JP2848446B2 - 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 - Google Patents
磁気抵抗効果素子及びその製造方法Info
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N50/01—Manufacture or treatment
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- Y10S148/136—Resistors
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】これは、小さい寸法を有する
半導体デバイスを作製するための新しい製造方法に関す
る。
半導体デバイスを作製するための新しい製造方法に関す
る。
【０００２】この発明は、特に、１９９５年、３月２日
に出願された出願番号０８／３９６，８１９号に述べら
れているような磁気ディスクに記録された磁気パターン
を読み取る能動素子として使用されるコルビーノ円板構
造を利用するセンサーの作製に関する。
に出願された出願番号０８／３９６，８１９号に述べら
れているような磁気ディスクに記録された磁気パターン
を読み取る能動素子として使用されるコルビーノ円板構
造を利用するセンサーの作製に関する。
【０００３】
【従来の技術】よく知られているように、コルビーノ円
板は、磁気抵抗効果素子と、この磁気抵抗効果素子に囲
まれた内側電極と、磁気抵抗効果素子を囲む外側電極と
を有している。磁気抵抗効果素子に放射状の電界を発生
させるために内側電極と外側電極との間に電圧が印加さ
れ、磁気抵抗効果素子が磁気ディスク上に蓄積されたパ
ターンを読み取るために使用されると、電極間に流れる
電流は、前記放射状の電界を垂直に通り抜ける磁気フラ
ックスによって変調される。この変調は、磁気ディスク
に記録された情報信号の複製を得るために検出して増幅
することができる。その様なセンサーに含まれるという
小さな寸法のために、コルビーノ円板は、確実かつ簡単
に製造することが困難である。
板は、磁気抵抗効果素子と、この磁気抵抗効果素子に囲
まれた内側電極と、磁気抵抗効果素子を囲む外側電極と
を有している。磁気抵抗効果素子に放射状の電界を発生
させるために内側電極と外側電極との間に電圧が印加さ
れ、磁気抵抗効果素子が磁気ディスク上に蓄積されたパ
ターンを読み取るために使用されると、電極間に流れる
電流は、前記放射状の電界を垂直に通り抜ける磁気フラ
ックスによって変調される。この変調は、磁気ディスク
に記録された情報信号の複製を得るために検出して増幅
することができる。その様なセンサーに含まれるという
小さな寸法のために、コルビーノ円板は、確実かつ簡単
に製造することが困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明の主な目的
は、その様なデバイスを確実かつ簡単に製造する方法を
提供することにある。この方法に含まれる本質が、他の
半導体デバイスの製造方法に広く適用され得ることが、
正しく認識されるだろう。
は、その様なデバイスを確実かつ簡単に製造する方法を
提供することにある。この方法に含まれる本質が、他の
半導体デバイスの製造方法に広く適用され得ることが、
正しく認識されるだろう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、要求さ
れる構造、特に好ましい実施例においてはコルビーノ円
板状構造、を含む平らな表面を形成するスタックと、エ
ッジとを形成するために、互いに重ねられた特性の異な
る様々な層によって形成されることにある。本発明のも
う一つの特徴は、デバイスの大部分の寸法が、比較的容
易に寸法制御が成される堆積された層の厚さ及び幅によ
って決定されることにある。その上、それらの層の幾何
学的な、特に幅の、適切な選択によれば、連続して堆積
されていない同じ材料の層が、これらの層の間に積層さ
れる異なる材料の層を囲むような仕方で互いに連結する
ために形成される。
れる構造、特に好ましい実施例においてはコルビーノ円
板状構造、を含む平らな表面を形成するスタックと、エ
ッジとを形成するために、互いに重ねられた特性の異な
る様々な層によって形成されることにある。本発明のも
う一つの特徴は、デバイスの大部分の寸法が、比較的容
易に寸法制御が成される堆積された層の厚さ及び幅によ
って決定されることにある。その上、それらの層の幾何
学的な、特に幅の、適切な選択によれば、連続して堆積
されていない同じ材料の層が、これらの層の間に積層さ
れる異なる材料の層を囲むような仕方で互いに連結する
ために形成される。
【０００６】従って、コルビーノ円板状構造の製造に応
用される、本発明の製造方法は、伝導性基板の能動端部
分の上に適当な磁気抵抗材料の層を堆積することを含
む。伝導性基板は、外側電極の一部として供される、適
当な支持材の上に予め堆積された金属層である。磁気抵
抗層の厚さは、最終的デバイスにおける磁気抵抗層の１
つのパラメーターである内側電極と外側電極との間の望
ましい分離距離に等しくなるように選択される。
用される、本発明の製造方法は、伝導性基板の能動端部
分の上に適当な磁気抵抗材料の層を堆積することを含
む。伝導性基板は、外側電極の一部として供される、適
当な支持材の上に予め堆積された金属層である。磁気抵
抗層の厚さは、最終的デバイスにおける磁気抵抗層の１
つのパラメーターである内側電極と外側電極との間の望
ましい分離距離に等しくなるように選択される。
【０００７】それから、絶縁体層が、基板の磁気抵抗層
に覆われていない端部部分に堆積される。この絶縁体層
は、内側電極として利用されるために次に堆積される導
電性の第２層を、第１の磁気抵抗層によって分離されて
いない導電性基板から分離する。
に覆われていない端部部分に堆積される。この絶縁体層
は、内側電極として利用されるために次に堆積される導
電性の第２層を、第１の磁気抵抗層によって分離されて
いない導電性基板から分離する。
【０００８】次に、磁気抵抗材料、一般的には第１の磁
気抵抗層、と同じ材料による第２の層が、能動端に沿っ
て、導電性層の部分を覆うように堆積される。この層
は、内側電極と外側電極の部分との間に磁気抵抗材料の
別の部分を形成する。そして、その厚さは、本質的に第
１の磁気抵抗層の厚さと同じにする。
気抵抗層、と同じ材料による第２の層が、能動端に沿っ
て、導電性層の部分を覆うように堆積される。この層
は、内側電極と外側電極の部分との間に磁気抵抗材料の
別の部分を形成する。そして、その厚さは、本質的に第
１の磁気抵抗層の厚さと同じにする。
【０００９】最後に、導電性材料、好ましくは第１及び
第２の導電性層と同じ材料、の第３の層が、外側電極の
残りの部分を形成するために、能動端に沿って、第２の
半導体層の部分の上のみに堆積される。
第２の導電性層と同じ材料、の第３の層が、外側電極の
残りの部分を形成するために、能動端に沿って、第２の
半導体層の部分の上のみに堆積される。
【００１０】本発明は、以下の、添付する図面を用い
る、もっと詳細な説明により、より理解されるだろう。
る、もっと詳細な説明により、より理解されるだろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、磁気センサー
として働く能動素子１２を含む読取りヘッド１０が、そ
のトラックが読み取られる情報を蓄積しているディスク
状の磁気媒体１４の一部の上方に位置する状態で示され
ている。その情報は、磁気媒体１４のトラックに沿って
伸びる磁気モーメント１６Ａ、１６Ｂの向きが変わる変
化領域１５の上に生じる表面に垂直な磁界Ｈを感知する
ことにより読み取られる。
として働く能動素子１２を含む読取りヘッド１０が、そ
のトラックが読み取られる情報を蓄積しているディスク
状の磁気媒体１４の一部の上方に位置する状態で示され
ている。その情報は、磁気媒体１４のトラックに沿って
伸びる磁気モーメント１６Ａ、１６Ｂの向きが変わる変
化領域１５の上に生じる表面に垂直な磁界Ｈを感知する
ことにより読み取られる。
【００１２】能動素子１２は、強い磁気抵抗効果を示す
半導体材料の層を含むコルビーノ円板状構造により形成
される。この能動素子は、コルビーノ円板の特徴であ
る、その半導体材料に囲まれた第１の内側電極１８Ａ
と、内側電極を囲む第２の外側電極１８Ｂとをさらに含
んでいる。典型的には、長方形を呈する外側電極１８Ｂ
は、磁気媒体のトラックの幅にほぼ一致する約５μｍの
長さと、約５００から１０００オングストロームの幅を
有する。典型的な内側電極の寸法は、長さ約１μｍ、幅
約２００〜４００オングストロームである。
半導体材料の層を含むコルビーノ円板状構造により形成
される。この能動素子は、コルビーノ円板の特徴であ
る、その半導体材料に囲まれた第１の内側電極１８Ａ
と、内側電極を囲む第２の外側電極１８Ｂとをさらに含
んでいる。典型的には、長方形を呈する外側電極１８Ｂ
は、磁気媒体のトラックの幅にほぼ一致する約５μｍの
長さと、約５００から１０００オングストロームの幅を
有する。典型的な内側電極の寸法は、長さ約１μｍ、幅
約２００〜４００オングストロームである。
【００１３】本発明に従って、読み取りヘッド上に配さ
れた能動素子は、以下のようにして製造される。図１に
示される表面１９のように、読み取りヘッドの垂直な端
部に対応する面上には、金属に代表される導電性の第１
の層が、高い導電性を保証するのに十分な厚さ、典型的
には少なくとも数百オングストロームの厚さで、図２Ａ
に層２１として示されているように堆積される。次に、
高い磁気抵抗効果を有する半導体の第２の層が、都合よ
く、少なくとも１００オングストロームの厚さで、図２
Ｂに示すように、層２１の左側の上に層２２を形成する
ように堆積される。次に、絶縁性の第３の層が、都合よ
く、高抵抗障壁として十分機能するように数百オングス
トロームの厚さで、図２Ｃの層２３で示すように堆積さ
れる。絶縁性の第３の層２３は、半導体の第２の層２２
の内部右側に重なっている。次に、導電性の第４の層２
４が、図２Ｄに示されるように、左側から層２３の横方
向の大部分を覆うように伸びるストライプ状に堆積され
る。次に、層２２と同じ材料の半導体の第５の層２５
が、図２Ｅに示すように、左側に沿って、半導体の第２
の層２２の上に完全に重なり、さらに、絶縁層２３の左
側に重なるように堆積される。最後に、導電性の第６の
層２６が、図２Ｆに示すように、左側に沿って、本質的
には導電性の第１の層２１の全高（縦方向の長さ）だけ
伸び、かつ半導体の第５の層２５の能動端を越えて伸び
るように堆積される。
れた能動素子は、以下のようにして製造される。図１に
示される表面１９のように、読み取りヘッドの垂直な端
部に対応する面上には、金属に代表される導電性の第１
の層が、高い導電性を保証するのに十分な厚さ、典型的
には少なくとも数百オングストロームの厚さで、図２Ａ
に層２１として示されているように堆積される。次に、
高い磁気抵抗効果を有する半導体の第２の層が、都合よ
く、少なくとも１００オングストロームの厚さで、図２
Ｂに示すように、層２１の左側の上に層２２を形成する
ように堆積される。次に、絶縁性の第３の層が、都合よ
く、高抵抗障壁として十分機能するように数百オングス
トロームの厚さで、図２Ｃの層２３で示すように堆積さ
れる。絶縁性の第３の層２３は、半導体の第２の層２２
の内部右側に重なっている。次に、導電性の第４の層２
４が、図２Ｄに示されるように、左側から層２３の横方
向の大部分を覆うように伸びるストライプ状に堆積され
る。次に、層２２と同じ材料の半導体の第５の層２５
が、図２Ｅに示すように、左側に沿って、半導体の第２
の層２２の上に完全に重なり、さらに、絶縁層２３の左
側に重なるように堆積される。最後に、導電性の第６の
層２６が、図２Ｆに示すように、左側に沿って、本質的
には導電性の第１の層２１の全高（縦方向の長さ）だけ
伸び、かつ半導体の第５の層２５の能動端を越えて伸び
るように堆積される。
【００１４】図３は、図２Ｆに示す構造の左端に沿った
平面、正面から見ると６つの層を堆積させることにより
形成された平面、に形成された磁気抵抗センサーを示
す。その平面は、導電性の第１の層２１の左端、半導体
の第２の層２２の左端、導電性の第４の層２４の左端、
半導体の第５の層２５の左端、及び導電性の第６の層２
６の左端を含む。絶縁性の第３の層２３は、内部に埋め
込まれているので見えない。分離された端子接続（図示
せず）が、内側及び外側電極に相当する層２４及び２６
に与えられる。
平面、正面から見ると６つの層を堆積させることにより
形成された平面、に形成された磁気抵抗センサーを示
す。その平面は、導電性の第１の層２１の左端、半導体
の第２の層２２の左端、導電性の第４の層２４の左端、
半導体の第５の層２５の左端、及び導電性の第６の層２
６の左端を含む。絶縁性の第３の層２３は、内部に埋め
込まれているので見えない。分離された端子接続（図示
せず）が、内側及び外側電極に相当する層２４及び２６
に与えられる。
【００１５】この分野で働く人に知られている幾つかの
技術が、所望の層を堆積し形作るために使用できる。こ
れらは、半導体デバイスプロセスと共通のホトリソグラ
フィ、エッチング、及び堆積の技術を含んでいる。
技術が、所望の層を堆積し形作るために使用できる。こ
れらは、半導体デバイスプロセスと共通のホトリソグラ
フィ、エッチング、及び堆積の技術を含んでいる。
【００１６】センサーの、最も磁気ディスクに近づく表
面は、望まないディスク表面の浸蝕が生じるかもしれな
いわずかな接触の危険とともに、ディスクが回転するよ
うに、表面が本質的に滑らかであることが重要である。
磁気センサーの他の面が滑らかであることは大して重要
ではない。
面は、望まないディスク表面の浸蝕が生じるかもしれな
いわずかな接触の危険とともに、ディスクが回転するよ
うに、表面が本質的に滑らかであることが重要である。
磁気センサーの他の面が滑らかであることは大して重要
ではない。
【００１７】また、磁気抵抗性半導体層の形成に使用さ
れる方法は、堆積された半導体材料が、多結晶を形成す
る場合においてさえ高い磁気抵抗を示すようなものであ
ることが重要である。カドミウム水銀テルリウム（Ｃｄ
0.9 Ｈｇ0.1 Ｔｅ）は、多結晶を形成する場合でさえ、
高い磁気抵抗を持つ、特に、比較的大きな結晶からな
る、化合物半導体である。様々な、高い電子移動度と非
常に高い磁気抵抗を有する、インジウムアンチモンのよ
うな、他の化合物半導体がまた有用である。
れる方法は、堆積された半導体材料が、多結晶を形成す
る場合においてさえ高い磁気抵抗を示すようなものであ
ることが重要である。カドミウム水銀テルリウム（Ｃｄ
0.9 Ｈｇ0.1 Ｔｅ）は、多結晶を形成する場合でさえ、
高い磁気抵抗を持つ、特に、比較的大きな結晶からな
る、化合物半導体である。様々な、高い電子移動度と非
常に高い磁気抵抗を有する、インジウムアンチモンのよ
うな、他の化合物半導体がまた有用である。
【００１８】導電性の層に使用される材料は、都合よ
く、金属であってよい。好ましくは、その金属は、半導
体層として選択された材料との低い接触抵抗の層を形成
できるものである。すず、インジウム、及び金が、上述
の半導体材料と共に選択されるには特に有望であろうと
思われる。
く、金属であってよい。好ましくは、その金属は、半導
体層として選択された材料との低い接触抵抗の層を形成
できるものである。すず、インジウム、及び金が、上述
の半導体材料と共に選択されるには特に有望であろうと
思われる。
【００１９】絶縁層のための材料の選択は、他の層との
適合性の必要によって影響を受けるだろう。酸化シリコ
ンの様々な形が、特に有望に選択されるだろう。
適合性の必要によって影響を受けるだろう。酸化シリコ
ンの様々な形が、特に有望に選択されるだろう。
【００２０】各層の寸法は、普通、読み取られる磁気デ
ィスクの特性によって決定されるだろう。図３に示され
るようなセンサーの長さは、長いとクロストークを増加
させ、短いと感度を減少させるので、本質的に読み取ら
れるトラックの幅に一致する。同様に、図３に示される
ようなセンサーの幅は、高い感度のために、読み取りの
ための信号を形成する垂直な磁界を立ち上ぼらせる磁気
領域の極性が反転する所に発生する高い磁気信号強度の
領域の幅に一致する。
ィスクの特性によって決定されるだろう。図３に示され
るようなセンサーの長さは、長いとクロストークを増加
させ、短いと感度を減少させるので、本質的に読み取ら
れるトラックの幅に一致する。同様に、図３に示される
ようなセンサーの幅は、高い感度のために、読み取りの
ための信号を形成する垂直な磁界を立ち上ぼらせる磁気
領域の極性が反転する所に発生する高い磁気信号強度の
領域の幅に一致する。
【００２１】積層の端面に、絶縁性、導電性、及び半導
体性の所望のパターンを形成する上述のような積層の技
術が、広い範囲で適用でき、説明された特定の出願が、
この発明の大体の本質を単に説明しているに過ぎないと
理解されるべきであることは、明白である。様々な、他
の変更が、この発明の精神と範囲から離れること無く行
われ得る。
体性の所望のパターンを形成する上述のような積層の技
術が、広い範囲で適用でき、説明された特定の出願が、
この発明の大体の本質を単に説明しているに過ぎないと
理解されるべきであることは、明白である。様々な、他
の変更が、この発明の精神と範囲から離れること無く行
われ得る。
【図１】図１は、本発明の好ましい実施の形態として提
供が予定される種類の、また、先の出願において説明さ
れた種類の、磁気抵抗センサーを有する読取りヘッドを
示す図である。
供が予定される種類の、また、先の出願において説明さ
れた種類の、磁気抵抗センサーを有する読取りヘッドを
示す図である。
【図２】図２Ａから図２Ｆは、図１の読取りヘッドに含
まれる種類の磁気抵抗センサーの準備に応用されるよう
な、本発明の方法における重要な堆積工程を示す図であ
る。
まれる種類の磁気抵抗センサーの準備に応用されるよう
な、本発明の方法における重要な堆積工程を示す図であ
る。
【図３】図３は、図２に示す方法により製造された磁気
抵抗センサーであって、このセンサーが読取りヘッドに
使用されたとき、最も磁気ディスクに近付く平面を示す
図である。
抵抗センサーであって、このセンサーが読取りヘッドに
使用されたとき、最も磁気ディスクに近付く平面を示す
図である。
１０ 読取りヘッド １２ 能動素子 １４ 磁気媒体 １５ 変化領域 １６Ａ，１６Ｂ 磁気モーメント １８Ａ 第１の内側電極 １８Ｂ 第２の外側電極 １９ 表面 ２１ 層（導電性の第１の層） ２２ 層（半導体の第２の層） ２３ 層（絶縁性の第３の層） ２４ 層（導電性の第４の層） ２５ 層（半導体の第５の層） ２６ 層（導電性の第６の層） Ｈ 磁界
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 43/12 H01L 43/08 H01L 23/28 - 23/31
Claims (3)
- 【請求項１】 導電性材料による第１の領域、該第１の
領域に囲まれた磁気抵抗効果を有する半導体材料による
第２の領域、及び該第２の領域に囲まれた導電性材料に
よる第３の領域を有し、これらの３つの領域が、導電性
の材料、絶縁性の材料、及び半導体材料による複数の層
を重ねたとき、これらの層の端の部分によって形成され
ることを特徴とする磁気センサー。 - 【請求項２】 能動端とその反対に位置する非能動端と
を有する導電性の第１の層を支持部材の上に形成する工
程と、前記第１の層の一部の上に、該第１の層の一部を
露出させたまま、前記第１の層の能動端に一致する能動
端を有する半導体の第２の層を堆積する工程と、前記半
導体の第２の層の能動端の反対側の端に沿って一部が重
なるように、前記第１の層の露出部分の上に絶縁性の第
３の層を堆積する工程と、第１及び第２の層の能動端と
一致する能動端を有し、第２の層の能動端に対して直角
な方向の長さ全体と第３の層の前記能動端に対して直角
な方向の長さの一部を横切るよう伸びる導電性の第４の
層を堆積する工程と、第１、第２、及び第４の層の能動
端と一致する能動端を有し、半導体の第２の層に完全に
重なるように伸びる半導体の第５の層を、第３の層に接
触するように堆積する工程と、第１、第２、第４、及び
第５の層の能動端に一致する能動端を有し、第１の層の
能動端に平行な全幅に実質的に重なって第１の層に接触
する導電性の第６の層を形成することによって、第１、
第２、第４、第５、及び第６の層の能動端が、第４の層
により形成される導電性領域と、これを囲む第２及び第
５の層により形成される半導体領域と、これを囲む第１
及び第６の層により形成される外側の導電領域と、を有
する内側平面を形成することを特徴とする半導体デバイ
スの製造方法。 - 【請求項３】 前記第１、第４、及び第６の層が金属で
あり、第２及び第５の層が磁気抵抗効果を示す化合物半
導体材料であることを特徴とする請求項２記載の半導体
デバイスの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/435,254 US5646051A (en) | 1995-05-05 | 1995-05-05 | Process for forming a magnetoresistive sensor for a reading head |
| US08/435254 | 1995-05-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08306986A JPH08306986A (ja) | 1996-11-22 |
| JP2848446B2 true JP2848446B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=23727669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8054749A Expired - Fee Related JP2848446B2 (ja) | 1995-05-05 | 1996-03-12 | 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5646051A (ja) |
| JP (1) | JP2848446B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5696655A (en) * | 1996-07-30 | 1997-12-09 | Nec Research Institute, Inc. | Self-biasing non-magnetic giant magnetoresistance |
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