JP2008140521A - Magnetic head and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は磁気ヘッドおよびその製造方法に関し、より詳細にはTMR（Tunneling Mａgneto Resistａnce)ヘッド等のCPP(Current Perpendiculａr to the Plａne)構造のリードヘッドを備える磁気ヘッドおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a magnetic head and a manufacturing method thereof, and more particularly to a magnetic head including a read head having a CPP (Current Perpendicular to the Plane) structure such as a TMR (Tunneling Magneto Resistance) head and a manufacturing method thereof.
図７は、TMRヘッドのリードヘッドの構造を浮上面側から見た状態を示す。このTMRヘッドは、リード素子１０を厚さ方向に挟む配置に下部シールド層１２と上部シールド層１４が配置され、リード素子１０の両側にハード膜（永久磁石）１８が設けられた構造を有する。TMRヘッドは、下部シールド層１２と上部シールド層１４との間にセンス電流を流して磁気記録情報を検知する。このため、下部シールド層１２と上部シールド層１４とが電気的に短絡しないようにする必要があり、ハード膜１６とリード素子１０の側面および下部シールド層１２との間にアルミナ等からなる絶縁膜１８を介在させて形成される。 FIG. 7 shows the state of the read head structure of the TMR head as viewed from the air bearing surface side. The TMR head has a structure in which a lower shield layer 12 and an upper shield layer 14 are disposed so as to sandwich the read element 10 in the thickness direction, and hard films (permanent magnets) 18 are provided on both sides of the read element 10. The TMR head detects magnetic recording information by passing a sense current between the lower shield layer 12 and the upper shield layer 14. Therefore, it is necessary to prevent the lower shield layer 12 and the upper shield layer 14 from being electrically short-circuited, and an insulating film made of alumina or the like between the hard film 16 and the side surface of the read element 10 and the lower shield layer 12. 18 is formed.
リード素子１０の両側に配置されたハード膜１６は、リード素子のバルクハウゼンノイズを抑制するために設けられたもので、リード素子１０に形成されているフリー層１０ａにバイアス磁場を作用させ、フリー層１０ａの磁区方向を安定させる作用を有する。フリー層１０ａに所要のバイアス磁場を作用させるため、ハード膜１６にはCoPt、CrTiといった保持力の大きな磁性材が用いられ、着磁工程によりハード膜１６をフリー層１０ａの面方向に平行に着磁して磁気ヘッドとして提供される。
ＭＲ素子は、外部磁場によって磁化方向が変動しないピン層と、外部磁場によって磁化の向きが変化するフリー層１０ａとの作用を利用して外部磁場を抵抗値の変化として検知するものであり、リード素子１０は、フリー層およびピン層に加えて、ピン層の磁化方向を固定するための反強磁性層や、層間や下地層に設けられる非磁性層等からなる多層膜として形成される。
リード素子１０は、基板に下部シールド層１２を形成した後、下地層、反強磁性層、ピン層、フリー層、キャップ層等を順次積層して形成され、各層の層構成からフリー層１０ａはリード素子１０を厚さ方向に見て、中心位置よりも上部シールド層１４側に偏位した位置に形成される。
The MR element detects the external magnetic field as a change in resistance value by utilizing the action of the pinned layer whose magnetization direction does not change due to the external magnetic field and the free layer 10a whose magnetization direction changes due to the external magnetic field. In addition to the free layer and the pinned layer, the element 10 is formed as a multilayer film including an antiferromagnetic layer for fixing the magnetization direction of the pinned layer, a nonmagnetic layer provided in an interlayer or an underlayer, and the like.
The read element 10 is formed by forming a lower shield layer 12 on a substrate and then laminating an underlayer, an antiferromagnetic layer, a pinned layer, a free layer, a cap layer, and the like in order. When the read element 10 is viewed in the thickness direction, the lead element 10 is formed at a position displaced from the center position toward the upper shield layer 14.
このように、フリー層１０ａがリード素子１０の厚さ方向で上部シールド層１４側に偏位しているために、従来の磁気ヘッドでは、図７に示すように、ハード膜１６の中心位置がフリー層１０ａの高さ位置よりも下部シールド層１２側に外れ、このためハード膜１６によるバイアス磁場が効率的にフリー層１０ａ作用しないという問題があった。
これは、TMR素子ではハード膜１６をできるだけフリー層１０ａに接近させた配置とすることがバイアス磁場を作用させる上で有利であるため、リードヘッドの電気的短絡を防止する絶縁膜１８をリードヘッドの短絡が生じない程度に薄く形成するからでもある。
As described above, since the free layer 10a is displaced toward the upper shield layer 14 in the thickness direction of the read element 10, in the conventional magnetic head, as shown in FIG. There is a problem that the free magnetic layer 10a is not effectively operated by the bias magnetic field generated by the hard film 16 because the free layer 10a is moved to the lower shield layer 12 side than the height position of the free layer 10a.
This is because, in the TMR element, it is advantageous in applying a bias magnetic field to dispose the hard film 16 as close to the free layer 10a as possible. Therefore, the insulating film 18 for preventing an electrical short circuit of the read head is provided. This is because the thin film is formed so thin that no short circuit occurs.
ハード膜１６によるバイアス磁場を、より強くフリー層１０ａに作用させる方法としては、ハード膜１６の膜厚を厚くする方法もある。ハード膜１６を厚くすると、フリー層１０ａに作用するバイアス磁場のばらつきは小さくなるが、バイアス磁場が強くなり過ぎるとフリー層１０ａの磁化方向が外部磁場によって変動する作用が阻害され、リードヘッドの出力が低減してしまうという問題がある。 As a method of causing the bias magnetic field generated by the hard film 16 to act more strongly on the free layer 10a, there is a method of increasing the thickness of the hard film 16. When the hard film 16 is thickened, the variation of the bias magnetic field acting on the free layer 10a is reduced. However, when the bias magnetic field is too strong, the action of the magnetization direction of the free layer 10a being fluctuated by the external magnetic field is inhibited, and the output of the read head There is a problem that it is reduced.
本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、TMRヘッド等のCPP型のリードヘッドを備える磁気ヘッドにおいて、リードヘッドの電気的な絶縁を確実に確保するとともに、リード素子のフリー層にハード膜によるバイアス磁場を的確に作用させ、リードヘッドの出力を低減させることなく、リードヘッドの特性を向上させることができる磁気ヘッドおよびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve these problems, and in a magnetic head having a CPP type read head such as a TMR head, the electrical insulation of the read head is ensured and the read element is free. An object of the present invention is to provide a magnetic head capable of improving the characteristics of a read head without causing a bias magnetic field due to a hard film to act accurately on the layer and reducing the output of the read head, and a method for manufacturing the same.
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を備える。
すなわち、リード素子を厚さ方向に挟む配置に下部シールド層と上部シールド層が設けられるとともに、前記リード素子の両側に、該リード素子の側面と前記下部シールド層との間に絶縁膜を介在させてハード膜が設けられ、前記絶縁膜が、前記リード素子の側面を被覆する厚さに対し、前記下部シールド層を被覆する厚さがより厚く形成され、前記下部シールド層上に形成された前記ハード膜の厚さ方向の中心位置が、前記リード素子に形成されたフリー層の高さ位置に一致して設けられたリードヘッドを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention comprises the following arrangement.
That is, a lower shield layer and an upper shield layer are provided so as to sandwich the read element in the thickness direction, and an insulating film is interposed between the side surface of the read element and the lower shield layer on both sides of the read element. The hard film is provided, and the insulating film is formed thicker than the thickness covering the side surface of the read element so as to cover the lower shield layer, and formed on the lower shield layer. The hard film includes a read head provided so that a center position in a thickness direction of the hard film coincides with a height position of a free layer formed in the read element.
また、前記絶縁膜は、等方性の成膜条件により前記リード素子の側面から前記下部シールド層にかけて均等的に成膜された第１の絶縁膜と、指向性の成膜条件により、前記下部シールド層上に選択的に成膜された第２の絶縁膜からなることにより、リードヘッドの電気的な短絡を確実に防止し、かつ下部シールド層上に選択に第２の絶縁膜を形成することによって、下部シールド層を被覆する絶縁膜の厚さを容易に厚く形成することができる。 Further, the insulating film includes a first insulating film that is uniformly formed from a side surface of the read element to the lower shield layer under an isotropic film forming condition, and the lower part according to a directivity film forming condition. By comprising the second insulating film selectively formed on the shield layer, an electrical short circuit of the read head can be reliably prevented, and the second insulating film is selectively formed on the lower shield layer. Thus, the insulating film covering the lower shield layer can be easily formed thick.
また、磁気ヘッドの製造方法として、基板に下部シールド層を形成し、下部シールド層上に、フリー層を備えた磁気抵抗効果膜を成膜する工程と、前記磁気抵抗効果膜の表面にマスクパターンを形成し、イオンミリングによりリード素子を成形する工程と、前記リード素子の側面を被覆する厚さに対し、前記下部シールド層を被覆する厚さがより厚くなるように絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に、前記リード素子に形成されたフリー層の高さ位置に厚さ方向の中心位置を一致させる厚さにハード膜を成膜する工程とを備えていることを特徴とする。
また、前記絶縁膜を形成する工程として、等方性の成膜条件として、前記リード素子の側面と前記下部シールド層の表面に第１の絶縁膜を形成する工程と、指向性の成膜条件として、前記下部シールド層上に選択的に第２の絶縁膜を形成する工程とによることが有効である。なお、第１の絶縁膜を形成する工程と第２の絶縁膜を形成する工程とは、前後を入れ替えて適用することができる。
Further, as a method of manufacturing the magnetic head, a step of forming a lower shield layer on the substrate, forming a magnetoresistive effect film having a free layer on the lower shield layer, and a mask pattern on the surface of the magnetoresistive effect film Forming a lead element by ion milling, and forming an insulating film so that the thickness covering the lower shield layer is thicker than the thickness covering the side surface of the lead element; And a step of forming a hard film on the insulating film so that the center position in the thickness direction coincides with the height position of the free layer formed on the read element.
Further, as the step of forming the insulating film, as the isotropic film forming condition, the step of forming the first insulating film on the side surface of the read element and the surface of the lower shield layer, and the directivity film forming condition And the step of selectively forming a second insulating film on the lower shield layer. Note that the step of forming the first insulating film and the step of forming the second insulating film can be applied interchangeably.
また、ヘッドスライダーにおいて、リード素子を厚さ方向に挟む配置に下部シールド層と上部シールド層が設けられるとともに、前記リード素子の両側に、該リード素子の側面と前記下部シールド層との間に絶縁膜を介在させてハード膜が設けられ、前記絶縁膜が、前記リード素子の側面を被覆する厚さに対し、前記下部シールド層を被覆する厚さがより厚く形成され、前記下部シールド層上に形成された前記ハード膜の厚さ方向の中心位置が、前記リード素子に形成されたフリー層の高さ位置に一致して設けられたリードヘッドを備える磁気ヘッドが搭載された製品が有用である。
また、前記ヘッドスライダーをヘッドサスペンションに搭載した磁気ディスク装置が好適に用いられる。
In the head slider, a lower shield layer and an upper shield layer are provided so as to sandwich the read element in the thickness direction, and insulation is provided between the side surface of the read element and the lower shield layer on both sides of the read element. A hard film is provided with a film interposed therebetween, and the insulating film is formed thicker than the thickness covering the side surface of the read element so as to cover the lower shield layer, and is formed on the lower shield layer. A product on which a magnetic head including a read head provided with the center position in the thickness direction of the formed hard film coincided with the height position of the free layer formed on the read element is useful. .
A magnetic disk device in which the head slider is mounted on a head suspension is preferably used.
本発明によれば、絶縁膜により下部シールド層の表面およびリード素子の側面を被覆してリードヘッドの電気的短絡を防止するとともに、下部シールド層の表面の絶縁膜の厚さを厚くすることによってリード素子に形成されたフリー層の位置とハード膜の厚さ方向の中心位置とを一致させることができ、ハード膜によるバイアス磁場を効果的にフリー層に作用させることができることから、リードヘッドのノイズを抑制してリードヘッドの特性を向上させた磁気ヘッドとして提供される。 According to the present invention, the insulating film covers the surface of the lower shield layer and the side surface of the read element to prevent an electrical short circuit of the read head, and by increasing the thickness of the insulating film on the surface of the lower shield layer. Since the position of the free layer formed on the read element and the center position in the thickness direction of the hard film can be matched, the bias magnetic field by the hard film can be effectively applied to the free layer. The magnetic head is provided with improved read head characteristics by suppressing noise.
以下、本発明に係る磁気ヘッドおよびその製造方法についての好適な実施の形態について、添付図面にしたがって詳細に説明する。
（磁気ヘッドの構成）
図１は、本発明に係る磁気ヘッドのリードヘッドの構成を、磁気ヘッドの浮上面側から見た状態を示す。本実施形態のリードヘッドの基本的な構成は、図７に示す従来のリードヘッドの構成と同様である。すなわち、リード素子１０を厚さ方向に挟む配置に下部シールド層１２と上部シールド層１４が形成され、リード素子１０の両側にハード膜１６が配置され、ハード膜１６とリード素子１０および下部シールド層１２との境界面に絶縁膜２０、２２が介在するようにして形成されている。
Preferred embodiments of a magnetic head and a method for manufacturing the magnetic head according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
(Configuration of magnetic head)
FIG. 1 shows a configuration of a read head of a magnetic head according to the present invention as viewed from the air bearing surface side of the magnetic head. The basic configuration of the read head of this embodiment is the same as the configuration of the conventional read head shown in FIG. That is, the lower shield layer 12 and the upper shield layer 14 are formed so as to sandwich the read element 10 in the thickness direction, the hard film 16 is disposed on both sides of the read element 10, and the hard film 16, the read element 10, and the lower shield layer are disposed. Insulating films 20 and 22 are formed on the boundary surface with 12.
下部シールド層１２および上部シールド層１４は外部磁場をシールドするためのものであり、NiFe等の軟磁性材によって形成される。
リード素子１０にはフリー層１０ａの他にピン層、ピン層の磁化方向を固定するための反強磁性層、下地層、非磁性層、キャップ層等が設けられる。リード素子１０の層構成は適宜選択可能であるが、たとえば、下部シールド層１２側から、下地層/磁性層/反強磁性層/ピン層／フリー層／キャップ層といった層構成に形成される。このため、フリー層１０ａは、リード素子１０の厚さ内で、上部シールド層１４の側に偏位した位置にある。
The lower shield layer 12 and the upper shield layer 14 are for shielding an external magnetic field, and are formed of a soft magnetic material such as NiFe.
In addition to the free layer 10a, the read element 10 includes a pin layer, an antiferromagnetic layer for fixing the magnetization direction of the pin layer, an underlayer, a nonmagnetic layer, a cap layer, and the like. The layer structure of the read element 10 can be selected as appropriate. For example, the read element 10 is formed from the lower shield layer 12 side into a layer structure such as an underlayer / magnetic layer / antiferromagnetic layer / pinned layer / free layer / cap layer. For this reason, the free layer 10 a is in a position displaced toward the upper shield layer 14 within the thickness of the read element 10.
本実施形態のリードヘッドの構成において特徴的な構成は、リードヘッドの電気的な短絡を防止するために設けた絶縁膜の構成である。すなわち、本実施形態においては、リード素子１０の側面とリード素子１０の両側の下部シールド層１２の表面を被覆する第１の絶縁膜２０と、リード素子１０の側方の下部シールド層１２の表面を選択的に被覆する第２の絶縁膜２２によって絶縁膜を形成する。
第１の絶縁膜２０は、ハード膜１６とリード素子１２および下部シールド層１２との電気的短絡を防止する目的で設けるものであり、第２の絶縁膜２２は下部シールド層１２に積層して形成するハード膜１６の形成位置を上部シールド層１４側に偏位させ、ハード膜１６の厚さ方向の中心位置をリード素子１０のフリー層１０ａの位置に一致させるためのものである。
A characteristic configuration in the configuration of the read head of this embodiment is the configuration of an insulating film provided to prevent an electrical short circuit of the read head. That is, in the present embodiment, the first insulating film 20 covering the side surface of the read element 10 and the surface of the lower shield layer 12 on both sides of the read element 10, and the surface of the lower shield layer 12 on the side of the read element 10. An insulating film is formed by the second insulating film 22 that selectively covers the film.
The first insulating film 20 is provided for the purpose of preventing an electrical short circuit between the hard film 16 and the read element 12 and the lower shield layer 12, and the second insulating film 22 is laminated on the lower shield layer 12. The formation position of the hard film 16 to be formed is shifted to the upper shield layer 14 side so that the center position in the thickness direction of the hard film 16 coincides with the position of the free layer 10 a of the read element 10.
第１の絶縁膜２０はリード素子１０の側面と下部シールド層１２の表面を均等に被覆するように設けるもので、等方性の成膜条件によるスパッタリングによって形成できる。本目的に使用する成膜装置は、等方的な成膜条件で成膜した場合は、緻密な膜が形成でき、絶縁性が確実に確保できるという利点がある。
第２の絶縁膜２０は下部シールド層１２の表面に厚く成膜し、リード素子１０の側面には成膜しないようにする。これは指向性の成膜条件に設定してスパッタリングすることによってなされる。指向性の高い成膜条件に設定してスパッタリングすると、膜の緻密性は劣化するが、絶縁性は第１の絶縁膜２０によって確保されるから問題はない。
The first insulating film 20 is provided so as to evenly cover the side surface of the read element 10 and the surface of the lower shield layer 12, and can be formed by sputtering under isotropic film forming conditions. The film forming apparatus used for this purpose has an advantage that when a film is formed under isotropic film forming conditions, a dense film can be formed and insulation can be reliably ensured.
The second insulating film 20 is formed thick on the surface of the lower shield layer 12 and is not formed on the side surface of the read element 10. This is done by setting the directional film forming conditions and performing sputtering. When sputtering is performed under film formation conditions with high directivity, the denseness of the film deteriorates, but there is no problem because the insulation is ensured by the first insulating film 20.
図１では、下部シールド層１２の表面における第１の絶縁膜２０と第２の絶縁膜２２の厚さを制御し、下部シールド層１２上に形成されたハード膜１６の厚さ方向の中心位置がリード素子１０に形成されたフリー層１０ａの高さ位置と一致するように形成された状態を示す。
第１の絶縁膜２０はリード素子１０と下部シールド層１２を上部シールド層１４から電気的に絶縁するものであるから、電気的な絶縁作用が得られる最小の厚さに形成すればよい。第２の絶縁膜２２は、リード素子１０におけるフリー層１０ａの高さ位置、第１の絶縁膜２０の厚さ、ハード膜１６の厚さを考慮してその厚さを設定する。第１の絶縁膜２０と第２の絶縁膜２２の厚さは、製品の設計に応じて適宜選択すればよいが、第１の絶縁膜２０の厚さは３〜１０nm程度、第２の絶縁膜２２の厚さは１〜１５nm程度である。
In FIG. 1, the thickness of the first insulating film 20 and the second insulating film 22 on the surface of the lower shield layer 12 is controlled, and the center position of the hard film 16 formed on the lower shield layer 12 in the thickness direction. Shows a state in which is formed so as to coincide with the height position of the free layer 10 a formed in the read element 10.
Since the first insulating film 20 electrically insulates the read element 10 and the lower shield layer 12 from the upper shield layer 14, the first insulating film 20 may be formed to a minimum thickness that can provide an electrical insulating action. The thickness of the second insulating film 22 is set in consideration of the height position of the free layer 10 a in the read element 10, the thickness of the first insulating film 20, and the thickness of the hard film 16. The thickness of the first insulating film 20 and the second insulating film 22 may be appropriately selected according to the design of the product. The thickness of the first insulating film 20 is about 3 to 10 nm, and the second insulating film The thickness of the film 22 is about 1 to 15 nm.
このように、第１の絶縁膜２０と第２の絶縁膜２２の厚さを制御し、リード素子１０の側方にハード膜１６をできるだけ接近させた配置とするとともに、リード素子１０のフリー層１０ａの高さ位置にハード膜１６の厚さ方向の高さ位置を一致させることによって、ハード膜１６の厚さを厚くすることなく、ハード膜１６からフリー層１０ａに的確にバイアス磁場を作用させることができ、バイアス磁場の作用のばらつきを抑制することが可能になるとともに、リードヘッドの出力を低減させることなく、リードヘッドの特性を効果的に向上させることが可能となる。 In this way, the thickness of the first insulating film 20 and the second insulating film 22 is controlled so that the hard film 16 is as close as possible to the side of the read element 10 and the free layer of the read element 10 By making the height position in the thickness direction of the hard film 16 coincide with the height position of 10a, a bias magnetic field is applied from the hard film 16 to the free layer 10a accurately without increasing the thickness of the hard film 16. This makes it possible to suppress variations in the action of the bias magnetic field, and to effectively improve the characteristics of the read head without reducing the output of the read head.
また、上記実施形態では、第１の絶縁膜２０の表面に第２の絶縁膜２２を被覆する構成としたが、図２に示すように、はじめに指向性のある成膜条件によってスパッタリングして、下部シールド層１２の表面を第２の絶縁膜２２によって被覆し、次に、等方性の成膜条件によってスパッタリングしてリード素子１０の側面と下部シールド層１２上にかけて第１の絶縁膜２０によって被覆する構成とすることもできる。
この場合も、ハード膜１６の厚さ方向の中心位置をリード素子１０のフリー層１０ａの位置に合致させることによって、リードヘッドの特性を向上させることができる。
Moreover, in the said embodiment, although it was set as the structure which coat | covers the 2nd insulating film 22 on the surface of the 1st insulating film 20, as shown in FIG. 2, it sputter | spatters by the film-forming conditions with directivity first, The surface of the lower shield layer 12 is covered with the second insulating film 22, and then sputtered under isotropic film formation conditions, and is formed on the side surface of the read element 10 and the lower shield layer 12 by the first insulating film 20. It can also be set as the structure covered.
Also in this case, the characteristics of the read head can be improved by matching the center position of the hard film 16 in the thickness direction with the position of the free layer 10a of the read element 10.
（リードヘッドの製造方法）
図３、４に、上述したリードヘッドの製造工程を示す。
図３(ａ)は、アルチック（Al2O3−TiO)基板３０の表面の前面に下部シールド層１２を形成し、下部シールド層１２の表面にリード素子１０となる磁気抵抗効果膜１００を形成した状態を示す。下部シールド層１２は、NiFe等の軟磁性材をめっきあるいはスパッタリングによって形成する。磁気抵抗効果膜１００は、前述したピン層およびフリー層１０ａを含む各層を順次スパッタリングして積層して形成したものである。
(Readhead manufacturing method)
3 and 4 show the manufacturing process of the read head described above.
In FIG. 3A, a lower shield layer 12 is formed on the front surface of an AlTiC (Al 2 O 3 —TiO) substrate 30 and a magnetoresistive film 100 to be a read element 10 is formed on the surface of the lower shield layer 12. Shows the state. The lower shield layer 12 is formed by plating or sputtering a soft magnetic material such as NiFe. The magnetoresistive film 100 is formed by sequentially sputtering and laminating each layer including the pinned layer and the free layer 10a.
次に、磁気抵抗効果膜１００の表面にリード素子１０を形成する部位に合わせてマスクパターン４０を形成する（図３(b)）。マスクパターン４０は磁気抵抗効果膜１００の表面にフォトレジストを塗布し、フォトレジストをパターニングすることによって形成する。マスクパターン４０の下部側が上部側よりも細幅となるように形成する。
図３(c)は、ワークにイオンミリング加工を施し、磁気抵抗効果膜１００をエッチングしてリード素子１０を形成した状態である。
Next, a mask pattern 40 is formed on the surface of the magnetoresistive effect film 100 in accordance with the portion where the read element 10 is to be formed (FIG. 3B). The mask pattern 40 is formed by applying a photoresist on the surface of the magnetoresistive effect film 100 and patterning the photoresist. The lower side of the mask pattern 40 is formed to be narrower than the upper side.
FIG. 3C shows a state where the read element 10 is formed by performing ion milling on the workpiece and etching the magnetoresistive film 100.
次に、等方性の成膜条件により、ワークの表面に第１の絶縁膜２０を成膜する（図３(d)。第１の絶縁膜２０は、たとえばアルミナをターゲットとし、アルゴンガス雰囲気中でスパッタリングすることによって形成することができる。等方性の成膜条件にするには、ターゲットとワークとの間隔を比較的狭くし（５０ｍｍ以下）、ガス圧力を比較的高く（１０〜５０mmTorr)すればよい。リード素子１０の側面はマスクパターン４０によって遮蔽される位置にあるが、等方性のスパッタリングによって、リード素子１０の側面と下部シールド層１２の表面に第１の絶縁膜２０が被着する。第１の絶縁膜２０はリードヘッドが電気的に短絡しないように絶縁膜の厚さを制御する。第１の絶縁膜２０の厚さは、３〜１０nm程度である。 Next, a first insulating film 20 is formed on the surface of the workpiece under isotropic film forming conditions (FIG. 3D). The first insulating film 20 is made of, for example, alumina as a target and an argon gas atmosphere. In order to achieve isotropic film formation conditions, the distance between the target and the workpiece is relatively narrow (50 mm or less), and the gas pressure is relatively high (10 to 50 mm Torr). The side surface of the read element 10 is in a position shielded by the mask pattern 40, but the first insulating film 20 is formed on the side surface of the read element 10 and the surface of the lower shield layer 12 by isotropic sputtering. The first insulating film 20 controls the thickness of the insulating film so that the read head is not electrically short-circuited, and the thickness of the first insulating film 20 is about 3 to 10 nm.
次に、指向性の成膜条件として、ワークの表面に第２の絶縁膜２２を成膜する（図３(e)）。指向性の成膜条件とするには、ターゲットとワークとの間隔を広くし（７０ｍｍ以上）、成膜ガス圧力を低く（０．５〜１０ｍｍTorr)すればよい。図３(e)は、指向性の成膜条件で第２の絶縁膜２２を成膜した状態を示す。指向性の成膜条件とすることで、下部シールド層１２の表面に絶縁膜が被着し、マスクパターン４０によってリード素子１０の側面が遮蔽されている効果と合わせて、リード素子１０の側面への被着量は制限される。第２の絶縁膜２２は、リード素子１０におけるフリー層１０ａの位置（下部シールド層１２から離間する距離）が第２の絶縁膜２２の上に形成するハード膜１６の厚さ方向の高さ位置が一致するように、第１の絶縁膜２０の厚さを考慮して所定の厚さに成膜する。 Next, as a directional film forming condition, the second insulating film 22 is formed on the surface of the work (FIG. 3E). In order to obtain the directional film forming conditions, the distance between the target and the workpiece should be wide (70 mm or more) and the film forming gas pressure should be low (0.5 to 10 mm Torr). FIG. 3E shows a state in which the second insulating film 22 is formed under the directional film forming conditions. By setting the directional film forming conditions, the insulating film is deposited on the surface of the lower shield layer 12, and the side surface of the read element 10 is shielded by the mask pattern 40. The amount of deposition is limited. In the second insulating film 22, the position of the free layer 10 a in the read element 10 (the distance away from the lower shield layer 12) is the height position in the thickness direction of the hard film 16 formed on the second insulating film 22. Are formed in a predetermined thickness in consideration of the thickness of the first insulating film 20.
本実施形態では、第１の絶縁膜２０と第２の絶縁膜２２にアルミナを使用した。第１の絶縁膜２２と第２の絶縁膜２２として同じ絶縁材を使用してもよいし、別の絶縁材を使用することも可能である。
また、上記方法とは逆に、はじめに指向性の成膜条件によって第２の絶縁膜２２を形成し、次に等方性の成膜条件によって第１の絶縁膜２０を成膜することによって、図２に示すリードヘッドを形成することができる。
In the present embodiment, alumina is used for the first insulating film 20 and the second insulating film 22. The same insulating material may be used as the first insulating film 22 and the second insulating film 22, or different insulating materials may be used.
In contrast to the above method, first, the second insulating film 22 is formed under the directional film forming conditions, and then the first insulating film 20 is formed under the isotropic film forming conditions. The read head shown in FIG. 2 can be formed.
図４(ａ)は、第２の絶縁膜２２を形成した後、ハード膜１６を形成した状態を示す。ハード膜１６は、保持力の大きな磁性材をスパッタリングして形成する。ハード膜１６を形成する場合は、ハード膜１６の厚さ方向の中心位置がリード素子１０のフリー層１０ａの高さ位置に一致するように厚さを制御して成膜する。
次に、マスクパターン４０をリフトオフし、リード素子１０とハード膜１６の表面に上部シールド層１４を形成する（図４（b)）。上部シールド層１４は、NiFe等の軟磁性材をスパッタリングして形成する。
こうして、第１の絶縁膜２０と第２の絶縁膜２２によってリードヘッドの短絡が防止され、かつリード素子１０のフリー層１０ａと高さ方向（積層方向）を位置合わせしてハード膜１６が形成されたリードヘッドが得られる。
FIG. 4A shows a state in which the hard film 16 is formed after the second insulating film 22 is formed. The hard film 16 is formed by sputtering a magnetic material having a large holding force. When forming the hard film 16, the thickness is controlled so that the center position in the thickness direction of the hard film 16 matches the height position of the free layer 10 a of the read element 10.
Next, the mask pattern 40 is lifted off, and the upper shield layer 14 is formed on the surfaces of the read element 10 and the hard film 16 (FIG. 4B). The upper shield layer 14 is formed by sputtering a soft magnetic material such as NiFe.
Thus, the first insulating film 20 and the second insulating film 22 prevent the read head from being short-circuited, and the hard film 16 is formed by aligning the free layer 10a of the read element 10 with the height direction (stacking direction). A read head is obtained.
なお、上記実施形態では、等方性の成膜条件によって第１の絶縁膜２０を形成し、指向性の成膜条件によって第２の絶縁膜２２を形成する別個の工程によって絶縁膜を形成したが、スパッタリングによる成膜条件を、リード素子１０の側面における成膜速度が下部シールド層１２上におけるよりも遅くなるように設定することにより、同一の成膜工程でリード素子１０の側面にくらべて下部シールド層１２の表面により厚く成膜して、リードヘッドの短絡を防止し、かつリード素子１０のフリー層１０ａと同一位置高さにハード膜１６を形成したリードヘッドを形成することができる。 In the above embodiment, the first insulating film 20 is formed under isotropic film forming conditions, and the insulating film is formed by a separate process of forming the second insulating film 22 according to directivity film forming conditions. However, by setting the film formation conditions by sputtering so that the film formation speed on the side surface of the read element 10 is slower than that on the lower shield layer 12, the film formation condition on the side surface of the read element 10 is the same as that on the side surface of the read element 10. A thicker film can be formed on the surface of the lower shield layer 12 to prevent the read head from being short-circuited, and a read head in which the hard film 16 is formed at the same position height as the free layer 10a of the read element 10 can be formed.
（ヘッドスライダー）
図５は、上記実施形態のリードヘッドを備える磁気ヘッドが搭載されたヘッドスライダー５０の斜視図を示す。ヘッドスライダー５０の磁気ディスクに対向する面（ＡＢＳ面）には、スライダー本体５１の側縁に沿ってヘッドスライダー５０を磁気ディスク面から浮上させるための浮上用レール５２ａ、５２ｂが設けられている。磁気ヘッド５３は、ヘッドスライダー５０の前端側（気流が流出する側）に磁気ディスクに対向して配置される。磁気ヘッド５３は保護膜５４によって被覆して保護されている。
(Head slider)
FIG. 5 is a perspective view of a head slider 50 on which a magnetic head including the read head of the above embodiment is mounted. On the surface (ABS surface) of the head slider 50 facing the magnetic disk, levitation rails 52 a and 52 b are provided along the side edges of the slider body 51 for levitation of the head slider 50 from the magnetic disk surface. The magnetic head 53 is disposed on the front end side (side from which the airflow flows out) of the head slider 50 so as to face the magnetic disk. The magnetic head 53 is covered and protected by a protective film 54.
図６は、ヘッドスライダー５０を搭載した磁気ディスク装置の例を示す。この磁気ディスク装置６０は、矩形の箱状に形成されたケーシング６１内に、スピンドルモータ６２によって回転駆動される複数の磁気記録ディスク６３を収納する。磁気記録ディスク６３の側方には、軸６４に支持されてディスク面に平行に揺動可能に支持されたキャリッジアーム６５が配置されている。キャリッジアーム６５の先端には、ヘッドサスペンション６６が取り付けられ、ヘッドサスペンション６６の先端にヘッドスライダー５０が取り付けられている。ヘッドスライダー５０は、ヘッドサスペンション６６のディスク面に対向する面に取り付けられる。 FIG. 6 shows an example of a magnetic disk device on which the head slider 50 is mounted. The magnetic disk device 60 houses a plurality of magnetic recording disks 63 that are rotationally driven by a spindle motor 62 in a casing 61 formed in a rectangular box shape. On the side of the magnetic recording disk 63, a carriage arm 65 supported by a shaft 64 and supported so as to be swingable in parallel with the disk surface is disposed. A head suspension 66 is attached to the tip of the carriage arm 65, and a head slider 50 is attached to the tip of the head suspension 66. The head slider 50 is attached to the surface of the head suspension 66 that faces the disk surface.
ヘッドスライダー５０は、スピンドルモータ６２により磁気記録ディスク６３が回転駆動されると、磁気記録ディスク６３の回転によって生じた気流によってディスク面から浮上し、軸６４を回転駆動するアクチュエータによりシーク動作がなされ、磁気記録ディスク６３との間で磁気ヘッド５３により情報を記録し、再生する処理をなす。 When the magnetic recording disk 63 is rotationally driven by the spindle motor 62, the head slider 50 floats from the disk surface due to the airflow generated by the rotation of the magnetic recording disk 63, and a seek operation is performed by an actuator that rotationally drives the shaft 64. Information is recorded to and reproduced from the magnetic recording disk 63 by the magnetic head 53.
１０ リード素子
１０ａ フリー層
１２ 下部シールド層
１４ 上部シールド層
１６ ハード膜
１８ 絶縁膜
２０ 第１の絶縁膜
２２ 第２の絶縁膜
４０ マスクパターン
５０ ヘッドスライダー
５３ 磁気ヘッド
６０ 磁気ディスク装置
１００ 磁気抵抗効果膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Read element 10a Free layer 12 Lower shield layer 14 Upper shield layer 16 Hard film 18 Insulating film 20 1st insulating film 22 2nd insulating film 40 Mask pattern 50 Head slider 53 Magnetic head 60 Magnetic disk apparatus 100 Magnetoresistive film
Claims (6)
前記絶縁膜が、前記リード素子の側面を被覆する厚さに対し、前記下部シールド層を被覆する厚さがより厚く形成され、
前記下部シールド層上に形成された前記ハード膜の厚さ方向の中心位置が、前記リード素子に形成されたフリー層の高さ位置に一致して設けられたリードヘッドを備えることを特徴とする磁気ヘッド。 A lower shield layer and an upper shield layer are provided so as to sandwich the read element in the thickness direction, and an insulating film is interposed on both sides of the read element between the side surface of the read element and the lower shield layer. A membrane is provided,
The insulating film is formed to have a greater thickness covering the lower shield layer than the thickness covering the side surface of the read element,
The hard film formed on the lower shield layer includes a read head provided so that a center position in a thickness direction coincides with a height position of a free layer formed on the read element. Magnetic head.
等方性の成膜条件により前記リード素子の側面から前記下部シールド層にかけて均等的に成膜された第１の絶縁膜と、
指向性の成膜条件により、前記下部シールド層上に選択的に成膜された第２の絶縁膜からなることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。 The insulating film is
A first insulating film formed uniformly from the side surface of the read element to the lower shield layer under isotropic film formation conditions;
2. The magnetic head according to claim 1, comprising a second insulating film selectively formed on the lower shield layer under directivity film forming conditions.
前記磁気抵抗効果膜の表面にマスクパターンを形成し、イオンミリングによりリード素子を成形する工程と、
前記リード素子の側面を被覆する厚さに対し、前記下部シールド層を被覆する厚さがより厚くなるように絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に、前記リード素子に形成されたフリー層の高さ位置に厚さ方向の中心位置を一致させる厚さにハード膜を成膜する工程と
を備えていることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。 Forming a lower shield layer on the substrate, and forming a magnetoresistive film having a free layer on the lower shield layer;
Forming a mask pattern on the surface of the magnetoresistive film and forming a read element by ion milling; and
Forming an insulating film so that the thickness covering the lower shield layer is thicker than the thickness covering the side surface of the read element;
And a step of forming a hard film on the insulating film so that the center position in the thickness direction coincides with the height position of the free layer formed on the read element. Manufacturing method.
等方性の成膜条件として、前記リード素子の側面と前記下部シールド層の表面に第１の絶縁膜を形成する工程と、
指向性の成膜条件として、前記下部シールド層上に選択的に第２の絶縁膜を形成する工程とを備えていることを特徴とする請求項３記載の磁気ヘッドの製造方法。 As the step of forming the insulating film,
Forming a first insulating film on the side surface of the read element and the surface of the lower shield layer as isotropic film formation conditions;
4. The method of manufacturing a magnetic head according to claim 3, further comprising a step of selectively forming a second insulating film on the lower shield layer as the directivity film forming condition.
前記絶縁膜が、前記リード素子の側面を被覆する厚さに対し、前記下部シールド層を被覆する厚さがより厚く形成され、
前記下部シールド層上に形成された前記ハード膜の厚さ方向の中心位置が、前記リード素子に形成されたフリー層の高さ位置に一致して設けられたリードヘッドを備える磁気ヘッドが搭載されたことを特徴とするヘッドスライダー。 A lower shield layer and an upper shield layer are provided so as to sandwich the read element in the thickness direction, and an insulating film is interposed on both sides of the read element between a side surface of the read element and the lower shield layer. A membrane is provided,
The insulating film is formed to have a greater thickness covering the lower shield layer than the thickness covering the side surface of the read element,
A magnetic head including a read head provided with a center position in a thickness direction of the hard film formed on the lower shield layer being matched with a height position of a free layer formed on the read element is mounted. Head slider characterized by that.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8530988B2 (en) | 2010-12-22 | 2013-09-10 | HGST Netherlands B.V. | Junction isolation for magnetic read sensor |
-
2006
- 2006-12-05 JP JP2006327813A patent/JP2008140521A/en not_active Withdrawn
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