JP2002367118A - 磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高密度磁気記録装置における磁気媒体の隣接ト
ラックからの再生にじみを低減する。 【解決手段】磁区制御層上に非磁性膜を配置し、その上
に軟磁性膜と非磁性膜とを交互に積層した側面多層シー
ルド層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜磁気ヘッドお
よびその製造方法に関し、特に書き込み用誘導磁気変換
素子と読み取り用磁気抵抗効果再生素子とを積層して形
成した複合型薄膜磁気ヘッドのうち、読み取り用磁気抵
抗効果再生素子の読み出し性能の向上を図ろうとするも
のである。

【０００２】

【従来の技術】特開平１１−１７５９２８公報には、電
極の一部に軟磁性膜を配置することによって、トラック
端部の再生にじみを低減する手段の記載がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、ハードディスク
装置の面記録密度の上昇にともなって、薄膜磁気ヘッド
の性能の向上が求められている。記録媒体上に狭いトラ
ック幅で情報を記録するためには、複合型薄膜磁気ヘッ
ドを構成する書き込み用誘導磁気変換素子において、エ
アベアリング面（ＡＢＳ）における記録ギャップを挟ん
で積層された上部磁極および下部磁極の幅を狭くして記
録にじみを低減する必要がある。

【０００４】一方、薄膜磁気ヘッドを構成する読み取り
用の磁気抵抗再生素子には、狭いトラック幅で磁気記録
媒体上に記録された記録情報を正しく読み取る性能が要
求される。磁気抵抗効果再生素子としては、一般に下部
シールドと上部シールドとの間に絶縁膜を介して挟まれ
た磁気抵抗効果再生素子が用いられる。

【０００５】この磁気抵抗効果再生素子は、磁気記録媒
体と空間的に所定の距離を有しており、また媒体から見
た場合にトラック幅方向には磁気的に遮蔽するためのシ
ールドがないために、磁気記録媒体上の磁化から下部シ
ールドと上部シールド間に、トラック幅方向に大きく広
がる漏洩磁界が発生する。このようにトラック幅方向に
広がる漏洩磁界が発生すると、いわゆる再生にじみと称
される実効的な再生トラック幅の増大が生じる。

【０００６】近年、磁気記録媒体の高トラック密度化が
進んでおり、上述のような再生にじみが生じると、隣接
トラックとのクロストークやサイドリード等が大きくな
り、装置としてのエラー頻度を抑制できない。そのた
め、読み取り用磁気抵抗効果再生素子としては、隣接ト
ラックの磁化から生じる漏洩磁界を低減すること望まし
い。

【０００７】隣接トラックの磁化から生じる漏洩磁界を
低減するためには、特開平１１−１７５９２８公報にあ
るように、トラック幅方向に軟磁性膜を配置した構成と
してトラック幅方向にシールド効果をもたせることが有
効である。上記従来技術においては、電極に軟磁性膜を
使用してシールド効果をもたせているが、磁区制御を行
わないで単純に軟磁性膜を配置した場合、軟磁性膜は多
磁区構造をなし、特に単部で十分にシールド効果を得る
ことができない。

【０００８】本発明の目的は、磁気記録媒体の磁化から
磁気抵抗効果素子へのトラック幅方向に広がる漏洩磁界
を側面磁気シールド層によって低減し、実効的な再生ト
ラック幅の拡大を大幅に抑制することができる薄膜磁気
ヘッドおよびそれを用いた磁気記録再生装置を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、下部シールドと上部シールドとの間に
絶縁膜を介して配置された磁気抵抗効果膜のトラック幅
方向の両側に、側面磁気シールド層を配置する。この側
面磁気シールド層は同じく磁気抵抗効果膜の両側に配置
された磁区制御膜に非磁性膜を介して積層され、形成さ
れる。

【００１０】上記側面磁気シールド層は２層以上の軟磁
性膜との間に中間層を介して積層した多層膜とする。こ
のとき、上記中間層を形成する材料としてＣｕ，Ｒｕ，
Ｃｒ，Ｉｒなどを選ぶことによって、中間層を介した軟
磁性膜の磁化の向きはお互いに反平行を向くようにな
る。このような構成にすることで、軟磁性膜の端部磁界
はお互いに打ち消し合って反磁界を低減し、この側面磁
気シールド層の各軟磁性層は単磁区化され、高い透磁率
を発揮できる。

【００１１】本構造によれば、磁気記録媒体から生じる
漏洩磁界は、トラック幅方向側面において磁気抵抗効果
膜の両脇に配置された多層側面磁気シールド層を通るた
め、トラック幅方向に広がる漏洩磁界を著しく減少させ
ることができる。したがって、本発明の構造を有する磁
気ヘッドでは実効的な再生トラック幅の増大を大幅に抑
え、良好な特性を得ることができる。

【００１２】本発明の磁気ヘッドは、たとえば磁気抵抗
効果膜を形成した後、センサ部をマスクし、エッチング
を行った後に磁区制御膜を製膜し、非磁性膜、側面磁気
シールド層を形成することで作製できる。このように、
磁区制御膜もしくは電極上に側面磁気シールド層を一時
に同一形状に形成することによって、磁気センサである
磁気抵抗効果膜の近傍に側面磁気シールド層を精度よく
形成することが可能となり、トラック幅方向に広がる漏
洩磁界を著しく減少させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施の形態に
おける薄膜磁気ヘッドの再生素子部の概略断面図であ
る。この実施の形態においては、図には記載されていな
いが記録部である誘導磁気変換素子と再生素子とが一体
形成され、複合型薄膜磁気ヘッドをなしている。

【００１４】図１において、１０は磁気抵抗効果膜、１
１は下部シールド、１４は上部シールドもしくは誘導磁
気変換素子の下部コアと兼用される上部シールド、１２
は下部ギャップ、１３は上部ギャップ、１９は磁区制御
膜である。磁気抵抗効果膜１０は、記録媒体から生じる
漏洩磁界に対して、電気抵抗が変化する膜である。この
磁気抵抗効果膜１０のトラック幅方向の両端部には、磁
気抵抗効果膜１０に縦バイアスを付与する磁区制御膜１
９が接続される。この磁区制御膜１９は、ＣｏＣｒＰｔ
のような永久磁石や強磁性と反強磁性膜との積層膜から
なるものでよい。この磁区制御膜１９によって、磁気抵
抗効果膜１０が多磁区構成をなすことで生じるバルクハ
ウゼンノイズを抑止する。

【００１５】上記磁区制御膜１９に積層して、磁気抵抗
効果膜１０の磁気抵抗の変化を読み出すために磁気抵抗
効果膜１０に電気的に接続された電極２０が付着され
る。この電極２０は、ヘッドの低抵抗化の観点から導電
率が高い材料が望ましく、たとえばＣｕ，Ａｕ，Ｔａ，
ＴａＷ等が選ばれる。

【００１６】図１の構成例では、磁区制御膜１９と電極
２０との間に、非磁性膜１５を配置し、その上部に軟磁
性膜１６と中間層１７を形成する。上記軟磁性膜と上記
中間層とは多層構造を形成して側面磁気シールド層１８
として機能する。この軟磁性膜１６は中間層１７を介し
てお互いに弱く層間結合され、この結果、トラック幅方
向の端部では、静磁的に結合している。この中間層１７
にはＣｕ，Ｒｕ，Ｃｒ，ＩｒまたはＲｈなどの反強磁性
的な結合を発生せしめる材料を用いる。また、軟磁性膜
１６はＮｉＦｅ，ＮｉＦｅＣｒ等の低保磁力、高透磁率
の軟磁性膜が望ましい。この多層構造をなす側面磁気シ
ールド層１８が、トラック幅方向に広がる漏洩磁界を減
衰させ、再生にじみを低減する効果を発揮する。

【００１７】非磁性膜１５は、ヘッド抵抗を低減させ、
かつ磁気抵抗効果膜１０で生じたジュール熱を効果的に
拡散させる上で、導電率の高い非磁性金属膜が望まし
く、たとえばＣｕ，Ａｕ，Ｔａ，ＴａＷ等が選ばれる。

【００１８】図２は、本発明の他の実施形態における薄
膜磁気ヘッドの再生部を示す。図において１０は磁気抵
抗効果膜、１１は下部シールド、１２は下部ギャップ、
１３は上部ギャップ、１４は上部シールド、１９は磁区
制御膜、１５は非磁性膜である。このような構成で、軟
磁性膜１６と中間層１７の導電率を高くすることによっ
て、磁気抵抗効果膜１０と電気的に接続された低抵抗な
電極として機能することができる。したがって、それ以
外の電極構成を省くことができ、プロセス上製膜総数を
削減でき、かつ側面磁気シールド層１８の膜厚の厚膜化
が可能となり、トラック幅方向の漏洩磁界を大きく低減
することができる。

【００１９】図３は本発明の薄膜磁気ヘッドの製造工程
の一例を示した図である。同図（ａ）は磁気抵抗効果膜
部を下層レジスト層２８およびホトレジスト層２９でマ
スクした状態を示す。１１は下部シールド、１２は下部
ギャップ、１０は磁気抵抗効果膜である。リフトオフプ
ロセスを容易にするための下層レジスト２８を、ホトレ
ジスト層２９と磁気抵抗効果膜１０との間に形成する。
ホトレジスト層２９によって磁気抵抗効果膜１０のセン
サ部をマスクし、エッチングプロセス工程中の磁気抵抗
効果膜１０の保護を行う。

【００２０】同図（ｂ）はエッチングプロセス後の磁気
抵抗効果膜１０を示す。図において１１は下部シール
ド、１２は下部ギャップである。エッチングプロセス
中、下層レジスト層２８およびその下層をなす磁気抵抗
効果膜１０は、ホトレジスト層２９によって保護されて
おり、そのまま残る。ホトレジスト層２９によって保護
されなかった磁気抵抗効果膜部はエッチング処理で除去
され、さらにオーバーエッチングされることによって下
部ギャップ膜１２も若干エッチングされる。

【００２１】同図（ｃ）は同図（ｂ）の状態からの剥離
工程後の磁気抵抗効果素子を示す。図において１１は下
部シールド、１２は下部ギャップである。イオンビーム
スパッタプロセスを用いて磁区制御膜１９を付着し、非
磁性膜１５を付着し、側面磁気シールド層１８を積層
し、その後電極２０を付着した後、下層レジスト層２８
とホトレジスト層２９を剥離して同図（ｃ）の構造を得
ることができる。本発明は、側面磁気シールド層１８が
軟磁性膜１６の間に少なくとも一層の中間層１７を有す
ることによって側面磁気シールド層１８を形成し、軟磁
性膜１６は中間層１７によってお互いに弱く反強磁性的
に層間結合されている。

【００２２】同図（ｄ）は上部ギャップ膜１３形成後、
上部シールド１４を形成した後の複合誘導型磁気ヘッド
における再生素子部を示す。図において、１０は磁気抵
抗効果膜、１１は下部シールド、１２は下部ギャップ、
１９は磁区制御膜、１５は非磁性膜、１６は軟磁性膜、
１７は中間層、１８は側面磁気シールド層、２０は電極
である。上部ギャップ１３は、電極２０と上部シールド
１４との絶縁および磁気抵抗効果膜１０および上部シー
ルド１４との絶縁のため使用され、典型的にはＡｌ_２Ｏ
_３やＳｉＯ_２などの酸化膜が用いられる。この上部シー
ルド１４を形成した後に書き込み用誘導型磁気ヘッドが
形成されるが、周知であるため説明は省略する。

【００２３】図４に、本発明のさらに他の実施形態にお
ける薄膜磁気ヘッドの再生部を示す。本実施形態では、
下部シールド１１上に下部電極２５を形成し、自由層２
１の両脇に磁区制御膜１９を形成し、その上に非磁性膜
１５を形成し、その上に側面磁気シールド層１８が形成
される。その後、自由層上にトンネルギャップ層２２お
よび固定層２３を形成し、反強磁性膜２４、上部電極２
６を形成した後、側面磁気シールド層１８および自由層
２１上に絶縁膜２７を形成した後に、上部シールド膜１
４を形成する。ここで、上部電極２６、下部電極２５を
通じて自由層２１、トンネルギャップ層２２、固定層２
３、反強磁性膜２４には膜厚方向に電流が通じ、トンネ
ル電気抵抗素子として機能する。下部電極２５と上部電
極２６には、導電性が高く非磁性の金属膜が用いられ
る。ここで、トンネルギャップ層２２をＣｕ，Ａｕなど
の非磁性金属膜に置き換えることで、自由層２１、非磁
性金属膜２２、固定層２３、反強磁性膜２４はＣＰＰ−
ＧＭＲ層として機能させることもできる。

【００２４】図５に、本発明のヘッドと従来構造による
ヘッドとの、記録媒体から生じるトラック幅に広がる漏
洩磁界の素子高さ方向成分を比較した結果を示す。本発
明の構造によると、媒体から磁気抵抗効果センサ部に加
わる磁界は、従来型と比較してオントラック状態で２〜
１０％低下する。しかしながら、オフトラック状態での
磁界の低下の割合はさらに大きく、オフトラック量が
０．１０μｍから０．２μｍの間では、磁界を５０％以
上低減できる。したがって、オントラック時に較べてオ
フトラック時の磁界を大幅に低減できるため、隣接トラ
ックの影響が小さくなり、クロストークを大幅に減少さ
せることができる。

【００２５】図６に、本発明によって改善されたヘッド
と従来構造とのマイクロトラックプロファイルから得ら
れる半値幅を比較した結果を示す。従来型と比較して、
半値幅を７０〜９５％以上低減でき、かつ電極間隔距離
が小さいほどその効果も大きくなる。

【００２６】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
側面磁気シールド層により、磁気抵抗効果膜に加わる記
録媒体から生じる漏洩磁界のトラック幅方向に広がる磁
界を低減することによって、トラック密度を高め、より
高記録密度可能な薄膜磁気ヘッドを提供することにあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜磁気ヘッドの再生部の構成例を示
す断面図。

【図２】本発明の薄膜磁気ヘッドの再生部の他の構成例
を示す断面図。

【図３】本発明の磁気ヘッドの再生部の製造工程を示す
断面図。

【図４】本発明のトンネル型磁気抵抗効果再生ヘッドの
構成例を示す断面図。

【図５】本発明および従来構造の磁気ヘッドのオフトラ
ック特性図。

【図６】本発明および従来構造の磁気ヘッドのオフトラ
ック特性による半値幅と電極間距離との関係を示す図。

【符号の説明】

１０…磁気抵抗効果膜、１１…下部シールド、１２…下
部ギャップ、１３…上部ギャップ、１４…上部シール
ド、１５…非磁性膜、１６…軟磁性膜、１７…中間層、
１８…側面磁気シールド層、１９…磁区制御膜、２０…
電極、２１…自由層、２２…トンネルギャップ層、２３
…固定層、２４…反強磁性膜、２５…下部電極、２６…
上部電極、２７…絶縁層、２８…下層レジスト層、２９
…ホトレジスト層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中本 一広 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 5D034 BA02 BA09 BA12 BB08 CA05

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の磁気シールド層と、上記磁気シール
   ド層の間に配置された磁気抵抗効果膜と、上記磁気抵抗
   効果膜のトラック幅方向両端部に配置された一対の磁区
   制御膜と、上記磁気抵抗効果膜に電気的に接続された電
   極を備えた磁気ヘッドにおいて、上記一対の磁気シール
   ド層の間であって、かつ上記磁気抵抗効果層のトラック
   幅方向端部に配置された一対の側面磁気シールド層を有
   し、上記側面磁気シールド層が、上記磁区制御膜に積層
   されてなることを特徴とする磁気ヘッド。
2. 【請求項２】上記側面磁気シールド層が上記電極の少な
   くとも一部を兼ねることを特徴とする請求項１記載の磁
   気ヘッド。
3. 【請求項３】電極と上記側面磁気シールド層が積層され
   ており、面内の形状が同一形状にパターン形成されてな
   ることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
4. 【請求項４】上記側面磁気シールド層が、リフトオフプ
   ロセスで形成されてなることを特徴とする請求第３記載
   の磁気ヘッド。
5. 【請求項５】上記側面磁気シールド層は、軟磁性膜と中
   間層とを交互に積層した積層膜からなることを特徴とす
   る請求項１ないし４のいずれか記載の磁気ヘッド。
6. 【請求項６】上記側面磁気シールド層において積層され
   た上記軟磁性膜が、上記中間層を介して磁気的に層間結
   合、特に反強磁性的に層間結合していることを特徴とす
   る請求項５記載の磁気ヘッド。
7. 【請求項７】上記中間層は、Ｃｕ，Ｒｕ，Ｃｒ，Ｉｒま
   たはＲｈからなることを特徴とする請求項５または６記
   載の磁気ヘッド。
8. 【請求項８】記録情報の再生部に、請求項１ないし７の
   いずれか記載の磁気ヘッドを用いてなることを特徴とす
   る磁気記録再生装置。