JPS5975689A - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気センザー、磁気ヘッド等に使用される強磁
性磁気抵抗効果素子に関するものである。

強磁性磁気抵抗効果膜（以下、Ｍ　Ｒｒｉと称する）を
有する強磁性磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と称す
る）ｄｌ、高感度化、低消費電力化が可能で、用途に応
じた形状に形成し易い等の多くの利点があり、近年、磁
気センザー、高記録密度用磁気ヘッドとしての開発が活
発に進められている。

通常、この種のＭＲ膜は絶縁性基体上にメッキ。

蒸着あるいはスパッタリング等の薄膜形成技術を用いて
、数百乃至数千への厚みをもつＨＨ状に形成され、フォ
トリソグラフィ技術を用いて、任意の形状に加工される
。ついで、ＭＲ膜に電流ｆ：導入すべく電気良導体が上
述と同様の薄膜形成技術及びフォトリソグラフィ技術を
用いて形成され、ＭＲ素子となる。

従来、前述のＭＲ素子が所用の特性を有するには、ＭＲ
膜を被着すべく絶縁性基体が高度に鏡面研磨されたもの
が使用されている。即ち、基体の表面粗さがその高低差
において数百へ以下、或いは数百Ａの膜厚を有するＭＲ
膜では数十Ａ以下か、又はその高低のピッチがＭＲ膜の
グレインザイズよシ充分大きい鏡面が必要とされる。こ
う言った表面粗さを極度に小さくする研磨工程はかなり
高度な技術が要求され、かつ長時間金製するものであり
、早産性に乏しいものであった。

！侍に、ＭＲ素子を磁気ヘッドとして応用する場合に多
用されるセラミックス、フェライト等の多結晶質基体で
は、基体中の粒子境界が選別的に研磨され、単なる機械
的研磨工程のみで基体の表面粗さを前述の数百へ以下又
は数十Ａ以下に加工するのは困難である。更に、前述の
セラミックス、フェライト等の多結晶質基体には導電性
、あるいは磁性を有するものがＭＲ膜の基体として使用
嘔れることが多く、ＭＲＩＲと電気的おるいは磁気的分
離を行うために、一般にスパックリング等によＶＳｉ０
２．Ａす２０３等の絶縁物層を被着させた後にＭＲ膜を
形成する必要がある。しかし、スパッタリングによって
絶縁物を形成する際は、基体表面で必然的に生ずるリエ
ミソション現象、即ちスパッタ中における基体表面に対
するスパッタ雰囲気ガスイオンの衝想による基体表面で
のスパッタリング現象により基体表面の粒子境界あるい
は傷が選別的にスバノクネれ、従って被着した絶縁物層
の表面は基体の表面粗さ以上の粗さになることが多く、
この表面にＭＲ膜を形成するには絶縁物層の表面を再度
精密鏡面研磨する必要がちった、。

したがって基体表面の処理に多大の工数がかかることに
なり完成した磁気七ンーリー、磁気ヘッドは必然的に高
価にならざるを得なかった。

本発明は、前記従来の基体のう“・芝面状態にかかわる
ＭＲ膜の特性劣化を解消した安価ｆｒ、ＭＲネ子を提供
することを目的とするものである。

本発明の磁気抵抗効果素子は、基体の表ｉＦ１に形成さ
れた熱硬化性有機物層ど、この上に形成された金属酸化
物層又は金属窒化物層と、この上に形成された磁気抵抗
効果膜とを有すること金ｌｒケ徴とする。

次に図面を参照して本発明をｔｆＹ’細に説明する。

第１図（ａｌ〜（ｄ）は本発明の第一の実施例であるＭ
Ｒ素子を製造する工程を示す図で、セラミックス。

フェライト等の基体Ｊ上にＭＲ膜と磁気的スは電気的結
合を防ぐだめの５ｉＯｚ、Ａｐ、２０３等の絶縁物層２
がスパッタリングで形成沁れている（同図（ａ））。絶
縁物層２は例えば基体１がＡｆｉ２０３−ＴｉＣ系セラ
ミックスであれば熱膨張係舷を揃えるためＡｆｉ２０３
が望ましい。この表面に熱硬化性有機物の溶液をスピン
塗布法を用いて、即ち、基体１を回転させつつ該溶液を
吐出して塗布し、熱硬化性有機物層３を形成する。この
熱硬化性有機物層３は接着力があって、任意に膜厚を変
更できる樹脂が望ましく、そのような−例は周知のフォ
トレジストがある。フォトレジストの膜厚は基体１に起
因して発生する絶縁層２の表面粗さに応じて選択され、
その膜厚はスピン塗布する際の回転速度を変えるか、又
は、フォトレジスト全揮発性溶媒で希釈して粘度をかえ
ることによって変更できる。このようなフォトレジスト
に代表される熱硬化性有機物の溶媒を基体１上に塗布す
ると基体表面（即ち、図では絶縁物層２）上の凹凸を濡
らしながら広がり、その高低差を軽減する。その後、溶
媒を加熱処理により蒸発させ硬化させる（同図（ｂ））
。例えばフォトレジストとしてＡＺ−１３ＡｏＪ（シラ
プレー社商品名）を用いた場合、スピン塗布後２５０〜
３５０℃で約１時間熱処理を行えば充分硬化する。又、
その表面は同図ｔａ＋に示す絶縁物層２の表面粗さより
数段改善され、かつ、その高低のピッチはＭＲ膜のグレ
インサイズより充分大きい数ミクロンオーダの値が得ら
れる。

以上の工程の後、５ＩＯｚ、Ａｅｚ０３等の金属酸化物
層４がスパッタリング、蒸着等の手法で形成される（同
図（Ｃ））。この金属酸化物層４と熱硬化性有機物層３
との密着性を強化するため、熱硬化性有機物層３の加熱
処理後、厚さ数百ＡのＣｒ、Ｔｉ、Ｍｏ等をスパッタリ
ング、又は蒸着法によって形成しても良い（図示せず）
。

以上の工程によってＭＲ膜を形成する基体１の表面は適
度の硬度を持ち、その表面粗さは同図ｔａ＋のレベルよ
り数段改善されたものが得しれる。その後、ＭＲ膜５（
例えばＮｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｃ０合金等）がスパッタ
リング、又は蒸着法によって形成されＭＲ素子８が完成
する（同図（ｄ））。

尚、同図（Ｃ）で示す金属酸化物層４は以下の効果を有
する。即ち、同図（ｂ）に示す加熱処理後の熱硬化性有
機物層３の上に直接、ＭＲＦＡ５金スパノタリング、又
は蒸着法によって形成すると、蒸着及びスパッタ粒子即
ち、Ｎｉ、Ｐｅ及びＮｉ　、ＣＯ等は熱硬化性有機物層
３における表面移動度が小さいため結晶成長をおこしに
くくグレインサイズが細かくなり、そのため全体の抵抗
が大きくなり、従ってＭＲＲｂ２抵抗変化率が減少する
ものである。その結果、ＭＲ素子を用いた磁気センサー
。

磁気ヘッド等の感度低下を招いてしまうことになる。一
方、金属酸化物層４の存在はこう言った問題がなく、Ｍ
ＲＲｂ２形成する際の基体の温度に応じた比較的大きな
グレインサイズが得られ、従来より使用されてきた精密
鏡面仕上げ基板上に形成されたＭＲ膜と全く同様の性能
を有することになる。これが第一の重要な利点であるが
、第二の利点は熱硬化性有機物層３中に含まれる残留酸
素。

水、水酸基等がＭＲ膜内に拡散しＭＲ素子の特性を劣化
させるような事態を金属酸化物層が前記拡散の防波堤と
なって止めてくれるため特性劣化が無くなることである
。即ち、基体１（絶縁物層２を含む）の上に熱硬化性有
機物層３を前述したスピン塗布法及び加熱処理により形
成し、その上に金属酸化物層４を形成する構成により、
熱硬化性有機物層３は基体１にかかわる表ｉＲ１粗さを
改善し、金属酸化物層４はＭＲＲｂ２受ける熱硬化性有
機物層３からの影響を除去することができる。

尚、金属酸化物層４に代えてＳｉ　３　Ｎ　４等の金属
窒化物層を用いても同様の効果がある。

更に、ＭＲ素子８を磁気センサー及び磁気ヘッドとして
完成するには同図（ｄ）のＭＲ素子に、第２図に示すよ
うに、周知の方法で所用の形状にＭＲ膜を加工し、電気
端子となる電気良導体６を形成し、あるいは他の機能を
有する膜上形成し、（図示せず）、必要に応じて保護膜
’ｌ形成すればよい。

尚、本発明は前述した基体の表面粗さ改善の目的の他に
多数のＭＲ膜を積層した構成のＭＲ素子やＭＲ素子の駆
動回路用集積回路等にＭＲ膜を積層した構成の駆動回路
付ＭＲ素子に適用しても良い。即ち、本発明の第二の実
施例における基体は熱硬化性有機物層全加熱処理する加
熱温度において劣化しない限ｔ）、ＭＲ素子、集積回路
等が概に形成される。この様子を再度Ｍ２図を用いて説
明する。本実施例では基体１は本発明の第一の実施例に
よって形成されたＭＲ素子、あるいは単に表面の滑らか
な基体（例えば、数十＾以下の表面粗さを有するガラス
＋　８１基板等）に直接ＭＲ膜が形成されたＭＲ累子、
あるいは増幅機能、電源機能を有する集積回路が形成さ
れた基体である。このような基体１は周知の如く、数千
へ乃至数μの凹凸を有する。この基体１に絶縁物層２が
基体１の保護膜として形成されている。次に基体１の表
面の凹凸を解消するため熱硬化性有機物層３がスピン塗
布され加熱処理され、次いで金属窒化物層又は金属酸化
物層４が形成されその表面は基体１０表面の凹凸よυ数
段に改善された表面が得られる。更にその上にＭＲＲｂ
２電気良導体６等が形成されているう第二の実施例にお
ける絶縁物層ス熱硬化性有機物層３及び、金属窒化物層
又は金属酸化物層４はスルーホールが形成され、このス
ルーホールを介して基体１内の機能素子、即ちＭＲ素子
、あるいは集積回路等とＭＲＲｂ２は電気良導体６とが
電気的に接触しているのが望ましい。。

以上の第二の実施例によれば、限られた面積内に多数の
ＭＲ膜又はＭＲ素子の駆動回路と一体化されたＭＲ膜を
形成することができ、コンノくクトなＭＲ素子を提供で
きる。

以上、述べたように、本発明によれば研磨工程を簡略化
し、あるいは高度の研磨技術を必要とせス、特に基体が
セラミンクス、フェライト等の多結晶質基体である場合
に粒子境界あるいは傷の影響を受けずに、基体の表面粗
さを極めて簡単な方法で改善でき、その後に形成される
ＭＲ素子の特性を損うことがなく、このことが、へｔＩ
Ｒ素子の価格低下に大きく貢献するものでろイ。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ＋〜（ｄ）は本発明の第一の実施例を製造す
る工程を示・す断面図、第２図はこの実施例を用いた磁
気センサー等を示す断面図である。 １・・・・・・基体、２・・・・・・絶縁物層、３・・
・・・・熱硬化性有機物層、４・・・・・・金属酸化物
層、５・・・・・・ＭＲ膜、６・・・・・・電気良導体
、７・・・・・・保ｙ膜、８・・・・・・ＭＲ素子。 第　／　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基体の表面に形成された熱硬化性有機物層と、こ
   の上に形成され次金石酸化物層又は金爲窒化物層と、こ
   の上に形成された磁気抵抗効果膜とを有すること’ｆｆ
   ｉ！徴とする磁気抵抗効果素子。
2. （２）前記熱硬化性有機物層が７オトレジストであるこ
   とｆ：特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の磁気
   抵抗効果素子。