申请/专利权人：三星电子株式会社

申请日：2018-10-18

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN109713122B

主分类号：H10N50/01

分类号：H10N50/01;H10N50/10

优先权：["20171025 KR 10-2017-0139625"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2020.10.30#实质审查的生效;2019.05.03#公开

摘要：提供了制造MRAM器件的方法和MRAM器件。该方法可以包括：在基板的上表面上形成第一电极；在第一电极上形成第一磁性层；在第一磁性层上形成隧道势垒结构；在隧道势垒结构上形成第二磁性层；以及在第二磁性层上形成第二电极。隧道势垒结构可以包括第一隧道势垒层和第二隧道势垒层，第一隧道势垒层和第二隧道势垒层顺序地堆叠在第一磁性层上并且可以沿着可与基板的上表面平行的水平方向具有彼此不同的电阻率分布。

主权项：1.一种制造磁阻随机存取存储器件的方法，该方法包括：在基板的上表面上形成第一电极；在所述第一电极上形成第一磁性层；在所述第一磁性层上形成隧道势垒结构，所述隧道势垒结构包括第一隧道势垒层和第二隧道势垒层，所述第一隧道势垒层和所述第二隧道势垒层顺序地堆叠在所述第一磁性层上并沿着平行于所述基板的所述上表面的水平方向分别具有彼此不同的第一电阻率分布和第二电阻率分布，至少所述第一电阻率分布和所述第二电阻率分布使得所述隧道势垒结构具有均一的电阻率分布；在所述隧道势垒结构上形成第二磁性层；以及在所述第二磁性层上形成第二电极。

全文数据：磁阻随机存取存储器件及其制造方法技术领域本公开总地涉及电子领域，更具体地，涉及磁阻随机存取存储MRAM器件及其制造方法。背景技术MRAM器件可以包括磁隧道结MTJ结构，其中隧道势垒层插设在磁性层之间，并且数据可以通过使用根据磁性层的自旋的MTJ结构的电阻差异而存储在MRAM器件中。具有均一电阻的隧道势垒层会是有益的。发明内容示例实施方式提供一种制造具有良好特性的MRAM器件的方法。示例实施方式提供一种具有良好特性的MRAM器件。根据示例实施方式，提供了制造MRAM器件的方法。该方法可以包括：在基板的上表面上形成第一电极；在第一电极上形成第一磁性层；在第一磁性层上形成隧道势垒结构；在隧道势垒结构上形成第二磁性层；以及在第二磁性层上形成第二电极。隧道势垒结构可以包括第一隧道势垒层和第二隧道势垒层，第一隧道势垒层和第二隧道势垒层顺序地堆叠在第一磁性层上并且可以沿着可与基板的上表面平行的水平方向具有彼此不同的电阻率分布。根据示例实施方式，提供了制造MRAM器件的方法。该方法可以包括：在基板上形成第一电极；在第一电极上形成第一磁性层；通过使用靶的RF溅射工艺在第一磁性层上形成隧道势垒结构；在隧道势垒结构上形成第二磁性层；以及在第二磁性层上形成第二电极。隧道势垒结构可以包括顺序地堆叠在第一磁性层上的第一隧道势垒层和第二隧道势垒层。当形成第一隧道势垒层时基板可以与靶间隔开第一距离，当形成第二隧道势垒层时基板可以与靶间隔开第二距离，第一距离可以与第二距离不同。根据示例实施方式，提供了制造MRAM器件的方法。该方法可以包括：在基板上形成第一电极；在第一电极上形成第一磁性层；通过使用第一金属氧化物靶的第一溅射沉积工艺在第一磁性层上形成第一隧道势垒层；通过使用第二金属氧化物靶的第二溅射沉积工艺在第一隧道势垒层上形成第二隧道势垒层；在第二隧道势垒层上形成第二磁性层；以及在第二磁性层上形成第二电极。从第一金属氧化物靶产生的氧负离子的大部分可以被提供到基板的第一部分上。从第二金属氧化物靶产生的氧负离子的大部分可以被提供到基板的第二部分上，该第二部分可以与第一部分不同。根据示例实施方式，提供了MRAM器件。该MRAM器件可以包括：在基板的上表面上的第一电极；在第一电极上的第一磁性层；在第一磁性层上的隧道势垒结构；在隧道势垒结构上的第二磁性层；以及在第二磁性层上的第二电极。隧道势垒结构可以包括第一隧道势垒层和第二隧道势垒层，第一隧道势垒层和第二隧道势垒层顺序地堆叠在第一磁性层上并且可以沿着可与基板的上表面平行的水平方向具有彼此不同的电阻率分布。包括在根据示例实施方式的MRAM器件中的隧道势垒结构可以具有均一的电阻率分布。因此，MRAM器件可以具有改善的电特性。附图说明图1是示出根据示例实施方式的MRAM器件的截面图，图2是示出根据其它示例实施方式的MRAM器件的截面图；图3、图4、图5、图6、图7和图8是示出根据示例实施方式的隧道势垒结构的截面图；图9示出根据示例实施方式的用于形成隧道势垒结构的RF溅射装置，图10示出可在其上形成隧道势垒结构的基板；图11A、图11B和图11C示出根据示例实施方式的隧道势垒结构的电阻率分布；图12A、图12B和图12C示出根据示例实施方式的隧道势垒结构的电阻率分布；图13A、图13B和图13C示出根据示例实施方式的隧道势垒结构的电阻率分布；以及图14至图22是示出根据示例实施方式的制造MARM器件的方法的截面图。具体实施方式从以下结合附图的详细描述，示例实施方式将被更清楚地理解。相同的附图标记始终表示相同的元件。如这里所用的，术语“和或”包括一个或更多个相关所列项目的任何和所有组合。将理解，“两个工艺被原位地执行”意指这两个工艺在单个工艺腔室中执行，并且在一些实施方式中，对其执行这两个工艺的基板在整个这两个工艺中保持在单个腔室中。还将理解，“层的一部分的电阻率”是指该层的该部分的平均电阻率。图1是示出根据示例实施方式的MRAM器件的截面图，图2是示出根据其它示例实施方式的MRAM器件的截面图。参照图1，MRAM器件可以包括顺序堆叠在基板1上的下电极层10、MTJ结构层50和上电极层26。MTJ结构层50可以包括顺序堆叠在基板1上的籽晶层11、第一被钉扎层PLPL112、第一间隔物层14、第二PLPL216、极化增强层20、隧道势垒结构30和自由层FL24。基板1可以包括半导体材料例如硅、锗、硅锗，或III-V半导体化合物例如GaP、GaAs、GaSb等。在示例实施方式中，基板1可以是绝缘体上硅SOI基板或绝缘体上锗GOI基板。各种元件例如字线、晶体管、二极管、源极漏极层、接触插塞、通路、布线等和在所述元件上的绝缘夹层可以形成在基板1上。下电极层10可以包括金属例如钨、钛、钽等和或金属氮化物，例如钨氮化物、钛氮化物、钽氮化物等。籽晶层11可以用作籽晶，使得MTJ结构层50的第一PL12可以生长为具有期望的晶体取向。籽晶层11可以包括金属，例如钌、铼、铱、铑、铪等。在示例实施方式中，籽晶层11可以包括钌。第一PL12和第二PL16可以包括铁磁材料，例如钴、铂、铁、镍等。在一些实施方式中，第一PL12和第二PL16可以包括钴铂合金CoPt或包括交替堆叠的钴层和铂层的多层结构。第一PL12和第二PL16可以包括基本上相同的材料或不同的材料。第一间隔物层14可以包括例如合成反铁磁SAF材料。因此，第一间隔物层14可以用作SAF耦合间隔物。第一间隔物层14可以包括例如钌、铱、铑等。包括籽晶层11、第一PL12、第一间隔物层14和第二PL16的堆叠结构可以用作固定层结构18。在一些实施方式中，固定层结构18可以包括单个被钉扎层。极化增强层20可以包括化合物，例如CoFe、NiFe、FeCr、CoFeNi、PtCr、CoCrPt、CoFeB、NiFeSiB、CoFeSiB等。极化增强层20可以增强自旋隧穿效应。在一些实施方式中，MTJ结构层50可以不包括极化增强层。自由层24可以包括铁磁材料，例如钴、铂、铁、镍等。自由层24还可以包括硼和或硅。它们可以单独地使用或者以其组合来使用。在一些实施方式中，自由层24可以包括化合物，例如CoFe、NiFe、FeCr、CoFeNi、PtCr、CoCrPt、CoFeB、NiFeSiB、CoFeSiB等。在一些实施方式中，MTJ结构层50可以不限于上述堆叠结构。图1示出自由层24设置在固定层结构18之上，然而，本发明构思不限于此。在一些实施方式中，自由层24可以设置在固定层结构18下面，如图2所示。隧道势垒结构30可以包括绝缘金属氧化物。包括在隧道势垒结构30中的隧道势垒层可以包括可在不同条件下形成的相同金属氧化物。在一些实施方式中，隧道势垒层可以包括相同的金属元素例如镁和铝和氧化物。在一些实施方式中，每个隧道势垒层可以是镁氧化物和或铝氧化物。在一些实施方式中，隧道势垒层可以包括镁氧化物。例如，隧道势垒结构30可以包括镁氧化物和或铝氧化物。在一些实施方式中，隧道势垒结构30可以具有约至约的厚度。隧道势垒或自旋极化可以通过隧道势垒结构30在自由层24和第二PL16之间产生。因此，隧道势垒结构30的特性在MRAM器件的电特性中会是重要的。例如，隧道势垒结构30的均一电阻率会是有益的。在示例实施方式中，隧道势垒结构30可以通过使用金属氧化物作为靶的RF溅射工艺形成在基板1例如基板的上表面上。隧道势垒结构30可以形成在基板1的上表面上。隧道势垒结构30可以包括在平行于基板1的上表面的水平方向上彼此间隔开的部分。根据隧道势垒结构30的所述部分的位置，隧道势垒结构30的所述部分的电阻率可以改变例如可以变化。也就是，隧道势垒结构30的根据其在基板1上的位置的电阻率的均一性可能并不总是好的。当隧道势垒结构30的电阻率在整个基板1上不均一时，形成在同一基板1上的MRAM器件例如MRAM芯片的电特性可能是不均一的。因此，MRAM器件例如MRAM芯片中的一些MRAM器件不能满足期望的电特性。隧道势垒结构30可以具有堆叠结构，该堆叠结构包括可在不同的工艺条件下形成的多个隧道势垒层。在示例实施方式中，隧道势垒结构30可以具有包括多个隧道势垒层的堆叠结构，该多个隧道势垒层可以在多个工艺条件下形成以在整个基板1上具有不同的电阻率分布。因此，隧道势垒结构30可以具有堆叠结构，该堆叠结构包括分别在整个基板1上具有不同电阻率分布的多个隧道势垒层，隧道势垒结构30可以具有均一的电阻率分布。在一些实施方式中，包括多个隧道势垒层的隧道势垒结构30可以具有比所述多个隧道势垒层中的每个单独的隧道势垒层的电阻率分布更均一的电阻率分布。在一些实施方式中，隧道势垒结构30的所述多个隧道势垒层中的至少两个可以在整个基板1上具有不同的电阻率分布。在下文，将说明根据示例实施方式的隧道势垒结构30。图3至图8是示出根据示例实施方式的隧道势垒结构30的截面图。图3和图4示出隧道势垒结构，每个隧道势垒结构可以包括顺序堆叠的第一隧道势垒层和第二隧道势垒层。参照图3，隧道势垒结构30可以包括顺序堆叠的第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34。在示例实施方式中，第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34可以包括通过RF溅射工艺形成的镁氧化物。例如，隧道势垒结构30可以包括第一镁氧化物层和第二镁氧化物层。例如，第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34都包括相同的金属例如镁。在示例实施方式中，第一隧道势垒层32可以具有第一电阻率分布，其中第一隧道势垒层32的中心部分的电阻率小于即，低于第一隧道势垒层32的环形部分即，中间部分的电阻率，该环形部分在第一隧道势垒层32的中心部分和第一隧道势垒层32的边缘部分之间。第二隧道势垒层34可以具有第二电阻率分布，其中第二隧道势垒层34的中心部分的电阻率大于即，高于第二隧道势垒层34的边缘部分的电阻率。隧道势垒结构30可以具有约至约的厚度，但是本发明构思不限于此。第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34中的每个可以具有适合的厚度。隧道势垒结构30可以具有包括具有不同电阻率分布的第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34的堆叠结构，因此，隧道势垒结构30可以在其所有部分上具有均一的电阻率。在一些实施方式中，第一隧道势垒层32可以具有第二电阻率分布，其中第一隧道势垒层32的中心部分的电阻率大于第一隧道势垒层32的边缘部分的电阻率，并且第二隧道势垒层34可以具有第一电阻率分布，其中第二隧道势垒层34的中心部分的电阻率小于第二隧道势垒层34的在第二隧道势垒层34的中心部分和边缘部分之间的环形部分的电阻率。在一些实施方式中，第一隧道势垒层32可以具有第二电阻率分布，其中第一隧道势垒层32的中心部分的电阻率大于第一隧道势垒层32的边缘部分的电阻率，并且第二隧道势垒层34可以具有第三电阻率分布，其中第二隧道势垒层34的中心部分的电阻率小于第二隧道势垒层34的边缘部分的电阻率。在一些实施方式中，第一隧道势垒层32可以具有第三电阻率分布，其中第一隧道势垒层32的中心部分的电阻率小于第一隧道势垒层32的边缘部分的电阻率，并且第二隧道势垒层34可以具有第二电阻率分布，其中第二隧道势垒层34的中心部分的电阻率大于第二隧道势垒层34的边缘部分的电阻率。参照图4，隧道势垒结构30可以具有堆叠结构，该堆叠结构包括交替且重复地一个堆叠在另一个上的第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34。每对第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34可以与参照图3讨论的一对第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34基本上相同。隧道势垒结构30可以具有约至约的厚度。因此，第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34中的每个可以具有比图3的第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34中的每个的厚度小即，薄的厚度。然而，第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34中的每个的厚度可以不受限制。图5和图6示出包括插设在隧道势垒层之间的金属层的隧道势垒结构。参照图5，隧道势垒结构30可以包括顺序堆叠的第一隧道势垒层32、金属层36和第二隧道势垒层34。每对第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34可以与参照图3示出的一对第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34基本上相同。金属层36可以增强隧道势垒结构30的隧穿效应。在一些实施方式中，隧道势垒结构30的电阻率可以通过金属层36减小。金属层36可以包括例如铝、镁、钛、钽、CoFeB、钨、铪、金、银、铱、铂、钌、钴、铁等。在示例实施方式中，金属层36可以包括包含在第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34中的金属。金属层36可以具有等于或小于第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34中的每个的厚度的厚度。在示例实施方式中，第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34可以包括通过例如RF溅射工艺形成的镁氧化物。例如，金属层36可以包括通过RF溅射工艺形成的镁。例如，隧道势垒结构30可以包括顺序堆叠的第一镁氧化物层、镁层和第二镁氧化物层。参照图6，隧道势垒结构30可以具有堆叠结构，该堆叠结构包括顺序堆叠的第一隧道势垒层32、第一金属层36a、附加的第一隧道势垒层32a、第二金属层36b和第二隧道势垒层34。每对第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34可以与参照图3示出的一对第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34基本上相同。第一金属第层36a和二金属层36b可以包括参照图5示出的金属层36中包括的金属。在一些实施方式中，第一金属层36a和第二金属层36b可以包括基本上相同的材料。在一些实施方式中，第一金属层36a和第二金属层36b可以包括不同的材料。图7和图8示出隧道势垒结构，每个隧道势垒结构可以包括顺序堆叠的第一隧道势垒层、第二隧道势垒层和第三隧道势垒层。参照图7，隧道势垒结构30可以包括顺序堆叠的第一隧道势垒层40、第二隧道势垒层42和第三隧道势垒层44。在示例实施方式中，第一隧道势垒层40可以具有第一电阻率分布，其中中心部分的电阻率小于在中心部分和边缘部分之间的环形部分的电阻率。第二隧道势垒层42可以具有第二电阻率分布，其中中心部分的电阻率大于边缘部分的电阻率。第三隧道势垒层44可以具有第三电阻率分布，其中中心部分的电阻率小于边缘部分的电阻率。在示例实施方式中，可以改变第一至第三隧道势垒层40、42和44的位置例如顺序。在一些实施方式中，第一隧道势垒层40、第三隧道势垒层44和第二隧道势垒层42可以顺序地堆叠。在示例实施方式中，第一至第三隧道势垒层40、42和44可以包括通过例如RF溅射形成的镁氧化物。图8示出包括插设在隧道势垒层之间的金属层的隧道势垒结构30。参照图8，隧道势垒结构30可以包括顺序堆叠的第一隧道势垒层40、第一金属层46a、第二隧道势垒层42、第二金属层46b和第三隧道势垒层44。第一至第三隧道势垒层40、42和44可以与参照图7示出的那些基本上相同。第一金属层46a和第二金属层46b可以包括参照图5示出的金属层36的金属。在一些实施方式中，第一金属层46a和第二金属层46b可以包括基本上相同的材料。在一些实施方式中，第一金属层46a和第二金属层46b可以包括不同的材料。在示例实施方式中，第一至第三隧道势垒层40、42和44可以包括通过RF溅射工艺形成的镁氧化物。第一金属层46a和第二金属层46b可以包括通过RF溅射工艺形成的镁。例如，隧道势垒结构可以包括顺序堆叠的第一镁氧化物层、第一镁层、第二镁氧化物层、第二镁层和第三镁氧化物层。图9示出根据示例实施方式的用于形成隧道势垒结构的RF溅射装置。图10示出在其上形成隧道势垒结构的基板。参照图9和图10，RF溅射装置60可以包括靶62，靶62可以被转变为隧道势垒层例如第一隧道势垒层32和第二隧道势垒层34。靶62可以包括金属氧化物，例如镁氧化物。引导件64可以围绕靶62。引导件64可以引导靶62的溅射方向。在示例实施方式中，一个或更多个靶62可以设置在RF溅射装置60中。基板1包括中心部分C、在与基板的上表面平行的水平方向上与中心部分C间隔开的边缘部分E、以及在中心部分C和边缘部分E之间的环形部分M。在一些实施方式中，中心部分C、环形部分M和边缘部分E可以沿着水平方向布置，如图10所示。将理解，环形部分M可以被称为中间部分。中心部分C可以具有第一宽度Cw，环形部分M可以具有第二宽度Mw，边缘部分可以具有第三宽度Ew。在一些实施方式中，第一宽度Cw、第二宽度Mw和第三宽度Ew可以是相等的，如图9和图10所示。例如，当在RF溅射装置60的工艺室中设置两个靶62时，这两个靶62中的每个可以设置在基板1的边缘部分上方并可以以倾斜的角度面对基板1的上表面，如图9所示。当在RF溅射装置60中设置一个靶62时，靶62可以面对基板1的上表面，使得靶62的表面和基板1的上表面可以彼此平行。RF溅射装置60可以包括RF电源和溅射气体的气体入口。溅射气体可以包括例如氩气。RF溅射装置60还可以包括装载部，基板1可以装载在该装载部上。在执行溅射工艺时，基板1可以在RF溅射装置60的装载部上旋转。溅射气体可以与靶62碰撞，并且从靶62产生的等离子体可以径向且向下移动，使得包括金属氧化物的隧道势垒层可以形成在基板1上。对于所形成的层的沉积特性，靶62和基板1之间的距离会是重要的。在一些实施方式中，隧道势垒层可以通过RF溅射工艺形成，并且金属离子、金属氧化物离子、氧离子可以存在例如可以形成在工艺腔室中。氧负离子可以具有相对高的能量并可以被提供到基板1的给定例如预定部分上。从靶62产生的氧负离子主要行进例如从靶62产生的氧负离子的大部分行进的路径在图9中被示出为长椭圆形。例如，氧负离子可以从靶62的中心部分提供例如从其产生到基板1上以与基板1碰撞。在一些实施方式中，从靶62产生的氧负离子的大部分可以被提供到例如可以到达基板1的特定部分例如预定部分上。在一些实施方式中，隧道势垒层的氧负离子主要地例如从靶62产生的氧负离子的大部分被提供到其中的部分可以具有比它的其它部分相对高的电阻率。在一些实施方式中，一层的氧负离子主要被提供到其中的部分是指该层的从靶62产生的氧负离子的大部分例如不小于50％、从约50％至约100％、约50％、约60％、约70％、约80％和约90％被提供到其中的部分。在一些实施方式中，隧道势垒层的一部分的电阻率可以与提供到隧道势垒层的该部分中的氧负离子的量例如浓度成比例。因此，根据隧道势垒层的各部分在基板1上的位置，隧道势垒层可能具有不均一的电阻率。根据靶62和基板1之间的距离d1，可以改变基板1的氧负离子可以被主要提供于其上的部分，如图9所示。因此，隧道势垒层的电阻率分布可以根据靶62和基板1之间的距离d1而改变。如图9所示，当靶62和基板1之间的距离d1增大时，与基板1的边缘部分E相比，来自靶62的氧负离子可以被更多地提供到基板1的中心部分C上。因此，隧道势垒层可以具有其中中心部分C的电阻率大于边缘部分E的电阻率的电阻率分布。当靶62和基板1之间的距离d1减小时，与基板1的中心部分相比，来自靶62的氧负离子可以被更多地提供到基板1的中心部分C和边缘部分E之间的环形部分M上。因此，隧道势垒层可以具有电阻率分布，其中基板1的中心部分C和边缘部分E之间的环形部分M的电阻率大于中心部分C的电阻率。类似地，隧道势垒层的电阻率分布可以通过改变靶62和基板1之间的距离d1被控制。在下文，将说明根据示例实施方式的形成隧道势垒结构的方法。图11A、图11B和图11C示出根据示例实施方式的隧道势垒结构的电阻率分布。如上所述，隧道势垒结构可以通过RF溅射工艺形成。将参照图11A、图11B和图11C说明形成图3和图4的隧道势垒结构30的方法。参照图11A和图3，第一隧道势垒层32可以形成在基板1上。第一隧道势垒层32可以在第一工艺条件下形成，使得第一隧道势垒层32可以具有第一电阻率分布，其中第一隧道势垒层32的中心部分的电阻率可以小于例如低于第一隧道势垒层32的在第一隧道势垒层32的中心部分和第一隧道势垒层32的边缘部分之间的环形部分例如中间部分的电阻率，如图11A所示。第一工艺条件可以包括靶和基板1之间的第一距离以及约50W至约1000W的功率。在示例实施方式中，功率可以在约200W至约300W的范围内。将理解，在一些实施方式中，第一隧道势垒层32的中心部分可以形成在基板1的中心部分C上并可以与基板1的中心部分C重叠，第一隧道势垒层32的环形部分可以形成在基板1的环形部分M上并可以与基板1的环形部分M重叠，并且第一隧道势垒层32的边缘部分可以形成在基板1的边缘部分E上并可以与基板1的边缘部分E重叠。参照图11B和图3，第二隧道势垒层34可以原位地形成在第一隧道势垒层32上。例如，形成第一隧道势垒层32和形成第二隧道势垒层34被原位地进行。第二隧道势垒层34可以在第二工艺条件下形成，使得第二隧道势垒层34可以具有第二电阻率分布，其中第二隧道势垒层34的中心部分的电阻率可以大于即，高于第二隧道势垒层34的边缘部分的电阻率，如图11B所示。第二工艺条件可以包括靶和基板1之间的第二距离其可以大于第一距离以及约50W至约1000W的功率。在示例实施方式中，功率可以在约200W至约300W的范围内。将理解，在一些实施方式中，第二隧道势垒层34的中心部分可以形成在基板1的中心部分C上并可以与基板1的中心部分C重叠，第二隧道势垒层34的环形部分可以形成在基板1的环形部分M上并可以与基板1的环形部分M重叠，第二隧道势垒层34的边缘部分可以形成在基板1的边缘部分E上并可以与基板1的边缘部分E重叠。在示例实施方式中，在形成第二隧道势垒层34之后，可以进一步执行热处理工艺。图3的隧道势垒结构30可以通过以上工艺形成。隧道势垒结构30可以具有如图11C所示的均一电阻率分布。在一些实施方式中，包括顺序堆叠的两个隧道势垒层的隧道势垒结构可以具有比这两个隧道势垒层中的单独一个的电阻率分布例如图11A或图11B的电阻率分布更均一的电阻率分布例如图11C的电阻率分布。图4的隧道势垒结构可以通过执行下面描述的附加工艺来形成。在示例实施方式中，附加的第一隧道势垒层32可以在第一工艺条件下形成在已经形成的第二隧道势垒层34上，然后附加的第二隧道势垒层34可以在第二工艺条件下形成。在形成附加的第二隧道势垒层34之后，可以进一步执行热处理工艺。因此，可以形成图4的隧道势垒结构30。隧道势垒结构30可以具有如图11C所示的均一电阻率分布。将参照图11A、图11B和图11C说明形成图5和图6的隧道势垒结构30的方法。参照图11A和图5，第一隧道势垒层32可以在第一工艺条件下形成在基板1上，使得第一隧道势垒层32可以具有第一电阻率分布例如图11A的电阻率分布。金属层36可以形成在第一隧道势垒层32上。金属层36可以通过RF溅射工艺形成。第一隧道势垒层32和金属层36可以原位地形成。参照图11B和图5，第二隧道势垒层34可以在第二工艺条件下形成在金属层36上，使得第二隧道势垒层34可以具有第二电阻率分布例如图11B的电阻率分布。在示例实施方式中，在形成第二隧道势垒层34之后，可以进一步执行热处理工艺。因此，可以形成图5的隧道势垒结构30。隧道势垒结构30可以具有如图11C所示的均一电阻率分布。图6的隧道势垒结构30可以通过执行下面描述的工艺来形成。在示例实施方式中，第一隧道势垒层32、第一金属层36a、附加的第一隧道势垒层32a、第二金属层36b和第二隧道势垒层34可以顺序地形成。第一隧道势垒层32和附加的第一隧道势垒层32a可以在第一工艺条件下形成，并可以具有第一电阻率分布例如图11A的电阻率分布，第二隧道势垒层34可以在第二工艺条件下形成并可以具有第二电阻率分布例如图11B的电阻率分布。在形成第二隧道势垒层34之后，可以进一步执行热处理工艺。因此，可以形成图6的隧道势垒结构30。隧道势垒结构30可以具有如图11C所示的均一电阻率分布。图12A、图12B和图12C示出根据示例实施方式的隧道势垒结构的电阻率分布。将参照图12A、图12B和图12C说明形成图3和图4的隧道势垒结构30的方法。参照图12A和图3，第一隧道势垒层32可以形成在基板1上。第一隧道势垒层32可以在第二工艺条件下形成，使得第一隧道势垒层32可以具有第二电阻率分布，其中第一隧道势垒层32的中心部分的电阻率可以大于第一隧道势垒层32的边缘部分的电阻率，如图12A所示。第二工艺条件可以包括靶和基板1之间的第二距离以及约50W至约1000W的功率。在示例实施方式中，功率可以在约200W至约300W的范围内。参照图12B和图3，第二隧道势垒层34可以原位地形成在第一隧道势垒层32上。第二隧道势垒层34可以在第三工艺条件下形成，使得第二隧道势垒层34可以具有第三电阻率分布，其中第二隧道势垒层34的中心部分的电阻率可以小于第二隧道势垒层34的边缘部分的电阻率，如图12B所示。第三工艺条件可以包括靶和基板1之间的第三距离其可以小于第二距离以及约50W至约1000W的功率。在示例实施方式中，功率可以在约200W至约300W的范围内。在示例实施方式中，在形成第二隧道势垒层34之后，可以进一步执行热处理工艺。因此，图3的隧道势垒结构30可以通过以上工艺形成。隧道势垒结构30可以具有如图12C所示的均一电阻率分布。在示例实施方式中，附加的第一隧道势垒层32可以在第二工艺条件下形成在已经形成的第二隧道势垒层34上，然后，附加的第二隧道势垒层34可以在第三工艺条件下形成。因此，可以形成图4的隧道势垒结构30。将参照图12A、图12B和图12C说明形成图5和图6的隧道势垒结构的方法。参照图12A和图5，第一隧道势垒层32可以在第二工艺条件下形成在基板1上，使得第一隧道势垒层32可以具有第二电阻率分布例如图12A的电阻率分布。金属层36可以原位地形成在第一隧道势垒层32上。参照图12B和图5，第二隧道势垒层34可以在第三工艺条件下形成在金属层36上，使得第二隧道势垒层34可以具有第三电阻率分布例如图12B的电阻率分布。在示例实施方式中，在形成第二隧道势垒层34之后，可以进一步执行热处理工艺。因此，可以形成图5的隧道势垒结构30。隧道势垒结构30可以具有如图12C所示的均一电阻率分布。再次参照图6，在示例实施方式中，第一金属层36a、附加的第一隧道势垒层32a、第二金属层36b和第二隧道势垒层34可以顺序地形成在可在第二工艺条件下形成的第一隧道势垒层32上。在一些实施方式中，附加的第一隧道势垒层32a可以在第二工艺条件下形成，第二隧道势垒层34可以在第三工艺条件下形成。在形成第二隧道势垒层34之后，可以进一步执行热处理工艺。图13A、图13B和图13C示出根据示例实施方式的隧道势垒结构的电阻率分布。将参照图13A、图13B和图13C说明形成图7的隧道势垒结构30的方法。参照图13A和图7，第一隧道势垒层40可以在第一工艺条件下形成在基板1上，使得第一隧道势垒层40可以具有图13A所示的第一电阻率分布。参照图13B和图7，第二隧道势垒层42可以在第二工艺条件下形成在第一隧道势垒层40上，使得第二隧道势垒层42可以具有图13B所示的第二电阻率分布。参照图13C和图7，第三隧道势垒层44可以在第三工艺条件下形成在第二隧道势垒层42上，使得第三隧道势垒层44可以具有图13C所示的第三电阻率分布。因此，可以形成图7的隧道势垒结构30。将参照图13A、图13B和图13C说明形成图8的隧道势垒结构30的方法。参照图13A和图8，第一隧道势垒层40可以在第一工艺条件下形成在基板1上，使得第一隧道势垒层40可以具有图13A所示的第一电阻率分布。第一金属层46a可以原位地形成在第一隧道势垒层40上。参照图13B和图8，第二隧道势垒层42可以在第二工艺条件下形成在第一金属层46a上，使得第二隧道势垒层42可以具有图13B所示的第二电阻率分布。第二金属层46b可以原位地形成在第二隧道势垒层42上。参照图13C和图8，第三隧道势垒层44可以在第三工艺条件下形成在第二金属层46b上，使得第三隧道势垒层44可以具有图13C所示的第三电阻率分布。因此，可以形成图8的隧道势垒结构。将说明制造包括上述隧道势垒结构的MARM器件的方法。图14至图22是示出根据示例实施方式的制造MARM器件的方法的截面图。参照图14，隔离层202可以形成在基板200上，使得基板200可以包括有源区和场区。隔离层202可以通过例如浅沟槽隔离STI工艺形成。在示例实施方式中，可以形成具有岛形状的多个有源区。晶体管216可以形成在基板200上。在示例实施方式中，蚀刻掩模可以形成在基板200上，基板200可以使用该蚀刻掩模被蚀刻以形成在第一方向上延伸的沟槽204。在示例实施方式中，两个沟槽204可以形成在一个有源区上。包括顺序堆叠的栅极绝缘图案208、栅电极206和硬掩模210的栅极结构可以形成在沟槽204中。杂质可以被注入到基板200的有源区的与栅极结构相邻的上部中以形成源极区212和漏极区214。源极区212可以用作两个相邻的晶体管216的公共源极。参照图15，第一下绝缘夹层230a可以形成在基板200上。下绝缘夹层230a的一部分可以被蚀刻以形成分别暴露源极区212的上表面的第一孔。第一导电层可以形成在第一孔中并被平坦化以形成分别与源极区212接触的源极线232。第二下绝缘夹层230b可以形成在第一下绝缘夹层230a和源极线232上。因此，可以形成包括第一下绝缘夹层230a和第二下绝缘夹层230b的下绝缘夹层结构230。第二孔可以穿过下绝缘夹层结构230形成以分别暴露漏极区214。第二导电层可以形成在第二孔中并被平坦化以形成分别接触漏极区214的接触插塞234。参照图16，第一绝缘夹层238可以形成在下绝缘夹层结构230上，并且第一布线结构236可以穿过第一绝缘夹层238形成以接触接触插塞234。第一布线结构236可以包括第一阻挡图案236a和第一导电图案236b。在示例实施方式中，第一布线结构236可以通过双镶嵌工艺或单镶嵌工艺形成。在这种情况下，第一布线结构236的第一导电图案236b可以包括金属例如铜。在一些实施方式中，第一布线结构236可以通过蚀刻工艺形成。在这种情况下，第一布线结构236的第一导电图案236b可以包括金属例如钨、铝等。参照图17，蚀刻停止层110、第二绝缘夹层112和下电极接触插塞114可以形成在第一绝缘夹层238和第一布线结构236上。蚀刻停止层110可以通过例如化学气相沉积CVD工艺或原子层沉积ALD工艺形成。第二绝缘夹层112可以通过例如CVD工艺、ALD工艺或旋涂工艺形成。第二绝缘夹层112和蚀刻停止层110可以被部分地蚀刻以形成暴露第一布线结构236的上表面的第一开口113。第二阻挡层和第二导电层可以形成在第一开口113中。第二导电层和第二阻挡层可以被平坦化直到可以暴露第二绝缘夹层112的上表面，从而分别形成第二导电图案114b和第二阻挡图案114a。第二导电图案114b和第二阻挡图案114a可以形成下电极接触插塞114。参照图18，下电极层10可以形成在第二绝缘夹层112和下电极接触插塞114上。下电极层10可以包括金属和或金属氮化物。下电极层10可以包括金属例如钨、钛、钽等和或金属氮化物例如钨氮化物、钛氮化物、钽氮化物等。参照图19，MTJ结构层50可以形成在下电极层10上。MTJ结构层50可以具有与图1或图2的结构基本上相同的结构。在下文，如图1所示，MTJ结构层50包括顺序堆叠的籽晶层11、第一PL12、第一间隔物层14、第二PL16、极化增强层20、隧道势垒结构30和自由层FL24。隧道势垒结构30可以具有图3至图8的结构中的任一个。隧道势垒结构30可以通过参照图11A至图11C、图12A至图12C或图13A至图13C所示的方法中的任一个形成。因此，隧道势垒结构30可以在基板200的所有位置上具有均一的电阻率分布。因此，包括隧道势垒结构30的MRAM器件可以具有均一的电特性。参照图20，上电极层26可以形成在MTJ结构层50上。上电极层26可包括金属和或金属氮化物。上电极层26可以包括金属例如钨、钛、钽等和或金属氮化物例如钨氮化物、钛氮化物、钽氮化物等。参照图21，上电极层26可以被图案化以形成上电极26a。上电极26a可以与下电极接触插塞114的上表面重叠。MTJ结构层50和下电极层10可以使用上电极26a作为蚀刻掩模被蚀刻。蚀刻工艺可以包括例如物理蚀刻工艺。因此，可以形成包括顺序堆叠的下电极10a、MTJ结构50a和上电极26a的可变电阻率结构120。参照图22，第三绝缘夹层122可以形成在第二绝缘夹层112上。第三绝缘夹层122可以包括例如硅氧化物。在一些实施方式中，第四绝缘夹层可以形成在第三绝缘夹层122和可变电阻率结构120上。位线124可以穿过第四绝缘夹层形成以接触可变电阻率结构120的上表面。位线124可以在基本上垂直于第一方向的第二方向上延伸以接触多个上电极26a的上表面。在示例实施方式中，多条位线124可以形成为彼此平行。位线124可以包括第三阻挡图案124a和第三导电图案124b。第三阻挡图案124a可以包括例如钛、钛氮化物、钽、钽氮化物等。第三导电图案124b可以包括例如铜、钨、铝等。上绝缘夹层可以进一步形成在第四绝缘夹层和位线124上。通过以上工艺，可以形成包括晶体管、下电极接触插塞114和可变电阻率结构120的MRAM器件。如上所述，MRAM器件的隧道势垒结构可以具有均一的电阻率分布。因此，MRAM器件可以具有均一的电特性。MRAM器件可以用作用于移动设备、存储卡、计算机等的存储器件。以上是对示例实施方式的说明，而不应被解释为对其进行限制。尽管已经描述了几个示例实施方式，但是本领域技术人员将易于理解，在实质上没有脱离本发明构思的情况下，在示例实施方式中许多修改是可能的。因此，所有这样的修改旨在被包括在如权利要求书中限定的本发明构思的范围内。在权利要求书中，装置加功能的条款旨在涵盖这里描述为执行所述功能的结构，不仅涵盖结构等同物而且涵盖等同的结构。因此，将理解，以上是对各种示例实施方式的说明，而不应被解释为限于所公开的特定示例实施方式，并且对所公开的示例实施方式的修改以及其它示例实施方式旨在被包括在权利要求书的范围内。本申请要求于2017年10月25日在韩国知识产权局KIPO提交的韩国专利申请第10-2017-0139625号的优先权，其公开内容通过引用整体地结合于此。

权利要求：1.一种制造磁阻随机存取存储器件的方法，该方法包括：在基板的上表面上形成第一电极；在所述第一电极上形成第一磁性层；在所述第一磁性层上形成隧道势垒结构，所述隧道势垒结构包括第一隧道势垒层和第二隧道势垒层，所述第一隧道势垒层和所述第二隧道势垒层顺序地堆叠在所述第一磁性层上并沿着平行于所述基板的所述上表面的水平方向具有彼此不同的电阻率分布；在所述隧道势垒结构上形成第二磁性层；以及在所述第二磁性层上形成第二电极。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一隧道势垒层和所述第二隧道势垒层都包括含有相同金属元素的金属氧化物，并且所述第一隧道势垒层和所述第二隧道势垒层在不同的工艺条件下形成。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一隧道势垒层和所述第二隧道势垒层中的每个包括镁氧化物和或铝氧化物。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一隧道势垒层和所述第二隧道势垒层通过使用金属氧化物作为靶的RF溅射工艺形成。5.根据权利要求4所述的方法，其中，当形成所述第一隧道势垒层时，所述靶和所述基板彼此间隔开第一距离，以及其中，当形成所述第二隧道势垒层时，所述靶和所述基板彼此间隔开第二距离，该第二距离不同于所述第一距离。6.根据权利要求4所述的方法，其中，当形成所述第一隧道势垒层和所述第二隧道势垒层时，改变所述基板的从所述靶产生的氧负离子的大部分被提供到其上的部分。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述基板包括中心部分、在所述水平方向上与所述中心部分间隔开的边缘部分、以及在所述中心部分和所述边缘部分之间的中间部分，其中所述第一隧道势垒层包括形成在所述基板的所述中心部分上的第一中心部分、形成在所述基板的所述中间部分上的第一中间部分、以及形成在所述基板的所述边缘部分上的第一边缘部分，其中所述第二隧道势垒层包括形成在所述基板的所述中心部分上的第二中心部分、形成在所述基板的所述中间部分上的第二中间部分、以及形成在所述基板的所述边缘部分上的第二边缘部分，其中所述第一隧道势垒层具有第一电阻率分布，其中所述第一中心部分的平均电阻率低于所述第一中间部分的平均电阻率，以及其中所述第二隧道势垒层具有第二电阻率分布，其中所述第二中心部分的平均电阻率高于所述第二边缘部分的平均电阻率。8.根据权利要求7所述的方法，其中形成所述隧道势垒结构包括：形成包括以交替的顺序堆叠的多个所述第一隧道势垒层和多个所述第二隧道势垒层。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述基板包括中心部分、在所述水平方向上与所述中心部分间隔开的边缘部分、以及在所述中心部分和所述边缘部分之间的中间部分，其中所述第一隧道势垒层包括形成在所述基板的所述中心部分上的第一中心部分、形成在所述基板的所述中间部分上的第一中间部分、以及形成在所述基板的所述边缘部分上的第一边缘部分，其中所述第二隧道势垒层包括形成在所述基板的所述中心部分上的第二中心部分、形成在所述基板的所述中间部分上的第二中间部分、以及形成在所述基板的所述边缘部分上的第二边缘部分，其中所述第一隧道势垒层具有第二电阻率分布，其中所述第一中心部分的平均电阻率高于所述第一边缘部分的平均电阻率，以及其中所述第二隧道势垒层具有第三电阻率分布，其中所述第二中心部分的平均电阻率低于所述第二边缘部分的平均电阻率。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述隧道势垒结构还包括在所述第二隧道势垒层上的第三隧道势垒层，所述第二隧道势垒层在所述第一隧道势垒层和所述第三隧道势垒层之间延伸，其中所述基板包括中心部分、在所述水平方向上与所述中心部分间隔开的边缘部分、以及在所述中心部分和所述边缘部分之间的中间部分，其中所述第一隧道势垒层包括形成在所述基板的所述中心部分上的第一中心部分、形成在所述基板的所述中间部分上的第一中间部分、以及形成在所述基板的所述边缘部分上的第一边缘部分，其中所述第二隧道势垒层包括形成在所述基板的所述中心部分上的第二中心部分、形成在所述基板的所述中间部分上的第二中间部分、以及形成在所述基板的所述边缘部分上的第二边缘部分，其中所述第三隧道势垒层包括形成在所述基板的所述中心部分上的第三中心部分、形成在所述基板的所述中间部分上的第三中间部分、以及形成在所述基板的所述边缘部分上的第三边缘部分，其中所述第一隧道势垒层具有第一电阻率分布，其中所述第一中心部分的平均电阻率低于所述第一中间部分的平均电阻率，其中所述第二隧道势垒层具有第二电阻率分布，其中所述第二中心部分的平均电阻率高于所述第二边缘部分的平均电阻率，以及其中所述第三隧道势垒层具有第三电阻率分布，其中所述第三中心部分的平均电阻率低于所述第三边缘部分的平均电阻率。11.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述第一隧道势垒层和所述第二隧道势垒层之间形成金属层。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一隧道势垒层和所述第二隧道势垒层以及所述金属层被原位地形成。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述金属层包括铝、镁、钛、钽、CoFeB、钨、铪、金、银、铱、铂、钌、钴和或铁。14.根据权利要求11所述的方法，其中所述金属层以及所述第一隧道势垒层和所述第二隧道势垒层包括相同的金属元素。15.一种制造磁阻随机存取存储器件的方法，该方法包括：在基板上形成第一电极；在所述第一电极上形成第一磁性层；通过使用靶的RF溅射工艺在所述第一磁性层上形成隧道势垒结构，其中所述隧道势垒结构包括顺序堆叠在所述第一磁性层上的第一隧道势垒层和第二隧道势垒层，并且其中当形成第一隧道势垒层时，所述基板与所述靶间隔开第一距离，当形成所述第二隧道势垒层时，所述基板与所述靶间隔开第二距离，并且所述第一距离不同于所述第二距离；在所述隧道势垒结构上形成第二磁性层；以及在所述第二磁性层上形成第二电极。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述靶是金属氧化物靶。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述基板包括第一部分和不同于所述第一部分的第二部分，其中当形成所述第一隧道势垒层时，从所述靶产生的氧负离子的大部分被提供到所述基板的所述第一部分上，以及其中当形成所述第二隧道势垒层时，从所述靶产生的氧负离子的大部分被提供到所述基板的所述第二部分上。18.一种制造磁阻随机存取存储器件的方法，该方法包括：在基板上形成第一电极；在所述第一电极上形成第一磁性层；通过使用第一金属氧化物靶的第一溅射沉积工艺在所述第一磁性层上形成第一隧道势垒层，其中从所述第一金属氧化物靶产生的氧负离子的大部分被提供到所述基板的第一部分上；通过使用第二金属氧化物靶的第二溅射沉积工艺在所述第一隧道势垒层上形成第二隧道势垒层，其中从所述第二金属氧化物靶产生的氧负离子的大部分被提供到所述基板的与所述第一部分不同的第二部分上；在所述第二隧道势垒层上形成第二磁性层；以及在所述第二磁性层上形成第二电极。19.根据权利要求18所述的方法，还包括在所述第一隧道势垒层上且在形成所述第二隧道势垒层之前形成金属层。20.根据权利要求18所述的方法，其中形成所述第一隧道势垒层和所述第二隧道势垒层包括形成以交替顺序堆叠的多个第一隧道势垒层和多个第二隧道势垒层。21.一种磁阻随机存取存储器件，包括：在基板的上表面上的第一电极；在所述第一电极上的第一磁性层；在所述第一磁性层上的隧道势垒结构，所述隧道势垒结构包括第一隧道势垒层和第二隧道势垒层，所述第一隧道势垒层和第二隧道势垒层顺序地堆叠在所述第一磁性层上并沿着平行于所述基板的所述上表面的水平方向具有彼此不同的电阻率分布；在所述隧道势垒结构上的第二磁性层；以及在所述第二磁性层上的第二电极。22.根据权利要求21所述的磁阻随机存取存储器件，其中所述第一隧道势垒层和所述第二隧道势垒层都包括含有相同金属元素的金属氧化物，并且所述第一隧道势垒层和所述第二隧道势垒层在不同的工艺条件下形成。23.根据权利要求21所述的磁阻随机存取存储器件，其中所述基板包括中心部分、在所述水平方向上与所述中心部分间隔开的边缘部分、以及在所述中心部分和所述边缘部分之间的中间部分，其中所述第一隧道势垒层包括在所述基板的所述中心部分上的第一中心部分、在所述基板的所述中间部分上的第一中间部分、以及在所述基板的所述边缘部分上的第一边缘部分，其中所述第二隧道势垒层包括在所述基板的所述中心部分上的第二中心部分、在所述基板的所述中间部分上的第二中间部分、以及在所述基板的所述边缘部分上的第二边缘部分，其中所述第一隧道势垒层具有第一电阻率分布，其中所述第一中心部分的平均电阻率低于所述第一中间部分的平均电阻率，以及其中所述第二隧道势垒层具有第二电阻率分布，其中所述第二中心部分的平均电阻率高于所述第二边缘部分的平均电阻率。24.根据权利要求23所述的磁阻随机存取存储器件，其中所述第一隧道势垒层包括多个第一隧道势垒层，并且所述第二隧道势垒层包括多个第二隧道势垒层，以及其中所述多个第一隧道势垒层和所述多个第二隧道势垒层交替地一个堆叠在另一个上。25.根据权利要求21所述的磁阻随机存取存储器件，其中所述基板包括中心部分、在所述水平方向上与所述中心部分间隔开的边缘部分、以及在所述中心部分和所述边缘部分之间的中间部分，其中所述第一隧道势垒层包括在所述基板的所述中心部分上的第一中心部分、在所述基板的所述中间部分上的第一中间部分、以及在所述基板的所述边缘部分上的第一边缘部分，其中所述第二隧道势垒层包括在所述基板的所述中心部分上的第二中心部分、在所述基板的所述中间部分上的第二中间部分、以及在所述基板的所述边缘部分上的第二边缘部分，其中所述第一隧道势垒层具有第二电阻率分布，其中所述第一中心部分的平均电阻率高于所述第一边缘部分的平均电阻率，以及其中所述第二隧道势垒层具有第三电阻率分布，其中所述第二中心部分的平均电阻率低于所述第二边缘部分的平均电阻率。

百度查询： 三星电子株式会社 磁阻随机存取存储器件及其制造方法

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