JP3853934B2 - 磁気抵抗効果型ヘッド用基板とその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パソコン等の外部記憶装置として用いられるハードディスクドライブの磁気ヘッドに関するものであり、特に磁気抵抗効果素子の絶縁破壊をなくすことが可能な製造方法に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
記録時に誘導型薄膜磁気ヘッド（記録ヘッド）を、また再生時に磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッド（再生ヘッド）を用いた記録再生分離複合型ヘッドとして磁気抵抗効果型ヘッド（以下、ＭＲヘッドと称す）が広く用いられ始めている。この種の磁気ヘッドとしては、例えばＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．ＭＡＧ２６，１６８９（１９９０）に記載されている。図７に従来のＭＲヘッドの斜視図を示す。再生ヘッド１０１と記録ヘッド１０２が基板１０３上に積層形成され、再生部は下部シールド１０４および上部シールド１０５と、絶縁膜でできたギャップ膜（図７では省略）を介すると共に、それに挟まれた磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と称す）１０６およびそれに電流を供給する電極１０７を備える。これらＭＲヘッドはリソグラフィ技術によって、基板上に一括同時に形成される。図８に複数のＭＲヘッドを碁盤の目状の区画に沿って配列した従来の基板１０３の概略図を示す。その後個々のヘッド素子に切断されて研磨等工程を経て所要の形状寸法のスライダーに仕上げられる。尚、図７の（ａ）は、（ｂ）に示すスライダーを浮上面からみたときのＭＲヘッドの一部を拡大した斜視図である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＲヘッドを製造するに当たり、大きな課題となるものが静電気によるＭＲ素子の破壊である。ＭＲヘッドは記録密度を向上させるように磁気ギャップ（再生ギャップまたは記録ギャップ）あるいはトラック幅を縮小する。このためＭＲヘッドの各部寸法が小さくされ、特に絶縁膜でできたギャップ膜は薄膜化が必要となる。この結果ＭＲ素子の絶縁耐圧は大幅に低下し静電気等による素子破壊が起きやすくなる。ＭＲヘッドの静電破壊については、例えば、公開特許昭６１−７７１１４号公報に記載されている。この従来技術では、ヘッド使用時の課題を解決するためには有効であるが、ヘッド素子作製時の課題には対処できていない。
【０００４】
一方、ヘッド作製時の素子破壊を防止するための従来技術としては、公開特許平８−２２１７２１号公報に記載の技術がある。前記従来技術の概略を図９を用いて説明する。図９は上部シールド膜１０５形成前のクリーニング工程での静電破壊を説明する断面図である。クリーニング工程は、端子部１１０上に形成される上部シールド膜１０５と電極１０７との接触抵抗を低減するために必要な工程であり、イオンミリング法などが用いられる。イオンミリング法は正電荷を持つＡｒイオン１１２を基板等に照射して、その表面の汚れ等を削り取る方法である。その際、基板表面に積層した膜がイオン照射の影響で正に帯電することを避けるために、電子１１３を同時に照射する方法がとられる。しかし、基板表面全面が電気的に中性となることは少なく、局所的に見ると電荷分布が生じてしまう。その結果、図９に示すようにクリーニングされる電極表面あるいはその近傍に蓄積される電荷量に差が生じてしまう。即ち、互いに絶縁された金属膜同士の間に電位差が生じ、このために、下部または上部ギャップ膜１０８、１０９の絶縁が破壊される。その時、磁気抵抗効果膜およびバイアス膜に過大電流が流れＭＲ素子１０６が破壊されてしまう。この過大電流がＭＲ素子に流れるのを防ぐために前記素子に接触する１対の電極間を短絡する構造１１１をもつＭＲヘッドを提供している。
【０００５】
しかし、静電破壊による過大電流の電流路は必ずしも同一素子回路内を流れるとは限らないため改善効果は小さい。また、ＭＲ素子と電極膜の複合体と絶縁膜を介して積層された他の金属膜との間には依然として電位差が発生するため、問題の根本的解決は望めない。尚、図９のクリーニング工程後にさらに記録ヘッドを構成する膜（上部シールド１０５、電極１０７、記録ギャップ１１５、上部磁極１１６）を積層した状態のＭＲヘッドの断面図を図１０に示す。但し、図１０では電極間を短絡する構造１１１の記載を省略した。図１０の（ｂ）はＭＲヘッド（ａ）のＡ−Ａ’における断面を説明した図である。
【０００６】
またその他の従来技術として、公開特許平８−２８７４２４号公報にＭＲ素子の端子部を加工量測定用素子の端子部と共用化し、基板内の有効実素子の面積の減少を防いでいる。その中で加工量測定用素子の端子部を隣接する実素子の端子部と共用することにより、実質的に加工量測定素子専用の端子部をなくし、実装密度の向上を図っている。この技術では基板状態での静電破壊についての具体的な記載がなく、２素子の電極を接続したのみであるため、ミリング加工時の帯電電荷を逃がすのには十分ではなく製造工程での静電破壊を防止するものではない。
【０００７】
本発明の目的は、高密度に記録された磁気信号を再生するＭＲヘッドおよび記録再生分離型複合ヘッドを、高い歩留まりで作製可能なＭＲヘッド構造を提供することである。特に、作成中の基板上におけるＭＲ素子の静電破壊を防止するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した従来技術の問題点は、ＭＲヘッドを多数形成する基板に帯電した電荷を逃がすこと、即ち放電路として充分な長さの導電性パターンを設けること、あるいは電荷の蓄積を緩和するために各々のＭＲヘッドの備える少なくとも４以上の端子を短絡することにより解決される。
【００１１】
本発明は、１対の第一電極を電気的に接続させたＭＲ素子と１対の第二電極を電気的に接続させたコイル膜を備えるＭＲヘッドを、２以上設けた磁気抵抗効果型ヘッド用基板であって、各々のＭＲヘッドごとに前記第一電極と前記第二電極を電気的に短絡する導電性パターンを設け、磁気抵抗効果型ヘッド同士は互いに電気的に短絡することなく独立していることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド用基板である。要は、１個のＭＲヘッドの電極を全て短絡させることである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明における基板は、上部下部シールド、磁気抵抗効果膜、前記磁気抵抗効果膜にバイアス磁界を印加するためのバイアス膜、前記磁気抵抗効果膜に電気的に接続された一対の電極、前記磁気抵抗効果膜、前記電極と前記上部、前記下部シールド膜間に形成された、上部、下部ギャップ膜、バルクハウゼンノイズ抑制のために磁気抵抗効果膜に磁気的につながり、かつ前記磁気抵抗効果膜の両端に形成されたバイアス膜等からなるＭＲ素子が多数形成された基板において、素子単体の寸法より長い導電性パターンが形成されていることを特徴とする基板である。
【００１５】
本発明について図７を用いて説明する。本図はＭＲヘッドの斜視図である。ＭＲヘッドは、基板上に形成した外乱磁界からの影響を防止するための上下部のシールド、下部及び上部ギャップ、信号磁界を電気抵抗の変化に変換する磁気抵抗効果膜／分離膜１１７／バイアス膜１１８の３層からなるＭＲ素子、センス電流を通電するための電極１０７、バルクハウゼンノイズを防止するための磁区制御膜１１９からなる。これまでは従来のＭＲヘッドと同様の構造である。本発明ではさらに図１に示す複数の直線状の導電性パターンを追加した。図１において、（ａ）は複数のＭＲヘッド２を碁盤の目状の区画に沿って作製した基板３であり、ＭＲヘッド２を有する区画同士の間に導電性の薄膜からなる導電性パターン１を備える。各々の区画を切り出しすと、図１の（ｂ）に示すようにＭＲヘッドを搭載したスライダーを得ることができる。
【００１６】
以下本発明を実施例をもって本発明の詳細を説明する。
（参考例１）ＭＲヘッドは、まずベースアルミナ膜が積層された基板上に下部シールド膜を作製する。基板はアルミナチタンカーバイド板である。下部シールドは導電性の軟磁性材をスパッタリング装置で成膜した。膜厚は２μｍである。成膜後、ホトレジスト膜でマスクしエッチングにより所定の形状にパターン化した。
【００１７】
次に下部ギャップ膜としてアルミナ膜を厚さ０．１μｍでスパッタした。次にＭＲ素子を構成するバイアス膜、分離膜、磁気抵抗効果膜を順次連続的に成膜し、パターンニングする。その後、磁気制御膜、電極を成膜してパターンニングする。このとき図１に示す導電性パターン１も同時に形成する。パターンニングはミリングによっておこなった。次に上部ギャップをアルミナで形成し、引き続き上部シールドを成膜し、リフトオフによりパターンニングする。その後、記録用誘導型薄膜磁気ヘッドを形成する。以上で記録再生分離型複合ヘッドが形成される。次に各素子毎に切り出す。その後浮上面４を加工する。このとき図１に示した電極はＭＲ素子の不要な部分と共に切断研磨される。
【００１８】
上述のプロセスで作製した基板の工程途中での絶縁破壊した素子の分布とその割合を調査した。分布を図２に示す。（ａ）は参考例１を適用した場合で、（ｂ）は従来方法による比較例である。黒く塗りつぶした長方形の各々は絶縁破壊した素子の分布を示す。それぞれ８．８％および３１．３％の不良であった。参考例１を適用することにより、ＭＲ素子の抵抗分布も絶縁破壊が減ったため、一様になった。絶縁破壊が抵抗値の不良も誘発していたことが分かった。次に本プロセスで作製したヘッドの記録再生特性を測定した。ＭＲ素子特有のバルクハウゼンノイズ頻度も十分の一に減少していた。このことから、絶縁破壊箇所が雑音の原因となっていたことが分かる。尚、参考例１の適用により作製した直線を組合せて構成した導電性パターン１は基板を切断する際の目標線として利用した。このため有効な基板面積が減少するという問題も発生しない。
【００１９】
（参考例２）参考例１では、導電性パターンをＭＲ素子の電極と独立して設けたが、導電性パターンはミリング加工などのプロセスにおいて、ＭＲ素子またはＭＲヘッドの電位を接地電位に近づけるための電流通路として機能させることを目的とする。図３に参考例２の基板の概略図を説明する。本図ではこの電流通路としてＭＲヘッド２とその電極５も用いる。基板３において外縁部の近傍にあるＭＲ素子の電極５を導電性パターン６を介して基板の外縁部に設けたリング状の導電性パターン８に接続した。さらに、ＭＲヘッドの電極同士を接続する導電性パターン７を設けることで基板全体の導電性パターンの面積を広げて、ＭＲヘッドの電位を設置電位に近づけることができる。
【００２０】
（実施例１）図４に本発明の基板の概略図を説明する。本図ではＭＲヘッド２の絶縁破壊防止のために、各々のＭＲヘッドにおいて４個の電極を導電性パターン１１で短絡する。ここで電極とは、ＭＲ素子に電気的に接続された１対の第一電極１２と、コイル膜に電気的に接続された１対の第二電極１３を示す。基板３において、ＭＲヘッド２の電極同士を接続する導電性パターンは設けない。また、基板の外縁部に設けたリング状の導電性パターン８とＭＲヘッド２も接続しない。
【００２１】
（参考例３）図５に参考例３の基板の概略図を説明する。本図ではＭＲヘッド２の絶縁破壊防止のために、各々のＭＲヘッドにおいて４個の電極を導電性パターン１４で短絡する。ここで電極とは、ＭＲ素子に電気的に接続された１対の第一電極１２と、コイル膜に電気的に接続された１対の第二電極１３を示す。さらに、この導電性パターン１４はＭＲヘッド２の電極同士を接続して一体を為している。尚、基板の外縁部に設けたリング状の導電性パターン８と導電性パターン１４は接続しない。
【００２２】
図４および図５の構造を設けた基板を、実施例１と同様のプロセスで処理した結果を図６に示す。図６は、本発明および参考例で絶縁破壊した素子の分布を説明する図である。図６の（ａ）は図４の実施例１に、（ｂ）は図５の参考例３に相当する。図中の黒く塗りつぶした長方形の各々は絶縁破壊した素子の分布を示す。それぞれ５．６％および１１．４％の不良であった。本発明を適用することにより、磁気抵抗効果素子の絶縁破壊が減少し、基板をスライダーに切り分けた段階での不良抽出作業が著しく低減された。
【００２３】
（実施例２）さらに、図４の導電性パターンを直線または曲線の組合せではなく、ある程度の面積を有するシート状とし、ＭＲヘッド２を覆う程度にその面積を拡大した場合、絶縁破壊による不良は２％以下まで低減することができた。ただし、シート状の導電性パターンの面積は図４において点線のグリッドで示された１個のＭＲヘッドの領域内に限られ、隣り合うＭＲ素子の領域には重ねないものとする。
【００２４】
【発明の効果】
以上に述べたように、素子作成中での静電気破壊の防止を目的に導電性パターンを追加することで、従来３０〜４０％程度あった絶縁不良が２〜９％と著しく減少させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例の基板の概略図。
【図２】 参考例と従来で絶縁破壊した素子の分布を比較する図。
【図３】 参考例の基板の概略図。
【図４】本発明の基板の概略図。
【図５】 参考例の基板の概略図。
【図６】本発明で絶縁破壊した素子の分布を説明する図。
【図７】従来のＭＲヘッドの斜視図。
【図８】従来の基板の概略図。
【図９】従来のクリーニング工程での絶縁破壊を説明する断面図。
【図１０】従来のＭＲヘッドの断面図。
【符号の説明】
１ 導電性パターン、２ ＭＲヘッド、３ 基板、４ 浮上面、５ 電極
６ 導電性パターン、７ 導電性パターン、８ リング状の導電性パターン、
１１ 導電性パターン、
１２ 磁気抵抗効果素子に電気的に接続された１対の第一電極、
１３ コイル膜に電気的に接続された１対の第二電極、
１４ 導電性パターン

Claims (1)

1. １対の第一電極を電気的に接続させた磁気抵抗効果素子と１対の第二電極を電気的に接続させたコイル膜を備える磁気抵抗効果型ヘッドを、２以上設けた磁気抵抗効果型ヘッド用基板であって、各々の磁気抵抗効果型ヘッドごとに前記第一電極と前記第二電極を電気的に短絡する導電性パターンを設け、磁気抵抗効果型ヘッド同士は互いに電気的に短絡することなく独立していることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド用基板。

Images