JPH0554336A

JPH0554336A - 磁気抵抗効果型ヘツド

Info

Publication number: JPH0554336A
Application number: JP21187491A
Authority: JP
Inventors: Isamu Yuhito; 勇由比藤; Makoto Morijiri; 誠森尻; Susumu Takeura; 享竹浦; Katsunori Owada; 克則大和田; Masahiro Kitada; 正弘北田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-08-23
Filing date: 1991-08-23
Publication date: 1993-03-05

Abstract

(57)【要約】【目的】電極膜の断線を防止し、高い歩留まりで磁気抵
抗効果型ヘッドを作製する。【構成】上部シールド膜８の下地膜が電極分離層１３お
よび上部ギャップ膜７の２層よりなるように構成した。【効果】上部シールド８のイオンミリング時において電
極膜６がエッチングされることがなくなる。また、電極
分離層１３と上部ギャップ膜７が積層されているため
に、引出し線も十分に保護され露出することがない。電
極膜の断線、引出し線の露出による上部シールド８と引
出し線の短絡を防止しでき、高い歩留まりで作製可能と
なった。

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ヘッドと
して用いられる磁気抵抗効果型ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】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（信号
対ノイズ比）に検出可能な再生専用ヘッドとして、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。

【０００３】この種のヘッドについては、例えば第１３
回日本応用磁気学会学術講演概要集（１９８９）ｐｐ２
２８に記載されている。磁気抵抗効果型ヘッドは、Ｎ
ｉＦｅ膜等の磁気抵抗効果膜に信号磁界が印加されたと
きの、電気抵抗の変化より信号を再生する。電気抵抗の
変化は磁束量に依存し、誘導型ヘッドのように速度には
依存しない。

【０００４】磁気抵抗効果型ヘッドは、例えば図２に示
したような構造をしている。この図はシャントバイアス
型と呼ばれる磁気抵抗効果型ヘッドで、（ａ）は平面
図、（ｂ）はＡ−Ａ’線上の断面図である。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等より構成されている。各膜厚は上部および下部シ
ールド膜２，８を除き、一般には非常に薄い。例えば、
磁気抵抗効果膜４は数１０ｎｍ、上部および下部ギャッ
プ膜は数１００ｎｍ程度である。

【０００５】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被加工膜の下地膜がエ
ッチングされ、最悪の場合には下地膜が無くなってしま
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法では顕著である。また、被
加工膜が厚く、下地膜が薄い場合に顕著となる。図２に
示したヘッドでは、上部シールド膜８の加工時における
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。下地膜
がエッチングされる時間は、被加工膜の膜厚およびイオ
ンミリング速度の分布に依存するが、おおよそ被加工膜
の全イオンミリング時間の１０−２０％程度は必要であ
る。上部シールド膜８が厚さ２μｍのＮｉＦｅ合金とし
た場合、上部ギャップ膜７にイオンミリング速度の小さ
なＡｌ₂Ｏ₃膜を用いると、Ａｌ₂Ｏ₃膜は約１５０ｎｍエ
ッチングされてしまう。この値はほぼ上部ギャップ膜７
の膜厚に等しく、プロセスマージンが著しく狭くなって
しまう。さらに、高密度化にともない上部ギャップ膜７
が薄くなると、電極６もエッチングされてしまい、最悪
の場合には電極６が断線してしまう。

【０００６】

【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。具体的には、上部シールド膜のイオンミリ
ング時における電極の断線を防止することを目的とす
る。

【０００７】

【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、下部ギャップ膜上に直接上部ギャップ膜が積層さ
れた積層領域が形成され、上部シールド膜の一端が積層
領域上に形成されるように磁気抵抗効果型ヘッドを構成
した。すなわち図１に示すように、上部シールド膜８の
下地膜厚を大きくするために、本発明では上部シールド
膜８のミリング時において問題となる領域の該下地膜
を、上部および下部ギャップ膜３、７からなる厚い絶縁
膜で構成するようにした。

【０００８】さらに、積層領域によって、磁気抵抗効果
膜への電流供給用の導電膜が切断される問題を解決する
ため、上部または下部のギャップ層にスルーホールを設
けるのが好ましい。上部及び下部のギャップ層の間に有
って磁気抵抗効果膜に接続される電極膜と、電流引き出
し線はこのスルーホールを介して接続されればよい。具
体的には図１に示すように、磁気抵抗効果膜４に接続さ
れる電極膜６は下部ギャップ膜３のスルーホール１０を
介して引き出し線１１と接続される。

【０００９】

【作用】以下、本発明の作用を図１を用いて説明する。
図１（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’線上の断面図で
ある。初めに、基板１上に下部シールド膜２および引出
し線１１を形成する。引出し線１１を下部シールド膜で
形成すれば、工程を簡略化できてより望ましい。磁気抵
抗効果膜４、シャントバイス膜５、下部ギャップ膜３を
積層する。下部ギャップ膜３には電極６と引出し線１１
とを電気的に接続するためのスルーホール１０、１０’
および１２、１２’を形成する。以下、スルーホール１
０、１０’と１２、１２’の間に形成された下部ギャッ
プ膜を電極分離層１３と称する。

【００１０】次に電極膜６を形成する。電極膜６は電極
分離層１３で分離した。ただし、電気的には引出し線１
１で接続されている。また、スルーホール１２、１２’
にも電極膜６を形成したほうが、ヘッドの全電気抵抗を
低減でき望ましい。上部ギャップ膜７は電極分離層１３
と少なくとも１部が直接接するように形成した。さら
に、上部シールド膜８の一端が上部ギャップ膜７および
電極分離層１３が直接接している領域となるように加工
した。

【００１１】以上のような構成とすることにより、上部
シールド膜８のイオンミリングによって電極膜６が直接
イオンミリングされることはなくなり、電極膜６の断線
を防止できる。また、電極分離層１３と上部ギャップ膜
７の２層からなる厚い絶縁膜が上部シールド膜８のイオ
ンミリング時のストッパ膜となるので、引出し線も保護
される。この結果、高い歩留まりで磁気抵抗効果型ヘッ
ドを形成することが可能となる。さらに電流の引き出し
も確実に行なえる。

【００１２】

【実施例】

〔実施例１〕図１を用いて述べる。

【００１３】（１）基板１上に下部シールド膜２を成膜
する。基板１はＡｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ板である。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。後に形成する磁気抵抗効果膜４の特性を劣化させ
ないためには、下部シールド膜２の表面はできうるかぎ
り平坦であることが望ましい。特に磁気抵抗効果膜４が
より薄くなった場合には、注意を払う必要がある。この
場合には、ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＣｒＺｒ、ＣｏＷＺｒ、
ＣｏＭｏＺｒ等のＣｏ系非晶質軟磁性膜は、耐熱性、耐
食性の点等からも非常に有効である。膜厚は３μｍであ
る。上部も含めシールド膜２、８の膜厚は、低記録密度
領域では０．５μｍ以上あればほぼ同等のシールド効果
があるが、記録密度が高まった時にはより厚い方が望ま
しい。しかし、膜厚が大きくなると成膜あるい加工に時
間がかかり望ましくない。プロセスとの兼ね合いで最適
値に設定することが好ましい。

【００１４】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。下部シールド膜２と同
時に引出し線１１も形成する。ヘッドの電気抵抗を下げ
るためには、引出し線は電気抵抗率の小さいＡｌ、Ａ
ｕ、Ｗ、Ｃｕあるいはこれらを主とする合金材料で形成
することが望ましい。しかし、プロセスが複雑になる欠
点がある。プロセスとの兼ね合いで最適化することが好
ましい。

【００１５】（２）下部ギャップ３としてＡｌ₂Ｏ₃をス
パッタリング法で成膜した。膜厚は０．１８μｍであ
る。下部ギャップ３および上部ギャップ膜７の膜厚は、
記録密度に対応し変化させなければならない。半値反転
密度が１００ｋＦＣＩ（ＦｌｕｘＣｈａｎｇｅｐｅ
ｒＩｎｃｈ）以上の高密度記録になると、０．１μｍ
程度にする必要がある。

【００１６】（３）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。膜
厚はそれぞれ３５、５０ｎｍである。両膜の膜厚は、電
流の分流比が磁気抵抗効果膜４に対し、シャントバイア
ス膜５が０．８−１．５となる範囲とした。シャントバ
イアス膜５が厚すぎるとバイアス磁界は大きくなるもの
の、再生出力が低下してしまう。薄いと出力は大きくな
るものの、最適なバイアス磁界を得るため多くの電流が
必要となる。パターニングはイオンミリング法で両膜を
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の膜厚が小さいこと、さらに両膜に比較し下部ギ
ャップ膜３であるＡｌ₂Ｏ₃のミリング速度が小さいため
である。

【００１７】（４）引出し線１１上の下部ギャップ３に
スルーホール１０、１０’および１２、１２’を形成す
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。スルーホール１０、１０’、と
１２、１２’の間のＡｌ₂Ｏ₃が電極分離膜１３となる。

【００１８】（５）電極膜６を形成する。ここでは、Ｃ
ｒ／Ｃｕ／Ｃｒの３層からなる積層膜を用いた。下層の
Ｃｒ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０．０１、０．２、０．０１μ
ｍである。パターニングは上記同様ホトレジス膜をマス
クにイオンミリング法で行った。電極膜６は電極分離層
１３上で切った構造としておく。但し、電気的にはスル
ーホール１０、１０’、引出し線１１およびスルーホー
ル１２、１２’を介し接続されている。スルーホール１
２、１２’に電極膜６を形成しておくことは問題ない。
むしろ、ヘッドの電気抵抗を低減でき望ましい。

【００１９】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膜が薄いこと、Ｃｕのイ
オンミリング速度が下部ギャップ膜３であるＡｌ₂Ｏ₃、
シャントバイアス膜であるＮｂに比較し大きいためであ
る。しかしながら、高Ｓ／Ｎ化にともないシャントバイ
アス膜５が薄くなった場合には、バイアス磁界を変動さ
せる原因となる。この場合には、リフトオフ法等の下地
膜にダメージを与えない加工法が有効である。また、Ｃ
ｕの代わりに電気抵抗率の小さいＡｕ、Ａｌ、Ｗあるい
はそれらを主とする合金を用いても、何ら問題はない。
また、Ｃｒ膜の代わりにシャントバイアス膜５と同材料
（ここではＮｂ）を用いてもよい。

【００２０】（７）上部ギャップ膜７を成膜する。上部
ギャップ膜７は下部ギャップ膜３と同じＡｌ₂Ｏ₃で形成
した。膜厚は０．１３μｍである。外部との接続のため
の端子部９のＡｌ₂Ｏ₃膜はイオンミリング法により除去
した。この結果、電極分離層１３上には上部ギャップ膜
７が積層され、この領域のＡｌ₂Ｏ₃膜厚は０．３１μｍ
となる。

【００２１】（８）上部シールド膜８を成膜する。上部
シールド膜８は下部シールド膜と同じＮｉＦｅ合金で形
成した。膜厚は３μｍである。電極分離層１３上の少な
くとも１部では上部シールド膜８が除去されるようにパ
ターニングした。これにより、上部シールド膜８が電極
膜６あるいは引出し線１１と絶縁される。端子部９に上
部シールド膜８を残すことは、ヘッドの電気抵抗を低減
でき望ましい。

【００２２】この工程では上部シールド膜８のミリング
により電極分離層１３および電極分離層１３上の上部ギ
ャップ膜７がエッチングされ、引出し線が露出してしま
うことが問題となる。しかし、両膜の全膜厚は上記
（７）に述べたように０．３１μｍと厚い。電極分離層
１３および電極分離層１３上の上部ギャップ膜７のエッ
チング時間を上部シールド膜８の全ミリング時間の２０
％としても、約０．１μｍのＡｌ₂Ｏ₃を残すことが可能
となった。

【００２３】〔実施例２〕実施例１ではシャントバイス
型磁気抵抗効果型ヘッドについて、本発明を用いた場合
について述べた。しかし、ソフトバイアス型あるいは複
合バイアス型（シャントバイアス型とソフトバイアス型
を併用）等、他のバイアス法についても有効であった。
また、バルクハウゼンノイズを抑止するために磁気抵抗
効果膜４に磁区制御膜を積層したヘッドについても有効
である。なお、磁区制御膜としては、永久磁石膜あるい
は反強磁性膜が有効であった。

【００２４】〔実施例３〕高密度、高Ｓ／Ｎ化に対し、
磁気抵抗効果膜４の膜厚を１５ｎｍ、上部および下部の
ギャップ膜３、７の膜厚を約０．１μｍとした。この場
合には、上部シールド膜８の下地膜（電極分離層１３お
よび上部ギャップ膜）のエッチング時間を、膜厚および
イオンミリング速度の分布を抑えるで上部シールド膜８
の全ミリング時間の１０％程度にすることで、何ら問題
なくヘッドを作製できた。すなわち、上部シールド膜厚
を３μｍとしても、０．１μｍのＡｌ₂Ｏ₃を残すことが
できた。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、上部シールド膜８のミ
リング時において電極膜６がエッチングされることはな
くなる。また、上部シールド膜８のミリング時において
問題となる領域の下地膜が、電極分離層１３（下部ギャ
ップ膜で形成）と上部ギャップ膜の２層で厚く構成する
ことができる。このために引出し線が露出することもな
くなる。

【００２６】この結果、従来法の課題であった電極の断
線は皆無となり、歩留まりを著しく高める事が可能とな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるシャントバイス型磁気抵抗効果型
ヘッドの平面図及び断面図

【図２】従来のシャントバイス型磁気抵抗効果型ヘッド
の平面図及び断面図

【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
極膜、７…上部ギャップ膜、８…上部シールド膜、９…
端子部、１０，１０’…スルーホール、１１…引出し
線、１２，１２’…スルーホール、１３…電極分離層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大和田克則神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所小田原工場内 (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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された下部シールド膜と、該
下部シールド膜上の下部ギャップ膜と、該下部ギャップ
膜上の磁気抵抗効果膜と、上記磁気抵抗効果膜上の上部
ギャップ膜と、該上部ギャップ膜上の上部シールド膜
と、上記磁気抵抗効果膜に電気的に接続されて上記下部
シールド膜と上部シールド膜の間に配置される電極膜
と、該電極膜に接続される引き出し線を有する磁気抵抗
効果型ヘッドにおいて、上記下部ギャップ膜上に直接上
部ギャップ膜が積層された積層領域が形成され、上記上
部シールド膜の一端が該積層領域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。
【請求項２】請求項１に記載の磁気抵抗効果型ヘッドに
おいて、上記上部または下部ギャップ膜に形成したスル
ーホールを介して上記電極膜と引き出し線が電気的に接
続されたことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項３】請求項１または２に記載の磁気抵抗効果型
ヘッドにおいて、上記引き出し線が上記下部シールド膜
材料で構成され、上記下部ギャップ膜のスルーホールを
介して上記電極膜と引き出し線が接していることを特徴
とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のうちいずれかに記
載の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、上記引き出し線上
に電気的導体層が積層され、該電気的導体層の一端が、
上記積層領域上に形成されている磁気抵抗効果型ヘッ
ド。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のうちいずれかに記
載の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、上記引き出し線上
に積層した電気的導体層が、上記電極膜または上記上部
シールド膜材料のうち少なくとも一つの膜で構成されて
いることを特徴とすると磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のうちいずれかに記
載の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、バルクハウゼンノ
イズ抑止のための磁区制御膜を有することを特徴とする
磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項７】基板上に下部シールド膜、下部ギャップ
膜、磁気抵抗効果膜、電極膜、上部ギャップ膜、上部シ
ールド膜を順に形成する磁気抵抗効果型ヘッドの製造方
法において、上記下部ギャップ膜上に直接上部ギャップ
膜が積層された積層領域を形成し、上記上部シールド膜
の一端が該積層領域上に位置するように上部シールド膜
のパターニングを行なうことを特徴とする磁気抵抗効果
型ヘッドの製造方法。
【請求項８】上記下部シールド膜と同時に引き出し線を
形成し、上記下部ギャップ膜にスルーホールを形成する
ことにより、上記電極膜を引き出し線上に直接形成する
ことを特徴とする請求項７記載の磁気抵抗効果型ヘッド
の製造方法。
【請求項９】上記パターニングをイオンミリングにより
行なう請求項８または９記載の磁気抵抗効果型ヘッドの
製造方法。