CN1881417A - 具有2层绝缘层的隧道型磁性检测元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，提供一种既能够适当保持与硬偏置层的绝缘性、又能够对自由磁性层供给适当大小的偏置磁场的磁性检测元件及其制造方法。将在层叠体(22)的侧端面(22a)上形成的第1绝缘层的厚度(T3)形成为比在下部屏蔽层(20)上形成的第2绝缘层(26)的膜厚(T4)薄。由此，就能够从硬偏置层(36)对自由磁性层(28)供给适当大小的偏置磁场。此外，还能够良好地保持上述硬偏置层(36)和上述层叠体(22)之间的绝缘性以及上述硬偏置层(36)和上述下部屏蔽层(20)之间的绝缘性。

Description

具有2层绝缘层的隧道型磁性检测元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种磁性检测元件，该磁性检测元件是一种在具有自由磁性层的层叠体和在上述层叠体的磁路宽度方向的两侧形成的偏置层之间***绝缘层的结构的隧道型磁性检测元件。
背景技术
图11是按与记录介质相对面平行的方向切断的现有隧道型磁性检测元件的结构的局部剖视图。
符号1是下部屏蔽层。在上述下部屏蔽层1上，形成从下面起依次层叠反强磁性层2、固定磁性层3、绝缘阻挡层4、自由磁性层5及保护层6的层叠体7。上述反强磁性层2例如由PtMn合金形成，上述固定磁性层3的磁化是通过在与上述反强磁性层2之间产生的交替耦合磁场被固定于高度方向(图示Y方向)。
例如，上述绝缘阻挡层4由Al2O3形成。
如图11所示，在上述层叠体7的磁路宽度方向(图示X方向)的两侧形成有第1绝缘层8。在上述层叠体7的磁路宽度方向(图示X方向)的两侧扩展的上述下部屏蔽层1的上表面，形成有与上述第1绝缘层8连接的第2绝缘层9。然后，在上述第1绝缘层8上及第2绝缘层9之上，形成有例如由CoPt合金形成的硬偏置层10。在上述硬偏置层10上形成埋置层11，如图11所示，在上述保护层6及埋置层11上形成有上部屏蔽层12。上述下部屏蔽层1及上部屏蔽层12还兼作电极，在上述层叠体7中，电流在与图示Z方向平行的方向上流动。
如图11所示，为了保持上述硬偏置层10和上述层叠体7之间的绝缘性，设置上述第1绝缘层8；为了保持上述硬偏置层10和上述下部屏蔽层1之间的绝缘性，设置上述第2绝缘层9。
在下文中，示出了隧道型磁性检测元件的公知文献。
[专利文献1](日本专利文献)特开2004-253437号公报；
[专利文献2](日本专利文献)特开平10-162327号公报。
顺便提一下，过去，不特别进行上述第1绝缘层8及第2绝缘层9的膜厚控制。
为了确保与上述层叠体7及下部屏蔽层1的绝缘性，只要将向上述第1绝缘层8的磁路宽度方向(图示X方向)的厚度T1及上述第2绝缘层9的膜厚T2形成较厚即可。
但是，如果将上述第1绝缘层8的厚度T1形成为过厚，从上述硬偏置层10向上述自由磁性层5供给的偏置磁场就会变小，不能够适当地使上述自由磁性层5的磁化在磁路宽度方向(图示X方向)一致。
如果使上述第1绝缘层8的厚度T1变薄，就能够解决上述问题。但是，若将上述第2绝缘层9的厚度T2也与上述第1绝缘层8的厚度T1相同的大小变薄，则由于下部屏蔽层1和上述硬偏置层10间比上述层叠体7和上述硬偏置层10间容易短路，不宜优选。这是因为，与形成上述第1绝缘层8的区域的面积相比，形成上述第2绝缘层9的区域的面积非常宽，在上述第2绝缘层9中产生针孔等的概率就会比上述第1绝缘层8更高，由此，通过上述针孔下部屏蔽层1和上述硬偏置层10之间就容易短路。
再有，如参照专利文献1的图8等，在上述层叠体7的上表面装载剥离用的抗蚀剂层(专利文献1的图8的符号71)的状态下，进行在上述层叠体7的磁路宽度方向的两侧形成的第1绝缘层8、第2绝缘层9及硬偏置层10等的成膜。但是，在使用上述剥离用抗蚀剂层的情况下，在上述剥离用抗蚀剂层的下挖部(专利文献1的图8中所示的符号71a)附近，厚厚地形成上述第1绝缘层8，最糟糕的是当用上述绝缘层8填埋在上述下挖部的内部时，由于不能够剥离上述抗蚀剂层，所以优选上述第1绝缘层8的前端(处于图示Z方向最端部)形成为前部细的形状，以容易剥离上述抗蚀剂层。但是，上述第1绝缘层8的前端成为前部细形状时，在上述前端就会存在所谓上述层叠体7和硬偏置层10间的绝缘性下降且容易短路的问题。此外，当形成上述硬偏置层10时，为了不使上述硬偏置层10的材料进入上述下挖部，虽然优选控制形成上述硬偏置层10时的成膜角度等，以便使靠近上述硬偏置层10的上述层叠体7的位置的膜厚变薄，但由此，就会存在所谓从上述硬偏置层10向上述自由磁性层5供给的偏置磁场变小的问题。此外，因在上述抗蚀剂层的侧面形成阴影而难于成膜的遮蔽效果，促进上述抗蚀剂层附近的上述第1绝缘层8和硬偏置层10的膜厚的薄膜化。
此外，如图11所示，上述第2绝缘层8的膜厚T2薄时，由于降低上述硬偏置层10的形成位置，所以容易使上述硬偏置层10的膜厚较厚的局部位于上述自由磁性层5的磁路宽度方向两侧的更下方，其结果，就容易使从上述硬偏置层10向上述自由磁性层5供给的偏置磁场变小。
发明内容
因此，本发明用于解决上述现有的问题，特别地，本发明的目的在于，提供一种既适当地保持与硬偏置层的绝缘性、又能够对自由磁性层供给适当大小的偏置磁场的磁性检测元件及其制造方法。
本发明的磁性检测元件，其特征在于，具有在导电层上形成且具有从下起依次层叠了固定磁性层、非磁性材料层及自由磁性层的结构的层叠体；在上述层叠体的磁路宽度方向的两侧形成的第1绝缘层；与在上述形成面上形成的上述第1绝缘层相连的第2绝缘层；在上述第1绝缘层上及第2绝缘层上形成的偏置层；
上述第1绝缘层在磁路宽度方向上的厚度形成为比上述第2绝缘层的膜厚薄。
由于在本发明中将上述第1绝缘层在磁路宽度方向上的厚度形成为比上述第2绝缘层的膜厚薄，所以上述自由磁性层与向上述偏置层间的磁路宽度方向的间隔较变，能够从上述偏置层对上述自由磁性层供给适当大小的偏置磁场。此外，即使将上述第1绝缘层在磁路宽度方向上的厚度形成为比上述第2绝缘层的膜厚薄，应形成上述第1绝缘层的区域还是上述层叠体的磁路宽度方向的侧面，此面积与应形成上述第2绝缘层的区域的面积相比非常小。因此，即使很薄地形成上述第1绝缘层的厚度，也能够良好地保持上述偏置层和上述层叠体间的绝缘性，能够将短路的概率控制得很低。另一方面，由于上述第2绝缘层的膜厚较厚，所以使上述偏置层和上述导电层间的间隔适当地变宽，因此，能够良好地保持与上述第1绝缘层相比形成区域宽的上述偏置层和上述导电层间的绝缘性，能够将短路的概率控制得适当低。
在本发明中，优选至少在上述非磁性材料层的上表面的下侧形成上述第2绝缘层的上表面，因此能够从上述偏置层向上述自由磁性层供给大小适合的偏置磁场。
在本发明中，优选以一定大小形成上述第1绝缘层在磁路宽度方向上的厚度。由此，能够良好地保持上述层叠体和上述偏置层间的绝缘层，并且从上述偏置层向上述自由磁性层供给适当大小的偏置磁场。
此外，在本发明中，优选以一定的膜厚形成上述第2绝缘层。由此，能够良好地保持上述导电层和上述偏置层间的绝缘性。
此外，在本发明中，将上述第1绝缘层在磁路宽度方向上的厚度优选形成在1nm～20nm的范围内。
此外，在本发明中，优选至少上述第1绝缘层用与上述层叠体相接的内侧绝缘层和在上述内侧绝缘层上形成的外侧绝缘层这2层形成；与上述外侧绝缘层和上述层叠体相接形成的情况相比，上述内侧绝缘层具有作为抑制上述层叠体的氧化的氧化抑制层的功能。因作为上述第1绝缘层使用的材料的不同，在上述层叠体的磁路宽度方向的侧面上直接形成时，就会出现上述层叠体的侧面氧化的现象。由此，由于再生特性下降，优选将应抑制上述氧化的氧化抑制层设置为上述第1绝缘层的内侧绝缘层。
优选上述内侧绝缘层由从Si3N4、SiNx、WOx、SiO2、SiOx、SiON、Ta2O5、TaOx、TiN中选择的单层结构或层叠结构形成。此外，优选上述外侧绝缘层由从Al2O3、SiO2、AlSiO、SiAlON中选择的单层结构或层叠结构形成。
此外，本发明中的上述磁性检测元件例如是非磁性材料层由绝缘阻挡层形成的隧道型磁性检测元件。
此外，本发明中的磁性检测元件的制造方法，其特征在于，包括以下工序：
(a)在导电层上形成具有自下起依次层叠了固定磁性层、非磁性材料层及自由磁性层的结构的层叠体的工序；
(b)在上述层叠体的磁路宽度方向的两侧形成第1绝缘层，并且，在上述导体层上形成与上述第1绝缘层相连的第2绝缘层，此时，将上述第1绝缘层在磁路宽度方向上的厚度形成为比上述第2绝缘层的膜厚薄的工序；以及
(c)在上述第1绝缘层上及上述第2绝缘层上形成偏置层的工序。
由此，在能够将上述偏置层和上述自由磁性层间的距离缩短到能够将适当大小的偏置磁场供给到上述自由磁性层的程度，并且能够简单且适当地形成能够良好地保持第1绝缘层和上述层叠体间、及第2绝缘层和导电层间的绝缘性的磁性检测元件。
本发明中，在上述(b)工序，优选至少在上述非磁性材料层的上表面的下侧，形成上述第2绝缘层的上表面。特别地，如果以上述非磁性材料层的上表面为基准，限制上述第2绝缘层的形成位置，则即使改变上述层叠体的层结构或各层的膜厚等，也能够在上述自由磁性层的磁路宽度的两侧配置适当膜厚的偏置层。
此外本发明中，在上述(b)工序，优选至少在2个阶段以上使成膜角度不同来形成上述第1绝缘层及上述第2绝缘层，以便将上述第1绝缘层在磁路宽度方向上的厚度形成为比上述第2绝缘层的膜厚薄。由此，能够简单且适当地控制第1绝缘层的磁路宽度方向的厚度及第2绝缘层的膜厚。
此外，在本发明中，优选上述(c)工序后，还包括以下工序；
(d)在上述偏置层上形成停止层的工序；以及
(e)在去除上述停止层的至少一部分的时刻，结束去除在上述层叠体的上表面形成的不需要的层的处理的工序。
由此，能够适当地控制去除量，特别是能够适当地防止对上述层叠体和偏置层过多的去除。
在本发明中，在上述(b)工序，优选至少上述第1绝缘层用与上述层叠体相接的内侧绝缘层和在上述内侧绝缘层上形成的外侧绝缘层这2层形成，此时，与上述外侧绝缘层和上述层叠体相接形成的情况相比，用抑制上述层叠体的氧化的材料形成上述内侧绝缘层。此时，优选由从Si3N4、SiNx、WOx、SiO2、SiOx、SiON、Ta2O5、TaOx、TiN中选择的单层结构或层叠结构形成上述内侧绝缘层。此外，优选由从Al2O3、SiO2、AlSiO、SiAlON中选择的单层结构或层叠结构形成上述外侧绝缘层。
发明效果
由于本发明将在层叠体的磁路宽度两侧形成的上述第1绝缘层在磁路宽度方向上的厚度，形成为比在扩展到上述层叠体的两侧的导电层上形成的上述第2绝缘层的膜厚薄，所以能够缩短构成上述层叠体的自由磁性层与在上述第1绝缘层及第2绝缘层上形成的向偏置层之间的在磁路宽度方向的间隔，能够从上述偏置层对上述自由磁性层供给适当大小的偏置磁场。此外，即使使上述第1绝缘层在磁路宽度方向上的厚度比上述第2绝缘层的膜厚薄，应形成上述第1绝缘层的区域是上述层叠体在磁路宽度方向的侧面，此面积与英形成上述第2绝缘层的区域的面积相比非常小。因此，即使很薄地形成上述第1绝缘层的厚度，也能够良好地保持上述偏置层和上述层叠体之间的绝缘性，能够将短路的概率控制得很低。另一方面，由于上述第2绝缘层的膜厚更厚，所以使上述偏置层和上述导电层间的间隔适当地变宽，因此，能够良好的保持与上述第1绝缘层相比形成区域宽的上述偏置层和上述导电层之间的绝缘性，能够将短路的概率控制为适当低。
附图说明
图1是表示从与记录介质相对面平行的方向切断的本实施方式的隧道型磁性检测元件的结构的局部剖视图；
图2是放大图1所示的隧道型磁性检测元件的一部分的局部放大剖视图；
图3是表示构成隧道型磁性检测元件的层叠体，和在其两侧形成的偏置层形成区域的局部立体图；
图4是表示从与和记录介质相对面平行的方向切断制造工序中的隧道型磁性检测元件的局部剖视图；
图5是接着图4工序执行的一个工序图(局部剖视图)，
图6是接着图5工序执行的一个工序图(局部剖视图)，
图7是接着图6工序执行的一个工序图(局部剖视图)，
图8是接着图7工序执行的一个工序图(局部剖视图)，
图9是接着图8工序执行的一个工序图(局部剖视图)，
图10是接着图9工序执行的一个工序图(局部剖视图)，
图11是表示从与记录介质相对面平行的方向切断的现有隧道型磁性检测元件的结构的局部剖视图。
符号说明
20  下部屏蔽层         21  隧道型磁性检测元件
22、51  层叠体         24  反强磁性层
25  第1绝缘层          26  第2绝缘层
27  绝缘阻挡层         28  自由磁性层
30  上部屏蔽层         31  固定磁性层
36  硬偏置层           40、42  内侧绝缘层
41、43  外侧绝缘层     50  抗蚀剂层
52、53  绝缘层         54  硬偏置材料层
55、55a  停止层
具体实施方式
图1是表示从与记录介质相对面平行的方向切断的本实施方式的隧道型磁性检测元件的结构的局部剖视图，图2是放大图1所示的隧道型磁性检测元件的一部分的局部放大剖视图，图3是表示构成上述隧道型磁性检测元件的层叠体和在其两侧形成的偏置形成区域的局部立体图。
隧道型磁性检测元件是一种在硬盘装置上设置的浮动式滑块的尾部侧端部等上设置、并检测硬盘等的记录磁场的元件。再有，在附图中，X方向是磁路宽度方向、Y方向是由磁记录介质泄漏磁场的方向(高度方向)、Z方向是硬盘等磁记录介质的移动方向及上述隧道型磁性检测元件各层的层叠方向，X-Z平面是与记录介质相对面平行的方向的面。
符号20是下部屏蔽层(导电层)，例如，上述下部屏蔽层20由NiFe合金等的磁性材料形成。
上述下部屏蔽层20的上表面20a是用于形成上述隧道型检测元件21的形成面，在上述上表面20a上形成构成上述隧道型磁性检测元件21的层叠体22。
上述层叠体22的最下层是屏蔽层23。上述屏蔽层23由NiFeCr或Cr等形成。由NiFeCr形成上述屏蔽层23时，上述屏蔽层23具有面心立方(fcc)结构，在与膜面平行的方向上作为{111}面所表示的等效结晶面成为优先取向的面。此外，当由Cr形成上述屏蔽层23时，上述屏蔽层23具有体心立方(bcc)结构，在与膜面平行的方向上作为{110}面所表示的等效结晶面成为优先取向面。也可在上述屏蔽层23之下形成未图示的衬底层。上述衬底层由Ta、Hf、Nb、Zr、Ti、Mo、W中一种或2种以上的元素等非磁性材料形成。
上述屏蔽层23上形成有反强磁性层24。优选上述反强磁性层24由X-Mn(但是X是选自Pt、Pd、Ir、Rh、Ru、Os中任意1种或2种以上的元素)形成。此外，本发明中，上述反强磁性层24也可由X-Mn-X′合金(但是，X′是选自Ne、Ar、Kr、Xe、Be、B、C、N、Mg、Al、Si、Pt、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ag、Cd、Sn、Hf、Xa、W、Re、Au、Pb及稀土元素中1种或2种以上的元素)形成。
在上述反强磁性层24上形成有固定磁性层31。例如，上述固定磁性层31由CoFe合金、NiFe合金、Co等磁性材料形成。上述固定磁性层31的结构是单层结构、多层层叠磁性层的结构、在磁性层间***非磁性层的层叠亚铁磁(フエリ)结构等，不进行特别限定。
通过实施热处理，在上述固定磁性层31和反强磁性层24之间产生交替耦合磁场，能够将上述固定磁性层31的磁化固定在高度方向(图示Y方向)。
在上述固定磁性层31上，形成绝缘阻挡层27。上述绝缘阻挡层27由Al2O3、AlOx、TiOx、MgOx等形成。
在上述绝缘阻挡层27之上，形成有自由磁性层28。上述自由磁性层28由NiFe合金、CoFeNi合金、CoFe合金等形成。例如，上述自由磁性层28由NiFe合金形成，优选在上述自由磁性层28和上述绝缘阻挡层27之间形成有由Co和CoFe合金形成的防扩散层。上述自由磁性层28的结构是单层结构、多层层叠磁性层的结构、在磁性层间***非磁性层的层叠铁结构等，没有特别地限定。
在上述自由磁性层28之上，形成有由Ta等形成的保护层29。
如图1所示，上述层叠体22的磁路宽度方向(图示X方向)的侧端面22a、22a由倾斜面形成，上述层叠体22的磁路宽度方向的宽度大小随着向上方(图示Z方向)慢慢变小。在上述层叠体22的侧端面22a上形成有第1绝缘层25。并且，在扩展到上述层叠体22的磁路宽度方向(图示X方向)的两侧的上述下部屏蔽层20的上表面20a形成有第2绝缘层26，上述第1绝缘层25和上述第2绝缘层26相连接形成。
在上述第2绝缘层26上形成有偏置层衬底层35。例如，上述偏置层衬底层35由Cr和CrTi、Ta/CrTi等形成。为了提高硬偏置层36的特性(顽磁力Hc和矩形比S)，设置上述偏置层衬底层35。
在上述第1绝缘层25上及第2绝缘层26上隔着上述偏置层衬底层35形成有硬偏置层36。上述硬偏置层36由CoPt合金和CoPtCr合金等形成。从上述硬偏置层36对上述自由磁性层28供给偏置磁场。由于上述偏置磁场，上述自由磁性层28的磁化与磁路宽度方向(图示X方向)一致。
在上述硬偏置层36上形成有保护层37。上述保护层37由Ta等形成。
上述层叠体22的上表面、上述保护层37的上表面及上述层叠体22的上表面和上述保护层37之间出现的硬偏置层36的上表面由平坦面形成，在上述平坦面上形成有上部屏蔽层30。例如，上述上部屏蔽层30由NiFe合金等磁性材料形成。
在图1所示的隧道型磁性检测元件中，下部屏蔽层20及上部屏蔽层30具有作为电极的功能。从上述下部屏蔽层20及上部屏蔽层30向上述层叠体22按与图示Z方向平行的方向(即垂直于上述层叠体22的各层膜面的方向)流过电流。通过上述层叠体22的隧道电流的大小按照固定磁性层31和自由磁性层28的磁化方向的关系而不同。
当外部磁场从图示Y方向侵入隧道型磁性检测元件时，受上述外部磁场的影响，自由磁性层28的磁化发生变动。由此，上述隧道电流的大小也变化，将该电流量的变化作为电阻的变化来捕获。然后，将上述电阻的变化作为电压变化，以便能检测出来自记录介质的外部磁场。
详细说明上述第1绝缘层25及第2绝缘层26。如图2所示，与上述第1绝缘层25的磁路宽度方向(图示X方向)平行的方向的厚度形成为T3，上述第2绝缘层26的膜厚(向图示Z方向的厚度)形成为T4。上述第1绝缘层25的上述厚度T3形成为比上述第2绝缘层26的膜厚薄。
由此，能够使隔着上述第1绝缘层25相对的上述自由磁性层28和硬偏置层36间的磁路宽度方向中的间隔变窄，能够从上述硬偏置层36对自由磁性层28供给适当大小的磁场。因此，能够适当地使上述自由磁性层28的磁化与磁路宽度方向(图示X方向)一致。此外，即使使上述第1绝缘层25的厚度T3变薄，但只要确保上述厚度T3为1nm以上，就能够适当地抑制上述层叠体22和上述硬偏置层36间的短路。
如图3所示，上述层叠体22的侧端面22a是上述第1绝缘层25的形成区域，此区域的面积A与在上述层叠体22的磁路宽度方向的两侧形成的第2绝缘层26的形成区域的面积B相比，非常小。因此，即使将上述第1绝缘层25的厚度T3形成为较薄，也很难在上述第1绝缘层25上形成针孔等缺陷，因此，能够良好地保持上述硬偏置层36和上述层叠体22间的绝缘性，能够实现上述硬偏置层36和层叠体22间的短路防止。
另一方面，由于在非常宽的面积B的形成区域形成上述第2绝缘层26，所以若将上述第2绝缘层26的膜厚T4形成为与上述第1绝缘层25的厚度T3相同的厚度，则与上述第1绝缘层25相比，在上述第2绝缘层26形成针孔等缺陷的概率就会变得非常高，上述硬偏置层36和下部屏蔽层20之间容易短路。因此，上述第2绝缘层26的膜厚T4比上述第1绝缘层25的厚度T3还要厚，由此，能够良好地保持上述硬偏置层36和上述下部屏蔽层20之间的绝缘性，能够适当地防止上述硬偏置层36和下部屏蔽层20之间的短路。
上述第1绝缘层25的上述厚度T3优选为1nm以上、20nm以下。上述厚度T3变得比1nm小时，在上述第1绝缘层25中容易产生针孔等缺陷，就容易使上述硬偏置层36和上述层叠体22之间短路。另一方面，当上述厚度T3成为比20nm大时，从上述硬偏置层36供给上述自由磁性层28的偏置磁场变得过小，不能使上述自由磁性层28的磁化适当地与磁路宽度方向(图示X方向)一致。再有，上述第2绝缘层26的膜厚T4优选为15nm以上。上述第2绝缘层26的膜厚上限是上述第2绝缘层26的上表面26a和绝缘阻挡层27的上表面27a在磁路宽度方向(图示X方向)上形成在相同位置时的大小。
此外，如图1及图2所示，优选以一定的膜厚形成上述第1绝缘层25的厚度T3。即，上述第1绝缘层25的前端没有形成前部细的形状。因此，隔着上述第1绝缘层25的上述层叠体22和上述硬偏置层36之间的绝缘性，在任何部位都能够良好地保持其绝缘性，能够适当地防止上述层叠体22和上述硬偏置层36之间的短路。
此外，优选以一定的膜厚T4形成上述第2绝缘层26。由此，隔着上述第2绝缘层26的上述下部屏蔽层20和上述硬偏置层36之间的绝缘性，在任何部位都能够良好地保持其绝缘性，能够适当地防止上述下部屏蔽层20和上述硬偏置层36之间的短路。
再有，在第1绝缘层25和第2绝缘层26相连的位置(上述第1绝缘层25和第2绝缘层26的根部)，由于位于作为从上述第1绝缘层25的膜厚转换为上述第2绝缘层26的膜厚的位置，因此产生膜厚变化，此外，由于不能判别上述位置是属于上述第1绝缘层25，或属于上述第2绝缘层26哪一边，除了上述膜厚转换的位置附近外，执行上述第1绝缘层25的厚度T3及上述第2绝缘层26的膜厚T4的测量。
接着，优选在上述绝缘阻挡层27的上表面27a下侧(图示Z方向相反方向)形成上述第2绝缘层26的上表面26a。上述第2绝缘层26的上表面26a比上述绝缘阻挡层27的上表面27a更高时，在上述自由磁性层28的两侧使在磁路宽度方向(图示X方向)重叠的硬偏置层36的膜厚变薄，从上述硬偏置层36向上述自由磁性层28的偏置磁场就会变弱。因此，优选在上述绝缘阻挡层27的上表面27a的下侧形成上述第2绝缘层26的上表面26a。
此外，更优选在上述反强磁性层24的上表面24a的上侧形成上述第2绝缘层26的上表面26a。由此，能够更适当且简单地使膜厚厚的位置的硬偏置层36在上述自由磁性层28的磁路宽度方向(图示X方向)的两侧相对，能够从上述硬偏置层36向上述自由磁性层28供给适当大小的偏置磁场。此外，如图2所示，在上述第2绝缘层26和上述硬偏置层36之间形成偏置衬底层35时，优选在上述绝缘阻挡层27的上表面27a的下侧形成上述偏置衬底层35的上表面35a。但是，由于并不是以特别厚的膜厚形成上述偏置衬底层35，所以，如果在上述绝缘阻挡层27的上表面27a的下侧形成上述第2绝缘层26的上表面26a，则会大致在上述绝缘阻挡层27的上表面27a的下侧形成上述偏置衬底层35的上表面35a。因此，如果控制上述第2绝缘层26上表面26a和上述绝缘阻挡层27的上表面27a的高度关系，特别地，即使改变构成上述隧道型磁性检测元件的层结构及各层的膜厚等，也能够使膜厚厚的局部硬偏置层36在上述自由磁性层28的两侧相对，能够适当地控制上述自由磁性层28的磁化。
接着，说明上述第1绝缘层25及第2绝缘层26的材料。在连续形成上述第1绝缘层25及第2绝缘层26、且为单层结构的情况下，优选上述第1绝缘层25及第2绝缘层26由自Al2O3、Si3N4、SiO2、SiOx、WO、SiON、Ta2O5、TiOx、TiN中选择的材料形成。其中，特别地，在良好地保持上述层叠体22和硬偏置层36间、上述下部屏蔽层20和硬偏置层36间的绝缘性上，优选由Al2O3形成上述第1绝缘层25及第2绝缘层26。
此外，上述第1绝缘层25及第2绝缘层26也可由层叠结构形成，如图2所示，上述第1绝缘层25由内侧绝缘层40和外侧绝缘层41这2层结构形成。同样，上述第2绝缘层26也由内侧绝缘层42和外侧绝缘层43这2层结构形成。如图2所示，连续形成上述内侧绝缘层40和内侧绝缘层42，此外，还连续形成上述外侧绝缘层41和上述外侧绝缘层43。在上述层叠体22的侧端面22a上及下部屏蔽层20的上表面20a上，直接形成上述内侧绝缘层40和内侧绝缘层42。如图2所示，构成上述第2绝缘层26的外侧绝缘层43的膜厚(向图示Z方向的厚度)，与向构成上述第1绝缘层25的外侧绝缘层41的磁路宽度方向(图示X方向)的厚度相比，变得非常厚。像这样，产生大的膜厚差是因为形成上述外侧绝缘层41、43时的成膜条件。
当以图2所示的2层结构来形成上述第1绝缘层25时，特别优选使内侧绝缘层40具有作为上述层叠体22的氧化抑制层的功能。即使能够适当地确保绝缘性，但因上述绝缘层的材料不同，例如由于存在于绝缘层内的氧原子进入上述层叠体22内，也能观测到上述层叠体22的侧端面22a附近发生氧化的现象。因此，为了抑制这样的氧化现象，与在上述层叠体22的侧端面22a上直接形成以某种材料形成的上述外侧绝缘层41的情况相比，使用能够抑制上述层叠体22氧化的材料作为上述内侧绝缘层40。例如，上述内侧绝缘层40由自Si3N4、SiNx、WOx、SiO2、SiOx、SiON、Ta2O5、TaOx、TiN中选择的单层结构或层叠结构形成。此外，此时，当然还可以由与上述内侧绝缘层40相同的材料及相同层的结构形成构成第2绝缘层26的内侧绝缘层42。
另一方面，特别地，上述外侧绝缘层41、43所要求的特性是其具有优异的绝缘性。上述外侧绝缘层41、43由从Al2O3、SiO2、AlSiO、SiAlON中选择的单层结构或层叠结构形成。例如，上述外侧绝缘层43由Al2O3形成。Al2O3绝缘性非常地高，当在上述层叠体22的侧端面22a上直接形成时，会出现上述层叠体22的侧端面22a附近被稍微氧化的现象，所以如果在上述内侧绝缘层40、42中，例如选择Si3N4，在上述外侧绝缘层41、43中选择Al2O3，则能够在良好地保持上述层叠体22和硬偏置层36之间及下部屏蔽层20和硬偏置层36之间的绝缘性，并且能够适当地抑制对上述层叠体22的氧化现象。如上所述，通过以厚的膜厚形成构成第2绝缘层26的外侧绝缘层43，以绝缘性优良的Al2O3等形成上述外侧绝缘层43，与第1绝缘层25相比，绝缘性的确保能够更适当且简单地提高致密的(severe)第2绝缘层26的绝缘性。
本实施方式是隧道型磁性检测元件，也可以是上述绝缘阻挡层27的位置利用了例如由Cu等非磁性导电层形成的巨磁阻效应的CPP(currentperpendicular to the plane，即，电流垂直平面)-GMR(giant magnetoresistive，即，巨磁阻)的元件。
接着，使用附图来说明图1所示的隧道型磁性检测元件的制造方法。图1至图10所示的各工序图是从与记录介质相对面的平行方向切断的制造工序中的隧道型磁性检测元件的局部剖视图。
图4所示的工序中，在下部屏蔽层20上形成自下起依次层叠种子层23、反强磁性层24、固定磁性层31、绝缘阻挡层27、自由磁性层28及保护层29的层叠体51。对于各层的材料，请参照在图1中已说明了的那些材料。
接着，在图5所示的工序中，在上述保护层29上形成抗蚀剂层50。最初，在上述保护层29上的整个表面上涂敷上述抗蚀剂层后，通过曝光显影，在上述保护层29上残留一部分上述抗蚀剂层50。上述抗蚀剂层50不是剥离用抗蚀剂层。因此，在上述抗蚀剂层50中，没有形成专利文献1的图8所示的这样的下部缺陷部(图8的符号71a)。
在图6所示的工序中，通过离子铣等干法蚀刻，剥离未被上述抗蚀剂层50覆盖的上述层叠体51。通过此工序，从与记录介质相对面观察，在上述下部屏蔽层20上残留剖面形状大致为梯形形状的层叠体22。
接着，在图7所示的工序中，从下部屏蔽层20的上表面20a，通过上述层叠体22的磁路宽度方向(图示X方向)的侧端面22a、22a上，进一步通过上述抗蚀剂层50的侧端面上及上表面，例如利用IBD(离子束淀积，ionbeam deposition)法等溅射形成绝缘层25。此时的溅射照射角度θ1由自相对于下部屏蔽层20的上表面20a垂直方向的倾斜角度表示。上述照射角度θ1优选在30°～50°的范围内。限制上述照射角度θ1，以便在上述层叠体22的侧端面22a上及下部屏蔽层20的上表面20a双方以适当的膜厚成膜上述绝缘层52。将来，上述绝缘层52的一部分作为图2所示的上述第1绝缘层25的内侧绝缘层40及第2绝缘层26的内侧绝缘层42残留。因此，在上述绝缘层52中特别优选具有作为相对于上述层叠体22的氧化抑制层的功能。即使能够适当地确保绝缘性，但因上述绝缘层52的材料不同，例如由于存在于绝缘层52内的氧原子进入上述层叠体22内，也能观测到上述层叠体22的侧端面22a附近发生氧化的现象。因此，为了抑制这种氧化现象，与在上述层叠体22的侧端面22a上直接形成以某种材料形成的、下面说明的绝缘层53的情况相比，使用能够抑制上述层叠体22氧化的材料作为上述绝缘层52。例如，优选由从Si3N4、SiNx、WOx、SiO2、SiOx、SiON、Ta2O5、TaOx、TiN中选择的单层结构或层叠结构形成上述绝缘层52。
接着，在图8所示的工序中，通过例如IBD(ionbeam deposition)法溅射，在上述绝缘层52上重叠成膜绝缘层53。此时的溅射照射角度θ2由自相对于下部屏蔽层20的上表面20a的垂直方向(图中Z方向)的倾斜角度表示。上述照射角度θ2比上述图7中说明的照射角度θ1更小。即上述照射角度θ2与上述照射角度θ1相比，为更接近相对于上述下部屏蔽层20的上表面20a的垂直方向(与图示Z方向平行的方向)的方向。为此，如图8所示，上述绝缘层53与在上述层叠体20的侧端面22a上成膜的情况相比，更容易在上述下部屏蔽层20的上表面20a上成膜，在上述下部屏蔽层20的上表面20a上成膜的上述绝缘层53的膜厚变得非常厚。上述照射角度θ2优选在0°～30°的范围内。将来，上述绝缘层53的一部分作为图2所示的上述第1绝缘层25的外侧绝缘层41及第2绝缘层26的外侧绝缘层43残留。因此，优选上述绝缘层53由绝缘性比上述绝缘层52更优异的材料形成。具体地，优选由从Al2O3、SiO2、AlSiO、SiAlON中选择的单层结构或层叠结构形成上述绝缘层53。
在上述下部屏蔽层20上形成的绝缘层52及绝缘层53的总膜厚(图2所示的膜厚T4)，比在上述层叠体22的侧端面22a上形成的上述绝缘层52及绝缘层53的磁路宽度方向(图中X方向)的总厚度(图2所示的厚度T3)更厚。
此外，优选调整在上述下部屏蔽层20上形成的绝缘层52及绝缘层53的总膜厚(图2所示的膜厚T4)，以便使在上述下部屏蔽层20上形成的绝缘层53的上表面53a位于构成上述层叠体22的绝缘阻挡层27的上表面27a的下侧。
接着，如图9所示的工序中，在将来作为上述第2绝缘层26的外侧绝缘层43残留的绝缘层53上形成偏置衬底层35。由例如Cr和CrTi、Ta/CrTi等形成上述偏置衬底层35。
接着，在上述绝缘层53上及上述偏置衬底层35上成膜将来一部分作为硬偏置层36而残留的硬偏置材料层54。由CoPt合金和CoCrPt合金等形成上述硬偏置材料层54。此时，优选使在上述偏置衬底层35上形成的硬偏置材料层54的上表面54a至少位于作为上述层叠体22的最上层的保护层29的上表面29a下侧，来成膜上述偏置材料层54。
接着，在上述硬偏置材料层54上成膜停止层55。上述停止层55的一部分将来作为图1所示的保护层37而残留。优选用比上述硬偏置材料层54或抗蚀剂层50(至少硬偏置材料层54)铣削速度慢的材料形成上述停止层55。例如，由Ta、Ti、WTi、Mo等形成上述停止层55。
接着，在图10所示的工序中，去除位于上述层叠体22上的不需要的层。这里所说的“不需要的层”是抗蚀剂层50、在上述抗蚀剂层50周围形成的绝缘层52、53、在上述抗蚀剂层50周围形成的硬偏置材料层54及在上述抗蚀剂层50周围形成的停止层55。例如通过CMP去除上述不需要的层。
如图10所示，削除直至C-C线的位置。在如图10所示的C-C线上，有在上述层叠体22的磁路宽度方向(图示中的X方向)的两侧形成的停止层55a，通过CMP削除上述停止层55a的一部分。例如，优选以上述停止层55a的残留膜厚T5位基准，来控制通过上述CMP进行削除的结束时刻。
如图10所示，在至少作为上述层叠体22的最上层的保护层29的上表面29a的下侧，形成了在上述偏置衬底层35上形成的硬偏置材料层54的上表面54a；并且，在上述保护层29的上表面29a的上侧，形成了在上述层叠体22的磁路宽度方向(图示X方向)的两侧形成的停止层55a的上表面55al。其结果，在通过CMP全部去除上述层叠体22的上表面上所形成的不需要的层的期间，必定存在同时削磨上述停止层55的时期。而且，在此时期通过还削磨上述停止层55a之上，所以研磨速度急剧下降，由此，可确认上述CMP削除接近结束，例如，如果以上述停止层55的残留膜厚T5为基准来控制上述CMP削除的结束时刻，则能够在规定位置结束CMP。
此外，上述停止层55a也可最终如图1所示的实施方式，作为保护层37而残留，也可适当地控制上述停止层55a的形成位置，以便在全部削磨上述停止层55a时使上述CMP结束，不使上述停止层55a作为上述保护层37而残留。但是，优选没有通过CMP削除上述停止层55a之下的将来作为硬偏置层36而残留的硬偏置材料层54的上表面54a，因此，如图1所示，优选使研磨速度慢的上述停止层55a的一部分在上述硬偏置层36上作为保护层37而残留，以便将规定膜厚的上述硬偏置层36适当且容易地配置在上述层叠体22的磁路宽度方向(图示X方向)的两侧。
通过图4至图10所示的本实施方式的隧道型磁性检测元件的制造方法，能够将在上述层叠体22的侧端面22a上形成的第1绝缘层25的向磁路宽度方向的厚度T3适当且容易地形成为比在上述下部屏蔽层20的上表面22a上形成的第2绝缘层26的膜厚T4薄。
由于能够使图7及图8所示的溅射照射角度在至少2阶段以上不同，所以能够适当且简单地将上述第1绝缘层25的厚度T3形成为比上述第2绝缘层26的膜厚T4薄。再有，也可以图8所示的照射角度θ2最先形成绝缘层，接着以图7所示的照射角度θ1形成绝缘层；如图7所示，最先以容易在上述层叠体22的侧端面22a上形成绝缘层的上述照射角度θ1成膜上述绝缘层52，容易使上述绝缘层52具有作为氧化抑制层的功能，此外，以照射角度θ1成膜具有作为上述氧化抑制层的功能的上述绝缘层52后，以照射角度θ2成膜绝缘性优异的绝缘层53，就能够厚厚地形成在上述下部屏蔽层20的上表面20a上形成的绝缘性优异的绝缘层53的膜厚，能够良好地保持上述硬偏置层36和上述下部屏蔽层20之间的绝缘性。
此外，虽然在上述图10工序中的上述硬偏置材料层54上形成的停止层55的成膜不是必须的，但成膜上述停止层55，容易控制图10所示的CMP削除的结束时刻，能够抑制例如极端削除上述层叠体22的上表面和硬偏置层36的上表面等不利情形。
此外，在图8工序时，优选在至少上述绝缘阻挡层27的上表面27a的下侧形成在上述下部屏蔽层20上隔着绝缘层52形成的上述绝缘层53的上表面53a。如此，通过以上述绝缘阻挡层27的上表面27a为基准，限制绝缘层53的上表面53a的形成位置，由此，即使上述层叠体22的层结构和各层的膜厚等发生变动，也能够在上述自由磁性层28的磁路宽度的两侧配置适当膜厚的硬偏置层36。例如，在与固定磁性层31之间产生大的交替耦合磁场的反强磁性层24的最佳膜厚是，根据上述反强磁性层24的材料而变化，但如果以上述绝缘阻挡层27的上表面27a为基准控制上述绝缘层53的上表面53a的形成位置，则不管上述反强磁性层24的膜厚变化如何，也能够在上述自由磁性层28的磁路宽度的两侧配置适当膜厚的硬偏置层36。
在本实施方式中，如与现有技术相同，没有使用剥离用抗蚀剂层。因此，在图8所示的抗蚀剂层50中，如专利文献1所示，没有在上述抗蚀剂层的下侧形成下挖部。上述下挖部是注入用于溶解上述抗蚀剂层的溶解液的位置，因此，不能用溅射膜填埋上述下挖部。因此，不能厚厚地形成在靠近上述下挖部的位置形成的绝缘层和硬偏置层的膜厚，过去，上述绝缘层的前端成为前部细形状，再有，上述硬偏置层的接近上述层叠体的局部的膜厚会形成为较薄，但本实施方式中，由于不使用剥离用抗蚀剂层，就没有上述的制约，能够以一定的厚度形成在上述层叠体22的两侧形成的第1绝缘层25的厚度T3。此外，还能够使上述硬偏置层36的膜厚变动很小。再有，观察上述硬偏置层36的形状时，如图1所示，在靠近层叠体22一侧，以与上述层叠体22的上表面相同的面形成上述硬偏置层36的上表面，在自上述层叠体22向磁路宽度方向离开时，以一段下降状态的平坦面形成上述硬偏置层36的上表面。这样的上述硬偏置层36的形状是，不使用剥离用抗蚀剂层而使用常规的一般性抗蚀剂层50来形成、且在图10工序中进行CMP的结果。再有，在成膜上述绝缘层52、53和硬偏置材料层54时，在上述抗蚀剂层50存在和不存在的情况下，在存在上述抗蚀剂层50的情况下，由于上述抗蚀剂层50的遮蔽效果，靠近上述抗蚀剂层50位置的图8、图9所示的上述绝缘层52、53和硬偏置材料层54的膜厚就容易变薄，由此，优选在去除上述抗蚀剂层50后，形成绝缘层52、53及硬偏置材料层54。

Claims (16)

1、一种磁性检测元件，其特征在于，包括：在导电层上形成且具有从下起依次层叠了固定磁性层、非磁性材料层及自由磁性层的结构的层叠体；在上述层叠体的磁路宽度方向的两侧形成的第1绝缘层；与在上述导电层上形成的上述第1绝缘层相连的第2绝缘层；以及在上述第1绝缘层上及第2绝缘层上形成的偏置层，
将上述第1绝缘层在磁路宽度方向上的厚度形成为比上述第2绝缘层的膜厚薄。
2、根据权利要求1所述的磁性检测元件，至少在上述非磁性材料层的上表面的下侧形成上述第2绝缘层的上表面。
3、根据权利要求1所述的磁性检测元件，以一定大小形成上述第1绝缘层在磁路宽度方向上的厚度。
4、根据权利要求1所述的磁性检测元件，以一定的膜厚形成上述第2绝缘层。
5、根据权利要求1所述的磁性检测元件，上述第1绝缘层在磁路宽度方向上的厚度形成在1nm～20nm的范围内。
6、根据权利要求1所述的磁性检测元件，至少上述第1绝缘层用与上述层叠体相接的内侧绝缘层和在上述内侧绝缘层上形成的外侧绝缘层这2层形成；与上述外侧绝缘层和上述层叠体相接形成的情况相比，上述内侧绝缘层具有作为抑制上述层叠体的氧化的氧化抑制层的功能。
7、根据权利要求6所述的磁性检测元件，上述内侧绝缘层由从Si3N4、SiNx、WOx、SiO2、SiOx、SiON、Ta2O5、TaOx、TiN中选择的单层结构或层叠结构形成。
8、根据权利要求6所述的磁性检测元件，上述外侧绝缘层由从Al2O3、SiO2、AlSiO、SiAlON中选择的单层结构或层叠结构形成。
9、根据权利要求1所述的磁性检测元件，上述磁性检测元件是非磁性材料层由绝缘阻挡层形成的隧道型磁性检测元件。
10、一种磁性检测元件的制造方法，其特征在于，包括以下工序：
(a)在导电层上形成具有自下起依次层叠了固定磁性层、非磁性材料层及自由磁性层的结构的层叠体的工序；
(b)在上述层叠体的磁路宽度方向的两侧形成第1绝缘层，并且，在上述导体层上形成与上述第1绝缘层相连的第2绝缘层，此时，将上述第1绝缘层在磁路宽度方向上的厚度形成为比上述第2绝缘层的膜厚薄的工序；以及
(c)在上述第1绝缘层上及上述第2绝缘层上形成偏置层的工序。
11、根据权利要求10所述的磁性检测元件的制造方法，在上述(b)工序，至少在上述非磁性材料层的上表面的下侧形成上述第2绝缘层的上表面。
12、根据权利要求10所述的磁性检测元件的制造方法，在上述(b)工序，至少在2阶段以上使成膜角度不同来形成上述第1绝缘层及上述第2绝缘层，以便将上述第1绝缘层在磁路宽度方向上的厚度形成为比上述第2绝缘层的膜厚薄。
13、根据权利要求10所述的磁性检测元件的制造方法，在上述(c)工序之后，还包括以下工序：
(d)在上述偏置层上形成停止层的工序；
(e)在去除上述停止层的至少一部分的时刻，结束去除在上述层叠体的上表面形成的不需要的层的处理的工序。
14、根据权利要求10所述的磁性检测元件的制造方法，在上述(b)工序，至少上述第1绝缘层用与上述层叠体相接的内侧绝缘层和在上述内侧绝缘层上形成的外侧绝缘层这2层形成，此时，与上述外侧绝缘层和上述层叠体相接形成的情况相比，用抑制上述层叠体的氧化的材料形成上述内侧绝缘层。
15、根据权利要求14所述的磁性检测元件的制造方法，由从Si3N4、SiNx、WOx、SiO2、SiOx、SiON、Ta2O5、TaOx、TiN中选择的单层结构或层叠结构形成上述内侧绝缘层。
16、根据权利要求14所述的磁性检测元件的制造方法，由从Al2O3、SiO2、AlSiO、SiAlON中选择的单层结构或层叠结构形成上述外侧绝缘层。
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