JP2006228326A - 薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高記録密度化に対応しつつ良好な再生動作を可能とする、形成容易な薄膜磁気ヘッドを提供する。
【解決手段】磁化自由層３５を有するＭＲ素子１５と、Ｘ方向においてＭＲ素子１５を挟んで互いに対向するように配置された一対の電極層１７と、ＭＲ素子１５および一対の電極層１７の上面と隣接してＸ方向に延在するように配置された非磁性かつ絶縁性の上部ギャップ層１６と、この上部ギャップ層１６上の、Ｘ方向においてＭＲ素子１５に対応する領域に設けられ、かつ、磁化自由層３５に縦バイアス磁界を印加するバイアス層１８Ａとを備える。これにより、バイアス層１８Ａを、ＭＲ素子１５および一対の電極層１７の双方と確実に絶縁し、センス電流のバイアス層１８Ａへの分流による抵抗変化率の劣化等を抑制できる。バイアス層１８Ａは、ＭＲ素子１５と別体として形成されるので、高記録密度化に伴うＭＲ素子１５の微小化による制約を受けることがない。
【選択図】 図５

Description

本発明は、再生動作時において積層面内方向に電流が流れるように構成された磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置に関する。

従来より、ハードディスクなどの磁気記録媒体に記録された磁気情報を再生するにあたっては、磁気抵抗（ＭＲ：Magnetoresistive）効果を示すＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。近年では、磁気記録媒体の高記録密度化が進んでいることから、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Giant Magnetoresistive）効果を示す巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）利用した薄膜磁気ヘッドが一般的となっている。このようなＧＭＲ素子としては、例えば、スピンバルブ（ＳＶ：spin valve）型のＧＭＲ素子がある。

このＳＶ型のＧＭＲ素子は、非磁性の中間層を介して、磁化方向が一定方向に固着された磁性層（磁化固着層）と、磁化方向が外部からの信号磁界に応じて変化する磁性層（磁化自由層）とが積層された構造のＳＶ膜を有しており、再生動作の際には、例えばセンス電流が積層面内方向に流れるように構成されている。このようなＧＭＲ素子は、特に、ＣＩＰ（Current in Plane）−ＧＭＲ素子と呼ばれる。この場合、ＳＶ膜の２つの磁性層（磁化固着層および磁化自由層）における磁化方向の相対角度に応じてセンス電流を流した際に電気抵抗（すなわち電圧）が変化するようになっている。

このようなＣＩＰ−ＧＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッド（以下、ＣＩＰ−ＧＭＲヘッドという。）においては、一般的に、バイアス手段が設けられており、ＳＶ膜の磁化自由層に対して縦バイアス磁界を印加することにより、磁化自由層の磁区制御を行うようになっている。縦バイアス磁界を印加された磁化自由層は単磁区化するので、磁気情報の再生時に問題となるバルクハウゼンノイズを低減することができる。

上記のような磁区制御手段としてのバイアス手段を備えたＣＩＰ−ＧＭＲヘッドとしては、例えば、図１１に示した構造を有するものがある。図１１の薄膜磁気ヘッドは、下部シールド層１１３と下部ギャップ層１１４とＳＶ膜１１５と上部ギャップ層１１６と上部シールド層１１９とが順に積層された再生ヘッド部１２０を有している。この再生ヘッド部１２０は、さらに、ＳＶ膜１１５の両側と隣接するように設けられた一対のバイアス層１１８と一対の電極層１１７とを有している。バイアス層１１８におけるＳＶ膜１１５との接触部分１１８Ａの厚みは、再生時のアシンメトリ特性や出力電圧特性の変動に大きく影響する。例えば、接触部分１１８Ａの厚みが左右で異なると再生時のアシンメトリ特性が劣化することとなる。あるいは、接触部分１１８Ａの厚みが、製造ロット間におけるばらつきや同一製造ロット内の個体間におけるばらつきを有していると出力電圧の個体差として現れることとなる。したがって、このような構造の薄膜磁気ヘッドを製造するにあたっては、バイアス層１１８の、特に接触部分１１８Ａに関し、十分に高い寸法制御が必要とされる。

図１１に示したものとは異なる構造のバイアス手段を備えたＣＩＰ−ＧＭＲヘッドの例として、ＳＶ膜の上面にバイアス層が設けられて少なくとも幅方向に一体にパターニングされたものが開示されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載のＣＩＰ−ＧＭＲヘッドを製造するにあたっては、バイアス層の厚みに関して比較的容易に制御可能であると予想される。
特開２００４−２０６８３９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のＣＩＰ−ＧＭＲヘッドでは、バイアス層３３と磁化自由層（フリー層２７）との間に非磁性かつ絶縁性（または高抵抗）を示す分離層３１を設けて電気的および磁気的な絶縁性を確保しているものの、フリー層２７にセンス電流を供給するための電極層１５とバイアス層３３との距離が極めて近い構造となっている。このため、製造上の誤差によって電極層１５とバイアス層３３との絶縁が不完全となり易く、電気的に短絡し易い。読出動作の際、仮にセンス電流の一部がバイアス層３３にも流入してしまうと磁気抵抗変化率が劣化するので好ましくない。したがって、電極層１５とバイアス層３３との確実な絶縁性を確保するため、製造上、非常に高い形成精度が要求される。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、良好な再生動作を確保しつつ、形成容易な薄膜磁気ヘッドならびにそれを搭載したヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明の薄膜磁気ヘッドは、磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面を有し、この磁気記録媒体からの信号磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層を含む磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体の記録トラック幅方向に対応する第１の方向において、磁気抵抗効果素子を挟んで互いに対向すると共に少なくとも磁化自由層の端面とそれぞれ接するように配置された一対の電極層と、第１の方向と直交し、かつ、記録媒体対向面と平行をなす第２の方向において、磁気抵抗効果素子および一対の電極層を挟んで互いに対向すると共に磁気抵抗効果素子および一対の電極層と隣接して前記幅方向に延在するように配置された非磁性かつ絶縁性の一対の分離層と、この一対の分離層のうちの少なくとも一方における磁気抵抗効果素子と反対側に位置すると共に磁気抵抗効果素子に対応する領域に設けられ、かつ、磁化自由層に縦バイアス磁界を印加するバイアス層とを備えるようにしたものである。ここで、「磁気抵抗効果素子に対応する領域に設けられ」とは、磁気抵抗効果素子の占める領域と完全に一致した領域（完全一致領域）にバイアス層が設けられている場合のほか、バイアス層の一部が完全一致領域に差しかかるように設けられている場合をも含むものである。さらに、完全一致領域を超えて設けられる場合をも含む意である。

本発明のヘッドジンバルアセンブリは、上記のような薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションとを有するものである。本発明のヘッドアームアセンブリは、上記のヘッドジンバルアセンブリと、上記のサスペンションの他端を支持するアームとを含むようにしたものである。さらに、本発明の磁気ディスク装置は、磁気記録媒体と、上記のヘッドアームアセンブリとを備えるようにしたものである。

本発明の薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置では、バイアス層が、一対の電極層の一方から磁気抵抗効果素子を経て一対の電極層の他方にまでに及ぶように延在してバイアス層自身よりも十分に大きな幅を有する分離層を介して磁気抵抗効果素子と反対側に位置すると共に磁気抵抗効果素子と対応した領域に設けられるようにしたので、磁気抵抗効果素子とは別のパターニング操作により形成されたバイアス層が、磁気抵抗効果素子と電気的かつ磁気的に分離され、かつ、一対の電極層と電気的に確実に絶縁されるように配設される。このようなバイアス層により、磁化自由層に対して縦バイアス磁界が効率的に付与される。

本発明の薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置では、第２の方向において、磁気抵抗効果素子、一対の電極層、一対の絶縁層およびバイアス層を挟んで対向配置された一対の磁気シールド層をさらに備えるようにしてもよい。また、バイアス層が、一対の絶縁層の双方における磁気抵抗効果素子と反対側にそれぞれ設けられるようにしてもよい。さらに、バイアス層が、磁気抵抗効果素子に対応した領域を占めると共に一対の電極層の少なくとも一方に対応した領域に及ぶように第１の方向に延在していることが望ましい。

本発明の薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置によれば、磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面を有し、この磁気記録媒体からの信号磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層を含む磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体の記録トラック幅方向に対応する第１の方向において、磁気抵抗効果素子を挟んで互いに対向すると共に少なくとも磁化自由層の端面とそれぞれ接するように配置された一対の電極層と、第１の方向と直交し、かつ、記録媒体対向面と平行をなす第２の方向において、磁気抵抗効果素子および一対の電極層を挟んで互いに対向すると共に磁気抵抗効果素子および一対の電極層と隣接して幅方向に延在するように配置された非磁性かつ絶縁性の一対の分離層と、この一対の分離層のうちの少なくとも一方における磁気抵抗効果素子と反対側に位置すると共に磁気抵抗効果素子に対応する領域に設けられ、かつ、磁化自由層に縦バイアス磁界を印加するバイアス層とを備えるようにしたので、より均一な厚みを有するバイアス層を容易に形成可能な構造とすることができ、出力のばらつきやアシンメトリをより低減することができる。そのうえ、磁化自由層を通過するべきセンス電流が分流して一対の電極層へ流入するのを、バイアス層よりも十分に大きな幅を有する分離層によって抑制し、抵抗変化率の低下を回避することができる。したがって、形成容易な構成でありながら、良好な再生動作が可能となる。

本発明の薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置によれば、バイアス層が、磁気抵抗効果素子に対応した領域を占めると共に一対の電極層の少なくとも一方に対応した領域に及ぶように第１の方向に延在する場合には、良好な再生動作を確保しつつ、高記録密度化に対応することができる。なぜなら、バイアス層は、磁気抵抗効果素子とは別のパターニング操作により形成されるものなので、狭小化する記録トラック幅と対応して磁気抵抗効果素子が微小化した場合であっても、それによる制約を受けることなく、単磁区化に要する縦バイアス磁界を発生するのに十分な寸法（体積）を確保することができるからである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

最初に、図１および図２を参照して、本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置の構成について以下に説明する。

図１は、本実施の形態に係る磁気ディスク装置の内部構成を表す斜視図である。この磁気ディスク装置は駆動方式としてＣＳＳ（Contact-Start-Stop）動作方式を採用したものであり、図１に示したように、例えば筐体１の内部に、情報が記録されることとなる磁気記録媒体としての磁気ディスク２と、この磁気ディスク２への情報の記録およびその情報の再生を行うためのヘッドアームアセンブリ（ＨＡＡ；Head Arm Assembly）３とを備えるようにしたものである。ＨＡＡ３は、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ；Head Gimbals Assembly）４と、このＨＧＡ４の基部を支持するアーム５と、このアーム５を回動させる動力源としての駆動部６とを備えている。ＨＧＡ４は、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１０（後出）が一側面に設けられた磁気ヘッドスライダ（以下、単に「スライダ」という。）４Ａと、このスライダ４Ａが一端に取り付けられたサスペンション４Ｂとを有するものである。このサスペンション４Ｂの他端（スライダ４Ａとは反対側の端部）は、アーム５によって支持されている。アーム５は、筐体１に固定された固定軸７を中心軸としてベアリング８を介して回動可能なように構成されている。駆動部６は、例えばボイスコイルモータなどからなる。なお、通常、磁気ディスク装置は、図１に示したように複数（図１では４枚）の磁気ディスク２を備えており、各磁気ディスク２の記録面（表面および裏面）のそれぞれ対応してスライダ４Ａが配設されるようになっている。各スライダ４Ａは、各磁気ディスク２の記録面と平行な面内において、記録トラックを横切る方向（Ｘ方向）に移動することができる。一方、磁気ディスク２は、筐体１に固定されたスピンドルモータ９を中心とし、Ｘ方向に対してほぼ直交する方向２Ｒに回転するようになっている。磁気ディスク２の回転およびスライダ４Ａの移動により磁気ディスク２に情報が記録され、または磁気ディスク２に記録された情報が読み出されるようになっている。

図２は、図１に示したスライダ４Ａの構成を表すものである。このスライダ４Ａは、例えば、アルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）よりなるブロック状の基体１１を有している。この基体１１は、例えば、ほぼ六面体状に形成されており、そのうちの一面が記録媒体対向面（以下、ＡＢＳという。）１１Ｓとして磁気ディスク２の記録面に近接して対向するように配置されている。磁気ディスク２が回転すると、その記録面とＡＢＳ１１Ｓとの間に生じる空気流に起因する揚力により、スライダ４Ａが記録面との対向方向（Ｙ方向）に沿って記録面から浮上し、ＡＢＳ１１Ｓと磁気ディスク２との間に一定の隙間ができるようになっている。基体１１のＡＢＳ１１Ｓと直交する一側面（素子形成面１１Ａ）には、薄膜磁気ヘッド１０が設けられている。

次に、図３から図５を参照して、薄膜磁気ヘッド１０について詳細に説明する。

図３は、薄膜磁気ヘッド１０の構成を表す分解斜視図である。図４は薄膜磁気ヘッド１０のＡＢＳ１１Ｓと直交する断面構成を表しており、図５はＡＢＳ１１Ｓに露出した薄膜磁気ヘッド１０の平面構成を表している。薄膜磁気ヘッド１０は、磁気ディスク２に記録された磁気情報を再生する再生ヘッド部２０と、磁気ディスク２の記録トラックに磁気情報を記録する記録ヘッド部３０とによって構成されている。なお、本実施の形態では、ＡＢＳ１１Ｓと直交する方向（Ｙ方向）において、薄膜磁気ヘッド１０を基準としてＡＢＳ１１Ｓの側を「前方」とし、ＡＢＳ１１Ｓと反対側を「後方」と呼ぶこととする。

再生ヘッド部２０は、その再生動作時において、センス電流がＭＲ素子１５（後出）の内部を積層面内方向に流れるように構成されたＣＩＰ（Current In Plane）−ＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）構造をなしている。具体的には、再生ヘッド部２０は、ＡＢＳ１１Ｓに露出する側において、例えば基体１１の上に絶縁層１２（図４のみ示す）、下部シールド層１３、下部ギャップ層１４、ＭＲ素子１５、上部ギャップ層１６、バイアス層１８Ａおよび上部シールド層１９が順に積層されたものである。ここで、下部ギャップ層１４と上部ギャップ層１６との間には、磁気ディスク２の記録トラック幅方向に対応する第１の方向（Ｘ方向）においてＭＲ素子１５を挟んで対向する一対の電極層１７（１７Ｌ，１７Ｒ）が配置されている（図３および図５）。一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒは、ＭＲ素子１５の端面とそれぞれ接するように配置されている。また、上部ギャップ層１６および下部ギャップ層１９は、本発明における一対の分離層として、第２の方向（Ｚ方向）においてＭＲ素子１５および一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒを挟んで対向すると共にＭＲ素子１５および一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒと隣接してＸ方向に延在するように配設されている。特に上部ギャップ層１６は、ＭＲ素子１５の後方およびバイアス層１８Ａの後方をも取り囲むように設けられており、詳細には、ＭＲ素子１５の後方を占める第１部分１６Ａと、ＭＲ素子１５（および電極層１７）の上面を覆い、バイアス層１８Ａとの電気的および磁気的な分離を図る第２部分１６Ｂと、バイアス層１８Ａの後方を占める第３部分１６Ｃとの３つの部分から構成されている。バイアス層１８Ａの後方に第３部分１６Ｃが充填されることにより、上部シールド層１９の下面（バイアス層１８Ａ側の面）が平坦面となっている。なお、下部シールド層１３の後方には平坦化膜２８Ａが充填され、上部ギャップ層１６および上部シールド層１９の後方には平坦化膜２８Ｂが充填されている。

下部シールド層１３および上部シールド層１９は、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの軟磁性金属材料によりそれぞれ構成され、ＭＲ素子１５を積層方向（Ｚ方向）に挟んで対向することで、不要な磁界の影響がＭＲ膜パターン１５に及ばないように機能するものである。下部ギャップ層１４は酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの非磁性かつ絶縁性の材料からなり、主に下部シールド層１３とＭＲ素子１５との電気的な絶縁をおこなう。上部ギャップ層１６は、下部ギャップ層１４と同様の非磁性かつ絶縁性の材料からなり、上部シールド層１９およびバイアス層１８Ａの各々とＭＲ素子１５との電気的および磁気的な絶縁をおこなうと同時に、上部シールド層１９およびバイアス層１８Ａの各々と一対の電極層１７（１７Ｌ，１７Ｒ）との電気的な絶縁をおこなう。ＭＲ素子１５は、磁気ディスク２の記録情報に起因した信号磁界変化を検知するセンサ部分として機能し、例えば下部ギャップ層１４の側から下地層３１、固定作用層（ピンニング層）３２、被固定層（ピンド層）３３、非磁性層３４、磁化自由層（フリー層）３５および保護層３６が順に積層されたスピンバルブ構造をなすものである。

バイアス層１８Ａは、Ｘ方向においてＭＲ素子１５と対応した領域を占めると共に一対の電極層１７に対応した領域にも及ぶように延在しており（すなわち、Ｘ方向においてＭＲ素子１５よりも大きな幅を有している。）、磁化自由層３５に対して縦バイアス磁界を付与することにより、磁化自由層３５における磁区の向きを揃えて単磁区化をおこなうものである。磁化自由層３５が単磁区化されることにより、いわゆるバルクハウゼンノイズの発生が抑制され、良好な再生動作が行われることとなる。ここでバイアス層１８Ａは、例えばコバルト白金合金（ＣｏＰｔ）などの硬磁性材料からなる中間層と、ＭＲ素子１５との境界側に形成された下層と、上部シールド層１９との境界側に形成された上層とを有する３層構造をなしていることが望ましい。下層は、例えばクロム（Ｃｒ）などにより構成され、中間層を形成する際の下地層として機能し、中間層の結晶性を向上させるものである。上層は、例えばタンタル（Ｔａ）などにより構成され、中間層と上部シールド層１９との磁気的な分離を図るように機能するものである。

一対の電極層１７（１７Ｌ，１７Ｒ）は、ＭＲ素子１５に対して積層面内方向（Ｘ方向）へセンス電流を流すための電流経路となるものであり、それぞれ基体１１の素子形成面１１Ａ上に形成された一対の電極端１７ＬＰ，１７ＲＰに接続されている。

このような構成の再生ヘッド部２０では、ＭＲ素子１５に含まれる磁化自由層３５の磁化方向が、磁気ディスク２からの信号磁界に応じて変化する。このため、ＭＲ素子１５に含まれる被固定層の磁化方向との相対的な変化を生じることとなる。ここで一対の電極層１７（１７Ｌ，１７Ｒ）を介してＭＲ素子１５へセンス電流を流すと磁化方向の相対的変化が電気抵抗の変化として現れるので、これを利用することにより信号磁界を検知し磁気ディスク２の磁気情報を読み出すようになっている。

一方、記録ヘッド部３０は、再生ヘッド部２０の上に絶縁層２１を介して設けられており、下部磁極２２、記録ギャップ層２３、コイル２４、絶縁層２５および上部磁極２６を有している。

下部磁極２２は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料よりなり、絶縁層２１の上に形成されている。なお、下部磁極２２の後方には平坦化膜２８Ｃが充填されている。下部磁極２２の上には、Ａｌ₂Ｏ₃などの絶縁材料よりなる記録ギャップ層２３が形成されている。この記録ギャップ層２３は、コイル２４のＸＹ平面における中心部に対応する位置に、磁路形成のための開口部２３Ａを有してる。銅（Ｃｕ）や金（Ａｕ）などにより構成されたコイル２４は、開口部２３Ａを中心として渦を巻くように記録ギャップ層４２上に設けられており、フォトレジストなどからなる絶縁層２５によって一部（端末部分）を除いて覆われている。コイル２４の両端末はそれぞれコイルリード２４Ａ，２４Ｂを介して電極２４Ｓ，２４Ｅに接続されている。さらに、上部磁極２６が記録ギャップ層２３、開口部２３Ａおよび絶縁層２５を覆うように形成されている。この上部磁極２６は、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの高飽和磁束密度を有する軟磁性材料よりなり、開口部２３Ａを介して下部磁極２２と接触しており、互いに磁気的に連結している。さらに、Ａｌ₂Ｏ₃などからなる保護膜２７が記録ヘッド部３０の上面全体を覆うように形成されている。

このような構成を有する記録ヘッド部３０は、コイル２４に流れる書込電流により、主に下部磁極２２と上部磁極２６とによって構成される磁路内部に磁束が発生する。これにより記録ギャップ層２３の近傍に信号磁界が生じるので、その信号磁界によって磁気ディスク２の記録面における所定の領域部分を磁化し、情報を記録するようになっている。

次に、主に図４を参照して、薄膜磁気ヘッド１０の製造方法について説明する。

まず、スパッタリング法などを用い、基体１１の上に全面に亘って絶縁層１２を形成する。ここでは、Ａｌ₂Ｏ₃またはＳｉＯ₂を用いて、０．１μｍ〜５．０μｍの厚みをなすように形成することが望ましい。次いで、絶縁層１２上における前方側の領域を占めるように下部シールド層１３をフレームめっき法などにより選択的に形成する。ここでは、０．５μｍ〜３μｍの厚みをなすように形成する。下部シールド層１３の構成材料としては、ＮｉＦｅのほか、コバルト鉄ニッケル合金（ＣｏＦｅＮｉ）、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）、窒化鉄（ＦｅＮ）または鉄ジルコニウム窒化物（ＦｅＺｒＮ）などを用いることができる。さらに、絶縁層１２上の、下部シールド層１３の後方の領域を充填するようにＡｌ₂Ｏ₃またはＳｉＯ₂を用いて絶縁層をスパッタリングなどにより形成したのち、これをＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）などにより平坦化することにより平坦化膜２８Ａとする。平坦化ののち、下部ギャップ層１４を、ＣＶＤ法やスパッタリング法により全面に亘って、例えば１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みをなすように形成する。

続いて、下部ギャップ層１４上における最も前方側の位置にＭＲ素子１５を形成すると共に、ＭＲ素子１５とＸ方向において隣接する一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒ（図４には示さず。図３および図５を参照）を形成する。ここでは、まず、下部ギャップ層１４を覆うように全面に亘って下地層３１、固定作用層３２、被固定層３３、非磁性層３４、磁化自由層３５および保護層３６を順に積層することにより多層膜を形成し、その多層膜を選択的に覆うようにＸＹ平面に広がるマスクパターン（図示せず）を形成する。このマスクパターンは、一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒの形状に対応する開口部を有している。このマスクパターンを利用したミリングにより上記の多層膜をエッチングしたのち、多層膜を除去した領域に、スパッタリング法を用いて一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒを積層する。そののち、マスクパターンをアセトンやＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）等の有機溶剤により溶解除去する。さらに、ＭＲ素子１５と一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒとを合わせた形状をなすようにＸＹ平面に広がる他のマスクパターン（図示せず）を形成し、これをマスクとして利用したミリングにより不要な部分の多層膜を除去する。こうすることにより、ＭＲ素子１５および一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒの形成が完了する。

こののち、ＭＲ素子１５および一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒを覆うように上部ギャップ層１６の第１部分１６Ａおよび第２部分１６Ｂを形成する。ここでは、スパッタリング法やＣＶＤ法などにより、例えば１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みをなすように形成する。さらにスパッタリング法およびリフトオフ法を併用するなどして、第２部分１６Ｂ上のＭＲ素子１５に対応した領域にバイアス層１８Ａを選択的に形成する。この際、例えば５ｎｍ〜４０ｎｍの厚みとなるようにバイアス層１８Ａを形成する。バイアス層１８Ａの幅寸法（Ｘ方向の寸法）については、ＭＲ素子１５の幅寸法にアライメント誤差（例えば０．２μｍ）を加えた長さとする。

バイアス層１８Ａを形成したのち、その後方を充填するように上部ギャップ層１６の第３部分１６Ｃをスパッタリング法やＣＶＤ法などにより形成する。これらバイアス層１８Ａおよび第３部分１６Ｃを覆うように、０．５μｍ〜３．０μｍの厚みの上部シールド層１９を形成する。なお、これら上部ギャップ層１６および上部シールド層１９は、下部シールド層１３と対応する領域に形成する。下部ギャップ層１４上の、上部ギャップ層１６および上部シールド層１９の後方領域には、絶縁層をスパッタリング法などにより形成したのち、これをＣＭＰにより平坦化することで平坦化膜２８Ｂを形成する。以上により、再生ヘッド部２０の形成が一旦終了する。

続いて、全体を覆うように、スパッタリング法やＣＶＤ法を用いて１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みをなす絶縁層２１を形成したのち、これを覆うように０．５μｍ〜３．０μｍの厚みをなす下部磁極２２をフレームめっき法により形成する。ここでは、ＮｉＦｅのほか、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮまたはＦｅＺｒＮなどを用いることができる。さらに、下部磁極２２の後方領域に絶縁層を形成し、これをＣＭＰにより平坦化することで平坦化膜２８Ｃを形成したのち、下部磁極２２および平坦化膜２８Ｃを選択的に覆うように開口部２３Ａを有する記録ギャップ層２３を形成する。ここでは、スパッタリング法やＣＶＤ法を用いて１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みとなるようにする。

記録ギャップ層２３を形成したのち、フレームめっき法により１μｍ〜５μｍの厚みをなすコイル２４を形成する。さらに、コイル２４の一部を覆うように絶縁層２５を形成する。そののち、絶縁層２５を覆い、かつ下部磁極２２と連結するように上部磁極２６を形成したうえ、絶縁層２５に覆われずに露出したコイル２４の一部と連結するコイルリード２４Ｂを形成する。ここで、絶縁層２５は、フォトレジストを所定領域のみ露光したのち加熱処理（キュアリング）をおこなうことにより、０．５μｍ〜７．０μｍの厚みとなるように形成する。上部磁極２６およびコイルリード２４Ｂは、フレームめっき法により形成する。

最後に、上部磁極２６を含む全てを覆うように、スパッタリング等により保護膜２７を形成し、ＣＭＰなどにより平坦化処理をおこなう。これにより、記録ヘッド部３０が形成され、薄膜磁気ヘッド１０の形成が一旦終了する。こののち、例えば、スライダ４Ａを機械研磨するなどしてＡＢＳ１１Ｓを形成するなどの所定の工程を経ることにより、薄膜磁気ヘッド１０が完成する。

以上説明したように、本実施の形態の薄膜磁気ヘッド１０によれば、バイアス層１８Ａを、上部ギャップ層１６におけるＭＲ素子１５と反対側に位置すると共にＸ方向においてＭＲ素子１５と対応した領域に設けるようにしたので、厚みが比較的均一であると共にＭＲ素子１５と磁気的に分離されたバイアス層１８Ａにより、磁化自由層３５に対して縦バイアス磁界を効率的に付与することができる。さらに、バイアス層１８Ａを、ＭＲ素子１５および一対の電極層１７の双方と電気的に確実に絶縁することができるので、センス電流のバイアス層１８Ａへの分流による抵抗変化率の劣化や、短絡などの発生を抑制することができる。しかも、バイアス層１８Ａは、ＭＲ素子１５とは別のパターニング操作により形成されたものであることから、高記録密度化に伴ってＭＲ素子１５が微小化した場合であっても、その制約を受けることなく、磁化自由層３５の単磁区化に要する縦バイアス磁界を発生するのに十分な寸法（体積）を確保することができる。したがって、形成容易な構成でありながら、高記録密度化に対応しつつ良好な再生動作を行うことが可能となる。

なお、本実施の形態では、バイアス層１８Ａを、ＭＲ素子１５の上側、すなわち上部シールド層１９と上部ギャップ層１６とに間に設けるようにしたが、図６に示した第１の変形例（変形例１）としての再生ヘッド部２０Ａのように、ＭＲ素子１５の下側、すなわち下部シールド層１３と下部ギャップ層１４とに間にバイアス層１８Ｂとして設けるようにしてもよい。その場合には、下部シールド層１３の上面を平坦面とし、その上にバイアス層１８Ｂを設け、これを下部ギャップ層１４によって覆うようにするとよい。あるいは、図７に示した第２の変形例（変形例２）としての再生ヘッド部２０Ｂのように、ＭＲ素子１５の上下にバイアス層１８Ａ，１８Ｂを設けるようにしてもよい。

次に、本発明の具体的な実施例について説明する。

以下に述べる本発明の各実施例は、上記実施の形態において説明した製造方法に基づき、図５〜図７に示した再生ヘッド部２０，２０Ａ，２０Ｂを備えた各薄膜磁気ヘッド１０にそれぞれ対応するサンプルを各々形成し、これらについて特性調査をおこなったものである。同時に、本実施例の効果を明確にするため、図１１に示した構造を有する再生ヘッド部１２０を有する薄膜磁気ヘッド（比較例１〜４）を作成し、同様の特性調査をおこなった。それらの結果を表１に示すと共に、以下、詳細を説明する。

表１では、図５に示した再生ヘッド部２０に対応する実施例１−１〜１−４（以下、まとめて実施例１と記す。）と、図６に示した再生ヘッド部２０Ａに対応する実施例２−１〜２−４（以下、まとめて実施例２と記す。）と、図７に示した再生ヘッド部２０Ｂに対応する実施例３−１〜３−４（以下、まとめて実施例３と記す。）とについて、それぞれ、下部ギャップ層の厚み［ｎｍ］、上部ギャップ層の厚み［ｎｍ］、バイアス層の構成（括弧内の数値はそれぞれの厚み［ｎｍ］を表す。左側から下層／中間層／上層を示す。）、出力電圧［ｍＶ］およびアシンメトリ［％］をそれぞれ示している。サンプル数（ｎ数）はいずれも３００００である。なお、表１では、図１１に示した再生ヘッド部１２０に対応する比較例１〜４のデータについても掲載する。

ここで、ＭＲ素子の構成は、基板側から「ＮｉＣｒ５（下地層）／ＩｒＭｎ７（固定作用層）／［ＣｏＦｅ２／Ｒｕ０．８／ＣｏＦｅ２．２］（被固定層）／Ｃｕ２（非磁性層）／ＣｏＦｅ２（磁化自由層）／Ｔａ２（保護層）」という順に積層されたものとなっている。各数値は、それぞれの厚み［ｎｍ］を示している。したがってＭＲ素子全体の厚みは２３ｎｍである。さらに、下部シールド層の上面から上部シールド層の下面までの距離は８０ｎｍとなるようにした。光学トラック幅およびＭＲハイトはいずれも０．１５０μｍとした。また、測定対象の信号磁界については２００Ｏｅ（＝（５０／π）×１０³［Ａ／ｍ］）とし、センス電流については３ｍＶとした。表１では、各々３００００個のサンプルに関し、出力電圧については平均値および標準偏差を示し、アシンメトリについては標準偏差のみを示す。

図８は、表１のデータを元に、実施例１における出力電圧（平均値）［ｍＶ］と出力電圧（標準偏差）［ｍＶ］との関係（図８（Ａ））および出力電圧（平均値）［ｍＶ］とアシンメトリ（標準偏差）［％］との関係（図８（Ｂ））をそれぞれ表したグラフである。同様に、図９は、実施例２における出力電圧（平均値）［ｍＶ］と出力電圧（標準偏差）［ｍＶ］との関係（図９（Ａ））および出力電圧（平均値）［ｍＶ］とアシンメトリ（標準偏差）［％］との関係（図９（Ｂ））をそれぞれ表し、図１０は、実施例３における出力電圧（平均値）［ｍＶ］と出力電圧（標準偏差）［ｍＶ］との関係（図１０（Ａ））および出力電圧（平均値）［ｍＶ］とアシンメトリ（標準偏差）［％］との関係（図１０（Ｂ））をそれぞれ表したものである。なお、図８〜図１０では、比較例１〜４のデータに対応するグラフについても併せて表示する。

図８〜図１０に示したように、それぞれの出力電圧（平均値）に対する出力電圧（標準偏差）およびアシンメトリ（標準偏差）は、各実施例１〜３において比較例１〜４よりも低い数値を示しており、特性のばらつきが少ないことが確認された。すなわち、本実施例における再生ヘッド部であれば、より均一な厚みを有するバイアス層を備えていることから、アシンメトリの改善および出力電圧の安定化を実現し、良好な再生動作を行うことが可能である。

以上、実施の形態および実施例（以下、実施の形態等）を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これらの実施の形態等に限定されず、種々変形可能である。例えば、本実施の形態等では、再生ヘッド部および記録ヘッド部の双方を有する複合型の薄膜磁気ヘッドを例に挙げて説明するようにしたが、再生ヘッド部のみ備えた再生専用の薄膜磁気ヘッドであってもよい。

また、本実施の形態では、バイアス層がＸ方向においてＭＲ素子よりも大きな幅を有するようにしたが、これに限定されるものではない。バイアス層は、例えばＭＲ素子と同等の幅であってもよいし、あるいはＭＲ素子よりも僅かに狭い幅（例えば０．１μｍから０．３μｍ程度の幅、あるいはＭＲ素子の約５０％以上１００％未満の幅）を有するようにしてもよい。なお、ＭＲ素子よりも大きな幅を有する場合には、あまり大きすぎると十分なバイアス磁界がＭＲ素子に付与されにくくなるので、ＭＲ素子の約２００％以下とすることが望ましい。また、バイアス層は、少なくともその一部が、ＭＲ素子の形成領域と完全に一致する領域に差しかかるように形成されていればよい。ただし、いずれの場合であっても、Ｘ方向において、ＭＲ素子の中心位置とバイアス層の中心位置とが互いに一致するように構成されていることがより好ましい。

本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドを備えた磁気ディスク装置の構成を表す斜視図である。 図１に示した磁気ディスク装置におけるスライダの構成を表す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を表す分解斜視図である。 図３に示した薄膜磁気ヘッドの、ＡＢＳと直交する断面の構成を表す断面図である。 図３に示した薄膜磁気ヘッドの、ＡＢＳに露出した平面の構成を表す平面図である。 図３に示した薄膜磁気ヘッドの第１の変形例（変形例１）としての薄膜磁気ヘッドの構成を表す平面図である。 図３に示した薄膜磁気ヘッドの第２の変形例（変形例２）としての薄膜磁気ヘッドの構成を表す平面図である。 実施例１における再生動作特性を表す特性図である。 実施例２における再生動作特性を表す特性図である。 実施例３における再生動作特性を表す特性図である。 比較例としての薄膜磁気ヘッドの構成を表す平面図である。

符号の説明

１…筐体、２…磁気ディスク、３…ヘッドアームアセンブリ（ＨＡＡ）、４…ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）、４Ａ…スライダ、４Ｂ…サスペンション、５…アーム、６…駆動部、７…固定軸、８…ベアリング、９…スピンドルモータ、１０…薄膜磁気ヘッド、１１…基体、１１Ａ…素子形成面、１１Ｓ…記録媒体対向面（ＡＢＳ）、１２…絶縁層、１３…下部シールド層、１４…下部ギャップ層、１５…ＭＲ素子、１６…上部ギャップ層、１７…電極層、１８Ａ，１８Ｂ…バイアス層、１９…上部シールド層、２０，２０Ａ，２０Ｂ…再生ヘッド部、２１…絶縁層、２２…下部磁極、２３…記録ギャップ層、２４…コイル、２４Ａ，２４Ｂ…コイルリード、２５…絶縁層、２６…上部磁極、２７…保護膜、２８…平坦化膜、３０…記録ヘッド部。

Claims (7)

1. 磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面を有し、前記磁気記録媒体からの信号磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層を含む磁気抵抗効果素子と、
   前記磁気記録媒体の記録トラック幅方向に対応する第１の方向において、前記磁気抵抗効果素子を挟んで互いに対向すると共に少なくとも前記磁化自由層の端面とそれぞれ接するように配置された一対の電極層と、
   前記第１の方向と直交し、かつ、前記記録媒体対向面と平行をなす第２の方向において、前記磁気抵抗効果素子および一対の電極層を挟んで互いに対向すると共に前記磁気抵抗効果素子および一対の電極層と隣接して前記幅方向に延在するように配置された非磁性かつ絶縁性の一対の分離層と、
   前記一対の分離層のうちの少なくとも一方における前記磁気抵抗効果素子と反対側に位置すると共に前記磁気抵抗効果素子に対応する領域に設けられ、かつ、前記磁化自由層に縦バイアス磁界を印加するバイアス層と
   を備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. 前記第２の方向において、前記磁気抵抗効果素子、一対の電極層、一対の分離層およびバイアス層を挟んで互いに対向するように配置された一対の磁気シールド層をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
3. 前記バイアス層が、前記一対の分離層の双方における前記磁気抵抗効果素子と反対側にそれぞれ設けられている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜磁気ヘッド。
4. 前記バイアス層は、前記磁気抵抗効果素子に対応する領域を占めると共に前記一対の電極層の少なくとも一方に対応した領域に及ぶように前記第１の方向に延在している
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、
   この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションと
   を有することを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
6. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、
   この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションと、
   このサスペンションの他端を支持するアームと
   を含むことを特徴とするヘッドアームアセンブリ。
7. 磁気記録媒体と、ヘッドアームアセンブリとを備えた磁気ディスク装置であって、
   前記ヘッドアームアセンブリは、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、
   この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションと、
   このサスペンションの他端を支持するアームと
   を含むことを特徴とする磁気ディスク装置。

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