JP2016152311A - 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上層の磁気抵抗効果膜の磁気検出パターン精度を向上させ、上層の磁気抵抗効果膜の磁気特性を向上させることができる磁気抵抗効果素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】磁気抵抗効果素子１０は、第１磁気抵抗効果膜１６及び第２磁気抵抗効果膜３６を備えている。第１磁気抵抗効果膜１６は基板１２の主面上に設けられ、第１磁気抵抗効果膜１６上に膜厚が厚い第１保護膜１８が設けられている。第２磁気抵抗効果膜３６は第１磁気抵抗効果膜１６上に設けられている。第２磁気抵抗効果膜３６上には膜厚が厚い第２保護膜３８が設けられている。第１磁気抵抗効果膜１６と第２磁気抵抗効果膜３６との間には、第２磁気抵抗効果膜３６の下地膜とされる層間絶縁膜３０が形成されている。層間絶縁膜３０の表面は平坦化されている。【選択図】図２

Description

本発明は、磁気抵抗効果素子及びその製造方法に関する。

特許文献１には、磁気抵抗素子及びその製造方法が開示されている。磁気抵抗素子は、外部磁界に応じて電気抵抗が変化する特性を備えているので、各種センサに使用されている。製造方法では、最初に、シリコン基板の上面全体に磁気抵抗素子の磁性膜が形成される。この後、磁性膜の上面に所定パターンを有するシリコン窒化膜が形成され、このシリコン窒化膜をマスクとして磁性膜がエッチングされる。これにより、所定パターンを有する磁性膜から磁気抵抗素子が形成される。

上記製造方法において、通常、エッチングのマスクとしてレジスト膜が使用されている。ところが、レジスト膜の除去に酸素ガスを用いたアッシング処理が必要とされ、酸素ガスは磁性膜の磁気特性を劣化させる虞がある。このため、磁性膜のエッチングのマスクにシリコン窒化膜が使用されている。

ところで、磁気抵抗素子では、更なる小型化が要求され、小型化には磁性膜の多層化が有効な手法である。磁性膜を多層化するとき、下層の磁性膜と上層の磁性膜との間に双方を絶縁分離する層間絶縁膜が必要とされる。

しかしながら、下層の磁性膜の段差に、マスクとして使用されるシリコン窒化膜の段差が加わるので、層間絶縁膜の表面に段差が形成されてしまう。このため、層間絶縁膜の表面に上層の磁性膜が形成されると、上層の磁性膜に段差が転写され、上層の磁性膜を所定パターンにエッチングしても、段差によって磁性膜の実効的な長さや幅が所定パターンよりも増加してしまう。この結果、磁気抵抗素子において、下層の磁性膜に対して、上層の磁性膜の磁気特性が劣るという点について、改善の余地があった

特開２００９−４９１９１号公報

本発明は上記事実を考慮し、上層の磁気抵抗効果膜の磁気検出パターン精度を向上させて、上層の磁気抵抗効果膜の磁気特性を向上させることができる磁気抵抗効果素子及びその製造方法を得ることが目的である。

請求項１に記載された発明に係る磁気抵抗効果素子は、基板と、基板の主面上に設けられ、第１磁気検出パターンを有し、外部磁界に応じて電気抵抗が変化する第１磁気抵抗効果膜と、第１磁気抵抗効果膜上に設けられ、第１磁気検出パターンと同一パターンを有し、かつ、第１磁気抵抗効果膜の膜厚よりも厚い膜厚を有し、第１磁気抵抗効果膜を保護する第１保護膜と、第１保護膜上において基板の主面の全域に設けられ、表面の少なくとも一部が平坦化された層間絶縁膜と、表面の少なくとも一部上に設けられ、第２磁気検出パターンを有し、外部磁界に応じて電気抵抗が変化する第２磁気抵抗効果膜と、第２磁気抵抗効果膜上に設けられ、第２磁気検出パターンと同一パターンを有し、かつ、第２磁気抵抗効果膜の膜厚よりも厚い膜厚を有し、第２磁気抵抗効果膜を保護する第２保護膜と、を備えている。

請求項１に係る磁気抵抗効果素子では、第１磁気検出パターンを有し、外部磁界に応じて電気抵抗が変化する第１磁気抵抗効果膜が基板の主面上に設けられる。第１磁気抵抗効果膜上には第１磁気検出パターンを有し、第１磁気抵抗効果膜の膜厚よりも厚い膜厚を有する第１保護膜が設けられる。この第１保護膜は第１磁気抵抗効果膜を保護する。一方、第２磁気検出パターンを有し、外部磁界に応じて電気抵抗が変化する第２磁気抵抗効果膜が、第１保護膜上において基板の主面の全域に設けられた層間絶縁膜の表面上に設けられる。第２磁気抵抗効果膜上には第２磁気検出パターンを有し、第２磁気抵抗効果膜の膜厚よりも厚い膜厚を有する第２保護膜が設けられる。この第２保護膜は第２磁気抵抗効果膜を保護する。

ここで、層間絶縁膜の表面の少なくとも一部が平坦化され、この表面の一部上に第２磁気抵抗効果膜が設けられる。このため、第１磁気抵抗効果膜の段差及び第１保護膜の段差が第２磁気抵抗効果膜に転写されないので、第２磁気抵抗効果膜の第２磁気検出パターン精度は第１磁気抵抗効果膜の第１磁気検出パターン精度と同一にすることができる。

請求項２に記載された発明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法は、基板の主面上に外部磁界に応じて電気抵抗が変化する第１磁気抵抗効果膜を形成する工程と、第１磁気検出パターンを有し、かつ、第１磁気抵抗効果膜の膜厚よりも厚い膜厚を有し、第１磁気抵抗効果膜を保護する第１保護膜を第１磁気抵抗効果膜上に形成する工程と、第１保護膜をマスクとして第１磁気抵抗効果膜をパターンニングし、第１磁気検出パターンを有する第１磁気抵抗効果膜を形成する工程と、第１保護膜上において基板の主面の全域に層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜の表面の少なくとも一部を平坦化する工程と、層間絶縁膜の表面上に外部磁界に応じて電気抵抗が変化する第２磁気抵抗効果膜を形成する工程と、第２磁気検出パターンを有し、かつ、第２磁気抵抗効果膜の膜厚よりも厚い膜厚を有し、第２磁気抵抗効果膜を保護する第２保護膜を層間絶縁膜の表面の少なくとも一部上に第２磁気抵抗効果膜を介して形成する工程と、第２保護膜をマスクとして第２磁気抵抗効果膜をパターンニングし、第２磁気検出パターンを有する第２磁気抵抗効果膜を形成する工程と、を備えている。

請求項２に係る磁気抵抗効果素子の製造方法では、基板の主面上に、外部磁界に応じて電気抵抗が変化する第１磁気抵抗効果膜が形成される。第１磁気抵抗効果膜上には、第１磁気検出パターンを有し、かつ、第１磁気抵抗効果膜の膜厚よりも厚い膜厚を有し、第１磁気抵抗効果膜を保護する第１保護膜が形成される。第１保護膜をマスクとして第１磁気抵抗効果膜がパターンニングされ、第１磁気検出パターンを有する第１磁気抵抗効果膜が形成される。そして、第１保護膜上において基板の主面の全域に層間絶縁膜が形成される。層間絶縁膜の表面上に、外部磁界に応じて電気抵抗が変化する第２磁気抵抗効果膜が形成される。第２磁気抵抗効果膜上には、第２磁気検出パターンを有し、かつ、第２磁気抵抗効果膜の膜厚よりも厚い膜厚を有し、第２磁気抵抗効果膜を保護する第２保護膜が形成される。第２保護膜をマスクとして第２磁気抵抗効果膜がパターンニングされ、第２磁気検出パターンを有する第２磁気抵抗効果膜が形成される。

ここで、層間絶縁膜の表面の少なくとも一部が平坦化される。平坦化されると、層間絶縁膜の表面の少なくとも一部では、第１磁気抵抗効果膜の段差及び第１保護膜の段差が無くなる。そして、この表面の一部上に第２磁気抵抗効果膜が形成される。このため、第１磁気抵抗効果膜の段差及び第１保護膜の段差が第２磁気抵抗効果膜に転写されないので、第１磁気抵抗効果膜の第１磁気検出パターン精度と同一の第２磁気検出パターン精度によって第２磁気抵抗効果膜を形成することができる。

請求項３に記載された発明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法では、請求項２に係る磁気抵抗効果素子の製造方法において、平坦化する工程は、化学機械研磨によって層間絶縁膜の表面の全域を平坦化する工程である。

請求項３に係る磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、平坦化する工程に、化学機械研磨が使用される。このため、層間絶縁膜の表面の全域が短時間に平滑な表面とされる。

請求項４に記載された発明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法では、請求項２又は請求項３に係る磁気抵抗効果素子の製造方法において、第１保護膜を形成する工程、第２保護膜を形成する工程は、各々、シリコン窒化膜を形成する工程である。

請求項４に係る磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、第１保護膜、第２保護膜の各々をシリコン窒化膜により形成することができる。

請求項５に記載された発明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法では、請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法において、第１磁気抵抗効果膜を形成する工程、第２磁気抵抗効果膜を形成する工程は、各々、異方性エッチングによってパターンニングすることにより、第１磁気検出パターンを有する第１磁気抵抗効果膜、第２磁気検出パターンを有する第２磁気抵抗効果膜のそれぞれを形成する工程である。

請求項５に係る磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、第１磁気抵抗効果膜を形成する工程、第２磁気抵抗効果膜を形成する工程が、各々、異方性エッチングによってパターンニングされ、第１磁気検出パターンを有する第１磁気抵抗効果膜、第２磁気検出パターンを有する第２磁気抵抗効果膜のそれぞれを形成する工程とされる。このため、例えば等方性エッチングによるパターンニングに比べて、第１磁気検出パターン精度、第２磁気検出パターン精度のそれぞれを向上させることができる。

本発明に係る磁気抵抗効果素子及びその製造方法は、上層の磁気抵抗効果膜のパターン精度を向上させて、上層の磁気抵抗効果膜の磁気特性を向上させることができるという優れた効果を有する。

本発明の一実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の分解斜視図である。 一実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を説明する第１工程断面図（図１に示されるＡ−Ａ線で切った断面図）である。 磁気抵抗効果素子の製造方法を説明する第２工程断面図である。 磁気抵抗効果素子の製造方法を説明する第３工程断面図である。 磁気抵抗効果素子の製造方法を説明する第４工程断面図である。

以下、図１〜図５を用いて、本発明の一実施の形態に係る磁気抵抗効果素子及びその製造方法を説明する。

（磁気抵抗効果素子の全体構成）
図１に示されるように、本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子１０は、外部磁界に応じて電気抵抗が変化する第１磁気抵抗効果（MR: magnetoresistance）膜１６及び第２磁気抵抗効果膜３６を基板１２の主面上に備えている。磁気抵抗効果素子１０は、例えば直列回路センサ、ブリッジ回路センサ等の構成部品として使用されている。詳しく説明すると、第１磁気抵抗効果膜１６の一端は配線２６に接続され、第２磁気抵抗効果膜３６の一端は配線４６に接続され、この配線２６と配線４６とは電気的に直接に接続されている。一方、第１磁気抵抗効果膜１６の他端は同様に配線２６に接続され、この配線２６は図示省略の電源端子又は出力端子に接続されている。第２磁気抵抗効果膜３６の他端は同様に配線４６に接続され、この配線４６は図示省略の出力端子又は電源端子に接続されている。

本実施の形態において、磁気抵抗効果素子１０は、第１磁気抵抗効果膜１６を下層とし、第２磁気抵抗効果膜３６を上層として、第１磁気抵抗効果膜１６上に第２磁気抵抗効果膜３６を積層した多層構造とされている。第１磁気抵抗効果膜１６と第２磁気抵抗効果膜３６との間には双方を絶縁分離する層間絶縁膜３０が設けられている。

第１磁気抵抗効果膜１６は、複数本の第１直線部１６Ａ及び複数本の第２直線部１６Ｂを備えている。複数本の第１直線部１６Ａは、基板１２の平面上において、第１方向へ延在し、かつ、第１方向と直交する第２方向へ一定間隔離間されて平行に配置されている。１つの第２直線部１６Ｂは、第２方向へ延在し、隣接する２本の第１直線部１６Ａの一端部のそれぞれに一体に形成され、かつ、一端部間を電気的に接続する構成とされている。他の１つの第２直線部１６Ｂは、同様に第２方向へ延在し、他の隣接する２本の第１直線部１６Ａの他端部のそれぞれに一体に形成され、かつ、他端部間を電気的に接続する構成とされている。すなわち、第１磁気抵抗効果膜１６の第１磁気検出パターンは平面視においてミアンダパターンとされている。

第２磁気抵抗効果膜３６は、第１磁気抵抗効果膜１６と同様に、複数本の第１直線部３６Ａ及び複数本の第２直線部３６Ａを備えている。第２磁気抵抗効果膜３６の第２磁気検出パターンは第１磁気検出パターンと同様にミアンダパターンとされている。本実施の形態では、第１磁気検出パターンと第２磁気検出パターンとは基板１２の主面上において同一位置に設けられている。なお、本実施の形態では、第１磁気検出パターンと第２磁気検出パターンとが同一位置でなくてもよい。具体的には、第１磁気抵抗効果膜１６の隣接する第１直線部１６Ａ間に第２磁気抵抗効果膜３６の第１直線部３６Ａが配置され、第１磁気検出パターンに対して、第２磁気検出パターンが第２方向へずれてもよい。また、第１磁気抵抗効果膜１６の第１直線部１６Ａの延在方向に対して、第２磁気抵抗効果膜３６の第１直線部３６Ａが交差する方向へ配置され、第１磁気検出パターンに対して、第２磁気検出パターンが一定角度ずれてもよい。

（磁気抵抗効果素子の断面構成）
図２に示されるように、磁気抵抗効果素子１０は基板１２をベースとして構成されている。基板１２として、例えばシリコン半導体基板が使用されている。第１磁気抵抗効果膜１６及び第２磁気抵抗効果膜３６が形成される基板１２の主面（図２中、上側表面）には絶縁膜１４が設けられている。絶縁膜１４は、第１磁気抵抗効果膜１６の下地膜として表面が平坦に形成されると共に、第１磁気抵抗効果膜１６と基板１２とを絶縁分離する構成とされている。絶縁膜１４として、例えば基板１２を酸化して形成されたシリコン酸化膜が使用されている。

絶縁膜１４の表面上には第１磁気検出パターンを有する第１磁気抵抗効果膜１６が設けられている。第１磁気抵抗効果膜１６として、本実施の形態では、２０nm〜３０nmの膜厚を有するニッケル−コバルト（Ni-Co）膜又はニッケル−鉄（Ni-Fe）膜が使用されている。第１磁気抵抗効果膜１６上には第１保護膜１８が設けられている。第１保護膜１８は、第１磁気抵抗効果膜１６の第１磁気検出パターンと同一パターンを有し、第１磁気抵抗効果膜１６の膜厚よりも厚い膜厚に形成されている。第１保護膜１８として、本実施の形態では、１５０nm〜２５０nmの膜厚を有するシリコン窒化膜が使用されている。そして、第１保護膜１８は、磁気抵抗効果素子１０の製造プロセスにおいて、第１磁気抵抗効果膜１６を第１磁気検出パターンに形成するエッチングマスクとして使用され、かつ、第１磁気抵抗効果膜１６をエッチング等から保護して物理的ダメージを防止する機能を備えている。

第１保護膜１８上において、基板１２の主面上の全域には層間絶縁膜２２が設けられている。層間絶縁膜２２は第１磁気抵抗効果膜１６とその上層の配線２６とを絶縁分離する構成とされている。本実施の形態において、層間絶縁膜２２としては、第１保護膜１８と同一種類のシリコン窒化膜が使用されている。第１磁気抵抗効果膜１６の一端部上及び他端部上において、第１保護膜１８及び層間絶縁膜２２には上下方向に貫通する接続孔（スルーホール又はビアホール）２４が設けられている。層間絶縁膜２２上には配線２６が設けられ、配線２６は接続孔２４を通って第１磁気抵抗効果膜１６の一端又は他端に電気的に接続されている。配線２６として、例えばアルミニウム合金膜が使用されている。

配線２６上において基板１２の主面上の全域には層間絶縁膜３０が設けられ、層間絶縁膜３０の表面３２は平坦化されている。本実施の形態では、基板１２の主面の全域において層間絶縁膜３０の表面３２が平坦化されているが、第２磁気抵抗効果膜３６が配置される層間絶縁膜３０の表面３２の少なくとも一部が平坦化されていてもよい。層間絶縁膜３０は第２磁気抵抗効果膜３６の下地膜として使用され、かつ、第２磁気抵抗効果膜３６と配線２６とを絶縁分離する構成とされている。本実施の形態において、層間絶縁膜３０として、例えばシリコン窒化膜が使用されている。なお、同等の機能を有していれば、層間絶縁膜３０として、シリコン酸化膜や、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜を使用することができる。

層間絶縁膜３０の表面３２上には第２磁気検出パターンを有する第２磁気抵抗効果膜３６が設けられている。第２磁気抵抗効果膜３６は第１磁気抵抗効果膜１６と同一膜厚、かつ、同一材料によって形成されている。第２磁気抵抗効果膜３６上には第１保護膜１８と同様の第２保護膜３８が設けられている。すなわち、第２保護膜３８は、第２磁気抵抗効果膜３６の第２磁気検出パターンと同一パターンを有し、第２磁気抵抗効果膜３６の膜厚よりも厚い膜厚に形成され、第１保護膜１８と同一材料によって形成されている。

第２保護膜３８上において、層間絶縁膜３０の表面３２の全域には層間絶縁膜４２が設けられている。層間絶縁膜４２は、層間絶縁膜２２と同様に、第２磁気抵抗効果膜３６とその上層の配線４６とを絶縁分離する構成とされている。本実施の形態において、層間絶縁膜４２は第２保護膜３８と同一材料によって形成されている。第２磁気抵抗効果膜３６の一端部上及び他端部上において、第２保護膜３８及び層間絶縁膜４２には上下方向に貫通する接続孔４４が設けられている。層間絶縁膜４２上には配線４６が設けられ、配線４６は接続孔４４を通って第２磁気抵抗効果膜３６の一端又は他端に電気的に接続されている。配線４６は配線２６と同一材料によって形成されている。

配線４６上において基板１２の主面上の全域には保護膜５０が設けられている。保護膜５０として、例えばシリコン窒化膜が使用されている。

（磁気抵抗効果素子の製造方法）
本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子１０の製造方法は以下の通りである。最初に、基板１２の主面上の全域に絶縁膜１４が形成される（図３参照）。絶縁膜１４は、熱酸化法を使用して、基板１２としてのシリコン半導体基板の表面を酸化させることによって形成される。基板１２の主面は元々平坦面とされているので、絶縁膜１４の表面は平坦面とされる。

次に、絶縁膜１４の表面上の全域に第１磁気抵抗効果膜１６が形成され、引き続き第１磁気抵抗効果膜１６上の全域に第１保護膜１８が形成される（図３参照）。第１磁気抵抗効果膜１６は例えばスパッタリング法を使用して形成される。また、第１保護膜１８は例えばプラズマ化学的気相析出（CVD: Chemical Vapor Deposition）法を使用して形成される。第１保護膜１８が形成された後、フォトリソグラフィ技術を用いて、第１保護膜１８上に第１磁気検出パターンを有するフォトレジスト材からなるマスク２０が形成される（図３において一点鎖線で示されている）。なお、第１磁気抵抗効果膜１６及び第１保護膜１８は、全域ではなく、絶縁膜１４の表面上の一部に形成されてもよい。

マスク２０を用いて第１保護膜１８がエッチングされると、第１磁気検出パターンを有する第１保護膜１８が形成される。エッチングにはCF₄ ガスを用いた等方性エッチングが使用される。等方性エッチングにより、第１保護膜１８の膜厚方向及び膜面方向へのエッチングが進行し、第１保護膜１８の側面がテーパ状に形成される。第１磁気検出パターンを有する第１保護膜１８が形成された後、マスク２０が除去される。マスク２０の除去にはO₂ ガスを用いたアッシング処理が使用される。アッシング処理において、第１磁気抵抗効果膜１６は第１保護膜１８によって保護されている。引き続き、第１保護膜１８をマスクとして用いて第１磁気抵抗効果膜１６がエッチングされると、第１保護膜１８の第１磁気検出パターンが転写されて、図３に示されるように、第１磁気検出パターンを有する第１磁気抵抗効果膜１６が形成される。エッチングにはAr ガスを用いた異方性エッチングとしてのスパッタエッチングが使用される。スパッタエッチングにより、第１磁気抵抗効果膜１６の側面は基板１２の主面に対して略垂直な面とされる。スパッタエッチングでは、第１保護膜１８の側面がテーパ状とされているので、Ar 原子で叩出された第１磁気抵抗効果膜１６の残留物が第１保護膜１８の側面に付着し難い。

この後、第１保護膜１８上において、基板１２の主面上の全域に層間絶縁膜２２が形成される（図４参照）。層間絶縁膜２２は例えばプラズマCVD法を用いて形成される。フォトリソグラフィ技術及びエッチングを用いて、第１磁気抵抗効果膜１６の一端部上及び他端部上の層間絶縁膜２２に接続孔２４が形成される（図４参照）。ここで、第１保護膜１８、層間絶縁膜２２は各々同一材料のシリコン窒化膜によって形成されているので、同一種類のエッチングガスを用いて第１保護膜１８及び層間絶縁膜２２に連続的なエッチングを行い、接続孔２４を簡易に形成することができる。図４に示されるように、接続孔２４を通って第１磁気抵抗効果膜１６の一端に接続された配線２６及び第１磁気抵抗効果膜１６の他端に接続された配線２６が層間絶縁膜２２上に形成される。配線２６は、例えばスパッタリングにより形成され、フォトリソグラフィ技術及び異方性エッチングによりパターンニングされる。

図５に示されるように、第１保護膜１８上及び配線２６上において、基板１２の主面上の全域に層間絶縁膜３０が形成され、層間絶縁膜３０の表面３２が平坦化される。層間絶縁膜３０はプラズマCVD法を用いて形成される。本実施の形態において、平坦化には化学機械研磨（CMP: Chemical Mechanical Polishing）が使用される。CMPでは、研磨剤が持つ表面化学作用又は研磨液に含まれる化学成分の作用を利用して、研磨剤と層間絶縁膜３０との相対運動により層間絶縁膜３０の表面３２が機械的に研磨される。CMPでは、層間絶縁膜３０の表面３２の全域を短時間に平滑面とすることができるが、平坦化には他の手法が使用可能である。例えば、エッチングバック法やバイアススパッタリング法が平坦化の手法として使用可能である。エッチングバック法は、表面３２の段差が無くなるまで層間絶縁膜３０を厚い膜厚で形成し、この後、適正な膜厚になるまで層間絶縁膜３０の表面３２を均等にエッチングする方法である。バイアススパッタリング法は、層間絶縁膜３０を堆積しながら層間絶縁膜３０の表面３２をエッチングする方法である。エッチングバック法やバイアススパッタリング法が使用される場合、第２磁気検出パターンを有する第２磁気抵抗効果膜３６が形成される、層間絶縁膜３０の表面３２の一部を平坦化することが可能である。

次に、前述の図２に示されるように、層間絶縁膜３０の平坦化された表面３２上に第２磁気抵抗効果膜３６、第２保護膜３８、層間絶縁膜４２、配線４６のそれぞれが形成される。これらは第１磁気抵抗効果膜１６、第１保護膜１８、層間絶縁膜２２、配線２６のそれぞれの形成方法と同一の形成方法によって形成される。そして、配線４６上において基板１２の主面上の全域に保護膜５０が形成される。保護膜５０はプラズマCVD法を用いて形成される。なお、保護膜５０には、テトラエソキシシラン膜等が使用可能である。これら一連の製造工程が終了すると、本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子１０が完成する。

（本実施の形態の作用及び効果）
本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子１０では、図１及び図２に示されるように、層間絶縁膜３０の表面３２の少なくとも一部が平坦化され、この表面３２の一部上に第２磁気抵抗効果膜３６が設けられる。このため、第１磁気抵抗効果膜１６の段差及び第１保護膜１８の段差が第２磁気抵抗効果膜３６に転写されないので、第２磁気抵抗効果膜３６の第２磁気検出パターン精度は第１磁気抵抗効果膜１６の第１磁気検出パターン精度と同一にすることができる。

従って、本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子１０によれば、上層の第２磁気抵抗効果膜３６の第２磁気検出パターン精度を向上させて、第２磁気抵抗効果膜３６の磁気特性を向上させることができる。

加えて、本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子１０では、第１磁気抵抗効果膜１６上に第２磁気抵抗効果膜３６を積層した多層構造とされているので、基板１２の主面上における第１磁気抵抗効果膜１６及び第２磁気抵抗効果膜３６の占有面積が小さくなる。このため、磁気抵抗効果素子１０の集積度を向上させて、磁気抵抗効果素子１０の小型化が実現可能となる。

また、本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子１０の製造方法では、図２〜図５に示されるように、第１保護膜１８上において基板１２の主面の全域に層間絶縁膜３０が形成され、この層間絶縁膜３０の表面３２の少なくとも一部が平坦化される。平坦化されると、層間絶縁膜３０の表面３２の少なくとも一部では、第１磁気抵抗効果膜１６の段差及び第１保護膜１８の段差が無くなる。そして、この表面３２の一部上に第２磁気抵抗効果膜３６が形成される。このため、第１磁気抵抗効果膜１６の段差及び第１保護膜１８の段差が第２磁気抵抗効果膜３６に転写されないので、第１磁気抵抗効果膜１６の第１磁気検出パターン精度と同一の第２磁気検出パターン精度によって第２磁気抵抗効果膜３６を形成することができる。

さらに、本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子１０の製造方法では、図５に示されるように、層間絶縁膜３０を平坦化する工程に、CMPが使用される。このため、層間絶縁膜３０の表面３２の全域が短時間に平滑な表面とされる。

また、本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子１０の製造方法では、第１保護膜１８を形成する工程、第２保護膜３８を形成する工程は各々シリコン窒化膜を形成する工程とされる（図２及び図３参照）。そして、第１保護膜１８と同一材料のシリコン窒化膜によって層間絶縁膜２２が形成され、第１保護膜１８及び層間絶縁膜２２に接続孔２４が形成される。同様に、第２保護膜３８と同一材料のシリコン窒化膜によって層間絶縁膜４２が形成され、第２保護膜３８及び層間絶縁膜４２に接続孔４４が形成される。このため、接続孔２４、接続孔４４は、各々、連続的なエッチングにより形成することができるので、簡易に形成することができる。

さらに、本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子１０の製造方法では、第１磁気抵抗効果膜１６を形成する工程、第２磁気抵抗効果膜３６を形成する工程が、各々、異方性エッチングによってパターンニングされる（図２及び図３参照）。これにより、第１磁気検出パターンを有する第１磁気抵抗効果膜１６、第２磁気検出パターンを有する第２磁気抵抗効果膜３６のそれぞれが形成される。このため、例えば等方性エッチングによるパターンニングに比べて、第１磁気検出パターン精度、第２磁気検出パターン精度のそれぞれを向上させることができる。

［上記実施の形態の補足説明］
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲において例えば以下の通り変形可能である。例えば、本発明は、基板１２の主面上に３層以上の磁気抵抗効果膜を積層した多層構造としてもよい。この場合、１層目と２層目の磁気抵抗効果膜間に表面が平坦化された層間絶縁膜が形成され、２層目と３層目の磁気抵抗効果膜間にも表面が平坦化された層間絶縁膜が形成される。また、層間絶縁膜は単層構造に限定されるものではなく、本発明では、例えばシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを積層した積層膜により層間絶縁膜を形成してもよい。

１０ 磁気抵抗効果素子
１２ 基板
１６ 第１磁気抵抗効果膜
１８ 第１保護膜
２６、４６ 配線
３０ 層間絶縁膜
３２ 表面
３６ 第２磁気抵抗効果膜
３８ 第２保護膜

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板の主面上に設けられ、第１磁気検出パターンを有し、外部磁界に応じて電気抵抗が変化する第１磁気抵抗効果膜と、
   前記第１磁気抵抗効果膜上に設けられ、前記第１磁気検出パターンと同一パターンを有し、かつ、前記第１磁気抵抗効果膜の膜厚よりも厚い膜厚を有し、前記第１磁気抵抗効果膜を保護する第１保護膜と、
   前記第１保護膜上において前記基板の主面の全域に設けられ、表面の少なくとも一部が平坦化された層間絶縁膜と、
   前記表面の少なくとも一部上に設けられ、第２磁気検出パターンを有し、外部磁界に応じて電気抵抗が変化する第２磁気抵抗効果膜と、
   前記第２磁気抵抗効果膜上に設けられ、前記第２磁気検出パターンと同一パターンを有し、かつ、前記第２磁気抵抗効果膜の膜厚よりも厚い膜厚を有し、前記第２磁気抵抗効果膜を保護する第２保護膜と、
   を備えた磁気抵抗効果素子。
2. 基板の主面上に外部磁界に応じて電気抵抗が変化する第１磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
   第１磁気検出パターンを有し、かつ、前記第１磁気抵抗効果膜の膜厚よりも厚い膜厚を有し、前記第１磁気抵抗効果膜を保護する第１保護膜を前記第１磁気抵抗効果膜上に形成する工程と、
   前記第１保護膜をマスクとして前記第１磁気抵抗効果膜をパターンニングし、前記第１磁気検出パターンを有する第１磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
   前記第１保護膜上において前記基板の主面の全域に層間絶縁膜を形成し、前記層間絶縁膜の表面の少なくとも一部を平坦化する工程と、
   前記層間絶縁膜の表面上に外部磁界に応じて電気抵抗が変化する第２磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
   第２磁気検出パターンを有し、かつ、前記第２磁気抵抗効果膜の膜厚よりも厚い膜厚を有し、前記第２磁気抵抗効果膜を保護する第２保護膜を前記層間絶縁膜の表面の少なくとも一部上に前記第２磁気抵抗効果膜を介して形成する工程と、
   前記第２保護膜をマスクとして前記第２磁気抵抗効果膜をパターンニングし、前記第２磁気検出パターンを有する第２磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
   を備えた磁気抵抗効果素子の製造方法。
3. 前記平坦化する工程は、化学機械研磨によって前記層間絶縁膜の表面の全域を平坦化する工程である請求項２に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
4. 前記第１保護膜を形成する工程、前記第２保護膜を形成する工程は、各々、シリコン窒化膜を形成する工程である請求項２又は請求項３に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
5. 前記第１磁気抵抗効果膜を形成する工程、前記第２磁気抵抗効果膜を形成する工程は、各々、異方性エッチングによってパターンニングすることにより、前記第１磁気検出パターンを有する前記第１磁気抵抗効果膜、前記第２磁気検出パターンを有する前記第２磁気抵抗効果膜のそれぞれを形成する工程である請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。

Images