JP2004355669A

JP2004355669A - 磁気記録ヘッド及びその製造方法

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Publication number: JP2004355669A
Application number: JP2003148496A
Authority: JP
Inventors: Kimitoshi Eto; 公俊江藤; Nobuo Yoshida; 伸雄芳田; Moriaki Fuyama; 盛明府山; Makoto Morijiri; 誠森尻; Kenichi Meguro; 賢一目黒; Ichiro Otake; 一郎大嶽; Kazue Kudo; 一恵工藤; Yoji Maruyama; 洋治丸山; Katsuro Watanabe; 克朗渡辺
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2004-12-16
Also published as: US20040240121A1; US7333301B2

Abstract

【課題】素子の温度上昇を小さく、熱引きが良く、更に短磁路長化（コイル狭ピッチ化）が可能な薄膜磁気ヘッド及びその製造方法を提供する。
【解決手段】薄膜磁気ヘッドのコイルを形成する場合、まず、下層コイル１６を形成した後、アルミナやアルミナを含む無機化合物１７を形成した後、ＲＩＥにより上層コイルを形成するための溝を形成する。この際、下層コイルは、ＲＩＥ時のローディング効果の防止膜となり均一なエッチングが可能となる。この溝にＣｕめっきを行い、平坦化処理（ＣＭＰ）を行いと上層コイル２２が形成でき、本発明の２層コイルができる。熱伝導率の良いアルミナ、アルミナを含む無機化合物で内包することにより、コイルからの発熱を基板側に効率良く放熱することが出来る。また、下層コイルは、アルミナ、アルミナを含む無機化合物のＲＩＥに対し選択比があるのでエッチングストッパーとしての役割を果たすため上層コイル溝を安定に形成することができ結果的にコイル膜厚を安定に形成することができ、短磁路長化が可能となる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置用薄膜磁気ヘッドは、面記録密度の高密度化及び高速転送化が進められ、その形状もますます小型化されるとともに高精度化の傾向にある。特に装置の高速転送化に、薄膜磁気ヘッドの短磁路化が有効であり、これを実現するためには磁気ヘッドの限られた部分に密度の高いコイルを形成する必要がある。
【０００３】
通常、コイルは、アルミナ、アルミナを含む無機物の上にめっき下地膜を形成後、フォトレジストを用いてスパイラル状のコイルパターン層を形成し、その後これにＣｕめっきを行い、レジストを剥離して形成される。コイル導体形成には、いわゆるパターンめっき法が採用されている。更にその後、めっき下地膜を除去後、コイル導体部と上部磁性層との間、及びコイル間の絶縁を行うために、コイル全面にレジストを被覆させる。これにより、レジストがコイル導体を覆う形状となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−１１３８１２号公報
【特許文献２】
特開平１０−２７０４４３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、磁気記録媒体と薄膜磁気ヘッドの浮上量が低い状態で、磁気ヘッドのコイルに電流を流すと、ヘッドの温度上昇により素子が突き出し媒体に接触するサーマルプロトリュージョン現象（以下：ＴＰＲ問題）が近年重要な問題となっている。これは、コイルを被覆するレジストの熱伝導率が小さいために、素子の熱引きが悪いことが原因と考えられている。よって、対策としては、コイルを被覆する材料の熱伝導率を良くし、素子の熱引きを向上する必要がある。
【０００６】
また、高速転送化対策としての短磁路化実現には、限られた領域にコイルを形成する必要があり、そのためにはコイル間のピッチを狭く形成しなければならない。狭ピッチを実現するためには、レジストフレーム高さを小さくすれば、レジストフレーム幅を小さくでき、狭ピッチフレームが可能となる。
【０００７】
しかし、コイル導体の抵抗値から現状では少なくとも１．５μｍ以上のコイル膜厚が必要なため、最低必要なレジスト膜厚は、めっきの膜厚分布も含めると２．０μｍ以上となる。そのため、現状の形成方法では、レジストフレーム高さを小さくすることは困難である。また、２．０μｍ以下の狭コイルピッチでは、絶縁材であるレジストがピッチ間に充填されず図に示すようにボイド２３（図４）が発生する。
【０００８】
これを解決するために、特開昭６３−１１３８１２号公報（特許文献１）では、絶縁膜をドライエッチングしてコイルパターンの溝を形成し、Ｃｕめっきを行い機械研磨にて所定のコイル導体を形成する手法が提案されている。しかし特許２５８８３９２号特開昭６３−１１３８１２号公報（特許文献１）を実際に適用する場合、面積の違うパターンが混在するためにマイクロローディング効果により一定の深さにコイル溝の形成できない懸念がある。
【０００９】
なお、特開平１０−２７０４４３号公報（特許文献２）には、半導体技術において、マイクロローディング効果への対策としてエッチングストッパ層を用いることが開示されている。
【００１０】
また、パターンめっき法では、コイルを覆う絶縁膜としてレジストパターンを形成するが、このときレジストを硬化させるための熱処理が必要となる。この熱処理が再生素子の特性劣化を引き起こすという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような問題点を鑑み、磁気ヘッドのコイルを形成するにあたり、コイルからの発熱を放出し易い構造とし、狭ピッチコイル形成が可能で、コイル溝の深さを制御性良く形成できる薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る磁気ヘッドは、下部シールドと、上部シールドと、前記下部シールドと上部シールドとの間に形成された磁気抵抗効果素子と、下部磁極と、上部磁極と、コイルとを備える磁気ヘッドにおいて、コイルは下層コイル部と上層コイル部とを有し、前記下層コイルの幅は前記上層コイルの幅よりも大きいことを主な特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る磁気ヘッドの製造方法は、コイルを形成するに際し、下部磁気コア上に第１の無機化合物膜を形成し、第１の無機化合物膜上に金属膜を形成し、金属膜上に所定形状の下層コイルと同一パターンの下層レジストを形成し、下層レジストをマスク材としてエッチングにより下層コイルを形成し、下層レジストを除去し、下部下層コイル上に第２の無機化合物膜をスパッタリングにより形成し、第２の無機化合物膜上に所定形状の上層コイルと同一パターンの上層レジストを形成し、上層レジストをマスク材とし且つ下層コイルをストッパ層としてエッチングにより第２の無機化合物膜に上層コイルと同一パターンの溝を形成し、溝に下地膜を形成し、上層レジストを除去し、溝内に金属膜をめっきして上層コイルを形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、コイルを２層構造とし、且つ下層コイルの幅が前記上層コイルの幅よりも大きくしているので、エッチングする際のストッパ膜としての役目を持ち、ローディング効果による不均一エッチングを防止でき、かつ熱引きを向上させる効果をもたらす。その結果，熱処理による再生ヘッドの特性劣化を抑止することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明を適用した磁気ヘッドは、下部シールドと、上部シールドと、下部シールドと上部シールドとの間に形成された磁気抵抗効果素子と、下部磁極と、上部磁極と、コイルとを備える磁気ヘッドにおいて、コイルとしては、下層コイルと上層コイルに分割し形成される２層コイル構造とし、下層コイル幅を、上層コイル幅より大きくていることを特徴としている。
【００１６】
また、２層コイルは、アルミナやアルミナを含む無機化合物に内包されて形成されていることが好ましい。２層コイル全体を熱伝導率の良いアルミナ、アルミナを含む無機化合物で内包することにより、熱伝導が向上し、熱引きの優れた薄膜磁気ヘッドを実現できる。
【００１７】
図６に、コイルを内包する材料を、通常コイルで用いられているレジストとアルミナに変えたときのＴＰＲ量の計算結果を示す。横軸に、コイル損失（熱量）、縦軸にＴＰＲ量を示す。レジストよりアルミナのほうが、ＴＰＲ量が減少し効果があることが分かる。コイルを内包する材料を熱伝導率の良いアルミナにすることの有効性を示している。
【００１８】
また、図７に絶縁膜にアルミナを用いた場合において、コイルピッチ１．５μｍ（上層コイル幅０．７５μｍ、コイル間スペース０．７５μｍ）、２．０μｍ（上層コイル幅１．０μｍ、コイル間スペース１．０μｍ）の下層コイル幅を変化させたときのＴＰＲ量の計算結果を示す。
【００１９】
横軸は、コイル下層幅、縦軸は、ＴＰＲ量である。計算結果より、両ピッチとも下層コイル幅を上層コイル幅より広げた方が、ＴＰＲ量が減少していることが分かる。これは、アルミナやアルミナを含む無機化合物との接触面積を広げたことにより放熱特性を向上させた結果と考えられる。上記結果より、上述した２層コイル構造は、ＴＰＲ問題に対し効果的な手段であることを示している。
【００２０】
また，コイルを内包する材料をレジストからアルミナやアルミナを含む無機化合物にすることで，レジスト硬化に必要な熱処理工程が不要となる。その結果，熱処理による再生ヘッドの特性劣化を抑止することが可能となる。
【００２１】
また、上記構成の磁気ヘッドの製造プロセスのメリットとして、下層コイルは、上層コイル部に対応させ予め形成しておくことにより、２層目のコイル作製する際のアルミナやアルミナを含む無機化合物をＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング以下：ＲＩＥと呼ぶ）でコイルの溝を形成する際のエッチングストッパー膜として用いることができる。この下層コイル部、いわゆるストッパ膜により、ＲＩＥ時のマイクロローディング効果を防止でき、均一にアルミナなどの無機化合物膜の溝を形成できる効果をもたらす。
【００２２】
即ち、本発明の２層コイルの下層コイルは、アルミナ絶縁膜をエッチングする際のストッパ膜としての役目を持ち、ローディング効果による不均一エッチングを防止でき、かつ熱引きを向上させる効果をもたらす。
【００２３】
以下、本発明を適用した磁気ヘッドの具体的な実施例について、図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明を適用した磁気ディスク装置概念の概略図である。磁気ディスク装置は、磁気ディスク１上に、支持体２の先端に固定された磁気ヘッド３によって磁化信号４の記録再生を行なう。
【００２５】
図２は、記録再生分離型の薄膜磁気ヘッドの断面概略図を示す。下部磁気シールド５上に、磁区制御膜６の間に、巨大磁気抵抗効果膜７が配置された再生ヘッド部と、上部磁気シールド８上に配置された下部磁気コア９と上部磁気コア１０の間に、アルミナやアルミナを含む無機化合物１１で磁気的に絶縁された状態で配置された、本発明の２層コイル１２を有する記録ヘッドに分かれており、本発明は、記録ヘッド及びその製造工程にある。
【００２６】
図３（ａ）〜（ｊ）は、本発明の２層コイル形成工程を示しており、図に従って、その形成工程とその作用を説明する。
【００２７】
下部磁気コア上に形成してある絶縁膜上１３（ａ）に、下層コイルとなる金属膜１４を形成する（ｂ）。この金属膜１４は、後述するアルミナ絶縁膜を、ＲＩＥを行う際のエッチングストッパ膜として用いることから、ＣＬ２、ＢＣＬ３等の塩素ガスに対して、エッチングされにくい材料が良い。例えば、Ｃｒ，ＮｉＦｅなどが最適であり、その膜厚は、２００〜３００Åあれば十分である。
【００２８】
次に、この金属膜１４の上にフォトレジストパターン１５（ｃ）を形成し、ウエットエッチング或いは、ドライエッチングにより所定のパターンを形成する。
【００２９】
これにより、下層コイル１６（エッチングストッパ膜）が形成される（ｄ）。
【００３０】
下層コイル形成後、アルミナ、アルミナを含む無機化合物１７をスパッタ法で形成する（ｅ）。
【００３１】
次に、アルミナやアルミナを含む無機化合物をエッチングするためのレジストマスク１８を形成する（ｆ）。
【００３２】
このレジストマスク１８を用いてアルミナをエッチングする。この際のエッチング条件として、エッチングガスＢＣＬ_３を用い、エッチングパワー６００Ｗ、圧力０．５Ｐａ、流量４０ｓｃｃｍでバイアスパワーを変化させた場合のエッチング速度を図５に示す。
【００３３】
これから明らかなように、バイアス１００Ｗの場合、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）エッチング速度は、１５０ｎｍ／ｍｉｎ、レジストエッチング速度は、１１０ｎｍ／ｍｉｎ、クロム（Ｃｒ）のエッチング速度は、１０ｎｍ／ｍｉｎである。従って、Ａｌ_２Ｏ_３とレジストとの選択比は、１．４、とＡｌ_２Ｏ_３とＣｒの選択比は、１５となる。
【００３４】
これらのことから、アルミナをエッチングする際のストッパ膜としてＣｒが、十分に効果があることを確認できた。従って、下層コイルとしてのＣｒ膜は、導体として用いる以外の効果として、アルミナエッチング時のマイクロローディング効果を防止する際のストッパ膜として役立ち、基板内のパターン幅の大小に関わらず、均一にエッチングできる。
【００３５】
更に、上述した従来のパターンめっき形成法では、めっき膜厚以上のレジスト高さが必要であった。しかし、ＲＩＥ技術を採用することにより、Ａｌ_２Ｏ_３／レジストの選択比が、１．４であることから、単純にレジスト膜は、１／１．４と薄くなる。従って、マスクとなるレジストパターンは、狭ピッチ化が容易となる。
【００３６】
つまり、本発明によれば、ＲＩＥ時のＡｌ_２Ｏ_３／レジストの選択比が大きいことから、上層コイルレジスト１８高さを小さくできパターン精度が向上し、コイルの狭ピッチ化が容易で短磁路化に有効である。
【００３７】
本発明の特徴は、この点にある。アルミナエッチング後の形状１９を示す（ｇ）。エッチング後の形状としては、下層コイル幅（１９ｂ）とアルミナエッチング幅（１９ａ）との関係は、１９ｂ≧１９ａが望ましい。下層コイル幅１９ｂは、隣接する下層コイルに接触しない限りできるだけ大きい方がよい。なぜならば、アルミナエッチング時のプロセスマージンが大きくなると同時に、絶縁膜１３との接触面積が大きくなり、熱引きが容易になり素子の温度上昇が小さくなり、ＴＰＲ抑止効果が大きくなる利点があるからである。
【００３８】
逆に１９ｂ＜１９ａの場合、アルミナエッチング時に下層コイルがエッチングストッパとして機能しないため、ＲＩＥのマイクロローディングによりコイル下部の磁性膜まで貫通し、結果的にコイルを形成してもコイルと磁性膜間でショートするためヘッド不良が発生してしまう。よって、アルミナエッチング幅（１９ａ）と下層コイル幅（１９ｂ）の比率は、最低でも１：１が必要である。しかしながら、量産性と露光機の合わせ精度の観点から考えると、１：１．２以上の比率が必要である。
【００３９】
次に、所定の形状にアルミナ絶縁膜をエッチングした後、その上にＣｕめっきを形成するための下地膜２０を形成する（ｈ）。下地膜としては、Ｔａ／ＣｕやＣｒ／Ｃｕ等の積層膜がよい。積層膜の下層であるＴａ、Ｃｒ膜は、アルミナとＣｕとの密着力を向上させる膜として用いると同時に、後工程で述べるＣｕめっき膜をＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシュ）する際のストッパ膜にもなる。
【００４０】
その後、上層コイルとなるＣｕめっき膜２１（ｉ）を形成する。
【００４１】
Ｃｕめっき後、ＣＭＰにてＣｕを研磨することにより上層コイル２２（ｊ）が形成され、本発明の工程が終了する。
【００４２】
上述した２層コイルは、面内記録ヘッド（長手記録）のみではなく垂直磁気記録ヘッドにも適用可能である。図８に垂直磁気記録ヘッドの概略図を示す。垂直磁気記録とは、主磁極２４から発生する磁束２５を媒体の記録層２７に注入し、記録層の膜面に対して垂直に磁化する記録方式である。
【００４３】
本発明の２層コイルを垂直磁気ヘッドに適用したときの断面図を示す。図９（ａ）は、トレーディング側に主磁極を配置した垂直磁気ヘッド、図９（ｂ）は、トレーディング側に補助磁極を配置した垂直磁気ヘッドを示す。垂直磁気ヘッドにおいても、ＴＰＲ問題は重要なため、前記問題を回避するために有効な手段の一つである。また、垂直磁気記録ヘッド以外の他の形態のヘッドであっても、上部磁性層と下部磁性層と絶縁された状態でコイルを配置する磁気ヘッドであればすべてに適用可能である。
【００４４】
次に，図１０に示すような磁気抵抗効果膜の積層界面を貫くようにセンス電流を流すＣＰＰ（ＣｕｒｒｅｎｔＰｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｔｏｔｈｅＰｌａｎｅ）型磁気ヘッドを一例として、再生ヘッド作製手順の概略を以下に説明する。図１１はトンネル磁気抵抗効果素子の拡大図である。
【００４５】
基板２９に、下部シールドを兼ねる下部電極３０を形成した後、磁気抵抗効果膜３１を成膜し、フォトリソグラフィとイオンミリングを用いて所望の形状にパターニングする。
【００４６】
次に、磁気抵抗効果膜３１の両端部にリフトオフ法を用いて第一の保護絶縁膜３２／硬磁性膜３３／第二の保護絶縁膜３４を形成する。
【００４７】
更に、上部シールドを兼ねる上部電極３５を形成する。磁気抵抗効果膜３１の詳細な膜構成は、下地層３６／反強磁性層３７／第一の強磁性層３８／トンネル障壁層３９／第二の強磁性層４０／保護層４１である。
【００４８】
第一の強磁性層３８はいわゆる固定層に、第二の強磁性層４０は自由層に相当する。また、反強磁性層３７は、第一の強磁性層３８（固定層）の磁化方向を一方向に固着させるのに用いている。一方、第二の強磁性層４０の磁化方向は、外部磁界によって容易に回転する。従って、磁気記録媒体からの信号磁界によって、第一の強磁性層３８と第二の強磁性層４０の相対角度が異なり、これに対応して磁気抵抗効果膜３１の電気抵抗が変化し、電磁変換した再生出力が得られる。
【００４９】
この時、磁気抵抗効果膜３１の両端部に配置した硬磁性膜３３によって，第二の強磁性層４０（自由層）に縦バイアス磁界を印加することで、バルクハウゼンノイズの抑止し，安定した再生特性を得ることができる。
【００５０】
ここで、硬磁性膜３３の上下を第一の保護絶縁膜３２及び第二の保護絶縁膜３４で被覆したのは、下部シールドを兼ねる下部電極３０と上部シールドを兼ねる上部電極３５が短絡するのを防止する為である。従って、第二の保護絶縁膜３４は形成しなくても良い。また、基板／下部シールド／下部ギャップ／下部電極／磁気抵抗効果膜のように、下部シールドと下部電極を別々に形成しても何ら差し支えは無く、上部シールド、上部電極についても同様である。
【００５１】
また、磁気抵抗効果膜３１については、基板２９に近い側に第一の強磁性層３８を積層する構成を例に挙げたが、積層順を逆にして、下地層３６／第二の強磁性層４０／トンネル障壁層３９／第一の強磁性層３８／反強磁性層３７／保護層４１としても差し支えない。
【００５２】
また、磁気抵抗効果膜３１の構成要素である第一の強磁性層３８及び第二の強磁性層４０は、例えばＮｉＦｅやＣｏＦｅ等の単層膜以外に、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ等の強磁性多層膜としても差し支えないし、あるいはＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅのような、いわゆる積層フェリ構成としても構わない。
【００５３】
以上、磁気抵抗効果膜としてトンネル磁気抵抗効果（ＴｕｎｎｅｌｉｎｇＭａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）膜を採用した磁気抵抗効果型磁気ヘッドについて説明したが、図２に示すような磁気抵抗効果膜の積層界面の面内方向にセンス電流を流すＣＩＰ（ＣｕｒｒｅｎｔｉｎｔｏｔｈｅＰｌａｎｅ）−巨大磁気抵抗効果（ＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）膜や、前記のトンネル障壁層３９の代わりに非磁性導電層４０を中間層に配置したＣＰＰ−ＧＭＲの場合も同様である為、詳細は省略する。
【００５４】
次に、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの各構成要素について詳述する。
【００５５】
基板、シールド、ギャップ、硬磁性膜、電極については、本発明において特別な限定を要するものではない為、一般的に用いられている材料を一例として挙げておく。基板としては、ＡｌＴｉＣ、ＳｉＣまたはそれらにＡｌ_２Ｏ_３を被覆したもの、シールドとしては、ＮｉＦｅ合金及びその窒化物、ＣｏＺｒまたはＣｏＨｆまたはＣｏＴａ系非晶質合金等の，単層または多層膜、ギャップとしては，Ａｌ_２Ｏ_３，ＡｌＮ，ＳｉＯ_２及びこれらの混合物，硬磁性膜としては、ＣｏＰｔ合金またはこれにＰｔ、ＺｒＯ２等を添加したもの、電極としては、Ｃｒ、α−Ｔａ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｉｒ等を用いることが望ましい。
【００５６】
磁気抵抗効果膜の膜構成の一例を以下に示す。（）内数値は膜厚を示し、単位はｎｍである。Ｔａ（２．５）／ＮｉＦｅＣｒ（３．５）／ＮｉＦｅ（１）／ＭｎＰｔ（１２）／ＣｏＦｅ（１．５）／Ｒｕ（０．８）／ＣｏＦｅ（２）／Ａｌ（０．４５）−酸化／ＣｏＦｅ（１）／ＮｉＦｅ（２）／Ｔａ（３）等が好ましい。
【００５７】
これらは、制御性、量産効率の観点から、スパッタ法により作製するのが好ましい。強磁性層には、再生出力に大きく作用する磁気抵抗効果膜の抵抗変化率が大きくなるよう、フェルミエネルギーにおけるスピン分極率が高いＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉを主成分とする材料を用いる。この組成や膜厚については、抵抗変化率の他に、低磁歪、低保磁力、反強磁性層から付与される大きな結合磁界、再生波形の対称性を確保する為に適宜調整することが望ましい。
【００５８】
トンネル障壁層は、ここではＡｌ膜を成膜した後チャンバ内に酸素導入する、いわゆる自然酸化法を用いて形成した。他にも、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｇ等を成膜して、酸化物や窒化物を形成しても、あるいは直接Ａｌ_２Ｏ_３やＡｌＮ、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＭｇＯ等を成膜しても差し支えない。
【００５９】
ここでは，第一の強磁性層（固定層）の磁化方向をＡＢＳ面に対して略垂直方向に固着させる反強磁性層として、規則系合金ＭｎＰｔ膜を用いた。他にも、Ｍｎ−Ｍ_１で表せる規則系反強磁性膜を用いても良い。ここで、Ｍ_１はＮｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔのうち少なくとも１つ以上を含む元素から構成される。
【００６０】
交換結合磁界Ｈ_ｕａを得る為に，磁界中で熱処理を施した。熱処理は１×１０^−３Ｐａ以下の真空中で、一方向に２４０ｋＡ／ｍの磁界を印加しながら行い、保持時間は３時間とした。磁気ヘッドに適用するにあたって、十分大きなＨ_ｕａを得る為には、２３０から２７０℃の熱処理が必要である。熱処理温度を高くする程、Ｈ_ｕａは増大しているが、３００℃以上に熱処理温度を上げると、抵抗変化率の減少や自由層と固定層間に作用する層間結合磁界の増大を招き、好ましくない。
【００６１】
図１２に、従来技術を用いた場合と本発明を適用した場合の、磁気抵抗効果素子における抵抗変化率（ＭＲｒａｔｉｏ）の面積抵抗（ＲＡ）依存性を示す。従来技術のパターンめっき法を用いた場合は，レジスト硬化の為に，２５０℃の３時間の熱処理工程を２回経ている。一方で，本発明では，上記熱処理工程が一切不要である。従来技術に比較し，本発明を採用した場合には，同じ面積抵抗で比較すると，２倍程度高い抵抗変化率が得られた。従って、本発明構造においては、高い再生感度を得ることができる。
【００６２】
磁気抵抗効果膜３１として、トンネル磁気抵抗効果膜以外のセンサ膜、例えばＣＰＰ−ＧＭＲ膜を用いた場合にも本発明の本質的な効果を得ることができる。ＣＰＰ−ＧＭＲ膜の場合には、図１１中のトンネル障壁層３９の代わりに、非磁性導電層４０を用いるが、この層としては、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇのうち少なくとも一つの元素を含む薄膜を用いることができる。
【００６３】
これらの他にも、導電材料と、酸化物、窒化物、炭化物、硼化物のグループから選ばれる少なくとも１つの材料とを含む薄膜、例えば、Ｃｕ層と、Ｃｏ、Ｆｅ，Ｎｉのうち少なくとも一つの元素を含む薄膜を酸化した層と、Ｃｕ層の積層体を用いてもよい。特に、Ｃｏ、Ｆｅ，Ｎｉのうち少なくとも一つの元素を含む薄膜を酸化した層を用いた場合には、上述のトンネル磁気抵抗効果膜を用いた場合と同様に、大きな効果が得られる。
【００６４】
すなわち、従来技術を用いた場合と比較して、本発明技術を用いた場合には、１．５倍から３倍の磁気抵抗変化率が得られた。従って、ＣＰＰ−ＧＭＲ膜を用いた再生ヘッドに関しても、本発明の構造を適用することにより、高い再生感度を得ることができる。
【００６５】
上述したような構成、製造方法で作製した磁気抵抗効果型磁気ヘッドは良好な再生特性を示し、高い面記録密度の磁気ディスク装置や磁気テープ装置のような磁気記録再生装置に搭載することができる。
【００６６】
【本発明の効果】
本発明に係る磁気ヘッドによれば、狭ピッチコイルでありながらも熱引きに優れるので、サーマルプロトリュージョンが防止された薄膜磁気ヘッドを実現できる。
【００６７】
また、本発明に係る磁気ヘッドの製造方法によれば、コイルからの発熱を放出しやすい構造とし、狭ピッチコイル形成が可能で、コイル溝の深さを高度に制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の磁気ディスク装置概念の概略図である（但し、図の拡大倍率は均一では無い）。
【図２】本発明の薄膜磁気ヘッドの断面概略図を示す（但し、図の拡大倍率は均一では無い）。
【図３】図３（ａ）〜（ｊ）は、本発明の２層コイル形成工程を示す。
【図４】従来のコイル形成法において、コイルピッチを２μｍ以下にした時のコイル断面図を示す（但し、図の拡大倍率は均一では無い）。
【図５】アルミナをＲＩＥ行った際の、エッチングバイアスとアルミナ、レジスト、クロムのエッチング速度の関係を示すグラフ。
【図６】コイル絶縁材料をアルミナとレジストに変えたときのヘッド損失とＴＰＲ量の関係を示すグラフ。
【図７】下層コイル幅を変化させたときの、ＴＰＲ量の変化を示すグラフ。
【図８】本発明の垂直ヘッドの原理図を示す（但し、図の拡大倍率は均一では無い）。
【図９】本発明の垂直ヘッドに適用した断面該略図を示す（但し、図の拡大倍率は均一では無い）。
【図１０】本発明の薄膜磁気ヘッドの断面概略図を示す（但し、図の拡大倍率は均一では無い）。
【図１１】トンネル磁気抵抗素子の断面概略図を示す（但し、図の拡大倍率は均一では無い）。
【図１２】従来技術と本技術適用した場合の、磁気抵抗効果素子における抵抗変化率の面積依存性を示すグラフ。
【符号の説明】
１…磁気ディスク、２…支持体、３…磁気ヘッド、４…磁化信号、５…下部磁気シールド、６…磁区制御膜、７…巨大磁気抵抗効果膜、８…上部磁気シールド、９…下部磁気コア、１０…上部磁気コア、１１…アルミナ，アルミナを含む無機化合物、１２…２層コイル、１３…無機絶縁膜、１４…金属膜、１５…下層コイルフォトレジストパターン、１６…下層コイル、１７…アルミナを含む無機化合物、１８…上層コイルフォトレジスト、１９…溝、１９ａ…上層コイル幅、１９ｂ…下層コイル幅、２０…めっき下地膜、２１…Ｃｕめっき膜、２２…上層コイル、２３…ボイド、２４…主磁極、２５…磁束、２６…補助磁極、２７…裏打ち層、２８…ヨーク、２９…基板、３０…下部電極、３１…磁気抵抗効果膜、３２…保護絶縁膜、３３…硬磁性膜、３４…第二の保護絶縁膜、３５…上部電極、３６…下地層、３７…反強磁性層、３８…第一の強磁性層、３９…トンネル障壁層、４０…非磁性導電層、４１…第２の強磁性層、４２…保護層。

Claims

下部シールドと、上部シールドと、前記下部シールドと上部シールドとの間に形成された磁気抵抗効果素子と、下部磁極と、上部磁極と、コイルとを備える磁気ヘッドにおいて、
前記コイルは、下層コイル部と上層コイル部とを有し、前記下層コイルの幅は前記上層コイルの幅よりも大きいことを特徴とする磁気ヘッド。
前記コイルは絶縁材料により内包され、前記絶縁材料はＡｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２から選ばれる少なくとも１種以上の無機化合物で有ることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
前記磁気抵抗効果素子が，少なくとも，第一の強磁性層／中間層／第二の強磁性層を含む積層体から成り，前記第一の強磁性層の磁化方向が感知すべき信号磁界に対して固定されており，信号磁界に応じて前記第二の強磁性層の磁化が回転し，前記第一の強磁性層の磁化との相対角度が変わることにより磁気抵抗効果を生じる磁気抵抗効果膜と，前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極と，前記第二の強磁性層の磁化方向を安定化する磁区制御手段とを有する磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
前記磁気抵抗効果膜の前記中間層がトンネル障壁層であり、前記電極が前記第１の強磁性層とトンネル障壁層の界面、および、トンネル障壁層と前記第２の強磁性層の界面をセンス電流が貫くように設けられていることを特徴とする請求項３記載の磁気ヘッド。
前記トンネル障壁層がＡｌ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物、Ｔａ酸化物Ｍｇ酸化物、Ａｌ窒化物、Ｓｉ窒化物、Ｚｒ窒化物、Ｈｆ窒化物のうち少なくとも１つからなることを特徴とする請求項４記載の磁気ヘッド。
前記磁気抵抗効果膜の前記中間層が非磁性導電層であり、前記電極が前記第１の強磁性層と非磁性導電層、および、非磁性導電層と前記第２の強磁性層の界面をセンス電流が貫くように設けられていることを特徴とする請求項３記載の磁気ヘッド。
前記非磁性導電層が、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇのうち少なくとも一つの元素を含む薄膜からなることを特徴とする６記載の磁気ヘッド。
前記磁気抵抗効果膜の前記中間層が導電材料と、酸化物、窒化物、炭化物、硼化物のグループから選ばれる少なくとも１つの材料とを含み、前記電極が前記第１の強磁性層と前記中間層、および、前記中間層と前記第２の強磁性層の界面をセンス電流が貫くように設けられていることを特徴とする請求項３記載の磁気ヘッド。
前記中間層が、Ｃｕ層と、Ｃｏ、Ｆｅ，Ｎｉのうち少なくとも一つの元素を含む薄膜を酸化した層と、Ｃｕ層の積層体であることを特徴とする請求項８記載の磁気ヘッド。
下部シールド上に磁気抵抗効果素子を形成し、前記磁気抵抗効果素子上に上部シールドを形成し、前記上部シールド上に下部磁気コアを形成し、前記下部磁気コア上にコイル及び上部磁気コアを形成する磁気ヘッドの製造方法において、
前記コイルを形成するに際し、下部磁気コア上に第１の無機化合物膜を形成し、
前記第１の無機化合物膜上に金属膜を形成し、
前記金属膜上に所定形状の下層コイルと同一パターンの下層レジストを形成し、前記下層レジストをマスク材としてエッチングにより下層コイルを形成し、
前記下層レジストを除去し、
前記下部下層コイル上に第２の無機化合物膜をスパッタリングにより形成し、
前記第２の無機化合物膜上に所定形状の上層コイルと同一パターンの上層レジストを形成し、
前記上層レジストをマスク材とし且つ、前記下層コイルをストッパ層としてエッチングにより第２の無機化合物膜に上層コイルと同一パターンの溝を形成し、
前記溝に下地膜を形成し、
前記上層レジストを除去し、
上記溝内に金属膜をめっきして上層コイルを形成することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
前記下層コイルの幅を、前記上層コイルの幅よりも大きくすることを特徴とする請求項３記載の磁気ヘッドの製造方法。
前記第１の無機化合物膜及び第２の無機化合物膜は、アルミナを含有することを特徴とする請求項１０記載の磁気ヘッドの製造方法。