(57)【要約】【課題】  幅を低減した上部電極及び下部電極を有する平面垂直通電（ＣＰＰ）磁気抵抗センサ並びにその製造方法を提供する。【解決手段】  平面垂直通電磁気抵抗読み取りヘッドは、センサトラック幅よりも狭い上部電極及び下部電極を有する。電極は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、及びＡｇＳｎで形成され、センサの強磁性材料のエッチング速度よりもはるかに高いイオンミリングエッチング速度を有する。イオンミリングは、電極層及びセンサ積層内の層の平面に直交する線に相対して高角度で実行される。上部電極層及び下部電極層の材料のエッチング速度がはるかに高いことにより、電極層は、自由層の側縁部から窪んだ側縁部を有する。これは、上部電極及び下部電極の表面積を低減し、これにより、センサの自由層を通る検知電流をより狭いチャネル内に閉じ込め、これは、より狭い物理的なトラック幅を有するセンサを有することと均等である。【選択図】図５Ａ
2014225318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗センサ構造体を製造する方法であって、
基板を提供することと、
前記基板に、イオンミリングエッチング速度を有する導電性金属下部電極層を堆積させることと、
前記下部電極層上に、第１の強磁性層、第２の強磁性層、及び前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層との間の非磁性スペーサ層を含むセンサ層の積層を堆積させることであって、前記第１の強磁性層及び前記第２の強磁性層は、前記下部電極層のイオンミリングエッチング速度未満のイオンミリングエッチング速度を有する、センサ積層を堆積させることと、
前記センサ積層上に、前記第１の強磁性層及び前記第２の強磁性層のイオンミリングエッチング速度よりも高いイオンミリングエッチング速度を有する導電性金属上部電極層を堆積させることと、
前記上部電極層上にフォトレジストの層をパターニングすることであって、前記パターニングされるフォトレジストは２つの離間された側縁部を有する、パターニングすることと、
前記パターニングされるフォトレジストをマスクとして使用して、前記上部電極層、前記センサ積層、及び前記下部電極層を、前記上部電極層の平面に略直交する方向でイオンミリングすることであって、それにより、前記上部電極層、前記センサ積層、及び前記下部電極層の側縁部を画定する、イオンミリングすることと、
前記パターニングされるフォトレジストをマスクとして使用して、前記上部電極層の平面への直交から５０度よりも大きく、且つ９０度未満の角度で前記上部電極層、前記センサ積層、及び前記下部電極層をイオンミリングすることであって、エッチング速度がより低い前記第１の強磁性層及び前記第２の強磁性層の側縁部から、エッチング速度のより高い前記上部電極層及び前記下部電極層の、前記側縁部を窪ませる、イオンミリングすることと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記上部電極層の前記平面への直交から傾斜する前記イオンミリングは、前記フォトレジストの層の一側縁部をマスクとして使用してイオンミリングすることと、前記上部電極層に直交する軸を中心として１８０度、前記センサ構造体を回転させることと、前記フォトレジストの他方の側縁部をマスクとして使用してイオンミリングすることとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記上部電極層の前記平面への直交から傾斜した前記イオンミリング中、前記上部電極層に直交する軸を中心として前記センサ構造体を回転させることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記パターニングされるフォトレジストは、前記２つの側縁部に略直交する後縁部も有し、前記上部電極層の前記平面に直交する前記イオンミリングは、前記上部電極層、前記センサ積層、及び前記下部電極層の後縁部を画定し、前記上部電極層の前記平面への直交から傾斜した前記イオンミリングは、エッチング速度がより低い前記第１の強磁性層及び前記第２の強磁性層の後縁部から、エッチング速度がより高い前記上部電極層及び前記下部電極層の前記後縁部を窪ませる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記上部電極層の前記平面への直交から傾斜した前記イオンミリング中、前記上部電極層に直交する軸を中心として前記センサ構造体を回転させることを更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
傾斜した前記イオンミリングは、６０度よりも大きく、且つ７５度未満の角度でイオンミリングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記下部電極層及び前記上部電極層を堆積させることは、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、及びＡｇＳｎから選択される材料を堆積させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記非磁性スペーサ層を堆積させることは、Ａｇ、Ｃｕ、及びＣｕ合金から選択される材料を堆積させることを含み、前記傾斜したイオンミリングは、前記第１の強磁性層及び前記第２の強磁性層の前記側縁部から前記非磁性スペーサ層の前記側縁部を窪ませる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記非磁性スペーサ層を堆積させることは、ＭｇＯの層を堆積させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ディスクドライブ内の磁気記録ディスク上のトラックから、記録されたデータを磁気的に読み取る平面垂直通電磁気抵抗読み取りヘッドであって、
前記ディスクに面するエアベアリング面（ＡＢＳ）及び前記ＡＢＳに略直交する後縁面を有するエアベアリングスライダと、
前記後縁面上の第１の遮蔽層と、
前記第１の遮蔽層上の、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、及びＡｇＳｎから選択される下部電極層と、
前記下部電極層上の層のセンサ積層であって、前記ＡＢＳに略直交する平面内磁化を有するピン留め強磁性層と、前記ピン留め層上の非磁性スペーサ層と、前記非磁性スペーサ層上の自由強磁性層とを含み、外部磁場が存在しない場合に前記ＡＢＳに略平行する平面内磁化を有して、前記ディスクに記録されたデータからの磁場が存在する場合に自在に回転し、前記自由強磁性層は、前記ＡＢＳに平行するトラック厚（ＴＷ）を画定する２つの離間側縁部と、前記ＡＢＳからストライプ高さ（ＳＨ）の距離の箇所に窪みが作られた後縁部とを有する、センサ積層と、
前記センサ積層上の、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、及びＡｇＳｎから選択される上部電極層と、
前記上部電極層上の第２の遮蔽層と、
を備え、
前記下部電極層は、ＴＷ未満の前記ＡＢＳに平行する幅（Ｗ２）を画定する前記自由強磁性層の前記側縁部から窪んだ２つの離間側縁部を有し、前記上部電極層は、ＴＷ未満の前記ＡＢＳに平行する幅（Ｗ１）を画定する前記自由強磁性層の前記側縁部から窪んだ２つの離間側縁部を有する、平面垂直通電磁気抵抗読み取りヘッド。
【請求項１１】
Ｗ１は、ＴＷの３０％以上であり、且つＴＷの８０％以下である、請求項１０に記載の読み取りヘッド。
【請求項１２】
Ｗ１は、Ｗ２の５０％以上であり、且つＷ２の９０％以下である、請求項１０に記載の読み取りヘッド。
【請求項１３】
前記自由強磁性層の前記側縁部と、前記上部電極層及び前記下部電極層のそれぞれとに接触する絶縁材料を更に備える、請求項１０に記載の読み取りヘッド。
【請求項１４】
前記下部電極層及び前記上部電極層のそれぞれは、前記自由強磁性層の前記後縁部から窪んだ後縁部を有する、請求項１０に記載の読み取りヘッド。
【請求項１５】
前記スペーサ層は、Ａｇ、Ｃｕ、及びＣｕ合金から選択され、ＴＷ未満の前記ＡＢＳに平行する幅（ＷＳ）を画定する前記自由強磁性層の前記側縁部から窪んだ２つの離間側縁部を有する、請求項１０に記載の読み取りヘッド。
【請求項１６】
前記非磁性スペーサ層はＭｇＯで形成される、請求項１０に記載の読み取りヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、センサ積層を構成する層の平面に直交するように向けられた検知電流を用いて動作する平面垂直通電（ＣＰＰ）磁気抵抗（ＭＲ）センサに関し、より詳細には、センサトラック幅（ＴＷ）未満の幅を有する上部電極及び下部電極を有するＣＰＰ−ＭＲセンサを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録ディスクドライブの読み取りヘッドとして使用される従来のＣＰＰ−ＭＲセンサの一種は、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果に基づく。ＧＭＲスピン値センサは、非磁性導電スペーサ層によって隔てられた２つの強磁性層を含む重ねられた複数の層を有し、このスペーサ層は通常、銅（Ｃｕ）又は銀（Ａｇ）である。スペーサ層に隣接する一方の強磁性層は、隣接する反強磁性層との交換結合によってピン留めされる（pinned）などにより、磁化方向を固定させ、基準層と呼ばれる。スペーサ層に隣接する他方の強磁性層は、外部磁場の存在下で自在に回転する磁化方向を有し、自由層と呼ばれる。検知電流がセンサに印加されると、外部磁場の存在に起因して、基準層磁化に対する自由層磁化の回転が、電気抵抗の変化として検出可能である。ＣＰＰ−ＧＭＲ読み取りヘッドに加えて、別種のＣＰＰ−ＭＲセンサは磁気トンネル接合センサであり、これはトンネリングＭＲセンサ又はＴＭＲセンサと呼ばれることもあり、非磁性スペーサ層は、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、又はＡｌ２Ｏ３等の絶縁材料で形成される非常に薄い非磁性トンネルバリア層である。
【０００３】
磁気記録ディスクドライブにおいてより高い面密度を達成するには、ＣＰＰ−ＭＲセンサのトラック幅（ＴＷ）を低減する必要がある。センサの物理的なＴＷの低減は、小さな寸法が要求されるため、難しい。しかし、センサを垂直に通る検知電流がより狭いチャネル内に閉じ込められる場合、これは、より狭い物理的なＴＷを有するセンサを有することと同等である。従来のＣＰＰ−ＭＲセンサでは、上部電極及び下部電極は通常、磁気遮蔽層であり、センサＴＷと同じ幅又はセンサよりも広い幅を有し、電流がより狭いチャネル内を流れるのを妨げる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
必要とされるのは、センサＴＷよりも狭く、それにより、電流がより狭いチャネルを流れることができる上部電極及び下部電極を有するＣＰＰ−ＭＲセンサと、自己整合する（self-aligned）か、又は自由層にセンタリングされる電極を有するセンサを製造する方法とである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、センサＴＷよりも狭い上部電極及び下部電極を有するＣＰＰ−ＭＲセンサに関するとともに、そのセンサの製造方法に関する。センサは、センサと、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、及びＡｇＳｎの１つで形成される上部遮蔽及び下部遮蔽のそれぞれとの間に配置される上部電極及び下部電極を有する。これらの材料は実質的に、例えば、センサの強磁性材料のエッチング速度よりも２〜４倍大きなイオンミリングエッチング速度を有する。第１のイオンミリングは、電極層及びセンサ積層（sensor stack）内の層の平面に対して垂直に実行される。次に、第２のイオンミリングが、層の平面に直交する線に対して、約５０度〜９０度の高角度で実行される。上部電極層及び下部電極層の材料のエッチング速度がはるかに高いため、電極層は、自由層の側縁部から窪んだ側縁部を有する。これは、上部電極及び下部電極の表面積を低減させ、センサの自由層を通る検知電流をより狭いチャネル内に閉じ込め、これは、より狭い物理的なＴＷを有するセンサを有することと均等である。上部電極は、傾斜付きイオンミリングにより長い時間にわたって露出されるため、下部電極得層の幅未満である。ＣＰＰセンサがＧＭＲセンサである場合、スペーサ材料は通常、上部電極又は下部電極の材料と同じか、又は同様の材料で形成されるため、傾斜付きイオンミリングの結果として、スペーサ層も窪んだ側縁部を有する。
【０００６】
本発明の性質及び利点をより完全に理解するために、添付図面と共に解釈される以下の詳細な説明を参照すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】カバーが取り外された状態の従来の磁気記録ハードディスクの概略上面図である。
【図２】図１の方向２−２においてとられたスライダ及びディスクの一部の断面の拡大端面図である。
【図３】図２の方向３−３における図であり、ディスクから見た読み／書きヘッドの端部を示す。
【図４Ａ】従来技術による平面垂直通電磁気抵抗（ＣＰＰ−ＭＲ）読み取りヘッド構造体の断面概略図である。
【図４Ｂ】エアベアリング面（ＡＢＳ）及びセンサ積層内の層の平面の両方に直交する平面を通ってとられた図４ＡのＣＰＰ−ＴＭＲ読み取りヘッドの断面図である。
【図５Ａ】本発明による幅を低減した上部電極及び下部電極を有するＣＰＰ−ＭＲセンサ構造体を構成する層を示すＡＢＳの図である。
【図５Ｂ】エアベアリング面（ＡＢＳ）及びセンサ積層内の層の平面の両方に直交する平面を通ってとられる図５ＡのＣＰＰ−ＴＭＲ読み取りヘッドの断面図である。
【図６Ａ】幅が低減され、自己整合した上部電極及び下部電極からの２つのイオンミリングステップ後のセンサ構造体を示す。
【図６Ｂ】エアベアリング面（ＡＢＳ）及びセンサ積層内の層の平面の両方に直交する平面を通ってとられた図６Ａのセンサ構造体の断面図であり、上部電極層及び下部電極層の窪んだ後縁部を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の方法によって製造されるＣＰＰ磁気抵抗（ＭＲ）センサは磁気記録ディスクドライブに用途を有し、磁気記録ディスクドライブの動作について図１〜図３を参照して手短に説明する。図１は、従来の磁気記録ハードディスクドライブのブロック図である。ディスクドライブは、磁気記録ディスク１２と、ディスクドライブ筐体又はベース１６上に支持される回転式ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）アクチュエータ１４とを含む。ディスク１２は、回転中心１３を有し、ベース１６に搭載されたスピンドルモータ（図示せず）によって方向１５に回転する。アクチュエータ１４は軸１７を中心として枢動し、剛性アクチュエータアーム１８を含む。略可撓性を有するサスペンション２０が、屈曲要素２３を含み、アーム１８の端部に取り付けられる。ヘッドキャリア又はエアベアリングスライダ２２が屈曲部２３に取り付けられる。磁気記録読み／書きヘッド２４は、スライダ２２の後縁面２５上に形成される。屈曲部２３及びサスペンション２０は、回転するディスク１２によって生成されるエアベアリング上でスライダを「ピッチ」及び「ロール」させることができる。通常、スピンドルモータによって回転するハブに積まれた複数のディスクがあり、別個のスライダ及び読み／書きヘッドが各ディスク面に関連付けられる。
【０００９】
図２は、図１の方向２−２でとられたスライダ２２及びディスク１２の一部の拡大端面図である。スライダ２２は、屈曲部２３に取り付けられ、ディスク１２に面するエアベアリング面（ＡＢＳ）２７と、ＡＢＳに略直交する後縁面２５とを有する。ＡＢＳ２７は、回転するディスク１２からの空気流に、ディスク１２の表面の極近傍か、又はディスク１２の表面に略接触してスライダ２２を支持する空気のベアリングを生成させる。読み／書きヘッド２４は、後縁面２５上に形成され、後縁面２５上の端子パッド２９への電気接続によってディスクドライブ読み／書き電子回路に接続される。図２の断面図に示されるように、ディスク１２は、トラック横断方向において離間された離散したデータトラック５０を有するパターン化された媒体ディスクであり、データトラック５０のうちの１つは読み／書きヘッド２４と位置合わせされて示される。離散したデータトラック５０は、トラック横断方向においてトラック幅ＴＷを有し、円周方向において連続した磁化可能材料で形成することができ、その場合、パターン化された媒体ディスク１２は離散トラック媒体（ＤＴＭ）ディスクと呼ばれる。代替的には、データトラック５０は、トラックに沿って離間された離散したデータアイランドを含み得、この場合、パターン化された媒体ディスク１２はビットパターン媒体（ＢＰＭ）ディスクと呼ばれる。ディスク１２は従来の連続媒体（ＣＭ）ディスクであることもでき、その媒体では、記録層はパターン化されず、記録媒体の連続層である。ＣＭディスクでは、書き込みヘッドが連続記録層に書き込む際にトラック幅ＴＷを有する同心データトラックが作成される。
【００１０】
図３は、図２の方向３−３における図であり、ディスク１２から見た読み／書きヘッド２４の端部を示す。読み／書きヘッド２４は、スライダ２２の後縁面２５に堆積され、リソグラフィでパターニングされた一連の薄膜である。書き込みヘッドは、垂直磁気書き込み極（ＷＰ）を含み、後縁遮蔽及び／又は側面遮蔽（図示せず）を含むこともできる。ＣＰＰ−ＭＲセンサ又は読み取りヘッド１００は、２つの磁気遮蔽Ｓ１とＳ２との間に配置される。遮蔽Ｓ１、Ｓ２は、透磁性材料、通常、ＮｉＦｅ合金で形成され、読み取りヘッド１００への電気リードとして機能することができるように、導電性も有し得る。遮蔽は、読み取り中のデータビットに隣接する記録データビットから読み取りヘッド１００を遮蔽するように機能する。図３は、非常に小さな寸法を示すことの難しさから、一定の縮尺ではない。通常、各遮蔽Ｓ１、Ｓ２は、２０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲であり得る、トラックに沿った方向において読み取りヘッド１００の総厚と比較して、トラックに沿った方向で数μｍ厚である。
【００１１】
図４Ａは、ディスクから見た、従来技術によるＣＰＰ−ＭＲセンサ構造体を構成する層を示すＡＢＳの図である。センサ１００は、２つの磁気遮蔽層Ｓ１、Ｓ２間に形成される層の積み重ねを備えるＣＰＰ−ＭＲ読み取りヘッドである。センサ１００は、ＡＢＳに前縁部を有するとともに、トラック幅（ＴＷ）を画定する離間側縁部１０２、１０４を有する。遮蔽Ｓ１、Ｓ２は導電材料で形成され、したがって、検知電流ＩＳの電気リードとして機能することもでき、検知電流はセンサ積層内の層に略直交して向けられる。代替的には、別個の電気リード層を遮蔽Ｓ１、Ｓ２とセンサ積層との間に形成し得る。低遮蔽Ｓ１は通常、化学機械研磨（ＣＭＰ）によって研磨して、センサ積層が成長するための平滑な基板を提供する。薄いＲｕ／ＮｉＦｅ二重層等のシード層１０１が通常、スパッタリングによりＳ２の下に堆積し、比較的厚いＳ２の電気メッキを促進し得る。
【００１２】
センサ１００の層は、横断して向けられた（ページ内に）固定磁気モーメント又は磁化方向１２１を有する強磁性基準層１２０と、ディスク１２から検知される横断外部磁場が存在する場合に層１１０の平面において回転可能な磁気モーメント又は磁化方向１１１を有する強磁性自由層１１０と、基準層１２０と自由層１１０との間の非磁性スペーサ層１３０とを含む。ＣＰＰ−ＭＲセンサ１００はＣＰＰ  ＧＭＲセンサとすることができ、その場合、非磁性スペーサ層１３０は、導電性金属材料、通常、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｕ、又はＡｇのような金属又は合金で形成される。代替的には、ＣＰＰ−ＭＲセンサ１００はＣＰＰトンネリングＭＲ（ＣＰＰ−ＴＭＲ）センサとすることができ、その場合、非磁性スペーサ層１３０は、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、又はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のような絶縁材料で形成されるトンネルバリアである。
【００１３】
ＣＰＰ−ＭＲセンサのピン留め強磁性層は、単一若しくは「単純」なピン留め層であるか、又は図４Ａに示されるような逆平行（ＡＰ）ピン留め構造であり得る。図４のＣＰＰ  ＧＭＲセンサのピン留め層は、基準強磁性層１２０（ＡＰ２）と、ＡＰ結合（ＡＰＣ）層１２３にわたって反磁性的に結合する低強磁性層１２２（ＡＰ１）とを有する周知のＡＰピン留め構造である。ＡＰＣ層１２３は通常、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｃｒ、又はそれらの合金である。ＡＰ１層及びＡＰ２層は、自由強磁性層１１０と同様に、通常、結晶性ＣｏＦｅＢ合金、ＣｏＦｅ合金、若しくはＮｉＦｅ合金、又はＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ二重層等のこれらの材料の複数の層で形成される。ＡＰ１強磁性層及びＡＰ２強磁性層は、逆平行に向けられたそれぞれの磁化方向１２７、１２１を有する。ＡＰ１層１２２は、図４に示されるように、反強磁性（ＡＦ）層１２４に交換結合されることによってピン留めされた磁化方向を有し得る。ＡＦ層１２４は通常、Ｍｎ合金であり、例えば、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｄＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、又はＲｈＭｎである。
【００１４】
シード層１２５は、下部遮蔽層Ｓ１とＡＦ層１２４との間に配置して、ＡＦ層１２４の成長を強化し得る。シード層１２５は通常、ＮｉＦｅＣｒ、ＮｉＦｅ、Ｔａ、Ｃｕ、又はＲｕの１つ又は複数の層である。キャップ層１１２は、自由強磁性層１１０と上部遮蔽層Ｓ２との間に配置される。キャップ層１１２は、腐食保護を提供し、単層であってもよく、又はＲｕ、Ｔａ、Ｔｉ、又はＲｕ／Ｔａ／Ｒｕ三重層、Ｒｕ／Ｔｉ／Ｒｕ三重層、若しくはＣｕ／Ｒｕ／Ｔａ三重層等の異なる材料の複数の層であってもよい。
【００１５】
対称範囲内の外部磁場、すなわち、ディスク上の記録データからの磁場が存在する場合、自由層１１０の磁化方向１１１は回転し、一方、基準層１２０の磁化方向１２７は固定されたままであり、回転しない。したがって、検知電流ＩＳが上部遮蔽Ｓ２からセンサ積層を垂直に通って下部遮蔽Ｓ１（すなわちＳ１からＳ２）に印加される場合、ディスク上の記録データからの磁場は、基準層磁化１２７に対して自由層磁化１１１を回転させ、この回転は電気抵抗の変化として検出可能である。
【００１６】
強磁性バイアス構造体１５０が、センサ１００の側縁部１０２、１０４の近傍、特に自由層１１０の側縁部の近傍のセンサ積層の外部に形成される。構造体１５０は強磁性バイアス層１１５を含み、この層は高結晶異方性（Ｋｕ）を有し得、したがって、高保持力（Ｈｃ）層、すなわち、「ハードバイアス」層であり得る。構造体１５０は、バイアス層１１５上のキャップ層１１８も有し、任意選択的なシード層（図示せず）をバイアス層１１５の下に含み得る。構造体１５０は、薄い絶縁層１１６によってセンサ１００の側縁部１０２、１０４から絶縁され、絶縁層１１６は通常、アルミナであるが、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）又はＴａ酸化物若しくはＴｉ酸化物のような別の金属酸化物であってもよい。遮蔽層Ｓ１は、ハードバイアス構造体１５０の基板として機能し、絶縁層１１６が、バイアス構造体１５０とＳ１との間に配置される。バイアス層１１５は、ＡＢＳに略平行する磁化１１７を有し、したがって、自由層１１０の磁化１１１を縦方向にバイアスする。したがって、外部磁場がない場合、バイアス層１１５の磁化１１７は、自由層１１０の磁化１１１に平行する。
【００１７】
図４Ｂは、ＡＢＳ及びセンサ積層内の層の平面の両方に直交する平面を通ってとられる図４ＡのＣＰＰ−ＴＭＲセンサ構造体の断面図である。自由層１１０は、自由層１１０のストライプ高さ（ＳＨ）を画定する距離だけ、ＡＢＳから窪んだ後縁部１０６を有する。通常、アルミナである絶縁埋め戻し材料の層１７０が、基準層１２０と、自由層１１０の後縁部１０６に形成される。
【００１８】
より高い面密度を磁気記録において達成するには、ＣＰＰ−ＭＲセンサのＴＷを低減する必要がある。小さな寸法が要求されるため、物理的なＴＷの低減は難しい。しかし、センサを通る検知電流ＩＳが、より狭いチャネル内に閉じ込められる場合、これは、より狭い物理的ＴＷを有することと同等である。図４Ａの従来技術によるセンサに示されるように、上部遮蔽Ｓ２の全体が上部電極として機能し、したがって、検知電流ＩＳは、側縁部１０２と１０４との間のセンサ全体を通り、下部電極として機能する下部遮蔽Ｓ１に届く。
【００１９】
図５Ａは、本発明による、幅を低減した上部及び下部の導電性金属電極を有するＣＰＰ−ＭＲセンサ構造体を構成する層を示すＡＢＳの図である。センサ２００は、シード層２２５と、ＡＦ層２２４と、磁化２２７を有するＡＰ１層２２２と、ＡＰＣ層２２３と、磁化２２１を有するＡＰ２層２２０と、非磁性スペーサ層２３０と、磁化２１１を有する自由層２１０と、キャップ層２１２とを含む層の積層を含む。センサ構造体は、ＴＷ未満の幅Ｗ１を画定する側縁部２０１ａ、２０１ｂを有する上部電極２０１と、同様にＴＷ未満の幅Ｗ２を画定する側縁部２０２ａ、２０２ｂを有する下部電極２０２とを含む。自由層２１０は、ＴＷを画定する側縁部２１０ａ、２１０ｂを有する。上部電極２０１及び下部電極２０２は、導電性金属材料で形成され、絶縁材料２１６で囲まれる。検知電流ＩＳは上部電極２０１を通してセンサ２００の上部に入るように閉じ込められ、比較的短い導電路により、すなわち、センサ２００の積層の厚さにより、電流は、下部電極２０２に達するまでにあまり広がらない。したがって、センサは破線２４２、２４４で画定される有効ＴＷを有し、センサの感度、すなわち、ディスクからより小さな磁気ビットを検知する能力が増大する。
【００２０】
図５Ｂは、ＡＢＳ及びセンサ積層内の層の平面の両方に直交する平面を通してとられる図５ＡのＣＰＰ−ＭＲセンサ構造体の断面図である。自由層２１０は、自由層２１０のストライプ高さ（ＳＨ）を画定する距離だけ、ＡＢＳから窪んだ後縁部２１０ｃを有する。上部電極層２０１は自由層２１０の後縁部２１０ｃから窪んだ後縁部２０１ｃを有し、下部電極層２０２は、同様に自由層２１０の後縁部２１０ｃから窪んだ後縁部２０２ｃを有する。通常、アルミナである絶縁埋め戻し材料（insulating backfill material）の層２７０が、遮蔽Ｓ１上及びセンサ２００の積層の後縁部に隣接して形成される。
【００２１】
本発明は、幅を低減した上部電極及び下部電極が両方とも、センサに「自己整合（self-aligned）」する、すなわち、上部電極２０１及び下部電極２０２が、製造プロセス中にセンサの中心に対して精密に位置合わせされるセンサ構造体を製造する方法でもある。図６Ａは、幅が低減され、自己整合される上部電極及び下部電極からの２つのイオンミリングステップ後のセンサ構造体を示す。下部電極層２０２、センサ積層２００（層２２５、２２４、２２２、２２３、２２０、２３０、２１０、及び２１２）、並びに上部電極層２０１は、遮蔽Ｓ１上に完全な膜として堆積する。電極層２０１、２０２の材料は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、及びＡｇＳｎ合金のような軟らかい金属材料である。これらの材料は、自由層２１０の材料及び積層２００内の他の層よりもはるかに高いイオンミリングエッチング速度を有する。パターニングされたフォトレジスト２５０の層が、上部電極層２０１の上面に形成される。フォトレジスト２５０は側縁部２５２、２５４にパターニングして、自由層２１０ＴＷを画定する。次に、第１のイオンミリングが、積層２００内の層の平面に対して垂直に実行される。これは、フォトレジスト２５０で覆われない材料を遮蔽Ｓ１まで除去する。次に、第２のイオンミリングを、積層２００内の層の平面に直交する線に対して高角度θで実行される。角度θは５０度〜９０度であり、好ましくは６０度〜７５度である。上部電極層２０１及び下部電極層２０２の材料のエッチング速度がはるかに高いことにより、電極層は、自由層２１０の側縁部２１０ａ、２１０ｂから窪んだ側縁部２０１ａ、２０１ｂ及び２０２ａ、２０２ｂを有する。上部電極層２０１は幅Ｗ１を有し、下部電極層２０２は幅Ｗ２を有する。Ｗ１及びＷ２は両方ともＴＷ未満であるが、Ｗ１はＷ２未満である。その理由は、Ｗ１が、第２のイオンミリングにより長時間露出されるためである。高角度イオンミリング後、次に、ミリングで除去された領域に絶縁層、強磁性バイアス層、及びキャップ層（図５Ａの層２１６、１１５、及び２１８）が充填される。フォトレジスト層２５０が除去され、次に、化学機械研磨（ＣＭＰ）後、シード層（図５Ａの層１０１）が堆積され、その後、遮蔽層Ｓ２が堆積され、電気メッキし得る。
【００２２】
イオンミリングは、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）ツールを使用して、Ａｒイオンを用いて実行することができる。第２のイオンミリングステップでは、イオンミリングは、フォトレジスト層２５０の一側縁部（２５２又は２５４）をマスクとして使用して、センサ積層２００の片面に実行し得、次に、構造は、積層２００内の層の平面に直交する軸を中心として１８０度回転し、次に、イオンミリングは、フォトレジスト層２５０の他方の側縁部をマスクとして使用して、センサ積層２００の逆面に実行される。代替的には、構造は、第２のイオンミリングステップ中に連続して回転させることができる。
【００２３】
上部電極及び下部電極も、自由層後縁部から窪んだ後縁部を有することが望まれる場合、高角度イオンミリングを同様に、センサ積層２００の後縁部に実行することができる。これを図６Ｂに示す。この例では、同じフォトレジスト２５０が後縁部２５６を有するようにパターニングされ、自由層ＳＨを画定する。構造体が、積層２００を構成する層の平面に直行する軸を中心として回転している間に、第２のイオンミリングを実行することができ、したがって、高角度イオンミリングにより、窪んだ側縁部及び窪んだ後縁部を同時に形成する。代替的には、後縁部をまず、高角度イオンミリングし、構造体を９０度回転させ、次に、側縁部高角度イオンミリングを実施することができる。高角度イオンミリング後、後縁部の背後の領域は、絶縁材料（図５Ｂの層２７０）、通常はアルミナ、タンタル酸化物、又は窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）で補充され、絶縁材料は、遮蔽Ｓ１上に、及びセンサ積層２００内の層の後縁部に隣接して堆積する。
【００２４】
電極層の縁部の窪み量は、イオンミリングの角度及びイオンミリングの持続時間によって制御することができる。電極層の縁部の窪み量は、電極層の材料とセンサ積層の材料との相対エッチング速度に応じる。以下の表１は、材料層の平面に直交する方向での様々な材料のＡｒイオンミリングの大凡の相対エッチング速度を与える。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
本発明の方法は、ミリング角度及び持続時間に応じて、自由層ＴＷの約３０％〜８０％の幅を有する上部電極を生成することができる。例えば、典型的なＴＷである３０ｎｍの場合、Ｗ１は約９ｎｍ〜２４ｎｍであり得る。したがって、上部電極の各側縁部は、各自由層側縁部から約３ｎｍ〜１０ｎｍだけ窪むことができる。Ｗ２はそれに対応してより広く、例えば、下部電極の各側縁部は、各自由層側縁部から約２ｎｍ〜５ｎｍだけ窪み得る。Ｗ１はＷ２の約５０％〜９０％であり得る。上部電極及び下部電極の表面積のこの低減は、センサの自由層を通る検知電流をより狭いチャネルに閉じ込め、これは、より狭い物理的なＴＷを有するセンサを有することと同様である。
【００２７】
自由層縁部及び電極層縁部は、同時に同じ角度でイオンミリングされているため、高角度イオンミリングが完了した場合、上部電極層の２つの側縁部の窪み量は同じになる。したがって、上部電極及び下部電極は自己整合するか、又は自由層にセンタリングされる。
【００２８】
ＣＰＰセンサがＴＭＲセンサである場合、スペーサ層２３０は、自由層２１０の側縁部２１０、２１０ｂに略位置合わせされた側縁部と、自由層２１０の後縁部２１０ｃに略位置合わせされた後縁部とを有する。その理由は、スペーサ層材料の典型的な材料であるＭｇＯのエッチング速度が比較的低いことによる。しかし、ＣＰＰセンサがＧＭＲセンサである場合、スペーサ２３０も、ＴＷ未満でもあり、Ｗ１とＷ２との間の幅（ＷＳ）を有する窪んだ側縁部と、窪んだ後縁部とを有することになる。その理由は、スペーサ材料２３０が通常、上部電極及び下部電極の材料と同じであるか、又は同様のエッチング速度を有するＡｇ、Ｃｕ、又はＣｕ合金で形成されるためである。
【００２９】
本発明について好ましい実施形態を参照して特定に図示し説明したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、形態及び細部の様々な変更を行い得ることが当業者には理解されるだろう。したがって、開示される本発明は、単なる例示と見なされるべきであり、添付の特許請求の範囲に規定される範囲においてのみ限定される。
【符号の説明】
【００３０】
１２  磁気記録ディスク
１３  回転中心
１４  アクチュエータ
１５  方向
１６  ベース
１７  軸
１８  アクチュエータアーム
２０  サスペンション
２２  エアベアリングスライダ
２３  屈曲部
２４  読み／書きヘッド
２５  後縁面
２７  エアベアリング面
２９  端子パッド
５０  データトラック
１００  読み取りヘッド
１０１、１２５、２２５  シード層
１０２、１０４、２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂ、２１０ａ、２１０ｂ、２５２、２５４  側縁部
１０６、２０１ｃ、２０２ｃ、２１０ｃ、２５６  後縁部
１１０、２１０  強磁性自由層
１１１、１２１、１２７  磁化方向
１１２、１１８、２１２、２１８  キャップ層
１１５  強磁性バイアス層
１１６  絶縁層
１１７、２１１、２２１、２２７  磁化
１２０、２２０  強磁性基準層
１２２、２２２  低強磁性層
１２３、２２３  ＡＰ結合層
１２４、２２４  反強磁性層
１３０、２３０  非磁性スペーサ層
１５０  強磁性バイアス構造体
１７０、２７０  絶縁埋め戻し材料層
２００  センサ
２０１  上部電極層
２０２  下部電極層
２１６  絶縁材料
２４２、２４４  破線
２５０  フォトレジスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【外国語明細書】
2014225318000001.pdf