WO2000003387A1 - Capteur magnetique - Google Patents

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WO2000003387A1
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magnetic sensor
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magnetic
contact hole
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Yoshihiko Seyama
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Fujitsu Limited
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B2005/3996—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects large or giant magnetoresistive effects [GMR], e.g. as generated in spin-valve [SV] devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/90—Magnetic feature

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic sensor.
  • Magnetic sensors are mainly used as magnetic heads in hard disk drives, which are recording devices for convenience stores.
  • a conventional magnetic head for a hard disk drive senses a magnetic field by an induced current generated in a coil.
  • magnetic sensors that directly sense the magnetic field itself have begun to be used in magnetic heads.
  • the recording density of the hard disk drive increases, the recording area of one bit decreases and the generated magnetic field also decreases. Therefore, a magnetic sensor capable of sensing a small change in an external magnetic field and having a small size itself is desired.
  • the MR effect magnetic sensors utilizing the magnetoresistance effect (hereinafter referred to as the MR effect) are widely used for magnetic heads.
  • the MR effect when the direction of the external magnetic field is different from the direction of the current in the magnetic material, the electric resistance changes according to the magnitude of the external magnetic field.
  • the recording density was greatly improved by the magnetic head utilizing the MR effect.
  • the latest magnetic head has a larger resistance change than the MR effect, and the giant magnetoresistive effect (which can be expected to further improve the recording density).
  • Magnetic heads utilizing the GMR effect have begun to be used.
  • This magnetic head uses a spin valve-GMR. This is because the MR ratio is around 7%, and it is considered that it can handle recording densities of 10 to 20 GbitZin2.
  • the recording density of hard disk drives has been increasing rapidly in recent years, and a recording density of 40 Gbit / in 2 is required in 2002.
  • the MR ratio must be at least 10% or more.
  • the recording bit size is reduced to 0.3 ⁇ m or less in track width, and the bit length is reduced to 0.07 m or less. For this reason, if the thickness of the GMR film is at least 0.07 ⁇ m (700 OA) or less and the thickness of the insulating layer with the upper and lower magnetic shields is 200 people each, the 0 A) It is desired that:
  • the use of multi-layered GMR films is being considered.
  • the external magnetic field required for the resistance change is as large as several kOe or more at the first peak where the largest MR ratio (30 to 50%) is generally obtained.
  • the MR ratio is 10% to 20%, but the external magnetic field required for the resistance change is as small as about 10 O Oe, which is considered to be applicable to the magnetic head.
  • the current is perpendicular to the film surface (CPP, Current perpendicular to the plain) compared to the current flowing in parallel to the film surface (CIP, Current in plane).
  • CCP Current perpendicular to the plain
  • CIP Current in plane
  • the MR ratio improves about twice at room temperature.
  • the device structure is generally as shown in Fig. 1.
  • the smaller the cross-sectional area of the device the larger the resistance and the larger the resistance change.
  • it is suitable to make the track width narrower, but it becomes thicker due to the presence of the upper and lower terminal layers, and it is difficult to form the insulating layer and the element part (high alignment accuracy is required).
  • Disclosure of the invention An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to provide a magnetic sensor that is easy to manufacture, is compact, and has a large resistance change amount.
  • the present invention provides a magnetic sensor utilizing the GMR effect, wherein an insulating layer having a contact hole is formed on a lower terminal layer, and the contact hole as a whole is formed on at least the periphery of the contact hole.
  • the present invention provides a magnetic sensor in which a GMR layer is formed in a region including an insulating layer and an upper terminal layer is formed thereon.
  • the upper terminal layer and the lower terminal layer may have a function as a magnetic shield layer at the same time.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the element structure of a conventional magnetic sensor.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of the element structure of the magnetic sensor of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view showing another example of the element structure of the magnetic sensor of the present invention.
  • FIG. 4 is a process diagram showing a conventional magnetic sensor manufacturing process.
  • FIG. 5 is a process diagram showing a manufacturing process of the magnetic sensor of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the GMR diameter and the MR ratio in the magnetic sensor obtained in the example of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the GMR diameter and the saturation external magnetic field in the magnetic sensor obtained in the example of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between GMR diameter and sensitivity in the magnetic sensor obtained in the example of the present invention.
  • the GMR layer preferably has a CoFe / Cu or Co / Cu multilayer structure.
  • the insulating layer for example, Si02 can be used as the insulating layer.
  • FIG. 2 shows an example of the element structure of the magnetic sensor according to the present invention.
  • This element includes a lower terminal layer 11, an insulating layer 12, a GMR layer 13 and an upper terminal layer 14.
  • the lower terminal layer and the upper terminal layer are made of, for example, a Cu film.
  • the lower terminal layer 11 'and the upper terminal layer 14' have a function as a magnetic shield layer at the same time.
  • These lower terminal layer and upper terminal layer can be composed of, for example, a NiFe film.
  • a lower terminal layer 11 is formed on an Si substrate (not shown). Then, after forming a resist pattern on top of it, mill into the shape of the lower terminal. Next, an insulating layer 12 is formed thereon, then a resist pattern is formed, and further milling is performed to form a contact hole, and then a GMR layer 13 is formed. Next, an upper terminal layer 14 is formed thereon, a resist pattern is further formed, and milling is performed in an upper terminal shape.
  • a lower terminal layer 1, a GMR layer 3 and a cover layer 5 are formed on an Si substrate (not shown) as shown in FIG.
  • a resist pattern is formed thereon, these layers are milled into a desired shape, and then an insulating layer 2 is formed thereon.
  • a contact is formed and then milled to form a contact hole.
  • a resist pattern is formed thereon, then the upper terminal layer 4 is formed, and then a lift-off is performed.
  • the insulating layer is formed, and then the milling for forming the contact hole is performed. It was necessary to do it. For this reason, extremely high precision is required for registration when forming a resist pattern.
  • the GMR layer and the upper terminal layer are formed after the contact hole is formed, and then the resist pattern is formed and the milling is performed. Does not require
  • the conventional magnetic sensor performs milling three times after the formation of the GMR layer. Therefore, there is a high risk that the GMR layer is subjected to process damage. Another advantage is that the risk of process damage is low because the milling is performed once.
  • the magnetic sensor of the present invention has the advantage of being easy to manufacture as described above, is compact, and has a large resistance change because it is easy to reduce the contact hole. It has the advantage that.
  • the magnetic sensor of the present invention has an advantage that the sensitivity is unlikely to decrease even if the GMR diameter is reduced. This is because the magnetic sensor of the present invention is not easily affected by the demagnetizing field, and therefore does not increase the saturation external magnetic field (H s ) even if the GMR diameter is reduced.
  • the magnetron spa Cu 500 OA is formed as a lower terminal layer using a sputtering device, and a resist is coated thereon by spin coating, exposed, and developed to form a resist pattern. Then, the lower terminal was milled with argon ions. Next, TEOS-Si0250OA was formed thereon as an insulating layer using a CVD apparatus, and then a resist pattern was formed and milled in the same manner as above. A contact hole with a diameter of 1 m was formed. Furthermore, on top of that, Magnetron Sonno.
  • CoFe50A / [CoFe11A / Cu22A] x10 is formed as a GMR layer having a multilayer structure, and then the upper terminal layer is formed. Then, Cu200OA was formed, and then a resist pattern was formed in the same manner as described above, and milling was performed in a lower terminal shape. As a result, a magnetic sensor having the element structure shown in FIG. 2 was obtained.
  • Example 2 With respect to the samples obtained in Example 1 and Comparative Example 1, the MR curve was measured by the DC four-terminal method with an applied magnetic field of ⁇ 200 e, and the MR ratio was measured.
  • the device of Example 1 had a failure rate such as conduction failure of 10% or less, while the device of Comparative Example 1 had a failure rate of 50% or more.
  • the MR ratio of the device of Example 1 was 34%, whereas the device of Comparative Example 1 was 12%. This is because in the device of Comparative Example 1, the resistance of the Cu layer above and below the GMR layer becomes a part of the device resistance.
  • Example 2 Example 2
  • Example 1 The operation of Example 1 was repeated, except that Ni Fe 100 OA was formed as the lower terminal layer instead of Cu 500, and that C was formed as the upper terminal layer.
  • Sample 1 was obtained by forming N i Fe 100 000 persons in place of u 2 000 persons.
  • the NiFe layer was formed by an ordinary plating method. In this sample, the surface of the NiFe layer was rougher than the Cu layer obtained by sputtering in Example 1.
  • the failure rate for sample 1 was 23%, and the MR ratio was 32%. Although the defect rate is high in this sample, it is considered that this is due to the fact that the rough surface of the NiFe layer formed by the above plating film tends to cause poor contact with the GMR layer. .
  • the distance between the lower N i Fe terminal layer and the GMR layer and the distance between the upper N i Fe terminal layer and the GMR layer are described above. Then, Cu 100 persons were formed using a magnetron sputtering device.
  • the defect rate of the obtained sample 2 was 9%, and the MR ratio was 35%.
  • the defect occurrence rate is improved, and as shown in Fig. 3, the upper and lower terminal layers having a magnetic shield layer function can be used.
  • a magnetic sensor having an element structure having the above structure was obtained.
  • Example 1 The operation of Example 1 was repeated. Here, by changing the contact hole diameter, magnetic sensors having the element structure shown in FIG. 2 having various GMR diameters were obtained. For the sample obtained above, the applied magnetic field ⁇
  • the present invention is industrially extremely useful because it can provide a magnetic sensor that is easy to manufacture, compact, and has high resistance change measurement accuracy.

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Description

明 細 書 磁気センサ 技術分野
本発明は、 磁気センサに関する。
磁気センサは、 主と してコ ンビュ一夕の記録装置であるハー ドデ イ スク ドライブの磁気へッ ドと して使用されている。 従来のハ一 ド ディ スク ドライブ用磁気ヘッ ドは、 コィルに発生する誘導電流によ り磁場を感知する ものであった。 しかし、 近年の高記録密度化、 高 速化の要求に伴い、 磁場それ自体を直接感知する磁気セ ンサが磁気 へッ ドに用いられ始めている。 ハ一 ドディ スク ドライブの高記録密 度化により、 1 ビッ 卜の記録面積が減少するとと もに、 発生する磁 場も小さ く なる。 従って、 小さい外部磁場の変化を感知することが でき、 大きさ自体も小さい磁気センサが望まれている。 背景技術
現在、 磁気へッ ドには、 磁気抵抗効果 （以下 M R効果という） を 利用 した磁気センサが広く用いられている。 M R効果は、 磁性材料 において外部磁場方向と電流方向が異なる時に、 外部磁場の大きさ により電気抵抗が変化するものである。 M R効果を利用 した磁気へ ッ ドによって記録密度は大幅に向上した。 しかし、 さ らなる記録密 度向上への要求は大き く 、 最新の磁気へッ ドには M R効果より も抵 抗変化が大き く 、 記録密度の向上がさ らに期待できる巨大磁気抵抗 効果 （以下 G M R効果という） を利用 した磁気へッ ドが用いられ始 めている。
この磁気へッ ドは、 ス ピンバルブ一 G M Rを用いたものである。 これは、 MR比が 7 %前後であり、 1 0〜 2 0 GbitZin2 の記録密 度まで対応可能と考えられている。
しかしながら、 近年におけるハー ドディ スク ドライブの記録密度 の向上は急激であり、 2 0 0 2年には 4 0 Gbit/in2 の記録密度が 求められている。 この記録密度になると、 MR比は少なく とも 1 0 %以上である必要がある。 また、 記録ビッ トサイズが トラ ッ ク幅で 0. 3 μ m以下、 ビッ ト長が 0. 0 7 m以下と小さ く なる。 この ため、 G M R膜の厚さが少なく と も 0. 0 7 〃 m ( 7 0 O A) 以下 、 上下磁気シール ドとの絶縁層厚を各 2 0 0 人とすると 0. 0 3 m ( 3 0 0 A) 以下であることが望まれている。
この要求に対し、 多層膜構造の G MR膜を用いることが考えられ ている。 多層膜 G MRでは、 一般に最も大きな MR比 （ 3 0〜 5 0 %) が得られる第一ピークにおいては、 抵抗変化に要する外部磁界 も数 k O e以上と大きい。 一方、 第二ピークにおいては MR比は 1 0〜 2 0 %であるが、 抵抗変化に要する外部磁界は 1 0 O O e前後 と小さ く、 磁気へッ ドに適用可能と考えられる。
さ らに、 多層膜 GMRにおいて、 膜面に平行に電流を流した場合 (CIP, Current in plane)に比べて、 膜面に垂直に電流を流した場 合 （CPP， Current perpendicular to the plain)には M R比は室温 において 2倍程度に向上することが知られている。 この場合、 素子 構造は一般的には図 1 のようになる。 この素子は、 素子の断面積が 小さい方が抵抗が大き く なり、 抵抗変化量も大き く なる。 すなわち 、 トラ ッ ク幅を狭く することが適しているという長所があるが、 上 下端子層があるため厚く なること、 絶縁層と素子部の形成に困難を 伴う （高い位置合わせ精度を要する） こと等の短所がある。 発明の開示 本発明は、 上記従来技術の問題点を解決し、 製造が容易であり、 コ ンパク トでかつ抵抗変化量の大きい磁気センサを提供しよう とす る ものである。
本発明は、 上記課題を解決するため、 G M R効果を利用 した磁気 センサにおいて、 下端子層上にコ ンタク 卜ホールを有する絶縁層を 形成し、 その上の前記コ ンタク トホール全体と少なく ともその周囲 の絶縁層とを含む領域に G M R層を形成し、 さ らにその上に上端子 層を形成した磁気セ ンサを提供する。
本発明の他の態様においては、 上記の上端子層と下端子層とは同 時に磁気シール ド層と しての機能を備えていてもよい。 図面の簡単な説明
図 1 は、 従来の磁気センサの素子構造の一例を示す模式断面図で ある。
図 2 は、 本発明の磁気センサの素子構造の一例を示す模式断面図 である。
図 3 は、 本発明の磁気センサの素子構造の他の例を示す模式断面 図である。
図 4 は、 従来の磁気センサの製造プロセスを示す工程図である。 図 5 は、 本発明の磁気センサの製造プロセスを示す工程図である 図 6 は、 本発明の実施例で得られた磁気セ ンサにおける G M R直 径と M R比との関係を示す図である。
図 7 は、 本発明の実施例で得られた磁気センサにおける G M R直 径と飽和外部磁場との関係を示す図である。
図 8 は、 本発明の実施例で得られた磁気センサにおける G M R直 径と感度との関係を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の磁気センサにおいては、 G M R層は C o F e / C uまた は C o / C u多層膜構造であるのが好ま しい。 また、 絶縁層と して は、 例えば S i 0 2 を用いることができる。
本発明に係る磁気センサの素子構造の一例を図 2 に示す。 この素 子は、 下端子層 1 1、 絶縁層 1 2、 G M R層 1 3および上端子層 1 4からなる。 この場合、 下端子層および上端子層は、 例えば C u膜 力、らなる。
また、 図 3 に示す素子構造の磁気センサにおいては、 下端子層 1 1 ' と上端子層 1 4 ' とは同時に磁気シール ド層と しての機能をも 備えている。 これらの下端子層と上端子層とは、 例えば N i F e膜 により構成することができる。 かかる構成を採用することにより、 磁気シールド間距離は G M R層の厚さと等しく なり、 磁気シールド 間距離を大幅に縮小することができる。
図 2および図 3 に示す如き素子構造を有する磁気センサを製造す るに際しては、 例えば、 S i基板 （図示せず） 上に、 図 5 に示すよ うに、 先ず下端子層 1 1 を成膜し、 その上にレジス トパターンを形 成した後、 下端子形状にミ リ ングする。 次いで、 その上に絶縁層 1 2を成膜し、 次いでレジス トパターンを形成し、 さ らにミ リ ングし て、 コンタク トホールを形成した後、 G M R層 1 3を成膜する。 次 いで、 その上に上端子層 1 4を成膜し、 さらにレジス トパターンを 形成し、 上端子形状にミ リ ングする。
一方、 図 1 に示す如き素子構造を有する従来の磁気センサの製造 においては、 図 4に示すように、 S i基板 （図示せず） 上に下端子 層 1、 G M R層 3およびカバー層 5を順次に成膜した後、 その上に レジス トパターンを形成し、 これらの層を所望の形状にミ リ ングし 、 次いでその上に絶縁層 2を成膜する。 次に、 その上にレジス トパ タ一ンを形成し、 次いでミ リ ングしてコ ンタク トホールを形成する 。 さ らに、 その上にレジス トパターンを形成し、 次いで上端子層 4 を成膜し、 次にリ フ トオフを行う。
このよ う に、 従来の磁気セ ンサにおいては、 その製造過程におい て、 2 回の ミ リ ングを行った後に絶縁層を成膜し、 さ らにコ ンタク トホール形成のための ミ リ ングを行う ことが必要であった。 そのた め、 レ ジス トパター ン形成時の位置合わせに極めて高い精度が要求 される。 一方、 本発明の磁気センサの製造では、 コ ンタク 卜ホール 形成後に G M R層および上端子層を形成し、 次いでレジス トパター ン形成およびミ リ ングを行うから、 この際の位置合わせには高い精 度を必要と しない。
また、 従来の磁気センサでは G M R層形成後に 3 回のミ リ ングを 行うため、 G M R層がプロセスダメ 一ジを受ける危険性が高いけれ ども、 本発明の磁気センサの場合には G M R層形成後の ミ リ ングは 1 回であるため、 プロセスダメ ージの危険性が低いという長所もあ る。
本発明の磁気センサは、 上記の如く 製造が容易であるという利点 とと もに、 コ ンパク トであり、 コ ンタ ク トホールを小さ く すること が容易であるため、 抵抗変化量が大き く なるという利点を有する。
さ らに、 本発明の磁気センサにおいては、 G M R直径を小さ く し ても感度が低下しにく いという利点がある。 これは、 本発明の磁気 センサにおいては、 反磁場の影響を受けにく く 、 従って G M R直径 を小さ く しても飽和外部磁場 （H s ) が増大することがないためで ある。
以下、 実施例により本発明をさ らに説明する。
実施例 1
図 5 に示すプロセスに従って、 S i 基板上に、 マグネ トロ ンスパ ッ タ装置を用いて、 下端子層と して C u 5 0 0 O Aを形成し、 その 上にス ピンコー トにより レジス トをコー ト し、 露光し、 現像してレ ジス トパター ンを形成し、 アルゴンイオンによ り下端子形状に ミ リ ングした。 次に、 その上に、 C V D装置を用いて、 絶縁層と して T E O S— S i 02 5 0 O Aを形成し、 次いで上記と同様にしてレジ ス トパターンの形成およびミ リ ングを行って、 直径 1 mのコンタ ク トホールを形成した。 さ らに、 その上に、 マグネ トロ ンスノ、。ッ タ 装置により、 多層膜構造の GMR層と して C o F e 5 0 A/ 〔 C o F e 1 1 A/C u 2 2 A] x 1 0 を形成し、 次に上端子層と して C u 2 0 0 O Aを形成し、 次いで上記と同様にしてレ ジス トパター ン を形成し、 下端子形状に ミ リ ングを行った。 これにより、 図 2 に示 す素子構造の磁気センサを得た。
比較例 1
図 4のプロセスに従い、 実施例 1 と同様の操作により、 下端子層 と して C u 5 0 0 0 人、 G MR層と して C o F e 5 0 A/ 〔 C o F e 1 1 A/ C u 2 2 A ] x 1 0、 およびカバ一層と して C u 2 0 0 0 Aを形成し、 2 回のミ リ ングにより所望形状の下端子層および G MR層 （直径 2 〃 m) を形成した。 その上に絶縁層と して T E 0 S - S i 02 5 0 O Aを形成し、 レ ジス トパター ンを形成後、 ミ リ ン グにより コ ンタク トホール （直径 1 . 6 m ) を形成した。 次いで 、 リ フ トオフ用レジス トパターンを形成後、 上端子層と して C u l 0 0 0 人を成膜し、 リ フ トオフ して、 図 1 に示す素子構造の磁気セ ンサを得た。
上記実施例 1 および比較例 1 で得られた試料について、 直流四端 子法により、 印加磁場 ± 2 0 00eで MR曲線を測定し、 MR比を測 定した。 実施例 1 の素子では導通不良等の不良発生率は 1 0 %以下 であったのに対し、 比較例 1 の素子では 5 0 %以上であった。 また 、 実施例 1 の素子の MR比は 3 4 %であつたのに対し、 比較例 1の 素子では 1 2 %であった。 これは、 比較例 1 の素子においては G M R層の上下の C u層の抵抗が素子抵抗の一部になるためである。 実施例 2
実施例 1 の操作を繰り返したが、 こ こでは下端子層と して C u 5 0 0 0 人に代えて N i F e 1 0 0 0 O Aを形成し、 また上端子層と して C u 2 0 0 0 人に代えて N i F e 1 0 0 0 0人を形成して、 試 料 1 を得た。 N i F e層は通常のめつき成膜法により形成した。 こ の試料においては、 N i F e層の表面は、 実施例 1 においてスパッ タ成膜により得られた C u層に比較して、 粗かった。
試料 1 における不良発生率は 2 3 %であり、 MR比は 3 2 %であ つた。 この試料においては不良発生率が高いけれども、 これは上記 めっ き成膜による N i F e層の表面が粗いために GMR層との接触 不良が生じやすいことに起因しているものと考えられる。
そこで、 この N i F e層の表面の粗さを改善するため、 上記にお いて、 N i F e下端子層と GMR層との間および N i F e上端子層 と G M R層との間にそれぞれ C u 1 0 0 人をマグネ ト ロ ンスパッ タ 装置を用いて形成した。
得られた試料 2の不良発生率は 9 %であり、 MR比は 3 5 %であ つた。 このように上下端子層と G M R層との間にそれぞれ C uスパ ッ タ層を介在させることにより不良発生率が改善され、 図 3 に示す 如き、 磁気シール ド層機能を備えた上下端子層を有する素子構造の 磁気センサを得ることができた。
実施例 3
実施例 1の操作を繰り返したが、 こ こではコ ンタク トホール直径 を変更するこ とによ り種々 の GMR直径を有する、 図 2の素子構造 の磁気センサを得た。 上記で得られた試料について、 直流四端子法により、 印加磁場 ±
5 0 0 Oeで MR曲線を測定し、 MR比、 飽和外部磁場 （H 5 ) およ び感度を測定した。 得られた MR比、 H 5 および感度 （MR比 ZH s ) の変化をそれぞれ図 6、 図 7および図 8 に示す。
これらの図から、 本発明の磁気センサにおいては、 GMR直径 （ ここではコンタク トホール直径に相当する） が小さ く なつても H s にはほとんど変化はないが、 G MR直径が小さ く なれば MR比が飛 躍的に大き く なり、 従って感度も大幅に向上することがわかる。 産業上の利用可能性
本発明は、 製造が容易であり、 コ ンパク トでかつ抵抗変化の測定 精度の高い磁気センサを提供することができるので、 産業上極めて 有用である。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 巨大磁気抵抗 （GMR) 効果を利用 した磁気センサにおいて 、 下端子層上にコ ンタク トホールを有する絶縁層を形成し、 その上 の前記コ ンタク トホール全体と少なく と もその周囲の絶縁層とを含 む領域に GMR層を形成し、 さ らにその上に上端子層を形成した磁 気センサ。
2. 前記上端子層と下端子層とが磁気シール ド層と しての機能を も備える、 請求項 1記載の磁気センサ。
3. GMR層が多層膜構造である、 請求項 1 または 2記載の磁気 センサ。
4. GMR層が C o F e ZC uまたは C o ZC u多層膜構造であ る、 請求項 3記載の磁気センサ。
5. 前記上端子層と下端子層とが N i F e膜からなる、 請求項 2 記載の磁気セ ンサ。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6392922B1 (en) * 2000-08-14 2002-05-21 Micron Technology, Inc. Passivated magneto-resistive bit structure and passivation method therefor
US6485989B1 (en) 2001-08-30 2002-11-26 Micron Technology, Inc. MRAM sense layer isolation
US6783995B2 (en) 2002-04-30 2004-08-31 Micron Technology, Inc. Protective layers for MRAM devices
US7112454B2 (en) 2003-10-14 2006-09-26 Micron Technology, Inc. System and method for reducing shorting in memory cells
US7019371B2 (en) * 2004-01-26 2006-03-28 Seagate Technology Llc Current-in-plane magnetic sensor including a trilayer structure
CN100587993C (zh) * 2006-12-26 2010-02-03 中国科学院合肥物质科学研究院 巨磁阻磁传感器及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61126618A (ja) * 1984-11-22 1986-06-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 磁気抵抗効果薄膜ヘツド
JPH04123306A (ja) * 1990-09-14 1992-04-23 Hitachi Ltd 磁気抵抗効果素子
JPH05151533A (ja) * 1991-11-29 1993-06-18 Victor Co Of Japan Ltd 磁気抵抗効果型薄膜ヘツド
JPH06302877A (ja) * 1993-04-13 1994-10-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁気抵抗効果素子及びそれを用いた磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド
JPH07262520A (ja) * 1994-02-28 1995-10-13 Read Rite Corp 薄膜磁気ヘッド

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0434713A (ja) * 1990-05-30 1992-02-05 Sony Corp 磁気抵抗効果型薄膜ヘッド
JP3045942B2 (ja) * 1994-12-07 2000-05-29 アルプス電気株式会社 薄膜磁気ヘッド
JP3217703B2 (ja) 1995-09-01 2001-10-15 株式会社東芝 磁性体デバイス及びそれを用いた磁気センサ
JPH09270544A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 Sony Corp 巨大磁気抵抗効果素子
JPH10209521A (ja) * 1997-01-23 1998-08-07 Denso Corp 磁気抵抗素子を有する半導体装置
US6114719A (en) * 1998-05-29 2000-09-05 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction memory cell with in-stack biasing of the free ferromagnetic layer and memory array using the cell

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61126618A (ja) * 1984-11-22 1986-06-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 磁気抵抗効果薄膜ヘツド
JPH04123306A (ja) * 1990-09-14 1992-04-23 Hitachi Ltd 磁気抵抗効果素子
JPH05151533A (ja) * 1991-11-29 1993-06-18 Victor Co Of Japan Ltd 磁気抵抗効果型薄膜ヘツド
JPH06302877A (ja) * 1993-04-13 1994-10-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁気抵抗効果素子及びそれを用いた磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド
JPH07262520A (ja) * 1994-02-28 1995-10-13 Read Rite Corp 薄膜磁気ヘッド

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