JP2005011449A - 磁気ヘッド、並びに、これを用いたヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】線方向及びトラック幅方向の記録密度を高める。
【解決手段】ＴＭＲ素子２を構成する磁気抵抗効果層２４〜２７は、磁気シールド層２１，３１間に挟まれる。フリー層２７へバイアス磁界を与える一対の縦バイアス層が、磁気シールド層２１，３１間に挟まれ、間磁気抵抗効果層２４〜２７のトラック幅方向の両側に配置される。一対の縦バイアス層は、軟磁性層３４ａ，３４ｂのみからなり、反強磁性層を含まない。軟磁性層３４ａ，３４ｂのアスペクト比は、例えば５以上である。磁気抵抗効果層２４〜２７のトラック幅方向の両側付近の磁気シールド層２１，３１間の間隔ｄ２は、磁気抵抗効果層２４〜２７を挟んでいる箇所の磁気シールド層２１，３１間の間隔ｄ１より小さい。
【選択図】 図５
【解決手段】ＴＭＲ素子２を構成する磁気抵抗効果層２４〜２７は、磁気シールド層２１，３１間に挟まれる。フリー層２７へバイアス磁界を与える一対の縦バイアス層が、磁気シールド層２１，３１間に挟まれ、間磁気抵抗効果層２４〜２７のトラック幅方向の両側に配置される。一対の縦バイアス層は、軟磁性層３４ａ，３４ｂのみからなり、反強磁性層を含まない。軟磁性層３４ａ，３４ｂのアスペクト比は、例えば５以上である。磁気抵抗効果層２４〜２７のトラック幅方向の両側付近の磁気シールド層２１，３１間の間隔ｄ２は、磁気抵抗効果層２４〜２７を挟んでいる箇所の磁気シールド層２１，３１間の間隔ｄ１より小さい。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ヘッド、並びに、これを用いたヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の大容量小型化に伴い、高感度、高出力のヘッドが要求されている。その要求に対して、現行製品であるＧＭＲヘッド（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｈｅａｄ）の懸命な特性改善が進んでおり、一方でＧＭＲヘッドの２倍以上の抵抗変化率が期待できるトンネル磁気抵抗効果型ヘッド（ＴＭＲヘッド）の開発も精力的に行われている。
【０００３】
ＧＭＲヘッドとＴＭＲヘッドは、一般的に、センス電流を流す方向の違いからヘッド構造が異なる。一般にＧＭＲヘッドのような膜面に対して平行にセンス電流を流すヘッド構造をＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎ Ｐｌａｎｅ）構造、ＴＭＲヘッドのように膜面に対して垂直にセンス電流を流すヘッド構造をＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ Ｐｌａｎｅ）構造と呼ぶ。ＣＰＰ構造は、磁気シールドそのものを電極として用いることができるため、ＣＩＰ構造の狭リードギャップ化において深刻な問題になっている、磁気シールド−素子間ショート（絶縁不良）が本質的に生じない。そのため、高記録密度化においてＣＰＰ構造は大変有利である。
【０００４】
ＣＰＰ構造の磁気ヘッドとしては、ＴＭＲヘッドの他にも、例えば、磁気抵抗効果素子にスピンバルブ膜（スペキュラー型、デュアルスピンバルブ型磁性多層膜を含む）を用いながらもＣＰＰ構造を持つＣＰＰ−ＧＭＲヘッドも知られている。
【０００５】
スピンバルブ膜やＴＭＲ膜等を利用した磁気ヘッドでは、ＣＩＰ構造及びＣＰＰ構造のいずれにおいても、バルクハウゼンノイズを抑制するために、フリー層へトラック幅方向に、フリー層を単磁区化するのに十分なバイアス磁界が印加される。このバイアス磁界が不足すると、バルクハウゼンノイズが発生し、ヘッドとして機能しない。一般に、トラック幅を規定するミリングに使用したレジストマスクをそのまま利用し、リフトオフ法により、前記バイアス磁界を印加する一対のバイアス層（縦バイアス層又は磁区制御膜とも呼ばれる。）を、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両隣に形成している（例えば、特許文献１〜３）。この構造をＡｂｕｔｔｅｄ構造と呼ぶ。前記バイアス磁界を印加する手法としては、反強磁性層と軟磁性層との交換結合を利用する交換バイアス法と、硬磁性層を用いた硬磁性バイアス法とが知られている。交換バイアス法の場合、前記バイアス層は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等の軟磁性層と、該軟磁性層と交換結合してその磁化方向を固定するＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ等の反強磁性層とから構成され、交換結合により固定された前記軟磁性層が発生する静磁場が、前記バイアス磁界として用いられる（例えば、特許文献１，２）。硬磁性バイアス法の場合、前記バイアス層は、ＴｉＷ／ＣｏＣｒＰｔ、Ｃｒ／ＣｏＣｒＰｔ、ＣｒＴｉ／ＣｏＣｒＰｔ等の硬磁性層で構成され、前記硬磁性層が発生する静磁場が、前記バイアス磁界として用いられる（例えば、特許文献１，３）。
【０００６】
そして、磁気ヘッドでは、磁気抵抗効果層及び前記バイアス層は、磁気記録媒体の磁気ビットを検出できるように、上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間に配置されている（例えば、特許文献１〜３）。磁気抵抗効果層を挟んでいる箇所の上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の間隔が狭いほど、検出できる磁気ビットの長さが短くなり、記録密度を高めることができる。ＣＰＰ構造の磁気ヘッドでは磁気抵抗効果層に電流を流すためのリードが上部磁気シールド層及び下部磁気シールド層とは別に設けられるが、ＣＩＰ構造の磁気ヘッドでは、磁気抵抗効果層に電流を流すための上部電極及び下部電極が上部磁気シールド層及び下部磁気シールド層とは別に設けられる場合もあるし、上部磁気シールド層及び下部磁気シールド層が上部電極及び下部電極として兼用される場合もある。
【０００７】
以上説明したような従来の磁気ヘッドでは、いずれのタイプの磁気ヘッドでも、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側付近における上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の間隔は、磁気抵抗効果層を挟んでいる箇所の上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の間隔と同じかあるいはその間隔より大きくされていた（例えば、特許文献１〜３）。特許文献３には、ＴＭＲヘッドの場合において、磁気抵抗効果層を挟んでいる箇所の上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の間隔を狭めることにより、検出し得る磁気ビットの長さを短くして記録密度を高める際に、上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の電気的な絶縁を確保するためには、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側付近における上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の間隔を、磁気抵抗効果層を挟んでいる箇所の上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の間隔より大きくすることが好ましい旨が、記載されている。
【０００８】
以上説明したような従来の磁気ヘッドの具体例として、第１及び第２の従来例の磁気ヘッドについて、以下に図面を参照して説明する。
【０００９】
［第１の従来例］
【００１０】
図１２は、第１の従来例の磁気ヘッドのＴＭＲ素子２付近を模式的に示す断面図である。図１３は、図１２中のＦ−Ｆ’矢視概略図である。理解を容易にするため、図１２及び図１３に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する（後述する図についても同様である。）。また、Ｚ軸方向のうち矢印の向きを＋Ｚ方向又は＋Ｚ側、その反対の向きを−Ｚ方向又は−Ｚ側と呼び、Ｘ軸方向及びＹ軸方向についても同様とする。Ｚ軸方向がＴＭＲ素子２のトラック幅方向と一致し、後述する保護膜４の＋Ｙ側の面がＡＢＳ（エアベアリング面）を構成している。この点は、後述する第２の従来例及び本発明の第１の実施の形態についても同様である。図１４は、第１の従来例の磁気ヘッドにおける上部金属層２９より下側の層の、Ｘ軸方向から見た位置関係を模式的に示す概略平面図である。
【００１１】
再生用磁気ヘッド素子として用いられる磁気抵抗効果素子としてのＴＭＲ素子２は、図１２及び図１３に示すように、下部磁気シールド層２１と、下部磁気シールド層２１の上側（＋Ｘ側）に形成された上部磁気シールド層３１と、磁気シールド層２１，３１間に下部磁気シールド層２１側から順に積層された、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、保護膜となる非磁性金属層としての上部金属層（キャップ層）２８、及び、上部磁気シールド層３１の下地層としての上部金属層２９と、を備えている。ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６及びフリー層２７が、磁気抵抗効果層を構成している。実際のＴＭＲ素子２は、図示されたような層数の膜構造ではなく、より多層の膜構造を有するのが一般的であるが、図に示す磁気ヘッドでは、説明の簡略化のため、ＴＭＲ素子２の基本動作に必要な最少膜構造を示してある。
【００１２】
第１の従来例では、下部磁気シールド層２１及び上部磁気シールド層３１は、下部電極及び上部電極としてそれぞれ兼用されている。磁気シールド層２１，３１は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料で形成されている。
【００１３】
下部金属層２３は、導電体となっており、例えば、下側のＴａ層と上側のＮｉＦｅ層とからなる２層膜などで構成される。ピン層２４は、反強磁性層で構成されている。ピンド層２５及びフリー層２７は、それぞれ強磁性層で構成されている。ピンド層２５は、ピン層２４との間の交換結合バイアス磁界によってその磁化方向が所定方向に固定されている。一方、フリー層２７は、基本的に磁気情報である外部磁場に応答して自由に磁化の向きが変わるようになっている。トンネルバリア層２６は、例えば、Ａｌ２Ｏ３などの材料で形成されている。
【００１４】
上部金属層２８は、例えば、Ｔａ等で構成される。上部磁気シールド層３１の下地層となる上部金属層２９は、導電体となっており、Ｔａなどの非磁性金属材料で形成されている。
【００１５】
図１３に示すように、前記磁気抵抗効果層のＺ軸方向の両側には、フリー層２７に磁区制御のためのバイアス磁界を主としてトラック幅方向（Ｚ軸方向）に付与する一対の縦バイアス層（磁区制御層）が、形成されている。第１の従来例では、この一対の縦バイアス層は、前記磁気抵抗効果層の−Ｚ側及び＋Ｚ側にそれぞれ配置されたＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等の軟磁性層１３４ａ，１３４ｂと、軟磁性層１３４ａ，１３４ｂ上にそれぞれ積層され軟磁性層１３４ａ，１３４ｂとそれぞれ交換結合するＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ等の反強磁性層１３４ａ’，１３４ｂ’とから構成されている。すなわち、第１の従来例では、前述した交換バイアス法が採用されている。
【００１６】
軟磁性層１３４ａ，１３４ｂの下側には、それらの下地となるＴａ等の下地層３３ａ，３３ｂがそれぞれ形成されている。下地層３３ａ，３３ｂの下側には、絶縁層３２ａ，３２ｂがそれぞれ形成されている。絶縁層３２ａ，３２ｂは、下地層３３ａ，３３ｂと層２３〜２８の＋Ｚ側及び−Ｚ側の端面との間にもそれぞれ介在し、層２３〜２８が下地層３３ａ，３３ｂ等によって電気的に短絡しないようになっている。絶縁層３２ａ，３２ｂは、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等で構成されている。反強磁性層１３４ａ’，１３４ｂ’上には、製造工程の都合で上部金属層２９の形成前に一旦大気中に置かれた際に前記縦バイアス層（この第１の従来例では、特に反強磁性層３５ａ，３５ｂ）を酸化等から保護するＴａ等の保護層３５ａ，３５ｂが、それぞれ形成されている。
【００１７】
第１の従来例では、図１２乃至図１４に示すように、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８のＸ軸方向から見た平面視の大きさは、所望のトラック幅ＴＷ及びＭＲハイトＭＲｈに従って規定されている。厳密に言えば、層２３〜２８は、後述するように同時にイオンミリングされることにより、平面視の大きさが定められ、それらの＋Ｚ側、−Ｚ側及び−Ｙ側端面は図１２及び図１３に示すようにテーパー面となっているので、層２３〜２８のうち下側の層ほど若干大きくなるが、これらの平面視の大きさは実質的に同じであると言える。図１４では、層２３〜２８については、その上部金属層２８のみを示し、その平面視の大きさがＴＷ×ＭＲｈであるとして示している。なお、層２３〜２８の＋Ｙ側（ＡＢＳ側）の端面は、後述するラッピング処理により定まり、膜面に対して垂直となっている。
【００１８】
また、第１の従来例では、図１３及び図１４に示すように、絶縁層３２ａ、下地層３３ａ、軟磁性層１３４ａ、反強磁性層１３４ａ’及び保護層３５ａのＭＲハイト方向（Ｙ軸方向。以下、単に「ハイト方向」という。）の幅Ｂｈａ、並びに、絶縁層３２ｂ、下地層３３ｂ、軟磁性層１３４ｂ、反強磁性層１３４ｂ’及び保護層３５ｂのハイト方向（Ｙ軸方向）の幅Ｂｈｂは、ＭＲハイトＭＲｈと実質的に同一である。後述するように、ハイト方向に関して層２３〜２８、層３２ａ，３３ａ，１３４ａ，１３４ａ’，３５ａ、及び層３２ｂ，３３ｂ，１３４ｂ，１３４ｂ’，３５ｂが同時にミリングされることにより、これらの層の−Ｙ側の端面が規定されるので、当該−Ｙ側の端面が各材料に応じたテーパ面となることから、各層のハイト方向の幅は若干異なるが、これらの幅は実質的に同じであると言える。図１４では、層３２ａ，３３ａ，１３４ａ，１３４ａ’，３５ａについては、保護層３５ａのみを示し、そのハイト方向の幅がＢｈａであるとして示している。同様に、図１４では、層３２ｂ，３３ｂ，１３４ｂ，１３４ｂ’，３５ｂについては、保護層３５ｂのみを示し、そのハイト方向の幅がＢｈｂであるとして示している。
【００１９】
また、層２３〜２８、層３２ａ，３３ａ，１３４ａ，１３４ａ’，３５ａ、及び層３２ｂ，３３ｂ，１３４ｂ，１３４ｂ’，３５ｂが形成されていない領域には、下部磁気シールド層２１と上部金属層２９間において、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等の絶縁層３０が形成されている。
【００２０】
第１の従来例では、図１３に示すように、間隔ｄ２が間隔ｄ１より大きくなっている。間隔ｄ２は、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する膜面方向の有効領域（第１の従来例では、磁気抵抗効果層において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる領域であり、前記磁気抵抗効果層のほぼ全領域）と実質的に重ならない領域のうち前記有効領域のトラック幅方向（Ｚ軸方向）の両側付近での、下部磁気シールド層２１と上部磁気シールド層３１との間の間隔である。間隔ｄ１は、前記有効領域と実質的に重なる領域内での、下部磁気シールド層２１と上部磁気シールド層３１との間の間隔である。
【００２１】
また、図１３に示すように、下部磁気シールド層２１は、いずれの箇所においても段差等を持たずに平坦に形成され、前記有効領域と実質的に重なる領域から前記有効領域と実質的に重ならない領域にかけて実質的に同一の高さ（Ｘ軸方向の高さ）を有している。
【００２２】
なお、第１の従来例の磁気ヘッドは、図面には示していないが、後述する本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッドと同様に、記録用磁気ヘッド素子としての誘導型磁気変換素子がＴＭＲ素子２上に積層され、複合型磁気ヘッドとして構成されている。なお、図１２乃至図１４において、４は、ＡＢＳ側に形成されたＤＬＣ膜等からなる保護膜である。
【００２３】
次に、この第１の従来例の磁気ヘッドの製造方法の一例について、説明する。
【００２４】
まず、ウエハ工程を行う。すなわち、基体となるべきＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ又はＳｉＣ等のウエハ１０１を用意し、薄膜形成技術等を用いて、ウエハ１０１上のマトリクス状の多数の磁気ヘッドの形成領域にそれぞれ、前述した各層を前述した構造となるように形成する。
【００２５】
このウエハ工程の概要について、図１５乃至図１８を参照して説明する。図１５乃至図１８はウエハ工程を構成する各工程を模式的に示す図であり、図１５（ａ）、図１６（ａ）、図１７（ａ）及び図１８（ａ）はそれぞれ概略平面図である。図１５（ｂ）は図１５（ａ）中のＧ−Ｈ線に沿った概略断面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）中のＧ−Ｈ線に沿った概略断面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）中のＪ−Ｋ線に沿った概略断面図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）中のＧ−Ｈ線に沿った概略断面図、図１８（ｃ）は図１８（ａ）中のＪ−Ｋ線に沿った概略断面図である。なお、図１６（ａ）において、ＴＷはＴＭＲ素子２が規定するトラック幅を示している。
【００２６】
ウエハ工程では、まず、ウエハ１０１上に、下地層１６、下部磁気シールド層２１、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８を、順次積層する（図１５）。
【００２７】
次に、第１のイオンミリングにより、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８を、部分的に除去してパターニングする。次いで、この除去した部分に、リフトオフ法により、絶縁層３２ａ，３２ｂ、下地層３３ａ，３３ｂ、軟磁性層１３４ａ，１３４ｂ、反強磁性層１３４ａ’，１３４ｂ’及び保護層３５ａ，３５ｂを順次形成する（図１６）。なお、前記第１のイオンミリングの際に用いられるレジストマスクが形成される領域は、図１６（ａ）中の保護層３５ａ，３５ｂの領域を除く領域である。
【００２８】
次に、第２のイオンミリングにより、ＴＭＲ素子２のハイト方向に関して必要な幅（Ｙ軸方向の幅）を持つとともに所定長さだけＺ軸方向に延びる帯状部分を残して、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、上部金属層２８、軟磁性層１３４ａ，１３４ｂ、反強磁性層１３４ａ’，１３４ｂ’及び保護層３５ａ，３５ｂを、部分的に除去してパターニングする。この第２のイオンミリングで、絶縁層３２ａ，３２ｂ及び下地層３３ａ，３３ｂも、除去してもよい。次に、この除去した部分に、リフトオフ法により、絶縁膜３０を形成する（図１７）。なお、前記第２のイオンミリングの際に用いられるレジストマスクが形成される領域は、図１７（ａ）中の保護層２８，３５ａ，３５ｂの領域である。
【００２９】
図１７（ａ）には、前記第２のイオンミリング前における保護膜３５ａ，３５ｂの外形を想像線で示している。この点に関し、図１７（ａ）を図１６（ａ）と比較されたい。この製造方法では、保護層３５ａ，３５ｂの厚さや材料等は、前記第２のイオンミリングによって、レジストマスクが形成されていない領域の軟磁性層１３４ａ，１３４ｂ、反強磁性層１３４ａ’，１３４ｂ’及び保護層３５ａ，３５ｂが完全に除去されるように、定められている。したがって、保護層３５ａ，３５ｂの厚さは比較的薄くされている。
【００３０】
その後、上部金属層２９がスパッタ法等により形成され、更に、メッキ法等により磁気シールド層３１を形成する（図１８）。最後に、前記誘導型磁気変換素子等を形成する。これにより、ウエハ工程が完了する。
【００３１】
次に、ウエハ工程が完了したウエハに対して、公知の工程を経て磁気ヘッドを完成させる。簡単に説明すると、前記ウエハから、基体上に複数の磁気ヘッドの部分が一列状に配列された各バー（バー状磁気ヘッド集合体）切り出す。次いで、このバーに対して、スロートハイト、ＭＲハイト等を設定するために、そのＡＢＳ側にラッピング処理（研磨）を施す。次に、ＡＢＳ側に保護膜４等を形成する。最後に、機械加工により切断してバーを個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、第１の従来例の磁気ヘッドが完成する。
【００３２】
なお、前述した第１の従来例において、一対の縦バイアス層として、軟磁性層１３４ａ及び反強磁性層１３４ａ’、並びに、軟磁性層１３４ｂ及び反強磁性層１３４ｂ’に代えて、ＴｉＷ／ＣｏＣｒＰｔ、Ｃｒ／ＣｏＣｒＰｔ、ＣｒＴｉ／ＣｏＣｒＰｔ等の硬磁性層を形成することが考えられる。すなわち、前記第１の従来例と同様に、縦バイアス層のハイト方向の幅Ｂｈａ，ＢｈｂをＭＲハイトＭＲｈと実質的に同一としながら（図１４参照）、硬磁性バイアス法を採用することが考えられる。ところが、次の理由で、このような構造は一般的には採用されていない。すなわち、硬磁性バイアス法で使用される硬磁性材料（ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＰｔ等）の粒径は、交換バイアス法で使用される代表的な軟磁性材料（ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等）の粒径に比べて、一般的に大きい。この大きさは、ＭＲハイトＭＲｈ（〜１００ｎｍ）に比べ無視できない大きさであるため、Ｂｈａ＝Ｂｈｂ＝ＭＲｈである場合に硬磁性バイアス法を採用すると、フリー層２７へ十分なバイアス磁界を与えることができないとともに、歩留りが低下してしまう。したがって、Ｂｈａ＝Ｂｈｂ＝ＭＲｈである場合には、硬磁性バイアス法は採用されていないのが現状である。なお、交換バイアス法で使用される代表的な軟磁性材料（ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等）の粒径は、一般的に小さいので、前記第１の従来例のようにＢｈａ＝Ｂｈｂ＝ＭＲｈとしても、粒径の面から問題が生ずることはない。
【００３３】
［第２の従来例］
【００３４】
図１９は、第２の従来例の磁気ヘッドのＴＭＲ素子２付近を模式的に示す断面図である。図２０は、図１９中のＬ−Ｌ’矢視概略図である。図２１は、第２の従来例の磁気ヘッドにおける上部金属層２９より下側の層の、Ｘ軸方向から見た位置関係を模式的に示す概略平面図である。図１９乃至図２１は、図１２乃至図１４にそれぞれ対応している。図１９乃至図２１において、図１２乃至図１４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００３５】
第２の従来例の磁気ヘッドが前記第１の従来例の磁気ヘッドと異なる所は、以下に説明する点のみである。
【００３６】
前記第１の従来例では、一対の縦バイアス層として、軟磁性層１３４ａ及び反強磁性層１３４ａ’、並びに、軟磁性層１３４ｂ及び反強磁性層１３４ｂ’が形成されているのに対し、第２の従来例では、その代わりに、一対の縦バイアス層として、ＴｉＷ／ＣｏＣｒＰｔ、Ｃｒ／ＣｏＣｒＰｔ、ＣｒＴｉ／ＣｏＣｒＰｔ等の一対の硬磁性層２３４ａ，２３４ｂが形成されている。すなわち、前記第１の従来例では、交換バイアス法が採用されているのに対し、第２の従来例では、硬磁性バイアス法が採用されている。
【００３７】
また、前記第１の従来例では、図１３及び図１４に示すように、軟磁性層１３４ａ、反強磁性層１３４ａ’及び保護層３５ａが図２１中の領域Ｒ２に相当する領域のみに形成されているとともに、軟磁性層１３４ｂ、反強磁性層１３４ｂ’及び保護層３５ｂが図２１中の領域Ｒ４に相当する領域のみに形成されている。これに対し、第２の従来例では、図２０及び図２１に示すように、硬磁性層２３４ａ及び保護層３５ａが領域Ｒ２のみならず領域Ｒ１にも形成されているとともに、硬磁性層２３４ｂ及び保護層３５ｂが領域Ｒ４のみならず領域Ｒ３にも形成されている。したがって、前記第１の従来例では、縦バイアス層のハイト方向の幅Ｂｈａ，ＢｈｂがＭＲハイトＭＲｈと実質的に同一であるのに対し、第２の従来例では、縦バイアス層のハイト方向の幅Ｂｈａ，ＢｈｂはＭＲハイトＭＲｈよりかなり大きい。
【００３８】
第２の従来例における領域Ｒ２での保護層３５ａの厚さ及び領域Ｒ４での保護膜３５ｂの厚さは、前記第１の従来例における保護膜３５ａ，３５ｂの厚さより厚い。これは、領域Ｒ１，Ｒ３においても硬磁性層２３４ａ，２３４ｂを残すべく、保護膜３５ａ，３５ｂを、後述する製造工程における第２のイオンミリングに対するマスクとして機能させることによる。
【００３９】
したがって、図２０に示すように、第２の従来例においても、前記第１の従来例と同様に間隔ｄ２が間隔ｄ１より大きくなっているが、ｄ２−ｄ１は、第２の従来例の方が前記第１の従来例より大きい。
【００４０】
また、第２の従来例では、領域Ｒ１での保護層３５ａの厚さ及び領域Ｒ３での保護膜３５ｂの厚さは、領域Ｒ２での保護層３５ａの厚さ及び領域Ｒ４での保護膜３５ｂの厚さより薄い。これは、後述する製造工程における第２のイオンミリングにより、保護膜３５ａ，３５ｂが領域Ｒ２，Ｒ４の上面側が部分的に除去されることによる。
【００４１】
次に、この第２の従来例の磁気ヘッドの製造方法の一例について、説明する。この製造方法が前記第１の従来例の磁気ヘッドの製造方法と異なる所は、ウエハ工程のみである。このため、ここでは、第２の従来例の磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程のみについて説明する。
【００４２】
このウエハ工程の概要について、図２２乃至図２５を参照して説明する。図２２乃至図２５はウエハ工程を構成する各工程を模式的に示す図であり、図２２（ａ）、図２３（ａ）、図２４（ａ）及び図２５（ａ）はそれぞれ概略平面図である。図２２（ｂ）は図２２（ａ）中のＭ−Ｎ線に沿った概略断面図、図２３（ｂ）は図２３（ａ）中のＭ−Ｎ線に沿った概略断面図、図２４（ｂ）は図２４（ａ）中のＰ−Ｑ線に沿った概略断面図、図２５（ｂ）は図２５（ａ）中のＭ−Ｎ線に沿った概略断面図、図２５（ｃ）は図２５（ａ）中のＰ−Ｑ線に沿った概略断面図である。なお、図２３（ａ）において、ＴＷはＴＭＲ素子２が規定するトラック幅を示している。
【００４３】
ウエハ工程では、まず、ウエハ１０１上に、下地層１６、下部磁気シールド層２１、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８を、順次積層する（図２２）。
【００４４】
次に、第１のイオンミリングにより、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８を、部分的に除去してパターニングする。次いで、この除去した部分に、リフトオフ法により、絶縁層３２ａ，３２ｂ、下地層３３ａ，３３ｂ、硬磁性層２３４ａ，２３４ｂ及び保護層３５ａ，３５ｂを順次形成する（図２３）。この製造方法では、保護層３５ａ，３５ｂの厚さや材料等は、保護層３５ａ，３５ｂが後述する第２のイオンミリングに対するマスクとして機能するように、定められている。したがって、保護層３５ａ，３５ｂの厚さは比較的厚くされている。なお、前記第１のイオンミリングの際に用いられるレジストマスクが形成される領域は、図２３（ａ）中の保護層３５ａ，３５ｂの領域を除く領域である。
【００４５】
次に、第２のイオンミリングにより、ＴＭＲ素子２のハイト方向に関して必要な幅（Ｙ軸方向の幅）を持つとともに所定長さだけＺ軸方向に延びる帯状部分にレジストマスクを形成し、その部分を残して、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８を、部分的に除去してパターニングする。このとき、保護層３５ａ，３５ｂの厚さや材料等は前述したように保護膜３５ａ，３５ｂがマスクとして機能するように定められているので、前記レジストマスクが形成されていない領域では、前記第２のイオンミリングにより保護膜３５ａ，３５ｂの厚さは薄くなるものの、この領域においても保護膜３５ａ，３５ｂは残る。次に、前記レジストマスクを形成した領域以外の部分に、リフトオフ法により、絶縁膜３０を形成する（図２４）。
【００４６】
その後、上部金属層２９がスパッタ法等により形成され、更に、メッキ法等により磁気シールド層３１を形成する（図２５）。最後に、前記誘導型磁気変換素子等を形成する。これにより、ウエハ工程が完了する。
【００４７】
この第２の従来例では、硬磁性バイアス法が採用されているが、縦バイアス層としての硬磁性層２３４ａ，２３４ｂのハイト方向の幅Ｂｈａ，ＢｈｂはＭＲハイトＭＲｈよりかなり大きいので、硬磁性層の粒径の面から問題が生ずることはない。
【００４８】
なお、前述した第２の従来例において、一対の縦バイアス層として、硬磁性層２３４ａ，２３４ｂに代えて、軟磁性層及び反強磁性層を形成する場合もある。すなわち、縦バイアス層のハイト方向の幅Ｂｈａ，ＢｈｂをＭＲハイトＭＲｈよりかなり大きくしながら（図２１参照）、交換バイアス法を採用する場合もある。さらに、前記第１の従来例と第２の従来例の中間の状態、即ち、第２のイオンミリングで、保護層３５ａ，３５ｂから絶縁層３２ａ，３２ｂの途中までミリングする場合も存在する。しかしながら、これは、バイアス層の抑制という観点からはあまり好ましくない。
【００４９】
以上、第１及び第２の従来例の磁気ヘッドについて説明した。
【００５０】
ところで、非特許文献１には、軟磁性層を矩形形状にパターニングし、その矩形形状のアスペクト比を高めると、前記軟磁性層と交換結合する反強磁性層を用いなくても、前記軟磁性層のフリー方向の保磁力Ｈｃを高めることができる旨が開示されている。しかしながら、非特許文献１は、単に、軟磁性層の形状と当該軟磁性層の磁気特性との関係について言及しているに留まる。非特許文献１は、交換結合により当該軟磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層を用いることなく、アスペクト比の高い軟磁性層を、磁気ヘッドにおける磁気抵抗効果層に含まれるフリー層を単磁区化するために用いることは、何ら開示も示唆もしていない。
【００５１】
【特許文献１】
特開２０００−３０２２３号公報
【特許文献２】
特開２００１−１４６１６号公報
【特許文献３】
特開平１１−２１３３５１号公報
【非特許文献１】
Ｊｉｎｇ Ｓｈｉ，外６名，”Ｅｎｄ Ｄｏｍａｉｎ Ｓｔａｔｅｓ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ Ｒｅｖｅｒｓａｌ ｉｎ Ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”， ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ， Ｊｕｌｙ １９９８，Ｖｏｌ．３４， Ｎｏ．４， ｐ．９９７−９９９
【００５２】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来のいずれの磁気ヘッドにおいても、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側付近における上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の間隔（図１３及び図２０中の間隔ｄ２に相当）は、磁気抵抗効果層を挟んでいる箇所の上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の間隔（図１３及び図２０中の間隔ｄ１に相当）と同じかあるいはその間隔より大きくされていた。すなわち、ｄ２−ｄ１≧０とされていた。そして、前述したように、特許文献３に記載されているように、ｄ２−ｄ１を大きくすることが好ましいと考えられてきた。
【００５３】
しかしながら、ｄ２−ｄ１が大きくなると、例えば、上部磁気シールド層は、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側において、磁気抵抗効果層の真横の位置から上方に大きく遠ざかることになる。このため、リードギャップ（Ｒｅａｄ Ｇａｐ）が広がったような結果を招いてしまい、線方向の高記録密度化が困難となる。また、上部磁気シールド層が、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側において、磁気抵抗効果層の真横の位置から上方に大きく遠ざかるため、サイドリーディングが増加してしまい、これに伴い、トラック幅方向の高記録密度化が困難となる。
【００５４】
前記第２の従来例のように各縦バイアス層のハイト方向の幅Ｂｈａ，ＢｈｂをＭＲハイトＭＲｈより大きくした磁気ヘッド（説明の便宜上、「Ｗｉｄｅタイプの磁気ヘッド」と呼ぶ。）の場合、保護層３５ａ，３５ｂに前記第２のイオンミリングに対するマスクとしての機能を持たせるべく保護膜３５ａ，３５ｂを厚くしなければならないので、保護膜３５ａ，３５ｂの厚さは比較的厚くなり、ひいてはｄ２−ｄ１が大きくなる。これに対し、前記第１の従来例のように各縦バイアス層のハイト方向の幅Ｂｈａ，ＢｈｂをＭＲハイトＭＲｈと実質的に同じにした磁気ヘッド（説明の便宜上、「Ｎａｒｒｏｗタイプの磁気ヘッド」と呼ぶ。）の場合、保護膜３５ａ，３５ｂが薄くなるので、ｄ２−ｄ１が小さくなる。したがって、Ｎａｒｒｏｗタイプの磁気ヘッドは、Ｗｉｄｅタイプの磁気ヘッドに比べて、線方向及びトラック幅方向の高記録密度化を図る上で、有利である。
【００５５】
しかし、前述したように、硬磁性材料の粒径がＭＲハイトＭＲｈ（〜１００ｎｍ）に比べ無視できないほど大きいため、硬磁性バイアス法を採用する場合、フリー層へ十分なバイアス磁界を与えるとともに、高い歩留りを得るためには、Ｗｉｄｅタイプを一般的に採用する。一方、粒径的にはＮａｒｒｏｗタイプを採用することが可能でありｄ２−ｄ１を比較的小さくできる交換バイアス法においても、縦バイアス層が軟磁性層と反強磁性層との組み合わせであるために、反強磁性層の厚さの分、ｄ２−ｄ１を小さくすることができなかった。
【００５６】
また、交換バイアス法を採用する場合、軟磁性層と反強磁性層との間の交換結合が、場合によっては、２００℃程度以下において消失してしまい、温度特性的（ブロッキング温度、分散）にも問題があった。ちなみに、２００℃程度の温度はレジストベーク等、ウエハプロセス中では一般的に使用されている温度である。
【００５７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、線方向及びトラック幅方向の記録密度を高めることができる磁気ヘッド、並びに、これを用いたヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【００５８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による磁気ヘッドは、基体と、該基体の一方の面側に形成された第１及び第２の磁気シールド層と、前記第１の磁気シールド層と前記第２の磁気シールド層との間に挟まれるように形成された磁気抵抗効果層と、を備え、前記第１の磁気シールド層と前記第２の磁気シールド層との間の間隔が、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する膜面方向の有効領域と実質的に重ならない領域のうち、少なくとも前記有効領域のトラック幅方向の両側付近の領域において、前記有効領域と実質的に重なる領域内よりも小さいものである。
【００５９】
この第１の態様によれば、例えば、上部磁気シールド層は、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側において、磁気抵抗効果層の真横の位置へ近づくことになる。このため、リードギャップ（Ｒｅａｄ Ｇａｐ）が広がったような結果を招くことがなく、線方向の記録密度を高めることができる。また、上部磁気シールド層が、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側において、磁気抵抗効果層の真横の位置へ近づくため、サイドリーディングが低減され、これにより、トラック幅方向の記録密度を高めることができる。
【００６０】
この第１の態様のように第１の磁気抵抗効果層と第２の磁気シールド層との間の間隔を設定することは、特許文献３に記載されているように、両磁気シールド層間の電気的な絶縁を確保するために、両磁気シールド層間の間隔を磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側で広げることが好ましいと考えられてきたことと、相反するものである。しかしながら、本発明者の実験によって、前記第１の態様のように第１の磁気抵抗効果層と第２の磁気シールド層との間の間隔を設定しても、両磁気シールド層間の電気的な絶縁を確保し得ることが判明した。
【００６１】
なお、線方向及びトラック幅方向の記録密度をより高めるために、前記第１の磁気シールド層と前記第２の磁気シールド層との間の間隔は、前記トラック幅方向の両側付近の領域において、前記有効領域と実質的に重なる領域内よりも３ｎｍ以上小さいことが、より好ましい。
【００６２】
本発明の第２の態様による磁気ヘッドは、前記第１の態様において、前記第１及び第２の磁気シールド層のうちの前記基体側の磁気シールド層は、前記有効領域と実質的に重なる領域から前記有効領域と実質的に重ならない領域にかけて実質的に同一の高さを有するものである。
【００６３】
この第２の態様によれば、基体側の磁気シールド層に段差等を形成する必要がないので、製造が容易となり、好ましい。
【００６４】
本発明の第３の態様による磁気ヘッドは、前記第１又は第２の態様において、前記磁気抵抗効果層がフリー層を含み、前記フリー層に対して主として前記トラック幅方向にバイアス磁界を与える一対のバイアス層を備え、前記一対のバイアス層は、前記第１の磁気シールド層と前記第２の磁気シールド層との間において、前記磁気抵抗効果層の前記トラック幅方向の両側に配置されたものである。
【００６５】
この第３の態様は、Ａｂｕｔｔｅｄ構造を構造を採用した例を挙げたものである。もっとも、前記第１及び第２の態様では、必ずしもＡｂｕｔｔｅｄ構造を採用する必要はない。
【００６６】
本発明の第４の態様による磁気ヘッドは、前記第３の態様において、前記各バイアス層は、軟磁性層を含むが該軟磁性層と交換結合する反強磁性層を含まないものである。
【００６７】
この第４の態様によれば、各バイアス層が反強磁性層を含まないので、軟磁性層の他にこれと交換結合する反強磁性層を用いる交換バイアス法を採用する場合に比べて、前記反強磁性層の厚さの分、前記有効領域と実質的に重ならない領域のうちの前記有効領域のトラック幅方向の両側付近における第１及び第２の磁気シールド層間の間隔を、前記有効領域と実質的に重なる領域内の第１及び第２の磁気シールド層間の間隔より、一層小さくすることができる。したがって、前記第４の態様によれば、線方向及びトラック幅方向の記録密度をより高めることができる。また、当該軟磁性層によってもサイドリーディングが低減され、トラック幅方向の記録密度をより一層高めることができる。
【００６８】
この第４の態様のように、バイアス層が反強磁性層が含まなくても、軟磁性層の形状を適切に設定することで、バルクハウゼンノイズを抑えるのに十分なバイアス磁界をフリー層へ与えることができることを、本発明者は実験により確認した。
【００６９】
また、前記第４の態様によれば、各バイアス層が反強磁性層を用いていないこと、及び、代表的な軟磁性材料（ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等）のキュリー温度は５００℃はあることから、２００℃程度では温度特性も良好である。
【００７０】
本発明の第５の態様による磁気ヘッドは、基体と、該基体の一方の面側に形成された第１及び第２の磁気シールド層と、前記第１の磁気シールド層と前記第２の磁気シールド層との間に挟まれるように形成されフリー層を含む磁気抵抗効果層と、前記フリー層に対して主としてトラック幅方向にバイアス磁界を与える一対のバイアス層とを備え、前記一対のバイアス層は、前記第１の磁気シールド層と前記第２の磁気シールド層との間において、前記磁気抵抗効果層の前記トラック幅方向の両側に配置され、前記各バイアス層は、軟磁性層を含むが該軟磁性層と交換結合する反強磁性層を含まないものである。
【００７１】
この第５の態様によれば、各バイアス層が反強磁性層を含まないので、軟磁性層の他にこれと交換結合する反強磁性層を用いる交換バイアス法を採用する場合に比べて、有効領域（磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する膜面方向の有効領域）と実質的に重ならない領域のうちの前記有効領域のトラック幅方向の両側付近の領域における、第１及び第２の磁気シールド層間の間隔を、前記反強磁性層の厚さの分、小さくすることができる。したがって、前記第５の態様によれば、線方向及びトラック幅方向の記録密度を高めることができる。
【００７２】
また、前記第５の態様によれば、各バイアス層が反強磁性層を用いていないこと、及び、代表的な軟磁性材料（ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等）のキュリー温度は５００℃はあることから、２００℃程度では温度特性も良好である。
【００７３】
本発明の第６の態様による磁気ヘッドは、前記第４又は第５の態様において、前記各バイアス層の前記軟磁性層のＭＲハイト方向の幅に対する前記トラック幅方向の幅の比が、５以上であるものである。ＭＲハイト方向は、記録媒体対向面に直交する方向である。
【００７４】
この第６の態様のように、前記比を５とした場合にバルクハウゼンノイズを従来と同程度に抑制することができることが、本発明者の実験により確認された。なお、前記比が大きいほど軟磁性層のフリー方向の保磁力Ｈｃが高まることは、非特許文献１に開示されている。したがって、前記第６の態様によれば、バルクハウゼンノイズを抑制するために十分なバイアス磁界をフリー層へ与えることができるので、好ましい。
【００７５】
本発明の第７の態様による磁気ヘッドは、前記第４乃至第６のいずれかの態様において、前記軟磁性層の前記トラック幅方向の保磁力が６５０［Ｏｅ］以上であるものである。
【００７６】
この第７の態様のように、軟磁性層のトラック幅方向の保磁力が６５０［Ｏｅ］以上であれば、バルクハウゼンノイズをかなり抑制することができるので、好ましい。
【００７７】
本発明の第８の態様による磁気ヘッドは、前記第３乃至第７のいずれかの態様において、前記各バイアス層のＭＲハイト方向の幅が、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する膜面方向の有効領域の前記ＭＲハイト方向の幅と略同一であるものである。
【００７８】
この第８の態様によれば、前述したＮａｒｒｏｗタイプが採用されているので、前述したＷｉｄｅタイプを採用する場合に比べて、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側における第１及び第２の磁気シールド層間の間隔をより小さくすることができる。したがって、前記第８の態様によれば、線方向及びトラック幅方向の記録密度をより高めることができる。
【００７９】
本発明の第９の態様による磁気ヘッドは、前記第１乃至第８のいずれかの態様において、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する膜面方向の有効領域が、前記磁気抵抗効果層において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる領域であるものである。
【００８０】
この第９の態様は、ＣＰＰ構造を採用した例であるが、前記第１乃至第８の態様では、ＣＩＰ構造を採用してもよい。
【００８１】
本発明の第１０の態様による磁気ヘッドは、前記第９の態様において、前記磁気抵抗効果層は、前記フリー層の一方の面側に形成されたトンネルバリア層と、該トンネルバリア層の前記フリー層とは反対の側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記トンネルバリア層とは反対の側に形成されたピン層と、を含むものである。
【００８２】
この第１０の態様は、前記第９の態様をＴＭＲ素子に適用した例であるが、前記第９の態様では、ＴＭＲ素子に限定されるものではなく、例えば、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子等に適用してもよい。
【００８３】
本発明の第１１の態様によるヘッドサスペンションアセンブリは、磁気ヘッドと、該磁気ヘッドが先端部付近に搭載され前記磁気ヘッドを支持するサスペンションと、を備え、前記磁気ヘッドが前記第１乃至第１０のいずれかの態様による磁気ヘッドであるものである。
【００８４】
この第１１の態様によれば、前記第１乃至第１０のいずれかの態様による磁気ヘッドが用いられているので、磁気ディスク装置等の高記録密度化等を図ることができる。
【００８５】
本発明の第１２の態様による磁気ディスク装置は、前記第１１の態様によるヘッドサスペンションアセンブリと、該アセンブリを支持するアーム部と、該アーム部を移動させて磁気ヘッドの位置決めを行うアクチュエータと、を備えたものである。
【００８６】
この第１２の態様によれば、前記第１１の態様によるヘッドサスペンションアセンブリが用いられているので、高記録密度化等を図ることができる。
【００８７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による磁気ヘッド、並びに、これを用いたヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置について、図面を参照して説明する。
【００８８】
［第１の実施の形態］
【００８９】
図１は、本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッドを模式的に示す概略斜視図である。図２は、図１に示す磁気ヘッドのＴＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３の部分を模式的に示す拡大断面図である。図３は、図２中のＡ−Ａ’矢視概略図である。図４は、図２中のＴＭＲ素子２付近を更に拡大した拡大図である。図５は、図３中のＴＭＲ素子２付近を更に拡大した拡大図である。図６は、本実施の形態による磁気ヘッドにおける上部金属層２９より下側の層の、Ｘ軸方向から見た位置関係を模式的に示す概略平面図である。なお、これらの図において、Ｘ軸方向が磁気記録媒体の移動方向と一致している。Ｚ軸方向がＴＭＲ素子２のトラック幅方向と一致している。
【００９０】
図４乃至図６は、図１２乃至図１４とそれぞれ対応している。図１乃至図６において、図１２乃至図１４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付している。
【００９１】
第１の実施の形態による磁気ヘッドは、図１に示すように、基体としてのスライダ１と、再生用磁気ヘッド素子として用いられる磁気抵抗効果素子としてのＴＭＲ素子２と、記録用磁気ヘッド素子としての誘導型磁気変換素子３と、ＤＬＣ膜等からなる保護膜４とを備え、複合型磁気ヘッドとして構成されている。もっとも、本発明による磁気ヘッドは、例えば、ＴＭＲ素子２のみを備えていてもよい。また、第１の実施の形態では、素子２，３はそれぞれ１個ずつ設けられているが、その数は何ら限定されるものではない。
【００９２】
スライダ１は磁気記録媒体対向面側にレール部１１，１２を有し、レール部１１、１２の表面がＡＢＳ（エアベアリング面）を構成している。図１に示す例では、レール部１１、１２の数は２本であるが、これに限らない。例えば、１〜３本のレール部を有してもよいし、ＡＢＳはレール部を持たない平面であってもよい。また、浮上特性改善等のために、ＡＢＳに種々の幾何学的形状が付されることもある。本発明による磁気ヘッドは、いずれのタイプのスライダを有していてもよい。
【００９３】
第１の実施の形態では、保護膜４はレール部１１，１２の表面にのみ設けられ、保護膜４の表面がＡＢＳを構成している。もっとも、保護膜４は、スライダ１の磁気記録媒体対向面の全面に設けてもよい。また、保護膜４を設けることが好ましいが、必ずしも保護膜４を設ける必要はない。
【００９４】
ＴＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３は、図１に示すように、レール部１１、１２の空気流出端部ＴＲの側に設けられている。記録媒体移動方向は、図中のＸ軸方向と一致しており、磁気記録媒体が高速移動した時に動く空気の流出方向と一致する。空気は流入端部ＬＥから入り、流出端部ＴＲから流出する。スライダ１の空気流出端部ＴＲの端面には、ＴＭＲ素子２に接続されたボンディングパッド５ａ，５ｂ及び誘導型磁気変換素子３に接続されたボンディングパッド５ｃ，５ｄが設けられている。
【００９５】
ＴＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３は、図２及び図３に示すように、スライダ１を構成するセラミック基体１５の上に設けられた下地層１６の上に、積層されている。セラミック基体１５は、通常、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）又はＳｉＣ等で構成される。Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣを用いる場合、これは導電性があるので、下地層１６として、例えばＡｌ２Ｏ３からなる絶縁膜が用いられる。下地層１６は、場合によっては設けなくてもよい。
【００９６】
ＴＭＲ素子２は、図４及び図５に示すように、下地層１６上に形成された下部磁気シールド層２１と、下部磁気シールド層２１の上側（基体１５と反対側）に形成された上部磁気シールド層３１と、磁気シールド層２１，３１間に下部磁気シールド層２１側から順に積層された、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、保護膜となる非磁性金属層としての上部金属層（キャップ層）２８、及び、上部磁気シールド層３１の下地層としての上部金属層２９と、を備えている。ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６及びフリー層２７が、磁気抵抗効果層を構成している。実際のＴＭＲ素子２は、図示されたような層数の膜構造ではなく、より多層の膜構造を有するのが一般的であるが、図に示す磁気ヘッドでは、説明の簡略化のため、ＴＭＲ素子２の基本動作に必要な最少膜構造を示してある。
【００９７】
第１の実施の形態では、下部磁気シールド層２１及び上部磁気シールド層３１は、下部電極及び上部電極としてそれぞれ兼用されている。磁気シールド層２１，３１は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料で形成されている。図面には示していないが、これらの磁気シールド層２１，３１は、前述したボンディングパッド５ａ，５ｂにそれぞれ電気的に接続されている。なお、下部磁気シールド層２１及び上部磁気シールド層３１とは別に、下部電極及び上部電極を設けてもよいことは、言うまでもない。
【００９８】
下部金属層２３は、導電体となっており、例えば、下側のＴａ層と上側のＮｉＦｅ層とからなる２層膜などで構成される。ピン層２４は、反強磁性層で構成され、例えば、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＲｈＭｎ又はＣｒＭｎＰｔなどのＭｎ系合金で形成することが好ましい。ピンド層２５及びフリー層２７は、それぞれ強磁性層で構成され、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ又はＦｅＣｏＮｉなどの材料で形成される。ピンド層２５は、ピン層２４との間の交換結合バイアス磁界によってその磁化方向が所定方向に固定されている。一方、フリー層２７は、基本的に磁気情報である外部磁場に応答して自由に磁化の向きが変わるようになっている。ピンド層２５及びフリー層２７としては、単層に限定されるものではなく、例えば、反強磁性型磁気結合をしている一対の磁性層と、その間に挟まれた非磁性金属層との組み合わせからなる積層体を用いてもよい。このような積層体として、例えば、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅの３層積層体からなる強磁性層が挙げられる。なお、本実施の形態では、下部磁気シールド層２１側からピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７の順に配置されているが、下部磁気シールド層２１側からフリー層２７、トンネルバリア層２６、ピンド層２５、ピン層２４の順に配置してもよい。トンネルバリア層２６は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＧｄＯ、ＭｇＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＭｏＯ２、ＴｉＯ２又はＷＯ２などの材料で形成される。
【００９９】
上部金属層２８は、例えば、Ｔａ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｗ、Ｐｄ、Ｐｔ又はＡｕの単体、又は、これらのいずれか２種以上の組み合わせからなる合金、を用いた、単層膜又は複層膜で形成される。
【０１００】
上部電極３１の下地層となる上部金属層２９は、導電体となっており、Ｔａなどの非磁性金属材料で形成される。本例では、上部金属層２９は、磁気シールドギャップ（磁気シールド層２１，３１間のギャップ）を所望の間隔に保つために、設けられている。もっとも、必ずしも上部金属層２９を設ける必要はない。
【０１０１】
図３及び図５に示すように、前記磁気抵抗効果層のＺ軸方向の両側には、フリー層２７に磁区制御のためのバイアス磁界を主としてトラック幅方向（Ｚ軸方向）に付与する一対の縦バイアス層（磁区制御層）が形成されている。第１の実施の形態では、この一対の縦バイアス層は、前記磁気抵抗効果層の−Ｚ側及び＋Ｚ側にそれぞれ配置されたＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等の軟磁性層３４ａ，３４ｂで構成され、前記第１の従来例と異なり、軟磁性層３４ａ，３４ｂと交換結合する反強磁性層を含んでいない。
【０１０２】
軟磁性層３４ａ，３４ｂの下側には、それらの下地となるＴａ等の下地層３３ａ，３３ｂがそれぞれ形成されている。もっとも、下地層３３ａ，３３ｂは必ずしも設ける必要はない。下地層３３ａ，３３ｂの下側には、絶縁層３２ａ，３２ｂがそれぞれ形成されている。絶縁層３２ａ，３２ｂは、下地層３３ａ，３３ｂと層２３〜２８の＋Ｚ側及び−Ｚ側の端面との間にもそれぞれ介在し、層２３〜２８が下地層３３ａ，３３ｂ等によって電気的に短絡しないようになっている。絶縁層３２ａ，３２ｂは、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等で構成されている。軟磁性層３４ａ，３４ｂ上には、製造工程の都合で上部金属層２９の形成前に一旦大気中に置かれた際に前記縦バイアス層（本実施の形態では、軟磁性層３４ａ，３４ｂ）を酸化等から保護するＴａ等の保護層３５ａ，３５ｂが、それぞれ形成されている。この保護膜３５ａ，３５ｂは、設けることが好ましいが、必ずしも設ける必要はない。
【０１０３】
第１の実施の形態では、図４乃至図６に示すように、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８のＸ軸方向から見た平面視の大きさは、所望のトラック幅ＴＷ及びＭＲハイトＭＲｈに従って規定されている。厳密に言えば、層２３〜２８は、後述するように同時にイオンミリングされることにより、平面視の大きさが定められ、それらの＋Ｚ側、−Ｚ側及び−Ｙ側端面は図４及び図５に示すようにテーパー面となっているので、層２３〜２８のうち下側の層ほど若干大きくなるが、これらの平面視の大きさは実質的に同じであると言える。図６では、層２３〜２８については、その上部金属層２８のみを示し、その平面視の大きさがＴＷ×ＭＲｈであるとして示している。なお、層２３〜２８の＋Ｙ側（ＡＢＳ側）の端面は、後述するラッピング処理により定まり、膜面に対して垂直となっている。
【０１０４】
また、第１の実施の形態では、図５及び図６に示すように、軟磁性層３４ａ及び保護層３５ａのＭＲハイト方向（Ｙ軸方向。以下、単に「ハイト方向」という。）の幅Ｂｈａ、並びに、軟磁性層３４ｂ及び保護層３５ｂのハイト方向（Ｙ軸方向）の幅Ｂｈｂは、ＭＲハイトＭＲｈと実質的に同一である。後述するように、ハイト方向に関して層２３〜２８、層３４ａ，３５ａ、及び層３４ｂ，３５ｂが同時にミリングされることにより、これらの層の−Ｙ側の端面が規定されるので、当該−Ｙ側の端面が各材料に応じたテーパ面となることから、各層のハイト方向の幅は若干異なるが、これらの幅は実質的に同じであると言える。図６では、層３４ａ，３５ａについては、保護層３５ａのみを示し、そのハイト方向の幅がＢｈａであるとして示している。同様に、図６では、層３４ｂ，３５ｂについては、保護層３５ｂのみを示し、そのハイト方向の幅がＢｈｂであるとして示している。
【０１０５】
バルクハウゼンノイズを抑えるのに十分なバイアス磁界をフリー層２７へ印加するためには、軟磁性層３４ａのハイト方向（Ｙ軸方向）の幅Ｂｈａに対するトラック幅方向（Ｚ軸方向）の幅Ｗａの比（アスペクト比Ｗａ／Ｂｈａ）、及び、軟磁性層３４ｂのハイト方向（Ｙ軸方向）の幅Ｂｈｂに対するトラック幅方向（Ｚ軸方向）の幅Ｗｂの比（アスペクト比Ｗｂ／Ｂｈｂ）（図６参照）は、５以上であることが好ましい。また、バルクハウゼンノイズを抑えるのに十分なバイアス磁界をフリー層２７へ印加するためには、軟磁性層３４ａ，３４ｂのフリー方向（Ｚ軸方向）の保磁力Ｈｃが６５０［Ｏｅ］以上であることが好ましい。
【０１０６】
また、層２３〜２８、層３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ、及び層３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３４ｂ，３５ｂが形成されていない領域には、下部磁気シールド層２１と上部金属層２９間において、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等の絶縁層３０が形成されている。
【０１０７】
第１の実施の形態では、図５に示すように、前記第１及び第２の従来例と異なり、間隔ｄ２が間隔ｄ１より小さくなっている。間隔ｄ２が間隔ｄ１よりも３ｎｍ以上小さいことが、より好ましい。もっとも、本発明では、ｄ２≦ｄ１でもよいし、ｄ２＞ｄ１でもよい。。間隔ｄ２は、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する膜面方向の有効領域（第１の実施の形態では、磁気抵抗効果層において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる領域であり、前記磁気抵抗効果層のほぼ全領域）と実質的に重ならない領域のうち前記有効領域のトラック幅方向（Ｚ軸方向）の両側付近での、下部磁気シールド層２１と上部磁気シールド層３１との間の間隔である。間隔ｄ１は、前記有効領域と実質的に重なる領域内での、下部磁気シールド層２１と上部磁気シールド層３１との間の間隔である。
【０１０８】
また、図５に示すように、下部磁気シールド層２１は、いずれの箇所においても段差等を持たずに平坦に形成され、前記有効領域と実質的に重なる領域から前記有効領域と実質的に重ならない領域にかけて実質的に同一の高さ（Ｘ軸方向の高さ）を有している。
【０１０９】
誘導型磁気変換素子３は、図２及び図３に示すように、当該素子３に対する下部磁性層としても兼用される前記上部磁気シールド層３１、上部磁性層３６、コイル層３７、アルミナ等からなるライトギャップ層３８、熱硬化性のフォトレジスト（例えば、ノボラック樹脂等の有機樹脂）で構成された絶縁層３９及びアルミナ等からなる保護層４０などを有している。上部磁性層３６の材質としては、例えば、ＮｉＦｅ又はＦｅＮなどが用いられる。下部磁性層としても兼用された上部電極３１及び上部磁性層３６の先端部は、微小厚みのアルミナなどのライトギャップ層３８を隔てて対向する下部ポール部３１ａ及び上部ポール部３６ａとなっており、下部ポール部３１ａ及び上部ポール部３６ａにおいて磁気記録媒体に対して情報の書き込みを行なう。下部磁性層としても兼用された上部磁気シールド層３１及び上部磁性層３６は、そのヨーク部が下部ポール部３１ａ及び上部ポール部３６ａとは反対側にある結合部４１において、磁気回路を完成するように互いに結合されている。絶縁層３９の内部には、ヨーク部の結合部４１のまわりを渦巻状にまわるように、コイル層３７が形成されている。コイル層３７の両端は、前述したボンディングパッド５ｃ，５ｄに電気的に接続されている。コイル層３７の巻数及び層数は任意である。また、誘導型磁気変換素子３の構造も任意でよい。上部電極３１は、誘導型磁気変換素子３の下部磁性層とＴＭＲ素子２の上部磁気シールド層の役割を分けるために、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２などの絶縁層を挟んで２層に分けても良い。
【０１１０】
次に、本実施の形態による磁気ヘッドの製造方法の一例について、説明する。
【０１１１】
まず、ウエハ工程を行う。すなわち、基体１５となるべきＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ又はＳｉＣ等のウエハ１０１を用意し、薄膜形成技術等を用いて、ウエハ１０１上のマトリクス状の多数の磁気ヘッドの形成領域にそれぞれ、前述した各層を前述した構造となるように形成する。
【０１１２】
このウエハ工程の概要について、図７乃至図１０を参照して説明する。図７乃至図１０はウエハ工程を構成する各工程を模式的に示す図であり、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）及び図１０（ａ）はそれぞれ概略平面図である。図７（ｂ）は図７（ａ）中のＢ−Ｃ線に沿った概略断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）中のＢ−Ｃ線に沿った概略断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）中のＤ−Ｅ線に沿った概略断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）中のＢ−Ｃ線に沿った概略断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）中のＤ−Ｅ線に沿った概略断面図である。なお、図８（ａ）において、ＴＷはＴＭＲ素子２が規定するトラック幅を示している。
【０１１３】
ウエハ工程では、まず、ウエハ１０１上に、下地層１６、下部磁気シールド層２１、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８を、順次積層する（図７）。このとき、下部磁気シールド層２１は例えばめっき法により形成し、他の層は例えばスパッタ法で形成する。
【０１１４】
次に、第１のイオンミリングにより、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８を、部分的に除去してパターニングする。次いで、この除去した部分に、リフトオフ法により、絶縁層３２ａ，３２ｂ、下地層３３ａ，３３ｂ、軟磁性層３４ａ，３４ｂ及び保護層３５ａ，３５ｂを順次形成する（図８）。なお、前記第１のイオンミリングの際に用いられるレジストマスクが形成される領域は、図８（ａ）中の保護層３５ａ，３５ｂの領域を除く領域である。
【０１１５】
次に、第２のイオンミリングにより、ＴＭＲ素子２のハイト方向に関して必要な幅（Ｙ軸方向の幅）を持つとともに所定長さだけＺ軸方向に延びる帯状部分を残して、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、上部金属層２８、軟磁性層３４ａ，３４ｂ及び保護層３５ａ，３５ｂを、部分的に除去してパターニングする。この第２のイオンミリングで、絶縁層３２ａ，３２ｂ及び下地層３３ａ，３３ｂも、除去してもよい。次に、この除去した部分に、リフトオフ法により、絶縁膜３０を形成する（図９）。なお、前記第２のイオンミリングの際に用いられるレジストマスクが形成される領域は、図９（ａ）中の保護層２８，３５ａ，３５ｂの領域である。
【０１１６】
図９（ａ）には、前記第２のイオンミリング前における保護膜３５ａ，３５ｂの外形を想像線で示している。この点に関し、図９（ａ）を図８（ａ）と比較されたい。この製造方法では、保護層３５ａ，３５ｂの厚さや材料等は、前記第２のイオンミリングによって、レジストマスクが形成されていない領域の軟磁性層３４ａ，３４ｂ及び保護層３５ａ，３５ｂが完全に除去されるように、定められている。したがって、保護層３５ａ，３５ｂの厚さは比較的薄くされている。
【０１１７】
その後、上部金属層２９がスパッタ法等により形成され、更に、メッキ法等により磁気シールド層３１を形成する（図１０）。
【０１１８】
最後に、ギャップ層３８、コイル層３７、絶縁層３９、上部磁性層３６及び保護膜４０を形成し、更に電極５ａ〜５ｄ等を形成する。これにより、ウエハ工程が完了する。
【０１１９】
次に、ウエハ工程後が完了したウエハに対して、公知の工程を経て磁気ヘッドを完成させる。簡単に説明すると、前記ウエハから、基体上に複数の磁気ヘッドの部分が一列状に配列された各バー（バー状磁気ヘッド集合体）切り出す。次いで、このバーに対して、スロートハイト、ＭＲハイト等を設定するために、そのＡＢＳ側にラッピング処理（研磨）を施す。次に、ＡＢＳ側に保護膜４を形成し、更に、エッチング等によりレール１１，１２を形成する。最後に、機械加工により切断してバーを個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、本実施の形態による磁気ヘッドが完成する。
【０１２０】
本実施の形態によれば、図５に示すように、間隔ｄ２が間隔ｄ１より小さくされているので、ｄ２＞ｄ１である前記第１の従来例（図１３参照）に比べて、上部磁気シールド層３１が、磁気抵抗効果層のトラック幅方向（Ｚ軸方向）の両側において、磁気抵抗効果層の真横の位置へ近づくことになる。このため、リードギャップが広がったような結果を招くことがなく、線方向の記録密度を高めることができる。また、上部磁気シールド層３１が、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側において、磁気抵抗効果層の真横の位置へ近づくため、サイドリーディングが低減され、これにより、トラック幅方向の記録密度を高めることができる。また、このように間隔ｄ２を間隔ｄ１より小さくしても、磁気シールド層間の電気的な絶縁を確保し得ることが、後述する実験により判明した。
【０１２１】
また、本実施の形態によれば、下部磁気シールド層２１は、いずれの箇所においても段差等を持たずに平坦に形成されているので、段差等を形成する必要がないことから、製造が容易となり、好ましい。
【０１２２】
さらに、本実施の形態によれば、一対の縦バイアス層が、軟磁性層３４ａ，３４ｂをそれぞれ含むが軟磁性層３４ａ，３４ｂと交換結合する反強磁性層を含まないので、前記第１の従来例のように軟磁性層１３４ａ，１３４ｂの他にこれらとそれぞれ交換結合する反強磁性層１３４ａ’，１３４ｂ’を用いる交換バイアス法を採用する場合に比べて、前記反強磁性層１３４ａ’，１３４ｂ’の厚さの分、磁気抵抗効果層の有効領域と実質的に重ならない領域のうちの前記有効領域のトラック幅方向の両側付近における磁気シールド層２１，３１間の間隔ｄ２を、前記有効領域と実質的に重なる領域内の磁気シールド層２１，３１間の間隔ｄ１より、一層小さくすることができる。したがって、本実施の形態によれば、線方向及びトラック幅方向の記録密度をより高めることができる。また、当該軟磁性層３４ａ，３４ｂによってもサイドリーディングが低減され、トラック幅方向の記録密度をより一層高めることができる。これらの利点は、ｄ２≧ｄ１でもｄ２＜ｄ１でも得ることができる。
【０１２３】
縦バイアス層が反強磁性層が含まなくても、軟磁性層３４ａ，３４ｂの形状を適切に設定することで、バルクハウゼンノイズを抑えるのに十分なバイアス磁界をフリー層へ与えることができることが、後述する実験により確認された。
【０１２４】
また、本実施の形態によれば、各縦バイアス層が反強磁性層を用いていないこと、及び、代表的な軟磁性材料（ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等）のキュリー温度は５００℃はあることから、２００℃程度では温度特性も良好である。
【０１２５】
さらに、本実施の形態によれば、図６に示すように、Ｂｈａ＝Ｂｈｂ＝ＭＲｈとされ、Ｎａｒｒｏｗタイプが採用されているので、Ｗｉｄｅタイプを採用した前記第２の従来例に比べて、保護膜３５ａ，３５ｂの厚さを薄くすることができる。このため、磁気抵抗効果層の有効領域と実質的に重ならない領域のうちの前記有効領域のトラック幅方向の両側付近における磁気シールド層２１，３１間の間隔を、前記有効領域と実質的に重なる領域内の磁気シールド層２１，３１間の間隔より、一層小さくすることができる。したがって、本実施の形態によれば、線方向及びトラック幅方向の記録密度をより高めることができる。
【０１２６】
［第２の実施の形態］
【０１２７】
図１１は、本発明の第２の実施の形態による磁気ディスク装置の要部の構成を示す概略斜視図である。
【０１２８】
第２の実施の形態による磁気ディスク装置は、軸７０の回りに回転可能に設けられた磁気ディスク７１と、磁気ディスク７１に対して情報の記録及び再生を行う磁気ヘッド７２と、磁気ヘッド７２を磁気ディスク７１のトラック上に位置決めするためのアッセンブリキャリッジ装置７３と、を備えている。
【０１２９】
アセンブリキャリッジ装置７３は、軸７４を中心にして回動可能なキャリッジ７５と、このキャリッジ７５を回動駆動する例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）からなるアクチュエータ７６とから主として構成されている。
【０１３０】
キャリッジ７５には、軸７４の方向にスタックされた複数の駆動アーム７７の基部が取り付けられており、各駆動アーム７７の先端部には、磁気ヘッド７２を搭載したヘッドサスペンションアッセンブリ７８が固着されている。各ヘッドサスペンションアセンブリ７８は、その先端部に有する磁気ヘッド７２が、各磁気ディスク７１の表面に対して対向するように駆動アーム７７の先端部に設けられている。
【０１３１】
第２の実施の形態では、磁気ヘッド７２として、前述した第１の実施の形態による磁気ヘッドが搭載されている。したがって、第２の実施の形態によれば、高記録密度化を図ることができるなどの利点が得られる。
【０１３２】
【実施例】
図２６に示すパターニングなしのサンプルと、図２７に示すパターニングありのサンプルを、作製した。図２６（ａ）はパターニングなしのサンプルを模式的に示す概略平面図、図２６（ｂ）は図２６（ａ）中のＲ−Ｒ’矢視図である。図２７（ａ）はパターニングありのサンプルを模式的に示す概略平面図、図２７（ｂ）は図２７（ａ）中のＳ−Ｓ’矢視図である。
【０１３３】
図２６に示すパターニングなしのサンプルは、シリコン基板３０１上に、厚さ５ｎｍのＴａ層３０２（図５中の下地層３３ａ，３３ｂに対応）、厚さ２５ｎｍのＮｉＦｅ層３０３（図５中の軟磁性層３４ａ，３４ｂに対応）及び厚さ３０ｎｍのＴａ層３０４（図５中の保護層３５ａ，３５ｂに対応）を、基板３０１側から順次積層したものであり、各層３０２〜３０４はパターニングされていない。図２７に示すパターニングありのサンプルは、図２６に示すサンプルに対して、電子線リソグラフィにて、Ｘ軸方向から見た平面視で０．５μｍ×０．１μｍの矩形形状を持つマスクパターンを形成し、このマスクパターンを利用してイオンミリングにより層３０２〜３０４をパターニングした後、このマスクパターンを除去したものである。したがって、図２７では、層３０２〜３０４は、実質的に０．５μｍ（図６中のＷａ，Ｗｂに対応）×０．１μｍ（図６中のＢｈａ，Ｂｈｂに対応）の矩形形状（そのアスペクト比は５）にパターニングされた。
【０１３４】
そして、図２６及び図２７に示す各サンプルのＭＨ曲線をＶＳＭ（Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ、振動試料型磁力計）により評価した。それらの結果を図２８及び図２９にそれぞれ示す。なお、これらのサンプルでは、図２６及び図２７中のＺ軸方向をＮｉＦｅ層３０３の磁化容易軸の方向（フリー方向）とした。
【０１３５】
図２６に示すパターニングなしのサンプルでは、フリー方向の保磁力Ｈｃが８［Ｏｅ］程度であるのに対し、図２７に示すパターニングありのサンプルではフリー方向の保磁力Ｈｃが６５０［Ｏｅ］程度である。つまり、パターニングされたサンプルのフリー方向の保磁力Ｈｃが大きいということは、図２７に示すようにパターニングされた軟磁性層が、フリー層に対して縦バイアスを潜在的に与えることができることを、示している。
【０１３６】
この軟磁性層の形状異方性起因の保磁力Ｈｃは、アスペクト比が大きいほど、また膜厚が厚い（磁気的な膜厚Ｂｓｔが大きい）ほど保磁力Ｈｃが大きくなることが知られている（非特許文献１のＦｉｇ．２，３）。
【０１３７】
したがって、アスペクト比を５以上とした軟磁性層を縦バイアス層として用いると、十分なバイアス磁界をフリー層に与えることができることがわかる。
【０１３８】
また、サンプル１として、前記第１の実施の形態に相当する磁気ヘッドを、その主要な各層の構成を下記の表１に示す通りとし、前述の対応する製造方法で作製した。サンプル２として、前記第１の従来例に相当する磁気ヘッド（Ｎａｒｒｏｗタイプ、交換バイアス法）を、その主要な各層の構成を下記の表２に示す通りとし、前述の対応する製造方法で作製した。サンプル３として、前記第２の従来例に相当する磁気ヘッド（Ｗｉｄｅタイプ、硬磁性バイアス法）を、その主要な各層の構成を下記の表３に示す通りとし、前述の対応する製造方法で作製した。
【０１３９】
【表１】
【０１４０】
【表２】
【０１４１】
【表３】
【０１４２】
サンプル１が本発明の実施例に相当し、サンプル２，３がそれぞれ比較例に相当している。表１〜３に示す層構成から、表１〜表３にそれぞれ示すように、サンプル１ではｄ２−ｄ１＝−３ｎｍ、サンプル２ではｄ２−ｄ１＝＋４ｎｍ、サンプル３ではｄ２−ｄ１＝＋３２ｎｍとなる。
【０１４３】
サンプル１，２では、ＴＷ＝０．１μｍ、ＭＲｈ＝Ｂｈａ＝Ｂｈｂ＝０．１μｍ、Ｗａ＝Ｗｂ＝０．５μｍとした。サンプル３では、ＴＷ＝０．１μｍとした。
【０１４４】
サンプル１〜３ともに、ウエハ工程終了後、バー状態に切断し、ラッピング処理としてダイヤモンド粒子でＴＭＲ素子２を直接研磨して、ＭＲハイトＭＲｈを０．１μｍと規定した。そして、サンプル１〜３ともに、ヘッド保護膜４としてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）３ｎｍをつけて浮上型磁気ヘッドとして作製し、有効トラック幅、バルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）発生率を測定した。その結果を表４に示す。
【０１４５】
【表４】
【０１４６】
本発明の実施例に相当するサンプル１（形状異方性により大きな保磁力Ｈｃを持つ軟磁性層のみからなる縦バイアス層を使用したヘッド）においても、比較例に相当するサンプル２，３（従来の縦バイアス層を使用したヘッド）と同程度に、バルクハウゼンノイズを抑制することができることがわかる。そして、サンプル１では、サンプル２，３に比べてｄ２−ｄ１が小さくなることで、サイドシールド効果が増大し、有効トラック幅を狭くすることができる。
【０１４７】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【０１４８】
例えば、前述した実施の形態はＴＭＲヘッドに適用した例であるが、本発明は、ＣＰＰ−ＧＭＲヘッドなどのＣＰＰ構造を持つ磁気抵抗効果素子を有するヘッドや、ＣＩＰ構造を持つＧＭＲヘッドなどにも適用することができる。
【０１４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、線方向及びトラック幅方向の記録密度を高めることができる磁気ヘッド、並びに、これを用いたヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッドを模式的に示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す磁気ヘッドのＴＭＲ素子及び誘導型磁気変換素子の部分を模式的に示す拡大断面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ’矢視概略図である。
【図４】図２中のＴＭＲ素子付近を更に拡大した拡大図である。
【図５】図３中のＴＭＲ素子付近を更に拡大した拡大図である。
【図６】図１に示す磁気ヘッドにおける所定層より下側の層の、Ｘ軸方向から見た位置関係を模式的に示す概略平面図である。
【図７】図１に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する一工程を模式的に示す図である。
【図８】図１に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する他の工程を模式的に示す図である。
【図９】図１に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１０】図１に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態による磁気ディスク装置の要部の構成を示す概略斜視図である。
【図１２】第１の従来例の磁気ヘッドのＴＭＲ素子付近を模式的に示す断面図である。
【図１３】図１２中のＦ−Ｆ’矢視概略図である。
【図１４】図１２に示す磁気ヘッドにおける所定層より下側の層の、Ｘ軸方向から見た位置関係を模式的に示す概略平面図である。
【図１５】図１２に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する一工程を模式的に示す図である。
【図１６】図１２に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する他の工程を模式的に示す図である。
【図１７】図１２に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１８】図１２に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１９】第２の従来例の磁気ヘッドのＴＭＲ素子付近を模式的に示す断面図である。
【図２０】図１９中のＬ−Ｌ’矢視概略図である。
【図２１】図１９に示す磁気ヘッドにおける所定層より下側の層の、Ｘ軸方向から見た位置関係を模式的に示す概略平面図である。
【図２２】図１９に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する一工程を模式的に示す図である。
【図２３】図１９に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する他の工程を模式的に示す図である。
【図２４】図１９に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する更に他の工程を模式的に示す図である。
【図２５】図１９に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する更に他の工程を模式的に示す図である。
【図２６】軟磁性層に関するパターニングなしのサンプルを模式的に示す図である。
【図２７】軟磁性層に関するパターニングありのサンプルを模式的に示す図である。
【図２８】図２６に示すサンプルのＭＨ曲線を示す図である。
【図２９】図２７に示すサンプルのＭＨ曲線を示す図である。
【符号の説明】
１ スライダ
２ ＴＭＲ素子
３ 誘導型磁気変換素子
２１ 下部磁気シールド層
２３ 下部金属層
２４ ピン層
２５ ピンド層
２６ トンネルバリア層
２７ フリー層
２８ 上部金属層（キャップ層）
２９ 上部金属層
３０ 絶縁層
３１ 上部磁気シールド層
３２ａ，３２ｂ 絶縁層
３３ａ，３３ｂ 下地層
３４ａ，３４ｂ 軟磁性層（縦バイアス層）
３５ａ，３５ｂ 保護層
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ヘッド、並びに、これを用いたヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の大容量小型化に伴い、高感度、高出力のヘッドが要求されている。その要求に対して、現行製品であるＧＭＲヘッド（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｈｅａｄ）の懸命な特性改善が進んでおり、一方でＧＭＲヘッドの２倍以上の抵抗変化率が期待できるトンネル磁気抵抗効果型ヘッド（ＴＭＲヘッド）の開発も精力的に行われている。
【０００３】
ＧＭＲヘッドとＴＭＲヘッドは、一般的に、センス電流を流す方向の違いからヘッド構造が異なる。一般にＧＭＲヘッドのような膜面に対して平行にセンス電流を流すヘッド構造をＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎ Ｐｌａｎｅ）構造、ＴＭＲヘッドのように膜面に対して垂直にセンス電流を流すヘッド構造をＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ Ｐｌａｎｅ）構造と呼ぶ。ＣＰＰ構造は、磁気シールドそのものを電極として用いることができるため、ＣＩＰ構造の狭リードギャップ化において深刻な問題になっている、磁気シールド−素子間ショート（絶縁不良）が本質的に生じない。そのため、高記録密度化においてＣＰＰ構造は大変有利である。
【０００４】
ＣＰＰ構造の磁気ヘッドとしては、ＴＭＲヘッドの他にも、例えば、磁気抵抗効果素子にスピンバルブ膜（スペキュラー型、デュアルスピンバルブ型磁性多層膜を含む）を用いながらもＣＰＰ構造を持つＣＰＰ−ＧＭＲヘッドも知られている。
【０００５】
スピンバルブ膜やＴＭＲ膜等を利用した磁気ヘッドでは、ＣＩＰ構造及びＣＰＰ構造のいずれにおいても、バルクハウゼンノイズを抑制するために、フリー層へトラック幅方向に、フリー層を単磁区化するのに十分なバイアス磁界が印加される。このバイアス磁界が不足すると、バルクハウゼンノイズが発生し、ヘッドとして機能しない。一般に、トラック幅を規定するミリングに使用したレジストマスクをそのまま利用し、リフトオフ法により、前記バイアス磁界を印加する一対のバイアス層（縦バイアス層又は磁区制御膜とも呼ばれる。）を、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両隣に形成している（例えば、特許文献１〜３）。この構造をＡｂｕｔｔｅｄ構造と呼ぶ。前記バイアス磁界を印加する手法としては、反強磁性層と軟磁性層との交換結合を利用する交換バイアス法と、硬磁性層を用いた硬磁性バイアス法とが知られている。交換バイアス法の場合、前記バイアス層は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等の軟磁性層と、該軟磁性層と交換結合してその磁化方向を固定するＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ等の反強磁性層とから構成され、交換結合により固定された前記軟磁性層が発生する静磁場が、前記バイアス磁界として用いられる（例えば、特許文献１，２）。硬磁性バイアス法の場合、前記バイアス層は、ＴｉＷ／ＣｏＣｒＰｔ、Ｃｒ／ＣｏＣｒＰｔ、ＣｒＴｉ／ＣｏＣｒＰｔ等の硬磁性層で構成され、前記硬磁性層が発生する静磁場が、前記バイアス磁界として用いられる（例えば、特許文献１，３）。
【０００６】
そして、磁気ヘッドでは、磁気抵抗効果層及び前記バイアス層は、磁気記録媒体の磁気ビットを検出できるように、上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間に配置されている（例えば、特許文献１〜３）。磁気抵抗効果層を挟んでいる箇所の上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の間隔が狭いほど、検出できる磁気ビットの長さが短くなり、記録密度を高めることができる。ＣＰＰ構造の磁気ヘッドでは磁気抵抗効果層に電流を流すためのリードが上部磁気シールド層及び下部磁気シールド層とは別に設けられるが、ＣＩＰ構造の磁気ヘッドでは、磁気抵抗効果層に電流を流すための上部電極及び下部電極が上部磁気シールド層及び下部磁気シールド層とは別に設けられる場合もあるし、上部磁気シールド層及び下部磁気シールド層が上部電極及び下部電極として兼用される場合もある。
【０００７】
以上説明したような従来の磁気ヘッドでは、いずれのタイプの磁気ヘッドでも、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側付近における上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の間隔は、磁気抵抗効果層を挟んでいる箇所の上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の間隔と同じかあるいはその間隔より大きくされていた（例えば、特許文献１〜３）。特許文献３には、ＴＭＲヘッドの場合において、磁気抵抗効果層を挟んでいる箇所の上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の間隔を狭めることにより、検出し得る磁気ビットの長さを短くして記録密度を高める際に、上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の電気的な絶縁を確保するためには、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側付近における上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の間隔を、磁気抵抗効果層を挟んでいる箇所の上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の間隔より大きくすることが好ましい旨が、記載されている。
【０００８】
以上説明したような従来の磁気ヘッドの具体例として、第１及び第２の従来例の磁気ヘッドについて、以下に図面を参照して説明する。
【０００９】
［第１の従来例］
【００１０】
図１２は、第１の従来例の磁気ヘッドのＴＭＲ素子２付近を模式的に示す断面図である。図１３は、図１２中のＦ−Ｆ’矢視概略図である。理解を容易にするため、図１２及び図１３に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する（後述する図についても同様である。）。また、Ｚ軸方向のうち矢印の向きを＋Ｚ方向又は＋Ｚ側、その反対の向きを−Ｚ方向又は−Ｚ側と呼び、Ｘ軸方向及びＹ軸方向についても同様とする。Ｚ軸方向がＴＭＲ素子２のトラック幅方向と一致し、後述する保護膜４の＋Ｙ側の面がＡＢＳ（エアベアリング面）を構成している。この点は、後述する第２の従来例及び本発明の第１の実施の形態についても同様である。図１４は、第１の従来例の磁気ヘッドにおける上部金属層２９より下側の層の、Ｘ軸方向から見た位置関係を模式的に示す概略平面図である。
【００１１】
再生用磁気ヘッド素子として用いられる磁気抵抗効果素子としてのＴＭＲ素子２は、図１２及び図１３に示すように、下部磁気シールド層２１と、下部磁気シールド層２１の上側（＋Ｘ側）に形成された上部磁気シールド層３１と、磁気シールド層２１，３１間に下部磁気シールド層２１側から順に積層された、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、保護膜となる非磁性金属層としての上部金属層（キャップ層）２８、及び、上部磁気シールド層３１の下地層としての上部金属層２９と、を備えている。ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６及びフリー層２７が、磁気抵抗効果層を構成している。実際のＴＭＲ素子２は、図示されたような層数の膜構造ではなく、より多層の膜構造を有するのが一般的であるが、図に示す磁気ヘッドでは、説明の簡略化のため、ＴＭＲ素子２の基本動作に必要な最少膜構造を示してある。
【００１２】
第１の従来例では、下部磁気シールド層２１及び上部磁気シールド層３１は、下部電極及び上部電極としてそれぞれ兼用されている。磁気シールド層２１，３１は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料で形成されている。
【００１３】
下部金属層２３は、導電体となっており、例えば、下側のＴａ層と上側のＮｉＦｅ層とからなる２層膜などで構成される。ピン層２４は、反強磁性層で構成されている。ピンド層２５及びフリー層２７は、それぞれ強磁性層で構成されている。ピンド層２５は、ピン層２４との間の交換結合バイアス磁界によってその磁化方向が所定方向に固定されている。一方、フリー層２７は、基本的に磁気情報である外部磁場に応答して自由に磁化の向きが変わるようになっている。トンネルバリア層２６は、例えば、Ａｌ２Ｏ３などの材料で形成されている。
【００１４】
上部金属層２８は、例えば、Ｔａ等で構成される。上部磁気シールド層３１の下地層となる上部金属層２９は、導電体となっており、Ｔａなどの非磁性金属材料で形成されている。
【００１５】
図１３に示すように、前記磁気抵抗効果層のＺ軸方向の両側には、フリー層２７に磁区制御のためのバイアス磁界を主としてトラック幅方向（Ｚ軸方向）に付与する一対の縦バイアス層（磁区制御層）が、形成されている。第１の従来例では、この一対の縦バイアス層は、前記磁気抵抗効果層の−Ｚ側及び＋Ｚ側にそれぞれ配置されたＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等の軟磁性層１３４ａ，１３４ｂと、軟磁性層１３４ａ，１３４ｂ上にそれぞれ積層され軟磁性層１３４ａ，１３４ｂとそれぞれ交換結合するＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ等の反強磁性層１３４ａ’，１３４ｂ’とから構成されている。すなわち、第１の従来例では、前述した交換バイアス法が採用されている。
【００１６】
軟磁性層１３４ａ，１３４ｂの下側には、それらの下地となるＴａ等の下地層３３ａ，３３ｂがそれぞれ形成されている。下地層３３ａ，３３ｂの下側には、絶縁層３２ａ，３２ｂがそれぞれ形成されている。絶縁層３２ａ，３２ｂは、下地層３３ａ，３３ｂと層２３〜２８の＋Ｚ側及び−Ｚ側の端面との間にもそれぞれ介在し、層２３〜２８が下地層３３ａ，３３ｂ等によって電気的に短絡しないようになっている。絶縁層３２ａ，３２ｂは、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等で構成されている。反強磁性層１３４ａ’，１３４ｂ’上には、製造工程の都合で上部金属層２９の形成前に一旦大気中に置かれた際に前記縦バイアス層（この第１の従来例では、特に反強磁性層３５ａ，３５ｂ）を酸化等から保護するＴａ等の保護層３５ａ，３５ｂが、それぞれ形成されている。
【００１７】
第１の従来例では、図１２乃至図１４に示すように、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８のＸ軸方向から見た平面視の大きさは、所望のトラック幅ＴＷ及びＭＲハイトＭＲｈに従って規定されている。厳密に言えば、層２３〜２８は、後述するように同時にイオンミリングされることにより、平面視の大きさが定められ、それらの＋Ｚ側、−Ｚ側及び−Ｙ側端面は図１２及び図１３に示すようにテーパー面となっているので、層２３〜２８のうち下側の層ほど若干大きくなるが、これらの平面視の大きさは実質的に同じであると言える。図１４では、層２３〜２８については、その上部金属層２８のみを示し、その平面視の大きさがＴＷ×ＭＲｈであるとして示している。なお、層２３〜２８の＋Ｙ側（ＡＢＳ側）の端面は、後述するラッピング処理により定まり、膜面に対して垂直となっている。
【００１８】
また、第１の従来例では、図１３及び図１４に示すように、絶縁層３２ａ、下地層３３ａ、軟磁性層１３４ａ、反強磁性層１３４ａ’及び保護層３５ａのＭＲハイト方向（Ｙ軸方向。以下、単に「ハイト方向」という。）の幅Ｂｈａ、並びに、絶縁層３２ｂ、下地層３３ｂ、軟磁性層１３４ｂ、反強磁性層１３４ｂ’及び保護層３５ｂのハイト方向（Ｙ軸方向）の幅Ｂｈｂは、ＭＲハイトＭＲｈと実質的に同一である。後述するように、ハイト方向に関して層２３〜２８、層３２ａ，３３ａ，１３４ａ，１３４ａ’，３５ａ、及び層３２ｂ，３３ｂ，１３４ｂ，１３４ｂ’，３５ｂが同時にミリングされることにより、これらの層の−Ｙ側の端面が規定されるので、当該−Ｙ側の端面が各材料に応じたテーパ面となることから、各層のハイト方向の幅は若干異なるが、これらの幅は実質的に同じであると言える。図１４では、層３２ａ，３３ａ，１３４ａ，１３４ａ’，３５ａについては、保護層３５ａのみを示し、そのハイト方向の幅がＢｈａであるとして示している。同様に、図１４では、層３２ｂ，３３ｂ，１３４ｂ，１３４ｂ’，３５ｂについては、保護層３５ｂのみを示し、そのハイト方向の幅がＢｈｂであるとして示している。
【００１９】
また、層２３〜２８、層３２ａ，３３ａ，１３４ａ，１３４ａ’，３５ａ、及び層３２ｂ，３３ｂ，１３４ｂ，１３４ｂ’，３５ｂが形成されていない領域には、下部磁気シールド層２１と上部金属層２９間において、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等の絶縁層３０が形成されている。
【００２０】
第１の従来例では、図１３に示すように、間隔ｄ２が間隔ｄ１より大きくなっている。間隔ｄ２は、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する膜面方向の有効領域（第１の従来例では、磁気抵抗効果層において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる領域であり、前記磁気抵抗効果層のほぼ全領域）と実質的に重ならない領域のうち前記有効領域のトラック幅方向（Ｚ軸方向）の両側付近での、下部磁気シールド層２１と上部磁気シールド層３１との間の間隔である。間隔ｄ１は、前記有効領域と実質的に重なる領域内での、下部磁気シールド層２１と上部磁気シールド層３１との間の間隔である。
【００２１】
また、図１３に示すように、下部磁気シールド層２１は、いずれの箇所においても段差等を持たずに平坦に形成され、前記有効領域と実質的に重なる領域から前記有効領域と実質的に重ならない領域にかけて実質的に同一の高さ（Ｘ軸方向の高さ）を有している。
【００２２】
なお、第１の従来例の磁気ヘッドは、図面には示していないが、後述する本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッドと同様に、記録用磁気ヘッド素子としての誘導型磁気変換素子がＴＭＲ素子２上に積層され、複合型磁気ヘッドとして構成されている。なお、図１２乃至図１４において、４は、ＡＢＳ側に形成されたＤＬＣ膜等からなる保護膜である。
【００２３】
次に、この第１の従来例の磁気ヘッドの製造方法の一例について、説明する。
【００２４】
まず、ウエハ工程を行う。すなわち、基体となるべきＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ又はＳｉＣ等のウエハ１０１を用意し、薄膜形成技術等を用いて、ウエハ１０１上のマトリクス状の多数の磁気ヘッドの形成領域にそれぞれ、前述した各層を前述した構造となるように形成する。
【００２５】
このウエハ工程の概要について、図１５乃至図１８を参照して説明する。図１５乃至図１８はウエハ工程を構成する各工程を模式的に示す図であり、図１５（ａ）、図１６（ａ）、図１７（ａ）及び図１８（ａ）はそれぞれ概略平面図である。図１５（ｂ）は図１５（ａ）中のＧ−Ｈ線に沿った概略断面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）中のＧ−Ｈ線に沿った概略断面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）中のＪ−Ｋ線に沿った概略断面図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）中のＧ−Ｈ線に沿った概略断面図、図１８（ｃ）は図１８（ａ）中のＪ−Ｋ線に沿った概略断面図である。なお、図１６（ａ）において、ＴＷはＴＭＲ素子２が規定するトラック幅を示している。
【００２６】
ウエハ工程では、まず、ウエハ１０１上に、下地層１６、下部磁気シールド層２１、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８を、順次積層する（図１５）。
【００２７】
次に、第１のイオンミリングにより、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８を、部分的に除去してパターニングする。次いで、この除去した部分に、リフトオフ法により、絶縁層３２ａ，３２ｂ、下地層３３ａ，３３ｂ、軟磁性層１３４ａ，１３４ｂ、反強磁性層１３４ａ’，１３４ｂ’及び保護層３５ａ，３５ｂを順次形成する（図１６）。なお、前記第１のイオンミリングの際に用いられるレジストマスクが形成される領域は、図１６（ａ）中の保護層３５ａ，３５ｂの領域を除く領域である。
【００２８】
次に、第２のイオンミリングにより、ＴＭＲ素子２のハイト方向に関して必要な幅（Ｙ軸方向の幅）を持つとともに所定長さだけＺ軸方向に延びる帯状部分を残して、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、上部金属層２８、軟磁性層１３４ａ，１３４ｂ、反強磁性層１３４ａ’，１３４ｂ’及び保護層３５ａ，３５ｂを、部分的に除去してパターニングする。この第２のイオンミリングで、絶縁層３２ａ，３２ｂ及び下地層３３ａ，３３ｂも、除去してもよい。次に、この除去した部分に、リフトオフ法により、絶縁膜３０を形成する（図１７）。なお、前記第２のイオンミリングの際に用いられるレジストマスクが形成される領域は、図１７（ａ）中の保護層２８，３５ａ，３５ｂの領域である。
【００２９】
図１７（ａ）には、前記第２のイオンミリング前における保護膜３５ａ，３５ｂの外形を想像線で示している。この点に関し、図１７（ａ）を図１６（ａ）と比較されたい。この製造方法では、保護層３５ａ，３５ｂの厚さや材料等は、前記第２のイオンミリングによって、レジストマスクが形成されていない領域の軟磁性層１３４ａ，１３４ｂ、反強磁性層１３４ａ’，１３４ｂ’及び保護層３５ａ，３５ｂが完全に除去されるように、定められている。したがって、保護層３５ａ，３５ｂの厚さは比較的薄くされている。
【００３０】
その後、上部金属層２９がスパッタ法等により形成され、更に、メッキ法等により磁気シールド層３１を形成する（図１８）。最後に、前記誘導型磁気変換素子等を形成する。これにより、ウエハ工程が完了する。
【００３１】
次に、ウエハ工程が完了したウエハに対して、公知の工程を経て磁気ヘッドを完成させる。簡単に説明すると、前記ウエハから、基体上に複数の磁気ヘッドの部分が一列状に配列された各バー（バー状磁気ヘッド集合体）切り出す。次いで、このバーに対して、スロートハイト、ＭＲハイト等を設定するために、そのＡＢＳ側にラッピング処理（研磨）を施す。次に、ＡＢＳ側に保護膜４等を形成する。最後に、機械加工により切断してバーを個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、第１の従来例の磁気ヘッドが完成する。
【００３２】
なお、前述した第１の従来例において、一対の縦バイアス層として、軟磁性層１３４ａ及び反強磁性層１３４ａ’、並びに、軟磁性層１３４ｂ及び反強磁性層１３４ｂ’に代えて、ＴｉＷ／ＣｏＣｒＰｔ、Ｃｒ／ＣｏＣｒＰｔ、ＣｒＴｉ／ＣｏＣｒＰｔ等の硬磁性層を形成することが考えられる。すなわち、前記第１の従来例と同様に、縦バイアス層のハイト方向の幅Ｂｈａ，ＢｈｂをＭＲハイトＭＲｈと実質的に同一としながら（図１４参照）、硬磁性バイアス法を採用することが考えられる。ところが、次の理由で、このような構造は一般的には採用されていない。すなわち、硬磁性バイアス法で使用される硬磁性材料（ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＰｔ等）の粒径は、交換バイアス法で使用される代表的な軟磁性材料（ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等）の粒径に比べて、一般的に大きい。この大きさは、ＭＲハイトＭＲｈ（〜１００ｎｍ）に比べ無視できない大きさであるため、Ｂｈａ＝Ｂｈｂ＝ＭＲｈである場合に硬磁性バイアス法を採用すると、フリー層２７へ十分なバイアス磁界を与えることができないとともに、歩留りが低下してしまう。したがって、Ｂｈａ＝Ｂｈｂ＝ＭＲｈである場合には、硬磁性バイアス法は採用されていないのが現状である。なお、交換バイアス法で使用される代表的な軟磁性材料（ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等）の粒径は、一般的に小さいので、前記第１の従来例のようにＢｈａ＝Ｂｈｂ＝ＭＲｈとしても、粒径の面から問題が生ずることはない。
【００３３】
［第２の従来例］
【００３４】
図１９は、第２の従来例の磁気ヘッドのＴＭＲ素子２付近を模式的に示す断面図である。図２０は、図１９中のＬ−Ｌ’矢視概略図である。図２１は、第２の従来例の磁気ヘッドにおける上部金属層２９より下側の層の、Ｘ軸方向から見た位置関係を模式的に示す概略平面図である。図１９乃至図２１は、図１２乃至図１４にそれぞれ対応している。図１９乃至図２１において、図１２乃至図１４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００３５】
第２の従来例の磁気ヘッドが前記第１の従来例の磁気ヘッドと異なる所は、以下に説明する点のみである。
【００３６】
前記第１の従来例では、一対の縦バイアス層として、軟磁性層１３４ａ及び反強磁性層１３４ａ’、並びに、軟磁性層１３４ｂ及び反強磁性層１３４ｂ’が形成されているのに対し、第２の従来例では、その代わりに、一対の縦バイアス層として、ＴｉＷ／ＣｏＣｒＰｔ、Ｃｒ／ＣｏＣｒＰｔ、ＣｒＴｉ／ＣｏＣｒＰｔ等の一対の硬磁性層２３４ａ，２３４ｂが形成されている。すなわち、前記第１の従来例では、交換バイアス法が採用されているのに対し、第２の従来例では、硬磁性バイアス法が採用されている。
【００３７】
また、前記第１の従来例では、図１３及び図１４に示すように、軟磁性層１３４ａ、反強磁性層１３４ａ’及び保護層３５ａが図２１中の領域Ｒ２に相当する領域のみに形成されているとともに、軟磁性層１３４ｂ、反強磁性層１３４ｂ’及び保護層３５ｂが図２１中の領域Ｒ４に相当する領域のみに形成されている。これに対し、第２の従来例では、図２０及び図２１に示すように、硬磁性層２３４ａ及び保護層３５ａが領域Ｒ２のみならず領域Ｒ１にも形成されているとともに、硬磁性層２３４ｂ及び保護層３５ｂが領域Ｒ４のみならず領域Ｒ３にも形成されている。したがって、前記第１の従来例では、縦バイアス層のハイト方向の幅Ｂｈａ，ＢｈｂがＭＲハイトＭＲｈと実質的に同一であるのに対し、第２の従来例では、縦バイアス層のハイト方向の幅Ｂｈａ，ＢｈｂはＭＲハイトＭＲｈよりかなり大きい。
【００３８】
第２の従来例における領域Ｒ２での保護層３５ａの厚さ及び領域Ｒ４での保護膜３５ｂの厚さは、前記第１の従来例における保護膜３５ａ，３５ｂの厚さより厚い。これは、領域Ｒ１，Ｒ３においても硬磁性層２３４ａ，２３４ｂを残すべく、保護膜３５ａ，３５ｂを、後述する製造工程における第２のイオンミリングに対するマスクとして機能させることによる。
【００３９】
したがって、図２０に示すように、第２の従来例においても、前記第１の従来例と同様に間隔ｄ２が間隔ｄ１より大きくなっているが、ｄ２−ｄ１は、第２の従来例の方が前記第１の従来例より大きい。
【００４０】
また、第２の従来例では、領域Ｒ１での保護層３５ａの厚さ及び領域Ｒ３での保護膜３５ｂの厚さは、領域Ｒ２での保護層３５ａの厚さ及び領域Ｒ４での保護膜３５ｂの厚さより薄い。これは、後述する製造工程における第２のイオンミリングにより、保護膜３５ａ，３５ｂが領域Ｒ２，Ｒ４の上面側が部分的に除去されることによる。
【００４１】
次に、この第２の従来例の磁気ヘッドの製造方法の一例について、説明する。この製造方法が前記第１の従来例の磁気ヘッドの製造方法と異なる所は、ウエハ工程のみである。このため、ここでは、第２の従来例の磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程のみについて説明する。
【００４２】
このウエハ工程の概要について、図２２乃至図２５を参照して説明する。図２２乃至図２５はウエハ工程を構成する各工程を模式的に示す図であり、図２２（ａ）、図２３（ａ）、図２４（ａ）及び図２５（ａ）はそれぞれ概略平面図である。図２２（ｂ）は図２２（ａ）中のＭ−Ｎ線に沿った概略断面図、図２３（ｂ）は図２３（ａ）中のＭ−Ｎ線に沿った概略断面図、図２４（ｂ）は図２４（ａ）中のＰ−Ｑ線に沿った概略断面図、図２５（ｂ）は図２５（ａ）中のＭ−Ｎ線に沿った概略断面図、図２５（ｃ）は図２５（ａ）中のＰ−Ｑ線に沿った概略断面図である。なお、図２３（ａ）において、ＴＷはＴＭＲ素子２が規定するトラック幅を示している。
【００４３】
ウエハ工程では、まず、ウエハ１０１上に、下地層１６、下部磁気シールド層２１、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８を、順次積層する（図２２）。
【００４４】
次に、第１のイオンミリングにより、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８を、部分的に除去してパターニングする。次いで、この除去した部分に、リフトオフ法により、絶縁層３２ａ，３２ｂ、下地層３３ａ，３３ｂ、硬磁性層２３４ａ，２３４ｂ及び保護層３５ａ，３５ｂを順次形成する（図２３）。この製造方法では、保護層３５ａ，３５ｂの厚さや材料等は、保護層３５ａ，３５ｂが後述する第２のイオンミリングに対するマスクとして機能するように、定められている。したがって、保護層３５ａ，３５ｂの厚さは比較的厚くされている。なお、前記第１のイオンミリングの際に用いられるレジストマスクが形成される領域は、図２３（ａ）中の保護層３５ａ，３５ｂの領域を除く領域である。
【００４５】
次に、第２のイオンミリングにより、ＴＭＲ素子２のハイト方向に関して必要な幅（Ｙ軸方向の幅）を持つとともに所定長さだけＺ軸方向に延びる帯状部分にレジストマスクを形成し、その部分を残して、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８を、部分的に除去してパターニングする。このとき、保護層３５ａ，３５ｂの厚さや材料等は前述したように保護膜３５ａ，３５ｂがマスクとして機能するように定められているので、前記レジストマスクが形成されていない領域では、前記第２のイオンミリングにより保護膜３５ａ，３５ｂの厚さは薄くなるものの、この領域においても保護膜３５ａ，３５ｂは残る。次に、前記レジストマスクを形成した領域以外の部分に、リフトオフ法により、絶縁膜３０を形成する（図２４）。
【００４６】
その後、上部金属層２９がスパッタ法等により形成され、更に、メッキ法等により磁気シールド層３１を形成する（図２５）。最後に、前記誘導型磁気変換素子等を形成する。これにより、ウエハ工程が完了する。
【００４７】
この第２の従来例では、硬磁性バイアス法が採用されているが、縦バイアス層としての硬磁性層２３４ａ，２３４ｂのハイト方向の幅Ｂｈａ，ＢｈｂはＭＲハイトＭＲｈよりかなり大きいので、硬磁性層の粒径の面から問題が生ずることはない。
【００４８】
なお、前述した第２の従来例において、一対の縦バイアス層として、硬磁性層２３４ａ，２３４ｂに代えて、軟磁性層及び反強磁性層を形成する場合もある。すなわち、縦バイアス層のハイト方向の幅Ｂｈａ，ＢｈｂをＭＲハイトＭＲｈよりかなり大きくしながら（図２１参照）、交換バイアス法を採用する場合もある。さらに、前記第１の従来例と第２の従来例の中間の状態、即ち、第２のイオンミリングで、保護層３５ａ，３５ｂから絶縁層３２ａ，３２ｂの途中までミリングする場合も存在する。しかしながら、これは、バイアス層の抑制という観点からはあまり好ましくない。
【００４９】
以上、第１及び第２の従来例の磁気ヘッドについて説明した。
【００５０】
ところで、非特許文献１には、軟磁性層を矩形形状にパターニングし、その矩形形状のアスペクト比を高めると、前記軟磁性層と交換結合する反強磁性層を用いなくても、前記軟磁性層のフリー方向の保磁力Ｈｃを高めることができる旨が開示されている。しかしながら、非特許文献１は、単に、軟磁性層の形状と当該軟磁性層の磁気特性との関係について言及しているに留まる。非特許文献１は、交換結合により当該軟磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層を用いることなく、アスペクト比の高い軟磁性層を、磁気ヘッドにおける磁気抵抗効果層に含まれるフリー層を単磁区化するために用いることは、何ら開示も示唆もしていない。
【００５１】
【特許文献１】
特開２０００−３０２２３号公報
【特許文献２】
特開２００１−１４６１６号公報
【特許文献３】
特開平１１−２１３３５１号公報
【非特許文献１】
Ｊｉｎｇ Ｓｈｉ，外６名，”Ｅｎｄ Ｄｏｍａｉｎ Ｓｔａｔｅｓ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ Ｒｅｖｅｒｓａｌ ｉｎ Ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”， ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ， Ｊｕｌｙ １９９８，Ｖｏｌ．３４， Ｎｏ．４， ｐ．９９７−９９９
【００５２】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来のいずれの磁気ヘッドにおいても、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側付近における上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の間隔（図１３及び図２０中の間隔ｄ２に相当）は、磁気抵抗効果層を挟んでいる箇所の上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の間隔（図１３及び図２０中の間隔ｄ１に相当）と同じかあるいはその間隔より大きくされていた。すなわち、ｄ２−ｄ１≧０とされていた。そして、前述したように、特許文献３に記載されているように、ｄ２−ｄ１を大きくすることが好ましいと考えられてきた。
【００５３】
しかしながら、ｄ２−ｄ１が大きくなると、例えば、上部磁気シールド層は、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側において、磁気抵抗効果層の真横の位置から上方に大きく遠ざかることになる。このため、リードギャップ（Ｒｅａｄ Ｇａｐ）が広がったような結果を招いてしまい、線方向の高記録密度化が困難となる。また、上部磁気シールド層が、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側において、磁気抵抗効果層の真横の位置から上方に大きく遠ざかるため、サイドリーディングが増加してしまい、これに伴い、トラック幅方向の高記録密度化が困難となる。
【００５４】
前記第２の従来例のように各縦バイアス層のハイト方向の幅Ｂｈａ，ＢｈｂをＭＲハイトＭＲｈより大きくした磁気ヘッド（説明の便宜上、「Ｗｉｄｅタイプの磁気ヘッド」と呼ぶ。）の場合、保護層３５ａ，３５ｂに前記第２のイオンミリングに対するマスクとしての機能を持たせるべく保護膜３５ａ，３５ｂを厚くしなければならないので、保護膜３５ａ，３５ｂの厚さは比較的厚くなり、ひいてはｄ２−ｄ１が大きくなる。これに対し、前記第１の従来例のように各縦バイアス層のハイト方向の幅Ｂｈａ，ＢｈｂをＭＲハイトＭＲｈと実質的に同じにした磁気ヘッド（説明の便宜上、「Ｎａｒｒｏｗタイプの磁気ヘッド」と呼ぶ。）の場合、保護膜３５ａ，３５ｂが薄くなるので、ｄ２−ｄ１が小さくなる。したがって、Ｎａｒｒｏｗタイプの磁気ヘッドは、Ｗｉｄｅタイプの磁気ヘッドに比べて、線方向及びトラック幅方向の高記録密度化を図る上で、有利である。
【００５５】
しかし、前述したように、硬磁性材料の粒径がＭＲハイトＭＲｈ（〜１００ｎｍ）に比べ無視できないほど大きいため、硬磁性バイアス法を採用する場合、フリー層へ十分なバイアス磁界を与えるとともに、高い歩留りを得るためには、Ｗｉｄｅタイプを一般的に採用する。一方、粒径的にはＮａｒｒｏｗタイプを採用することが可能でありｄ２−ｄ１を比較的小さくできる交換バイアス法においても、縦バイアス層が軟磁性層と反強磁性層との組み合わせであるために、反強磁性層の厚さの分、ｄ２−ｄ１を小さくすることができなかった。
【００５６】
また、交換バイアス法を採用する場合、軟磁性層と反強磁性層との間の交換結合が、場合によっては、２００℃程度以下において消失してしまい、温度特性的（ブロッキング温度、分散）にも問題があった。ちなみに、２００℃程度の温度はレジストベーク等、ウエハプロセス中では一般的に使用されている温度である。
【００５７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、線方向及びトラック幅方向の記録密度を高めることができる磁気ヘッド、並びに、これを用いたヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【００５８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による磁気ヘッドは、基体と、該基体の一方の面側に形成された第１及び第２の磁気シールド層と、前記第１の磁気シールド層と前記第２の磁気シールド層との間に挟まれるように形成された磁気抵抗効果層と、を備え、前記第１の磁気シールド層と前記第２の磁気シールド層との間の間隔が、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する膜面方向の有効領域と実質的に重ならない領域のうち、少なくとも前記有効領域のトラック幅方向の両側付近の領域において、前記有効領域と実質的に重なる領域内よりも小さいものである。
【００５９】
この第１の態様によれば、例えば、上部磁気シールド層は、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側において、磁気抵抗効果層の真横の位置へ近づくことになる。このため、リードギャップ（Ｒｅａｄ Ｇａｐ）が広がったような結果を招くことがなく、線方向の記録密度を高めることができる。また、上部磁気シールド層が、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側において、磁気抵抗効果層の真横の位置へ近づくため、サイドリーディングが低減され、これにより、トラック幅方向の記録密度を高めることができる。
【００６０】
この第１の態様のように第１の磁気抵抗効果層と第２の磁気シールド層との間の間隔を設定することは、特許文献３に記載されているように、両磁気シールド層間の電気的な絶縁を確保するために、両磁気シールド層間の間隔を磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側で広げることが好ましいと考えられてきたことと、相反するものである。しかしながら、本発明者の実験によって、前記第１の態様のように第１の磁気抵抗効果層と第２の磁気シールド層との間の間隔を設定しても、両磁気シールド層間の電気的な絶縁を確保し得ることが判明した。
【００６１】
なお、線方向及びトラック幅方向の記録密度をより高めるために、前記第１の磁気シールド層と前記第２の磁気シールド層との間の間隔は、前記トラック幅方向の両側付近の領域において、前記有効領域と実質的に重なる領域内よりも３ｎｍ以上小さいことが、より好ましい。
【００６２】
本発明の第２の態様による磁気ヘッドは、前記第１の態様において、前記第１及び第２の磁気シールド層のうちの前記基体側の磁気シールド層は、前記有効領域と実質的に重なる領域から前記有効領域と実質的に重ならない領域にかけて実質的に同一の高さを有するものである。
【００６３】
この第２の態様によれば、基体側の磁気シールド層に段差等を形成する必要がないので、製造が容易となり、好ましい。
【００６４】
本発明の第３の態様による磁気ヘッドは、前記第１又は第２の態様において、前記磁気抵抗効果層がフリー層を含み、前記フリー層に対して主として前記トラック幅方向にバイアス磁界を与える一対のバイアス層を備え、前記一対のバイアス層は、前記第１の磁気シールド層と前記第２の磁気シールド層との間において、前記磁気抵抗効果層の前記トラック幅方向の両側に配置されたものである。
【００６５】
この第３の態様は、Ａｂｕｔｔｅｄ構造を構造を採用した例を挙げたものである。もっとも、前記第１及び第２の態様では、必ずしもＡｂｕｔｔｅｄ構造を採用する必要はない。
【００６６】
本発明の第４の態様による磁気ヘッドは、前記第３の態様において、前記各バイアス層は、軟磁性層を含むが該軟磁性層と交換結合する反強磁性層を含まないものである。
【００６７】
この第４の態様によれば、各バイアス層が反強磁性層を含まないので、軟磁性層の他にこれと交換結合する反強磁性層を用いる交換バイアス法を採用する場合に比べて、前記反強磁性層の厚さの分、前記有効領域と実質的に重ならない領域のうちの前記有効領域のトラック幅方向の両側付近における第１及び第２の磁気シールド層間の間隔を、前記有効領域と実質的に重なる領域内の第１及び第２の磁気シールド層間の間隔より、一層小さくすることができる。したがって、前記第４の態様によれば、線方向及びトラック幅方向の記録密度をより高めることができる。また、当該軟磁性層によってもサイドリーディングが低減され、トラック幅方向の記録密度をより一層高めることができる。
【００６８】
この第４の態様のように、バイアス層が反強磁性層が含まなくても、軟磁性層の形状を適切に設定することで、バルクハウゼンノイズを抑えるのに十分なバイアス磁界をフリー層へ与えることができることを、本発明者は実験により確認した。
【００６９】
また、前記第４の態様によれば、各バイアス層が反強磁性層を用いていないこと、及び、代表的な軟磁性材料（ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等）のキュリー温度は５００℃はあることから、２００℃程度では温度特性も良好である。
【００７０】
本発明の第５の態様による磁気ヘッドは、基体と、該基体の一方の面側に形成された第１及び第２の磁気シールド層と、前記第１の磁気シールド層と前記第２の磁気シールド層との間に挟まれるように形成されフリー層を含む磁気抵抗効果層と、前記フリー層に対して主としてトラック幅方向にバイアス磁界を与える一対のバイアス層とを備え、前記一対のバイアス層は、前記第１の磁気シールド層と前記第２の磁気シールド層との間において、前記磁気抵抗効果層の前記トラック幅方向の両側に配置され、前記各バイアス層は、軟磁性層を含むが該軟磁性層と交換結合する反強磁性層を含まないものである。
【００７１】
この第５の態様によれば、各バイアス層が反強磁性層を含まないので、軟磁性層の他にこれと交換結合する反強磁性層を用いる交換バイアス法を採用する場合に比べて、有効領域（磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する膜面方向の有効領域）と実質的に重ならない領域のうちの前記有効領域のトラック幅方向の両側付近の領域における、第１及び第２の磁気シールド層間の間隔を、前記反強磁性層の厚さの分、小さくすることができる。したがって、前記第５の態様によれば、線方向及びトラック幅方向の記録密度を高めることができる。
【００７２】
また、前記第５の態様によれば、各バイアス層が反強磁性層を用いていないこと、及び、代表的な軟磁性材料（ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等）のキュリー温度は５００℃はあることから、２００℃程度では温度特性も良好である。
【００７３】
本発明の第６の態様による磁気ヘッドは、前記第４又は第５の態様において、前記各バイアス層の前記軟磁性層のＭＲハイト方向の幅に対する前記トラック幅方向の幅の比が、５以上であるものである。ＭＲハイト方向は、記録媒体対向面に直交する方向である。
【００７４】
この第６の態様のように、前記比を５とした場合にバルクハウゼンノイズを従来と同程度に抑制することができることが、本発明者の実験により確認された。なお、前記比が大きいほど軟磁性層のフリー方向の保磁力Ｈｃが高まることは、非特許文献１に開示されている。したがって、前記第６の態様によれば、バルクハウゼンノイズを抑制するために十分なバイアス磁界をフリー層へ与えることができるので、好ましい。
【００７５】
本発明の第７の態様による磁気ヘッドは、前記第４乃至第６のいずれかの態様において、前記軟磁性層の前記トラック幅方向の保磁力が６５０［Ｏｅ］以上であるものである。
【００７６】
この第７の態様のように、軟磁性層のトラック幅方向の保磁力が６５０［Ｏｅ］以上であれば、バルクハウゼンノイズをかなり抑制することができるので、好ましい。
【００７７】
本発明の第８の態様による磁気ヘッドは、前記第３乃至第７のいずれかの態様において、前記各バイアス層のＭＲハイト方向の幅が、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する膜面方向の有効領域の前記ＭＲハイト方向の幅と略同一であるものである。
【００７８】
この第８の態様によれば、前述したＮａｒｒｏｗタイプが採用されているので、前述したＷｉｄｅタイプを採用する場合に比べて、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側における第１及び第２の磁気シールド層間の間隔をより小さくすることができる。したがって、前記第８の態様によれば、線方向及びトラック幅方向の記録密度をより高めることができる。
【００７９】
本発明の第９の態様による磁気ヘッドは、前記第１乃至第８のいずれかの態様において、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する膜面方向の有効領域が、前記磁気抵抗効果層において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる領域であるものである。
【００８０】
この第９の態様は、ＣＰＰ構造を採用した例であるが、前記第１乃至第８の態様では、ＣＩＰ構造を採用してもよい。
【００８１】
本発明の第１０の態様による磁気ヘッドは、前記第９の態様において、前記磁気抵抗効果層は、前記フリー層の一方の面側に形成されたトンネルバリア層と、該トンネルバリア層の前記フリー層とは反対の側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記トンネルバリア層とは反対の側に形成されたピン層と、を含むものである。
【００８２】
この第１０の態様は、前記第９の態様をＴＭＲ素子に適用した例であるが、前記第９の態様では、ＴＭＲ素子に限定されるものではなく、例えば、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子等に適用してもよい。
【００８３】
本発明の第１１の態様によるヘッドサスペンションアセンブリは、磁気ヘッドと、該磁気ヘッドが先端部付近に搭載され前記磁気ヘッドを支持するサスペンションと、を備え、前記磁気ヘッドが前記第１乃至第１０のいずれかの態様による磁気ヘッドであるものである。
【００８４】
この第１１の態様によれば、前記第１乃至第１０のいずれかの態様による磁気ヘッドが用いられているので、磁気ディスク装置等の高記録密度化等を図ることができる。
【００８５】
本発明の第１２の態様による磁気ディスク装置は、前記第１１の態様によるヘッドサスペンションアセンブリと、該アセンブリを支持するアーム部と、該アーム部を移動させて磁気ヘッドの位置決めを行うアクチュエータと、を備えたものである。
【００８６】
この第１２の態様によれば、前記第１１の態様によるヘッドサスペンションアセンブリが用いられているので、高記録密度化等を図ることができる。
【００８７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による磁気ヘッド、並びに、これを用いたヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置について、図面を参照して説明する。
【００８８】
［第１の実施の形態］
【００８９】
図１は、本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッドを模式的に示す概略斜視図である。図２は、図１に示す磁気ヘッドのＴＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３の部分を模式的に示す拡大断面図である。図３は、図２中のＡ−Ａ’矢視概略図である。図４は、図２中のＴＭＲ素子２付近を更に拡大した拡大図である。図５は、図３中のＴＭＲ素子２付近を更に拡大した拡大図である。図６は、本実施の形態による磁気ヘッドにおける上部金属層２９より下側の層の、Ｘ軸方向から見た位置関係を模式的に示す概略平面図である。なお、これらの図において、Ｘ軸方向が磁気記録媒体の移動方向と一致している。Ｚ軸方向がＴＭＲ素子２のトラック幅方向と一致している。
【００９０】
図４乃至図６は、図１２乃至図１４とそれぞれ対応している。図１乃至図６において、図１２乃至図１４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付している。
【００９１】
第１の実施の形態による磁気ヘッドは、図１に示すように、基体としてのスライダ１と、再生用磁気ヘッド素子として用いられる磁気抵抗効果素子としてのＴＭＲ素子２と、記録用磁気ヘッド素子としての誘導型磁気変換素子３と、ＤＬＣ膜等からなる保護膜４とを備え、複合型磁気ヘッドとして構成されている。もっとも、本発明による磁気ヘッドは、例えば、ＴＭＲ素子２のみを備えていてもよい。また、第１の実施の形態では、素子２，３はそれぞれ１個ずつ設けられているが、その数は何ら限定されるものではない。
【００９２】
スライダ１は磁気記録媒体対向面側にレール部１１，１２を有し、レール部１１、１２の表面がＡＢＳ（エアベアリング面）を構成している。図１に示す例では、レール部１１、１２の数は２本であるが、これに限らない。例えば、１〜３本のレール部を有してもよいし、ＡＢＳはレール部を持たない平面であってもよい。また、浮上特性改善等のために、ＡＢＳに種々の幾何学的形状が付されることもある。本発明による磁気ヘッドは、いずれのタイプのスライダを有していてもよい。
【００９３】
第１の実施の形態では、保護膜４はレール部１１，１２の表面にのみ設けられ、保護膜４の表面がＡＢＳを構成している。もっとも、保護膜４は、スライダ１の磁気記録媒体対向面の全面に設けてもよい。また、保護膜４を設けることが好ましいが、必ずしも保護膜４を設ける必要はない。
【００９４】
ＴＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３は、図１に示すように、レール部１１、１２の空気流出端部ＴＲの側に設けられている。記録媒体移動方向は、図中のＸ軸方向と一致しており、磁気記録媒体が高速移動した時に動く空気の流出方向と一致する。空気は流入端部ＬＥから入り、流出端部ＴＲから流出する。スライダ１の空気流出端部ＴＲの端面には、ＴＭＲ素子２に接続されたボンディングパッド５ａ，５ｂ及び誘導型磁気変換素子３に接続されたボンディングパッド５ｃ，５ｄが設けられている。
【００９５】
ＴＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３は、図２及び図３に示すように、スライダ１を構成するセラミック基体１５の上に設けられた下地層１６の上に、積層されている。セラミック基体１５は、通常、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）又はＳｉＣ等で構成される。Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣを用いる場合、これは導電性があるので、下地層１６として、例えばＡｌ２Ｏ３からなる絶縁膜が用いられる。下地層１６は、場合によっては設けなくてもよい。
【００９６】
ＴＭＲ素子２は、図４及び図５に示すように、下地層１６上に形成された下部磁気シールド層２１と、下部磁気シールド層２１の上側（基体１５と反対側）に形成された上部磁気シールド層３１と、磁気シールド層２１，３１間に下部磁気シールド層２１側から順に積層された、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、保護膜となる非磁性金属層としての上部金属層（キャップ層）２８、及び、上部磁気シールド層３１の下地層としての上部金属層２９と、を備えている。ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６及びフリー層２７が、磁気抵抗効果層を構成している。実際のＴＭＲ素子２は、図示されたような層数の膜構造ではなく、より多層の膜構造を有するのが一般的であるが、図に示す磁気ヘッドでは、説明の簡略化のため、ＴＭＲ素子２の基本動作に必要な最少膜構造を示してある。
【００９７】
第１の実施の形態では、下部磁気シールド層２１及び上部磁気シールド層３１は、下部電極及び上部電極としてそれぞれ兼用されている。磁気シールド層２１，３１は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料で形成されている。図面には示していないが、これらの磁気シールド層２１，３１は、前述したボンディングパッド５ａ，５ｂにそれぞれ電気的に接続されている。なお、下部磁気シールド層２１及び上部磁気シールド層３１とは別に、下部電極及び上部電極を設けてもよいことは、言うまでもない。
【００９８】
下部金属層２３は、導電体となっており、例えば、下側のＴａ層と上側のＮｉＦｅ層とからなる２層膜などで構成される。ピン層２４は、反強磁性層で構成され、例えば、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＲｈＭｎ又はＣｒＭｎＰｔなどのＭｎ系合金で形成することが好ましい。ピンド層２５及びフリー層２７は、それぞれ強磁性層で構成され、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ又はＦｅＣｏＮｉなどの材料で形成される。ピンド層２５は、ピン層２４との間の交換結合バイアス磁界によってその磁化方向が所定方向に固定されている。一方、フリー層２７は、基本的に磁気情報である外部磁場に応答して自由に磁化の向きが変わるようになっている。ピンド層２５及びフリー層２７としては、単層に限定されるものではなく、例えば、反強磁性型磁気結合をしている一対の磁性層と、その間に挟まれた非磁性金属層との組み合わせからなる積層体を用いてもよい。このような積層体として、例えば、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅの３層積層体からなる強磁性層が挙げられる。なお、本実施の形態では、下部磁気シールド層２１側からピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７の順に配置されているが、下部磁気シールド層２１側からフリー層２７、トンネルバリア層２６、ピンド層２５、ピン層２４の順に配置してもよい。トンネルバリア層２６は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＧｄＯ、ＭｇＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＭｏＯ２、ＴｉＯ２又はＷＯ２などの材料で形成される。
【００９９】
上部金属層２８は、例えば、Ｔａ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｗ、Ｐｄ、Ｐｔ又はＡｕの単体、又は、これらのいずれか２種以上の組み合わせからなる合金、を用いた、単層膜又は複層膜で形成される。
【０１００】
上部電極３１の下地層となる上部金属層２９は、導電体となっており、Ｔａなどの非磁性金属材料で形成される。本例では、上部金属層２９は、磁気シールドギャップ（磁気シールド層２１，３１間のギャップ）を所望の間隔に保つために、設けられている。もっとも、必ずしも上部金属層２９を設ける必要はない。
【０１０１】
図３及び図５に示すように、前記磁気抵抗効果層のＺ軸方向の両側には、フリー層２７に磁区制御のためのバイアス磁界を主としてトラック幅方向（Ｚ軸方向）に付与する一対の縦バイアス層（磁区制御層）が形成されている。第１の実施の形態では、この一対の縦バイアス層は、前記磁気抵抗効果層の−Ｚ側及び＋Ｚ側にそれぞれ配置されたＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等の軟磁性層３４ａ，３４ｂで構成され、前記第１の従来例と異なり、軟磁性層３４ａ，３４ｂと交換結合する反強磁性層を含んでいない。
【０１０２】
軟磁性層３４ａ，３４ｂの下側には、それらの下地となるＴａ等の下地層３３ａ，３３ｂがそれぞれ形成されている。もっとも、下地層３３ａ，３３ｂは必ずしも設ける必要はない。下地層３３ａ，３３ｂの下側には、絶縁層３２ａ，３２ｂがそれぞれ形成されている。絶縁層３２ａ，３２ｂは、下地層３３ａ，３３ｂと層２３〜２８の＋Ｚ側及び−Ｚ側の端面との間にもそれぞれ介在し、層２３〜２８が下地層３３ａ，３３ｂ等によって電気的に短絡しないようになっている。絶縁層３２ａ，３２ｂは、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等で構成されている。軟磁性層３４ａ，３４ｂ上には、製造工程の都合で上部金属層２９の形成前に一旦大気中に置かれた際に前記縦バイアス層（本実施の形態では、軟磁性層３４ａ，３４ｂ）を酸化等から保護するＴａ等の保護層３５ａ，３５ｂが、それぞれ形成されている。この保護膜３５ａ，３５ｂは、設けることが好ましいが、必ずしも設ける必要はない。
【０１０３】
第１の実施の形態では、図４乃至図６に示すように、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８のＸ軸方向から見た平面視の大きさは、所望のトラック幅ＴＷ及びＭＲハイトＭＲｈに従って規定されている。厳密に言えば、層２３〜２８は、後述するように同時にイオンミリングされることにより、平面視の大きさが定められ、それらの＋Ｚ側、−Ｚ側及び−Ｙ側端面は図４及び図５に示すようにテーパー面となっているので、層２３〜２８のうち下側の層ほど若干大きくなるが、これらの平面視の大きさは実質的に同じであると言える。図６では、層２３〜２８については、その上部金属層２８のみを示し、その平面視の大きさがＴＷ×ＭＲｈであるとして示している。なお、層２３〜２８の＋Ｙ側（ＡＢＳ側）の端面は、後述するラッピング処理により定まり、膜面に対して垂直となっている。
【０１０４】
また、第１の実施の形態では、図５及び図６に示すように、軟磁性層３４ａ及び保護層３５ａのＭＲハイト方向（Ｙ軸方向。以下、単に「ハイト方向」という。）の幅Ｂｈａ、並びに、軟磁性層３４ｂ及び保護層３５ｂのハイト方向（Ｙ軸方向）の幅Ｂｈｂは、ＭＲハイトＭＲｈと実質的に同一である。後述するように、ハイト方向に関して層２３〜２８、層３４ａ，３５ａ、及び層３４ｂ，３５ｂが同時にミリングされることにより、これらの層の−Ｙ側の端面が規定されるので、当該−Ｙ側の端面が各材料に応じたテーパ面となることから、各層のハイト方向の幅は若干異なるが、これらの幅は実質的に同じであると言える。図６では、層３４ａ，３５ａについては、保護層３５ａのみを示し、そのハイト方向の幅がＢｈａであるとして示している。同様に、図６では、層３４ｂ，３５ｂについては、保護層３５ｂのみを示し、そのハイト方向の幅がＢｈｂであるとして示している。
【０１０５】
バルクハウゼンノイズを抑えるのに十分なバイアス磁界をフリー層２７へ印加するためには、軟磁性層３４ａのハイト方向（Ｙ軸方向）の幅Ｂｈａに対するトラック幅方向（Ｚ軸方向）の幅Ｗａの比（アスペクト比Ｗａ／Ｂｈａ）、及び、軟磁性層３４ｂのハイト方向（Ｙ軸方向）の幅Ｂｈｂに対するトラック幅方向（Ｚ軸方向）の幅Ｗｂの比（アスペクト比Ｗｂ／Ｂｈｂ）（図６参照）は、５以上であることが好ましい。また、バルクハウゼンノイズを抑えるのに十分なバイアス磁界をフリー層２７へ印加するためには、軟磁性層３４ａ，３４ｂのフリー方向（Ｚ軸方向）の保磁力Ｈｃが６５０［Ｏｅ］以上であることが好ましい。
【０１０６】
また、層２３〜２８、層３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ、及び層３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３４ｂ，３５ｂが形成されていない領域には、下部磁気シールド層２１と上部金属層２９間において、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等の絶縁層３０が形成されている。
【０１０７】
第１の実施の形態では、図５に示すように、前記第１及び第２の従来例と異なり、間隔ｄ２が間隔ｄ１より小さくなっている。間隔ｄ２が間隔ｄ１よりも３ｎｍ以上小さいことが、より好ましい。もっとも、本発明では、ｄ２≦ｄ１でもよいし、ｄ２＞ｄ１でもよい。。間隔ｄ２は、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する膜面方向の有効領域（第１の実施の形態では、磁気抵抗効果層において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる領域であり、前記磁気抵抗効果層のほぼ全領域）と実質的に重ならない領域のうち前記有効領域のトラック幅方向（Ｚ軸方向）の両側付近での、下部磁気シールド層２１と上部磁気シールド層３１との間の間隔である。間隔ｄ１は、前記有効領域と実質的に重なる領域内での、下部磁気シールド層２１と上部磁気シールド層３１との間の間隔である。
【０１０８】
また、図５に示すように、下部磁気シールド層２１は、いずれの箇所においても段差等を持たずに平坦に形成され、前記有効領域と実質的に重なる領域から前記有効領域と実質的に重ならない領域にかけて実質的に同一の高さ（Ｘ軸方向の高さ）を有している。
【０１０９】
誘導型磁気変換素子３は、図２及び図３に示すように、当該素子３に対する下部磁性層としても兼用される前記上部磁気シールド層３１、上部磁性層３６、コイル層３７、アルミナ等からなるライトギャップ層３８、熱硬化性のフォトレジスト（例えば、ノボラック樹脂等の有機樹脂）で構成された絶縁層３９及びアルミナ等からなる保護層４０などを有している。上部磁性層３６の材質としては、例えば、ＮｉＦｅ又はＦｅＮなどが用いられる。下部磁性層としても兼用された上部電極３１及び上部磁性層３６の先端部は、微小厚みのアルミナなどのライトギャップ層３８を隔てて対向する下部ポール部３１ａ及び上部ポール部３６ａとなっており、下部ポール部３１ａ及び上部ポール部３６ａにおいて磁気記録媒体に対して情報の書き込みを行なう。下部磁性層としても兼用された上部磁気シールド層３１及び上部磁性層３６は、そのヨーク部が下部ポール部３１ａ及び上部ポール部３６ａとは反対側にある結合部４１において、磁気回路を完成するように互いに結合されている。絶縁層３９の内部には、ヨーク部の結合部４１のまわりを渦巻状にまわるように、コイル層３７が形成されている。コイル層３７の両端は、前述したボンディングパッド５ｃ，５ｄに電気的に接続されている。コイル層３７の巻数及び層数は任意である。また、誘導型磁気変換素子３の構造も任意でよい。上部電極３１は、誘導型磁気変換素子３の下部磁性層とＴＭＲ素子２の上部磁気シールド層の役割を分けるために、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２などの絶縁層を挟んで２層に分けても良い。
【０１１０】
次に、本実施の形態による磁気ヘッドの製造方法の一例について、説明する。
【０１１１】
まず、ウエハ工程を行う。すなわち、基体１５となるべきＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ又はＳｉＣ等のウエハ１０１を用意し、薄膜形成技術等を用いて、ウエハ１０１上のマトリクス状の多数の磁気ヘッドの形成領域にそれぞれ、前述した各層を前述した構造となるように形成する。
【０１１２】
このウエハ工程の概要について、図７乃至図１０を参照して説明する。図７乃至図１０はウエハ工程を構成する各工程を模式的に示す図であり、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）及び図１０（ａ）はそれぞれ概略平面図である。図７（ｂ）は図７（ａ）中のＢ−Ｃ線に沿った概略断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）中のＢ−Ｃ線に沿った概略断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）中のＤ−Ｅ線に沿った概略断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）中のＢ−Ｃ線に沿った概略断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）中のＤ−Ｅ線に沿った概略断面図である。なお、図８（ａ）において、ＴＷはＴＭＲ素子２が規定するトラック幅を示している。
【０１１３】
ウエハ工程では、まず、ウエハ１０１上に、下地層１６、下部磁気シールド層２１、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８を、順次積層する（図７）。このとき、下部磁気シールド層２１は例えばめっき法により形成し、他の層は例えばスパッタ法で形成する。
【０１１４】
次に、第１のイオンミリングにより、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８を、部分的に除去してパターニングする。次いで、この除去した部分に、リフトオフ法により、絶縁層３２ａ，３２ｂ、下地層３３ａ，３３ｂ、軟磁性層３４ａ，３４ｂ及び保護層３５ａ，３５ｂを順次形成する（図８）。なお、前記第１のイオンミリングの際に用いられるレジストマスクが形成される領域は、図８（ａ）中の保護層３５ａ，３５ｂの領域を除く領域である。
【０１１５】
次に、第２のイオンミリングにより、ＴＭＲ素子２のハイト方向に関して必要な幅（Ｙ軸方向の幅）を持つとともに所定長さだけＺ軸方向に延びる帯状部分を残して、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、上部金属層２８、軟磁性層３４ａ，３４ｂ及び保護層３５ａ，３５ｂを、部分的に除去してパターニングする。この第２のイオンミリングで、絶縁層３２ａ，３２ｂ及び下地層３３ａ，３３ｂも、除去してもよい。次に、この除去した部分に、リフトオフ法により、絶縁膜３０を形成する（図９）。なお、前記第２のイオンミリングの際に用いられるレジストマスクが形成される領域は、図９（ａ）中の保護層２８，３５ａ，３５ｂの領域である。
【０１１６】
図９（ａ）には、前記第２のイオンミリング前における保護膜３５ａ，３５ｂの外形を想像線で示している。この点に関し、図９（ａ）を図８（ａ）と比較されたい。この製造方法では、保護層３５ａ，３５ｂの厚さや材料等は、前記第２のイオンミリングによって、レジストマスクが形成されていない領域の軟磁性層３４ａ，３４ｂ及び保護層３５ａ，３５ｂが完全に除去されるように、定められている。したがって、保護層３５ａ，３５ｂの厚さは比較的薄くされている。
【０１１７】
その後、上部金属層２９がスパッタ法等により形成され、更に、メッキ法等により磁気シールド層３１を形成する（図１０）。
【０１１８】
最後に、ギャップ層３８、コイル層３７、絶縁層３９、上部磁性層３６及び保護膜４０を形成し、更に電極５ａ〜５ｄ等を形成する。これにより、ウエハ工程が完了する。
【０１１９】
次に、ウエハ工程後が完了したウエハに対して、公知の工程を経て磁気ヘッドを完成させる。簡単に説明すると、前記ウエハから、基体上に複数の磁気ヘッドの部分が一列状に配列された各バー（バー状磁気ヘッド集合体）切り出す。次いで、このバーに対して、スロートハイト、ＭＲハイト等を設定するために、そのＡＢＳ側にラッピング処理（研磨）を施す。次に、ＡＢＳ側に保護膜４を形成し、更に、エッチング等によりレール１１，１２を形成する。最後に、機械加工により切断してバーを個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、本実施の形態による磁気ヘッドが完成する。
【０１２０】
本実施の形態によれば、図５に示すように、間隔ｄ２が間隔ｄ１より小さくされているので、ｄ２＞ｄ１である前記第１の従来例（図１３参照）に比べて、上部磁気シールド層３１が、磁気抵抗効果層のトラック幅方向（Ｚ軸方向）の両側において、磁気抵抗効果層の真横の位置へ近づくことになる。このため、リードギャップが広がったような結果を招くことがなく、線方向の記録密度を高めることができる。また、上部磁気シールド層３１が、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側において、磁気抵抗効果層の真横の位置へ近づくため、サイドリーディングが低減され、これにより、トラック幅方向の記録密度を高めることができる。また、このように間隔ｄ２を間隔ｄ１より小さくしても、磁気シールド層間の電気的な絶縁を確保し得ることが、後述する実験により判明した。
【０１２１】
また、本実施の形態によれば、下部磁気シールド層２１は、いずれの箇所においても段差等を持たずに平坦に形成されているので、段差等を形成する必要がないことから、製造が容易となり、好ましい。
【０１２２】
さらに、本実施の形態によれば、一対の縦バイアス層が、軟磁性層３４ａ，３４ｂをそれぞれ含むが軟磁性層３４ａ，３４ｂと交換結合する反強磁性層を含まないので、前記第１の従来例のように軟磁性層１３４ａ，１３４ｂの他にこれらとそれぞれ交換結合する反強磁性層１３４ａ’，１３４ｂ’を用いる交換バイアス法を採用する場合に比べて、前記反強磁性層１３４ａ’，１３４ｂ’の厚さの分、磁気抵抗効果層の有効領域と実質的に重ならない領域のうちの前記有効領域のトラック幅方向の両側付近における磁気シールド層２１，３１間の間隔ｄ２を、前記有効領域と実質的に重なる領域内の磁気シールド層２１，３１間の間隔ｄ１より、一層小さくすることができる。したがって、本実施の形態によれば、線方向及びトラック幅方向の記録密度をより高めることができる。また、当該軟磁性層３４ａ，３４ｂによってもサイドリーディングが低減され、トラック幅方向の記録密度をより一層高めることができる。これらの利点は、ｄ２≧ｄ１でもｄ２＜ｄ１でも得ることができる。
【０１２３】
縦バイアス層が反強磁性層が含まなくても、軟磁性層３４ａ，３４ｂの形状を適切に設定することで、バルクハウゼンノイズを抑えるのに十分なバイアス磁界をフリー層へ与えることができることが、後述する実験により確認された。
【０１２４】
また、本実施の形態によれば、各縦バイアス層が反強磁性層を用いていないこと、及び、代表的な軟磁性材料（ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等）のキュリー温度は５００℃はあることから、２００℃程度では温度特性も良好である。
【０１２５】
さらに、本実施の形態によれば、図６に示すように、Ｂｈａ＝Ｂｈｂ＝ＭＲｈとされ、Ｎａｒｒｏｗタイプが採用されているので、Ｗｉｄｅタイプを採用した前記第２の従来例に比べて、保護膜３５ａ，３５ｂの厚さを薄くすることができる。このため、磁気抵抗効果層の有効領域と実質的に重ならない領域のうちの前記有効領域のトラック幅方向の両側付近における磁気シールド層２１，３１間の間隔を、前記有効領域と実質的に重なる領域内の磁気シールド層２１，３１間の間隔より、一層小さくすることができる。したがって、本実施の形態によれば、線方向及びトラック幅方向の記録密度をより高めることができる。
【０１２６】
［第２の実施の形態］
【０１２７】
図１１は、本発明の第２の実施の形態による磁気ディスク装置の要部の構成を示す概略斜視図である。
【０１２８】
第２の実施の形態による磁気ディスク装置は、軸７０の回りに回転可能に設けられた磁気ディスク７１と、磁気ディスク７１に対して情報の記録及び再生を行う磁気ヘッド７２と、磁気ヘッド７２を磁気ディスク７１のトラック上に位置決めするためのアッセンブリキャリッジ装置７３と、を備えている。
【０１２９】
アセンブリキャリッジ装置７３は、軸７４を中心にして回動可能なキャリッジ７５と、このキャリッジ７５を回動駆動する例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）からなるアクチュエータ７６とから主として構成されている。
【０１３０】
キャリッジ７５には、軸７４の方向にスタックされた複数の駆動アーム７７の基部が取り付けられており、各駆動アーム７７の先端部には、磁気ヘッド７２を搭載したヘッドサスペンションアッセンブリ７８が固着されている。各ヘッドサスペンションアセンブリ７８は、その先端部に有する磁気ヘッド７２が、各磁気ディスク７１の表面に対して対向するように駆動アーム７７の先端部に設けられている。
【０１３１】
第２の実施の形態では、磁気ヘッド７２として、前述した第１の実施の形態による磁気ヘッドが搭載されている。したがって、第２の実施の形態によれば、高記録密度化を図ることができるなどの利点が得られる。
【０１３２】
【実施例】
図２６に示すパターニングなしのサンプルと、図２７に示すパターニングありのサンプルを、作製した。図２６（ａ）はパターニングなしのサンプルを模式的に示す概略平面図、図２６（ｂ）は図２６（ａ）中のＲ−Ｒ’矢視図である。図２７（ａ）はパターニングありのサンプルを模式的に示す概略平面図、図２７（ｂ）は図２７（ａ）中のＳ−Ｓ’矢視図である。
【０１３３】
図２６に示すパターニングなしのサンプルは、シリコン基板３０１上に、厚さ５ｎｍのＴａ層３０２（図５中の下地層３３ａ，３３ｂに対応）、厚さ２５ｎｍのＮｉＦｅ層３０３（図５中の軟磁性層３４ａ，３４ｂに対応）及び厚さ３０ｎｍのＴａ層３０４（図５中の保護層３５ａ，３５ｂに対応）を、基板３０１側から順次積層したものであり、各層３０２〜３０４はパターニングされていない。図２７に示すパターニングありのサンプルは、図２６に示すサンプルに対して、電子線リソグラフィにて、Ｘ軸方向から見た平面視で０．５μｍ×０．１μｍの矩形形状を持つマスクパターンを形成し、このマスクパターンを利用してイオンミリングにより層３０２〜３０４をパターニングした後、このマスクパターンを除去したものである。したがって、図２７では、層３０２〜３０４は、実質的に０．５μｍ（図６中のＷａ，Ｗｂに対応）×０．１μｍ（図６中のＢｈａ，Ｂｈｂに対応）の矩形形状（そのアスペクト比は５）にパターニングされた。
【０１３４】
そして、図２６及び図２７に示す各サンプルのＭＨ曲線をＶＳＭ（Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ、振動試料型磁力計）により評価した。それらの結果を図２８及び図２９にそれぞれ示す。なお、これらのサンプルでは、図２６及び図２７中のＺ軸方向をＮｉＦｅ層３０３の磁化容易軸の方向（フリー方向）とした。
【０１３５】
図２６に示すパターニングなしのサンプルでは、フリー方向の保磁力Ｈｃが８［Ｏｅ］程度であるのに対し、図２７に示すパターニングありのサンプルではフリー方向の保磁力Ｈｃが６５０［Ｏｅ］程度である。つまり、パターニングされたサンプルのフリー方向の保磁力Ｈｃが大きいということは、図２７に示すようにパターニングされた軟磁性層が、フリー層に対して縦バイアスを潜在的に与えることができることを、示している。
【０１３６】
この軟磁性層の形状異方性起因の保磁力Ｈｃは、アスペクト比が大きいほど、また膜厚が厚い（磁気的な膜厚Ｂｓｔが大きい）ほど保磁力Ｈｃが大きくなることが知られている（非特許文献１のＦｉｇ．２，３）。
【０１３７】
したがって、アスペクト比を５以上とした軟磁性層を縦バイアス層として用いると、十分なバイアス磁界をフリー層に与えることができることがわかる。
【０１３８】
また、サンプル１として、前記第１の実施の形態に相当する磁気ヘッドを、その主要な各層の構成を下記の表１に示す通りとし、前述の対応する製造方法で作製した。サンプル２として、前記第１の従来例に相当する磁気ヘッド（Ｎａｒｒｏｗタイプ、交換バイアス法）を、その主要な各層の構成を下記の表２に示す通りとし、前述の対応する製造方法で作製した。サンプル３として、前記第２の従来例に相当する磁気ヘッド（Ｗｉｄｅタイプ、硬磁性バイアス法）を、その主要な各層の構成を下記の表３に示す通りとし、前述の対応する製造方法で作製した。
【０１３９】
【表１】
【表２】
【表３】
サンプル１が本発明の実施例に相当し、サンプル２，３がそれぞれ比較例に相当している。表１〜３に示す層構成から、表１〜表３にそれぞれ示すように、サンプル１ではｄ２−ｄ１＝−３ｎｍ、サンプル２ではｄ２−ｄ１＝＋４ｎｍ、サンプル３ではｄ２−ｄ１＝＋３２ｎｍとなる。
【０１４３】
サンプル１，２では、ＴＷ＝０．１μｍ、ＭＲｈ＝Ｂｈａ＝Ｂｈｂ＝０．１μｍ、Ｗａ＝Ｗｂ＝０．５μｍとした。サンプル３では、ＴＷ＝０．１μｍとした。
【０１４４】
サンプル１〜３ともに、ウエハ工程終了後、バー状態に切断し、ラッピング処理としてダイヤモンド粒子でＴＭＲ素子２を直接研磨して、ＭＲハイトＭＲｈを０．１μｍと規定した。そして、サンプル１〜３ともに、ヘッド保護膜４としてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）３ｎｍをつけて浮上型磁気ヘッドとして作製し、有効トラック幅、バルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）発生率を測定した。その結果を表４に示す。
【０１４５】
【表４】
本発明の実施例に相当するサンプル１（形状異方性により大きな保磁力Ｈｃを持つ軟磁性層のみからなる縦バイアス層を使用したヘッド）においても、比較例に相当するサンプル２，３（従来の縦バイアス層を使用したヘッド）と同程度に、バルクハウゼンノイズを抑制することができることがわかる。そして、サンプル１では、サンプル２，３に比べてｄ２−ｄ１が小さくなることで、サイドシールド効果が増大し、有効トラック幅を狭くすることができる。
【０１４７】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【０１４８】
例えば、前述した実施の形態はＴＭＲヘッドに適用した例であるが、本発明は、ＣＰＰ−ＧＭＲヘッドなどのＣＰＰ構造を持つ磁気抵抗効果素子を有するヘッドや、ＣＩＰ構造を持つＧＭＲヘッドなどにも適用することができる。
【０１４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、線方向及びトラック幅方向の記録密度を高めることができる磁気ヘッド、並びに、これを用いたヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッドを模式的に示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す磁気ヘッドのＴＭＲ素子及び誘導型磁気変換素子の部分を模式的に示す拡大断面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ’矢視概略図である。
【図４】図２中のＴＭＲ素子付近を更に拡大した拡大図である。
【図５】図３中のＴＭＲ素子付近を更に拡大した拡大図である。
【図６】図１に示す磁気ヘッドにおける所定層より下側の層の、Ｘ軸方向から見た位置関係を模式的に示す概略平面図である。
【図７】図１に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する一工程を模式的に示す図である。
【図８】図１に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する他の工程を模式的に示す図である。
【図９】図１に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１０】図１に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態による磁気ディスク装置の要部の構成を示す概略斜視図である。
【図１２】第１の従来例の磁気ヘッドのＴＭＲ素子付近を模式的に示す断面図である。
【図１３】図１２中のＦ−Ｆ’矢視概略図である。
【図１４】図１２に示す磁気ヘッドにおける所定層より下側の層の、Ｘ軸方向から見た位置関係を模式的に示す概略平面図である。
【図１５】図１２に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する一工程を模式的に示す図である。
【図１６】図１２に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する他の工程を模式的に示す図である。
【図１７】図１２に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１８】図１２に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１９】第２の従来例の磁気ヘッドのＴＭＲ素子付近を模式的に示す断面図である。
【図２０】図１９中のＬ−Ｌ’矢視概略図である。
【図２１】図１９に示す磁気ヘッドにおける所定層より下側の層の、Ｘ軸方向から見た位置関係を模式的に示す概略平面図である。
【図２２】図１９に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する一工程を模式的に示す図である。
【図２３】図１９に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する他の工程を模式的に示す図である。
【図２４】図１９に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する更に他の工程を模式的に示す図である。
【図２５】図１９に示す磁気ヘッドの製造方法におけるウエハ工程を構成する更に他の工程を模式的に示す図である。
【図２６】軟磁性層に関するパターニングなしのサンプルを模式的に示す図である。
【図２７】軟磁性層に関するパターニングありのサンプルを模式的に示す図である。
【図２８】図２６に示すサンプルのＭＨ曲線を示す図である。
【図２９】図２７に示すサンプルのＭＨ曲線を示す図である。
【符号の説明】
１ スライダ
２ ＴＭＲ素子
３ 誘導型磁気変換素子
２１ 下部磁気シールド層
２３ 下部金属層
２４ ピン層
２５ ピンド層
２６ トンネルバリア層
２７ フリー層
２８ 上部金属層（キャップ層）
２９ 上部金属層
３０ 絶縁層
３１ 上部磁気シールド層
３２ａ，３２ｂ 絶縁層
３３ａ，３３ｂ 下地層
３４ａ，３４ｂ 軟磁性層（縦バイアス層）
３５ａ，３５ｂ 保護層
Claims (12)
- 基体と、該基体の一方の面側に形成された第１及び第２の磁気シールド層と、前記第１の磁気シールド層と前記第２の磁気シールド層との間に挟まれるように形成された磁気抵抗効果層と、を備え、
前記第１の磁気シールド層と前記第２の磁気シールド層との間の間隔が、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する膜面方向の有効領域と実質的に重ならない領域のうち、少なくとも前記有効領域のトラック幅方向の両側付近の領域において、前記有効領域と実質的に重なる領域内よりも小さいことを特徴とする磁気ヘッド。 - 前記第１及び第２の磁気シールド層のうちの前記基体側の磁気シールド層は、前記有効領域と実質的に重なる領域から前記有効領域と実質的に重ならない領域にかけて実質的に同一の高さを有することを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
- 前記磁気抵抗効果層がフリー層を含み、
前記フリー層に対して主として前記トラック幅方向にバイアス磁界を与える一対のバイアス層を備え、
前記一対のバイアス層は、前記第１の磁気シールド層と前記第２の磁気シールド層との間において、前記磁気抵抗効果層の前記トラック幅方向の両側に配置されたことを特徴とする請求項１又は２記載の磁気ヘッド。 - 前記各バイアス層は、軟磁性層を含むが該軟磁性層と交換結合する反強磁性層を含まないことを特徴とする請求項３記載の磁気ヘッド。
- 基体と、該基体の一方の面側に形成された第１及び第２の磁気シールド層と、前記第１の磁気シールド層と前記第２の磁気シールド層との間に挟まれるように形成されフリー層を含む磁気抵抗効果層と、前記フリー層に対して主としてトラック幅方向にバイアス磁界を与える一対のバイアス層とを備え、
前記一対のバイアス層は、前記第１の磁気シールド層と前記第２の磁気シールド層との間において、前記磁気抵抗効果層の前記トラック幅方向の両側に配置され、
前記各バイアス層は、軟磁性層を含むが該軟磁性層と交換結合する反強磁性層を含まないことを特徴とする磁気ヘッド。 - 前記各バイアス層の前記軟磁性層のＭＲハイト方向の幅に対する前記トラック幅方向の幅の比が、５以上であることを特徴とする請求項４又は５記載の磁気ヘッド。
- 前記軟磁性層の前記トラック幅方向の保磁力が６５０［Ｏｅ］以上であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の磁気ヘッド。
- 前記各バイアス層のＭＲハイト方向の幅が、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する膜面方向の有効領域の前記ＭＲハイト方向の幅と略同一であることを特徴とする請求項３乃至７のいずれかに記載の磁気ヘッド。
- 前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する膜面方向の有効領域が、前記磁気抵抗効果層において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる領域であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の磁気ヘッド。
- 前記磁気抵抗効果層は、前記フリー層の一方の面側に形成されたトンネルバリア層と、該トンネルバリア層の前記フリー層とは反対の側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記トンネルバリア層とは反対の側に形成されたピン層と、を含むことを特徴とする請求項９記載の磁気ヘッド。
- 磁気ヘッドと、該磁気ヘッドが先端部付近に搭載され前記磁気ヘッドを支持するサスペンションと、を備え、前記磁気ヘッドが請求項１乃至１０のいずれかに記載の磁気ヘッドであることを特徴とするヘッドサスペンションアセンブリ。
- 請求項１１記載のヘッドサスペンションアセンブリと、該アセンブリを支持するアーム部と、該アーム部を移動させて磁気ヘッドの位置決めを行うアクチュエータと、を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
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