JP3933793B2 - シリコン酸化膜の形成方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン酸化膜の形成方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法に係り、特に、低温でＣＶＤ法により薄く形成する場合であっても大きい絶縁耐力を得ることができるシリコン酸化膜の形成方法、及び記録ビットの微細化に対応しうる薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディア化の進展に伴い、コンピュータ用の磁気記録ディスクは、年間約１．６倍もの勢いで大容量化が進んでおり、記録容量の増大に応じて記録ビットがますます微細になってきている。
微細化された記録ビットから十分な再生出力を得るため、今日では磁気抵抗効果素子（Magneto-Resistive element）（以下、ＭＲ素子という）を用いた薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。
【０００３】
従来の薄膜磁気ヘッドを図１３を用いて説明する。図１３（ａ）は、従来の薄膜磁気ヘッドを示す断面図であり、図１３（ｂ）は従来の薄膜磁気ヘッドの断面を表した斜視図である。
図１３に示すように、基板２１０上には、シールド膜２１２が形成されており、シールド膜２１２上には、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜又はシリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜２１４が形成されている。
【０００４】
ギャップ絶縁膜２１４上には、端部がテーパ状であるＭＲ素子２１６が形成されており、ＭＲ素子２１６の両端部には、それぞれ電極２１８が接続されている。
ギャップ絶縁膜２１４上、ＭＲ素子２１６上、電極２１８上には、更にギャップ絶縁膜２２０、シールド膜２２２、及びギャップ層２２４が順に形成されており、ギャップ層２２４上には、書き込みに用いられるライト磁極２２６が形成されている。そして、ライト磁極２２６と交差するように、コイル２２７が形成されている。
【０００５】
このような従来の薄膜磁気ヘッドでは、シールド膜２１２とシールド膜２２２との間にＭＲ素子２１６が挟まれた構造が採用されており、シールド膜２１２、２２２により遮蔽することによりＭＲ素子２１６に対する外部磁場の影響が低減されている。
従来よりギャップ絶縁膜には、シリコン酸化膜やアルミナ膜等が用いられており（特開昭５８−２２０２４０号公報、特開昭５８−１９７１８号公報、特開平６−１７６３２２号公報）、ギャップ絶縁膜は下記のような点を考慮して形成されていた。
【０００６】
即ち、ＭＲ素子は磁性体より成るものであるため、磁化の状態を維持するために、その磁性体のキュリー点より低い温度でギャップ絶縁膜を形成しなければならない。例えば、代表的な磁性体であるＦｅＮｉ膜をＭＲ素子に用いた場合には、ギャップ絶縁膜は２５０℃以下で形成しなければならない。従って、ギャップ絶縁膜を形成する際には、成膜時に３５０℃〜４００℃の高温が加わるＣＶＤ法は用ることができず、比較的低温で成膜することができる電子ビーム蒸着法やスパッタ法等が用いられていた。
【０００７】
また、ＦｅＮｉ膜のキュリー点以下の低い温度でシリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜を形成する技術として、構造式
【０００８】
【化５】
【０００９】
で示されるＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）とオゾンとを原料ガスとして用いたＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気相堆積)法や、２周波励起によるプラズマＣＶＤ法（特開昭５９−２０７６２６号公報、特開平７−１８３２３６号公報、特開平６−１７５１１６号公報）等が提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の薄膜磁気ヘッドのギャップ絶縁膜は５０ｎｍ以上と膜厚の厚いものであり、これによりシールド膜間の間隔が広くなってしまっていた。図１４において左側は、微細化された磁気記録ディスクの記録ビット２５０に従来の薄膜磁気ヘッド２００を対向した場合を模式的に示したものであるが、記録ビット２５０の大きさに対してシールド膜２１２とシールド膜２２２との間隔が大きすぎ、このため十分な分解能を得ることはできない。
【００１１】
そこで、図１４の右側に示すように、薄膜磁気ヘッド２００ａのギャップ絶縁膜２１４ａ、２２０ａを薄く形成してシールド膜２１２ａとシールド膜２２２ａとの間隔を小さくすることにより分解能を向上し、磁気記録ディスクの記録ビット２５０の微細化に対応することが考えられる。この場合、ギャップ絶縁膜２１４ａ、２２０ａの厚さは例えば５０ｎｍ以下にまで薄くすることが望ましいが、上記のようなギャップ絶縁膜の形成方法では、５０ｎｍ以下まで薄く形成するとピンホールの数が増加してしまい、十分な絶縁耐力を確保することはできなかった。
【００１２】
また、ＴＥＯＳとオゾンとを原料ガスとして用いたＣＶＤ法では、リーク電流等の電気的特性を向上するために後処理、即ち高温の熱処理を行わなければならず（特開平７−２６３４４１）、ＭＲ素子の磁性体のキュリー温度より高い温度の熱処理を行うこととなるので、ＭＲ素子の磁化の状態を維持することができなかった。また、２周波励起によるプラズマＣＶＤでは、高周波を発生するための電源が複数個必要であるため、高価な製造設備を用いなければならなかった。
【００１３】
本発明の目的は、低温でＣＶＤ法により薄く形成する場合であっても大きい絶縁耐力を得ることができるシリコン酸化膜の形成方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、記録ビットの微細化に対応しうる薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、有機シランガスと酸素とを用いたプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を形成するシリコン酸化膜の形成方法であって、酸素に対する有機シランガスの流量比を０．０００１〜０．０５とし、励起周波数を１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚとし、基板の温度を１７０℃〜２５０℃として、前記基板上にシリコン酸化膜を形成することを特徴とするシリコン酸化膜の形成方法により達成される。これにより、ＴＥＯＳ／Ｏ２の流量比と励起周波数とを適切な値に設定したプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を形成するので、低温でＣＶＤ法により薄いシリコン酸化膜を形成する場合であっても、シリコン酸化膜を劣化させることなく、絶縁耐力の大きい良質なシリコン酸化膜を形成することができる。
【００１６】
また、上記のシリコン酸化膜の形成方法において、前記有機シランガスは、構造式
【００１７】
【化６】
【００１８】
で示されるアルコキシシランであることが望ましい。
また、上記のシリコン酸化膜の形成方法において、前記有機シランガスは、構造式
【００１９】
【化７】
【００２０】
で示されるテトラエトキシシランであることが望ましい。
また、上記のシリコン酸化膜の形成方法において、前記有機シランガスは、構造式
【００２１】
【化８】
【００２２】
で示されるテトラメトキシシランであることが望ましい。
また、上記のシリコン酸化膜の形成方法において、前記有機シランガスは、構造式
【００２３】
【化９】
【００２４】
で示されるテトラプロポキシシランであることが望ましい。
また、上記目的は、基板上に、第１のシールド膜を形成する第１シールド膜形成工程と、前記第１のシールド膜上に、第１のシリコン酸化膜を形成する第１シリコン酸化膜形成工程と、前記第１のシリコン酸化膜上に、ＭＲ素子を形成するＭＲ素子形成工程と、前記ＭＲ素子上及び前記第１のシリコン酸化膜上に、第２のシリコン酸化膜を形成する第２シリコン酸化膜形成工程と、前記第２のシリコン酸化膜上に、第２のシールド膜を形成する第２シールド膜形成工程とを有し、前記第１又は前記第２シリコン酸化膜形成工程では、酸素に対する有機シランガスの流量比を０．０００１〜０．０５とし、励起周波数を１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚとし、前記基板の温度を１７０℃〜２５０℃として、有機シランガスと酸素とを用いたプラズマＣＶＤ法により前記第１又は前記第２のシリコン酸化膜を形成することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法により達成される。これにより、ＴＥＯＳ／Ｏ２の流量比と励起周波数とを適切な値に設定したプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を形成するので、低温でＣＶＤ法により薄いシリコン酸化膜を形成する場合であっても、シリコン酸化膜を劣化させることなく、絶縁耐力の大きい良質なシリコン酸化膜を形成することができる。絶縁耐力の大きいシリコン酸化膜を低温で薄く形成することができるので、薄膜磁気ヘッドの分解能を向上することができ、記録ビットの微細化に対応することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明は、ＴＥＯＳと酸素とを原料ガスとしてプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を形成するものであって、励起周波数とＴＥＯＳ／Ｏ2流量比とを適切な値に設定してシリコン酸化膜を形成することに主な特徴があるものである。
ＴＥＯＳと酸素とを原料としてシリコン酸化膜を形成する際に、励起周波数を低く設定したプラズマＣＶＤ法を用いれば、プラズマ中のイオンが電場の変化に追従できるようになり、成膜中のシリコン酸化膜の表面へのイオンの入射が可能となる。従って、このようにしてイオンを入射すれば、成膜中のシリコン酸化膜の表面に存在する反応活性種に電場のエネルギーを供給することが可能となり、マイグレーションや化学反応に必要なエネルギーを供給された反応活性種がシリコン酸化膜の表面を活発に移動しながらシリコン酸化膜の形成が進行すると考えられる。
【００２６】
また、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比（ＴＥＯＳ流量：ＴＥＯＳ飽和蒸気圧×キャリアアルゴン流量／全圧）を低くすれば、良質なシリコン酸化膜を形成することができると考えられる。即ち、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比を低くすれば、遅い速度でシリコン酸化膜が形成されることとなる。遅い速度でシリコン酸化膜を形成すれば、シリコン酸化膜の形成過程において十分な反応が生じるため、薄いシリコン酸化膜を形成する場合であってもピンホールの数の少ない良質なシリコン酸化膜を形成することができると考えられる。
【００２７】
しかし、単に励起周波数を低く設定したプラズマＣＶＤ法を用い、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比を低くした場合には、絶縁耐力の大きい良質なシリコン酸化膜を形成することは困難である。即ち、シリコン酸化膜の表面にイオンが入射することによりシリコン酸化膜やシリコン酸化膜の下地がスパッタリングされてしまい、しかも成膜時間が長いため、シリコン酸化膜やシリコン酸化膜の下地が劣化してしまう。
【００２８】
シリコン酸化膜やシリコン酸化膜の下地を劣化させることなく、絶縁耐力の大きいシリコン酸化膜を形成するためには、ＴＥＯＳ／Ｏ2流量比と励起周波数とを適切な値に設定すればよいと考えられる。ＴＥＯＳ／Ｏ2流量比と励起周波数とを適切な値に設定すれば、低温でＣＶＤ法により５０ｎｍ以下と薄く形成する場合であっても、ピンホールの数が少なく、絶縁耐力の大きい、良質なシリコン酸化膜を形成することができると考えられる。
【００２９】
そこで、本発明では、１７０℃〜２５０℃程度でのプラズマＣＶＤ法において、ＴＥＯＳ／Ｏ2流量比と励起周波数とを適宜設定してシリコン酸化膜を形成することを特徴としている。
ＴＥＯＳ／Ｏ2流量比と励起周波数の適切な値を検討するために行ったシリコン酸化膜の評価結果について、図７乃至図１２を用いて説明する。図７は、薄膜磁気ヘッドを模して形成した試料を示す断面図及び平面図である。図８は、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比と平均絶縁耐力との関係を示すグラフであり、図９は励起周波数と平均絶縁耐力との関係を示すグラフである。図１０はピンホール密度を測定するための試料を示す断面図である。図１１は、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比とピンホール密度との関係を示すグラフであり、図１２は励起周波数とピンホール密度との関係を示すグラフである。
【００３０】
（絶縁耐力）
まず、絶縁耐力の評価結果について図７乃至図９を用いて説明する。
図７は、シリコン酸化膜の絶縁耐力を評価するために薄膜磁気ヘッドを模して形成した試料である。即ち、図７（ａ）に示すように、シリコン基板１１０上には、電極層１１２、シリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜１１４、電極層１１７が順に形成されており、電極層１１７上には２つの電極１１８が形成されている。なお、電極１１８として、図７（ａ）のような平面形状のものを用いた。電極層１１７上、電極１１８上には、シリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜１２０が形成されており、ギャップ絶縁膜１２０上には電極層１２２が形成されている。なお、電極層１１２、１１７、１２２、及び電極１１８は、電子ビーム蒸着法を用いて形成した。
【００３１】
また、ギャップ絶縁膜１１４、１２０は、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いたプラズマＣＶＤ法により形成した。成膜条件は、放電出力１００Ｗ、励起周波数１０ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚ、ＴＥＯＳ／Ｏ2流量比０．０００１〜０．０９、成膜圧力０．５Ｔｏｒｒ、基板温度２００℃とした。
このような試料を用い、電極層１１７と電極層１２２との間の絶縁耐力、及び電極層１１２と電極層１１７との間の絶縁耐力を、絶縁耐力試験器１５０を用いて測定した。ここではリーク電流量が１×１０-6Ａ以上となったときの電位傾度を絶縁耐力とし、その平均を求めることにより平均絶縁耐力を求めた。
【００３２】
図８は、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比を０．０００１〜０．０９の範囲で適宜設定することによりギャップ絶縁膜１１４、１２０を形成した場合の、平均絶縁耐力の測定結果を示すグラフである。励起周波数を０．１ＭＨｚとし、ギャップ絶縁膜１１４、１２０の膜厚が２０ｎｍの場合と５０ｎｍの場合について測定した。
図８からわかるように、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比が０．０００１〜０．０５の範囲において、ギャップ絶縁膜１１４、１２０の膜厚が５０ｎｍの場合には８ＭＶ／ｃｍを越える良好な平均絶縁耐力が得られ、ギャップ絶縁膜１１４、１２０の膜厚が２０ｎｍ場合であっても６ＭＶ／ｃｍを越える平均絶縁耐力が得られた。
【００３３】
また、図９は、励起周波数を１０ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲で適宜設定することによりギャップ絶縁膜１１４、１２０を形成した場合の、平均絶縁耐力の測定結果を示すグラフである。ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比を０．０１６とし、ギャップ絶縁膜１１４、１２０の膜厚が２０ｎｍの場合と５０ｎｍの場合について測定した。
【００３４】
図９からわかるように、励起周波数が１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚの範囲において、ギャップ絶縁膜１１４、１２０の膜厚が２０ｎｍの場合と５０ｎｍの場合のいずれも平均絶縁耐力１０ＭＶ／ｃｍと良好な平均絶縁耐力が得られた。
（ピンホール密度）
次に、シリコン酸化膜のピンホール密度の評価結果、即ち単位面積当たりのピンホールの数の評価結果について図１０を用いて説明する。
【００３５】
図１０は、ピンホール密度を測定するために用いた試料を示す断面図である。
図１０に示すように、シリコン基板１１０ａ上には、ＦｅＮｉ膜より成る金属層１１２ａが形成されており、金属層１１２ａ上にはシリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜１１４ａが形成されている。
このような試料をＦｅＮｉ膜用のエッチング液（Ｆｅ（Ｃｌ）3＋ＨＣｌ）に３０秒間浸し、この後、エッチピットを用いてピンホールの数を測定することにより、ピンホール密度を算出した。
【００３６】
図１１は、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比を０．０００１〜０．０９の範囲で適宜設定することにより、シリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜１１４ａを形成した場合の、ピンホール密度の測定結果を示すグラフである。励起周波数を０．１ＭＨｚとし、ギャップ絶縁膜１１４ａの膜厚が２０ｎｍの場合と５０ｎｍの場合について測定した。
【００３７】
図１１からわかるように、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比が０．０００１〜０．０５の範囲において、ギャップ絶縁膜１１４ａの膜厚が５０ｎｍの場合には、ピンホール密度は２個／ｃｍ2以下、即ち従来のピンホール密度の１００分の１以下となり、また、ギャップ絶縁膜１１４ａの膜厚が２０ｎｍ場合であっても、２個／ｃｍ2以下、即ち従来のピンホール密度の１００分の１以下となった。
【００３８】
また、図１２は、励起周波数を１０ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲で適宜設定することによりギャップ絶縁膜１１４ａを形成した場合の、ピンホール密度の測定結果を示すグラフである。ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比を０．０１６とし、ギャップ絶縁膜１１４ａの膜厚が２０ｎｍの場合と５０ｎｍの場合について測定した。
【００３９】
図１２からわかるように、励起周波数が１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚの範囲において、ギャップ絶縁膜１１４ａの膜厚が５０ｎｍの場合にはピンホール密度は２個／ｃｍ2以下、即ち従来のピンホール密度の１００分の１以下となり、また、ギャップ絶縁膜１１４、１２０の膜厚が２０ｎｍ場合であっても、２個／ｃｍ2以下、即ち従来のピンホール密度の１００分の１以下となった。
【００４０】
上記のような評価結果から、本願発明者らは、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比を０．０００１〜０．０５とし、励起周波数を１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚとすれば、薄いギャップ絶縁膜を形成する場合であっても、絶縁耐力が大きく、ピンホールの数の少ない、良質なギャップ絶縁膜を形成することができることを見いだした。次に、本発明の一実施形態として、上記のシリコン酸化膜の形成方法を適用した薄膜磁気ヘッド及びその製造方法について説明する。図１は、本実施形態による薄膜磁気ヘッドを示す断面図である。図２乃至図６は、本実施形態による薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す工程断面図である。
【００４１】
（薄膜磁気ヘッド）
まず、本実施形態による薄膜磁気ヘッドを図１を用いて説明する。
図１に示すように、基板１０上には、膜厚２μｍのＦｅＮ膜より成るシールド膜１２が形成されており、シールド膜１２上には、膜厚５０ｎｍのシリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜１４が形成されている。なお、ギャップ絶縁膜１４は、上記のようにＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比と励起周波数とを適宜設定したプラズマＣＶＤ法により形成されたものである。
【００４２】
ギャップ絶縁膜１４上には、膜厚４００ｎｍの磁気抵抗効果膜より成るＭＲ素子１６が形成されており、ＭＲ素子１６の両端部には、それぞれ電極１８が接続されている。
ギャップ絶縁膜１４上、ＭＲ素子１６上、電極１８上には、更に膜厚５０ｎｍのシリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜２０、膜厚３．５μｍのＦｅＮｉ膜より成るシールド膜２２、及び膜厚０．５μｍのＡｌ2Ｏ3膜より成るギャップ層２４が順に形成されている。更に、ギャップ層２４上には、ＦｅＮｉ膜より成る書き込み用のライト磁極２６が形成されている。なお、ギャップ絶縁膜２０は、ギャップ絶縁膜１４と同様の方法により形成されたものである。
【００４３】
このように本実施形態による薄膜磁気ヘッドは、ギャップ絶縁膜１４、２０の厚さが５０ｎｍと薄いため、シールド膜１４、２０間の間隔を小さくすることができる。シールド膜１４、２０間の間隔が小さいため、分解能を向上することができ、これにより、微細化された磁気記録ディスクの記録ビットにも対応することができる。
【００４４】
（薄膜磁気ヘッドの製造方法）
次に、本実施形態による薄膜磁気ヘッドの製造方法を図２乃至図６を用いて説明する。
まず、基板１０上に、膜厚２μｍのＦｅＮ膜より成るシールド膜１２を形成する（図２（ａ）参照）。
【００４５】
次に、シールド膜１２上に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚５０ｎｍのシリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜１４を形成する（図２（ｂ）参照）。この際、成膜装置としては、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いることができる。成膜条件は、例えば、放電出力１００Ｗ、ＴＥＯＳ／Ｏ2流量比０．０００１〜０．０５、励起周波数１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚ、成膜圧力０．５Ｔｏｒｒ、基板温度２００℃とすればよい。なお、成膜室内の温度は適宜設定することが望ましく、例えば１７０℃〜２５０℃とすればよい。このように、励起周波数とＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比とを適切な値に設定したプラズマＣＶＤ法によりギャップ絶縁膜１４を形成するので、薄いギャップ絶縁膜１４を形成する場合であっても、ギャップ絶縁膜１４を劣化させることなく、絶縁耐力の大きい良質なギャップ絶縁膜１４を形成することができる。
【００４６】
次に、ギャップ絶縁膜１４上に、膜厚４００ｎｍの磁気抵抗効果膜１５を形成する。磁気抵抗効果膜１５としては、例えばＦｅ19Ｎｉ81膜等を用いることができる。
次に、磁気抵抗効果膜１５上に、フォトレジストを塗布することにより、レジスト膜２８を形成する。
【００４７】
次に、レジスト膜２８上に、スパッタ法により、アルミナ膜３０を形成する。
次に、アルミナ膜３０上に、フォトレジストを塗布することにより、レジスト膜３２を形成する。
次に、レジスト膜３２をパターニングすることにより、アルミナ膜３０に達する開口部３４を有するレジストマスク３２ａを形成する（図３（ｂ）参照）。
【００４８】
次に、レジストマスク３２ａをマスクとして、イオンミリングにより、アルミナ膜３０をエッチングする（図３（ｃ）参照）。
次に、ドライエッチングにより、レジスト膜２８とレジストマスク３２ａとをエッチングする。これにより、アルミナ膜３０下のレジスト膜２８がサイドエッチングされることとなる（図４（ａ）参照）。
【００４９】
次に、アルミナ膜３０をマスクとして、イオンミリングにより、磁気抵抗効果膜１５をエッチングする。これにより、磁気抵抗効果膜１５の端部がテーパ状に形成されることとなる（図４（ｂ）参照）。
次に、全面に、スパッタ法により、膜厚８００ｎｍのＴｉＷ膜１９を形成する（図４（ｃ）参照）。
【００５０】
次に、リフトオフを行い、レジスト膜２８と共に、レジスト膜２８上のアルミナ膜３０及びＴｉＷ膜１９を除去する（図５（ａ）参照）。
次に、磁気抵抗効果膜１５及びＴｉＷ膜１９とをパターニングすることにより、ＭＲ素子１６及び電極１８を形成する（図５（ｂ）参照）。
次に、全面に、膜厚５０ｎｍのシリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜２０を形成する。なお、ギャップ絶縁膜２０は、ギャップ絶縁膜１４と同様にして形成することができる（図５（ｃ）参照）。
【００５１】
次に、全面に、膜厚３．５μｍのＦｅＮｉ膜より成るシールド膜２２を形成する。
次に、全面に、膜厚０．５μｍ、Ａｌ2Ｏ3膜より成るギャップ層２４を形成する（図６（ａ）参照）。
次に、ギャップ層２４上に、膜厚３μｍのＦｅＮｉ膜を形成する。
【００５２】
次に、ＦｅＮｉ膜をパターニングすることにより、ＦｅＮｉ膜より成るライト磁極２６を形成する（図６（ｂ）参照）。
こうして、本実施形態による薄膜磁気ヘッドが形成される。
このように、本実施形態によれば、励起周波数とＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比とを適切な値に設定したプラズマＣＶＤ法によりギャップ絶縁膜を形成するので、低温でＣＶＤ法により薄いギャップ絶縁膜を形成する場合であっても、ギャップ絶縁膜を劣化させることなく、絶縁耐力の大きい良質なギャップ絶縁膜を形成することができる。絶縁耐力の大きい良質なギャップ絶縁膜を薄く形成することができるので、薄膜磁気ヘッドの分解能を向上することができ、これにより記録ビットの微細化に対応しうる薄膜磁気ヘッドを提供することができる。
【００５３】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、薄膜磁気ヘッドのギャップ絶縁膜に適用する場合を例に説明したが、上記の技術は薄膜磁気ヘッドのギャップ絶縁膜に適用する場合に限定されるものではなく、あらゆる用途に適用することができる。
【００５４】
また、上記実施形態では、原料ガスとしてＴＥＯＳを用いたが、原料ガスはＴＥＯＳに限定されるものではなく、構造式
【００５５】
【化１０】
【００５６】
で示されるアルコキシシラン全般を用いることができ、具体的には、例えば構造式
【００５７】
【化１１】
【００５８】
で示されるテトラメトキシシランや、構造式
【００５９】
【化１２】
【００６０】
で示されるテトラプロポキシシラン等を用いることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比と励起周波数とを適切な値に設定したプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を形成するので、低温でＣＶＤ法により薄いシリコン酸化膜を形成する場合であっても、シリコン酸化膜を劣化させることなく、絶縁耐力の大きい良質なシリコン酸化膜を形成することができる。
【００６２】
また、本発明によれば、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比と励起周波数とを適切な値に設定したプラズマＣＶＤ法によりギャップ絶縁膜を形成するので、低温でＣＶＤ法により薄いギャップ絶縁膜を形成する場合であっても、ギャップ絶縁膜を劣化させることなく、絶縁耐力の大きい良質なギャップ絶縁膜を形成することができる。絶縁耐力の大きい良質なギャップ絶縁膜を薄くすることができるので、薄膜磁気ヘッドの分解能を向上することができ、これにより記録ビットの微細化に対応しうる薄膜磁気ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッドを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図３】本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図４】本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図５】本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す工程断面図（その４）である。
【図６】本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す工程断面図（その５）である。
【図７】薄膜磁気ヘッドを模して形成した試料を示す断面図及び平面図である。
【図８】ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比と平均絶縁耐力との関係を示すグラフである。
【図９】励起周波数と平均絶縁耐力との関係を示すグラフである。
【図１０】ピンホール密度を測定するための試料を示す断面図である。
【図１１】ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比とピンホール密度との関係を示すグラフである。
【図１２】励起周波数とピンホール密度との関係を示すグラフである。
【図１３】従来の薄膜磁気ヘッドを示す断面図及び断面を表した斜視図である。
【図１４】磁気記録ディスクの記録ビットに薄膜磁気ヘッドを対向した場合の模式図である。
【符号の説明】
１０…基板
１２…シールド膜
１４…ギャップ絶縁膜
１５…磁気抵抗効果膜
１６…ＭＲ素子
１８…電極
１９…ＴｉＷ膜
２０…ギャップ絶縁膜
２２…シールド膜
２４…ギャップ層
２６…ライト磁極
２８…レジスト膜
３０…アルミナ膜
３２…レジスト膜
３２ａ…レジストマスク
３４…開口部
１１０…シリコン基板
１１０ａ…シリコン基板
１１２…電極層
１１２ａ…金属層
１１４…ギャップ絶縁膜
１１４ａ…ギャップ絶縁膜
１１７…電極層
１１８…電極
１２０…ギャップ絶縁膜
１２２…電極層
１５０…絶縁耐力試験器
２００…薄膜磁気ヘッド
２００ａ…薄膜磁気ヘッド
２１０…基板
２１２…シールド膜
２１２ａ…シールド膜
２１４…ギャップ絶縁膜
２１４ａ…ギャップ絶縁膜
２１６…ＭＲ素子
２１６ａ…ＭＲ素子
２１８…電極
２２０…ギャップ絶縁膜
２２０ａ…ギャップ絶縁膜
２２２…シールド膜
２２２ａ…シールド膜
２２４…ギャップ層
２２６…ライト磁極
２２７…コイル
２５０…記録ビット
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン酸化膜の形成方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法に係り、特に、低温でＣＶＤ法により薄く形成する場合であっても大きい絶縁耐力を得ることができるシリコン酸化膜の形成方法、及び記録ビットの微細化に対応しうる薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディア化の進展に伴い、コンピュータ用の磁気記録ディスクは、年間約１．６倍もの勢いで大容量化が進んでおり、記録容量の増大に応じて記録ビットがますます微細になってきている。
微細化された記録ビットから十分な再生出力を得るため、今日では磁気抵抗効果素子（Magneto-Resistive element）（以下、ＭＲ素子という）を用いた薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。
【０００３】
従来の薄膜磁気ヘッドを図１３を用いて説明する。図１３（ａ）は、従来の薄膜磁気ヘッドを示す断面図であり、図１３（ｂ）は従来の薄膜磁気ヘッドの断面を表した斜視図である。
図１３に示すように、基板２１０上には、シールド膜２１２が形成されており、シールド膜２１２上には、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜又はシリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜２１４が形成されている。
【０００４】
ギャップ絶縁膜２１４上には、端部がテーパ状であるＭＲ素子２１６が形成されており、ＭＲ素子２１６の両端部には、それぞれ電極２１８が接続されている。
ギャップ絶縁膜２１４上、ＭＲ素子２１６上、電極２１８上には、更にギャップ絶縁膜２２０、シールド膜２２２、及びギャップ層２２４が順に形成されており、ギャップ層２２４上には、書き込みに用いられるライト磁極２２６が形成されている。そして、ライト磁極２２６と交差するように、コイル２２７が形成されている。
【０００５】
このような従来の薄膜磁気ヘッドでは、シールド膜２１２とシールド膜２２２との間にＭＲ素子２１６が挟まれた構造が採用されており、シールド膜２１２、２２２により遮蔽することによりＭＲ素子２１６に対する外部磁場の影響が低減されている。
従来よりギャップ絶縁膜には、シリコン酸化膜やアルミナ膜等が用いられており（特開昭５８−２２０２４０号公報、特開昭５８−１９７１８号公報、特開平６−１７６３２２号公報）、ギャップ絶縁膜は下記のような点を考慮して形成されていた。
【０００６】
即ち、ＭＲ素子は磁性体より成るものであるため、磁化の状態を維持するために、その磁性体のキュリー点より低い温度でギャップ絶縁膜を形成しなければならない。例えば、代表的な磁性体であるＦｅＮｉ膜をＭＲ素子に用いた場合には、ギャップ絶縁膜は２５０℃以下で形成しなければならない。従って、ギャップ絶縁膜を形成する際には、成膜時に３５０℃〜４００℃の高温が加わるＣＶＤ法は用ることができず、比較的低温で成膜することができる電子ビーム蒸着法やスパッタ法等が用いられていた。
【０００７】
また、ＦｅＮｉ膜のキュリー点以下の低い温度でシリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜を形成する技術として、構造式
【０００８】
【化５】
で示されるＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）とオゾンとを原料ガスとして用いたＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気相堆積)法や、２周波励起によるプラズマＣＶＤ法（特開昭５９−２０７６２６号公報、特開平７−１８３２３６号公報、特開平６−１７５１１６号公報）等が提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の薄膜磁気ヘッドのギャップ絶縁膜は５０ｎｍ以上と膜厚の厚いものであり、これによりシールド膜間の間隔が広くなってしまっていた。図１４において左側は、微細化された磁気記録ディスクの記録ビット２５０に従来の薄膜磁気ヘッド２００を対向した場合を模式的に示したものであるが、記録ビット２５０の大きさに対してシールド膜２１２とシールド膜２２２との間隔が大きすぎ、このため十分な分解能を得ることはできない。
【００１１】
そこで、図１４の右側に示すように、薄膜磁気ヘッド２００ａのギャップ絶縁膜２１４ａ、２２０ａを薄く形成してシールド膜２１２ａとシールド膜２２２ａとの間隔を小さくすることにより分解能を向上し、磁気記録ディスクの記録ビット２５０の微細化に対応することが考えられる。この場合、ギャップ絶縁膜２１４ａ、２２０ａの厚さは例えば５０ｎｍ以下にまで薄くすることが望ましいが、上記のようなギャップ絶縁膜の形成方法では、５０ｎｍ以下まで薄く形成するとピンホールの数が増加してしまい、十分な絶縁耐力を確保することはできなかった。
【００１２】
また、ＴＥＯＳとオゾンとを原料ガスとして用いたＣＶＤ法では、リーク電流等の電気的特性を向上するために後処理、即ち高温の熱処理を行わなければならず（特開平７−２６３４４１）、ＭＲ素子の磁性体のキュリー温度より高い温度の熱処理を行うこととなるので、ＭＲ素子の磁化の状態を維持することができなかった。また、２周波励起によるプラズマＣＶＤでは、高周波を発生するための電源が複数個必要であるため、高価な製造設備を用いなければならなかった。
【００１３】
本発明の目的は、低温でＣＶＤ法により薄く形成する場合であっても大きい絶縁耐力を得ることができるシリコン酸化膜の形成方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、記録ビットの微細化に対応しうる薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、有機シランガスと酸素とを用いたプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を形成するシリコン酸化膜の形成方法であって、酸素に対する有機シランガスの流量比を０．０００１〜０．０５とし、励起周波数を１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚとし、基板の温度を１７０℃〜２５０℃として、前記基板上にシリコン酸化膜を形成することを特徴とするシリコン酸化膜の形成方法により達成される。これにより、ＴＥＯＳ／Ｏ２の流量比と励起周波数とを適切な値に設定したプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を形成するので、低温でＣＶＤ法により薄いシリコン酸化膜を形成する場合であっても、シリコン酸化膜を劣化させることなく、絶縁耐力の大きい良質なシリコン酸化膜を形成することができる。
【００１６】
また、上記のシリコン酸化膜の形成方法において、前記有機シランガスは、構造式
【００１７】
【化６】
で示されるアルコキシシランであることが望ましい。
また、上記のシリコン酸化膜の形成方法において、前記有機シランガスは、構造式
【００１９】
【化７】
で示されるテトラエトキシシランであることが望ましい。
また、上記のシリコン酸化膜の形成方法において、前記有機シランガスは、構造式
【００２１】
【化８】
で示されるテトラメトキシシランであることが望ましい。
また、上記のシリコン酸化膜の形成方法において、前記有機シランガスは、構造式
【００２３】
【化９】
で示されるテトラプロポキシシランであることが望ましい。
また、上記目的は、基板上に、第１のシールド膜を形成する第１シールド膜形成工程と、前記第１のシールド膜上に、第１のシリコン酸化膜を形成する第１シリコン酸化膜形成工程と、前記第１のシリコン酸化膜上に、ＭＲ素子を形成するＭＲ素子形成工程と、前記ＭＲ素子上及び前記第１のシリコン酸化膜上に、第２のシリコン酸化膜を形成する第２シリコン酸化膜形成工程と、前記第２のシリコン酸化膜上に、第２のシールド膜を形成する第２シールド膜形成工程とを有し、前記第１又は前記第２シリコン酸化膜形成工程では、酸素に対する有機シランガスの流量比を０．０００１〜０．０５とし、励起周波数を１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚとし、前記基板の温度を１７０℃〜２５０℃として、有機シランガスと酸素とを用いたプラズマＣＶＤ法により前記第１又は前記第２のシリコン酸化膜を形成することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法により達成される。これにより、ＴＥＯＳ／Ｏ２の流量比と励起周波数とを適切な値に設定したプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を形成するので、低温でＣＶＤ法により薄いシリコン酸化膜を形成する場合であっても、シリコン酸化膜を劣化させることなく、絶縁耐力の大きい良質なシリコン酸化膜を形成することができる。絶縁耐力の大きいシリコン酸化膜を低温で薄く形成することができるので、薄膜磁気ヘッドの分解能を向上することができ、記録ビットの微細化に対応することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明は、ＴＥＯＳと酸素とを原料ガスとしてプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を形成するものであって、励起周波数とＴＥＯＳ／Ｏ2流量比とを適切な値に設定してシリコン酸化膜を形成することに主な特徴があるものである。
ＴＥＯＳと酸素とを原料としてシリコン酸化膜を形成する際に、励起周波数を低く設定したプラズマＣＶＤ法を用いれば、プラズマ中のイオンが電場の変化に追従できるようになり、成膜中のシリコン酸化膜の表面へのイオンの入射が可能となる。従って、このようにしてイオンを入射すれば、成膜中のシリコン酸化膜の表面に存在する反応活性種に電場のエネルギーを供給することが可能となり、マイグレーションや化学反応に必要なエネルギーを供給された反応活性種がシリコン酸化膜の表面を活発に移動しながらシリコン酸化膜の形成が進行すると考えられる。
【００２６】
また、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比（ＴＥＯＳ流量：ＴＥＯＳ飽和蒸気圧×キャリアアルゴン流量／全圧）を低くすれば、良質なシリコン酸化膜を形成することができると考えられる。即ち、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比を低くすれば、遅い速度でシリコン酸化膜が形成されることとなる。遅い速度でシリコン酸化膜を形成すれば、シリコン酸化膜の形成過程において十分な反応が生じるため、薄いシリコン酸化膜を形成する場合であってもピンホールの数の少ない良質なシリコン酸化膜を形成することができると考えられる。
【００２７】
しかし、単に励起周波数を低く設定したプラズマＣＶＤ法を用い、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比を低くした場合には、絶縁耐力の大きい良質なシリコン酸化膜を形成することは困難である。即ち、シリコン酸化膜の表面にイオンが入射することによりシリコン酸化膜やシリコン酸化膜の下地がスパッタリングされてしまい、しかも成膜時間が長いため、シリコン酸化膜やシリコン酸化膜の下地が劣化してしまう。
【００２８】
シリコン酸化膜やシリコン酸化膜の下地を劣化させることなく、絶縁耐力の大きいシリコン酸化膜を形成するためには、ＴＥＯＳ／Ｏ2流量比と励起周波数とを適切な値に設定すればよいと考えられる。ＴＥＯＳ／Ｏ2流量比と励起周波数とを適切な値に設定すれば、低温でＣＶＤ法により５０ｎｍ以下と薄く形成する場合であっても、ピンホールの数が少なく、絶縁耐力の大きい、良質なシリコン酸化膜を形成することができると考えられる。
【００２９】
そこで、本発明では、１７０℃〜２５０℃程度でのプラズマＣＶＤ法において、ＴＥＯＳ／Ｏ2流量比と励起周波数とを適宜設定してシリコン酸化膜を形成することを特徴としている。
ＴＥＯＳ／Ｏ2流量比と励起周波数の適切な値を検討するために行ったシリコン酸化膜の評価結果について、図７乃至図１２を用いて説明する。図７は、薄膜磁気ヘッドを模して形成した試料を示す断面図及び平面図である。図８は、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比と平均絶縁耐力との関係を示すグラフであり、図９は励起周波数と平均絶縁耐力との関係を示すグラフである。図１０はピンホール密度を測定するための試料を示す断面図である。図１１は、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比とピンホール密度との関係を示すグラフであり、図１２は励起周波数とピンホール密度との関係を示すグラフである。
【００３０】
（絶縁耐力）
まず、絶縁耐力の評価結果について図７乃至図９を用いて説明する。
図７は、シリコン酸化膜の絶縁耐力を評価するために薄膜磁気ヘッドを模して形成した試料である。即ち、図７（ａ）に示すように、シリコン基板１１０上には、電極層１１２、シリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜１１４、電極層１１７が順に形成されており、電極層１１７上には２つの電極１１８が形成されている。なお、電極１１８として、図７（ａ）のような平面形状のものを用いた。電極層１１７上、電極１１８上には、シリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜１２０が形成されており、ギャップ絶縁膜１２０上には電極層１２２が形成されている。なお、電極層１１２、１１７、１２２、及び電極１１８は、電子ビーム蒸着法を用いて形成した。
【００３１】
また、ギャップ絶縁膜１１４、１２０は、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いたプラズマＣＶＤ法により形成した。成膜条件は、放電出力１００Ｗ、励起周波数１０ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚ、ＴＥＯＳ／Ｏ2流量比０．０００１〜０．０９、成膜圧力０．５Ｔｏｒｒ、基板温度２００℃とした。
このような試料を用い、電極層１１７と電極層１２２との間の絶縁耐力、及び電極層１１２と電極層１１７との間の絶縁耐力を、絶縁耐力試験器１５０を用いて測定した。ここではリーク電流量が１×１０-6Ａ以上となったときの電位傾度を絶縁耐力とし、その平均を求めることにより平均絶縁耐力を求めた。
【００３２】
図８は、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比を０．０００１〜０．０９の範囲で適宜設定することによりギャップ絶縁膜１１４、１２０を形成した場合の、平均絶縁耐力の測定結果を示すグラフである。励起周波数を０．１ＭＨｚとし、ギャップ絶縁膜１１４、１２０の膜厚が２０ｎｍの場合と５０ｎｍの場合について測定した。
図８からわかるように、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比が０．０００１〜０．０５の範囲において、ギャップ絶縁膜１１４、１２０の膜厚が５０ｎｍの場合には８ＭＶ／ｃｍを越える良好な平均絶縁耐力が得られ、ギャップ絶縁膜１１４、１２０の膜厚が２０ｎｍ場合であっても６ＭＶ／ｃｍを越える平均絶縁耐力が得られた。
【００３３】
また、図９は、励起周波数を１０ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲で適宜設定することによりギャップ絶縁膜１１４、１２０を形成した場合の、平均絶縁耐力の測定結果を示すグラフである。ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比を０．０１６とし、ギャップ絶縁膜１１４、１２０の膜厚が２０ｎｍの場合と５０ｎｍの場合について測定した。
【００３４】
図９からわかるように、励起周波数が１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚの範囲において、ギャップ絶縁膜１１４、１２０の膜厚が２０ｎｍの場合と５０ｎｍの場合のいずれも平均絶縁耐力１０ＭＶ／ｃｍと良好な平均絶縁耐力が得られた。
（ピンホール密度）
次に、シリコン酸化膜のピンホール密度の評価結果、即ち単位面積当たりのピンホールの数の評価結果について図１０を用いて説明する。
【００３５】
図１０は、ピンホール密度を測定するために用いた試料を示す断面図である。
図１０に示すように、シリコン基板１１０ａ上には、ＦｅＮｉ膜より成る金属層１１２ａが形成されており、金属層１１２ａ上にはシリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜１１４ａが形成されている。
このような試料をＦｅＮｉ膜用のエッチング液（Ｆｅ（Ｃｌ）3＋ＨＣｌ）に３０秒間浸し、この後、エッチピットを用いてピンホールの数を測定することにより、ピンホール密度を算出した。
【００３６】
図１１は、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比を０．０００１〜０．０９の範囲で適宜設定することにより、シリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜１１４ａを形成した場合の、ピンホール密度の測定結果を示すグラフである。励起周波数を０．１ＭＨｚとし、ギャップ絶縁膜１１４ａの膜厚が２０ｎｍの場合と５０ｎｍの場合について測定した。
【００３７】
図１１からわかるように、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比が０．０００１〜０．０５の範囲において、ギャップ絶縁膜１１４ａの膜厚が５０ｎｍの場合には、ピンホール密度は２個／ｃｍ2以下、即ち従来のピンホール密度の１００分の１以下となり、また、ギャップ絶縁膜１１４ａの膜厚が２０ｎｍ場合であっても、２個／ｃｍ2以下、即ち従来のピンホール密度の１００分の１以下となった。
【００３８】
また、図１２は、励起周波数を１０ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲で適宜設定することによりギャップ絶縁膜１１４ａを形成した場合の、ピンホール密度の測定結果を示すグラフである。ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比を０．０１６とし、ギャップ絶縁膜１１４ａの膜厚が２０ｎｍの場合と５０ｎｍの場合について測定した。
【００３９】
図１２からわかるように、励起周波数が１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚの範囲において、ギャップ絶縁膜１１４ａの膜厚が５０ｎｍの場合にはピンホール密度は２個／ｃｍ2以下、即ち従来のピンホール密度の１００分の１以下となり、また、ギャップ絶縁膜１１４、１２０の膜厚が２０ｎｍ場合であっても、２個／ｃｍ2以下、即ち従来のピンホール密度の１００分の１以下となった。
【００４０】
上記のような評価結果から、本願発明者らは、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比を０．０００１〜０．０５とし、励起周波数を１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚとすれば、薄いギャップ絶縁膜を形成する場合であっても、絶縁耐力が大きく、ピンホールの数の少ない、良質なギャップ絶縁膜を形成することができることを見いだした。次に、本発明の一実施形態として、上記のシリコン酸化膜の形成方法を適用した薄膜磁気ヘッド及びその製造方法について説明する。図１は、本実施形態による薄膜磁気ヘッドを示す断面図である。図２乃至図６は、本実施形態による薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す工程断面図である。
【００４１】
（薄膜磁気ヘッド）
まず、本実施形態による薄膜磁気ヘッドを図１を用いて説明する。
図１に示すように、基板１０上には、膜厚２μｍのＦｅＮ膜より成るシールド膜１２が形成されており、シールド膜１２上には、膜厚５０ｎｍのシリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜１４が形成されている。なお、ギャップ絶縁膜１４は、上記のようにＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比と励起周波数とを適宜設定したプラズマＣＶＤ法により形成されたものである。
【００４２】
ギャップ絶縁膜１４上には、膜厚４００ｎｍの磁気抵抗効果膜より成るＭＲ素子１６が形成されており、ＭＲ素子１６の両端部には、それぞれ電極１８が接続されている。
ギャップ絶縁膜１４上、ＭＲ素子１６上、電極１８上には、更に膜厚５０ｎｍのシリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜２０、膜厚３．５μｍのＦｅＮｉ膜より成るシールド膜２２、及び膜厚０．５μｍのＡｌ2Ｏ3膜より成るギャップ層２４が順に形成されている。更に、ギャップ層２４上には、ＦｅＮｉ膜より成る書き込み用のライト磁極２６が形成されている。なお、ギャップ絶縁膜２０は、ギャップ絶縁膜１４と同様の方法により形成されたものである。
【００４３】
このように本実施形態による薄膜磁気ヘッドは、ギャップ絶縁膜１４、２０の厚さが５０ｎｍと薄いため、シールド膜１４、２０間の間隔を小さくすることができる。シールド膜１４、２０間の間隔が小さいため、分解能を向上することができ、これにより、微細化された磁気記録ディスクの記録ビットにも対応することができる。
【００４４】
（薄膜磁気ヘッドの製造方法）
次に、本実施形態による薄膜磁気ヘッドの製造方法を図２乃至図６を用いて説明する。
まず、基板１０上に、膜厚２μｍのＦｅＮ膜より成るシールド膜１２を形成する（図２（ａ）参照）。
【００４５】
次に、シールド膜１２上に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚５０ｎｍのシリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜１４を形成する（図２（ｂ）参照）。この際、成膜装置としては、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いることができる。成膜条件は、例えば、放電出力１００Ｗ、ＴＥＯＳ／Ｏ2流量比０．０００１〜０．０５、励起周波数１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚ、成膜圧力０．５Ｔｏｒｒ、基板温度２００℃とすればよい。なお、成膜室内の温度は適宜設定することが望ましく、例えば１７０℃〜２５０℃とすればよい。このように、励起周波数とＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比とを適切な値に設定したプラズマＣＶＤ法によりギャップ絶縁膜１４を形成するので、薄いギャップ絶縁膜１４を形成する場合であっても、ギャップ絶縁膜１４を劣化させることなく、絶縁耐力の大きい良質なギャップ絶縁膜１４を形成することができる。
【００４６】
次に、ギャップ絶縁膜１４上に、膜厚４００ｎｍの磁気抵抗効果膜１５を形成する。磁気抵抗効果膜１５としては、例えばＦｅ19Ｎｉ81膜等を用いることができる。
次に、磁気抵抗効果膜１５上に、フォトレジストを塗布することにより、レジスト膜２８を形成する。
【００４７】
次に、レジスト膜２８上に、スパッタ法により、アルミナ膜３０を形成する。
次に、アルミナ膜３０上に、フォトレジストを塗布することにより、レジスト膜３２を形成する。
次に、レジスト膜３２をパターニングすることにより、アルミナ膜３０に達する開口部３４を有するレジストマスク３２ａを形成する（図３（ｂ）参照）。
【００４８】
次に、レジストマスク３２ａをマスクとして、イオンミリングにより、アルミナ膜３０をエッチングする（図３（ｃ）参照）。
次に、ドライエッチングにより、レジスト膜２８とレジストマスク３２ａとをエッチングする。これにより、アルミナ膜３０下のレジスト膜２８がサイドエッチングされることとなる（図４（ａ）参照）。
【００４９】
次に、アルミナ膜３０をマスクとして、イオンミリングにより、磁気抵抗効果膜１５をエッチングする。これにより、磁気抵抗効果膜１５の端部がテーパ状に形成されることとなる（図４（ｂ）参照）。
次に、全面に、スパッタ法により、膜厚８００ｎｍのＴｉＷ膜１９を形成する（図４（ｃ）参照）。
【００５０】
次に、リフトオフを行い、レジスト膜２８と共に、レジスト膜２８上のアルミナ膜３０及びＴｉＷ膜１９を除去する（図５（ａ）参照）。
次に、磁気抵抗効果膜１５及びＴｉＷ膜１９とをパターニングすることにより、ＭＲ素子１６及び電極１８を形成する（図５（ｂ）参照）。
次に、全面に、膜厚５０ｎｍのシリコン酸化膜より成るギャップ絶縁膜２０を形成する。なお、ギャップ絶縁膜２０は、ギャップ絶縁膜１４と同様にして形成することができる（図５（ｃ）参照）。
【００５１】
次に、全面に、膜厚３．５μｍのＦｅＮｉ膜より成るシールド膜２２を形成する。
次に、全面に、膜厚０．５μｍ、Ａｌ2Ｏ3膜より成るギャップ層２４を形成する（図６（ａ）参照）。
次に、ギャップ層２４上に、膜厚３μｍのＦｅＮｉ膜を形成する。
【００５２】
次に、ＦｅＮｉ膜をパターニングすることにより、ＦｅＮｉ膜より成るライト磁極２６を形成する（図６（ｂ）参照）。
こうして、本実施形態による薄膜磁気ヘッドが形成される。
このように、本実施形態によれば、励起周波数とＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比とを適切な値に設定したプラズマＣＶＤ法によりギャップ絶縁膜を形成するので、低温でＣＶＤ法により薄いギャップ絶縁膜を形成する場合であっても、ギャップ絶縁膜を劣化させることなく、絶縁耐力の大きい良質なギャップ絶縁膜を形成することができる。絶縁耐力の大きい良質なギャップ絶縁膜を薄く形成することができるので、薄膜磁気ヘッドの分解能を向上することができ、これにより記録ビットの微細化に対応しうる薄膜磁気ヘッドを提供することができる。
【００５３】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、薄膜磁気ヘッドのギャップ絶縁膜に適用する場合を例に説明したが、上記の技術は薄膜磁気ヘッドのギャップ絶縁膜に適用する場合に限定されるものではなく、あらゆる用途に適用することができる。
【００５４】
また、上記実施形態では、原料ガスとしてＴＥＯＳを用いたが、原料ガスはＴＥＯＳに限定されるものではなく、構造式
【００５５】
【化１０】
で示されるアルコキシシラン全般を用いることができ、具体的には、例えば構造式
【００５７】
【化１１】
で示されるテトラメトキシシランや、構造式
【００５９】
【化１２】
で示されるテトラプロポキシシラン等を用いることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比と励起周波数とを適切な値に設定したプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を形成するので、低温でＣＶＤ法により薄いシリコン酸化膜を形成する場合であっても、シリコン酸化膜を劣化させることなく、絶縁耐力の大きい良質なシリコン酸化膜を形成することができる。
【００６２】
また、本発明によれば、ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比と励起周波数とを適切な値に設定したプラズマＣＶＤ法によりギャップ絶縁膜を形成するので、低温でＣＶＤ法により薄いギャップ絶縁膜を形成する場合であっても、ギャップ絶縁膜を劣化させることなく、絶縁耐力の大きい良質なギャップ絶縁膜を形成することができる。絶縁耐力の大きい良質なギャップ絶縁膜を薄くすることができるので、薄膜磁気ヘッドの分解能を向上することができ、これにより記録ビットの微細化に対応しうる薄膜磁気ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッドを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図３】本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図４】本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図５】本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す工程断面図（その４）である。
【図６】本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す工程断面図（その５）である。
【図７】薄膜磁気ヘッドを模して形成した試料を示す断面図及び平面図である。
【図８】ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比と平均絶縁耐力との関係を示すグラフである。
【図９】励起周波数と平均絶縁耐力との関係を示すグラフである。
【図１０】ピンホール密度を測定するための試料を示す断面図である。
【図１１】ＴＥＯＳ／Ｏ2の流量比とピンホール密度との関係を示すグラフである。
【図１２】励起周波数とピンホール密度との関係を示すグラフである。
【図１３】従来の薄膜磁気ヘッドを示す断面図及び断面を表した斜視図である。
【図１４】磁気記録ディスクの記録ビットに薄膜磁気ヘッドを対向した場合の模式図である。
【符号の説明】
１０…基板
１２…シールド膜
１４…ギャップ絶縁膜
１５…磁気抵抗効果膜
１６…ＭＲ素子
１８…電極
１９…ＴｉＷ膜
２０…ギャップ絶縁膜
２２…シールド膜
２４…ギャップ層
２６…ライト磁極
２８…レジスト膜
３０…アルミナ膜
３２…レジスト膜
３２ａ…レジストマスク
３４…開口部
１１０…シリコン基板
１１０ａ…シリコン基板
１１２…電極層
１１２ａ…金属層
１１４…ギャップ絶縁膜
１１４ａ…ギャップ絶縁膜
１１７…電極層
１１８…電極
１２０…ギャップ絶縁膜
１２２…電極層
１５０…絶縁耐力試験器
２００…薄膜磁気ヘッド
２００ａ…薄膜磁気ヘッド
２１０…基板
２１２…シールド膜
２１２ａ…シールド膜
２１４…ギャップ絶縁膜
２１４ａ…ギャップ絶縁膜
２１６…ＭＲ素子
２１６ａ…ＭＲ素子
２１８…電極
２２０…ギャップ絶縁膜
２２０ａ…ギャップ絶縁膜
２２２…シールド膜
２２２ａ…シールド膜
２２４…ギャップ層
２２６…ライト磁極
２２７…コイル
２５０…記録ビット
Claims (6)
- 有機シランガスと酸素とを用いたプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を形成するシリコン酸化膜の形成方法であって、
酸素に対する有機シランガスの流量比を０．０００１〜０．０５とし、励起周波数を１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚとし、基板の温度を１７０℃〜２５０℃として、前記基板上にシリコン酸化膜を形成する
ことを特徴とするシリコン酸化膜の形成方法。 - 請求項１記載のシリコン酸化膜の形成方法において、
前記有機シランガスは、構造式
ことを特徴とするシリコン酸化膜の形成方法。 - 請求項２記載のシリコン酸化膜の形成方法において、
前記有機シランガスは、構造式
ことを特徴とするシリコン酸化膜の形成方法。 - 請求項２記載のシリコン酸化膜の形成方法において、
前記有機シランガスは、構造式
ことを特徴とするシリコン酸化膜の形成方法。 - 請求項２記載のシリコン酸化膜の形成方法において、
前記有機シランガスは、構造式
ことを特徴とするシリコン酸化膜の形成方法。 - 基板上に、第１のシールド膜を形成する第１シールド膜形成工程と、
前記第１のシールド膜上に、第１のシリコン酸化膜を形成する第１シリコン酸化膜形成工程と、
前記第１のシリコン酸化膜上に、ＭＲ素子を形成するＭＲ素子形成工程と、
前記ＭＲ素子上及び前記第１のシリコン酸化膜上に、第２のシリコン酸化膜を形成する第２シリコン酸化膜形成工程と、
前記第２のシリコン酸化膜上に、第２のシールド膜を形成する第２シールド膜形成工程とを有し、
前記第１又は前記第２シリコン酸化膜形成工程では、酸素に対する有機シランガスの流量比を０．０００１〜０．０５とし、励起周波数を１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚとし、前記基板の温度を１７０℃〜２５０℃として、有機シランガスと酸素とを用いたプラズマＣＶＤ法により前記第１又は前記第２のシリコン酸化膜を形成する
ことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
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