JP2007026591A - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】特に、発熱体のエレクトロマイグレーションの発生を抑制し、さらに、前記発熱体の温度依存性を小さくすることが可能な薄膜磁気ヘッドを提供することを目的としている。
【解決手段】発熱体２０を発熱導体層２１と、高融点材料層２２，２３との積層構造にする。これにより前記発熱導体層２１のエレクトロマイグレーションを抑制できる。また発熱導体層２１を例えばＣｕＮｉで形成し、高融点材料層２２，２３をＲｕで形成すると、ＣｕＮｉとＲｕは、抵抗変化率の温度依存性が逆の傾向であるため、前記発熱体２０全体の抵抗変化率の温度依存性を適切に小さくすることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は熱膨張により再生ヘッド素子および記録用ヘッド素子の記録媒体との対向面を記録媒体側に突出させ、浮上量を制御する薄膜磁気ヘッドに関する。

下記の特許文献１〜３には、薄膜磁気ヘッドの内部に発熱体を設け、前記発熱体を通電することで発生する熱により、前記薄膜磁気ヘッドの磁気ギャップ付近を熱膨張させ、記録媒体との対向面を記録媒体側へ突出させ、前記薄膜磁気ヘッドの浮上量を小さくしようとするものが提案されている。

発熱体からの熱量を適切に制御するには、前記発熱体がエレクトロマイグレーションを起こすのを抑制すること、及び前記発熱体の抵抗変化率の温度依存性を小さくすることが重要である。なお温度変化に対する抵抗値の変化から抵抗温度係数（TCR Temperature Coefficient of Resistance）を求めることができ、「抵抗変化率の温度依存性を小さくする」ということは、別の言い方をすれば、前記抵抗温度係数（TCR）の絶対値を小さくするということを意味している。
特開２００５−１１４１３号公報 特開２００５−１１４１４号公報 特開２００３−１６８２７４号公報 特開平１０−２６１２４８号公報

しかしながら上記した特許文献では、エレクトロマイグレーションや抵抗温度係数（TCR）に対する対策は特になされていない。

前記エレクトロマイグレーションは、前記発熱体を長時間、通電し続けると、発生しやすく、前記エレクトロマイグレーションの発生により前記発熱体の抵抗値が大きく変動してしまう。また抵抗変化率の温度依存性が大きいと、環境温度が変化したときに前記発熱体の抵抗値が大きく変化してしまう。

このように通電時間や環境温度等で発熱体の抵抗値が大きく変化すると、前記発熱体から発生する熱量が大きく変動するため、前記磁気ギャップやコア層等の熱膨張量が大きく変動し、前記対向面の突出量のばらつきが大きくなる。そして、このような突出量のばらつきによって、前記薄膜磁気ヘッドの記録効率や再生効率のばらつきが大きくなるといった問題があった。また最悪の場合、前記対向面の突出量が大きくなりすぎると前記薄膜磁気ヘッドが前記記録媒体に衝突するといった問題があった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、発熱体のエレクトロマイグレーションの発生を抑制し、さらに、前記発熱体の温度依存性を小さくすることが可能な薄膜磁気ヘッドを提供することを目的としている。

本発明における薄膜磁気ヘッドは、
再生ヘッド素子および記録用ヘッド素子の少なくとも一方と、前記素子の記録媒体との対向面を記録媒体側へ突出させるための発熱体と、を有し、
前記発熱体は、発熱導体層と、前記発熱導体層の少なくとも一部に重ねて形成された前記発熱導体層よりも高融点である高融点材料層と、を有して形成されていることを特徴とするものである。

これにより前記発熱導体層が従来に比べてエレクトロマイグレーションを起こしにくくなる。よって前記エレクトロマイグレーションの発生による抵抗値の上昇を適切に抑制できる。

また本発明では、前記高融点材料層は、前記発熱導体層の下面及び／又は上面に設けられることが好ましい。これにより簡単に前記高融点材料層と前記発熱導体層とを積層形成することが出来る。

また本発明では、前記高融点材料層は、白金族元素（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ）、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍｏのうち少なくとも１種以上の元素から形成されることが好ましい。また、前記発熱導体層は、ＮｉＣｕ、ＣｕＭｎ、ＮｉＦｅ、Ｗ、ＮｉＣｒ、ＣｒＣｕのいずれかにより形成されることが好ましい。前記高融点材料層の元素を上記した中から選択することで、適切に前記発熱体のエレクトロマイグレーションを抑制でき、また前記発熱体を構成する高融点材料層及び発熱導体層の材料を上記した中から選択することで、前記発熱体の抵抗変化率の温度依存性を小さくできる。

また前記高融点材料層は、抵抗変化率の温度依存性が、前記発熱導体層の前記抵抗変化率の温度依存性に対して逆の傾向を示す材料で形成されることが好ましい。すなわち、前記発熱導体層の抵抗変化率が、温度が上昇するにつれて大きくなる場合、高融点材料層を、前記抵抗変化率が、温度が上昇するにつれて小さくなる材質で形成し、前記発熱導体層の抵抗変化率が、温度が上昇するにつれて小さくなる場合、高融点材料層を、前記抵抗変化率が、温度が上昇するにつれて大きくなる材質で形成する。これにより、前記発熱体の抵抗変化率の温度依存性を適切に小さくできる。よって、環境温度が変化したことによる抵抗値の変化を適切に小さくできる。例えば、前記高融点材料層は、白金族元素で形成され、前記発熱導体層は、ＣｕＮｉ、ＣｕＭｎ、ＮｉＦｅ、Ｗ、ＮｉＣｒ、ＣｒＣｕのいずれかにより形成されることが好ましい。これにより前記発熱体の抵抗変化率の温度依存性をより適切に小さくできる。

発熱体のエレクトロマイグレーションの発生を抑制でき、さらには、抵抗変化率の温度依存性を小さくできる。

これにより前記エレクトロマイグレーションの発生による前記発熱体の抵抗値の上昇を抑制でき、また環境温度が変化したことによる前記発熱体の抵抗値の変化を小さくできる。

このように、前記発熱体の抵抗値の変化を小さくできることで、前記発熱体から発生する熱量の変化を小さくできるから、熱膨張による記録媒体との対向面の突出量のばらつきを従来に比べて小さくできる。

図１は、本実施形態における薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面からハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向であって且つ膜厚方向（図示Ｚ方向）と平行な方向から切断した部分断面図、図２は、図１に示す矢印Ａ方向から前記薄膜磁気ヘッドを見たときの部分透視図、図３は図１の薄膜磁気ヘッドに内臓された発熱体を通電したときに、記録媒体との対向面が突き出す状態を説明するための部分断面図、図４は発熱体の形状のパターンの一例を示す斜視図、図５は図４に示す一点鎖線に沿って発熱体を膜厚方向に切断したときの部分断面図、図６〜図８は、図５とは異なる断面形状を示す前記発熱体の部分拡大断面図、図９及び図１０は図１とは別の実施形態における薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面からハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向であって且つ膜厚方向（図示Ｚ方向）と平行な方向から切断した部分断面図、である。

図１，図９及び図１０に示す各実施形態の薄膜磁気ヘッドは、再生用ヘッド素子Ｒと記録用ヘッド素子Ｗが積層形成された、いわゆる複合型薄膜磁気ヘッドである。

図１は、本発明の第１実施形態による薄膜磁気ヘッド１００の積層構造を示す部分断面図である。

図１に示されるように基板（スライダ）１上には、積層方向に沿って順に、アルミナアンダーコート膜２、下部シールド層３、下部ギャップ層４および磁気抵抗効果素子Ｍが備えられている。基板１は、例えばアルミナチタンカーバイドなどのセラミック材料により形成されている。下部シールド層３は、例えばパーマロイなどの軟磁性材料により形成され、下部ギャップ層４は、例えばアルミナなどの非磁性非導電材料により形成されている。

磁気抵抗効果素子Ｍは、記録媒体との対向面（以下、ＡＢＳ面と呼ぶ）に露出していて、トラック幅方向の両側に接続された電極層５を介して電流が与えられた状態では記録媒体からの漏れ磁界に応じて抵抗値が変化する。薄膜磁気ヘッド１００は、磁気抵抗効果素子Ｍの抵抗値変化に基づき、記録媒体に記録された磁気信号を再生する。磁気抵抗効果素子Ｍには、ＧＭＲ（ｇｉａｎｔ ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子（ＣＩＰ−ＧＭＲ，ＣＰＰ−ＧＭＲ）やＡＭＲ（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子、ＴｕＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子を用いることができる。

前記電極層５は、図２に示されるように、トラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側で磁気抵抗効果素子Ｍに接し、ＡＢＳ面からハイト方向（図示Ｙ方向）に向かって長く延びていて、基板端面１ａ上で、電極パッド層Ｅ１、Ｅ２に電気的に接続されている。前記電極層５及び電極パッド層Ｅ１、Ｅ２は、電気抵抗の小さいＣｕやＡｕ等の導電材料により形成されている。

前記磁気抵抗効果素子Ｍ及び電極層５上には、上部ギャップ層６を介して、上部シールド層７が形成されている。上部シールド層７は例えばパーマロイなどの軟磁性材料により形成され、上部ギャップ層６は例えばアルミナなどの非磁性材料により形成されている。不図示であるが、上部シールド層７の周囲には絶縁層が形成されている。

上述した下部シールド層３から上部シールド層７までの構造が再生用ヘッド素子Ｒである。本薄膜磁気ヘッド１００では、再生用ヘッド素子Ｒの上部シールド層７が記録用ヘッド素子Ｗの下部コア層を兼ねている。

下部コア層７上には、ＡＢＳ面に露出する磁気ギャップ層８が備えられていて、この磁気ギャップ層８のハイト方向（図示Ｙ方向）の寸法により、薄膜磁気ヘッド１００のギャップデプスＧｄが規定される。磁気ギャップ層８は、非磁性材料により形成されている。

また下部コア層７上には、前記磁気ギャップ層８よりもハイト方向奥側に位置させて、下部コア層７と上部コア層９を磁気的に接続する磁気接続部１０と、この磁気接続部１０を囲んで螺旋状に巻かれた第１コイル層１１と、第１コイル層１１の各導体部のピッチ間を埋めると共に第１コイル層１１の上面を覆う第１非磁性絶縁層１２とが形成されている。磁気接続部１０及び第１非磁性絶縁層１２の上面は、上記磁気ギャップ層８の上面と同一面を構成している。

前記第１非磁性絶縁層１２の上には、第１コイル層１１の巻き方向とは逆向きで螺旋状に巻かれた第２コイル層１３と、この第２コイル層１３の各導体部のピッチ間を埋めると共に第２コイル層１３の上面を覆う第２非磁性絶縁層１４とが形成されている。第１コイル層１１と第２コイル層１３は、第１非磁性絶縁層１２を貫通するコンタクト部１５を介して導通接続されており、また図２に示されるように、第１コイルリード層１６及び第２コイルリード層１７を介して、基板端面１ａ上に位置する電極パッド層Ｅ３、Ｅ４にそれぞれ電気的に接続されている。第１コイルリード層１６及び第２コイルリード層１７は、例えば、第１コイル層１１と同じ形成面に、第１コイル層１１のメッキ形成工程時に同時にメッキにより形成されている。第２コイルリード層１７は、第１非磁性絶縁層１２を貫通する不図示のコンタクト部を介して第２コイル層１３に導通接続されている。

磁気接続部１０は、例えばパーマロイ等の軟磁性材料により形成され、第１非磁性絶縁層１２および第２非磁性絶縁層１４は、例えばアルミナにより形成されている。第１コイル層１１、第２コイル層１３、コンタクト部１５、第１コイルリード層１６、第２コイルリード層１７及び電極パッド層Ｅ３、Ｅ４は、電気抵抗の小さいＣｕなどの導電材料により形成されている。

第２非磁性絶縁層１５の上には、ＡＢＳ面に露出する先端部９ａで磁気ギャップ層８に接し、ＡＢＳ面よりもハイト方向奥側の基端部９ｂで磁気接続部１０に接続する上部コア層９が形成されている。不図示であるが、上部コア層９の先端部９ａは、記録媒体のトラック幅に合わせて幅狭になっている。上部コア層９は、例えばパーマロイ等の軟磁性材料により形成されている。

上述した下部コア層７から上部コア層９までの構造が記録用ヘッド素子Ｗである。上部コア層９及び第２非磁性絶縁層１４の上面は、絶縁性保護層１８によって覆われている。

前記記録用ヘッド素子Ｗの形態は図１に示す形態のものに限らない。例えば垂直磁気記録ヘッド等であってもよい。

以上の薄膜磁気ヘッド１００は、さらに、記録用ヘッド素子Ｗのハイト方向奥側に位置する発熱体２０を備えている。以下、前記発熱体２０について詳述する。

前記発熱体２０は、上述した磁気ギャップ層８と同一平面上（下部コア層７上）にハイト方向に長く延びて形成されており、図２に示される電極パッド層Ｅ５、Ｅ６及び発熱体用リード層１９を介して通電されたときに発熱する。電極パッド層Ｅ５、Ｅ６及び発熱体用リード層１９は、電気抵抗の小さいＣｕ等の導電材料により形成されている。

前記発熱体２０から発生された熱は、その大部分が前記発熱体２０から記録用ヘッド素子Ｗ、再生ヘッド素子Ｒの内部をＡＢＳ面に向かって伝わり、記録媒体側に突出させたい磁気ギャップ層８とその周辺（下部コア層７及び上部コア層９）等を集中的に温める。この結果、絶縁性保護層１８よりも熱膨張係数の大きい下部コア層７、磁気ギャップ層８及び上部コア層９等が熱膨張する。すなわち、図３に点線で示されるように、記録用ヘッド素子Ｗ、再生ヘッド素子ＲのＡＢＳ面が記録媒体側に突出する。このように前記記録用ヘッド素子Ｗ、再生ヘッド素子ＲのＡＢＳ面が記録媒体側に突出すことで、磁気ギャップ層８と記録媒体との距離が小さくなり、書込み時の出力を向上させることができ、さらには再生時の感度を向上させることができる。

前記発熱体２０の平面形状は、例えば、図２，図４に示すように、図示Ｘ方向に所定の間隔を空けて図示Ｙ方向に延びる複数本の発熱片２０ａが、一本の蛇行する導線となるように、各発熱片２０ａの端部間が連結されたミアンダーパターンで形成される。

図５に示すように前記発熱体２０は、積層構造で形成される。前記発熱体２０は発熱導体層２１と、前記発熱導体層２１の下面２１ａに設けられた下側高融点材料層２２と、前記発熱導体層２１の上面２１ｂに設けられた上側高融点材料層２３との積層構造で形成される。

前記下側高融点材料層２２及び上側高融点材料層２３は、前記発熱導体層２１よりも高融点材料で形成されている。

前記発熱導体層２１は、ＮｉＦｅ、ＣｕＮｉ、ＣｕＭｎ、Ｗ、ＮｉＣｒ、ＣｒＣｕ等により形成される。なお温度変化に対する抵抗値の変化から抵抗温度係数（TCR Temperature Coefficient of Resistance）を求めることができ、「抵抗変化率の温度依存性を小さくできる」ということは、別の言い方をすれば、前記抵抗温度係数（TCR）の絶対値を小さくできるということを意味している。前記抵抗温度係数（TCR）の単位はｐｐｍ／℃である。

前記下側高融点材料層２２及び上側高融点材料層２３は、白金族元素（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ），Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍｏのうち少なくとも１種以上の元素が選択されて形成される。これらの元素は、ＮｉＦｅ、ＣｕＮｉ、ＣｕＭｎのいずれかにより形成された発熱導体層２１の融点よりも高い。

このように前記発熱導体層２１の下面２１ａ及び上面２１ｂに前記下側高融点材料層２２及び上側高融点材料層２３を積層することで、前記発熱導体層２１のエレクトロマイグレーションを抑制することが可能になる。

図６に示すように、前記発熱体２０は、前記発熱導体層２１と上側高融点材料層２３との積層構造で形成されてもよい。当然、前記発熱導体層２１と下側高融点材料層２２との積層構造で形成されてもよい。なお前記発熱導体層２１の上面２１ｂ／又は下面２１ａに前記高融点材料層２２，２３を設ける構造は、簡単に形成できるため、好ましい。

また図７に示すように、前記発熱導体層２１の上面２１ｂ、及び側面２１ｃ，２１ｃを覆う高融点材料層２４を設けることで、より適切に前記発熱導体層２１のエレクトロマイグレーションを抑制できる。

また図８に示すように、前記発熱導体層２１の下面２１ａに下側高融点材料層２２を設け、前記発熱導体層２１の側面２１ｃから上面２１ｂにかけて前記高融点材料層２４を設ければ、前記発熱導体層２１の周囲を全て前記高融点材料層２２，２４によって囲むことが出来るため、より効果的に前記発熱導体層２１のエレクトロマイグレーションを抑制することが出来る。

また図５に示す実施形態では、前記発熱導体層２１と前記高融点材料層２２，２３とが積層された部分は、前記発熱体２０の全体に及ぶが、前記発熱体２０の少なくとも一部に、前記発熱導体層２１と前記高融点材料層とが積層された箇所があれば、前記高融点材料層を設けなかった従来に比べて、前記発熱導体層２１のエレクトロマイグレーションを抑制することが出来る。ただし前記発熱体２０の全体が、前記発熱導体層２１と前記高融点材料層との積層構造で形成されることが、効果的に前記エレクトロマイグレーションを抑制することができてより好ましい。

前記高融点材料層２２〜２４は、抵抗変化率の温度依存性が、前記発熱導体層２１の前記抵抗変化率の温度依存性に対して逆の傾向を示す材料で形成されることが好ましい。すなわち、前記発熱導体層２１の抵抗変化率が、温度が上昇するにつれて大きくなる場合、高融点材料層２２〜２４の前記抵抗変化率は、温度が上昇するにつれて小さくなり、一方、前記発熱導体層２１の抵抗変化率が、温度が上昇するにつれて小さくなる場合、高融点材料層２２〜２４の前記抵抗変化率は、温度が上昇するにつれて大きくなることが好ましい。

前記発熱導体層２１がＣｕＮｉで形成される場合、前記発熱導体層２１の抵抗変化率は、温度が上昇するにつれて、徐々に小さくなっていく。このため前記高融点材料層２２〜２４を、温度が上昇するにつれて、抵抗変化率が徐々に大きくなる材料で形成する。これにより前記発熱体２０全体で見たときの抵抗変化率の温度依存性は、前記発熱導体層２１を単体で形成した場合に比べて小さくなる。

前記発熱導体層２１がＣｕＮｉ、ＣｕＭｎ、ＮｉＦｅ、Ｗ、ＮｉＣｒ、ＣｒＣｕのいずれかにより形成されるとき、前記高融点材料層２２〜２４は、白金族元素（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔのいずれか１種又は２種以上）で形成されることが好ましい。これにより前記抵抗変化率の温度依存性を、前記発熱導体層２１と前記高融点材料層２２〜２４とで逆の傾向にすることが出来る。

また、前記発熱導体層２１の抵抗変化率の温度依存性に比べて、高融点材料層２２〜２４の抵抗変化率の温度依存性のほうが大きい。すなわち、温度上昇に対する抵抗変化率の変動が、発熱導体層２１に比べて高融点材料層２２〜２４のほうが大きく、前記高融点材料層２２〜２４のほうが、前記発熱導体層２１に比べて温度変化に対して、敏感に、抵抗が変化するから、例えば前記高融点材料層２２〜２４を、前記発熱導体層２１と同じような膜厚で形成すると、前記高融点材料層２２〜２４の影響力が強くなりすぎて、逆に、前記発熱導体層２１を単体で形成していた従来より、抵抗変化率の温度依存性が大きくなる可能性がある。そこで、前記高融点材料層２２〜２４の前記抵抗変化率の温度依存性に対する影響力を弱めるために、図５に示すように、前記発熱導体層２１の膜厚Ｈ１を、前記高融点材料層２２，２３の合計膜厚（Ｈ２＋Ｈ３）より大きくすることが好ましい。また、図７や図８に示すように、前記発熱導体層２１の側面２１ｃ，２１ｃにも前記高融点材料層が形成されている場合は、前記側面２１ｃに形成された前記高融点材料層２４の膜厚も合わせて、すなわち前記高融点材料層２４の合計膜厚を、Ｈ４＋Ｈ５＋Ｈ６として、前記発熱導体層２１の膜厚Ｈ１と比較し、前記発熱導体層２１の膜厚のほうが前記高融点材料層２４の合計膜厚より大きくなるように調整することが好ましい。

例えば前記発熱導体層２１をＣｕＮｉで形成し、高融点材料層２２〜２４をＲｕで形成したとき、前記高融点材料層２２〜２４の合計膜厚が、１００Å〜４００Åの間で、前記発熱導体層２１の膜厚が、２７００Å〜１８００Åの範囲内であり、前記高融点材料層２２〜２４の合計膜厚が大きくなるにつれて、前記発熱導体層２１の膜厚が徐々に（一次関数的に）小さくなるように調整されることが温度変化に対する抵抗値をほぼ一定にでき好ましい。なお、発熱導体層２１が２層以上の層であるときは、それらの合計膜厚が比較対象とされる。

図９に示す薄膜磁気ヘッド２００には、図１に示す発熱体２０の替わりに、上部コア層９と同一平面上（第１非磁性絶縁層１２上）に、ハイト方向（図示Ｙ方向）に長く延びて形成された発熱体３０が備えられている。発熱体３０は図１で説明した発熱体２０と同様の平面形状及び同様の積層構造で形成される。

図９に示すように、発熱体３０は、第１非磁性絶縁層１２を貫通する導電性のコンタクト部２０１を介して図２に示される発熱体用リード層１９に電気的に接続され、この発熱体用リード層１９及び電極パッド層Ｅ５、Ｅ６を介して通電されたときに発熱する。発熱体３０が発熱すると、発生された熱の大部分が発熱体３０から記録用ヘッド素子Ｗ及び再生ヘッド素子ＲのＡＢＳ面側に向かって伝わり、前記発熱体３０と同一平面上に位置する上部コア層９とその周辺（磁気ギャップ層８及び下部コア層７）等を集中的に温める。この結果、絶縁性保護層１８よりも熱膨張係数の大きい上部コア層９、磁気ギャップ層８及び下部コア層７等が熱膨張し、前記記録用ヘッド素子Ｗおよび再生ヘッド素子ＲのＡＢＳ面が記録媒体側に突出する。

図１０に示す薄膜磁気ヘッド３００では、絶縁保護層１８の表面１８ａが平坦化されていて、図１，図９に示す発熱体２０，３０に替えて、絶縁性保護層１８の表面１８ａ上にハイト方向（図示Ｙ方向）に長く延びて形成された発熱体４０が備えられている。前記発熱体４０は図１で説明した発熱体２０と同様の平面形状及び同様の積層構造で形成される。

前記発熱体４０は、絶縁性保護層１８から第１非磁性絶縁層１２を貫通する導電性のコンタクト部３０１を介して図２に示される発熱体用リード層１９に電気的に接続され、この発熱体用リード層１９及び電極パッド層Ｅ５、Ｅ６を介して通電されたときに発熱する。発熱体４０から発生された熱は、前記発熱体４０から記録用ヘッド素子Ｗおよび再生ヘッド素子ＲのＡＢＳ面側に向かって伝わり、この結果、絶縁性保護層１８に覆われた上部コア層９とその周辺（磁気ギャップ層８及び下部コア層７）等が集中的に温められる。すると、絶縁性保護層１８よりも熱膨張係数の大きい上部コア層９、磁気ギャップ層８及び下部コア層７等が熱膨張し、前記記録用ヘッド素子Ｗおよび再生ヘッド素子ＲのＡＢＳ面が記録媒体側に突出する。

前記発熱体２０，３０，４０の形成位置は、図１，図９，図１０に示された形成位置以外であってもよい。

本実施形態の薄膜磁気ヘッドによれば、前記発熱体を、発熱導体層と前記発熱導体層よりも高融点を有する高融点材料層の積層構造で形成したため、従来に比べて前記発熱導体層のエレクトロマイグレーションの発生を適切に抑制することが可能である。さらに前記高融点材料層を、抵抗変化率の温度依存性が、前記発熱導体層の前記抵抗変化率の温度依存性と逆の傾向になる材料で形成することで、前記発熱体２０，３０，４０の前記抵抗変化率の温度依存性を従来に比べて小さくすることが可能になる。

したがって、前記エレクトロマイグレーションの発生による前記発熱体２０，３０，４０の抵抗値の上昇や、あるいは環境温度が変化したことによる前記発熱体２０，３０，４０の抵抗値の変化を抑制できる。このように、前記発熱体２０，３０，４０の抵抗値の変化を小さくできることで、前記発熱体２０，３０，４０から発生する熱量の変化を小さくできるから、前記上部コア層９、磁気ギャップ層８及び下部コア層７の熱膨張量の変動を小さく抑えることができ、ＡＢＳ面の記録媒体側への突出量のばらつきを、従来に比べて、小さくすることが出来る。

図４に示す発熱体２０を形成し、前記発熱体２０を図１に示す薄膜磁気ヘッド内に組み込んだ状態で、前記発熱体２０に対する通電時間と前記発熱体２０の抵抗変化率との関係を調べた。なお図１１ないし図１４に示すどの実験でも環境温度を２０度に、電流値を４０ｍＡに設定した。

なお、ここで言う「抵抗変化率」は、通電時間が０のときにおける前記発熱体２０の抵抗値を基準抵抗値とし、前記基準抵抗値からの抵抗変化量を、前記基準抵抗値に対する比率で求めたものである。すなわち、通電時間ｘのときの発熱体２０の抵抗値を、抵抗値（ｘ）としたとき、通電時間ｘのときの前記抵抗変化率（％）は、［（抵抗値（ｘ）−基準抵抗値）／基準抵抗値］×１００で示される。

図１１は、前記発熱体２０をＲｕ（２００Å）／ＮｉＣｕ（２０００Å）／Ｒｕ（２００Å）の積層構造で形成したときの実験結果である。図１１に示すように、通電時間を長くしても、抵抗変化率の絶対値はさほど大きくならないことがわかった。

図１２は、前記発熱体２０をＴａ（１００Å）／ＮｉＣｕ（２８００Å）／Ｔａ（１００Å）の積層構造で形成したときの実験結果である。図１３は、前記発熱体２０をＮｉＣｕ（２８００Å）／Ｔａ（５００Å）の積層構造で形成したときの実験結果である。図１２，図１３でも図１１と同様に、通電時間を長くしてしても、抵抗変化率の絶対値はさほど大きくならないことがわかった。図１１〜図１３に示す実験結果では、通電時間を４００時間程度まで長くしても、抵抗変化率の絶対値は概ね２％以内に収まることがわかった。

一方、図１４は、前記発熱体をＮｉＣｕ（３０００Å）の単体で形成したときの実験結果である。図１４に示すように通電時間が５０時間を越えると、基準抵抗値に対して減少傾向にあった発熱体の抵抗値が徐々に高くなり始め、通電時間が２００時間を越えると、前記発熱体の抵抗値が前記基準抵抗値を超えて抵抗変化率がプラス値になるとともに急激に大きな変化率になることがわかった。

これは、図１４の場合、前記発熱体がエレクトロマイグレーションを起こしたことが原因であると考えられる。一方、前記発熱体２０を、ＮｉＣｕの単体でなく、ＮｉＣｕよりも高融点のＲｕやＴａを積層することで、前記発熱体２０がエレクトロマイグレーションを起こすのを抑制でき、この結果、図１１〜図１３に示すように通電時間を長くしても前記抵抗変化率の絶対値を小さく抑えることが可能になったものと考えられる。

次に、ＮｉＣｕ（膜厚は３０００Å）、Ｒｕ（膜厚は５０Å）／ＮｉＣｕ（膜厚は２７００Å）／Ｒｕ（膜厚は５０Å）、Ｒｕ（膜厚は１００Å）／ＮｉＣｕ（膜厚は２５００Å）／Ｒｕ（膜厚は１００Å）、Ｒｕ（膜厚は２００Å）／ＮｉＣｕ（膜厚は２０００Å）／Ｒｕ（膜厚は２００Å）、Ｒｕ（膜厚は１０００Å）を夫々、形成し、各薄膜に対し、環境温度を徐々に大きくしていったときの抵抗変化率を測定した。なお各薄膜に流す電流値を、１０ｍＡに設定するとともに、通電時間が１時間のときの前記抵抗変化率を求めた。また抵抗変化率の基準抵抗値を、２５℃の温度のときの抵抗値に設定し、環境温度がｙ℃のときの前記抵抗変化率を、（抵抗値（ｙ）／基準抵抗値）×１００（％）で求めた。その実験結果を図１５に示す。

図１５に示すように、ＮｉＣｕの抵抗変化率は温度が高くなると、徐々に小さくなっていくことがわかった。一方、Ｒｕの抵抗変化率は温度が高くなっていくと、徐々に大きくなっていくことがわかった。このようにＮｉＣｕの抵抗変化率の温度依存性とＲｕの抵抗変化率の温度依存性は逆の傾向を示すことがわかった。また、抵抗変化率の温度依存性は、ＮｉＣｕのほうが、Ｒｕよりも小さいことがわかった。例えば、環境温度が１００℃のとき、Ｒｕの抵抗変化率は概ね１１２％であり、変動値は１２％程度であるのに対し、ＮｉＣｕの抵抗変化率は概ね９６％であり、変動値は４％程度であり、このように、ＮｉＣｕのほうが、Ｒｕよりも温度変化に対し、抵抗が変化しにくいことがわかった。

したがって、ＮｉＣｕとＲｕとを積層して形成する場合、ＮｉＣｕの膜厚をＲｕの膜厚よりも厚く形成し、温度が上昇することで抵抗変化率を上げる傾向にあるＲｕの影響力を積層膜全体の中で小さくすることで、温度が上昇することで抵抗変化率を下げる傾向にあるＮｉＣｕの積層膜全体に占める影響力と、それとは逆の傾向にあるＲｕの積層膜全体に占める影響力とを同等に近づけることができ、これによりＮｉＣｕとＲｕの積層膜全体での抵抗変化率の温度依存性をより適切に小さくできることがわかった。

図１５に示すように、Ｒｕ（膜厚は５０Å）／ＮｉＣｕ（膜厚は２７００Å）／Ｒｕ（膜厚は５０Å）の積層構造では、Ｒｕの合計膜厚が１００Åで、ＮｉＣｕの膜厚は２７００Åで、Ｒｕ（膜厚は１００Å）／ＮｉＣｕ（膜厚は２５００Å）／Ｒｕ（膜厚は１００Å）の積層構造では、Ｒｕの合計膜厚が２００Åで、ＮｉＣｕの膜厚は２５００Åで、Ｒｕ（膜厚は２００Å）／ＮｉＣｕ（膜厚は２０００Å）／Ｒｕ（膜厚は２００Å）の積層構造では、Ｒｕの合計膜厚が４００Åで、ＮｉＣｕの膜厚は２０００Åであり、各積層膜において、Ｒｕの合計膜厚よりＮｉＣｕの膜厚が厚く形成されている。そして図１５に示すように、各積層膜の抵抗変化率の温度上昇に対する傾きが、ＮｉＣｕやＲｕの抵抗変化率の前記傾きに比べて小さく、よって、各積層膜の抵抗変化率の温度依存性は、ＮｉＣｕやＲｕの抵抗変化率の温度依存性に比べて小さくなることがわかった。

次に、ＮｉＣｕ（膜厚は３０００Å）、Ｔａ（膜厚は１００Å）／ＮｉＣｕ（膜厚は２８００Å）／Ｔａ（膜厚は１００Å）、Ｒｕ（膜厚は１００Å）／ＮｉＣｕ（膜厚は２８００Å）／Ｒｕ（膜厚は１００Å）、Ｒｕ（膜厚は１５００Å）を夫々、形成し、各薄膜に対し、環境温度を徐々に大きくしていったときの抵抗変化率を測定した。なお各薄膜に流す電流値を、１０ｍＡに設定するとともに、通電時間が１時間のときの前記抵抗変化率を求めた。また抵抗変化率の基準抵抗値を、２５℃の温度のときの抵抗値に設定し、環境温度がｙ℃のときの前記抵抗変化率を、（抵抗値（ｙ）／基準抵抗値）×１００（％）で求めた。その実験結果を図１６に示す。

図１６に示すように、Ｔａ（膜厚は１００Å）／ＮｉＣｕ（膜厚は２８００Å）／Ｔａ（膜厚は１００Å）の積層膜の抵抗変化率の温度依存性は、ＮｉＣｕ（膜厚は３０００Å）の単層構造の前記抵抗変化率の温度依存性に比べて大きいことがわかった。またＴａ／ＮｉＣｕ／Ｔａの抵抗変化率は、ＮｉＣｕと同様に、温度が高くなると１００％を下回るため、Ｔａの抵抗変化率の温度依存性は、ＮｉＣｕの抵抗変化率の温度依存性と同じ傾向（すなわち温度が上昇すると抵抗変化率が小さくなる傾向）にあることがわかった。

以上により、発熱体の抵抗変化率の温度依存性を小さくするには、抵抗変化率の温度依存性が逆の傾向を示す各材質にて、前記発熱導体層と高融点材料層を形成し、温度依存性の大きいほうの層の膜厚を薄く形成することが必要であることがわかった。

次に図１７に示す実験では、発熱体をＲｕ／ＮｉＣｕ／Ｒｕの３層構造で形成し、ちょうど２５℃のときに前記発熱体の抵抗値が１．８Ω／ｓｑとなるように、Ｒｕの合計膜厚を大きくしていくとともに、ＮｉＣｕの膜厚を小さくしていき、そして各膜厚時において、環境温度が２５度から高くなることで、どのように抵抗値が変化するかを測定した。

図１７に示すように、Ｒｕの総合膜厚を２００Åにし、ＮｉＣｕの膜厚を概ね２５００Åとしたとき、温度が２５℃〜１７５℃に変化しても、Ｒｕ／ＮｉＣｕ／Ｒｕの抵抗値は概ね１．８Ω／ｓｑでほぼ一定であることがわかった。図１７に示すように、Ｒｕの総合膜厚が徐々に厚くなっていき、一方、ＮｉＣｕの膜厚が徐々に小さくなっていくと、環境温度が高くなることで抵抗値の変化が大きくなることがわかった。これは、Ｒｕの抵抗変化率の温度依存性が、ＮｉＣｕのそれよりも大きいので、Ｒｕの膜厚が厚く、しかも環境温度が高くなると発熱体の抵抗値に対するＲｕの影響力が大きくなっていくためである。

なお図１７に示すように、Ｒｕの総合膜厚を１００Å〜４００Åの範囲内に設定し、このとき前記ＮｉＣｕの膜厚を２７００Å〜１８００Åの範囲内に設定し、Ｒｕの総合膜厚が大きくなるにつれてＮｉＣｕの膜厚が徐々に（一関数的に）小さくなるように、Ｒｕ及びＮｉＣｕの膜厚を夫々、調整することで、温度が変化しても抵抗値の変化が小さい積層膜を形成できることがわかった。

本実施形態における薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面からハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向であって且つ膜厚方向（図示Ｚ方向）と平行な方向から切断した部分断面図、 図１に示す矢印Ａ方向から前記薄膜磁気ヘッドを見たときの部分透視図、 図１の薄膜磁気ヘッドに内臓された発熱体を通電したときに、記録媒体との対向面が突き出す状態を説明するための部分断面図、 発熱体の形状のパターンの一例を示す斜視図、 図４に示す一点鎖線に沿って発熱体を膜厚方向に切断したときの部分断面図、 図５とは異なる断面形状を示す前記発熱体の部分拡大断面図、 図５とは異なる断面形状を示す前記発熱体の部分拡大断面図、 図５とは異なる断面形状を示す前記発熱体の部分拡大断面図、 図１とは別の実施形態における薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面からハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向であって且つ膜厚方向（図示Ｚ方向）と平行な方向から切断した部分断面図、 図１とは別の実施形態における薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面からハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向であって且つ膜厚方向（図示Ｚ方向）と平行な方向から切断した部分断面図、 発熱体をＲｕ（２００Å）／ＮｉＣｕ（２０００Å）／Ｒｕ（２００Å）の積層構造で形成したきの、通電時間と抵抗変化率との関係を示すグラフ、 発熱体をＴａ（１００Å）／ＮｉＣｕ（２８００Å）／Ｔａ（１００Å）の積層構造で形成したときの、通電時間と抵抗変化率との関係を示すグラフ、 発熱体をＮｉＣｕ（２８００Å）／Ｔａ（５００Å）の積層構造で形成したときの、通電時間と抵抗変化率との関係を示すグラフ、 発熱体をＮｉＣｕ（３０００Å）の単体で形成したときの、通電時間と抵抗変化率との関係を示すグラフ、 ＮｉＣｕ（膜厚は３０００Å）、Ｒｕ（膜厚は５０Å）／ＮｉＣｕ（膜厚は２７００Å）／Ｒｕ（膜厚は５０Å）、Ｒｕ（膜厚は１００Å）／ＮｉＣｕ（膜厚は２５００Å）／Ｒｕ（膜厚は１００Å）、Ｒｕ（膜厚は２００Å）／ＮｉＣｕ（膜厚は２０００Å）／Ｒｕ（膜厚は２００Å）、Ｒｕ（膜厚は１０００Å）の各薄膜の温度と抵抗変化率との関係を示すグラフ、 ＮｉＣｕ（膜厚は３０００Å）、Ｔａ（膜厚は１００Å）／ＮｉＣｕ（膜厚は２８００Å）／Ｔａ（膜厚は１００Å）、Ｒｕ（膜厚は１００Å）／ＮｉＣｕ（膜厚は２８００Å）／Ｒｕ（膜厚は１００Å）、Ｒｕ（膜厚は１５００Å）の各薄膜の温度と抵抗変化率との関係を示すグラフ、 Ｒｕ／ＮｉＣｕ／Ｒｕの３層構造を形成し、Ｒｕの合計膜厚を変化させるとともに、ＮｉＣｕの膜厚を変化させたときに、環境温度との関係で、どのように抵抗値が変化するかを測定したグラフ、

符号の説明

１ 基板
７ 下部コア層
８ 磁気ギャップ層
９ 上部コア層
１１ 第１コイル層
１３ 第２コイル層
２０ 発熱体
２１ 発熱導体層
２２〜２４ 高融点材料層
Ｅ１〜Ｅ６ 電極パッド層

Claims (6)

1. 再生ヘッド素子および記録用ヘッド素子の少なくとも一方と、前記素子の記録媒体との
   対向面を記録媒体側へ突出させるための発熱体と、を有し、
   前記発熱体は、発熱導体層と、前記発熱導体層の少なくとも一部に重ねて形成された前記発熱導体層よりも高融点である高融点材料層と、を有して形成されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. 前記高融点材料層は、前記発熱導体層の下面及び／又は上面に設けられる請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
3. 前記高融点材料層は、白金族元素（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ）、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍｏのうち少なくとも１種以上の元素から形成される請求項１または２に記載の薄膜磁気ヘッド。
4. 前記発熱導体層は、ＮｉＣｕ、ＣｕＭｎ、ＮｉＦｅ、Ｗ、ＮｉＣｒ、ＣｒＣｕのいずれかにより形成される請求項１ないし３のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
5. 前記高融点材料層は、抵抗変化率の温度依存性が、前記発熱導体層の前記抵抗変化率の温度依存性に対して逆の傾向を示す材料で形成される請求項１または２に記載の薄膜磁気ヘッド。
6. 前記高融点材料層は、白金族元素で形成され、前記発熱導体層は、ＣｕＮｉ、ＣｕＭｎ、ＮｉＦｅ、Ｗ、ＮｉＣｒ、ＣｒＣｕのいずれかにより形成される請求項５記載の薄膜磁気ヘッド。

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