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技術 磁気抵抗効果ヘッド及びその製造方法

出願人 株式会社日立製作所
発明者 川邉隆岡田智弘府山盛明
出願日 1994年8月23日 (26年5ヶ月経過) 出願番号 1994-198177
公開日 1996年3月8日 (24年11ヶ月経過) 公開番号 1996-063717
状態 未査定
技術分野 磁気ヘッド4(薄膜磁気ヘッド等) 磁気ヘッド5(磁束感知ヘッド) ホール/MR素子
主要キーワード 電極膜パターン リフトオフ用マスク アンダカット部分 アンダカット形状 テーパ形 飛来方向 つきまわり センサパターン
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年3月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

構成

MRヘッドセンサ部の両脇に配置する縦バイアス膜電極膜のうち、間隔の広い方の端部を、狭い方の端部よりも急峻なテーパ形状にする。また、リフトオフ法を利用し、縦バイアス膜と電極膜の二つのパターンを、一つのマスク材を用いて作製する。

効果

磁気ギャップ膜つきまわりが改善され、電極磁気シールド間の絶縁耐圧を大きくでき、また、縦バイアス膜と電極膜のパターン位置合わせ精度が向上し、製造コストを低減できる。

概要

背景

磁気記録装置記録密度を増加させるために、高感度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。

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。

概要

MRヘッドのセンサ部の両脇に配置する縦バイアス膜と電極膜のうち、間隔の広い方の端部を、狭い方の端部よりも急峻なテーパ形状にする。また、リフトオフ法を利用し、縦バイアス膜と電極膜の二つのパターンを、一つのマスク材を用いて作製する。

磁気ギャップ膜つきまわりが改善され、電極磁気シールド間の絶縁耐圧を大きくでき、また、縦バイアス膜と電極膜のパターン位置合わせ精度が向上し、製造コストを低減できる。

目的

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。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

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請求項1

磁気抵抗効果膜と、該磁気抵抗効果膜のセンサ両端部に設けた一対の縦バイアス膜と、前記磁気抵抗効果膜のセンサ両端部に設けた一対の電極膜とを備えた磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果膜側に隣接する前記縦バイアス膜及び前記電極膜の端部が角度90度未満のテーパ状となっており、センサ部分における前記一対の縦バイアス膜の間隔と前記一対の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する磁気抵抗効果ヘッド。

請求項2

請求項1において、前記一対の縦バイアス膜の間隔が前記一対の電極膜の間隔よりも大きい磁気抵抗効果ヘッド。

請求項3

磁気抵抗効果膜上にリフトオフ用のマスクパターンを作製する第一の工程と、前記マスクパターンの上部及び前記マスクパターンの無い磁気抵抗効果膜露出部に縦バイアス膜もしくは電極膜のいずれかを作製する第二の工程と、前記縦バイアス膜もしくは前記電極膜の上部に、前記バイアス膜もしくは前記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作製し、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、前記マスクパターンを除去して、前記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する磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、磁気記録装置、例えば、磁気ディスク装置磁気テープ装置に搭載される磁気抵抗効果ヘッド係り、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。

背景技術

0002

磁気記録装置の記録密度を増加させるために、高感度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。

発明が解決しようとする課題

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つきまわりを良くして、電極膜と磁気シールド膜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。

課題を解決するための手段

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活用して、両パターン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。

発明の効果

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。

図面の簡単な説明

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。

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