(57)【要約】【課題】超狭寸法の磁気センサの製造プロセスを提供する。【解決手段】磁気抵抗読み取りセンサの製造方法であり、この方法では非常に狭いトラック幅でもクリーンで適切に画定されたサイドジャンクションを有する磁気抵抗読み取りセンサを構成することができる。この方法では第１および第２のエッチングマスク層を使用することが必要であり、これらの層は、第１のマスク（下層マスク）のパターン化の際に第２のマスク（第１のマスクの上に形成される）がマスクとしての役割を果たすことができるような材料で構成される。第１のマスクは適切に画定された厚さを有し、この厚さは蒸着によって画定され、マスクを画定するのに使用されるエッチングプロセスの影響を受けない。これにより、イオンミリングプロセスを使用してセンサ側壁を画定する前に、イオンミリングエッチングマスクの合計厚を適切に制御することが可能である。【選択図】図１
2011086368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗センサを製造するための方法であって、
基板を形成するステップと、
前記基板に複数のセンサ層を蒸着するステップと、
前記複数のセンサ層を蒸着した後で、第１のエッチングマスク層を蒸着するステップと、
前記第１のエッチングマスク層に第２のエッチングマスク層を蒸着するステップであって、前記第１のエッチングマスク層は、第１の化学反応での反応性イオンエッチングにより除去可能であるが、第２の化学反応での反応性イオンエッチングでは除去されず、前記第２のエッチングマスクは、前記第２の化学反応での反応性イオンエッチングにより除去可能であるが、前記第１の化学反応での反応性イオンエッチングでは除去されない、ステップと、
前記第２のエッチングマスク層の上に下層反射防止膜を蒸着するステップと、
前記下層反射防止膜の上にフォトレジスト層を蒸着するステップと、
前記フォトレジスト層を現像してフォトレジストマスクを形成するステップと、
前記第２の化学反応での反応性イオンエッチングを実行して、前記フォトレジストマスクのイメージを、その下にある前記第２のエッチングマスク層に転写するステップと、
前記第１の化学反応での反応性イオンエッチングを実行して、前記第２のエッチングマスク層のイメージを、その下にある前記第１のエッチングマスク層に転写するステップと、
イオンミリングプロセスを複数の角度で実行して、前記複数のセンサ層に第１および第２の側壁を形成するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記イオンミリングを実行した後に、絶縁層を蒸着し、次に硬磁性バイアス材料層を蒸着するステップを更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記イオンミリングを実行した後に、絶縁層を蒸着し、硬磁性バイアス材料層を蒸着し、前記第１のエッチングマスク層をリフトオフするステップを更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のエッチングマスク層は、可溶性高分子物質またはポリメチルグルタルイミドを有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２のエッチングマスクは、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＣ、Ｔａ、またはＡｌ２Ｏ３を有する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のエッチングマスクは、可溶性高分子物質またはポリメチルグルタルイミドを有し、前記第２のエッチングマスクは、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＣ、Ｔａ、またはＡｌ２Ｏ３を有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の化学反応での反応性イオンエッチングは、酸素含有ガスによる反応性イオンエッチングである請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の化学反応での反応性イオンエッチングは、フッ素含有ガスによる反応性イオンエッチングである請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の化学反応での反応性イオンエッチングは、酸素含有ガスによる反応性イオンエッチングであり、前記第２の化学反応での反応性イオンエッチングは、フッ素含有ガスによる反応性イオンエッチングである請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のエッチングマスク層は可溶性高分子物質またはポリメチルグルタルイミドを有し、前記第２のエッチングマスク層はＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＣ、またはＴａを有し、前記第１の化学反応での反応性イオンエッチングは、酸素含有ガスによる反応性イオンエッチングであり、前記第２の化学反応での反応性イオンエッチングは、フッ素含有ガスによる反応性イオンエッチングである請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
磁気抵抗センサを製造するための方法であって、
基板を形成するステップと、
前記基板に複数のセンサ層を蒸着するステップと、
前記複数のセンサ層を蒸着した後で、第１のエッチングマスク層を蒸着するステップと、
前記第１のエッチングマスク層の上に無機下層反射防止膜を蒸着するステップであって、前記第１のエッチングマスク層は、第１の化学反応での反応性イオンエッチングにより除去可能であるが、第２の化学反応での反応性イオンエッチングによっては除去されず、前記下層反射防止膜は、前記第２の化学反応での反応性イオンエッチングにより除去可能であるが、前記第１の化学反応での反応性イオンエッチングによっては除去されない、ステップと、
前記無機下層反射防止膜の上にフォトレジストを蒸着するステップと、
前記フォトレジスト層を現像してフォトレジストマスクを形成するステップと、
前記第２の化学反応での反応性イオンエッチングを実行して、前記フォトレジストマスクのイメージを、その下にある前記下層反射防止膜層に転写するステップと、
前記第１の化学反応での反応性イオンエッチングを実行して、前記下層反射防止膜層のイメージを、その下にある前記第１のエッチングマスク層に転写するステップと、
イオンミリングプロセスを複数の角度で実行して、前記複数のセンサ層に第１および第２の側壁を形成するステップと、
を含む方法。
【請求項１２】
前記イオンミリングを実行した後に、絶縁層を蒸着し、次に硬磁性バイアス材料層を蒸着するステップを更に含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記イオンミリングを実行した後に、絶縁層を蒸着し、硬磁性バイアス材料層を蒸着し、前記第１のエッチングマスク層をリフトオフするステップを更に含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のエッチングマスク層は、可溶性高分子物質またはポリメチルグルタルイミドを有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記無機下層反射防止膜層は、反射防止絶縁膜またはＳｉ含有下層反射防止膜を有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のエッチングマスクは、可溶性高分子物質またはポリメチルグルタルイミドを有し、前記無機下層反射防止膜層は、反射防止絶縁膜またはＳｉ含有下層反射防止膜を有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の化学反応での反応性イオンエッチングは、酸素含有ガスによる反応性イオンエッチングである請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の化学反応での反応性イオンエッチングは、フッ素含有ガスによる反応性イオンエッチングである請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の化学反応での反応性イオンエッチングは、酸素含有ガスによる反応性イオンエッチングであり、前記第２の化学反応での反応性イオンエッチングは、フッ素含有ガスによる反応性イオンエッチングである請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のエッチングマスク層は、可溶性高分子物質またはポリメチルグルタルイミドを有し、前記無機下層反射防止膜層は、反射防止絶縁膜ＤＡＲＣまたはＳｉ含有下層反射防止膜を有し、前記第１の化学反応での反応性イオンエッチングは、酸素含有ガスによる反応性イオンエッチングであり、前記第２の化学反応での反応性イオンエッチングは、フッ素含有ガスによる反応性イオンエッチングである請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
前記フォトレジスト層がパターン化され、幅が８０ｎｍ未満のフォトレジストマスクが形成される請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記フォトレジスト層がパターン化され、幅が８０ｎｍ未満のフォトレジストマスクが形成される請求項１１に記載の方法。
【請求項２３】
前記イオンミリングを実行した後に、絶縁層を蒸着し、次に硬磁性バイアス材料層を蒸着するステップを更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記イオンミリングを実行した後に、絶縁層を蒸着し、硬磁性バイアス材料層を蒸着し、前記第１のエッチングマスク層をリフトオフするステップを更に含む請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気トンネルトランジスタに関し、より詳細には、超狭トラック幅と適切に制御されるジャンクションサイドプロファイルとを有する磁気抵抗センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの長期記憶の心臓部は、磁気ディスクドライブと呼ばれる組立品である。磁気ディスクドライブは、回転磁気ディスクと、回転磁気ディスクの表面の近傍にあるサスペンションアームによって浮かされた読み取りヘッドおよび書き込みヘッドと、書き込みヘッドおよび読み取りヘッドを回転ディスク上の被選択円形トラックの上方に配置するためにサスペンションアームを揺動させるアクチュエータとを含む。読み取りヘッドおよび書き込みヘッドは、エアベアリング面（ＡＢＳ）を有するスライダに直接設けられる。サスペンションアームは、ディスクが回転していないとき、ディスクの表面に接触するようにスライダを付勢するが、ディスクの回転時には、回転ディスクにより空気が渦を巻く。スライダがエアベアリングに乗ると、回転ディスクに磁気転移を書き込むためおよび回転ディスクから磁気信号を読み取るために、書き込みヘッドおよび読み取りヘッドが用いられる。読み取りヘッドおよび書き込みヘッドは、書き込み機能および読み取り機能を実行するためにコンピュータプログラムにしたがって動作する処理回路に接続される。
【０００３】
現行の読み取りヘッド設計においては、回転磁気ディスクからの磁界を感知するために、スピンバルブセンサ（巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサとも呼ばれる）が用いられる。センサは、第１の強磁性層と第２の強磁性層（以降、ピンニング層および自由層と呼ばれる）との間に挟まれた非磁性伝導性層（以降、スペーサ層と呼ばれる）を含む。スピンバルブセンサには、センス電流を流すために第１および第２のリードが接続される。ピンニング層の磁化は、エアベアリング面（ＡＢＳ）に垂直にピンニングされる。自由層の磁気モーメントは、ＡＢＳに平行に配置されるが、外部磁界に反応して自由に回転可能である。ピンニング層の磁化は、通常、反強磁性層との交換結合によってピニングされる。
【０００４】
スペーサ層の厚さは、センサの中の伝導電子の平均自由路未満となるように選択される。この配置の場合、伝導電子の一部は、スペーサ層とピンニングおよび自由層の各々とのインターフェイスによって散失される。ピンニングおよび自由層の磁化が互いに平行である場合に散失は最小となり、ピンニングおよび自由層の磁化が反平行である場合に散失は最大となる。散失の変化は、ｃｏｓθに比例してスピンバルブセンサの抵抗を変更させる。ここで、θはピンニング層と自由層の磁化の間の角度である。読み取りモードでは、スピンバルブセンサの抵抗は回転ディスクからの磁界の大きさに応じて変化する。センス電流がスピンバルブセンサを介して流れると、抵抗の変化によって電位の変化が引き起こされ、再生信号として検出され処理される。
【０００５】
とどまるところを知らないデータ転送速度およびデータ容量の増大の動きは、パフォーマンスの向上や磁気抵抗センサのサイズの縮小化の動因となっている。これらの取り組みは、トンネルジャンクションセンサまたはトンネルバルブの開発に対する調査・研究につながっている。トンネルバルブは、薄い電気絶縁障壁層を通して、電子の量子力学トンネリングに基づいて動作する。トンネルバルブは、薄い非磁性障壁によって隔てられた第１および第２の磁性層を含む。障壁層を通る電子の確率は、第１および第２の磁性層の磁気モーメントの相対的な向きに依存する。磁気モーメントが平行である場合は、障壁を通る電子の確率は最大となり、磁気モーメントが反平行である場合は、障壁を通る電子の確率は最小となる。
【０００６】
また、このように益々高まるデータ密度増大の動きを受けて、研究者らは、磁気抵抗センサの寸法、特にこのようなセンサのトラック幅を縮小するための手段を追い求めている。しかし、製造上の制約から、そのようなセンサについて、適切に画定されたサイドジャンクションプロファイルの可制御性を保ちながらセンサのトラック幅を確実に狭くする能力には限界がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は磁気抵抗センサの製造方法を提供するものであり、本方法により非常に狭いトラック幅でもクリーンで適切に画定された側壁を有するセンサが形成される。本方法は、まず、導電性の磁気リード／シールドであることが好ましい基板を形成すること、次に複数のセンサ層を基板に蒸着することを含む。複数のセンサ層を蒸着した後で、第１のエッチングマスク層が蒸着される。尚、この第１のエッチングマスク層は厚さ（Ｔ）に蒸着される。次に、第１のエッチングマスク層に第２のエッチングマスク層が蒸着される。第１のエッチングマスク層は、１つのＲＩＥ化学反応により除去可能となり、第２のエッチングマスク層は別の化学反応による。第１のエッチングマスク層はまた、イオンミリングに対して耐性を持っている。次に第２のエッチングマスク層の上に下層反射防止膜が蒸着され、下層反射防止層の上にフォトレジストが蒸着される。次にフォトレジスト層が現像され、フォトレジストマスクが形成される。第２の化学反応で反応性イオンエッチングが実行されることにより、フォトレジストマスクのイメージが、その下の第２のマスク層に転写され、第１の化学反応で第２の反応性イオンエッチングが実行されることにより、第２のエッチングマスク層のイメージが、その下の第１のマスク層に転写され、第２のエッチングプロセスを通して第２のエッチングマスクの厚さが実質的に何も変わらないようにと、第２のエッチングマスクは第１の化学反応での第２の反応性イオンエッチングによって実質的に影響を受けない。次にイオンミリングプロセスが実行されることにより、複数のセンサ層で第１および第２の側壁が形成される。イオンミリングプロセスは、第１および第２のエッチングマスクからのシャドーイングによりイオンミリングが側部を適切に画定されたクリーンで均一な側壁として形成することができるように、種々の角度で実行される。
【０００８】
プロセスは有利には、イオンミリングプロセスの前に、後続のイオンミリングプロセス用のエッチングマスクとして結合された第１のエッチングマスクと第２のエッチングマスクの厚さ（即ち高さ）を維持すると共に、イオンミリング中に予想可能なシャドーイング量を提供できるように第１のエッチングマスクの横方向の寸法を維持する。更に、結合されたマスク層の厚さは、第１および第２のエッチングマスク層の蒸着によって、簡単、正確、且つ繰り返し可能に画定され得る。
【０００９】
本発明の別の態様では、下層反射防止膜層を無機ＢＡＲＣ材料で構成することができる。この下層反射防止膜層はＢＡＲＣ層としても、第２のエッチングマスク層としても機能することができる。これにより、センサを形成するのに必要な層およびステップ数が減少する。
【００１０】
一貫して類似の参照符号によって類似の構成要素を示されている図面とあわせた好ましい実施形態についての以下の詳細な説明を読むことによって、本発明のこれらのおよびその他の特徴および利点が明らかになる。
【００１１】
本発明の性質および利点ならびに好ましい使用形態を更に完全に理解するために、添付の図面とあわせた以下の詳細な説明を参照することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を具現化可能なディスクドライブシステムの概略図である。
【図２】スライダ上にある磁気ヘッドの位置を示すスライダのＡＢＳの図である。
【図３】本発明の実施形態に従って製造可能なような磁気抵抗センサのＡＢＳの拡大図である。
【図４】本発明の実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図５】本発明の実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図６】本発明の実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図７】本発明の実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図８】本発明の実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図９】本発明の実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図１０】本発明の実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図１１】本発明の実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図１２】本発明の代替実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図１３】本発明の代替実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図１４】本発明の代替実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図１５】本発明の代替実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図１６】本発明の代替実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図１７】本発明の代替実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【図１８】本発明の代替実施形態に係る磁気抵抗センサの製造方法を説明するために、製造中間段階にある磁気抵抗センサのＡＢＳの図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の説明は、現時点で考えられる発明実施の最適な実施形態についての説明である。この説明は、本発明の原則を例示する目的でなされており、本明細書に記載の発明概念を限定することは意図していない。
【００１４】
図１を参照すると、本発明を具現化したディスクドライブ１００が示されている。図１に示されるように、少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク１１２が、スピンドル１１４に支えられ、ディスク駆動モータ１１８によって回転される。各ディスク上における磁気記録は、磁気ディスク１１２上における同心円状のデータトラック（不図示）の環状パターンの形態をとる。
【００１５】
少なくとも１つのスライダ１１３が、磁気ディスク１１２の近くに位置決めされ、各スライダ１１３は、１つまたは２つ以上の磁気ヘッドアセンブリ１２１を支える。磁気ディスクの回転とともに、スライダ１１３は、所望のデータが読み出されるまたは書き込まれる磁気ディスク上の異なるトラックに磁気ヘッドアセンブリ１２１がアクセスできるように、ディスク表面１２２の上方を径方向に行き来する。各スライダ１１３は、サスペンション１１５によってアクチュエータアーム１１９に取り付けられる。サスペンション１１５は、スライダ１１３をディスク表面１２２に対して付勢する僅かなスプリング力を提供する。各アクチュエータアーム１１９は、アクチュエータ手段１２７に取り付けられる。図１に示されるようなアクチュエータ手段１２７は、ヴォイスコイルモータ（ＶＣＭ）であってよい。ＶＣＭは、固定磁界内を移動可能なコイルを含み、コイルの移動の方向および速度は、制御ユニット１２９によって供給されるモータ電流信号によって制御される。
【００１６】
ディスクストレージシステムの動作時において、磁気ディスク１１２の回転は、スライダに押し上げ力または持ち上げ力を及ぼすエアベアリングを、スライダ１１３とディスク表面１２２との間に生成する。エアベアリングは、したがって、通常動作時において、サスペンション１１５の僅かなスプリング力と打ち消しあい、実質一定の小間隔だけディスク表面から離れた僅か上方においてスライダ１１３を支える。
【００１７】
ディスクストレージシステムの各種の構成要素は、動作時に、制御ユニット１２９によって生成されるアクセス制御信号および内部クロック信号などの制御信号によって制御される。通常、制御ユニット１２９は、論理制御回路、ストレージ手段、およびマイクロプロセッサを含む。制御ユニット１２９は、ライン１２３に載せる駆動モータ制御信号およびライン１２８に載せるヘッド位置決め及び探索制御信号などの、各種のシステム動作を制御するための制御信号を生成する。ライン１２８に載せる制御信号は、スライダ１１３を磁気ディスク１１２上の所望のデータトラックに最適に移動させて位置決めするための所望の電流プロフィールを提供する。磁気ヘッドアセンブリ１２１の書き込みヘッドおよび読み取りヘッドとの間では、記録チャネル１２５を通じて書き込み信号および読み取り信号がやり取りされる。
【００１８】
図２を参照すると、スライダ１１３内の磁気ヘッドアセンブリ１２１の向きを詳細に確認することができる。図２はスライダ１１３のＡＢＳを示しており、誘導書き込みヘッドと読み取りヘッドを含む磁気ヘッドがスライダのトレーリングエッジに配置されているのが分かる。典型的な磁気ディスクストレージシステムに関する上記説明と添付した図１は、例示にすぎない。ディスクストレージシステムがディスクとアクチュエータを多数含むことができること、そして各アクチュエータが複数のスライダをサポートできることは明らかである。
【００１９】
次に、図３を参照すると、エアベアリング面（ＡＢＳ）と平行な平面から見た磁気抵抗センサ３００の概略図が示されている。磁気抵抗センサ３００は、磁気シールドおよび導線として機能できるように磁気材料で構成可能なリードとしての第１および第２の導電性シールド３０４、３０６で挟まれたセンサスタック３０２を含む。
【００２０】
センサスタック３０２は、磁気ピンニング層構造３０８と、磁気自由層構造３１０と、これらに挟まれた非磁性スペーサまたは障壁層３１２とを含む。磁気抵抗センサ３００が巨大磁気抵抗センサ（ＧＭＲ）である場合、障壁層３１２はＣｕなどの材料で構成される導電性の非磁性スペーサ層となる。磁気抵抗センサ３００がトンネルジャンクション磁気抵抗センサ（ＴＭＲ）である場合、障壁層３１２はＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、またはＴｉＯ２などの薄い非磁性の電気絶縁障壁層となる。
【００２１】
磁気ピンニング層構造３０８は、第１の磁性層（ＡＰ１）３１４、第２の磁性層（ＡＰ２）３１６を含む反平行結合構造とすることができ、これら磁性層３１４、３１６は、Ｒｕなどの薄い非磁性ＡＰ結合層３１８にわたって反平行結合される。第１の磁性層３１４は、矢印頭記号によって示されるように、ＡＢＳに垂直な第１の方向にピンニングされた磁化３２０を有する。磁化３２０のピンニングは、反磁性材料（ＡＦＭ）層３２２の層との交換結合により達成され、この反磁性材料（ＡＦＭ）層３２２にはＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、または他の適切な材料を使用できる。第１の磁性層３１４と第２の磁性層３１６との間の反平行結合は、矢印末尾記号によって示されるように、ＡＢＳに垂直な第２の方向に第２の磁性層３１６の磁化３２４をピンニングする。
【００２２】
磁気自由層構造３１０に加えて、磁気ピンニング層構造３０８とスペーサまたは障壁層３１２（Ｒｕおよび／またはＴａなどのキャッピング層３２６）を、センサスタック３０２の上部に設けることで、製造時にセンサ層を保護できる。ＣｏＦｅＣｒ、ＣｏＰｔ、またはＣｏＰｔＣｒなどの材料によって構成される第１および第２の硬磁性バイアス層３２８、３３０を、センサスタック３０２のいずれかの側に設けることにより、矢印記号によって示されるＡＢＳと平行な所望の方向に磁気自由層構造３１０の磁化３３２をバイアスするための磁気バイアスフィールドを提供することができる。センス電流が硬磁性バイアス層３２８、３３０を通して分流されるのを防ぐために、硬磁性バイアス層３２８、３３０のそれぞれを、薄い絶縁層３３４によってセンサスタック３０２から、および第１の導電性シールド３０４の少なくとも１つから分離することができる。
【００２３】
動作中は、一方の第２の導電性シールド３０６から他方の第１の導電性シールド３０４へセンサスタック３０２を通して電気センス電流が流れる。このため、センサスタックにおける電気抵抗を測定できる。センサスタックにおけるこの抵抗は、自由層の磁化３３２の向きとピンニングまたは基準層の磁化３２４の相対的な向きによって変化する。自由層の磁化３３２が、ピンニングまたは基準層の磁化３２４に平行に近づくほど、センサスタックにおける抵抗は低くなる。反対に、磁化３３２に対する磁化３２４の反平行性が強いほど、センサスタックにおける抵抗は高くなる。上述のように、磁化３２４はピンニングされる。しかし、磁化３３２は、磁界に反応して自由に回転する。したがって、センサスタック３０２における電気抵抗の変化を測定することにより、外部磁界の存在と強さを検出することができる。
【００２４】
センサスタック３０２の幅（より詳細には、障壁層３１２および磁気自由層構造３１０の幅）は、磁気抵抗センサ３００のトラック幅（ＴＷ）を決定する。上述のように、データ密度を高めるにはトラック幅を狭くする必要があるのでセンサのトラック幅は重要なパラメータである。もう１つの重要な設計パラメータは、ジャンクションとも称される、センサスタック３０２の側部の画定である。サイドジャンクション３３６の制御としては、これらの側部の角度を制御すること、側部の曲率の滑らかさを制御することに加えて、側部で材料層に与える損傷および再蒸着材料（ｒｅ−ｄｅｐ）の量を確実に最小限に抑えることが挙げられる。
【００２５】
図４〜図１１に、センサのトラック幅を縮小および均一にすることができ、またサイドジャンクションの画定の均一性を最大限に高める、磁気抵抗センサの製造方法を示す。特に図４を参照すると、弱磁性導電性リード４０２が形成され、この弱磁性導電性リード４０２上に複数のセンサ層４０４が形成されている。弱磁性導電性リード４０２は、センサ層を蒸着するための基板となる。センサ層４０４は、図３を参照して説明したような、センサスタック３０２を形成することができる層を含むことができる。センサ層４０４の場合は、他の複数の任意のタイプのセンサの層を含むことも可能であり、図３のセンサスタック３０２は例示にすぎない。
【００２６】
引き続き図４に示すように、センサ層の上にオプションの保護層４０６を蒸着することができる。オプションの保護層４０６は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）または非晶質炭素などの材料から構成することができる。第１のエッチングマスク４１０はオプションの保護層の上に蒸着され、第２のエッチングマスク４１２は第１のエッチングマスク４１０上に蒸着される。第１のエッチングマスク４１０は厚さＴに蒸着される。この厚さは、第２のエッチングマスクの厚さと一緒に、本明細書で後述する今後のイオンミリングオペレーションのための所望のマスク高さを形成する。第２のエッチングマスク４１２は、第１のエッチングマスク４１０よりかなり薄くすることができる。第２のエッチングマスク４１２の上には下層反射防止膜（ＢＡＲＣ）４１４を蒸着することができ、（ＢＡＲＣ）４１４の上にはフォトレジスト層４１６を蒸着することができる。
【００２７】
第１のエッチングマスク４１０と第２のエッチングマスクは、様々な反応性イオンエッチングマスクプロセスによって除去可能な材料から構成される。言い換えると、第１のエッチングマスク４１０は、第２のエッチングマスク４１２を実質的にそのまま残す反応性イオンエッチングによって選択的に除去される材料から構成される。同様に、第２のエッチングマスク４１２も、第１のエッチングマスクを実質的にそのまま残す反応性イオンエッチングによって選択的に除去される。更に、第１のエッチングマスク４１０は、イオンミリングに耐性がある材料で構成される。したがって、第１のエッチングマスク４１０は、ＤＵＲＩＭＩＤＥ（登録商標）またはポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）などの可溶性高分子物質で構成することができる。
【００２８】
ＢＡＲＣ層４１４は、Ｂｒｅｗｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ（登録商標）からのＤＵＲＩＭＩＤＥ（登録商標）、ＡＲＣ２９、ＡＲＣ３０、ＡＲＣ３１（登録商標）などの材料、またはＡｒＦ若しくはＫｒＦ  Ｄｅｅｐ  Ｕｌｔｒａ−Ｖｉｏｌｅｔ（ＤＵＶ）フォトグラフィに使用可能な他の任意の適切な反射防止膜材料から構成することができる。
【００２９】
次にフォトレジスト層４１６を光リソグラ技術によってパターン化して、図５に示すようなトラック幅画定マスクを形成する。フォトレジスト層４１６のパターン化は、高解像度の光リソグラフ技術プロセス（例えば、ＡＳＭＬスキャナにおいて２４８ｎｍ波長のＫｒＦレーザーまたは１９３ｎｍ波長のＡｒＦレーザーを使用して）によって実行可能である。ＢＡＲＣ層が存在すると、フォトレジスト層４１６への光の反射が最小限に抑えられ、光リソグラフ技術プロセスが容易になる。フォトレジスト層４１６への光の反射が強いと、フォトレジスト層４１６のパターン化に悪影響を及ぼす。
【００３０】
次にフォトレジスト層によって保護されていない、下にあるＢＡＲＣ層の部分を削除することによりＢＡＲＣ層にフォトレジスト層４１６のイメージが転写され、図６に示すような構造が残る。これは酸素含有気体で反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を実行することにより実行可能である。このＲＩＥプロセスではまた、プロセス内でフォトレジスト層４１６の一部分を削除し、フォトレジスト層を狭くすることもできる。
【００３１】
次に、図７を参照すると、別の反応性イオンエッチングが実行され、フォトレジスト層４１６とＢＡＲＣ層４１４のイメージが、下にある第２のエッチングマスク４１２に転写されている。第２のエッチングマスク４１２がＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、またはＳｉＣである場合は、フッ素含有ガスを使用してＲＩＥを実行することができる。
【００３２】
次に、図８を参照すると、別の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が実行され、第２のエッチングマスク４１２のイメージが、下にある第１のエッチングマスク４１０に転写されている。このＲＩＥは、酸素含有気体を使用して実行できる。このＲＩＥ（酸素雰囲気中の）では、第２のエッチングマスク４１２によって保護されていない第１のエッチングマスク４１０の部分を選択的に除去し、一方、第２のエッチングマスク４１２については、この反応性イオンエッチング中にマスクとしての役割を果たすように実質的にそのままにする。このＲＩＥでは、フォトレジストマスク４１６とＢＡＲＣ層４１４（図７）を除去して、図８に示すような構造を残す。このＲＩＥを使用すれば、図８に示すように保護層４０６をエッチングすることもできる。保護層がダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）または非晶質炭素である場合は、酸素含有気体によるプラズマエッチングを使用して保護層４０６を除去することができる。
【００３３】
次に、図９を参照すると、イオンミリングを実行して、第１のエッチングマスク４１０で保護されていないセンサ層４０４の部分を除去し、図９に示すようなセンサ層４０４が形成している。イオンミリングプロセスは、実際には、法線に対する種々の角度で実行される一連のイオンミリングオペレーションを伴うことで、材料の損傷または材料の再蒸着（Ｒｅ−ｄｅｐ）がほとんどまたは全くない適切に画定された側部（ジャンクション）を有するセンサを形成する。
【００３４】
読み取りセンサの形成においては、磁気書き込みヘッドや半導体デバイスなどの他のデバイスの形成の場合と共有されない固有の要件があり、例えば適切に画定されたクリーンなサイドジャンクション９０２、９０４を備えるセンサ層４０４を形成することが必要である。サイドジャンクション９０２、９０４を正確に画定するには、イオンミリング中にマスク層（４０６、４１０、４１２）からの一定の適切に定義されたシャドーイング量が存在しなければならず、このシャドウウィング量には一貫性があり適切に制御されなければならない。即ち、保護層４０６の厚さと、第１のエッチングマスク４１０の厚さＴと、第２のエッチングマスク４１２の厚さ（図８に示す）は、上述のプロセスを通して、所望の設計厚になるよう簡単且つ正確に制御することができる。保護層４０６はオプションであり、第１のエッチングマスク４１０よりかなり薄く、第２のエッチングマスク４１２よりも薄い。したがって、この厚さは、マスク全体の厚さのほんの一部分であり、変動があったとしても全体のマスク厚に与える影響は小さい。第２のエッチングマスク４１２の厚さは、第１のエッチングマスク４１０の厚さＴよりかなり薄く、第１のエッチングマスク４１０をエッチングするのに使用される第２のＲＩＥ中は実質的に変化せず、変動したとしても全体のマスク厚に与える影響は極めて小さい。前に開示したプロセスでは、結果的に、マスクの形成中に全体のマスク厚が縮小された。しかし、この場合は、センサジャンクションを画定するイオンミリングプロセスの開始時に、特に極めて狭いトラック幅で、マスク層の全体の厚さを制御することができなかった。イオンミリングプロセスではマスクの高さを縮小するが、このプロセスは、開始マスク高さが一貫しており容易に制御可能であるため繰り返しが可能である。
【００３５】
上述したプロセスでは、センサジャンクションを画定するイオンミリングプロセスのために、マスク厚を、ウエハーにおいて均一に、およびウエハー間で調整可能なように制御することが可能である。イオンミリングマスクは、第１のエッチングマスク４１０と、第２のエッチングマスク４１２と、オプションの保護層４０６から構成される。第１のマスクの厚さＴは、蒸着された厚さそのままに維持される。言い換えると、厚さＴは第１のエッチングマスク４１０の蒸着によって制御され、この蒸着は正確かつ一貫した方法にて制御可能である。このことは、保護層４０６にも当てはまる。第２のエッチングマスク４１２の厚さは、図８の第２のＲＩＥプロセスではほとんど変更されず、イオンミリングプロセスの開始時における第２のエッチングマスク４１２の厚さは、それが蒸着される蒸着プロセスによって実質的に制御される。
【００３６】
次に図１０を参照すると、薄い非磁性の電気絶縁材料層１００２を蒸着し、次いで硬磁性材料１００４を蒸着することができる。電気絶縁材料層１００２の後に１つまたは複数のシード層（図示せず）を蒸着してから、硬磁性材料１００４を蒸着することができる。電気絶縁材料層１００２にはアルミナを使用し、原子層蒸着によって蒸着することが可能である。硬磁性材料１００４には、ＣｏＰｔまたはＣｏＰｔＣｒなどの材料を使用することができ、スパッタ蒸着によって蒸着することができる。硬磁性材料１００４の後に１つまたは複数のキャッピング層（図示せず）を蒸着してもよい。次に、リフトオフプロセスを実行して、マスク層（４０６、４１０）を除去することができる。また、化学機械研磨プロセスを使用して、マスクのリフトオフを手助けすることも、構造の表面を平坦化することもできる。これにより、図１１に示すような構造が残る。その後、図３に示すようにシールド３０６のような第２のシールドを蒸着することができる。
【００３７】
図１２〜１８では、図３に示す磁気抵抗センサ３００のようなセンサを製造するための代替え方法を示す。特に図１２を参照すると、第１の磁気導電性リード／シールド１２０２が形成され、これは上に他の層を形成するための基板となっている。次に、第１の磁気導電性リード／シールド１２０２の上には一連のセンサ層１２０４が蒸着される。センサ層１２０４の上にはオプションの保護層１２０６を蒸着することができる。オプションの保護層１２０６の上には第１のエッチングマスク層１２０８が蒸着される。第１のエッチングマスクは、ＤＵＲＩＭＩＤＥ（登録商標）またはＰＭＧＩ材料などの可溶性高分子物質で構成することができ、厚さＴに蒸着する。この厚さＴは、本明細書で後述するセンサジャンクションを形成するのに使用される後続のイオンミリングプロセス中に所望のマスク高さを提供するために選択されるものである。
【００３８】
引き続き図１２を参照すると、第１のエッチングマスク層の上に無機ＢＡＲＣ層１２１０が蒸着されている。この無機ＢＡＲＣ層１２１０は、第２のエッチングマスクとして、更に下層反射防止膜層としての役割を果たす。これはハイブリッドエッチングマスクおよびＢＡＲＣ層であり、本明細書では無機ＢＡＲＣ層１２１０として参照されるにすぎない。無機ＢＡＲＣ層１２１０を構成する材料は、下層反射防止膜としての役割を果たすとともに、下にある第１のエッチングマスク層１２０８の除去に使用されるのとは異なるＲＩＥプロセスによって除去可能である。したがって、無機ＢＡＲＣ層１２１０は、無機ＢＡＲＣ材料から構成可能である。無機反射防止膜として機能することができるかかる材料として、例えばＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃの反射防止絶縁膜（ＤＡＲＣ）またはＤＡＲＣ  １９３のような無窒素反射防止絶縁膜や、ＳｈｉｎＥｔｓｕ（登録商標）によって製造されるＳｉＨＭ（登録商標）またはＨｏｎｅｙｗｅｌｌ，ｉｎｃ．によって製造されるＵＶＡＳ（登録商標）などのＳｉ含有ＢＡＲＣが挙げられる。フォトレジスト層１２１２は、無機ＢＡＲＣ層１２１０の上に蒸着される。
【００３９】
次に図１３を参照すると、フォトレジスト層１２１２は光フォトリソグラフ技術によりパターン化され（前述したように）フォトレジストマスクを形成している。次に、第１の反応性イオンエッチングを実行することにより、フォトレジスト層１２１２によって保護されていない無機ＢＡＲＣ層１２１０の部分を除去し、図１４に示すような構造を残す。この第１の反応性イオンエッチングは、フッ素含有雰囲気などの適切な雰囲気の中で実行する。このフッ素含有ＲＩＥでは、無機ＢＡＲＣ層１２１０を容易に除去するが、下にある第１のエッチングマスク層１２０８にはほとんど影響を与えない。
【００４０】
次に、別の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を実行して、無機ＢＡＲＣ層１２１０によって保護されていない第１のエッチングマスク層１２０８の部分を除去し、図１５に示すような構造を残す。第２のエッチングマスクによって保護されていない第１のエッチングマスク層１２０８は容易に除去されるが無機ＢＡＲＣ層１２１０は実質的にそのままで維持されるように、酸素含有雰囲気（フッ素なし）を使用してこの第２のＲＩＥを実行する。第２のＲＩＥではまた、残りのフォトレジスト層１２１２（図１４）を除去する。そして、第１のエッチングマスク層１２０８、無機ＢＡＲＣ層１２１０の下に保護層１２０６が使用される場合は、第２のＲＩＥを使用して、そのような保護層１２０６に第１のエッチングマスク層１２０８、無機ＢＡＲＣ層１２１０のイメージをパターン化することもできる。
【００４１】
図１６を参照すると、イオンミリングプロセスが実行され、マスク層（１２０６、１２０８）によって保護されていないセンサ層１２０４の部分が除去されている。前述した実施形態を参照して上述したように、イオンミリングプロセスは、クリーンで欠陥のない側壁１６０２、１６０４を有するセンサ層１２０４を形成するために様々な角度で実行される一連のイオンミリングオペレーションを含む。また、前述したプロセスを使用した場合のように、第１のエッチングマスク層１２０８の厚さＴは極めて正確に制御され、第２のマスクの厚さは図１５における第２のＲＩＥプロセスを行ってもほとんど変化せず、イオンミリングプロセスの開始時のその厚さは、その蒸着を行う蒸着プロセスによって実質的に制御される。イオンミリングを使用してセンサ層１２０４を形成する前に、総マスク厚を適切に制御して、所望の高さにすることができる。したがって、前に検討した実施形態に関する上述のあらゆる理由から、ここで説明している実施形態を使用すれば、イオンミリングプロセスに対して総マスク厚を制御することにより、超狭トラック幅の適切に画定されたセンサ構造の形成が可能である。
【００４２】
センサ層１２０４を形成した後で、薄い電気絶縁材料層１７０２が蒸着され、この後、硬磁性バイアス材料層１７０４、シード層、およびキャッピング層（図１７に図示せず）が蒸着され、結果として図１７に示すような構造が形成される。次に、リフトオフプロセス（化学機械研磨（ＣＭＰ）を含む場合がある）が実行され、図１８に示すような構造が残る。
【００４３】
各種の実施形態が上述されてきたが、これらは、限定のためではなく例として示されたものにすぎない。当業者にならば、発明の範囲内に入るその他の実施形態も明らかになるであろう。したがって、発明の広さおよび範囲は、上述されたいかなる例示的実施形態によっても限定されるべきでなく、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物にしたがって定められるべきである。
【符号の説明】
【００４４】
１００  ディスクドライブ
１１２  磁気ディスク
１１３  スライダ
１１４  スピンドル
１１５  サスペンション
１１８  ディスク駆動モータ
１１９  アクチュエータアーム
１２１  磁気ヘッドアセンブリ
１２２  ディスク表面
１２３  ライン
１２５  記録チャネル
１２７  アクチュエータ手段
１２８  ライン
３００  磁気抵抗センサ
３０２  センサスタック
３０４  第１の導電性シールド
３０６  第２の導電性シールド
３０８  磁気ピンニング層構造
３１０  磁気自由層構造
３１２  非磁性スペーサまたは障壁層
３１４  第１の磁性層（ＡＰ１）
３１６  第２の磁性層（ＡＰ２）
３１８  非磁性ＡＰカップリング層
３２０  磁化
３２２  反磁性材料（ＡＦＭ）層
３２４  磁化
３２６  キャッピング層
３２８  第１の硬磁性バイアス層
３３０  第２の硬磁性バイアス層
３３２  磁化
３３４  絶縁層
３３６  サイドジャンクション
４０２  弱磁性導電性リード
４０４  センサ層
４１０  第１のエッチングマスク
４１２  第２のエッチングマスク
４１４  下層反射防止膜（ＢＡＲＣ）
４１６  フォトレジスト層
９０２、９０４  サイドジャンクション
１００２  非磁性の電気絶縁材料層
１００４  硬磁性材料
１２０２  第１の磁気導電性リード／シールド
１２０４  センサ層
１２０６  保護層
１２０８  第１のエッチングマスク層
１２１０  無機ＢＡＲＣ層
１２１２  フォトレジスト層
１６０２、１６０４  側壁
１７０２  電気絶縁材料層
１７０４  硬磁性バイアス材料層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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