JP2003006820A

JP2003006820A - 磁気抵抗効果型磁気ヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003006820A
Application number: JP2001193981A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Tanaka; 茂徳田中; Hideji Takahashi; 秀治高橋; Shiroyasu Odai; 城康尾臺; Ritsu Imanaka; 律今中
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2003-01-10

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造プロセスにお
いて、イオンミリング等のウエハ表面に帯電が生じる工
程で発生する磁気抵抗効果膜５と下部シールド膜３間の
静電破壊を防止する磁気ヘッドの構造及び製造方法を提
供する。【解決手段】下部シールド膜３の上に製膜する下部ギャ
ップ膜４の一部にスルーホール１０を形成し、磁気抵抗
効果膜５の製膜時に下部シールド膜３と磁気抵抗効果膜
５が短絡する構造とし、以降の製造工程においてもその
短絡を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気ディスク装置等
に適用される記録素子部と再生素子部を具備する磁気抵
抗効果型磁気ヘッドに関する技術であり、特にその製造
工程途中での静電気による再生素子部の破壊を防止する
ための構造及びその製造方法に関する技術である。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置の記憶容量の増大に伴
い、それに使用される磁気ヘッドも記録密度の向上が進
んでおり、コイル及び磁極からなる誘導型磁気ヘッドか
ら、記録は誘導型素子で行い再生は磁気抵抗効果素子で
行う記録再生分離の磁気抵抗効果型磁気ヘッドに置き換
わっている。

【０００３】磁気抵抗効果型磁気ヘッドの再生素子部
は、記録媒体より印加される磁界強度変化により抵抗値
が変化する磁気抵抗効果を有する磁気抵抗効果素子と、
磁気抵抗効果素子の抵抗変化を検知するため磁気抵抗効
果素子に接続した２つの電極と、電極の上下に磁気的及
び電気的なギャップ膜を配置し、さらにその上下にシー
ルド膜を配置した構造となっている。

【０００４】上下シールド膜は、隣接記録ビットからの
磁界を吸収することにより磁気抵抗効果素子に印可され
る記録媒体からの信号領域を制限する機能を有する。即
ち、高記録密度化に伴い媒体上に記録される１ビットの
サイズが小さくなりビット長も短くなるに従い、上下シ
ールドの間隔も小さくする必要がある。シールド間隔の
微小化は即ちその間に配置されている磁気抵抗効果素子
と上下ギャップ膜の薄膜化である。

【０００５】上下ギャップ膜を薄膜化する際に問題とな
るのが、電極と上下シールド膜との短絡不良である。電
極と上下シールド膜が電気的に短絡すると、電極を介し
て磁気抵抗効果素子に流す電流がシールド側に分流し、
出力低下をまねく。さらに電極とシールド間に生じた電
位差により静電破壊に至った場合は磁気抵抗効果素子自
身が破壊される深刻な不良となる。

【０００６】電極と上下シールド膜との短絡不良対策及
び静電破壊対策に関する技術としては次のものがある。

【０００７】特開平０８−１１１００８号公報に開示さ
れている方法は、磁気抵抗効果素子の部分を除く電極部
において、上下ギャップ膜の他に絶縁耐圧向上のための
絶縁膜を追加し、上下シールド膜との電気的絶縁層を厚
くすることにより、電極とシールド膜との距離を大きく
し絶縁性を向上させるものである。

【０００８】また、特開平０８−２２１７２０号公報に
開示されている方法は電極とシールド膜間を導電性のパ
ターンで短絡し、電極とシールド膜間に発生する電位差
を小さくすることで、静電破壊を防止しようとするもの
である。

【０００９】一般的な磁気ヘッドの構造を、図６と、図
７により説明する。

【００１０】下部シールド膜３上に形成されている下部
ギャップ膜４にスルーホール１０が形成されており、そ
のスルーホール１０を通して磁気抵抗効果膜５と下部シ
ールド膜３が短絡している構造工程となっている。短絡
は薄膜電極６により形成されている。

【００１１】図８に製造工程を示す。本工程ではパター
ン形成された下部シールド膜３上に下部ギャップ膜４及
び磁気抵抗効果膜５を全面製膜する。その上に磁気抵抗
効果膜５のパターン形成用のレジストを形成する。（図
８（ａ））そのレジストをマスクとして、磁気抵抗効果
膜５をエッチングし、パターン形成する。（図８
（ｂ））この際のエッチングは、磁気抵抗効果膜５が通
常多層膜であることより、イオンミリング等のドライエ
ッチングプロセスが用いられる。イオンミリングプロセ
スは対象ウエハ表面が帯電しやすく、静電破壊を起こし
やすい工程である。図８（ｂ）のような工程であると、
イオンミリングの段階で磁気抵抗効果膜５と下部シール
ド膜３が短絡していないため、それぞれの帯電状況によ
り、電位差が発生し、両者の間で静電破壊が起こること
になる。

【００１２】図８（ｃ）〜（ｈ）は磁気抵抗効果膜５と
下部シールド膜３の短絡をとるための工程となってい
る。図８（ｃ）でスルーホール用のレジスト１３を形成
する。そのレジスト１３をマスクとして、下部ギャップ
膜４をエッチングし、その後レジスト１３を除去するこ
とで、スルーホール１０が形成される。（図８（ｄ））
図８（ｅ）は薄膜電極６形成用のリフトオフレジスト１
１を形成した状態である。

【００１３】このリフトオフレジスト１１をマスクとし
てリフトオフレジスト開口部１２内の磁気抵抗効果膜５
をミリング除去し、端部位置決めを行う。（図８
（ｆ））そのまま薄膜電極６を製膜し、磁気抵抗効果膜
５の端部に接続すると同時に、スルーホール１０を介し
て下部シールド膜３に短絡する。（図８（ｇ））リフト
オフレジスト１１を除去し、薄膜電極６の形成が終わ
る。（図８（ｈ））図９及び図１０には、別の磁気ヘッ
ドの斜視図と断面図を示している。

【００１４】この例によると、短絡パターンは厚膜電極
７によって形成されている。薄膜電極６は再生ヘッドの
下部シールド膜３及び上部シールド膜９の間の狭い再生
ギャップ間に形成する必要があり、膜厚を厚くできない
制約がある。そのため、電極の抵抗値が高くなる問題が
あるため、薄膜電極６に接続する形で厚膜電極７を形成
するようにした構造である。この構造によると、厚膜電
極７形成後は下部シールド膜３と磁気抵抗効果膜５が、
薄膜電極６及び厚膜電極７により短絡するので厚膜電極
７形成後は静電破壊の防止効果が期待できるが、磁気抵
抗効果膜製膜後から厚膜電極形成までの間の工程におけ
る静電破壊の発生を防止できない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明では磁気抵抗効
果素子のパターン形状形成時に発生する静電破壊による
電極とシールド間の短絡不良を解決しようとするもので
ある。

【００１６】従来の技術の磁気抵抗効果素子の部分を除
く電極と上下シールド膜の間の電気的絶縁層を厚くする
ことで、静電破壊が起きやすい領域が磁気抵抗効果素子
の上下に限定されるが、その磁気抵抗効果素子の上下の
絶縁膜は薄いままであり、その部分で発生する静電破壊
は対策できない。その対策として、電極とシールド膜間
を導電性パターンで短絡し、電位差を小さくする方法が
有効であるが、従来の方法では磁気抵抗効果膜を製膜
後、所望の形状にイオンミリング等のドライエッチング
で磁気抵抗効果素子をパターン形成し、その両端に接続
するように電極を形成する際に、その電極パターンをシ
ールドと接続するように形成するものである。

【００１７】この方法によれば電極形成後の工程におい
ては電極とシールド膜間の電位差の発生が押さえられ静
電破壊の防止となるが、所望の形状に磁気抵抗効果素子
をパターン形成するイオンミリング等のドライエッチン
グの工程で電位差が発生し、その際の静電破壊が対策で
きない。

【００１８】磁気抵抗効果素子は材質の異なる数層の膜
で構成された多層膜であり、全層をウエットエッチング
するのは困難であることより、通常イオンミリング等の
ドライエッチングプロセスが使われる。このドライエッ
チングは帯電したイオンを中和しながらパターン形成面
に照射するものであるが、完全に中和されないためパタ
ーン形成面が帯電しやすく、電極とシールド膜間の電位
差が発生し、静電破壊が起きやすい工程となっている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気ヘッドで
は、磁気抵抗効果膜を製膜した時点でその磁気抵抗効果
膜とシールド膜が電気的に接続され、その後の工程にお
いてもその接続が保たれる構造にしたものである。本方
法では下部シールド膜の上に形成した下部ギャップ膜に
あらかじめスルーホールを設け、その上に磁気抵抗効果
膜を製膜した時点で磁気抵抗効果膜とシールド膜との間
での短絡が完成する。次に電極の形成をリフトオフプロ
セスを用いて行う。

【００２０】リフトオフプロセスでは所望の形状にレジ
ストパターンを形成し、そのパターンをマスクとして磁
気抵抗効果膜をドライエッチングし下部絶縁膜を露出さ
せる。そして、その上に磁気抵抗効果素子に磁気的なバ
イアスを印可するための磁区制御膜と、電流を流して磁
気抵抗効果素子の抵抗変化を検出するための電極膜を連
続して製膜する。

【００２１】その後、前記のレジストパターンごと除去
することで電極が完成する。電極とは磁区制御膜と電極
膜の総称とする。電極を形成する部分はいったん磁気抵
抗効果膜は除去されるが、電極のパターン形状を、下部
ギャップ膜に開けたスルーホールを介して磁気抵抗効果
膜とシールドの短絡を形成した部分を含まないようにす
ることで、その工程の間においても磁気抵抗効果膜とシ
ールド膜間の短絡は保たれる。

【００２２】次に磁気抵抗効果素子を最終形状に形成す
る工程に入る。最終形状にレジストパターンを形成し、
ドライエッチング等により、不要な部分の磁気抵抗効果
膜を除去する。その際、下部ギャップ膜に開けたスルー
ホールを介して磁気抵抗効果膜とシールドの短絡を形成
した部分と、電極の少なくとも一方とを接続するパター
ンとすることにより、磁気抵抗効果膜とシールドの短絡
が保たれる。この時のレジストパターン形状を変更する
ことにより、短絡パターンの抵抗値をコントロールする
こともできる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明における第１の実施例を図
１〜図５より説明する。図１に本発明の磁気ヘッドの斜
視図を示す。また、図２には図１のＡ−Ａ断面を示す。
尚、本発明は主に媒体に記録された磁気信号を読み出す
再生素子部についての発明のため、媒体に磁気信号を記
録する記録素子部については図示していない。

【００２４】磁気ヘッドはＡｌ_２Ｏ_３−Ｔｉ−Ｃ等のセ
ラミクスの基板１上に形成される。基板１の上には、基
板１と再生素子部を電気的に絶縁するための厚さ数μｍ
の下部保護膜２が製膜される。下部保護膜２はアルミナ
等の酸化膜である。その上に、下部シールド膜３が製膜
される。下部シールド膜３は、ＮｉＦｅ等の磁性膜であ
り、記録媒体からの記録信号を読み取る領域を制限する
機能がある。

【００２５】次に、下部ギャップ膜４が形成される。こ
の時、下部シールド膜３と、次に製膜される磁気抵抗効
果膜５を電気的に導通させるための第一のスルーホール
１０を形成する。スルーホール１０の形成方法として
は、基板全面に製膜し所定の形状に形成したフォトレジ
ストをマスクとしてエッチングする方法と、製膜前にレ
ジストパターンを形成し、その後に全面製膜し、レジス
ト剥離時に不要な部分の膜も除去するリフトオフ法等が
ある。

【００２６】磁気抵抗効果膜５は薄膜電極６で規定され
る再生トラック幅内５ａと、薄膜電極６とスルーホール
１０とを短絡する短絡パターン５ｂとにパターン形成さ
れている。再生トラック幅内のパターン５ａは磁気ヘッ
ドの再生素子と機能する部分となり、短絡パターン５ｂ
は下部シールド膜３と薄膜電極６との電気的短絡をとる
パターンである。本明細書では、電極とは磁区制御膜と
電極膜の総称のことであり、再生素子とは媒体である磁
気ディスクから検出する磁界の変化によって抵抗変化を
生ずる磁気抵抗効果素子のことである。

【００２７】図３に本発明の磁気ヘッドの製造方法を示
している。図３（ａ）は、下部シールド膜３が形成され
たウエハ上にリフトオフレジスト１１を形成した状態で
ある。リフトオフレジスト１１はＴ字形状の２層膜とし
て示しているが、同様なＴ字形状が形成できれば１層膜
であっても良い。

【００２８】図３（ｂ）は、下部ギャップ膜４を製膜し
た状態である。リフトオフレジスト１１の上にも製膜は
されるが、Ｔ字形状をしていることによりリフトオフレ
ジスト１１の無い部分の膜とが分断される。その後レジ
スト剥離液等で処理し、リフトオフレジスト１１を除去
することにより、図３（ｃ）に示すように、スルーホー
ル１０が形成される。図３（ｄ）は磁気抵抗効果膜５を
製膜した状態である。

【００２９】この時、前行程までで形成したスルーホー
ル１０を介して、磁気抵抗効果膜５と下部シールド膜３
とが電気的に短絡することになる。この時点から、課題
としている磁気抵抗効果膜５と下部シールド膜３との絶
縁破壊が発生する可能性が生じるわけであるが、それと
同じタイミングで磁気抵抗効果膜５と下部シールド膜３
が短絡し、同電位を保つことができるようになり、電位
差の発生が押さえられ、絶縁破壊が防止できるようにな
る。

【００３０】図３（ｅ）〜（ｋ）は薄膜電極６の形成工
程を示している。リフトオフレジスト１１は薄膜電極を
形成する形にリフトオフレジスト開口部１２が形成され
ている（図３（ｅ））。

【００３１】この時、スルーホール１０の部分で磁気抵
抗効果膜５と下部シールド膜３が短絡している領域全て
を開口しないようなパターンとしなければならない。次
に、リフトオフレジスト１１をマスクとして磁気抵抗効
果膜５をドライエッチングし、所定の形状とする（図３
（ｆ））。そのまま薄膜電極６を製膜し（図３
（ｇ））、磁気抵抗効果膜５の端部に接続することで、
電極として機能することになる。

【００３２】このドライエッチングプロセスが、ウエハ
表面が帯電しやすく静電破壊を起こしやすい工程であ
る。図３（ｆ）では、エッチング時に磁気抵抗効果膜が
分断されるように見えるが、図４に示すように、磁気抵
抗効果膜５は、薄膜電極６が形成されている領域以外の
部分に広く製膜されており、スルーホール１０を介して
下部シールド膜３との短絡は保たれた状態となってい
る。

【００３３】リフトオフレジスト１１を剥離した後（図
３（ｈ））、磁気抵抗効果膜を所定の形状に形成するた
めのレジスト１３を形成する（図３（ｉ））。

【００３４】そのレジスト１３をマスクとして、ドライ
エッチングプロセスにより磁気抵抗効果膜５をパターン
形成する（図３（ｊ））。レジスト１３を剥離すれば、
図２の本発明の磁気ヘッドの断面が完成する（図３
（ｋ））。

【００３５】図５にその後の製造工程の例を示してい
る。図５（ａ）は図３（ｋ）と同工程まで進んだ状態で
ある。次に図５（ｂ）に、上部ギャップ膜８を形成して
いる。この際、下部ギャップ膜４にスルーホール１０を
設け、下部シールド膜３と磁気抵抗効果膜５を短絡して
いる位置に同様に第二のスルーホール１０’ができるよ
うに上部ギャップ膜８を形成している。その上に上部シ
ールド膜９を製膜する（図５（ｃ））ことにより、磁気
抵抗効果膜５と上部シールド膜９との間も短絡すること
になり、磁気抵抗効果膜５と上部シールド膜９間の電位
差の発生も押さえられ、静電破壊の発生が防止できる。
但し、下部シールド膜３と磁気抵抗効果膜５の短絡位置
と、上部シールド膜９と磁気抵抗効果膜５の短絡位置は
必ずしも同じで無くても差し支えない。これら上部シー
ルド膜９及び下部シールド膜３は、隣接記録ビットから
の磁界を吸収することにより磁気抵抗効果素子に印可さ
れる記録媒体からの信号領域を制限する役割を果たして
いる。

【００３６】第２の実施例を図１１に示す。この実施例
は、下部ギャップ膜４の下に追加の下部絶縁保護膜１５
を配置する構造を併用したものであり、薄膜電極６と下
部シールド膜３の間隔を広くすることで絶縁耐圧を向上
するものである。

【００３７】しかし、この構造では、下部シールド膜３
と磁気抵抗効果膜５間の距離は変わらないため、下部シ
ールド膜３と磁気抵抗効果膜５間の絶縁耐圧は向上しな
い。そこで、下部絶縁保護膜１５形成時にも下部ギャッ
プ膜４の形成と同様に、あらかじめスルーホール１０を
形成しておくようにする。そのようにすることで、第１
の実施例と同様に、磁気抵抗効果膜５製膜時に磁気抵抗
効果膜５と下部シールド膜３を短絡することができ、静
電破壊の防止が実現できる。

【００３８】第３の実施例を図１２に示す。この例では
下部ギャップ膜４に形成したスルーホール１０を介して
磁気抵抗効果膜５と下部シールド膜３を電気的に接続し
ている領域の一部において、薄膜電極６を形成したもの
である。

【００３９】この目的としては磁気抵抗効果膜５の膜構
成によっては、下部シールド膜３と電気的に接触する最
下部の膜が必ずしも抵抗の低い膜になるとは限らないた
め、その膜の抵抗が高い場合、電気的接触が不十分にな
ることが予想される。それを解決するため薄膜電極６を
設けることで、磁気抵抗効果膜５の断面と薄膜電極６と
が確実に短絡し、さらに薄膜電極６と下部シールド膜３
とも確実に短絡するため、磁気抵抗効果膜５と下部シー
ルド膜３との電気的接続が確実なものになる。

【００４０】さらに短絡を確実なものにするため薄膜電
極６の上に厚膜電極７を積層する構成とすることも差し
支えない。その第４の実施例を図１３に示している。

【００４１】

【発明の効果】磁気記録装置の高密度化に伴い、上部絶
縁膜及び下部絶縁膜の薄膜化が進み、製造工程における
磁気抵抗効果膜と下部シールド膜及び上部シールド膜の
間の静電破壊が発生する機会が増えている。絶縁膜自身
の耐電圧特性の向上及び製造工程中で電位差を生じない
ようにする対策は行われている。本発明で提示するの
は、ヘッドの構造に関し静電破壊の機会を小さくする方
法であり、本発明を用いることにより、磁気抵抗効果膜
が製膜され静電破壊の可能性が生じた工程からウエハ完
成までの全行程において、静電破壊を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気ヘッドの再生素子部の斜視図であ
る。

【図２】本発明の磁気ヘッドの再生素子部の断面図であ
る。

【図３】本発明の磁気ヘッドの製造工程の断面図であ
る。

【図４】本発明の磁気ヘッドの製造途中工程の斜視図で
ある。

【図５】本発明の磁気ヘッドの実施例２の断面図であ
る。

【図６】磁気ヘッドの再生素子部の斜視図である。

【図７】磁気ヘッドの再生素子部の断面図である。

【図８】磁気ヘッドの製造工程の断面図である。

【図９】磁気ヘッドの再生素子部の斜視図である。

【図１０】磁気ヘッドの再生素子部の断面図である。

【図１１】本発明の磁気ヘッドの実施例２の断面図であ
る。

【図１２】本発明の磁気ヘッドの実施例３の断面図であ
る。

【図１３】本発明の磁気ヘッドの実施例４の断面図であ
る。

【符号の説明】

１…基板、２…下部保護膜、３…下部シールド膜、４…
下部ギャップ膜、５…磁気抵抗効果膜、６…薄膜電極、
７…厚膜電極、８…上部ギャップ膜、９…上部シールド
膜、１０，１０’…スルーホール部、１１…リフトオフ
レジスト、１２…リフトオフレジスト開口部、１３…レ
ジスト、１４…レジスト開口部、１５…下部絶縁保護
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）Ｈ０１Ｌ 43/08 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ (72)発明者高橋秀治栃木県真岡市松山町18番地日立金属株式会社ＯＥデバイス部内 (72)発明者尾臺城康神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージ事業部内 (72)発明者今中律神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージ事業部内Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AC01 AD55 AD56 AD65 BA00 5D034 BA03 BA08 BB08 CA07 DA07 5E049 AA01 AA07 AC05 BA12 CB01 DB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】媒体に信号を記録する記録素子部と、前記
媒体の抵抗変化を検出する複数の電極を備え前記媒体に
記録された信号を読み出す再生素子部と、前記記録媒体
からの信号領域を制限する上部及び下部シールド膜と前
記電極の少なくとも一つとを電気的に接続する短絡回路
とを備えた磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項２】媒体に信号を記録する記録素子部と、前記媒体の抵抗変化を検出する複数の電極を備え前記媒
体に記録された信号を読み出す再生素子と、前記電極の
上下に形成され磁気的かつ電気的な絶縁性を有する上部
ギャップ膜及び下部ギャップ膜と、前記上部ギャップ膜
の上に形成された上部シールド膜と、前記下部ギャップ
膜の下に形成された下部シールド膜とを備えた再生素子
部と、前記電極の少なくとも一つと前記下部シールド膜及び上
部シールド膜を電気的に接続する磁気抵抗効果膜で形成
された短絡回路とを備えた磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項３】記録媒体からの信号領域を制限する下部シ
ールド膜を形成し、前記下部シールド膜上に、第一のスルーホールを有し磁
気的かつ電気的な絶縁性を有する下部ギャップ膜を形成
し、その上に、前記スルーホールを解して前記下部シールド
膜と電気的に短絡する磁気抵抗効果膜を形成し、その上に、前記媒体の抵抗変化を検出する電極を形成
し、その上に、第二のスルーホールを有し磁気的かつ電気的
な絶縁性を有する上部ギャップ膜を形成し、その上に、上部シールド膜を形成する磁気抵抗効果型磁
気ヘッドの製造方法。