CN1448947A - 磁存储装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种写入布线开关电流小、离散小的磁存储装置，包括步骤：形成磁阻效应元件；形成第1绝缘膜使其覆盖上述磁阻效应元件；形成被覆膜使其覆盖上述第1绝缘膜；使上述磁阻效应元件的上面露出；在上述磁阻效应元件上形成上部写入布线；采用除去上述被覆膜的一部分或全部的方式使上述磁阻效应元件侧部的上述第1被覆膜露出；以及形成磁轭构造部件使其覆盖上述上部写入布线的至少侧部，同时与露出的上述第1绝缘膜接连。

Description

磁存储装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种磁存储装置制造方法，特别是存储单元部分具有磁阻效应元件的磁随机存取存储器(MRAM)的制造方法。
背景技术
所谓磁随机存取存储器(MRAM)，是利用在存储信息的单元部分具有磁阻效应的磁阻效应元件的存储装置，作为以高速工作、非易失性为特征的存储装置受到关注。所谓磁阻效应是就，从外部将磁场施加到强磁性体时，对应强磁性体的磁化方向使电阻变化的现象。把这样的强磁性体的磁化方向用于记录信息，就能够采用以对应其电阻大小读出信息的办法，作为存储装置(MRAM)使之工作。
近年来，包括在2层强磁性层之间插入绝缘层(隧道势垒层)的夹层构造的强磁性结中，利用隧道磁阻效应(以下，称为TMR效应)获得20％以上的磁阻变化率(MR比)作为开端，集中期待重视使用利用隧道磁效应的强磁性隧道结磁阻效应元件(以下，也称为TMR元件)的MRAM。
将TMR元件使用于MRAM存储单元的磁阻效应元件上时，夹着隧道势垒层的强磁性层之中，一方把固定的磁化固着层作为磁化基准层磁化方向使其磁化方向不变，使另一方磁化方向容易反转的磁化自由层作为存储层。通过把基准层和存储层的磁化方向为平行状态或反平行状态对应给予二进制的“0”和“1”，就能够存储信息。
记录信息是采用通过电流流到设于TMR元件近旁的写入布线发生的感应磁场使存储层磁化方向反转的办法来进行。并且，记录信息的读出采用检测由TMR效应引起的磁阻变化部分的办法来进行。因此，储存层中由TMR效应引起的磁阻变化率(MR比)越大，磁化反转需要的磁场即开关磁场越小是理想的。
对此，需要固定磁化方向，使其存储层的磁化变得难以反转。因此，利用设置反强磁性层使之与构成存储层的强磁性层接连，通过交换键合力难以发生磁化反转的这种构造。这种构造称为自旋阀式构造。该构造中，存储层的磁化方向由一边施加磁场一边热处理(磁化固着退火)来决定。
尽管，如上述那样，存储层的磁化反转，利用由流入写入布线的电流引起的感应磁场，所以存在存储层的开关磁场一大，流到写入布线上的电流就增加，消耗电力也增加的问题。为了解决该问题，如图12(a)所示，有人提出用由软磁性材料构成的磁轭80，被覆在构成写入布线的写入字线10和写入位线40中的写入位线40一方，在TMR元件20近旁加强由写入位线40发生的感应磁场的这种带磁轭(yoke)位线40。对这样的带磁轭位线40而言，磁轭80的顶端部与储存层206的距离越近，储存层206近旁发生的磁场越增强，变成能够以更小写入电流使存储层的磁化反转。并且，在图12中，标号75表示绝缘层。
于是，如图12(b)所示，应该构成磁轭80的顶端向下方延伸，进而，理想的是成为蚀刻到写入位线40下侧内的形状，接近TMR元件20的方向。
尽管，形成写入位线40之际，存在写入位线40的位置相对TMR元件20的位置偏移的可能性，通常预料其偏差，设计写入位线40的宽度，使其比TMR元件20的宽度还要大。
并且，如图12(b)所示，在使磁轭80延伸到TMR元件20近旁的构造中，因为存在磁轭80与TMR元件20接触电短路的危险，所以也需要包括该部分的余裕，增加写入位线40的宽度。例如，假定重合位置偏差为50nm，用于防止短路的余裕为50nm的话，只要设计写入位线40使其比TMR元件20两侧增加100nm就行。其结果，规定TMR元件20的储存层206与磁轭80顶端的距离至少隔开100nm，进而发生写入位线40位置偏差的话，该距离就增加到最大150nm，即，储存层206与磁轭80的距离远离，而且其距离也决定离散，其结果就变成了流到写入位线40的开关电流本身也不能降低，而且开关方面需要的电流大小离散很大的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种各存储单元的开关上所需的电流离散小的磁存储装置制造方法。
按照本发明第1实施例的磁存储装置制造方法，以具备：形成磁阻效应元件的步骤；形成第1绝缘膜使其覆盖上述磁阻效应元件的步骤；形成被覆膜使其覆盖上述第1绝缘膜的步骤；使上述磁阻效应元件的上面露出的步骤；在上述磁阻效应元件上面形成上部写入布线的步骤；采用除去上述被覆膜的一部分或全部的方式，使上述磁阻效应元件侧部的上述第1被覆膜露出的步骤；以及形成磁轭构造部件，使其覆盖上述上部写入布线的至少侧部，同时与露出的上述第1绝缘膜接连为特征。
按照本发明第1实施例的磁存储装置制造方法，以具备：形成磁阻效应元件的步骤；形成第1绝缘膜使其覆盖上述磁阻效应元件的步骤；形成被覆膜使其覆盖上述第1绝缘膜的步骤；使上述磁阻效应元件的上面露出的步骤；上述磁阻效应元件上边形成上部写入布线的步骤；采用除去上述被覆膜的一部分或全部的方式，使上述磁阻效应元件侧部的上述第1被覆膜露出的步骤；以及形成磁轭构造部件，使其覆盖上述上部写入布线的至少侧部，同时与露出后的上述第1绝缘膜接连的步骤为特征。
按照本发明第2实施例的磁存储装置制造方法，以具备：形成磁阻效应元件的步骤；形成第1绝缘膜，使其覆盖上述磁阻效应元件的步骤；形成被覆膜，使其覆盖上述第1绝缘膜的步骤；采用除去上述磁阻效应元件上的上述被覆膜和第1绝缘膜的方式，使上述磁阻效应元件的上面露出的步骤；上述磁阻效应元件上边，形成与上述磁阻效应元件的上端电连接的上部写入布线的步骤；采用除去上述被覆膜的一部分或全部的办法，使上述磁阻效应元件侧部的上述第1被覆膜露出的步骤；以及形成磁轭构造部件，使其覆盖上述上部写入布线，同时与露出后的上述第1绝缘膜接连的步骤为特征。
按照本发明第3实施例的磁存储装置制造方法，以具备：在半导体衬底上边形成选择晶体管的步骤；形成下部写入布线的步骤；上述下部写入布线上边，形成该下部写入布线和下端电连接的磁阻效应元件的步骤；形成第1绝缘膜，使其覆盖上述磁阻效应元件的步骤；形成被覆膜，使其覆盖上述第1绝缘膜的步骤；采用除去上述磁阻效应元件上的上述被覆膜和第1绝缘膜的方式，使上述磁阻效应元件的上面露出的步骤；蚀刻上述被覆膜，使得上述被覆膜表面比上述磁阻效应元件的上端还低的步骤；介以连接塞柱，形成与上述选择晶体管的源极和栅极一方电连接，同时形成与上述磁阻效应元件上端电连接的连接布线的步骤；形成构成层间绝缘膜的第2绝缘膜使其覆盖上述连接布线的步骤；在上述第2绝缘膜上边，形成与上述下部写入布线交叉的上部写入布线的步骤；部分地除去上述第2绝缘膜，在上部写入布线下边和上述连接布线的周围残留上述第2绝缘膜的步骤；采用除去上述被覆膜的一部分或全部的方式，使上述磁阻效应元件侧部的上述第1被覆膜露出的步骤；以及形成磁轭构造部件，使其覆盖上述上部写入布线，同时与露出后的上述第1绝缘膜接连的步骤为特征。
附图说明
图1(a)到图1(c)表示本发明第1实施例的磁存储装置制造步骤的步骤剖面图。
图2(a)到图2(b)表示本发明第1实施例的磁存储装置制造步骤的步骤剖面图。
图3(a)到图3(b)表示用第1实施例制造方法制造的磁存储装置的存储单元构成图。
图4(a)到图4(b)表示第1实施例的变形例步骤剖面图。
图5(a)到图5(d)表示本发明第2实施例的磁存储装置制造步骤的步骤剖面图。
图6(a)到图6(c)表示本发明第2实施例的磁存储装置制造步骤的步骤剖面图。
图7(a)到图7(b)表示本发明第2实施例的磁存储装置制造步骤的步骤剖面图。
图8(a)是用第2实施例制造方法制造的磁存储装置的存储单元平面图，图8(b)和图8(c)是用第2实施例制造方法制造的磁存储装置的存储单元构成图。
图9表示用于本发明实施例的TMR元件构成剖面图。
图10表示用第3实施例制造方法制造磁存储装置的存储单元构成图。
图11是在图10中表示的剖开线A-A剖开的剖面图。
图12(a)到图12(b)表示现有磁存储装置的存储单元构成剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明实施例。
(第1实施例)
参照图1(a)到图3(c)，说明本发明第1实施例的磁存储装置制造方法。图1(a)到图2(b)是表示用第1实施例的磁存储装置制造方法制造的存储单元部分近旁的制造步骤剖面图。按照该实施例制造的磁存储装置，如图3(a)所示，成为在交叉的2条写入布线，即字线10与位线40之间配置TMR元件20使其分别与写入布线电连接的简单矩阵型的总体结构。该总体结构，各存储单元中只设有TMR元件20，没有位置选择存储单元的选择用单元晶体管，因此高密度化方面优良。
按照第1实施例的磁存储装置制造方法制造的存储单元近旁形成如下。首先，该写入字线10上边形成TMR元件20。就用于写入字线10的材料来说，可以认为是Al、Al-Cu、Cu、Ag等。本实施例中，写入字线10使用Cu作为材料，由镶嵌法形成。进而，该写入字线10，如图3(c)所示，成了用由NiFe构成的强磁性体膜14被覆的带磁轭，在写入字线10与强磁性体膜14之间，插入由CoFe构成的阻挡金属层12，并在强磁性体膜14的外侧设有由TiN构成的膜(图未示出)。
TMR元件20是采用将用高真空溅射法形成的TMR叠层膜构造蚀刻加工成规定形状的办法制作的，其TMR叠层膜构造是双重具备如图9所示隧道结部分205、207的强磁性双重隧道结元件。即，TMR叠层膜构造成为：由Ta构成的下部布线连接层201、由Ru共成的缓冲层202、由Ir-Mn共成的第1反强磁性层203、由Co6Fe4共成的第1磁化固着层204、由Al2O3共成的隧道结部分205、因厚度2nm的Co3Fe4Ni3构成的储存层206、由Al2O3共成的隧道结部分207、由Co6Fe4共成的第2磁化固着层208、由Ir-Mn共成的第2反强磁性层209、由Ru共成的蚀刻阻挡兼表面保护层210、以及由Ta构成的蚀刻阻挡兼上部接触层211。
其次，再次回到图1(a)，形成由膜厚为50nm的例如SiNx(氮化硅)构成的绝缘膜30，进而形成由膜厚为200nm的例如SiOx(氧化硅)构成的被覆膜32，使其覆盖该绝缘膜30。另外，图1(a)到图2(b)中，仅象征性示出TMR叠层构造20之中的储存层206，其它叠层构造的细节是简化表示的。
接着，如图1(b)所示，为了露出TMR元件20的上部连接层27，采用例如CMP(Chemical Mechanical Polishing：化学机械抛光)法，除去被覆膜32和绝缘膜30进行平坦化。结果，被覆膜32a埋入TMR元件20的周围。另外，进行蚀刻法来代替CMP法也行。
接着，形成写入位线40使其与TMR元件20的上部连接层连接，同时在写入位线40的最上层上层叠由例如NiFe构成的膜45。另外，写入位线40NiFe膜45，采用在构成写入位线40的布线材料膜和该布线材料膜上边层叠NiFe膜，并将其制成图形的办法而形成。而后，如图1(c)所示，以写入位线40NiFe膜为掩蔽，蚀刻除去由SiOx构成的被覆膜32，使其露出由TMR元件20侧部的SiNx构成绝缘膜30。作为其蚀刻方法，可以考虑，例如，使用由CF4产生的RIE(ReactiveIon Etching：反应离子蚀刻)法，而后使用稀释HF溶液的方法等。该蚀刻结束的状态示于图1(c)中。在该状态下，写入位线40比覆盖以绝缘膜30的TMR元件20还大的情况下，如图1(1c)所示，变成TMR元件横向写入位线40下边形成空隙46的结果。并且，这时，如图3(c)所示，除写入位线40下的TMR元件20以外的区域，即在沿着写入位线40延伸方法邻接的TMR元件20之间的区域46a上，残留由SiOx构成的被覆膜32a也没有关系。这是因为，没有完全使邻接的TMR元件20之间区域46a空洞化，残留的被覆膜32a变成位线40的下部支撑物的缘故。
另外，本实施例中，形成写入位线40，使其宽度比TMR元件20要宽，即，使其覆盖TMR元件20的上面，因而制造工艺上，不会给TMR元件20上面造成损伤。
接着，如图2(a)所示，为了覆盖写入位线40和成了TMR元件20侧壁的绝缘膜30，形成例如由NiFe构成的强磁性体膜48。这时，淀积强磁性体膜48，使其埋入在图1(c)写入位线40的下侧形成的空隙46。就能够形成这种形状的方法而言，例如，有化学气相淀积法(CVD法)、电镀法、原子层淀积法(ALD法)等。并且，空隙46很小时，即，图1(c)中空隙46的宽度比其高度约1/3还要小时，使用溅射法也没有关系。
接着，如图2(b)所示，用离子铣削等各向异性蚀刻法，蚀刻除去写入位线40周围和TMR元件20侧部的强磁性体膜48，形成磁轭48a。
另外，不仅由强磁性体膜48构成单层，而且也可以在淀积强磁性体膜48前，形成具有先淀积作为非磁性金属的例如Ta、Ti、TaN、W、WN等任一种的阻挡金属的叠层构造。例如，如图4(a)所示，在形成强磁性体膜48之前，形成非磁性金属膜47，而后，形成强磁性体膜48，饲料强磁性体膜48，形成磁轭48a(参照图4(b))。即，磁轭构造材料由磁轭48a和非磁性金属膜47构成。这时，不需要用同样的淀积方法形成非磁性金属膜47和强磁性体膜48，例如，用CVD法形成由TiN构成的非磁性金属膜47，用电镀法形成由NiFe构成的强磁性体膜48也行。
这样一来，形成的磁存储装置中，即使形成于TMR元件20上部的写入位线40的重合位置偏移，由于磁轭48把与TMR元件20的距离由SiNx构成的绝缘膜30厚度决定，因此如图3(b)所示，哪个TMR元件20中也与磁轭48a的距离为一定，而且形成50nm这样非常近的距离。因此，可使开关电流的离散降低一半。
另外，本实施例中构成所用磁轭48a的强磁性体膜材料虽然是NiFe，但是以Fe、Fe-Al合金、Fe-Si合金、铝硅铁粉等的Fe-Si-Al合金、NiFe合金、Fe2O3合金为主成分的软铁氧体、Fe、Co、Ni与B、Si、P等的非晶合金等，一般高导磁率材料是适合的，相对导磁率大于10是理想的。
另外，本实施例中，虽然在写入位线40上面形成由NiFe构成的磁轭45，但是也可以由其它强磁性体材料代替NiFe来形成。并且，不形成磁轭膜45也行。这时，只在写入位线40的侧部形成磁轭48a。并且，膜45由绝缘材料而不用磁轭材料来形成也行。
另外，本实施例中，写入字线10和写入位线40兼用读出布线。
(第2实施例)
下面，参照图5(a)到图7(b)说明本发明第2实施例的磁存储装置制造方法。图5(a)到图7(b)是表示按照第2实施例的制造方法制造的磁存储装置的存储单元部分近旁制造步骤的步骤剖面图。按照实施例制造的磁存储装置，如图8(a)、(b)、(c)所示，在交叉的2条写入布线，即字线10与位线40之间，设置1个存储单元部分，该存储单元部分为由1个选择晶体管和1个TMR元件20构成的1晶体管-1TMR元件单元型总体结构。在该存储单元部分设置选择晶体管，所以对存储单元访问的存取时间短，能够高速进行存取工作。TMR元件20的一端连到写入字线10，另一端为介以单元内的局部布线36和连接塞柱60连到选择晶体管66的漏极66b的结构。选择晶体管66的栅极66a用于从该存储单元读出数据。并且，在单元内局部布线36上边介以绝缘膜(图未示出)设置写入位线40，并被磁轭50覆盖起来。并且，写入字线10也由磁轭16覆盖起来。
按照该第2实施例的制造方法制造的磁存储装置的存储单元部分，形成如下。首先，如图5(a)所示，形成用由NiFe构成的磁轭(图未示出)被覆了Cu构成的写入字线10，接着在该写入字线10上边形成TMR元件20。该写入字线10用镶嵌法形成，因而用作阻挡金属，在由上述NiFe构成的磁轭外侧，在由TiN共成的膜(图未示出)、由上述NiFe共成的磁轭与写入字线10之间插入由CoFe构成的膜(图未示出)。TMR元件20是与第1实施例中说过的同样构成的强磁性双重隧道结元件，采用把用高真空溅射法形成的TMR叠层膜构造蚀刻加工成规定形状的办法制作。
其次，如图5(a)所示，形成由膜厚为30nm的SiNx构成的绝缘膜30，使其覆盖写入字线10和TMR元件20，进而形成由膜厚为200nm的金刚石类碳(以下也称为DLC)构成的绝缘膜34。另外，该图5(a)中，TMR元件20仅象征性表示储存层206，其它叠层构造细节都做简化表示。
其次，如图5(b)所示，采用例如CMP法，除去由DLC构成的绝缘膜34和由SiNx共成的绝缘膜30，使之露出TMR元件20的上部连接层。然后，进而蚀刻绝缘膜34，使得绝缘膜34的表面比TMR叠层构造的上端面还要降低20nm(参照图5(b))。图5(b)表示蚀刻后的绝缘膜34a。
接着，全面地用旋转涂布法，涂布膜厚为100nm的热塑性酚醛树脂，成为隔离层35。进而用内蚀刻法，再次使TMR元件20的上部连接层露出来。这样一来，如图5(c)所示，只在绝缘膜34a上边形成由上述热塑性酚醛树脂构成的隔离层35。接着，用常规半导体工艺完成连接塞柱60。随后，形成单元内局部布线36，使其与TMR元件20的上部连接层24和连接塞柱60连接，然后，采用除去隔离层35，露出绝缘膜34a的办法，在单元内局部布线36的型侧形成空隙37(参照图5(d))。
接着，如图6(a)所示，用等离子CVD法淀积膜厚为300nm由SiO2构成的层间绝缘膜38，该层间绝缘膜38上边形成写入位线40。该写入位线40的最上层，层叠由NiFe构成的膜45。
下面，如图6(b)所示，利用写入位线40作为掩模，使用CHF3的RIE(反应离子蚀刻)法，蚀刻由SiO2构成的层间绝缘膜38，使由DLC构成的绝缘膜34a露出，形成图形38a。
下面，如图6(c)所示，用酸灰化法除去由DLC构成的绝缘膜34a，使因TMR元件20的侧壁SiNx构成的绝缘膜30露出来。这时，在图形38a的下面形成空隙46。
下面，为了形成磁轭构造部件，如图7(a)所示，首先，用例如CVD法淀积构成阻挡金属层的W层51，以便覆盖写入字线10和TMR元件20的侧壁，接着用例如电镀法淀积作为强磁性层的NiFe层52。这时，在图6(c)，淀积W层51和NiFe层52，使其埋入图形38a下侧形成的空隙46(参照图7(a))。即，本实施例中，为了覆盖写入位线40，要形成后的磁轭50(参照图8(b))成为由W层51和NiFe层5构成的二层构造。
然后，如图7(b)所示，用离子铣削法，内蚀刻除去写入字线10周围和TMR元件20侧壁以外的W层51和NiFe层52。由此，完成存储单元部分的TMR元件20近旁。该TMR元件20介以单元内局部布线36和连接塞柱，连到硅衬底上边形成的如图8(c)所示的选择晶体管66的漏极66b。并且，各写入布线连到存储单元阵列区域外侧所形成的驱动器和散热片(sinker)。
这样一来，对形成的磁存储装置而言，即使TMR元件20的上部形成的写入位线40重合位置偏移，也由SiNx构成绝缘膜30的膜厚决定磁轭51、52与TMR元件20在距离，所以哪个存储单元中与磁轭51、52的距离也是一定的，而且形成30nm这样非常地近的距离，使开关电流的离散降低到2/3。
另外，本实施例中，构成使用的磁轭48a的强磁性体膜材料，虽然是NiFe，但是以Fe、Fe-Al合金、Fe-Si合金、铝硅铁粉等的Fe-Si-Al合金、NiFe合金、Fe2O3合金为主成分的软铁氧体、Fe、Co、Ni与B、Si、P等的非晶合金等，一般高导磁率材料是适合的，相对导磁率大于10是理想的。
另外，本实施例中，虽然在写入位线40上面形成由NiFe构成的磁轭45，但是也可以由其它强磁性体材料代替NiFe来形成。并且，不形成磁轭膜45也行。这时，只在写入位线40的侧部形成磁轭48a。并且，膜45由绝缘材料而不用磁轭材料来形成也行。
另外，本实施例中，写入字线10和写入位线40兼用读出布线。
(第3实施例)
下面，参照图10到图11说明本发明第3实施例的磁存储装置制造方法。图10中，在硅衬底101上边形成栅电极102。而后，在栅电极102两侧的硅衬底101表面上形成源区/漏区103、104。由这些栅电极102和源区/漏区103、104形成选择晶体管。另外，栅电极102沿与页面垂直的方向延伸，用作字线(WL1)。
接着，硅衬底101的整个面上，形成绝缘层。该绝缘层中，形成连到选择晶体管漏区104的连接塞柱106、和沿与页面垂直方向延伸的字线(WL2)107。而后，形成连到连接塞柱106的基底电极108，而后，形成连到配置于字线(WL2)107上方的基底电极108的TMR元件109(参照图10)。
接着，进行与图1(a)到图2(b)中示出的第1实施例制造方法同样的制造步骤，在TMR元件109上面形成位线110，同时在位线110侧部形成磁轭48a(参照图11)。另外，这时TMR元件109侧部也介以绝缘膜30形成磁轭48a。并且，位线110的上部，形成由NiFe构成的磁轭膜45。另外，位线110大致与字线(WL2)107方向沿着垂直的方向延伸。并且，形成绝缘膜使其覆盖磁轭48a和磁轭45，完成磁存储装置。
如图10所示，按照本实施例制造的磁存储装置具有：沿与页面垂直的方向延伸的字线(WL2)107、在字线(WL2)107上方沿与其大致垂直方向延伸的位线110、设于字线(WL2)107与位线110之间的TMR元件109。向TMR元件109的写入工作是，采用使写入电流流入字线(WL2)107和位线110发生磁场，由两者合成磁场反转TMR元件109磁化自由层的磁化的办法而进行。读出工作是，采用接通选择晶体管，使读出电流流过基底电极108与位线110之间的TMR元件109，测定磁阻变化的办法来进行的。即，本实施例中，位线110兼用读出布线。
本实施例的磁存储装置中，这样一来，就形成的磁存储装置来说，即使TMR元件109上部形成的位线110重叠位置偏移，磁轭48a与TMR元件109的距离也由SiNx构成的绝缘膜30的厚度决定，所以如图11所示，在哪个TMR元件109上，与磁轭48a的距离也都为一定，而且形成50nm这样非常近的距离。因此，可使开关电流的离散降低一半。
另外，上述实施例中构成所用磁轭48a的强磁性体膜材料虽然是NiFe，但是以Fe、Fe-Al合金、Fe-Si合金、铝硅铁粉等的Fe-Si-Al合金、NiFe合金、Fe2O3合金为主成分的软铁氧体、Fe、Co、Ni与B、Si、P等的非晶合金等，一般高导磁率材料是适合的，相对导磁率大于10是理想的。
另外，在第1到第3实施例中，作为第1绝缘膜，虽然使用SiNx，但也可以使用其它材料，SiOx(氧化硅)、SiOxNy(氧氮化硅)、AlOx(氧化铝)、AlN(氮化铝)、AlOxNy(氧氮化铝)等。并且，作为第2绝缘膜，可以使用树脂等的抗蚀剂。用以选定的要点就是，对直接被覆TMR元件的绝缘膜30，能够选择性蚀刻除去被覆膜32，同时该蚀刻时不会侵蚀写入位线40。就这样的组合而言，除上述实施例以外还有，例如，作为绝缘膜30使用氧化硅、氮化硅或氧化铝之类一般的绝缘材料；作为被覆膜32使用热塑性酚醛系列树脂；作为写入位线40使用以TiN等阻挡金属夹着Al-Cu合金，用氧等离子体的氧灰化法蚀刻由热塑性酚醛系列树脂构成的被覆膜32的方法。或者，还有作为绝缘膜30使用氧化硅或氧化铝，作为被覆膜32使用氮化硅，作为写入位线40使用TiN等的阻挡金属夹着Al-Cu合金，用CF4等各向同性的化学干式蚀刻法，蚀刻由氮化硅构成被覆膜32的方法。还有在完全除去被覆膜32的情况下，不管是绝缘性材料或是导电性材料都没有关系，例如，作为被覆膜32，使用Ti等，利用氨水/过氧化氢系列溶液除去的方法。这时，对写入位线40的阻挡金属来说，不能使用Ti，而使用不溶解于氨水/过氧化氢系列溶液的材料Ta、TaN是理想的。
并且，在上述第2和第3实施例中，虽然单元内的局部布线通过选择晶体管和连接塞柱连接起来，但是即使没有选择晶体管的情况下，具备从TMR元件上端面到读出专用布线的局部布线的方式也能应用。进而又，也可以在一个层整体地形成局部布线。
另外，第1实施例中，在2条写入布线之间，也可以设置与TMR元件串联的二极管。
另外，本实施例中，虽然在位线110的上面形成由NiFe构成的磁轭膜45，但是也可以用其它强磁性体材料代替NiFe来形成。并且，也可以不形成磁轭膜45。这时，仅在写入位线110的侧部形成磁轭48a。并且，也可以用绝缘材料代替磁轭材料形成膜45。
按照以上陈述的本发明，即使有写入位线与TMR元件的重叠偏差，也能够形成磁轭与TMR元件的距离为一定使之接近，因此，能够抑制流到写入布线的开关电流离散，能够获得成品率很好的高密度磁存储装置。

Claims (25)

1、一种磁存储装置的制造方法，其特征是包括：
形成磁阻效应元件的步骤；
形成第1绝缘膜使其覆盖上述磁阻效应元件的步骤；
形成被覆膜使其覆盖上述第1绝缘膜的步骤；
使上述磁阻效应元件的上面露出的步骤；
在上述磁阻效应元件上形成上部写入布线的步骤；
采用除去上述被覆膜的一部分或全部的方式，使上述磁阻效应元件侧部的上述第1被覆膜露出的步骤；以及
形成磁轭构造部件，使其覆盖上述上部写入布线的至少侧部，同时与露出的上述第1绝缘膜接连。
2、按照权利要求1所述的磁存储装置制造方法，其特征是上述磁存储装置的存储单元是简单阵列式结构。
3、按照权利要求1所述的磁存储装置制造方法，其特征是包括在形成上述磁阻效应元件以前，形成下部布线的步骤，该下部布线的上面与上述磁阻效应元件的下面电连接。
4、按照权利要求3所述的磁存储装置制造方法，其特征是上述第1绝缘膜也在上述下部布线上延展。
5、按照权利要求1所述的磁存储装置制造方法，其特征是还包括：形成选择晶体管的步骤；形成连接布线，介以连接塞柱与该选择晶体管的源极和漏极的一方电连接，同时与上述磁阻效应的下端电连接的步骤。
6、按照权利要求1所述的磁存储装置制造方法，其特征是
形成磁轭构造部件使其覆盖上述上部写入布线的至少侧部，同时与露出的上述第1绝缘膜接连的步骤包括：
在上述上部写入布线的上面淀积第1磁轭材料，形成第1磁轭的步骤；
淀积第2磁轭材料，使其覆盖上述第1磁轭和上述上部写入布线，同时与露出的上述第1绝缘膜接连的步骤；以及
部分地除去淀积的上述第2磁轭材料膜，使该膜至少残留于上述上部写入布线的侧部和上述磁阻效应元件的侧部，形成第2磁轭的步骤。
7、按照权利要求1所述的磁存储装置制造方法，其特征是
形成磁轭构造部件使其覆盖上述上部写入布线的至少侧部，同时与露出的上述第1绝缘膜接连的步骤包括：
淀积磁轭材料，使其覆盖上述上部写入布线，同时与露出的上述第1绝缘膜接连的步骤；以及
部分地除去淀积的上述磁轭材料膜，使该膜至少残留于上述上部写入布线的侧部和上述磁阻效应元件的侧部的步骤。
8、按照权利要求6所述的磁存储装置制造方法，其特征是上述磁轭构造部件包括至少一层阻挡金属层和至少一层强磁性体层。
9、按照权利要求1所述的磁存储装置制造方法，其特征是上述磁阻效应元件是包括至少一层存储层、至少一层磁化固着层、和至少一层隧道势垒层的隧道结型磁阻效应元件。
10、一种磁存储装置制造方法，其特征是包括：
形成磁阻效应元件的步骤；
形成第1绝缘膜使其覆盖上述磁阻效应元件的步骤；
形成被覆膜使其覆盖上述第1绝缘膜的步骤；
采用除去上述磁阻效应元件上的上述被覆膜和第1绝缘膜的方式，使上述磁阻效应元件的上面露出的步骤；
在上述磁阻效应元件上，形成与上述磁阻效应元件的上端电连接的上部写入布线的步骤；
采用除去上述被覆膜的一部分或全部的方式，使上述磁阻效应元件侧部的上述第1被覆膜露出的步骤；以及
形成磁轭构造部件，使其覆盖上述上部写入布线的至少侧部，同时与露出的上述第1绝缘膜接连的步骤。
11、按照权利要求10所述的磁存储装置制造方法，其特征是在形成上述磁阻效应元件以前，形成下部布线的步骤，该下部布线的上面与上述磁阻效应元件的下面电连接。
12、按照权利要求11所述的磁存储装置制造方法，其特征是上述第1绝缘膜也在上述下部布线上延展。
13、按照权利要求10所述的磁存储装置制造方法，其特征是上述磁存储装置的存储单元是简单阵列式结构。
14、按照权利要求10所述的磁存储装置制造方法，其特征是还包括：形成选择晶体管的步骤；形成连接布线，介以连接塞柱与该选择晶体管的源极和漏极的一方电连接，同时与上述磁阻效应元件的下端电连接的步骤。
15、按照权利要求10所述的磁存储装置制造方法，其特征是
形成磁轭构造部件使其覆盖上述上部写入布线的至少侧部，同时与露出的上述第1绝缘膜接连的步骤包括：
在上述上部写入布线的上面淀积第1磁轭材料，形成第1磁轭的步骤；
淀积第2磁轭材料，使其覆盖上述第1磁轭和上述上部写入布线，同时与露出的上述第1绝缘膜接连的步骤；以及
部分地除去淀积的上述第2磁轭材料膜，使该膜至少残留于上述上部写入布线的侧部和上述磁阻效应元件的侧部，形成第2磁轭的步骤。
16、按照权利要求10所述的磁存储装置制造方法，其特征是
形成磁轭构造部件使其覆盖上述上部写入布线的至少侧部，同时与露出的上述第1绝缘膜接连的步骤包括：
淀积磁轭材料，使其覆盖上述上部写入布线，同时与露出的上述第1绝缘膜接连的步骤；以及
部分地除去淀积的上述磁轭材料膜，使该膜至少残留于上述上部写入布线的侧部和上述磁阻效应元件的侧部的步骤。
17、按照权利要求16所述的磁存储装置制造方法，其特征是上述磁轭构造部件包括至少一层阻挡金属层和至少一层强磁性体层。
18、按照权利要求10所述的磁存储装置制造方法，其特征是上述磁阻效应元件是包括至少一层存储层、至少一层磁化固着层、和至少一层隧道势垒层的隧道结型磁阻效应元件。
19、一种磁存储装置制造方法，其特征是包括：
在半导体衬底上形成选择晶体管的步骤；
形成下部写入布线的步骤；
上述下部写入布线上，形成下端与该下部写入布线电连接的磁阻效应元件的步骤；
形成第1绝缘膜，使其覆盖上述磁阻效应元件的步骤；
形成被覆膜，使其覆盖上述第1绝缘膜的步骤；
采用除去上述磁阻效应元件上的上述被覆膜和第1绝缘膜的方式，使上述磁阻效应元件的上面露出的步骤；
蚀刻上述被覆膜，使得上述被覆膜表面比上述磁阻效应元件的上端还低的步骤；
介以连接塞柱，形成与上述选择晶体管的源极和漏极一方电连接，同时形成与上述磁阻效应元件上端电连接的连接布线的步骤；
形成构成层间绝缘膜的第2绝缘膜，使其覆盖上述连接布线的步骤；
在上述第2绝缘膜上，形成与上述下部写入布线交叉的上部写入布线，使其覆盖上述连接布线的步骤；
部分地除去上述第2绝缘膜，在上部写入布线下边和上述连接布线的周围残留上述第2绝缘膜的步骤；
采用除去上述被覆膜的一部分或全部的方式，使上述磁阻效应元件侧部的上述第1被覆膜露出的步骤；以及
形成磁轭构造部件，使其覆盖上述上部写入布线，同时与露出的上述第1绝缘膜接连的步骤。
20、按照权利要求19所述的磁存储装置制造方法，其特征是上述磁存储装置的存储单元是1晶体管-1磁阻效应元件单元式结构。
21、按照权利要求19所述的磁存储装置制造方法，其特征是形成上述连接布线的步骤包括：
形成第3绝缘膜，使其覆盖蚀刻后比上述磁阻效应元件的上述上端还要低的上述被覆膜与上述磁阻效应元件的上端和侧部的步骤；
除去上述磁阻效应元件上的上述第3绝缘膜的步骤；
形成连接布线，介以连接塞柱与上述选择晶体管的源极和漏极的一方电连接，同时与上述磁阻效应的上端电连接的步骤；以及
除去上述第3绝缘膜的步骤。
22、按照权利要求19所述的磁存储装置制造方法，其特征是
形成磁轭构造部件使其覆盖上述上部写入布线的至少侧部，同时与露出的上述第1绝缘膜接连的步骤包括：
在上述上部写入布线的上面淀积第1磁轭材料，形成第1磁轭的步骤；
淀积第2磁轭材料，使其覆盖上述第1磁轭和上述上部写入布线，同时与露出的上述第1绝缘膜接连的步骤；以及
部分地除去淀积的上述第2磁轭材料膜，使该膜至少残留于上述上部写入布线的侧部和上述磁阻效应元件的侧部，形成第2磁轭的步骤。
23、按照权利要求19所述的磁存储装置制造方法，其特征是
形成磁轭构造部件使其覆盖上述上部写入布线的至少侧部，同时与露出的上述第1绝缘膜接连的步骤包括：
淀积磁轭材料，使其覆盖上述上部写入布线，同时与露出的上述第1绝缘膜接连的步骤；以及
部分地除去淀积的上述磁轭材料膜，使该膜至少残留于上述上部写入布线的侧部和上述磁阻效应元件的侧部的步骤。
24、按照权利要求23所述的磁存储装置制造方法，其特征是上述磁轭构造部件包括至少一层阻挡金属层和至少一层强磁性体层。
25、按照权利要求19所述的磁存储装置制造方法，其特征是上述磁阻效应元件是包括至少一层存储层、至少一层磁化固着层、和至少一层隧道势垒层的隧道结型磁阻效应元件。
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