技術 磁気抵抗効果ヘッド及びその製造方法

0001

本発明は、磁気記録装置、例えば、磁気ディスク装置や磁気テープ装置に搭載される磁気抵抗効果ヘッドに係り、特に、高い再生出力感度をもった磁気抵抗効果ヘッドとその製造方法に関する。

0002

磁気記録装置の記録密度を増加させるために、高感度な再生用磁気ヘッドとして、磁気抵抗効果ヘッド（以下、ＭＲヘッドと略す）が注目されている。このＭＲヘッドでは、磁気抵抗効果膜センサ部分に電流を流すために、電極膜パターンが必要である。また、バルクハウゼンノイズと呼ばれる再生波形の変動を無くすために、磁気抵抗効果膜を単磁区化させるような縦バイアス膜パターンが必要である。これらの電極膜パターン及び縦バイアス膜パターンは、いずれもセンサ部分の磁気抵抗効果膜パターンの両端部に設けられることが多い。

0003

これらの電極膜パターン及び縦バイアス膜パターンの形状の関係として、例えば、特開平4−281203 号公報には、一対の磁区制御層（縦バイアス膜）パターンの間隔が一対の電極膜パターンの間隔と等しいか、より大きい磁気抵抗効果ヘッドの例が開示されている。また、特開平6−60332号公報には、縦バイアス膜としての反強磁性膜の間隔が電極膜の間隔よりも大きく、反強磁性膜端部と電極膜端部の距離を１.５ 〜３μｍとした磁気抵抗効果ヘッドの例が開示されている。

0004

上記の公知例では、電極膜パターンと縦バイアス膜パターンの間隔の関係については明らかにされているが、各パターンの端部形状の関係については明らかにされていなかった。特に、電極膜や縦バイアス膜の上部に作製される磁気ギャップのつきまわりを良くして、電極膜と磁気シールド膜の絶縁耐圧を向上させるために望ましい端部形状の関係については、何ら明らかにされていなかった。

0005

本発明の目的は、高い電極／磁気シールド間絶縁耐圧を実現したＭＲヘッドと、その製造方法を提供することにある。

0006

本発明のＭＲヘッドは、少なくとも磁気抵抗効果膜（以下、ＭＲ膜と略す）と、そのＭＲ膜を単磁区状態に保つために、ＭＲ膜のセンサ部分以外の両端部に設けられた一対の縦バイアス膜と、ＭＲ膜に電流を供給するためにＭＲ膜のセンサ部分以外の両端部に設けられた一対の電極膜とを有し、その縦バイアス膜パターン及び電極膜パターンのＭＲ膜側に隣接する端部の形状がいずれも角度９０度未満のテーパ形状となっており、かつセンサ部分における縦バイアス膜の間隔と電極膜の間隔のうち、大きい方の端部テーパ角度が小さい方の端部テーパ角度よりも急峻であることを特徴としている。

0007

本発明のＭＲヘッドは、これらの縦バイアス膜パターンと電極膜パターンのうち、端部が急峻な方のテーパ角度が４５〜８９度であり、端部がゆるやかな方のテーパ角度が２０〜７０度であるのが望ましい。また、両者のテーパ角度の差が、２０度以上であるのが望ましい。

0008

また、本発明のＭＲヘッドでは、縦バイアス膜の間隔が電極膜の間隔よりも大きい場合に、特に優れたＭＲヘッドが実現できる。この場合、縦バイアス膜端部と電極膜端部の距離は、特開平6−60332号公報に示されているのとは異なり、０.１〜１.０μｍ程度に近づけることが望ましい。

0009

一方、本発明のＭＲヘッドの製造方法は、ＭＲ膜上にリフトオフ用マスクパターンを作製する第一の工程と、その上部に縦バイアス膜もしくは電極膜のいずれかを成膜する第二の工程と、さらに続けてその上部に、縦バイアス膜もしくは電極膜のうち前記第二の工程で作製しなかった方の膜を成膜し、前記第二の工程で作製したよりも大きなパターンを作製する第三の工程と、リフトオフ用マスクパターンを剥離して、マスクパターン上部の縦バイアス膜及び電極膜をリフトオフする第四の工程とを含むことを特徴としている。

0010

リフトオフ用マスクパターンは、後述するようなアンダカット形状を有することが望ましく、そのアンダカット部分に残ったマスクパターンの幅で、縦バイアス膜もしくは電極膜のうち狭い方の間隔が決まることが望ましい。言い替えれば、前記第三の工程で作製する大きい方のパターンの間隔が、このアンダカット部分のマスク幅で決められることが望ましい。また、縦バイアス膜もしくは電極膜のうち広い方の間隔を、マスクパターンの「ひさし」部分の幅で決めることで、前記第二の工程で作製する小さい方のパターンが得られる。

0011

一つのマスクパターンを用いて、このように異なった大きさのパターン（異なった間隔を持つパターン）を作製するためには、前記第二の工程と第三の工程で異なった成膜方法を適用すれば良い。例えば、第二の工程では真空蒸着法を用い、第三の工程ではスパッタリング法を用いることにより、容易に所定の形状を有するパターンが得られる。また、両方の工程で同じスパッタリング法を用いる場合でも、第二の工程ではＭＲ膜に対する入射角度ができるだけ垂直に近いスパッタ粒子を用いて成膜し、第三の工程では入射角度に特別な方向性が無いスパッタ粒子を用いて成膜することにより、同様の効果が達成できる。ここで、スパッタ粒子の入射角度を変えるためには、スパッタガス圧力を変える、ターゲットと基板の距離を変える等の方法を用いることができる。さらに、スパッタ粒子自身の飛来方向は同一でも、バイアススパッタなど基板に印加する電圧を変えることで膜のつきまわりを制御し、本発明の製造方法で述べたような異なった大きさのパターンを作製することも可能である。

0012

通常のＭＲヘッドでは、縦バイアス膜及び電極膜のパターン寸法をできるだけ正確に決めるためには、端部テーパ角度を９０度に近づけることが望ましい。一方、上部に作製する膜のつきまわりを良くするためには、端部テーパ角度をできるだけ小さくすることも必要である。従って、縦バイアス膜及び電極膜のそれぞれの最適端部テーパ角度を求めることが重要である。

0013

本発明のヘッド構造を適用すれば、ＭＲヘッドに用いる縦バイアス膜及び電極膜の端部はいずれも順テーパ形状となり、かつ上部に作製するパターンほど端部テーパ角度が小さいため、パターン寸法精度を良好に保ちながら、その上に作製する膜のつきまわりを良くすることが可能となり、結果として、均一な厚さの磁気ギャップ膜を容易に形成できるようになる。具体的には、例えば、ＭＲ膜上に、まず端部テーパ角度６０度の縦バイアス膜パターンを作製すれば、その上部に端部テーパ角度３０度で、縦バイアス膜パターンより間隔の狭い電極膜パターンをつきまわり良く作製することが容易になる。その結果、さらにその上部につきまわりの良い磁気ギャップ膜を作製することも簡単になり、電極／磁気シールド間絶縁耐圧の増加、及びヘッド信頼性の向上が実現できる。これを逆にして、端部テーパ角度３０度の縦バイアス膜の上に、端部テーパ角度６０度の電極膜を作製すると、絶縁耐圧が低下してしまう問題を生じる。

0014

また、本発明のＭＲヘッドにおいて、縦バイアス膜端部と電極膜端部の距離を、従来例とは異なって０.１〜１.０μｍ程度に近づけることにより、縦バイアス膜が無い部分の電極膜下部における読みにじみを低減することができ、オフトラック特性の優れたＭＲヘッドが実現できる。

0015

一方、本発明の製造方法を適用すれば、一つのマスクパターンを用いて、大きさと端部形状の異なる二種類のパターン（縦バイアス膜及び電極膜）を一気に作製できるため、簡単なプロセスで、本発明のＭＲヘッドを作製することができる。また、一つのマスクパターンの「ひさし」及びアンダカット部分の幅で、縦バイアス膜と電極膜のパターン寸法を一度に決められるため、寸法精度を向上させることが可能になり、特にセルフアライメント効果を活用して、両パターンの位置ずれを最小限に抑えることもできる。

0016

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例としてのＭＲヘッドの構造を表わす正面図(磁気記録媒体との対向面から見た図)であるが、ここで示した材料や膜構成などは一つの例に過ぎず、本発明の主旨を損なわない範囲でこれらを変更してもまったく問題ない。

0017

図１では、それぞれセラミック基板１０１，下地膜としてのアルミナ膜１０２，下部シールドとしてのＮｉＦｅ膜１０３，下部ギャップとしてのアルミナ膜１０４，上から順にＭＲ膜／分離膜／ソフトバイアス膜としてのＮｉＦｅ／Ｔａ／NiFeNb三層膜１０５，縦バイアス膜としての反強磁性膜であるＦｅＭｎ膜106，電極膜としてのＴａ膜１０７，上部ギャップとしてのアルミナ膜１０８，上部シールドとしてのＮｉＦｅ膜１０９、保護膜としてのアルミナ膜１１０を表わしている。なお、バイアスを印加するためのソフトバイアス膜の代わりに、永久磁石膜やシャント膜等を用いた、他のバイアス方式を適用しても、本発明の効果は損なわれない。

0018

図１で、一対のＦｅＭｎ膜１０６の間隔は２.５μｍ であり、一対のＴａ膜１０７の間隔１.５μｍ よりも広い。ＦｅＭｎ膜端部とＴａ電極膜端部の距離は、左右とも０.５μｍ である。また、ＦｅＭｎ膜端部のテーパ角度は７０度であり、Ｔａ電極膜端部のテーパ角度４０度よりも小さい。この結果、上部ギャップとしてのアルミナ膜１０８の厚さは、電極パターン端部のつきまわりの悪い部分でも平坦部の約８０％となり、ＮｉＦｅ膜１０９とＴａ膜１０７との間の絶縁耐圧を良好に保つことができた。さらに、ＦｅＭｎ膜及びＴａ電極膜の双方とも精度良くパターン形成することができた。

0019

図２は、本発明のもう一つの実施例としてのＭＲヘッドの構造を表わす正面図である。セラミック基板１０１，下地膜であるアルミナ膜１０２，下部シールドのＮｉＦｅ膜１０３，下部ギャップのアルミナ膜１０４，上部ギャップ膜１０８，上部シールドのＮｉＦｅ膜１０９，保護膜１１０は図１と同様である。ＭＲ膜／分離膜／ソフトバイアス膜としての三層膜２０５の両端部には、縦バイアス膜としての一対の永久磁石膜CoCrPt膜２０６が設けられており、その上部に電極膜としてのＡｕ膜２０７が設けられている。図２において、CoCrPt膜パターン206の間隔は２.８μｍ であり、Ａｕ電極膜２０７の間隔２.０μｍ よりも広い。CoCrPt膜端部とＡｕ電極膜端部の距離は、左右とも０.４μｍ である。また、CoCrPt膜端部のテーパ角度は６０度であり、Ａｕ電極膜端部のテーパ角度３０度よりも小さい。この結果、上部ギャップとしてのアルミナ膜１０８の厚さは、電極パターン端部のつきまわりの悪い部分でも平坦部の約８８％となり、ＮｉＦｅ膜１０９とＴａ膜１０７との間の絶縁耐圧を良好に保つことができた。

0020

図３は、本発明の一実施例としてのＭＲヘッドの製造方法を表わす工程図である。図１と同様にそれぞれ、ヘッドを磁気記録媒体との対向面から見た正面図を表わしている。また、簡単のため、図１中に示したセラミック基板１０１，アルミナ膜１０２，ＮｉＦｅ膜１０３，ＮｉＦｅ膜１０９，保護膜１１０は図３中では省略し、本発明に関連するＭＲ膜／分離膜／ソフトバイアス三層膜と磁気ギャップ膜，電極部分のみを描いてある。

0021

まず図３（ａ）に示したように、下部ギャップとしてのアルミナ膜１０４上に、ＭＲ膜としてのＮｉＦｅ／Ｔａ／NiFeNb膜１０５を成膜し、センサパターンを作製した後、図３（ｂ）に示したように、二層レジスト法を用いてアンダカット形状を持つリフトオフ用マスクパターン３０１を作製した。続いて、図３（ｃ）に示したように、縦バイアス膜としてのＦｅＭｎ膜１０６をスパッタリングした。この時、基板（直径４インチ）とターゲット（直径８インチ）の間隔を４０cmに設定して成膜したため、基板に到達するスパッタ粒子の飛来方向角度を、基板面に対して７０〜９０度と大きくすることができ、結果としてアンダカット部分へのまわりこみが少ないＦｅＭｎ膜パターンを作製できた。ここで、端部のテーパ角度は６０度となった。

0022

次に、図３（ｄ）に示したように、引き続いて電極膜としてのＴａ膜１０７をスパッタリングした。この時、基板とターゲットの間隔を１０cmに設定して成膜したため、基板に到達するスパッタ粒子の飛来方向角度は基板面に対して３０〜９０度となり、アンダカット部分の内部まで膜が入り込んだため、同じマスクパターンを用いているにもかかわらず、先に成膜したＦｅＭｎ膜１０６より大きなパターンを作製できた。ここで、端部のテーパ角度は３０度となった。その後、図３（ｅ）に示したように、マスクパターン３０１を剥離液で除去してＦｅＭｎ膜及びＴａ膜をリフトオフし、その上に図３（ｆ）に示したように、上部ギャップ膜としてのアルミナ１０８を成膜した。

0023

こうして得られた上部ギャップ膜の厚さは、電極パターン端部のつきまわりの悪い部分でも平坦部の約８８％となり、絶縁耐圧を良好に保つことが可能となった。また、縦バイアス膜と電極膜のセルフアライメントが可能となったため、位置ずれは３σで±０.２μｍ 以下と小さくできた。

0024

なお、本実施例では縦バイアス膜として反強磁性膜を用い、ＭＲ膜の上部に直接成膜する場合を示したが、これに代わって、図２に示したような永久磁石膜を用いてＭＲ膜を単磁区化する場合でも、本発明の製造方法が有効である。

0025

本発明により、高い寸法精度を保ちながら、優れた絶縁耐圧信頼性を有するＭＲヘッドが実現できた。また、縦バイアス膜と電極膜の位置関係や端部テーパ角度を最適化でき、かつ工程を簡略化してコストを低減できるＭＲヘッドの製造方法が実現できた。

0026

図１本発明の一実施例のＭＲヘッドの構造を表わす断面図。
図２本発明の第二実施例のＭＲヘッドの構造を表わす断面図。
図３本発明の一実施例の製造工程を表わす工程図。

0027

１０１…セラミック基板、１０２，１０４，１０８，１１０…アルミナ膜、１０３，１０９…ＮｉＦｅ膜、１０５…ＮｉＦｅ／Ｔａ／NiFeNb膜、１０６…ＦｅＭｎ膜、１０７…Ｔａ膜。