(57)【要約】【課題】巨大磁気抵抗効果を有するＧＭＲ膜の両側に軟磁性材料からなる薄膜ヨークを配置した薄膜磁気センサにおいて、ＧＭＲ膜と薄膜ヨークとの間の電気的接触状態のばらつきを低減し、磁気特性の安定化を図ること。【解決手段】本発明に係る薄膜磁気センサ２０は、軟磁性材料からなり、かつギャップ２４ａを介して対向させた一対の薄膜ヨーク２４、２４と、薄膜ヨーク２４、２４と電気的に接続されるようにギャップ２４ａ間に形成されたＧＭＲ膜２６と、薄膜ヨーク２４、２４及び前ＧＭＲ膜２６を支持する絶縁基板２２とを備え、ギャップ２４ａ内には、絶縁性・非磁性材料からなる層と、ＧＭＲ膜２６からなる層とを備えた多層構造のギャップ柱２３を備え、ＧＭＲ膜２６の厚さは、ギャップ長間において均一であることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性材料からなり、かつギャップを介して対向させた一対の薄膜ヨークと、
該一対の薄膜ヨークと電気的に接続されるように形成され、かつ前記軟磁性材料より高い電気比抵抗を有するＧＭＲ膜と、
前記薄膜ヨーク及び前記ＧＭＲ膜を支持する絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板とを備えた薄膜磁気センサであって、
前記ギャップ内に、絶縁性・非磁性材料からなる層と、前記ＧＭＲ膜からなる層と備えた多層構造のギャップ柱を備え、
前記ＧＭＲ膜の厚さは、ギャップ長間において均一である薄膜磁気センサ。
【請求項２】
前記ギャップ柱は、前記絶縁基板表面から不要部分を除去し、又は前記絶縁基板表面に絶縁性・非磁性材料を堆積させることにより突起を形成し、
前記突起が形成された前記絶縁基板の表面に前記軟磁性材料を堆積させ、少なくとも前記突起先端が露出するまで前記軟磁性材料を除去することによって前記突起の両側に、電気的に完全に分離された前記一対の薄膜ヨークを形成し、
前記突起の先端面及び前記薄膜ヨークの上面により形成される面上に、前記薄膜ヨークと電気的接続が得られるように前記ＧＭＲ膜を堆積させ、
前記薄膜ヨーク及び前記ＧＭＲ膜の上に、これらを保護するための絶縁性・非磁性材料からなる保護膜を形成することにより得られるものである請求項１に記載の薄膜磁気センサ。
【請求項３】
前記ギャップ柱は、前記絶縁基板の表面に前記ＧＭＲ膜及び絶縁性・非磁性材料からなる薄膜をこの順で堆積させ、前記ギャップ柱を構成する突起となる領域を残して、少なくともその側壁面に前記ＧＭＲ膜の一部又は全部が露出するまで前記絶縁性・非磁性材料からなる薄膜の全部及び前記ＧＭＲ膜の一部又は全部を除去することにより前記突起を形成し、
前記突起が形成された前記絶縁基板の表面に、あらかじめ露出させた前記ＧＭＲ膜と電気的接続が得られるように前記軟磁性材料を堆積させ、少なくとも前記突起先端が露出するまで前記軟磁性材料を除去することによって前記突起の両側に、電気的には前記ＧＭＲ膜のみと電気的に接続する前記一対の薄膜ヨークを形成し、
前記薄膜ヨークの上に、これを保護するための絶縁性・非磁性材料からなる保護膜を形成することにより得られるものである請求項１に記載の薄膜磁気センサ。
【請求項４】
前記ギャップ柱は、前記絶縁基板の表面に前記ＧＭＲ膜及び絶縁性・非磁性材料からなる薄膜をこの順で堆積させ、前記ギャップ柱を構成する突起となる領域を残して、少なくとも前記ＧＭＲ膜の表面が露出するまで前記絶縁性・非磁性材料からなる薄膜を除去することにより前記突起を形成し、
前記突起が形成された前記絶縁基板の表面に、あらかじめ露出させた前記ＧＭＲ膜と電気的接続が得られるように前記軟磁性材料を堆積させ、少なくとも前記突起先端が露出するまで前記軟磁性材料を除去することによって前記突起の両側に、電気的には前記ＧＭＲ膜のみと電気的に接続する前記一対の薄膜ヨークを形成し、
前記薄膜ヨークの上に、これを保護するための絶縁性・非磁性材料からなる保護膜を形成することにより得られるものである請求項１に記載の薄膜磁気センサ。
【請求項５】
前記ＧＭＲ膜は、金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料からなる請求項１から４までのいずれかに記載の薄膜磁気センサ。
【請求項６】
絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板表面から不要部分を除去し、又は前記絶縁基板の表面に絶縁性・非磁性材料からなる薄膜を堆積させ、前記絶縁基板の表面に突起を形成する突起形成工程と、
前記突起が形成された前記絶縁基板の表面に軟磁性材料からなる薄膜を堆積させ、少なくとも前記突起先端が露出するまで前記軟磁性材料からなる薄膜を除去し、前記突起を介して対向する電気的に完全に分離された一対の薄膜ヨークを形成するヨーク形成工程と、
前記突起先端面及びこれに隣接する前記薄膜ヨークの上面によって構成される面上に、前記軟磁性材料より高い電気比抵抗を有するＧＭＲ膜を、前記薄膜ヨーク上面と電気的に接続するように堆積させるＧＭＲ膜形成工程とを備えた薄膜磁気センサの製造方法。
【請求項７】
絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板の表面に、薄膜ヨークを構成する軟磁性材料より高い電気比抵抗を有するＧＭＲ膜を堆積させるＧＭＲ膜形成工程と、
前記ＧＭＲ膜の上に絶縁性・非磁性材料からなる薄膜を堆積させ、突起となる領域を残して、少なくともその側壁面に前記ＧＭＲ膜の一部又は全部が露出するまで前記絶縁性・非磁性材料からなる薄膜の全部及び前記ＧＭＲ膜の一部又は全部を除去し、前記突起を形成する突起形成工程と、
前記突起が形成された前記絶縁基板の表面に、あらかじめ露出させた前記ＧＭＲ膜と電気的接続が得られるように、前記軟磁性材料からなる薄膜を堆積させ、少なくとも前記突起先端が露出するまで前記軟磁性材料からなる薄膜を除去し、前記突起を介して対向する電気的には前記ＧＭＲ膜のみと電気的に接続する一対の前記薄膜ヨークを形成するヨーク形成工程とを備えた薄膜磁気センサの製造方法。
【請求項８】
絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板の表面に、薄膜ヨークを構成する軟磁性材料より高い電気比抵抗を有するＧＭＲ膜を堆積させるＧＭＲ膜形成工程と、
前記ＧＭＲ膜の上に絶縁性・非磁性材料からなる薄膜を堆積させ、突起となる領域を残して、少なくとも前記ＧＭＲ膜の表面が露出するまで前記絶縁性・非磁性材料からなる薄膜を除去し、前記突起を形成する突起形成工程と、
前記突起が形成された前記絶縁基板の表面に、あらかじめ露出させた前記ＧＭＲ膜と電気的接続が得られるように、前記軟磁性材料からなる薄膜を堆積させ、少なくとも前記突起先端が露出するまで前記軟磁性材料からなる薄膜を除去し、前記突起を介して対向する電気的には前記ＧＭＲ膜のみと電気的に接続する一対の前記薄膜ヨークを形成するヨーク形成工程とを備えた薄膜磁気センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜磁気センサ及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、自動車の車軸、ロータリーエンコーダ、産業用歯車等の回転情報の検出、油圧式シリンダ／空気式シリンダのストロークポジション、工作機械のスライド等の位置・速度情報の検出、工業用溶接ロボットのアーク電流等の電流情報の検出、地磁気方位コンパスなどに好適な薄膜磁気センサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気センサは、電磁気力（例えば、電流、電圧、電力、磁界、磁束など。）、力学量（例えば、位置、速度、加速度、変位、距離、張力、圧力、トルク、温度、湿度など。）、生化学量等の被検出量を、磁界を介して電圧に変換する電子デバイスである。磁気センサは、磁界の検出方法に応じて、ホールセンサ、異方的磁気抵抗（ＡＭＲ：  Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｉｔｙ）センサ、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：  Ｇａｉａｎｔ  ＭＲ）センサ等に分類される。
【０００３】
これらの中でもＧＭＲセンサは、（１）ホールセンサやＡＭＲセンサに比べて電気比抵抗の変化率の最大値（すなわち、ＭＲ比＝△ρ／ρ０（△ρ＝ρＨ−ρ０：ρＨは、外部磁界Ｈにおける電気比抵抗、ρ０は、外部磁界ゼロにおける電気比抵抗））が極めて大きい、（２）ホールセンサに比べて抵抗値の温度変化が小さい、（３）巨大磁気抵抗効果を有する材料が薄膜材料であるために、マイクロ化に適している、等の利点がある。そのため、ＧＭＲセンサは、コンピュータ、電力、自動車、家電、携帯機器等に用いられる高感度マイクロ磁気センサとしての応用が期待されているものである。
【０００４】
ＧＭＲ効果を示す材料としては、（１）強磁性層（例えば、パーマロイ等）と非磁性層（例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等）の多層膜、あるいは、反強磁性層、強磁性層（固定層）、非磁性層及び強磁性層（自由層）の４層構造を備えた多層膜（いわゆる、「スピンバルブ」）からなる金属人工格子、（２）強磁性金属（例えば、パーマロイ等）からなるｎｍサイズの微粒子と、非磁性金属（例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等）からなる粒界相とを備えた金属−金属系ナノグラニュラー材料、（３）スピン依存トンネル効果によってＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）効果が生ずるトンネル接合膜、（４）ｎｍサイズの強磁性金属合金微粒子と、非磁性・絶縁性材料からなる粒界相とを備えた金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料、等が知られている。
【０００５】
これらの内、スピンバルブに代表される多層膜は、一般に、低磁界における感度が高いという特徴がある。しかしながら、多層膜は、種々の材料からなる薄膜を高精度で積層する必要があるために、安定性や歩留まりが悪く、製作コストを抑えるには限界がある。そのため、この種の多層膜は、専ら付加価値の大きなデバイス（例えば、ハードディスク用の磁気ヘッド）にのみ用いられ、単価の安いＡＭＲセンサやホールセンサとの価格競争を強いられる磁気センサに応用するのは困難であると考えられている。また、多層膜間の拡散が生じやすく、ＧＭＲ効果が消失しやすいため、耐熱性が悪いという大きな欠点がある。
【０００６】
一方、ナノグラニュラー材料は、一般に、作製が容易で、再現性も良い。そのため、これを磁気センサに応用すれば、磁気センサを低コスト化することができる。特に、金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料は、（１）その組成を最適化すれば、室温において１０％を越える高いＭＲ比を示す、（２）電気比抵抗が桁違いに高いので、磁気センサの超小型化と低消費電力化が同時に実現可能である、（３）耐熱性の悪い反強磁性膜を含むスピンバルブ膜と異なり、高温環境下でも使用可能である、等の利点がある。しかしながら、金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料は、低磁界における磁界感度が非常に小さいという問題がある。
【０００７】
そこでこの問題を解決するために、特許文献１には、巨大磁気抵抗薄膜の両端に軟磁性薄膜を配置し、巨大磁気抵抗薄膜の磁界感度を上げる点が記載されている。また、同文献には、基板上に膜厚２μｍのパーマロイ薄膜（軟磁性膜）を形成し、パーマロイ薄膜にイオンビームエッチング装置を用いて幅約９μｍの隙間を作製し、隙間の部分にＣｏ３８．６Ｙ４１．０Ｏ４７．４組成を有するナノグラニュラーＧＭＲ膜を積層する薄膜磁気センサの製造方法が記載されている。
【０００８】
また、特許文献２には、巨大磁気抵抗薄膜の両端に軟磁性薄膜を配置した薄膜磁気抵抗素子において、磁界感度をさらに向上させるために、巨大磁気抵抗薄膜の膜厚を軟磁性薄膜の膜厚以下とする点が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−０８７８０４号公報の請求項１及び段落番号「００１９」
【特許文献２】
特開平１１−２７４５９９号公報の請求項１
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
大きな飽和磁化を有し、透磁率の高い軟磁性材料は、磁界感度が極めて高く、相対的に弱い外部磁界で極めて大きな磁化を示す。そのため、軟磁性材料からなる薄膜ヨークで挟まれた狭いギャップ内に、薄膜ヨークと電気的に接続するように、大きな電気比抵抗を有し、かつ巨大磁気抵抗効果を有する薄膜（ＧＭＲ膜）を配置した薄膜磁気センサに対して外部磁界を作用させると、弱い外部磁界によって薄膜ヨークが磁化し、ＧＭＲ膜には、外部磁界の１００〜１００００倍の強い磁界が作用する。その結果、ＧＭＲ膜の磁界感度を著しく大きくすることができる。なお、ＧＭＲ膜としては、現在、金属−絶縁体系グラニュラー薄膜が知られている。
【００１１】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に、従来の薄膜磁気センサの平面図及びそのＡ−Ａ’線断面図を示す。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）において、薄膜磁気センサ１０は、絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板１２と、軟磁性材料からなり、かつギャップ１４ａを介して対向する一対の薄膜ヨーク１４、１４と、ギャップ１４ａ内に形成されたＧＭＲ膜１６と、各薄膜ヨーク１４、１４の端部にそれぞれ形成された電極１８、１８と、薄膜ヨーク１４、１４及びＧＭＲ膜１６を保護するための保護膜１９とを備えている。
【００１２】
従来、このような薄膜磁気センサ１０は、絶縁基板１２表面に成膜された軟磁性薄膜の不要部分を除去することにより、ギャップ１４ａ（凹溝）を介して対向する一対の薄膜ヨーク１４、１４を形成し、さらにギャップ１４ａ近傍以外の部分をマスクしてＧＭＲ膜１６を堆積させる方法により製造されていた。
【００１３】
しかしながら、このような方法により製造された薄膜磁気センサ１０は、電気的特性及び磁気的特性に大きなばらつきが生ずるという問題があった。その原因について詳細に調べたところ、従来の製造方法では、薄膜ヨーク１４、１４と、ＧＭＲ膜１６との間の電気的接触が不十分となったり、ＧＭＲ膜１６のギャップ内膜厚が一様でないなど、不安定になる場合があることが分かった。
【００１４】
すなわち、図１２（ｃ）に示すように、狭いギャップ１４ａを介して対向する薄膜ヨーク１４、１４の上からＧＭＲ膜１６を堆積させると、薄膜ヨーク１４、１４の上面に堆積したＧＭＲ膜１６ａの膜厚が増加するに伴い、背の高い薄膜ヨーク１４、１４の側壁にＧＭＲ膜１６ａが徐々に張り出す。そのため、ギャップ１４ａ底部の角部が薄膜ヨーク１４、１４の側壁に堆積したＧＭＲ膜１６ａによって影となり、ギャップ１４ａ底部の角部へのＧＭＲ膜１６ｂの堆積が阻害される。その結果、ＧＭＲ膜１６ｂの断面形状が三角形状又は台形状となり、ＧＭＲ膜１６ｂと薄膜ヨーク１４、１４との間の接触電気抵抗が大きくばらつく原因となっていた。特に、薄膜ヨーク１４、１４の背が高く、狭いギャップを持つ高性能型においては、この現象がより顕著となり、最悪の場合には、無限大の電気抵抗となることもあった。従って、実用化の大きな障害となっていた。
【００１５】
本発明が解決しようとする課題は、高い電気比抵抗を有するＧＭＲ膜の両側に軟磁性材料からなる薄膜ヨークを電気的に接続配置した薄膜磁気センサ（以下、単に「薄膜磁気センサ」という。）において、ＧＭＲ膜と薄膜ヨークとの間の電気的接触状態のばらつきを低減し、ＧＭＲ膜の膜厚を一定化し、磁気特性の安定化を図ることにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る薄膜磁気センサは、軟磁性材料からなり、かつギャップを介して対向させた一対の薄膜ヨークと、該一対の薄膜ヨークと電気的に接続されるように形成され、かつ前記軟磁性材料より高い電気比抵抗を有するＧＭＲ膜と、前記薄膜ヨーク及び前記ＧＭＲ膜を支持する絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板とを備えた薄膜磁気センサであって、前記ギャップ内に、絶縁性・非磁性材料からなる層と、前記ＧＭＲ膜からなる層と備えた多層構造のギャップ柱を備え、前記ＧＭＲ膜の厚さは、ギャップ長間において均一であることを要旨とする。
【００１７】
また、本発明に係る薄膜磁気センサの製造方法は、絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板表面から不要部分を除去し、又は前記絶縁基板の表面に絶縁性・非磁性材料からなる薄膜を堆積させ、前記絶縁基板の表面に突起を形成する突起形成工程と、前記突起が形成された前記絶縁基板の表面に軟磁性材料からなる薄膜を堆積させ、少なくとも前記突起先端が露出するまで前記軟磁性材料からなる薄膜を除去し、前記突起を介して対向する電気的に完全に分離された一対の薄膜ヨークを形成するヨーク形成工程と、前記突起先端面及びこれに隣接する前記薄膜ヨークの上面によって構成される面上に、前記薄膜ヨークと電気的接続が得られるように、前記軟磁性材料より高い電気比抵抗を有するＧＭＲ膜を堆積させるＧＭＲ膜形成工程とを備えていることを要旨とする。
【００１８】
また、本発明に係る薄膜磁気センサの製造方法の２番目は、絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板の表面に、薄膜ヨークを構成する軟磁性材料より高い電気比抵抗を有するＧＭＲ膜を堆積させるＧＭＲ膜形成工程と、前記ＧＭＲ膜の上に絶縁性・非磁性材料からなる薄膜を堆積させ、突起となる領域を残して、少なくともその側壁面に前記ＧＭＲ膜の一部又は全部が露出するまで前記絶縁性・非磁性材料からなる薄膜の全部及び前記ＧＭＲ膜の一部又は全部を除去し、前記突起を形成する突起形成工程と、前記突起が形成された前記絶縁基板の表面に、あらかじめ露出させた前記ＧＭＲ膜と電気的接続が得られるように、前記軟磁性材料からなる薄膜を堆積させ、少なくとも前記突起先端が露出するまで前記軟磁性材料からなる薄膜を除去し、前記突起を介して対向する電気的には前記ＧＭＲ膜のみと電気的に接続する一対の前記薄膜ヨークを形成するヨーク形成工程とを備えていることを要旨とする。
【００１９】
さらに、本発明に係る薄膜磁気センサの製造方法の３番目は、絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板の表面に、薄膜ヨークを構成する軟磁性材料より高い電気比抵抗を有するＧＭＲ膜を堆積させるＧＭＲ膜形成工程と、前記ＧＭＲ膜の上に絶縁性・非磁性材料からなる薄膜を堆積させ、突起となる領域を残して、少なくとも前記ＧＭＲ膜の表面が露出するまで前記絶縁性・非磁性材料からなる薄膜を除去し、前記突起を形成する突起形成工程と、前記突起が形成された前記絶縁基板の表面に、あらかじめ露出させた前記ＧＭＲ膜と電気的接続が得られるように、前記軟磁性材料からなる薄膜を堆積させ、少なくとも前記突起先端が露出するまで前記軟磁性材料からなる薄膜を除去し、前記突起を介して対向する電気的には前記ＧＭＲ膜のみと電気的に接続するた一対の前記薄膜ヨークを形成するヨーク形成工程とを備えていることを要旨とする。
【００２０】
絶縁基板表面に形成された突起の両側に薄膜ヨークを形成し、次いで突起の先端面及び薄膜ヨークの上面により構成される面上にＧＭＲ膜を形成すれば、少なくともギャップ長間において均一な膜厚を有するＧＭＲ膜が得られる。しかも、ＧＭＲ膜と薄膜ヨークとを確実に面状に金属的接触させることができるので、電気的、及び磁気的特性が安定化する。同様に、予め絶縁基板表面にＧＭＲ膜及び絶縁性・非磁性材料からなる薄膜を形成した後、その側壁面又は底面近傍にＧＭＲ膜が露出するように突起を形成すれば、少なくともギャプ長間において均一な膜厚を有するＧＭＲ膜が得られる。また、この突起の両側に薄膜ヨークを形成すれば、ＧＭＲ膜と薄膜ヨークとを確実に面接触させることができるので、電気的、及び磁気的特性が安定化する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１（ａ）、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に、それぞれ、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気センサ２０の平面図、そのＡ−Ａ’線断面図及びギャップ近傍の拡大断面図を示す。
【００２２】
図１において、薄膜磁気センサ２０は、絶縁基板２２と、ギャップ２４ａを介して対向する一対の薄膜ヨーク２４、２４と、この一対の薄膜ヨーク２４、２４と電気的に接続されるようにギャップ２４ａ間に形成されたＧＭＲ膜２６とを備えている。各薄膜ヨーク２４、２４は、その端部に電極２８、２８が接合され、その上面には、第１保護膜３０、３０が設けられている。さらに、絶縁基板２２の最上面は、第２保護膜３２により覆われている。
【００２３】
初めに、絶縁基板２２について説明する。絶縁基板２２は、薄膜ヨーク２４、２４及びＧＭＲ膜２６を支持するためのものであり、絶縁性・非磁性材料からなる。絶縁基板２２の材質としては、具体的には、ガラス、あるいは、スパッタ膜によって表面を平滑化したアルミナ、熱酸化膜付Ｓｉ、アルミナ・チタンカーバイドなどのセラミックス等の高剛性材が好適な一例として挙げられる。
【００２４】
絶縁基板２２の表面の任意の部位であって、対向する薄膜ヨーク２４、２４を隔てるギャップ２４ａ内には、ギャップ柱２３が設けられている。「ギャップ柱」とは、対向する薄膜ヨーク２４、２４間に積層された絶縁性・非磁性材料からなる層と、ＧＭＲ膜２６とを含む多層構造を備えたものであって、ギャップ柱２３近傍の絶縁基板２２の表面の内、最も低い面から上方に積層された構造物をいう。本実施の形態においては、ギャップ柱２３は、絶縁基板２２の表面に形成された突起２２ａと、その上に堆積させたＧＭＲ膜２６及び第２保護膜３２からなる多層構造を備えている。また、本実施の形態において、ギャップ２４ａのギャップ長とは、ＧＭＲ膜２６と薄膜ヨーク２４、２４が接している最短距離である。また、ギャップ幅とは、ギャップ長方向と垂直方向で、対向する薄膜ヨーク２４、２４先端に挟まれている部分の長さである。なお、対向する薄膜ヨーク２４、２４が対称系で配置にずれがない場合は、ギャップ幅は、薄膜ヨーク２４、２４の先端幅に一致する（図１（ｄ）参照）。
【００２５】
断面において、ギャップ柱２３を構成する突起２２ａは、少なくとも薄膜ヨーク２４、２４の上面側に、一定の距離を有する平行部を備えていることが望ましい。突起２２ａの基部は、図１（ｂ）に示すように、テーパ状になっていても良く、あるいは、突起２２ａ全体が柱状になっていても良い。
【００２６】
この突起２２ａの形成方法は、特に限定されるものではない。例えば、後述するように、平坦な絶縁基板２２の表面の不要部分をエッチング等により除去する方法によって形成しても良い。あるいは、平坦な絶縁基板２２表面に絶縁性・非磁性材料からなる薄膜を堆積させ、この薄膜の不要部分を除去することにより形成しても良い。
【００２７】
絶縁基板２２のその他の部分の形状については、特に限定されるものではなく、薄膜磁気センサ２０の用途、要求特性等に応じて最適な形状を選択すれば良い。また、図１においては、絶縁基板２２上に一対の薄膜ヨーク２４、２４及びＧＭＲ膜２６からなる１個の素子のみが記載されているが、これは単なる例示であり、量産の場合には、同一の絶縁基板２２上に複数個の素子を同時に形成する。
【００２８】
薄膜磁気センサは、温度による基準電位の変動を防ぐため、通常、２個の素子を直列に接続し、中点電位を計測することによって外部磁界の検出を行うようになっている。また、薄膜磁気センサは、２つの素子の感磁軸が互いに直交するように配列させた直交形と、２個の素子の感磁軸が互いに平行になるように配列させた平行形に分類される。また、出力を倍にするために、４個の素子を用いてブリッジ回路を構成する場合もある。この場合、絶縁基板２２上に１個の素子のみを形成し、これを複数個組み合わせて磁気センサとして用いても良く、あるいは、同一の絶縁基板２２上に複数個の素子を形成し、これらを接続して用いても良い。
【００２９】
次に、薄膜ヨーク２４、２４について説明する。薄膜ヨーク２４、２４は、ＧＭＲ膜２６の磁界感度を高めるためのものであり、軟磁性材料からなる。弱磁界に対する高い磁界感度を得るためには、薄膜ヨーク２４、２４には、透磁率μ及び／又は飽和磁化Ｍｓの高い材料を用いるのが好ましい。具体的には、その透磁率μは、１００以上が好ましく、さらに好ましくは、１０００以上である。また、その飽和磁化Ｍｓは、５（ｋＧａｕｓｓ）以上が好ましく、さらに好ましくは、１０（ｋＧａｕｓｓ）以上である。
【００３０】
薄膜ヨーク２４、２４の材質としては、具体的には、パーマロイ（４０〜９０％Ｎｉ−Ｆｅ合金）、センダスト（Ｆｅ７４Ｓｉ９Ａｌ１７）、ハードパーム（Ｆｅ１２Ｎｉ８２Ｎｂ６）、Ｃｏ８８Ｎｂ６Ｚｒ６アモルファス合金、（Ｃｏ９４Ｆｅ６）７０Ｓｉ１５Ｂ１５アモルファス合金、ファインメット（Ｆｅ７５．６Ｓｉ１３．２Ｂ８．５Ｎｂ１．９Ｃｕ０．８）、ナノマックス（Ｆｅ８３ＨＦ６Ｃ１１）、Ｆｅ８５Ｚｒ１０Ｂ５合金、Ｆｅ９３Ｓｉ３Ｎ４合金、Ｆｅ７１Ｂ１１Ｎ１８合金、Ｆｅ７１．３Ｎｄ９．６Ｏ１９．１ナノグラニュラー合金、Ｃｏ７０Ａｌ１０Ｏ２０ナノグラニュラー合金、Ｃｏ６５Ｆｅ５Ａｌ１０Ｏ２０合金等が好適な一例として挙げられる。
【００３１】
薄膜ヨーク２４、２４は、絶縁基板２２表面に形成された突起２２ａの両側に堆積させたものからなる。薄膜ヨーク２４、２４の形状は、特に限定されるものではないが、ＧＭＲ膜２６の磁界感度を高めるためには、以下のような条件を満たしていることが望ましい。
【００３２】
第１に、薄膜ヨーク２４、２４は、ギャップ２４ａ側の断面積が外部磁界の流入・流出端である電極２８側の断面積より小さくなっていることが望ましい。ギャップ２４ａ側の断面積を小さくすると、ギャップ２４ａ先端における磁束密度が大きくなり、ＧＭＲ膜２６に強い磁界を作用させることができる。
【００３３】
第２に、薄膜ヨーク２４、２４は、その電極側の横幅Ｗに対するそのギャップ長方向の長さＬの比（Ｌ／Ｗ）が、適度に大きいことが望ましい。薄膜ヨーク２４、２４のギャップ長方向の長さが相対的に長くなるほど、ギャップ長方向に発生する反磁界が小さくなるので、電極２８側の端面を外部磁界の流入・流出端として有効に機能させることができる。
【００３４】
第３に、各薄膜ヨーク２４、２４の形状は、ギャップ２４ａを挟んで左右対称になっていることが望ましい。各薄膜ヨーク２４、２４の形状が左右非対称であると、磁気特性の悪い薄膜ヨークによって薄膜磁気センサ２０の特性が支配されるので好ましくない。
【００３５】
第４に、ギャップ２４ａを介して対向する各薄膜ヨーク２４、２４と、ＧＭＲ膜２６とが接触している最短距離（すなわち、「ギャップ長」）は、短いことが望ましい。ギャップ長が短くなるほど、薄膜ヨーク２４、２４の先端から漏れた磁束の空間への分散が抑制され、ＧＭＲ膜２６に強い磁界を作用させることができる。但し、ギャップ長の長さは、ＧＭＲ膜２６に作用する磁界の大きさ、突起２２ａの形成の容易性、電気抵抗値仕様等に応じて、最適な長さとするのが好ましい。
【００３６】
なお、薄膜ヨーク２４、２４の厚さは、特に限定されるものではなく、薄膜ヨーク２４、２４の材質、薄膜磁気センサ２０に要求される特性等に応じて、最適な厚さを選択すればよい。また、図１（ａ）に示す例においては、薄膜ヨーク２４、２４の先端側（ギャップ２４ａ側）の平面形状は、テーパ状になっているが、薄膜ヨーク２４、２４の先端に平行部を設けても良い。薄膜ヨーク２４、２４の先端に平行部を設けると、薄膜ヨーク２４、２４先端における磁束の分散が抑制されるので、ＧＭＲ膜２６により強い磁界を作用させることができる。
【００３７】
次に、ＧＭＲ膜２６について説明する。ＧＭＲ膜２６は、外部磁界の変化を電気抵抗の変化として感じ、結果的に電圧の変化として検出するためのものであり、巨大磁気抵抗効果を有する材料からなる。外部磁界の変化を高い感度で検出するためには、ＧＭＲ膜２６のＭＲ比の絶対値は、外部磁界Ｈが数百（Ｏｅ）以下で、５％以上が好ましく、さらに好ましくは、１０％以上である。
【００３８】
また、本発明において、ＧＭＲ膜２６は、薄膜ヨーク２４、２４と直接、電気的に接続されるので、薄膜ヨーク２４、２４より高い電気比抵抗を有するものが用いられる。一般に、電気比抵抗が小さすぎる材料の場合には、薄膜ヨーク２４、２４間が電気的に短絡するので好ましくない。一方、電気比抵抗が高すぎる材料の場合には、ノイズが増加し、外部磁界の変化を電圧変化として検出するのが困難となる。ＧＭＲ膜２６の電気比抵抗は、１０３μΩｃｍ以上１０１２μΩｃｍ以下が好ましく、さらに好ましくは、１０４μΩｃｍ以上１０１１μΩｃｍ以下である。
【００３９】
このような条件を満たす材料には、種々の材料があるが、中でも上述した金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料が特に好適である。金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料は、高いＭＲ比と高い電気比抵抗を有するだけでなく、僅かな組成変動によってＭＲ比が大きく変動することがないので、安定した磁気特性を有する薄膜を、再現性良く、かつ低コストで作製することができるという利点がある。
【００４０】
ＧＭＲ膜２６として用いられる巨大磁気抵抗効果を有する金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料としては、具体的には、Ｃｏ−Ｙ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、Ｃｏ−Ａｌ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、Ｃｏ−Ｓｍ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、Ｃｏ−Ｄｙ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、ＦｅＣｏ−Ｙ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、Ｆｅ−ＭｇＦ２、ＦｅＣｏ−ＭｇＦ２、Ｆｅ−ＣａＦ２等のフッ化物系ナノグラニュラー合金等が好適な一例として挙げられる。
【００４１】
本実施の形態において、ＧＭＲ膜２６は、絶縁性・非磁性材料からなる突起２２ａの先端面と、突起２２ａの両側に堆積させた薄膜ヨーク２４、２４の上面により構成される面（以下、これを「ＧＭＲ膜形成面」という。）上に堆積させたものからなる。この点が、従来の薄膜磁気センサとは異なっている。
【００４２】
このようなＧＭＲ膜形成面は、まず、（１）絶縁基板２２表面に突起２２ａを形成し、次いで、（２）突起２２ａの両側に軟磁性材料からなる薄膜ヨーク２４、２４を堆積させた後、（３）少なくとも突起２２ａの先端面が露出するまで、研磨、エッチング等の手段によりな軟磁性材料を除去することにより形成することができる。
【００４３】
ここで、ＧＭＲ膜形成面は、表面の段差が全くない場合に限られるものではなく、表面に若干の段差がある場合も含まれる。本実施の形態のように、材質の異なる突起２２ａと薄膜ヨーク２４、２４に対して同時に不要部分の除去処理を行うと、図１（ｃ）に示すように、研磨速度又はエッチング速度の相違によって、突起２２ａの先端面と、薄膜ヨーク２４、２４の上面との間に段差ｄが形成される場合がある。
【００４４】
ＧＭＲ膜形成面上に健全なＧＭＲ膜２６を堆積させ、ＧＭＲ膜２６と薄膜ヨーク２４、２４との電気的接触状態を安定化させるためには、ＧＭＲ膜形成面のギャップ長方向の段差ｄは、少なくともＧＭＲ膜２６の膜厚以下であればよく、望ましくは、膜厚の１／２以下が良い。ＧＭＲ膜形成面の段差ｄは、小さい程良い。
【００４５】
また、ＧＭＲ膜形成面に若干の段差が形成される場合において、ギャップ長方向の段差の側壁（図１においては、薄膜ヨーク２４、２４の先端面）の傾斜角度θは、小さいほど良い。段差の側壁の傾斜角度θが大きくなるほど、段差の側壁によってＧＭＲ膜形成面に影ができ、その部分においてＧＭＲ膜２６の堆積が阻害されるので好ましくない。
【００４６】
ＧＭＲ膜形成面に健全なＧＭＲ膜２６を堆積させるためには、段差の側壁の傾斜角度θは、水平面基準で８０°以下が好ましく、さらに好ましくは、水平面基準で６０°以下である。なお、突起２２ａと薄膜ヨーク２４、２４に対して同時にエッチング等の除去処理を行う場合において、除去処理の条件を最適化すると、凹凸の側壁の傾斜角度θを水平面基準で８０°以下にすることができる。
【００４７】
さらに、ＧＭＲ膜２６が堆積されるＧＭＲ膜形成面のギャップ長方向長さは、ギャップ長と同等か、それより長いことが必要である。ＧＭＲ膜形成面の幅方向長さ（ギャップ長方向と垂直方向の長さ）は、ギャップ幅よりも広くても狭くても良い。但し、ＧＭＲ膜２６の横幅よりも広いことが必要である。
【００４８】
また、ＧＭＲ膜２６の磁界感度を高めるためには、ＧＭＲ膜形成面上に堆積させるＧＭＲ膜２６の形状は、以下のような条件を満たしいてることが好ましい。第１に、ＧＭＲ膜２６の横幅は、ギャップ幅より狭いことが望ましい。ＧＭＲ膜２６の横幅の方が広くなると、薄膜ヨーク２４、２４から横幅方向に漏れる弱い磁束に感応するＧＭＲ膜領域が増加し、磁界感度が低下するので好ましくない。但し、ＧＭＲ膜２６の横幅が、ギャップ幅の１．１倍位までは、許容される。
【００４９】
第２に、ＧＭＲ膜２６の膜厚は、薄膜ヨーク２４、２４間の段差ｄより厚いことが好ましい。なお、薄膜磁気センサの電気抵抗値仕様に応じ、このＧＭＲ膜厚は決められる。
【００５０】
なお、本実施の形態において、ＧＭＲ膜２６のギャップ長方向長さは、特に限定されるものではなく、ＧＭＲ膜２６のギャップ長方向長さが、ギャップ長に比べて著しく長くなっていても良い。これは、薄膜磁気センサ２０の電極２８、２８に供給された電流は、主として、ＧＭＲ膜２６のうち、最も電気抵抗の低いギャップ２４ａ間に形成された部分にのみ流れ、それ以外の部分には極めて小さな電流しか流れないためである。
【００５１】
電極２８、２８は、出力を取り出すためのものであり、導電性材料が用いられる。具体的には、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等が好適である。但し、下地には、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉなどの密着向上と拡散防止の膜が置かれる。電極２８、２８の形状は、特に限定されるものではなく、薄膜磁気センサ２０の大きさ、薄膜ヨーク２４、２４の形状等に応じて、最適な形状を選択すればよい。
【００５２】
第１保護膜３０、３０は、突起２２ａの両側に薄膜ヨーク２４、２４を堆積させた後、突起２２ａを露出させる際に薄膜ヨーク２４、２４を保護するためのものである。従って、第１保護膜３０、３０は、除去処理の際には必要なものであるが、薄膜磁気センサ２０にとっては必ずしも必要なものではない。一方、第２保護膜３２は、絶縁基板２２の表面に露出しているＧＭＲ膜２６及び薄膜ヨーク２４、２４を大気環境から遮断し、これらを保護するためのものである。
【００５３】
第１保護膜３０、３０及び第２保護膜３２には、それぞれ、絶縁性・非磁性材料が用いられる。第１保護膜３０、３０及び第２保護膜３２の材質としては、具体的には、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、２００℃以上でハードベークしたフォトレジスト等が好適な一例として挙げられる。
【００５４】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサ２０の製造方法について説明する。図２及び図３に、その工程図を示す。本実施の形態に係る製造方法は、突起形成工程と、ヨーク形成工程と、ＧＭＲ膜形成工程と、電極形成工程と、表面保護膜形成工程とを備えている。
【００５５】
初めに、突起形成工程について説明する。突起形成工程は、絶縁基板２２表面に、絶縁性・非磁性材料からなる突起２２ａを形成する工程である。突起２２ａは、具体的には、以下のような手順により形成するのが好ましい。
【００５６】
すなわち、まず、図２（ａ）に示すように、絶縁基板２２の表面に透過防止膜３４を形成する。この透過防止膜３４は、後述するフォトレジストでパターニングする際に、パターン精度を高めるためのものである。透過防止膜３４には、一般に、Ｃｒ薄膜、Ｔｉ薄膜等が用いられる。
【００５７】
次に、図２（ｂ）に示すように、透過防止膜３４の上にフォトレジスト３７を塗布した後、絶縁基板２２の上方に所定の開口部を有するマスク３６を配置し、露光する。次に、感光部を現像処理により除去すると、図２（ｃ）に示すように、突起２２ａとなる部分及び薄膜ヨーク２４、２４を形成しない部分に、それぞれ、フォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂが形成される。
【００５８】
この場合、フォトレジスト膜３８ａ、３８ｂを形成した後、８０〜１２０℃×０．０５〜１ｈのポストベークを行うのが好ましい。ポストベークを行うと、フォトレジスト膜３８ｂから溶剤が揮発して若干収縮するために、フォトレジスト膜３８ｂの側壁面に傾斜を持たせることができる。フォトレジスト膜３８ｂの側壁面に若干の傾斜があると、エッチングの際に影ができにくくなるので、効率よくエッチングを行うことができる。また、エッチング条件を最適化すると、フォトレジスト膜３８ｂの境界線に沿って、絶縁基板２２をほぼ垂直にエッチングすることができる。なお、突起２２ａとなる部分に形成されるフォトレジスト膜３８ａは、体積が小さいので、ポストベークを行っても、露光した時点のほぼ垂直に近い形状がほぼ保たれる。
【００５９】
次に、図２（ｄ）に示すように、絶縁基板２２を回転させながらＡｒイオンビームエッチングを行う。この時、絶縁基板２２の回転速度、Ａｒイオンビームの照射角度等の照射条件を最適化すると、図２（ｄ）に示すように、フォトレジスト膜３８ａ、３８ｂの境界線に沿って、絶縁基板２２の表面をほぼ垂直にエッチングすることができる。特に、ポストベークを行った場合には、フォトレジスト膜３８ｂの境界線に沿ってエッチングされる垂直部の長さを、フォトレジスト膜３８ａ側の垂直部より長くすることができる。
【００６０】
Ａｒイオンビームエッチング終了後、絶縁基板２２表面に残ったフォトレジスト膜３８ａ、３８ｂを除去（ハクリ）すると、図２（ｅ）に示すように、絶縁基板２２の表面に、その側壁が絶縁基板２２の表面に対してほぼ垂直であり、かつ一定の幅（ギャップ長）及び高さを有する突起２２ａを形成することができる。また、絶縁基板２２の表面には、突起２２ａを介して対向する２つのくぼみが形成される。
【００６１】
なお、突起２２ａの形成方法は、これに限定されるものではなく、他の方法を用いても良い。例えば、Ａｒイオンビームエッチングの代わりに薬品によるウエットエッチング、あるいは反応性イオンエッチングを行っても良く、または、絶縁基板２２の全面に、絶縁性・非磁性材料からなる薄膜を堆積させ、突起２２ａとなる部分を残して、絶縁性・非磁性材料からなる薄膜を除去する方法により形成しても良い。
【００６２】
次に、ヨーク形成工程について説明する。ヨーク形成工程は、絶縁基板２２表面に形成された突起２２ａの両側に、軟磁性材料からなる薄膜を堆積させ、少なくとも突起２２ａ先端が露出するまで軟磁性材料からなる薄膜を除去し、突起２２ａを介して対向する電気的に完全に分離された一対の薄膜ヨーク２４、２４を形成する工程である。具体的には、まず、図２（ｆ）に示すように、絶縁基板２２の全面に、軟磁性薄膜２４ｂを、所定の厚さとなるまで堆積させる。
【００６３】
次に、図２（ｇ）に示すように、軟磁性薄膜２４ｂの表面に、絶縁性・非磁性材料からなる第１保護膜３０を所定の厚さとなるまで堆積させる。第１保護膜３０は、上述したように、絶縁基板２２の表面を平坦化する際に軟磁性薄膜２４ｂ（すなわち、薄膜ヨーク２４、２４）を保護するためのものである。また、第１保護膜３０の材質は、平坦化の方法に応じて、最適なものを選択する。
【００６４】
次に、図２（ｈ）に示すように、少なくとも突起２２ａの先端面が露出し、突起２２ａの両側に薄膜ヨーク２４、２４が分離形成されるまで、軟磁性薄膜２４ｂを除去する。また、これにより、絶縁基板２２表面には、突起２２ａの先端面及びこれに隣接する一対の薄膜ヨーク２４、２４の上面からなり、かつギャップ長方向長さがギャップ長より長く、かつ幅方向長さがギャップ幅より広いＧＭＲ膜形成面が形成される。
【００６５】
軟磁性薄膜２４ｂの不要部分を除去し、ＧＭＲ膜形成面を形成する方法は、特に限定されるものではなく、種々の方法を用いることができる。具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【００６６】
第１の方法は、絶縁基板２２の表面全面に第１保護膜３０を形成した後、絶縁基板２２の表面を機械研磨する方法（以下、これを「機械研磨法」という。）である。この場合、第１保護膜３０には、Ａｌ２Ｏ３膜、ＳｉＯ２膜、Ｓｉ３Ｎ４膜、２００℃以上でハードベークしたフォトレジスト膜等を用いるのが好ましい。
【００６７】
第２の方法は、絶縁基板２２の表面全面に、その表面の凹凸が緩和されるように第１保護膜３０を形成した後、絶縁基板２２の表面をイオンビームによりエッチングする方法（以下、これを「エッチバック法」という。）である。この場合、第１保護膜３０には、ポストベーク（９０〜１２０℃）したフォトレジスト膜を用いるのが好ましい。
【００６８】
絶縁基板２２の表面にフォトレジスト膜（第１保護膜３０）を形成し、エッチングを行うと、まず、フォトレジスト膜のみがエッチングされる。エッチングが進行すると、やがて軟磁性薄膜２４ｂの凸部がフォトレジスト膜の表面に露出するので、それ以後は、フォトレジスト膜と軟磁性薄膜２４ｂの凸部が同時にエッチングされる。
【００６９】
一般に、フォトレジスト膜最表面は、完全に平坦とならず、かつ、軟磁性薄膜２４ｂとフォトレジスト膜のエッチング速度に差があるので、１回のエッチングで絶縁基板２２の表面を完全に平坦化するのは困難である。そのため、通常は、フォトレジスト膜が完全になくなる前にエッチングを一旦止め、フォトレジスト膜を除去（ハクリ）する。そして、絶縁基板２２の表面がほぼ完全に平坦化するまで、（１）フォトレジスト膜の形成及びポストベーク（９０〜１２０℃）、（２）エッチング、及び（３）ハクリを所定回数繰り返す。
【００７０】
なお、軟磁性薄膜２４ｂの除去処理は、少なくとも突起２２ａの先端面が露出するまで行えば十分であり、図２（ｈ）に示すように、第１保護膜３０を完全に除去する必要はないが、突起２２ａの高さに余裕がある場合には、第１保護膜３０が完全になくなるまで、除去処理を行っても良い。
【００７１】
次に、ＧＭＲ膜形成工程について説明する。ＧＭＲ膜形成工程は、絶縁基板２２の表面に形成されたＧＭＲ膜形成面上にＧＭＲ膜２６を堆積させ、所定の形状にする工程である。ＧＭＲ膜２６の形成は、具体的には、以下のような方法により行うのが好ましい。
【００７２】
すなわち、まず、図２（ｉ）に示すように、絶縁基板２２の表面のうち、ＧＭＲ膜２６を形成する領域を残して、突起形成工程で説明した方法と同様の方法にて新たにフォトレジスト膜３８を形成する。この時、ＧＭＲ膜２６を形成する領域（フォトレジスト膜３８を形成しない領域）のギャップ長方向長さは、ギャップ長より十分に長くとる。また、この領域のギャップ幅方向長さは、必要とされる磁界感度や電気抵抗等に応じて寸法が規定されるが、高感度が要求される場合は、ギャップ幅より狭いことが望ましい。
【００７３】
次に、図２（ｊ）に示すように、絶縁基板２２の全面に所定の組成を有するＧＭＲ膜２６を堆積させる。これにより、ギャップ長方向長さがギャップ長より長い領域に一定の膜厚を有する健全なＧＭＲ膜２６が形成される。また、これと同時に、薄膜ヨーク２４、２４と、ギャップ２４ａ間に形成されたＧＭＲ膜２６が電気的に接続される。ＧＭＲ膜２６を形成した後は、図３（ａ）に示すように、絶縁基板２２の表面からフォトレジスト膜３８を除去（リフトオフ）する。
【００７４】
なお、上述した手順に代えて、（１）平坦化した絶縁基板２２の表面全面に直接、ＧＭＲ膜２６を堆積させ、（２）突起２２ａ近傍のみをフォトレジスト膜等でマスクし、（３）ＧＭＲ膜２６のうち、フォトレジスト膜等で覆われていない部分のみをエッチング等により除去する方法を用いて、ギャップ２４ａ間にＧＭＲ膜２６を形成しても良い。
【００７５】
次に、電極形成工程について説明する。電極形成工程は、薄膜ヨーク２４、２４の端部に電極２８、２８を形成する工程である。具体的には、まず、電極２８、２８を形成する領域を除いて、突起形成工程で説明した方法と同様の方法にて新たにフォトレジスト膜３８を形成し（図３（ｂ））、フォトレジスト膜３８の上から、所定の厚さを有する導電性材料からなる薄膜２８ａを堆積させ（図３（ｃ））、フォトレジスト膜３８を除去（リフトオフ）する。これにより、図３（ｄ）に示すように、薄膜ヨーク２４の端部に電極２８を形成することができる。なお、電極２８の形成方法は、これに限定されるものではなく、例えば、ＧＭＲ膜２６近傍を除いて絶縁基板２２の全面に直接、導電性材料からなる薄膜２８ａを堆積させ、フォトレジスト膜で必要部をカバーした後、Ａｒイオンビームエッチング、薬品によるウエットエッチング、あるいは反応性エッチング等により、不要部分を除去する方法を用いても良い。但し、この場合は、除去部の下にあるＧＭＲ膜や薄膜ヨークを保護するための保護膜を、あらかじめ形成する必要がある。
【００７６】
次に、表面保護膜形成工程について説明する。表面保護膜形成工程は、絶縁基板２２の最表面に、薄膜ヨーク２４、２４及びＧＭＲ膜２６を保護するための第２保護膜３２を形成する工程である。具体的には、まず、第２保護膜３２を形成する領域を除いて、突起形成工程で説明した方法と同様の方法にて新たにフォトレジスト膜３８を形成する（図３（ｅ））。この場合、電極２８の一部が第２保護膜３２で覆われるように、フォトレジスト膜３８を形状すると良い。次いで、フォトレジスト膜３８の上から、所定の厚さを有する第２保護膜３２を堆積させ（図３（ｆ））、フォトレジスト膜３８を除去（リフトオフ）する。これにより、図３（ｇ）に示すように、本実施の形態に係る薄膜磁気センサ２０が得られる。なお、第２保護膜３２の形成方法は、これに限定されるものではなく、例えば、絶縁基板２２の全面に直接、第２保護膜３２を堆積させ、フォトレジスト膜を形成して、必要部をカバーした後、Ａｒイオンビームエッチング、薬品によるウエットエッチング、あるいは反応性エッチング等により、不要部分を除去する方法を用いても良い。
【００７７】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサの２０作用について説明する。従来の薄膜磁気センサは、絶縁基板表面に堆積させた軟磁性薄膜に幅の狭い凹溝（ギャップ）を形成して凹溝を介して対向する薄膜ヨークとした後、この上からＧＭＲ膜を堆積させるという方法により製造されていた。
【００７８】
しかしながら、このような方法では、凹溝内に形成されたＧＭＲ膜の断面が三角形状又は台形状となる。そのため、薄膜ヨークとＧＭＲ膜との接触面積は、ＧＭＲ膜の平均膜厚に比べて著しく小さくなり、極端な場合には、両者が線接触した状態となる。その結果、わずかな製造条件の変動によって薄膜ヨークとＧＭＲ膜との間の接触電気抵抗が大きく変動し、かつ磁気特性も安定しない原因となっていた。
【００７９】
また、金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料は、優れた磁気特性を有しているが、脆いために、凹溝内に薄膜状に堆積させたときに、平面部からの薄膜成長と壁からの薄膜成長の境界線において亀裂が生じやすい。そのため、これを薄膜磁気センサのＧＭＲ膜として用いた場合において、凹溝内にＧＭＲ膜を堆積させたときには、電気的特性も、磁気的特性も不安定となりやすかった。
【００８０】
これに対し、本実施の形態に係る薄膜磁気センサ２０は、絶縁基板２２表面に突起２２ａを形成し、その両側に薄膜ヨーク２４、２４を堆積させているので、ギャップ２４ａ内には絶縁性・非磁性材料からなる突起２２ａが充填された状態になっている。そのため、突起２２ａの先端面を平坦化させた後、この上からＧＭＲ膜２６を堆積させると、薄膜ヨーク２４、２４の側壁によってＧＭＲ膜２６の堆積が阻害されることがない。
【００８１】
また、突起２２ａ先端面及びその近傍に、ギャップ長より長い相対的に平坦なＧＭＲ膜形成面を形成し、このＧＭＲ膜形成面の上にＧＭＲ膜２６を形成しているので、少なくともギャップ２４ａ間には、ほぼ一定の厚さを有する健全なＧＭＲ膜２６を形成することができる。また、ＧＭＲ膜２６の下面と、薄膜ヨーク２４、２４の上面において、両者を確実に電気的面接触させることができる。さらに、ＧＭＲ膜２６として相対的に脆い材料を用いた場合であっても、ＧＭＲ膜２６に亀裂が入りにくくなる。そのため、製造条件が多少変動しても両者間の接触電気抵抗が大きく変動することはなく、かつ薄膜磁気センサの磁気特性が安定化する。
【００８２】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜磁気センサについて説明する。図４（ａ）、図４（ｂ）、並びに図４（ｃ）及び図４（ｄ）に、それぞれ、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜磁気センサ４０の平面図、そのＡ−Ａ’線断面図並びにギャップ近傍の拡大断面図の具体例１及び具体例２を示す。
【００８３】
図４において、薄膜磁気センサ４０は、絶縁基板４２と、ギャップ４４ａを介して対向する一対の薄膜ヨーク４４、４４と、この一対の薄膜ヨーク４４、４４と電気的に接続されるようにギャップ４４ａ間に形成されたＧＭＲ膜４６とを備えている。各薄膜ヨーク４４、４４は、その端部に電極４８、４８が接合されている。さらに、絶縁基板４２の最上面は、第２保護膜５２により覆われている。
【００８４】
薄膜ヨーク４４、４４は、絶縁基板４２の表面に形成された突起４３ａの両側に堆積させたものからなる。また、突起４３ａは、テーパ状にエッチングされた絶縁基板４２の凸部４２ａと、絶縁基板４２表面に積層されたＧＭＲ膜４６と、その上に積層された第３保護膜５０により構成されている。さらに、本実施の形態において、ギャップ柱４３は、突起４３ａと、この突起４３ａの上に積層された第２保護膜５２により構成されている。すなわち、本実施の形態においては、ギャップ柱４３の側面及び／又は下部斜面に露出しているＧＭＲ膜４６の面と、薄膜ヨーク４４、４４の側面及び／又は下部斜面が電気的接触を保っている。
【００８５】
このようなギャップ柱４３は、絶縁基板４２の表面にＧＭＲ膜４６及び第３保護膜５０をこの順で積層し、突起４３ａの側壁面にＧＭＲ膜４６の一部又は全部が露出するまで、突起４３ａの先端部分となる領域を残して、第３保護膜５０の全部及びＧＭＲ膜４６の一部又は全部を除去し、さらに、突起４３ａの両端に薄膜ヨーク４４、４４を形成し、その上に第２保護膜５２を堆積させることにより形成することができる。
【００８６】
突起４３ａの内、絶縁基板４２の表面に対して垂直な部分（側壁面）は、図４（ｃ）に示すように、第３保護膜５０のみによって構成されていても良い。この場合、若干感度は下がるが、斜面上に露出したＧＭＲ膜４６と薄膜ヨーク４４、４４が確実に電気接触を持つ。さらに、高い磁界感度を得るためには、図４（ｄ）に示すように、突起４３ａの側壁面にＧＭＲ膜２６が含まれていることが望ましい。突起４３ａの側壁面を構成するＧＭＲ膜４６の厚さｔは、ＧＭＲ膜４６の膜厚の１／２以上が好ましい。突起４３ａの側壁面を構成するＧＭＲ膜４６の厚さｔが厚くなるほど、磁界感度を高くすることができる。
【００８７】
突起４３ａの先端部分を構成する第３保護膜５０の材質は、絶縁性・非磁性材料であればよい。第３保護膜５０の材質としては、具体的には、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、２００℃以上でハードベークしたフォトレジスト等が好適である。
【００８８】
なお、絶縁基板４２、突起４３ａ、薄膜ヨーク４４、ＧＭＲ膜４６、電極４８及び第２保護膜５２のその他の点については、それぞれ、第１の実施の形態に係る薄膜磁気センサ２０の基板２２、突起２２ａ、薄膜ヨーク２４、ＧＭＲ膜２６、電極２８及び第２保護膜３２と同様であるので、説明を省略する。
【００８９】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサ４０の製造方法について説明する。図５及び図６に、その工程図を示す。本実施の形態に係る製造方法は、ＧＭＲ膜形成工程と、突起形成工程と、ヨーク形成工程と、電極形成工程と、表面保護膜形成工程とを備えている。
【００９０】
初めに、ＧＭＲ膜形成工程について説明する。ＧＭＲ膜形成工程は、絶縁基板４２の表面に、ＧＭＲ膜４６を堆積させる工程である。ＧＭＲ膜４６の形成は、具体的には、以下のような方法により行うのが好ましい。
【００９１】
まず、表面が平坦化された絶縁基板４２の表面に、ＧＭＲ膜４６を形成する領域を残して、フォトレジスト膜３８を形成する（図５（ａ））。この時、ＧＭＲ膜４６を形成する領域のギャップ長方向長さは、ギャップ長より十分に長くとり、幅は、必要とされる磁界感度や電気抵抗等に応じて規定される。次に、絶縁基板４２の全面にＧＭＲ膜４６を形成した後（図５（ｂ））、フォトレジスト膜３８を除去（リフトオフ）すれば、図５（ｃ）に示すように、ギャップ４４ａが形成される部分に、ＧＭＲ膜４６を形成することができる。
【００９２】
なお、上述した手順に代えて、（１）平坦化した絶縁基板４２の表面全面に直接、ＧＭＲ膜４６を堆積させ、（２）突起４３ａとなる部分及びその近傍のみをフォトレジスト膜等でマスクし、（３）ＧＭＲ膜４６のうち、フォトレジスト膜等で覆われていない部分のみをエッチング等により除去する方法を用いても良い点は、第１の実施の形態と同様である。
【００９３】
次に、突起形成工程について説明する。突起形成工程は、ＧＭＲ膜４６の上に第３保護膜５０をさらに堆積させ、突起４３ａの側壁面にＧＭＲ膜４６の一部又は全部が露出するまで、突起４３ａとなる領域を残して、第３保護膜５０の全部及びＧＭＲ膜４６の一部又は全部を除去し、突起４３ａを形成する工程である。突起４３ａの形成は、具体的には、以下のような方法により行うのが好ましい。
【００９４】
すなわち、まず、絶縁基板４２の表面全面に、第３保護膜５０を、所定の厚さとなるまで堆積させる（図５（ｄ））。なお、第３保護膜５０の厚さが厚くなるほど、エッチングにより形成される突起４３ａの形状精度が悪くなる傾向があるので、第３保護膜５０の厚さは、極力、薄くするのが好ましい。
【００９５】
次に、第３保護膜５０の上に、Ｃｒ薄膜、Ｔｉ薄膜等からなる透過防止膜３４を形成する（図５（ｅ））。次いで、突起４３ａとなる部分及び薄膜ヨーク４４、４４を形成しない部分に、それぞれ、フォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを形成する（図５（ｆ））。なお、フォトレジスト膜３８ａ、３８ｂのポストベークを行うのが好ましい点は、第１の実施の形態と同様である。
【００９６】
次に、絶縁基板４２を回転させながら、所定の条件下でＡｒイオンビームエッチングを行うと、図５（ｇ）に示すように、絶縁基板４２の表面に、その先端の側壁面が絶縁基板４２の表面に対してほぼ垂直であり、かつ一定の幅（ギャップ長）及び高さを有する突起４３ａを形成することができる。また、照射条件を最適化すれば、ＧＭＲ膜４６の一部又は全部を突起４３ａ先端の垂直な側壁面に露出させることができる。さらに、これと同時に、フォトレジスト膜３８ｂの境界線に沿って絶縁基板４２がほぼ垂直にエッチングされ、絶縁基板４２の表面には、突起４３ａを介して対向する２つのくぼみが形成される。エッチング終了後、図５（ｈ）に示すように、絶縁基板４２表面に残ったフォトレジスト膜３８を除去（ハクリ）する。
【００９７】
次に、ヨーク形成工程について説明する。ヨーク形成工程は、突起４３ａの両側に軟磁性材料を堆積させ、突起４３ａを介して対向する電気的に完全に分離された一対の薄膜ヨーク４４、４４を形成する工程である。薄膜ヨーク４４、４４は、第１の実施の形態とほぼ同様の方法を用いて形成することができる。
【００９８】
すなわち、まず、薄膜ヨーク４４、４４を形成する領域を除いて、絶縁基板４２表面に新たにフォトレジスト膜３８を形成する（図５（ｉ））。次いで、絶縁基板４２の全面に、軟磁性薄膜４４ｂを所定の厚さとなるまで堆積させ、突起４３ａを介して対向する一対の薄膜ヨーク４４、４４を形成する（図６（ａ））。その後、フォトレジスト膜３８を取り除く（リフトオフ）（図６（ｂ））。
【００９９】
次に、絶縁基板４２表面全面に第１保護膜３０を形成する（図６（ｃ））。次いで、少なくとも突起４３ａ先端の軟磁性薄膜４４ｂが完全に除去されるまで、上述した機械研磨法、エッチバック法等を用いて、軟磁性薄膜４４ｂの除去を行う。これにより、図６（ｄ）に示すように、突起４３ａを介して対向する一対の薄膜ヨーク４４、４４を形成することができる。
【０１００】
なお、薄膜ヨーク４４、４４を形成した後、薄膜ヨーク４４、４４の上部に残る第１保護膜３０は、図６（ｄ）に示すように完全に除去（ハクリ）しても良く、あるいは、残したままとしても良い。また、機械研磨法又はエッチバック法に代えて、（１）軟磁性薄膜４４ｂの内、突起４３ａ先端に堆積した部分を残してフォトレジスト膜等でマスクし、（２）フォトレジスト膜等で覆われていない部分をエッチングにより除去する方法（以下、これを「余分膜除去法」という。）を用いて、軟磁性膜４４ｂの不要部分を除去しても良い。
【０１０１】
この後、第１の実施の形態と同様の手順に従い、絶縁基板４２の表面の内、電極４８、４８を形成する領域を残して、フォトレジスト膜３８を新たに形成し（図６（ｅ））、この上から導電材料からなる薄膜４８ａを堆積させ（図６（ｆ））、フォトレジスト膜３８を除去（リフトオフ）すれば、図６（ｇ）に示すように、薄膜ヨーク４４、４４の端部に、電極４８を形成することができる（電極形成工程）。さらに、第１の実施の形態と同様の手順に従い、絶縁基板４２の表面に第２保護膜５２を形成（表面保護膜形成工程）すれば、本実施の形態に係る薄膜磁気センサ４０が得られる。
【０１０２】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサ４０の作用について説明する。絶縁基板４２の表面にＧＭＲ膜４６及び第３保護膜５０をこの順で積層し、所定の条件下で絶縁基板４２表面のエッチングを行うと、その側壁面にＧＭＲ膜４６の一部又は全部が露出している突起４３ａを形成することができる。
【０１０３】
この上から軟磁性薄膜４４ｂを堆積させると、下に凸の狭い溝内に堆積させる場合と異なり、絶縁基板４２の表面から突出している突起４３ａの周囲には影ができにくいので、軟磁性薄膜４４ｂは、突起４３ａの側壁面に密着した状態で堆積する。そのため、軟磁性薄膜４４ｂからなる薄膜ヨーク４４、４４と、突起４３ａの側壁面に露出したＧＭＲ膜４６とを確実に面接触させることができる。また、製造条件が多少変動しても両者間の接触電気抵抗が大きく変動することはなく、薄膜磁気センサの磁気特性が安定化する。
【０１０４】
また、外部磁界によって薄膜ヨーク４４、４４が磁化されると、薄膜ヨーク４４、４４からの漏れ磁束は、主として、突起４３ａの側壁面の間を通る。そのため、突起４３ａの側壁面にＧＭＲ膜４６を露出させた場合には、ＧＭＲ膜４６により強い磁界が作用し、磁界感度がさらに向上する。
【０１０５】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る薄膜磁気センサについて説明する。図７（ａ）、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に、それぞれ、本発明の第３の実施の形態に係る薄膜磁気センサ６０の平面図、そのＡ−Ａ’線断面図及びギャップ近傍の拡大断面図を示す。
【０１０６】
図７において、薄膜磁気センサ６０は、絶縁基板６２と、ギャップ６４ａを介して対向する一対の薄膜ヨーク６４、６４と、この一対の薄膜ヨーク６４、６４と電気的に接続されるようにギャップ６４ａ間に形成されたＧＭＲ膜６６とを備えている。各薄膜ヨーク６４、６４は、その端部に電極６８、６８が接合され、絶縁基板６２の最上面は、第２保護膜７２により覆われている。
【０１０７】
ＧＭＲ膜６６は、絶縁基板６２の表面に堆積させたものからなる。また、ギャップ６４ａ間には、ＧＭＲ膜６６及び第４保護膜７０からなる突起６３ａが形成され、突起６３ａの両側には、薄膜ヨーク６４、６４が形成されている。すなわち、本実施の形態においては、ＧＭＲ膜６６の上面と、薄膜ヨーク６４、６４の下面とが電気的面接触した状態になっている。さらに、本実施の形態において、ギャップ柱６３は、突起６３ａと、第２保護膜７２により構成されている。
【０１０８】
突起６３ａは、絶縁基板６２上にＧＭＲ膜６６及び絶縁性・非磁性材料からなる第４保護膜７０をこの順で堆積させ、少なくともＧＭＲ膜６６の表面が露出するまで、第４保護膜７０を、突起６３ａとなる領域を残して除去することにより形成されたものからなる。第４保護膜７０の材質としては、具体的には、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、２００℃以上でハードベークしたフォトレジスト等が好適である。
【０１０９】
なお、絶縁基板６２、突起６３ａ、薄膜ヨーク６４、ＧＭＲ膜６６、電極６８及び第２保護膜７２のその他の点については、第１の実施の形態に係る薄膜磁気センサ２０の基板２２、突起２２ａ、薄膜ヨーク２４、ＧＭＲ膜２６、電極２８及び第２保護膜３２と同様であるので、説明を省略する。
【０１１０】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサ６０の製造方法について説明する。図８及び図９に、その工程図を示す。本実施の形態に係る製造方法は、ＧＭＲ膜形成工程と、突起形成工程と、ヨーク形成工程と、電極形成工程と、表面保護膜形成工程とを備えている。
【０１１１】
本実施の形態に係るＧＭＲ膜形成工程は、第２の実施の形態に係るＧＭＲ膜形成工程とほぼ同様である。すなわち、まず、平坦化された絶縁基板６２の表面に、ＧＭＲ膜６６を形成する領域を残してフォトレジスト膜３８を形成する（図８（ａ））。さらに、フォトレジスト膜３８の上から所定の組成を有するＧＭＲ膜６６を所定の厚さとなるまで堆積させ（図８（ｂ））、フォトレジスト膜３８を除去（リフトオフ）する（図８（ｃ））。これにより、絶縁基板６２表面に、ギャップ長方向長さがギャップ長より長いＧＭＲ膜６６を形成することができる。
【０１１２】
次に、突起形成工程について説明する。突起形成工程は、絶縁基板６２表面に形成されたＧＭＲ膜６６の上に、さらに第４保護膜７０を堆積させ、少なくともＧＭＲ膜６６の表面が露出するまで、突起６３ａとなる領域を残して、第４保護膜７０を除去する工程である。突起６３ａの形成は、具体的には、以下のような方法により行うことが好ましい。
【０１１３】
すなわち、まず、絶縁基板６２の表面全面に、第４保護膜７０を、所定の厚さとなるまで堆積させる（図８（ｄ））。なお、第４保護膜７０の厚さが厚くなるほど、エッチングにより形成される突起６３ａの形状精度が悪くなる傾向があるので、第４保護膜７０の厚さは、極力、薄くするのが好ましい点は、第１の実施の形態と同様である。
【０１１４】
次に、第４保護膜７０の上に、Ｃｒ薄膜、Ｔｉ薄膜等からなる透過防止膜３４を形成する（図８（ｅ））。次いで、突起６３ａとなる部分にフォトレジスト膜３８を形成する（図８（ｆ））。
【０１１５】
次に、絶縁基板６２を回転させながら、比較的垂直に近い条件下でＡｒイオンビームエッチングを行うと、図８（ｇ）に示すように、ＧＭＲ膜６６の表面に、その側壁が絶縁基板６２の表面に対して任意の角度を持ち、かつ一定の幅（ギャップ長）及び高さを有する突起６３ａを形成することができる。また、エッチング条件を最適化すると、突起６３ａの形状を、テーパ部のないほぼ垂直の柱状とすることもできる。エッチング終了後、図８（ｈ）に示すように、突起６３ａの表面に残ったフォトレジスト膜３８を除去（ハクリ）する。
【０１１６】
次に、ヨーク形成工程について説明する。ヨーク形成工程は、突起６３ａの両側に軟磁性薄膜６４ｂを堆積させ、突起６３ａを介して対向する電気的に完全に分離された一対の薄膜ヨーク６４、６４を形成する工程である。薄膜ヨーク６４、６４は、第１の実施の形態とほぼ同様の方法を用いて形成することができる。
【０１１７】
すなわち、まず、薄膜ヨーク６４、６４を形成する領域を除いて、絶縁基板６２表面に新たにフォトレジスト膜３８を形成する（図９（ａ））。次いで、絶縁基板６２の全面に、軟磁性薄膜６４ｂを、所定の厚さとなるまで堆積させ、突起６３ａを介して対向する一対の薄膜ヨーク６４、６４を形成する（図９（ｂ））。その後、フォトレジスト膜３８を除去（リフトオフ）する（図９（ｃ））。
【０１１８】
次に、絶縁基板６２表面全面に第１保護膜３０を形成する（図９（ｄ））。次いで、少なくとも突起６３ａ先端の軟磁性薄膜６４ｂが完全に除去されるまで、機械研磨法、エッチバック法等を用いて、軟磁性薄膜６４ｂの除去を行う。これにより、図９（ｅ）に示すように、突起６３ａを介して対向する一対の薄膜ヨーク６４、６４を形成することができる。なお、薄膜ヨーク６４、６４を形成した後、薄膜ヨーク６４、６４の上部に残る第１保護膜３０は、図９（ｅ）に示すように、完全に除去しても良く、あるいは、残したままとしても良い。また、機械研磨法等に代えて、余分膜除去法を用いても良い。
【０１１９】
この後、第１の実施の形態と同様の手順に従い、絶縁基板６２の表面の電極６８、６８を形成する領域を残して、フォトレジスト膜３８を新たに形成し、この上から電極材料６８ａを堆積させ（図９（ｆ））、フォトレジスト膜３８を除去（リフトオフ）すれば、図９（ｇ）に示すように、薄膜ヨーク６４、６４の端部に、電極６８を形成することができる（電極形成工程）。さらに、第１の実施の形態と同様の手順に従い、絶縁基板６２の表面に第２保護膜７２を形成（表面保護膜形成工程）すれば、本実施の形態に係る薄膜磁気センサ６０が得られる。
【０１２０】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサ６０の作用について説明する。本実施の形態に係る薄膜磁気センサ６０は、絶縁基板６２表面に、ギャップ長方向長さがギャップ長より長いＧＭＲ膜６６を形成し、さらにＧＭＲ膜６６の上に第４保護膜７０を堆積させた後、突起６３ａを形成し、この上から軟磁性薄膜６４ｂを堆積させたものからなるので、ＧＭＲ膜６６の上面と、薄膜ヨーク６４、６４の下面において、両者が確実に電気的面接触した状態になっている。そのため、製造条件が多少変動しても両者間の接触電気抵抗が大きく変動することはなく、かつ薄膜磁気センサ６０の磁気特性が安定化する。
【０１２１】
【実施例】
（実施例１）
図５及び図６に示す方法を用いて、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す形状を有する薄膜磁気センサ４０を作製した。なお、本実施例においては、同一絶縁基板４２上に、１個のＧＭＲ膜４６とその両側に配置された一対の薄膜ヨーク４４、４４からなる素子（以下、これを「単位素子」という。）４０ａが４個近接して配置された素子群（以下、これを「チップ」という。図１３（ａ）参照。）４１を、合計２５個（単位素子にして合計１００個。図１３（ｂ）参照。）作製した。
【０１２２】
また、絶縁基板４２には、無アルカリガラス基板を用い、ＧＭＲ膜４６には、ＦｅＣｏ−ＭｇＦ２組成を有する金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料を用い、薄膜ヨーク４４、４４には、ＣｏＦｅＳｉＢアモルファス膜を用いた。さらに、薄膜ヨーク４４、４４及びＧＭＲ膜４６の厚さは、それぞれ、１．０μｍ及び０．５μｍとし、ギャップ長は、２．０μｍとした。また、軟磁性薄膜４４ｂを堆積させた後、突起４３ａ先端を露出させる方法として、上述した余分膜除去法を用いた。
【０１２３】
（実施例２）
軟磁性薄膜４４ｂを堆積させた後、突起４３ａ先端を露出する方法として、上述したエッチバック法を用いた以外は、実施例１と同一の手順に従い、絶縁基板４２上に合計２５個のチップ（合計１００個の単位素子）を作製した。
【０１２４】
（比較例１）
以下の手順に従い、図１２に示す形状を有する薄膜磁気センサ１０を単位素子とするチップを合計１６個（単位素子にして合計６４個）作製した。すなわち、無アルカリガラス基板からなる絶縁基板１２表面に、ＣｏＦｅＳｉＢアモルファスからなる厚さ１．０μｍの軟磁性薄膜を堆積させた。次いで、軟磁性薄膜のエッチングを行うことにより、ギャップ長２．０μｍのギャップ（凹溝）１４ａを介して対向する薄膜ヨーク１４、１４を形成した。
【０１２５】
次に、ギャップ１４ａ領域を除いて絶縁基板１２の表面をマスクし、ＦｅＣｏ−ＭｇＦ２組成を有する厚さ０．５μｍの金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料からなるＧＭＲ膜１６を堆積させた。さらに、薄膜ヨーク１４、１４の端部に電極１８を形成し、さらに薄膜ヨーク１４、１４及びＧＭＲ膜１６の上に保護膜１９を形成し、薄膜磁気センサ１０を得た。
【０１２６】
実施例１、２及び比較例１で得られた薄膜磁気センサについて、各種積層膜の内部歪みをとるために２００℃で１．０時間の熱処理を行った後、各単位素子の電気抵抗値（ｋΩ）及びＭＲ比（％）を測定した。さらに、チップ内にある隣接した４個の単位素子について測定された電気抵抗値を用いて、次式に従い、チップ内素子抵抗ばらつき「ΔＲ」を算出した。
ΔＲ＝｜Ｒｉ−Ｒｊ｜×１００／Ｒｍ（％）
（但し、Ｒｉ（Ｒｊ）は、ｉ（ｊ）番目の単位素子の電気抵抗値、
ｉ、ｊは、１から４までの互いに異なる整数、
Ｒｍは、４個のチップ内単位素子の電気抵抗値の平均値。）
【０１２７】
図１０及び図１１に、それぞれ、単位素子の電気抵抗値の分布及びチップ内素子抵抗ばらつきΔＲの分布を示す。比較例１で得られた薄膜磁気センサ１０の場合、単位素子の電気抵抗値は、１００ｋΩ〜１６００ｋΩの範囲で一桁以上ばらついた。また、チップ内素子抵抗ばらつきΔＲは、２〜４０％の範囲でばらついた。さらに、単位素子のＭＲ比は、０％〜６％の範囲でばらついており、５％以上のＭＲ比を示した単位素子は、全単位素子の約１０％と、非常に低い歩留まりであった。
【０１２８】
これに対し、実施例１、２で得られた薄膜磁気センサ４０の場合、単位素子の電気抵抗値は、４００ｋΩから１０００ｋΩの範囲のバラツキと安定しており、比較例１に比べてばらつきが非常に小さくなった。また、チップ内素子抵抗ばらつきΔＲは、６％以下であり、比較例１に比べてばらつきが格段に小さくなった。さらに、単位素子のＭＲ比は、５〜７％の範囲内にあり、すべての単位素子が５％以上のＭＲ比という安定して高いＭＲ比を示した。
【０１２９】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。
【０１３０】
例えば、ＧＭＲ膜とその両端に配置された薄膜ヨークを備えた本発明に係る素子は、磁気センサとして特に好適であるが、本発明に係る素子の用途は、これに限定されるものではなく、磁気メモリ、磁気ヘッド等としても用いることができる。
【０１３１】
【発明の効果】
本発明に係る薄膜磁気センサは、ＧＭＲ膜の膜厚がギャップ長間において均一であるので、ＧＭＲ膜と薄膜ヨークとを電気的に確実に接続することができ、かつ、正確な電気抵抗値を持つので、薄膜磁気センサの電気的特性及び磁気的特性が非常に安定化するという効果がある。
【００１３２】
本発明に係る薄膜磁気センサの製造方法は、背の高い薄膜ヨークに挟まれた狭いギャップ内にＧＭＲ膜を堆積させるという工程が不要であるので、ギャップ長間の膜厚が均一であり、かつ健全なＧＭＲ膜が得られ、しかも薄膜ヨークとＧＭＲ膜とを電気的に確実に接続することができ、電気磁気特性が安定化するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）、図１（ｂ）及び図１（ｃ）は、それぞれ、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気センサの平面図、そのＡ−Ａ’線断面図及びギャップ近傍の拡大断面図であり、図１（ｄ）は、ギャップ近傍の拡大平面図である。
【図２】図１に示す薄膜磁気センサの製造方法を示す工程図である。
【図３】図２に示す工程図の続きである。
【図４】図４（ａ）、図４（ｂ）、並びに図４（ｃ）及び図４（ｄ）は、それぞれ、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜磁気センサの平面図、そのＡ−Ａ’線断面図、並びにギャップ近傍の拡大断面図の具体例１及び具体例２である。
【図５】図４に示す薄膜磁気センサの製造方法を示す工程図である。
【図６】図５に示す工程図の続きである。
【図７】図７（ａ）、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、それぞれ、本発明の第３の実施の形態に係る薄膜磁気センサの平面図、そのＡ−Ａ’線断面図及びギャップ近傍の拡大断面図である。
【図８】図７に示す薄膜磁気センサの製造方法を示す工程図である。
【図９】図８に示す工程図の続きである。
【図１０】実施例１、２及び比較例１で得られた薄膜磁気センサの電気抵抗値と頻度の関係を表す図である。
【図１１】実施例１、２及び比較例１で得られた薄膜磁気センサの１チップ内センサ抵抗ばらつきと頻度の関係を表す図である。
【図１２】図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）は、それぞれ、従来の薄膜磁気センサの平面図、そのＡ−Ａ’線断面図及びギャップ近傍の拡大断面図である。
【図１３】実施例１で作製したチップ内の単位素子の配列状態を示す図である。
【符号の説明】
２０、４０、６０          薄膜磁気センサ
２２、４２、６２          絶縁基板
２２ａ、４３ａ、６３ａ    突起
２３、４３、６３          ギャップ柱
２４、４４、６４          薄膜ヨーク
２４ａ、４４ａ、６４ａ    ギャップ
２６、４６、６６          ＧＭＲ膜
【図１】
2004363157.tif 000003
【図２】
2004363157.tif 000004
【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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