JPH05275768A - 磁気抵抗素子およびその製造方法 - Google Patents
磁気抵抗素子およびその製造方法Info
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- JPH05275768A JPH05275768A JP4314847A JP31484792A JPH05275768A JP H05275768 A JPH05275768 A JP H05275768A JP 4314847 A JP4314847 A JP 4314847A JP 31484792 A JP31484792 A JP 31484792A JP H05275768 A JPH05275768 A JP H05275768A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 表面保護膜の形成に伴う磁気抵抗素子薄膜と
配線金属との接合抵抗の増加を抑制することができる磁
気抵抗素子の製造方法を提供することにある。 【構成】 Ｐ型半導体基板１の主表面にシリコン酸化膜
４を形成し、その上にアルミ配線金属９をパターニング
する。そして、アルミ配線金属９の上に強磁性磁気抵抗
素子薄膜１０を形成してアルミ配線金属９と強磁性磁気
抵抗素子薄膜１０とを電気的に接続する。その後に、３
５０〜４５０℃の温度，１０-2Ｔorr 以下の真空度の条
件で、真空熱処理（真空アニール）を行う。この真空熱
処理によりアルミ配線金属９と強磁性磁気抵抗素子薄膜
１０との接続部にはＮｉ−Ａｌ系合金１３が形成され
る。次に、プラズマＣＶＤ法を用いて強磁性磁気抵抗素
子薄膜１０をシリコンナイトライドよりなる表面保護膜
１１にて覆うが、Ｎｉ−Ａｌ系合金１３により接続部に
おけるアルミ配線金属９表面の窒化が防止される。
配線金属との接合抵抗の増加を抑制することができる磁
気抵抗素子の製造方法を提供することにある。 【構成】 Ｐ型半導体基板１の主表面にシリコン酸化膜
４を形成し、その上にアルミ配線金属９をパターニング
する。そして、アルミ配線金属９の上に強磁性磁気抵抗
素子薄膜１０を形成してアルミ配線金属９と強磁性磁気
抵抗素子薄膜１０とを電気的に接続する。その後に、３
５０〜４５０℃の温度，１０-2Ｔorr 以下の真空度の条
件で、真空熱処理（真空アニール）を行う。この真空熱
処理によりアルミ配線金属９と強磁性磁気抵抗素子薄膜
１０との接続部にはＮｉ−Ａｌ系合金１３が形成され
る。次に、プラズマＣＶＤ法を用いて強磁性磁気抵抗素
子薄膜１０をシリコンナイトライドよりなる表面保護膜
１１にて覆うが、Ｎｉ−Ａｌ系合金１３により接続部に
おけるアルミ配線金属９表面の窒化が防止される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、磁気抵抗素子および
その製造方法に関するものである。
その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開平１−１２５８８２号
公報に示されるように、磁気センサ等に磁気抵抗素子が
使用されている。
公報に示されるように、磁気センサ等に磁気抵抗素子が
使用されている。
【０００３】一般に、磁気抵抗素子薄膜を用いた磁気セ
ンサは、図１６に示すように、回路素子を有する単結晶
シリコン基板１９上に絶縁膜２０を形成し、その絶縁膜
２０上にアルミ配線金属２１を形成し、そのアルミ配線
金属２１の上にＮｉ−Ｆｅ，Ｎｉ−Ｃｏ等の磁気抵抗素
子薄膜２２を形成している。ここで、アルミ配線金属２
１の上に磁気抵抗素子薄膜２２が配置されるのは、磁気
抵抗素子薄膜２２を先に形成した場合にはアルミ配線金
属２１のパターニングが後工程となり、その際磁気抵抗
素子薄膜２２のエッチングが懸念されるためである。
ンサは、図１６に示すように、回路素子を有する単結晶
シリコン基板１９上に絶縁膜２０を形成し、その絶縁膜
２０上にアルミ配線金属２１を形成し、そのアルミ配線
金属２１の上にＮｉ−Ｆｅ，Ｎｉ−Ｃｏ等の磁気抵抗素
子薄膜２２を形成している。ここで、アルミ配線金属２
１の上に磁気抵抗素子薄膜２２が配置されるのは、磁気
抵抗素子薄膜２２を先に形成した場合にはアルミ配線金
属２１のパターニングが後工程となり、その際磁気抵抗
素子薄膜２２のエッチングが懸念されるためである。
【０００４】そして、Ｎｉ−Ｆｅ，Ｎｉ−Ｃｏ等の薄膜
は非常に活性であるために酸化され易く、又、傷が付き
易いものである。そのために、低温にて成膜できるシリ
コンナイトライドよりなる表面保護膜２３を磁気抵抗素
子薄膜２２上に形成するようにしている。これは、例え
ば被推積物である単結晶シリコン基板１９を真空容器に
入れ、２００〜４００℃程度の温度において、原料ガス
（モノシラン，窒素，アンモニウム等）を流し、高周波
電源によりプラズマを励起させシリコンナイトライド膜
（表面保護膜２３）を堆積させる。このようにすること
により、磁気抵抗素子薄膜２２を酸化させることなく表
面保護膜が成膜でき、しかも、表面保護膜としてピンホ
ール等の欠陥の少ないシリコンナイトライド膜が形成で
きる。
は非常に活性であるために酸化され易く、又、傷が付き
易いものである。そのために、低温にて成膜できるシリ
コンナイトライドよりなる表面保護膜２３を磁気抵抗素
子薄膜２２上に形成するようにしている。これは、例え
ば被推積物である単結晶シリコン基板１９を真空容器に
入れ、２００〜４００℃程度の温度において、原料ガス
（モノシラン，窒素，アンモニウム等）を流し、高周波
電源によりプラズマを励起させシリコンナイトライド膜
（表面保護膜２３）を堆積させる。このようにすること
により、磁気抵抗素子薄膜２２を酸化させることなく表
面保護膜が成膜でき、しかも、表面保護膜としてピンホ
ール等の欠陥の少ないシリコンナイトライド膜が形成で
きる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、表面保護膜
２３として耐湿性に優れるシリコンナイトライド膜を推
積すると、磁気抵抗素子薄膜２２とアルミ配線金属２１
との接合抵抗（コンタクト抵抗）が通常１Ω程度である
が、シリコンナイトライド堆積後に数１０〜１ＭΩに変
化してしまうことが判明した。
２３として耐湿性に優れるシリコンナイトライド膜を推
積すると、磁気抵抗素子薄膜２２とアルミ配線金属２１
との接合抵抗（コンタクト抵抗）が通常１Ω程度である
が、シリコンナイトライド堆積後に数１０〜１ＭΩに変
化してしまうことが判明した。
【０００６】そこで、この発明の目的は、表面保護膜の
形成に伴う磁気抵抗素子薄膜と配線金属との接合抵抗の
増加を抑制することができる磁気抵抗素子の製造方法を
提供することにある。
形成に伴う磁気抵抗素子薄膜と配線金属との接合抵抗の
増加を抑制することができる磁気抵抗素子の製造方法を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、アルミ系配
線金属の上に磁気抵抗素子薄膜を形成してアルミ系配線
金属と磁気抵抗素子薄膜とを電気的に接続し、その後
に、前記磁気抵抗素子薄膜を窒化物よりなる表面保護膜
にて覆うようにした磁気抵抗素子の製造方法において、
前記表面保護膜を形成する前に熱処理を施すようにした
磁気抵抗素子の製造方法をその要旨とするものである。
線金属の上に磁気抵抗素子薄膜を形成してアルミ系配線
金属と磁気抵抗素子薄膜とを電気的に接続し、その後
に、前記磁気抵抗素子薄膜を窒化物よりなる表面保護膜
にて覆うようにした磁気抵抗素子の製造方法において、
前記表面保護膜を形成する前に熱処理を施すようにした
磁気抵抗素子の製造方法をその要旨とするものである。
【０００８】
【作用】アルミ系配線金属の上に磁気抵抗素子薄膜が形
成されてアルミ系配線金属と磁気抵抗素子薄膜とが電気
的に接続され、さらに、アルミ系配線金属と磁気抵抗素
子薄膜とが熱処理される。このとき、アルミ系配線金属
の中へ磁気抵抗素子薄膜が拡散していきアルミ系配線金
属と磁気抵抗素子薄膜との合金層が形成される。その後
に、磁気抵抗素子薄膜が窒化物よりなる表面保護膜にて
覆われる。このとき、アルミ系配線金属と磁気抵抗素子
薄膜との接続部には前述の熱処理によりアルミ系配線金
属と磁気抵抗素子薄膜との合金層が形成されており、表
面保護膜を形成する際の窒素を含んだガス雰囲気下にお
いて、該合金層が窒素の透過を防止し、磁気抵抗素子薄
膜とアルミ系配線金属との接続部で絶縁性の窒化アルミ
ニウムを形成することは抑制される。
成されてアルミ系配線金属と磁気抵抗素子薄膜とが電気
的に接続され、さらに、アルミ系配線金属と磁気抵抗素
子薄膜とが熱処理される。このとき、アルミ系配線金属
の中へ磁気抵抗素子薄膜が拡散していきアルミ系配線金
属と磁気抵抗素子薄膜との合金層が形成される。その後
に、磁気抵抗素子薄膜が窒化物よりなる表面保護膜にて
覆われる。このとき、アルミ系配線金属と磁気抵抗素子
薄膜との接続部には前述の熱処理によりアルミ系配線金
属と磁気抵抗素子薄膜との合金層が形成されており、表
面保護膜を形成する際の窒素を含んだガス雰囲気下にお
いて、該合金層が窒素の透過を防止し、磁気抵抗素子薄
膜とアルミ系配線金属との接続部で絶縁性の窒化アルミ
ニウムを形成することは抑制される。
【０００９】
【実施例】以下、この発明を磁気センサに具体化した一
実施例を図面に従って説明する。図１は磁気センサの断
面図であり、強磁性磁気抵抗素子薄膜１０と信号処理回
路とが同一基板内に集積化されている。又、図２には図
１のＡ部の拡大図を示す。
実施例を図面に従って説明する。図１は磁気センサの断
面図であり、強磁性磁気抵抗素子薄膜１０と信号処理回
路とが同一基板内に集積化されている。又、図２には図
１のＡ部の拡大図を示す。
【００１０】図３〜図６には、その製造工程を示す。ま
ず、図３に示すように、Ｐ型半導体基板（単結晶シリコ
ン基板）１の主表面に、公知の半導体加工技術を用いて
縦形ＮＰＮバイポーラトランジスタを形成する。つま
り、Ｐ型半導体基板１の主表面上に、Ｎ+ 型埋込層２，
Ｎ- 型エピタキシャル層３を形成する。そして、Ｎ- 型
エピタキシャル層３の主表面上にシリコン酸化膜４をＣ
ＶＤ装置を用いて形成し、シリコン酸化膜４を所望の回
路パターンによりホトエッチングし、不純物の拡散にて
Ｐ+ 型素子分離領域５，Ｐ+ 型拡散領域６，Ｎ+ 型拡散
領域７，８を形成する。即ち、Ｎ+ ならばリンを、Ｐ+
ならばボロンをイオン注入法もしくは拡散法により選択
的に拡散して形成する。このようにして、縦形ＮＰＮバ
イポーラトランジスタがＮ+ 型埋込層２，Ｎ- 型エピタ
キシャル層３，Ｐ+ 型拡散領域６，及びＮ+ 型拡散領域
７，８にて構成され、このトランジスタは後述する強磁
性磁気抵抗素子薄膜１０からの信号を増幅する。
ず、図３に示すように、Ｐ型半導体基板（単結晶シリコ
ン基板）１の主表面に、公知の半導体加工技術を用いて
縦形ＮＰＮバイポーラトランジスタを形成する。つま
り、Ｐ型半導体基板１の主表面上に、Ｎ+ 型埋込層２，
Ｎ- 型エピタキシャル層３を形成する。そして、Ｎ- 型
エピタキシャル層３の主表面上にシリコン酸化膜４をＣ
ＶＤ装置を用いて形成し、シリコン酸化膜４を所望の回
路パターンによりホトエッチングし、不純物の拡散にて
Ｐ+ 型素子分離領域５，Ｐ+ 型拡散領域６，Ｎ+ 型拡散
領域７，８を形成する。即ち、Ｎ+ ならばリンを、Ｐ+
ならばボロンをイオン注入法もしくは拡散法により選択
的に拡散して形成する。このようにして、縦形ＮＰＮバ
イポーラトランジスタがＮ+ 型埋込層２，Ｎ- 型エピタ
キシャル層３，Ｐ+ 型拡散領域６，及びＮ+ 型拡散領域
７，８にて構成され、このトランジスタは後述する強磁
性磁気抵抗素子薄膜１０からの信号を増幅する。
【００１１】次に、シリコン酸化膜４にフォトリソグラ
フィを用いて選択的に開口部４ａを開け、コンタクト部
を形成する。そして、図４に示すように、Ｐ型半導体基
板１の主表面上に薄膜のアルミ配線金属９を蒸着すると
ともに、このアルミ配線金属９をフォトエッチングによ
りパターニングする。この際、アルミ配線金属９の端部
に対し、その断面を斜状（テーパ状）に加工する（図に
おいて斜状部を９ａで示す）。つまり、湿式テーパーエ
ッチング処理を施すことにより、斜状部９ａの傾斜角θ
を７８度以下の例えば５０度にする。尚、傾斜角θは図
２に示すように、シリコン酸化膜４の表面とアルミ配線
金属９の端面との間になす角度をもって定義する。
フィを用いて選択的に開口部４ａを開け、コンタクト部
を形成する。そして、図４に示すように、Ｐ型半導体基
板１の主表面上に薄膜のアルミ配線金属９を蒸着すると
ともに、このアルミ配線金属９をフォトエッチングによ
りパターニングする。この際、アルミ配線金属９の端部
に対し、その断面を斜状（テーパ状）に加工する（図に
おいて斜状部を９ａで示す）。つまり、湿式テーパーエ
ッチング処理を施すことにより、斜状部９ａの傾斜角θ
を７８度以下の例えば５０度にする。尚、傾斜角θは図
２に示すように、シリコン酸化膜４の表面とアルミ配線
金属９の端面との間になす角度をもって定義する。
【００１２】その後、バイポーラトランジスタのコンタ
クト部とのオーミックコンタクトを得るためにアルミシ
ンターと呼ばれる熱処理を、例えば４５０℃，３０分、
フォーミングガス（Ｎ2 ＋Ｈ2 ）中の条件で行う。
クト部とのオーミックコンタクトを得るためにアルミシ
ンターと呼ばれる熱処理を、例えば４５０℃，３０分、
フォーミングガス（Ｎ2 ＋Ｈ2 ）中の条件で行う。
【００１３】しかる後に、Ｐ型半導体基板１を真空容器
内に配置し、例えばアルゴンにてアルミ配線金属９の表
面に成長した酸化膜をプラズマエッチングし、引き続
き、真空を保持したまま、図５に示すように、アルミ配
線金属９を含めたシリコン酸化膜４の上に強磁性磁気抵
抗素子薄膜１０を例えば電子ビーム蒸着法により堆積す
る。この強磁性磁気抵抗素子薄膜１０は、Ｆｅ，Ｃｏを
含み、Ｎｉを主成分とした強磁性体薄膜、即ちＮｉ−Ｆ
ｅあるいはＮｉ−Ｃｏの薄膜からなり、厚さが５００Å
程度（２００〜２０００Å）になっている。そして、図
６に示すように、強磁性磁気抵抗素子薄膜１０をエッチ
ングして所定のブリッヂパターンに形成する。この際、
強磁性磁気抵抗素子薄膜１０とアルミ配線金属９は、図
２に示すように強磁性磁気抵抗素子薄膜１０をアルミ配
線金属９の斜状部９ａに十分オーバラップさせる。この
斜状部９ａにより、強磁性磁気抵抗素子薄膜１０とアル
ミ配線金属９との電気的接合が行われる。このようにア
ルミ配線金属９の端部をテーパ構造とすることにより、
強磁性磁気抵抗素子薄膜１０とアルミ配線金属９との間
での断線故障が回避される。
内に配置し、例えばアルゴンにてアルミ配線金属９の表
面に成長した酸化膜をプラズマエッチングし、引き続
き、真空を保持したまま、図５に示すように、アルミ配
線金属９を含めたシリコン酸化膜４の上に強磁性磁気抵
抗素子薄膜１０を例えば電子ビーム蒸着法により堆積す
る。この強磁性磁気抵抗素子薄膜１０は、Ｆｅ，Ｃｏを
含み、Ｎｉを主成分とした強磁性体薄膜、即ちＮｉ−Ｆ
ｅあるいはＮｉ−Ｃｏの薄膜からなり、厚さが５００Å
程度（２００〜２０００Å）になっている。そして、図
６に示すように、強磁性磁気抵抗素子薄膜１０をエッチ
ングして所定のブリッヂパターンに形成する。この際、
強磁性磁気抵抗素子薄膜１０とアルミ配線金属９は、図
２に示すように強磁性磁気抵抗素子薄膜１０をアルミ配
線金属９の斜状部９ａに十分オーバラップさせる。この
斜状部９ａにより、強磁性磁気抵抗素子薄膜１０とアル
ミ配線金属９との電気的接合が行われる。このようにア
ルミ配線金属９の端部をテーパ構造とすることにより、
強磁性磁気抵抗素子薄膜１０とアルミ配線金属９との間
での断線故障が回避される。
【００１４】次に、真空熱処理（真空アニール）を一定
時間（例えば、３０分）行う。この真空熱処理条件とし
ては、後述するように、温度が３５０〜４５０℃で、真
空中（例えば１０-2Ｔorr 程度以下）とする。このと
き、強磁性磁気抵抗素子薄膜１０とアルミ配線金属９と
の接続部には後述するようにＮｉ−Ａｌ系合金が形成さ
れ、強磁性磁気抵抗素子薄膜１０とアルミ配線金属９と
はこのＮｉ−Ａｌ系合金を介して電気的に接続される。
時間（例えば、３０分）行う。この真空熱処理条件とし
ては、後述するように、温度が３５０〜４５０℃で、真
空中（例えば１０-2Ｔorr 程度以下）とする。このと
き、強磁性磁気抵抗素子薄膜１０とアルミ配線金属９と
の接続部には後述するようにＮｉ−Ａｌ系合金が形成さ
れ、強磁性磁気抵抗素子薄膜１０とアルミ配線金属９と
はこのＮｉ−Ａｌ系合金を介して電気的に接続される。
【００１５】その後に、図１に示すように、シリコンナ
イトライドよりなる表面保護膜１１をプラズマＣＶＤ装
置を用いて成膜する。つまり、Ｐ型半導体基板１を２０
０〜４００℃程度の温度とし、ガス（モノシラン，窒
素，アンモニウム等）を流し、高周波電源によりプラズ
マを励起させシリコンナイトライド膜を堆積させる。さ
らに、この表面保護膜１１を導通用端子部のみエッチン
グして開口部を設ける。この表面保護膜１１にて強磁性
磁気抵抗素子薄膜１０と、Ｐ型半導体基板１の主表面に
製作した回路素子とが外気から保護される。
イトライドよりなる表面保護膜１１をプラズマＣＶＤ装
置を用いて成膜する。つまり、Ｐ型半導体基板１を２０
０〜４００℃程度の温度とし、ガス（モノシラン，窒
素，アンモニウム等）を流し、高周波電源によりプラズ
マを励起させシリコンナイトライド膜を堆積させる。さ
らに、この表面保護膜１１を導通用端子部のみエッチン
グして開口部を設ける。この表面保護膜１１にて強磁性
磁気抵抗素子薄膜１０と、Ｐ型半導体基板１の主表面に
製作した回路素子とが外気から保護される。
【００１６】このように製造された磁気センサにおいて
は、Ｐ型半導体基板１の主表面に作製したＮＰＮトラン
ジスタ、及び図示しないＰＮＰトランジスタ，拡散抵
抗，コンデンサ等の回路素子をアルミ配線金属９により
電気的に接続して、電気回路として機能させる。
は、Ｐ型半導体基板１の主表面に作製したＮＰＮトラン
ジスタ、及び図示しないＰＮＰトランジスタ，拡散抵
抗，コンデンサ等の回路素子をアルミ配線金属９により
電気的に接続して、電気回路として機能させる。
【００１７】次に、表面保護膜１１を成膜する前に行う
真空熱処理についての各種の実験結果を説明する。図７
には、真空熱処理の際の温度を変えた場合の強磁性磁気
抵抗素子薄膜１０とアルミ配線金属９との間の接合抵抗
（コンタクト抵抗）の測定結果を示す。同図から、コン
タクト抵抗を小さく抑えるためには、３５０℃以上にす
る必要があることが分かる。又、真空熱処理温度が４５
０℃以上では、アルミニウムとＮｉとの反応が進みす
ぎ、表面凹凸が激しくなってしまう。よって、真空熱処
理温度としては、３５０℃〜４５０℃にする必要があ
る。
真空熱処理についての各種の実験結果を説明する。図７
には、真空熱処理の際の温度を変えた場合の強磁性磁気
抵抗素子薄膜１０とアルミ配線金属９との間の接合抵抗
（コンタクト抵抗）の測定結果を示す。同図から、コン
タクト抵抗を小さく抑えるためには、３５０℃以上にす
る必要があることが分かる。又、真空熱処理温度が４５
０℃以上では、アルミニウムとＮｉとの反応が進みす
ぎ、表面凹凸が激しくなってしまう。よって、真空熱処
理温度としては、３５０℃〜４５０℃にする必要があ
る。
【００１８】図８には、真空熱処理の際の真空度を変え
た場合のシート抵抗の測定結果を示す。同図から、シー
ト抵抗を低く抑えるためには、真空にする必要があるこ
とが分かる。つまり、高温状態に強磁性磁気抵抗素子薄
膜１０がさらされた時に周囲にガス（酸素、アンモニ
ア、窒素等）があると、アルミ配線金属９と強磁性磁気
抵抗素子薄膜１０の接合部（コンタクト部）での抵抗が
増大するとともに、活性の強い強磁性磁気抵抗素子薄膜
１０が酸化され磁気抵抗体としての特性が保持できなく
なるためである。真空度としては例えば１０-2Ｔorr 程
度以下であればよく、その場合、抵抗の増大は確認され
ていない。
た場合のシート抵抗の測定結果を示す。同図から、シー
ト抵抗を低く抑えるためには、真空にする必要があるこ
とが分かる。つまり、高温状態に強磁性磁気抵抗素子薄
膜１０がさらされた時に周囲にガス（酸素、アンモニ
ア、窒素等）があると、アルミ配線金属９と強磁性磁気
抵抗素子薄膜１０の接合部（コンタクト部）での抵抗が
増大するとともに、活性の強い強磁性磁気抵抗素子薄膜
１０が酸化され磁気抵抗体としての特性が保持できなく
なるためである。真空度としては例えば１０-2Ｔorr 程
度以下であればよく、その場合、抵抗の増大は確認され
ていない。
【００１９】図９には、真空熱処理を行った場合と、真
空熱処理を行わなかった場合の接合抵抗（コンタクト抵
抗）の測定結果を示す。同じであったコンタクト抵抗
が、真空熱処理を行なうことにより約１桁小さくなり、
プラズマＣＶＤにて表面保護膜（シリコンナイトライ
ド）１１を成膜してもコンタクト抵抗の変化がなく、真
空熱処理を行わなかった場合と比較して３〜４桁も小さ
なコンタクト抵抗となった。
空熱処理を行わなかった場合の接合抵抗（コンタクト抵
抗）の測定結果を示す。同じであったコンタクト抵抗
が、真空熱処理を行なうことにより約１桁小さくなり、
プラズマＣＶＤにて表面保護膜（シリコンナイトライ
ド）１１を成膜してもコンタクト抵抗の変化がなく、真
空熱処理を行わなかった場合と比較して３〜４桁も小さ
なコンタクト抵抗となった。
【００２０】図１０には、真空熱処理を行った場合のア
ルミ配線金属９と強磁性磁気抵抗素子薄膜１０の接合部
（コンタクト部）を二次イオン質量分析計を用いて分析
した結果を示す。又、図１１には、真空熱処理を行わな
かった場合の接合部（コンタクト部）を二次イオン質量
分析計を用いて分析した結果を示す。
ルミ配線金属９と強磁性磁気抵抗素子薄膜１０の接合部
（コンタクト部）を二次イオン質量分析計を用いて分析
した結果を示す。又、図１１には、真空熱処理を行わな
かった場合の接合部（コンタクト部）を二次イオン質量
分析計を用いて分析した結果を示す。
【００２１】この図１１から、コンタクト部に窒化アル
ミニウム（ＡｌＮ）が多量に存在することが判明した。
アルミ配線金属９表面は、表面保護膜（シリコンナイト
ライド）１１の形成の際にその形成に不可欠なガス（特
にアンモニア，窒素）に高温でさらされて窒化される
が、上部に強磁性磁気抵抗素子薄膜１０が形成されてい
るコンタクト部であっても、窒素を含んだガスは強磁性
磁気抵抗素子薄膜１０を通ってアルミ配線金属９表面に
到達し、図１３の模式構造図に示すように、窒化アルミ
ニウム１２が形成されるものと考察される。この窒化ア
ルミニウム１２は絶縁性を有するので、コンタクト抵抗
が増大することになる。
ミニウム（ＡｌＮ）が多量に存在することが判明した。
アルミ配線金属９表面は、表面保護膜（シリコンナイト
ライド）１１の形成の際にその形成に不可欠なガス（特
にアンモニア，窒素）に高温でさらされて窒化される
が、上部に強磁性磁気抵抗素子薄膜１０が形成されてい
るコンタクト部であっても、窒素を含んだガスは強磁性
磁気抵抗素子薄膜１０を通ってアルミ配線金属９表面に
到達し、図１３の模式構造図に示すように、窒化アルミ
ニウム１２が形成されるものと考察される。この窒化ア
ルミニウム１２は絶縁性を有するので、コンタクト抵抗
が増大することになる。
【００２２】これに対し真空熱処理を行うと、図１０に
示すようにコンタクト部での窒化アルミニウムの形成が
半分以下になる。このメカニズムを以下に説明する。プ
ラズマＣＶＤによる表面保護膜（シリコンナイトライ
ド）１１の成膜前に真空熱処理を行うことにより、アル
ミ配線金属９と強磁性磁気抵抗素子薄膜１０との接続部
には、図１２の模式構造図に示すように、これらアルミ
配線金属９と強磁性磁気抵抗素子薄膜１０との合金層１
３が形成される。この合金層１３は、プラズマＣＶＤに
よる表面保護膜形成の際に、強磁性磁気抵抗素子薄膜１
０を介してアルミ配線金属９表面に到達する原料ガス中
の窒素成分の透過を抑制する。したがって、表面保護膜
形成の際に強磁性磁気抵抗素子薄膜１０とアルミ配線金
属９との接続部に絶縁性の窒化アルミニウム１２が形成
されるのは抑制されることとなる。その結果、コンタク
ト抵抗の増大を妨ぐことができるものである。
示すようにコンタクト部での窒化アルミニウムの形成が
半分以下になる。このメカニズムを以下に説明する。プ
ラズマＣＶＤによる表面保護膜（シリコンナイトライ
ド）１１の成膜前に真空熱処理を行うことにより、アル
ミ配線金属９と強磁性磁気抵抗素子薄膜１０との接続部
には、図１２の模式構造図に示すように、これらアルミ
配線金属９と強磁性磁気抵抗素子薄膜１０との合金層１
３が形成される。この合金層１３は、プラズマＣＶＤに
よる表面保護膜形成の際に、強磁性磁気抵抗素子薄膜１
０を介してアルミ配線金属９表面に到達する原料ガス中
の窒素成分の透過を抑制する。したがって、表面保護膜
形成の際に強磁性磁気抵抗素子薄膜１０とアルミ配線金
属９との接続部に絶縁性の窒化アルミニウム１２が形成
されるのは抑制されることとなる。その結果、コンタク
ト抵抗の増大を妨ぐことができるものである。
【００２３】このように本実施例では、アルミ配線金属
９の上に強磁性磁気抵抗素子薄膜１０を形成してアルミ
配線金属９と強磁性磁気抵抗素子薄膜１０とを電気的に
接続し、その後に、プラズマＣＶＤ法を用いて強磁性磁
気抵抗素子薄膜１０をシリコンナイトライドよりなる表
面保護膜１１にて覆う場合において、表面保護膜１１を
成膜する前に、３５０〜４５０℃の真空熱処理を施し
た。よって、アルミ配線金属９と強磁性磁気抵抗素子薄
膜１０との接続部には、真空熱処理によりアルミ配線金
属９と強磁性磁気抵抗素子薄膜１０との合金層１３が形
成され、プラズマＣＶＤのときに窒素を含んだガスによ
り該接続部において絶縁性の窒化アルミニウム１２が形
成されるのは抑制される。その結果、表面保護膜１１の
形成に伴う強磁性磁気抵抗薄膜１０とアルミ配線金属９
との接合抵抗の増加を抑制することができることとな
る。
９の上に強磁性磁気抵抗素子薄膜１０を形成してアルミ
配線金属９と強磁性磁気抵抗素子薄膜１０とを電気的に
接続し、その後に、プラズマＣＶＤ法を用いて強磁性磁
気抵抗素子薄膜１０をシリコンナイトライドよりなる表
面保護膜１１にて覆う場合において、表面保護膜１１を
成膜する前に、３５０〜４５０℃の真空熱処理を施し
た。よって、アルミ配線金属９と強磁性磁気抵抗素子薄
膜１０との接続部には、真空熱処理によりアルミ配線金
属９と強磁性磁気抵抗素子薄膜１０との合金層１３が形
成され、プラズマＣＶＤのときに窒素を含んだガスによ
り該接続部において絶縁性の窒化アルミニウム１２が形
成されるのは抑制される。その結果、表面保護膜１１の
形成に伴う強磁性磁気抵抗薄膜１０とアルミ配線金属９
との接合抵抗の増加を抑制することができることとな
る。
【００２４】なお、図１４に示すように、Ｎｉ−Ａｌ系
合金１３を形成することにより、強磁性磁気抵抗薄膜１
０の磁気特性である抵抗変化率に変動はない。尚、この
発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば、
アルミ系配線金属はアルミ以外にもＡｌ−Ｓｉ系やＡｌ
−Ｓｉ−Ｃｕ系であってもよい。
合金１３を形成することにより、強磁性磁気抵抗薄膜１
０の磁気特性である抵抗変化率に変動はない。尚、この
発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば、
アルミ系配線金属はアルミ以外にもＡｌ−Ｓｉ系やＡｌ
−Ｓｉ−Ｃｕ系であってもよい。
【００２５】また、前記実施例ではバイポーラトランジ
スタ上に形成した磁気センサについて説明したが、Ｃ−
ＭＯＳ，Ｂｉ−ＣＭＯＳ等のＭＯＳＦＥＴ上に形成した
磁気センサやディスクリートの磁気センサにも適用する
ことができる。図１５には、Ｃ−ＭＯＳトランジスタ上
に実施した構造例を示す。すなわち、Ｃ−ＭＯＳ構造シ
リコン基板２６の主表面側にＬＯＣＯＳ酸化膜２７を介
してＢＰＳＧ膜２８が形成され、さらにＢＰＳＧ膜２８
上にプラズマシリコン窒化膜２９が形成されている。そ
して、プラズマシリコン窒化膜２９上においてＮｉ−Ｃ
ｏよりなる強磁性磁気抵抗薄膜１０とアルミ配線金属９
とが上述のＮｉ−Ａｌ系合金１３を介して接続され、プ
ラズマシリコン窒化膜よりなる表面保護膜１１にて被覆
されている。
スタ上に形成した磁気センサについて説明したが、Ｃ−
ＭＯＳ，Ｂｉ−ＣＭＯＳ等のＭＯＳＦＥＴ上に形成した
磁気センサやディスクリートの磁気センサにも適用する
ことができる。図１５には、Ｃ−ＭＯＳトランジスタ上
に実施した構造例を示す。すなわち、Ｃ−ＭＯＳ構造シ
リコン基板２６の主表面側にＬＯＣＯＳ酸化膜２７を介
してＢＰＳＧ膜２８が形成され、さらにＢＰＳＧ膜２８
上にプラズマシリコン窒化膜２９が形成されている。そ
して、プラズマシリコン窒化膜２９上においてＮｉ−Ｃ
ｏよりなる強磁性磁気抵抗薄膜１０とアルミ配線金属９
とが上述のＮｉ−Ａｌ系合金１３を介して接続され、プ
ラズマシリコン窒化膜よりなる表面保護膜１１にて被覆
されている。
【００２６】又、前記実施例では、表面保護膜としてシ
リコンナイトライド膜（Ｓｉx Ｎy）について述べた
が、ＳｉＯＮ等の他の窒化膜を保護膜として用いてもよ
い。さらには、保護膜としてこれら窒化膜に加え、最終
保護膜として上層にポリイミド膜を被着するようにして
もよい。
リコンナイトライド膜（Ｓｉx Ｎy）について述べた
が、ＳｉＯＮ等の他の窒化膜を保護膜として用いてもよ
い。さらには、保護膜としてこれら窒化膜に加え、最終
保護膜として上層にポリイミド膜を被着するようにして
もよい。
【００２７】さらに、前記実施例では真空加熱処理を行
ったが、Ｎ2 を含まない他の不活性ガス（ヘリウム、ア
ルゴン等）の雰囲気で、熱処理を行ってもよい。
ったが、Ｎ2 を含まない他の不活性ガス（ヘリウム、ア
ルゴン等）の雰囲気で、熱処理を行ってもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
表面保護膜の形成に伴う磁気抵抗素子薄膜と配線金属と
の接合抵抗の増加を抑制することができる優れた効果を
発揮する。
表面保護膜の形成に伴う磁気抵抗素子薄膜と配線金属と
の接合抵抗の増加を抑制することができる優れた効果を
発揮する。
【図１】実施例の磁気センサの断面を示す図である。
【図２】図１のＡ部の拡大図である。
【図３】磁気センサの製造工程を示す断面図である。
【図４】磁気センサの製造工程を示す断面図である。
【図５】磁気センサの製造工程を示す断面図である。
【図６】磁気センサの製造工程を示す断面図である。
【図７】真空熱処理の際の温度を変えた場合のコンタク
ト抵抗の測定結果を示す図である。
ト抵抗の測定結果を示す図である。
【図８】真空熱処理の際の真空度を変えた場合のシート
抵抗の測定結果を示す図である。
抵抗の測定結果を示す図である。
【図９】コンタクト抵抗の測定結果を示す図である。
【図１０】真空熱処理を行った場合のコンタクト部を二
次イオン質量分析計を用いて分析した結果を示す図であ
る。
次イオン質量分析計を用いて分析した結果を示す図であ
る。
【図１１】真空熱処理を行わなかった場合のコンタクト
部を二次イオン質量分析計を用いて分析した結果を示す
図である。
部を二次イオン質量分析計を用いて分析した結果を示す
図である。
【図１２】真空熱処理を行った場合のコンタクト部の模
式構造を示す断面図である。
式構造を示す断面図である。
【図１３】真空熱処理を行わなかった場合のコンタクト
部の模式構造を示す断面図である。
部の模式構造を示す断面図である。
【図１４】Ｎｉ−Ａｌ系合金の有無と磁気抵抗変化率と
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図１５】別例の磁気センサの断面を示す図である。
【図１６】従来技術を説明するための断面図である。
９ アルミ配線金属 １０ 強磁性磁気抵抗素子薄膜 １１ 表面保護膜 １２ 窒化アルミニウム １３ Ｎｉ−Ａｌ系合金
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 浩樹 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 江口 浩次 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 伊藤 一郎 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 基板と、 該基板上に配置されたアルミ系配線金属と、 該アルミ系配線金属と電気接続されるニッケル系の磁気
抵抗素子薄膜と、 前記アルミ系配線金属と磁気抵抗素子薄膜との接続部上
部に形成され、窒素の透過を防止するバリア膜と、 前記磁気抵抗素子薄膜とを被覆する窒化物よりなる表面
保護膜とを備えることを特徴とする磁気抵抗素子。 - 【請求項２】 前記磁気抵抗素子薄膜は前記アルミ系配
線金属との接続部において前記アルミ系配線金属の上部
に形成されるものであり、前記バリア膜は前記アルミ系
配線金属と磁気抵抗素子薄膜との合金層であることを特
徴とする請求項１に記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項３】 基板上にアルミ系配線金属と磁気抵抗素
子薄膜とを形成し、アルミ系配線金属と磁気抵抗素子薄
膜とを電気的に接続し、その後に、前記磁気抵抗素子薄
膜を窒化物よりなる表面保護膜にて覆うようにした磁気
抵抗素子の製造方法において、 前記表面保護膜を形成する前に、熱処理するようにした
ことを特徴とする磁気抵抗素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記表面保護膜として用いる窒化物はプ
ラズマＣＶＤ法によって形成する窒化シリコン膜である
ことを特徴とする請求項３に記載の磁気抵抗素子の製造
方法。 - 【請求項５】 前記熱処理の行われる雰囲気は、窒素を
含まない不活性ガス中あるいは真空中であることを特徴
とする請求項３もしくは４に記載の磁気抵抗素子の製造
方法。 - 【請求項６】 前記熱処理の温度は、３５０℃以上４５
０℃以下であることを特徴とする請求項３乃至５の何れ
かに記載の磁気抵抗素子の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4314847A JP2943541B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-11-25 | 磁気抵抗素子およびその製造方法 |
| PCT/JP1992/001581 WO1993011569A1 (en) | 1991-12-03 | 1992-12-03 | Magnetoresistant element and manufacturing process thereof |
| US08/094,142 US5471084A (en) | 1991-12-03 | 1992-12-03 | Magnetoresistive element and manufacturing method therefor |
| DE4294151T DE4294151T1 (de) | 1991-12-03 | 1992-12-03 | Magnetoresistives Element und Herstellungsverfahren dafür |
| DE4294151A DE4294151C2 (de) | 1991-12-03 | 1992-12-03 | Magnetoresistives Element und Herstellungsverfahren dafür |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1683492 | 1992-01-31 | ||
| JP4-16834 | 1992-01-31 | ||
| JP4314847A JP2943541B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-11-25 | 磁気抵抗素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05275768A true JPH05275768A (ja) | 1993-10-22 |
| JP2943541B2 JP2943541B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=26353260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4314847A Expired - Lifetime JP2943541B2 (ja) | 1991-12-03 | 1992-11-25 | 磁気抵抗素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2943541B2 (ja) |
-
1992
- 1992-11-25 JP JP4314847A patent/JP2943541B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2943541B2 (ja) | 1999-08-30 |
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