JP2004253593A - 面直型磁気センサの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】面直型磁気センサの製造方法に関し、キャップ層に起因する磁気センサの特性低下を防止する。
【解決手段】基板１上に下部電極層２を介して強磁性トンネル接合膜または多層膜のいずれかからなる磁気センサ膜を成膜し、次いで、磁気センサ膜上にエッチングストッパー用キャップ層７及び保護用キャップ層８を順次成膜し、次いで、磁気センサ膜及びキャップ層を所定寸法にエッチングして磁気センサ部を形成し、次いで、磁気センサ部の側部に少なくとも磁区制御膜９及び絶縁層１０を形成、次いで、反応性ガスを用いたドライエッチング法によって保護用キャップ層８をエッチングする。
【選択図】 図１
【解決手段】基板１上に下部電極層２を介して強磁性トンネル接合膜または多層膜のいずれかからなる磁気センサ膜を成膜し、次いで、磁気センサ膜上にエッチングストッパー用キャップ層７及び保護用キャップ層８を順次成膜し、次いで、磁気センサ膜及びキャップ層を所定寸法にエッチングして磁気センサ部を形成し、次いで、磁気センサ部の側部に少なくとも磁区制御膜９及び絶縁層１０を形成、次いで、反応性ガスを用いたドライエッチング法によって保護用キャップ層８をエッチングする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は面直型磁気センサの製造方法に関するものであり、特に、磁気抵抗変化を利用し、 磁気ディスク等の磁気記録媒体から発生する磁気的信号を読み取り、これを電気的信号に変える面直型磁気センサ素子のキャップ層に起因する特性不良を改善するためのキャップ層構造及び工程に特徴のある面直型磁気センサの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記憶装置は、小型化・大容量化が急速に進んでおり、それに伴って、高密度磁気記録を実現するための磁気記録媒体及び薄膜磁気ヘッドの開発が求められており、薄膜磁気ヘッドに関しては、高記録密度化が進むほど、素子を作製する上で加工条件が厳しいものとなっており、磁気センサ素子を構成する多層膜の電気特性及び磁気特性を低下させずに、高感度に素子を形成する必要がある。
【０００３】
このような磁気センサ素子では、特に磁気抵抗効果が大きいスピンバルブ型の磁気センサ素子が実用化され、磁気抵抗変化を検出するセンス電流を積層面に平行に流すＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎ−ｔｈｅ−Ｐｌａｎｅ）素子が主流である。
【０００４】
しかし、最近では、さらなる高密度記録化のために、さらに磁気抵抗効果が大きいトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ：Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を利用したトンネル磁気センサ素子（ＴＭＲ素子）や磁気抵抗変化を検出するセンス電流を積層面に垂直に流すＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ−ｔｏ−ｔｈｅ−Ｐｌａｎｅ）素子、即ち、面直型磁気センサが検討されている（例えば、特許文献１或いは非特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、図８乃至図１０を参照して、従来の面直型磁気センサ素子の製造方法の一例を説明する。
図８（ａ）参照
まず、Ａｌ２ Ｏ３ −ＴｉＣ基板４１上に、Ａｌ２ Ｏ３ 膜４２を介して、下部磁気シールドを兼ねるＮｉＦｅ下部電極４３を形成したのち、Ｔａ下地層４４、ＮｉＦｅフリー層４５、ＣｏＦｅフリー層４６、Ａｌ２ Ｏ３ 中間絶縁層４７、ＣｏＦｅピンド層４８、及び、ＰｄＰｔＭｎピン層４９を順次堆積させたのち、表面保護のためにＴａキャップ層５０を堆積させる。
【０００６】
図８（ｂ）参照
次いで、磁場を印加した状態でアニール処理を行うことによって、ＰｄＰｔＭｎピン層４９の磁化方向を固定したのち、レジストパターン５１をマスクとしたイオンミリングにより四角柱状にエッチングして、磁気センサ部５２を形成するとともにＮｉＦｅ下部電極４３を露出させる。
【０００７】
次いで、Ｃｒ下地層５３を介してＣｏＣｒＰｔ磁区制御膜５４及びＡｌ２ Ｏ３ 膜５５をリフトオフ法により形成する。
なお、図においては、図示を簡単にするために、レジストパターン５１上のＣｒ／ＣｏＣｒＰｔ／Ａｌ２ Ｏ３ 堆積膜の図示は省略している。
【０００８】
図９（ｃ）参照
次いで、レジストパターン５１を除去したのち、新たなレジストパターン５６をマスクとしてイオンミリングを施すことによって素子高さ（ハイト）加工を行い、次いで、Ａｌ２ Ｏ３ 平坦化膜５７をリフトオフ法により形成する。
【０００９】
図９（ｄ）参照
次いで、レジストパターン５６を除去したのち、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によって、Ｔａキャップ層５０を除去し、磁気センサ部５２の表面をクリーニングする。
この時、エッチングガス５８のガス種を選択することによって、Ａｌ２ Ｏ３ 膜５５及びＡｌ２ Ｏ３ 平坦化膜５７がエッチングされることはない。
【００１０】
図１０（ｅ）参照
次いで、全面に密着性を高めるためのＴａ下地層５９を介してＮｉＦｅメッキベース層６０を堆積させる。
【００１１】
図１０（ｆ）参照
次いで、レジストパターンからなるレジストフレーム（図示を省略）を用いて選択メッキを行うことによって上部磁気シールド層を兼ねるＮｉＦｅ上部電極６１を形成し、次いで、レジストフレームを除去したのち、イオンミリングによってＮｉＦｅメッキベース層６０及びＴａ下地層５９の露出部を除去することによってＣＰＰ型磁気センサの基本構成が得られる。
【００１２】
このＣＰＰ型磁気センサにおいては、磁気センサ部５２にセンス電流を積層面に垂直に流す構成であるため、ＮｉＦｅ上部電極６１と磁気センサ部５２との界面状態が重要になる。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−２８３４１２号公報
【非特許文献１】
ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，ＶＯＬ．３６，ＮＯ．５，ｐｐ．２５４９−２５５３，２０００
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の製造方法では、図９（ｄ）のキャップ層を除去するためのイオンミリング工程において、バリ等のエッチング残渣が発生し、このバリ等のエッチング残渣を介してセンス電流が拡がって流れてしまうという問題があるので、図１１を参照して説明する。
【００１５】
図１１（ａ）参照
図に示すように、Ｔａキャップ層５０をイオンミリングで除去する際に、除去されたＴａ等がＣｏＣｒＰｔ磁区制御膜５４等の側壁に再付着してエッチング残渣６２となる。
【００１６】
図１１（ｂ）参照
このエッチング残渣６２が存在した状態で、ＮｉＦｅ上部電極６１を形成すると、ＮｉＦｅ上部電極６１から流れ込むセンス電流がエッチング残渣６２を介して両脇のＣｏＣｒＰｔ磁区制御膜５４に拡がることになる。
【００１７】
このようなエッチング残渣６２を問題を避けるためには、イオンミリング工程を長く行えば良いが、イオンミリングによる制御が困難で、Ｔａキャップ層５０のどこまでエッチングしたか分からず、オーバーエッチングした場合、下層までもエッチングしてしまう危険性がある。
【００１８】
或いは、エッチング残渣の発生を避けるためにクリーニング工程自体を行わないと、上部端子層と表面が酸化されてＴａ２ Ｏ５ になっているＴａキャップ層５０との接続抵抗が大きくなってしまい、特性に影響を与えるという問題がある。
【００１９】
したがって、本発明は、キャップ層に起因する磁気センサの特性低下を防止することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記目的を達成するため、本発明は、面直型磁気センサの製造方法において、基板１上に下部電極層２を介して強磁性トンネル接合膜または多層膜のいずれかからなる磁気センサ膜を成膜する工程、磁気センサ膜上にエッチングストッパー用キャップ層７及び保護用キャップ層８を順次成膜する工程、磁気センサ膜及びキャップ層を所定寸法にエッチングして磁気センサ部を形成する工程、磁気センサ部の側部に少なくとも磁区制御膜９及び絶縁層１０を形成する工程、及び、反応性ガスを用いたドライエッチング法によって保護用キャップ層８をエッチングする工程とを有することを特徴とする。
【００２１】
このように、プロセス保護用の保護用キャップ層８の下にエッチングストッパー用キャップ層７を設けることによって、保護用キャップ層８の除去工程において磁気センサ膜の不所望なエッチングを発生させることなく、オーバーエッチングすることが可能になるので、バリ等のエッチング残渣を完全に除去することが可能になり、それによって、センス電流の拡散や上部電極との接続抵抗を増加を防止することができる。
【００２２】
なお、上記の工程では一般的な磁気センサとして使用可能であるが、磁気記録装置の磁気ヘッドを形成するためには、保護用キャップ層８をエッチングする工程の前に、素子高さ（ハイト）方向に磁気センサ部を加工する工程を設けることが必要になる。
【００２３】
この場合、保護用キャップ層８としては、プロセス耐性に優れるＴａが好適である。
なお、保護用キャップ層８としてＡｕを用いた場合には、レジスト除去のアッシング工程等においてダメージを受けるので望ましくない。
【００２４】
また、本発明は、磁気センサの製造方法において、基板１上に下部電極層２を介して強磁性トンネル接合膜または多層膜のいずれかからなる磁気センサ膜を成膜する工程、磁気センサ膜上にエッチングストッパー用キャップ層７を成膜する工程、磁気センサ膜及びキャップ層を所定寸法にエッチングして磁気センサ部を形成する工程、磁気センサ部の側部に少なくとも磁区制御膜９及び絶縁層１０を形成する工程、キャップ層及び絶縁層１０を覆うように保護膜を形成する工程、素子高さ方向に磁気センサ部を加工する工程、及び、反応性ガスを用いたドライエッチング法によって保護膜をエッチングする工程とを有することを特徴とする。
【００２５】
この様に、素子高さ方向に磁気センサ部を加工する工程に先立って保護膜を設けることによって、キャップ層はエッチングストッパー用キャップ層７のみを設けるだけで良くなる。
【００２６】
また、磁気センサ膜を、少なくとも磁化フリー層３、中間絶縁層４、磁化固定層５、及び、反強磁性層６からなる多層膜で構成することが望ましく、それによって、大きな磁気抵抗効果を得ることができる。
【００２７】
また、エッチングストッパー用キャップ層７としては、各種の反応性ガスに対するエッチング耐性に優れるＡｕ、Ｐｔ、或いは、Ｒｕが望ましい。
【００２８】
また、絶縁層１０としては、Ｔａ或いはＳｉＯ２ のエッチング工程においてエッチングされないＡｌ２ Ｏ３ が好適である。
【００２９】
また、ドライエッチング工程における反応性ガスとしては、Ａｌ２ Ｏ３ に対してＴａ或いはＳｉＯ２ を選択的にエッチングできるＳＦ６ 、ＣＦ４ 、或いは、ＣＨＣｌ３ のいずれかが好適である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
ここで、図２乃至図４を参照して、本発明の第１の実施の形態のＣＰＰ型磁気センサの製造工程を説明する。
図２（ａ）参照
まず、例えば、直径が５インチ（≒１２．７ｃｍ）のＡｌ２ Ｏ３ −ＴｉＣ基板１１上に、Ａｌ２ Ｏ３ 膜１２を介して、厚さが、例えば、２．０μｍの下部磁気シールドを兼ねるＮｉＦｅ下部電極１３を形成したのち、スパッタリング法を用いて厚さが、例えば、１０ｎｍのＴａ下地層１４、５ｎｍのＮｉＦｅフリー層１５、３ｎｍＣｏＦｅフリー層１６、１ｎｍのＡｌ２ Ｏ３ 中間絶縁層１７、３ｎｍのＣｏＦｅピンド層１８、及び、１０ｎｍのＩｒＭｎピン層１９を順次真空中で堆積させたのち、表面保護のために厚さが、例えば、５ｎｍのＡｕキャップ層２０及びＴａキャップ層２１を真空中で連続的に堆積させる。
【００３１】
図２（ｂ）参照
次いで、厚さが、例えば、０．８μｍのレジストパターン２２をマスクとしたイオンミリングにより、例えば、０．１μｍ×３．０μｍの四角柱状にエッチングして、磁気センサ部２３を形成するとともにＮｉＦｅ下部電極１３を露出させる。
【００３２】
次いで、結晶性を改善するための厚さが、例えば、３ｎｍのＣｒ下地層２４を介して厚さが、例えば、５０ｎｍのＣｏＣｒＰｔ磁区制御膜２５及び厚さが、例えば、３０ｎｍのＡｌ２ Ｏ３ 膜２６をリフトオフ法により形成する。
なお、この場合も、図示を簡単にするために、レジストパターン２２上のＣｒ／ＣｏＣｒＰｔ／Ａｌ２ Ｏ３ 堆積膜の図示は省略している。
【００３３】
図３（ｃ）参照
次いで、レジストパターン２２を除去したのち、厚さが、例えば、１．０μｍの新たなレジストパターン２７をマスクとしてイオンミリングを施すことによって素子高さ（ハイト）加工を行い、次いで、厚さが、例えば、７０ｎｍのＡｌ２ Ｏ３ 平坦化膜２８をリフトオフ法により形成する。
【００３４】
図３（ｄ）参照
次いで、レジストパターン２７を除去したのち、ＳＦ６ をエッチングガス２９として用いたＲＩＥによって、Ｔａキャップ層２１を除去し、磁気センサ部２３の表面をクリーニングする。
【００３５】
この時、Ａｕキャップ層２０はＳＦ６ にエッチングされないのでエッチングストッパーとして作用するため、磁気センサ部２３に影響を与えることなく１０％のオーバーエッチング（４０秒間）を行うことが可能になり、それによって、表面酸化によってＴａ２ Ｏ５ が形成されたＴａキャップ層２１をバリ等のエッチング残渣を発生させることなく完全に除去することができる。
【００３６】
図４（ｅ）参照
次いで、スパッタリング法を用いて、全面に密着性を高めるための厚さが、例えば、５ｎｍのＴａ下地層３０を介して、厚さが、例えば、５０ｎｍのＮｉＦｅメッキベース層３１を堆積させる。
【００３７】
図４（ｆ）参照
次いで、レジストパターンからなるレジストフレーム（図示を省略）を用いて選択メッキを行うことによって厚さが、例えば、２．５μｍの上部磁気シールド層を兼ねるＮｉＦｅ上部電極３２を形成し、次いで、レジストフレームを除去したのち、イオンミリングによってＮｉＦｅメッキベース層３１及びＴａ下地層３０の露出部を除去することによってＣＰＰ型磁気センサの基本構成が得られる。
【００３８】
このように、本発明の第１の実施の形態においては、Ｔａキャップ層２１の下地にエッチングストッパーとして作用するＡｕキャップ層２０を設けているので、Ｔａキャップ層２１の除去工程において、磁気センサ膜に影響を与えることなくオーバーエッチングすることが可能になりプロセスマージンが大きくなり、それによって、バリ等が発生することがないので、磁気特性の低下を防止することができる。
【００３９】
次に、図５乃至図７を参照して、本発明の第２の実施の形態のＣＰＰ型磁気センサの製造工程を説明する。
図５（ａ）参照
まず、例えば、直径が５インチ（≒１２．７ｃｍ）のＡｌ２ Ｏ３ −ＴｉＣ基板１１上に、Ａｌ２ Ｏ３ 膜１２を介して、厚さが、例えば、２．０μｍの下部磁気シールドを兼ねるＮｉＦｅ下部電極１３を形成したのち、スパッタリング法を用いて厚さが、例えば、１０ｎｍのＴａ下地層１４、５ｎｍのＮｉＦｅフリー層１５、３ｎｍＣｏＦｅフリー層１６、１ｎｍのＡｌ２ Ｏ３ 中間絶縁層１７、３ｎｍのＣｏＦｅピンド層１８、及び、１０ｎｍのＩｒＭｎピン層１９を順次真空中で堆積させたのち、表面保護のために厚さが、例えば、５ｎｍのＡｕキャップ層２０を真空中で連続的に堆積させる。
【００４０】
図５（ｂ）参照
次いで、厚さが、例えば、０．８μｍのレジストパターン２２をマスクとしたイオンミリングにより、例えば、０．１μｍ×３．０μｍの四角柱状にエッチングして、磁気センサ部２３を形成するとともにＮｉＦｅ下部電極１３を露出させる。
【００４１】
次いで、結晶性を改善するための厚さが、例えば、３ｎｍのＣｒ下地層２４を介して厚さが、例えば、５０ｎｍのＣｏＣｒＰｔ磁区制御膜２５及び厚さが、例えば、３０ｎｍのＡｌ２ Ｏ３ 膜２６をリフトオフ法により形成する。
なお、この場合も、図示を簡単にするために、レジストパターン２２上のＣｒ／ＣｏＣｒＰｔ／Ａｌ２ Ｏ３ 堆積膜の図示は省略している。
【００４２】
図６（ｃ）参照
次いで、レジストパターン２２を除去したのち、スパッタリング法を用いて全面に厚さが、例えば、２０ｎｍのＳｉＯ２ 保護膜３３を堆積させる。
【００４３】
図６（ｄ）参照
次いで、厚さが、例えば、１．０μｍの新たなレジストパターン２７をマスクとしてイオンミリングを施すことによって素子高さ（ハイト）加工を行ったのち、厚さが、例えば、７０ｎｍのＡｌ２ Ｏ３ 平坦化膜２８をリフトオフ法により形成する。
【００４４】
図７（ｅ）参照
次いで、レジストパターン２７を除去したのち、ＳＦ６ をエッチングガス３４として用いたＲＩＥによって、ＳｉＯ２ 保護膜３３を除去し、磁気センサ部２３の表面をクリーニングする。
【００４５】
この時、Ａｕキャップ層２０及びＡｌ２ Ｏ３ 平坦化膜２８はＳＦ６ にエッチングされないのでエッチングストッパーとして作用するため、磁気センサ部２３に影響を与えることなく１０％のオーバーエッチング（１５０秒間）を行うことが可能になり、それによって、ＳｉＯ２ 保護膜３３をバリ等のエッチング残渣を発生させることなく完全に除去することができる。
【００４６】
図７（ｆ）参照
次いで、スパッタリング法を用いて、全面に密着性を高めるための厚さが、例えば、５ｎｍのＴａ下地層３０を介して、厚さが、例えば、５０ｎｍのＮｉＦｅメッキベース層３１を堆積させる。
【００４７】
次いで、レジストパターンからなるレジストフレーム（図示を省略）を用いて選択メッキを行うことによって厚さが、例えば、２．５μｍの上部磁気シールド層を兼ねるＮｉＦｅ上部電極３２を形成し、次いで、レジストフレームを除去したのち、イオンミリングによってＮｉＦｅメッキベース層３１及びＴａ下地層３０の露出部を除去することによってＣＰＰ型磁気センサの基本構成が得られる。
【００４８】
このように、本発明の第２の実施の形態においては、素子高さ加工工程において、ＳｉＯ２ 保護膜３３を設けているので、キャップ層はＡｕキャップ層２０のみで良くなる。
【００４９】
以上、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の各実施の形態において、Ａｌ２ Ｏ３ 中間絶縁層については、特に言及していないが、完全にＡｌ２ Ｏ３ 化してＴＭＲ膜としても良いし、或いは、Ａｌを一部酸化して局所的な電流通路が形成されるＧＭＲ膜としても良いものである。
さらには、Ａｌ２ Ｏ３ 中間絶縁層の代わりにＣｕ等の非磁性層を用いて通常のＧＭＲ膜としても良いものである。
【００５０】
また、上記の各実施の形態においては、反強磁性ピン層としてＩｒＭｎを用いているが、ＩｒＭｎに限られるものではなく、ＰｄＰｔＭｎ等の他の反強磁性体を用いても良いものである。
なお、ＰｄＰｔＭｎを用いた場合には、ＰｄＰｔＭｎの成膜後に、磁場を印加した状態でアニール処理を行うことによって、ＰｄＰｔＭｎピン層の磁化方向を固定する必要がある。
【００５１】
また、上記の各実施の形態におけるフリー層及びピンド層は単なる一例に過ぎず、フリー層を単一構造で構成しても良いし、或いは、ピンド層を多層構造で構成しても良いものである。
【００５２】
また、上記の各実施の形態においては、磁気センサ膜をフリー層から積層するタイプの多層膜で構成しているが、反強磁性ピン層から積層するタイプの多層膜で構成しても良いものである。
【００５３】
また、上記の各実施の形態においては、シングルスピンバルブ膜構造として説明しているが、シングルスピンバルブ膜構造に限られるものではなく、デュアルスピンバルブ膜構造を用いても良いものである。
【００５４】
また、上記の各実施の形態においては、磁区制御膜をＣｏＣｒＰｔで構成しているが、ＣｏＣｒＰｔに限られるものではなく、ＣｏＰｔ等の他の磁性膜を用いても良いものである。
【００５５】
また、上記の各実施の形態においては、Ｔａキャップ層の除去工程或いはＳｉＯ２ 保護膜の除去工程においてＳＦ６ をエッチングガスとして用いているが、ＳＦ６ に限られるものではなく、ＣＦ４ 或いはＣＨＣｌ３ 等のＡｌ２ Ｏ３ をエッチングしない他のエッチングガスを用いても良いものである。
【００５６】
また、上記の各実施の形態においては、エッチングストッパーとしてＡｕキャップ層を用いているが、Ａｕに限られるものではなく、磁気センサの製造プロセスにおいてＡｕと同様の特性を有するＰｔ或いはＲｕを用いても良いものである。
【００５７】
また、上記の各実施の形態においては、再生用のリードヘッドとして説明しているが、本発明は、この様なリードヘッド単独の磁気ヘッドに限られるものではなく、上記の磁気センサのＮｉＦｅ上部電極上に誘導型のライトヘッドを積層させて複合薄膜ヘッドとしても良いものである。
【００５８】
ここで、再び図１を参照して、改めて本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図１参照
（付記１） 基板１上に下部電極層２を介して強磁性トンネル接合膜または多層膜のいずれかからなる磁気センサ膜を成膜する工程、前記磁気センサ膜上にエッチングストッパー用キャップ層７及び保護用キャップ層８を順次成膜する工程、前記磁気センサ膜及びキャップ層を所定寸法にエッチングして磁気センサ部を形成する工程、前記磁気センサ部の側部に少なくとも磁区制御膜９及び絶縁層１０を形成する工程、及び、反応性ガスを用いたドライエッチング法によって前記保護用キャップ層８をエッチングする工程とを有することを特徴とする面直型磁気センサの製造方法。
（付記２） 上記保護用キャップ層８をエッチングする工程の前に、素子高さ方向に前記磁気センサ部を加工する工程を有することを特徴とする付記１記載の面直型磁気センサの製造方法。
（付記３） 保護用キャップ層８が、Ｔａからなることを特徴とする付記１または２に記載の面直型磁気センサの製造方法。
（付記４） 基板１上に下部電極層２を介して強磁性トンネル接合膜または多層膜のいずれかからなる磁気センサ膜を成膜する工程、前記磁気センサ膜上にエッチングストッパー用キャップ層７を成膜する工程、前記磁気センサ膜及びキャップ層を所定寸法にエッチングして磁気センサ部を形成する工程、前記磁気センサ部の側部に少なくとも磁区制御膜９及び絶縁層１０を形成する工程、前記キャップ層及び絶縁層１０を覆うように保護膜を形成する工程、素子高さ方向に前記磁気センサ部を加工する工程、及び、反応性ガスを用いたドライエッチング法によって前記保護膜をエッチングする工程とを有することを特徴とする面直型磁気センサの製造方法。
（付記５） 磁気センサ膜が、少なくとも磁化フリー層３、中間絶縁層４、磁化固定層５、及び、反強磁性層６を有することを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の面直型磁気センサの製造方法。
（付記６） エッチングストッパー用キャップ層７が、Ａｕ、Ｐｔ、或いは、Ｒｕのいずれかからなることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１に記載の面直型磁気センサの製造方法。
（付記７） 上記絶縁層１０が、Ａｌ２ Ｏ３ からなることを特徴とする付記１乃至６のいずれか１に記載の面直型磁気センサの製造方法。
（付記８） 上記ドライエッチング工程における反応性ガスが、ＳＦ６ 、ＣＦ４ 、或いは、ＣＨＣｌ３ のいずれかであることを特徴とする付記７記載の面直型磁気センサの製造方法。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、上部端子ベース膜成膜前の磁気センサ膜表面のクリーニング工程において、端子層／磁気センサ膜との接続抵抗を増加させることなく、プロセスマージンを大きくすることができ、それによって、磁気ヘッドの信頼性を向上することができ、ひいては、磁気記録装置の記録密度向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のＣＰＰ型磁気センサの途中までの製造工程の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のＣＰＰ型磁気センサの図２以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態のＣＰＰ型磁気センサの図３以降の製造工程の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態のＣＰＰ型磁気センサの途中までの製造工程の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のＣＰＰ型磁気センサの図５以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態のＣＰＰ型磁気センサの図６以降の製造工程の説明図である。
【図８】従来のＣＰＰ型磁気センサの途中までの製造工程の説明図である。
【図９】従来のＣＰＰ型磁気センサの図８以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図１０】従来のＣＰＰ型磁気センサの図９以降の製造工程の説明図である。
【図１１】従来のＣＰＰ型磁気センサの問題点の説明図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 下部電極層
３ 磁化フリー層
４ 中間絶縁層
５ 磁化固定層
６ 反強磁性層
７ エッチングストッパー用キャップ層
８ 保護用キャップ層
９ 磁区制御膜
１０ 絶縁層
１１ Ａｌ２ Ｏ３ −ＴｉＣ基板
１２ Ａｌ２ Ｏ３ 膜
１３ ＮｉＦｅ下部電極
１４ Ｔａ下地層
１５ ＮｉＦｅフリー層
１６ ＣｏＦｅフリー層
１７ Ａｌ２ Ｏ３ 中間絶縁層
１８ ＣｏＦｅピンド層
１９ ＩｒＭｎピン層
２０ Ａｕキャップ層
２１ Ｔａキャップ層
２２ レジストパターン
２３ 磁気センサ部
２４ Ｃｒ下地層
２５ ＣｏＣｒＰｔ磁区制御膜
２６ Ａｌ２ Ｏ３ 膜
２７ レジストパターン
２８ Ａｌ２ Ｏ３ 平坦化膜
２９ エッチングガス
３０ Ｔａ下地層
３１ ＮｉＦｅメッキベース層
３２ ＮｉＦｅ上部電極
３３ ＳｉＯ２ 保護膜
３４ エッチングガス
４１ Ａｌ２ Ｏ３ −ＴｉＣ基板
４２ Ａｌ２ Ｏ３ 膜
４３ ＮｉＦｅ下部電極
４４ Ｔａ下地層
４５ ＮｉＦｅフリー層
４６ ＣｏＦｅフリー層
４７ Ａｌ２ Ｏ３ 中間絶縁層
４８ ＣｏＦｅピンド層
４９ ＰｄＰｔＭｎピン層
５０ Ｔａキャップ層
５１ レジストパターン
５２ 磁気センサ部
５３ Ｃｒ下地層
５４ ＣｏＣｒＰｔ磁区制御膜
５５ Ａｌ２ Ｏ３ 膜
５６ レジストパターン
５７ Ａｌ２ Ｏ３ 平坦化膜
５８ エッチングガス
５９ Ｔａ下地層
６０ ＮｉＦｅメッキベース層
６１ ＮｉＦｅ上部電極
６２ エッチング残渣
【発明の属する技術分野】
本発明は面直型磁気センサの製造方法に関するものであり、特に、磁気抵抗変化を利用し、 磁気ディスク等の磁気記録媒体から発生する磁気的信号を読み取り、これを電気的信号に変える面直型磁気センサ素子のキャップ層に起因する特性不良を改善するためのキャップ層構造及び工程に特徴のある面直型磁気センサの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記憶装置は、小型化・大容量化が急速に進んでおり、それに伴って、高密度磁気記録を実現するための磁気記録媒体及び薄膜磁気ヘッドの開発が求められており、薄膜磁気ヘッドに関しては、高記録密度化が進むほど、素子を作製する上で加工条件が厳しいものとなっており、磁気センサ素子を構成する多層膜の電気特性及び磁気特性を低下させずに、高感度に素子を形成する必要がある。
【０００３】
このような磁気センサ素子では、特に磁気抵抗効果が大きいスピンバルブ型の磁気センサ素子が実用化され、磁気抵抗変化を検出するセンス電流を積層面に平行に流すＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎ−ｔｈｅ−Ｐｌａｎｅ）素子が主流である。
【０００４】
しかし、最近では、さらなる高密度記録化のために、さらに磁気抵抗効果が大きいトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ：Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を利用したトンネル磁気センサ素子（ＴＭＲ素子）や磁気抵抗変化を検出するセンス電流を積層面に垂直に流すＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ−ｔｏ−ｔｈｅ−Ｐｌａｎｅ）素子、即ち、面直型磁気センサが検討されている（例えば、特許文献１或いは非特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、図８乃至図１０を参照して、従来の面直型磁気センサ素子の製造方法の一例を説明する。
図８（ａ）参照
まず、Ａｌ２ Ｏ３ −ＴｉＣ基板４１上に、Ａｌ２ Ｏ３ 膜４２を介して、下部磁気シールドを兼ねるＮｉＦｅ下部電極４３を形成したのち、Ｔａ下地層４４、ＮｉＦｅフリー層４５、ＣｏＦｅフリー層４６、Ａｌ２ Ｏ３ 中間絶縁層４７、ＣｏＦｅピンド層４８、及び、ＰｄＰｔＭｎピン層４９を順次堆積させたのち、表面保護のためにＴａキャップ層５０を堆積させる。
【０００６】
図８（ｂ）参照
次いで、磁場を印加した状態でアニール処理を行うことによって、ＰｄＰｔＭｎピン層４９の磁化方向を固定したのち、レジストパターン５１をマスクとしたイオンミリングにより四角柱状にエッチングして、磁気センサ部５２を形成するとともにＮｉＦｅ下部電極４３を露出させる。
【０００７】
次いで、Ｃｒ下地層５３を介してＣｏＣｒＰｔ磁区制御膜５４及びＡｌ２ Ｏ３ 膜５５をリフトオフ法により形成する。
なお、図においては、図示を簡単にするために、レジストパターン５１上のＣｒ／ＣｏＣｒＰｔ／Ａｌ２ Ｏ３ 堆積膜の図示は省略している。
【０００８】
図９（ｃ）参照
次いで、レジストパターン５１を除去したのち、新たなレジストパターン５６をマスクとしてイオンミリングを施すことによって素子高さ（ハイト）加工を行い、次いで、Ａｌ２ Ｏ３ 平坦化膜５７をリフトオフ法により形成する。
【０００９】
図９（ｄ）参照
次いで、レジストパターン５６を除去したのち、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によって、Ｔａキャップ層５０を除去し、磁気センサ部５２の表面をクリーニングする。
この時、エッチングガス５８のガス種を選択することによって、Ａｌ２ Ｏ３ 膜５５及びＡｌ２ Ｏ３ 平坦化膜５７がエッチングされることはない。
【００１０】
図１０（ｅ）参照
次いで、全面に密着性を高めるためのＴａ下地層５９を介してＮｉＦｅメッキベース層６０を堆積させる。
【００１１】
図１０（ｆ）参照
次いで、レジストパターンからなるレジストフレーム（図示を省略）を用いて選択メッキを行うことによって上部磁気シールド層を兼ねるＮｉＦｅ上部電極６１を形成し、次いで、レジストフレームを除去したのち、イオンミリングによってＮｉＦｅメッキベース層６０及びＴａ下地層５９の露出部を除去することによってＣＰＰ型磁気センサの基本構成が得られる。
【００１２】
このＣＰＰ型磁気センサにおいては、磁気センサ部５２にセンス電流を積層面に垂直に流す構成であるため、ＮｉＦｅ上部電極６１と磁気センサ部５２との界面状態が重要になる。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−２８３４１２号公報
【非特許文献１】
ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，ＶＯＬ．３６，ＮＯ．５，ｐｐ．２５４９−２５５３，２０００
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の製造方法では、図９（ｄ）のキャップ層を除去するためのイオンミリング工程において、バリ等のエッチング残渣が発生し、このバリ等のエッチング残渣を介してセンス電流が拡がって流れてしまうという問題があるので、図１１を参照して説明する。
【００１５】
図１１（ａ）参照
図に示すように、Ｔａキャップ層５０をイオンミリングで除去する際に、除去されたＴａ等がＣｏＣｒＰｔ磁区制御膜５４等の側壁に再付着してエッチング残渣６２となる。
【００１６】
図１１（ｂ）参照
このエッチング残渣６２が存在した状態で、ＮｉＦｅ上部電極６１を形成すると、ＮｉＦｅ上部電極６１から流れ込むセンス電流がエッチング残渣６２を介して両脇のＣｏＣｒＰｔ磁区制御膜５４に拡がることになる。
【００１７】
このようなエッチング残渣６２を問題を避けるためには、イオンミリング工程を長く行えば良いが、イオンミリングによる制御が困難で、Ｔａキャップ層５０のどこまでエッチングしたか分からず、オーバーエッチングした場合、下層までもエッチングしてしまう危険性がある。
【００１８】
或いは、エッチング残渣の発生を避けるためにクリーニング工程自体を行わないと、上部端子層と表面が酸化されてＴａ２ Ｏ５ になっているＴａキャップ層５０との接続抵抗が大きくなってしまい、特性に影響を与えるという問題がある。
【００１９】
したがって、本発明は、キャップ層に起因する磁気センサの特性低下を防止することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記目的を達成するため、本発明は、面直型磁気センサの製造方法において、基板１上に下部電極層２を介して強磁性トンネル接合膜または多層膜のいずれかからなる磁気センサ膜を成膜する工程、磁気センサ膜上にエッチングストッパー用キャップ層７及び保護用キャップ層８を順次成膜する工程、磁気センサ膜及びキャップ層を所定寸法にエッチングして磁気センサ部を形成する工程、磁気センサ部の側部に少なくとも磁区制御膜９及び絶縁層１０を形成する工程、及び、反応性ガスを用いたドライエッチング法によって保護用キャップ層８をエッチングする工程とを有することを特徴とする。
【００２１】
このように、プロセス保護用の保護用キャップ層８の下にエッチングストッパー用キャップ層７を設けることによって、保護用キャップ層８の除去工程において磁気センサ膜の不所望なエッチングを発生させることなく、オーバーエッチングすることが可能になるので、バリ等のエッチング残渣を完全に除去することが可能になり、それによって、センス電流の拡散や上部電極との接続抵抗を増加を防止することができる。
【００２２】
なお、上記の工程では一般的な磁気センサとして使用可能であるが、磁気記録装置の磁気ヘッドを形成するためには、保護用キャップ層８をエッチングする工程の前に、素子高さ（ハイト）方向に磁気センサ部を加工する工程を設けることが必要になる。
【００２３】
この場合、保護用キャップ層８としては、プロセス耐性に優れるＴａが好適である。
なお、保護用キャップ層８としてＡｕを用いた場合には、レジスト除去のアッシング工程等においてダメージを受けるので望ましくない。
【００２４】
また、本発明は、磁気センサの製造方法において、基板１上に下部電極層２を介して強磁性トンネル接合膜または多層膜のいずれかからなる磁気センサ膜を成膜する工程、磁気センサ膜上にエッチングストッパー用キャップ層７を成膜する工程、磁気センサ膜及びキャップ層を所定寸法にエッチングして磁気センサ部を形成する工程、磁気センサ部の側部に少なくとも磁区制御膜９及び絶縁層１０を形成する工程、キャップ層及び絶縁層１０を覆うように保護膜を形成する工程、素子高さ方向に磁気センサ部を加工する工程、及び、反応性ガスを用いたドライエッチング法によって保護膜をエッチングする工程とを有することを特徴とする。
【００２５】
この様に、素子高さ方向に磁気センサ部を加工する工程に先立って保護膜を設けることによって、キャップ層はエッチングストッパー用キャップ層７のみを設けるだけで良くなる。
【００２６】
また、磁気センサ膜を、少なくとも磁化フリー層３、中間絶縁層４、磁化固定層５、及び、反強磁性層６からなる多層膜で構成することが望ましく、それによって、大きな磁気抵抗効果を得ることができる。
【００２７】
また、エッチングストッパー用キャップ層７としては、各種の反応性ガスに対するエッチング耐性に優れるＡｕ、Ｐｔ、或いは、Ｒｕが望ましい。
【００２８】
また、絶縁層１０としては、Ｔａ或いはＳｉＯ２ のエッチング工程においてエッチングされないＡｌ２ Ｏ３ が好適である。
【００２９】
また、ドライエッチング工程における反応性ガスとしては、Ａｌ２ Ｏ３ に対してＴａ或いはＳｉＯ２ を選択的にエッチングできるＳＦ６ 、ＣＦ４ 、或いは、ＣＨＣｌ３ のいずれかが好適である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
ここで、図２乃至図４を参照して、本発明の第１の実施の形態のＣＰＰ型磁気センサの製造工程を説明する。
図２（ａ）参照
まず、例えば、直径が５インチ（≒１２．７ｃｍ）のＡｌ２ Ｏ３ −ＴｉＣ基板１１上に、Ａｌ２ Ｏ３ 膜１２を介して、厚さが、例えば、２．０μｍの下部磁気シールドを兼ねるＮｉＦｅ下部電極１３を形成したのち、スパッタリング法を用いて厚さが、例えば、１０ｎｍのＴａ下地層１４、５ｎｍのＮｉＦｅフリー層１５、３ｎｍＣｏＦｅフリー層１６、１ｎｍのＡｌ２ Ｏ３ 中間絶縁層１７、３ｎｍのＣｏＦｅピンド層１８、及び、１０ｎｍのＩｒＭｎピン層１９を順次真空中で堆積させたのち、表面保護のために厚さが、例えば、５ｎｍのＡｕキャップ層２０及びＴａキャップ層２１を真空中で連続的に堆積させる。
【００３１】
図２（ｂ）参照
次いで、厚さが、例えば、０．８μｍのレジストパターン２２をマスクとしたイオンミリングにより、例えば、０．１μｍ×３．０μｍの四角柱状にエッチングして、磁気センサ部２３を形成するとともにＮｉＦｅ下部電極１３を露出させる。
【００３２】
次いで、結晶性を改善するための厚さが、例えば、３ｎｍのＣｒ下地層２４を介して厚さが、例えば、５０ｎｍのＣｏＣｒＰｔ磁区制御膜２５及び厚さが、例えば、３０ｎｍのＡｌ２ Ｏ３ 膜２６をリフトオフ法により形成する。
なお、この場合も、図示を簡単にするために、レジストパターン２２上のＣｒ／ＣｏＣｒＰｔ／Ａｌ２ Ｏ３ 堆積膜の図示は省略している。
【００３３】
図３（ｃ）参照
次いで、レジストパターン２２を除去したのち、厚さが、例えば、１．０μｍの新たなレジストパターン２７をマスクとしてイオンミリングを施すことによって素子高さ（ハイト）加工を行い、次いで、厚さが、例えば、７０ｎｍのＡｌ２ Ｏ３ 平坦化膜２８をリフトオフ法により形成する。
【００３４】
図３（ｄ）参照
次いで、レジストパターン２７を除去したのち、ＳＦ６ をエッチングガス２９として用いたＲＩＥによって、Ｔａキャップ層２１を除去し、磁気センサ部２３の表面をクリーニングする。
【００３５】
この時、Ａｕキャップ層２０はＳＦ６ にエッチングされないのでエッチングストッパーとして作用するため、磁気センサ部２３に影響を与えることなく１０％のオーバーエッチング（４０秒間）を行うことが可能になり、それによって、表面酸化によってＴａ２ Ｏ５ が形成されたＴａキャップ層２１をバリ等のエッチング残渣を発生させることなく完全に除去することができる。
【００３６】
図４（ｅ）参照
次いで、スパッタリング法を用いて、全面に密着性を高めるための厚さが、例えば、５ｎｍのＴａ下地層３０を介して、厚さが、例えば、５０ｎｍのＮｉＦｅメッキベース層３１を堆積させる。
【００３７】
図４（ｆ）参照
次いで、レジストパターンからなるレジストフレーム（図示を省略）を用いて選択メッキを行うことによって厚さが、例えば、２．５μｍの上部磁気シールド層を兼ねるＮｉＦｅ上部電極３２を形成し、次いで、レジストフレームを除去したのち、イオンミリングによってＮｉＦｅメッキベース層３１及びＴａ下地層３０の露出部を除去することによってＣＰＰ型磁気センサの基本構成が得られる。
【００３８】
このように、本発明の第１の実施の形態においては、Ｔａキャップ層２１の下地にエッチングストッパーとして作用するＡｕキャップ層２０を設けているので、Ｔａキャップ層２１の除去工程において、磁気センサ膜に影響を与えることなくオーバーエッチングすることが可能になりプロセスマージンが大きくなり、それによって、バリ等が発生することがないので、磁気特性の低下を防止することができる。
【００３９】
次に、図５乃至図７を参照して、本発明の第２の実施の形態のＣＰＰ型磁気センサの製造工程を説明する。
図５（ａ）参照
まず、例えば、直径が５インチ（≒１２．７ｃｍ）のＡｌ２ Ｏ３ −ＴｉＣ基板１１上に、Ａｌ２ Ｏ３ 膜１２を介して、厚さが、例えば、２．０μｍの下部磁気シールドを兼ねるＮｉＦｅ下部電極１３を形成したのち、スパッタリング法を用いて厚さが、例えば、１０ｎｍのＴａ下地層１４、５ｎｍのＮｉＦｅフリー層１５、３ｎｍＣｏＦｅフリー層１６、１ｎｍのＡｌ２ Ｏ３ 中間絶縁層１７、３ｎｍのＣｏＦｅピンド層１８、及び、１０ｎｍのＩｒＭｎピン層１９を順次真空中で堆積させたのち、表面保護のために厚さが、例えば、５ｎｍのＡｕキャップ層２０を真空中で連続的に堆積させる。
【００４０】
図５（ｂ）参照
次いで、厚さが、例えば、０．８μｍのレジストパターン２２をマスクとしたイオンミリングにより、例えば、０．１μｍ×３．０μｍの四角柱状にエッチングして、磁気センサ部２３を形成するとともにＮｉＦｅ下部電極１３を露出させる。
【００４１】
次いで、結晶性を改善するための厚さが、例えば、３ｎｍのＣｒ下地層２４を介して厚さが、例えば、５０ｎｍのＣｏＣｒＰｔ磁区制御膜２５及び厚さが、例えば、３０ｎｍのＡｌ２ Ｏ３ 膜２６をリフトオフ法により形成する。
なお、この場合も、図示を簡単にするために、レジストパターン２２上のＣｒ／ＣｏＣｒＰｔ／Ａｌ２ Ｏ３ 堆積膜の図示は省略している。
【００４２】
図６（ｃ）参照
次いで、レジストパターン２２を除去したのち、スパッタリング法を用いて全面に厚さが、例えば、２０ｎｍのＳｉＯ２ 保護膜３３を堆積させる。
【００４３】
図６（ｄ）参照
次いで、厚さが、例えば、１．０μｍの新たなレジストパターン２７をマスクとしてイオンミリングを施すことによって素子高さ（ハイト）加工を行ったのち、厚さが、例えば、７０ｎｍのＡｌ２ Ｏ３ 平坦化膜２８をリフトオフ法により形成する。
【００４４】
図７（ｅ）参照
次いで、レジストパターン２７を除去したのち、ＳＦ６ をエッチングガス３４として用いたＲＩＥによって、ＳｉＯ２ 保護膜３３を除去し、磁気センサ部２３の表面をクリーニングする。
【００４５】
この時、Ａｕキャップ層２０及びＡｌ２ Ｏ３ 平坦化膜２８はＳＦ６ にエッチングされないのでエッチングストッパーとして作用するため、磁気センサ部２３に影響を与えることなく１０％のオーバーエッチング（１５０秒間）を行うことが可能になり、それによって、ＳｉＯ２ 保護膜３３をバリ等のエッチング残渣を発生させることなく完全に除去することができる。
【００４６】
図７（ｆ）参照
次いで、スパッタリング法を用いて、全面に密着性を高めるための厚さが、例えば、５ｎｍのＴａ下地層３０を介して、厚さが、例えば、５０ｎｍのＮｉＦｅメッキベース層３１を堆積させる。
【００４７】
次いで、レジストパターンからなるレジストフレーム（図示を省略）を用いて選択メッキを行うことによって厚さが、例えば、２．５μｍの上部磁気シールド層を兼ねるＮｉＦｅ上部電極３２を形成し、次いで、レジストフレームを除去したのち、イオンミリングによってＮｉＦｅメッキベース層３１及びＴａ下地層３０の露出部を除去することによってＣＰＰ型磁気センサの基本構成が得られる。
【００４８】
このように、本発明の第２の実施の形態においては、素子高さ加工工程において、ＳｉＯ２ 保護膜３３を設けているので、キャップ層はＡｕキャップ層２０のみで良くなる。
【００４９】
以上、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の各実施の形態において、Ａｌ２ Ｏ３ 中間絶縁層については、特に言及していないが、完全にＡｌ２ Ｏ３ 化してＴＭＲ膜としても良いし、或いは、Ａｌを一部酸化して局所的な電流通路が形成されるＧＭＲ膜としても良いものである。
さらには、Ａｌ２ Ｏ３ 中間絶縁層の代わりにＣｕ等の非磁性層を用いて通常のＧＭＲ膜としても良いものである。
【００５０】
また、上記の各実施の形態においては、反強磁性ピン層としてＩｒＭｎを用いているが、ＩｒＭｎに限られるものではなく、ＰｄＰｔＭｎ等の他の反強磁性体を用いても良いものである。
なお、ＰｄＰｔＭｎを用いた場合には、ＰｄＰｔＭｎの成膜後に、磁場を印加した状態でアニール処理を行うことによって、ＰｄＰｔＭｎピン層の磁化方向を固定する必要がある。
【００５１】
また、上記の各実施の形態におけるフリー層及びピンド層は単なる一例に過ぎず、フリー層を単一構造で構成しても良いし、或いは、ピンド層を多層構造で構成しても良いものである。
【００５２】
また、上記の各実施の形態においては、磁気センサ膜をフリー層から積層するタイプの多層膜で構成しているが、反強磁性ピン層から積層するタイプの多層膜で構成しても良いものである。
【００５３】
また、上記の各実施の形態においては、シングルスピンバルブ膜構造として説明しているが、シングルスピンバルブ膜構造に限られるものではなく、デュアルスピンバルブ膜構造を用いても良いものである。
【００５４】
また、上記の各実施の形態においては、磁区制御膜をＣｏＣｒＰｔで構成しているが、ＣｏＣｒＰｔに限られるものではなく、ＣｏＰｔ等の他の磁性膜を用いても良いものである。
【００５５】
また、上記の各実施の形態においては、Ｔａキャップ層の除去工程或いはＳｉＯ２ 保護膜の除去工程においてＳＦ６ をエッチングガスとして用いているが、ＳＦ６ に限られるものではなく、ＣＦ４ 或いはＣＨＣｌ３ 等のＡｌ２ Ｏ３ をエッチングしない他のエッチングガスを用いても良いものである。
【００５６】
また、上記の各実施の形態においては、エッチングストッパーとしてＡｕキャップ層を用いているが、Ａｕに限られるものではなく、磁気センサの製造プロセスにおいてＡｕと同様の特性を有するＰｔ或いはＲｕを用いても良いものである。
【００５７】
また、上記の各実施の形態においては、再生用のリードヘッドとして説明しているが、本発明は、この様なリードヘッド単独の磁気ヘッドに限られるものではなく、上記の磁気センサのＮｉＦｅ上部電極上に誘導型のライトヘッドを積層させて複合薄膜ヘッドとしても良いものである。
【００５８】
ここで、再び図１を参照して、改めて本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図１参照
（付記１） 基板１上に下部電極層２を介して強磁性トンネル接合膜または多層膜のいずれかからなる磁気センサ膜を成膜する工程、前記磁気センサ膜上にエッチングストッパー用キャップ層７及び保護用キャップ層８を順次成膜する工程、前記磁気センサ膜及びキャップ層を所定寸法にエッチングして磁気センサ部を形成する工程、前記磁気センサ部の側部に少なくとも磁区制御膜９及び絶縁層１０を形成する工程、及び、反応性ガスを用いたドライエッチング法によって前記保護用キャップ層８をエッチングする工程とを有することを特徴とする面直型磁気センサの製造方法。
（付記２） 上記保護用キャップ層８をエッチングする工程の前に、素子高さ方向に前記磁気センサ部を加工する工程を有することを特徴とする付記１記載の面直型磁気センサの製造方法。
（付記３） 保護用キャップ層８が、Ｔａからなることを特徴とする付記１または２に記載の面直型磁気センサの製造方法。
（付記４） 基板１上に下部電極層２を介して強磁性トンネル接合膜または多層膜のいずれかからなる磁気センサ膜を成膜する工程、前記磁気センサ膜上にエッチングストッパー用キャップ層７を成膜する工程、前記磁気センサ膜及びキャップ層を所定寸法にエッチングして磁気センサ部を形成する工程、前記磁気センサ部の側部に少なくとも磁区制御膜９及び絶縁層１０を形成する工程、前記キャップ層及び絶縁層１０を覆うように保護膜を形成する工程、素子高さ方向に前記磁気センサ部を加工する工程、及び、反応性ガスを用いたドライエッチング法によって前記保護膜をエッチングする工程とを有することを特徴とする面直型磁気センサの製造方法。
（付記５） 磁気センサ膜が、少なくとも磁化フリー層３、中間絶縁層４、磁化固定層５、及び、反強磁性層６を有することを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の面直型磁気センサの製造方法。
（付記６） エッチングストッパー用キャップ層７が、Ａｕ、Ｐｔ、或いは、Ｒｕのいずれかからなることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１に記載の面直型磁気センサの製造方法。
（付記７） 上記絶縁層１０が、Ａｌ２ Ｏ３ からなることを特徴とする付記１乃至６のいずれか１に記載の面直型磁気センサの製造方法。
（付記８） 上記ドライエッチング工程における反応性ガスが、ＳＦ６ 、ＣＦ４ 、或いは、ＣＨＣｌ３ のいずれかであることを特徴とする付記７記載の面直型磁気センサの製造方法。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、上部端子ベース膜成膜前の磁気センサ膜表面のクリーニング工程において、端子層／磁気センサ膜との接続抵抗を増加させることなく、プロセスマージンを大きくすることができ、それによって、磁気ヘッドの信頼性を向上することができ、ひいては、磁気記録装置の記録密度向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のＣＰＰ型磁気センサの途中までの製造工程の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のＣＰＰ型磁気センサの図２以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態のＣＰＰ型磁気センサの図３以降の製造工程の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態のＣＰＰ型磁気センサの途中までの製造工程の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のＣＰＰ型磁気センサの図５以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態のＣＰＰ型磁気センサの図６以降の製造工程の説明図である。
【図８】従来のＣＰＰ型磁気センサの途中までの製造工程の説明図である。
【図９】従来のＣＰＰ型磁気センサの図８以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図１０】従来のＣＰＰ型磁気センサの図９以降の製造工程の説明図である。
【図１１】従来のＣＰＰ型磁気センサの問題点の説明図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 下部電極層
３ 磁化フリー層
４ 中間絶縁層
５ 磁化固定層
６ 反強磁性層
７ エッチングストッパー用キャップ層
８ 保護用キャップ層
９ 磁区制御膜
１０ 絶縁層
１１ Ａｌ２ Ｏ３ −ＴｉＣ基板
１２ Ａｌ２ Ｏ３ 膜
１３ ＮｉＦｅ下部電極
１４ Ｔａ下地層
１５ ＮｉＦｅフリー層
１６ ＣｏＦｅフリー層
１７ Ａｌ２ Ｏ３ 中間絶縁層
１８ ＣｏＦｅピンド層
１９ ＩｒＭｎピン層
２０ Ａｕキャップ層
２１ Ｔａキャップ層
２２ レジストパターン
２３ 磁気センサ部
２４ Ｃｒ下地層
２５ ＣｏＣｒＰｔ磁区制御膜
２６ Ａｌ２ Ｏ３ 膜
２７ レジストパターン
２８ Ａｌ２ Ｏ３ 平坦化膜
２９ エッチングガス
３０ Ｔａ下地層
３１ ＮｉＦｅメッキベース層
３２ ＮｉＦｅ上部電極
３３ ＳｉＯ２ 保護膜
３４ エッチングガス
４１ Ａｌ２ Ｏ３ −ＴｉＣ基板
４２ Ａｌ２ Ｏ３ 膜
４３ ＮｉＦｅ下部電極
４４ Ｔａ下地層
４５ ＮｉＦｅフリー層
４６ ＣｏＦｅフリー層
４７ Ａｌ２ Ｏ３ 中間絶縁層
４８ ＣｏＦｅピンド層
４９ ＰｄＰｔＭｎピン層
５０ Ｔａキャップ層
５１ レジストパターン
５２ 磁気センサ部
５３ Ｃｒ下地層
５４ ＣｏＣｒＰｔ磁区制御膜
５５ Ａｌ２ Ｏ３ 膜
５６ レジストパターン
５７ Ａｌ２ Ｏ３ 平坦化膜
５８ エッチングガス
５９ Ｔａ下地層
６０ ＮｉＦｅメッキベース層
６１ ＮｉＦｅ上部電極
６２ エッチング残渣
Claims (5)
- 基板上に下部電極層を介して強磁性トンネル接合膜または多層膜のいずれかからなる磁気センサ膜を成膜する工程、前記磁気センサ膜上にエッチングストッパー用キャップ層及び保護用キャップ層を順次成膜する工程、前記磁気センサ膜及びキャップ層を所定寸法にエッチングして磁気センサ部を形成する工程、前記磁気センサ部の側部に少なくとも磁区制御膜及び絶縁層を形成する工程、及び、反応性ガスを用いたドライエッチング法によって前記保護用キャップ層をエッチングする工程とを有することを特徴とする面直型磁気センサの製造方法。
- 保護用キャップ層が、Ｔａからなることを特徴とする請求項１記載の面直型磁気センサの製造方法。
- 基板上に下部電極層を介して強磁性トンネル接合膜または多層膜のいずれかからなる磁気センサ膜を成膜する工程、前記磁気センサ膜上にエッチングストッパー用キャップ層を成膜する工程、前記磁気センサ膜及びキャップ層を所定寸法にエッチングして磁気センサ部を形成する工程、前記磁気センサ部の側部に少なくとも磁区制御膜及び絶縁層を形成する工程、前記キャップ層及び絶縁層を覆うように保護膜を形成する工程、素子高さ方向に前記磁気センサ部を加工する工程、及び、反応性ガスを用いたドライエッチング法によって前記保護膜をエッチングする工程とを有することを特徴とする面直型磁気センサの製造方法。
- 磁気センサ膜が、少なくとも磁化フリー層、中間絶縁層、磁化固定層、及び、反強磁性層を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の面直型磁気センサの製造方法。
- エッチングストッパー用キャップ層が、Ａｕ、Ｐｔ、或いは、Ｒｕのいずれかからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の面直型磁気センサの製造方法。
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| JP2003042055A JP2004253593A (ja) | 2003-02-20 | 2003-02-20 | 面直型磁気センサの製造方法 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100656930B1 (ko) * | 2004-10-29 | 2006-12-13 | 주식회사 마이크로게이트 | 박막 플럭스게이트의 하부 도체 두께의 균일화 방법 |
| JP2008186543A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | 磁気抵抗効果型ヘッド |
| US7770284B2 (en) | 2006-06-01 | 2010-08-10 | Tdk Corporation | Manufacturing method of magnetoresistive effect element |
| US7947188B2 (en) | 2008-12-30 | 2011-05-24 | Tdk Corporation | Method for manufacturing CPP-type magnetoresistance effect element |
| US8037593B2 (en) | 2007-12-28 | 2011-10-18 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. | Method for manufacturing an ultra narrow gap magnetoresistive sensor |
-
2003
- 2003-02-20 JP JP2003042055A patent/JP2004253593A/ja not_active Withdrawn
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