JP2003198006A - Magnetoresistive effect device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetoresistive effect device which can be applied to a magnetic recording/reproducing head that is used in a region very high in recording density and having effective reproduction tracks 1 μm or below in width. <P>SOLUTION: The edges of a first functional film 60 and a second functional film 70 which is formed of material different from that of the first functional film 60 are electrically or magnetically connected together for the formation of a bonded structure 80. In the bonded structure 80, a part of the edge 71 of the second functional film 70 is made to bear against a part of the edge side wall 61 of the first functional film 60, and the superposition rate of the part of the edge 71 of the second functional film 70 bearing against the first functional film 60 and superposed on the surface of the edge of the first functional film 60 amounts to 0 to 10%. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、接合構造に関する
ものであり、特に詳しくは、精度よく位置合わせされた
隣接して当接しあう異種の機能膜層間の接合構造であ
り、更には、磁気抵抗効果素子にも使用可能な接合構造
及びその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a junction structure, and more particularly, to a junction structure between functional film layers of different types that are accurately aligned and abut each other and adjoin each other. The present invention relates to a junction structure that can be used for an effect element and a manufacturing method thereof.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来より、磁気記録装置の大容量化に伴
って、ＮｉＦｅ膜の異方性磁気抵抗効果を応用した磁気
抵抗効果型ヘッド（以下、ＡＭＲヘッドと記す）が実用
化されている。このＡＭＲヘッドについては、「ＩＥＥ
Ｅ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇｎ．，ＭＡＧ７（１９７
１） １５０」において「Ａ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉ
ｓｔｉｖｉｔｙ Ｒｅａｄｏｕｔ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅ
ｒ」として論じられている。2. Description of the Related Art Conventionally, a magnetoresistive head (hereinafter referred to as an AMR head), which utilizes the anisotropic magnetoresistive effect of a NiFe film, has been put into practical use with the increase in capacity of magnetic recording devices. . For this AMR head, refer to "IEEE
E Trans. on Magn. , MAG7 (197
1) 150 ”in“ A Magnetoresi ”
stability Readout Transduce
r ".

【０００３】一方、近年、磁気記録密度の向上に対応し
て、ＡＭＲヘッドよりも更に大幅な高出力化が可能な巨
大磁気抵抗効果（以下、ＧＭＲと記す）を用いたＧＭＲ
ヘッドが注目されている。このＧＭＲに於いては、特
に、抵抗の変化が２枚の隣接する磁性層の磁化方向間の
余弦と対応する、一般にスピンバルブ効果と呼ばれる磁
気抵抗効果は小さな動作磁界で大きな抵抗変化をするこ
とから、ＡＭＲヘッドの次世代のＧＭＲヘッドとして期
待されている。On the other hand, in recent years, a GMR using a giant magnetoresistive effect (hereinafter referred to as GMR) capable of achieving a much higher output than an AMR head in response to an improvement in magnetic recording density.
The head is receiving attention. In this GMR, in particular, the magnetoresistive effect, generally called the spin valve effect, in which the change in resistance corresponds to the cosine between the magnetization directions of two adjacent magnetic layers, causes a large change in resistance with a small operating magnetic field. Therefore, it is expected as a next-generation GMR head of the AMR head.

【０００４】このスピンバルブ効果を用いたＧＭＲヘッ
ドについては「ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇ
ｎ．，Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．６（１９９４）３８０１」
において「Ｄｅｓｉｇｎ，Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ＆Ｔ
ｅｓｔｉｎｇ ｏｆ Ｓｐｉｎ−Ｖａｌｖｅ Ｒｅａｄ
Ｈｅａｄｓ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｒ
ｅｃｏｒｄｉｎｇ」として論じられている。特に、実効
的な再生トラック幅が０．０５μｍ以上１μｍ以下とい
うような、極めて記録密度の高い領域では、ＧＭＲヘッ
ドが使われる。The GMR head using the spin valve effect is described in "IEEE Trans. On Mag".
n. , Vol. 30, No. 6 (1994) 3801 "
At "Design, Fabrication & T
eating of Spin-Valve Read
Heads for High Density R
It is discussed as "ecording". In particular, the GMR head is used in a region having an extremely high recording density, such as an effective reproduction track width of 0.05 μm or more and 1 μm or less.

【０００５】以上説明した様な従来のＧＭＲヘッドにお
いては、媒体磁界に対応して磁化変化する磁化フリー層
を単磁区化することが、バルクハウゼンノイズを抑制す
るためには必要不可欠である。これを実現するための素
子構造については、例えば、特開平３−１２５３１１号
公報に説明がされている。ここで、図５を用いてこの素
子構造を説明する。即ち、図５（Ａ）は当該磁気抵抗効
果素子３０の一具体例の構成を示す断面図が示されてお
り、具体的には、当該素子を媒体対向面から見た時の層
構成を示したものである。In the conventional GMR head as described above, it is indispensable to reduce the Barkhausen noise to a single magnetic domain in the magnetization free layer whose magnetization changes in response to the medium magnetic field. An element structure for realizing this is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-125311. Here, this element structure will be described with reference to FIG. That is, FIG. 5A is a cross-sectional view showing the configuration of a specific example of the magnetoresistive effect element 30, and specifically shows the layer configuration when the element is viewed from the medium facing surface. It is a thing.

【０００６】ここでは、図５（Ａ）に示す様に、媒体磁
界を感磁する中央領域１０にスピンバルブ膜５０を用い
た場合を想定することとする。図中、１０は中央領域で
あるスピンバルブ膜５０であり、その詳細は、例えば、
下地層１０ａ、反強磁性層１０ｂ、磁化固定層１０ｃ、
非磁性導電層１０ｄ、磁化フリー層１０ｅ、保護層１０
ｆからなる。Here, as shown in FIG. 5A, it is assumed that the spin valve film 50 is used in the central region 10 that is sensitive to the medium magnetic field. In the figure, 10 is a spin valve film 50 which is a central region, and details thereof are, for example,
Underlayer 10a, antiferromagnetic layer 10b, magnetization fixed layer 10c,
Nonmagnetic conductive layer 10d, magnetization free layer 10e, protective layer 10
It consists of f.

【０００７】当該中央領域１０にバイアス磁界とセンス
電流を供給する端部領域４０ａ及び４０ｂとして、永久
磁石膜１１，１２と電極膜１３，１４が配置されてい
る。一方、図５（Ｂ）は、媒体磁界が無い時に於いて、
スピンバルブ膜５０中の外部磁界に対して変化する磁化
フリー層１５の磁化の様子、および、磁化フリー層１５
をバイアスする永久磁石膜１１，１２の磁化の様子を示
している。Permanent magnet films 11 and 12 and electrode films 13 and 14 are arranged as end regions 40a and 40b for supplying a bias magnetic field and a sense current to the central region 10. On the other hand, FIG. 5B shows that when there is no medium magnetic field,
The magnetization state of the magnetization free layer 15 that changes with respect to the external magnetic field in the spin valve film 50, and the magnetization free layer 15
The state of magnetization of the permanent magnet films 11 and 12 for biasing is shown.

【０００８】図５（Ｂ）に示す様に、端部領域４０ａ及
び４０ｂからのバイアス磁界によって、中央領域１０の
感磁膜である磁化フリー層が単磁区化１５されている様
子が示されている。しかしながら、上記の状態はあくま
で理想的な場合であり、実際に素子を作製すると、図６
（Ａ）に示す様な状況が発生する。As shown in FIG. 5B, it is shown that the magnetization free layer, which is the magnetosensitive film in the central region 10, is made into a single magnetic domain 15 by the bias magnetic fields from the end regions 40a and 40b. There is. However, the above state is an ideal case to the last, and when an element is actually manufactured, the state shown in FIG.
The situation as shown in (A) occurs.

【０００９】即ち、図６（Ａ）は端部領域４０ａ，４０
ｂである永久磁石膜１１，１２、および電極膜１３、１
４が中央領域１０の特に磁化フリー層１０ｅ上に乗り上
げた形状が発生する事になる。ＧＭＲ素子には電流を流
さなければならないために、電気的な接合を取るために
はどうしてもこのような形状になりやすい。また、後述
するように、素子の製造方法そのものの欠陥により、図
６（Ａ）に示す形状が形成されている。That is, FIG. 6A shows the end regions 40a, 40.
b, permanent magnet films 11 and 12, and electrode films 13 and 1
4 is formed on the central region 10, especially on the magnetization free layer 10e. Since a current must be passed through the GMR element, such a shape is apt to be formed in order to make an electrical connection. Further, as will be described later, the shape shown in FIG. 6A is formed due to a defect in the element manufacturing method itself.

【００１０】処で、図６（Ａ）の形状が発生した場合、
中央領域１０であるスピンバルブ膜５０に乗り上げた永
久磁石膜１１，１２の先端から、本来、スピンバルブ膜
５０の磁化フリー層１０ｅに印加したい磁界方向とは逆
の方向の磁界が、フリー層端部に印加されてしまう。そ
の結果、図６（Ｂ）に示す様に、当該磁化フリー層１０
ｅの一部に磁壁１７が形成されてしまい、この磁壁１７
が媒体からの磁界に対して不規則な動きをすることか
ら、ノイズの発生原因となっていた。If the shape shown in FIG. 6 (A) occurs,
From the tips of the permanent magnet films 11 and 12 riding on the spin valve film 50, which is the central region 10, a magnetic field in the direction opposite to the magnetic field originally desired to be applied to the magnetization free layer 10e of the spin valve film 50 is the free layer end. Will be applied to the part. As a result, as shown in FIG.
The magnetic domain wall 17 is formed in a part of e, and the magnetic domain wall 17
Causes irregularity with respect to the magnetic field from the medium, which is a cause of noise.

【００１１】処で、この磁壁１７に起因するノイズは、
従来、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す様に、当該磁気抵抗
効果素子３０に於ける当該中央領域１０の幅が広い場
合、すなわち、記録密度の低い時には、媒体磁界を感磁
する領域全体に対する割合が小さかったために、問題を
起こすことは少なかった。しかしながら、記録密度の向
上に伴って、当該磁気抵抗効果素子３０に於ける中央領
域１０の幅が狭くなるに従い、この磁壁１７の占める割
合が大きくなり、特に、ＧＭＲヘッドが使われる実効的
な再生トラック幅が１μｍ以下というような、極めて記
録密度の高い領域では無視できなくなってきた。By the way, the noise caused by the domain wall 17 is
Conventionally, as shown in FIGS. 7A and 7B, when the width of the central region 10 in the magnetoresistive effect element 30 is wide, that is, when the recording density is low, a region where the medium magnetic field is sensed. It was less of a problem because it was a small percentage of the total. However, as the recording density is improved, the width of the central region 10 in the magnetoresistive effect element 30 becomes narrower, so that the ratio of the domain wall 17 becomes larger. In particular, effective reproduction using a GMR head is performed. It cannot be ignored in a region having a very high recording density such as a track width of 1 μm or less.

【００１２】以上のような図６や図７に示す様な当該磁
気抵抗効果素子３０の当該中央領域１０に於ける、当該
磁化フリー層１０ｅと永久磁石膜１１，１２、或いは電
極膜１３，１４とが、少なくとも一部に於いて重なり合
う形状が形成されてしまう原因を次に述べる。まず、特
開平３−１２５３１１号公報に記載されている素子構造
の製造方法の基本的な工程の概要を、図８を参照しなが
ら説明する。In the central region 10 of the magnetoresistive element 30 as shown in FIGS. 6 and 7, the magnetization free layer 10e and the permanent magnet films 11 and 12 or the electrode films 13 and 14 are formed. Next, the reason why the overlapping shapes are formed in at least a part will be described below. First, an outline of the basic steps of the method for manufacturing the element structure described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-125311 will be described with reference to FIG.

【００１３】図８（Ａ）は媒体磁界を感磁するための中
央領域１０を形成するスピンバルブ膜５０を成膜する工
程であり、図８（Ｂ）はこのスピンバルブ膜５０をパタ
ン化するためのフォトレジストパタン１６を形成する工
程である。更に、図８（Ｃ）はイオンビームエッチング
によりスピンバルブ膜５０をパタン化する工程であり、
図８（Ｄ）は中央領域１０にバイアス磁界を印加する永
久磁石膜１１，１２と電極１３，１４を成膜する工程で
ある。FIG. 8A shows a step of forming a spin valve film 50 for forming the central region 10 for sensing the magnetic field of the medium, and FIG. 8B shows a patterning of the spin valve film 50. This is a step of forming a photoresist pattern 16 for the purpose. Further, FIG. 8C shows a step of patterning the spin valve film 50 by ion beam etching.
FIG. 8D shows a step of forming the permanent magnet films 11 and 12 and the electrodes 13 and 14 for applying a bias magnetic field to the central region 10.

【００１４】又、図８（Ｅ）はこれをリフトオフする工
程である。係る基本的な製造方法使用して、実際に素子
を作製した場合には、図９に示す様な状態となる。つま
り、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）までは、図８の具体例と同
様であるが、図９（Ｄ）の工程に於いては、図示のよう
に、前記のフォトマスク１６を用いて永久磁石膜１１，
１２と電極膜１３，１４とを連続的に成膜し、リフトオ
フすると、図９（Ｅ）に示す様に、永久磁石膜１１，１
２と電極膜１３，１４は中央領域１０であるスピンバル
ブ膜５０の端縁部に一部が乗り上げる形状となる。Further, FIG. 8 (E) shows a step of lifting off this. When an element is actually manufactured by using such a basic manufacturing method, a state as shown in FIG. 9 is obtained. That is, although FIGS. 9A to 9C are similar to the specific example of FIG. 8, in the step of FIG. 9D, the photomask 16 is used as shown in the figure. Using the permanent magnet film 11,
12 and the electrode films 13 and 14 are continuously formed and lifted off, as shown in FIG. 9E, the permanent magnet films 11 and 1 are formed.
2 and the electrode films 13 and 14 have a shape in which a part thereof rides on the edge portion of the spin valve film 50 which is the central region 10.

【００１５】この原因としては、従来から使用されてき
ている一般的なマグネトロンスパッタ法のような、基板
とターゲットとが平行配置されたスパッタ法の場合、タ
ーゲットから放出されるスパッタ粒子の方向の角度分散
が大きいこと、更には、スパッタ時の不活性ガス圧力が
数ｍＴｏｒｒと高く、スパッタ粒子の平均自由行程が短
くなることから、スパッタ粒子の散乱が顕著となるこ
と、などが原因している。The cause of this is that in the case of a sputtering method in which a substrate and a target are arranged in parallel, such as a general magnetron sputtering method that has been conventionally used, the angle of the direction of sputtered particles emitted from the target. This is because the dispersion is large, and further, the inert gas pressure at the time of sputtering is as high as several mTorr and the mean free path of the sputtered particles becomes short, so that the scattering of the sputtered particles becomes remarkable.

【００１６】その為、係る図９（Ｅ）に示す様な、永久
磁石膜１１，１２と電極膜１３，１４が中央領域１０で
あるスピンバルブ膜５０に乗り上げる形状を防ぐために
は、例えば、図８（Ｂ）に示す様な、所定のレジストか
ら構成されるフォトマスク１６の茎の部分１９ｂの高さ
を従来よりも低くして、スパッタ粒子の回り込みを抑制
することが考えられた。Therefore, in order to prevent the shape in which the permanent magnet films 11 and 12 and the electrode films 13 and 14 ride on the spin valve film 50 which is the central region 10 as shown in FIG. It was considered that the height of the stem portion 19b of the photomask 16 composed of a predetermined resist as shown in FIG.

【００１７】検討の結果、実効再生トラック幅が１μｍ
以下となる素子においては、茎高さを０．０５μｍ以下
とすることによって、当該ノイズを問題の無い水準にま
で抑制できることが分かった。しかしながら、フォトレ
ジストを０．０５μｍの厚さでウエハ上に均一膜厚に塗
布することは、実際の生産工程に於いて効率よく実行す
ることは不可能であり、急激な歩留まりの低下を招くこ
とも、一方で明らかとなった。As a result of examination, the effective reproduction track width is 1 μm.
In the following devices, it was found that the noise can be suppressed to a level without a problem by setting the stem height to be 0.05 μm or less. However, it is impossible to efficiently apply the photoresist with a thickness of 0.05 μm on the wafer in the actual production process, which causes a rapid decrease in yield. On the other hand, it became clear.

【００１８】すなわち、実効再生トラック幅が１μｍ以
下である、スピンバルブ膜を用いたＧＭＲヘッドにおい
て、十分に低いノイズレベルの素子を、高い製造歩留ま
りを確保しつつ実現することは、困難となっていた。一
方、特開平８−２２１７１９号公報には、第１の磁性体
薄膜層、非磁性薄膜層、第２の磁性体薄膜層及び反強磁
性体薄膜層をこの順序で積層して構成されたスピンバル
ブ磁気抵抗ヘッドに於いて、当該第１の磁性体薄膜層を
トラック幅に略対応する中央能動領域内にのみ設けたス
ピンバルブ磁気抵抗ヘッドに関して開示されているが、
当該スピンバルブ層の両端部に永久磁石膜及び電極膜と
が乗り上げると言う問題を解決する技術に関しては開示
がない。That is, in a GMR head using a spin valve film having an effective reproduction track width of 1 μm or less, it is difficult to realize a device having a sufficiently low noise level while ensuring a high manufacturing yield. It was On the other hand, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-221719, a spin formed by laminating a first magnetic thin film layer, a non-magnetic thin film layer, a second magnetic thin film layer and an antiferromagnetic thin film layer in this order. In the valve magnetoresistive head, there is disclosed a spin valve magnetoresistive head in which the first magnetic thin film layer is provided only in the central active region substantially corresponding to the track width.
There is no disclosure regarding a technique for solving the problem that the permanent magnet film and the electrode film run on both ends of the spin valve layer.

【００１９】又、特開平７−１２２９２５号公報には、
スピンバルブ磁気抵抗素子を中央能動領域にのみ形成す
る技術に関して記載されているが、当該スピンバルブ層
の両端部に永久磁石膜及び電極膜とが乗り上げると言う
問題を解決する技術に関しては開示がない。更に“Fabr
icating spin valves by ion-beam deposition"、DATA
STORAGE (September 1998) には、スピンバルブ層を形
成するに際し、イオンビームスパッタ法を使用して、接
続界面を斜めに傾斜させる方法が開示されているが、当
該接続界面に於ける隣接する膜同志の重なり状態による
問題点及びその解決策に関しては全くの開示も示唆もな
い。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-122925 discloses that
Although the technology for forming the spin valve magnetoresistive element only in the central active region is described, there is no disclosure for the technology for solving the problem that the permanent magnet film and the electrode film run on both ends of the spin valve layer. . Furthermore, “Fabr
icating spin valves by ion-beam deposition ", DATA
STORAGE (September 1998) discloses a method of tilting the connection interface obliquely by using the ion beam sputtering method when forming the spin valve layer. There is no disclosure or suggestion regarding the problems caused by the overlapping state and their solutions.

【００２０】[0020]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、上記した従来技術の欠点を改良し、磁気抵抗効果を
利用した磁気記録再生ヘッドであって、特に、実効的な
再生トラック幅が１μｍ以下の極めて記録密度の高い領
域での磁気記録再生ヘッドに使用しうる磁気抵抗効果素
子及びその製造方法を提供するものであり、更には、実
効再生トラック幅が１μｍ以下である、スピンバルブ膜
を用いたＧＭＲヘッドに使用する為の、十分に低いノイ
ズレベルを持った磁気抵抗効果素子を高い製造歩留まり
を確保つつ実現しえる磁気抵抗効果素子及びその製造方
法を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to improve the above-mentioned drawbacks of the prior art and to utilize a magnetoresistive effect in a magnetic recording / reproducing head. The present invention provides a magnetoresistive element that can be used in a magnetic recording / reproducing head in an extremely high recording density region of 1 μm or less, and a method for manufacturing the same, and further, an effective reproducing track width of 1 μm or less. (EN) A magnetoresistive effect element having a sufficiently low noise level for use in a GMR head using the same, and a magnetoresistive effect element which can be realized while ensuring a high manufacturing yield, and a manufacturing method thereof.

【００２１】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には、以下に記載されたような技
術構成を採用するものである。即ち、本発明に係る第１
の態様は、第１の機能膜と当該第１の機能膜とは異なる
材料で構成された第２の機能膜とが、互いにその端縁部
に於いて電気的若しくは磁気的に接合されている接合構
成体であって、且つ当該第１の機能膜の端縁側壁部の少
なくとも一部に当該第２の機能膜の端縁部の少なくとも
一部が当接せしめられている接合構成体に於いて、当該
第１の機能膜に当接する当該第２の機能膜の端縁部の少
なくとも一部が、当該第１の機能膜の端縁部表面に重ね
合わされる重畳率が０〜１０％である接合構造であり、
又、本発明に於ける第２の態様としては、少なくとも磁
気抵抗効果を有する中央領域と、該中央領域の両側に位
置する端部領域とからなる磁気抵抗効果素子に於いて、
当該中央領域と当該端部領域との重畳率が０〜１０％で
ある磁気抵抗効果素子である。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention basically adopts the technical constitution as described below. That is, the first aspect of the present invention
In this mode, the first functional film and the second functional film made of a material different from that of the first functional film are electrically or magnetically joined to each other at their edge portions. A bonding structure, wherein at least a part of an edge portion of the second functional film is brought into contact with at least a part of an edge side wall portion of the first functional film. And, at least a part of the edge portion of the second functional film abutting on the first functional film is superposed on the surface of the edge portion of the first functional film at a superposition rate of 0 to 10%. Is a joint structure,
A second aspect of the present invention is a magnetoresistive effect element comprising at least a central region having a magnetoresistive effect and end regions located on both sides of the central region.
The magnetoresistive effect element has a superposition rate of 0 to 10% between the central region and the end region.

【００２２】更に、本発明に於ける第３の態様として
は、少なくとも磁気抵抗効果を有する中央領域と、該中
央領域の両側に位置する端部領域とからなる磁気抵抗効
果素子を製造するに際し、当該中央領域を形成する膜層
を形成した後に所定の当該中央領域を残す為に所定のレ
ジストを使用してパターニングを行い、次いで当該パタ
ーニングされた中央領域上に当該レジストを残存させた
状態でイオンビームスパッタ法を用いて当該端部領域を
形成する磁気抵抗効果素子の製造方法である。Furthermore, as a third aspect of the present invention, in manufacturing a magnetoresistive effect element comprising at least a central region having a magnetoresistive effect and end regions located on both sides of the central region, After forming the film layer that forms the central region, patterning is performed using a predetermined resist to leave the predetermined central region, and then the resist is left on the patterned central region to leave ions. This is a method of manufacturing a magnetoresistive effect element in which the end region is formed by using a beam sputtering method.

【００２３】[0023]

【発明の実施の形態】本発明に係る当該接合構造或いは
磁気抵抗効果素子は、上記した様な技術構成を採用して
おり、従って、実効再生トラック幅が１μｍ以下である
高密度記録に適したスピンバルブ膜を用いた磁気抵抗効
果素子からなるＧＭＲヘッドにおいて、スピンバルブ膜
と端部領域の接合形状において、端部領域である永久磁
石膜の磁界が、スピンバルブ膜の磁化フリー層にスムー
スに流れるように、スピンバルブ膜が端部領域と接する
端面が滑らかに傾斜し、この傾斜に沿って永久磁石膜が
配置され、永久磁石膜の端部が磁化フリー層の端部と驚
くほど良く位置合わせされている構造が、高い製造の歩
留まりをもって実現した。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The junction structure or magnetoresistive effect element according to the present invention adopts the technical structure as described above, and is therefore suitable for high density recording with an effective reproduction track width of 1 μm or less. In a GMR head including a magnetoresistive effect element using a spin valve film, in the junction shape of the spin valve film and the end region, the magnetic field of the permanent magnet film that is the end region smoothly moves to the magnetization free layer of the spin valve film. As it flows, the end face of the spin valve film in contact with the end region is smoothly inclined, the permanent magnet film is arranged along this inclination, and the end of the permanent magnet film is surprisingly well positioned with the end of the magnetization free layer. The tailored structure has been realized with a high manufacturing yield.

【００２４】[0024]

【実施例】以下に、本発明に係る接合構造、磁気抵抗効
果素子及び磁気抵抗効果素子の製造方法についての具体
例を図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発
明に係る接合構造の一具体例の構成を示す断面図であ
り、図中、第１の機能膜６０と当該第１の機能膜６０と
は異なる材料で構成された第２の機能膜７０とが、互い
にその端縁部に於いて電気的若しくは磁気的に接合され
ている接合構成体８０であって、且つ当該第１の機能膜
６０の端縁側壁部６１の少なくとも一部に当該第２の機
能膜７０の端縁部７１の少なくとも一部が当接せしめら
れている接合構成体８０に於いて、当該第１の機能膜６
０に当接する当該第２の機能膜７０の端縁部７１の少な
くとも一部が、当該第１の機能膜６０の端縁部表面に重
ね合わされる重畳率が０〜１０％である接合構造８０が
示されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific examples of a junction structure, a magnetoresistive effect element and a method of manufacturing a magnetoresistive effect element according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a specific example of a bonding structure according to the present invention, in which a first functional film 60 and a second functional film 60 made of a material different from each other are used. Of the first functional film 60 and at least one of the edge side wall portions 61 of the first functional film 60. In the bonding structure 80 in which at least a part of the edge portion 71 of the second functional film 70 is brought into contact with the portion, the first functional film 6 is formed.
The bonding structure 80 in which at least a part of the edge portion 71 of the second functional film 70 abutting 0 is overlapped with the surface of the edge portion of the first functional film 60 at a superimposition rate of 0 to 10%. It is shown.

【００２５】本発明に於ける当該接合構造８０は、例え
ば磁気抵抗効果を奏する構造体であって磁気抵抗効果素
子の一構成要素として当該磁気抵抗効果素子内で使用さ
れるものである。又、本発明に係る当該接合構造８０に
於ける当該第１の機能膜６０と第２の機能膜７０の端縁
部同志が当接する界面９０は、当該第１の機能膜６０の
表面に対して所定の角度を有して傾斜している事が望ま
しい。The junction structure 80 in the present invention is, for example, a structure exhibiting a magnetoresistive effect and is used in the magnetoresistive effect element as one component of the magnetoresistive effect element. In addition, the interface 90 at which the edge portions of the first functional film 60 and the second functional film 70 in the joint structure 80 according to the present invention abut against each other is in contact with the surface of the first functional film 60. It is desirable that they are inclined with a predetermined angle.

【００２６】本発明に於ける当該第１の機能膜６０とし
ては、例えば、当該磁気抵抗効果素子３０として使用す
る場合には、スピンバルブ膜層１０であっても良く、又
当該第２の機能膜７０としては、例えば、永久磁石膜１
１、１２或いは電極膜１２、１３の何れか又はその双方
であっても良い。本具体例に於いては、当該第１の機能
膜６０がスピンバルブ膜層である場合には、当該第１の
機能膜６０は、例えば、下地層１０ａ、反強磁性層１０
ｂ、磁化固定層１０ｃ、非磁性導電層１０ｄ、磁化フリ
ー層１０ｅ、保護層１０ｆからなるものであっても良
い。The first functional film 60 in the present invention may be, for example, the spin valve film layer 10 when used as the magnetoresistive effect element 30, or the second function film. As the film 70, for example, the permanent magnet film 1 is used.
Either one or both of the electrode films 1 and 12 or the electrode films 12 and 13 may be used. In the present specific example, when the first functional film 60 is a spin valve film layer, the first functional film 60 includes, for example, the underlayer 10a and the antiferromagnetic layer 10.
b, the magnetization fixed layer 10c, the nonmagnetic conductive layer 10d, the magnetization free layer 10e, and the protection layer 10f.

【００２７】従って、本発明に於ける他の具体例として
は、図１にも示されている様に、少なくとも磁気抵抗効
果を有する中央領域１０と、該中央領域１０の両側に位
置する端部領域４０ａ、４０ｂとからなる磁気抵抗効果
素子３０に於いて、当該中央領域１０と当該端部領域４
０ａ又は４０ｂとの重畳率が０〜１０％である磁気抵抗
効果素子３０が提供されるものである。Therefore, as another specific example of the present invention, as shown in FIG. 1, a central region 10 having at least a magnetoresistive effect and end portions located on both sides of the central region 10. In the magnetoresistive effect element 30 including the regions 40a and 40b, the central region 10 and the end region 4 are
A magnetoresistive effect element 30 having a superposition ratio of 0a or 40b of 0 to 10% is provided.

【００２８】本具体例に於いては、当該中央領域１０と
当該端部領域４０ａ、４０ｂとが当接する界面９０は、
少なくとも当該中央領域１０の表面に対して所定の角度
を以て傾斜している事が望ましい。本具体例に於ける当
該中央領域１０は、例えば、少なくとも磁化フリー膜層
１０ｅを含むものであり、又、当該端部領域４０ａ、４
０ｂは少なくとも永久磁石膜層１１、１２を含んでいる
事が望ましい。In this example, the interface 90 where the central region 10 and the end regions 40a, 40b contact each other is
It is desirable that the surface of the central region 10 is inclined at a predetermined angle. The central region 10 in this example includes at least the magnetization free film layer 10e, and the end regions 40a, 4
It is desirable that 0b includes at least the permanent magnet film layers 11 and 12.

【００２９】更に、本具体例に於いては、当該中央領域
１０は、下地層１０ａ、反強磁性層１０ｂ、磁化固定層
１０ｃ、非磁性導電層１０ｄ、磁化フリー層１０ｅ、保
護層１０ｆからなる。又、当該中央領域１０にバイアス
磁界とセンス電流を供給する端部領域４０ａ及び４０ｂ
として、永久磁石膜１１、１２と電極膜１３、１４が配
置されている。Further, in this example, the central region 10 is composed of an underlayer 10a, an antiferromagnetic layer 10b, a magnetization fixed layer 10c, a nonmagnetic conductive layer 10d, a magnetization free layer 10e, and a protective layer 10f. . Further, the end regions 40a and 40b for supplying the bias magnetic field and the sense current to the central region 10
As, the permanent magnet films 11 and 12 and the electrode films 13 and 14 are arranged.

【００３０】本発明に於ける上記各具体例に於いて、各
層を構成する材料の成分に関しては特に限定されるもの
ではなく、従来周知の材料を使用する事が出来るが、上
記した各層の内、特に、当該反強磁性膜１０ｂは、Ｍｎ
合金、Ｍｎ−Ｐｔを主成分とする合金、酸化物、Ｎｉ−
Ｏ及び、Ｆｅ−Ｏから選択された一つの成分からなる層
で構成されている事が望ましく、当該層は単層であって
も良く、又他の同一若しくは互いに異なる成分からなる
複数の層で構成されているもので有っても良い。In the above-mentioned specific examples of the present invention, the components of the materials constituting the respective layers are not particularly limited, and conventionally known materials can be used. In particular, the antiferromagnetic film 10b is made of Mn.
Alloys, alloys containing Mn-Pt as a main component, oxides, Ni-
It is desirable that the layer is composed of a layer composed of one component selected from O and Fe-O, and the layer may be a single layer, or a plurality of layers composed of other same or different components. It may be configured.

【００３１】此処で、本発明に係る当該接合構造８０若
しくは磁気抵抗効果素子３０と従来得られている当該接
合構造８０若しくは強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜
３０との構成上の相違を検討するならば、本発明に係る
当該接合構造８０若しくは当該磁気抵抗効果素子３０
は、図１に示す様に、永久磁石膜１１、又は１２が、ス
ピンバルブ膜５０の磁化フリー層１０ｅの端縁部側壁面
に沿って、スムースに流れるように接合されており、同
時に当該スピンバルブ膜５０と当該永久磁石膜１１とが
当該スピンバルブ膜層５０の端部領域と接する界面９０
が滑らかに傾斜し、この傾斜に沿って永久磁石膜１１が
配置され、永久磁石膜１１又は１２の端部７１が磁化フ
リー層１０ｅの端部と良く位置合わせされている構造を
呈している。Here, the structural difference between the junction structure 80 or the magnetoresistive effect element 30 according to the present invention and the conventionally obtained junction structure 80 or the ferromagnetic tunnel junction magnetoresistive effect film 30 will be examined. For example, the junction structure 80 or the magnetoresistive effect element 30 according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the permanent magnet film 11 or 12 is bonded along the side wall surface of the end portion of the magnetization free layer 10e of the spin valve film 50 so as to smoothly flow, and at the same time, the spin film An interface 90 where the valve film 50 and the permanent magnet film 11 are in contact with the end region of the spin valve film layer 50.
Has a structure in which the permanent magnet film 11 is arranged along this slope, and the end portion 71 of the permanent magnet film 11 or 12 is well aligned with the end portion of the magnetization free layer 10e.

【００３２】一方、従来の方法、例えば、マグネトロン
スパッタ法のように、基板とターゲットとが平行配置さ
れたスパッタ法を用いて、永久磁石膜１１、１２、およ
び、電極膜１３、１４を成膜した場合は、図２に示すよ
うに、永久磁石膜１１（１２）の端部は、当該磁化フリ
ー層１０ｅの表面に張出して、当該中央領域１０のかな
りの部分で双方が重畳された構成となっており、従っ
て、当該磁化フリー層１０ｅの端部と、当該永久磁石膜
１１、１２の端部とは、全く位置合わせされていない構
造である。On the other hand, the permanent magnet films 11 and 12 and the electrode films 13 and 14 are formed by a conventional method, for example, a magnetron sputtering method in which a substrate and a target are arranged in parallel. In such a case, as shown in FIG. 2, the end of the permanent magnet film 11 (12) overhangs the surface of the magnetization free layer 10e, and both are superposed in a considerable part of the central region 10. Therefore, the end portions of the magnetization free layer 10e and the end portions of the permanent magnet films 11 and 12 are not aligned at all.

【００３３】上記した図１に示す断面形状を有する本発
明の接合構造８０或いは磁気抵抗効果素子３０と図２に
示す断面形状を有する従来の接合構造８０或いは磁気抵
抗効果素子３０との抵抗−磁界曲線を測定した結果を、
それぞれ図３、図４に示す。即ち、本発明に係る当該接
合構造６０若しくは磁気抵抗効果素子３０に於いては、
当該永久磁石膜１１、１２の端部７１が磁化フリー層１
０ｅの端部６１と良く位置合わせされているので、図３
に示すように、バルクハウゼンジャンプやヒステリシス
のない、良好な抵抗−磁界曲線が得られた。The resistance-magnetic field between the junction structure 80 or the magnetoresistive effect element 30 of the present invention having the sectional shape shown in FIG. 1 and the conventional junction structure 80 or the magnetoresistive effect element 30 having the sectional shape shown in FIG. The result of measuring the curve is
They are shown in FIGS. 3 and 4, respectively. That is, in the junction structure 60 or the magnetoresistive effect element 30 according to the present invention,
The end portions 71 of the permanent magnet films 11 and 12 are the magnetization free layer 1.
Since it is well aligned with the end portion 61 of 0e, as shown in FIG.
As shown in (1), a good resistance-magnetic field curve without Barkhausen jump and hysteresis was obtained.

【００３４】これに対して、永久磁石膜１１（１２）の
端部７１と磁化フリー層１０ｅの端部６１とが全く位置
合わせされていない構造を持つ従来の接合構造６０若し
くは磁気抵抗効果素子３０では、図４に示す様に、バル
クハウゼンジャンプやヒステリシスの著しい、ノイズの
大きい抵抗−磁界曲線しか得られなかった。この永久磁
石膜１１（１２）の端部７１と磁化フリー層１０ｅの端
部６１とが全く位置合わせされていない構造を持つ素子
であっても、再生幅が大きい時には、ヒステリシス等は
あまり問題ではなかったが、高密度記録に対応した再生
幅が１μｍ以下の素子では、極めて大きいノイズを示す
ことが分かった。On the other hand, the conventional junction structure 60 or the magnetoresistive effect element 30 having a structure in which the end 71 of the permanent magnet film 11 (12) and the end 61 of the magnetization free layer 10e are not aligned at all. Then, as shown in FIG. 4, only a noisy resistance-magnetic field curve in which Barkhausen jump and hysteresis are remarkable was obtained. Even with an element having a structure in which the end portion 71 of the permanent magnet film 11 (12) and the end portion 61 of the magnetization free layer 10e are not aligned at all, when the reproduction width is large, hysteresis or the like does not matter much. However, it was found that an element having a reproduction width of 1 μm or less corresponding to high density recording exhibits extremely large noise.

【００３５】処で、本発明に於いては、上記した様に、
当該第１の機能膜６０に当接する当該第２の機能膜７０
の端縁部７１の少なくとも一部が、当該第１の機能膜６
０の端縁部６１表面に重ね合わされる重畳率が０〜１０
％である事、換言するならば、磁気抵抗効果素子３０に
於いては、少なくとも磁気抵抗効果を有する中央領域１
０と、該中央領域１０の両側に位置する端部領域４０
ａ、４０ｂとからなる磁気抵抗効果素子に於いて、当該
中央領域１０と当該端部領域４０ａ、４０ｂとの重畳率
が０〜１０％である事を特徴とするものであって、当該
重畳率とは、以下の様に定義するものである。In the present invention, as described above,
The second functional film 70 abutting on the first functional film 60
At least a part of the edge portion 71 of the first functional film 6
The superimposition ratio of 0 to 10 is superimposed on the surface of the edge portion 61 of 0.
%, In other words, in the magnetoresistive effect element 30, at least the central region 1 having the magnetoresistive effect.
0 and end regions 40 located on both sides of the central region 10
In the magnetoresistive effect element composed of a and 40b, the superimposition ratio of the central region 10 and the end regions 40a and 40b is 0 to 10%. Is defined as follows.

【００３６】即ち、本発明に於ける当該重畳率は、図１
１に示す様に、当該接合構造或いは磁気抵抗効果素子を
所定の方向の断面で見た場合に於いて、当該断面に於け
る当該第１の機能膜６０若しくは磁気抵抗効果素子３０
に於ける当該中央領域１０の幅、つまり感磁部の幅Ｌ２
に対する当該第２の機能膜７０の端縁部７１が当該第１
の機能膜表面に対して重なっている長さＬ１との比（Ｌ
１／Ｌ２）で表されるものである。That is, the superimposition ratio in the present invention is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, when the junction structure or the magnetoresistive effect element is viewed in a cross section in a predetermined direction, the first functional film 60 or the magnetoresistive effect element 30 in the cross section is obtained.
Width of the central region 10 in the above, that is, the width L2 of the magnetic sensing portion
The edge portion 71 of the second functional film 70 with respect to
Of the length L1 overlapping the surface of the functional film of
1 / L2).

【００３７】従って、本発明に於いては当該重畳率は０
％で有ることが理想的ではあるが、各種の実験の結果、
当該重畳率は最大１０％迄許容されるものである事が判
明したものである。以下に当該重畳率の許容範囲を定め
る実験結果を図１２及び図１４に示す。即ち、図１２及
び図１４は、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）の感磁パタ
ン幅に対するバイアス膜の重なり割合とＲ−Ｈ特性のヒ
ステリシスとの関係を示すグラフであり、図１２は、本
発明に於て採用したヒステリシスの定義を説明するグラ
フである。Therefore, in the present invention, the superimposition ratio is 0.
Although it is ideal to be%, the result of various experiments,
It has been found that the superimposition ratio is allowed up to 10%. The experimental results that determine the allowable range of the superimposition ratio are shown below in FIGS. That is, FIGS. 12 and 14 are graphs showing the relationship between the overlapping ratio of the bias film and the hysteresis of the RH characteristic with respect to the magneto-sensitive pattern width of the magnetoresistive effect element (MR element), and FIG. 6 is a graph illustrating the definition of hysteresis adopted in.

【００３８】即ち、図１２は、当該感磁部に±１２０エ
ルステッド（Ｏｅ）の磁界を印加した時の磁気抵抗効果
素子の抵抗変化ΔＲに対する当該Ｒ−Ｈ曲線の最大開き
量Δｒとの関係を示す図であり、本発明に於て使用する
ヒステリシスとしては、上記した感磁部に±１２０エル
ステッド（Ｏｅ）の磁界を印加した時の磁気抵抗効果素
子の抵抗変化ΔＲに対する、縦軸方向でのＲ−Ｈ曲線の
最大開き量Δｒの割合（Δｒ／ΔＲ）として定義してい
るものである。That is, FIG. 12 shows the relationship between the maximum opening amount Δr of the RH curve with respect to the resistance change ΔR of the magnetoresistive effect element when a magnetic field of ± 120 Oersted (Oe) is applied to the magnetically sensitive portion. FIG. 4 is a diagram showing the hysteresis used in the present invention, in the vertical axis direction with respect to the resistance change ΔR of the magnetoresistive effect element when a magnetic field of ± 120 Oersted (Oe) is applied to the magnetically sensitive portion. It is defined as the ratio (Δr / ΔR) of the maximum opening amount Δr of the RH curve.

【００３９】そして、図１３に示す、当該ヒステリシス
（Δｒ／ΔＲ）と上記した重畳率（Ｌ１／Ｌ２）との関
係から理解される様に、当該重畳率（Ｌ１／Ｌ２）が１
０％以下であれば、当該ヒステリシスを略０％にする事
が可能である事が判明した。従って、本発明に於ける当
該重畳率を１０％以下に設定することが好ましい条件で
ある事が理解出来る。As can be understood from the relationship between the hysteresis (Δr / ΔR) and the superposition rate (L1 / L2) shown in FIG. 13, the superposition rate (L1 / L2) is 1.
It was found that the hysteresis can be set to approximately 0% if it is 0% or less. Therefore, it can be understood that it is a preferable condition to set the superimposition ratio to 10% or less in the present invention.

【００４０】本発明に関して、見方を変えるならば、当
該接合構造８０に於て、異なる機能を有する少なくとも
２種の薄膜体を互いに隣接して配置するに当たり、当該
２種の薄膜体を極めて精度良く位置合わせする事が可能
である事を意味しているものであって、従って、本発明
は、スパッタ法を利用する膜体からなる接合構造８０を
製造するに際しての高精度位置合わせ方法を提供するも
のでもある。In terms of the present invention, from a different point of view, in arranging at least two kinds of thin film bodies having different functions adjacent to each other in the joint structure 80, the two kinds of thin film bodies are extremely accurately arranged. This means that it is possible to perform alignment, and therefore, the present invention provides a highly accurate alignment method in manufacturing the bonding structure 80 made of a film body using the sputtering method. It is also a thing.

【００４１】処で、従来の技術に於いては、高密度記録
媒体に於ける再生幅が１μｍ以下の素子では、当該重畳
率（Ｌ１／Ｌ２）を１０％以下にする事は不可能であっ
たが、本発明に於いては、以下に記載する本発明固有の
製造方法を採用する事によって、再生幅が１μｍ以下の
素子でも、当該重畳率（Ｌ１／Ｌ２）を１０％以下にす
る事が可能となったものである。Incidentally, in the prior art, it is impossible to set the superimposition ratio (L1 / L2) to 10% or less for a device having a reproduction width of 1 μm or less in a high density recording medium. However, in the present invention, by adopting the manufacturing method specific to the present invention described below, the superimposition ratio (L1 / L2) can be set to 10% or less even for an element having a reproduction width of 1 μm or less. Has become possible.

【００４２】以下に、本発明に係る当該接合構造８０若
しくは当該磁気抵抗効果素子３０の製造方法の具体例に
付いて詳細に説明する。即ち、本発明に係る当該接合構
造８０若しくは当該磁気抵抗効果素子３０を製造する方
法の一具体例としては、例えば、少なくとも磁気抵抗効
果を有する中央領域１０と、該中央領域１０の両側に位
置する端部領域４０ａ、４０ｂとからなる磁気抵抗効果
素子、若しくは第１の機能膜６０と第２の機能膜７０と
を接合した接合構造８０を製造するに際し、当該中央領
域１０若しくは一方の第１の機能膜６０を形成する膜層
を形成した後に所定の当該中央領域１０若しくは当該第
１の機能膜６０を残す為に所定のレジストを使用してパ
ターニングを行い、次いで当該パターニングされた中央
領域１０若しくは当該第１の機能膜６０上に当該レジス
トを残存させた状態でイオンビームスパッタ法を用いて
当該端部領域４０ａ、４０ｂ若しくは当該第２の機能膜
７０を形成する様に構成されるものである。A specific example of the method for manufacturing the junction structure 80 or the magnetoresistive effect element 30 according to the present invention will be described in detail below. That is, as one specific example of the method of manufacturing the junction structure 80 or the magnetoresistive effect element 30 according to the present invention, for example, the central region 10 having at least the magnetoresistive effect and the central region 10 located on both sides of the central region 10 are located. When manufacturing the magnetoresistive effect element including the end regions 40a and 40b, or the junction structure 80 in which the first functional film 60 and the second functional film 70 are joined, the central region 10 or one of the first regions After forming the film layer forming the functional film 60, patterning is performed using a predetermined resist to leave the predetermined central region 10 or the first functional film 60, and then the patterned central region 10 or Using the ion beam sputtering method with the resist left on the first functional film 60, the end regions 40a, 40b or Are those composed so as to form a second functional layer 70.

【００４３】本発明に係る当該接合構造８０若しくは当
該磁気抵抗効果素子３０の製造方法の具体例に於いて
は、当該中央領域１０若しくは当該第１の機能膜６０上
に残存する当該レジスト１６は、２層構造１６ａ及び１
６ｂを有しており、当該中央領域膜層１０若しくは当該
第１の機能膜６０に接する側にある当該下層レジスト１
６ｂの幅が、当該中央領域膜層若しくは当該第１の機能
膜６０と接していない当該上側レジスト１６ａの幅より
狭くなるように構成する事が望ましい。In the specific example of the method of manufacturing the junction structure 80 or the magnetoresistive effect element 30 according to the present invention, the resist 16 remaining on the central region 10 or the first functional film 60 is: Two-layer structure 16a and 1
6b, and the lower layer resist 1 on the side in contact with the central region film layer 10 or the first functional film 60.
It is desirable that the width of 6b be smaller than the width of the upper resist 16a that is not in contact with the central region film layer or the first functional film 60.

【００４４】又、本発明に於ける当該製造方法に於いて
は、当該２層１６ａ及び１６ｂを構成する当該レジスト
１６のそれぞれの成分は、所定のエッチング処理液に対
してエッチングスピードが互いに異なる様に構成されて
いる事が望ましい。更に、本発明に於いては、当該中央
領域１０若しくは当該第１の機能膜６０の幅を規定する
当該レジストマスク１６が２層で構成され、当該中央領
域１０若しくは当該第１の機能膜６０の表面に接する側
の当該レジスト１６ｂの厚さが０．０５〜０．３μｍと
成るように設定する事が望ましい。Further, in the manufacturing method of the present invention, the respective components of the resist 16 constituting the two layers 16a and 16b have different etching speeds with respect to a predetermined etching treatment liquid. It is desirable to be configured in. Further, in the present invention, the resist mask 16 defining the width of the central region 10 or the first functional film 60 is composed of two layers, and the central region 10 or the first functional film 60 is It is desirable to set the thickness of the resist 16b on the side in contact with the surface to be 0.05 to 0.3 μm.

【００４５】一方、本発明に於ける当該接合構造或いは
当該磁気抵抗効果素子の製造方法に於いては、当該磁化
フリー層を含む中央領域１０若しくは第１の機能膜６０
の幅を規定するパタニングがイオンビームエッチングに
よって形成され、当該パタニング後に当該接合構造８０
若しくは磁気抵抗効果素子３０が大気暴露されることな
く、連続的にイオンビームスパッタ法により永久磁石膜
１１、１２および電極膜１３、１４の形成がされる様に
構成されるものである事が好ましい。On the other hand, in the method of manufacturing the junction structure or the magnetoresistive effect element according to the present invention, the central region 10 including the magnetization free layer or the first functional film 60.
Is defined by ion beam etching, and the junction structure 80 is formed after the patterning.
Alternatively, the magnetoresistive effect element 30 is preferably configured such that the permanent magnet films 11 and 12 and the electrode films 13 and 14 are continuously formed by the ion beam sputtering method without being exposed to the atmosphere. .

【００４６】本発明に於ける当該イオンビームスパッタ
法に於けるスパッタ膜形成時のガス圧力は、例えば３×
１０^-5Ｔｏｒｒ以上３×１０^-4Ｔｏｒｒ以下であること
が望ましい。本発明に於ける当該イオンビームスパッタ
法に於けるスパッタ膜形成時に際して、ターゲット面と
基板との距離は、例えば、２０ｃｍ以上１００ｃｍ以下
と成る様に設定される事が望ましい。The gas pressure at the time of forming the sputtered film in the ion beam sputtering method of the present invention is, for example, 3 ×.
It is desirable that it is 10 ⁻⁵ Torr or more and 3 × 10 ⁻⁴ Torr or less. When forming a sputtered film in the ion beam sputtering method of the present invention, it is desirable that the distance between the target surface and the substrate is set to, for example, 20 cm or more and 100 cm or less.

【００４７】係る条件は、イオンビームの飛翔行程が、
出来るだけ直線的で且つ平行的になる様に決定されるも
のである。又、本発明に於ける当該イオンビームスパッ
タ法は、例えばＸｅのイオンビームを用いることが好ま
しい。即ち、本発明に係る上記の製造方法を採用する事
によって、例えば、図８に示したスピンバルブ膜を用い
た再生素子を形成する場合に、図８（Ｄ）に示す永久磁
石膜１１、１２および電極膜１３、１４の成膜をイオン
ビームスパッタ法を用いて行った結果、驚くべきこと
に、図１に示すように、永久磁石膜１１、１２の膜層
が、スピンバルブ膜６０の磁化フリー層１０ｅの端部壁
面にスムースに流れるように接合された形態で形成さ
れ、然も当該スピンバルブ膜と端部領域を構成する当該
永久磁石膜の端部７１とが接する界面９０は滑らかな傾
斜を呈し、この傾斜に沿って永久磁石膜が配置され、永
久磁石膜１１、１２の端部が磁化フリー層１０ｅの端部
と良く位置合わせされている構造が得られた。The condition is that the flight range of the ion beam is
It is decided to be as linear and parallel as possible. The ion beam sputtering method in the present invention preferably uses, for example, an Xe ion beam. That is, by adopting the above-described manufacturing method according to the present invention, for example, when forming a reproducing element using the spin valve film shown in FIG. 8, the permanent magnet films 11 and 12 shown in FIG. As a result of forming the electrodes and the electrode films 13 and 14 using the ion beam sputtering method, surprisingly, as shown in FIG. 1, the film layers of the permanent magnet films 11 and 12 are magnetized to the magnetization of the spin valve film 60. The interface 90 is formed in such a manner as to be smoothly flow-bonded to the end wall surface of the free layer 10e, and the interface 90 between the spin valve film and the end 71 of the permanent magnet film forming the end region is smooth. A structure having an inclination, in which the permanent magnet films are arranged along the inclination and the ends of the permanent magnet films 11 and 12 are well aligned with the ends of the magnetization free layer 10e, was obtained.

【００４８】然も、図８（Ｂ）乃至図８（Ｃ）中のマス
ク１６に於ける茎部１６ｂの高さを０．２μｍとさほど
小さくしなくても、実現することができた。一方、従来
から使用されてきている一般的なマグネトロンスパッタ
法のように、基板とターゲットとが平行配置されたスパ
ッタ法を用いて、永久磁石膜１１、１２および、電極膜
１３、１４を成膜した場合は、図８中のマスク１６の茎
部１６ｂの高さが０．２μｍよりもかなり小さくしない
と、図２に示すように、永久磁石膜１１、１２の端部と
磁化フリー層１０ｅの端部とは、全く位置合わせされて
いない構造となった。Of course, it could be realized without making the height of the stem portion 16b in the mask 16 in FIGS. 8B to 8C as small as 0.2 μm. On the other hand, the permanent magnet films 11 and 12 and the electrode films 13 and 14 are formed by a sputtering method in which a substrate and a target are arranged in parallel, like a general magnetron sputtering method that has been conventionally used. In this case, unless the height of the stem portion 16b of the mask 16 in FIG. 8 is made considerably smaller than 0.2 μm, as shown in FIG. 2, the end portions of the permanent magnet films 11 and 12 and the magnetization free layer 10e are formed. The structure was not aligned with the ends.

【００４９】以上のような、イオンビームスパッタ法を
用いることにより、永久磁石膜１１、１２の端部が磁化
フリー層１０ｅの端部と良く位置合わせされた原因とし
ては、イオンビームスパッタ法では、スパッタ成膜時の
ガス圧力を３×１０^-5Ｔｏｒｒ以上３×１０^-4Ｔｏｒｒ
以下程度と低くできることから、スパッタ粒子の平均自
由行程が長くなり、スパッタ粒子が散乱されにくくなる
こと、スパッタ成膜時のターゲット面と基板との距離を
２０ｃｍ以上と長くすることが容易であることから、基
板表面では比較的飛来方向の均一なスパッタ粒子が堆積
すること、ターゲットに入射するイオンビームをターゲ
ットの中心部分に集束させることによって、基板側から
見た際には、狭い範囲から方向の揃ったスパッタ粒子が
放出されること、さらには、基板表面にプラズマが存在
しないことから、フォトレジストマスクの成膜時の温度
上昇が極めて低く、熱によるマスク形状の変形が起こら
ないこと、などが考えられる。The reason why the end portions of the permanent magnet films 11 and 12 are well aligned with the end portions of the magnetization free layer 10e by using the ion beam sputtering method is as follows. Gas pressure during sputtering film formation is 3 × 10 ^-5 Torr or more 3 × 10 ^-4 Torr
Since it can be made as low as the following, the mean free path of sputtered particles becomes long, the spattered particles are less likely to be scattered, and it is easy to make the distance between the target surface and the substrate during sputter deposition as long as 20 cm or more. Therefore, the sputtered particles are deposited in a relatively uniform direction on the surface of the substrate, and the ion beam incident on the target is focused on the central part of the target. The uniform sputtered particles are emitted, and further, since there is no plasma on the substrate surface, the temperature rise during film formation of the photoresist mask is extremely low, and the mask shape is not deformed by heat. Conceivable.

【００５０】つまり、本発明に於て、イオンビームスパ
ッタ法を採用する事によって、当該接合構造８０或いは
当該磁気抵抗効果素子３０の製造歩留りが向上する原因
について更に考察するならば、イオンビームスパッタ法
によれば、２層のレジストの茎部分のレジストの高さを
０．０５〜０．３μｍとする事が出来る。この事は、レ
ジストを塗布する厚さとしては十分に安定な厚さであ
る。That is, in the present invention, if the reason why the manufacturing yield of the junction structure 80 or the magnetoresistive effect element 30 is improved by adopting the ion beam sputtering method will be further considered, the ion beam sputtering method will be described. According to the above, the height of the resist in the stem portion of the two-layer resist can be set to 0.05 to 0.3 μm. This is a sufficiently stable thickness for applying the resist.

【００５１】更に、イオンビームスパッタ法では、ウェ
ハの温度上昇がほとんどなく、ウェハは常に室温程度に
保たれる為、レジストパターンの変形が発生しない。従
って、イオンビームスパッタ法を用いることによって当
該素子の製造歩留りはほぼ１００％となる。これに対
し、従来のマグネトロンスパッタ法や高周波スパッタ法
等の２極スパッタ法では、素子形状を満足の行くものと
するには（つまり、感磁部の幅に対するバイアス膜の感
磁部と重なる長さの比が０〜１０％とするには）、前記
２層レジストの茎部分のレジスト高さを０．０５μｍ以
下とする必要がある。Further, in the ion beam sputtering method, the temperature of the wafer hardly rises and the wafer is always kept at about room temperature, so that the resist pattern is not deformed. Therefore, the production yield of the device is almost 100% by using the ion beam sputtering method. On the other hand, in the conventional two-pole sputtering method such as the magnetron sputtering method and the high frequency sputtering method, in order to obtain a satisfactory element shape (that is, the length of the width of the bias film that overlaps the magnetic sensing portion of the bias film). In order for the thickness ratio to be 0 to 10%), the resist height of the stem portion of the two-layer resist must be 0.05 μm or less.

【００５２】係る厚さにレジストを塗布する時の歩留り
は５０％以下である。更に、２極スパッタ法では、ウェ
ハがスパッタ時のプラズマに晒される為、ウェハの表面
温度が簡単に１００℃程度に上昇してしまい、レジスト
パターンの変形が発生する。係る理由によって、更に歩
留りが低下し、最終的には１０〜２０％程度となってし
まう。The yield when the resist is applied to such a thickness is 50% or less. Further, in the bipolar sputtering method, since the wafer is exposed to plasma during sputtering, the surface temperature of the wafer easily rises to about 100 ° C. and the resist pattern is deformed. For that reason, the yield is further reduced, and finally becomes about 10 to 20%.

【００５３】一方、本発明に於て、上記の素子におい
て、特に再生幅が１μｍ以下という高密度記録に適用す
るＧＭＲ素子に関して、イオンビームスパッタ法による
成膜が極めて有益であるのは、イオンビームスパッタ法
の上記の特徴に加えて、以下の条件が重ね合わせられた
ことが挙げられる。すなわち、図８に示した素子の製造
工程において、中央領域１０を形成するためのフォトレ
ジストマスク１６の茎１６ｂの高さが、製造歩留まりの
高い、レジスト膜厚にして０．０５μｍから０．３μｍ
の範囲であっても、再生幅１μｍ以下の素子の抵抗−磁
界曲線のノイズを十分に小さく抑えられるに適した、永
久磁石膜１１、１２の端部と磁化フリー層１０ｅの端部
との位置合わせ精度が得られたという、本発明に係る当
該フォトリソグラフィーの条件と、イオンビームスパッ
タ法との組み合わせの絶妙さが発見されたことである。On the other hand, in the present invention, among the above-mentioned elements, particularly for a GMR element applied to high density recording with a reproduction width of 1 μm or less, film formation by the ion beam sputtering method is extremely useful. In addition to the above-mentioned characteristics of the sputtering method, the following conditions may be superposed. That is, in the process of manufacturing the device shown in FIG. 8, the height of the stem 16b of the photoresist mask 16 for forming the central region 10 is 0.05 μm to 0.3 μm in terms of resist film thickness, which has a high manufacturing yield.
Even in this range, the positions of the end portions of the permanent magnet films 11 and 12 and the end portion of the magnetization free layer 10e suitable for sufficiently suppressing the noise of the resistance-magnetic field curve of the element having a reproduction width of 1 μm or less. It is the discovery of an exquisite combination of the photolithography condition according to the present invention and the ion beam sputtering method that the alignment accuracy was obtained.

【００５４】更に加えて、スピンバルブ膜の積層構成に
おいて、磁化フリー層を上部に配置する構成とすること
により、イオンビームスパッタにより形成された永久磁
石膜の端部とスピンバルブ膜のフリー層の端部との位置
合わせが絶妙となったこと、などである。すなわち、上
記の顕著な作用効果が得られた原因は、単にイオンビー
ムスパッタ法であったからというわけではなく、イオン
ビームスパッタ法の適用を有効とすることができた素子
寸法、スピンバルブ膜の積層構成、マスクの形状などの
製造工程や構成の諸条件との組み合わせの結果である。In addition, in the laminated structure of the spin valve film, by arranging the magnetization free layer on the upper side, the end portion of the permanent magnet film formed by ion beam sputtering and the free layer of the spin valve film are formed. For example, the alignment with the edges has become exquisite. In other words, the reason why the above-mentioned remarkable effects were obtained is not simply due to the ion beam sputtering method, but the element size and spin valve film stacking that enabled the application of the ion beam sputtering method. It is the result of the combination with the manufacturing process such as the configuration and the shape of the mask and the various conditions of the configuration.

【００５５】又、上記のイオンビームスパッタ法はＡｒ
イオンを用いた場合はもちろんのこと、Ｘｅイオンを用
いた場合でも有効である。特に、電極膜など比抵抗の小
さい膜を形成する場合には、Ｘｅを用いることによって
膜の比抵抗を低減できる。また、中央領域の幅を規定す
るパタニングがイオンビームエッチングによってなされ
た後、素子を大気暴露することなく、連続的にイオンビ
ームスパッタ法による永久磁石膜および電極膜の成膜を
行うことによって、中央領域と端部領域の界面が清浄に
保たれ、素子抵抗の上昇を抑制できる。イオンビーム装
置は複数のイオン源を同一チャンバ内に装備することが
容易であることから、上記のような連続的な工程を実現
しやすい。The above ion beam sputtering method is Ar
This is effective not only when using ions but also when using Xe ions. In particular, when forming a film having a small specific resistance such as an electrode film, the specific resistance of the film can be reduced by using Xe. After the patterning that defines the width of the central region is performed by ion beam etching, the permanent magnet film and the electrode film are continuously formed by the ion beam sputtering method without exposing the element to the atmosphere. The interface between the region and the end region is kept clean, and an increase in device resistance can be suppressed. Since it is easy for an ion beam apparatus to equip a plurality of ion sources in the same chamber, it is easy to realize the above continuous process.

【００５６】本発明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法
のより具体化された態様としては、例えば、媒体磁界を
感磁する磁気抵抗効果を有する中央領域と、前記中央領
域を両側から挟み込むように形成され、前記中央領域に
バイアス磁界と電流とを供給する端部領域とからなる磁
気抵抗効果素子からなる、実効的な再生トラック幅が１
μｍ以下の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法であって、
前記中央領域が電気抵抗の変化が２つの隣接する磁性層
の磁化の方向間の余弦に比例する、一般にスピンバルブ
効果と呼ばれる磁気抵抗効果材料からなることを特徴と
し、かつ、前記スピンバルブ効果と呼ばれる磁気抵抗効
果材料（スピンバルブ膜）が、下地層、反強磁性層、磁
化固定層、非磁性導電層、磁化フリー層、保護層からな
り、かつ、各層が下地層、反強磁性層、磁化固定層、非
磁性導電層、磁化フリー層、保護層の順に形成されるこ
とを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法であっ
て、前記バイアス磁界を供給する機能を有する端部領域
が永久磁石膜からなり、かつ、前記永久磁石膜の磁界
が、前記スピンバルブ膜の磁化フリー層にスムースに流
れるように、前記スピンバルブ膜が端部領域と接する面
が滑らかに傾斜し、この傾斜に沿って前記永久磁石膜が
配置され、前記永久磁石膜の端部が前記磁化フリー層の
端部と良く位置合わせされていることを特徴とする磁気
抵抗効果型ヘッドの製造方法であって、前記永久磁石膜
および前記中央領域に電流を供給する電極膜とが、前記
中央領域の幅を規定するマスクが、前記中央領域の幅を
規定するパタニング後にも残された状態で、かつ、イオ
ンビームスパッタ法により形成されることを特徴とす
る、磁気抵抗効果素子の製造方法である。As a more specific embodiment of the method for manufacturing a magnetoresistive effect element according to the present invention, for example, a central region having a magnetoresistive effect for sensing a magnetic field of a medium and the central region are sandwiched from both sides. An effective reproduction track width of 1 is formed of a magnetoresistive effect element formed of an end region for supplying a bias magnetic field and a current to the central region.
A method of manufacturing a magnetoresistive head having a size of μm or less, comprising:
The central region is made of a magnetoresistive effect material, which is generally called a spin valve effect, in which a change in electric resistance is proportional to a cosine between magnetization directions of two adjacent magnetic layers, and The so-called magnetoresistive material (spin valve film) is composed of an underlayer, an antiferromagnetic layer, a magnetization fixed layer, a nonmagnetic conductive layer, a magnetization free layer, and a protective layer, and each layer is an underlayer, an antiferromagnetic layer, A method of manufacturing a magnetoresistive head, comprising a magnetization fixed layer, a nonmagnetic conductive layer, a magnetization free layer, and a protective layer formed in this order, wherein an end region having a function of supplying the bias magnetic field is formed. A surface of the spin valve film in contact with the end region is smoothly inclined so that the magnetic field of the permanent magnet film is made of a permanent magnet film and the magnetic field of the spin valve film smoothly flows to the magnetization free layer. The method of manufacturing a magnetoresistive head, wherein the permanent magnet film is arranged along the inclination of, and the end of the permanent magnet film is well aligned with the end of the magnetization free layer. In the state where the permanent magnet film and the electrode film that supplies a current to the central region, the mask that defines the width of the central region is left after patterning that defines the width of the central region, and, A method of manufacturing a magnetoresistive effect element, which is characterized by being formed by an ion beam sputtering method.

【００５７】以下に、本発明に係るより詳細な具体例
を、磁気抵抗効果素子３０を形成する場合を例に採って
説明する。図１０に、本発明によるスピンバルブ再生、
インダクティブ記録複合ヘッドを媒体対向面（ＡＢＳ）
から観察した構造を示す。図中、スライダとなるＡｌ₂
Ｏ₃ −ＴｉＣセラミック基体２０上に、ＣｏＴａＺｒＣ
ｒ膜からなる膜厚１μｍの下シールド層２１、膜厚８０
ｎｍのアルミナ膜からなる下ギャップ層２２を形成した
後、以下に示すスピンバルブ素子を形成した。A more detailed specific example according to the present invention will be described below by taking the case of forming the magnetoresistive effect element 30 as an example. FIG. 10 shows a spin valve regeneration according to the present invention,
The inductive recording composite head is mounted on the medium facing surface (ABS).
The structure observed from is shown. In the figure, Al _{2 as} a slider
On the O ₃ -TiC ceramic substrate 20, CoTaZrC
lower shield layer 21 having a film thickness of 1 μm and composed of an r film, and a film thickness of 80
After forming the lower gap layer 22 made of an alumina film of nm, the spin valve element shown below was formed.

【００５８】つまり、中央領域１０となるスピンバルブ
パタン５０は、膜厚３ｎｍのＺｒ下地膜、膜厚２５ｎｍ
のＰｔＭｎ反強磁性膜、膜厚３ｎｍのＣｏＦｅ固定層
膜、膜厚２．７ｎｍのＣｕ非磁性導電層膜、膜厚１ｎｍ
のＣｏＦｅ膜と膜厚６ｎｍのＮｉＦｅ膜とからなる磁化
フリー層膜、膜厚３ｎｍのＺｒ保護膜からなる。当該中
央領域１０の幅を０．４μｍとし、その端部に中央領域
１０にバイアス磁界を印加する永久磁石膜１１，１２を
配置した。That is, the spin valve pattern 50 serving as the central region 10 has a Zr base film with a film thickness of 3 nm and a film thickness of 25 nm.
PtMn antiferromagnetic film, 3 nm thick CoFe fixed layer film, 2.7 nm thick Cu non-magnetic conductive layer film, 1 nm thick film
Of the CoFe film and a NiFe film having a film thickness of 6 nm, and a Zr protective film having a film thickness of 3 nm. The width of the central region 10 was 0.4 μm, and permanent magnet films 11 and 12 for applying a bias magnetic field to the central region 10 were arranged at the ends thereof.

【００５９】この永久磁石膜１１、１２はＣｏＰｔを主
成分とし膜厚は３０ｎｍである。この下地膜として膜厚
１０ｎｍのＣｒ膜を挿入することによって、ＣｏＰｔ膜
の保磁力を大きくすることが出来る。さらに膜厚５０ｎ
ｍのＡｕ膜からなる電極膜１３，１４を配置した。上記
のスピンバルブ素子上に、膜厚６０ｎｍのアルミナ膜か
らなる上ギャップ層２３、記録磁極と兼用される膜厚２
μｍのＮｉＦｅ膜からなる上シールド膜２４を形成し、
さらに膜厚０．１５ｍのアルミナ膜からなる記録ギャッ
プ２５を介して、膜厚２μｍのＣｏＦｅＮｉ膜からなる
記録磁極２６を形成した。記録磁極２４，２５間には図
２の奥行き方向に、フォトレジストにより絶縁された励
磁コイルを形成した。The permanent magnet films 11 and 12 are mainly composed of CoPt and have a film thickness of 30 nm. The coercive force of the CoPt film can be increased by inserting a Cr film having a film thickness of 10 nm as the base film. Further film thickness 50n
The electrode films 13 and 14 made of Au film of m are arranged. An upper gap layer 23 made of an alumina film having a film thickness of 60 nm and a film thickness 2 which is also used as a recording magnetic pole are formed on the spin valve element.
forming an upper shield film 24 made of a NiFe film of μm,
Further, a recording magnetic pole 26 made of a CoFeNi film having a thickness of 2 μm was formed through a recording gap 25 made of an alumina film having a thickness of 0.15 m. An exciting coil insulated by a photoresist was formed between the recording magnetic poles 24 and 25 in the depth direction of FIG.

【００６０】この時の製造方法の実施例を、図８を参照
して説明する。つまり、図８（Ａ）はスピンバルブ膜５
０を成膜する工程である。成膜はマグネトロンスパッタ
法を用いているが、高周波（ＲＦ）スパッタ法やイオン
ビームスパッタ法でも可能である。図８（Ｂ）はこのス
ピンバルブ膜をパタン化するためのフォトレジストパタ
ン１６を形成する工程である。An embodiment of the manufacturing method at this time will be described with reference to FIG. That is, FIG. 8A shows the spin valve film 5
0 is a film forming process. Although the magnetron sputtering method is used for film formation, a radio frequency (RF) sputtering method or an ion beam sputtering method can also be used. FIG. 8B shows a step of forming a photoresist pattern 16 for patterning this spin valve film.

【００６１】フォトレジスト材料は、パタン１６の茎部
１６ｂを形成するレジスト材料と上頭部１６ａを形成す
るそれとの材質を変えることによって、１６で示す形状
を得た。ここで茎部１６ｂの高さは、ウエハ上に均一膜
厚にレジストを塗布することが容易である０．２μｍと
した。レジスト膜厚としては０．０５μｍ以下となると
均一な塗布が極めて困難であった。０．０５μｍから
０．３μｍが適当な範囲である。As the photoresist material, the shape shown by 16 was obtained by changing the material of the resist material forming the stem portion 16b of the pattern 16 and the material forming the upper head portion 16a. Here, the height of the stem portion 16b was set to 0.2 μm, which makes it easy to apply a resist to a uniform film thickness on the wafer. If the resist film thickness is 0.05 μm or less, uniform coating is extremely difficult. A suitable range is 0.05 μm to 0.3 μm.

【００６２】図８（Ｃ）はフォトレジストパタン１６を
用いてイオンビームエッチングによりスピンバルブ膜を
パタン化する工程である。図８（Ｄ）は中央領域のスピ
ンバルブにバイアス磁界を印加する永久磁石膜１１，１
２を成膜しリフトオフする工程である。本発明ではこの
工程を実施するために、指向性の高い成膜技術として、
イオンビームスパッタ法が最適であることを発見し、適
用した。FIG. 8C shows a step of patterning the spin valve film by ion beam etching using the photoresist pattern 16. FIG. 8D shows a permanent magnet film 11, 1 for applying a bias magnetic field to the spin valve in the central region.
2 is a step of forming a film and lifting off. In order to carry out this step in the present invention, as a film forming technique with high directivity,
We found that the ion beam sputtering method was the most suitable and applied it.

【００６３】イオンビームスパッタの条件としては、Ａ
ｒガス圧力を１×１０^-5Ｔｏｒｒ、ターゲット中心とウ
エハ中心との距離を２５ｃｍ、ウエハはウエハの中心を
軸として面内で１０ｒｐｍで回転させた。当該イオンビ
ームスパッタ法では、成膜時のアルゴンなどのガス圧力
を、通常のスパッタ法での数ｍＴｏｒｒに対して、１×
１０^-4Ｔｏｒｒ以下と低くできることから、スパッタ粒
子のガスによる散乱を抑制できること、さらにスパッタ
粒子を発散させる母材であるターゲットと、膜を堆積さ
せる基板との距離を２０ｃｍ以上と長くすることが容易
であることから、飛来方向の揃ったスパッタ粒子を堆積
させて膜を形成することが可能であった。Conditions for the ion beam sputtering are A
The r gas pressure was 1 × 10 ⁻⁵ Torr, the distance between the center of the target and the center of the wafer was 25 cm, and the wafer was rotated at 10 rpm in the plane with the center of the wafer as the axis. In the ion beam sputtering method, the gas pressure of argon or the like during film formation is set to 1 × with respect to several mTorr in the normal sputtering method.
Since it can be as low as 10 ⁻⁴ Torr or less, it is possible to suppress the scattering of sputtered particles by the gas, and it is easy to increase the distance between the target, which is the base material that disperses the sputtered particles, and the substrate on which the film is deposited, to 20 cm or more. Therefore, it was possible to form a film by depositing sputtered particles having uniform flight directions.

【００６４】さらに、成膜時の基板の温度が低く押さえ
られるため、フォトレジストマスク１６の熱による変形
が発生しない。本具体例に於ける当該成膜時の圧力とし
ては、イオン源の動作が安定化する３×１０^-5Ｔｏｒｒ
以上、スパッタされた原子の散乱が顕著とならない３×
１０^-4Ｔｏｒｒ以下が適当な範囲である。また、ターゲ
ットと基板ウエハとの距離は、スパッタ原子の飛来方向
がそろう２０ｃｍ以上、装置そして極端に大きくなら
ず、また、適当な成膜速度が得られる１００ｃｍ以下が
適当である。Further, since the substrate temperature during film formation is kept low, the photoresist mask 16 is not deformed by heat. The pressure during the film formation in this example is 3 × 10 ⁻⁵ Torr at which the operation of the ion source is stabilized.
As mentioned above, scattering of sputtered atoms is not significant 3 ×
An appropriate range is 10 ⁻⁴ Torr or less. Further, the distance between the target and the substrate wafer is preferably 20 cm or more so that the directions of sputtered atoms are aligned, the apparatus and 100 cm or less at which the film is not extremely large and an appropriate film formation rate can be obtained.

【００６５】以上の製造方法によって作製したスピンバ
ルブ素子の中央領域と端部領域の接合部を図１に示す。
図１から理解される様に、永久磁石膜の磁界が、スピン
バルブ膜の磁化フリー層にスムースに流れるように、ス
ピンバルブ膜が端部領域と接する端面が滑らかに傾斜
し、この傾斜に沿って永久磁石膜が配置され、永久磁石
膜１１、１２の端部が磁化フリー層10e の端部と驚くほ
ど良く位置合わせされている構造が実現している。FIG. 1 shows the junction between the central region and the end region of the spin valve element manufactured by the above manufacturing method.
As can be seen from FIG. 1, the end face of the spin valve film in contact with the end region smoothly inclines so that the magnetic field of the permanent magnet film smoothly flows in the magnetization free layer of the spin valve film. A permanent magnet film is arranged so that the ends of the permanent magnet films 11 and 12 are surprisingly well aligned with the ends of the magnetization free layer 10e.

【００６６】しかも、スピンバルブ膜をパタン化するた
めのレジストの茎高さは０．０５μｍから０．３μｍ
と、ウエハ上に均一に塗布しやすい広い範囲で実現する
ことから、製造の歩留まりも高い。又、本具体例に於
て、電極膜１３、１４のように比抵抗の小さい膜を成膜
するには、ＡｒイオンよりもＸｅイオンを使うことが有
効であった。Moreover, the stem height of the resist for patterning the spin valve film is 0.05 μm to 0.3 μm.
In addition, since it is realized in a wide range in which it is easy to apply uniformly on the wafer, the manufacturing yield is high. Further, in this example, it was effective to use Xe ions rather than Ar ions to form a film having a small specific resistance such as the electrode films 13 and 14.

【００６７】例えば、Ａｕ膜では、Ａｒイオンで成膜し
た場合の比抵抗は９μΩｃｍであったのに対して、Ｘｅ
イオンでは３μΩｃｍと小さくなった。また、Ｘｅを用
いた際の中央領域と端部領域の接合部の形状は、Ａｒを
用いた時と大差はない。また、中央領域の幅を規定する
パタニングがイオンビームエッチングによってなされた
後、素子を大気暴露することなく、連続的にイオンビー
ムスパッタ法による永久磁石膜および電極膜の成膜を行
うことによって、中央領域と端部領域の界面が清浄に保
たれ、素子抵抗の上昇を抑制できる。For example, the Au film has a specific resistance of 9 μΩcm when formed with Ar ions, whereas Xe has a specific resistance of 9 μΩcm.
With ions, it was as small as 3 μΩcm. In addition, the shape of the joint between the central region and the end region when using Xe is not so different from when using Ar. After the patterning that defines the width of the central region is performed by ion beam etching, the permanent magnet film and the electrode film are continuously formed by the ion beam sputtering method without exposing the element to the atmosphere. The interface between the region and the end region is kept clean, and an increase in device resistance can be suppressed.

【００６８】イオンビーム装置は複数のイオン源を同一
チャンバ内に装備することが容易であることから、上記
のような連続的な工程を実現しやすい。以上の素子の抵
抗−磁界曲線を測定した結果が図３である。本発明に係
る本具体例に於いては、図３のように、バルクハウゼン
ジャンプやヒステリシスのない、良好な抵抗−磁界曲線
が得られた。Since it is easy to install a plurality of ion sources in the same chamber in the ion beam apparatus, it is easy to realize the above continuous process. FIG. 3 shows the result of measuring the resistance-magnetic field curve of the above element. In this specific example according to the present invention, as shown in FIG. 3, a good resistance-magnetic field curve without Barkhausen jump and hysteresis was obtained.

【００６９】スピンバルブ膜の構成としては、各層が下
地層、反強磁性層、磁化固定層、非磁性導電層、磁化フ
リー層、保護層の順に形成されることができるものであ
れば同様の効果が得られる。特に、反強磁性膜として
は、Ｎｉ−ＭｎやＰｔ−ＭｎなどのＭｎ合金であれば良
い。また、Ｎｉ−ＯやＦｅ−Ｏなどの酸化物の単層、あ
るいは、２層からなるものであっても良い。The spin valve film has the same structure as long as each layer can be formed of an underlayer, an antiferromagnetic layer, a magnetization fixed layer, a nonmagnetic conductive layer, a magnetization free layer, and a protective layer in this order. The effect is obtained. In particular, the antiferromagnetic film may be a Mn alloy such as Ni-Mn or Pt-Mn. Further, it may be composed of a single layer of oxide such as Ni-O or Fe-O, or may be composed of two layers.

【００７０】本発明の比較例として、図８に示す製造工
程において、図８（Ｄ）の工程をマグネトロンスパッタ
法により永久磁石膜および電極膜を成膜した素子を作製
した。その結果、成膜中のアルゴンガス圧力は５ｍＴｏ
ｒｒであった。スピンバルブ膜をパタン化するためのレ
ジストの茎高さはウエハ内の分布の少ない０．２μｍと
した。As a comparative example of the present invention, in the manufacturing process shown in FIG. 8, an element in which a permanent magnet film and an electrode film were formed by the magnetron sputtering method in the process of FIG. 8D was produced. As a result, the argon gas pressure during film formation was 5 mTo.
It was rr. The stem height of the resist for patterning the spin valve film was set to 0.2 μm, which has a small distribution in the wafer.

【００７１】以上の製造方法によって作製したスピンバ
ルブ素子の中央領域と端部領域の接合部を図２に示す。
係る従来の方法により得られた磁気抵抗効果素子３０に
於いては、永久磁石膜１１、１２の端部と磁化フリー層
１０ｅの端部とは全く位置合わせされていない。FIG. 2 shows the junction between the central region and the end region of the spin valve element manufactured by the above manufacturing method.
In the magnetoresistive effect element 30 obtained by such a conventional method, the end portions of the permanent magnet films 11 and 12 and the end portion of the magnetization free layer 10e are not aligned at all.

【００７２】更に図８（Ｄ）の工程をマグネトロンスパ
ッタ法により行い、まずまずの位置合わせを実現するた
めには、スピンバルブ膜をパタン化するためのレジスト
の茎高さを０．０５μｍ以下とする必要があった。しか
しながら、この茎高さを実現するための０．０５μｍ厚
以下のレジストをウエハ内に均一に塗布することは不可
能であった。Further, the step of FIG. 8D is performed by the magnetron sputtering method, and in order to realize a proper alignment, the stem height of the resist for patterning the spin valve film is set to 0.05 μm or less. There was a need. However, it has been impossible to uniformly apply a resist having a thickness of 0.05 μm or less to realize this stem height within the wafer.

【００７３】以上の素子の抵抗−磁界曲線を測定した結
果が図４である。図４のように、バルクハウゼンジャン
プやヒステリシスの顕著な、ノイズの大きい抵抗−磁界
曲線であった。FIG. 4 shows the result of measuring the resistance-magnetic field curve of the above element. As shown in FIG. 4, it was a resistance-magnetic field curve with large noise, in which Barkhausen jump and hysteresis were remarkable.

【００７４】[0074]

【発明の効果】本発明に係る当該接合構造或いは磁気抵
抗効果素子及びそれらの製造方法は、上記したような技
術構成を採用しているので、実効再生トラック幅が１μ
ｍ以下である高密度記録に適したＧＭＲヘッドに使用し
える優れたスピンバルブ膜を得る事が可能となり、更
に、当該スピンバルブ膜と端部領域の接合形状におい
て、端部領域である永久磁石膜の磁界が、スピンバルブ
膜の磁化フリー層にスムースに流れるように、スピンバ
ルブ膜が端部領域と接する端面が滑らかに傾斜し、この
傾斜に沿って永久磁石膜が配置され、永久磁石膜の端部
が磁化フリー層の端部と驚くほど良く位置合わせされて
いるのでノイズの発生が無く、然も高い製造歩留まりを
もって製造しえる接合構造或いは磁気抵抗効果素子を得
る事が可能になった。Since the junction structure or the magnetoresistive effect element and the manufacturing method thereof according to the present invention employs the above-described technical structure, the effective reproduction track width is 1 μm.
It is possible to obtain an excellent spin-valve film that can be used in a GMR head suitable for high-density recording having a thickness of m or less, and further, in the junction shape between the spin-valve film and the end region, a permanent magnet that is the end region. The end surface of the spin valve film in contact with the end region is smoothly inclined so that the magnetic field of the film smoothly flows in the magnetization free layer of the spin valve film, and the permanent magnet film is arranged along this inclination. Since the edge of the is aligned surprisingly well with the edge of the magnetization free layer, it is possible to obtain a junction structure or a magnetoresistive effect element that can be manufactured with a high manufacturing yield without noise generation. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】図１は、本発明により作成された接合構造の一
具体例の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a specific example of a joining structure produced by the present invention.

【図２】図２は、従来の方法で作成された接合構造の一
具体例の構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a specific example of a joining structure produced by a conventional method.

【図３】図３は、本発明に係る接合構造若しくは磁気抵
抗効果素子に於ける抵抗−磁界特性を示すグラフであ
る。FIG. 3 is a graph showing resistance-magnetic field characteristics in the junction structure or the magnetoresistive effect element according to the present invention.

【図４】図４は、従来に係る接合構造若しくは磁気抵抗
効果素子に於ける抵抗−磁界特性を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing resistance-magnetic field characteristics in a conventional junction structure or a magnetoresistive effect element.

【図５】図５（Ａ）は、理想的な本発明の目標とするス
ピンバルブＧＭＲ素子の構成を示す断面図であり、図５
（Ｂ）は、理想的な本発明の目標とするスピンバルブＧ
ＭＲ素子に於ける磁区の形成状態を説明する平面図であ
る。5A is a sectional view showing a configuration of an ideal spin valve GMR element of the present invention, and FIG.
(B) is an ideal target spin valve G of the present invention.
It is a top view explaining the formation state of the magnetic domain in an MR element.

【図６】図６（Ａ）は、従来のスピンバルブＧＭＲ素子
の構成を示す断面図であり、図６（Ｂ）は、従来のスピ
ンバルブＧＭＲ素子に於ける磁区の形成状態を説明する
平面図である。FIG. 6 (A) is a cross-sectional view showing the structure of a conventional spin valve GMR element, and FIG. 6 (B) is a plane view for explaining a magnetic domain formation state in the conventional spin valve GMR element. It is a figure.

【図７】図７（Ａ）は、従来のスピンバルブＧＭＲ素子
の構成を示す断面図であり、図７（Ｂ）は、従来のスピ
ンバルブＧＭＲ素子に於ける磁区の形成状態を説明する
平面図である。FIG. 7 (A) is a cross-sectional view showing the structure of a conventional spin valve GMR element, and FIG. 7 (B) is a plan view for explaining a magnetic domain formation state in the conventional spin valve GMR element. It is a figure.

【図８】図８は、理想的な本発明の目標とするスピンバ
ルブＧＭＲ素子の製造方法の一具体例の行程の手順をを
示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a procedure of steps of a specific example of a method for manufacturing an ideal spin valve GMR element of the present invention.

【図９】図９は、従来のスピンバルブＧＭＲ素子の製造
方法の一具体例の行程の手順をを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a procedure of steps in a specific example of a method of manufacturing a conventional spin valve GMR element.

【図１０】図１０は、本発明に係るスピンバルブＧＭＲ
ヘッドの一具体例の構成を示す断面図である。FIG. 10 is a spin valve GMR according to the present invention.
It is a sectional view showing the composition of one example of a head.

【図１１】図１１は、本発明において使用される重畳率
の定義を説明する図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the definition of the superimposition rate used in the present invention.

【図１２】図１２は、本発明において使用されるヒステ
リシスの定義を説明する図である。FIG. 12 is a diagram for explaining the definition of hysteresis used in the present invention.

【図１３】図１３は、接合構造或いは磁気抵抗効果素子
に於ける重畳率とヒステリシスとの関係を示すグラフで
ある。FIG. 13 is a graph showing a relationship between a superposition rate and hysteresis in a junction structure or a magnetoresistive effect element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ 中央領域 １０ａ 下地層 １０ｂ 反強磁性層 １０ｃ 磁化固定層 １０ｄ 非磁性導電層 １０ｅ 磁化フリー層 １０ｆ 保護層 １１、１２ 永久磁石 １３、１４ 電極膜 １５ 単磁区化領域 １６ レジスト １７ 磁壁部 ３０ 磁気抵抗効果素子 ４０ａ、４０ｂ 端部領域 ５０ スピンバルブ膜 ６０ 第１の機能膜 ６１ 第１の機能膜の端縁部 ７０ 第２の機能膜 ７１ 第２の機能膜の端縁部 ８０ 接合構造 ９０ 界面 ２０ 基体 ２１ 下シールド層 ２２ 下ギャップ層 ２３ 上ギャップ層 ２４ 上シールド膜 ２５ 記録ギャップ ２６ 記録磁極 ２７ フォトレジスト 10 Central area 10a Underlayer 10b antiferromagnetic layer 10c Magnetization pinned layer 10d non-magnetic conductive layer 10e Magnetization free layer 10f protective layer 11, 12 Permanent magnet 13, 14 electrode film 15 Single domain domain 16 Resist 17 domain wall 30 Magnetoresistive element 40a, 40b Edge region 50 Spin valve film 60 First functional film 61 Edge of the first functional film 70 Second functional film 71 Edge of second functional film 80 joint structure 90 Interface 20 base 21 Lower shield layer 22 Lower gap layer 23 Upper gap layer 24 Upper shield film 25 recording gap 26 recording pole 27 Photoresist

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石 勉 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 石原 邦彦 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 深見 栄三 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 中田 正文 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA04 BA11 CA04 CA08    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Tsutomu Ishi             5-7 Shiba 5-1, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             Inside the company (72) Inventor Kunihiko Ishihara             5-7 Shiba 5-1, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             Inside the company (72) Inventor Eizo Fukami             5-7 Shiba 5-1, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             Inside the company (72) Inventor Masafumi Nakata             5-7 Shiba 5-1, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             Inside the company F-term (reference) 5D034 BA04 BA11 CA04 CA08

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 巨大磁気抵抗効果を有する中央領域と、
該中央領域の両側に位置する端部領域とからなる巨大磁
気抵抗効果素子であって、該端部領域が機能膜を含み、
該機能膜の該中央領域上面に重なる部分の長さをL1、該
中央領域上面の素子幅をL2としたときに、0＜L1/L2≦10
％とすることを特徴とする巨大磁気抵抗効果素子。1. A central region having a giant magnetoresistive effect,
A giant magnetoresistive effect element comprising end regions located on both sides of the central region, the end regions including a functional film,
When the length of the portion of the functional film overlapping the upper surface of the central region is L1 and the element width of the upper surface of the central region is L2, 0 <L1 / L2 ≦ 10
A giant magnetoresistive effect element characterized by being set as%. 【請求項２】 当該中央領域と当該端部領域とが当接す
る界面は、少なくとも当該中央領域表面に対して傾斜し
ている事を特徴とする請求項１に記載の巨大磁気抵抗効
果素子。2. The giant magnetoresistive effect element according to claim 1, wherein an interface at which the central region and the end region contact each other is at least inclined with respect to the surface of the central region. 【請求項３】 当該中央領域は、下地層、反強磁性層、
磁化固定層、非磁性導電層、磁化フリー層、保護層から
なり、かつ、当該端部領域は、当該中央領域にバイアス
磁界を印加する為の永久磁石膜層と当該中央領域に電流
を供給する電極膜層とから構成されている事を特徴とす
る請求項１及び２の何れかに記載の巨大磁気抵抗効果素
子。3. The central region comprises an underlayer, an antiferromagnetic layer,
It is composed of a magnetization fixed layer, a non-magnetic conductive layer, a magnetization free layer, and a protective layer, and the end region supplies a current to the permanent magnet film layer for applying a bias magnetic field to the center region and the center region. The giant magnetoresistive effect element according to claim 1, wherein the giant magnetoresistive effect element is constituted by an electrode film layer. 【請求項４】 １μｍ以下の再生幅を有するトラックに
使用されるものである事を特徴とする請求項１乃至３の
何れかに記載の巨大磁気抵抗効果素子。4. The giant magnetoresistive effect element according to claim 1, which is used for a track having a reproduction width of 1 μm or less. 【請求項５】 少なくとも当該機能膜層若しくは当該電
極膜層はイオンビームスパッタ法により形成されたもの
である事を特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載の
磁気抵抗効果素子。5. The magnetoresistive effect element according to claim 3, wherein at least the functional film layer or the electrode film layer is formed by an ion beam sputtering method.