JP2003174215A - 磁気トンネル接合素子とその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気トンネル接合素子（ＴＭＲ素子）の製法
において、製造歩留りを向上させる。 【解決手段】 基板２０を覆う絶縁膜２２の上に下から
順に第１の導電材層、反強磁性層、第１の強磁性層、ト
ンネルバリア層、第２の強磁性層及び第２の導電材層を
形成した後、第１の強磁性層（又は反強磁性層）から第
２の導電材層までの積層に選択エッチング処理を施して
分離溝３８を形成し、溝３８で分離された磁気トンネル
接合部を得る。第１の導電材層及び反強磁性層の積層
（又は第１の導電材層の単層）に絶縁膜からなるハード
マスク４０ａ，４０ｂを選択マスクとする選択エッチン
グ処理を施して分離溝４４を形成し、磁気トンネル接合
部に対応したＴＭＲ素子Ｔａ〜Ｔｃを得る。各ＴＭＲ素
子において、トンネルバリア層の端部が４０ａ等の絶縁
材で覆われるため、電気的な短絡やリーク等を防止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、磁気センサ等に
用いられる磁気トンネル接合素子とその製法に関するも
のである。この後の説明では、磁気トンネル接合素子を
ＴＭＲ素子と略記する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数のＴＭＲ素子を備えた磁気セ
ンサの製法としては、図４０〜４５に示すものが提案さ
れている（例えば、本願と同一出願人の出願に係る特願
平１１−３６８７７６号参照）。

【０００３】図４０の工程では、シリコン基板１の表面
を覆う酸化シリコン膜２の上に下電極層としてのＣｒ層
３と、反強磁性層としてのＲｈ−Ｍｎ合金層４と、下強
磁性層としてのＮｉ−Ｆｅ合金層５とを順次に重ねてス
パッタ法で形成した後、Ｎｉ−Ｆｅ合金層５の上にＡｌ
層を形成して酸化することによりトンネルバリア層とし
てのアルミナ層６を形成し、アルミナ層６の上に上強磁
性層としてのＮｉ−Ｆｅ合金／Ｃｏ積層（Ｃｏが下層）
７と、上電極層としてのＭｏ層８とを順次に重ねてスパ
ッタ法で形成する。Ｍｏ層８の上には、それぞれ図１３
の２６ａ，２６ｂに示すような四辺形状のパターンを有
するレジスト層９ａ，９ｂを周知のホトリソグラフィ処
理により形成する。

【０００４】次に、図４１の工程では、レジスト層９
ａ，９ｂをマスクとする選択的イオンミリング処理によ
り層３〜８の積層に分離溝１０を酸化シリコン膜２に達
するように形成することにより該積層を層３〜８の部分
３ａ〜８ａからなる第１の積層部分と層３〜８の部分３
ｂ〜８ｂからなる第２の積層部分とに分離する。この
後、レジスト層９ａ，９ｂを除去する。

【０００５】図４１のイオンミリング工程では、図４６
に示したように分離溝１０の側壁に側壁堆積膜ＤＰ_１が
形成される。側壁堆積膜ＤＰ_１は、レジスト層９ａ，９
ｂがイオンミリングにより削られて生ずるレジスト変性
成分（有機物）を多量に含むもので、その他にも層３ａ
〜５ａ，７ａ，８ａの金属成分や酸化シリコン膜２の構
成成分等を含んでいる。

【０００６】図４１のレジスト除去工程では、レジスト
層９ａ，９ｂに対してＯ_２プラズマによるアッシング処
理を施した後、有機剥離液を用いて剥離処理を施す。し
かし、このような処理を施しても、側壁堆積膜ＤＰ_１を
完全に除去するのは困難であり、しかもレジスト残渣Ｒ
_１，Ｒ_２が残留する。レジスト残渣Ｒ_１，Ｒ_２は、レジ
スト層９ａ，９ｂに由来するレジスト変性成分の他に、
金属成分やＳｉＯ_２等の成分を含んでいるため、有機溶
媒等を用いるレジスト除去処理によって完全に除去する
のが困難である。

【０００７】図４２の工程では、図４１の工程で得られ
た第１及び第２の積層部分の上にそれぞれレジスト層９
ｃ，９ｄ及びレジスト層９ｅをホトリソグラフィ処理に
より形成する。レジスト層９ｃ，９ｄ，９ｅのパターン
は、図１３のＴａ，Ｔｂ，Ｔｃに示すような四辺形状の
パターンとする。

【０００８】図４３の工程では、レジスト層９ｃ〜９ｅ
をマスクとする選択的イオンミリング処理（又は選択的
ウエットエッチング処理）により第１及び第２の積層部
分に分離溝１２を層部分４ａ，４ｂに達するように形成
することによりＴＭＲ素子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃを得る。Ｔ
ＭＲ素子Ｔａは、分離溝１０で囲まれた層３，４の部分
３ａ，４ａと分離溝１２で囲まれた層５〜８の部分５ａ
_１〜８ａ_１との積層からなり、ＴＭＲ素子Ｔｂは、分離
溝１０で囲まれた層３，４の部分３ａ，４ａと分離溝１
２で囲まれた層５〜８の部分５ａ_２〜８ａ_２との積層か
らなる。層部分３ａ，４ａの積層は、ＴＭＲ素子Ｔａ，
Ｔｂに共通の電極層であり、ＴＭＲ素子Ｔａ，Ｔｂを相
互接続している。ＴＭＲ素子Ｔｃは、分離溝１０で層部
分３ａ、４ａから分離された層３，４の部分３ｂ，４ｂ
と分離溝１２で囲まれた層５〜８の部分５ｂ〜８ｂとの
積層からなる。イオンミリング処理の後、レジスト層９
ｃ〜９ｅを除去する。

【０００９】図４３のイオンミリング工程では、図４１
の工程に関して前述したと同様にして図４７に示すよう
に分離溝１０，１２の側壁に側壁堆積膜ＤＰ_２，ＤＰ_３
が形成される。そして、図４３のレジスト除去工程で
は、図４１の工程に関して前述したと同様にしてアッシ
ング処理及び有機剥離液処理を行なうが、このようにし
ても、側壁堆積膜ＤＰ_２，ＤＰ_３を完全に除去するのが
困難であり、しかもレジスト残渣Ｒ_３〜Ｒ_６が残留す
る。側壁堆積膜ＤＰ_２，ＤＰ_３は、レジスト層９ｃ〜９
ｅがイオンミリングにより削られて生ずるレジスト変性
成分（有機物）を多量に含むもので、その他にも層３ａ
〜５ａ，７ａ、８ａの金属成分及び酸化シリコン膜２の
構成成分等を含んでいる。レジスト残渣Ｒ_３〜Ｒ_６は、
レジスト層９ｃ〜９ｅに由来するレジスト変性成分を主
体とするものである。なお、図４３のレジスト除去工程
では、分離溝１２の側壁において側壁堆積膜ＤＰ_２がな
い個所にレジスト残渣が残留することもある。

【００１０】図４４の工程では、ＴＭＲ素子Ｔａ〜Ｔｃ
及び分離溝１０，１２を覆って基板上面にスパッタ法に
より層間絶縁膜としての酸化シリコン膜１３を形成す
る。そして、選択的イオンミリング処理によりＴＭＲ素
子Ｔａ〜ＴｃのＭｏ層８ａ_１，８ａ_２，８ｂにそれぞれ
対応する接続孔１３ａ〜１３ｃを酸化シリコン膜１３に
形成する。

【００１１】図４５の工程では、酸化シリコン膜１３の
上に接続孔１３ａ〜１３ｃを覆ってＡｌをスパッタ法で
被着した後、その被着層を選択的イオンミリング処理に
よりパターニングして配線層としてのＡｌ層１４ａ，１
４ｂを形成する。Ａｌ層１４ａは、接続孔１３ａを介し
てＴＭＲ素子ＴａのＭｏ層８ａ_１に接続され、Ａｌ層１
４ｂは、接続孔１３ｂ，１３ｃを介してＴＭＲ素子Ｔ
ｂ，ＴｃのＭｏ層８ａ_２，８ｂを相互接続する。この結
果、ＴＭＲ素子Ｔａ〜Ｔｃは、直列接続されたことにな
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術によ
ると、次の（ａ）〜（ｃ）のような問題点がある。

【００１３】（ａ）選択マスクとしてのレジスト層は、
イオンミリングにより削られやすいので、図４１，４３
の工程では、レジスト層９ａ〜９ｅを０．６〜２．０μ
ｍ程度に厚く形成する必要があり、微細加工に適してい
ない。すなわち、厚いレジスト層では、微細パターンの
形成が困難であると共にパターン倒れが起こりやすく、
しかも角度ミリングでの加工時には影となる部分が生ず
るため加工精度が低下する。

【００１４】（ｂ）分離溝１２の側壁に側壁堆積膜ＤＰ
_２やレジスト残渣が残留すると、トンネルバリア層６ａ
の上下の金属層間で電気的な短絡やリークが生ずる原因
となり、歩留りの低下や素子特性の劣化を招く。また、
図４６，４７に示したようにレジスト残渣Ｒ_１〜Ｒ_６が
残留すると、パーティクル発生の原因となり、歩留りの
低下を招く。

【００１５】（ｃ）図４３のイオンミリング工程で分離
溝１２を形成する際に分離溝１０の底部で酸化シリコン
膜がエッチングされるため、分離溝１０の深さＤがエッ
チング分だけ増大し、分離溝１０の段差が急峻となる。
このため、図４４の工程でスパッタ法により酸化シリコ
ン膜１３を形成すると、分離溝１０の開口端近傍で膜欠
陥が生じやすく、図４５の工程でＡｌ層１４ｂを形成す
ると、Ａｌ層１４ｂと層部分４ａとが膜欠陥を介して短
絡する不良を生ずることがある。なお、スパッタ法に比
べて段差被覆性が良好なＣＶＤ（ケミカル・ベーパー・
デポジション）法は、膜欠陥は生じないものの、４００
℃程度の処理となり、ＴＭＲ素子が高温に弱いため、酸
化シリコン膜１３の形成に適していない。

【００１６】上記（ｂ）の問題点に対処する方法として
は、酸又はアルカリ等の溶液により側壁堆積膜やレジス
ト残渣を除去する処理が考えられる。しかし、このよう
な処理は、極めて薄いトンネルバリア層にダメージを与
えたり、トンネルバリア層の上下の金属層をエッチング
して形状悪化を招いたりするので、得策でない。また、
レジスト変性成分を含む側壁堆積膜を有機溶媒等を用い
て除去する処理では、人体や環境に有害な物質を使用し
なければならず、有機廃液の処理のためにコスト上昇を
招く。

【００１７】上記（ｂ）の問題点に関してＴＭＲ素子の
リーク電流を低減する方法としては、磁気トンネル接合
積層を選択的イオンミリング処理によりパターニングし
てＴＭＲ素子を形成する際に酸化性又は窒化性雰囲気中
でイオンミリングを行なうことによりＴＭＲ素子の側壁
に酸化物又は窒化物からなる絶縁層を形成するものが知
られている（例えば、特開２００１−５２３１６号公報
参照）。このようなイオンミリング処理を図４３の工程
で採用した場合、エッチング終点の検出に困難を伴うと
いう問題点がある。すなわち、図４３のイオンミリング
処理では、エッチング終点検出法としてプラズマ発光測
定法を用いることが多い。この方法を用いた場合、反強
磁性層としてのＲｈ−Ｍｎ合金層４ａ，４ｂの構成原子
に基づく発光を検出してイオンミリングを停止する。酸
化性又は窒化性雰囲気中でイオンミリングを行なう場
合、酸素又は窒素を含まない雰囲気中でイオンミリング
を行なう場合に比べてエッチレートが低下するため、単
位時間当りの励起原子の発生量が減少し、発光検出に必
要な信号強度が低下する。このため、エッチング終点の
検出精度が低下し、アンダーエッチングによりＴＭＲ素
子Ｔｂ，Ｔｃ間の短絡を招いたり、オーバーエッチング
によりＴＭＲ素子Ｔａ，Ｔｂ間で接続抵抗の増大（更に
は断線）を招いたりする。その上、図４３の工程の前に
分離溝１０を形成しておくと、図４３の工程においてＲ
ｈ−Ｍｎ合金層４ａ，４ｂの露出面積が分離溝１０に相
当する分だけ減少するため、発光検出に必要な信号強度
は更に低下することになる。従って、エッチング終点の
検出が一層困難となり、アンダーエッチング又はオーバ
ーエッチングが一層発生しやすくなる。

【００１８】上記（ｃ）の問題点に対処する方法として
は、図４３対応のイオンミリング工程の後、図４１対応
のイオンミリング工程を実施する方法が提案されている
（例えば、本願と同一出願人の出願に係る特願２００１
−２８８８０９号参照）。この方法によれば、分離溝１
２を形成した後、分離溝１０を形成することになるの
で、分離溝１０の段差を低くすることができ、層間絶縁
膜（酸化シリコン膜１３に対応）の膜欠陥に基づく配線
の短絡不良を防止することができる。また、図４３対応
のイオンミリング工程において分離溝１０がない分だけ
発光検出に必要な信号強度を増大させることができる。

【００１９】しかしながら、イオンミリングの選択マス
クとしてレジスト層（レジスト層９ａ〜９ｅに対応）を
用いるので、上記（ａ）及び（ｂ）と同様の問題点を免
れない。例えば、上記（ｂ）の問題点に関しては、図４
３対応のイオンミリング工程では、図４７に示すように
分離溝１２の側壁に側壁堆積膜ＤＰ_２が形成されたり、
図４３対応のレジスト除去工程では、側壁堆積膜ＤＰ_２
やレジスト残渣Ｒ_３〜Ｒ_５が残留したりする。また、図
４１対応のイオンミリング工程に先立って選択マスクと
してのレジスト層を形成する工程では、分離溝１２の側
壁にレジスト等が付着して汚染を招くことがある。さら
に、図４１対応のイオンミリング工程では、図４７に示
すように分離溝１０の側壁に側壁堆積膜ＤＰ_３が形成さ
れたり、図４１対応のレジスト除去工程では、側壁堆積
膜ＤＰ_３やレジスト残渣Ｒ_６が残留したり、分離溝１２
の側壁において側壁堆積膜ＤＰ_２がない個所にレジスト
残渣が残留したりする。従って、トンネルバリア層６ａ
の上下の金属層間で電気的な短絡やリークが起こりやす
い。

【００２０】この発明の目的は、高信頼且つ製造容易な
ＴＭＲ素子を提供することにある。

【００２１】この発明の他の目的は、高い製造歩留りを
得ることができる新規なＴＭＲ素子の製法を提供するこ
とにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】この発明に係るＴＭＲ素
子は、絶縁性の一主面を有する基板と、前記一主面に形
成された磁気トンネル接合部であって、前記一主面に下
から順に第１の導電材層、反強磁性層、第１の磁性層、
トンネルバリア層、第２の磁性層及び第２の導電材層を
重ねるか又は前記一主面に下から順に第１の導電材層、
第１の磁性層、トンネルバリア層、第２の磁性層、反強
磁性層及び第２の導電材層を重ねて構成されたものと、
前記磁気トンネル接合部の側壁を覆う保護膜であって、
前記第１の導電材層と前記反強磁性層との積層又は前記
第１の導電材層をパターニングする際に用いられた絶縁
性ハードマスクからなるものとを備えたものである。

【００２３】この発明のＴＭＲ素子によれば、磁気トン
ネル接合部の側壁が絶縁性ハードマスクからなる保護膜
で覆われるので、安定した動作が可能であり、信頼性が
向上する。また、絶縁性ハードマスクとしては、第１の
導電材層と反強磁性層との積層又は第１の導電材層をパ
ターニングする際に用いた絶縁性ハードマスクを除去し
ないで残しておくだけでよく、保護膜形成のための特別
な工程が不要であるので、製造が容易である。

【００２４】この発明に係る第１のＴＭＲ素子の製法
は、基板の絶縁性の一主面に導電材層を介して磁気トン
ネル接合積層を形成する工程であって、前記導電材層の
上に下から順に反強磁性層、第１の磁性層、トンネルバ
リア層及び第２の磁性層を重ねて前記磁気トンネル接合
積層を形成するものと、前記磁気トンネル接合積層に所
望の素子パターンに従って第１の選択エッチング処理を
施して前記磁気トンネル接合積層を前記反強磁性層に達
するまでエッチングすることにより前記第１の磁性層、
前記トンネルバリア層及び前記第２の磁性層の各々の残
存部分からなる磁気トンネル接合部を形成する工程と、
前記磁気トンネル接合部において前記トンネルバリア層
の端部に前記第１の選択エッチング処理の際に堆積した
堆積物を除去する工程と、前記堆積物を除去した後、前
記磁気トンネル接合部と前記反強磁性層の露呈部とを覆
ってマスク用絶縁膜を形成する工程と、前記磁気トンネ
ル接合部と前記反強磁性層の露呈部とを所望の電極パタ
ーンに従って覆うように前記マスク用絶縁膜を残存させ
るべく前記マスク用絶縁膜に第２の選択エッチング処理
を施すことにより前記マスク用絶縁膜の残存部分からな
るハードマスクを形成する工程と、前記導電材層と前記
反強磁性層との積層に前記ハードマスクを選択マスクと
する第３の選択エッチング処理を施すことにより該積層
の残存部分からなる電極層を前記磁気トンネル接合部の
下に形成する工程とを含むものである。

【００２５】第１のＴＭＲ素子の製法によれば、第１の
磁性層、トンネルバリア層及び第２の磁性層を含む積層
に第１の選択エッチング処理を施して磁気トンネル接合
部を形成した後、トンネルバリア層の端部に第１の選択
エッチング処理の際に堆積した堆積物を除去してから磁
気トンネル接合部と反強磁性層の露呈部とを覆ってハー
ドマスクを形成するので、磁気トンネル接合部の側壁
（特にトンネルバリア層の端部）においてハードマスク
の下にエッチング生成物等が残留するのを防ぐことが出
来る。また、第２の選択エッチング処理によりハードマ
スクを形成する際には、磁気トンネル接合部がマスク用
絶縁膜で覆われるため、磁気トンネル接合部の側壁（特
にトンネルバリア層の端部）にレジスト等が付着するの
を防ぐことができる。さらに、ハードマスクを選択マス
クとする第３の選択エッチング処理により電極層を形成
する際には、磁気トンネル接合部がハードマスクで覆わ
れるため、磁気トンネル接合部の側壁（特にトンネルバ
リア層の端部）にエッチング生成物等が直接付着するの
を防ぐことができる。従って、磁気トンネル接合部の側
壁においてトンネルバリア層の上下の金属層がエッチン
グ生成物等により接続されることがなくなり、電気的な
短絡やリークを防止することができる。

【００２６】その上、ハードマスクを形成するための第
２の選択エッチング処理では、マスク用絶縁膜の材料と
して、レジストよりイオンミリングレート（エッチング
レート）が遅いＳｉＯ_２等の材料を選定するのが容易で
あり、マスク用絶縁膜を薄くすることができる。このた
め、マスク用絶縁膜をパターニングする際に選択マスク
として用いるレジスト層を薄くすることができる。従っ
て、微細パターンの形成が容易であると共にパターン倒
れが起こりにくく、しかも角度ミリングでの加工時に影
となる部分が少ないため加工精度が向上する。なお、ハ
ードマスクは、除去しないで残しておき、層間絶縁膜の
一部として利用することもできる。

【００２７】第１のＴＭＲ素子の製法においては、第１
の変形例として、次のような変更を加えてもよい。すな
わち、磁気トンネル接合部を形成する工程では、磁気ト
ンネル接合積層に所望の素子パターンに従って選択エッ
チング処理を施して磁気トンネル接合積層を導電材層に
達するまでエッチングすることにより磁気トンネル接合
積層の残存部分からなる磁気トンネル接合部を形成して
もよい。この場合、ハードマスクは、磁気トンネル接合
部と導電材層の露呈部とを覆うように形成し、電極層を
形成する工程では、導電材層にハードマスクを選択マス
クとする選択エッチング処理を施すことにより導電材層
の残存部分からなる電極層を形成する。このようにする
と、第１のＴＭＲ素子の製法に関して前述したと同様の
作用効果が得られる。その上、電極層が導電材層の単層
で構成されるため、導電材層と反強磁性層との積層で構
成される場合に比べて電極層の端部での段差を低くする
ことができる。

【００２８】第１のＴＭＲ素子の製法において第１の変
形例を採用した場合には、第２の変形例として、次のよ
うな変更を加えてもよい。すなわち、磁気トンネル接合
積層を形成する工程では、導電材層の上に下から順に第
１の磁性層、トンネルバリア層、第２の磁性層及び反強
磁性層を重ねて磁気トンネル接合積層を形成してもよ
い。この場合、他の工程は、第１のＴＭＲ素子の製法及
び第１の変形例に関して前述したと同様に実行する。こ
のようにすると、第１のＴＭＲ素子の製法及び第１の変
形例に関して前述したと同様の作用効果が得られる。

【００２９】第１のＴＭＲ素子の製法においては、電極
層を形成した後、ハードマスク及び電極層に第３の選択
エッチング処理の際に堆積した堆積物を除去するように
してもよい。このことは、第１又は第２の変形例を採用
した場合についても同様である。堆積物は、レジスト変
性成分等の有機物を含まないので、有機溶媒等を用いな
くても、希フッ酸等を用いる薬液処理で簡単に除去する
ことができる。このようにすると、パーティクルの発生
が抑制され、歩留りの向上が可能になる。

【００３０】この発明に係る第２のＴＭＲ素子の製法
は、基板の絶縁性の一主面に導電材層を介して磁気トン
ネル接合積層を形成する工程であって、前記導電材層の
上に下から順に反強磁性層、第１の磁性層、トンネルバ
リア層及び第２の磁性層を重ねて前記磁気トンネル接合
積層を形成するものと、前記磁気トンネル接合積層を覆
って第１のマスク用絶縁膜を形成する工程と、前記磁気
トンネル接合積層を所望の素子パターンに従って覆うよ
うに前記第１のマスク用絶縁膜を残存させるべく前記第
１のマスク用絶縁膜に第１の選択エッチング処理を施す
ことにより前記第１のマスク用絶縁膜の残存部部分から
なる第１のハードマスクを形成する工程と、前記磁気ト
ンネル接合積層に前記第１のハードマスクを選択マスク
とする第２の選択エッチング処理を施して前記磁気トン
ネル接合積層を前記反強磁性層に達するまでエッチング
することにより前記第１の磁性層、前記トンネルバリア
層及び前記第２の磁性層の各々の残存部分からなる磁気
トンネル接合部を形成する工程と、前記磁気トンネル接
合部において前記トンネルバリア層の端部に前記第２の
選択エッチング処理の際に堆積した堆積物を除去する工
程と、前記堆積物を除去した後、前記磁気トンネル接合
部と前記反強磁性層の露呈部とを覆って第２のマスク用
絶縁膜を形成する工程と、前記磁気トンネル接合部と前
記反強磁性層の露呈部とを所望の電極パターンに従って
覆うように前記第２のマスク用絶縁膜を残存させるべく
前記第２のマスク用絶縁膜に第３の選択エッチング処理
を施すことにより前記第２のマスク用絶縁膜の残存部分
からなる第２のハードマスクを形成する工程と、前記導
電材層と前記反強磁性層との積層に前記第２のハードマ
スクを選択マスクとする第４の選択エッチング処理を施
すことにより該積層の残存部分からなる電極層を前記磁
気トンネル接合部の下に形成する工程とを含むものであ
る。

【００３１】第２のＴＭＲ素子の製法によれば、磁気ト
ンネル接合積層を覆って第１のマスク用絶縁膜を形成し
た後、第１のマスク用絶縁膜に所望の素子パターンに従
って第１の選択エッチング処理を施して第１のハードマ
スクを形成し、第１のハードマスクを選択マスクとする
第２の選択エッチング処理により磁気トンネル接合積層
を反強磁性層に達するまでエッチングして磁気トンネル
接合部を形成するので、第２の選択エッチング処理で
は、磁気トンネル接合部の側壁（特にトンネルバリア層
の端部）に付着する堆積物がレジスト変性成分等の有機
物を含まず、堆積物を除去する工程では、有機溶媒等を
用いなくても、希フッ酸等を用いる薬液処理で簡単に堆
積物を除去することができる。有機溶媒等を使用しなく
てよいので、人体や環境に有害な物質の使用量を削減す
ることができ、工程の簡素化及びコストの低減が可能に
なる。

【００３２】また、第１のハードマスクを選択マスクと
する第２の選択エッチング処理により磁気トンネル接合
部を形成するので、微細パターンの形成が容易であると
共に加工精度が向上する。

【００３３】磁気トンネル接合部を形成する工程より後
の工程（堆積物除去工程、第２のハードマスクを用いる
電極層形成工程等）は、第１のＴＭＲ素子の製法に関し
て前述したものと同様であり、前述したと同様の作用効
果が得られる。

【００３４】第２のＴＭＲ素子の製法においては、前述
した第１の変形例と同様の変更を加えてもよく、第１の
変形例を採用した場合には、前述した第２の変形例と同
様の変更を加えてもよい。なお、第１のハードマスク
は、除去しないで残しておき、その上に第２のハードマ
スクを形成してもよい。第１及び第２のハードマスク
は、除去しないで残しておき、層間絶縁膜の一部として
利用するようにしてもよい。

【００３５】第２のＴＭＲ素子の製法においては、電極
層を形成した後、第２のハードマスク及び電極層に第４
の選択エッチング処理の際に堆積した堆積物を除去する
ようにしてもよい。このことは、第１又は第２の変形例
を採用した場合についても同様である。堆積物は、レジ
スト変性成分等の有機物を含まないので、有機溶媒等を
用いなくても、希フッ酸等を用いる薬液処理で簡単に除
去することができる。このようにすると、パーティクル
の発生が抑制され、歩留りの向上が可能になる。

【００３６】この発明に係る第３のＴＭＲ素子の製法
は、基板の絶縁性の一主面に導電材層を介して磁気トン
ネル接合積層を形成する工程であって、前記導電材層の
上に下から順に反強磁性層、第１の磁性層、トンネルバ
リア層及び第２の磁性層を重ねて前記磁気トンネル接合
積層を形成するものと、前記磁気トンネル接合積層を所
望の電極パターンに従って残存させるように前記磁気ト
ンネル接合積層に第１の選択エッチング処理を施す工程
と、前記磁気トンネル接合積層の残存部を覆ってマスク
用絶縁膜を形成する工程と、前記磁気トンネル接合積層
の残存部を所望の素子パターンに従って覆うように前記
マスク用絶縁膜を残存させるべく前記マスク用絶縁膜に
第２の選択エッチング処理を施すことにより前記マスク
用絶縁膜の残存部分からなるハードマスクを形成する工
程と、前記磁気トンネル接合積層の残存部に前記ハード
マスクを選択マスクとする第３の選択エッチング処理を
施して前記磁気トンネル接合積層の残存部を前記反強磁
性層に達するまでエッチングすることにより前記第１の
磁性層、前記トンネルバリア層及び前記第２の磁性層の
各々の残存部分からなる磁気トンネル接合部を形成する
と共にこの磁気トンネル接合部の下に前記導電材層及び
前記反強磁性層の各々の残存部分からなる電極層を残存
させる工程と、前記磁気トンネル接合部において前記ト
ンネルバリア層の端部に前記第３の選択エッチングの際
に堆積した堆積物を除去する工程とを含むものである。

【００３７】第３のＴＭＲ素子の製法によれば、磁気ト
ンネル接合積層に第１の選択エッチング処理を施して磁
気トンネル接合積層を所望の電極パターンに従って残存
させた後、磁気トンネル接合積層の残存部を覆ってハー
ドマスクを形成し、このハードマスクを選択マスクとす
る第３の選択エッチング処理により磁気トンネル接合積
層の残存部を反強磁性層に達するまでエッチングして磁
気トンネル接合部を形成するので、第３の選択エッチン
グ処理では、磁気トンネル接合部の側壁（特にトンネル
バリア層の端部）に付着する堆積物がレジスト変性成分
等の有機物を含まない。このため、堆積物を除去する工
程では、有機溶媒等を用いなくても、希フッ酸等を用い
て簡単に堆積物を除去することができる。従って、トン
ネルバリア層の上下の金属層間に電気的な短絡やリーク
が発生するのを防止することができる。

【００３８】また、ハードマスクを選択マスクとする第
３の選択エッチング処理により磁気トンネル接合部を形
成するので、微細パターンの形成が容易であると共に加
工精度が向上する。なお、ハードマスクは、除去しない
で残しておき、層間絶縁膜の一部として利用することも
できる。

【００３９】第３のＴＭＲ素子の製法においては、第３
の変形例として、次のような変更を加えてもよい。すな
わち、磁気トンネル接合部を形成する工程では、磁気ト
ンネル接合積層の残存部を選択エッチング処理により導
電材層に達するまでエッチングすることにより反強磁性
層、第１の磁性層、トンネルバリア層及び第２の磁性層
の各々の残存部分からなる磁気トンネル接合部を形成す
ると共にこの磁気トンネル接合部の下に導電材層の残存
部分からなる電極層を残存させる。このようにしても、
第３のＴＭＲ素子の製法に関して前述したと同様の作用
効果が得られる。

【００４０】第３のＴＭＲ素子の製法において、第３の
変形例を採用した場合には、第４の変形例として、次の
ような変更を加えてもよい。すなわち、磁気トンネル接
合積層を形成する工程では、第１の導電材層の上に下か
ら順に第１の磁性層、トンネルバリア層、第２の磁性層
及び反強磁性層を重ねて前記磁気トンネル接合積層を形
成してもよい。この場合、他の工程は、第３のＴＭＲ素
子の製法及び第３の変形例に関して前述したと同様に実
行する。このようにすると、第３のＴＭＲ素子の製法に
関して前述したと同様の作用効果が得られる。

【００４１】この発明に係る第４のＴＭＲ素子の製法
は、基板の絶縁性の一主面に導電材層を介して磁気トン
ネル接合積層を形成する工程であって、前記導電材層の
上に下から順に反強磁性層、第１の磁性層、トンネルバ
リア層及び第２の磁性層を重ねて前記磁気トンネル接合
積層を形成するものと、前記磁気トンネル接合積層を覆
って第１のマスク用絶縁膜を形成する工程と、前記磁気
トンネル接合積層を所望の電極パターンに従って覆うよ
うに前記第１のマスク用絶縁膜を残存させるべく前記第
１のマスク用絶縁膜に第１の選択エッチング処理を施す
ことにより前記第１のマスク用絶縁膜の残存部部分から
なる第１のハードマスクを形成する工程と、前記磁気ト
ンネル接合積層に前記第１のハードマスクを選択マスク
とする第２の選択エッチング処理を施すことにより前記
電極パターンに従って前記磁気トンネル接合積層を残存
させる工程と、前記磁気トンネル接合積層の残存部を覆
って第２のマスク用絶縁膜を形成する工程と、前記磁気
トンネル接合積層の残存部を所望の素子パターンに従っ
て覆うように前記第２のマスク用絶縁膜を残存させるべ
く前記第２のマスク用絶縁膜に第３の選択エッチング処
理を施すことにより前記第２のマスク用絶縁膜の残存部
分からなる第２のハードマスクを形成する工程と、前記
磁気トンネル接合積層の残存部に前記第２のハードマス
クを選択マスクとする第４の選択エッチング処理を施し
て前記磁気トンネル接合積層の残存部を前記反強磁性層
に達するまでエッチングすることにより前記第１の磁性
層、前記トンネルバリア層及び前記第２の磁性層の各々
の残存部分からなる磁気トンネル接合部を形成すると共
にこの磁気トンネル接合部の下に前記導電材層及び前記
反強磁性層の各々の残存部分からなる電極層を残存させ
る工程と、前記磁気トンネル接合部において前記トンネ
ルバリア層の端部に前記第４の選択エッチング処理の際
に堆積した堆積物を除去する工程とを含むものである。

【００４２】第４のＴＭＲ素子の製法によれば、磁気ト
ンネル接合積層を覆って第１のマスク用絶縁膜を形成し
た後、第１のマスク用絶縁膜に所望の電極パターンに従
って第１の選択エッチング処理を施して第１のハードマ
スクを形成し、第１のハードマスクを選択マスクとする
第２の選択エッチング処理を磁気トンネル接合積層に施
して磁気トンネル接合積層を電極パターンに従って残存
させるので、微細パターンの形成が容易であると共に加
工精度が向上する。また、第２の選択エッチング処理で
は、磁気トンネル接合積層の残存部の側壁に付着する堆
積物がレジスト変性成分等の有機物を含まないため、有
機溶媒等を用いなくても、希フッ酸等を用いる薬液処理
で簡単に堆積物を除去することができる。

【００４３】磁気トンネル接合積層を電極パターンに従
って残存させる工程より後の工程（第２のハードマスク
を用いる磁気トンネル接合部形成工程、堆積物除去工程
等）は、第３のＴＭＲ素子の製法に関して前述したもの
と同様であり、同様の作用効果が得られる。

【００４４】第４のＴＭＲ素子の製法においては、前述
の第３又は第４の変形例と同様の変更を加えてもよい。
なお、第１のハードマスクは、除去しないで残してお
き、その上に第２のハードマスクを形成してもよい。第
１及び第２のハードマスクは、除去しないで残してお
き、層間絶縁膜の一部として利用するようにしてもよ
い。

【００４５】

【発明の実施の形態】図１〜９は、この発明の第１の実
施形態に係るＴＭＲ素子を備えた磁気センサの製法を示
すもので、各々の図に対応する工程（１）〜（９）を順
次に説明する。

【００４６】（１）例えばシリコンからなる半導体基板
２０の表面に熱酸化法により酸化シリコンからなる絶縁
膜２２を形成する。表面に絶縁膜２２を形成した半導体
基板２０の代りに、ガラス又は石英等からなる絶縁性基
板を用いてもよい。次に、絶縁膜２２の上には、スパッ
タ法によりＣｒからなる導電材層２４を１０〜３０ｎｍ
の厚さに形成する。導電材層２４としては、Ｔｉの単層
又はＴｉ層にＣｕ層を重ねた積層等を用いてもよく、あ
るいはＷ，Ｔａ，Ａｕ，Ｍｏ等の導電性非磁性金属材料
を用いてもよい。

【００４７】次に、導電材層２４の上には、スパッタ法
によりＰｔ−Ｍｎ合金からなる反強磁性層２６を３０〜
５０ｎｍの厚さに形成する。反強磁性層２６としては、
Ｒｈ−Ｍｎ合金、Ｆｅ−Ｍｎ合金等を用いてもよい。こ
の後、反強磁性層２６の上には、スパッタ法によりＮｉ
−Ｆｅ合金からなる強磁性層２８を１０ｎｍの厚さに形
成する。強磁性層２８としては、Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏのう
ちのいずれかの金属、Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏのうちの２つ以
上の金属の合金又は金属間化合物等を用いてもよく、あ
るいはＮｉ−Ｆｅ合金層２８の下にＣｏ層を敷くなどし
て積層構造のものを用いてもよい。

【００４８】次に、強磁性層２８の上には、スパッタ法
によりＡｌ層を１〜２ｎｍの厚さに形成する。そして、
Ａｌ層に酸化処理を施すことによりアルミナ（酸化アル
ミニウム）からなるトンネルバリア層３０を形成する。
トンネルバリア層３０としては、金属又は半導体を改変
した酸化物（例えばＴｉＯｘ，ＳｉＯ_２，ＭｇＯ，Ａｌ
_２Ｏ_２＋ＳｉＯ_２［サイアロン］）、窒化物（例えばＡ
ｌＮ，Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化窒化物（例えばＡｌＮ＋Ａｌ
_２Ｏ_３）等を用いてもよい。

【００４９】次に、トンネルバリア層３０の上には、ス
パッタ法によりＮｉ−Ｆｅ合金からなる強磁性層３２を
２０〜１００ｎｍの厚さに形成する。強磁性層３２とし
ては、強磁性層２８に関して前述したと同様の強磁性層
を用いることができる。この後、強磁性層３２の上に
は、スパッタ法によりＭｏからなる導電材層３４を３０
〜６０ｎｍの厚さに形成する。導電材層３４としては、
Ｍｏの代りに、導電材層２４に関して前述したと同様の
金属材料を用いてもよい。

【００５０】次に、導電材層３４の上には、それぞれ図
１３のＴａ，Ｔｂ，Ｔｃに示すような四辺形状の素子パ
ターンを有するレジスト層３６ａ，３６ｂ，３６ｃをホ
トリソグラフィ処理により形成する。このときのレジス
ト厚さは、０．３〜２．０μｍとすることができる。

【００５１】（２）レジスト層３６ａ〜３６ｃをマスク
とする選択的イオンミリング処理により層２８〜３４の
積層に分離溝３８を反強磁性層２６に達するように形成
することにより磁気トンネル接合部ＡＴａ，ＡＴｂ，Ａ
Ｔｃを得る。磁気トンネル接合部ＡＴａは、分離溝３８
で囲まれた層２８〜３４の部分２８ａ〜３４ａの積層か
らなり、磁気トンネル接合部ＡＴｂは、分離溝３８で囲
まれた層２８〜３４の部分２８ｂ〜３４ｂの積層からな
り、磁気トンネル接合部ＡＴｃは、分離溝３８で囲まれ
た層２８〜３４の部分２８ｃ〜３４ｃの積層からなる。
層２４，２６の積層は、磁気トンネル接合部ＡＴａ〜Ａ
Ｔｃに共通に配置されている。

【００５２】イオンミリング処理における処理条件は、
一例として、 Ａｒ流量：４ｓｃｃｍ 圧力：２．０×１０^−４Ｔｏｒｒ 角度：０〜６０度 パワー：５００Ｖ、１９０ｍＡ とすることができる。エッチング終点の検出法として
は、プラズマ発光測定法を用い、反強磁性層２６の構成
原子に基づく発光を検出してイオンミリングを停止す
る。反強磁性層２６の露出面積が大きいため、発光検出
に十分な信号強度が得られ、エッチング終点を高精度で
検出可能である。

【００５３】図２のイオンミリング工程では、図１０に
示すように分離溝３８の側壁にエッチング生成物として
の側壁堆積膜ＤＰ_１１が形成される。堆積膜ＤＰ
_１１は、層３６ａ〜３６ｃのレジスト変性成分、層２
６，２８，３２，３４の金属成分等を含んでいる。

【００５４】イオンミリング処理の後、レジスト層３６
ａ〜３６ｃを除去する。レジスト除去は、例えばＯ_２プ
ラズマによるアッシング処理を施した後、有機剥離液を
用いた薬液処理を施すことにより行なうことができる。
アッシング処理における処理条件は、一例として、 Ｏ_２流量：１００ｓｃｃｍ 圧力：５０ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー：１５０Ｗ とすることができる。レジスト除去法の他の例として
は、アセトン超音波洗浄法等を用いてもよい。なお、独
立のレジスト除去工程を設ける代りに、イオンミリング
処理中に同時にレジスト層３６ａ〜３６ｃを除去するよ
うにしてもよい。

【００５５】上記のようなレジスト除去工程において、
図１０に示したような側壁堆積膜ＤＰ_１１を分離溝３８
の側壁（特に３０ｂ等のトンネルバリア層の端部）から
十分に除去するのが望ましいが、より確実な除去を行な
いたいときは、クリーニングミリング処理（角度をもた
せた短時間のミリング処理）を追加してもよい。クリー
ニングミリング処理における処理条件は、一例として、 Ａｒ流量：４ｓｃｃｍ 圧力：２．０×１０^−４Ｔｏｒｒ 角度：４５〜８０度（好ましくは６０度） パワー：５００Ｗ、１９０ｍＡ とすることができる。このようなミリング処理を追加す
ることにより分離溝３８の側壁から堆積膜ＤＰ_１１をき
れいに除去することができ、側壁形状は、一層テーパー
状となる。

【００５６】（３）基板上面には、磁気トンネル接合部
ＡＴａ〜ＡＴｃ及び分離溝３８を覆って例えばＳｉＯ_２
からなるマスク用絶縁膜４０をスパッタ法又はＣＶＤ法
等により形成する。絶縁膜４０の厚さは、５０〜３００
ｎｍ（好ましくは２００ｎｍ）とすることができる。絶
縁膜４０をスパッタ法で形成する場合、処理条件は、一
例として、 処理雰囲気：Ａｒガス 圧力：１〜１０ｍＴｏｒｒ（好ましくは５ｍＴｏｒｒ） ＲＦパワー：０．５〜２ｋｗ（好ましくは１ｋｗ） 膜厚：５０ｎｍ とすることができる。また、絶縁膜４０をＣＶＤ法で形
成する場合、処理条件は、一例として、 原料：ＳｉＨ_４又はＴＥＯＳ（テトラ・エチル・オルソ
・シリケート） Ｏ_３又はＯ_２流量：８０００ｓｃｃｍ 圧力：１〜１０Ｔｏｒｒ（好ましくは２．２Ｔｏｒｒ） ＲＦパワー：３００〜１０００ｗ（好ましくは５００
ｗ） 膜厚：５０ｎｍ ヒーター温度：３００℃以下 とすることができる。

【００５７】（４）絶縁膜４０の上には、図１３の２６
ａ，２６ｂに示すように四辺形状の電極パターンを有す
るレジスト層４２ａ，４２ｂをホトリソグラフィ処理に
より形成する。レジスト層４２ａは、磁気トンネル接合
部ＡＴａ，ＡＴｂを覆うように形成し、レジスト層４２
ｂは、磁気トンネル接合部ＡＴｃを覆うように形成す
る。このときのレジスト厚さは、８０〜６００ｎｍ（好
ましくは３００ｎｍ）とすることができる。

【００５８】（５）レジスト層４２ａ，４２ｂをマスク
とするイオンミリング法又はドライエッチング法等によ
り絶縁膜４０をパターニングしてハードマスク４０ａ，
４０ｂを形成する。ハードマスク４０ａ，４０ｂは、そ
れぞれレジスト層４２ａ，４２ｂに対応した絶縁膜４０
の第１，第２の残存部分からなる。絶縁膜４０のパター
ニング処理をイオンミリング法で行なう場合、処理条件
は、一例として、 Ａｒ流量：４ｓｃｃｍ 圧力：２．０×１０^−４Ｔｏｒｒ 角度：０〜３０度 パワー：５００Ｖ、１９０ｍＡ ミリング時間：６．０〜６．５ｍｉｎ程度 とすることができる。また、絶縁膜４０のパターニング
処理をドライエッチング法で行なう場合、処理条件は、
一例として、 ガス流量：ＣＨＦ_３／ＣＦ_４／Ａｒ＝３０／５／１００
ｓｃｃｍ 圧力：２００ｍＴｏｒｒ パワー：７００Ｗ とすることができる。

【００５９】（６）図２に関して前述したと同様の方法
によりレジスト層４２ａ，４２ｂを除去し、ハードマス
ク４０ａ，４０ｂを残存させる。このようなレジスト除
去工程に加えて、希フッ酸（又はＢＨＦ）処理及び純水
洗浄処理を順次に施すか又はアンモニア＋過酸化水素水
処理及び純水洗浄処理を順次に施してもよい。これらの
処理を施すことによりトンネルバリア層へのダメージな
しにレジスト除去面を清浄化することができる。

【００６０】（７）ハードマスク４０ａ，４０ｂを選択
マスクとするイオンミリング処理により層２４，２６の
積層に分離溝４４を絶縁膜２２に達するように形成する
ことにより該積層を分離溝４４により第１及び第２の接
続部分（電極層）に分離して磁気トンネル接合部ＡＴａ
〜ＡＴｃにそれぞれ対応するＴＭＲ素子Ｔａ〜Ｔｃを得
る。第１の接続部分は、層２４、２６の部分２４ａ、２
６ａの積層からなるもので、ＴＭＲ素子Ｔａ，Ｔｂを相
互接続した状態で残される。第２の接続部分は、層２
４、２６の部分２４ｂ、２６ｂの積層からなるもので、
ＴＭＲ素子Ｔｃに接続された状態で残される。分離溝４
４の深さＤは、イオンミリングによるエッチング深さに
相当するもので、図４３の場合のように増大しない。従
って、分離溝４４の段差を低く抑えることができる。な
お、イオンミリング処理は、先に図２の処理に関して例
示したのと同様の条件で行なうことができる。

【００６１】図７のイオンミリング工程では、図１１に
示すように分離溝３８，４４の側壁にエッチング生成物
としての側壁堆積膜ＤＰ_１２，ＤＰ_１３が形成される。
側壁堆積膜ＤＰ_１２，ＤＰ_１３は、ハードマスク４０
ａ，４０ｂの絶縁材成分、層２４，２６の金属成分等を
含むが、レジスト変性成分を含まない。側壁堆積膜ＤＰ
_１２が存在しても、分離溝３８の側壁がハードマスク４
０ａで覆われているため、３０ｂ等のトンネルバリア層
の上下の金属層間で電気的な短絡やリークが発生するの
を防止することができる。

【００６２】側壁堆積膜ＤＰ_１２，ＤＰ_１３は、残して
おいても素子特性上問題はないが、後工程で剥離してパ
ーティクルとなり、歩留りを低下させる恐れがある。そ
こで、図１２に示すように堆積膜ＤＰ_１２，ＤＰ_１３を
除去する処理を施してもよい。この処理では、ハードマ
スク４０ａ，４０ｂの耐薬品性が高いため、種々の薬液
を選択可能であり、しかも堆積膜ＤＰ_１２，ＤＰ_１３が
レジスト変性成分等の有機物を含まないため、除去が容
易である。例えば、希フッ酸（又はＢＨＦ）処理及び純
水洗浄処理を順次に施すか又はアンモニア＋過酸化水素
水処理及び純水洗浄処理を順次に施すことができる。こ
れらの処理では、４０ａ等のハードマスクの表面が薄く
溶解されるため、堆積膜ＤＰ_１２，ＤＰ_１３が浮き上が
った状態で除去される。このとき、層２４ａ，２６ａの
積層の端部におけるエッチング量は、極くわずかであ
る。４０ａ等の薄くなったハードマスクは、残しておい
て層間絶縁膜の一部として利用することができる。

【００６３】上記のような堆積膜除去処理に加えて、図
２のレジスト除去工程に関して前述したと同様のクリー
ニングミリング処理を追加してもよい。このようにする
と、堆積膜を十分に除去可能となり、側壁形状は、一層
テーパー状となる。

【００６４】（８）基板上面には、ハードマスク４０
ａ，４０ｂ及び分離溝４４を覆ってスパッタ法により酸
化シリコンからなる層間絶縁膜４６を形成する。図７に
示したように分離溝４４の段差が低いので、絶縁膜４６
は、分離溝４４の開口端の近傍部で膜欠陥が発生しにく
い。この後、選択的イオンミリング処理によりＴＭＲ素
子Ｔａ〜Ｔｃの導電材層３４ａ〜３４ｃにそれぞれ対応
する接続孔４６ａ〜４６ｃを絶縁膜４６に形成する。

【００６５】（９）絶縁膜４６の上には、接続孔４６ａ
〜４６ｃを覆ってスパッタ法によりＡｌ等の配線用金属
を被着すると共にその被着層を選択的イオンミリング処
理（又は選択的ウエットエッチング処理）によりパター
ニングして配線層４８ａ，４８ｂを形成する。配線層４
８ａは、接続孔４６ａを介してＴＭＲ素子Ｔａの導電材
層３４ａに接続され、配線層４８ｂは、接続孔４６ｂ，
４６ｃを介してＴＭＲ素子Ｔｂ，Ｔｃの導電材層３４
ｂ，３４ｃを相互接続する。この結果、ＴＭＲ素子Ｔａ
〜Ｔｃは、直列接続されたことになる。図１３は、ＴＭ
Ｒ素子Ｔａ〜Ｔｃの接続状況を示すもので、図９は、図
１３のＸ−Ｘ’線断面に対応する。

【００６６】図９の工程では、分離溝４４の開口端の近
傍部において絶縁膜４６の欠陥の発生が抑制されるた
め、配線層４８ｂが反強磁性層２６ａと短絡するような
不良を低減することができる。

【００６７】上記した第１の実施形態の製法によれば、
図２の工程ではエッチング終点を高精度で検出できるこ
と、図２〜６の工程では分離溝３８の側壁（磁気トンネ
ル接合部の側壁）を清浄化すると共にハードマスクで被
覆して分離溝３８の側壁をレジスト汚染から保護できる
こと、図４〜６の工程では薄いレジスト層を用いて寸法
精度よくハードマスクを形成できること、図７の工程で
は分離溝３８の側壁（磁気トンネル接合部）をハードマ
スクで保護しつつ電極層を寸法精度よく形成できるこ
と、図１２の工程では側壁堆積膜を除去してパーティク
ルの発生を防止できること、図７の工程で分離溝４４の
段差を低くできるため図８の工程では絶縁膜４６の欠陥
発生を抑制できることなどの理由により磁気センサの製
造歩留りが向上する。

【００６８】図９に示す磁気センサにおいて、ＴＭＲ素
子Ｔａ〜Ｔｃの動作は同様であり、代表として素子Ｔａ
の動作を説明する。反強磁性層２６ａは、強磁性層２８
ａの磁化の向きを固定すべく作用するので、強磁性層２
８ａは、磁化固定層となる。一方、強磁性層３２ａは、
磁化の向きが自由であり、磁化自由層となる。

【００６９】導電材層（電極層）２４ａ，３４ａ間に一
定の電流を流した状態において基板２０の平面内に外部
磁界を印加すると、磁界の向きと強さに応じて強磁性層
２８ａ，３２ａ間で磁化の相対角度が変化し、このよう
な相対角度の変化に応じて電極層２４ａ，３４ａ間の電
気抵抗値が変化する。従って、このような電気抵抗値の
変化に基づいて磁界検出を行なうことができる。

【００７０】図１４，１５は、上記した第１の実施形態
の変形例を示すもので、図１〜９と同様の部分には同様
の符号を付して詳細な説明を省略する。

【００７１】図１４の工程は、図１の工程の後、レジス
ト層３６ａ〜３６ｃをマスクとして選択的イオンミリン
グ処理を行なう工程であり、分離溝３８を導電材層２４
に達するように深く形成する点で図２の工程とは異なる
ものである。この場合、ＴＭＲ素子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ
は、分離溝３８で囲まれた層２６の部分２６ａ_１，２６
ａ_２，２６ｂをそれぞれ含み、これらの層部分２６
ａ_１，２６ａ_２，２６ｂに共通に導電材層２４が配置さ
れた状態となる。イオンミリング処理の後、図２に関し
て前述したと同様にしてレジスト層３６ａ〜３６ｃを除
去し、必要に応じてクリーニングミリング処理を行な
う。図１４の工程では、図２に関して前述したと同様に
エッチング終点検出法としてプラズマ発光測定法を用い
ることができ、高い精度でエッチング終点を検出可能で
ある。

【００７２】次に、図１５の工程では、図３〜６に関し
て前述したと同様にして基板上面に絶縁膜からなるハー
ドマスク４０ａ，４０ｂを形成する。そして、ハードマ
スク４０ａ，４０ｂを選択マスクとするイオンミリング
処理により導電材層２４に分離溝４４を絶縁膜２２に達
するように形成することにより層２４を分離溝４４によ
り第１及び第２の接続部分（電極層）に分離する。第１
の接続部分は、層２４の部分２４ａからなるもので、反
強磁性層２６ａ_１，２６ａ_２を相互接続した状態で残さ
れる。第２の接続部分は、層２４の部分２４ｂからなる
もので、反強磁性層２６ｂに接続された状態で残され
る。分離溝４４の深さＤは、図１４の工程で反強磁性層
２６をエッチングしたため、図７の場合に比べて小さく
なる。この後、図１２に関して前述したと同様にして分
離溝３８，４４の側壁の堆積膜（エッチング生成物）を
除去してもよい。

【００７３】次に、図８に関して前述したと同様に基板
上面に層間絶縁膜４６を形成する。このとき、分離溝４
４の段差が低いので、絶縁膜４６には欠陥が発生しにく
い。図８に関して前述したと同様にして絶縁膜４６に接
続孔４６ａ〜４６ｃを形成した後、図９に関して前述し
たと同様にして絶縁膜４６の上に配線層４８ａ，４８ｂ
を形成する。

【００７４】図１４，１５の変形例に係る製法によれ
ば、前述した第１の実施形態に係る製法と同様に磁気セ
ンサの製造歩留りが向上する。また、得られる磁気セン
サは、図９に示した磁気センサと同様に動作する。

【００７５】図１６，１７は、図１〜９に関して前述し
た第１の実施形態の他の変形例を示すもので、図１〜９
と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略
する。

【００７６】図１６，１７の変形例では、図１に対応す
る工程において、絶縁膜２２の上に下から順に導電材層
２４、強磁性層２８、トンネルバリア層３０、強磁性層
３２、反強磁性層、導電材層３４を形成する。ここで、
強磁性層３２と導電材層３４との間の反強磁性層は、前
述した反強磁性層２６と同様のもので、強磁性層３２を
磁化固定層とするためのものである。

【００７７】図１６の工程は、図１に対応する工程の
後、図１４に関して前述したと同様にレジスト層３６ａ
〜３６ｃをマスクとする選択的イオンミリング処理によ
り分離溝３８を形成してＴＭＲ素子Ｔａ〜Ｔｃを得る工
程であり、導電材層３４ａ，３４ｂ，３４ｃの下に（強
磁性層３２ａ，３２ｂ，３２ｃの上に）反強磁性層３３
ａ，３３ｂ，３３ｃがそれぞれ存在すると共に強磁性層
２８ａ〜２８ｃに共通に導電材層２４が配置された状態
になる点で図１４の工程とは異なるものである。イオン
ミリング処理の後、図２に関して前述したと同様にして
レジスト層３６ａ〜３６ｃを除去し、必要に応じてクリ
ーニングミリング処理を行なう。図１６の工程では、図
２に関して前述したと同様にエッチング終点検出法とし
てプラズマ発光測定法を用いることができ、高い精度で
エッチング終点を検出可能である。

【００７８】次に、図１７の工程では、図３〜６に関し
て前述したと同様にして基板上面に絶縁膜からなるハー
ドマスク４０ａ，４０ｂを形成する。そして、図１５に
関して前述したと同様にしてハードマスク４０ａ，４０
ｂを選択マスクとするイオンミリング処理により導電材
層２４に分離溝４４を絶縁膜２２に達するように形成す
ることにより層２４を分離溝４４により第１及び第２の
接続部分（電極層）に分離する。第１の接続部分は、層
２４の部分２４ａからなるもので、強磁性層２８ａ，２
８ｂを相互接続した状態で残される。第２の接続部分
は、層２４の部分２４ｂからなるもので、強磁性層２８
ｃに接続された状態で残される。分離溝４４の深さＤ
は、導電材層２４の上に（強磁性層２８ａ〜２８ｃの下
に）反強磁性層が存在しないため、図７の場合に比べて
小さくなる。この後、図１２に関して前述したと同様に
して分離溝３８，４４の側壁の堆積膜（エッチング生成
物）を除去してもよい。

【００７９】次に、図８に関して前述したと同様に基板
上面に層間絶縁膜４６を形成する。このとき、分離溝４
４の段差が低いので、絶縁膜４６には欠陥が発生しにく
い。図８に関して前述したと同様にして絶縁膜４６に接
続孔４６ａ〜４６ｃを形成した後、図９に関して前述し
たと同様にして絶縁膜４６の上に配線層４８ａ，４８ｂ
を形成する。

【００８０】図１６，１７の変形例に係る製法によれ
ば、前述した第１の実施形態に係る製法と同様に磁気セ
ンサの製造歩留りが向上する。また、得られる磁気セン
サは、図９に示した磁気センサと同様に動作する。

【００８１】次に、図１８〜２７を参照してこの発明の
第２の実施形態に係る磁気センサの製法を説明する。

【００８２】図１８の工程では、図１に関して前述した
と同様に絶縁膜２２で表面が覆われた基板２０を用意し
た後、絶縁膜２２の上に下から順に下磁性層５０、トン
ネルバリア層５２、上磁性層５４及びマスク用絶縁膜５
６を積層状に形成する。トンネルバリア層５２は、図１
に関して前述したトンネルバリア層３０と同様にして形
成することができる。

【００８３】下磁性層５０は、図１に関して前述したよ
うに下から順に導電材層２４、反強磁性層２６及び強磁
性層２８を積層したものとすることができ、他の例とし
ては、図１６に関して前述したように導電材層２４に強
磁性層２８を重ねたものとしてもよい。

【００８４】上磁性層５４は、図１に関して前述したよ
うに強磁性層３２に導電材層３４を重ねたものとするこ
とができ、他の例としては、図１６に関して前述したよ
うに下から順に強磁性層３２、反強磁性層及び導電材層
３４を積層したものとしてもよい。

【００８５】絶縁膜５６は、一例としてＳｉＯ_２からな
るもので、図３に関して前述した絶縁膜４０と同様にし
てスパッタ法又はＣＶＤ法等により形成することがで
き、膜厚は、１００〜４００ｎｍ（好ましくは３００ｎ
ｍ）とすることができる。

【００８６】絶縁膜５６の上には、それぞれ図１３のＴ
ａ，Ｔｂに示すような四辺形状の素子パターンを有する
レジスト層５８ａ，５８ｂをホトリソグラフィ処理によ
り形成する。このときのレジスト厚さは、１００〜７０
０ｎｍ（好ましくは３５０ｎｍ）とすることができる。

【００８７】図１９の工程では、レジスト層５８ａ，５
８ｂを選択マスクとするイオンミリング法又はドライエ
ッチング法等により絶縁膜５６をパターニングしてハー
ドマスク５６ａ，５６ｂを形成する。ハードマスク５６
ａ，５６ｂは、それぞれレジスト層５８ａ，５８ｂに対
応した絶縁膜５６の第１，第２の残存部分からなる。絶
縁膜５６のパターニング処理をイオンミリング法又はド
ライエッチング法で行なう場合、処理条件は、図５に関
して前述したと同様にすることができる。

【００８８】次に、図２に関して前述したと同様の方法
によりレジスト層５８ａ，５８ｂを除去し、ハードマス
ク５６ａ，５６ｂを残存させる。このようなレジスト除
去工程に加えて、希フッ酸（又はＢＨＦ）処理及び純水
洗浄処理を順次に施すか又はアンモニア＋過酸化水素水
処理及び純水洗浄処理を順次に施してもよい。

【００８９】図２０の工程では、ハードマスク５６ａ，
５６ｂを選択マスクとするイオンミリング処理により層
５０〜５４の積層に分離溝６０を層５０内の反強磁性層
（又は導電材層）に達するように形成することにより磁
気トンネル接合部ＡＴａ，ＡＴｂ（又はＴＭＲ素子Ｔ
ａ，Ｔｂ）を得る。磁気トンネル接合部ＡＴａ（又はＴ
ＭＲ素子Ｔａ）は、層５２，５４の残存部５２ａ，５４
ａを含むと共に、磁気トンネル接合部ＡＴｂ（又はＴＭ
Ｒ素子Ｔｂ）は、層５２，５４の残存部５２ｂ，５４ｂ
を含み、層５０は、磁気トンネル接合部ＡＴａ，ＡＴｂ
に共通に配置された状態となる。磁気トンネル接合部Ａ
Ｔａ，ＡＴｂの詳細な構成は、図２に関して前述したと
同様であり、ＴＭＲ素子Ｔａ，Ｔｂの詳細な構成は、図
１４又は図１６に関して前述したと同様である。なお、
イオンミリング処理における処理条件及びエッチング終
点検出法は、図２に関して前述したのと同様にすること
ができる。

【００９０】図２０のイオンミリング工程では、分離溝
６０の側壁にエッチング生成物としての側壁堆積膜ＤＰ
_２１，ＤＰ_２２が形成される。堆積膜ＤＰ_２１，ＤＰ
_２２は、ハードマスク５６ａ，５６ｂの絶縁材成分、層
５０，５４の金属成分等を含むが、レジスト変性成分等
の有機物を含まないので、容易に除去可能である。

【００９１】図２１の工程では、一例として、希フッ酸
（又はＢＨＦ）処理及び純水洗浄処理を順次に施すか又
はアンモニア＋過酸化水素水処理及び純水洗浄処理を順
次に施すことにより堆積膜ＤＰ_２１，ＤＰ_２２を分離溝
６０の側壁（特にトンネルバリア層５２ａ，５２ｂの端
部）から除去する。この後、必要に応じて図２に関して
前述したようなクリーニングミリング処理を追加しても
よい。この処理により一層の清浄化が可能になると共に
側壁形状は一層テーパー状となる。

【００９２】堆積膜ＤＰ_２１，ＤＰ_２２等のエッチング
生成物を除去したので、５２ａ等のトンネルバリア層の
上下の金属層間で電気的な短絡やリークが発生するのを
防止することができる。なお、ハードマスク５６ａ，５
６ｂは、残しておいて層間絶縁膜の一部として利用する
ことができる。

【００９３】次に、図２２の工程では、磁気トンネル接
合部ＡＴａ，ＡＴｂ（又はＴＭＲ素子Ｔａ，Ｔｂ）を覆
って例えばＳｉＯ_２からなるマスク用絶縁膜６２をスパ
ッタ法又はＣＶＤ法等により形成する。絶縁膜６２は、
図３に関して前述した絶縁膜４０と同様にして形成する
ことができ、膜厚は、５０〜３００ｎｍ（好ましくは２
００ｎｍ）とすることができる。

【００９４】図２３の工程では、絶縁膜６２を覆って図
１３の２６ａに示すように四辺形状の電極パターンを有
するレジスト層６４をホトリソグラフィ処理により形成
する。レジスト層６４は、磁気トンネル接合部ＡＴａ，
ＡＴｂ（又はＴＭＲ素子Ｔａ，Ｔｂ）を覆うように形成
する。このときのレジスト厚さは、８０〜６００ｎｍ
（好ましくは３００ｎｍ）とすることができる。

【００９５】図２４の工程では、レジスト層６４を選択
マスクとするイオンミリング法又はドライエッチング法
等により絶縁膜６２をパターニングしてハードマスク６
２Ａを形成する。絶縁膜６２のパターニング処理は、図
５に関して前述した絶縁膜４０のパターニング処理と同
様にして行なうことができる。

【００９６】図２５の工程では、図２に関して前述した
と同様の方法によりレジスト層６４を除去し、ハードマ
スク６２Ａを残存させる。このようなレジスト除去工程
に加えて、希フッ酸（又はＢＨＦ）処理及び純水洗浄を
順次に施すか又はアンモニア＋過酸化水素水処理及び純
水洗浄処理を順次に施してもよい。このようにすると、
レジスト除去面を一層清浄化することができる。

【００９７】図２６の工程では、ハードマスク６２Ａを
選択マスクとするイオンミリング処理により下磁性層５
０に分離溝６４を絶縁膜２２に達するように形成する。
この結果、下磁性層５０の一部５０ａが分離溝６４で取
囲まれた形で残存する。

【００９８】図１８に示した下磁性層５０が図１に示し
たように下から順に導電材層２４、反強磁性層２６及び
強磁性層２８を積層した構成である場合、図２０の工程
で反強磁性層２６に達するように分離溝６０を形成した
ときは、下磁性層５０ａは、図７に示したように層２
４，２６の残存部分２４ａ，２６ａの積層からなり、こ
の積層がＴＭＲ素子Ｔａ，Ｔｂを相互接続する形で残さ
れる。また、図２０の工程で導電材層２４に達するよう
に分離溝６０を形成したときは、下磁性層５０ａは、図
１５に示したようにＴＭＲ素子Ｔａに関しては層２４，
２６の残存部分２４ａ，２６ａ_１の積層からなると共に
ＴＭＲ素子Ｔｂに関しては層２４，２６の残存部分２４
ａ，２６ａ_２の積層からなり、導電材層２４ａがＴＭＲ
素子Ｔａ，Ｔｂを相互接続する形で残される。

【００９９】図１８に示した下磁性層５０が図１６に関
して前述したように導電材層２４に強磁性層２８を重ね
た構成である場合、図２０の工程で導電材層２４に達す
るように分離溝６０を形成したときは、下磁性層５０ａ
は、図１７に示したようにＴＭＲ素子Ｔａに関しては層
２４、２８の残存部分２４ａ，２８ａの積層からなると
共にＴＭＲ素子Ｔｂに関しては層２４、２８の残存部分
２４ａ，２８ｂの積層からなり、導電材層２４ａがＴＭ
Ｒ素子Ｔａ，Ｔｂを相互接続する形で残される。

【０１００】図２６のイオンミリング工程では、分離溝
３８，４４の側壁にエッチング生成物としての側壁堆積
膜ＤＰ_２３〜ＤＰ_２５が形成される。これらの堆積膜Ｄ
Ｐ_{２ ３}〜ＤＰ_２５は、残しておいても素子特性上問題は
ないが、歩留りの低下を防ぐためには除去するのが望ま
しい。

【０１０１】図２７の工程では、図１２に関して前述し
たと同様の方法によハードマスク６２Ａの表面を薄く溶
解させて堆積膜ＤＰ_２３〜ＤＰ_２５を除去する。薄くな
ったハードマスク６２Ａは、残しておいて層間絶縁膜の
一部として利用することができる。

【０１０２】この後は、図８，９に関して前述したと同
様にして層間絶縁膜の形成、接続孔の形成、配線層の形
成等の処理を行なう。

【０１０３】上記した第２の実施形態の製法によれば、
第１の実施形態の製法に関して前述した理由に加えて、
図１８，１９の工程では薄いレジスト層を用いて寸法精
度よくハードマスクを形成できること、図２０の工程で
はハードマスクを用いて寸法精度よく磁気トンネル接合
部（又はＴＭＲ素子）を形成できること、図２１の工程
では側壁堆積膜を除去したため５２ａ等のトンネルバリ
ア層の上下の電極層間で電気的な短絡やリークを防げる
ことなど理由により磁気センサの製造歩留りが向上す
る。

【０１０４】図２８〜３３は、この発明の第３の実施形
態に係る磁気センサの製法を示すもので、図１８〜２７
と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略
する。

【０１０５】図２８の工程では、基板２０の表面を覆う
絶縁膜２２の上に下から順に下磁性層５０、トンネルバ
リア層５２及び上磁性層５４を積層状に形成する。層５
０〜５４の形成は、図１８に関して前述したと同様にし
て行なうことができる。

【０１０６】上磁性層５４の上には、図１３の２６ａに
示したような四辺形状の電極パターンを有するレジスト
層７０をホトリソグラフィ処理により形成する。このと
きのレジスト厚さは、０．３〜２．０μｍとすることが
できる。

【０１０７】図２９の工程では、レジスト層７０を選択
マスクとするイオンミリング処理により層５０〜５４の
積層に分離溝７２を絶縁膜２２に達するように形成す
る。この結果、層５０，５２，５４の部分５０Ａ，５２
Ａ，５４Ａからなる積層が分離溝７２で取囲まれた形で
残存する。また、イオンミリング処理では、分離溝７２
の側壁に側壁堆積膜ＤＰ_３１が形成される。堆積膜ＤＰ
_３１は層７０のレジスト変性成分、層５０，５４の金属
成分等を含む。

【０１０８】次に、図２に関して前述したと同様の方法
によりレジスト層７０を除去する。このような除去処理
によっても堆積膜ＤＰ_３１やレジスト残渣Ｒ_１１〜Ｒ
_１４を十分に除去できないときは、図２に関して前述し
たようなクリーニングミリング処理を施すことにより堆
積膜ＤＰ_３１やレジスト残渣Ｒ_１１〜Ｒ_１４を除去する
ことができる。

【０１０９】図３０の工程では、層５０Ａ，５２Ａ，５
４Ａからなる積層と分離溝７２とを覆って例えばＳｉＯ
_２からなるマスク用絶縁膜７４をスパッタ法又はＣＶＤ
法等により形成する。絶縁膜７４は，図３に関して前述
した絶縁膜４０と同様にして形成することができ、膜厚
は、１００〜４００ｎｍ（好ましくは３００ｎｍ）とす
ることができる。

【０１１０】図３１の工程では、絶縁膜７４の上に図１
３のＴａ，Ｔｂに示すような四辺形状の素子パターンを
有するレジスト層７６ａ，７６ｂをホトリソグラフィ処
理により形成する。このときのレジスト厚さは、１００
〜７００ｎｍ（好ましくは３５０ｎｍ）とすることがで
きる。

【０１１１】図３２の工程では、レジスト層７６ａ，７
６ｂをマスクとするイオンミリング法又はドライエッチ
ング法により絶縁膜７４をパターニングしてハードマス
ク７４ａ，７４ｂを形成する。ハードマスク７４ａ，７
４ｂは、それぞれレジスト層７６ａ，７６ｂに対応した
絶縁膜７４の第１，第２の残存部分からなる。絶縁膜７
４のパターニング処理をイオンミリング法又はドライエ
ッチング法で行なう場合、処理条件は、図５に関して前
述したと同様にすることができる。

【０１１２】次に、図２に関して前述したと同様の方法
によりレジスト層７６ａ，７６ｂを除去し、ハードマス
ク７４ａ，７４ｂを残存させる。このようなレジスト除
去工程に加えて、希フッ酸（又はＢＨＦ）処理及び純水
洗浄処理を順次に施すか又はアンモニア＋過酸化水素水
処理及び純水洗浄処理を順次に施してもよい。

【０１１３】図３３の工程では、ハードマスク７４ａ，
７４ｂを選択マスクとするイオンミリング処理により層
５０Ａ〜５４Ａの積層に分離溝７８を層５０Ａ内の反強
磁性層（又は導電材層）に達するように形成することに
よりＴＭＲ素子Ｔａ，Ｔｂを得る。ＴＭＲ素子Ｔａは、
層５２Ａ，５４Ａの残存部分５２ａ、５４ａを含むと共
に、ＴＭＲ素子Ｔｂは、層５２Ａ，５４Ａの残存部分５
２ｂ、５４ｂを含み、層５０Ａの残存部５０ａは、ＴＭ
Ｒ素子Ｔａ，Ｔｂに共通に配置された状態となる。

【０１１４】図２８に示した下磁性層５０が図１に示し
たように下から順に導電材層２４、反強磁性層２６及び
強磁性層２８を積層した構成である場合、図３３の工程
で反強磁性層２６に達するように分離溝７８を形成した
ときは、下磁性層５０ａは、図７に示したように層２
４，２６の残存部分２４ａ，２６ａの積層からなり、こ
の積層がＴＭＲ素子Ｔａ，Ｔｂを相互接続する形で残さ
れる。また、図３３の工程で導電材層２４に達するよう
に分離溝７８を形成したときは、下磁性層５０ａは、図
１５に示したようにＴＭＲ素子Ｔａに関しては層２４，
２６の残存部分２４ａ，２６ａ_１の積層からなると共に
ＴＭＲ素子Ｔｂに関しては層２４，２６の残存部分２４
ａ，２６ａ_２の積層からなり、導電材層２４ａがＴＭＲ
素子Ｔａ，Ｔｂを相互接続する形で残される。

【０１１５】図２８に示した下磁性層５０が図１６に関
して前述したように導電材層２４に強磁性層２８を重ね
た構成である場合、図３３の工程で導電材層２４に達す
るように分離溝７８を形成したときは、下磁性層５０ａ
は、図１７に示したようにＴＭＲ素子Ｔａに関しては層
２４、２８の残存部分２４ａ，２８ａの積層からなると
共にＴＭＲ素子Ｔｂに関しては層２４、２８の残存部分
２４ａ，２８ｂの積層からなり、導電材層２４ａがＴＭ
Ｒ素子Ｔａ，Ｔｂを相互接続する形で残される。

【０１１６】図３３のイオンミリング工程では、分離溝
７２，７８の側壁にエッチング生成物としての側壁堆積
膜（図示せず）が形成される。これらの堆積膜は、５２
ａ等のトンネルバリア層の上下の金属層間で電気的な短
絡やリークが発生する原因となるものであり、除去する
必要がある。

【０１１７】図３３の工程では、図１２に関して前述し
たと同様の方法により分離溝７２，７８の側壁（特にト
ンネルバリア層５２ａ，５２ｂの端部）から堆積膜を除
去する。このとき、ハードマスク７４ａ，７４ｂの表面
が薄く溶解される。薄くなったハードマスク７４ａ，７
４ｂは、残しておいて層間絶縁膜の一部として利用する
ことができる。この後は、図８，９に関して前述したと
同様にして層間絶縁膜の形成、接続孔の形成、配線層の
形成等の処理を行なう。

【０１１８】上記した第３の実施形態の製法によれば、
図３１，３２の工程では薄いレジスト層を用いて寸法精
度よくハードマスクを形成できること、図３３の工程で
はハードマスクを用いて寸法精度よくＴＭＲ素子を形成
できること、図３３の工程では側壁堆積膜を除去したた
め５２ａ等のトンネルバリア層の上下の金属層間で電気
的な短絡やリークを防げることなど理由により磁気セン
サの製造歩留りが向上する。

【０１１９】図３４〜３９は、この発明の第４の実施形
態に係る磁気センサの製法を示すもので、図１８〜２７
と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略
する。

【０１２０】図３４の工程では、基板２０の表面を覆う
絶縁膜２２の上に下から順に下磁性層５０、トンネルバ
リア層５２及び上磁性層５４を積層状に形成する。層５
０〜５４の形成は、図１８に関して前述したと同様にし
て行なうことができる。

【０１２１】上磁性層５４の上には、例えばＳｉＯ_２か
らなるマスク用絶縁膜８０を形成する。絶縁膜８０は、
図３に関して前述した絶縁膜４０と同様にしてスパッタ
法又はＣＶＤ法等により形成することができ、膜厚は、
１００〜４００ｎｍ（好ましくは３００ｎｍ）とするこ
とができる。

【０１２２】絶縁膜８０の上には、図１３の２６ａに示
すような四辺形状の電極パターンを有するレジスト層８
２をホトリソグラフィ処理により形成する。このときの
レジスト厚さは、１００〜７００ｎｍ（好ましくは３５
０ｎｍ）とすることができる。

【０１２３】図３５の工程では、レジスト層８２を選択
マスクとするイオンミリング法又はドライエッチング法
等により絶縁膜８０をパターニングしてハードマスク８
０Ａを形成する。ハードマスク８０Ａは、レジスト層８
２に対応した絶縁膜８０の残存部分からなる。絶縁膜８
０のパターニング処理をイオンミリング法又はドライエ
ッチング法で行なう場合、処理条件は、図５に関して前
述したと同様にすることができる。

【０１２４】次に、図２に関して前述したと同様の方法
によりレジスト層８２を除去し、ハードマスク８０Ａを
残存させる。このようなレジスト除去工程に加えて、希
フッ酸（又はＢＨＦ）処理及び純水洗浄処理を順次に施
すか又はアンモニア＋過酸化水素水処理及び純水洗浄処
理を順次に施してもよい。

【０１２５】図３６の工程では、ハードマスク８０Ａを
選択マスクとするイオンミリング処理により層５０〜５
４の積層に分離溝８４を絶縁膜２２に達するように形成
する。この結果、層５０，５２，５４の部分５０Ａ，５
２Ａ，５４Ａからなる積層が分離溝８４で取囲まれた形
で残存する。また、イオンミリング処理では、分離溝８
４の側壁に側壁堆積膜ＤＰ_４１が形成される。堆積膜Ｄ
Ｐ_４１は、ハードマスク８０Ａの絶縁材成分、層５０、
５４の金属成分等を含むが、レジスト変性成分等の有機
物を含まない。

【０１２６】堆積膜ＤＰ_４１は、図１２に関して前述し
たように希フッ酸等の薬液処理で簡単に除去可能であ
る。しかし、堆積膜ＤＰ_４１は、図３８のマスクパター
ニング処理や図３９のイオンミリング処理で除去される
ので、残しておいてもよい。

【０１２７】図３７の工程では、ハードマスク８０Ａと
層５０Ａ〜５４Ａからなる積層と分離溝８４とを覆って
例えばＳｉＯ_２からなるマスク用絶縁膜８６をスパッタ
法又はＣＶＤ法等により形成する。絶縁膜８６は、図３
に関して前述した絶縁膜４０と同様にして形成すること
ができ、膜厚は、１００〜４００ｎｍ（好ましくは３０
０ｎｍ）とすることができる。

【０１２８】図３８の工程では、絶縁膜８６の上に図１
３のＴａ，Ｔｂに示すような四辺形状の素子パターンを
有するレジスト層８８ａ，８８ｂをホトリソグラフィ処
理により形成する。このときのレジスト厚さは、１００
〜７００ｎｍ（好ましくは３５０ｎｍ）とすることがで
きる。

【０１２９】次に、レジスト層８８ａ，８８ｂをマスク
とするイオンミリング法又はドライエッチング法により
ハードマスク８０Ａと絶縁膜８６との積層をパターニン
グしてハードマスク８０ａ，８０ｂ，８６ａ，８６ｂを
形成する。ハードマスク８０ａ，８０ｂは、それぞれレ
ジスト層８８ａ，８８ｂに対応したハードマスク８０Ａ
の第１、第２の残存部分からなると共に、ハードマスク
８６ａ，８６ｂは、それぞれレジスト層８８ａ，８８ｂ
に対応した絶縁膜８６の第１，第２の残存部分からな
る。ハードマスク８０Ａ及び絶縁膜８６の積層のパター
ニング処理をイオンミリング法又はドライエッチング法
で行なう場合、処理条件は、図５に関して前述したと同
様にすることができる。

【０１３０】次に、図２に関して前述したと同様の方法
によりレジスト層８８ａ，８８ｂを除去し、ハードマス
ク８０ａ，８６ａの積層とハードマスク８０ｂ，８６ｂ
の積層とを残存させる。このようなレジスト除去工程に
加えて、希フッ酸（又はＢＨＦ）処理及び純水洗浄処理
を順次に施すか又はアンモニア＋過酸化水素水処理及び
純水洗浄処理を順次に施してもよい。

【０１３１】図３９の工程では、ハードマスク８０ａ，
８６ａの積層とハードマスク８０ｂ，８６ｂの積層とを
選択マスクとするイオンミリング処理により層５０Ａ〜
５４Ａの積層に分離溝９０を層５０Ａ内の反強磁性層
（又は導電材層）に達するように形成することによりＴ
ＭＲ素子Ｔａ，Ｔｂを得る。ＴＭＲ素子Ｔａは、層５２
Ａ，５４Ａの残存部分５２ａ、５４ａを含むと共に、Ｔ
ＭＲ素子Ｔｂは、層５２Ａ，５４Ａの残存部分５２ｂ、
５４ｂを含み、層５０Ａの残存部５０ａは、ＴＭＲ素子
Ｔａ，Ｔｂに共通に配置された状態となる。残存する下
磁性層５０ａによるＴＭＲ素子Ｔａ，Ｔｂの接続形態
は、図３４の工程での下磁性層５０の構成と図３９の工
程での分離溝９０の深さとに応じて３通りありうるが、
各々の接続形態の詳細については図３３の工程に関連し
て図７，図１５及び図１７を参照して前述したと同様で
ある。

【０１３２】図３９のイオンミリング工程では、分離溝
８４，９０の側壁にエッチング生成物としての側壁堆積
膜（図示せず）が形成される。これらの堆積膜は、５２
ａ等のトンネルバリア層の上下の金属層間で電気的な短
絡やリークが発生する原因となるものであり、除去する
必要がある。

【０１３３】図３９の工程では、図１２に関して前述し
たと同様の方法により分離溝８４，９０の側壁（特にト
ンネルバリア層５２ａ，５２ｂの端部）から堆積膜を除
去する。このとき、ハードマスク８６ａ，８６ｂの表面
が薄く溶解される。薄くなったハードマスク８６ａ，８
６ｂは、ハードマスク８０ａ，８０ｂと共に残しておい
て層間絶縁膜の一部として利用することができる。

【０１３４】また、ハードマスク８６ａ，８６ｂが丁度
消費されてなくなり、ハードマスク８０ａ，８０ｂのみ
となるようにイオンミリング条件を調整してもよい。こ
のようにすると、層間絶縁膜を薄くしたり、マスク用絶
縁膜８６の厚さを小さくしたりすることが可能となり、
微細パターニングを精度よく行なえる。

【０１３５】この後は、図８，９に関して前述したと同
様にして層間絶縁膜の形成、接続孔の形成、配線層の形
成等の処理を行なう。

【０１３６】上記した第４の実施形態の製法によれば、
第３の実施形態の製法に関して前述した理由に加えて、
図３４，３５の工程では薄いレジスト層を用いて寸法精
度よくハードマスクを形成できること、図３６の工程で
はハードマスクを用いて寸法精度よく電極形状を決定で
きること、図３６の工程で生じた側壁堆積膜を図３８，
３９の工程で簡単に除去できるため５２ａ等のトンネル
バリア層の上下の金属層間で電気的な短絡やリークを防
げることなどの理由により磁気センサの製造歩留りが向
上する。

【０１３７】なお、この発明は、上記したような磁気セ
ンサに限らず、他の磁気センサ、磁気メモリ、磁気ヘッ
ド等のＴＭＲ素子応用製品の製造にも適用することがで
きる。

【０１３８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、磁気
トンネル接合部の側壁を覆う保護膜としてパターニング
に用いた絶縁性ハードマスクを用いるようにしたので、
高信頼且つ製造容易な磁気トンネル接合素子を実現でき
る効果が得られる。

【０１３９】また、磁気トンネル接合部においてトンネ
ルバリア層の端部に選択エッチング処理の際に堆積した
堆積物を除去した後、絶縁膜からなるハードマスクを選
択マスクとする選択エッチング処理により磁気トンネル
接合部の下に電極層を形成したり、磁気トンネル接合積
層の残存部に絶縁膜からなるハードマスクを選択マスク
とする選択エッチング処理を施して磁気トンネル接合部
を形成した後、磁気トンネル接合部においてトンネルバ
リア層の端部に選択エッチング処理の際に堆積した堆積
物を除去したりするので、トンネルバリア層の上下の金
属層間に電気的な短絡やリークが発生するのを防止で
き、ＴＭＲ素子の製造歩留りが向上すると共にＴＭＲ素
子の特性劣化を防止できる効果が得られる。その上、こ
の発明の製法では、酸化性又は窒化性雰囲気中でイオン
ミリング処理を行なう必要がないので、エッチング終点
の検出精度が低下しない利点もある。

【０１４０】さらに、絶縁膜からなるハードマスクを選
択マスクとする選択エッチング処理では、エッチング生
成物がレジスト変性成分等の有機物を含まないので、磁
気トンネル接合部の側壁に付着したエッチング生成物を
有機溶媒等を用いずに簡単に除去することができ、コス
ト低減が可能になる効果も得られる。また、微細なパタ
ーンの形成が容易であると共に加工精度が高い利点もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１の実施形態に係る磁気センサ
の製法における積層形成工程及びレジスト層形成工程を
示す基板断面図である。

【図２】 図１の工程に続くイオンミリング工程及びレ
ジスト除去工程を示す基板断面図である。

【図３】 図２の工程に続く絶縁膜形成工程を示す基板
断面図である。

【図４】 図３の工程に続くレジスト層形成工程を示す
基板断面図である。

【図５】 図４の工程に続くマスク形成工程を示す基板
断面図である。

【図６】 図５の工程に続くレジスト除去工程を示す基
板断面図である。

【図７】 図６の工程に続くイオンミリング工程を示す
基板断面図である。

【図８】 図７の工程に続く絶縁膜形成工程及び接続孔
形成工程を示す基板断面図である。

【図９】 図８の工程に続く配線形成工程を示す基板断
面図である。

【図１０】 図２のイオンミリング工程における側壁堆
積膜の形成状況を示す基板断面図である。

【図１１】 図７のイオンミリング工程における側壁堆
積膜の形成状況を示す基板断面図である。

【図１２】 図７のイオンミリング工程に続く側壁堆積
膜除去工程を示す基板断面図である。

【図１３】 ＴＭＲ素子の接続状況を示す上面図であ
る。

【図１４】 図２の工程の変形例を示す基板断面図であ
る。

【図１５】 図１４の変形例における分離溝形成工程を
示す基板断面図である。

【図１６】 図２の工程の他の変形例を示す基板断面図
である。

【図１７】 図１６の変形例における分離溝形成工程を
示す基板断面図である。

【図１８】 この発明の第２の実施形態に係る磁気セン
サの製法における積層形成工程及びレジスト層形成工程
を示す基板断面図である。

【図１９】 図１８の工程に続くマスク形成工程及びレ
ジスト除去工程を示す基板断面図である。

【図２０】 図１９の工程に続くイオンミリング工程を
示す基板断面図である。

【図２１】 図２０の工程に続く側壁堆積膜除去工程を
示す基板断面図である。

【図２２】 図２１の工程に続く絶縁膜形成工程を示す
基板断面図である。

【図２３】 図２２の工程に続くレジスト層形成工程を
示す基板断面図である。

【図２４】 図２３の工程に続くマスク形成工程を示す
基板断面図である。

【図２５】 図２４の工程に続くレジスト除去工程を示
す基板断面図である。

【図２６】 図２５の工程に続くイオンミリング工程を
示す基板断面図である。

【図２７】 図２６の工程に続く側壁堆積膜除去工程を
示す基板断面図である。

【図２８】 この発明の第３の実施形態に係る磁気セン
サの製法における積層形成工程及びレジスト層形成工程
を示す基板断面図である。

【図２９】 図２８の工程に続くイオンミリング工程を
示す基板断面図である。

【図３０】 図２９の工程に続く側壁堆積膜除去工程及
び絶縁膜形成工程を示す基板断面図である。

【図３１】 図３０の工程に続くレジスト層形成工程を
示す基板断面図である。

【図３２】 図３１の工程に続くマスク形成工程及びレ
ジスト除去工程を示す基板断面図である。

【図３３】 図３２の工程に続くイオンミリング工程を
示す基板断面図である。

【図３４】 この発明の第４の実施形態に係る磁気セン
サの製法における積層形成工程、絶縁膜形成工程及びレ
ジスト層形成工程を示す基板断面図である。

【図３５】 図３４の工程に続くマスク形成工程及びレ
ジスト除去工程を示す基板断面図である。

【図３６】 図３５の工程に続くイオンミリング工程を
示す基板断面図である。

【図３７】 図３６の工程に続く側壁堆積膜除去工程及
び絶縁膜形成工程を示す基板断面図である。

【図３８】 図３７の工程に続くレジスト層形成工程及
びマスク形成工程を示す基板断面図である。

【図３９】 図３８の工程に続くレジスト除去工程、イ
オンミリング工程及び側壁堆積膜除去工程を示す基板断
面図である。

【図４０】 従来の磁気センサの製法における積層形成
工程及びレジスト層形成工程を示す基板断面図である。

【図４１】 図４０の工程に続くイオンミリング工程及
びレジスト除去工程を示す基板断面図である。

【図４２】 図４１の工程に続くレジスト層形成工程を
示す基板断面図である。

【図４３】 図４２の工程に続くイオンミリング工程及
びレジスト除去工程を示す基板断面図である。

【図４４】 図４３の工程に続く絶縁膜形成工程及び接
続孔形成工程を示す基板断面図である。

【図４５】 図４４の工程に続く配線形成工程を示す基
板断面図である。

【図４６】 図４１のイオンミリング工程における側壁
堆積膜の形成状況を示す基板断面図である。

【図４７】 図４３のイオンミリング工程における側壁
堆積膜の形成状況を示す基板断面図である。

【符号の説明】

２０：半導体基板、２２：絶縁膜、２４，３４：導電材
層、２６，３３ａ〜３３ｃ：反強磁性層、２８，３２：
強磁性層、３０，５２：トンネルバリア層、３６ａ〜３
６ｃ，４２ａ，４２ｂ，５８ａ，５８ｂ，６４，７０，
７６ａ，７６ｂ，８２，８８ａ，８８ｂ：レジスト層、
３８，４４，６０，６４，７２，７８，８４，９０：分
離溝、４０，５６，６２，７４，８０，８６：マスク用
絶縁膜、４０ａ，４０ｂ，５６ａ，５６ｂ，６２Ａ，７
４ａ，７４ｂ，８０Ａ，８０ａ，８０ｂ，８６ａ，８６
ｂ：ハードマスク、４６：層間絶縁膜、４６ａ〜４６
ｃ：接続孔、４８ａ，４８ｂ：配線層、５０：下磁性
層、５４：上磁性層、ＡＴａ〜ＡＴｃ：磁気トンネル接
合部、Ｔａ〜Ｔｃ：ＴＭＲ素子、ＤＰ_１１〜ＤＰ_１３，
ＤＰ_２１〜ＤＰ_２５，ＤＰ_３１，ＤＰ_４１：側壁堆積
膜、Ｒ_１１〜Ｒ_１４：レジスト残渣。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁性の一主面を有する基板と、 前記一主面に形成された磁気トンネル接合部であって、
   前記一主面に下から順に第１の導電材層、反強磁性層、
   第１の磁性層、トンネルバリア層、第２の磁性層及び第
   ２の導電材層を重ねるか又は前記一主面に下から順に第
   １の導電材層、第１の磁性層、トンネルバリア層、第２
   の磁性層、反強磁性層及び第２の導電材層を重ねて構成
   されたものと、 前記磁気トンネル接合部の側壁を覆う保護膜であって、
   前記第１の導電材層と前記反強磁性層との積層又は前記
   第１の導電材層をパターニングする際に用いられた絶縁
   性ハードマスクからなるものとを備えた磁気トンネル接
   合素子。
2. 【請求項２】基板の絶縁性の一主面に導電材層を介して
   磁気トンネル接合積層を形成する工程であって、前記導
   電材層の上に下から順に反強磁性層、第１の磁性層、ト
   ンネルバリア層及び第２の磁性層を重ねて前記磁気トン
   ネル接合積層を形成するものと、 前記磁気トンネル接合積層に所望の素子パターンに従っ
   て第１の選択エッチング処理を施して前記磁気トンネル
   接合積層を前記反強磁性層に達するまでエッチングする
   ことにより前記第１の磁性層、前記トンネルバリア層及
   び前記第２の磁性層の各々の残存部分からなる磁気トン
   ネル接合部を形成する工程と、 前記磁気トンネル接合部において前記トンネルバリア層
   の端部に前記第１の選択エッチング処理の際に堆積した
   堆積物を除去する工程と、 前記堆積物を除去した後、前記磁気トンネル接合部と前
   記反強磁性層の露呈部とを覆ってマスク用絶縁膜を形成
   する工程と、 前記磁気トンネル接合部と前記反強磁性層の露呈部とを
   所望の電極パターンに従って覆うように前記マスク用絶
   縁膜を残存させるべく前記マスク用絶縁膜に第２の選択
   エッチング処理を施すことにより前記マスク用絶縁膜の
   残存部分からなるハードマスクを形成する工程と、 前記導電材層と前記反強磁性層との積層に前記ハードマ
   スクを選択マスクとする第３の選択エッチング処理を施
   すことにより該積層の残存部分からなる電極層を前記磁
   気トンネル接合部の下に形成する工程とを含む磁気トン
   ネル接合素子の製法。
3. 【請求項３】基板の絶縁性の一主面に導電材層を介して
   磁気トンネル接合積層を形成する工程であって、前記導
   電材層の上に下から順に反強磁性層、第１の磁性層、ト
   ンネルバリア層及び第２の磁性層を重ねるか又は前記導
   電材層の上に下から順に第１の磁性層、トンネルバリア
   層、第２の磁性層及び反強磁性層を重ねて前記磁気トン
   ネル接合積層を形成するものと、 前記磁気トンネル接合積層に所望の素子パターンに従っ
   て第１の選択エッチング処理を施して前記磁気トンネル
   接合積層を前記導電材層に達するまでエッチングするこ
   とにより前記磁気トンネル接合積層の残存部分からなる
   磁気トンネル接合部を形成する工程と、 前記磁気トンネル接合部において前記トンネルバリア層
   の端部に前記第１の選択エッチング処理の際に堆積した
   堆積物を除去する工程と、 前記堆積物を除去した後、前記磁気トンネル接合部と前
   記導電材層の露呈部とを覆ってマスク用絶縁膜を形成す
   る工程と、 前記磁気トンネル接合部と前記導電材層の露呈部とを所
   望の電極パターンに従って覆うように前記マスク用絶縁
   膜を残存させるべく前記マスク用絶縁膜に第２の選択エ
   ッチング処理を施すことにより前記マスク用絶縁膜の残
   存部分からなるハードマスクを形成する工程と、 前記導電材層に前記ハードマスクを選択マスクとする第
   ３の選択エッチング処理を施すことにより前記導電材層
   の残存部分からなる電極層を前記磁気トンネル接合部の
   下に形成する工程とを含む磁気トンネル接合素子の製
   法。
4. 【請求項４】 前記電極層を形成した後、前記ハードマ
   スク及び前記電極層に前記第３の選択エッチング処理の
   際に堆積した堆積物を除去する工程を更に含む請求項２
   又は３記載の磁気トンネル接合素子の製法。
5. 【請求項５】基板の絶縁性の一主面に導電材層を介して
   磁気トンネル接合積層を形成する工程であって、前記導
   電材層の上に下から順に反強磁性層、第１の磁性層、ト
   ンネルバリア層及び第２の磁性層を重ねて前記磁気トン
   ネル接合積層を形成するものと、 前記磁気トンネル接合積層を覆って第１のマスク用絶縁
   膜を形成する工程と、 前記磁気トンネル接合積層を所望の素子パターンに従っ
   て覆うように前記第１のマスク用絶縁膜を残存させるべ
   く前記第１のマスク用絶縁膜に第１の選択エッチング処
   理を施すことにより前記第１のマスク用絶縁膜の残存部
   部分からなる第１のハードマスクを形成する工程と、 前記磁気トンネル接合積層に前記第１のハードマスクを
   選択マスクとする第２の選択エッチング処理を施して前
   記磁気トンネル接合積層を前記反強磁性層に達するまで
   エッチングすることにより前記第１の磁性層、前記トン
   ネルバリア層及び前記第２の磁性層の各々の残存部分か
   らなる磁気トンネル接合部を形成する工程と、 前記磁気トンネル接合部において前記トンネルバリア層
   の端部に前記第２の選択エッチング処理の際に堆積した
   堆積物を除去する工程と、 前記堆積物を除去した後、前記磁気トンネル接合部と前
   記反強磁性層の露呈部とを覆って第２のマスク用絶縁膜
   を形成する工程と、 前記磁気トンネル接合部と前記反強磁性層の露呈部とを
   所望の電極パターンに従って覆うように前記第２のマス
   ク用絶縁膜を残存させるべく前記第２のマスク用絶縁膜
   に第３の選択エッチング処理を施すことにより前記第２
   のマスク用絶縁膜の残存部分からなる第２のハードマス
   クを形成する工程と、 前記導電材層と前記反強磁性層との積層に前記第２のハ
   ードマスクを選択マスクとする第４の選択エッチング処
   理を施すことにより該積層の残存部分からなる電極層を
   前記磁気トンネル接合部の下に形成する工程とを含む磁
   気トンネル接合素子の製法。
6. 【請求項６】基板の絶縁性の一主面に導電材層を介して
   磁気トンネル接合積層を形成する工程であって、前記導
   電材層の上に下から順に反強磁性層、第１の磁性層、ト
   ンネルバリア層及び第２の磁性層を重ねるか又は前記導
   電材層の上に下から順に第１の磁性層、トンネルバリア
   層、第２の磁性層及び反強磁性層を重ねて前記磁気トン
   ネル接合積層を形成するものと、 前記磁気トンネル接合積層を覆って第１のマスク用絶縁
   膜を形成する工程と、 前記磁気トンネル接合積層を所望の素子パターンに従っ
   て覆うように前記第１のマスク用絶縁膜を残存させるべ
   く前記第１のマスク用絶縁膜に第１の選択エッチング処
   理を施すことにより前記第１のマスク用絶縁膜の残存部
   部分からなる第１のハードマスクを形成する工程と、 前記磁気トンネル接合積層に前記第１のハードマスクを
   選択マスクとする第２の選択エッチング処理を施して前
   記磁気トンネル接合積層を前記導電材層に達するまでエ
   ッチングすることにより前記磁気トンネル接合積層の残
   存部分からなる磁気トンネル接合部を形成する工程と、 前記磁気トンネル接合部において前記トンネルバリア層
   の端部に前記第２の選択エッチング処理の際に堆積した
   堆積物を除去する工程と、 前記堆積物を除去した後、前記磁気トンネル接合部と前
   記導電材層の露呈部とを覆って第２のマスク用絶縁膜を
   形成する工程と、 前記磁気トンネル接合部と前記導電材層の露呈部とを所
   望の電極パターンに従って覆うように前記第２のマスク
   用絶縁膜を残存させるべく前記第２のマスク用絶縁膜に
   第３の選択エッチング処理を施すことにより前記第２の
   マスク用絶縁膜の残存部分からなる第２のハードマスク
   を形成する工程と、 前記導電材層に前記第２のハードマスクを選択マスクと
   する第４の選択エッチング処理を施すことにより前記導
   電材層の残存部分からなる電極層を前記磁気トンネル接
   合部の下に形成する工程とを含む磁気トンネル接合素子
   の製法。
7. 【請求項７】 前記電極層を形成した後、前記第２のハ
   ードマスク及び前記電極層に前記第４の選択エッチング
   処理の際に堆積した堆積物を除去する工程を更に含む請
   求項５又は６記載の磁気トンネル接合素子の製法。
8. 【請求項８】基板の絶縁性の一主面に導電材層を介して
   磁気トンネル接合積層を形成する工程であって、前記導
   電材層の上に下から順に反強磁性層、第１の磁性層、ト
   ンネルバリア層及び第２の磁性層を重ねて前記磁気トン
   ネル接合積層を形成するものと、 前記磁気トンネル接合積層を所望の電極パターンに従っ
   て残存させるように前記磁気トンネル接合積層に第１の
   選択エッチング処理を施す工程と、 前記磁気トンネル接合積層の残存部を覆ってマスク用絶
   縁膜を形成する工程と、 前記磁気トンネル接合積層の残存部を所望の素子パター
   ンに従って覆うように前記マスク用絶縁膜を残存させる
   べく前記マスク用絶縁膜に第２の選択エッチング処理を
   施すことにより前記マスク用絶縁膜の残存部分からなる
   ハードマスクを形成する工程と、 前記磁気トンネル接合積層の残存部に前記ハードマスク
   を選択マスクとする第３の選択エッチング処理を施して
   前記磁気トンネル接合積層の残存部を前記反強磁性層に
   達するまでエッチングすることにより前記第１の磁性
   層、前記トンネルバリア層及び前記第２の磁性層の各々
   の残存部分からなる磁気トンネル接合部を形成すると共
   にこの磁気トンネル接合部の下に前記導電材層及び前記
   反強磁性層の各々の残存部分からなる電極層を残存させ
   る工程と、 前記磁気トンネル接合部において前記トンネルバリア層
   の端部に前記第３の選択エッチングの際に堆積した堆積
   物を除去する工程とを含む磁気トンネル接合素子の製
   法。
9. 【請求項９】基板の絶縁性の一主面に導電材層を介して
   磁気トンネル接合積層を形成する工程であって、前記導
   電材層の上に下から順に反強磁性層、第１の磁性層、ト
   ンネルバリア層及び第２の磁性層を重ねるか又は前記導
   電材層の上に下から順に第１の磁性層、トンネルバリア
   層、第２の磁性層及び反強磁性層を重ねて前記磁気トン
   ネル接合積層を形成するものと、 前記磁気トンネル接合積層を所望の電極パターンに従っ
   て残存させるように前記磁気トンネル接合積層に第１の
   選択エッチング処理を施す工程と、 前記磁気トンネル接合積層の残存部を覆ってマスク用絶
   縁膜を形成する工程と、 前記磁気トンネル接合積層の残存部を所望の素子パター
   ンに従って覆うように前記マスク用絶縁膜を残存させる
   べく前記マスク用絶縁膜に第２の選択エッチング処理を
   施すことにより前記マスク用絶縁膜の残存部分からなる
   ハードマスクを形成する工程と、 前記磁気トンネル接合積層の残存部に前記ハードマスク
   を選択マスクとする第３の選択エッチング処理を施して
   前記磁気トンネル接合積層の残存部を前記導電材層に達
   するまでエッチングすることにより前記反強磁性層、前
   記第１の磁性層、前記トンネルバリア層及び前記第２の
   磁性層の各々の残存部分又は前記第１の磁性層、前記ト
   ンネルバリア層、前記第２の磁性層及び前記反強磁性層
   の各々の残存部分からなる磁気トンネル接合部を形成す
   ると共にこの磁気トンネル接合部の下に前記導電材層の
   残存部分からなる電極層を残存させる工程と、 前記磁気トンネル接合部において前記トンネルバリア層
   の端部に前記第３の選択エッチングの際に堆積した堆積
   物を除去する工程とを含む磁気トンネル接合素子の製
   法。
10. 【請求項１０】基板の絶縁性の一主面に導電材層を介し
    て磁気トンネル接合積層を形成する工程であって、前記
    導電材層の上に下から順に反強磁性層、第１の磁性層、
    トンネルバリア層及び第２の磁性層を重ねて前記磁気ト
    ンネル接合積層を形成するものと、 前記磁気トンネル接合積層を覆って第１のマスク用絶縁
    膜を形成する工程と、 前記磁気トンネル接合積層を所望の電極パターンに従っ
    て覆うように前記第１のマスク用絶縁膜を残存させるべ
    く前記第１のマスク用絶縁膜に第１の選択エッチング処
    理を施すことにより前記第１のマスク用絶縁膜の残存部
    部分からなる第１のハードマスクを形成する工程と、 前記磁気トンネル接合積層に前記第１のハードマスクを
    選択マスクとする第２の選択エッチング処理を施すこと
    により前記電極パターンに従って前記磁気トンネル接合
    積層を残存させる工程と、 前記磁気トンネル接合積層の残存部を覆って第２のマス
    ク用絶縁膜を形成する工程と、 前記磁気トンネル接合積層の残存部を所望の素子パター
    ンに従って覆うように前記第２のマスク用絶縁膜を残存
    させるべく前記第２のマスク用絶縁膜に第３の選択エッ
    チング処理を施すことにより前記第２のマスク用絶縁膜
    の残存部分からなる第２のハードマスクを形成する工程
    と、 前記磁気トンネル接合積層の残存部に前記第２のハード
    マスクを選択マスクとする第４の選択エッチング処理を
    施して前記磁気トンネル接合積層の残存部を前記反強磁
    性層に達するまでエッチングすることにより前記第１の
    磁性層、前記トンネルバリア層及び前記第２の磁性層の
    各々の残存部分からなる磁気トンネル接合部を形成する
    と共にこの磁気トンネル接合部の下に前記導電材層及び
    前記反強磁性層の各々の残存部分からなる電極層を残存
    させる工程と、 前記磁気トンネル接合部において前記トンネルバリア層
    の端部に前記第４の選択エッチング処理の際に堆積した
    堆積物を除去する工程とを含む磁気トンネル接合素子の
    製法。
11. 【請求項１１】基板の絶縁性の一主面に導電材層を介し
    て磁気トンネル接合積層を形成する工程であって、前記
    導電材層の上に下から順に反強磁性層、第１の磁性層、
    トンネルバリア層及び第２の磁性層を重ねるか又は前記
    導電材層の上に下から順に第１の磁性層、トンネルバリ
    ア層、第２の磁性層及び反強磁性層を重ねて前記磁気ト
    ンネル接合積層を形成するものと、 前記磁気トンネル接合積層を覆って第１のマスク用絶縁
    膜を形成する工程と、 前記磁気トンネル接合積層を所望の電極パターンに従っ
    て覆うように前記第１のマスク用絶縁膜を残存させるべ
    く前記第１のマスク用絶縁膜に第１の選択エッチング処
    理を施すことにより前記第１のマスク用絶縁膜の残存部
    部分からなる第１のハードマスクを形成する工程と、 前記磁気トンネル接合積層に前記第１のハードマスクを
    選択マスクとする第２の選択エッチング処理を施すこと
    により前記電極パターンに従って前記磁気トンネル接合
    積層を残存させる工程と、 前記磁気トンネル接合積層の残存部を覆って第２のマス
    ク用絶縁膜を形成する工程と、 前記磁気トンネル接合積層の残存部を所望の素子パター
    ンに従って覆うように前記第２のマスク用絶縁膜を残存
    させるべく前記第２のマスク用絶縁膜に第３の選択エッ
    チング処理を施すことにより前記第２のマスク用絶縁膜
    の残存部分からなる第２のハードマスクを形成する工程
    と、 前記磁気トンネル接合積層の残存部に前記第２のハード
    マスクを選択マスクとする第４の選択エッチング処理を
    施して前記磁気トンネル接合積層の残存部を前記導電材
    層に達するまでエッチングすることにより前記反強磁性
    層、前記第１の磁性層、前記トンネルバリア層及び前記
    第２の磁性層の各々の残存部分又は前記第１の磁性層、
    前記トンネルバリア層、前記第２の磁性層及び前記反強
    磁性層の各々の残存部分からなる磁気トンネル接合部を
    形成すると共にこの磁気トンネル接合部の下に前記導電
    材層の残存部分からなる電極層を残存させる工程と、 前記磁気トンネル接合部において前記トンネルバリア層
    の端部に前記第４の選択エッチング処理の際に堆積した
    堆積物を除去する工程とを含む磁気トンネル接合素子の
    製法。