JP2008165940A - Ｃｐｐ型磁気抵抗効果ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドを作成する際に、ＣＭＰを利用したリフトオフプロセスを用いると磁区制御層が削れてしまい、安定性の高い再生ヘッドを作成し難い。
【解決手段】下部磁気シールド１０の上部に、ＣＰＰ型磁気抵抗効果膜１１が設けられる。ＣＰＰ型磁気抵抗効果膜１１の中間層３２と自由層３１の両脇には、リフィル絶縁膜１２と磁区制御層１３が設けられ、リフィル絶縁膜１２の側壁で自由層３１の上部に、磁区制御層１３の高さを規定する側壁保護膜１７が設けられる。磁区制御層１３の膜厚を大きくするために、磁区制御層１３とリフィル絶縁膜１２の高さは、自由層３１の上面より高くなっている。自由層３１と磁区制御層１３とリフィル絶縁膜１２の上面に磁気シールド下地膜１９が設けられ、その上部に上部磁気シールド１４が設けられる。
【選択図】図１
【解決手段】下部磁気シールド１０の上部に、ＣＰＰ型磁気抵抗効果膜１１が設けられる。ＣＰＰ型磁気抵抗効果膜１１の中間層３２と自由層３１の両脇には、リフィル絶縁膜１２と磁区制御層１３が設けられ、リフィル絶縁膜１２の側壁で自由層３１の上部に、磁区制御層１３の高さを規定する側壁保護膜１７が設けられる。磁区制御層１３の膜厚を大きくするために、磁区制御層１３とリフィル絶縁膜１２の高さは、自由層３１の上面より高くなっている。自由層３１と磁区制御層１３とリフィル絶縁膜１２の上面に磁気シールド下地膜１９が設けられ、その上部に上部磁気シールド１４が設けられる。
【選択図】図１
Description
本発明は、磁気的に記録された情報を再生する磁気抵抗センサーを含む再生磁気ヘッドに係り、特に膜面に垂直な方向に検出電流を流すＣＰＰ構造の磁気抵抗効果ヘッドおよびその製造方法に関する。
ハードディスクドライブなどに代表される磁気記録装置は、近年の情報化社会の流れを受けて記憶量の大容量化が期待されている。記憶量の大容量化のためには磁気記録装置の単位面積当りの記録密度を高くする必要があり、磁気抵抗効果を利用した再生素子の高感度化技術の向上やトラック幅の狭小化技術向上などが進められている。
数Ｇｂ／ｉｎ２の低記録密度においては、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）を用いて記録媒体上の磁気的信号を電気信号に変換していたが、これを超える高記録密度においては、より高感度な巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を用いた再生素子が使用されるようになった。しかしながら、さらなる高記録密度化が進むと、膜面に垂直な方向に検出電流を流すＣＰＰ(current perpendicular to the plane)方式のＧＭＲ（ＣＰＰ−ＧＭＲ）や、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）などの高感度の再生素子の使用が必須となる。また、トラック幅の狭小化のために、マスクパターン形成において、露光条件によってレジスト寸法を狭くする技術の開発が進められている。
数Ｇｂ／ｉｎ２の低記録密度においては、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）を用いて記録媒体上の磁気的信号を電気信号に変換していたが、これを超える高記録密度においては、より高感度な巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を用いた再生素子が使用されるようになった。しかしながら、さらなる高記録密度化が進むと、膜面に垂直な方向に検出電流を流すＣＰＰ(current perpendicular to the plane)方式のＧＭＲ（ＣＰＰ−ＧＭＲ）や、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）などの高感度の再生素子の使用が必須となる。また、トラック幅の狭小化のために、マスクパターン形成において、露光条件によってレジスト寸法を狭くする技術の開発が進められている。
図１１にＣＰＰ方式の磁気抵抗効果ヘッドの基本的な構造を示す。図１１は浮上面方向から見た再生素子の断面図である。ＣＰＰ方式の磁気抵抗効果ヘッドは、強磁性体を含む合金からなる自由層３１と固定層３３、固定層３３の磁化方向を固定するための反強磁性層３４、また自由層と固定層の間に挟まれた非磁性体からなる中間層３２にて構成される磁気抵抗効果膜１１と、その上下に配置された電極を兼ねる磁気シールド層１４、１０と、電極を電気的に絶縁するためのリフィル絶縁膜１２と、リフィル絶縁膜１２を介して自由層３１の磁化方向を制御する磁区制御層１３によって構成される。
自由層３１は記録媒体に記録された磁化情報からの入力磁化方向によってその磁化方向を変化させる。自由層３１の磁化方向が変化した時、固定層３３との磁化方向の差によって磁気センサー部の抵抗が変化する。ハードディスクドライブは、この抵抗変化を電気信号に変換し読み取る構造となっている。従って、磁気センサー部の抵抗変化を読み取るために電流を流す必要があり、上下磁気シールド層１４、１０は電極膜も兼ねる。
磁区制御層１３は、自由層端部になるべく近くなるように配置され、自由層３１にバイアス磁界を印加する構造となっている。これは、自由層３１の磁化方向は記録媒体に記録された情報の微弱な記録磁界に敏感に反応し変化する様に構成されるが、その初期磁化状態と記録磁界入力時に変化した時の磁化状態の再現性と安定性を確保するためにバイアス磁界の印加が必要なためである。すなわち、磁気記録媒体からの入力磁界を受け磁化回転する自由層３１は、単磁区化されないで磁区を持っていると、記録磁界入力時、磁壁移動が発生し、バルクハウゼンノイズなどの各種ノイズの原因となるとともに、初期磁化状態と磁化時の磁化状態の再現性が失われ出力変動等の現象として現れ、再生信号の品質が劣化する。この自由層３１の磁区を単磁区化するために、自由層にバイアス磁界を印加する構造となっている。
ＣＰＰ方式の再生素子のトラック幅形成プロセスにおいては、特許文献１に記載されているようなリフトオフ法が使用される。下部電極上に形成された磁気抵抗効果膜上にＴ型レジストパターンを形成し、Ｔ型レジストパターンをマスクとしてイオンミリングにより磁気抵抗効果膜をパターニングし、その後、このＴ型レジストパターンを残したまま、リフィル絶縁膜と磁区制御層を形成し、Ｔ型レジストパターンを除去する。この時、Ｔ型レジストパターン裾のアンダーカットと呼ばれるくぼみの部分の幅を制御することによって、リフィル絶縁膜と磁区制御層は連続な膜ではなくなるため、レジストを溶解するプロセスと共にレジストパターン上に成膜されたリフィル絶縁膜と磁区制御層は除去される。その後、この上に上部電極を形成する。
しかしトラック幅が１００ｎｍより狭い素子を作成しようとした場合には、たとえ露光技術の進歩によって狭小なマスクパターンが形成できたとしても、アンダーカットの制御が困難となり、リフトオフができないという問題が生じる。
しかしトラック幅が１００ｎｍより狭い素子を作成しようとした場合には、たとえ露光技術の進歩によって狭小なマスクパターンが形成できたとしても、アンダーカットの制御が困難となり、リフトオフができないという問題が生じる。
特許文献２には、磁気抵抗効果素子のパターニングに使用したマスクを残したまま磁区制御層を積層した後、マスク上に形成された磁区制御層及びマスク表面層を化学的機械研磨（ＣＭＰ）による平坦化工程により除去してマスクを露出させ、この露出したマスクを除去することにより、磁気抵抗効果素子の上から磁区制御層を除去するリフトオフが困難になる問題を防止できることが記載されている。さらに、マスクを除去した後に形成された上部電極が、磁気抵抗効果素子に向けて延びる突出部によって磁気抵抗効果膜と接合している磁気ヘッドを作成できることが記載されている。
また、特許文献３には、リフトオフ工程の際にＣＭＰを利用し、レジストパターンを除去する方法が述べられている。この方法によれば磁気抵抗効果膜の上に第１のＣＭＰストッパー膜、磁気抵抗効果膜の両端に配置された磁気バイアス層と導電層を含むリード層の上に第２のＣＭＰストッパー膜を配置し、ＣＭＰによってレジストパターンとレジストパターン上の不要な膜を除去することによって、狭トラック幅をもつ再生素子が作成できることが記載されている。
ＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッド（ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド、ＴＭＲヘッド）においては、センサージャンクション両脇に絶縁膜を介して磁区制御層を配置するために、自由層と磁区制御層の距離が離れてしまので、磁気抵抗効果膜面に平行な検出電流を流すＣＩＰ構造より厚い磁区制御層が必要である。そのためには磁気抵抗効果膜の上表面より上側に磁区制御層を突出させる必要がある。
特許文献２に記載された磁気ヘッドは、磁区制御層と上部磁気シールドの間に上層絶縁膜を設けるものであり、磁区制御層の膜厚を大きくできない構成である。
特許文献２に記載された磁気ヘッドは、磁区制御層と上部磁気シールドの間に上層絶縁膜を設けるものであり、磁区制御層の膜厚を大きくできない構成である。
特許文献３に記載されているように、ＣＭＰを利用したリフトオフでは、ＣＭＰの平坦化効果によって素子トラック部分の不要なレジストや磁区制御層を除去することができる。しかし、同時にＣＭＰストッパー膜に保護されていない磁区制御層を必要以上に削り取ってしまう問題がある。例えば図１２に示すように、磁気抵抗効果膜１１の上面に第１のＣＭＰストッパー膜１５を形成し、レジストパターン１８を用いてパターニングした後に、磁気抵抗効果膜１１及びレジストパターン１８の両脇とレジストパターン１８の上面にリフィル絶縁膜１２と磁区制御層１３を積層し、両脇の磁区制御層１３の上面に第２のＣＭＰストッパー膜１６を形成した状態で、第１のＣＭＰストッパー膜１５と第２のＣＭＰストッパー膜１６の間に段差が発生するが、ＣＭＰプロセスは段差を平坦化する効果があるため、この状態でＣＭＰによるリフトオフプロセスを行うと、図１３に示すように第１のＣＭＰストッパー膜１５と第２のＣＭＰストッパー膜１６に保護されていないＣＭＰ研磨レートの大きいリフィル絶縁膜１２と磁区制御層１３の一部は、図１４に示すようにＣＭＰによって容易に削り取られてしまう。これはストッパー膜となるＤＬＣは硬度は大きいが脆い材料であるため、薄膜としたときの平面方向からのＣＭＰに対して研磨レートは小さいが、ＤＬＣ薄膜の端部においては研磨レートは大きいため磁区制御層１３を保護できず削れてしまうためである。この結果、素子近傍での磁区制御層１３の膜厚が減少し、バイアス磁界の低下を招いてしまう。ＣＰＰ構造磁気ヘッドではリフィルによる絶縁が必要であるため、自由層と磁区制御層の距離が離れてしまうことから、この磁区制御層膜厚の減少によるバイアス磁界の減少は、ＣＩＰ構造ヘッドより影響が大きい。したがって、ＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドを作成する際に、ＣＭＰを利用したリフトオフプロセスを用いると磁区制御層が削れてしまい、安定性の高い再生ヘッドを作成し難いという課題がある。
本発明の目的は、バイアス磁界に起因する再生出力の変動を抑えたＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドを提供することである。
本発明の他の目的は、ＣＭＰを利用したリフトオフプロセスを用いた場合でも、磁気抵抗効果膜近傍での磁区制御層の膜厚減少を防止するＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドの製造方法を提供することである。
本発明の他の目的は、ＣＭＰを利用したリフトオフプロセスを用いた場合でも、磁気抵抗効果膜近傍での磁区制御層の膜厚減少を防止するＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドの製造方法を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明のＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドにおいては、
下部磁気シールド層と、
下部磁気シールド層の上部に積層された、反強磁性層と、強磁性体を含む合金からなる固定層と、非磁性体からなる中間層と、強磁性体を含む合金からなる自由層とを有する磁気抵抗効果膜と、
磁気抵抗効果膜の両脇に、この磁気抵抗効果膜の上面よりも突出して設けられた、リフィル絶縁膜および磁区制御層と、
リフィル絶縁膜の側壁で、かつ磁気抵抗効果膜の上部に設けられた、磁区制御層の高さを規定する側壁保護膜と、
磁気抵抗効果膜と磁区制御層の上面に設けられた上部磁気シールド層と、を有することを特徴とする。
下部磁気シールド層と、
下部磁気シールド層の上部に積層された、反強磁性層と、強磁性体を含む合金からなる固定層と、非磁性体からなる中間層と、強磁性体を含む合金からなる自由層とを有する磁気抵抗効果膜と、
磁気抵抗効果膜の両脇に、この磁気抵抗効果膜の上面よりも突出して設けられた、リフィル絶縁膜および磁区制御層と、
リフィル絶縁膜の側壁で、かつ磁気抵抗効果膜の上部に設けられた、磁区制御層の高さを規定する側壁保護膜と、
磁気抵抗効果膜と磁区制御層の上面に設けられた上部磁気シールド層と、を有することを特徴とする。
上記他の目的を達成するために、本発明のＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドの製造方法においては、
基板の上部に下部電極兼下部磁気シールド層を形成する工程と、
下部電極兼下部磁気シールド層の上部に反強磁性層と、強磁性体を含む合金からなる固定層と、非磁性体からなる中間層と、強磁性体を含む合金からなる自由層を積層して磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
磁気抵抗効果膜の上部に金属膜を形成する工程と、
金属膜の上に第１のＣＭＰストッパー膜を形成する工程と、
第１のＣＭＰストッパー膜の上に、レジストパターンを形成する工程と、
レジストパターンをマスクとして、第１のＣＭＰストッパー膜をパターニングする工程と、
金属膜をイオンビームスパッタ法にてスパッタし、パターニングした第１のＣＭＰストッパー膜とレジストパターンの側壁に、側壁保護膜を形成する工程と、
磁気抵抗効果膜をミリングによってパターニングする工程と、
パターニングした磁気抵抗効果膜の両脇に、リフィル絶縁膜と磁区制御層を形成する工程と、
磁区制御層上に第２のＣＭＰストッパー膜を形成する工程と、
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）にてレジストパターンとレジストパターン上に堆積したリフィル絶縁膜と磁区制御層を除去する工程と、
第１のＣＭＰストッパー膜及び第２のＣＭＰストッパー膜を除去する工程と、
上部電極兼上部磁気シールド層を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
基板の上部に下部電極兼下部磁気シールド層を形成する工程と、
下部電極兼下部磁気シールド層の上部に反強磁性層と、強磁性体を含む合金からなる固定層と、非磁性体からなる中間層と、強磁性体を含む合金からなる自由層を積層して磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
磁気抵抗効果膜の上部に金属膜を形成する工程と、
金属膜の上に第１のＣＭＰストッパー膜を形成する工程と、
第１のＣＭＰストッパー膜の上に、レジストパターンを形成する工程と、
レジストパターンをマスクとして、第１のＣＭＰストッパー膜をパターニングする工程と、
金属膜をイオンビームスパッタ法にてスパッタし、パターニングした第１のＣＭＰストッパー膜とレジストパターンの側壁に、側壁保護膜を形成する工程と、
磁気抵抗効果膜をミリングによってパターニングする工程と、
パターニングした磁気抵抗効果膜の両脇に、リフィル絶縁膜と磁区制御層を形成する工程と、
磁区制御層上に第２のＣＭＰストッパー膜を形成する工程と、
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）にてレジストパターンとレジストパターン上に堆積したリフィル絶縁膜と磁区制御層を除去する工程と、
第１のＣＭＰストッパー膜及び第２のＣＭＰストッパー膜を除去する工程と、
上部電極兼上部磁気シールド層を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、ＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドのバイアス磁界の減少を防止することができるので、再生出力の低下を抑えることができる。
また、ＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドの製造において、ＣＭＰを利用したリフトオフプロセスを用いた場合でも、磁気抵抗効果膜近傍での磁区制御層の膜厚減少を防止することができる。
また、ＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドの製造において、ＣＭＰを利用したリフトオフプロセスを用いた場合でも、磁気抵抗効果膜近傍での磁区制御層の膜厚減少を防止することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明の第１の実施例によるＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドを浮上面側から見た図である。このＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドは、ミリングを下部磁気シールド１０まで行わず、センサー膜中間層３２で止めたパーシャルミルＣＰＰ構造磁気ヘッドである。パーシャルミルを行うと、ミリング量が少なくてすむため、再付着物が少ない、磁気抵抗効果膜へのイオン照射ダメージが少ない、などの利点がある。図示しない基板上に下部磁気シールド１０が設けられ、下部磁気シールド層１０の上部に、反強磁性層３４と、強磁性体を含む合金からなる固定層３３と、非磁性体からなる中間層３２と、強磁性体を含む合金からなる自由層３１とで構成されるＣＰＰ型磁気抵抗効果膜１１が設けられている。ＣＰＰ型磁気抵抗効果膜１１の中間層３２と自由層３１の両脇には、リフィル絶縁膜１２と磁区制御層１３が設けられ、リフィル絶縁膜１２の側壁で自由層３１の上部に、磁区制御層１３の高さを規定する側壁保護膜１７が設けられている。磁区制御層１３の膜厚を大きくするために、磁区制御層１３とリフィル絶縁膜１２の高さは、自由層３１の上面より高くなっている。自由層３１と磁区制御層１３とリフィル絶縁膜１２の上面に磁気シールド下地膜１９が設けられ、その上部に上部磁気シールド層１４が設けられている。反強磁性層３４は、固定層３３の磁化方向を固定する。磁区制御層１３はリフィル絶縁膜１２を介して自由層３１の磁化方向を制御する。リフィル絶縁膜１２は、電極を兼ねる下部磁気シールド層１０及び上部磁気シールド層１４と、磁区制御層１３との導通を絶縁するためのものである。
図１は、本発明の第１の実施例によるＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドを浮上面側から見た図である。このＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドは、ミリングを下部磁気シールド１０まで行わず、センサー膜中間層３２で止めたパーシャルミルＣＰＰ構造磁気ヘッドである。パーシャルミルを行うと、ミリング量が少なくてすむため、再付着物が少ない、磁気抵抗効果膜へのイオン照射ダメージが少ない、などの利点がある。図示しない基板上に下部磁気シールド１０が設けられ、下部磁気シールド層１０の上部に、反強磁性層３４と、強磁性体を含む合金からなる固定層３３と、非磁性体からなる中間層３２と、強磁性体を含む合金からなる自由層３１とで構成されるＣＰＰ型磁気抵抗効果膜１１が設けられている。ＣＰＰ型磁気抵抗効果膜１１の中間層３２と自由層３１の両脇には、リフィル絶縁膜１２と磁区制御層１３が設けられ、リフィル絶縁膜１２の側壁で自由層３１の上部に、磁区制御層１３の高さを規定する側壁保護膜１７が設けられている。磁区制御層１３の膜厚を大きくするために、磁区制御層１３とリフィル絶縁膜１２の高さは、自由層３１の上面より高くなっている。自由層３１と磁区制御層１３とリフィル絶縁膜１２の上面に磁気シールド下地膜１９が設けられ、その上部に上部磁気シールド層１４が設けられている。反強磁性層３４は、固定層３３の磁化方向を固定する。磁区制御層１３はリフィル絶縁膜１２を介して自由層３１の磁化方向を制御する。リフィル絶縁膜１２は、電極を兼ねる下部磁気シールド層１０及び上部磁気シールド層１４と、磁区制御層１３との導通を絶縁するためのものである。
側壁保護膜１７は、後述するＣＭＰによるリフトオフプロセスにおいて、不要なレジストパターン、レジストパターンの側面及び上面のリフィル絶縁膜１２と磁区制御層１３を除去する際に、磁区制御層１３が必要以上に削られるのを保護するものであり、ＣＭＰによる研磨レートが遅いことが求められる。一般にＣＭＰ研磨レートは、材料の硬度に依存しており、Down force（加重）６ｐｓｉの時の主な材料の研磨レートとビッカース硬度は、図２に示すとおりである。また、側壁保護膜１７の厚さはトラック幅の寸法精度の関係からできるだけ薄いほうが望ましく、少なくとも１０ｎｍ以下である事が望ましい。実際の研磨時間が６０秒ほどであることを考えると、研磨レートが１０ｎｍ／ｍｉｎ未満の材料を用いるのが適切である。したがって、側壁保護膜１７としては、はビッカース硬度が少なくとも８０ＨＶより高い金属又はその金属を含む合金材料を用いる事が望ましく、ＣＭＰ研磨レートとビッカース硬度の関係から、表１に示されるＣｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｗから選ばれる金属、又はそれらを含む合金が候補となる。
上記第１の実施例によるＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドによれば、リフィル絶縁膜１２の側壁に側壁保護膜１７を設けることにより、ＣＭＰによるリフトオフプロセスにおいて、磁区制御層１３が必要以上に削られるのを保護するので、磁気抵抗効果膜近傍の磁区制御層の膜厚を大きくすることができ、自由層に対して効率よくバイアス磁界を印加することができる。したがって、再生出力の低下を抑えることができる。
次に、図３Ａ〜図３Ｉを参照して上記第１の実施例のＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドの製造方法を説明する。図３Ａに示すように、図示されていないアルチック基板の上にアルミナからなるアンダーコートを形成し、その上にスパッタリング法、あるいはメッキ法とフォトリソグラフィーを組み合わせたプロセスにてパーマロイパターン１０を形成する。この様に形成されたパーマロイパターン１０は素子の下部電極となるものであり、磁性膜を用いていることにより素子の下部磁気シールド層も兼ねる。その後、例えばアルミナなどの絶縁膜を堆積し、ＣＭＰ（化学的機械的研磨法）により表面を平滑化する。この処理により、基板の表面はパーマロイパターンとパターン周辺の絶縁膜により平坦な表面を形成する。このように形成した下部磁気シールド層１０の上にＣＰＰ型磁気抵抗効果膜１１をスパッタ法で形成する。このＣＰＰ型磁気抵抗効果膜１１は図１で説明したように強磁性体を含む合金からなる自由層３１と固定層３３、固定層３３の下に配置された固定層３３の磁化方向を固定するための反強磁性体からなる反強磁性層３４、また自由層３１と固定層３３の2層間に挟まれた非磁性体からなる中間層３２にて構成される。続いて側壁保護膜１７を形成するための材料となる金属膜３５を成膜する。側壁保護膜１７はこの後の工程で形成されるリフィル絶縁膜１２と磁区制御膜１３をＣＭＰによる削れから保護するための膜である。
次に図３Ｂに示すように、金属膜３５の上に第１のＣＭＰストッパー膜１５を形成する。この第１のＣＭＰストッパー膜１５は、後工程にてＣＭＰを行う際、ＣＰＰ型磁気抵抗効果膜１１をＣＭＰのダメージから保護するために形成される。この第１のＣＭＰストッパー膜１５は、リフトオフ終了後にエッチングにて除去可能な材料、例えば酸素プラズマにて容易にエッチング可能であり、ＣＭＰ研磨レートの小さなＤＬＣ(diamond like carbon)を使用すると良い。
次に図３Ｃに示すように、ＣＰＰ型磁気抵抗効果膜１１をパターニングするためのレジストパターン１８をフォトリソグラフィーによって形成する。続いて図３Ｄに示すように、ＲＩＥ(reactive ion etching)もしくはイオンミリングによって第１のＣＭＰストッパー膜１５をパターニングする。続いて金属膜３５をイオンビームスパッタ法にてスパッタすることにより、図３Ｅに示すようにパターニングした第１のＣＭＰストッパー膜１５とその上のレジストパターン１８の側壁部に側壁保護膜１７を形成した後、ＣＰＰ型磁気抵抗効果膜１１をミリングによってパターニングする。ミリングはＣＰＰ型磁気抵抗効果膜１１の中間層３２の位置で止める。この際ミリング条件を最適化することによって形成した側壁保護膜１７を除去してしまわないことが重要である。
次に図３Ｆに示すように、リフィル絶縁膜１２を形成した後、磁区制御層１３をスパッタ法によって形成し、さらに磁区制御層１３の上に第２のＣＭＰストッパー膜１６を形成する。この第２のＣＭＰストッパー膜１６は、この後の工程にて行われるＣＭＰを利用したリフトオフプロセスから磁区制御層１３を保護するために配置される。この第２のＣＭＰストッパー膜１６は、リフトオフ終了後にエッチングにて除去可能な材料、例えば酸素プラズマにて容易にエッチング可能であり、ＣＭＰ研磨レートの小さな例えばＤＬＣを使用すると良い。
次に図３Ｇに示すように、ＣＭＰにてレジストパターン１８とレジストパターン上に堆積した不要なリフィル絶縁膜と磁区制御層を除去する。この際、側壁保護膜１７がリフィル絶縁膜１２と磁区制御層１３の削れを抑止するため、この方法にて作成したＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドは、図１に示すように磁区制御層１３が上部磁気シールド層１４側に突出した形状となる。言い換えれば上部磁気シールド層１４は下に凸の形状となる。
次に図３Ｈに示すように、不要な第１のＣＭＰストッパー膜１５及び第２のＣＭＰストッパー膜１６を、酸素を用いたＲＩＥによって除去する。この後、図３Ｉに示すように、スパッタリング法、あるいはメッキ法とフォトリソグラフィーを組み合わせたプロセスにて、非磁性金属材料による磁気シールド下地膜１９と上部電極を兼ねた上部磁気シールド層１４を順に形成する。
上記製造方法によって作成したＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドと、従来のＣＭＰを利用したリフトオフにて作成したＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドにおいて、外部磁界に対する抵抗値変化のトランスファーカーブから求められるバイアス磁界を比較したところ、上記製造方法によって作成したＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドのバイアス磁界は、従来の側壁保護膜を使用しない磁気ヘッドにくらべて約2.25倍の大きさであった。また断面ＴＥＭ写真から見積もられる磁区制御層の体積は、従来の側壁保護膜を使用しない磁気ヘッドにくらべて約２倍であった。
図４は、第１の実施例によるＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドの変形例を浮上面から見た図である。第１の実施例との違いは、磁気シールド下地膜１９が省略されている点である。言い換えれば、図１の磁気シールド下地膜１９が磁性体で形成された構造である。この構造では図１に示す構造より上下磁気シールド層間距離（Gs）を狭く作成することができるので、記録密度を向上することができる。但し、上部磁気シールド層１４と磁区制御層１３の距離が近くなるため、磁区制御層１３からの磁束が上部磁気シールド１４に吸われてしまい、バイアス磁界が若干低下する。
図５は、第１の実施例によるＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドの他の変形例を浮上面から見た図である。第１の実施例との違いは、下部磁気シールド層１０までミリングしたフルミルＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドへ適用した構造である。この構造では磁区制御層１３の膜厚を図１及び図４に示す構造に比べて厚くできるため、再生出力のより安定な再生ヘッドを提供することができる。
図６は、第１の実施例によるＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドのさらに他の変形例を浮上面から見た図である。図５に示した構造において、磁気シールド下地膜が省略されている構造である。この構造では磁区制御層１３の膜厚を大きくすることができ、かつ上下磁気シールド層間距離（Gs）を狭くすることができ、る。
次に図７を参照して、第２の実施例によるＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドの構成を説明する。上記第１の実施例及びその変形例においては、ＣＭＰストッパー膜１５，１６としてＤＬＣ膜を用いたが、これに限らず抵抗率が低く、耐酸性、耐アルカリ性が高い金属材料、たとえばＣｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｗ、やそれらを含む合金などを使用することができる。この場合は、ＣＭＰストッパー膜は上下磁気シールド層間隔（Gs）を調整するためのギャップ層を兼ねることになり、ウエハプロセスとしては保護膜除去プロセスを省略できる利点がある。図７はパーシャルミルの場合であるが、磁気シールド下地膜１９が非磁性体の場合は、第１ＣＭＰストッパー膜２５も非磁性体となる。この場合上下磁気シールド層間隔（Gs）が広がるが、磁区制御層１３と上部磁気シールド層１４の距離が離れるので、バイアス磁界は自由層３１に効率よく印加することができる。
図８は、第２の実施例によるＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドの変形例を浮上面から見た図である。第２の実施例との違いは、磁気シールド下地膜１９が省略されている点である。言い換えれば、図７の磁気シールド下地膜１９が磁性体で形成された構造である。ＣＭＰストッパー膜２５が非磁性体の場合は、上記第２の実施例と同様の利点がある。ＣＭＰストッパー膜２５が磁性体の場合は、（Gs）を狭くできる利点があるが、バイアス磁界が若干減少する。
図９は、第２の実施例によるＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドの他の変形例を浮上面から見た図である。第２の実施例との違いは、下部磁気シールド層１０までミリングしたフルミルＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドへ適用した構造である。この構造では磁区制御層１３の膜厚を図７及び図８に示す構造に比べて厚くできるため、再生出力のより安定な再生ヘッドを提供することができる。
図１０は、第２の実施例によるＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドのさらに他の変形例を浮上面から見た図である。図９に示した構造において、磁気シールド下地膜１９が省略されている構造である。この構造では実施例２の効果に加え、磁区制御層１３の膜厚を大きくすることができ、かつ上下磁気シールド層間距離（Gs）を狭くすることができる。
以上説明したとおり、本発明の各実施例及びその変形例によれば、側壁保護膜をＣＰＰ型磁気抵抗効果膜より突出したリフィル絶縁膜の側壁に配置することによって、ＣＭＰを使用したリフトオフプロセスから磁区制御層の削れを抑えることによって、素子近傍の磁区制御層膜厚を大きくし、自由層へのバイアス磁界を向上させ、安定した再生出力を得ることができる。
１０…下部磁気シールド層、
１１…ＣＰＰ型磁気抵抗効果膜、
１２…リフィル絶縁膜、
１３…磁区制御層、
１４…上部磁気シールド層、
１５…第１のＣＭＰストッパー膜、
１６…第２のＣＭＰストッパー膜、
１７…側壁保護膜、
１８…レジストパターン、
１９…磁気シールド下地膜、
２５…第１のＣＭＰストッパー膜、
３１…自由層、
３２…中間層、
３３…固定層、
３４…反強磁性層、
３５…金属膜。
１１…ＣＰＰ型磁気抵抗効果膜、
１２…リフィル絶縁膜、
１３…磁区制御層、
１４…上部磁気シールド層、
１５…第１のＣＭＰストッパー膜、
１６…第２のＣＭＰストッパー膜、
１７…側壁保護膜、
１８…レジストパターン、
１９…磁気シールド下地膜、
２５…第１のＣＭＰストッパー膜、
３１…自由層、
３２…中間層、
３３…固定層、
３４…反強磁性層、
３５…金属膜。
Claims (14)
- 下部磁気シールド層と、
前記下部磁気シールド層の上部に積層された、反強磁性層と、強磁性体を含む合金からなる固定層と、非磁性体からなる中間層と、強磁性体を含む合金からなる自由層とを有する磁気抵抗効果膜と、
前記磁気抵抗効果膜の両脇に、該磁気抵抗効果膜の上面よりも突出して設けられた、リフィル絶縁膜および磁区制御層と、
前記リフィル絶縁膜の側壁で、かつ前記磁気抵抗効果膜の上部に設けられた、前記磁区制御層の高さを規定する側壁保護膜と、
前記磁気抵抗効果膜と磁区制御層の上面に設けられた上部磁気シールド層と、を有することを特徴とするＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッド。 - 前記側壁保護膜が、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ及びＷの群からから選ばれる単一材料、若しくは前記材料を含む複合材料であることを特徴とする請求項１記載のＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッド。
- 前記側壁保護膜とリフィル絶縁膜と磁区制御層の高さが略同じであることを特徴とする請求項１記載のＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッド。
- 前記リフィル絶縁膜の底部は、前記磁気抵抗効果膜の中間層の位置であることを特徴とする請求項１記載のＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッド。
- 前記リフィル絶縁膜の底部は、前記磁気抵抗効果膜の反強磁性層の位置であることを特徴とする請求項１記載のＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッド。
- 前記磁気抵抗効果膜及び磁区制御層の上面と前記上部磁気シールド層の間に非磁性下地層を有することを特徴とする請求項１記載のＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッド。
- 下部磁気シールド層と、
前記下部磁気シールド層の上部に積層された、反強磁性層と、強磁性体を含む合金からなる固定層と、非磁性体からなる中間層と、強磁性体を含む合金からなる自由層とを有する磁気抵抗効果膜と、
前記磁気抵抗効果膜の両脇に、該磁気抵抗効果膜の上面よりも突出して設けられた、リフィル絶縁膜および磁区制御層と、
前記リフィル絶縁膜の側壁で、かつ前記磁気抵抗効果膜の上部に設けられた、前記磁区制御層の高さを規定する側壁保護膜と、
前記磁気抵抗効果膜の上部に設けられたギャップ層と、
前記ギャップ層と磁区制御層の上面に設けられた上部磁気シールド層と、を有することを特徴とするＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッド。 - 前記ギャップ層が、非磁性体であることを特徴とする請求項７記載のＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッド。
- 前記ギャップ膜が、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ及びＷの群からから選ばれる単一材料、若しくは前記材料を含む複合材料であることを特徴とする請求項７記載のＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッド。
- 基板の上部に下部電極兼下部磁気シールド層を形成する工程と、
前記下部電極兼下部磁気シールド層の上部に反強磁性層と、強磁性体を含む合金からなる固定層と、非磁性体からなる中間層と、強磁性体を含む合金からなる自由層を積層して磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜の上部に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜の上に第１のＣＭＰストッパー膜を形成する工程と、
前記第１のＣＭＰストッパー膜の上に、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記第１のＣＭＰストッパー膜をパターニングする工程と、
前記金属膜をイオンビームスパッタ法にてスパッタし、前記パターニングした第１のＣＭＰストッパー膜と前記レジストパターンの側壁に、側壁保護膜を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜をミリングによってパターニングする工程と、
前記パターニングした磁気抵抗効果膜の両脇に、リフィル絶縁膜と磁区制御層を形成する工程と、
前記磁区制御層上に第２のＣＭＰストッパー膜を形成する工程と、
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）にて前記レジストパターンとレジストパターン上に堆積したリフィル絶縁膜と磁区制御層を除去する工程と、
前記第１のＣＭＰストッパー膜及び第２のＣＭＰストッパー膜を除去する工程と、
上部電極兼上部磁気シールド層を形成する工程と、
を含むことを特徴とするＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。 - 前記金属膜が、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ及びＷの群からから選ばれる単一材料、若しくは前記材料を含む複合材料であることを特徴とする請求項１０記載のＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。
- 前記第１のＣＭＰストッパー膜及び第２のＣＭＰストッパー膜は、ＤＬＣ膜である
ことを特徴とする請求項１０記載のＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。 - 前記第１のＣＭＰストッパー膜及び第２のＣＭＰストッパー膜は、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ及びＷの群からから選ばれる単一材料、若しくは前記材料を含む複合材料であることを特徴とする請求項１０記載のＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。
- 前記上部電極兼上部磁気シールド層を形成する工程の前に、非磁性下地層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０記載のＣＰＰ型磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。
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