(57)【要約】【課題】平坦化処理を行うことなく又は行ったとしても非常に簡単な平坦化処理で上部電極層を平坦化でき、さらに、ＭＲ積層体のフリー層に充分な磁区制御用バイアスを供給できるＭＲ素子の製造方法、薄膜磁気ヘッドの製造方法及び薄膜磁気ヘッドを提供する。【解決手段】積層面と垂直方向に電流が流れるＭＲ素子の製造方法であって、下部電極層上に積層面に対して実質的に垂直な側面を有するＭＲ積層体を形成し、形成したＭＲ積層体の少なくとも側面に第１の絶縁層用の膜を成膜すると共に下部電極層上に第２の絶縁層及び磁区制御用バイアス層を形成し、ＭＲ積層体及び磁区制御用バイアス層上に上部電極層を形成する。【選択図】図４
2007335727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層面と垂直方向に電流が流れる磁気抵抗効果素子の製造方法であって、下部電極層上に積層面に対して実質的に垂直な側面を有する磁気抵抗効果積層体を形成し、該形成した磁気抵抗効果積層体の少なくとも前記側面に第１の絶縁層用の膜を成膜すると共に前記下部電極層上に第２の絶縁層及び磁区制御用バイアス層を形成し、前記磁気抵抗効果積層体及び前記磁区制御用バイアス層上に上部電極層を形成することを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１の絶縁層用の膜を成膜した後に、前記第２の絶縁層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】
前記第２の絶縁層を形成した後に、前記第１の絶縁層用の膜を成膜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】
前記下部電極層上に磁気抵抗効果多層膜を成膜し、該成膜した磁気抵抗効果多層膜上に形成したマスクを介して、該磁気抵抗効果多層膜を積層面に対して実質的に垂直方向にミリングすることによって、前記側面を有する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から３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記マスクを介して前記磁気抵抗効果積層体の少なくとも前記側面上に前記第１の絶縁層用の膜を成膜し、該マスクをリフトオフすることによって前記第１の絶縁層を形成す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】
前記マスクを介して第２の絶縁層用の膜及び磁区制御用バイアス層用の膜を成膜した後、該マスクをリフトオフすることによって前記第２の絶縁層及び前記磁区制御用バイアス層を形成することを特徴とする請求項４又は５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記マスクのリフトオフにより、前記磁気抵抗効果積層体及び前記磁区制御用バイアス層の上表面の平坦化を行うことを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記磁気抵抗効果積層体及び前記磁区制御用バイアス層の上表面を化学的機械的研磨して平坦化を行う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】
前記第１の絶縁層を前記第２の絶縁層より薄く形成する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】
前記第１の絶縁層用の膜の成膜を、原子層堆積によって又は低角度入射のビームを用いたイオンビーム堆積によって行うことを特徴とする請求項１から９いずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記第２の絶縁層用の膜の成膜を、積層面に対して実質的に垂直方向に入射するビームを用いたイオンビーム堆積によって行う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】
前記第２の絶縁層用の膜の成膜を、積層面に対して実質的に垂直方向への直進性に優れたスパッタリングによって行う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】
前記磁気抵抗効果多層膜として、トンネル磁気抵抗効果多層膜又は垂直方向電流通過型巨大磁気抵抗効果多層膜を形成することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の製造方法を用いて読出し磁気ヘッド素子を作製することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
積層面と垂直方向に電流が流れる磁気抵抗効果素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、前記磁気抵抗効果素子が、下部電極層と、該下部電極層上に積層されており積層面に対して実質的に垂直な側面を有する磁気抵抗効果積層体と、前記磁気抵抗効果積層体の少なくとも前記側面上に積層された第１の絶縁層と、該第１の絶縁層を介して前記磁気抵抗効果積層体に磁気的に接合した磁区制御用バイアス層と、該磁区制御用バイアス層の下に形成された第２の絶縁層と、前記磁気抵抗効果積層体及び前記磁区制御用バイアス層の上に形成された上部電極層とを備えていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項１６】
前記第１の絶縁層が前記第２の絶縁層より薄いことを特徴とする請求項１５に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１７】
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又は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１５又は１６に記載の薄膜磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果（ＭＲ）素子の製造方法、ＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法及びＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）読出しヘッド素子を有するＧＭＲ薄膜磁気ヘッドの特性改善が進んでおり、一方では、ＧＭＲ薄膜磁気ヘッドの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)読出しヘッド素子を有するＴＭＲ薄膜磁気ヘッドの開発も行われている。
【０００３】
ＴＭＲ薄膜磁気ヘッドと一般的なＧＭＲ薄膜磁気ヘッドとでは、センス電流が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薄膜磁気ヘッドのように、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（Ｃｕｒｒｅｎｔ
Ｉｎ Ｐｌａｎｅ）構造と、ＴＭＲ薄膜磁気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）構造とそれぞれ呼んでいる。
【０００４】
このようなＣＰＰ構造のＧＭＲ薄膜磁気ヘッドやＴＭＲ薄膜磁気ヘッドを形成する場合、下部シールド層（下部電極層）及び上部シールド層（上部電極層）の平坦性を確保することがＭＲ素子の不安定性を改善するために重要である。
【０００５】
即ち、上部電極層が平坦ではなく湾曲していると、この層とＭＲ積層体内の磁化自由層（フリー層）との結合によるＭＲ素子の不安定性が生じ、さらにその分解能の低下が生じて高記録密度化を図ることが難しくなる。
【０００６】
本出願人は、マスクを用いたミリング等によってパターニングしてＭＲ積層体を形成し、形成したＭＲ積層体の上面部分に存在するキャップ層及び下部電極層上に絶縁層を積層し、ＭＲ積層体のキャップ層が露出するまで積層した絶縁層を平坦化し、平坦化した絶縁層及ＭＲ積層体上に上部電極層を形成する薄膜磁気ヘッドの製造方法を既に提案している（特許文献１及び２）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１３２５０９号公報
【特許文献２】特開２００３−２０３３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び２に記載した製造方法は、上部電極層を平坦化できる点で有用であるが、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）等の平坦化処理を必ず行わなければならず、また、ＭＲ積層体の上部に膜厚の厚いキャップ層を設けることが要求される。
【０００９】
従って、本発明の目的は、平坦化処理を行うことなく又は行ったとしても非常に簡単な平坦化処理で上部電極層を平坦化できるＭＲ素子の製造方法、薄膜磁気ヘッドの製造方法及び薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、ＭＲ積層体のフリー層に充分な磁区制御用バイアスを供給できるＭＲ素子の製造方法、薄膜磁気ヘッドの製造方法及び薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、積層面と垂直方向に電流が流れるＭＲ素子の製造方法であって、下部電極層上に積層面に対して実質的に垂直な側面を有するＭＲ積層体を形成し、形成したＭＲ積層体の少なくとも側面に第１の絶縁層用の膜を成膜すると共に下部電極層上に第２の絶縁層及び磁区制御用バイアス層を形成し、ＭＲ積層体及び磁区制御用バイアス層上に上部電極層を形成するＭＲ素子の製造方法が提供される。
【００１２】
なお、本明細書において、「実質的に垂直」とは、「垂直」又は垂直である場合とほぼ同様な効果を期待できる「垂直に近い角度」を意味している。
【００１３】
ＭＲ積層体の側面を積層面に対して実質的に垂直に形成し、少なくともその側面に第１の絶縁層用の膜を成膜すると共に下部電極層のＭＲ積層体が存在しない領域に第２の絶縁層を形成する。磁区制御用バイアス層は、この第２の絶縁層上に形成される。
【００１４】
従来技術のように、ＭＲ積層体の側面（トラック幅方向の側面、即ちこのＭＲ積層体を浮上面（ＡＢＳ）方向から見た場合の横方向の端縁）が斜めに傾斜していると、即ちテーパを有していると、磁区制御用バイアス層の下地層となる絶縁層（ボトムギャップ層）を成膜した場合、このボトムギャップ層がＭＲ積層体の側面にも形成されてしまうことから、その上に積層される磁区制御用バイアス層の上表面が平坦とはならず、平坦化するためには研磨等の平坦化処理が必要となる。また、ボトムギャップ層がＭＲ積層体の側面に形成されると、この層が厚いことから、磁区制御用バイアス層とＭＲ積層体のフリー層との磁気的結合が弱くなり、充分な磁区制御を行うことができなくなる。
【００１５】
これに対して、本発明では、ＭＲ積層体の側面が積層面に対して実質的に垂直に形成されているため、ボトムギャップ層（第２の絶縁層）、さらにその上の磁区制御用バイアス層がＭＲ積層体のこの側面上にほとんど成膜されない。このため、形成される磁区制御用バイアス層の上表面がかなり平坦となり、研磨などによる平坦化処理が不要となるか、又は簡易な平坦化処理のみを行えば良いこととなる。また、第２の絶縁層がＭＲ積層体の側面にほとんど形成されないことから、この側面と磁区制御用バイアス層との絶縁を行うために、第１の絶縁層をＭＲ積層体の側面に第２の絶縁層とは別個に形成している。このように、第１の絶縁層と第２の絶縁層とを互いに別工程で作製しているために、第１の絶縁層の膜厚が第２の絶縁層の膜厚より大幅に薄い極薄となるように設定することが可能となり、磁区制御用バイアス層とＭＲ積層体のフリー層との磁気的結合を強くして充分な磁区制御ができるようになる。なお、第２の絶縁層は、絶縁の役割の他に、磁区制御用バイアス層の高さ方向の位置を調整する役割をも有するものである。
【００１６】
第１の絶縁層用の膜を成膜した後に第２の絶縁層を形成するか、又は、第２の絶縁層を形成した後に第１の絶縁層用の膜を成膜することが好ましい。
【００１７】
下部電極層上にＭＲ多層膜を成膜し、成膜したＭＲ多層膜上に形成したマスクを介してこのＭＲ多層膜を積層面に対して実質的に垂直方向にミリングすることによって上述した側面を有するＭＲ積層体を形成することが好ましい。
【００１８】
上述のマスクを介してＭＲ積層体の少なくとも側面上に第１の絶縁層用の膜を成膜し、このマスクをリフトオフすることによって第１の絶縁層を形成することが好ましい。
【００１９】
上述のマスクを介して第２の絶縁層用の膜及び磁区制御用バイアス層用の膜を成膜した後、このマスクをリフトオフすることによって第２の絶縁層及び磁区制御用バイアス層を形成することがより好ましい。
【００２０】
上述のマスクのリフトオフにより、ＭＲ積層体及び磁区制御用バイアス層の上表面の平坦化を行うことが好ましい。
【００２１】
ＭＲ積層体及び磁区制御用バイアス層の上表面をＣＭＰして平坦化を行うことも好ましい。
【００２２】
第１の絶縁層を第２の絶縁層より薄く形成することが非常に好ましい。
【００２３】
第１の絶縁層用の膜の成膜を、原子層堆積（ＡＬＤ）によって又は低角度入射のビームを用いたイオンビーム堆積（ＩＢＤ）によって行うことも好ましい。
【００２４】
第２の絶縁層用の膜の成膜を、積層面に対して実質的に垂直方向に入射するビームを用いたＩＢＤ、又は積層面に対して実質的に垂直方向への直進性に優れたスパッタリングによって行うことも好ましい。
【００２５】
ＭＲ多層膜として、ＴＭＲ多層膜又はＣＰＰ構造のＧＭＲ多層膜を形成することも好ましい。
【００２６】
本発明によれば、さらに、上述の製造方法を用いて読出し磁気ヘッド素子を作製する薄膜磁気ヘッドの製造方法が提供される。
【００２７】
本発明によれば、またさらに、積層面と垂直方向に電流が流れるＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、ＭＲ素子が、下部電極層と、この下部電極層上に積層されており積層面に対して実質的に垂直な側面を有するＭＲ積層体と、ＭＲ積層体の少なくとも側面上に積層された第１の絶縁層と、この第１の絶縁層を介してＭＲ積層体に磁気的に接合した磁区制御用バイアス層と、磁区制御用バイアス層の下に形成された第２の絶縁層と、ＭＲ積層体及び磁区制御用バイアス層の上に形成された上部電極層とを備えている薄膜磁気ヘッドが提供される。
【００２８】
ＭＲ積層体の側面が積層面に対して実質的に垂直に形成されているため、第２の絶縁層、さらにその上の磁区制御用バイアス層がＭＲ積層体のこの側面上にほとんど成膜されなので、磁区制御用バイアス層の上表面がかなり平坦となる。また、ＭＲ積層体の側面と磁区制御用バイアス層との絶縁を行うために、第１の絶縁層をＭＲ積層体の側面に第２の絶縁層とは別個に設けられている。このため、第１の絶縁層の膜厚を第２の絶縁層の膜厚より大幅に薄い極薄となるように設定することが可能となり、磁区制御用バイアス層とＭＲ積層体のフリー層との磁気的結合を強くして充分な磁区制御ができるようになる。
【００２９】
第１の絶縁層が第２の絶縁層より薄いことが好ましい。
【００３０】
ＭＲ積層体が、ＴＭＲ積層体又はＣＰＰ構造のＧＭＲ積層体であることも好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、形成される磁区制御用バイアス層の上表面がかなり平坦となり、研磨などによる平坦化処理が不要となるか、又は簡易な平坦化処理のみを行えば良い。また、第１の絶縁層の膜厚が第２の絶縁層の膜厚より大幅に薄い極薄となるように設定することが可能となり、磁区制御用バイアス層とＭＲ積層体のフリー層との磁気的結合を強くして充分な磁区制御ができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は本発明の一実施形態として薄膜磁気ヘッドの製造工程を説明するフロー図であり、図２は図１の実施形態によって製造される薄膜磁気ヘッドの構成を概略的に示す断面図であり、図３は図１の製造工程において、読出しヘッド素子の製造工程の部分をより詳しく説明するフロー図であり、図４は図３の製造工程を説明する工程断面図である。ただし、図２は薄膜磁気ヘッドのＡＢＳ及びトラック幅方向と垂直な平面による断面を示しており、図４は薄膜磁気ヘッドのＡＢＳと平行な断面を示している。
【００３３】
なお、本実施形態は、ＴＭＲ薄膜磁気ヘッドを製造する場合であるが、ＣＰＰ構造のＧＭＲ薄膜磁気ヘッドを製造する場合もトンネルバリア層に代えて非磁性導電層を作成する点が異なるのみであり、その他の工程は基本的に同様である。
【００３４】
図１及び図２に示すように、まず、アルティック（ＡｌＴｉＣ、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等の導電性材料から形成された基板（ウエハ）１０を用意し、この基板１０上に、例えばスパッタ法によって、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）又は酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の絶縁材料からなる厚さ０.０５〜１０μｍ程度の下地絶縁層１１を成膜する（ステップＳ１）。
【００３５】
次いで、この下地絶縁層１１上に、下部シールド層（ＳＦ）を兼用する下部電極層１２、ＴＭＲ積層体１３、絶縁層１４、磁区制御用バイアス層（４８′、図４参照）及び上部シールド層（ＳＳ１）を兼用する上部電極層１５を含むＴＭＲ読出しヘッド素子を形成する（ステップＳ２）。このＴＭＲ読出しヘッド素子の製造工程については、後に詳述する。
【００３６】
次いで、このＴＭＲ読出しヘッド素子上に非磁性中間層１６を形成する（ステップＳ３）。非磁性中間層１６は、例えばスパッタ法、化学気相成長（ＣＶＤ）法等によって、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の絶縁材料又はチタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）又は白金（Ｐｔ）等の金属材料を０.１〜０.５μｍ程度の厚さに形成される層である。この非磁性中間層１６は、ＴＭＲ読出しヘッド素子とその上に形成するインダクティブ書込みヘッド素子とを分離するためのものである。
【００３７】
その後、この非磁性中間層１６上に、絶縁層１７、バッキングコイル層１８、バッキングコイル絶縁層１９、主磁極層２０、絶縁ギャップ層２１、書込みコイル層２２、書込みコイル絶縁層２３及び補助磁極層２４を含むインダクティブ書込みヘッド素子を形成する（ステップＳ４）。本実施形態では、垂直磁気記録構造のインダクティブ書込みヘッド素子を用いているが、水平又は面内磁気記録構造のインダクティブ書込みヘッド素子を用いても良いことは明らかである。また、垂直磁気記録構造のインダクティブ書込みヘッド素子として、図２に示した構造以外にも種々の構造が適用可能であることも明らかである。
【００３８】
絶縁層１７は、非磁性中間層１６上に例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等の絶縁材料を例えばスパッタ法等によって成膜することによって形成される層であり、必要に応じて、例えばＣＭＰ等によって上表面が平坦化される。この絶縁層１７上には、バッキングコイル層１８が例えばフレームめっき法等によって、例えば銅（Ｃｕ）等の導電材料を１〜５μｍ程度の厚さに形成される。このバッキングコイル層１８は、隣接トラック消去（ＡＴＥ）を回避するべく書込み磁束を誘導するためのものである。バッキングコイル絶縁層１９は、バッキングコイル層１８を覆うように、例えばフォトリソグラフィ法等によって、例えば熱硬化されたノボラック系等のレジストにより厚さ０.５〜７μｍ程度で形成される。
【００３９】
バッキングコイル絶縁層１９上には、主磁極層２０が形成される。この主磁極層２０は、書込みコイル層２２によって誘導された磁束を、書込みがなされる磁気ディスクの垂直磁気記録層まで収束させながら導くための磁路であり、例えばフレームめっき法等によって、例えばＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ等の金属磁性材料又はこれらの材料からなる多層膜として、厚さ０.５〜３μｍ程度に形成される。
【００４０】
主磁極層２０上には、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等の絶縁膜を例えばスパッタ法等によって成膜することによって絶縁ギャップ層２１が形成され、この絶縁ギャップ層２１上には、厚さ０.５〜７μｍ程度の例えば熱硬化されたノボラック系等のレジストからなる書込みコイル絶縁層２３が形成されており、その内部に、例えばフレームめっき法等によって、例えばＣｕ等の導電材料を１〜５μｍ程度の厚さの書込みコイル層２２が形成されている。
【００４１】
この書込みコイル絶縁層２３覆うように、例えばＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ等の金属磁性材料、又はこれらの材料の多層膜からなる厚さ０.５〜３μｍ程度の補助磁極層２４が例えばフレームめっき法等によって形成される。この補助磁極層２４は、リターンヨークを構成している。
【００４２】
次いで、このインダクティブ書込みヘッド素子上に保護層２５を形成する（ステップＳ５）。保護層２５は、例えばスパッタ法等によって、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等を成膜することによって形成する。
【００４３】
これによって、薄膜磁気ヘッドのウエハ工程が終了する。ウエハ工程以後の薄膜磁気ヘッドの製造工程、例えば加工工程等は、周知であるため、説明を省略する。
【００４４】
次に、ＴＭＲ読出しヘッド素子の製造工程について、図３及び図４を用いて詳しく説明する。
【００４５】
まず、下地絶縁層１１（図２参照）上に、下部シールド層を兼用する下部電極層１２を形成する（ステップＳ２０）。下部電極層１２は、例えばフレームめっき法等によって、例えばＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮｉＣｏ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ等の金属磁性材料を厚さ０.１〜３μｍ程度に積層することによって形成される。
【００４６】
次いで、この下部電極層１２上に、例えばＴａ、クロム（Ｃｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、Ｔｉ、モリブデン（Ｍｏ）又はタングステン（Ｗ）等からなる厚さ０．５〜５ｎｍ程度の下地膜と、例えばＮｉＣｒ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｒ、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）又はＣｏＦｅ等からなる厚さ１〜５ｎｍ程度の下地膜とからなる多層下地層用の膜４０をスパッタリング法等によって成膜する（ステップＳ２１）。
【００４７】
続いて、その上に磁化固定層用の膜４１を成膜する（ステップＳ２２）。磁化固定層用の膜４１は、本実施形態では、シンセティック型であり、例えばＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ等からなる厚さ５〜３０ｎｍ程度の反強磁性膜（ピン層用の膜）と、例えばＣｏＦｅ等からなる厚さ１〜５ｎｍ程度の第１の強磁性膜と、例えばＲｕ、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、Ｃｒ、レニウム（Ｒｅ）及びＣｕ等のうちの１つ又は２つ以上の合金からなる厚さ０.８ｎｍ程度の非磁性膜と、例えばＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＳｉ、ＣｏＭｎＧｅ、ＣｏＭｎＳｉ、ＣｏＭｎＡｌ等からなる厚さ１〜３ｎｍ程度の第２の強磁性膜とを順次、スパッタリング法等によって成膜して形成される。
【００４８】
次いで、磁化固定層用の膜４１上に、厚さ０.５〜１ｎｍ程度のアルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）又は亜鉛（Ｚｎ）の酸化物よりなるトンネルバリア層用の膜４２を成膜する（ステップＳ２３）。
【００４９】
次いで、トンネルバリア層用の膜４２上に、例えばＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＳｉ、ＣｏＭｎＧｅ、ＣｏＭｎＳｉ、ＣｏＭｎＡｌ等からなる厚さ１ｎｍ程度の高分極率膜と、例えばＮｉＦｅ等からなる厚さ１〜９ｎｍ程度の軟磁性膜とを順次、スパッタリング法等によって成膜し、磁化自由層（フリー層）用の膜４３を形成する（ステップＳ２４）。
【００５０】
次いで、例えばＴａ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｒ又はＷ等の非磁性導電材料からなり、１層又は２層以上からなる厚さ１〜１０ｎｍ程度のキャップ層用の膜４４をスパッタリング法等によって成膜する（ステップＳ２５）。図４（Ａ）はこの状態を示している。
【００５１】
次に、このように形成したＴＭＲ多層膜について、トラック幅方向の幅を決めるパターニングを行う（ステップＳ２６）。まず、ＴＭＲ多層膜上にリフトオフ用のレジストパターンをなすマスク４５を形成し、このマスク４５を用いて、直進性が良好でありかつ積層面に対してほぼ垂直の入射角度を有する例えばＡｒイオン等によるイオンビームエッチングを行う。このミリングにより、積層面に対して実質的に垂直な（トラック幅方向の）側面を有するＴＭＲ積層体１３を得ることができる。この場合、マスク４５の膜厚が薄ければ、垂直に近い側面が得られるので望ましい。反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いれば薄いマスクを用いずとも垂直に近い側面を得ることができる。図４（Ｂ）はこのようにしてパターニングした状態を示しており、４０′は多層下地層、４１′は磁化固定層、４２′はトンネルバリア層、４３′は磁化自由層、４４′はキャップ層をそれぞれ表している。
【００５２】
次いで、その上に１〜３ｎｍ程度の極薄の第１の絶縁層用の膜４６を成膜する（ステップＳ２７）。この成膜は、特にＴＭＲ積層体１３の側面上に絶縁膜を形成するために、例えばＡｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等の絶縁材料をＡＬＤ又は低角度入射ＩＢＤを用いて成膜するものである。ＡＬＤは非常に薄い酸化膜等の膜を均一にピンホールフリーに作製可能な原子層堆積であり、低角度入射ＩＢＤは例えば０〜６５度の低角度θ（図４（Ｃ）参照）で入射するビームを用いたイオンビーム堆積であり、いずれも、積層面に対してほぼ垂直の、ＴＭＲ積層体１３の側面に極薄の膜を成膜可能な技術である。これにより、図４（Ｃ）に示すように、マスク４５上、ＴＭＲ積層体１３の側面上、及びＴＭＲ積層体１３の存在しない下部電極層１２の上表面上に非常に薄い第１の絶縁層用の膜４６が成膜される。
【００５３】
次いで、その上に、第１の絶縁層用の膜４６より厚い３〜２０ｎｍ程度の第２の絶縁層用の膜４７を成膜する（ステップＳ２８）。この成膜は、磁区制御用バイアス層の下の膜形成を行うためのものであり、例えばＡｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等の絶縁材料を積層面に対してほぼ垂直のビームなど成膜するものである。具体的には、積層面に対して実質的に垂直方向に入射するビームを用いたＩＢＤ、又は積層面に対して実質的に垂直方向の直進性に優れたスパッタリングによって行う。これにより、図４（Ｄ）に示すように、マスク４５の第１の絶縁層用の膜４６上、及びＴＭＲ積層体１３の存在しない領域における第１の絶縁層用の膜４６上に第２の絶縁層用の膜４７が成膜されるが、ＴＭＲ積層体１３の側面部分にはほとんど成膜されない。
【００５４】
次いで、その上に、厚さが１０〜４０ｎｍ程度の磁区制御用バイアス層用の膜４８を成膜する（ステップＳ２９）。この成膜は、例えば例えばＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ等の硬質磁性材料を積層面に対してほぼ垂直のビームなどで成膜するものである。具体的には、積層面に対して実質的に垂直方向に入射するビームを用いたＩＢＤ、又は積層面に対して実質的に垂直方向の直進性に優れたスパッタリングによって行う。これにより、図４（Ｅ）に示すように、マスク４５の領域における第２の絶縁層用の膜４７上、及びＴＭＲ積層体１３の存在しない領域における第２の絶縁層用の膜４７上に磁区制御用バイアス層用の膜４８が成膜されるが、ＴＭＲ積層体１３の側面部分にはほとんど成膜されない。
【００５５】
その後、マスク４５を剥離することによってリフトオフする（ステップＳ３０）。これにより、図４（Ｆ）に示すように、第１の絶縁層４６′、第２の絶縁層４７′及び磁区制御用バイアス層４８′が形成される。ＴＭＲ積層体１３の側面が積層面に対してほぼ垂直であるため、第２の絶縁層４７′、さらにその上の磁区制御用バイアス層４８′がＴＭＲ積層体１３のこの側面上にほとんど成膜されない。このため、リフトオフするのみでＴＭＲ積層体１３及び磁区制御用バイアス層４８′の上表面がかなり平坦となる。従って、ＣＭＰなどによる平坦化処理が不要となる。ただし、さらなる平坦化を行うために、ＣＭＰ処理を行ってももちろん良い。その場合にも、簡易なＣＭＰを行うのみで良好な平坦化表面を得ることができる。
【００５６】
次いで、ＴＭＲ積層体１３、第１の絶縁層４６′、第２の絶縁層４７′及び磁区制御用バイアス層４８′上に、Ｔａ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｒ又はＷ等の非磁性導電材料からなり、１層又は２層以上からなる厚さ０〜３０ｎｍ程度の追加のキャップ層４９をスパッタリング法等を用いて形成する（ステップＳ３１）。
【００５７】
その後、この追加のキャップ層４９上に、上部シールド層を兼用する上部電極層１５を形成する（ステップＳ３１）。上部電極層１５は、例えばフレームめっき法等によって、例えばＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮｉＣｏ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ等の金属磁性材料を厚さ０.１〜３μｍ程度に積層することによって形成される。図４（Ｇ）はこの状態を示している。
【００５８】
なお、ＴＭＲ積層体１３における磁化固定層、バリア層及び磁化自由層からなる感磁部を構成する各膜の態様は、以上に述べたものに限定されることなく、種々の材料及び膜厚が適用可能である。例えば、磁化固定層においては、反強磁性膜を除く３つの膜からなる３層構造の他に、強磁性膜からなる単層構造又はその他の層数の多層構造を採用することもできる。さらに、磁化自由層においても、２層構造の他に、高分極率膜の存在しない単層構造、又は磁歪調整用の膜を含む３層以上の多層構造を採用することも可能である。またさらに、感磁部において、磁化固定層、バリア層及び磁化自由層が、逆順に、即ち、磁化自由層、バリア層、磁化固定層の順に積層されていてもよい。ただし、この場合、磁化固定層内の反強磁性膜は最上の位置となる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＴＭＲ積層体１３の側面が積層面に対してほぼ垂直であるため、リフトオフするのみでＴＭＲ積層体１３及び磁区制御用バイアス層４８′の上表面がかなり平坦となり、ＣＭＰなどによる平坦化処理が不要となる。また、ＴＭＲ積層体１３のこのようなほぼ垂直の側面に第２の絶縁層４７′が形成されないことから、この側面と磁区制御用バイアス層４８′との絶縁を行うために、第１の絶縁層４６′をＴＭＲ積層体１３の側面に第２の絶縁層４７′とは別個に形成している。このように、第１の絶縁層４６′と第２の絶縁層４７′とを互いに別工程で作製しているために、第１の絶縁層４６′を第２の絶縁層４７′より大幅に薄い極薄に形成することができる。その結果、磁区制御用バイアス層４８′とＴＭＲ積層体１３の磁化自由層４３′との磁気的結合を強くして充分な磁区制御ができるようになる。さらに、第１の絶縁層４６′と第２の絶縁層４７′とを互いに別工程で作製しているので、第２の絶縁層４７′の膜厚を、磁区制御用バイアス層４８′高さ位置がＴＭＲ積層体１３の磁化自由層４３′の高さ位置に合致するように任意に調整することも可能である。もちろん、これら第１の絶縁層４６′及び第２の絶縁層４７′は、下部電極層１２と磁区制御用バイアス層４８′とを絶縁する役割をも有している。
【００６０】
第２の絶縁層４７′の下に位置している部分の第１の絶縁層４６′は、省略することが可能である。これは、第１の絶縁層用の膜４６の成膜を例えばθ＝０度の低角度入射ＩＢＤで行った場合に相当する。
【００６１】
第１の絶縁層用の膜４６及び第２の絶縁層用の膜４７を同一の装置によって連続的に成膜することが望ましい。この場合、成膜の順序は、第１の絶縁層用の膜４６が先であっても後であっても良い。なお、第１の絶縁層用の膜４６及び第２の絶縁層用の膜４７を別の装置で成膜したり、同一の装置であっても間に大気開放を行う成膜であっても良い。ただし、その場合は、第１の絶縁層用の膜４６を先に成膜することが望ましい。
【００６２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態として薄膜磁気ヘッドの製造工程を説明するフロー図である。
【図２】図１の実施形態によって製造される薄膜磁気ヘッドの構成を概略的に示す断面図である。
【図３】図１の製造工程において、読出しヘッド素子の製造工程の部分をより詳しく説明するフロー図である。
【図４】図３の製造工程を説明する工程断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  基板
１１  下地絶縁層
１２  下部電極層
１３  ＴＭＲ積層体
１４、１７  絶縁層
１５  上部電極層
１６  非磁性中間層
１８  バッキングコイル層
１９  バッキングコイル絶縁層
２０  主磁極層
２１  絶縁ギャップ層
２２  書込みコイル層
２３  書込みコイル絶縁層
２４  補助磁極層
２５  保護層
４０  多層下地層用の膜
４０′  多層下地層
４１  磁化固定層用の膜
４１′  磁化固定層用
４２  バリア層用の膜
４２′  バリア層用
４３  磁化自由層用の膜
４３′  磁化自由層
４４  キャップ層用の膜
４４′  キャップ層
４５  マスク
４６  第１の絶縁層用の膜
４６′  第１の絶縁層
４７  第２の絶縁層用の膜
４７′  第２の絶縁層
４８  磁区制御用バイアス層用の膜
４８′  磁区制御用バイアス層
４９  追加のキャップ層
【図１】
2007335727.tif 000003
【図２】
2007335727.tif 000004
【図３】
2007335727.tif 000005
【図４】
2007335727.tif 000006