JP2002367117A - Converter and manufacturing method of converter - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To drastically increase the surface resolution to the state capable of breaking down a signal at the density exceeding terabit per (2.54 cm)<2> by the increase of both resolutions in the track width direction and the track longitudinal direction. SOLUTION: A conductive side wall of a electromagnetic converter having a magneto-resistance sensor is formed as a substantially perpendicular layer with respect to other layers of this sensor and used for a mask specifying the width of the sensor. The non-magnetic side wall is acceptable and functioned as a spacer between a magnetic sensor layer and an adjacent magnetic shield without preparing a protection cap for protecting from the damage due to the grinding and wet-etching. The magnetic side wall is also usable and functioned as an extended part of the shield. Consequently, the sensor is remarkably thinned as compared with the conventional practice, the higher resolution is obtained in the direction of track width, the effective length of the sensor is suppressed with respect to the linear resolution, the focus of the sensor becomes sharp and also the linear density is increased, and error tolerances of the width and length of the sensor are reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【従来の技術】電磁情報記録システムの性能を測る重要
な要素は面密度である。面密度は、所定の面積に記憶さ
れかつ検索され得るデータビットの数である。面密度
は、線密度（データトラックに沿った単位距離当たりの
磁束反転の数すなわちビット数）にトラック密度（単位
距離当たりのデータトラックの数）をかけた積として計
算することができる。電子性能を測る多くの他の尺度と
同様に、様々な情報記憶システムの面密度が近年大幅に
増加している。例えば、市販されているハードディスク
ドライブ装置は、最近の数年間で面密度がおよそ十倍
に、約５００Ｍビット／（２．５４cm）² から約５Ｇ
ビット／（２．５４cm）² まで増加している。面密度
を増加させる様々な方法が知られている。例えば、磁気
情報記憶システムでは、変換器と関連する媒体間の離隔
を減らすことにより記憶密度及び信号分解能を増加させ
得ることが知られている。長年にわたって、フレキシブ
ルディスクまたはテープドライブ装置のような柔軟な媒
体を組み込んだ装置では、ヘッド−媒体の間隔を減らす
ために動作時に柔軟な媒体と接触するヘッドが使用され
ている。最近では、ハードディスク面とヘッドとの間で
高速接触しながら動作し得るハードディスクドライブ装
置が設計されている。An important factor in measuring the performance of an electromagnetic information recording system is the areal density. The areal density is the number of data bits that can be stored and retrieved in a given area. The areal density can be calculated as the product of the linear density (the number of flux reversals per unit distance along the data track, ie the number of bits) multiplied by the track density (the number of data tracks per unit distance). As with many other measures of electronic performance, the areal density of various information storage systems has increased significantly in recent years. For example, commercially available hard disk drive devices have increased their areal density approximately tenfold in recent years, from about 500 Mbits / (2.54 cm) ² to about 5G.
Bit / (2.54 cm) ² . Various methods for increasing areal density are known. For example, it is known in magnetic information storage systems that storage density and signal resolution can be increased by reducing the separation between the transducer and the associated media. For many years, devices incorporating flexible media, such as flexible disk or tape drive devices, have used heads that contact the flexible media during operation to reduce head-media spacing. Recently, a hard disk drive device that can operate with high speed contact between a hard disk surface and a head has been designed.

【０００２】信号分解能を増大させる別の手法は、ヘッ
ドに磁気抵抗（ＭＲ）または他のセンサを用いることで
ある。ＭＲ素子は、インダクティブ書込み素子と共に使
用することができ、またはセンサとして単独で用いるこ
とができる。ＭＲセンサは、インダクティブ変換器より
大きい感度が得られるが、ハードディスク面との高速接
触からより損傷を受けやすく、また腐食しやすいので、
従来のＭＲセンサは硬いオーバコートで保護されてい
る。Another approach to increasing signal resolution is to use a magneto-resistive (MR) or other sensor in the head. An MR element can be used with an inductive write element or can be used alone as a sensor. MR sensors have higher sensitivity than inductive transducers, but are more susceptible to damage and corrosion due to high-speed contact with the hard disk surface.
Conventional MR sensors are protected with a hard overcoat.

【０００３】最近の、スピンバルブセンサのような高等
なＭＲセンサを使用しつつ、高速で回転する硬質ディス
クのマイクロインチの範囲内に配置されたヘッドを有す
る情報記憶システムの発達により、上述したように面密
度に大きな改善がもたらされている。更に、線密度及び
トラック密度の増加が、磁気パターンを記録しかつ読み
取る際に媒体と相互作用する変換器の特徴部分の寸法を
小さくする際の制約により制限されている。例えば、イ
ンダクティブポール先端部及びＭＲセンサはフォトリソ
グラフィにより画定するのが従来のやり方であるが、媒
体上に磁気パターンを書込みまたは読み取るための最小
トラック幅を制限している。As noted above, the recent development of information storage systems having a head located within the microinches of a hard disk rotating at high speed using advanced MR sensors such as spin valve sensors. A significant improvement in areal density. In addition, the increase in linear and track densities is limited by constraints in reducing the dimensions of transducer features that interact with the media when recording and reading magnetic patterns. For example, inductive pole tips and MR sensors, conventionally defined by photolithography, limit the minimum track width for writing or reading a magnetic pattern on a medium.

【０００４】図１５（従来技術）は、薄膜ヘッド５０の
構成を、該ヘッドが磁気信号を読み取ろうとする媒体側
から見た構成を示している。このヘッドは、スピン依存
トンネル効果磁気抵抗センサ５２を有し、該センサは、
本願明細書の一部をなす米国特許第５，８９８，５４８
号公報に記載されているように、センサのリードとして
も機能する第１及び第２透磁性シールド５５、５８間の
一連の膜層間に形成されている。前記センサ及び隣接す
る層には、後で付着される反強磁性層６６の形成を補助
するテンプレート層６４が含まれる。強磁性層６６は、
ピン強磁性層６８の磁気モーメントを安定させる。アル
ミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）トンネル層７０がピン強磁性層６８
を、媒体からの磁場の存在下で回転し得る磁気モーメン
トを有するフリー強磁性層７２から分離している。タン
タル（Ｔａ）のキャップ層７５が形成されて前記センサ
を損傷から保護し、かつ導電性スペーサ層６０、６２が
前記センサをシールドから分離している。FIG. 15 (prior art) shows a configuration of a thin-film head 50 viewed from the side of a medium from which the head intends to read a magnetic signal. This head has a spin-dependent tunneling magnetoresistive sensor 52, which comprises:
U.S. Pat. No. 5,898,548, which is incorporated herein by reference.
As described in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-175, the sensor is formed between a series of film layers between the first and second magnetically permeable shields 55 and 58 which also function as sensor leads. The sensor and adjacent layers include a template layer 64 that assists in forming an antiferromagnetic layer 66 that is subsequently deposited. The ferromagnetic layer 66
The magnetic moment of the pin ferromagnetic layer 68 is stabilized. The alumina (Al ₂ O ₃ ) tunnel layer 70 is a pin ferromagnetic layer 68
From the free ferromagnetic layer 72, which has a magnetic moment that can rotate in the presence of a magnetic field from the medium. A tantalum (Ta) cap layer 75 is formed to protect the sensor from damage, and conductive spacer layers 60, 62 separate the sensor from the shield.

【０００５】上述した素子の形成は、第１シールド５
５、スペーサ層６０、６２、センサ層６４、６６、６
８、７０、７２及びキャップ層７５を付着させることか
ら始まる。第１シールド５５上にスペーサ層、センサ層
及びキャップ層を付着させた後、フォトレジスト７７を
フォトリソグラフィ技術によりパターニングし、前記レ
ジストで保護されていない材料をイオンミリングして前
記センサを画定する。センサの幅Ｗ０は、基本的に前記
レジストの幅に対応するが、両方ともイオンミリングの
過程で薄くなり得る。アルミナ８８がセンサの周囲を充
填するように付着され、かつ一対のハードバイアス層７
８、８０が形成されてフリー層７２をバイアスし、レジ
スト７７の上には厚い材料の付着物が残存し、かつ前記
レジストの両側部に沿って尖った突起８２、８４が残存
している。前記レジストは化学的に除去され、それによ
りレジスト７７上の前記材料が取り除かれ、かつ前記突
起は化学的／機械的研磨（ＣＭＰ）の際に壊され、その
後にスペーサ６２及び第２シールド層５８が形成され
る。線分解能について前記センサの有効長さＬ０は、第
１シールド５５と第２シールド５８間の間隔であり、
０．１ミクロン以下にすることができる。The above-described element is formed by the first shield 5
5, spacer layers 60, 62, sensor layers 64, 66, 6
Begin by depositing 8, 70, 72 and cap layer 75. After the spacer layer, the sensor layer, and the cap layer are deposited on the first shield 55, the photoresist 77 is patterned by photolithography, and the material not protected by the resist is ion-milled to define the sensor. The width W0 of the sensor basically corresponds to the width of the resist, but both can be reduced during the ion milling process. Alumina 88 is deposited to fill around the sensor and a pair of hard bias layers 7
8 and 80 are formed to bias the free layer 72, leaving a thick material deposit on the resist 77 and sharp protrusions 82 and 84 along both sides of the resist. The resist is chemically removed, thereby removing the material on the resist 77 and the protrusions are broken during chemical / mechanical polishing (CMP), after which the spacer 62 and the second shield layer 58 are removed. Is formed. The effective length L0 of the sensor for linear resolution is the distance between the first shield 55 and the second shield 58,
It can be less than 0.1 micron.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】センサ５２を薄くする
ためのイオンミリングの制御は、０．５ミクロン未満で
ある幅Ｗ０のために難しくなっており、マスクの画定に
おける誤差がマスクの厚さと共に増加するが、厚いマス
クは、シールド５５からスペーサ６０を形成しようとし
てセンサをオーバーエッチするのに有用である。従っ
て、このような従来技術のセンサにとって、長さ対幅の
比を１／５以上にするのは困難であった。更に、シール
ド５８からスペーサ６２を形成することは、薄いキャッ
プ７５がセンサを、ＣＭＰの際に壊れた突起８２、８４
で前記キャップに穴があくというような損傷から保護す
ることが必要である。ＣＭＰからの洗浄化学剤またはア
ルミナなどの汚染は、導電スペーサ６２の性能を低下さ
せる。フォトリソグラフィによる画定は、電子ビーム、
Ｘ線または深い紫外リソグラフィを用いることにより幾
分改善されるが、このような技術は極めて資本集約的
で、設備、開発及び施設の建設に長いリードタイムが必
要である。更に、Ｘ線及び電子ビームリソグラフィのよ
うな技術は、ウエハ表面の全センサを同時により効率的
に画定するのに対して、個々のセンサを形成するために
使用される。The control of ion milling to make the sensor 52 thinner is difficult due to the width W0, which is less than 0.5 microns, and errors in mask definition will increase with mask thickness. Increasingly, a thicker mask is useful for over-etching the sensor in an attempt to form spacers 60 from shield 55. Therefore, it has been difficult for such prior art sensors to have a length to width ratio of 1/5 or more. Further, forming the spacer 62 from the shield 58 allows the thin cap 75 to cover the sensor with the protrusions 82, 84 broken during CMP.
It is necessary to protect the cap from damage such as puncturing. Contamination, such as cleaning chemistry from the CMP or alumina, degrades the performance of the conductive spacer 62. The definition by photolithography is electron beam,
Although somewhat improved through the use of x-ray or deep ultraviolet lithography, such techniques are extremely capital intensive and require long lead times for equipment, development and facility construction. In addition, techniques such as X-ray and e-beam lithography are used to form individual sensors, while simultaneously defining all sensors on the wafer surface more efficiently.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、磁気抵
抗（ＭＲ）センサは、該センサの大部分の膜層またはそ
うでなければ他の全ての膜層に対して実質的に垂直に配
向された導電性側壁層によって画定され、それにより前
記センサは従来のセンサより大幅に薄くすることができ
る。このような薄いセンサは、隣接するトラックからの
干渉なしに、より狭い媒体のトラックを読み取ることが
でき、より高いトラック密度が得られる。この新規な側
壁層は透磁性を有するものであってよく、前記センサの
シールドの延長部として機能し、線分解能及び密度を向
上させる。SUMMARY OF THE INVENTION In accordance with the present invention, a magnetoresistive (MR) sensor is substantially perpendicular to most or otherwise all membrane layers of the sensor. Defined by an oriented conductive sidewall layer, the sensor can be significantly thinner than conventional sensors. Such a thin sensor can read narrower media tracks without interference from adjacent tracks, resulting in higher track densities. This novel sidewall layer may be magnetically permeable and functions as an extension of the sensor shield, improving linear resolution and density.

【０００８】このような実施例では、正確に付着された
センサ層の単なる合計であるセンサの長さに基づいて正
確なシールド対シールドの間隔が形成される。同様に、
センサの厚さの誤差は、従来のセンサにおける標準的な
誤差の公差より大幅に少なくすることができる。シール
ド及びセンサの接続部は、電気的要件及び磁気的要件に
加えて耐久性及び歩留まりについて好ましい形状を有す
るデバイスを形成するように仕立てることができる。In such an embodiment, the exact shield-to-shield spacing is formed based on the length of the sensor, which is simply the sum of the correctly applied sensor layers. Similarly,
Sensor thickness errors can be significantly less than standard error tolerances in conventional sensors. The shield and sensor connections can be tailored to form a device having a favorable shape for durability and yield in addition to electrical and magnetic requirements.

【０００９】別の利点は、比較的低価格な工具及び方法
を用いることによって、ウエハ上の恐らくは数千もの他
のセンサとともに大量生産により、前記センサを狭幅に
形成し得ることである。簡単にするために、ここでは単
に本発明によるいくつかの顕著な特徴についてのみ記載
したが、これらは、特許請求の範囲に記載される本発明
の技術的範囲を何ら制限するものではない。Another advantage is that by using relatively inexpensive tools and methods, the sensors can be made narrower by mass production, possibly with thousands of other sensors on the wafer. For simplicity, only certain salient features of the invention have been described herein, which do not limit the scope of the invention, which is set forth in the following claims.

【００１０】[0010]

【発明の実施の形態】図１は、狭い幅Ｗ１を有するＭＲ
センサ１０１を備えたヘッド１００の媒体対向面側の断
面図である。幅Ｗ１は、数ナノメートル以下に薄くする
ことができ、かつ従来のセンサと同程度にまたはそれよ
り厚くすることができるが、本実施例で好ましい幅Ｗ１
は約０．５ミクロン乃至０．０１ミクロンの範囲内であ
る。このような狭幅Ｗ１によりセンサ１０１は、隣接す
るトラックからの干渉なしに媒体上のより薄いトラック
から読み取ることができる。例えば、オフトラック干渉
なしにセンサ１０１が読み取ることができる０．０２５
ミクロンのピッチ即ちトラック対トラック間隔により、
２．５４cm（１インチ）当たり１００万トラックのトラ
ック密度が得られる。FIG. 1 shows an MR having a narrow width W1.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a head 100 including a sensor 101 on a medium facing surface side. The width W1 can be as thin as a few nanometers or less, and can be as thick or as thick as a conventional sensor.
Is in the range of about 0.5 microns to 0.01 microns. Such a narrow width W1 allows the sensor 101 to read from a thinner track on the medium without interference from an adjacent track. For example, 0.025 that sensor 101 can read without off-track interference
With a micron pitch or track-to-track spacing,
Track densities of one million tracks per inch are obtained.

【００１１】ヘッド１００は、ＮｉＦｅのような材料で
形成された第１及び第２透磁性シールド１０２，１０４
を有し、これらは本実施例においてセンサ１０１に隣接
するテーパ領域１０６，１０８を有する。例えば銅（Ｃ
ｕ）または貴金属で形成された任意の導電性非磁性スペ
ーサ１１０が前記第１シールドのテーパ部分１０６に接
続している。タンタル（Ｔａ）またはニッケル鉄クロム
（ＮｉＦｅＣｒ）のような材料で形成された任意の導電
性下地層１１２が反強磁性層１１５とスペーサ１１０と
の間に配置されている。反強磁性層１１５は、矢印１１
９で示すように、媒体に向かうまたは媒体から離れる向
きに、隣接するピン強磁性層１１８の磁気モーメントを
安定させる。誘電体のような非導電性材料からなるトン
ネル層１２０が媒体からの磁場の存在下で回転し得る磁
気モーメントを有するフリー強磁性層１１２からピン層
１１８を分離している。媒体からの磁場が無い場合、フ
リー層１２２は、矢印１２３で示すように媒体面と実質
的に平行な磁気モーメントを有する。例えばＣｕまたは
貴金属で形成された任意の第２導電性非磁性スペーサ１
２５が前記センサをシールド１０４から磁気的に分離し
ている。本実施例では、同様に透磁性を有する導電性側
壁層１３３が、スペーサ１２５及び前記第２シールドの
テーパ領域１０８に接続している。アルミナのような電
気的絶縁性非磁性充填材料１３５が、フリー層１２２に
磁気バイアスを与える一対のハードバイアス層１４０，
１４４及び前記センサーを包囲している。The head 100 includes first and second magnetically permeable shields 102 and 104 made of a material such as NiFe.
These have tapered regions 106 and 108 adjacent to the sensor 101 in this embodiment. For example, copper (C
u) or any conductive non-magnetic spacer 110 formed of a noble metal is connected to the tapered portion 106 of the first shield. An optional conductive underlayer 112 made of a material such as tantalum (Ta) or nickel iron chromium (NiFeCr) is disposed between the antiferromagnetic layer 115 and the spacer 110. The antiferromagnetic layer 115 has an arrow 11
As shown at 9, the magnetic moment of the adjacent pin ferromagnetic layer 118 is stabilized in a direction toward or away from the medium. A tunnel layer 120, made of a non-conductive material such as a dielectric, separates the pinned layer 118 from the free ferromagnetic layer 112, which has a magnetic moment that can rotate in the presence of a magnetic field from the medium. In the absence of a magnetic field from the medium, the free layer 122 has a magnetic moment substantially parallel to the medium surface, as indicated by arrow 123. Any second conductive non-magnetic spacer 1 made of, for example, Cu or a noble metal
25 magnetically separates the sensor from shield 104. In this embodiment, a conductive side wall layer 133 also having magnetic permeability is connected to the spacer 125 and the tapered region 108 of the second shield. An electrically insulating non-magnetic filling material 135 such as alumina provides a pair of hard bias layers 140,
144 and the sensor.

【００１２】線分解能に関するセンサ１０１の有効長さ
Ｌ１は、それぞれ一般に５０Å未満の厚さに精密に形成
された各層１１０、１１２，１１５，１１８，１２０，
１２２及び１２５の単なる合計であり、従って全長さＬ
１は２００Å未満にすることができる。このような微小
な有効長さＬ１により前記センサの焦点が先鋭化され、
かつ線密度が向上する。このように微小な有効長さにか
かわらず、センサ１０１が１以上の長さ対幅比をもつこ
とができる。センサ１０１に対して遠い位置にあるシー
ルド層１０２、１０４の領域間の間隔Ｓ１をより大きく
することは、これらの層間における短絡を回避するのに
役立つ。また、Ｌ１に比較してＳ１の間隔をより大きく
することは、センサのそれと比較してシールド間の相対
容量を低減させ、トンネル効果を促進して前記センサの
潜在周波数を増加させる。このように小さい有効長さＬ
１は、２．５４cm（１インチ）当たり１００万の遷移よ
り十分に大きい線密度で媒体の信号を分解することがで
きる。従って、本発明によって得られるトラック密度お
よび線密度の結合が、（２．５４cm）²当たりテラビッ
ト（２⁴⁰＝１０２４ギガビット）を越える面密度で媒体
の信号を分解することができる。The effective length L1 of the sensor 101 with respect to the linear resolution is each of the layers 110, 112, 115, 118, 120, and 120 each precisely formed to a thickness of less than 50 °.
Is simply the sum of 122 and 125 and thus the total length L
1 can be less than 200 °. The focus of the sensor is sharpened by such a small effective length L1,
And the linear density is improved. Regardless of such a small effective length, the sensor 101 can have a length to width ratio of 1 or more. Increasing the spacing S1 between the regions of the shield layers 102, 104 remote from the sensor 101 helps to avoid short circuits between these layers. Also, increasing the spacing of S1 compared to L1 reduces the relative capacitance between the shields as compared to that of the sensor, promotes tunneling and increases the potential frequency of the sensor. Such a small effective length L
1 is capable of resolving media signals with a linear density well above one million transitions per inch. Thus, the combination of track density and linear density obtained by the present invention can resolve media signals at areal densities in excess of terabits (2 ⁴⁰ = 1024 gigabits) per (2.54 cm) ² .

【００１３】センサ１０１を製造する工程が、媒体対向
面となる断面に近い位置の断面に沿って見た図２から始
まるように示されている。ＮｉＦｅＸ合金（ここで、Ｘ
はＴａ，Ｒｈ、ＰｔまたはＮｂ）またはＣｏＺｒＹ合金
（ここで、ＹはＴｉ、Ｔａ、ＮｂまたはＨｆ）またはＦ
ｅＡｌＳｉ合金で形成された第１シールド１００が、下
地層をスパッタリングした後に数ミクロンの厚さに電気
めっきすることにより形成される。図３に示す残りの膜
層は、ＲＦまたはＤＣスパッタリング若しくは蒸着のよ
うな従来の真空蒸着法により形成される。第１シールド
１００の上には、任意の導電性非磁性スペーサ１１０
が、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、ＡｇまたはＡｌのような
金属で約５０Å乃至２００Åの厚さに形成される。任意
の導電性下地層１１２がＴａ、またはＮｉＦｅＣｒのよ
うな材料で形成され、かつ約５Å乃至５０Åの厚さに形
成される。The process of manufacturing the sensor 101 is shown starting from FIG. 2 as viewed along a cross-section near the cross-section that will be the medium facing surface. NiFeX alloy (where X
Is Ta, Rh, Pt or Nb) or a CoZrY alloy (where Y is Ti, Ta, Nb or Hf) or F
A first shield 100 made of an eAlSi alloy is formed by sputtering an underlayer and then electroplating to a thickness of several microns. The remaining film layers shown in FIG. 3 are formed by conventional vacuum evaporation methods such as RF or DC sputtering or evaporation. On top of the first shield 100, any conductive non-magnetic spacer 110
Is formed of a metal such as Cu, Pt, Pd, Au, Ag, or Al to a thickness of about 50 to 200 degrees. An optional conductive underlayer 112 is formed of a material such as Ta or NiFeCr and is formed to a thickness of about 5-50.

【００１４】次に、反強磁性層１１５をＦｅＭｎ、Ｎｉ
Ｍｎ、ＣｏＭｎまたはＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＰｄＭ
ｎで約３０Å乃至２５０Åの厚さに形成する。反強磁性
層１１５の代わりにまたはこれに加えて、ルテニウム
（Ｒｈ）のような非常に薄い貴金属層を挟んだ一対の静
磁結合層を用いて、ピン層１１８のモーメントを安定さ
せることができる。ピン層１１８はＮｉＦｅまたはＣｏ
Ｆｅのような磁気的に軟質の強磁性材料で形成すること
ができ、またはＣｏＣｒ、ＣｏＰｔまたはＣｏＮｉのよ
うなハードバイアス材料、若しくはＣｏＰｔＴ、ＣｏＰ
ｔＣｒ、ＣｏＣｒＴａまたはＣｏＮｉＰｄのような関連
する合金で形成することができる。ハードバイアス材料
をピン層１１８に用いるような場合には、隣接する安定
下層を省略することができる。Next, the antiferromagnetic layer 115 is made of FeMn, Ni
Mn, CoMn or IrMn, PtMn, PtPdM
n is formed to a thickness of about 30 to 250 degrees. Instead of or in addition to the antiferromagnetic layer 115, a pair of magnetostatic coupling layers sandwiching a very thin noble metal layer such as ruthenium (Rh) can be used to stabilize the moment of the pinned layer 118. . The pin layer 118 is made of NiFe or Co
It can be formed of a magnetically soft ferromagnetic material such as Fe, or a hard bias material such as CoCr, CoPt or CoNi, or CoPtT, CoP
It can be formed of a related alloy such as tCr, CoCrTa or CoNiPd. In the case where a hard bias material is used for the pinned layer 118, the adjacent stable lower layer can be omitted.

【００１５】次に、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ、Ｓｉ
Ｃ、ＡｌＮまたはＴａ₂Ｏ₅のような電気的絶縁材料のト
ンネル層１２０をピン層１１８の上に約５Å乃至５０Å
の厚さに形成する。前記トンネル層がＡｌ₂Ｏ₃またはＳ
ｉＯ₂のような酸化物であるような場合には、前記酸化
物は、例えばＡｌまたはＳｉを付着させた層の上に成長
させることができる。次に、フリー強磁性層１２２をト
ンネル層１２０の上に約１０Å乃至７０Åの範囲の厚さ
に形成する。次に、任意の第２スペーサ１２５を、Ｃ
ｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、ＴａまたはＮｉＦ
ｅＣｒのような材料で形成する。Next, Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , SiN, Si
A tunnel layer 120 of an electrically insulating material, such as C, AlN or Ta ₂ O ₅ , is placed over the pinned layer 118 at about 5 ° to 50 °.
Formed to a thickness of The tunnel layer is made of Al ₂ O ₃ or S
If iO is such an oxide, such as _2, the oxide may be grown on the layer adhered with, for example, Al or Si. Next, a free ferromagnetic layer 122 is formed on the tunnel layer 120 to a thickness in the range of about 10 ° to 70 °. Next, an arbitrary second spacer 125 is
u, Pt, Pd, Au, Ag, Al, Ta or NiF
It is formed of a material such as eCr.

【００１６】図３に示すように、フォトレジストのよう
な除去可能なベース層１５０を第２スペーサ１２５の上
に形成し、センサ１１０の所望のエッジ付近に整合させ
たエッジ１５２を有するようにパターニングする。次に
導電性材料層を形成し、ベース層１５０及びスペーサ１
２５の露出部分の上にそれぞれ水平層１５５、１５８を
形成し、かつエッジ１５２上に側壁層１３３を形成す
る。側壁層１３３は、約１／２ミクロンから２０nmの幅
を有し、前記センサ層から約１／２ミクロンから１０ミ
クロンの範囲の高さまで延長している。各層１３３、１
５５、１５８の導電性材料は非磁性であり、フリー層１
２２をシールド１０４から電磁的に分離する導電性スペ
ーサ１２５の必要をなくしている。この場合に、導電性
層１３３、１５５、１５８は、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａ
ｕ、Ａｇまたはこのような要素の合金で形成することは
できる。図示される実施例では、各層１３３、１５５、
１５８が透磁性であり、ＮｉＦｅＸ合金（ここで、Ｘは
Ｔａ、Ｒｈ、ＰｔまたはＮｂ）またはＣｏＺｒＹ合金
（ここで、ＹはＴｉ、Ｔａ、ＮｂまたはＨｆ）またはＦ
ｅＡｌＳｉ合金で形成することができる。各層１３３，
１５５、１５８は、真空チャンバ内でガス、プラズマま
たはイオンビームから、例えば層１４４の厚さを数ナノ
メートル以下に薄くすることができる化学蒸着法（ＣＶ
Ｄ）、コリメータ付きまたはコリメータなしのプラズマ
エンハンスト化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）、イオンビーム
デポジション（ＩＢＤ）またはスパッタリング（ＲＦま
たはＤＣ）によって形成することができる。一般に、こ
れらの様々な層１４４の形成方法は、真空蒸着として定
義される構造となる。層１３３、１５８がセンサ層上に
直接真空蒸着されるので、層１３３、１５８及び層１２
５間の接続部は、該接続部の周辺部分が他の材料に晒さ
れるにも拘わらず、従来のデバイスで見られるアルミナ
のような汚染物が存在しない。As shown in FIG. 3, a removable base layer 150, such as photoresist, is formed over the second spacer 125 and patterned to have an edge 152 aligned near the desired edge of the sensor 110. I do. Next, a conductive material layer is formed, and the base layer 150 and the spacer 1 are formed.
Horizontal layers 155 and 158 are formed on the exposed portions 25, respectively, and sidewall layers 133 are formed on edges 152. Sidewall layer 133 has a width of about 1/2 micron to 20 nm and extends from the sensor layer to a height in the range of about 1/2 micron to 10 microns. Each layer 133, 1
The conductive materials 55 and 158 are non-magnetic,
This eliminates the need for a conductive spacer 125 that electromagnetically separates 22 from shield 104. In this case, the conductive layers 133, 155, and 158 are made of Cu, Pt, Pd, A
It can be formed of u, Ag or an alloy of such elements. In the embodiment shown, each layer 133, 155,
158 is magnetically permeable, NiFeX alloy (where X is Ta, Rh, Pt or Nb) or CoZrY alloy (where Y is Ti, Ta, Nb or Hf) or F
It can be formed of an eAlSi alloy. Each layer 133,
155, 158 are chemical vapor deposition (CV) methods that can reduce the thickness of the layer 144, for example, to a few nanometers or less from a gas, plasma or ion beam in a vacuum chamber
D), can be formed by collimated or uncollimated plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), ion beam deposition (IBD) or sputtering (RF or DC). Generally, the method of forming these various layers 144 results in a structure defined as vacuum deposition. Since the layers 133, 158 are vacuum deposited directly on the sensor layer, the layers 133, 158 and the layer 12
The connection between the five is free of contaminants such as alumina found in conventional devices, even though the periphery of the connection is exposed to other materials.

【００１７】導電層１３３、１３５、１５８は、矢印１
６２で示すように前記センサ層が延長する方向１６０に
対して直角でない角度φで、ＲＦまたはＤＣスパッタリ
ングによる成膜を含む異方性成膜技術で形成することが
できる。角度φは１度未満から７０度以上の間で変化さ
せることができるが、約２０度から５０度の間の範囲が
好ましい。このように角度をつけた成膜は、エッジ１５
２を中心として回転することを含めて、角度及び磁束の
双方において変化可能または固定にすることができる。
このようにして、層１３３の厚さは層１５５、１５８の
厚さと比較して変化させることができ、そのいずれも数
原子の薄さまたは数ミクロンの厚さにすることができ
る。層１３３の成長構造（growth morphology）は、層
１５５、１５８のそれと、および層１２０、１２２のよ
うな前記センサ層のそれと向きにおいて異なるが、これ
は層１３３がエッジ１５２から外向きに成長するのに対
し、他の層は向き１６０に対して実質的に直角な方向に
成長するからである。層１３３の成長方向は、スパッタ
角度のような工程上のパラメータで制御することがで
き、一般に薄膜を成長させる面１５２に対して直角な向
きとそれに対して７０度の範囲内に落ち着く。層１３３
の成長構造および真空蒸着構造は、透過電子顕微鏡（Ｐ
ＥＭ）で観察することができ、同様の化学組成を有する
電気めっき層から区別されることに加え、方向１６０に
対して実質的に直角な方向に成長した層から区別され
る。The conductive layers 133, 135 and 158 are indicated by arrows 1
At an angle φ that is not perpendicular to the direction 160 in which the sensor layer extends, as shown at 62, it can be formed by an anisotropic film forming technique including film forming by RF or DC sputtering. The angle φ can vary between less than 1 degree and 70 degrees or more, but preferably ranges between about 20 degrees and 50 degrees. Such an angled film is formed at the edge 15.
It can be variable or fixed in both angle and magnetic flux, including rotating about 2.
In this way, the thickness of layer 133 can be varied as compared to the thickness of layers 155, 158, both of which can be as thin as a few atoms or several microns. The growth morphology of layer 133 differs from that of layers 155, 158 and that of the sensor layers, such as layers 120, 122, in that layer 133 grows outward from edge 152. On the other hand, the other layers grow in a direction substantially perpendicular to the direction 160. The growth direction of the layer 133 can be controlled by process parameters such as the sputter angle, and generally settles in a direction perpendicular to the surface 152 on which the thin film is to be grown and within 70 degrees. Layer 133
The growth structure and vacuum deposition structure of
EM) and can be distinguished from layers grown in a direction substantially perpendicular to direction 160, in addition to being distinguished from electroplated layers having a similar chemical composition.

【００１８】図５は、層１３３を実質的にそのまま残し
た層１５５、１５８の好ましい除去を示している。この
異方性除去は、矢印１６４で示すようにウエハ表面に対
して実質的に直角的な向きのイオンビームまたは他の粒
子を直接衝突させる方法により達成することができる。
イオンビームエッチング（ＩＢＥ）の場合には、ビーム
の照射方向１６４がウエハ表面に対して直角方向から約
１０度の範囲内にすべきであり、固定または回転させる
ことができる。FIG. 5 illustrates the preferred removal of layers 155, 158, leaving layer 133 substantially intact. This anisotropic removal can be achieved by direct bombardment of an ion beam or other particles that are substantially perpendicular to the wafer surface, as indicated by arrow 164.
In the case of ion beam etching (IBE), the beam irradiation direction 164 should be within about 10 degrees from the direction perpendicular to the wafer surface, and can be fixed or rotated.

【００１９】層１５５、１５８を除去した後、層１５０
を例えばＯ₂の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）また
は類似のレジストアッシングにより除去する。層１５０
を除去すると図５に示すように、層１３３が前記センサ
層の上に立った状態で残る。After removing layers 155 and 158, layer 150 is removed.
Is removed, for example, by O ₂ reactive ion etching (RIE) or similar resist ashing. Layer 150
Is removed, the layer 133 remains standing on the sensor layer, as shown in FIG.

【００２０】図６は、矢印１６６で示すようにウエハ表
面に対して実質的に直角方向にイオンミリングまたは他
の粒子を直接衝突させる方法のような別の異方性除去を
示している。層１３３の高さは同様に低くなり、かつ前
記センサ層に加えて該層１３３の厚さはわずかに薄くな
る。イオンミリングの場合には、ビーム照射方向１６６
がウエハ表面に対して直角方向から約４５度の範囲内に
すべきであり、固定または回転させることができる。ビ
ーム照射方向１６６の回転または他の方向の変化は、第
１シールド１０２のエッチング時にテーパ領域１０６を
生じさせる。FIG. 6 illustrates another anisotropic removal, such as ion milling or direct bombardment of other particles substantially perpendicular to the wafer surface, as indicated by arrow 166. The height of layer 133 is also reduced, and the thickness of layer 133 in addition to the sensor layer is slightly reduced. In the case of ion milling, the beam irradiation direction 166 is used.
Should be within about 45 degrees from a direction perpendicular to the wafer surface and can be fixed or rotated. Rotation of the beam irradiation direction 166 or other change in direction causes a tapered region 106 when the first shield 102 is etched.

【００２１】次に、アルミナまたは電磁変換器業界で公
知の類似のギャップ材料で形成された非磁性導電性層１
７０を前記シールドの上に形成し、図７で示すように前
記センサ層および側壁層を囲繞する。ハードバイアス層
がフリー層１２２におけるエッジ効果を低減させること
が要求されるような場合には、層１７０は部分的にセン
サ層の上まで延長する厚さを有する。また、誘電体から
なる層１７０を形成することは、次に付着される誘電体
より早いレートでエッチングし、図１５に示すようなテ
ーパ領域１０８の形成を容易にするのに役立つ。Next, a non-magnetic conductive layer 1 made of alumina or similar gap material known in the electromagnetic transducer art.
A 70 is formed over the shield and surrounds the sensor layer and sidewall layers as shown in FIG. If the hard bias layer is required to reduce edge effects in the free layer 122, the layer 170 has a thickness that extends partially above the sensor layer. Also, the formation of the dielectric layer 170 helps to etch at a faster rate than the next deposited dielectric, facilitating the formation of the tapered region 108 as shown in FIG.

【００２２】図８において、ハードバイアス層１７２
が、層１７０の上にフリー層１２２のそれより実質的に
大きい厚さに形成されている。前記ハードバイアスの形
成前に、ＣｒまたはＮｉＡｌの下地を形成することがで
きる。ハードバイアス層１７２は磁場の存在下で形成す
ることができ、ＣｏＣｒ，ＣｏＰｔ，またはＣｏＮｉの
ような材料若しくはＣｏＰｔＴｉ，ＣｏＰｔＣｒ，Ｃｏ
ＣｒＴａ、ＣｏＮｉＰｄ、ＣｏＣｒＴａＰｔまたはＣｏ
ＣｒＰｔＢのような関連する合金で形成することができ
る。ハードバイアス層１７２の薄肉部分１７３は側壁部
１３３の上まで延長している。In FIG. 8, the hard bias layer 172
Is formed on layer 170 to a thickness substantially greater than that of free layer 122. Prior to the formation of the hard bias, an underlayer of Cr or NiAl can be formed. The hard bias layer 172 can be formed in the presence of a magnetic field and can be made of a material such as CoCr, CoPt, or CoNi, or CoPtTi, CoPtCr, Co.
CrTa, CoNiPd, CoCrTaPt or Co
It can be formed of a related alloy such as CrPtB. The thin portion 173 of the hard bias layer 172 extends to above the side wall 133.

【００２３】図９において、ハードバイアス層１７２の
薄肉部分１７３は、例えばウエハ表面に対して直角方向
から６０度乃至８０度のようなウエハ表面に対して直角
方向から４５度より大きい角度でＩＢＥにより除去され
ており、これは同様に残存する層１７２を部分的に除去
しがちである。次にアルミナまたは類似の材料からなる
別の非磁性導電性層１７５を、層１３３の上にキャップ
層１７８を形成することに加えて、部分的に側壁層１３
３より上まで延長する厚さに形成する。上述したよう
に、層１７５は絶縁層１７０または金属側壁層１３３よ
りもＩＢＥまたは他のエッチングに対してより鈍感であ
り、従って層１７５は層１７０及び／または層１３３よ
りも遅いレートでエッチングされ、図１５に示すテーパ
領域１０８の形成を助ける。In FIG. 9, the thin portion 173 of the hard bias layer 172 is formed by IBE at an angle greater than 45 degrees from the perpendicular direction to the wafer surface, such as 60 to 80 degrees from the perpendicular direction to the wafer surface. Has been removed, which also tends to partially remove the remaining layer 172. Next, another non-magnetic conductive layer 175 of alumina or similar material is added, in addition to forming the cap layer 178 on the
It is formed to a thickness extending to above 3. As described above, layer 175 is less sensitive to IBE or other etching than insulating layer 170 or metal sidewall layer 133, and thus layer 175 is etched at a slower rate than layers 170 and / or 133, It helps to form the tapered region 108 shown in FIG.

【００２４】図１０は、矢印１７７で示すようにウエハ
表面に対する直角方向１８２から４５度以上大きい角度
αでの例えばＩＢＥによるキャップ１７８の好ましい除
去を示している。ＩＢＥまたは他の照射による除去は、
前記ウエハ表面に対する直角方向から６０度乃至８０度
の角度にすることができ、同様に残った層１７５の一部
分を除去する傾向がある。また、層１７０の上部はこの
好ましいキャップ１７８の除去により除去され、側壁部
１３３の高さによって、層１３３の一部分が同様に除去
される。FIG. 10 shows the preferred removal of the cap 178 by, for example, IBE at an angle α greater than 45 degrees from the normal 182 to the wafer surface as indicated by arrow 177. Removal by IBE or other irradiation
It can be at an angle of 60 to 80 degrees from a direction perpendicular to the wafer surface, and also tends to remove a portion of the remaining layer 175. Also, the top of layer 170 is removed by removing this preferred cap 178, and the height of sidewall 133 removes a portion of layer 133 as well.

【００２５】図１１は、キャップ１７８の好ましい除去
のあとで、矢印１８０で示すようにウエハ表面に対する
直角方向により近い角度、好適にはウエハ表面に対する
直角方向から４５度より小さい角度でのＩＢＥでの照射
を示している。層１７５と比較して層１３３及び任意に
より層１７０のより早いエッチングレートは、前記セン
サ層の上にテーパ領域１３３を形成させる。このエッチ
ング量およびエッチングレートを用いて層１３３の上部
１８４の高さを調整することができる。上述した様々な
加工技術及び材料の調整は、上部１８４に隣接する領域
の形状を変化させることができる。それにより前記領域
を基本的に上部１８４と共面にし、テーパ領域１０８と
比較して逆にし、または同業者に明らかであろうより複
雑な形状にすることができる。また、前記センサ層は、
フリー層及び次にトンネル層を形成し、その後にピン層
およびピニング層または他の層を形成することにより逆
の順序で形成することができる。図１２は、図１１の構
造の上部への第２透磁性シールド１０４の形成を示して
いる。層１０４は、ＮｉＦｅＸ合金（ここで、ＸはＴ
ａ、Ｒｈ、ＰｔまたはＮｂ）またはＣｏＺｒＹ合金（こ
こで、ＹはＴｉ、Ｔａ、ＮｂまたはＨｆ）またはＦｅＡ
ｌＳｉ合金で形成することができ、下地層をスパッタリ
ングした後に数ミクロンの厚さに電気めっきすることに
より形成される。電気めっきを含むシールド層１０２、
１０４の形成の間において、他の全ての行程は低圧チャ
ンバ内で実行されることに注意すべきである。前記チャ
ンバを開いて外部の汚染物に繊細なセンサ層を晒すこと
がなくなることに加えて、液体による化学的または機械
的研削または研磨がないことは、前記センサを破壊する
虞れがある不純物や損傷、より低い製造上の歩留まり及
び／またはセンサの寿命の低下を回避する点で有利であ
る。FIG. 11 shows that after preferred removal of the cap 178, the IBE at an angle closer to the normal to the wafer surface, preferably less than 45 degrees from the normal to the wafer surface, as indicated by arrow 180. Illumination is shown. The faster etch rate of layer 133 and optionally layer 170 as compared to layer 175 causes a tapered region 133 to form over the sensor layer. Using the etching amount and the etching rate, the height of the upper portion 184 of the layer 133 can be adjusted. The various processing techniques and material adjustments described above can change the shape of the area adjacent the upper portion 184. This allows the region to be essentially coplanar with the upper portion 184, inverted as compared to the tapered region 108, or a more complex shape as would be apparent to one skilled in the art. Further, the sensor layer includes:
It can be formed in the reverse order by forming a free layer and then a tunnel layer, followed by a pin layer and a pinning layer or another layer. FIG. 12 shows the formation of a second magnetically permeable shield 104 on top of the structure of FIG. Layer 104 is a NiFeX alloy (where X is T
a, Rh, Pt or Nb) or CoZrY alloy (where Y is Ti, Ta, Nb or Hf) or FeA
It can be formed of an lSi alloy, and is formed by sputtering an underlayer and then electroplating to a thickness of several microns. A shield layer 102 including electroplating,
It should be noted that during the formation of 104, all other steps are performed in the low pressure chamber. In addition to eliminating the need to open the chamber to expose the delicate sensor layer to external contaminants, the absence of liquid chemical or mechanical grinding or polishing eliminates impurities and other impurities that can destroy the sensor. It is advantageous to avoid damage, lower manufacturing yield and / or reduced sensor life.

【００２６】図１３は、本明細書の一部をなす米国特許
第５，８８３，７６３号および米国特許第５，８８０，
９１２号両公報に記載されるように、共に導電性である
薄い磁性層と非磁性層とが交互するＭＲセンサ２０１を
含むヘッドの部分を示している。センサ２００には、組
成及び形成において上述したシールド１０２、１０４と
類似の透磁性第１及び第２シールド２０５、２０６間に
本発明に従って形成される。第１導電性非磁性スペーサ
層２０８はシールド２０５に接続し、その後に、ハード
バイアス材料で形成された強磁性層２１０が設けられて
いる。第２導電性非磁性スペーサ層２１２は強磁性層２
１０に接続し、その後にＧＭＲ素子２１５が設けられて
いる。ＧＭＲ素子２１５は、それぞれに導電性を有しか
つそれぞれに５０Å未満の厚さを有する薄い磁性材料の
層と非磁性材料の層とを交互に積層したもので、ＧＭＲ
素子２１５の全体の厚さは約５０Å乃至５００Åの範囲
内である。例として、前記層は約２０Åの厚さをそれぞ
れ有するＣｕ及びＣｏで形成することができる。FIG. 13 shows US Pat. No. 5,883,763 and US Pat.
No. 912, both parts of a head including an MR sensor 201 in which thin magnetic layers and non-magnetic layers which are both conductive are alternately shown. Sensor 200 is formed in accordance with the present invention between magnetically permeable first and second shields 205, 206 similar to shields 102, 104 described above in composition and formation. The first conductive non-magnetic spacer layer 208 is connected to the shield 205, followed by a ferromagnetic layer 210 formed of a hard bias material. The second conductive non-magnetic spacer layer 212 is a ferromagnetic layer 2
10 and then a GMR element 215 is provided. The GMR element 215 is formed by alternately laminating a thin layer of a magnetic material and a layer of a non-magnetic material each having conductivity and each having a thickness of less than 50 °.
The overall thickness of element 215 is in the range of about 50-500 °. By way of example, the layers may be formed of Cu and Co, each having a thickness of about 20 °.

【００２７】第３導電性非磁性スペーサ２１８がＧＭＲ
素子に接続し、かつハードバイアス材料からなる第２強
磁性層２２０が第３導電性スペーサ２１８に接続してい
る。導電性非磁性側壁層２２２が第２強磁性層２２０を
第２シールド２０６から分離している。側壁層２２２
は、側壁層１３３について上述したように形成すること
ができ、同図には示されていないが、導電性非磁性スペ
ーサが前記側壁を磁性層２３０またはシールド２０６か
ら分離するような場合には、導電性だけでなく透磁性に
することができる。非磁性電気的絶縁材料２２５がセン
サ２０２を包囲し、かつシールド２０５、２０６を分離
している。The third conductive non-magnetic spacer 218 is a GMR
A second ferromagnetic layer 220 connected to the device and made of a hard bias material is connected to the third conductive spacer 218. A conductive non-magnetic sidewall layer 222 separates the second ferromagnetic layer 220 from the second shield 206. Sidewall layer 222
Can be formed as described above for the sidewall layer 133 and is not shown in the figure, but in the case where a conductive non-magnetic spacer separates the sidewall from the magnetic layer 230 or the shield 206, It can be made not only conductive but also magnetically permeable. A non-magnetic electrically insulating material 225 surrounds the sensor 202 and separates the shields 205,206.

【００２８】図１４は、本明細書の一部をなしかつ本願
と同じ発明者ケネス・イー・クナップによる米国特許出
願番号第０９／５００，３８０号明細書に開示されてい
るように、狭い後端ポール先端部３０８を有する任意の
インダクティブ変換器３００を有する実施例のヘッド１
００が示されている。ヘッド１００は基板３０５上に形
成され、シールド１０２、１０４及びＭＲセンサ１０１
を形成した後に、非磁性電気的絶縁層３０４でシールド
１０４から分離したインダクティブ変換器３００が形成
され、ピギーバック方式のヘッドを形成している。図示
しない別の実施例では、このシールド及びヨークが一体
となって複合ヘッドを形成する。インダクティブ変換器
３００は、非磁性電気的絶縁層３１５、３１７により分
離された電気コイル層３１３を挟む第１及び第２透磁性
ヨーク層３０８、３１０を有する。狭い後端ポール先端
部３０３が、側壁層１３３について上述したと同様にし
て側壁上に、センサ１０１の幅Ｗ１に匹敵し得るがそれ
より幾分大きい幅に形成されている。前記側壁を形成し
かつオーバエッチングしてヨーク３０８のテーパ部分を
形成した後、アルミナのような非磁性電気的絶縁材料を
付着させ、かつ次に研磨して、ヨーク３１０を形成する
ための平坦面を形成する。FIG. 14 shows a narrow rear view as disclosed in US patent application Ser. No. 09 / 500,380 to Kenneth E. Knapp, which is part of the present specification and is the same as the present application. Example head 1 with optional inductive transducer 300 having end pole tip 308
00 is shown. The head 100 is formed on a substrate 305, and includes shields 102 and 104 and an MR sensor 101.
Is formed, the inductive converter 300 separated from the shield 104 by the non-magnetic electric insulating layer 304 is formed to form a piggyback type head. In another embodiment, not shown, the shield and yoke together form a composite head. The inductive converter 300 has first and second magnetically permeable yoke layers 308 and 310 sandwiching an electric coil layer 313 separated by non-magnetic electric insulating layers 315 and 317. A narrow trailing pole tip 303 is formed on the side wall in a manner similar to that described above for the sidewall layer 133, with a width comparable to, but somewhat larger than, the width W1 of the sensor 101. After the sidewalls are formed and over-etched to form a tapered portion of the yoke 308, a non-magnetic electrically insulating material such as alumina is deposited and then polished to form a flat surface for forming the yoke 310. To form

【００２９】次に、前記ウエハ表面に、該ウエハをダイ
シングしてヘッド１００を他のヘッドから分離した後
に、後端部３２２となる保護コーティング３２０を形成
する。別の保護コーティング３２３を、動作時に図１４
に示される媒体の一部分である媒体３３０と対面するヘ
ッドの面３２５に付着させる。前記コーティングは薄
く、また図１または図１３に示されるような特徴を前記
ヘッドの媒体対向面が見せるように透明にすることがで
きる。媒体３３０は、例えばディスク基板３３３、アン
ダコートまたはテンプレート３３５、単一または複数の
媒体層３３８及び保護オーバコート３４０を媒体表面３
４２上に有する硬質ディスクとすることができる。前記
媒体は、ヘッド１００に対して矢印３４４の方向に走行
する。この相対的な動作において、狭いポール先端部３
３３が書き込みかつ／または狭いセンサ１０１が、矢印
３４４と実質的に平行なトラックに沿って媒体上の信号
を読み取ることができる。Next, after dicing the wafer to separate the head 100 from other heads, a protective coating 320 serving as a rear end 322 is formed on the wafer surface. Another protective coating 323 is applied during operation as shown in FIG.
Is attached to the surface 325 of the head facing the medium 330 which is a part of the medium shown in FIG. The coating may be thin and transparent such that the media facing surface of the head shows features as shown in FIG. 1 or FIG. The medium 330 includes, for example, a disk substrate 333, an undercoat or template 335, one or more media layers 338 and a protective overcoat 340 on the media surface
42 may be a hard disk. The medium travels in the direction of arrow 344 relative to head 100. In this relative movement, the narrow pole tip 3
33 can be written and / or the narrow sensor 101 can read the signal on the media along a track substantially parallel to the arrow 344.

【００３０】以上、本明細書では新規な狭いセンサおよ
びヘッドを有する好適な実施例について説明したが、本
発明はその技術的発明において、上記各実施例に様々な
変形・変更を加えて実施し得ることは当業者に明らかで
ある。従って、本発明が明細書及び添付図面に関連して
上述した全ての実施例及び変形例を含めて、上記特許請
求の範囲の記載に制限されるものでないことは明らかで
ある。Although the preferred embodiment having the novel narrow sensor and head has been described in the present specification, the present invention is embodied in the technical invention by adding various modifications and changes to the above embodiments. Obtaining is obvious to one skilled in the art. Therefore, it is apparent that the present invention is not limited to the description of the appended claims, including all the embodiments and modifications described above with reference to the specification and the accompanying drawings.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】狭い幅のＭＲセンサを備えた本発明によるヘッ
ドの媒体対向面側の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view on the medium facing surface side of a head according to the present invention having a narrow width MR sensor.

【図２】媒体対向面に近い位置に配置された断面に沿っ
て見た図１のセンサを製造する工程における断面図であ
る。2 is a cross-sectional view in a step of manufacturing the sensor of FIG. 1 as viewed along a cross-section disposed at a position close to a medium facing surface.

【図３】図２に示す過程に続く図１のセンサの製造工程
を示す断面図である。3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the sensor of FIG. 1 following the process shown in FIG. 2;

【図４】図３に示す過程に続く図１のセンサの製造工程
を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the sensor of FIG. 1 following the process shown in FIG. 3;

【図５】図４に示す過程に続く図１のセンサの製造工程
を示す断面図である。5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the sensor of FIG. 1 following the process shown in FIG. 4;

【図６】図５に示す過程に続く図１のセンサの製造工程
を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the sensor of FIG. 1 following the step shown in FIG. 5;

【図７】図６に示す過程に続く図１のセンサの製造工程
を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the sensor of FIG. 1 following the process shown in FIG. 6;

【図８】図７に示す過程に続く図１のセンサの製造工程
を示す断面図である。8 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the sensor of FIG. 1 following the step shown in FIG. 7;

【図９】図８に示す過程に続く図１のセンサの製造工程
を示す断面図である。9 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the sensor of FIG. 1 following the process shown in FIG. 8;

【図１０】図９に示す過程に続く図１のセンサの製造工
程を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the sensor of FIG. 1 following the process shown in FIG. 9;

【図１１】図１０に示す過程に続く図１のセンサの製造
工程を示す断面図である。11 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the sensor of FIG. 1 following the step shown in FIG. 10;

【図１２】図１１に示す過程に続く図１のセンサの製造
工程を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the sensor of FIG. 1 following the process shown in FIG. 11;

【図１３】狭い幅のＭＲセンサを備える本発明によるヘ
ッドの媒体対向面側の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view on the medium facing surface side of a head according to the present invention having a narrow width MR sensor.

【図１４】動作時に媒体上を読み取りまたは書込むイン
ダクティブ変換器を有する図１のヘッドの断面図であ
る。FIG. 14 is a cross-sectional view of the head of FIG. 1 with an inductive transducer that reads or writes on a medium in operation.

【図１５】従来の変換器を有するヘッドの媒体対向面側
の断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view of a head having a conventional transducer on a medium facing surface side.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１００ ヘッド １０１ ＭＲセンサ １０２ 第１透磁性シールド １０４ 第２透磁性シールド １０６、１０８ テーパ領域 １１０ 導電性非磁性スペーサ １１２ 導電性下地層 １１５ 反強磁性層 １１８ ピン強磁性層 １１９ 矢印 １２０ トンネル層 １２２ フリー層 １２３ 矢印 １２５ 第２導電性非磁性スペーサ １３３ 導電性側壁層 １４０、１４４ ハードバイアス層 REFERENCE SIGNS LIST 100 head 101 MR sensor 102 first magnetically permeable shield 104 second magnetically permeable shield 106, 108 tapered region 110 conductive nonmagnetic spacer 112 conductive underlayer 115 antiferromagnetic layer 118 pin ferromagnetic layer 119 arrow 120 tunnel layer 122 free Layer 123 Arrow 125 Second conductive non-magnetic spacer 133 Conductive sidewall layer 140, 144 Hard bias layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キシウク・シン アメリカ合衆国，カリフォルニア州・ 94539，フリーモント，オスグッド・ロー ド・44100，ｃ／ｏリード−ライト コー ポレーション Ｆターム(参考） 5D034 BA03 BA08 BB08 BB12 CA06 DA07  ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Kissiuk Singh United States, California, 94539, Fremont, Osgood Road 44100, c / o Read-Write Corporation F-term (reference) 5D034 BA03 BA08 BB08 BB12 CA06 DA07

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 非磁性導電材料で分離された第１及び
第２透磁性シールド層と、 前記第１及び第２シールド層間に配置され、かつ前記非
磁性導電材料に包囲され、非磁性層で分離された第１及
び第２強磁性層を有する磁気抵抗センサと、 前記第２シールド層と前記磁気抵抗センサとの間に配置
され、前記絶縁材料に接続する周辺部と前記絶縁材料が
実質的に存在しない内部とを有する接続部において、前
記磁気抵抗センサに接続する導電性側壁層とを備えるこ
とを特徴とする変換器。A first and a second magnetically permeable shield layer separated by a nonmagnetic conductive material; a first magnetic shield layer disposed between the first and the second shield layers and surrounded by the nonmagnetic conductive material; A magnetoresistive sensor having separated first and second ferromagnetic layers; a peripheral portion disposed between the second shield layer and the magnetoresistive sensor and connected to the insulating material; And a conductive side wall layer connected to the magnetoresistive sensor at a connection portion having an inside that is not present in the converter. 【請求項２】 前記側壁層が透磁性であることを特徴
とする請求項１に記載の変換器。2. The converter according to claim 1, wherein said side wall layer is magnetically permeable. 【請求項３】 前記側壁層が非磁性であることを特徴
とする請求項１に記載の変換器。3. The converter according to claim 1, wherein said side wall layer is non-magnetic. 【請求項４】 前記磁気抵抗センサが、前記シールド
層と実質的に平行な向きに測定して１／４ミクロンより
小さい幅を有することを特徴とする請求項１に記載の変
換器。4. The transducer of claim 1, wherein said magnetoresistive sensor has a width less than 1/4 micron as measured in a direction substantially parallel to said shield layer. 【請求項５】 前記側壁層が、前記シールド層と実質
的に平行な向きに測定して、前記磁気抵抗センサに隣接
する位置で、接続する前記第２シールド層より小さい幅
を有することを特徴とする請求項１に記載の変換器。5. The method according to claim 1, wherein the side wall layer has a width, measured in a direction substantially parallel to the shield layer, smaller than the connecting second shield layer at a position adjacent to the magnetoresistive sensor. The converter according to claim 1, wherein 【請求項６】 前記非磁性層が導電性であることを特
徴とする請求項１に記載の変換器。6. The converter according to claim 1, wherein said nonmagnetic layer is conductive. 【請求項７】 前記非磁性層が電気的絶縁性であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の変換器。7. The converter according to claim 1, wherein the nonmagnetic layer is electrically insulating. 【請求項８】 前記強磁性層、前記非磁性層及び前記
側壁層が真空蒸着されたものであることを特徴とする請
求項１に記載の変換器。8. The converter according to claim 1, wherein the ferromagnetic layer, the non-magnetic layer, and the sidewall layer are vacuum-deposited. 【請求項９】 実質的に導電性コイルを取り囲み、か
つ非磁性ギャップ層により分離された第１及び第２透磁
性層に至る透磁性ループを更に有し、前記第２透磁性層
が真空蒸着された材料からなりかつ前記ギャップ層に対
して実質的に垂直に配向されていることを特徴とする請
求項１に記載の変換器。9. A magnetically permeable loop substantially surrounding the conductive coil and leading to first and second permeable layers separated by a non-magnetic gap layer, wherein the second permeable layer is vacuum deposited 2. The transducer of claim 1, wherein the transducer is comprised of a textured material and is oriented substantially perpendicular to the gap layer. 【請求項１０】 前記センサが、前記第１及び第２シー
ルド層に対して実質的に垂直な向きに測定される長さ
と、前記第１及び第２シールド層に対して実質的に平行
な向きに測定される幅とを有し、前記長さが前記幅の５
分の１より大きいことを特徴とする請求項１に記載の変
換器。10. A length of the sensor measured in a direction substantially perpendicular to the first and second shield layers, and a direction substantially parallel to the first and second shield layers. And the length is 5 of the width.
2. The converter according to claim 1, wherein the value is greater than one part. 【請求項１１】 非磁性導電材料で分離された第１及び
第２透磁性シールド層と、 前記第１及び第２シールド層間に配置され、かつ前記非
磁性導電材料に包囲され、非磁性層で分離された第１及
び第２強磁性層を有し、前記第１及び第２強磁性層が前
記非磁性層に対して実質的に垂直に配向された成長構造
を有する磁気抵抗センサと、 前記第２シールド層と前記磁気抵抗センサとの間に配置
され、前記第１及び第２強磁性層の前記成長構造を横切
る向きの成長構造を有する導電性側壁層とを備えること
を特徴とする変換器。11. A first and second magnetically permeable shield layer separated by a non-magnetic conductive material, and disposed between the first and second shield layers and surrounded by the non-magnetic conductive material. A magnetoresistive sensor having separated first and second ferromagnetic layers and having a growth structure in which the first and second ferromagnetic layers are oriented substantially perpendicular to the nonmagnetic layer; And a conductive side wall layer disposed between the second shield layer and the magnetoresistive sensor and having a growth structure oriented in a direction transverse to the growth structure of the first and second ferromagnetic layers. vessel. 【請求項１２】 前記側壁層が透磁性であることを特徴
とする請求項１１に記載の変換器。12. The converter according to claim 11, wherein said side wall layer is magnetically permeable. 【請求項１３】 前記側壁層が非磁性であることを特徴
とする請求項１１に記載の変換器。13. The converter according to claim 11, wherein said side wall layer is non-magnetic. 【請求項１４】 前記磁気抵抗センサが、前記シールド
層と実質的に平行な向きに測定して１／４ミクロンより
小さい幅を有することを特徴とする請求項１１に記載の
変換器。14. The transducer of claim 11, wherein the magnetoresistive sensor has a width less than 1/4 micron as measured in a direction substantially parallel to the shield layer. 【請求項１５】 前記側壁層が、前記シールド層と実質
的に平行な向きに測定して、前記磁気抵抗センサに隣接
する位置で、接続する前記第２シールド層より小さい幅
を有することを特徴とする請求項１１に記載の変換器。15. The side wall layer, when measured in a direction substantially parallel to the shield layer, having a width smaller than the connecting second shield layer at a position adjacent to the magnetoresistive sensor. The converter according to claim 11, wherein 【請求項１６】 前記非磁性層が導電性であることを特
徴とする請求項１１に記載の変換器。16. The converter according to claim 11, wherein said non-magnetic layer is conductive. 【請求項１７】 前記非磁性層が電気的絶縁性であるこ
とを特徴とする請求項１１に記載の変換器。17. The converter according to claim 11, wherein said nonmagnetic layer is electrically insulating. 【請求項１８】 前記強磁性層、前記非磁性層及び前記
側壁層が真空蒸着されたものであることを特徴とする請
求項１１に記載の変換器。18. The converter according to claim 11, wherein the ferromagnetic layer, the non-magnetic layer, and the sidewall layer are vacuum-deposited. 【請求項１９】 実質的に導電性コイルを取り囲み、か
つ非磁性ギャップ層により分離された第１及び第２透磁
性層に至る透磁性ループを更に有し、前記第２透磁性層
が真空蒸着された材料からなりかつ前記ギャップ層に対
して実質的に垂直に配向されていることを特徴とする請
求項１１に記載の変換器。19. A magnetically permeable loop substantially surrounding the conductive coil and leading to first and second permeable layers separated by a non-magnetic gap layer, wherein the second permeable layer is vacuum deposited. 12. The transducer of claim 11, wherein the transducer is comprised of a textured material and is oriented substantially perpendicular to the gap layer. 【請求項２０】 前記センサが、前記非磁性層に対して
実質的に垂直な前記向きに測定される長さと、前記非磁
性層に対して実質的に平行な向きに測定される幅とを有
し、前記長さが前記幅の５分の１より大きいことを特徴
とする請求項１１に記載の変換器。20. The sensor according to claim 1, wherein the length measured in the direction substantially perpendicular to the nonmagnetic layer and the width measured in a direction substantially parallel to the nonmagnetic layer. The transducer of claim 11, wherein the length is greater than one-fifth of the width. 【請求項２１】 顕微鏡的変換器を製造する方法であっ
て、 第１透磁性層を付着させ、前記第１透磁性層の上に非磁
性層を付着させ、前記非磁性層の上に第２透磁性層を付
着させる過程を含み、隣接する複数のセンサ層を形成す
る過程と、 前記センサ層に対して実質的に垂直に配向した面を有す
るベースを形成し、前記面の上に導電材料を付着させる
過程を含み、前記第２透磁性層の上に側壁層を形成する
過程と、 前記側壁層で被覆されていない前記センサ層の部分を除
去する過程とを有することを特徴とする変換器の製造方
法。21. A method of manufacturing a microscopic transducer, comprising: depositing a first magnetically permeable layer, depositing a non-magnetic layer on the first magnetically permeable layer, and depositing a non-magnetic layer on the non-magnetic layer. 2) adhering a magnetically permeable layer, forming a plurality of adjacent sensor layers, forming a base having a surface oriented substantially perpendicular to the sensor layer, and forming a conductive layer on the surface. The method includes a step of depositing a material, the step of forming a sidewall layer on the second magnetically permeable layer, and the step of removing a portion of the sensor layer that is not covered with the sidewall layer. Manufacturing method of converter. 【請求項２２】 前記側壁層を形成する前記過程が、前
記面に沿って配向された第１部分と前記面を横切る向き
に配向された第２部分とを有する導電層を形成し、前記
第２部分を除去する過程を更に有することを特徴とする
請求項２１記載の変換器の製造方法。22. The step of forming the sidewall layer includes forming a conductive layer having a first portion oriented along the surface and a second portion oriented transverse to the surface. 22. The method according to claim 21, further comprising the step of removing two parts. 【請求項２３】 前記第２部分を除去する前記過程が、
前記層に粒子のビームを衝突させる過程を含むことを特
徴とする請求項２２記載の変換器の製造方法。23. The process of removing the second portion,
23. The method of claim 22, comprising impinging a beam of particles on the layer. 【請求項２４】 前記導電材料を付着させる過程が、前
記面に前記材料をスパッタリングする過程を含むことを
特徴とする請求項２１記載の変換器の製造方法。24. The method of claim 21, wherein depositing the conductive material comprises sputtering the material on the surface. 【請求項２５】 前記導電材料を付着させる過程が、前
記面に透磁性材料を付着させる過程を含むことを特徴と
する請求項２１記載の変換器の製造方法。25. The method according to claim 21, wherein the step of depositing the conductive material includes the step of depositing a magnetically permeable material on the surface. 【請求項２６】 前記導電材料を付着させる過程が、前
記面に非磁性材料を付着させる過程を含むことを特徴と
する請求項２１記載の変換器の製造方法。26. The method of claim 21, wherein the step of depositing a conductive material includes the step of depositing a non-magnetic material on the surface. 【請求項２７】 前記側壁層で被覆されていない前記セ
ンサ層の部分を除去する前に、前記センサ層の前記部分
を除去する過程を更に含むことを特徴とする請求項２１
記載の変換器の製造方法。27. The method of claim 21, further comprising removing the portion of the sensor layer before removing a portion of the sensor layer that is not covered by the sidewall layer.
A method for manufacturing the described converter. 【請求項２８】 前記導電材料より遅いエッチングレー
トを有する絶縁材料を付着させる過程を更に含むことを
特徴とする請求項２１記載の変換器の製造方法。28. The method of claim 21, further comprising depositing an insulating material having a lower etch rate than the conductive material. 【請求項２９】 前記側壁層及び前記絶縁材料の部分を
除去し、それにより前記側壁層付近に前記絶縁材料のテ
ーパ領域を形成する過程を更に含むことを特徴とする請
求項２８記載の変換器の製造方法。29. The transducer of claim 28, further comprising removing portions of the sidewall layer and the insulating material, thereby forming a tapered region of the insulating material near the sidewall layer. Manufacturing method. 【請求項３０】 前記非磁性層に実質的に垂直な向きに
配向したポール先端層を形成する過程を含み、インダク
ティブ電磁回路を形成する過程を更に有することを特徴
とする請求項２１記載の変換器の製造方法。30. The conversion of claim 21 including forming a pole tip layer oriented substantially perpendicular to the non-magnetic layer and further comprising forming an inductive electromagnetic circuit. Method of manufacturing the vessel.