JP3965110B2 - 磁気抵抗効果装置の製造方法ならびに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、磁気抵抗効果素子を有する磁気抵抗効果装置およびその製造方法、ならびに磁気抵抗効果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。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスク装置の面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。特に、ここ数年は、ハードディスク装置の面記録密度は、１年で約２倍となるペースで増え続け、最近では１００ギガビット/（インチ）２以上の面記録密度が求められている。
【０００３】
薄膜磁気ヘッドとしては、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magneto-resistive）素子とも記す。）を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録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。
【０００４】
ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗（Anisotropic Magneto-resistive）効果を用いたＡＭＲ素子や、巨大磁気抵抗（Giant Magneto-resistive ）効果を用いたＧＭＲ素子や、トンネル磁気抵抗（Tunnel-type Magnetoresistive）効果を用いたＴＭＲ素子等がある。
【０００５】
再生ヘッドの特性としては、高感度および高出力であることが要求される。この要求を満たす再生ヘッドとして、既に、スピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いたＧＭＲヘッドが量産されている。
【０００６】
スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、一般的に、互いに反対側を向く２つの面を有する非磁性導電層と、この非磁性導電層の一方の面に隣接するように配置され、記録媒体からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化するフリー層と、非磁性導電層の他方の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定されたピンド層と、このピンド層における非磁性導電層とは反対側の面に隣接するように配置され、ピンド層における磁化の方向を固定する反強磁性層とを備えている。フリー層とピンド層は共に強磁性層よりなる。フリー層の電気抵抗値は、フリー層における磁化の方向によって変化する。スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、フリー層の電気抵抗値の変化を利用して、記録媒体に磁気的に記録されたデータを再生する。
【０００７】
再生ヘッドの特性としては、更に、バルクハウゼンノイズが小さいことが要求される。バルクハウゼンノイズは、ＭＲ素子における磁区の磁壁の移動に起因して発生するノイズである。このバルクハウゼンノイズが発生すると、出力が急激に変化するため、信号対雑音比（ＳＮ比）の低下、エラーレートの増加をまねく。
【０００８】
バルクハウゼンノイズを低減する手段としては、ＭＲ素子に対して長手方向にバイアス磁界（以下、縦バイアス磁界とも言う。）を印加することが行われている。ＭＲ素子に対する縦バイアス磁界の印加は、例えば、ＭＲ素子の両側に、強磁性層と反強磁性層との積層体や永久磁石等によって構成されたバイアス磁界印加層を配置することによって行われる。
【０００９】
ＭＲ素子の両側にバイアス磁界印加層を配置した構造の再生ヘッドでは、一般的に、ＭＲ素子に信号検出用の電流（以下、センス電流と言う。）を流すための一対の電極層は、バイアス磁界印加層に接するように配置される。
【００１０】
また、一般的に、ＭＲ素子は、下部シールド層と上部シールド層とによって挟まれるように配置される。ＭＲ素子と下部シールド層との間には、絶縁膜である下部シールドギャップ膜が配置される。同様に、ＭＲ素子と上部シールド層との間には、絶縁膜である上部シールドギャップ膜が配置される。ＭＲ素子と下部シールドギャップ膜との間には、ＭＲ素子を構成する磁性層の配向性向上や磁気特性向上のために、下地層が配置される場合がある。この下地層の材料としては、例えばＴａまたはＣｒ化合物が用いられる。また、ＭＲ素子と上部シールドギャップ膜との間には、ＭＲ素子を構成する膜を形成した後の工程において、この膜を保護するための保護層が配置される場合がある。この保護層の材料としては、例えばＴａが用いられる。
【００１１】
ここで、図２１ないし図２４を参照して、再生ヘッドの製造方法の一例について説明する。この製造方法では、まず、図２１に示したように、例えばＮｉＦｅよりなる下部シールド層１０３の上に、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）よりなる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の上に下地層１０５を形成する。次に、下地層１０５の上に、ＭＲ素子を形成するためのＭＲ素子用膜１０６Ｐを形成する。次に、ＭＲ素子用膜１０６Ｐの上に保護層１０７を形成する。次に、保護層１０７の上に、エッチングによってＭＲ素子用膜１０６Ｐをパターニングするためのマスク１０８を形成する。このマスク１０８は、フォトリソグラフィによってパターニングされたフォトレジスト層によって形成される。また、マスク１０８は、リフトオフしやすいように、断面がＴ形となる形状、すなわち底部に近い部分の幅が上部に近い部分の幅よりも小さい形状に形成される。
【００１２】
次に、図２２に示したように、例えば、イオンビームの進行方向が下部シールド層１０３の上面に垂直な方向に対して５〜１０°の角度をなすようにイオンビームエッチングを行って、保護層１０７、ＭＲ素子用膜１０６Ｐおよび下地層１０５を部分的にエッチングする。これにより、保護層１０７、ＭＲ素子用膜１０６Ｐおよび下地層１０５がパターニングされる。パターニングされたＭＲ素子用膜１０６ＰはＭＲ素子１０６となる。
【００１３】
次に、図２３に示したように、マスク１０８を残したまま、ここまでの工程で得られた積層体の上面全体の上に、スパッタ法によって、バイアス磁界印加層を形成するための硬磁性層１０９Ｐを形成する。硬磁性層１０９Ｐは例えばＣｏＰｔによって形成される。次に、マスク１０８をリフトオフする。これにより残った硬磁性層１０９Ｐによって、一対のバイアス磁界印加層１０９が形成される。
【００１４】
次に、図２４に示したように、一対のバイアス磁界印加層１０９の上に、一対の電極層１１０を形成する。電極層１１０は、例えばＡｕとＴａの積層膜よりなる。次に、積層体の上面全体の上に、例えばアルミナよりなる上部シールドギャップ膜１１１を形成する。次に、図示しないが、積層体の上面全体の上に、上部シールド層を形成する。
【００１５】
ところで、例えば特許文献１および２に記載されているように、ＭＲ素子の両側にバイアス磁界印加層を配置すると、ＭＲ素子においてバイアス磁界印加層に隣接する端部近傍に、バイアス磁界印加層からの磁界によって磁化の方向の変化が制限されて感度が低下する領域（以下、感度低下領域と言う。）が生じることが知られている。そのため、電極層をＭＲ素子に重ならないように配置した場合には、センス電流が感度低下領域を通過するため、再生ヘッドの出力が低下するという問題があった。この問題は、再生ヘッドのトラック幅が小さくなるほど顕著になる。
【００１６】
この問題を解決するために、例えば特許文献１および２に記載されているように、電極層をＭＲ素子に部分的に重なる（以下、オーバーラップすると言う。）ように配置することが行われている。このように、再生ヘッドを、ＭＲ素子の両側にバイアス磁界印加層を配置すると共に電極層をＭＲ素子にオーバーラップするように配置した構造（以下、電極層オーバーラップ構造と言う。）とすることによって、再生ヘッドの出力の低下を防止しながら、バルクハウゼンノイズを低減することが可能になる。
【００１７】
ここで、図２５ないし図２７を参照して、電極層オーバーラップ構造の再生ヘッドの製造方法の一例について説明する。この製造方法では、バイアス磁界印加層１０９を形成する工程までは、図２１ないし図２３を参照して説明した工程と同様である。
【００１８】
この製造方法では、次に、図２５に示したように、マスク１０８をリフトオフした後、保護層１０７の上に、リフトオフ法によって電極層を形成するためのマスク１１２を形成する。このマスク１１２は、フォトリソグラフィによってパターニングされたフォトレジスト層によって形成される。また、マスク１１２は、図２１ないし図２３に示したマスク１０８に比べて幅が小さくなっている。また、マスク１１２は、リフトオフしやすいように、断面がＴ形となる形状に形成される。
【００１９】
次に、図２６に示したように、積層体の上面全体の上に、スパッタ法によって電極層を形成するための電極用膜１１３Ｐを形成する。この電極用膜１１３Ｐは、例えばＡｕとＴａの積層膜よりなる。
【００２０】
次に、図２７に示したように、マスク１１２をリフトオフする。これにより残った電極用膜１１３Ｐによって、一対の電極層１１３が形成される。電極層１１３は、ＭＲ素子１０６にオーバーラップするように配置される。その後、図示しないが、積層体の上面全体の上に、上部シールドギャップ膜と上部シールド層を、順に形成する。このようにして製造される再生ヘッドでは、一対の電極層１１３の間隔が再生ヘッドの光学的なトラック幅となる。
【００２１】
【特許文献１】
特開平１１−２２４４１１号公報（第３−５ページ、図１−３）
【特許文献２】
特開２０００−７６６２９号公報（第５，６ページ、図１，３，５）
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
図２５ないし図２７に示した再生ヘッドの製造方法では、ＭＲ素子１０６の幅および一対のバイアス磁界印加層１０９の間隔を決定するマスク１０８と、一対の電極層１１３の間隔の間隔を決定するマスク１１２の２つのマスクが必要になる。通常、電極層オーバーラップ構造の再生ヘッドでは、電極層１１３は、バイアス磁界印加層１０９の端部からＭＲ素子１０６の幅方向の中央部に向けて、例えば０．１〜０．２μｍの幅だけオーバーラップするように形成される。また、２つの電極層１１３のオーバーラップ量は同じになるように制御される。従って、マスク１０８，１１２の位置合わせが非常に重要になる。
【００２３】
しかし、図２５ないし図２７に示した再生ヘッドの製造方法では、マスク１０８を用いてＭＲ素子１０６およびバイアス磁界印加層１０９をパターニングし、マスク１１２を用いて電極層１１３をパターニングする。そのため、この製造方法では、２つの電極層１１３を、設計通りの位置に配置することは非常に難しい。その結果、この製造方法では、例えば、実際のトラック幅が設計値と異なる場合があるという問題点や、少なくとも一方の電極層１１３のオーバーラップ量が設計値よりも小さくなって、電極層オーバーラップ構造による再生ヘッドの出力低下防止効果が低下する場合があるという問題点がある。
【００２４】
上記の問題点を解決するために、次に説明するような再生ヘッドの製造方法を用いることが考えられる。この製造方法では、１つのマスクを用いて、自己整合的にＭＲ素子、バイアス磁界印加層および電極層をパターニングする。この製造方法を、図２８ないし図３０を参照して説明する。この製造方法では、保護層１０７を形成する工程までは、図２１を参照して説明した工程と同様である。
【００２５】
この製造方法では、次に、図２８に示したように、保護層１０７の上に、ＭＲ素子、バイアス磁界印加層および電極層をパターニングするためのマスク１１４を形成する。このマスク１１４は、フォトリソグラフィによってパターニングされたフォトレジスト層によって形成される。また、マスク１１４は、リフトオフしやすいように、断面がＴ形となる形状に形成される。以下、マスク１１４のうち、底部に近く幅が小さい部分を根元部と言う。
【００２６】
次に、例えば、イオンビームの進行方向が下部シールド層１０３の上面に垂直な方向に対して５〜１０°の角度をなすようにイオンビームエッチングを行って、保護層１０７、ＭＲ素子用膜１０６Ｐおよび下地層１０５を部分的にエッチングする。これにより、保護層１０７、ＭＲ素子用膜１０６Ｐおよび下地層１０５がパターニングされる。パターニングされたＭＲ素子用膜１０６ＰはＭＲ素子１０６となる。
【００２７】
次に、イオンビームの進行方向が下部シールド層１０３の上面に垂直な方向に対して０〜５°の角度をなすようにイオンビームデポジションを行って、積層体の上面全体の上に、バイアス磁界印加層を形成するための硬磁性層１０９Ｐを形成する。硬磁性層１０９Ｐは例えばＣｏＰｔによって形成される。なお、図２８中の矢印はイオンビームを表わしている。
【００２８】
次に、図２９に示したように、マスク１１４を残したまま、イオンビームの進行方向が下部シールド層１０３の上面に垂直な方向に対して４５°の角度をなすようにイオンビームデポジションを行って、積層体の上面全体の上に、電極層を形成するための電極用膜１１３Ｐを形成する。この電極用膜１１３Ｐは、例えばＡｕよりなる。保護層１０７の上において、電極用膜１１３Ｐは、マスク１１４の根元部近傍の位置まで形成される。なお、図２９中の矢印はイオンビームを表わしている。
【００２９】
次に、図３０に示したように、マスク１１４をリフトオフする。これにより、残った硬磁性層１０９Ｐによって一対のバイアス磁界印加層１０９が形成され、残った電極用膜１１３Ｐによって一対の電極層１１３が形成される。次に、積層体の上面全体の上に、例えばアルミナよりなる上部シールドギャップ膜１１５を形成する。次に、図示しないが、積層体の上面全体の上に、上部シールド層を形成する。
【００３０】
図２８ないし図３０に示した製造方法によれば、図２５ないし図２７に示した製造方法における問題点を解決することができる。しかしながら、図２８ないし図３０に示した製造方法では、以下のような２つの問題点がある。
【００３１】
まず、図３１を参照して第１の問題点について説明する。図３１は、図２８ないし図３０に示した製造方法によって製造される再生ヘッドを詳しく示す断面図である。図２８ないし図３０に示した製造方法では、図２９に示したイオンビームデポジションの際に、保護層１０７の上において、マスク１１４の根元部近傍の部分にはイオンビームが当たりにくい。そのため、図３１に示したように、電極層１１３のうち保護層１０７の上に形成される部分は、他の部分に比べて薄くなる。
【００３２】
また、図２８ないし図３０に示した製造方法では、保護層１０７が形成された後、この保護層１０７の上にマスク１１４を形成するために、積層体が大気に暴露される。その結果、保護層１０７の上面側の一部が酸化されて酸化層１１７が形成される。保護層１０７がＴａよりなる場合、酸化層１１７はＴａＯ２よりなる。
【００３３】
これらのことから、図２８ないし図３０に示した製造方法によって製造された再生ヘッドでは、電極層１１３のうちの保護層１０７の上に配置された部分の近傍では、電極層１１３とＭＲ素子１０６との間のオーミック抵抗が大きくなる。その結果、この再生ヘッドでは、電極層１１３のうちの保護層１０７の上に配置された部分とＭＲ素子１０６との間で電流が流れにくくなり、電極層オーバーラップ構造による再生ヘッドの出力低下防止効果が低下するという問題点がある。
【００３４】
上記の問題点を解決するために、電極用膜１１３Ｐを形成する前に、マスク１１４の根元部近傍における酸化層１１７をドライエッチングによって除去することが考えられる。この場合には、酸化層１１７の除去を容易に行うことができるようにするために、断面がＴ形のマスク１１４の根元部の高さを大きくすることが好ましい。しかしながら、そうすると、以下のような問題点が発生する。
【００３５】
この問題点について、図３２および図３３を参照して説明する。図３２は、図２９に示した工程によって電極用膜１１３Ｐを形成した後の積層体を詳しく示す断面図である。図３２に示したように、イオンビームデポジションによって、マスク１１４の根元部の側面にも電極用膜１１３Ｐが形成される。以下、電極用膜１１３Ｐのうち、マスク１１４の根元部の側面に形成された部分を側壁部１１８と言う。
【００３６】
図３３に示したように、マスク１１４をリフトオフすると、保護層１０７の上に、導電性の側壁部１１８が残る。この側壁部１１８は、上部シールド層と接触して、上部シールド層とＭＲ素子１０６との短絡を引き起こす。
【００３７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、読み出し用のトラック幅が小さくても、このトラック幅を精度よく決定することができ、且つ感度、出力および出力安定性を向上させることができるようにした磁気抵抗効果装置および薄膜磁気ヘッドならびにそれらの製造方法を提供することにある。
【００３８】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気抵抗効果装置は、
互いに反対側を向く２つの面と、２つの側部とを有する磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子の各側部に隣接するように配置され、磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加する一対のバイアス磁界印加層と、
それぞれ各バイアス磁界印加層の一方の面に隣接し、且つ磁気抵抗効果素子の一方の面に部分的に重なるように配置され、磁気抵抗効果素子に対して信号検出用の電流を流す一対の電極層とを備えている。
【００３９】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、
記録媒体に対向する媒体対向面と、
互いに反対側を向く２つの面と、２つの側部とを有し、媒体対向面の近傍に配置された磁気抵抗効果素子と、
磁気抵抗効果素子の各側部に隣接するように配置され、磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加する一対のバイアス磁界印加層と、
それぞれ各バイアス磁界印加層の一方の面に隣接し、且つ磁気抵抗効果素子の一方の面に部分的に重なるように配置され、磁気抵抗効果素子に対して信号検出用の電流を流す一対の電極層とを備えている。
【００４０】
本発明の磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドにおいて、各電極層は、磁気抵抗効果素子の一方の面の一部に重なるように配置された第１層と、第１層に部分的に重なるように配置され、且つ第１層に電気的に接続された第２層と、第２層に重なるように配置され、且つ第２層に電気的に接続された第３層とを有し、第２層の厚みは、第３層の厚みよりも小さくなっている。
【００４１】
本発明の磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドによれば、電極層を形成する際に、磁気抵抗効果素子の上に、電極層の第１層となる電極用膜を形成した後、この電極用膜の上に第２層および第３層を形成し、第２層をマスクとして用いて、エッチングによって電極用膜をパターニングして第１層を形成することが可能になる。
【００４２】
本発明の磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドは、更に、磁気抵抗効果素子の一方の面と第１層との間に配置され、磁気抵抗効果素子を保護する保護層を備えていてもよい。
【００４３】
また、本発明の磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドにおいて、一対の第１層は、互いに対向する一対の第１の端部を有し、一対の第２層は、互いに対向する一対の第２の端部を有し、一対の第３層は、互いに対向する一対の第３の端部を有し、第２の端部は、第３の端部よりも、一対の第２の端部間の中央の位置に近い位置に配置されていてもよい。この場合、一対の第１の端部は、磁気抵抗効果素子の一方の面から離れた位置ほど両端部間の距離が大きくなるように傾斜していてもよい。
【００４４】
また、本発明の磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドにおいて、一対の第１層は、磁気抵抗効果素子の各側部に対応する位置に配置された一対の側部を有し、第１層の両側部は、磁気抵抗効果素子の一方の面から離れた位置ほど両側部間の距離が小さくなるように傾斜し、第１層の側部と磁気抵抗効果素子の一方の面に垂直な方向とがなす角度は、磁気抵抗効果素子の側部と磁気抵抗効果素子の一方の面に垂直な方向とがなす角度よりも大きくてもよい。
【００４５】
また、本発明の磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドは、更に、第３層を覆う第１の絶縁層と、第１層、第２層および第１の絶縁層を覆う第２の絶縁層と、第２の絶縁層における第１の絶縁層とは反対側の面に隣接するように配置されたシールド層とを備えていてもよい。
【００４６】
本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法によって製造される磁気抵抗効果装置は、
互いに反対側を向く２つの面と、２つの側部とを有する磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子の各側部に隣接するように配置され、磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加する一対のバイアス磁界印加層と、
それぞれ各バイアス磁界印加層の一方の面に隣接し、且つ磁気抵抗効果素子の一方の面に部分的に重なるように配置され、磁気抵抗効果素子に対して信号検出用の電流を流す一対の電極層と、
磁気抵抗効果素子の一方の面と電極層との間に配置され、磁気抵抗効果素子を保護する保護層とを備え、
各電極層は、磁気抵抗効果素子の一方の面の一部に重なるように配置された第１層と、第１層に部分的に重なるように配置され、且つ第１層に電気的に接続された第２層と、第２層に重なるように配置され、且つ第２層に電気的に接続された第３層とを有するものである。
【００４７】
本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法によって製造される薄膜磁気ヘッドは、
記録媒体に対向する媒体対向面と、
互いに反対側を向く２つの面と、２つの側部とを有し、媒体対向面の近傍に配置された磁気抵抗効果素子と、
磁気抵抗効果素子の各側部に隣接するように配置され、磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加する一対のバイアス磁界印加層と、
それぞれ各バイアス磁界印加層の一方の面に隣接し、且つ磁気抵抗効果素子の一方の面に部分的に重なるように配置され、磁気抵抗効果素子に対して信号検出用の電流を流す一対の電極層と、
磁気抵抗効果素子の一方の面と電極層との間に配置され、磁気抵抗効果素子を保護する保護層とを備え、
各電極層は、磁気抵抗効果素子の一方の面の一部に重なるように配置された第１層と、第１層に部分的に重なるように配置され、且つ第１層に電気的に接続された第２層と、第２層に重なるように配置され、且つ第２層に電気的に接続された第３層とを有するものである。
【００４８】
本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法または薄膜磁気ヘッドの製造方法は、
磁気抵抗効果素子となる素子用膜を形成する工程と、
素子用膜の上に保護層を形成する工程と、
保護層を形成する工程の後で、保護層が大気に暴露される工程を途中に含むことなく連続的に、保護層の上に電極層の第１層となる第１の電極用膜を形成する工程と、
第１の電極用膜の上に、エッチングによって第１の電極用膜、保護層および素子用膜をパターニングするためのマスクを形成する工程と、
マスクを用いて、エッチングによって第１の電極用膜、保護層および素子用膜をパターニングする工程と、
マスクを残したまま、バイアス磁界印加層を形成する工程と、
マスクを残したまま、バイアス磁界印加層の上に電極層の第２層を形成する工程と、
マスクを残したまま、電極層の第２層の上に第３層を形成する工程と、
第１層を形成するために、第２層をマスクとして用いて、エッチングによって第１の電極用膜をパターニングする工程とを備えている。
【００４９】
本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法または薄膜磁気ヘッドの製造方法において、第２層の厚みは、第３層の厚みよりも小さくてもよい。
【００５０】
また、本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法または薄膜磁気ヘッドの製造方法において、一対の第１層は、互いに対向する一対の第１の端部を有し、一対の第２層は、互いに対向する一対の第２の端部を有し、一対の第３層は、互いに対向する一対の第３の端部を有し、第２の端部は、第３の端部よりも、一対の第２の端部間の中央の位置に近い位置に配置されていてもよい。この場合、一対の第１の端部は、磁気抵抗効果素子の一方の面から離れた位置ほど両端部間の距離が大きくなるように傾斜していてもよい。
【００５１】
また、本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法または薄膜磁気ヘッドの製造方法は、更に、バイアス磁界印加層を形成する工程と第２層を形成する工程との間において、第１の電極用膜の磁気抵抗効果素子の各側部に対応する位置に配置された２つの側部をエッチングする工程を備えていてもよい。このエッチングする工程の後では、第１の電極用膜の両側部は、磁気抵抗効果素子の一方の面から離れた位置ほど両側部間の距離が小さくなるように傾斜し、且つ第１の電極用膜の側部と磁気抵抗効果素子の一方の面に垂直な方向とがなす角度は、磁気抵抗効果素子の側部と磁気抵抗効果素子の一方の面に垂直な方向とがなす角度よりも大きくなる。
【００５２】
また、本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法または薄膜磁気ヘッドの製造方法は、更に、バイアス磁界印加層を形成する工程と第２層を形成する工程との間において、バイアス磁界印加層のうち、第１の電極用膜の上に重なっている部分を選択的に除去する工程を備えていてもよい。
【００５３】
また、本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法または薄膜磁気ヘッドの製造方法は、更に、第３層を形成する工程と第１の電極用膜をパターニングする工程との間において、マスクを残したまま、第３層を覆うように被覆層を形成する工程を備えていてもよい。
【００５４】
【発明の実施の形態】
以下、本発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。
［第１の実施の形態］
まず、図１および図２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およびその製造方法について説明する。図１は薄膜磁気ヘッドの磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示し、図２は薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面および基板の上面に垂直な断面を示している。
【００５５】
本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、まず、例えばアルミニウムオキサイド・チタニウムカーバイド（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）よりなる基板１の上に、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）よりなる絶縁層２を形成する。次に、絶縁層２の上に、パーマロイ（ＮｉＦｅ）等の磁性材料よりなる下部シールド層３を形成する。下部シールド層３は、例えば、フォトレジスト膜をマスクにして、めっき法によって、絶縁層２の上に選択的に形成する。次に、図示しないが、ここまでの工程で得られた積層体の上面全体の上に、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成し、例えば化学機械研磨（以下、ＣＭＰと記す。）によって、下部シールド層３が露出するまで研磨して、表面を平坦化処理する。次に、下部シールド層３の上に、絶縁膜としての下部シールドギャップ膜４を形成する。
【００５６】
次に、下部シールドギャップ膜４の上に、磁気的信号検出用のＭＲ素子５と、ＭＲ素子５に対して縦バイアス磁界を印加する一対のバイアス磁界印加層６と、ＭＲ素子５に電気的に接続される一対の電極層７とを形成する。ＭＲ素子５は、後述するエアベアリング面３０が形成される位置の近傍に配置される。また、ＭＲ素子５は、互いに反対側を向く２つの面と、２つの側部とを有している。各バイアス磁界印加層６は、下部シールドギャップ膜４の上においてＭＲ素子５の各側部に隣接するように配置される。
【００５７】
電極層７は、ＭＲ素子５に対して信号検出用の電流（センス電流）を流す。各電極層７は、各バイアス磁界印加層６の一方の面（上面）に隣接し、且つＭＲ素子５の一方の面（上面）にオーバーラップするように配置されている。また、各電極層７は、ＭＲ素子５の一方の面の一部に重なるように配置された第１層７ａと、第１層７ａに部分的に重なるように配置され、且つ第１層７ａに電気的に接続された第２層７ｂと、第２層７ｂに重なるように配置され、且つ第２層７ｂに電気的に接続された第３層７ｃとを有している。第１層７ａ、第２層７ｂおよび第３層７ｃは、いずれも導電性の材料によって形成されている。第２層７ｂの厚みは、第１層７ａの厚みおよび第３層７ｃの厚みよりも小さい。なお、第１層７ａ、第２層７ｂおよび第３層７ｃの材料は、同じでもよいし、異なっていてもよい。一対の第１層７ａは、互いに対向する一対の第１の端部を有し、一対の第２層７ｂは、互いに対向する一対の第２の端部を有し、一対の第３層７ｃは、互いに対向する一対の第３の端部を有している。なお、ＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および電極層７の形成方法については、後で詳しく説明する。
【００５８】
次に、積層体の上面全体の上に、絶縁膜としての上部シールドギャップ膜８を形成する。次に、上部シールドギャップ膜８の上に、磁性材料よりなる上部シールド層９を選択的に形成する。次に、図示しないが、積層体の上面全体の上に、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成し、例えばＣＭＰによって、上部シールド層９が露出するまで研磨して、表面を平坦化処理する。
【００５９】
次に、積層体の上面全体の上に、例えばアルミナよりなる絶縁層１０を形成する。次に、絶縁層１０の上に、下部磁極層１１の第１の層１１ａを形成する。次に、この第１の層１１ａの上に、下部磁極層１１の第２の層１１ｂおよび第３の層１１ｃを形成する。第１の層１１ａ、第２の層１１ｂおよび第３の層１１ｃは、いずれも磁性材料によって形成される。第２の層１１ｂは、下部磁極層１１の磁極部分を形成し、第１の層１１ａの後述する記録ギャップ層側（図２において上側）の面に接続される。第３の層１１ｃは、第１の層１１ａと後述する上部磁極層とを接続するための部分であり、後述する薄膜コイルの中心の近傍の位置に配置される。第２の層１１ｂのうち上部磁極層と対向する部分におけるエアベアリング面３０とは反対側の端部の位置は、スロートハイトを規定する。スロートハイトとは、２つの磁極層が記録ギャップ層を介して対向する部分、すなわち磁極部分の、エアベアリング面３０側の端部から反対側の端部までの長さ（高さ）をいう。
【００６０】
次に、積層体の上面全体の上に、例えばアルミナよりなる絶縁膜１２を形成する。次に、絶縁膜１２のうち、第１の層１１ａの上に配置された部分の上に、例えば銅（Ｃｕ）よりなる薄膜コイル１３を形成する。この薄膜コイル１３は、例えばフレームめっき法によって形成される。なお、図２において、符号１３ａは、薄膜コイル１３を、後述するリードと接続するための接続部を示している。
【００６１】
次に、積層体の上面全体の上に、例えばアルミナよりなる絶縁層１４を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、下部磁極層１１の第２の層１１ｂおよび第３の層１１ｃが露出するまで、絶縁層１４を研磨して、表面を平坦化処理する。
【００６２】
次に、積層体の上面全体を覆うように、アルミナ等の絶縁材料よりなる記録ギャップ層１５を形成する。次に、エッチングによって、記録ギャップ層１５のうちの下部磁極層１１の第３の層１１ｃの上に存在する部分および薄膜コイル１３の接続部１３ａの上に存在する部分と、絶縁層１４のうちの接続部１３ａの上に存在する部分とを選択的に除去する。これにより、第３の層１１ｃの上と接続部１３ａの上とにそれぞれコンタクトホールが形成される。
【００６３】
次に、記録ギャップ層１５の上に、所定の形状にパターニングされた上部磁極層１６およびリード１７を形成する。これらは、いずれも磁性材料によって形成される。上部磁極層１６は、第３の層１１ｃの上のコンタクトホールを介して第３の層１１ｃに接続される。また、リード１７は、接続部１３ａの上のコンタクトホールを介して接続部１３ａに接続される。
【００６４】
上部磁極層１６は、エアベアリング面３０に配置される一端部とエアベアリング面３０から離れた位置に配置される他端部とを有するトラック幅規定部と、このトラック幅規定部の他端部に連結されたヨーク部とを含んでいる。ヨーク部の幅は、トラック幅規定部との境界位置ではトラック幅規定部の幅と等しく、トラック幅規定部から離れるに従って、徐々に大きくなった後、一定の大きさになっている。トラック幅規定部は、上部磁極層１６における磁極部分である。
【００６５】
次に、上部磁極層１６をマスクとして用いて、記録ギャップ層１５をエッチングする。次に、上部磁極層１６のトラック幅規定部をマスクとして用いて、トラック幅規定部の周辺における下部磁極層１１の第２の層１１ｂの一部をエッチングする。これにより、図１に示したように、上部磁極層１６の磁極部分、記録ギャップ層１５および下部磁極層１１の一部の各側壁が垂直に自己整合的に形成されたトリム（Trim）構造が形成される。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的なトラック幅の増加を防止することができる。第２の層１１ｂのうち、記録ギャップ層１５を介して上部磁極層１６のトラック幅規定部と対向する部分は、下部磁極層１１の磁極部分である。
【００６６】
次に、積層体の上面全体を覆うように、例えばアルミナよりなるオーバーコート層１８を形成し、その表面を平坦化して、その上に、図示しない電極用パッドを形成する。最後に、上記各層を含むスライダの研磨加工を行って、エアベアリング面３０を形成して、薄膜磁気ヘッドが完成する。
【００６７】
このような製造方法によって製造される本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面としてのエアベアリング面３０と再生ヘッド（磁気抵抗効果装置）と記録ヘッド（誘導型電磁変換素子）とを備えている。再生ヘッドは、エアベアリング面３０の近傍に配置されたＭＲ素子５と、エアベアリング面３０側の一部がＭＲ素子５を挟んで対向するように配置された、ＭＲ素子５をシールドするための下部シールド層３および上部シールド層９と、ＭＲ素子５と下部シールド層３との間に配置された下部シールドギャップ膜４と、ＭＲ素子５と上部シールド層９との間に配置された上部シールドギャップ膜８とを有している。再生ヘッドは、更に、ＭＲ素子５の各側部に隣接するように配置された一対のバイアス磁界印加層６と、下部シールドギャップ膜４およびバイアス磁界印加層６の上に配置されると共にＭＲ素子５にオーバーラップしている一対の電極層７とを有している。再生ヘッドは、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置でもある。
【００６８】
記録ヘッドは、エアベアリング面３０側において互いに対向する磁極部分を含むと共に、互いに磁気的に連結された下部磁極層１１および上部磁極層１６と、下部磁極層１１の磁極部分と上部磁極層１６の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層１５と、少なくとも一部が下部磁極層１１と上部磁極層１６との間に、これらに対して絶縁された状態で設けられた薄膜コイル１３とを備えている。
【００６９】
次に、図３を参照して、本実施の形態におけるＭＲ素子５の構成について説明する。なお、図３中における矢印は磁化の方向の一例を表わしている。ＭＲ素子５は、下部シールドギャップ膜４の上に形成された下地層２０の上に配置されている。ＭＲ素子５は、下地層２０側から順に積層された反強磁性層２１、ピンド層２２、非磁性導電層２３およびフリー層２４を有している。フリー層２４の上には保護層２５が設けられている。この保護層２５の上に、電極層７の一部と上部シールドギャップ膜８とが配置されるようになっている。
【００７０】
下地層２０は、反強磁性層２１の配向性向上や磁気特性向上のために設けられる。下地層２０の材料としては例えばＴａまたはＣｒ化合物が用いられる。下地層２０の厚みは例えば５ｎｍである。
【００７１】
反強磁性層２１は、ピンド層２２における磁化の方向を固定するものである。反強磁性層２１の材料としては例えばＰｔＭｎが用いられる。反強磁性層２１の厚みは例えば２５ｎｍである。
【００７２】
ピンド層２２は、磁化の方向が固定された層である。本実施の形態におけるピンド層２２は、非磁性スペーサ層２２ｂと、この非磁性スペーサ層２２ｂを挟むように配置された２つの強磁性層２２ａ，２２ｃとを含んでいる。ピンド層２２は、反強磁性層２１側から順に強磁性層２２ａ、非磁性スペーサ層２２ｂ、強磁性層２２ｃを積層することによって形成される。２つの強磁性層２２ａ，２２ｃは、反強磁性結合し、磁化の方向が互いに逆方向に固定されている。強磁性層２２ａ，２２ｃの材料としては例えばＣｏＦｅが用いられる。非磁性スペーサ層２２ｂの材料としては例えばＲｕが用いられる。強磁性層２２ａの厚みは例えば２ｎｍである。非磁性スペーサ層２２ｂの厚みは例えば０．８ｎｍである。強磁性層２２ｃの厚みは例えば２．５ｎｍである。
【００７３】
非磁性導電層２３の材料しては例えばＣｕが用いられる。非磁性導電層２３の厚みは例えば２ｎｍである。
【００７４】
フリー層２４は、記録媒体からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化する層である。フリー層２４の材料としては、例えばＮｉＦｅやＣｏＦｅが用いられる。フリー層２４の厚みは例えば２〜３ｎｍである。
【００７５】
保護層２５は、ＭＲ素子５を構成する各膜を形成した後の工程において、この膜を保護する。従って、保護層２５はＭＲ素子５を保護する。保護層２５の材料としては例えばＴａが用いられる。保護層２５の厚みは例えば５ｎｍである。
【００７６】
このようにＭＲ素子５は、互いに反対側を向く２つの面を有する非磁性導電層２３と、この非磁性導電層２３の一方の面（上面）に隣接するように配置されたフリー層２４と、非磁性導電層２３の他方の面（下面）に隣接するように配置され、磁化の方向が固定されたピンド層２２と、このピンド層２２における非磁性導電層２３とは反対側の面に隣接するように配置され、ピンド層２２における磁化の方向を固定する反強磁性層２１とを有している。
【００７７】
次に、図４ないし図１２を参照して、本実施の形態における再生ヘッド、すなわち本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の構成とその製造方法について詳しく説明する。図４ないし図１２は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の製造方法を説明するための断面図である。
【００７８】
本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の製造方法では、まず、図４に示したように、下部シールドギャップ膜４の上に下地層２０を形成する。次に、下地層２０の上に、ＭＲ素子５を形成するためのＭＲ素子用膜５Ｐを形成する。次に、ＭＲ素子用膜５Ｐの上に保護層２５を形成する。ＭＲ素子用膜５Ｐを構成する複数の層の配置、材料および厚みは、図３を参照して説明したＭＲ素子５におけるそれらと同様である。また、下地層２０および保護層２５の材料および厚みも、図３を参照して説明した下地層２０および保護層２５のそれらと同様である。
【００７９】
次に、保護層２５の上に、電極層７の第１層７ａを形成するための第１の電極用膜３１を形成する。電極用膜３１の材料としては例えばＡｕが用いられる。電極用膜３１の厚みは例えば３０〜５０ｎｍである。
【００８０】
下地層２０、ＭＲ素子用膜５Ｐ、保護層２５および電極用膜３１は、例えばスパッタ法によって、大気に暴露される工程を途中に含むことなく、真空中で連続的に形成される。
【００８１】
次に、電極用膜３１の上に、エッチングによって電極用膜３１、保護層２５およびＭＲ素子用膜５Ｐをパターニングするためのマスク３２を形成する。このマスク３２は、フォトリソグラフィによってパターニングされたフォトレジスト層によって形成される。また、マスク３２は、リフトオフしやすいように、断面がＴ形となる形状、すなわち底部に近い部分の幅が上部に近い部分の幅よりも小さい形状に形成される。また、マスク３２の高さは例えば６００ｎｍとする。
【００８２】
次に、図５に示したように、例えば、イオンビームの進行方向が下部シールド層３の上面に垂直な方向に対して５〜１０°の角度をなすようにイオンビームエッチングを行って、電極用膜３１、保護層２５およびＭＲ素子用膜５Ｐを部分的にエッチングする。これにより、電極用膜３１、保護層２５およびＭＲ素子用膜５Ｐがパターニングされる。パターニングされたＭＲ素子用膜５ＰはＭＲ素子５となる。ＭＲ素子５の両側部は、ＭＲ素子５の上側の位置ほど両側部間の距離が小さくなるような斜面となる。
【００８３】
ここで、図５に示したように、マスク３２の上部の幅をＷ１とし、マスク３２の底部の幅Ｗ２とする。パターニング後の電極用膜３１の上面の幅はＷ１とほぼ等しくなる。また、マスク３２の底部における幅方向の一方の端部から電極用膜３１の上面における幅方向の一方の端部までの距離をＷ３とし、マスク３２の底部における幅方向の他方の端部から電極用膜３１の上面における幅方向の他方の端部までの距離をＷ４とする。Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４は、それぞれ例えば、０．１３μｍ、０．０５μｍ、０．０４μｍ、０．０４μｍである。再生ヘッドのトラック幅をより小さくするために、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４を、それぞれ例えば、０．０６μｍ、０．０２μｍ、０．０２μｍ、０．０２μｍとしてもよい。
【００８４】
次に、図６に示したように、マスク３２を残したまま、イオンビームの進行方向が下部シールド層３の上面に垂直な方向に対して０〜５°の角度をなすようにイオンビームデポジションを行って、積層体の上面全体の上に、バイアス磁界印加層６を形成するための硬磁性層６Ｐを形成する。硬磁性層６Ｐは例えばＣｏＰｔによって形成される。また、硬磁性層６Ｐの厚みは例えば４０〜６０ｎｍである。
【００８５】
次に、図７に示したように、例えば、イオンビームの進行方向が下部シールド層３の上面に垂直な方向に対して３０°〜７５°の角度をなすようにイオンビームエッチングを行って、硬磁性層６Ｐのうち、電極用膜３１の上に重なっている部分および電極用膜３１の両側部に付着している部分を選択的に除去する。なお、図７中の矢印はイオンビームを表わしている。このイオンビームエッチングによって、電極用膜３１の両側部もエッチングされる。このとき、電極用膜３１の両側部では、電極用膜３１の上面に近い位置ほど深くエッチングされる。その結果、図７に示したように、電極用膜３１の両側部は、電極用膜３１の上側の位置ほど両側部間の距離が小さくなるような斜面となる。電極用膜３１の側部とＭＲ素子５の上面に垂直な方向とがなす角度θ２は、ＭＲ素子５の側部とＭＲ素子５の上面に垂直な方向とがなす角度θ１よりも大きい。
【００８６】
次に、図８に示したように、マスク３２を残したまま、イオンビームの進行方向が下部シールド層３の上面に垂直な方向に対して傾くようにイオンビームデポジションを行って、積層体の上面全体の上に、電極層７の第２層７ｂを形成するための第２の電極用膜３３を形成する。イオンビームの進行方向と下部シールド層３の上面に垂直な方向とがなす角度は例えば４０°〜７５°である。また、イオンビームの進行方向と下部シールド層３の上面に垂直な方向とがなす角度が例えば１０°〜７５°の範囲内で変化するように、イオンビームをスイープさせてもよい。電極用膜３３の材料としては高融点金属材料を用いることができる。高融点金属材料としては、例えばＴａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＴｉＷ、ＴａＮを用いることができる。電極用膜３３の厚みは、後述する第３の電極用膜３４の厚みよりも小さい。電極用膜３３の厚みは例えば５〜６ｎｍである。なお、図８中の矢印はイオンビームを表わしている。
【００８７】
電極用膜３３は、硬磁性層６Ｐの上面と、電極用膜３１の両側部と、電極用膜３１の上面のうちのマスク３２によって覆われていない部分とを覆うように形成される。また、電極用膜３１の上において、電極用膜３３の端部はマスク３２の側部に接している。
【００８８】
次に、図９に示したように、イオンビームデポジションを行って、積層体の上面全体の上に、電極層７の第３層７ｃを形成するための第３の電極用膜３４を形成する。電極用膜３４の材料としては例えばＡｕが用いられる。電極用膜３４の厚みは例えば５０〜８０ｎｍである。電極用膜３４は、電極用膜３１の上において、マスク３２の底部の近傍に配置された電極用膜３３の端部が、電極用膜３４の端部から露出するように、電極用膜３３の上に配置される。
【００８９】
次に、図１０に示したように、マスク３２をリフトオフする。これにより、残った硬磁性層６Ｐによって一対のバイアス磁界印加層６が形成され、残った電極用膜３３によって一対の第２層７ｂが形成され、残った電極用膜３４によって一対の第３層７ｃが形成される。一対の第２層７ｂのうち電極用膜３１の上に配置された各部分は、所定の間隔を開けて隔てられている。一対の第２層７ｂは、電極用膜３１の上において互いに対向する一対の第２の端部７２を有している。同様に、一対の第３層７ｃは、電極用膜３１の上において互いに対向する一対の第３の端部７３を有している。電極用膜３１の上において、第２層７ｂの端部７２は、第３層７ｃの端部７３から露出し、第３層７ｃの端部７３よりも一対の第２層７ｂの端部７２間の中央の位置に近い位置に配置されている。一対の第２層７ｂの端部７２の間隔は、図５に示したマスク３２の底部の幅Ｗ２とほぼ等しい。なお、ＭＲ素子５の上面における幅は、図５に示したマスク３２の上部の幅Ｗ１とほぼ等しい。電極用膜３１の上に配置された一方の第２層７ｂの端部７２から、ＭＲ素子５の上面における幅方向の一方の端部までの、幅方向についての距離は、図５に示した距離Ｗ３とほぼ等しい。同様に、電極用膜３１の上に配置された他方の第２層７ｂの端部７２から、ＭＲ素子５の上面における幅方向の他方の端部までの、幅方向についての距離は、図５に示した距離Ｗ４とほぼ等しい。
【００９０】
次に、図１１に示したように、第２層７ｂをマスクとして用いて、ドライエッチングを行って、電極用膜３１を部分的にエッチングする。これにより、第２層７ｂの下に残った電極用膜３１によって一対の第１層７ａが形成される。一対の第１層７ａは、電極用膜３１の上において互いに対向する一対の第１の端部７１を有している。保護層２５の上面の位置における一対の第１の端部７１の間隔Ｗ５は、再生ヘッドの光学的なトラック幅となる。電極用膜３１のエッチング方法としては、イオンビームエッチング、スパッタエッチング、反応性スパッタエッチング、反応性イオンエッチングあるいはプラズマエッチングを用いることができる。スパッタエッチングとしては、ＤＣ（直流）マグネトロン型や、ＲＦ（高周波）型等の種々のタイプのエッチング方法を用いることができる。また、電極用膜３１のエッチングの際に使用するガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ等である。ここでは、一例として、平行平板型スパッタエッチング装置によって、アルゴンガスイオンを用いたスパッタエッチングを行って、電極用膜３１をエッチングするものとする。また、図１１に示したように、一対の第１層７ａの端部７１の間隔が、ＭＲ素子５の上面から離れた位置ほど大きくなるように、電極用膜３１のエッチングを行ってもよい。この場合には、保護層２５の上面の位置における一対の第１の端部７１の間隔Ｗ５は、一対の第２層７ｂの端部７２の間隔Ｗ２（図１０参照）よりも小さくなる。Ｗ５は例えば０．０２〜０．０３μｍである。また、保護層２５の上面の位置における一対の第１層７ａの幅は等しくなっている。
【００９１】
次に、図１２に示したように、積層体の上面全体の上に、上部シールドギャップ膜８を形成する。次に、積層体の上面全体の上に、上部シールド層９を形成する。上部シールドギャップ膜８の厚みは例えば２０ｎｍであり、上部シールド層９の厚みは例えば１.８μｍである。
【００９２】
以上説明したように、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置および薄膜磁気ヘッドならびにそれらの製造方法では、ＭＲ素子５の各側部に隣接するように一対のバイアス磁界印加層６を設けると共に、一対の電極層７をＭＲ素子５の上面にオーバーラップするように配置している。これにより、本実施の形態によれば、磁気抵抗効果装置（再生ヘッド）の出力の低下を防止しながらバルクハウゼンノイズを低減することが可能になり、磁気抵抗効果装置（再生ヘッド）の感度、出力および出力安定性を向上させることができる。
【００９３】
本実施の形態では、電極層７は、保護層２５を介してＭＲ素子５の一方の面（上面）の一部に重なるように配置された第１層７ａと、この第１層７ａに部分的に重なるように配置され、且つ第１層７ａに電気的に接続された第２層７ｂと、第２層７ｂに重なるように配置され、且つ第２層７ｂに電気的に接続された第３層７ｃとを有している。第２層７ｂの厚みは、第３層７ｃの厚みよりも小さい。また、一対の第１層７ａは互いに対向する一対の第１の端部７１を有し、一対の第２層７ｂは互いに対向する一対の第２の端部７２を有し、一対の第３層７ｃは互いに対向する一対の第３の端部７３を有している。そして、第２の端部７２は、第３の端部７３よりも、一対の第２の端部７２間の中央の位置に近い位置に配置されている。また、一対の第１層７ａは、ＭＲ素子５の各側部に対応する位置に配置された一対の側部を有している。この第１層７ａの両側部は、ＭＲ素子５の上面から離れた位置ほど両側部間の距離が小さくなるように傾斜している。
【００９４】
本実施の形態では、電極層７を上述のような構造とすることにより、保護層２５と電極用膜３１とを連続的に形成し、且つ、１つのマスク３２を用いて、自己整合的にＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および電極層７をパターニングすることが可能になる。
【００９５】
すなわち、本実施の形態では、保護層２５が大気に暴露される工程を途中に含むことなく、真空中で保護層２５と電極用膜３１とを連続的に形成している。本実施の形態では、その後、１つのマスク３２を用いて、ＭＲ素子５をパターニングすると共に、バイアス磁界印加層６、第２層７ｂおよび第３層７ｃを形成している。更に、本実施の形態では、第２層７ｂをマスクとして用いて、電極用膜３１を部分的にエッチングすることにより、第２層７ｂの下に残った電極用膜３１によって、電極層７の第１層７ａを形成している。従って、本実施の形態によれば、保護層２５が酸化されることによって電極層７とＭＲ素子５との間のオーミック抵抗が大きくなることを防止することができる。その結果、本実施の形態によれば、電極層オーバーラップ構造による効果が低下することを防止することができる。
【００９６】
また、本実施の形態によれば、１つのマスク３２を用いて、自己整合的にＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および電極層７をパターニングすることができる。従って、本実施の形態によれば、電極層７を設計通りの位置に精度よく配置することが可能になる。その結果、本実施の形態によれば、読み出し用の再生ヘッドのトラック幅が小さくても、このトラック幅を精度よく決定することが可能になると共に、電極層オーバーラップ構造による効果が低下することを防止することができる。
【００９７】
ところで、本実施の形態において、再生ヘッドのトラック幅は、一対の第１層７ａの第１の端部７１の間隔によって決定される。第１の端部７１の位置は、第２層７ｂの第２の端部７２の位置によって決定される。
【００９８】
本実施の形態において、第２層７ｂとなる第２の電極用層３３の厚みは、第３層７ｃとなる第３の電極用層３４の厚みよりも小さい。そのため、容易に、電極用膜３１の上において、電極用膜３３の端部がマスク３２の側部に接する位置に正確に配置されるように電極用膜３３を形成することができる。その結果、本実施の形態によれば、一対の第２の端部７２の位置を正確に制御することができる。また、本実施の形態において、第２の端部７２は、一対の第３層７ｃの第３の端部７３よりも、一対の第２の端部７２間の中央の位置に近い位置に配置されている。従って、この第２の端部７２によって、再生ヘッドのトラック幅を正確に決定することができる。以上のことから、本実施の形態によれば、再生ヘッドのトラック幅が小さくても、このトラック幅をより精度よく決定することが可能になる。
【００９９】
また、本実施の形態では、硬磁性層６Ｐを形成した後、ＭＲ素子５の両側部に対応する位置に配置された電極用膜３１の両側部をエッチングして、電極用膜３１の両側部を、ＭＲ素子５の上面から離れた位置ほど両側部間の距離が小さくなるように傾斜させている。その結果、図７に示したように、電極用膜３１の側部とＭＲ素子５の上面に垂直な方向とがなす角度θ２は、ＭＲ素子５の側部とＭＲ素子５の上面に垂直な方向とがなす角度θ１よりも大きくなる。これにより、電極用膜３１の上面および側部の上に電極用膜３３を形成することが容易になる。特に、電極用膜３１の上面の上に対しては、障害物がない状態で電極用膜３３を形成することが可能になる。その結果、電極用膜３１の上において、電極用膜３３の端部がマスク３２の側部に接する位置に正確に配置されるように電極用膜３３を形成することが容易になる。従って、本実施の形態によれば、第２層７ｂを精度よく配置することができ、その結果、再生ヘッドのトラック幅が小さくても、このトラック幅をより精度よく決定することが可能になる。
【０１００】
また、本実施の形態では、硬磁性層６Ｐのうち、電極用膜３１の上に重なっている部分を選択的に除去している。これにより、電極層７の第１層７ａと第２層７ｂとの接触面積を増大させ、両者の間の電気的抵抗を小さくすることができる。
【０１０１】
また、本実施の形態において、一対の第１層７ａの第１の端部７１は、ＭＲ素子５の上面から離れた位置ほど両端部間の距離が大きくなるように傾斜していてもよい。この場合には、再生ヘッドのトラック幅をより小さくすることができる。
【０１０２】
また、本実施の形態では、第２層７ｂの上に、この第２層７ｂよりも厚い第３層７ｃを配置している。従って、上述のように、薄い第２層７ｂによってトラック幅を精度よく決定することを可能にしながら、電極層７の抵抗を小さくすることができる。
【０１０３】
また、本実施の形態では、電極層７を形成する前に保護層上の酸化層を除去する必要がないので、マスク３２の根元部の高さを必要以上に大きくする必要がない。従って、本実施の形態によれば、マスク３２の根元部の高さを大きくした場合の問題、すなわち、導電性の側壁部によって上部シールド層とＭＲ素子との短絡を引き起こされるという問題を回避することができる。
【０１０４】
［第２の実施の形態］
次に、図１３ないし図２０を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置および薄膜磁気ヘッドならびにそれらの製造方法について説明する。図１３ないし図２０は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の製造方法を説明するための断面図である。
【０１０５】
本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の製造方法では、図１３に示したように、電極用膜３１の上にマスク３２を形成する工程までは、第１の実施の形態と同様である。本実施の形態では、次に、図１４に示したように、例えば、イオンビームの進行方向が下部シールド層３の上面に垂直な方向に対して１０°の角度をなすようにイオンビームエッチングを行って、電極用膜３１、保護層２５、およびＭＲ素子用膜５Ｐのうちのフリー層２４を部分的にエッチングする。本実施の形態では、このとき、ＭＲ素子用膜５Ｐのうちのフリー層２４よりも下側の層はエッチングしない。エッチング後のＭＲ素子用膜５ＰはＭＲ素子５となる。本実施の形態におけるＭＲ素子５では、フリー層２４の２つの側部がＭＲ素子５の２つの側部ということになる。
【０１０６】
次に、図１５に示したように、イオンビームの進行方向が下部シールド層３の上面に垂直な方向に対して０〜５°の角度をなすようにイオンビームデポジションを行って、積層体の上面全体の上に、バイアス磁界印加層６を形成するための硬磁性層６Ｐを形成する。硬磁性層６Ｐの材料や厚みは第１の実施の形態と同様である。硬磁性層６Ｐの代わりに、例えば、交換結合されたパーマロイ（ＮｉＦｅ）膜と反強磁性膜からなる積層膜を用い、この積層膜によって後述するバイアス磁界印加層６を形成してもよい。
【０１０７】
次に、図１６に示したように、例えば、イオンビームの進行方向が下部シールド層３の上面に垂直な方向に対して３０°〜７５°の角度をなすようにイオンビームエッチングを行って、硬磁性層６Ｐのうち、電極用膜３１の上に重なっている部分および電極用膜３１の両側部に付着している部分を選択的に除去する。なお、図１６中の矢印はイオンビームを表わしている。このイオンビームエッチングによって、電極用膜３１の両側部もエッチングされる。その結果、第１の実施の形態と同様に、電極用膜３１の両側部は、電極用膜３１の上側の位置ほど両側部間の距離が小さくなるような斜面となる。また、電極用膜３１の側部とＭＲ素子５の上面に垂直な方向とがなす角度は、ＭＲ素子５の側部とＭＲ素子５の上面に垂直な方向とがなす角度よりも大きい。
【０１０８】
次に、図１７に示したように、マスク３２を残したまま、積層体の上面全体の上に電極用膜３３を形成する。この電極用膜３３の形成方法や材料や厚みは第１の実施の形態と同様である。電極用膜３３は、硬磁性層６Ｐの上面と、電極用膜３１の両側部と、電極用膜３１の上面のうちのマスク３２によって覆われていない部分とを覆うように形成される。なお、図１７中の矢印はイオンビームを表わしている。
【０１０９】
次に、図１８に示したように、イオンビームデポジションを行って、積層体の上面全体の上に第３の電極用膜３４を形成する。電極用膜３４の材料としては例えばＡｕが用いられる。電極用膜３４の厚みは例えば４０〜７０ｎｍである。電極用膜３４は、電極用膜３１の上において、マスク３２の底部の近傍に配置された電極用膜３３の端部が、電極用膜３４の端部から露出するように、電極用膜３３の上に配置される。
【０１１０】
次に、電極用膜３４を覆うように被覆層３５を形成する。被覆層３５は、電極用膜３４を形成した後の工程において、電極用膜３４を保護する。被覆層３５の材料としては、高融点金属材料や絶縁材料を用いることができる。高融点金属材料としては、例えばＴａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＴｉＷ、ＴａＮを用いることができる。絶縁材料としては例えばＡｌ２Ｏ３を用いることができる。被覆層３５の厚みは例えば１０〜６０ｎｍである。被覆層３５が高融点金属材料によって形成される場合には、被覆層３５は、例えばイオンビームデポジションによって形成される。被覆層３５がＡｌ２Ｏ３によって形成される場合には、被覆層３５は、例えば化学的気相成長（ＣＶＤ）法またはイオンビームデポジションによって形成される。被覆層３５は、電極用膜３１の上において、マスク３２の底部の近傍に配置された電極用膜３３の端部が、被覆層３５の端部から露出するように、電極用膜３４の上に配置される。
【０１１１】
次に、図１９に示したように、マスク３２をリフトオフする。これにより、残った硬磁性層６Ｐによって一対のバイアス磁界印加層６が形成され、残った電極用膜３３によって一対の第２層７ｂが形成され、残った電極用膜３４によって一対の第３層７ｃが形成される。一対の第２層７ｂのうち電極用膜３１の上に配置された各部分は、所定の間隔を開けて隔てられている。電極用膜３１の上において、一対の第２層７ｂの端部は、一対の第３層７ｃの端部および被覆層３５の２つの端部から露出している。
【０１１２】
次に、図２０に示したように、第２層７ｂをマスクとして用いて、ドライエッチングを行って、電極用膜３１を部分的にエッチングする。これにより、第２層７ｂの下に残った電極用膜３１によって一対の第１層７ａが形成される。電極用膜３１のエッチング方法は、第１の実施の形態と同様である。
【０１１３】
次に、積層体の上面全体の上に、上部シールドギャップ膜８と上部シールド層９を順に形成する。これらの厚みは第１の実施の形態と同様である。
【０１１４】
以上説明したように、本実施の形態では、電極層７の第３層７ｃとなる電極用膜３４を覆うように被覆層３５を形成した後、電極用膜３１を部分的にエッチングして第１層７ａを形成している。従って、本実施の形態によれば、電極用膜３１をエッチングする際に、被覆層３５によって第３層７ｃを保護することができその結果、第３層７ｃの形状が崩れることを防止することができる。
【０１１５】
また、本実施の形態において、被覆層３５をＡｌ２Ｏ３等の絶縁材料からなる絶縁層とした場合には、電極層７と上部シールド層９との間の電気的絶縁性を向上させることができる。また、これにより、ＭＲ素子５と上部シールド層９との間の電気的絶縁性を向上させることができる。被覆層３５が絶縁層である場合には、被覆層３５は本発明における第１の絶縁層に対応し、上部シールドギャップ膜８は本発明における第２の絶縁層に対応する。
【０１１６】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【０１１７】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、ＭＲ素子の層の構成は、実施の形態に示した例に対して、各層の順序が逆であってもよい。
【０１１８】
また、実施の形態では、基体側に読み取り用の磁気抵抗効果装置を形成し、その上に、書き込み用の誘導型電磁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。
【０１１９】
また、読み取り専用として用いる場合には、薄膜磁気ヘッドを、読み取り用の磁気抵抗効果装置だけを備えた構成としてもよい。
【０１２０】
また、本発明の磁気抵抗効果装置は、薄膜磁気ヘッドの再生ヘッドに限らず、回転位置センサ、磁気センサ、電流センサ等にも適用することができる。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁気抵抗効果装置もしくは本発明の薄膜磁気ヘッドでは、電極層は、磁気抵抗効果素子の一方の面の一部に重なるように配置された第１層と、第１層に部分的に重なるように配置され、且つ第１層に電気的に接続された第２層と、第２層に重なるように配置され、且つ第２層に電気的に接続された第３層とを有し、第２層の厚みは第３層の厚みよりも小さくなっている。これにより、本発明によれば、磁気抵抗効果素子と電極層との間のオーミック抵抗が大きくなることを防止することが可能になると共に、電極層を設計通りの位置に精度よく配置することが可能になる。従って、本発明によれば、磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドにおいて、読み出し用のトラック幅が小さくても、このトラック幅を精度よく決定することができ、且つ感度、出力および出力安定性を向上させることができるという効果を奏する。
【０１２６】
また、請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気抵抗効果装置の製造方法もしくは請求項８ないし１４のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、電極層は、磁気抵抗効果素子の一方の面の一部に重なるように配置された第１層と、第１層に部分的に重なるように配置され、且つ第１層に電気的に接続された第２層と、第２層に重なるように配置され、且つ第２層に電気的に接続された第３層とを有する。本発明では、磁気抵抗効果素子となる素子用膜の上に保護層を形成した後、保護層が大気に暴露される工程を途中に含むことなく連続的に、電極層の第１層となる第１の電極用膜を形成する。また、本発明では、１つのマスクを用いて、磁気抵抗効果素子をパターニングすると共に、バイアス磁界印加層、第２層および第３層を形成する。更に、本発明では、第２層をマスクとして用いて、エッチングによって第１の電極用膜をパターニングして、第１層を形成する。以上のことから、本発明によれば、磁気抵抗効果素子と電極層との間のオーミック抵抗が大きくなることを防止することが可能になると共に、電極層を設計通りの位置に精度よく配置することが可能になる。従って、本発明によれば、磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドの感度、出力および出力安定性を向上させることができるという効果を奏する。
【０１２７】
また、請求項２記載の磁気抵抗効果装置の製造方法または請求項９記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、第２層の厚みは第３層の厚みよりも小さい。従って、本発明によれば、第２層の第２の端部の位置を正確に制御することが可能になる。その結果、本発明によれば、トラック幅をより精度よく決定することが可能になるという効果を奏する。
【０１２８】
また、請求項３または４記載の磁気抵抗効果装置の製造方法もしくは請求項１０または１１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、一対の第２層の第２の端部は、一対の第３層の第３の端部よりも、一対の第２の端部間の中央の位置に近い位置に配置される。従って、本発明によれば、第２の端部によって、トラック幅を正確に決定することができるという効果を奏する。
【０１２９】
また、請求項４記載の磁気抵抗効果装置の製造方法または請求項１１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、一対の第１の端部は、磁気抵抗効果素子の一方の面から離れた位置ほど両端部間の距離が大きくなるように傾斜している。従って、本発明によれば、トラック幅をより小さくすることができるという効果を奏する。
【０１３０】
また、請求項５記載の磁気抵抗効果装置の製造方法または請求項１２記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、第１の電極用膜の両側部は、磁気抵抗効果素子の一方の面から離れた位置ほど両側部間の距離が小さくなるように傾斜し、且つ第１の電極用膜の側部と磁気抵抗効果素子の一方の面に垂直な方向とがなす角度は、磁気抵抗効果素子の側部と磁気抵抗効果素子の一方の面に垂直な方向とがなす角度よりも大きくなる。従って、本発明によれば、第２層を精度よく配置することができ、その結果、トラック幅をより精度よく決定することが可能になるという効果を奏する。
【０１３１】
また、請求項６記載の磁気抵抗効果装置の製造方法または請求項１３記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、更に、バイアス磁界印加層を形成する工程と第２層を形成する工程との間において、バイアス磁界印加層のうち、第１の電極用膜の上に重なっている部分を選択的に除去する工程を備えている。従って、本発明によれば、第１層と第２層との接触面積を増大させ、両者の間の電気的抵抗を小さくすることができるという効果を奏する。
【０１３２】
また、請求項７記載の磁気抵抗効果装置の製造方法または請求項１４記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、更に、第３層を形成する工程と第１の電極用膜をパターニングする工程との間において、マスクを残したまま、第３層を覆うように被覆層を形成する工程を備えている。従って、本発明によれば、第１の電極用膜をパターニングする際に第３層を保護することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面および基板の上面に垂直な断面を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるＭＲ素子の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置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。
【図５】図４に続く工程を説明するための断面図である。
【図６】図５に続く工程を説明するための断面図である。
【図７】図６に続く工程を説明するための断面図である。
【図８】図７に続く工程を説明するための断面図である。
【図９】図８に続く工程を説明するための断面図である。
【図１０】図９に続く工程を説明するための断面図である。
【図１１】図１０に続く工程を説明するための断面図である。
【図１２】図１１に続く工程を説明するための断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置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。
【図１４】図１３に続く工程を説明するための断面図である。
【図１５】図１４に続く工程を説明するための断面図である。
【図１６】図１５に続く工程を説明するための断面図である。
【図１７】図１６に続く工程を説明するための断面図である。
【図１８】図１７に続く工程を説明するための断面図である。
【図１９】図１８に続く工程を説明するための断面図である。
【図２０】図１９に続く工程を説明するための断面図である。
【図２１】再生ヘッドの製造方法の一例における一工程を説明するための断面図である。
【図２２】図２１に続く工程を説明するための断面図である。
【図２３】図２２に続く工程を説明するための断面図である。
【図２４】図２３に続く工程を説明するための断面図である。
【図２５】電極層オーバーラップ構造の再生ヘッドの製造方法の一例における一工程を説明するための断面図である。
【図２６】図２５に続く工程を説明するための断面図である。
【図２７】図２６に続く工程を説明するための断面図である。
【図２８】電極層オーバーラップ構造の再生ヘッドの製造方法の他の例における一工程を説明するための断面図である。
【図２９】図２８に続く工程を説明するための断面図である。
【図３０】図２９に続く工程を説明するための断面図である。
【図３１】図２８ないし図３０に示した製造方法によって製造される再生ヘッドを詳しく示す断面図である。
【図３２】図２９に示した工程によって電極用膜を形成した後の積層体を詳しく示す断面図である。
【図３３】図３２に示した積層体からマスクをリフトオフした後の積層体を示す断面図である。
【符号の説明】
１…基板、２…絶縁層、３…下部シールド層、４…下部シールドギャップ膜、５…ＭＲ素子、６…バイアス磁界印加層、７…電極層、７ａ…第１層、７ｂ…第２層、７ｃ…第３層、８…上部シールドギャップ膜、９…上部シールド層、１０…絶縁層、１１…下部磁極層、１２…絶縁膜、１３…薄膜コイル、１４…絶縁層、１５…記録ギャップ層、１６…上部磁極層、１８…オーバーコート層、２５…保護層、３１…第１の電極用膜、３２…マスク、３３…第２の電極用膜、３４…第３の電極用膜、３５…被覆層。
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果素子を有する磁気抵抗効果装置およびその製造方法、ならびに磁気抵抗効果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。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスク装置の面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。特に、ここ数年は、ハードディスク装置の面記録密度は、１年で約２倍となるペースで増え続け、最近では１００ギガビット/（インチ）２以上の面記録密度が求められている。
【０００３】
薄膜磁気ヘッドとしては、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magneto-resistive）素子とも記す。）を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録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。
【０００４】
ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗（Anisotropic Magneto-resistive）効果を用いたＡＭＲ素子や、巨大磁気抵抗（Giant Magneto-resistive ）効果を用いたＧＭＲ素子や、トンネル磁気抵抗（Tunnel-type Magnetoresistive）効果を用いたＴＭＲ素子等がある。
【０００５】
再生ヘッドの特性としては、高感度および高出力であることが要求される。この要求を満たす再生ヘッドとして、既に、スピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いたＧＭＲヘッドが量産されている。
【０００６】
スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、一般的に、互いに反対側を向く２つの面を有する非磁性導電層と、この非磁性導電層の一方の面に隣接するように配置され、記録媒体からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化するフリー層と、非磁性導電層の他方の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定されたピンド層と、このピンド層における非磁性導電層とは反対側の面に隣接するように配置され、ピンド層における磁化の方向を固定する反強磁性層とを備えている。フリー層とピンド層は共に強磁性層よりなる。フリー層の電気抵抗値は、フリー層における磁化の方向によって変化する。スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、フリー層の電気抵抗値の変化を利用して、記録媒体に磁気的に記録されたデータを再生する。
【０００７】
再生ヘッドの特性としては、更に、バルクハウゼンノイズが小さいことが要求される。バルクハウゼンノイズは、ＭＲ素子における磁区の磁壁の移動に起因して発生するノイズである。このバルクハウゼンノイズが発生すると、出力が急激に変化するため、信号対雑音比（ＳＮ比）の低下、エラーレートの増加をまねく。
【０００８】
バルクハウゼンノイズを低減する手段としては、ＭＲ素子に対して長手方向にバイアス磁界（以下、縦バイアス磁界とも言う。）を印加することが行われている。ＭＲ素子に対する縦バイアス磁界の印加は、例えば、ＭＲ素子の両側に、強磁性層と反強磁性層との積層体や永久磁石等によって構成されたバイアス磁界印加層を配置することによって行われる。
【０００９】
ＭＲ素子の両側にバイアス磁界印加層を配置した構造の再生ヘッドでは、一般的に、ＭＲ素子に信号検出用の電流（以下、センス電流と言う。）を流すための一対の電極層は、バイアス磁界印加層に接するように配置される。
【００１０】
また、一般的に、ＭＲ素子は、下部シールド層と上部シールド層とによって挟まれるように配置される。ＭＲ素子と下部シールド層との間には、絶縁膜である下部シールドギャップ膜が配置される。同様に、ＭＲ素子と上部シールド層との間には、絶縁膜である上部シールドギャップ膜が配置される。ＭＲ素子と下部シールドギャップ膜との間には、ＭＲ素子を構成する磁性層の配向性向上や磁気特性向上のために、下地層が配置される場合がある。この下地層の材料としては、例えばＴａまたはＣｒ化合物が用いられる。また、ＭＲ素子と上部シールドギャップ膜との間には、ＭＲ素子を構成する膜を形成した後の工程において、この膜を保護するための保護層が配置される場合がある。この保護層の材料としては、例えばＴａが用いられる。
【００１１】
ここで、図２１ないし図２４を参照して、再生ヘッドの製造方法の一例について説明する。この製造方法では、まず、図２１に示したように、例えばＮｉＦｅよりなる下部シールド層１０３の上に、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）よりなる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の上に下地層１０５を形成する。次に、下地層１０５の上に、ＭＲ素子を形成するためのＭＲ素子用膜１０６Ｐを形成する。次に、ＭＲ素子用膜１０６Ｐの上に保護層１０７を形成する。次に、保護層１０７の上に、エッチングによってＭＲ素子用膜１０６Ｐをパターニングするためのマスク１０８を形成する。このマスク１０８は、フォトリソグラフィによってパターニングされたフォトレジスト層によって形成される。また、マスク１０８は、リフトオフしやすいように、断面がＴ形となる形状、すなわち底部に近い部分の幅が上部に近い部分の幅よりも小さい形状に形成される。
【００１２】
次に、図２２に示したように、例えば、イオンビームの進行方向が下部シールド層１０３の上面に垂直な方向に対して５〜１０°の角度をなすようにイオンビームエッチングを行って、保護層１０７、ＭＲ素子用膜１０６Ｐおよび下地層１０５を部分的にエッチングする。これにより、保護層１０７、ＭＲ素子用膜１０６Ｐおよび下地層１０５がパターニングされる。パターニングされたＭＲ素子用膜１０６ＰはＭＲ素子１０６となる。
【００１３】
次に、図２３に示したように、マスク１０８を残したまま、ここまでの工程で得られた積層体の上面全体の上に、スパッタ法によって、バイアス磁界印加層を形成するための硬磁性層１０９Ｐを形成する。硬磁性層１０９Ｐは例えばＣｏＰｔによって形成される。次に、マスク１０８をリフトオフする。これにより残った硬磁性層１０９Ｐによって、一対のバイアス磁界印加層１０９が形成される。
【００１４】
次に、図２４に示したように、一対のバイアス磁界印加層１０９の上に、一対の電極層１１０を形成する。電極層１１０は、例えばＡｕとＴａの積層膜よりなる。次に、積層体の上面全体の上に、例えばアルミナよりなる上部シールドギャップ膜１１１を形成する。次に、図示しないが、積層体の上面全体の上に、上部シールド層を形成する。
【００１５】
ところで、例えば特許文献１および２に記載されているように、ＭＲ素子の両側にバイアス磁界印加層を配置すると、ＭＲ素子においてバイアス磁界印加層に隣接する端部近傍に、バイアス磁界印加層からの磁界によって磁化の方向の変化が制限されて感度が低下する領域（以下、感度低下領域と言う。）が生じることが知られている。そのため、電極層をＭＲ素子に重ならないように配置した場合には、センス電流が感度低下領域を通過するため、再生ヘッドの出力が低下するという問題があった。この問題は、再生ヘッドのトラック幅が小さくなるほど顕著になる。
【００１６】
この問題を解決するために、例えば特許文献１および２に記載されているように、電極層をＭＲ素子に部分的に重なる（以下、オーバーラップすると言う。）ように配置することが行われている。このように、再生ヘッドを、ＭＲ素子の両側にバイアス磁界印加層を配置すると共に電極層をＭＲ素子にオーバーラップするように配置した構造（以下、電極層オーバーラップ構造と言う。）とすることによって、再生ヘッドの出力の低下を防止しながら、バルクハウゼンノイズを低減することが可能になる。
【００１７】
ここで、図２５ないし図２７を参照して、電極層オーバーラップ構造の再生ヘッドの製造方法の一例について説明する。この製造方法では、バイアス磁界印加層１０９を形成する工程までは、図２１ないし図２３を参照して説明した工程と同様である。
【００１８】
この製造方法では、次に、図２５に示したように、マスク１０８をリフトオフした後、保護層１０７の上に、リフトオフ法によって電極層を形成するためのマスク１１２を形成する。このマスク１１２は、フォトリソグラフィによってパターニングされたフォトレジスト層によって形成される。また、マスク１１２は、図２１ないし図２３に示したマスク１０８に比べて幅が小さくなっている。また、マスク１１２は、リフトオフしやすいように、断面がＴ形となる形状に形成される。
【００１９】
次に、図２６に示したように、積層体の上面全体の上に、スパッタ法によって電極層を形成するための電極用膜１１３Ｐを形成する。この電極用膜１１３Ｐは、例えばＡｕとＴａの積層膜よりなる。
【００２０】
次に、図２７に示したように、マスク１１２をリフトオフする。これにより残った電極用膜１１３Ｐによって、一対の電極層１１３が形成される。電極層１１３は、ＭＲ素子１０６にオーバーラップするように配置される。その後、図示しないが、積層体の上面全体の上に、上部シールドギャップ膜と上部シールド層を、順に形成する。このようにして製造される再生ヘッドでは、一対の電極層１１３の間隔が再生ヘッドの光学的なトラック幅となる。
【００２１】
【特許文献１】
特開平１１−２２４４１１号公報（第３−５ページ、図１−３）
【特許文献２】
特開２０００−７６６２９号公報（第５，６ページ、図１，３，５）
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
図２５ないし図２７に示した再生ヘッドの製造方法では、ＭＲ素子１０６の幅および一対のバイアス磁界印加層１０９の間隔を決定するマスク１０８と、一対の電極層１１３の間隔の間隔を決定するマスク１１２の２つのマスクが必要になる。通常、電極層オーバーラップ構造の再生ヘッドでは、電極層１１３は、バイアス磁界印加層１０９の端部からＭＲ素子１０６の幅方向の中央部に向けて、例えば０．１〜０．２μｍの幅だけオーバーラップするように形成される。また、２つの電極層１１３のオーバーラップ量は同じになるように制御される。従って、マスク１０８，１１２の位置合わせが非常に重要になる。
【００２３】
しかし、図２５ないし図２７に示した再生ヘッドの製造方法では、マスク１０８を用いてＭＲ素子１０６およびバイアス磁界印加層１０９をパターニングし、マスク１１２を用いて電極層１１３をパターニングする。そのため、この製造方法では、２つの電極層１１３を、設計通りの位置に配置することは非常に難しい。その結果、この製造方法では、例えば、実際のトラック幅が設計値と異なる場合があるという問題点や、少なくとも一方の電極層１１３のオーバーラップ量が設計値よりも小さくなって、電極層オーバーラップ構造による再生ヘッドの出力低下防止効果が低下する場合があるという問題点がある。
【００２４】
上記の問題点を解決するために、次に説明するような再生ヘッドの製造方法を用いることが考えられる。この製造方法では、１つのマスクを用いて、自己整合的にＭＲ素子、バイアス磁界印加層および電極層をパターニングする。この製造方法を、図２８ないし図３０を参照して説明する。この製造方法では、保護層１０７を形成する工程までは、図２１を参照して説明した工程と同様である。
【００２５】
この製造方法では、次に、図２８に示したように、保護層１０７の上に、ＭＲ素子、バイアス磁界印加層および電極層をパターニングするためのマスク１１４を形成する。このマスク１１４は、フォトリソグラフィによってパターニングされたフォトレジスト層によって形成される。また、マスク１１４は、リフトオフしやすいように、断面がＴ形となる形状に形成される。以下、マスク１１４のうち、底部に近く幅が小さい部分を根元部と言う。
【００２６】
次に、例えば、イオンビームの進行方向が下部シールド層１０３の上面に垂直な方向に対して５〜１０°の角度をなすようにイオンビームエッチングを行って、保護層１０７、ＭＲ素子用膜１０６Ｐおよび下地層１０５を部分的にエッチングする。これにより、保護層１０７、ＭＲ素子用膜１０６Ｐおよび下地層１０５がパターニングされる。パターニングされたＭＲ素子用膜１０６ＰはＭＲ素子１０６となる。
【００２７】
次に、イオンビームの進行方向が下部シールド層１０３の上面に垂直な方向に対して０〜５°の角度をなすようにイオンビームデポジションを行って、積層体の上面全体の上に、バイアス磁界印加層を形成するための硬磁性層１０９Ｐを形成する。硬磁性層１０９Ｐは例えばＣｏＰｔによって形成される。なお、図２８中の矢印はイオンビームを表わしている。
【００２８】
次に、図２９に示したように、マスク１１４を残したまま、イオンビームの進行方向が下部シールド層１０３の上面に垂直な方向に対して４５°の角度をなすようにイオンビームデポジションを行って、積層体の上面全体の上に、電極層を形成するための電極用膜１１３Ｐを形成する。この電極用膜１１３Ｐは、例えばＡｕよりなる。保護層１０７の上において、電極用膜１１３Ｐは、マスク１１４の根元部近傍の位置まで形成される。なお、図２９中の矢印はイオンビームを表わしている。
【００２９】
次に、図３０に示したように、マスク１１４をリフトオフする。これにより、残った硬磁性層１０９Ｐによって一対のバイアス磁界印加層１０９が形成され、残った電極用膜１１３Ｐによって一対の電極層１１３が形成される。次に、積層体の上面全体の上に、例えばアルミナよりなる上部シールドギャップ膜１１５を形成する。次に、図示しないが、積層体の上面全体の上に、上部シールド層を形成する。
【００３０】
図２８ないし図３０に示した製造方法によれば、図２５ないし図２７に示した製造方法における問題点を解決することができる。しかしながら、図２８ないし図３０に示した製造方法では、以下のような２つの問題点がある。
【００３１】
まず、図３１を参照して第１の問題点について説明する。図３１は、図２８ないし図３０に示した製造方法によって製造される再生ヘッドを詳しく示す断面図である。図２８ないし図３０に示した製造方法では、図２９に示したイオンビームデポジションの際に、保護層１０７の上において、マスク１１４の根元部近傍の部分にはイオンビームが当たりにくい。そのため、図３１に示したように、電極層１１３のうち保護層１０７の上に形成される部分は、他の部分に比べて薄くなる。
【００３２】
また、図２８ないし図３０に示した製造方法では、保護層１０７が形成された後、この保護層１０７の上にマスク１１４を形成するために、積層体が大気に暴露される。その結果、保護層１０７の上面側の一部が酸化されて酸化層１１７が形成される。保護層１０７がＴａよりなる場合、酸化層１１７はＴａＯ２よりなる。
【００３３】
これらのことから、図２８ないし図３０に示した製造方法によって製造された再生ヘッドでは、電極層１１３のうちの保護層１０７の上に配置された部分の近傍では、電極層１１３とＭＲ素子１０６との間のオーミック抵抗が大きくなる。その結果、この再生ヘッドでは、電極層１１３のうちの保護層１０７の上に配置された部分とＭＲ素子１０６との間で電流が流れにくくなり、電極層オーバーラップ構造による再生ヘッドの出力低下防止効果が低下するという問題点がある。
【００３４】
上記の問題点を解決するために、電極用膜１１３Ｐを形成する前に、マスク１１４の根元部近傍における酸化層１１７をドライエッチングによって除去することが考えられる。この場合には、酸化層１１７の除去を容易に行うことができるようにするために、断面がＴ形のマスク１１４の根元部の高さを大きくすることが好ましい。しかしながら、そうすると、以下のような問題点が発生する。
【００３５】
この問題点について、図３２および図３３を参照して説明する。図３２は、図２９に示した工程によって電極用膜１１３Ｐを形成した後の積層体を詳しく示す断面図である。図３２に示したように、イオンビームデポジションによって、マスク１１４の根元部の側面にも電極用膜１１３Ｐが形成される。以下、電極用膜１１３Ｐのうち、マスク１１４の根元部の側面に形成された部分を側壁部１１８と言う。
【００３６】
図３３に示したように、マスク１１４をリフトオフすると、保護層１０７の上に、導電性の側壁部１１８が残る。この側壁部１１８は、上部シールド層と接触して、上部シールド層とＭＲ素子１０６との短絡を引き起こす。
【００３７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、読み出し用のトラック幅が小さくても、このトラック幅を精度よく決定することができ、且つ感度、出力および出力安定性を向上させることができるようにした磁気抵抗効果装置および薄膜磁気ヘッドならびにそれらの製造方法を提供することにある。
【００３８】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気抵抗効果装置は、
互いに反対側を向く２つの面と、２つの側部とを有する磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子の各側部に隣接するように配置され、磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加する一対のバイアス磁界印加層と、
それぞれ各バイアス磁界印加層の一方の面に隣接し、且つ磁気抵抗効果素子の一方の面に部分的に重なるように配置され、磁気抵抗効果素子に対して信号検出用の電流を流す一対の電極層とを備えている。
【００３９】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、
記録媒体に対向する媒体対向面と、
互いに反対側を向く２つの面と、２つの側部とを有し、媒体対向面の近傍に配置された磁気抵抗効果素子と、
磁気抵抗効果素子の各側部に隣接するように配置され、磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加する一対のバイアス磁界印加層と、
それぞれ各バイアス磁界印加層の一方の面に隣接し、且つ磁気抵抗効果素子の一方の面に部分的に重なるように配置され、磁気抵抗効果素子に対して信号検出用の電流を流す一対の電極層とを備えている。
【００４０】
本発明の磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドにおいて、各電極層は、磁気抵抗効果素子の一方の面の一部に重なるように配置された第１層と、第１層に部分的に重なるように配置され、且つ第１層に電気的に接続された第２層と、第２層に重なるように配置され、且つ第２層に電気的に接続された第３層とを有し、第２層の厚みは、第３層の厚みよりも小さくなっている。
【００４１】
本発明の磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドによれば、電極層を形成する際に、磁気抵抗効果素子の上に、電極層の第１層となる電極用膜を形成した後、この電極用膜の上に第２層および第３層を形成し、第２層をマスクとして用いて、エッチングによって電極用膜をパターニングして第１層を形成することが可能になる。
【００４２】
本発明の磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドは、更に、磁気抵抗効果素子の一方の面と第１層との間に配置され、磁気抵抗効果素子を保護する保護層を備えていてもよい。
【００４３】
また、本発明の磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドにおいて、一対の第１層は、互いに対向する一対の第１の端部を有し、一対の第２層は、互いに対向する一対の第２の端部を有し、一対の第３層は、互いに対向する一対の第３の端部を有し、第２の端部は、第３の端部よりも、一対の第２の端部間の中央の位置に近い位置に配置されていてもよい。この場合、一対の第１の端部は、磁気抵抗効果素子の一方の面から離れた位置ほど両端部間の距離が大きくなるように傾斜していてもよい。
【００４４】
また、本発明の磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドにおいて、一対の第１層は、磁気抵抗効果素子の各側部に対応する位置に配置された一対の側部を有し、第１層の両側部は、磁気抵抗効果素子の一方の面から離れた位置ほど両側部間の距離が小さくなるように傾斜し、第１層の側部と磁気抵抗効果素子の一方の面に垂直な方向とがなす角度は、磁気抵抗効果素子の側部と磁気抵抗効果素子の一方の面に垂直な方向とがなす角度よりも大きくてもよい。
【００４５】
また、本発明の磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドは、更に、第３層を覆う第１の絶縁層と、第１層、第２層および第１の絶縁層を覆う第２の絶縁層と、第２の絶縁層における第１の絶縁層とは反対側の面に隣接するように配置されたシールド層とを備えていてもよい。
【００４６】
本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法によって製造される磁気抵抗効果装置は、
互いに反対側を向く２つの面と、２つの側部とを有する磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子の各側部に隣接するように配置され、磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加する一対のバイアス磁界印加層と、
それぞれ各バイアス磁界印加層の一方の面に隣接し、且つ磁気抵抗効果素子の一方の面に部分的に重なるように配置され、磁気抵抗効果素子に対して信号検出用の電流を流す一対の電極層と、
磁気抵抗効果素子の一方の面と電極層との間に配置され、磁気抵抗効果素子を保護する保護層とを備え、
各電極層は、磁気抵抗効果素子の一方の面の一部に重なるように配置された第１層と、第１層に部分的に重なるように配置され、且つ第１層に電気的に接続された第２層と、第２層に重なるように配置され、且つ第２層に電気的に接続された第３層とを有するものである。
【００４７】
本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法によって製造される薄膜磁気ヘッドは、
記録媒体に対向する媒体対向面と、
互いに反対側を向く２つの面と、２つの側部とを有し、媒体対向面の近傍に配置された磁気抵抗効果素子と、
磁気抵抗効果素子の各側部に隣接するように配置され、磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加する一対のバイアス磁界印加層と、
それぞれ各バイアス磁界印加層の一方の面に隣接し、且つ磁気抵抗効果素子の一方の面に部分的に重なるように配置され、磁気抵抗効果素子に対して信号検出用の電流を流す一対の電極層と、
磁気抵抗効果素子の一方の面と電極層との間に配置され、磁気抵抗効果素子を保護する保護層とを備え、
各電極層は、磁気抵抗効果素子の一方の面の一部に重なるように配置された第１層と、第１層に部分的に重なるように配置され、且つ第１層に電気的に接続された第２層と、第２層に重なるように配置され、且つ第２層に電気的に接続された第３層とを有するものである。
【００４８】
本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法または薄膜磁気ヘッドの製造方法は、
磁気抵抗効果素子となる素子用膜を形成する工程と、
素子用膜の上に保護層を形成する工程と、
保護層を形成する工程の後で、保護層が大気に暴露される工程を途中に含むことなく連続的に、保護層の上に電極層の第１層となる第１の電極用膜を形成する工程と、
第１の電極用膜の上に、エッチングによって第１の電極用膜、保護層および素子用膜をパターニングするためのマスクを形成する工程と、
マスクを用いて、エッチングによって第１の電極用膜、保護層および素子用膜をパターニングする工程と、
マスクを残したまま、バイアス磁界印加層を形成する工程と、
マスクを残したまま、バイアス磁界印加層の上に電極層の第２層を形成する工程と、
マスクを残したまま、電極層の第２層の上に第３層を形成する工程と、
第１層を形成するために、第２層をマスクとして用いて、エッチングによって第１の電極用膜をパターニングする工程とを備えている。
【００４９】
本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法または薄膜磁気ヘッドの製造方法において、第２層の厚みは、第３層の厚みよりも小さくてもよい。
【００５０】
また、本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法または薄膜磁気ヘッドの製造方法において、一対の第１層は、互いに対向する一対の第１の端部を有し、一対の第２層は、互いに対向する一対の第２の端部を有し、一対の第３層は、互いに対向する一対の第３の端部を有し、第２の端部は、第３の端部よりも、一対の第２の端部間の中央の位置に近い位置に配置されていてもよい。この場合、一対の第１の端部は、磁気抵抗効果素子の一方の面から離れた位置ほど両端部間の距離が大きくなるように傾斜していてもよい。
【００５１】
また、本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法または薄膜磁気ヘッドの製造方法は、更に、バイアス磁界印加層を形成する工程と第２層を形成する工程との間において、第１の電極用膜の磁気抵抗効果素子の各側部に対応する位置に配置された２つの側部をエッチングする工程を備えていてもよい。このエッチングする工程の後では、第１の電極用膜の両側部は、磁気抵抗効果素子の一方の面から離れた位置ほど両側部間の距離が小さくなるように傾斜し、且つ第１の電極用膜の側部と磁気抵抗効果素子の一方の面に垂直な方向とがなす角度は、磁気抵抗効果素子の側部と磁気抵抗効果素子の一方の面に垂直な方向とがなす角度よりも大きくなる。
【００５２】
また、本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法または薄膜磁気ヘッドの製造方法は、更に、バイアス磁界印加層を形成する工程と第２層を形成する工程との間において、バイアス磁界印加層のうち、第１の電極用膜の上に重なっている部分を選択的に除去する工程を備えていてもよい。
【００５３】
また、本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法または薄膜磁気ヘッドの製造方法は、更に、第３層を形成する工程と第１の電極用膜をパターニングする工程との間において、マスクを残したまま、第３層を覆うように被覆層を形成する工程を備えていてもよい。
【００５４】
【発明の実施の形態】
以下、本発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。
［第１の実施の形態］
まず、図１および図２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およびその製造方法について説明する。図１は薄膜磁気ヘッドの磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示し、図２は薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面および基板の上面に垂直な断面を示している。
【００５５】
本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、まず、例えばアルミニウムオキサイド・チタニウムカーバイド（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）よりなる基板１の上に、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）よりなる絶縁層２を形成する。次に、絶縁層２の上に、パーマロイ（ＮｉＦｅ）等の磁性材料よりなる下部シールド層３を形成する。下部シールド層３は、例えば、フォトレジスト膜をマスクにして、めっき法によって、絶縁層２の上に選択的に形成する。次に、図示しないが、ここまでの工程で得られた積層体の上面全体の上に、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成し、例えば化学機械研磨（以下、ＣＭＰと記す。）によって、下部シールド層３が露出するまで研磨して、表面を平坦化処理する。次に、下部シールド層３の上に、絶縁膜としての下部シールドギャップ膜４を形成する。
【００５６】
次に、下部シールドギャップ膜４の上に、磁気的信号検出用のＭＲ素子５と、ＭＲ素子５に対して縦バイアス磁界を印加する一対のバイアス磁界印加層６と、ＭＲ素子５に電気的に接続される一対の電極層７とを形成する。ＭＲ素子５は、後述するエアベアリング面３０が形成される位置の近傍に配置される。また、ＭＲ素子５は、互いに反対側を向く２つの面と、２つの側部とを有している。各バイアス磁界印加層６は、下部シールドギャップ膜４の上においてＭＲ素子５の各側部に隣接するように配置される。
【００５７】
電極層７は、ＭＲ素子５に対して信号検出用の電流（センス電流）を流す。各電極層７は、各バイアス磁界印加層６の一方の面（上面）に隣接し、且つＭＲ素子５の一方の面（上面）にオーバーラップするように配置されている。また、各電極層７は、ＭＲ素子５の一方の面の一部に重なるように配置された第１層７ａと、第１層７ａに部分的に重なるように配置され、且つ第１層７ａに電気的に接続された第２層７ｂと、第２層７ｂに重なるように配置され、且つ第２層７ｂに電気的に接続された第３層７ｃとを有している。第１層７ａ、第２層７ｂおよび第３層７ｃは、いずれも導電性の材料によって形成されている。第２層７ｂの厚みは、第１層７ａの厚みおよび第３層７ｃの厚みよりも小さい。なお、第１層７ａ、第２層７ｂおよび第３層７ｃの材料は、同じでもよいし、異なっていてもよい。一対の第１層７ａは、互いに対向する一対の第１の端部を有し、一対の第２層７ｂは、互いに対向する一対の第２の端部を有し、一対の第３層７ｃは、互いに対向する一対の第３の端部を有している。なお、ＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および電極層７の形成方法については、後で詳しく説明する。
【００５８】
次に、積層体の上面全体の上に、絶縁膜としての上部シールドギャップ膜８を形成する。次に、上部シールドギャップ膜８の上に、磁性材料よりなる上部シールド層９を選択的に形成する。次に、図示しないが、積層体の上面全体の上に、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成し、例えばＣＭＰによって、上部シールド層９が露出するまで研磨して、表面を平坦化処理する。
【００５９】
次に、積層体の上面全体の上に、例えばアルミナよりなる絶縁層１０を形成する。次に、絶縁層１０の上に、下部磁極層１１の第１の層１１ａを形成する。次に、この第１の層１１ａの上に、下部磁極層１１の第２の層１１ｂおよび第３の層１１ｃを形成する。第１の層１１ａ、第２の層１１ｂおよび第３の層１１ｃは、いずれも磁性材料によって形成される。第２の層１１ｂは、下部磁極層１１の磁極部分を形成し、第１の層１１ａの後述する記録ギャップ層側（図２において上側）の面に接続される。第３の層１１ｃは、第１の層１１ａと後述する上部磁極層とを接続するための部分であり、後述する薄膜コイルの中心の近傍の位置に配置される。第２の層１１ｂのうち上部磁極層と対向する部分におけるエアベアリング面３０とは反対側の端部の位置は、スロートハイトを規定する。スロートハイトとは、２つの磁極層が記録ギャップ層を介して対向する部分、すなわち磁極部分の、エアベアリング面３０側の端部から反対側の端部までの長さ（高さ）をいう。
【００６０】
次に、積層体の上面全体の上に、例えばアルミナよりなる絶縁膜１２を形成する。次に、絶縁膜１２のうち、第１の層１１ａの上に配置された部分の上に、例えば銅（Ｃｕ）よりなる薄膜コイル１３を形成する。この薄膜コイル１３は、例えばフレームめっき法によって形成される。なお、図２において、符号１３ａは、薄膜コイル１３を、後述するリードと接続するための接続部を示している。
【００６１】
次に、積層体の上面全体の上に、例えばアルミナよりなる絶縁層１４を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、下部磁極層１１の第２の層１１ｂおよび第３の層１１ｃが露出するまで、絶縁層１４を研磨して、表面を平坦化処理する。
【００６２】
次に、積層体の上面全体を覆うように、アルミナ等の絶縁材料よりなる記録ギャップ層１５を形成する。次に、エッチングによって、記録ギャップ層１５のうちの下部磁極層１１の第３の層１１ｃの上に存在する部分および薄膜コイル１３の接続部１３ａの上に存在する部分と、絶縁層１４のうちの接続部１３ａの上に存在する部分とを選択的に除去する。これにより、第３の層１１ｃの上と接続部１３ａの上とにそれぞれコンタクトホールが形成される。
【００６３】
次に、記録ギャップ層１５の上に、所定の形状にパターニングされた上部磁極層１６およびリード１７を形成する。これらは、いずれも磁性材料によって形成される。上部磁極層１６は、第３の層１１ｃの上のコンタクトホールを介して第３の層１１ｃに接続される。また、リード１７は、接続部１３ａの上のコンタクトホールを介して接続部１３ａに接続される。
【００６４】
上部磁極層１６は、エアベアリング面３０に配置される一端部とエアベアリング面３０から離れた位置に配置される他端部とを有するトラック幅規定部と、このトラック幅規定部の他端部に連結されたヨーク部とを含んでいる。ヨーク部の幅は、トラック幅規定部との境界位置ではトラック幅規定部の幅と等しく、トラック幅規定部から離れるに従って、徐々に大きくなった後、一定の大きさになっている。トラック幅規定部は、上部磁極層１６における磁極部分である。
【００６５】
次に、上部磁極層１６をマスクとして用いて、記録ギャップ層１５をエッチングする。次に、上部磁極層１６のトラック幅規定部をマスクとして用いて、トラック幅規定部の周辺における下部磁極層１１の第２の層１１ｂの一部をエッチングする。これにより、図１に示したように、上部磁極層１６の磁極部分、記録ギャップ層１５および下部磁極層１１の一部の各側壁が垂直に自己整合的に形成されたトリム（Trim）構造が形成される。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的なトラック幅の増加を防止することができる。第２の層１１ｂのうち、記録ギャップ層１５を介して上部磁極層１６のトラック幅規定部と対向する部分は、下部磁極層１１の磁極部分である。
【００６６】
次に、積層体の上面全体を覆うように、例えばアルミナよりなるオーバーコート層１８を形成し、その表面を平坦化して、その上に、図示しない電極用パッドを形成する。最後に、上記各層を含むスライダの研磨加工を行って、エアベアリング面３０を形成して、薄膜磁気ヘッドが完成する。
【００６７】
このような製造方法によって製造される本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面としてのエアベアリング面３０と再生ヘッド（磁気抵抗効果装置）と記録ヘッド（誘導型電磁変換素子）とを備えている。再生ヘッドは、エアベアリング面３０の近傍に配置されたＭＲ素子５と、エアベアリング面３０側の一部がＭＲ素子５を挟んで対向するように配置された、ＭＲ素子５をシールドするための下部シールド層３および上部シールド層９と、ＭＲ素子５と下部シールド層３との間に配置された下部シールドギャップ膜４と、ＭＲ素子５と上部シールド層９との間に配置された上部シールドギャップ膜８とを有している。再生ヘッドは、更に、ＭＲ素子５の各側部に隣接するように配置された一対のバイアス磁界印加層６と、下部シールドギャップ膜４およびバイアス磁界印加層６の上に配置されると共にＭＲ素子５にオーバーラップしている一対の電極層７とを有している。再生ヘッドは、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置でもある。
【００６８】
記録ヘッドは、エアベアリング面３０側において互いに対向する磁極部分を含むと共に、互いに磁気的に連結された下部磁極層１１および上部磁極層１６と、下部磁極層１１の磁極部分と上部磁極層１６の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層１５と、少なくとも一部が下部磁極層１１と上部磁極層１６との間に、これらに対して絶縁された状態で設けられた薄膜コイル１３とを備えている。
【００６９】
次に、図３を参照して、本実施の形態におけるＭＲ素子５の構成について説明する。なお、図３中における矢印は磁化の方向の一例を表わしている。ＭＲ素子５は、下部シールドギャップ膜４の上に形成された下地層２０の上に配置されている。ＭＲ素子５は、下地層２０側から順に積層された反強磁性層２１、ピンド層２２、非磁性導電層２３およびフリー層２４を有している。フリー層２４の上には保護層２５が設けられている。この保護層２５の上に、電極層７の一部と上部シールドギャップ膜８とが配置されるようになっている。
【００７０】
下地層２０は、反強磁性層２１の配向性向上や磁気特性向上のために設けられる。下地層２０の材料としては例えばＴａまたはＣｒ化合物が用いられる。下地層２０の厚みは例えば５ｎｍである。
【００７１】
反強磁性層２１は、ピンド層２２における磁化の方向を固定するものである。反強磁性層２１の材料としては例えばＰｔＭｎが用いられる。反強磁性層２１の厚みは例えば２５ｎｍである。
【００７２】
ピンド層２２は、磁化の方向が固定された層である。本実施の形態におけるピンド層２２は、非磁性スペーサ層２２ｂと、この非磁性スペーサ層２２ｂを挟むように配置された２つの強磁性層２２ａ，２２ｃとを含んでいる。ピンド層２２は、反強磁性層２１側から順に強磁性層２２ａ、非磁性スペーサ層２２ｂ、強磁性層２２ｃを積層することによって形成される。２つの強磁性層２２ａ，２２ｃは、反強磁性結合し、磁化の方向が互いに逆方向に固定されている。強磁性層２２ａ，２２ｃの材料としては例えばＣｏＦｅが用いられる。非磁性スペーサ層２２ｂの材料としては例えばＲｕが用いられる。強磁性層２２ａの厚みは例えば２ｎｍである。非磁性スペーサ層２２ｂの厚みは例えば０．８ｎｍである。強磁性層２２ｃの厚みは例えば２．５ｎｍである。
【００７３】
非磁性導電層２３の材料しては例えばＣｕが用いられる。非磁性導電層２３の厚みは例えば２ｎｍである。
【００７４】
フリー層２４は、記録媒体からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化する層である。フリー層２４の材料としては、例えばＮｉＦｅやＣｏＦｅが用いられる。フリー層２４の厚みは例えば２〜３ｎｍである。
【００７５】
保護層２５は、ＭＲ素子５を構成する各膜を形成した後の工程において、この膜を保護する。従って、保護層２５はＭＲ素子５を保護する。保護層２５の材料としては例えばＴａが用いられる。保護層２５の厚みは例えば５ｎｍである。
【００７６】
このようにＭＲ素子５は、互いに反対側を向く２つの面を有する非磁性導電層２３と、この非磁性導電層２３の一方の面（上面）に隣接するように配置されたフリー層２４と、非磁性導電層２３の他方の面（下面）に隣接するように配置され、磁化の方向が固定されたピンド層２２と、このピンド層２２における非磁性導電層２３とは反対側の面に隣接するように配置され、ピンド層２２における磁化の方向を固定する反強磁性層２１とを有している。
【００７７】
次に、図４ないし図１２を参照して、本実施の形態における再生ヘッド、すなわち本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の構成とその製造方法について詳しく説明する。図４ないし図１２は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の製造方法を説明するための断面図である。
【００７８】
本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の製造方法では、まず、図４に示したように、下部シールドギャップ膜４の上に下地層２０を形成する。次に、下地層２０の上に、ＭＲ素子５を形成するためのＭＲ素子用膜５Ｐを形成する。次に、ＭＲ素子用膜５Ｐの上に保護層２５を形成する。ＭＲ素子用膜５Ｐを構成する複数の層の配置、材料および厚みは、図３を参照して説明したＭＲ素子５におけるそれらと同様である。また、下地層２０および保護層２５の材料および厚みも、図３を参照して説明した下地層２０および保護層２５のそれらと同様である。
【００７９】
次に、保護層２５の上に、電極層７の第１層７ａを形成するための第１の電極用膜３１を形成する。電極用膜３１の材料としては例えばＡｕが用いられる。電極用膜３１の厚みは例えば３０〜５０ｎｍである。
【００８０】
下地層２０、ＭＲ素子用膜５Ｐ、保護層２５および電極用膜３１は、例えばスパッタ法によって、大気に暴露される工程を途中に含むことなく、真空中で連続的に形成される。
【００８１】
次に、電極用膜３１の上に、エッチングによって電極用膜３１、保護層２５およびＭＲ素子用膜５Ｐをパターニングするためのマスク３２を形成する。このマスク３２は、フォトリソグラフィによってパターニングされたフォトレジスト層によって形成される。また、マスク３２は、リフトオフしやすいように、断面がＴ形となる形状、すなわち底部に近い部分の幅が上部に近い部分の幅よりも小さい形状に形成される。また、マスク３２の高さは例えば６００ｎｍとする。
【００８２】
次に、図５に示したように、例えば、イオンビームの進行方向が下部シールド層３の上面に垂直な方向に対して５〜１０°の角度をなすようにイオンビームエッチングを行って、電極用膜３１、保護層２５およびＭＲ素子用膜５Ｐを部分的にエッチングする。これにより、電極用膜３１、保護層２５およびＭＲ素子用膜５Ｐがパターニングされる。パターニングされたＭＲ素子用膜５ＰはＭＲ素子５となる。ＭＲ素子５の両側部は、ＭＲ素子５の上側の位置ほど両側部間の距離が小さくなるような斜面となる。
【００８３】
ここで、図５に示したように、マスク３２の上部の幅をＷ１とし、マスク３２の底部の幅Ｗ２とする。パターニング後の電極用膜３１の上面の幅はＷ１とほぼ等しくなる。また、マスク３２の底部における幅方向の一方の端部から電極用膜３１の上面における幅方向の一方の端部までの距離をＷ３とし、マスク３２の底部における幅方向の他方の端部から電極用膜３１の上面における幅方向の他方の端部までの距離をＷ４とする。Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４は、それぞれ例えば、０．１３μｍ、０．０５μｍ、０．０４μｍ、０．０４μｍである。再生ヘッドのトラック幅をより小さくするために、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４を、それぞれ例えば、０．０６μｍ、０．０２μｍ、０．０２μｍ、０．０２μｍとしてもよい。
【００８４】
次に、図６に示したように、マスク３２を残したまま、イオンビームの進行方向が下部シールド層３の上面に垂直な方向に対して０〜５°の角度をなすようにイオンビームデポジションを行って、積層体の上面全体の上に、バイアス磁界印加層６を形成するための硬磁性層６Ｐを形成する。硬磁性層６Ｐは例えばＣｏＰｔによって形成される。また、硬磁性層６Ｐの厚みは例えば４０〜６０ｎｍである。
【００８５】
次に、図７に示したように、例えば、イオンビームの進行方向が下部シールド層３の上面に垂直な方向に対して３０°〜７５°の角度をなすようにイオンビームエッチングを行って、硬磁性層６Ｐのうち、電極用膜３１の上に重なっている部分および電極用膜３１の両側部に付着している部分を選択的に除去する。なお、図７中の矢印はイオンビームを表わしている。このイオンビームエッチングによって、電極用膜３１の両側部もエッチングされる。このとき、電極用膜３１の両側部では、電極用膜３１の上面に近い位置ほど深くエッチングされる。その結果、図７に示したように、電極用膜３１の両側部は、電極用膜３１の上側の位置ほど両側部間の距離が小さくなるような斜面となる。電極用膜３１の側部とＭＲ素子５の上面に垂直な方向とがなす角度θ２は、ＭＲ素子５の側部とＭＲ素子５の上面に垂直な方向とがなす角度θ１よりも大きい。
【００８６】
次に、図８に示したように、マスク３２を残したまま、イオンビームの進行方向が下部シールド層３の上面に垂直な方向に対して傾くようにイオンビームデポジションを行って、積層体の上面全体の上に、電極層７の第２層７ｂを形成するための第２の電極用膜３３を形成する。イオンビームの進行方向と下部シールド層３の上面に垂直な方向とがなす角度は例えば４０°〜７５°である。また、イオンビームの進行方向と下部シールド層３の上面に垂直な方向とがなす角度が例えば１０°〜７５°の範囲内で変化するように、イオンビームをスイープさせてもよい。電極用膜３３の材料としては高融点金属材料を用いることができる。高融点金属材料としては、例えばＴａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＴｉＷ、ＴａＮを用いることができる。電極用膜３３の厚みは、後述する第３の電極用膜３４の厚みよりも小さい。電極用膜３３の厚みは例えば５〜６ｎｍである。なお、図８中の矢印はイオンビームを表わしている。
【００８７】
電極用膜３３は、硬磁性層６Ｐの上面と、電極用膜３１の両側部と、電極用膜３１の上面のうちのマスク３２によって覆われていない部分とを覆うように形成される。また、電極用膜３１の上において、電極用膜３３の端部はマスク３２の側部に接している。
【００８８】
次に、図９に示したように、イオンビームデポジションを行って、積層体の上面全体の上に、電極層７の第３層７ｃを形成するための第３の電極用膜３４を形成する。電極用膜３４の材料としては例えばＡｕが用いられる。電極用膜３４の厚みは例えば５０〜８０ｎｍである。電極用膜３４は、電極用膜３１の上において、マスク３２の底部の近傍に配置された電極用膜３３の端部が、電極用膜３４の端部から露出するように、電極用膜３３の上に配置される。
【００８９】
次に、図１０に示したように、マスク３２をリフトオフする。これにより、残った硬磁性層６Ｐによって一対のバイアス磁界印加層６が形成され、残った電極用膜３３によって一対の第２層７ｂが形成され、残った電極用膜３４によって一対の第３層７ｃが形成される。一対の第２層７ｂのうち電極用膜３１の上に配置された各部分は、所定の間隔を開けて隔てられている。一対の第２層７ｂは、電極用膜３１の上において互いに対向する一対の第２の端部７２を有している。同様に、一対の第３層７ｃは、電極用膜３１の上において互いに対向する一対の第３の端部７３を有している。電極用膜３１の上において、第２層７ｂの端部７２は、第３層７ｃの端部７３から露出し、第３層７ｃの端部７３よりも一対の第２層７ｂの端部７２間の中央の位置に近い位置に配置されている。一対の第２層７ｂの端部７２の間隔は、図５に示したマスク３２の底部の幅Ｗ２とほぼ等しい。なお、ＭＲ素子５の上面における幅は、図５に示したマスク３２の上部の幅Ｗ１とほぼ等しい。電極用膜３１の上に配置された一方の第２層７ｂの端部７２から、ＭＲ素子５の上面における幅方向の一方の端部までの、幅方向についての距離は、図５に示した距離Ｗ３とほぼ等しい。同様に、電極用膜３１の上に配置された他方の第２層７ｂの端部７２から、ＭＲ素子５の上面における幅方向の他方の端部までの、幅方向についての距離は、図５に示した距離Ｗ４とほぼ等しい。
【００９０】
次に、図１１に示したように、第２層７ｂをマスクとして用いて、ドライエッチングを行って、電極用膜３１を部分的にエッチングする。これにより、第２層７ｂの下に残った電極用膜３１によって一対の第１層７ａが形成される。一対の第１層７ａは、電極用膜３１の上において互いに対向する一対の第１の端部７１を有している。保護層２５の上面の位置における一対の第１の端部７１の間隔Ｗ５は、再生ヘッドの光学的なトラック幅となる。電極用膜３１のエッチング方法としては、イオンビームエッチング、スパッタエッチング、反応性スパッタエッチング、反応性イオンエッチングあるいはプラズマエッチングを用いることができる。スパッタエッチングとしては、ＤＣ（直流）マグネトロン型や、ＲＦ（高周波）型等の種々のタイプのエッチング方法を用いることができる。また、電極用膜３１のエッチングの際に使用するガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ等である。ここでは、一例として、平行平板型スパッタエッチング装置によって、アルゴンガスイオンを用いたスパッタエッチングを行って、電極用膜３１をエッチングするものとする。また、図１１に示したように、一対の第１層７ａの端部７１の間隔が、ＭＲ素子５の上面から離れた位置ほど大きくなるように、電極用膜３１のエッチングを行ってもよい。この場合には、保護層２５の上面の位置における一対の第１の端部７１の間隔Ｗ５は、一対の第２層７ｂの端部７２の間隔Ｗ２（図１０参照）よりも小さくなる。Ｗ５は例えば０．０２〜０．０３μｍである。また、保護層２５の上面の位置における一対の第１層７ａの幅は等しくなっている。
【００９１】
次に、図１２に示したように、積層体の上面全体の上に、上部シールドギャップ膜８を形成する。次に、積層体の上面全体の上に、上部シールド層９を形成する。上部シールドギャップ膜８の厚みは例えば２０ｎｍであり、上部シールド層９の厚みは例えば１.８μｍである。
【００９２】
以上説明したように、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置および薄膜磁気ヘッドならびにそれらの製造方法では、ＭＲ素子５の各側部に隣接するように一対のバイアス磁界印加層６を設けると共に、一対の電極層７をＭＲ素子５の上面にオーバーラップするように配置している。これにより、本実施の形態によれば、磁気抵抗効果装置（再生ヘッド）の出力の低下を防止しながらバルクハウゼンノイズを低減することが可能になり、磁気抵抗効果装置（再生ヘッド）の感度、出力および出力安定性を向上させることができる。
【００９３】
本実施の形態では、電極層７は、保護層２５を介してＭＲ素子５の一方の面（上面）の一部に重なるように配置された第１層７ａと、この第１層７ａに部分的に重なるように配置され、且つ第１層７ａに電気的に接続された第２層７ｂと、第２層７ｂに重なるように配置され、且つ第２層７ｂに電気的に接続された第３層７ｃとを有している。第２層７ｂの厚みは、第３層７ｃの厚みよりも小さい。また、一対の第１層７ａは互いに対向する一対の第１の端部７１を有し、一対の第２層７ｂは互いに対向する一対の第２の端部７２を有し、一対の第３層７ｃは互いに対向する一対の第３の端部７３を有している。そして、第２の端部７２は、第３の端部７３よりも、一対の第２の端部７２間の中央の位置に近い位置に配置されている。また、一対の第１層７ａは、ＭＲ素子５の各側部に対応する位置に配置された一対の側部を有している。この第１層７ａの両側部は、ＭＲ素子５の上面から離れた位置ほど両側部間の距離が小さくなるように傾斜している。
【００９４】
本実施の形態では、電極層７を上述のような構造とすることにより、保護層２５と電極用膜３１とを連続的に形成し、且つ、１つのマスク３２を用いて、自己整合的にＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および電極層７をパターニングすることが可能になる。
【００９５】
すなわち、本実施の形態では、保護層２５が大気に暴露される工程を途中に含むことなく、真空中で保護層２５と電極用膜３１とを連続的に形成している。本実施の形態では、その後、１つのマスク３２を用いて、ＭＲ素子５をパターニングすると共に、バイアス磁界印加層６、第２層７ｂおよび第３層７ｃを形成している。更に、本実施の形態では、第２層７ｂをマスクとして用いて、電極用膜３１を部分的にエッチングすることにより、第２層７ｂの下に残った電極用膜３１によって、電極層７の第１層７ａを形成している。従って、本実施の形態によれば、保護層２５が酸化されることによって電極層７とＭＲ素子５との間のオーミック抵抗が大きくなることを防止することができる。その結果、本実施の形態によれば、電極層オーバーラップ構造による効果が低下することを防止することができる。
【００９６】
また、本実施の形態によれば、１つのマスク３２を用いて、自己整合的にＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および電極層７をパターニングすることができる。従って、本実施の形態によれば、電極層７を設計通りの位置に精度よく配置することが可能になる。その結果、本実施の形態によれば、読み出し用の再生ヘッドのトラック幅が小さくても、このトラック幅を精度よく決定することが可能になると共に、電極層オーバーラップ構造による効果が低下することを防止することができる。
【００９７】
ところで、本実施の形態において、再生ヘッドのトラック幅は、一対の第１層７ａの第１の端部７１の間隔によって決定される。第１の端部７１の位置は、第２層７ｂの第２の端部７２の位置によって決定される。
【００９８】
本実施の形態において、第２層７ｂとなる第２の電極用層３３の厚みは、第３層７ｃとなる第３の電極用層３４の厚みよりも小さい。そのため、容易に、電極用膜３１の上において、電極用膜３３の端部がマスク３２の側部に接する位置に正確に配置されるように電極用膜３３を形成することができる。その結果、本実施の形態によれば、一対の第２の端部７２の位置を正確に制御することができる。また、本実施の形態において、第２の端部７２は、一対の第３層７ｃの第３の端部７３よりも、一対の第２の端部７２間の中央の位置に近い位置に配置されている。従って、この第２の端部７２によって、再生ヘッドのトラック幅を正確に決定することができる。以上のことから、本実施の形態によれば、再生ヘッドのトラック幅が小さくても、このトラック幅をより精度よく決定することが可能になる。
【００９９】
また、本実施の形態では、硬磁性層６Ｐを形成した後、ＭＲ素子５の両側部に対応する位置に配置された電極用膜３１の両側部をエッチングして、電極用膜３１の両側部を、ＭＲ素子５の上面から離れた位置ほど両側部間の距離が小さくなるように傾斜させている。その結果、図７に示したように、電極用膜３１の側部とＭＲ素子５の上面に垂直な方向とがなす角度θ２は、ＭＲ素子５の側部とＭＲ素子５の上面に垂直な方向とがなす角度θ１よりも大きくなる。これにより、電極用膜３１の上面および側部の上に電極用膜３３を形成することが容易になる。特に、電極用膜３１の上面の上に対しては、障害物がない状態で電極用膜３３を形成することが可能になる。その結果、電極用膜３１の上において、電極用膜３３の端部がマスク３２の側部に接する位置に正確に配置されるように電極用膜３３を形成することが容易になる。従って、本実施の形態によれば、第２層７ｂを精度よく配置することができ、その結果、再生ヘッドのトラック幅が小さくても、このトラック幅をより精度よく決定することが可能になる。
【０１００】
また、本実施の形態では、硬磁性層６Ｐのうち、電極用膜３１の上に重なっている部分を選択的に除去している。これにより、電極層７の第１層７ａと第２層７ｂとの接触面積を増大させ、両者の間の電気的抵抗を小さくすることができる。
【０１０１】
また、本実施の形態において、一対の第１層７ａの第１の端部７１は、ＭＲ素子５の上面から離れた位置ほど両端部間の距離が大きくなるように傾斜していてもよい。この場合には、再生ヘッドのトラック幅をより小さくすることができる。
【０１０２】
また、本実施の形態では、第２層７ｂの上に、この第２層７ｂよりも厚い第３層７ｃを配置している。従って、上述のように、薄い第２層７ｂによってトラック幅を精度よく決定することを可能にしながら、電極層７の抵抗を小さくすることができる。
【０１０３】
また、本実施の形態では、電極層７を形成する前に保護層上の酸化層を除去する必要がないので、マスク３２の根元部の高さを必要以上に大きくする必要がない。従って、本実施の形態によれば、マスク３２の根元部の高さを大きくした場合の問題、すなわち、導電性の側壁部によって上部シールド層とＭＲ素子との短絡を引き起こされるという問題を回避することができる。
【０１０４】
［第２の実施の形態］
次に、図１３ないし図２０を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置および薄膜磁気ヘッドならびにそれらの製造方法について説明する。図１３ないし図２０は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の製造方法を説明するための断面図である。
【０１０５】
本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の製造方法では、図１３に示したように、電極用膜３１の上にマスク３２を形成する工程までは、第１の実施の形態と同様である。本実施の形態では、次に、図１４に示したように、例えば、イオンビームの進行方向が下部シールド層３の上面に垂直な方向に対して１０°の角度をなすようにイオンビームエッチングを行って、電極用膜３１、保護層２５、およびＭＲ素子用膜５Ｐのうちのフリー層２４を部分的にエッチングする。本実施の形態では、このとき、ＭＲ素子用膜５Ｐのうちのフリー層２４よりも下側の層はエッチングしない。エッチング後のＭＲ素子用膜５ＰはＭＲ素子５となる。本実施の形態におけるＭＲ素子５では、フリー層２４の２つの側部がＭＲ素子５の２つの側部ということになる。
【０１０６】
次に、図１５に示したように、イオンビームの進行方向が下部シールド層３の上面に垂直な方向に対して０〜５°の角度をなすようにイオンビームデポジションを行って、積層体の上面全体の上に、バイアス磁界印加層６を形成するための硬磁性層６Ｐを形成する。硬磁性層６Ｐの材料や厚みは第１の実施の形態と同様である。硬磁性層６Ｐの代わりに、例えば、交換結合されたパーマロイ（ＮｉＦｅ）膜と反強磁性膜からなる積層膜を用い、この積層膜によって後述するバイアス磁界印加層６を形成してもよい。
【０１０７】
次に、図１６に示したように、例えば、イオンビームの進行方向が下部シールド層３の上面に垂直な方向に対して３０°〜７５°の角度をなすようにイオンビームエッチングを行って、硬磁性層６Ｐのうち、電極用膜３１の上に重なっている部分および電極用膜３１の両側部に付着している部分を選択的に除去する。なお、図１６中の矢印はイオンビームを表わしている。このイオンビームエッチングによって、電極用膜３１の両側部もエッチングされる。その結果、第１の実施の形態と同様に、電極用膜３１の両側部は、電極用膜３１の上側の位置ほど両側部間の距離が小さくなるような斜面となる。また、電極用膜３１の側部とＭＲ素子５の上面に垂直な方向とがなす角度は、ＭＲ素子５の側部とＭＲ素子５の上面に垂直な方向とがなす角度よりも大きい。
【０１０８】
次に、図１７に示したように、マスク３２を残したまま、積層体の上面全体の上に電極用膜３３を形成する。この電極用膜３３の形成方法や材料や厚みは第１の実施の形態と同様である。電極用膜３３は、硬磁性層６Ｐの上面と、電極用膜３１の両側部と、電極用膜３１の上面のうちのマスク３２によって覆われていない部分とを覆うように形成される。なお、図１７中の矢印はイオンビームを表わしている。
【０１０９】
次に、図１８に示したように、イオンビームデポジションを行って、積層体の上面全体の上に第３の電極用膜３４を形成する。電極用膜３４の材料としては例えばＡｕが用いられる。電極用膜３４の厚みは例えば４０〜７０ｎｍである。電極用膜３４は、電極用膜３１の上において、マスク３２の底部の近傍に配置された電極用膜３３の端部が、電極用膜３４の端部から露出するように、電極用膜３３の上に配置される。
【０１１０】
次に、電極用膜３４を覆うように被覆層３５を形成する。被覆層３５は、電極用膜３４を形成した後の工程において、電極用膜３４を保護する。被覆層３５の材料としては、高融点金属材料や絶縁材料を用いることができる。高融点金属材料としては、例えばＴａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＴｉＷ、ＴａＮを用いることができる。絶縁材料としては例えばＡｌ２Ｏ３を用いることができる。被覆層３５の厚みは例えば１０〜６０ｎｍである。被覆層３５が高融点金属材料によって形成される場合には、被覆層３５は、例えばイオンビームデポジションによって形成される。被覆層３５がＡｌ２Ｏ３によって形成される場合には、被覆層３５は、例えば化学的気相成長（ＣＶＤ）法またはイオンビームデポジションによって形成される。被覆層３５は、電極用膜３１の上において、マスク３２の底部の近傍に配置された電極用膜３３の端部が、被覆層３５の端部から露出するように、電極用膜３４の上に配置される。
【０１１１】
次に、図１９に示したように、マスク３２をリフトオフする。これにより、残った硬磁性層６Ｐによって一対のバイアス磁界印加層６が形成され、残った電極用膜３３によって一対の第２層７ｂが形成され、残った電極用膜３４によって一対の第３層７ｃが形成される。一対の第２層７ｂのうち電極用膜３１の上に配置された各部分は、所定の間隔を開けて隔てられている。電極用膜３１の上において、一対の第２層７ｂの端部は、一対の第３層７ｃの端部および被覆層３５の２つの端部から露出している。
【０１１２】
次に、図２０に示したように、第２層７ｂをマスクとして用いて、ドライエッチングを行って、電極用膜３１を部分的にエッチングする。これにより、第２層７ｂの下に残った電極用膜３１によって一対の第１層７ａが形成される。電極用膜３１のエッチング方法は、第１の実施の形態と同様である。
【０１１３】
次に、積層体の上面全体の上に、上部シールドギャップ膜８と上部シールド層９を順に形成する。これらの厚みは第１の実施の形態と同様である。
【０１１４】
以上説明したように、本実施の形態では、電極層７の第３層７ｃとなる電極用膜３４を覆うように被覆層３５を形成した後、電極用膜３１を部分的にエッチングして第１層７ａを形成している。従って、本実施の形態によれば、電極用膜３１をエッチングする際に、被覆層３５によって第３層７ｃを保護することができその結果、第３層７ｃの形状が崩れることを防止することができる。
【０１１５】
また、本実施の形態において、被覆層３５をＡｌ２Ｏ３等の絶縁材料からなる絶縁層とした場合には、電極層７と上部シールド層９との間の電気的絶縁性を向上させることができる。また、これにより、ＭＲ素子５と上部シールド層９との間の電気的絶縁性を向上させることができる。被覆層３５が絶縁層である場合には、被覆層３５は本発明における第１の絶縁層に対応し、上部シールドギャップ膜８は本発明における第２の絶縁層に対応する。
【０１１６】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【０１１７】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、ＭＲ素子の層の構成は、実施の形態に示した例に対して、各層の順序が逆であってもよい。
【０１１８】
また、実施の形態では、基体側に読み取り用の磁気抵抗効果装置を形成し、その上に、書き込み用の誘導型電磁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。
【０１１９】
また、読み取り専用として用いる場合には、薄膜磁気ヘッドを、読み取り用の磁気抵抗効果装置だけを備えた構成としてもよい。
【０１２０】
また、本発明の磁気抵抗効果装置は、薄膜磁気ヘッドの再生ヘッドに限らず、回転位置センサ、磁気センサ、電流センサ等にも適用することができる。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁気抵抗効果装置もしくは本発明の薄膜磁気ヘッドでは、電極層は、磁気抵抗効果素子の一方の面の一部に重なるように配置された第１層と、第１層に部分的に重なるように配置され、且つ第１層に電気的に接続された第２層と、第２層に重なるように配置され、且つ第２層に電気的に接続された第３層とを有し、第２層の厚みは第３層の厚みよりも小さくなっている。これにより、本発明によれば、磁気抵抗効果素子と電極層との間のオーミック抵抗が大きくなることを防止することが可能になると共に、電極層を設計通りの位置に精度よく配置することが可能になる。従って、本発明によれば、磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドにおいて、読み出し用のトラック幅が小さくても、このトラック幅を精度よく決定することができ、且つ感度、出力および出力安定性を向上させることができるという効果を奏する。
【０１２６】
また、請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気抵抗効果装置の製造方法もしくは請求項８ないし１４のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、電極層は、磁気抵抗効果素子の一方の面の一部に重なるように配置された第１層と、第１層に部分的に重なるように配置され、且つ第１層に電気的に接続された第２層と、第２層に重なるように配置され、且つ第２層に電気的に接続された第３層とを有する。本発明では、磁気抵抗効果素子となる素子用膜の上に保護層を形成した後、保護層が大気に暴露される工程を途中に含むことなく連続的に、電極層の第１層となる第１の電極用膜を形成する。また、本発明では、１つのマスクを用いて、磁気抵抗効果素子をパターニングすると共に、バイアス磁界印加層、第２層および第３層を形成する。更に、本発明では、第２層をマスクとして用いて、エッチングによって第１の電極用膜をパターニングして、第１層を形成する。以上のことから、本発明によれば、磁気抵抗効果素子と電極層との間のオーミック抵抗が大きくなることを防止することが可能になると共に、電極層を設計通りの位置に精度よく配置することが可能になる。従って、本発明によれば、磁気抵抗効果装置または薄膜磁気ヘッドの感度、出力および出力安定性を向上させることができるという効果を奏する。
【０１２７】
また、請求項２記載の磁気抵抗効果装置の製造方法または請求項９記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、第２層の厚みは第３層の厚みよりも小さい。従って、本発明によれば、第２層の第２の端部の位置を正確に制御することが可能になる。その結果、本発明によれば、トラック幅をより精度よく決定することが可能になるという効果を奏する。
【０１２８】
また、請求項３または４記載の磁気抵抗効果装置の製造方法もしくは請求項１０または１１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、一対の第２層の第２の端部は、一対の第３層の第３の端部よりも、一対の第２の端部間の中央の位置に近い位置に配置される。従って、本発明によれば、第２の端部によって、トラック幅を正確に決定することができるという効果を奏する。
【０１２９】
また、請求項４記載の磁気抵抗効果装置の製造方法または請求項１１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、一対の第１の端部は、磁気抵抗効果素子の一方の面から離れた位置ほど両端部間の距離が大きくなるように傾斜している。従って、本発明によれば、トラック幅をより小さくすることができるという効果を奏する。
【０１３０】
また、請求項５記載の磁気抵抗効果装置の製造方法または請求項１２記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、第１の電極用膜の両側部は、磁気抵抗効果素子の一方の面から離れた位置ほど両側部間の距離が小さくなるように傾斜し、且つ第１の電極用膜の側部と磁気抵抗効果素子の一方の面に垂直な方向とがなす角度は、磁気抵抗効果素子の側部と磁気抵抗効果素子の一方の面に垂直な方向とがなす角度よりも大きくなる。従って、本発明によれば、第２層を精度よく配置することができ、その結果、トラック幅をより精度よく決定することが可能になるという効果を奏する。
【０１３１】
また、請求項６記載の磁気抵抗効果装置の製造方法または請求項１３記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、更に、バイアス磁界印加層を形成する工程と第２層を形成する工程との間において、バイアス磁界印加層のうち、第１の電極用膜の上に重なっている部分を選択的に除去する工程を備えている。従って、本発明によれば、第１層と第２層との接触面積を増大させ、両者の間の電気的抵抗を小さくすることができるという効果を奏する。
【０１３２】
また、請求項７記載の磁気抵抗効果装置の製造方法または請求項１４記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、更に、第３層を形成する工程と第１の電極用膜をパターニングする工程との間において、マスクを残したまま、第３層を覆うように被覆層を形成する工程を備えている。従って、本発明によれば、第１の電極用膜をパターニングする際に第３層を保護することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面および基板の上面に垂直な断面を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるＭＲ素子の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置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。
【図５】図４に続く工程を説明するための断面図である。
【図６】図５に続く工程を説明するための断面図である。
【図７】図６に続く工程を説明するための断面図である。
【図８】図７に続く工程を説明するための断面図である。
【図９】図８に続く工程を説明するための断面図である。
【図１０】図９に続く工程を説明するための断面図である。
【図１１】図１０に続く工程を説明するための断面図である。
【図１２】図１１に続く工程を説明するための断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置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。
【図１４】図１３に続く工程を説明するための断面図である。
【図１５】図１４に続く工程を説明するための断面図である。
【図１６】図１５に続く工程を説明するための断面図である。
【図１７】図１６に続く工程を説明するための断面図である。
【図１８】図１７に続く工程を説明するための断面図である。
【図１９】図１８に続く工程を説明するための断面図である。
【図２０】図１９に続く工程を説明するための断面図である。
【図２１】再生ヘッドの製造方法の一例における一工程を説明するための断面図である。
【図２２】図２１に続く工程を説明するための断面図である。
【図２３】図２２に続く工程を説明するための断面図である。
【図２４】図２３に続く工程を説明するための断面図である。
【図２５】電極層オーバーラップ構造の再生ヘッドの製造方法の一例における一工程を説明するための断面図である。
【図２６】図２５に続く工程を説明するための断面図である。
【図２７】図２６に続く工程を説明するための断面図である。
【図２８】電極層オーバーラップ構造の再生ヘッドの製造方法の他の例における一工程を説明するための断面図である。
【図２９】図２８に続く工程を説明するための断面図である。
【図３０】図２９に続く工程を説明するための断面図である。
【図３１】図２８ないし図３０に示した製造方法によって製造される再生ヘッドを詳しく示す断面図である。
【図３２】図２９に示した工程によって電極用膜を形成した後の積層体を詳しく示す断面図である。
【図３３】図３２に示した積層体からマスクをリフトオフした後の積層体を示す断面図である。
【符号の説明】
１…基板、２…絶縁層、３…下部シールド層、４…下部シールドギャップ膜、５…ＭＲ素子、６…バイアス磁界印加層、７…電極層、７ａ…第１層、７ｂ…第２層、７ｃ…第３層、８…上部シールドギャップ膜、９…上部シールド層、１０…絶縁層、１１…下部磁極層、１２…絶縁膜、１３…薄膜コイル、１４…絶縁層、１５…記録ギャップ層、１６…上部磁極層、１８…オーバーコート層、２５…保護層、３１…第１の電極用膜、３２…マスク、３３…第２の電極用膜、３４…第３の電極用膜、３５…被覆層。
Claims (14)
- 互いに反対側を向く２つの面と、２つの側部とを有する磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子の各側部に隣接するように配置され、前記磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加する一対のバイアス磁界印加層と、
それぞれ各バイアス磁界印加層の一方の面に隣接し、且つ前記磁気抵抗効果素子の一方の面に部分的に重なるように配置され、前記磁気抵抗効果素子に対して信号検出用の電流を流す一対の電極層と、
前記磁気抵抗効果素子の一方の面と前記電極層との間に配置され、磁気抵抗効果素子を保護する保護層とを備え、
前記各電極層は、前記磁気抵抗効果素子の一方の面の一部に重なるように配置された第１層と、前記第１層に部分的に重なるように配置され、且つ前記第１層に電気的に接続された第２層と、前記第２層に重なるように配置され、且つ前記第２層に電気的に接続された第３層とを有する磁気抵抗効果装置を製造する方法であって、
前記磁気抵抗効果素子となる素子用膜を形成する工程と、
前記素子用膜の上に前記保護層を形成する工程と、
前記保護層を形成する工程の後で、保護層が大気に暴露される工程を途中に含むことなく連続的に、前記保護層の上に前記電極層の第１層となる第１の電極用膜を形成する工程と、
前記第１の電極用膜の上に、エッチングによって第１の電極用膜、保護層および素子用膜をパターニングするためのマスクを形成する工程と、
前記マスクを用いて、エッチングによって第１の電極用膜、保護層および素子用膜をパターニングする工程と、
前記マスクを残したまま、前記バイアス磁界印加層を形成する工程と、
前記マスクを残したまま、前記バイアス磁界印加層の上に前記電極層の第２層を形成する工程と、
前記マスクを残したまま、前記電極層の第２層の上に前記第３層を形成する工程と、
前記第１層を形成するために、前記第２層をマスクとして用いて、エッチングによって前記第１の電極用膜をパターニングする工程とを備えたことを特徴とする磁気抵抗効果装置の製造方法。 - 前記第２層の厚みは、前記第３層の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果装置の製造方法。
- 前記一対の第１層は、互いに対向する一対の第１の端部を有し、
前記一対の第２層は、互いに対向する一対の第２の端部を有し、
前記一対の第３層は、互いに対向する一対の第３の端部を有し、
前記第２の端部は、前記第３の端部よりも、一対の第２の端部間の中央の位置に近い位置に配置されることを特徴とする請求項１または２記載の磁気抵抗効果装置の製造方法。 - 前記一対の第１の端部は、前記磁気抵抗効果素子の一方の面から離れた位置ほど両端部間の距離が大きくなるように傾斜していることを特徴とする請求項３記載の磁気抵抗効果装置の製造方法。
- 更に、前記バイアス磁界印加層を形成する工程と前記第２層を形成する工程との間において、前記第１の電極用膜の前記磁気抵抗効果素子の各側部に対応する位置に配置された２つの側部をエッチングする工程を備え、
このエッチングする工程の後では、前記第１の電極用膜の両側部は、前記磁気抵抗効果素子の一方の面から離れた位置ほど両側部間の距離が小さくなるように傾斜し、且つ前記第１の電極用膜の側部と前記磁気抵抗効果素子の一方の面に垂直な方向とがなす角度は、前記磁気抵抗効果素子の側部と前記磁気抵抗効果素子の一方の面に垂直な方向とがなす角度よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気抵抗効果装置の製造方法。 - 更に、前記バイアス磁界印加層を形成する工程と前記第２層を形成する工程との間において、前記バイアス磁界印加層のうち、前記第１の電極用膜の上に重なっている部分を選択的に除去する工程を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気抵抗効果装置の製造方法。
- 更に、前記第３層を形成する工程と前記第１の電極用膜をパターニングする工程との間において、前記マスクを残したまま、前記第３層を覆うように被覆層を形成する工程を備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気抵抗効果装置の製造方法。
- 記録媒体に対向する媒体対向面と、
互いに反対側を向く２つの面と、２つの側部とを有し、前記媒体対向面の近傍に配置された磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子の各側部に隣接するように配置され、前記磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加する一対のバイアス磁界印加層と、
それぞれ各バイアス磁界印加層の一方の面に隣接し、且つ前記磁気抵抗効果素子の一方の面に部分的に重なるように配置され、前記磁気抵抗効果素子に対して信号検出用の電流を流す一対の電極層と、
前記磁気抵抗効果素子の一方の面と前記電極層との間に配置され、磁気抵抗効果素子を保護する保護層とを備え、
前記各電極層は、前記磁気抵抗効果素子の一方の面の一部に重なるように配置された第１層と、前記第１層に部分的に重なるように配置され、且つ前記第１層に電気的に接続された第２層と、前記第２層に重なるように配置され、且つ前記第２層に電気的に接続された第３層とを有する薄膜磁気ヘッドを製造する方法であって、
前記磁気抵抗効果素子となる素子用膜を形成する工程と、
前記素子用膜の上に前記保護層を形成する工程と、
前記保護層を形成する工程の後で、保護層が大気に暴露される工程を途中に含むことなく連続的に、前記保護層の上に前記電極層の第１層となる第１の電極用膜を形成する工程と、
前記第１の電極用膜の上に、エッチングによって第１の電極用膜、保護層および素子用膜をパターニングするためのマスクを形成する工程と、
前記マスクを用いて、エッチングによって第１の電極用膜、保護層および素子用膜をパターニングする工程と、
前記マスクを残したまま、前記バイアス磁界印加層を形成する工程と、
前記マスクを残したまま、前記バイアス磁界印加層の上に前記電極層の第２層を形成する工程と、
前記マスクを残したまま、前記電極層の第２層の上に前記第３層を形成する工程と、
前記第１層を形成するために、前記第２層をマスクとして用いて、エッチングによって前記第１の電極用膜をパターニングする工程とを備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 前記第２層の厚みは、前記第３層の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項８記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 前記一対の第１層は、互いに対向する一対の第１の端部を有し、
前記一対の第２層は、互いに対向する一対の第２の端部を有し、
前記一対の第３層は、互いに対向する一対の第３の端部を有し、
前記第２の端部は、前記第３の端部よりも、一対の第２の端部間の中央の位置に近い位置に配置されることを特徴とする請求項８または９記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 前記一対の第１の端部は、前記磁気抵抗効果素子の一方の面から離れた位置ほど両端部間の距離が大きくなるように傾斜していることを特徴とする請求項１０記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 更に、前記バイアス磁界印加層を形成する工程と前記第２層を形成する工程との間において、前記第１の電極用膜の前記磁気抵抗効果素子の各側部に対応する位置に配置された２つの側部をエッチングする工程を備え、
このエッチングする工程の後では、前記第１の電極用膜の両側部は、前記磁気抵抗効果素子の一方の面から離れた位置ほど両側部間の距離が小さくなるように傾斜し、且つ前記第１の電極用膜の側部と前記磁気抵抗効果素子の一方の面に垂直な方向とがなす角度は、前記磁気抵抗効果素子の側部と前記磁気抵抗効果素子の一方の面に垂直な方向とがなす角度よりも大きいことを特徴とする請求項８ないし１１のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 更に、前記バイアス磁界印加層を形成する工程と前記第２層を形成する工程との間において、前記バイアス磁界印加層のうち、前記第１の電極用膜の上に重なっている部分を選択的に除去する工程を備えたことを特徴とする請求項８ないし１２のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 更に、前記第３層を形成する工程と前記第１の電極用膜をパターニングする工程との間において、前記マスクを残したまま、前記第３層を覆うように被覆層を形成する工程を備えたことを特徴とする請求項８ないし１３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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