JPH03219682A - 磁気抵抗素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 磁気抵抗素子に関し、 導体膜をバターニングする際に、磁性膜を損傷させない
ことを目的とし、 基板と、磁性膜と、中間層と、接着層と、導体膜と、保
護膜を有し、前記基板は素子を支持するものであって、
絶縁性を有するものであり、前記磁性膜は、素子のパタ
ーン形状で基板に被着されるものであって、強磁性を有
するものであり、前記中間層は、磁性膜に被着されるも
のであって、絶縁性を有するものであり、前記中間層は
、素子の、検知領域にあっては磁性膜がバーバーポール
型のパターン形状に露出する検知孔と、リード領域にあ
っては磁性膜が露出するリード孔を有するものであり、
前記接着層は、磁性膜と導体膜との間の密着性を保持す
るものであって、導電性を有するものであり、前記導体
膜は、接着層に被着されるものであって、接着層を介し
、かつ検知孔とリード孔とを通して磁性膜に導通可能に
被着されるものであり、前記導体膜は、接着層とともに
バターニングされる際、検知孔とリード孔とがホトレジ
ストによって被覆されて、イオンエツチングされるもの
であり、前記保護膜は、ホトレジストが剥離されたあと
、端子以外の中間層と導体膜とに被着されるものであっ
て、絶縁性を有するものであるように構成する。

（産業上の利用分野〕 本発明は、磁気抵抗素子に係わり、特にバーバーポール
型磁気抵抗素子において、導体膜を設ける際に、磁性膜
を損傷させない構造に関する。

磁気抵抗素子は、例えばパーマロイ（Ｎｉを主成分とし
た高透磁率の各ｆｉＦｅ合金の商標名）などの強磁性体
の磁気抵抗効果を利用したセンサの一種であり、感度も
高く温度安定性もよい。

従って、例えば、磁気パターンの読み取りセンサ、位置
センサ、電力センサなどの各種センサをはじめとして、
最近では、車高センサとか加速度センサといったカーエ
レクトロニクスの分野においても注目されているが、何
れの用途においても、外部磁界に対して直線的な出力が
得られることが前提となっている。

そして、そのためには、磁気抵抗素子の製造工程の中で
、特に磁性膜に損傷を与えない成膜技術が重要である。

〔従来の技術〕

第７図の磁気抵抗素子の一構成例を示す図、第８図は第
７図の一部拡大平面図、第９図は第７箇の一部拡大断面
図、第１０図は導体膜の成膜工程図、第１１図は磁気抵
抗素子の一特性例である。

図中、１は基板、２は磁性膜、４は接着層、５は導体膜
、６は保護膜、８は端子、９は磁気抵抗素子、１０はイ
オン流である。

第７図〜第９図において、基板１には、例えば板厚が数
百μｍのガラス基板とか表面がＳ　ｉ　ＯｚやＳｉＮな
どによって被覆されたシリコンウェーハなどが用いられ
る。

その基板１の上に、例えばパーマロイなどの強磁性体材
料からなり、膜厚が数十〜数百ｎｍの磁性膜２が蒸着な
どによって設けられる。この磁性膜２は、一般に、ホト
リソグラフィによって、素子９ａのパターン形状にエツ
チングされる。

次いで、磁性膜２の上に、例えば膜厚が数十ｎｍのＴｔ
やＣｒなどの接着層４が設けられ、さらにその接着層４
の上に、例えば膜厚が数百ｎｍのＡｕなどの導体Ｉｆ！
Ｊ５が、それぞれ蒸着やスパッタなどによって設けられ
る。

この接着層４と導体膜５は、例えばＡｒガスのイオンエ
ツチングによって、杉綾模様に似たいわゆるバーバーポ
ール型の素子９ａに仕上がる。

最後に、端子８の部分を除いて、全体を例えばＳｉｎｇ
やＳｉＮなどの耐食性の優れた材料からなり、膜厚１μ
ｍ程度の保護膜６によって被覆し、磁気抵抗素子９がで
きあがる。

ニーでは、２個の端子８ａと１個の共通端子８ｂとによ
って、回路構成がハーフブリッジになっており、図示し
てないが、差動増幅回路などに接続されて、センサとし
て用いられる。

この磁気抵抗素子９をセンサとして用いるためには、ま
ず、磁気抵抗素子９の長手方向に初期磁化９ｄが行われ
る。そして、外部磁界の検出に際しては、磁気抵抗素子
９の長手方向と直角方向の外部位界９ｅが検出される。

ところで、第１Ｏ図において、磁性膜２に損傷を与えず
に湿式のエツチングによってバターニングを行うことは
難しい。そこで、従来の磁気抵抗素子９の成膜工程にお
いては、接着層４と導体膜５のバターニングは、Ａｒガ
スを用いたイオンエツチングによって行なわれている。

イオン流１０は、まず導体膜５を次々とエツチングし、
導体膜５がエツチングし終わると、次いで接着層４がエ
ツチングされる。

ところが、接着Ｎ４はいわば糊っけのための層で非常に
薄い。しかも、このイオンエツチングは、制御性に欠は
再現性もよくない。そのため、磁性膜２と接着層４との
境界面でエツチングをぴたっと停止させることは至難で
ある。

一方、導体膜５はもちろんのこと接着層４も導電性をも
っているので、磁性膜２の上に残すことはできない。

そこで、接着層４や導体膜５を完全に除去しようとする
と、オーバエツチングになり易い。

その結果、接着層４や導体膜５と同質の金属性の磁性１
Ｍ！２が損傷を受け、磁気抵抗素子９の直線性が悪くな
り、第１１図に示したように、出力特性に例えば履歴現
象（ヒステリシス）が現れるようになることが間々起こ
る。

［発明が解決しようとする課題］ 上で述べたように、例えばパーマロイなどの透磁率の高
い強磁性体材料を磁性膜として用いた従来の磁気抵抗素
子は、その磁性膜の上に設けられる接着層と導体膜をバ
ターニングする際、化学エツチングが難しいので、例え
ばＡｒガスを用いたイオンエツチングが用いられる。

ところが、このイオンエツチングは制御性に欠けるため
に、オーバエツチングによって磁性膜を損傷してしまう
問題があった。

そこで、本発明は、接着層と導体膜をバターニングする
に際して、磁性膜をせずにイオンエツチングを行ってな
る磁気抵抗素子を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 上で述べた課題は、 基板と、磁性膜と、中間層と、接着層と、導体膜と、保
護膜を有し、 前記基板は素子を支持するものであって、絶縁性を有す
るものであり、 前記磁性膜は、素子のパターン形状で基板に被着される
ものであって、強磁性を有するものであり、 前記中間層は、磁性膜に被着されるものであって、絶縁
性を有するものであり、 前記中間層は、素子の、検知領域にあっては磁性膜がバ
ーバーポール型のパターン形状に露出する検知孔、リー
ド領域にあっては磁性膜が露出するリード孔を有するも
のであり、 前記接着層は、磁性膜と導体膜との間の密着性を保持す
るものであって、導電性を有するものであり、 前記導体膜は、接着層に被着されるものであって、接着
層を介し、かつ検知孔とリード孔とを通して磁性膜に導
通可能に被着されるものであり、前記導体膜は、接着層
とともにバターニングされる際、検知孔とリード孔とが
ホトレジストによって被覆されて、イオンエツチングさ
れるものであり、 前記保護膜は、ホトレジストが剥離されたあと、端子以
外の中間層と導体膜とに被着されるものであって、絶縁
性を有するものであるように構成された磁気抵抗素子に
よって解決される。

（作　用〕 以上述べたように、従来、接着層と導体膜のバターニン
グは、磁性膜に耐性がないので化学エツチングが行えず
イオンエツチングによって行っているが、イオンエツチ
ングは制御性が悪いためにオーバエツチングによって磁
性膜を損傷してしまうことがあったのに対して、本発明
においては、イオンエツチングを行っても磁性膜が損傷
を受けないようにしている。

すなわち、磁性膜の上に中間層を被着し、素子の検知領
域には、この中間層にバーバーポール型の検知孔を設け
、リード領域には中間層にリード孔を設けるようにして
いる。

そして、素子全面に接着層と導体膜を被着したあと、検
知孔とリード孔の部分をホトレジストによって被覆する
ようにしている。

この状態でイオンエツチングを行い、検知孔とリード孔
以外の中間層を被覆している接着層と導体膜を除去する
ようにしている。

そして、最後に、ホトレジストを剥離して、全面に保護
膜を設けるようにしている。

そうすると、検知孔やリード孔を通して磁性膜に導通可
能に密着している接着層と導体膜は、イオンエツチング
の際、ホトレジストによって保護されているので、エツ
チングの影響を受けず、従って、磁性膜も全く損傷を受
けることはない。

一方、中間層を被着している接着層と導体膜は、完全に
除去するためにオーバエツチングがなされて、中間層が
ある程度エツチングされても何ら支障がない。

こうして、本発明によれば、エツチングに対する耐性が
よ（ない磁性膜を、成膜工程で損傷させずに磁気抵抗素
子を得ることができる。

〔実施例〕 第１図は本発明の詳細な説明する一部切欠き斜視図、第
２図は第１図の一部拡大断面図、第３図は第１図の磁性
膜の斜視図、第４図は第１図の中間層の斜視図、第５図
は第１図の接着層と導体膜の成膜工程図、第６図は磁気
抵抗素子の特性図である。

図中、■は基板、２は磁性膜、３は中間層、３ａは検知
孔、３ｂはリード孔、４は接着層、５は導体膜、６は保
護膜、７はホトレジスト、８は端子、９は磁気抵抗素子
、９ａは素子、９ｂは検知領域、９Ｃはリード領域９Ｃ
である。

第１図〜第３図において、基板１には、例えば板厚が１
ｍｍのガラス基板とか７００μｍの表面を熱酸化してＳ
　ｉ　Ｏｔが被覆されたシリコンウェー八などが用いら
れる。

その基板ｌの上に、例えばパーマロイなどの強磁性体材
料からなり、例えば膜厚が１００　ｎ　ｍの磁性膜２が
蒸着などによって設けられる。この磁性膜２は、例えば
ホトリソグラフィによって、素子９ａのパターン形状に
エツチングされる。

次いで、第１図〜第４図において、磁性膜２の上に、例
えば膜厚が４００ｎｍのＳｉｎ！やＳｉＮなどからなる
中間層３が、プラズマＣＶＤなどによって設けられる。

そして、素子９ａの検知領域９ｂにはバーバーポール型
に並んだ検知孔３ａが、リード領域９Ｃにはリード孔３
ｂが、例えばＣＦ、ガスのイオンエツチングによって設
けられる。

中間層３は、磁性膜２とは全く異質の材料なので、ＣＦ
４ガスのイオンエツチングによって、磁性膜２が損傷を
受けることは避けられる。

次いで１．第１図〜第５図において、接着層４と導体膜
５が設けられる。この接着層４と導体膜５は、それぞれ
蒸着やスパッタなどによって、同図（Ａ）に示したよう
に、中間層３の上や中間層３が除かれた検知孔３ａやリ
ード孔３ｂの中などの素子９ａの全面に設けられる。

接着層４は、例えば膜厚が５０ｎｍのＴｉやＣｒ、Ｔａ
Ｍｏなどからなる。

また、導体膜５には、例えば膜厚が４００ｎｍのＡｕな
どが用いられる。

そして、中間Ｊｉ３の検知孔３ａとリード孔３ｂの部分
にホトリソグラフィによって、同図（Ｂ）に示したよう
に、ホトレジストマが被覆され、例えばＡｒガスによる
イオンエツチングによって、接着層４と導体膜５がエツ
チングされる。

そのあと、ホトレジストマを剥離すると、同図（Ｃ）に
示したように、検知領域９ｂにおいてはバーバーポール
型の検知孔３ａの形状をしており、リード領域９ｃにお
いてリード孔３ｂの形状をしている導体膜５が得られる
。

最後に、端子８を除いた中間層３と導体膜５の上に、保
護膜６として、例えばプラズマＣＶＤなどによって膜厚
１μｍの５ｉＣｈやＳｔＮなどを設け、第１図に示した
ような磁気抵抗素子９ができあがる。

こうして作った磁気抵抗素子９の特性は、特に接着Ｎ４
と導体膜５をバターニングする成膜工程の中で磁性膜２
を損傷させることが全くないので、第６図に示したよう
に、外部磁界に対する出力の直線性がよい。

本発明は、膜構成とその膜構成を得るための成膜工程に
特徴がある磁気抵抗素子に関するものなので、基板や磁
性膜、中間層、接着層、導体膜、保護膜などの材料や膜
厚、成膜方法などには、種々の変形が可能である。

（発明の効果） 上で述べたように、従来、磁性膜と、その上に設けられ
る導体膜と、それらの間に介在する接着層の３つの膜と
が何れも金属性の膜なので、磁性膜に何らの損傷も与え
ずに接着層と導体膜をパタニングすることが難しかった
。

それに対して、本発明になる磁気抵抗素子においては、
接着層や導体膜をイオンエツチングによってバターニン
グする際、接着層や導体膜がイオンプラズマに曝されて
エツチングされる部分の磁性膜は、中間層で保護してい
る。一方、接着層や導体膜をエツチングせずに残す部分
の磁性膜は、接着層や導体膜の上にホトレジストを被覆
して保護している。

従って、本発明によれば、一連の成膜工程において磁性
膜が損傷を受けることは皆無となり、磁気抵抗素子の特
性の向上と安定化に寄与するところが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する一部切欠き斜視図、 第２図は第１図の一部拡大断面図、 第３図は第１図の磁性膜の斜視図、 第４図は第１図の中間層の斜視図、 第５図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第１図の接着層と導体
膜の成膜工程図、 第６図は磁気抵抗素子の特性図、 第７図の磁気抵抗素子の一構成例を示す図、第８図は第
７図の一部拡大平面図、 第９図は第７図の一部拡大断面図、 第１０図は導体膜の成膜工程図、 第１１図は磁気抵抗素子の一特性例、 である。 ９磁気拙抗李子 ＼ 図において、 １は基板、 ３は中間層、 ３ｂはリード孔、 ４は接着層、 ６は保護膜、 ８は端子、 ９は＋ｉ磁気抵抗素子 ９ｂは検知領域、 である。 ２は磁性膜、 ３ａは検知孔、 ５は導体膜、 ７はホトレジスト、 ９ａは素子、 ９ｃはリード領域、 ■ 精朗０更杷苧１Ｅ説朗マろ一郭戸π８斜ネ見（２）１　
１　　口 １１記の一郭慎大町ｆＤ記 第　２　記 １０００膳性膜り斜視記 １３　記 （８）ホトレジストのネ灸覆　エツチング（ｃ＞ホトレ
ジスト１ｌｌ−！ 箒５記　（イ／７２） （Ａ）博廚り鼾Ｆａ／１ｍ ’！ＪｌｌＤ／）博Ｕｉと秘ＩＰの、ｎ１ｒＪｔｌ署５
図（イ／）１） 繊帽卸１子θ特性２ ｆＩｂ　　記 磁気穂抗奪子の一楕へダＩＩＥ示す記 １７　記 ｑｄ初Ｐｌ磁化 第７記の一部慎−に子面図 ￥ｆ　ｆ３　口 ５Ｑ月１き 第７記の一郭ＦＡ大断面口 γ　ｑ　口 ５鼾嘩 第 ０ 口 脇？Ｖ担抗（千の特性図 薯　１［記

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板（１）と、磁性膜（２）と、中間層（３）と、接着
   層（４）と、導体膜（５）と、保護膜（６）を有し、前
   記基板（１）は、素子（９ａ）を支持するものであって
   、絶縁性を有するものであり、 前記磁性膜（２）は、前記素子（９ａ）のパターン形状
   で前記基板（１）に被着されるものであって、強磁性を
   有するものであり、 前記中間層（３）は、前記磁性膜（２）に被着されるも
   のであって、絶縁性を有するものであり、前記中間層（
   ３）は、前記素子（９ａ）の、検知領域（９ｂ）にあっ
   ては前記磁性膜（２）がバーバーポール型のパターン形
   状に露出する検知孔（３ａ）と、リード領域（９ｂ）に
   あっては該磁性膜（２）が露出するリード孔（３ｂ）を
   有するものであり、 前記接着層（４）は、前記磁性膜（２）と前記導体膜（
   ５）との間の密着性を保持するものであって、導電性を
   有するものであり、 前記導体膜（５）は、前記接着層（４）に被着されるも
   のであって、該接着層（４）を介し、かつ前記検知孔（
   ３ａ）と前記リード孔（３ｂ）とを通して前記磁性膜（
   ２）に導通可能に被着されるものであり、前記導体膜（
   ５）は、前記接着層（４）とともにパターニングされる
   際、前記検知孔（３ａ）と前記リード孔（３ｂ）とがホ
   トレジスト（７）によって被覆されて、イオンエッチン
   グされるものであり、 前記保護膜（６）は、前記ホトレジスト（７）が剥離さ
   れたあと、端子（８）以外の前記中間層（３）と前記導
   体膜（５）とに被着されるものであって、絶縁性を有す
   るものである ことを特徴とする磁気抵抗素子。