JPS6135627B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁気検出器特に薄膜型検出器の製造
方法に関するものである。

磁気バブルメモリ素子の構成は、磁気バブル用
磁性単結晶板（例えば磁性ガーネツト）上に、バ
ブルを転送，検出するための軟磁性体パターン
と、バブルの発生、消去及び転送径路を制御する
ための導体パターン及びこれら両パターンを絶縁
するための絶縁膜とからなつている。そこでバブ
ル検出器は、転送用磁性パターンと同時に形成さ
れる厚膜型と、転送パターンとは別個に形成され
る薄膜型とがある。後者の目的は、検出器に使用
する磁性体の特性及び形状を転送に使用する磁性
体のそれらと独立に選択し、検出効率を高めるこ
とにある。通常この場合、検出器は転送パターン
より薄い磁性体で形成されるので、薄膜型といわ
れる。

薄膜型検出器を有するバブルメモリ素子の製造
方法は種々考案されているが、検出器パターンと
リードとなる導体パターンを独立に形成する方法
は、その順序に関係なく、両パターンの目合せ不
良及び導体パターンと検出器パターンの接触不良
が問題となる。これを改善するために、導体パタ
ーンと検出器パターンを一括して形成する方法が
考案された（特願昭46―76880号参照）この方法
は、検出器用磁性体薄膜と導体膜をこの順序で連
続して蒸着等で作成し、一括露光により検出器及
びその他の導体パターンのレジストマスクを形成
後、イオンエツチングにより加工するものであ
る。最終的に、検出器上の導体膜を化学エツチン
グにより除去して検出器を形成する。この場合磁
性体膜はすべての導体パターン下に残り、バブル
径が小さくなるにつれて、この導体下の磁性体が
バブル転送に悪影響を与えることが明らかとなつ
た。したがつて、薄膜型検出器をもつバブルメモ
リ素子では導体パターン下に磁性膜を残すことな
く、かつ導体パターンと検出器パターンの接触抵
抗を小さくする製造方法を採用しなければならな
い。さらに重要なことは、上部に積層される転送
パターンの、導体パターンの段差による段差切れ
である。特に、バブル径が小さくなるにつれてこ
の効果は顕著に現われ、導体パターンの段差解消
が必要となる。薄膜型検出器では、検出器部と導
体部で膜厚が異なるので、一般的な埋込み方式で
完全な段差解消は達成できない。現在まで、段差
解消を行なつた薄膜型検出器の形方成方法は考案
されていない。

本発明の目的は、バブルメモリ用薄膜型磁気検
出器の上記の要請を満たす新規な製造方法を提供
することにある。

すなわち本発明は、基板上に導体膜及び第１の
補助膜をこの順序で被着し、検出器形成領域に検
出器形状より大きく上記導体膜及び第１の補助膜
を除去する第１の加工工程と、次に上記第１の加
工に使用したマスク材を剥離せずにその上から磁
気検出用軟磁性体膜及び第２の補助膜をこの順序
で被着し、上記マスク材のリフトオフにより上記
磁気検出器形成領域以外の上記磁気検出用軟磁性
体膜及び第２の補助膜を除去した後、上記導体膜
と第１の補助膜及び上記磁気検出用軟磁性体膜と
第２の補助膜を斜め入射のイオンミリングにより
同時に導体パターン形状及び検出器形状に形成す
る第２の加工工程と、次に上記第１及び第２の補
助膜を除去する工程とからなる磁気検出器の製造
方法である。

通常、薄膜（導体膜）をレジストパターンをマ
スクとして加工する方法として、化学エツチング
またはドライエツチングがある。ドライエツチン
グの内でイオンミリングは精度良い加工に適して
いることが知られている。これは、イオン化室で
発生したイオンを加速し運動方向のそろつた平行
ビーム束としてターゲツト（試料）に衝突させる
ことができるためである。ビーム入射方向と試料
法線方向のなす角すなわちビーム入射角をθと
し、θを大きくしてエツチングすると、エツチン
グされたパターンの端部のテーパー角は小さくな
り、長く裾を引いた形状となる。裾の長さＬは近
似的に次のように求まる。レジストパターンの厚
さをｈ、エツチング深さをｄとするとＬ＝（ｈ＋
ｄ）tan〓である。ビーム中心でターゲツトを回
転させることにより、パターンのすべての方向で
同一形状の裾を形成することができる。なお、こ
のように試料を回転させた場合は、Ｌはほとんど
影響を受けないが、裾のテーパー角は変化を受け
る。即ち、レジストパターンエツヂでエツチング
材はほぼ垂直にｄ／２だけエツチングされ、そこ
からＬまで裾を引いたパターンとなる。例えば、
レジスト厚さ５μｍ，入射角60度，エツチング深
さ0.5μｍとすると深さ0.25μｍから９μｍの裾
が形成される。

このようにして形成された導体パターンに、レ
ジストを剥離せずにその上から適当な金属を蒸着
等で被着すると、先に形成されたパターンと後か
ら付着された膜は、パターンの裾の部分で接続さ
れる。接続の電気特性が問題になる時は、裾の長
さを長くすることと、付着時にレジストパターン
によるシヤドーイングを少なくすることが望まし
い。

下層パターンの段差による上層パターンの段差
切れを阻止する方法即ち段差解消方法としては
種々のものが考案されている。それらを大別する
と次の４種類となる。(1)化学エツチング又はイオ
ンエツチングの条件を制御してテーパー状に加工
する方法、(2)下層パターンを加工後粘性ある膜を
塗布しその後の処理で固化する方法、(3)アルミの
陽極酸化による方法及び(4)下層パターンを加工後
レジストを剥離せずに適当な材料を下層パターン
の厚さだけ被着し、リフトオフで下層パターン上
の被着材料を除去する埋込み方法等である。(3)は
特殊な用途に限られ一般性は無い。(4)は完全な平
面化が達成されるが、埋込みに付随する技術的問
題が有る。(2)は簡便な方法であるが塗布剤に有効
な物が無い。(1)は被エツチング材料が得られる難
点がある。

前途したイオンミリングの斜め入射エツチング
では、エツチング深さｄの場合、ｄ／２の深さよ
りテーパー状の裾を形成することができる。した
がつて、上部の直垂部分を除去できれば台形状の
パターンを得ることができる。これは、被エツチ
ング膜の上に、補助膜を設け、斜め入射エツチン
グ後補助膜を選択的に除去することにより達成さ
れる。この場合、補助膜の厚さを、そのエツチン
グ時間が被エツチング膜のエツチング時間に等し
くなるように選択することにより、被エツチング
膜には垂直なエツヂが形成されないようにするこ
とができる。例えば、被エツチング膜としてアル
ミニウム（Al）膜を、補助膜として金（Au）膜
を用いる場合を考える。3000ÅのAl膜を45度の
入射角でエツチングするにはAu膜を3500Å付着
すれば良い。Al膜のパターンエツヂに出来るテ
ーパー角はマスク材の厚さを制御して決定され
る。イオンミリング後、補助膜（Au）をヨー
ド・ヨードカリ溶液で選択的に除去する。

本発明を図面を用いて説明する。第１図は段差
解消がなされた磁気検出器の本発明による形成過
程を示している。各工程を具体的に説明するため
に、以下にバブル検出器に適用した一つの実施例
を図面を用いて示す。なお本発明は、この実施例
で制約を受けるものではない。

磁性ガーネツトに2000Åのアルミナ
（Al₂O₃），3000ÅのAl及び3500ÅのAuをこの順序
で連続して電子ビーム蒸着法で付着する。その上
にポジテイブホトレジストAZ―1375を回転数
2500RPMでスピン塗布する。レジスト厚さは約
４μｍである。検出器の形状寸法を200μｍ×２
μｍとすると、それより大きな部分が露光される
マスクで露光する。例えばマスクの寸法は211μ
ｍ×31μｍである。露光及び現像条件は、レジス
トパターンエツヂが垂直又は逆台形に形成される
ように決定することが望ましい。試料をイオンミ
リングの回転試料台にシリコングリース等のヒー
トシング剤で固定し、このレジストパターンをマ
スクとしてイオンミリングにより検出器部の
Al／Au複合膜を除去する。エツチング後のパタ
ーン形状を第２図に示す。エツチング条件とし
て、イオンビーム入射角を50度にするとAl膜１
のパターン端部は、レジストパターン２のシヤド
ウイングのため台形状にエツチングされ、裾の長
さは約5.5μｍである。したがつてAl₂O₃３が露出
している部分の寸法は200μｍ×20μｍである。
Au膜４のパターンエツヂはほぼ垂直に加工され
る。レジストパターン２を剥離せずに、イオンミ
リング装置内でこの上に300Åのパーマロイ薄膜
（約80％Ni―Fe）５及び6500ÅのAu膜６をイオ
ンビームデポジツシヨンで付着する。この場合、
試料温度はレジストパターンが変形しない100℃
以下に保つ必要がある。蒸着後レジストパターン
２を剥離液（AZ―112A，シプシー社製）で除去
し、レジスト上に付着したパーマロイ及びAu膜
も合せて取り除く。レジストパターンのエツヂが
垂直又は逆台形に形成されていると、このリフト
オフ工程が容易に行なわれる。リフトオフ後のパ
ターン断面を第３図に示す。パーロマイ薄膜５は
Al膜１とその裾の部分で接続している。次にポ
ジテイブホトレジストAZ―1350Jスピン塗布す
る。レジスト厚さは約0.8μｍである。90℃，30
分間のプリベイク後、導体パターンと検出器パタ
ーンが組込まれたマスクを使用して露光し、現像
してこれらのレジストパターンを形成する。次に
入射角40度の斜め入射イオンミリングを行い、
Al膜１とAu膜４の複合膜部とNiFe膜５とAu膜６
の複合膜部を合せてエツチングする。エツチング
後のパターン形状を第４図に示すNiFe／Au複合
膜は最初211μｍ×31μｍの面積に付着される
が、この２回目加工により検出器として要求され
る幅に加工される。次にレジストを剥離し、すべ
てのAu膜４，６をヨード・ヨードカリ溶液で除
去すると第５図に示すように検出器の形成が完了
する。以上のプロセス条件で得られるAl膜パタ
ーン１のテーパー角は33度である。

この検出器をカルシウムゲルマニウム（Ca―
Ge）係ガーネツト（バブル径約２μｍ）上に形
成し、バブルを検出すると印加電流1mAで7mV
の出力が得られた。なお効率は0.6％であつた。

本実施例のように導体膜としてAl膜を用いる
場合には、導体膜と磁気検出用軟磁性体膜との電
気的接続を良好にするために、第１の加工終了か
ら磁気検出用軟磁性体膜の形成までの間は大気に
晒すことを避けるのが望ましい。

以上、一つの実施例で説明したように、本発明
により、上部に積層されるパターンの段差切れを
解消し得る薄膜型磁気検出器の製造方法が得られ
る。なお、実施例ではNiFe膜上のAu膜の厚さを
6500Åにしたが、これを薄くすることは可能であ
る。担し、Au膜を薄くすると、それにつれて検
出器形成領域の下地のAl₂O₃膜がエツチングされ
る。45度入射のエツチングでは、Au膜を650Å薄
くするにつれてAl₂O₃膜は200Åづつエツチング
される。なおAu膜を薄くしても検出器形成領域
とその他の領域の境界はテーパー状に接続される
ので、実用上問題はない。この他、本発明の基本
思想内での各工程細部の変更は本発明に含まれる
ものである。本発明による磁気抵抗検出器の製造
方法は、バブルメモリの検出器以外に磁界変動を
磁気抵抗効果で検出するセンサー一般に使用でき
ることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施を示す工程図、第２図
乃第５図は本発明の一実施例を工程順に説明する
試料断面図で、第２図は検出器部のAl／Au複合
膜をイオンミリングによりエツチングした後のパ
ターン形状、第３図はパーマロイ薄膜及びAu膜
を付着後リフトオフした後のパターン形状、第４
図は導体パターンと検出器パターンにエツチング
後のパターン形状、第５図はレジスト及びAu膜
を除去した後のパターン形状を表わしている。 １…Al膜、２…レジストパターン、３…
Al₂O₃、４，６…Au膜、５…パーマロイ薄膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板上に導体膜及び第１の補助膜をこの順序
   で被着し、検出器形成領域に検出器形状より大き
   く上記導体膜及び第１の補助膜を除去する第１の
   加工工程と、次に上記第１の加工に使用したマス
   ク材を剥離せずにその上から磁気検出用軟磁性体
   膜及び第２の補助膜をこの順序で被着し、上記マ
   スク材のリストオフにより上記磁気検出器形成領
   域以外の上記磁気検出用軟磁性体膜及び第２の補
   助膜を除去した後、上導体膜と第１の補助膜及び
   上記磁気検出用軟磁性体膜と第２の補助膜を斜め
   入射のイオンミリングにより同時に導体パターン
   形状及び検出器形状に形成する第２の加工工程
   と、次に上記第１及び第２の補助膜を除去する工
   程とからなることを特徴とする磁気検出器の製造
   方法。 ２ 第１の加工を斜め入射のイオンミリングで行
   う特許請求の範囲第１項に記載の磁気検出器の製
   造方法。 ３ 導体膜がアルミニウム膜であり、第１の加工
   工程終了後大気に晒すことなく磁気検出用軟磁性
   体膜を被着する特許請求の範囲第１項に記載の磁
   気検出器の製造方法。 ４ 第１の補助膜のエツチング時間が導体膜のエ
   ツチング時間に等しいかまたは長くなるように第
   １の補助膜を形成する特許請求の範囲第１項に記
   載の磁気検出器の製造方法。