JP2005259346A - Method for manufacturing magnetic head, head suspension assembly, and magnetic disk device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気ヘッドの製造方法、並びに、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。 The present invention relates to a method of manufacturing a magnetic head, a head suspension assembly, and a magnetic disk device.
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。 As the capacity of a hard disk drive (HDD) is reduced, a head with high sensitivity and high output is required. In response to this demand, the hard magneto-resistive head (GMR head), which is the current product, is undergoing hard improvement in characteristics, while the tunnel magnetoresistive head is expected to have a resistance change rate more than twice that of the GMR head. (TMR head) is also being developed vigorously.
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。 GMR heads and TMR heads generally have different head structures due to differences in the direction in which a sense current flows. In general, a CIP (Current In Plane) structure is a head structure that allows a sense current to flow parallel to the film surface, such as a GMR head, and a CPP (Current In Plane) head structure that allows a sense current to flow perpendicularly to the film surface, such as a TMR head. Perpendicular to Plane) structure. Since the CPP structure can use the magnetic shield itself as an electrode, the magnetic shield-element short circuit (insulation failure), which is a serious problem in narrowing the read gap of the CIP structure, does not occur essentially. Therefore, the CPP structure is very advantageous in increasing the recording density.
CPP構造のヘッドとしては、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(特許文献6)。 As a head having a CPP structure, in addition to a TMR head, for example, a CPP-GMR head having a CPP structure while using a spin valve film (including a specular type and a dual spin valve type magnetic multilayer film) as a magnetoresistive effect element. Is also known (Patent Document 6).
磁気ヘッドには、酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子を備えたものがある。例えば、TMRヘッドでは、磁気抵抗効果層の一部を構成するトンネルバリア層として、Al2O3などの酸化物層が用いられている(特許文献1,6)。また、CPP−GMRヘッドでは、センス電流のパスの面積を実効的に低減させるために、2つの層間に形成された絶縁領域中に部分的に金属領域を有する電流経路制御層として、薄い絶縁層などの酸化物層を含む場合がある(特許文献6)。
Some magnetic heads include a magnetoresistive effect element having a magnetoresistive effect layer including an oxide layer. For example, in the TMR head, an oxide layer such as Al 2 O 3 is used as a tunnel barrier layer constituting a part of the magnetoresistive effect layer (
ところで、磁気ヘッドでは、磁気抵抗効果素子の端面が磁気記録媒体に対向する側(すなわち、エアベアリング面(air bearing surface、以下「ABS」と略す。)側)に現れることから、磁気抵抗効果素子を構成する金属層の端面の腐食を防止する必要がある。また、ヘッドクラッシュや磁気記録媒体の損傷等を生じにくくするため、ABSの摺動性を高めておく必要がある。特に、CSS(コンタクト・スタート・ストップ)方式を採用した磁気ディスク装置では、駆動の開始時及び終了時にディスク表面に磁気ヘッドのABSが接することから、ABSが高い摺動性(低摩擦性)を持つことが要請される。そこで、従来から、前述した耐腐食性と摺動性を高めるために、ABSには保護膜が形成され、この保護膜によって磁気抵抗効果素子のABS側の端面が覆われている。この保護膜としては、一般的に、DLC(Diamond-Like-Carbon)膜が用いられている(特許文献1〜6)。
By the way, in the magnetic head, the end face of the magnetoresistive effect element appears on the side facing the magnetic recording medium (that is, the air bearing surface (hereinafter referred to as “ABS”) side). It is necessary to prevent corrosion of the end face of the metal layer that constitutes. Also, it is necessary to improve the slidability of the ABS in order to make it difficult to cause head crashes and damage to the magnetic recording medium. In particular, in a magnetic disk apparatus that employs a CSS (contact start / stop) system, the ABS of the magnetic head contacts the disk surface at the start and end of driving, so the ABS has high slidability (low friction). It is requested to have. Therefore, conventionally, in order to improve the above-described corrosion resistance and slidability, a protective film is formed on the ABS, and the end face on the ABS side of the magnetoresistive effect element is covered with this protective film. As this protective film, a DLC (Diamond-Like-Carbon) film is generally used (
特許文献1,2には、保護膜としてのDLC膜の下地層として、接着層として作用させるべく、シリコン膜又は酸化シリコン膜を用いる点が開示されている。特許文献3,4には、保護膜としてのDLC膜の下地層として、接着層として作用させるべく、シリコン膜を用いる点が開示されている。また、特許文献5には、保護膜としてのDLC膜の下地層(特許文献5では、「中間層」と呼んでいる。)として、硬質炭素あるいはケイ素、ホウ素、チタン、アルミニウム及びこれらの炭化物、窒化物、酸化物の中から選ばれる、少なくとも1種類以上からなる層を用いる点が開示されている。さらに、特許文献5には、DLC膜の下地層の形成にスパッタ法を用いる点が開示され、そのスパッタするターゲットとスパッタガスについては、(i)形成しようとする単体や化合物そのものの板とアルゴンガスを用いる方法と、(ii)形成しようとする下地層が炭化物、窒化物、酸化物の場合には、単体の板と各々炭化水素ガス、アンモニアガス、酸素ガスを用いる方法とがあり、いずれの方法を用いても良い旨が開示されている。
本発明者の研究の結果、例えばTMRヘッドのように、酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドでは、ABSに形成された保護膜の下地層として例えばシリコン膜を用いた場合、当該磁気ヘッドを高温環境下に置くと、その前後で磁気抵抗効果素子の抵抗値が比較的大きく変化してしまい、高温環境に対する特性の安定性が低いことが判明した。 As a result of the inventor's research, in a magnetic head having a magnetoresistive effect element having a magnetoresistive effect layer including an oxide layer, such as a TMR head, for example, silicon as an underlayer of a protective film formed on the ABS When a film was used, it was found that when the magnetic head was placed in a high temperature environment, the resistance value of the magnetoresistive element changed relatively greatly before and after that, and the stability of the characteristics against the high temperature environment was low.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドでありながら、高温環境下に置かれてもその前後で磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化が少なく、高温環境に対する特性の安定性の高い磁気ヘッドの製造方法、並びに、このような磁気ヘッド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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is a magnetic head including a magnetoresistive effect element having a magnetoresistive effect layer including an oxide layer, and even before and after being placed in a high temperature environment. And a method of manufacturing a magnetic head having a small change in the resistance value of the magnetoresistive effect element and high stability in characteristics against a high temperature environment, and a head suspension assembly and a magnetic disk apparatus using such a magnetic head. Objective.
本発明者の更なる研究の結果、酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドにおいて、ABSに形成された保護膜の下地層として例えばシリコン膜を用いた場合、当該磁気ヘッドを高温環境下に置くと、その前後で磁気抵抗効果素子の抵抗値が比較的大きく変化する原因が、次の通りであると考えられることが判明した。すなわち、当該磁気ヘッドを高温環境下に置くと、磁気抵抗効果層の一部を構成する酸化物層中に存在していた酸素が前記下地層へ移動してしまい、それにより前記酸化物層中の酸素が少なくなって前記酸化物層の抵抗値が低下し、その結果、磁気抵抗効果素子全体の抵抗値が低下することで、磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化が比較的大きくなっているものと考えられる。 As a result of further research by the present inventors, in a magnetic head including a magnetoresistive effect element having a magnetoresistive effect layer including an oxide layer, for example, when a silicon film is used as a base layer of a protective film formed on an ABS It has been found that the reason why the resistance value of the magnetoresistive element changes relatively greatly before and after the magnetic head is placed in a high temperature environment is as follows. That is, when the magnetic head is placed in a high temperature environment, oxygen present in the oxide layer constituting a part of the magnetoresistive effect layer moves to the underlayer, and thereby, in the oxide layer. As a result, the resistance value of the oxide layer is decreased, and as a result, the resistance value of the entire magnetoresistive element is decreased, so that the change in the resistance value of the magnetoresistive element is relatively large. It is considered a thing.
そこで、本発明者は、保護膜の下地層が酸化物でない材料である場合、保護膜の下地層と磁気抵抗効果層を構成する酸化物層との間において、金属又は半導体の酸化物で構成された層を、磁気抵抗効果層を構成する酸化物層と接するように介在させれば、当該磁気ヘッドを高温環境下に置いても、磁気抵抗効果層を構成する酸化物層中に存在する酸素が当該酸化物層から出て行き難くなって当該酸化物層内に留まると考えた。これは、金属又は半導体の酸化物は、当該金属又は半導体が既に酸素と結合しており酸素の結合先が少ないためである。さらに、本発明者は、このように、当該磁気ヘッドを高温環境下に置いても、磁気抵抗効果層を構成する酸化物層中に存在する酸素が当該酸化物層内に留まることから、当該酸化物層の抵抗値がさほど低下せずに、磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化が少なくなると、考えた。そして、後述するように、本発明者は、このことを実験的に確認した。 Therefore, the present inventor, in the case where the underlayer of the protective film is a material that is not an oxide, is composed of a metal or semiconductor oxide between the underlayer of the protective film and the oxide layer that constitutes the magnetoresistive effect layer. If the formed layer is interposed so as to be in contact with the oxide layer constituting the magnetoresistive effect layer, it exists in the oxide layer constituting the magnetoresistive effect layer even when the magnetic head is placed in a high temperature environment. It was thought that oxygen would not easily get out of the oxide layer and stay in the oxide layer. This is because a metal or semiconductor oxide is already bonded to oxygen and has few oxygen bonds. Further, the present inventor, as described above, even when the magnetic head is placed in a high temperature environment, oxygen present in the oxide layer constituting the magnetoresistive effect layer remains in the oxide layer. It was considered that the change in the resistance value of the magnetoresistive effect element would decrease without the resistance value of the oxide layer decreasing so much. As will be described later, the present inventors have confirmed this experimentally.
ここでは、前記課題を解決する技術手段として、下記第1乃至第16の態様を提示する。なお、下記第11の態様が請求項1に係る発明に相当し、下記第12の態様が請求項2に係る発明に相当している。
第1の態様による磁気ヘッドは、基体と、前記基体の一方の面側に形成され酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に対向する側の前記基体の面の少なくとも一部及び前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の端面の上に、形成された保護膜及びその下地層と、を備え、前記磁気記録媒体に対向する側の前記酸化物層の端面は、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面の一部を形成し、前記下地層と前記磁気抵抗効果素子の前記端面との間に、少なくとも前記酸化物層の前記端面を覆うように1つ以上の層が介在され、前記下地層は酸化物でない材料で構成され、前記1つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の層は、金属又は半導体の酸化物で構成されたものである。
Here, the following first to sixteenth aspects are presented as technical means for solving the above-described problems. The following eleventh aspect corresponds to the invention according to
A magnetic head according to a first aspect includes a base, a magnetoresistive effect element having a magnetoresistive effect layer formed on one surface of the base and including an oxide layer, and the base on the side facing the magnetic recording medium. A protective film formed on at least a part of the surface and the end surface of the magnetoresistive element on the side facing the magnetic recording medium, and an underlayer thereof, and the side on the side facing the magnetic recording medium The end face of the oxide layer forms a part of the end face of the magnetoresistive effect element on the side facing the magnetic recording medium, and is at least between the underlayer and the end face of the magnetoresistive effect element One or more layers are interposed so as to cover the end face of the oxide layer, the underlayer is made of a material that is not an oxide, and the end face of the magnetoresistive effect element is the most of the one or more layers. Side layer is a metal or semiconductor oxidation In those that are configured.
この第1の態様によれば、前述した知見に従い、酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子を備えているにも拘わらず、高温環境下に置かれてもその前後で磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化が少なくなり、高温環境に対する特性の安定性が高まる。 According to the first aspect, in accordance with the above-described knowledge, even if the magnetoresistive effect element having the magnetoresistive effect layer including the oxide layer is provided, the magnetism is maintained before and after being placed in a high temperature environment. The change in resistance value of the resistance effect element is reduced, and the stability of characteristics against a high temperature environment is increased.
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、前記磁気抵抗効果層は、トンネルバリア層と、該トンネルバリア層の一方の面側に形成されたフリー層と、前記トンネルバリア層の他方の面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、を含み、前記酸化物層が前記トンネルバリア層であるものである。この第2の態様は、前記第1の態様をTMRヘッドに適用した例である。 The magnetic head according to a second aspect is the magnetic head according to the first aspect, wherein the magnetoresistive layer includes a tunnel barrier layer, a free layer formed on one surface side of the tunnel barrier layer, and the tunnel barrier layer. A pinned layer formed on the other surface side, and a pinned layer formed on a side of the pinned layer opposite to the tunnel barrier layer, wherein the oxide layer is the tunnel barrier layer. . The second aspect is an example in which the first aspect is applied to a TMR head.
第3の態様による磁気ヘッドは、前記第1の態様において、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する有効領域が、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り、前記磁気抵抗効果層は、非磁性金属層と、前記非磁性金属層の一方の面側に形成されたフリー層と、前記非磁性金属層の他方の面側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記非磁性金属層とは反対の側に形成されたピン層と、少なくとも前記有効領域と実質的に重なる領域に渡って任意の2つの層間に形成された絶縁領域中に部分的に金属領域を有する電流経路制御層と、を含み、前記酸化物層が前記電流経路制御層であるものである。この第3の態様は、前記第1の態様をCPP−GMRヘッドに適用した例である。 A magnetic head according to a third aspect is the magnetic head according to the first aspect, wherein an effective region that is effectively involved in magnetic detection in the magnetoresistive effect layer has a current in a direction substantially perpendicular to the film surface in the magnetoresistive effect layer. The magnetoresistive layer is a non-magnetic metal layer, a free layer formed on one surface side of the non-magnetic metal layer, and the other surface side of the non-magnetic metal layer. A pinned layer, a pinned layer formed on the opposite side of the pinned layer from the nonmagnetic metal layer, and an insulating region formed between any two layers over at least a region substantially overlapping the effective region A current path control layer partially having a metal region therein, and the oxide layer is the current path control layer. The third aspect is an example in which the first aspect is applied to a CPP-GMR head.
第4の態様による磁気ヘッドは、前記第1乃至第3のいずれかの態様において、前記保護膜がDLC膜であるものである。この第4の態様は、保護膜の例を挙げたものであるが、前記第1乃至第3の態様では、保護膜は必ずしもDLC膜に限定されるものではない。 A magnetic head according to a fourth aspect is the magnetic head according to any one of the first to third aspects, wherein the protective film is a DLC film. The fourth aspect is an example of a protective film, but in the first to third aspects, the protective film is not necessarily limited to the DLC film.
第5の態様による磁気ヘッドは、前記第1乃至第4のいずれかの態様において、前記下地層がSi又はSiCからなるものである。この第5の態様は、前記下地層の例を挙げたものである。 The magnetic head according to a fifth aspect is the magnetic head according to any one of the first to fourth aspects, wherein the underlayer is made of Si or SiC. The fifth aspect is an example of the base layer.
第6の態様による磁気ヘッドは、前記第1乃至第5のいずれかの態様において、前記酸化物は、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及びWからなる群より選ばれた材料の酸化物であるものである。この第6の態様は、磁気抵抗効果層の一部を構成する酸化物層の端面と接する層を構成する酸化物の材料の好ましい例を挙げたものであるが、前記第1乃至第5の態様ではこれらの例に限定されるものではない。 The magnetic head according to a sixth aspect is the magnetic head according to any one of the first to fifth aspects, wherein the oxide is Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, Cu, Zn, Zr. Nb, Mo, Hf, Ta and W are oxides of a material selected from the group consisting of Nb, Mo, Hf, Ta and W. In the sixth aspect, preferred examples of the oxide material constituting the layer in contact with the end face of the oxide layer constituting a part of the magnetoresistive effect layer are given. The embodiment is not limited to these examples.
第7の態様による磁気ヘッドは、前記第1乃至第6のいずれかの態様において、前記磁気抵抗効果層は、前記酸化物層に隣接して積層された金属層を含み、前記磁気記録媒体に対向する側の前記金属層の端面は、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面の一部を形成し、前記1つ以上の層は、前記金属層の前記端面を覆うように形成され、前記1つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層は、前記酸化物層を構成する元素と同じ元素で構成され前記酸化物層の前記端面を覆う部分と、前記金属層を構成する金属と同じ金属の酸化物で構成され前記金属層の前記端面を覆う部分と、を含むものである。 A magnetic head according to a seventh aspect is the magnetic head according to any one of the first to sixth aspects, wherein the magnetoresistive effect layer includes a metal layer laminated adjacent to the oxide layer, and the magnetic recording medium includes: The end face of the metal layer on the opposite side forms part of the end face of the magnetoresistive effect element on the side facing the magnetic recording medium, and the one or more layers form the end face of the metal layer. The layer on the end face side of the magnetoresistive effect element that is formed so as to cover most of the one or more layers is composed of the same element as the element that constitutes the oxide layer. A portion that covers the end surface and a portion that is made of the same metal oxide as the metal that forms the metal layer and covers the end surface of the metal layer are included.
前記第1乃至第6の態様では、前記1つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層は、後述する第8及び第9の態様のように、製造時において、前記磁気抵抗効果素子を構成するべく形成された層とは別に、この層に対して外部から所定材料を付加することにより、構成したものでもよい。また、前記第1乃至第6の態様では、前記1つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層は、後述する第10の態様のように、製造時において、前記磁気抵抗効果素子を構成するべく形成された層自体の端部を酸化させることにより、構成したものでもよい。前記第7の態様による磁気ヘッドは、後者の磁気ヘッドの例を挙げたものである。 In the first to sixth aspects, the layer closest to the end face of the magnetoresistive effect element among the one or more layers is not manufactured as in the eighth and ninth aspects described later. In addition, in addition to the layer formed so as to constitute the magnetoresistive effect element, it may be constituted by adding a predetermined material from the outside to this layer. In the first to sixth aspects, the layer closest to the end face of the magnetoresistive effect element among the one or more layers is manufactured at the time of manufacture as in the tenth aspect described later. It may be configured by oxidizing the end of the layer itself formed to configure the magnetoresistive element. The magnetic head according to the seventh aspect is an example of the latter magnetic head.
第8の態様による磁気ヘッド製造方法は、前記第1乃至第6のいずれかの態様による磁気ヘッドを製造する製造方法であって、前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記1つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、前記段階は、金属又は半導体を成膜する第1の段階と、該第1の段階により成膜された前記金属又は半導体を酸化させる第2の段階と、を含むものである。 A magnetic head manufacturing method according to an eighth aspect is a manufacturing method for manufacturing a magnetic head according to any one of the first to sixth aspects, and is opposed to the magnetic recording medium before forming the protective film. Forming the layer closest to the end face of the magnetoresistive effect element among the one or more layers in a region including the end face of the magnetoresistive effect element on the side, the stage comprising: The method includes a first step of forming a metal or semiconductor film and a second step of oxidizing the metal or semiconductor film formed by the first step.
前記第2の段階における酸化は、大気中もしくは、制御された酸素雰囲気中に置いた自然酸化でもよいし、プラズマ酸化、ラジカル酸化、イオンビーム酸化、オゾンに晒すなどの強制酸化でもよい。この点は、後述する第11の態様についても同様である。 The oxidation in the second stage may be natural oxidation placed in the atmosphere or in a controlled oxygen atmosphere, or may be forced oxidation such as plasma oxidation, radical oxidation, ion beam oxidation, exposure to ozone, or the like. This also applies to the eleventh aspect described later.
前記第8の態様によれば、磁気抵抗効果素子の端面上に金属又は半導体を成膜した後に、当該金属又は半導体を酸化させるので、磁気抵抗効果素子の端面に過剰に酸素が付着してしまうような状況を防止することができる。磁気抵抗効果素子の端面に過剰に酸素が付着した場合、製造後の磁気ヘッドを高温環境下に置くと、当該過剰な酸素が磁気抵抗効果層を構成する酸化物層中へ移動し、それにより磁気抵抗効果素子の抵抗値が上昇することで当該抵抗値が比較的大きく変化してしまう。前記第8の態様によれば、磁気抵抗効果素子の端面に過剰に酸素が付着するのを防止することができるので、使用時に高温環境下に置かれても、磁気抵抗効果素子の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができるのみならず、磁気抵抗効果素子の抵抗値の上昇による抵抗値の変化も抑制することができる。 According to the eighth aspect, after the metal or semiconductor is deposited on the end face of the magnetoresistive element, the metal or semiconductor is oxidized, so that oxygen is excessively attached to the end face of the magnetoresistive element. Such a situation can be prevented. When excessive oxygen adheres to the end face of the magnetoresistive effect element, when the magnetic head after manufacture is placed in a high temperature environment, the excess oxygen moves into the oxide layer constituting the magnetoresistive effect layer. When the resistance value of the magnetoresistive element increases, the resistance value changes relatively large. According to the eighth aspect, since oxygen can be prevented from excessively adhering to the end face of the magnetoresistive effect element, the resistance value of the magnetoresistive effect element can be reduced even when placed in a high temperature environment during use. Not only can the change in the resistance value due to the decrease be suppressed, but also the change in the resistance value due to the increase in the resistance value of the magnetoresistive effect element can be suppressed.
第9の態様による磁気ヘッド製造方法は、前記第1乃至第6のいずれかの態様による磁気ヘッドを製造する製造方法であって、前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記1つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、前記段階は、金属又は半導体の酸化物をターゲットとして用い、プロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジション又はスパッタを行う段階を含むものである。 A magnetic head manufacturing method according to a ninth aspect is a manufacturing method for manufacturing a magnetic head according to any one of the first to sixth aspects, wherein the magnetic head faces the magnetic recording medium before forming the protective film. Forming the layer closest to the end face of the magnetoresistive effect element among the one or more layers in a region including the end face of the magnetoresistive effect element on the side, the stage comprising: The method includes a step of performing ion beam deposition or sputtering without using oxygen as a process gas using a metal or semiconductor oxide as a target.
この第9の態様によれば、金属又は半導体の酸化物をターゲットとして用いてプロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジション又はスパッタを行うことで、磁気抵抗効果層を構成する酸化物層の端面と接する層を形成するので、磁気抵抗効果素子の端面に過剰に酸素が付着してしまうような状況を防止することができる。したがって、前記第9の態様によれば、前記第8の態様と同様に、使用時に高温環境下に置かれても、磁気抵抗効果素子の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができるのみならず、磁気抵抗効果素子の抵抗値の上昇による抵抗値の変化も抑制することができる。また、前記第8の態様では、成膜後に酸化させる段階を要するのに対し、前記第9の態様では、酸化させるための特別な工程が不要となるため、製造が容易となりコストを低減することができる。 According to the ninth aspect, by performing ion beam deposition or sputtering without using oxygen as a process gas using a metal or semiconductor oxide as a target, the oxide layer constituting the magnetoresistive effect layer is formed. Since the layer in contact with the end face is formed, it is possible to prevent a situation where oxygen is excessively attached to the end face of the magnetoresistive element. Therefore, according to the ninth aspect, similarly to the eighth aspect, even when the device is placed in a high temperature environment during use, it is possible to suppress a change in resistance value due to a decrease in the resistance value of the magnetoresistive element. Not only can this be done, but also a change in resistance value due to an increase in the resistance value of the magnetoresistive effect element can be suppressed. The eighth aspect requires an oxidation step after film formation, whereas the ninth aspect eliminates the need for a special step for oxidation, thereby facilitating manufacturing and reducing costs. Can do.
なお、金属又は半導体の酸化物をターゲットとして用いたイオンビームデポジション又はスパッタを行うことで磁気抵抗効果素子の端面に接する層を形成する際には、磁気抵抗効果素子を構成する金属層間の電気的な短絡が生じないように当該層の絶縁性を高めるべく、プロセスガスとしてArガス等の希ガスのみならず酸素ガスも付加的に導入し、酸素リッチな状態で当該層を形成するのが、一般的である。ところが、このようにプロセスガスとして酸素ガスをも用いると、磁気抵抗効果素子の端面に過剰に酸素が付着してしまい、製造後の磁気ヘッドを高温環境下に置くと、当該過剰な酸素が磁気抵抗効果層を構成する酸化物層中へ移動し、それにより磁気抵抗効果素子の抵抗値が上昇することで当該抵抗値が比較的大きく変化してしまう。これに対し、前記第9の態様によれば、前述したように、このような事態が防止される。 When forming a layer in contact with the end face of the magnetoresistive effect element by performing ion beam deposition or sputtering using a metal or semiconductor oxide as a target, the electric current between the metal layers constituting the magnetoresistive effect element is determined. In order to improve the insulating properties of the layer so as to prevent a short circuit from occurring, not only a rare gas such as Ar gas but also oxygen gas is additionally introduced as a process gas to form the layer in an oxygen-rich state. Is common. However, when oxygen gas is also used as the process gas in this way, excessive oxygen adheres to the end face of the magnetoresistive effect element. When the manufactured magnetic head is placed in a high temperature environment, the excess oxygen is magnetized. The resistance value of the magnetoresistive effect element rises by moving into the oxide layer constituting the resistance effect layer, and the resistance value changes relatively greatly. On the other hand, according to the ninth aspect, as described above, such a situation is prevented.
第10の態様による磁気ヘッド製造方法は、前記第7の態様による磁気ヘッドを製造する方法であって、前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記1つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、前記段階は、前記磁気抵抗効果素子を構成するべく形成された層の端部を酸化させる段階を含むものである。 A magnetic head manufacturing method according to a tenth aspect is a method for manufacturing the magnetic head according to the seventh aspect, wherein the magnetoresistive element on the side facing the magnetic recording medium is formed before the protective film is formed. Forming the layer closest to the end face of the magnetoresistive effect element among the one or more layers in a region including the end face, wherein the stage constitutes the magnetoresistive effect element The step of oxidizing the edge of the layer formed to do so.
磁気抵抗効果素子を構成するべく形成された前記層の端部の酸化は、大気中もしくは、制御された酸素雰囲気中に置いた自然酸化でもよいし、プラズマ酸化、ラジカル酸化、イオンビーム酸化、オゾンに晒すなどの強制酸化でもよい。この点は、後述する第13の態様についても同様である。 The oxidation of the end of the layer formed to constitute the magnetoresistive effect element may be natural oxidation placed in the atmosphere or in a controlled oxygen atmosphere, or plasma oxidation, radical oxidation, ion beam oxidation, ozone Forced oxidation such as exposure to water may be used. This also applies to a thirteenth aspect described later.
前記第8及び第9の態様では、前記磁気抵抗効果素子を構成するべく形成された層とは別に、この層に対して外部から所定材料を付加することにより、最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を形成する。これに対し、前記第10の態様では、前記磁気抵抗効果素子を構成するべく形成された層自体の端部を酸化させることにより、最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を形成する。したがって、前記第10の態様では、外部から所定材料を付加する工程が不要となるので、製造が一層容易となりコストをより低減することができる。 In the eighth and ninth aspects, apart from the layer formed to constitute the magnetoresistive effect element, a predetermined material is added to the layer from the outside, so that the magnetoresistive effect element is most The layer on the end face side is formed. On the other hand, in the tenth aspect, the layer closest to the end face of the magnetoresistive element is formed by oxidizing the end of the layer itself formed to constitute the magnetoresistive element. To do. Therefore, in the tenth aspect, since a step of adding a predetermined material from the outside is not necessary, manufacturing is further facilitated and costs can be further reduced.
第11の態様による磁気ヘッド製造方法は、基体と、前記基体の一方の面側に形成され酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に対向する側の前記基体の面の少なくとも一部及び前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の端面の上に、形成された保護膜と、を備え、前記磁気記録媒体に対向する側の前記酸化物層の端面は、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面の一部を形成し、前記保護膜と前記磁気抵抗効果素子の前記端面との間に、少なくとも前記酸化物層の前記端面を覆うように1つ以上の層が介在され、前記1つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の層が金属又は半導体の酸化物からなる磁気ヘッドを製造する製造方法であって、前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記1つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、前記段階は、金属又は半導体を成膜する第1の段階と、該第1の段階により成膜された前記金属又は半導体を酸化させる第2の段階と、を含むものである。 A magnetic head manufacturing method according to an eleventh aspect includes a base, a magnetoresistive effect element having a magnetoresistive effect layer formed on one surface of the base and including an oxide layer, and the side facing the magnetic recording medium. A protective film formed on at least a part of the surface of the substrate and an end face of the magnetoresistive element on the side facing the magnetic recording medium, and the oxide on the side facing the magnetic recording medium An end face of the layer forms a part of the end face of the magnetoresistive effect element on the side facing the magnetic recording medium, and at least the oxide is provided between the protective film and the end face of the magnetoresistive effect element. A magnetic head in which one or more layers are interposed so as to cover the end face of the layer, and the layer closest to the end face of the magnetoresistive effect element among the one or more layers is made of a metal or semiconductor oxide. A manufacturing method for manufacturing Before forming the protective film, a region of the magnetoresistive effect element that is closest to the magnetoresistive effect element in the region including the end face of the magnetoresistive effect element on the side facing the magnetic recording medium is formed. Forming a layer on the side, the step comprising: a first step of depositing a metal or semiconductor; and a second step of oxidizing the metal or semiconductor deposited by the first step. And.
第12の態様による磁気ヘッド製造方法は、基体と、前記基体の一方の面側に形成され酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に対向する側の前記基体の面の少なくとも一部及び前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の端面の上に、形成された保護膜と、を備え、前記磁気記録媒体に対向する側の前記酸化物層の端面は、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面の一部を形成し、前記保護膜と前記磁気抵抗効果素子の前記端面との間に、少なくとも前記酸化物層の前記端面を覆うように1つ以上の層が介在され、前記1つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の層が金属又は半導体の酸化物からなる磁気ヘッドを製造する製造方法であって、前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記1つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、前記段階は、金属又は半導体の酸化物をターゲットとして用い、プロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジション又はスパッタを行う段階を含むものである。 A magnetic head manufacturing method according to a twelfth aspect includes a base, a magnetoresistive effect element having a magnetoresistive effect layer formed on one surface of the base and including an oxide layer, and the side facing the magnetic recording medium. A protective film formed on at least a part of the surface of the substrate and an end face of the magnetoresistive element on the side facing the magnetic recording medium, and the oxide on the side facing the magnetic recording medium An end face of the layer forms a part of the end face of the magnetoresistive effect element on the side facing the magnetic recording medium, and at least the oxide is provided between the protective film and the end face of the magnetoresistive effect element. A magnetic head in which one or more layers are interposed so as to cover the end face of the layer, and the layer closest to the end face of the magnetoresistive effect element among the one or more layers is made of a metal or semiconductor oxide. A manufacturing method for manufacturing Before forming the protective film, a region of the magnetoresistive effect element that is closest to the magnetoresistive effect element in the region including the end face of the magnetoresistive effect element on the side facing the magnetic recording medium is formed. Forming the layer on the side, the step comprising performing ion beam deposition or sputtering without using oxygen as a process gas using a metal or semiconductor oxide as a target.
第13の態様による磁気ヘッド製造方法は、基体と、前記基体の一方の面側に形成され互いに隣接して積層された酸化物層及び金属層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に対向する側の前記基体の面の少なくとも一部及び前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の端面の上に、形成された保護膜と、を備え、前記磁気記録媒体に対向する側の前記酸化物層及び前記金属層の端面は、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面の一部を形成し、前記保護膜と前記磁気抵抗効果素子の前記端面との間に、少なくとも前記酸化物層及び前記金属層の前記端面を覆うように1つ以上の層が介在され、前記1つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の層は、金属又は半導体の酸化物からなり、前記1つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層は、前記酸化物層を構成する元素と同じ元素で構成され前記酸化物層の前記端面を覆う部分と、前記金属層を構成する金属と同じ金属の酸化物で構成され前記金属層の前記端面を覆う部分と、を含む磁気ヘッドを製造する製造方法であって、前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記1つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、前記段階は、前記磁気抵抗効果素子を構成するべく形成された層の端部を酸化させる段階を含むものである。 A magnetic head manufacturing method according to a thirteenth aspect includes a base, and a magnetoresistive effect element having a magnetoresistive effect layer including an oxide layer and a metal layer formed on one side of the base and stacked adjacent to each other. A protective film formed on at least a part of the surface of the base on the side facing the magnetic recording medium and on the end surface of the magnetoresistive effect element on the side facing the magnetic recording medium. End surfaces of the oxide layer and the metal layer facing the recording medium form a part of the end surface of the magnetoresistive effect element facing the magnetic recording medium, and the protective film and the magnetoresistive element One or more layers are interposed between the end face of the effect element so as to cover at least the end face of the oxide layer and the metal layer, and the magnetoresistive effect element is the most of the one or more layers. The layer on the side of the end face is gold Alternatively, the oxide layer is made of a semiconductor oxide, and the layer on the end face side of the magnetoresistive effect element that is closest to the magnetoresistive element is composed of the same element as the element that forms the oxide layer. A manufacturing method for manufacturing a magnetic head, comprising: a portion that covers the end surface of a layer; and a portion that is made of an oxide of the same metal as the metal that forms the metal layer and covers the end surface of the metal layer, Before forming the protective film, in the region including the end face of the magnetoresistive effect element on the side facing the magnetic recording medium, the end face side of the magnetoresistive effect element closest to the one or more layers. Forming the layer, wherein the step includes oxidizing the end of the layer formed to form the magnetoresistive element.
前記第11乃至第13の態様による製造方法は、前記第8乃至第10の態様による製造方法とそれぞれ基本的に同様であるが、前記第8乃至第10の態様により製造される磁気ヘッドが、磁気抵抗効果素子の端面に接する層の他に保護膜の下地層を含んでいるのに対し、前記第11乃至第13の態様により製造される磁気ヘッドは、磁気抵抗効果素子の端面に接する層の他に保護膜の下地層を含んでいてもよいし、磁気抵抗効果素子の端面に接する層自体が保護膜の下地層でもよい。 The manufacturing methods according to the eleventh to thirteenth aspects are basically the same as the manufacturing methods according to the eighth to tenth aspects, respectively. However, the magnetic head manufactured according to the eighth to tenth aspects includes: The magnetic head manufactured according to the eleventh to thirteenth aspects includes a layer in contact with the end face of the magnetoresistive effect element, whereas the underlayer of the protective film is included in addition to the layer in contact with the end face of the magnetoresistive effect element. In addition to this, a base layer of the protective film may be included, or the layer itself in contact with the end face of the magnetoresistive effect element may be the base layer of the protective film.
磁気抵抗効果素子の端面に接する層自体が保護膜の下地層でも、この層が金属又は半導体の酸化物で構成されることで、前述した知見からわかるように、前記第5の態様による磁気ヘッドと同様に、使用時に高温環境下に置かれても、磁気抵抗効果素子の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができる。したがって、例えば、前記特許文献1に開示されているような、保護膜の下地層を磁気抵抗効果素子の端面に接するように形成してこの下地層を酸化シリコン膜で構成した磁気ヘッドでは、そもそも、使用時に高温環境下に置かれても、磁気抵抗効果素子の抵抗値の低下による抵抗値の変化は抑制されている。
Even if the layer itself in contact with the end face of the magnetoresistive effect element is the underlayer of the protective film, this layer is made of a metal or a semiconductor oxide. Similarly to the above, even if the magnetoresistive element is placed in a high temperature environment at the time of use, it is possible to suppress a change in the resistance value due to a decrease in the resistance value of the magnetoresistive element. Therefore, for example, in a magnetic head in which the underlayer of the protective film is formed so as to be in contact with the end face of the magnetoresistive effect element and the underlayer is formed of a silicon oxide film as disclosed in
ところが、このような磁気ヘッドであっても、製造途中で磁気抵抗効果素子の端面に過剰に酸素が付着するような製造方法を採用してしまえば、製造後の磁気ヘッドを高温環境下に置くと、当該過剰な酸素が磁気抵抗効果層を構成する酸化物層中へ移動し、それにより磁気抵抗効果素子の抵抗値が上昇することで当該抵抗値が比較的大きく変化してしまう。 However, even in such a magnetic head, if a manufacturing method in which oxygen is excessively attached to the end face of the magnetoresistive element during the manufacturing process is employed, the manufactured magnetic head is placed in a high temperature environment. Then, the excessive oxygen moves into the oxide layer constituting the magnetoresistive effect layer, and as a result, the resistance value of the magnetoresistive effect element increases, so that the resistance value changes relatively greatly.
これに対し、前記第11乃至第13の態様によれば、前記第8乃至第10の態様とそれぞれ基本的に同様の製造方法が採用されているので、磁気抵抗効果素子の端面に過剰に酸素が付着するのを防止することができ、製造後の磁気ヘッドが高温環境下に置かれても、磁気抵抗効果素子の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができるのみならず、磁気抵抗効果素子の抵抗値の上昇による抵抗値の変化も抑制することができる。 On the other hand, according to the eleventh to thirteenth aspects, basically the same manufacturing methods as those of the eighth to tenth aspects are adopted, so that oxygen is excessively applied to the end face of the magnetoresistive element. Can be prevented, and even if the manufactured magnetic head is placed in a high temperature environment, not only can the change in resistance value due to a decrease in the resistance value of the magnetoresistive effect element be suppressed, A change in the resistance value due to an increase in the resistance value of the magnetoresistive element can also be suppressed.
第14の態様による磁気ヘッド製造方法は、前記第8乃至第13のいずれかの態様において、前記保護膜の形成後に、当該保護膜が形成された部材に熱処理を施す段階を備えたものである。この熱処理は、当該磁気ヘッドの実使用環境上限以上の温度で行うことが好ましい。 According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a magnetic head manufacturing method according to any one of the eighth to thirteenth aspects, comprising the step of performing a heat treatment on the member on which the protective film is formed after the formation of the protective film. . This heat treatment is preferably performed at a temperature equal to or higher than the upper limit of the actual use environment of the magnetic head.
この第14の態様では、予め積極的に熱処理が行われるので、実使用時に、例えば実使用の温度範囲において、磁気抵抗効果素子を構成する酸化物層に対する酸素の出入りがより抑えられ、当該磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化がより少なくなる。 In the fourteenth aspect, since the heat treatment is positively performed in advance, oxygen entry / exit to the oxide layer constituting the magnetoresistive element is further suppressed during actual use, for example, in the temperature range of actual use, and the magnetic field is reduced. The change in the resistance value of the resistive element is reduced.
第15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7のいずれかの態様による磁気ヘッドであるかあるいは前記第11乃至第14のいずれかの態様による製造方法により製造された磁気ヘッドであるものである。 A head suspension assembly according to a fifteenth aspect includes a magnetic head, and a suspension that supports the magnetic head, the magnetic head being mounted in the vicinity of a tip portion, wherein the magnetic head is one of the first to seventh aspects. The magnetic head according to the aspect or the magnetic head manufactured by the manufacturing method according to any one of the eleventh to fourteenth aspects.
この第15の態様によるヘッドサスペンションアセンブリは、前記第1乃至第7のいずれかの態様による磁気ヘッドであるかあるいは前記第11乃至第14のいずれかの態様による製造方法により製造された磁気ヘッドが用いられているので、高温環境に対する特性の安定性の高い磁気ディスク装置等を得ることができる。 The head suspension assembly according to the fifteenth aspect is the magnetic head according to any one of the first to seventh aspects, or the magnetic head manufactured by the manufacturing method according to any one of the eleventh to fourteenth aspects. Since it is used, it is possible to obtain a magnetic disk device or the like having high stability in characteristics against a high temperature environment.
第16の態様による磁気ディスク装置は、前記第15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。 A magnetic disk apparatus according to a sixteenth aspect includes the head suspension assembly according to the fifteenth aspect, an arm portion that supports the assembly, and an actuator that moves the arm portion to position the magnetic head. It is.
この第16の態様によれば、前記第15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、高温環境に対する特性の安定性が高まる。 According to the sixteenth aspect, since the head suspension assembly according to the fifteenth aspect is used, stability of characteristics against a high temperature environment is improved.
以上説明したように、本発明によれば、酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドでありながら、高温環境下に置かれてもその前後で磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化が少なく、高温環境に対する特性の安定性の高い磁気ヘッドの製造方法、並びに、このような磁気ヘッド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。 As described above, according to the present invention, a magnetoresistive effect including a magnetoresistive element having a magnetoresistive effect layer including an oxide layer can be obtained before and after being placed in a high temperature environment. It is possible to provide a method of manufacturing a magnetic head with little change in the resistance value of the element and high stability in characteristics against a high temperature environment, and a head suspension assembly and a magnetic disk apparatus using such a magnetic head.
以下、本発明による磁気ヘッドの製造方法、並びに、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。 A magnetic head manufacturing method, a head suspension assembly, and a magnetic disk apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1の磁気ヘッド] [First magnetic head]
図1は、第1の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。理解を容易にするため、図1乃至図5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。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。
FIG. 1 is a schematic perspective view schematically showing the first magnetic head. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view schematically showing portions of the
第1の磁気ヘッドは、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、保護膜4a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、例えば、TMR素子2のみを備えていてもよい。また、第1の磁気ヘッドでは、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。
As shown in FIG. 1, the first magnetic head includes a
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。本発明による製造方法により製造される磁気ヘッドは、いずれのタイプのスライダを有していてもよい。
The
第1の磁気ヘッドでは、保護膜4aはレール部11,12の表面にのみ設けられ、保護膜4aの表面がABSを構成している。もっとも、保護膜4a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。この保護膜4aについては、後に詳述する。
In the first magnetic head, the
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。
As shown in FIG. 1, the
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。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
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電極21と、下部電極21の上側(基体15と反対側)に形成された上部電極31と、電極21,31間に下部電極21側から順に積層された、下部金属層22、ピン層24、ピンド層25、トンネルバリア層26、フリー層27、保護膜となる上部金属層(キャップ層)28、及び、上部電極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。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
第1の磁気ヘッドでは、下部電極21及び上部電極31は、下部磁気シールド及び上部磁気シールドとしてそれぞれ兼用されている。電極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、これらの電極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、下部電極21及び上部電極31とは別に、下部磁気シールド及び上部磁気シールドを設けてもよいことは、言うまでもない。
In the first magnetic head, the
下部金属層22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。本例では、下部金属層22は、電極21上に広く延在しているが、磁気抵抗効果層の部分のみに形成してもよい。
The
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、第1の磁気ヘッドでは、下部電極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、下部電極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、上部金属層28をピン層24に接するように形成してもよい。トンネルバリア層26は、例えば、Al2O3、NiO、GdO、MgO、Ta2O5、MoO2、TiO2又はWO2などの酸化物で形成され、酸化物層を構成している。
The pinned
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。
For example, the
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(電極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。
The
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付与する縦バイアス層(磁区制御層)32が形成されている。縦バイアス層32は、例えば、Cr/CoPt(コバルト白金合金)、Cr/CoCrPt(コバルトクロム白金合金)、TiW/CoPt、TiW/CoCrPtなどの硬磁性材料で形成される。あるいは、縦バイアス層32は、例えば、軟磁性層と反強磁性層を積層し交換結合を使った層でもよい。縦バイアス層32の下側には、絶縁層34が形成されている。絶縁層34は、縦バイアス層32と層24〜28の+Z側及び−Z側の端面との間にも介在し、層24〜28が縦バイアス層32によって電気的に短絡しないようになっている。また、層32,34が形成されていない領域には、下部金属層22と上部金属層29間において、絶縁層30が形成されている。絶縁層30は、層24〜28の−Y側の端面を覆っている。絶縁層34,30は、Al2O3又はSiO2等で構成されている。もっとも、絶縁層34,30の両方又はいずれか一方を、AlNなどの窒化物等で構成してもよい。
As shown in FIGS. 3 and 5, longitudinal bias layers (magnetic domain control layers) 32 for applying a bias magnetic field for magnetic domain control to the
なお、層24〜28は実質的にちょうど重なっており、これらの重なり領域が、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有効領域(第1の磁気ヘッドでは、磁気抵抗効果層において膜面の略々垂直な方向に電流が流れる領域)となっている。
It should be noted that the
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電極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、FeN、FeCo又はCoFeNi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電極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の上部電極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。
As shown in FIGS. 2 and 3, the inductive
前述した保護膜4aは、図1乃至図4に示すように、各層16,21,22,24〜29,31,32,34,36,40のABS側の端面及びセラミック基体15のABS側の面を、下地層4b及び層4cを介して覆うように形成されている。ここでは、説明の便宜上、層4cを変化低減層と呼ぶ。下地層4bは保護膜4aの直下に形成され、変化低減層4cは、下地層4bと各層16,21,22,24〜29,31,32,34,36,40のABS側の端面及びセラミック基体15のABS側の面との間に介在され、これらの面に接している。第1の磁気ヘッドでは、変化低減層4cは、保護膜4a及びその下地層4bとちょうど重なるように形成されているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、トンネルバリア層26のABS側の端面のみを覆う領域に形成してもよい。また、変化低減層4cと下地層4bとの間に、1つ以上の層を形成してもよい。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
第1の磁気ヘッドでは、保護膜4aとしてDLC膜が形成されているが、他の材料の膜を保護膜4aとして用いることも可能である。下地層4bは酸化物ではない材料で構成され、変化低減層4cは金属又は半導体の酸化物で構成されている。第1の磁気ヘッドでは、変化低減層4cはそのいずれの部分においても同一の材料で構成されている。具体的には、例えば、下地層4bはSi又はSiCで構成され、変化低減層4cは、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及びWからなる群より選ばれた材料の酸化物で構成される。
In the first magnetic head, the DLC film is formed as the
ここで、第1の磁気ヘッドと比較される比較例の磁気ヘッドについて、図7を参照して説明する。図7は、この比較例の磁気ヘッドの要部を模式的に示す拡大断面図であり、図4に対応している。図7において、図4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。 Here, the magnetic head of the comparative example compared with the first magnetic head will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an enlarged sectional view schematically showing the main part of the magnetic head of this comparative example, and corresponds to FIG. 7, elements that are the same as or correspond to those in FIG. 4 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.
図7に示す比較例による磁気ヘッドが前記第1の磁気ヘッドと異なる所は、変化低減層4cが形成されておらず、下地層4bが、各層16,21,22,24〜29,31,32,34,36,40のABS側の端面及びセラミック基体15のABS側の面に接している点のみである。この比較例では、下地層4bはSiで構成されている。
The magnetic head according to the comparative example shown in FIG. 7 is different from the first magnetic head in that the
この比較例による磁気ヘッドでは、当該磁気ヘッドを高温環境に置いた後のTMR素子2の抵抗値が、高温環境に置く前のTMR素子2の抵抗値に比べて、比較的大きく減少する。これに対して、前記第1の磁気ヘッドでは、当該磁気ヘッドを高温環境に置いた後のTMR素子2の抵抗値が、高温環境に置く前のTMR素子2の抵抗値に比べて、さほど変化しない。これらは、後述する実験により確認された。
In the magnetic head according to this comparative example, the resistance value of the
その理由は次の通りであると考えられる。すなわち、比較例による磁気ヘッドでは、酸素との結合能力の比較的高いSiからなる下地層4bが、酸化物層であるトンネルバリア層26のABS側の端面と接しているため、当該磁気ヘッドを高温環境下に置くと、図8に示すように、トンネルバリア層26中に存在していた酸素が下地層4bへ移動してしまい、それによりトンネルバリア層26中の酸素が少なくなってトンネルバリア層26の抵抗値が低下し、その結果、TMR素子2全体の抵抗値が低下することで、TMR素子2の抵抗値の変化が比較的大きくなっているものと考えられる。これに対し、前記第1の磁気ヘッドでは、既に酸素を結合している金属又は半導体(すなわち、金属又は半導体の酸化物)で構成された変化低減層4cがトンネルバリア層26のABS側の端面に接しているため、当該磁気ヘッドを高温環境下に置いても、図6に示すように、トンネルバリア層26中に存在している酸素がトンネルバリア層26から出て行き難くなってトンネルバリア層26内に留まることになり、トンネルバリア層26の抵抗値がさほど低下せずに、TMR素子2の抵抗値の変化が少なくなるものと考えられる。
The reason is considered as follows. That is, in the magnetic head according to the comparative example, the
なお、図6は、前記第1の磁気ヘッドの、高温環境下におけるトンネルバリア層26中の酸素の様子を模式的に示す図である。図8は、図7に示す比較例による磁気ヘッドの、高温環境下におけるトンネルバリア層26中の酸素の様子を模式的に示す図である。
FIG. 6 is a diagram schematically showing the state of oxygen in the
[第2の磁気ヘッド製造方法] [Second Magnetic Head Manufacturing Method]
本発明の一実施の形態である第2の磁気ヘッド製造方法について、説明する。この磁気ヘッド製造方法は、前記第1の磁気ヘッドを製造する方法である。 A second magnetic head manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described. This magnetic head manufacturing method is a method for manufacturing the first magnetic head.
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。
First, a wafer process is performed. That is, a
このウエハ工程の概要について、図9乃至図12を参照して説明する。図9乃至図12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9(a)、図10(a)、図11(a)及び図12(a)はそれぞれ概略平面図である。図9(b)は図9(a)中のC−D線に沿った概略断面図、図10(b)は図10(a)中のC−D線に沿った概略断面図、図11(b)は図11(a)中のE−F線に沿った概略断面図、図12(b)は図12(a)中のE−F線に沿った概略断面図である。なお、図10(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。
The outline of the wafer process will be described with reference to FIGS. 9 to 12 are diagrams schematically showing each process constituting the wafer process, and FIGS. 9A, 10A, 11A, and 12A are schematic plan views, respectively. It is. 9B is a schematic cross-sectional view taken along line CD in FIG. 9A, FIG. 10B is a schematic cross-sectional view taken along line CD in FIG. 10A, and FIG. FIG. 12B is a schematic cross-sectional view taken along line EF in FIG. 11A, and FIG. 12B is a schematic cross-sectional view taken along line EF in FIG. In FIG. 10A, TW indicates the track width defined by the
ウエハ工程では、まず、ウエハ101上に、下地層16、下部電極21、下部金属層22、ピン層24、ピンド層25、トンネルバリア層26、フリー層27及びキャップ層28を、順次積層する(図9)。このとき、下部電極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。その後、この状態の基板が一旦大気中に置かれる。このとき、キャップ層28の上面に酸化膜(図示せず)が形成されることになる。
In the wafer process, first, the
次に、第1のイオンミリングにより、ピン層24、ピンド層25、トンネルバリア層26、フリー層27、キャップ層28及びキャップ層28上の前記酸化膜を、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34及び縦バイアス層32を形成する(図10)。
Next, the pinned
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、ピン層24、ピンド層25、トンネルバリア層26、フリー層27、キャップ層28、キャップ層28の上面の前記酸化膜(図示せず)、絶縁層34及び縦バイアス層32を、部分的に除去してパターニングする。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11)。
Next, by the second ion milling, the pinned
次に、上部金属層29を形成するのと同じ真空装置内で、スパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行うことにより、キャップ層28の上面に形成された酸化膜を除去するクリーニングを行う。
Next, cleaning is performed to remove the oxide film formed on the upper surface of the
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、メッキ法等により上部電極31を形成する(図12)。
Thereafter, the
最後に、ライトギャップ層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。
Finally, a
このウエハ工程が完了したウエハ101を、図13(a)に示す。ただし、図13(a)では、ウエハ101に形成された要素は省略し、個々の磁気ヘッドの領域Rのみを示している。
FIG. 13A shows the
ウエハ工程の後に、図13(a)に示すウエハ101を切断して、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)102をダイヤモンドカッター等で切り出す。図13(b)はこのバー102を示している。このバー102の図13(b)のXZ平面に平行な上面はABS側の面であり、この面には、各層16,21,22,24〜29,31,32,34,36,40の端面などが現れ、また、図13(b)中のYZ平面に平行で手前に見えている面には図1中の電極5a〜5d等が現れるが、図13(b)ではそれらの図示は省略している。なお、図13は、ウエハ工程後のバー102の切り出し工程を模式的に示す概略斜視図である。
After the wafer process, the
次いで、図13(b)に示すバー102に対して、TMR素子2の高さ(MRハイト)等を規定するために、そのABS側にラッピング処理(機械的な研磨)を施す。この処理では、例えば、バー102を固定治具にセットして、定盤に押し当てダイヤモンド砥粒を含む懸濁液を滴下し、定盤を回転してABS側の面を研磨する。
Next, lapping (mechanical polishing) is performed on the ABS side of the
このラッピング処理後のバー102を図14に示す。図14は、ラッピング処理後のバー102を模式的に示す、XY平面と平行な面に沿った概略断面図である。図14に示すラッピング処理後のバー102のABS側の面(図14中の左側端面)には、通常、スメア(研磨時に生じた金属片など)が生ずる。ただし、図14では、そのスメアの図示を省略している。
FIG. 14 shows the
その後、前記スメアを除去するため、ラッピング処理後のバー102のABS側の面をエッチングする。このエッチングとして、例えば、スパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。ただし、前記スメアがTMR素子2の特性に影響しないレベルの場合は、上記エッチングは必ずしも必要ない。
Thereafter, in order to remove the smear, the ABS side surface of the
次に、バー102を一旦大気中に出した後に、最終的に変化低減層4cとなるべき金属又は半導体の層を成膜するのと同じ真空装置内で、表面酸化物層(バー102を一旦大気中に置くことによりABS側の面に形成された酸化物層)の除去及び表面清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。第2の磁気ヘッド製造方法では、このエッチングは、前記表面酸化物層を完全に除去するように行う。ただし、このエッチングは、前記表面酸化物層を完全には除去せずに前記表面酸化物層が残るように行ってもよい。この場合、後述する第4の磁気ヘッドと同様に、前記表面酸化物層が磁気抵抗効果素子のABS側の端面と接する層となる。
Next, after the
次いで、変化低減層4cとなるべき金属又は半導体(例えば、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta又はW)の層を、スパッタ法等により、バー102のABS側の面に成膜する。
Next, the metal or semiconductor (for example, Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, or W) to be the
その後、このバー102を大気中に置いて、バー102のABS側の面に成膜した金属又は半導体を自然酸化により酸化させることで、金属又は半導体の酸化物からなる変化低減層4cを形成する(図15)。
Thereafter, the
次に、下地層4b及び保護膜4cを成膜するのと同じ真空装置内で、表面清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。次いで、例えばSiからなる下地層4bをスパッタ法等により変化低減層4c上に成膜し、更に下地層4b上に、保護膜4aとしてのDLC膜をプラズマCVD法等により成膜する。
Next, dry etching such as sputter etching for cleaning the surface or ion beam etching is performed in the same vacuum apparatus in which the
その後、バー102のABS側の面のレール部11,12の領域以外の領域を選択的にエッチングして、レール部11,12を形成する。最後に、機械加工により切断してバー102を個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、図1乃至図5に示す前記第1の磁気ヘッドが完成する。
Thereafter, regions other than the
前記第1の磁気ヘッドであっても、製造途中でTMR素子2のABS側の端面に過剰に酸素が付着するような製造方法を採用してしまえば、製造後の磁気ヘッドを高温環境下に置くと、当該過剰な酸素がトンネルバリア層26中へ移動し、それによりTMR素子2の抵抗値が上昇することで当該抵抗値が比較的大きく変化してしまう。
Even in the case of the first magnetic head, if a manufacturing method in which oxygen is excessively adhered to the end surface on the ABS side of the
これに対し、前記第2の磁気ヘッド製造方法では、前述したように、TMR素子2のABS側の端面上に、変化低減層4cとなるべき金属又は半導体の層を成膜した後に、当該金属又は半導体の層を酸化させることで、変化低減層4cを形成するので、TMR素子2のABS側の端面に過剰に酸素が付着してしまうような状況を防止することができる。したがって、前記第2の磁気ヘッド製造方法により製造した磁気ヘッドでは、使用時に高温環境下に置かれても、TMR素子2の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができるのみならず、TMR素子2の抵抗値の上昇による抵抗値の変化も抑制することができる。
On the other hand, in the second magnetic head manufacturing method, as described above, after the metal or semiconductor layer to be the
本発明では、第2の磁気ヘッド製造方法を、以下に説明するように変形してもよい。また、以下に説明する各変形内容は、適宜任意に組み合わせて前記第2の磁気ヘッド製造方法に適用することができる。 In the present invention, the second magnetic head manufacturing method may be modified as described below. In addition, the modifications described below can be applied to the second magnetic head manufacturing method in any appropriate combination.
第1に、前述したスメア除去のためのドライエッチングと、変化低減層4cとなるべき金属又は半導体の層を成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングとを、別々に行うのではなく、両者を兼ねたドライエッチングを行ってもよい。
First, the dry etching for removing the smear described above and the dry etching for cleaning the surface before forming the metal or semiconductor layer to be the
第2に、前述したスメア除去のためのドライエッチングと変化低減層4cとなるべき金属又は半導体の層の成膜とを、同一真空装置内で行い、両者の間で一旦大気中に出さなくてもよい。
Secondly, the dry etching for removing the smear described above and the film formation of the metal or semiconductor layer to be the
第3に、変化低減層4cとなるべき金属又は半導体の層を成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングは、行わなくてもよい。
Third, dry etching for surface cleaning or the like before forming a metal or semiconductor layer to be the
第4に、変化低減層4cとなるべき金属又は半導体の層の酸化は、自然酸化に限定されるものではなく、例えば、プラズマ酸化、ラジカル酸化、イオンビーム酸化、オゾンに晒すなどの強制酸化を行ってもよい。このような強制酸化は、下地層4bの成膜と同一の真空装置内で行ってもよいし、強制酸化の後でかつ下地層4bの成膜前に一旦大気に出してもよい。
Fourth, the oxidation of the metal or semiconductor layer to be the
第5に、下地層4bを成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングは、行わなくてもよい。
Fifth, it is not necessary to perform dry etching for surface cleaning or the like before forming the
第6に、保護膜4の成膜後に、当該磁気ヘッドの実使用環境上限以上の温度において熱処理を行ってもよい。このように予め積極的に熱処理を行うと、実使用時に、実使用の温度範囲において、トンネルバリア層26に対する酸素の出入りがより抑えられ、TMR素子2の抵抗値の変化がより少なくなるので、好ましい。
Sixth, after the protective film 4 is formed, heat treatment may be performed at a temperature equal to or higher than the actual use environment upper limit of the magnetic head. If the heat treatment is positively performed in advance in this way, during actual use, in and out of the temperature range of actual use, the entry and exit of oxygen to the
[第3の磁気ヘッド製造方法] [Third Magnetic Head Manufacturing Method]
本発明の一実施の形態である第3の磁気ヘッド製造方法について、説明する。この磁気ヘッド製造方法も、前記第1の磁気ヘッドを製造する方法である。 A third magnetic head manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described. This magnetic head manufacturing method is also a method for manufacturing the first magnetic head.
第3の磁気ヘッド製造方法が前記第2の磁気ヘッド製造方法と異なる所は、以下に説明する点のみであり、重複する説明は省略する。 The third magnetic head manufacturing method is different from the second magnetic head manufacturing method only in the points described below, and redundant description is omitted.
第3の磁気ヘッド製造方法も、スメアを除去するためにラッピング処理後のバー102のABS側の面をエッチングするまでの工程は、前記第2の磁気ヘッド製造方法と同一である。ただし、スメアがTMR素子2の特性に影響しないレベルの場合は、スメア除去のためのエッチングは必ずしも必要ない。
The third magnetic head manufacturing method is the same as the second magnetic head manufacturing method until the ABS side surface of the
第3の磁気ヘッド製造方法では、その後、バー102を一旦大気中に出した後に、変化低減層4cを成膜するのと同じ真空装置内で、表面清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。
In the third magnetic head manufacturing method, after the
次いで、金属又は半導体(例えば、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta又はW)の酸化物をターゲットとして用い、プロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジション又はスパッタを行うことで、バー102のABS側の面に変化低減層4cを成膜する。
Then, using a metal or semiconductor (for example, Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta or W) as a target, By performing ion beam deposition or sputtering without using oxygen as a process gas, the
次に、変化低減層4cを成膜したのと同じ真空装置内で、表面清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行った後、例えばSiからなる下地層4bをスパッタ法等により変化低減層4c上に成膜し、更に下地層4b上に、保護膜4aとしてのDLC膜をプラズマCVD法等により成膜する。
Next, after performing dry etching such as sputter etching or ion beam etching for surface cleaning or the like in the same vacuum apparatus in which the
その後、バー102のABS側の面のレール部11,12の領域以外の領域を選択的にエッチングして、レール部11,12を形成する。最後に、機械加工により切断してバー102を個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、図1乃至図5に示す前記第1の磁気ヘッドが完成する。
Thereafter, regions other than the
前記第3の磁気ヘッド製造方法では、前述したように、金属又は半導体の酸化物をターゲットとして用いてプロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジション又はスパッタを行うことで、変化低減層4cを成膜するので、TMR素子2のABS側の端面に過剰に酸素が付着してしまうような状況を防止することができる。したがって、前記第3の磁気ヘッド製造方法により製造した磁気ヘッドでは、使用時に高温環境下に置かれても、TMR素子2の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができるのみならず、TMR素子2の抵抗値の上昇による抵抗値の変化も抑制することができる。また、前記第2の磁気ヘッド製造方法では、変化低減層4cを形成するために、金属又は半導体の層を成膜した後にこの層を酸化させる工程を要するのに対し、前記第3の磁気ヘッド製造方法では、特別な酸化工程が不要であるため、製造が容易となりコストを低減することができる。
In the third magnetic head manufacturing method, as described above, the
本発明では、第3の磁気ヘッド製造方法を、以下に説明するように変形してもよい。また、以下に説明する各変形内容は、適宜任意に組み合わせて前記第3の磁気ヘッド製造方法に適用することができる。 In the present invention, the third magnetic head manufacturing method may be modified as described below. In addition, the modifications described below can be applied to the third magnetic head manufacturing method in any appropriate combination.
第1に、前述したスメア除去のためのドライエッチングと、変化低減層4cを成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングとを、別々に行うのではなく、両者を兼ねたドライエッチングを行ってもよい。
First, the dry etching for removing the smear described above and the dry etching for cleaning the surface before forming the
第2に、前述したスメア除去のためのドライエッチングと変化低減層4cの成膜とを、同一真空装置内で行い、両者の間で一旦大気中に出さなくてもよい。
Secondly, the above-described dry etching for removing smear and the formation of the
第3に、変化低減層4cを成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングは、行わなくてもよい。
Third, dry etching for surface cleaning or the like before forming the
第4に、変化低減層4cの成膜後でかつ下地層4bの成膜前に、バー102を一旦大気に出してもよい。
Fourth, the
第5に、下地層4bを成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングは、行わなくてもよい。
Fifth, it is not necessary to perform dry etching for surface cleaning or the like before forming the
第6に、保護膜4aの成膜後に、当該磁気ヘッドの実使用環境上限以上の温度において熱処理を行ってもよい。このように予め積極的に熱処理を行うと、実使用時に、実使用の温度範囲において、トンネルバリア層26に対する酸素の出入りがより抑えられ、TMR素子2の抵抗値の変化がより少なくなるので、好ましい。
Sixth, after the
[第4の磁気ヘッド] [Fourth magnetic head]
図16は、本発明の第4の磁気ヘッドの要部を模式的に示す拡大断面図であり、図4に対応している。図16において、図4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。 FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view schematically showing the main part of the fourth magnetic head of the present invention, and corresponds to FIG. 16, elements that are the same as or correspond to the elements in FIG. 4 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.
第4の磁気ヘッドが前記第1の磁気ヘッドと異なる所は、変化低減層4cの構成のみである。前記第1の磁気ヘッドでは、変化低減層4cがそのいずれの部分においても同一の材料で構成されているのに対し、第4の磁気ヘッドでは、変化低減層4cにおける層21,22,24〜29,31をそれぞれ覆う各部分21a,22a,24a〜29a,31aは、当該部分が覆っているTMR素子2の構成層の材料に応じて定まる材料でそれぞれ構成されている。すなわち、変化低減層4cにおけるトンネルバリア層26のABS側の端面を覆う部分26aは、トンネルバリア層26を構成する元素と同じ元素で構成され、金属又は半導体の酸化物で構成されている。変化低減層4cにおけるピンド層25のABS側の端面を覆う部分25aは、ピンド層25を構成する金属と同じ金属の酸化物で構成されている。同様に、変化低減層4cにおける層21,22,24,27〜29,31をそれぞれ覆う各部分21a,22a,24a,27a〜29a,31aは、当該部分が覆っているTMR素子2の構成層を構成する金属と同じ金属の酸化物で構成されている。
The fourth magnetic head is different from the first magnetic head only in the configuration of the
第4の磁気ヘッドによっても、前記第1の磁気ヘッドと同様の利点が得られる。 The fourth magnetic head can provide the same advantages as the first magnetic head.
[第5の磁気ヘッド製造方法] [Fifth Magnetic Head Manufacturing Method]
本発明の第5の磁気ヘッド製造方法について、説明する。この磁気ヘッド製造方法は、前記第4の磁気ヘッドを製造する方法である。 A fifth magnetic head manufacturing method of the present invention will be described. This magnetic head manufacturing method is a method of manufacturing the fourth magnetic head.
第5の磁気ヘッド製造方法が前記第2の磁気ヘッド製造方法と異なる所は、以下に説明する点のみであり、重複する説明は省略する。 The fifth magnetic head manufacturing method is different from the second magnetic head manufacturing method only in the points described below, and redundant description is omitted.
第5の磁気ヘッド製造方法も、スメアを除去するためにラッピング処理後のバー102のABS側の面をエッチングするまでの工程は、前記第2の磁気ヘッド製造方法と同一である。
The fifth magnetic head manufacturing method is the same as the second magnetic head manufacturing method until the ABS side surface of the
第5の磁気ヘッド製造方法では、その後、バー102を大気中に置いて、バー102のABS側の面を自然酸化により酸化させることで、前記第4の磁気ヘッドに関して説明した変化低減層4cを、ABS側の表面酸化物層として形成する。バー102のABS側の面を酸化させることにより、TMR素子2を構成するべく形成された各層のABS側の端部が酸化されることになる。
In the fifth magnetic head manufacturing method, after that, the
次いで、下地層4bを成膜するのと同じ真空装置内で、表面清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。第5の磁気ヘッド製造方法では、このエッチングは、前記表面酸化物層(第5の磁気ヘッド製造方法では、変化低減層4c)が残るように行う。
Next, dry etching such as sputter etching for surface cleaning or ion beam etching is performed in the same vacuum apparatus as that for forming the
次に、例えばSiからなる下地層4bをスパッタ法等により変化低減層4c上に成膜し、更に下地層4b上に、保護膜4aとしてのDLC膜をプラズマCVD法等により成膜する。
Next, a
その後、バー102のABS側の面のレール部11,12の領域以外の領域を選択的にエッチングして、レール部11,12を形成する。最後に、機械加工により切断してバー102を個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、図16に示す第4の磁気ヘッドが完成する。
Thereafter, regions other than the
前記第5の磁気ヘッド製造方法では、前述したように、バー102のABS側の面を酸化させることで変化低減層4cを形成することから、TMR素子2のABS側の端面は表面酸化の進行が停止した面となるので、TMR素子2の酸化物層(トンネルバリア層26)中の酸素が下地層4bへ移動し難くなり、かつTMR素子2のABS側の端面に過剰に酸素が付着してしまうような状況を防止することができる。したがって、前記第5の磁気ヘッド製造方法により製造した磁気ヘッドでは、使用時に高温環境下に置かれても、TMR素子2の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができるのみならず、TMR素子2の抵抗値の上昇による抵抗値の変化も抑制することができる。また、前記第2及び第3の磁気ヘッド製造方法では、変化低減層4cを形成するために、TMR素子2を構成するべく形成された層に対して外部から所定材料を付加する工程を要するのに対し、前記第5の磁気ヘッド製造方法では、このような工程が不要であるため、製造が容易となりコストを低減することができる。
In the fifth magnetic head manufacturing method, as described above, since the
本発明では、第5の磁気ヘッド製造方法を、以下に説明するように変形してもよい。また、以下に説明する各変形内容は、適宜任意に組み合わせて前記第5の磁気ヘッド製造方法に適用することができる。 In the present invention, the fifth magnetic head manufacturing method may be modified as described below. In addition, the modifications described below can be applied to the fifth magnetic head manufacturing method in any appropriate combination.
第1に、前述したスメア除去のためのドライエッチングは、必ずしも行わなくてもよい。 First, the above-described dry etching for removing smear is not necessarily performed.
第2に、変化低減層4cを形成するためのバー102のABS側の面の酸化は、自然酸化に限定されるものではなく、例えば、プラズマ酸化、ラジカル酸化、イオンビーム酸化、オゾンに晒すなどの強制酸化を行ってもよい。このような強制酸化は、下地層4bの成膜と同一の真空装置内で行ってもよいし、強制酸化の後でかつ下地層4bの成膜前に一旦大気に出してもよい。
Second, the oxidation of the ABS side surface of the
第3に、下地層4bを成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングは、行わなくてもよい。
Third, dry etching for surface cleaning or the like before forming the
第4に、保護膜4aの成膜後に、当該磁気ヘッドの実使用環境上限以上の温度において熱処理を行ってもよい。このように予め積極的に熱処理を行うと、実使用時に、実使用の温度範囲において、トンネルバリア層26に対する酸素の出入りがより抑えられ、TMR素子2の抵抗値の変化がより少なくなるので、好ましい。
Fourth, after the
第5に、下地層4bを形成せずに、変化低減層4c上に直接に保護膜4aを形成してもよい。
Fifth, the
[第6の磁気ヘッド製造方法] [Sixth Magnetic Head Manufacturing Method]
本発明の一実施の形態である第6の磁気ヘッド製造方法について、説明する。この磁気ヘッド製造方法は、前述した図7に示す比較例による磁気ヘッドを変形した磁気ヘッドを製造する方法である。 A sixth magnetic head manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described. This magnetic head manufacturing method is a method of manufacturing a magnetic head obtained by modifying the magnetic head according to the comparative example shown in FIG.
第6の磁気ヘッド製造方法により製造される磁気ヘッドが、図7に示す比較例による磁気ヘッドと異なる所は、下地層4bが金属又は半導体の酸化物(例えば、SiO2、Al2O3など)で構成されている点のみである。したがって、この磁気ヘッドでは、下地層4bが、前記第1の磁気ヘッドにおける変化低減層4cと同様に、金属又は半導体の酸化物で構成されており、下地層4bが変化低減層4cと同じ機能を果たす。よって、この磁気ヘッドでは、前記第1の磁気ヘッドと同様に、当該磁気ヘッドを高温環境下に置いても、図6に示すように、トンネルバリア層26中に存在している酸素がトンネルバリア層26から出て行き難くなってトンネルバリア層26内に留まることになり、トンネルバリア層26の抵抗値がさほど低下せずに、TMR素子2の抵抗値の変化が少なくなる。
The magnetic head manufactured by the sixth magnetic head manufacturing method is different from the magnetic head according to the comparative example shown in FIG. 7 in that the
ところが、このような磁気ヘッドであっても、製造途中でTMR素子2のABS側の端面に過剰に酸素が付着するような製造方法を採用してしまえば、製造後の磁気ヘッドを高温環境下に置くと、当該過剰な酸素がトンネルバリア層26中へ移動し、それによりTMR素子2の抵抗値が上昇することで当該抵抗値が比較的大きく変化してしまう。
However, even with such a magnetic head, if a manufacturing method in which oxygen adheres excessively to the end surface on the ABS side of the
第6の磁気ヘッド製造方法では、前記第2の磁気ヘッド製造方法を次のように変形したものである。 In the sixth magnetic head manufacturing method, the second magnetic head manufacturing method is modified as follows.
すなわち、第6の磁気ヘッド製造方法も、スメアを除去するためにラッピング処理後のバー102のABS側の面をエッチングするまでの工程は、前記第2の磁気ヘッド製造方法と同一である。ただし、スメアがTMR素子2の特性に影響しないレベルの場合は、スメア除去のためのエッチングは必ずしも必要ない。
That is, the sixth magnetic head manufacturing method is the same as the second magnetic head manufacturing method until the ABS side surface of the
次に、バー102を一旦大気中に出した後に、最終的に下地層4bとなるべき金属又は半導体の層を成膜するのと同じ真空装置内で、表面清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。
Next, after the
次いで、下地層4bとなるべき金属又は半導体(例えば、Al、Si等)の層を、スパッタ法等により、バー102のABS側の面に成膜する。
Next, a metal or semiconductor (eg, Al, Si, etc.) layer to be the
その後、このバー102を大気中に置いて、バー102のABS側の面に成膜した金属又は半導体を自然酸化により酸化させることで、金属又は半導体の酸化物からなる下地層4bを形成する。次に、下地層4b上に、保護膜4aとしてのDLC膜をプラズマCVD法等により成膜する。
Thereafter, the
その後、バー102のABS側の面のレール部11,12の領域以外の領域を選択的にエッチングして、レール部11,12を形成する。最後に、機械加工により切断してバー102を個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、前述した磁気ヘッドが完成する。
Thereafter, regions other than the
前記第6の磁気ヘッド製造方法では、前述したように、TMR素子2のABS側の端面上に、下地層4bとなるべき金属又は半導体の層を成膜した後に、当該金属又は半導体の層を酸化させることで、下地層4bを形成するので、TMR素子2のABS側の端面に過剰に酸素が付着してしまうような状況を防止することができる。したがって、前記第6の磁気ヘッド製造方法より製造した磁気ヘッドでは、使用時に高温環境下に置かれても、TMR素子2の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができるのみならず、TMR素子2の抵抗値の上昇による抵抗値の変化も抑制することができる。
In the sixth magnetic head manufacturing method, as described above, after the metal or semiconductor layer to be the
本発明では、第6の磁気ヘッド製造方法を、以下に説明するように変形してもよい。また、以下に説明する各変形内容は、適宜任意に組み合わせて前記第6の磁気ヘッド製造方法に適用することができる。 In the present invention, the sixth magnetic head manufacturing method may be modified as described below. In addition, the modifications described below can be applied to the sixth magnetic head manufacturing method in any appropriate combination.
第1に、前述したスメア除去のためのドライエッチングと、下地層4bとなるべき金属又は半導体の層を成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングとを、別々に行うのではなく、両者を兼ねたドライエッチングを行ってもよい。
First, the dry etching for removing the smear described above and the dry etching for cleaning the surface before forming the metal or semiconductor layer to be the
第2に、前述したスメア除去のためのドライエッチングと下地層4bとなるべき金属又は半導体の層の成膜とを、同一真空装置内で行い、両者の間で一旦大気中に出さなくてもよい。
Secondly, the above-described dry etching for removing smear and film formation of a metal or semiconductor layer to be the
第3に、下地層4bとなるべき金属又は半導体の層を成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングは、行わなくてもよい。
Third, dry etching for surface cleaning or the like before forming a metal or semiconductor layer to be the
第4に、下地層4bとなるべき金属又は半導体の層の酸化は、自然酸化に限定されるものではなく、例えば、プラズマ酸化、ラジカル酸化、イオンビーム酸化、オゾンに晒すなどの強制酸化を行ってもよい。このような強制酸化は、保護膜4aの成膜と同一の真空装置内で行ってもよいし、強制酸化の後でかつ保護膜4aの成膜前に一旦大気に出してもよい。
Fourth, the oxidation of the metal or semiconductor layer to be the
第5に、保護膜4aの成膜後に、当該磁気ヘッドの実使用環境上限以上の温度において熱処理を行ってもよい。このように予め積極的に熱処理を行うと、実使用時に、実使用の温度範囲において、トンネルバリア層26に対する酸素の出入りがより抑えられ、TMR素子2の抵抗値の変化がより少なくなるので、好ましい。
Fifth, after the
[第7の磁気ヘッド製造方法] [Seventh Magnetic Head Manufacturing Method]
本発明の一実施の形態である第7の磁気ヘッド製造方法について、説明する。この磁気ヘッド製造方法は、第6の磁気ヘッド製造方法により製造される磁気ヘッドと同じ磁気ヘッドを製造する製造方法である。 A seventh magnetic head manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described. This magnetic head manufacturing method is a manufacturing method for manufacturing the same magnetic head as the magnetic head manufactured by the sixth magnetic head manufacturing method.
第7の磁気ヘッド製造方法では、前記第3の磁気ヘッド製造方法を次のように変形したものである。 In the seventh magnetic head manufacturing method, the third magnetic head manufacturing method is modified as follows.
すなわち、第7の磁気ヘッド製造方法も、スメアを除去するためにラッピング処理後のバー102のABS側の面をエッチングするまでの工程は、前記第2の磁気ヘッド製造方法と同一である。ただし、スメアがTMR素子2の特性に影響しないレベルの場合は、スメア除去のためのエッチングは必ずしも必要ない。
That is, the seventh magnetic head manufacturing method is the same as the second magnetic head manufacturing method until the ABS side surface of the
第7の磁気ヘッド製造方法では、その後、バー102を一旦大気中に出した後に、下地層4bを成膜するのと同じ真空装置内で、表面清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。
In the seventh magnetic head manufacturing method, after the
次いで、金属又は半導体(例えば、Al、Si等)の酸化物をターゲットとして用い、プロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジション又はスパッタを行うことで、バー102のABS側の面に下地層4bを成膜する。次に、下地層4b上に、保護膜4aとしてのDLC膜をプラズマCVD法等により成膜する。
Next, by using an oxide of metal or semiconductor (for example, Al, Si, etc.) as a target and performing ion beam deposition or sputtering without using oxygen as a process gas, an underlayer is formed on the ABS side surface of the
その後、バー102のABS側の面のレール部11,12の領域以外の領域を選択的にエッチングして、レール部11,12を形成する。最後に、機械加工により切断してバー102を個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、前述した磁気ヘッドが完成する。
Thereafter, regions other than the
前記第7の磁気ヘッド製造方法では、前述したように、金属又は半導体の酸化物をターゲットとして用いてプロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジション又はスパッタを行うことで、下地層4bを成膜するので、TMR素子2のABS側の端面に過剰に酸素が付着してしまうような状況を防止することができる。したがって、前記第7の磁気ヘッド製造方法により製造した磁気ヘッドでは、使用時に高温環境下に置かれても、TMR素子2の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができるのみならず、TMR素子2の抵抗値の上昇による抵抗値の変化も抑制することができる。また、前記第6の磁気ヘッド製造方法では、下地層4bを形成するために、金属又は半導体の層を成膜した後にこの層を酸化させる工程を要するのに対し、前記第7の磁気ヘッド製造方法では、特別な酸化工程が不要であるため、製造が容易となりコストを低減することができる。
In the seventh magnetic head manufacturing method, as described above, the
本発明では、第7の磁気ヘッド製造方法を、以下に説明するように変形してもよい。また、以下に説明する各変形内容は、適宜任意に組み合わせて前記第7の磁気ヘッド製造方法に適用することができる。 In the present invention, the seventh magnetic head manufacturing method may be modified as described below. In addition, each modification described below can be applied to the seventh magnetic head manufacturing method in any appropriate combination.
第1に、前述したスメア除去のためのドライエッチングと、下地層4bを成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングとを、別々に行うのではなく、両者を兼ねたドライエッチングを行ってもよい。
First, the dry etching for removing the smear and the dry etching for cleaning the surface before forming the
第2に、前述したスメア除去のためのドライエッチングと下地層4bの成膜とを、同一真空装置内で行い、両者の間で一旦大気中に出さなくてもよい。
Secondly, the above-described dry etching for removing smear and film formation of the
第3に、下地層4bを成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングは、行わなくてもよい。
Third, dry etching for surface cleaning or the like before forming the
第4に、下地層4bの成膜後でかつ保護膜4aの成膜前に、バー102を一旦大気に出してもよい。
Fourth, the
第5に、保護膜4aの成膜後に、当該磁気ヘッドの実使用環境上限以上の温度において熱処理を行ってもよい。このように予め積極的に熱処理を行うと、実使用時に、実使用の温度範囲において、トンネルバリア層26に対する酸素の出入りがより抑えられ、TMR素子2の抵抗値の変化がより少なくなるので、好ましい。
Fifth, after the
[第8の磁気ヘッド] [Eighth magnetic head]
図17は、第8の磁気ヘッドのGMR素子50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18は、図17中のB−B’矢視概略図である。図19は、図18中のGMR素子50付近を更に拡大した拡大図である。図17乃至図19は、図2、図3及び図5にそれぞれ対応している。図17乃至図19において、図1乃至5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。
FIG. 17 is an enlarged cross-sectional view schematically showing portions of the
第8の磁気ヘッドは、基本的に特許文献6に開示された磁気ヘッドと同様に、磁気抵抗効果層が電流経路制御層53を含むCPP−GMRヘッドとして構成しつつ、前記第1の磁気ヘッドと同じく、変化低減層4cを採用したものである。
The eighth magnetic head is basically configured as a CPP-GMR head in which the magnetoresistive effect layer includes the current path control layer 53, as in the magnetic head disclosed in Patent Document 6, while the first magnetic head Similarly, the
第8の磁気ヘッドが第1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。 The eighth magnetic head is different from the first magnetic head only in the points described below.
第8の磁気ヘッドでは、図17乃至図19に示すように、TMR素子2に代えて、GMR素子50が形成されている。GMR素子50がTMR素子2と異なる所は、トンネルバリア層26に代えて非磁性金属層51,52が形成されるとともに、非磁性金属層51と非磁性金属層52との間に電流経路制御層53が形成されている。下側から順に形成されたピン層24、ピンド層25、非磁性金属層51、電流経路制御層53、非磁性金属層52及びフリー層27が、磁気抵抗効果層(第8の磁気ヘッドでは、いわゆるスピンバルブ膜)を構成している。非磁性金属層51,52は、例えば、Cu、Au又はAgなどの材料で形成される。
In the eighth magnetic head, a
第8の磁気ヘッドでは、ピンド層25、非磁性金属層51,52、電流経路制御層53、フリー層27及びキャップ層28が実質的にちょうど重なっており、これらの重なり領域が、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有効領域(第8の磁気ヘッドでは、磁気抵抗効果層において膜面の略々垂直な方向に電流が流れる領域)となっている。第8の磁気ヘッドでは、前記第1の磁気ヘッドと異なり、ピン層24は、図17乃至図19に示すように、前記有効領域と重なる領域以外にも広く延在している。ピン層24の下面は、全面的に、下部金属層22,23を介して電極21の上面に電気的に接触している。なお、ピン層24の幅はフリー層27の幅と同じにしてもよい。
In the eighth magnetic head, the pinned
第8の磁気ヘッドでは、電流経路制御層53は、例えば、Ta、Al、Co、Fe、Niなどの酸化物からなる絶縁領域中に部分的に金属領域を有する層であり、酸化物層となっている。電流経路制御層53の厚さは、例えば、2nm以下にすることができる。電流経路制御層53は、絶縁領域中に金属領域が部分的に形成されているので、上部金属層27とフリー層26との間に流れるセンス電流のパスの面積を実効的に低減させ、前記有効領域の面積を実際には狭めることなく、前記有効領域の面積を狭めたのと同様の効果が得られる。なお、電流経路制御層53は、例えば、層24,25間、層25,51間、層52,27間、及び、層27,28間のうちの、いずれか1箇所以上に形成してもよい。また、例えば、層24,25,27のいずれかが複数層(複数の構成層)を積層したものである場合には、電流経路制御層53は、当該複数の構成層のうちの2つの層間に形成してもよい。
In the eighth magnetic head, the current path control layer 53 is a layer partially having a metal region in an insulating region made of an oxide such as Ta, Al, Co, Fe, Ni, etc. It has become. The thickness of the current path control layer 53 can be set to 2 nm or less, for example. Since the metal region is partially formed in the insulating region, the current path control layer 53 effectively reduces the area of the path of the sense current flowing between the
なお、前記第1の磁気ヘッドでは、上部電極31の下地層として上部金属層29が形成されていたが、第8の磁気ヘッドでは、上部金属層29は形成されていない。
In the first magnetic head, the
第8の磁気ヘッドは、前記第2又は第3の磁気ヘッド製造方法と同様の製造方法によって製造することができる。 The eighth magnetic head can be manufactured by the same manufacturing method as the second or third magnetic head manufacturing method.
第8の磁気ヘッドでは、前記第1の磁気ヘッドと同様に、金属又は半導体の酸化物で構成された変化低減層4cが酸化物層からなる電流経路制御層53のABS側の端面に接しているため、当該磁気ヘッドを高温環境下に置いても、電流経路制御層53中に存在している酸素が電流経路制御層53から出て行き難くなって電流経路制御層53内に留まることになり、電流経路制御層53の抵抗値がさほど低下せずに、GMR素子50の抵抗値の変化が少なくなり、高温環境に対する特性の安定性が高まる。
In the eighth magnetic head, similarly to the first magnetic head, the
なお、前記第1の磁気ヘッドを変形して前記第4の磁気ヘッドを得たのと同様の変形を、前記第8の磁気ヘッドに適用してもよい。この磁気ヘッドは、前記第5の磁気ヘッド製造方法と同様の製造方法により製造することができる。 A modification similar to that obtained by deforming the first magnetic head to obtain the fourth magnetic head may be applied to the eighth magnetic head. This magnetic head can be manufactured by the same manufacturing method as the fifth magnetic head manufacturing method.
[第9の磁気ディスク装置] [Ninth magnetic disk unit]
図20は、第9の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。 FIG. 20 is a schematic perspective view showing the configuration of the main part of the ninth magnetic disk device.
第9の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。
The ninth magnetic disk device includes a
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。
The
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。
A base portion of a plurality of
第9の磁気ディスク装置では、磁気ヘッド72として、前述した第1、第4又は第8の磁気ヘッド、あるいは、前記第2、第3、第5、第6又は第7の磁気ヘッド製造方法により製造された磁気ヘッドが、搭載されている。したがって、第9の磁気ディスク装置によれば、環境温度に対する特性の安定性が高まる。
In the ninth magnetic disk device, as the
変化低減層4cを形成しない点を除き前述した第2及び第3の磁気ヘッド製造方法と同じ工程で、サンプル14の磁気ヘッドを製造した。サンプル14は、変化低減層4cを有しておらず、前記図7に示す比較例による磁気ヘッドに相当している。
A magnetic head of Sample 14 was manufactured in the same process as the second and third magnetic head manufacturing methods described above except that the
第2の磁気ヘッド製造方法と同じ工程で、サンプル1〜8の磁気ヘッドを製造した。また、第3の磁気ヘッド製造方法と同じ工程で、サンプル9〜12を製造した。さらに、第5の磁気ヘッド製造方法と同じ工程で、サンプル13を製造した。サンプル1〜12の磁気ヘッドは第1の磁気ヘッドに相当し、サンプル13の磁気ヘッドは第4の磁気ヘッドに相当している。
Magnetic heads of
サンプル14を製造する際には、変化低減層4cを形成せず、サンプル1〜8を製造する際には、表2に示す通りに材料及び膜厚を変えた金属又は半導体の層を成膜した後に自然酸化することで変化低減層4cを形成し、サンプル9〜12を製造する際には、表2に示す通りの材料をターゲットとして用いプロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジションを行うことで表2に示す通りの材料・膜厚を有する変化低減層4cを形成し、サンプル13を製造する際には、表2に示す通りバー102の表面(したがって、TMR素子2を構成するべく形成された各層のABS側の端部)を自然酸化させることで変化低減層4cを形成したが、その他の条件は、サンプル1〜14のいずれも同一とした。サンプル1〜14の主要な各層の構成は、下記の表1の通りとした。
When the sample 14 is manufactured, the
サンプル1〜8の製造時において、変化低減層4cを形成する際の自然酸化は、バー102を30分間大気中に置くことにより行った。
When
また、サンプル9〜12の製造時において、変化低減層4cを成膜するイオンビームデポジションの条件は、次の通りとした。すなわち、イオンビームデポジション装置を用い、チャンバー内を残留ガス圧1×10−5Paまで真空引きし、ガス導入管からターゲット照射用イオンガンへArガスを8sccmの流量で導入し、チャンバー内にプロセスガスとして酸素を導入せず、ターゲット照射用イオンガンについては、加速電圧を1500V、加速電流を400mA、ニュートラライザーの電流を600mAとした。
Moreover, the conditions of the ion beam deposition for forming the
さらに、サンプル13の製造時において、変化低減層4cを形成する際の、TMR素子2を構成するべく形成された各層の自然酸化は、バー102を30分間大気中に置くことにより行った。
Further, when the sample 13 was manufactured, natural oxidation of each layer formed to form the
そして、各サンプル1〜14について、125℃の環境下に240時間置く高温試験を行い、その高温試験の前後でTMR素子2の抵抗値を測定した。各サンプル1〜14について、測定した高温試験の前後の抵抗値から算出した抵抗変化率を、表2に示す。抵抗変化率は、下記の式に従って算出した。
And about each sample 1-14, the high temperature test put for 240 hours in a 125 degreeC environment was done, and the resistance value of the
抵抗変化率={(高温試験後の抵抗値−高温試験前の抵抗値)/高温試験前の抵抗値}×100 [%] Resistance change rate = {(resistance value after high temperature test−resistance value before high temperature test) / resistance value before high temperature test} × 100 [%]
表2からわかるように、比較例のサンプル14では、抵抗変化率が−3.8%であり、高温試験後にTMR素子2の抵抗値が比較的大きく低下している。これに対し、第1の磁気ヘッドに相当するサンプル1〜12及び第4の磁気ヘッドに相当するサンプル13では、抵抗変化率が絶対値で1.1%以下であり、高温試験の前後のTMR素子2の抵抗値の変化が抑えられている。
As can be seen from Table 2, in the sample 14 of the comparative example, the resistance change rate is −3.8%, and the resistance value of the
なお、サンプル1〜13の変化低減層4cは、TMR素子2の動作に何ら支障を来さない程度の絶縁性を有していた。
In addition, the
なお、変化低減層4cに関する膜厚が表2に示す例に限定されるものではないことは、言うまでもない。
Needless to say, the thickness of the
以上、本発明の各実施の形態等について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。 As mentioned above, although each embodiment of this invention was demonstrated, this invention is not limited to these.
1 スライダ
2 TMR素子
3 誘導型磁気変換素子
4a 保護膜
4b 下地層
4c 変化低減層
21 下部電極(下部磁気シールド層)
22 下部金属層
24 ピン層
25 ピンド層
26 トンネルバリア層(酸化物層)
27 フリー層
28 上部金属層
29 上部金属層
30,34 絶縁層
31 上部電極(上部磁気シールド層)
32 縦バイアス層
50 GMR素子
51,52 非磁性金属層
53 電流経路制御層(酸化物層)
DESCRIPTION OF
22
27
32
Claims (5)
前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記1つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、
前記段階は、金属又は半導体を成膜する第1の段階と、該第1の段階により成膜された前記金属又は半導体を酸化させる第2の段階と、を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。 A base, a magnetoresistive element having a magnetoresistive effect layer formed on one surface of the base and including an oxide layer, at least a part of the surface of the base facing the magnetic recording medium, and the magnetic recording A protective film formed on the end face of the magnetoresistive element on the side facing the medium, and the end face of the oxide layer on the side facing the magnetic recording medium faces the magnetic recording medium Forming one part of the end face of the magnetoresistive element on the side to be covered, and covering at least the end face of the oxide layer between the protective film and the end face of the magnetoresistive element A layer on the end face side of the magnetoresistive effect element among the one or more layers is a manufacturing method for manufacturing a magnetic head made of a metal or semiconductor oxide,
Before forming the protective film, a region of the magnetoresistive effect element that is closest to the magnetoresistive effect element in the region including the end face of the magnetoresistive effect element on the side facing the magnetic recording medium is formed. Forming the layer on the side,
The step includes: a first step of forming a metal or semiconductor film; and a second step of oxidizing the metal or semiconductor film formed by the first step. Production method.
前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記1つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、
前記段階は、金属又は半導体の酸化物をターゲットとして用い、プロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジション又はスパッタを行う段階を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。 A base, a magnetoresistive element having a magnetoresistive effect layer formed on one surface of the base and including an oxide layer, at least a part of the surface of the base facing the magnetic recording medium, and the magnetic recording A protective film formed on the end face of the magnetoresistive element on the side facing the medium, and the end face of the oxide layer on the side facing the magnetic recording medium faces the magnetic recording medium Forming one part of the end face of the magnetoresistive element on the side to be covered, and covering at least the end face of the oxide layer between the protective film and the end face of the magnetoresistive element A layer on the end face side of the magnetoresistive effect element among the one or more layers is a manufacturing method for manufacturing a magnetic head made of a metal or semiconductor oxide,
Before forming the protective film, a region of the magnetoresistive effect element that is closest to the magnetoresistive effect element in the region including the end face of the magnetoresistive effect element on the side facing the magnetic recording medium is formed. Forming the layer on the side,
The method includes the step of performing ion beam deposition or sputtering without using oxygen as a process gas using a metal or semiconductor oxide as a target.
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