(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に磁気抵抗効果膜を有する積層構造と、
前記磁気抵抗効果膜の表面のＡＢＳ側から見て両端部領域をそれぞれ覆うように設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜の表面全面を覆うと共に前記積層構造の側面に延在するように設けられた引き出し電極層とを備え、
前記磁気抵抗効果膜の側端面において前記磁気抵抗効果膜と前記引き出し電極層とが電気的に接続されると共に、前記磁気抵抗効果膜の表面の中央部分から前記引き出し電極層上にわたってシールドギャップ膜が設けられる
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記絶縁膜が、無機系絶縁材料により形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記無機系絶縁材料が、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムの少なくともいずれか一方である
ことを特徴とする請求項２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記絶縁膜の膜厚が、５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲である
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記積層構造は、バイアス磁界印加用磁性膜上に磁気分離膜を介して前記磁気抵抗効果膜を積層したものである
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記バイアス磁界印加用磁性膜が、前記磁気抵抗効果膜に横バイアスを印加するための磁性膜である
ことを特徴とする請求項５に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
前記磁気抵抗効果膜、前記磁気分離膜および前記バイアス磁界印加用磁性膜のなす側端面が、それらの積層方向に対して傾斜している
ことを特徴とする請求項５または６に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
表面に磁気抵抗効果膜を有する積層構造と、
前記磁気抵抗効果膜の表面のＡＢＳ側から見て両端部領域をそれぞれ覆うように設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜の表面全面を覆うと共に前記積層構造の側面に延在するように設けられ、前記磁気抵抗効果膜の側端面において前記磁気抵抗効果膜と電気的に接続された引き出し電極層と、
前記磁気抵抗効果膜の表面の中央部分から前記引き出し電極層上にわたって設けられたシールドギャップ膜
とを備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項９】
更に、前記磁気抵抗効果素子を挟んで対向するように配置され、前記磁気抵抗素子をシールドする２つのシールド層を備えた
ことを特徴とする請求項８に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１０】
更に、磁気的に連結され、且つ記録媒体に対向する側の一部がギャップ層を介して互いに対向する磁極部分を含み、それぞれ少なくとも１つの層からなる２つの磁性層と、この２つの磁性層の間に配設された薄膜コイルとを有する書き込み用の誘導型磁気変換素子を備えた
ことを特徴とする請求項８または９に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１１】
磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、
磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜の上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の上に、前記磁気抵抗効果膜をパターニングするための耐エッチング膜を形成する工程と、
前記耐エッチング膜をマスクとして前記絶縁膜の一部および前記磁気抵抗効果膜の一部を選択的に除去する工程と、
少なくとも前記絶縁膜の端部の近傍領域を覆うと共に、前記磁気抵抗効果膜の側端面において前記磁気抵抗効果膜と電気的に接続されるように引き出し電極層を形成する工程と、
前記引き出し電極層をマスクとして、前記絶縁膜の前記引き出し電極層に覆われていない部分を選択的に除去する工程
とを含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１２】
前記磁気抵抗効果膜を形成する工程の前に、
バイアス磁界印加用磁性膜を形成する工程と、
前記バイアス磁界印加用磁性膜の上に磁気分離膜を形成する工程
とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１３】
前記磁気抵抗効果膜、前記磁気分離膜および前記バイアス磁界印加用磁性膜のなす側端面を、それらの積層方向に対して傾斜するように形成する
ことを特徴とする請求項１２に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１４】
前記絶縁膜および前記磁気抵抗効果膜をそれぞれ選択的に除去する工程を、ドライエッチングにより行う
ことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１５】
前記ドライエッチングをそれぞれ同一のチャンバ内において行う
ことを特徴とする請求項１４に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１６】
前記絶縁膜を選択的に除去する工程を、反応性イオンエッチングにより行う
ことを特徴とする請求項１４または１５に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１７】
前記反応性イオンエッチングを四フッ化炭素または塩素系ガスを用いて行う
ことを特徴とする請求項１６に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１８】
前記磁気抵抗効果膜を選択的に除去する工程を、イオンビームエッチングにより行う
ことを特徴とする請求項１４または１５に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１９】
前記耐エッチング膜として、断面がＴ字形状のフォトレジストパターンを用いる
ことを特徴とする請求項１１ないし１８のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２０】
前記引き出し電極層をマスクとしたドライエッチングにより、前記絶縁膜を選択的に除去する
ことを特徴とする請求項１１ないし１９のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２１】
前記絶縁膜を無機系絶縁材料により形成する
ことを特徴とする請求項１１ないし２０のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２２】
前記無機系絶縁材料を、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムの少なくともいずれか一方により形成する
ことを特徴とする請求項１１ないし２１のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２３】
前記絶縁膜の膜厚を５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲に形成する
ことを特徴とする請求項１１ないし２２のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２４】
磁気抵抗効果素子を含む薄膜磁気ヘッドを製造する方法であって、
前記磁気抵抗効果素子を形成する方法が、請求項１１ないし２３のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法である
ことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２５】
第１のシールド層を形成する工程と、
前記第１のシールド層の上に、第１のシールドギャップ膜を形成する工程と、
前記第１のシールドギャップ膜の上に磁気抵抗効果素子を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果素子の上に第２のシールドギャップ膜を形成する工程と、
前記第２のシールドギャップ膜の上に第２のシールド層を形成する工程とを含み、
前記磁気抵抗効果素子を形成する方法が、請求項１１ないし２３のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法である
ことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２６】
更に、磁気的に連結され、且つ記録媒体に対向する側の一部がギャップ層を介して互いに対向する磁極部分を含み、それぞれ少なくとも１つの層からなる２つの磁性層と、この２つの磁性層の間に配設された薄膜コイルとを有する書き込み用の誘導型磁気変換素子を形成する工程
を含むことを特徴とする請求項２４または２５に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果膜を有する磁気抵抗効果素子、少なくともそれを用いた薄膜磁気ヘッド、および、それらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスク装置の面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、書き込み用の誘導型磁気変換素子を有する記録ヘッドと読み出し用の磁気抵抗（以下、ＭＲ（Magneto Resistive ）とも記す。）素子を有する再生ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗（以下、ＡＭＲ（Anisotropic Magneto Resistive ）と記す。）効果を用いたＡＭＲ素子と、巨大磁気抵抗（以下、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive ）と記す。）効果を用いたＧＭＲ素子とがあり、ＡＭＲ素子を用いた再生ヘッドはＡＭＲヘッドあるいは単にＭＲヘッドと呼ばれ、ＧＭＲ素子を用いた再生ヘッドはＧＭＲヘッドと呼ばれる。ＡＭＲヘッドは、面記録密度が１ギガビット／（インチ）2 を超える再生ヘッドとして利用され、ＧＭＲヘッドは、面記録密度が３ギガビット／（インチ）2 を超える再生ヘッドとして利用されている。
【０００３】
ＡＭＲヘッドは、ＡＭＲ効果を有するＡＭＲ膜を備えている。ＧＭＲヘッドは、ＡＭＲ膜を、ＧＭＲ効果を有するＧＭＲ膜に置き換えたもので、構造上はＡＭＲヘッドと同様である。ただし、ＧＭＲ膜は、ＡＭＲ膜よりも、同じ外部磁界を加えたときに大きな抵抗変化を示す。このため、ＧＭＲヘッドは、ＡＭＲヘッドよりも、再生出力を３〜５倍程度大きくすることができると言われている。
【０００４】
一般的に、ＡＭＲ膜は、ＭＲ効果を示す磁性体を膜としたもので、単層構造になっている。これに対して、多くのＧＭＲ膜は、複数の膜を組み合わせた多層構造になっている。ＧＭＲ効果が発生するメカニズムにはいくつかの種類があり、そのメカニズムによってＧＭＲ膜の層構造が変わる。ＧＭＲ膜としては、超格子ＧＭＲ膜、グラニュラ膜、スピンバルブ膜等が提案されているが、比較的構成が単純で、弱い磁界でも大きな抵抗変化を示し、量産を前提とするＧＭＲ膜としては、スピンバルブ膜が有力である。このように、再生ヘッドは、例えば、ＭＲ膜をＡＭＲ膜からＧＭＲ膜等の磁気抵抗感度の優れた構造に変えることで、容易に、性能を向上させることができる。
【０００５】
ここで、図１２ないし図１９を参照して、従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法の一例として、複合型薄膜磁気ヘッド（ＡＭＲヘッド）の製造方法の一例について説明する。なお、図１２ないし図１６はエアベアリング面（ＡＢＳ）に垂直な断面の拡大構造を、また、図１７ないし図１９では、（ａ）がエアベアリング面に垂直な断面構造を示し、（ｂ）は磁極部分のエアベアリング面に平行な断面構造をそれぞれ示している。
【０００６】
まず、図１２に示したように、例えばアルティック（Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ）よりなる基板１０１上に、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）よりなる絶縁層１０２を、約５〜１０μｍ程度の厚みで堆積する。次に、絶縁層１０２上に、磁性材料よりなる再生ヘッド用の下部シールド層１０３を、２〜３μｍの厚みに形成する。次に、下部シールド層１０３上に、例えばアルミナまたはチッ化アルミニウムを５０〜１００ｎｍの厚みにスパッタ堆積し、絶縁層としての下部シールドギャップ膜１０４を形成する。次に、下部シールドギャップ膜１０４上に、バイアス磁界印加用のＳＡＬ（Soft Adjacent Layer)膜１０５ａ、磁気分離膜としてのタンタル（Ｔａ）膜１０５ｂおよびＡＭＲ膜１０５ｃを、この順で、数十ｎｍの厚みに形成する。
【０００７】
次に、図１３に示したように、ＡＭＲ膜１０５ｃ上に選択的にフォトレジストパターン１０６ａを形成する。このとき、リフトオフを容易に行うことができるような形状、例えば断面形状がＴ型のフォトレジストパターン１０６ａを形成する。次に、フォトレジストパターン１０６ａをマスクとして、例えばイオンミリングによってＡＭＲ膜１０５ｃ、タンタル（Ｔａ）膜１０５ｂおよびＳＡＬ膜１０５ａをテーパ形状にエッチングしてＡＭＲ素子１０５を形成する。
【０００８】
次に、図１４に示したように、下部シールドギャップ膜１０４上に、フォトレジストパターン１０６ａをマスクとして、ＡＭＲ膜１０５ｃに電気的に接続される一対の第１の電極層１０７ａを、数十ｎｍの厚みに形成する。この第１の電極層１０７ａは引き出し電極層（リード）であり、ＡＭＲ膜１０５ｃの端部近傍（側端面および表面の両端領域）を覆うように形成される。第１の電極層１０７ａは、例えばチタン・タングステン合金（ＴｉＷ）により形成される。
【０００９】
次に、図１５に示したように、フォトレジストパターン１０６ａをリフトオフする。次に、図１５では図示しないが、第１の電極層１０７ａに電気的に接続される一対の第２の電極層１０７ｂ（図１７（ｂ）参照）を、１００〜３００ｎｍの厚みで、所定のパターンに形成する。第２の電極層１０７ｂは、例えば、銅（Ｃｕ）によって形成される。
【００１０】
次に、図１６に示したように、下部シールドギャップ膜１０４およびＡＭＲ膜１０５ｃ上に、絶縁層としての上部シールドギャップ膜１０８を、５０〜１５０ｎｍの厚みに形成し、ＡＭＲ膜１０５ｃをシールドギャップ膜１０４，１０８内に埋設する。次に、上部シールドギャップ膜１０８上に、磁性材料からなり、再生ヘッドと記録ヘッドの双方に用いられる上部シールド層兼下部磁極（以下、上部シールド層と記す。）１０９を、約３μｍの厚みに形成する。
【００１１】
次に、図１７に示したように、上部シールド層１０９上に、絶縁膜、例えばアルミナ膜よりなる記録ギャップ層１１０を、０．２〜０．３μｍの厚みに形成し、この記録ギャップ層１１０上に、スロートハイトを決定するフォトレジスト層１０６ｂを、約１．０〜２．０μｍの厚みで、所定のパターンに形成する。次に、フォトレジスト層１０６ｂ上に、誘導型の記録ヘッド用の第１層目の薄膜コイル１１１を、３μｍの厚みに形成する。次に、フォトレジスト層１０６ｂおよびコイル１１１上に、フォトレジスト層１０６ｃを所定のパターンに形成する。次に、フォトレジスト層１０６ｃ上に、第２層目の薄膜コイル１１２を、３μｍの厚みに形成する。次に、フォトレジスト層１０６ｃおよび薄膜コイル１１２上に、フォトレジスト層１０６ｄを所定のパターンに形成する。
【００１２】
次に、図１８に示したように、薄膜コイル１１１，１１２よりも後方（図１８における右側）の位置において、磁路形成のために、記録ギャップ層１１０を部分的にエッチングして開口１１０ａを形成する。次に、記録ギャップ層１１０、フォトレジスト層１０６ｂ〜１０６ｄ上に、記録ヘッド用の磁性材料、例えばパーマロイ（ＮｉＦｅ）またはＦｅＮよりなる上部磁極１１３を、約３μｍの厚みに形成する。上部磁極１１３は、薄膜コイル１１１，１１２よりも後方の位置において、開口１１０ａを介して上部シールド層（下部磁極）１０９と接触し、磁気的に連結される。
【００１３】
次に、図１９に示したように、上部磁極１１３をマスクとして、イオンミリングによって、記録ギャップ層１１０と上部シールド層（下部磁極）１０９をエッチングする。次に、上部磁極１１３上に、例えばアルミナよりなるオーバーコート層１１４を、２０〜３０μｍの厚みに形成する。最後に、スライダの機械加工を行って、記録ヘッドおよび再生ヘッドのエアベアリング面を形成して、薄膜磁気ヘッドが完成する。図１９に示したように、上部磁極１１３、記録ギャップ層１１０および上部シールド層（下部磁極）１０９の一部の各側壁が垂直に自己整合的に形成された構造は、トリム（Trim）構造と呼ばれる。このトリム構造によれば、狭トラックの書き込み時に発生する磁束の広がりによる実効トラック幅の増加を防止することができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ヘッドの高記録面密度化は、ひとつには、トラック幅の微細化によって実現される。
【００１５】
しかし、例えば１０ギガビット／（インチ）2 の記録面密度に対応するためには、サブミクロン寸法のトラック幅が要求される。ここで、トラック幅は、本来、磁気抵抗素子のパターン寸法によって決定される。すなわち、上記の例では、図１３に示したように、フォトレジストパターン１０６ａの幅Ｗによってトラック幅が決定される。従って、フォトレジストパターン１０６ａを精度良く形成することにより、トラック幅を正確に制御することが可能である。
【００１６】
しかしながら、トラック幅がサブミクロン寸法になると、フォトリソグラフィー技術によるパターン化だけでは、再生トラック幅が決定されなくなってきている。
【００１７】
すなわち、上記の例のような磁気抵抗効果を利用した再生ヘッドは、このＡＭＲ素子１０５のパターンから引き出し電極層（図１７の第１の電極層１０７ａおよび第２の電極層１０７ｂ）を必要としている。ここで、上記の例からも明らかなように、引き出し電極層としての第１の電極層１０７ａは、フォトレジストパターン１０６ａをマスクとして、例えば、スパッタ法により形成されるが、このときフォトレジストパターン１０６ａの傘領域の下へ一部が食い込むように形成される。そのため、フォトレジストパターン１０６ａのリフトオフプロセスの後には、第１の電極層１０７ａは磁気抵抗素子１０５の側端面および表面の端部領域それぞれと電気的に接続された状態となる。そのため、有効なトラック幅は、図１４に示したように、ＡＭＲ素子１０５における第１の電極層１０７ａ，１０７ａの間の領域の幅Ｗ1 となる。
【００１８】
しかしながら、第１の電極層１０７ａのＡＭＲ素子１０５との重なり部分（オーバーラップ部分）にはばらつきが生じやすく、有効なトラック幅Ｗ1 が変動する。すなわち、一般的には、トラック幅は磁気抵抗素子パターンの幅で決定されるものの、上述のような例では、磁気抵抗素子パターンが折角サブミクロン寸法にパターン化されても、その引き出し電極層との重なり部分のばらつきによって、有効なトラック幅の微細化、つまり高記録面密度化を実現できないという問題があった。
【００１９】
なお、上述の説明における、ＡＭＲ膜とＳＡＬ膜とを積層した構造をＧＭＲ膜で置き換えることが可能であり、このＧＭＲ膜を用いた場合も上記と同様の問題がある。
【００２０】
なお、特開昭６４−３５７１７号公報および特開平４−１４３９１４号公報には、導電性電極膜上にＭＲ膜を設け、その中間のＭＲ素子の作用領域（再生トラック幅）となるべき部分に絶縁層を設け、この絶縁層の幅によってトラック幅を規定する方法が開示されている。この方法では、絶縁層と導電体（引き出し電極層）の重なり部分のばらつきに影響されることなくトラック幅を規定することができる。しかしながら、この方法では、電極膜とシールド膜との間の絶縁性を保つために用いられているシールドギャップ膜が厚くなり、サーマルアスピリティ（Thermal Asperity) が悪く、再生出力が最大限には得られないという問題がある。なお、サーマルアスピリティとは、再生時における再生ヘッドの自己発熱による再生特性の劣化をいう。
【００２１】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、磁気抵抗効果膜と引き出し電極層との重なり部分にばらつきが生じても、例えば再生ヘッドにおいては、トラック幅がばらつくことがなく、サブミクロン，更にはハーフミクロン寸法のトラック幅を正確に規定でき、且つ、サーマルアスピリティが悪化することのない磁気抵抗効果素子およびその製造方法を提供することにある。
【００２２】
本発明の第２の目的は、上記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明による磁気抵抗効果素子は、表面に磁気抵抗効果膜を有する積層構造と、磁気抵抗効果膜の表面のＡＢＳ側から見て両端部領域をそれぞれ覆うように設けられた絶縁膜と、絶縁膜の表面全面を覆うと共に積層構造の側面に延在するように設けられた引き出し電極層とを備え、磁気抵抗効果膜の側端面において磁気抵抗効果膜と引き出し電極層とが電気的に接続されると共に、磁気抵抗効果膜の表面の中央部分から引き出し電極層上にわたってシールドギャップ膜が設けられるものである。
【００２４】
本発明による磁気抵抗効果素子では、磁気抵抗効果膜と引き出し電極層とが重なっている部分にのみ絶縁膜が介在しているため、磁気抵抗効果膜上においては、磁気抵抗効果膜と引き出し電極層との間は電気的には接続されておらず、両者の間の電気的接続は磁気抵抗効果膜の側端面においてのみなされる。よって、例えば再生ヘッドでは、磁気抵抗効果膜のパターン幅が有効なトラック幅となり、磁気抵抗効果膜と引き出し電極層との重なり量にばらつきが生じても、再生トラック幅にはばらつきは発生しない。
【００２５】
本発明による磁気抵抗効果素子では、絶縁膜を、無機系絶縁材料、例えば、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムの少なくともいずれか一方により形成するようにしてもよい。また、この絶縁膜の膜厚は、５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲とすることが好ましい。
【００２６】
また、本発明による磁気抵抗効果素子では、更に、磁気抵抗効果膜に磁気分離膜を介して積層したバイアス磁界印加用磁性膜を備える構成としてもよく、更に、バイアス磁界印加用磁性膜を、磁気抵抗効果膜に横バイアスを印加するための磁性膜とするようにしてもよい。
【００２７】
なお、本明細書においては、磁気抵抗効果膜または磁気抵抗効果素子の各「側端面」、あるいは、磁気抵抗効果膜、磁気分離膜およびバイアス磁界印加用磁性膜のなす「側端面」とは、磁気抵抗効果膜等の膜厚方向と平行な方向の面をいうものとする。
【００２８】
但し、本発明による磁気抵抗効果素子では、更に、磁気抵抗効果膜、磁気分離膜およびバイアス磁界印加用磁性膜のなす側端面が、それらの積層方向に対して傾斜するように構成することもできる。
【００２９】
本発明による薄膜磁気ヘッドは、磁気抵抗効果素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、磁気抵抗効果素子が、本発明の磁気抵抗効果素子であるように構成したものである。
【００３０】
本発明による薄膜磁気ヘッドでは、更に、磁気抵抗効果素子を挟んで対向するように配置され、磁気抵抗素子をシールドする２つのシールド層を備えるように構成してもよい。
【００３１】
本発明による薄膜磁気ヘッドでは、更に、磁気的に連結され、且つ記録媒体に対向する側の一部がギャップ層を介して互いに対向する磁極部分を含み、それぞれ少なくとも１つの層からなる２つの磁性層と、この２つの磁性層の間に配設された薄膜コイルとを有する書き込み用の誘導型磁気変換素子を備えるように構成することもできる。
【００３２】
本発明による磁気抵抗効果素子の製造方法は、磁気抵抗効果膜を形成する工程と、磁気抵抗効果膜の上に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜の上に、磁気抵抗効果膜をパターニングするための耐エッチング膜を形成する工程と、耐エッチング膜をマスクとして絶縁膜の一部および磁気抵抗効果膜の一部を選択的に除去する工程と、少なくとも絶縁膜の端部の近傍領域を覆うと共に、磁気抵抗効果膜の側端面において磁気抵抗効果膜と電気的に接続されるように引き出し電極層を形成する工程と、引き出し電極層をマスクとして、絶縁膜の引き出し電極層に覆われていない部分を選択的に除去する工程とを含むものである。
【００３３】
本発明による磁気抵抗効果素子の製造方法では、磁気抵抗効果膜を形成する工程の前に、バイアス磁界印加用磁性膜を形成する工程と、バイアス磁界印加用磁性膜の上に磁気分離膜を形成する工程とを含むようにしてもよい。
【００３４】
また、本発明による磁気抵抗効果素子の製造方法では、磁気抵抗効果膜、磁気分離膜およびバイアス磁界印加用磁性膜のなす側端面を、それらの積層方向に対して傾斜するように形成してもよい。
【００３５】
また、本発明による磁気抵抗効果素子の製造方法では、絶縁膜および磁気抵抗効果膜をそれぞれ選択的に除去する工程を、ドライエッチングにより行うことが望ましく、更に、これらのドライエッチングはそれぞれ同一のチャンバ内において行うことが望ましい。
【００３６】
更に、本発明による磁気抵抗効果素子の製造方法では、絶縁膜を選択的に除去する工程を、反応性イオンエッチングにより行うようにしてもよく、また、この反応性イオンエッチングを四フッ化炭素または塩素系ガスを用いて行うようにしてもよい。
【００３７】
更に、本発明による磁気抵抗効果素子の製造方法では、磁気抵抗効果膜を選択的に除去する工程を、イオンビームエッチングにより行うようにしてもよい。
【００３８】
また、本発明による磁気抵抗効果素子の製造方法では、耐エッチング膜として、断面がＴ字形状のフォトレジストパターンを用いるようにしてもよい。
【００３９】
また、本発明による磁気抵抗効果素子の製造方法では、引き出し電極層をマスクとしたドライエッチングにより、絶縁膜を選択的に除去するようにしてもよい。
【００４０】
更に、本発明による磁気抵抗効果素子の製造方法では、絶縁膜を無機系絶縁材料により形成し、更に、無機系絶縁材料を、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムの少なくともいずれか一方により形成するようにしてもよい。
【００４１】
また、本発明による磁気抵抗効果素子の製造方法では、絶縁膜の膜厚を５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲に形成することが望ましい。
【００４２】
本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法は、磁気抵抗効果素子を、上記の磁気抵抗効果素子の製造方法により形成するものである。
【００４３】
本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法では、更に、第１のシールド層を形成する工程と、第１のシールド層の上に、第１のシールドギャップ膜を形成する工程と、第１のシールドギャップ膜の上に磁気抵抗効果素子を形成する工程と、磁気抵抗効果素子の上に第２のシールドギャップ膜を形成する工程と、第２のシールドギャップ膜の上に第２のシールド層を形成する工程とを含むようにしてもよい。
【００４４】
本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法では、更に、磁気的に連結され、且つ記録媒体に対向する側の一部がギャップ層を介して互いに対向する磁極部分を含み、それぞれ少なくとも１つの層からなる２つの磁性層と、この２つの磁性層の間に配設された薄膜コイルとを有する書き込み用の誘導型磁気変換素子を形成する工程を含むようにしてもよい。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明の磁気抵抗効果素子の応用例の１つである薄膜磁気ヘッドを例に説明する。
【００４６】
図１ないし図８は、本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法としての複合型薄膜磁気ヘッド（ＡＭＲヘッド）の製造工程を表すものである。ここで、図１ないし図７はエアベアリング面（ＡＢＳ）に垂直な断面の拡大構造を、また、図８では、（ａ）がエアベアリング面に垂直な断面構造を示し、（ｂ）は磁極部分のエアベアリング面に平行な断面構造をそれぞれ示している。なお、本発明の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは以下の方法によって具現化されるので、ここでは合わせて説明する。
【００４７】
まず、図１に示したように、例えばアルティック（Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ）よりなる基板１上に、例えばスパッタ法によりアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）よりなる絶縁層２を、約５〜１０μｍ程度の厚みで堆積する。次に、絶縁層２上に、例えばめっき法により、例えばパーマロイ（ＮｉＦｅ）などの磁性材料よりなる再生ヘッド用の下部シールド層３を、２〜３μｍの厚みに形成する。この下部シールド層３が、本発明における「一方のシールド層または第１のシールド層」に対応している。
【００４８】
続いて、下部シールド層３上に、例えばアルミナまたはチッ化アルミニウムを５０〜１００ｎｍの厚みにスパッタ法により堆積し、絶縁層としての下部シールドギャップ膜４を形成する。この下部シールドギャップ膜４が本発明における「第１のシールドギャップ膜」に対応している。次に、下部シールドギャップ膜４上に、例えばスパッタ法により、ＳＡＬ（Soft Adjacent Layer)膜５ａ、タンタル（Ｔａ）膜５ｂおよびＡＭＲ膜５ｃをこの順で、数十ｎｍの厚みに形成する。
【００４９】
ＳＡＬ膜５ａは、本発明における「バイアス磁界印加用磁性膜」に対応し、具体的には、軟磁性膜、例えば、ニッケル・鉄・クロム合金（ＮｉＦｅＣｒ）やコバルト・ニオブ合金（ＣｏＮｂ）などの材料が用いられる。タンタル膜５ｂは本発明における「磁気分離膜」に対応している。ＡＭＲ膜５ｃは本発明における「磁気抵抗効果膜」に対応しており、例えば、パーマロイ（ＮｉＦｅ）などの高飽和磁性材料を用いて形成される。
【００５０】
更に、本実施の形態では、このＡＭＲ膜５ｃ上に、例えばスパッタ法により、例えばアルミナや窒化アルミニウムなどの無機系絶縁材料からなる膜厚５ｎｍ〜１０ｎｍの薄い絶縁膜５ｄを形成する。絶縁膜５ｄが本発明の「絶縁膜」に対応している。
【００５１】
次に、図２に示したように、絶縁膜５ｄ上の、ＡＭＲ素子を形成すべき位置に選択的にフォトレジストパターン６ａを形成する。本実施の形態では、このフォトレジストパターン６ａの断面形状を、リフトオフを容易に行うことができるようなＴ字状とする。
【００５２】
続いて、図３に示したように、フォトレジストパターン６ａをマスクとして、表面の薄い絶縁膜５ｄをドライエッチングにより選択的に除去する。ドライエッチングとしては、例えば、四フッ化炭素（ＣＦ4 ）または塩化ボロン（ＢＣｌ3 ），塩素（Ｃｌ2 ）等のガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching) 、あるいは特開平６−３２５３３０号公報に開示されたような、フッ化炭素系ガスを用いたプラズマエッチングが用いられる。
【００５３】
続いて、同じくドライエッチング、具体的にはイオンビームエッチング、例えばＡｒ（アルゴン）系のガスを用いたイオンミリング法によって、例えば１５〜３０°の傾斜角度を有する傾斜（テーパ）面が形成されるように、ＡＭＲ膜５ｃ、タンタル（Ｔａ）膜５ｂおよびＳＡＬ膜５ａを斜め方向からエッチングして磁気抵抗効果素子５のパターンを形成する。なお、ここでの傾斜角度は、磁気抵抗効果素子５の下地層である下部シールドギャップ膜４の表面に対する、磁気抵抗効果素子５の側端面５’のなす角度をいう。このように磁気抵抗効果素子５に傾斜面を形成することにより、磁気抵抗効果素子５と後述の引き出し電極層（第１の電極層７ａ）との間の接触抵抗が良好になる。
【００５４】
なお、薄い絶縁膜５ｄのエッチングには、ＡＭＲ膜５ｃを腐食させる危険性が少ないことから、四フッ化炭素（ＣＦ4 ）のガスが好適である。但し、他の塩素系のガス（ＢＣｌ3 ，Ｃｌ2 ）を用いた場合でも、その後、ＡＭＲ膜５ｃ等のエッチングにイオンミリングにより行うことで、腐食の原因となる塩素系のガスが除去されるため問題はない。また、本実施の形態では、絶縁膜５ｄのエッチング（ＲＩＥ）工程と、ＡＭＲ膜５ｃ等のエッチング（イオンビームエッチング）工程を同一チャンバ内で行うようにすれば、真空中での同時処理が可能であるため、ＲＩＥプロセスでのＡＭＲ膜５ｃの腐食発生を防止することができる。
【００５５】
次に、図４に示したように、下部シールドギャップ膜４上に、フォトレジストパターン６ａをマスクとして、ＡＭＲ素子５に電気的に接続される一対の第１の電極層７ａを、例えば、スパッタ法により数十ｎｍの厚みに形成する。この第１の電極層７ａは、下部シールドギャップ膜４からＡＭＲ素子５の側端面５’にかけて接すると共に、ＡＭＲ素子５の表面（すなわち、ＡＭＲ膜５ｃの表面）の両端部領域を覆うように形成される。なお、この第１の電極層７ａは、例えば、タンタル（Ｔａ）と金（Ａｕ）との積層膜、チタン・タングステン合金（ＴｉＷ）とコバルト・白金合金（ＣｏＰｔ）の積層膜、窒化チタン（ＴｉＮ）とコバルト・白金合金（ＣｏＰｔ）との積層膜等により形成される。なお、この第１の電極層７ａが本発明における「引き出し電極層」に対応している。
【００５６】
次に、図５に示したように、フォトレジストパターン６ａをリフトオフする。これによりフォトレジストパターン６ａと共に不要な第１の電極層が除去される。続いて、第１の電極層７ａをマスクとしたＲＩＥにより、絶縁膜５ｄの、ＡＭＲ膜５ｃと第１の電極層７ａとが重なる部分以外の領域を選択的に除去する。このとき、ＡＭＲ素子５と第１の電極層７ａとが重なっている部分の絶縁膜５ｄはそのままＡＭＲ素子５上に残存しているため、ＡＭＲ素子５の表面領域では、第１の電極層７ａとＡＭＲ素子５とが非導通状態となる。
【００５７】
次に、図５では図示しないが、第１の電極層７ａに電気的に接続される一対の第２の電極層７ｂ（図８（ｂ），図９，１０参照）を、例えばスパッタ法により、１００〜３００ｎｍの厚みで所定のパターンに形成する。第２の電極層は７ｂ、例えば銅（Ｃｕ）によって形成される。
【００５８】
次に、図６に示したように、第１の電極層７ａおよびＡＭＲ膜５ｃを覆うようにして、窒化アルミニウム等からなる絶縁層としての上部シールドギャップ膜８を、５０〜１００ｎｍの厚みに形成し、ＡＭＲ膜５ｃをシールドギャップ膜４，８内に埋設する。この上部シールドギャップ膜８が本発明の「第２のシールドギャップ膜」に対応する。
【００５９】
次に、図７に示したように、上部シールドギャップ膜８上に、磁性材料からなり、再生ヘッドと記録ヘッドの双方に用いられる上部シールド層兼下部磁極（以下，上部シールド層と記す。）９を、約３μｍの厚みに形成する。この上部シールド層９は、例えば、パーマロイ（ＮｉＦｅ）や、窒化鉄（ＦｅＮ）により形成される。なお、この上部シールド層９が本発明の「他方のシールド層または第２のシールド層」に対応している。
【００６０】
次に、図８（ａ），（ｂ）に示したように、上部シールド層９上に、絶縁膜、例えばアルミナ膜よりなる記録ギャップ層１０を、例えばスパッタ法により、０．２〜０．３μｍの厚みに形成し、この記録ギャップ層１０上に、スロートハイトを決定するフォトレジスト層６ｂを、約１．０〜２．０μｍの厚みで、所定のパターンに形成する。続いて、フォトレジスト層６ｂ上に、誘導型の記録ヘッド用の第１層目の薄膜コイル１１を、３μｍの厚みに形成する。引き続き、フォトレジスト層６ｂおよび薄膜コイル１１上に、フォトレジスト層６ｃを、所定のパターンに形成する。
【００６１】
次に、フォトレジスト層６ｃ上に、第２層目の薄膜コイル１２を、３μｍの厚みに形成する。次に、フォトレジスト層６ｃおよび薄膜コイル１２上に、フォトレジスト層６ｄを所定のパターンに形成する。次に、薄膜コイル１１，１２よりも後方（図８（ａ）における右側）の位置において、磁路形成のために、記録ギャップ層１０を部分的にエッチングして開口１０ａを形成する。続いて、記録ギャップ層１０、フォトレジスト層６ｂ〜６ｄ上に、記録ヘッド用の磁性材料、例えばパーマロイ（ＮｉＦｅ）または窒化鉄（ＦｅＮ）よりなる上部磁極１３を、めっき法やスパッタ法により、約３μｍの厚みに形成する。この上部磁極１３は、薄膜コイル１１，１２よりも後方の位置において、開口１０ａを介して上部シールド層（下部磁極）９と接触し、磁気的に連結される。なお、この上部磁極１３は、微細加工を容易とするために、磁極先端部（ポールチップ）と、ヨーク部を兼ねた磁性層とに２分割した構成とすることもできる。
【００６２】
次に、上部磁極１３をマスクとして、例えば、イオンミリングによって、記録ギャップ層１０と上部シールド層（下部磁極）９をエッチングし、トリム構造とする。これにより狭トラックの書き込み時に発生する磁束の拡がりによる実効トラック幅の増加を防止することができる。次に、上部磁極１３上に、例えばアルミナよりなるオーバーコート層１４を、２０〜３０μｍの厚みに形成する。最後に、スライダの機械加工を行って、記録ヘッドおよび再生ヘッドのエアベアリング面を形成して、薄膜磁気ヘッドが完成する。
【００６３】
図９および図１０は、上述のようにして製造された薄膜磁気ヘッドの平面図である。なお、図９では、オーバーコート層１４を省略している。図１０は、下部シールドギャップ膜４上に、ＡＭＲ膜５ｃ、第１の電極層７ａおよび第２の電極層７ｂを形成した後の状態を示す平面図である。なお、図８における（ａ）は、図９におけるＡ−Ａ′線断面を表し、（ｂ）は、図９におけるＢ−Ｂ′線断面を表している。
【００６４】
以上のように本実施の形態により製造された薄膜磁気ヘッドでは、ＡＭＲ素子５の表面の、ＡＭＲ素子５と第１の電極層７ａとが重なっている部分には絶縁膜５ｄが介在している。従って、ＡＭＲ素子５の表面においては、ＡＭＲ素子５と第１の電極層７ａとの間は電気的には接続されず、ＡＭＲ素子５と第１の電極層７ａとの間の電気的接続はＡＭＲ素子５の側端面５’のみおいてなされる。すなわち、有効なトラック幅は、ＡＭＲ膜５ｃのパターン幅によって規定されることとなる。よって、製造プロセスにおいて、ＡＭＲ膜５ｃと第１の電極層７ａとの重なり部分にばらつきが生じても、再生ヘッドのトラック幅が変動することはない。従って、サブミクロン、ハーフミクロン寸法となっても、再生ヘッドのトラック幅を正確にコントロールすることが可能になる。また、本実施の形態では、従来技術のように、シールドギャップ膜が厚くなることがないので、サーマルアスピリティが悪化することがなく、再生出力も大きくとることができる。
【００６５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、ＳＡＬ膜とＡＭＲ膜との積層構造のＡＭＲ素子について説明したが、この積層構造を種々の構造のＧＭＲ膜で置き換えることが可能である。例えば、ＧＭＲ膜としてスピンバルブ型の多層膜を用いる場合には、その一例として、次のような積層構造の多層膜を形成すればよい。すなわち、まず、パーマロイ（ＮｉＦｅ）などからなる強磁性層（フリー層）を形成し、銅（Ｃｕ）などの非磁性導電層を介して、パーマロイ（ＮｉＦｅ）やコバルト（Ｃｏ）を含む合金などからなる強磁性層（ピン層）を形成する。更に、この強磁性層上に、イリジウム・マンガン合金（ＩｒＭｎ）、白金・マンガン合金（ＰｔＭｎ）あるいはニッケル・マンガン合金（Ｎｉ・Ｍｎ）などからなる反強磁性層を形成し、最後に、保護層としてのタンタル膜を形成する。
【００６６】
また、本実施の形態において示したＳＡＬ膜は、ＡＭＲ膜に横バイアスを加える機能を有する磁性膜の一例である。従って、例えば、硬磁性膜や反強磁性膜と強磁性膜との積層膜などを用いて一定の磁場を加えても同様の機能を有するため、これらを用いることもできる。
【００６７】
更に、本実施の形態の変形例として、図１１に示したように、ＳＡＬ膜５ａとＡＭＲ膜５ｃとの積層構造の両側に、縦バイアスを加える縦バイアス膜５ｅを備えるようにしてもよい。このような構成とすると、電流は、この縦バイアス膜５ｅを通してＡＭＲ膜５ｃに流れる。なお、縦バイアス膜５ｅとしては、硬磁性膜や反強磁性膜と強磁性膜との積層膜などを用いることができる。
【００６８】
また、上記実施の形態では、基板１側に読み取り用のＡＭＲ素子を形成し、その上に、書き込み用の誘導型磁気変換素子を積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。また、誘導型磁気変換素子を積層することなく、再生専用の薄膜磁気ヘッドとしてもよい。
【００６９】
更に、上記実施の形態では、本発明の磁気抵抗効果素子を薄膜磁気ヘッドの再生ヘッドに用いた例を示したが、本発明の磁気抵抗効果素子はこの他に、例えば、加速度を感知するセンサや磁気信号を記憶させるメモリなどにも用いることができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子、または、請求項１１ないし２３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法、若しくは、請求項８ないし１０のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド、または、請求項２４ないし２６のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、磁気抵抗効果膜の表面の、磁気抵抗効果膜と引き出し電極層とが重なっている部分にのみ絶縁膜を介在させるようにしたので、磁気抵抗効果膜と引き出し電極層との間の電気的接続は磁気抵抗効果膜の側端面のみにおいてなされる。すなわち、例えば再生ヘッドでは、その有効なトラック幅は、磁気抵抗効果膜パターンの幅によって規定される。よって、磁気抵抗効果膜と引き出し電極層との重なり領域にばらつきが生じても、再生ヘッドのトラック幅が変動することはなく、サブミクロン、ハーフミクロン寸法のトラック幅を正確にコントロールすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法における一工程を説明するための断面図である。
【図２】図１に続く工程を説明するための断面図である。
【図３】図２に続く工程を説明するための断面図である。
【図４】図３に続く工程を説明するための断面図である。
【図５】図４に続く工程を説明するための断面図である。
【図６】図５に続く工程を説明するための断面図である。
【図７】図６に続く工程を説明するための断面図である。
【図８】図７に続く工程を説明するための断面図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造途中の状態を表す平面図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの変形例を表す断面図である。
【図１２】従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法における一工程を説明するための断面図である。
【図１３】図１２に続く工程を説明するための断面図である。
【図１４】図１３に続く工程を説明するための断面図である。
【図１５】図１４に続く工程を説明するための断面図である。
【図１６】図１５に続く工程を説明するための断面図である。
【図１７】図１６に続く工程を説明するための断面図である。
【図１８】図１７に続く工程を説明するための断面図である。
【図１９】図１８に続く工程を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１…基板、２…絶縁層、３…下部シールド層、４…下部シールドギャップ膜、５ａ…ＳＡＬ膜、５ｂ…タンタル膜、５ｃ…ＡＭＲ膜、５ｄ…絶縁膜、５…ＡＭＲ素子、５′…側端面、６ａ…フォトレジストパターン、７ａ…第１の電極層、７ｂ…第２の電極層、８…上部シールドギャップ膜、９…上部シールド層兼下部磁極、１０…記録ギャップ層、１１，１２…薄膜コイル、１３…上部磁極、１４…オーバーコート層
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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