JPH01297861A - 複合金属化相互接続装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はモノリシック集積回路中の磁気装置構造に関す
るものであり、更に詳しくいえば、そのような磁気装置
構造と集積回路の他の部分の相互接続に関するイ）ので
ある。

〔従来の技術と発明が解決すべき課題〕各種のデジタル
装置用のデジタルメモリは、メモリの各格納セルを構成
するために用いられる強磁性薄膜物質中の交番する磁化
状態としてのデジタルビットの格納を基にすることがで
きるから有利である。それらのメモリセルに格納されて
いる情報へのアクセスを、物質の磁化状態を判定するた
めに磁気抵抗検出を用いることにより行うことができる
。それらの強磁性薄膜メモリは、強磁性薄膜を含んでい
るメモリセルとメモリ動作回路の間の便利な電気的相互
接続を行えるようにするために、モノリシック集積回路
の表面に形成できる。

強磁性薄膜メモリセルは非常に小型に通常製造され、格
納されるビットの密度を高くするために互いに非常に接
近して集積され、とくに、モノリシック集積回路の表面
に形成される時に高密度に集積される。任意の１つのメ
モリセル中の磁界が近くのメモリセルの薄膜部分に影響
を及ぼすから、メモリセルの周囲の磁気環境は非常に複
雑になシ得る。また、メモリセル中の小さい強磁性膜部
分に大きな減磁磁界が加えられることがあシ、その減磁
磁界のために、情報を格納するためにそのようなセルに
おいて望まれる磁化状態を不安定にすることがある。

高密度に集積されている強磁性薄膜メモリセルのプレイ
の隣接するメモリセルの間のそれらの磁気的影響は、磁
気抵抗異方性強磁性メモリ薄膜がおのおのに付着されて
いる２つの主面を有する中間分離物質を基にしてメモリ
セルを形成することにより、かなりの程度に改善できる
。そのように構成することによって重要な「閉じた磁束
」が得られることになり、それによって生ずる磁束がセ
ル内に閉じこめられてそのセルに主として影響する。こ
れは、強磁性メモリ膜における分離物質を十分に薄く選
択することによりかカリ強調される。

そのようなデジタルメモリは、情報の格納または読出し
を行う時に磁気相互作用が起るいくつかのメモリセル格
納構造（ビット当＃）１つの構造が存在する場合にはビ
ット構造）の端部と端部を互いに接続することによりし
ばしば構成される。電流帯、まだは語線が接続部の間で
各構造を横切るように、一連の電流帯が、接続されてい
る格納構造列に直交してしばしば配置される。磁気抵抗
メモリにおいては、それらの電流帯または語線は、ビッ
ト構造への情報の書込みおよび検出において用いられる
。これは、メモリ中の格納構造の磁化状態を設定するた
め、または既存の磁化状態を判定するために、語線を流
れる電流を用いて行うことができる。

しかし、格納構造上の語線により発生された磁界には「
閉じた磁束」はない。その理由は、語線の周囲の構造中
に閉磁路または閉じた磁界がないように、語線がビット
構造の上にあるからである。

その結果として、ビット構造に情報を書込むためおよび
検出するため、ビット構造中に非常に大きい減磁界が起
ることがある。それらの磁界はメモリの動作を大きく乱
すことがある。

それらのビット構造を適切に構成し、ビット構造の接続
部にくる端部へ向って形状を小さくする、すなわちテー
パーを成すことによって、それらの減磁磁界を減少でき
る。磁気物質の小さくされた部分を、格納構造の間の接
続部全体にわたって延長させることができる。

そのような磁気構造の構成により、ビット構造すなわち
格納構造の結果的な磁化が一層安定になって、デジタル
情報を格納するために一層はつきシした異なる磁化状態
を与える。強磁性メモリ膜中にそれらの磁化状態のいず
れが生じたかを判定するために、磁気抵抗特性を用いる
ことによりデジタル情報が取出されるそれらのメモリセ
ル構造においては、語線に供給される電流に加えて、あ
る種の検出電流が格納構造に流される。

多少とも磁化容易軸に沿うほぼ逆である２つの向きの１
つの向きにある磁化ベクトル点を持つことにより表され
る２種類の磁化状態の１つをおのおのとる、ビット構造
として形成された格納構造が、どの磁化状態にその構造
があるかに応じて、少くとも読出し動作中に対応して異
なる抵抗値を有する。構造を通じて流された検出電流は
、構造の磁化状態に応じて構造の端子間に異なる電圧降
下を生ずることにより、その構造の状態についての情報
を供給する。あるいは、ビット構造に検出電圧を印加す
ることにより、それらのビット構造の磁化状態に応じた
異なる抵抗値のためにビット構造に流れる電流が異って
、その時にビット構造のとっている磁化状態を示す。

それらの異なる電圧降下または異なる電流中に含まれる
信号情報を検出し、その情報を送シ、かつ使用するため
に回路の他の部分へ供給せねばならない。そのような検
出、送シおよび使用の各動作は、メモリセルアレイの外
部で、メモリセルアレイを支持するモノリシック集積回
路に設けられている回路で行われる。したがって、メモ
リセルアレイの外部のモノリシック集積回路中に設けら
れている接続されたビット構造、または格納構造の列に
対して接続を行わなければならない。従来、その接続は
、直列接続されているビット構造へ、上側の保護層に設
けられている開口部を通じて接触して置かれる金属化相
互接続装置を設けることにより行われる。その金属化相
互接続装置は保護層の上方を通って保護層の別の開口部
まで延長させられる。その別の開口部において金属相互
接続装置は、プレイの外部の回路の回路部品に接触して
憧かれる。そのような金属化相互接続装置を設けるため
には、ピント構造を設けた後で付加処理工程を必要とす
る。それらの処理工程は、金属化をもたらす信頼できる
結果を得るためにおる許容誤差を必要とする。そうする
と、ビット構造へ電気的接触を確実に行うために十分な
許容誤差をとるために余分なスペースをとる。

したがって、コストを低減し、信頼度を向上させるため
には、必要とする処理工程の数を減少できる相互接続装
置が望ましい。更に、メモリセルアレイと、そのメモリ
セルアレイの外部の回路を相互接続するために必要なス
ペースを最小にする装置は、モノリシック集積回路にお
ける単位面積当シの回路密度を高くすることによりコス
トも低減する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、モノリシック集積回路の回路部品の間で電気
的相互接続を行い、磁気抵抗応答を行わせるように電流
を流すことができる磁気相互作用領域を設けるために、
モノリシック集積回路における複合金属化相互接続装置
を提供するものである。複合金属化相互接続装置は磁気
構造と導体構造を有する。磁気構造は、集積回路上に支
持されて、両面に磁気抵抗異方性強磁性薄膜が付着され
た中間層で形成される。その磁気構造は導電構造を支持
する。その導電構造は、それらの磁気相互作用領域を除
き、導電層を有する。そのような装置は、モノリシック
集積回路の上に磁気構造を設け、それから、磁気相互作
用領域における部分が除去されている導電層を含む導電
構造を磁気構造の上に設けることにより得られる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

磁性材料メモリセルアレイの部分をデジタルメモリの一
部として含むモノリシック集積回路の一部が第１図に示
されている。図示の各メモリセルは、適切な磁性材料を
含むビット構造１０として形成される。ビット構造１０
は半導体ボデー１１の上、およびそのボデー１１の主面
１３の上に支持されている絶縁層１２の上に直接形成さ
れる。

完全なメモリ中には多数のビット構造があるから、集積
回路の小さい部分だけが示されておシ、その集積回路部
分には半導体ボデーの小さい部分だけが示されている。

図示の構造は正確な尺度で描かれておらず、構造を明確
にするために必ずしも正しい比率で描かれていない。

第１図に示されている２つのビット構造１０の間に接合
部１４が設けられる。接合部１４に近づくにつれて層を
せまくすることにより、ビット構造１０内の減磁界が弱
くなる。一対のビット構造１０の間の接合部１４に導電
層を設けることにより、１つのビット構造１０から次の
ビット構造まで接合部１４を通って続く磁気材料内の磁
気作用が、磁気材料の周囲の電流を分流することにより
避けられる。

右側のピント構造１０の右側に、絶縁層１２の表面の下
側の集積回路構造へ接点１５を通じて相互接続を行う、
ピント構造の延長部分がある。延長部分と接点１５の上
に導電体を設けることにより、それの内部に磁性体が含
まれているから、どのような磁気作用も避けられる。

したがって、絶縁層１２０表面に主として設けられる第
１図に示されている構造部分はビット構造１０と接合部
１４と、層１２の表面の下側の構造に電気的に接触する
ために接合部１４から接点１５″！で延びる延長部とを
有する。この構造により磁気メモリセル構造と回路部品
相互接続構造が形成される。

主として層１２の表面の上に、第１図に示す構造と同時
に形成され、モノリシック集積回路中の他の回路部品へ
相互接続する別の金属化構造が、多層相互接続装置中の
電気的相互接続の第１の金属化層として機能できる。回
路の相互接続の融通性を更に高めるために、第２の金属
化層が設けられる。その第２の金属化層は絶縁体により
第１の金属化層から分離される。ただし、２つの相互接
続レベル間の相互接続を行えるようにするために、その
絶縁体に設けられる開口部の所は除く。その第２の金属
化層の一部１６が、ピント構造１０と接点１５の間で、
絶縁層を通じて第１の金属化層へ電気的に接触する。

絶縁層１２を通って延長してそれの表面の下側の構造へ
電気的に接続する別の接点構造１７が第１図に示されて
いる。接点１７は、相互接続ネットワークの第ルベルの
金属化部分を通じて接点１５へ接続されている様子も示
されている。その結果、接点１５により接続されている
層１２の表面の下側の回路構造が、絶縁層１２の表面の
下側に接点１７によ多接触させられている部品構造へ電
気的に直接接続される。

横断面図で示されている第２Ａ図乃至第２Ｅ図は、絶縁
層１２の表面上に主として設けられている第１図の第１
のレベルの金属化構造を製造する工程で製造された構造
を示す。

第２Ａ図乃至第２Ｅ図に示されている横断面図は第１図
に示されている構造の横断面図であるが、それらの図の
右側は、接点１５の場所の横断面の２つの異なる部分を
示す。また、構造を明確にするためにそれらの図は正し
い尺度でなく、かつ必ずしも正しい比率で描かれていな
い。

第２Ａ図には半導体ボデー１１が示されている。

その半導体ボデーは典型的にはドープされたシリコンで
構成される。そのシリコンは、モノリシック集積回路の
他の部分で用いられるトランジスタおよびその他の構造
を形成するために望ましい導電形を生ずるようにドーパ
ントが選択される。それらの導電形はｐ形またはｎ形で
ある。第２Ａ図において半導体ボデー１１のために示さ
れている導電形はｐ形として示されているが、ある場合
にはｎ彫金用いることもできる。

第２Ａ図における接点１５の２つの部分断面図は、逆の
導電形を有する表面１３と交差する１つまたは複数の半
導体ボデー１１の部分をおのおの示す。すなわち、左側
の部分断面図ＶＣｎ形領域１８があり、右側の部分断面
には半導体ボデー１１に２つのｎ影領域１９．２０が示
されている。領域１８はダイオードのカソード、ｎｐｎ
バイポーラトランジスタのエミッタ、またはｐｎｐバイ
ポーラトランジスタのペースとして用いられる。また、
相補装置あるいは相補領域を形成するために、領域の間
で導電形を交換することもできる。領域１９と２０は、
ｎチャネル金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ
（ＭＯＳＦＥＴ）のソースおよびドレインとして機能す
る終端領域として示されている。

先に述べたように、半導体ボデー１１の１つの主面１３
上に絶縁層１２が形成される。この絶縁層１２は２つの
層として示されている複合構造として形成される。第１
の層２１がシリコン酸化物で形成される。この層２１は
主として二酸化シリコンで構成される。層２１の厚さは
、その下側に形成されるモノリシック集積回路に適切な
いくつかの要因に依存する。シリコン酸焦物層２１の上
面に窒化シリコン層２２が形成される。この窒化シリコ
ン層２２は、アルゴンおよび窒素の雰囲気中゛にシリコ
ンターゲットを用いるスパッタ付着によ多形成される。

そのスパッタ付着のために通常の１３．５６ＭＨｚの周
波数を用いる。層２２の厚さは約２００オングストロー
ムである。この層は、酸化物層２１中の酸素原子が、層
２２の上に形成される構造の中に拡散することを阻止す
る拡散障壁として機能する。

第２Ａ図の右側の部分横断面図の各接点１５の絶縁層１
２に開口部が形成される。それらの開口部の中に接点１
５が受けられる。接点１５は絶縁層１２を通って、絶縁
層１２の主面２３の下側に設けられている回路部品へ接
触する。領域１８を含んでいる部分図においては、表面
２３から半導体ボデー１１の表面１３まで絶縁層１２に
は開口部が貫通されている。その開口部の中ではパラジ
ウムの硅化物層２４が領域１８の表面に設けられる。そ
の層は、金属化相互接続装置と、その下側の半導体構造
との間の電気的接触を良くし、かつ金属化の１突きさし
くｓｐｉｋｉｎｇ）　Ｊによるそのような半導体構造に
損傷を与えることを避けるために良く知られている。

第２Ａ図におけるＭＯＳＦＥＴを含む部分図は、ドープ
されたポリシリコン層２５壕で延長する開口部を絶縁層
１２内に含む。その開口部はある場所で更に深くされて
ＭＯＳＦＥＴのゲート２６を形成する。ドープされたポ
リシリコン層２５を露出する絶縁層１２の開口部の中に
、電気的に良く接触させるためにパラジウムの硅化物層
２７も設けられる。それらのパラジウムの硅化物層はい
ずれも、パラジウムを５００オングストロームの厚さに
スパッタ付着し、それから３００℃で３０分間構造を熱
処理して１０００オングストロームの厚さのパラジウム
の硅化物を生ずることにより形成できる。

トランジスタ回路を有するモノリシック集積回路構造が
第２Ａ図に示されている範囲オで製造された後で、磁気
メモリセル構造と回路相互接続構造を含む第１のレベル
の金属化を、第２Ａ図のこの構造をベースとして用いて
形成できる。これは、第２Ａ図の構造の露出面、または
既に付着されている層の露出面の上に、一連の付着工程
で一連の層を形成することにより行われる。それらの層
の最初の層は磁性体層２８（第２Ｂ図）である。

その磁性体層２８はニッケル、コバルトおよび鉄の合金
の層である。典型的には、それらの金属の割合は、膜中
の磁気ひずみ効果を大幅に減少するか、または無くし、
かつ用途のための層の他のある特性を改善するために選
択される。−例として、その層の物質はニッケル６５％
、鉄１５％。

コバルト２０％を含むことができる。ある場合には、層
のある特性を改善するために合金に他の物質が比較的少
量加えられる。

その層は、それらの割合の合金をアルゴンガス中のター
ゲットとして用い、スパッタ付着により製造できる。典
型的には１５０オングストロームの合金層が付着される
までその付着を継続する。

更に、付着された磁性薄膜が外部磁界の向きに平行な容
易軸を持つ一軸異方性を示すように、選択された向きに
向けられた外部磁界の存在の中で付着が行われる。薄膜
の磁化ベクトルは薄膜の面内に含まれる。その理由は、
磁化ベクトルがそれ以外の所にあると薄膜内に大きな減
磁磁界が生ずるからである。

熱力学に従って磁気エネルギーを最小にする際に、磁化
は、外部磁界がない時に薄膜の磁化容易軸に沿って１つ
の向きまたは別の向きを指す。メモリセル中の膜部分の
磁化が単一領域状態にある限シは、この磁化ベクトルを
外部磁界により決定される角度まで磁化容易軸に関して
回すことができる。この回転はその磁化の大きさに大き
な影響を及ばずことなしに行わせることができる。磁化
ベクトルは、磁化容易軸に沿う１つの向きから逆の向き
へ切替えることができ、その結果として、磁化ベクトル
を２つの状態のうちの１つの状態において、２進ビツト
を格納するだめの基礎を提供する。

そのような強磁性薄膜は磁気抵抗も示す。薄膜中の磁化
ベクトルの向きと、薄膜中を流れる電流の経路の向きと
の違いのために、その電流の向きで実効抵抗値が異なる
ことになる。薄膜中の磁化ベクトルの向きと電流の向き
が平行であると抵抗値は最高となり、両者が垂直の時に
抵抗値は最低となる。

したがって、メモリセル薄膜部分の磁化容易軸に対する
それらの部分中の磁化ベクトルの角度を変えるために外
部磁界を変えることができ、かつ、磁化容易軸に沿う逆
向きの磁化として起る２つの安定状態の間で磁化ベクト
ルを切替えさせるような範囲まで変えることができる。

更に、そのような薄膜部分内の磁化ベクトルの状態は、
薄膜部分を流れる電流が受ける抵抗値の変化によｐ測定
または検出できる。これは薄膜部分がメモリセルにおけ
るピット格納手段として機能する基礎となる。

それの状態は、薄膜部分へ、または薄膜部分の周囲へ加
えられる電流中に起る効果により決定される。

しかし、１ビツト構造すなわちメモリセルが近くのメモ
リセルに及ぼす影響、および近くのメモリセルがあるメ
モリセルに及ぼす影響のために、単一の薄膜部分はメモ
リセルに使用するのは不満足であることが判明している
。メモリセル内の磁界をそのメモリセルの一層近くに閉
じこめるようにする装置は、初めのメモリセルに平行で
、非磁性体層により初めのメモリセルから分離されてい
るメモリセル中の別の磁性膜を使用する。したがって、
窒素をドープされたタンタルの層２９が層２８の上にス
パッタ付着される。この層は、窒素ガス中のタンタル標
的を用いてスパッタ付着され、約５０オングストローム
の厚さにされる。窒素をドープされたタンタル層は大き
な磁性を持たないが、共通表面上の離れている点の間の
抵抗値が高く、層が非常に薄いために厚さ方向の抵抗値
が比較的低い導電性を有する。その後で、層２８の付着
に用いたのと同じ方法および同じ材料を用いて、別の磁
性層３０を層２９の露出面の上に、層２８の厚さとほぼ
同じ厚さにスパッタ付着する。

このようにして得られた２つの磁性層２８と３０により
はさまれた非磁性層２９の「サンドインチ」構造は、強
磁性層２８と３０のいずれかに生ずる磁界が、一方が他
方へ与える磁路中にかなシの程度に閉じこめられるから
、それらの層から後で形成されるビット構造の外部の磁
界を減少させるのに有効である。したがって、ピント構
造中の層２８または３０のいずれかに生ずる磁界の影響
は、近くのビット構造に妨害を与える限シ、はるかに減
少させられる。層２８と３０の間の層２９は、附近の原
子の電子スピンの間で起り得る交換相互作用が層２８と
３０の間で結合されることを阻止して、各層中の磁化ベ
クトルを互いに固定するために用いられる。層２８，２
９．３０のこのサンドインチ構造の上に窒素をドープさ
れたタンタルの層３１が付着される。その層３１は、後
で行われる処理工程中にサンドインチ構造を保護し、後
で付着されて、酸素原子源となる二酸化シリコンの層か
ら酸素が合金層３０の中に拡散してその層３０を劣化さ
せることを阻止する。窒素をドープされたタンタル層２
９．３１の抵抗率と幾何学的配置は、層の主面に長手方
向に平行に供給される電流が主として強磁性合金層２８
．３０を流れるようなものである。その結果、それらの
層中に形成すべきビット構造中の磁化ベクトルの設定と
、磁気抵抗値の変化による磁化の向きの検出とを、それ
らの層を流れる電流により求められる程度までそれらの
層の内部で行うことができる。

最後に、アルゴンガス中でタングステン層３２が５００
０オングストローム近くの厚さまでスパッタ付着される
。このタングステン層は、モノリシック集積回路トラン
ジスタ回路に関連して絶縁層１２の下側に形成される各
種の構造のために、絶縁層１２の表面内に生ずる縁部上
に連続導電路を確実に形成できるように、十分に厚い導
体装置を設けることにより相互接続経路を形成するため
の１バンクボーン」として機能する。更に、そのタング
ステン層は絶縁層１２の表面上の第１図に示されている
構造の相互接続部分の抵抗値を低くする。それらの層の
付着が終ると第２Ｂ図に示す構造が得られる。

次に、付着された層の選択した部分を除去して、第１の
レベルの金属相互接続と、それに集積化された磁気メモ
リセル構造を形成せねばならない。

それの例が、第１図の絶縁層１２の表面上に主としであ
る部分である。この除去の第１の工程は、タングステン
層３２への標準的なフォトレジスト付着法でフォトレジ
ストを付着し、パターンを形成することである。磁気メ
モリセルビット構造を形成すべきタングステン層３２の
場所に全て開口部が設けられる。フォトレジスト層が付
着されたら、その構造をプラズマエツチング剤の中に置
き、反応性イオンエツチングを用いて、フォトレジスト
の下側の霧出しているタングステン層３２を除去する。

この除去は、三フッ化窒素（ＮＦ８）４３％。

トリフロロメタン（ＣＩ（Ｆ８）　４８％　、および酸
素ガス（０２）１４％を含む反応ガスの混合気を用いて
行われる。その結果を第２Ｃ図に示す。この図では、エ
ツチングしたタングステン層を３２′で示し、部分的に
エツチングされた、窒素をドープされたタンタル層を３
１′で示している。

その後でフォトレジストを標準的なやり方で除去する。

次に、スパッタ付着法で用いた高周波と同じ周波数で、
３０〜５０ボルトの高周波パイプスを用いて石英すなわ
ち二酸化シリコンの層を霧出面の上にスパッタ付着する
。これは付着室内に石英ターゲットを用いて行われる。

そのバイアスにより低いスポットが埋められ、それによ
りでこぼこが減少し、−層平らな表面が得られることに
なる。二酸化シリコン層の厚さが約５０００オングスト
ロームに々るまで、その二酸化シリコン層のスパッタ付
着を行う。

再び標準的なフォトレジスト法を用いて、その石英表面
の上の、第１の金属化または磁気メモリセル中の導体を
形成すべき部分にフォトレジストを付着する。すなわち
、相互接続部分と磁性メモリセル部分を含む第１のレベ
ルの金属化に望ましいパターンでフォトレジストを付着
する。次に、それをプラズマエツチング剤で反応性イオ
ンエツチングを行う。エツチングガスはトリフロロメタ
ン（ＣＨＦ８）７５％　、散票（０８）２５％を含む。

このエツチングにより石英層の算出部分を除去する。

次にフォトレジスト層を除去して、相互接続部と磁気メ
モリセルを含む希望の第１の金属化構造の上だけの石英
すなわち二酸化シリコンを残す。他の場合には、タング
ステン層の他の部分３２′は露出されている。

次に、タングステン層３２′の露出部分を、上記エツチ
ングガスと同じエツチングガスを用いるプラズマエツチ
ング剤で反応性イオンエツチングする。そのエツチング
中に、二酸化シリコン部分が下側の構造が大きくエツチ
ングされることを防ぐ。

このようにして、露出しているタングステンは完全に除
去される。

次に、その構造に、フライス削シ剤としてアルゴンガス
を用いるイオンフライス削や法を施す。

それの下側の構造を保護するために酸化を続けるが、絶
縁層１２の表面２３の上に付着されている層２８．２９
，３０．３１の露出されている他の部分は表面２３″！
、で除去されて、まだ完成していない第１の金属化構造
を残す。残っている全ての層部分のことを、元の参照番
号にダッシュ記号をつけて表し、それらの部分が元の層
の残された部分であることを示すことにする。

第１図かられかるように、ビット構造１０を含む磁気メ
モリセルは、その図に示されている第１の金属化の例示
部分の他の部分より多少広くされている。それらの他の
部分は相互接続導体部分として機能する。ピット構造１
０の広くされた構造は端部がテーパー状にされて、より
薄い相互接続部分に遭遇する。構造１０の端部でそのよ
うにテーパー状に狭くすることにより、米国特許出願用
８７９．６７９号明細書に記載されているように、ピッ
ト構造１０内の減磁磁界を減少する。

この点で、最後に付着された二酸化シリコン層の残シの
部分が除去され、基板に高周波電圧バイアスを再びかけ
て、石英ターゲットを用いるスパッタ付着により新しい
二酸化シリコン層３３を約５ｏｏｏオングストロームの
厚さに付着する。

次に、標準方法を用いてフォトレジストを層３３の表面
に対して施す。この場合、第１のレベルの金属化部分へ
第２のレベルの金属化部分を接触させるようにするため
に、層３３に開口部を設ける部分にはフォトレジストは
付着しない。先に付着した二酸化シリコン層の部分を除
去するために先に行ったのと同じやり方でその構造をプ
ラズマエツチング剤中で反応性イオンエツチングして、
層３３に開口部を設ける。次に、標準的な方法を用いて
フォトレジストを除去する。残った層を参照番号３３′
で表す。

それらの開口部を設けた後で、チタンとタングステンの
複合ターゲットを用いてチタンとタングステンの層をス
パッタ付着する。その層の厚さは約１２００オングスト
ロームである。その後で、銅を約２％含むアルミニウム
合金の層を、対応するアルミニウムー銅合金ターゲット
を用いて、タングステン層の上に約１００００　オング
ストロームの厚さにスパッタ付着する。

第２のレベルの金属化相互接続のために、および磁気メ
モリセルビット構造を動作させることに関連して用いら
れる語線構造のために望まれるパターンで、フォトレジ
ストをアルミニウム層の上に標準的な方法で付着する。

それらの語線構造は、それらの磁気メモリセルに対して
情報を格納および検索するために層２８と３０の内部の
磁化の向きをセットするために、それらの層に磁界を生
じさせる電流を流させるためにそれらの語線構造が用い
られる。

次に、塩素ガス（Ｃ７２）２１％と、三塩化はう素（Ｂ
Ｃｌ２）を含むエツチングガスを用いたプラズマエツチ
ング剤内でその構造を反応性イオンエツチングを行う。

その結果が第２Ｅ図に示されている。

この構造では、拡散を阻止し、接着を良くするために用
いられるチタン−タングステン・ベース層が３４で示さ
れ、抵抗値を低くするために用いられるアルミニウムの
銅合金が３５で示される。語線構造は３６で示される。

第２Ｅ図にはビット構造１０と、それらのピント構造の
間の接合部１４と、第２のレベルの金属化相互接続１６
も示されている。

語線３６が、各ビット構造１０を覆い、残っているタン
グステン層部分３２′の下側の第１のレベルの金属化装
置の隣接する導電性部分に重々９合うのに十分な幅を持
つことが示されている。そのような幅の語線により、ビ
ット構造１０内の磁化を切替える能力を確保する限シは
、動作が改善される。幅の広い語線により全てのピント
構造に磁界が確実に加えられる。このことは、ビット構
造１０の磁性材料の欠陥部に磁区の壁が付着するように
なる可能性があるために、切替えを助けるものと考えら
れる。その磁区の壁は、それを欠陥部から引き離す、最
低の、磁界を後で加えた時にも、欠陥部から引き離すこ
とが困難になる。その磁界は最低にできる。というのは
、使用できる電流の制限のために細い語線が用いられた
時に起ることがある、その磁界を発生する電流から十分
な距離だけ離れているからである。全体のビット構造を
覆う語線を設けることにより、切替えを行わせるのに十
分大きな磁界がそれのどこにでも存在できるようにされ
る。

太い語線３６の存在により、切替えにより影響を受ける
磁性体領域がテーパー状領域において確実に生ずるよう
にされる。これは、磁区の壁を隣接するビット接合部１
４における狭いネック部の中に一層おしこめられる状況
である。そうなる理由は、磁区の壁を可能な範囲まで短
絡することにより最少磁気エネルギー状態が達成される
ことである。したがって、こうすることにより、磁区の
壁がビット構造１０の大部分の中に変形して入ることが
ないようにされる。したがって、ビット構造にセンス電
流を流し、重なシ合っている語線に語電流を流すことに
よって、磁区の壁をテーパー状部分の中へ勤かし、その
結果として接合部の中に少し動かす。そうするとビット
磁化が安定に行われる。安定に磁化されたそのビットは
、ビット構造中のセンス電流が読出し動作中に反転され
た時、または隣接するピント構造の磁化状態が変化した
時に起るような乱れを起すことが少い。

いずれにしても、第２Ｅ図かられかるように、残ってい
るタングステン層部分３２′が保持されている場所には
実効磁気メモリセルはｋい。というのは、タングステン
層が、それらの場所における層２８と３０の周囲の電流
を短絡する導電路を第１のレベルの金属化部分に供給す
るからである。

その代シに、それらは導電性相互接続領域である。

更に、下側に残シのタングステン部分３２′がほとんど
外いように、ビット構造が存在する場所の所で第１の金
属化構造の上に語線が置かれる。したがって、語線を流
れるほとんどの電流が、そのようなタングステン部分が
生ずる場所から比較的離れている場所に流され、したが
ってそこに生ずる磁界が小さく力る。したがって、それ
らの語線における電流の主な磁気効果はビット構造１０
において生じ、ビット構造１０の間の相互接続部分、ま
たは絶縁層１２の下側の集積回路中の回路とビット構造
１０の間の相互接続部分を形成するために設けられたタ
ングステン部分３２′には生じない。

その結果、全ての磁気メモリセルと、第１のレベルの金
属化中の導電性相互接続部の全てを形成するために１つ
の複合金属化を使用できる。これは、ビット構造１０か
ら、絶縁層１２の下側のモノリシック集積回路中の回路
部分までの相互接続を完成するために、メモリセルビッ
ト構造複合金属化装置に第２の金属装置を用いることを
避ける。

第１のレベルの金属化を完成するために第２の種類の金
属装置部分を用いる時に許容される誤差のために、結果
として得られる第１のレベルの金属化が大きく々る。こ
のことは、第１図と第２Ａ〜２Ｅ図に示すように、第１
のレベルの金属化のために１つの複合金属化構造を用い
ることにより避けることができる。また、付加マスキン
グ工程が無くされることにより信頼度が向上し、コスト
が低減される。

第３図は第２図に示す構造とほぼ同じ構造を示す。ただ
し、第３図に示す構造は初めの拡散障壁層が異なる。す
々わち、第２Ａ図乃至第２Ｅ図に示されている窒化シリ
コン層２２を拡散障壁として用いる代りに、第３図に示
す構造は窒素をドープされたタンタルが拡散障壁として
用いられる。違いは、窒素をドープされたタンタル層２
２′が硅化パラジウム層２４または２７にいまは接触す
るように、第３図の右側に示されている部分横断面図の
両方において、その層が二酸化シリコン層２１の開口部
を通って継続されることである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施したモノリシック集積回路の一部
を示す斜視図、第２Ａ図乃至第２Ｅ図は本発明を実施し
たモノリシック集積回路を製造する方法の工程により得
られた結果を示す断面図、第３図は第２Ａ図乃至第２Ｅ
図において用いられている工程により得られた結果とは
異なる構造を持つモノリシンク集積回路の製造に用いら
れる製造工程の結果を示す断面図である。 １０・・・・ビット構造、１２・・・・絶縁層、１４・
・・・接合部、１５．１７・・・・接点、１８．１９．
２０・・・・ｎ影領域、２１・・・・酸化シリコン層、
２２・・・・窒化シリコン層、２４．２７・・・・硅化
パラジウム層、２５・・・・ドープされたポリシリコン
層、２８．３０・・・・磁性層、２９．１１　・・・・
窒素をドープしたタンタル層、３２・・・・タングステ
ン層、３３・・・・二酸化シリコン層、３４・・・・チ
タン−タングステンのペース層、３５・・・・アルミニ
ウムー銅合金層、３６・・・・語線。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）モノリシック集積回路における半導体材料の基板
   の主面上に支持され、開口部を有する電気絶縁層の上で
   、およびその電気絶縁層を少くとも部分的に貫通して用
   いられ、前記集積回路中の回路部品の間と、磁気抵抗応
   答を内部に生ずる結果をもたらすように電流を流すこと
   ができる磁気相互作用領域の間とで電気的相互接続を行
   う複合金属化相互接続装置において、 選択された導電形の前記半導体材料基板の前記主面と交
   差する、前記半導体材料基板中の第１の選択された領域
   と、 この第１の選択された領域へ電気的に接続される第１の
   複合構造部分と、 を備え、前記第１の選択された領域は前記絶縁層内の前
   記開口部の第１の１つに生じ、その第１の１つの開口部
   は前記第１の選択された領域における前記主面から前記
   絶縁層を貫通して前記主面上の外面まで延長し、 前記第１の複合構造部分は前記第１の１つの開口部を貫
   通して延長して前記絶縁層の前記外面の上に支持され、
   かつ前記磁気相互作用領域の第１の１つを含み、前記第
   １の複合構造部分は（ｉ）両側に第１の主面と第２の主
   面を有する分離材料の中間層を持つ第１の磁気構造と、
   （ｉｉ）この第１の磁気構造の導電度より十分に高い導
   電度を持つ第１の導電構造とを備え、前記第１の主面と
   前記第２の主面上に磁気抵抗異方性強磁性物質の薄膜が
   設けられ、前記第１の磁気構造は前記中間層の前記第１
   の主面上の前記薄膜において前記絶縁層により支持され
   、前記第１の磁気相互作用領域は前記薄膜内の選択され
   た場所に設けられ、前記第１の導電構造は、前記第１の
   導電構造が無い前記第１の磁気相互作用領域を除いて、
   前記中間層の第２の主面上に前記薄膜により前記第１の
   導電構造の側面が支持されることを特徴とする複合金属
   化相互接続装置。
2. （２）モノリシック集積回路における半導体材料の基板
   の主面に隣接して形成されている導体を覆い、開口部を
   有する電気絶縁層の上で、およびその電気絶縁層を少く
   とも部分的に貫通して、用いられ、前記集積回路中の回
   路部品の間と、磁気抵抗応答を内部に生ずる結果をもた
   らすように電流を流すことができる磁気相互作用中心の
   間とで電気的相互接続を行う複合金属化相互接続装置に
   おいて、前記導体からの第１の選択された導体と、 この第１の選択された導体へ電気的に接続された第１の
   複合構造部分と、 を備え、前記第１の選択された導体は前記絶縁層内の前
   記開口部の第１の１つに生じ、その第１の１つの開口部
   は前記第１の選択された導体から前記絶縁層を貫通して
   前記主面上の外面まで延長し、前記第１の複合構造部分
   は前記第１の開口部を貫通して延長して前記絶縁層の前
   記外面の上に支持されて、前記磁気相互作用領域の第１
   の１つを含み、前記第１の複合構造部分は（ｉ）両側に
   第１の主面と第２の主面を有する分離材料の中間層を持
   つ第１の磁気構造と、（ｉｉ）この第１の磁気構造の導
   電度より十分に高い導電度を持つ第１の導電構造とを備
   え、前記第１の主面と前記第２の主面上に磁気抵抗異方
   性強磁性物質の薄膜が設けられ、前記第１の磁気構造は
   前記中間層の前記第１の主面上において前記薄膜におい
   て支持され、前記第１の磁気相互作用領域は前記薄膜内
   の選択された場所に設けられ、前記第１の導電構造は、
   前記第１の導電構造が無い前記第１の磁気相互作用領域
   を除いて、前記中間層の第２の主面上に前記薄膜により
   前記第１の導電構造の側面が支持されることを特徴とす
   る複合金属化相互接続装置。
3. （３）モノリシック集積回路における半導体材料の基板
   の主面上に支持されている電気絶縁層の上に、およびそ
   の電気絶縁層を少くとも部分的に貫通する、回路部品と
   前記集積回路の間と、磁気抵抗応答を内部に生ずる結果
   をもたらすように電流を流すことができる磁気相互作用
   領域の間とで電気的相互接続を行う複合金属化相互接続
   装置を製作する方法において、 前記絶縁層の外面から、前記主面の、前記主面に交差す
   る前記半導体材料基板中の選択された導電形の第１の選
   択された領域までの第１の開口部を含む複数の開口部を
   前記絶縁層の前記外面から前記絶縁層内に形成する工程
   と、 磁気抵抗異方性強磁性物質の薄膜がおのおの設けられて
   いる第１の主面と第２の主面を有する分離材料の中間層
   を備える磁気構造を前記絶縁層の前記外面の上と前記第
   １の選択された領域の上に形成する工程と、 前記磁気構造の導電度より十分に高い導電度を持つ導電
   構造を前記磁気構造の上に形成する工程と、 前記磁気相互作用領域を持つために選択された前記磁気
   構造中の場所から前記導電構造の選択された部分を除去
   する工程と、 を備えることを特徴とする複合金属化相互接続装置を製
   作する方法。