JPH11273027A - 複合型薄膜磁気ヘッド及び磁気抵抗ヘッド構造の製造方法、複合型薄膜磁気ヘッド - Google Patents

複合型薄膜磁気ヘッド及び磁気抵抗ヘッド構造の製造方法、複合型薄膜磁気ヘッド

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JPH11273027A
JPH11273027A JP11024060A JP2406099A JPH11273027A JP H11273027 A JPH11273027 A JP H11273027A JP 11024060 A JP11024060 A JP 11024060A JP 2406099 A JP2406099 A JP 2406099A JP H11273027 A JPH11273027 A JP H11273027A
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ヨング・シェン
Haigaabaaraaru Baasa
バーサ・ハイガ−バーラール
Won Rien-Chan
リエン−チャン・ウォン
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 誘導型書込み構造及び磁気抵抗センサを
備えた複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法において、パタ
ーニングした保護層を用いて、誘導型書込み構造のポー
ル先端部から離れた領域の第２シールド／下ポール層を
保護するために保護層にウィンドウを設ける。製造中の
構成は、第１シールド層、磁気抵抗素子、下側ポールと
して機能する第２シールド層、保護層、保護ウィンド
ウ、書込みギャップ、上ポール、及びポール先端部構造
からなる。保護層及び保護ウィンドウを用いて、書込み
構造を支持するペデスタル部に隣接して第２シールド層
に溝を形成する。溝は、磁束がポール先端部構造の幅を
超えて第２シールド層に延びるのを防止する。第２シー
ルド層は、磁気抵抗素子をシールドし得る幅を有する。 【効果】 サイドフリンジによる書込みが低減してオフ
トラック性能が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、データを書き込む
ための誘導型（インダクティブ）ヘッドと記録されたデ
ータを読み出す磁気抵抗（ＭＲ）センサとを組み込んだ
複合型薄膜磁気ヘッドに関するものであり、特に、読み
出しセンサの性能への影響を最小にした、ウエハレベル
で誘導型書込みヘッドの書込みギャップにおける上側ポ
ールと下側ポールとを整合させるためのトリミング加工
方法に関するものである。
【従来の技術】パーソナルコンピュータは、データを格
納する１又は２以上の磁気ディスクからなるハードディ
スクドライブにデータを格納する。データは、１枚のデ
ィスクの両側に１つずつある読出し／書込みヘッドによ
りディスクに書き込まれたり読み出される。これらの読
出し／書込みヘッドによって、所定サイズのディスクに
格納し得るデータの密度が決まる。このヘッドの製造
は、種々の厳密な薄膜被着過程及びパターニング過程を
含み、ディスクの製造より困難でコストが嵩む。コンピ
ュータ産業の動向は、単位面積当たりのビット数を大き
くして密度をより高くしようとする傾向にある。現在で
は、この傾向とともにデータ速度を高くする傾向にあ
る。ディスクドライブでは、二進法の１又は０をディス
クの表面に記録される磁界の方向によって決めて、デー
タビットが磁気的に格納される。読出し／書込みヘッド
は、所定の面積における磁界を切り換えることによりデ
ィスクにデータを書き込み、かつ記録された磁界の方向
を検知することによりデータを読み出す。従来の読出し
／書込みヘッドは、１つの誘導型（インダクティブ）ヘ
ッドで書込み機能及び読出し機能の双方を実行する。変
換ギャップにおいて磁界を誘導し、電気的誘導コイルを
用いて磁気ディスクに情報を書き込む。その同じコイル
を読出しモードの際に用いて、ディスク上に記録された
磁界を検出する。 誘導型ヘッドにおける問題点
は、読出し信号を検出するために必要なコイルの巻数が
多くなる点である。コイルの巻数が多いとヘッド応答時
間が長くなり、従ってデータ速度が著しく低下する。よ
り高い書込み密度及びより小さいディスクサイズの要求
によりデータビットを格納する面積が小さくなるにつれ
て、読出しパルス信号がより狭くなり、かつ望ましくな
いノイズが発生するようになり、従って処理が一層困難
になる。現在、磁気抵抗（ＭＲ）センサ素子が、記録さ
れた磁気信号を読み出すために用いられている。ＭＲセ
ンサは、磁界が印加されてＭＲ素子の磁化を変化させた
際に抵抗の変化を測定する。このＭＲ素子は、異方性Ｍ
Ｒ（ＡＭＲ）効果、スピンバルブ（ＳＶ）効果、又は巨
大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果の何れかを用いて動作する。
抵抗の変化を測定することにより、ＭＲヘッドはデータ
を読出すために用いられるが、データの書込みは依然と
して誘導型ヘッドで行わなければならない。従って、読
出し／書込みヘッドが誘導型書込みヘッド及びＭＲ読出
しヘッドの双方を有する「複合型」ヘッド構造が用いら
れる。複合型ＡＭＲヘッドの構造では、ＡＭＲ素子が３
つの層、即ちパーマロイ（NiFe）からなるＭＲセンサ
層、タンタルスペーサ層、及びNiFe合金軟磁性隣接層
（ＳＡＬ）を備える。ＳＡＬは低抵抗のＭＲセンサ層よ
り高い抵抗値を有し、応答の線形性を改善する外部バイ
アスを付与する。ＭＲセンサは、例えばTa/Au/Taの三層
サンドイッチ構造の相互接続用リードにより外部読出し
回路に接続され、アクティブＭＲ感知領域の幅が読出し
トラック幅を画定する。 NiFeシールドをＭ
Ｒ素子の周りに設けて、浮遊磁束及び隣接トラックから
の磁束が、ＭＲセンサに悪影響を及ぼさないようにす
る。シールド間では、磁束がＭＲセンサに向かうように
案内される。このシールドは、ＭＲ素子及び相互接続部
から、線形記録密度に応じて決まる３００〜２０００Å
の厚さの酸化アルミニウムのような誘電体薄膜により離
隔されている。銅のコイル、書込みギャップ、及び磁気
ヨーク構造からなる書込みヘッドは、読出しヘッドの上
に形成される。ＭＲ素子の第２シールドは、書込みヘッ
ドの下側ポール（Ｐ１）としても機能する。詳述する
と、薄膜変換器は、パーマロイまたは他の高磁気モーメ
ント軟磁性材料から作られた、下側ポール層Ｐ１及び上
側ポール層Ｐ２を備える。これらのポール層は、バック
クロージュアで結合されて磁路を完成させる。バックク
ロージュアの反対側には、非磁性変換ギャップが下側ポ
ール層Ｐ１及び上側ポール層Ｐ２の延長部であるポール
先端部に形成される。両ポール層間には、絶縁物により
離隔された１又は２以上の層の電気コイルが形成され
る。前記コイルに供給される電流の変化により、変換ギ
ャップにおいて磁気ヨーク（Ｐ１／Ｐ２）に磁束の変化
が生じ、これが近傍を移動する磁気ディスク上に記録さ
れるデータビットを表す磁化の変化を生じさせる。逆
に、近傍の磁気ディスク上のデータビットを表す磁束の
変化は、ＭＲ素子によって読み出され、読出し回路によ
り処理される。誘導型書込みヘッドの性能は、部分的に
は上側ポール先端部（Ｐ１）と、下側ポール先端部（Ｐ
２）との間の整合の精度によって決まる。この整合によ
り、磁界強度及び勾配のような変換ギャップにおけるフ
リンジ磁界の特性が決まる。磁束漏れが最小になるよう
に両ポール先端部が同じ幅を有することが重要である。
従来、ポール先端部の整合は、誘導型薄膜ヘッドの製造
段階におけるポールのトリミング工程によりなされてき
た。米国特許第5,578,342号明細書には、下側ポールを
部分的にトリミングするための自己整合マスクとして上
側ポールを用いる、従来の薄膜磁気ヘッドを製造する工
程が記載されている。トリミングしようとするヨーク及
びポール先端部領域は、ヨーク領域では整合が決定的で
なく、変換ギャップを含むポール先端部領域では重要な
整合を維持するように独立した個別のフォトリソグラフ
ィ工程により処理される。先ず、下側ポールＰ１を基板
上に、最終的な製品における所望の幅より広い幅に被着
する。次に、変換ギャップを形成する絶縁層をＰ１の上
に被着する。絶縁体によって包囲されたコイルアセンブ
リの被着後、上側ポールＰ２を絶縁層の上に被着する。
未整合のポール先端部構造は、イオンミリングのような
材料除去方法を用いて整合させる。イオンミリングは、
表面に高エネルギイオンを衝当させて、ポール先端部の
非整合部分を除去する処理である。保護用フォトレジス
トマスクにより、上側ポール及び変換ギャップにおける
絶縁層の一部をシールドする。目的とする構造は、整合
したポール先端部構造である。しかし、実際には、イオ
ンミリングの際における上側ポールＰ１の自己マスクに
よって、最終的なポール先端部構造の精度が制限されて
いる。より精密なマスキングを試みることにより、前記
方法は改善されているが、それでも、特にヘッドの構造
が小さくなってくると、満足な結果は得られない。上述
したように、複合型ＭＲ構造は、磁気抵抗（ＭＲ）読出
しヘッドと別個の書込みヘッドとを結合している。ＭＲ
層は、下側シールド層Ｓ１と上側シールド層Ｓ２との間
に挟装されている。この構造では、ＭＲヘッドの上側シ
ールド層Ｓ２が、書込みヘッドの下側ポールＰ１として
用いられる。この型式の既存のＭＲヘッドの問題点は、
書込みヘッドが、上側ポールＰ２から所望の整合を超え
て延びる下側ポールＰ１の部分への漏れ磁束に起因す
る、大きなサイドフリンジ磁界が書込みの時に生ずる点
である。このサイドフリンジ磁界は、可能な最小トラッ
ク幅を制限することにより、トラック密度を制限する。
このような書込みヘッドにより書込まれたトラックが読
出しヘッドのＭＲ素子により読み出されるとき、隣接ト
ラックとの干渉のためにオフトラック性能が低下する。
米国特許第5,438,747号には、サイドフリンジ磁界を最
小にし、かつオフトラック性能を改善するべく、垂直方
向に整合した側壁を有する複合型ＭＲヘッドが開示され
ている。読出しヘッドの第２シールド層Ｓ２を有する下
側ポール片Ｐ１は、短い寸法のペデスタル状ポール先端
部を有する。ギャップ層Ｇの長さの２倍程度に短いペデ
スタル状ポール先端部は、サイド書込みを最適に最小化
し、かつオフトラック性能を改善する。書込みヘッドの
下側ポール先端部構造は、上側ポール先端部構造をマス
クとして用いるイオンビームミリングによって形成され
る。イオンビームミリングは、上側ポール先端部構造の
側壁に対して或る角度で行われ、これにより下側ポール
先端部構造を、側壁部分が上側ポール先端部構造に整合
ミリングする。イオンビームミリングでは、第１のビー
ムが主として切削及び或る程度のクリーニング処理を行
い、第２のビームが主として前記切削によって生じたく
ずの再付着をクリーニングするように連続的に又は同時
に２つの角度をもったビームを用いることができる。別
の実施例では、或る角度をもった１本のイオンビーム
を、その角度が特定の範囲にあることを条件に用いるこ
とができる。米国特許第5,438,747号明細書では、ポー
ルトリミング構造が、磁気ヨークの形成後に実行されて
いる（Ｐ２画定法）。これを行うには、フォトレジスト
プロセス及びイオンミリングプロセスの双方でコイル及
び絶縁体構造のトポグラフィ（topography）の作用を克
服していることが必要である。米国特許第5,452,164号
明細書に記載されている別の方法は、デバイスの構造が
概ね平坦で、かつ従って狭いトラックのために優れたパ
ターン形成プロセスが得られる場合に、Ｐ１加工工程の
直後にポールトリム構造を形成する方法（Ｐ１画定法）
である。この方法では、フォトレジストパターンがハー
ドマスクとして用いられ、かつ上側ポール先端部及び下
側シールドにおけるペデスタル状構造の双方を除去する
ためにイオンミリングが必要であった。高密度記録の磁
気記録媒体書込みを行う際のより優れたオフトラック性
能、及び優れたノンリニア・トランジション・シフト
（ＮＬＴＳ）性能を得るためには、完全なポールトリミ
ング構造が必要である。従来技術のＭＲ構造のポールト
ミングにおける重要な問題点は、イオンミリングプロセ
スによるＳ２／Ｐ１層への割込み（intrusion）であ
る。米国特許第5,438,747号及び第5,452,164号両明細書
に記載のいずれの方法でも、イオンミリングによるトリ
ミングのためにＳ２／Ｐ１層が損傷し、これがＭＲ読出
しの際に書込みによる不安定性を生じさせている。
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ヨー
ク形成後に垂直方向に整合させたポール先端部（Ｐ２画
定）と均一な厚さの下側シールド層とを備えることによ
り、サイド書込みを低減させて高トラック密度を実現す
るＭＲヘッド構造を提供することにある。本発明の別の
目的は、ヨーク形成後に垂直方向に整合させたポール先
端部（Ｐ２画定）と均一な厚さの下側シールド層とを備
えることにより、サイド書込みを低減させて高トラック
密度を実現するＭＲヘッド構造を製造する方法を提供す
ることにある。本発明の更に別の目的は、Ｐ１ポール加
工の後でコイル及び絶縁体層の形成前に垂直方向に整合
させたポール先端部（Ｐ１画定）と、均一な厚さの下側
シールド層とを備えることにより、サイド書込みを低減
させて高トラック密度を実現するＭＲヘッド構造を提供
することである。本発明の更に別の目的は、垂直方向に
整合させポール先端部を形成するために用いられるイオ
ンミリングプロセスによる割込みから下側シールド層を
保護するための方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】本発明は、誘導型書込み
変換器及び磁気抵抗（ＭＲ）センサを備え、ＡＭＲ、Ｓ
Ｖ、またはＧＭＲセンサの何れかからなるＭＲ読出し素
子が、第１シールド層Ｓ１と第２シールド層Ｓ２／Ｐ１
との間に挟まれ、Ｐ１が、前記誘導型変換器の下側ポー
ルとして機能する複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法を提
供する。本発明によれば、保護層がシールド層Ｓ２／Ｐ
１上に、ウィンドウを形成するパターンに被着される。
ポール先端部領域は、ウィンドウ上に形成される。イオ
ンビームミリングを用いてポール先端部領域をトリミン
グし、その結果ポール先端部領域に隣接する第２シール
ド層Ｓ２に溝を形成する。前記薄膜磁気ヘッド構造は、
非磁性基板により支持される。本発明の利点は、トリミ
ングされる領域が書込みポールに近い狭い領域に限定さ
れ、かつＭＲ読出しセンサが適切にシールドされ、かつ
誘導型の書込み過程が読出し性能に与える影響を最小に
するように、Ｓ２／Ｐ１への損傷が最小となる点であ
る。本発明の別の利点は、その構造によりサイド書込み
が低減してオフトラック性能及び誘導書込み性能を改善
し、高密度磁気記録を実現できるという点である。
【発明の実施の形態】図１０において、基板上に形成さ
れた読出しヘッドは、第１シールド（Ｓ１）層１０２と
第２シールド（Ｓ２）層１０４との間に挟まれたＭＲ素
子１００を有する。ＭＲ読出し素子は、感知素子、磁区
安定化層及びバイアス層からなり、感知素子はＡＭＲ、
ＡＶ、又はＧＭＲ材料の何れで形成される。磁区安定化
層は、バルクハウゼンノイズを抑制するために用いられ
る。バイアス層は、センサ素子が線形領域で動作し、か
つ最大感度を有することを確保する。読出しヘッドの第
２シールド（Ｓ２）層１０４は、書込みヘッドの下側ポ
ールＰ１としても機能する。誘導型書込みヘッドは、下
側ポールＰ１層及び上側ポールＰ２層１０６を有する。
絶縁書込み変換ギャップ層１０８は、Ｐ１層とＰ２層と
の間に挟まれている。第２シールドＳ２層１０４の、ポ
ール先端部領域の側部１１４及び１１６を超える大きな
幅によって、磁束がポール先端要素Ｐ１の幅を超えて第
２シールド層Ｓ２に向かって延びている。この磁束が、
オフトラック性能を低下させるサイド書込みを生じさせ
る。実際には、この問題は、書込みギャップの一方の側
の第２シールド層をイオンミリングして、下側ポール片
Ｐ１の延長部であるペデスタル部を形成することによっ
て解決される。第２シールド層Ｓ２の幅は、ＭＲ素子を
シールドするように選択される。実際には、ペデスタル
部を形成するイオンミリングの際に、第２シールド層Ｓ
２が、ポールトリム構造を形成するときに傾斜した形に
なる。ポールＰ２の影ができるために、Ｓ２／Ｐ１は傾
斜し、書込みポールから離れた外側領域１１８及び１２
０において薄くなる。このことは、薄い構造が外側領域
におけるシールドの効果を低下させるので望ましくな
い。図１０の破線に示されているような平坦な構造が理
想的である。 磁気抵抗（ＭＲ）ヘッド構造の製造方法 （Ｐ９Ｂ）本発明の好適な方法は、Ｐ２画定書込み構造
を形成することである。Ｐ２画定型の書込み構造では、
書込みポール構造が、コイル層、絶縁体及びＰ２の後に
形成される。本発明の別の実施例は、Ｐ１画定書込み構
造に関するものである。Ｐ１画定型式の書込み構造で
は、書込みポール構造が、コイル層、絶縁体及びＰ２よ
り前に形成される。下側Ｐ２先端部及びペデスタル状構
造の上部における高飽和磁束密度層（高Ｂsat層）が、
書込みギャップの近傍に設けられる。高飽和磁束密度層
は高磁気モーメント軟磁性金属であり、Ni100-XFeX（X=
35, 45, 55）、CoZrX（X=Ta, Cr, Ru, Rh）、及びFeNX
（X=Al, Ta, Rh）からつくることができる。図１及び図
２は、Ｐ２画定法での第１実施例を詳細に説明するもの
である。第１シールドＳ１層２００を設け、その上に感
知素子２０２及び一対のリード接続部２０５を被着する
（図１Ａ）。ＭＲ読出し素子は、感知素子、磁区安定化
層、及びバイアス層からなり、前記感知素子はＡＭＲ、
ＳＶ、及びＧＭＲ材料の何れかよりなる。第２シールド
Ｓ２層２０４は、ＭＲ素子の上に被着する（図１Ｂ）。
従って、ＭＲ素子は、第１シールドＳ１層２００と第２
シールドＳ２層２０４との間に配置され、第１読出しギ
ャップ２０１及び第２読出しギャップ２０３により両シ
ールドから離隔されている。第２シールド層２０４は、
書込みヘッドの下側ポール片Ｐ１として機能するので、
Ｓ１／Ｐ１と表示する。第２シールド材料は、パーマロ
イ、又はパーマロイと高飽和磁束密度軟磁性材料との二
重層構造から形成される。保護層２０６は、Ｓ２／Ｐ１
シールド層２０４の上に被着される（図１Ｃ）。好適な
保護層は、Al2O3、SiO2、又はSi3N4のような誘電体材料
と、Ta、W、及びMoのような非磁性材料との複合層より
なる。次に、この複合層をパターニングしてウィンドウ
２０８を形成する。書込みギャップ層２１０は、保護層
の上に被着される（図１Ｄ）。書込みギャップの工程の
後に、第１絶縁層２３０、コイル２３２、及び第２絶縁
層２３４が形成される（図２Ｅ）。所望に応じて、多層
コイル構造を形成することができる。このコイル及び絶
縁体構造の形成後、高飽和磁束密度層２１２を、書込み
ギャップ層２１０及び絶縁層２３０及び２３４の上に被
着する。次に、めっき又はスパッタ磁性膜からなる上側
Ｐ２ポール層２１４を、高飽和磁束密度層の上に被着す
る（図２Ｆ）。 垂直な側壁を形成するために、イオン
ビームトリミングを用いて、ポール先端部をトリミング
する（図２Ｇ）。ポール先端部及びヨーク構造の双方に
スパッタによる高飽和磁束密度材料を用いた場合には、
イオントリミングのマスクとしてフォトレジスト又は他
のハードマスクを用いることができる。保護層２０６
は、イオンエッチングの際に下側ポールＰ１の延長部Ｐ
１／Ｐ２であるペデスタル部２１６を形成する機能を果
たす。別の実施例は、Ｐ１画定構造に拡張される。この
方法は、図４〜図６に詳細に説明されている。この実施
例について書込みギャップ形成の段階までは、図１、２
の第１実施例と類似の工程を用いる（図４Ａ〜図４
Ｄ）。書込みギャップ形成工程の後、高飽和磁束密度層
３１２を書込みギャップ２１０の上に被着し、上側ポー
ル先端部構造３１４を形成する（図５Ｅ）。垂直な側壁
を形成するイオンビームミリング及び反応性イオンミリ
ングの組み合わせを用いてポール先端部をトリミングす
る。（図５Ｆ）。ポール先端部及びヨーク構造の双方に
スパッタによる高飽和磁束密度材料を用いる場合には、
イオンミリングのマスクとしてフォトレジスト又は他の
ハードマスクを用いることができる。保護層２０６は、
イオンエッチングの際に、下側ポール片Ｐ１の延長部Ｐ
１／Ｐ２であるペデスタル部２１６を形成する機能を果
たす。トリミングされたポールを形成した後、Al2O3、S
iO2、又はSi3N4のような誘電体絶縁層を被着し（図４
ｇ）、続けてこの構造を化学的機械的研磨によって平坦
化する（図６Ｈ）。平坦化した誘電体材料は、コイル３
２２の第１絶縁体として機能する（図６Ｉ）。所望に応
じて、多層コイル構造を、追加のコイル及び絶縁体を用
いて形成することができる。コイル及び絶縁体構造の形
成後、上側ヨーク構造３２４を形成する（図６Ｊ）。図
２Ｇ及び図６Ｊに示すように、保護層を用いることによ
り、ポール先端部領域に隣接する第２シールドＳ２層２
０４に溝２０９／２１１及び３０９／３１１が形成され
ることになる。この溝は、磁束が、ポール先端部要素Ｐ
１／Ｐ２の幅を超えて第２シールドＳ２層２０４に向か
って延びるのを防止する。この構造により、サイド書込
みが少なくなって、オフトラック性能が改善される。第
２シールドＳ２層の幅は、ＭＲ素子がシールドされるよ
うな幅である。 ウィンドウの形成方法 Ｐ１画定型式書込み構造又はＰ２画定型式の書込み構造
について、本発明の教示するところに従って、保護層及
びウィンドウが形成される。第１実施例については、図
８を参照して説明する。薄いTa（100-300Å）層４０
２、Al2O3層（5000-15000Å）４０４、及び厚いTa膜（2
000-10000Å）４０６で形成された三層構造を、Ｓ２／
Ｐ１ ４００の上に形成する（図８Ａ）。保護ウィンド
ウマスク４０８を、フォトレジストプロセスにより形成
する（図８Ｂ）。次に、イオンミリングを用いて、上側
の厚いTa膜４１０を除去する（図８Ｃ）。Al2O3層が露
出すると、下側の薄いTa膜４１４をエッチストップとし
て、ウェットエッチングプロセス又は反応性プロセスを
適用してAl2O3材料４１２を除去することができる。
（図８Ｄ）。この薄いTaエッチストップ層は、書込みギ
ャップを被着する際に、スパッタエッチングにより除去
することができる。上側の厚いTa膜が選択されるのは、
それが、ポール材料として用いられる遷移金属及び合金
に対して高いイオンミリング選択性を有するからであ
る。TaW、Wのような他の種類の材料を用いることもでき
る。Ta材料を用いることの別の利点は、アルゴン／フッ
化物反応性イオンミリングプロセスにおける書込みギャ
ップAl 2O3に対するその高い選択性である。ウィンドウ
形成のために、Al2O3、SiO2、又はSi3N4のような他の種
類の絶縁誘電体材料を用いることができる。このウィン
ドウは、リフトオフ技術、又はエッチバック技術によっ
てパターニングすることができる。 ポール形成工程 保護層を形成した後、Ｐ２ポール構造を形成する。この
ポール構造を形成するための好適な方法は図９に示され
ている。 （１）イオンミリング（物理的衝突）により高飽和磁束
密度層又はシード層５０６を完全に除去する。フォトレ
ジスト又はポール材料よりなるハードマスク５０８を用
いることができる。 （２）アルゴン／フッ化物の化学作用を用いた反応性イ
オンビームエッチング（ＲＩＢＥ）を適用して書込みギ
ャップ５０４を除去する好適な化学作用はAr/CHF 3であ
る。 （３）書込みギャップの除去後、イオンミリングを用い
て、Ｓ２／Ｐ１層５００にペデスタル状構造５０２を形
成する。 磁気抵抗（ＭＲ）ヘッド構造 図２Ｇに示すＰ２画定法を用いる第１実施例の最終的な
構造は、第１シールド層２００、ＭＲ読出し素子２０
２、下側ポールＰ１としても機能する第２シールド層２
０４、Ｐ１／Ｐ２領域２１６、追加の書込みギャップ２
１８、書込みギャップ２２０、及び上側ポール２２２か
らなる。保護層及びウィンドウを用いることにより、ポ
ール先端部領域２２２の両側近傍の第２シールド層（Ｓ
２）２０４に溝２０９及び２１１が形成される。図６Ｊ
に示すＰ１画定法を用いる実施例の最終的な構造は、第
１シールド層２００、ＭＲ読出し素子２０２、下側ポー
ルＰ１としても機能する第２シールド層２０４、Ｐ１／
Ｐ２領域３１６、追加の書込みギャップ３１８、書込み
ギャップ３２０、及びＰ２ポール先端片３２４からな
る。絶縁体に包囲されたコイル３２２は、下側Ｐ１ポー
ル層と上側Ｐ２ポール層との間に被着される。Ｐ２ポー
ル層より広い幅の上側Ｐ２キャップ３２４は、ヨークに
結合されている。保護層及びウィンドウを用いることに
より、ポール先端部領域の両側近傍の第２シールド層
（Ｓ２）２０４に溝３０９及び３１１が形成される。両
構造の溝は、磁束が、先端要素Ｐ１／Ｐ２の幅を超えて
第２シールド層Ｓに向かって延びることを防止する。こ
の構造により、サイド書込みが少なくなる結果、オフト
ラック性能が改善される。第２シールド層Ｓ２の幅は、
ＭＲ素子がシールドされるような幅である。ここに開示
するＭＲ素子が、異方性ＭＲ（ＡＭＲ）効果、スピンバ
ルブ（ＳＶ）効果、又は巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果、
若しくは磁界が印加されて素子の磁化が変化したときに
磁性導体の抵抗が変化する現象に基く他の全ゆる構造を
用いて動作する全ゆる素子であり得るということは、当
業者に理解されよう。イオンビームプロセスは、Arイオ
ンビームトリミングプロセスとAr/CHF3反応性イオンビ
ームトリミングプロセスの組み合わせとすることがで
き、CF4及びCH2F2のような他のフッ化物の化学作用を適
用できるということは、当業者に理解されよう。保護層
は、例えば、これらに限定するものではないが、Ta、Al
2O3、Ta膜や、薄いTa（100-300Å）、Al2O3（5000-1500
0Å）、及び厚いTa膜（2000-10000Å）の組み合わせ、
若しくはSiO2、Si3N4、TaW、及びCrのような他の非磁性
材料のような全ゆる適当な非磁性材料であり得ること
は、当業者に理解されよう。上側の厚いTa膜が選択され
るのは、ポール材料として用いられる遷移金属及び合金
に対するそのイオンミリング選択性が高いからである。
TaW及びWのような他の種類の材料を用いることもでき
る。Ta材料を用いることの別の利点は、アルゴン／フッ
化物反応性イオンミリングプロセスにおける書込みギャ
ップAl2O3に対するその高い選択性である。Al2O3、Si
O2、又はSi3N4のような他の種類の絶縁誘電体材料を、
ウィンドウの形成のために用いることができる。このウ
ィンドウは、リフトオフ技術又はエッチバック技術によ
ってパターニングすることができる。
【発明の効果】本発明によれば、上述したように構成す
ることにより、複合型薄膜磁気ヘッドの誘導型書込みヘ
ッドにおいて、サイドフリンジによる書込みが低減し、
オフトラック性能が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図Ａ〜図Ｄは、それぞれトリミングされポール
構造がコイル及び絶縁体層の形成後の最終的な上側ポー
ル工程段階において形成される（Ｐ２画定法）本発明第
１実施例の複合型ＭＲヘッドの製造過程における中間的
な構造の空気ベアリング面（ＡＢＳ）を示す端面図と断
面図。
【図２】図Ｅ〜図Ｇは、それぞれ図２Ａ〜図２Ｄに続く
工程における図２と同様の端面図と断面図。
【図３】図３は、図１及び図２に示す実施例において用
いられる保護ウィンドウの形成方法を示す詳細なフロー
図。
【図４】図Ａ〜図Ｄは、それぞれトリミングされたポー
ル構造がコイル及び絶縁体層の形成前で下側ポールＰ１
プロセスの直後に形成される（Ｐ１画定法）本発明第２
実施例の複合形ＭＲヘッドの製造過程における中間的な
構造の空気ベアリング面（ＡＢＳ）を示す端面図と断面
図。
【図５】図Ｅ〜図Ｇは、それぞれ図４Ａ〜図４Ｄに続く
工程における図４と同様の端面図と断面図。
【図６】図Ｈ〜図Ｊは、それぞれ図５Ｅ〜図５Ｇに続く
工程における図４と同様の端面図と断面図。
【図７】図４〜図６に示す実施例において用いられる保
護ウィンドウの形成方法を示す詳細なフロー図。
【図８】図Ａ〜図６Ｄは、保護ウィンドウマスクの形成
方法を工程順に示す図。
【図９】図Ａ〜図Ｄは、イオンミリングと反応性イオン
ミリングプロセスとを組み合わせて用いるポールトリミ
ング法を工程順に示す図。
【図１０】図Ａ及びＢは、それぞれ従来のＭＲヘッド構
造の空気ベアリング面（ＡＢＳ）を示す端面図及び断面
図。
フロントページの続き (72)発明者 バーサ・ハイガ−バーラール アメリカ合衆国・カリフォルニア州・ 95125，サン・ノゼ，ブレス・アベニュ ー・1142 (72)発明者 リエン−チャン・ウォン アメリカ合衆国・カリフォルニア州・ 94538，フリーモント，＃イー309，レッ ド・ホーク・サークル・1401

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下側ポール層及び上側ポール層を有する
    書込みポール構造を備える誘導型書込み変換器と磁気抵
    抗センサとを備えた複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法で
    あって、 基板上に第１磁気シールドを被着する過程と、 前記書込みポール構造の下側ポールとして機能する第２
    磁気シールド層を被着する過程と、 前記第２磁気シールド層上に保護層を、前記書込みポー
    ル構造から前記第２磁気シールド層の領域を保護するた
    め、及び前記書込みポール構造を支持するペデスタル部
    及び前記ペデスタル部の両側に溝を形成するためのパタ
    ーンに形成する過程とを有することを特徴とする複合型
    薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  2. 【請求項２】 前記第２磁気シールド層の上に上側ポ
    ール層を被着する過程と、 前記ペデスタル部を前記第２磁気シールド層の中に延長
    するように形成するために、イオンビームを前記上側ポ
    ール層に照射する過程とを含むことを特徴とする請求項
    １に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記磁気抵抗センサが、異方性磁気抵
    抗素子、スピンバルブ素子、又は巨大磁気抵抗素子の何
    れかであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記保護層が非磁性であることを特徴
    とする請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記保護層が基本的に薄いTa膜（100-
    300Å）、Al2O3膜（5000-15000Å）、及び厚いTa膜（20
    00-10000Å）からなることを特徴とする請求項１に記載
    の方法。
  6. 【請求項６】 前記保護層が基本的にSiO2、Si3N4、T
    aW及びCrのような非磁性材料からなることを特徴とする
    請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記保護層のパターンがエッチバック
    技術により形成されることを特徴とする請求項１に記載
    の方法。
  8. 【請求項８】 前記保護層のパターンがリフトオフ技
    術により形成されることを特徴とする請求項１に記載の
    方法。
  9. 【請求項９】 前記イオンビームを照射する前記過程
    が、ArイオンビームミリングプロセスとAr/CHF3反応性
    イオンビームミリングプロセスとの組み合わせであるこ
    とを特徴とする請求項２に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 書込みギャップを画定するための第１
    ポール先端部及び第２ポール先端部をそれぞれ有する第
    １ポール及び第２ポールを備えた書込みポール構造を有
    する誘導型書込み変換器と磁気抵抗センサとを有する複
    合型薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、 第１磁気シールド層と前記第１ポールとして機能する第
    ２磁気シールド層とを形成する過程と、 前記第１磁気シールド層と前記第２磁気シールド層との
    間に磁気抵抗センサを形成する過程とからなり、 前記磁気抵抗センサを形成する過程が、 前記第２磁気シールド層の上に保護層を、保護ウィンド
    ウを形成するパターンに被着する過程と、 前記保護ウィンドウの上にポール先端部を形成する過程
    と、 イオンビームを照射して、前記ポール先端部に隣接して
    前記第２シールド層に溝を形成するために前記ポール先
    端部の領域をトリミング加工する過程と、 前記ポール先端部の形成後に、絶縁されたコイルアセン
    ブリを形成する過程と、 磁気ヨーク構造を形成する過程とを有することを特徴と
    する複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  11. 【請求項１１】 読出し用の前記磁気抵抗センサが、
    異方性磁気抵抗素子、スピンバルブ素子、又は巨大磁気
    抵抗素子の何れかであることを特徴とする請求項１０に
    記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記保護層が非磁性であることを特
    徴とする請求項１０に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記保護層が薄いTa膜（100-300
    Å）、Al2O3膜（5000-15000Å）、及び厚いTa膜（2000-
    10000Å）からなることを特徴とする請求項１０に記載
    の方法。
  14. 【請求項１４】 前記保護ウィンドウがエッチバック
    技術により形成されることを特徴とする請求項１０に記
    載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記保護ウィンドウがリフトオフ技
    術により形成されることを特徴とする請求項１０に記載
    の方法。
  16. 【請求項１６】 前記絶縁されたコイルアセンブリを
    形成する前に、前記保護ウィンドウの上に前記ポール先
    端部を形成することを特徴とする請求項１０に記載の方
    法。
  17. 【請求項１７】 前記コイルアセンブリを単層コイル
    として形成することを特徴とする請求項１０に記載の方
    法。
  18. 【請求項１８】 前記コイルアセンブリを多層コイル
    として形成することを特徴とする請求項１０に記載の方
    法。
  19. 【請求項１９】 前記イオンビームを照射する過程
    が、Arイオンビームミリングプロセスと、Ar/CHF3反応
    性イオンビームミリングプロセスとの組み合わせである
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記絶縁されたコイルアセンブリの
    形成後に前記磁気ヨークを形成することを特徴とする請
    求項１０に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 磁気抵抗読出しヘッド素子を第１シ
    ールド層と第２シールド層との間に配置した磁気抵抗ヘ
    ッド構造を製造する方法であって、 前記第２シールド層上に保護層を、保護ウィンドウを形
    成するパターンに形成する過程と、 絶縁されたコイルアセンブリを形成する過程と、 磁気ヨーク構造と、前記ウィンドウの上の領域にあるポ
    ール先端部とを形成する過程と、 前記ポール先端部の領域をトリミングして、前記ポール
    先端部に隣接して前記第２シールド層に溝を形成するた
    めにイオンビームを照射する過程とを含むことを特徴と
    する磁気抵抗ヘッド構造の製造方法。
  22. 【請求項２２】 誘導型書込み構造及び磁気抵抗セン
    サを有する複合型薄膜磁気ヘッドであって、 非磁性の基板と、 前記基板の上に被着された第１シールド層と、 前記誘導型書込み構造の第１ポールとして機能する第２
    シールド／ポール層と、 前記誘導型書込み構造を支持するペデスタル部を形成す
    るためにウィンドウを露出するパターンを有する、前記
    第２シールド／ポール層の上の保護層と、 前記第２シールド／ポール層及び前記ウィンドウの上の
    第２ポール層と、 前記誘導型書込み構造の下に形成されたペデスタル部、
    及び前記ペデスタルを画定するための前記第２シールド
    ／ポール層の溝とを有することを特徴とする複合型薄膜
    磁気抵抗ヘッド。
  23. 【請求項２３】 前記磁気抵抗センサが、異方性磁気
    抵抗素子、スピンバルブ素子、又は巨大磁気抵抗素子の
    何れかであることを特徴とする請求項２２に記載の複合
    型薄膜磁気抵抗ヘッド。
  24. 【請求項２４】 前記保護層が非磁性であることを特
    徴とする請求項２２に記載の複合型薄膜磁気抵抗ヘッ
    ド。
  25. 【請求項２５】 前記保護層が基本的に薄いTa膜（10
    0-300Å）、Al2O3膜（5000-15000Å）及び厚いTa膜（20
    00-10000Å）からなることを特徴とする請求項２２に記
    載の複合型薄膜磁気抵抗ヘッド。
  26. 【請求項２６】 前記保護層が基本的にSiO2、Si
    3N4、TaW及びCrのような非磁性材料からなることを特徴
    とする請求項２２に記載の複合型薄膜磁気抵抗ヘッド。
  27. 【請求項２７】 上側ポール及び下側ポールを有する
    誘導型書込み構造と、磁気抵抗センサとを備えた複合型
    薄膜磁気ヘッドであって、 非磁性の基板と、 前記基板上に被着された第１シールド層と、 前記誘導型書込み構造の前記下側ポールとして機能する
    第２シールド層と、 前記第１シールド層と前記第２シールド層との間に被着
    された磁気抵抗読出し素子と、 前記上側ポール及び前記下側ポールに関連するポール先
    端部領域と、 書込みギャップと、 追加の書込みギャップと、 前記第２シールド層に形成される溝を画定するウィンド
    ウの形態をなす保護層とを有することを特徴とする複合
    型薄膜磁気抵抗ヘッド。
JP11024060A 1998-01-30 1999-02-01 複合型薄膜磁気ヘッド及び磁気抵抗ヘッド構造の製造方法、複合型薄膜磁気ヘッド Pending JPH11273027A (ja)

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