JP4309979B2

JP4309979B2 - 窒化アルミニウム膜の製造方法および磁気ヘッドの製造方法

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Publication number: JP4309979B2
Application number: JP26206698A
Authority: JP
Inventors: 昭彦小松
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Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2009-08-05
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱性・耐薬品性に優れた窒化アルミニウム膜及び同窒化アルミニウム膜を使用した磁気ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高密度情報の記録及び再生に図１に斜視図が示された磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドが用いられている。この磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドは、スライダ基板１０、保護層１１、下シールド１２、絶縁膜からなる再生下ギャップ１３、バイアス磁石膜１４ａ，１４ｂ及び電気導電膜１５ａ，１５ｂからなる一対のリード１６ａ，１６ｂを積層していて、同一対のリード１６ａ，１６ｂ間にＭＲ素子１７を積層している。更に、同磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドは、ＭＲ素子１７、リード１６ａ，１６ｂ、及びその周囲に露出している再生下ギャップ１３の上に、絶縁膜からなる再生上ギャップ１８を成膜し、再生上ギャップ１８の上には上シールド兼下コア１９を設けている。以上に説明した下シールド１２から上シールド兼下コア１９までが再生ヘッドを構成するものである。
【０００３】
上記の再生ヘッドにおいては、記録密度を向上するためにＭＲ素子１７の微細化が進められるとともに、出力を増大するためにＭＲ素子１７に流すセンス電流が増大される傾向にある。このため、ＭＲ素子１７中の電流密度が大きくなってＭＲ素子１７の発熱量が増大し、ＭＲ素子１７の通電寿命が低下するという問題が生じている。
【０００４】
かかる問題に鑑み、特開平５−２０５２２４号公報又は特開平６−２７４８３０号公報には、再生下ギャップ１３及び再生上ギャップ１８を従来から採用されてきたアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）よりも熱伝導度が大きく放熱性に優れた窒化アルミニウム（ＡｌＮ）により形成し、放熱を促進してＭＲ素子１７の通電寿命の低下を防止する提案がなされている。この窒化アルミニウムの膜は、一般的にはアルミニウム（Ａｌ）をターゲットとし、スパッタガスとして窒素ガス（Ｎ₂）を使用した反応性スパッタにより形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スパッタによる窒化アルミニウムの成膜時にチャンバ内に残留ガス（特にＨ₂Ｏ）が多いと、窒化アルミニウムの結晶が乱れて熱伝導度が期待したようには上昇しないことが判明した。また、窒化アルミニウムの熱伝導度は、反応性ガスのガス圧が大きすぎると低下することも判明した。従って、本発明の目的は、最適なスパッタ条件にてスパッタを行うことにより、良好な熱伝導性を有する窒化アルミニウム膜を製造する方法及び同窒化アルミニウム膜を使用した磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【発明の概要】
本発明の特徴は、チャンバ内においてアルミニウムをターゲットとしたスパッタリングにより基板上に窒化アルミニウムを成膜する窒化アルミニウム膜の製造方法において、チャンバ内の圧力を１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下とした後に、０．０２ｍＴｏｒｒから０．３ｍＴｏｒｒの範囲内のガス圧を有する酸素と窒素の混合ガスを用いてイオンビームスパッタ法にてスパッタリングを行うことにある。
【０００８】
図４は、スパッタ装置のチャンバ内を所定の圧力（到達真空度）とした後に、０．２ｍＴｏｒｒのガス圧を有する酸素と窒素の混合ガスを使用してスパッタリングを行うことにより生成された窒化アルミニウム膜の熱伝導度を、チャンバ内の到達真空度に対してグラフ化したものである。同図から明らかなように、到達真空度が１×１０^-6Ｔｏｒｒとなるまでの範囲（真空度が低い範囲＝圧力が大きい範囲）では熱伝導度はチャンバ内が真空に近づくほど増大するが、１×１０^-6Ｔｏｒｒよりも真空度が高い範囲（圧力が小さい範囲）ではチャンバ内がより真空に近づいても殆ど変化しない。これは、チャンバ内の残留ガス（特にＨ₂Ｏ）が少なくなることにより窒化アルミニウムの結晶性が促進され、１×１０^-6Ｔｏｒｒよりも真空に近い領域においては同結晶性が安定化するためと考えられる。この特性は、スパッタリングに使用するガスが窒素単体からなるガスであるか、窒素と酸素の混合ガスであるかに拘らない。従って、上記二つの特徴の製造方法により窒化アルミニウムを成膜すると、熱伝導性の優れた窒化アルミニウム膜が得られる。尚、何れの特徴においても、スパッタリング中におけるチャンバ内のガス圧は「スパッタリングに必要な放電が可能であるガス圧＝０．０２ｍＴｏｒｒ」以上であって、且つ「窒化アルミニウム膜の緻密性を悪化させない（絶縁性を低下させない）ガス圧＝０．３ｍＴｏｒｒ」以下の範囲内とすることが望ましい。
【０００９】
ところで、窒化アルミニウム膜は磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッド等の絶縁層に使用されるものであるが、かかるヘッド等の製造工程においてはレジストマスクを製作するためにＫＯＨ等を主成分とするアルカリの現像液（例えば、ＡＺ４００等）を使用したエッチングを行うことが多い。しかしながら、スパッタリングに窒素ガスのみを用いて成膜した窒化アルミニウム膜は、現像液エッチングレート（現像液に浸漬した場合の単位時間あたりの膜厚変化量）が大きいため、上記エッチング量のコントロール（適切な制御）が難しいという問題がある。これに対し、スパッタリングに窒素と酸素の混合ガスを使用すると、現像液エッチングレートが低下することが判明した。
【００１０】
図５は、所定の分圧比を有する窒素と酸素の混合ガスをスパッタリングに使用して得られた窒化アルミニウム膜の現像液（ＡＺ４００）エッチングレートを示している。同図から明らかなように、混合ガスにおける酸素の分圧比（Ｏ₂／Ｎ₂）が０．２％に到るまではエッチングレートが大きく、しかも分圧比の増大に伴い急激に低下するが、同分圧比が０．２％以上となるとエッチングレートは殆ど変化（低下）しない。従って、酸素の分圧比を０．２％以上とすれば、低エッチングレートを有する窒化アルミニウム膜が得られる。
【００１１】
一方、スパッタリングに使用するガス中に酸素が存在すると、窒化アルミニウム膜の熱伝導度が低下する。図６は、酸素と窒素の混合ガスをスパッタリングに使用した場合において、混合ガス中の窒素に対する酸素の分圧比（Ｏ₂／Ｎ₂）に対して窒化アルミニウム膜の熱伝導度がどのように変化するかをグラフ化したものである。同図から明らかなように、酸素の分圧比が増大するに従って熱伝導度が低下し、酸素の分圧比が５．０％となるとＡｌ₂Ｏ₃膜の熱伝導度（＝２Ｗ／（ｍ・ｋ））と同等にまで低下する。従来のＡｌ₂Ｏ₃膜に代えて窒化アルミニウム膜を使用するのは、熱伝導度を高めて放熱性を良好にするためであるので、窒化アルミニウムの熱伝導度がＡｌ₂Ｏ₃の熱伝導度以下となったのでは、窒化アルミニウムを使用する意義が薄れる。従って、酸素の分圧比は５．０％以下とする必要がある。
【００１２】
以上より、本発明の他の特徴においては、スパッタリングに窒素と酸素の混合ガスを用いる窒化アルミニウムに製造方法において、その混合ガスにおける窒素に対する酸素の分圧比（Ｏ₂／Ｎ₂）を０．２％から５．０％の範囲内とした。かかる製造方法によれば、現像液エッチングレートが小さく、且つ熱伝導度がＡｌ₂Ｏ₃よりも良好な窒化アルミニウム膜を得ることができる。
【００１３】
本発明の他の特徴は、チャンバ内においてアルミニウムをターゲットとしたスパッタリングにより基板上に窒化アルミニウムを成膜する窒化アルミニウム膜の製造方法において、前記チャンバ内の圧力を１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下とし、次いで窒素ガスのみによりスパッタリング放電を開始した後に、０．０２ｍＴｏｒｒから０．３ｍＴｏｒｒの範囲内のガス圧を有する窒素と酸素の混合ガスを用いてイオンビームスパッタ法にてスパッタリングを行うことにある。このときの前記混合ガスの窒素に対する酸素の分圧比（Ｏ₂／Ｎ₂）を０．２％から５．０％の範囲内とすることが好適である。
【００１４】
上記方法とするのは、スパッタリングの放電を窒素及び酸素の混合ガスにて開始すると、ターゲットであるアルミニウムの表面に酸化膜が生成されて異常放電が発生するため、膜形成速度に影響が大きいスパッタ率に変動が生じ、生産上の管理が困難になるからである。なお、上記方法によれば、スパッタリングの放電開始初期において酸化膜が生成されないので、スパッタリングの放電開始後のターゲットの表面は純粋なアルミニウムのままであり、後に窒素及び酸素の混合ガスを導入してもターゲット表面に酸化膜が生成されることはない。
【００１５】
本発明の他の特徴は、基板上に下部絶縁膜を形成する工程、前記下部絶縁膜上に薄膜の磁気抵抗効果素子を形成する工程、及び前記磁気抵抗効果素子の上に上部絶縁膜を形成する工程を含む磁気ヘッドの製造方法において、前記下部絶縁膜を形成する工程及び前記上部絶縁膜を形成する工程のうちの少なくとも一の工程が上記した窒化アルミニウム膜の製造方法に関する特徴の一を含んだことにある。係る方法によれば、放熱性に優れて通電寿命が長く、且つ耐薬品性に優れる等の上記各特徴がもたらす利点を備えた磁気ヘッドを得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について以下に図面を参酌して説明すると、図１には本発明の窒化アルミニウム膜の製造方法が製造工程の一工程にて採用される磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドの斜視図が示されている。
【００１７】
この磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドにおいては、アルチック（Ａｌ₂Ｏ₃―ＴｉＣ）等のセラミック材料で構成されたウエハであって後にカットされてスライダを構成するスライダ基板１０上にアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の非磁性絶縁膜の保護層１１、パーマロイ等の軟磁性膜である下シールド１２が積層される。
【００１８】
下シールド１２の上には、本発明の製造方法が使用されて成膜される窒化アルミニウムの絶縁膜からなる再生下ギャップ１３が形成される。再生下ギャップ１３の上にはＣｏＣｒＰｔ等からなる左右一対のバイアス磁石膜１４ａ，１４ｂ及びＷ，Ｔａ，Ｎｂ等からなる電気導電膜１５ａ，１５ｂが形成され、バイアス磁石膜１４ａ，１４ｂ及び電気導電膜１５ａ，１５ｂが一対のリード１６ａ，１６ｂを構成している。
【００１９】
ＭＲ素子１７は、ＣｏＺｒＭ（Ｎｂ，Ｍｏ等）の軟磁性膜であるＳＡＬ、Ｔｉ等からなるスペーサ、及びＮｉＦｅ等から形成されるＭＲ膜からなる積層体であって、一対のリード１６ａ，１６ｂが作る台形状の溝の傾斜面および同台形状の溝の底面部分に露出している再生下ギャップ１３の上面に成膜される。
【００２０】
ＭＲ素子１７、リード１６ａ，１６ｂ、及びその周囲に露出している再生下ギャップ１３の上には窒化アルミニウムの絶縁膜からなる再生上ギャップ１８が再生下ギャップ１３と同様に本発明の製造方法が使用されて成膜され、再生上ギャップ１８の上にはＮｉＦｅ等の軟磁性体からなる上シールド兼下コア１９が形成される。以上に説明した下シールド１２から上シールド兼下コア１９までが再生ヘッドを構成している。
【００２１】
上シールド兼下コア１９の上面であってＭＲ素子１７直上方向には書込み下ポールと呼ばれる断面が矩形の突起部２０が設けられる。書込み下ポール２０の上には、アルミナ等の絶縁膜からなる書込みギャップ２１及びニッケル−鉄合金（パーマロイ）等の高透磁率材料からなる書込み上ポール２２が形成され、同書込み上ポール２２の上には上コア２３が形成される。上コア２３と上シールド兼下コア１９間には絶縁層２４に埋設されたコイル２５が貫通して配置される。以上に説明した上シールド兼下コア１９から上コア２３までが、記録用ヘッドを構成している。
【００２２】
上述したように、この磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドにおいては、ＭＲ素子１７の下面及び上面に接触して配置される再生下ギャップ１３及び再生上ギャップ１８が、従来のアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）の膜に代わる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の膜からなっている。
【００２３】
次に、上記窒化アルミニウム膜の製造に使用されるイオンビームスパッタ装置（ＩＢＳ）について図２を参酌しつつ説明する。このイオンビームスパッタ装置３０は、スパッタリングを行う真空チャンバ３１と、同チャンバ３１内に設けられ試料Ｓを保持するとともに図示を省略した回転機構により回転される基板ホルダー３２、及び基板ホルダー３２直上に設けられたシャッター３３を備えている。尚、本実施形態においては、試料Ｓは下シールド１２までが形成され、次に再生下ギャップ１３を形成する段階にある磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドのウエハ、又は、ＭＲ素子１７までが形成されて次に再生上ギャプ１８を形成する段階にある磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドのウエハである。
【００２４】
イオンビームスパッタ装置３０は、更にチャンバ３１の側壁に設けられ基板ホルダー３２に向けて傾斜されたターゲット３４、ターゲット３４に対しイオン化したガスを照射するスパッタ用ガン３５、及び基板ホルダー３２の直上であって基板ホルダー３２に対向して設けられたプレ・クリーニング用ガン３６等を備えている。
【００２５】
スパッタ用ガン３５は、ターゲット３４となるアルミニウムに窒素ガスのイオンを照射するものである。スパッタ用ガン３５の概要を図３を参酌して説明すると、スパッタ用ガン３５は放電用のチャンバ３５ａを有している。放電用チャンバ３５ａは略直方体形状をなし、その一面にはスクリーングリッド３５ｂが備えられるとともに、他の側壁には同放電チャンバ３５ａ内にガスを導入するためのガス導入口３５ｃが設けられていて、同ガス導入口３５ｃには流量を制御する第１流量コントローラー３７を介して窒素ガス供給源３８が接続されている（図２参照）。
【００２６】
放電チャンバ３５ａ内には、アノード（正極）３５ｄとカソード（負極）３５ｅが距離を隔てて配置されている。アノード３５ｄは、直流電圧源であるビーム電源３５ｆにより所定の正電圧（ビーム電圧）が印加されるようになっている。カソード３５ｅは、アノード３５ｄと接続された直流電圧源である放電用電源３５ｇ及び所定の高周波を発するカソード用電源３５ｈにより、アノード３５ｄに対して所定の負電位（放電電圧）を中心として僅かな振幅をもって振動する電圧が印加されるようになっている。
【００２７】
加速器グリッド３５ｉは、スクリーングリッド３５ｂと僅かな距離を隔て、同スクリーングリッド３５ｂに対向するように設けられていて、直流電圧源である加速器電源３５ｊにより所定の負電圧（加速器電圧）が印加されている。また、ビーム電源３５ｆに流れる電流（ビーム電流）がビーム電流計３５ｋによって計測されるようになっている。上記のビーム電源３５ｆ、放電用電源３５ｇ、カソード用電源３５ｈ、加速器電源３５ｊ等はその出力電圧が外部から調整され得るように構成されている。
【００２８】
以上の構成により、スパッタ用ガン３５は、カソード３５ｅとアノード３５ｄ間に所定の電位差が与えられ、且つ所定の圧力の希ガス（ここでは、窒素ガス）が所定の真空状態とされた放電チャンバ３５ａ内に供給されると、カソード３５ｅとアノード３５ｄ間でグロー放電を発生させ、このグロー放電により生成された希ガスイオンの一部を加速器グリッド３５ｉにより加速して、イオンビームＩＢとして所定方向（ターゲット方向）に射出する。
【００２９】
図２に示したプレ・クリーニング用ガン３６は、スパッタ用ガン３５と同じ構成を有していて、同プレ・クリーニング用ガン３６には流量が制御されたアルゴンガスが供給されるように第２流量コントローラー３９を介してアルゴンガス供給源４０が接続されている。プレ・クリーニング用ガン３６は、試料Ｓに対するスパッタ膜の密着性を向上するために、スパッタリングに先だってアルゴンガスをイオン化して試料Ｓに照射するためのものである。
【００３０】
チャンバ３１には、窒素ガスと酸素ガスの混合ガスを所定の流量にて供給するために、第３流量コントローラー４１を介して混合ガス供給源４２が接続されている。また、チャンバ３１には、同チャンバ３１内を所定の真空状態にするために、メインバルブ４３、ターボポンプ４４及びロータリポンプ４５を順に介装した排出管４６が接続されている。
【００３１】
次に、上記のイオンビームスパッタ装置３０を用いて、試料Ｓ上に膜厚が１０００Å（１００ｎｍ）の窒化アルミニウム膜（ＡｌＮ膜）を形成するスパッタ工程について説明する。
＜ステップ１＞
先ず、試料Ｓを基板ホルダー３２上に載置し固定する。
＜ステップ２＞
次に、ターボポンプ４４及びロータリポンプ４５を駆動してチャンバ３１内が１×１０^-6Ｔｏｒｒ（１．３３３２２×１０^-4Ｐａ）の圧力となるまで真空引きを行う（到達真空度を１×１０^-6Ｔｏｒｒとする）。
【００３２】
＜ステップ３＞
次いで、イオン化されたアルゴンガスを試料Ｓに照射するプレ・クリーニングを以下の条件に従って実施する。
（１）プレ・クリーニング用ガン３６のビーム電圧を３００Ｖ、ビーム電流を１００ｍＡ、加速器電圧を１００Ｖ、及び放電電圧を４０Ｖとする。
（２）第２流量コントローラー３９を制御してアルゴンガスの流量を１６ｓｃｃｍ（ｓｃｃｍ＝ｓｔａｎｄａｒｄｃｕｂｉｃｃｍ／ｍｉｎ．即ち、０℃，１気圧の標準状態における毎分の流量を立方センチで表したもの）とする。チャンバ３１内におけるアルゴンガスのガス圧は１．５×１０^-4Ｔｏｒｒ（１．９９９８３×１０^-2Ｐａ）となる。
（３）シャッター３３を開状態に保つ。
（４）基板ホルダー３２の回転数を１０ｒｐｍとする。
（５）４０秒間だけ実施する。
【００３３】
＜ステップ４＞
続いて、プレ・スパッタを以下の条件に従って実施する。
（１）スパッタ用ガン３５のビーム電圧を１３５０Ｖ、ビーム電流を３００ｍＡ、加速器電圧を１００Ｖ、及び放電電圧を６０Ｖとする。
（２）第１流量コントローラー３７を制御して窒素ガスの流量を１７ｓｃｃｍとする。チャンバ３１内における窒素ガスのガス圧は０．８×１０^-4Ｔｏｒｒ（１．０６６５７６×１０^-2Ｐａ）となる。
（３）シャッター３３を閉状態に保つ。
（４）基板ホルダー３２の回転数を１０ｒｐｍとする。
（５）２分間だけ実施する。
尚、プレ・スパッタ中に第３流量コントローラ４１により窒素ガスと酸素ガスの混合ガスをチャンバ３１内に導入し始めるようにしておく。
【００３４】
＜ステップ５＞
その後、スパッタを以下の条件に従って実施する。
（１）スパッタ用ガン３５のビーム電圧を１３５０Ｖ、ビーム電流を３００ｍＡ、加速器電圧を１００Ｖ、及び放電電圧６０Ｖとする。これは、プレ・スパッタと同じ条件である。
（２）第１流量コントローラー３７を制御して窒素ガスの流量を１７ｓｃｃｍとする。
（３）第３流量コントローラー４１を制御して、窒素ガスに対する酸素ガスの分圧比（Ｏ₂／Ｎ₂）が２．０％（２×１０^-2）である窒素ガスと酸素ガスの混合ガスをチャンバ３１内に供給する。この混合ガスの流量は１６ｓｃｃｍとする。このとき、チャンバ３１内におけるガス圧は１．６×１０^-4Ｔｏｒｒ（２．１３３１５２×１０^-2Ｐａ）となる。
（４）シャッター３３を開状態に保つ。
（５）基板ホルダー３２の回転数を１０ｒｐｍとする。
（６）３０分間だけ実施する。
＜ステップ６＞
チャンバを大気開放して試料Ｓを取出す。
以上により、窒化アルミニウム膜が成膜される。
【００３５】
次に、上記のスパッタ条件について検討した結果について図４から図６を参酌しつつ説明すると、図４は上記スパッタ工程のステップ２におけるチャンバ３１内の圧力（到達真空度）を変更して窒化アルミニウム膜を形成した場合の同窒化アルミニウム膜の熱伝導度を示している。
【００３６】
同図から明らかなように、チャンバ３１内を絶対真空に近づけると熱伝導度も上昇する。これは、チャンバ３１内の残留ガス（特にＨ₂Ｏ）が少なくなることにより窒化アルミニウム膜の結晶性が促進されるためであると考えられる。しかし、到達真空度度が１×１０^-6Ｔｏｒｒに到るまで（チャンバ３１内の圧力＞１×１０^-6Ｔｏｒｒの領域）はチャンバ３１内を絶対真空に近づけるほ窒化アルミニウム膜の熱伝導度も上昇するが、それ以上の高真空領域では熱伝導度は殆ど上昇しない。以上より、スパッタ条件としての到達真空度は、１×１０^-6Ｔｏｒｒよりも高真空（チャンバ３１内の圧力≦１×１０^-6Ｔｏｒｒ）とすると良いことが解る。
【００３７】
本実施形態において試料Ｓとされる磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドにおいては、上記したスパッタにより窒化アルミニウムからなる再生上ギャップ１８を形成した後に、ＭＲ素子１７の近傍以外の部位での絶縁不良をなくすため、ＭＲ素子１７の近傍以外の部分をアルミナ膜で覆う工程が必要となる。これは、ＭＲ素子１７の近傍のみをレジストでマスクした後にアルミナをスパッタする方法（リフトオフ法）にて達成されるが、このレジストのマスクを形成する際にアルカリ性（例えば水酸化カリウム等）の現像液に２分間ほど浸漬する工程が必要とされる。かかる現像液等の薬品は磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドに限らず他の機能素子の製造工程においても使用される。
【００３８】
しかし、窒素ガスのみで窒化アルミニウム膜を成膜すると耐薬品性（耐現像液性）が良好でないので、例えば上記した例ではＭＲ素子１７上部の再生上ギャップ１８が薄くなる等、上記現像工程等において支障が生ずる。そこで、かかる点につき検討したところ、窒化アルミニウム膜の成膜中にチャンバ３１内に酸素ガスを加えると耐薬品性が向上することが判明した。
【００３９】
図５は、スパッタ中にチャンバ３１に供給される窒素ガスと酸素ガスの混合ガスにおける窒素ガスに対する酸素ガスの分圧比（Ｏ₂／Ｎ₂＝Ｏ₂分圧）を種々の値として窒化アルミニウム膜を成膜し、同窒化アルミニウム膜を現像液（ＡＺ４００）に２分間だけ浸漬した場合における前記分圧比に対する前記窒化アルミニウム膜のエッチングレート（Å／分）を示している。
【００４０】
図５から明らかなように、エッチングレートは、酸素ガスの分圧比が０．２％までは大きく、しかも分圧比の増大に伴い急激に低下するが、同分圧比が０．２％以上では殆ど変化（低下）しない。従って、酸素の分圧比を０．２％以上とすれば、低エッチングレートを有する窒化アルミニウム膜が得られることが解る。
【００４１】
一方、酸素ガスの分圧比が大きくなると生成される窒化アルミニウム膜中にＡｌ₂Ｏ₃が生成されて次第に熱伝導度（放熱性）が低下する。この様子が図６に示されている。Ａｌ₂Ｏ₃の熱伝導度は１．５〜２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるので、Ａｌ₂Ｏ₃より熱伝導度が良好な窒化アルミニウム膜を得るには、その熱伝導度を２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）とする必要があり、よって図６から酸素ガスの分圧比を５．０％以下とする必要があることが解る。
【００４２】
また、スパッタ放電に用いる窒素ガス（又は窒素と酸素の混合ガス）のチャンバ３１内の圧力は０．０２ｍＴｏｒｒから０．３０ｍＴｏｒｒの間が好適である。これは、０．０２ｍＴｏｒｒ以下ではスパッタ放電の発生が困難なためであり、一方０．３０ｍＴｏｒｒ以上では成膜されるＡｌＮ膜の緻密性が悪化して、その絶縁性が悪化するからである。以上から、到達真空度、供給ガスの酸素の分圧比、及び供給ガス圧の最適範囲が得られる。
【００４３】
更に、本実施形態においては上記工程のステップ４にてプレ・スパッタを行うが、プレ・スパッタの当初は窒素ガスのみを供給することとしている。これは、窒素ガスと酸素ガスを混合した混合ガスによりスパッタ放電を開始させると、ターゲットであるアルミニウムの表面に酸化膜が生成され易くなるために膜形成速度に相関の強いスパッタ率の変動が生じて生産上不都合となるためである。但し、生産上の不都合を除けば、上記条件に従うところの０．２％〜５．０％の酸素分圧比を有する窒素ガスと酸素ガスの混合ガスにて放電を開始させることも可能である。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態においては、スパッタ条件を最適に保ちつつ窒化アルミニウムを成膜するので、熱伝導度、耐薬品性等に優れた窒化アルミニウム及び同窒化アルミニウムを有する磁気ヘッドを得ることが可能となる。
【００４５】
尚、上記実施形態においては、イオンビーム方式のスパッタリング装置を用いて窒化アルミニウム膜を形成したが、本発明は、例えば、チャンバ内に基板とスパッタリングターゲットとを対向して配置するとともに、チャンバ内に窒素ガス、或は窒素と酸素の混合ガスを導入しつつ同チャンバ内を真空ポンプ等の排気手段によって所定の圧力に維持し、前記基板が載置されたアノードと前記スパッタリングターゲットを保持するカソードとの間に所定の電圧を印加することによりスパッタを行う反応性スパッタ装置等の他のスパッタ装置によっても達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＡｌＮ膜の製造方法が適用される磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドの斜視図である。
【図２】本発明のＡｌＮ膜の製造方法を達成するためのイオンビームスパッタ装置の一実施形態である。
【図３】図２に示したスパッタ用ガンの概念図である。
【図４】本発明のＡｌＮ膜製造方法におけるチャンバ内の到達真空度と生成されたＡｌＮ膜の熱伝導度の関係を示す図である。
【図５】本発明のＡｌＮ膜製造方法における混合ガスの酸素ガスの分圧比に対するＡｌＮ膜の現像液エッチングレートの変化を示す図である。
【図６】本発明のＡｌＮ膜製造方法における混合ガスの酸素ガスの分圧比に対するＡｌＮ膜の熱伝導度の変化を示す図である。
【符号の説明】
３０…イオンビームスパッタ装置、３１…チャンバ、３２…基板ホルダー、３３…シャッター、３４…ターゲット（Ａｌ）、３５…スパッタ用ガン、３６…プレ・クリーニング用ガン、３８…窒素ガス供給源、４０…アルゴンガス供給源、４２…混合ガス供給源、Ｓ…試料（製造途中の磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドのウエハ）。

Claims

チャンバ内においてアルミニウムをターゲットとしたスパッタリングにより基板上に窒化アルミニウムを成膜する窒化アルミニウム膜の製造方法において、前記チャンバ内の圧力を１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下とした後に、０．０２ｍＴｏｒｒから０．３ｍＴｏｒｒの範囲内のガス圧を有する窒素と酸素の混合ガスを用いてイオンビームスパッタ法にてスパッタリングを行うことを特徴とする窒化アルミニウム膜の製造方法。
チャンバ内においてアルミニウムをターゲットとしたスパッタリングにより基板上に窒化アルミニウムを成膜する窒化アルミニウム膜の製造方法において、前記チャンバ内の圧力を１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下とし、次いで窒素ガスのみによりスパッタリング放電を開始した後に、０．０２ｍＴｏｒｒから０．３ｍＴｏｒｒの範囲内のガス圧を有する窒素と酸素の混合ガスを用いてイオンビームスパッタ法にてスパッタリングを行うことを特徴とする窒化アルミニウム膜の製造方法。
前記混合ガスの窒素に対する酸素の分圧比（Ｏ₂／Ｎ₂）を０．２％から５．０％の範囲内とした請求項１又は２に記載の窒化アルミニウム膜の製造方法。
基板上に下部絶縁膜を形成する工程、前記下部絶縁膜上に薄膜の磁気抵抗効果素子を形成する工程、及び前記磁気抵抗効果素子の上に上部絶縁膜を形成する工程を含む磁気ヘッドの製造方法において、前記下部絶縁膜を形成する工程及び前記上部絶縁膜を形成する工程のうちの少なくとも一の工程が請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の製造方法のうちの一を含む磁気ヘッドの製造方法。