JPH07302414A - 多層導電性リードを有する磁気抵抗ヘッド・アセンブリ - Google Patents

多層導電性リードを有する磁気抵抗ヘッド・アセンブリ

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JPH07302414A
JPH07302414A JP7049667A JP4966795A JPH07302414A JP H07302414 A JPH07302414 A JP H07302414A JP 7049667 A JP7049667 A JP 7049667A JP 4966795 A JP4966795 A JP 4966795A JP H07302414 A JPH07302414 A JP H07302414A
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Mustafa Pinarbasi
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Abstract

(57)【要約】 【目的】機械的強度及び安定度を高めた非常に薄く且つ
高い導電性のＭＲリード構造体を提供する。 【構成】磁気抵抗センサは、基板上に形成され且つ第１
エッジ及び第２エッジを有する磁気抵抗材を含む。第１
多層導電性リード構造体が第１エッジに電気的に接続さ
れ、第２多層導電性リード構造体が第２エッジに電気的
に接続される。第１及び第２多層導電性リード構造体
は、高導電性金属の少なくとも２つの薄膜層１３０、１
５０の間に耐熱性金属の少なくとも１つの薄膜層１４０
を設けて、それら薄膜層を交互にした多層薄膜層に構成
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、概して云えば、磁気抵
抗センサにおける導電性リード構造体に関するものであ
り、更に詳しく云えば、磁気抵抗センサにおいて耐熱層
及び導電層を交互にした多層の導電性リード構造体に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗（ＭＲ）センサ・ヘッドとよく
呼ばれている磁気変換器は、磁気データ記憶装置及び記
録媒体の一部分として利用される。ＭＲセンサは、高い
線形密度で磁気表面からデータを読み取ることができ
る。それは、磁気抵抗材から作られた読取り素子によっ
て感知される磁束の量及び方向の関数としてのその読取
り素子の抵抗変化を通して磁界信号を検出する。
【０００３】磁気抵抗材に加えて、ＭＲセンサはＭＲ膜
に接続された導電性リード構造体を有し、そのリード構
造体がデータの読取り時に生じる抵抗変化を感知する。
典型的には、ＭＲ膜を通して一定の電流が送られ、変化
する抵抗によって生じた電圧変化がこれらのリードを介
して測定される。
【０００４】これらのリードを構成するための好適な材
料は、金属のような高い導電性の材料である。ＭＲ導電
性リードに適用する場合、これら材料は、半導体装置に
対する相互接続導体ような他の相互接続導体に比べて遥
かに多くの厳しい要件に直面している。これは、その導
電性リード及びＭＲ薄膜がヘッドの空気ベアリング面
（ＡＢＳ）で露出させられるためである。ヘッドとディ
スクの接触が頻繁に生じる厳しい機械的環境から、及び
化学的浸食が処理中に又は実際の使用時に生じる十分に
制御し得ない厳しい腐食環境から、そのリードは殆ど保
護されてない。
【０００５】初期のＭＲヘッドは、リード導体として純
金冶金法及び他の高導電性の材料を使用して作られてい
た。しかし、空気ベアリング面における露出のため、こ
れらの軟かい金属は、電気泳動、スメア形成（smearin
g）、及びノジュール（nodule）形成という潜在的な信
頼性のリスクを持っていた。タングステンは、非常に硬
いという機械的特性及び薄膜形式で約１５マイクロオー
ム・ｃｍであるそれの良好な導電性のため、金の代用物
として導入された。
【０００６】ＭＲプロセスへのタングステンの導入は、
リード冶金に関連した機械的な問題を解決したが、ラッ
ピング・プロセス時の空気ベアリング面における更に厳
しい腐食問題を提起した。交換層としてのマグネシウム
鉄（酸性溶液では非常に腐食し易い）と導体層としての
タングステン（塩基性溶液では非常に腐食し易い）の組
合せは、イオン汚染のない中性ラッピング液を必要とす
る。これは、維持することが殆ど不可能であることがわ
かっている。
【０００７】現在のテクノロジは満足すべき結果を与え
ているけれども、非常に高密度のデータの磁気ディスク
を読み取ることができるＭＲヘッドの開発が進められて
いる。ＭＲヘッドにより読み取られるべきビット密度が
高ければ高いほど、ＭＲ薄膜は薄くなければならない。
例えば、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）薄膜を持った将来のＭ
Ｒヘッドは２５０オングストローム以下の薄膜厚を持つ
であろう。ＭＲヘッドのアクティブな感知領域を構成す
る薄膜材を作るためのプロセスは、益々薄いセンサを作
ろうとしている。
【０００８】これら現在の薄膜ＭＲヘッドと共に使用さ
れる時のチタン・タングステン／タンタルのような現在
のリード導電材に関する問題は、それらの最少抵抗率値
が２０マイクロオーム・ｃｍ以上である場合、１.５オ
ーム／ｓｑ．以下の受容可能な面積抵抗値を得るために
は、それらの厚さは約２０００オングストロームでなけ
ればならない。比較的厚いチタン・タングステン／タン
タルのリードが２５０オングストローム以下の高ビット
密度の薄膜と共に使用される時、ＭＲヘッドのアクティ
ブ領域のエッジにおいて、大きな表面トポグラフィが誘
起される。
【０００９】更に、ＭＲ読取りヘッドが誘導型書込ヘッ
ドと組み合わされる時、書込ヘッドの連続した層がＭＲ
素子及び導電性リード上に付着して書き込みヘッドを形
成する。大きな表面トポログラフィは書込ヘッドの２つ
の誘導極において曲りを生じさせ、その結果、ＭＲヘッ
ドにおけるより高いエラー率を生じる。
【００１０】そのトポグラフィを除去するために、ＡＢ
Ｓにおけるリード厚が１２００オングストロームとなる
スティッチト（ｓｔｉｔｃｈｅｄ）・リード・プロセス
が開発され、導入された。しかし、２５０オングストロ
ーム以下のＭＲ薄膜厚を持った高密度ＭＲヘッドに対し
ては、リード厚の更なる減少、おそらく、７００オング
ストローム以下、が必要である。更に、スティッチト・
リードが必要とする余分なフォトリソグフィック・ステ
ップ及び付着ステップを除去することも望ましい。
【００１１】従って、受容可能な抵抗値を維持しなが
ら、表面トポグラフィを最少にするためのＭＲヘッドの
アクティブ領域の厚さに近いＭＲ導電性リード構造体を
提供することが望ましい。更に、ノジュール成長及びス
メア形成を阻止するためには、このＭＲ導電性リード構
造体は、機械的強度及び安定度を高めることが望まし
い。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の１つ
の目的は、ノジュール成長及びスメア形成を阻止するた
めに機械的強度及び安定度を高めた非常に薄く且つ高い
導電性のＭＲ導電リード構造体を提供することにある。
【００１３】本発明のもう１つの目的は、受容可能な抵
抗値を維持しながら表面トポグラフィを最少にするため
に、ＭＲヘッドのアクティブ領域の厚さに近いＭＲ導電
性リード構造体を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、後述のよ
うにして達成される。本発明によれば、磁気抵抗センサ
は、基板上に形成され且つ第１及び第２エッジを有する
磁気抵抗材を含む。第１の多層導電性リード構造体は第
１エッジに電気的に接続され、第２の多層導電性リード
構造体が第２エッジに電気的に接続される。その第１及
び第２の導電性リード構造体は、高い導電性の金属の少
なくとも２つの薄膜層の間に耐熱性金属の少なくとも１
つの層を設けてそれらを交互にした多層の薄膜材から構
成される。
【００１５】
【実施例】本発明は、図１に示された磁気ディスク記憶
システムにおいて実施されるものとして開示されるけれ
ども、本発明が、例えば、磁気テープ記録システムのよ
うな他の磁気記録システムにも適用可能であることは明
らかであろう。図面、特に、図１を参照すると、少なく
とも１つの回転可能な磁気ディスク１２がスピンドル１
４によって支持され、ディスク駆動モータ１８によって
回転させられる。各ディスク上の磁気記録媒体は、ディ
スク１２上の同心円的データ・トラック（図示されてい
ない）の環状パターンの形式をしている。
【００１６】ディスク１２上には、少なくとも１つのス
ライダ１３が位置付けられ、各スライダ１３は１つ又は
複数個の磁気読取り／書込みヘッド２１を支持してい
る。ディスク１２が回転する時、ヘッド２１がデータを
含むディスク表面２２の種々な部分をアクセスするよう
に、スライダ１３は半径方向内向き及び外向きに移動さ
せられる。各スライダ１３は、サスペンション１５によ
ってアクチュエータ・アーム１９に取り付けられる。サ
スペンション１５は、ディスク表面２２に向けてスライ
ダ１３をバイアスするわずかなスプリング力を与える。
各アクチュエータ・アーム１９は、アクチュエータ装置
２７に取り付けられる。図１に示されたアクチュエータ
装置はボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）である。ＶＣ
Ｍは一定磁界内で移動可能なコイルであり、コイルの移
動方向及び移動速度は電流源によって制御される。ディ
スク記憶システムの動作中、ディスク１２の回転は、ス
ライダ１３とディスク表面２２との間に空気ベアリング
を発生する。従って、空気ベアリングはサスペンション
１５のわずかなスプリング力を平衡させ、動作中は、わ
ずかな、実質的に一定の間隔だけスライダ１３をディス
ク表面から離して支持する。空気ベアリングと接触した
ヘッド２１の表面は空気ベアリング面（ＡＢＳ）として
一般に知られている。
【００１７】ディスク記憶システムの種々のコンポーネ
ントが、動作中、アクセス制御信号及び内部クロック信
号のような制御装置２９により発生される信号によって
制御される。その制御装置２９は、論理制御回路、記憶
装置、及びマイクロプロセッサを含む。制御装置２９
は、線２３上のモータ制御信号及び線２８上のヘッド位
置制御信号のような種々のシステム・オペレーションを
制御するための制御信号を発生する。線２８上の制御信
号は、選択されたスライダ１３を関連のディスク１２上
の所望のデータ・トラックに最適に移動させそして位置
付けるために、望ましい電流プロファイルを与える。読
取り信号及び書込み信号は記録チャネル２５によって読
取り／書込みヘッド２１から及びそのヘッド２１に伝送
される。
【００１８】典型的な磁気ディスク記憶システムの上記
説明及び図１におけるそれの説明は、表示目的のためだ
けのものである。ディスク記憶システムが多数のディス
ク及びアクチュエータを含み得ること及び各アクチュエ
ータが多数のスライダをサポートし得ることは明らかで
ある。
【００１９】１つのタイプの磁気抵抗読取り変換器アセ
ンブリの特定の実施例を、図２と関連して簡単に説明す
る。磁気読取りヘッドは、適当な基板３１上に作られた
磁気抵抗（ＭＲ）センサ３０を利用する。ＭＲセンサ３
０は２つの領域、即ち、データの実際の感知が行われる
中央アクティブ領域３２及び受動的な端部領域３４、に
分けることができる。導電性リード構造体３８及び４０
の内部エッジ相互間の距離は、出力信号を感知するアク
ティブ領域３２の部分を含む。２つの領域、即ち、端部
領域３４及びアクティブ領域３２は、端部領域３４のみ
における長手方向バイアス及びアクティブ領域３２にお
ける横方向バイアスによって種々な態様でバイアスされ
なければならない。端部領域３４における長手方向バイ
アスはバイアス層３５によって発生される。バイアス層
３５は、ＣｏＰｔＣｒのような反強磁性材又は硬磁性材
より成るものでよい。その結果生じた単方向異方性は、
ＭＲ層と硬磁性バイアス層との間のインターフェースに
またがる交換結合によって生じ、通常、長手方向交換バ
イアス磁界と呼ばれるＭＲ層のＭＨループのシフトを発
生する。このバイアス磁界は、磁気媒体の表面に平行に
且つＭＲセンサの長さ方向に平行に延びる。長手方向バ
イアス磁界の機能は、ＭＲセンサにおけるマルチドメイ
ン活動から生じるバルクハウゼン・ノイズを抑止するこ
とである。アクティブ領域３２における横方向バイアス
は、薄い非磁性スペーサ層３９によってＭＲ層３６から
隔てられた軟磁性バイアス薄膜層３７によって作られ
る。そのスペーサ層３９の目的は、アクティブな中央領
域におけるＭＲ層３６と軟磁性バイアス層３７との間の
磁気交換結合を防ぐことである。両バイアス層とも、酸
化金属より成る絶縁体層４１及び磁性材より成るシール
ド層３３の上に形成される。
【００２０】図３を参照すると、出力信号は、ＭＲセン
サ３０に電気的に接続された導電性リード構造体３８及
び４０によって感知装置４３に接続可能である。その電
圧（又は電流）信号は、例えば、磁気媒体上の予め記録
されたデータからの、ＭＲセンサ３０により妨げられた
磁界の関数として、感知装置４３がアクティブ領域３２
における抵抗変化を決定することを可能にする。バイア
ス源４５も導電性リード構造体３８及び４０に接続さ
れ、バイアス電流を供給する。そのバイアス電流は、従
来技術で知られているように、図２に示された軟磁性バ
イアス薄膜層３７と関連して、アクティブ領域３２にお
ける横方向バイアスを生じさせる。典型的には、感知装
置４３及びバイアス源４５は、読取り／書込みチャネル
回路、即ち、記録チャネル２５（図１参照）に組み込み
可能である。
【００２１】本発明によれば、耐熱性金属の少なくとも
１つの中間層が導電性リード構造体の電流搬送高導電性
金属層に置かれる。この中間層は、ノジュール形成を防
ぐために強度及び安定度をリード構造体に与える。高導
電性金属の層の間に設けられる強化層の数が増加するに
つれて、その構造体は更に強化される。しかし、その増
大した強度は、リードの厚さにおける導電性金属に対す
る耐熱性金属の大きな比に起因するその増大した抵抗を
負わなければならない。本発明のもう１つの特徴によれ
ば、金、銅、及び銀より成る低抵抗合金が、導電層とし
て使用するために付着される。これは、低い面積抵抗を
維持しながら、金属を非常に薄い層に形成することを可
能にする。
【００２２】本発明の好適な実施例によれば、導電性リ
ード構造体３８及び４０は、耐熱性金属の層と高導電性
金属の層とを交互にした多数の薄膜層から構成される。
高導電性金属の薄膜層は、導電性リード構造体３８及び
４０の主要な電流搬送素子を与える。耐熱性金属層は、
比較的軟らかい高導電性層に対する構造的支持を与える
ためにそれら高導電性層と層状にされる。この構造的な
支持は、スメア形成及びノジュール成長という共通の問
題を克服するに必要な機械的強度及び安定度を与える。
【００２３】好適な実施例を説明する場合、本発明の導
電性リード構造体をＭＲヘッド内に作るためのプロセス
を説明することが有用であろう。以下の説明は、ＭＲヘ
ッドを製造するための完全なプロセス・フローを形成す
るように意図したものではない。そこには、本発明を理
解するに必要な共通に実施されるプロセス・ステップだ
けしか含まれてない。本発明の導電性リード構造体の好
適な実施例を作るために使用されるイオン・ビーム誘起
のスパッタリング付着プロセスは、この分野では知られ
ている。イオン・ビーム・スパッタリングを利用して基
板上に薄膜を形成することは、例えば、米国特許第４,
９２３,５８５号に開示されてる。ＭＲセンサ及び導電
性リード材に適用される改良されたイオン・ビーム・ス
パッタリング・プロセスは、１９９２年４月３０日出願
の米国特許出願第０７／８７６,６０３号に開示されて
いる。
【００２４】ＭＲヘッドのための導電性リード構造体に
おいて層を付着する多くの既存の方法は、将来の超高密
度読取り／書込みアプリケーションに対して十分に薄い
薄膜を成長させることができない。ＲＦ又はＤＣマグナ
トロン・スパッタリング付着のようなその分野では周知
の方法は、１２００乃至２０００オングストロームの厚
さ及び４乃至６マイクロオーム・ｃｍの最少抵抗率を持
った金の薄膜層を形成することができる。本発明によれ
ば、導電性リード構造体を構成する金及びタンタル薄膜
層はイオン・ビーム・スパッタリング・プロセスによっ
て作られる。このプロセスを使用すると、２.６マイク
ロオーム・ｃｍというバルク抵抗率値が得られる。薄膜
層の抵抗率を半分に減少させることは、等価の面積抵抗
を維持しながら、２の因数だけ導電性リード構造体の合
計厚を減少させる。これは、１オーム／ｓｑ．以下の面
積抵抗を得ながら、６００乃至９００オングストローム
の厚さの多層導電性リード構造体を作ることを可能にす
る。これらのレベルでは、高密度ＭＲヘッド・アプリケ
ーションで見られるアクティブ領域厚に極めて近似させ
て導電性リード構造体を作ることができる。
【００２５】図４を参照すると、ＭＲヘッドの処理にお
ける第１ステージ、即ち、アクティブ・センサ領域を作
るステージが示される。ＭＲセンサは、下層領域５０上
に形成されるべきものである。この下層領域５０は基板
でよく、即ち、それはＭＲ装置の下層を示している。磁
気シールド層５５は基板５０に重畳する。誘電体絶縁層
６０が磁気シールド層５５上に形成される。絶縁体層６
０は、典型的には、比較的厚い酸化金属層、例えば、２
０００オングストロームの酸化アルミニウム（Ａｌ
2Ｏ3）で形成される。
【００２６】軟磁性薄膜層６５が絶縁体層６０に重畳す
る。その軟磁性薄膜層６５はアクティブ領域における横
方向バイアス磁界を生じさせるために使用される。この
バイアス磁界は、磁気媒体の面に垂直であり且つＭＲセ
ンサの表面に平行である。軟磁性薄膜層６５にスペーサ
層７０が重畳する。スペーサ層７０は薄い非磁性スペー
サ層であり、ＭＲ層とタンタルのような軟磁性バイアス
層６５との間の磁気交換結合を防止する。
【００２７】スペーサ層７０にはＭＲ層７５が重畳す
る。ＭＲ層７５はニッケル鉄（ＮｉＦｅ）のような磁気
抵抗材から作られる。キャップ層８０が保護を与えるた
めにＭＲ層７５に重畳する。キャップ層８０は、典型的
には、タンタルのような耐熱性金属より成る。
【００２８】図５を参照すると、ポリジメチルグルタル
イミド（ＰＭＧＩ）層８５が、フォトレジスト層９０を
除去する時のリフトオフ・プロセスを容易にするため
に、フォトレジスト９０層とキャップ層８０との間に形
成される。フォトレジスト層９０はＭＲセンサのアクテ
ィブ領域を構成する多重層の上に配置される。そのフォ
トレジスト層は、導電性リード構造体に対するエッチン
グ及び付着プロセスの間、そのセンサのアクティブ領域
をマスクする。
【００２９】図６は、エッチング・プロセスが完了した
後のＭＲセンサを示す。フォトレジスト層９０の下にあ
る層は、エッチング・プロセス中保護されており、その
まま残る。エッチング処理中フォトレジスト層によって
保護されなかった軟磁性薄膜層６５、スペーサ層７０、
ＭＲ層７５、及びキャップ層８０の部分は除去されてい
る。絶縁体層６０及びシールド層５５はエッチング・プ
ロセスによって影響されない。
【００３０】図７を参照すると、例えば、本発明に従っ
て、イオン・ビーム・スパッタリング付着プロセスを使
用した導電性リード構造体の薄膜付着後のＭＲセンサが
示される。先ず、絶縁体層６０に重畳したクロム層１０
０が示され、そのクロム層１００の上には硬磁性バイア
ス層１１０が設けられる。硬磁性バイアス層１１０は、
ＮｉＦｅのＭＲ層と良好な界面接触で付着されたＣｏＰ
ｔＣｒのような適当な硬磁性材の薄い層であり、従っ
て、それら２つの層は接触している。
【００３１】本発明は、電流搬送の高導電性金属層内に
置かれた少なくとも１つの耐熱性金属の中間層を含む。
これら中間層は、ノジュール形成を防止するために強度
及び安定度をそのリード構造体に与える。高導電性金属
の層相互間に設けられる強化層の数が増加するに従っ
て、その構造体は更に強化される。ノジュール成長を防
止するに必要な機械的強度は耐熱層によって与えられ、
一方、導電性は主として高導電性層によって与えられ
る。本発明の好適な実施例は、高導電性層１３０、耐熱
性金属層１４０、及び高導電性層１５０より成る多層導
電性リード構造体において実施される。１つの好適な実
施例では、耐熱層はタンタルより成り、導電性層は金よ
り成る。耐熱層１４０は、導電性リード構造体の硬度及
び引張強度を強化するために高導電性層１３０及び１５
０の間に設けられる。付着処理中、これらの層はフォト
レジスト９０及びＰＭＧＩ８５の上にも形成される。し
かし、フォトレジスト９０がオーバハングしているた
め、ＰＭＧＩにおいて断路が生じる。
【００３２】本発明のもう１つの実施例によれば、強化
及び硬化特性を更に高めるために、高導電性金属層１３
０及び１５０のバルクに追加の耐熱性金属層が設けられ
る。例えば、３つの導電性層の間に２つの耐熱層があ
る。そのような多層導電性リード構造体は層１３０及び
１５０に金のより薄い膜を付着すること、そして耐熱性
金属層１６５上に金及びタンタルを交互にした追加の層
を付着することによって構成される。
【００３３】好適な実施例における耐熱層１６０及び１
６５の追加は、ノジュール成長に対するその構造体の安
定度を更に増加させる。更に、層１６０は、硬磁性バイ
アス層１１０及び高導電性層１３０の間に拡散障壁を作
る。耐熱層１６５は保護層として作用する。
【００３４】図８を参照すると、本発明による多層導電
性リード構造体を有するＭＲセンサが示される。この図
は、フォトレジスト９０がリフトオフされた後のセンサ
を示す。メチルピロリドン（ＮＭＰ）の溶液がＰＭＧＩ
８５を溶解してフォトレジスト９０及びその上に付着さ
れたリード構造体層を洗い落とさせる。その結果が図８
のＭＲ読取りヘッド構造体である。
【００３５】図９を参照すると、本発明の組合せ読取り
／書込みＭＲヘッドが示される。タンタル層１６５及び
タンタル・キャップの上に絶縁体層１７０が絶縁保護層
として形成される。絶縁体層１７０のために使用される
材料は、典型的には、酸化アルミニウムのような金属酸
化物である。絶縁体層１７０には強磁性層１８０が重畳
し、第２（上部）磁気シールド（Ｓ２）及び書込みヘッ
ドの第１誘導磁極（Ｐ１）を形成する。磁気絶縁材１９
０が強磁性層１８０に重畳し、その磁気絶縁体層１９０
に重畳する強磁性層２００から強磁性層１８０を磁気的
に絶縁している。磁気絶縁体層１９０は、典型的には、
酸化アルミニウム材から形成される。強磁性層２００は
ＮｉＦｅから形成され、書込みヘッドの第２誘導磁極
（Ｐ２）として作用する。
【００３６】本発明の他の観点によれば、図９は、ＭＲ
ヘッドの導電性リード構造体を形成するためにイオン・
ビーム付着を使用することにより得られる厳しい表面ト
ポグラフィの減少を示す。イオン・ビーム・スパッタリ
ング・プロセスを使用することによって、導電性リード
の厚さはＭＲ素子にずっと近似したものになり、従っ
て、強磁性層１８０及び２００の湾曲を減少させる。従
って、従来技術で見られるＰ１及びＰ２の湾曲によって
生じた読取りエラー率は改善される。
【００３７】本発明のもう１つの観点によれば、高導電
性層１３０及び１５０は、金、金及びニッケルの合金、
並びに金及び銅の合金より成るグループから選ばれた高
導電性金属から形成される。耐熱性金属層１６０、１４
０、及び１６５は、タンタル、タングステン、チタン、
ニオブ、及びクロムより成るグループから選ばれた耐熱
性金属から形成される。本発明を適用するのに適した耐
熱性金属は、３００゜Ｃ以下での高い導電率及び無拡散
を有し、高い融点を持ち、非常に硬くなければならな
い。本発明の好適な実施例では、高導電性層１３０及び
１５０は金から形成され、耐熱層１６０、１４０、及び
１６５はタンタルから形成される。
【００３８】
【表１】 Ｔａ Ａｕ Ｔａ Ａｕ Ｔａ Ａｕ Ｔａ Ａｕ Ｔａ １） 1800 ２） 50 1000 50 ３） 50 275 50 275 50 275 50 275 50 ４） 50 200 50 200 50 200 50 200 50 単位：オングストローム
【００３９】図１０及び上記の表１を参照すると、多層
導電性リード構造体におけるタンタルのパーセンテージ
とそのリード構造体の硬度との間の関係が示される。図
１０は、その多層におけるタンタルのパーセントの関数
としてその構造体の硬度をグラフで示す。金の導電層は
タンタルの多数の内部層と共に使用される。タンタルの
上層及び下層がその構造体に積層される。表１は、その
多層構造体における各タンタル及び金の層に対する厚さ
（オングストローム）を、図１０にグラフで示された導
電性リード構造体に対する多数の層に対応して示す。図
１０のグラフにおけるポイント１は、１８００オングス
トロームの純金の導電性リードが０.８０Ｇパスカルの
硬度を持つことを示している。グラフのポイント２で
は、導電性リードは純金の導電性リードであるが、５０
オングストロームのタンタルの下層及び上層でもって積
層されている。積層した層の追加は、硬度に関して著し
い影響を与えない。しかし、タンタルの中間層が金の多
重層内に配置され、その多層構造体における金に対する
タンタルの比率が増加する時、硬度も増加する。
【００４０】図１１を参照すると、導電性リードの硬度
と金の導電層相互間に設けられたタンタル層の数との間
の関係を示す。導電性リード構造体は金の層及びタンタ
ルの層を交互にされ、タンタルの下層及び上層を含む。
タンタル層は５０オングストローム厚さに形成される。
リードの合計厚（タンタル層及び金層すべてを結合した
厚さの和）は１１５０オングストロームないし１３５０
オングストロームの間に維持される。そのグラフに示さ
れるように、導電性リード構造体の硬度は、タンタルの
内部層（中間層）の数が増加するにつれて増加する。
【００４１】図１２に示されるように、面積抵抗もタン
タルの内部層の数が増加するにつれて増加する。ノジュ
ール成長及びスメア形成を防止するに必要な硬度のレベ
ルと特定のＭＲ適用例に対する受容可能な面積抵抗とを
平衡させることによって、タンタルの内部層の最適な数
がこのグラフに基づいて選択可能である。多層リード構
造体に対して選択された耐熱性及び導電性の材料の種類
もこの平衡に影響をもたらすことに留意すべきである。
【００４２】本発明の他の実施例は、本発明のＭＲヘッ
ド導電性リード構造体における高導電性リード層に対し
て一連の金の二成分合金を使用する。これらの合金は、
トラック形成のための望ましい機械的及び電気的特性を
示し、酸性及び塩基性環境において非常に不活性であ
る。ＭＲヘッドの適用に対する機械的、電気的、及び化
学的特性を最適化するために、適正な組成を持った金の
二成分合金を選択することが可能である。
【００４３】図１３乃至図１６を参照すると、それらグ
ラフに示されるような種々のコンポーネントの一連のＡ
ｕＮｉ及びＡｕＣｕ合金を生成するために、通常のＲＦ
ダイオード・コスパッタリング・テクニックが使用され
た。図１３は、ニッケル含有量の関数としてのＡｕＮｉ
合金の抵抗率をグラフで示す。図１４は、銅含有量の関
数としてのＡｕＣｕ合金の抵抗率をグラフで示す。ＭＲ
ヘッドの適用に対して、良好なトラック形成及びヘッド
全体の低いノイズのためには、２０マイクロオーム・ｃ
ｍ以下の膜抵抗率が望ましい。従って、図１３及び図１
４によって示されるように、５０％Ｃｕ又は１５％Ｎｉ
までの金の二成分合金が、多層構造体における高導電性
金属として使用されるべきである。
【００４４】図１５はＡｕＮｉ合金に対する硬度対パー
セント・ニッケル含有量をグラフで示す。図１６はＡｕ
Ｃｕ合金に対する硬度対パーセント銅含有量をグラフで
示す。ＡｕＮｉ合金に対して、硬度は、１０乃至１５％
ニッケルの範囲では、純金の硬度の少なくとも５倍であ
る。ＡｕＣｕ合金の硬度は、銅含有量が５０％に近づく
につれて純金よりも１２倍以上よくなる。
【００４５】以上から明らかなように、本発明は、ＭＲ
ヘッドにおける導電性リード適用のために使用される多
層イオン・ビーム・スパッタリングされた金（又は、金
合金）及びタンタルの構造体を提供する。バルクに近い
抵抗率／密度を示す金薄膜を、本質的に高い導電性をも
って付着することは、表面トポグラフィを達成可能な最
低のレベルまで減少させながら、良好な面積コンダクタ
ンスを与える。タンタルが金の薄膜層の間に付着されて
成る１つ又は複数の多重層を付加することは、比較的軟
らかい金の導電層によるノジュール形成を防止するよう
に安定度、強度、及び硬度を高める。
【００４６】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００４７】（１）基板上に形成され、第１エッジ及び
第２エッジを有する磁気抵抗材と、前記第１エッジに電
気的に接続された第１多層導電性リード構造体と、前記
第２エッジに電気的に接続された第２多層導電性リード
構造体と、を含み、前記第１及び第２導電性リード構造
体は多層の薄膜材から構成されること、前記多層は耐熱
性金属の薄膜及び高導電性金属の薄膜を交互にされるこ
と、及び前記第１及び第２導電性リード構造体は高導電
性金属から構成される２つの薄膜層の間に設けられた耐
熱性金属の少なくとも１つの層を有すること、を特徴と
する磁気抵抗ヘッド・アセンブリ。 （２）前記耐熱性金属はタンタル、タングステン、チタ
ン、ニオブ、及びクロムから成るグループから選択され
ることを特徴とする上記（１）に記載の磁気抵抗ヘッド
・アセンブリ。 （３）前記耐熱性金属はタンタルであることを特徴とす
る上記（２）に記載の磁気抵抗ヘッド・アセンブリ。 （４）前記高導電性金属は金、金及びニッケルの合金、
並びに金及び銅の合金より成るグループから選択される
ことを特徴とする上記（１）に記載の磁気抵抗ヘッド・
アセンブリ。 （５）前記高導電性金属は金であることを特徴とする上
記（４）に記載の磁気抵抗ヘッド・アセンブリ。 （６）前記高導電性金属は０乃至５０％の範囲の銅含有
量の金の二成分合金であることを特徴とする上記（４）
に記載の磁気抵抗ヘッド・アセンブリ。 （７）前記高導電性金属は４５％の銅含有量の金の二成
分合金であることを特徴とする上記（６）に記載の磁気
抵抗ヘッド・アセンブリ。 （８）前記高導電性金属は０乃至１５％の範囲のニッケ
ル含有量の金の二成分合金であることを特徴とする上記
（４）に記載の磁気抵抗ヘッド・アセンブリ。 （９）前記高導電性金属は１０％のニッケル含有量の金
の二成分合金であることを特徴とする上記（８）に記載
の磁気抵抗ヘッド・アセンブリ。 （１０）前記耐熱性金属はタンタルであり、前記高導電
性金属は金であること、及び前記金の層の厚さに対する
前記タンタルの層の厚さの比は３３％より小さいこと、
を特徴とする上記（１）に記載の磁気抵抗ヘッド・アセ
ンブリ。 （１１）前記金の層の厚さに対するタンタルの層の厚さ
の比は１０％より大きいことを特徴とする上記（１０）
に記載の磁気抵抗ヘッド・アセンブリ。 （１２）前記タンタルの層の厚さは３５オングストロー
ムであり、前記金の層の厚さは２００オングストローム
であることを特徴とする上記（１１）に記載の磁気抵抗
ヘッド・アセンブリ。 （１３）前記磁気抵抗材は、前記基板に重畳したシール
ド層と、前記シールド層に重畳した絶縁体層と、前記絶
縁体層に重畳した軟磁性薄膜層と、前記軟磁性薄膜層に
重畳したタンタルのスペーサ層と、前記スペーサ層に重
畳したニッケル鉄層と、前記ニッケル鉄層に重畳したタ
ンタルのキャップ層と、を含むことを特徴とする上記
（１）に記載の磁気抵抗ヘッド・アセンブリ。 （１４）前記第１及び第２導電性リード構造体は、前記
基板に重畳したクロム層と、前記クロム層に重畳した硬
磁性バイアス材と、を含み、前記導電性リード構造体の
多層の薄膜材は前記硬磁性バイアス材に重畳することを
特徴とする上記（１）に記載の磁気抵抗ヘッド・アセン
ブリ。 （１５）前記硬磁性バイアス材はコバルト・プラチナ・
クロムであることを特徴とする上記（１４）に記載の磁
気抵抗ヘッド・アセンブリ。 （１６）データを記録するための複数のトラックを有す
る磁気記憶媒体と、前記磁気記憶媒体との相対的移動の
間中、前記磁気記憶媒体に関して近接した位置に維持さ
れる磁気変換器と、を含み、前記磁気変換器は、基板上
に形成され、第１エッジ及び第２エッジを有する磁気抵
抗材と、前記第１エッジに電気的に接続された第１多層
導電性リード構造体と、前記第２エッジに電気的に接続
された第２多層導電性リード構造体とを含み、前記第１
及び第２導電性リード構造体は多層の薄膜材から構成さ
れ、前記多層は耐熱性金属の薄膜及び高導電性金属の薄
膜を交互にされ、前記第１及び第２導電性リード構造体
は高導電性金属から構成される２つの薄膜層の間に設け
られた耐熱性金属の少なくとも１つの層を有することを
特徴としており、さらに、前記磁気変換器に接続され、
前記磁気変換器を前記記憶媒体上の選択されたトラック
まで移動させるためのアクチュエータ手段と、前記第１
及び第２導電性リード構造体の間に結合され、前記磁気
記憶媒体に記録されたデータ・ビットを表す磁界が前記
磁気抵抗材の層によってさえぎられたことに応答して、
前記磁気抵抗材における抵抗変化を検出するための手段
と、を含むことを特徴とする磁気記憶システム。 （１７）前記耐熱性金属はタンタル、タングステン、チ
タン、ニオブ、及びクロムより成るグループから選択さ
れることを特徴とする上記（１６）に記載の磁気記憶シ
ステム。 （１８）前記高導電性金属は金、金及びニッケルの合
金、及び金及び銅の合金より成るグループから選択され
ることを特徴とする上記（１６）に記載の磁気記憶シス
テム。 （１９）前記耐熱性金属はタンタルであり、前記高導電
性金属は金であること、及び前記金の層の厚さに対する
前記タンタルの層の厚さの比は１０％ないし３３％の範
囲であること、を特徴とする上記（１６）に記載の磁気
記憶システム。 （２０）前記タンタルの層の厚さは３５オングストロー
ムであり、前記金の層の厚さは２００オングストローム
であることを特徴とする上記（１９）に記載の磁気記憶
システム。
【００４８】
【発明の効果】本発明によって、ノジュール成長及びス
メア形成を防止するために機械的強度及び安定度を高め
た非常に薄い且つ高導電性のＭＲリード構造体が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に従って、磁気抵抗ヘッ
ドにおいて多層の導電体リードを有する磁気ディスク記
憶システムを示す。
【図２】１つのタイプの磁気抵抗読取り変換器アセンブ
リの特定の実施例を示す。
【図３】磁気抵抗読取り変換器アセンブリの特定の実施
例に対する導電性リード構造体によって作られる電気的
接続を示す。
【図４】本発明の好適な実施例に従ってＭＲヘッドを処
理する場合の第１段階で必要とされるイオン・ビーム誘
起のスパッタリング付着プロセスを使用して付着された
ＭＲヘッドのアクティブ領域を構成する多重層を示す。
【図５】本発明の好適な実施例に従ってＭＲヘッドを処
理するためのエッチング段階で使用される、フォトレジ
スト及びＰＭＧＩ層がアクティブ領域に重畳したものを
示す。
【図６】エッチング・プロセスが終了した後の多層ＭＲ
センサ構造体を示す。
【図７】本発明の好適な実施例に従ってバイアシング及
び多層導電性リード構造体を付着する処理ステップ後の
ＭＲセンサを示す。
【図８】フォトレジスト及びＰＭＧＩがリフトオフされ
た後の、本発明による多層導電性リード構造体を有する
ＭＲセンサを示す。
【図９】本発明による組合せ読取り／書込みＭＲヘッド
を示す。
【図１０】本発明の好適な実施例に従って、タンタル及
び金の多重層におけるタンタルのパーセントの関数とし
ての多層導電性リード構造体の硬度を示す。
【図１１】本発明の導電性リード構造体の好適な実施例
における、その導電性リードの硬度と金の導電性構造体
相互間に設けられたタンタル層の数との間のグラフ的な
関係を示す。
【図１２】本発明の導電性リード構造体の好適な実施例
における、その導電性リードの面積抵抗と金の導電層相
互間に設けられたタンタル層の数との間のグラフ的な関
係を示す。
【図１３】ニッケル含有量の関数としてのＡｕＮｉ合金
の抵抗率のグラフ表示である。
【図１４】銅含有量の関数としてのＡｕＣｕ合金の抵抗
率のグラフ表示である。
【図１５】ＡｕＮｉ合金に対する硬度対パーセント・ニ
ッケル含有量のグラフ表示である。
【図１６】ＡｕＣｕ合金に対する硬度対パーセント銅含
有量のグラフ表示である。
【符号の説明】
１２ 磁気ディスク １３ スライダ １４ スピンドル １５ サスペンション １９ アクチュエータ・アーム ２１ ヘッド ２２ ディスク面 ３０ ＭＲセンサ ３１ 基板 ３２ アクティブ領域 ３３ シールド層 ３４ 端部領域 ３５ バイアス層 ３６ ＭＲ層 ３７ 軟磁性バイアス層 ３８ 導電性リード構造体 ３９ 非磁性スペーサ層 ４０ 導電性リード構造体 ５０ 基板 ５５ 磁気シールド層 ６０ 絶縁体層 ６５ 軟磁性薄膜層 ７０ スペーサ層 ７５ ＭＲ層 ８０ キャップ層 ８５ ポリジメチルグルタリミド（ＰＭＧＩ）層 ９０ フォトレジスト層 １００ クロム層 １１０ 硬磁性バイアス層 １３０ 高導電性層 １４０ 耐熱性金属層 １５０ 高導電性層 １６０ 耐熱性金属層 １６５ 耐熱性金属層 １７０ 絶縁体層 １８０ 強磁性層 １９０ 磁気絶縁体層 ２００ 強磁性層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マリー・カサリン・ガトバーレット アメリカ合衆国カリフォルニア州、サリナ ス、レイクビュウ・ドライブ 6791 (72)発明者 モハマド・トゥフィク・クロンビ アメリカ合衆国カリフォルニア州、サン・ ノゼ、パソ・ロス・セリトス 6238 (72)発明者 ジャクリン・ケイ・ラタイマー アメリカ合衆国カリフォルニア州、サン・ ノゼ、マハン・ドライブ 6248 (72)発明者 マスタファ・ピナーバシ アメリカ合衆国カリフォルニア州、モーガ ン・ヒル、ビア・ソレント 542

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板上に形成され、第１エッジ及び第２エ
    ッジを有する磁気抵抗材と、 前記第１エッジに電気的に接続された第１多層導電性リ
    ード構造体と、 前記第２エッジに電気的に接続された第２多層導電性リ
    ード構造体と、 を含み、 前記第１及び第２導電性リード構造体は多層の薄膜材か
    ら構成されること、 前記多層は耐熱性金属の薄膜及び高導電性金属の薄膜を
    交互にされること、及び前記第１及び第２導電性リード
    構造体は高導電性金属から構成される２つの薄膜層の間
    に設けられた耐熱性金属の少なくとも１つの層を有する
    こと、 を特徴とする磁気抵抗ヘッド・アセンブリ。
  2. 【請求項２】前記耐熱性金属はタンタル、タングステ
    ン、チタン、ニオブ、及びクロムから成るグループから
    選択されることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗
    ヘッド・アセンブリ。
  3. 【請求項３】前記耐熱性金属はタンタルであることを特
    徴とする請求項２に記載の磁気抵抗ヘッド・アセンブ
    リ。
  4. 【請求項４】前記高導電性金属は金、金及びニッケルの
    合金、並びに金及び銅の合金より成るグループから選択
    されることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗ヘッ
    ド・アセンブリ。
  5. 【請求項５】前記高導電性金属は金であることを特徴と
    する請求項４に記載の磁気抵抗ヘッド・アセンブリ。
  6. 【請求項６】前記高導電性金属は０乃至５０％の範囲の
    銅含有量の金の二成分合金であることを特徴とする請求
    項４に記載の磁気抵抗ヘッド・アセンブリ。
  7. 【請求項７】前記高導電性金属は４５％の銅含有量の金
    の二成分合金であることを特徴とする請求項６に記載の
    磁気抵抗ヘッド・アセンブリ。
  8. 【請求項８】前記高導電性金属は０乃至１５％の範囲の
    ニッケル含有量の金の二成分合金であることを特徴とす
    る請求項４に記載の磁気抵抗ヘッド・アセンブリ。
  9. 【請求項９】前記高導電性金属は１０％のニッケル含有
    量の金の二成分合金であることを特徴とする請求項８に
    記載の磁気抵抗ヘッド・アセンブリ。
  10. 【請求項１０】前記耐熱性金属はタンタルであり、前記
    高導電性金属は金であること、及び前記金の層の厚さに
    対する前記タンタルの層の厚さの比は３３％より小さい
    こと、 を特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗ヘッド・アセン
    ブリ。
  11. 【請求項１１】前記金の層の厚さに対するタンタルの層
    の厚さの比は１０％より大きいことを特徴とする請求項
    １０に記載の磁気抵抗ヘッド・アセンブリ。
  12. 【請求項１２】前記タンタルの層の厚さは３５オングス
    トロームであり、前記金の層の厚さは２００オングスト
    ロームであることを特徴とする請求項１１に記載の磁気
    抵抗ヘッド・アセンブリ。
  13. 【請求項１３】前記磁気抵抗材は、 前記基板に重畳したシールド層と、 前記シールド層に重畳した絶縁体層と、 前記絶縁体層に重畳した軟磁性薄膜層と、 前記軟磁性薄膜層に重畳したタンタルのスペーサ層と、 前記スペーサ層に重畳したニッケル鉄層と、 前記ニッケル鉄層に重畳したタンタルのキャップ層と、 を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗ヘッ
    ド・アセンブリ。
  14. 【請求項１４】前記第１及び第２導電性リード構造体
    は、 前記基板に重畳したクロム層と、前記クロム層に重畳し
    た硬磁性バイアス材と、 を含み、 前記導電性リード構造体の多層の薄膜材は前記硬磁性バ
    イアス材に重畳することを特徴とする請求項１に記載の
    磁気抵抗ヘッド・アセンブリ。
  15. 【請求項１５】前記硬磁性バイアス材はコバルト・プラ
    チナ・クロムであることを特徴とする請求項１４に記載
    の磁気抵抗ヘッド・アセンブリ。
  16. 【請求項１６】データを記録するための複数のトラック
    を有する磁気記憶媒体と、 前記磁気記憶媒体との相対的移動の間中、前記磁気記憶
    媒体に関して近接した位置に維持される磁気変換器と、 を含み、 前記磁気変換器は、 基板上に形成され、第１エッジ及び第２エッジを有する
    磁気抵抗材と、前記第１エッジに電気的に接続された第
    １多層導電性リード構造体と、前記第２エッジに電気的
    に接続された第２多層導電性リード構造体とを含み、 前記第１及び第２導電性リード構造体は多層の薄膜材か
    ら構成され、前記多層は耐熱性金属の薄膜及び高導電性
    金属の薄膜を交互にされ、前記第１及び第２導電性リー
    ド構造体は高導電性金属から構成される２つの薄膜層の
    間に設けられた耐熱性金属の少なくとも１つの層を有す
    ることを特徴としており、 さらに、前記磁気変換器に接続され、前記磁気変換器を
    前記記憶媒体上の選択されたトラックまで移動させるた
    めのアクチュエータ手段と、 前記第１及び第２導電性リード構造体の間に結合され、
    前記磁気記憶媒体に記録されたデータ・ビットを表す磁
    界が前記磁気抵抗材の層によってさえぎられたことに応
    答して、前記磁気抵抗材における抵抗変化を検出するた
    めの手段と、 を含むことを特徴とする磁気記憶システム。
  17. 【請求項１７】前記耐熱性金属はタンタル、タングステ
    ン、チタン、ニオブ、及びクロムより成るグループから
    選択されることを特徴とする請求項１６に記載の磁気記
    憶システム。
  18. 【請求項１８】前記高導電性金属は金、金及びニッケル
    の合金、及び金及び銅の合金より成るグループから選択
    されることを特徴とする請求項１６に記載の磁気記憶シ
    ステム。
  19. 【請求項１９】前記耐熱性金属はタンタルであり、前記
    高導電性金属は金であること、及び前記金の層の厚さに
    対する前記タンタルの層の厚さの比は１０％ないし３３
    ％の範囲であること、 を特徴とする請求項１６に記載の磁気記憶システム。
  20. 【請求項２０】前記タンタルの層の厚さは３５オングス
    トロームであり、前記金の層の厚さは２００オングスト
    ロームであることを特徴とする請求項１９に記載の磁気
    記憶システム。
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