WO2007105459A1 - 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2007105459A1
WO2007105459A1 PCT/JP2007/053392 JP2007053392W WO2007105459A1 WO 2007105459 A1 WO2007105459 A1 WO 2007105459A1 JP 2007053392 W JP2007053392 W JP 2007053392W WO 2007105459 A1 WO2007105459 A1 WO 2007105459A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
soft magnetic
magnetic head
film
cap
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/053392
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hiroki Maehara
David D Djayaprawira
Naoki Watanabe
Original Assignee
Canon Anelva Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Anelva Corporation filed Critical Canon Anelva Corporation
Priority to US12/282,361 priority Critical patent/US20090046395A1/en
Priority to JP2008505034A priority patent/JPWO2007105459A1/ja
Publication of WO2007105459A1 publication Critical patent/WO2007105459A1/ja

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/31—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
    • G11B5/3163—Fabrication methods or processes specially adapted for a particular head structure, e.g. using base layers for electroplating, using functional layers for masking, using energy or particle beams for shaping the structure or modifying the properties of the basic layers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G11B5/398—Specially shaped layers

Definitions

  • Magnetoresistive thin-film magnetic head and manufacturing method thereof
  • the present invention is applied to a device that performs high-density recording and reproduction on a magnetic recording medium such as a magnetic disk device (HDD device), and in particular, a magnetoresistive effect type that can optimize a gap length with high accuracy.
  • the present invention relates to a thin film magnetic head and a manufacturing method thereof.
  • the CPP Current Perpendicular to Plane
  • the CPP Current Perpendicular to Plane structure refers to a structure in which a sense current flows perpendicularly to the film surface of the MR laminated film.
  • a magnetoresistive thin film magnetic head in which an MR laminated film or the like having a cap layer as an upper layer is formed on the upper side of the lower shield layer, and an upper shield layer is formed thereon.
  • the head gap length is generally equal to the distance between the lower shield layer and the upper shield layer.
  • the gap length of the head has been determined so as to be determined at the following manufacturing stage.
  • a lower shield layer, a buffer layer, an MR laminated film, a cap layer, and the like are formed on a substrate (not shown).
  • fine processing is performed.
  • microfabrication is a figure 2 (b)
  • this is a process for forming a trapezoidal MR laminated film having inclined side surfaces, and is performed using an apparatus such as ion milling or RIE (reactive ion etching), for example.
  • at least an insulating layer is formed on the micro-processed MR laminated film with the cap layer as an upper layer. That is, first, as an insulating layer, for example, an Al 2 O layer is formed (FIG. 2 (b)),
  • a hard bias layer and an insulating layer are sequentially stacked on the upper side (shown in FIG. 2 (c)).
  • the flattening process is a process in which a part of the insulating layer stacked on the cap layer is removed by CMP (Chemical Mechanical Polishing) or IBE (Ion Beam Etching) to expose the lower layer. (Fig. 2 (d)).
  • FIG. 2 (d) The state shown in FIG. 2 (d) is obtained, that is, the cap layer is removed (etched) to a predetermined thickness, so that the gap length of the head is finally determined (Japanese Patent Laid-Open No. 2003). — 2 03313).
  • FIG. 2 (e) schematically illustrates only the process of determining the gap length in this conventional magnetoresistive thin film magnetic head manufacturing method.
  • the left side of Fig. 2 (e) corresponds to the state of Fig. 2 (b), and the right side of Fig. 2 (e) corresponds to the state of Fig. 2 (d).
  • the gap length is controlled by removing the cap layer to a predetermined thickness by CMP, IBE, or the like. Since it was performed by exposing the yap layer, several problems occurred.
  • the cap layer made of a non-magnetic material plays a role of blocking contact with a gas that causes damage such as oxidation to the magnetic film such as a free layer forming the MR laminated film under the cap layer. Yes. In addition, it plays a role in preventing magnetic interaction between the MR laminated film under the cap layer and the upper shield layer formed on the cap layer and having a soft magnetic material force.
  • the average particle diameter of the slurry is preferably 50 nm or less. Or a slurry of 10 nm or less must be used. However, even if the polishing rate was adjusted using such a slurry, it was difficult to control the 5- to LOnm film thickness required by the cap layer without variation.
  • cap layer is etched by CMP, IBE, or the like that causes variations as described above, it is assumed that the variation in etching amount is assumed in advance, and the cap layer is deposited thicker than necessary. It was necessary to form a margin.
  • Patent Document 1 JP 2003-203313
  • the present invention provides a magnetoresistive thin film magnetic head suitable for optimizing the gap length of a magnetoresistive thin film magnetic head having a CPP structure magnetoresistive element with high accuracy and with less variation. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method and a magnetoresistive thin film magnetic head manufactured thereby. That is, the gap length without preparing a preliminary thickness as an etching margin in the cap layer can be optimized with high accuracy, and is suitable for manufacturing a magnetoresistive thin film magnetic head with a narrow gap length.
  • An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a magnetoresistive thin film magnetic head and a magnetoresistive thin film magnetic head manufactured thereby. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a magnetoresistive thin film magnetic head which has a narrow gap length and is accurately optimized with little variation.
  • the present invention provides a magnetoresistive effect in which a magnetoresistive laminated film having a cap layer as an upper layer is formed on a lower shield layer, and an upper shield layer is formed thereon.
  • Type thin film magnetic head before the upper shield layer is formed A soft magnetic layer made of a soft magnetic material is laminated on the cap layer, and the upper shield layer is formed on the soft magnetic layer exposed by a flattening process, and the soft magnetic layer.
  • the present invention proposes a magnetoresistive thin film magnetic head which is integrated with the upper shield layer and functions as an upper shield layer.
  • a method of manufacturing a magnetoresistive thin film magnetic head proposed by the present invention includes a cap layer and an upper layer on a lower shield layer formed on a substrate.
  • a magnetoresistive layer film is formed, a soft magnetic layer made of a soft magnetic material is formed on the cap layer, microfabrication is performed, and then the soft magnetic layer is formed on the cap layer.
  • the insulating layer is partially removed to expose the soft magnetic layer, and an upper shield layer is formed on the exposed surface of the soft magnetic layer.
  • the soft magnetic layer made of a soft magnetic material is laminated on the cap layer before the upper shield layer is formed.
  • the upper shield layer is formed on the soft magnetic layer, and the soft magnetic layer is integrated with the upper shield layer and functions as the upper shield layer.
  • the gap length is not determined by etching the cap layer by CMP, IBE, or the like, as in the conventional method of manufacturing a magnetoresistive thin film magnetic head having a CPP structure.
  • the gap length between the lower shield layer and the upper shield layer is determined from the upper side surface of the lower shield layer to the upper side surface of the cap layer (soft) when the laminated film including the cap layer is first formed.
  • the length to the surface of the soft magnetic layer made of a magnetic material is determined.
  • the gap length of the magnetoresistive thin film magnetic head having the CPP structure can be determined with high accuracy by the film thickness when the magnetoresistive multilayer film is formed.
  • the cap layer is not made thicker than the optimum film thickness, thereby eliminating the etching margin.
  • the upper shield layer made of the soft magnetic material is laminated on the surface of the soft magnetic layer laminated on the cap layer, the upper shield layer is laminated on the cap layer.
  • the soft magnetic layer has the same function as the upper shield layer. Therefore, the cap layer is formed to a predetermined film thickness, the gap length is determined, and the soft magnetic layer formed thereon can have a function as an etching margin. Productivity can be improved by improving yield.
  • a magnetoresistive thin film magnetic head of the present invention and a method for manufacturing the same will be described with reference to Figs. 1 (a) to 1 (e).
  • a lower shield layer formed on a substrate (not shown) by a plating method or the like then a buffer layer, an MR laminated film, a cap layer, etc. are stacked in sequence.
  • the nofer layer is a layer that produces a good effect on the formation of the pinned layer in the MR laminated film formed thereon. For example, to improve the orientation of the pinned layer, etc. Is the layer of
  • the MR laminated film generally includes a pinned layer that is a magnetic pinned layer, a noria layer that is an insulating layer, and a free layer that is a magnetic free layer. It consists of a thin film such as Ta).
  • a soft magnetic layer (a soft magnetic material in the example shown) is formed on a cap layer (Ta layer in the example shown).
  • a layer of NiFe is formed on a cap layer (Ta layer in the example shown).
  • the magnetoresistive thin film magnetic head and the manufacturing method thereof according to the present invention are made of a soft magnetic material on the cap layer formed on the upper side of the MR laminated film as shown in FIG. 1 (d).
  • the present invention is characterized in that a soft magnetic layer is laminated by film formation, and is formed integrally with an upper shield layer laminated on and in contact with the soft magnetic layer after the planarization step.
  • the upper and lower shield layers are formed in order to prevent disturbance due to an external magnetic field or the like with respect to the magnetization direction of the MR laminated film formed between the layers.
  • Each layer constituting the MR laminated film including the soft magnetic layer formed on the cap layer is formed by, for example, a multi-chamber type sputtering apparatus, and the film thickness uniformity in the substrate is, for example, The film can be formed on a ⁇ 8 inch substrate with an accuracy of 1% or less.
  • the cap layer having the optimum film thickness is formed under the condition that the film thickness uniformity is 1% or less, and the cap layer is subsequently formed.
  • the gap length of the magnetoresistive thin film magnetic head is determined with high accuracy as shown in FIG. 1 (e).
  • This microfabrication is a process for forming a trapezoidal MR laminated film having inclined side surfaces as shown in FIG. 1 (b).
  • the microfabrication can be performed using an apparatus such as ion milling or RIE (reactive ion etching), for example.
  • At least an insulating layer is formed on the MR multilayer film after microfabrication with the cap layer on which the soft magnetic layer is formed as an upper layer. That is, first, as the insulating layer, for example, an Al 2 O layer is formed (FIG. 1 (b)). Then, the hard bias layer is
  • a hard bias layer made of a hard magnetic material such as a CoPt alloy and an insulating layer made of a nonmagnetic insulating material are sequentially laminated.
  • the hard bias layer plays a role in defining the magnetization direction with respect to the free layer, and the insulating layer plays a role in improving the insulation with the upper shield layer and the like.
  • a part of the thickness of the soft magnetic layer laminated on the cap layer can be used as an etching margin. Then, the soft magnetic layer that is laminated on the cap layer and exposed as described above is formed with an upper shield layer in contact with the surface thereof as shown in FIG. 1 (d). As a result, it becomes integrated with the upper shield layer and functions as the upper shield layer.
  • permalloy NiFe
  • Co-based amorphous magnetic films Fe-based fine particle magnetic films, and the like.
  • Buffer layer 5 nm (NiFeCr)
  • Cap layer 5nm (Ta)
  • the (upper / lower) shield layer sandwiching these MR laminated films can be formed of permalloy (NiFe) with a thickness of about lOOnm by a film forming method such as plating.
  • the magnetoresistance effect type thin film magnetic film in which the magnetoresistance effect multilayer film having the cap layer as the upper layer is formed on the lower shield layer and the upper shield layer is formed on the upper layer by the above manufacturing process.
  • a head with a narrow gap length of 45 nm can be manufactured.
  • the cap layer itself is etched by CMP or IBE. The length is no longer fixed.
  • the gap length can be accurately determined by controlling the film thickness at the time of forming the MR laminated film.
  • FIG. 1 (a) to (d) are drawings of the present invention for manufacturing a magnetoresistive thin film magnetic head having a CPP structure.
  • D is a schematic diagram for explaining a cross-sectional state of a magnetoresistive thin film magnetic head having a CPP structure according to the present invention
  • e is a diagram illustrating steps (a) to (d). The figure explaining the state in which gap length is determined in the magnetoresistive thin film magnetic head of the CPP structure of this invention manufactured.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

【課題】ギャップ長を精度よく最適化できるＣＰＰ構造の磁気抵抗効果素子を有する磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド及びその製造方法を提供する。 【解決手段】下部シールド層の上に、キャップ層を上層とする磁気抵抗効果積層膜を成膜し、当該キャップ層の上に軟磁性材料からなる軟磁性層を成膜した後、微細加工を行い、次いで、軟磁性層が上に成膜されているキャップ層を上層とする前記微細加工後の磁気抵抗効果積層膜の上に少なくとも絶縁層を形成した後、前記軟磁性層の上に形成されている絶縁層を一部除去して前記軟磁性層を露出させ、露出した前記軟磁性層の表面上に上部シールド層を形成する磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの製造方法。

Description

明 細 書
磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド及びその製造方法
技術分野
[0001] この発明は、磁気ディスク装置 (HDD装置)等の磁気記録媒体に対して高密度の 記録'再生を行う装置に適用され、特に、ギャップ長を精度良く最適化できる磁気抵 抗効果型薄膜磁気ヘッド及びその製造方法に関する。
背景技術
[0002] HDD装置の大容量小型化に伴い、高感度かつ高出力の薄膜磁気ヘッドが要求さ れるようになっている。特に、 HDD装置等の磁気記録媒体に対する記録において、 処理速度の向上と記録容量の大容量化の必要性が増してきており、高記録密度化 への取り組みが強化されてきて 、る。
[0003] 近年、前述の要求に応えるものとして、 TMR (tunneling magnetoresistive)などの磁 気抵抗効果積層膜 (以下「MR積層膜」 t ヽぅ)を有する磁気抵抗効果型薄膜磁気へ ッドの開発が進められている。
[0004] 以下、一例として、図 2を参照して MR積層膜として TMR多層膜を有する、 CPP構 造の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの従来の製造方法を説明する。
[0005] ここで、 CPP (Current Perpendicular to Plane)構造とは、 MR積層膜の膜面に対し て垂直にセンス電流が流れるものを 、う。
[0006] 図 2図示のように、下部シールド層の上側にキャップ層を上層とする MR積層膜等 が形成され、その上に上部シールド層が形成されてなる磁気抵抗効果型薄膜磁気 ヘッドであって、図 2 (d)図示のように、 CPP構造の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド の場合、一般に、ヘッドのギャップ長は、下部シールド層と上部シールド層の間の距 離に等しい。
[0007] 従来、磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの製造方法では、ヘッドのギャップ長は、以 下の製造段階で確定されるように行われてきた。
[0008] まず、図 2 (a)図示のように、不図示の基板上に、下部シールド層、バッファ層、 MR 積層膜、キャップ層等を形成する。次いで、微細加工を行う。ここで微細加工とは、図 2 (b)図示のように、傾斜した側面を持つ台形状の MR積層膜を形成する処理であり 、例えば、イオンミリングや RIE (反応性イオンエッチング)等の装置を用いて行われる 。次に、キャップ層を上層とする微細加工後の MR積層膜の上に、少なくとも絶縁層 を形成する。すなわち、まず、絶縁層として、例えば、 Al O層を形成し（図 2 (b) )、
2 3
続いて、その上側にハードバイアス層、絶縁層を順次積層する（図 2 (c)図示)。
[0009] 次に、頭出しと呼ばれる平坦ィ匕工程が行われる。ここで、平坦ィ匕工程とは、 CMP(C hemical Mechanical Polishing)や IBE(Ion Beam Etching)などにより、キャップ層に積 層された絶縁層を一部除去して下の層を露出させる工程を 、う（図 2 (d) )。
[0010] この図 2 (d)図示の状態になる、つまり、キャップ層が所定の厚さに除去（エッチング )されることによって、ヘッドのギャップ長が最終的に確定されていた（特開 2003— 2 03313)。図 2 (e)は、この従来の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの製造方法にお いてギャップ長が決定される工程のみを模式的に説明するものである。図 2 (e)の左 側が図 2 (b)の状態、図 2 (e)の右側が図 2 (d)の状態に対応して 、る。
[0011] しかし、前述のような従来の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの製造方法では、ギヤ ップ長の制御を、 CMPや IBEなどによりキャップ層をある所定の厚さに除去して、キ ヤップ層を露出させることによって行っていたため、いくつかの問題点が生じていた。
[0012] 第一に、キャップ層が必要とする 5〜： LOnmの膜厚を、エッチングによりばらつきを 生じることなく制御することは困難であった。
[0013] 非磁性材料カゝらなるキャップ層は、キャップ層の下の MR積層膜を形成するフリー 層等の磁性膜に、酸化等のダメージを与えるガスとの接触を遮断する役割を果たし ている。また、キャップ層の下の MR積層膜と、キャップ層の上に形成される軟磁性材 料力もなる上部シールド層との間の磁気的な相互作用を防止する役割を果たして ヽ る。
[0014] 従って、必要とされる所定の膜厚が得られないと、キャップ層の機能を十分に果た すことができなくなる。一方、所定の膜厚以上にしてしまうと、ギャップ長を拡げてしま うこと、すなわち、ヘッドの分解能を低下させてしまうことになつてしまう。
[0015] 例えば、 CMPでキャップ層をエッチングしてその膜厚を確定する場合、高精度の 膜厚制御が必要になるため、スラリーの平均粒径が好ましくは 50nm以下、より好まし くは 10nm以下のスラリーを使用しなければならない。し力しながら、そのようなスラリ 一を使用して研磨速度を調整しても、キャップ層が必要とする 5〜： LOnmの膜厚をば らつきがなく制御することは困難であった。
[0016] また、 IBEでキャップ層をエッチングしてその膜厚を確定する場合でも、ある所定の 大きさを持つ基板 (例えば、 φ 8インチ基板等)上を、基板に対し所定の入射角度を もつイオンビームが照射するため、基板間でばらつきが生じてしまって 、た。
[0017] さらに、前述のようなばらつきが生じてしまう CMPや IBE等によりキャップ層のエツ チングを行うため、エッチング量のばらつきを予め想定して、キャップ層を必要以上に 厚く堆積させておくエッチングマージンを形成する必要が生じていた。
[0018] すなわち、磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドのギャップ長を確定するキャップ層の最 適な厚さ（5〜： LOnm)に加え、予備的な厚さを確保しておく必要があった。
特許文献 1 :特開 2003— 203313
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0019] 本発明は、 CPP構造の磁気抵抗効果素子を有する磁気抵抗効果型薄膜磁気へッ ドのギャップ長をばらつきが少なぐ精度よく最適化することに適した磁気抵抗効果型 薄膜磁気ヘッドの製造方法と、これにより製造された、磁気抵抗効果型薄膜磁気へッ ドを提供することを目的にしている。すなわち、キャップ層にエッチングマージンとして 、予め予備的な厚みを用意することなぐギャップ長を精度よく最適化することができ 、ギャップ長が狭小な磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを製造することに適した、磁気 抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの製造方法と、これにより製造された、磁気抵抗効果型 薄膜磁気ヘッドを提供することを目的にしている。そして、これによつて、ギャップ長が 狭小で、ばらつき少なぐ精度よく最適化されている磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド を提供することを目的にして 、る。
課題を解決するための手段
[0020] 前記課題を解決するため、この発明は、下部シールド層の上にキャップ層を上層と する磁気抵抗効果積層膜が形成され、その上に上部シールド層が形成されてなる磁 気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドであって、前記上部シールド層が形成される前に、前 記キャップ層の上に軟磁性材料カゝらなる軟磁性層が積層されており、前記上部シー ルド層が平坦ィ匕工程により露出した当該軟磁性層の上に形成されて、当該軟磁性層 が前記上部シールド層と一体になつて上部シールド層として機能することを特徴とす る磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを提案するものである。
[0021] 次に、前記課題を解決するため、この発明が提案する磁気抵抗効果型薄膜磁気へ ッドの製造方法は、基板上に形成された下部シールド層の上に、キャップ層を上層と する磁気抵抗効果積層膜を成膜し、当該キャップ層の上に軟磁性材料カゝらなる軟磁 性層を成膜した後、微細加工を行い、次いで、軟磁性層が上に成膜されているキヤッ プ層を上層とする前記微細加工後の磁気抵抗効果積層膜の上に少なくとも絶縁層 を形成した後、前記軟磁性層の上に形成されて！、る絶縁層を一部除去して前記軟 磁性層を露出させ、露出した前記軟磁性層の表面上に上部シールド層を形成するこ とを特徴とするものである。
発明の効果
[0022] 本発明の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド及びその製造方法によれば、上部シー ルド層が形成される前に、キャップ層の上に軟磁性材料カゝらなる軟磁性層が積層さ れており、上部シールド層が当該軟磁性層の上に形成されて、当該軟磁性層が前記 上部シールド層と一体になつて上部シールド層として機能する。
[0023] そこで、 CPP構造の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを製造する従来の方法のよう に、 CMPや IBE等によりキャップ層をエッチングすることによりギャップ長が確定され ることがなくなる。
[0024] すなわち、下部シールド層から上部シールド層までの間であるギャップ長は、最初 にキャップ層を含む積層膜を成膜した時点における、下部シールド層の上側面から キャップ層の上側面 (軟磁性材料カゝらなる軟磁性層がその上に積層される面)までの 長さとして確定されている。
[0025] これによつて、磁気抵抗効果積層膜の成膜時の膜厚で精度よく CPP構造の磁気抵 抗効果型薄膜磁気ヘッドのギャップ長を決定することができる。
[0026] しかも、従来の方法のように、キャップ層を最適膜厚より厚くしてエッチングマージン とすることがなくなる。 [0027] 本発明によれば、キャップ層の上に積層されている軟磁性層の表面上に、軟磁性 材カゝらなる上部シールド層を積層するので、キャップ層の上に積層されて ヽる軟磁性 層は上部シールド層と同じ機能を持つことになる。そのため、キャップ層を所定の膜 厚に成膜してギャップ長を確定してぉ ヽて、その上に形成される軟磁性層をエツチン グマージンとしての機能を持たせることができるようになるため、歩留まりの改善等、 生産性を向上させることもできる。
発明を実施するための最良の形態
[0028] 以下、この発明の実施の形態を添付の図を参照して説明する。
[0029] 図 1 (a)〜 (e)を用いて本発明の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドと、その製造方法 を説明する。
[0030] まず、図 2 (a)に図示した従来例と同じように、不図示の基板上にメツキ法などにより 成膜された下部シールド層、次にバッファ層、 MR積層膜、キャップ層等を順次積層 する。
[0031] ここで、ノ ッファ層は、その上に形成される MR積層膜のうち、ピン層の形成に良好 な効果を生じさせる層であり、例えば、ピン層の配向性等を改善するための層である
[0032] MR積層膜は、一般に、磁ィ匕固着層であるピン層、絶縁層であるノリア層、磁ィ匕自 由層であるフリー層を備えており、キャップ層は、例えば、タンタル (Ta)などの薄膜か らなる。
[0033] 図 1 (a)図示の本発明の製造方法においては、キャップ層（図示の例では Ta層）の 上に、軟磁性材料からなる軟磁性層（図示の例では軟磁性材料である NiFeからなる 層）を積層する。
[0034] すなわち、本発明の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド及びその製造方法は、図 1 (d )図示のように、 MR積層膜の上側に形成されたキャップ層上に、軟磁性材料からな る軟磁性層を成膜にて積層し、平坦化工程後に軟磁性層上に接して積層される上 部シールド層と一体ィ匕させて一つの上部シールド層を形成する点に特徴を有する。
[0035] 上部及び下部のシールド層は、その層間にお ヽて形成された MR積層膜の磁化の 方向に対して、外部磁界等による擾乱を防止するため等に形成されて 、る。 [0036] キャップ層の上に形成される軟磁性層を含めた MR積層膜を構成する各層は、例 えばマルチチャンバ型のスパッタリング装置によって形成され、その基板内の膜厚均 一性は、例えば、 φ 8インチ基板上の成膜で 1%以下の精度の下で行うことができる。
[0037] 従って、本発明の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド及びその製造方法では、最適膜 厚のキャップ層が膜厚均一性で 1%以下の条件で成膜され、引き続いて行われるキ ヤップ層の上に軟磁性層を成膜した時点で、図 1 (e)図示のように、磁気抵抗効果型 薄膜磁気ヘッドのギャップ長が精度よく確定されていることになる。
[0038] 次に、図 2 (b)、（c)で説明した従来の場合と同じように、微細加工を行う。この微細 加工は、図 1 (b)図示のように、傾斜した側面を持つ台形状の MR積層膜を形成する 処理である。微細加工は、例えば、イオンミリングや RIE (反応性イオンエッチング)等 の装置を用いて行うことができる。
[0039] 次いで、軟磁性層が上に成膜されているキャップ層を上層とする微細加工後の MR 積層膜の上に、少なくとも絶縁層を形成する。すなわち、まず、絶縁層として、例えば 、 Al O層を形成する（図 1 (b) )。そして、続いて、その上側にハードバイアス層、絶
2 3
縁層を順次積層する（図 1 (c)図示)。
[0040] 図 1 (b)図示の例では、 CoPt合金等の硬質磁性材料によるハードバイアス層、非 磁性絶縁材料カゝらなる絶縁層が順次積層されている。ハードバイアス層は、フリー層 に対する磁化方向を規定する役割を果たし、絶縁層は、上部シールド層等との絶縁 性を向上させる役割を果たすもので、図示の例では、 Al O
2 3層が形成されている。
[0041] 次に、 CMP(Chemical Mechanical Polishing)や IBE(Ion Beam Etching)などによる平 坦ィ匕工程により、軟磁性層の上に積層されている絶縁層を一部除去して軟磁性層を 露出させる（図 1 (d) )。すなわち、図示の例では、キャップ層の上に積層されている 軟磁性層、そして、この上に積層されている絶縁層、ハードバイアス層、絶縁層を一 部除去して図 1 (d)図示のように軟磁性層を露出させる。
[0042] これにより、 MR積層膜の上に積層されているキャップ層の上に積層されている軟 磁性層と、上部シールド層とのコンタクトがとれるようにする。
[0043] このとき、図 1 (d)及び図 1 (e)の右側に示すように、キャップ層上に積層した軟磁性 層の厚みの一部をエッチングマージンとして使用することができる。 [0044] そして、キャップ層の上に積層されていて、前記のように露出した軟磁性層は、図 1 (d)図示のように、その表面に接するように上部シールド層が成膜されることで、上部 シールド層と一体になつて、上部シールド層として機能するようになる。
[0045] なお、ここで、上部シールド層を構成する軟磁性材料としてはパーマロイ (NiFe)が 代表的で、他に Co系アモルファス磁性膜あるいは Fe系微粒子磁性膜等がある。
[0046] 以下に、マルチチャンバ型スパッタリング装置により成膜される、ノ ッファ層、 MR積 層膜、キャップ層の各層の膜厚及び各層の材質の一例を示す。
[0047] バッファ層： 5nm (NiFeCr)
MR積層膜： 35nm(PtMn/CoFe/Ru/CoFe/Al 0 /CoFeB)
2 3
キャップ層： 5nm (Ta)
[0048] なお、これらの MR積層膜を挟む（上部 ·下部）シールド層は、パーマロイ（NiFe)で lOOnm程度の膜厚でメツキ等の成膜方法で形成することができる。
[0049] 従って、上記の製造工程により、下部シールド層の上にキャップ層を上層とする磁 気抵抗効果積層膜が形成され、その上側に上部シールド層が形成されてなる磁気 抵抗効果型薄膜磁気ヘッドであって、 45nmの狭ギャップ長のものが作製可能にな る。
[0050] このように、本発明によれば、 CPP構造の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを製造 する従来の方法の場合のように、 CMPや IBEによりキャップ層そのものをエッチング することによってヘッドのギャップ長が確定されることがなくなる。
[0051] つまり、本発明の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、 MR積層 膜の成膜時の膜厚を制御することで、精度よくギャップ長を確定することができる。
[0052] なお、以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさ (厚さ）および配置関係に つ!ヽては本発明が理解 ·実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値 および各構成 (材質）については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施 形態に限定されるものではなぐ特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸 脱しない限り様々な形態に変更することができる。
図面の簡単な説明
[0053] [図 1] (a)〜 (d)は CPP構造の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを製造する本発明の 方法の一例を説明する図で、（d)は本発明による CPP構造の磁気抵抗効果型薄膜 磁気ヘッドの断面状態を説明する概略図、（e)は (a)〜 (d)図示の工程によって製造 される本発明の CPP構造の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドにおいてギャップ長が 決定される状態を説明する図。
圆 2] (a)〜 (d)は CPP構造の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを製造する従来の方 法の一例を説明する図で、（d)は従来の CPP構造の磁気抵抗効果型薄膜磁気へッ ドの断面状態を説明する概略図、（e)は (a)〜 (d)図示の工程によって製造される従 来の CPP構造の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドにおいてギャップ長が決定される 状態を説明する図。

Claims

請求の範囲
[1] 下部シールド層の上にキャップ層を上層とする磁気抵抗効果積層膜が形成され、 その上に上部シールド層が形成されてなる磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドであって 前記上部シールド層が形成される前に、前記キャップ層の上に軟磁性材料力もな る軟磁性層が積層されており、前記上部シールド層が平坦ィ匕工程により露出した当 該軟磁性層の上に形成されて、当該軟磁性層が前記上部シールド層と一体になつ て上部シールド層として機能することを特徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド。
[2] 基板上に形成された下部シールド層の上に、キャップ層を上層とする磁気抵抗効 果積層膜を成膜し、当該キャップ層の上に軟磁性材料カゝらなる軟磁性層を成膜した 後、微細加工を行い、次いで、
軟磁性層が上に成膜されているキャップ層を上層とする前記微細加工後の磁気抵 抗効果積層膜の上に少なくとも絶縁層を形成した後、前記軟磁性層の上に形成され て ヽる絶縁層を一部除去して前記軟磁性層を露出させ、露出した前記軟磁性層の 表面上に上部シールド層を形成することを特徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁気へッ ドの製造方法。
PCT/JP2007/053392 2006-03-10 2007-02-23 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド及びその製造方法 WO2007105459A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/282,361 US20090046395A1 (en) 2006-03-10 2007-02-23 Magnetoresistive effect thin-film magnetic head and method for fabricating same
JP2008505034A JPWO2007105459A1 (ja) 2006-03-10 2007-02-23 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド及びその製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006-065820 2006-03-10
JP2006065820 2006-03-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007105459A1 true WO2007105459A1 (ja) 2007-09-20

Family

ID=38509296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2007/053392 WO2007105459A1 (ja) 2006-03-10 2007-02-23 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド及びその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20090046395A1 (ja)
JP (1) JPWO2007105459A1 (ja)
CN (1) CN101379557A (ja)
WO (1) WO2007105459A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018139249A1 (ja) * 2017-01-24 2018-08-02 国立大学法人東北大学 磁気抵抗素子及び磁気抵抗素子の製造方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8451566B2 (en) 2010-09-16 2013-05-28 HGST Netherlands B.V. Current-perpendicular-to-plane (CPP) read sensor with ferromagnetic buffer and seed layers
US8537504B2 (en) 2010-09-16 2013-09-17 HGST Netherlands B.V. Current-perpendicular-to-plane (CPP) read sensor with ferromagnetic buffer, shielding and seed layers
US8553370B2 (en) 2010-11-24 2013-10-08 HGST Netherlands B.V. TMR reader structure having shield layer
US9121886B2 (en) 2013-09-25 2015-09-01 Seagate Technology Llc Magnetoresistive sensor including an amorphous insertion layer excluding glass former elements
US9183858B2 (en) * 2014-01-28 2015-11-10 HGST Netherlands B.V. Dual capping layer utilized in a magnetoresistive effect sensor
US20230039108A1 (en) * 2021-08-03 2023-02-09 Yimin Guo Perpendicular mtj element having a soft-magnetic adjacent layer and methods of making the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07262520A (ja) * 1994-02-28 1995-10-13 Read Rite Corp 薄膜磁気ヘッド
WO2000077777A1 (fr) * 1999-06-14 2000-12-21 Fujitsu Limited Tete d'enregistrement magnetique utilisant un film mince et son procede de fabrication

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993023914A1 (en) * 1992-05-11 1993-11-25 Electric Power Research Institute Harmonic blocking converter system
US7715155B2 (en) * 2007-04-11 2010-05-11 Tdk Corporation Thin-film magnetic head and manufacturing method thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07262520A (ja) * 1994-02-28 1995-10-13 Read Rite Corp 薄膜磁気ヘッド
WO2000077777A1 (fr) * 1999-06-14 2000-12-21 Fujitsu Limited Tete d'enregistrement magnetique utilisant un film mince et son procede de fabrication

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018139249A1 (ja) * 2017-01-24 2018-08-02 国立大学法人東北大学 磁気抵抗素子及び磁気抵抗素子の製造方法
JPWO2018139249A1 (ja) * 2017-01-24 2019-12-12 国立大学法人東北大学 磁気抵抗素子及び磁気抵抗素子の製造方法
US10892402B2 (en) 2017-01-24 2021-01-12 Konica Minolta, Inc. Magnetoresistive element, and production method for magnetoresistive element
JP7128476B2 (ja) 2017-01-24 2022-08-31 国立大学法人東北大学 磁気抵抗素子の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2007105459A1 (ja) 2009-07-30
CN101379557A (zh) 2009-03-04
US20090046395A1 (en) 2009-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7561384B2 (en) Magneto-resistive sensor having small track width and sensor height using stopper layer
US7859799B2 (en) Magnetoresistive head and a manufacturing method thereof
US20070281079A1 (en) Magnetoresistive sensor having a magnetically stable free layer with a positive magnetostriction
US7231705B2 (en) Method for forming a resist pattern of magnetic device
US8537505B2 (en) Magnetoresistive effect head having a free layer and a magnetic domain control layer that applies a magnetic field more strongly in an upper part of the free layer
US7820455B2 (en) Method for manufacturing a tunnel junction magnetoresistive sensor with improved performance and having a CoFeB free layer
JP2012059345A (ja) 絶縁構造を改良した平面垂直通電型（ｃｐｐ）磁気抵抗（ｍｒ）センサ
US20090266790A1 (en) Method of making a magnetoresistive reader structure
JP2008165940A (ja) Ｃｐｐ型磁気抵抗効果ヘッドおよびその製造方法
WO2007105459A1 (ja) 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド及びその製造方法
JP5971681B2 (ja) 低抵抗キャップ構造を有する磁気読取りセンサを製造する方法
JP2001006126A (ja) 磁気抵抗効果ヘッド及びそのヘッドを備えた磁気抵抗検出システム並びにそのヘッドを備えた磁気記憶システム
US8796152B2 (en) Method for manufacturing a magnetoresistive sensor
JP2008084430A (ja) 磁気ヘッド及び磁気記録装置
US20120187079A1 (en) Method for manufacturing a magnetic sensor having a flat upper shield
US8137571B2 (en) Method for manufacturing perpendicular magnetic recording head
US20140133052A1 (en) Magnetoresistive sensor having reduced read gap and strong pinned layer stability
JP2009238261A (ja) 再生磁気ヘッド及びその製造方法
US7343667B2 (en) Methods of making a side-by-side read/write head with a self-aligned trailing shield structure
US20050227184A1 (en) Topographically defined thin film CPP read head fabrication
US20060273066A1 (en) Method for manufacturing a magnetic sensor having an ultra-narrow track width
JP2008041163A (ja) 垂直通電型磁気抵抗効果型ヘッド
US11532324B2 (en) Vertical junction to provide optimal transverse bias for dual free layer read heads
JP2006210794A (ja) 磁気抵抗効果素子、その製造方法、及び、磁気記録装置
US7443637B2 (en) Giant magnetoresistance sensor with side longitudinal bias stacks and method for forming same

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2008505034

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200780004346.7

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12282361

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07714863

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1