JP2002288809A - トンネル磁気抵抗効果型の磁気ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

トンネル磁気抵抗効果型の磁気ヘッド及びその製造方法

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JP2002288809A
JP2002288809A JP2001088614A JP2001088614A JP2002288809A JP 2002288809 A JP2002288809 A JP 2002288809A JP 2001088614 A JP2001088614 A JP 2001088614A JP 2001088614 A JP2001088614 A JP 2001088614A JP 2002288809 A JP2002288809 A JP 2002288809A
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依 群 張
Hideyuki Kikuchi
英幸 菊地
Junichi Hashimoto
淳一 橋本
Masaaki Kanamine
理明 金峰
Hitoshi Kanai
均 金井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッドコア幅よりも広い自由磁性層を有し、
かつ短絡の問題がないハード層によりこの自由磁性層へ
バイアス磁界を印加できるトンネル磁気抵抗効果型の磁
気ヘッドを提供する。 【解決手段】 少なくとも反強磁性層、固定磁性層、ト
ンネル絶縁層及び自由磁性層を含むトンネル磁気抵抗効
果膜と、前記自由磁性層にバイアス磁界を印加するため
に前記トンネル磁気抵抗効果膜の両側に配置されるハー
ド層とを、備えるトンネル磁気抵抗効果型の磁気ヘッド
であって、前記反強磁性層及び前記固定磁性層の両端部
に絶縁性の無効部を有した構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル磁気抵抗
効果型の磁気ヘッド及びその製造方法に関する。トンネ
ル磁気抵抗効果型の磁気ヘッドは、高記録密度の記録媒
体に対応して高感度化が可能であることから、近年、特
に注目されている磁気ヘッドである。
【０００２】
【従来の技術】ハードディスク装置等の磁気情報記録・
再生装置の記録密度は、毎年２．５倍程度の速さで高密
度化されており、ＭＲ比の高いトンネル磁気抵抗効果型
の磁気ヘッド（以下、ＴＭＲヘッドと称す）を実用化す
ることが急務となっている。
【０００３】上記ＴＭＲヘッドで用いるトンネル磁気抵
抗効果膜（以下、ＴＭＲ膜と称す）は、独特の積層構造
を有しているので、その製造プロセスは複雑である。多
くの技術者がＴＭＲヘッドを実用化するため鋭意研究を
行っているが、実用上必要とされる２０Ｇｂ／ｉｎ２以
上の面記録密度を有するＴＭＲヘッドは未だ実現されて
いない状況である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記ＴＭＲ膜は、一般
に自由磁性層、トンネル絶縁層、固定磁性層及び反強磁
性層を含む積層構造を有している。ＴＭＲ膜を用いるＴ
ＭＲヘッドでは、スピンバルブ膜を用いた場合と同様
に、バルクハウゼンノイズ（ＢＮ）を低減するために上
記自由磁性層の両側にハード層を配置する構成が採用さ
れている。
【０００５】しかし、ＴＭＲヘッドの場合には、上記固
定磁性層と自由磁性層とが電気的にショート（短絡）す
るとトンネル磁気抵抗効果を得られなくなる。そこで、
上記ハード層を設けても固定磁性層と自由磁性層とが確
実に絶縁されている構造が必要となる。
【０００６】ここで、従来において提案されていたＴＭ
Ｒヘッド１０を図１に基づいて説明する。なお、図１
（Ａ）は従来のＴＭＲヘッド１０の層構成を示し、また
図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＸ−Ｘ矢視で一部を切り欠い
て中央部が見えるように示している。
【０００７】図１で、ＴＭＲヘッド１０は、下部シード
層１１上の下部メタルギャップ１２の上にＴＭＲ膜を配
置し、このＴＭＲ膜の上方には上部メタルギャップ１
６、絶縁層１８、上部シード層２１を積層した構造を有
している。
【０００８】上記ＴＭＲ膜は上から自由磁性層−トンネ
ル絶縁層−固定磁性層−反強磁性層を下から積層した積
層構造を有しおり、自由磁性層１３はその両側で薄い絶
縁層２０によりハード層１７から絶縁されている。この
ような構造では、自由磁性層１３とハード層１７とが絶
縁層２０により離されるので、ハード層１７からの自由
磁性層１３へのバイアス効果を減衰させてしまう。
【０００９】なお、本明細書では、図１に示すように、
反強磁性層と固定磁性層とを合わせた層を、特に固定層
と称している。よって、図１のＴＭＲ膜は、自由磁性層
１３−トンネル絶縁層１４−固定層１５で示している。
【００１０】ところで、上記ＴＭＲヘッド１０のコア幅
はＴＭＲ膜の幅に基づいて定まることになるが、高記録
密度化のためにコア幅を狭幅化すると、これに伴ってＴ
ＭＲ膜の自由磁性層１３の幅も狭くなってしまう。とこ
ろが、自由磁性層１３が外部磁界を検出した際に、その
磁化方向を回転させるためには所定幅を必要とする。自
由磁性層１３の幅がこの所定幅よりも狭くなると磁化方
向の回転が困難となり、磁気ヘッドとしての感度が大幅
に低下するという問題を生じる。
【００１１】このような問題の発生を防止するために
は、コア幅の狭幅化を促進しつつも、自由磁性層１３の
幅については広く取るようなＴＭＲ膜の構造が必要とな
る。
【００１２】すなわち、好適なＴＭＲヘッドとするため
には、コア幅の狭幅化のため固定層１５等は狭く且つ自
由磁性層１３は広く形成され、さらに固定磁性層と自由
磁性層との短絡を防止しつつ自由磁性層にバイアス磁界
を印加できるハード層を配した構造とすることが必要と
なる。
【００１３】そこで、従来、上記のような構造を有する
ＴＭＲヘッドを実現するために「自由磁性層寸止め法」
と称される製造方法が提案されている。
【００１４】図２は、上記自由磁性層寸止め法の各プロ
セスについて示した図である。この製造方法は、ミリン
グ、エッチング等の薄膜除去技術を用いて、ＴＭＲ膜の
上方に位置する固定層１５（反強磁性層及び固定磁性
層）は確実に除去し、その逆にその下の自由磁性層１３
については安定な状態で残すように加工しようとするも
のである。
【００１５】この製造方法では、図２（Ａ）及び（Ｂ）
示すプロセスで各層を成膜し、ＴＭＲ膜の両端側にハー
ド層１７を形成する。続いて、図２（Ｃ）に示すよう
に、固定層１４と自由磁性層１３との間に形成されてい
るトンネル絶縁層１４が確認されるまで除去加工を進
め、自由磁性層１３のみを残すようにする。
【００１６】しかし、上記トンネル絶縁層１４の厚さは
１ｎｍにも満たない膜厚で形成されているので、実際の
プロセスでは自由磁性層１３の直前で除去加工を確実に
止めることは困難である。また、仮にそのように寸止め
出来たとしてもその再現性は極めて低いものとなる。そ
して、除去加工が自由磁性層１３まで及んでしまうと、
自由磁性層が大気に暴露されて酸化される。このように
自由磁性層が酸化されるとセンス電流の流れに障害を生
じさせる。図２（Ｄ）に示した最終形態のＴＭＲヘッド
１０が、酸化された自由磁性層１３を有すると感度不良
という問題を招来する。
【００１７】したがって、本発明の主な目的は、固定磁
性層等よりも広い自由磁性層を有し、短絡の問題がない
ハード層によりこの自由磁性層へバイアス磁界を印加で
きるトンネル磁気抵抗効果型の磁気ヘッドを提供するこ
とである。さらに、このようなトンネル磁気抵抗効果型
の磁気ヘッドの製造方法を提供することも含む。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的は請求項１に記
載の如く、少なくとも反強磁性層、固定磁性層、トンネ
ル絶縁層及び自由磁性層を含むトンネル磁気抵抗効果膜
と、前記自由磁性層にバイアス磁界を印加するために前
記トンネル磁気抵抗効果膜の両側に配置されるハード層
とを、備えるトンネル磁気抵抗効果型の磁気ヘッドであ
って、前記反強磁性層及び前記固定磁性層の両端部に絶
縁性の無効部を有する、構成とすることにより達成され
る。
【００１９】また、請求項２に記載される如く、少なく
とも反強磁性層、固定磁性層、トンネル絶縁層及び自由
磁性層を含むトンネル磁気抵抗効果膜と、前記自由磁性
層にバイアス磁界を印加するために前記トンネル磁気抵
抗効果膜の両側に配置されるハード層とを、備えるトン
ネル磁気抵抗効果型の磁気ヘッドであって、前記固定磁
性層の両端部に絶縁性の無効部を有する、構成とするこ
とによっても達成される。
【００２０】請求項１及び２に記載の発明によれば、実
質的に膜幅が狭くなる固定磁性層等に対して自由磁性層
の幅は広く維持すると共に、短絡の問題がないハード層
で自由磁性層へバイアス磁界を印加できるトンネル磁気
抵抗効果型磁気ヘッドを提供できる。このような磁気ヘ
ッドは、ハードディスク等の磁気記録媒体に高密度に記
録された情報を高感度に再生できる。
【００２１】また、請求項３に記載の如く、請求項１又
は２に記載のトンネル磁気抵抗効果型の磁気ヘッドにお
いて、前記無効部は、前記トンネル磁気抵抗効果膜を成
膜した後、前記反強磁性層及び前記固定磁性層の両端部
又は前記固定磁性層の両端部が絶縁性となるように絶縁
処理されることにより形成された部分とすることができ
る。
【００２２】そして、請求項４に記載の如く、請求項３
に記載のトンネル磁気抵抗効果型の磁気ヘッドにおい
て、前記絶縁処理は、少なくとも前記固定磁性層に絶縁
性を付与する酸化処理によるものでもよい。
【００２３】また、請求項５に記載の如く、請求項４に
記載のトンネル磁気抵抗効果型の磁気ヘッドにおいて、
前記ハード層の上部に該ハード層が酸化されたハード層
酸化部が形成されている構成でもよい。
【００２４】請求項３から５に記載の発明によると、固
定磁性層及び反強磁性層は中央部に本来の磁性を残しな
がら両端部のみが絶縁性を有する無効部となっている。
よって、成膜時の膜幅を有しつつ実質的にヘッドコア幅
を狭める構造を達成でき、その一方で、自由磁性層につ
いては元の膜幅を有するので磁化回転できる所定幅を確
保できる。さらに、少なくとも固定磁性層の端部は絶縁
性であるので、ハード層と接した構造となっても自由磁
性層との短絡の問題は生じない。
【００２５】前記絶縁処理としては、簡易に実行できる
酸化処理とすることが好ましい。酸化処理としては、プ
ラズマ酸化法、酸素イオン注入法等を採用することがで
きる。
【００２６】そして、請求項６に記載の如く、少なくと
も反強磁性層、固定磁性層、トンネル絶縁層及び自由磁
性層を含むトンネル磁気抵抗効果膜を形成する成膜ステ
ップと、前記自由磁性層にバイアス磁界を印加するハー
ド層を前記トンネル磁気抵抗効果膜の両側に形成するハ
ード層形成ステップと、前記反強磁性層及び前記固定磁
性層の両端部に、絶縁性の無効部を形成するための無効
部形成ステップとを含む、工程によりトンネル磁気抵抗
効果型磁気ヘッドを製造することができる。
【００２７】また、請求項７に記載の如く、少なくとも
反強磁性層、固定磁性層、トンネル絶縁層及び自由磁性
層を含むトンネル磁気抵抗効果膜を形成する成膜ステッ
プと、前記自由磁性層にバイアス磁界を印加するハード
層を前記トンネル磁気抵抗効果膜の両側に形成するハー
ド層形成ステップと、前記固定磁性層の両端部に絶縁性
の無効部を形成するための無効部形成ステップとを含
む、工程によってもトンネル磁気抵抗効果型磁気ヘッド
を製造することができる。
【００２８】また、請求項８に記載の如く、請求項６又
は７に記載のトンネル磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造
方法において、前記無効部形成ステップは、前記反強磁
性層及び前記固定磁性層の両端部又は前記固定磁性層の
両端部を、酸化させる酸化処理ステップ、とすることが
できる。
【００２９】また、請求項９に記載の如く、請求項８に
記載のトンネル磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法に
おいて、前記酸化処理ステップで、前記ハード層の上部
が同時に酸化されることを許容するように該ハード層が
予め厚めに設定されている、構成としてもよい。
【００３０】請求項６から９に記載の発明によれば、従
来の半導体微細加工技術及び酸化処理技術を応用して、
コア幅の狭幅化のため固定層等は狭く且つ自由磁性層は
広く形成され、さらに固定磁性層と自由磁性層との短絡
を防止しつつ自由磁性層にバイアス磁界を印加できるハ
ード層を配した構造のトンネル磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドを製造できる。特に、ハード層の上部が酸化されるこ
とを許容する製造方法ではプロセスを簡素化することが
できる。
【００３１】さらに、本発明の範疇には、請求項１０に
記載の如く、請求項１から５のいずれかに記載のトンネ
ル磁気抵抗効果型の磁気ヘッドを搭載した磁気情報再生
装置も含む。このような磁気情報再生装置は磁気記録媒
体の高記録密度化に対応して記録された磁気情報を高感
度に再生できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施例を説明する。
【００３３】図３は、本発明に係る第１実施例のＴＭＲ
ヘッド１００の概要構成を示す図である。図３におい
て、ＴＭＲヘッド１００は下部シード層１０１及び電極
を兼ねる下部メタルギャップ１０２を有している。下部
メタルギャップ１０２上の中央部には、ＴＭＲ膜が配置
されている。このＴＭＲ膜は、自由磁性層１０３、トン
ネル絶縁層１０４及び固定層１０５（固定磁性層及び反
強磁性層）を下から順に積層した構成を有している。
【００３４】上記ＴＭＲ膜の周部をより詳細に説明する
と、ＴＭＲ膜の自由磁性層１０３及びトンネル絶縁層１
０４は幅が広く形成されているが、その上の固定層１０
５は幅狭に形成されている。この固定層１０５の両端に
は無効固定層１１０が配置されている。
【００３５】上記無効固定層１１０は、成膜したときに
は固定層１０５の両端部であった部分であり、この部分
に絶縁処理を施すことにより絶縁性を付与して無効化し
たものである。すなわち、無効固定層１１０は成膜され
た際には固定層１０５と一体の層であったが、その後の
絶縁処理で絶縁性を有するように変性された部分であ
る。この無効固定層１１０に対して、磁化を残している
固定層１０５の中央部を有効固定層１０５ＡＣＴと呼ぶ
ことができる。
【００３６】よって、外見上は有効固定層１０５ＡＣＴ
と無効固定層１１０とは一体の固定層１０５であるが、
中央部の有効固定層１０５ＡＣＴが本来の反強磁性層及
び固定磁性層として機能することになる。よって、有効
固定層１０５ＡＣＴが磁気ヘッドのコア幅に相当する部
分となる。このように、本実施例のＴＭＲヘッド１００
では、無効固定層１１０を形成することにより狭コア幅
化した磁気ヘッドとなる。しかし、自由磁性層１０３は
成膜時の膜幅（図において左右方向）を維持するので狭
幅化された固定層１０５に対して広くなる。よって、Ｔ
ＭＲ膜を成膜するときに、少なくとも自由磁性層１０３
が磁化回転できるような膜幅を形成しておけば、狭コア
幅化した好適な磁気ヘッドを実現できることになる。前
記無効固定層１１０を形成させる方法については後述す
る。
【００３７】そして、上記無効固定層１１０の両端には
ハード層１０７が形成されている。ハード層１０７は幅
広の自由磁性層１０３の端部に直接、接した状態となる
ので自由磁性層１０３へのバイアス磁界を確実に印加す
る構成となる。また、ハード層１０７は上記無効固定層
１１０を介して、有効固定層１０５ＡＣＴと接続された
状態となるので自由磁性層１０３と、有効固定層１０５
ＡＣＴ内の固定磁性層との短絡の問題も発生しない。
【００３８】そして、本実施例のＴＭＲヘッド１００の
上部には、従来のＴＭＲヘッドと同様に絶縁層１０８、
電極を兼ねる上部メタルギャップ１０６が形成されてい
る。
【００３９】以上から明らかなように、本実施例のＴＭ
Ｒヘッド１００は、従来では困難とされいた、狭コア幅
化のために固定層１０５等は狭く形成し、その逆に自由
磁性層１０３は広く形成し、さらには固定磁性層と自由
磁性層との短絡を防止しつつ自由磁性層にバイアス磁界
を印加できるハード層１０７を配した構造を実現してい
る。このようなＴＭＲヘッド１００は、ハードディスク
等の磁気記録媒体に高密度に記録された情報を高感度に
再生できる。
【００４０】図４及び図５は、上記第１実施例のＴＭＲ
ヘッド１００の製造プロセスを順次示した図である。な
お、図４及び図５に示した各ステップ（Ａ）〜（Ｅ）で
は、左側には正面の層構成を示し、右側には上方から見
た状態を示している。
【００４１】図４（Ａ）は、スパッタリング法等を用い
て積層体を形成するステップを示している。この積層体
は、下から下部シード層１０１、下部メタルギャップ１
０２、自由磁性層１０３、トンネル絶縁層１０４、固定
層１０５及び上部メタルギャップ１０６が順に積層され
て形成される。
【００４２】図４（Ｂ）では、自由磁性層１０３にバイ
アス磁界を印加するハード層１０７を両端に形成するス
テップが示されている。
【００４３】また、図４（Ｃ）には、成膜時の固定層１
０５の両端部に形成する無効固定層１１０に対応した幅
を有するホール１２５を形成するため、レジスト１２０
を用いてメタルギャップ１０６の両端部を除去するステ
ップが示されている。
【００４４】上記図４（Ａ）〜（Ｃ）のステップは、従
来の半導体微細加工技術、例えばスパッタリング、メッ
キ等の成膜技術、エッチング、ミリング等の掘削技術、
更には現像技術により実行される。
【００４５】図４（Ｄ）は、固定層１０５の両端部を無
効固定層１１０とするステップが示されている。このス
テップでは、無効固定層１１０とする部分以外はレジス
ト１２０により保護してから絶縁処理を施して無効化す
る。この絶縁処理には酸化処理を用いるのが好ましい。
この酸化処理ではプラズマ酸化法、自然酸化法等、酸素
イオン注入法を用いることができる。好ましくは、プラ
ズマ酸化法或いは酸素イオン注入法などの異方性を有す
る酸化方法を用いて固定層１０５の両端部を処理して無
効固定層１１０とする。これらの酸化方法を採用する
と、酸化される部分は主に膜厚方向に進行するため、有
効固定層１０５ＡＣＴとして残したい固定層１０５の中
央部が殆ど酸化されることはない。ところが、有効固定
層１０５ＡＣＴの幅がコア幅により定まるため、高記録
密度化に伴いコア幅が極端に狭くなると、酸化処理時に
生じる有効固定層両サイドへの酸素拡散も無視できなく
なる。この場合、予め側面への酸素拡散深さを考慮して
有効固定層ＡＣＴを保護するように中央のレジストの幅
を定める。例えば、この中央でのレジストの幅は、（コ
ア幅＋側面への酸素拡散深さ×２）とすればよい。
【００４６】プラズマ酸化等の酸化方法では、当初の酸
化スピード（自然酸化は約２ｎｍ程度、プラズマ酸化は
出力パワーによる）は速いが、表面より深い部分となる
程、遅くなるので、前述した従来の自由磁性層寸止め方
法の場合よりもコントロールすることが容易である。す
なわち、自由磁性層１０３まで酸化される事態を確実に
回避できる。
【００４７】また、最先端の半導体微細加工技術を用い
てＴＭＲ膜及び無効固定層を形成するためのホール１２
５を高精度に形成し、イオン注入法により無効固定層１
１０を形成してもその深さをナノ（ｎｍ）レベルで制御
することができる。
【００４８】最後に、図４（Ｅ）に示すステップで、絶
縁層１０８を形成してからコンタクトホールを形成し、
上部メタルギャップ１０６を成膜すると図３で示したと
同様のＴＭＲヘッド１００が製造できる。
【００４９】図６及び図７は本発明の第２実施例につい
て示している。図６は第２実施例のＴＭＲヘッド２００
の概要構成を示し、図７はＴＭＲヘッド２００の製造プ
ロセスについて示している。本ＴＭＲヘッド２００で
は、固定層１０５中の固定磁性層端部のみを無効固定層
１１０としている。
【００５０】なお、本第２実施例について示す図６及び
図７でも、前記第１実施例の構成と対応する部分には、
同一の符号を用いて説明する。
【００５１】図６で示すＴＭＲヘッド２００の無効固定
層１１０は、固定層１０５端部の反強磁性層をエッチン
グ等によって予め除去し、固定磁性層の端部のみを第１
実施例の場合と同様に酸化処理することで形成される。
【００５２】このような構成では、酸化処理して無効化
すべき領域が減るのでプロセスを簡素化できる。ＴＭＲ
ヘッド２００の場合にも、固定磁性層の端部には無効固
定層１１０が存在しているので、自由磁性層１０５との
短絡の問題は確実に抑制されている。
【００５３】なお、固定層１０５の両端部の反強磁性層
を除くプロセスは、従来の自由磁性層寸止め法のように
高精度に実行する必要はない。仮に固定層１０５の両端
部に、反強磁性層が残った状態や固定磁性層が削られた
状態が形成されても、この後の無効固定層を形成させる
酸化処理の段階で調整できるので問題とならない。
【００５４】図７は、ＴＭＲヘッド２００の製造プロセ
スについて示している。ただし、本ＴＭＲヘッド２００
の製造当初でも、積層体を成膜するプロセス（図４
（Ａ））とＴＭＲ膜の両端にハード層を形成するプロセ
ス（図４（Ｂ））及び最終プロセス（図４（Ｅ））は略
同様であるので、重複する説明は省略する。
【００５５】図７では、図７（Ａ）が無効固定層に対応
した幅を有するホール１２５を形成するステップ、図７
（Ｂ）が固定層１０５の両端部を無効固定層１１０とす
るステップを示している。
【００５６】図７（Ａ）のホール１２５を形成するステ
ップでは、レジスト１２０を用いてメタルギャップ１０
６を除去すると共に、固定層１０５を構成する反強磁性
層１０５−２の両端部も除去する。反強磁性層１０５−
２の除去が完了する時点をミリング或いはエッチングの
終点として設定する。
【００５７】そして、図７（Ｂ）の無効固定層１１０を
形成するステップでは、固定層１０５中の固定磁性層１
０５−１の両端部を酸化処理して絶縁性とする。
【００５８】図７に示したプロセスでは、無効固定層１
１０を形成する前段のプロセスで、固定層１０５中の反
強磁性層１０５−２まで除去し、その後自然酸化或いは
弱いパワーのプラズマ酸化等の方法により、残した固定
磁性層１０５−１の両端部を酸化させることが好まし
い。
【００５９】自然酸化や弱いパワーのプラズマ酸化は、
表面付近（２〜３ｎｍ程度の深さ）で処理が進む。その
ため、前段のプロセスで固定磁性層１０５−１の一部ま
で掘削された状態であっても、その下のトンネル絶縁層
１０４が存在するので自由磁性層１０３まで酸化される
という事態を回避できる。よって、反強磁性層１０５−
２の端部を除去する際、ミリング或いはエッチングのコ
ントロールは、従来の自由磁性層寸止め法と比較して厳
密に行う必要がない。
【００６０】上記ステップで、固定層１０５中の固定磁
性層１０５−１の端部を完全に酸化させつつ中央部には
有効固定層１０５ＡＣＴを残すには基板に低いバイアス
を印加して、弱いパワーのプラズマ酸化処理を実行する
ことが推奨される。
【００６１】本第２実施例のＴＭＲヘッド２００でも、
固定層１０５を狭くしつつ自由磁性層１０３は広く形成
されている。さらに、ハード層１０７は固定磁性層１０
５−１と自由磁性層１０３との短絡が防止されるよう配
設された構造を有している。よって、このようなＴＭＲ
ヘッド２００もハードディスク等の磁気記録媒体に高密
度に記録された情報を高感度に再生できる。
【００６２】図８及び図９は、本発明の第３実施例につ
いて示している。図８は第３実施例のＴＭＲヘッド３０
０の概要構成を示し、図９はＴＭＲヘッド３００の製造
プロセスについて示している。本ＴＭＲヘッド３００は
固定層１０５中のの固定磁性層の両端部のみを無効固定
層１１０とする点で、前記第２実施例のＴＭＲヘッド２
００と近似した構成を有し、凡そ同様な工程で製造でき
る。
【００６３】しかし、ハード層１０７の上面が酸化され
ている点がＴＭＲヘッド２００とは異なる。この相違
は、下記に示す製造プロセスに由来して形成されるもの
である。なお、本第３実施例について示す図８及び図９
でも、前記第１実施例の構成と対応する部分には、同一
の符号を用いて説明する。
【００６４】図８で示すＴＭＲヘッド３００の無効固定
層１１０は、固定層１０５中の反強磁性層の両端部まで
エッチング等によって除去し、固定磁性層の両端部のみ
を第１実施例の場合と同様に酸化処理して絶縁性とす
る。
【００６５】ところが、本実施例の場合は、上記酸化処
理の際にハード層１０７はレジス１２０で保護しないこ
ととしている。よって、無効固定層１１０が形成される
と共に、ハード層１０７の上部にはハード層酸化部１０
７ＳＡが形成される。
【００６６】すなわち、本実施例の場合には、まずハー
ド層１０７の上部が無効固定層１１０のためのホール１
２５を形成する際に同時にミリング等されて削られ、さ
らに固定磁性層１０５−１の両端部を酸化する際にも同
時に酸化処理される。よって、ハード層１０７は成膜す
る際に、後にこのような処理を受けることを前提として
予め厚めに設定されている。
【００６７】本実施例のＴＭＲヘッド３００を製造する
際には、ＴＭＲヘッド２００を製造する場合と同様に、
酸化処理されて無効固定層とされる領域が減るのでプロ
セスが簡素化でき、さらにハード層１０７をレジストで
保護することなく各プロセスを実行するので各プロセス
での作業を簡素化することができる。
【００６８】このＴＭＲヘッド３００の場合にも、固定
磁性層の両端部には無効固定層１１０が存在しているの
で、自由磁性層１０５との短絡の問題は確実に抑制され
ている。
【００６９】図９は、ＴＭＲヘッド３００の製造プロセ
スについて示している。ただし、本ＴＭＲヘッド３００
の製造当初でも、積層体を成膜するプロセス（図４
（Ａ））及び最終プロセス（図４（Ｅ））は同様である
ので、説明は省略する。
【００７０】図９では、図９（Ａ）でハード層１０７を
形成するステップ、図９（Ｂ）で無効固定層に対応した
幅を有するホール１２５を形成するステップ、図９
（Ｃ）で固定層１０５中の固定磁性層の両端部を無効固
定層１１０とするステップを示している。
【００７１】図９（Ａ）のハード層１０７を形成するス
テップでは、その後のステップで掘削され、さらに酸化
されることも考慮して、前述した実施例の場合よりも厚
目にハード層１０７を形成する。
【００７２】図９（Ｂ）のホール１２５を形成するステ
ップでは、レジスト１２０を用いてメタルギャップ１０
６の両端部を除去すると共に、固定層１０５中の反強磁
性層１０５−２の両端部も除去する。その際、ハード層
１０７はレジスト１２０で保護せず、同時にその上部側
が除去される状態を許容するので膜厚は減少する。
【００７３】そして、図９（Ｃ）の無効固定層１１０を
形成するステップでは、固定層１０５中の固定磁性層１
０５−１の両端部を酸化処理する。その際には、ハード
層１０７の上面も同時に酸化処理されハード層酸化部１
０７ＳＡが形成される。
【００７４】図９に示したプロセスでは、図９（Ｃ）の
後の最終ステップで、絶縁層１０８を形成した後、レジ
スト１２０をリフトオフすると、この部分がコンタクト
ホールとなる。
【００７５】よって、絶縁層１０８にコンタクトホール
を形成する工程をレジスト１２０をリフトオフするとい
う簡易な工程へ変更することができる。最後にメタルギ
ャップ１０６を成膜すると図８に示したＴＭＲヘッド３
００を製造することができる。
【００７６】本第３実施例のＴＭＲヘッド３００でも、
固定層１０５等を狭くしつつ自由磁性層１０３は広く形
成されている。さらに、ハード層１０７は固定磁性層１
０５−１と自由磁性層１０３との短絡が防止されるよう
配設された構造を有している。よって、このようなＴＭ
Ｒヘッド３００もハードディスク等の磁気記録媒体に高
密度に記録された情報を高感度に再生できる。
【００７７】上記第３実施例では、第２実施例の場合と
同様に、固定層１０５中の反強磁性層１０５−２の両端
部まで除去し、固定磁性層１０５−１の両端部のみを無
効固定層１１０とする例を示した。
【００７８】しかし、図９（Ｂ）のステップでメタルギ
ャップ１０６のみをミリング等して除去し、その後、図
９（Ｃ）のステップで酸化処理を行う場合には、第１実
施例の場合に対応した、全ての固定層１０５（すなわ
ち、固定磁性層１０５−１及び反強磁性層１０５−２）
を無効固定層１１０とすることができる。この場合は反
強磁性層１０５-２を除去しないので、ハード層１０７
の膜厚増加分は、図９で示した場合よりも少なく設定す
る。
【００７９】上述した実施例は磁気記録媒体からの信号
磁界を高感度に再生するＴＭＲヘッド１００〜３００を
説明したが、これらの磁気ヘッドと従来のインダクティ
ブ型の薄膜ヘッドを併設すれば記録・再生ヘッドとする
ことができるのは明らかである。
【００８０】ここで、第１実施例で示したＴＭＲヘッド
１００を搭載した磁気情報記録・再生装置について簡単
に説明する。図１０は磁気情報記録・再生装置の要部を
示す図である。磁気情報記録・再生装置５０には磁気記
録媒体としてのハードディスク５１が搭載され、回転駆
動されるようになっている。このハードディスク５１の
表面に対向して所定の浮上量で、例えば第１実施例のＴ
ＭＲヘッド１００を読取り側に有する複合型磁気ヘッド
５５で磁気情報の再生動作が行われる。なお、複合型磁
気ヘッド５５はアーム５６の先端にあるスライダ５７の
前端部に固定されている。複合型磁気ヘッド５５の位置
決めは、通常のアクチュエータと電磁式微動微動アクチ
ュエータを組合せた２段式アクチュエータを採用でき
る。
【００８１】なお、ＴＭＲヘッド１００のみを用いて磁
気情報再生装置として構成してもよいことは言うまでも
ない。
【００８２】以上本発明の好ましい実施例について詳述
したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるもの
ではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の
範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８３】
【発明の効果】以上詳述したところから明らかなよう
に、請求項１及び２に記載の発明によれば、実質的に膜
幅が狭くなる固定磁性層等に対して自由磁性層の幅は広
く維持すると共に、短絡の問題がないハード層で自由磁
性層へバイアス磁界を印加できるトンネル磁気抵抗効果
型磁気ヘッドを提供できる。
【００８４】このような磁気ヘッドは、ハードディスク
等の磁気記録媒体に高密度に記録された情報を高感度に
再生できる。
【００８５】また、請求項３から５に記載の発明による
と、固定磁性層及び反強磁性層は中央部に本来の磁性を
残しながら両端部のみが絶縁性の無効部となっている。
よって、成膜時の膜幅を有しつつ実質的にヘッドコア幅
を狭める構造を達成でき、その一方で、自由磁性層につ
いては元の膜幅を有するので磁化回転できる所定幅を確
保できる。さらに、少なくとも固定磁性層の端部は絶縁
性であるので、ハード層と接した構造となっても自由磁
性層との短絡の問題も抑制できる。
【００８６】また、請求項６から９に記載の発明によれ
ば、コア幅の狭幅化のため固定層等は狭く且つ自由磁性
層の幅は維持した状態であり、さらに固定磁性層と自由
磁性層との短絡を防止しつつ自由磁性層にバイアス磁界
を印加できるハード層を配した構造のトンネル磁気抵抗
効果型磁気ヘッドを製造できる。
【００８７】さらに、請求項１０に記載の発明によれ
ば、高記録密度の磁気情報を高感度に再生できる磁気情
報再生装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＴＭＲヘッドについて示した図である。
【図２】自由磁性層寸止め法の各プロセスについて示し
た図である。
【図３】本発明に係る第１実施例のＴＭＲヘッドの概要
構成を示す図である。
【図４】第１実施例のＴＭＲの製造プロセスを順次示し
た図（その１）である。
【図５】第１実施例のＴＭＲの製造プロセスを順次示し
た図（その２）である。
【図６】本発明に係る第２実施例のＴＭＲヘッドの概要
構成を示す図である。
【図７】第２実施例のＴＭＲの製造プロセスを順次示し
た図である。
【図８】本発明に係る第３実施例のＴＭＲヘッドの概要
構成を示す図である。
【図９】第３実施例のＴＭＲの製造プロセスを順次示し
た図である。
【図１０】実施例のＴＭＲヘッドを搭載した磁気情報記
録・再生装置の要部を示す図である。
【符号の説明】
１００ ＴＭＲヘッド １０３ 自由磁性層 １０４ トンネル絶縁層 １０５ 固定層（固定磁性層及び反強磁性層） １０５ＡＣＴ 有効固定層 １０５−１ 固定磁性層 １０５−２ 反強磁性層 １１０ 無効固定層
フロントページの続き (72)発明者 橋本 淳一 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 金峰 理明 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 金井 均 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AB07 AD55 AD65 5D034 BA03 BA05 BA12 BA15 CA00 CA04 CA08 DA07 5E049 BA12 DB11

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも反強磁性層、固定磁性層、ト
    ンネル絶縁層及び自由磁性層を含むトンネル磁気抵抗効
    果膜と、前記自由磁性層にバイアス磁界を印加するため
    に前記トンネル磁気抵抗効果膜の両側に配置されるハー
    ド層とを、備えるトンネル磁気抵抗効果型の磁気ヘッド
    であって、 前記反強磁性層及び前記固定磁性層の両端部に絶縁性の
    無効部を有する、ことを特徴とするトンネル磁気抵抗効
    果型の磁気ヘッド。
  2. 【請求項２】 少なくとも反強磁性層、固定磁性層、ト
    ンネル絶縁層及び自由磁性層を含むトンネル磁気抵抗効
    果膜と、前記自由磁性層にバイアス磁界を印加するため
    に前記トンネル磁気抵抗効果膜の両側に配置されるハー
    ド層とを、備えるトンネル磁気抵抗効果型の磁気ヘッド
    であって、 前記固定磁性層の両端部に絶縁性の無効部を有する、こ
    とを特徴とするトンネル磁気抵抗効果型の磁気ヘッド。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のトンネル磁気抵
    抗効果型の磁気ヘッドにおいて、 前記無効部は、前記トンネル磁気抵抗効果膜を成膜した
    後、前記反強磁性層及び前記固定磁性層の両端部又は前
    記固定磁性層の両端部が絶縁性となるように絶縁処理さ
    れることにより形成された部分である、ことを特徴とす
    るトンネル磁気抵抗効果型の磁気ヘッド。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載のトンネル磁気抵抗効果
    型の磁気ヘッドにおいて、 前記絶縁処理は、少なくとも前記固定磁性層に絶縁性を
    付与する酸化処理である、ことを特徴とするトンネル磁
    気抵抗効果型の磁気ヘッド。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載のトンネル磁気抵抗効果
    型の磁気ヘッドにおいて、 前記ハード層の上部に該ハード層が酸化されたハード層
    酸化部が形成されている、ことを特徴とするトンネル磁
    気抵抗効果型の磁気ヘッド。
  6. 【請求項６】 少なくとも反強磁性層、固定磁性層、ト
    ンネル絶縁層及び自由磁性層を含むトンネル磁気抵抗効
    果膜を形成する成膜ステップと、 前記自由磁性層にバイアス磁界を印加するハード層を前
    記トンネル磁気抵抗効果膜の両側に形成するハード層形
    成ステップと、 前記反強磁性層及び前記固定磁性層の両端部に、絶縁性
    の無効部を形成するための無効部形成ステップとを含
    む、ことを特徴とするトンネル磁気抵抗効果型磁気ヘッ
    ドの製造方法。
  7. 【請求項７】 少なくとも反強磁性層、固定磁性層、ト
    ンネル絶縁層及び自由磁性層を含むトンネル磁気抵抗効
    果膜を形成する成膜ステップと、 前記自由磁性層にバイアス磁界を印加するハード層を前
    記トンネル磁気抵抗効果膜の両側に形成するハード層形
    成ステップと、 前記固定磁性層の両端部に絶縁性の無効部を形成するた
    めの無効部形成ステップとを含む、ことを特徴とするト
    ンネル磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法。
  8. 【請求項８】 請求項６又は７に記載のトンネル磁気抵
    抗効果型磁気ヘッドの製造方法において、 前記無効部形成ステップは、前記反強磁性層及び前記固
    定磁性層の両端部又は前記固定磁性層の両端部を、酸化
    させる酸化処理ステップである、ことを特徴とするトン
    ネル磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載のトンネル磁気抵抗効果
    型磁気ヘッドの製造方法において、 前記酸化処理ステップで、前記ハード層の上部が同時に
    酸化されることを許容するように該ハード層が予め厚め
    に設定されている、ことを特徴とするトンネル磁気抵抗
    効果型磁気ヘッドの製造方法。
  10. 【請求項１０】 請求項１から５のいずれかに記載のト
    ンネル磁気抵抗効果型の磁気ヘッドを搭載した磁気情報
    再生装置。
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