KR100234176B1 - 자기 저항소자 및 그 제조방법 - Google Patents

자기 저항소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기 저항 소자의 제조 방법에 관한 것으로서 크로스토오크가 저감되고 바크하우젠 노이즈를 용이하게 제거될 수 있는 자기 저항 소자의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명 자기 저항 소자는, 자기저항막의 검지 영역이 그 양측의 어깨부에 비해 두껍고, 어깨부의 위에는 어깨부와 상호 자기교환 작용을 하는 자기 교환막이 형성되어 있는 특징을 가진다.
이러한 본 발명의 의하면, 자기 교환막과 상호 교환 작용을 하는 어깨부는 그 보자력이 검지영역의 보자력에 비해 크게됨으로써 외부자계에 미약하게 반응한다. 따라서, 정보 매체의 어느 한 트랙으로부터 정보를 검지영역에 의해 읽어들일때에 이웃 트랙에 접하고 있는 어깨부는 이웃 트랙의 자력에 크게 반응하지 않고, 따라서 이 어깨부는 검지영역의 반응에 영향을 극히 적게 미친다.

Description

자기 저항 소자 및 그 제조 방법
제1도는 종래 자기 저항 소자의 개락적 단면도.
제2도는 자기 교환막이 마련된 종래 자기 저항 소자의 개락적 단면도.
제3도는 본 발명에 따른 자기 저항 소자의 개락적 단면도, 그리고
제4도 내지 제10도는 본 발명에 따른 제조방법의 실시예의 공정도이다.
본 발명은 자기 저항 소자(magnetoresistive element)와 그 제조 방법에 관한 것이다.
기록 밀도가 증가함에 따라 기록 매체의 트랙폭도 좁아지고, 따라서 조밀하게 기록된 정보를 정확하게 재생하기가 점차 어려워 지고 있다. 특히, 자기 저항 헤드의 자기 저항 소자의 길이가 트랙폭 보다 큰 경우에는 정보 재싱시 이웃하는 트랙의 정보가 자기 저항 소자의 감지부에 까지 영향을 미치는 크로스 토크 현상이 발생하여 재생지 노이즈로 작용하게 된다.
제1도는 종래 자기 저항 헤드의 정보 재생용 자기 저항 소자의 구조를 개략적으로 보인다.
기판(1) 위에 연자성막(soft magnetic layer, 2)이 형성되고 연자성막(2) 위에는 스페이서막(3)과 자기저항막(magnetoresistive layer, 4)가 형성된다. 상기 자기 저항막(4)의 상부 양측에는 전기적 접합단자층(5)이 형성되고, 따라서 상기 접합단자층(5)의 사이에 감지영역(4a)이 마련된다.
이러한 구조에 있어서, 상기 감지영역(4a)은 동작시 다자구 상태(multi-domain structure)가 되므로, 신호 재생시 바크하우젠 노이즈(barkhausen noise)가 심하게 발생된다. 신호 재생시의 바크하우젠 노이즈를 줄이기 하여는 감지영역(4a)을 단자구 상태(single-domain structure)가 되도록 하여야 한다. 이러한 요구에 의해 자기 교환막이 제공된 자기 저항 소자가 제안되었다.
제2도는 자기 교환막이 제공된 자기 저항 소자의 개략적 단면도이다.
제2도를 참조하면, 기판(1) 위에 연자성막(soft magnetic layer, 2)가 형성되고 연자성막(2)의 위에는 스페이서막(3)과 자기 저항막(magnetoresistive layer, 4)가 순차적으로 형성된다. 그리고, 상기 자기 저항막(4)의 감지영역(4a)의 양측에는 자기 교환막(6)(6)이 적층되고, 자기 교환막(6)(6)의 각 상부에는 접합단자층(5)이 형성된다.
이상과 같은 구조에 의하면, 자기 교환막(6)(6)의 상호 교환작용(exchang coupling)에 의해 감지영역(4a)가 단자구화 된다. 아울러 자기 교환막(6)(6)에 덮혀 있는 자기 저항막(4)의 양측 부분의 보자력이 감지영역(4a)의 보자력 보다 높게 됨으로써 자기 저항막의 비감지영역이 정보 기록면의 이웃 트랙의 정보에 민감하게 반응하지 않게 된다.
그러나 실험에 의하며, 자기 교환막이 제공되어 있어도 여전히 이웃 트랙에 반응하는 크로스토오크 현상이 나타나게 되는데, 안정된 정보재생을 위하여 비감지영역의 감지 기능을 더욱 억제시킬 필요가 있다.
본 발명은 자기 저항막의 비감지영역의 자기 감지기능을 더욱 억제시킨 자기 저항 소자의 그 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자기 저항 소자는: 기판과; 상기 기판 상에 형성되는 연자성막과; 상기 연자성막 위에 형성되는 스페이서막과; 상기 스페이서막의 위에 형성되는 것으로 그 중앙의 감지영역과 이 양측의 얇은 두께의 어깨부을 가지는 자기 저항막과; 상기 자기저항막의 어깨부에 형성되는 자기 교환막과; 상기 자기 교환막의 위에 형성되는 접합단자층을; 구비한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자기 저항 소자의 제조 방법은; 기판 상에 연자성막을 형성하는 단계; 상기 연자성막 위에 비자성 분리막을 형성하는 단계; 상기 비자성막 위에 자기 저항막을 형성하는 단계; 상기 자기 저항막 위에 포토레지스트층을 형성하는 단계; 상기 연자성막, 비자성분리막, 자기 저항막을 동시에 에칭하는 단계; 상기 에칭된 3층막의 중심부분에 포토레지스트를 형성하는 단계; 상기 3층막중 자기 저항막의 양측 어깨부위만을 에칭하는 단계; 상기 자기 저항막의 감지부의 중앙부분에 감지부 보다 좁은 폭의 포토레지스트를 형성하는 단계;상기 적층 구조의 표면에 접합단자층을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트를 제거하여 상기 감지부의 중앙부분이 노출되게 하는 에칭단계를; 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 자기 저항 소자의 그 제조방법의 실시예를 각각 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명에 따른 자기 저항 소자의 개략적 단면도 이다.
Al2O3TiC 등의 소재로된 기판(10)위에 연자성막(soft magnetic layer, 20)가 형성되고 연자성막(20)의 위에는 스페이서막(30)과 자기저항막(magnetoresistive layer, 40)가 순차적으로 형성된다. 그리고, 상기 자기 저항막(40)의 감지영역(40a)의 양측에는 반강자성(Antiferromagnetic) 자기 교환막(60)(60)이 적층되고, 자기 교환막(60)(60)의 각 상부에는 접합단자층(50)이 형성된다.
이상과 같은 구조에 있어서, 상기 자기 저항막(40)은 본 발명의 특징적 형태를 가진다. 즉, 자기 저항막(40)의 중앙부의 감지영역(40a)은 그 양측의 어깨부(40b)에 비해 두꺼운 두께를 가진다.
이러한 구조에 의하면 상기 자기 저항막(40)의 양 어깨부(40b)의 보자력은 감지영역(40a)에 비해 크게 되므로 양 어깨부(40b)는 외부 자계에 대한 반응력이 떨어지게 된다. 따라서 정보 재생시 해당 트랙에 이웃하는 트랙으로부터 자기가 유입되어도 어깨부(40b)는 그 위의 자기 교환막과 상호교환작용을 하고 있을 뿐 아니라 전술한 바와 같이 보자력이 높기 때문에 유입된 이웃트랙에서의 자계에 반응하지 않고 따라서 감지영역(40a)에는 영향을 주지 않게 된다.
또한 어깨부(40b)의 체적에 대해 그 위의 자기 교환막(60)의 체적이 상대적으로 크므로 상기 감지영역(40a)의 단자구화를 쉽게 이룰수 있고, 따라서 정보 재생시 바크하우젠 노이즈를 쉽게 제거할 수 있다.
이하, 이상에서 설명된 본 발명 자기 저항 소자의 제조 방법을 설명한다.
제4도에 도시된 바와 같이 Al2O3·TiC 등의 소재로된 기판(10) 위에 연자성막(soft magnetic layer, 20), 비자성 스페이서막(30), 자기 저항막(magnetoresistive layer, 40)을 순차적으로 적층한다. 상기 연자성막(20)의 재료로는 CoZrMo, FeNizr, FeNiPt, FeNiRh 등이 사용될 수 있으며, 스퍼터링법 또는 증착법에 의해 200~600Å 정도의 두께로 형성된다. 또한 비자성 스페이서막(30)은 Ti, TiN, Ta, Al2O3또는 SiO2의 소재로 스퍼터링 또는 증착법에 의해 100~300Å의 두께로 형성된다. 한편, 상기 자기 저항막(40)은 NiFe 등을 소재를 사용하여 기존의 방법에 의해 자장을 가한 상태에서 적층한 후 이들 적층막을 포토리소그래피법을 사용하여 동시에 에칭하여 기본적층막을 완성한다.
제5도에 도시된 바와 같이, 자기저항막(40) 위의 중앙 부분에 제1마스크층(71)을 형성한다. 제1마스크층(71)은 포토레지스트를 상기 자기 저항막(40)에 전면적으로 도포한 후 포토리소그래피법에 의해 에칭함으로써 얻는다.
제6도에 도시된 바와 같이, 건식 식각법 등을 이용하여 Ar+이온등으로 제1마스크층(71)에 덮히지 않은 부분, 즉 어깨부(42b)를 그 중앙의 검지영역(40a)에 비해 낮은 두께를 가지도록 에칭한다.
제7도에 도시된 바와 같이, 상기 어깨부(42b)와 제1마스크층(71)위에 FeMn, CoCrPt, NiMn, CoPt, Fe2O3등의 소재를 스퍼터링 또는 증착법에 의해 150~400Å으 두께로 적층하여 자기 교환층(60)을 형성한다.
제8도에 도시된 바와 같이 상기 자기저항막(40)의 검지영역(40a)의 중앙에 제2마스크층(72)을 형성한다. 제2마스크층(70)의 형성에 앞서 리프트-오프법에 의해 먼저 제1마스크층(71)을 제거함으로써 제1마스크층(71)과 더불어 이 위의 자기 교환층(60)의 불필요부분, 즉 감지영역(40a)의 위에 위치하고 있는 부분을 제거한다. 그리고 제2마스크층(72)은 제1마스크층(71)과 같이 포토레지스트를 적층한 후 포토리소그래피법에 의해 에칭하되 자기 저항층(40)의 양 어깨부(40b)에 인접한 검지영역(40a)의 양측 부분이 소정폭 노출되도록 한다.
제9도에 도시된 바와 같이, 상기 적층 위에 전기적 접합단자층(50)(50)을 1000~3000Å의 두께로 형성한다. 이때에 접합단자층(50)는 그 재료로 Ta, Ta/Au/Ta, Ti/Au/Ti, AlCu 등이 적용될 수 있다.
제10도에 도시된 바와 같이 최종적으로 상기 제2마스크층(72)를 제거하여 목적하는 자기 저항 소자를 얻는다.
이상과 같은 본 발명 방법에 의하면, 자기 저항층의 양측에 중앙의 검지영역(40a)에 비해 얇은 두께의 어깨부(40b)를 얻기 위하여 제1마스크층(71)의 형성단계, Ar+이온 에칭단계가 수행된다.
이상과 같이 제조된 본 발명 자기 저항 소자는 전술한 바와 같이 자기 교환막과 상호 교환 작용을 하는 어깨부는 그 보자력이 검지영역의 보자력에 비해 크게됨으로써 외부자계에 미약하게 반응한다. 따라서, 정보 매체의 어느 한 트랙으로부터 정보를 검지영역에 의해 읽어 들일때에 이웃 트랙에 접하고 있는 어깨부는 이웃 트랙의 자력에 크게 반응하지 않고, 따라서 이 어깨부는 검지영역의 반응에 영향을 극히 적게 미친다.

Claims (2)

  1. 기판과; 상기 기판 상에 형성되는 연자성막과; 상기 연자성막 위에 형성되는 스페이서막과; 상기 스페이서막의 위에 형성되는 것으로 그 중앙의 감지영역과 이 양측의 얇은 두께의 어깨부을 가지는 자기 저항막과; 상기 자기저항막의 어깨부에 형성되는 자기 교환막과; 상기 자기 교환막의 위에 형성되는 접합단자층을; 구비한는 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자.
  2. 기판 상에 연자성막을 형성하는 단계; 상기 연자성막 위에 비자성 분리막을 형성하는 단계; 상기 비자성막 위에 자기 저항막을 형성하는 단계; 상기 자기 저항막 위에 포토레지스트층을 형성하는 단계; 상기 연자성막, 비자성분리막, 자기 저항막을 동시에 에칭하는 단계; 상기 에칭된 3층막의 중심부분에 포토레지스트를 형성하는 단계; 상기 3층막중 자기 저항막의 양측 어깨부위만을 에칭하는 단계; 상기 자기 저항막의 어깨부에 자기 교환막을 형성하는 단계; 상기 자기 저항막의 감지부에 잔류하는 포토제지스트와 이 포토레지스트 위에 존재하는 자기 교환막을 제거하는 단계; 상기 자기 저항막의 감지부의 중앙부분에 감지부 보다 좁은 폭의 포토레지스트를 형성하는 단계; 상기 적층 구조의 표면에 접합단자층을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트를 제거하여 상기 감지부의 중앙부분이 노출되게 하는 에칭단계를; 포함하는 자기 저항 소자의 제조방법.
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