按照示例實施方式的裝置和方法涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，具體地，涉及包括磁隧道結(jié)的磁存儲器件以及制造該磁存儲器件的方法。

背景技術(shù)：

由于對具有快速和/或低功耗的增加的需求，半導(dǎo)體器件需要快的操作速度和/或低的操作電壓。例如，能夠提供諸如低延遲和非易失性的技術(shù)優(yōu)點的磁存儲器件已經(jīng)被提出以滿足這樣的要求。因而，磁存儲器件目前被認(rèn)為是新出現(xiàn)的下一代存儲器件。

磁存儲器件可以包括磁隧道結(jié)(mtj)。mtj可以包括兩個磁性層和插設(shè)在兩者之間的隧道勢壘層。mtj的電阻可以取決于磁性層的磁化方向而改變。例如，mtj的電阻可以在磁性層的磁化方向反平行時比當(dāng)它們平行時更高。電阻的這樣的差異可以用于在磁存儲器件中存儲數(shù)據(jù)。然而，需要更多的研究以批量生產(chǎn)磁存儲器件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一個或多個示例實施方式提供一種制造具有改善的磁阻比率的磁存儲器件的方法。

此外，一個或多個示例實施方式提供一種具有改善的磁阻比率的磁存儲器件。

根據(jù)示例實施方式的一方面，提供一種制造磁存儲器件的方法，該方法包括：在基板上形成第一磁性層；在第一磁性層上形成隧道勢壘層；以及在隧道勢壘層上形成第二磁性層，隧道勢壘層的形成包括：在第一磁性層上形成第一金屬氧化物層；在第一金屬氧化物層上形成第一金屬層；在第一金屬層上形成第二金屬氧化物層；以及進(jìn)行第一熱處理工藝以氧化第一金屬層的至少一部分。

附圖說明

以上和/或其它的方面將從以下結(jié)合附圖的描述而變得明顯并被更清楚地理解。附圖描繪了如這里所述的非限制的示例實施方式。

圖1是根據(jù)一個或多個示例實施方式的磁存儲器件的框圖。

圖2是根據(jù)一個或多個示例實施方式的磁存儲器件的存儲單元陣列的電路圖。

圖3是示出根據(jù)一個或多個示例實施方式的制造存儲器件的方法的流程圖。

圖4是示出根據(jù)一個或多個示例實施方式的存儲器件的截面圖。

圖5a是示出根據(jù)一個或多個示例實施方式的存儲器件的截面圖。

圖5b是對應(yīng)于圖5a的部分‘a(chǎn)’的放大圖。

圖6a是示出根據(jù)一個或多個示例實施方式的存儲器件的截面圖。

圖6b是對應(yīng)于圖6a的部分‘a(chǎn)’的放大圖。

圖7a是示出根據(jù)一個或多個示例實施方式的存儲器件的截面圖。

圖7b是對應(yīng)于圖7a的部分‘a(chǎn)’的放大圖。

圖7c是對應(yīng)于圖7a的部分‘a(chǎn)’的放大圖。

圖8是示出根據(jù)一個或多個示例實施方式的形成隧道勢壘層的方法的流程圖。

圖9是對應(yīng)于圖7a的部分‘a(chǎn)’的放大圖。

圖10是示出根據(jù)一個或多個示例實施方式的存儲器件的截面圖。

圖11a是示出根據(jù)一個或多個示例實施方式的存儲器件的截面圖。

圖11b是對應(yīng)于圖11a的部分‘a(chǎn)’的放大圖。

圖11c和11d是對應(yīng)于圖11a的部分‘a(chǎn)’的放大圖。

圖12a和12b是示出根據(jù)一個或多個示例實施方式的磁隧道結(jié)的概念圖。

圖13是示出根據(jù)實驗示例和比較例的由電阻面積(ra)的變化引起的磁阻比率(tmr)的變化的圖形。

圖14和15是示出分別根據(jù)由圖13的實驗示例形成的鎂層的厚度t1與隧道勢壘層的厚度t2的比率的，電阻面積ra和磁阻比率tmr的圖形。

圖16是示出根據(jù)一個或多個示例實施方式的磁存儲器件的平面圖。

圖17是沿圖16的線i-i'和ii-ii'截取的截面圖。

圖18a是對應(yīng)于圖17的部分‘b’的放大圖。

圖18b、18c和18d是對應(yīng)于圖18a的部分‘c’的放大圖。

圖19至22是截面圖，其對應(yīng)于圖16的線i-i'和ii-ii'并示出了根據(jù)一個或多個示例實施方式的制造磁存儲器件的方法。

應(yīng)當(dāng)注意，這些圖旨在示出在示例實施方式中使用的方法、結(jié)構(gòu)和/或材料的一般特性并補充以下提供的書面描述。然而，這些附圖沒有按比例繪制并可以不精確地反映任何給定示例實施方式的精確的結(jié)構(gòu)或性能特性，并且不應(yīng)被解釋為限定或限制由示例實施方式涵蓋的數(shù)值范圍或性能。

具體實施方式

現(xiàn)在將在下面參照附圖更全面地描述示例實施方式，在附圖中示出本發(fā)明構(gòu)思的示例實施方式。相同的附圖標(biāo)記或相同的參考指示符在整個說明書中表示相同的元件。

圖1是根據(jù)一個或多個示例實施方式的磁存儲器件的框圖。

參照圖1，磁存儲器件可以包括存儲單元陣列1、行解碼器2、列選擇電路3、讀/寫電路4和控制邏輯5。

存儲單元陣列1可以包括多條字線、多條位線和多個存儲單元，該多個存儲單元提供在字線和位線的相應(yīng)的交叉處。將參照圖2更詳細(xì)地描述存儲單元陣列1的構(gòu)造。

行解碼器2可以通過字線連接到存儲單元陣列1。行解碼器2可以配置為根據(jù)接收到的地址信息來選擇字線中的至少一條。

列選擇電路3可以通過位線連接到存儲單元陣列1以根據(jù)從外部輸入的地址信息而選擇位線中的至少一條。由列選擇電路3選擇的所述至少一條位線可以連接到讀/寫電路4。

讀/寫電路4可以提供位線偏壓，其將用來根據(jù)控制邏輯5的控制來存取被選擇的存儲單元。例如，讀/寫電路4可以提供位線電壓到被選擇的位線，位線電壓可以用于響應(yīng)控制邏輯5的控制而進(jìn)行從被選擇的存儲單元讀取數(shù)據(jù)或?qū)懭霐?shù)據(jù)到被選擇的存儲單元的操作。

控制邏輯5可以根據(jù)從外部提供的指令信號而輸出用于控制半導(dǎo)體存儲器件的控制信號。讀/寫電路4可以被從控制邏輯5輸出的控制信號控制。

圖2是根據(jù)一個或多個示例實施方式的磁存儲器件的存儲單元陣列的電路圖。

參照圖2，存儲單元陣列1可以包括多條第一導(dǎo)線、多條第二導(dǎo)線以及多個存儲單元mc。在一個或多個示例實施方式中，第一導(dǎo)線可以用作字線wl，第二導(dǎo)線可以用作位線bl。存儲單元mc可以被二維或三維地提供。字線wl和位線bl可以提供為彼此交叉，每個存儲單元mc可以提供在字線wl和位線bl的對應(yīng)交叉處。每條字線wl可以連接到多個存儲單元mc。每條位線bl可以連接到與每條字線wl連接的存儲單元mc中的對應(yīng)一個。這里，存儲單元mc可以通過位線bl連接到參照圖1描述的讀寫電路40。

每個存儲單元mc可以包括存儲元件me和選擇元件se。存儲元件me可以提供在位線bl和選擇元件se之間并連接到位線bl和選擇元件se，選擇元件se可以提供在存儲元件me和字線wl之間并連接到存儲元件me和字線wl。存儲元件me可以是其電阻取決于施加到其的電脈沖而能夠切換到至少兩個值中的一個的可變電阻器件。

在一個或多個示例實施方式中，存儲元件me可以形成為具有分層結(jié)構(gòu)，其電阻能夠利用從其經(jīng)過的電流通過自旋轉(zhuǎn)移過程來改變。例如，存儲元件me可以具有配置為表現(xiàn)出磁致電阻性質(zhì)的分層結(jié)構(gòu)，并可以包括至少一種鐵磁材料和/或至少一種反鐵磁材料。在一個或多個示例實施方式中，存儲元件me可以是具有磁隧道結(jié)mjt的磁存儲元件。

選擇元件se可以配置為選擇性地控制流過存儲元件me的電流。例如，選擇元件se可以是二極管、pnp雙極晶體管、npn雙極晶體管、nmos場效應(yīng)晶體管和pmos場效應(yīng)晶體管中的一個。在選擇元件se是三端器件(例如，雙極晶體管或mos場效應(yīng)晶體管)的情況下，額外的互連線可以連接到選擇元件se。

在下文，將描述根據(jù)一個或多個示例實施方式的制造存儲元件me的方法。圖3是示出根據(jù)一個或多個示例實施方式的制造存儲器件的方法的流程圖。圖4、5a、6a、7a、10和11a是示出根據(jù)一個或多個示例實施方式的制造存儲器件的方法的截面圖。圖5b、6b、7b和11b是分別對應(yīng)于圖5a、6a、7a和11a的部分‘a(chǎn)’的放大圖。圖7c是對應(yīng)于圖7a的部分‘a(chǎn)’的放大圖，圖11c和11d是對應(yīng)于圖11a的部分‘a(chǎn)’的放大圖。圖12a和12b是示出根據(jù)一個或多個示例實施方式的磁隧道結(jié)的概念圖。

參照圖3和4，可以提供基板10?；?0可以是硅晶片、鍺晶片和/或硅鍺晶片?；?0可以包括導(dǎo)電區(qū)域。

下層間絕緣層20可以形成在基板10上。下層間絕緣層20可以由氧化物(例如硅氧化物)、氮化物(例如硅氮化物)和/或氮氧化物(例如硅氮氧化物)形成。接觸插塞22可以形成在下層間絕緣層20中并可以連接到導(dǎo)電區(qū)域。接觸插塞22可以包括摻雜的半導(dǎo)體材料(例如摻雜的硅)、金屬(例如鎢、鋁、鈦和/或鉭)、導(dǎo)電的金屬氮化物(例如鈦氮化物、鉭氮化物和/或鎢氮化物)或金屬-半導(dǎo)體化合物(例如金屬硅化物)，或由之形成。

底電極層30可以形成在下層間絕緣層20上。底電極層30可以交疊接觸插塞22并可以連接到接觸插塞22。底電極層30可以包括導(dǎo)電的金屬氮化物(例如鈦氮化物和鉭氮化物)、過渡金屬(例如鈦和鉭)和稀土金屬(例如，釕和鉑)中的至少一種，或者由之形成。

第一磁性層40可以形成在底電極層30上(在s100中)。第一磁性層40可以是具有固定的磁化方向的固定層或具有可切換的磁化方向的自由層。

在一個或多個示例實施方式中，第一磁性層40可以具有基本上垂直于第一磁性層40和將形成在第一磁性層40上的非磁性層之間的界面的磁化方向。在這種情況下，第一磁性層40可以包括垂直磁性材料(例如cofetb、cofegd和cofedy)、l10垂直磁性材料、基于六方密堆積(hcp)copt的材料和垂直磁結(jié)構(gòu)中的至少一個。l10垂直磁性材料可以包括l10fept、l10fepd、l10copd和l10copt中的至少一種。垂直磁結(jié)構(gòu)可以包括交替地且重復(fù)地層疊的磁性層和非磁性層。例如，垂直磁結(jié)構(gòu)可以包括(co/pt)n、(cofe/pt)n、(cofe/pd)n、(co/pd)n、(co/ni)n、(coni/pt)n、(cocr/pt)n和(cocr/pd)n中的至少一個，其中n是層疊的成對的層的數(shù)目。

在示例實施方式中，第一磁性層40可以配置為具有基本上平行于第一磁性層40和將形成在第一磁性層40上的非磁性層之間的界面的磁化方向。在這種情況下，第一磁性層40可以由鐵磁材料形成，或包括鐵磁材料。在第一磁性層40是固定層的情況下，第一磁性層40還可以包括固定鐵磁材料的磁化方向的反鐵磁材料。第一磁性層40可以通過物理氣相沉積工藝或化學(xué)氣相沉積工藝形成。

此后，可以進(jìn)行形成隧道勢壘層的工藝s200以在第一磁性層40上形成隧道勢壘層50a(例如圖7a的隧道勢壘層50a)。根據(jù)一個或多個示例實施方式，形成隧道勢壘層的工藝s200可以包括形成第一金屬氧化物層的步驟s210、形成金屬層的步驟s220、形成第二金屬氧化物層的步驟s230以及進(jìn)行第一熱處理工藝的步驟s240。因此，隧道勢壘層50a可以形成為包括至少兩個金屬氧化物層以及在其間的金屬層(或插入層)。在下文，將參照附圖描述步驟s210、s220、s230和s240。

參照圖3、5a和5b，第一金屬氧化物層52可以形成在第一磁性層40上(在s210中)。第一金屬氧化物層52可以利用濺射工藝形成。例如，濺射工藝可以是使用至少一個靶的射頻濺射(在下文，rf濺射)。在一個或多個示例實施方式中，rf濺射工藝可以使用多個靶進(jìn)行。例如，如圖5a所示，第一靶tg1和第二靶tg2可以用于rf濺射工藝。在rf濺射工藝期間，第一靶tg1和第二靶tg2可以提供在基板10上方并可以在水平方向上彼此間隔開。第一靶tg1和第二靶tg2的每個可以提供為具有與基板10的頂表面平行的或成一角度的底表面。第一靶tg1和第二靶tg2可以由相同的金屬氧化物材料形成，或包括相同的金屬氧化物材料。第一靶tg1和第二靶tg2的每個可以包括鎂氧化物、鈦氧化物、鋁氧化物、鎂鋅氧化物和鎂硼氧化物中的至少一種。然而，示例實施方式不限于此。

在rf濺射工藝期間，離子源可以從第一靶tg1和第二靶tg2產(chǎn)生。離子源可以包括分別從第一靶tg1和第二靶tg2產(chǎn)生的第一離子源im和第二離子源io。第一離子源im可以包括金屬元素(例如mg)，第二離子源io可以包括氧離子和/或氧自由基。第一離子源im和第二離子源io可以沉積在第一磁性層40上以形成第一金屬氧化物層52。

第一金屬氧化物層52可以包含與第一靶tg1和第二靶tg2基本上相同的材料。例如，第一金屬氧化物層52可以包括鎂氧化物、鈦氧化物、鋁氧化物、鎂鋅氧化物和鎂硼氧化物中的至少一種。在整個階段，第一金屬氧化物層52的至少一部分可以為非晶態(tài)。

在rf濺射工藝之后，剩余的離子源ioa1可以保留在第一磁性層40和第一金屬氧化物層52之間。剩余的離子源ioa1可以是第二離子源io的沒有參與用于形成第一金屬氧化物層52的反應(yīng)過程的部分。例如，如圖5b所示，剩余的離子源ioa1可以位于第一磁性層40和第一金屬氧化物層52之間的界面附近。由于第二離子源io具有比第一離子源im長的平均自由程(meanfreepath)，所以第二離子源io可以容易地到達(dá)第一磁性層40的表面。這里，第二離子源io的未反應(yīng)的部分可以鄰近于第一磁性層40的表面積累。然而，示例實施方式不限于此。剩余的離子源ioa1可以隨機地分布在第一金屬氧化物層52中。在剩余的離子源ioa1過多地積累在第一磁性層40的表面上的情況下，剩余的離子源ioa1會干擾磁隧道結(jié)的自旋相關(guān)的隧穿，因此，磁隧道結(jié)會具有增大的電阻面積ra和減小的磁阻比率tmr。

根據(jù)一個或多個示例實施方式，可以防止由剩余的離子源ioa1的過多的量引起的問題。例如，在第一金屬氧化物層52通過使用多個靶(例如tg1和tg2)的濺射工藝形成的情形下，第一金屬氧化物層52可以以相對高的沉積速率沉積。因而，當(dāng)與沉積速率緩慢的情形相比時，在第一金屬氧化物層52的形成期間，剩余的離子源ioa1的產(chǎn)生量可以相對地減少。

參照圖3、6a和6b，金屬層54可以形成在第一金屬氧化物層52上(在s220中)。在一個或多個示例實施方式中，金屬層54可以由具有高氧親合力的金屬材料形成。例如，金屬層54可以包含mg、fe、ti、ta、al、w、hf或v。金屬層54可以通過rf濺射工藝形成。在用于形成金屬層54的rf濺射工藝中，具有高氧親合力的金屬材料可以用作靶材料。形成金屬層54的工藝可以在與形成第一金屬氧化物層52的相同系統(tǒng)內(nèi)原位地進(jìn)行。

在一個或多個示例實施方式中，金屬層54可以包含與第一金屬氧化物層52中包含的金屬元素相同的金屬元素。例如，第一金屬氧化物層52和金屬層54的每個可以包含鎂(mg)。在示例實施方式中，金屬層54可以包含與第一金屬氧化物層52中包含的金屬元素不同的金屬元素。例如，第一金屬氧化物層52可以包含鎂(mg)，金屬層54可以包含鐵(fe)。

金屬層54可以形成為具有第一厚度t1。這里，第一厚度t1可以定義為從第一金屬氧化物層52和金屬層54之間的界面到金屬層54的頂表面(即,金屬層54和第二金屬氧化物層56之間的界面)的垂直距離的平均值。金屬層54可以以使得第一厚度t1與第二厚度t2的比值是均一的這樣的方式形成，其中第二厚度t2是初始隧道勢壘層50或隧道勢壘層50a的厚度。這將在下面再次描述。

第二金屬氧化物層56可以形成在金屬層54上(在s230中)。第二金屬氧化物層56可以包括與第一金屬氧化物層52相同的材料，并可以通過與用于形成第一金屬氧化物層52相同的方法形成。例如，第二金屬氧化物層52可以由鎂氧化物、鈦氧化物、鋁氧化物、鎂鋅氧化物和鎂硼氧化物的至少之一形成，或包括鎂氧化物、鈦氧化物、鋁氧化物、鎂鋅氧化物和鎂硼氧化物中的至少一個。此外，第二金屬氧化物層56可以通過使用多個靶(例如第一靶tg1和第二靶tg2)的rf濺射工藝形成。換句話說，在用于形成第二金屬氧化物層56的rf濺射工藝期間，從第一靶tg1和第二靶tg2產(chǎn)生的第一離子源im和第二離子源io可以沉積在金屬層54上，因而，第二金屬氧化物層56可以形成在金屬層54上。形成第二金屬氧化物層56的工藝可以在與用于形成第一金屬氧化物層52和金屬層54的系統(tǒng)相同的系統(tǒng)內(nèi)原位地進(jìn)行。在這個階段，第二金屬氧化物層56的至少一部分可以處于非晶態(tài)。在下文，第一金屬氧化物層52、金屬層54和第二金屬氧化物層56將被稱為‘初始隧道勢壘層50’。

如圖6b所示，在形成第二金屬氧化物層56之后，剩余的離子源ioa2可以保留在金屬層54和第二金屬氧化物層56之間(即，金屬層54和第二金屬氧化物層56之間的界面附近)。剩余的離子源ioa2可以是第二離子源io(即，氧離子和/或氧自由基)的沒有參與用于形成第二金屬氧化物層56的反應(yīng)過程的部分。例如，當(dāng)形成第二金屬氧化物層56時，金屬層54可以防止第二離子源io到達(dá)第一磁性層40的表面。因而，與初始隧道勢壘層50由單一金屬氧化物層(例如由mgo)形成的情形相比，由于初始隧道勢壘層50形成為具有金屬氧化物/金屬/金屬氧化物(例如mgo/mg/mgo)的結(jié)構(gòu)，所以可以防止剩余的離子源積累在第一磁性層40的表面上(或在與第一磁性層40和初始隧道勢壘層50之間的界面相鄰的區(qū)域上)。

初始隧道勢壘層50可以形成為具有小于自旋擴散距離的厚度。例如，初始隧道勢壘層50的第二厚度t2可以在從約至約的范圍內(nèi)。這里，第二厚度t2可以定義為從第一磁性層40和第一金屬氧化物層52之間的界面到第二金屬氧化物層56的頂表面的平均垂直距離。根據(jù)一個或多個示例實施方式，金屬層54的第一厚度t1可以在第二厚度t2的0.1至0.2倍的范圍內(nèi)。換句話說，t1/t2的厚度比可以在從0.1至0.2的范圍內(nèi)。第一厚度t1可以在從約至約的范圍內(nèi)。

第一金屬氧化物層52和第二金屬氧化物層56可以具有基本上相同的厚度，但是示例實施方式不限于此。第一金屬氧化物層52可以形成為具有大于或小于第二金屬氧化物層56的厚度的厚度。

參照圖3、7a和7b，可以在基板10上進(jìn)行第一熱處理工藝(在s240中)。第一熱處理工藝可以在約100-500℃的溫度進(jìn)行約10-300秒。由于第一熱處理工藝，第一金屬氧化物層52和第二金屬氧化物層56的非晶部分的至少一部分可以結(jié)晶。此外，剩余的離子源ioa1和ioa2可以與金屬層54反應(yīng)以形成子氧化物層。例如，子氧化物層可以包括鄰近于第一金屬氧化物層52的第一子氧化物層55a和鄰近于第二金屬氧化物層56的第二子氧化物層55b。剩余的離子源ioa1的一部分可以朝向金屬層54熱擴散，第一子氧化物層55a可以通過剩余的離子源ioa1的熱擴散部分和金屬層54之間的反應(yīng)形成。第二子氧化物層55b可以通過剩余的離子源ioa2和與其相鄰的金屬層54之間的反應(yīng)形成。由于金屬層54由具有高氧親合力的金屬材料形成，所以金屬層54可以在第一熱處理工藝中容易地與剩余的離子源ioa1和ioa2反應(yīng)，從而形成金屬氧化物材料。換句話說，金屬層54可以用作剩余的離子源ioa1和ioa2的吸收層。相反，金屬層54的沒有參與第一熱處理工藝的未反應(yīng)部分可以被稱為剩余的金屬層55c。剩余的金屬層55c可以插設(shè)在第一子氧化物55a和第二子氧化物55b之間。在下文，第一子氧化物層55a和第二子氧化物層55b以及提供在兩者之間的剩余的金屬層55c可以被定義為插入層55。第一金屬氧化物層52和第二金屬氧化物層56以及在兩者之間的插入層55可以被定義為隧道勢壘層50a。剩余的金屬層55c可以具有小于插入層55的第一厚度t1的厚度。

在第一金屬氧化物層54和第二金屬氧化物層56以及金屬層54包含相同的金屬元素(例如mg)的情況下，第一金屬氧化物層54和第二金屬氧化物層56以及第一子氧化物層55a和第二子氧化物層55b可以是基本上相同的金屬氧化物(例如mgo)，或包含基本上相同的金屬氧化物(例如mgo)。在第一金屬氧化物層54和第二金屬氧化物層56與金屬層54包含不同的金屬元素(例如第一金屬氧化物層54和第二金屬氧化物層56包含鎂(mg)并且金屬層54包含fe、ti、ta、al、w、hf和v中的一種)的情況下，第一金屬氧化物層54和第二金屬氧化物層56和第一子氧化物層55a和第二子氧化物層55b可以是彼此不同的金屬氧化物材料。在任何情況下，第一子氧化物層55a和第二子氧化物層55b可以具有比第一金屬氧化物層54和第二金屬氧化物層56小的氧原子濃度(即，atm％)。

在示例實施方式中，金屬層54的整個部分可以在第一熱處理工藝期間被氧化。例如，在金屬層54的第一厚度t1小的情況下，金屬層54可以通過第一熱處理工藝被全部氧化。在這種情況下，插入層55可以是單一子氧化物層，如圖7c所示。也就是說，圖7b的第一子氧化物層55a和第二子氧化物層55b可以連接到彼此以形成用作圖7c的插入層55的單一層。即使在這種情況下，插入層55也可以具有比第一金屬氧化物層54和第二金屬氧化物層56的氧原子濃度小的氧原子濃度。

根據(jù)一個或多個示例實施方式，形成隧道勢壘層50a的工藝s200可以包括進(jìn)行數(shù)次形成金屬層的工藝。例如，隧道勢壘層50a可以形成為具有至少兩個插入層。其示例將參照圖8和9描述。圖8是示出根據(jù)一個或多個示例實施方式的形成隧道勢壘層的方法的流程圖。圖9是對應(yīng)于圖7a的部分‘a(chǎn)’的放大圖。

參照圖8，形成隧道勢壘層50a的工藝可以包括以下步驟：形成第一金屬氧化物層(在s210中)、形成第一金屬層(在s220中)、形成第二金屬氧化物層(在s230中)、形成第二金屬層(在s232中)、形成第三金屬氧化物層(在s234中)以及進(jìn)行第一熱處理工藝(在s240中)。圖8的步驟s210、s220和s230可以以與圖3的步驟s210、s220和s230基本上相同或類似的方式進(jìn)行。形成第二金屬層的步驟s232可以以與形成第一金屬層的步驟s220基本上相同或類似的方式進(jìn)行。類似地，形成第三金屬氧化物層的步驟s234可以以與形成第一金屬氧化物層或第二金屬氧化物層的步驟s210或s230基本上相同或類似的方式進(jìn)行。因此，如圖9所示，隧道勢壘層50a可以包括第一至第三金屬氧化物層52、56和58以及分別插設(shè)在金屬氧化物層52、56和58中的相鄰對之間的第一插入層55_1和第二插入層55_2。第一插入層55_1可以包括一對子氧化物層55a1和55b1以及提供在兩者之間的剩余的金屬層55c1。第二插入層55_2可以包括一對子氧化物層55a2和55b2以及提供在兩者之間的剩余的金屬層55c2。然而，示例實施方式不限于此。第一插入層55_1和第二插入層55_2的每個可以構(gòu)成單一子氧化物層，如圖7c所示。在任何情況下，第一插入層55_1的厚度t1a和第二插入層55_2的厚度t1b之和可以在隧道勢壘層50a的第二厚度t2的0.1至0.2倍的范圍內(nèi)。此外，第一插入層55_1和第二插入層55_2的每個可以具有比第一至第三金屬氧化物層52、56和58的氧原子濃度小的氧原子濃度。盡管在本示例實施方式中，形成金屬層的工藝被進(jìn)行兩次，但是示例實施方式不限于此。在示例實施方式中，形成隧道勢壘層的工藝可以包括進(jìn)行至少三次形成金屬層的工藝。

參照圖3和10，第二磁性層60可以形成在隧道勢壘層50a上(在s300中)。第二磁性層60可以是具有固定的磁化方向的固定層或具有可切換的磁化方向的自由層。第一磁性層40和第二磁性層60中的一個可以用作具有固定的磁化方向的固定層，另一個可以用作其磁化方向能夠改變?yōu)槠叫杏诨蚍雌叫泄潭▽拥拇呕较虻淖杂蓪印?/p>

在一個或多個示例實施方式中，第二磁性層60可以形成為具有基本上垂直于隧道勢壘層50a和第二磁性層60之間的界面的磁化方向。在這種情況下，第二磁性層60可以包括垂直磁性材料(例如cofetb、cofegd和cofedy)、l10垂直磁性材料、基于六方密堆積(hcp)copt的材料和垂直磁結(jié)構(gòu)中的至少一種。l10垂直磁性材料可以包括l10fept、l10fepd、l10copd和l10copt中的至少一種。垂直磁結(jié)構(gòu)可以包括交替地且重復(fù)地層疊的磁性層和非磁性層。例如，垂直磁結(jié)構(gòu)可以包括(co/pt)n、(cofe/pt)n、(cofe/pd)n、(co/pd)n、(co/ni)n、(coni/pt)n、(cocr/pt)n和(cocr/pd)n中的至少之一，其中n是層疊的成對的層的數(shù)目。

在示例實施方式中，第二磁性層60可以形成為具有基本上平行于隧道勢壘層50a和第二磁性層60之間的界面的磁化方向。在這種情況下，第二磁性層60可以由鐵磁材料形成，或包括鐵磁材料。在第二磁性層60是固定層的情況下，第二磁性層60還可以包括用于固定鐵磁材料的磁化方向的反鐵磁材料。

第二磁性層60可以通過物理氣相沉積工藝或化學(xué)氣相沉積工藝形成。在下文，為了簡潔起見，隨后的描述將參照其中第一磁性層40是固定層并且第二磁性層60是自由層的示例。

接下來，可以進(jìn)行第二熱處理工藝(在s400中)。第二熱處理工藝可以在350℃至400℃的溫度進(jìn)行。第二熱處理工藝可以比第一熱處理工藝進(jìn)行更長的時間。例如，第二熱處理工藝可以進(jìn)行30-120分鐘。由于第二熱處理工藝，第一磁性層40和第二磁性層60可以結(jié)晶。根據(jù)一個或多個示例實施方式，由于隧道勢壘層50a的金屬氧化物層52和56通過第一熱處理工藝預(yù)先結(jié)晶，所以可以在第二熱處理工藝期間在隧道勢壘層50a與磁性層40和60之間的界面處實現(xiàn)有效的晶格匹配。這可以使得有可能增大磁隧道結(jié)的磁阻比率tmr，而不增大磁隧道結(jié)的電阻面積ra。

此后，覆蓋氧化物層70可以形成在第二磁性層60上。覆蓋氧化物層70可以形成為允許第二磁性層60具有垂直于基板10的磁化方向。因此，第二磁性層60可以具有界面垂直磁各向異性(ipma)。覆蓋氧化物層70可以包括鉭氧化物、鎂氧化物、鈦氧化物、鋯氧化物、鉿氧化物和鋅氧化物中的至少之一，或由之形成。覆蓋氧化物層70可以在第二熱處理工藝之前形成。在示例實施方式中，可以省略覆蓋氧化物層70。

頂電極層80可以形成在覆蓋氧化物層70上。頂電極層80可以包括鎢、鈦、鉭、鋁和金屬氮化物(例如鈦氮化物和鉭氮化物)中的至少之一，或由之形成。頂電極層80可以通過濺射工藝、化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝形成。

參照圖3、11a和11b，第二磁性層60、隧道勢壘層50a和第一磁性層40可以被順序地圖案化以形成磁隧道結(jié)mtj(在s500中)。例如，頂電極層80可以被圖案化以形成頂電極te。頂電極te可以形成為限定用于磁隧道結(jié)mtj的區(qū)域。覆蓋氧化物層70、第二磁性層60、隧道勢壘層50a、第一磁性層40和底電極層30可以使用頂電極te作為蝕刻掩模被順序地蝕刻，因而，可以形成覆蓋氧化物圖案70p、第二磁性圖案60p、隧道勢壘圖案50p、第一磁性圖案40p和底電極be。磁隧道結(jié)mtj可以包括順序地層疊在底電極be上的第一磁性圖案40p、隧道勢壘圖案50p和第二磁性圖案60p。

在一個或多個示例實施方式中，如圖12a所示，第一磁性圖案40p和第二磁性圖案60p可以具有與隧道勢壘圖案50p和第二磁性圖案60p彼此接觸的表面基本上平行的平面內(nèi)磁化方向。盡管在圖12a中，第一磁性圖案40p和第二磁性圖案60p被分別示為固定層和自由層，但是示例實施方式不限于此。根據(jù)示例實施方式，第一磁性圖案40p可以用作自由層，第二磁性圖案60p可以用作固定層。

具有平面內(nèi)磁化方向的第一磁性圖案40p和第二磁性圖案60p的每個可以包括鐵磁材料。第一磁性圖案40p還可以包括用于固定第一磁性圖案40p中的鐵磁材料的磁化方向的反鐵磁材料。

在示例實施方式中，如圖12b所示，第一磁性圖案40p和第二磁性圖案60p可以具有與隧道勢壘圖案50p和第二磁性圖案60p彼此接觸的表面基本上垂直的磁化方向。

具有垂直磁化方向的第一磁性圖案40p和第二磁性圖案60p的每個可以包括垂直磁性材料(例如cofetb、cofegd和cofedy)、l10垂直磁性材料、基于六方密堆積(hcp)copt的材料和垂直磁結(jié)構(gòu)中的至少之一。l10垂直磁性材料可以包括l10fept、l10fepd、l10copd和l10copt中的至少一種。垂直磁結(jié)構(gòu)可以包括交替地且重復(fù)地層疊的磁性層和非磁性層。例如，垂直磁結(jié)構(gòu)可以包括(co/pt)n、(cofe/pt)n、(cofe/pd)n、(co/pd)n、(co/ni)n、(coni/pt)n、(cocr/pt)n和(cocr/pd)n中的至少之一，其中n是層疊的成對的層的數(shù)目。

根據(jù)一個或多個示例實施方式，隧道勢壘圖案50p可以包括順序地層疊在第一磁性圖案40p上的第一金屬氧化物圖案52p、插入圖案55p和第二金屬氧化物圖案56p。插入圖案55p可以包括一對子氧化物圖案55ap和55bp以及提供在兩者之間的插入圖案55cp，如圖11b所示。插入圖案55p的第一厚度t1可以在隧道勢壘圖案50p的第二厚度t2的0.1至0.2倍的范圍內(nèi)。換句話說，t1/t2的厚度比可以在從0.1至0.2的范圍內(nèi)。例如，隧道勢壘圖案50p的第二厚度t2可以在從約至約的范圍內(nèi)，插入圖案55p的第一厚度t1可以在從約至約的范圍內(nèi)。這里，第一厚度t1可以被定義為從第一金屬氧化物圖案52p和插入圖案55p之間的界面到插入圖案55p和第二金屬氧化物圖案56p之間的界面的平均垂直距離。第二厚度t2可以被定義為從第一磁性圖案40p和第一金屬氧化物圖案52p之間的界面到第二金屬氧化物圖案56p和第二磁性圖案60p之間的界面的平均垂直距離。

在一個或多個示例實施方式中，第一金屬氧化物圖案52p和第二金屬氧化物圖案56p以及第一子氧化物圖案55ap和第二子氧化物圖案55bp可以包含基本上相同的金屬氧化物材料(例如mgo)。在示例實施方式中，第一金屬氧化物圖案52p和第二金屬氧化物圖案56p與第一子氧化物圖案55ap和第二子氧化物圖案55bp可以包含彼此不同的金屬氧化物材料。例如，第一金屬氧化物圖案52p和第二金屬氧化物圖案56p可以包含mgo，第一子氧化物圖案55ap和第二子氧化物圖案55bp可以包含fe、ti、ta、al、w、hf和v的氧化物中的至少一種。在任何情況下，第一子氧化物圖案55ap和第二子氧化物圖案55bp可以具有比第一金屬氧化物圖案52p和第二金屬氧化物圖案56p的氧原子濃度(即，atm％)小的氧原子濃度。插入圖案55p可以形成為具有單一子氧化物圖案，如圖11c所示。這種結(jié)構(gòu)可以在隧道勢壘層50a通過參照圖7c描述的方法形成時獲得。插入圖案55p的第一厚度t1和氧原子濃度可以與參照圖11b描述的那些基本上相同。換句話說，插入圖案55p的第一厚度t1可以在隧道勢壘圖案50p的第二厚度t2的0.1至0.2倍的范圍內(nèi)，插入圖案55p的氧原子濃度可以小于第一金屬氧化物圖案52p和第二金屬氧化物圖案56p的氧原子濃度。

在示例實施方式中，隧道勢壘圖案50p可以包括多個插入圖案。作為一示例，隧道勢壘圖案50p可以包括金屬氧化物圖案52p、56p和58p以及分別插設(shè)在其相鄰對之間的插入圖案55p_1和55p_2，如圖11d所示。換句話說，隧道勢壘圖案50p可以包括順序地層疊在第一磁性圖案40p上的第一金屬氧化物圖案52p、第一插入圖案55p_1、第二金屬氧化物圖案56p、第二插入圖案55p_2以及第三金屬氧化物圖案58p。這種結(jié)構(gòu)可以在通過參照圖8和9描述的方法形成隧道勢壘層50a時獲得。第一插入圖案55p_1可以包括一對子氧化物圖案55ap1和55bp1以及在兩者之間的剩余的金屬圖案55cp1。第二插入圖案55p_2可以包括一對子氧化物圖案55ap2和55bp2以及在兩者之間的剩余的金屬圖案55cp2。這里，第一插入圖案55p_1的厚度t1a和第二插入圖案55p_2的厚度t1b之和可以在隧道勢壘圖案50p的第二厚度t2的0.1至0.2倍的范圍內(nèi)。此外，子氧化物圖案55ap1、55bp1、55ap2和55bp2可以具有比第一至第三金屬氧化物圖案52p、56p和58p的氧原子濃度小的氧原子濃度。第一和第二插入圖案55p_1和55p_2的每個可以是單一子氧化物圖案。

根據(jù)一個或多個示例實施方式，可以進(jìn)行形成隧道勢壘層的工藝以形成包括至少兩個金屬氧化物圖案和插設(shè)在兩者之間的插入圖案的隧道勢壘圖案。在形成隧道勢壘圖案期間，金屬氧化物圖案之間的插入圖案可以防止剩余的離子源(例如氧離子和/或氧自由基)過多地積累在與第一磁性圖案和隧道勢壘圖案之間的界面相鄰的區(qū)域。此外，插入圖案可以有助于降低隧道勢壘圖案的帶隙能量。例如，在隧道勢壘圖案形成為具有mgo/mg/mgo的結(jié)構(gòu)的情況下，它可以具有約1.0ev的帶隙能量，其低于單一鎂氧化物(mgo)層的帶隙能量(例如約1.3ev)。隧道勢壘圖案的低帶隙能量可以使得有可能增大磁隧道結(jié)的磁阻比率(tmr)。也就是說，根據(jù)一個或多個示例實施方式，可以實現(xiàn)具有增大的磁阻比率(tmr)的磁隧道結(jié)，而不用增大電阻面積(ra)，因此，可以實現(xiàn)具有改善的特性的磁存儲器件。

圖13、14和15是示出根據(jù)一個或多個示例實施方式的磁隧道結(jié)的電特性的圖形。具體地，圖13是示出根據(jù)一示例實施方式的實驗示例和比較示例的由電阻面積(ra)的變化導(dǎo)致的磁阻比率(tmr)的變化的圖形。在實驗示例中，隧道勢壘層通過使用參照圖3、5a、5b、6a、6b、7a和7b描述的方法順序地沉積鎂氧化物/鎂/鎂氧化物層以及然后通過對其進(jìn)行原位熱處理工藝而形成，并且在比較例中，隧道勢壘層通過沉積單一鎂氧化物層然后對其進(jìn)行熱處理工藝而形成。圖14和15是分別示出根據(jù)由圖13的實驗示例形成的鎂層的厚度t1與隧道勢壘層的厚度t2(即，鎂氧化物/鎂/鎂氧化物層的總厚度)的比率的，電阻面積ra和磁阻比率tmr的圖形。

參照圖13，在約13.7ω·μm²的電阻面積ra處，磁阻比率tmr在比較例中為約220-225％并且在實驗示例中為約235-245％。換句話說，在相同的電阻面積ra，實驗示例中的磁阻比率tmr比比較例中的高約15至20％。這表明，根據(jù)實驗示例，可以改善磁隧道結(jié)的磁阻比率(tmr)性質(zhì)。

參照圖14和15，當(dāng)t1/t2的厚度比小于0.1時，電阻面積ra減小，但是磁阻比率tmr也減小。當(dāng)t1/t2的厚度比大于0.2時，電阻面積ra急劇增大并且磁阻比率tmr減小。相反，當(dāng)金屬層(即，鎂層)的厚度t1與隧道勢壘層的厚度t2的厚度比在從0.1至0.2的范圍內(nèi)時，磁阻比率tmr增大，而沒有電阻面積ra的任何增大。

圖16是示出根據(jù)一個或多個示例實施方式的磁存儲器件的平面圖，圖17是沿圖16的線i-i'和ii-ii'截取的截面圖。圖18a是對應(yīng)于圖17的部分‘b’的放大圖。圖18b、18c和18d是對應(yīng)于圖18a的部分‘c’的放大圖。

參照圖17，可以提供基板100?；?00可以是硅基板、鍺基板和/或硅鍺基板?；?00可以制備為具有第一導(dǎo)電類型。器件隔離圖案101可以形成在基板100上。如圖16和17所示，器件隔離圖案101可以限定有源線圖案alp。如圖16所示，當(dāng)在平面圖中看時，每個有源線圖案alp可以是平行于第一方向d1延伸的線形圖案。器件隔離圖案101和有源線圖案alp可以交替地布置在垂直于第一方向d1的第二方向d2上。在示例實施方式中，有源線圖案alp可以被摻雜以具有第一導(dǎo)電類型。

基板100可以包括提供為交叉有源線圖案alp和器件隔離圖案101的隔離凹陷區(qū)104。當(dāng)在平面圖中看時，每個隔離凹陷區(qū)104可以像凹槽一樣地成形，并可以平行于第二方向d2延伸。隔離凹陷區(qū)104可以以使得每個有源線圖案alp被分為多個有源圖案ca這樣的方式提供。每個有源圖案ca可以是每個有源線圖案alp在相鄰一對隔離凹陷區(qū)104之間的部分。換句話說，每個有源圖案ca可以由相鄰一對器件隔離圖案101和相鄰一對隔離凹陷區(qū)104限定。當(dāng)在平面圖中看時，有源圖案ca可以在第一方向和第二方向兩者上彼此間隔開地設(shè)置，以形成矩陣形狀的布置。

柵凹陷區(qū)103可以形成為交叉沿第二方向d2布置的有源圖案ca。每個柵凹陷區(qū)103可以像凹槽一樣地成形并可以平行于隔離凹陷區(qū)104延伸。在示例實施方式中，一對柵凹陷區(qū)103可以交叉每個有源圖案ca。在這種情況下，一對單元晶體管可以形成在每個有源圖案ca上。

柵凹陷區(qū)103可以具有與隔離凹陷區(qū)104基本上相同的深度。每個柵凹陷區(qū)103的寬度可以基本上等于或不同于隔離凹陷區(qū)104的寬度。柵凹陷區(qū)103和隔離凹陷區(qū)104的深度可以小于器件隔離圖案101的深度。

字線wl可以分別提供在柵凹陷區(qū)103中。單元柵電介質(zhì)層105可以提供在字線wl和柵凹陷區(qū)103的內(nèi)表面之間。由于柵凹陷區(qū)103的形狀，字線wl可以為平行于第二方向d2延伸的線形結(jié)構(gòu)。每個單元晶體管可以包括字線wl和溝道區(qū)，溝道區(qū)具有凹陷的輪廓并面對字線wl。

隔離線il可以分別提供在隔離凹陷區(qū)104中。隔離柵電介質(zhì)層106可以提供在隔離線il和隔離凹陷區(qū)104的內(nèi)表面之間。隔離線il可以是平行于第二方向d2延伸的線形結(jié)構(gòu)。

柵掩模圖案108可以提供在字線wl和隔離線il的每個上。字線wl和隔離線il可以具有比柵凹陷區(qū)103和隔離凹陷區(qū)104的頂入口低的頂表面。柵掩模圖案108可以提供在柵凹陷區(qū)103和隔離凹陷區(qū)104的每個的上部分中。柵掩模圖案108可以具有與基板100的頂表面基本上共平面的頂表面。

在磁存儲器件的操作中，隔離電壓可以被施加到隔離線il。隔離電壓可以被選擇以防止溝道或反型層形成在隔離凹陷區(qū)104下面。換句話說，當(dāng)隔離線il被施加有隔離電壓時，位于隔離線il下面的隔離溝道區(qū)可以被斷開。因此，每個有源線圖案alp的有源圖案ca可以彼此電分離。例如，在有源線圖案alp用p型摻雜劑摻雜的情況下，隔離電壓可以是接地電壓或負(fù)電壓。

例如，字線wl可以包括摻雜的半導(dǎo)體材料(例如摻雜的硅)、金屬(例如鎢、鋁、鈦或鉭)、導(dǎo)電的金屬氮化物(例如鈦氮化物、鉭氮化物或鎢氮化物)和金屬-半導(dǎo)體化合物(例如金屬硅化物)中的至少一種，或由之形成。在示例實施方式中，隔離線il可以由與字線wl相同的材料形成。單元柵電介質(zhì)層105和隔離柵電介質(zhì)層106可以包括例如硅氧化物、硅氮化物、硅氮氧化物和/或包括絕緣金屬氧化物(例如鉿氧化物或鋁氧化物)的高k電介質(zhì)材料形成，或由之形成。柵掩模圖案108可以包括例如硅氧化物、硅氮化物和/或硅氮氧化物。

第一摻雜區(qū)111可以提供在每個有源圖案ca中并且在每個相鄰對的字線wl之間。第二摻雜區(qū)112可以提供在有源圖案ca中并且在字線wl和隔離線il之間。在示例實施方式中，第一摻雜區(qū)111可以提供在每個有源圖案ca的中央?yún)^(qū)域中，一對第二摻雜區(qū)112可以分別提供在每個有源圖案ca的邊緣區(qū)域中。因此，形成在每個有源圖案ca上的該對單元晶體管可以共用第一摻雜區(qū)111。第一摻雜區(qū)111和第二摻雜區(qū)112可以用作單元晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)。第一摻雜區(qū)111和第二摻雜區(qū)112可以被摻雜以具有不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型。第一和第二導(dǎo)電類型中的一個可以是n型，另一個可以是p型。

此外，第一層間絕緣層120可以提供在基板100上。第一層間絕緣層120可以由例如硅氧化物形成，或包括例如硅氧化物。第一層間絕緣層120可以形成為具有源極凹槽，源極線sl可以提供為分別填充源極凹槽。源極線sl可以平行于第二方向d2延伸。每條源極線sl可以包括摻雜的半導(dǎo)體材料(例如摻雜的硅)、金屬(例如鎢、鋁、鈦或鉭)、導(dǎo)電的金屬氮化物(例如鈦氮化物、鉭氮化物或鎢氮化物)或金屬-半導(dǎo)體化合物(例如金屬硅化物)，或由之形成。每條源極線sl可以將在第二方向d2上布置的第一摻雜區(qū)111連接至彼此。此外，第一層間絕緣層120可以形成為具有第一接觸孔，第一接觸插塞122可以分別提供在第一接觸孔中并可以分別連接到第二摻雜區(qū)112。第一接觸插塞122可以由與源極線sl相同的導(dǎo)電材料形成。源極線sl和第一接觸插塞122可以具有與第一層間絕緣層120的頂表面基本上共平面的頂表面。

蝕刻停止層124可以提供在第一層間絕緣層120上。蝕刻停止層124可以形成為覆蓋源極線sl的頂表面。蝕刻停止層124可以由相對于第一層間絕緣層120具有蝕刻選擇性的絕緣材料形成。例如，第一層間絕緣層120可以由硅氧化物形成，蝕刻停止層124可以由硅氮化物和/或硅氮氧化物形成。

第二層間絕緣層130可以提供在蝕刻停止層124上。第二層間絕緣層130可以由硅氧化物形成。

第二接觸插塞132可以提供為穿過第二層間絕緣層130和蝕刻停止層124兩者。第二接觸插塞132可以經(jīng)由第一接觸插塞122分別電連接到第二摻雜區(qū)112。在示例實施方式中，歐姆圖案可以提供在第一接觸插塞122和第二接觸插塞132之間、在第一接觸插塞122和第二摻雜區(qū)112之間以及在源極線sl和第一摻雜區(qū)111之間。歐姆圖案可以包括包含金屬硅化物(例如鈷硅化物或鈦硅化物)的金屬-半導(dǎo)體化合物的至少一種，或由之形成。

多個存儲元件me可以提供在第二層間絕緣層130上。每個存儲元件me可以包括下電極be、磁隧道結(jié)mtj和上電極te。具體地，磁隧道結(jié)mtj可以具有與圖18a的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。圖18a是圖17的部分‘b’的放大圖并對應(yīng)于圖11a。換句話說，磁隧道結(jié)mtj可以包括順序地層疊在底電極be上的第一磁性圖案40p、隧道勢壘圖案50p和第二磁性圖案60p。隧道勢壘圖案50p可以包括至少兩個金屬氧化物圖案和插設(shè)在兩者之間的插入圖案。例如，隧道勢壘圖案50p可以具有與圖18b、18c或18d的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。由于圖18b、18c和18d對應(yīng)于圖11b、11c和11d的結(jié)構(gòu)，并且隧道勢壘圖案50p的結(jié)構(gòu)已參照圖11b、11c和11d描述，所以將省略其具體描述。

作為一示例，每個存儲元件me可以被圖案化以具有島形結(jié)構(gòu)。當(dāng)在平面圖中看時，存儲元件me可以分別交疊第二接觸插塞132。

在一個或多個示例實施方式中，覆蓋氧化物圖案70p可以插設(shè)在第二磁性圖案60p和頂電極te之間。覆蓋氧化物圖案70p可以以使得第二磁性圖案60p具有垂直于基板100的磁化方向這樣的方式配置。因此，第二磁性圖案60p可以具有界面垂直磁各向異性(ipma)。覆蓋氧化物圖案70p可以包括鉭氧化物、鎂氧化物、鈦氧化物、鋯氧化物、鉿氧化物和鋅氧化物中的至少一種。在示例實施方式中，可以省略覆蓋氧化物圖案70p。

第三層間絕緣層140可以形成在第二層間絕緣層130上以接觸存儲元件me的側(cè)壁。第三層間絕緣層140可以形成為暴露存儲元件me的頂表面。

位線bl可以提供在第三層間絕緣層140上。位線bl可以在第一方向d1上延伸。每條位線bl可以共同地接觸布置在第一方向d1上的多個存儲元件me。例如，位線bl可以連接到存儲元件me，而沒有任何接觸插塞插設(shè)在兩者之間。這使得可以簡化制造工藝并降低位線bl和存儲元件me之間的接觸電阻。此外，可以改善位線bl和存儲元件me之間的接觸電阻的均勻性。

圖19至22是對應(yīng)于圖16的線i-i'和ii-ii'并示出根據(jù)一個或多個示例實施方式的制造磁存儲器件的方法的截面圖。

參照圖16和19，可以提供基板100。基板100可以是硅基板、鍺基板和/或硅鍺基板。基板100可以具有第一導(dǎo)電類型。

器件隔離圖案101可以形成在基板100上以限定有源線圖案alp。有源線圖案alp可以形成為平行于圖16的第一方向d1。器件隔離圖案101可以使用淺溝槽隔離(sti)工藝形成。

有源線圖案alp和器件隔離圖案101可以被圖案化以形成平行于圖16的第二方向d2延伸的柵凹陷區(qū)103和隔離凹陷區(qū)104。隔離凹陷區(qū)104可以形成為將每個有源線圖案alp分成多個有源圖案ca。柵凹陷區(qū)103可以交叉單元有源圖案ca。柵凹陷區(qū)103和隔離凹陷區(qū)104可以形成為具有比器件隔離圖案101的深度小的深度。

單元柵電介質(zhì)層105可以形成為共形地覆蓋每個柵凹陷區(qū)103的內(nèi)表面。隔離柵電介質(zhì)層106也可以形成為共形地覆蓋每個隔離凹陷區(qū)104的內(nèi)表面。在示例實施方式中，單元柵電介質(zhì)層105和隔離柵電介質(zhì)層106可以使用相同的工藝同時形成。單元柵電介質(zhì)層105和隔離柵電介質(zhì)層106可以是通過對基板100進(jìn)行熱氧化工藝形成的硅氧化物層。可選地，單元柵電介質(zhì)層105和隔離柵電介質(zhì)層106可以包括例如硅氧化物、硅氮化物、硅氮氧化物和包括絕緣的金屬氧化物(例如鉿氧化物或鋁氧化物)的高k電介質(zhì)材料中的至少一種，或由之形成。

接下來，第一導(dǎo)電層可以形成為填充柵凹陷區(qū)103和隔離凹陷區(qū)104。第一導(dǎo)電層可以包括摻雜半導(dǎo)體材料(例如摻雜硅)、金屬(例如鎢、鋁、鈦或鉭)、導(dǎo)電的金屬氮化物(例如鈦氮化物、鉭氮化物或鎢氮化物)和金屬-半導(dǎo)體化合物(例如金屬硅化物)中的至少一種，或由之形成。第一導(dǎo)電層可以被蝕刻以在每個柵凹陷區(qū)103中形成字線wl以及在每個隔離凹陷區(qū)104中形成隔離線il。字線wl和隔離線il可以凹進(jìn)以具有比基板100的頂表面低的頂表面。

柵掩模圖案108可以形成在字線wl和隔離線il上以填充提供有字線wl和隔離線il的柵凹陷區(qū)103和隔離凹陷區(qū)104。柵掩模圖案108可以包括硅氧化物、硅氮化物和硅氮氧化物中的至少一種，或由之形成。

摻雜劑可以被注入到字線wl之間的單元有源圖案ca中以形成具有第二導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)111和第二摻雜區(qū)112。第一摻雜區(qū)111和第二摻雜區(qū)112的底表面可以形成在比字線wl和隔離線il的底部水平高的水平處。

參照圖16和20，第一層間絕緣層120可以形成在基板100上。第一層間絕緣層120可以由硅氧化物形成。第一層間絕緣層120可以被圖案化以形成單元孔和源極凹槽。

第二導(dǎo)電層可以形成為填充單元孔和源極凹槽。第二導(dǎo)電層可以包括摻雜的半導(dǎo)體材料(例如摻雜的硅)、金屬(例如鎢、鋁、鈦或鉭)、導(dǎo)電的金屬氮化物(例如鈦氮化物、鉭氮化物或鎢氮化物)和金屬-半導(dǎo)體化合物(例如金屬硅化物)中的至少一種，或由之形成。可以對第二導(dǎo)電層進(jìn)行平坦化工藝，直到暴露第一層間絕緣層120。因此，第一接觸插塞122可以分別形成在單元孔中，源極線sl可以分別形成在源極凹槽中。第一接觸插塞122可以分別連接到第二摻雜區(qū)112，源極線sl可以分別連接到第一摻雜區(qū)111。在示例實施方式中，歐姆圖案可以形成在源極線sl和第一摻雜區(qū)111之間以及在第一接觸插塞122和第二摻雜區(qū)112之間。歐姆圖案可以包括包含金屬硅化物(例如鈷硅化物或鈦硅化物)的金屬-半導(dǎo)體化合物的至少一種，或由之形成。

此后，蝕刻停止層124可以形成在第一層間絕緣層120、第一接觸插塞122和源極線sl上。蝕刻停止層124可以由硅氮化物和/或硅氮氧化物形成，或包括硅氮化物和/或硅氮氧化物。

參照圖16和21，第二層間絕緣層130可以形成在蝕刻停止層124上。第二層間絕緣層130可以由硅氧化物形成。第二接觸插塞132可以形成為穿過第二層間絕緣層130和蝕刻停止層124兩者。第二接觸插塞132可以通過與第一接觸插塞122相同的方法和相同的材料形成。第二接觸插塞132可以通過第一接觸插塞122分別電連接到第二摻雜區(qū)112。在示例實施方式中，歐姆圖案可以形成在第二接觸插塞132和第一接觸插塞122之間。歐姆圖案可以包括包含金屬硅化物(例如鈷硅化物或鈦硅化物)的金屬-半導(dǎo)體化合物的至少一種，或由之形成。

參照圖16和22，多個存儲元件me可以形成在第二層間絕緣層130上。每個存儲元件me可以包括下電極be、磁隧道結(jié)mtj和上電極te。例如，每個存儲元件me可以使用制造存儲元件me的上述方法形成。作為一示例，每個存儲元件me可以被圖案化以具有島形結(jié)構(gòu)。當(dāng)在平面圖中看時，存儲元件me可以分別交疊第二接觸插塞132。

返回參照圖16和17，第三層間絕緣層140可以形成在第二層間絕緣層130上以接觸存儲元件me的側(cè)壁。第三層間絕緣層140可以形成為暴露存儲元件me的頂表面。

位線bl可以提供在第三層間絕緣層140上。位線bl可以在第一方向d1上延伸。每條位線bl可以共同地連接到沿第一方向d1布置的多個存儲元件me。

根據(jù)一個或多個示例實施方式，包括至少兩個金屬氧化物圖案和插設(shè)在兩者之間的插入圖案的隧道勢壘圖案可以通過形成隧道勢壘層的工藝形成。在形成隧道勢壘圖案期間，金屬氧化物圖案之間的插入圖案可以防止剩余的離子源(例如氧離子和/或氧自由基)過多地積累在與第一磁性圖案和隧道勢壘圖案之間的界面相鄰的區(qū)域。此外，插入圖案可以有助于降低隧道勢壘圖案的帶隙能量。隧道勢壘圖案的低帶隙能量可以使得有可能增大磁隧道結(jié)的磁阻比率(tmr)。因而，根據(jù)一個或多個示例實施方式，可以實現(xiàn)具有增大的磁阻比率(tmr)的磁隧道結(jié)，而不用增大電阻面積(ra)，因此，可以實現(xiàn)具有改善的特性的磁存儲器件。

雖然已經(jīng)具體示出和描述了示例實施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，可以在其中進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的變化，而沒有背離權(quán)利要求書的精神和范圍。

本申請要求于2015年12月10日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請第10-2015-0176050的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。