(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗効果膜、該磁気抵抗効果膜を保護するキャップ保護膜及び該キャップ保護膜を保護する導電性のＡｕ膜からなる導体保護膜を含む積層体を順じ基板上に形成する工程と、
前記積層体を所定寸法にパターニングした後、該積層体の両端に磁区制御膜を形成する工程と、
前記積層体及び前記磁区制御膜の上面に電極端子膜を形成する工程と、
前記電極端子膜が前記積層体の両端部に一部重なるように残して、積層体の前記導体保護膜が露出するまで反応性イオンエッチングを行う第１除去工程と、
前記キャップ保護膜が露出するまでイオンミリングで前記導体保護膜の不要部分のエッチングを行う第２除去工程と、
を含む、オーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子を製造する方法。
【請求項２】
磁気抵抗効果膜、該磁気抵抗効果膜を保護するキャップ保護膜及び該キャップ保護膜を保護する導電性のＡｕ膜からなる導体保護膜を含む積層体を順じ基板上に形成する工程と、
前記積層体を所定寸法にパターニングした後、該積層体の両端に磁区制御膜を形成する工程と、
前記積層体及び前記磁区制御膜の上面に電極端子膜を形成する工程と、
前記電極端子膜が前記積層体の両端部に一部重なるように残して、積層体の前記導体保護膜が露出するまでイオンミリングでエッチングを行う第１除去工程と、
前記キャップ保護膜が露出するまでイオンミリングで前記導体保護膜の不要部分のエッチングを行う第２除去工程と、
を含む、オーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子を製造する方法。
【請求項３】
前記導体保護膜の膜厚を１０から１００Åの範囲としたことを特徴とする請求項１又は２記載のオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子を製造する方法。
【請求項４】
前記イオンミリングは、Ａｒイオンを用いたイオンミリングである請求項１〜３いずれか一項記載のオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気抵抗（ＭＲ：Magneto Resistance）変化を利用し、磁気ディスク等の磁気記録媒体から発生している磁気的信号を読取り、これを電気的信号に変える磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）に関する。ＭＲ素子は磁気ディスク記録装置の再生・記録ヘッド部の再生側ヘッドとして使用され、磁気ディスク上に記録されている磁気記録情報を高感度に読み出すことができる。なお、このように再生用ヘッドとして構成された場合のＭＲ素子はＭＲヘッドと称されることもある。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置に用いられるＭＲヘッドとして高感度な磁気抵抗効果膜を有するＭＲ素子が開発されており、例えば、巨大磁気抵抗効果を利用するスピンバルブ型のＭＲ素子が実用化されている。このスピンバルブ型のＭＲヘッドは、従来のＭＲヘッドに比べ磁気抵抗変化率が約６％以上も得ることができるため、高密度磁気ディスクのへの適用が注目されている。
【０００３】
例えば４０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２用高密度磁気ディスクでは、磁気記録媒体に書き込まれる信号のトラック密度が５７〜８０ｋＴＰＩ、トラックピッチで０．４５〜０．３２μmとなることが計算上求められている。このように微細に配列されたトラックから発生する磁気的信号を再生ヘッドで高効率に電気信号化するためには、ＭＲ素子（ヘッド）のリードコア幅を約０．２５μｍ以下に微細化（狭幅化）する必要がある。このように、ＭＲ素子のリードコア幅は年々微細化されており、これに対応できるように加工するためには薄膜形成術の１つであるドライエッチング技術を用いてＭＲ素子を高密度に加工することが必要不可欠となっている。
【０００４】
その一方で、このような厳しい加工条件においてもＭＲ素子を構成する磁気抵抗効果膜を高感度に形成する必要がある。そのために、従来では例えばスピンバルブ型の素子を形成する工程において、反強磁性層が大気中で酸化され、またレジスト除去の際の薬液など外的要因によりダメージを受けるのを防ぐために、タンタル（Ｔａ）などの反強磁性層と反応しない金属膜がキャップ保護膜として用いられている。
【０００５】
図１及び図２は従来のＭＲ素子の概要構成を斜視図で示している。図１は従来一般的に用いられているアバテッド型のＭＲ素子１０であり、図２は最近、提案され始めているオーバーレイド型のＭＲ素子２０である。
【０００６】
図１に示すアバテッド型のＭＲ素子１０は、磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）１３の両端に端子電極膜１１と共に磁区制御膜１２を積層状態に配置し、磁気抵抗効果膜１３内の磁化フリー層の磁区構造を制御する。ここでは、その詳細は示されていないが、ＭＲ膜１３として用いられるスピンバルブ膜は基本的に磁化フリー層、非磁性分離層、磁化固定層及び反強磁性層を積層した構成を有している。
【０００７】
そして、磁区制御膜１２をＭＲ膜１３の両端に配置することで磁化フリー層内の単磁区化を図り磁壁の移動を抑えてバルクハウゼンノイズを除去し、外部からの信号磁界Ｈsig（磁気的信号）に対して磁化フリー層内の磁化の向きを回転させることで磁気的信号を電気的信号に変換するようにしている。しかし、ＭＲ膜１３の端部（すなわち磁化フリー層の端部）は磁区制御膜１２に接しており、この接触部分では磁化フリー層により強いバイアス磁界が磁区制御膜１２から供給される。そのため、磁化フリー層の両端部において磁化が固着した領域、つまり不感帯１６が発生している。そして、磁気的信号の変化を検出するためのセンス電流１４がこの不感帯１６に流れるので検出感度が低下する原因となっている。すなわち、前述したような狭リードコア幅０．２５μｍ以下の場合に、磁気抵抗変化を示す磁化フリー層の磁化回転帯１７の範囲が不感帯１６によって狭められてしまうので、設計したリードコア幅とならず出力及び感度が大幅に低下するという問題が発生している。
【０００８】
そこで、上記問題を解決できるＭＲ素子として、図２に示すような端子オーバーレイド型と称され、端子電極膜２１が磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）２３の端部に被った（オーバーラップ部２８を有する）構造のＭＲ素子２０が最近では注目されている。図１のアバテッド型で問題となった不感帯２６がオーバーラップさせた電極端子２１、２１間の外側に位置することになるので、不感帯２６を回避してセンス電流２４を流して回転磁化帯２７の抵抗変化量をより高感度に検出できるので出力向上が期待できるものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記オーバーレイド型のＭＲ素子２０においても、磁気抵抗効果膜の成膜から電極端子層を形成するまでの過程で、磁気抵抗効果膜を保護するために前述したようなキャップ保護膜が用いられている。このキャップ保護膜はレジストによるパターニング、ウェット処理、ドライエッチングなどの数多くのプロセスに曝されている。オーバーレイド型のＭＲ素子２０は、電極端子膜２１の先端部分から不感帯２６を回避して磁気抵抗効果膜２３の磁化回転帯２７に効率よくセンス電流２４を流す構造である。しかし、従来から一般的に用いられているタンタル（Ｔａ）等の比較的、表面酸化し易い金属膜がキャップ保護膜として用いられていた場合は、Ｔａ表面に発生する酸化層（Ｔａ２Ｏ５）によりキャップ保護膜と電極端子層との接触界面における抵抗が大幅に増加する。これによりセンス電流が流れ難くなることや、これに起因してセンス電流が回避すべき不感帯２６を流れてしまうため、磁気抵抗効果膜の感度及び出力が低下してしまという問題が発生している。
【００１０】
さらに、上記のようにＴａ等の金属膜をキャップ保護膜として用いた場合、電極端子形成時におけるドライエッチングのマージンが狭いことから、若干オーバーエッチングした場合には反強磁性層へ大きなダメージ、つまり交換結合磁界（Ｈｕａ）への影響を与えてしまい、磁気抵抗特性が低下してしまうという問題も有している。
【００１１】
したがって、本発明の主な目的は、磁気抵抗効果膜を保護するために設けられたキャップ保護膜の腐蝕により端子電極間の抵抗が増加することがなく高感度なオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子を提供することである。さらに、本発明の目的には、前記磁気抵抗効果素子を形成する際にプロセスマージンを大きくとって製造することができる工程を提供することも含む。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は請求項１に記載される如く、磁気抵抗効果膜、該磁気抵抗効果膜を保護するキャップ保護膜及び該キャップ保護膜を保護する導電性のＡｕ膜からなる導体保護膜を含む積層体を順じ基板上に形成する工程と、前記積層体を所定寸法にパターニングした後、該積層体の両端に磁区制御膜を形成する工程と、前記積層体及び前記磁区制御膜の上面に電極端子膜を形成する工程と、前記電極端子膜が前記積層体の両端部に一部重なるように残して、積層体の前記導体保護膜が露出するまで反応性イオンエッチングを行う第１除去工程と、前記キャップ保護膜が露出するまでイオンミリングで前記導体保護膜の不要部分のエッチングを行う第２除去工程と、を含む、オーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子を製造する方法により達成される。
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、第１除去工程での反応性イオンエッチングにより積層体の両端部にオーバーラップした電極端子膜を形成しつつＡｕ膜からなる導体保護膜が露出し、さらに第２除去工程のイオンミリングにより導体保護膜の不要部分が除去される。よって、導体保護膜下のキャップ保護膜を保護しつつオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子を製造できる。その際、キャップ保護膜が磁気抵抗効果膜を保護し、さらにキャップ保護膜は導電性の導体保護膜により保護されている。よって、従来のようにキャップ保護膜が製造工程で酸化することよる問題は解消され、高感度な磁気抵抗効果素子とすることができる。
【００１４】
ここで、Ａｕ膜からなる導体保護膜は、反応性イオンエッチングに対して大きな耐性を有するので第１除去工程ではＡｕ膜を露出させた状態で止めることができ、さらに第２除去工程ではイオンミリングによりＡｕ膜を物理的に除去することができる。よって、キャップ保護膜を確実に保護しつつエッチングを実施することができ、最後にＡｕ膜の不要部分は除去されるので、磁気抵抗効果素子となったときに電極端子間でセンス電流が短絡（シャント）するという問題も生じない。
ここで、導体保護膜は製造工程において、キャップ保護膜が酸化（腐蝕）されることを抑制する耐腐蝕性を備えると共に、最終形態としてオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子となったときには、磁気抵抗効果膜の両端部にオーバーラップして配置されるので電極端子膜の下に残り、センス電流を円滑に流す導電性を備えた材料である。
【００１５】
また、前記キャップ保護膜は、製造工程で磁気抵抗効果膜にダメージを生じさせないような保護機能及び磁化方向を固定するためのアニール工程で磁気抵抗効果膜と反応することがない安定な物質であればよい。このキャップ保護膜には、従来と同様にタンタル（Ｔａ）を用いることができる。タンタルは前述したように多数のプロセスに曝されると表面に酸化層を形成する傾向があるが、本発明のオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子を製造する方法はタンタルを保護するＡｕ膜からなる導体保護膜を有しているので、かかる問題が発生することがない。よって、従来のＭＲ素子に改良を加えて高感度なオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子を提供できることになる。
また、Ａｕ膜からなる導体保護膜は、磁気抵抗効果素子の製造工程でキャップ保護膜が酸化することを防止し、さらに導電性も備えている。また、Ａｕ膜からなる導体保護膜は、両電極端子を形成するために実施されるエッチング工程でエッチングストップ膜としての機能も発揮する。よって、キャップ保護膜までエッチングが進んでいしまうことが確実に抑制できる。この点からもエッチングレートの高いタンタルをキャップ保護膜として使用することを可能としている。また、製造工程でプロセスマージンを大きく取れるというメリットもある。
【００１６】
また、請求項２に記載される如く、磁気抵抗効果膜、該磁気抵抗効果膜を保護するキャップ保護膜及び該キャップ保護膜を保護する導電性のＡｕ膜からなる導体保護膜を含む積層体を順じ基板上に形成する工程と、前記積層体を所定寸法にパターニングした後、該積層体の両端に磁区制御膜を形成する工程と、前記積層体及び前記磁区制御膜の上面に電極端子膜を形成する工程と、前記電極端子膜が前記積層体の両端部に一部重なるように残して、積層体の前記導体保護膜が露出するまでイオンミリングでエッチングを行う第１除去工程と、前記キャップ保護膜が露出するまでイオンミリングで前記導体保護膜の不要部分のエッチングを行う第２除去工程と、を含む、オーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子を製造する方法によっても上記目的を達成することができる。
請求項２記載の発明によれば、１回のイオンミリングでキャップ保護膜及び導体保護膜のＡｕ膜まで除去でき、除去工程を簡素化することができる。
【００１７】
また、請求項３に記載される如く、請求項１又は２記載のオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子を製造する方法において、前記導体保護膜の膜厚を１０から１００Åの範囲とすることが好ましい。導体保護膜の膜厚について特に上限値はないが、好ましくは１０から１００Å、より好ましくは３０から１００Å、更に好ましくは７０から１００Åである。
【００１８】
前記範囲の膜厚を有する金膜は十分なエッチング耐性を備えてストップ膜として機能し、さらにその後の除去工程で取り除くことが容易である点から好ましい。
【００１９】
また、請求項４に記載される如く、請求項１〜３いずれか一項記載のオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子を製造する方法において、前記イオンミリングは、Ａｒイオンを用いたイオンミリングであることが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子の実施例を図面に基づきより詳細に説明する。
【００２６】
本実施例の磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）はオーバーレイド型であり、その基本構成は図２に示した従来のものと同様である。よって、ここでは重複した説明は省略し、ＭＲ素子の製造工程を説明することにより詳細な内容を明らかにする。
【００２７】
図３から図５のそれぞれには、本実施例のＭＲ素子が完成するまでの各工程が示されている。
【００２８】
図３（Ａ）には、ＭＲ素子が有する磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）の詳細な構成を示している。ＭＲ膜の積層体１００は図示せぬスパッタ装置を用いて、真空中で連続的に形成することができる。
【００２９】
本実施例の場合、５インチのＳｉ／ＳｉＯ２基板１０１上に、下地層１０２としてＴａを５０Å、磁化フリー層１０３としてＮｉＦｅ２０Å／ＣｏＦｅＢ１５Å、非磁性分離層１０４としてＣｕを２８Å、第２磁化固定層１０５としてＣｏＦｅＢを２０Å、中間結合層１０６としてＲｕを８．２Å、第１磁化固定層１０７としてＣｏＦｅＢを１５Å、反強磁性層１０８としてＰｄＰｔＭｎを１３０Å、を下から順に積層してスピンバルブ膜とし、その上にキャップ保護膜１０９としてＴａを６０Å、さらに導電性保護膜１１０としてＡｕ５０Åを形成している。
【００３０】
本実施例のＭＲ素子では、上記スピンバルブ膜の最上層となる反強磁性層１０８の保護のためキャップ保護膜１０９が形成され、このキャップ保護膜１０９が製造工程中で酸化されることを防止するため導電性保護膜１１０が設けられている。
【００３１】
なお、本実施例では、磁化固定層が第１磁化固定層１０７、中間結合層１０６及び第２磁化固定層１０５の３層で構成される例を示している。
【００３２】
また、上記積層体１００で本来のＭＲ膜として機能する部分は、磁化フリー層１０３、非磁性分離層１０４、第２磁化固定層１０５、中間結合層１０６、第１磁化固定層１０７及び反強磁性層１０８からなるスピンバルブ膜となる部分である。以下に示す図ではスピンバルブ膜に相当する部分をＭＲ膜と省略して示す。
【００３３】
上記のように積層体１００を形成した後に、薄膜形成技術を用いた複数工程を経て、最終的にＭＲ素子が形成される。各工程について図３（Ｂ）以降を参照して説明する。
【００３４】
図３（Ｂ）では、レジスト１３０を積層体１００上に塗布した後、露光と現像によりパターニングしてマスクを形成する工程を示す。このマスクに基づきイオンミリング処理１４０を行い、ＭＲ膜を所定寸法に加工する。
【００３５】
本実施例ではステッパを使用して、レジスト１３０の厚さ１．０μｍのパターンを形成した。その後、アルゴン（Ａｒ）イオンが基板１０１の面に対して垂直に入射する角度を設定してイオンミリング処理を行い、レジスト１３０によりマスクされていないＭＲ膜の不要部分の切削加工を行った。
【００３６】
図３（Ｃ）は、前記レジスト１３０をマスクとして用いて磁区制御膜１１５を成膜し、レジスト１３０を除去する工程を示す。本実施例では、磁区制御膜１１５としてＣｏＣｒＰｔをスパッタリング法で成膜し、Ｏ２プラズマ処理或いはレジスト剥離液を用いてレジスト１３０を除去する。なお、図３（Ｃ）はレジスト１３０を除去した状態を示している。ＭＲ膜の両端には磁区制御膜１１５が形成され、そのその上部にはＴａのキャップ保護膜１０９、さらにその上にＡｕの導体保護膜１１０が配設された状態となる。
【００３７】
図３（Ｄ）は、図３（Ｃ）示した構造の上にＴａ７０Åを下地とし、電極端子膜１１７としてＭｏを５００Å成膜した状態を示す。
【００３８】
図４（Ｅ）は、ステッパを使用して、図３（Ｄ）示した構造の上にレジスト１３５を約１．０μｍ塗布し、端子電極に対応したパターンを形成する工程を示す。ここでのパターンは前述したようにＭＲ膜の両端に電極端子がオーバーラップするような設計に基づいて形成される。
【００３９】
図４（Ｆ）は、上記レジスト１３５をマスクとし、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）処理により、ＭＲ膜の両端に電極端子膜１１７Ａ、１１７Ｂを形成するこていを示す。本実施例では、フッ素含有ガスＳＦ６を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）処理を行っている。このＡｕ膜よりなる導体保護膜１１０はフッ素含有ガスによりエッチングされないことから、エッチングストップ膜として機能する。よって、この導体保護膜１１０はキャップ保護膜１０９（Ｔａ）上に配置しているので、従来のようにエッチングによりＴａの表面に酸化層がするといった問題を生じない。
【００４０】
なお、本実施例では導体保護膜１１０を用いることで、ジャストエッチングに対して２０％のオーバーエッチングを行ったが、キャップ保護膜１０９が露出することはなかった。よって、このＡｕ膜によりプロセスマージンを大きく取れるという製造上のメリットも生じる。
【００４１】
図４（Ｇ）は、上記導体保護膜１１０を除去するためのイオンミリング処理１４４を行う工程を示している。アルゴン（Ａｒ）イオンが基板１０１の面に対して垂直に入射する角度を設定して数秒間処理を行い、レジスト１３５によりマスクされていないＡｕ膜の部分（不要部分）の切削加工を行った。この除去工程により、導電性を有する導体保護膜１１０が両端の端子電極膜１１７Ａと１１７Ｂを接続しているような状態が解消されるので、センス電流がシャントして検出感度を低下させるような事態を予防できる。
【００４２】
また、本工程ではＡｕ膜が物理的にエッチングされるが、その下のキャップ保護膜１０９の方がイオンミリングへの耐性の方が高いので、ＭＲ膜上にＴａのキャップ保護膜１０９を形成した状態で処理を停止することができる。
【００４３】
図５（Ｈ）には、マスクとして使用したレジスト１３５を除去し、最終構造のＭＲ素子２００が示されている。レジスト１３５の除去は、Ｏ２プラズマ処理或いはレジスト剥離液を用いて実施することができる。
【００４４】
上記のように形成されるＭＲ素子２００のキャップ保護膜１０９は終段の工程で導体保護膜１１０が除去されるまで保護されている。よって、その表面に酸化層が形成されることがないのでＭＲ膜で検出する磁気的信号を高感度に検出することができる。また、端子電極膜１１７Ａと１１７Ｂの下部に残る導体保護膜１１０は本来的に高い導電性を有しているのでセンス電流へ影響を及ぼすこともない。
【００４５】
本実施例のＭＲ素子２００は狭いリードコア幅に形成でき、オーバーレイド構造であるので不感帯の影響を受けることもないので、高記録密度に対応したものとなる。
【００４６】
上記のように製造されるＭＲ素子２００を図６に示すような４端子素子ＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）パターンにより評価を行った。図７にはＴＥＧパターン評価の結果が示されている。図７から明らかなように、本実施例のＭＲ素子２００は−４００Ｏｅ（−３．２×１０４Ａ／ｍ）から＋４００Ｏｅ（＋３．２×１０４Ａ／ｍ）の範囲で好ましい磁気抵抗変化率（ＭＲ Ｒａｔｉｏ）を有している。なお、点線で示したのは従来のＭＲ素子に関する結果で、キャップ保護膜の表面に酸化層が形成され場合に磁気抵抗変化率が急激に低下することが示されている。
【００４７】
さらに、本発明に関して、上記キャップ保護膜上に形成した導体保護膜による保護の状態を確認するために次のような評価を行った。キャップ保護膜にはＴａ、導体保護膜にはＡｕを用いた。
【００４８】
５インチのＳｉ／ＳｉＯ２基板上に、Ｔａを１００Å成膜し、その上にＡｕを７００Å成膜して評価用の積層体を製作した。この積層体に対してフッ素含有ガスによるＡｕ膜のエッチング速度を求めた。なお、反応性イオンエッチング処理の条件は、プラズマ出力：１００Ｗ、バイアス出力：１０Ｗ、プロセスガス圧力：０．２Ｐａ及び０．５Ｐａで行った。
【００４９】
その結果として図８はＡｕ膜に対するエッチング時間とエッチング量との関係を示す。図８でフッ素含有ガスＳＦ６によるＡｕ膜のエッチング速度は０．０８Å／ｓｅｃと極めて遅いことが確認できる。この測定は蛍光Ｘ線分析法により行っている。これにより、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により電極端子膜を加工する際、オーバーエッチングを行っても導体保護膜Ａｕのエッチング量が少ないため、エッチングストップ膜として良く機能していることが確認できる。よって、その下部に配設されるキャップ保護膜は有効に保護されるので酸化して問題を生ずることがなく、プロセスマージンを広く取ることもできる。
【００５０】
さらにＡｕ膜の膜厚の違いによる評価も行った。５インチのＳｉ／ＳｉＯ２基板上に、下から順に下地層としてＴａ５０Å、磁化フリー層としてＮｉＦｅ２０Å／ＣｏＦｅＢ１５Å、非磁性分離層としてＣｕ２８Å、第２磁化固定層としてＣｏＦｅＢ２０Å、中間結合層としてＲｕ８Å、第１磁化固定層としてＣｏＦｅＢ１５Å、反強磁性層としてＰｄＰｔＭｎ１３０Åをスピンバルブ膜（ＳＶ膜）を形成した。このＳＶ膜上にキャップ保護膜としてＴａ６０Åを積層し、さらにその上に導体保護膜としてＡｕ膜を０、１０、３０、５０、１００Åと膜厚を変えて積層した。すなわち、Ａｕ膜の厚さを０Å（膜なし）、１０、３０、５０、１００Åとして積層体を５種類準備した。異なる膜厚のＡｕ膜を付したことによるフッ素ガス含有ＳＦ６に対する耐性の評価を行った。
【００５１】
なお、エッチング処理の条件は、プロセスガス圧力：０．５Ｐａ、プラズマ出力：１００Ｗ、バイアス出力：１０Ｗ、Ｖｄｃ：１０Ｖ，基板温度２０℃で行った。
【００５２】
図９（Ａ）はＡｕ膜厚を変えたときのエッチング時間と反強磁性層による交換結合磁界（Ｈｕａ）との関係について示す図である。図９（Ａ）からＡｕ膜を１０から３０Å形成するだけで改善が見られ、さらに５０Å以上のＡｕ膜をキャップ保護膜上に形成すると製造工程でエッチング処理を受けてもＭＲ膜の磁気抵抗特性を好ましい状態に維持できることが確認された。また、Ａｕ膜を３０Å成膜した場合では１２０秒程度までＭＲ素子上の端子をオーバーエッチングしてもＨｕａ等の特性にダメージを与えないことが確認できる。
【００５３】
このような好ましい交換結合磁界（Ｈｕａ）を有するＭＲ素子となるのは、製造工程でＡｕ膜がＴａ膜を保護するので、Ｔａ膜下に配設されているＭＲ膜にもダメージを生じさせない。
【００５４】
図９（Ｂ）はＡｕ膜厚を変えたときのエッチング時間と磁気抵抗変化率との関係について示す図である。図９（Ｂ）からＡｕ膜を１０から３０Å形成するだけで改善が見られ、さらに５０Å以上のＡｕ膜をキャップ保護膜上に形成すると製造工程でエッチング処理を受けてもＭＲ膜の磁気抵抗特性を好ましい状態に維持できることが確認できる。Ａｕ膜が１０Åでは６０秒位ならオーバーエッチングしても問題がないことが分かる。また、Ａｕ膜を３０、５０、７０、１００Åとした場合にはオーバーエッチングとなる２００ｓｅｃ以上で磁気抵抗変化率が上昇することも確認できる。特に７０、１００Åとした場合にはオーバーエッチングとするほど磁気抵抗変化率が上昇している。
【００５５】
このような好ましい磁気抵抗変化率を有するＭＲ素子となるのは、ＭＲ素子を保護するために設けられたキャップ保護膜（Ｔａ）がその上に形成されたＡｕ膜により保護されるため、キャップ保護膜がその役割を十分に果すためである。また、オーバーエッチングとした場合に磁気抵抗変化率が上昇するのは、Ａｕ膜がエッチングストップ膜として機能を果たしながらも時間と共にエッチングされ薄膜化することで電極端子間のシャント効果が抑制されるために生じた効果であると推測できる。
【００５６】
なお、前述した実施例では第１除去工程として反応性イオンエッチング処理を行い、その後第２除去工程としてイオンミリング処理を行ったが、第１除去工程及び第２除去工程を１回のイオンミリング処理で実施することもできる。この場合は除去工程を簡素化できる。
【００５７】
また、上記実施例ではＭＲ膜として反強磁性が上部に形成される順積層タイプのスピンバルブ膜について説明したが、下から反強磁性、磁化固定層、非磁性分離層、磁化フリー層の順に積層したいわゆる逆積層タイプのスピンバルブ膜ついても同様に本発明を適用できる。この場合にはスピンバルブ膜の磁化フリー層を保護するキャップ保護膜でを導体保護膜で保護することになる。
【００５８】
さらに、本発明はＮｉＦｅ等の単層で形成したＭＲ膜を有するＭＲ素子にも同様に適用することができる。
【００５９】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳述したところから明らかなように、本発明によれば、キャップ保護膜が磁気抵抗効果膜を保護し、さらにキャップ保護膜は導電性の導体保護膜により保護されている。よって、従来のようにキャップ保護膜が製造工程で酸化することによる問題は解消され、微細加工が可能で高感度な磁気抵抗効果素子とすることができる。
【００６１】
また、Ａｕからなる導体保護膜は、磁気抵抗効果素子の製造工程でキャップ保護膜が酸化することを防止し、さらにキャップ保護膜までエッチングが進んでしまうことも抑制できるので、磁気抵抗効果膜を確実に保護できる。
【００６２】
さらに、導体保護膜下のキャップ保護膜を保護しつつ高感度なオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子を製造できる。
【００６３】
また、キャップ保護膜を確実に保護しつつエッチングを実施することができ、プロセスマージンを広く取って高感度な磁気抵抗効果素子を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のアバテッド型ＭＲ素子の概要構成を示す図である。
【図２】従来のオーバーレイド型ＭＲ素子の概要構成を示す図である。
【図３】（Ａ）から（Ｄ）のそれぞれは実施例のＭＲ素子が完成するまでの各工程を示す図である。
【図４】（Ｅ）から（Ｇ）のそれぞれは実施例のＭＲ素子が完成するまでの各工程を示す図である。
【図５】（Ｈ）は実施例のＭＲ素子の最終工程を示す図である。
【図６】実施例のＭＲ素子を評価するための４端子素子ＴＥＧパターンを示す図である。
【図７】図６のＴＥＧパターン評価に基づく結果を示す図である。
【図８】Ａｕ膜に対するエッチング時間とエッチング量の関係を示す図である。
【図９】（Ａ）はＡｕ膜厚を変えたときのエッチング時間と反強磁性層による交換結合磁界（Ｈｕａ）との関係について示す図である。（Ｂ）はＡｕ膜厚を変えたときのエッチング時間と磁気抵抗変化率との関係について示す図である。
【符号の説明】
１００    ＭＲ積層体
１０１    基板
１０２    下地層
１０３    磁化フリー層
１０４    非磁性分離層
１０５    第２磁化固定層
１０６    中間結合層
１０７    第１磁化固定層
１０８    反強磁性層
１０９    キャップ保護膜
１１０    導体保護層
１１５    磁区制御膜
１１７    電極端子膜
１４２    反応性イオンエッチング処理
１４４    イオンミリング処理
【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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