專利名稱：磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于對磁盤裝置(HDD裝置)等磁記錄介質(zhì)進(jìn)行 高密度的記錄/再現(xiàn)的裝置，特別適用于可以將磁隙長度高精度地優(yōu)化 的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著HDD裝置的大容量小型化，要求高靈敏度且高輸出的薄膜 磁頭。特別地，在對于HDD裝置等磁記錄介質(zhì)的記錄中，處理速度 的提高和記錄容量的大容量化的必要性增加，向高記錄密度化的努力 日益強(qiáng)化。
近年來，對應(yīng)于上述的要求，具有TMR ( tunneling magnetoresistive，隧道磁阻)等磁阻效應(yīng)層疊膜(以下稱為"MR層 疊膜，，)的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭得到了開發(fā)。
以下，作為一個例子，參照圖2對具有TMR多層膜作為MR層 疊膜的、CPP結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭的現(xiàn)有的制造方法進(jìn)行說 明。
此處，CPP( Current Perpendicular to Plane,電流垂直于平面) 結(jié)構(gòu)是指，讀出電流相對于MR層疊膜的膜面垂直地流過。
在如圖2圖示那樣，在下部屏蔽層的上側(cè)形成了以蓋層為上層的 MR層疊膜等并在其上方形成了上部屏蔽層而構(gòu)成的磁阻效應(yīng)型薄膜 磁頭、且如圖2 (d)圖示那樣的CPP結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭的 情況下，磁頭的磁隙長度一般與下部屏蔽層和上部屏蔽層之間的距離 相等。
以往，在磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭的制造方法中，按照以下的制造階 段來確定磁頭的磁隙長度。
首先，如圖2 (a)圖示，在未圖示的基板上，形成下部屏蔽層、 緩沖層、MR層疊膜、蓋層等。接下來，進(jìn)行微細(xì)加工。此處微細(xì)加 工是指，如圖2(b)圖示那樣，形成具有傾斜的側(cè)面的梯形的MR 層疊膜的處理，例如使用離子銑削(Ion Milling)或RIE (反應(yīng)性離 子刻蝕)等裝置來進(jìn)行。接下來，在以蓋層為上層的、微細(xì)加工后的 MR層疊膜上，至少形成絕緣層。即，首先，作為絕緣層，例如形成 入1203層(圖2 (b)),接下來在其上側(cè)依次層疊硬偏置層、絕緣層 (圖2 (c)圖示)。
接下來，進(jìn)行被稱為"露頭，，(頭出L )的平坦化工序。此處，平 坦化工序是指，通過CMP ( Chemical Mechanical Polishing,化學(xué)機(jī) 械拋光)或IBE (Ion Beam Etching,離子束刻蝕)等，去除層疊在 蓋層上的絕緣層的一部分而使下層露出的工序(圖2 ( d ))。
通過成為圖2(d)圖示的這種狀態(tài)、即蓋層被去除成預(yù)定的厚 度(刻蝕)，最終地確定了磁頭的磁隙長度(日本特開2003 - 203313 )。 圖2 (e)是在該以往的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭的制造方法中僅示意地說 明決定磁隙長度的工序的圖。圖2 (e)的左側(cè)對應(yīng)于圖2 (b)的狀 態(tài)，圖2 (e)的右側(cè)對應(yīng)于圖2 (d)的狀態(tài)。
但是，在上述那樣的以往的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭的制造方法中， 通過利用CMP或IBE等將蓋層去除成某預(yù)定的厚度而使蓋層露出， 來進(jìn)行磁隙長度的控制，但產(chǎn)生了以下幾個問題點。
第一，難以通過刻蝕無偏差地控制蓋層所需的5~10nm的膜厚。
由非磁性材料構(gòu)成的蓋層發(fā)揮對形成蓋層之下的MR層疊膜的 自由層等磁性膜切斷與產(chǎn)生氧化等損傷的氣體的接觸的作用。另外， 發(fā)揮防止蓋層之下的MR層疊膜、和形成在蓋層之上的由軟磁性材料 構(gòu)成的上部屏蔽層之間的磁性相互作用的作用。
因此，如果沒有取得所需的預(yù)定膜厚，則無法充分地起到蓋層的 功能。另一方，如果成為預(yù)定的膜厚以上，則磁隙長度擴(kuò)展，即磁頭 的分辨率降低。
例如，在用CMP來刻蝕蓋層而確定其膜厚的情況下，需要高精度的膜厚控制，所以漿料的平均粒徑優(yōu)選為50nm以下，更優(yōu)選為必 須使用10nm以下的漿料。但是，即使使用這樣的漿料來調(diào)整研磨速 度，也難以無偏差地控制磁隙長度所需的5~10nm的膜厚。
另外，即使在用IBE來刻蝕蓋層而確定其膜厚的情況下，對具 有某預(yù)定的大小的基板(例如①8英寸基板等)照射相對于基板具有 預(yù)定的入射角度的離子束，所以在基板間產(chǎn)生偏差。
進(jìn)而，由于利用上述那樣的產(chǎn)生偏差的CMP或IBE等來進(jìn)行蓋 層的刻蝕，所以需要預(yù)先假設(shè)刻蝕量的偏差而形成堆積了所需以上厚 度的蓋層的刻蝕余量。
即，除了確定磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭的磁隙長度的蓋層的最佳厚度 (5~10nm)以外，還需要確保預(yù)備的厚度。
專利文獻(xiàn)l:日本特開2003 - 20331
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適合于將具有CPP結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng) 元件的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭的磁隙長度偏差少且高精度地優(yōu)化的磁 阻效應(yīng)型薄膜磁頭的制造方法、和由此制造出的磁阻效應(yīng)型薄膜磁 頭。即，其目的在于提供一種適合于制造無需在蓋層作為刻蝕余量預(yù) 先準(zhǔn)備預(yù)備的厚度而可以將磁隙長度高精度地優(yōu)化且磁隙長度狹小 的》茲阻效應(yīng)型薄膜磁頭的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭的制造方法、和由此制 造出的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭。由此，其目的在于提供一種磁隙長度狹 小、偏差少且高精度地優(yōu)化的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭。
為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭，由在 下部屏蔽層之上形成以蓋層為上層的磁阻效應(yīng)層疊膜并在其上形成 上部屏蔽層而構(gòu)成，其特征在于，在形成上述上部屏蔽層之前，在上 述蓋層之上層疊了由軟磁性材料構(gòu)成的軟磁性層，上述上部屏蔽層形 成在經(jīng)平坦化工序而露出的該軟磁性層之上，該軟磁性層與上述上部 屏蔽層成為一體而發(fā)揮上部屏蔽層的功能。
接下來，為了解決上述課題，本發(fā)明提出一種磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭的制造方法，其特征在于，在形成于基板上的下部屏蔽層之上，成 膜以蓋層為上層的磁阻效應(yīng)層疊膜，在該蓋層之上成膜由軟磁性材料 構(gòu)成的軟磁性層，然后進(jìn)行微細(xì)加工，接下來，在以其上成膜有軟磁 性層的蓋層為上層的、經(jīng)上述微細(xì)加工后的磁阻效應(yīng)層疊膜之上至少 形成了絕緣層之后，去除形成在上述軟磁性層之上的絕緣層的 一部分 而使上述軟磁性層露出，在所露出的上述軟磁性層的表面上形成上部 屏蔽層。
利用本發(fā)明的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭及其制造方法，在形成上部屏 蔽層之前，在蓋層之上層疊由軟磁性材料構(gòu)成的軟磁性層，上部屏蔽 層形成在該軟磁性層之上，該軟磁性層與上述上部屏蔽層成為一體而 起到上部屏蔽層的功能。
因此，無需如制造CPP結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭的現(xiàn)有方法 那樣通過利用CMP或IBE等對蓋層進(jìn)行刻蝕來確定磁隙長度。
即，作為從下部屏蔽層到上部屏蔽層的間隔的磁隙長度被確定成 最初成膜了包括蓋層的層疊膜的時刻的、從下部屏蔽層的上側(cè)面到蓋 層的上側(cè)面(要在上面層疊有由軟磁性材料構(gòu)成的軟磁性層的面)的 長度。
據(jù)此，可以利用磁阻效應(yīng)層疊膜成膜時的膜厚高精度地確定CPP 結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭的磁隙長度。
而且，無需如以往的方法那樣，使蓋層的厚度大于最佳膜厚作為 刻蝕余量。
根據(jù)本發(fā)明，在層疊于蓋層之上的軟磁性層的表面上層疊由軟磁 性材料構(gòu)成的上部屏蔽層，所以層疊于蓋層之上的軟磁性層具有與上 部屏蔽層相同的功能。因此，可以將蓋層成膜為預(yù)定的膜厚來確定磁 隙長度，使形成在其上的軟磁性層具有作為刻蝕余量的功能，所以還 可以改善成品率等、提高生產(chǎn)性。


圖1 (a) ~ (d)是說明制造CPP結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭
的本發(fā)明的一個例子的圖，(d)是說明本發(fā)明的CPP結(jié)構(gòu)的磁阻效 應(yīng)型薄膜磁頭的剖面狀態(tài)的概略圖，(e)是說明在通過(a) ~ (d) 圖示的工序制造出的本發(fā)明的CPP結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭中確 定磁隙長度的狀態(tài)的圖。
圖2(a) ~ (d)是說明制造CPP結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭 的現(xiàn)有方法的一個例子的圖，(d)是說明現(xiàn)有的CPP結(jié)構(gòu)的磁阻效 應(yīng)型薄膜磁頭的剖面狀態(tài)的概略圖，(e)是說明在通過U) ~ (d) 圖示的工序制造出的現(xiàn)有CPP結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭中確定磁 隙長度的狀態(tài)的圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
使用圖1 (a) ~ (e)來說明本發(fā)明的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭及其 制造方法。
首先，如與圖2(a)中圖示的現(xiàn)有例子同樣地，在未圖示的基 板上依次層疊通過鍍敷法成膜的下部屏蔽層、然后是緩沖層、MR層 疊膜、蓋層等。
此處，緩沖層是對形成在其上的MR層疊膜中的釘扎層的形成 產(chǎn)生良好的效果的層，例如是用于改善釘扎層的取向性等的層。
MR層疊膜一般具備作為磁化固定層的釘扎層、作為絕緣膜的阻 擋層、作為磁化自由層的自由層，蓋層例如由鉭(Ta)等的薄膜構(gòu)成。
在圖1 (a)圖示的本發(fā)明的制造方法中，在蓋層(在圖示的例 子中為Ta層)之上，層疊由軟磁性材料構(gòu)成的軟磁性層(在圖示的 例子中由作為軟磁性材料的NiF構(gòu)成)。
即，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭及其制造方法的特征在于，如 圖1 (d)所示，在形成于MR層疊膜的上側(cè)的蓋層上，通過成膜來 層疊由軟磁性材料構(gòu)成的軟磁性層，在平坦化工序之后與在軟磁性層 上相接觸而層疊的上部屏蔽層一體化地形成一個上部屏蔽層。
上部以及下部的屏蔽層是為了防止外部磁場等對在該層間形成
的MR層疊膜的磁化方向引起干擾等而形成的。
構(gòu)成包括形成在蓋層之上的軟磁性層的MR層疊膜的各層例如 是利用多室型的濺射裝置來形成的，其基板內(nèi)的膜厚均勻性例如在 ①8英寸基板上的成膜中可以在1%以下的精度下進(jìn)行。
因此，在本發(fā)明的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭及其制造方法中，最佳膜 厚的蓋層在膜厚均勻性為1%以下的條件下成膜，在接下來進(jìn)行的在 蓋層之上成膜軟磁性層的時刻，如圖1 (e)圖示，磁阻效應(yīng)型薄膜磁 頭的磁隙長度被高精度地確定。
接下來，與在圖2(b) 、 (c)中說明的現(xiàn)有情況同樣地，進(jìn)行 微細(xì)加工。如圖1 (b)所示，該微細(xì)加工是形成具有傾斜的側(cè)面的梯 形的MR層疊膜的處理。微細(xì)加工例如可以使用離子銑削或RIE (反 應(yīng)性離子刻蝕)等裝置來進(jìn)行。
接下來，在將其上成膜了軟磁性層的蓋層設(shè)為上層的、經(jīng)微細(xì)加 工后的MR層疊膜之上，至少形成絕緣膜。即，首先，作為絕緣層， 例如形成八1203層(圖1 (b))。然后，接下來在其上側(cè)依次層疊硬 偏置層、絕緣層(圖1 (c)圖示)。
在圖l(b)圖示的例子中，依次層疊CoPt合金等硬質(zhì)磁性材料 的硬偏置層、由非磁性絕緣材料構(gòu)成的絕緣層。硬偏置層發(fā)揮規(guī)定對 于自由層的磁化方向的作用，絕緣層發(fā)揮提高與上述屏蔽層等的絕緣 性的作用，在圖示的例子中，形成了Ah03層。
接下來，通過基于CMP (化學(xué)機(jī)械拋光)或IBE (粒子束刻蝕) 等的平坦化工序，去除層疊在軟磁性層之上的絕緣層的一部分而使軟 磁性層露出(圖1 (d))。即，在圖示的例子中，去除層疊在蓋層之 上的軟磁性層的一部分，然后去除層疊在其上的絕緣層、硬偏置層、 絕緣層的一部分，如圖1 (d)圖示那樣使軟磁性層露出。
據(jù)此，實現(xiàn)在層疊在MR層疊膜上的蓋層之上層疊的軟磁性層 與上述屏蔽層的接觸。
此時，如圖1 (d)以及圖1 (e)的右側(cè)所示，可以將層疊在蓋 層上的軟磁性層的厚度的一部分使用為刻蝕余量。
如圖1 (d)所示，層疊在蓋層之上并如上所述地露出了的軟磁 性層通過以與其表面相接觸的方式成膜了上部屏蔽層，從而與上部屏 蔽層成為一體，而作為上部屏蔽層發(fā)揮功能。
另外，此處，作為構(gòu)成上部屏蔽層的軟磁性材料，以坡莫合金
(NiFe)為代表，另外還有Co類非晶磁性膜或Fe類微粒子磁性膜等。 以下，示出利用多室型的賊射裝置來成膜的、緩沖層、MR層疊
膜、蓋層的各層的膜厚以及各層的材質(zhì)的一個例子。 緩沖層5nm ( NiFeCr )
MR層疊膜35nm ( PtMn/CoFe/Ru/CoFe/Al203/CoFeB ) 蓋層5nm ( Ta )
另外，夾著這些MR層疊膜的(上部/下部)屏蔽層可以用坡莫 合金(NiFe)以100nm左右的膜厚通過鍍敷等成膜方法來形成。
因此，通過上述的制造工序，可以制作出45nm的窄磁隙長度的、 在下部屏蔽層之上形成以蓋層為上層的磁阻效應(yīng)層疊膜并在其上側(cè) 形成上部屏蔽層而構(gòu)成的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，無需如制造CPP結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)型薄膜磁 頭的現(xiàn)有方法的情況那樣，通過利用CMP或IBE對蓋層本身進(jìn)行刻 蝕來確定磁頭的磁隙長度。
即，根據(jù)本發(fā)明的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭的制造方法，通過對MR 層疊膜的成膜時的膜厚進(jìn)行控制，可以高精度地確定磁隙長度。
另外，關(guān)于在以上的實施方式中說明的結(jié)構(gòu)、形狀、大小(厚度) 以及配置關(guān)系，僅以可以理解/實施本發(fā)明的程度概略地示出，并且關(guān) 于數(shù)值以及各結(jié)構(gòu)(材料)，僅為例示。因此，本發(fā)明不限于所說明 的實施方式，只要不脫離權(quán)利要求的范圍中示出的技術(shù)思想的范圍， 則可以變更成各種形式。
權(quán)利要求
1. 一種磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭，由在下部屏蔽層之上形成以蓋層為上層的磁阻效應(yīng)層疊膜并在其上形成上部屏蔽層而構(gòu)成，其特征在于，在形成上述上部屏蔽層之前，在上述蓋層之上層疊了由軟磁性材料構(gòu)成的軟磁性層，上述上部屏蔽層形成在經(jīng)平坦化工序而露出的該軟磁性層之上，該軟磁性層與上述上部屏蔽層成為一體而發(fā)揮上部屏蔽層的功能。
2. —種磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭的制造方法，其特征在于， 在形成于基板上的下部屏蔽層之上，成膜以蓋層為上層的磁阻效應(yīng)層疊膜，在該蓋層之上成膜由軟磁性材料構(gòu)成的軟磁性層，然后進(jìn) 行微細(xì)加工，接下來，在以其上成膜有軟磁性層的蓋層為上層的、經(jīng)上述微細(xì)加工后的 磁阻效應(yīng)層疊膜之上至少形成了絕緣層之后，去除形成在上述軟磁性 層之上的絕緣層的一部分而使上述軟磁性層露出，在所露出的上述軟 磁性層的表面上形成上部屏蔽層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以將磁隙長度高精度地優(yōu)化的具有CPP結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)元件的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭及其制造方法。在該磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭的制造方法中，在下部屏蔽層之上，成膜以蓋層為上層的磁阻效應(yīng)層疊膜，在該蓋層之上成膜由軟磁性材料構(gòu)成的軟磁性層之后，進(jìn)行微細(xì)加工，接下來，將在其之上成膜有軟磁性層的蓋層設(shè)為上層的上述微細(xì)加工后的磁阻效應(yīng)層疊膜之上至少形成了絕緣層之后，去除形成在上述軟磁性層之上的絕緣層的一部分而使上述軟磁性層露出，在所露出的上述軟磁性層的表面上形成上部屏蔽層。
文檔編號G11B5/39GK101379557SQ20078000434
公開日2009年3月4日 申請日期2007年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月10日
發(fā)明者D·D·賈亞普拉威拉, 前原大樹, 渡邊直樹 申請人:佳能安內(nèi)華股份有限公司