JP2001223412A

JP2001223412A - リードヘッド素子及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001223412A
Application number: JP2000031331A
Authority: JP
Inventors: Makoto Iijima; 誠飯島
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2001-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】リードヘッド素子及びその製造方法に関し、
プロセス中で受ける酸化に対する耐性を向上してリード
端子の接触抵抗の増大を抑制するとともに、ドライプロ
セスに対する耐性も向上する。【解決手段】巨大磁気抵抗効果膜１を構成する反強磁
性層２上に、相互拡散防止膜４を介して、耐酸化性を有
する金属保護膜５或いは酸化物が導電性を有する金属保
護膜５のいずれかを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はリードヘッド素子及
びその製造方法に関するものであり、特に、ハードディ
スクドライブ（ＨＤＤ）等の磁気記録装置の再生ヘッド
（リードヘッド）に用いるオーバーレイド構造の磁気抵
抗効果素子におけるリード端子の製造過程に依存する接
触抵抗の増大を抑制するための保護膜の構成に特徴のあ
るリードヘッド素子及びその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータの外部記憶装置であ
るハードディスク装置等の小型化，大容量化の要請の高
まりに伴い、磁気記録媒体面の磁気ビットサイズ及び磁
気記録媒体からの漏洩時速の微小化が進行しており、こ
の様な微小磁界を感度良く検出するために、高感度の巨
大磁気抵抗（ＧＭＲ：ＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｏｒｅ
ｓｉｓｔａｎｃｅ）膜として、スピンバルブ（ＳＶ：Ｓ
ｐｉｎＶａｌｖｅ）構造が実用化されている。

【０００３】ここで、図６を参照して、従来のスピンバ
ルブ膜を用いたリードヘッド素子を説明する。図６（ａ）参照図６（ａ）は、従来のリードヘッド素子の概略的断面図
であり、スライダーの母体となるＡｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ基
板上に、Ａｌ₂Ｏ₃膜を介してＮｉＦｅ合金等からなる
下部磁気シールド層（いずれも図示せず）を設け、Ａｌ
₂Ｏ₃等の下部リードギャップ層３１上に下地となるＴ
ａ層３２を介して、ＮｉＦｅフリー層３３、ＣｏＦｅＢ
フリー層３４、Ｃｕ中間層３５、ＣｏＦｅＢピンド層４
６、及び、ＰｄＰｔＭｎ反強磁性層４７からなるスピン
バルブ膜を設け、このスピンバルブ膜上にＰｄＰｔＭｎ
反強磁性層４７をプロセス中の大気暴露や薬液からの浸
食を防ぐ目的で、ＴａやＴｉ等の反強磁性層と合金を作
りにくい保護膜、ここでは、Ｔａ膜３８を設ける。

【０００４】次いで、スピンバルブ膜を所定の形状にパ
ターニングしたのち、スピンバルブ膜の両端に、感度向
上及びバルクハウゼンノイズ除去のためにＣｏＣｒＰｔ
等の高保磁力膜からなる磁区制御膜３９を設けてＮｉＦ
ｅフリー層３３及びＣｏＦｅＢフリー層３４を単一の磁
区とし、次いで、Ｗ／Ｔｉ／Ｔａ多層膜等からなる導電
膜を堆積させてリード端子４０を形成する。次いで、図
示を省略するものの、再び、Ａｌ₂Ｏ₃等の上部リード
ギャップ層を介してＮｉＦｅ合金等からなる上部磁気シ
ールド層を設けることによって、リードヘッド素子の基
本構成が完成する。

【０００５】このリードヘッドにおける再生原理は、磁
気記録媒体等から外部磁場が印加された場合、磁化が固
定されていない強磁性体層、即ち、フリー（ｆｒｅｅ）
層の磁化方向が外部磁場に一致して自由に回転するた
め、磁化が固定された強磁性体層、即ち、ピンド（ｐｉ
ｎｎｅｄ）層の磁化方向と角度差を生ずることになる。

【０００６】この角度差に依存して伝導電子のスピンに
依存した散乱が変化し、電気抵抗値が変化するので、こ
の電気抵抗値の変化をリード端子４０から定電流のセン
ス電流を流すことによって電圧値の変化として検出する
ことによって、外部磁場の状況、即ち、磁気記録媒体か
らの信号磁場を取得するものであり、このスピンバルブ
膜を用いたリードヘッドの磁気抵抗変化率は約５％程度
となる。

【０００７】また、この様な磁気抵抗効果素子によっ
て、磁気記録媒体上に微細な幅で書き込まれたトラック
からの信号を、隣接するトラックの影響を受けずに読み
込むためにはリードヘッドのコア幅ｗを磁気記録媒体に
記録されたトラック幅よりも狭く形成する必要があが、
一般的な見方では、４０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ²（≒６．
２Ｇｂｉｔ／ｃｍ²）の記録密度を実現するためには磁
気記録媒体に記録されるトラックの幅は０．３μｍにな
ると予想されている。

【０００８】図６（ｂ）参照図６（ｂ）は、この様な狭トラック幅化に対応するため
にコア幅をより狭くした従来のリードヘッド素子の概略
的断面図であり、コア幅が異なるだけで、その他の構成
は図６（ａ）のリードヘッド素子と全く同様である。

【０００９】しかし、スピンバルブ膜の両側の磁区制御
膜３９の接する近傍の領域の磁化が、磁区制御膜３９か
らの強力な磁界により固着されてしまうため、フリー層
の両端部の０．１〜０．２μｍ程度は磁気記録媒体から
の磁界に対する反応が鈍くなる不感帯４１となり、実効
的なコア幅は、外観的なコア幅より０．２〜０．４μｍ
程度小さくなってしまう。

【００１０】この不感帯４１での磁気抵抗変化は小さ
く、図６（ｂ）に示すように狭コア幅化した場合には外
部磁界に対して抵抗変化を示す実効コア幅が不感帯４１
に比べて小さくなってしまうので、狭コア幅化に伴って
相対的な感度が低下するという問題がある。

【００１１】現在、この様な不感帯４１に伴う感度の低
下を回避するために、オーバーレイド構造の研究がなさ
れているので、この様なオーバーレイド構造を採用した
リードヘッド素子を図７を参照して説明する。図７（ａ）参照図７（ａ）は、オーバーレイド構造のリードヘッド素子
の概略的断面図であり、基本的構成は図６（ａ）のリー
ドヘッド素子と同様であるが、この様なオーバーレイド
構造のリードヘッド素子の場合には、リード電極４０の
間隔に比べて、磁区制御膜３９の間隔を広くとる構造、
即ち、オーバーレイド構造を採用したものであり、スピ
ンバルブ膜の横方向の長さを充分に確保した上で磁区制
御膜３９の間の距離を保ち、なおかつ、リード端子４０
の間の距離を短くすることができる。

【００１２】この様なオーバーレイド構造にすることに
よって、不感帯４１が再生出力を検出するリード端子４
０から遠ざかるため、不感帯４１は動作部位から追い出
されてセンス電流４２が流れず、その結果、磁気記録媒
体の磁界にスピンバルブ膜が十分反応して効率良く出力
を取り出すことができるため、感度が向上することにな
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、オーバーレイ
ド構造の磁気抵抗効果素子においても、スピンバルブ膜
からリードヘッド素子を形成するためには、複数回にわ
たるレジストパターンの形成、イオンミリング、反応性
イオンエッチング等のドライプロセスなどを経るため、
スピンバルブ膜を保護するために設けたＴａ膜３８の表
面が酸化されて金属酸化物、即ち、Ｔａ₂Ｏ₅膜が生成
されて、リード端子４０からスピンバルブ膜に流れるべ
きセンス電流４２が不感帯４１を流れるという問題があ
るので、図７（ｂ）を参照して、この事情を説明する。

【００１４】図７（ｂ）参照図に示すように、リードヘッド素子の形成工程におい
て、Ｔａ膜３８の表面にＴａ₂Ｏ₅膜４３が形成され、
スピンバルブ膜とリード端子４０との間の接触抵抗が増
大するので、センス電流４２は、磁区制御膜３９の近傍
からリード端子４０の先端部までの不定の区間を通して
流れることになり、その結果、不感帯４１を通過する電
流が増加し、リードヘッド素子の感度低下につながる虞
がある。

【００１５】また、現状におけるスピンバルブ膜の最表
面には、Ｔａ或いはＴｉからなる保護膜が用いられてい
るが、上述のように、リード端子４０を形成するための
電極膜としても同様の材料が用いられており、ドライ・
エッチングによるリード端子のパターニングの際には、
オーバーエッチングにより、スピンバルブ膜を構成する
反強磁性層がプロセスに晒されることになり、プロセス
マージンを狭くす要因となるという問題もある。

【００１６】一方、林，ｅｔ．ａｌ．は、スピンバルブ
膜を保護するために、金属層／酸化物層の二層構造から
なる保護膜を用いることを提案している（必要ならば、
特開平１０−３１３１３８号公報：日本電気）。この提
案においては、図６（ａ）に示すように磁区制御膜上に
のみリード端子を設ける場合、或いは、図７（ａ）に示
すようにオーバーレイド構造にする場合に、プロセス途
中の酸化を防止する目的で、二層保護膜を形成してい
る。

【００１７】しかし、この提案の場合には、リード端子
膜を形成したのちに、二層保護膜を形成しているので、
スピンバルブ膜のパターニング工程において、スピンバ
ルブ膜は、フォト・リソグラフィー工程、リフト・オフ
工程、ドライエッチング工程を夫々複数回経るため、保
護膜の形成前にスピンバルブ膜が、レジスト、現像液、
リフト・オフ溶剤による化学的ダメージ及びイオン・ミ
リングによる物理的にダメージを受けるため、保護膜の
効果は期待できないという問題がある。

【００１８】したがって、本発明は、プロセス中で受け
る酸化に対する耐性を向上してリード端子の接触抵抗の
増大を抑制するとともに、ドライプロセスに対する耐性
も向上することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図１は、
リードヘッド素子の概略的断面図であり、図における符
号８はＡｌ₂Ｏ₃等の下部リードギャップ層である。図１参照（１）本発明は、リードヘッド素子において、巨大磁気
抵抗効果膜１を構成する反強磁性層２上に、相互拡散防
止膜４を介して、耐酸化性を有する金属保護膜５或いは
酸化物が導電性を有する金属保護膜５のいずれかを設け
たことを特徴とする。

【００２０】この様に、反強磁性層２上に耐酸化性を有
する金属保護膜５或いは酸化物が導電性を有する金属保
護膜５のいずれかを設けることにより、保護膜３が酸化
雰囲気に晒されることに伴うリード端子７の接触抵抗の
増加を抑制することができ、それによって感度の低下を
防止することができる。また、相互拡散防止膜４を介す
ることによって、即ち、保護膜３を相互拡散防止膜４と
金属保護膜５との二層構造とすることによって、金属保
護膜５を構成する元素が反強磁性層２に拡散して反強磁
性層２の特性が劣化することがない。なお、本発明にお
ける巨大磁気抵抗効果膜１とは、スピンバルブ膜及び強
磁性トンネル接合構造を有するＴＭＲ膜のいずれかを意
味する。

【００２１】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、反強磁性層２がＰｄＰｔＭｎからなり、相互拡散防
止膜４が高融点遷移金属からなり、且つ、金属保護膜５
がＲｕ，Ｏｓ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｃｒのいずれかひと
つからなることを特徴とする。

【００２２】この様に、反強磁性層２としてＰｄＰｔＭ
ｎを用いた場合には、相互拡散防止膜４としては、Ｔ
ａ，Ｔｉ等の高融点遷移金属が好適であり、また、金属
保護膜５としては、酸化物が導電性を有するＲｕ，Ｉ
ｒ、或いは、耐酸化性に優れたＯｓ，Ｐｔ，Ｍｏ，Ｃｒ
のいずれかが好適である。

【００２３】（３）また、本発明は、上記（２）におい
て、金属保護膜５の厚さが２０〜４０Åであり、且つ、
相互拡散防止膜４の厚さが２０〜４０Åであることを特
徴とする。

【００２４】この様に、金属保護膜５の厚さとしては、
２０〜４０Åが好適であり、２０Å未満であるとエッチ
ング工程に耐え得なくなってＭＲ（磁気抵抗）変化率が
低減し、４０Åを越えると相互拡散防止膜４と合わせた
膜全体として抵抗が低減してリーク電流が流れやすくな
る。また、相互拡散防止膜４の厚さとしては、２０〜４
０Åが好適であり、２０Å未満であると、Ｒｕ等の金属
保護膜５を構成する元素が反強磁性層２へ拡散するのを
防止する効果が低減し、４０Åを越えると金属保護膜５
と合わせた膜全体として抵抗が低減してリーク電流が流
れやすくなる。

【００２５】（４）また、本発明は、リードヘッド素子
の製造方法において、基板上に、反強磁性層２が最上層
となるように巨大磁気抵抗効果膜１を形成する工程、反
強磁性層２上に相互拡散防止膜４及び耐酸化性を有する
金属保護膜５或いは酸化物が導電性を有する金属保護膜
５のいずれかを設ける工程、金属保護膜５乃至巨大磁気
抵抗効果膜１をドライ・エッチングによって台形状に成
形して巨大磁気抵抗効果素子にする工程、巨大磁気抵抗
効果素子の両端に磁区制御膜６を設ける工程、リード端
子形成用電極膜を成膜する工程、リード端子形成用電極
膜をドライ・エッチングによってパターニングして少な
くとも金属保護膜５の一部に接するリード端子７を形成
する工程とを有することを特徴とする。

【００２６】この様に、巨大磁気抵抗効果膜１をエッチ
ングする工程以前に金属保護膜５を設けているので、以
降のプロセスにおいて反強磁性層２がレジスト、現像
液、リフト・オフ溶剤による化学的ダメージ及びイオン
・ミリングによる物理的にダメージを受けることがな
く、且つ、金属保護膜５は耐酸化性を有するか或いは酸
化物が導電性を有するものであるので、リード端子７の
接触抵抗が、金属保護膜５の酸化に伴って増大すること
がない。

【００２７】（５）また、本発明は、上記（４）におい
て、金属保護膜５が、リード端子形成用電極膜をドライ
・エッチングする際に用いるエッチャントガスに対して
化学的に不活性であることを特徴とする。

【００２８】この様に、金属保護膜５として、リード端
子形成用電極膜をドライ・エッチングする際に用いるエ
ッチャントガスに対して化学的に不活性である金属を用
いることによって、ドライ・エッチング工程のプロセス
マージンを広くすることができ、オーバーエッチングに
よって反強磁性層２がプロセスに晒されることがない。

【００２９】

【発明の実施の形態】ここで、図２乃至図５を参照し
て、本発明の実施の形態を説明する。まず、図２及び図
３を参照して本発明の実施の形態の製造工程を説明する
が、この場合には、実機ではなく、試作であるので下部
磁気シールド層や下部リードギャップを設けず、シリコ
ン基板上に直接スピンバルブ膜を成膜した。なお、実機
を製造する際には、基板としてＡｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ基板
を用い、Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ基板上にスパッタリング法
を用いて厚さが、例えば、２μｍのＡｌ₂Ｏ₃膜を堆積
させたのち、選択電解メッキ法を用いて、例えば、１０
０〔Ｏｅ〕の磁界を印加しながら、厚さが、１〜３μ
ｍ、例えば、３μｍのＮｉＦｅ膜を形成して下部磁気シ
ールド層とし、次いで、スパッタリング法を用いて、厚
さが、例えば、５００ÅのＡｌ₂Ｏ₃膜を堆積させたの
ち、イオンミリング法によって所定形状にパターニング
することによって下部リードギャップ層を形成すれば良
い。

【００３０】図２（ａ）参照まず、直径が５インチ（≒１２．７ｃｍ）のシリコン基
板１１上に、例えば、８０〔Ｏｅ〕の磁界を印加しなが
らスパッタリング法を用いて、下地層となる厚さが、例
えば、５０ÅのＴａ層１２を形成したのち、厚さが、例
えば、２０ÅのＮｉＦｅフリー層１３、厚さが、例え
ば、２５ÅのＣｏＦｅＢフリー層１４、厚さが２５〜３
０Å、例えば、２８ÅのＣｕ中間層１５、厚さが２０〜
２５Å、例えば、２２ÅのＣｏＦｅＢピンド層１６、及
び、厚さが１５０〜３００Å、例えば、２５０ÅのＰｄ
ＰｔＭｎ反強磁性層１７を順次積層させてスピンバルブ
膜を形成する。なお、ＮｉＦｅフリー層１３とＣｏＦｅ
Ｂフリー層１４との厚さの総計は２０〜６５Åとし、ま
た、この場合のＮｉＦｅの組成は、例えば、Ｎｉ₈₁Ｆｅ
₁₉であり、ＣｏＦｅＢの組成は、例えば、Ｃｏ₈₉Ｆｅ₉
Ｂ₂であり、また、ＰｄＰｔＭｎの組成は、例えば、Ｐ
ｄ₃₁Ｐｔ₁₇Ｍｎ₅₂である。

【００３１】引き続いて、真空を破ることなく、同じく
スパッタリング法を用いて、厚さが２０〜４０Å、例え
ば、３０ÅのＴａ層１８、及び、厚さが２０〜４０Å、
例えば、３０ÅのＲｕ層１９からなる二層構造の保護膜
を形成したのち、１×１０^-4Ｐａ以下、例えば、１×１
０^-5Ｐａの真空中において、成膜時に印加した磁界と直
交する方向の１００〔Ｏｅ〕以上、例えば、２５００
〔Ｏｅ〕の直流磁場を印加しながら、真空中で２５０〜
２８０℃、例えば、２８０℃で０．５〜５時間、例え
ば、３時間の熱処理を行う。

【００３２】この磁場を印加した状態における熱処理に
よって、ＰｄＰｔＭｎ反強磁性層１７の磁化方向を印加
した直流磁場の方向として、ＣｏＦｅＢピンド層１６の
磁化方向を固定する。なお、この場合、２８０℃の熱処
理工程において、Ｃｕ中間層１５を構成するＣｕとＮｉ
Ｆｅフリー層１３との間の相互拡散が生じないように、
両者の間にバリア層となるＣｏＦｅＢフリー層１４を設
けてフリー層を２層構造としている。

【００３３】図２（ｂ）参照次いで、レジストパターン２０をマスクとしてＡｒイオ
ンを用いたイオンミリングを施すことによって、スピン
バルブ膜、Ｔａ層１８、及び、Ｒｕ層１９の露出部を除
去して長辺方向（図における横方向）の長さが５μｍ以
上、例えば、６μｍで、素子高さ、即ち、短辺方向（図
における奥行き方向）の長さが１〜２μｍ、例えば、１
μｍの略台形状のスピンバルブ素子を形成する。

【００３４】次いで、スパッタリング法を用いて全面
に、厚さが１０〜５００Å、より好適には５０〜１００
Å、例えば、８０ÅのＣｏＣｒＰｔ膜からなる磁区制御
膜２１を堆積させる。なお、この場合の磁区制御膜２１
を構成するＣｏＣｒＰｔの組成は、例えば、Ｃｏ₇₈Ｃｒ
₁₀Ｐｔ₁₂である。

【００３５】図２（ｃ）参照次いで、リフトオフ法によってレジストパターン２０と
共に、レジストパターン２０上に堆積した磁区制御膜２
１を除去したのち、再び、スパッタリング法を用いてリ
ード電極を構成するために厚さが、例えば、１００ｎｍ
（＝１０００Å）のＴｉ−Ｗ合金からなる電極膜２２を
全面に堆積させる。

【００３６】図３（ｄ）参照次いで、コア幅に対応する開口部を有するレジストパタ
ーン２３をマスクとして、ＳＦ₆等のフッ素含有ガスを
用いた反応性イオンエッチングを施すことによって、プ
ラズマ２４によって電極膜２２の露出部を除去する。な
お、この場合、フッ素含有ガスは、Ｒｕをエッチングし
ないので、オーバーエッチングを施してもＲｕ層１９の
下に設けたスピンバルブ膜にエッチングによるダメージ
が及ぶことがない。

【００３７】図３（ｅ）参照次いで、レジストパターン２３を除去することによっ
て、リード端子２５を有するリードヘッド素子の基本構
造が完成する。なお、この場合のリード端子２５の間の
間隔は０．２５〜１．０μｍ、例えば、０．３μｍであ
る。

【００３８】この様に形成したリードヘッド素子の接触
抵抗を測定したところ、８．３Ωであり、二層保護膜の
代わりに、従来と同様に、保護層として６０ÅのＴａ層
のみを設けた場合の接触抵抗である７５Ωに比べて、約
１／９となり、大幅な低減が見られた。なお、接触抵抗
Ｒ_Cは、スピンバルブ膜の抵抗値をＲ_SV、リード端子の
抵抗値Ｒ_TL、全体を抵抗値をＲ_totalとした場合、Ｒ_C＝Ｒ_total−Ｒ_SV−Ｒ_TL として求める。

【００３９】次に、図４を参照して、本発明の実施の形
態における一軸異方性保磁力Ｈ_uaを説明する。図４参照本発明の実施の形態を示すＴａ３０／Ｒｕ３０の場合に
は、成膜時には６００〔Ｏｅ〕であり、エッチングが進
行しても一軸異方性保磁力Ｈ_uaは殆ど変化しなかった。
また、保護層を６０ÅのＴａ膜のみとした場合には、成
膜時の一軸異方性保磁力Ｈ_uaは５００〔Ｏｅ〕以上であ
るが、エッチングの進行とともに急激に減少する。これ
は、Ｔａ層がエッチングによって消失し、ＰｄＰｔＭｎ
反強磁性層がエッチングダメージを受けるためであると
考えられる。

【００４０】一方、保護層を６０ÅのＲｕ膜のみとした
場合には、エッチングの進行とともに一軸異方性保磁力
Ｈ_uaは殆ど変化しないが、成膜時の一軸異方性保磁力Ｈ
_uaは４５０〔Ｏｅ〕程度と低くなる。これは、ＲｕがＰ
ｄＰｔＭｎ反強磁性層へ固相拡散して磁気特性が劣化す
るためと考えられる。したがって、本発明の場合には、
３０Åの厚さのＴａ層１８が、Ｒｕ層１９からのＲｕの
拡散を防止することによって、より大きな一軸異方性保
磁力Ｈ_uaが得られるものと考えられる。

【００４１】次に、図５を参照して、本発明の実施の形
態におけるＲｕ膜厚による磁気抵抗変化率（ＭＲ比）の
エッチング時間依存性を説明する。図５参照図５は、Ｔａ層とＲｕ層の総計の膜厚を６０Åとし、Ｒ
ｕ層の膜厚を変化させた場合の磁気抵抗変化率のエッチ
ング時間依存性を示す図であり、Ｒｕ３０Åの本発明の
場合には、エッチングの進行とともにＭＲ変化率の変化
は殆ど見られなかった。

【００４２】また、Ｒｕ層の膜厚が２０Åの場合にも、
ＭＲ変化率の変化は殆ど見られなかったものの、Ｒｕ層
の膜厚が１０Å或いは０Åの場合にはエッチングの進行
とともに、磁気抵抗変化率の急激な低下が見られた。こ
れは、１０Å以下の膜厚のＲｕ層では、充分なエッチン
グストッパ層として機能しないことを示しており、した
がって、Ｒｕ層の膜厚としては２０Å以上が望ましいこ
とが理解される。

【００４３】但し、あまり厚いと、二層保護膜全体の抵
抗値が低下し抵抗値の大きなスピンバルブ膜に電流が流
れにくくなるので、相互拡散防止に必要なＴａ膜の膜
厚、即ち、２０Åを考慮するならば、Ｒｕ層の膜厚とし
ては、２０〜４０Åが好適である。また、Ｔａ層の膜厚
も、二層保護膜全体の抵抗値の低下を考慮すると、２０
〜４０Åが好適である。

【００４４】この様に、本発明の実施の形態において
は、保護層をＴａ層とＲｕ層の二層構造としているの
で、Ｔａ層によってＲｕ層からのＲｕの固相拡散による
ＰｄＰｔＭｎ反強磁性層の磁気特性の劣化が低減され、
また、Ｒｕ層によって、プロセス中において酸化されて
もＲｕＯ₂は良好な導電性を示すので、リード端子の接
触抵抗が増大するのが抑制される。したがって、リード
端子の先端において最も電流密度の高い良好な電流分布
を得ることができ、それによって単位センス電流当たり
の磁束変化に対する感度が向上する。

【００４５】また、Ｒｕは、リード端子をパターニング
する際に用いるＳＦ₆に対して化学的に不活性であるの
でエッチング速度が十分に小さく、したがって、エッチ
ングストッパ層として作用するので、リード端子を形成
する際に、オーバーエッチングしてもＰｄＰｔＭｎ反強
磁性層にエッチングダメージが及ぶことがなく、したが
って、プロセスマージンを広く取ることができ、生産性
の向上に寄与することになる。

【００４６】なお、ＲｕＲｈＭｎ等のＲｕ或いはＲｈを
構成要素とする反強磁性層を用いてスピンバルブ膜を形
成する際に、２５０℃程度の熱処理工程における磁気特
性の劣化を防止するために、保護層として酸化膜が電導
性を有し、且つ、Ｒｕ或いはＲｈを構成要素とする反強
磁性層に対する相互拡散の影響の少ないＲｕ層、或い
は、Ｒｕ／Ｒｈ二層構造膜を用いることが提案（必要な
らば、特開平１１−２５９８２０号公報参照）されてい
る。しかし、本発明の様に反強磁性層が、Ｒｕを含まな
いＰｄＰｔＭｎである場合には、図４に示したように、
Ｒｕの固相拡散による影響で一軸異方性保磁力Ｈ_uaが低
下するという問題がある。

【００４７】また、上記の提案においては、比較例とし
て、Ｒｕ₃Ｒｈ₁₅Ｍｎ₈₂反強磁性層上に、５０ÅのＴａ
層と５０ÅのＲｕ層を順次積層して保護膜とする例も示
されているが、良好な結果は得られていない。これは、
反強磁性層が本発明とは異なりＲｕＲｈＭｎである点、
及び、保護膜の全体の膜厚が１００Åで厚すぎ、抵抗値
が低くなるためではないと考えられる。

【００４８】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明は実施の形態に記載された構成・条件に限ら
れるものではなく、各種の変更が可能である。例えば、
上記の実施の形態においては、巨大磁気抵抗効果素子と
してスピンバルブ膜、即ち、ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅＢ／Ｃ
ｕ／ＣｏＦｅＢ／ＰｄＰｔＭｎからなるシングルスピン
バルブ素子を用いているが、この様なシングルスピンバ
ルブ素子に限られるものではなく、例えば、ＮｉＦｅ／
ＣｏＦｅ／Ｃｕ／ＣｏＦｅ／ＰｄＰｔＭｎからなるシン
グルスピンバルブ素子でも良い。

【００４９】また、これらスピンバルブ膜以外に、スピ
ンバルブ膜におけるＣｕ中間層をトンネル絶縁膜に置き
換えた強磁性トンネル接合構造を有する素子を用いても
良いものである。

【００５０】また、上記の実施の形態においては、相互
拡散を防止するためにＴａ層を用いているが、Ｔａ層に
限られるものではなく、Ｔｉ等の他の高融点遷移金属を
用いても良いものである。

【００５１】また、上記の実施の形態においては、金属
保護層としてＲｕ層を用いているが、Ｒｕ層に限られる
ものではなく、Ｒｕ層と同様に酸化物が導電性を有する
Ｉｒ、或いは、耐酸化性に優れたＯｓ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｃ
ｒ等を用いても良いものである。

【００５２】また、上記の実施の形態においては、リー
ド端子を形成する電極膜としてＴｉ−Ｗ合金を用いてい
るが、Ｔｉ−Ｗ合金に限られるものではなく、Ｗ／Ｔｉ
／Ｔａ多層膜或いはＡｌ膜等を用いても良いものであ
る。

【００５３】また、上記の実施の形態においては、強磁
性体層、反強磁性層、及び、磁区制御膜を成膜する際
に、スパッタリング法を用いているが、スパッタリング
法に限られるものではなく、ＭＢＥ（分子線エピタキシ
ー法）、イオンビームスパッタリング法を用いても良い
ものである。

【００５４】また、上記の実施の形態においては、二層
保護膜及び電極膜を成膜する際にも、スパッタリング法
を用いているが、スパッタリング法に限られるものでは
なく、ＭＢＥ、イオンビームスパッタリング法、或い
は、真空蒸着法を用いても良いものである。

【００５５】また、上記の実施の形態においては、反強
磁性層として、ＰｄＰｔＭｎを用いているが、ＰｄＰｔ
Ｍｎに限られるものではなく、Ｒｕ或いはＲｈを含まな
い反強磁性層であれば良く、ＦｅＭｎ，ＣｒＰｔＭｎ，
ＩｒＭｎ，ＮｉＯ，ＣｏＮｉＯを用いても良いものであ
る。

【００５６】また、本発明の各実施の形態の説明におい
ては、単独のＭＲヘッド構造として説明しているが、本
発明はこの様な単独のＭＲヘッドに限られるものではな
く、誘導型の薄膜磁気ヘッドと積層した複合型薄膜磁気
ヘッドにも適用されるものであることは言うまでもない
ことである。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、巨大磁気抵抗効果膜の
表面に相互拡散防止膜と、酸化物が導電性を有する金属
保護膜或いは耐酸化性に優れた金属保護膜のいずれかと
の二層保護膜を設けてから素子形成のプロセスを行って
いるので、巨大磁気抵抗効果膜を構成する反強磁性層が
プロセス中で劣化することがなく、プロセスマージンを
広くすることができ、且つ、リード端子の接触抵抗が増
大することないので感度を向上することができ、それに
よって、ハードディスク装置等の磁気記録装置の高記録
密度化、低コスト化に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的構成の説明図である。

【図２】本発明の実施の形態の途中までの製造工程の説
明図である。

【図３】本発明の実施の形態の図２以降の製造工程の説
明図である。

【図４】本発明の実施の形態における一軸異方性保磁力
の説明図である。

【図５】本発明の実施の形態におけるＲｕ膜厚による磁
気抵抗変化率のエッチング時間依存性の説明図である。

【図６】従来のリードヘッド素子の概略的断面図であ
る。

【図７】従来のオーバーレイド構造のリードヘッド素子
の概略的断面図である。

【符号の説明】

１巨大磁気抵抗効果膜２反強磁性層３保護膜４相互拡散防止膜５金属保護膜６磁区制御膜７リード端子８下部リードギャップ層１１シリコン基板１２Ｔａ層１３ＮｉＦｅフリー層１４ＣｏＦｅＢフリー層１５Ｃｕ中間層１６ＣｏＦｅＢピンド層１７ＰｄＰｔＭｎ反強磁性体層１８Ｔａ層１９Ｒｕ層２０レジストパターン２１磁区制御膜２２電極膜２３レジストパターン２４プラズマ２５リード端子３１下部リードギャップ層３２Ｔａ層３３ＮｉＦｅフリー層３４ＣｏＦｅＢフリー層３５Ｃｕ中間層３６ＣｏＦｅＢピンド層３７ＰｄＰｔＭｎ反強磁性体層３８Ｔａ層３９磁区制御膜４０リード端子４１不感帯４２センス電流４３Ｔａ₂Ｏ₅膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｆ 41/32 Ｈ０１Ｆ 41/32 41/34 41/34 Ｈ０１Ｌ 43/12 Ｈ０１Ｌ 43/12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】巨大磁気抵抗効果膜を構成する反強磁性
層上に、相互拡散防止膜を介して、耐酸化性を有する金
属保護膜或いは酸化物が導電性を有する金属保護膜のい
ずれかを設けたことを特徴とするリードヘッド素子。
【請求項２】上記反強磁性層がＰｄＰｔＭｎからな
り、上記相互拡散防止膜が高融点遷移金属からなり、且
つ、上記金属保護膜がＲｕ，Ｏｓ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｉｒ，
Ｃｒのいずれかひとつからなることを特徴とする請求項
１記載のリードヘッド素子。
【請求項３】上記金属保護膜の厚さが２０〜４０Åで
あり、且つ、上記相互拡散防止膜の厚さが２０〜４０Å
であることを特徴とする請求項２記載のリードヘッド素
子。
【請求項４】基板上に、反強磁性層が最上層となるよ
うに巨大磁気抵抗効果膜を形成する工程、前記反強磁性
層上に相互拡散防止膜を介して、耐酸化性を有する金属
保護膜或いは酸化物が導電性を有する金属保護膜のいず
れかを設ける工程、前記金属保護膜乃至巨大磁気抵抗効
果膜をドライ・エッチングによって台形状に成形して巨
大磁気抵抗効果素子にする工程、前記巨大磁気抵抗効果
素子の両端に磁区制御膜を設ける工程、リード端子形成
用電極膜を成膜する工程、前記リード端子形成用電極膜
をドライ・エッチングによってパターニングして少なく
とも前記金属保護膜の一部に接するリード端子を形成す
る工程とを有することを特徴とするリードヘッド素子の
製造方法。
【請求項５】上記金属保護膜が、上記リード端子形成
用電極膜をドライ・エッチングする際に用いるエッチャ
ントガスに対して化学的に不活性であることを特徴とす
る請求項４記載のリードヘッド素子の製造方法。