JP3008909B2 - 磁気抵抗効果型ヘッド - Google Patents

磁気抵抗効果型ヘッド

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JP3008909B2 JP9313106A JP31310697A JP3008909B2 JP 3008909 B2 JP3008909 B2 JP 3008909B2 JP 9313106 A JP9313106 A JP 9313106A JP 31310697 A JP31310697 A JP 31310697A JP 3008909 B2 JP3008909 B2 JP 3008909B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気ディスク装置、ある
いはVTR等の磁気テープ装置用の再生専用磁気抵抗効
果型ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】最近の磁気記録装置の記憶容量の増大に
伴い、例えば磁気ディスク装置ではトラック幅は数μm
になりつつある。また、装置は小型になり低周速度にな
っている。このように狭く記録された信号を高S/Nに
検出するヘッドとして、従来の誘導型ヘッドに代わり磁
気抵抗効果型ヘッドの開発が進められている。磁気抵抗
効果型ヘッドは、例えば図3に示したような構造をして
いる。(例えば第13回日本応用磁気学会学術講演概要
集(1989)pp228)この図はシャントバイアス
型ヘッドとよばれるヘッドである。磁気抵抗効果型ヘッ
ドは基板1に積層された下部シールド膜2、下部ギャッ
プ膜3、磁気抵抗効果膜4、シャントバイアス膜5、電
極6、上部ギャップ膜7、および上部シールド膜8より
構成される。各膜厚は上下部シールド膜2、8を除き、
一般に非常に薄い。例えば、磁気抵抗効果膜4は数10
nm、上部、下部ギャップ膜3、7は0.2μm程度で
ある。
【0003】磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、さらに高
密度に記録された信号を高S/Nに再生しようとする
と、磁気抵抗効果膜4、上部、下部ギャップ膜7、3の
膜厚をより小さくしなければならない。このように薄膜
化されると、パターニングにより下地膜がエッチングさ
れ、最悪の場合下地膜がなくなってしまうことさえ起こ
りうる。特に、被エッチング膜が熱い場合に顕著とな
る。図3に示したヘッドでは、上部シールド膜8のエッ
チング時における上部ギャップ膜7、さらには上部ギャ
ップ膜7の下に形成されている電極6のエッチングが問
題となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高密
度に記録された信号の再生に用いる磁気抵抗効果型ヘッ
ドを、高い歩留まりで、作製可能なヘッド構造を提供す
ることである。一般に基板内、基板間の膜厚分布、エッ
チング速度の分布等のために、被エッチング膜の下に形
成されている薄膜も多少なりともエッチングされてしま
う。特に、ヘッドの作製に多用されているイオンミリン
グ法等の物理的エッチングを主とするエッチング法では
顕著である。上述したように磁気抵抗効果ヘッドは非常
に薄い膜から構成されており、下地膜のエッチングは歩
留まりを著しく低下させる。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明では被エッチング膜の下に保護膜を形成し
た。保護膜の厚さを被エッチング膜の膜厚分布、エッチ
ング速度の分布を考慮して十分に厚くしておくことで、
上述の目的は達せられる。
【0006】
【作用】以下、本発明の作用を図1を用いて説明する。
図1は図3(b)のA−A断面に対応する図である。初
めに、基板1上に下部シールド2、下部ギャップ膜3、
磁気抵抗効果膜4、シャントバイアス膜5、電極6、上
部ギャップ膜7を形成する。その後、保護膜9を形成す
る。保護膜9は電気的絶縁材料で、摺動面には達してお
らず、かつ上部ギャップ膜7、電極6を被覆している。
続いて保護膜9上に上部シールド膜8を成膜し、パター
ニングする。上部シールド膜8の一端は保護膜9に達す
るように形成する。このようにすることにより、上部シ
ールド膜8のエッチング時において電極6、上部ギャッ
プ膜7がエッチングされることを防止できる。電極6は
外部の配線と接続しなければならないが、保護膜の一部
を除去することで可能となる。保護膜の厚さは、上部シ
ールド膜8の膜厚分布、エッチング速度の分布を考慮し
て決めるが、通常1μmもあれば十分である。また、保
護膜9の材質は保護膜9形成後の工程の、特に熱処理に
耐えるものであればAl23等の無機材料、あるいはホ
トレジストのような有機材料のどちらであってもかまわ
ない。
【0007】
【実施例】以下本発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。
【0008】(実施例1)図1を用いて述べる。基板1
はAl23−TiC板である。先ず、基板1上に下部シ
ールド膜2を成膜する。下部シールド膜2はNiFe合
金薄膜で、スパッタリング法で成膜した。膜厚は3μm
である。パターニングはホトレジスト膜をマスクとして
イオンミリング法で行った。続いて下部ギャップ膜3と
してAl23をスパッタリング法で成膜した。膜厚は
0.19μmである。下部ギャップ膜3上に磁気抵抗効
果膜4、およびシャントバイアス膜5となるNiFe、
Nb膜を連続的に成膜する。成膜は真空蒸着法で行っ
た。それぞれの膜厚は25nm、36nmである。両膜
のパターニングは、ホトレジスト膜をマスクとしたイオ
ンミリング法で一括して行った。この工程においても下
部ギャップ膜3がエッチングされるが、その量は数nm
程度であり問題はない。これは磁気抵抗効果膜4、およ
びシャントバイアス膜5の膜厚が薄いこと、さらに両膜
に比較し下部ギャップ膜であるAl23のミリング速度
が小さいためである。次に、電極6を形成する。ここで
は、Cr/Cu/Cr積層膜を用いた。下層のCr膜は
下地膜との付着力を高め、上層のCr膜は付着力向上の
他に工程中でのCuの酸化を防止するための膜である。
膜厚はそれぞれ0.02、0.04、0.02μmとし
た。パターニングは上記同様ホトレジスト膜をマスクに
イオンミリング法で行った。この工程ではシャントバイ
アス膜5、および下部ギャップ膜3の両膜がエッチング
されるが、その量はわずかである。これはCr膜が非常
に薄いこと。Cuのミリング速度が下部ギャップ膜3で
あるAl23、シャント膜であるNbに比較し大きいた
めである。上部ギャップ膜7は下部ギャップ膜3と同じ
Al23で形成した。膜厚は0.15μmである。すな
わち、上部、下部シールド間隔で約0.4μmとなる。
パターニングは上記同様ホトレジスト膜をマスクにイオ
ンミリング法で行なった。上部ギャップ膜7のパターニ
ングでは電極6のエッチングが問題となる。この工程で
は、下地膜である電極5の方が上部ギャップ膜7である
Al23よりミリング速度が大きい。電極5がエッチン
グされる時間は、上部ギャップ膜7のエッチング時間の
約10%程度であった。Al23に対するCuのミリン
グ速度比は約5であるから、電極5は約75nmエッチ
ングされるが、上述したように電極5の膜厚は約0.4
μmあり問題にはならない。次に保護膜9を形成する。
保護膜9にはホトレジスト膜(OFPR800、東京応
化社製)を用いた。ホトレジスト膜は回転塗布法で成膜
し、膜厚は1μmとした。露光、現像を行ない、ホトレ
ジスト膜で電極5および電極5上の上部ギャップ膜7の
一部を被覆する。また、ホトレジスト膜は250℃、3
時間の熱処理を行ない、後の工程での熱処理に耐えるよ
うにした。次に、上部シールド膜8となるNiFe膜を
スパッタリング法で成膜する。膜厚は1μmである。パ
ターニングはホトレジスト膜をマスクにイオンミリング
法で行った。上部シールド膜のエッチングでは保護膜9
がエッチングされる。保護膜9がエッチングされる時間
は、上記同様上部シールド膜8のエッチング時間の約1
0%程度である。上部シールド膜であるNiFe膜と保
護膜9であるホトレジスト膜のミリング速度はほぼ同じ
であるから、保護膜9のエッチング量は約0.1μm程
度である。保護膜9の初期の膜厚は1μmであるから、
十分に電極5、および上部ギャップ膜7を保護できる。
ここでは保護膜9の膜厚を1μmとしたが、上部シール
ド膜8のエッチングに対し電極5、上部ギャップ膜7を
保護できればよく、最小では0.1μmでもよい。ただ
し、プロセスのマージンを考慮すれば0.2μm以上が
好ましい。最後に外部との接続を行うために保護膜9に
スルーホールを形成する。ここでは、レジスト膜をマス
クに酸素ガスを用いた反応性イオンエッチング法でパタ
ーニングした。
【0009】本実施例ではシャントバイアス型のヘッド
について述べたが、ソフトバイアス型、シャントバイア
ス型とソフトバイアス型を組合せた複合バイアス型等の
他のバイアス方式のヘッドでも本発明は有効である。
【0010】また、磁気抵抗効果膜4の両端に磁区制御
用の膜、が形成されたヘッドでも、同様な効果がある。
なお、磁区制御膜としてはFeMn反強磁性膜などがあ
る。
【0011】(実施例2)他の実施例として以下の方法
もある。本実施例はヘッドノイズの低減、およびプロセ
スの簡略化を目的にしている。ヘッドノイズを下げるた
めには電極6の電気抵抗を小さくすることが有効であ
る。図2に本実施例によるヘッドの断面構造を示す。本
図は図3のA−A断面に相当する図である。本実施例で
は、電極6の上に電極6の電気抵抗を低減するために導
体層10を形成した。導体層10は電極6より若干大き
くしておくほうが望ましい。導体層10としては上部シ
ールド膜8で兼用されることが有効で、工程数を増すこ
となく電気抵抗を低減できる。また、上記実施例1では
保護膜9で電極6上の全面を被覆した後、スルーホール
を形成した。しかし、本実施例では露光、現像工程では
じめからスルーホールを形成しておき、かつ上部シール
ド膜8で形成される導体層10が保護膜9の一部を覆う
ように形成した。このようにすることにより、上部シー
ルド膜8のエッチング工程で電極6および上部ギャップ
膜7がエッチングされるのを防止できるとともに、保護
膜9のスルーホール形成工程を省略できる。
【0012】電極5の電気抵抗をより下げるためには、
電極6の下に導体層を形成することも有効である。例え
ば、下部シールド膜2で導体層を構成するようにすれ
ば、工程数を増すことなく電気抵抗を低減できる。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、電極6および上部ギャ
ップ膜7は保護膜9で被覆されている。このために、厚
い上部シールド膜8のエッチング工程において電極6、
上部ギャップ膜7がエッチングされることを防止する。
特に電極6、上部ギャップ膜7が薄い場合にその効果は
顕著であった。例えば、上記実施例1の膜厚を持つヘッ
ドの歩留まりは、保護膜9がないと約30%であった
が、保護膜9を形成した本発明によるヘッドでは100
%であった。
【0014】また、電極6上に上部シールド膜8を積層
した結果、約2Ω低減できた。下部シールド膜でも電極
を兼用させるようにすれば、その効果はさらに顕著とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるシャントバイアス型の磁気抵抗効
果型ヘッドの断面図。
【図2】本発明によるシャントバイアス型の磁気抵抗効
果型ヘッドの断面図。
【図3】従来のシャントバイアス型磁気抵抗効果型ヘッ
ドの平面図及び断面図である。
【符号の説明】
1…基板、2…下部シールド膜、3…下部ギャップ膜、
4…磁気抵抗効果膜、5…シャントバイアス膜、6…電
極、7…上部ギャップ膜、8…上部シールド膜、9…保
護膜、10…導体膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 直樹 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 北田 正弘 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 5/39

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に形成された上部、下部シールド
    膜、磁気抵抗効果膜、該磁気抵抗効果膜にバイアス磁界
    を印加するバイアス膜、上記磁気抵抗効果膜に電気的に
    接続された電極、上記磁気抵抗効果膜および電極と上記
    上部、下部シールド膜間に形成された上部、下部ギャッ
    プ膜よりなる磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、上記上部
    ギャップ膜、および電極の少なくとも1部に保護膜が形
    成され、かつ上記上部シールド膜の1部が上記保護膜上
    に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。
  2. 【請求項2】請求項1記載の磁気抵抗効果型ヘッドにお
    いて、前記電極上に電気的導体層が積層され、かつ該導
    体層の一部が前記保護膜上に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。
  3. 【請求項3】請求項2記載の磁気抵抗効果型ヘッドにお
    いて、前記電気的導体層の少なくとも一部が前記上部シ
    ールド膜と同じ元素組成で構成されていることを特徴と
    する磁気抵抗効果型ヘッド。
  4. 【請求項4】請求項1記載の磁気抵抗効果型ヘッドにお
    いて、前記保護膜が無機材料であることを特徴とする磁
    気抵抗効果型ヘッド。
  5. 【請求項5】請求項4記載の磁気抵抗効果型ヘッドにお
    いて、前記保護膜がAl、あるいはSiの酸化物、ある
    いは窒化物であることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッ
    ド。
  6. 【請求項6】請求項1記載の磁気抵抗効果型ヘッドにお
    いて、前記保護膜が有機高分子材料であることを特徴と
    する磁気抵抗効果型ヘッド。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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