(57)【要約】磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）などの磁気記憶装置、及びその形成方法がここに記載される。磁気記憶装置は、トンネリング磁気抵抗（ＴＭＲ）構造、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）構造などの、磁場に敏感でデータを格納するビット（２４）を含んでいる。ビット（２４）は、好ましくは、磁気保護構造（５２，５４）を有する上部電極（７４）と下部伝導配線（１２）との間に配設される。上部電極（７４）は、ダマシンプロセスによって、好ましくは銅で形成される。上部電極（７４）の磁気保護構造（５２，５４）は、磁気物質層（５４）（例えばＣｏ−Ｆｅ）を含み、障壁層（５２）（例えばＴａ）も含み得る。さらに、磁気保護構造（５２，５４）の積層は、ビット（２４）と反対方向を向いた上部電極（７４）の１，２，３面と接触させることができる。
2004527123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダマシントレンチ内の一連の上部電極と、
該上部電極の少なくとも１つの外側表面上の複数の上部磁気保護構造と、
前記上部電極に垂直に配列された一連の下部電極と、
前記上部電極と前記下部電極との間に配置され、その上面が前記上部電極と接触し、且つその下面が前記下部電極と接触した、磁場に敏感なビット領域とを含んで構成されている磁気メモリ配列。
【請求項２】
前記ビット領域が、トンネリング磁気抵抗（ＴＭＲ）のビット領域である請求項１記載の磁気メモリ配列。
【請求項３】
半導体基板上の下部電極と、
該下部電極上に形成され、磁場に敏感なビット領域と、
磁気保護構造と、
前記ビット領域に向いた下面と、前記ビット領域と反対方向を向いた上面と、前記ビット領域と反対方向を向いた２つの側面とを備えた、絶縁層内に形成されたダマシントレンチ内の上部電極であって、該上部電極の上面が、前記磁気保護構造の少なくとも一部を収容するために適用された凹部を画定する上部電極とを含んで構成されている集積回路内の磁気メモリ装置。
【請求項４】
前記ビット領域が、多層トンネリング磁気抵抗（ＴＭＲ）構造である請求項３記載の磁気メモリ配列。
【請求項５】
前記ビット領域が、多層巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）構造である請求項３記載の磁気メモリ配列。
【請求項６】
前記ビット領域上面が、前記ダマシントレンチ内の前記上部電極と電気的に接続されている請求項３記載の磁気メモリ装置。
【請求項７】
前記ダマシントレンチをライニングする障壁素材をさらに含んでいる請求項３記載の磁気メモリ装置。
【請求項８】
前記障壁素材がＴａである請求項７記載の磁気メモリ装置。
【請求項９】
前記上部電極が銅である請求項３記載の磁気メモリ装置。
【請求項１０】
前記磁気保護構造が、前記上部電極の２つの側面と接触している請求項３記載の磁気メモリ装置。
【請求項１１】
前記磁気保護構造が障壁層及び磁気層を含んで構成されている請求項３記載の磁気メモリ装置。
【請求項１２】
前記磁気保護構造が、第１のＴａ層、第２のＴａ層、及び前記第１のＴａ層と前記第２のＴａ層との間に配設されたコバルト鉄（Ｃｏ−Ｆｅ）層を含む複数の積層構造を含んで構成されている請求項３記載の磁気メモリ装置。
【請求項１３】
前記凹部の深さが約５ｎｍと約１００ｎｍとの間である請求項３記載の磁気メモリ装置。
【請求項１４】
前記凹部の深さが約１０ｎｍと約３０ｎｍとの間である請求項３記載の磁気メモリ装置。
【請求項１５】
前記磁気保護構造が、前記絶縁層に存在する、対応するビアホールを含んでいる請求項３記載の磁気メモリ装置。
【請求項１６】
磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）装置の上部伝導体用の磁気保護構造であって、前記上部伝導体が、下にある磁気記憶素子に向いた下面を有し、前記磁気保護構造が、上部伝導体の側壁に沿って延びた磁気層、及び周囲の絶縁層と前記磁気層との間の障壁層を含んで構成されており、該障壁層が、前記磁気層の下端と下にある前記磁気記憶素子との間に介在している磁気保護構造。
【請求項１７】
下にある前記磁気記憶素子が、トンネリング磁気抵抗（ＴＭＲ）を含んで構成されており、前記ＴＭＲビット構造上面が、前記上部伝導体下面と電気的に接続されている請求項１６記載の磁気保護構造。
【請求項１８】
前記上部伝導体が、ダマシントレンチ内の伝導性ワード線を含んで構成されている請求項１６記載の磁気保護構造。
【請求項１９】
前記上部伝導体が銅を含んで構成されている請求項１８記載の磁気保護構造。
【請求項２０】
前記ダマシントレンチの深さが約１００ｎｍと約３００ｎｍとの間である請求項１８記載の磁気保護構造。
【請求項２１】
前記ダマシントレンチの深さが約１８０ｎｍと約２２０ｎｍとの間である請求項１８記載の磁気保護構造。
【請求項２２】
前記ダマシントレンチの幅が約１００ｎｍと約３００ｎｍとの間である請求項１８記載の磁気保護構造。
【請求項２３】
前記ダマシントレンチの幅が約１８０ｎｍと約２２０ｎｍとの間である請求項１８記載の磁気保護構造。
【請求項２４】
前記障壁層がＴａを含んで構成されており、前記磁気層がコバルト鉄を含んで構成されている請求項１６記載の磁気保護構造。
【請求項２５】
前記障壁層及び前記磁気層が、それぞれ約１ｎｍと約２０ｎｍとの間の厚さである請求項２４記載の磁気保護構造。
【請求項２６】
前記障壁層及び前記磁気層が、それぞれ約２ｎｍと約１０ｎｍとの間の厚さである請求項２４記載の磁気保護構造。
【請求項２７】
前記磁気記憶素子と反対方向を向いた前記上部伝導体上面に沿った第２の磁気層、及び該第２の磁気層上の第２の障壁層をさらに含んでいる請求項１６記載の磁気保護構造。
【請求項２８】
磁気メモリのビット上の絶縁層に形成されたトレンチ内の上部伝導体であって、
前記トレンチの各側壁に沿った磁気物質のライニング層と、
前記絶縁層上面より高くない前記ライニング層の外側エッジから前記ライニング層の内側エッジにへと下向きに傾斜している前記ライニング層上面と、
前記トレンチを満たしている伝導性素材とを含んで構成されている上部伝導体。
【請求項２９】
前記ライニング層の外側エッジ上面が、前記絶縁層上面と略平坦である請求項２８記載の上部伝導体。
【請求項３０】
前記伝導性素材が、前記トレンチの各側壁に沿った前記ライニング層上面をさらに覆っており、これにより、前記絶縁層上面と連続的で、共通面にある略平坦な上面が形成されている請求項２８記載の上部伝導体。
【請求項３１】
前記磁気物質のライニング層と前記トレンチの各側壁との間の第１の障壁層をさらに含んでおり、該第１の障壁層上面が、前記絶縁層上面と略平坦な前記第１の障壁層の外側エッジから、前記磁気物質のライニング層上面と略平坦な内側エッジへと下向きに傾斜している請求項２８記載の上部伝導体
【請求項３２】
前記磁気物質のライニング層と前記伝導性素材との間の第２の障壁層をさらに含んでおり、該第２の障壁層上面が、前記ライニング層の内側エッジ上面と略平坦な前記第２の障壁層の外側エッジから、前記障壁層の内側エッジへと下向きに傾斜している請求項３１記載の上部伝導体。
【請求項３３】
前記伝導性素材上面を横切り、そして前記トレンチの各側壁に沿った前記磁気物質のライニング層上面と接触する磁気物質の上部層と、前記絶縁層上面より高くならず延びた前記磁気物質の上部層上面とをさらに含んでいる請求項３１記載の上部伝導体。
【請求項３４】
前記磁気物質の上部層が、前記絶縁層上面と連続的で、共通面にある略平坦な上面を形成している請求項３３記載の上部伝導体。
【請求項３５】
前記磁気物質の上部層上面の少なくとも中央部分と接触する上部障壁層があり、該上部障壁層が、前記絶縁層上面と共通面にある略平坦な上面を備えている請求項３３記載の上部伝導体。
【請求項３６】
磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）装置における前記上部電極用の磁気保護構造の形成方法であって、
磁気記憶素子上に絶縁層を堆積する工程と、
前記磁気記憶素子上の前記絶縁層をエッチングしてダマシントレンチを形成する工程と、
伝導性素材で前記トレンチを満たす工程と、
前記絶縁層上の前記伝導性素材を除去し、前記トレンチ内に前記伝導性素材を残すように平坦化する工程と、
平坦化の後に前記伝導性素材上に磁気物質を堆積する工程とを含む方法。
【請求項３７】
前記磁気物質が、前記伝導性素材の少なくとも上面を覆うように、前記磁気物質をパターニング及びエッチングする工程をさらに含む請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記磁気物質が前記磁気記憶素子の配列上に拡がっており、パターニング及びエッチングして、前記絶縁層内のコンタクトビア上に前記磁気物質における開口を形成する工程をさらに含む請求項３６記載の方法。
【請求項３９】
前記伝導性素材の平坦化の後であるが積層構造を堆積する前に、前記伝導性層上面に凹部を形成する工程をさらに含む請求項３６記載の方法。
【請求項４０】
前記凹部を形成するために、前記伝導性素材に選択的なエッチングを施す工程をさらに含む請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
前記選択的なエッチングがウェットエッチングを含む請求項４０記載の方法。
【請求項４２】
比率約１０：１（酢酸：窒素）の氷酢酸と硝酸との溶液を用いるウェットエッチングをさらに含む請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
化学的機械的研磨を用いる選択的なエッチングをさらに含む請求項４０記載の方法。
【請求項４４】
前記磁気物質を堆積した後に、前記絶縁層上の前記伝導性素材を除去し、前記凹部内を除去しないように平坦化する工程をさらに含む請求項３９記載の方法。
【請求項４５】
前記伝導性素材として銅で前記トレンチを満たす工程をさらに含む請求項３６記載の方法。
【請求項４６】
銅で前記トレンチを満たすために、物理的気相成長法で銅のシード層を堆積し、該銅のシード層上に銅メッキを施すことをさらに含む請求項４５記載の方法。
【請求項４７】
前記ダマシントレンチにエッチングを施した後であるが前記伝導性素材で前記トレンチを満たす前に、完成されたトレンチライニングとしての第１の障壁層を形成する工程をさらに含む請求項３６記載の方法。
【請求項４８】
前記磁気物質層を形成し、次いで完成されたトレンチライニングとしての前記第１の障壁層上に上部障壁層を形成する工程をさらに含む請求項４７記載の方法。
【請求項４９】
前記完成されたトレンチライニングを形成した後であって、前記トレンチを満たす前に、スペーサーエッチングを施し、前記トレンチの底から前記磁気物質を除去する工程をさらに含む請求項４８記載の方法。
【請求項５０】
前記完成されたトレンチライニングが、Ｔａ／Ｃｏ−Ｆｅ／Ｔａの積層構造を含んで構成されている請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
前記完成されたトレンチライニングが、Ｔａ／パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）／Ｔａの積層構造を含んで構成されている請求項４９記載の方法。
【請求項５２】
物理的気相成長法を用いて前記完成されたトレンチライニングを形成する工程をさらに含む請求項４８記載の方法。
【請求項５３】
前記完成されたトレンチライニングが、１つのクラスタツールだけで堆積される請求項４８記載の方法。
【請求項５４】
磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）における上部電極用の磁気保護構造を形成する方法であって、
磁気記憶素子上に絶縁層を堆積する工程と、
前記磁気記憶素子上の前記絶縁層をエッチングしてダマシントレンチを形成する工程と、
該トレンチに磁気物質でライニングを施す工程と、
前記トレンチの底から前記磁気物質を選択的に除去する工程と、
前記トレンチを伝導性素材で満たす工程とを含む。
【請求項５５】
前記トレンチにライニングを施す工程は、前記磁気物質で前記トレンチにライニングを施す前に第１の障壁ライニング層を形成する工程と、前記磁気物質で前記トレンチにライニングを施した後に第２の障壁ライニング層を形成する工程をさらに含む請求項５４記載の方法。
【請求項５６】
前記第１の障壁ライニング層がＴａであり、前記磁気物質がコバルト鉄（Ｃｏ−Ｆｅ）であり、第２の障壁ライニング層がＴａである請求項５５記載の方法。
【請求項５７】
前記トレンチの底から前記磁気物質を選択的に除去する工程が、物質的なエッチング構成要素を伴う選択的なエッチングを含む請求項５４記載の方法。
【請求項５８】
アルゴンイオンで削ることを用いて、選択的なエッチングを施すことを含む請求項５７記載の方法。
【請求項５９】
前記選択的なエッチングが、塩素ベースの反応性イオンエッチングとフッ素ベースの反応性イオンエッチングとを含むグループから選択される請求項５７記載の方法。
【請求項６０】
前記伝導性素材上面に第１の障壁層、磁気層、及び第２の障壁層の積層構造を堆積する工程をさらに含む請求項５４記載の方法。
【請求項６１】
前記積層構造が堆積される前に、前記伝導性素材上面に凹部を形成する工程をさらに含む請求項６０記載の方法。
【請求項６２】
前記第１の障壁層がＴａであり、前記磁気層がコバルト鉄（Ｃｏ−Ｆｅ）であり、前記第２の障壁層がＴａである請求項６１記載の方法。
【請求項６３】
前記積層構造上面を平坦化する工程をさらに含む請求項６２記載の方法。
【請求項６４】
前記磁気記憶素子が、多層トンネリング磁気抵抗（ＴＭＲ）構造である請求項５４記載の方法。
【請求項６５】
前記ＴＭＲ構造が、第１の強磁性層、絶縁層、及び第２の強磁性層を含んで構成されている請求項６４記載の方法。
【請求項６６】
前記第１の強磁性層が、Ｔａ／Ｎｉ−Ｆｅ／Ｆｅ−Ｍｎ／Ｎｉ−Ｆｅを含んで構成されている一連のサブレイヤーを含む請求項６５記載の方法。
【請求項６７】
前記絶縁層をアルミニウム酸化物から形成する工程をさらに含む請求項６５記載の方法。
【請求項６８】
前記第２の強磁性層が、Ｎｉ−Ｆｅ／Ｔａのサブレイヤーを含んで構成されている請求項６５記載の方法。
【請求項６９】
前記伝導性素材が銅である請求項５４記載の方法。
【請求項７０】
前記磁気物質で前記トレンチの底及び側壁にライニングを施す前に、第１の障壁層で前記トレンチの底及び側壁にライニングを施す工程と、
前記磁気物質で前記トレンチの底及び側壁にライニングを施した後に、第２の障壁層で前記トレンチの底及び側壁にライニングを施す工程と、
前記伝導性素材で前記トレンチを満たす前に、前記トレンチの底で実質的に磁気物質がなくなるように、そして前記絶縁層上面が実質的に平坦になるように、前記トレンチの底から、そして前記絶縁層上面から、前記第１の障壁層、前記磁気物質、及び前記第２の障壁層を選択的に除去する工程とをさらに含む請求項５４記載の方法。
【請求項７１】
前記磁気物質で前記トレンチの底及び側壁にライニングを施す前に、第１の障壁層で前記トレンチの底及び側壁にライニングを施す工程と、
伝導性素材で前記トレンチを満たす前に、前記トレンチの底で実質的に磁気物質がなくなるように、そして前記絶縁層上面が実質的に平坦になるように、前記トレンチの底から、そして前記絶縁層上面から、前記第１の障壁層、及び前記磁気物質を選択的に除去する工程と、
前記トレンチを満たす前記伝導性素材上面に凹部をエッチングし、該凹部が前記絶縁層上面の平坦なレベルより低くなるようにする工程と、
前記絶縁層上面及び前記伝導性素材上面における前記凹部に第２の障壁層を堆積する工程と、
該第２の障壁層上に前記磁気物質を堆積する工程と、
前記絶縁層上を平坦化して、前記絶縁層上面から前記第２の障壁及び前記磁気物質を除去する工程とをさらに含む請求項５４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、デジタル情報を格納するための磁気メモリ装置に関し、より詳細には、これらの装置によって引き起こされた磁場を閉じ込めるための方法及び構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にコンピュータ及びコンピュータシステム構成要素において最も使用されるデジタルのメモリは、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）であり、そこでは、コンデンサに蓄えられた電圧によって情報のデジタルビットが表される。頻繁なリフレッシュサイクルがなければ、コンデンサ内の蓄えられた電荷が拡散して情報が失われるので、これらのメモリには、情報を維持するために電力が供給されなければならない。一定のパワーを必要とするメモリは、揮発性メモリとして知られている。
【０００３】
不揮発性のメモリは、それらに蓄えられた情報を保存するためのリフレッシュサイクルを必要としないので、それらは揮発性メモリほどパワーを消費しない。携帯電話又は自動車の制御システムなどにおいて、不揮発性のメモリが好ましい、或いは必要とされる多くの応用例がある。
【０００４】
磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）は不揮発性のメモリである。情報のデジタルビットは、磁気記憶素子又はセル中の交互の磁化方向として蓄えられる。記憶素子は、トンネリング磁気抵抗（ＴＭＲ）素子又は巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子など、単一の、薄く強磁性の薄膜、又はより複雑な層の磁気薄膜構造とすることができる。
【０００５】
メモリ配列構造は、一般に、絶縁層で覆われた平行な伝導性配線の第１のセットで形成されており、その上には第１の線と垂直な、平行な伝導性配線の第２のセットが配置されている。これらの伝導性配線のセットのいずれかがビット線、他方がワード線となり得る。最も簡単な構成において、磁気記憶セルはそれらの交点でビット線とワード線とに挟まれる。また、トランジスタ又はダイオードの構成を有するより複雑な構造も使用され得る。電流がビット線又はワード線を通して流れると、電流は線の周囲に磁場を発生させる。この配列は、各伝導性配線が、記憶セルの磁化を反転させるのに必要な場の一部だけを供給するように、設計されている。ワード線及びビット線の両方が電流を流すような交点でだけ、切り替えは起こる。いずれの線も単独で１ビットを切り換えることができず、ビット線及びワード線によってアドレスされるようなセルだけが切り換えられ得る。
【０００６】
磁気メモリ配列は、集積回路（ＩＣ）の一部として、薄膜技術を用いて形成され得る。ＩＣ装置においては、可能な限りスペースを使用しないことが重要である。しかし、記録密度が高くなると、考慮すべきジレンマがある。メモリセルのサイズが縮小されると、セルをライトするのに必要な磁場が大きくなり、ビットをライトするのがより難しくなる。ビット線及びワード線の幅及び厚さが縮小されると、電流密度が高くなり、伝導体においてエレクトロマイグレーションという問題が発生し得る。さらに、伝導性配線が、互いにより接近して配置されると、伝導性配線と、アドレスされたセルに隣接するセルとの間のクロストークの可能性が増加してしまう。これが繰り返し起こる場合、隣接するセルに蓄えられた磁場は磁気が絡み付く領域を介して損なわれ、セルの情報は読み取り不可能なものとなり得る。
【０００７】
アドレスされたセルに隣接するセルへの影響を避けるため、ビット線及びワード線に関連する場は、強く制限されなければならない。伝導性配線から引き起こされる磁場を制限する幾つかの構成が、先行技術に示されている。
【０００８】
米国特許第５，０３９，６５５号公報において、ピスハロディ（Ｐｉｓｈａｒｏｄｙ）は、超伝導薄膜によって、薄膜磁気の配列メモリにおける伝導性配線を３方で磁気シールドする方法を示している。液体窒素温度（即ち、超伝導の転移温度より低い温度）で、又はその近傍の温度で、超伝導の素材はマイスナー効果を示し、そこでは、適用された磁場は完全な伝導体に浸透することができない。このことは、伝導性配線の磁束が隣接するセルに到達するのを防止するには効果的ではあるが、その有用性は、非常な低温が維持され得るような応用例に制限される。
【０００９】
本明細書において’２６７特許と称する米国特許第５，９５６，２６７号公報において、ハースト（Ｈｕｒｓｔ）等は、磁気抵抗メモリ用に、磁気保護構造を用いて下部電極の磁束を制限する方法を示している。障壁層／軟磁性物質層／障壁層を含んで構成されている積層構造が、絶縁層内のダマシントレンチに沿った全体的なライニングとして、或いは一部として堆積される。伝導性素材は、トレンチを満たすためにライニング上に堆積される。絶縁層上の、或いはその上に広がる余分な伝導性の物質的及びライニング層は、研磨によって除去される。従って、保護構造素材は、下部伝導体の下部及び側部の表面をライニングし、ビットに直面する保護構造素材のない伝導体上面を残す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記’２６７特許のプロセスによれば、セルの磁場を閉じ込めて、ビット間でのクロストークを避けることが促進される。しかしながら、所定の磁場に対するライト電流を低減することについてのさらなる改良が望まれている。所定のセルをライトするのに必要な電流を低減させることによって、セルの信頼性は高められる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、磁気メモリ配列が提供される。該配列は、ダマシントレンチ内の一連の上部電極であって、各上部電極が、各上部電極の少なくとも１つの外側表面上の磁気保護構造と接触している一連の上部電極と、該上部電極に垂直に配列された一連の下部電極と、前記上部電極と前記下部電極との交点において、前記上部電極と前記下部電極との間に配置された、磁場に敏感なビット領域とを含む。該ビット領域は、多層トンネリング磁気抵抗（ＴＭＲ）又は巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）構造を含み得る。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、磁気メモリ装置が集積回路において提供される。該装置は、半導体基板上の下部電極と、該下部電極上の磁場に敏感なビット領域と、絶縁層におけるダマシントレンチ内の上部電極とを含んでいる。該上部電極は、前記ビット領域に向いた下面と、前記ビット領域と反対方向を向いた上面と、前記ビット領域と反対方向を向いた２つの側面とを備えている。また、該装置は、前記上部電極の少なくとも１つの表面と接触する磁気保護構造を含んでいる。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）装置の上部伝導体用の磁気保護構造が提供される。該磁気保護構造は、上部伝導体の側壁に沿って延びた磁気層を含んで構成されている。該磁気層と周囲の絶縁層との間には障壁層が存在する。該障壁層は、前記磁気層の下端と下にある磁気記憶素子との間に介在している。幾つかの実施の形態において、前記上部伝導体は、ダマシントレンチ内の伝導性のワード線であり、そして銅で形成されている。前記障壁層において、Ｔａで形成することができ、磁気層においては、コバルト鉄から形成することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様によれば、上部伝導体が、磁気メモリ装置上の絶縁層におけるトレンチ内に提供される。上部伝導体の一部として、磁気物質のライニング層が、伝導性素材と絶縁層との間に、トレンチの各側壁に沿って提供される。前記ライニング層上面は、それが絶縁層に接触する部分から、それが伝導性素材に接触する部分へと下向きに傾斜している。
【００１５】
一実施の形態において、前記上部伝導体は、前記磁気物質のライニング層と前記トレンチの各側壁との間に第１の障壁層も含む。第１の障壁層上面は、それが絶縁層と接触する部分から、それが磁気のライニング層と接触する部分へと下向きに傾斜している。別の態様では、前記上部伝導体は、前記磁気物質のライニング層と前記伝導性素材との間に第２の障壁層も含む。第２の障壁層上面は、それが前記磁気のライニング層と接触する部分から、それが前記伝導性素材に接触する部分へと下向きに傾斜している。
【００１６】
本発明のさらに別の形態では、前記上部伝導体は、前記伝導性素材上面を横切り、そしてトレンチの側壁に沿った磁気物質のライニング層と接触する磁気物質の上部層も含む。さらに、前記磁気物質の上部層の少なくとも中央部分には上部障壁層が設けられていても良い。
【００１７】
本発明に係る一実施の形態は、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）装置における上部電極用の磁気保護構造の形成方法である。該方法は、磁気記憶素子上に絶縁層を堆積する工程と、前記磁気記憶素子上の絶縁層をエッチングしてダマシントレンチを形成する工程と、銅などの伝導性素材で前記トレンチを満たす工程と、前記絶縁層上の前記伝導性素材を除去し、前記トレンチ内に伝導性素材を残すように平坦化する工程と、平坦化の後に前記伝導性素材上に磁気物質を堆積する工程とを含む。一実施の形態に係る方法は、前記伝導性素材の平坦化の後であるが積層構造を堆積する前に、前記伝導性素材上面に凹部を形成する工程をさらに含む。該凹部は選択的なエッチングプロセスによって形成され得る。該方法は、エッチングでダマシントレンチを形成した後で、該トレンチを前記伝導性素材で満たす前に、トレンチライニングとして第１の障壁層を形成する工程をさらに含み得る。該方法は、磁気物質層を形成し、次いで完全なトレンチライニングとして、第１の障壁層上に上部障壁層を形成する工程をさらに含み得る。
【００１８】
本発明に係る別の実施の形態は、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）における上部電極用の磁気保護構造の形成方法である。該方法は、磁気記憶素子上に絶縁層を堆積する工程と、前記磁気記憶素子上の前記絶縁層をエッチングしてダマシントレンチを形成する工程と、該トレンチに磁気物質でライニングを施す工程と、前記トレンチの底から前記磁気物質を選択的に除去する工程と、前記トレンチを伝導性素材で満たす工程とを含む。前記トレンチにライニングを施す工程は、前記磁気物質で前記トレンチにライニングを施す前に第１の障壁ライニング層を形成する工程と、前記磁気物質で前記トレンチにライニングを施した後に第２の障壁ライニング層を形成する工程をさらに含み得る。本発明の一実施の形態は、前記伝導性素材上面に第１の障壁層、磁気層、及び第２の障壁層の積層構造を堆積する工程をさらに含む。
【００１９】
本発明に係る一実施の形態は、前記磁気物質で前記トレンチの底及び側壁にライニングを施す前に、第１の障壁層で前記トレンチの底及び側壁にライニングを施す工程と、前記磁気物質で前記トレンチの底及び側壁にライニングを施した後に、第２の障壁層で前記トレンチの底及び側壁にライニングを施す工程と、伝導性素材で前記トレンチを満たす前に、前記トレンチの底で実質的に磁気物質がなくなるように、そして前記絶縁層上面が実質的に平坦になるように、前記トレンチの底から、そして前記絶縁層上面から、前記第１の障壁層、前記磁気物質、及び前記第２の障壁層を選択的に除去する工程とをさらに含む。
【００２０】
本発明に係る一実施の形態は、前記磁気物質で前記トレンチの底及び側壁にライニングを施す前に、第１の障壁層で前記トレンチの底及び側壁にライニングを施す工程と、伝導性素材で前記トレンチを満たす前に、前記トレンチの底で実質的に磁気物質がなくなるように、そして前記絶縁層上面が実質的に平坦になるように、前記トレンチの底から、そして前記絶縁層上面から、前記第１の障壁層、及び前記磁気物質を選択的に除去する工程と、前記トレンチを満たす前記伝導性素材上面に凹部をエッチングし、該凹部が前記絶縁層上面の平坦なレベルより低くなるようにする工程と、前記絶縁層上面及び前記伝導性素材上面における前記凹部に第２の障壁層を堆積する工程と、該第２の障壁層上に前記磁気物質を堆積する工程と、前記絶縁層上を平坦化して、前記絶縁層上面から前記第２の障壁及び前記磁気物質を除去する工程とをさらに含む。
【００２１】
添付の図は、本発明の例示を補助するためのものであり制限するためのものではなく、また一定の比例に拡大したものでもない。例示した実施の形態においては、図の下にビット線を備え、図の上にワード線を備えている。ＭＲＡＭ構造用に、本発明において示された考えを利用できる、多くの可能な別の構成があることを当業者は理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
アルミニウムは半導体装置における伝導体として一般に用いられているが、アルミニウムにおいては、エレクトロマイグレーションに起因するダメージを被ることなく、磁気メモリ装置における高電流の要請に適合させるのが困難である。銅はエレクトロマイグレーションにより抵抗力があるので、高電流の応用例により適当である。アルミニウム配線はフォトレジスト及びドライエッチングによるパターニングによって形成可能であるのに対して、銅においてはドライエッチングが困難である。そのため銅配線は、ダマシンプロセスによって形成されることが好ましい。トレンチが絶縁層において形成され、銅の層が該トレンチを覆うように堆積されて、絶縁層の表面までの研磨によって余分な銅が除去される。
【００２３】
上述のように、’２６７特許によれば、ダマシンプロセスによって形成された、下部電極用の磁気保護構造が提供される。本明細書に記載の好適な実施の形態によれば、集積磁気メモリ装置において、ダマシンプロセスによって形成された様々な構成における上部電極用の磁気保護構造が提供される。しかし、’２６７特許のプロセスは、上部電極用の保護構造を形成するのに適当ではない。
【００２４】
本発明の好適な実施の形態は、図に示したように理解される。図には個々の磁気メモリ構造だけが示されているが、図示した個々のセルは、メモリ配列にわたって繰り返される同様の構造を代表したものであることは理解されたい。図ｌＡ及び図ｌＢは、本明細書に含まる実施の形態を説明するための出発点として用いられる、部分的に形成されたＭＲＡＭセルを示す断面図である。
【００２５】
メモリセルは、図示した紙面を横切って走り、好ましくは銅で形成された下部伝導性配線１２を有する下部電極構造１０を含んで構成されている。下部電極構造１０は、通常、半導体基板（図示せず）上に形成される。障壁層１４は、銅配線を、その長さに沿った全４面においてカプセル化することが好ましい。障壁層１４には、銅の拡散を防止し、集積回路の製造に適用可能なタンタル（Ｔａ）などの素材が含まれ得る。この断面図においては、上面１８及び下面２０に沿って下部伝導性配線１２を覆う障壁層の一部だけを示すために、銅配線は、その長い軸に沿って中央付近でカットされている。配線の一側面に沿った被覆は図示した紙面の上に位置し、配線の別の側面に沿ったものは、図示した紙面の下に位置する。好適な実施の形態においては（そして従来の技術によれば）、下部伝導性配線１２の上面１８は障壁層１４のみによって覆われているが、下面２０及び２つの側面は、’２６７特許に記載のように、下部伝導性配線１２の磁気保護構造として作用する障壁層／軟磁性物質／障壁層を含んで構成されている積層構造によって覆われている。本明細書で用いる「磁気保護構造」は、少なくとも１つの磁気物質層を含んでおり、また、好ましい実施の形態においては、磁気保護構造は１つ又は２つの障壁層も含んでいる。絶縁層２６内に形成され、障壁層２８によってキャップされたビット２４、又は磁気メモリセル上に向いている下部伝導性配線１２上面には、磁気物質がないことが好ましい。下部伝導性配線１２とビット２４との間の磁気物質によって、ビット２４に作用する下部伝導性配線１２からの磁場を妨げることができる。
【００２６】
図１Ａ及び図１Ｂにおいて、下部電極は、以下の実施の形態と同様に、下部伝導性配線１２に沿って形成され、図示した「交点」となる回路構成においてビット線として作用する。別の形態において、ビット線をビット素子の上、及びワード線を下に形成可能であり、また、ビットをトランジスタ又はダイオードにラッチ可能であることを、当業者は容易に理解し得る。
【００２７】
ビット２４は、強磁性薄膜、又はより複雑な層の磁気薄膜構造を含む、トンネリング磁気抵抗（ＴＭＲ）又は巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子などの、方向又は磁化の極性によって定義された情報のビットを格納するあらゆる磁気構造となり得る。
【００２８】
好ましい磁気メモリセルはＴＭＲ構造である。図示したＴＭＲ構造は、第１の強磁性層３０と、続いて、絶縁層３２と、第２の強磁性層３４とを含んでいる。周知の、代表的なＴＭＲ構造は、第１の強磁性層３０内に、Ｔａ／Ｎｉ−Ｆｅ／Ｆｅ−Ｍｎ／Ｎｉ−Ｆｅを含んで構成されている一連のサブレイヤーを含む。図示した実施の形態の絶縁層３２は、好ましくは約０．５ｎｍと約２．５ｎｍとの間の厚さのアルミニウム酸化物を含んでいる。第２の強磁性層３４は、好ましくはサブレイヤー、Ｎｉ−Ｆｅ／Ｔａを含んでいる。図１Ｂに示したように、障壁層２８は、好ましくは第２の強磁性層３４上に形成されている。
【００２９】
ＴＭＲ積層構造は様々な適当な方法によって形成され得るが、被覆層の積層構造として形成され、次いで配列用に複数のセルにパターニングされることが好ましい。好ましくはシリコン窒化物又はシリコン酸化物の形態である絶縁層２６が、次いでその上に堆積され、（例えば、化学的機械的平坦化によって）研磨されて戻され、ＴＭＲ積層構造上面が露出される。一般にシリコン酸化物の形態を含む別の絶縁層３６が、絶縁層２６及びビット２４上に堆積される。或いは、図示した２つの層２６、３６を１つの絶縁層で置き換えることもできる。
【００３０】
図１Ｂに示したように、ビット２４のためのワード線又は上部電極を形成するためのダマシンプロセスを用いる際の第１のステップとして、トレンチ３８が絶縁層３６内にエッチングされる。図ｌＢに示したように、ワード線を含むであろうトレンチ３８は、下部電極構造１０と直角に、図示した紙面内へと、そして紙面外へと走っており、配列中の幾つかのセルを横切っている。図ｌＢに示した例においては、トレンチ３８の底は、好適な実施の形態として、ビット２４上面の障壁層２８と接触されて示されている。
【００３１】
別の形態において、トレンチは、トレンチ底面と磁気セル上面との間に、絶縁シリコン酸化物層の薄い部分を残す、より浅いものとなり得る。
【００３２】
図２には、磁気保護構造を備えていない上部電極４０によって形成されたＭＲＡＭが示されている。下部電極構造１０は、少なくとも障壁層によって、そして、さらに好ましくは図ｌＡを参照して上述した磁気保護構造構造によって覆われていることが好ましい。出発点として図ｌＢを用いると、エッチングされたトレンチ３８は、約１００〜約３００ｎｍの深さであることが好ましく、図示した実施の形態において約２００ｎｍである。トレンチ３８は、約１００〜約３００ｎｍの幅であることが好ましく、図示した実施の形態において約２００ｎｍである。障壁層４２が堆積され、トレンチ３８にライニングを施されている。障壁素材には、銅を閉じ込めるためのよい拡散障壁である様々な伝導性素材が適当であるが、Ｔａであることが好ましい。障壁層の厚さは、好ましくは約１〜約２０ｎｍ、さらに好ましくは約２〜約１０ｎｍであり、図示した実施の形態においては約５ｎｍである。比較的伝導性のある素材４４が堆積されており、トレンチ３８が満たされ、（図示した構成内のワード線に沿った）上部電極４０が形成されている。この好ましい素材は銅であるが、アルミニウム、金、又は銀などの別の伝導性素材を用いることもできる。銅は、第１のシード層が物理的気相成長法によって堆積され、次いでトレンチが電気メッキによって完全に満たされる２ステッププロセスによって堆積され得る。或いは、銅が完全に物理的気相成長法によって堆積されてもよい。
【００３３】
図２において、絶縁層３６の上面４６、及び上部電極４０上面４８は平坦化され、余分な障壁及び伝導性素材が除去され、絶縁層３６の上面４６と同水準の上部電極４０の上面４８が形成されている。好適な実施の形態においては、上部電極４０が、配列を横切って、磁場を各セルに閉じ込めるのを補助する磁気保護構造構造を含んでいてもよい。以下の実施の形態においては、出発点として図ｌＢ又は図２の構造を用いる。
【００３４】
続く実施の形態においては、障壁層と軟磁性物質層との両方を含む、多層の磁気保護構造構造が設けられている。これは好ましい形態であるが、磁気物質層が磁気保護構造として役立つことに加え、銅に対する拡散障害としても作用する場合、障壁層（ｓ）がなくてもよいことを理解されたい。したがって、本明細書で用いる用語「磁気保護構造」は、少なくとも磁気物質層を含んでおり、また、１つ以上の障壁層を含んでいる。代替となる構造は、単純に、磁気保護構造又は磁気物質層としての１つの磁気物質層、及びただ１つの障壁層を含んでいる。後者の形態は図６Ａ〜６Ｄに示されている。
パターニングされた部分的保護構造
ワード線用の磁気保護構造の比較的簡単な構成が、第１の実施の形態に示され、図３Ａ及び図３Ｂに例示されている。本実施の形態においては、出発点として図２が用いられ得ることを理解されたい。図示した実施の形態において、図３Ａに示したように被覆層の積層構造５０が平坦化された上面に堆積されるが、この保護構造を磁気物質被覆層によって単独で形成することは可能である。第１の層５２は障壁層である。第２の層５４は、パーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ）又はコバルト鉄（Ｃｏ−Ｆｅ）などの軟磁性物質である磁気物質であることが好ましい。第３の層５６は、別の障壁層である。これらの障壁層はＴａであることが好ましい。積層構造内の各層の厚さは、好ましくは約１〜約２０ｎｍ、さらに好ましくは約２〜約１０ｎｍ、そして最も好ましくは、約５ｎｍである。積層構造５０内の層は様々な適当な方法によって堆積され得る。図示した実施の形態において、これらの層は、全て同じクラスタツールにおける物理的気相成長法によって形成されている。
【００３５】
積層構造５０は、標準のフォトリソグラフィ技術を用い、好ましくはメモリセルを画定する領域上でパターニングされた部分保護構造を残すように、パターニングされて、エッチングされる。別の形態において、この保護構造は、図３Ｂの断面図に示したような図示した紙面内へと、そして紙面外へと走る上部電極４０の上面に沿って延びるように、パターニングされる。さらに別の形態（図示せず）において、この被覆積層構造は、絶縁層３６内のビア（図示せず）上にだけ開口を有し、配列全体上に拡がるように、パターニングされ、エッチングされ得る。
【００３６】
この被覆構造は、それが上部伝導体又は上部電極４０の全外部表面上に形成されるわけではないので、本明細書では部分保護構造５８として参照される。本明細書で用いる「外部表面」によって、図示した実施の形態におけるビット２４又はＴＭＲ積層構造に向いていない上部電極４０の全ての表面を参照する。
セルフアラインされた部分保護構造
図４Ａは、第２の実施の形態に従って、図２の上部電極構造から、セルフアラインされた部分保護構造を形成する際の第１のステップを示している。先の実施の形態のものに対応する要素には同様の符号を用いる。凹部６０は、好ましくはウェットエッチングである選択的なエッチングによって、伝導性配線４４上面に形成される。例えば、比率１０：１（酢酸：窒素）の氷酢酸と硝酸との溶液によれば、絶縁層３６及び障壁層４２に比べて、銅４４が選択的にエッチングされる。当業者は、別の素材用に、適当な選択的な化学的性質を容易に決定することができる。凹部６０の深さは、約５ｎｍと約１００ｎｍの間、より好ましくは約１０ｎｍと約３０ｎｍとの間、最も好ましくは、約１５ｎｍである。
【００３７】
図４Ｂに示すように、磁気物質が凹部６０中に堆積される。図示した実施の形態において、被覆層の積層構造５０は、凹部６０及び絶縁層３６の上面４６にわたって堆積される。図示した積層構造５０は、第１の障壁層５２、磁気物質層５４、及び第２の障壁層５６を含んでいる。好ましくは、障壁層５２、５６はＴａである。磁気物質層５４は、好ましくはパーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ）、及びより好ましくはＣｏ−Ｆｅなどの軟磁性物質を含んでいる。積層構造５０内の各層の厚さは、好ましくは約１〜約２０ｎｍ、より好ましくは２〜約１０ｎｍ、及びさらに好ましくは約５ｎｍである。積層構造５０中の層は、様々な適当な方法で形成され得るが、全て同じクラスタツールにおける物理的気相成長法によって形成されることが好ましい。
【００３８】
図４Ｃに示したように、上記構造はエッチバックされて、好ましくは平坦化されるが、より好ましくは、絶縁層３６上面４６と同一平面の平坦な上面６２を残す化学的機械的研磨によって平坦化される。この平坦化によって、上の電極や上部電極４０上の凹部６０内にセルフアラインされた部分保護構造６４を残す。
【００３９】
セルフアラインされた部分保護構造６４は、マスク工程なしで上部電極４０に閉じ込められるので、そのように称される。この保護構造は、上部電極４０の考えられる３つの外側表面のうちの１だけを覆うので、部分的である。
スペーサー保護構造
図５Ａ〜図５Ｄに、本発明の第３の実施の形態を示す。本実施の形態のための出発点は、図１Ｂに関し先だって図示した部分的に形成されたＭＲＡＭであって、上部電極のためのトレンチ３８がエッチングされたものである。少なくとも磁気物質層がトレンチ３８にライニングしている。図示した実施の形態において、障壁層５２、５６だけでなく磁気物質層５４を含む層の積層構造５０は、上面４６上、及び図５Ａに示すようなトレンチ３８内によく適合して堆積される。選択的なスペーサーのエッチングを施して、積層構造５０の水平な部分６６、６８、７０を除去する。この選択的なエッチングには、当業者が理解するように、アルゴンイオンで削ること、又は塩素ベースの或いはフッ素ベースの反応性イオンエッチングなど、物理的な（スパッタリングの）構成要素を伴うエッチングが含まれる。
【００４０】
図５Ｂは、上記スペーサーエッチングの適用後、トレンチ３８の垂直な側壁７２に沿った層５２、５４、５６の残留部分を示す。好ましくは、少なくとも軟磁性物質層５４は全て、処理前のトレンチ３８の底から除去される。残留する素材があると、ワード線の磁場とビット２４との間の相互作用が妨害又遮断され得るからである。図示した実施の形態では、水平の部分が除去され、それによって、その部分の軟磁性物質層５４の完全な除去が保証された積層構造５０の全てが示されているが、スペーサーエッチングによって、ビット２４上に下の障壁層５２の一部が残され得ることを理解されたい。スペーサー保護構造７３は、垂直な側壁７２をライニングして残される。
【００４１】
図５Ｃに示したように、次いで、好ましくは銅の層である伝導性素材７４、を堆積させてトレンチ３８を満たす。
【００４２】
図５Ｄに示したように、好ましくは化学的機械的研磨によって、伝導性素材７４を平坦化し、それによって、余分な伝導性素材を除去し、外側の側壁表面がスペーサー保護構造７３で覆われたトレンチ３８内の伝導性素材７４を残して第３の実施の形態における上部電極４０を完成する。平坦化によって、絶縁層３６上面４６と同一平面の上部電極４０の上面４８を残す。
セルフアラインされた保護構造
第４の実施の形態に係るセルフアラインされた保護構造８８を図６Ａ〜図６Ｄに示して説明する。本実施の形態は、図５Ｄに関して上述したようなスペーサー保護構造７３に類似する。第４の実施の形態では、磁気保護構造構造に２つの層だけを用いる。代わりにセルフアラインされた保護構造を上記の実施の形態に記載された３層積層構造で形成することができ、又は、１つの層が上記磁気層と障壁との両方の機能を果たすようにすることもできる。本実施の形態のための出発点は、図１Ｂに関し先だって図示した部分的に形成されたＭＲＡＭであって、上部電極のためのトレンチ３８がエッチングされたものである。
【００４３】
図６Ａに示したように、障壁層５２及び磁気物質層５４が、絶縁層３６の上面４６上、及びトレンチ３８内によく適合して堆積される。好ましくは、障壁層５２はＴａである。磁気物質層５４は、好ましくはパーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ）などの軟磁性物質を含んでいる。磁気物質層５４が、直接、銅に接触される（図６Ｃ参照）この２層積層構造においてＣｏ−Ｆｅを用いることは、特に好ましい。選択的なスペーサーエッチングを施して、障壁層５２及び磁気物質層５４の水平の部分７６、７８、８０を除去する。この選択的なエッチングには、当業者が理解するように、アルゴンイオンで削ること、又は塩素ベースの或いはフッ素ベースの反応性イオンエッチングなど、物理的な（スパッタリングの）構成要素を伴うエッチングが含まれる。好ましくは、少なくとも軟磁性物質層５４は全て、処理前のトレンチ３８の底から除去される。残留する素材があると、ワード線の磁場とビット２４との間の相互作用が遮断又は防止され得るからである。
【００４４】
図６Ｂは、上記スペーサーエッチングの適用後、トレンチ３８の垂直な側壁７２に沿った層５２、５４、５６の残留部分、及び後述する、その後のビア充満工程及び凹部形成工程を示す。図示した実施の形態では、水平の部分が除去され、それによって、その部分の軟磁性物質層５４の完全な除去が保証された層５２、５４の全ての素材が示されているが、スペーサーエッチングによって、ビット２４上に障壁層５２の一部が残され得ることを理解されたい。
【００４５】
別の実施の形態に示したように、伝導性素材７４、好ましくは銅の層を堆積し、トレンチを満たして、好ましくは化学的機械的研磨によって上面を平坦化する。余分な伝導性素材を除去し、トレンチ内の伝導性素材７４、及び垂直の側壁７２に沿った障壁５２及び磁気の５４層を残す。伝導性素材は、トレンチに沿って図示した紙面内へと、そして紙面外へと延び、図示した形態におけるワード線を含む上部配線７４として働く。
【００４６】
図６Ｂに示すように、選択的なエッチングを施して、上部配線７４上面に凹部８２を形成する。該エッチングは、好ましくはウェットエッチングプロセスによって実行される。例えば、比率１０：１（酢酸：窒素）の氷酢酸と硝酸との溶液によれば、絶縁層３６に比べて、上部配線７４が選択的にエッチングされる。或いは、上述した化学的機械的研磨を拡張し、研磨に伴う適切な選択的化学的性質を用いることによって、凹部８２を形成することもできる。当業者は、別の素材用に適当な選択的化学的性質を容易に決定することができる。
【００４７】
図６Ｃに示したように、本実施の形態における磁気保護構造の上部部分を含む、少なくとも磁気物質、及び好ましくは第２の一連の被覆層を上面に堆積して、凹部８２を満たす。好ましくは、第１の層５４はＣｏ−Ｆｅなどの軟磁性物質であり、第２の層５２はＴａの層などの障壁層である。
【００４８】
図６Ｄには、余分な磁気保護構造素材を除去した化学的機械的研磨の後の構造を示す。上部配線７４は、磁気物質層５４及び障壁層５２によって３側面に沿って覆われている。有利にも、該磁気物質は、上部配線７４の３側面の周囲の連続的な層５４として形成される。ビット２４に向いた電極表面８４には磁気物質が被覆されていない。該構造の上面８６は、好ましくは、さらなる処理が容易に施され得るように、周囲の絶縁層３６上面４６と同一平面となっている。
【００４９】
セルフアラインされた保護構造８８は、マスク工程なしで上部配線７４に閉じ込められるので、そのように称される。該保護構造は、磁気保護構造による被覆に適当な３つの表面全てを覆うので、部分的とは称されない。
【００５０】
図６Ａ〜図６Ｄに示した第４の実施の形態は、第２の実施の形態と第３の実施の形態との組み合わせを示すが、磁気保護構造構造内を３層とする代わりに２層に変更にしたことを理解されたい。同様に、第３の実施の形態を、第１の実施の形態と組み合わせることもでき、それによって、上部電極と下にある磁気のビットとの間で磁場を遮断することなく上部電極の３つの外部表面上に保護構造素材を提供することができる。さらに、障壁層が磁気保護構造機能を果たして磁場を閉じ込める必要がないことを理解されたい。磁気保護構造又は磁気物質層が１つ以上の障壁層となっている場合、別の構造は、単に１つの磁気物質層を含む。本明細書に記載されたような本発明に係る好適な実施の形態よれば、トレンチの底の表面に保護構造が備えられていないダマシントレンチ内の伝導性配線用に、多くの構造の磁気保護構造を形成する方法が提供される。これは、特に磁気メモリ装置内における上部電極用に応用できる。該保護構造によれば伝導性配線周囲の磁場が局在化されるので、アドレスされている要求又は意図された磁気メモリセル又はビットだけに、相対的に該場による影響を及ぼすことができる。該保護構造は磁束を含んでおり、それを磁気メモリ構造に向けるので、ビットにライトするのに必要な有効電流密度を低減させることができる。アドレスされていない近隣のビットが受ける、望まれざる磁場は相対的により僅かであり、エレクトロマイグレーションも低減する。これによって、機能を犠牲にすることのなく、磁気メモリ配列の設計をより微細なサイズに圧縮することができる。
【００５１】
本明細書に記載した実施の形態は、全ての点において制限ではなく例示であると考えられたい。本発明の技術的範囲は、上述の記載よりむしろ添付した特許請求の範囲によって示され、それと等価の意味及び範囲における全ての変更は、その中に含まれると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１Ａ】上部電極が形成される前の下部電極、ビット領域、及び被覆絶縁層を示す部分的に形成されたＭＲＡＭ構造の断面図である。
【図ｌＢ】
【００５３】
ダマシントレンチが絶縁層内にエッチングされた後の図ｌＡの部分的に形成されたＭＲＡＭ構造を示す図である。
【図２】障壁素材でライニングされ、銅で満たされた図ｌＢのダマシントレンチを示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１の実施の形態に従って、図２の構造上に堆積した障壁素材／磁気素材／障壁素材の積層構造を含んで構成されている被覆層を示す断面図である。
【図３Ｂ】パターニング及びエッチングして、上部電極が形成される線上で、よれより僅かに広い、障壁及び磁気物質の積層構造を残した後の図３Ａの構造を示す断面図である。
【図４Ａ】本発明の第２の実施の形態に従って、上部電極の伝導性素材をエッチングし、上部電極に凹部を形成した後の図２の構造を示す断面図である。
【図４Ｂ】障壁素材／磁気素材／障壁素材の積層構造を含んで構成されている被覆層を窪んだ上部電極上に堆積した後の図４Ａの構造を示す断面図である。
【図４Ｃ】平坦化した後の図４Ｂの構造を示す断面図である。
【図５Ａ】本発明の第３の実施の形態に従って、障壁素材／磁気素材／障壁素材の積層構造を堆積して、ダマシントレンチにライニングを施した後の図ｌＢの構造を示す断面図である。
【図５Ｂ】スペーサーエッチングによって堆積された積層構造の水平の部分を除去した後の図５Ａの構造を示す断面図である。
【図５Ｃ】被覆伝導層を堆積し、トレンチを満たし後の図５Ｂの構造の断面図である。
【図５Ｄ】伝導層平坦化の後の図５Ｃの構造を示す断面図である。
【図６Ａ】本発明の第４の実施の形態に従って、障壁及び磁気層を堆積してダマシントレンチにライニングを施した後の図ｌＢの構造示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明の第４の実施の形態に従って、伝導性素材を選択的に窪ませた、部分的に形成されたＭＲＡＭ構造の断面図である。
【図６Ｃ】磁気物質層及び障壁層を含んで構成されている被覆層を伝導性素材凹部及び絶縁層上に堆積した後の図６Ｂの構造を示す断面図である。
【図６Ｄ】平坦化して障壁及び磁気物質の積層構造を絶縁層上から除去した後の図６Ｃの構造の断面図である。
【図１Ａ】
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【図ｌＢ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004527123.tif 000057
【国際調査報告】
2004527123.tif 000058
2004527123.tif 000059
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