JP3673796B2 - 磁気抵抗効果素子の製造方法、磁気ヘッド、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置 - Google Patents

磁気抵抗効果素子の製造方法、磁気ヘッド、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置 Download PDF

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Description

本発明は、磁気抵抗効果素子及びその製造方法、並びに、これを用いた磁気ヘッド、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置に関するものである。
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の大容量小型化に伴い、高感度、高出力のヘッドが要求されている。その要求に対して、現行製品であるＧＭＲヘッド（Giant Magneto-Resistive Head）の懸命な特性改善が進んでおり、一方でＧＭＲヘッドの２倍以上の抵抗変化率が期待できるトンネル磁気抵抗効果型ヘッド（ＴＭＲヘッド）の開発も精力的に行われている。
ＧＭＲヘッドとＴＭＲヘッドは、一般的に、センス電流を流す方向の違いからヘッド構造が異なる。一般にＧＭＲヘッドのような膜面に対して平行にセンス電流を流すヘッド構造をＣＩＰ（Current In Plane）構造、ＴＭＲヘッドのように膜面に対して垂直にセンス電流を流すヘッド構造をＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造と呼ぶ。ＣＰＰ構造は、磁気シールドそのものを電極として用いることができるため、ＣＩＰ構造の狭リードギャップ化において深刻な問題になっている、磁気シールド−素子間ショート（絶縁不良）が本質的に生じない。そのため、高記録密度化においてＣＰＰ構造は大変有利である。
ＣＰＰ構造のヘッドとしては、ＴＭＲヘッドの他にも、例えば、磁気抵抗効果素子にスピンバルブ膜（スペキュラー型、デュアルスピンバルブ型磁性多層膜を含む）を用いながらもＣＰＰ構造を持つＣＰＰ−ＧＭＲヘッドも知られている。
ＣＰＰ構造のヘッドでは、いずれのタイプのヘッドであっても、基体上に形成された磁気抵抗効果層に電流を流すための上部電極及び下部電極が、前記磁気抵抗効果層の上面側（基体と反対側）及び下面側（基体側）にそれぞれ形成されている。そして、ＣＰＰ構造のヘッドは、上部電極と下部電極との間の電流パスを制限するための絶縁層が、磁気抵抗効果層の主要な層（例えば、ＴＭＲヘッドの場合にはトンネルバリア層）の周囲に配置した構造を有している。この制限された電流パスは、磁気記録媒体からの磁場を検出するための有効領域とほぼ一致する。特許文献１，２には、このようなＣＰＰ構造のヘッドの例として、ＴＭＲヘッドが開示されている。
特許文献１に開示にされているような一般的な従来のＣＰＰ構造のヘッドでは、上部電極と下部電極との間の電流パスを制限するための絶縁層は、単層膜で構成されている。この絶縁層の材料としては、一般的に、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２が用いられている。
そして、特許文献１に開示されているような従来のＣＰＰ構造のヘッドを製造する場合、一般的に、基板上に磁気抵抗効果層を構成する構成層をレジストマスクを利用してミリングを行うことで、前記構成層をパターニングし、前記レジストマスクをそのまま利用してリフトオフ法によりＡｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２を前記構成層の周囲に形成する。
一方、特許文献２に開示されている従来のＴＭＲヘッドでは、上部電極と下部電極との間の電流パスを制限するための絶縁層は、トンネルバリア層及びこれを挟むピンド層及びフリー層を有する強磁性トンネル接合膜（磁気抵抗効果層に相当）の端面付近に形成された第１の絶縁層と、該第１の絶縁層を介して強磁性トンネル接合膜の端面を取り囲む第２の絶縁層と、から構成されている。そして、前記第１の絶縁層は、強磁性トンネル接合膜パターン内部に形成された、前記強磁性トンネル接合膜パターンを構成する金属材料の酸化物で構成されている。すなわち、前記第１の絶縁層は、強磁性トンネル接合膜を構成する構成層自体を母材としてこれを酸化させることによって得られた金属酸化物の層であり、強磁性トンネル接合膜パターンの端面に強磁性トンネル接合膜パターンの外部から設けられたものではない。したがって、強磁性トンネル接合膜を構成する互いに異なる材料からなる複数の層の端面にそれぞれ、互いに異なる材料の金属酸化膜が接触しており、これらの互いに異なる材料の金属酸化膜が連なって前記第１の絶縁層を構成している。前記第２の絶縁層は、Ａｌ酸化物又はＳｉ酸化物などで構成されている。
そして、特許文献２に開示されている従来のＴＭＲヘッドを製造する場合、（ａ）基板上に強磁性トンネル接合膜パターン（磁気抵抗効果層を構成する構成層）をレジストマスクを利用してミリングを行うことで、前記構成層をパターニングし、（ｂ）前記構成層の端面部自体を母材としてこれを自然酸化又はプラズマ酸化法などで酸化させることで、この端面部自体を前記第１の絶縁層とし、（ｃ）前記レジストマスクをそのまま利用してリフトオフ法により前記第２の絶縁層を前記構成層の周囲に形成する。
特許文献２に開示されている従来のＴＭＲヘッドによれば、製造時に前記ミリングにより前記構成層の端部付近にミリングによる再付着物が発生しても、そのミリングによる再付着物が酸化されて前記第１の絶縁層となってセンス電流のバイパス経路とならないので、ＭＲ比が低下しないという効果を奏する旨が、特許文献２に記載されている。
ところで、磁気ヘッドでは、ＴＭＲ素子やＧＭＲ素子などの再生用素子のみならず、誘導型磁気変換素子などの記録用素子も設けられ、磁気情報の再生及び記録の両方を行う複合型磁気ヘッドとして構成されるのが、一般的である。その製造時には、一般的に、基板上に再生用素子を形成した後に、その上に記録用素子が積層される。そして、記録用素子の作製時のコイル部作製時に、フォトレジスト硬化工程としてアニールが行われる。例えば、特許文献２には、ＴＭＲ素子上に記録用素子を積層した複合型磁気ヘッドを製造する場合、記録用素子のコイル部作製時のフォトレジスト硬化工程として、２５０℃で２時間のアニールを行う旨が、記載されている（例えば、特許文献２の段落番号［００９４］等）。
特開２００１−２３１３１号公報 特開２００１−５２３１６号公報
本発明者の研究の結果、特許文献１，２に開示されているような従来の磁気ヘッドでは、アニールを行うことでＴＭＲ素子の特性が劣化してしまうことが判明した。この点について、以下に説明する。
本発明者は、特許文献１に開示されている磁気ヘッドと同様の磁気ヘッドを作製した。この磁気ヘッドでは、ＴＭＲ素子上に記録用素子としての誘導型磁気変換素子を積層した。また、記録用素子のコイル部作製時のフォトレジスト硬化工程として、アニールを行った。そして、この磁気ヘッドを製造する過程で、ＴＭＲ素子の作製が終了し記録用素子を作製する前の段階で、作製されたＴＭＲ素子について１度目の特性測定（ＴＭＲ素子の抵抗値及びＭＲ比の測定）を行い、更に、記録用素子の作製も終了した段階で、当該ＴＭＲ素子について２度目の特性測定（ＴＭＲ素子の抵抗値及びＭＲ比の測定）を行った。
そして、１度目の測定結果と２度目の測定結果を比較したところ、記録用素子の作製の前後でＴＭＲ素子の特性が同じであると考えられていたのに反し、記録用素子の作製前のＴＭＲ素子の特性に比べて劣化していることが、判明した。すなわち、２度目の測定で得られたＴＭＲ素子の抵抗値は１度目の測定で得られたＴＭＲ素子の抵抗値より上昇し、また、２度目の測定で得られたＴＭＲ素子のＭＲ比は１度目の測定で得られたＴＭＲ素子のＭＲ比より低下した。ＴＭＲ素子では、素子抵抗の上昇に比例してノイズが上昇するので、素子抵抗の低抵抗化が課題となっている。さらに、ＭＲ比が低下すると、ヘッド出力も低下してしまうので、ＭＲ比が高いことが望まれている。
本発明者の更に詳しい実験の結果、前述したＴＭＲ素子の特性劣化（素子抵抗の上昇及びＭＲ比の低下）は、記録用素子の作製時のアニールに起因して生ずることが判明した。
ＴＭＲ素子などの磁気抵抗効果素子は、磁気ヘッド以外にも、磁気検出器やＭＲＡＭ（Magnetic random access memory）などの種々の用途があるが、これらの用途においても、アニールを行う場合がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、アニールによる素子特性の劣化を低減することができる、磁気抵抗効果素子及びその製造方法、並びに、これを用いた磁気ヘッド、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
本発明者の更なる研究の結果、従来の磁気ヘッドにおいて、アニールによるＴＭＲ素子の特性劣化（素子抵抗の上昇及びＭＲ比の低下）の原因は、磁気抵抗効果層のパターニング後に大気暴露されたときの、磁気抵抗効果層の端面に吸着した水分や酸素やＨＣ（炭化水素）等（あるいは、大気暴露しなくても真空装置内に不純物として存在していたものが磁気抵抗効果層の端面に吸着した水分や酸素やＨＣ等）の影響によるものと考えられることが、判明した。
このことから、本発明者は、以下に説明する本発明の各態様の技術的手段を採用することで、アニールによる磁気抵抗効果素子の特性劣化を低減することができると考えた。そして、後述する実験により、その効果が実際に確認された。
本発明の第１の態様による磁気抵抗効果素子は、基体の一方の面側に形成された磁気抵抗効果層と、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する有効領域と重ならずに、前記有効領域と接するように形成された絶縁層と、を備え、前記絶縁層は２層以上からなり、前記絶縁層の最も前記基体側の層は、金属又は半導体の酸化物からなり、前記絶縁層の最も前記基体側の層は、前記磁気抵抗効果層を構成する互いに異なる材料からなる複数の層の端面に跨って、当該複数の層の端面に同一材料で接触するものである。
この第１の態様による磁気抵抗効果素子は、前記絶縁層が２層でもよい点、及び、前記絶縁層の最も前記基体側の層が金属の酸化物でもよい点のみに着目すれば、前記第１の態様における前記絶縁層の最も前記基体側の層が特許文献２に開示されている従来のＴＭＲヘッドの前記第１の絶縁層に対応するとともに、前記第１の態様における前記絶縁層の残りの層が特許文献２に開示されている従来のＴＭＲヘッドの前記第２の絶縁層に対応することになるため、一見、特許文献２に開示されている従来のＴＭＲヘッドと類似する構造を持つと考えられる。
しかしながら、前記第１の態様では、前記絶縁層の最も前記基体側の層は、前記磁気抵抗効果層を構成する互いに異なる材料からなる複数の層の端面に跨って、当該複数の層の端面に同一材料で接触するため、後述する本発明の第５の態様による製造方法によって製造することが可能となる。すなわち、磁気抵抗効果層を構成する構成層のうちの１層以上をパターニングした後に、構成層の端部自体を母材としてこれを酸化させるのではなく、前記パターニングにより前記構成層のうちの前記１層以上が除去された領域に、酸化し得る層を成膜してこの酸化し得る層を母材としてこれを酸化させることで、前記絶縁層の最も前記基体側の層を構成することができる。これに対し、特許文献２に開示されている従来のＴＭＲヘッドでは、前述したように、前記第１の絶縁層は、磁気抵抗効果層を構成する構成層の内部に形成された（すなわち、前記構成層の端部自体を母材としてこれを酸化した）ものであり、磁気抵抗効果層を構成する各材料にそれぞれ対応する互いに異なる材料の金属酸化膜が連なったものである。このため、特許文献２に開示されている従来のＴＭＲヘッドは、後述する本発明の第５の態様による製造方法によって製造することは不可能である。
そして、後に詳述する本発明者の研究の結果、後述する本発明の第５の態様による製造方法によって磁気抵抗効果素子を製造すると、アニールによる当該磁気抵抗効果素子の特性劣化（抵抗値の上昇及びＭＲ比の低下）を低減することができることが判明した。これは、製造時に、磁気抵抗効果層を構成する構成層のうちの１層以上をパターニングした後に、前記パターニングにより前記構成層のうちの前記１層以上が除去された領域に、酸化し得る層を前記構成層とは別に酸化の母材として成膜すると、この酸化し得る層の性質（酸素を吸収してトラップする性質など）によって、磁気抵抗効果層の端面の付着物の影響が低減されるためであると、考えられる。
したがって、前記第１の態様による磁気抵抗効果素子は、後述する本発明の第５の態様による製造方法によって製造することができるため、アニールによる当該磁気抵抗効果素子の特性劣化（抵抗値の上昇及びＭＲ比の低下）を低減することができる。これに対し、特許文献２に開示されている従来のＴＭＲヘッドは、後述する本発明の第５の態様による製造方法によって製造することができず、アニールによる磁気抵抗効果素子の特性劣化を低減することができないと考えられる。
なお、前記第１の態様では、前記絶縁層が２層以上であれば、全ての層が同じ材料で構成されていてもよい。ここで、同じ材料で２層以上であるとは、各層の間に界面が存在することを意味する。前記特許文献１に開示されている従来のＴＭＲヘッドでは、磁気抵抗効果層の構成層の周囲に形成された絶縁層は、単層であり積層方向に界面を有していない。したがって、前記特許文献１に開示されている従来のＴＭＲヘッドも、後述する本発明の第５の態様による製造方法によって製造することはできず、アニールによる当該磁気抵抗効果素子の特性劣化を低減することができない。
なお、前記絶縁層の最も前記基体側の層は、酸化物で構成され絶縁性を有しているため、当該層がセンス電流のバイパス経路を構成するようなことがなく、それゆえバイパス経路の形成によるＭＲ比の低下を招かない。
本発明の第２の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第１の態様において、前記酸化物は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷからなる群より選ばれた材料の酸化物であるものである。
この第２の態様は、前記絶縁層の最も前記基体側の層を構成する酸化物の材料の好ましい例を挙げたものであるが、前記第１の態様ではこれらの例に限定されるものではない。
本発明の第３の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第１又は第２の態様において、前記有効領域は、前記磁気抵抗効果層において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる領域であるものである。
この第３の態様は、ＣＰＰ構造を採用した例である。ＣＰＰ構造の場合、上部電極と下部電極との間の電流パスを制限するための絶縁層が必要であることから、アニールによる特性劣化の低減の技術的意義は大きい。
本発明の第４の態様による磁気抵抗効果素子は、前記第３の態様において、前記磁気抵抗効果層は、前記フリー層の一方の面側に形成されたトンネルバリア層と、該トンネルバリア層の前記フリー層とは反対の側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記トンネルバリア層とは反対の側に形成されたピン層と、を含むものである。
この第４の態様は、前記第３の態様をＴＭＲ素子に適用した例であるが、前記第３の態様では、ＴＭＲ素子に限定されるものではなく、例えば、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子等に適用してもよい。
本発明の第５の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、基体上に磁気抵抗効果層を構成する構成層を成膜する段階と、前記構成層のうちの１層以上をパターニングするパターニング段階と、前記パターニングにより前記構成層のうちの前記１層以上が除去された領域に、酸化し得る層を成膜する段階と、前記酸化し得る層を酸化させる段階と、前記酸化し得る層の上に、絶縁層を成膜する段階と、を備えたものである。
この第５の態様によれば、既に前記第１の態様に関連して説明した内容からわかるように、アニールによる当該磁気抵抗効果素子の特性劣化（抵抗値の上昇及びＭＲ比の低下）を低減することができる磁気抵抗効果素子を、製造することができる。
なお、前記酸化し得る層は通常は金属や半導体からなり導電性を有しているが、この第５の態様では、前記酸化し得る層を酸化させる段階を備えているので、酸化し得る層が最終的に残ったとしても、酸化し得る層は酸化物の層として残るだけである。したがって、酸化し得る層が最終的に残ったとしても、この層がセンス電流のバイパス経路を構成するようなことがなく、それゆえバイパス経路の形成によるＭＲ比の低下を招かない。
前記第５の態様では、前記パターニング段階の後でかつ前記酸化し得る層を成膜する前記段階の前に、当該基体を大気中に置いてもよいし置かなくてもよい。大気中に置くと、前記構成層における前記パターニングにより残った部分の端面に大気中の水分や酸素等が吸着されるが、これらの酸素は前記酸化し得る層の成膜後に前記酸化し得る層により吸収されてトラップされると考えられるので、アニールによる当該磁気抵抗効果素子の特性劣化を低減することができる。もっとも、前記パターニング段階の後でかつ前記酸化し得る層を成膜する前記段階の前に、当該基体を大気中に置かない方が好ましい。これらの点は、後述する第１６の態様等についても同様である。
また、前記第５の態様では、前記酸化し得る層を成膜する前記段階の直前に、表面清浄化のためのドライエッチングを行ってもよいし行わなくてもよい。このドライエッチングを行うことで前記構成層における前記パターニングにより残った部分の端面に吸着された大気中の水分や酸素等を減らさなくても、これらの酸素は前記酸化し得る層の成膜後に前記酸化し得る層により吸収されてトラップされると考えられる。したがって、必ずしもこのドライエッチングを行わなくても、アニールによる当該磁気抵抗効果素子の特性劣化を低減することができる。もっとも、前記酸化し得る層を成膜する前記段階の直前に、表面清浄化のためのドライエッチングを行うことが好ましい。これらの点は、後述する第１６の態様等についても同様である。
本発明の第６の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記第５の態様において、前記酸化させる段階は、当該基体を大気中に置いて前記酸化し得る層を自然酸化させる段階を含むものである。
この第６の態様のように自然酸化を利用すると、製造工程が簡単となり、好ましい。もっとも、前記酸化させる段階では、プラズマ酸化、ラジカル酸化、イオンビーム酸化、オゾンに晒すなどの強制酸化を行ってもよい。強制酸化を行う場合、前記酸化し得る層を成膜する前記段階の後でかつ前記絶縁層を成膜する前記段階の前に、当該基体を大気中に置かなくてもよいし置いてもよい。また、前記第５の態様では、前記酸化させる段階は、自然酸化や強制酸化に限定されるものではなく、アニールにより他の層からの酸素の吸収により酸化させる段階であってもよい。
本発明の第７の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記第５又は第６の態様において、前記絶縁層を成膜する前記段階の直前に、表面清浄化のためのドライエッチングを行う段階を、備えたものである。
この第７の態様のようにドライエッチングを行うことは、不純物等を除去するために好ましいが、前記第５又は第６の態様では、このドライエッチングを必ずしも行う必要はない。
本発明の第８の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記第７の態様において、前記ドライエッチングを行う段階は、前記絶縁層を成膜する前記段階が行われるのと同じ真空装置内でドライエッチング行う段階を含むものである。
前記絶縁層を成膜する前記段階の直前に表面清浄化のためのドライエッチングを行う場合、この第８の態様のように同じ真空装置内でドライエッチングを行うと、当該ドライエッチングを容易に行うことができる。この場合のドライエッチングの例として、スパッタエッチングやイオンビームエッチングを挙げることができる。
本発明の第９の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記第７又は第８の態様において、前記ドライエッチングを行う段階の後及び前記絶縁層を成膜する前記段階の後に、前記酸化し得る層が実質的に残るものである。
本発明の第１０の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記第７又は第８の態様において、前記酸化し得る層が、前記ドライエッチングを行う段階によって、実質的に除去されるものである。
前記第９及び第１０の態様のように前記ドライエッチング後に前記酸化し得る層が残っても残らなくても、アニールによる当該磁気抵抗効果素子の特性劣化を低減することができることが、後述する実験により確認された。
本発明の第１１の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記第５又は第６の態様において、前記絶縁層を成膜する前記段階の前に、前記酸化し得る層を除去する段階を、備えたものである。
前述したように、最終的に前記酸化し得る層が残らなくても、アニールによる当該磁気抵抗効果素子の特性劣化を低減することができることが、後述する実験により確認された。したがって、前記第１１の態様によっても、アニールによる当該磁気抵抗効果素子の特性劣化を低減することができる。
なお、前記１０の態様の場合のドライエッチングは前記第１１の態様の場合の除去する段階を兼ねることになるが、前記第１１の態様では、前記除去する段階は表面清浄化のためのドライエッチングに限定されるものではない。
本発明の第１２の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、基体上に磁気抵抗効果層を構成する構成層を成膜する段階と、前記構成層のうちの１層以上をパターニングするパターニング段階と、前記パターニングにより前記構成層のうちの前記１層以上が除去された領域に、金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層を成膜する段階と、前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層を除去する除去段階と、前記除去段階の後に、前記パターニングにより前記構成層のうちの前記１層以上が除去された領域に、絶縁層を成膜する段階と、を備えたものである。なお、本願明細書において、「金属及び／又は半導体」とは、「金属及び半導体のうちのいずれか一方又は両方」の意味である。
この第１２の態様によれば、後述する第１６の態様のように前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層として酸化し得る層を用いる場合には、前述したように前記酸化し得る層を最終的に残す必要が必ずしもないので、前記第５の態様と同様に、アニールによる当該磁気抵抗効果素子の特性劣化を低減することができる。
一方、前記第１２の態様では、前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層として実質的に酸化しない層を用いる場合には、この層は酸素を吸収してトラップする性質を持たないので、前記第５の態様と同じ原理でアニールによる当該磁気抵抗効果素子の特性劣化を低減することはできないと考えられる。しかし、この層は、酸素等に対してバリア的な性質を持つ。したがって、前記第１２の態様によれば、前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層として実質的に酸化しない層を用いる場合には、前記パターニング段階の後でかつ当該基体を大気中に置く前に、前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層を成膜することにより、たとえ前記絶縁層を成膜する前に当該基体を大気中に置いても、前記構成層における前記パターニングにより残った部分の端面が前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層のバリア的な性質によって保護される。このため、前記第１２の態様によれば、前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層として実質的に酸化しない層を用いる場合にも、アニールによる当該磁気抵抗効果素子の特性劣化を低減することができる。
ところで、前記第１２の態様では、前記除去工程を備えているため、前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層が最終的に残らないので、当該層が十分な絶縁性を有していなくても、当該層がセンス電流のバイパス経路を構成するという事態が生じない。このため、前記第１２の態様では、前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層として実質的に酸化しない層を用いる場合のみならず、前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層として酸化し得る層を用いる場合にも、前記第５の態様で構成要件の１つとしていた前記酸化し得る層を酸化させる工程は、必ずしも必要ではない。
前記第１２の態様では、前記前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層を成膜する前記段階の後でかつ前記絶縁層を成膜する前記段階の前に、当該基体を大気中に置いてもよいし置かなくてもよい。
本発明の第１３の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記第１２の態様において、前記絶縁層を成膜する前記段階の直前に、表面清浄化のためのドライエッチングを行う段階を、備え、前記ドライエッチングを行う段階が、前記除去段階を兼ねるものである。
この第１３の態様のように表面清浄化のためのドライエッチングが前記除去段階を兼ねると、両者を別々に行う場合に比べて工程を簡略化することができるので、好ましい。
本発明の第１４の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記第１３の態様において、前記ドライエッチングを行う段階は、前記絶縁層を成膜する前記段階が行われるのと同じ真空装置内でドライエッチングを行う段階を含むものである。
この第１４の態様のように同じ真空装置内でドライエッチングを行うと、表面清浄化のためのドライエッチングを容易に行うことができるので、好ましい。この場合のドライエッチングの例として、スパッタエッチングやイオンビームエッチングを挙げることができる。
本発明の第１５の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記第１２乃至第１４のいずれかの態様において、前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕからなる群より選ばれた１種以上から構成される単層膜又は複層膜であるものである。
この第１５の態様は、前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層の材料のより好ましい例を挙げたものであるが、前記第１２乃至第１４の態様ではこれらの例に限定されるものではない。なお、前記材料のうち、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕは、実質的に酸化しない材料の例である。
本発明の第１６の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記第１２乃至第１４のいずれかの態様において、前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層は、酸化し得る層であるものである。
この第１６の態様によれば、前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層として酸化し得る層が用いられるので、前記第５の態様に当該酸化し得る層が酸素を吸収してトラップする性質を有することを利用して、アニールによる当該磁気抵抗効果素子の劣化をより低減することができる。もっとも、前記第１２乃至第１４の態様では、先に説明したように、前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層として、実質的に酸化しない層を用いてもよい。
本発明の第１７の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記第５乃至第１１及び第１６のいずれかの態様において、前記酸化し得る層は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷからなる群より選ばれた１種以上から構成される単層膜又は複層膜であるものである。
この第１７の態様は、前記酸化し得る層の材料のより好ましい例を挙げたものであるが、前記第５乃至第１１及び第１６の態様ではこれらの例に限定されるものではない。
本発明の第１８の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記第５乃至第１７のいずれかの態様において、前記磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する有効領域が、前記磁気抵抗効果層において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる領域である磁気抵抗効果素子であるものである。
この第１８の態様は、ＣＰＰ構造を採用した例である。ＣＰＰ構造の場合、上部電極と下部電極との間の電流パスを制限するための絶縁層が必要であることから、アニールによる特性劣化の低減の技術的意義は大きい。
本発明の第１９の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記第５乃至第１８のいずれかの態様において、前記磁気抵抗効果層は、前記フリー層の一方の面側に形成されたトンネルバリア層と、該トンネルバリア層の前記フリー層とは反対の側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記トンネルバリア層とは反対の側に形成されたピン層と、を含むものである。
この第１９の態様は、前記第１８の態様をＴＭＲ素子に適用した例であるが、前記第１８の態様では、ＴＭＲ素子に限定されるものではなく、例えば、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子等に適用してもよい。
本発明の第２０の態様による磁気ヘッドは、基体と、該基体により支持された磁気抵抗効果素子とを備え、前記磁気抵抗効果素子が、前記第１乃至第４のいずれかの態様による磁気抵抗効果素子又は前記第５乃至１９のいずれかの態様による製造方法により製造された磁気抵抗効果素子であるものである。
この第２０の態様によれば、前記第１乃至第４のいずれかの態様による磁気抵抗効果素子又は前記第５乃至１９のいずれかの態様による製造方法により製造された磁気抵抗効果素子が用いられているので、アニールによる当該磁気抵抗効果素子の特性劣化を低減することができる。したがって、例えば、磁気抵抗効果素子の他に記録用素子も併有させて複合型磁気ヘッドとするような場合、記録用素子の作製工程中でアニールを行っても、磁気抵抗効果素子の特性の向上を図ることができ、読み出し信号のＳ／Ｎの向上等を図ることができる。
本発明の第２１の態様によるヘッドサスペンションアセンブリは、磁気ヘッドと、該磁気ヘッドが先端部付近に搭載され前記磁気ヘッドを支持するサスペンションと、を備え、前記磁気ヘッドが前記第２０の態様による磁気ヘッドであるものである。
この第２１の態様によれば、前記第２０の態様による磁気ヘッドが用いられているので、磁気ディスク装置等の高記録密度化等を図ることができる。
本発明の第２２の態様による磁気ディスク装置は、前記第２１の態様によるヘッドサスペンションアセンブリと、該アセンブリを支持するアーム部と、該アーム部を移動させて磁気ヘッドの位置決めを行うアクチュエータと、を備えたものである。
この第２２の態様によれば、前記第２１の態様によるヘッドサスペンションアセンブリが用いられているので、高記録密度化等を図ることができる。
以上説明したように、本発明によれば、アニールによる素子特性の劣化を低減することができる、磁気抵抗効果素子及びその製造方法、並びに、これを用いた磁気ヘッド、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置を提供することができる。
以下、本発明による磁気抵抗効果素子及びその製造方法、並びに、これを用いた磁気ヘッド、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置について、図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッドを模式的に示す概略斜視図である。図２は、図１に示す磁気ヘッドのＴＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３の部分を模式的に示す拡大断面図である。図３は、図２中のＡ−Ａ’矢視概略図である。図４は、図２中のＴＭＲ素子２付近を更に拡大した拡大図である。図５は、図３中のＴＭＲ素子２付近を更に拡大した拡大図である。理解を容易にするため、図１乃至図５に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する（後述する図についても同様である。）。また、Ｚ軸方向のうち矢印の向きを＋Ｚ方向又は＋Ｚ側、その反対の向きを−Ｚ方向又は−Ｚ側と呼び、Ｘ軸方向及びＹ軸方向についても同様とする。Ｘ軸方向が磁気記録媒体の移動方向と一致している。Ｚ軸方向がＴＭＲ素子２のトラック幅方向と一致している。
第１の実施の形態による磁気ヘッドは、図１に示すように、基体としてのスライダ１と、再生用磁気ヘッド素子として用いられる磁気抵抗効果素子としてのＴＭＲ素子２と、記録用磁気ヘッド素子としての誘導型磁気変換素子３と、ＤＬＣ膜等からなる保護膜４とを備え、複合型磁気ヘッドとして構成されている。もっとも、本発明による磁気ヘッドは、例えば、ＴＭＲ素子２のみを備えていてもよい。また、第１の実施の形態では、素子２，３はそれぞれ１個ずつ設けられているが、その数は何ら限定されるものではない。
スライダ１は磁気記録媒体対向面側にレール部１１，１２を有し、レール部１１、１２の表面がＡＢＳ（エアベアリング面）を構成している。図１に示す例では、レール部１１、１２の数は２本であるが、これに限らない。例えば、１〜３本のレール部を有してもよいし、ＡＢＳはレール部を持たない平面であってもよい。また、浮上特性改善等のために、ＡＢＳに種々の幾何学的形状が付されることもある。本発明による磁気ヘッドは、いずれのタイプのスライダを有していてもよい。
第１の実施の形態では、保護膜４はレール部１１，１２の表面にのみ設けられ、保護膜４の表面がＡＢＳを構成している。もっとも、保護膜４は、スライダ１の磁気記録媒体対向面の全面に設けてもよい。また、保護膜４を設けることが好ましいが、必ずしも保護膜４を設ける必要はない。
ＴＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３は、図１に示すように、レール部１１、１２の空気流出端部ＴＲの側に設けられている。記録媒体移動方向は、図中のＸ軸方向と一致しており、磁気記録媒体が高速移動した時に動く空気の流出方向と一致する。空気は流入端部ＬＥから入り、流出端部ＴＲから流出する。スライダ１の空気流出端部ＴＲの端面には、ＴＭＲ素子２に接続されたボンディングパッド５ａ，５ｂ及び誘導型磁気変換素子３に接続されたボンディングパッド５ｃ，５ｄが設けられている。
ＴＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３は、図２及び図３に示すように、スライダ１を構成するセラミック基体１５の上に設けられた下地層１６の上に、積層されている。セラミック基体１５は、通常、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）又はＳｉＣ等で構成される。Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣを用いる場合、これは導電性があるので、下地層１６として、例えばＡｌ２Ｏ３からなる絶縁膜が用いられる。下地層１６は、場合によっては設けなくてもよい。
ＴＭＲ素子２は、図４及び図５に示すように、下地層１６上に形成された下部電極２１と、下部電極２１の上側（基体１５と反対側）に形成された上部電極３１と、電極２１，３１間に下部電極２１側から順に積層された、下部金属層（下層）２２、下部金属層（上層）２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、保護膜となる非磁性金属層としての上部金属層（キャップ層）２８、及び、上部電極３１の下地層としての上部金属層２９と、を備えている。ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６及びフリー層２７が、磁気抵抗効果層を構成している。実際のＴＭＲ素子２は、図示されたような層数の膜構造ではなく、より多層の膜構造を有するのが一般的であるが、図に示す磁気ヘッドでは、説明の簡略化のため、ＴＭＲ素子２の基本動作に必要な最少膜構造を示してある。
第１の実施の形態では、下部電極２１及び上部電極３１は、下部磁気シールド及び上部磁気シールドとしてそれぞれ兼用されている。電極２１，３１は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料で形成されている。図面には示していないが、これらの電極２１，３１は、前述したボンディングパッド５ａ，５ｂにそれぞれ電気的に接続されている。なお、下部電極２１及び上部電極３１とは別に、下部磁気シールド及び上部磁気シールドを設けてもよいことは、言うまでもない。
下部金属層２２は、導電体となっており、例えば、Ｔａ層などで構成される。下部金属層２３は、導電体となっており、例えば、ＮｉＦｅ層などで構成される。本例では、上側の下部金属層２３は磁気抵抗効果層の部分のみに形成され、下側の下部金属層２２は電極２１上に広く延在しているが、上側の下部金属層２３も広く延在させてもよいし、あるいは、下側の下部金属層２２も磁気抵抗効果層の部分のみに形成してもよい。
ピン層２４は、反強磁性層で構成され、例えば、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＲｈＭｎ又はＣｒＭｎＰｔなどのＭｎ系合金で形成することが好ましい。ピンド層２５及びフリー層２７は、それぞれ強磁性層で構成され、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ又はＦｅＣｏＮｉなどの材料で形成される。ピンド層２５は、ピン層２４との間の交換結合バイアス磁界によってその磁化方向が所定方向に固定されている。一方、フリー層２７は、基本的に磁気情報である外部磁場に応答して自由に磁化の向きが変わるようになっている。ピンド層２５及びフリー層２７としては、単層に限定されるものではなく、例えば、反強磁性型磁気結合をしている一対の磁性層と、その間に挟まれた非磁性金属層との組み合わせからなる積層体を用いてもよい。このような積層体として、例えば、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅの３層積層体からなる強磁性層が挙げられる。なお、本実施の形態では、下部電極２１側からピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７の順に配置されているが、下部電極２１側からフリー層２７、トンネルバリア層２６、ピンド層２５、ピン層２４の順に配置してもよい。トンネルバリア層２６は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＧｄＯ、ＭｇＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＭｏＯ２、ＴｉＯ２又はＷＯ２などの材料で形成される。
上部金属層２８は、例えば、Ｔａ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｗ、Ｐｄ、Ｐｔ又はＡｕの単体、又は、これらのいずれか２種以上の組み合わせからなる合金、を用いた、単層膜又は複層膜で形成される。
上部電極３１の下地層となる上部金属層２９は、導電体となっており、Ｔａなどの非磁性金属材料で形成される。本実施の形態では、上部金属層２９は、磁気シールドギャップ（電極２１，３１間のギャップ）を所望の間隔に保つために、設けられている。もっとも、必ずしも上部金属層２９を設ける必要はない。
図３及び図５に示すように、前記磁気抵抗効果層のＺ軸方向の両側には、フリー層２７に磁区制御のためのバイアス磁界を付与する磁区制御層３２が形成されている。磁区制御層３２は、例えば、Ｃｒ／ＣｏＰｔ（コバルト白金合金）、Ｃｒ／ＣｏＣｒＰｔ（コバルトクロム白金合金）、ＴｉＷ／ＣｏＰｔ、ＴｉＷ／ＣｏＣｒＰｔなどの硬磁性材料で形成される。あるいは、磁区制御層３２は、例えば、軟磁性層と反強磁性層を積層し交換結合を使った層でもよい。磁区制御層３２の下側には、２層の絶縁層３３，３４が形成されている。２層の絶縁層３３，３４は、磁区制御層３２と層２３〜２８の＋Ｚ側及び−Ｚ側の端面との間にも介在し、層２３〜２８が磁区制御層３２によって電気的に短絡しないようになっている。上側の絶縁層３４は、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２で構成されている。
本実施の形態では、２層の絶縁層３３，３４のうちの最も基体１５側の絶縁層３３は、金属又は半導体の酸化物で単層膜として構成され、層２３〜２８の端面に跨って、層２３〜２８の端面に同一の材料で接触している。層２３〜２８は、それぞれ前述した材料で構成され、互いに異なる材料（ただし、一部の層同士は同じ材料）で構成されている。具体的には、絶縁層３３は、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ又はＷの酸化物で構成することができる。なお、絶縁層３３と絶縁層３４とは同一材料で構成されてもよいが、その場合にも、両者の間には界面が存在する。
また、図２及び図４に示すように、層３２〜３４が形成されていない領域には、下部金属層２２と上部金属層２９間において、２層の絶縁層３０，３５が形成されている。２層の絶縁層３０，３５は、層２３〜２８の−Ｙ側の端面を覆っている。上側の絶縁層３０は、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２で構成されている。
本実施の形態では、２層の絶縁層３０，３５のうちの最も基体１５側の絶縁層３５は、絶縁層３３と同様に、金属又は半導体の酸化物で単層膜として構成され、層２３〜２８の端面に跨って、層２３〜２８の端面に同一の材料で接触している。具体的には、絶縁層３５は、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ又はＷの酸化物で構成することができる。なお、絶縁層３０と絶縁層３５とは同一材料で構成されてもよいが、その場合にも、両者の間には界面が存在する。
本実施の形態では、磁気抵抗効果層の＋Ｚ側及び−Ｚ側の２層の絶縁層３３，３４並びに磁気抵抗効果層の−Ｙ側の２層の絶縁層３５，３０が、磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する有効領域（本実施の形態では、磁気抵抗効果層において膜面の略々垂直な方向に電流が流れる領域）と重ならずに、前記有効領域と接するように形成された絶縁層を、構成している。
誘導型磁気変換素子３は、図２及び図３に示すように、当該素子３に対する下部磁性層としても兼用される前記上部電極３１、上部磁性層３６、コイル層３７、アルミナ等からなるライトギャップ層３８、熱硬化性のフォトレジスト（例えば、ノボラック樹脂等の有機樹脂）で構成された絶縁層３９及びアルミナ等からなる保護層４０などを有している。上部磁性層３６の材質としては、例えば、ＮｉＦｅ又はＦｅＮなどが用いられる。下部磁性層としても兼用された上部電極３１及び上部磁性層３６の先端部は、微小厚みのアルミナなどのライトギャップ層３８を隔てて対向する下部ポール部３１ａ及び上部ポール部３６ａとなっており、下部ポール部３１ａ及び上部ポール部３６ａにおいて磁気記録媒体に対して情報の書き込みを行なう。下部磁性層としても兼用された上部電極３１及び上部磁性層３６は、そのヨーク部が下部ポール部３１ａ及び上部ポール部３６ａとは反対側にある結合部４１において、磁気回路を完成するように互いに結合されている。絶縁層３９の内部には、ヨーク部の結合部４１のまわりを渦巻状にまわるように、コイル層３７が形成されている。コイル層３７の両端は、前述したボンディングパッド５ｃ，５ｄに電気的に接続されている。コイル層３７の巻数及び層数は任意である。また、誘導型磁気変換素子３の構造も任意でよい。上部電極３１は、誘導型磁気変換素子３の下部磁性層とＴＭＲ素子２の上部電極の役割を分けるために、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２などの絶縁層を挟んで２層に分けても良い。
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法について、説明する。この磁気ヘッド製造方法は、前記第１の実施の形態による磁気ヘッドを製造する製造方法であり、本発明の一実施の形態による磁気抵抗効果素子製造方法を含んでいる。
まず、ウエハ工程を行う。すなわち、基体１５となるべきＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ又はＳｉＣ等のウエハ１０１を用意し、薄膜形成技術等を用いて、ウエハ１０１上のマトリクス状の多数の磁気ヘッドの形成領域にそれぞれ、前述した各層を前述した構造となるように形成する。
このウエハ工程の概要について、図６乃至図１１を参照して説明する。図６乃至図１１はウエハ工程を構成する各工程を模式的に示す図であり、図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）、図１０（ａ）及び図１１（ａ）はそれぞれ概略平面図である。図６（ｂ）は図６（ａ）中のＣ−Ｄ線に沿った概略断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）中のＣ−Ｄ線に沿った概略断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）中のＣ−Ｄ線に沿った概略断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）中のＥ−Ｆ線に沿った概略断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）中のＥ−Ｆ線に沿った概略断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）中のＥ−Ｆ線に沿った概略断面図である。なお、図７（ａ）及び図８（ａ）において、ＴＷは、ＴＭＲ素子２が規定するトラック幅を示している。
ウエハ工程では、まず、ウエハ１０１上に、下地層１６、下部電極２１、下部金属層２２、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８を、順次積層する（図６）。このとき、下部電極２１は例えばめっき法により形成し、他の層は例えばスパッタ法で形成する。その後、この状態の基板が一旦大気中に置かれる。このとき、上部金属層２８の上面に酸化膜（図示せず）が形成されることになる（図６）。
次に、第１のリフトオフ用レジストマスク（図示せず）を用いた第１のイオンミリングにより、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、上部金属層２８及び上部金属層２８上の前記酸化膜を、部分的に除去してパターニングする。次いで、前記第１のイオンミリングにより除去した領域に、前記第１のリフトオフ用レジストマスクをそのまま残した状態で、酸化し得る層３３’（この層は、作製されるＴＭＲ素子２のアニールによる特性の劣化を低減する作用を担うので、以下、説明の便宜上、この層を「劣化低減層」と呼ぶ。）を、形成する（図７）。なお、図７では、前記第１のリフトオフ用レジストマスクの図示を省略している。
前記第１のイオンミリングからここまでの段階は、同一真空装置内で行われ、当該基板１０１が大気中に置かれることはない。
本実施の形態では、劣化低減層３３’として、金属又は半導体の単層膜が用いられる。劣化低減層３３’は、酸化されることで、前記第１の実施の形態による磁気ヘッドにおける絶縁層３３となるべきものである。劣化低減層３３’は、具体的には、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ又はＷの単層膜を用いることができる。
その後、劣化低減層３３’の成膜後の基板１０１を大気中に置いて、劣化低減層３３’を自然酸化により酸化させる。その結果、劣化低減層３３’は酸化物の層となって、絶縁層３３となる。
次に、絶縁層３４を成膜するのと同じ真空装置内で、表面の清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。本実施の形態では、先に成膜した劣化低減層３３’の膜厚が、このドライエッチングの条件との関係を考慮して比較的厚く設定されており、このドライエッチング後に絶縁層３３が残るようになっている。
次いで、前記第１のリフトオフ用レジストマスクを残したままの状態で、絶縁層３３上に絶縁層３４を形成し、更に絶縁層３４上に磁区制御層３２を形成する。その後、前記第１のリフトオフ用レジストマスクを除去することで、層３３，３４，３２のリフトオフが完了する（図８）。
次に、第２のリフトオフ用レジストマスク（図示せず）を用いた第２のイオンミリングにより、ＴＭＲ素子２のハイト方向に関して必要な幅（Ｙ軸方向の幅）を持つとともに所定長さだけＺ軸方向に延びる帯状部分を残して、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、上部金属層２８、上部金属層２８上の前記酸化膜（図示せず）、絶縁層３３，３４及び磁区制御層３２を、部分的に除去してパターニングする。次いで、前記第２のイオンミリングにより除去した領域に、前記第２のリフトオフ用レジストマスクをそのまま残した状態で、酸化し得る層３５’（この層も、作製されるＴＭＲ素子２のアニールによる特性の劣化を低減する作用を担うので、以下、説明の便宜上、この層も「劣化低減層」と呼ぶ。）を、形成する（図９）。なお、図９では、前記第２のリフトオフ用レジストマスクの図示を省略している。
前記第２のイオンミリングからここまでの段階は、同一真空装置内で行われ、当該基板１０１が大気中に置かれることはない。
本実施の形態では、劣化低減層３５’として、金属又は半導体の単層膜が用いられる。劣化低減層３５’は、酸化されることで、前記第１の実施の形態による磁気ヘッドにおける絶縁層３５となるべきものである。劣化低減層３５’は、具体的には、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ又はＷの単層膜を用いることができる。
その後、劣化低減層３５’の成膜後の基板１０１を大気中に置いて、劣化低減層３５’を自然酸化により酸化させる。その結果、劣化低減層３５’は酸化物の層となって、絶縁層３５となる。
次に、絶縁層３０を成膜するのと同じ真空装置内で、表面の清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。本実施の形態では、先に成膜した劣化低減層３５’の膜厚が、このドライエッチングの条件との関係を考慮して比較的厚く設定されており、このドライエッチング後に絶縁層３５が残るようになっている。
次いで、前記第２のリフトオフ用レジストマスクを残したままの状態で、絶縁層３５上に絶縁層３０を形成する。その後、前記第２のリフトオフ用レジストマスクを除去することで、層３５，３０のリフトオフが完了する（図１０）。
その後、上部金属層２９を形成するのと同じ真空装置内で、スパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行うことにより、上部金属層２８の上面に形成された酸化膜を除去する。
次に、上部金属層２９がスパッタ法等により形成され、更に、メッキ法等により上部電極３１を形成する（図１１）。
最後に、ギャップ層３８、コイル層３７、絶縁層３９、上部磁性層３６及び保護膜４０を形成し、更に電極５ａ〜５ｄ等を形成する。また、絶縁層（熱硬化性のフォトレジスト）３９の硬化をさせるため、アニールを行う。これにより、ウエハ工程が完了する。
次に、ウエハ工程が完了したウエハに対して、公知の工程を経て磁気ヘッドを完成させる。簡単に説明すると、前記ウエハから、基体上に複数の磁気ヘッドの部分が一列状に配列された各バー（バー状磁気ヘッド集合体）切り出す。次いで、このバーに対して、スロートハイト、ＭＲハイト等を設定するために、そのＡＢＳ側にラッピング処理（研磨）を施す。次に、ＡＢＳ側に保護膜４を形成し、更に、エッチング等によりレール１１，１２を形成する。最後に、機械加工により切断してバーを個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、前記第１の実施の形態による磁気ヘッドが完成する。
この第２の実施の形態による製造方法で前記第１の実施の形態による磁気ヘッドを製造すると、前記アニールによるＴＭＲ素子２の特性劣化（抵抗値の上昇及びＭＲ比の低下）を低減することができることが、後述する実験により確認された。
これは、劣化低減層３３’，３５’が、酸素を吸収してトラップする性質などを有するためである、と考えられる。
すなわち、前記第１のイオンミリングにより出現した層２３〜２８の端面に付着していた酸素は、劣化低減層３３’によりトラップされる。また、前記第２のイオンミリングにより出現した層２３〜２８の端面に付着していた酸素は、劣化低減層３５’によりトラップされる。したがって、アニールによるＴＭＲ素子２の特性劣化（抵抗値の上昇及びＭＲ比の低下）を低減することができると、考えられる。
本発明では、第２の実施の形態による製造方法を、以下に説明するように変形してもよい。また、以下に説明する各変形内容は、適宜任意に組み合わせて前記第２の実施の形態による製造方法に適用することができる。
第１に、劣化低減層３３’として、金属及び／又は半導体の複層膜を用いてもよい。この場合、当該複層膜の各々の層は、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ又はＷで構成すればよい。これらの点は、劣化低減層３５’についても同様である。
第２に、絶縁層３４の成膜前の表面清浄化等のためのドライエッチングは、行わなくてもよい。同様に、絶縁層３０の成膜前の表面清浄化等のためのドライエッチングは、行わなくてもよい。
第３に、劣化低減層３３’の酸化は、自然酸化に限定されるものではなく、例えば、プラズマ酸化、ラジカル酸化、イオンビーム酸化、オゾンに晒すなどの強制酸化を行ってもよい。また、例えば、前記第１のイオンミリング後で劣化低減層３３’の成膜前に、当該基板１０１を大気中に置くことで、大気中の水分や酸素を層２３〜２８の端面に吸着させておき、この状態で劣化低減層３３’を成膜することで、前記端面に吸着した酸素等を劣化低減層３３’にトラップさせることにより、劣化低減層３３’を酸化させてもよい。これらの点は、劣化低減層３５’の酸化についても同様である。
第４に、劣化低減層３３’，３５’のいずれか一方の層を形成しなくてもよい。前記第２の実施の形態のように両方とも形成することが好ましいが、劣化低減層３３’，３５’のいずれか一方の層のみを形成すれば、当該層によって、アニールによるＴＭＲ素子２の特性劣化を低減する効果が得られる。
第５に、前記第１のイオンミリング後で劣化低減層３３’の成膜前に、当該基板１０１を大気中に置いてもよい。同様に、前記第２のイオンミリング後で劣化低減層３５’の成膜前に、当該基板１０１を大気中に置いてもよい。
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法について、説明する。
ウエハ工程以外については、第３の実施の形態は前記第２の実施の形態と同一である。第３の実施の形態のウエハ工程が前記第２の実施の形態のウエハ工程と異なる所は、劣化低減層３３’が比較的薄く成膜され、絶縁層３４の成膜前の表面清浄化等のためのドライエッチングによって絶縁層３３が除去されるようになっている点と、劣化低減層３５’が比較的薄く成膜され、絶縁層３０の成膜前の表面清浄化等のためのドライエッチングによって絶縁層３５が除去されるようになっている点のみである。
したがって、実際に行う工程自体は、第３の実施の形態も前記２の実施の形態も同一である。しかしながら、第３の実施の形態と前記第２の実施の形態とでは、前記相違点に起因して、工程図や製造により得られる磁気ヘッドの構造が異なる。
第３の実施の形態においても、まず、ウエハ工程を行う。すなわち、基体１５となるべきＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ又はＳｉＣ等のウエハ１０１を用意し、薄膜形成技術等を用いて、ウエハ１０１上のマトリクス状の多数の磁気ヘッドの形成領域にそれぞれ、前述した各層を前述した構造となるように形成する。
第３実施の形態におけるウエハ工程の概要について、図１２乃至図１９を参照して説明する。図１２乃至図１９はウエハ工程を構成する各工程を模式的に示す図であり、図１２（ａ）、図１３（ａ）、図１４（ａ）、図１５（ａ）、図１６（ａ）、図１７（ａ）、図１８（ａ）及び図１９（ａ）はそれぞれ概略平面図である。図１２（ｂ）は図１２（ａ）中のＣ−Ｄ線に沿った概略断面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）中のＣ−Ｄ線に沿った概略断面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）中のＣ−Ｄ線に沿った概略断面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）中のＣ−Ｄ線に沿った概略断面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）中のＥ−Ｆ線に沿った概略断面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）中のＥ−Ｆ線に沿った概略断面図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）中のＥ−Ｆ線に沿った概略断面図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）中のＥ−Ｆ線に沿った概略断面図である。図１２乃至図１９において、図１乃至図１１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付している。なお、図１３（ａ）、図１４（ａ）及び図１５（ａ）において、ＴＷは、ＴＭＲ素子２が規定するトラック幅を示している。
ウエハ工程では、まず、ウエハ１０１上に、下地層１６、下部電極２１、下部金属層２２、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８を、順次積層する（図１２）。このとき、下部電極２１は例えばめっき法により形成し、他の層は例えばスパッタ法で形成する。その後、この状態の基板が一旦大気中に置かれる。このとき、上部金属層２８の上面に酸化膜（図示せず）が形成されることになる（図１２）。
次に、第１のリフトオフ用レジストマスク（図示せず）を用いた第１のイオンミリングにより、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、上部金属層２８及び上部金属層２８上の前記酸化膜を、部分的に除去してパターニングする。次いで、前記第１のイオンミリングにより除去した領域に、前記第１のリフトオフ用レジストマスクをそのまま残した状態で、劣化低減層３３’を、形成する（図１３）。なお、図１３では、前記第１のリフトオフ用レジストマスクの図示を省略している。
前記第１のイオンミリングからここまでの段階は、同一真空装置内で行われ、当該基板１０１が大気中に置かれることはない。
その後、劣化低減層３３’の成膜後の基板１０１を大気中に置いて、劣化低減層３３’を自然酸化により酸化させる。その結果、劣化低減層３３’は酸化物の層となって、絶縁層３３となる。
次に、絶縁層３４を成膜するのと同じ真空装置内で、表面の清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。本実施の形態では、先に成膜した劣化低減層３３’の膜厚が、このドライエッチングの条件との関係を考慮して比較的薄く設定されており、このドライエッチング後に絶縁層３３が除去される（図１４）。したがって、本実施の形態では、このドライエッチングは、劣化低減層３３’（厳密に言えば、劣化低減層３３’が酸化されてなる絶縁層３３）を除去する工程を兼ねている。なお、図１４では、前記第１のリフトオフ用レジストマスクの図示を省略している。
次いで、前記第１のリフトオフ用レジストマスクを残したままの状態で、前記第１のイオンミリングにより除去した領域に、絶縁層３４を形成し、更に絶縁層３４上に磁区制御層３２を形成する。その後、前記第１のリフトオフ用レジストマスクを除去することで、層３４，３２のリフトオフが完了する（図１５）。
次に、第２のリフトオフ用レジストマスク（図示せず）を用いた第２のイオンミリングにより、ＴＭＲ素子２のハイト方向に関して必要な幅（Ｙ軸方向の幅）を持つとともに所定長さだけＺ軸方向に延びる帯状部分を残して、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、上部金属層２８、上部金属層２８上の前記酸化膜（図示せず）、絶縁層３４及び磁区制御層３２を、部分的に除去してパターニングする。次いで、前記第２のイオンミリングにより除去した領域に、前記第２のリフトオフ用レジストマスクをそのまま残した状態で、劣化低減層３５’を、形成する（図１６）。なお、図１６では、前記第２のリフトオフ用レジストマスクの図示を省略している。
前記第２のイオンミリングからここまでの段階は、同一真空装置内で行われ、当該基板１０１が大気中に置かれることはない。
その後、劣化低減層３５’の成膜後の基板１０１を大気中に置いて、劣化低減層３５’を自然酸化により酸化させる。その結果、劣化低減層３５’は酸化物の層となって、絶縁層３５となる。
次に、絶縁層３０を成膜するのと同じ真空装置内で、表面の清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。本実施の形態では、先に成膜した劣化低減層３５’の膜厚が、このドライエッチングの条件との関係を考慮して比較的薄く設定されており、このドライエッチング後に絶縁層３３が除去される（図１７）。したがって、本実施の形態では、このドライエッチングは、劣化低減層３５’（厳密に言えば、劣化低減層３５’が酸化されてなる絶縁層３５）を除去する工程を兼ねている。なお、図１７では、前記第２のリフトオフ用レジストマスクの図示を省略している。
次いで、前記第２のリフトオフ用レジストマスクを残したままの状態で、前記第２のイオンミリングにより除去した領域に、絶縁層３０を形成する。その後、前記第２のリフトオフ用レジストマスクを除去することで、層３０のリフトオフが完了する（図１８）。
その後、上部金属層２９を形成するのと同じ真空装置内で、スパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行うことにより、上部金属層２８の上面に形成された酸化膜を除去する。
次に、上部金属層２９がスパッタ法等により形成され、更に、メッキ法等により上部電極３１を形成する（図１９）。
最後に、ギャップ層３８、コイル層３７、絶縁層３９、上部磁性層３６及び保護膜４０を形成し、更に電極５ａ〜５ｄ等を形成する。また、絶縁層（熱硬化性のフォトレジスト）３９の硬化をさせるため、アニールを行う。これにより、ウエハ工程が完了する。
次に、ウエハ工程が完了したウエハに対して、公知の工程を経て磁気ヘッドを完成させる。簡単に説明すると、前記ウエハから、基体上に複数の磁気ヘッドの部分が一列状に配列された各バー（バー状磁気ヘッド集合体）切り出す。次いで、このバーに対して、スロートハイト、ＭＲハイト等を設定するために、そのＡＢＳ側にラッピング処理（研磨）を施す。次に、ＡＢＳ側に保護膜４を形成し、更に、エッチング等によりレール１１，１２を形成する。最後に、機械加工により切断してバーを個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、磁気ヘッドが完成する。
この第３の実施の形態による製造方法で製造される磁気ヘッドを、図２０乃至図２３に示す。図２０は、本発明の第３の実施の形態による製造方法により製造される磁気ヘッドのＴＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３の部分を模式的に示す拡大断面図である。図２１は、図２０中のＢ−Ｂ’矢視概略図である。図２２は、図２０中のＴＭＲ素子２付近を更に拡大した拡大図である。図２３は、図２１中のＴＭＲ素子２付近を更に拡大した拡大図である。図２０乃至図２３は、それぞれ図２乃至図５に対応している。
図２０乃至図２３を図２乃至図５と比較すると、第３の実施の形態による製造方法で製造される磁気ヘッドでは、図２乃至図５中の、劣化低減層３３’が酸化されてなる絶縁層３３及び劣化低減層３５’が酸化されてなる絶縁層３５が、除去されていることがわかる。
この第３の実施の形態による製造方法で図２乃至図５に示す磁気ヘッドを製造すると、前記アニールによるＴＭＲ素子２の特性劣化（抵抗値の上昇及びＭＲ比の低下）を低減することができることが、後述する実験により確認された。
これは、劣化低減層３３’，３５’が、酸素を吸収してトラップする性質を有するためである、と考えられる。
すなわち、前記第１のイオンミリングにより出現した層２３〜２８の端面に付着していた酸素は、劣化低減層３３’によりトラップされて劣化低減層３３’と一緒に除去される。また、前記第２のイオンミリングにより出現した層２３〜２８の端面に付着していた酸素は、劣化低減層３５’によりトラップされて劣化低減層３５’と一緒に除去される。したがって、アニールによるＴＭＲ素子２の特性劣化（抵抗値の上昇及びＭＲ比の低下）を低減することができると、考えられる。
本発明では、前記第３の実施の形態による製造方法を、以下に説明するように変形してもよい。また、前記第２の実施の形態による製造方法の変形内容と同様の変形内容を前記第３の実施の形態に適用してもよい。さらに、これらの各変形内容は、適宜任意に組み合わせて前記第３の実施の形態による製造方法に適用することができる。
第１に、劣化低減層３３’，３５’を酸化させなくてもよい。
第２に、劣化低減層３３’，３５’のいずれか一方の層のみを比較的厚く成膜し、当該層を酸化してなる絶縁層を残るようにしてもよい。
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態による磁気ヘッド製造方法について、説明する。
第４の実施の形態が前記第３の実施の形態と異なる所は、以下に説明する点のみであり、第４の実施の形態による製造方法により製造される磁気ヘッドは、構造上、前記第３の磁気ヘッドによる製造方法により製造される磁気ヘッドと同一となる。
前記第３の実施の形態では、前述したように、劣化低減層３３’，３５’として、酸化し得る層が用いられている。これに対し、第４の実施の形態では、劣化低減層３３’，３５’として、酸化し得る層の代わりに、実質的に酸化しない金属又は半導体の層が用いられる。この実質的に酸化しない金属又は半導体の層として、具体的には、例えば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕのうちの１種以上の材料からなる単層膜又は複層膜を用いることができる。
なお、第４の実施の形態においても、前記第３の実施の形態と同様に、劣化低減層３３’が比較的薄く成膜され、絶縁層３４の成膜前の表面清浄化等のためのドライエッチングによって絶縁層３３が除去されるようになっており、また、劣化低減層３５’が比較的薄く成膜され、絶縁層３０の成膜前の表面清浄化等のためのドライエッチングによって絶縁層３５が除去されるようになっている。
第４の実施の形態では、前記第３の実施の形態と同様に劣化低減層３３’の成膜後に基板１０１が大気中に置かれるが、このとき劣化低減層３３’は酸化しない。その後に、第３の実施の形態と同様に絶縁層３４を成膜するのと同じ真空装置内で、表面の清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行うが、このドライエッチングにより劣化低減層３３’が除去される。
また、第４の実施の形態では、前記第３の実施の形態と同様に劣化低減層３５’の成膜後に基板１０１が大気中に置かれるが、このとき劣化低減層３５’は酸化しない。その後に、第３の実施の形態と同様に絶縁層３０を成膜するのと同じ真空装置内で、表面の清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行うが、このドライエッチングにより劣化低減層３５’が除去される。
以上述べた点以外については、第４の実施の形態は前記第３の実施の形態と同一である。
前述したように、第４の実施の形態では、前記第３の実施の形態と異なり、劣化低減層３３’，３５’として酸化しない層が用いられている。このため、第４の実施の形態では、劣化低減層３３’，３５’は、酸素を吸収してトラップする性質を持たない。しかし、第４の実施の形態では、劣化低減層３３’，３５’は、酸素等に対してバリア的な性質を持つ。したがって、第４の実施の形態によれば、劣化低減層３３’の成膜後に基板１０１が大気中に置かれても、前記第１のイオンミリングにより出現した層２３〜２８の端面が劣化低減層３３’のバリア的な性質によって保護されて、大気中の酸素や水分等の当該端面への付着等が阻止される。また、第４の実施の形態によれば、劣化低減層３５’の成膜後に基板１０１が大気中に置かれても、前記第２のイオンミリングにより出現した層２３〜２８の端面が劣化低減層３５’のバリア的な性質によって保護されて、大気中の酸素や水分等の当該端面への付着等が阻止される。
したがって、第４の実施の形態による製造方法で磁気ヘッドを製造しても、前記アニールによるＴＭＲ素子２の特性劣化を低減することができる。もっとも、前記第３の実施の形態のように劣化低減層３３’，３５’として酸化し得る層を用いる方が、アニールによるＴＭＲ素子２の特性劣化をより低減することができるので、好ましい。
本発明では、前記第４の実施の形態による製造方法を、次のように変形してもよい。すなわち、劣化低減層３３’，３５’のいずれか一方として、酸化し得る層を用いてもよい。また、劣化低減層３３’，３５’うちのいずれか一方を酸化し得る層と酸化しない層との複層膜で構成し、他方を酸化し得る層又は酸化しない層で構成してもよい。
［第５の実施の形態］
図２４は、本発明の第５の実施の形態による磁気ディスク装置の要部の構成を示す概略斜視図である。
第５の実施の形態による磁気ディスク装置は、軸７０の回りに回転可能に設けられた磁気ディスク７１と、磁気ディスク７１に対して情報の記録及び再生を行う磁気ヘッド７２と、磁気ヘッド７２を磁気ディスク７１のトラック上に位置決めするためのアッセンブリキャリッジ装置７３と、を備えている。
アセンブリキャリッジ装置７３は、軸７４を中心にして回動可能なキャリッジ７５と、このキャリッジ７５を回動駆動する例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）からなるアクチュエータ７６とから主として構成されている。
キャリッジ７５には、軸７４の方向にスタックされた複数の駆動アーム７７の基部が取り付けられており、各駆動アーム７７の先端部には、磁気ヘッド７２を搭載したヘッドサスペンションアッセンブリ７８が固着されている。各ヘッドサスペンションアセンブリ７８は、その先端部に有する磁気ヘッド７２が、各磁気ディスク７１の表面に対して対向するように駆動アーム７７の先端部に設けられている。
第５の実施の形態では、磁気ヘッド７２として、前述した第１の実施の形態による磁気ヘッド、あるいは、前記第２乃至第４の実施の形態のいずれかによる製造方法により製造された磁気ヘッドが、搭載されている。したがって、第５の実施の形態によれば、高記録密度化を図ることができるなどの利点が得られる。
劣化低減層３３’，３５’を形成しない点を除き前述した第２及び第３実施の形態による製造方法と同じ工程で、サンプル１の磁気ヘッドを製造した。また、前述した第２及び第３実施の形態による製造方法と同じ工程で、サンプル２〜１０の磁気ヘッドを製造した。このとき、サンプル１を製造する際には、劣化低減層３３’，３５’を形成せず、サンプル２〜１０を製造する際には、劣化低減層３３’，３５’の材料及び膜厚を下記の表２に示す通りに変えたが、その他の条件はサンプル１〜１０のいずれも同一とした。サンプル１〜１０の主要な各層の構成は、下記の表１に示す通りとした。
Figure 0003673796
Figure 0003673796
サンプル２〜１０の製造時において、絶縁層３４の成膜直前のドライエッチング（すなわち、劣化低減層３３’が酸化されてなる絶縁層３３に対するドライエッチング）、及び、絶縁層３０の成膜直前のドライエッチング（すなわち、劣化低減層３５’が酸化されてなる絶縁層３５に対するドライエッチング）としては、いずれも次の条件でスパッタエッチングを行った。その条件は、パワーを１５０Ｗ、Ａｒガス流速を４０ｓｃｃｍ、Ａｒガス圧を７×１０−２Ｐａ、時間を３０秒間とした。
この条件に対する各サンプル２〜１０の絶縁層３３，３５のエッチング量と絶縁層３３，３５の厚さとを比較すると、劣化低減層３３’，３５’の厚さを０．５ｎｍとしたサンプル２，５，８では図２０乃至図２３に示すように絶縁層３３，３５が残っていないと推認され、劣化低減層３３’，３５’の厚さを１．０ｎｍとしたサンプル３，５，９では絶縁層３３，３５が残っているか否かは不明であり、劣化低減層３３’，３５’の厚さを２．０ｎｍとしたサンプル４，７，１０では図２乃至図５に示すように絶縁層３３，３５が残っていると推認される。
また、サンプル１〜１０の製造時において、絶縁層（熱硬化性のフォトレジスト）３９の硬化のためのアニールは、２５０℃で２時間行った。
そして、サンプル１〜１０について、既に作製されたＴＭＲ素子２の抵抗値及びＭＲ比を前記アニールの前後でそれぞれ測定した。その測定結果を下記の表３に示す。
Figure 0003673796
また、各サンプル１〜１０について、アニール前後の抵抗値及びＭＲ比の測定値から、それぞれ抵抗値のシフト比及びＭＲ比のシフト比を算出した。これらのシフト比も表３に示す。また、サンプル１〜１０の抵抗値のシフト比のグラフを図２５に示し、サンプル１〜１０のＭＲ比のシフト比のグラフを図２６に示す。シフト比は、下記の式に従って算出した。
シフト比＝｛（アニール後の値−アニール前の値）／アニール前の値｝×１００ ［％］
表３、図２５及び図２６からわかるように、劣化低減層３３’，３５’を用いなかったサンプル１に比べ、その他全てのサンプル２〜１０では抵抗値のシフト比及びＭＲ比のシフト比の絶対値がゼロに近い。つまり、０．５ｎｍ〜２ｎｍ程度のＴａ，Ａｌ，Ｔｉの層を劣化低減層３３’，３５’として用いることで、ＴＭＲ素子２の抵抗上昇が抑えられるとともにＭＲ比の低下が抑えられていることがわかる。
なお、材料の種類により酸化膜厚が変化するはずであるので、膜厚については０．５ｎｍ〜２ｎｍに限定されない。例えば、深い膜厚まで酸化する金属なら２ｎｍ以上としてもよい。
以上、本発明の各実施の形態及びその変形例並びに実施例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、前述した実施の形態はＴＭＲ素子に適用した例であるが、本発明は、ＣＰＰ−ＧＭＲなどのＣＰＰ構造を持つ磁気抵抗効果素子にも適用することができる。
また、前述した実施の形態は磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドに適用した例であるが、本発明は、磁気抵抗効果層の周りに絶縁層が接する構造を持つデバイス、例えば、ＭＲＡＭや磁気検出器などにも適用することができる。
本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッドを模式的に示す概略斜視図である。 図１に示す磁気ヘッドのＴＭＲ素子及び誘導型磁気変換素子の部分を模式的に示す拡大断面図である。 図２中のＡ−Ａ’矢視概略図である。 図２中のＴＭＲ素子付近を更に拡大した拡大図である。 図３中のＴＭＲ素子付近を更に拡大した拡大図である。 本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における一工程を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における他の工程を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における更に他の工程を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における更に他の工程を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における更に他の工程を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における更に他の工程を模式的に示す図である。 本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における一工程を模式的に示す図である。 本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における他の工程を模式的に示す図である。 本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における更に他の工程を模式的に示す図である。 本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における更に他の工程を模式的に示す図である。 本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における更に他の工程を模式的に示す図である。 本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における更に他の工程を模式的に示す図である。 本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における更に他の工程を模式的に示す図である。 本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における更に他の工程を模式的に示す図である。 本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法により製造される磁気ヘッドのＴＭＲ素子及び誘導型磁気変換素子の部分を模式的に示す拡大断面図である。 図２０中のＢ−Ｂ’矢視概略図である。 図２０中のＴＭＲ素子付近を更に拡大した拡大図である。 図２１中のＴＭＲ素子付近を更に拡大した拡大図である。 本発明の第５の実施の形態による磁気ディスク装置の要部の構成を示す概略斜視図である。 各サンプルの抵抗値のシフト比を示すグラフである。 各サンプルのＭＲ比のシフト比を示すグラフである。
符号の説明
１ スライダ
２ ＴＭＲ素子
３ 誘導型磁気変換素子
２１ 下部電極（下部磁気シールド層）
２２，２３ 下部金属層
２４ ピン層
２５ ピンド層
２６ トンネルバリア層
２７ フリー層
２８ 上部金属層
２９ 上部金属層
３０，３４ 絶縁層
３１ 上部電極（上部磁気シールド層）
３２ 磁区制御層
３３，３５ 絶縁層
３３’，３５’ 劣化低減層

Claims (18)

  1. 基体上に磁気抵抗効果層を構成する構成層を成膜する段階と、
    前記構成層のうちの１層以上をパターニングするパターニング段階と、
    前記パターニングにより前記構成層のうちの前記１層以上が除去された領域に、酸化し得る層を成膜する段階と、
    前記酸化し得る層を酸化させる段階と、
    前記酸化し得る層の上に、絶縁層を成膜する段階と、
    前記絶縁層を成膜する前記段階の直前に、表面清浄化のためのドライエッチングを行う段階と、
    を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
  2. 前記酸化させる段階は、当該基体を大気中に置いて前記酸化し得る層を自然酸化させる段階を含むことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
  3. 前記ドライエッチングを行う段階は、前記絶縁層を成膜する前記段階が行われるのと同じ真空装置内でドライエッチングを行う段階を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
  4. 前記ドライエッチングを行う段階の後及び前記絶縁層を成膜する前記段階の後に、前記酸化し得る層が実質的に残ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
  5. 前記酸化し得る層が、前記ドライエッチングを行う段階によって、実質的に除去されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
  6. 基体上に磁気抵抗効果層を構成する構成層を成膜する段階と、
    前記構成層のうちの１層以上をパターニングするパターニング段階と、
    前記パターニングにより前記構成層のうちの前記１層以上が除去された領域に、酸化し得る層を成膜する段階と、
    前記酸化し得る層を酸化させる段階と、
    前記酸化し得る層の上に、絶縁層を成膜する段階と、
    前記絶縁層を成膜する前記段階の前に、前記酸化し得る層を除去する段階と、
    を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
  7. 前記酸化させる段階は、当該基体を大気中に置いて前記酸化し得る層を自然酸化させる段階を含むことを特徴とする請求項６記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
  8. 基体上に磁気抵抗効果層を構成する構成層を成膜する段階と、
    前記構成層のうちの１層以上をパターニングするパターニング段階と、
    前記パターニングにより前記構成層のうちの前記１層以上が除去された領域に、金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層を成膜する段階と、
    前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層を除去する除去段階と、
    前記除去段階の後に、前記パターニングにより前記構成層のうちの前記１層以上が除去された領域に、絶縁層を成膜する段階と、
    を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
  9. 前記絶縁層を成膜する前記段階の直前に、表面清浄化のためのドライエッチングを行う段階を、備え、
    前記ドライエッチングを行う段階が、前記除去段階を兼ねることを特徴とする請求項８記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
  10. 前記ドライエッチングを行う段階は、前記絶縁層を成膜する前記段階が行われるのと同じ真空装置内でドライエッチングを行う段階を含むことを特徴とする請求項９記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
  11. 前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ及びＡｕからなる群より選ばれた１種以上から構成される単層膜又は複層膜であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
  12. 前記金属及び／又は半導体の単層膜又は複層膜からなる層は、酸化し得る層であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
  13. 前記酸化し得る層は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷからなる群より選ばれた１種以上から構成される単層膜又は複層膜であることを特徴とする請求項１乃至７及び１２のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
  14. 前記磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する有効領域が、前記磁気抵抗効果層において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる領域である磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
  15. 前記磁気抵抗効果層は、前記フリー層の一方の面側に形成されたトンネルバリア層と、該トンネルバリア層の前記フリー層とは反対の側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記トンネルバリア層とは反対の側に形成されたピン層と、を含むことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
  16. 基体と、該基体により支持された磁気抵抗効果素子とを備え、前記磁気抵抗効果素子が、請求項１乃至１５のいずれかに記載の製造方法により製造された磁気抵抗効果素子であることを特徴とする磁気ヘッド。
  17. 磁気ヘッドと、該磁気ヘッドが先端部付近に搭載され前記磁気ヘッドを支持するサスペンションと、を備え、前記磁気ヘッドが請求項１６記載の磁気ヘッドであることを特徴とするヘッドサスペンションアセンブリ。
  18. 請求項１７記載のヘッドサスペンションアセンブリと、該アセンブリを支持するアーム部と、該アーム部を移動させて磁気ヘッドの位置決めを行うアクチュエータと、を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
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