JP2003059014A - 磁気抵抗効果型ヘッド及びその製造方法 - Google Patents
磁気抵抗効果型ヘッド及びその製造方法Info
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- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
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- Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor
- Y10T29/49021—Magnetic recording reproducing transducer [e.g., tape head, core, etc.]
- Y10T29/49032—Fabricating head structure or component thereof
- Y10T29/49048—Machining magnetic material [e.g., grinding, etching, polishing]
- Y10T29/49052—Machining magnetic material [e.g., grinding, etching, polishing] by etching
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】従来の磁気抵抗効果型ヘッドのハードバイアス
構造ではトラック幅が狭くなると素子端部の磁区制御磁
界が強い領域が低感度領域となり、狭トラック幅化の障
害となる。またトラック幅が低感度領域幅程度になると
再生感度が著しく低下する。 【解決手段】スピンバルブ膜ＭＲの両端に自由層Ｆに接
する様に配置された軟磁性膜ＳＢと、該軟磁性膜下部に
接する様にかつ自由層には接触しないように配置された
永久磁石膜Ｄとを備えた磁気抵抗効果型ヘッド。スピン
バルブ膜の自由層と軟磁性膜が端部で直接接合し、スピ
ンバルブ膜の自由層と永久磁石膜を接触させない構造と
することにより、トラック幅が狭くても再生感度が高い
スピンバルブ素子の構造及びその製造方法を提供する。
構造ではトラック幅が狭くなると素子端部の磁区制御磁
界が強い領域が低感度領域となり、狭トラック幅化の障
害となる。またトラック幅が低感度領域幅程度になると
再生感度が著しく低下する。 【解決手段】スピンバルブ膜ＭＲの両端に自由層Ｆに接
する様に配置された軟磁性膜ＳＢと、該軟磁性膜下部に
接する様にかつ自由層には接触しないように配置された
永久磁石膜Ｄとを備えた磁気抵抗効果型ヘッド。スピン
バルブ膜の自由層と軟磁性膜が端部で直接接合し、スピ
ンバルブ膜の自由層と永久磁石膜を接触させない構造と
することにより、トラック幅が狭くても再生感度が高い
スピンバルブ素子の構造及びその製造方法を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高記録密度ハード
ディスクなどに用いられる磁気的に安定なスピンバルブ
素子を用いた磁気抵抗効果型ヘッドの構造及びその製造
方法に関する。
ディスクなどに用いられる磁気的に安定なスピンバルブ
素子を用いた磁気抵抗効果型ヘッドの構造及びその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気ディスク装置の高記録密度化に伴
い、スピンバルブ膜を読み出し素子に用いたスピンバル
ブヘッドが実用化されている。スピンバルブ膜は２つの
強磁性膜で非磁性Ｃｕ膜を挟んだ構造である。固定層と
よばれる一方の強磁性膜は反強磁性膜と接しており、反
強磁性膜との交換結合磁界により磁気記録媒体からの信
号磁界の変化に対して磁化方向が変化しない。自由層と
呼ばれるもう一方の強磁性膜は磁気記録媒体からの信号
磁界により磁化方向が回転する。
い、スピンバルブ膜を読み出し素子に用いたスピンバル
ブヘッドが実用化されている。スピンバルブ膜は２つの
強磁性膜で非磁性Ｃｕ膜を挟んだ構造である。固定層と
よばれる一方の強磁性膜は反強磁性膜と接しており、反
強磁性膜との交換結合磁界により磁気記録媒体からの信
号磁界の変化に対して磁化方向が変化しない。自由層と
呼ばれるもう一方の強磁性膜は磁気記録媒体からの信号
磁界により磁化方向が回転する。
【０００３】磁気記録媒体からの信号磁界の変化に対し
て固定層と自由層の磁化方向のなす角度が変化し、磁気
抵抗効果に伴う抵抗変化が発生する。この抵抗変化を信
号として読み出す。自由層の磁化はバイアス状態で信号
磁界方向と直行に、固定層の磁化は信号磁界方向（ある
いは反平行方向）に向けられることにより、信号の線形
性が高くなることが知られている。固定層は磁化方向が
お互いに反平行となる２層の強磁性膜であってもよい。
この場合Ｒｕ等を２層の間に挿入し、Ｒｕを介して発生
する反強磁性的な結合磁界により２層の固定層の磁化方
向を反平行に向ける。この構造は積層フェリ構造と呼ば
れている。
て固定層と自由層の磁化方向のなす角度が変化し、磁気
抵抗効果に伴う抵抗変化が発生する。この抵抗変化を信
号として読み出す。自由層の磁化はバイアス状態で信号
磁界方向と直行に、固定層の磁化は信号磁界方向（ある
いは反平行方向）に向けられることにより、信号の線形
性が高くなることが知られている。固定層は磁化方向が
お互いに反平行となる２層の強磁性膜であってもよい。
この場合Ｒｕ等を２層の間に挿入し、Ｒｕを介して発生
する反強磁性的な結合磁界により２層の固定層の磁化方
向を反平行に向ける。この構造は積層フェリ構造と呼ば
れている。
【０００４】自由層及び固定層の材料としては、ＮｉＦ
ｅ、Ｃｏ、ＣｏＦｅ及びこれらの積層膜が用いられる。
また、反強磁性膜の材料としては、ＭｎＰｔ、ＣｒＭｎ
Ｐｔ、ＮｉＭｎ、ＭｎＩｒ、ＮｉＯ等が用いられる。
ｅ、Ｃｏ、ＣｏＦｅ及びこれらの積層膜が用いられる。
また、反強磁性膜の材料としては、ＭｎＰｔ、ＣｒＭｎ
Ｐｔ、ＮｉＭｎ、ＭｎＩｒ、ＮｉＯ等が用いられる。
【０００５】図１に従来のスピンバルブ膜を用いた読み
出し素子の構造例を示す。図１は、読み出し素子を磁気
記録媒体から見た図である。２つの磁気シールド膜Ｓ
１、Ｓ２の間に絶縁膜１１、１２を介してスピンバルブ
膜ＭＲが配置される。スピンバルブ膜ＭＲの両端に磁区
制御膜と呼ばれる永久磁石膜Ｄと、スピンバルブ膜ＭＲ
に信号検出電流を流す為の電極膜Ｌが配置される。
出し素子の構造例を示す。図１は、読み出し素子を磁気
記録媒体から見た図である。２つの磁気シールド膜Ｓ
１、Ｓ２の間に絶縁膜１１、１２を介してスピンバルブ
膜ＭＲが配置される。スピンバルブ膜ＭＲの両端に磁区
制御膜と呼ばれる永久磁石膜Ｄと、スピンバルブ膜ＭＲ
に信号検出電流を流す為の電極膜Ｌが配置される。
【０００６】この構造はハードバイアス構造と呼ばれ特
開平3-125311号に開示されている。自由層Ｆの磁化方向
はバイアス状態でＸ方向（トラック幅方向）に、固定層
Ｐの磁化は紙面奥方向（ＭＲ高さ方向）に向けられる。
磁区制御膜は、自由層Ｆに磁区が発生することによるバ
ルクハウゼンノイズを抑止する為に設けられる。磁区制
御膜の磁化方向はバイアス状態での自由層Ｆの磁化方向
をアシストするＸ方向に向けられる。
開平3-125311号に開示されている。自由層Ｆの磁化方向
はバイアス状態でＸ方向（トラック幅方向）に、固定層
Ｐの磁化は紙面奥方向（ＭＲ高さ方向）に向けられる。
磁区制御膜は、自由層Ｆに磁区が発生することによるバ
ルクハウゼンノイズを抑止する為に設けられる。磁区制
御膜の磁化方向はバイアス状態での自由層Ｆの磁化方向
をアシストするＸ方向に向けられる。
【０００７】永久磁石膜Ｄの材料としては、ＣｏＰｔ、
ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ等が用いられる。これらの
材料は、下地膜を設けることにより高い保磁力が得られ
ることが知られており、Ｃｒ膜を永久磁石膜Ｄの下地膜
とした２層構造が用いられている。永久磁石膜Ｄを強磁
性膜と反強磁性膜の積層膜で置き換えた構造が特開平6-
84145号により知られている。この強磁性膜は接する反
強磁性膜との交換結合磁界により磁化方向がトラック幅
方向に固定され、永久磁石膜と同等な働きをする。磁区
制御膜の反強磁性膜の材料としてはスピンバルブ膜ＭＲ
に用いられる反強磁性膜と同じ材料を用いることが出来
る。
ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ等が用いられる。これらの
材料は、下地膜を設けることにより高い保磁力が得られ
ることが知られており、Ｃｒ膜を永久磁石膜Ｄの下地膜
とした２層構造が用いられている。永久磁石膜Ｄを強磁
性膜と反強磁性膜の積層膜で置き換えた構造が特開平6-
84145号により知られている。この強磁性膜は接する反
強磁性膜との交換結合磁界により磁化方向がトラック幅
方向に固定され、永久磁石膜と同等な働きをする。磁区
制御膜の反強磁性膜の材料としてはスピンバルブ膜ＭＲ
に用いられる反強磁性膜と同じ材料を用いることが出来
る。
【０００８】トラック幅方向の記録密度を向上させるに
は、電極膜同士の間隔を狭くし、磁気的な再生幅（トラ
ック幅）を狭くする必要が有るが、ハードバイアス構造
では次の様な問題が発生する。まず、図２に自由層Ｆの
各トラック幅方向位置での磁区制御膜からの漏洩磁界の
Ｘ方向成分を示す。磁区制御膜からの漏洩磁界は磁区制
御膜と近接する素子端部で大きく、素子中央部分にくる
に従い減衰する。
は、電極膜同士の間隔を狭くし、磁気的な再生幅（トラ
ック幅）を狭くする必要が有るが、ハードバイアス構造
では次の様な問題が発生する。まず、図２に自由層Ｆの
各トラック幅方向位置での磁区制御膜からの漏洩磁界の
Ｘ方向成分を示す。磁区制御膜からの漏洩磁界は磁区制
御膜と近接する素子端部で大きく、素子中央部分にくる
に従い減衰する。
【０００９】この時の素子の各トラック幅方向位置での
出力感度を図３に示す。素子端部では磁区制御磁界が大
きく媒体からの信号磁界に対して自由層磁化が回転し難
くなるので、感度が低い領域（低感度領域）が存在す
る。つまり、感度が高い部分のトラック幅に対して実際
のトラック幅は広がっており、狭トラック幅化の障害と
なる。
出力感度を図３に示す。素子端部では磁区制御磁界が大
きく媒体からの信号磁界に対して自由層磁化が回転し難
くなるので、感度が低い領域（低感度領域）が存在す
る。つまり、感度が高い部分のトラック幅に対して実際
のトラック幅は広がっており、狭トラック幅化の障害と
なる。
【００１０】更に図４に示すように、電極膜Ｌ間隔（磁
区制御膜間隔）が低感度領域幅と同程度まで狭くなると
素子全体が低感度領域となり、再生感度が著しく低下す
る。低感度領域幅は磁区制御膜端部と磁気シールド膜の
距離の程度である。これは、磁区制御膜からの漏洩磁界
が磁気シールド膜に入り易いために、磁区制御膜端部か
らの距離が磁区制御膜端部から磁気シールド膜への距離
よりも離れた場所では磁区制御膜からの漏洩磁界が小さ
くなる為である。
区制御膜間隔）が低感度領域幅と同程度まで狭くなると
素子全体が低感度領域となり、再生感度が著しく低下す
る。低感度領域幅は磁区制御膜端部と磁気シールド膜の
距離の程度である。これは、磁区制御膜からの漏洩磁界
が磁気シールド膜に入り易いために、磁区制御膜端部か
らの距離が磁区制御膜端部から磁気シールド膜への距離
よりも離れた場所では磁区制御膜からの漏洩磁界が小さ
くなる為である。
【００１１】この問題に対して、特開平9-282618号に開
示される電極オーバーラップ構造が発明されている。電
極オーバーラップ構造は電極膜をスピンバルブ膜に乗り
上げるように配置し、磁区制御膜間隔よりも電極膜間隔
を狭くした構造である。この場合、信号検出電流は再生
感度が低い素子端部よりも抵抗の低い電極端部に流れる
為に低感度領域からの再生出力を低くし高感度領域だけ
を使用することが出来る。しかし、実際にはスピンバル
ブ膜の低感度領域に流れる電流を０には出来ないので、
再生トラック幅は電極間隔よりも広がる。
示される電極オーバーラップ構造が発明されている。電
極オーバーラップ構造は電極膜をスピンバルブ膜に乗り
上げるように配置し、磁区制御膜間隔よりも電極膜間隔
を狭くした構造である。この場合、信号検出電流は再生
感度が低い素子端部よりも抵抗の低い電極端部に流れる
為に低感度領域からの再生出力を低くし高感度領域だけ
を使用することが出来る。しかし、実際にはスピンバル
ブ膜の低感度領域に流れる電流を０には出来ないので、
再生トラック幅は電極間隔よりも広がる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】電極オーバーラップ構
造でも低感度領域を０には出来ないため、狭トラック幅
化するのが難しい。また、電極オーバーラップ構造では
電極膜と磁区制御膜を別のマスクで形成する必要が有る
ので素子形成プロセスが複雑であり、２つのマスクの位
置合わせがばらつく可能性がある。
造でも低感度領域を０には出来ないため、狭トラック幅
化するのが難しい。また、電極オーバーラップ構造では
電極膜と磁区制御膜を別のマスクで形成する必要が有る
ので素子形成プロセスが複雑であり、２つのマスクの位
置合わせがばらつく可能性がある。
【００１３】本発明は、製造プロセスが簡単な狭トラッ
ク幅化用の低感度領域を低減できるヘッド構造及びその
製造プロセスを提供する。
ク幅化用の低感度領域を低減できるヘッド構造及びその
製造プロセスを提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本願発明の磁気抵抗効果
型ヘッドは、第１及び第２の磁気シールド膜と、該第１
及び第２の磁気シールド膜の間に絶縁膜を介して形成さ
れたスピンバルブ膜と、該スピンバルブ膜の自由層の両
端に当該自由層に接するように配置された軟磁性膜と、
該軟磁性膜下部に接するようにかつ前記スピンバルブ膜
の自由層に接触しないように配置された永久磁石膜と、
前記スピンバルブ膜に信号検出電流を流す電極膜とを備
えたことを特徴とする。
型ヘッドは、第１及び第２の磁気シールド膜と、該第１
及び第２の磁気シールド膜の間に絶縁膜を介して形成さ
れたスピンバルブ膜と、該スピンバルブ膜の自由層の両
端に当該自由層に接するように配置された軟磁性膜と、
該軟磁性膜下部に接するようにかつ前記スピンバルブ膜
の自由層に接触しないように配置された永久磁石膜と、
前記スピンバルブ膜に信号検出電流を流す電極膜とを備
えたことを特徴とする。
【００１５】本願発明の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方
法は、第１の磁気シールド膜と第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜上にスピンバルブ膜を成膜し、該スピ
ンバルブ膜をパターニングする為のリフトオフレジスト
を形成し、前記スピンバルブ膜をイオンミリングでパタ
ーニングし、パターニング後の前記第１の絶縁膜、スピ
ンバルブ膜及びリフトオフレジストの上に永久磁石膜、
軟磁性膜及び電極膜を順次成膜し、前記リフトオフレジ
ストとリフトオフレジスト上に付着した永久磁石膜、軟
磁性膜及び電極膜を剥離し、前記電極膜及びスピンバル
ブ膜上に第２の絶縁膜及び第２の磁気シールド膜を形成
する工程を有する磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法あっ
て、前記イオンミリング時の基板法線方向に対するイオ
ン入射角度をＩＭ１、前記永久磁石膜及び軟磁性膜成膜
時の基板法線方向に対する成膜粒子入射角度をそれぞれ
Ｄ１、Ｄ２とした場合に Ｄ１<ＩＭ１、ＩＭ１≦Ｄ２ であることを特徴とする。
法は、第１の磁気シールド膜と第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜上にスピンバルブ膜を成膜し、該スピ
ンバルブ膜をパターニングする為のリフトオフレジスト
を形成し、前記スピンバルブ膜をイオンミリングでパタ
ーニングし、パターニング後の前記第１の絶縁膜、スピ
ンバルブ膜及びリフトオフレジストの上に永久磁石膜、
軟磁性膜及び電極膜を順次成膜し、前記リフトオフレジ
ストとリフトオフレジスト上に付着した永久磁石膜、軟
磁性膜及び電極膜を剥離し、前記電極膜及びスピンバル
ブ膜上に第２の絶縁膜及び第２の磁気シールド膜を形成
する工程を有する磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法あっ
て、前記イオンミリング時の基板法線方向に対するイオ
ン入射角度をＩＭ１、前記永久磁石膜及び軟磁性膜成膜
時の基板法線方向に対する成膜粒子入射角度をそれぞれ
Ｄ１、Ｄ２とした場合に Ｄ１<ＩＭ１、ＩＭ１≦Ｄ２ であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明による磁気抵抗効果型ヘッ
ドの一実施例を図５に示す。２つの磁気シールド膜Ｓ
１、Ｓ２の間に絶縁膜１１、１２を介してスピンバルブ
膜ＭＲが配置される。磁気シールド膜Ｓ１、Ｓ２はＮｉ
Ｆｅ、絶縁膜１１、１２はＡｌ２Ｏ３を用いる。スピン
バルブ膜ＭＲの自由層Ｆ端部に一対の軟磁性膜ＳＢを配
置する。軟磁性膜ＳＢ端部は自由層Ｆ端部と直接接触す
る。更に、自由層Ｆ端部から前記低感度領域幅程度離れ
た位置であり、前記軟磁性膜ＳＢと接するように永久磁
石膜Ｄを配置する。接する場所は軟磁性膜ＳＢの上側で
も下側でも良い。しかし、Ｃｏ系の永久磁石膜Ｄの保磁
力を大きくする為には非磁性下地膜が必要であり、軟磁
性膜ＳＢ上に永久磁石膜Ｄを配置する場合は、軟磁性膜
ＳＢと永久磁石膜Ｄを直接接触させることが難しい。よ
って、永久磁石膜Ｄの保磁力を大きくし、軟磁性膜ＳＢ
と永久磁石膜Ｄを直接接触させるには、軟磁性膜ＳＢを
永久磁石膜Ｄ上に形成することが望ましい。
ドの一実施例を図５に示す。２つの磁気シールド膜Ｓ
１、Ｓ２の間に絶縁膜１１、１２を介してスピンバルブ
膜ＭＲが配置される。磁気シールド膜Ｓ１、Ｓ２はＮｉ
Ｆｅ、絶縁膜１１、１２はＡｌ２Ｏ３を用いる。スピン
バルブ膜ＭＲの自由層Ｆ端部に一対の軟磁性膜ＳＢを配
置する。軟磁性膜ＳＢ端部は自由層Ｆ端部と直接接触す
る。更に、自由層Ｆ端部から前記低感度領域幅程度離れ
た位置であり、前記軟磁性膜ＳＢと接するように永久磁
石膜Ｄを配置する。接する場所は軟磁性膜ＳＢの上側で
も下側でも良い。しかし、Ｃｏ系の永久磁石膜Ｄの保磁
力を大きくする為には非磁性下地膜が必要であり、軟磁
性膜ＳＢ上に永久磁石膜Ｄを配置する場合は、軟磁性膜
ＳＢと永久磁石膜Ｄを直接接触させることが難しい。よ
って、永久磁石膜Ｄの保磁力を大きくし、軟磁性膜ＳＢ
と永久磁石膜Ｄを直接接触させるには、軟磁性膜ＳＢを
永久磁石膜Ｄ上に形成することが望ましい。
【００１７】図６にスピンバルブ膜ＭＲの構成を示す。
絶縁膜１１上に下地膜としてＴａ膜Ｕ１、ＮｉＦｅ膜Ｕ
２を積層する。さらに反強磁性膜ＡＦとしてＭｎＰｔ膜
を積層する。固定層はＣｏＦｅ膜Ｐ１、Ｒｕ膜Ｐ２及び
ＣｏＦｅ膜Ｐ３からなる積層フェリ固定層構造である。
非磁性層ＮＭにはＣｕ膜を用いている。自由層はＣｏＦ
ｅ膜Ｆ１及びＮｉＦｅ膜Ｆ２の２層からなる積層構造で
ある。保護膜ＣＡＰにはＴａ膜を用いている。スピンフ
ィルタ膜ＳＦはＣｕ膜である。このスピンフィルタ膜Ｓ
ＦはＴａ保護膜ＣＡＰと自由層ＦのＮｉＦｅ膜Ｆ２の原
子拡散を防止し、自由層Ｆの軟磁気特性及び抵抗変化率
を向上するための膜である。スピンバルブ膜ＭＲは、例
えばＴａ２０Å/Ｃｕ１０Å/ＮｉＦｅ３０Å/ＣｏＦｅ
１０Å/Ｃｕ２０Å/ＣｏＦｅ２０Å/Ｒｕ８Å/ＣｏＦｅ
１２Å/ＭｎＰｔ１２０Å/ＮｉＦｅ１０Å/Ｔａ２０Å
である。このスピンバルブ膜ＭＲの抵抗変化率は１０
％、シート抵抗は２０Ω／□である。また、自由層Ｆの
ＮｉＦｅ膜Ｆ２及びＣｏＦｅ膜Ｆ１の飽和磁束密度は、
それぞれ１Ｔ、１.９Ｔである。よって自由層Ｆの平均
的な飽和磁束密度は１.２２５Ｔ、飽和磁束密度と膜厚
の積は４９ÅＴである。この他にも一般に知られている
スピンバルブ膜を用いることが出来る。
絶縁膜１１上に下地膜としてＴａ膜Ｕ１、ＮｉＦｅ膜Ｕ
２を積層する。さらに反強磁性膜ＡＦとしてＭｎＰｔ膜
を積層する。固定層はＣｏＦｅ膜Ｐ１、Ｒｕ膜Ｐ２及び
ＣｏＦｅ膜Ｐ３からなる積層フェリ固定層構造である。
非磁性層ＮＭにはＣｕ膜を用いている。自由層はＣｏＦ
ｅ膜Ｆ１及びＮｉＦｅ膜Ｆ２の２層からなる積層構造で
ある。保護膜ＣＡＰにはＴａ膜を用いている。スピンフ
ィルタ膜ＳＦはＣｕ膜である。このスピンフィルタ膜Ｓ
ＦはＴａ保護膜ＣＡＰと自由層ＦのＮｉＦｅ膜Ｆ２の原
子拡散を防止し、自由層Ｆの軟磁気特性及び抵抗変化率
を向上するための膜である。スピンバルブ膜ＭＲは、例
えばＴａ２０Å/Ｃｕ１０Å/ＮｉＦｅ３０Å/ＣｏＦｅ
１０Å/Ｃｕ２０Å/ＣｏＦｅ２０Å/Ｒｕ８Å/ＣｏＦｅ
１２Å/ＭｎＰｔ１２０Å/ＮｉＦｅ１０Å/Ｔａ２０Å
である。このスピンバルブ膜ＭＲの抵抗変化率は１０
％、シート抵抗は２０Ω／□である。また、自由層Ｆの
ＮｉＦｅ膜Ｆ２及びＣｏＦｅ膜Ｆ１の飽和磁束密度は、
それぞれ１Ｔ、１.９Ｔである。よって自由層Ｆの平均
的な飽和磁束密度は１.２２５Ｔ、飽和磁束密度と膜厚
の積は４９ÅＴである。この他にも一般に知られている
スピンバルブ膜を用いることが出来る。
【００１８】図５に戻り、永久磁石膜Ｄと下地膜は、Ｃ
ｏＣｒＰｔ２００Å/Ｃｒ５０Åである。この永久磁石
膜Ｄの保磁力は１.５８×１０２ｋＡ/ｍ(２,０００Ｏ
ｅ)、飽和磁束密度は０.８Ｔである。Ｃｒ膜は永久磁石
膜ＤであるＣｏＣｒＰｔ膜の結晶配向を制御し、保磁力
を大きくする為の下地膜である。永久磁石膜Ｄとして
は、この他にＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、下地膜として
は、ＣｒＴｉ、ＣｒＶ、ＣｒＭｏ等を用いることも出来
る。自由層Ｆ端部と永久磁石膜Ｄ端部の距離は５０ｎｍ
である。
ｏＣｒＰｔ２００Å/Ｃｒ５０Åである。この永久磁石
膜Ｄの保磁力は１.５８×１０２ｋＡ/ｍ(２,０００Ｏ
ｅ)、飽和磁束密度は０.８Ｔである。Ｃｒ膜は永久磁石
膜ＤであるＣｏＣｒＰｔ膜の結晶配向を制御し、保磁力
を大きくする為の下地膜である。永久磁石膜Ｄとして
は、この他にＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、下地膜として
は、ＣｒＴｉ、ＣｒＶ、ＣｒＭｏ等を用いることも出来
る。自由層Ｆ端部と永久磁石膜Ｄ端部の距離は５０ｎｍ
である。
【００１９】軟磁性膜ＳＢは、ＣｏＦｅ３０Åである。
軟磁性膜ＳＢの保磁力は７.８×１０２Ａ/ｍ(１０Ｏ
ｅ)、飽和磁束密度は１．９Ｔである。よって、軟磁性
膜ＳＢの飽和磁束密度は自由層Ｆのそれの１.５５倍で
ある。また、軟磁性層ＳＢの飽和磁束密度と膜厚の積は
５７.０ÅＴであり、自由層Ｆのそれの１.１６倍であ
る。軟磁性膜ＳＢとしてはＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅを主成分と
する軟磁性膜、あるいはこれらの積層膜を用いることが
出来るが、飽和磁束密度が高く、保磁力が小さいことが
望ましい。
軟磁性膜ＳＢの保磁力は７.８×１０２Ａ/ｍ(１０Ｏ
ｅ)、飽和磁束密度は１．９Ｔである。よって、軟磁性
膜ＳＢの飽和磁束密度は自由層Ｆのそれの１.５５倍で
ある。また、軟磁性層ＳＢの飽和磁束密度と膜厚の積は
５７.０ÅＴであり、自由層Ｆのそれの１.１６倍であ
る。軟磁性膜ＳＢとしてはＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅを主成分と
する軟磁性膜、あるいはこれらの積層膜を用いることが
出来るが、飽和磁束密度が高く、保磁力が小さいことが
望ましい。
【００２０】軟磁性膜ＳＢの上に電極膜Ｌとして、Ｔａ
５０Å/Ａｕ２００Å/Ｔａ５０Åを用いている。
５０Å/Ａｕ２００Å/Ｔａ５０Åを用いている。
【００２１】また、永久磁石膜Ｄを反強磁性膜で置き換
えることも出来る。反強磁性膜の場合には永久磁石膜Ｄ
と異なり軟磁性膜ＳＢの上部でも下部でも問題ない。前
記軟磁性膜ＳＢの磁化は永久磁石膜Ｄと接する部分で
は、永久磁石膜Ｄからの交換結合磁界により永久磁石膜
Ｄの磁化方向と平行に向けられる。永久磁石膜Ｄからの
漏洩磁界は、永久磁石膜Ｄと自由層Ｆ間の軟磁性膜ＳＢ
を通って自由層Ｆに到達する。この時、永久磁石膜Ｄと
自由層Ｆが離れている為に、自由層Ｆでの磁区制御磁界
は十分減衰し、スピンバルブ膜ＭＲは全て高感度領域と
なる。
えることも出来る。反強磁性膜の場合には永久磁石膜Ｄ
と異なり軟磁性膜ＳＢの上部でも下部でも問題ない。前
記軟磁性膜ＳＢの磁化は永久磁石膜Ｄと接する部分で
は、永久磁石膜Ｄからの交換結合磁界により永久磁石膜
Ｄの磁化方向と平行に向けられる。永久磁石膜Ｄからの
漏洩磁界は、永久磁石膜Ｄと自由層Ｆ間の軟磁性膜ＳＢ
を通って自由層Ｆに到達する。この時、永久磁石膜Ｄと
自由層Ｆが離れている為に、自由層Ｆでの磁区制御磁界
は十分減衰し、スピンバルブ膜ＭＲは全て高感度領域と
なる。
【００２２】また、トラック幅端部の低感度領域は磁気
抵抗効果が小さい軟磁性膜ＳＢで置き換えられるので、
低感度領域が存在しない。自由層Ｆ端部と永久磁石膜Ｄ
端部の距離は低感度領域幅程度である。つまり自由層Ｆ
端部と永久磁石膜Ｄ端部との距離は永久磁石膜Ｄ端部と
磁気シールド膜Ｓ１への距離程度である。自由層Ｆ端部
と永久磁石膜Ｄ端部との距離が永久磁石膜Ｄ端部と磁気
シールド膜Ｓ１への距離よりも大きくなると低感度領域
は小さくなるが永久磁石膜Ｄによる磁区制御が不十分と
なる。逆に自由層Ｆ端部と永久磁石膜Ｄ端部との距離が
永久磁石膜Ｄ端部と磁気シールド膜Ｓ１への距離より小
さくなると低感度領域が発生する。
抵抗効果が小さい軟磁性膜ＳＢで置き換えられるので、
低感度領域が存在しない。自由層Ｆ端部と永久磁石膜Ｄ
端部の距離は低感度領域幅程度である。つまり自由層Ｆ
端部と永久磁石膜Ｄ端部との距離は永久磁石膜Ｄ端部と
磁気シールド膜Ｓ１への距離程度である。自由層Ｆ端部
と永久磁石膜Ｄ端部との距離が永久磁石膜Ｄ端部と磁気
シールド膜Ｓ１への距離よりも大きくなると低感度領域
は小さくなるが永久磁石膜Ｄによる磁区制御が不十分と
なる。逆に自由層Ｆ端部と永久磁石膜Ｄ端部との距離が
永久磁石膜Ｄ端部と磁気シールド膜Ｓ１への距離より小
さくなると低感度領域が発生する。
【００２３】また、自由層Ｆ端部に十分な磁区制御磁界
を印加する為には自由層Ｆ端部と軟磁性膜ＳＢ端部が直
接接触していることが重要である。更に、軟磁性膜ＳＢ
の飽和磁束密度は自由層Ｆの飽和磁束密度の０.８倍以
上である。
を印加する為には自由層Ｆ端部と軟磁性膜ＳＢ端部が直
接接触していることが重要である。更に、軟磁性膜ＳＢ
の飽和磁束密度は自由層Ｆの飽和磁束密度の０.８倍以
上である。
【００２４】また、軟磁性膜ＳＢの飽和磁束密度と膜厚
の積（Ｂｓ・ｔ）は、自由層ＦのＢｓ・ｔの１〜１０倍程
度である。
の積（Ｂｓ・ｔ）は、自由層ＦのＢｓ・ｔの１〜１０倍程
度である。
【００２５】次に前記磁気抵抗効果ヘッドを形成するプ
ロセスを説明する。基板上に第１の磁気シールド膜Ｓ１
と第１の絶縁膜１１を形成する（図７ａ）。続いて、ス
ピンバルブ膜ＭＲを成膜する。次に、リフトオフ用２層
レジストＲを形成し、スピンバルブ膜ＭＲ端部をイオン
ミリングで除去しパターニングする（図７b）。この時
のイオン入射方向と基板法線方向の成す角ＩＭ１は４０
度とする。スピンバルブ膜ＭＲの自由層Ｆが固定層Ｐよ
りも上にある構成では、スピンバルブ膜ＭＲすべてを除
去する必要は無く、自由層Ｆのみが除去されていても良
い。
ロセスを説明する。基板上に第１の磁気シールド膜Ｓ１
と第１の絶縁膜１１を形成する（図７ａ）。続いて、ス
ピンバルブ膜ＭＲを成膜する。次に、リフトオフ用２層
レジストＲを形成し、スピンバルブ膜ＭＲ端部をイオン
ミリングで除去しパターニングする（図７b）。この時
のイオン入射方向と基板法線方向の成す角ＩＭ１は４０
度とする。スピンバルブ膜ＭＲの自由層Ｆが固定層Ｐよ
りも上にある構成では、スピンバルブ膜ＭＲすべてを除
去する必要は無く、自由層Ｆのみが除去されていても良
い。
【００２６】続いてＣｒ下地膜及び永久磁石膜Ｄをイオ
ンビームスパッタ法やコリメートスパッタ法等で成膜粒
子の入射角度を制御しながら成膜する。この時、Ｃｒ下
地膜及び永久磁石膜Ｄの成膜粒子の入射方向と基板法線
方向の成す角をＤ１とすると、Ｄ１を０度とすることで
自由層Ｆ端部と永久磁石膜Ｄ端部を接触させない様にす
る。
ンビームスパッタ法やコリメートスパッタ法等で成膜粒
子の入射角度を制御しながら成膜する。この時、Ｃｒ下
地膜及び永久磁石膜Ｄの成膜粒子の入射方向と基板法線
方向の成す角をＤ１とすると、Ｄ１を０度とすることで
自由層Ｆ端部と永久磁石膜Ｄ端部を接触させない様にす
る。
【００２７】続いて軟磁性膜ＳＢ及び電極膜Ｌをイオン
ビームスパッタ法やコリメートスパッタ法等で成膜粒子
の入射角度を制御しながら成膜する（図７c）。この
時、軟磁性膜ＳＢ及び電極膜Ｌの成膜粒子の入射方向と
基板法線方向の成す角をそれぞれＤ２及びＤ３とする
と、Ｄ２を４０度とすることで自由層Ｆ端部と軟磁性膜
ＳＢを直接接触させることが出来る。電極膜Ｌの入射角
度Ｄ３は、Ｄ２と同程度であることが望ましい。以上の
ように Ｄ１<ＩＭ１ とすることで自由層Ｆ端部と永久磁石膜Ｄ端部を接触さ
せないようにする。また、 ＩＭ１≦Ｄ２ とすることで自由層Ｆ端部と軟磁性膜ＳＢを直接接触さ
せることが出来る。
ビームスパッタ法やコリメートスパッタ法等で成膜粒子
の入射角度を制御しながら成膜する（図７c）。この
時、軟磁性膜ＳＢ及び電極膜Ｌの成膜粒子の入射方向と
基板法線方向の成す角をそれぞれＤ２及びＤ３とする
と、Ｄ２を４０度とすることで自由層Ｆ端部と軟磁性膜
ＳＢを直接接触させることが出来る。電極膜Ｌの入射角
度Ｄ３は、Ｄ２と同程度であることが望ましい。以上の
ように Ｄ１<ＩＭ１ とすることで自由層Ｆ端部と永久磁石膜Ｄ端部を接触さ
せないようにする。また、 ＩＭ１≦Ｄ２ とすることで自由層Ｆ端部と軟磁性膜ＳＢを直接接触さ
せることが出来る。
【００２８】永久磁石膜Ｄ、軟磁性膜ＳＢ及び電極膜Ｌ
は、各膜とスピンバルブ膜ＭＲとの接触抵抗及び各膜同
士の接触抵抗を低減する為に、スピンバルブ膜ＭＲを除
去するイオンミリング装置と同一の真空内で成膜するこ
とが望ましい。また、自由層Ｆと軟磁性膜ＳＢ、軟磁性
膜ＳＢと永久磁石膜Ｄを磁気的に接触させる為にも同一
真空中で成膜することが望ましい。
は、各膜とスピンバルブ膜ＭＲとの接触抵抗及び各膜同
士の接触抵抗を低減する為に、スピンバルブ膜ＭＲを除
去するイオンミリング装置と同一の真空内で成膜するこ
とが望ましい。また、自由層Ｆと軟磁性膜ＳＢ、軟磁性
膜ＳＢと永久磁石膜Ｄを磁気的に接触させる為にも同一
真空中で成膜することが望ましい。
【００２９】続いて、２層レジストＲをリフトオフし、
スピンバルブ膜ＭＲの端部に永久磁石膜Ｄ、軟磁性膜Ｓ
Ｂ及び電極膜Ｌが形成される。永久磁石膜Ｄ、軟磁性膜
ＳＢ及び電極膜Ｌは単一のレジストＲで形成される為、
電極オーバーラップ構造の様に２つのレジストで形成さ
れるプロセスと比較してプロセスが簡略であり、レジス
トの位置合わせがばらつくといった問題も無い。
スピンバルブ膜ＭＲの端部に永久磁石膜Ｄ、軟磁性膜Ｓ
Ｂ及び電極膜Ｌが形成される。永久磁石膜Ｄ、軟磁性膜
ＳＢ及び電極膜Ｌは単一のレジストＲで形成される為、
電極オーバーラップ構造の様に２つのレジストで形成さ
れるプロセスと比較してプロセスが簡略であり、レジス
トの位置合わせがばらつくといった問題も無い。
【００３０】最後にスピンバルブ膜ＭＲをＭＲ高さ方向
に形成し、第２の絶縁膜１２及び第２の磁気シールド膜
Ｓ２を形成する（図７d）。
に形成し、第２の絶縁膜１２及び第２の磁気シールド膜
Ｓ２を形成する（図７d）。
【００３１】以上のプロセスにより簡単なプロセスで精
度良く狭トラック用ヘッドが製造出来る。
度良く狭トラック用ヘッドが製造出来る。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、磁気抵抗効果型ヘッド
のスピンバルブ素子端部の低感度領域幅を低減出来、狭
トラック幅であっても再生感度を高くすることが出来
る。また、電極オーバーラップ構造よりも製造プロセス
が簡略になる。
のスピンバルブ素子端部の低感度領域幅を低減出来、狭
トラック幅であっても再生感度を高くすることが出来
る。また、電極オーバーラップ構造よりも製造プロセス
が簡略になる。
【図１】従来のスピンバルブ素子を用いた磁気抵抗効果
型ヘッドの記録媒体対向面から見た構成図である。
型ヘッドの記録媒体対向面から見た構成図である。
【図２】磁気抵抗効果型ヘッドのハードバイアス構造の
自由層での磁区制御磁界分布を示す図である。
自由層での磁区制御磁界分布を示す図である。
【図３】ハードバイアス構造のトラック幅方向の感度分
布を示す図である。
布を示す図である。
【図４】狭トラック幅素子のハードバイアス構造のトラ
ック幅方向の感度分布を示す図である。
ック幅方向の感度分布を示す図である。
【図５】本発明のスピンバルブ素子を用いた磁気抵抗効
果型ヘッドの記録媒体対向面から見た構成図である。
果型ヘッドの記録媒体対向面から見た構成図である。
【図６】本発明のスピンバルブ素子の構成を示す図であ
る。
る。
【図７】本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの製造プロセス
を示す図である。
を示す図である。
Ｓ１、Ｓ２； 磁気シールド膜、１１、１２；絶縁膜、
ＭＲ；スピンバルブ膜、Ｆ；自由層、Ｐ；固定層、Ｄ；
永久磁石膜、Ｌ；電極膜、ＳＢ；軟磁性膜、Ｒ；リフト
オフレジスト、
ＭＲ；スピンバルブ膜、Ｆ；自由層、Ｐ；固定層、Ｄ；
永久磁石膜、Ｌ；電極膜、ＳＢ；軟磁性膜、Ｒ；リフト
オフレジスト、
Claims (6)
- 【請求項１】第１及び第２の磁気シールド膜と、該第１
及び第２の磁気シールド膜の間に絶縁膜を介して形成さ
れたスピンバルブ膜と、該スピンバルブ膜の自由層の両
端に当該自由層に接するように配置された軟磁性膜と、
該軟磁性膜下部に接するようにかつ前記スピンバルブ膜
の自由層に接触しないように配置された永久磁石膜と、
前記スピンバルブ膜に信号検出電流を流す電極膜とを備
えたことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項２】請求項１記載の磁気抵抗効果型ヘッドであ
って、 前記スピンバルブ膜の自由層端部と前記永久磁石膜端部
の距離が、前記永久磁石膜端部と前記第１又は第２の磁
気シールド膜への距離のうち小さい方の距離の１.５倍
以下であることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項３】請求項１記載の磁気抵抗効果型ヘッドであ
って、 前記軟磁性膜の飽和磁束密度が前記スピンバルブ膜の自
由層の飽和磁束密度の０.８倍以上であることを特徴と
する磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項４】請求項１記載の磁気抵抗効果型ヘッドであ
って、 前記軟磁性膜の飽和磁束密度と膜厚の積が前記スピンバ
ルブ膜の自由層の飽和磁束密度と膜厚の積の１倍以上１
０倍以下であることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッ
ド。 - 【請求項５】第１及び第２の磁気シールド膜と、該第１
及び第２の磁気シールド膜の間に絶縁膜を介して形成さ
れたスピンバルブ膜と、該スピンバルブ膜の自由層の両
端に当該自由層に接するように配置された軟磁性膜と、
該軟磁性膜下部に接するようにかつ前記スピンバルブ膜
の自由層に接触しないように配置された反強磁性膜と、
前記スピンバルブ膜に信号検出電流を流す電極膜とを備
えたことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項６】第１の磁気シールド膜と第１の絶縁膜を形
成し、前記第１の絶縁膜上にスピンバルブ膜を成膜し、
該スピンバルブ膜をパターニングする為のリフトオフレ
ジストを形成し、前記スピンバルブ膜をイオンミリング
でパターニングし、パターニング後の前記第１の絶縁
膜、スピンバルブ膜及びリフトオフレジストの上に永久
磁石膜、軟磁性膜及び電極膜を順次成膜し、前記リフト
オフレジストとリフトオフレジスト上に付着した永久磁
石膜、軟磁性膜及び電極膜を剥離し、前記電極膜及びス
ピンバルブ膜上に第２の絶縁膜及び第２の磁気シールド
膜を形成する工程を有する磁気抵抗効果型ヘッドの製造
方法あって、前記イオンミリング時の基板法線方向に対
するイオン入射角度をＩＭ１、前記永久磁石膜及び軟磁
性膜成膜時の基板法線方向に対する成膜粒子入射角度を
それぞれ Ｄ１、Ｄ２とした場合に Ｄ１<ＩＭ１、ＩＭ１≦Ｄ２ であることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001252277A JP2003059014A (ja) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | 磁気抵抗効果型ヘッド及びその製造方法 |
| US10/067,912 US6842315B2 (en) | 2001-08-23 | 2002-02-08 | Magnetoresistive effect head and a method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001252277A JP2003059014A (ja) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | 磁気抵抗効果型ヘッド及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003059014A true JP2003059014A (ja) | 2003-02-28 |
Family
ID=19080785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001252277A Pending JP2003059014A (ja) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | 磁気抵抗効果型ヘッド及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6842315B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003059014A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070091514A1 (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetoresistive (MR) elements having improved hard bias seed layers |
| WO2010098884A1 (en) * | 2009-02-26 | 2010-09-02 | Jian-Ping Wang | High magnetic moment particle detection |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5018037A (en) | 1989-10-10 | 1991-05-21 | Krounbi Mohamad T | Magnetoresistive read transducer having hard magnetic bias |
| US5285339A (en) | 1992-02-28 | 1994-02-08 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive read transducer having improved bias profile |
| US5670248A (en) * | 1994-07-15 | 1997-09-23 | Lazarov; Miladin P. | Material consisting of chemical compounds, comprising a metal from group IV A of the periodic system, nitrogen and oxygen, and process for its preparation |
| JP3787403B2 (ja) | 1996-02-14 | 2006-06-21 | 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ | 磁気抵抗効果型ヘッド |
| US5867351A (en) * | 1997-07-25 | 1999-02-02 | International Business Machines Corporation | Spin valve read head with low moment, high coercivity pinning layer |
| US6185078B1 (en) * | 1998-08-21 | 2001-02-06 | International Business Machines Corporation | Spin valve read head with antiferromagnetic oxide film as longitudinal bias layer and portion of first read gap |
| US6636396B1 (en) * | 1999-04-08 | 2003-10-21 | International Business Machines Corporation | Spin value read head stabilized without hard bias layers |
| JP2001014616A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-19 | Tdk Corp | 磁気変換素子、薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法 |
| US6266218B1 (en) * | 1999-10-28 | 2001-07-24 | International Business Machines Corporation | Magnetic sensors having antiferromagnetically exchange-coupled layers for longitudinal biasing |
| US6721147B2 (en) * | 1999-12-07 | 2004-04-13 | Fujitsu Limited | Longitudinally biased magnetoresistance effect magnetic head and magnetic reproducing apparatus |
| US6721143B2 (en) * | 2001-08-22 | 2004-04-13 | Headway Technologies, Inc. | Ferromagnetic/antiferromagnetic bilayer, including decoupler, for longitudinal bias |
| US6785101B2 (en) * | 2001-07-12 | 2004-08-31 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Overlaid lead giant magnetoresistive head with side reading reduction |
-
2001
- 2001-08-23 JP JP2001252277A patent/JP2003059014A/ja active Pending
-
2002
- 2002-02-08 US US10/067,912 patent/US6842315B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030039082A1 (en) | 2003-02-27 |
| US6842315B2 (en) | 2005-01-11 |
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