JP2006013019A

JP2006013019A - 磁気検出素子の製造方法

Info

Publication number: JP2006013019A
Application number: JP2004185800A
Authority: JP
Inventors: Hironari Kakubari; 裕也角張; Tomohiro Yamashita; 友宏山下; Yoshihiro Nishiyama; 義弘西山; Naochika Ishibashi; 直周石橋
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2024-06-24
Also published as: JP4606072B2

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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_４、Ｃ_３Ｆ_８、又はＳＦ_６を使用する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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_２Ｏ_３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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_４、Ｃ_３Ｆ_８、又はＳＦ_６を使用する。

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。

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。

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。

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_２Ｏ_３）又は酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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^２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^２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^２のとき磁気検出素子の出力は８０％以下になる。

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。

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。

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、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、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、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、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、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、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、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、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、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、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、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、従来の磁気検出素子の平面図、従来の磁気検出素子の部分断面図、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、従来の磁気検出素子の製造方法を示す平面図、従来の磁気検出素子の製造方法を示す部分断面図、従来の磁気検出素子の製造方法を示す平面図、従来の磁気検出素子の製造方法を示す部分断面図、従来の磁気検出素子の製造方法を示す部分断面図、従来の磁気検出素子の製造方法を示す部分断面図、従来の磁気検出素子の製造方法を示す部分断面図、従来の磁気検出素子の製造方法を示す部分断面図、従来の磁気検出素子の製造方法を示す部分断面図、従来の磁気検出素子の製造方法を示す部分断面図、

符号の説明

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

Claims

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。
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。
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。
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。
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。
前記反応性イオンエッチングのガスとしてＣＦ_４、Ｃ_３Ｆ_８、又はＳＦ_６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。
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。
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。
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。
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。