(57)【要約】【課題】磁気特性の劣化が抑制された磁気抵抗素子の製造方法を提供する。【解決手段】磁気抵抗素子の製造方法は、シリコン基板１の上面全体にセンサ素子として磁気抵抗膜３が形成された成膜部品の上面に磁気抵抗膜３が所定パターンに形成するためのレジストが形成され、成膜部品の上面全体に磁気抵抗膜３よりも抵抗値が大きく、且つ非磁性体であるバリア膜４が形成され、次に、エッチングにより磁気抵抗膜３が所定パターンに形成され、次に、所定パターンのバリア膜４の上面に残ったレジストがドライアッシングにより除去される製造手順を経る。【選択図】図７
2009105208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上面全体にセンサ素子として磁気抵抗膜が形成された成膜部品の上面に同磁気抵抗膜を所定パターンに形成するためのレジストが形成され、
次に、エッチングにより前記磁気抵抗膜が所定パターンに形成され、
次に、所定パターンの前記磁気抵抗膜に残ったレジストがドライアッシングにより除去される製造手順を経る磁気抵抗素子の製造方法において、
前記成膜部品の上面全体に前記磁気抵抗膜よりも抵抗値が高く、且つ非磁性体であるバリア膜が形成され、同バリア膜が形成された後に前記レジストが形成される製造手順を経る
ことを特徴とする磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気抵抗素子の製造方法において、
前記バリア膜の材質は、Ｍｏ−Ｓｉ合金、Ｔｉ−Ｗ合金、及びＴｉ−Ｎ合金のいずれかとする
ことを特徴とする磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の磁気抵抗素子の製造方法において、
前記レジストの材質は、ノボラック樹脂系とする
ことを特徴とする磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気抵抗素子の製造方法において、
前記成膜部品における前記基板と前記磁気抵抗膜との間に絶縁膜が形成される
ことを特徴とする磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項５】
基板の上面に形成された所定パターンの磁気抵抗膜と、同磁気抵抗膜の上面に形成された所定パターンのバリア膜とを備える
ことを特徴とする磁気抵抗素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁気抵抗素子の製造方法及び磁気抵抗素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗素子は、基板の上面にセンサ素子としての磁気抵抗膜を所定パターンに形成し、絶縁膜により覆った素子である。そして、磁気抵抗素子は、同磁気抵抗素子にかかる磁界が変化すると抵抗値が変化する性質を利用して磁界の変化を検出するものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
同磁気抵抗素子は、以下の方法で製造されている。
まず、図８に示されるように、シリコン基板１１の上面全体に形成された下地膜１２の上面全体に例えばＮｉＣｏを材質とする磁気抵抗膜１３が形成されている。そして、同磁気抵抗膜１３の上面に同磁気抵抗膜１３のパターンニングマスクとしてのレジスト１４が形成される。
【０００４】
次に、図９に示されるように、アルゴンガスを用いる異方性エッチングとしてスパッタエッチングが行われる。すなわち、イオン化したアルゴンガスにより磁気抵抗膜３のレジスト１４に覆われていない部分の原子が弾き出されるとともに、雰囲気中に放出され、磁気抵抗膜１３が所定パターンに形成される。図１０に示されるように、この際、弾き出された磁気抵抗膜１３を構成した原子（ここでは、例えばＮｉＣｏである。）はアルゴンガスとの反応性が乏しいため、弾き出された磁気抵抗膜１３を構成した原子の一部及び弾き出されたレジストがレジスト１４の側面１４ａに付着し、付着壁１５が形成される。
【０００５】
次に、図１１に示されるように、レジスト１４を除去するためにドライアッシングが行われる。すると、レジスト１４は除去されるが、前記付着壁１５は除去されず磁気抵抗膜１３の上面等に残ることとなる。
【０００６】
次に、図１２に示されるように、下地膜１２及び磁気抵抗膜１３の上面に絶縁膜１６が磁気抵抗素子の表層となるように形成される。
【特許文献１】特開平１０−２０９５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の磁気抵抗素子の製造方法では、スパッタエッチング時に付着壁１５が形成され、アッシング等を行っても同付着壁１５が磁気抵抗膜１３の上面等に残るため、磁気抵抗素子の磁気特性が劣化するおそれがある。なお、スパッタエッチングの代わりに塩素系ガスやＣＦ４を用いる反応性イオンエッチングを行うと、付着壁１５をドライアッシングにより除去可能となるが、磁気抵抗膜１３に腐食が発生してしまい磁気抵抗膜の製造には適当ではない。また、レジスト１４を除去するためのドライアッシング時に酸素ガスやＨ２Ｏガス等を用いるため、磁気抵抗膜１３が酸化し、磁気抵抗素子の磁気特性が劣化するおそれがある。そこで、付着壁１５が形成されないとともに、ドライアッシングによる磁気抵抗膜１３の酸化が発生しない磁気抵抗素子の製造方法が求められていた。
【０００８】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気特性の劣化が抑制された磁気抵抗素子の製造方法及び磁気抵抗素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、基板の上面全体にセンサ素子として磁気抵抗膜が形成された成膜部品の上面に同磁気抵抗膜を所定パターンに形成するためのレジストが形成され、次に、エッチングにより前記磁気抵抗膜が所定パターンに形成され、次に、所定パターンの前記磁気抵抗膜に残ったレジストがドライアッシングにより除去される製造手順を経る磁気抵抗素子の製造方法において、前記成膜部品の上面全体に前記磁気抵抗膜よりも抵抗値が高く、且つ非磁性体であるバリア膜が形成され、同バリア膜が形成された後に前記レジストが形成される製造手順を経ることをその要旨としている。
【００１０】
同構成によれば、磁気抵抗膜の上面にバリア膜が形成された後に磁気抵抗膜及びバリア膜がエッチングにより所定パターンに形成されるため、所定パターンのバリア膜の上面に残ったレジストを除去する際のドライアッシングによって磁気抵抗膜が酸化されることがない。また、バリア膜の上面にレジストが形成されるため、ドライアッシングによりレジストを除去する際に、バリア膜は磁気抵抗膜よりもレジストの剥離性が良いため、レジストがバリア膜の上面に残ることを抑制することができる。なお、バリア膜は磁気抵抗膜よりも抵抗値が高く、又非磁性体であることから、磁気抵抗膜の特性に影響を与えることがない。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の磁気抵抗素子の製造方法において、前記バリア膜の材質は、Ｍｏ−Ｓｉ合金、Ｔｉ−Ｗ合金、及びＴｉ−Ｎ合金のいずれかとすることをその要旨としている。
【００１２】
同構成によれば、バリア膜の材質をＭｏ−Ｓｉ合金、Ｔｉ−Ｗ合金、及びＴｉ−Ｎ合金のいずれかとしたため、バリア膜は磁気抵抗膜よりも抵抗値が大きく、磁気特性の劣化を更に抑制することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の磁気抵抗素子の製造方法において、前記レジストの材質は、ノボラック樹脂系とすることをその要旨としている。
同構成によれば、ノボラック樹脂系のレジストに対してＭｏ−Ｓｉ合金、Ｔｉ−Ｗ合金、及びＴｉ−Ｎ合金は他の合金よりも剥離性が高いため、レジスト除去時にレジストが残ることを更に抑制することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気抵抗素子の製造方法において、前記成膜部品における前記基板と前記磁気抵抗膜との間に絶縁膜が形成されることをその要旨としている。
【００１５】
同構成によれば、成膜部品における基板と磁気抵抗膜との間に絶縁膜が形成されるため、磁気抵抗膜の絶縁が保たれ、磁気特性の変化が抑制された磁気抵抗素子を製造することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、基板の上面に形成された所定パターンの磁気抵抗膜と、同磁気抵抗膜の上面に形成された所定パターンのバリア膜とを備えることを特徴とする磁気抵抗素子であることをその要旨としている。
【００１７】
同構成によれば、磁気特性の劣化が抑制された磁気抵抗素子とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、磁気特性の劣化が抑制された磁気抵抗素子の製造方法及び磁気抵抗素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図７を参照して説明する。なお、図１〜図７は、磁気抵抗素子の断面を示している。
図７に示されるように、磁気抵抗素子は、シリコン基板１の上面に下地膜２が形成され、同下地膜２の上面に所定パターンの磁気抵抗膜３が形成され、同磁気抵抗膜３の上面に所定パターンのバリア膜４が形成され、同下地膜２の表面及び同バリア膜４の表面を覆うように絶縁膜６が形成されてなる。
【００２０】
この磁気抵抗素子は以下の製造方法によって製造される。
まず、図１に示されるように、シリコン基板１の上面全体に形成された例えばＳｉＯ２を材質とする絶縁膜としての下地膜２の上面全体に、例えばＮｉＣｏを材質とするセンサ素子としての磁気抵抗膜３が形成された成膜部品９が設けられる。そして、同成膜部品９の磁気抵抗膜３の上面全体に例えばＭｏ−Ｓｉ合金を材質とするバリア膜４が形成される。なお、同バリア膜４に用いる材質は、磁気抵抗膜３に用いる材質よりも抵抗値が大きく、且つ非磁性体であるものである。また、同バリア膜４に用いる材質は、磁気抵抗膜３に接続端子として接続されるアルミニウム系合金（Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等）との接続性が良いものが望ましい。
【００２１】
次に、図２に示されるように、磁気抵抗膜３及びバリア膜４を所定パターンに形成させるためのレジスト５がバリア膜４の上面に所定パターンで形成される。なお、レジスト５の材質はノボラック樹脂系であり、レジスト５のパターンはフォトリソグラフィによって形成される。
【００２２】
次に、図３に示されるように、例えばアルゴンガスを用いるスパッタエッチングによりバリア膜４及び磁気抵抗膜３のパターンエッチングが行われる。すなわち、イオン化されたアルゴンガスによりレジスト５に覆われていない部分のバリア膜４が弾き出され、雰囲気中に放出され、続いて磁気抵抗膜３が弾き出され、雰囲気中に磁気抵抗膜３を構成した原子（ここでは、例えばＮｉＣｏである。）が放出される。そして、図４に示されるように、磁気抵抗膜３及びバリア膜４がパターンに形成される。この際、弾き出された磁気抵抗膜３を構成した原子はアルゴンガスとの反応性が乏しいため、弾き出された磁気抵抗膜３を構成した原子の一部及び弾き出されたレジストがレジスト５の側面５ａに付着し、付着壁７が形成される。
【００２３】
次に、図５に示されるように、Ｏ２及びＮ２の混合ガスによるプラズマアッシングが行われる。このアッシングにより、図６に示されるように、バリア膜４の上面に形成されたレジスト５が除去される。この際、ノボラック樹脂系のレジスト５に対してＭｏ−Ｓｉ合金のバリア膜４は他の合金よりも剥離性が高いため、レジスト５と共にレジスト５の側面５ａに付着した付着壁７が除去される。また、アッシングの酸素ガスによりバリア膜４は酸化されるが、磁気抵抗膜３は酸化されず磁気特性への影響はない。
【００２４】
次に、図７に示されるように、下地膜２及びバリア膜４の表面全体を覆うように例えばＳｉＯ２を材質とする絶縁膜６が形成される。
上記工程の後、磁気抵抗膜３に導通するためのコンタクトホール（接続開口）がバリア膜４及び絶縁膜６に形成される。この後、配線となる例えばアルミニウム系合金を材質とする金属膜のパターンがコンタクトホールの内面及び絶縁膜６の表面に形成される。金属膜のアルミニウム系合金とバリア膜４のＭｏ−Ｓｉ合金とは接続性がよい。そして、これら絶縁膜６及び金属膜を覆うように保護膜が形成される。
【００２５】
以上により、磁気抵抗素子が製造される。
以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）磁気抵抗膜３の上面にバリア膜４が形成された後に磁気抵抗膜３がエッチングにより所定パターンに形成されるため、所定パターンのバリア膜４の上面に残ったレジスト５を除去する際のドライアッシングによって磁気抵抗膜３が酸化されることがない。また、バリア膜４の上面にレジスト５が形成されるため、ドライアッシングによりレジスト５を除去する際に、バリア膜４は磁気抵抗膜３よりもレジスト５の剥離性が良いため、レジスト５がバリア膜４の上面に残ることを抑制することができる。なお、バリア膜４は磁気抵抗膜３よりも抵抗値が高く、又非磁性体であることから、磁気抵抗膜３の特性に影響を与えることがない。
【００２６】
（２）バリア膜４の材質をＭｏ−Ｓｉ合金としたため、バリア膜４は磁気抵抗膜３よりも抵抗値が２桁以上大きく、磁気特性の劣化を更に抑制することができる。
（３）ノボラック樹脂系のレジスト５に対して、Ｍｏ−Ｓｉ合金は他の合金よりも剥離性が高いため、レジスト除去時にレジスト５及び付着壁７が残ることを更に抑制することができる。
【００２７】
（４）シリコン基板１と磁気抵抗膜３との間に絶縁膜としての下地膜２が形成されるため、磁気抵抗膜３の絶縁が保たれ、磁気特性の変化が抑制された磁気抵抗素子を製造することができる。
【００２８】
（５）特許文献１の磁気抵抗素子では、酸化防止膜が磁気抵抗膜の上面に形成されている。しかし、磁気抵抗膜を形成した後にフォトリソ及びエッチングを行い磁気抵抗膜の所定パターンを形成した特許文献１の磁気抵抗素子では、磁気抵抗膜３の酸化を防止することができない。これに対し、本実施形態では、磁気抵抗膜３の上面にバリア膜４を形成し、その後にフォトリソ及びエッチングを行うことで、磁気抵抗膜３の酸化を防止することができる。
【００２９】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態では、磁気抵抗膜３の材質をＮｉＣｏとしたが、ＮｉＦｅ等の他の材質を用いてもよい。
【００３０】
・上記実施形態では、下地膜２及びバリア膜４の表面全体を覆うように絶縁膜６を形成するようにしたが、絶縁膜６を形成しなくてもよい。
・上記実施形態では、シリコン基板１と磁気抵抗膜３との間に下地膜２を形成したが、絶縁が確保できるようであれば、下地膜２を形成しないようにしてもよい。すなわち、シリコン基板１の上面に磁気抵抗膜３を形成するようにする。
【００３１】
・上記実施形態では、レジスト５の材質をノボラック樹脂系としたが、ノボラック樹脂系に限らず、バリア膜４の材質に対する剥離性がノボラック樹脂系と同様以上に高い材質を用いてもよい。
【００３２】
・上記実施形態では、バリア膜４の材質としてＭｏ−Ｓｉ合金を用いたが、Ｍｏ−Ｓｉ合金に限らず、磁気抵抗膜３に用いる材質よりも抵抗値が大きく、且つ非磁性体である金属を用いることができる。例えば、バリア膜４の材質としてＴｉ−Ｗ合金やＴｉ−Ｎ合金を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】磁気抵抗素子の製造途中の断面図。
【図２】磁気抵抗素子の製造途中の断面図。
【図３】磁気抵抗素子の製造途中の断面図。
【図４】磁気抵抗素子の製造途中の断面図。
【図５】磁気抵抗素子の製造途中の断面図。
【図６】磁気抵抗素子の製造途中の断面図。
【図７】磁気抵抗素子の断面図。
【図８】従来の磁気抵抗素子の製造途中の断面図。
【図９】従来の磁気抵抗素子の製造途中の断面図。
【図１０】従来の磁気抵抗素子の製造途中の断面図。
【図１１】従来の磁気抵抗素子の製造途中の断面図。
【図１２】従来の磁気抵抗素子の断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１…シリコン基板、２…下地膜、３…磁気抵抗膜、４…バリア膜、５…レジスト、５ａ…側面、６…絶縁膜、７…付着壁、９…成膜部品、１１…シリコン基板、１２…下地膜、１３…磁気抵抗膜、１４…レジスト、１４ａ…側面、１５…付着壁、１６…絶縁膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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