JP2001176028A5

JP2001176028A5 -

Info

Publication number: JP2001176028A5
Application number: JP1999354299A
Authority: JP
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2004-07-29

Description

【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、下部シールド層と上部シールド層との間に絶縁材を介して磁気抵抗効果素子を有し、磁気抵抗効果素子に接して設けられた縦バイアス層と、信号電流を流すための電極リード層からなる磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドにおいて、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層及びフリー磁性層からなる磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層の上に、夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜及び軟質磁性膜とからなる左右一対の積層縦バイアス層とで構成され、そして前記硬質磁性膜と前記軟質磁性膜とが非磁性膜を介して反強磁性的に結合していることを特徴としたものであり、また、本発明の請求項２に記載の発明は、下部シールド層と上部シールド層との間に絶縁材を介して設けられた磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子に接して設けられた縦バイアス層と、信号電流を流すための電極リード層からなる磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドであって、磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドは反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層及びフリー磁性層からなり、前記磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層の上に、夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜及び軟質磁性膜とからなる左右一対の積層縦バイアス層を設け、前記左右一対の積層縦バイアス層の各非磁性膜の膜厚が０．４〜３ｎｍの範囲にあることを特徴とする薄膜磁気ヘッドであり、また、本発明の請求項５に記載の発明は、積層固定磁性層において、非磁性層膜の膜厚が、０．４〜３ｎｍの範囲にあることを特徴としたものである。フリー磁性層の上に左右一対の硬質磁性膜を成膜し、常温で着磁することによって、硬質磁性膜と強磁性結合したフリー磁性層の磁化の方向が非常に安定なものとなり、一方、非磁性膜を介して軟質磁性膜を成膜形成することによって、硬質磁性膜と軟質磁性膜との間で反強磁性的に結合し、夫々の磁化の方向も非常に安定したものとなる。また、フリー磁性層の上に成膜された左右一対の軟質磁性膜と左右一対の非磁性膜を介して対向している左右一対の硬質磁性膜を着磁することによって、反強磁性的に結合した軟質磁性膜に安定した磁化の方向を与え、軟質磁性膜と強磁性結合しているフリー磁性層の磁化の方向も非常に安定したものとなる。また、非磁性膜の膜厚が適切に選ばれて、反強磁性的に結合した硬質磁性膜と軟磁性膜の夫々の磁化の方向は逆方向であり、端面磁荷による漏れ磁界が抑えられ、且つ、端部においても磁化が安定し、硬質磁性膜或いは軟質磁性膜の端部に対向している部分のフリー磁性層も磁化が安定してトラック幅方向に向き、且つ、フリー磁性層及び固定磁性層へ不要な磁界がかからないため、バルクハウゼンノイズの発生が少なく、対称性が良く、再生感度が高く、安定した再生性能を得ることができるという作用を有している。

【００１７】
また、本発明の請求項８に記載の発明は、下部ギャップ絶縁層の上に、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層及びフリー磁性層を順次積層成膜して、磁気抵抗効果素子を形成する第１の工程と、フリー磁性層の上に、夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜及び軟質磁性膜を順次積層成膜して、左右一対の積層縦バイアス層を形成する第２の工程と、左右一対の前記積層膜の上に、更に、左右一対の電極リード層を形成する第３の工程とを有することを特徴としたものであり、また、本発明の請求項９に記載の発明は、磁気抵抗効果素子の最上部に形成されたフリー磁性層をクリーニングした後、フリー磁性層の上に左右一対の硬質磁性膜、左右一対の非磁性膜及び左右一対の軟質磁性膜を積層成膜して、左右一対の積層縦バイアス層を形成する第２の工程を有することを特徴としたものであり、また、本発明の請求項１０に記載の発明は、フリー磁性層の上に、硬質磁性層膜、非磁性層膜及び軟質磁性層膜を順次積層成膜した後、フリー磁性層の上面の一部が露出するように、硬質磁性層膜、非磁性層膜及び軟質磁性層膜の一部を削除して、夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜及び軟質磁性膜を形成して、夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜及び軟質磁性膜からなる左右一対の積層縦バイアス層を形成する第２の工程を有することを特徴としたものであり、また、本発明の請求項１２に記載の発明は、フリー磁性層の上に、夫々左右一対の軟質磁性膜、非磁性膜及び硬質磁性膜を順次積層成膜して、左右一対の積層縦バイアス層を形成する第２の工程を有することを特徴としたものであり、また、本発明の請求項１６に記載の発明は、積層縦バイアス層及び磁気抵抗効果素子の露出した上面を覆うように電極リード層膜を成膜し、磁気抵抗効果素子の一部が露出するように、電極リード層膜の一部を削除して、左右一対の電極リード層を形成する第３の工程を有することを特徴としたものであり、また、本発明の請求項１８に記載の発明は、磁気抵抗効果素子の最上部に形成されたフリー磁性層の上を覆うように硬質磁性層膜、非磁性層膜及び軟質磁性層膜を順次積層成膜する第２の工程と、更に、その上に軟質磁性層膜を覆うように電極リード層膜を成膜した後、磁気抵抗効果素子の最上部に形成されたフリー磁性層の一部が露出するように、積層成膜された硬質磁性層膜、非磁性層膜、軟質磁性層膜及び電極リード層膜の一部を削除して、フリー磁性層の上に夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜、軟質磁性膜及び電極リード層を形成し、夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜及び軟質磁性膜からなる左右一対の積層縦バイアス層及び左右一対の前記電極リード層を形成する第３の工程とを有することを特徴としたものであり、また、本発明の請求項２３に記載の発明は、下部ギャップ絶縁層の上面に、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層及びフリー磁性層を順次積層成膜して、磁気抵抗効果素子を形成し、更にその上に、キャップ層を成膜する第１の工程と、レジストを形成して、磁気抵抗効果素子の上にあるキャップ層の一部を削除してフリー磁性層を露出させ、露出したフリー磁性層の上に、夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜及び軟質磁性膜を順次積層成膜して、硬質磁性膜、非磁性膜及び軟質磁性膜からなる左右一対の積層縦バイアス層を形成する第２の工程と、積層縦バイアス層の上に、左右一対の電極リード層を形成する第３の工程とを有することを特徴としたものであり、また、本発明の請求項２４に記載の発明は、フリー磁性層の両側部が露出するようにキャップ層の一部を削り取り、露出したフリー磁性層の上に、夫々左右一対の軟質磁性膜、非磁性膜及び硬質磁性膜を順次積層成膜して、軟質磁性膜、非磁性膜及び硬質磁性膜からなる左右一対の積層縦バイアス層を形成する第２の工程を有することを特徴としたものであり、硬質磁性膜とフリー磁性層が接している部分においては、硬質磁性膜とフリー磁性層とは強磁性結合し、フリー磁性層の磁化の方向は強く安定した状態で保持され、一方、左右一対の硬質磁性膜に接していない部分のフリー磁性層の磁化の方向も安定して硬質磁性膜とフリー磁性層が接している部分と同じ磁化の方向に向きやすくなり、また、左右一対の硬質磁性膜の上に、非磁性膜を介して軟質磁性膜を成膜形成することによって、硬質磁性膜と軟質磁性膜との間で反強磁性的に結合し、硬質磁性膜の磁化の方向が非常に安定したものとなる。或いは、フリー磁性層の上に成膜された左右一対の軟質磁性膜と左右一対の非磁性膜を介して対向している左右一対の硬質磁性膜は、反強磁性的に結合して、軟質磁性膜に安定した磁化の方向を与え、軟質磁性膜と強磁性結合しているフリー磁性層の磁化の方向も非常に安定したものとなり、軟質磁性膜に接していない部分でのフリー磁性層の磁化の方向は軟質磁性膜に接している部分と同じ磁化の方向に向き易くなる。非磁性膜を介して軟質磁性膜に対向して硬質磁性膜を成膜形成することによって、硬質磁性膜と軟質磁性膜との間で反強磁性的に結合し、夫々の磁化の方向も非常に安定したものとなる。また、非磁性膜の膜厚が適切に選ばれて、反強磁性的に結合した硬質磁性膜と軟磁性膜の夫々の磁化の方向は逆方向であり、端面磁荷による漏れ磁界が抑えられ、且つ、端部においても磁化が安定し、硬質磁性膜或いは軟質磁性膜の端部に対向している部分のフリー磁性層も磁化が安定してトラック幅方向に向き、且つ、フリー磁性層及び固定磁性層への不要な磁界もかからず、バルクハウゼンノイズの発生が少なく、対称性が良く、安定した再生感度の高い再生性能を有する再生用磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを作製することができるという作用を有している。

Claims

下部シールド層と上部シールド層との間に絶縁材を介して磁気抵抗効果素子を有し、前記磁気抵抗効果素子に接して設けられた縦バイアス層と、信号電流を流すための電極リード層からなる磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドにおいて、
反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層及びフリー磁性層からなる磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層の上に、夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜及び軟質磁性膜とからなる左右一対の積層縦バイアス層を設け、前記硬質磁性膜と前記軟質磁性膜とは非磁性膜を介して反強磁性的に結合していることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
下部シールド層と上部シールド層との間に絶縁材を介して設けられた磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子に接して設けられた縦バイアス層と、信号電流を流すための電極リード層からなる磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドであって、
磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドは反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層及びフリー磁性層からなり、
前記磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層の上に、夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜及び軟質磁性膜とからなる左右一対の積層縦バイアス層を設け、前記左右一対の積層縦バイアス層の各非磁性膜の膜厚が０．４〜３ｎｍの範囲にあることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
前記磁気抵抗効果素子を構成する前記固定磁性層は、非磁性層膜を介して固定磁性層膜が複数層積層された積層固定磁性層で構成されたことを特徴とする請求項１或いは請求項２に記載の薄膜磁気ヘッド。
前記積層固定磁性層において、前記非磁性層膜を介して対向した前記固定磁性層膜の磁化の方向がお互いに逆の方向になるような前記非磁性層膜の膜厚を有することを特徴とする請求項３に記載の薄膜磁気ヘッド。
前記積層固定磁性層において、前記非磁性層膜の膜厚が、０．４〜３ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の薄膜磁気ヘッド。
前記磁気抵抗効果素子を構成する前記フリー磁性層は、その隣り合うフリー磁性層膜の材料が異種の軟磁性材料で複数層積層された積層フリー磁性層で構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
左右一対の前記積層縦バイアス層の間にあり、且つ、前記磁気抵抗効果素子の上面に接したキャップ層を有することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
下部ギャップ絶縁層の上に、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層及びフリー磁性層を順次積層成膜して、磁気抵抗効果素子を形成する第１の工程と、
前記フリー磁性層の上に、夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜及び軟質磁性膜を順次積層成膜して、左右一対の積層縦バイアス層を形成する第２の工程と、左右一対の前記積層膜の上に、更に、左右一対の電極リード層を形成する第３の工程と、
を有することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項８の第２の工程は、前記磁気抵抗効果素子の最上部に形成された前記フリー磁性層をクリーニングした後、前記フリー磁性層の上に左右一対の硬質磁性膜、左右一対の非磁性膜及び左右一対の軟質磁性膜を積層成膜して、左右一対の積層縦バイアス層を形成することを特徴とする請求項８に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項８の第２の工程は、前記フリー磁性層の上に、硬質磁性層膜、非磁性層膜及び軟質磁性層膜を順次積層成膜した後、前記フリー磁性層の上面の一部が露出するように、前記硬質磁性層膜、前記非磁性層膜及び前記軟質磁性層膜の一部を削除して、夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜及び軟質磁性膜を形成して、夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜及び軟質磁性膜からなる左右一対の積層縦バイアス層を形成することを特徴とする請求項８に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項８の第２の工程は、前記フリー磁性層の上面をクリーニングした後、前記フリー磁性層の上に、硬質磁性層膜、非磁性層膜及び軟質磁性層膜を順次積層成膜した後、前記フリー磁性層の上面の一部が露出するように、前記硬質磁性層膜、前記非磁性層膜及び前記軟質磁性層膜の一部を削除して、夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜及び軟質磁性膜を形成して、夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜及び軟質磁性膜からなる左右一対の積層縦バイアス層を形成することを特徴とする請求項８に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項８の第２の工程は、前記フリー磁性層の上に、夫々左右一対の軟質磁性膜、非磁性膜及び硬質磁性膜を順次積層成膜して、左右一対の積層縦バイアス層を形成することを特徴とする請求項８に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項８の第２の工程は、前記磁気抵抗効果素子の最上部に形成された前記フリー磁性層をクリーニングした後、前記フリー磁性層の上に、夫々左右一対の軟質磁性膜、非磁性膜及び硬質磁性膜を積層成膜して、左右一対の積層縦バイアス層を形成することを特徴とする請求項８に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項８の第２の工程は、前記フリー磁性層の上に、軟質磁性層膜、非磁性層膜及び硬質磁性層膜を順次積層成膜した後、前記フリー磁性層の上面の一部が露出するように、前記軟質磁性層膜、前記非磁性層膜及び前記硬質磁性層膜の一部を削除して、夫々左右一対の軟質磁性膜、非磁性膜及び硬質磁性膜を形成して、夫々左右一対の軟質磁性膜、非磁性膜及び硬質磁性膜からなる左右一対の積層縦バイアス層を形成することを特徴とする請求項８に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項８の第２の工程は、前記フリー磁性層の上面をクリーニングした後、前記フリー磁性層の上に、軟質磁性層膜、非磁性層膜及び硬質磁性層膜を順次積層成膜した後、前記フリー磁性層の上面の一部が露出するように、前記軟質磁性層膜、前記非磁性層膜及び前記硬質磁性層膜の一部を削除して、夫々左右一対の軟質磁性膜、非磁性膜及び硬質磁性膜を形成して、夫々左右一対の軟質磁性膜、非磁性膜及び硬質磁性膜からなる左右一対の積層縦バイアス層を形成することを特徴とする請求項８に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項８の第３の工程は、前記積層縦バイアス層及び前記磁気抵抗効果素子の露出した上面を覆うように電極リード層膜を成膜し、前記磁気抵抗効果素子の一部が露出するように、前記電極リード層膜の一部を削除して、左右一対の電極リード層を形成することを特徴とする請求項８〜請求項１５のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項８の第３の工程は、レジストを形成して、前記積層縦バイアス層及び前記磁気抵抗効果素子の露出した上面の一部の上に、左右一対の電極リード層を形成することを特徴とする請求項８〜請求項１５のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項８において、第２の工程は、前記磁気抵抗効果素子の最上部に形成された前記フリー磁性層の上を覆うように硬質磁性層膜、非磁性層膜及び軟質磁性層膜を順次積層成膜し、
第３の工程は更に、その上に前記軟質磁性層膜を覆うように電極リード層膜を成膜した後、前記磁気抵抗効果素子の最上部に形成された前記フリー磁性層の一部が露出するように、積層成膜された前記硬質磁性層膜、前記非磁性層膜、前記軟質磁性層膜及び前記電極リード層膜の一部を削除して、前記フリー磁性層の上に夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜、軟質磁性膜及び電極リード層を形成し、夫々左右一対の前記硬質磁性膜、前記非磁性膜及び前記軟質磁性膜からなる左右一対の積層縦バイアス層及び左右一対の前記電極リード層を形成することを特徴とする請求項８に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項８において、第２の工程は、前記磁気抵抗効果素子の最上部に形成された前記フリー磁性層の上を覆うように、軟質磁性層膜、非磁性層膜及び硬質磁性層膜を順次積層成膜し、
第３の工程は更に、その上に前記硬質磁性層膜を覆うように電極リード層膜を成膜した後、前記磁気抵抗効果素子の最上部に形成された前記フリー磁性層の一部が露出するように、積層成膜された前記軟質磁性層膜、前記非磁性層膜、前記硬質磁性層膜及び前記電極リード層膜の一部を削除して、前記フリー磁性層の上に夫々左右一対の軟質磁性膜、非磁性膜、硬質磁性膜及び電極リード層を形成し、夫々左右一対の前記軟質磁性膜、前記非磁性膜及び前記硬質磁性膜からなる左右一対の積層縦バイアス層及び左右一対の前記電極リード層を形成することを特徴とする請求項８に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
左右一対の前記電極リード層及び前記磁気抵抗効果素子の最上部にある前記フリー磁性層の露出した上面に、酸化防止、耐食性向上のためのキャップ層を成膜する第４の工程を有することを特徴とする請求項８〜請求項１９のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項８の第１の工程は、下部シールド層の上に成膜された下部ギャップ絶縁層の上面に、反強磁性層を成膜し、更にその上に、第１の固定磁性層膜、非磁性層膜、第２の固定磁性層膜からなる積層固定磁性層を成膜し、その上に、非磁性導電層及びフリー磁性層を順次積層成膜して、磁気抵抗効果素子を形成することを特徴とする請求項８〜請求項２０のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項８の第１の工程は、下部シールド層の上に成膜された下部ギャップ絶縁層の上に、反強磁性層、固定磁性層及び非磁性導電層を順次積層成膜し、更にその上に、第１のフリー磁性層膜、第２のフリー磁性層膜、…………、第ｎのフリー磁性層膜（ｎは２以上の正の整数）を異種の軟磁性材料で交互に積層成膜した積層フリー磁性層を形成して、磁気抵抗効果素子を形成することを特徴とする請求項８〜請求項２１のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
下部ギャップ絶縁層の上面に、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層及びフリー磁性層を順次積層成膜して、磁気抵抗効果素子を形成し、更にその上に、キャップ層を成膜する第１の工程と、
レジストを形成して、前記磁気抵抗効果素子の上にある前記キャップ層の一部を削除して前記フリー磁性層を露出させ、露出した前記フリー磁性層の上に、夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜及び軟質磁性膜を順次積層成膜して、前記硬質磁性膜、前記非磁性膜及び前記軟質磁性膜からなる左右一対の積層縦バイアス層を形成する第２の工程と、
前記積層縦バイアス層の上に、左右一対の電極リード層を形成する第３の工程と、
を有することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項２３の第２の工程は、前記フリー磁性層の両側部が露出するように前記キャップ層の一部を削り取り、露出した前記フリー磁性層の上に、夫々左右一対の軟質磁性膜、非磁性膜及び硬質磁性膜を順次積層成膜して、前記軟質磁性膜、前記非磁性膜及び前記硬質磁性膜からなる左右一対の積層縦バイアス層を形成することを特徴とする請求項２３に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項２３の第２の工程は、前記フリー磁性層の両側部が露出するように、前記キャップ層の一部を削り取り、露出した前記フリー磁性層の上面をクリーニングした後、前記フリー磁性層の上に、夫々左右一対の硬質磁性膜、非磁性膜及び軟質磁性膜を順次積層成膜して、前記硬質磁性膜、前記非磁性膜及び前記軟質磁性膜からなる左右一対の積層縦バイアス層を形成することを特徴とする請求項２３に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項２３の第２の工程は、前記フリー磁性層の両側部が露出するように、前記キャップ層の一部を削り取り、露出した前記フリー磁性層の上面をクリーニングした後、前記フリー磁性層の上に、夫々左右一対の軟質磁性膜、非磁性膜及び硬質磁性膜を順次積層成膜して、前記軟質磁性膜、前記非磁性膜及び前記硬質磁性膜からなる左右一対の積層縦バイアス層を形成することを特徴とする請求項２３に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項２３の第１の工程は、下部ギャップ絶縁層の上面に、反強磁性層を成膜し、更にその上に、第１の固定磁性層膜、非磁性層膜、第２の固定磁性層膜からなる積層固定磁性層を成膜し、その上に、非磁性導電層及びフリー磁性層を順次積層成膜して、磁気抵抗効果素子を形成し、更にその上に、キャップ層を成膜することを特徴とする請求項２３〜請求項２６のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項２３の第１の工程は、下部ギャップ絶縁層の上面に、反強磁性層、固定磁性層及び非磁性導電層を順次積層成膜し、更にその上に、第１のフリー磁性層膜、第２のフリー磁性層膜、…………、第ｎのフリー磁性層膜（ｎは２以上の正の整数）を積層成膜し、且つ隣り合うフリー磁性層膜がお互いに異種の軟磁性材料を用いて交互に積層された積層フリー磁性層を形成して、磁気抵抗効果素子を形成し、更にその上に、キャップ層を成膜することを特徴とする請求項２３〜請求項２７のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項２３の第３の工程は、前記積層縦バイアス層及び前記キャップ層の露出した上面を覆うように電極リード層膜を成膜し、前記キャップ層の上面の全部或いは一部が露出するように、前記電極リード層膜の一部を削除して、左右一対の電極リード層を形成することを特徴とする請求項２３〜請求項２８のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項２３の第３の工程は、前記積層縦バイアス層及び前記キャップ層の露出した上面の一部の上に、レジストを形成して、左右一対の電極リード層を形成することを特徴とする請求項２３〜請求項２８のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。