中设置有导电体22。存储单元mc位于各导电体22的上表面上。各存储单元mc包括开关元件se、磁阻效应元件vr、硬掩模35以及侧壁绝缘体36。存储单元mc也可以包括其他层。
53.各开关元件se位于一个导电体22的上表面上，在侧面为锥状。各开关元件se例如可以具有圆锥台的形状。在开关元件se具有圆锥台的形状的情况下，开关元件se的与图5所示的截面不同的截面中的构造与图5所示、且以下所记述的构造相同。
54.开关元件se至少包含可变电阻材料(层)25。开关元件se还可以包括下部电极24和上部电极26。在该情况下，下部电极24位于导电体22的上表面上，可变电阻材料25位于下部电极24的上表面上，上部电极26位于可变电阻材料25的上表面上。以下的记述基于开关元件se包括下部电极24和上部电极26的例子。
55.下部电极24位于导电体22的上表面上，例如包含氮化钛(tin)，或者实质上由tin构成。在本说明书和权利要求书中，包含了“实质上”的“实质上构成(成为)”以及同种的记载指的是“实质上构成”的要素容许含有非意图的杂质。
56.可变电阻材料25例如为两端子间开关元件，两端子中的第1端子相当于可变电阻材料25的上表面和底面中的一方，两端子中的第2端子是可变电阻材料25的上表面和底面中的另一方。在施加于两端子间的电压小于阈值的情况下，该开关元件为“高电阻”状态、例如电非导通状态。在施加于两端子间的电压为阈值以上的情况下，开关元件改变为“低电阻”状态、例如电导通状态。可变电阻材料25由包括绝缘体的材料形成，含有通过离子注入而导入的掺杂剂。绝缘体例如包括氧化物，包括sio2或者实质上由sio2构成的材料等。掺杂剂例如包括砷(as)、锗(ge)。
57.上部电极26位于可变电阻材料25的上表面上，例如包含tin，或者实质上由tin构
成。
58.一个磁阻效应元件vr位于各上部电极26的上表面上。磁阻效应元件vr在侧面为锥状。各磁阻效应元件vr例如可以具有圆锥台的形状。在磁阻效应元件vr具有圆锥台的形状的情况下，磁阻效应元件vr的与图5所示的截面不同的截面中的构造，与图5所示、且以下所记述的构造相同。
59.各磁阻效应元件vr呈现隧道磁阻效应。在本实施方式以及后述的变形例中，作为包括磁隧道结(magnetic tunnel junction；mtj)的元件来进行说明。具体而言，磁阻效应元件vr包括铁磁性层31、绝缘层32以及铁磁性层33。作为例子，如图5所示，绝缘层32位于铁磁性层31的上表面上，铁磁性层33位于绝缘层32的上表面上。
60.铁磁性层31具有沿着贯穿铁磁性层31、绝缘层32以及铁磁性层33的界面的方向的易磁化轴，例如具有相对于界面为45
°
以上且90
°
以下的角度的易磁化轴，例如具有沿着与界面正交的方向的易磁化轴。铁磁性层31的磁化的方向意图为即使因磁存储装置1中的数据的读出以及写入也不会改变。铁磁性层31能够作为所谓的参考层发挥功能。铁磁性层31也可以包括多个层。
61.绝缘层32例如包含氧化镁(mgo)，或者实质上由mgo构成，作为所谓的隧道势垒发挥功能。
62.铁磁性层33例如包含钴铁硼(cofeb)或者硼化铁(feb)，或者实质上由cofeb或者feb构成。铁磁性层33具有沿着贯穿铁磁性层31、绝缘层32以及铁磁性层33的界面的方向的易磁化轴，例如具有相对于界面为45
°
以上且90
°
以下的角度的易磁化轴，例如具有沿着与界面正交的方向的易磁化轴。铁磁性层33的磁化的方向因数据写入而可变，铁磁性层33能够作为所谓的存储层发挥功能。
63.当铁磁性层33的磁化的方向与铁磁性层31的磁化的方向平行时，磁阻效应元件vr具有某低的电阻。当铁磁性层33的磁化的方向与铁磁性层31的磁化的方向反平行时，磁阻效应元件vr具有比铁磁性层31与33的磁化的方向反向平行的情况下的电阻高的电阻。
64.当从铁磁性层33向铁磁性层31流动某大小的写入电流时，铁磁性层33的磁化的方向成为与铁磁性层31的磁化的方向平行。另一方面，当从铁磁性层31向铁磁性层33流动其他的某大小的写入电流时，铁磁性层33的磁化的方向成为与铁磁性层31的磁化的方向反平行。
65.硬掩模35位于磁阻效应元件vr的上表面上、例如铁磁性层33的上表面上。硬掩模35由导电体形成，例如包含tin，或者实质上由tin构成。
66.磁阻效应元件vr的侧面由侧壁绝缘体36覆盖。如以下记述的那样，侧壁绝缘体36具有比开关元件se所包括的至少一个构成要素对于反应性离子蚀刻(reactive ion etching；rie)的蚀刻速率低的、对于rie的蚀刻速率。以下，对于rie的蚀刻速率有时被称为对rie蚀刻速率。作为更具体的例子，侧壁绝缘体36具有比开关元件se所包括的全部构成要素的对rie蚀刻速率低的对rie蚀刻速率。当基于当前的例子时，侧壁绝缘体36具有比上部电极26、可变电阻材料25以及下部电极24各自的对rie蚀刻速率低的对rie蚀刻速率。
67.侧壁绝缘体36为了具有这样的对rie蚀刻速率，可以包含如以下记述那样的特性的第1材料，或者实质上由第1材料构成。第1材料是氧化物，具有比开关元件se所包括的一个、多个或者全部构成要素各自的材料的与氧的键离解能高的与氧的键离解能。例如，第1
材料具有超过500kj/mol的与氧的键离解能。第1材料的更具体的例子包括铪(hf)、铝(al)、钪(sc)、钆(gd)、钽(ta)、以及钇(y)各自的氧化物。即，第1材料的例子包括氧化铪(hfo2)、氧化铝(al2o3)、氧化钪(sc2o3)、氧化钆(gd2o3)、氧化钽(ta2o5)以及氧化钇(y2o3)。
68.导电体21位于沿着y轴排列的多个存储单元mc各自的硬掩模35的上表面上。
69.相邻的两个存储单元mc的开关元件se之间的区域pa具有以下所记述的尺寸。相邻的两个存储单元mc各自的磁阻效应元件vr之间的最小间隔d1比该两个存储单元mc各自的开关元件se之间的最小间隔d2小。间隔例如为对象的两个要素相互最近的两个位置的距离。磁阻效应元件vr和开关元件se各自的侧面为锥状，因此，间隔d1例如是相邻的两个存储单元mc各自的磁阻效应元件vr各自的上端的各自的边缘(端部)的间隔。另外，间隔d2例如是相邻的两个存储单元mc各自的开关元件se各自的下端的各自的边缘的间隔。
70.在从层间绝缘体23的上表面到硬掩模35的上表面为止的区域中，在未设置要素的部分设置有层间绝缘体37。
71.1.2.制造方法
72.图6～图11依次表示第1实施方式的磁存储装置的一部分制造工序期间的状态的构造。图6～图11表示与图5所示的截面相同的截面。
73.如图6所示，形成有导电体22、层间绝缘体23、下部电极24a、可变电阻材料25a、上部电极26a、铁磁性层31a、绝缘层32a、铁磁性层33a以及硬掩模35a。即，在层间绝缘体23中形成有多个导电体22。接着，在层间绝缘体23的上表面以及导电体22的上表面上按如下顺序堆积有下部电极24a、可变电阻材料25a、上部电极26a、铁磁性层31a、绝缘层32a、铁磁性层33a以及硬掩模35a。堆积的方法的例子包括化学气相生长(chemical vapor deposition；cvd)和溅射。下部电极24a、可变电阻材料25a、上部电极26a、铁磁性层31a、绝缘层32a以及铁磁性层33a是通过之后的工序分别成形为下部电极24、可变电阻材料25、上部电极26、铁磁性层31、绝缘层32以及铁磁性层33的要素。硬掩模35a残留在要形成磁阻效应元件vr的预定区域的正上，在其他区域中具有开口35a1。开口35a1从硬掩模35a的上表面遍及到底面。
74.存储单元mc的间隔依赖于开口35a1的面积。以高密度地配置存储单元mc为目的，开口35a1的面积非常窄。
75.如图7所示，形成有铁磁性层31、绝缘层32以及铁磁性层33的多个组。即，通过到此为止的工序得到的构造通过离子束蚀刻(ion beam etching；ibe)来被部分地除去。离子束相对于z轴具有角度。这样的离子束向硬掩模35a的开口35a1中侵入，将在开口35a1内露出的要素部分地除去。一部分的离子束被硬掩模35a阻挡，即通过由硬掩模35a实现的遮蔽效果，不到达开口35a1内的深的区域。但是，硬掩模35a也通过ibe被部分地除去，伴随着ibe的进行，硬掩模35a的上表面逐渐降低。其结果，与ibe的进行一起，离子束变得到达开口35a1内的更深的区域。ibe至少持续到铁磁性层31a、绝缘层32a以及铁磁性层33a被部分地除去而形成铁磁性层31、绝缘层32以及铁磁性层33的多个组。一边使对象的构造以z轴为中心来旋转，一边进行ibe。因此，伴随着ibe的进行，暴露于蚀刻的要素的xy面中的边缘不断均等地向该要素中心接近。ibe使上部电极26a的上表面在由硬掩模35a、铁磁性层31、绝缘层32以及铁磁性层33的组构成的构造(有时也称为单元层叠体)之间部分地露出。
76.如上述的那样，以高密度地配置存储单元mc为目的，开口35a1的面积非常小。因
此，相邻的单元层叠体之间的区域va的xy面上的面积也非常小，区域va的xy面上的宽度或者直径非常小。换言之，区域va的纵横比非常高。以下，“宽度”例如是指xy面上的通过中心的直线上的长度。起因于区域va的纵横比非常高以及由硬掩模35a实现的遮蔽效果，单元层叠体在侧面具有锥形状。即，单元层叠体在下端具有比上端的宽度大的宽度。由此，区域va的底面的宽度、即相邻的单元层叠体的底面的端部之间的距离比区域va的上表面的宽度、即相邻的单元层叠体的上表面的端部之间的距离小。换言之，区域va的侧面为倒锥状。起因于单元层叠体的间隔窄，区域va的底面非常窄。
77.如图8所示，在通过到此为止的工序得到的构造的上表面上的整个面堆积有绝缘体36a。绝缘体36a是通过之后的工序成形为侧壁绝缘体36的要素。绝缘体36a将上部电极26a的上表面中的露出的部分的上表面、单元层叠体的侧面(铁磁性层31、绝缘层32、铁磁性层33以及硬掩模35a各自的侧面)以及硬掩模35a的上表面覆盖。
78.如图9所示，对于绝缘体36a进行回蚀。回蚀将绝缘体36a中的、上部电极26a的上表面中的露出的部分的上表面上的部分以及硬掩模35a的上表面上的部分除去。其结果，上部电极26a的上表面中的、单元层叠体之间的部分露出。另外，回蚀减薄绝缘体36a中的铁磁性层31、绝缘层32、铁磁性层33以及硬掩模35a各自的侧面上的部分。
79.如图10所示，形成有上部电极26b、可变电阻材料25b以及下部电极24b的多个组。即，对于通过到此为止的工序得到的构造进行rie。rie的离子进入到单元层叠体之间的区域va，于是，将上部电极26a的上表面除去。伴随着rie的进行，在区域va的下方，rie进一步将上部电极26a、可变电阻材料25a以及下部电极24a部分地除去。在rie中，单元层叠体和绝缘体36a作为掩模发挥功能。rie持续到下部电极24a在区域va的下方形成从下部电极24a的上表面到达底面的开口。通过rie，上部电极26a、可变电阻材料25a以及下部电极24a得以成形。成形的结果，在区域va的下方形成有区域pa1，并且，形成有上部电极26b、可变电阻材料25b以及下部电极24b的多个组。上部电极26b、可变电阻材料25b以及下部电极24b的组在以下有时被称为开关元件层叠体。开关元件层叠体位于单元层叠体的下方。
80.区域pa1的开口的宽度或者直径(即与上部电极26b的上表面相同的高度处的宽度或者直径)与相邻的单元层叠体的下端的间隔(或者区域va的下端的宽度或者直径)相等。如上述的那样，相邻的单元层叠体的下端的间隔非常窄。因此，区域pa1的开口非常窄。
81.rie为各向同性。然而，起因于区域pa1的开口非常窄、以及开口与作为rie的对象的上部电极26b、可变电阻材料25b以及下部电极24b的组的厚度之比大等原因，开关元件层叠体的侧面成为锥状。即，区域pa1的底面的宽度、即相邻的开关元件层叠体的底面的端部之间的距离比区域va的底面的宽度、即相邻的开关元件层叠体的上表面的端部之间的距离小。换言之，区域pa1的侧面为锥状。起因于区域pa1的开口非常窄、以及区域pa1的侧面为锥状，区域pa1的底面的宽度或者直径非常小。由此，相邻的单元层叠体的下端的间隔非常小。
82.如图11所示，持续进行图10的工序中的rie，形成上部电极26、可变电阻材料25以及下部电极24的多个组。即，伴随着rie的进行，上部电极26b、可变电阻材料25b以及下部电极24b的侧面进一步被除去，上部电极26b、可变电阻材料25b以及下部电极24b的宽度或者直径进一步变小。其结果，形成上部电极26、可变电阻材料25以及下部电极24的多个组，并且，区域pa1成为区域pa。
83.另外，图10和图11所示的rie减薄绝缘体36a。如参照图5记述的那样，绝缘体36a
(侧壁绝缘体36)具有比开关元件se所包括的至少一个构成要素的对rie蚀刻速率低的对rie蚀刻速率，例如具有比上部电极26、可变电阻材料25以及下部电极24各自的对rie蚀刻速率低的对rie蚀刻速率。因此，通过rie，绝缘体36a的厚度不大幅降低。至少，到rie结束为止、即到源自上部电极26a、可变电阻材料25a以及下部电极24a的上部电极26、可变电阻材料25、以及下部电极24的多个组的形成为止，不会被削尽。换言之，考虑需要持续到形成上部电极26、可变电阻材料25以及下部电极24的执行rie的期间，在图8的工序中形成的绝缘体36a具有能够在rie之后也残留有侧壁绝缘体36的厚度。由此，rie的结果，由绝缘体36a形成侧壁绝缘体36。
84.如图12所示，在从层间绝缘体23的上表面到硬掩模35的上表面为止的区域中，在未设置要素的部分形成有层间绝缘体37。
85.如图5所示，在层间绝缘体37的上表面和硬掩模35的上表面上形成有导电体21。
86.1.3.效果
87.根据第1实施方式，如以下记述的那样，能够提供能抑制绝缘破坏、并能抑制存储单元mc的磁特性劣化的磁存储装置。
88.图5所示的构造可考虑通过以下记述的工序来形成。图13～图15表示磁存储装置的参考用的制造工序期间的一个状态，表示与磁存储装置1的图5的部分相当的部分的构造。
89.如图13所示，进行与第1实施方式的到图9为止的工序同样的工序。在参考用的制造工序中，代替第1实施方式的绝缘体36a而堆积有绝缘体136a。绝缘体136a是意图为具有与绝缘体36a相同的功能、并意图为通过之后的工序成形为具有与侧壁绝缘体36相同的功能的侧壁绝缘体的要素。绝缘体136a没有如侧壁绝缘体36那样的低的对rie蚀刻速率，例如由氮化硅(si3n4)形成。
90.如图14所示，通过与第1实施方式的图10和图11所示的工序相同的工序，通过rie成形有上部电极26b、可变电阻材料25b以及下部电极24b。绝缘体136a没有低的对rie蚀刻速率，因此，通过rie，绝缘体136a会在短时间内变薄。rie需要在绝缘体136a被削尽之前停止。绝缘体136a变薄的速度快，因此，能够执行rie的时间短。因此，在rie结束了的时间点，上部电极26b的间隔、可变电阻材料25b的间隔以及下部电极24b的间隔非常窄。由此，在这些间隔的位置，容易发生绝缘破坏。根据情况，有时上部电极26b、可变电阻材料25b以及下部电极24b的成形未充分地完成。在该情况下，跨及相邻的存储单元mc，上部电极26b会相互连接、可变电阻材料25b会相互连接、并且(或者)下部电极24b会相互连接。这样的构造不能够作为存储单元来使用。
91.为了抑制以及(或者)防止这样的绝缘破坏以及(或者)无法形成存储单元，考虑持续进行rie。图15表示图14的状态的后续状态。如图15所示，因rie的持续，绝缘体136a可能被完全地除去。由于绝缘体136a的消失，磁阻效应元件vr的侧面会露出。所露出的侧面受到由rie导致的损伤，会使受到了损伤的磁阻效应元件vr的磁特性劣化。具有劣化了的磁特性的磁阻效应元件vr有时不能呈现所期望的性能。
92.参照图13～图15记述的现象起因于绝缘体136a由氮化硅形成。使用氮化硅的理由包括：作为磁阻效应元件vr的侧壁具有高的性能。在存储单元mc代替使得能够配置高密度的存储单元mc的开关元件se而使用了晶体管时，不需要使用用于形成开关元件se的rie。因
此，未发生参照图13～图15记述的现象。然而，发现了由于使用开关元件se，会发生参照图13～图15记述的现象。于是，期望使用开关元件se并抑制或者避免图13～图15所示的现象。
93.根据第1实施方式，侧壁绝缘体36具有比开关元件se所包括的至少一个构成要素的对rie蚀刻速率低的对rie蚀刻速率，例如具有比上部电极26、可变电阻材料25以及下部电极24各自的对rie蚀刻速率低的对rie蚀刻速率。起因于此，能够充分地残留侧壁绝缘体36，并且，能够长时间地持续进行对于上部电极26a、可变电阻材料25a以及下部电极24a的rie。因此，上部电极26的间隔、可变电阻材料25的间隔以及(或者)下部电极24的间隔能够较宽。这使得难以在上部电极26之间、可变电阻材料25之间以及(或者)下部电极24之间产生绝缘破坏。同时地，通过存在(残留)侧壁绝缘体36，能抑制或者避免磁阻效应元件vr的磁特性的劣化。由此，能够提供能抑制绝缘破坏、并且能抑制存储单元mc的磁特性劣化的磁存储装置。
94.1.4.变形例
95.到此为止的记述涉及能够作为所谓的存储层发挥功能的铁磁性层33位于能够作为所谓的参考层发挥功能的铁磁性层31的上方的例子。第1实施方式不限于该例子。即，磁阻效应元件vr也可以在能够作为所谓的存储层发挥功能的铁磁性层33的上方包括能够作为所谓的参考层发挥功能的铁磁性层31。
96.以上对几个实施方式进行了说明，但这些实施方式仅是作为例子提示的，并不是意在限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的方式来实施，能够在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围、宗旨内，并且，包含在权利要求书记载的发明及其等同的范围内。

技术特征：

1.一种磁存储装置，具备：第1开关元件和第2开关元件，各自包含可变电阻材料；第1层叠体和第2层叠体，分别设置在所述第1开关元件和所述第2开关元件上，所述第1层叠体和所述第2层叠体各自包括第1铁磁性层、第2铁磁性层以及所述第1铁磁性层与所述第2铁磁性层之间的绝缘层；所述第1层叠体的侧面上的第1绝缘体；以及所述第2层叠体的侧面上的第2绝缘体，所述第1绝缘体与所述第2绝缘体之间的最窄的间隔比所述第1开关元件与所述第2开关元件之间的最窄的间隔窄。2.根据权利要求1所述的磁存储装置，所述第1绝缘体覆盖所述第1层叠体的所述侧面，所述第2绝缘体覆盖所述第2层叠体的所述侧面。3.根据权利要求1所述的磁存储装置，所述第1开关元件和所述第2开关元件各自具备双向开关元件。4.根据权利要求1所述的磁存储装置，所述可变电阻材料具备含有砷或者锗的氧化硅。5.根据权利要求1所述的磁存储装置，所述第1绝缘体和所述第2绝缘体各自具备氧化物，该氧化物是具有超过500kj/mol的对于氧的键离解能的氧化物。6.根据权利要求1所述的磁存储装置，所述第1绝缘体和所述第2绝缘体各自具备氧化铪、氧化铝、氧化钪、氧化钆、氧化钽或者氧化钇。7.根据权利要求1所述的磁存储装置，所述第1绝缘体与所述第2绝缘体之间的最窄的间隔是所述第1绝缘体的下端与所述第2绝缘体的下端的间隔，所述第1开关元件与所述第2开关元件之间的最窄的间隔是所述第1开关元件的下端与所述第2开关元件的下端的间隔。8.根据权利要求1所述的磁存储装置，所述第1开关元件和所述第2开关元件各自具备：第1导电体；所述第1导电体上的所述可变电阻材料；以及所述可变电阻材料上的第2导电体。9.一种磁存储装置，具备：开关元件，包含可变电阻材料；层叠体，是所述开关元件上的层叠体，所述层叠体各自包括第1铁磁性层、第2铁磁性层以及所述第1铁磁性层与所述第2铁磁性层之间的绝缘层；以及所述层叠体的侧面上的氧化铪、氧化铝、氧化钪、氧化钆、氧化钽或者氧化钇。10.根据权利要求9所述的磁存储装置，所述氧化铪、氧化铝、氧化钪、氧化钆、氧化钽或者氧化钇覆盖所述层叠体的侧面。
11.根据权利要求9所述的磁存储装置，所述可变电阻材料具备含有砷或者锗的氧化硅。12.根据权利要求9所述的磁存储装置，所述开关元件具备：第1导电体；所述第1导电体上的所述可变电阻材料；以及所述可变电阻材料上的第2导电体。13.一种磁存储装置的制造方法，包括：形成包含可变电阻材料的第1层叠体；在所述第1层叠体上形成第2层叠体和第3层叠体，所述第2层叠体和所述第3层叠体各自包括第1铁磁性层、第2铁磁性层以及所述第1铁磁性层与所述第2铁磁性层之间的绝缘层；在所述第2层叠体的侧面上形成第1绝缘体，所述第1绝缘体具备第1材料，所述第1材料对于第1蚀刻具有比所述第1层叠体低的蚀刻速率；在所述第3层叠体的侧面上形成具备所述第1材料的第2绝缘体；以及通过将所述第2层叠体、所述第3层叠体、所述第1绝缘体以及所述第2绝缘体作为掩模的所述第1蚀刻，将所述第1层叠体部分地除去。14.根据权利要求13所述的磁存储装置的制造方法，形成所述第1层叠体包括：形成第1导电体；在所述第1导电体上形成所述可变电阻材料；以及在所述可变电阻材料上形成第2导电体，所述第1材料对于所述第1蚀刻具有比所述第1导电体、所述可变电阻材料以及所述第2导电体各自的蚀刻速率低的蚀刻速率。15.根据权利要求14所述的磁存储装置的制造方法，形成所述可变电阻材料包括：形成含有砷或者锗的氧化硅。16.根据权利要求13所述的磁存储装置的制造方法，所述第1蚀刻包括：使所述第1绝缘体和所述第2绝缘体残留。17.根据权利要求13所述的磁存储装置的制造方法，所述第1蚀刻包括反应性离子蚀刻。18.根据权利要求13所述的磁存储装置的制造方法，所述第1绝缘体和所述第2绝缘体各自具备氧化物，该氧化物是具有超过500kj/mol的对于氧的键离解能的氧化物。19.根据权利要求13所述的磁存储装置的制造方法，所述第1绝缘体和所述第2绝缘体各自具备氧化铪、氧化铝、氧化钪、氧化钆、氧化钽或者氧化钇。20.根据权利要求13所述的磁存储装置的制造方法，形成所述第2层叠体和所述第3层叠体包括：在所述第1层叠体上形成第3铁磁性层；
在所述第3铁磁性层的上方形成第2绝缘层；在所述第2绝缘层的上方形成第4铁磁性层；以及对所述第3铁磁性层、所述第2绝缘层以及所述第4铁磁性层进行离子束蚀刻。

技术总结

本发明提供磁存储装置以及磁存储装置的制造方法。磁存储装置包括第1开关元件和第2开关元件、分别设置在第1开关元件和第2开关元件上的第1层叠体和第2层叠体、第1层叠体的侧面上的第1绝缘体以及第2层叠体的侧面上的第2绝缘体。第1开关元件和第2开关元件各自包含可变电阻材料。第1层叠体和第2层叠体各自包括第1铁磁性层、第2铁磁性层以及第1铁磁性层与第2铁磁性层之间的绝缘层。第1绝缘体与第2绝缘体之间的最窄的间隔比第1开关元件与第2开关元件之间的最窄的间隔窄。件之间的最窄的间隔窄。件之间的最窄的间隔窄。