JP2836474B2 - 磁気抵抗素子とその製造方法 - Google Patents
磁気抵抗素子とその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果を利用し
た磁気抵抗素子に関し、特に磁気抵抗素子を外部の湿気
から保護する保護膜（パッシベーション膜）の構造と、
その製造方法に関する。
た磁気抵抗素子に関し、特に磁気抵抗素子を外部の湿気
から保護する保護膜（パッシベーション膜）の構造と、
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗素子は、強磁性磁気抵抗効果薄
膜の電気抵抗が磁界の強弱や方向に応じて変化すること
を利用した磁気変換素子であり、小形で高感度であるこ
とから、磁気センサーや再生用磁気ヘッドとして広く応
用されている。
膜の電気抵抗が磁界の強弱や方向に応じて変化すること
を利用した磁気変換素子であり、小形で高感度であるこ
とから、磁気センサーや再生用磁気ヘッドとして広く応
用されている。
【０００３】従来の磁気抵抗素子は、図９に示されるよ
うに、表面に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）やＳｉＯＮ
が被膜された基板２１の上にパーマロイ（ＮｉＦｅ）、
金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）の三層からなる強磁性体薄
膜２２が形成された構造を有している。さらに、基板２
１の表面には、上記強磁性体金属薄膜２２を湿気等から
保護するために、保護膜として二酸化シリコン保護膜２
５が形成されている。
うに、表面に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）やＳｉＯＮ
が被膜された基板２１の上にパーマロイ（ＮｉＦｅ）、
金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）の三層からなる強磁性体薄
膜２２が形成された構造を有している。さらに、基板２
１の表面には、上記強磁性体金属薄膜２２を湿気等から
保護するために、保護膜として二酸化シリコン保護膜２
５が形成されている。
【０００４】上記構造をもつ磁気抵抗素子の製造方法に
ついてさらに説明する。基板２１の材料としては、通常
シリコン基板が用いられるが、ガラス基板等を用いられ
ることもある。このシリコン基板２１の表面にあらかじ
め熱酸化等により、ＳｉＯ2膜（図示省略）が形成され
る。次に、スパッタリング法やＥ−ｇｕｎ（電子銃）等
による蒸着法でＮｉＦｅ薄膜、Ａｕ薄膜、Ｃｒが同一真
空中で順次成膜される。この後、上記三層の金属薄膜に
対してフォトリソグラフィとエッチングにより所望の磁
気抵抗素子のパターンが形成される。さらに、金属薄膜
パターンを保護するために、基板２１の表面に二酸化シ
リコン保護膜２５がスパッタリング法により形成され
る。二酸化シリコン保護膜２５は、一旦基板２１の表面
全体に被膜された後、ボンディングされる電極端子部が
エッチングにより除去される。最後に、基板２１が１チ
ップ毎に切断され、各チップがパッケージに収容され、
電極端子にボンディングがなされて完了する（例えば、
特開平１−２００６８３号公報）。
ついてさらに説明する。基板２１の材料としては、通常
シリコン基板が用いられるが、ガラス基板等を用いられ
ることもある。このシリコン基板２１の表面にあらかじ
め熱酸化等により、ＳｉＯ2膜（図示省略）が形成され
る。次に、スパッタリング法やＥ−ｇｕｎ（電子銃）等
による蒸着法でＮｉＦｅ薄膜、Ａｕ薄膜、Ｃｒが同一真
空中で順次成膜される。この後、上記三層の金属薄膜に
対してフォトリソグラフィとエッチングにより所望の磁
気抵抗素子のパターンが形成される。さらに、金属薄膜
パターンを保護するために、基板２１の表面に二酸化シ
リコン保護膜２５がスパッタリング法により形成され
る。二酸化シリコン保護膜２５は、一旦基板２１の表面
全体に被膜された後、ボンディングされる電極端子部が
エッチングにより除去される。最後に、基板２１が１チ
ップ毎に切断され、各チップがパッケージに収容され、
電極端子にボンディングがなされて完了する（例えば、
特開平１−２００６８３号公報）。
【０００５】通常、磁気抵抗素子は磁気効果を得るため
に、金属薄膜部（図示省略）の厚さは全体で０．５〜１
μｍ程度となっている。従って、金属薄膜を完全に被覆
するためには、二酸化シリコン保護膜１５は４μｍ程度
の厚みが必要である。
に、金属薄膜部（図示省略）の厚さは全体で０．５〜１
μｍ程度となっている。従って、金属薄膜を完全に被覆
するためには、二酸化シリコン保護膜１５は４μｍ程度
の厚みが必要である。
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】上述の従来の方法に
よって形成された二酸化シリコン保護膜は、以下のよう
な問題がある。すなわち、 （１）強磁性体金属薄膜および二酸化シリコン膜を基板
成膜に成膜後、その磁気効果が大きく低下してしまい、
本来期待される磁気抵抗素子の特性、特に抵抗変化率が
製造工程中に低下してしまう。 （２）保護膜のピンホール、クラック等による欠陥が非
常に多く、有効に湿気を防ぐことが困難であり、また、
電気的特性も不安定である。このため、低い製造歩留り
しか得られない。 （３）ＮｉＦｅ、Ａｕ、Ｃｒからなる強磁性体金属薄膜
により、基板表面と大きな段差を生じる。このため、段
差部にも保護膜を被膜するためには、保護膜の厚さは２
μｍ程度必要である。例えば、図５に示される従来の磁
気抵抗素子において、仮に４μｍの保護膜２５を基板２
１の表面に被膜したとしても、強磁性体金属薄膜２２の
側面近傍では、せいぜい０．５μｍ程度しか被膜され
ず、均一性に欠ける。また、膜厚が厚く、しかも不均一
であるとストレスを生じ易く、磁気抵抗素子の特性に変
化を生ずることがある。
よって形成された二酸化シリコン保護膜は、以下のよう
な問題がある。すなわち、 （１）強磁性体金属薄膜および二酸化シリコン膜を基板
成膜に成膜後、その磁気効果が大きく低下してしまい、
本来期待される磁気抵抗素子の特性、特に抵抗変化率が
製造工程中に低下してしまう。 （２）保護膜のピンホール、クラック等による欠陥が非
常に多く、有効に湿気を防ぐことが困難であり、また、
電気的特性も不安定である。このため、低い製造歩留り
しか得られない。 （３）ＮｉＦｅ、Ａｕ、Ｃｒからなる強磁性体金属薄膜
により、基板表面と大きな段差を生じる。このため、段
差部にも保護膜を被膜するためには、保護膜の厚さは２
μｍ程度必要である。例えば、図５に示される従来の磁
気抵抗素子において、仮に４μｍの保護膜２５を基板２
１の表面に被膜したとしても、強磁性体金属薄膜２２の
側面近傍では、せいぜい０．５μｍ程度しか被膜され
ず、均一性に欠ける。また、膜厚が厚く、しかも不均一
であるとストレスを生じ易く、磁気抵抗素子の特性に変
化を生ずることがある。
【０００７】上述の従来の問題点のうち、（２）、
（３）の問題の解決を試みた磁気抵抗素子として、特開
昭６３−３１０１８６号公報記載のものがある。これ
は、二酸化シリコン膜の形成にプラズマＣＶＤを用いて
均一に成膜することにより、膜厚を従来よりも薄くして
膜内のストレスを緩和するというものである。しかしな
がら、（１）の問題については原因の特定もなされてお
らず、プラズマＣＶＤによる二酸化シリコン膜の成膜で
は、（１）の問題を解決するには至っていない。
（３）の問題の解決を試みた磁気抵抗素子として、特開
昭６３−３１０１８６号公報記載のものがある。これ
は、二酸化シリコン膜の形成にプラズマＣＶＤを用いて
均一に成膜することにより、膜厚を従来よりも薄くして
膜内のストレスを緩和するというものである。しかしな
がら、（１）の問題については原因の特定もなされてお
らず、プラズマＣＶＤによる二酸化シリコン膜の成膜で
は、（１）の問題を解決するには至っていない。
【０００８】本発明の目的は、上述の欠点に鑑みて、磁
気効果を低下させず、しかも金属薄膜部にストレス等の
外的な負荷を与えずに有効に金属薄膜を保護する保護膜
を有する磁気抵抗素子と、その製造方法を提供すること
にある。
気効果を低下させず、しかも金属薄膜部にストレス等の
外的な負荷を与えずに有効に金属薄膜を保護する保護膜
を有する磁気抵抗素子と、その製造方法を提供すること
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の欠点を除去するた
めに、本発明の磁気抵抗素子は、基板上に磁気抵抗効果
を有する磁性薄膜が形成され、基板表面に二酸化シリコ
ン膜が被膜された磁気抵抗素子において、二酸化シリコ
ン膜は、基板温度が３５０℃以下に維持された状態で、
ＴＥＯＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ（Ｃａｍｉｃａｌ Ｖａｐ
ｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成されている
ことを特徴としている。
めに、本発明の磁気抵抗素子は、基板上に磁気抵抗効果
を有する磁性薄膜が形成され、基板表面に二酸化シリコ
ン膜が被膜された磁気抵抗素子において、二酸化シリコ
ン膜は、基板温度が３５０℃以下に維持された状態で、
ＴＥＯＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ（Ｃａｍｉｃａｌ Ｖａｐ
ｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成されている
ことを特徴としている。
【００１０】本発明は上記構成のなかで、特に、二酸化
シリコン膜がリンがドープされていない膜であって、膜
厚が１μｍ以下であることを特徴としている。
シリコン膜がリンがドープされていない膜であって、膜
厚が１μｍ以下であることを特徴としている。
【００１１】本発明はまた、二酸化シリコン膜は、リン
ドープ二酸化シリコン膜とリンドープなしの二酸化シリ
コン膜の二層からなり、二層の二酸化シリコン膜の総膜
厚が２μｍ以下であることを特徴としている。
ドープ二酸化シリコン膜とリンドープなしの二酸化シリ
コン膜の二層からなり、二層の二酸化シリコン膜の総膜
厚が２μｍ以下であることを特徴としている。
【００１２】また、本発明では、二酸化シリコン膜の別
の方法として、ＨＭＤＳ（ヘキサ、メチル、シロキシ
ン）−Ｏ３系常圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏ
ｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法による成膜方法を用いる
ことを特徴としている。特に、本方法で基板温度を３０
０℃以下に維持した状態で成膜することを特徴としてい
る。
の方法として、ＨＭＤＳ（ヘキサ、メチル、シロキシ
ン）−Ｏ３系常圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏ
ｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法による成膜方法を用いる
ことを特徴としている。特に、本方法で基板温度を３０
０℃以下に維持した状態で成膜することを特徴としてい
る。
【００１３】
【作用】従来の技術における問題のうち（１）について
は、二酸化シリコン保護膜を成膜する際の基板温度が問
題となる。すなわち、基板温度を高くすると基板との密
着性が向上するものの、強磁性体金属薄膜の磁気効果、
特に抵抗変化率が急激に低下してしまう。従来の成膜方
法では、基板温度を４００℃以上に設定する必要があっ
たが、強磁性体金属薄膜の磁気効果は、高温、特に３０
０〜３５０℃近辺から急激に低下する。従って、概ね３
５０℃以下で二酸化シリコン膜を成膜することが特性を
維持する上で必要不可欠である。
は、二酸化シリコン保護膜を成膜する際の基板温度が問
題となる。すなわち、基板温度を高くすると基板との密
着性が向上するものの、強磁性体金属薄膜の磁気効果、
特に抵抗変化率が急激に低下してしまう。従来の成膜方
法では、基板温度を４００℃以上に設定する必要があっ
たが、強磁性体金属薄膜の磁気効果は、高温、特に３０
０〜３５０℃近辺から急激に低下する。従って、概ね３
５０℃以下で二酸化シリコン膜を成膜することが特性を
維持する上で必要不可欠である。
【００１４】本発明の磁気抵抗素子によれば、二酸化シ
リコン保護膜は、ＴＥＯＳ−Ｏ3系常圧ＣＶＤ（Ｃａｍ
ｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によ
り基板温度を３５０℃以下の低温に維持して形成されて
いるので、磁気効果の低下がない。しかも、二酸化シリ
コン膜が均一に成膜されるので、ピンホールやゴミの付
着がなく耐湿性を維持した状態で、膜厚を２μｍ以下に
薄くできるので、膜内にストレスが発生することもな
い。
リコン保護膜は、ＴＥＯＳ−Ｏ3系常圧ＣＶＤ（Ｃａｍ
ｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によ
り基板温度を３５０℃以下の低温に維持して形成されて
いるので、磁気効果の低下がない。しかも、二酸化シリ
コン膜が均一に成膜されるので、ピンホールやゴミの付
着がなく耐湿性を維持した状態で、膜厚を２μｍ以下に
薄くできるので、膜内にストレスが発生することもな
い。
【００１５】また、別の方法であるＨＭＤＳ（ヘキサ、
メチル、シロキシン）−Ｏ３系常圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によれ
ば、３００℃以下で成膜が可能であるので、さらにより
優れた特性を維持することができる。
メチル、シロキシン）−Ｏ３系常圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によれ
ば、３００℃以下で成膜が可能であるので、さらにより
優れた特性を維持することができる。
【００１６】
【実施例】次に図面を参照して本発明の一実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１７】図１は、本発明の磁気抵抗素子の一実施例
の構造を示す縦断面図である。シリコン基板１の表面に
はあらかじめ熱酸化によりＳｉＯ2 膜（図示省略）が形
成されている。強磁性体金属薄膜の形成は、従来と同様
の方法によるので省略する。
の構造を示す縦断面図である。シリコン基板１の表面に
はあらかじめ熱酸化によりＳｉＯ2 膜（図示省略）が形
成されている。強磁性体金属薄膜の形成は、従来と同様
の方法によるので省略する。
【００１８】強磁性体金属薄膜形成後、二酸化シリコン
保護膜（ＳｉＯ2 保護膜）３がＴＥＯＳ−Ｏ3 系常圧
ＣＶＤ法により形成される。本実施例では、ＳｉＯ2
保護膜３にはリンはドープされていない。本発明の磁気
抵抗素子では、上記ＳｉＯ2保護膜３は、以下のような
条件で行われる。
保護膜（ＳｉＯ2 保護膜）３がＴＥＯＳ−Ｏ3 系常圧
ＣＶＤ法により形成される。本実施例では、ＳｉＯ2
保護膜３にはリンはドープされていない。本発明の磁気
抵抗素子では、上記ＳｉＯ2保護膜３は、以下のような
条件で行われる。
【００１９】基板温度： ２７５℃ 反応ガス流量： Ｓｉ ０．３５ ＳＬＭ Ｏ２ ７．５ ＳＬＭ Ｎ２ １８ ＳＬＭ ここで、ＳＭＬは１ｃｍ３あたりのガス流量を示す。な
お、二酸化シリコンの成膜に用いられるＴＥＯＳ−Ｏ３
系常圧ＣＶＤ法としては、例えば小林他、「層間絶縁膜
の平たん化技術」応用物理第６１巻第１１号（１９９
２）記載のものがある。
お、二酸化シリコンの成膜に用いられるＴＥＯＳ−Ｏ３
系常圧ＣＶＤ法としては、例えば小林他、「層間絶縁膜
の平たん化技術」応用物理第６１巻第１１号（１９９
２）記載のものがある。
【００２０】本発明の製造方法による磁気抵抗素子の断
面は、図１に示されているように、強磁性体金属薄膜の
パターンが形成されている部分と形成されていない部分
に段差があっても、強磁性体金属薄膜の上面と側面の保
護膜の厚みの差が少なく均一に付着している。
面は、図１に示されているように、強磁性体金属薄膜の
パターンが形成されている部分と形成されていない部分
に段差があっても、強磁性体金属薄膜の上面と側面の保
護膜の厚みの差が少なく均一に付着している。
【００２１】次に、本発明の他の実施例で、リンがドー
プされた二酸化シリコン膜を含む保護膜を備えた磁気抵
抗素子について説明する。上述の一実施例と同様の方法
でＴＥＯＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法を用いて二酸化シリコ
ン膜が成膜される。ここで、本実施例では、図２に示さ
れるように、まずリンがドープされたＳｉＯ２保護膜４
が成膜され、その上にリンがドープされていないＳｉＯ
2 保護膜３が成膜されている。成膜の条件は、ＳｉＯ
２保護膜３は上記と同じ条件で、リンドープ時はリンが
０．４ＳＬＭの流量でガスが流されながら成膜されてい
る。
プされた二酸化シリコン膜を含む保護膜を備えた磁気抵
抗素子について説明する。上述の一実施例と同様の方法
でＴＥＯＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法を用いて二酸化シリコ
ン膜が成膜される。ここで、本実施例では、図２に示さ
れるように、まずリンがドープされたＳｉＯ２保護膜４
が成膜され、その上にリンがドープされていないＳｉＯ
2 保護膜３が成膜されている。成膜の条件は、ＳｉＯ
２保護膜３は上記と同じ条件で、リンドープ時はリンが
０．４ＳＬＭの流量でガスが流されながら成膜されてい
る。
【００２２】次に、本発明の磁気抵抗素子における膜厚
と膜内のクラック発生有無の関係について説明する。
と膜内のクラック発生有無の関係について説明する。
【００２３】図３は、ドープされたリンの濃度と保護膜
の膜厚条件を変化させた場合の保護膜のクラック発生の
有無を示した図である。横軸はリンの濃度、縦軸は膜厚
を示している。但し、リンがドープされていない最初の
実施例については、縦軸上に表示されている。
の膜厚条件を変化させた場合の保護膜のクラック発生の
有無を示した図である。横軸はリンの濃度、縦軸は膜厚
を示している。但し、リンがドープされていない最初の
実施例については、縦軸上に表示されている。
【００２４】リンがドープされていない最初の実施例の
場合、膜厚が概ね１μｍ以下であればクラックは発生し
ない。また、リンドープの場合には、リンの濃度を高く
すれば２μｍ程度までクラックが発生しないことがわか
る。従って、耐湿性をより高めるためには、リン濃度を
高くした状態で膜厚を２μｍ程度まで厚くすればよい。
場合、膜厚が概ね１μｍ以下であればクラックは発生し
ない。また、リンドープの場合には、リンの濃度を高く
すれば２μｍ程度までクラックが発生しないことがわか
る。従って、耐湿性をより高めるためには、リン濃度を
高くした状態で膜厚を２μｍ程度まで厚くすればよい。
【００２５】次に、二酸化シリコン膜の成膜方法に関し
て、本発明の別の方法を適用した場合について説明す
る。
て、本発明の別の方法を適用した場合について説明す
る。
【００２６】図４は、本発明の磁気抵抗素子の実施例の
構造を示す断面図である。シリコン基板１１の表面には
あらかじめ熱酸化によりＳｉＯ２膜が形成されている。
さらに、その上面に強磁性体金属薄膜が形成されている
が、その構造および形成方法は従来と同じであるので説
明は省略する。
構造を示す断面図である。シリコン基板１１の表面には
あらかじめ熱酸化によりＳｉＯ２膜が形成されている。
さらに、その上面に強磁性体金属薄膜が形成されている
が、その構造および形成方法は従来と同じであるので説
明は省略する。
【００２７】本実施例では、強磁性体金属薄膜形成後、
二酸化シリコン膜１３はＨＭＤＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法
により、下記に示す条件で形成されている。
二酸化シリコン膜１３はＨＭＤＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法
により、下記に示す条件で形成されている。
【００２８】基板温度 ： ２６０ ℃ 反応ガス流量： Ｓｉ １．２ ＳＬＭ Ｏ２ ７．５ ＳＬＭ Ｎ２ １８ ＳＬＭ ここで、ＳＬＭは１ｃｍ３あたりのガス流量を示してい
る。なお、本実施例では二酸化シリコン膜１３にはリン
はドープされていない。
る。なお、本実施例では二酸化シリコン膜１３にはリン
はドープされていない。
【００２９】上述のＨＭＤＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法とし
ては、例えばＫ．Ｆｕｊｉｎｏｅｔ ａｌ．，”Ｌｏｗ
Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＣＶＤ Ｕｓｉｎｇ Ｈｅｘａｍｅ
ｔｈｙｌｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ ａｎｄ Ｏｚｏｎｅ”
Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ １３９．２２８２（１
９９２）掲載のものがある。
ては、例えばＫ．Ｆｕｊｉｎｏｅｔ ａｌ．，”Ｌｏｗ
Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＣＶＤ Ｕｓｉｎｇ Ｈｅｘａｍｅ
ｔｈｙｌｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ ａｎｄ Ｏｚｏｎｅ”
Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ １３９．２２８２（１
９９２）掲載のものがある。
【００３０】本実施例によっても図４に示されるよう
に、磁気抵抗素子の断面をみると強磁性体金属薄膜パタ
ーンが形成されている部分と形成されていない部分に段
差があっても強磁性体金属薄膜の上面と側面の保護膜の
厚みの差がなく均一に付着している。
に、磁気抵抗素子の断面をみると強磁性体金属薄膜パタ
ーンが形成されている部分と形成されていない部分に段
差があっても強磁性体金属薄膜の上面と側面の保護膜の
厚みの差がなく均一に付着している。
【００３１】次に、本発明のＨＭＤＳ−Ｏ３系常圧ＣＶ
Ｄ法による二酸化シリコン膜の成膜方法ににおいて、リ
ンがドープされた二酸化シリコン膜を付加した場合につ
いて説明する。上述の実施例と同様の方法でＨＭＤＳ−
Ｏ３系常圧ＣＶＤ法により二酸化シリコン膜が成膜され
る。本実施例では、図５に示されるように、まずリンが
ドープされた二酸化シリコン膜１４が成膜され、続いて
その上面にリンがドープされない二酸化シリコン膜が成
膜される。各層の成膜条件は、リンがドープされない膜
は上述の実施例と同じ条件で、リンがドープされる膜
は、成膜時にリンのガスが流量０．４ＳＬＭで流されな
がら成膜される。
Ｄ法による二酸化シリコン膜の成膜方法ににおいて、リ
ンがドープされた二酸化シリコン膜を付加した場合につ
いて説明する。上述の実施例と同様の方法でＨＭＤＳ−
Ｏ３系常圧ＣＶＤ法により二酸化シリコン膜が成膜され
る。本実施例では、図５に示されるように、まずリンが
ドープされた二酸化シリコン膜１４が成膜され、続いて
その上面にリンがドープされない二酸化シリコン膜が成
膜される。各層の成膜条件は、リンがドープされない膜
は上述の実施例と同じ条件で、リンがドープされる膜
は、成膜時にリンのガスが流量０．４ＳＬＭで流されな
がら成膜される。
【００３２】次に、本発明の磁気抵抗素子における膜厚
と膜内部のクラック発生の有無の関係について説明す
る。
と膜内部のクラック発生の有無の関係について説明す
る。
【００３３】図６は、本発明の製造方法のうち、ＨＭＤ
Ｓ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法により二酸化シリコン膜を成膜
した場合のクラックの有無について示しており、リンド
ープの条件との関係を示している。図からわかるよう
に、リンがドープされていない最初の実施例では、膜厚
が１．５μｍ以下であればクラックが発生しないのに対
して、リンドープ膜ではリンの濃度を高くすれば２μｍ
程度までクラックが発生しない。従って、耐湿性向上の
点からは膜厚は厚い方がよいことから、リンをドープし
た方が有利であるといえる。
Ｓ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法により二酸化シリコン膜を成膜
した場合のクラックの有無について示しており、リンド
ープの条件との関係を示している。図からわかるよう
に、リンがドープされていない最初の実施例では、膜厚
が１．５μｍ以下であればクラックが発生しないのに対
して、リンドープ膜ではリンの濃度を高くすれば２μｍ
程度までクラックが発生しない。従って、耐湿性向上の
点からは膜厚は厚い方がよいことから、リンをドープし
た方が有利であるといえる。
【００３４】次に、本発明の製造方法における二酸化シ
リコン膜１３、１４の成膜時の基板温度と抵抗変化率と
の関係について説明する。
リコン膜１３、１４の成膜時の基板温度と抵抗変化率と
の関係について説明する。
【００３５】図７は、上述の二酸化シリコン膜の成膜時
の基板温度と被膜後の抵抗変化率との関係を示す図であ
る。図７から明らかなように基板温度が３００〜３５０
℃近辺よりも高くなると急激に強磁性体金属薄膜の磁気
効果が低下し、抵抗変化率が小さくなる。
の基板温度と被膜後の抵抗変化率との関係を示す図であ
る。図７から明らかなように基板温度が３００〜３５０
℃近辺よりも高くなると急激に強磁性体金属薄膜の磁気
効果が低下し、抵抗変化率が小さくなる。
【００３６】従って、強磁性体金属薄膜を形成後、高い
磁気効果を維持するためには、その後の製造工程におい
ては基板温度は概ね３００〜３５０℃以上の高温下に置
かないようにすることが不可欠であることがわかる。そ
こで、従来のプラズマＣＶＤ法によっては磁気効果を低
下させることなく所望の二酸化シリコン膜を形成するこ
とは、基板温度の点から不可能である。一方、本発明の
製造方法で用いられるＴＥＯＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法に
よれば３５０℃以下の温度状態で二酸化シリコン膜の成
膜が可能であるので、磁気効果の低下を従来よりも小さ
くできる。また、ＨＭＤＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法によれ
ば、基板温度は２８０℃以下に維持した状態でも十分付
着力のある二酸化シリコン膜の成膜が可能であるので、
ほぼ成膜前の磁気効果を維持することができる。
磁気効果を維持するためには、その後の製造工程におい
ては基板温度は概ね３００〜３５０℃以上の高温下に置
かないようにすることが不可欠であることがわかる。そ
こで、従来のプラズマＣＶＤ法によっては磁気効果を低
下させることなく所望の二酸化シリコン膜を形成するこ
とは、基板温度の点から不可能である。一方、本発明の
製造方法で用いられるＴＥＯＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法に
よれば３５０℃以下の温度状態で二酸化シリコン膜の成
膜が可能であるので、磁気効果の低下を従来よりも小さ
くできる。また、ＨＭＤＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法によれ
ば、基板温度は２８０℃以下に維持した状態でも十分付
着力のある二酸化シリコン膜の成膜が可能であるので、
ほぼ成膜前の磁気効果を維持することができる。
【００３７】図８は、本発明で用いているＴＥＯＳ−Ｏ
３系常圧ＣＶＤ法、およびＨＭＤＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ
法を用いて、各方法において十分な付着力のある膜が得
られる範囲で基板温度を変化させて成膜し、成膜前後の
磁気抵抗率の変化を調べた結果を示しているである。Ｔ
ＥＯＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤでは十分な付着力のある膜を
形成するためには基板温度は概ね３３０℃以上にする必
要がある。３３０℃とした場合の抵抗変化率は０．８％
程度であり、従来の０．２％程度と比べると改善されて
いるのがわかる。一方、ＨＭＤＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法
によれば、基板温度を２８０℃程度まで下げた状態でも
十分な付着力が得られる。そして、この基板温度の条件
で成膜すると、抵抗変化率は成膜前後でほとんど変化せ
ず磁気効果が低下しないことがわかる。
３系常圧ＣＶＤ法、およびＨＭＤＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ
法を用いて、各方法において十分な付着力のある膜が得
られる範囲で基板温度を変化させて成膜し、成膜前後の
磁気抵抗率の変化を調べた結果を示しているである。Ｔ
ＥＯＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤでは十分な付着力のある膜を
形成するためには基板温度は概ね３３０℃以上にする必
要がある。３３０℃とした場合の抵抗変化率は０．８％
程度であり、従来の０．２％程度と比べると改善されて
いるのがわかる。一方、ＨＭＤＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法
によれば、基板温度を２８０℃程度まで下げた状態でも
十分な付着力が得られる。そして、この基板温度の条件
で成膜すると、抵抗変化率は成膜前後でほとんど変化せ
ず磁気効果が低下しないことがわかる。
【００３８】以上より、最初に述べた課題を解決し、二
酸化シリコン膜にクラックがなく、しかも成膜時の基板
温度を低くして磁気効果の低下がないようにして高信頼
で特性の高い保護膜を形成するためには、特にＨＭＤＳ
−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法を用いて基板温度を３００℃以下
に維持し、少なくともリンがドープされた膜を含むよう
にして二酸化シリコン膜を２μｍ程度成膜するのがよ
い。
酸化シリコン膜にクラックがなく、しかも成膜時の基板
温度を低くして磁気効果の低下がないようにして高信頼
で特性の高い保護膜を形成するためには、特にＨＭＤＳ
−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法を用いて基板温度を３００℃以下
に維持し、少なくともリンがドープされた膜を含むよう
にして二酸化シリコン膜を２μｍ程度成膜するのがよ
い。
【００３９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の磁気抵抗素
子は、強磁性体金属薄膜の保護膜がＴＥＯＳ−Ｏ3 系常
圧ＣＶＤ法を用いて、基板温度を３５０℃以下に維持し
た状態で被膜されるので、磁気効果の低下が少なく抵抗
変化率が大きい強磁性体金属薄膜が得られる。また、リ
ンドープなしの保護膜では１μｍ以下、二層の保護膜で
は２μｍ以下の膜厚でも十分耐湿性が得られるので、磁
気金属薄膜にストレスを与えることがない。
子は、強磁性体金属薄膜の保護膜がＴＥＯＳ−Ｏ3 系常
圧ＣＶＤ法を用いて、基板温度を３５０℃以下に維持し
た状態で被膜されるので、磁気効果の低下が少なく抵抗
変化率が大きい強磁性体金属薄膜が得られる。また、リ
ンドープなしの保護膜では１μｍ以下、二層の保護膜で
は２μｍ以下の膜厚でも十分耐湿性が得られるので、磁
気金属薄膜にストレスを与えることがない。
【００４０】また、二酸化シリコン膜の別の成膜方法と
して、ＨＭＤＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法による方法を用い
ている。本方法によれば、基板温度を３００℃以下に維
持した状態でも成膜が可能でるので、さらに優れた磁気
効果を得ることができる。
して、ＨＭＤＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法による方法を用い
ている。本方法によれば、基板温度を３００℃以下に維
持した状態でも成膜が可能でるので、さらに優れた磁気
効果を得ることができる。
【００４１】このように、本発明の磁気抵抗素子によれ
ば従来にくらべ耐湿性に優れた高い性能の磁気抵抗素子
が得られる。
ば従来にくらべ耐湿性に優れた高い性能の磁気抵抗素子
が得られる。
【図１】本発明の磁気抵抗素子の一実施例の断面図（リ
ンドープなし）。
ンドープなし）。
【図２】本発明の磁気抵抗素子の他の実施例の断面図
（リンドープあり）。
（リンドープあり）。
【図３】ＴＥＯＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法による二酸化シ
リコン膜において、ドープされるリンの濃度と膜厚を変
化させたときの保護膜のクラック有無を示す図。
リコン膜において、ドープされるリンの濃度と膜厚を変
化させたときの保護膜のクラック有無を示す図。
【図４】本発明の磁気抵抗素子の他の実施例の断面図
（リンドープなし）。
（リンドープなし）。
【図５】本発明の磁気抵抗素子の他の実施例の断面図
（リンドープあり）。
（リンドープあり）。
【図６】ＨＭＤＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法による二酸化シ
リコン膜において、ドープされるリンの濃度と膜厚を変
化させたときの保護膜のクラック有無を示す図。
リコン膜において、ドープされるリンの濃度と膜厚を変
化させたときの保護膜のクラック有無を示す図。
【図７】保護膜被膜時の基板温度と被膜後の強磁性体金
属薄膜の抵抗変化率との関係。
属薄膜の抵抗変化率との関係。
【図８】ＴＥＯＳ−Ｏ３系常圧ＣＶＤ法とＨＭＤＳ−Ｏ
３系常圧ＣＶＤ法の各方法によりにより二酸化シリコン
膜を成膜した場合の基板温度と強磁性体金属薄膜の抵抗
変化率の関係を示す図。
３系常圧ＣＶＤ法の各方法によりにより二酸化シリコン
膜を成膜した場合の基板温度と強磁性体金属薄膜の抵抗
変化率の関係を示す図。
【図９】従来の磁気抵抗素子の縦断面図。
１、１１、２１ ・・・ シリコン基板 ２、１２、２２ ・・・ 強磁性体金属薄膜 ３、５、２５ ・・・ ＳｉＯ2保護膜（リンドープ
なし） ４、１４ ・・・ ＳｉＯ2保護膜（リンドープ
あり）
なし） ４、１４ ・・・ ＳｉＯ2保護膜（リンドープ
あり）
Claims (12)
- 【請求項１】 基板上に磁気抵抗素子を有する磁気抵抗
素子が形成され基板表面に磁気抵抗素子において、 前記磁性薄膜は、 前記基板上にＮｉＦｅ、Ａｕ、Ｃｒの積層順序で形成さ
れた三層金属薄膜からなり、 基板温度が３００℃以下に維持された状態でＴＥＯＳ−
Ｏ3 系常圧ＣＶＤ（Ｃａｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成された二酸化シリコン
膜により被膜されていることを特徴とする磁気抵抗素
子。 - 【請求項２】 前記二酸化シリコン膜は、 リンがドープされていない膜であって、 膜厚が１μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載
の磁気抵抗素子。 - 【請求項３】 基板上に磁気抵抗効果を有する磁性薄膜
が形成され、磁気抵抗素子において、 前記磁性薄膜は、 基板温度が３００℃以下に維持された状態でＴＥＯＳ−
Ｏ3 系常圧ＣＶＤ（Ｃａｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成されたリンドープとリ
ンドープなしの二層の二酸化シリコン膜であって、 前記二層の総膜厚が２μｍ以下の二酸化シリコン膜によ
り被膜されていることを特徴とする磁気抵抗素子。 - 【請求項４】 前記基板は、シリコン基板であること
を特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の
磁気抵抗素子。 - 【請求項５】 基板上に磁気抵抗素子を有する磁気抵抗
素子が形成され基板表面に磁気抵抗素子において、 前記磁性薄膜は、 前記基板上にＮｉＦｅ、Ａｕ、Ｃｒの積層順序で形成さ
れた三層金属薄膜からなり、 基板温度が３００℃以下に維持された状態でＨＭＤＳ
（ヘキサ・メチル・ジ・シロキシン）−Ｏ3 系常圧ＣＶ
Ｄ（Ｃｈｍｅｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）法により形成された二酸化シリコン膜により被膜
されていることを特徴とする磁気抵抗素子。 - 【請求項６】 前記二酸化シリコン膜は、 リンがドープされない膜であって、 膜厚が１．５μｍ以下であることを特徴とする請求項５
記載の磁気抵抗素子。 - 【請求項７】 基板上に磁気抵抗効果を有する磁性薄膜
が形成され、磁気抵抗素子において、 前記磁性薄膜は、 基板温度が３００℃以下に維持された状態でＨＭＤＳ
（ヘキサ・メチル・ジ・シロキシン）−Ｏ3 系常圧ＣＶ
Ｄ（Ｃｈｍｅｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）法により形成されたリンドープとリンドープなし
の二層の二酸化シリコン膜であって、 前記二層の総膜厚が２μｍ以下の二酸化シリコン膜によ
り被膜されていることを特徴とする磁気抵抗素子。 - 【請求項８】 前記基板は、シリコン基板であることを
特徴とする請求項５又は請求項６又は請求項７記載の磁
気抵抗素子。 - 【請求項９】 基板上にＮｉＦｅ、Ａｕ、Ｃｒの積層
順序で形成された三層金属薄膜からなる磁性薄膜を形成
する工程と、 少なくとも前記磁性体薄膜が形成された部分に、前記基
板の温度を３００℃以下に維持した状態でＴＥＯＳ−Ｏ
3 系常圧ＣＶＤ法により、リンをドープしないで二酸化
シリコン膜を成膜する工程とを含むことを特徴とする磁
気抵抗素子の製造方法。 - 【請求項１０】 基板上に磁性体薄膜を形成する工程
と、 少なくとも前記磁性体薄膜が形成された部分に、前記基
板の温度を３００℃以下に維持した状態でＴＥＯＳ−Ｏ
3 系常圧ＣＶＤ法により、リンをドープしながら第１の
二酸化シリコン膜を成膜する工程と、 前記第１の二酸化シリコン膜が形成された部分に、前記
基板の温度を３００℃以下に保った状態でＴＥＯＳ−Ｏ
3 系常圧ＣＶＤ法により、リンをドープしないで第２の
二酸化シリコン膜を成膜する工程とを含み、 前記第１の二酸化シリコン膜と前記第２のシリコン膜か
らなる二層の総膜厚が２μｍ以下であることを特徴とす
る磁気抵抗素子の製造方法。 - 【請求項１１】 基板上にＮｉＦｅ、Ａｕ、Ｃｒの積
層順序で形成された三層金属薄膜からなる磁性薄膜を形
成する工程と、 少なくとも前記磁性体薄膜が形成された部分に、前記基
板の温度を３００℃以下に維持した状態でＨＭＤＳ−Ｏ
3 系常圧ＣＶＤ法によりリンをドープしないで二酸化シ
リコン膜を成膜する工程とを含むことを特徴とする磁気
抵抗素子の製造方法。 - 【請求項１２】 基板上に磁性体薄膜を形成する工程
と、 少なくとも前記磁性体薄膜が形成された部分に、前記基
板の温度を３００℃以下に維持した状態でＨＭＤＳ−Ｏ
3 系常圧ＣＶＤ法によりリンをドープしながら第１の二
酸化シリコン膜を成膜する工程と、 前記第１の二酸化シリコン膜が形成された部分に、前記
基板の温度を３００℃以下に維持した状態でＨＭＤＳ−
Ｏ3 系ＣＶＤ法によりリンをドープしないで第２の二酸
化シリコン膜を成膜する工程とを含み前記第１の二酸化
シリコン膜と前記第２のシリコン膜からなる二層の総膜
厚が２μｍ以下であることを特徴とする磁気抵抗素子の
製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6036170A JP2836474B2 (ja) | 1993-12-15 | 1994-03-07 | 磁気抵抗素子とその製造方法 |
| US08/944,711 US5916694A (en) | 1993-12-15 | 1997-10-06 | Magneto-resistance element |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31476393 | 1993-12-15 | ||
| JP5-314763 | 1993-12-15 | ||
| JP6036170A JP2836474B2 (ja) | 1993-12-15 | 1994-03-07 | 磁気抵抗素子とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07226547A JPH07226547A (ja) | 1995-08-22 |
| JP2836474B2 true JP2836474B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=26375214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6036170A Expired - Lifetime JP2836474B2 (ja) | 1993-12-15 | 1994-03-07 | 磁気抵抗素子とその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
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