(57)【要約】【課題】本発明は、低コストで磁気特性にすぐれた巨大磁気抵抗素子の製造方法を得ることを目的とする。【解決手段】樹脂基板１と、樹脂基板１上に形成されたＮｉＦｅＣｏの磁性薄膜６とＣｕの非磁性薄膜７が交互に積層された巨大磁気抵抗薄膜４と、を備え、磁性薄膜６の原子数の組成比は（ＮｉXＣｏ1-X）YＦｅ1-Yであり、磁性薄膜６の厚みは、１０ｎｍ〜５０ｎｍであり、非磁性薄膜７の厚みは、１０ｎｍ〜５０ｎｍである磁気抵抗素子の製造方法であって、磁性薄膜６および非磁性薄膜７の形成はスパッタ工法であり、スパッタ工法中の樹脂基板１の温度が５〜４０℃である巨大磁気抵抗素子の製造方法。（但し、０．６≦Ｘ＜１、０．７≦Ｙ＜１）【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂基板と、前記樹脂基板上に形成されたＮｉＦｅＣｏの磁性薄膜とＣｕの非磁性薄膜が交互に積層された巨大磁気抵抗薄膜と、
を備え、
前記磁性薄膜の原子数の組成比は（ＮｉXＣｏ1-X）YＦｅ1-Yであり、
前記磁性薄膜の厚みは、１０ｎｍ〜５０ｎｍであり、
前記非磁性薄膜の厚みは、１０ｎｍ〜５０ｎｍである巨大磁気抵抗素子の製造方法であって、
前記磁性薄膜および前記非磁性薄膜の形成はスパッタ工法であり、
前記スパッタ工法中の前記樹脂基板の温度が５〜４０℃である巨大磁気抵抗素子の製造方法。（但し、０．６≦Ｘ＜１、０．７≦Ｙ＜１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気が印加されると抵抗値が変化する巨大磁気抵抗素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
巨大磁気抵抗薄膜は、磁気が印加されると抵抗値が変化する。その抵抗値の変化は十数パーセントにもおよび、抵抗値の変化が大きい。
【０００３】
巨大磁気抵抗薄膜としては、幾つかの種類があるが、磁性層と非磁性層を繰り返し積層する人工格子多層膜によるものが知られている。そのような巨大磁気抵抗薄膜の磁性膜としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅの三元素による合金を用い、非磁性層としてＣｕを用いる技術が知られている（特許文献１参照。）。
【０００４】
巨大磁気抵抗薄膜は基板上に形成される。従来、アルミナ基板やＳｉ基板上に形成されることが一般的であったが、樹脂基板上に形成することを試みた文献も存在する（特許文献２参照。）。
【０００５】
また、可撓性を有する樹脂基板上に巨大磁気抵抗薄膜を形成し、さらに、磁歪を利用して磁気特性を変化させる技術も知られている（特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２４２４３６号公報
【特許文献２】特開平１１−１１２０５８号公報
【特許文献３】特開平１１−２８７６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の発明は、巨大磁気抵抗薄膜をガラス基板上に形成している。ガラス基板は、比較的熱に安定し、剛性も高いが、安価にすることに課題がある。
【０００８】
一方、特許文献２に記載の発明は、樹脂基板上に巨大磁気抵抗薄膜を形成するので、この点においては、低コスト化を図ることができる。しかし、ガラス基板やアルミナ基板は剛性が高いが、樹脂基板はこれらに比べると剛性が低く、可撓性が高い。磁性体において、印加される磁界と、磁性体の歪とは関係があり、所謂、磁歪と呼ばれる現象が生じる。樹脂基板においては、剛性が低下するため、この磁歪に起因する特性の変化が課題となる。
【０００９】
一方、特許文献３のように、磁歪を積極的に利用する試みもあるが、ヒステリシスが大きくなるという課題が発生する。
【００１０】
本発明は上記従来課題を解決するもので、安価で磁気特性にすぐれた巨大磁気抵抗素子の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を有している。
【００１２】
請求項１に記載の発明は、樹脂基板と、前記樹脂基板上に形成されたＮｉＦｅＣｏの磁性薄膜とＣｕの非磁性薄膜が交互に積層された巨大磁気抵抗薄膜と、を備え、前記磁性薄膜の原子数の組成比は（ＮｉXＣｏ1-X）YＦｅ1-Yであり、前記磁性薄膜の厚みは、１０ｎｍ〜５０ｎｍであり、前記非磁性薄膜の厚みは、１０ｎｍ〜５０ｎｍである巨大磁気抵抗素子の製造方法であって、前記磁性薄膜および前記非磁性薄膜の形成はスパッタ工法であり、前記スパッタ工法中の前記樹脂基板の温度が５〜４０℃である巨大磁気抵抗素子の製造方法（但し、０．６≦Ｘ＜１、０．７≦Ｙ＜１）である。
【００１３】
請求項１に記載の発明は、基板として樹脂基板を用いているので、低コスト化が可能となる。また、磁性薄膜の組成が原子数比で（ＮｉXＣｏ1-X）YＦｅ1-Y（但し、０．６≦Ｘ＜１、０．７≦Ｙ＜１）であるので、磁歪の影響が少なく、また、スパッタ工法中の前記樹脂基板の温度が５〜４０℃であるので、Ｎｉの拡散による磁気特性の劣化を低減させることができるという作用効果を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の巨大磁気抵抗素子の製造方法は、低コストで磁気特性の低下を少なくすることができるという優れた効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態における巨大磁気抵抗素子の断面図
【図２】本発明の一実施の形態における巨大磁気抵抗薄膜の断面図
【図３】本発明の一実施の形態における巨大磁気抵抗素子の製造プロセス図
【図４】成膜時の基板温度と磁気特性の関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態における巨大磁気抵抗素子の断面図である。樹脂基板１としては、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などを用いることができるが、耐熱性にすぐれるポリイミドが好適である。本実施の形態では、可撓性を有するポリイミドを用いている。樹脂基板１上には下地電極２が形成されている。下地電極２は、Ｎｉからなり、その厚みは１５０ｎｍである。下地電極２は樹脂基板１に対する密着性を高めるためにＮｉを用いているが、これに限られるものではない。上面電極３はＡｕからなり、その厚みは２００ｎｍである。上面電極３には、所謂はんだ濡れ性がよいものがよい。
【００１８】
巨大磁気抵抗薄膜４は樹脂基板１上および上面電極３上に形成されている。巨大磁気抵抗薄膜４の詳細な説明は、後述する。保護膜５は、巨大磁気抵抗薄膜４が露出しないように巨大磁気抵抗薄膜４上の全面を覆い、さらに巨大磁気抵抗薄膜４の側面も覆うべく樹脂基板１の一部および上面電極３の一部にも形成されている。保護膜５の具体的な材質としては、エポキシ、ポリイミドおよびフェノール樹脂などを用いることができる。
【００１９】
図２は、本発明の一実施の形態における巨大磁気抵抗薄膜の断面図である。巨大磁気抵抗薄膜４は、磁性薄膜６と非磁性薄膜７とを繰り返し積層した構成である。所謂、人工格子多層膜であり、結合型の巨大磁気抵抗薄膜の構造となっている。磁性薄膜６はＮｉＣｏＦｅからなる。その組成は、Ｎｉリッチであり、具体的には原子数の比でＮｉ：Ｃｏ：Ｆｅ＝８０：１０：１０としている。磁性薄膜６の厚みは、１層で２ｎｍである。一方、非磁性薄膜７はＣｕであり、その厚みは１層で２ｎｍである。磁性薄膜６は全部で１１層、非磁性薄膜７は全部で１０層積層している。
【００２０】
以上の構成の巨大磁気抵抗素子の製造方法について、以下に説明する。
【００２１】
図３は、本発明の一実施の形態における巨大磁気抵抗素子の製造プロセス図である。製造方法としては、１個づつ巨大磁気抵抗素子を製造するのではなく、大きな樹脂基板１から複数の巨大磁気抵抗素子を製造する方法が量産性に優れるので、本実施の形態もそのような製造方法で説明する。
【００２２】
基板洗浄工程は、樹脂基板１に付着したゴミ、埃などを除去する為に洗浄する工程である。樹脂基板１としては、厚みが７５μｍのポリイミドを用いている。
【００２３】
次に、下地電極形成工程を行なう。下地電極形成工程においては、まず、樹脂基板１上の所定位置に無電解めっきによりＮｉによる層を形成することで下地電極２を得る。このとき、下地電極２を所定の位置に形成するためには、マスクキングをしてもよく、レジストを用いてもよい。
【００２４】
次に上面電極形成工程を行なう。上面電極形成工程は、下地電極２上に電解めっきによりＡｕによる層を形成することで上面電極３を得る。
【００２５】
次に巨大磁気抵抗薄膜形成工程を行なう。この工程は、樹脂基板１および上面電極３上に巨大磁気抵抗薄膜を形成する。具体的には、磁性薄膜６と非磁性薄膜７とをスパッタにより交互に積層することで得られる。このとき、樹脂基板１のスパッタにより成膜される面の温度を４０℃になるようにして成膜を行なった。
【００２６】
次に、巨大磁気抵抗薄膜４を所定のパターン形状にする為に、レジスト塗布工程、プリベーク工程、露光工程、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程を順に行う。これらの工程はそれぞれ公知の工程を用いればよく、その詳細な説明は省略する。巨大磁気抵抗薄膜４のパターンは、九十九折りの形状が一般的である。
【００２７】
次に、保護膜形成工程を行なう。ペースト状のポリイミドを、巨大磁気抵抗薄膜４を覆うように印刷して形成する。なお、巨大磁気抵抗薄膜４の上面だけでなく、側面も完全に覆うため、露出している樹脂基板１の一部および上面電極３の一部にも形成される。
【００２８】
次に、分割工程により、樹脂基板１を分割する。個片にされた樹脂基板１はそれぞれ巨大磁気抵抗素子を構成するものとなる。分割方法としては、ダイシングを用いることもできるが、金型を用いて樹脂基板１を切断する方法もできる。金型を用いる場合には、一度に多くの切断を行なうことができるので、効率が良く、安価に製造することができる。
【００２９】
以上の製造方法により、本発明の一実施の形態における巨大磁気抵抗素子を得ることができる。この製造方法による巨大磁気抵抗素子は、ＮｉＣｏＦｅの原子数の組成比が８０：１０：１０であるので、磁歪が少なく、樹脂基板１の撓みによる特性の変化を低減させることができ、特に、ヒステリシスを実用上問題ないレベルに抑えることができる。
【００３０】
なお、ＮｉＣｏＦｅの組成比は上記に限られず、
（ＮｉXＣｏ1-X）YＦｅ1-Y
（但し、０．６≦Ｘ＜１、０．７≦Ｙ＜１．０）
の範囲であれば磁歪を少なくすることができ、ヒステリシスを押さえることができる。
【００３１】
図４は、成膜時の基板温度と磁気特性の関係を示す図である。図４の横軸は成膜時、即ち巨大磁気抵抗薄膜４をスパッタにより成膜する際の基板の成膜面の温度である。図４の縦軸は磁気抵抗変化率であり、抵抗値が最も変化した際の抵抗値と無磁界時の抵抗値の差の絶対値を無磁界時の抵抗値で除した値の百分率である。
【００３２】
図４から成膜時の樹脂基板１の温度を４０℃以下にすると抵抗値変化率を１０％以上にすることができるので、４０℃以下の温度で成膜することが好ましい。より好ましくは、３０℃以下であり、その場合には抵抗値変化率を１２％以上にすることができる。成膜時の樹脂基板１の温度を３０℃より低くしても抵抗値変化率は若干大きくなるが、その差は小さい。
【００３３】
成膜時の温度と抵抗変化率との関係は、Ｎｉの拡散が関係していると考えられる。即ち、本発明はＮｉリッチであり、そしてＮｉは比較的拡散しやすい物質であるので、温度による拡散の影響が大きいと考えられる。従って、樹脂基板１の温度は低い方が良いと考えられるが、温度が低くなるとスパッタの効率が低下してしまう。従って、温度の下限値は、実用的には５℃以上、好ましくは２０℃以上であることが好ましい。
【００３４】
なお、本実施の形態において樹脂基板１として可撓性を有するポリイミドを用いたように、本発明はフレキシブル基板への巨大磁気抵抗薄膜の形成を可能とするものである。即ち、フレキシブルな巨大磁気抵抗素子を得ることができる。さらに、安価な樹脂を使用するので、安価な巨大磁気抵抗素子を得ることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態において、巨大磁気抵抗薄膜のＮｉＣｏＦｅの原子数による組成比をＮｉリッチの所定の組成比にしているので、磁歪による影響を低減することができるので、可撓性のある基板やフレキシブル基板への巨大磁気抵抗薄膜の形成に好適である。
【００３６】
なお、下地電極２および上面電極３の材質、製造方法は本実施の形態以外のものであってもよい。例えば、めっきによる形成方法の替わりに、蒸着であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る巨大磁気抵抗素子の製造方法は、磁気センサや磁気ヘッド等の磁気を利用した機器に使用される巨大磁気抵抗素子の製造方法として有用である。
【符号の説明】
【００３８】
１  樹脂基板
２  下地電極
３  上面電極
４  巨大磁気抵抗薄膜
５  保護膜
６  磁性薄膜
７  非磁性薄膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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