JP2004319060A5

JP2004319060A5 -

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Publication number: JP2004319060A5
Application number: JP2003409417A
Authority: JP
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2005-06-09

Description

一方、このＴＭＲ素子と同様に、積層方向にセンス電流が流れるように構成されたＣＰＰ（Current Perpendicular to the Plane）−ＧＭＲ素子を有する薄膜磁気ヘッドの開発も進められている（例えば、非特許文献１参照。）。このような従来のＣＰＰ−ＧＭＲ素子（ＭＲ素子１１０）の断面構成例を図２０に示す。図２０は、情報の読み出し対象となる磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面から眺めた断面図である。図２０に示したように、ＭＲ素子１１０は、金属の多層膜からなるＳＶ膜１２０と、このＳＶ膜１２０を、記録トラック幅方向に対応する方向（Ｘ方向）に挟んで対向するように配置された一対の磁区制御膜１１２と、これらＳＶ１２０膜と一対の磁区制御膜１１２とを積層方向（Ｚ方向）に沿って挟むように形成された下部シールド層１１１および上部シールド層１１４とを有している。ＳＶ膜１２０と一対の磁区制御膜１１２との間には、一対の絶縁層１１５が形成されている。さらに、上部シールド層１１４と一対の磁区制御膜１１２との間には、一対の絶縁層１１３が形成されている。ＳＶ膜１２０は、下部シールド層１１１の側から順に、下地層１３１、反強磁性層１３２、磁気固定層１３３、感磁層１３４および保護層１３５を備えている。磁気固定層１３３は、２つの強磁性層１３３Ａ，１３３Ｃとの間に非磁性層１３３Ｂが形成された３層構造をなしており、反強磁性層１３２によって磁化方向が固定されている。感磁層１３４は、２つの非磁性層１３４Ａ，１３４Ｃとの間に強磁性層１３４Ｂが形成された３層構造をなしている。この強磁性層１３４Ｂに対し、一対の磁区制御膜１１２が単磁区化するように作用する。

図３および図４に示したように、再生ヘッド部１Ａは、積層方向にセンス電流が流れるように構成されたＣＰＰ（Current Perpendicular to the Plane）−ＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）構造をなしたものであり、例えば基体２Ｅの上に、磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子という。）１０と、それを覆う絶縁層１６とを配設したものである。ＭＲ素子１０は、基体２Ｅの側から下部シールド層１１と、磁気抵抗効果膜（以下、ＭＲ膜という。）２０および一対の磁区制御膜１２と、絶縁膜１３と、上部シールド層１４とが順に積層された構造を有している。下部シールド層１１および上部シールド層１４は、例えば、厚みがそれぞれ１μｍ〜３μｍであり、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの磁性金属材料によりそれぞれ構成されている。これら下部シールド層１１および上部シールド層１４は、ＭＲ膜２０に不要な磁界の影響が及ばないようにするためのものである。更に下部シールド層１１および上部シールド層１４は、パッド１２Ｒ，１２Ｌに接続され、ＭＲ膜２０に対して積層方向（Ｚ方向）に電流を流す電流経路としての機能を有している。ＭＲ膜２０は、磁性材料を含む多層構造をなすスピンバルブ（ＳＶ）型のＭＲ膜であり、磁気記録媒体３に記録された情報を読み出す機能を有するものである。一対の磁区制御膜１２は、磁気記録媒体３の記録トラック幅方向に対応する方向（Ｘ方向）に沿ってＭＲ膜２０を挟んで対向するように配置されている。再生ヘッド部１Ａでは、磁気記録媒体３からの信号磁界に応じてＭＲ膜２０の電気抵抗が変化することを利用して、記録情報を読み出すようになっている。このＭＲ膜２０および磁区制御膜１２の詳細な構成については後述する。絶縁膜１３および絶縁層１６は、例えば厚みがそれぞれ１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの絶縁材料によりそれぞれ構成されている。絶縁膜１３は、主に、下部シールド層１１と上部シールド層１４とを電気的に絶縁するためのものであり、絶縁層１６は、再生ヘッド部１Ａと記録ヘッド部１Ｂとを電気的に絶縁するものである。

下部磁極４１は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料よりなり、絶縁層１６の上に形成されている。記録ギャップ層４２は、Ａｌ₂Ｏ₃などの絶縁材料よりなり、下部磁極４１の上に形成されている。この記録ギャップ層４２は、ＸＹ平面におけるコイル４４の中心部に対応する位置に、磁路形成のための開口部４２Ａを有してる。記録ギャップ層４２の上には、記録媒体対向面２Ｆの側から順に、ポールチップ４３、絶縁層４５および連結部４６が同一平面内に形成されている。絶縁層４５にはコイル４４が埋設されている。コイル４４は、記録ギャップ層４２上に開口部４２Ａを中心とするように形成されており、例えば銅（Ｃｕ）または金（Ａｕ）により構成されたものである。なお、コイル４４の両端末はそれぞれ電極４４Ｓ，４４Ｅに接続されている。上部磁極４７は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料よりなり、記録ギャップ層４２、ポールチップ４３，絶縁層４５および連結部４６の上に形成されている。この連結部４６は、開口部４２Ａを介して下部磁極４１と接触しており、磁気的に連結している。なお、図示しないが、Ａｌ₂Ｏ₃などからなるオーバーコート層が記録ヘッド部１Ｂの上面全体を覆うように形成されている。

このように、一対の中間絶縁膜１５を設けることにより、下部シールド層１１と上部シールド層１４との間を流れるセンス電流が、第１の磁区制御部分１２２に洩れにくくなる。すなわち、センス電流がＸ方向に広がることなく確実に上層部分２０Ｂの幅に限定されて通過することとなるので、感磁層３４の磁化方向の変化によるセンス電流の抵抗変化を、より高感度に検出することができる。

図１６に示したように、比較例１−１では、全体的な磁界の強さは大きいものの、Ｘ方向に沿って急勾配の磁界分布となっており、感磁層に均一な縦バイアス磁界を印加することが困難となる。また、比較例１−２では、全体に亘ってより均一な縦バイアス磁界を印加することができるものの、全体的な磁界の強さが不十分である。これらに対し、実施例１−１，１−２は、比較例１−２よりも大きな磁界を得ることができると共に、比較例１−１よりも、磁界分布における平坦な部分をより幅広く確保することができる。実施例１−１と実施例１−２との比較をした場合、実施例１−１は全体に亘って比較的強い磁界を得ることができ、一方の実施例１−２は全体に亘ってより平坦な分布をなす磁界を得ることができる。上記の結果、実施例１−１，１−２のような構成にすれば、比較的強く、かつ、比較的均一な縦バイアス磁界を感磁層に印加することができ、単磁区化を促進することができることがわかった。

図１９に示したように、実施例４では、絶縁膜１３の厚みが増加するとＰＷ５０も増加する傾向が見られた。同じ厚みで比較した場合、実施例４は、比較例４よりも小さなＰＷ５０を示した。すなわち、上部シールド層１４の下面（境界面１３Ｕ＋境界面５０Ｕ）に凹凸がなく、平坦であることにより、再生動作の際、磁気記録媒体３の信号磁界による磁束が上部シールド層１４に洩れることなくＭＲ膜５０の内部に集中して形成されることが確認できた。なお、図示しないが、このＰＷ５０と同様の傾向が、ＭＲＷｕにおいても確認することができた。

Claims

前記第２のシールド層と前記第１の積層部分との第１の境界面は前記第１の方向に沿って平坦であり、
前記第２のシールド層と前記絶縁膜との第２の境界面は、前記第１の境界面を延長した面において、または、その延長した面よりも前記第１のシールド層に近い側において第１の方向に沿って延在している
ことを特徴とする請求項８に記載の薄膜磁気ヘッド。
前記第１の磁区制御部分の積層方向における厚みと前記第２の磁区制御部分の積層方向における厚みとの合計が５０ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項１２に記載の薄膜磁気ヘッド。
前記磁区制御膜形成工程において、前記第１の磁区制御部分を形成する際に、前記第２の磁区制御部分と異なる保磁力を有する材料を用いると共に、
さらに、保磁力差を利用することにより、前記第１の磁区制御部分を前記感磁層の磁化容易軸方向に対応した磁化方向に着磁し、かつ、前記第２の磁区制御部分を、前記第１の磁区制御部分の磁化方向と異なる方向に着磁する工程を含む
ことを特徴とする請求項１６から請求項１８のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。