JP4483573B2

JP4483573B2 - モニタ素子及び磁気抵抗効果素子基板、並びにモニタ素子の製造方法

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Publication number: JP4483573B2
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Description

本発明は、ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子の媒体対向面を形成する研磨加工時に使用するモニタ素子及び該モニタ素子を備えた磁気抵抗効果素子基板、並びにモニタ素子の製造方法に関する。

磁気抵抗効果素子は、一定の電流を流したときに外部磁界の強度変化を電圧変化として読み出すもので、ハードディスク装置や磁気センサなどに広く用いられている。従来では、生産性を高めるべく、１枚のウエハ（基板）上に磁気抵抗効果素子となる素子構造を複数並列に形成し、後にウエハを切断し、さらに研磨加工によって媒体対向面を形成する（素子高さを規定する）ことで、ウエハ上に複数の磁気抵抗効果素子が一列に並んで形成されたウエハバー（バー状の磁気抵抗効果素子基板）、あるいはウエハ上に１つの素子構造が形成された個々（チップ状）の磁気抵抗効果素子を得ている。この磁気抵抗効果素子には、素子を構成する各層の膜面に対して平行な方向にセンス電流が流れるＣＩＰ（Current In the Plane）型と、素子を構成する各層の膜面に対して垂直な方向にセンス電流が流れるＣＰＰ（Current Perpendicular to the Plane）型とがある。

上記媒体対向面を形成するための研磨工程では、磁気抵抗効果素子に電流を流して素子抵抗を検出しながら素子高さ方向にウエハ端面を研磨し、素子抵抗が規定値に達した時点で研磨加工を終了することが一般的である。しかし、ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子は素子抵抗が小さすぎるため、また、トンネル型磁気抵抗効果素子は研磨時に研磨面に生じるスメアによりショートが発生して素子抵抗値を正確に測定できないため、製品となる実素子の素子抵抗を検出しながら研磨加工すると、研磨終了タイミングを精度良く制御できない。このため、従来のＣＰＰ型磁気抵抗効果素子やトンネル型磁気抵抗効果素子では、製品となる実素子とは別にＣＩＰ構造で形成した磁気抵抗効果素子をモニタ素子としてウエハ上に一緒に設け、このモニタ素子の素子抵抗に基づいて研磨加工している。

モニタ素子は、次のように製造されている。
先ず、下部シールド層の上に第１エクストラギャップ層と磁気抵抗効果を発揮する多層膜とを順次全面的に形成し、フォトリソグラフィ技術を用いて多層膜の一部を除去し、該多層膜の形状を規定する。モニタ素子の多層膜は、製品となる実素子の磁気抵抗効果膜と同一工程で、所定の抵抗値をとるように形成されている。次に、多層膜よりも素子高さ方向奥側にバックフィルギャップ層を形成し、このバックフィルギャップ及び多層膜の上に、該多層膜に素子高さ方向奥側で接触する一対の電極層を形成する。続いて、電極層の素子高さ方向の奥側端部をリフトオフ用のレジストで覆い、後に第２エクストラギャップ層を形成して、レジストをリフトオフする。レジスト除去後は、第２エクストラギャップ層及び電極層の上に全面的にメッキ下地膜を成膜する。メッキ下地膜の上には、フレームメッキ法により、第２エクストラギャップ層を介して多層膜を覆う上部シールド層と、電極層の素子高さ方向の奥側端部を覆う電極端子部とを同時に形成する。そして、エッチングにより、上部シールド層と電極端子部との間に露出しているメッキ下地膜を除去する。これにより、モニタ素子が得られる。
特開平５−５４３３６号公報特開２００１−８４５３５号公報

しかしながら、上述した従来のモニタ素子では、メッキ下地膜を除去する際のエッチング量が多いため、該エッチングによって上部シールド層と電極端子部との間に電極層が露出し、電極層と上部シールド層との間にショートが発生しやすかった。これを回避するには電極層の上に形成する第２エクストラギャップ層の膜厚を厚くすればよいが、第２エクストラギャップ層が厚くなると、該第２エクストラギャップ層をリフトオフで形成する際にリフトオフプロセスが困難になって媒体対向面に露出する形状が変形したり、剥がれの原因になる等の不具合が生じる。

本発明は、ショート発生を防止できるモニタ素子及び磁気抵抗効果素子基板、並びにモニタ素子の製造方法を得ることを目的とする。

本発明は、電極層の表面を覆う絶縁性保護層を多層構造にして各層を薄く形成することで、剥がれ等の不具合を解消しつつ全体膜厚を確保できることに着目し、この絶縁性保護層を多層構造で形成するのに最適な電極層の配置を提案するものである。

すなわち、本発明によるモニタ素子は、上下のシールド層によりセンス電流が膜面に直交する方向に与えられる磁気抵抗効果素子の媒体対向面を形成する研磨加工時に、該磁気抵抗効果素子の素子抵抗モニタとして使用されるモニタ素子であって、所定の抵抗値を有する多層膜と、この多層膜の膜面に対して平行に電流を与える電極層とを備え、この電極層は、下部シールド層と同一の積層高さ位置に形成され、多層膜との電極接続部及び電極取出部を除く領域が絶縁性保護層により覆われていることを特徴としている。

絶縁性保護層は多層構造であることが好ましい。具体的には例えば、電極層上であって多層膜の直下に形成された第１エクストラギャップ層と、この第１エクストラギャップ層上の多層膜よりも素子高さ方向の奥側位置に形成されたバックフィルギャップ層と、このバックフィルギャップ層及び多層膜の上に形成された第２エクストラギャップ層とにより、絶縁性保護層を形成することができる。絶縁性保護層を構成する各層の膜厚は、１０００Å以下であることが好ましい。この膜厚範囲内であれば、絶縁性保護層の全体膜厚が大きくても、剥がれやリフトオフ性の悪化等のプロセス上の不具合が生じない。

電極層は、下部シールド層と同一の軟磁性材料により形成されていることが好ましい。この態様によれば、電極層と下部シールド層とを同時に形成することができ、製造工程が容易になる。

電極層の電極取出部には、上部シールド層と同一の積層高さ位置に、該上部シールド層と同一の軟磁性材料により電極パッドが形成されていることが好ましい。この態様によれば、電極パッドと上部シールド層とを同時に形成することができ、製造工程が容易になる。

電極層は、磁気抵抗効果素子の素子高さ方向と平行な方向に延ばして形成され、同方向の一端部と他端部に電極接続部と電極取出部をそれぞれ有していることが実際的である。

本発明による磁気抵抗効果素子基板は、上下のシールド層によってセンス電流が膜面に直交する方向に与えられる磁気抵抗効果素子が複数並列に形成され、各磁気抵抗効果素子の近傍に該磁気抵抗効果素子と一対で上記モニタ素子を備えたことを特徴としている。

また本発明による磁気抵抗効果素子基板は、上下のシールド層によってセンス電流が膜面に直交する方向に与えられる複数の磁気抵抗効果素子が一列に配置され、各磁気抵抗効果素子の近傍に該磁気抵抗効果素子と一対で上記モニタ素子を備えたことを特徴としている。この磁気抵抗効果素子基板は、いわゆるウエハバーと呼ばれるバー状の磁気抵抗効果素子基板である。

本発明によるモニタ素子の製造方法は、上下のシールド層によりセンス電流が膜面に直交する方向に与えられる磁気抵抗効果素子の媒体対向面を形成する研磨加工時に同磁気抵抗効果素子の素子抵抗モニタとして使用される、所定の抵抗値を有する多層膜を備えたモニタ素子を製造する方法であって、下部シールド層と同一積層高さ位置に、多層膜の最下面にハイト方向奥側で接続し該多層膜の膜面に対して平行に電流を供給する電極層を形成し、この電極層の電極接続部及び電極取出部を除く領域を覆う絶縁性保護層を形成することを特徴としている。

絶縁性保護層は多層構造で形成する。具体的には、例えば、電極層を形成した後に、電極層の電極接続部と電極取出部を除く領域に、絶縁材料からなる第１エクストラギャップ層を形成する工程と、第１エクストラギャップ層及び露出している前記電極層の電極接続部の上に、所定の抵抗値を有する多層膜を形成し、この多層膜の最下面と電極層の電極接続部をハイト方向奥側で接続する工程と、露出している第１エクストラギャップ層の上に、絶縁材料からなるバックフィルギャップ層を形成する工程と、電極層の電極取出部を除く領域に、絶縁材料からなる第２エクストラギャップ層を形成する工程と、この第２エクストラギャップ層の上に上部シールド形成用のメッキ下地膜を全面的に形成し、上部シールド層と同一積層高さ位置に、露出している前記電極層の電極取出部に接続する電極パッドを形成する工程と、エッチングにより、上部シールド層と電極パッドの間の不要なメッキ下地膜を除去する工程とを有し、第１エクストラギャップ層、第２エクストラギャップ層、及びバックフィルギャップ層により絶縁性保護層を構成することができる。絶縁性保護層の各層の膜厚は、１０００Å以下で形成することが好ましい。

上記製造方法において、下部シールド層と電極層は、同一の導電性軟磁性材料により同時に形成することが好ましく、また、上部シールド層と電極パッドは同一の導電性軟磁性材料により同時に形成することが好ましい。これにより、製造工程が容易になる。

本発明によれば、ショート発生を防止できるモニタ素子及び磁気抵抗効果素子基板、並びにモニタ素子の製造方法を得ることができる。

以下、図面に基づいて本発明を説明する。各図において、Ｘ方向はトラック幅方向、Ｙ方向は素子高さ方向（記録媒体からの漏れ磁界方向）、Ｚ方向は記録媒体の移動方向及び磁気抵抗効果素子を構成する各層の積層方向である。

図１は、本発明の一実施形態によるウエハを示す模式図である。ウエハ１には、複数のＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０が並列に形成され、各ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０の近傍に位置させて、該ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０と対をなすモニタ素子２０がそれぞれ形成されている。図１では、ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０を□印で、モニタ素子２０を■印でそれぞれ示してある。

ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０は、図２に示すように、下部シールド層１１と上部シールド層１４の間に、多層の磁気抵抗効果膜Ｍを有している。下部シールド層１１及び上部シールド層１４は、磁気抵抗効果膜Ｍよりも十分に広い面積に存在してＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０の電極として機能し、磁気抵抗効果膜Ｍを構成する各層の膜面に対して垂直にセンス電流を与える。この下部シールド層１１及び上部シールド層１４は、十分な磁気シールド効果及び導電性が得られる軟磁性材料、例えばＮｉＦｅにより形成されている。図示されていないが、下部シールド層１１と磁気抵抗効果膜Ｍの間及び上部シールド層１４と磁気抵抗効果膜Ｍの間（磁気抵抗効果膜Ｍの直下位置及び直上位置）には、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ等の比抵抗が小さい非磁性金属材料からなり、上下シールド層１１、１４と共にＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０の電極として機能する導電材料層がそれぞれ形成されていてもよい。

磁気抵抗効果膜Ｍのトラック幅方向の両側には、例えばＣｏＦｅ合金等の強磁性材料からなり該磁気抵抗効果膜Ｍに接触するハードバイアス層１５と、下部シールド層１１とハードバイアス層１５の間に部分的に介在する第１エクストラギャップ層２２と、ハードバイアス層１５と上部シールド層１４の間に部分的に介在する第２エクストラギャップ層２６とが形成されている。第１エクストラギャップ層２２及び第２エクストラギャップ層２６は、磁気抵抗効果膜Ｍとは非接触であり、例えばＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂等の非磁性絶縁材料により形成されている。磁気抵抗効果膜Ｍの素子高さ方向の奥側位置には、例えばＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂等の絶縁材料からなるバックフィルギャップ層１６が形成されている。

磁気抵抗効果膜Ｍには、ＧＭＲ(giant magnetoresistive)膜やＴＭＲ（tunneling magnetoresistive）膜を用いることができる。ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０の構成は、各種タイプが周知であり、また本発明はＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０の具体的構成を問うものではないので、説明を省略する。

モニタ素子２０は、ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０を素子高さ方向（図示Ｙ方向）に研磨加工する（媒体対向面を形成する）際に用いるＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０の素子抵抗モニタである。図３（Ａ）（Ｂ）に示すようにモニタ素子２０は、所定の抵抗値を有する多層膜２３と、多層膜２３の膜面に対して平行にセンス電流を与える一対の電極層２１とを有するＣＩＰ型の磁気抵抗効果素子であり、ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０よりも素子抵抗が大きくなっている。多層膜２３は、ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０の磁気抵抗効果膜Ｍと同一膜構成であることが成膜プロセスの効率向上という観点から望ましいが、該磁気抵抗効果膜Ｍとは異なる膜構成であってもよい。

多層膜２３は、例えばアルミナ等の非磁性絶縁材料からなる第１エクストラギャップ層２２と第２エクストラギャップ層２６の間に介在し、下面位置で電極層２１に接触する。多層膜２３の平面形状は門形状をなしている。この多層膜２３の周囲、すなわち、トラック幅方向の両側及び素子高さ方向奥側には、例えばアルミナ等の非磁性絶縁材料からなるバックフィルギャップ層２５が形成されている。

一対の電極層２１は、下部シールド層１１と同一の積層高さ位置に形成されており、多層膜２３の最下面に素子高さ方向（図示Ｙ方向）奥側で接続している。各電極層２１は、素子高さ方向の奥側に向かって直線的に延びた短冊状をなし、多層膜２３の素子高さ方向奥側の端部が上面に接触する電極接続部２１Ａと、この電極接続部２１Ａとは素子高さ方向の反対側の端部に位置する電極取出部２１Ｂとを有している。電極取出部２１Ｂの上には、最表面がＡｕからなる電極コンタクト２８と、上部シールド層１４と同一の軟磁性材料からなる外部接続用の電極パッド２４が形成されている。上記電極接続部２１Ａ及び電極取出部２１Ｂを除く電極層２１の表面は、絶縁性保護層２７によって覆われている。絶縁性保護層２７は、多層構造であり、上述の第１エクストラギャップ層２２、バックフィルギャップ層２５及び第２エクストラギャップ層２６によって構成されている。この絶縁性保護層２７を構成する各層の膜厚は、１０００Å以下に薄く抑えられている。

次に、図４〜図９を参照し、モニタ素子２０の製造方法について説明する。ウエハ１には、ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０を形成するための実素子形成エリアとモニタ素子２０を形成するためのモニタ形成エリアとを隣接して設け、ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０及びモニタ素子２０を複数同時に形成する。図４〜図９は、モニタ素子２０の製造工程を示す平面図である。

先ず、ウエハ１上に、例えばＮｉＦｅなどの軟磁性材料により、ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０用の下部シールド層１１とモニタ素子２０用の一対の電極層２１とを同時に形成する。具体的には、ウエハ１上に軟磁性材料膜を全面的にスパッタ成膜した後、エッチング等により軟磁性材料膜の一部を除去することで、実素子形成エリアには下部シールド層１１を素子面積よりも十分に広い面積で形成し、図４に示すモニタ形成エリアには一対の電極層２１を素子高さ方向に細長く延ばした矩形状に形成する。本実施形態ではモニタ形成エリアに下部シールド層１１を形成していないが、下部シールド層１１は形成してもしなくてもよい。

次に、図５に示されるモニタ形成エリアでは、後に電極接続部及び電極取出部となる各電極層２１の両端部の上にリフトオフ用のレジストＲ１を形成し、露出しているウエハ１及び電極層２１の表面を覆う第１エクストラギャップ層２２をスパッタ成膜する。第１エクストラギャップ層２２は、例えばアルミナ等の非磁性絶縁材料により、１０００Å程度の膜厚で形成する。第１エクストラギャップ層２２の成膜後は、レジストＲ１をリフトオフする。図示されていない実素子形成エリアでは、同様に、下部シールド層１１の上に部分的に第１エクストラギャップ層２２を形成する。なお、実素子形成エリアには、下部シールド層１１上であって後に形成する磁気抵抗効果膜Ｍの直下となる位置に、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ等の比抵抗が小さい非磁性金属材料からなる導電材料層を形成してもよい。

続いて、ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０の磁気抵抗効果膜Ｍ及びモニタ素子２０の多層膜２３を構成する各層をウエハ全面的に順に形成する。そして、素子高さ方向の磁場中でアニール処理を施し、磁気抵抗効果膜Ｍ及び多層膜２３中の固定磁性層の磁化方向を素子高さ方向に固定する。

アニール処理後、モニタ形成エリアでは図６に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて多層膜２３を所定のパターン形状とし、多層膜２３の素子ハイト方向奥側の端部がその最下面で、第１エクストラギャップ層２２から露出している電極層２１の電極接続部２１Ａに接続するように形成する。同時に、露出している電極層２１の電極取出部２１Ｂの上にリフトオフ用のレジストＲ２を形成し、多層膜２３の周囲（トラック幅方向の両側及び素子高さ方向の奥側）を埋めるバックフィルギャップ層２５を形成する。バックフィルギャップ層２５の膜厚は５００Å程度とする。これにより、電極接続部２１Ａ及び電極取出部２１Ｂを除く電極層２１の表面上には、第１エクストラギャップ層２２とバックフィルギャップ層２５が積層される。バックフィルギャップ層２５の形成後は、レジストＲ２をリフトオフする。一方、図示しない実素子形成エリアでは、フォトリソグラフィ技術を用いて磁気抵抗効果膜Ｍのトラック幅方向の寸法を規定し、該磁気抵抗効果膜Ｍのトラック幅方向の両側にハードバイアス層１５を形成する。続いて、フォトリソグラフィ技術を用いて磁気抵抗効果膜Ｍの素子高さ方向の寸法を規定し、該磁気抵抗効果膜Ｍの素子高さ方向の奥側にバックフィルギャップ層１６を形成する。この実素子形成エリアのバックフィルギャップ層１６と上記モニタ形成エリアのバックフィルギャップ層２５は、同時に形成してもよい。

続いて、図７に示すように、露出している電極層２１の電極取出部２１Ｂの上に、後に形成される電極パッドと接触する最表面がＡｕ膜からなる電極コンタクト２８を形成する。電極コンタクト２８は、単層構造であっても多層構造であってもよい。

電極コンタクト２８を形成したら、モニタ形成エリアでは図８に示すように、電極コンタクト２８を覆うリフトオフ用のレジストＲ３を形成し、例えばアルミナ等の非磁性絶縁材料により、第２エクストラギャップ層２６を１０００Å程度の膜厚でスパッタ成膜する。第２エクストラギャップ層２６の成膜後はレジストＲ３をリフトオフする。ここまでの工程により、電極接続部２１Ａ及び電極取出部２１Ｂを除く電極層２１の上には、第１エクストラギャップ層２２、バックフィルギャップ層２５及び第２エクストラギャップ層２６が積層され、３層構造の絶縁性保護層２７が形成される。一方、図示しない実素子形成エリアでは、ハードバイアス層１５上であってＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０のトラック幅方向の両側位置に、該ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０とは非接触の第２エクストラギャップ層２６を形成する。なお、実素子形成エリアでは、磁気抵抗効果膜Ｍの直上に、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ等の比抵抗が小さい非磁性金属材料からなる導電材料層を形成してもよい。

続いて、図９に示すように、第２エクストラギャップ層２６の上に全面的に例えばＮｉＦｅからなるメッキ下地膜２９をスパッタ成膜し、フレームメッキ法を用いて、このメッキ下地膜２９の上に、上部シールド層１４と電極パッド２４とを同時に形成する。具体的に、上部シールド層１４は、モニタ形成エリアでは多層膜２３の上方位置に部分的に形成し、実素子形成エリアでは素子全体を覆うように形成する。電極パッド２４は、モニタ形成エリアでは電極コンタクト２８の上方位置に形成し、実素子形成エリアでは端子取り出し部に形成する。

そして、エッチングにより、上部シールド層１４及び電極パッド２４から露出しているメッキ下地膜２９をすべて除去する。上部シールド層１４及び電極パッド２４からメッキ下地膜２９が露出している領域は、図９に示されるように、電極層２１の電極接続部２１Ａから電極取出部２１Ｂの間の領域である。この電極層２１の電極接続部２１Ａ及び電極取出部２１Ｂを除く領域には、上述したように第１エクストラギャップ層２２、バックフィルギャップ層２５及び第２エクストラギャップ層２６による三層構造の絶縁性保護層２７が形成されている。よって、不要なメッキ下地膜２９を完全に除去すべくエッチング量が多くても、上記三層構造の絶縁性保護層２７によって覆われている電極層２１がエッチングによるダメージを受けることがなく、電極層２１の露出や断線、ショート等の虞がない。

以上の工程により、図１に示されるようなＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０とモニタ素子２０とを多数並列に備えたウエハ（磁気抵抗効果素子基板）１が得られる。このウエハ１は、一列毎に切断され、ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０及びモニタ素子２０が対で一列に複数並んだウエハバー（バー状の磁気抵抗効果素子基板）となる。このウエハバーは、該ウエハバーに備えられたモニタ素子２０の素子抵抗を検出しつつ、図示Ｙ方向（図９の矢印方向）から研磨加工を施し、モニタ素子２０の素子抵抗が、媒体対向面となる面位置まで研磨したことを示す規定値に達した時点で研磨加工を終了する。これにより、図１０に示すウエハバー１００が得られる。さらにこのウエハバー１００を個別に切断すれば、個々（チップ状）のＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０が得られる。なお、モニタ素子２０は、個々のＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０に切り分ける際に除去され、製品状態のＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０には搭載されない。

以上の本実施形態によれば、モニタ素子２０の電極層２１がＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０の下部シールド層１１と同じ積層高さ位置に形成され、且つ、電極層２１を覆う絶縁性保護層２７が第１エクストラギャップ層２２、バックフィルギャップ層２５及び第２エクストラギャップ層２６による３層構造で形成されているので、ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子１０の上部シールド層形成用のメッキ下地膜２９を除去する際のエッチング量が多くても、該エッチングによって電極層２１がエッチングによるダメージを受けることがなく、電極層２１の露出・断線及びショート発生を防止できる。また電極層２１を覆う絶縁性保護層２７を多層構造にしたので、各層の膜厚を１０００Å以下に薄く抑えられ、例えば剥がれ等の絶縁性保護層が厚いことによる弊害を解消することができる。また本実施形態では、電極層２１を下部シールド層１１と同時に形成し、電極パッド２４を上部シールド層１４と同時に形成するので、モニタ素子２０の電極形成工程を省略することができ、製造工程が容易になる。

本発明によるモニタ素子と磁気抵抗効果素子とを備えたウエハ（磁気抵抗効果基板）を示す模式平面図である。同磁気抵抗効果素子の構成を媒体対向面側から見て示す断面図である。同モニタ素子の構成を、（Ａ）媒体対向面側から見て示す断面図、（Ｂ）素子中央でハイト方向に切断して示す断面図である。モニタ素子の製造工程の一工程を示す平面図である。図４に示す工程の次工程を示す平面図である。図５に示す工程の次工程を示す平面図である。図６に示す工程の次工程を示す平面図である。図７に示す工程の次工程を示す平面図である。図８に示す工程の次工程を示す平面図である。ウエハバー（バー状の磁気抵抗効果素子基板）を示す平面図である。

符号の説明

１ウエハ（磁気抵抗効果素子基板）
１０ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子
１１下部シールド層
１４上部シールド層
１５ハードバイアス層
２０モニタ素子
２１電極層
２１Ａ電極接続部
２１Ｂ電極取出部
２２第１エクストラギャップ層
２３多層膜
２４電極パッド
２５バックフィルギャップ層
２６第２エクストラギャップ層
２７絶縁性保護層
２８電極コンタクト
１００ウエハバー（バー状の磁気抵抗効果素子基板）
Ｍ磁気抵抗効果膜

Claims

上下のシールド層によりセンス電流が膜面に直交する方向に与えられる磁気抵抗効果素子の媒体対向面を形成する研磨加工時に、該磁気抵抗効果素子の素子抵抗モニタとして使用されるモニタ素子であって、
所定の抵抗値を有する多層膜と、この多層膜の膜面に対して平行に電流を与える電極層とを備え、
前記電極層は、前記下部シールド層と同一の積層高さ位置に形成され、前記多層膜との電極接続部及び電極取出部を除く領域が絶縁性保護層により覆われていることを特徴とするモニタ素子。
請求項１記載のモニタ素子において、前記絶縁性保護層は多層構造であるモニタ素子。
請求項２記載のモニタ素子において、前記絶縁性保護層は、前記電極層上であって前記多層膜の直下に形成された第１エクストラギャップ層と、この第１エクストラギャップ層上の前記多層膜よりも素子高さ方向の奥側位置に形成されたバックフィルギャップ層と、このバックフィルギャップ層及び前記多層膜の上に形成された第２エクストラギャップ層とにより形成されているモニタ素子。
請求項２または３記載のモニタ素子において、前記絶縁性保護層を構成する各層の膜厚は１０００Å以下であるモニタ素子。
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のモニタ素子において、前記電極層は、前記下部シールド層と同一の軟磁性材料により形成されているモニタ素子。
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のモニタ素子において、前記電極層の電極取出部には、前記上部シールド層と同一の積層高さ位置に、該上部シールド層と同一の軟磁性材料により電極パッドが形成されているモニタ素子。
請求項１ないし６のいずれか一項に記載のモニタ素子において、前記電極層は、前記磁気抵抗効果素子の素子高さ方向と平行な方向に延ばして形成され、同方向の一端部と他端部に前記電極接続部と前記電極取出部をそれぞれ有しているモニタ素子。
上下のシールド層によってセンス電流が膜面に直交する方向に与えられる磁気抵抗効果素子が複数並列に形成され、各磁気抵抗効果素子の近傍に該磁気抵抗効果素子と一対で請求項１ないし７のいずれか一項に記載のモニタ素子を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果素子基板。
上下のシールド層によってセンス電流が膜面に直交する方向に与えられる複数の磁気抵抗効果素子が一列に配置され、各磁気抵抗効果素子の近傍に該磁気抵抗効果素子と一対で請求項１ないし７のいずれか一項に記載のモニタ素子を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果素子基板。
上下のシールド層によりセンス電流が膜面に直交する方向に与えられる磁気抵抗効果素子の媒体対向面を形成する研磨加工時に同磁気抵抗効果素子の素子抵抗モニタとして使用される、所定の抵抗値を有する多層膜を備えたモニタ素子を製造する方法であって、
前記下部シールド層と同一積層高さ位置に、前記多層膜の最下面にハイト方向奥側で接続し該多層膜の膜面に対して平行に電流を供給する電極層を形成し、この電極層の電極接続部及び電極取出部を除く領域を覆う絶縁性保護層を形成することを特徴とするモニタ素子の製造方法。
請求項１０記載のモニタ素子の製造方法において、前記絶縁性保護層は多層構造で形成するモニタ素子の製造方法。
請求項１１記載のモニタ素子の製造方法において、前記電極層を形成した後に、
前記電極層の電極接続部と電極取出部を除く領域に、絶縁材料からなる第１エクストラギャップ層を形成する工程と、
前記第１エクストラギャップ層及び露出している前記電極層の電極接続部の上に、所定の抵抗値を有する多層膜を形成し、この多層膜の最下面と前記電極層の電極接続部をハイト方向奥側で接続する工程と、
露出している前記第１エクストラギャップ層の上に、絶縁材料からなるバックフィルギャップ層を形成する工程と、
前記電極層の電極取出部を除く領域に、絶縁材料からなる第２エクストラギャップ層を形成する工程と、
この第２エクストラギャップ層の上に上部シールド形成用のメッキ下地膜を全面的に形成し、前記上部シールド層と同一積層高さ位置に、露出している前記電極層の電極取出部に接続する電極パッドを形成する工程と、
エッチングにより、前記上部シールド層と前記電極パッドの間の不要なメッキ下地膜を除去する工程とを有し、
前記第１エクストラギャップ層、前記第２エクストラギャップ層、及び前記バックフィルギャップ層により前記絶縁性保護層を構成するモニタ素子の製造方法。
請求項１１または１２記載のモニタ素子の製造方法において、前記絶縁性保護層の各層の膜厚は、１０００Å以下で形成するモニタ素子の製造方法。
請求項１０ないし１３のいずれか一項に記載のモニタ素子の製造方法において、前記下部シールド層と前記電極層は、同一の導電性軟磁性材料により、同時に形成するモニタ素子の製造方法。
請求項１０ないし１３のいずれか一項に記載のモニタ素子の製造方法において、前記上部シールド層と前記電極パッドは、同一の導電性軟磁性材料により、同時に形成するモニタ素子の製造方法。