JP2001283412A - 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 - Google Patents
磁気抵抗効果素子及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は磁気抵抗効果膜を保護するキャップ
保護膜の腐蝕により端子電極間の抵抗が増加することが
なく高感度なオーバーレイド構造とした磁気抵抗効果素
子を提供する。 【解決手段】 磁気抵抗変化を利用して磁気的信号を電
気的信号に変える磁気抵抗効果膜の両端部に電極端子膜
が一部重なるように配置されているオーバーレイド構造
の磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果膜と、
該磁気抵抗効果膜を保護するキャップ保護膜と、該キャ
ップ保護膜を保護する導電性の導体保護膜とを含んでい
る。
保護膜の腐蝕により端子電極間の抵抗が増加することが
なく高感度なオーバーレイド構造とした磁気抵抗効果素
子を提供する。 【解決手段】 磁気抵抗変化を利用して磁気的信号を電
気的信号に変える磁気抵抗効果膜の両端部に電極端子膜
が一部重なるように配置されているオーバーレイド構造
の磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果膜と、
該磁気抵抗効果膜を保護するキャップ保護膜と、該キャ
ップ保護膜を保護する導電性の導体保護膜とを含んでい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気抵抗（ＭＲ：Ma
gneto Resistance）変化を利用し、磁気ディスク等の磁
気記録媒体から発生している磁気的信号を読取り、これ
を電気的信号に変える磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）に
関する。ＭＲ素子は磁気ディスク記録装置の再生・記録
ヘッド部の再生側ヘッドとして使用され、磁気ディスク
上に記録されている磁気記録情報を高感度に読み出すこ
とができる。なお、このように再生用ヘッドとして構成
された場合のＭＲ素子はＭＲヘッドと称されることもあ
る。
gneto Resistance）変化を利用し、磁気ディスク等の磁
気記録媒体から発生している磁気的信号を読取り、これ
を電気的信号に変える磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）に
関する。ＭＲ素子は磁気ディスク記録装置の再生・記録
ヘッド部の再生側ヘッドとして使用され、磁気ディスク
上に記録されている磁気記録情報を高感度に読み出すこ
とができる。なお、このように再生用ヘッドとして構成
された場合のＭＲ素子はＭＲヘッドと称されることもあ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気ディスク装置に用いられるＭ
Ｒヘッドとして高感度な磁気抵抗効果膜を有するＭＲ素
子が開発されており、例えば、巨大磁気抵抗効果を利用
するスピンバルブ型のＭＲ素子が実用化されている。こ
のスピンバルブ型のＭＲヘッドは、従来のＭＲヘッドに
比べ磁気抵抗変化率が約６％以上も得ることができるた
め、高密度磁気ディスクのへの適用が注目されている。
Ｒヘッドとして高感度な磁気抵抗効果膜を有するＭＲ素
子が開発されており、例えば、巨大磁気抵抗効果を利用
するスピンバルブ型のＭＲ素子が実用化されている。こ
のスピンバルブ型のＭＲヘッドは、従来のＭＲヘッドに
比べ磁気抵抗変化率が約６％以上も得ることができるた
め、高密度磁気ディスクのへの適用が注目されている。
【０００３】例えば４０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２用高密度
磁気ディスクでは、磁気記録媒体に書き込まれる信号の
トラック密度が５７〜８０ｋＴＰＩ、トラックピッチで
０．４５〜０．３２μmとなることが計算上求められて
いる。このように微細に配列されたトラックから発生す
る磁気的信号を再生ヘッドで高効率に電気信号化するた
めには、ＭＲ素子（ヘッド）のリードコア幅を約０．２
５μｍ以下に微細化（狭幅化）する必要がある。このよ
うに、ＭＲ素子のリードコア幅は年々微細化されてお
り、これに対応できるように加工するためには薄膜形成
術の１つであるドライエッチング技術を用いてＭＲ素子
を高密度に加工することが必要不可欠となっている。
磁気ディスクでは、磁気記録媒体に書き込まれる信号の
トラック密度が５７〜８０ｋＴＰＩ、トラックピッチで
０．４５〜０．３２μmとなることが計算上求められて
いる。このように微細に配列されたトラックから発生す
る磁気的信号を再生ヘッドで高効率に電気信号化するた
めには、ＭＲ素子（ヘッド）のリードコア幅を約０．２
５μｍ以下に微細化（狭幅化）する必要がある。このよ
うに、ＭＲ素子のリードコア幅は年々微細化されてお
り、これに対応できるように加工するためには薄膜形成
術の１つであるドライエッチング技術を用いてＭＲ素子
を高密度に加工することが必要不可欠となっている。
【０００４】その一方で、このような厳しい加工条件に
おいてもＭＲ素子を構成する磁気抵抗効果膜を高感度に
形成する必要がある。そのために、従来では例えばスピ
ンバルブ型の素子を形成する工程において、反強磁性層
が大気中で酸化され、またレジスト除去の際の薬液など
外的要因によりダメージを受けるのを防ぐために、タン
タル（Ｔａ）などの反強磁性層と反応しない金属膜がキ
ャップ保護膜として用いられている。
おいてもＭＲ素子を構成する磁気抵抗効果膜を高感度に
形成する必要がある。そのために、従来では例えばスピ
ンバルブ型の素子を形成する工程において、反強磁性層
が大気中で酸化され、またレジスト除去の際の薬液など
外的要因によりダメージを受けるのを防ぐために、タン
タル（Ｔａ）などの反強磁性層と反応しない金属膜がキ
ャップ保護膜として用いられている。
【０００５】図１及び図２は従来のＭＲ素子の概要構成
を斜視図で示している。図１は従来一般的に用いられて
いるアバテッド型のＭＲ素子１０であり、図２は最近、
提案され始めているオーバーレイド型のＭＲ素子２０で
ある。
を斜視図で示している。図１は従来一般的に用いられて
いるアバテッド型のＭＲ素子１０であり、図２は最近、
提案され始めているオーバーレイド型のＭＲ素子２０で
ある。
【０００６】図１に示すアバテッド型のＭＲ素子１０
は、磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）１３の両端に端子電極膜
１１と共に磁区制御膜１２を積層状態に配置し、磁気抵
抗効果膜１３内の磁化フリー層の磁区構造を制御する。
ここでは、その詳細は示されていないが、ＭＲ膜１３と
して用いられるスピンバルブ膜は基本的に磁化フリー
層、非磁性分離層、磁化固定層及び反強磁性層を積層し
た構成を有している。
は、磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）１３の両端に端子電極膜
１１と共に磁区制御膜１２を積層状態に配置し、磁気抵
抗効果膜１３内の磁化フリー層の磁区構造を制御する。
ここでは、その詳細は示されていないが、ＭＲ膜１３と
して用いられるスピンバルブ膜は基本的に磁化フリー
層、非磁性分離層、磁化固定層及び反強磁性層を積層し
た構成を有している。
【０００７】そして、磁区制御膜１２をＭＲ膜１３の両
端に配置することで磁化フリー層内の単磁区化を図り磁
壁の移動を抑えてバルクハウゼンノイズを除去し、外部
からの信号磁界Ｈsig（磁気的信号）に対して磁化フリ
ー層内の磁化の向きを回転させることで磁気的信号を電
気的信号に変換するようにしている。しかし、ＭＲ膜１
３の端部（すなわち磁化フリー層の端部）は磁区制御膜
１２に接しており、この接触部分では磁化フリー層によ
り強いバイアス磁界が磁区制御膜１２から供給される。
そのため、磁化フリー層の両端部において磁化が固着し
た領域、つまり不感帯１６が発生している。そして、磁
気的信号の変化を検出するためのセンス電流１４がこの
不感帯１６に流れるので検出感度が低下する原因となっ
ている。すなわち、前述したような狭リードコア幅０．
２５μｍ以下の場合に、磁気抵抗変化を示す磁化フリー
層の磁化回転帯１７の範囲が不感帯１６によって狭めら
れてしまうので、設計したリードコア幅とならず出力及
び感度が大幅に低下するという問題が発生している。
端に配置することで磁化フリー層内の単磁区化を図り磁
壁の移動を抑えてバルクハウゼンノイズを除去し、外部
からの信号磁界Ｈsig（磁気的信号）に対して磁化フリ
ー層内の磁化の向きを回転させることで磁気的信号を電
気的信号に変換するようにしている。しかし、ＭＲ膜１
３の端部（すなわち磁化フリー層の端部）は磁区制御膜
１２に接しており、この接触部分では磁化フリー層によ
り強いバイアス磁界が磁区制御膜１２から供給される。
そのため、磁化フリー層の両端部において磁化が固着し
た領域、つまり不感帯１６が発生している。そして、磁
気的信号の変化を検出するためのセンス電流１４がこの
不感帯１６に流れるので検出感度が低下する原因となっ
ている。すなわち、前述したような狭リードコア幅０．
２５μｍ以下の場合に、磁気抵抗変化を示す磁化フリー
層の磁化回転帯１７の範囲が不感帯１６によって狭めら
れてしまうので、設計したリードコア幅とならず出力及
び感度が大幅に低下するという問題が発生している。
【０００８】そこで、上記問題を解決できるＭＲ素子と
して、図２に示すような端子オーバーレイド型と称さ
れ、端子電極膜２１が磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）２３の
端部に被った（オーバーラップ部２８を有する）構造の
ＭＲ素子２０が最近では注目されている。図１のアバテ
ッド型で問題となった不感帯２６がオーバーラップさせ
た電極端子２１、２１間の外側に位置することになるの
で、不感帯２６を回避してセンス電流２４を流して回転
磁化帯２７の抵抗変化量をより高感度に検出できるので
出力向上が期待できるものである。
して、図２に示すような端子オーバーレイド型と称さ
れ、端子電極膜２１が磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）２３の
端部に被った（オーバーラップ部２８を有する）構造の
ＭＲ素子２０が最近では注目されている。図１のアバテ
ッド型で問題となった不感帯２６がオーバーラップさせ
た電極端子２１、２１間の外側に位置することになるの
で、不感帯２６を回避してセンス電流２４を流して回転
磁化帯２７の抵抗変化量をより高感度に検出できるので
出力向上が期待できるものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前記オーバーレイド型
のＭＲ素子２０においても、磁気抵抗効果膜の成膜から
電極端子層を形成するまでの過程で、磁気抵抗効果膜を
保護するために前述したようなキャップ保護膜が用いら
れている。このキャップ保護膜はレジストによるパター
ニング、ウェット処理、ドライエッチングなどの数多く
のプロセスに曝されている。オーバーレイド型のＭＲ素
子２０は、電極端子膜２１の先端部分から不感帯２６を
回避して磁気抵抗効果膜２３の磁化回転帯２７に効率よ
くセンス電流２４を流す構造である。しかし、従来から
一般的に用いられているタンタル（Ｔａ）等の比較的、
表面酸化し易い金属膜がキャップ保護膜として用いられ
ていた場合は、Ｔａ表面に発生する酸化層（Ｔａ
２Ｏ５）によりキャップ保護膜と電極端子層との接触界
面における抵抗が大幅に増加する。これによりセンス電
流が流れ難くなることや、これに起因してセンス電流が
回避すべき不感帯２６を流れてしまうため、磁気抵抗効
果膜の感度及び出力が低下してしまという問題が発生し
ている。
のＭＲ素子２０においても、磁気抵抗効果膜の成膜から
電極端子層を形成するまでの過程で、磁気抵抗効果膜を
保護するために前述したようなキャップ保護膜が用いら
れている。このキャップ保護膜はレジストによるパター
ニング、ウェット処理、ドライエッチングなどの数多く
のプロセスに曝されている。オーバーレイド型のＭＲ素
子２０は、電極端子膜２１の先端部分から不感帯２６を
回避して磁気抵抗効果膜２３の磁化回転帯２７に効率よ
くセンス電流２４を流す構造である。しかし、従来から
一般的に用いられているタンタル（Ｔａ）等の比較的、
表面酸化し易い金属膜がキャップ保護膜として用いられ
ていた場合は、Ｔａ表面に発生する酸化層（Ｔａ
２Ｏ５）によりキャップ保護膜と電極端子層との接触界
面における抵抗が大幅に増加する。これによりセンス電
流が流れ難くなることや、これに起因してセンス電流が
回避すべき不感帯２６を流れてしまうため、磁気抵抗効
果膜の感度及び出力が低下してしまという問題が発生し
ている。
【００１０】さらに、上記のようにＴａ等の金属膜をキ
ャップ保護膜として用いた場合、電極端子形成時におけ
るドライエッチングのマージンが狭いことから、若干オ
ーバーエッチングした場合には反強磁性層へ大きなダメ
ージ、つまり交換結合磁界（Ｈｕａ）への影響を与えて
しまい、磁気抵抗特性が低下してしまうという問題も有
している。
ャップ保護膜として用いた場合、電極端子形成時におけ
るドライエッチングのマージンが狭いことから、若干オ
ーバーエッチングした場合には反強磁性層へ大きなダメ
ージ、つまり交換結合磁界（Ｈｕａ）への影響を与えて
しまい、磁気抵抗特性が低下してしまうという問題も有
している。
【００１１】したがって、本発明の主な目的は、磁気抵
抗効果膜を保護するために設けられたキャップ保護膜の
腐蝕により端子電極間の抵抗が増加することがなく高感
度なオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子を提供する
ことである。さらに、本発明の目的には、前記磁気抵抗
効果素子を形成する際にプロセスマージンを大きくとっ
て製造することができる工程を提供することも含む。
抗効果膜を保護するために設けられたキャップ保護膜の
腐蝕により端子電極間の抵抗が増加することがなく高感
度なオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子を提供する
ことである。さらに、本発明の目的には、前記磁気抵抗
効果素子を形成する際にプロセスマージンを大きくとっ
て製造することができる工程を提供することも含む。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的は請求項１に記
載される如く、磁気抵抗変化を利用して磁気的信号を電
気的信号に変える磁気抵抗効果膜の両端部に電極端子膜
が一部重なるように配置されているオーバーレイド構造
の磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果膜と、
該磁気抵抗効果膜を保護するキャップ保護膜と、該キャ
ップ保護膜を保護する導電性の導体保護膜とを含む磁気
抵抗効果素子により達成される。
載される如く、磁気抵抗変化を利用して磁気的信号を電
気的信号に変える磁気抵抗効果膜の両端部に電極端子膜
が一部重なるように配置されているオーバーレイド構造
の磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果膜と、
該磁気抵抗効果膜を保護するキャップ保護膜と、該キャ
ップ保護膜を保護する導電性の導体保護膜とを含む磁気
抵抗効果素子により達成される。
【００１３】請求項１記載の発明によれば、キャップ保
護膜が磁気抵抗効果膜を保護し、さらにキャップ保護膜
は導電性の導体保護膜により保護されている。よって、
従来のようにキャップ保護膜が製造工程で酸化すること
よる問題は解消され、高感度な磁気抵抗効果素子とする
ことができる。
護膜が磁気抵抗効果膜を保護し、さらにキャップ保護膜
は導電性の導体保護膜により保護されている。よって、
従来のようにキャップ保護膜が製造工程で酸化すること
よる問題は解消され、高感度な磁気抵抗効果素子とする
ことができる。
【００１４】ここで、導体保護膜は製造工程において、
キャップ保護膜が酸化（腐蝕）されることを抑制する耐
腐蝕性を備えると共に、最終形態としてオーバーレイド
構造の磁気抵抗効果素子となったときには、磁気抵抗効
果膜の両端部にオーバーラップして配置されるので電極
端子膜の下に残り、センス電流を円滑に流す導電性を備
えた材料である。
キャップ保護膜が酸化（腐蝕）されることを抑制する耐
腐蝕性を備えると共に、最終形態としてオーバーレイド
構造の磁気抵抗効果素子となったときには、磁気抵抗効
果膜の両端部にオーバーラップして配置されるので電極
端子膜の下に残り、センス電流を円滑に流す導電性を備
えた材料である。
【００１５】また、前記キャップ保護膜は、製造工程で
磁気抵抗効果膜にダメージを生じさせないような保護機
能及び磁化方向を固定するためのアニール工程で磁気抵
抗効果膜と反応することがない安定な物質であればよ
い。このキャップ保護膜には、従来と同様にタンタル
（Ｔａ）を用いることができる。タンタルは前述したよ
うに多数のプロセスに曝されると表面に酸化層を形成す
る傾向があるが、本発明の磁気抵抗効果素子はタンタル
を保護する導体保護膜を有しているので、かかる問題が
発生することがない。よって、従来のＭＲ素子に改良を
加えて高感度なオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子
を提供できることになる。
磁気抵抗効果膜にダメージを生じさせないような保護機
能及び磁化方向を固定するためのアニール工程で磁気抵
抗効果膜と反応することがない安定な物質であればよ
い。このキャップ保護膜には、従来と同様にタンタル
（Ｔａ）を用いることができる。タンタルは前述したよ
うに多数のプロセスに曝されると表面に酸化層を形成す
る傾向があるが、本発明の磁気抵抗効果素子はタンタル
を保護する導体保護膜を有しているので、かかる問題が
発生することがない。よって、従来のＭＲ素子に改良を
加えて高感度なオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子
を提供できることになる。
【００１６】また、請求項２に記載される如く、請求項
１記載の磁気抵抗効果素子において、前記導体保護膜は
Ａｕ、Ｐｔ及びＣｕからなる群から選択される１つとし
て構成とすることができる。Ａｕ等は磁気抵抗効果素子
の製造工程でキャップ保護膜が酸化することを防止し、
さらに導電性も備えているので好ましい。これらの材料
は両電極端子を形成するために実施されるエッチング工
程でエッチングストップ膜としての機能も発揮する。よ
って、キャップ保護膜までエッチングが進んでいしまう
ことが確実に抑制できる。この点からもエッチングレー
トの高いタンタルをキャップ保護膜として使用すること
を可能としている。また、製造工程でプロセスマージン
を大きく取れるというメリットもある。
１記載の磁気抵抗効果素子において、前記導体保護膜は
Ａｕ、Ｐｔ及びＣｕからなる群から選択される１つとし
て構成とすることができる。Ａｕ等は磁気抵抗効果素子
の製造工程でキャップ保護膜が酸化することを防止し、
さらに導電性も備えているので好ましい。これらの材料
は両電極端子を形成するために実施されるエッチング工
程でエッチングストップ膜としての機能も発揮する。よ
って、キャップ保護膜までエッチングが進んでいしまう
ことが確実に抑制できる。この点からもエッチングレー
トの高いタンタルをキャップ保護膜として使用すること
を可能としている。また、製造工程でプロセスマージン
を大きく取れるというメリットもある。
【００１７】また、請求項３に記載される如く、請求項
２記載の磁気抵抗効果素子において、前記導体保護膜を
Ａｕ膜とし、その膜厚を１０から１００Åの範囲とする
ことが好ましい。前記導体保護膜として、最も好ましい
のはＡｕであり、その膜厚について特に上限値はない
が、好ましくは１０から１００Å、より好ましくは３０
から１００Å、更に好ましくは７０から１００Åであ
る。
２記載の磁気抵抗効果素子において、前記導体保護膜を
Ａｕ膜とし、その膜厚を１０から１００Åの範囲とする
ことが好ましい。前記導体保護膜として、最も好ましい
のはＡｕであり、その膜厚について特に上限値はない
が、好ましくは１０から１００Å、より好ましくは３０
から１００Å、更に好ましくは７０から１００Åであ
る。
【００１８】前記範囲の膜厚を有する金膜は十分なエッ
チング耐性を備えてストップ膜として機能し、さらにそ
の後の除去工程で取り除くことが容易である点から好ま
しい。
チング耐性を備えてストップ膜として機能し、さらにそ
の後の除去工程で取り除くことが容易である点から好ま
しい。
【００１９】さらに、前記磁気抵抗効果素子の好ましい
製造方法を提供するという観点によると請求項４に記載
される如く、磁気抵抗効果膜、該磁気抵抗効果膜を保護
するキャップ保護膜及び該キャップ保護膜を保護する導
電性の導体保護膜を含む積層体を基板上に順じ形成する
工程と、前記積層体を所定寸法にパターニングした後、
該積層体の両端に磁区制御膜を形成する工程と、前記積
層体及び磁区制御膜の上面に電極端子膜を形成する工程
と、前記電極端子膜が前記積層体の両端部に一部重なる
ように残して、積層体の前記導体保護膜が露出するまで
エッチングを行う第１除去工程と、前記キャップ保護膜
が露出するまで前記導体保護膜のエッチングを行う第２
除去工程とを含む、製造方法によっても上記目的を達成
することができる。
製造方法を提供するという観点によると請求項４に記載
される如く、磁気抵抗効果膜、該磁気抵抗効果膜を保護
するキャップ保護膜及び該キャップ保護膜を保護する導
電性の導体保護膜を含む積層体を基板上に順じ形成する
工程と、前記積層体を所定寸法にパターニングした後、
該積層体の両端に磁区制御膜を形成する工程と、前記積
層体及び磁区制御膜の上面に電極端子膜を形成する工程
と、前記電極端子膜が前記積層体の両端部に一部重なる
ように残して、積層体の前記導体保護膜が露出するまで
エッチングを行う第１除去工程と、前記キャップ保護膜
が露出するまで前記導体保護膜のエッチングを行う第２
除去工程とを含む、製造方法によっても上記目的を達成
することができる。
【００２０】請求項４の発明によれば、第１除去工程で
のエッチングにより積層体の両端部にオーバーラップし
た電極端子膜を形成しつつ導体保護膜が露出し、さらに
第２除去工程のエッチングにより導体保護膜が除去され
る。よって、導体保護膜下のキャップ保護膜を保護しつ
つオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子を製造でき
る。その際、導体保護膜としては、金等のように導電性
を有すると共に、所定のエッチング処理に対して耐性を
有する材料を用いることが好ましい。
のエッチングにより積層体の両端部にオーバーラップし
た電極端子膜を形成しつつ導体保護膜が露出し、さらに
第２除去工程のエッチングにより導体保護膜が除去され
る。よって、導体保護膜下のキャップ保護膜を保護しつ
つオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子を製造でき
る。その際、導体保護膜としては、金等のように導電性
を有すると共に、所定のエッチング処理に対して耐性を
有する材料を用いることが好ましい。
【００２１】また、請求項５に記載される如く、請求項
４記載の磁気抵抗効果素子を製造する方法において、前
記導体保護膜をＡｕ膜で形成すると共に、前記第１除去
工程では反応性イオンエッチング法を用い、前記第２除
去工程ではイオンミリング法を用いてＡｕ膜の不要部分
の除去を行うこととすることができる。
４記載の磁気抵抗効果素子を製造する方法において、前
記導体保護膜をＡｕ膜で形成すると共に、前記第１除去
工程では反応性イオンエッチング法を用い、前記第２除
去工程ではイオンミリング法を用いてＡｕ膜の不要部分
の除去を行うこととすることができる。
【００２２】請求項５記載の発明によれば、Ａｕ膜は反
応性イオンエッチングに対して大きな耐性を有するので
第１除去工程ではＡｕ膜を露出させた状態で止めること
ができ、さらに第２除去工程ではイオンミリングにより
Ａｕ膜を物理的に除去することができる。よって、キャ
ップ保護膜を確実に保護しつつエッチングを実施するこ
とができ、最後にＡｕ膜の不要部分は除去されるので、
磁気抵抗効果素子となったときに電極端子間でセンス電
流が短絡（シャント）するという問題も生じない。
応性イオンエッチングに対して大きな耐性を有するので
第１除去工程ではＡｕ膜を露出させた状態で止めること
ができ、さらに第２除去工程ではイオンミリングにより
Ａｕ膜を物理的に除去することができる。よって、キャ
ップ保護膜を確実に保護しつつエッチングを実施するこ
とができ、最後にＡｕ膜の不要部分は除去されるので、
磁気抵抗効果素子となったときに電極端子間でセンス電
流が短絡（シャント）するという問題も生じない。
【００２３】また、請求項６に記載される如く、請求項
４記載の磁気抵抗効果素子を製造する方法において、前
記導体保護膜をＡｕ膜で形成すると共に、記第１除去工
程及び第２除去工程ではイオンミリング法を用いて前記
電極端子膜及びＡｕ膜の不要部分の除去を行うこととす
ることができる。
４記載の磁気抵抗効果素子を製造する方法において、前
記導体保護膜をＡｕ膜で形成すると共に、記第１除去工
程及び第２除去工程ではイオンミリング法を用いて前記
電極端子膜及びＡｕ膜の不要部分の除去を行うこととす
ることができる。
【００２４】請求項６記載の発明によれば、1回のイオ
ンミリング法でキャップ保護膜及び導体保護膜のＡｕ膜
まで除去でき、除去工程を簡素化することができる。
ンミリング法でキャップ保護膜及び導体保護膜のＡｕ膜
まで除去でき、除去工程を簡素化することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるオーバーレ
イド構造の磁気抵抗効果素子の実施例を図面に基づきよ
り詳細に説明する。
イド構造の磁気抵抗効果素子の実施例を図面に基づきよ
り詳細に説明する。
【００２６】本実施例の磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）
はオーバーレイド型であり、その基本構成は図２に示し
た従来のものと同様である。よって、ここでは重複した
説明は省略し、ＭＲ素子の製造工程を説明することによ
り詳細な内容を明らかにする。
はオーバーレイド型であり、その基本構成は図２に示し
た従来のものと同様である。よって、ここでは重複した
説明は省略し、ＭＲ素子の製造工程を説明することによ
り詳細な内容を明らかにする。
【００２７】図３から図５のそれぞれには、本実施例の
ＭＲ素子が完成するまでの各工程が示されている。
ＭＲ素子が完成するまでの各工程が示されている。
【００２８】図３（Ａ）には、ＭＲ素子が有する磁気抵
抗効果膜（ＭＲ膜）の詳細な構成を示している。ＭＲ膜
の積層体１００は図示せぬスパッタ装置を用いて、真空
中で連続的に形成することができる。
抗効果膜（ＭＲ膜）の詳細な構成を示している。ＭＲ膜
の積層体１００は図示せぬスパッタ装置を用いて、真空
中で連続的に形成することができる。
【００２９】本実施例の場合、５インチのＳｉ／ＳｉＯ
２基板１０１上に、下地層１０２としてＴａを５０Å、
磁化フリー層１０３としてＮｉＦｅ２０Å／ＣｏＦｅＢ
１５Å、非磁性分離層１０４としてＣｕを２８Å、第２
磁化固定層１０５としてＣｏＦｅＢを２０Å、中間結合
層１０６としてＲｕを８．２Å、第１磁化固定層１０７
としてＣｏＦｅＢを１５Å、反強磁性層１０８としてＰ
ｄＰｔＭｎを１３０Å、を下から順に積層してスピンバ
ルブ膜とし、その上にキャップ保護膜１０９としてＴａ
を６０Å、さらに導電性保護膜１１０としてＡｕ５０Å
を形成している。
２基板１０１上に、下地層１０２としてＴａを５０Å、
磁化フリー層１０３としてＮｉＦｅ２０Å／ＣｏＦｅＢ
１５Å、非磁性分離層１０４としてＣｕを２８Å、第２
磁化固定層１０５としてＣｏＦｅＢを２０Å、中間結合
層１０６としてＲｕを８．２Å、第１磁化固定層１０７
としてＣｏＦｅＢを１５Å、反強磁性層１０８としてＰ
ｄＰｔＭｎを１３０Å、を下から順に積層してスピンバ
ルブ膜とし、その上にキャップ保護膜１０９としてＴａ
を６０Å、さらに導電性保護膜１１０としてＡｕ５０Å
を形成している。
【００３０】本実施例のＭＲ素子では、上記スピンバル
ブ膜の最上層となる反強磁性層１０８の保護のためキャ
ップ保護膜１０９が形成され、このキャップ保護膜１０
９が製造工程中で酸化されることを防止するため導電性
保護膜１１０が設けられている。
ブ膜の最上層となる反強磁性層１０８の保護のためキャ
ップ保護膜１０９が形成され、このキャップ保護膜１０
９が製造工程中で酸化されることを防止するため導電性
保護膜１１０が設けられている。
【００３１】なお、本実施例では、磁化固定層が第１磁
化固定層１０７、中間結合層１０６及び第２磁化固定層
１０５の３層で構成される例を示している。
化固定層１０７、中間結合層１０６及び第２磁化固定層
１０５の３層で構成される例を示している。
【００３２】また、上記積層体１００で本来のＭＲ膜と
して機能する部分は、磁化フリー層１０３、非磁性分離
層１０４、第２磁化固定層１０５、中間結合層１０６、
第１磁化固定層１０７及び反強磁性層１０８からなるス
ピンバルブ膜となる部分である。以下に示す図ではスピ
ンバルブ膜に相当する部分をＭＲ膜と省略して示す。
して機能する部分は、磁化フリー層１０３、非磁性分離
層１０４、第２磁化固定層１０５、中間結合層１０６、
第１磁化固定層１０７及び反強磁性層１０８からなるス
ピンバルブ膜となる部分である。以下に示す図ではスピ
ンバルブ膜に相当する部分をＭＲ膜と省略して示す。
【００３３】上記のように積層体１００を形成した後
に、薄膜形成技術を用いた複数工程を経て、最終的にＭ
Ｒ素子が形成される。各工程について図３（Ｂ）以降を
参照して説明する。
に、薄膜形成技術を用いた複数工程を経て、最終的にＭ
Ｒ素子が形成される。各工程について図３（Ｂ）以降を
参照して説明する。
【００３４】図３（Ｂ）では、レジスト１３０を積層体
１００上に塗布した後、露光と現像によりパターニング
してマスクを形成する工程を示す。このマスクに基づき
イオンミリング処理１４０を行い、ＭＲ膜を所定寸法に
加工する。
１００上に塗布した後、露光と現像によりパターニング
してマスクを形成する工程を示す。このマスクに基づき
イオンミリング処理１４０を行い、ＭＲ膜を所定寸法に
加工する。
【００３５】本実施例ではステッパを使用して、レジス
ト１３０の厚さ１．０μｍのパターンを形成した。その
後、アルゴン（Ａｒ）イオンが基板１０１の面に対して
垂直に入射する角度を設定してイオンミリング処理を行
い、レジスト１３０によりマスクされていないＭＲ膜の
不要部分の切削加工を行った。
ト１３０の厚さ１．０μｍのパターンを形成した。その
後、アルゴン（Ａｒ）イオンが基板１０１の面に対して
垂直に入射する角度を設定してイオンミリング処理を行
い、レジスト１３０によりマスクされていないＭＲ膜の
不要部分の切削加工を行った。
【００３６】図３（Ｃ）は、前記レジスト１３０をマス
クとして用いて磁区制御膜１１５を成膜し、レジスト１
３０を除去する工程を示す。本実施例では、磁区制御膜
１１５としてＣｏＣｒＰｔをスパッタリング法で成膜
し、Ｏ２プラズマ処理或いはレジスト剥離液を用いてレ
ジスト１３０を除去する。なお、図３（Ｃ）はレジスト
１３０を除去した状態を示している。ＭＲ膜の両端には
磁区制御膜１１５が形成され、そのその上部にはＴａの
キャップ保護膜１０９、さらにその上にＡｕの導体保護
膜１１０が配設された状態となる。
クとして用いて磁区制御膜１１５を成膜し、レジスト１
３０を除去する工程を示す。本実施例では、磁区制御膜
１１５としてＣｏＣｒＰｔをスパッタリング法で成膜
し、Ｏ２プラズマ処理或いはレジスト剥離液を用いてレ
ジスト１３０を除去する。なお、図３（Ｃ）はレジスト
１３０を除去した状態を示している。ＭＲ膜の両端には
磁区制御膜１１５が形成され、そのその上部にはＴａの
キャップ保護膜１０９、さらにその上にＡｕの導体保護
膜１１０が配設された状態となる。
【００３７】図３（Ｄ）は、図３（Ｃ）示した構造の上
にＴａ７０Åを下地とし、電極端子膜１１７としてＭｏ
を５００Å成膜した状態を示す。
にＴａ７０Åを下地とし、電極端子膜１１７としてＭｏ
を５００Å成膜した状態を示す。
【００３８】図４（Ｅ）は、ステッパを使用して、図３
（Ｄ）示した構造の上にレジスト１３５を約１．０μｍ
塗布し、端子電極に対応したパターンを形成する工程を
示す。ここでのパターンは前述したようにＭＲ膜の両端
に電極端子がオーバーラップするような設計に基づいて
形成される。
（Ｄ）示した構造の上にレジスト１３５を約１．０μｍ
塗布し、端子電極に対応したパターンを形成する工程を
示す。ここでのパターンは前述したようにＭＲ膜の両端
に電極端子がオーバーラップするような設計に基づいて
形成される。
【００３９】図４（Ｆ）は、上記レジスト１３５をマス
クとし、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）処理によ
り、ＭＲ膜の両端に電極端子膜１１７Ａ、１１７Ｂを形
成するこていを示す。本実施例では、フッ素含有ガスＳ
Ｆ６を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）処理を
行っている。このＡｕ膜よりなる導体保護膜１１０はフ
ッ素含有ガスによりエッチングされないことから、エッ
チングストップ膜として機能する。よって、この導体保
護膜１１０はキャップ保護膜１０９（Ｔａ）上に配置し
ているので、従来のようにエッチングによりＴａの表面
に酸化層がするといった問題を生じない。
クとし、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）処理によ
り、ＭＲ膜の両端に電極端子膜１１７Ａ、１１７Ｂを形
成するこていを示す。本実施例では、フッ素含有ガスＳ
Ｆ６を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）処理を
行っている。このＡｕ膜よりなる導体保護膜１１０はフ
ッ素含有ガスによりエッチングされないことから、エッ
チングストップ膜として機能する。よって、この導体保
護膜１１０はキャップ保護膜１０９（Ｔａ）上に配置し
ているので、従来のようにエッチングによりＴａの表面
に酸化層がするといった問題を生じない。
【００４０】なお、本実施例では導体保護膜１１０を用
いることで、ジャストエッチングに対して２０％のオー
バーエッチングを行ったが、キャップ保護膜１０９が露
出することはなかった。よって、このＡｕ膜によりプロ
セスマージンを大きく取れるという製造上のメリットも
生じる。
いることで、ジャストエッチングに対して２０％のオー
バーエッチングを行ったが、キャップ保護膜１０９が露
出することはなかった。よって、このＡｕ膜によりプロ
セスマージンを大きく取れるという製造上のメリットも
生じる。
【００４１】図４（Ｇ）は、上記導体保護膜１１０を除
去するためのイオンミリング処理１４４を行う工程を示
している。アルゴン（Ａｒ）イオンが基板１０１の面に
対して垂直に入射する角度を設定して数秒間処理を行
い、レジスト１３５によりマスクされていないＡｕ膜の
部分（不要部分）の切削加工を行った。この除去工程に
より、導電性を有する導体保護膜１１０が両端の端子電
極膜１１７Ａと１１７Ｂを接続しているような状態が解
消されるので、センス電流がシャントして検出感度を低
下させるような事態を予防できる。
去するためのイオンミリング処理１４４を行う工程を示
している。アルゴン（Ａｒ）イオンが基板１０１の面に
対して垂直に入射する角度を設定して数秒間処理を行
い、レジスト１３５によりマスクされていないＡｕ膜の
部分（不要部分）の切削加工を行った。この除去工程に
より、導電性を有する導体保護膜１１０が両端の端子電
極膜１１７Ａと１１７Ｂを接続しているような状態が解
消されるので、センス電流がシャントして検出感度を低
下させるような事態を予防できる。
【００４２】また、本工程ではＡｕ膜が物理的にエッチ
ングされるが、その下のキャップ保護膜１０９の方がイ
オンミリングへの耐性の方が高いので、ＭＲ膜上にＴａ
のキャップ保護膜１０９を形成した状態で処理を停止す
ることができる。
ングされるが、その下のキャップ保護膜１０９の方がイ
オンミリングへの耐性の方が高いので、ＭＲ膜上にＴａ
のキャップ保護膜１０９を形成した状態で処理を停止す
ることができる。
【００４３】図５（Ｈ）には、マスクとして使用したレ
ジスト１３５を除去し、最終構造のＭＲ素子２００が示
されている。レジスト１３５の除去は、Ｏ２プラズマ処
理或いはレジスト剥離液を用いて実施することができ
る。
ジスト１３５を除去し、最終構造のＭＲ素子２００が示
されている。レジスト１３５の除去は、Ｏ２プラズマ処
理或いはレジスト剥離液を用いて実施することができ
る。
【００４４】上記のように形成されるＭＲ素子２００の
キャップ保護膜１０９は終段の工程で導体保護膜１１０
が除去されるまで保護されている。よって、その表面に
酸化層が形成されることがないのでＭＲ膜で検出する磁
気的信号を高感度に検出することができる。また、端子
電極膜１１７Ａと１１７Ｂの下部に残る導体保護膜１１
０は本来的に高い導電性を有しているのでセンス電流へ
影響を及ぼすこともない。
キャップ保護膜１０９は終段の工程で導体保護膜１１０
が除去されるまで保護されている。よって、その表面に
酸化層が形成されることがないのでＭＲ膜で検出する磁
気的信号を高感度に検出することができる。また、端子
電極膜１１７Ａと１１７Ｂの下部に残る導体保護膜１１
０は本来的に高い導電性を有しているのでセンス電流へ
影響を及ぼすこともない。
【００４５】本実施例のＭＲ素子２００は狭いリードコ
ア幅に形成でき、オーバーレイド構造であるので不感帯
の影響を受けることもないので、高記録密度に対応した
ものとなる。
ア幅に形成でき、オーバーレイド構造であるので不感帯
の影響を受けることもないので、高記録密度に対応した
ものとなる。
【００４６】上記のように製造されるＭＲ素子２００を
図６に示すような４端子素子ＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅ
ｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）パターンにより評価を行った。
図７にはＴＥＧパターン評価の結果が示されている。図
７から明らかなように、本実施例のＭＲ素子２００は−
４００Ｏｅ（−３．２×１０４Ａ／ｍ）から＋４００Ｏ
ｅ（＋３．２×１０４Ａ／ｍ）の範囲で好ましい磁気抵
抗変化率（ＭＲ Ｒａｔｉｏ）を有している。なお、点
線で示したのは従来のＭＲ素子に関する結果で、キャッ
プ保護膜の表面に酸化層が形成され場合に磁気抵抗変化
率が急激に低下することが示されている。
図６に示すような４端子素子ＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅ
ｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）パターンにより評価を行った。
図７にはＴＥＧパターン評価の結果が示されている。図
７から明らかなように、本実施例のＭＲ素子２００は−
４００Ｏｅ（−３．２×１０４Ａ／ｍ）から＋４００Ｏ
ｅ（＋３．２×１０４Ａ／ｍ）の範囲で好ましい磁気抵
抗変化率（ＭＲ Ｒａｔｉｏ）を有している。なお、点
線で示したのは従来のＭＲ素子に関する結果で、キャッ
プ保護膜の表面に酸化層が形成され場合に磁気抵抗変化
率が急激に低下することが示されている。
【００４７】さらに、本発明に関して、上記キャップ保
護膜上に形成した導体保護膜による保護の状態を確認す
るために次のような評価を行った。キャップ保護膜には
Ｔａ、導体保護膜にはＡｕを用いた。
護膜上に形成した導体保護膜による保護の状態を確認す
るために次のような評価を行った。キャップ保護膜には
Ｔａ、導体保護膜にはＡｕを用いた。
【００４８】５インチのＳｉ／ＳｉＯ２基板上に、Ｔａ
を１００Å成膜し、その上にＡｕを７００Å成膜して評
価用の積層体を製作した。この積層体に対してフッ素含
有ガスによるＡｕ膜のエッチング速度を求めた。なお、
反応性イオンエッチング処理の条件は、プラズマ出力：
１００Ｗ、バイアス出力：１０Ｗ、プロセスガス圧力：
０．２Ｐａ及び０．５Ｐａで行った。
を１００Å成膜し、その上にＡｕを７００Å成膜して評
価用の積層体を製作した。この積層体に対してフッ素含
有ガスによるＡｕ膜のエッチング速度を求めた。なお、
反応性イオンエッチング処理の条件は、プラズマ出力：
１００Ｗ、バイアス出力：１０Ｗ、プロセスガス圧力：
０．２Ｐａ及び０．５Ｐａで行った。
【００４９】その結果として図８はＡｕ膜に対するエッ
チング時間とエッチング量との関係を示す。図８でフッ
素含有ガスＳＦ６によるＡｕ膜のエッチング速度は０．
０８Å／ｓｅｃと極めて遅いことが確認できる。この測
定は蛍光Ｘ線分析法により行っている。これにより、反
応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により電極端子膜を加
工する際、オーバーエッチングを行っても導体保護膜Ａ
ｕのエッチング量が少ないため、エッチングストップ膜
として良く機能していることが確認できる。よって、そ
の下部に配設されるキャップ保護膜は有効に保護される
ので酸化して問題を生ずることがなく、プロセスマージ
ンを広く取ることもできる。
チング時間とエッチング量との関係を示す。図８でフッ
素含有ガスＳＦ６によるＡｕ膜のエッチング速度は０．
０８Å／ｓｅｃと極めて遅いことが確認できる。この測
定は蛍光Ｘ線分析法により行っている。これにより、反
応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により電極端子膜を加
工する際、オーバーエッチングを行っても導体保護膜Ａ
ｕのエッチング量が少ないため、エッチングストップ膜
として良く機能していることが確認できる。よって、そ
の下部に配設されるキャップ保護膜は有効に保護される
ので酸化して問題を生ずることがなく、プロセスマージ
ンを広く取ることもできる。
【００５０】さらにＡｕ膜の膜厚の違いによる評価も行
った。５インチのＳｉ／ＳｉＯ２基板上に、下から順に
下地層としてＴａ５０Å、磁化フリー層としてＮｉＦｅ
２０Å／ＣｏＦｅＢ１５Å、非磁性分離層としてＣｕ２
８Å、第２磁化固定層としてＣｏＦｅＢ２０Å、中間結
合層としてＲｕ８Å、第１磁化固定層としてＣｏＦｅＢ
１５Å、反強磁性層としてＰｄＰｔＭｎ１３０Åをスピ
ンバルブ膜（ＳＶ膜）を形成した。このＳＶ膜上にキャ
ップ保護膜としてＴａ６０Åを積層し、さらにその上に
導体保護膜としてＡｕ膜を０、１０、３０、５０、１０
０Åと膜厚を変えて積層した。すなわち、Ａｕ膜の厚さ
を０Å（膜なし）、１０、３０、５０、１００Åとして
積層体を５種類準備した。異なる膜厚のＡｕ膜を付した
ことによるフッ素ガス含有ＳＦ６に対する耐性の評価を
行った。
った。５インチのＳｉ／ＳｉＯ２基板上に、下から順に
下地層としてＴａ５０Å、磁化フリー層としてＮｉＦｅ
２０Å／ＣｏＦｅＢ１５Å、非磁性分離層としてＣｕ２
８Å、第２磁化固定層としてＣｏＦｅＢ２０Å、中間結
合層としてＲｕ８Å、第１磁化固定層としてＣｏＦｅＢ
１５Å、反強磁性層としてＰｄＰｔＭｎ１３０Åをスピ
ンバルブ膜（ＳＶ膜）を形成した。このＳＶ膜上にキャ
ップ保護膜としてＴａ６０Åを積層し、さらにその上に
導体保護膜としてＡｕ膜を０、１０、３０、５０、１０
０Åと膜厚を変えて積層した。すなわち、Ａｕ膜の厚さ
を０Å（膜なし）、１０、３０、５０、１００Åとして
積層体を５種類準備した。異なる膜厚のＡｕ膜を付した
ことによるフッ素ガス含有ＳＦ６に対する耐性の評価を
行った。
【００５１】なお、エッチング処理の条件は、プロセス
ガス圧力：０．５Ｐａ、プラズマ出力：１００Ｗ、バイ
アス出力：１０Ｗ、Ｖｄｃ：１０Ｖ，基板温度２０℃で
行った。
ガス圧力：０．５Ｐａ、プラズマ出力：１００Ｗ、バイ
アス出力：１０Ｗ、Ｖｄｃ：１０Ｖ，基板温度２０℃で
行った。
【００５２】図９（Ａ）はＡｕ膜厚を変えたときのエッ
チング時間と反強磁性層による交換結合磁界（Ｈｕａ）
との関係について示す図である。図９（Ａ）からＡｕ膜
を１０から３０Å形成するだけで改善が見られ、さらに
５０Å以上のＡｕ膜をキャップ保護膜上に形成すると製
造工程でエッチング処理を受けてもＭＲ膜の磁気抵抗特
性を好ましい状態に維持できることが確認された。ま
た、Ａｕ膜を３０Å成膜した場合では１２０秒程度まで
ＭＲ素子上の端子をオーバーエッチングしてもＨｕａ等
の特性にダメージを与えないことが確認できる。
チング時間と反強磁性層による交換結合磁界（Ｈｕａ）
との関係について示す図である。図９（Ａ）からＡｕ膜
を１０から３０Å形成するだけで改善が見られ、さらに
５０Å以上のＡｕ膜をキャップ保護膜上に形成すると製
造工程でエッチング処理を受けてもＭＲ膜の磁気抵抗特
性を好ましい状態に維持できることが確認された。ま
た、Ａｕ膜を３０Å成膜した場合では１２０秒程度まで
ＭＲ素子上の端子をオーバーエッチングしてもＨｕａ等
の特性にダメージを与えないことが確認できる。
【００５３】このような好ましい交換結合磁界（Ｈｕ
ａ）を有するＭＲ素子となるのは、製造工程でＡｕ膜が
Ｔａ膜を保護するので、Ｔａ膜下に配設されているＭＲ
膜にもダメージを生じさせない。
ａ）を有するＭＲ素子となるのは、製造工程でＡｕ膜が
Ｔａ膜を保護するので、Ｔａ膜下に配設されているＭＲ
膜にもダメージを生じさせない。
【００５４】図９（Ｂ）はＡｕ膜厚を変えたときのエッ
チング時間と磁気抵抗変化率との関係について示す図で
ある。図９（Ｂ）からＡｕ膜を１０から３０Å形成する
だけで改善が見られ、さらに５０Å以上のＡｕ膜をキャ
ップ保護膜上に形成すると製造工程でエッチング処理を
受けてもＭＲ膜の磁気抵抗特性を好ましい状態に維持で
きることが確認できる。Ａｕ膜が１０Åでは６０秒位な
らオーバーエッチングしても問題がないことが分かる。
また、Ａｕ膜を３０、５０、７０、１００Åとした場合
にはオーバーエッチングとなる２００ｓｅｃ以上で磁気
抵抗変化率が上昇することも確認できる。特に７０、１
００Åとした場合にはオーバーエッチングとするほど磁
気抵抗変化率が上昇している。
チング時間と磁気抵抗変化率との関係について示す図で
ある。図９（Ｂ）からＡｕ膜を１０から３０Å形成する
だけで改善が見られ、さらに５０Å以上のＡｕ膜をキャ
ップ保護膜上に形成すると製造工程でエッチング処理を
受けてもＭＲ膜の磁気抵抗特性を好ましい状態に維持で
きることが確認できる。Ａｕ膜が１０Åでは６０秒位な
らオーバーエッチングしても問題がないことが分かる。
また、Ａｕ膜を３０、５０、７０、１００Åとした場合
にはオーバーエッチングとなる２００ｓｅｃ以上で磁気
抵抗変化率が上昇することも確認できる。特に７０、１
００Åとした場合にはオーバーエッチングとするほど磁
気抵抗変化率が上昇している。
【００５５】このような好ましい磁気抵抗変化率を有す
るＭＲ素子となるのは、ＭＲ素子を保護するために設け
られたキャップ保護膜（Ｔａ）がその上に形成されたＡ
ｕ膜により保護されるため、キャップ保護膜がその役割
を十分に果すためである。また、オーバーエッチングと
した場合に磁気抵抗変化率が上昇するのは、Ａｕ膜がエ
ッチングストップ膜として機能を果たしながらも時間と
共にエッチングされ薄膜化することで電極端子間のシャ
ント効果が抑制されるために生じた効果であると推測で
きる。
るＭＲ素子となるのは、ＭＲ素子を保護するために設け
られたキャップ保護膜（Ｔａ）がその上に形成されたＡ
ｕ膜により保護されるため、キャップ保護膜がその役割
を十分に果すためである。また、オーバーエッチングと
した場合に磁気抵抗変化率が上昇するのは、Ａｕ膜がエ
ッチングストップ膜として機能を果たしながらも時間と
共にエッチングされ薄膜化することで電極端子間のシャ
ント効果が抑制されるために生じた効果であると推測で
きる。
【００５６】なお、前述した実施例では第１除去工程と
して反応性イオンエッチング処理を行い、その後第２除
去工程としてイオンミリング処理を行ったが、第１除去
工程及び第２除去工程を１回のイオンミリング処理で実
施することもできる。この場合は除去工程を簡素化でき
る。
して反応性イオンエッチング処理を行い、その後第２除
去工程としてイオンミリング処理を行ったが、第１除去
工程及び第２除去工程を１回のイオンミリング処理で実
施することもできる。この場合は除去工程を簡素化でき
る。
【００５７】また、上記実施例ではＭＲ膜として反強磁
性が上部に形成される順積層タイプのスピンバルブ膜に
ついて説明したが、下から反強磁性、磁化固定層、非磁
性分離層、磁化フリー層の順に積層したいわゆる逆積層
タイプのスピンバルブ膜ついても同様に本発明を適用で
きる。この場合にはスピンバルブ膜の磁化フリー層を保
護するキャップ保護膜でを導体保護膜で保護することに
なる。
性が上部に形成される順積層タイプのスピンバルブ膜に
ついて説明したが、下から反強磁性、磁化固定層、非磁
性分離層、磁化フリー層の順に積層したいわゆる逆積層
タイプのスピンバルブ膜ついても同様に本発明を適用で
きる。この場合にはスピンバルブ膜の磁化フリー層を保
護するキャップ保護膜でを導体保護膜で保護することに
なる。
【００５８】さらに、本発明はＮｉＦｅ等の単層で形成
したＭＲ膜を有するＭＲ素子にも同様に適用することが
できる。
したＭＲ膜を有するＭＲ素子にも同様に適用することが
できる。
【００５９】以上本発明の好ましい実施例について詳述
したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるもの
ではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の
範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるもの
ではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の
範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００６０】
【発明の効果】以上詳述したところから明らかなよう
に、請求項１記載の発明によれば、キャップ保護膜が磁
気抵抗効果膜を保護し、さらにキャップ保護膜は導電性
の導体保護膜により保護されている。よって、従来のよ
うにキャップ保護膜が製造工程で酸化することによる問
題は解消され、微細加工が可能で高感度な磁気抵抗効果
素子とすることができる。
に、請求項１記載の発明によれば、キャップ保護膜が磁
気抵抗効果膜を保護し、さらにキャップ保護膜は導電性
の導体保護膜により保護されている。よって、従来のよ
うにキャップ保護膜が製造工程で酸化することによる問
題は解消され、微細加工が可能で高感度な磁気抵抗効果
素子とすることができる。
【００６１】また、請求項２及び３記載の発明によれ
ば、Ａｕ等は磁気抵抗効果素子の製造工程でキャップ保
護膜が酸化することを防止し、さらにキャップ保護膜ま
でエッチングが進んでいしまうことも抑制できるので、
磁気抵抗効果膜を確実に保護できる。
ば、Ａｕ等は磁気抵抗効果素子の製造工程でキャップ保
護膜が酸化することを防止し、さらにキャップ保護膜ま
でエッチングが進んでいしまうことも抑制できるので、
磁気抵抗効果膜を確実に保護できる。
【００６２】さらに、請求項４記載の発明によれば、導
体保護膜下のキャップ保護膜を保護しつつ高感度なオー
バーレイド構造の磁気抵抗効果素子を製造できる。
体保護膜下のキャップ保護膜を保護しつつ高感度なオー
バーレイド構造の磁気抵抗効果素子を製造できる。
【００６３】また、請求項５記載の発明によれば、キャ
ップ保護膜を確実に保護しつつエッチングを実施するこ
とができ、プロセスマージンを広く取って高感度な磁気
抵抗効果素子を製造できる。
ップ保護膜を確実に保護しつつエッチングを実施するこ
とができ、プロセスマージンを広く取って高感度な磁気
抵抗効果素子を製造できる。
【００６４】また、請求項６記載の発明によれば、1回
のイオンミリング法のみで、キャップ保護膜を保護しつ
つ導体保護膜のＡｕ膜まで除去でき、除去工程を簡素化
することができる。
のイオンミリング法のみで、キャップ保護膜を保護しつ
つ導体保護膜のＡｕ膜まで除去でき、除去工程を簡素化
することができる。
【図１】従来のアバテッド型ＭＲ素子の概要構成を示す
図である。
図である。
【図２】従来のオーバーレイド型ＭＲ素子の概要構成を
示す図である。
示す図である。
【図３】（Ａ）から（Ｄ）のそれぞれは実施例のＭＲ素
子が完成するまでの各工程を示す図である。
子が完成するまでの各工程を示す図である。
【図４】（Ｅ）から（Ｇ）のそれぞれは実施例のＭＲ素
子が完成するまでの各工程を示す図である。
子が完成するまでの各工程を示す図である。
【図５】（Ｈ）は実施例のＭＲ素子の最終工程を示す図
である。
である。
【図６】実施例のＭＲ素子を評価するための４端子素子
ＴＥＧパターンを示す図である。
ＴＥＧパターンを示す図である。
【図７】図６のＴＥＧパターン評価に基づく結果を示す
図である。
図である。
【図８】Ａｕ膜に対するエッチング時間とエッチング量
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図９】（Ａ）はＡｕ膜厚を変えたときのエッチング時
間と反強磁性層による交換結合磁界（Ｈｕａ）との関係
について示す図である。（Ｂ）はＡｕ膜厚を変えたとき
のエッチング時間と磁気抵抗変化率との関係について示
す図である。
間と反強磁性層による交換結合磁界（Ｈｕａ）との関係
について示す図である。（Ｂ）はＡｕ膜厚を変えたとき
のエッチング時間と磁気抵抗変化率との関係について示
す図である。
１００ ＭＲ積層体 １０１ 基板 １０２ 下地層 １０３ 磁化フリー層 １０４ 非磁性分離層 １０５ 第２磁化固定層 １０６ 中間結合層 １０７ 第１磁化固定層 １０８ 反強磁性層 １０９ キャップ保護膜 １１０ 導体保護層 １１５ 磁区制御膜 １１７ 電極端子膜 １４２ 反応性イオンエッチング処理 １４４ イオンミリング処理
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AD55 CA12 CB28 5D034 BA05 BA08 BA17 CA04 CA08 DA07
Claims (6)
- 【請求項１】 磁気抵抗変化を利用して磁気的信号を電
気的信号に変える磁気抵抗効果膜の両端部に電極端子膜
が一部重なるように配置されているオーバーレイド構造
の磁気抵抗効果素子であって、 前記磁気抵抗効果膜と、該磁気抵抗効果膜を保護するキ
ャップ保護膜と、該キャップ保護膜を保護する導電性の
導体保護膜とを含むことを特徴とする磁気抵抗効果素
子。 - 【請求項２】 前記導体保護膜はＡｕ、Ｐｔ及びＣｕか
らなる群から選択される１つであることを特徴とする請
求項１記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項３】 前記導体保護膜をＡｕ膜とし、その膜厚
を１０から１００Åの範囲としたことを特徴とする請求
項２記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項４】 磁気抵抗効果膜、該磁気抵抗効果膜を保
護するキャップ保護膜及び該キャップ保護膜を保護する
導電性の導体保護膜を含む積層体を順じ基板上に形成す
る工程と、 前記積層体を所定寸法にパターニングした後、該積層体
の両端に磁区制御膜を形成する工程と、 前記積層体及び前記磁区制御膜の上面に電極端子膜を形
成する工程と、 前記電極端子膜が前記積層体の両端部に一部重なるよう
に残して、積層体の前記導体保護膜が露出するまでエッ
チングを行う第１除去工程と、 前記キャップ保護膜が露出するまで前記導体保護膜のエ
ッチングを行う第２除去工程とを含む、オーバーレイド
構造の磁気抵抗効果素子を製造する方法。 - 【請求項５】 前記導体保護膜をＡｕ膜で形成すると共
に、前記第１除去工程では反応性イオンエッチング法を
用い、前記第２除去工程ではイオンミリング法を用いて
Ａｕ膜の不要部分の除去を行うことを特徴とする請求項
４記載の磁気抵抗効果素子を製造する方法。 - 【請求項６】 前記導体保護膜をＡｕ膜で形成すると共
に、記第１除去工程及び第２除去工程ではイオンミリン
グ法を用いて前記電極端子膜及びＡｕ膜の不要部分の除
去を行うことを特徴とする請求項４記載の磁気抵抗効果
素子を製造する方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000092227A JP4136261B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 磁気抵抗効果素子を製造する方法 |
| US09/748,919 US6954341B2 (en) | 2000-03-29 | 2000-12-27 | Magneto-resistive sensor with oxidization-resistant conductive layer between cap layer and electrode overhang |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000092227A JP4136261B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 磁気抵抗効果素子を製造する方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001283412A true JP2001283412A (ja) | 2001-10-12 |
| JP4136261B2 JP4136261B2 (ja) | 2008-08-20 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000092227A Expired - Fee Related JP4136261B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 磁気抵抗効果素子を製造する方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6954341B2 (ja) |
| JP (1) | JP4136261B2 (ja) |
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| US6992870B2 (en) | 2001-10-25 | 2006-01-31 | Tdk Corporation | Magneto-resistive device, and magnetic head and head suspension assembly using same |
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| JPH0536032A (ja) * | 1991-08-01 | 1993-02-12 | Hitachi Ltd | 磁気抵抗効果型ヘツド及びその製造方法 |
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- 2000-03-29 JP JP2000092227A patent/JP4136261B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-12-27 US US09/748,919 patent/US6954341B2/en not_active Expired - Fee Related
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