(57)【要約】【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。【選択図】図１
2007105459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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か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化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っ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。
【請求項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ことを特徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【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いる。【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」という）を有する磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘ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いう。【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、Ａｌ２Ｏ３層を形成し（図２（ｂ））、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化工程が行われる。ここで、平坦化工程とは、ＣＭＰ(Chemical 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いう（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２００３−２０３３１３）。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）の状態に対応している。【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、ギャップ長の制御を、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、キャ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５〜１０ｎｍ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】
非磁性材料か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から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いる。【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ってしまう。【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。しかしながら、そのようなスラリー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５〜１０ｎｍ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、φ８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いた。【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ッチングを行うため、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（５〜１０ｎｍ）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】
【発明が解決しようとする課題】
【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ヘッドのギャップ長をばらつきが少なく、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ヘ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く、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、これによって、ギャップ長が狭小で、ばらつき少なく、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いる。
【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か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化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っ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ヘッドの製造方法は、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か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っ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（軟磁性材料か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】
これによって、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、軟磁性材か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い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おいて、その上に形成される軟磁性層をエッ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ッ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、バッファ層は、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、磁化固着層であるピン層、絶縁層であるバリア層、磁化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化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、その層間において形成された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いる。【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、φ8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ャ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、Ａｌ２Ｏ３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、非磁性絶縁材料か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、Ａｌ２Ｏ３層が形成されている。【００４１】
次に、ＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)やＩＢＥ(Ion Beam Etching)などによる平坦化工程により、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って、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、バッファ層、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/Al2O3/CoFeB）
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１００ｎｍ程度の膜厚でメッ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いては本発明が理解・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く、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。
【図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。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2007105459.tif 000005
2007105459.tif 000006