DE68914014T2

DE68914014T2 - Als integrierte Schaltung ausgebildetes Verbindungssystem für eine magnetische Anordnung.

Info

Publication number: DE68914014T2
Application number: DE68914014T
Authority: DE
Inventors: James M Daughton
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Micron Technology Inc
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1989-02-24
Publication date: 1994-08-11
Anticipated expiration: 2009-02-25
Also published as: CA1318400C; JPH01297861A; EP0331051B1; JP2808126B2; DE68914014D1; US4918655A; EP0331051A3; EP0331051A2

Description

Es wird auf eine früher eingereichte amerikanische Patentanmeldung "Magnetic Memory Configuration" S.N. 879,679 hingewiesen, die zur Erteilung von US-A 4 731 757 geführt hat sowie auf die ebenfalls früher eingereichten EP-A 0271 017 und 0 276 784.
Die unter Artikel 54(3) EPC fallende EP-A 0 271 017 beschreibt einen magnetischen Fühler oder eine Speichereinrichtung mit einer magnetoresistiven, ferromagnetischen Schicht und einer Widerstandsschicht, welche zumindest einen Teil der magnetoresistiven Schicht überdeckt und wobei der Widerstandswert und die Abmessungen der Widerstandsschicht derart gewählt sind, daß weniger als die Hälfte des Stroms allein durch die Widerstandsschicht fließt, welche vorzugsweise aus TaNx besteht.
Die ebenfalls unter Artikel 54(3) EPC fallende EP-A 0 276 784 beschreibt einen magnetischen Dünnschichtspeicher mit ersten und zweiten ferromagnetischen magnetoresistiven Schichten sowie einer dazwischenliegenden dritten Schicht, welche eine Austauschkopplung zwischen den ferromagnetischen Schichten verhindert und wobei eine vierte Schicht aus TaNx wenigstens einen Teil der ersten ferromagnetischen Schicht überdeckt.
Schließlich zeigt die den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildende EP-A 0 248 355 einen magnetischen Dünnschichtspeicher mit zwei magnetoresistiven ferromagnetischen Schichtteilen, die durch eine Zwischenschicht voneinander getrennt sind, welche eine Austauschwirkung zwischen den beiden Magnetschichten verhindert. Diese magnetische Verbundstruktur bildet mehrere Bitstrukturen. In mehreren Wortleitungsstrukturen bestehen die Endanschlüsse aus einem elektrischen Leiter, der durch eine elektrische Isolierschicht vom Magnetspeicherfilm getrennt ist.
Die Erfindung bezieht sich auf Strukturen magnetischer Einrichtungen in monolithisch integrierten Schaltkreisen und insbesondere auf die Verbindung solcher Magnetstrukturen und anderer Teile der integrierten Schaltung. Digitalspeicher für Digitalsysteme verschiedener Art können vorteilhaft auf der Speicherung digitaler Bits beruhen und zwar als alternative Magnetisierungszustände in ferromagnetischen Dünnschichtmaterialien, die jeweils eine Speicherzelle bilden. Zugriff zu der in solchen Speicherzellen gespeicherten Information kann durch Verwendung magnetoresistiver Fühler erfolgen, welche den Magnetisierungszustand im Material bestimmen. Solche ferromagnetische Dünnschichtspeicher können auf der Oberfläche eines monolithisch integrierten Schaltkreises angeordnet werden, um geeignete elektrische Verbindungen zwischen der solches ferromagnetisches Dünnschichtmaterial aufweisenden Speicherzelle und der Speicherbetriebsschaltung herzustellen.
Ferromagnetische Dünnschichtspeicherzellen werden üblicherweise sehr klein hergestellt und sehr dicht zusammengepackt, um eine bemerkenswerte Dichte gespeicherter Bits zu erzeugen, insbesondere, wenn sie auf der Oberfläche eines monolithisch integrierten Schaltkreises vorgesehen sind. Die magnetische Umgebung kann sehr komplex werden, wenn Felder in irgendeiner Speicherzelle die Filmteile in benachbarten Speicherzellen beeinflussen. Auch können kleine ferromagnetische Filmteile in einer Speicherzelle zu beträchtlichen Entmagnetisierungsfeldern führen, die Instabilitäten im gewünschten Magnetisierungszustand einer solchen Zelle beim Speichern von Informationen hervorrufen können.
Diese magnetischen Effekte zwischen Nachbarn in einer Anordnung dicht gepackter ferromagnetischer Dünnschichtspeicherzellen kann im beträchtlichem Umfang durch Verwendung einer Speicherzelle verbessert werden, die ein trennendes Zwischenmaterial mit zwei Hauptoberflächen aufweist, auf denen jeweils ein magnetoresistiver, anisotroper, ferromagnetischer Speicherfilm angeordnet ist. Eine solche Anordnung stellt eine merkliche Flußbegrenzung dar und schließt folglich die in einer Zelle entstehenden magnetischen Felder in dieser ein, so daß diese in erster Linie nur diese Zelle beeinflussen. Dies wird noch dadurch wesentlich verbessert, wenn man das Trennmaterial in der ferromagnetischen Speicherschicht genügend dünn wählt
Oft wird solch ein Digitalspeicher mit einer Anzahl von Speicherzellenstrukturen (oder Bitstrukturen, falls eine einzige Struktur pro Bit vorhanden ist) aufgebaut, wobei magnetische Einwirkungen beim Speichern und beim Herauslesen von Informationen erfolgen, wenn die Strukturen mit den Enden aneinander an Verbindungsstrukturen in Reihe angeordnet sind. Eine Reihe von Stromstreifen oder Wortleitungen sind oft in einer orthogonalen Anordnung in bezug auf die Reihe miteinander verbundener Speicherstrukturen vorgesehen, so daß ein Streifen jede der Strukturen zwischen den Verbindungsstellen kreuzt. In einem magnetoresistiven Speicher werden solche Streifen- oder Wortleitungen sowohl zur Eingabe als auch zum Abfüllen von Informationen in den Bitstrukturen verwendet. Dies kann mit Hilfe von Strömen durch die Wortleitungen zum Eingeben oder durch Bestimmen des vorhandenen Magnetisierungszustandes von Speicherstrukturen im Speicher erfolgen.
In bezug auf die von den Wortleitungen über einer Speicherstruktur erzeugten magnetischen Felder besteht jedoch kein Einschluß des Flusses. Dies ist der Fall, weil die Wortleitung sich über die Oberfläche der Bitstrukturen erstreckt, so daß kein geschlossener Magnetpfad oder Magnetfeld in der Struktur um die Wortleitung existiert. Dies führt dazu, daß sehr große Demagnetisierungsfelder in der Bitstruktur, sowohl bei der Eingabe von Informationen als auch bei dem Auslesen von Informationen in der Struktur, entstehen können. Solche Felder können den Betrieb des Speichers ernsthaft unterbrechen.
Diese Demagnetisierungsfelder lassen sich durch einen geeigneten Aufbau der Bitstrukturen reduzieren, wenn eine enge Geometrie oder eine Verjüngung an den Enden der Strukturen vorgesehen wird, wo sie in die Verbindungsstellen münden. Ein eingeengter Teil aus magnetischem Material kann sich vollständig durch eine Verbindungsstelle zwischen zwei Speicherstrukturen erstrecken.
Mit einer solchen Anordnung magnetischer Strukturen wird die resultierende Magnetisierung der Bit- oder Speicherstrukturen stabiler, wodurch sich besser definierte alternative Magnetisierungszustände für die Speicherung digitaler Information ergeben. In denjenigen Speicherzellenstnukturen, aus denen solche Information durch Verwendung ihrer magnetoresistiven Eigenschaften ausgelesen werden sollen, indem festgestellt wird, welcher dieser Magnetisierungszustände in den ferromagnetischen Speicherfilmen existiert, wird eine Art Fühlerstrom durch die Speicherstrukturen geschickt und zwar zusätzlich zu dem Strom durch die Wortleitungen.
Als Bitstrukturen ausgebildete Speicherstrukturen befinden sich in einem von zwei alternativen Magnetisierungszuständen, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß der Magnetisierungsvektor in die eine oder in die ungefähr entgegengesetzte von zwei Richtungen mehr oder minder längs der Vorzugsachse weist. Es ergeben sich entsprechend unterschiedliche Widerstände, zumindest während der Leseoperation, je nachdem in welchem Magnetisierungszustand sich die Struktur befindet. Ein Fühlerstrom durch die Struktur führt dann abhängig von ihrem Magnetisierungszustand zu unterschiedlichen Spannungsabfällen an der Struktur und liefert auf diese Weise Information über ihren jeweiligen Zustand. Statt dessen könnte eine Fühlerspannung an solche Bitstrukturen gelegt werden, welche wegen deren Widerstandsdifferenzen zu Stromunterschieden führen würde, die wiederum anzeigen, in welchem Magnetisierungszustand sich die Bitstruktur befindet.
Die entweder in diesen unterschiedlichen Spannungsabfällen oder diesen unterschiedlichen Stromwerten enthaltene Signalinformation muß abgefühlt und zur Übertragung und Benutzung dieser Information an andere Teile des Schaltkreises abgegeben werden. Ein solches Abfühlen und Übertragen und Benutzen erfolgt in Schaltkreisen einer monolithisch integrierten Schaltung außerhalb der Speicherzellenanordnung, welche diesen Schaltkreis trägt. Somit müssen Verbindungen mit der Reihe zusammengeschalteter Bitstrukturen oder Speicherstrukturen hergestellt werden, welche in der monolithisch integrierten Schaltung außerhalb der Speicheranordnung liegen. Dies hat man bisher durch ein Metallisierungs-Verbindungssystem erreicht, welches mit den in Reihe geschalteten Bitstrukturen in Kontakt steht und sich durch eine Öffnung in einer darüberliegenden Schutzschicht erstreckt, so daß diese Metallisierungsverbindungen sich dann über die Schutzschicht zu einer anderen Öffnung erstrecken. Dort wird sie mit einer anderen Schaltkreiskomponente in der Schaltungsanordnung außerhalb des Speichers in Kontakt gebracht. Die Verwendung solcher Metallisierungsverbindungen erfordert zusätzliche Herstellungsschritte nach der Herstellung der Bitstrukturen. Diese Herstellungsschritte erfordern bestimmte Toleranzen, um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen, was zur Folge hat, daß die Metallisierungsverbindungen zusätzlichen Raum brauchen, um ausreichende Toleranzen zu ermöglichen und damit sicherzustellen, daß ein elektrischer Kontakt mit den Bitstrukturen hergestellt wird.
Die Erfindung erstrebt folglich eine Verbindungsanordnung an, welche die Anzahl der Herstellungsschritte und die Kosten verringern und die Zuverlässigkeit verbessern kann. Weiterhin soll die Anordnung den für die Verbindungen zwischen der Speicherzellenanordnung und der außerhalb derselben befindlichen Schaltkreisanordnung erforderlichen Platzbedarf minimieren und die Kosten auch dadurch verringern, daß die Schaltkreisdichte pro Flächeneinheit in dem monolithisch integrierten Schaltkreis erhöht wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 17 angegeben. Sie stellt ein Verbundmetallisierungs-Verbindungssystem in einer monolithisch integrierten Schaltung dar, um elektrische Verbindungen zwischen Schaltkreiskomponenten herzustellen und magnetische Interaktionsbereiche vorzugeben, welche von einem Strom durchflossen werden, um darin eine magnetoresistive Antwort zu erzeugen. Die Verbundmetallisierung umfaßt eine magnetische Struktur und eine Leiterstruktur. Die magnetische Struktur wird durch eine Zwischenschicht mit einer magnetoresistiven, anisotropen, ferromagnetischen Dünnschicht auf ihren beiden Seiten gebildet, die zusammen vom integrierten Schaltkreis getragen werden. Diese Magnetstruktur trägt die Leiterstruktur mit einer Leiterschicht ausgenommen an den magnetischen Interaktionsbereichen. Eine solche Anordnung ergibt sich dadurch, daß man eine magnetische Struktur auf dem monolithisch integrierten Schaltkreis vorsieht und dann die Leiterstruktur einschließlich der Leiterschicht über der magnetischen Struktur anbringt, wobei ein Teil der Schicht an den magnetischen Interaktionsbereichen entfernt wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt einen Teil der monolithisch integrierten Schaltung gemäß der Erfindung;
die Figuren 2A - 2E zeigen im Querschnitt die Ergebnisse der bei der Herstellung des monolithischen Schaltkreises gemäß der Erfindung folgenden Herstellungsschritte; und
Figur 3 zeigt im Querschnitt die Ergebnisse der bei der Herstellung einer monolithisch integrierten Schaltung angewandten Herstellungsschritte, wenn die Struktur eine zum Ergebnis der Schritte nach den Figuren 2A bis 2E erzeugten Struktur geändert ist

Einzelbeschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt einen Teil eines monolithisch integrierten Schaltkreises mit einem Teil einer Magnetmaterial-Speicherzellenanordnung als Teil eines Digitalspeichers. Jede Speicherzelle ist als eine Bitstruktur 10 ausgebildet und enthält geeignetes Magnetmaterial. Die Bitstrukturen 10 sind über einem Halbleiterkörper 11 und zwar unmittelbar auf einer Isolierschicht 12 hergestellt, welche von einer Hauptfläche 13 des Körpers 11 getragen ist. Nur ein kleiner Teil des integrierten Schaltkreises ist dargestellt, wobei in einem kompletten Speicher eine große Anzahl von Bitstrukturen vorhanden ist. Vom integrierten Schaltkreisteil ist nur ein kleiner Anteil des Halbleitermaterialkörpers wiedergegeben. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die wiedergegebene Strukturen nicht im richtigen Maßstab und auch nicht notwendigerweise in den richtigen Proportionen gezeichnet.
Zwischen den beiden Bitstrukturen 10 in Figur 1 befindet sich ein Verbindungsteil 14. Eine Einengung der Schichten bei Annäherung an den Verbindungsteil 14 verringert die Demagnetisierungsfelder in den Bitstrukturen 10. Eine Schicht aus Leitermaterial auf der Verbindungsstelle 14 zwischen zwei benachbarten Bitstrukturen 10 beugt magnetischen Effekten in dem sich durch den Verbindungsbereich 14 von einer Bitstruktur 10 zur nächsten erstreckenden magnetischen Material vor und zwar durch Nebenschlußströme um das magnetische Material.
Rechts von der rechtsseitigen Bitstruktur 10 ist ein erweiterter Teil der Struktur sichtbar, der durch den Kontakt 15 eine Verbindung zu integrierten Schaltkreisstrukturen unterhalb der Fläche der Isolierschicht 12 herstellt. Wiederum dient die Anbringung von Leitermaterial über dem erweiterten Teil und dem Kontakt 15 der Vorbeugung magnetischer Effekte wegen des darin enthaltenen Magnetmaterials.
Der in erster Linie auf der Oberfläche der Isolierschicht 12 befindliche Strukturteil von Figur 1 zeigt Bitstrukturen 10, eine Verbindungsstelle 14 und eine Erweiterung der Bitstruktur zum Kontakt 15 für den elektrischen Anschluß von Strukturen unterhalb der Oberfläche der Schicht 12. Diese Anordnung liefen somit magnetische Speicherzellenstrukturen sowie Verbindungsstrukturen für elektrische Schaltkreiskomponenten.
Weitere, zusammen mit der in Figur 1 dargestellten Struktur, in erster Linie auf der Oberfläche der Schicht 12 erzeugte Metallisierungsstrukturen, welche der Verbindung anderer Schaltkreiskomponente im monolithisch integrierten Schaltkreis dienen, können zusammen als eine erste Metallisierungsschicht von elektrischen Verbindungsstellen in einer Vielschicht- Verbindungsanordnung vorgesehen sein. Eine zweite Metallisierungsschicht ist durch einen Isolator von der ersten Schicht getrennt, ausgenommen an den Stellen, wo Öffnungen im Isolator Verbindungen zwischen zwei Ebenen von Verbindungsleitungen ermöglichen. Diese können für die Herstellung von Schaltkreisverbindungen zusätzliche Flexibilität ergeben. Ein Teil 16 einer solchen zweiten Metallisierungsebene ist in Figur 1 dargestellt. Er stellt einen elektrischen Kontakt durch eine Isolierschicht zu einer ersten Metallisierungsschicht her und zwar zwischen einer Bitstruktur 10 und dem Kontakt 15.
In Figur 1 ist eine weitere, sich durch die Isolierschicht 12 erstreckende Kontaktstruktur 17 zu sehen, welche dem elektrischen Anschluß an Strukturen unterhalb der Fläche der Schicht 12 dient. Der Kontakt 17 ist über den Metallisierungsteil der ersten Ebene des Verbindungsnetzwerks an den Kontakt 15 angeschlossen. Als Ergebnis ist die Schaltkreisstruktur unterhalb der Fläche der Schicht 12 mittels des Kontakts 15 unmittelbar elektrisch an die Komponentenstruktur angeschlossen, welche vom Kontakt 17 unterhalb der Fläche der Isolierschicht 12 kontaktiert wird.
Die Figuren 2A bis 2E zeigen im Querschnitt die sich aus den Herstellungschritten ergebende Struktur, wobei diese Herstellungsschritte zusammen die Herstellung der Metallisierungsstruktur der ersten Ebene in Figur 2 ergeben, welche in erster Linie auf der Oberfläche des Isolators 12 angeordnet ist. Der Querschnitt nach den Figuren 2A bis 2E entspricht der Struktur gemäß Figur 1, jedoch zeigen die rechten Teile der Ansichten zwei alternative Teilstücke des Querschnitts der Stelle mit dem Kontakt 15. Der Übersichtlichkeit wegen sind diese Figuren wiederum nicht maßstabsgerecht und nicht notwendigerweise in den richtigen Proportionen wiedergegeben.
In Figur 2A ist ein Halbleitersubstrat 11 wiedergegeben, welches üblicherweise aus dotiertem Silizium besteht, und wobei der Dotierstoff zur Erzielung des gewünschten Leitfähigkeitstyps zur Bildung der Transistoren und anderer in anderen Teilen des monolithisch integrierten Schaltkreises benutzter Strukturen ausgewählt ist. Diese Halbleitertypen können entweder vom p- oder vom n-Typ sein. Die Leitfähigkeit des Halbleiterkörpers 11 in Figur 2A ist vom p-Typ, obwohl sie in manchen Fällen auch vom n-Typ sein könnte.
Jeder der beiden alternativen, fragmentarischen Querschnitte in Figur 2A zeigt einen oder mehrere Teile eines Halbleiterkörpers 11, der zu beiden Seiten der Schnittfläche 13 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp hat. Es gibt eine Leitfähigkeitsregion 18 vom n-Typ im linken Teilquerschnitt und zwei n-Typ Leitfähigkeitsregionen 19 und 20 im Halbleiterkörper 11 im rechten fragmentarischen Querschnitt. Die Region 18 kann die Kathode einer Diode, der Emitter eines bipolaren npn-Transistors oder die Basis eines bipolaren pnp-Transistors sein. Wiederum könnten die Leitfähigkeitstypen zwischen den Regionen vertauscht sein, um komplementäre Vorrichtungen oder Regionen zu erzeugen. Die Regionen 19 und 20 sind all Anschlußbereiche dargestellt und dienen als Quellen- bzw. Senkenbereich eines n-Kanal-Metalloxyd-Halbleiter-Feldeffekttransistors (MOSFET).
Auf der Hauptfläche 13 des Halbleiterkörpers 11 ist die Isolierschicht 12 gebildet. Sie ist als eine aus zwei Schichten bestehende Verbundstruktur ausgebildet. Eine erste Schicht 21 besteht aus Siliziumoxyden und enthält in erster Linie Siliziumdioxyd. Die Dicke dieser Schicht hängt von verschiedenen Faktoren ab, die sich aus dem darunter befindlichen monolithisch integrierten Schaltkreis ergeben. Eine weitere Schicht 22 aus Siliziumnitrid wird auf der Oberfläche der Oxydschicht 21 abgeschieden. Die Siliziumnitridschicht 22 wird durch Aufsputtern unter Verwendung eines Siliziumtargets in einer Argon- und Stickstoffatmosphäre hergestellt, wobei üblicherweise eine Frequenz von 13,56 MHz zur Anwendung gelangt. Die Schicht 22 hat eine Dicke von etwa 200Å. Sie dient als Diffüsionssperre, um die Sauerstoffatome in der Oxydschicht 22 an einer Diffusion aufwärts in die Strukturen oberhalb der Schicht 22 zu hindern.
In jeder der fragmentarischen Querschnitte des Kontakts 15 rechts in Figur 2A sind Öffnungen in der Isolierschicht 12 dargestellt. Diese Öffnungen dienen der Kontaktgabe durch die Schicht 12 zu elektrischen Schaltkreiskomponenten unterhalb der Hauptfläche 23 der Schicht 12. In der fragmentarischen Darstellung mit der Region 18 ist die Schicht 12 durchgehend von der Fläche 23 zur Fläche 13 des Halbleitermaterials 11 geöffnet. In dieser Öffnung ist auf der Oberfläche der Region 18 eine Schicht 24 aus Palladium-Silizid vorgesehen. Eine solche Schicht ist bekannt zur Herstellung eines guten elektrischen Kontakts zwischen dem Metallisierungs-Verbindungssystem und der darunter befindlichen Halbleiterstruktur, wobei sie gleichzeitig eine Beschädigung der Halbleiterstruktur durch herausragende Spitzen der Metallisierung verhindert.
Bei der fragmentarischen Ansicht mit dem MOSFET in Figur 2A erstreckt sich die Öffnung in der Schicht 12 nur bis zu einer dotierten Polysilikonschicht 25, welche an einer weiteren Stelle eingebuchtet ist, um die Steuerelektrode 26 des MOSFET zu bilden. In der Öffnung in der Schicht 12, welche die dotierte Polysiliziumschicht 25 frei gibt, ist wiederum eine Palladium- Silizidschicht 27 vorgesehen, um einen guten elektrischen Kontakt herzustellen. Jede dieser Palladium-Silizidschichten kann durch Zerstäuben von Palladium mit einer Dicke von 500Å und anschließendes Glühen der Struktur bei 300ºC für die Dauer von 30 Minuten erzeugt werden, um eine Schicht von 1000Å Palladium-Silizid herzustellen.
Nachdem die monolithisch integrierte Schaltkreisstruktur mit ihrer Transistorschaltung bis zu dem in Figur 2A dargestellten Zustand hergestellt ist, können die Metallisierungen der ersten Ebene mit den Magnetspeicherschichtstrukturen sowie die Schaltkreisverbindungsstrukturen hergestellt werden, indem die Struktur gemäß Figur 2A als Basis genommen wird. Dies geschicht durch Anbringen einer Reihe von Schichten in entsprechenden Abscheidungsschritten und ergibt die Anbringung dieser Schichten entweder über den freiliegenden Oberflächen der Struktur nach Figur 2A oder auf der freiliegenden Oberfläche einer bereits abgeschiedenen vorangehenden Schicht. Die erste dieser Schichten ist die Magnetmaterialschicht 28, welche in Figur 2B dargestellt ist.
Der metallische Dünnfilm der Schicht 28 ist eine Legierung aus Nickel, Kobalt, und Eisen. Üblicherweise werden die Verhältnisse so gewählt, daß jegliche magnetostriktive Effekte im Film verhindert oder zumindest stark reduziert sind und andere bestimmte Eigenschaften des Films unterstützt werden. Als Beispiel kann der Film etwa 65% Nickel, 15% Eisen und 20% Kobalt enthalten. In manchen Fällen werden weitere Stoffe in relativ kleinen Mengen der Legierung hinzugeführt, um bestimmte Eigenschaften der Schicht zu erzielen.
Ein solcher Film kann durch Zerstäuben abgeschieden werden, wobei als Target eine Legierung mit diesen Anteilen in Argongas Verwendung findet. Dieses Abscheiden wird fortgesetzt bis üblicherweise 150Å der Legierung abgeschieden sind. Der weitere Niederschlag erfolgt in Anwesenheit eines externen magnetischen Feldes, welches in einer vorgegebenen Richtung ausgerichtet ist, so daß die entstehende magnetische Dünnschicht eine einachsige Anisotropie zeigt mit der Vorzugsachse parallel zur Orientierung des externen Magnetfeldes. Der Magnetisierungsvektor der Schicht liegt in der Filmebene, weil jedes andere Ergebnis zu starken Demagnetisierungsfeldern im Film führen würde.
Zwecks Minimierung der magnetischen Energie entsprechend der Thermodynamik liegt die Magnetisierung längs der Vorzugsachse des Films in der einen oder anderen Richtung längs dieser Achse, solange kein externes magnetisches Feld einwirkt. Solange die Magnetisierung eines Filmteils in einer Speicherzelle ein Einzeldomänenzustand ist, kann dieser Vektor in bezug auf die Vorzugsachse in Winkelstellungen gedreht werden, die durch das extern angelegte Feld bestimmt sind. Dies kann man erreichen, ohne die Stärke der Magnetisierung wesentlich zu beeinflussen. Man kann den Magnetisierungsvektor aus einer Richtung längs der Vorzugsachse in die Gegenrichtung umschalten, d.h. der Magnetisierungsvektor kann einen von zwei unterschiedlichen Zuständen annehmen und damit die Basis zur Speicherung binärer Bits darstellen.
Ein solcher ferromagnetischer Dünnfilm hat außerdem magnetoresistive Eigenschaften. Unterschiede in der Richtung des Magnetisierungsvektors im Dünnfilm gegenüber dem Stromweg durch den Dünnfilm führen zu Unterschieden im effektiven elektrischen Widerstand in Stromrichtung. Der maximale Widerstand tritt auf, wenn der Magnetisierungsvektor im Film und die Stromrichtung parallel zueinander sind, während das Minimum auftritt, wenn sie rechtwinklig zueinander stehen.
Somit können externe magnetische Felder dazu benutzt werden den Winkel des Magnetisierungsvektors in den Dünnschichtteilen der Speicherzelle in bezug auf die Vorzugsrichtung dieser Teile zu verändern und zwar in einem Maße, daß der Magnetisierungsvektor zwischen zwei stabilen Zuständen umgeschaltet wird, wenn nämlich die Magnetisierung in entgegengesetzter Richtung längs der Vorzugsachse erfolgt. Weiterhin kann der Zustand des Magnetisierungsvektors in einem solchen Filmteil gemessen werden, in dem man die Änderung des Widerstands feststellt, welcher ein den Dünnschichtteil durchfließender Strom ausgesetzt ist. Dies liefert die Basis dafür, daß ein solcher Filmteil als Bitspeicher in einer Speicherzelle dienen kann. Sein Zustand wird bestimmt durch Auswirkungen auf Ströme, welche einem Dünnschichteil zugeführt werden oder an diesem auftreten.
Wegen der Auswirkung einer Bitstruktur oder Speicherzelle auf einer Nachbarzelle und umgekehrt, hat sich gezeigt, daß eine Dünnschichtstruktur mit nur einem Film für Speicherzellen ungenügend ist. Eine Anordnung, welche eine engere Eingrenzung des magnetischen Feldes in der Speicherzelle ermöglicht, sieht die Verwendung eines weiteren Magnetfilms in der Speicherzelle vor, der parallel zum ersten liegt aber von diesem durch eine Schicht aus nicht-magnetischem Material getrennt ist. Deshalb wird eine Schicht 29 aus mit Sauerstoff dotiertem Tantal durch Zerstäuben auf der Schicht 28 niedergeschlagen. Man erzeugt diese Schicht durch Zerstäuben eines Tantaltargets in Sauerstoffgas und setzt dies fort, bis eine Schicht von etwa 50Å niedergeschlagen ist. Diese mit Stickstoff dotierte Tantalschicht hat keine merklichen magnetischen Eigenschaften, ist aber elektrisch leitfähig und hat einen merklichen Widerstand zwischen im Abstand liegenden Punkten einer gemeinsamen Oberfläche aber einen relativ geringen Widerstand über ihre Dicke, weil sie so dünn ist. Danach wird eine weitere Magnetschicht 30 durch Zerstäuben auf der freiliegenden Oberfläche der Schicht 29 hergestellt und zwar mit der gleichen Methode und den gleichen Werkstoffen wie bei der Herstellung der Schicht 28 und zwar bis etwa die gleiche Dicke erreicht ist.
Die sich ergebende Sandwich-Struktur von zwei Schichten 28 und 30 aus magnetischem Material, die durch eine Schicht 29 aus nicht-magnetischem Material voneinander getrennt sind, reduziert Magnetfelder außerhalb der Bitstrukturen wirkungsvoll. Die Bitstrukturen werden für jede Speicherzelle anschließend aus diesen Schichten hergestellt. Die Reduzierung der äußeren Magnetfelder beruht darauf, daß diese in einer der ferromagnetischen Schichten 28 und 30 entstehen und in wesentlichem Umfang auf den Magnetpfad beschränkt sind, welchen die eine für die andere bildet. Folglich wird die Wirkung von Magnetfeldern, die in einer der Schichten 28 oder 30 einer Bitstruktur auftreten, hinsichtlich ihrer Auswirkung auf eine benachbarte Bitstruktur stark reduziert. Die Schicht 29 zwischen den Schichten 28 und 30 wird benutzt, um Austauschwirkungen zu verhindern, welche ansonsten zwischen dem Elektronenspin benachbarter Atome auftreten könnten, wenn diese zwischen den Schichten 28 und 30 gekoppelt und die Magnetisierungsvektoren in den Schichten gegeneinander verriegeln würden.
Auf dieser Sandwich-Struktur der Schichten 28, 29 und 30 wird als nächstes eine weitere Schicht 31 aus sauerstoffdotiertem Tantal niedergeschlagen, welche die Sandwich-Struktur während der nachfolgenden Verarbeitungsschritte schützt und verhindert, daß eine später angebrachte Schicht aus Siliziumdioxyd als Quelle für Sauerstoffatome dient, welche in die Legierungsschicht 30 diffundieren und diese verschlechtern. Der elektrische Widerstand und die geometrische Anordnung der stickstoffdotierten Tantalschichten 29 und 31 sind derart gewählt, daß die in Längsrichtung parallel zu den Hauptschichtflächen zugeführten Ströme hauptsächlich im ferromagnetischen Legierungsmaterial der Schichten 28 und 30 fließen. Als Ergebnis kann das Einstellen der Magnetisierungsvektoren in den in diesen Schichten zu bildenden Bitstrukturen sowie die Messung der Richtung der Magnetisierung durch die magnetoresistiven Änderungen in diesen Schichten erreicht werden, in dem Maße, wie dies von den durchfließenden Strömen gefordert wird.
Schließlich wird eine Wolfram-Schicht 32 durch Zerstäuben in Argongas mit einer Dicke in der Größenordnung von 5000Å angebracht Diese Wolfram-Schicht dienst als Rückgrat für die zu bildenden Verbindungsstege, welche durch Herstellen einer hinreichend dicken Leiterschicht erzeugt werden, um sicherzustellen, daß die fortlaufenden Leiterstege über die Kanten in der Oberfläche der Isolierschicht 12 gebildet werden können. Diese Kanten entstehen durch die verschiedenen darunter befindlichen Strukturen in Verbindung mit der monolithisch integrierten Transistorschaltung. Außerdem verringert diese Wolfram-Schicht den Widerstand der Verbindungsteile der Struktur gemäß Figur 1 auf der Oberfläche der Isolierschicht 12. Der Abschluß des Abscheidens dieser Schichten ergibt die in Figur 2B dargestellte Struktur.
Von den niedergeschlagenen Schichten müssen dann ausgewählte Teile entfernt werden, um eine erste Ebene metallischer Verbindungen und die damit integrierten magnetischen Speicherzellenstrukturen zu erzeugen. Ein Beispiel hierfür ist der Teil in Figur 1 auf der Oberfläche der Isolierschicht 12. Der erste Schritt dieses Prozesses besteht in der Anbringung eines Photoresistfilms durch einen herkömmlichen Photoresist-Auftrag- und Musterbildungsprozeß auf der Wolfram-Schicht 32 mit darin befindlichen Öffnungen an jeder Stelle, an der eine magnetische Speicherzellen-Bitstruktur zu bilden ist. Mit dem Abschluß einer solchen Photoresistschicht wird die Struktur in eine Plasmaätzvorrichtung eingebracht, um durch reaktives Ionenätzen die Wolframschicht 32 zu entfernen, wo diese unter der Photoresistschicht frei liegt. Dieses Entfernen erzielt man durch Verwenden einer Mischung von reaktiven Gasen mit 43% Sauerstofftrifluorid (NF&sub3;), 43% Trifluormethan (CHF&sub3;) und 14% Sauerstoff (O&sub2;). Das Ergebnis ist in Figur 2C dargestellt, wo die geätzte Wolfram- Schicht mit 32' und die teilweise geätzte stickstoffdotierte Tantalschicht mit 31' bezeichnet ist.
Anschließend wird die Photoresistschicht mit einer Standardprozedur beseitigt. Dann wird eine Quarzschicht, d.h. Siliziumdioxyd auf den freigelegten Oberflächen durch Zerstäuben niedergeschlagen und zwar mit einer Hochfrequenzspannung von 30 bis 50 Volt bei der gleichen Frequenz wie beim Niederschlagen durch Zerstäubung. Man erreicht dies durch Verwendung eines Quarztargets in der Abscheidungskammer. Die Vorspannung ergibt eine Tendenz zum Auffüllen kleiner Vertiefungen und damit zum Reduzieren der Welligkeit, so daß eine fast ebene Fläche entsteht. Dieses Zerstäubungsniederschlagen von Siliziumdioxyd wird fortgesetzt bis eine Schicht von etwa 500Å-Dicke erzielt ist.
Durch einen weiteren Standardphotoresistprozeß wird auf dieser Quarzoberfläche eine Photoresistschicht aufgebracht, welche diejenigen Teile bedeckt, unter denen ein Leiter in der ersten Metallisierungsebene oder eine magnetische Speicherzelle anzubringen ist. Man folgt also dem Muster der ersten Ebene der Metallisierung einschließlich der Verbindungsteile und der Magnetmaterialspeicherzellenteile. Diese Anordnung wird dann einer reaktiven Ionenätzung in einer Plasmaätzvorrichtung unterworfen, wo das Ätzgas 75% Trifluormethan (CHF&sub3;) und 25% Sauerstoff enthält und die freiliegenden Teile der gerade aufgebrachten Quarzschicht entfernt werden. Sodann wird die Photoresistschicht entfernt, so daß der Quarz oder das Siliziumdioxyd nur über den gewünschten ersten Metallisierungsstrukturen einschließlich der Verbindungen und der Magnetspeicherzellen übrig bleibt. Anderswo wurden andere Teile der Wolfram-Schicht 32' freigelegt.
Die freigelegten Teile der Wolfram-Schicht 32' werden dann ebenfalls in einer Plasmaätzkammer unter Verwendung des gleichen Ätzgases einer reaktiven Ionenätzung ausgesetzt. Die Siliziumdioxydteile schützen die darunter befindlichen Strukturen während dieser Ätzung gegen ein nennenswertes Anätzen. Somit wird das freigelegte Wolfram völlig entfernt.
Die Struktur wird dann einem Ionenfräsverfahren unterworfen mit Argon als Fräsmittel. Dabei schützt das Oxyd weiterhin die darunter befindlichen Strukturen, jedoch werden die anderen exponierten Teile der Schichten 28, 29, 30 und 31, welche auf der Oberfläche 23 der Isolierschicht 12 niedergeschlagen wurden, bis zur Oberfläche 23 hin entfernt, so daß die ersten Metallisierungsstrukturen, wenn auch nicht vollständig, übrig bleiben. Alle verbleibenden Schichtteile erhalten nunmehr an ihren Bezugszeichen einen Apostroph, um anzudeuten, daß sie die verbleibenden Teile der ursprünglich mit diesem Bezugszeichen bezeichneten Schichten sind.
Wie man aus Figur 1 ersieht, sind die Magnetmaterialspeicherschichten mit den Bitstrukturen 10 etwas erweitert im Vergleich zu jenen anderen Teilen der ersten Metallisierung, wobei diese anderen Teile als verbindende Leiterteile dienen. Die erweiterten Strukturen der Bitstrukturen 10 verjüngen sich an den Enden, um sich den dünneren Verbindungsteilen anzupassen. Eine solche Verjüngung und Verengung der Bitstrukturen an den Enden reduziert die Demagnetisierungsfelder in den Bitstrukturen 10, wie dies in US-A 4 731 757 beschrieben ist
An dieser Stelle werden die verbleibenden Teile der zuletzt aufgebrachten Siliziumdioxydschicht entfernt und eine neue Schicht 33 aus Siliziumdioxyd aufgebracht, wobei wiederum ein Quarztarget Verwendung findet und das Zerstäuben mit einer Hochfrequenzvorspannung am Substrat erfolgt. Diese Abscheidung wird fortgesetzt bis die Schicht 33 eine Dicke von etwa 8000Å erreicht. Das Ergebnis ersieht man aus Figur 2D.
Als nächstes wird mit einem Standardverfahren ein Photoresistmaterial auf der Oberfläche der Schicht 33 angebracht, wobei Löcher in der Photoresistschicht dort frei bleiben, wo in dieser Schicht Öffnungen vorzusehen sind, um Metallisierungskontakte der zweiten Ebene zur Metallisierung der ersten Ebene herzustellen sind. Diese Struktur wird in einer Plasmaätzvorrichtung einer reaktiven Ionenätzung unterworfen, um solche Öffnungen in der Schicht 33 in der gleichen Weise herzustellen, wie dies oben beim Entfernen von Teilen der zuvor angebrachten Siliziumdioxydschicht erfolgte. Die Photoresistschicht wird dann mit einem Standardverfahren entfernt. Die Schicht erhält nunmehr das Bezugszeichen 33'.
An die Anbringung dieser Öffnungen schließt sich das Aufbringen einer Schicht aus Titan und Wolfram durch Zerstäubung an, wobei ein Verbundtarget aus Titan und Wolfram verwendet wird. Diese Schicht wird mit einer Dicke von etwa 1200Å niedergeschlagen. Danach wird eine Schicht aus Aluminium, legiert mit etwa 2% Kupfer, durch Zerstäuben auf der Wolfram- Schicht angebracht, wobei ein entsprechendes Aluminium/Kupfer-Legierungstarget Anwendung findet und diese Aluminiumschicht etwa 10000Å dick ist.
Sodann wird eine Photoresistschicht in herkömmlicher Weise über der Aluminiumschicht in einem Muster angebracht, welches den gewünschten Metallisierungsverbindungen der zweiten Ebene und den Wortleitungsstrukturen für den Betrieb der Magnetmaterialspeicherzellen- Bitstrukturen entspricht. Diese Wortleitungsstrukturen dienen der Stromleitung zur Erzeugung magnetischer Felder in den Magnetmaterialschichten 28 und 30, um die Magnetisierungsrichtung vorzugeben, was Teil der Speicherung und Wiedergewinnung von Informationen aus diesen Magnetmaterialspeicherzellen darstellt.
Diese Struktur unterliegt dann einem reaktiven Ionenätzen in einer Plasmaätzkammer mit einem Ätzgas aus Chlor (Cl&sub2;) gemischt mit Bortrichiorid (BCl&sub3;), wobei das Chlorgas 21% der Mischung ausmacht. Die Ergebnisse sind in Figur 2E dargestellt, wo die Titan-Wolfram- Grundschicht 34 eine Diffusion verhindert und eine gute Adhesion gewährleistet und die kupferlegierte Aluminiumschicht 35 einen niedrigen Widerstand ergibt. Ferner sind Wortleitungsstrukturen 36 ersichtlich. In Figur 2E sind auch die Bezeichnungen für die Bitstrukturen 10, die Verbindungsteile 14 zwischen diesen Bitstrukturen und die Verbindungen 16 der zweiten Metallisierungsebene zu sehen.
Die Wortleitungen 36 sind mit hinreichender Breite dargestellt, um jede Bitstruktur 10 zu überdecken und benachbarte, leitende Teile des Metallisierungssystems der ersten Ebene unter den verbleibenden Teilen 32' der Wolfram-Schicht zu überlappen. Solche breite Wortleitungen führen zu einem verbesserten Betrieb, weil sie die Fähigkeit der Umschaltung der Magnetisierung in der Bitstruktur 10 sicherstellen. Die breiten Wortleitungen gewährleisten, daß ein Magnetfeld sich merklich über alle der Bitstrukturen 10 erstreckt. Man nimmt an, daß dies die Umschaltung unterstützt, weil es die Möglichkeit eröffnet, daß eine Domänenwand sich an einen Defekt im Magnetmaterial der Bitstruktur 10 anhaftet. Es wird nämlich schwierig, diese Wand von dem Defekt zu entfernen, wenn unter dem Einfluß eines nachfolgend angelegten, aber geringen magnetischen Feldes versucht wird, dies zu erreichen. Solch ein Feld kann von geringer Größe sein, weil es sich in einem erheblichen Abstand von dem es erzeugenden Strom befindet, was geschehen könnte, wenn enge Wortleitungen benutzt werden, im Hinblick auf Einschränkungen der verwendbaren Ströme. Die Verwendung von Wortleitungen, welche die gesamte Bitstruktur bedecken, stellt sicher, daß überall dort, wo eine Umschaltung erfolgen soll, ein merkliches magnetisches Feld anwesend ist.
Das Vorhandensein breiter Wortleitungen 36 gewährleistet ferner, daß die Region des Magnetmaterials, welches durch die Umschaltung beeinflußt wird, sich in den verjüngten Bereich erstreckt, eine Situation, welche die Domänenwände weiter in die enge Halsregion an den benachbarten Bitverbindungsstücken 14 rückt, weil der Zustand minimaler magnetischer Energie durch Kurzschließen der Domänenwände im möglichen Umfang erreicht wird. Dies versucht also ebenfalls sicherzustellen, daß sich die Domänenwände nicht zurück in den Hauptteil der Bitstruktur 10 deformieren. Die Zuführung eines Meßstroms durch eine Bitstruktur 10 und eines Wortstroms in der überlappenden Wortleitung bewirkt, daß eine Wand in die Verjüngung verschoben wird und als Ergebnis hiervon nur wenig in den Verbindungsbereich. Dies hat zur Folge, daß die Bitmagnetisierung stabil hergestellt wird. Ein solches stabil festgelegtes Bit ist weniger für Störungen empfänglich als jene, welche auftreten, wenn der Meßstrom in der Bitstruktur während der Leseoperation umgekehrt wird, oder wenn in benachbarten Bitstrukturen der Magnetisierungszustand geändert wird.
In jedem Falle ersieht man aus Figur 2E, daß an denjenigen Stellen, wo die verbleibende Wolfram-Schicht 32' bestehen bleibt, keine effektive Magnetspeicherschicht vorhanden ist, weil das Wolfram einen Stromleitungssteg in der ersten Ebene der Metallisierung bildet, welcher den Strom um die Schichten 28 und 30 an diesen Stellen kurzschließt. Diese sind vielmehr leitende Vetindungsregionen. Ferner tritt die Anordnung von Wortleitungen über ersten Metallisierungsstrukturen gerade dort auf, wo Bitstrukturen vorhanden sind, so daß nur wenig der verbleibenden Wolfram-Bereiche 32' übrig ist. Folglich wird der größte Teil des Stroms in einer Wortleitung an Stellen geführt, die relativ weit von jenen Stellen entfernt sind, wo solche Wolfram-Teile auftreten, so daß dort ein kleineres magnetisches Feld erzeugt wird. Somit tritt der primäre magnetische Effekt von Strömen in diesen Wortleitungen in den Bitstrukturen 10 auf und nicht dort, wo Wolfram-Bereiche 32' vorhanden sind, um Verbindungsbereiche zwischen den Bitstrukturen 10 herzustellen, oder zwischen den Bitstrukturen 10 und der Schaltung in dem integrierten Schaltkreis unterhalb der Isolierschicht 12. Als Ergebnis kann eine einzige Verbundmetallisierung verwendet werden, um alle Magnetmaterialspeicherzellen und alle leitfähigen Verbindungen in der ersten Metallisierungsschicht herzustellen. Dies vermeidet die Verwendung eines zweiten Metallsystems in Verbindung mit dem Verbundmetallisierungssystem der Speicherzellenbitstruktur, um die Verbindungen von den Bitstrukturen 10 zu den Schaltkreisteilen im monolithisch integrierten Schaltkreis unterhalb der Isolierschicht 12 zu vervollständigen.
Wegen der zu berücksichtigenden Toleranzen bei der Verwendung eines Metallsystemteils einer zweiten Art zur Vervollständigung der Metallisierung in der ersten Ebene ist eine Verringerung der Kompaktheit der sich ergebenden Metallisierung der ersten Ebene festzustellen, die sich vermeiden läßt, wenn man eine einzige Verbundmetallisierungsstruktur für die erste Ebene der Metallisierung verwendet, wie dies in den Figuren 1 und 2A bis 2E dargestellt ist. Außerdem kann ein zusätzlicher Maskierungsschritt entfallen, wodurch die Zuverlässigkeit erhöht und die Kosten reduziert werden.
Figur 3 zeigt etwa die gleiche Struktur wie in Figur 2, jedoch unter Verwendung einer unterschiedlichen anfänglichen Diffüsionssperrschicht Anstelle einer Siliziumnitridschicht 22, wie in den Figuren 2A bis 2E, wird eine Schicht aus stickstoffdotiertem Tantal als Diffusionssperre benutzt. Der Unterschied liegt darin, daß diese Schicht sich durch die Öffnungen in der Siliziumdioxydschicht 21 hindurch fortsetzt und zwar in beiden fragmentarischen Querschnitten auf der rechten Seite von Figur 3, so daß diese stickstoffdotierte Tantalschicht 22' nunmehr in Kontakt steht mit den Palladiumsilizidschichten 24 oder 27.

Claims

1. Verbundmetallisierungs-Verbindungssystem auf und zumindest teilweise durch eine Isolierschicht (12) auf einer Hauptoberfläche (13) eines, eine Dünnschicht-Magnetstruktur (28, 29, 30) tragenden Halbleitersubstrats (11) in einer monolithisch integrierten Schaltung, gekennzeichnet durch

a) mehrere, sich von einer Außenfläche (23) der Isolierschicht (12) aus in diese erstreckende Öffnungen, einschließlich einer die Hauptfläche (13) schneidenden ersten Öffnung von der Außenfläche zur Hauptfläche (13) an einem ausgewählten Bereich (18) eines ausgewählten Leitfähigkeitstyps im Halbleitersubstrat (11);

b) die Anordnung der Magnetstruktur (28, 29, 30) auf der Außenfläche (23) der Isolierschicht (12) auf dem ersten ausgewählten Bereich (18), sowie eine Zwischenschicht (29) aus Trennmaterial mit ersten und zweiten Hauptflächen auf ihren gegenüberliegenden Seiten, wobei auf jeder dieser Hauptflächen ein Dünnfilm (28, 30) aus magnetoresistivem, anisotropem, ferroelektrischem Material vorgesehen ist;

c) eine Leiterschicht (32) auf der Magnetstruktur, wobei diese Leiterschicht eine beträchtlich höhere elektrische Leitfähigkeit hat als die Magnetstruktur und die Magnetstruktur zusammen mit der Leiterschicht einen ersten Verbundstrukturteil bildet;

d) die Nichtbedeckung jener Teile der Magnetstruktur (28, 29, 30) durch die Leiterschicht (32), welche dazu ausgewählt sind, magnetisch interaktive Regionen zu bilden;

e) die Bildung sowohl von elektrischen Verbindungen zwischen Schaltkreiskomponenten in der integrierten Schaltung als auch von magnetischen Interaktionsbereichen, welche von einem Strom durchflossen sein können, um darin eine magnetoresistive Wirkung zu erzielen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste ausgewählte Bereich (18) auf der Hauptfläche (13) durch Teile des Halbleitersubstrats (11) umgeben ist, welche von einem entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp sind.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste ausgewählte Bereich Teil einer Transistorstruktur ist.

4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das Verbundmetallisierungs-Verbindungssystem ferner zweite und dritte ausgewählte Bereiche im Halbleitersubstrat (11) aufweist, welche jeweils die Hauptfläche (13) schneiden und von einem ausgewählten Leitfähigkeitstyp sind;

b) die zweiten und dritten ausgewählten Bereiche an entsprechenden zweiten und dritten Öffnungen in der Isolierschicht (12) liegen, die sich jeweils von der Hauptfläche (13) an ihren entsprechenden zweiten und dritten ausgewählten Bereichen durch die Isolierschicht (12) zu deren Außenfläche (23) hin erstrecken;

c) ein zweiter Verbundstrukturteil elektrisch an den zweiten ausgewählten Bereich angeschlossen ist und sich durch den zweiten Öffnungsbereich erstreckt, um von der Außenfläche (23) der Isolierschicht (12) gestützt zu werden;

d) der zweite Verbundstrukturteil durch die dritte Öffnung mit dem dritten ausgewählten Bereich verbunden ist;

e) der zweite Verbundstrukturteil umfaßt:

(i) eine zweite Magnetstruktur mit einer Zwischenschicht eines anderen Trennmaterials, die erste und zweite Hauptflächen auf ihren gegenüberliegenden Seiten aufweist, auf denen jeweils eine andere Dünnschicht aus magnetoresistivem, anisotropem, ferromagnetischem Material vorgesehen ist, und wobei die zweite Magnetstruktur von der Isolierschicht auf diesem anderen Dünnfilm auf der ersten Oberfläche der Zwischenschicht getragen wird; und

(ii) eine zweite Leiterschicht mit einer gegenüber der zweiten Magnetstruktur wesentlich größeren elektrischen Leitfähigkeit, wobei diese zweite Leiterschicht auf einer Seite von dem Dünnfilm auf der zweiten Hauptfläche der Zwischenschicht der zweiten Magnetstruktur getragen wird.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten und dritten ausgewählten Bereiche auf der Hauptfläche von Teilen des Halbleitersubstrats umgeben sind, welche von einem entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps sind.

6. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die elektrische Isolierschicht auf einer Hauptfläche des Halbleitersubstrats (11) gebildete Leiterbahnen (18, 19, 20) abdeckt, gekennzeichnet durch

a) einen ersten ausgewählten Leiter (18) an einer ersten der Öffnungen in der Isolierschicht, welche sich von dem ersten ausgewählten Leiter durch die Isolierschicht zu einer Außenfläche derselben erstreckt;

b) den elektrischen Anschluß des ersten Verbundstrukturteils an den ersten ausgewählten Leiter (18), wobei sich der erste Verbundstrukturteil durch die erste Öffnung hindurch erstreckt und von der Außenfläche der Isolierschicht getragen wird.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste ausgewählte Leiter ein Gate-Leiter (26) eines Feldeffekttransistors mit isolierter Steuerelektrode ist.

8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmetallisierungs-Verbindungssystem ferner umfaßt:

a) zweite (19) und dritte (20) ausgewählte Bereiche im Halbleitersubstrat (11), die jeweils dessen Hauptfläche schneiden und von einem ausgewählten Leitfähigkeitstyps sind sowie an entsprechenden zweiten und dritten Öffnungen in der Isolierschicht (12) liegen, die sich jeweils von der Hauptfläche (13) durch die Isolierschicht (12) zu deren Außenfläche (23) erstrecken;

b) einen an den ersten ausgewählten Bereich, elektrisch angeschlossenen zweiten Verbundstrukturteil, der sich durch die zweite Öffnung und von dort über die Außenfläche der Isolierschicht erstreckt und von dieser getragen wird und durch die dritte Öffnung mit dem dritten ausgewählten Bereich elektrisch verbunden wird; wobei

c) der zweite Verbundstrukturteil umfaßt:

9. System nach Anspruch 8, bei dem die ersten und zweiten ausgewählten Bereiche (19, 20) jeweils auf der Hauptfläche (13) durch Teile des Halbleitersubstrats (11) umgeben sind, welche von einem entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp sind.

10. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmetallisierungs-Verbindungssystem ferner umfaßt:

a) einen zweiten ausgewählten Leiter (29), der an einer zweiten der genannten Öffnungen in der Isolierschicht auftritt, die sich von dem Leiter durch die Isolierschicht (12) zu einer Außenfläche (23) derselben erstreckt;

b) einen dritten ausgewählten Leiter (20), der an einer ausgewählten dritten der Öffnungen in der Isolierschicht auftritt, wobei diese Öffnung sich von der Hauptfläche durch die Isolierschicht zu deren Außenfläche erstreckt;

c) einen zweiten durch die zweite Öffnung an den zweiten Leiter elektrisch angeschlossenen Verbundstrukturteil, der sich von der zweiten Öffnung über die Außenfläche (23) der Isolierschicht (12) erstreckt und von dieser getragen wird und durch die dritte Öffnung mit dem dritten ausgewählten Leiter zu verbinden ist; wobei der zweite Verbundstrukturteil umfaßt:

11. System nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verbundstrukturteil mehrere magnetische Interaktionsbereiche, einschließlich des ersten in der ersten Magnetstruktur befindlichen Interaktionsbereiches aufweist, wobei an jedem derselben die erste Leiterschicht (32) fehlt.

12. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine resistive Schutzschicht (31) die erste Leiterschicht (32) von der ersten Magnetstruktur (28, 29, 30) trennt.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil jener resistiven Schutzschicht (31) auch über dem ersten magnetischen Interaktionsbereich liegt.

14. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diffusionssperrschicht (22, 24) die erste Magnetstruktur (28, 29, 30) von der Außenfläche (23) der Isolierschicht (12) trennt.

15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnfilm (28) direkt am ersten ausgewählten Leiter (18) oder Bereich (18) mechanisch anliegt.

16. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionssperrschicht (22, 24) ebenfalls eine Widerstandsschicht ist und ebenfalls den Dünnfilm (18) von dem ersten ausgewählten Bereich trennt.

17. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmetallisierungs-Verbindungssystem auf und zumindest teilweise durch eine elektrische Isolierschicht (12), welche auf einer Hauptfläche (13) eines Halbleitersubstrats (11) einer monolithischen integrierten Schaltung angeordnet ist, gekennzechnet durch folgende Schritte:

a) Herstellen mehrerer Öffnungen in der Isolierschicht (12), die sich in einem ersten ausgewählten Bereich eines ausgewählten Leitfähigkeitstyps im Halbleitersubstrat (11) von einer Außenfläche (23) der Isolierschicht (12) zur Hauptfläche (13) erstrecken und die Hauptfläche schneiden, einschließlich einer ersten Öffnung;

b) Bilden einer Magnetstruktur (28, 29, 30) auf der Außenfläche (23) der Isolierschicht und auf dem ersten ausgewählten Bereich, wobei diese Magnetstruktur eine Zwischenschicht (29) aus einem Trennmaterial aufweist, die erste und zweite Hauptflächen auf ihren gegenüberliegenden Seiten aufweist und wobei auf jeder Seite ein Dünnfilm (28, 30) aus einem magnetoresistiven, anisotropen, ferromagnetischen Material angebracht ist;

c) Bilden einer Leiterschicht (32) auf der Magnetstruktur (28, 30), wobei die Leiterschicht eine wesentlich höhere elektrische Leitfähigkeit hat als die Magnetstruktur; und

d) Entfernen ausgewählter Teile der Leiterschicht (32) von Bereichen auf der Magnetstruktur (28, 29, 30), die dazu ausgewählt sind, magnetisch interaktive Bereiche (14) zu bilden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Magnetstruktur dadurch erfolgt, daß eine Diffusionssperrschicht (22) auf der Außenfläche (23) angebracht wird, eine erste Schicht (28) des magnetoresistiven, anisotropen, ferromagnetischen Materials aufgebracht wird, die Zwischenschicht (29) hergestellt wird und eine zweite Schicht (30) aus dem magnetoresistiven, anisotropen, ferromagnetischen Material aufgebracht wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetstruktur (28, 29, 30, 22) auf dem ersten ausgewählten Bereich angebracht wird.

20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschicht (32) eine resistive Schutzschicht (31) auf der Magnetstruktur (28, 29, 30) umfaßt und die Leiterschicht (32) auf der resistiven Schutzschicht (31) aufgebracht wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen von Teilen der Leiterschicht (32) durch gleichzeitiges Entfernen eines Teils der resistiven Schutzschicht (31) unterhalb der entfernten Teile der Leiterschicht (32) erfolgt.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei die Isolierschicht (12) an der Hauptfläche (13) anliegende Leiterbahnen (18, 19, 20) abdeckt, gekennzeichnet durch das Anbringen einer zweiten Öffnung in der Isolierschicht (12), die sich von deren Außenfläche zu einem ersten (18) der Leiter erstreckt und wobei die Magnetstruktur (28, 29, 30) auch auf dem ersten Leiter gebildet wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetstruktur (28, 29, 30, 22) auf dem ersten ausgewählten Bereich und auf dem ersten Leiter angeordnet wird.