JP2005251254A - 薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッドのウエハ、ヘッドジンバルアセンブリ、ハードディスク装置、および薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＣＩＰ型のＭＲ素子において、サイドローブの発生とリード層の直列抵抗の増加を抑える。
【解決手段】 薄膜磁気ヘッドは、ＭＲ素子２と、ＭＲ素子２にバイアス磁場を与える１対のバイアス層６と、媒体対向面から、バイアス層６の各々の少なくとも一部を覆って延び、ＭＲ素子２にセンス電流を供給する１対のリード層７とを有している。バイアス層６は、記録媒体のトラック幅方向にＭＲ素子２の両側側方に略対称形で延び、ＭＲ素子２との接合部において、ＭＲ素子２が記録媒体と対向する媒体対向面と垂直な方向にＭＲ素子２と略同じ長さで接合し、媒体対向面に沿った記録媒体のトラック幅方向を長辺とし、媒体対向面と垂直な方向を短辺とする仮想長方形の内側に包含され、かつ、仮想長方形のＭＲ素子２と接する辺と対向する辺に一部が接する形状を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み書きする薄膜磁気ヘッド、特にＣＩＰ構造の薄膜磁気ヘッドの構造および製造方法に関し、さらに薄膜磁気ヘッドのウエハ、薄膜磁気ヘッドを用いたヘッドジンバルアセンブリ、およびハードディスク装置に関する。

ハードディスクドライブの磁気記録の高密度化は、１００Ｇｂｐｓｉクラスの量産を目前とする段階にまで達している。このような高密度化に対応するため、再生素子としてＧＭＲ(Giant Magneto-resistive)膜を用いた磁気ヘッドが用いられている。とりわけ、スピンバルブ(ＳＶ)膜を用いたＧＭＲ素子は、記録媒体の記録を読み出すために素子に流されるセンス電流に対する抵抗変化が大きく、より高感度の磁気ヘッドを提供することができる。ここでＳＶ膜とは、磁化の方向が一方向に固定された強磁性膜（以下、ピンド層ということもある。）と、記録媒体が発生する外部磁界に応じて磁化の方向を変える強磁性膜（以下、フリー層ということもある。）との間に非磁性中間層を挟んで構成された積層膜である。ＳＶ膜では、フリー層の磁化方向は、ピンド層の磁化方向に対して、外部磁界に応じて相対角度をなし、相対角度に応じて伝導電子のスピン依存散乱が変化して磁気抵抗変化が生じる。磁気ヘッドは、この磁気抵抗変化を検出して、記録媒体の磁気情報を読み取る。

現在、読み出し素子の主流は、膜面に平行にセンス電流を流すＣＩＰ(Current in Plane)-ＧＭＲ素子である。最近では、更なる高記録密度化に対応するため、膜面に垂直にセンス電流を流すＣＰＰ(Current Perpendicular to the Plane)-ＧＭＲ素子や、ＴＭＲ(Tunnnel Magneto-resistance)膜を用いたＴＭＲ素子の開発も進められているが、今後もＣＩＰ-ＧＭＲ素子の重要性は変わらないと考えられている。

図１５には従来の薄膜磁気ヘッドの読み取り部の部分斜視図を示す。薄膜磁気ヘッド１０１は読み込み専用のヘッドでもよく、記録部をさらに有するＭＲ／インダクティブ複合ヘッドでもよい。ＭＲ素子１０２は、下部磁気シールド１０３と上部磁気シールド１０９との間に挟まれ、先端部が記録媒体Ｄと対向する位置に配置されている。また、ＭＲ素子１０２と下部磁気シールド１０３との間には下部絶縁層１０４が、ＭＲ素子１０２と上部磁気シールド１０９との間には上部絶縁層１０８が、各々設けられている（なお、ＭＲ素子１０２と上部絶縁層１０８とは、実際には図１５と異なり接触している）。記録媒体Ｄと対向する面は、以降、媒体対向面ＡＢＳと呼ぶこともある。ＭＲ素子１０２の側方には側方層１０５ａ、１０５ｂが設けられ、図１５中の黒線矢印に示すように、ＭＲ素子１０２の積層面に平行にセンス電流１２２が流れている。媒体対向面ＡＢＳの、ＭＲ素子１０２と対向する位置における記録媒体Ｄの磁界は、図１５中の白抜矢印に示す記録媒体Ｄの記録媒体移動方向Ｔへの移動につれて変化する。ＭＲ素子１０２は、この磁界の変化を、ＧＭＲ効果によって得られるセンス電流１２２の電気抵抗変化として検出することにより、記録媒体Ｄの各磁区に書き込まれた磁気情報を読み出すことができる。

図１６には、ＭＲ素子１０２の媒体対向面ＡＢＳ、すなわち、図１５中Ａ−Ａ方向から見た断面図を示す。ＭＲ素子１０２は、下部強磁性層１２１と、非磁性層１２２と、上部強磁性層１２３がこの順で積層されて形成され、これらの両側側方に側方層１０５ａ、１０５ｂが設けられている。そしてこれらの上に上部絶縁層１０８と上部磁気シールド１０９とがこの順で積層されている。

側方層１０５ａ、１０５ｂは、バイアス層１０６とリード層１０７とで構成され、さらに、バイアス層１０６は軟磁性層と反強磁性層とからなる（図示せず）。リード層１０７はセンス電流１２２を流す電極として機能し、上部に保護膜（図示せず）が設けられている場合もある。バイアス層１０６はＭＲ素子１０２にバイアス磁界を印加する。バイアス層１０６について、以下さらに詳細に説明する。

一般に、ＣＩＰ-ＧＭＲ素子をはじめとするＭＲ素子では、外部磁界の変化に対する抵抗変化が線形性を示すことが望ましく、そのために、ＭＲ素子にバイアス磁界を印加した状態で外部磁界を検出することが行われている。そして、従来のＭＲ素子では、バイアス磁界を印加する磁性体として、硬質磁性層が用いられてきた。ところで、記録媒体の高記録密度化を進めるには書き込み素子とＭＲ素子の狭トラック化が必要である。量産が近い１００Ｇｂｐｓｉクラスではフリー層の幅を１００ｎｍ程度にする必要があり、一層の微細加工技術が必要である。しかし、微細加工技術にも限界があり、歩留まりの悪化を招く可能性がある。そのような状況の中で、硬質磁性層を軟磁性層と反強磁性層との積層体に置換した交換バイアス(Exchange Bias)層を用いると、同じフリー層の幅に対して読み込み上の有効トラック幅を狭くでき、高記録密度化に有効であることが知られるようになってきた。その理由は必ずしも明らかではないが、軟磁性層を用いることによる一種のサイドシールド効果が働いていると考えられる。本明細書においてはバイアス層という場合、交換バイアス層を意味する。

バイアス層１０６とリード層１０７は略同一の平面形状で、バイアス層１０６を下方に、リード層１０７を上方にして積層され、図１５に側方層１０５ａ、１０５ｂとして示すように、媒体対向面ＡＢＳから深い位置まで形成されている。ここで、本明細書において、「深い」の言葉は、媒体対向面ＡＢＳと垂直な方向について用いられる。「高さ」についても同様である。このようにバイアス層１０６とリード層１０７とが深い位置まで形成されているのは、製造工程上の理由と、リード層１０７の直列抵抗の抑制のためである。すなわち、従来技術によってＭＲ素子をつくるには、まず、基板の全面に、下部強磁性層１２１と、非磁性層１２２と、上部強磁性層１２３とをこの順に積層した後、これらの層の一部をトラック幅ＴＷを隔てた１対のバイアス層１０６とリード層１０７とに置換する。その後レジストを形成し、下部強磁性層１２１、非磁性層１２２、および上部強磁性層１２３の、媒体対向面ＡＢＳからみて背面側を除去して、所定のＭＲ高さを有するＭＲ素子１０２を形成していた。このときリード層１０７が十分厚くないか、または、リード層１０７上に十分な厚さの保護層が存在しない場合、上部のリード層１０７がＭＲ素子１０２の近傍で削られてしまい、センス電流に対するリード層１０７の直列抵抗が増加し、感度が上がらなくなってしまう。そのため、リード層１０７を十分厚くするか、または、リード層１０７上に十分な厚さの保護層を、バイアス層１０６、リード層１０７と同時に形成し、リード層１０７がＭＲ素子１０２近傍で不必要に削られないように保護して、十分な断面積を確保できるようにしていた。この結果、同時に形成するバイアス層も、リード層１０７とほぼ同じコの字状で、深い位置まで形成されていた。

しかし、交換バイアス層を用いたＭＲ素子には以下の問題があった。薄膜磁気ヘッドの製造段階においては、性能確認のため各種の測定が行われる。その一つに擬似静特性テスト（ＱＳＴ：Quasi Static Test）がある。これは、ハードディスク装置としての最終組立て前に実際の使用環境を模擬して行うテストであり、具体的には、記録媒体の磁界の代わりに磁界発生手段で発生させた均一な磁界を外部から印加して、製造途中の磁気ヘッドの各種特性を測定、評価するものである。

ところが、このテストで印加される磁界は数万Ａ／ｍ（数１００Ｏｅ）と、製品が実環境で受ける磁界に比べて比較的大きなものである。そして、交換バイアス層は、硬質磁性層と比べて外部磁場に対して変動しやすい性質を有しており、このような強い磁界を受けると、部分的に磁化の方向が乱れ、ＭＲ素子に適正なバイアス磁界をかけることができなくなる。そして、この結果、実効トラック幅を拡大（悪化）させてしまう。

この点についてさらに詳細に説明する。実効トラック幅を評価するにはマイクロトラックプロファイル法と呼ばれる測定方法が用いられる。マイクロトラックプロファイル法では、まず、書き込まれたトラックに対してヘッドをオフトラック（トラック幅方向にずらすこと）させ、トラックの両側あるいは片側を消すことにより、書き込みトラック幅の約１／５〜１／１０の幅のトラック幅を形成する。次に、その狭いトラック上で再生ヘッドをオフトラックさせ、再生出力の変化を測定する。再生出力は、通常、図１７（ａ）に示すように、横軸にオフトラック量、縦軸に再生出力をとったときに、トラックセンターを頂点とする釣鐘状の形状になる。そして、その再生出力の半値幅に相当するオフトラック量を実効トラック幅とみなしている。

ところが、例えばＱＳＴによる大きな磁場を受けると、図１７（ｂ）のように、ピークがトラックセンターからずれるだけでなく、ピーク以外の位置に極大点を生じることがある。また、外部磁場はＱＳＴ以外にも様々な状況で受けることが考えられる。この極大点はサイドローブと呼ばれ、トラック幅方向の分解能の悪化を招き、ひいては実効トラック幅の増加につながる。そしてその結果、高記録密度化が阻害されることとなる。

サイドローブの発生を抑えるためには、バイアス層をなるべく細長い長方形状にすることが有効と考えられている。これは、バイアス層の形状異方性効果によって、深さ方向の強い磁場、主にＱＳＴによる磁場に対してバイアス層が安定化されるためであると考えられており、このような細長い形状のバイアス層は多数開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−３５１２０８号公報

しかし、従来の技術においては、リード層の直列抵抗を抑えるためにリード層を深い位置まで形成すると、バイアス層も同時に深い位置まで形成されてしまい、バイアス層を細長く形成することによるサイドローブの抑制は望めない。一方、サイドローブの問題を解決するためにバイアス層を細長く形成すると、リード層がＭＲ素子の近傍で削られてしまい、センス電流に対する直列抵抗が増えてしまう。

このように、従来技術においては、サイドローブの発生と、リード層の直列抵抗を抑えるという、相反する要求を満たすことのできる技術は開示されていなかった。しかしながら、今後の高記録密度化を達成するためには、この相反する要求にも対処していく必要がある。

本発明は、以上の状況に鑑みて、ＣＩＰ型のＭＲ素子において、サイドローブの発生と、リード層の直列抵抗の増加をともに抑え、高記録密度化に対応できる薄膜磁気ヘッドおよびその製作方法を提供するとともに、かかる薄膜磁気ヘッドを用いたヘッドジンバルアセンブリ、およびハードディスク装置等を提供することを目的とする。

本発明の薄膜磁気ヘッドは、外部磁界に対して磁化方向が固定された第１の強磁性層と、非磁性中間層と、外部磁界に対して磁化方向が変化する第２の磁性層とが積層され、積層面と略平行にセンス電流が流れるＭＲ素子と、ＭＲ素子にバイアス磁場を与える１対のバイアス層と、媒体対向面からバイアス層の各々の少なくとも一部を覆って延び、ＭＲ素子にセンス電流を供給する１対のリード層とを有している。バイアス層は、記録媒体のトラック幅方向にＭＲ素子の両側側方に略対称形で延び、ＭＲ素子との接合部において、ＭＲ素子が記録媒体と対向する媒体対向面と垂直な方向にＭＲ素子と略同じ長さで接合している。また、バイアス層は、媒体対向面に沿った記録媒体のトラック幅方向を長辺とし、媒体対向面と垂直な方向を短辺とする仮想長方形の内側に、仮想長方形のＭＲ素子と接する辺と対向する辺に一部が接して包含される形状を有している。

これによって、バイアス層はＭＲ素子とほぼ同じ高さの細長い形状に形成することが可能となり、形状異方性効果によってＭＲ素子に適切なバイアス磁界を印加することができ、一方、リード層は、バイアス層の上に深い位置まで十分な広がりをもって形成することが可能となり、リード層が絞られてセンス電流に対する抵抗が無用に増加することを避けられる。これらの効果によって薄膜磁気ヘッドの再生特性の向上が可能となる。

バイアス層は、軟磁性層と反強磁性層とを有する積層体であるように構成することができ、これによって、実効トラック幅を縮小して、高記録密度化を実現することができる。

バイアス層は、短辺の長さに対する長辺の長さの比が５倍以上である仮想長方形の内側に包含される形状を有するように構成することができ、これによって形状異方性効果を十分に発揮することができる。

また、バイアス層の媒体対向面の反対側に、バイアス層と接して絶縁層が形成され、リード層は、バイアス層と絶縁層の各々の少なくとも一部を覆っているようにしてもよい。

本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、外部磁界に対して磁化方向が固定された第１の強磁性層と、非磁性中間層と、外部磁界に対して磁化方向が変化する第２の磁性層とが積層され、積層面と略平行にセンス電流が流れるＭＲ素子を一部に含む少なくとも１つのセンター層をウエハ上に形成する工程と、センター層の各々の両側に、ＭＲ素子にバイアス磁場を与える１対のバイアス層を一部に含む１対の初期バイアス層を形成する工程を有している。さらに、センター層の各々の両側に、初期バイアス層の各々の少なくとも一部を覆って延び、ＭＲ素子に前記センス電流を供給する１対のリード層を含む１対の初期リード層を形成する工程と、ウエハと、センター層と、初期バイアス層と、初期リード層とを加工して、ＭＲ素子が媒体と対向する媒体対向面を露出させてＭＲ素子を形成し、１対のバイアス層を、記録媒体のトラック幅方向にＭＲ素子の両側側方に略対称形で延び、ＭＲ素子との接合部において、媒体対向面と垂直な方向にＭＲ素子と略同じ長さで接合し、媒体対向面に沿った記録媒体のトラック幅方向を長辺とし、媒体対向面と垂直な方向を短辺とする仮想長方形の内側に、仮想長方形のＭＲ素子と接する辺と対向する辺に一部が接して包含される形状を有するように形成し、１対のリード層を、媒体対向面からバイアス層の各々の少なくとも一部を覆って延びるように形成する工程を有している。

これによって、バイアス層とリード層とを別の工程で作ることが可能となり、バイアス層は細長い形状にして形状異方性効果によってＭＲ素子に適切なバイアス磁界を印加することができ、一方、リード層は、バイアス層の上に深い位置まで十分な広がりをもって形成することが可能となり、リード層が絞られてセンス電流に対する抵抗が無用に増加することを避けられる。これらの効果によって薄膜磁気ヘッドの再生特性の向上が可能となる。

初期バイアス層を形成する工程は、軟磁性層と反強磁性層とを含む積層体を形成する工程を有することができる。

バイアス層を形成する工程は、短辺の長さに対する前記長辺の長さの比が５倍以上であるような仮想長方形の内側に包含される形状を有するように形成する工程を含むことができる。

また、初期バイアス層の媒体対向面となる面の反対側に、初期バイアス層に接して絶縁層を形成する工程をさらに有してもよく、初期リード層を形成する工程は、初期バイアス層と絶縁層の各々の少なくとも一部を覆って延びるように形成する工程を有していてもよい。

本発明のウエハは、上述の薄膜磁気ヘッドの製造に用いる、少なくとも１つの薄膜磁気変換素子が設けられたウエハである。

本発明のヘッドジンバルアセンブリは、上述の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向して配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションとを有する。

本発明のハードディスク装置は、上述の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向して配置されるスライダと、スライダを支持するとともに記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを有する。

このように、本発明の薄膜磁気ヘッドは、バイアス層をＭＲ素子とほぼ同じ高さの細長い形状に形成されるため、形状異方性効果によってＭＲ素子に適切なバイアス磁界を印加することができ、一方、リード層は、バイアス層の上に深い位置まで十分な広がりをもって形成されるため、センス電流に対する抵抗の増加を回避できる。また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、かかる特徴を有する薄膜磁気ヘッドを確実かつ効率的に製造することができる。

以下、図面を用いて本発明の薄膜磁気ヘッドおよび製造方法について詳細に説明する。図１は、本発明の薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子の近傍を媒体対向面ＡＢＳ側から見た断面図である。薄膜磁気ヘッド１は読み込み専用のヘッドでもよく、記録部をさらに有するＭＲ／インダクティブ複合ヘッドでもよい。ＭＲ素子２は、下部強磁性層２１と、非磁性層２２と、上部強磁性層２３とがこの順で積層されて形成されており、下部磁気シールド３と下部絶縁層４とが積層された層の上に設けられている。ＭＲ素子２の両側側方にはバイアス層６とリード層７とが設けられている。下部磁気シールド３はNiFe、下部絶縁層４はAl₂O₃などが用いられる。

下部強磁性層２１は前述したピンド層であり、磁化の方向が記録媒体等の外部磁場に影響されず、一方向に固定された強磁性膜である。ピンド層は、Fe、Co、Ni等を主成分とする強磁性合金が用いられる。いわゆるシンセティックピンド層（磁性層である第１ピンド層と、非磁性金属層と、磁性層である第２ピンド層とがこの順で積層され、第１ピンド層と第２ピンド層とが反強磁性的に結合した積層構造のピンド層）を用いてもよい。非磁性層２２には一般的にCuが用いられる。上部強磁性層２３は前述したフリー層であり、記録媒体から発生する外部磁界に応じて磁化の方向を変える強磁性膜である。フリー層はCoFe、NiFe系などの合金を主体とする強磁性合金が用いられる。

バイアス層６は本実施形態においては軟磁性層６１と反強磁性層６２とがこの順に積層されて形成されているが、積層順は逆でもよい。バイアス層６はＭＲ素子２にバイアス磁界を印加する。軟磁性層６１には例えば、NiFe、CoFe等が、反強磁性層６２には例えばIrMn、RuRhMn、PtMn等が用いられる。

リード層７はＭＲ素子２にセンス電流２２を流す電極として機能する。リード層７には例えばAuCuが用いられ、上下をTa等からなる保護膜（図示せず）によって覆う構造とすることもできる。リード層７はＭＲ素子２とともに、上部絶縁層８と上部磁気シールド９とによって覆われている。上部絶縁層８はAl₂O₃、上部磁気シールド９はNiFeなどが用いられる。

図２は、薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子の近傍の平面図である。本図では、上部絶縁層８と上部磁気シールド９は図示していない。ＭＲ素子２は媒体対向面ＡＢＳに面しており、その背面は、所定のＭＲ高さ（以下、ＭＲＨという場合がある。）に形成されている。また、媒体対向面ＡＢＳに面する幅はトラック幅ＴＷを規定する。

バイアス層６は、媒体対向面ＡＢＳに面して、ＭＲ素子２を挟んで両側にほぼ対称形に形成された１対の細長い長方形であり、高さＢＨはＭＲＨと略同一であり、媒体対向面ＡＢＳに面する幅ＢＷは高さＢＨよりも大きい。高さＢＨに対する幅ＢＷの比は、形状異方性効果を得るために、５以上とすることが望ましい。

１対のリード層７は、トラック幅ＴＷを隔てて両側にほぼ対称形に形成され、媒体対向面ＡＢＳに面して２つのバイアス層６を各々覆い、さらに後方に延びている。すなわち、リード層の高さＬＨはバイアス層の高さＢＨより大きい。リード層７は本実施形態ではＭＲ素子２の上部を覆っていないが、一部を覆っていてもよく、この場合はリード層７の間隔はトラック幅ＴＷより狭いことになる。また、リード層７の間隔はトラック幅ＴＷより広くてもよい。

図２Ａは、同じく薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子の近傍の平面図である。バイアス層６の形状は以上述べたような長方形の形状に限られず、図２Ａに示すように、より一般化した形状をとることができる。すなわち、バイアス層６の形状は事実上形状異方性効果が期待できる細長状のものであればよく、必ずしも厳密な長方形形状である必要はない。例えば、図２Ａ（ａ）、（ｂ）に示すように、トラック幅方向を長辺とし、媒体対向面ＡＢＳと垂直な方向を短辺とする仮想長方形６５ａ、６５ｂの中に包含されるような形状であればよく、（ａ）のように全体が不規則な形状や、（ｂ）のように長方形の先端部が深い位置まで形成されているような形状など、任意の形状を用いることができる。ただし、この場合でも長方形の短辺Ｗ１に対する長辺Ｈ１の比（または短辺Ｗ２に対する長辺Ｈ２の比）は５以上とすることが望ましい。また、リード層は必ずしもバイアス層全体を覆っている必要はなく、例えば図２Ａ（ｃ）のように、リード層７ｃがバイアス層６ｃの一部を覆わないような構成も可能である。

図３は、図２のＡ−Ａ方向から見た薄膜磁気ヘッドの、バイアス層を含む断面図である。図２同様、上部絶縁層８と上部磁気シールド９は図示していない。バイアス層６は媒体対向面ＡＢＳの近傍にのみ形成されるため、上部を覆うリード層７はバイアス層６の部分だけ盛り上がり、その後方は低くなっている。

引き続いて、本薄膜磁気ヘッドの製造方法について、図４から７を用いて説明する。

まず、図４（ａ）に示す断面図のように、下部磁気シールド３、下部絶縁層４を例えばAl2O3・TiC（アルティック）からなる基板（図示せず）上に積層する。さらにＭＲ素子２を構成する下部強磁性層２１、非磁性層２２、上部強磁性層２３をこの順で下部絶縁層４を覆うように積層する。図４（ｂ）は図４（ａ）の平面図であって、このとき、上面全体は上部強磁性層２３で覆われている。なお、この時点における下部強磁性層２１、非磁性層２２、上部強磁性層２３をまとめてセンター層２４ということもある。

次に、元バイアス層６３を形成する。図５（ｂ）はこのときの平面図を、図５（ａ）は図５（ｂ）中、Ｘ−Ｘの位置での断面図を示す。図５（ｂ）に示す元バイアス層６３の位置をミリングしてセンター層２４を除去し、元バイアス層６３で置換する。このとき、両方の元バイアス層６３の間隔はトラック幅ＴＷに等しくなるよう調整される。この結果、図５（ｂ）に示すように、ＭＲ素子２の両側に深い位置まで元バイアス層６３が形成される（なお、この時点では図５（ｂ）中のレジスト層３１は形成されていない。）。また、元バイアス層６３は図５（ａ）に示すとおり、上部強磁性層２３より若干高く形成されるが、低く形成されてもよい。

次に、図５（ｂ）に示すように、細長い形状のレジスト層３１を形成し、ミリングで、レジスト層３１で保護されている部分を除く元バイアス層６３およびセンター層２４を除去する。図６（ｂ）はこのときの平面図を、図６（ａ）は図６（ｂ）中、Ｙ−Ｙの位置での断面図を示す。この結果、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、センター層２４の両側に細長い初期バイアス層６４が形成される。

次に、初期バイアス層６４を覆うように初期リード層７１を形成する。初期リード層７１は本実施形態ではセンター層２４の両側にトラック幅ＴＷの間隔で形成されるが、前述のとおりトラック幅ＴＷより狭くても広くてもよく、また、初期バイアス層６４の全部を覆わなくてもよい。図７（ｂ）はこのときの平面図を、図７（ａ）は図７（ｂ）中、Ｚ−Ｚの位置での断面図を示す。この結果、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、センター層２４の両側に、初期バイアス層６４を覆って、下部絶縁層４の上を延びる初期リード層７１が形成される。このように、元バイアス層６３および初期バイアス層６４を初期リード層７１とは別に先行して形成する点が本製造方法の特徴である。

この後、上部絶縁層８と上部磁気シールド９とを積層し、図１〜３に示した膜構成が完成する。さらに必要に応じて書き込みヘッド部（図示せず）を形成し、これらが多数形成されたウエハを切断し、機械加工によって媒体対向面ＡＢＳを形成する。これによって、初期バイアス層６４の高さがＭＲＨに等しく加工されてバイアス層６が形成され、初期リード層７１の一部がリード層７に加工される。

このように構成され、このような製造方法で製造された薄膜磁気ヘッド１においては、バイアス層６は細長い形状を有しており、形状異方性効果によってＭＲ素子２に対して均一なバイアス磁化をかけることができる。また、リード層７は、電気抵抗の増加を生じない十分な断面積を有するように、バイアス層６と独立の工程で作成されるため、十分なセンス電流２２を流すことができ、読み取り感度の増加にもつながる。

次に、本発明の実施例として、薄膜磁気ヘッドの性能を実際に試料を作成して確認した。まず、比較例として、背景技術で述べたプロセスおよび構造で薄膜磁気ヘッドを１００個作成した。本磁気ヘッドは、図１５に示したように、バイアス層が媒体対向面ＡＢＳから後方の深い位置まで形成されている。具体的な膜構成は表１に示す。次に、実施例として、本発明のプロセスで薄膜磁気ヘッドを１００個作成した。本磁気ヘッドは、図２、３に示したように、細長いバイアス層を有している。具体的な膜構成は表２に示す。両者とも基本的には同一の膜構成であるが、従来構造ではリード層の上に保護膜が形成されている点が異なる。また、両者ともトラック幅ＴＷ＝０．１μｍ、ＭＲＨ＝０．１μｍとし、実施例においてはバイアス層のトラック幅方向の幅ＢＷ＝１μｍとした。なお、表中、Ａ／Ｂ／Ｃなる記載は下方からＡ層、Ｂ層、Ｃ層の順に積層されていることを示し、組成式の右の数値は膜厚を示す。

サイドローブ発生率は、表１に示す従来構造では７５％、表２に示す本発明では４％であった。また、図８には、従来プロセスと本発明のプロセスで作った薄膜磁気ヘッドの、代表的なサイドローブ特性を示す。これより、本発明の薄膜磁気ヘッドはサイドローブ発生を有効に抑制できることが確認された。なお、サイドローブは、図８（ｂ）においてピーク信号の出力Ａに対するサイドローブの出力Ｂが１０％以上の場合に発生したものと定義した。

図９には本発明の第２の実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの断面図を示す。本実施形態では、バイアス層６の背面をアルミナ等の絶縁層１１で埋めてバイアス層６と接するようにして、その上からリード層７ａを積層している。絶縁層１１は元バイアス層６３をミリングして、初期バイアス層６４を形成した後、初期バイアス層６４の後方に成膜され、リフトオフ法によって、初期バイアス層６４と接するように形成される。このような構成とすることで、上部シールド層９をより平坦化することができるので、素子特性の安定化が図れる。

次に、上述した薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるウエハについて説明する。図１０はウエハの概念的な平面図である。ウエハ１００は複数の薄膜磁気変換素子集合体１０１に区画される。薄膜磁気変換素子集合体１０１は、少なくとも下部磁気シールド３から上部磁気シールド９までが積層された薄膜磁気変換素子１０２を含み、媒体対向面ＡＢＳを研磨加工する際の作業単位となる。薄膜磁気変換素子集合体１０１間および薄膜磁気変換素子１０２間には切断のための切り代（図示せず）が設けられている。

次に、本薄膜磁気ヘッドを用いたヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置について説明する。まず、図１１を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。ハードディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように配置される。スライダ２１０は、主に図１１における基板１およびオーバーコート層１７からなる基体２１１を備えている。基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、ハードディスクに対向するようになっている。この一面には、媒体対向面となるエアベアリング面２０が形成されている。ハードディスクが図１１におけるｚ方向に回転すると、ハードディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図１１におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図１１におけるｘ方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。スライダ２１０の空気流出側の端部（図１１における左下の端部）の近傍には、本発明の薄膜磁気ヘッド１００が形成されている。

次に、図１２を参照して、薄膜磁気ヘッドをヘッド素子として用いたヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、スライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２と、ロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、アーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。

ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。

図１２は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。

次に、図１３および図１４を参照して、薄膜磁気ヘッドをヘッド素子として用いたヘッドスタックアセンブリとハードディスク装置について説明する。図１３はハードディスク装置の要部を示す説明図、図１４はハードディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２の反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、ハードディスク装置に組み込まれる。ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。ハードディスク２６２毎に、ハードディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。

スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応し、スライダ２１０を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。

本ハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０をハードディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、ハードディスク２６２に情報を記録し、薄膜磁気ヘッドをヘッド素子として用いた再生ヘッドによって、ハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。

本発明の薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子の近傍を媒体対向面ＡＢＳから見た断面図である。 図１に示す薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子の近傍の平面図である。 図１に示す薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子の近傍の平面図である。 図１に示す薄膜磁気ヘッドのバイアス層を含む断面図である。 本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す説明図である。 本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す説明図である。 本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す説明図である。 本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す説明図である。 従来プロセスと本発明のプロセスで作った薄膜磁気ヘッドの、代表的なサイドローブ特性図である。 本発明の第２の実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの断面図である。 本発明の薄膜磁気ヘッドの製造に係るウエハの平面図である。 本発明の薄膜磁気ヘッドを組み込んだヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。 本発明の薄膜磁気ヘッドを組み込んだヘッドジンバルアセンブリを含むヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。 本発明の薄膜磁気ヘッドを組み込んだハードディスク装置の要部を示す説明図である。 本発明の薄膜磁気ヘッドを組み込んだハードディスク装置の平面図である。 従来の薄膜磁気ヘッドの一例を示す断面図である。 従来の薄膜磁気ヘッドの一例を示す断面図である。 従来の薄膜磁気ヘッドの一例を示す断面図である。

符号の説明

１ 薄膜磁気ヘッド
２ ＭＲ素子
２１ 下部強磁性層
２２ 非磁性層
２３ 上部強磁性層
２４ センター層
３ 下部磁気シールド
４ 下部絶縁層
６ バイアス層
６１ 軟磁性層
６２ 反強磁性層
６３ 元バイアス層
６４ 初期バイアス層
７ リード層
７１ 初期リード層
８ 上部絶縁層
９ 上部磁気シールド
ＡＢＳ 媒体対向面

Claims (11)

1. 外部磁界に対して磁化方向が固定された第１の強磁性層と、非磁性中間層と、前記外部磁界に対して磁化方向が変化する第２の磁性層とが積層され、積層面と略平行にセンス電流が流れるＭＲ素子と、
   記録媒体のトラック幅方向に前記ＭＲ素子の両側側方に略対称形で延び、前記ＭＲ素子との接合部において、前記ＭＲ素子が記録媒体と対向する媒体対向面と垂直な方向に前記ＭＲ素子と略同じ長さで接合し、前記媒体対向面に沿った該記録媒体のトラック幅方向を長辺とし、前記媒体対向面と垂直な方向を短辺とする仮想長方形の内側に、該仮想長方形の前記ＭＲ素子と接する辺と対向する辺に一部が接して包含される形状を有する、該ＭＲ素子にバイアス磁場を与える１対のバイアス層と、
   前記媒体対向面から、前記バイアス層の各々の少なくとも一部を覆って延び、前記ＭＲ素子に前記センス電流を供給する１対のリード層とを有する、薄膜磁気ヘッド。
2. 前記バイアス層は、軟磁性層と反強磁性層とを有する積層体である、請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
3. 前記バイアス層は、前記短辺の長さに対する前記長辺の長さの比が５倍以上である前記仮想長方形の内側に包含される形状を有する、請求項１または２に記載の薄膜磁気ヘッド。
4. 前記バイアス層の前記媒体対向面の反対側に、該バイアス層と接して絶縁層が形成され、前記リード層は、該バイアス層と該絶縁層の各々の少なくとも一部を覆っている、請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
5. 外部磁界に対して磁化方向が固定された第１の強磁性層と、非磁性中間層と、前記外部磁界に対して磁化方向が変化する第２の磁性層とが積層され、積層面と略平行にセンス電流が流れるＭＲ素子を一部に含む少なくとも１つのセンター層をウエハ上に形成する工程と、
   該センター層の各々の両側に、該ＭＲ素子にバイアス磁場を与える１対のバイアス層を一部に含む１対の初期バイアス層を形成する工程と、
   該センター層の各々の両側に、前記初期バイアス層の各々の少なくとも一部を覆って延び、前記ＭＲ素子に前記センス電流を供給する１対のリード層を含む１対の初期リード層を形成する工程と、
   前記ウエハと、前記センター層と、前記初期バイアス層と、前記初期リード層とを加工して、前記ＭＲ素子が媒体と対向する媒体対向面を露出させて前記ＭＲ素子を形成し、前記１対のバイアス層を、前記記録媒体のトラック幅方向に前記ＭＲ素子の両側側方に略対称形で延び、前記ＭＲ素子との接合部において、前記媒体対向面と垂直な方向に前記ＭＲ素子と略同じ長さで接合し、前記媒体対向面に沿った該記録媒体のトラック幅方向を長辺とし、前記媒体対向面と垂直な方向を短辺とする仮想長方形の内側に、該仮想長方形の前記ＭＲ素子と接する辺と対向する辺に一部が接して包含される形状を有するように形成し、１対のリード層を、前記媒体対向面から前記バイアス層の各々の少なくとも一部を覆って延びるように形成する工程とを有する、薄膜磁気ヘッドの製造方法。
6. 前記初期バイアス層を形成する工程は、軟磁性層と反強磁性層とを含む積層体を形成する工程を有する、請求項５に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
7. 前記バイアス層を形成する工程は、前記短辺の長さに対する前記長辺の長さの比が５倍以上であるような前記仮想長方形の内側に包含される形状を有するように形成する工程を含む、請求項５または６に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
8. 前記初期バイアス層の前記媒体対向面となる面の反対側に、該初期バイアス層に接して絶縁層を形成する工程をさらに有し、
   前記初期リード層を形成する工程は、該初期バイアス層と該絶縁層の各々の少なくとも一部を覆って延びるように形成する工程を有する、請求項５から７のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
9. 請求項１から４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドの製造に用いる、少なくとも１つの薄膜磁気変換素子が設けられたウエハ。
10. 請求項１から４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドを含み、前記記録媒体に対向して配置されるスライダと、
    前記スライダを弾性的に支持するサスペンションとを有するヘッドジンバルアセンブリ。
11. 請求項１から４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向して配置されるスライダと、
    前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを有するハードディスク装置。
    
    

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