JP2000155915A - 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法Info
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Abstract
厚くすることなく、磁気抵抗素子に接続される電極とシ
ールド層との間の絶縁性能を向上させる。 【解決手段】 下部シールド層3は、MR素子5に接続
される電極を構成する導電層7bを収容するための空間
を有する枠状に形成される。導電層7bは、下部シール
ド層3の空間(溝)内に、絶縁膜2aを介して下部シー
ルド層3に対して絶縁された状態で配置される。MR素
子5と導電層7bは、電極層7aによって接続される。
Description
し用の磁気抵抗素子を有する薄膜磁気ヘッドおよびその
製造方法に関する。
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 Re
sistive )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GM
R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。
は、MR膜をAMR膜からGMR膜等の磁気抵抗感度の
優れた材料あるいは構造に変える方法や、MR膜のMR
ハイトを最適化する方法等がある。このMRハイトと
は、MR素子のエアベアリング面側の端部から反対側の
端部までの長さ(高さ)をいい、エアベアリング面の加
工の際の研磨量によって制御されるものである。なお、
ここにいうエアベアリング面は、薄膜磁気ヘッドの、磁
気記録媒体と対向する面であり、トラック面とも呼ばれ
る。
を磁性材料によって電気的および磁気的にシールド(遮
蔽)した構造のものが多い。
従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法の一例として、複合型
薄膜磁気ヘッドの製造方法の一例について説明する。な
お、図24ないし図31において、(a)はエアベアリ
ング面に垂直な断面を示し、(b)は磁極部分のエアベ
アリング面に平行な断面を示している。
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。
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、再生用のM
R素子105を形成するためのMR膜を、数十nmの厚
みに形成する。次に、このMR膜上に、MR素子105
を形成すべき位置に選択的にフォトレジストパターン1
06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106を形成する。次に、フォトレジ
ストパターン106をマスクとして、例えばイオンミリ
ングによってMR膜をエッチングして、MR素子105
を形成する。なお、MR素子105は、GMR素子でも
よいし、AMR素子でもよい。
ドギャップ膜104上に、フォトレジストパターン10
6をマスクとして、MR素子105に電気的に接続され
る一対の第1の電極層107を、数十nmの厚みに形成
する。第1の電極層107は、例えば、TiW,CoP
t,TiW,Taを積層して形成される。次に、図27
に示したように、フォトレジストパターン106をリフ
トオフする。次に、図27では図示しないが、第1の電
極層107に電気的に接続される一対の第2の電極層
を、50〜100nmの厚みで、所定のパターンに形成
する。第2の電極層は、例えば、銅(Cu)によって形
成される。第1の電極層107および第2の電極層は、
MR素子105に電気的に接続される電極(リードとも
言う。)を構成する。
ドギャップ膜104およびMR素子105上に、絶縁層
としての上部シールドギャップ膜108を、50〜15
0nmの厚みに形成し、MR素子105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。
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111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111上に、誘導型の記録ヘッド用の第
1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111およびコイル112
上に、フォトレジスト層113を、所定のパターンに形
成する。次に、フォトレジスト層113上に、第2層目
の薄膜コイル114を、3μmの厚みに形成する。次
に、フォトレジスト層113およびコイル114上に、
フォトレジスト層115を、所定のパターンに形成す
る。
2,114よりも後方(図30(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11
0を部分的にエッチングする。次に、記録ギャップ層1
10、フォトレジスト層111,113,115上に、
記録ヘッド用の磁性材料、例えば高飽和磁束密度材のパ
ーマロイ(NiFe)またはFeNよりなる上部磁極1
16を、約3μmの厚みに形成する。この上部磁極11
6は、コイル112,114よりも後方の位置におい
て、上部シールド層(下部磁極)109と接触し、磁気
的に連結している。
16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116上に、例えばア
ルミナよりなるオーバーコート層117を、20〜30
μm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31に示
したように、上部磁極116、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(Tri
m)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。
上に、MR素子105、第1の電極層107および第2
の電極層118を形成した後の状態を示す平面図であ
る。図33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33では、オーバーコー
ト層117を省略している。なお、図24ないし図31
における(a)は、図33におけるA−A′線断面を表
し、(b)は、図33におけるB−B′線断面を表して
いる。
来の薄膜磁気ヘッドでは、MR素子105をシールドす
るための下部シールド層103と上部シールド層109
との間に、広い領域にわたって、極めて薄い下部シール
ドギャップ膜104、上部シールドギャップ膜108を
介して、MR素子105に接続された電極層107,1
18が介挿された構造になっている。そのため、電極層
107,118とシールド層103,109との間のシ
ールドギャップ膜104,108に、高い絶縁性能が求
められる。また、この絶縁性能が、薄膜磁気ヘッドの歩
留りを大きく左右していた。
の性能が向上してくると、サーマルアスピリティ(Ther
mal Asperity)が問題となってくる。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
再生特性の劣化を言う。このサーマルアスピリティを克
服するため、従来は、下部シールド層103やシールド
ギャップ膜104,108の材料として冷却効率の優れ
た材料が求められていた。そのため、従来、下部シール
ド層103には、パーマロイやセンダスト等の磁性材料
が用いられていた。また、シールドギャップ膜104,
108は、アルミナ等を例えば100〜150nmの厚
みでスパッタによって形成していた。そして、このシー
ルドギャップ膜104,108によって、MR素子10
5および電極層107,118とシールド層103,1
09との間の磁気的および電気的な絶縁を得るようにな
っていた。
は、サーマルアスピリティの克服が避けられないことか
ら、最近では、シールドギャップ膜104,108の厚
みを、例えば50〜100nmにする等、どんどん薄く
することによって、MR素子105の冷却効率を上げ
て、サーマルアスピリティを克服する方法が採られてい
た。
4,108はスパッタによって形成するため、パーティ
クル(微粒子)や膜のピンホールによって、MR素子1
05および電極層107,118と、シールド層10
3,109との間の磁気的および電気的な絶縁の不良が
発生しやすく、これは、シールドギャップ膜104,1
08を薄くすると、より顕著になるという問題点があ
る。
には、MR素子における微小な抵抗変化に対応する微小
な出力信号変化を検出できるように、MR素子に接続さ
れる電極の配線抵抗は低いほどよい。そのため、従来
は、電極層118は、大面積となるように設計される場
合が多い。しかしながら、そうすると、電極層118と
シールドギャップ膜104,108が対向する部分の面
積も大きくなり、上述のようにシールドギャップ膜10
4,108が薄い場合には、電極層118とシールド層
103,109との間の磁気的および電気的な絶縁の不
良がより多く発生しやすいという問題点がある。
性を向上させるために、MR素子に接続される電極の配
線抵抗は低いことが望まれるが、従来の薄膜磁気ヘッド
では、シールド層103,109間に介挿された、厚み
が50〜100nm程度の薄い電極層107,118に
よって電極が形成されているため、電極の配線抵抗を低
くするのには限界があるという問題点があった。
が要求されることから、MR素子も微小なものが要求さ
れる。特にGMRヘッドになると、微小なMR素子の出
力信号を正確に読み取る必要がある。そのためには、誘
導型の記録ヘッドにおけるコイル等の内部要因やハード
ディスク装置のモータ等の外部要因によるノイズの低減
を図る必要がある。しかしながら、従来の薄膜磁気ヘッ
ドでは、電極層118にノイズが乗り、このノイズが再
生ヘッドの性能を劣化させるおそれがあるという問題点
があった。
は、リードの電気抵抗を下げると共に、リードと上シー
ルドとの間の絶縁不良を防止するために、MR素子に接
続されたリードを上下シールド間から引き出す方向の下
シールドの寸法を、上シールドの寸法よりも短く形成す
ると共に、リードの厚さを、上下シールド間に挟まれた
部分で薄く形成し、下シールドから外れた部分で下方に
突出して厚く形成する技術が示されている。
シールドによってほとんどシールドされない構造となる
ため、高出力を求めるGMRヘッドでは、コイルからの
磁束をひろいやすく、そのため、リードにノイズが乗り
やすくなるという問題点がある。
MR素子に接続された導体を、MR素子とシールド層と
の間の絶縁層に形成された溝部に埋め込むことにより、
シールドギャップ間隔を小さくする技術が示されてい
る。
ールド層との間の絶縁性能が向上されるわけではない。
ので、その第1の目的は、磁気抵抗素子とシールド層と
の間の絶縁層を厚くすることなく、磁気抵抗素子に接続
される電極とシールド層との間の絶縁性能を向上させる
ことができるようにし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。
続される電極の配線抵抗をより低くできるようにした薄
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。
するノイズの影響を低減できるようにした薄膜磁気ヘッ
ドおよびその製造方法を提供することにある。
は、磁気抵抗素子と、この磁気抵抗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ための
2つのシールド層と、磁気抵抗素子と各シールド層との
間に設けられた絶縁層と、磁気抵抗素子に接続される電
極とを備え、一方のシールド層は、電極の一部を収容す
るための空間を有する枠状に形成され、電極の少なくと
も一部は、一方のシールド層の空間内に、一方のシール
ド層に対して絶縁された状態で配置されているものであ
る。
子を挟んで対向するように配置された2つのシールド層
のうちの一方のシールド層が、電極の一部を収容するた
めの空間を有する枠状に形成され、電極の少なくとも一
部が、一方のシールド層の空間内に、一方のシールド層
に対して絶縁された状態で配置される。
のシールド層と電極は、例えば、これらの間に設けられ
た絶縁膜によって絶縁されている。
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ていても
よい。
気抵抗素子と、この磁気抵抗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ための第1お
よび第2のシールド層と、磁気抵抗素子と第1および第
2のシールド層との間に設けられた第1および第2の絶
縁層と、磁気抵抗素子に接続される電極とを備えた薄膜
磁気ヘッドの製造方法であって、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の絶縁層
を形成する工程と、第1の絶縁層の上に、磁気抵抗素子
を形成する工程と、磁気抵抗素子および第1の絶縁層の
上に、第2の絶縁層を形成する工程と、第2の絶縁層の
上に、第2のシールド層を形成する工程とを含み、第1
のシールド層を形成する工程または第2のシールド層を
形成する工程が、電極の一部を収容するための空間を有
する枠状に、第1のシールド層または第2のシールド層
を形成し、更に、電極の少なくとも一部が、空間内に、
第1のシールド層または第2のシールド層に対して絶縁
された状態で配置されるように、電極を形成する工程を
含むものである。
磁気抵抗素子を挟んで対向するように配置された2つの
シールド層のうちの一方のシールド層が、電極の一部を
収容するための空間を有する枠状に形成され、電極の少
なくとも一部が、一方のシールド層の空間内に、一方の
シールド層に対して絶縁された状態で配置される。
では、一方のシールド層と電極は、例えば、これらの間
に設けられた絶縁膜によって絶縁される。
では、電極を形成する工程は、例えば、一方のシールド
層の空間内および一方のシールド層の上に、絶縁膜を介
して、電極の一部となる電極用層を形成し、一方のシー
ルド層が露出するように、電極用層を平坦化して、電極
の一部を形成する。
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
る工程を含んでいてもよい。
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。まず、図1ないし図11を参照して、本発明の第1
の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の製造方法について説明する。な
お、図1ないし図9において、(a)はエアベアリング
面に垂直な断面を示し、(b)は磁極部分のエアベアリ
ング面に平行な断面を示している。
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の上に、例えばアルミナ(A
l2O3 )よりなる絶縁層2を、約5μmの厚みで堆積
する。
部シールド層をフレームめっき法にて形成する際に使用
される電極膜としてのシード層を、スパッタによって形
成する。
に、フォトレジスト膜をマスクとして、フレームめっき
法にて、磁性材料、例えばパーマロイ(NiFe)を約
2〜3μmの厚みで選択的に形成して、再生ヘッド用の
下部シールド層3を形成する。次に、下部シールド層3
が形成されない領域におけるシード層を選択的に除去す
る。後で詳しく説明するが、本実施の形態では、下部シ
ールド層3は、その内側に、後述する電極の一部をなす
導電層を収容するための空間を有する枠状に形成され
る。
上に、例えばアルミナよりなる絶縁膜2aを、0.3〜
0.8μmの厚みに形成する。次に、絶縁膜2aの上
に、MR素子に接続される電極(リード)の一部となる
一対の電極用層7Aを、例えば銅(Cu)によって、3
〜4μmの厚みに形成する。この電極用層7Aは、例え
ば、めっき法や、スパッタや、CVD(chemical vapor
deposition )によって形成される。
やCMP(化学機械研磨)によって、電極用層7Aを、
下部シールド層3の表面に至るまで研磨して平坦化す
る。次に、下部シールド層3用の不要部分のフレームパ
ターンと、電極用層7Aの不要な部分を選択的にエッチ
ングによって除去する。これにより、電極用層7Aは、
MR素子に接続される電極の一部をなす導電層7bとな
る。このようにして、枠状の下部シールド層3の内側に
形成された空間内に、絶縁膜2aを介して、自己整合的
に導電層7bが収容された構造が得られる。
8μmの厚みの絶縁膜2aによって完全に覆われた下部
シールド層3の内側の空間内に、自己整合的に正確に収
容されるように形成される。従って、導電層7bと下部
シールド層3との間の絶縁性能は極めて高く、導電層7
bと下部シールド層3との間において、パーティクルや
膜のピンホール等による磁気的および電気的な絶縁の不
良をなくすことができる。
層3および導電層7bの上に、スパッタにより、チッ化
アルミニウムやアルミナ等の絶縁材を、約40〜100
nmの厚みに形成して、絶縁層としての下部シールドギ
ャップ膜4aを形成する。下部シールドギャップ膜4a
を形成する際には、予め、後述する電極層と導電層7b
とを電気的に接続するためのコンタクトホールを形成す
る部分に、リフトオフを容易に行うことができるよう
に、例えばT型のフォトレジストパターンを形成してお
き、下部シールドギャップ膜4aの形成後、フォトレジ
ストパターンをリフトオフすることにより、コンタクト
ホールを形成する。なお、コンタクトホールは、フォト
リソグラフィを用いて、下部シールドギャップ膜4aを
選択的にエッチングして形成してもよい。また、同様に
して、下部シールドギャップ膜4aには、導電層7b
を、スライダに形成されるパッドとの接続用の導電層に
接続するためのコンタクトホール21が形成される。
に、再生用のMR素子5を形成するためのMR膜を、ス
パッタにより、数十nmの厚みに形成する。次に、この
MR膜の上に、MR素子5を形成すべき位置に選択的
に、図示しないフォトレジストパターンを形成する。こ
のとき、リフトオフを容易に行うことができるように、
例えばT型のフォトレジストパターンを形成する。次
に、フォトレジストパターンをマスクとして、例えば、
アルゴン系のイオンミリングによってMR膜をエッチン
グして、MR素子5を形成する。なお、MR素子5は、
GMR素子でもよいし、AMR素子でもよい。
に、同じフォトレジストパターンをマスクとして、MR
素子5に電気的に接続される一対の電極層7aを、スパ
ッタにより、80〜150nmの厚みに形成する。電極
層7aは、例えば、TiW,CoPt,TiW,Ta,
Auを積層して形成される。また、電極層7aは、下部
シールドギャップ膜4aに形成されたコンタクトホール
を介して、導電層7bに対して電気的に接続される。電
極層7aおよび導電層7bが、MR素子5に接続される
電極を構成する。
素子5および電極層7aの上に、スパッタにより、チッ
化アルミニウムやアルミナ等の絶縁材を、約50〜10
0nmの厚みに形成して、絶縁層としての上部シールド
ギャップ膜4bを形成して、MR素子5をシールドギャ
ップ膜4a,4b内に埋設する。
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層(以下、上部
シールド層と記す。)8を形成する。この上部シールド
層8は、NiFeや、チッ化鉄(FeN)やその化合
物、Fe−Co−Zrのアモルファス等の高飽和磁束密
度材を用いて形成してもよいし、NiFeと高飽和磁束
密度材を重ねて形成してもよい。また、上部シールド層
8を形成する際に同時に、上部シールド層8と同じ材料
を用い、コンタクトホール21の上に、導電層7bに接
続される導電層22を形成する。
述のような高飽和磁束密度材を用いて、それぞれ1.5
〜2.5μmの厚みで、上部シールド層8の上に下部磁
極チップ9を形成し、上下の磁極層を接続する部分にお
ける上部シールド層8の上に磁路形成用の磁性層10を
形成し、導電層22の上に導電層23を形成する。
酸化膜よりなる絶縁層11を、6〜8μmの厚みに形成
する。そして、下部磁極チップ9、磁性層10および導
電層23の表面が露出するように、全体を平坦化する。
この平坦化は、機械的な研磨やCMP等を用いて行うこ
とができる。このような平坦化処理を行うことにより、
MR素子5のパターンによって下部磁極チップ9に発生
する段差がなくなり、下部磁極チップ9の表面が平坦に
なり、その後に形成される記録ヘッドの磁極部分の記録
ギャップ層を平坦にすることができる。その結果、高周
波領域における書き込み特性を向上させることができ
る。
面の上に、アルミナ膜等の絶縁膜よりなる記録ギャップ
層12を、0.2〜0.3μmの厚みに形成する。次
に、フォトリソグラフィを用いて、磁性層10および導
電層23の上の記録ギャップ層12を部分的にエッチン
グして、コンタクトホールを形成する。
2の上に、記録ヘッド用の磁性材料によって、記録ヘッ
ドのトラック幅を決定する上部磁極チップ13を例えば
2〜3μmの厚みに形成すると共に、磁性層10の上
に、上部磁極チップ13と同じ材料を用いて、磁路形成
用の磁性層14を例えば2〜3μmの厚みに形成する。
上部磁極チップ13は、例えば、NiFe(Ni:80
重量%,Fe:20重量%)や、高飽和磁束密度材料で
あるNiFe(Ni:50重量%,Fe:50重量%)
等の材料を用い、めっき法によって形成してもよいし、
チッ化鉄(FeN)やその化合物等の高飽和磁束密度材
をスパッタし、パターニングして形成してもよい。な
お、上部磁極チップ13の材料としては、上記の例の他
に、Fe−Co−Zrのアモルファス等の高飽和磁束密
度材を用いても良い。また、上部磁極チップ13は、上
述の種々の材料を2種類以上重ねて形成してもよい。上
部磁極チップ13に高飽和磁束密度材を用いることによ
り、コイルによって発生する磁束が、途中で飽和するこ
となく、有効に、磁極部分に到達するようになるため、
記録密度の高い記録ヘッドを形成することができる。
13の両側における記録ギャップ層12をドライエッチ
ングにより除去した後、露出した下部磁極チップ9を、
上部磁極チップ13をマスクとして、イオンミリングに
よって、例えば0.3〜0.5μmエッチングして、ト
リム構造とする。
ッド用の第1層目の薄膜コイル15を、例えばめっき法
により、1.5〜2.5μmの厚みに形成する。このと
き、同時に、導電層23の上に導電層24を形成する。
ナ膜あるいはシリコン酸化膜等の絶縁層16を、3〜4
μmの厚みに形成する。そして、上部磁極チップ13お
よび磁性層14の表面が露出するように、全体を平坦化
する。この平坦化は、機械的な研磨やCMP等を用いて
行うことができる。次に、第1層目の薄膜コイル15と
後述する第2層目の薄膜コイルとの接続部分、および導
電層24の上の部分において、絶縁層16にコンタクト
ホールを形成する。
コイル17を、例えばめっき法により、1.5〜2.5
μmの厚みに形成する。このとき、同時に、導電層24
の上に導電層25を形成する。次に、絶縁層15および
コイル17の上に、フォトレジストよりなる絶縁層18
を、所定のパターンに形成する。次に、例えば250°
C程度の温度にてキュアを施す。
プ13から絶縁層18を経て磁性層14に至る領域の上
に、記録ヘッド用の磁性材料よりなる上部磁極層19
を、約3〜4μmの厚みに形成する。この上部磁極層1
9は、磁性層14,10を介して上部シールド層8と接
触し、磁気的に連結している。次に、上部磁極層19の
上に、例えばアルミナよりなるオーバーコート層20を
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。
8、下部磁極チップ9、記録ギャップ層12、上部磁極
チップ13、上部磁極層19、磁性層10,14および
薄膜コイル15,17は、本発明における誘導型磁気変
換素子に対応する。
1は図4の平面図である。これらの図に示したように、
下部シールド層3は、内側に導電層7bを収容するため
の空間3aを有する枠状に形成されている。導電層7b
は、絶縁膜2aを介して、下部シールド層3の内側の空
間内に収容されている。
ば、MR素子に5接続される電極(リード)の一部をな
す導電層7bを、絶縁膜2aを介して、下部シールド層
3の内側の空間内に収容したので、導電層7bと下部シ
ールド層3との間の絶縁性能を極めて高くすることがで
き、導電層7bと下部シールド層3との間の磁気的およ
び電気的な絶縁の不良をなくすことができる。
ギャップ膜4aおよび上部シールドギャップ膜4bを介
して上部シールド層8と対向するが、大部分は上部シー
ルド層8と対向しない構造であるため、導電層7bと上
部シールド層8との間の絶縁性能も極めて高くすること
ができ、導電層7bと上部シールド層8との間の磁気的
および電気的な絶縁の不良をなくすことができる。
が下部シールドギャップ膜4aと上部シールドギャップ
膜4bとの間に介挿された構造ではないので、導電層7
bが下部シールドギャップ膜4a、上部シールドギャッ
プ膜4bを介して下部シールド層3、上部シールド層8
と広い面積で対向することがない。従って、下部シール
ドギャップ膜4a、上部シールドギャップ膜4bを薄く
しても、導電層7bと下部シールド層3および上部シー
ルド層8との間の絶縁性能を高く維持することができ
る。
ールドギャップ膜4aおよび上部シールドギャップ膜4
bを厚くすることなく、MR素子5に接続される電極と
下部シールド層3および上部シールド層8との間の絶縁
性能を向上させることができる。
スピリティを改善するために、下部シールドギャップ膜
4aおよび上部シールドギャップ膜4bを十分薄くする
ことが可能となり、再生ヘッドの性能を向上させること
ができる。
を十分厚く形成することができるので、MR素子5に接
続される電極の配線抵抗をより低くすることができる。
これにより、MR素子5における微小な抵抗変化に対応
する微小な出力信号変化を感度よく検出することが可能
となり、この点からも再生ヘッドの性能を向上させるこ
とができる。
ちの、下部シールド層3の空間3a内に配置された部分
は、両側から下部シールド層3に挟み込まれてシールド
される構造となっている。従って、MR素子5に対す
る、誘導型の記録ヘッドにおけるコイルから発生する磁
気等の内部要因やハードディスク装置のモータ等の外部
要因によるノイズの影響を低減することができる。特
に、MR素子5の近傍では、導電層7bは、両側面側が
下部シールド層3によってシールドされ、上面側が上部
シールド層8によってシールドされる構造となっている
ので、電極層7aを介して導電層7bに接続されるMR
素子5に対するノイズの影響をより低減することができ
る。これらの点からも、再生ヘッドの性能を向上させる
ことができる。
における上部側の磁性層を、上部磁極チップ13と上部
磁極層19とに分離したので、上部磁極チップ13の微
細化が可能となり、サブミクロン寸法の狭トラックの記
録ヘッドを簡単に形成することが可能となる。また、上
部磁極層19は、上部磁極チップ13の上面と3つの側
面の計4面で、上部磁極チップ13に接する。そのた
め、上部磁極層19を通過する磁束が、飽和することな
く効率よく、上部磁極チップ13に流れ込むため、記録
密度の高い記録ヘッドを形成することができる。また、
本実施の形態によれば、微細に形成した上部磁極チップ
13をマスクとして、下部磁極チップ9をエッチングし
てトリム構造とすることができるので、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。
図23を参照して、本発明の第2の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
の製造方法について説明する。なお、図12ないし図2
0において、(a)はエアベアリング面に垂直な断面を
示し、(b)は磁極部分のエアベアリング面に平行な断
面を示している。
図12に示したように、例えばアルティック(Al2 O
3 ・TiC)よりなる基板1の上に、例えばアルミナ
(Al2 O3 )よりなる絶縁層2を、約5μmの厚みで
堆積する。
上に、めっき法によって、磁性材料、例えばパーマロイ
(NiFe)を約2〜3μmの厚みで選択的に形成し
て、再生ヘッド用の下部シールド層3を形成する。
上に、例えばアルミナよりなる絶縁膜2aを、0.3〜
0.8μmの厚みに形成する。次に、絶縁膜2aの上
に、MR素子に接続される電極の一部となる一対の電極
用層7Aを、例えば銅(Cu)によって、3〜4μmの
厚みに形成する。この電極用層7Aは、例えば、めっき
法や、スパッタや、CVDによって形成される。次に、
全体にアルミナ膜あるいはシリコン酸化膜よりなる絶縁
層31を、4〜5μmの厚みに形成する。
ド層3の表面が露出するように、全体を平坦化する。こ
の平坦化は、機械的な研磨やCMP等を用いて行うこと
ができる。この平坦化により、電極用層7Aは導電層7
bとなり、枠状の下部シールド層3の内側に形成された
空間内に、絶縁膜2aを介して、自己整合的に導電層7
bが収容された構造が得られる。また、この平坦化によ
り、導電層7bのうちの外縁部は露出し、その内側の大
部分は、絶縁層31によって覆われた構造が得られる。
8μmの厚みの絶縁膜2aによって完全に覆われた下部
シールド層3の内側の空間内に、自己整合的に正確に収
容されるように形成される。従って、導電層7bと下部
シールド層3との間の絶縁性能は極めて高く、導電層7
bと下部シールド層3との間において、パーティクルや
膜のピンホール等による磁気的および電気的な絶縁の不
良をなくすことができる。
ド層3、導電層7bおよび絶縁層31の上に、スパッタ
により、チッ化アルミニウムやアルミナ等の絶縁材を、
約50〜100nmの厚みに形成して、第1の下部シー
ルドギャップ膜44aを形成する。第1の下部シールド
ギャップ膜44aを形成する際には、予め、後述する電
極層と導電層7bとを電気的に接続するためのコンタク
トホールと、導電層7bをパッドとの接続用の導電層に
接続するためのコンタクトホール21とを形成する。
めのコンタクトホールよりも磁極部分とは反対側の部分
における第1の下部シールドギャップ膜44aの上に、
チッ化アルミニウムやアルミナ等の絶縁材を、0.1〜
0.3μmの厚みに形成して、第2の下部シールドギャ
ップ膜44bを形成する。なお、便宜上、図では、第1
の下部シールドギャップ膜44aと第2の下部シールド
ギャップ膜44bを、1つの層で表している。
ドギャップ膜44aの上に、再生用のMR素子5を形成
するためのMR膜を、スパッタにより、数十nmの厚み
に形成する。次に、このMR膜の上に、MR素子5を形
成すべき位置に選択的に、図示しないフォトレジストパ
ターンを形成する。このとき、リフトオフを容易に行う
ことができるように、例えばT型のフォトレジストパタ
ーンを形成する。次に、フォトレジストパターンをマス
クとして、例えば、アルゴン系のイオンミリングによっ
てMR膜をエッチングして、MR素子5を形成する。な
お、MR素子5は、GMR素子でもよいし、AMR素子
でもよい。
ストパターンをマスクとして、MR素子5に電気的に接
続される一対の電極層7aを、スパッタにより、80〜
150nmの厚みに形成する。電極層7aは、例えば、
TiW,CoPt,TiW,Ta,Auを積層して形成
される。また、電極層7aは、第1の下部シールドギャ
ップ膜44aに形成されたコンタクトホールを介して、
導電層7bに対して電気的に接続される。電極層7aお
よび導電層7bが、MR素子5に接続される電極を構成
する。
ドギャップ膜44bの上に、スパッタにより、チッ化ア
ルミニウムやアルミナ等の絶縁材を、約50〜100n
mの厚みに形成して、第1の上部シールドギャップ膜4
4cを形成する。次に、MR素子5および第1の上部シ
ールドギャップ膜44cの上に、スパッタにより、チッ
化アルミニウムやアルミナ等の絶縁材を、0.1〜0.
3μmの厚みに形成して、第2の上部シールドギャップ
膜44dを形成して、MR素子5をシールドギャップ膜
44a,44d内に埋設する。なお、便宜上、図では、
第1の上部シールドギャップ膜44cと第2の上部シー
ルドギャップ膜44dを、1つの層で表している。
dの上に、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層(以
下、上部シールド層と記す。)8を形成する。この上部
シールド層8は、NiFeや、チッ化鉄(FeN)やそ
の化合物、Fe−Co−Zrのアモルファス等の高飽和
磁束密度材を用いて形成してもよいし、NiFeと高飽
和磁束密度材を重ねて形成してもよい。また、上部シー
ルド層8を形成する際に同時に、上部シールド層8と同
じ材料を用い、コンタクトホール21の上に、導電層7
bに接続される導電層22を形成する。
上述のような高飽和磁束密度材を用いて、それぞれ1.
5〜2.5μmの厚みで、上部シールド層8の上に下部
磁極チップ9を形成し、上下の磁極層を接続する部分に
おける上部シールド層8の上に磁路形成用の磁性層10
を形成し、導電層22の上に導電層23を形成する。
酸化膜よりなる絶縁膜32を、0.3〜0.5μmの厚
みに形成する。次に、絶縁膜32の上に、記録ヘッド用
の第1層目の薄膜コイル33を、例えばめっき法によ
り、1〜2μmの厚みに形成する。次に、全体にアルミ
ナ膜あるいはシリコン酸化膜よりなる絶縁層34を、4
〜6μmの厚みに形成する。そして、下部磁極チップ
9、磁性層10および導電層23の表面が露出するよう
に、全体を平坦化する。この平坦化は、機械的な研磨や
CMP等を用いて行うことができる。このような平坦化
処理を行うことにより、MR素子5のパターンによって
下部磁極チップ9に発生する段差がなくなり、下部磁極
チップ9の表面が平坦になり、その後に形成される記録
ヘッドの磁極部分の記録ギャップ層を平坦にすることが
できる。その結果、高周波領域における書き込み特性を
向上させることができる。
た面の上に、アルミナ膜等の絶縁膜よりなる記録ギャッ
プ層12を、0.2〜0.3μmの厚みに形成する。次
に、例えば、反応性イオンエッチング、イオンビームミ
リング等のドライエッチングを用いて、磁性層10の
上、導電層23の上、および第1層目の薄膜コイル33
と第2層目の薄膜コイルとの接続部分における記録ギャ
ップ層12を部分的にエッチングして、コンタクトホー
ルを形成する。
2の上に、記録ヘッド用の磁性材料によって、記録ヘッ
ドのトラック幅を決定する上部磁極チップ13を例えば
3〜5μmの厚みに形成すると共に、磁性層10の上
に、上部磁極チップ13と同じ材料を用いて、磁路形成
用の磁性層14を例えば3〜5μmの厚みに形成する。
上部磁極チップ13は、例えば、NiFe(Ni:80
重量%,Fe:20重量%)や、高飽和磁束密度材料で
あるNiFe(Ni:50重量%,Fe:50重量%)
等の材料を用い、めっき法によって形成してもよいし、
チッ化鉄(FeN)やその化合物等の高飽和磁束密度材
をスパッタし、パターニングして形成してもよい。な
お、上部磁極チップ13の材料としては、上記の例の他
に、Fe−Co−Zrのアモルファス等の高飽和磁束密
度材を用いても良い。また、上部磁極チップ13は、上
述の種々の材料を2種類以上重ねて形成してもよい。上
部磁極チップ13に高飽和磁束密度材を用いることによ
り、コイルによって発生する磁束が、途中で飽和するこ
となく、有効に、磁極部分に到達するようになるため、
記録密度の高い記録ヘッドを形成することができる。
13の両側における記録ギャップ層12をドライエッチ
ングにより除去した後、露出した下部磁極チップ9を、
上部磁極チップ13をマスクとして、イオンミリングに
よって、例えば0.4μmエッチングして、トリム構造
とする。
酸化膜よりなる絶縁膜35を、0.3〜0.5μmの厚
みに形成する。なお、絶縁膜35には、第1層目の薄膜
コイル33と第2層目の薄膜コイルとの接続部分にコン
タクトホールを形成する。次に、絶縁膜35の上に、記
録ヘッド用の第2層目の薄膜コイル36を、例えばめっ
き法により、1.5〜2.5μmの厚みに形成する。こ
のとき、同時に、導電層23の上に導電層24を形成す
る。次に、全体にアルミナ膜あるいはシリコン酸化膜よ
りなる絶縁層37を、4〜5μmの厚みに形成する。そ
して、上部磁極チップ13および磁性層14の表面が露
出するように、全体を平坦化する。この平坦化は、機械
的な研磨やCMP等を用いて行うことができる。この平
坦化により、上部磁極チップ13の最終的な厚みを2〜
3μmにする。
に、第2層目の薄膜コイル36と第3層目の薄膜コイル
との接続部分と、導電層24の上の部分とにコンタクト
ホールを形成する。次に、絶縁層37の上に、第3層目
の薄膜コイル38を、例えばめっき法により、1.5〜
2.5μmの厚みに形成する。このとき、同時に、導電
層24の上に導電層25を形成する。次に、絶縁層37
およびコイル38の上に、フォトレジストよりなる絶縁
層39を、所定のパターンに形成する。次に、例えば2
50°C程度の温度にてキュアを施す。
ップ13から絶縁層39を経て磁性層14に至る領域の
上に、記録ヘッド用の磁性材料よりなる上部磁極層19
を、2〜3μmの厚みに形成する。この上部磁極層19
は、磁性層14,10を介して上部シールド層8と接触
し、磁気的に連結している。
19の上に、例えばアルミナよりなるオーバーコート層
20を形成する。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。
2は図14の平面図、図23は図19の平面図である。
これらの図に示したように、下部シールド層3は、内側
に導電層7bを収容するための空間3aを有する枠状に
形成されている。導電層7bは、絶縁膜2aを介して、
下部シールド層3の内側の空間内に収容されている。
6,38を備えたので、狭トラックでオーバーライト特
性が優れ、高周波に対応可能な薄膜磁気ヘッドを得るこ
とができる。また、本実施の形態では、1層目のコイル
33を、記録ギャップ層12の下側の下部磁極チップ9
と磁性層10との間の空間に配置しているので、3層の
コイル33,36,38を備えながら、エイペックス
部、すなわち山状に盛り上がったコイル部分の高さを低
くでき、その結果、記録トラック幅を決定する上部磁極
チップ13および上部磁極層19を微細に形成すること
ができ、記録トラック幅を小さくすることが可能とな
る。
33の形成後、および2層目のコイル36の形成後に、
それぞれコイル33,36を覆う絶縁層34,37を平
坦化しているので、2層目のコイル36および3層目の
コイル38の微細化が可能となり、薄膜磁気ヘッド全体
に占めるコイルの面積を小さくすることができ、その結
果、磁路長を短くでき、記録ヘッドの性能を向上させる
ことが可能となる。
および効果は、第1の実施の形態と同様である。
さない。例えば、上記各実施の形態では、基体側に読み
取り用のMR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。
変換素子を形成し、その上に、読み取り用のMR素子を
形成してもよい。このような構造は、例えば、上記各実
施の形態に示した上部磁極層の機能を有する磁性膜を下
部磁極層として基体側に形成し、記録ギャップ膜を介し
て、それに対向するように上記各実施の形態に示した下
部磁極層の機能を有する磁性膜を上部磁極層として形成
することにより実現できる。この場合、誘導型磁気変換
素子の上部磁極層とMR素子の下部シールド層を兼用さ
せることが好ましい。
では、MR素子の上部シールド層が、本発明における一
方のシールド層に対応する。つまり、上部シールド層の
溝内に導電層が配置される。
は、凹部を形成した基体を用いることが好ましい。そし
て、基体の凹部に、コイル部を形成することによって、
薄膜磁気ヘッド自体の大きさを更に縮小化することがで
きる。
換素子のコイル部を構成する各薄膜コイル間に形成され
る絶縁層を、全て無機絶縁層としてもよい。
いずれかに記載の薄膜磁気ヘッドまたは請求項4ないし
7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、磁気抵抗素子を挟んで対向するように配置された2
つのシールド層のうちの一方のシールド層が、電極の一
部を収容するための空間を有する枠状に形成され、電極
の少なくとも一部が、一方のシールド層の空間内に、一
方のシールド層に対して絶縁された状態で配置されるよ
うにしたので、電極と各シールド層との間の絶縁性能を
高くすることができると共に、電極が絶縁層を介して両
シールド層間に介挿された構造とならないので、磁気抵
抗素子とシールド層との間の絶縁層を厚くすることな
く、磁気抵抗素子に接続される電極とシールド層との間
の絶縁性能を向上させることができるという効果を奏す
る。更に、電極を十分厚く形成することができるので、
電極の配線抵抗をより低くすることができるという効果
を奏する。更に、電極のうち、一方のシールド層の空間
内に配置された部分が、一方のシールド層によって挟み
込まれてシールドされるので、電極に対するノイズの影
響を低減することができるという効果を奏する。
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。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
部シールド層の平面図である。
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。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
部シールド層の平面図である。
工程を説明するための断面図である。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
す平面図である。
部シールドギャップ膜、4b…上部シールドギャップ
膜、5…MR素子、7a…電極層、7b…導電層、8…
上部シールド層、9…下部磁極チップ、12…記録ギャ
ップ層、13…上部磁極チップ、15,17…薄膜コイ
ル、19…上部磁極層、20…オーバーコート層。
Claims (7)
- 【請求項1】 磁気抵抗素子と、 この磁気抵抗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ための2つのシールド層
と、 前記磁気抵抗素子と各シールド層との間に設けられた絶
縁層と、 前記磁気抵抗素子に接続される電極とを備え、 一方のシールド層は、前記電極の一部を収容するための
空間を有する枠状に形成され、 前記電極の少なくとも一部は、前記一方のシールド層の
前記空間内に、前記一方のシールド層に対して絶縁され
た状態で配置されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッ
ド。 - 【請求項2】 前記一方のシールド層と前記電極は、こ
れらの間に設けられた絶縁膜によって絶縁されているこ
とを特徴とする請求項1記載の薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項3】 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1または2記載の薄膜
磁気ヘッド。 - 【請求項4】 磁気抵抗素子と、この磁気抵抗素子を挟
んで対向するように配置され、前記磁気抵抗素子をシー
ルドするための第1および第2のシールド層と、前記磁
気抵抗素子と前記第1および第2のシールド層との間に
設けられた第1および第2の絶縁層と、前記磁気抵抗素
子に接続される電極とを備えた薄膜磁気ヘッドの製造方
法であって、 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の絶縁層を形成する
工程と、 前記第1の絶縁層の上に、磁気抵抗素子を形成する工程
と、 前記磁気抵抗素子および第1の絶縁層の上に、第2の絶
縁層を形成する工程と、 前記第2の絶縁層の上に、第2のシールド層を形成する
工程とを含み、 前記第1のシールド層を形成する工程または前記第2の
シールド層を形成する工程が、前記電極の一部を収容す
るための空間を有する枠状に、第1のシールド層または
第2のシールド層を形成し、 更に、電極の少なくとも一部が、前記空間内に、第1の
シールド層または第2のシールド層に対して絶縁された
状態で配置されるように、電極を形成する工程を含むこ
とを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項5】 前記一方のシールド層と前記電極は、こ
れらの間に設けられた絶縁膜によって絶縁されることを
特徴とする請求項4記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項6】 前記電極を形成する工程は、前記一方の
シールド層の空間内および前記一方のシールド層の上
に、絶縁膜を介して、前記電極の一部となる電極用層を
形成し、前記一方のシールド層が露出するように、前記
電極用層を平坦化して、前記電極の一部を形成すること
を特徴とする請求項5記載の薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項7】 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4ないし
6のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
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