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JP2006013019A - Method for manufacturing magnetic sensing element - Google Patents

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JP2006013019A JP2004185800A JP2004185800A JP2006013019A JP 2006013019 A JP2006013019 A JP 2006013019A JP 2004185800 A JP2004185800 A JP 2004185800A JP 2004185800 A JP2004185800 A JP 2004185800A JP 2006013019 A JP2006013019 A JP 2006013019A
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裕也 角張
Tomohiro Yamashita
友宏 山下
Yoshihiro Nishiyama
義弘 西山
Naochika Ishibashi
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Abstract

【課題】 磁気抵抗効果素子に導電性の付着物が付着することを防止して、再生出力の低下を防ぐ磁気検出素子の製造方法を提供する。
【解決手段】 第1金属層24を多層膜T1のイオンミリング加工時のマスク層として用いる。従来マスク層として用いられていたリフトオフ用のレジストは、下部に切れ込みが形成されていたが、この第1金属層24は多層膜T1の上に均一な膜厚で積層され、切れ込みは形成されない。従って、多層膜T1の上面は第1金属層24及び絶縁層23で完全に覆われているので、イオンミリングで削られた多層膜T1の削りカスが多層膜T1の上面に再付着することを防止できる。
【選択図】 図7
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a magnetic sensing element which prevents a conductive deposit from adhering to a magnetoresistive element and prevents a decrease in reproduction output.
A first metal layer 24 is used as a mask layer at the time of ion milling of a multilayer film T1. The lift-off resist conventionally used as a mask layer has a cut at the bottom, but the first metal layer 24 is laminated on the multilayer film T1 with a uniform film thickness, and no cut is formed. Accordingly, since the upper surface of the multilayer film T1 is completely covered with the first metal layer 24 and the insulating layer 23, the scrap of the multilayer film T1 scraped by ion milling is reattached to the upper surface of the multilayer film T1. Can be prevented.
[Selection] Figure 7

Description

本発明は電流損失を抑えて再生出力を増加させることのできる磁気検出素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a magnetic sensing element capable of increasing a reproduction output while suppressing current loss.

図13は磁気抵抗効果型素子2を有する磁気検出素子1の平面図であり、図14は図13に示された磁気検出素子1を記録媒体との対向面F側からみた部分断面図である。   FIG. 13 is a plan view of the magnetic detection element 1 having the magnetoresistive element 2, and FIG. 14 is a partial sectional view of the magnetic detection element 1 shown in FIG. 13 as viewed from the side facing the recording medium F. .

磁気検出素子1は磁気抵抗効果素子2を有している。この磁気抵抗効果素子2のトラック幅方向(図示X方向)の両側部にハードバイアス層3,3が形成され、ハードバイアス層3,3の上に電極層4,4が積層されている。   The magnetic detection element 1 has a magnetoresistive element 2. Hard bias layers 3 and 3 are formed on both sides of the magnetoresistive element 2 in the track width direction (X direction in the drawing), and electrode layers 4 and 4 are stacked on the hard bias layers 3 and 3.

磁気抵抗効果素子2は図15に示されるように、PtMnなどで形成される反強磁性層5、CoFeなどの強磁性材料で形成される固定磁性層6、Cuなどの非磁性材料で形成される非磁性材料層7、NiFeなどの強磁性材料で形成されるフリー磁性層8、Taなどからなる保護層9が下から順次積層された多層膜構造を有しているスピンバルブ型のGMR素子である。   As shown in FIG. 15, the magnetoresistive element 2 is made of an antiferromagnetic layer 5 made of PtMn, a fixed magnetic layer 6 made of a ferromagnetic material such as CoFe, or a nonmagnetic material such as Cu. A non-magnetic material layer 7, a free magnetic layer 8 made of a ferromagnetic material such as NiFe, and a spin valve type GMR element having a multilayer structure in which a protective layer 9 made of Ta or the like is sequentially laminated from the bottom It is.

外部磁界が印加されていない状態で、フリー磁性層8の磁化はハードバイアス層3,3によって図示X方向にそろえられている。外部磁界が図示Y方向、すなわち磁気検出素子のトラック幅方向と直交する方向(ハイト方向)から磁気抵抗効果素子に印加されるとフリー磁性層8の磁化が回転する。固定磁性層6の磁化方向は反強磁性層5との交換結合磁界によって固定されており、外部磁界の大きさによってフリー磁性層8の磁化と固定磁性層6の磁化の相対的な向きが変化する。フリー磁性層8の磁化と固定磁性層6の磁化の相対的な向きが変化すると磁気抵抗効果素子2の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を磁気抵抗効果素子2に流れる電流又は電極層4,4間の電圧の変化として検出する。   When no external magnetic field is applied, the magnetization of the free magnetic layer 8 is aligned in the X direction in the figure by the hard bias layers 3 and 3. When an external magnetic field is applied to the magnetoresistive element from the Y direction in the drawing, that is, from the direction (height direction) perpendicular to the track width direction of the magnetic detection element, the magnetization of the free magnetic layer 8 rotates. The magnetization direction of the pinned magnetic layer 6 is pinned by an exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 5, and the relative orientation of the magnetization of the free magnetic layer 8 and the magnetization of the pinned magnetic layer 6 changes depending on the magnitude of the external magnetic field. To do. When the relative orientation of the magnetization of the free magnetic layer 8 and the magnetization of the pinned magnetic layer 6 changes, the resistance value of the magnetoresistive element 2 changes. This change in resistance value is detected as a change in the current flowing in the magnetoresistive effect element 2 or the voltage between the electrode layers 4 and 4.

磁気抵抗効果素子2のトラック幅方向(図示X方向)長さが磁気検出素子1のトラック幅Twであり、ハイト方向(図示Y方向)長さが磁気検出素子1のハイト方向長さHである。   The length of the magnetoresistive effect element 2 in the track width direction (X direction in the drawing) is the track width Tw of the magnetic detection element 1, and the length in the height direction (Y direction in the drawing) is the length H of the magnetic detection element 1 in the height direction. .

磁気検出素子1の製造方法を説明する。
まず、基板上にPtMnなどで形成される反強磁性層5、CoFeなどの強磁性材料で形成される固定磁性層6、Cuなどの非磁性材料で形成される非磁性材料層7、NiFeなどの強磁性材料で形成されるフリー磁性層8、Taなどからなる保護層9をそれぞれべた膜状態で成膜し、磁気抵抗効果素子2となる多層膜Tを形成する。
A method for manufacturing the magnetic detection element 1 will be described.
First, an antiferromagnetic layer 5 formed of PtMn or the like on a substrate, a fixed magnetic layer 6 formed of a ferromagnetic material such as CoFe, a nonmagnetic material layer 7 formed of a nonmagnetic material such as Cu, NiFe, or the like A free magnetic layer 8 made of the above ferromagnetic material and a protective layer 9 made of Ta or the like are formed in a solid film state, and a multilayer film T to be the magnetoresistive effect element 2 is formed.

次に、図16に示されるように、多層膜Tのトラック幅Twの領域を残してその両側を削って凹部10,10を形成する。次に、図17に示されるように、凹部10,10内にCo−Ptからなるハードバイアス層3,3、電極層4,4を成膜する。なお、多層膜T(磁気抵抗効果素子2)の上にレジストからなるマスク層R(図16では図示せず)を形成し、このマスク層Rをマスクとして凹部10,10のエッチング及びハードバイアス層3,3、電極層4,4の成膜を行なっている。   Next, as shown in FIG. 16, the recesses 10 are formed by scraping both sides of the multilayer film T while leaving the region of the track width Tw. Next, as shown in FIG. 17, hard bias layers 3 and 3 and electrode layers 4 and 4 made of Co—Pt are formed in the recesses 10 and 10. A mask layer R (not shown in FIG. 16) made of resist is formed on the multilayer film T (magnetoresistance effect element 2), and etching of the recesses 10 and 10 and a hard bias layer are performed using the mask layer R as a mask. 3, 3 and electrode layers 4 and 4 are formed.

次に、図18の平面図に示されるように、磁気検出素子2の後端部となる線Bよりハイト方向前方(図示Y方向と反対方向)の多層膜T、電極層4,4をレジストからなるマスク層R1でマスクし、イオンミリングによって、線Bよりハイト方向後方(図示Y方向)の多層膜T、電極層4,4を削る。   Next, as shown in the plan view of FIG. 18, the multilayer film T and the electrode layers 4 and 4 in the height direction front (the direction opposite to the Y direction in the drawing) from the line B serving as the rear end portion of the magnetic detection element 2 are resisted. The multilayer film T and the electrode layers 4 and 4 behind the line B in the height direction (the Y direction in the drawing) are shaved by ion milling.

図19は図18の状態の多層膜Tとマスク層R1をE−E線で切断し矢印方向から見た断面図であり、図20は、イオンミリングによって、線Bよりハイト方向後方(図示Y方向)の多層膜T、電極層4,4を削った後の状態を示す断面図である。なお、多層膜Tの前端Aは完成した磁気抵抗効果素子2の前端よりもハイト方向前方(図示Y方向と反対方向)の任意の位置にする。   FIG. 19 is a cross-sectional view of the multilayer film T and the mask layer R1 in the state of FIG. 18 cut along the line EE and viewed from the direction of the arrow. FIG. (Direction) is a cross-sectional view showing a state after the multi-layer film T and the electrode layers 4 and 4 are shaved. Note that the front end A of the multilayer film T is located at an arbitrary position in front of the front end of the completed magnetoresistive element 2 in the height direction (the direction opposite to the Y direction in the drawing).

マスク層R1を除去し、さらに、多層膜Tを前端Aから研磨して、ハイト方向長さをHにすると図21に示された磁気検出素子1が得られる。   When the mask layer R1 is removed, the multilayer film T is polished from the front end A, and the height in the height direction is set to H, the magnetic detection element 1 shown in FIG. 21 is obtained.

このような、磁気検出素子の製造方法は特許文献1に記載されている。
特開平11−175922号公報(第2頁、第3頁、図5、図6、図7)
Such a method of manufacturing a magnetic detection element is described in Patent Document 1.
JP-A-11-175922 (second page, third page, FIG. 5, FIG. 6, FIG. 7)

図16から図21に示された従来の製造方法では、マスク層R1をリフトオフ用の2層レジストを用いて形成している。この2層レジストはマスク層の除去を容易にするために切れ込み部Sが形成されている。   In the conventional manufacturing method shown in FIGS. 16 to 21, the mask layer R1 is formed using a two-layer resist for lift-off. In this two-layer resist, a cut portion S is formed to facilitate removal of the mask layer.

しかし、図19に示されるイオンミリング工程において多層膜T及びハードバイアス層3,3、電極層4,4の削りカスが切れ込み部S内に入りこみ、図22に示されるように、導電性の付着物Gが多層膜T1の上に付着してしまう。   However, in the ion milling process shown in FIG. 19, the scraps of the multilayer film T, the hard bias layers 3 and 3, and the electrode layers 4 and 4 enter the notch S, and as shown in FIG. The kimono G adheres on the multilayer film T1.

図22に示された工程の後、多層膜Tの周囲にアルミナなどの絶縁性材料からなる絶縁層10を成膜する。その後、マスク層R1を除去して、図24に示されるように、絶縁層10及び多層膜Tの上に、絶縁性のギャップ層11及び磁性材料性のシールド層12を成膜する。最後に、多層膜T、ギャップ層11、シールド層12の記録媒体との対向面側(図示左側)を研磨し、磁気抵抗効果素子2の直流抵抗値DCRが所定の値になるように、磁気抵抗効果素子のハイト方向長さHを調節する。   After the process shown in FIG. 22, an insulating layer 10 made of an insulating material such as alumina is formed around the multilayer film T. Thereafter, the mask layer R1 is removed, and an insulating gap layer 11 and a magnetic material shield layer 12 are formed on the insulating layer 10 and the multilayer film T as shown in FIG. Finally, the side of the multilayer film T, the gap layer 11 and the shield layer 12 facing the recording medium (the left side in the figure) is polished so that the DC resistance value DCR of the magnetoresistive effect element 2 becomes a predetermined value. The height H of the resistance effect element is adjusted.

図25のように多層膜Tの上に導電性の付着物Gが付着していると、付着物Gにシャント電流が流れて磁気検出素子の再生出力が低下する。特に、磁気検出素子の小型化に伴って、ハイト方向長さHが小さくなるほど、磁気抵抗効果素子2の体積に対する付着物Gの体積の割合が大きくなりシャント電流損失が増大する。   If the conductive deposit G adheres to the multilayer film T as shown in FIG. 25, a shunt current flows through the deposit G, and the reproduction output of the magnetic detection element decreases. In particular, as the height H in the height direction decreases with the downsizing of the magnetic sensing element, the ratio of the volume of the deposit G to the volume of the magnetoresistive effect element 2 increases and the shunt current loss increases.

また、多層膜Tの上面に付着物Gが付着することで、ギャップ層11の絶縁性が低下し、磁気抵抗効果素子2からシールド層12にリーク電流が流れやすくなり、再生出力が低下する。また、磁気抵抗効果素子2の上面形状が不規則な形状になり、磁気検出素子の品質を均一に保つことが困難になる。   Further, the deposit G adheres to the upper surface of the multilayer film T, so that the insulating property of the gap layer 11 decreases, leak current easily flows from the magnetoresistive effect element 2 to the shield layer 12, and the reproduction output decreases. Further, the upper surface shape of the magnetoresistive effect element 2 becomes irregular, and it becomes difficult to keep the quality of the magnetic detection element uniform.

本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、磁気抵抗効果素子の上面に導電性材料の付着物が堆積することを防止し、磁気検出素子のシャント電流損失を低減して再生出力を向上させることのできる磁気検出素子を提供するための磁気検出素子の製造方法を提供することを目的としている。   The present invention is for solving the above-described conventional problems, and prevents the deposit of conductive material from accumulating on the upper surface of the magnetoresistive effect element, thereby reducing the shunt current loss of the magnetic sensing element and reproducing output. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a magnetic detection element for providing a magnetic detection element capable of improving the magnetic field.

本発明は、磁性材料層と非磁性材料層が積層されている磁気抵抗効果型素子を有する磁気検出素子の製造方法において、
(a)基板上に磁性材料層と非磁性材料層が積層された多層膜を成膜する工程と、
(b)前記多層膜上に絶縁層及び第1金属層を成膜する工程と、
(c)前記第1金属層の上に所定形状のマスク層を形成し、反応性イオンエッチングによって前記第1金属層及び前記絶縁層を前記所定形状にする工程と、
(d)前記所定形状の第1金属層をマスクとして、前記絶縁層及び前記多層膜をイオンミリングを用いて削り、前記多層膜を前記所定形状にする工程を有することを特徴とするものである。
The present invention relates to a method of manufacturing a magnetic sensing element having a magnetoresistive effect element in which a magnetic material layer and a nonmagnetic material layer are laminated.
(A) forming a multilayer film in which a magnetic material layer and a nonmagnetic material layer are laminated on a substrate;
(B) forming an insulating layer and a first metal layer on the multilayer film;
(C) forming a mask layer having a predetermined shape on the first metal layer, and making the first metal layer and the insulating layer into the predetermined shape by reactive ion etching;
(D) using the first metal layer having a predetermined shape as a mask, and cutting the insulating layer and the multilayer film using ion milling to form the multilayer film in the predetermined shape. .

本発明では、前記第1金属層を前記多層膜のイオンミリング加工時のマスク層として用いる。従来マスク層として用いられていたリフトオフ用のレジストは、下部に切れ込みが形成されていたが、この第1金属層は前記多層膜の上に均一な膜厚で積層され、切れ込みは形成されない。従って、前記多層膜の上面は前記第1金属層で完全に覆われているので、イオンミリングで削られた多層膜の削りカスが前記多層膜の上面に再付着することを防止できる。   In the present invention, the first metal layer is used as a mask layer during ion milling of the multilayer film. Conventionally, the lift-off resist used as a mask layer has a cut at the bottom, but the first metal layer is laminated with a uniform thickness on the multilayer film, and no cut is formed. Therefore, since the upper surface of the multilayer film is completely covered with the first metal layer, it is possible to prevent the scrap of the multilayer film scraped by ion milling from reattaching to the upper surface of the multilayer film.

また、本発明では、前記第1金属層のエッチングを反応性イオンエッチングを用いて行なうことにより、前記多層膜の上面が過度に削られることを抑えることができる。さらに、前記多層膜をイオンミリングを用いて加工するので、前記多層膜の腐食を防止することができる。   Moreover, in this invention, it can suppress that the upper surface of the said multilayer film is shaved excessively by performing the etching of the said 1st metal layer using reactive ion etching. Furthermore, since the multilayer film is processed using ion milling, corrosion of the multilayer film can be prevented.

本発明では、前記第1金属層をArイオンを用いたイオンミリングによるミリング速度が前記多層膜の前記ミリング速度よりも遅い材料を用いて形成することが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the first metal layer is formed using a material whose milling speed by ion milling using Ar ions is slower than the milling speed of the multilayer film.

これにより、前記第1金属層の膜厚を薄くすることが可能になる。
具体的には、例えば、前記第1金属層をTa、W、又はTiのいずれか1種又は2種以上を用いて形成することが好ましい。
Thereby, the film thickness of the first metal layer can be reduced.
Specifically, for example, the first metal layer is preferably formed using any one or more of Ta, W, and Ti.

また、本発明では、前記(c)工程において、前記第1金属層の上に第2金属層を積層し、この第2金属層を前記マスク層とすることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that in the step (c), a second metal layer is laminated on the first metal layer, and this second metal layer is used as the mask layer.

前記第2金属層を前記第1金属層のエッチング工程における前記マスク層として用いると、前記第1金属層の側面を基板表面に対する垂直面に近い面にできる。その結果、前記多層膜の側面も基板表面に対する垂直面に近い面になり、磁気抵抗効果素子の寸法精度を向上させることができる。   When the second metal layer is used as the mask layer in the etching process of the first metal layer, the side surface of the first metal layer can be a surface close to a surface perpendicular to the substrate surface. As a result, the side surface of the multilayer film is also a surface close to the surface perpendicular to the substrate surface, and the dimensional accuracy of the magnetoresistive element can be improved.

前記第2金属層は例えばCr、Ni、又はFeのいずれか1種又は2種以上を用いて形成することが好ましい。   The second metal layer is preferably formed using, for example, one or more of Cr, Ni, or Fe.

本発明では前記反応性イオンエッチングのガスとして例えばCF、C、又はSFを使用する。 In the present invention, CF 4 , C 3 F 8 , or SF 6 is used as the reactive ion etching gas, for example.

本発明では、
前記(a)工程と前記(b)工程の間に、
(e)前記多層膜の第1の方向の両側部を削って前記多層膜の前記第1の方向の寸法を所定長さにする工程を有し、
前記第1の方向と交差する方向を第2の方向としたときに、
前記(c)工程において、前記第1金属層の前記第2の方向の長さ寸法を所定長さにすることが好ましい。
In the present invention,
Between the step (a) and the step (b),
(E) scraping both side portions of the multilayer film in the first direction to make the dimension of the multilayer film in the first direction a predetermined length;
When the direction intersecting the first direction is the second direction,
In the step (c), the length dimension of the first metal layer in the second direction is preferably set to a predetermined length.

本発明の特徴である第1金属層をマスクとして用いるイオンミリングは、前記多層膜の前記第1の方向の寸法を所定長さにする工程の後に行なうとより効果的である。   The ion milling using the first metal layer as a mask, which is a feature of the present invention, is more effective when performed after the step of making the dimension of the multilayer film in the first direction a predetermined length.

また、前記第1の方向を磁気検出素子のトラック幅方向、前記第2の方向を前記第1の方向と直交するハイト方向とし、
前記(d)工程の後に、
(f)前記磁気検出素子の記録媒体との対向面側を削り、前記磁気抵抗効果素子の前記ハイト方向長さを0.15μm以下にするとき、本発明は特に有効である。
Further, the first direction is a track width direction of the magnetic detection element, and the second direction is a height direction orthogonal to the first direction,
After the step (d),
(F) The present invention is particularly effective when the surface of the magnetic sensing element facing the recording medium is scraped so that the length in the height direction of the magnetoresistive element is 0.15 μm or less.

本発明では、前記第1金属層のミリング速度をR1(Å/min)、前記第1金属層の膜厚をt1(Å)、前記多層膜のミリング速度をR2(Å/min)、前記多層膜の膜厚をt2(Å)、前記絶縁層のミリング速度をR3(Å/min)、前記絶縁層の膜厚をt3(Å)としたとき、
(t1/R1)+(t3/R3)>t2/R2
であることが好ましい。ここで、ミリング速度とは前記第1金属層、前記絶縁層、前記多層膜の単位時間当りの削り量である。
In the present invention, the milling speed of the first metal layer is R1 (Å / min), the film thickness of the first metal layer is t1 (Å), the milling speed of the multilayer film is R2 (Å / min), and the multilayer When the film thickness is t2 (Å), the milling speed of the insulating layer is R3 (Å / min), and the thickness of the insulating layer is t3 (Å),
(T1 / R1) + (t3 / R3)> t2 / R2
It is preferable that Here, the milling speed is a scraping amount per unit time of the first metal layer, the insulating layer, and the multilayer film.

各層の膜厚及びミリング速度を上記のように設定すると、前記(d)工程において前記多層膜のイオンミリングによる研削が終了したときに、残存する前記多層膜上に前記第1金属層又は前記絶縁層が残っていることになり、前記多層膜の上面が保護される。   When the film thickness and the milling speed of each layer are set as described above, the first metal layer or the insulating layer is formed on the multilayer film remaining when the multilayer film is ground by ion milling in the step (d). As a result, the upper surface of the multilayer film is protected.

さらに、前記第1金属層のミリング速度をR1(Å/min)、前記第1金属層の膜厚をt1(Å)、前記多層膜のミリング速度をR2(Å/min)、前記多層膜の膜厚をt2(Å)としたとき、
(t1/R1)<(t2/R2)
であることが好ましい。ここで、ミリング速度とは前記第1金属層、前記多層膜の単位時間当りの削り量である。
Further, the milling speed of the first metal layer is R1 (Å / min), the film thickness of the first metal layer is t1 (Å), the milling speed of the multilayer film is R2 (Å / min), When the film thickness is t2 (Å),
(T1 / R1) <(t2 / R2)
It is preferable that Here, the milling speed is the amount of shaving per unit time of the first metal layer and the multilayer film.

各層の膜厚及びミリング速度を上記のように設定すると、前記(d)工程において前記多層膜のイオンミリングによる研削が終了したときに、残存する前記多層膜上の前記第1金属層は完全に除去され、前記絶縁層のみが残っていることになる。   When the film thickness and milling speed of each layer are set as described above, when the grinding by the ion milling of the multilayer film is completed in the step (d), the remaining first metal layer on the multilayer film is completely As a result, only the insulating layer remains.

本発明では、前記第1金属層を前記多層膜のイオンミリング加工時のマスク層として用いる。従来マスク層として用いられていたリフトオフ用のレジストは、下部に切れ込みが形成されていたが、この第1金属層は前記多層膜の上に均一な膜厚で積層され、切れ込みは形成されない。従って、前記多層膜の上面は前記第1金属層で完全に覆われているので、イオンミリングで削られた多層膜の削りカスが前記多層膜の上面に再付着することを防止できる。   In the present invention, the first metal layer is used as a mask layer during ion milling of the multilayer film. Conventionally, the lift-off resist used as a mask layer has a cut at the bottom, but the first metal layer is laminated with a uniform thickness on the multilayer film, and no cut is formed. Therefore, since the upper surface of the multilayer film is completely covered with the first metal layer, it is possible to prevent the scrap of the multilayer film scraped by ion milling from reattaching to the upper surface of the multilayer film.

また、本発明では、前記第1金属層のエッチングを反応性イオンエッチングを用いて行なうことにより、前記多層膜の上面が過度に削られることを抑えることができる。さらに、前記多層膜をイオンミリングを用いて加工するので、前記多層膜の腐食を防止することができる。   Moreover, in this invention, it can suppress that the upper surface of the said multilayer film is shaved excessively by performing the etching of the said 1st metal layer using reactive ion etching. Furthermore, since the multilayer film is processed using ion milling, corrosion of the multilayer film can be prevented.

図1は本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示すための、磁気検出素子の製造工程を示す平面図であり、図2及び図3は製造工程にある磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。図4は磁気検出素子の製造工程を示す平面図であり、図5から図10は製造工程にある磁気検出素子を図4のC−C線で切断して矢印方向から見た断面図である。   FIG. 1 is a plan view showing a manufacturing process of a magnetic detection element for illustrating an embodiment of a manufacturing method of the magnetic detection element of the present invention, and FIGS. 2 and 3 show the magnetic detection element in the manufacturing process as a recording medium. It is the fragmentary sectional view seen from the opposing surface side. 4 is a plan view showing a manufacturing process of the magnetic detection element, and FIGS. 5 to 10 are cross-sectional views of the magnetic detection element in the manufacturing process taken along line CC in FIG. .

本実施の形態によって形成された磁気検出素子の平面図は図13に示された平面図と同じであり、記録媒体との対向面側からみた断面図は図14に示された部分断面図と同じであるので説明を省略する。本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を説明する。   The plan view of the magnetic detection element formed according to the present embodiment is the same as the plan view shown in FIG. 13, and the sectional view seen from the side facing the recording medium is the partial sectional view shown in FIG. Since it is the same, description is abbreviate | omitted. An embodiment of a method for producing a magnetic sensing element of the present invention will be described.

まず、基板上にNiFeなどで形成されるシールド層21、アルミナや酸化ケイ素などの絶縁性材料で形成されるギャップ層22、磁気抵抗効果素子となる多層膜T1を形成する。多層膜T1は下からPtMnなどで形成される反強磁性層、CoFeなどの強磁性材料で形成される固定磁性層、Cuなどの非磁性材料で形成される非磁性材料層、NiFeなどの強磁性材料で形成されるフリー磁性層、Taなどからなる保護層をそれぞれべた膜状態で成膜したものであり、磁気抵抗効果素子となるものである。本実施の形態で完成した磁気抵抗効果素子を、図11に磁気抵抗効果素子20として示す。   First, a shield layer 21 formed of NiFe or the like, a gap layer 22 formed of an insulating material such as alumina or silicon oxide, and a multilayer film T1 serving as a magnetoresistive effect element are formed on the substrate. The multilayer film T1 includes, from below, an antiferromagnetic layer formed of PtMn or the like, a fixed magnetic layer formed of a ferromagnetic material such as CoFe, a nonmagnetic material layer formed of a nonmagnetic material such as Cu, or a strong layer such as NiFe. A free magnetic layer made of a magnetic material and a protective layer made of Ta or the like are formed in a solid film state, and become a magnetoresistive element. The magnetoresistive effect element completed in the present embodiment is shown as a magnetoresistive effect element 20 in FIG.

次に、図1に示されるように、多層膜T1のトラック幅Twの領域を残してその両側を削って凹部14,14を形成する。多層膜T1の残された領域が磁気抵抗効果素子20になる。次に、図2に示されるように、凹部14,14内にCo−Ptからなるハードバイアス層15,15、電極層16,16を成膜する。なお、多層膜T1の上にレジストからなるマスク層R2(図1では図示せず)を形成し、このマスク層R2をマスクとして凹部14,14のエッチング及びハードバイアス層15,15、電極層16,16の成膜を行なっている。
電極層16,16を成膜した後、マスク層R2を除去する。
Next, as shown in FIG. 1, the recesses 14 and 14 are formed by scraping both sides of the multilayer film T1 while leaving the region of the track width Tw. The remaining region of the multilayer film T1 becomes the magnetoresistive element 20. Next, as shown in FIG. 2, hard bias layers 15 and 15 and electrode layers 16 and 16 made of Co—Pt are formed in the recesses 14 and 14. A mask layer R2 (not shown in FIG. 1) made of resist is formed on the multilayer film T1, and etching of the recesses 14 and 14 and the hard bias layers 15 and 15 and the electrode layer 16 are performed using the mask layer R2 as a mask. , 16 are formed.
After the electrode layers 16 are formed, the mask layer R2 is removed.

次に、図3に示される工程では、多層膜T1及び電極層16,16の上に、絶縁層23、第1金属層24、第2金属層25をスパッタ法を用いて成膜する。絶縁層23をアルミナ(Al)、酸化ケイ素(SiO)、第1金属層24をTa、W、又はTiのいずれか1種又は2種以上を用いて形成することが好ましい。また、第2金属層25をCr、Ni、又はFeのいずれか1種又は2種以上を用いて形成することが好ましい。 Next, in the process shown in FIG. 3, an insulating layer 23, a first metal layer 24, and a second metal layer 25 are formed on the multilayer film T1 and the electrode layers 16 and 16 by sputtering. The insulating layer 23 is preferably formed using alumina (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), and the first metal layer 24 using any one or more of Ta, W, and Ti. Moreover, it is preferable to form the 2nd metal layer 25 using any 1 type, or 2 or more types of Cr, Ni, or Fe.

また、この第2金属層25をマスク層とすることが好ましい。
本発明では、第1金属層24のミリング速度をR1(Å/min)、第1金属層24の膜厚をt1(Å)、多層膜T1のミリング速度をR2(Å/min)、多層膜T1の膜厚をt2(Å)、絶縁層23のミリング速度をR3(Å/min)、絶縁層23の膜厚をt3(Å)としたとき、
(t1/R1)+(t3/R3)>t2/R2
となるように各膜厚を設定する。ここで、ミリング速度とは、Arを用いた同一条件下のイオンミリングによる、第1金属層24、絶縁層23、多層膜T1の単位時間当りの削り量である。
The second metal layer 25 is preferably a mask layer.
In the present invention, the milling speed of the first metal layer 24 is R1 (Å / min), the film thickness of the first metal layer 24 is t1 (Å), the milling speed of the multilayer film T1 is R2 (Å / min), and the multilayer film. When the thickness of T1 is t2 (Å), the milling speed of the insulating layer 23 is R3 (Å / min), and the thickness of the insulating layer 23 is t3 (Å),
(T1 / R1) + (t3 / R3)> t2 / R2
Each film thickness is set so that Here, the milling speed is a scraping amount per unit time of the first metal layer 24, the insulating layer 23, and the multilayer film T1 by ion milling using Ar under the same conditions.

例えば第1金属層24の膜厚t1は200Å〜350Å、多層膜T1の膜厚t2は250Å〜400Å、絶縁層25の膜厚t3は50Å〜100Å、第2金属層25の膜厚t4は20Å〜50Åである。   For example, the film thickness t1 of the first metal layer 24 is 200 mm to 350 mm, the film thickness t2 of the multilayer film T1 is 250 mm to 400 mm, the film thickness t3 of the insulating layer 25 is 50 mm to 100 mm, and the film thickness t4 of the second metal layer 25 is 20 mm. ~ 50cm.

さらに、第1金属層24のミリング速度をR1(Å/min)、第1金属層24の膜厚をt1(Å)、多層膜T1のミリング速度をR2(Å/min)、多層膜T1の膜厚をt2(Å)としたとき、
(t1/R1)<(t2/R2)
となるように各膜厚を設定することが好ましい。
Further, the milling speed of the first metal layer 24 is R1 (Å / min), the film thickness of the first metal layer 24 is t1 (Å), the milling speed of the multilayer film T1 is R2 (Å / min), and the multilayer film T1 When the film thickness is t2 (Å),
(T1 / R1) <(t2 / R2)
It is preferable to set each film thickness so that

次に、図4の平面図に示されるように、磁気抵抗効果素子20の後端部となる線B1よりハイト方向前方(図示Y方向と反対方向)の第2金属層25、電極層16,16をレジストからなるマスク層R3でマスクする。   Next, as shown in the plan view of FIG. 4, the second metal layer 25, electrode layer 16, 16 is masked with a mask layer R3 made of resist.

図5は図4の状態の第2金属層25、第1金属層24、絶縁層23、多層膜T1とマスク層R3をC−C線で切断し矢印方向から見た断面図である。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the second metal layer 25, the first metal layer 24, the insulating layer 23, the multilayer film T1, and the mask layer R3 in the state shown in FIG.

なお、マスク層R3の前端A1は完成した磁気抵抗効果素子20の前端(図4の2点鎖線D−D線で示す)よりもハイト方向前方(図示Y方向と反対方向)の任意の位置にする。   The front end A1 of the mask layer R3 is located at an arbitrary position in front of the front end of the completed magnetoresistive element 20 (indicated by a two-dot chain line DD in FIG. 4) in the height direction (the direction opposite to the Y direction in the drawing). To do.

次に、図6に示される工程では、第2金属層25のマスク層R3によってマスクされていない領域をイオンミリングで削る。第2金属層25のイオンミリングによる加工の後、マスク層R3を除去する。   Next, in the step shown in FIG. 6, the region of the second metal layer 25 that is not masked by the mask layer R <b> 3 is shaved by ion milling. After the second metal layer 25 is processed by ion milling, the mask layer R3 is removed.

次に、図7に示される工程では、第2金属層25をマスクとし反応性イオンエッチングによって、第1金属層24及び絶縁層23をエッチングする。反応性イオンエッチングのガスとして例えばCF、C、又はSFを使用する。 Next, in the step shown in FIG. 7, the first metal layer 24 and the insulating layer 23 are etched by reactive ion etching using the second metal layer 25 as a mask. For example, CF 4 , C 3 F 8 , or SF 6 is used as a reactive ion etching gas.

さらに、図8に示される工程では、第1金属層24及び絶縁層23をマスクとし、多層膜T1、電極層16,16、ハードバイアス層15,15をイオンミリングによって削る。   Further, in the step shown in FIG. 8, the multilayer film T1, the electrode layers 16 and 16, and the hard bias layers 15 and 15 are removed by ion milling using the first metal layer 24 and the insulating layer 23 as a mask.

前述したように 、第1金属層24のミリング速度をR1(Å/min)、第1金属層24の膜厚をt1(Å)、多層膜T1のミリング速度をR2(Å/min)、多層膜T1の膜厚をt2(Å)、絶縁層23のミリング速度をR3(Å/min)、絶縁層23の膜厚をt3(Å)としたとき、
(t1/R1)+(t3/R3)>t2/R2
となるように各膜厚を設定している。このため、多層膜T1のマスクされていない領域がイオンミリングによって完全に削られたときに、第1金属層24あるいは絶縁層23のいずれかはまだ残存しておりマスク層としての機能を完全に果たすことができる。
As described above, the milling speed of the first metal layer 24 is R1 (Å / min), the film thickness of the first metal layer 24 is t1 (Å), the milling speed of the multilayer film T1 is R2 (Å / min), When the film thickness of the film T1 is t2 (Å), the milling speed of the insulating layer 23 is R3 (Å / min), and the film thickness of the insulating layer 23 is t3 (Å),
(T1 / R1) + (t3 / R3)> t2 / R2
Each film thickness is set so that For this reason, when the unmasked region of the multilayer film T1 is completely removed by ion milling, either the first metal layer 24 or the insulating layer 23 still remains, and the function as the mask layer is completely achieved. Can fulfill.

さらに、(t1/R1)<(t2/R2)となるように各膜厚を設定することにより、多層膜T1のマスクされていない領域がイオンミリングによって完全に削られたときに、第1金属層24は完全に削られて絶縁層23のみが残存している状態になる。   Furthermore, by setting the film thicknesses so that (t1 / R1) <(t2 / R2), the first metal is removed when the unmasked region of the multilayer film T1 is completely shaved by ion milling. The layer 24 is completely scraped so that only the insulating layer 23 remains.

次に、図9に示される工程では、ギャップ層22及び絶縁層23の上に、アルミナ(Al)又は酸化ケイ素(SiO)からなるギャップ層30をスパッタ法によって成膜し、ギャップ層30の上にNiFeなどの磁性材料からなるシールド層31をメッキ法またはスパッタ法によって成膜する。 Next, in the process shown in FIG. 9, a gap layer 30 made of alumina (Al 2 O 3 ) or silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the gap layer 22 and the insulating layer 23 by sputtering, and the gap is formed. A shield layer 31 made of a magnetic material such as NiFe is formed on the layer 30 by plating or sputtering.

さらに、図10に示されるように、多層膜T1の前端T1bを研磨して、ハイト方向長さをH1にすると磁気抵抗効果素子20を有する磁気検出素子40が得られる。   Further, as shown in FIG. 10, when the front end T1b of the multilayer film T1 is polished and the length in the height direction is set to H1, the magnetic detection element 40 having the magnetoresistive effect element 20 is obtained.

本発明では、第1金属層24を多層膜T1のイオンミリング加工時のマスク層として用いる。従来マスク層として用いられていたリフトオフ用のレジストは、下部に切れ込みが形成されていたが、この第1金属層24は多層膜T1の上に均一な膜厚で積層され、切れ込みは形成されない。従って、多層膜T1の上面は第1金属層24及び絶縁層23で完全に覆われているので、イオンミリングで削られた多層膜T1の削りカスが多層膜T1の上面に再付着することを防止できる。   In the present invention, the first metal layer 24 is used as a mask layer at the time of ion milling of the multilayer film T1. The lift-off resist conventionally used as a mask layer has a cut at the bottom, but the first metal layer 24 is laminated on the multilayer film T1 with a uniform film thickness, and no cut is formed. Accordingly, since the upper surface of the multilayer film T1 is completely covered with the first metal layer 24 and the insulating layer 23, the scrap of the multilayer film T1 scraped by ion milling is reattached to the upper surface of the multilayer film T1. Can be prevented.

また、本発明では、第1金属層24のエッチングを反応性イオンエッチングを用いて行なうことにより、多層膜T1の上面が過度に削られることを抑えることができる。さらに、多層膜T1をイオンミリングを用いて加工するので、多層膜T1の腐食を防止することができる。   Moreover, in this invention, it can suppress that the upper surface of multilayer film T1 is scraped excessively by etching the 1st metal layer 24 using reactive ion etching. Furthermore, since the multilayer film T1 is processed using ion milling, corrosion of the multilayer film T1 can be prevented.

本発明では、第1金属層24の上に第2金属層25を積層せず、レジスト層R3をマスクとして反応性イオンエッチングを行なってもよい。ただし、図7に示されるように、第2金属層25を第1金属層24のエッチング工程におけるマスク層として用いると、第1金属層24の側面24a、24a及び絶縁層23の側面23a、23aを基板表面に対する垂直面に近い面にできる。その結果、多層膜T1の側面Ta、Taも基板表面に対する垂直面に近い面になり、磁気抵抗効果素子の寸法精度を向上させることができる。   In the present invention, the reactive metal etching may be performed using the resist layer R3 as a mask without stacking the second metal layer 25 on the first metal layer 24. However, as shown in FIG. 7, when the second metal layer 25 is used as a mask layer in the etching process of the first metal layer 24, the side surfaces 24a and 24a of the first metal layer 24 and the side surfaces 23a and 23a of the insulating layer 23 are used. Can be a plane close to a plane perpendicular to the substrate surface. As a result, the side surfaces Ta and Ta of the multilayer film T1 are also close to the surface perpendicular to the substrate surface, and the dimensional accuracy of the magnetoresistive element can be improved.

なお、第1金属層24をArイオンを用いたイオンミリングによるミリング速度が多層膜T1のミリング速度よりも遅い材料を用いて形成することが好ましい。
これにより、第1金属層24の膜厚を薄くすることが可能になる。
The first metal layer 24 is preferably formed using a material whose milling speed by ion milling using Ar ions is lower than the milling speed of the multilayer film T1.
Thereby, the film thickness of the first metal layer 24 can be reduced.

本実施の形態では、図1に示されるように、まず多層膜T1のトラック幅方向(第1の方向)の両側部を削って多層膜T1のトラック幅方向の寸法Twを所定長さにし、その後で、トラック幅方向と直交するハイト方向(第2の方向)の長さ寸法を所定長さにするイオンミリング工程を行なっている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, first, both side portions of the multilayer film T1 in the track width direction (first direction) are shaved so that the dimension Tw of the multilayer film T1 in the track width direction becomes a predetermined length. Thereafter, an ion milling process is performed in which the length dimension in the height direction (second direction) orthogonal to the track width direction is set to a predetermined length.

多層膜T1のトラック幅方向の寸法をTwにするイオンミリング工程の後に、ハイト方向の長さ寸法を所定の長さにするイオンミリング工程を行なうとき、従来のように2層レジストをマスク層として用いるイオンミリングを用いると、多層膜T1の上面に付着物が付着しやすい。   When performing an ion milling process in which the length dimension in the height direction is set to a predetermined length after the ion milling process in which the dimension in the track width direction of the multilayer film T1 is set to Tw, a conventional two-layer resist is used as a mask layer. When the ion milling used is used, deposits are likely to adhere to the upper surface of the multilayer film T1.

本発明のように、第1金属層24をマスクとして用いるイオンミリングを、多層膜T1のトラック幅方向の寸法Twを所定長さにする工程の後の、ハイト方向(第2の方向)の長さ寸法を所定長さにするイオンミリング工程に用いると効果的である。   As in the present invention, ion milling using the first metal layer 24 as a mask is the length in the height direction (second direction) after the step of setting the dimension Tw of the multilayer film T1 in the track width direction to a predetermined length. It is effective when used in an ion milling process in which the length is set to a predetermined length.

ただし、多層膜T1のトラック幅方向の寸法をTwにするイオンミリング工程を第1金属層24をマスクとして用いて行なってもよい。   However, an ion milling process for setting the dimension of the multilayer film T1 in the track width direction to Tw may be performed using the first metal layer 24 as a mask.

本発明では、磁気抵抗効果素子に余分な導電性の付着物が付着しないので、ハイト方向長さH1が0.15μm以下である磁気抵抗効果素子を形成しても再生出力の低下は発生しない。   In the present invention, since no extraneous conductive deposits adhere to the magnetoresistive effect element, even if a magnetoresistive effect element having a height direction length H1 of 0.15 μm or less is formed, the reproduction output does not decrease.

完成した磁気検出素子40は磁気抵抗効果素子20を有している。この磁気抵抗効果素子20のトラック幅方向(図示X方向)の両側部にハードバイアス層15,15が形成され、ハードバイアス層15,15の上に電極層16,16が積層されている。   The completed magnetic detection element 40 has the magnetoresistive effect element 20. Hard bias layers 15 and 15 are formed on both sides of the magnetoresistive element 20 in the track width direction (X direction in the drawing), and electrode layers 16 and 16 are stacked on the hard bias layers 15 and 15.

磁気抵抗効果素子20は図11に示されるように、PtMnなどで形成される反強磁性層35、CoFeなどの強磁性材料で形成される固定磁性層36、Cuなどの非磁性材料で形成される非磁性材料層37、NiFeなどの強磁性材料で形成されるフリー磁性層38、Taなどからなる保護層39が下から順次積層されているスピンバルブ型のGMR素子である。   As shown in FIG. 11, the magnetoresistive effect element 20 is formed of an antiferromagnetic layer 35 formed of PtMn or the like, a fixed magnetic layer 36 formed of a ferromagnetic material such as CoFe, or a nonmagnetic material such as Cu. This is a spin valve type GMR element in which a nonmagnetic material layer 37, a free magnetic layer 38 made of a ferromagnetic material such as NiFe, and a protective layer 39 made of Ta or the like are sequentially laminated from the bottom.

外部磁界が印加されていない状態で、フリー磁性層38の磁化はハードバイアス層15,15によって図示X方向にそろえられている。外部磁界が図示Y方向、すなわち磁気検出素子のトラック幅方向と直交する方向(ハイト方向)から磁気抵抗効果素子20に印加されるとフリー磁性層38の磁化が回転する。固定磁性層36の磁化方向は反強磁性層35との交換結合磁界によって固定されており、外部磁界の大きさによってフリー磁性層38の磁化と固定磁性層36の磁化の相対的な向きが変化する。フリー磁性層38の磁化と固定磁性層36の磁化の相対的な向きが変化すると磁気抵抗効果素子20の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を磁気抵抗効果素子20に流れる電流又は電極層16,16間の電圧の変化として検出する。   In the state where no external magnetic field is applied, the magnetization of the free magnetic layer 38 is aligned in the X direction by the hard bias layers 15 and 15. When an external magnetic field is applied to the magnetoresistive effect element 20 from the Y direction shown in the figure, that is, from a direction (height direction) orthogonal to the track width direction of the magnetic detection element, the magnetization of the free magnetic layer 38 rotates. The magnetization direction of the pinned magnetic layer 36 is pinned by an exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer 35, and the relative orientation of the magnetization of the free magnetic layer 38 and the magnetization of the pinned magnetic layer 36 changes depending on the magnitude of the external magnetic field. To do. When the relative orientation of the magnetization of the free magnetic layer 38 and the magnetization of the pinned magnetic layer 36 changes, the resistance value of the magnetoresistive element 20 changes. This change in resistance value is detected as a current flowing in the magnetoresistive effect element 20 or a change in voltage between the electrode layers 16 and 16.

磁気抵抗効果素子20のトラック幅方向(図示X方向)長さが磁気検出素子40のトラック幅Twであり、ハイト方向(図示Y方向)長さが磁気検出素子40のハイト方向長さH1である。   The length of the magnetoresistive effect element 20 in the track width direction (X direction in the figure) is the track width Tw of the magnetic detection element 40, and the length in the height direction (Y direction in the figure) is the height direction length H1 of the magnetic detection element 40. .

本発明は磁気抵抗効果素子の膜面平行方向にセンス電流が流れる磁気検出素子の製造方法以外に、磁気抵抗効果素子の膜面垂直方向にセンス電流が流れるCPP型の磁気検出素子の製造方法にも用いることができる。なお、CPP型の磁気検出素子を形成するときには絶縁層23は不要になり、多層膜T1の上に直接第1金属層24を形成することができる。   The present invention is not limited to a method for manufacturing a magnetic detection element in which a sense current flows in a direction parallel to the film surface of the magnetoresistive effect element, but also a method for manufacturing a CPP type magnetic detection element in which a sense current flows in a direction perpendicular to the film surface of the magnetoresistive effect element. Can also be used. Note that when forming the CPP type magnetic sensing element, the insulating layer 23 becomes unnecessary, and the first metal layer 24 can be formed directly on the multilayer film T1.

従来の製造方法で形成した磁気検出素子と本発明の製造方法を用いて形成した磁気検出素子の再生出力を比較した。   The reproduction output of the magnetic detection element formed by the conventional manufacturing method and the magnetic detection element formed by using the manufacturing method of the present invention were compared.

従来の製造方法で形成した磁気検出素子は、磁気抵抗効果素子の上面に図25にしめされるような導電性の付着物Gが付着する。   In the magnetic sensing element formed by the conventional manufacturing method, the conductive deposit G as shown in FIG. 25 adheres to the upper surface of the magnetoresistive effect element.

この付着物Gの付着による再生出力の低下を調べた。図14および図25に示される磁気抵抗効果素子2のトラック幅寸法Twを0.14μm、膜厚Lを30nmから35nmとした。付着物Gは磁気抵抗効果素子2の上面を横断しているので、電極層16,16から供給されるセンス電流は磁気抵抗効果素子2に加えて付着物Gにも流れ、磁気検出素子の再生出力が低下する。付着物Gの膜厚lは5nmから15nm、ハイト方向長さhは30nmから50nmであった。   The decrease in the reproduction output due to the adhesion G was examined. The track width dimension Tw of the magnetoresistive effect element 2 shown in FIGS. 14 and 25 was 0.14 μm, and the film thickness L was 30 nm to 35 nm. Since the deposit G crosses the upper surface of the magnetoresistive effect element 2, the sense current supplied from the electrode layers 16 and 16 flows to the deposit G in addition to the magnetoresistive effect element 2, and the magnetic sensing element is reproduced. Output decreases. The film thickness l of the deposit G was 5 nm to 15 nm, and the length h in the height direction was 30 nm to 50 nm.

付着物Gが付着していない磁気抵抗効果素子2を有する磁気検出素子の再生出力を100%とし、付着物Gが付着した磁気抵抗効果素子2を有する磁気検出素子の再生出力を求めた。
結果を図12に示す。
The reproduction output of the magnetic detection element having the magnetoresistive effect element 2 to which the deposit G was attached was set to 100%, and the reproduction output of the magnetic detection element having the magnetoresistive effect element 2 to which the deposit G was adhered was determined.
The results are shown in FIG.

図12の横軸は磁気抵抗効果素子2のハイト方向長さHを示しており、縦軸は付着物Gが付着していない磁気抵抗効果素子2を有する磁気検出素子の再生出力を100%としたときの、付着物Gが付着した磁気抵抗効果素子2を有する磁気検出素子の再生出力効率である。   The horizontal axis of FIG. 12 indicates the height H in the height direction of the magnetoresistive effect element 2, and the vertical axis indicates the reproduction output of the magnetic detection element having the magnetoresistive effect element 2 to which the deposit G is not attached as 100%. It is the reproduction output efficiency of the magnetic sensing element having the magnetoresistive effect element 2 to which the deposit G is adhered.

付着物Gの比抵抗が25Ωcm、50Ωcm、100Ωcm、150Ωcmの場合を想定して見積った。   It estimated by assuming the case where the specific resistance of the deposit G is 25 Ωcm, 50 Ωcm, 100 Ωcm, and 150 Ωcm.

図12をみると、磁気抵抗効果素子2のハイト方向長さHが0.15μm以下になると、付着物Gの比抵抗が100Ωcmのとき磁気検出素子の再生出力は付着物Gのない磁気検出素子の再生出力の95%以下になる。同様に、付着物Gの比抵抗が50Ωcmのとき磁気検出素子の出力は90%以下、付着物Gの比抵抗が25Ωcmのとき磁気検出素子の出力は80%以下になる。 Referring to FIG. 12, when the length H in the height direction of the magnetoresistive effect element 2 is 0.15 μm or less, when the specific resistance of the deposit G is 100 Ωcm 2 , the reproduction output of the magnetism detection element is the magnetic detection without the deposit G. It becomes 95% or less of the reproduction output of the element. Similarly, when the specific resistance of the deposit G is 50 Ωcm 2 , the output of the magnetic detection element is 90% or less, and when the specific resistance of the deposit G is 25 Ωcm 2 , the output of the magnetic detection element is 80% or less.

これに対して、本発明の実施例の磁気検出素子は付着物Gの付着がなく、再生出力の低下は見られない。ハイト方向長さが0.13μmのとき、付着物Gの付加が見られない実施例の磁気検出素子は、従来の製造方法を用いて形成した磁気検出素子に比べて約10%の出力改善が確認された。   On the other hand, in the magnetic detection element of the embodiment of the present invention, the deposit G is not adhered, and the reproduction output is not lowered. When the height in the height direction is 0.13 μm, the magnetic sensing element of the example in which the addition of the deposit G is not seen can improve the output by about 10% compared to the magnetic sensing element formed by using the conventional manufacturing method. confirmed.

このように、本発明は磁気抵抗効果素子のハイト方向長さが0.15μm以下になっても、磁気検出素子の出力低下を防止できるものである。   As described above, the present invention can prevent a decrease in output of the magnetic detection element even when the length in the height direction of the magnetoresistive effect element is 0.15 μm or less.

本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す部分平面図、The fragmentary top view which shows embodiment of the manufacturing method of the magnetic detection element of this invention, 本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す部分断面図、The fragmentary sectional view which shows embodiment of the manufacturing method of the magnetic detection element of this invention, 本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す部分断面図、The fragmentary sectional view which shows embodiment of the manufacturing method of the magnetic detection element of this invention, 本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す部分平面図、The fragmentary top view which shows embodiment of the manufacturing method of the magnetic detection element of this invention, 本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す部分断面図、The fragmentary sectional view which shows embodiment of the manufacturing method of the magnetic detection element of this invention, 本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す部分断面図、The fragmentary sectional view which shows embodiment of the manufacturing method of the magnetic detection element of this invention, 本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す部分断面図、The fragmentary sectional view which shows embodiment of the manufacturing method of the magnetic detection element of this invention, 本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す部分断面図、The fragmentary sectional view which shows embodiment of the manufacturing method of the magnetic detection element of this invention, 本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す部分断面図、The fragmentary sectional view which shows embodiment of the manufacturing method of the magnetic detection element of this invention, 本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す部分断面図、The fragmentary sectional view which shows embodiment of the manufacturing method of the magnetic detection element of this invention, 本発明の磁気検出素子を構成する磁気抵抗効果素子の部分断面図、The fragmentary sectional view of the magnetoresistive effect element which constitutes the magnetic sensing element of the present invention, 磁気抵抗効果素子に導電性の付着物が付着したときの磁気検出素子の再生出力低下を示すグラフ、A graph showing a decrease in reproduction output of the magnetic sensing element when conductive deposits adhere to the magnetoresistive effect element; 従来の磁気検出素子の平面図、A plan view of a conventional magnetic detection element, 従来の磁気検出素子の部分断面図、Partial sectional view of a conventional magnetic detection element, 従来の磁気検出素子を構成する磁気抵抗効果素子の部分断面図、A partial cross-sectional view of a magnetoresistive effect element constituting a conventional magnetic detection element, 従来の磁気検出素子の製造方法を示す平面図、A plan view showing a conventional method of manufacturing a magnetic detection element, 従来の磁気検出素子の製造方法を示す部分断面図、Partial sectional view showing a conventional method of manufacturing a magnetic detection element, 従来の磁気検出素子の製造方法を示す平面図、A plan view showing a conventional method of manufacturing a magnetic detection element, 従来の磁気検出素子の製造方法を示す部分断面図、Partial sectional view showing a conventional method of manufacturing a magnetic detection element, 従来の磁気検出素子の製造方法を示す部分断面図、Partial sectional view showing a conventional method of manufacturing a magnetic detection element, 従来の磁気検出素子の製造方法を示す部分断面図、Partial sectional view showing a conventional method of manufacturing a magnetic detection element, 従来の磁気検出素子の製造方法を示す部分断面図、Partial sectional view showing a conventional method of manufacturing a magnetic detection element, 従来の磁気検出素子の製造方法を示す部分断面図、Partial sectional view showing a conventional method of manufacturing a magnetic detection element, 従来の磁気検出素子の製造方法を示す部分断面図、Partial sectional view showing a conventional method of manufacturing a magnetic detection element, 従来の磁気検出素子の製造方法を示す部分断面図、Partial sectional view showing a conventional method of manufacturing a magnetic detection element,

符号の説明Explanation of symbols

T1 多層膜
15 ハードバイアス層
16 電極層
20 磁気抵抗効果素子
21 シールド層
22 ギャップ層
23 絶縁層
24 第1金属層
25 第2金属層
R1 マスク層
30 ギャップ層
31 シールド層
T1 multilayer film 15 hard bias layer 16 electrode layer 20 magnetoresistive effect element 21 shield layer 22 gap layer 23 insulating layer 24 first metal layer 25 second metal layer R1 mask layer 30 gap layer 31 shield layer

Claims (10)

磁性材料層と非磁性材料層が積層されている磁気抵抗効果型素子を有する磁気検出素子の製造方法において、
(a)基板上に磁性材料層と非磁性材料層が積層された多層膜を成膜する工程と、
(b)前記多層膜上に絶縁層及び第1金属層を成膜する工程と、
(c)前記第1金属層の上に所定形状のマスク層を形成し、反応性イオンエッチングによって前記第1金属層及び前記絶縁層を前記所定形状にする工程と、
(d)前記所定形状の第1金属層をマスクとして、前記多層膜をイオンミリングを用いて削り、前記多層膜を前記所定形状にする工程を有することを特徴とする磁気検出素子の製造方法。
In a method of manufacturing a magnetic sensing element having a magnetoresistive element in which a magnetic material layer and a nonmagnetic material layer are laminated,
(A) forming a multilayer film in which a magnetic material layer and a nonmagnetic material layer are laminated on a substrate;
(B) forming an insulating layer and a first metal layer on the multilayer film;
(C) forming a mask layer having a predetermined shape on the first metal layer, and making the first metal layer and the insulating layer into the predetermined shape by reactive ion etching;
(D) A method of manufacturing a magnetic sensing element, comprising: using the first metal layer having a predetermined shape as a mask, scraping the multilayer film using ion milling to make the multilayer film have the predetermined shape.
前記第1金属層を、Arイオンを用いたイオンミリングによるミリング速度が前記多層膜の前記ミリング速度よりも遅い材料を用いて形成する請求項1記載の磁気検出素子の製造方法。   2. The method of manufacturing a magnetic sensing element according to claim 1, wherein the first metal layer is formed using a material having a milling rate by ion milling using Ar ions lower than the milling rate of the multilayer film. 前記第1金属層をTa、W、又はTiのいずれか1種又は2種以上を用いて形成する請求項1記載の磁気検出素子の製造方法。   2. The method of manufacturing a magnetic sensing element according to claim 1, wherein the first metal layer is formed using one or more of Ta, W, and Ti. 前記(c)工程において、前記第1金属層の上に第2金属層を積層し、この第2金属層を前記マスク層とする請求項1ないし3のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。   4. The magnetic sensing element according to claim 1, wherein, in the step (c), a second metal layer is laminated on the first metal layer, and the second metal layer is used as the mask layer. 5. Method. 前記第2金属層をCr、Ni、又はFeのいずれか1種又は2種以上を用いて形成する請求項4に記載の磁気検出素子の製造方法。   The method for manufacturing a magnetic detection element according to claim 4, wherein the second metal layer is formed using one or more of Cr, Ni, or Fe. 前記反応性イオンエッチングのガスとしてCF、C、又はSFを使用する請求項1ないし5のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。 6. The method of manufacturing a magnetic detection element according to claim 1, wherein CF 4 , C 3 F 8 , or SF 6 is used as the reactive ion etching gas. 前記(a)工程と前記(b)工程の間に、
(e)前記多層膜の第1の方向の両側部を削って前記多層膜の前記第1の方向の寸法を所定長さにする工程を有し、
前記第1の方向と交差する方向を第2の方向としたときに、
前記(c)工程において、前記第1金属層の前記第2の方向の長さ寸法を所定長さにする請求項1ないし6のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
Between the step (a) and the step (b),
(E) cutting both side portions in the first direction of the multilayer film to make the dimension of the multilayer film in the first direction a predetermined length;
When the direction intersecting the first direction is the second direction,
The method for manufacturing a magnetic detection element according to claim 1, wherein in the step (c), the length dimension of the first metal layer in the second direction is set to a predetermined length.
前記第1の方向を磁気検出素子のトラック幅方向、前記第2の方向を前記第1の方向と直交するハイト方向とし、
前記(d)工程の後に、
(f)前記磁気検出素子の記録媒体との対向面側を削り、前記磁気抵抗効果素子の前記ハイト方向長さを0.15μm以下にする請求項7に記載の磁気検出素子の製造方法。
The first direction is a track width direction of the magnetic detection element, the second direction is a height direction orthogonal to the first direction,
After the step (d),
(F) The method of manufacturing a magnetic detection element according to claim 7, wherein the surface of the magnetic detection element facing the recording medium is scraped so that the length in the height direction of the magnetoresistive effect element is 0.15 μm or less.
前記第1金属層のミリング速度をR1(Å/min)、前記第1金属層の膜厚をt1(Å)、前記多層膜のミリング速度をR2(Å/min)、前記多層膜の膜厚をt2(Å)、前記絶縁層のミリング速度をR3(Å/min)、前記絶縁層の膜厚をt3(Å)としたとき、
(t1/R1)+(t3/R3)>t2/R2
である請求項1ないし8のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法、
ここで、ミリング速度とは前記第1金属層、前記絶縁層、前記多層膜の単位時間当りの削り量である。
The milling speed of the first metal layer is R1 (Å / min), the film thickness of the first metal layer is t1 (Å), the milling speed of the multilayer film is R2 (Å / min), and the film thickness of the multilayer film is Is t2 (Å), the milling speed of the insulating layer is R3 (Å / min), and the film thickness of the insulating layer is t3 (Å).
(T1 / R1) + (t3 / R3)> t2 / R2
The method of manufacturing a magnetic detection element according to claim 1,
Here, the milling speed is a scraping amount per unit time of the first metal layer, the insulating layer, and the multilayer film.
前記第1金属層のミリング速度をR1(Å/min)、前記第1金属層の膜厚をt1(Å)、前記多層膜のミリング速度をR2(Å/min)、前記多層膜の膜厚をt2(Å)としたとき、
(t1/R1)<(t2/R2)
である請求項1ないし9のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法、
ここで、ミリング速度とは前記第1金属層、前記多層膜の単位時間当りの削り量である。
The milling speed of the first metal layer is R1 (Å / min), the film thickness of the first metal layer is t1 (Å), the milling speed of the multilayer film is R2 (Å / min), and the film thickness of the multilayer film is Is t2 (Å),
(T1 / R1) <(t2 / R2)
A method for manufacturing a magnetic sensing element according to any one of claims 1 to 9,
Here, the milling speed is the amount of shaving per unit time of the first metal layer and the multilayer film.
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