JP2004206839A - 薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッド組立体、記憶装置、及び薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】フリー層の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も抑制できる薄膜磁気ヘッドを提供すること。
【解決手段】この薄膜磁気ヘッドＭＨは、ＭＲ素子７と、一対の電極層１５と、ＭＲ素子７と接して配置される層構造体９とを備え、ＭＲ素子７は、磁化方向が固定されるピンド層２３と、ピンド層２３とフリー層２７との間に配置される非磁性層２５と、非磁性層２５との間でピンド層２３を挟むように配置され、ピンド層２３の磁化方向を固定する反強磁性層２１とを含み、層構造体９は、フリー層２７にバイアス磁界を印加して磁区制御するためのバイアス層３３と、フリー層２７とバイアス層３３との間に配置される高抵抗であって非磁性の分離層３１とを含む。
【選択図】 図１
【解決手段】この薄膜磁気ヘッドＭＨは、ＭＲ素子７と、一対の電極層１５と、ＭＲ素子７と接して配置される層構造体９とを備え、ＭＲ素子７は、磁化方向が固定されるピンド層２３と、ピンド層２３とフリー層２７との間に配置される非磁性層２５と、非磁性層２５との間でピンド層２３を挟むように配置され、ピンド層２３の磁化方向を固定する反強磁性層２１とを含み、層構造体９は、フリー層２７にバイアス磁界を印加して磁区制御するためのバイアス層３３と、フリー層２７とバイアス層３３との間に配置される高抵抗であって非磁性の分離層３１とを含む。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッド組立体、記憶装置、及び薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスク等の磁気記録媒体の高密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドの性能向上が要求されている。薄膜磁気ヘッドとしては、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magneto Resistive）素子という）を有する再生ヘッドが含まれる。再生ヘッドの特性としては、バルクハウゼンノイズが小さいことが要求される。バルクハウゼンノイズを低減するためには、ＭＲ素子を挟むように強磁性層を配置して、ＭＲ素子に対してバイアス磁界を印加してＭＲ素子に含まれるフリー層を単磁区化することが行われている。
【０００３】
フリー層を単磁区化するバイアス方式の一例としては、スピンバルブ層の反強磁性層上に更に強磁性層が形成され、その両端に磁区制御手段と電極とが形成されているものがある（例えば、特許文献１参照。）。またバイアス方式の他の例としては、フリー層が、その直上に形成された強磁性層及び反強磁性層によって磁区制御されているものがある（例えば、特許文献２参照。）。またバイアス方式の他の例としては、フリー層にＲｕ層を介して強磁性層が反強磁性結合されており、その反強磁性結合によって磁区制御しているものがある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２１３３４４号公報
【特許文献２】
特開２０００−１７３０２０号公報
【特許文献３】
特開２００１−２３０４７０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載のバイアス方式では、強磁性層とフリー層が離れているために、強磁性層からのバイアス磁界が有効にフリー層に働かない。更に、強磁性層への分流により出力低下が起きる。上記特許文献２に記載のバイアス方式では、バイアス磁界が強すぎて出力低下が起きる。更に、分流による出力低下も発生する。上記特許文献３に記載のバイアス方式では、反強磁性結合が強いためフリー層が磁化回転しにくく、出力低下が起きる。更に、分流による出力低下も発生する。
【０００６】
従って本発明では、フリー層の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も抑制できる薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッド組立体、記憶装置、及び薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果素子と、フリー層の層厚方向と交わる方向に互いに離間して配置されて磁気抵抗効果素子に電流を供給するための一対の電極層と、電流が流れる方向に沿って磁気抵抗効果素子と接して配置される層構造体と、を備えた薄膜磁気ヘッドであって、磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定される強磁性層と、強磁性層とフリー層との間に配置される非磁性層と、非磁性層との間で強磁性層を挟むように配置され、強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層と、を含み、層構造体は、フリー層にバイアス磁界を印加して磁区制御するためのバイアス層と、フリー層とバイアス層との間に配置される高抵抗であって非磁性の分離層と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、フリー層とこのフリー層を磁区制御するバイアス層との間に非磁性の分離層が設けられているので、強磁性結合や反強磁性結合といった磁性的な結合ではなくバイアス層からフリー層へ磁化が回り込むことによってバイアス磁界が印加される。また分離層は高抵抗であるので、フリー層に流れる電流が分流してバイアス層に流れることが実質的に防止される。これにより、フリー層の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も回避できる。
【０００９】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果素子と、フリー層の層厚方向と交わる方向に互いに離間して配置されて磁気抵抗効果素子に電流を供給するための一対の電極層と、電流が流れる方向に沿って磁気抵抗効果素子と接して配置される層構造体と、を備えた薄膜磁気ヘッドであって、磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定される強磁性層と、強磁性層とフリー層との間に配置される非磁性層と、非磁性層との間で強磁性層を挟むように配置され、強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層と、を含み、層構造体は、フリー層にバイアス磁界を印加して磁区制御するためのバイアス層と、フリー層とバイアス層との間に配置される非磁性の分離層と、を含み、電極層とバイアス層とが接触していないことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、フリー層とこのフリー層を磁区制御するバイアス層との間に非磁性の分離層が設けられているので、強磁性結合や反強磁性結合といった磁性的な結合ではなくバイアス層からフリー層へ磁化が回り込むことによってバイアス磁界が印加される。また電極層とバイアス層とが接触していないので、フリー層に流れる電流が分流してバイアス層に流れることが抑制される。これにより、フリー層の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も抑制できる。
【００１１】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果素子と、フリー層の層厚方向と交わる方向に互いに離間して配置されて磁気抵抗効果素子に電流を供給するための一対の電極層と、電流が流れる方向に沿って磁気抵抗効果素子と接して配置される層構造体と、を備えた薄膜磁気ヘッドであって、磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定される強磁性層と、強磁性層とフリー層との間に配置される非磁性層と、非磁性層との間で強磁性層を挟むように配置され、強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層と、を含み、層構造体は、フリー層にバイアス磁界を印加して磁区制御するためのバイアス層と、フリー層とバイアス層との間に配置される高抵抗であって非磁性の分離層と、を含み、電極層とバイアス層とが接触していないことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、フリー層とこのフリー層を磁区制御するバイアス層との間に非磁性の分離層が設けられているので、強磁性結合や反強磁性結合といった磁性的な結合ではなくバイアス層からフリー層へ磁化が回り込むことによってバイアス磁界が印加される。また分離層は高抵抗であって、更にバイアス層は電極層と接触していないので、フリー層に流れる電流が分流してバイアス層に流れることがより効果的に防止される。これにより、フリー層の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も回避できる。
【００１３】
本発明に係る薄膜磁気ヘッド組立体は、上記薄膜磁気ヘッドと、当該薄膜磁気ヘッドが取り付けられる可撓性部材と、を備えることを特徴としている。
【００１４】
本発明に係る薄膜磁気ヘッド組立体では、薄膜磁気ヘッドが上記薄膜磁気ヘッドとされるので、上述したように、フリー層の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も抑制できる。
【００１５】
本発明に係る記憶装置は、信号を磁気的に記録する磁気記録媒体と、磁気記録媒体から漏洩する磁界の変化を電気信号に変換する上記薄膜磁気ヘッドと、を備えることを特徴としている。
【００１６】
本発明に係る記憶装置では、薄膜磁気ヘッドが上記薄膜磁気ヘッドとされるので、上述したように、フリー層の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も抑制できる。
【００１７】
そして、本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法は、外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果素子と、フリー層の層厚方向と交わる方向に互いに離間して配置されて磁気抵抗効果素子に電流を供給するための一対の電極層と、電流が流れる方向に沿って磁気抵抗効果素子と接して配置される層構造体と、を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、磁気抵抗効果素子を構成する反強磁性層、強磁性層、非磁性層、フリー層、及び層構造体を構成する高抵抗で非磁性の分離層、バイアス層、を順次積層して層状生産物を形成する工程と、層状生産物の上に所望パターンのレジスト層を形成する工程と、レジスト層をマスクとして層状生産物の一部を除去して磁気抵抗効果素子及び層構造体を形成する工程と、磁気抵抗効果素子を挟んで層構造体に接触しないように電極層を形成する工程と、レジスト層を除去する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、バイアス層とフリー層との間に高抵抗で非磁性の分離層が形成される。非磁性の分離層が形成されるので、強磁性結合や反強磁性結合といった磁性的な結合ではなくバイアス層からフリー層へ磁化が回り込むことによってバイアス磁界が印加される。また分離層は高抵抗であるので、フリー層に流れる電流が分流してバイアス層に流れることが実質的に防止される。これにより、フリー層の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も回避できる。
【００１９】
また、本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法において、磁気抵抗効果素子及び層構造体を形成する工程の後に、レジスト層の磁気抵抗効果素子及び層構造体に対する投影面積を増大させる工程を更に含むことが好適である。この場合には、層構造体の平面積よりもレジスト層の投影面積を広くし、レジスト層が層構造体を覆うように形成できるので、電極層が回りこんで形成されて層構造体に接触することをより効果的に抑制できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッド組立体、記憶装置及び薄膜磁気ヘッドの製造方法について図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。なお、「上」及び「下」なる語は図１、４、５の上下に従う。
【００２１】
図１は薄膜磁気ヘッドＭＨの断面構造を説明するための概略図である。薄膜磁気ヘッドＭＨは、再生ヘッドとしての磁気検出素子ＭＤと、記録ヘッドとしての磁界形成素子ＲＤとを備えている。磁気検出素子ＭＤは、非磁性基板１、下地層２、下部磁気シールド層３、下部ギャップ層５、ＭＲ素子７、層構造体９、電極層１５、上部ギャップ層１７、及び上部磁気シールド層１９等を備えている。
【００２２】
非磁性基板１は、Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ等を材料としている。下地層２は、Ａｌ2Ｏ3等を材料とし、非磁性基板１上に成膜される。下地層２の厚みは０．５〜３．０μｍに設定される。下部磁気シールド層３は、ＮｉＦｅ、センダスト、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ等の軟磁性体を材料とし、下地層２上に成膜される。下部磁気シールド層３の厚みは０．５〜３．０μｍに設定される。下部ギャップ層５は、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＳｉＯ2等の非磁性の絶縁体を材料とし、下部磁気シールド層３上に成膜される。下部ギャップ層５の厚みは５〜５０μｍに設定される。
【００２３】
ＭＲ素子７はＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）素子であって、反強磁性層２１、ピンド層（強磁性層）２３、非磁性層２５、フリー層２７を含んでいる。このＭＲ素子７は、下部ギャップ層５上に、反強磁性層２１、ピンド層２３、非磁性層２５、フリー層２７を層構造体９（詳細は後述する）と一括して薄膜で順次積層成膜、パターンニング（イオンミリング、ＲＩＥ等の手法が利用可能である）することにより構成される。反強磁性層２１とピンド層２３の界面では交換結合が生じ、これによりピンド層２３の磁化の向きが一定の方向（トラック幅方向と直交する方向）に固定される。一方、フリー層２７は磁気記録媒体からの漏洩磁界、すなわち、外部磁界に応じて磁化の向きが変化する。
【００２４】
反強磁性層２１は、ＰｔＭｎ、ＮｉＯ等の反強磁性体を材料とし、下部ギャップ層５上に成膜される。反強磁性層２１の厚みは８〜４０μｍに設定される。ピンド層２３は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＣｏＮｉ等の強磁性体を材料とし、反強磁性層２１上に成膜される。ピンド層２３の厚みは１〜３μｍに設定される。非磁性層２５は、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｇ等の非磁性体を材料とし、ピンド層２３上に成膜される。非磁性層２５の厚みは１．５〜３μｍに設定される。フリー層２７は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＣｏＮｉ等の強磁性体を材料とし、非磁性層２５上に成膜される。フリー層２７の厚みは１〜１０μｍに設定される。
【００２５】
層構造体９は、ＭＲ素子７と接するように配置されて、フリー層２７にバイアス磁界を印加するものであって、分離層３１、バイアス層３３を含んでいる。この層構造体９は、ＭＲ素子７上に、分離層３１、バイアス層３３を薄膜で順次積層製膜、パターンニング（イオンミリング、ＲＩＥ等の手法が利用可能である）することにより構成される。
【００２６】
バイアス層３３は、硬磁性膜又は強磁性膜と反強磁性膜との積層体によって構成される。バイアス層３３が硬磁性膜で構成される場合には、ＣｏＰｔ、ＣｏＰｔＣｒ、ＳｍＣｏ、ＮｂＦｅＢ等の高保磁力を有する硬磁性体を材料として設けられる。バイアス層３３が強磁性膜と反強磁性膜とが反強磁性結合した積層体によって構成される場合には、強磁性膜はＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ等を材料として、反強磁性膜はＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯ等を材料として設けられる。バイアス層３３が強磁性膜と反強磁性膜とで構成される場合には、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅ／ＩｒＭｎのようなシンセティック構成であることも好ましい。バイアス層３３をシンセティック構成とすれば反強磁性結合が強くなり、外部磁界に対してバイアス磁界を動かないようにすることができる。バイアス層３３の厚みは１〜１５μｍに設定される。バイアス層３３が強磁性膜と反距磁性膜とで構成される場合には、それぞれの厚みは１〜１０μｍ、３〜２０μｍに設定される。
【００２７】
分離層３１は、ＴａＯｘといった非磁性で絶縁性の材料又は高抵抗の材料で構成される。分離層３１のシート抵抗値が１００Ω／□以上であれば、実質的にバイアス層への分流を抑止できる。分離層３１の厚みは１〜１０μｍに設定される。フリー層２７の磁化の向きは、バイアス層３３からのバイアス磁界によりトラック幅方向と平行な方向となっており、ピンド層２３の磁化の向きと直交する方向である。
【００２８】
電極層１５は、フリー層２７の層厚方向と交わる方向に互いに離間してフリー層２７と接するように配置され、フリー層２７に電流（センス電流）を供給する。この電極層１５は、Ａｕ、Ａｇ等の導電性材料からなり、ＭＲ素子７を挟むように下部ギャップ層５上に成膜される。この場合、電極層１５は層構造体９の分離層３１に接しない高さで成膜される。一方の電極層１５から供給された電子は、フリー層２７を介して、他方の電極層１５に伝達される。なお、電流は電子とは逆方向に流れることとなる。
【００２９】
上部ギャップ層１７は、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＳｉＯ2等の非磁性絶縁材料からなり、電極層１５及び層構造体９上に成膜される。上部ギャップ層１７の厚みは５〜５０μｍに設定される。尚、本実施形態では上部ギャップ層１７は層構造体９上にも成膜されているけれども、層構造体９の分離層９が絶縁性であるから層構造体９上に上部ギャップ層１７が形成されなくてもフリー層２７の絶縁性は確保されることとなる。従って、上部ギャップ層１７が電極層１５上にのみ成膜されるようにしてもよい。
【００３０】
上部磁気シールド層１９は、ＮｉＦｅ、センダスト、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ等の軟磁性体を材料とし、上部ギャップ層１７上に成膜される。上部磁気シールド層１９の厚みは０．５〜３μｍに設定される。各シールド層３，１９は軟磁性体材料からなるため、検出対象の磁化遷移領域からの漏洩磁界以外の漏洩磁界のＭＲ素子７内部への導入を抑制する。
【００３１】
上述の「軟磁性」及び「硬磁性」なる語は保持力の大きさを示す規定であるが、全体として「軟磁性」及び「硬磁性」の機能を奏するものであれば、たとえば、微視的或いは特定領域において規定外の材料或いは構造を有するものであってもよい。たとえば、異なる磁気特性の材料を磁気的に交換結合させたものや一部分に非磁性体が含まれるものでもあっても、全体として軟磁性及び硬磁性の機能を奏するものであればよい。
【００３２】
次に、薄膜磁気ヘッドＭＨの機能について説明する。フリー層２７は、層構造体９のバイアス層３３によって、トラック幅方向に単磁区化されている。フリー層２７の磁化の向きは、磁化遷移領域からの漏洩磁界によって、すなわち磁化遷移領域がＮ極であるかＳ極であるかによって、変化する。ピンド層２３の磁化の向きは反強磁性層２１によって固定されているので、フリー層２７とピンド層２３の磁化方向間の余弦に対応する抵抗変化により、一対の電極層１５間における電子の伝達率（電流）が変化することとなる。この電流の変化を検出することで、磁気記録媒体の検出対象の磁化遷移領域からの漏洩磁界が検出される。なお、供給電流（センス電流）を一定としつつ電圧を検出することで磁界検出を行なうこともでき、一般にはこのような形式の検出が用いられる。
【００３３】
なお、データの磁気記録についても若干の説明をしておく。薄膜磁気ヘッドＭＨの磁気検出素子ＭＤ上には磁気データを書き込むための磁界形成素子ＲＤが機械的に結合している。磁気記録媒体の磁化遷移領域への書き込みは、磁界形成素子ＲＤからの漏洩磁界によって行われる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、分離層３１が非磁性となるので、バイアス層３３からフリー層２７へ印加されるバイアス磁界は強磁性結合や反強磁性結合といった磁性的な結合によってではなく磁化が回り込むことによって与えられる。また分離層３１が絶縁性となるので、電極１５からのセンス電流がバイアス層３３へ分流することを防止できる。これにより、フリー層２７の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も抑制できる。
【００３５】
次に、上述の薄膜磁気ヘッドＭＨを用いた薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡについて説明する。図２は、薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡ主要部の側面図である。薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡは、薄膜磁気ヘッドとして上記実施形態の薄膜磁気ヘッドＭＨを備えている。
【００３６】
この薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡは、薄膜磁気ヘッドＭＨに加えて可撓性部材５１を備えている。可撓性部材５１は、その長手方向と厚み方向を含む平面内において撓むことができる。薄膜磁気ヘッドＭＨは、ＭＲ素子７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向と上記長手方向が略一致するように可撓性部材５１に取り付けられる。薄膜磁気ヘッドＭＨは、非磁性基板１をスライダとする機能素子であって、スライダ１はＭＲ素子７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向に沿って延びる凹溝５３を有している。この凹溝５３は薄膜磁気ヘッドＭＨ浮上時の空力特性を規定する。
【００３７】
薄膜磁気ヘッドＭＨ１が取り付けられた可撓性部材５１は、薄膜磁気ヘッドＭＨ１の受ける力によって厚み方向に撓むこととなる。ＭＲ素子７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向（可撓性部材５１の長手方向）は記録媒体の磁化遷移領域が連続してなるトラック周方向に略一致する。
【００３８】
次に、上述の薄膜磁気ヘッドＭＨ（薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡ）を用いた記憶装置ＨＤについて説明する。
【００３９】
図３は記憶装置ＨＤの平面図である。この記憶装置ＨＤは筐体６１を備えている。筐体６１内部には薄膜磁気ヘッドＭＨ１を有する薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡに加えて磁気記録媒体ＲＭが配置される。なお、薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡは、可撓性部材５１の長手方向の一端部が固定されるアーム６３を有するヘッド・ジンバル・アセンブリである。アーム６３が中央部近傍に設けられた回転軸６５を中心として回転すると、薄膜磁気ヘッドＭＨが磁気記録媒体ＲＭの径方向に沿って移動する。また、磁気記録媒体ＲＭは円盤状であって、その周方向に沿って磁化遷移領域が連続してなるトラックを有し、円盤の中心に設けられた回転軸６７を中心として回転すると磁化遷移領域は薄膜磁気ヘッドＭＨに対して相対的に移動する。
【００４０】
薄膜磁気ヘッドＭＨ（ＭＲ素子７）は、ＭＲ素子７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向に平行な面が磁気記録媒体ＲＭに対向するように配置されており、磁気記録媒体ＲＭの磁化遷移領域からの漏洩磁界を検出することができる。このＭＲ素子７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向に平行な面がエアベアリング面ＡＢＳとなる。なお、磁気記録媒体ＲＭへの記録方式としては長手磁気記録方式や垂直磁気記録方式等を用いることができる。
【００４１】
以上説明したように、上記の薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡ及び記憶装置ＨＤでは、薄膜磁気ヘッドが本実施形態の薄膜磁気ヘッドＭＨとされるので、フリー層２７の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も抑制できる。
【００４２】
次に、図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｃ）を参照して、薄膜磁気ヘッド、特に、薄膜磁気ヘッドに含まれるＭＲ素子、層構造体及び電極層の製造方法について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｃ）は、薄膜磁気ヘッドに含まれるＭＲ素子、層構造体及び電極層の製造方法を説明するための一連の説明図である。
【００４３】
まず、図４（ａ）に示されるように、各層２１，２３，２５，２７，３１，３３を規定の厚みになるまで順次積層して、層状生産物７０を形成する。各層２１，２３，２５，２７，３１，３３の形成方法としては、スパッタリング法を用いることができる。
【００４４】
続いて、図４（ｂ）に示されるように、上記工程によって形成された層状生産物７０上に、所望パターンのレジスト層７１を形成する。レジスト層７１は、上レジスト層７２と下レジスト層７３とから構成される。レジスト層７１の形成は、フォトリソグラフィ法を用いることができる。
【００４５】
次に、図４（ｃ）に示されるように、上記工程によって形成されたレジスト層７１をマスクとして、層状生産物７０の一部を除去し、ＭＲ素子７及び層構造体９を形成する。層状生産物７９の一部を除去する方法としては、ミリングといったドライエッチング法を用いることができる。
【００４６】
そして、図５（ａ）に示されるように、レジスト層７１の周囲に皮膜７４を形成し、ＭＲ素子７及び層構造体９に対する投影面積を増大させる。皮膜７４を形成する方法の一例としては次の方法が採用される。レジスト層７１の回りに架橋剤を添加した水溶性樹脂を、スピンコート法などを用いて塗布する。水溶性樹脂は熱処理によって上レジスト層７２から拡散してきた酸を触媒として、上レジスト層７２の表面で架橋し皮膜７４を形成する。
【００４７】
次に、図５（ｂ）に示されるように、皮膜７４が形成されたレジスト層をマスクとして、電極層１５を形成する。電極層１５はＭＲ素子７に対応する高さまで積層されており、層構造体９とは接しないように形成されている。次に、図５（ｃ）に示されるように、レジスト層７１を除去（リフトオフ）する。これにより、ＭＲ素子７、層構造体９及び電極層１５を形成することができる。
【００４８】
以上のように、図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｃ）に示された製造方法によれば、バイアス層３３とフリー層２７との間に高抵抗で非磁性の分離層３１が形成される。非磁性の分離層３１が形成されるので、強磁性結合や反強磁性結合といった磁性的な結合ではなくバイアス層３３からフリー層２７へ磁化が回り込むことによってバイアス磁界が印加される。また分離層３１は高抵抗であるので、フリー層２７に流れる電流が分流してバイアス層３３に流れることが実質的に防止される。
【００４９】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、各層の構造は単一の材料からなる必要はなく、全体として規定の機能を奏するものであれば、複数の材料からなることとしてもよく、たとえば、合金として、混在して或いは層構造の組み合わせとしてもよい。また、これらの層間に他の層が介在することとしてもよい。
【００５０】
また、本実施形態においては、薄膜磁気ヘッドＭＨが再生ヘッドとしての磁気検出素子ＭＤと、記録ヘッドとしての磁界形成素子ＲＤとを備えているが、磁気検出素子ＭＤのみを備えるものであってもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、フリー層の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も抑制できる薄膜磁気ヘッド、当該薄膜磁気ヘッドを備える薄膜磁気ヘッド組立体及び記憶装置、並びに薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの断面構造を説明するための概略図である。
【図２】薄膜磁気ヘッド組立体主要部の側面図である。
【図３】図２に示す薄膜磁気ヘッド組立体を用いた記憶装置の平面図である。
【図４】薄膜磁気ヘッドに含まれるＭＲ素子、層構造体及び電極層の製造方法を説明するための説明図である。
【図５】薄膜磁気ヘッドに含まれるＭＲ素子、層構造体及び電極層の製造方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１…非磁性基板、２…下地層、３…下部磁気シールド層、５…下部ギャップ層、７…磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、９…層構造体、１５…電極層、１７…上部ギャップ層、１９…上部磁気シールド層、２１…反強磁性層、２３…ピンド層、２５…非磁性層、２７…フリー層、３１…分離層、３３…バイアス層、ＭＤ…磁気検出素子、ＭＨ…薄膜磁気ヘッド。
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッド組立体、記憶装置、及び薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスク等の磁気記録媒体の高密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドの性能向上が要求されている。薄膜磁気ヘッドとしては、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magneto Resistive）素子という）を有する再生ヘッドが含まれる。再生ヘッドの特性としては、バルクハウゼンノイズが小さいことが要求される。バルクハウゼンノイズを低減するためには、ＭＲ素子を挟むように強磁性層を配置して、ＭＲ素子に対してバイアス磁界を印加してＭＲ素子に含まれるフリー層を単磁区化することが行われている。
【０００３】
フリー層を単磁区化するバイアス方式の一例としては、スピンバルブ層の反強磁性層上に更に強磁性層が形成され、その両端に磁区制御手段と電極とが形成されているものがある（例えば、特許文献１参照。）。またバイアス方式の他の例としては、フリー層が、その直上に形成された強磁性層及び反強磁性層によって磁区制御されているものがある（例えば、特許文献２参照。）。またバイアス方式の他の例としては、フリー層にＲｕ層を介して強磁性層が反強磁性結合されており、その反強磁性結合によって磁区制御しているものがある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２１３３４４号公報
【特許文献２】
特開２０００−１７３０２０号公報
【特許文献３】
特開２００１−２３０４７０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載のバイアス方式では、強磁性層とフリー層が離れているために、強磁性層からのバイアス磁界が有効にフリー層に働かない。更に、強磁性層への分流により出力低下が起きる。上記特許文献２に記載のバイアス方式では、バイアス磁界が強すぎて出力低下が起きる。更に、分流による出力低下も発生する。上記特許文献３に記載のバイアス方式では、反強磁性結合が強いためフリー層が磁化回転しにくく、出力低下が起きる。更に、分流による出力低下も発生する。
【０００６】
従って本発明では、フリー層の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も抑制できる薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッド組立体、記憶装置、及び薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果素子と、フリー層の層厚方向と交わる方向に互いに離間して配置されて磁気抵抗効果素子に電流を供給するための一対の電極層と、電流が流れる方向に沿って磁気抵抗効果素子と接して配置される層構造体と、を備えた薄膜磁気ヘッドであって、磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定される強磁性層と、強磁性層とフリー層との間に配置される非磁性層と、非磁性層との間で強磁性層を挟むように配置され、強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層と、を含み、層構造体は、フリー層にバイアス磁界を印加して磁区制御するためのバイアス層と、フリー層とバイアス層との間に配置される高抵抗であって非磁性の分離層と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、フリー層とこのフリー層を磁区制御するバイアス層との間に非磁性の分離層が設けられているので、強磁性結合や反強磁性結合といった磁性的な結合ではなくバイアス層からフリー層へ磁化が回り込むことによってバイアス磁界が印加される。また分離層は高抵抗であるので、フリー層に流れる電流が分流してバイアス層に流れることが実質的に防止される。これにより、フリー層の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も回避できる。
【０００９】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果素子と、フリー層の層厚方向と交わる方向に互いに離間して配置されて磁気抵抗効果素子に電流を供給するための一対の電極層と、電流が流れる方向に沿って磁気抵抗効果素子と接して配置される層構造体と、を備えた薄膜磁気ヘッドであって、磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定される強磁性層と、強磁性層とフリー層との間に配置される非磁性層と、非磁性層との間で強磁性層を挟むように配置され、強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層と、を含み、層構造体は、フリー層にバイアス磁界を印加して磁区制御するためのバイアス層と、フリー層とバイアス層との間に配置される非磁性の分離層と、を含み、電極層とバイアス層とが接触していないことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、フリー層とこのフリー層を磁区制御するバイアス層との間に非磁性の分離層が設けられているので、強磁性結合や反強磁性結合といった磁性的な結合ではなくバイアス層からフリー層へ磁化が回り込むことによってバイアス磁界が印加される。また電極層とバイアス層とが接触していないので、フリー層に流れる電流が分流してバイアス層に流れることが抑制される。これにより、フリー層の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も抑制できる。
【００１１】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果素子と、フリー層の層厚方向と交わる方向に互いに離間して配置されて磁気抵抗効果素子に電流を供給するための一対の電極層と、電流が流れる方向に沿って磁気抵抗効果素子と接して配置される層構造体と、を備えた薄膜磁気ヘッドであって、磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定される強磁性層と、強磁性層とフリー層との間に配置される非磁性層と、非磁性層との間で強磁性層を挟むように配置され、強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層と、を含み、層構造体は、フリー層にバイアス磁界を印加して磁区制御するためのバイアス層と、フリー層とバイアス層との間に配置される高抵抗であって非磁性の分離層と、を含み、電極層とバイアス層とが接触していないことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、フリー層とこのフリー層を磁区制御するバイアス層との間に非磁性の分離層が設けられているので、強磁性結合や反強磁性結合といった磁性的な結合ではなくバイアス層からフリー層へ磁化が回り込むことによってバイアス磁界が印加される。また分離層は高抵抗であって、更にバイアス層は電極層と接触していないので、フリー層に流れる電流が分流してバイアス層に流れることがより効果的に防止される。これにより、フリー層の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も回避できる。
【００１３】
本発明に係る薄膜磁気ヘッド組立体は、上記薄膜磁気ヘッドと、当該薄膜磁気ヘッドが取り付けられる可撓性部材と、を備えることを特徴としている。
【００１４】
本発明に係る薄膜磁気ヘッド組立体では、薄膜磁気ヘッドが上記薄膜磁気ヘッドとされるので、上述したように、フリー層の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も抑制できる。
【００１５】
本発明に係る記憶装置は、信号を磁気的に記録する磁気記録媒体と、磁気記録媒体から漏洩する磁界の変化を電気信号に変換する上記薄膜磁気ヘッドと、を備えることを特徴としている。
【００１６】
本発明に係る記憶装置では、薄膜磁気ヘッドが上記薄膜磁気ヘッドとされるので、上述したように、フリー層の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も抑制できる。
【００１７】
そして、本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法は、外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果素子と、フリー層の層厚方向と交わる方向に互いに離間して配置されて磁気抵抗効果素子に電流を供給するための一対の電極層と、電流が流れる方向に沿って磁気抵抗効果素子と接して配置される層構造体と、を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、磁気抵抗効果素子を構成する反強磁性層、強磁性層、非磁性層、フリー層、及び層構造体を構成する高抵抗で非磁性の分離層、バイアス層、を順次積層して層状生産物を形成する工程と、層状生産物の上に所望パターンのレジスト層を形成する工程と、レジスト層をマスクとして層状生産物の一部を除去して磁気抵抗効果素子及び層構造体を形成する工程と、磁気抵抗効果素子を挟んで層構造体に接触しないように電極層を形成する工程と、レジスト層を除去する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、バイアス層とフリー層との間に高抵抗で非磁性の分離層が形成される。非磁性の分離層が形成されるので、強磁性結合や反強磁性結合といった磁性的な結合ではなくバイアス層からフリー層へ磁化が回り込むことによってバイアス磁界が印加される。また分離層は高抵抗であるので、フリー層に流れる電流が分流してバイアス層に流れることが実質的に防止される。これにより、フリー層の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も回避できる。
【００１９】
また、本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法において、磁気抵抗効果素子及び層構造体を形成する工程の後に、レジスト層の磁気抵抗効果素子及び層構造体に対する投影面積を増大させる工程を更に含むことが好適である。この場合には、層構造体の平面積よりもレジスト層の投影面積を広くし、レジスト層が層構造体を覆うように形成できるので、電極層が回りこんで形成されて層構造体に接触することをより効果的に抑制できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッド組立体、記憶装置及び薄膜磁気ヘッドの製造方法について図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。なお、「上」及び「下」なる語は図１、４、５の上下に従う。
【００２１】
図１は薄膜磁気ヘッドＭＨの断面構造を説明するための概略図である。薄膜磁気ヘッドＭＨは、再生ヘッドとしての磁気検出素子ＭＤと、記録ヘッドとしての磁界形成素子ＲＤとを備えている。磁気検出素子ＭＤは、非磁性基板１、下地層２、下部磁気シールド層３、下部ギャップ層５、ＭＲ素子７、層構造体９、電極層１５、上部ギャップ層１７、及び上部磁気シールド層１９等を備えている。
【００２２】
非磁性基板１は、Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ等を材料としている。下地層２は、Ａｌ2Ｏ3等を材料とし、非磁性基板１上に成膜される。下地層２の厚みは０．５〜３．０μｍに設定される。下部磁気シールド層３は、ＮｉＦｅ、センダスト、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ等の軟磁性体を材料とし、下地層２上に成膜される。下部磁気シールド層３の厚みは０．５〜３．０μｍに設定される。下部ギャップ層５は、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＳｉＯ2等の非磁性の絶縁体を材料とし、下部磁気シールド層３上に成膜される。下部ギャップ層５の厚みは５〜５０μｍに設定される。
【００２３】
ＭＲ素子７はＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）素子であって、反強磁性層２１、ピンド層（強磁性層）２３、非磁性層２５、フリー層２７を含んでいる。このＭＲ素子７は、下部ギャップ層５上に、反強磁性層２１、ピンド層２３、非磁性層２５、フリー層２７を層構造体９（詳細は後述する）と一括して薄膜で順次積層成膜、パターンニング（イオンミリング、ＲＩＥ等の手法が利用可能である）することにより構成される。反強磁性層２１とピンド層２３の界面では交換結合が生じ、これによりピンド層２３の磁化の向きが一定の方向（トラック幅方向と直交する方向）に固定される。一方、フリー層２７は磁気記録媒体からの漏洩磁界、すなわち、外部磁界に応じて磁化の向きが変化する。
【００２４】
反強磁性層２１は、ＰｔＭｎ、ＮｉＯ等の反強磁性体を材料とし、下部ギャップ層５上に成膜される。反強磁性層２１の厚みは８〜４０μｍに設定される。ピンド層２３は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＣｏＮｉ等の強磁性体を材料とし、反強磁性層２１上に成膜される。ピンド層２３の厚みは１〜３μｍに設定される。非磁性層２５は、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｇ等の非磁性体を材料とし、ピンド層２３上に成膜される。非磁性層２５の厚みは１．５〜３μｍに設定される。フリー層２７は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＣｏＮｉ等の強磁性体を材料とし、非磁性層２５上に成膜される。フリー層２７の厚みは１〜１０μｍに設定される。
【００２５】
層構造体９は、ＭＲ素子７と接するように配置されて、フリー層２７にバイアス磁界を印加するものであって、分離層３１、バイアス層３３を含んでいる。この層構造体９は、ＭＲ素子７上に、分離層３１、バイアス層３３を薄膜で順次積層製膜、パターンニング（イオンミリング、ＲＩＥ等の手法が利用可能である）することにより構成される。
【００２６】
バイアス層３３は、硬磁性膜又は強磁性膜と反強磁性膜との積層体によって構成される。バイアス層３３が硬磁性膜で構成される場合には、ＣｏＰｔ、ＣｏＰｔＣｒ、ＳｍＣｏ、ＮｂＦｅＢ等の高保磁力を有する硬磁性体を材料として設けられる。バイアス層３３が強磁性膜と反強磁性膜とが反強磁性結合した積層体によって構成される場合には、強磁性膜はＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ等を材料として、反強磁性膜はＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯ等を材料として設けられる。バイアス層３３が強磁性膜と反強磁性膜とで構成される場合には、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅ／ＩｒＭｎのようなシンセティック構成であることも好ましい。バイアス層３３をシンセティック構成とすれば反強磁性結合が強くなり、外部磁界に対してバイアス磁界を動かないようにすることができる。バイアス層３３の厚みは１〜１５μｍに設定される。バイアス層３３が強磁性膜と反距磁性膜とで構成される場合には、それぞれの厚みは１〜１０μｍ、３〜２０μｍに設定される。
【００２７】
分離層３１は、ＴａＯｘといった非磁性で絶縁性の材料又は高抵抗の材料で構成される。分離層３１のシート抵抗値が１００Ω／□以上であれば、実質的にバイアス層への分流を抑止できる。分離層３１の厚みは１〜１０μｍに設定される。フリー層２７の磁化の向きは、バイアス層３３からのバイアス磁界によりトラック幅方向と平行な方向となっており、ピンド層２３の磁化の向きと直交する方向である。
【００２８】
電極層１５は、フリー層２７の層厚方向と交わる方向に互いに離間してフリー層２７と接するように配置され、フリー層２７に電流（センス電流）を供給する。この電極層１５は、Ａｕ、Ａｇ等の導電性材料からなり、ＭＲ素子７を挟むように下部ギャップ層５上に成膜される。この場合、電極層１５は層構造体９の分離層３１に接しない高さで成膜される。一方の電極層１５から供給された電子は、フリー層２７を介して、他方の電極層１５に伝達される。なお、電流は電子とは逆方向に流れることとなる。
【００２９】
上部ギャップ層１７は、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＳｉＯ2等の非磁性絶縁材料からなり、電極層１５及び層構造体９上に成膜される。上部ギャップ層１７の厚みは５〜５０μｍに設定される。尚、本実施形態では上部ギャップ層１７は層構造体９上にも成膜されているけれども、層構造体９の分離層９が絶縁性であるから層構造体９上に上部ギャップ層１７が形成されなくてもフリー層２７の絶縁性は確保されることとなる。従って、上部ギャップ層１７が電極層１５上にのみ成膜されるようにしてもよい。
【００３０】
上部磁気シールド層１９は、ＮｉＦｅ、センダスト、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ等の軟磁性体を材料とし、上部ギャップ層１７上に成膜される。上部磁気シールド層１９の厚みは０．５〜３μｍに設定される。各シールド層３，１９は軟磁性体材料からなるため、検出対象の磁化遷移領域からの漏洩磁界以外の漏洩磁界のＭＲ素子７内部への導入を抑制する。
【００３１】
上述の「軟磁性」及び「硬磁性」なる語は保持力の大きさを示す規定であるが、全体として「軟磁性」及び「硬磁性」の機能を奏するものであれば、たとえば、微視的或いは特定領域において規定外の材料或いは構造を有するものであってもよい。たとえば、異なる磁気特性の材料を磁気的に交換結合させたものや一部分に非磁性体が含まれるものでもあっても、全体として軟磁性及び硬磁性の機能を奏するものであればよい。
【００３２】
次に、薄膜磁気ヘッドＭＨの機能について説明する。フリー層２７は、層構造体９のバイアス層３３によって、トラック幅方向に単磁区化されている。フリー層２７の磁化の向きは、磁化遷移領域からの漏洩磁界によって、すなわち磁化遷移領域がＮ極であるかＳ極であるかによって、変化する。ピンド層２３の磁化の向きは反強磁性層２１によって固定されているので、フリー層２７とピンド層２３の磁化方向間の余弦に対応する抵抗変化により、一対の電極層１５間における電子の伝達率（電流）が変化することとなる。この電流の変化を検出することで、磁気記録媒体の検出対象の磁化遷移領域からの漏洩磁界が検出される。なお、供給電流（センス電流）を一定としつつ電圧を検出することで磁界検出を行なうこともでき、一般にはこのような形式の検出が用いられる。
【００３３】
なお、データの磁気記録についても若干の説明をしておく。薄膜磁気ヘッドＭＨの磁気検出素子ＭＤ上には磁気データを書き込むための磁界形成素子ＲＤが機械的に結合している。磁気記録媒体の磁化遷移領域への書き込みは、磁界形成素子ＲＤからの漏洩磁界によって行われる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、分離層３１が非磁性となるので、バイアス層３３からフリー層２７へ印加されるバイアス磁界は強磁性結合や反強磁性結合といった磁性的な結合によってではなく磁化が回り込むことによって与えられる。また分離層３１が絶縁性となるので、電極１５からのセンス電流がバイアス層３３へ分流することを防止できる。これにより、フリー層２７の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も抑制できる。
【００３５】
次に、上述の薄膜磁気ヘッドＭＨを用いた薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡについて説明する。図２は、薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡ主要部の側面図である。薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡは、薄膜磁気ヘッドとして上記実施形態の薄膜磁気ヘッドＭＨを備えている。
【００３６】
この薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡは、薄膜磁気ヘッドＭＨに加えて可撓性部材５１を備えている。可撓性部材５１は、その長手方向と厚み方向を含む平面内において撓むことができる。薄膜磁気ヘッドＭＨは、ＭＲ素子７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向と上記長手方向が略一致するように可撓性部材５１に取り付けられる。薄膜磁気ヘッドＭＨは、非磁性基板１をスライダとする機能素子であって、スライダ１はＭＲ素子７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向に沿って延びる凹溝５３を有している。この凹溝５３は薄膜磁気ヘッドＭＨ浮上時の空力特性を規定する。
【００３７】
薄膜磁気ヘッドＭＨ１が取り付けられた可撓性部材５１は、薄膜磁気ヘッドＭＨ１の受ける力によって厚み方向に撓むこととなる。ＭＲ素子７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向（可撓性部材５１の長手方向）は記録媒体の磁化遷移領域が連続してなるトラック周方向に略一致する。
【００３８】
次に、上述の薄膜磁気ヘッドＭＨ（薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡ）を用いた記憶装置ＨＤについて説明する。
【００３９】
図３は記憶装置ＨＤの平面図である。この記憶装置ＨＤは筐体６１を備えている。筐体６１内部には薄膜磁気ヘッドＭＨ１を有する薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡに加えて磁気記録媒体ＲＭが配置される。なお、薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡは、可撓性部材５１の長手方向の一端部が固定されるアーム６３を有するヘッド・ジンバル・アセンブリである。アーム６３が中央部近傍に設けられた回転軸６５を中心として回転すると、薄膜磁気ヘッドＭＨが磁気記録媒体ＲＭの径方向に沿って移動する。また、磁気記録媒体ＲＭは円盤状であって、その周方向に沿って磁化遷移領域が連続してなるトラックを有し、円盤の中心に設けられた回転軸６７を中心として回転すると磁化遷移領域は薄膜磁気ヘッドＭＨに対して相対的に移動する。
【００４０】
薄膜磁気ヘッドＭＨ（ＭＲ素子７）は、ＭＲ素子７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向に平行な面が磁気記録媒体ＲＭに対向するように配置されており、磁気記録媒体ＲＭの磁化遷移領域からの漏洩磁界を検出することができる。このＭＲ素子７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向に平行な面がエアベアリング面ＡＢＳとなる。なお、磁気記録媒体ＲＭへの記録方式としては長手磁気記録方式や垂直磁気記録方式等を用いることができる。
【００４１】
以上説明したように、上記の薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡ及び記憶装置ＨＤでは、薄膜磁気ヘッドが本実施形態の薄膜磁気ヘッドＭＨとされるので、フリー層２７の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も抑制できる。
【００４２】
次に、図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｃ）を参照して、薄膜磁気ヘッド、特に、薄膜磁気ヘッドに含まれるＭＲ素子、層構造体及び電極層の製造方法について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｃ）は、薄膜磁気ヘッドに含まれるＭＲ素子、層構造体及び電極層の製造方法を説明するための一連の説明図である。
【００４３】
まず、図４（ａ）に示されるように、各層２１，２３，２５，２７，３１，３３を規定の厚みになるまで順次積層して、層状生産物７０を形成する。各層２１，２３，２５，２７，３１，３３の形成方法としては、スパッタリング法を用いることができる。
【００４４】
続いて、図４（ｂ）に示されるように、上記工程によって形成された層状生産物７０上に、所望パターンのレジスト層７１を形成する。レジスト層７１は、上レジスト層７２と下レジスト層７３とから構成される。レジスト層７１の形成は、フォトリソグラフィ法を用いることができる。
【００４５】
次に、図４（ｃ）に示されるように、上記工程によって形成されたレジスト層７１をマスクとして、層状生産物７０の一部を除去し、ＭＲ素子７及び層構造体９を形成する。層状生産物７９の一部を除去する方法としては、ミリングといったドライエッチング法を用いることができる。
【００４６】
そして、図５（ａ）に示されるように、レジスト層７１の周囲に皮膜７４を形成し、ＭＲ素子７及び層構造体９に対する投影面積を増大させる。皮膜７４を形成する方法の一例としては次の方法が採用される。レジスト層７１の回りに架橋剤を添加した水溶性樹脂を、スピンコート法などを用いて塗布する。水溶性樹脂は熱処理によって上レジスト層７２から拡散してきた酸を触媒として、上レジスト層７２の表面で架橋し皮膜７４を形成する。
【００４７】
次に、図５（ｂ）に示されるように、皮膜７４が形成されたレジスト層をマスクとして、電極層１５を形成する。電極層１５はＭＲ素子７に対応する高さまで積層されており、層構造体９とは接しないように形成されている。次に、図５（ｃ）に示されるように、レジスト層７１を除去（リフトオフ）する。これにより、ＭＲ素子７、層構造体９及び電極層１５を形成することができる。
【００４８】
以上のように、図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｃ）に示された製造方法によれば、バイアス層３３とフリー層２７との間に高抵抗で非磁性の分離層３１が形成される。非磁性の分離層３１が形成されるので、強磁性結合や反強磁性結合といった磁性的な結合ではなくバイアス層３３からフリー層２７へ磁化が回り込むことによってバイアス磁界が印加される。また分離層３１は高抵抗であるので、フリー層２７に流れる電流が分流してバイアス層３３に流れることが実質的に防止される。
【００４９】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、各層の構造は単一の材料からなる必要はなく、全体として規定の機能を奏するものであれば、複数の材料からなることとしてもよく、たとえば、合金として、混在して或いは層構造の組み合わせとしてもよい。また、これらの層間に他の層が介在することとしてもよい。
【００５０】
また、本実施形態においては、薄膜磁気ヘッドＭＨが再生ヘッドとしての磁気検出素子ＭＤと、記録ヘッドとしての磁界形成素子ＲＤとを備えているが、磁気検出素子ＭＤのみを備えるものであってもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、フリー層の磁化回転を良好に実現しつつバイアス磁界を有効に働かせ、更に分流も抑制できる薄膜磁気ヘッド、当該薄膜磁気ヘッドを備える薄膜磁気ヘッド組立体及び記憶装置、並びに薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの断面構造を説明するための概略図である。
【図２】薄膜磁気ヘッド組立体主要部の側面図である。
【図３】図２に示す薄膜磁気ヘッド組立体を用いた記憶装置の平面図である。
【図４】薄膜磁気ヘッドに含まれるＭＲ素子、層構造体及び電極層の製造方法を説明するための説明図である。
【図５】薄膜磁気ヘッドに含まれるＭＲ素子、層構造体及び電極層の製造方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１…非磁性基板、２…下地層、３…下部磁気シールド層、５…下部ギャップ層、７…磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、９…層構造体、１５…電極層、１７…上部ギャップ層、１９…上部磁気シールド層、２１…反強磁性層、２３…ピンド層、２５…非磁性層、２７…フリー層、３１…分離層、３３…バイアス層、ＭＤ…磁気検出素子、ＭＨ…薄膜磁気ヘッド。
Claims (7)
- 外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果素子と、前記フリー層の層厚方向と交わる方向に互いに離間して配置されて前記磁気抵抗効果素子に電流を供給するための一対の電極層と、前記電流が流れる方向に沿って前記磁気抵抗効果素子と接して配置される層構造体と、を備えた薄膜磁気ヘッドであって、
前記磁気抵抗効果素子は、
磁化方向が固定される強磁性層と、
前記強磁性層と前記フリー層との間に配置される非磁性層と、
前記非磁性層との間で前記強磁性層を挟むように配置され、前記強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層と、を含み、
前記層構造体は、
前記フリー層にバイアス磁界を印加して磁区制御するためのバイアス層と、
前記フリー層と前記バイアス層との間に配置される高抵抗であって非磁性の分離層と、
を含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 - 外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果素子と、前記フリー層の層厚方向と交わる方向に互いに離間して配置されて前記磁気抵抗効果素子に電流を供給するための一対の電極層と、前記電流が流れる方向に沿って前記磁気抵抗効果素子と接して配置される層構造体と、を備えた薄膜磁気ヘッドであって、
前記磁気抵抗効果素子は、
磁化方向が固定される強磁性層と、
前記強磁性層と前記フリー層との間に配置される非磁性層と、
前記非磁性層との間で前記強磁性層を挟むように配置され、前記強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層と、を含み、
前記層構造体は、
前記フリー層にバイアス磁界を印加して磁区制御するためのバイアス層と、
前記フリー層と前記バイアス層との間に配置される非磁性の分離層と、を含み、
前記電極層と前記バイアス層とが接触していないことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 - 外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果素子と、前記フリー層の層厚方向と交わる方向に互いに離間して配置されて前記磁気抵抗効果素子に電流を供給するための一対の電極層と、前記電流が流れる方向に沿って前記磁気抵抗効果素子と接して配置される層構造体と、を備えた薄膜磁気ヘッドであって、
前記磁気抵抗効果素子は、
磁化方向が固定される強磁性層と、
前記強磁性層と前記フリー層との間に配置される非磁性層と、
前記非磁性層との間で前記強磁性層を挟むように配置され、前記強磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層と、を含み、
前記層構造体は、
前記フリー層にバイアス磁界を印加して磁区制御するためのバイアス層と、
前記フリー層と前記バイアス層との間に配置される高抵抗であって非磁性の分離層と、を含み、
前記電極層と前記バイアス層とが接触していないことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 - 請求項１〜３のいずれか一項に記載の薄膜磁気ヘッドと、当該薄膜磁気ヘッドが取り付けられる可撓性部材と、を備えることを特徴とする薄膜磁気ヘッド組立体。
- 信号を磁気的に記録する磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体から漏洩する磁界の変化を電気信号に変換する請求項１〜３のいずれか一項に記載の薄膜磁気ヘッドと、を備えることを特徴とする記憶装置。
- 外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果素子と、前記フリー層の層厚方向と交わる方向に互いに離間して配置されて前記磁気抵抗効果素子に電流を供給するための一対の電極層と、前記電流が流れる方向に沿って前記磁気抵抗効果素子と接して配置される層構造体と、を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
前記磁気抵抗効果素子を構成する反強磁性層、強磁性層、非磁性層、前記フリー層、及び前記層構造体を構成する高抵抗で非磁性の分離層、バイアス層、を順次積層して層状生産物を形成する工程と、
前記層状生産物の上に所望パターンのレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層をマスクとして前記層状生産物の一部を除去して前記磁気抵抗効果素子及び前記層構造体を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果素子を挟んで前記層構造体に接触しないように前記電極層を形成する工程と、
前記レジスト層を除去する工程と、を含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 前記磁気抵抗効果素子及び前記層構造体を形成する工程の後に、前記レジスト層の前記磁気抵抗効果素子及び前記層構造体に対する投影面積を増大させる工程を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
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| JP2002377637A JP2004206839A (ja) | 2002-12-26 | 2002-12-26 | 薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッド組立体、記憶装置、及び薄膜磁気ヘッドの製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7911744B2 (en) | 2007-06-26 | 2011-03-22 | Tdk Corporation | Magneto-resistive effect device and magnetic disk system with refilled insulation layer in contact with a read end face of a cap layer |
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-
2002
- 2002-12-26 JP JP2002377637A patent/JP2004206839A/ja active Pending
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