CN1881418A - 具有抗rie防腐蚀膜的磁检测元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的特别在于提供一种磁检测元件及其制造方法，在利用层叠体形成用掩模层将具有固定磁性层、非磁性材料层、以及自由磁性层的层叠体形成为预定形状时，能够将上述层叠体适当地形成为预定形状，并且能够防止上述自由磁性层的腐蚀。在自由磁性层(28)上层叠有中间层(35)、防腐蚀层(36)，上述防腐蚀层(36)防止由反应性离子蚀刻腐蚀自由磁性层(28)。由此，能够将层叠体(22)适当地形成为预定形状，并且能够防止上述自由磁性层(28)的腐蚀，能够制造再生特性良好的磁检测元件。

Description

具有抗RIE防腐蚀膜的磁检测元件及其制造方法
技术领域
本发明特别涉及一种磁检测元件及其制造方法，在利用层叠体形成用掩模层将具有固定磁性层、非磁性材料层、以及自由磁性层的层叠体形成为预定形状时，能够将上述层叠体适当地形成为预定形状，并且能够防止上述自由磁性层的腐蚀。
背景技术
在下述专利文献1、2中公开了CIP(Current In Plane)型的磁检测元件的构造。所谓的CIP型是指电流在与构成上述磁检测元件的层叠体(具有反强磁性层、固定磁性层、非磁性材料层、以及自由磁性层的4层构造的层叠部分)的各层的膜面平行的方向上流动的构造。另一方面，也有电流在与上述膜面垂直的方向上流动的构造的磁检测元件，将它称作CPP(Current Perpendicular to Plane)型的磁阻效应元件。
以往，要将上述层叠体形成为预定形状，例如如专利文献1的图3所公开那样，利用剥离(lift-off)用的抗蚀剂层(专利文献1的图3的标号R1的层)，通过离子铣削(ion milling)将未被上述抗蚀剂层覆盖的上述层叠体除去来进行。然后，将上述抗蚀剂层原样残留，如专利文献1的图4所公开那样，在上述层叠体的两侧形成硬偏置层等，然后将上述抗蚀剂层剥离。
但是，如果是以往的方法，则通过上述抗蚀剂层的遮蔽(shadow)效应，在上述层叠体的两侧附近很难附着上述硬偏置层等，上述两侧附近的硬偏置层的膜厚变得很薄，其结果，有不能对上述自由磁性层供给适当大小的偏置磁场的问题。
所以，取代利用上述剥离用的抗蚀剂层的方法，考虑利用金属掩模层使上述层叠体成为预定形状的方法。
专利文献1：日本特开2004-14705号公报
专利文献2：日本特开2004-14610号公报
图7是采用上述金属掩模层将上述层叠体形成为预定形状的一工序图。图7是以在与记录媒体的对置面(与图示X-Z平面平行的面)平行的方向上切断制造工序中的上述层叠体的局部剖面图来表示。
图7所示的标号1是基板，在上述基板1上形成从下方开始按反强磁性层2、固定磁性层3、非磁性材料层4、及自由磁性层5的顺序层叠的层叠体6。将构成上述层叠体6的各层利用溅镀法等在整个上述基板1上形成。
如图7所示，在上述层叠体6上形成金属掩模层7。由Ta来形成上述金属掩模层7。首先，用溅镀法等在上述层叠体6的整面上形成上述金属掩模层7。然后，在其上形成用来使上述金属掩模层7成为图7那样的形状的Cr掩模层8。
上述金属掩模层7在通过离子铣削削去没有被上述金属掩模层7覆盖的上述层叠体6时，不能与上述层叠体6同样地削去。这是因为，如果同样削去，就没有了作为掩模的意义。因此，对于上述金属掩蔽层7选择难以用离子铣削削去的材质。这就是上述的Ta。但是，要将金属掩蔽层7的截面形成为图7所示那样的大致梯形形状，需要采用容易削去Ta、另一方面难以削去上述自由磁性层5及Cr掩模层8的反应性离子蚀刻(RIE)。
如图8所示，设置在上述金属掩膜7上的Cr掩模8通过上述反应性离子蚀刻削去图7所示的虚线部位7a的Ta层时，适当地残留在上述金属掩膜层7上。
当通过上述反应性离子蚀刻削去上述虚线部位7a的Ta层时，自由磁性层5的上表面5a露出。上述自由磁性层5难以通过上述反应性离子蚀刻削去，所以上述自由磁性层5成为上述反应性离子蚀刻的停止层，如果上述自由磁性层5的上表面5a露出，则结束上述反应性离子蚀刻。
但是，由在上述反应性离子蚀刻时使用的C3F8和Ar的混合气体及CF4气体等，容易在上述自由磁性层5的上表面5a上析出氟化物，由此产生腐蚀自由磁性层5的问题。
图8是将图7所示的剖面图的一部分放大后的放大剖面图。如图8所示，在上述自由磁性层5的上表面5a上形成氟化物的析出层9。该析出层9最初在直接受反应性离子蚀刻的影响的、没有被上述金属掩模层7覆盖的两侧端部5b的上表面5a上形成，但随着时间的经过，上述析出层9逐渐扩展到上述金属掩模层7下的中央部5c的上表面5a。形成在上述两侧端部5b的上表面5a上的上述析出层9最终通过离子铣削除去，而形成在上述中央部5c的上表面5a上的析出层9原样残留下来。
此外，形成在上述两侧端部5b的上表面5a上的上述析出层9成为离子铣削时的掩模，由此，还产生不能通过上述离子铣削适当地除去上述两侧端部5b、或离子铣削的时间比一般耗费更长时间的问题。
此外，如图7所示，在上述自由磁性层5上残留有金属掩模层7的状态下，当形成CIP型磁检测元件时，由于在上述金属掩模层7的部分电流分流，所以再生输出的下降较大。因此，在CIP型磁检测元件的情况下，最好最后除去上述金属掩模层7，但需要如上述那样通过反应性离子蚀刻除去上述金属掩模层7，此时，再次将上述自由磁性层5的上表面5a暴露于上述反应性离子蚀刻中，结果有上述自由磁性层5的腐蚀进一步发展的问题。在CPP型磁检测元件的情况下，不需要除去上述金属掩模层7，但是在CPP型磁检测元件的情况下，腐蚀上述金属掩模层7下的自由磁性层5没有改变，从而与CIP型磁检测元件一起不能适当地形成再生特性良好的磁检测元件。
发明内容
所以，本发明是用来解决上述以往的问题点的，特别是，其目的在于提供一种磁检测元件及其制造方法，在利用层叠体形成用掩模层将具有固定磁性层、非磁性材料层、以及自由磁性层的层叠体形成为预定形状时、能够将上述层叠体适当地形成为预定形状、并且能够防止上述自由磁性层的腐蚀。
本发明的磁检测元件的特征在于，在基板上，至少从下开始按固定磁性层、非磁性材料层、以及自由磁性层的顺序层叠，在上述自由磁性层上直接或间接地形成有对反应性离子蚀刻的防腐蚀层。
在本发明中，在上述自由磁性层上直接或间接地形成有对于反应性离子蚀刻的防腐蚀层，所以能够适当地防止上述自由磁性层由反应性离子蚀刻腐蚀，能够制造再生特性良好的磁检测元件。
在本发明中，上述防腐蚀层优选地上述防腐蚀层由从Cr、Pt、Ir、Ru、Rh、Pd、Ag中选择出的至少1种以上的元素形成。由上述元素形成的上述防腐蚀层能够在上述反应性离子蚀刻中保护上述自由磁性层。
此外，在本发明中，在上述自由磁性层和上述防腐蚀层之间形成有中间层，与上述防腐蚀层直接形成在上述自由磁性层上的情况相比，该中间层抑制上述自由磁性层的磁特性的劣化。上述中间层优选地由从Ta、Ru、Cu、W、Rh中选择出的至少1种以上的元素形成。由此，能够抑制上述自由磁性层的磁特性的劣化。
此外，在本发明中，上述磁检测元件是例如非磁性材料层由绝缘阻障层形成的隧道型磁检测元件。由此，即使上述防腐蚀层和中间层形成在上述自由磁性层上，也能够适当地实现再生输出的提高。
此外，本发明的磁检测元件的制造方法的特征在于，具有以下工序。
(a)在基板上，至少从下开始按固定磁性层、非磁性材料层、及自由磁性层的顺序层叠，并且在上述自由磁性层上直接或间接地形成对反应性离子蚀刻的防腐蚀层，此时上述防腐蚀层用对于上述反应性离子蚀刻的蚀刻速度比下面的(b)工序中形成的层叠体形成用掩模层慢的材质形成的工序；
(b)在上述防腐蚀层上利用反应性离子蚀刻形成预定形状的上述层叠体形成用掩模层，此时，在上述层叠体形成用掩模层的周围露出了上述防腐蚀层的表面的时刻结束上述反应性离子蚀刻的工序；以及
(c)将没有被上述层叠体形成用掩模层覆盖的上述固定磁性层、非磁性材料层、自由磁性层及防腐蚀层除去的工序。
在本发明中，在上述(a)工序中，在上述自由磁性层上直接或间接地形成防腐蚀层后，用反应性离子蚀刻在上述防腐蚀层上形成金属掩模层。这样，上述自由磁性层上被上述防腐蚀层覆盖，上述自由磁性层不会像以往那样受到上述反应性离子蚀刻的影响而能够防止上述自由磁性层的腐蚀。如上述那样，上述防腐蚀层的对上述反应性离子蚀刻的蚀刻速度比上述层叠体形成用掩模层慢，因而，在上述(b)工序中，不会将上述防腐蚀层全部削去，而在至少残留一部分上述防腐蚀层的状态下适当地结束上述反应性离子蚀刻，能够适当地在上述反应性离子蚀刻中保护上述自由磁性层。
在本发明中，优选为用从Cr、Pt、Ir、Ru、Rh、Pd、Ag中选择出的至少1种以上的元素形成上述防腐蚀层。由上述元素形成的上述防腐蚀层能够适当地在上述反应性离子蚀刻中保护上述自由磁性层。
此外，优选为用从Ta、Mo、W、Ti中选择出的至少1种以上的元素形成上述层叠体形成用掩模层。由此，能够用反应性离子蚀刻将上述层叠体形成用掩模层适当地形成为预定形状。
此外，在本发明中，优选在上述(a)工序中，在上述自由磁性层和上述防腐蚀层之间形成有中间层，与将上述防腐蚀层直接形成在上述自由磁性层上的情况相比，该中间层能够抑制上述自由磁性层的磁特性的劣化。在本发明中，优选地用从Ta、Ru、Cu、W、Rh中选择出的至少1种以上的元素形成上述中间层。由此，能够抑制上述自由磁性层的磁特性的劣化。
此外，在本发明中，在上述(c)工序后，优选地进行下面的工序。
(d)在从残留在上述基板上的上述固定磁性层到层叠体形成用掩模层的层叠体的磁道宽度方向的两侧，形成用于向上述自由磁性层赋予偏置磁场的偏置层的工序。
在本发明中，由于不像以往那样利用剥离用的抗蚀剂层进行上述偏置层的形成，所以能够以较厚的膜厚形成上述偏置层，能够从上述偏置层向上述自由磁性层供给足够的偏置磁场。
此外，在本发明中，在上述(d)工序后，优选地进行下面的工序。
(e)在上述偏置层上形成停止层的工序；
(f)在上述停止层的至少一部分被除去的时刻，结束将在上述层叠体的上表面形成的不需要的层除去的处理的工序。
由此，能够适当地控制除去量，特别是能够适当地防止对上述层叠体及偏置层的过度的除去效果。
发明效果
在本发明中，由于在自由磁性层上直接或间接地形成有对于反应性离子蚀刻的防腐蚀层，所以能够适当地防止上述自由磁性层由反应性离子蚀刻进行腐蚀，能够制造再生特性良好的磁检测元件。
附图说明
图1是将本实施方式的隧道型磁检测元件的构造在与记录媒体的对置面平行的方向切断表示的局部剖面图；
图2是将制造工序中的隧道型磁检测元件在与记录媒体的对置面平行的方向切断的局部剖面图；
图3是接着图2进行的一工序图(局部剖面图)；
图4是接着图3进行的一工序图(局部剖面图)；
图5是接着图4进行的一工序图(局部剖面图)；
图6是接着图5进行的一工序图(局部剖面图)；
图7是将以往的制造工序中的隧道型磁检测元件的构造在与记录媒体的对置面平行的方向切断表示的局部剖面图；
图8是将图7的一部分放大后的局部放大剖面图。
具体实施方式
图1是将本实施方式的隧道型磁检测元件的构造在与记录媒体的对置面平行的方向切断表示的局部剖面图。
隧道型磁检测元件在设于硬盘装置上的浮起式滑块的从动侧端部等上设置，检测硬盘等的记录磁场。另外，在图中，X方向是磁道宽度方向，Y方向是来自磁记录媒体的泄漏磁场的方向(高度方向)，Z方向是硬盘等磁记录媒体的移动方向及上述隧道型磁检测元件的各层的层叠方向，X-Z平面是与记录媒体的对置面平行方向的面。
标号20是下部屏蔽层，上述下部屏蔽层20例如由NiFe合金等磁性材料形成。
上述下部屏蔽层20的上表面20a是用来形成上述隧道型磁检测元件21的形成面，在上述上表面20a上形成有构成上述隧道型磁检测元件21的层叠体22。
上述层叠体22的最下层是子晶层23。上述子晶层23由NiFeCr或Cr等形成。如果用NiFeCr形成上述子晶层23，则上述子晶层23具有面心立方(fcc)构造，在与膜面平行的方向上，表示为“111”的等价的结晶面优先取向。此外，如果用Cr形成上述子晶层23，则上述子晶层23具有体心立方(bcc)构造，在与膜面平行的方向上，表示为“110”的等价的结晶面优先取向。也可以在上述子晶层23下形成有未图示的基底层。上述基底层用Ta、Hf、Nb、Zr、Ti、Mo、W中的1种或2种以上的元素等的非磁性材料形成。
在上述子晶层23上形成有反强磁性层24。上述反强磁性层24优选为用X-Mn(其中X是Pt、Pd、Ir、Rh、Ru、Os中的任1种或2种以上的元素)形成。此外，在本发明中，上述反强磁性层24也可以用X-Mn-X’合金(其中X′是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及稀土类元素中的任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。上述固定磁性层31例如由CoFe合金、NiFe合金、Co、CoNeNi合金等磁性材料形成。上述固定磁性层31的构造不特别限于单层构造、层叠了多层磁性层的构造、非磁性层夹在磁性层间的层叠费里铜镍合金(Ferry)构造等。
通过实施热处理，能够在上述固定磁性层31和反强磁性层24之间产生交换结合磁场，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上形成有绝缘阻障层27。上述绝缘阻障层27由Al2O3、TiOx、MgOx、Ti2O5、TiO2等形成。
在上述绝缘阻障层27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。优选为，例如上述自由磁性层28由NiFe合金形成，在上述自由磁性层28与上述绝缘阻障层27之间形成有由Co或CoFe合金形成的防止扩散层。上述自由磁性层28的构造并不特别限于单层构造、层叠了多层磁性层的构造、非磁性层夹在磁性层间的层叠费里铜镍合金构造等。
在上述自由磁性层28上形成有中间层35，在上述中间层35上形成有防腐蚀层36。与上述防腐蚀层36直接形成在自由磁性层28上的情况相比，上述中间层35是为了抑制上述自由磁性层28的磁特性的劣化而设置的层。这里所说的“磁特性的劣化”是指磁阻变化率的下降。通过这样的磁特性的劣化，会产生上述自由磁性层28的磁化稳定性下降、再生输出下降等问题，但如图1所示，通过使上述中间层35夹在上述自由磁性层28与上述防腐蚀层36之间，能够适当地抑制上述自由磁性层28的磁特性的劣化。上述中间层35优选为由非磁性材料形成。特别优选为由非磁性导电材料形成。如果上述中间层35由绝缘材料形成，电流不能适当地通过上述中间层35，会导致CPP型磁检测元件的再生特性的劣化。此外，如果上述中间层35由磁性材料形成，则使上述中间层35也进行自由磁性层28那样的工作等，反而容易助长自由磁性层28的磁特性的劣化，所以不理想。
上述中间层35优选为由从Ta、Ru、Cu、W、Rh中选择出的至少1种以上的元素形成。上述中间层35既可以是单层构造也可以是多层构造。由此，能够适当地抑制上述自由磁性层28的磁特性的劣化。
在上述中间层35上形成的防腐蚀层36是为了在反应性离子蚀刻(RIE)中保护上述自由磁性层28并防止上述自由磁性层28的腐蚀而设置的层。上述反应性离子蚀刻是在将形成在上述防腐蚀层36上的金属掩模层(层叠体形成用掩模层)37形成为预定形状时使用的蚀刻方法。通过在上述自由磁性层28的上方设置对上述反应性离子蚀刻的防腐蚀层36，上述自由磁性层28不由反应性离子蚀刻腐蚀。另外，上述防腐蚀层36优选地由非磁性材料形成。特别优选地由非磁性导电材料形成。如果上述防腐蚀层36由绝缘材料形成，则电流不能适当地通过上述防腐蚀层36，导致CPP型磁检测元件的再生特性的劣化。此外，如果上述防腐蚀层36由磁性材料形成，则上述防腐蚀层36也如自由磁性层28的一部分那样工作，较大地干预隧道型磁阻效应，但在此情况下，在作为自由磁性层的一部分工作的上述防腐蚀层36的上表面与图8所说明同样地析出氟化物，在外观上与由反应性离子蚀刻腐蚀自由磁性层的情况相同，难以避免使再生特性的下降。上述防腐蚀层36优选由从Cr、Pt、Ir、Ru、Rh、Pd、Ag中选择出的至少1种以上的元素形成。
这样，通过在上述自由磁性层28上设置中间层35及防腐蚀层36，能够形成具有稳定的磁化的自由磁性层28。
在上述防腐蚀层36上形成有金属掩模层37。上述金属掩模层37是将上述层叠体22的截面形状应形成为图1所示那样的大致梯形形状而设置的掩模。上述金属掩模层37由难以用离子铣削削去的材质形成。因此，在用离子铣削将上述层叠体22切削调整为预定形状时，上述金属掩模层由上述离子铣削削去一些，但一部分作为图1所示的金属掩模层37残留在上述防腐蚀层36上。虽然上述金属掩模层37也可以不残留在上述防腐蚀层36上，但是优选残留下来。这是因为，上述防腐蚀层36由容易用上述离子铣削削去的材质形成，当通过上述离子铣削将上述金属掩模层37全部除去，位于上述金属掩模层37的正下方的上述防腐蚀层36、或者在最差的情况下、上述自由磁性层28有可能受到上述离子铣削的影响而被削去。上述金属掩模层37优选为由从Ta、Mo、W、Ti中选择出的至少1种以上的元素形成。
上述金属掩模层37如其名字那样由金属材料形成。上述的材质都是金属材料。此外，上述金属掩模层37在该说明书中也可以由比“金属”广义的概念、即“导电材料”中上述“金属”以外的“导电材料”来形成。所谓的“导电材料”表示金属性的传导性，是比“金属”广义的概念，在“导电材料”中也可以包含非金属元素。
另外，图1所示的层叠体22由从上述子晶层23到上述金属掩模层37的层叠构造构成。
如图1所示，上述层叠体22的磁道宽度方向(图示X方向)的侧端面22a、22a由倾斜面形成，上述层叠体22的磁道宽度方向的宽度尺寸随着朝向上方(图示Z方向)而逐渐变小。从上述层叠体22的侧端面22a上到向上述层叠体22的磁道宽度方向(图示X方向)的两侧扩展的上述下部屏蔽层20的上表面20a形成有绝缘基底层25。
在形成于上述下部屏蔽层20上的绝缘基底层25上形成有偏置基底层40。上述偏置基底层40例如由Cr、CrTi、Ta/CrTi等形成。上述偏置基底层40是为了提高硬偏置层41的特性(保磁力Hc及角形比S)而设置的。
在上述绝缘基底层25上及上述偏置基底层40上形成有硬偏置层41。上述硬偏置层41由CoPt合金或CoCrPt合金等形成。从上述硬偏置层41向上述自由磁性层28供给偏置磁场。上述自由磁性层28的磁化由于上述偏置磁场在磁道宽度方向(图示X方向)对齐。
与上述层叠体22接近的硬偏置层41的上表面41a在与上述层叠体22的上表面22b相同的平面上形成，在从上述层叠体22向磁道宽度方向(图示X方向)离开的位置的上述硬偏置层41的上表面41b成为比上述上表面41a位于稍靠下侧的平坦面。在上述硬偏置层41的上述上表面41b上形成有保护层42，上述保护层42的上表面42a成为与上述硬偏置层41的上表面41a相同的平面。上述保护层42例如由Ta等形成。
在上述层叠体22的上表面22b、上述硬偏置层41的上表面41a、上述保护层42的上表面42a上形成有上部屏蔽层30。上述上部屏蔽层30例如由NiFe合金等磁性材料形成。
在图1所示的隧道型磁检测元件中，下部屏蔽层20及上部屏蔽层30具有电极的功能。从上述下部屏蔽层20及上部屏蔽层30到上述层叠体22，电流在与图示Z方向平行的方向(即、与上述层叠体22的各层的膜面垂直的方向)上流动。通过上述层叠体22的隧道电流的大小随固定磁性层31和自由磁性层28的磁化方向的关系而不同。
如果外部磁场从图示Y方向侵入隧道型磁检测元件中，则受到上述外部磁场的影响，自由磁性层28的磁化变动。由此，上述隧道电流的大小也变化，得到该电流量的变化作为电阻的变化。并且，将上述电阻的变化作为电压变化，来检测来自记录媒体的外部磁场。
说明本实施方式的特征部分。在本实施方式中，在上述自由磁性层28的上表面上形成有中间层35，在上述中间层35的上表面上形成有防腐蚀层36。上述防腐蚀层36是对于反应性离子蚀刻(RIE)防止上述自由磁性层28的腐蚀的层。因此，在上述层叠体22的形成工序中，在利用了上述反应性离子蚀刻时，能够适当地抑制上述自由磁性层28被腐蚀的不良状况。
此外，由Ta等形成的上述中间层35是为了防止由Cr等形成的上述防腐蚀层36抵接在上述自由磁性层28上而良好地维持上述自由磁性层28的磁特性而设置的层。实际上，通过设置上述中间层35是否缓和了自由磁性层28的磁性劣化，只要制造形成有上述中间层35的磁检测元件、和没有形成上述中间层35的磁检测元件(两个磁检测元件的不同仅在于有无中间层35，除此以外的层构造完全相同)并测量两者的再生输出，就能够判断。形成有上述中间层35的磁检测元件与没有形成上述中间层35的上述磁检测元件相比再生输出变大。
此外，在本实施方式中，在上述层叠体22的形成工序中，采用金属掩模层37，不像以往那样利用剥离用的抗蚀剂层，所以在将上述硬偏置层41成膜时，能够抑制硬偏置层41的膜厚因遮蔽效应而特别是在层叠体22附近变薄的现象，能够将上述硬偏置层41以预定的膜厚较厚地形成。如图1所示，上述硬偏置层41的膜厚在上述层叠体22的附近最厚，能够对上述自由磁性层28供给足够的偏置磁场。
本实施方式是隧道型磁检测元件，但也可以是上述绝缘阻障层27的部位例如由Cu等非磁性导电层形成的利用巨大磁阻效应的CPP(Current Perpendicular to Plane)-GMR(Giant Magneto Resistive)元件。
即，本实施方式能够有效地在CPP型磁检测元件中使用。如果是CPP型磁检测元件，则由于电流分流到上述中间层35、防腐蚀层36及金属掩模层37中，所以再生输出的下降非常大。特别是，与图7所示的以往相比，在图1的方式中，由于还设有上述中间层35和防腐蚀层36，所以电流的分流量更大。由此，如果将图1所示的层叠体22使用于CIP型磁检测元件中，则再生输出的下降大，并不理想。
此外，在图1的实施方式中，在上述自由磁性层28上重叠形成有中间层35、防腐蚀层36，但在上述自由磁性层28上直接形成有防腐蚀层36的方式，也能够在反应性离子蚀刻中保护上述自由磁性层28的效果与图1一致，因而该方式也是是本发明的实施方式的一种。
此外，作为物的方式，在上述防腐蚀层36上也可以没有上述金属掩模层37。
另外，作为本实施方式的层叠体22至少需要的层是固定磁性层31、绝缘阻障层27、自由磁性层28、及防腐蚀层36，例如还可以考虑没有反强磁性层24的方式等。
接着，利用附图说明图1所示的隧道型磁检测元件的制造方法。图2至图6所示的各工序图是在与记录媒体的对置面平行的方向切断制造工序中的隧道型磁检测元件的局部剖面图。
在图2所示的工序中，在下部屏蔽层20上形成从下开始按子晶层23、反强磁性层24、固定磁性层31、绝缘阻障层27、自由磁性层28、中间层35、防腐蚀层36、及金属掩模层53的顺序层叠的层叠体52。关于各层的材质，已在图1中说明，所以可以参照那些图。另外，使金属掩模层的标号在图2中注为53，与图1中的37不同，但这只是为了便于说明而这样做的而材质相同。上述中间层35以10～60左右的膜厚形成。此外，上述防腐蚀层36以30～70左右的膜厚形成。上述金属掩模层53以400～800左右的膜厚形成。如图2所示，将上述金属掩模层53的膜厚形成为比上述防腐蚀层36及中间层35的膜厚厚。如果表示为一例，上述防腐蚀层36及中间层35的膜厚分别做成50，将上述金属掩模层53的膜厚做成500。
如图2所示，在上述金属掩模层53上形成与上述金属掩模层53相对的掩模层50。该掩模层50需要是难以用反应性离子蚀刻削去的材质。优选为由从Cr、Pt、Ir、Ru、Rh、Pd、Ag中选择的至少1种以上的元素形成。最初，通过溅镀法等在上述金属掩模层53上的整个面上形成上述掩模层50。接着，通过曝光显影在上述掩模层50上将抗蚀剂层51形成为预定形状，用离子铣削将没有被上述抗蚀剂层51覆盖的上述掩模层50除去(图2所示的虚线部分的掩模层50a被除去)。
将上述掩模层50的不需要的上述掩模层50a除去后，在该除去的部分露出上述金属掩模层53的上表面53a。上述金属掩模层53虽然容易用反应性离子蚀刻(RIE)削去，但难以用离子铣削削去。即，上述金属掩模层53与上述掩模层50相比，对离子铣削的铣削速度较慢，但是对上述反应性离子蚀刻的蚀刻速度较快。因此，通过上述离子铣削除去不需要的掩模层50a而露出上述金属掩模层53的上表面53a，上述金属掩模层53也与上述掩模层50a不同，难以用上述离子铣削削去。
接着，在将上述抗蚀剂层51除去后，在图3所示的工序中，利用反应性离子蚀刻(RIE)将上述金属掩模层53中没有被上述掩模层50覆盖的不需要的金属掩模层53b除去。如上述那样，上述掩模层50对反应性离子蚀刻的蚀刻速度比上述金属掩模层53慢，所以用上述反应性离子蚀刻几乎不削去上述掩模层50，适当地具有用反应性离子蚀刻削去上述金属掩模层53时的掩模的功能。
如图3所示，上述金属掩模层53通过反应性离子蚀刻仅在上述掩模层50下作为金属掩模层53c残留。上述金属掩模层53c的磁道宽度方向(图示X方向)的两侧端面531c成为倾斜面，上述金属掩模层53c的磁道宽度方向(图示X方向)的宽度尺寸随着从下侧朝向上侧逐渐减小。
在由上述反应性离子蚀刻除去上述不需要的金属掩模层53b的部分，露出上述防腐蚀层36的上表面36a。选择的材质使上述防腐蚀层36对反应性离子蚀刻的蚀刻速度比上述金属掩模层53对反应性离子蚀刻的蚀刻速度慢。
例如在上述金属掩模层53中采用Ta的情况下，如果在上述防腐蚀层36中采用Cr，则对于反应性离子蚀刻的蚀刻速度，上述金属掩模层53比上述防腐蚀层36快。
因而，即使通过反应性离子蚀刻露出上述防腐蚀层36的上表面36a，通过上述反应性离子蚀刻几乎不削去上述防腐蚀层36。
并且，通过设置防腐蚀层36，上述自由磁性层28不受上述反应性离子蚀刻的影响，能够防止由在上述反应性离子蚀刻工序中使用的C3F8和Ar的混合气体、或CF4气体等腐蚀上述自由磁性层28的不良状况。
此外，在上述防腐蚀层36露出的上表面36a上，即使因上述反应性离子蚀刻而析出了氟化物，上述氟化物只要用纯水等清洗就能够除去。
接着，在图4所示的工序中，通过离子铣削将没有被上述金属掩模层53c覆盖的、从上述子晶层23到上述防腐蚀层36的层叠体52a除去。如上述那样，由于用纯水等除去了在上述防腐蚀层36上析出的氟化物，所以能够将上述层叠体52a适当且容易地通过离子铣削除去。图4所示的箭头H表示离子铣削的方向。在通过上述离子铣削除去上述层叠体52a，并且形成在上述金属掩模层53c上的掩模层50也通过离子铣削除去。当除去上述掩模层50时，上述金属掩模层53c露出。上述金属掩模层53c对上述离子铣削的铣削速度与上述防腐蚀层36及上述掩模层50对上述离子铣削的铣削速度相比慢，但是上述层叠体52a的部分的膜厚非常厚、上述离子铣削花费的时间变长，上述金属掩模层53c也多少受到上述离子铣削的影响而除去一部分金属掩模层53d，最终残留膜厚比上述金属掩模层53c薄的金属掩模层37。
如上述那样，上述金属掩模层53c以与上述防腐蚀层36及中间层35等相比厚的膜厚形成，所以上述金属掩模层53c即使多少通过离子铣削削去，也能够适当地残留到全部除去不需要的上述层叠体52a为止。
如图4所示，在上述离子铣削结束的时刻，在上述下部屏蔽层20上残留将从子晶层23到金属掩模层37的各层进行层叠的层叠体22。如图4所示，上述层叠体22在与记录媒体的对置面(与图示X-Z平面平行的平面)平行的面方向上的截面形状大致呈梯形形状。
接着，在图5所示的工序中，从下部屏蔽层20的上表面20a到上述层叠体22的磁道宽度方向(图示X方向)的侧端面22a、22a上、再到上述层叠体22的上表面22c，例如用IBD(Ion Beam Deposition，离子束沉积)法等溅镀成膜以后一部分作为绝缘基底层25残留的绝缘基底材料层60。例如优选地用从Si3N4、WO、Al2O3中选择出的单层构造或层叠构造来形成上述绝缘基底材料层60。
接着，在形成于上述下部屏蔽层20上的上述绝缘基底材料层60上形成偏置基底层40。例如用Cr、或CrTi、Ta/CrTi等形成上述偏置基底层40。
接着，在上述绝缘基底材料层60上及上述偏置基底层40上，用IBD法等成膜以后一部分作为硬偏置层41残留的硬偏置材料层54。利用CoPt合金或CoCrPt合金等形成上述硬偏置材料层54。这时，优选将上述硬偏置材料层54成膜为，使形成于上述偏置基底层40上的硬偏置材料层54的上表面54a(上述上表面54a相当于硬偏置层41的上表面41b)至少比上述层叠体22的上表面22c位于下侧。
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以后一部分作为图1所示的保护层42残留下来。上述停止层55优选由比上述硬偏置材料层54铣削速度慢的材质形成。例如用Ta、Ti、Mo形成上述停止层55。
接着，在图6所示的工序中，将位于上述层叠体22的上表面22c上的不需要的层除去(图6所示的虚线部分)。这里所谓的“不需要的层”是指图6的虚线部分所示的绝缘基底材料层60b、硬偏置材料层54c、以及停止层55c。例如用CMP除去上述不需要的层。
如图6所示，削入到A-A线的位置。如图6所示，在A-A线上，具有在位于上述层叠体22的磁道宽度方向(图示X方向)的两侧的上述硬偏置材料层54的上表面54a上形成的停止层55a，上述停止层55a的一部分也由CMP削去。例如，优选为以上述停止层55a的残留膜厚T1为基准控制由上述CMP的削入的结束时刻。
如图6所示，将形成于上述偏置基底层35上的硬偏置材料层54的上表面54a在至少比进行CMP前的上述层叠体22的上表面22c(金属掩模层37的上表面)形成在下侧，并且将形成于上述硬偏置材料层54的上表面54a上的上述停止层55a的上表面55a1，比上述层叠体22的上表面22c形成在上侧。其结果，在用CMP将形成于上述层叠体22的上表面22c上的不需要的层全部削掉的期间，一定存在上述停止层55a也同时被削去的时期。并且，该时期也削去上述停止层55a上，研磨速度急剧下降，由此能够确认上述CMP的削入接近结束，只要例如以上述停止层55a的残余膜厚T1为基准对上述CMP的削入的结束时刻进行控制，就能够在预定的位置使CMP结束。通过该CMP的削入操作，即使将构成上述层叠体22的最上层的金属掩模层37的一部分或全部削去，也没有特别的问题。即，在削入结束的时刻的层叠体22的上表面22b(与图1所示的层叠体22的上表面22b同位置)也可以比削入前的上表面22c位于下侧。通过由采用上述CMP的削入操作除去上述“不需要的层”，露出的层叠体22的上表面22b成为图1所示的层叠体22的上表面22b。
在上述削入作业结束的时刻残留的绝缘基底材料层60a与图1所示的绝缘基底层25一致，图6所示的硬偏置材料层54b与图1所示的硬偏置层41一致。
另外，在上述停止层55a没有通过上述CMP全部削掉的情况下，上述停止层55a作为图1所示的保护层42残留。此外，也可以适当地控制上述停止层55a的形成位置，在所有上述停止层55a被削去的时候使上述CMP结束，以使上述停止层55a不会作为上述保护层42而残留。但是，上述停止层55a下的以后作为硬偏置层41残留的硬偏置材料层54的上表面54a优选为不用上述CMP削入，从而使研磨速度较慢的上述停止层55a的一部分如图1所示地作为保护层42残留在上述硬偏置层41上，能够更适当且容易地将预定厚度的上述硬偏置层41配置在上述层叠体22的磁道宽度方向(图示X方向)的两侧而优选。
在图2至图6所示的本实施方式的隧道型磁检测元件的制造方法中，如果在图2的工序中，在自由磁性层28上按顺序层叠中间层35、防腐蚀层36、金属掩模层53、掩模层50，利用上述掩模层50通过反应性离子蚀刻(RIE)进行上述金属掩模层53的预定形状化，则如图3所示，在上述金属掩模层53被削去后的表面露出上述防腐蚀层36，所以自由磁性层28不受上述反应性离子蚀刻的影响，因而与以往相比能够适当地防止上述自由磁性层28的腐蚀。上述防腐蚀层36对于反应性离子蚀刻的蚀刻速度与上述金属掩模层53的蚀刻速度相比很慢，所以上述防腐蚀层36不会由上述反应性离子蚀刻全部削去，上述防腐蚀层36适当地残留在上述自由磁性层28上，具有在反应性离子蚀刻中保护上述自由磁性层28的保护层的功能。
假设在上述防腐蚀层36的上表面36a上析出了氟化物，只要用纯水等清洗，就能够除去上述氟化物，不会成为上述防腐蚀层36进行图4工序的离子铣削的障碍。此外，上述防腐蚀层36与上述金属掩模层53相比，离子铣削时的铣削速度较快，能够利用上述金属掩模层53，由离子铣削适当地除去上述防腐蚀层36的不需要的部位。
此外，如图2所示，优选地在上述自由磁性层28和防腐蚀层36之间，与在上述自由磁性层28上直接形成上述防腐蚀层36的情况相比，形成能够抑制上述自由磁性层28的磁特性的劣化中间层35。由此，能够抑制上述自由磁性层28的磁劣化(具体而言是磁阻变化率的下降)，由此能够提高上述自由磁性层28的磁化的稳定性，能够实现再生输出的提高。
此外，虽然图5工序中的形成在上述硬偏置材料层54上的停止层55的成膜并不是必须的，但成膜上述停止层55容易对图6所示的CMP的削入的结束蚀刻进行控制，能够抑制例如上述层叠体22的上表面或硬偏置层41的上表面被严重地削入等不良状况。
此外，在本实施方式中，不像以往那样利用剥离用的抗蚀剂层。因此，在上述绝缘基底材料层60及硬偏置材料层54的成膜时，没有利用上述抗蚀剂层时的遮蔽效果，从而能够将在上述层叠体22的磁道宽度方向的两侧形成的绝缘基底材料层60的厚度形成为一定的厚度。此外，还能够减小硬偏置材料层54的膜厚变动。特别是，能够将最终残留的上述层叠体22的两侧附近的硬偏置层41(参照图1)形成得较厚，能够向上述自由磁性层28供给足够的偏置磁场。

Claims (12)

1.一种磁检测元件，其特征在于，
在基板上，至少从下开始按固定磁性层、非磁性材料层、以及自由磁性层的顺序层叠，在上述自由磁性层上直接或间接地形成有对反应性离子蚀刻的防腐蚀层。
2.如权利要求1所述的磁检测元件，其特征在于，上述防腐蚀层由从Cr、Pt、Ir、Ru、Rh、Pd、Ag中选择出的至少1种以上的元素形成。
3.如权利要求1所述的磁检测元件，其特征在于，在上述自由磁性层和上述防腐蚀层之间形成有中间层，与上述防腐蚀层直接形成在上述自由磁性层上的情况相比，该中间层抑制上述自由磁性层的磁特性的劣化。
4.如权利要求3所述的磁检测元件，其特征在于，上述中间层由从Ta、Ru、Cu、W、Rh中选择出的至少1种以上的元素形成。
5.如权利要求1所述的磁检测元件，其特征在于，上述磁检测元件是非磁性材料层由绝缘阻障层形成的隧道型磁检测元件。
6.一种磁检测元件的制造方法，其特征在于，具有：
(a)在基板上，至少从下开始按固定磁性层、非磁性材料层、及自由磁性层的顺序层叠，并且在上述自由磁性层上直接或间接地形成对反应性离子蚀刻的防腐蚀层，此时上述防腐蚀层用对于上述反应性离子蚀刻的蚀刻速度比下面的(b)工序中形成的层叠体形成用掩模层慢的材质形成的工序；
(b)在上述防腐蚀层上利用反应性离子蚀刻形成预定形状的上述层叠体形成用掩模层，此时，在上述层叠体形成用掩模层的周围露出了上述防腐蚀层的表面的时刻结束上述反应性离子蚀刻的工序；以及
(c)将没有被上述层叠体形成用掩模层覆盖的上述固定磁性层、非磁性材料层、自由磁性层及防腐蚀层除去的工序。
7.如权利要求6所述的磁检测元件的制造方法，其特征在于，用从Cr、Pt、Ir、Ru、Rh、Pd、Ag中选择出的至少1种以上的元素形成上述防腐蚀层。
8.如权利要求6所述的磁检测元件的制造方法，其特征在于，用从Ta、Mo、W、Ti中选择出的至少1种以上的元素形成上述层叠体形成用掩模层。
9.如权利要求6所述的磁检测元件的制造方法，其特征在于，在上述(a)工序中，在上述自由磁性层和上述防腐蚀层之间形成有中间层，与将上述防腐蚀层直接形成在上述自由磁性层上的情况相比，该中间层能够抑制上述自由磁性层的磁特性的劣化。
10.如权利要求9所述的磁检测元件的制造方法，其特征在于，用从Ta、Ru、Cu、W、Rh中选择出的至少1种以上的元素形成上述中间层。
11.如权利要求6所述的磁检测元件的制造方法，其特征在于，在上述(c)工序后，进行下面的工序：
(d)在从残留在上述基板上的上述固定磁性层到层叠体形成用掩模层的层叠体的磁道宽度方向的两侧，形成用于向上述自由磁性层赋予偏置磁场的偏置层的工序。
12.如权利要求11所述的磁检测元件的制造方法，其特征在于，在上述(d)工序后，进行下面的工序：
(e)在上述偏置层上形成停止层的工序；
(f)在上述停止层的至少一部分被除去的时刻，结束将在上述层叠体的上表面形成的不需要的层除去的处理的工序。
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