JP2004342308A

JP2004342308A - 磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2004342308A
Application number: JP2004180759A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kobayashi; 哲夫小林; Yasuo Wakagi; 靖雄若木
Original assignee: HGST Inc
Current assignee: HGST Inc
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】感磁部領域の下部シールド膜と上部シールド膜の間隔が小さく、かつ、電極膜と磁気シールド膜との安定した絶縁性を確保した磁気抵抗効果型ヘッドを製造する。
【解決手段】基板上に下部磁金シールド膜、第１の絶縁膜、磁気抵抗センサ膜を形成し、感磁部領域外の磁気抵抗センサ膜、第１の絶縁膜の一部を除去する。その後、第２の絶縁膜を、第１に絶縁膜が実質的に除去された領域に形成する。
【選択図】図１６

Description

本発明は、磁気記録分野、例えば、磁気ディスク装置等に用いられる磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法に関する。

近年、高密度記録再生用ヘッドとして磁気抵抗効果型ヘッド（以下、ＭＲヘッドという）を使用した磁気記録装置が用いられるようになってきている。このＭＲヘッドは、バルクハウゼンノイズを抑止し、線形性の良い動作領域を確保するために、磁気抵抗センサ膜に縦方向及び横方向のバイアス磁界を印加しなければならないことが知られている。

また、高密度記録対応の狭トラック幅のＭＲヘッドとして、特許文献１（特開平３−１２５３１１）に、磁気抵抗センサ膜を感磁部のみに限定して配置し、磁気抵抗センサ膜の側面に電極を接続した構造の感度分布の優れた狭トラック幅のＭＲヘッドが開示されている。このＭＲヘッドは、磁気抵抗センサ膜を、マスク材としてフォトレジストを用い、イオンビームの入射角を制御したイオンミリング法により、テーパエッチングすると共に、これに接続した電極膜を形成して製造されている。

特開平３−１２５３１１号

磁気記録の分野では、今後益々面記録密度を向上させて行くことが必要であるが、面記録密度を向上させるためにはトラック密度に加えて線記録密度も大幅に向上させて行くことが必要である。そのためにはＭＲヘッドのギャップ長、すなわち感磁部領域（磁気抵抗センサ膜の動作領域）の下部シールド膜と上部シールド膜の間隔を小さくする必要がある。

上記特許文献１（特開平３−１２５３１１）に記載の従来技術は、感磁部領域の下部シールド膜と上部シールド膜の間隔が、高密度記録に対応した広さでないという問題があった。もしも、このＭＲヘッドの絶縁膜を薄くすると、イオンミリングによって磁気抵抗センサ膜をエッチングするときに、下地の絶縁膜がオーバーエッチングされるため、この上に形成された電極膜と下部シールド膜との絶縁性の確保は困難である。

本発明の目的は、感磁部領域の下部シールド膜と上部シールド膜の間隔が小さく、かつ、電極膜と磁気シールド膜との安定した絶縁性を確保した磁気抵抗効果型ヘッドを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、基板と、基板上に設けられた下部磁気シールド膜と、下部磁気シールド膜上の感磁部領域に絶縁膜を介して設けられた磁気抵抗センサ膜と、この磁気抵抗センサ膜の側面に接続された通電用電極膜を有し、磁気抵抗センサ膜と下部磁気シールド膜の間の絶縁膜の厚さを、電極膜と下部磁気シールド膜の間の絶縁膜の厚さより薄くするようにしたものである。

この磁気抵抗効果型ヘッドは、感磁部領域の下部磁気シールド膜に凸部を設けた構造とすることができる。このような磁気抵抗効果型ヘッドは、例えば、次のようにして容易に製造することができる。基板上に下部磁気シールド膜を形成し、この下部磁気シールド膜の磁気抵抗センサ膜が形成される感磁部領域以外の膜厚を薄くし、その上に、第１の絶縁膜、第２の絶縁膜を形成し、感磁部領域の第２の絶縁膜を削除して製造する。

また、上記磁気抵抗効果型ヘッドは、電極膜と下部磁気シールド膜の間の絶縁膜の厚さ方向の全部又は主要部を、磁気抵抗センサ膜と下部磁気シールド膜の間の絶縁膜と異なる材質とすることもできる。このような磁気抵抗効果型ヘッドは、例えば、次のようにして容易に製造することができる。まず、基板上に下部磁気シールド膜、第１の絶縁膜、磁気抵抗センサ膜を形成し、感磁部領域以外の磁気抵抗センサ膜、第１の絶縁膜を除去する。このとき第１の絶縁膜は上部の一部だけが除去されて、一部が残っていてもよい。ついで、第２の絶縁膜を、第１の絶縁膜が実質的に除去された領域に形成する。このように、絶縁膜を２回に分けて異なる材質で形成すれば、上記の構造を容易に製造することができる。

感磁部領域の磁気抵抗センサ膜と下部磁気シールド膜の間の絶縁膜の厚さを薄くすれば、下部シールド膜と上部シールド膜の間隔を薄くすることができ、高密度記録に対応できる。一方、電極膜と下部磁気シールド膜の間の絶縁膜の厚さは、上記感磁部領域の絶縁膜の厚さより厚くすることによって、電極膜と下部磁気シールド膜との安定した絶縁性を確保することができる。

すなわち、本発明のＭＲヘッドは、感磁部領域の下部シールド膜と上部シールド膜の間隔を狭く保つことができると共に、電極膜と下部シールド膜との絶縁劣化を防止することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
〈実施例１〉
図１は本発明の第１の実施例のＭＲヘッドの媒体対抗面（浮上面）の素子部構造図、図２及び図３はその製造工程を示すための部分構造図である。基板１０上に、下地膜１１、厚さ２μｍの下部シールド膜１２を形成し、下部シールド膜１２の一部、すなわち、後に形成する磁気抵抗センサ膜１の領域以外の部分を膜厚が薄くなるように、イオンミリングにより約０．５μｍエッチングする。ここで形成された下部シールド膜１２の凸部の幅は２μｍであり、記録媒体のトラック幅に対応する。通常は１．５μｍから３μｍとすることが好ましい。下部シールド膜１２には軟磁性膜であるＮｉＦｅ膜のアモルファス合金膜を用いたが、ＣｏＮｂＺｒ等のアモルファス合金膜でもよい。

続いて図２に示すように、厚さ０．１μｍの第１の絶縁膜１３及び厚さ約１μｍの第２の絶縁膜１７を形成し、ポリシング加工によって、図３に示すように第１の絶縁膜１３が露出し、概略平坦面が得られるまで加工する。第１の絶縁膜１３の厚さは０．０５μｍから０．１μｍが好ましく、第２の絶縁膜１７の厚さは、上記エッチングした厚さの０．５μｍ以上であればよい。ここで、第１の絶縁膜１３には硬質でポリシング加工で加工され難いカーボン絶縁膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）、第２の絶縁膜１７にはＡｌ_２Ｏ_３を用いたが、第２の絶縁膜１７にはＳｉＯ_２等を用いてもよい。

図４及び図５はこの平坦面を形成する上での別のやり方を示した部分構造図であり、この場合には第１の絶縁膜１３が一部加工されて薄くなった状態又は加工されてなくなった状態から、再度第１の絶縁膜に相当する絶縁膜２７を形成するもので機能的には図３に示す構造と同じである。

この後、図１に示す磁気抵抗センサ膜１を形成するが、この磁気抵抗センサ膜１は、図６に示す部分構造図のように３層以上の膜からなっている。図６の例ではソフトバイアス膜１４、分離膜１５、ＭＲ膜１６を連続形成する。ここで、ソフトバイアス膜１４には一般的に知られている高抵抗軟磁性合金であるＮｉＦｅＣｒ、ＮｉＦｅＮｂ等を用い、分離膜１５にはＴａ、ＭＲ膜１６にはＮｉＦｅを用いて順次積層膜を形成して行く。

次に、図６に示すようなマスク材となるステンシル３１を下部シールド膜１２の膜厚が厚いところに位置合わせしてフォトレジストで形成し、イオンミリングによってソフトバイアス膜１４、分離膜１５、ＭＲ膜１６の３層をエッチングする。このとき必要な側面テーパ角を得るために、イオンビームの入射角を４５度以上の大きな値に設定して基板を回転しながらエッチングする。ここで、基板面内を確実にエッチングするためには基板面内の一部はオーバーエッチされ、図６に示すように第２の絶縁膜１７も若干エッチングされてしまうことになるが、膜厚を十分厚くしているので下部シールド膜１２上の第２の絶縁膜１７は必要な膜厚が確保されることになる。

続いてこの状態から、ステンシル３１を残したまま、図７に示すように、ＭＲ膜１６に縦バイアスを印加するための縦バイアス膜１８と電極膜１９を連続積層する。縦バイアス膜１８にはＣｏＣｒＰｔのハード膜、電極膜には低抵抗のＴａ／Ａｕ／Ｔａを用いたが、縦バイアス膜１８はＮｉＭｎ／ＮｉＦｅの積層膜等でもよく、電極膜はＴａ／Ｗ／Ｔａの積層膜等でもよい。形成法は金属膜被着粒子の回り込みの大きな通常のスパッタ法で形成する。

いずれの方法で製造しても、本実施例では、磁気抵抗センサ膜と縦バイアス膜の下層面は実質的に平坦となっている。

この後、ステンシル３１を除去すると図８に示す形状が得られる。この後図９に示すように上部ギャップ膜２０、下部シールド膜と同じ材質の上部シールド膜２１を形成し、図１に示すライトギャップ膜２２、コイル（図示せず）、層間絶縁膜（図示せず）、ライトコア２５、保護膜２６、端子（図示せず）等を形成してＭＲヘッドを完成させる。

図１０は、このＭＲヘッドの部分斜視図で、コイル２３、層間絶縁膜２４等の位置を示す。

〈実施例２〉
図１１は本発明の第２の実施例のＭＲヘッドの媒体対抗面（浮上面）の素子部構造図、図１２から図１６はその製造工程を示すための部分構造図である。基板１０上に下地膜１１、下部シールド膜１２、第１の絶縁膜１３を形成し、続いて磁気抵抗センサ膜１を形成する。下部シールド膜１２及び第１の絶縁膜１３の材質、厚さは実施例１と同じとしたが、第１の絶縁膜１３には、カーボン絶縁膜でなくて、窒化シリコン、アルミナ、チタニア等の絶縁性のある高純度金属化合物等を用いてもよい。

磁気抵抗センサ膜１は、図１２に示すようにソフトバイアス膜１４、分離膜１５、ＭＲ膜１６の３層からなっており、これらを連続形成する。これらのソフトバイアス膜１４、分離膜１５、ＭＲ膜１６には実施例１記載の材料を用いる。

次に、図１２に示すようなマスク材となるステンシル３１をフォトレジストで形成し、イオンミリングによってソフトバイアス膜１４、分離膜１５、ＭＲ膜１６の３層をエッチングするが、このとき必要な側面テーパ角を得るために、イオンビームの入射角を４５度以上の大きな値に設定して基板を回転しながらエッチングしる。ここで、基板面内を確実にエッチングするためには基板面内の一部はオーバーエッチされ、図１２に示すように第１の絶縁膜１３が薄い場合にはこの膜もエッチングされてしまうことになる。

続いてこの状態から、ステンシルを残したまま、図１３に示すように、厚さ０．２μｍ〜０．３μｍの第２の絶縁膜１７を形成するが、成膜方法は絶縁膜被着粒子３２の指向性の強い方法、例えばイオンビームスパッタ法又は直進粒子を多くしたコリメーションスパッタ法等を用いて、第１の絶縁膜１３の側面の一部又は全部を覆うように形成する。またこの膜は絶縁を確保する上で必要な厚さにするので、一般的な金属酸化物、金属窒化物、例えば、窒化シリコン、アルミナ、チタニア等を用いることが可能である。これにより、同一マスク材を用いて第２の絶縁膜１７まで形成するので位置ずれが生じ難く、この後形成する電極膜と下部シールド膜との絶縁も確実に確保できることになる。

この後本実施例では、図１４に示すように、ＭＲ膜１６に縦バイアスを印加するための縦バイアス膜１８を形成するが、この時ＭＲ膜側面との接触を確実にするため、Ａｒイオンを用いて斜め方向から照射して、側面のクリーニングを事前に行うのが望ましく、縦バイアス膜１８と電極膜１９を連続積層する。縦バイアス膜１８、電極膜１９には実施例１と同じ材料を用い、形成法は金属膜被着粒子３３の回り込みの大きな通常のスパッタ法で形成する。

この後、図１５に示すように、ステンシル３１を除去し、上部ギャップ膜２０、上部シールド膜２１を形成し、図１１に示すライトギャップ膜２２、コイル（図示せず）、層間絶縁膜（図示せず）、ライトコア２５、保護膜２６、端子（図示せず）等を形成してＭＲヘッドを完成させる。図１７は、このＭＲヘッドの部分斜視図で、コイル２３、層間絶縁膜２４等の位置を示す。

図１６は、第１の絶縁膜１３が完全にエッチングされなかった場合の部分構造図で、電極膜１９下の絶縁膜は、その厚さの大部分が第２の絶縁膜１７からなり、この場合も同様な絶縁効果が得られることは明白である。

本発明の第１の実施例のＭＲヘッドの媒体対抗面の素子部構造図。本発明の第１の実施例のＭＲヘッドの製造工程を示すための部分構造図。本発明の第１の実施例のＭＲヘッドの製造工程を示すための部分構造図。本発明の第１の実施例のＭＲヘッドの他の製造工程を示すための部分構造図。本発明の第１の実施例のＭＲヘッドの他の製造工程を示すための部分構造図。本発明の第１の実施例のＭＲヘッドの製造工程を示すための部分構造図。本発明の第１の実施例のＭＲヘッドの製造工程を示すための部分構造図。本発明の第１の実施例のＭＲヘッドの製造工程を示すための部分構造図。本発明の第１の実施例のＭＲヘッドの製造工程を示すための部分構造図。本発明の第１の実施例のＭＲヘッドの素子部の部分斜視図。本発明の第２の実施例のＭＲヘッドの媒体対抗面の素子部構造図。本発明の第２の実施例のＭＲヘッドの製造工程を示すための部分構造図。本発明の第２の実施例のＭＲヘッドの製造工程を示すための部分構造図。本発明の第２の実施例のＭＲヘッドの製造工程を示すための部分構造図。本発明の第２の実施例のＭＲヘッドの製造工程を示すための部分構造図。本発明の第２の実施例のＭＲヘッドの他の製造工程を示すための部分構造図。本発明の第２の実施例のＭＲヘッドの素子部の部分斜視図。

符号の説明

１…磁気抵抗センサ膜、１０…基板、１１…下地膜、１２…下部シールド膜、
１３…第１の絶縁膜、１４…ソフトバイアス膜、１５…分離膜、１６…ＭＲ膜、
１７…第２の絶縁膜、１８…縦バイアス膜、１９…電極膜、２０…上部ギャップ膜、２１…上部シールド膜、２２…ライトギャップ膜、２３…コイル、２４…層間絶縁膜、２５…ライトコア、２６…保護膜、２７…絶縁膜、３１…ステンシル、３２…絶縁膜被着粒子、３３…金属膜被着粒子。

Claims

基板上に第１磁気シールド膜を形成する工程と
前記第１磁気シールド膜上に第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜上に磁気抵抗センサ膜を形成する工程と、
前記磁気抵抗センサ膜上にマスクを設け、前記磁気抵抗センサ膜と前記第１絶縁膜の一部をエッチングする工程と、
前記エッチングする工程後、第２絶縁膜を前記第１絶縁膜の上に形成する工程と、
前記第２絶縁膜の上にソフトバイアス膜及び電極膜をスパッタ法により形成する工程と、
前記電極膜上にギャップ膜を介して第２磁気シールド膜を形成する工程とを有し、
前記第２絶縁膜は、前記第１絶縁膜の一部がエッチングされた膜厚方向の厚みより大きい厚みをもって形成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。
請求項１に記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、
前記第１と第２絶縁膜の材料は異なることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、
前記磁気抵抗センサ膜を形成する工程は、前記ソフトバイアス膜、分離膜、磁気抵抗センサ膜を形成する工程を具備し、
前記磁気抵抗センサ膜と前記第１絶縁膜の一部をエッチングする工程において、前記磁気抵抗センサ膜の側面にテーパ角が形成され、前記第１絶縁膜の膜厚方向は完全にはエッチングされず、厚みを残すことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、
前記エッチング工程で残された前期磁気抵抗センサ膜が感磁部領域を形成することを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
請求項４に記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、
前記エッチング工程後にエッチングされていない前記第１絶縁膜のトラック方向の幅は、感磁部領域に対応するものであることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
第１磁気シールド膜を形成する工程と、
前記第１磁気シールド膜上に第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜上に磁気抵抗センサ膜を形成する工程と、
前記磁気抵抗センサ膜上にマスクを設け、前記磁気抵抗センサ膜と前記第１絶縁膜の一部をエッチングする工程と、
前記エッチングされた前記第１絶縁膜の上に第２絶縁膜を形成する工程と、前記第２絶縁膜の上に電極膜を形成する工程と、
前記第２絶縁膜の上に電極膜を形成する工程と、
前記電極膜上にギャップ膜第２磁気シールド膜を形成する工程を有し、
前記第１と第２絶縁膜の材料は異なることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
請求項６に記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、
前記マスクは前記電極膜を形成する工程後に除去され、
前記磁気センサ膜と前記第１絶縁膜の一部をエッチングする工程において、前記磁気抵抗センサ膜の側面にテーパ角が形成され、前記第１絶縁膜の膜厚方向は完全にはエッチングされないことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
請求項６乃至請求項７のいずれかに記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、
前記エッチング工程で残された前期磁気抵抗センサ膜がトラック幅に対応し、
前記エッチング工程により前記第１絶縁膜はテーパ角を有する側面が形成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。
請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、
前記第２絶縁膜は、前記第１絶縁膜の一部がエッチングされた膜厚方向の厚みより大きい厚みをもって形成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。
基板上に第１磁気シールド膜を形成する工程と、
前記第１磁気シールド膜上に第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜上に磁気抵抗センサ膜を形成する工程と、
前記磁気抵抗センサ膜上にマスクを設け、前記磁気抵抗センサ膜をエッチングする工程と、
前記エッチングする工程後、第２絶縁膜を前記第１絶縁膜の上に形成する工程と、
前記第２絶縁膜の上に電極膜を形成する工程と、
前記電極膜を形成する工程後に第２磁気シールド膜を形成する工程とを有し、
前記エッチング工程後にエッチングされていない前記第１絶縁膜のトラック幅方向の幅は、感磁部領域に対応することを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
請求項１０に記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、
前記磁気抵抗センサ膜をエッチングする工程において前記第１絶縁膜の一部がエッチングされ、
前記第１と第２絶縁膜の材料は異なり、
前記第２絶縁膜は、前記第１絶縁膜の一部がエッチングされた膜厚方向の厚みより大きい厚みを持って形成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。
。
請求項１０乃至請求項１１のいずれかに記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、
前記磁気抵抗センサ膜を形成する工程は、前記ソフトバイアス膜、分離膜、磁気抵抗センサ膜を形成する工程を具備し、
前記磁気抵抗センサ膜と前記第１絶縁膜の一部をエッチングする工程において、前記磁気抵抗センサ膜の側面にテーパ角が形成され、前記第１絶縁膜にテーパ角を有する側面が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。
請求項１０乃至請求項１２のいずれかに記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法は、
前記第２絶縁膜と前記電極膜との間に前記磁気抵抗センサ膜にバイアスを印加するための層を形成する工程と、
前記電極膜を形成する工程後で、前記第２磁気シールド膜を形成する工程前に前記マスクを除去する工程を有し、
前記エッチングする工程において、前記第１絶縁膜の膜厚方向は完全にはエッチングされず、厚みが残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。