(57)【要約】【課題】トラック幅が２００ｎｍ以下であり積層面に垂直方向に電流が流れるＭＲ素子を容易に製造することができる、ＭＲ素子を有する薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】下部電極膜上に、積層面に垂直な方向に電流を流して出力を取り出すＭＲ積層体とＭＲ積層体上に積層された導電性を有する低保磁力強磁性材料によるキャップ体とを形成し、形成したキャップ体及び下部電極膜上に絶縁膜を積層し、キャップ体の少なくとも一部が積層した絶縁膜上に突出するまで積層した絶縁膜を除去し、除去した絶縁膜及びキャップ体上に上部電極膜を形成する。【選択図】      図４
2004206822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極膜上に、積層面に垂直な方向に電流を流して出力を取り出す磁気抵抗効果積層体と該磁気抵抗効果積層体上に積層された導電性を有する低保磁力強磁性材料によるキャップ体とを形成し、該形成したキャップ体及び前記下部電極膜上に絶縁膜を積層し、前記キャップ体の少なくとも一部が前記積層した絶縁膜上に突出するまで該積層した絶縁膜を除去し、該除去した絶縁膜及び該キャップ体上に上部電極膜を形成することを特徴とする磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記下部電極膜上に磁気抵抗効果多層膜を積層し、該磁気抵抗効果多層膜上に導電性を有する低保磁力強磁性材料によるキャップ膜を積層し、該積層したキャップ膜上にマスクを形成し該キャップ膜をパターニングすることにより前記キャップ体を形成した後、該キャップ体をハードマスクとして用い前記磁気抵抗効果多層膜をパターニングすることによって、前記磁気抵抗効果積層体を形成することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記下部電極膜上に磁気抵抗効果多層膜を積層し、該磁気抵抗効果多層膜上に導電性を有する低保磁力強磁性材料によるキャップ膜を積層した後、該積層したキャップ膜上にマスクを形成して該キャップ膜及び該磁気抵抗効果多層膜をパターニングすることによって、前記キャップ体及び前記磁気抵抗効果積層体を形成することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記下部電極膜上に磁気抵抗効果多層膜を積層し、該磁気抵抗効果多層膜上にレジストトレンチパターンを形成し、該形成したレジストトレンチパターンを介して導電性を有する低保磁力強磁性材料によるキャップ膜を成膜した後、前記レジストトレンチパターンを除去することによって、前記キャップ体を形成し、該キャップ体をハードマスクとして用い前記磁気抵抗効果多層膜をパターニングすることによって、前記磁気抵抗効果積層体を形成することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
前記キャップ膜の成膜が、ドライ薄膜成膜法で行われることを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記キャップ膜の成膜が、フレームめっき法で行われることを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項７】
前記絶縁膜の除去が、前記キャップ体上の前記絶縁膜の突出高さ（ｂ）が前記キャップ体の高さ（ａ）より小さくなるまで該キャップ体上の前記絶縁膜を選択的に除去した後、前記キャップ体の少なくとも一部が前記絶縁膜上に突出するまで該絶縁膜全体を除去するものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記絶縁膜の除去がエッチングによって行われ、該エッチングにおける前記キャップ体のエッチングレートが該絶縁膜のエッチングレートより低いことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項９】
前記キャップ体の一部が、前記上部電極膜の下面より突出するように前記絶縁膜の除去を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記下部電極膜と前記磁気抵抗効果積層体との間に非磁性導電性ギャップ膜を積層し、さらに、前記磁気抵抗効果積層体と前記キャップ体との間に非磁性導電性ギャップ膜を積層することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記磁気抵抗効果積層体が、トンネル磁気抵抗効果積層体であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記磁気抵抗効果積層体が、垂直方向電流通過型巨大磁気抵抗効果積層体であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記磁気抵抗効果積層体が、フリー層に対する磁化方向を規定するバイアス層を含んだトンネル磁気抵抗効果積層体であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記磁気抵抗効果積層体が、フリー層に対する磁化方向を規定するバイアス層を含んだ垂直方向電流通過型巨大磁気抵抗効果積層体であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み出しを行う磁気抵抗効果（ＭＲ）素子を有する薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）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ている。この要求に答えるべく、現行製品である巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子を有するＧＭＲヘッドの特性改善が進んでおり、一方では、ＧＭＲヘッドの２倍以上の抵抗変化率が期待できるトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子を有するＴＭＲヘッドの開発も精力的に行われている。
【０００３】
ＴＭＲヘッドと一般的なＧＭＲヘッドとでは、センス電流の流れる方向の違いからヘッド構造が互いに異なっている。一般的なＧＭＲヘッドのように、積層面（膜面）に対して平行にセンス電流を流すヘッド構造をＣＩＰ（ＣｕｒｒｅｎｔＩｎ Ｐｌａｎｅ）構造と呼び、ＴＭＲヘッドのように膜面に対して垂直にセンス電流を流すヘッド構造をＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ Ｐｌａｎｅ）構造と呼んでいる。
【０００４】
近年、ＣＩＰ構造ではなく、ＣＰＰ構造を有するＧＭＲヘッドが開発されている（例えば、特許文献１）。また、非磁性層（Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等）を介して積層された複数の磁性層による反強磁性結合型磁性多層膜を有するＣＰＰ構造のＧＭＲヘッドも公知である（特許文献２、３、４）。
【０００５】
最近のＣＰＰ構造のＧＭＲヘッドとしては、ＣＩＰ構造のＧＭＲヘッドの場合と同様のスピンバルブ磁性多層膜（スペキュラー型磁性多層膜、デュアルスピンバルブ型磁性多層膜を含む）を有するものも検討されている。
【０００６】
このようなＣＰＰ構造のＧＭＲヘッドやＴＭＲヘッドを形成する場合、従来はリフトオフ法やコンタクトホール法等が用いられていた。
【０００７】
図１は、リフトオフ法によってＣＰＰ構造のＧＭＲヘッドを形成する一部工程を示す断面図である。
【０００８】
同図（Ａ）に示すように、まず、図示しない基板上に形成された絶縁膜１０上に、下部電極膜１１及びＭＲ多層膜１２´を順次積層する。
【０００９】
次いで、同図（Ｂ）に示すように、その上に２層のフォトレジストパターン１３を形成し、同図（Ｃ）に示すように、イオンミリングによってＭＲ多層膜１２´をパターニングしてＭＲ積層体１２を得る。
【００１０】
次いで、同図（Ｄ）に示すように絶縁膜１４´を成膜し、同図（Ｅ）に示すようにフォトレジストパターン１３を剥離して、即ち、リフトオフによって絶縁膜１４を得る。
【００１１】
その後、同図（Ｆ）に示すように、その上に上部電極膜１５を成膜する。
【００１２】
このようなリフトオフ法においては、２層のフォトレジストパターン１３の段差部分の側壁に絶縁膜１４´が付着し、その段差部分をまたいで絶縁膜１４´がつながらないようにする必要がある。このため、通常は、２層のフォトレジストパターンを用いてひさし状のアンダーカットを形成するなどによりリフトオフ性を向上させている。
【００１３】
しかしながら、フォトレジストパターン１３のアンダーカット量が少ないと、２層のフォトレジストパターン１３の基部１３ａの側壁に絶縁膜が堆積し、リフトオフ後のフォトレジストパターン１３が存在した位置周辺部に不要な堆積物であるバリが発生する。アンダーカット量を増やすことで、このようなバリの発生は抑えられるが、アンダーカット部分である基部１３ａのレジスト幅が著しく細くなり、パターン崩れ等の発生する恐れがある。
【００１４】
また、同図（Ｅ）に示すように、アンダーカット部分に回りこんだ絶縁膜１４がＭＲ積層体１２の上面にオーバーラップし、トラック幅が不明確になることから、トラック幅の微細化に限度が生ずる。リフトオフ法でのオーバーラップはおよそ１００ｎｍであるため、最近のＴＭＲ素子、ＧＭＲ素子のように、トラック幅が２００ｎｍ以下、例えば１００ｎｍのレベルになってくると、もはやＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子としての機能は全く期待できない。
【００１５】
一般に、ＴＭＲ素子、ＧＭＲ素子のＭＲ積層体においては、フリー層はそのＭＲ積層体の中ほどに位置し、その幅がトラック幅を規定している。そのため、ＭＲ積層体を従来のフォトレジストをマスクとして、イオンミリングで形成した場合、そのＭＲ積層体のすそが広がってしまい、実効トラック幅の増大を招く。理想的には、ＭＲ積層体の側壁は、基板面に対して垂直であることが望ましく、これを実現する方法としてはハードマスクを用いたイオンミリングや、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法等が存在する。しかしながら、これらはいずれも、原理的にリフトオフ法には利用することができない。
【００１６】
図２は、コンタクトホール法によってＣＰＰ構造のＧＭＲヘッドを形成する一部工程を示す断面図である。
【００１７】
同図（Ａ）に示すように、まず、図示しない基板上に形成された絶縁膜２０上に、下部電極膜２１及びＭＲ多層膜２２´を順次積層する。
【００１８】
次いで、同図（Ｂ）に示すように、その上にフォトレジストパターン２３を形成し、同図（Ｃ）に示すように、イオンミリングによってＭＲ多層膜２２´をパターニングしてＭＲ積層体２２を得る。
【００１９】
次いで、同図（Ｄ）に示すように、フォトレジストパターン２３を剥離した後、絶縁膜２４´を成膜する。
【００２０】
次いで、同図（Ｅ）に示すように、コンタクトホールに対応する開口２６ａを有するフォトレジストパターン２６を絶縁膜２４´上に形成する。
【００２１】
次いで、同図（Ｆ）に示すように、絶縁膜２４´のイオンミリングを行ってＭＲ積層体２２上にコンタクトホール２４ａを有する絶縁膜２４を得た後、このフォトレジストパターン２６を剥離する。
【００２２】
その後、同図（Ｇ）に示すように、その上に上部電極膜２５を成膜する。
【００２３】
このようなコンタクトホール法においては、レジストパターンに関する２回のフォトプロセスが行われるため、これによって生ずるアライメントずれから発生するオーバーラップがおおよそ３０ｎｍ程度となる。これは、リフトオフ法の場合と同様に、到底無視できる程度の大きさではない。
【００２４】
以上述べたような従来技術によると、トラック幅が２００ｎｍ以下のＣＰＰ構造のＧＭＲヘッドやＴＭＲヘッドを実現することは極めて困難であり、これらを回避しうる新規手法を確立することが求められている。
【００２５】
ＣＰＰ構造のＧＭＲヘッドやＴＭＲヘッドをコンタクトホール法を用いずに作成する方法として、基板上に下部電極、磁気センサ膜及び軟磁性体からなる保護膜を積層して磁気センサ膜及び保護膜をエッチングでパターニングし、平坦化埋め込み層を全面に堆積させた後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）などの平坦化技術により軟磁性体からなる保護膜が露出するまで研磨して全体を平坦化し、磁気センサ膜、保護膜及び平坦化埋め込み層をエッチングでパターニングし、絶縁層を全面に堆積させた後、再びＣＭＰなどの平坦化技術により軟磁性体からなる保護膜が露出するまで研磨して全体を平坦化した後、その上に上部電極を形成する方法が提案されている（特許文献５）。
【００２６】
【特許文献１】
特開平５−２７５７６９号公報
【特許文献２】
特開平４−３６０００９号公報
【特許文献３】
特開平５−９００２６号公報
【特許文献４】
特開平９−１２９４４５号公報
【特許文献５】
特開２００２−１２３９１６号公報
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特許文献５に記載されている技術のように、ＣＭＰなどの平坦化技術で保護膜が露出するまで全体を平坦化してその上に上部電極を形成する方法によると、ウエハ全面にわたって均一に平坦化制御することが非常に難しく、精度の良い素子を効率良く製造することができない。また、ＣＭＰは数ｎｍ程度の精度での制御が困難なため、これによって平坦化を行うと、極端な場合は図３に示すように、下部電極膜３１及び上部電極膜３５間の絶縁層３４の厚さが均一とならず、しかもウエハ内の各素子間においてもばらついてしまう。なお、同図において、３２はＭＲ積層体、３３はその上に積層された軟磁性体からなる保護膜、即ちキャップ体である。実際にこのようなヘッドを製造する場合、保護膜３３と絶縁層３４とが一致するように平坦化することは非常に難しく、ましてや特許文献５に記載されているようにＣＭＰを用いると、ウエハ全面にわたって精度の高い平坦化処理を行うことができない。
【００２８】
従って、本発明の目的は、トラック幅が２００ｎｍ以下であり積層面に垂直方向に電流が流れるＭＲ素子を容易に製造することができる、ＭＲ素子を有する薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００２９】
本発明の他の目的は、ＭＲ素子のパターニングをハードマスクを用いて容易に行うことができる、ＭＲ素子を有する薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００３０】
本発明のさらに他の目的は、ＭＲ積層体上のキャップ体と絶縁層との平坦化を行う必要がない、ＭＲ素子を有する薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、下部電極膜上に、積層面に垂直な方向に電流を流して出力を取り出すＭＲ積層体とＭＲ積層体上に積層された導電性を有する低保磁力強磁性材料によるキャップ体とを形成し、形成したキャップ体及び下部電極膜上に絶縁膜を積層し、キャップ体の少なくとも一部が積層した絶縁膜上に突出するまで積層した絶縁膜を除去し、除去した絶縁膜及びキャップ体上に上部電極膜を形成するＭＲ素子を有する薄膜磁気ヘッドの製造方法が提供される。
【００３２】
ＭＲ積層体上に導電性を有する低保磁力強磁性材料によるキャップ体を形成し、その上及び下部電極膜上に絶縁膜を積層し、キャップ体の少なくとも一部が絶縁膜上に突出するまで積層した絶縁膜を除去し、除去した絶縁膜及びキャップ体上に上部電極膜を形成することにより、キャップ体が上部電極膜の一部とみなされるようになり、リードギャップ幅をＭＲ積層体の厚さで決めることができる。このようにリードギャップ幅を厳密に規定できるから、磁気特性の悪化を防止することができる。さらに、リードギャップ幅がＭＲ積層体の厚さによって決まるので、狭リードギャップ化を図ることができる。
【００３３】
特に本発明では、特許文献５のようにキャップ体が露出するまで絶縁膜をＣＭＰなどによって平坦化するのではなく、キャップ体の一部が絶縁膜から突出するまでこの絶縁膜を除去する頭出し処理を行うのみであるため、絶縁膜を均一に除去可能であるから、上下電極膜を互いに平行に配置することができる。また、ウエハ全面にわたって絶縁膜を均一に除去できるから、ばらつきのない精度の高い素子を効率良く製造することができる。しかも、キャップ体の一部が絶縁膜から突出するように絶縁膜を除去しているので、キャップ体と絶縁膜とを平坦化する場合よりも、絶縁膜除去のマージンが大きくとれるから、その意味からも製造を容易にすることができる。
【００３４】
さらに、このような製造方法によれば、絶縁膜のバリやオーバーラップ等の発生は起こり得ず、より厳密なトラック幅の定義が可能となるので、トラック幅が２００ｎｍ以下であり積層面に垂直方向に電流が流れるＭＲ素子を容易に製造することができる。
【００３５】
下部電極膜上にＭＲ多層膜を積層し、ＭＲ多層膜上に導電性を有する低保磁力強磁性材料によるキャップ膜を積層し、積層したキャップ膜上にマスクを形成しキャップ膜をパターニングすることによりキャップ体を形成した後、キャップ体をハードマスクとして用いＭＲ多層膜をパターニングすることによって、ＭＲ積層体を形成することが好ましい。キャップ体をハードマスクとして用いることにより、ＭＲ積層体のすそ広がりを抑制できるＲＩＥをパターニングに使用することが可能となる。
【００３６】
下部電極膜上にＭＲ多層膜を積層し、ＭＲ多層膜上に導電性を有する低保磁力強磁性材料によるキャップ膜を積層した後、積層したキャップ膜上にマスクを形成してキャップ膜及びＭＲ多層膜をパターニングした後、マスクを除去することによって、キャップ体及びＭＲ積層体を形成することも好ましい。
【００３７】
下部電極膜上にＭＲ多層膜を積層し、ＭＲ多層膜上にレジストトレンチパターンを形成し、形成したレジストトレンチパターンを介して導電性を有する低保磁力強磁性材料によるキャップ膜を成膜した後、レジストトレンチパターンを除去することによって、キャップ体を形成し、このキャップ体をハードマスクとして用いＭＲ多層膜をパターニングすることによって、ＭＲ積層体を形成することも好ましい。この場合、キャップ膜の成膜が、ドライ薄膜成膜法又はフレームめっき法で行われることがより好ましい。
【００３８】
絶縁膜の除去が、キャップ体上の絶縁膜の突出高さ（ｂ）がキャップ体の高さ（ａ）より小さくなる（ｂ＜ａ）までキャップ体上の絶縁膜を選択的に除去した後、キャップ体の少なくとも一部が絶縁膜上に突出するまで絶縁膜全体を除去するものであることが好ましい。
【００３９】
絶縁膜の除去がエッチングによって行われ、このエッチングにおけるキャップ体のエッチングレートが絶縁膜のエッチングレートより低いことが好ましい。これは、絶縁膜の方がエッチングレートが低いと、キャップ体が露出したとたんにそのキャップ体のエッチングが進行し、所望の形状が得られなくなる恐れがあるためである。
【００４０】
キャップ体の一部が上部電極膜の下面より突出するように絶縁膜の除去を行うことが好ましい。
【００４１】
キャップ体を、上部電極膜と同じ材料で形成することが最も好ましいが、導電性を有する強磁性材料で保磁力の小さなものであれば、上部電極膜と異なる材料で形成しても有効である。例えば、ＮｉＦｅやＣｏＦｅなど、鉄、ニッケル、コバルトをベースに、タンタル、ジルコニウム、ハフニウムなどを混合した合金、アルミニウムやシリコンをドープしてなるセンダスト系合金、窒素、ボロン、カーボンなどを添加した系の合金があげられる。ただし、リードギャップ用絶縁膜のエッチングを行う際の絶縁膜のエッチングレートより低いエッチングレートのキャップ体材料とすることが重要である。これは、絶縁膜の方がエッチングレートが低いと、キャップ体が露出したとたんにそのキャップ体のエッチングが進行し、所望の形状が得られなくなる恐れがあるためである。
【００４２】
下部電極膜とＭＲ積層体との間に非磁性導電性ギャップ膜を積層し、さらに、ＭＲ積層体とキャップ体との間に非磁性導電性ギャップ膜を積層することも好ましい。
【００４３】
ＭＲ積層体が、ＴＭＲ積層体、ＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、フリー層に対する磁化方向を規定するバイアス層を含んだＴＭＲ積層体、又はフリー層に対する磁化方向を規定するバイアス層を含んだＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体であることが好ましい。
【００４４】
【発明の実施の形態】
図４は、本発明の一実施形態としてＴＭＲヘッド又はＣＰＰ構造を有するＧＭＲヘッドを形成する一部工程を示す断面図である。
【００４５】
まず、同図（Ａ）に示すように、図示しない基板上に形成された絶縁膜４０上に、磁気シールド膜を兼用する下部電極膜４１、非磁性導電性材料によるギャップ膜４２´、ＭＲ多層膜４３´、非磁性導電性材料によるギャップ膜４４´及びキャップ膜４５´´をドライ薄膜成膜法を用いて成膜することにより順次積層し、その上にストレート形状の側壁を有するフォトレジストパターン４６を形成する。ドライ薄膜成膜法とは、蒸発法、スパッタリング法及びＣＶＤ法などを含む真空系の薄膜成膜法である。
【００４６】
本実施形態ではキャップ膜４５´´は、後述する上部電極膜４８と同じ材料、例えばＮｉＦｅ（パーマロイ）をドライ薄膜成膜法を用いて成膜することにより形成されている。
【００４７】
次いで、同図（Ｂ）に示すように、このフォトレジストパターン４６をマスクとしてキャップ層４５´´をエッチングし、ハードマスクとなるキャップ体４５´を形成する。
【００４８】
次いで、同図（Ｃ）に示すようにレジストパターン４６を剥離した後、キャップ体４５をハードマスクとして用いる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行ってギャップ膜４２´、ＭＲ多層膜４３´及びギャップ膜４４´をパターニングし、同図（Ｄ）に示すようにギャップ膜４２、ＭＲ積層体４３及びギャップ膜４４を得る。
【００４９】
ＭＲ積層体４３は、ＴＭＲ積層体、ＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、フリー層に対する磁化方向を規定するバイアス層を含んだＴＭＲ積層体若しくはＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、反強磁性結合型磁性多層膜を有するＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、スペキュラー型スピンバルブ磁性多層膜を有するＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、又はデュアルスピンバルブ型磁性多層膜を有するＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体等で例えば構成されている。
【００５０】
次いで、同図（Ｅ）に示すように、ＭＲ積層体４３及びキャップ体４５´の上表面部分であるジャンクション部が凸状となった例えばＡｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等の絶縁膜４７´´を例えばスパッタリング法などのドライ薄膜成膜法により全面に成膜する。この絶縁膜４７´´は、その凸状の突出高さｂがキャップ体４５´の高さａより大きくなるように成膜する。
【００５１】
その後、同図（Ｆ）に示すように、絶縁膜４７´´の凸状のジャンクション部の上方部分を高バイアスＲＩＥによる選択的エッチングによって除去する。この選択的除去は、絶縁膜４７´の凸状の突出高さｂがキャップ体４５´の高さａより小さくなる（ｂ＜ａ）まで行う。
【００５２】
次いで、絶縁膜４７´全体を同じミリングレートでミリングし、キャップ体４５´の上表面（ジャンクション）が露出し、さらにその一部が絶縁膜４７´から突出するまでこの絶縁膜４７´をミリング除去する。これによって、頭出しされ、即ち頂部が露出し、その一部が絶縁膜４７の上表面より突出したキャップ体４５を得る。この場合、キャップ体４５の底面まで絶縁膜４７´が除去されないようにする。即ち、同図（Ｇ）に示すように、キャップ体４５の絶縁膜４７の上面からの下方への深さｃがゼロより大きくなる（ｃ＞０）ように絶縁膜４７´を除去する。このｃは、一般的には、数〜数十Å以上である。
【００５３】
次いで、同図（Ｈ）に示すように、この絶縁膜４７及びキャップ体４５上に磁気シールド膜を兼用する上部電極膜４８を例えばスパッタリング法などのドライ薄膜成膜法により成膜する。
【００５４】
本実施形態では、キャップ体４５と上部電極膜４８とが同一材料で形成されているため、キャップ体４５を上部電極膜４８の一部とみなすことができ、リードギャップ幅をギャップ膜４２、ＭＲ積層体４３及びギャップ膜４４の合計の厚さとして定義することができる。その結果、リードギャップ幅を厳密に規定できるから、磁気特性の悪化を防止することができる。さらに、リードギャップ幅がギャップ膜４２、ＭＲ積層体４３及びギャップ膜４４の合計の厚さとなるので、狭リードギャップ化を図ることができる。
【００５５】
なお、キャップ体４５は、導電性を有する強磁性材料で保磁力の小さなものであれば、上部電極膜４８と異なる材料であっても有効である。例えば、ＮｉＦｅの他に、ＣｏＦｅなど、鉄、ニッケル、コバルトをベースに、タンタル、ジルコニウム、ハフニウムなどを混合した合金、アルミニウムやシリコンをドープしてなるセンダスト系合金、窒素、ボロン、カーボンなどを添加した系の合金があげられる。ただし、キャップ体４５´の頭出しを行う際の絶縁膜４７´のエッチングレートより低いエッチングレートを有する材料を用いることが重要である。これは、絶縁膜４７´の方がエッチングレートが低いと、キャップ体４５´が露出したとたんにそのキャップ体のエッチングが進行し、所望の形状が得られなくなる恐れがあるためである。
【００５６】
また、本実施形態では、ＭＲ積層体４３、キャップ体４５´及び下部電極膜４１上に絶縁膜４７´´を積層し、キャップ体４５´の少なくとも上表面が露出するまで絶縁膜４７´´を選択的エッチング及び頭出しミリングすることにより、ＭＲ積層体４３、キャップ体４５及びその回りの絶縁膜４７を形成しているので、逆テーパを有しない通常のストレートなレジストパターン又はハードマスクを用いることが可能なため、リフトオフ法を用いて形成した場合より微細なＭＲ積層体を形成することが可能となる。また、ＭＲ積層体４３をミリングする時にキャップ体４５をハードマスクとして用いているので、すそ引きが発生するのを低減できるＲＩＥ等を活用でき、ＭＲ積層体４３の形状の改善にも大きく寄与することができる。さらに、絶縁膜４７のバリやオーバーラップ等の発生は起こり得ず、より厳密なトラック幅の定義が可能となるので、トラック幅が２００ｎｍ以下のＭＲ素子を容易に製造することができる。
【００５７】
加えて、本実施形態では、キャップ体４５´が露出するまで絶縁膜４７´をＣＭＰなどによって平坦化するのではなく、キャップ体４５´の一部が絶縁膜４７´から突出するまでこの絶縁膜４７´をミリング除去するようにしているので、絶縁膜４７´を均一に除去可能であるから、上下電極膜４８及び４１を互いに平行に配置することができる。また、ウエハ全面にわたって絶縁膜４７´を均一に除去できるから、ばらつきのない精度の高い素子を効率良く製造することができる。しかも、キャップ体４５´の一部が絶縁膜４７´から突出するように絶縁膜４７´を除去しているので、キャップ体と絶縁膜とを平坦化する場合よりも、絶縁膜除去のマージンが大きくとれるから、その意味からも製造を容易にすることができる。
【００５８】
図５はこのようにして形成されたＴＭＲヘッドの層構造の一例を概略的に示す断面図である。
【００５９】
同図に示すように、絶縁膜４０上に磁気シールド膜を兼用する下部電極膜４１が約２０００ｎｍの膜厚に積層され、その上に、０〜約２０ｎｍの膜厚の下地層４３ａと、約１０〜２０ｎｍの膜厚のピン層４３ｂと、約５〜６ｎｍの膜厚のピンド層４３ｃと、約１ｎｍの膜厚のトンネルバリア層４３ｄと、約４〜６ｎｍの膜厚のフリー層４３ｅとが順次積層されてなるＭＲ積層体４３が形成され、その上に、キャップ体４５と磁気シールド膜を兼用する上部電極膜４８とが約２０００ｎｍの膜厚に積層される。絶縁膜４７は、ＭＲ積層体４３及びキャップ体４５の周囲を取り囲むように形成される。なお、０ｎｍの膜厚の下地層４３ａとは、この下地層が無い場合に相当している。
【００６０】
ＣＰＰ構造を有するＧＭＲヘッドの場合は、トンネルバリア層４３ｄの部分に約２〜５ｎｍの膜厚の非磁性金属層が形成されることを除いて、他の構成はＴＭＲヘッドの場合と同様である。
【００６１】
図６は、ＴＭＲヘッドの層構造の他の例を概略的に示す断面図である。
【００６２】
この例は、ＴＭＲ積層体がフリー層に対する磁化方向を規定するバイアス層を含む場合である。同図に示すように、絶縁膜４０上に磁気シールド膜を兼用する下部電極膜４１が約２０００ｎｍの膜厚に積層され、その上に、０〜約２０ｎｍの膜厚の下地層４３ａと、約１０〜２０ｎｍの膜厚のピン層４３ｂと、約５〜６ｎｍの膜厚のピンド層４３ｃと、約１ｎｍの膜厚のトンネルバリア層４３ｄと、約４〜６ｎｍの膜厚のフリー層４３ｅと、約０．１〜３ｎｍの膜厚の非磁性金属層４３ｆと、約１０ｎｍの膜厚の反強磁性層４３ｇとが順次積層されてなるＭＲ積層体４３が形成され、キャップ体４５と磁気シールド膜を兼用する上部電極膜４８とが約２０００ｎｍの膜厚に積層される。絶縁膜４７は、ＭＲ積層体４３及びキャップ体４５の周囲を取り囲むように形成される。なお、０ｎｍの膜厚の下地層４３ａとは、この下地層が無い場合に相当している。
【００６３】
ＣＰＰ構造を有するＧＭＲヘッドの場合は、トンネルバリア層４３ｄの部分に約２〜５ｎｍの膜厚の非磁性金属層が形成されることを除いて、他の構成はＴＭＲヘッドの場合と同様である。
【００６４】
図７は、本発明の他の実施形態としてＴＭＲヘッド又はＣＰＰ構造を有するＧＭＲヘッドを形成する一部工程を示す断面図である。
【００６５】
まず、同図（Ａ）に示すように、図示しない基板上に形成された絶縁膜７０上に、磁気シールド膜を兼用する下部電極膜７１、非磁性導電性材料によるギャップ膜７２´、ＭＲ多層膜７３´、非磁性導電性材料によるギャップ膜７４´及びキャップ膜７５´´をドライ薄膜成膜法を用いて成膜することにより順次積層し、その上にストレート形状の側壁を有するフォトレジストパターン７６を形成する。ドライ薄膜成膜法とは、蒸発法、スパッタリング法及びＣＶＤ法などを含む真空系の薄膜成膜法である。
【００６６】
本実施形態ではキャップ膜７５´´は、後述する上部電極膜７８と同じ材料、例えばＮｉＦｅ（パーマロイ）をドライ薄膜成膜法を用いて成膜することにより形成されている。
【００６７】
次いで、同図（Ｂ）に示すように、このフォトレジストパターン７６をマスクとしてキャップ層７５´´をエッチングし、ハードマスクとなるキャップ体７５´を形成する。
【００６８】
次いで、同図（Ｃ）に示すようにレジストパターン７６を剥離した後、キャップ体７５をハードマスクとして用いたＲＩＥを行ってギャップ膜７２´、ＭＲ多層膜７３´及びギャップ膜７４´をパターニングし、同図（Ｄ）に示すようにギャップ膜７２、ＭＲ積層体７３及びギャップ膜７４を得る。
【００６９】
ＭＲ積層体７３は、ＴＭＲ積層体、ＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、フリー層に対する磁化方向を規定するバイアス層を含んだＴＭＲ積層体若しくはＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、反強磁性結合型磁性多層膜を有するＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、スペキュラー型スピンバルブ磁性多層膜を有するＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、又はデュアルスピンバルブ型磁性多層膜を有するＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体等で例えば構成されている。
【００７０】
次いで、同図（Ｅ）に示すように、ＭＲ積層体７３及びキャップ体７５´の上表面部分であるジャンクション部が凸状となった例えばＡｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等の絶縁膜７７´´を例えばスパッタリング法などのドライ薄膜成膜法により全面に成膜する。この絶縁膜７７´´は、その凸状の突出高さｂがキャップ体７５´の高さａより大きくなるように成膜する。
【００７１】
その後、同図（Ｆ）に示すように、絶縁膜７７´´の凸状のジャンクション部の上方部分をドライ平坦化処理によって除去する。この選択的除去は、絶縁膜７７´の凸状の突出高さｂがキャップ体７５´の高さａより小さくなる（ｂ＜ａ）まで行う。
【００７２】
ドライ平坦化処理とは、積層面に対し低角度（入射ビームと積層面とのなす角度が０〜４０度）でビームが入射する低角度イオンビームエッチング（ＩＢＥ）による平坦化処理、積層面に対し低角度でビームが入射する低角度ＩＢＥと低エッチングレートの低レートＩＢＥとによる平坦化処理、積層面に対し低角度でビームが入射する低角度ＩＢＥと、ガスクラスタイオンビーム（ＧＣＩＢ）を用いた処理と低エッチングレートの低レートＩＢＥとによる平坦化処理、又はＧＣＩＢを用いた処理と低エッチングレートの低レートＩＢＥとによる平坦化処理を意味している。ＧＣＩＢを用いた処理とは、例えばＡｒ等のガスを高真空中に射出して急速に冷却することによってそのガスのクラスタを作成し、このクラスタ状態のガスを対象物表面にぶつけてその表面の平坦化を行うものである。
【００７３】
次いで、絶縁膜７７´全体を同じミリングレートでミリングし、キャップ体７５´の上表面（ジャンクション）が露出し、さらにその一部が絶縁膜７７´から突出するまでこの絶縁膜７７´をミリング除去する。これによって、頭出しされ、即ち頂部が露出し、その一部が絶縁膜７７の上表面より突出したキャップ体７５を得る。この場合、キャップ体７５の底面まで絶縁膜７７´が除去されないようにする。即ち、同図（Ｇ）に示すように、キャップ体７５の絶縁膜７７の上面からの下方への深さｃがゼロより大きくなる（ｃ＞０）ように絶縁膜７７´を除去する。このｃは、一般的には、数〜数十Å以上である。
【００７４】
次いで、同図（Ｈ）に示すように、この絶縁膜７７及びキャップ体７５上に磁気シールド膜を兼用する上部電極膜７８を例えばスパッタリング法などのドライ薄膜成膜法により成膜する。
【００７５】
本実施形態では、キャップ体７５と上部電極膜７８とが同一材料で形成されているため、キャップ体７５を上部電極膜７８の一部とみなすことができ、リードギャップ幅をギャップ膜７２、ＭＲ積層体７３及びギャップ膜７４の合計の厚さとして定義することができる。その結果、リードギャップ幅を厳密に規定できるから、磁気特性の悪化を防止することができる。さらに、リードギャップ幅がギャップ膜７２、ＭＲ積層体７３及びギャップ膜７４の合計の厚さとなるので、狭リードギャップ化を図ることができる。
【００７６】
なお、キャップ体７５は、導電性を有する強磁性材料で保磁力の小さなものであれば、上部電極膜７８と異なる材料であっても有効である。例えば、ＮｉＦｅの他に、ＣｏＦｅなど、鉄、ニッケル、コバルトをベースに、タンタル、ジルコニウム、ハフニウムなどを混合した合金、アルミニウムやシリコンをドープしてなるセンダスト系合金、窒素、ボロン、カーボンなどを添加した系の合金があげられる。ただし、キャップ体７５´の頭出しを行う際の絶縁膜７７´のエッチングレートより低いエッチングレートを有する材料を用いることが重要である。これは、絶縁膜７７´の方がエッチングレートが低いと、キャップ体７５´が露出したとたんにそのキャップ体のエッチングが進行し、所望の形状が得られなくなる恐れがあるためである。
【００７７】
また、本実施形態では、ＭＲ積層体７３、キャップ体７５´及び下部電極膜７１上に絶縁膜７７´´を積層し、キャップ体７５´の少なくとも上表面が露出するまで絶縁膜７７´´をドライ平坦化及び頭出しミリングすることにより、ＭＲ積層体７３、キャップ体７５及びその回りの絶縁膜７７を形成しているので、逆テーパを有しない通常のストレートなレジストパターン又はハードマスクを用いることが可能なため、リフトオフ法を用いて形成した場合より微細なＭＲ積層体を形成することが可能となる。また、ＭＲ積層体７３をミリングする時にキャップ体７５をハードマスクとして用いているので、すそ引きが発生するのを低減できるＲＩＥ等を活用でき、ＭＲ積層体７３の形状の改善にも大きく寄与することができる。さらに、絶縁膜７７のバリやオーバーラップ等の発生は起こり得ず、より厳密なトラック幅の定義が可能となるので、トラック幅が２００ｎｍ以下のＭＲ素子を容易に製造することができる。
【００７８】
加えて、本実施形態では、キャップ体７５´が露出するまで絶縁膜７７´をＣＭＰなどによって平坦化するのではなく、キャップ体７５´の一部が絶縁膜７７´から突出するまでこの絶縁膜７７´をミリング除去するようにしているので、絶縁膜７７´を均一に除去可能であるから、上下電極膜７８及び７１を互いに平行に配置することができる。また、ウエハ全面にわたって絶縁膜７７´を均一に除去できるから、ばらつきのない精度の高い素子を効率良く製造することができる。しかも、キャップ体７５´の一部が絶縁膜７７´から突出するように絶縁膜７７´を除去しているので、キャップ体と絶縁膜とを平坦化する場合よりも、絶縁膜除去のマージンが大きくとれるから、その意味からも製造を容易にすることができる。
【００７９】
図８は、本発明のさらに他の実施形態としてＴＭＲヘッド又はＣＰＰ構造を有するＧＭＲヘッドを形成する一部工程を示す断面図である。
【００８０】
まず、同図（Ａ）に示すように、図示しない基板上に形成された絶縁膜８０上に、磁気シールド膜を兼用する下部電極膜８１、非磁性導電性材料によるギャップ膜８２´、ＭＲ多層膜８３´、非磁性導電性材料によるギャップ膜８４´及びキャップ膜８５´´をドライ薄膜成膜法を用いて成膜することにより順次積層し、その上にストレート形状の側壁を有するフォトレジストパターン８６を形成する。ドライ薄膜成膜法とは、蒸発法、スパッタリング法及びＣＶＤ法などを含む真空系の薄膜成膜法である。
【００８１】
本実施形態ではキャップ膜８５´´は、後述する上部電極膜８８と同じ材料、例えばＮｉＦｅ（パーマロイ）をドライ薄膜成膜法を用いて成膜することにより形成されている。
【００８２】
次いで、このフォトレジストパターン８６をマスクとしてＩＢＥを行い、キャップ層８５´´、ギャップ膜８４´、ＭＲ多層膜８３´及びギャップ膜８２´をパターニングし、さらにレジストパターン８６を剥離して、同図（Ｂ）に示すようにギャップ膜８２、ＭＲ積層体８３、ギャップ膜８４及びキャップ体８５´を得る。
【００８３】
ＭＲ積層体８３は、ＴＭＲ積層体、ＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、フリー層に対する磁化方向を規定するバイアス層を含んだＴＭＲ積層体若しくはＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、反強磁性結合型磁性多層膜を有するＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、スペキュラー型スピンバルブ磁性多層膜を有するＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、又はデュアルスピンバルブ型磁性多層膜を有するＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体等で例えば構成されている。
【００８４】
次いで、同図（Ｃ）に示すように、ＭＲ積層体８３及びキャップ体８５´の上表面部分であるジャンクション部が凸状となった例えばＡｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等の絶縁膜８７´´を例えばスパッタリング法などのドライ薄膜成膜法により全面に成膜する。この絶縁膜８７´´は、その凸状の突出高さｂがキャップ体８５´の高さａより大きくなるように成膜する。
【００８５】
その後、同図（Ｄ）に示すように、絶縁膜８７´´の凸状のジャンクション部の上方部分をドライ平坦化処理によって除去する。この選択的除去は、絶縁膜８７´の凸状の突出高さｂがキャップ体８５´の高さａより小さくなる（ｂ＜ａ）まで行う。
【００８６】
ドライ平坦化処理とは、積層面に対し低角度（入射ビームと積層面とのなす角度が０〜４０度）でビームが入射する低角度ＩＢＥによる平坦化処理、積層面に対し低角度でビームが入射する低角度ＩＢＥと低エッチングレートの低レートＩＢＥとによる平坦化処理、積層面に対し低角度でビームが入射する低角度ＩＢＥと、ＧＣＩＢを用いた処理と低エッチングレートの低レートＩＢＥとによる平坦化処理、又はＧＣＩＢを用いた処理と低エッチングレートの低レートＩＢＥとによる平坦化処理を意味している。
【００８７】
次いで、絶縁膜８７´全体を同じミリングレートでミリングし、キャップ体８５´の上表面（ジャンクション）が露出し、さらにその一部が絶縁膜８７´から突出するまでこの絶縁膜８７´をミリング除去する。これによって、頭出しされ、即ち頂部が露出し、その一部が絶縁膜８７の上表面より突出したキャップ体８５を得る。この場合、キャップ体８５の底面まで絶縁膜８７´が除去されないようにする。即ち、同図（Ｅ）に示すように、キャップ体８５の絶縁膜８７の上面からの下方への深さｃがゼロより大きくなる（ｃ＞０）ように絶縁膜８７´を除去する。このｃは、一般的には、数〜数十Å以上である。
【００８８】
次いで、同図（Ｆ）に示すように、この絶縁膜８７及びキャップ体８５上に磁気シールド膜を兼用する上部電極膜８８を例えばスパッタリング法などのドライ薄膜成膜法により成膜する。
【００８９】
本実施形態では、キャップ体８５と上部電極膜８８とが同一材料で形成されているため、キャップ体８５を上部電極膜８８の一部とみなすことができ、リードギャップ幅をギャップ膜８２、ＭＲ積層体８３及びギャップ膜８４の合計の厚さとして定義することができる。その結果、リードギャップ幅を厳密に規定できるから、磁気特性の悪化を防止することができる。さらに、リードギャップ幅がギャップ膜８２、ＭＲ積層体８３及びギャップ膜８４の合計の厚さとなるので、狭リードギャップ化を図ることができる。
【００９０】
なお、キャップ体８５は、導電性を有する強磁性材料で保磁力の小さなものであれば、上部電極膜８８と異なる材料であっても有効である。例えば、ＮｉＦｅの他に、ＣｏＦｅなど、鉄、ニッケル、コバルトをベースに、タンタル、ジルコニウム、ハフニウムなどを混合した合金、アルミニウムやシリコンをドープしてなるセンダスト系合金、窒素、ボロン、カーボンなどを添加した系の合金があげられる。ただし、キャップ体８５´の頭出しを行う際の絶縁膜８７´のエッチングレートより低いエッチングレートを有する材料を用いることが重要である。これは、絶縁膜８７´の方がエッチングレートが低いと、キャップ体８５´が露出したとたんにそのキャップ体のエッチングが進行し、所望の形状が得られなくなる恐れがあるためである。
【００９１】
また、本実施形態では、ＭＲ積層体８３、キャップ体８５´及び下部電極膜８１上に絶縁膜８７´´を積層し、キャップ体８５´の少なくとも上表面が露出するまで絶縁膜８７´´をドライ平坦化及び頭出しミリングすることにより、ＭＲ積層体８３、キャップ体８５及びその回りの絶縁膜８７を形成しているので、逆テーパを有しない通常のストレートなレジストパターン又はハードマスクを用いることが可能なため、リフトオフ法を用いて形成した場合より微細なＭＲ積層体を形成することが可能となる。また、ＭＲ積層体８３をミリングする時にすそ引きが発生するのを低減できるＩＢＥを用いているため、ＭＲ積層体８３の形状の改善にも大きく寄与することができる。さらに、絶縁膜８７のバリやオーバーラップ等の発生は起こり得ず、より厳密なトラック幅の定義が可能となるので、トラック幅が２００ｎｍ以下のＭＲ素子を容易に製造することができる。
【００９２】
加えて、本実施形態では、キャップ体８５´が露出するまで絶縁膜８７´をＣＭＰなどによって平坦化するのではなく、キャップ体８５´の一部が絶縁膜８７´から突出するまでこの絶縁膜８７´をミリング除去するようにしているので、絶縁膜８７´を均一に除去可能であるから、上下電極膜８８及び８１を互いに平行に配置することができる。また、ウエハ全面にわたって絶縁膜８７´を均一に除去できるから、ばらつきのない精度の高い素子を効率良く製造することができる。しかも、キャップ体８５´の一部が絶縁膜８７´から突出するように絶縁膜８７´を除去しているので、キャップ体と絶縁膜とを平坦化する場合よりも、絶縁膜除去のマージンが大きくとれるから、その意味からも製造を容易にすることができる。
【００９３】
図９は本発明のまたさらに他の実施形態としてＴＭＲヘッド又はＣＰＰ構造を有するＧＭＲヘッドを形成する一部工程を示す断面図である。
【００９４】
まず、同図（Ａ）に示すように、図示しない基板上に形成された絶縁膜９０上に、磁気シールド膜を兼用する下部電極膜９１、非磁性導電性材料によるギャップ膜９２´、ＭＲ多層膜９３´及び非磁性導電性材料によるギャップ膜９４´をドライ薄膜成膜法を用いて成膜することにより順次積層し、その上にフォトレジストトレンチパターン９６を形成した後、その上からキャップ膜９５´´を成膜する。ドライ薄膜成膜法とは、蒸発法、スパッタリング法及びＣＶＤ法などを含む真空系の薄膜成膜法である。
【００９５】
本実施形態ではキャップ膜９５´´は、後述する上部電極膜９８と同じ材料、例えばＮｉＦｅ（パーマロイ）をドライ薄膜成膜法を用いて成膜することにより形成されている。
【００９６】
次いで、同図（Ｂ）に示すように、このフォトレジストトレンチパターン９６を剥離する、即ちリフトオフすることによって、ハードマスクとなるキャップ体９５´を形成する。
【００９７】
次いで、このハードマスクを用いてミリング又はＲＩＥを行ってギャップ膜９２´、ＭＲ多層膜９３´及びギャップ膜９４´をパターニングし、同図（Ｃ）に示すようにギャップ膜９２、ＭＲ積層体９３及びギャップ膜９４を得る。
【００９８】
ＭＲ積層体９３は、ＴＭＲ積層体、ＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、フリー層に対する磁化方向を規定するバイアス層を含んだＴＭＲ積層体若しくはＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、反強磁性結合型磁性多層膜を有するＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、スペキュラー型スピンバルブ磁性多層膜を有するＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、又はデュアルスピンバルブ型磁性多層膜を有するＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体等で例えば構成されている。
【００９９】
次いで、同図（Ｄ）に示すように、ＭＲ積層体９３及びキャップ体９５´の上表面部分であるジャンクション部が凸状となった例えばＡｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等の絶縁膜９７´´を例えばスパッタリング法などのドライ薄膜成膜法により全面に成膜する。この絶縁膜９７´´は、その凸状の突出高さｂがキャップ体９５´の高さａより大きくなるように成膜する。
【０１００】
その後、同図（Ｅ）に示すように、絶縁膜９７´´の凸状のジャンクション部の上方部分を高バイアスＲＩＥによる選択的エッチングによって除去する。この選択的除去は、絶縁膜９７´の凸状の突出高さｂがキャップ体９５´の高さａより小さくなる（ｂ＜ａ）まで行う。
【０１０１】
次いで、絶縁膜９７´全体を同じミリングレートでミリングし、キャップ体９５´の上表面（ジャンクション）が露出し、さらにその一部が絶縁膜９７´から突出するまでこの絶縁膜９７´をミリング除去する。これによって、頭出しされ、即ち頂部が露出し、その一部が絶縁膜９７の上表面より突出したキャップ体９５を得る。この場合、キャップ体９５の底面まで絶縁膜９７´が除去されないようにする。即ち、同図（Ｆ）に示すように、キャップ体９５の絶縁膜９７の上面からの下方への深さｃがゼロより大きくなる（ｃ＞０）ように絶縁膜９７´を除去する。このｃは、一般的には、数〜数十Å以上である。
【０１０２】
次いで、同図（Ｇ）に示すように、この絶縁膜９７及びキャップ体９５上に磁気シールド膜を兼用する上部電極膜９８を例えばスパッタリング法などのドライ薄膜成膜法により成膜する。
【０１０３】
本実施形態では、キャップ体９５と上部電極膜９８とが同一材料で形成されているため、キャップ体９５を上部電極膜９８の一部とみなすことができ、リードギャップ幅をギャップ膜９２、ＭＲ積層体９３及びギャップ膜９４の合計の厚さとして定義することができる。その結果、リードギャップ幅を厳密に規定できるから、磁気特性の悪化を防止することができる。さらに、リードギャップ幅がギャップ膜９２、ＭＲ積層体９３及びギャップ膜９４の合計の厚さとなるので、狭リードギャップ化を図ることができる。
【０１０４】
なお、キャップ体９５は、導電性を有する強磁性材料で保磁力の小さなものであれば、上部電極膜９８と異なる材料であっても有効である。例えば、ＮｉＦｅの他に、ＣｏＦｅなど、鉄、ニッケル、コバルトをベースに、タンタル、ジルコニウム、ハフニウムなどを混合した合金、アルミニウムやシリコンをドープしてなるセンダスト系合金、窒素、ボロン、カーボンなどを添加した系の合金があげられる。ただし、キャップ体９５´の頭出しを行う際の絶縁膜９７´のエッチングレートより低いエッチングレートを有する材料を用いることが重要である。これは、絶縁膜９７´の方がエッチングレートが低いと、キャップ体９５´が露出したとたんにそのキャップ体のエッチングが進行し、所望の形状が得られなくなる恐れがあるためである。
【０１０５】
また、本実施形態では、ＭＲ積層体９３、キャップ体９５´及び下部電極膜９１上に絶縁膜９７´´を積層し、キャップ体９５´の少なくとも上表面が露出するまで絶縁膜９７´´を選択的エッチング及び頭出しミリングすることにより、ＭＲ積層体９３、キャップ体９５及びその回りの絶縁膜９７を形成しているので、逆テーパを有しない通常のストレートなレジストパターン又はハードマスクを用いることが可能なため、リフトオフ法を用いて形成した場合より微細なＭＲ積層体を形成することが可能となる。また、ＭＲ積層体９３をミリングする時にキャップ体９５をハードマスクとして用いているので、すそ引きが発生するのを低減できるＲＩＥ等を活用でき、ＭＲ積層体９３の形状の改善にも大きく寄与することができる。さらに、絶縁膜９７のバリやオーバーラップ等の発生は起こり得ず、より厳密なトラック幅の定義が可能となるので、トラック幅が２００ｎｍ以下のＭＲ素子を容易に製造することができる。
【０１０６】
加えて、本実施形態では、キャップ体９５´が露出するまで絶縁膜９７´をＣＭＰなどによって平坦化するのではなく、キャップ体９５´の一部が絶縁膜９７´から突出するまでこの絶縁膜９７´をミリング除去するようにしているので、絶縁膜９７´を均一に除去可能であるから、上下電極膜９８及び９１を互いに平行に配置することができる。また、ウエハ全面にわたって絶縁膜９７´を均一に除去できるから、ばらつきのない精度の高い素子を効率良く製造することができる。しかも、キャップ体９５´の一部が絶縁膜９７´から突出するように絶縁膜９７´を除去しているので、キャップ体と絶縁膜とを平坦化する場合よりも、絶縁膜除去のマージンが大きくとれるから、その意味からも製造を容易にすることができる。
【０１０７】
図１０は本発明のさらに他の実施形態としてＴＭＲヘッド又はＣＰＰ構造を有するＧＭＲヘッドを形成する一部工程を示す断面図である。
【０１０８】
まず、同図（Ａ）に示すように、図示しない基板上に形成された絶縁膜１００上に、磁気シールド膜を兼用する下部電極膜１０１、非磁性導電性材料によるギャップ膜１０２´、ＭＲ多層膜１０３´及び非磁性導電性材料によるギャップ膜１０４´をドライ薄膜成膜法を用いて成膜することにより順次積層し、その上にフォトレジストトレンチパターン１０６を形成する。ドライ薄膜成膜法とは、蒸発法、スパッタリング法及びＣＶＤ法などを含む真空系の薄膜成膜法である。
【０１０９】
フォトレジストトレンチパターン１０６は、フォトレジスト材料をスピンコート法などにより塗布し、必要に応じて加熱した後、マスクを介してこのフォトレジスト層を露光することによりマスクパターンをフォトレジスト層に転写する。次いで、必要に応じて加熱した後、現像水洗することにより得ることができる。このようにして形成したフォトレジストトレンチパターン１０６に対して、化学的狭小法などを用いて、レジストトレンチ幅を狭小化しても良い。
【０１１０】
次いで、同図（Ｂ）に示すように、下部電極膜１０１、非磁性導電性材料によるギャップ膜１０２´、ＭＲ多層膜１０３´及び非磁性導電性材料によるギャップ膜１０４´を電極膜として用い、フォトレジストトレンチパターン１０６をマスクとしてフレームめっきを行い、キャップ体１０５´を形成する。
【０１１１】
本実施形態ではキャップ体１０５´は、後述する上部電極膜１０８と同じ材料、例えばＮｉＦｅ（パーマロイ）で形成されている。
【０１１２】
次いで、同図（Ｃ）に示すように、このフォトレジストトレンチパターン１０６をアセトンなどの有機溶剤を用いて剥離することによって、ハードマスクとなるキャップ体１０５´を形成する。このキャップ体１０５´に対して、斜め方向のイオンミリングなどのドライエッチングを行ってスリム化処理を行い、その幅を狭小化しても良い。
【０１１３】
次いで、このハードマスクを用いてミリング又はＲＩＥを行ってギャップ膜１０２´、ＭＲ多層膜１０３´及びギャップ膜１０４´をパターニングし、同図（Ｄ）に示すようにギャップ膜１０２、ＭＲ積層体１０３及びギャップ膜１０４を得る。
【０１１４】
ＭＲ積層体１０３は、ＴＭＲ積層体、ＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、フリー層に対する磁化方向を規定するバイアス層を含んだＴＭＲ積層体若しくはＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、反強磁性結合型磁性多層膜を有するＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、スペキュラー型スピンバルブ磁性多層膜を有するＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体、又はデュアルスピンバルブ型磁性多層膜を有するＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体等で例えば構成されている。
【０１１５】
次いで、同図（Ｅ）に示すように、ＭＲ積層体１０３及びキャップ体１０５´の上表面部分であるジャンクション部が凸状となった例えばＡｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等の絶縁膜１０７´´を例えばスパッタリング法などのドライ薄膜成膜法により全面に成膜する。この絶縁膜１０７´´は、その凸状の突出高さｂがキャップ体１０５´の高さａより大きくなるように成膜する。絶縁膜１０７´´の上に磁区制御膜及び絶縁膜を積層させて成膜しても良い。
【０１１６】
その後、同図（Ｆ）に示すように、絶縁膜１０７´´の凸状のジャンクション部の上方部分を高バイアスＲＩＥによる選択的エッチングによって除去する。この選択的除去は、絶縁膜１０７´の凸状の突出高さｂがキャップ体１０５´の高さａより小さくなる（ｂ＜ａ）まで行う。
【０１１７】
次いで、絶縁膜１０７´全体を同じミリングレートでミリングし、キャップ体１０５´の上表面（ジャンクション）が露出し、さらにその一部が絶縁膜１０７´から突出するまでこの絶縁膜１０７´をミリング除去する。これによって、頭出しされ、即ち頂部が露出し、その一部が絶縁膜１０７の上表面より突出したキャップ体１０５を得る。この場合、キャップ体１０５の底面まで絶縁膜１０７´が除去されないようにする。即ち、同図（Ｇ）に示すように、キャップ体１０５の絶縁膜１０７の上面からの下方への深さｃがゼロより大きくなる（ｃ＞０）ように絶縁膜１０７´を除去する。このｃは、一般的には、数〜数十Å以上である。
【０１１８】
次いで、同図（Ｈ）に示すように、この絶縁膜１０７及びキャップ体１０５上に磁気シールド膜を兼用する上部電極膜１０８を例えばスパッタリング法などのドライ薄膜成膜法により成膜する。
【０１１９】
本実施形態では、キャップ体１０５と上部電極膜１０８とが同一材料で形成されているため、キャップ体１０５を上部電極膜１０８の一部とみなすことができ、リードギャップ幅をギャップ膜１０２、ＭＲ積層体１０３及びギャップ膜１０４の合計の厚さとして定義することができる。その結果、リードギャップ幅を厳密に規定できるから、磁気特性の悪化を防止することができる。さらに、リードギャップ幅がギャップ膜１０２、ＭＲ積層体１０３及びギャップ膜１０４の合計の厚さとなるので、狭リードギャップ化を図ることができる。特に本実施形態では、キャップ体１０５をフレームめっき法で形成しているため、より容易に狭リードギャップ化が可能であり、また、製造プロセスも簡単化することができる。
【０１２０】
なお、キャップ体１０５は、導電性を有する強磁性材料で保磁力の小さなものであれば、上部電極膜１０８と異なる材料であっても有効である。例えば、ＮｉＦｅの他に、ＣｏＦｅなど、鉄、ニッケル、コバルトをベースに、タンタル、ジルコニウム、ハフニウムなどを混合した合金、アルミニウムやシリコンをドープしてなるセンダスト系合金、窒素、ボロン、カーボンなどを添加した系の合金があげられる。ただし、キャップ体１０５´の頭出しを行う際の絶縁膜１０７´のエッチングレートより低いエッチングレートを有する材料を用いることが重要である。これは、絶縁膜１０７´の方がエッチングレートが低いと、キャップ体１０５´が露出したとたんにそのキャップ体のエッチングが進行し、所望の形状が得られなくなる恐れがあるためである。
【０１２１】
また、本実施形態では、ＭＲ積層体１０３、キャップ体１０５´及び下部電極膜１０１上に絶縁膜１０７´´を積層し、キャップ体１０５´の少なくとも上表面が露出するまで絶縁膜１０７´´を選択的エッチング及び頭出しミリングすることにより、ＭＲ積層体１０３、キャップ体１０５及びその回りの絶縁膜１０７を形成しているので、逆テーパを有しない通常のストレートなレジストパターン又はハードマスクを用いることが可能なため、リフトオフ法を用いて形成した場合より微細なＭＲ積層体を形成することが可能となる。また、ＭＲ積層体１０３をミリングする時にキャップ体１０５をハードマスクとして用いているので、すそ引きが発生するのを低減できるＲＩＥ等を活用でき、ＭＲ積層体１０３の形状の改善にも大きく寄与することができる。さらに、絶縁膜１０７のバリやオーバーラップ等の発生は起こり得ず、より厳密なトラック幅の定義が可能となるので、トラック幅が２００ｎｍ以下のＭＲ素子を容易に製造することができる。
【０１２２】
加えて、本実施形態では、キャップ体１０５´が露出するまで絶縁膜１０７´をＣＭＰなどによって平坦化するのではなく、キャップ体１０５´の一部が絶縁膜１０７´から突出するまでこの絶縁膜１０７´をミリング除去するようにしているので、絶縁膜１０７´を均一に除去可能であるから、上下電極膜１０８及び１０１を互いに平行に配置することができる。また、ウエハ全面にわたって絶縁膜１０７´を均一に除去できるから、ばらつきのない精度の高い素子を効率良く製造することができる。しかも、キャップ体１０５´の一部が絶縁膜１０７´から突出するように絶縁膜１０７´を除去しているので、キャップ体と絶縁膜とを平坦化する場合よりも、絶縁膜除去のマージンが大きくとれるから、その意味からも製造を容易にすることができる。
【０１２３】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【０１２４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、ＭＲ積層体上に導電性を有する低保磁力強磁性材料によるキャップ体を形成し、その上及び下部電極膜上に絶縁膜を積層し、キャップ体の少なくとも一部が絶縁膜上に突出するまで積層した絶縁膜を除去し、除去した絶縁膜及びキャップ体上に上部電極膜を形成することにより、キャップ体が上部電極膜の一部とみなされるようになり、リードギャップ幅をＭＲ積層体の厚さによって決めることができる。このようにリードギャップ幅を厳密に規定できるから、磁気特性の悪化を防止することができる。さらに、リードギャップ幅がＭＲ積層体の厚さによって決まるので、狭リードギャップ化を図ることができる。
【０１２５】
特に本発明では、キャップ体が露出するまで絶縁膜をＣＭＰなどによって平坦化するのではなく、キャップ体の一部が絶縁膜から突出するまでこの絶縁膜を除去する頭出し処理を行うのみであるため、絶縁膜を均一に除去可能であるから、上下電極膜を互いに平行に配置することができる。また、ウエハ全面にわたって絶縁膜を均一に除去できるから、ばらつきのない精度の高い素子を効率良く製造することができる。しかも、キャップ体の一部が絶縁膜から突出するように絶縁膜を除去しているので、キャップ体と絶縁膜とを平坦化する場合よりも、絶縁膜除去のマージンが大きくとれるから、その意味からも製造を容易にすることができる。
【０１２６】
さらに、このような製造方法によれば、絶縁膜のバリやオーバーラップ等の発生は起こり得ず、より厳密なトラック幅の定義が可能となるので、トラック幅が２００ｎｍ以下であり積層面に垂直方向に電流が流れるＭＲ素子を容易に製造することができる。
【０１２７】
キャップ体をハードマスクとして用いれば、ＭＲ積層体のすそ広がりを抑制できるＲＩＥをパターニングに使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リフトオフ法によってＣＰＰ構造のＧＭＲヘッドを形成する一部工程を示す断面図である。
【図２】コンタクトホール法によってＣＰＰ構造のＧＭＲヘッドを形成する一部工程を示す断面図である。
【図３】ＣＰＰ構造のＭＲヘッドにおける従来技術の問題点を説明するための断面図である。
【図４】本発明の一実施形態としてＴＭＲヘッド又はＣＰＰ構造を有するＧＭＲヘッドを形成する一部工程を示す断面図である。
【図５】図４の実施形態によって形成されたＴＭＲヘッドの層構造の一例を概略的に示す断面図である。
【図６】図４の実施形態によって形成されたＴＭＲヘッドの層構造の他の例を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態としてＴＭＲヘッド又はＣＰＰ構造を有するＧＭＲヘッドを形成する一部工程を示す断面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態としてＴＭＲヘッド又はＣＰＰ構造を有するＧＭＲヘッドを形成する一部工程を示す断面図である。
【図９】本発明のまたさらに他の実施形態としてＴＭＲヘッド又はＣＰＰ構造を有するＧＭＲヘッドを形成する一部工程を示す断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態としてＴＭＲヘッド又はＣＰＰ構造を有するＧＭＲヘッドを形成する一部工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１０、１４、１４´、２０、２４、２４´、３４、４７、４７´、４７´´、７７、７７´、７７´´、８７、８７´、８７´´、９７、９７´、９７´´、１０７、１０７´、１０７´´  絶縁膜
１１、２１、３１、４１、７１、８１、９１、１０１  下部電極膜
１２、２２、４３、７３、８３、９３、１０３  ＭＲ積層体
１２´、２２´、３２、４３´、７３´、８３´、９３´、１０３´  ＭＲ多層膜
１３、２３、２６、４６、７６、８６  フォトレジストパターン
１３ａ  基部
１５、２５、３５、３５´、３５´´、４８、７８、８８、９８、１０８  上部電極膜
２４ａ  コンタクトホール
２６ａ  開口
３３、３３´、３３´´、４５、７５、８５、９５、１０５  キャップ体
４０、７０、８０、９０、１００  基板
４２、４２´、４４、４４´、７２、７２´、７４、７４´、８２、８２´、８４、８４´、９２、９２´、９４、９４´、１０２、１０２´、１０４、１０４´  ギャップ膜
４３ａ  下地層
４３ｂ  ピン層
４３ｃ  ピンド層
４３ｄ  トンネルバリア層
４３ｅ  フリー層
４３ｆ  非磁性金属層
４３ｇ  反強磁性層
４５´、４５´´、７５´、７５´´、８５´、８５´´、９５´、９５´´、１０５´  キャップ膜
９６、１０６  フォトレジストトレンチパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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