JP3382866B2 - 磁気抵抗効果素子の製造方法 - Google Patents

磁気抵抗効果素子の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果素子
の接合構造及び磁気抵抗効果素子の製造方法に関するも
のであり、特に詳しくは、精度よく位置合わせされた隣
接して当接しあう異種の機能膜層間の接合構造を持つ磁
気抵抗効果素子及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、磁気記録装置の大容量化に伴
って、ＮｉＦｅ膜の異方性磁気抵抗効果を応用した磁気
抵抗効果型ヘッド（以下、ＡＭＲヘッドと記す）が実用
化されている。このＡＭＲヘッドについては、「ＩＥＥ
Ｅ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇｎ．，ＭＡＧ７（１９７
１） １５０」において「Ａ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉ
ｓｔｉｖｉｔｙ Ｒｅａｄｏｕｔ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅ
ｒ」として論じられている。
【０００３】一方、近年、磁気記録密度の向上に対応し
て、ＡＭＲヘッドよりも更に大幅な高出力化が可能な巨
大磁気抵抗効果（以下、ＧＭＲと記す）を用いたＧＭＲ
ヘッドが注目されている。このＧＭＲに於いては、特
に、抵抗の変化が２枚の隣接する磁性層の磁化方向間の
余弦と対応する、一般にスピンバルブ効果と呼ばれる磁
気抵抗効果は小さな動作磁界で大きな抵抗変化をするこ
とから、ＡＭＲヘッドの次世代のＧＭＲヘッドとして期
待されている。
【０００４】このスピンバルブ効果を用いたＧＭＲヘッ
ドについては「ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇ
ｎ．，Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．６（１９９４）３８０１」
において「Ｄｅｓｉｇｎ，Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ＆Ｔ
ｅｓｔｉｎｇ ｏｆ Ｓｐｉｎ−Ｖａｌｖｅ Ｒｅａｄ
Ｈｅａｄｓ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｒ
ｅｃｏｒｄｉｎｇ」として論じられている。特に、実効
的な再生トラック幅が０．０５μｍ以上１μｍ以下とい
うような、極めて記録密度の高い領域では、ＧＭＲヘッ
ドが使われる。
【０００５】以上説明した様な従来のＧＭＲヘッドにお
いては、媒体磁界に対応して磁化変化する磁化フリー層
を単磁区化することが、バルクハウゼンノイズを抑制す
るためには必要不可欠である。これを実現するための素
子構造については、例えば、特開平３−１２５３１１号
公報に説明がされている。ここで、図５を用いてこの素
子構造を説明する。即ち、図５（Ａ）は当該磁気抵抗効
果素子３０の一具体例の構成を示す断面図が示されてお
り、具体的には、当該素子を媒体対向面から見た時の層
構成を示したものである。
【０００６】ここでは、図５（Ａ）に示す様に、媒体磁
界を感磁する中央領域１０にスピンバルブ膜５０を用い
た場合を想定することとする。図中、１０は中央領域で
あるスピンバルブ膜５０であり、その詳細は、例えば、
下地層１０ａ、反強磁性層１０ｂ、磁化固定層１０ｃ、
非磁性導電層１０ｄ、磁化フリー層１０ｅ、保護層１０
ｆからなる。
【０００７】当該中央領域１０にバイアス磁界とセンス
電流を供給する端部領域４０ａ及び４０ｂとして、永久
磁石膜１１，１２と電極膜１３，１４が配置されてい
る。一方、図５（Ｂ）は、媒体磁界が無い時に於いて、
スピンバルブ膜５０中の外部磁界に対して変化する磁化
フリー層１５の磁化の様子、および、磁化フリー層１５
をバイアスする永久磁石膜１１，１２の磁化の様子を示
している。
【０００８】図５（Ｂ）に示す様に、端部領域４０ａ及
び４０ｂからのバイアス磁界によって、中央領域１０の
感磁膜である磁化フリー層が単磁区化１５されている様
子が示されている。しかしながら、上記の状態はあくま
で理想的な場合であり、実際に素子を作製すると、図６
（Ａ）に示す様な状況が発生する。
【０００９】即ち、図６（Ａ）は端部領域４０ａ，４０
ｂである永久磁石膜１１，１２、および電極膜１３、１
４が中央領域１０の特に磁化フリー層１０ｅ上に乗り上
げた形状が発生する事になる。ＧＭＲ素子には電流を流
さなければならないために、電気的な接合を取るために
はどうしてもこのような形状になりやすい。また、後述
するように、素子の製造方法そのものの欠陥により、図
６（Ａ）に示す形状が形成されている。
【００１０】処で、図６（Ａ）の形状が発生した場合、
中央領域１０であるスピンバルブ膜５０に乗り上げた永
久磁石膜１１，１２の先端から、本来、スピンバルブ膜
５０の磁化フリー層１０ｅに印加したい磁界方向とは逆
の方向の磁界が、フリー層端部に印加されてしまう。そ
の結果、図６（Ｂ）に示す様に、当該磁化フリー層１０
ｅの一部に磁壁１７が形成されてしまい、この磁壁１７
が媒体からの磁界に対して不規則な動きをすることか
ら、ノイズの発生原因となっていた。
【００１１】処で、この磁壁１７に起因するノイズは、
従来、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す様に、当該磁気抵抗
効果素子３０に於ける当該中央領域１０の幅が広い場
合、すなわち、記録密度の低い時には、媒体磁界を感磁
する領域全体に対する割合が小さかったために、問題を
起こすことは少なかった。しかしながら、記録密度の向
上に伴って、当該磁気抵抗効果素子３０に於ける中央領
域１０の幅が狭くなるに従い、この磁壁１７の占める割
合が大きくなり、特に、ＧＭＲヘッドが使われる実効的
な再生トラック幅が１μｍ以下というような、極めて記
録密度の高い領域では無視できなくなってきた。
【００１２】以上のような図６や図７に示す様な当該磁
気抵抗効果素子３０の当該中央領域１０に於ける、当該
磁化フリー層１０ｅと永久磁石膜１１，１２、或いは電
極膜１３，１４とが、少なくとも一部に於いて重なり合
う形状が形成されてしまう原因を次に述べる。まず、特
開平３−１２５３１１号公報に記載されている素子構造
の製造方法の基本的な工程の概要を、図８を参照しなが
ら説明する。
【００１３】図８（Ａ）は媒体磁界を感磁するための中
央領域１０を形成するスピンバルブ膜５０を成膜する工
程であり、図８（Ｂ）はこのスピンバルブ膜５０をパタ
ン化するためのフォトレジストパタン１６を形成する工
程である。更に、図８（Ｃ）はイオンビームエッチング
によりスピンバルブ膜５０をパタン化する工程であり、
図８（Ｄ）は中央領域１０にバイアス磁界を印加する永
久磁石膜１１，１２と電極１３，１４を成膜する工程で
ある。
【００１４】又、図８（Ｅ）はこれをリフトオフする工
程である。係る基本的な製造方法使用して、実際に素子
を作製した場合には、図９に示す様な状態となる。つま
り、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）までは、図８の具体例と同
様であるが、図９（Ｄ）の工程に於いては、図示のよう
に、前記のフォトマスク１６を用いて永久磁石膜１１，
１２と電極膜１３，１４とを連続的に成膜し、リフトオ
フすると、図９（Ｅ）に示す様に、永久磁石膜１１，１
２と電極膜１３，１４は中央領域１０であるスピンバル
ブ膜５０の端縁部に一部が乗り上げる形状となる。
【００１５】この原因としては、従来から使用されてき
ている一般的なマグネトロンスパッタ法のような、基板
とターゲットとが平行配置されたスパッタ法の場合、タ
ーゲットから放出されるスパッタ粒子の方向の角度分散
が大きいこと、更には、スパッタ時の不活性ガス圧力が
数ｍＴｏｒｒと高く、スパッタ粒子の平均自由行程が短
くなることから、スパッタ粒子の散乱が顕著となるこ
と、などが原因している。
【００１６】その為、係る図９（Ｅ）に示す様な、永久
磁石膜１１，１２と電極膜１３，１４が中央領域１０で
あるスピンバルブ膜５０に乗り上げる形状を防ぐために
は、例えば、図８（Ｂ）に示す様な、所定のレジストか
ら構成されるフォトマスク１６の茎の部分１９ｂの高さ
を従来よりも低くして、スパッタ粒子の回り込みを抑制
することが考えられた。
【００１７】検討の結果、実効再生トラック幅が１μｍ
以下となる素子においては、茎高さを０．０５μｍ以下
とすることによって、当該ノイズを問題の無い水準にま
で抑制できることが分かった。しかしながら、フォトレ
ジストを０．０５μｍの厚さでウエハ上に均一膜厚に塗
布することは、実際の生産工程に於いて効率よく実行す
ることは不可能であり、急激な歩留まりの低下を招くこ
とも、一方で明らかとなった。
【００１８】すなわち、実効再生トラック幅が１μｍ以
下である、スピンバルブ膜を用いたＧＭＲヘッドにおい
て、十分に低いノイズレベルの素子を、高い製造歩留ま
りを確保しつつ実現することは、困難となっていた。一
方、特開平８−２２１７１９号公報には、第１の磁性体
薄膜層、非磁性薄膜層、第２の磁性体薄膜層及び反強磁
性体薄膜層をこの順序で積層して構成されたスピンバル
ブ磁気抵抗ヘッドに於いて、当該第１の磁性体薄膜層を
トラック幅に略対応する中央能動領域内にのみ設けたス
ピンバルブ磁気抵抗ヘッドに関して開示されているが、
当該スピンバルブ層の両端部に永久磁石膜及び電極膜と
が乗り上げると言う問題を解決する技術に関しては開示
がない。
【００１９】又、特開平７−１２２９２５号公報には、
スピンバルブ磁気抵抗素子を中央能動領域にのみ形成す
る技術に関して記載されているが、当該スピンバルブ層
の両端部に永久磁石膜及び電極膜とが乗り上げると言う
問題を解決する技術に関しては開示がない。更に"Fabri
cating spin valves by ion-beam deposition"、DATA S
TORAGE (September 1998) には、スピンバルブ層を形成
するに際し、イオンビームスパッタ法を使用して、接続
界面を斜めに傾斜させる方法が開示されているが、当該
接続界面に於ける隣接する膜同志の重なり状態による問
題点及びその解決策に関しては全くの開示も示唆もな
い。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、上記した従来技術の欠点を改良し、磁気抵抗効果を
利用した磁気記録再生ヘッドであって、特に、実効的な
再生トラック幅が１μｍ以下の極めて記録密度の高い領
域での磁気記録再生ヘッドに使用しうる磁気抵抗効果素
子及びその製造方法を提供するものであり、更には、実
効再生トラック幅が１μｍ以下である、スピンバルブ膜
を用いたＧＭＲヘッドに使用する為の、十分に低いノイ
ズレベルを持った磁気抵抗効果素子を高い製造歩留まり
を確保つつ実現しえる磁気抵抗効果素子及びその製造方
法を提供するものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には、以下に記載されたような技
術構成を採用するものである。即ち、本発明に係る第１
の態様は、少なくとも磁気抵抗効果を有する中央領域
と、該中央領域の両側に位置する端部領域とからなる磁
気抵抗効果素子に於いて、当該中央領域と当該端部領域
との重畳率が０〜１０％である磁気抵抗効果素子であ
る。
【００２２】又、本発明に於ける第２の態様としては、
少なくとも磁気抵抗効果を有する中央領域と、該中央領
域の両側に位置する端部領域とからなる磁気抵抗効果素
子を製造するに際し、当該中央領域を形成する膜層を形
成した後に所定の当該中央領域を残す為に所定のレジス
トを使用してパターニングを行い、次いで当該パターニ
ングされた中央領域上に当該レジストを残存させた状態
でイオンビームスパッタ法を用いて当該端部領域を形成
する磁気抵抗効果素子の製造方法である。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明に係る当該磁気抵抗効果素
子は、上記した様な技術構成を採用しており、従って、
実効再生トラック幅が１μｍ以下である高密度記録に適
したスピンバルブ膜を用いた磁気抵抗効果素子からなる
ＧＭＲヘッドにおいて、スピンバルブ膜と端部領域の接
合形状において、端部領域である永久磁石膜の磁界が、
スピンバルブ膜の磁化フリー層にスムースに流れるよう
に、スピンバルブ膜が端部領域と接する端面が滑らかに
傾斜し、この傾斜に沿って永久磁石膜が配置され、永久
磁石膜の端部が磁化フリー層の端部と驚くほど良く位置
合わせされている構造が、高い製造の歩留まりをもって
実現した。
【００２４】
【実施例】以下に、本発明に係る磁気抵抗効果素子及び
磁気抵抗効果素子の製造方法についての具体例を図面を
参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る磁
気抵抗効果素子の一具体例の構成を示す断面図であり、
図中、第１の機能膜６０と当該第１の機能膜６０とは異
なる材料で構成された第２の機能膜７０とが、互いにそ
の端縁部に於いて電気的若しくは磁気的に接合されてい
る接合構成体８０であって、且つ当該第１の機能膜６０
の端縁側壁部６１の少なくとも一部に当該第２の機能膜
７０の端縁部７１の少なくとも一部が当接せしめられて
いる接合構成体８０に於いて、当該第１の機能膜６０に
当接する当該第２の機能膜７０の端縁部７１の少なくと
も一部が、当該第１の機能膜６０の端縁部表面に重ね合
わされる重畳率が０〜１０％である接合構造８０を有す
る磁気抵抗効果素子が示されている。
【００２５】本発明に於ける当該接合構造８０は、例え
ば磁気抵抗効果を構成する構造体であって磁気抵抗効果
素子の一構成要素として当該磁気抵抗効果素子内で使用
されるものである。又、本発明に係る当該磁気抵抗効果
に含まれる当該接合構造８０に於ける当該第１の機能膜
６０と第２の機能膜７０の端縁部同志が当接する界面９
０は、当該第１の機能膜６０の表面に対して所定の角度
を有して傾斜している事が望ましい。
【００２６】本発明に於ける当該第１の機能膜６０とし
ては、例えば、当該磁気抵抗効果素子３０として使用す
る場合には、スピンバルブ膜層１０であっても良く、又
当該第２の機能膜７０としては、例えば、永久磁石膜１
１、１２或いは電極膜１２、１３の何れか又はその双方
であっても良い。本具体例に於いては、当該第１の機能
膜６０がスピンバルブ膜層である場合には、当該第１の
機能膜６０は、例えば、下地層１０ａ、反強磁性層１０
ｂ、磁化固定層１０ｃ、非磁性導電層１０ｄ、磁化フリ
ー層１０ｅ、保護層１０ｆからなるものであっても良
い。
【００２７】従って、本発明に於ける他の具体例として
は、図１にも示されている様に、少なくとも磁気抵抗効
果を有する中央領域１０と、該中央領域１０の両側に位
置する端部領域４０ａ、４０ｂとからなる磁気抵抗効果
素子３０に於いて、当該中央領域１０と当該端部領域４
０ａ又は４０ｂとの重畳率が０〜１０％である磁気抵抗
効果素子３０が提供されるものである。
【００２８】本具体例に於いては、当該中央領域１０と
当該端部領域４０ａ、４０ｂとが当接する界面９０は、
少なくとも当該中央領域１０の表面に対して所定の角度
を以て傾斜している事が望ましい。本具体例に於ける当
該中央領域１０は、例えば、少なくとも磁化フリー膜層
１０ｅを含むものであり、又、当該端部領域４０ａ、４
０ｂは少なくとも永久磁石膜層１１、１２を含んでいる
事が望ましい。
【００２９】更に、本具体例に於いては、当該中央領域
１０は、下地層１０ａ、反強磁性層１０ｂ、磁化固定層
１０ｃ、非磁性導電層１０ｄ、磁化フリー層１０ｅ、保
護層１０ｆからなる。又、当該中央領域１０にバイアス
磁界とセンス電流を供給する端部領域４０ａ及び４０ｂ
として、永久磁石膜１１、１２と電極膜１３、１４が配
置されている。
【００３０】本発明に於ける上記各具体例に於いて、各
層を構成する材料の成分に関しては特に限定されるもの
ではなく、従来周知の材料を使用する事が出来るが、上
記した各層の内、特に、当該反強磁性膜１０ｂは、Ｍｎ
合金、Ｍｎ−Ｐｔを主成分とする合金、酸化物、Ｎｉ−
Ｏ及び、Ｆｅ−Ｏから選択された一つの成分からなる層
で構成されている事が望ましく、当該層は単層であって
も良く、又他の同一若しくは互いに異なる成分からなる
複数の層で構成されているもので有っても良い。
【００３１】此処で、本発明に係る当該接合構造８０若
しくは磁気抵抗効果素子３０と従来得られている当該接
合構造８０若しくは強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜
３０との構成上の相違を検討するならば、本発明に係る
当該接合構造８０若しくは当該磁気抵抗効果素子３０
は、図１に示す様に、永久磁石膜１１、又は１２が、ス
ピンバルブ膜５０の磁化フリー層１０ｅの端縁部側壁面
に沿って、スムースに流れるように接合されており、同
時に当該スピンバルブ膜５０と当該永久磁石膜１１とが
当該スピンバルブ膜層５０の端部領域と接する界面９０
が滑らかに傾斜し、この傾斜に沿って永久磁石膜１１が
配置され、永久磁石膜１１又は１２の端部７１が磁化フ
リー層１０ｅの端部と良く位置合わせされている構造を
呈している。
【００３２】一方、従来の方法、例えば、マグネトロン
スパッタ法のように、基板とターゲットとが平行配置さ
れたスパッタ法を用いて、永久磁石膜１１、１２、およ
び、電極膜１３、１４を成膜した場合は、図２に示すよ
うに、永久磁石膜１１（１２）の端部は、当該磁化フリ
ー層１０ｅの表面に張出して、当該中央領域１０のかな
りの部分で双方が重畳された構成となっており、従っ
て、当該磁化フリー層１０ｅの端部と、当該永久磁石膜
１１、１２の端部とは、全く位置合わせされていない構
造である。
【００３３】上記した図１に示す断面形状を有する本発
明の接合構造８０或いは磁気抵抗効果素子３０と図２に
示す断面形状を有する従来の接合構造８０或いは磁気抵
抗効果素子３０との抵抗−磁界曲線を測定した結果を、
それぞれ図３、図４に示す。即ち、本発明に係る当該接
合構造６０若しくは磁気抵抗効果素子３０に於いては、
当該永久磁石膜１１、１２の端部７１が磁化フリー層１
０ｅの端部６１と良く位置合わせされているので、図３
に示すように、バルクハウゼンジャンプやヒステリシス
のない、良好な抵抗−磁界曲線が得られた。
【００３４】これに対して、永久磁石膜１１（１２）の
端部７１と磁化フリー層１０ｅの端部６１とが全く位置
合わせされていない構造を持つ従来の接合構造６０若し
くは磁気抵抗効果素子３０では、図４に示す様に、バル
クハウゼンジャンプやヒステリシスの著しい、ノイズの
大きい抵抗−磁界曲線しか得られなかった。この永久磁
石膜１１（１２）の端部７１と磁化フリー層１０ｅの端
部６１とが全く位置合わせされていない構造を持つ素子
であっても、再生幅が大きい時には、ヒステリシス等は
あまり問題ではなかったが、高密度記録に対応した再生
幅が１μｍ以下の素子では、極めて大きいノイズを示す
ことが分かった。
【００３５】処で、本発明に於いては、上記した様に、
当該第１の機能膜６０に当接する当該第２の機能膜７０
の端縁部７１の少なくとも一部が、当該第１の機能膜６
０の端縁部６１表面に重ね合わされる重畳率が０〜１０
％である事、換言するならば、磁気抵抗効果素子３０に
於いては、少なくとも磁気抵抗効果を有する中央領域１
０と、該中央領域１０の両側に位置する端部領域４０
ａ、４０ｂとからなる磁気抵抗効果素子に於いて、当該
中央領域１０と当該端部領域４０ａ、４０ｂとの重畳率
が０〜１０％である事を特徴とするものであって、当該
重畳率とは、以下の様に定義するものである。
【００３６】即ち、本発明に於ける当該重畳率は、図１
１に示す様に、当該接合構造或いは磁気抵抗効果素子を
所定の方向の断面で見た場合に於いて、当該断面に於け
る当該第１の機能膜６０若しくは磁気抵抗効果素子３０
に於ける当該中央領域１０の幅、つまり感磁部の幅Ｌ２
に対する当該第２の機能膜７０の端縁部７１が当該第１
の機能膜表面に対して重なっている長さＬ１との比（Ｌ
１／Ｌ２）で表されるものである。
【００３７】従って、本発明に於いては当該重畳率は０
％で有ることが理想的ではあるが、各種の実験の結果、
当該重畳率は最大１０％迄許容されるものである事が判
明したものである。以下に当該重畳率の許容範囲を定め
る実験結果を図１２及び図１４に示す。即ち、図１２及
び図１４は、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）の感磁パタ
ン幅に対するバイアス膜の重なり割合とＲ−Ｈ特性のヒ
ステリシスとの関係を示すグラフであり、図１２は、本
発明に於て採用したヒステリシスの定義を説明するグラ
フである。
【００３８】即ち、図１２は、当該感磁部に±１２０エ
ルステッド（Ｏｅ）の磁界を印加した時の磁気抵抗効果
素子の抵抗変化ΔＲに対する当該Ｒ−Ｈ曲線の最大開き
量Δｒとの関係を示す図であり、本発明に於て使用する
ヒステリシスとしては、上記した感磁部に±１２０エル
ステッド（Ｏｅ）の磁界を印加した時の磁気抵抗効果素
子の抵抗変化ΔＲに対する、縦軸方向でのＲ−Ｈ曲線の
最大開き量Δｒの割合（Δｒ／ΔＲ）として定義してい
るものである。
【００３９】そして、図１３に示す、当該ヒステリシス
（Δｒ／ΔＲ）と上記した重畳率（Ｌ１／Ｌ２）との関
係から理解される様に、当該重畳率（Ｌ１／Ｌ２）が１
０％以下であれば、当該ヒステリシスを略０％にする事
が可能である事が判明した。従って、本発明に於ける当
該重畳率を１０％以下に設定することが好ましい条件で
ある事が理解出来る。
【００４０】本発明に関して、見方を変えるならば、当
該接合構造８０に於て、異なる機能を有する少なくとも
２種の薄膜体を互いに隣接して配置するに当たり、当該
２種の薄膜体を極めて精度良く位置合わせする事が可能
である事を意味しているものであって、従って、本発明
は、スパッタ法を利用する膜体からなる接合構造８０を
製造するに際しての高精度位置合わせ方法を提供するも
のでもある。
【００４１】処で、従来の技術に於いては、高密度記録
媒体に於ける再生幅が１μｍ以下の素子では、当該重畳
率（Ｌ１／Ｌ２）を１０％以下にする事は不可能であっ
たが、本発明に於いては、以下に記載する本発明固有の
製造方法を採用する事によって、再生幅が１μｍ以下の
素子でも、当該重畳率（Ｌ１／Ｌ２）を１０％以下にす
る事が可能となったものである。
【００４２】以下に、本発明に係る当該接合構造８０若
しくは当該磁気抵抗効果素子３０の製造方法の具体例に
付いて詳細に説明する。即ち、本発明に係る当該接合構
造８０若しくは当該磁気抵抗効果素子３０を製造する方
法の一具体例としては、例えば、少なくとも磁気抵抗効
果を有する中央領域１０と、該中央領域１０の両側に位
置する端部領域４０ａ、４０ｂとからなる磁気抵抗効果
素子、若しくは第１の機能膜６０と第２の機能膜７０と
を接合した接合構造８０を製造するに際し、当該中央領
域１０若しくは一方の第１の機能膜６０を形成する膜層
を形成した後に所定の当該中央領域１０若しくは当該第
１の機能膜６０を残す為に所定のレジストを使用してパ
ターニングを行い、次いで当該パターニングされた中央
領域１０若しくは当該第１の機能膜６０上に当該レジス
トを残存させた状態でイオンビームスパッタ法を用いて
当該端部領域４０ａ、４０ｂ若しくは当該第２の機能膜
７０を形成する様に構成されるものである。
【００４３】本発明に係る当該接合構造８０若しくは当
該磁気抵抗効果素子３０の製造方法の具体例に於いて
は、当該中央領域１０若しくは当該第１の機能膜６０上
に残存する当該レジスト１６は、２層構造１６ａ及び１
６ｂを有しており、当該中央領域膜層１０若しくは当該
第１の機能膜６０に接する側にある当該下層レジスト１
６ｂの幅が、当該中央領域膜層若しくは当該第１の機能
膜６０と接していない当該上側レジスト１６ａの幅より
狭くなるように構成する事が望ましい。
【００４４】又、本発明に於ける当該製造方法に於いて
は、当該２層１６ａ及び１６ｂを構成する当該レジスト
１６のそれぞれの成分は、所定のエッチング処理液に対
してエッチングスピードが互いに異なる様に構成されて
いる事が望ましい。更に、本発明に於いては、当該中央
領域１０若しくは当該第１の機能膜６０の幅を規定する
当該レジストマスク１６が２層で構成され、当該中央領
域１０若しくは当該第１の機能膜６０の表面に接する側
の当該レジスト１６ｂの厚さが０．０５〜０．３μｍと
成るように設定する事が望ましい。
【００４５】一方、本発明に於ける当該接合構造或いは
当該磁気抵抗効果素子の製造方法に於いては、当該磁化
フリー層を含む中央領域１０若しくは第１の機能膜６０
の幅を規定するパタニングがイオンビームエッチングに
よって形成され、当該パタニング後に当該接合構造８０
若しくは磁気抵抗効果素子３０が大気暴露されることな
く、連続的にイオンビームスパッタ法により永久磁石膜
１１、１２および電極膜１３、１４の形成がされる様に
構成されるものである事が好ましい。
【００４６】本発明に於ける当該イオンビームスパッタ
法に於けるスパッタ膜形成時のガス圧力は、例えば３×
１０-5Ｔｏｒｒ以上３×１０-4Ｔｏｒｒ以下であること
が望ましい。本発明に於ける当該イオンビームスパッタ
法に於けるスパッタ膜形成時に際して、ターゲット面と
基板との距離は、例えば、２０ｃｍ以上１００ｃｍ以下
と成る様に設定される事が望ましい。
【００４７】係る条件は、イオンビームの飛翔行程が、
出来るだけ直線的で且つ平行的になる様に決定されるも
のである。又、本発明に於ける当該イオンビームスパッ
タ法は、例えばＸｅのイオンビームを用いることが好ま
しい。即ち、本発明に係る上記の製造方法を採用する事
によって、例えば、図８に示したスピンバルブ膜を用い
た再生素子を形成する場合に、図８（Ｄ）に示す永久磁
石膜１１、１２および電極膜１３、１４の成膜をイオン
ビームスパッタ法を用いて行った結果、驚くべきこと
に、図１に示すように、永久磁石膜１１、１２の膜層
が、スピンバルブ膜６０の磁化フリー層１０ｅの端部壁
面にスムースに流れるように接合された形態で形成さ
れ、然も当該スピンバルブ膜と端部領域を構成する当該
永久磁石膜の端部７１とが接する界面９０は滑らかな傾
斜を呈し、この傾斜に沿って永久磁石膜が配置され、永
久磁石膜１１、１２の端部が磁化フリー層１０ｅの端部
と良く位置合わせされている構造が得られた。
【００４８】然も、図８（Ｂ）乃至図８（Ｃ）中のマス
ク１６に於ける茎部１６ｂの高さを０．２μｍとさほど
小さくしなくても、実現することができた。一方、従来
から使用されてきている一般的なマグネトロンスパッタ
法のように、基板とターゲットとが平行配置されたスパ
ッタ法を用いて、永久磁石膜１１、１２および、電極膜
１３、１４を成膜した場合は、図８中のマスク１６の茎
部１６ｂの高さが０．２μｍよりもかなり小さくしない
と、図２に示すように、永久磁石膜１１、１２の端部と
磁化フリー層１０ｅの端部とは、全く位置合わせされて
いない構造となった。
【００４９】以上のような、イオンビームスパッタ法を
用いることにより、永久磁石膜１１、１２の端部が磁化
フリー層１０ｅの端部と良く位置合わせされた原因とし
ては、イオンビームスパッタ法では、スパッタ成膜時の
ガス圧力を３×１０-5Ｔｏｒｒ以上３×１０-4Ｔｏｒｒ
以下程度と低くできることから、スパッタ粒子の平均自
由行程が長くなり、スパッタ粒子が散乱されにくくなる
こと、スパッタ成膜時のターゲット面と基板との距離を
２０ｃｍ以上と長くすることが容易であることから、基
板表面では比較的飛来方向の均一なスパッタ粒子が堆積
すること、ターゲットに入射するイオンビームをターゲ
ットの中心部分に集束させることによって、基板側から
見た際には、狭い範囲から方向の揃ったスパッタ粒子が
放出されること、さらには、基板表面にプラズマが存在
しないことから、フォトレジストマスクの成膜時の温度
上昇が極めて低く、熱によるマスク形状の変形が起こら
ないこと、などが考えられる。
【００５０】つまり、本発明に於て、イオンビームスパ
ッタ法を採用する事によって、当該接合構造８０或いは
当該磁気抵抗効果素子３０の製造歩留りが向上する原因
について更に考察するならば、イオンビームスパッタ法
によれば、２層のレジストの茎部分のレジストの高さを
０．０５〜０．３μｍとする事が出来る。この事は、レ
ジストを塗布する厚さとしては十分に安定な厚さであ
る。
【００５１】更に、イオンビームスパッタ法では、ウェ
ハの温度上昇がほとんどなく、ウェハは常に室温程度に
保たれる為、レジストパターンの変形が発生しない。従
って、イオンビームスパッタ法を用いることによって当
該素子の製造歩留りはほぼ１００％となる。これに対
し、従来のマグネトロンスパッタ法や高周波スパッタ法
等の２極スパッタ法では、素子形状を満足の行くものと
するには（つまり、感磁部の幅に対するバイアス膜の感
磁部と重なる長さの比が０〜１０％とするには）、前記
２層レジストの茎部分のレジスト高さを０．０５μｍ以
下とする必要がある。
【００５２】係る厚さにレジストを塗布する時の歩留り
は５０％以下である。更に、２極スパッタ法では、ウェ
ハがスパッタ時のプラズマに晒される為、ウェハの表面
温度が簡単に１００℃程度に上昇してしまい、レジスト
パターンの変形が発生する。係る理由によって、更に歩
留りが低下し、最終的には１０〜２０％程度となってし
まう。
【００５３】一方、本発明に於て、上記の素子におい
て、特に再生幅が１μｍ以下という高密度記録に適用す
るＧＭＲ素子に関して、イオンビームスパッタ法による
成膜が極めて有益であるのは、イオンビームスパッタ法
の上記の特徴に加えて、以下の条件が重ね合わせられた
ことが挙げられる。すなわち、図８に示した素子の製造
工程において、中央領域１０を形成するためのフォトレ
ジストマスク１６の茎１６ｂの高さが、製造歩留まりの
高い、レジスト膜厚にして０．０５μｍから０．３μｍ
の範囲であっても、再生幅１μｍ以下の素子の抵抗−磁
界曲線のノイズを十分に小さく抑えられるに適した、永
久磁石膜１１、１２の端部と磁化フリー層１０ｅの端部
との位置合わせ精度が得られたという、本発明に係る当
該フォトリソグラフィーの条件と、イオンビームスパッ
タ法との組み合わせの絶妙さが発見されたことである。
【００５４】更に加えて、スピンバルブ膜の積層構成に
おいて、磁化フリー層を上部に配置する構成とすること
により、イオンビームスパッタにより形成された永久磁
石膜の端部とスピンバルブ膜のフリー層の端部との位置
合わせが絶妙となったこと、などである。すなわち、上
記の顕著な作用効果が得られた原因は、単にイオンビー
ムスパッタ法であったからというわけではなく、イオン
ビームスパッタ法の適用を有効とすることができた素子
寸法、スピンバルブ膜の積層構成、マスクの形状などの
製造工程や構成の諸条件との組み合わせの結果である。
【００５５】又、上記のイオンビームスパッタ法はＡｒ
イオンを用いた場合はもちろんのこと、Ｘｅイオンを用
いた場合でも有効である。特に、電極膜など比抵抗の小
さい膜を形成する場合には、Ｘｅを用いることによって
膜の比抵抗を低減できる。また、中央領域の幅を規定す
るパタニングがイオンビームエッチングによってなされ
た後、素子を大気暴露することなく、連続的にイオンビ
ームスパッタ法による永久磁石膜および電極膜の成膜を
行うことによって、中央領域と端部領域の界面が清浄に
保たれ、素子抵抗の上昇を抑制できる。イオンビーム装
置は複数のイオン源を同一チャンバ内に装備することが
容易であることから、上記のような連続的な工程を実現
しやすい。
【００５６】本発明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法
のより具体化された態様としては、例えば、媒体磁界を
感磁する磁気抵抗効果を有する中央領域と、前記中央領
域を両側から挟み込むように形成され、前記中央領域に
バイアス磁界と電流とを供給する端部領域とからなる磁
気抵抗効果素子からなる、実効的な再生トラック幅が１
μｍ以下の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法であって、
前記中央領域が電気抵抗の変化が２つの隣接する磁性層
の磁化の方向間の余弦に比例する、一般にスピンバルブ
効果と呼ばれる磁気抵抗効果材料からなることを特徴と
し、かつ、前記スピンバルブ効果と呼ばれる磁気抵抗効
果材料（スピンバルブ膜）が、下地層、反強磁性層、磁
化固定層、非磁性導電層、磁化フリー層、保護層からな
り、かつ、各層が下地層、反強磁性層、磁化固定層、非
磁性導電層、磁化フリー層、保護層の順に形成されるこ
とを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法であっ
て、前記バイアス磁界を供給する機能を有する端部領域
が永久磁石膜からなり、かつ、前記永久磁石膜の磁界
が、前記スピンバルブ膜の磁化フリー層にスムースに流
れるように、前記スピンバルブ膜が端部領域と接する面
が滑らかに傾斜し、この傾斜に沿って前記永久磁石膜が
配置され、前記永久磁石膜の端部が前記磁化フリー層の
端部と良く位置合わせされていることを特徴とする磁気
抵抗効果型ヘッドの製造方法であって、前記永久磁石膜
および前記中央領域に電流を供給する電極膜とが、前記
中央領域の幅を規定するマスクが、前記中央領域の幅を
規定するパタニング後にも残された状態で、かつ、イオ
ンビームスパッタ法により形成されることを特徴とす
る、磁気抵抗効果素子の製造方法である。
【００５７】以下に、本発明に係るより詳細な具体例
を、磁気抵抗効果素子３０を形成する場合を例に採って
説明する。図１０に、本発明によるスピンバルブ再生、
インダクティブ記録複合ヘッドを媒体対向面（ＡＢＳ）
から観察した構造を示す。図中、スライダとなるＡｌ2
Ｏ3 −ＴｉＣセラミック基体２０上に、ＣｏＴａＺｒＣ
ｒ膜からなる膜厚１μｍの下シールド層２１、膜厚８０
ｎｍのアルミナ膜からなる下ギャップ層２２を形成した
後、以下に示すスピンバルブ素子を形成した。
【００５８】つまり、中央領域１０となるスピンバルブ
パタン５０は、膜厚３ｎｍのＺｒ下地膜、膜厚２５ｎｍ
のＰｔＭｎ反強磁性膜、膜厚３ｎｍのＣｏＦｅ固定層
膜、膜厚２．７ｎｍのＣｕ非磁性導電層膜、膜厚１ｎｍ
のＣｏＦｅ膜と膜厚６ｎｍのＮｉＦｅ膜とからなる磁化
フリー層膜、膜厚３ｎｍのＺｒ保護膜からなる。当該中
央領域１０の幅を０．４μｍとし、その端部に中央領域
１０にバイアス磁界を印加する永久磁石膜１１，１２を
配置した。
【００５９】この永久磁石膜１１、１２はＣｏＰｔを主
成分とし膜厚は３０ｎｍである。この下地膜として膜厚
１０ｎｍのＣｒ膜を挿入することによって、ＣｏＰｔ膜
の保磁力を大きくすることが出来る。さらに膜厚５０ｎ
ｍのＡｕ膜からなる電極膜１３，１４を配置した。上記
のスピンバルブ素子上に、膜厚６０ｎｍのアルミナ膜か
らなる上ギャップ層２３、記録磁極と兼用される膜厚２
μｍのＮｉＦｅ膜からなる上シールド膜２４を形成し、
さらに膜厚０．１５ｍのアルミナ膜からなる記録ギャッ
プ２５を介して、膜厚２μｍのＣｏＦｅＮｉ膜からなる
記録磁極２６を形成した。記録磁極２４，２５間には図
２の奥行き方向に、フォトレジストにより絶縁された励
磁コイルを形成した。
【００６０】この時の製造方法の実施例を、図８を参照
して説明する。つまり、図８（Ａ）はスピンバルブ膜５
０を成膜する工程である。成膜はマグネトロンスパッタ
法を用いているが、高周波（ＲＦ）スパッタ法やイオン
ビームスパッタ法でも可能である。図８（Ｂ）はこのス
ピンバルブ膜をパタン化するためのフォトレジストパタ
ン１６を形成する工程である。
【００６１】フォトレジスト材料は、パタン１６の茎部
１６ｂを形成するレジスト材料と上頭部１６ａを形成す
るそれとの材質を変えることによって、１６で示す形状
を得た。ここで茎部１６ｂの高さは、ウエハ上に均一膜
厚にレジストを塗布することが容易である０．２μｍと
した。レジスト膜厚としては０．０５μｍ以下となると
均一な塗布が極めて困難であった。０．０５μｍから
０．３μｍが適当な範囲である。
【００６２】図８（Ｃ）はフォトレジストパタン１６を
用いてイオンビームエッチングによりスピンバルブ膜を
パタン化する工程である。図８（Ｄ）は中央領域のスピ
ンバルブにバイアス磁界を印加する永久磁石膜１１，１
２を成膜しリフトオフする工程である。本発明ではこの
工程を実施するために、指向性の高い成膜技術として、
イオンビームスパッタ法が最適であることを発見し、適
用した。
【００６３】イオンビームスパッタの条件としては、Ａ
ｒガス圧力を１×１０-5Ｔｏｒｒ、ターゲット中心とウ
エハ中心との距離を２５ｃｍ、ウエハはウエハの中心を
軸として面内で１０ｒｐｍで回転させた。当該イオンビ
ームスパッタ法では、成膜時のアルゴンなどのガス圧力
を、通常のスパッタ法での数ｍＴｏｒｒに対して、１×
１０-4Ｔｏｒｒ以下と低くできることから、スパッタ粒
子のガスによる散乱を抑制できること、さらにスパッタ
粒子を発散させる母材であるターゲットと、膜を堆積さ
せる基板との距離を２０ｃｍ以上と長くすることが容易
であることから、飛来方向の揃ったスパッタ粒子を堆積
させて膜を形成することが可能であった。
【００６４】さらに、成膜時の基板の温度が低く押さえ
られるため、フォトレジストマスク１６の熱による変形
が発生しない。本具体例に於ける当該成膜時の圧力とし
ては、イオン源の動作が安定化する３×１０-5Ｔｏｒｒ
以上、スパッタされた原子の散乱が顕著とならない３×
１０-4Ｔｏｒｒ以下が適当な範囲である。また、ターゲ
ットと基板ウエハとの距離は、スパッタ原子の飛来方向
がそろう２０ｃｍ以上、装置そして極端に大きくなら
ず、また、適当な成膜速度が得られる１００ｃｍ以下が
適当である。
【００６５】以上の製造方法によって作製したスピンバ
ルブ素子の中央領域と端部領域の接合部を図１に示す。
図１から理解される様に、永久磁石膜の磁界が、スピン
バルブ膜の磁化フリー層にスムースに流れるように、ス
ピンバルブ膜が端部領域と接する端面が滑らかに傾斜
し、この傾斜に沿って永久磁石膜が配置され、永久磁石
膜１１、１２の端部が磁化フリー層10e の端部と驚くほ
ど良く位置合わせされている構造が実現している。
【００６６】しかも、スピンバルブ膜をパタン化するた
めのレジストの茎高さは０．０５μｍから０．３μｍ
と、ウエハ上に均一に塗布しやすい広い範囲で実現する
ことから、製造の歩留まりも高い。又、本具体例に於
て、電極膜１３、１４のように比抵抗の小さい膜を成膜
するには、ＡｒイオンよりもＸｅイオンを使うことが有
効であった。
【００６７】例えば、Ａｕ膜では、Ａｒイオンで成膜し
た場合の比抵抗は９μΩｃｍであったのに対して、Ｘｅ
イオンでは３μΩｃｍと小さくなった。また、Ｘｅを用
いた際の中央領域と端部領域の接合部の形状は、Ａｒを
用いた時と大差はない。また、中央領域の幅を規定する
パタニングがイオンビームエッチングによってなされた
後、素子を大気暴露することなく、連続的にイオンビー
ムスパッタ法による永久磁石膜および電極膜の成膜を行
うことによって、中央領域と端部領域の界面が清浄に保
たれ、素子抵抗の上昇を抑制できる。
【００６８】イオンビーム装置は複数のイオン源を同一
チャンバ内に装備することが容易であることから、上記
のような連続的な工程を実現しやすい。以上の素子の抵
抗−磁界曲線を測定した結果が図３である。本発明に係
る本具体例に於いては、図３のように、バルクハウゼン
ジャンプやヒステリシスのない、良好な抵抗−磁界曲線
が得られた。
【００６９】スピンバルブ膜の構成としては、各層が下
地層、反強磁性層、磁化固定層、非磁性導電層、磁化フ
リー層、保護層の順に形成されることができるものであ
れば同様の効果が得られる。特に、反強磁性膜として
は、Ｎｉ−ＭｎやＰｔ−ＭｎなどのＭｎ合金であれば良
い。また、Ｎｉ−ＯやＦｅ−Ｏなどの酸化物の単層、あ
るいは、２層からなるものであっても良い。
【００７０】本発明の比較例として、図８に示す製造工
程において、図８（Ｄ）の工程をマグネトロンスパッタ
法により永久磁石膜および電極膜を成膜した素子を作製
した。その結果、成膜中のアルゴンガス圧力は５ｍＴｏ
ｒｒであった。スピンバルブ膜をパタン化するためのレ
ジストの茎高さはウエハ内の分布の少ない０．２μｍと
した。
【００７１】以上の製造方法によって作製したスピンバ
ルブ素子の中央領域と端部領域の接合部を図２に示す。
係る従来の方法により得られた磁気抵抗効果素子３０に
於いては、永久磁石膜１１、１２の端部と磁化フリー層
１０ｅの端部とは全く位置合わせされていない。
【００７２】更に図８（Ｄ）の工程をマグネトロンスパ
ッタ法により行い、まずまずの位置合わせを実現するた
めには、スピンバルブ膜をパタン化するためのレジスト
の茎高さを０．０５μｍ以下とする必要があった。しか
しながら、この茎高さを実現するための０．０５μｍ厚
以下のレジストをウエハ内に均一に塗布することは不可
能であった。
【００７３】以上の素子の抵抗−磁界曲線を測定した結
果が図４である。図４のように、バルクハウゼンジャン
プやヒステリシスの顕著な、ノイズの大きい抵抗−磁界
曲線であった。
【００７４】
【発明の効果】本発明に係る当該接合構造或いは磁気抵
抗効果素子及びそれらの製造方法は、上記したような技
術構成を採用しているので、実効再生トラック幅が１μ
ｍ以下である高密度記録に適したＧＭＲヘッドに使用し
える優れたスピンバルブ膜を得る事が可能となり、更
に、当該スピンバルブ膜と端部領域の接合形状におい
て、端部領域である永久磁石膜の磁界が、スピンバルブ
膜の磁化フリー層にスムースに流れるように、スピンバ
ルブ膜が端部領域と接する端面が滑らかに傾斜し、この
傾斜に沿って永久磁石膜が配置され、永久磁石膜の端部
が磁化フリー層の端部と驚くほど良く位置合わせされて
いるのでノイズの発生が無く、然も高い製造歩留まりを
もって製造しえる接合構造或いは磁気抵抗効果素子を得
る事が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明により作成された接合構造の一
具体例の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、従来の方法で作成された接合構造の一
具体例の構成を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る接合構造若しくは磁気抵
抗効果素子に於ける抵抗−磁界特性を示すグラフであ
る。
【図４】図４は、従来に係る接合構造若しくは磁気抵抗
効果素子に於ける抵抗−磁界特性を示すグラフである。
【図５】図５（Ａ）は、理想的な本発明の目標とするス
ピンバルブＧＭＲ素子の構成を示す断面図であり、図５
（Ｂ）は、理想的な本発明の目標とするスピンバルブＧ
ＭＲ素子に於ける磁区の形成状態を説明する平面図であ
る。
【図６】図６（Ａ）は、従来のスピンバルブＧＭＲ素子
の構成を示す断面図であり、図６（Ｂ）は、従来のスピ
ンバルブＧＭＲ素子に於ける磁区の形成状態を説明する
平面図である。
【図７】図７（Ａ）は、従来のスピンバルブＧＭＲ素子
の構成を示す断面図であり、図７（Ｂ）は、従来のスピ
ンバルブＧＭＲ素子に於ける磁区の形成状態を説明する
平面図である。
【図８】図８は、理想的な本発明の目標とするスピンバ
ルブＧＭＲ素子の製造方法の一具体例の行程の手順をを
示す図である。
【図９】図９は、従来のスピンバルブＧＭＲ素子の製造
方法の一具体例の行程の手順をを示す図である。
【図１０】図１０は、本発明に係るスピンバルブＧＭＲ
ヘッドの一具体例の構成を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明において使用される重畳率
の定義を説明する図である。
【図１２】図１２は、本発明において使用されるヒステ
リシスの定義を説明する図である。
【図１３】図１３は、接合構造或いは磁気抵抗効果素子
に於ける重畳率とヒステリシスとの関係を示すグラフで
ある。
【符号の説明】
１０…中央領域 １０ａ…下地層 １０ｂ…反強磁性層 １０ｃ…磁化固定層 １０ｄ…非磁性導電層 １０ｅ…磁化フリー層 １０ｆ…保護層 １１、１２…永久磁石 １３、１４…電極膜 １５…単磁区化領域 １６…レジスト １７…磁壁部 ３０…磁気抵抗効果素子 ４０ａ、４０ｂ…端部領域 ５０…スピンバルブ膜 ６０…第１の機能膜 ６１…第１の機能膜の端縁部 ７０…第２の機能膜 ７１…第２の機能膜の端縁部 ８０…接合構造 ９０…界面 ２０…基体 ２１…下シールド層 ２２…下ギャップ層 ２３…上ギャップ層 ２４…上シールド膜 ２５…記録ギャップ ２６…記録磁極 ２７…フォトレジスト
フロントページの続き (72)発明者 永原 聖万 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 石 勉 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 石原 邦彦 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 深見 栄三 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 中田 正文 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−36712（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−254113（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−57223（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−255315（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−45032（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−45029（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−185223（ＪＰ，Ａ) 特開2000−76625（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 巨大磁気抵抗効果を有する中央領域と、
    該中央領域の両側に位置する端部領域とからなる巨大磁
    気抵抗効果素子であって、該端部領域が永久磁石層を含
    み、該永久磁石層の該中央領域上面に重なる部分の長さ
    をL1、該中央領域上面の素子幅をL2としたときに、0＜L
    1/L2≦10％である巨大磁気抵抗効果素子を製造するに際
    し、当該中央領域を形成する膜層を形成した後に所定の
    当該中央領域を残す為に所定のレジストを使用してパタ
    ーニングを行い、次いで当該パターニングされた中央領
    域上に当該レジストを残存させた状態でイオンビームス
    パッタ法を用いて、イオンビームの飛翔工程が直線的で
    かつ並行的となる条件で当該端部領域を形成する事を特
    徴とする巨大磁気抵抗効果素子の製造方法。
  2. 【請求項２】 当該中央領域に残存する当該レジスト
    は、２層構造を有しており、当該中央領域膜層に接する
    側にある当該下層レジストの幅が、当該中央領域膜層と
    接していない当該上側レジストの幅より狭くなるように
    構成する事を特徴とする請求項１記載の巨大磁気抵抗効
    果素子の製造方法。
  3. 【請求項３】 当該２層を構成する当該レジストのそれ
    ぞれの成分は、所定のエッチング処理液に対してエッチ
    ングスピードが互いに異なる様に構成されている事を特
    徴とする請求項２に記載の巨大磁気抵抗効果素子の製造
    方法。
  4. 【請求項４】 当該中央領域の幅を規定する当該レジス
    トマスクが２層で構成され、当該中央領域の表面に接す
    る側の当該レジストの厚さが０．０５〜０．３μｍであ
    る事を特徴とする請求項２及び３に記載の巨大磁気抵抗
    効果素子の製造方法。
  5. 【請求項５】 当該磁化フリー層を含む中央領域の幅を
    規定するパターニングがイオンビームエッチングによっ
    て形成され、当該パターニング後に当該磁気抵抗効果素
    子が大気暴露されることなく、連続的にイオンビームス
    パッタ法による永久磁石膜および電極膜の形成がされる
    ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の巨大
    磁気抵抗効果素子の製造方法。
  6. 【請求項６】 当該イオンビームスパッタ法に於けるス
    パッタ膜形成時のガス圧力が３×１０-5Ｔｏｒｒ以上３
    ×１０-4Ｔｏｒｒ以下であることを特徴とする、請求項
    １乃至５の何れかに記載の巨大磁気抵抗効果素子の製造
    方法。
  7. 【請求項７】 当該イオンビームスパッタ法に於けるス
    パッタ膜形成時に際して、ターゲット面と基板との距離
    が２０ｃｍ以上１００ｃｍ以下であることを特徴とする
    請求項１乃至６の何れかに記載の巨大磁気抵抗効果素子
    の製造方法。
  8. 【請求項８】 当該イオンビームスパッタ法が、Ｘｅの
    イオンビームを用いることを特徴とする請求項１乃至７
    の何れかに記載の巨大磁気抵抗効果素子の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3260741B1 (ja) 2000-08-04 2002-02-25 ティーディーケイ株式会社 磁気抵抗効果装置およびその製造方法ならびに薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法
CN102280574B (zh) * 2011-01-07 2014-04-16 江苏多维科技有限公司 薄膜磁电阻传感元件、多个传感元件的组合及与该组合耦合的电子装置
KR20160011069A (ko) * 2014-07-21 2016-01-29 삼성전자주식회사 자기 소자의 제조 방법
WO2019064994A1 (ja) * 2017-09-27 2019-04-04 アルプスアルパイン株式会社 交換結合膜ならびにこれを用いた磁気抵抗効果素子および磁気検出装置
JP7022765B2 (ja) * 2017-12-26 2022-02-18 アルプスアルパイン株式会社 磁界印加バイアス膜ならびにこれを用いた磁気検出素子および磁気検出装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5018037A (en) * 1989-10-10 1991-05-21 Krounbi Mohamad T Magnetoresistive read transducer having hard magnetic bias
US5390061A (en) * 1990-06-08 1995-02-14 Hitachi, Ltd. Multilayer magnetoresistance effect-type magnetic head
CN1095153C (zh) * 1994-03-10 2002-11-27 国际商业机器公司 磁电阻传感元件及磁电阻传感器
US5508866A (en) * 1994-08-15 1996-04-16 International Business Machines Corporation Magnetoresistive sensor having exchange-coupled stabilization for transverse bias layer
US5664316A (en) * 1995-01-17 1997-09-09 International Business Machines Corporation Method of manufacturing magnetoresistive read transducer having a contiguous longitudinal bias layer
US5923503A (en) * 1995-03-15 1999-07-13 Alps Electric Co., Ltd. Thin-film magnetic head and production method thereof
US5936810A (en) * 1996-02-14 1999-08-10 Hitachi, Ltd. Magnetoresistive effect head
US5946167A (en) * 1996-03-15 1999-08-31 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive sensor having lead and/or bias layer structure contributing to a narrow gap
JP3219713B2 (ja) * 1997-02-07 2001-10-15 アルプス電気株式会社 磁気抵抗効果素子の製造方法
US5748416A (en) * 1997-03-19 1998-05-05 Hitachi Metals Ltd. Magnetoresistive playback head
JP3699802B2 (ja) * 1997-05-07 2005-09-28 株式会社東芝 磁気抵抗効果ヘッド
US6040962A (en) * 1997-05-14 2000-03-21 Tdk Corporation Magnetoresistive element with conductive films and magnetic domain films overlapping a central active area
JPH1196519A (ja) * 1997-09-17 1999-04-09 Alps Electric Co Ltd スピンバルブ型薄膜素子およびその製造方法
US6007731A (en) * 1998-03-23 1999-12-28 Headway Technologies, Inc. Soft adjacent layer (SAL) magnetoresistive (MR) sensor element with electrically insulated soft adjacent layer (SAL)
US6122150A (en) * 1998-11-09 2000-09-19 International Business Machines Corporation Antiparallel (AP) pinned spin valve sensor with giant magnetoresistive (GMR) enhancing layer
US6434814B1 (en) * 1998-12-16 2002-08-20 International Business Machines Corporation Method of manufacturing a magnetic head including a read head with read track width defining layer that planarizes the write gap layer of a write head
JP2000331318A (ja) * 1999-05-18 2000-11-30 Fujitsu Ltd 磁気抵抗効果ヘッド

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