JP2009087474A - Cpp magnetic read head and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、CPP(Current Perpendicular Plane)型磁気リード・ヘッドの構造及びその製造方法に関し、特に、CPP磁気リード・ヘッドにおけるハードバイアス膜構造及びその形成方法に関する。 The present invention relates to a structure of a CPP (Current Perpendicular Plane) type magnetic read head and a manufacturing method thereof, and more particularly to a hard bias film structure in a CPP magnetic read head and a method of forming the same.
ハードディスクドライブ(HDD)は、磁気記録媒体と磁気ヘッドを備え、磁気記録媒体上のデータは磁気ヘッドによって読み書きされる。HDD中にある磁気ヘッドは、磁気記録媒体(磁気ディスク)に磁化信号として情報を記録するライト・ヘッドと、磁気記録媒体に磁化信号として記録された信号を読み取るリード・ヘッドとから構成されている。リード・ヘッドは複数の磁性薄膜及び非磁性薄膜からなる磁気抵抗効果積層体から構成されており、磁気抵抗効果を利用して信号を読み取るため、磁気抵抗効果ヘッドと呼ばれる。 A hard disk drive (HDD) includes a magnetic recording medium and a magnetic head, and data on the magnetic recording medium is read and written by the magnetic head. A magnetic head in the HDD is composed of a write head that records information as a magnetization signal on a magnetic recording medium (magnetic disk) and a read head that reads a signal recorded as a magnetization signal on the magnetic recording medium. . The read head is composed of a magnetoresistive layered body composed of a plurality of magnetic thin films and a non-magnetic thin film, and reads a signal using the magnetoresistive effect, so that it is called a magnetoresistive head.
磁気抵抗効果ヘッドの積層構造にはいくつかの種類があり、その用いる磁気抵抗の原理からAMRヘッド、GMRヘッド、CPP−GMRヘッド、TMRヘッドなどに分類される。それぞれ、AMR(磁気抵抗効果)、GMR(巨大磁気抵抗効果)、CPP−GMR効果(Current Perpendicular Plane GMR効果)、TMR効果(トンネル磁気抵抗効果)を用いて、磁気記録媒体からリード・ヘッドに入ってくる入力磁界信号を電圧変化として取り出している。 There are several types of laminated structures of magnetoresistive effect heads, and they are classified into AMR heads, GMR heads, CPP-GMR heads, TMR heads and the like based on the principles of magnetoresistance used. AMR (magnetoresistance effect), GMR (giant magnetoresistance effect), CPP-GMR effect (Current Perpendicular Plane GMR effect), and TMR effect (tunnel magnetoresistance effect) are used to enter the read head from the magnetic recording medium, respectively. The incoming magnetic field signal is extracted as a voltage change.
現在、記録情報の高密度化の進展により、より高感度な情報信号の再生方式が必要とされている。記録密度70〜150(Gb/in2)では、MR比が非常に高いTMRリード・ヘッドが感度向上の面から有利である。そして、150(Gb/in2)を超える超高記録密度に対してはCPP−GMRリード・ヘッド等が主流になると考えられる。例えば、CPP−GMRについて特許文献1に開示されている。TMR及びCPP−GMRは、磁気抵抗効果積層体の膜面に対して平行にセンス電流が流れるCIP−GMR(Current In Plane GMR)と異なり、素子センサ膜面に垂直な方向、つまり素子センサ膜面の積層方向にセンス電流を流す方式である。このような方式をCPP方式と呼ぶ。また、そのようなリード・ヘッドをCPPリード・ヘッドと呼ぶ。
Currently, with the progress of higher recording information density, a more sensitive information signal reproduction method is required. At a recording density of 70 to 150 (Gb / in 2), a TMR read head with a very high MR ratio is advantageous in terms of improving sensitivity. Then, it is considered that a CPP-GMR read head or the like becomes mainstream for an ultrahigh recording density exceeding 150 (Gb / in 2). For example,
図17は、CPPリード・ヘッド71の構造・構成を模式的に示す断面図である。磁気抵抗センサ712は、下部シールド711と上部シールド713との間にある。下部シールド711と上部シールド713とは、磁気シールドとして機能すると共に、磁気抵抗センサ712にセンス電流を供給する下部電極と上部電極として兼用される。なお、上部シールド713の下には、導体からなる上部磁気隔離膜714が形成されている。
FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing the structure and configuration of the CPP read
磁気抵抗センサ712は、下層側から順次積層された、センサ下地層271、反強磁性膜272、固定層273、非磁性中間層274、自由層275及びセンサ・キャップ膜276を有している。固定層273には、反強磁性膜272との交換相互作用が働き、その磁化方向が固定される。リード・ヘッド71がTMRヘッドである場合、非磁性中間層274はアルミナ(AL2O3)や酸化マグネシウム(MgO)などの絶縁体で形成され、CPP−GMRを使用する場合、非磁性中間層274はCu合金などの非磁性導体を使用して形成される。自由層275のトラック幅はTwfで示されている。
The
磁気抵抗効果ヘッドは、固定層273の磁化方向に対する自由層275の相対的な磁化方向の変化によって抵抗が変化する事を利用し動作する。すなわち、固定層273の磁化方向に対し自由層275の磁化方向が、磁気ディスクからの情報磁界によって変化すると、磁気抵抗センサ712の抵抗値(電流値)が変化する。リード・ヘッド71は、磁気抵抗センサ712の抵抗値(電流値)を検知する事により、狭小化した外部情報磁界を検出することができる。磁気抵抗センサ素子712の左右両側には、ハードバイアス膜715が存在する。ハードバイアス膜715からのバイアス磁界が、自由層275に印加され、自由層275を単磁区化するように働き、自由層の磁化動作を安定化させる。ハードバイアス膜715は、ハードバイアス下地膜716の上に形成されている。ハードバイアス下地膜716の下層として、ジャンクション絶縁膜717が形成されている。絶縁膜717は、ハードバイアス下地膜716と下部シールド膜711及び磁気抵抗センサ712の間に存在し、センス検知電流が磁気抵抗センサ712の外側を流れないようにする。
The magnetoresistive head operates by utilizing the fact that the resistance changes due to the change in the magnetization direction of the
次に、図18を参照して、CPPリード・ヘッド71のセンサ素子部の、製造工程を説明する。まず、磁気抵抗センサ712を構成する多層膜を、下部シールド膜が形成された基板上に、スパッタリング成膜方法により付着形成する(S31)。
その後、磁気抵抗センサ素子形状を形成するため、フォトレジスト塗布-エッチング手法を使用して、トラック幅方向に対して奥行き方向の端部形成とトラック幅方向の形状形成を行う。トラック幅形状形成時に、自由層端部にハードバイアス膜を配置形成する。その工程は以下である。磁気抵抗センサ712の多層膜上にレジスト塗布を行い、パターニングによってレジストが形成(S32)する。さらに、イオン・ミリングを使用したエッチングによって磁気抵抗センサ712のトラック幅を形成する(S33)。その後、必要に応じて磁気抵抗センサ712の側端部を酸化処理した後(S34)、絶縁膜717を形成する(S35)。さらに、ハードバイアス下地膜716及びハードバイアス膜715を形成する(S36)。その後、レジストをリフトオフし(S37)、上部磁気隔離膜714、上部シールド膜713を形成する(S38)。
Thereafter, in order to form the magnetoresistive sensor element shape, an end portion in the depth direction and a shape in the track width direction are formed with respect to the track width direction using a photoresist coating-etching technique. When forming the track width shape, a hard bias film is disposed and formed at the end of the free layer. The process is as follows. A resist is applied on the multilayer film of the
ハードバイアス膜715は、強い磁界強度と安定性とを得るために、大きな保磁力と高い磁束密度を示す必要がある。しかし、一般に、大きな保磁力を示す磁性材料は磁束密度が低く、また高い磁束密度を示す磁性材料は高い保磁力を示さない。そのため、従来のハードバイアス膜715設計は、磁化安定性を満足する所定の保磁力値以上の磁性材料の中から高い磁束密度を示す材料を選択し、必要な安定性と磁束量とを満たすように膜厚を設定する事となる。従って、ヘッド特性の安定性を向上させ、確保するためにはハードバイアス膜の膜厚を厚く設定する必要がある。
The
高記録密度化が進展した世代のCPP−TMR/GMRヘッドにおいては、自由層トラック幅Twfを狭小化すると共に、シールド間隔Gsを狭小化することが必要である。しかし、現状のハードバイアス膜715では、ヘッド特性の安定性を確保するためには、その膜厚を薄膜化することができない。このため、磁気抵抗センサ712の上において上部シールド膜713が凹形状となり、シールド間隔を平坦化することができない、あるいは平坦化されている幅が小さくなる。
In the generation of CPP-TMR / GMR heads with higher recording density, it is necessary to reduce the free layer track width Twf and the shield interval Gs. However, the current
このように、自由層トラック幅Twfに対する上部シールド713(シールド間隔)の平坦化が十分ではないと、磁気抵抗センサ712端部で上部シールド713の効果が減少し、読み込み滲み幅が増大する問題がある。特に、シールド間隔Gsが小さいリード・ヘッドにおいてこの問題は顕著となる。この観点から、シールド間隔Gsの狭小化には限界のあるものであった。
As described above, if the flattening of the upper shield 713 (shield interval) with respect to the free layer track width Twf is not sufficient, the effect of the
本発明の一態様に係るCPP磁気リード・ヘッドは、自由層と、固定層と、前記自由層と前記固定層との間にある非磁性中間層と、を有する磁気抵抗センサ膜と、前記磁気抵抗センサ膜の両側に形成されており、前記自由層の磁化状態を安定化させるための硬質磁性材料からなるハードバイアス膜と、前記磁気抵抗センサ膜の積層方向に検知電流を流すために、前記磁気抵抗センサ膜の両側端に配置された絶縁膜と、前記磁気抵抗センサ膜を上下方向において挟むように形成された上部シールド及び下部シールドとを有する。前記ハードバイアス膜のそれぞれは、積層された第1硬磁性層と第2硬磁性層とを有する。前記第1硬磁性層の飽和磁束密度及び残留磁束密度は、前記第2硬磁性層よりも大きい。前記第2硬磁性層の保磁力は前記第1硬磁性層の保磁力よりも大きい。前記上部シールドは、前記自由層と重なる平坦部を有し、その平坦部の幅は前記自由層の幅以上である。上記ハードバイアス膜によりハードバイアス膜の薄膜化が可能となり、さらに、上部シールド平坦部の幅は前記自由層の幅以上であることで、リード・ヘッドの特性を向上することができる。 A CPP magnetic read head according to an aspect of the present invention includes a magnetoresistive sensor film having a free layer, a fixed layer, and a nonmagnetic intermediate layer between the free layer and the fixed layer, and the magnetic A hard bias film made of a hard magnetic material for stabilizing the magnetization state of the free layer formed on both sides of the resistance sensor film, and a sensing current to flow in the stacking direction of the magnetoresistive sensor film, And an insulating film disposed on both ends of the magnetoresistive sensor film, and an upper shield and a lower shield formed so as to sandwich the magnetoresistive sensor film in the vertical direction. Each of the hard bias films has a first hard magnetic layer and a second hard magnetic layer laminated. The saturation magnetic flux density and residual magnetic flux density of the first hard magnetic layer are larger than those of the second hard magnetic layer. The coercivity of the second hard magnetic layer is greater than the coercivity of the first hard magnetic layer. The upper shield has a flat portion that overlaps the free layer, and the width of the flat portion is equal to or greater than the width of the free layer. The hard bias film can reduce the thickness of the hard bias film, and the width of the upper shield flat portion is equal to or larger than the width of the free layer, so that the characteristics of the read head can be improved.
好ましくは、前記第1の硬磁性層の少なくとも一部と前記自由層の少なくとも一部とは、高さ位置が一致している。これにより、第1の硬磁性層の磁化フラックスを効果的に自由層に与えることができる。さらに、好ましくは、前記第1硬磁性層の下面の高さ位置と前記自由層の下面の高さ位置とが一致している。これにより、第1の硬磁性層のフラックスをより効果的に自由層に与えることができる。あるいは、前記固定層、前記非磁性中間層、前記自由層は、下方から上方に順次積層されて配置されており、前記第1硬磁性層が前記第2硬磁性層よりも上に形成されていることが好ましい。これにより、第2硬磁性層の膜厚の選択の幅が広くなる。 Preferably, at least a part of the first hard magnetic layer and at least a part of the free layer have the same height position. Thereby, the magnetization flux of the first hard magnetic layer can be effectively given to the free layer. Further preferably, the height position of the lower surface of the first hard magnetic layer and the height position of the lower surface of the free layer coincide. Thereby, the flux of the first hard magnetic layer can be more effectively applied to the free layer. Alternatively, the fixed layer, the nonmagnetic intermediate layer, and the free layer are sequentially stacked from the bottom to the top, and the first hard magnetic layer is formed above the second hard magnetic layer. Preferably it is. Thereby, the selection range of the film thickness of the second hard magnetic layer is widened.
好ましくは、前記第1硬磁性層と前記磁気抵抗センサ膜端との距離は、前記第2硬磁性層と前記磁気抵抗センサ膜端との距離よりも小さい。これにより、
絶縁信頼性を維持した状態で第1の硬磁性層のフラックスをより効果的に自由層に与えることができる。
Preferably, a distance between the first hard magnetic layer and the magnetoresistive sensor film end is smaller than a distance between the second hard magnetic layer and the magnetoresistive sensor film end. This
The flux of the first hard magnetic layer can be more effectively applied to the free layer while maintaining the insulation reliability.
前記第1硬磁性層及び第2硬磁性層のそれぞれの膜厚は、前記自由層の側端から、前記下部シールドと上部シールドとの間の間隔以上、離れた位置において、内側の膜厚の略2倍であり、前記上部シールドの平坦部の幅は、前記下部シールドと上部シールドとの間の間隔の2倍の値と前記自由層の幅とを加算した値と略一致することが好ましい。これによって、優れたCPPリード・ヘッドの特性を実現し、ハードバイアス膜の安定性を高めることができる。 Each of the first hard magnetic layer and the second hard magnetic layer has an inner film thickness at a position separated from the side edge of the free layer by a distance greater than or equal to the distance between the lower shield and the upper shield. Preferably, the width of the flat portion of the upper shield is approximately equal to a value obtained by adding a value twice the distance between the lower shield and the upper shield and the width of the free layer. . As a result, excellent CPP read head characteristics can be realized, and the stability of the hard bias film can be enhanced.
前記第1硬磁性層及び第2硬磁性層は、Coを主成分とする合金で形成された単層構造もしくは多層構造を有しており、前記第1硬磁性層の残留磁束密度は1.0T以上であり、前記第2硬磁性層の残留磁束密度は1.0T以下であることが好ましい。これにより、優れたハードバイアス膜を実現することができる。 The first hard magnetic layer and the second hard magnetic layer have a single-layer structure or a multilayer structure formed of an alloy containing Co as a main component, and the residual magnetic flux density of the first hard magnetic layer is 1. The residual magnetic flux density of the second hard magnetic layer is preferably 1.0 T or less. Thereby, an excellent hard bias film can be realized.
本発明の他の態様はCPP磁気リード・ヘッドの製造方法である。この製造方法は、自由層と、固定層と、前記自由層と前記固定層との間にある非磁性中間層と、を有する磁気抵抗センサ膜を形成する。前記磁気抵抗センサ膜の積層方向に検知電流を流すために、前記磁気抵抗センサ膜の両側端に絶縁膜を形成する。真空チャンバ内において、前記絶縁膜について前記磁気抵抗センサ膜の反対側に、ハードバイアス膜の一部を構成する下層硬磁性層をイオン・ビーム・デポジションにより付着する。前記真空チャンバ内において、前記下層硬磁性層の前記磁気抵抗センサ膜側端の一部を、イオン・ビーム・エッチングにより除去する。前記真空チャンバ内において、前記下層硬磁性層の上に、前記ハードバイアス膜の一部を構成する上層硬磁性層をイオン・ビーム・デポジションにより付着し、前記上層硬磁性層と前記下層硬磁性層の一方は、他方よりも大きな飽和磁束密度及び残留磁束密度と小さい保磁力を有する。前記真空チャンバ内において、前記上層硬磁性層の前記前記磁気抵抗センサ膜側端の一部を、イオン・ビーム・エッチングにより除去する。前記真空チャンバ内において、前記上層硬磁性層の上にハードバイアス・キャップ膜を形成する。これにより、優れた特性を示すハードバイアス膜を有するCPPリード・ヘッドを効率的に製造することができる。 Another aspect of the present invention is a method of manufacturing a CPP magnetic read head. This manufacturing method forms a magnetoresistive sensor film having a free layer, a fixed layer, and a nonmagnetic intermediate layer located between the free layer and the fixed layer. In order to flow a detection current in the lamination direction of the magnetoresistive sensor film, insulating films are formed on both side ends of the magnetoresistive sensor film. In the vacuum chamber, a lower hard magnetic layer constituting a part of the hard bias film is attached to the insulating film on the opposite side of the magnetoresistive sensor film by ion beam deposition. In the vacuum chamber, a portion of the lower hard magnetic layer on the side of the magnetoresistive sensor film is removed by ion beam etching. In the vacuum chamber, an upper hard magnetic layer constituting a part of the hard bias film is deposited on the lower hard magnetic layer by ion beam deposition, and the upper hard magnetic layer and the lower hard magnetic layer are adhered. One of the layers has a higher saturation and residual flux density and a smaller coercivity than the other. In the vacuum chamber, a part of the upper hard magnetic layer on the side of the magnetoresistive sensor film is removed by ion beam etching. In the vacuum chamber, a hard bias cap film is formed on the upper hard magnetic layer. Thereby, a CPP read head having a hard bias film exhibiting excellent characteristics can be efficiently manufactured.
好ましくは、前記磁気抵抗センサ素子の形成は、イオン・ビーム・デポジションとイオン・ビーム・エッチングとを使用し行う。前記磁気抵抗センサ素子形状、前記下層硬磁性層、前記上層硬磁性層の形成における前記イオン・ビーム・デポジションと前記イオン・ビーム・エッチングにおいて、イオン・ビーム及びスパッタ粒子ビームはレジストパターンを形成した基板上への入射角を変化させながら斜面に入射する。前記入射角は予め選定された角度範囲に限定し処理される。これにより、ハードバイアス膜の形状及び厚みを正確に制御することができる。また、望ましくは、これらの工程は、イオン・ビーム・デポジション装置とイオン・ビーム・エッチング装置の結合装置を使用し、同一真空層の中で真空を破らず連続して処理される。これにより、特性の良好なCPPリード・ヘッドが効率よく製造可能となる。 Preferably, the magnetoresistive sensor element is formed using ion beam deposition and ion beam etching. In the ion beam deposition and the ion beam etching in forming the magnetoresistive sensor element shape, the lower hard magnetic layer, and the upper hard magnetic layer, the ion beam and the sputtered particle beam formed a resist pattern. Incident on the inclined surface while changing the incident angle on the substrate. The incident angle is limited to a preselected angle range. Thereby, the shape and thickness of the hard bias film can be accurately controlled. Desirably, these processes are continuously performed without breaking the vacuum in the same vacuum layer by using an ion beam deposition apparatus and an ion beam etching apparatus. As a result, a CPP read head having good characteristics can be efficiently manufactured.
本発明によれば、CPP磁気リード・ヘッドの特性を向上することができる。 According to the present invention, the characteristics of the CPP magnetic read head can be improved.
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。なお、以下に説明する実施の形態は、ハードディスク・ドライブ(HDD)のリード・ヘッドに対して本発明を適用したものである。本形態のリード・ヘッドは、磁気抵抗センサ膜の積層方向(膜面に垂直な方向)にセンス電流が流れるCPP(Current Perpendicular Plane)型のリード・ヘッドである。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same element, and duplication description is abbreviate | omitted as needed for clarification of description. In the embodiment described below, the present invention is applied to a read head of a hard disk drive (HDD). The read head of the present embodiment is a CPP (Current Perpendicular Plane) type read head in which a sense current flows in the stacking direction of the magnetoresistive sensor film (direction perpendicular to the film surface).
本形態の特徴点について説明する前に、まず、磁気ヘッドの全体構成について説明する。図1は、磁気ヘッド1の構造を模式的に示す断面図である。磁気ヘッド1は、磁気ディスク3との間で磁気データを読み書きする。磁気ヘッド1は、その走行方向側(リーディング側)から、リード・ヘッド11とライト・ヘッド12とを有している。磁気ヘッド1は、スライダ2のトレーイング側(リーディング側の反対側)に形成されている。リード・ヘッド11は、リーディング側から、下部シールド111、磁気抵抗センサ112、上部シールド113を有している。
Before describing the features of this embodiment, the overall configuration of the magnetic head will be described first. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the
ライト・ヘッド12は、薄膜コイル121と記録磁極122とを有している。薄膜コイル121は、絶縁体123に囲まれている。ライト・ヘッド12は、薄膜コイル121を流れる電流で記録磁極122間に磁界を発生し、磁気データを磁気ディスク11に記録するインダクティブ素子である。リード・ヘッド11は磁気抵抗型の素子であって、磁気異方性を有する磁気抵抗センサ112を備え、磁気ディスク2からの磁界によって変化するその抵抗値によって磁気ディスク2に記録されている磁気データを読み出す。本形態のリード・ヘッドはCPPリード・ヘッドであり、下部シールド111及び上部シールド113がセンス電流を磁気抵抗センサ112に供給する電極として使用される。
The
磁気ヘッド1はスライダ3を構成するアルチック(AlTiC)基板に、薄膜形成プロセスを用いて形成される。磁気ヘッド1とスライダ3とが、ヘッド・スライダを構成する。ヘッド・スライダは磁気ディスク3上を浮上しており、その磁気ディスク対抗面21をABS(Air Bearing Surface)と呼ぶ。磁気ヘッド1はライト・ヘッド12とリード・ヘッド11の周囲にアルミナなどの保護膜13を備え、磁気ヘッド1全体はその保護膜13で保護されている。
The
図2は、本実施形態のリード・ヘッド11の構成を模式的に示す断面図である。図2は、ヘッド・スライダのABS面21側から見た断面構造を模式的に示している。図2における下側がリーディング側であり、上側がトレーリング側となる。本明細書においては、リード・ヘッド11が形成されるアルチック基板側、つまりスライダ2側を下側とし、その反対側であるトレーリング側を上側とする。また、ABS面21からみて積層方向を中心とした両側を左及び右側とする。リード・ヘッド11の各層は、下側から順次形成されていることになる。本形態のリード・ヘッド11は、TMR(Tunneling Magneto Resistance)ヘッドやCPP−MR(Magneto Resistance)ヘッドなどのCPPリード・ヘッドであり、センス電流は、図2における上下方向に流れる。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the read
磁気抵抗センサ112は、下部シールド111と上部シールド113との間にある。下部シールド111の上面と上部シールド113の下面との間の距離がシールド間隔Gsとして示されている。Gsは、磁気抵抗センサ112と重なる位置におけるシールド間隔である。下部シールド111と上部シールド113とは、導電性磁性材料によって形成されており、磁気シールドとして機能すると共に、磁気抵抗センサ112にセンス電流を供給する下部電極と上部電極として機能する。下部シールド111と上部シールド113とは、例えば、Ni、Fe、Coなどを含む合金で形成される。なお、上部シールド113の下には、導体からなる上部シールド下地膜114が形成されている。
The
磁気抵抗センサ112は、複数の層からなる多層膜である。磁気抵抗センサ112は、代表的には、下層側から順次積層された、センサ下地層211、反強磁性膜212、固定層213、非磁性中間層214、自由層215及びセンサ・キャップ膜216などを有した積層多層膜である。各層は、隣接する層と物理的に接触している。センサ下地層211はTaや、NiFeCo合金などの非磁性材料で形成され、単層で形成する、あるいは積層構造としてもよい。反強磁性膜212はPtMnなどの反強磁性材料で形成される。図2の固定層213は積層固定層であり、CoFe合金などからなる二層の強磁性膜と、それらの間のRuなどからなる非磁性層とから構成されている。二層の強磁性膜は交換相互作用によって結合し、磁化の固定が安定化される。下層側の強磁性膜には、反強磁性膜212との交換相互作用が働き、その磁化方向が固定される。なお、固定層213を単層構造としてもよい。
The
リード・ヘッド11がTMRヘッドである場合、非磁性中間層214は酸化マグネシウム(MgO)などの絶縁体で形成され、トンネル・バリアとして機能する。一方、リード・ヘッド11がCPP−GMRヘッドである場合、非磁性中間層214はCuなどの非磁性導体を使用して形成される。自由層215は、NiFe合金、CoFe合金などの金属磁性体で形成される。自由層215も単層もしくは積層構造とすることができる。自由層215のトラック幅は、Twfで示されている。なお、センサ・キャップ膜216はTaなどの非磁性導電材料で形成される。
When the read
リード・ヘッド11は、所望のセンス電流が磁気抵抗センサ112内を流れるように、磁気抵抗センサ112の左右両側端にジャンクション絶縁膜118を有している。ジャンクション絶縁膜118は、磁気抵抗センサ112側端からさらに外側に延びている。ジャンクション絶縁膜118は、例えば、Al2O3で形成することができる。ジャンクション絶縁膜118は、磁気抵抗センサ112の外側において、上部シールド膜113と下部シール膜111との間を絶縁し、磁気抵抗センサ112の外側におけるセンス電流を遮断する。
The read
固定層213の磁化方向に対する自由層215の相対的な磁化方向が磁気ディスク3からの磁界によって変化すると、磁気抵抗センサ112の抵抗値(電流値)が変化する。リード・ヘッド11は、これによって狭小化された外部信号磁界を検出することができる。自由層215の磁区不均一性に起因するバルクハウゼン・ノイズなどを抑制するため、磁気抵抗センサ112の左右両側には、磁区制御膜であるハードバイアス膜115が存在する。典型的には、ハードバイアス膜115はCo合金で形成されており、CoCrPt合金やCoPt合金などで形成されている。
When the relative magnetization direction of the
ハードバイアス膜115からのバイアス磁界が自由層215の磁区を制御し、自由層215を単磁区化するように働く。左右両側のハードバイアス膜115は、膜面に垂直な方向について、互いに線対称である。磁気抵抗センサ112とハードバイアス膜115との間にジャンクション絶縁膜118が存在する。ハードバイアス膜115は、ハードバイアス下地膜116の上に接触して形成されている。また、ハードバイアス膜115の上にはハードバイアス・キャップ膜117が形成されている。
The bias magnetic field from the
好ましくは、ハードバイアス下地膜116は2層構造を有する。上層の下地膜はハードバイアス膜115の結晶状態を制御する。下層の下地膜はアモルファス層であって、上層の下地膜の結晶状態を制御する。上層の下地膜は、高い保磁力と、高い磁束密度が要求されることから、CoCrPtなどのCoを主成分とするCo合金で形成することが好ましい。このとき、Co合金の組成を調整することで、飽和磁束密度などを調整することができる。また、バラツキの少なく均一で強いバイアス磁界を生成するためには、Co合金磁性膜の多結晶配向状態を制御調整することが重要である。ここで、CrもしくはCr合金により上層の下地膜を形成し、その配向状態を調整制御することによって、ハードバイアス膜115であるCo合金磁性膜の多結晶配向性を制御することができる。
Preferably, the hard
CrもしくはCr合金からなる上層の下地膜の配向性は、その下地膜であるアモルファス下地膜で調整制御することができる。磁気抵抗センサ膜112のほとんど面心立方構造系の多結晶膜である層上では、CrとCoの特定の配向状態しか実現することができない。アモルファス下地膜の材料を選択することで、Co合金ハードバイアス膜115の配向状態を所望の状態に調整制御することができる。
The orientation of the upper base film made of Cr or Cr alloy can be adjusted and controlled by the amorphous base film which is the base film. Only a specific orientation state of Cr and Co can be realized on the layer of the
アモルファス下地膜の材料としては、例えば、NiもしくはCoを母層として添加元素を含有させる。添加する元素としては、P、Cr、Zr、Nb、Hfなどを挙げることができる。NiもしくはCoに1もしくは2種以上の元素を添加してアモルファス構造として組成する。また、アモルファス下地膜表面は酸化処理によって酸化状態を調整し、その表面エネルギを調整することが重要である。 As a material for the amorphous underlayer, for example, Ni or Co is used as a base layer to contain an additive element. Examples of the element to be added include P, Cr, Zr, Nb, and Hf. One or more elements are added to Ni or Co to form an amorphous structure. Further, it is important to adjust the surface energy of the amorphous base film surface by adjusting the oxidation state by oxidation treatment.
本形態のハードバイアス膜115は、磁気特性の異なる複数の硬磁性層で構成されている。図2に示した好ましい例において、ハードバイアス膜115は、下層の硬磁性層151と上層の硬磁性層152とで構成されている。二つの硬磁性層の一方は高磁束密度層であり、もう一方は高保磁力層である。
The
具体的には、一方の硬磁性層は、他方の硬磁性層よりも大きな磁束密度を有し、さらに、他方の硬磁性層よりも小さな保磁力を有する。一方の硬磁性層の残留磁束密度Br及び飽和磁束密度Bsの双方が、他方よりも大きい。一般に、大きな保磁力を示す磁性材料は高い磁束密度を示すことはない。高保磁力層は、高磁束密度層の磁化を安定化させる。このように、磁気特性の異なる二つの硬磁性層を積層することによって、ハードバイアス膜115全体として、高磁束密度かつ高保磁力を示すことができる。
Specifically, one hard magnetic layer has a larger magnetic flux density than the other hard magnetic layer, and further has a smaller coercive force than the other hard magnetic layer. Both the residual magnetic flux density Br and the saturation magnetic flux density Bs of one hard magnetic layer are larger than the other. In general, a magnetic material exhibiting a large coercive force does not exhibit a high magnetic flux density. The high coercive force layer stabilizes the magnetization of the high magnetic flux density layer. Thus, by laminating two hard magnetic layers having different magnetic characteristics, the entire
好ましくは、高磁束密度層を、CoPtX合金材料で形成する。Xは、Cr、Ta、W、Ti、V、Zr、Nb、Mo、Rhから選択した元素である。高磁束密度硬磁性層は、これらの内に複数の元素を有してもよい。好ましくは、Pt組成は18at%以下であり、かつ、X組成は5at%以下である。また、好ましくは、高保磁力硬磁性層を、CoPtX合金材料で形成する。Xは、Cr、Ta、W、Ti、V、Zr、Nb、Mo、Rhから選択した元素である。高保磁力硬磁性層は、これらの内に複数の元素を有してもよい。好ましくは、Pt組成は10at%以上である。 Preferably, the high magnetic flux density layer is formed of a CoPtX alloy material. X is an element selected from Cr, Ta, W, Ti, V, Zr, Nb, Mo, and Rh. The high magnetic flux density hard magnetic layer may have a plurality of elements therein. Preferably, the Pt composition is 18 at% or less and the X composition is 5 at% or less. Preferably, the high coercive force hard magnetic layer is formed of a CoPtX alloy material. X is an element selected from Cr, Ta, W, Ti, V, Zr, Nb, Mo, and Rh. The high coercive force hard magnetic layer may have a plurality of elements therein. Preferably, the Pt composition is 10 at% or more.
高磁束密層は、好ましくは、1T以上の残留磁束密度Brを有し、さらに好ましくは、1.3T以上の残留磁束密度Brを有する。また、高磁束密度硬磁性層は、好ましくは、1.2T以上の飽和磁束密度Bsを有し、さらに好ましくは、1.5T以上の飽和磁束密度Bsを有する。高保磁力層は、好ましくは、1200Oe以上の保磁力Hcを有し、さらに好ましくは、1500Oe以上の保磁力Hcを有する。 The high magnetic flux density layer preferably has a residual magnetic flux density Br of 1T or higher, and more preferably has a residual magnetic flux density Br of 1.3T or higher. Further, the high magnetic flux density hard magnetic layer preferably has a saturation magnetic flux density Bs of 1.2 T or more, and more preferably has a saturation magnetic flux density Bs of 1.5 T or more. The high coercive force layer preferably has a coercive force Hc of 1200 Oe or more, and more preferably has a coercive force Hc of 1500 Oe or more.
ハードバイアス膜115の高磁束密度化及び高保磁力は、ハードバイアス膜115の薄膜化を可能とする。磁気抵抗センサ112近傍においてハードバイアス膜115を薄膜化することで、シールド間隔Gsを小さくすると共に、磁気抵抗センサ112と重なる位置及び磁気抵抗センサ112近傍において上部シールド113及び下部シールド111を平坦化することができる。
The high magnetic flux density and high coercive force of the
磁気抵抗センサ112と重なる位置において、上部シールド113や下部シールド111が凹形状となると(図17の従来技術を参照)、磁気抵抗センサ112端部でシールド効果が減少し、読み込み滲み幅が増大してしまう。そのため、自由層トラック幅Twfに渡って、上部シールド113の下面及び下部シールド111上面が平坦であることが好ましい。図2のリード・ヘッド11においては、上部シールド113の下面及び下部シールド111上面の磁気抵抗センサ112と重なる部分は、実質的に平坦となっている。
When the
上部シールド113の平坦幅Usw及び下部シールド111の平坦幅Lswは、自由層トラック幅Twf以上であることが好ましい。さらに、平坦幅Usw及びLswは、Twfよりも左右両側に広がっていることが好ましい。図2において、ハードバイアス膜115の磁気抵抗センサ112端及びその近傍において、その上面は磁気抵抗センサ112と重なる上部シールド113の下面(センサ・キャップ膜216の上面)よりも下にあり、さらに、その下面は磁気抵抗センサ112と重なる下部シールド111の上面よりも上にある。
The flat width Usw of the
これにより、上部シールド113及び下部シールド111の平坦部は、自由層215よりも左右両側に広がっている。好ましくは、上部シールド平坦幅Usw及び下部シールド平坦幅Lswは、自由層トラック幅Twfよりも大きく十分な寸法を有しており、具体的には、自由層トラック幅Twf+2Gsの寸法と略同等もしくはそれ以上であることが好ましい。その結果、自由層215端部での読み込み滲みを抑制しながら出力特性を最大化することができる。
As a result, the flat portions of the
本形態のハードバイアス膜115の厚みは、磁気抵抗センサ112近傍で薄く、磁気抵抗センサ112近傍から離れた部分で厚くなっている。また、磁気抵抗センサ112側に、ハードバイアス膜115は厚み略一定の薄膜部を有している。ハードバイアス膜115が磁気抵抗センサ112から離れた厚膜部を有することによって、磁気抵抗センサ112近傍における薄膜化によるハードバイアス膜115の磁気不安定性を解消することができる。
The thickness of the
つまり、ハードバイアス膜115の一部を厚膜化することで磁気安定性を高め、その部分からの磁界によって磁気抵抗センサ112近傍における薄膜化ハードバイアス膜115層の磁気安定性を改善することができる。好ましくは、自由層215の側端からGsあるいはそれ以上はなれた位置において、ハードバイアス膜115の厚みTh2は、内側の平坦部の厚みTh1の略2倍である。下層の硬磁性層151と上層の硬磁性層152のそれぞれが、上記厚み条件を満たしていることが好ましい。
That is, by increasing the thickness of a part of the
図3(a)〜(c)は、磁気抵抗センサ112近傍における、好ましいハードバイアス膜115の構造例を示している。図3(a)〜(c)は、磁気抵抗センサ112の右側近傍におけるハードバイアス膜115の構造を示すが、左側においても構造は同様である。図3(a)〜(c)において、下層硬磁性層151は高保磁力硬磁性層であり、上層硬磁性層152は高磁束密度硬磁性層である。
FIGS. 3A to 3C show a preferred structure example of the
磁気抵抗センサ112近傍においてハードバイアス膜115を薄膜化することで、自由層215へのバイアス磁界をより効果的に制御することができる。薄膜化した高磁束密度層152の高さ位置を自由層215に合わせることによって、自由層215に印加するバイアス磁界を局所化し最適化することができる。
By thinning the
高磁束密度層152は、自由層215と対向していることが好ましい。つまり、高磁束密度層152の少なくとも一部は、自由層215の少なくとも一部と高さ位置が一致する。これにより、高磁束密度層152の強い磁界を自由層215に効果的に与えることができる。高磁束密度層152の下面は、自由層215の下面と一致していることが好ましい。これによって、高磁束密度層152の磁界を自由層215により効果的に与えることができる。
The high magnetic
磁気抵抗センサ112の特性の観点からは、磁気抵抗センサ112の側端部の傾斜が急峻であることが好ましい。具体的には、自由層215の側端部の傾斜角(図3(a)のψ)は45°以上であることが好ましく、65°以上であることがさらに好ましい。
From the viewpoint of the characteristics of the
図3(a)において、高保磁力層151及び高磁束密度層152のそれぞれは、単層である。図3(b)において、高磁束密度層152は上下方向に積層された複数層で構成されており、高保磁力層151は単層である。図3(c)において、高保磁力層151及び高磁束密度層152のそれぞれは、上下方向に積層された複数層で構成されている。高保磁力層151を上下方向に積層された複数層で構成し、高磁束密度層152を単層とすることもできる。多層膜を構成する各層は、2nm以下であることが好ましい。高保磁力層151あるいは高磁束密度層152を多層構造とすることによって、それぞれの磁気特性に適した高保磁力層151あるいは高磁束密度層152を形成することができる。
In FIG. 3A, each of the high
図3(a)〜(c)のように下層側から固定層213、非磁性中間層214、自由層215と順次積層されているリード・ヘッド11においては、下層硬磁性層151が高保磁力層であることが好ましい。高磁束密度層の高さ位置を自由層215と合わせた場合、上層側よりも下層側に積層のためのより多くのスペースが存在するからである。この積層順序の磁気抵抗センサ112において、自由層215の上にはセンセ・キャップ層216が存在するのみであるが、自由層215の下には、固定層213、非磁性中間層214などの複数層が存在する。従って、高磁束密度層を上層とし、高保磁力層を下層とすることで、高磁束密度層を自由層215に位置合わせすると共に、高磁束密度層と高磁束密度層の厚みを所望の値に調整することができる。なお、磁気抵抗センサ112の積層順序が逆の場合、高磁束密度層と高保磁力層の位置関係も逆となる。
As shown in FIGS. 3A to 3C, in the read
図4(a)〜(c)は、磁気抵抗センサ112近傍における、好ましいハードバイアス膜115の構造例を示している。図4(d)は、これら好ましい構造に対する比較例を示している。上層硬磁性層152は高磁束密度層であり、下層硬磁性層151は高保磁力層である。図4(d)のサイドエッチされていない例においては、膜面内において、磁気抵抗センサ112側端面と、高磁束密度層152との間に、高保磁力層151が存在する。また、高保磁力層151及び高磁束密度層152の磁気抵抗センサ112側先端は上方へ突出しており、それぞれの上面は平坦ではない。これに対して、サイドエッチされた図4(a)〜(c)の各構造において、高磁束密度層152の磁気抵抗センサ112先端面と磁気抵抗センサ112側端面との間には高保磁力層151は存在しない。磁気抵抗センサ112近傍において、高保磁力層151及び高磁束密度層152の上面は平坦である。
4A to 4C show examples of the structure of a preferable
この構造の違いは、自由層215への印加磁界強度に相違をもたらす。図5(a)〜(c)は、異なる構造を有するハードバイアス膜115からのフラックスを模式的に示している。図5(a)は好ましいハードバイアス膜形状示しており、図5(b)及び(c)は、それぞれ比較例としてのハードバイアス膜形状を示している。図5(c)は、図4(d)に相当する。
This difference in structure causes a difference in applied magnetic field strength to the
図5(b)に示すように、自由層215近傍にてハードバイアス膜115の膜厚が厚い場合、多くのフラックスが自由層215ではなく上部シールド113へと流れる。また、図5(c)に示すように、ハードバイアス膜115が自由層215側先端において上部シールド113にむかって突出している場合、その突出部からのフラックスが自由層215ではなく上部シールド113へと流れる。これに対して、図5(a)に示した好ましいハードバイアス膜形状において、これらフラックスの逃げを抑制することができ、自由層215への印加磁界を強めることができる。
As shown in FIG. 5B, when the
図4(a)〜(c)に戻って、高磁束密度層152から自由層215への磁界強度を強くするためには、高磁束密度層152が自由層215に近いことが好ましい。図4(a)〜(c)のように、面内方向において、高磁束密度層152端と自由層215端との間に高保磁力層151が存在しない場合、高磁束密度層152端と自由層215端との間の間隔はより小さくなる。このため、自由層215への印加磁界が強まる。高保磁力層151とジャンクション絶縁膜118との間にはハードバイアス下地膜116が存在しており、高磁束密度層152と磁気抵抗センサ112側端面との間の間隔は、高保磁力層151と磁気抵抗センサ112側端面との間の間隔よりも小さい。
4A to 4C, in order to increase the magnetic field strength from the high magnetic
さらに、図4(b)の近接サイドエッチ構造において、ジャンクション絶縁膜118の一部を薄くすることによって、高磁束密度層152と自由層215との間の間隔を、より小さくすることができる。あるいは、図4(c)の接触型サイドエッチ構造において、自由層215と高磁束密度層152との間のジャンクション絶縁膜118を除去し、それらを直接に接触させる。自由層215と高磁束密度層152との間の間隔が0となり、印加磁界強度を最も強くすることができる。
Further, in the proximity side-etched structure of FIG. 4B, the interval between the high magnetic
次に、図2に示したリード・ヘッドの製造工程について図6のフローチャート及び図7A〜図7Cのプロセス図を参照して説明する。図7A〜図7Cのプロセス図は、磁気抵抗センサ112の右側近傍の構造を示すが、左側においても構造は同様である。まず、磁気抵抗センサ112を構成する多層膜をスパッタリングにより付着形成する(S11)。その後、図7A(I)に示すように、レジスト塗布及びパターニングによってレジスト層52が形成される(S12)。図7A(II)に示すように、イオン・ビーム・エッチング(IBE:イオン・ミリングとも言う)を使用したエッチングによって磁気抵抗センサ112トラック幅を形成する(S13)。このエッチングによって、センサ・キャップ膜216からセンサ下地層211までがエッチングされる。
2 will be described with reference to the flowchart of FIG. 6 and the process diagrams of FIGS. 7A to 7C. The process diagrams of FIGS. 7A to 7C show the structure near the right side of the
その後、必要に応じてジャンクション端部酸化処理(S14)を行った後、図7A(III)に示すように、ジャンクション絶縁膜118を付着する(S15)。さらに、図7B(IV)に示すように、ハードバイアス下地膜116とハードバイアス膜115の一部を構成する下層硬磁性層151とを付着する(S16)。本形態においては、イオン・ビーム・デポジション(IBD)によって、ジャンクション絶縁膜118と下層硬磁性層151とを付着する。
Thereafter, a junction end oxidation process (S14) is performed as necessary, and then a
その後、図7B(V)に示すように、ハードバイアス下地膜116と下層硬磁性層151の一部を、IBEにより除去する(S17)。具体的には、下層硬磁性層151の磁気抵抗センサ112の膜面に平行な上面より上に突出している部分が除去される。これにより、磁気抵抗センサ112の横において、ジャンクション絶縁膜118の上側の一部が露出する。また、下層硬磁性層151の上面とハードバイアス下地膜116の露出面(先端面)とが、磁気抵抗センサ112近傍において平坦となる。
Thereafter, as shown in FIG. 7B (V), the hard
次に、図7B(VI)に示すように、ハードバイアス膜115の一部を構成する上層硬磁性層152と付着する(S18)。本形態においては、IBDによって上層硬磁性層152を付着する。さらに、図7C(VII)に示すように、上層硬磁性層152の一部を、IBEにより除去する(S19)。具体的には、上層硬磁性層152の磁気抵抗センサ112の膜面に平行な上面より上に突出している部分が除去される。これにより、上層硬磁性層152の上面が、磁気抵抗センサ112近傍において平坦となる。
Next, as shown in FIG. 7B (VI), it adheres to the upper hard
その後、図7C(VIII)に示すように、IBDによりハードバイアス・キャップ膜117を付着する(S20)。さらに、さらに、図7C(IX)に示すように、ハードバイアス・キャップ膜117の一部を、イオン・ミリングにより除去する(S21)。具体的には、ハードバイアス・キャップ膜117の磁気抵抗センサ112の膜面に平行な上面より上に突出している部分が除去される。これにより、ハードバイアス・キャップ膜117の上面が平坦となる。最後に、レジスト層52をリフトオフにより剥離する(S22)。
Thereafter, as shown in FIG. 7C (VIII), a hard
上記リード・ヘッド11の製造工程において、ハードバイアス膜115及びハードバイアス・キャップ膜117の形成は、同一真空チャンバ内において連続的に行うことが好ましい。チャンバにIBDとIBEの結合装置を実装することで、下層硬磁性層151、上層硬磁性層152及びハードバイアス・キャップ膜117の形成を真空中で連続的に行うことができる。
In the manufacturing process of the read
本形態において、上述のように、磁気抵抗センサ112トラック幅構造及びハードバイアス膜115を、IBE、IBDで形成する。特に、本形態のリード・ヘッド11の製造は、これらの斜面形状の形成に対してパルスIBE、パルスIBDを適用する。以下において、このパルスIBE及びパルスIBDを詳細に説明する。
In this embodiment, as described above, the
図8(a)は、パルスIBEの概観図である。基板51上の矩形は、それぞれリード・ヘッドに対応してパターニングされたレジスト52を示している。このIBEは、基板を傾けた状態においてArイオン・ビームを基板に入射し、さらに、基板51をその法線方向を回転軸として回転する。従来のトラック幅形成工程においては、IBEは基板51を回転させながら常にArイオン・ビームを基板51に照射するが、本方式のIBEでは、予め設定されている特定の基板回転角度範囲においてのみ、Arイオン・ビームを基板51に照射する。
FIG. 8A is an overview of the pulse IBE. The rectangles on the
図8(a)の例において、Arイオン・ビームの入射角度は、基板51の法線方向に対して傾いており、その傾斜角はαとなっている。また、基板51はその法線方向を中心として、ほぼ一定の角速度で一様回転している。このIBEの特徴的な点として、基板51が回転している間に常にArイオン・ビームが基板51に入射するのではなく、間欠的に入射する。図8(b)は、この様子を模式的に示している。具体的には、基板は傾斜角αで回転している。レジストは上下対照方向に形成されている。基板回転方向の角度が角度位置γを中心にβの角度範囲にある時にのみ、Arイオン・ビームが発生し基板に入射するようにする。
In the example of FIG. 8A, the incident angle of the Ar ion beam is inclined with respect to the normal direction of the
基板法線方向に対してArイオン・ビームの入射角度は一定である。しかしながら、基板面に射影されたArイオン・ビームの入射方向について、その入射方向は、レジスト52(磁気抵抗センサ121)に対してある特定の選択された角度範囲に限定されている。従ってArイオン・ビームの磁気抵抗センサ112の側端部の斜面に対し、入射角度を制御することができるようになり、磁気抵抗センサ112の側端部における斜面のエッチング形状及びハードバイアス膜115の磁気抵抗センサ112上の側端部の除去を高精度に制御することができる。あるいは、Arイオン・ビームの一部の入射角度を適切に選択することにより、斜面に対する再付着を最小化しながらエッチング・ダメージを低減することが可能となる。
The incident angle of the Ar ion beam with respect to the normal direction of the substrate is constant. However, with respect to the incident direction of the Ar ion beam projected onto the substrate surface, the incident direction is limited to a certain selected angle range with respect to the resist 52 (the magnetoresistive sensor 121). Accordingly, the incident angle can be controlled with respect to the slope of the side edge of the
図9(a)は、基板51に対するArイオン・ビームの入射方向の相対的は変化を模式的に示している。また、図9(b)は、磁気抵抗センサ112の側端面(ハードバイアス膜115側端部)に対するArイオン・ビームの入射方向を模式的に示している。基板51が回転している間、基板51の法線方向に対するArイオン・ビームの入射角度αは一定である。従って、図9(a)に示すように、実際に入射していない状態も含むArイオン・ビームの入射方向は、基板51から見て相対的に、基板51の法線方向を中心とした歳差運動を行う。入射方向を基板面に射影した場合、面内方向における入射角度範囲が、特定の範囲に限定されることになる。
FIG. 9A schematically shows a relative change in the incident direction of the Ar ion beam with respect to the
このIBEにおいては、図9(a)に示すように、射影した基板面内で回転する入射方向のある選択された角度範囲において、エッチング粒子であるArイオン粒子が入射する。図8(b)における上下左右方向について対称的な角度範囲を選択し、フォトレジスト52近傍でのエッチングを対称的に行うことが重要である。
In this IBE, as shown in FIG. 9A, Ar ion particles, which are etching particles, are incident in a selected angle range having an incident direction that rotates within the projected substrate surface. It is important to select a symmetrical angle range in the vertical and horizontal directions in FIG. 8B and perform etching in the vicinity of the
図8(b)及び図9(a)は、2回対称の例を示している。各入射の角度範囲は、図8(b)における上下左右方向において対称である。つまり、フォトレジスト52(磁気抵抗センサ112)の周囲に対して、間欠的に4回のArイオン・ビームの入射を行う。各入射におけるスイープ角度範囲β(連続して入射する入射角度範囲)は同一であり、また、それぞれの入射中心角度(スイープ中の中心における入射方向)とトラック幅方向との間の角度γは同一である。つまり、トラック幅方向を中心として特定の角度範囲及びトラック幅方向に垂直な方向を中心として特定の角度範囲においては、Arイオン・ビームの入射をスキップする。 FIG. 8B and FIG. 9A show an example of two-fold symmetry. The angle range of each incidence is symmetric in the vertical and horizontal directions in FIG. That is, the Ar ion beam is incident four times intermittently around the photoresist 52 (the magnetoresistive sensor 112). The sweep angle range β at each incidence is the same (incident angle range where incident is continuously performed), and the angle γ between each incident center angle (incident direction at the center during the sweep) and the track width direction is the same. It is. In other words, Ar ion beam incidence is skipped in a specific angle range centered on the track width direction and in a specific angle range centered on a direction perpendicular to the track width direction.
Arイオン・ビームの入射角範囲を限定する方法はいくつか考えられる。例えば、1)基板の回転方向を制御し往復回転振動させながらエッチングを行う、あるいは、2)必要な入射角度に基板回転角がきたときシャッタを開閉する、あるいは、3)必要な入射角度に基板回転角がきたときに回転速度を遅らせ実効的にある入射角度のみにエッチングされるようにする、等によりArイオン・ビームの入射タイミングを制御することができる。 There are several methods for limiting the incident angle range of the Ar ion beam. For example, 1) Etching is performed while controlling the rotation direction of the substrate and reciprocatingly oscillating, or 2) Opening / closing the shutter when the substrate rotation angle reaches the required incident angle, or 3) The substrate at the required incident angle. The incident timing of the Ar ion beam can be controlled, for example, by slowing the rotation speed when the rotation angle comes so as to effectively etch only at a certain incident angle.
しかし、上述のように、Arイオン・ビームの基板回転方向入射角度制御を、機械的に制御するよりも電気的に制御する方が合理的であるし好ましい。また機械的に制御しようとすると、再付着の問題が残る可能性がある。すなわち、基板を傾けて回転させながら、基板が必要な粒子入射方向の角度範囲に来たときにのみイオン・ガンよりイオン・ビームを生成し、基板の回転に同期したパルス・イオン・ビームによってエッチングする方法が好ましい。イオン・ビームの入射タイミングは、イオン・ガンの加速電圧を電気的に制御することで容易に制御することができる。 However, as described above, it is more rational and preferable to control the incident angle control of the Ar ion beam in the substrate rotation direction than to control it mechanically. Also, the problem of redeposition may remain when trying to control mechanically. That is, while the substrate is tilted and rotated, an ion beam is generated from the ion gun only when the substrate is within the required angle range of the particle incident direction, and etching is performed by a pulsed ion beam synchronized with the rotation of the substrate. Is preferred. The ion beam incidence timing can be easily controlled by electrically controlling the acceleration voltage of the ion gun.
図10(a)は、図8(b)及び図9(a)の例に対応した加速電圧の変化を例示している。本例は4回の間欠的なArイオン・ビームの入射を行うため、横軸の角度に対して、加速電圧が4つのパルスを示している。角度は基板51の角度、つまり、基板51へ射影したArイオン・ビームの入射方向の角度を示しており、0°が磁気抵抗センサ112の側端面に沿った方向、つまり図8(b)における上下方向であり、ABS面に垂直な方向である。各パルス波形は、180°を中心として対称となっている。また、0°〜180°の間における二つのパルス波形は、90°を中心として対称となっており、180°〜360°(0°)の間における二つのパルス波形は、270°を中心として対称となっている。90°及び270°が、Arイオン・ビームの入射方向を基板51に射影した場合のトラック幅方向に対応する。図10(b)は、一回のArイオン・ビーム入射に対応した加速電圧波形の例を示しており、立ち上がりと立下りの傾きを、Arイオン・ビームが安定して発生出来る条件範囲で、設計により最適な値を設定する。
FIG. 10A illustrates a change in acceleration voltage corresponding to the examples of FIG. 8B and FIG. 9A. In this example, four intermittent Ar ion beams are incident, so the acceleration voltage shows four pulses with respect to the angle of the horizontal axis. The angle indicates the angle of the
図11(a)は、フォトレジスト52に覆われた磁気抵抗センサ112のエッチング(S13)の例を示している。磁気抵抗センサ112は、パターニングされたフォトレジスト52に覆われており、フォトレジスト52から露出している部分がArイオン・ビームによってエッチングされる。図11(a)は、Arイオン・ビームの変化する入射方向の範囲を示している。上述のように、Arイオン・ビームは基板面に対して上下左右において対称的に入射される。図11(b)は、基板上面から見た場合のArイオン・ビーム入射方向の変化及び対応する加速度電圧を示している。具体的には、図11(b)は上記2回対称のArイオン・ビームの入射方向と、入射方向に対応する加速電圧波形を示している。
FIG. 11A shows an example of etching (S 13) of the
図11(b)において、入射方向を示す円の12時の方向が、波形グラフにおける0°に対応する。入射方向は例えば時計回りに変化し、各方向に対する波形図の角度がそれに従い増加する。2回対称においては、磁気抵抗センサ112のトラック幅方向の左右両側のそれぞれにおいて、2回のArイオン・ビーム照射が行われる。図11(a)に示すように、Arイオン・ビームが磁気抵抗センサ112の右側から入射する場合、磁気抵抗センサ112の右側の全領域がArイオン・ビームに晒されるが、反対の左側の一部はフォトレジスト52の影となり、そこにはArイオン・ビームが入射しない。同様に、Arイオン・ビームが磁気抵抗センサ112の左側から入射する場合、磁気抵抗センサ112の左側の全領域がArイオン・ビームに晒されるが、右側の一部はフォトレジスト52の影となりArイオン・ビームが入射しない。Arイオン・ビームの入射方向は左右対称であるから、Arイオン・ビームがエッチングする領域も左右対称となる。
In FIG. 11B, the 12 o'clock direction of the circle indicating the incident direction corresponds to 0 ° in the waveform graph. The incident direction changes, for example, clockwise, and the angle of the waveform diagram with respect to each direction increases accordingly. In the 2-fold symmetry, Ar ion beam irradiation is performed twice on each of the left and right sides of the
Arイオン・ビーム入射方向が、図11(b)の上下方向、つまり0°と180°に近づくほど、フォトレジスト52の反対側における影となる部分が小さくなる。従って、Arイオン・ビームが実際に入射される角度範囲内において、その入射方向がトラック幅方向(90°及び270°)に最も近い角度位置において、外側幅(OUTER WIDTH)が決まる。また、Arイオン・ビーム入射方向がトラック幅方向から最も遠い(0°と180°に最も近い)角度位置において、内側幅(INNER WIDTH)が決まる。
As the Ar ion beam incident direction approaches the vertical direction of FIG. 11B, that is, 0 ° and 180 °, the shadowed portion on the opposite side of the
ここで、基板51の回転によるArイオン・ビーム入射方向の変化に対する、エッチング状態の変化について説明する。図12(a)は、磁気抵抗センサ112側端部におけるArイオン・ビームの入射角を模式的に示している。Arイオン・ビームは、各面の法線方向に対して傾斜して入射する。Arイオン・ビームの基板51に対する入射方向が変化すると、磁気抵抗センサ112側端部の表面に対する入射角度が変化する。Arイオン・ビームの入射角度によって、各層に対するエッチング・ダメージが異なる。
Here, the change in the etching state with respect to the change in the Ar ion beam incident direction due to the rotation of the
図12(b)に示すように層表面に垂直(入射角0°)にArイオン・ビームが入射する場合に比較して、図12(c)に示すように層表面に対して傾斜して(入射角の増加に相当)Arイオン・ビームが入射する場合の方が、エッチング・ダメージの深さを小さくすることができる。磁気抵抗センサ112のエッチング工程において、側端部におけるエッチング・ダメージを低減することが重要である。エッチング・ダメージ層が深いと、その部分にシャント電流が流れ、磁気抵抗センサ112が正常に機能しなくなるからである。従って、特に、非磁性中間層214側端部のエッチング・ダメージを低減することが重要である。
Compared to the case where an Ar ion beam is incident perpendicularly to the layer surface (
上記IBEにおいては、磁気抵抗センサ112の端部形状の形成において、磁気抵抗センサ112の側端部へのArイオン・ビームの入射角度は、トラック幅方向に対して傾いている。具体的には、Arイオン・ビームの入射方向は、図8(b)に示したように、トラック幅方向に対して傾き角γを中心として角度範囲βの入射角度に限定されている。トラック幅方向における入射が、側端部表面の法線方向に対する入射角度が最も小さく、その方向から離れるにつれて側端部面への入射角度が大きくなる。エッチング・ダメージの点からは、入射角を大きくする、つまり、上記γを大きくしてβを小さくすることが好ましい。
In the IBE, in forming the end shape of the
しかし、入射角を大きくしすぎるとエッチング・レートが大きく低下して側端部の角度が小さくなる、つまり側端部の傾斜が緩やかになる。エッチング・エネルギーが低いとエッチング・レートは低下し、また、入射角度によってエッチング・レートが異なる。従って、磁気抵抗センサ112の側端部の傾斜角度に対し、最適なエッチング角度及び条件を選定することにより、側端部傾斜角度に対するエッチング・レートと基板面法線方向のエッチング・レートの比を選定する事が可能となる。その結果、側端部の傾斜角度を、エッチング・ダメージを減らしながら向上させることができる。実際の製造工程においては、磁気抵抗センサ112側端部を急峻にすると共に、エッチング・ダメージを小さくするように、エッチング・エネルギー及びイオン・ビームの入射方向の角度範囲を決定する。
However, if the incident angle is increased too much, the etching rate is greatly reduced and the angle of the side end portion becomes smaller, that is, the inclination of the side end portion becomes gentle. When the etching energy is low, the etching rate decreases, and the etching rate varies depending on the incident angle. Accordingly, by selecting the optimum etching angle and conditions for the inclination angle of the side end portion of the
ここで、IBEを上記方法のみに拠る場合、エッチング時間が長くなりスループットが低下することが考えられる。そのため、エッチング処理の間に、Arイオン・ビームの入射角度範囲を変化させることが好ましい。これによって、最終的なエッチング・ダメージを小さくすると共に、スループットを上げることができる。図13は、磁気抵抗センサ112エッチング工程(S13)における、Arイオン・ビームの入射角度範囲の制御手法の好ましい一例を示している。エッチング工程は、初期形状形成工程、端部形状形成工程及びダメージ層除去工程の3つの工程から構成されている。
Here, when IBE is based only on the above method, it is considered that the etching time becomes long and the throughput decreases. Therefore, it is preferable to change the incident angle range of the Ar ion beam during the etching process. As a result, the final etching damage can be reduced and the throughput can be increased. FIG. 13 shows a preferred example of a method for controlling the incident angle range of the Ar ion beam in the
各工程における円は、基板面に対する入射方向の回転を示し、基板法線に対する傾き角度αが大きいほどその半径が大きくなる。初期形状形成工程においては、基板回転に従って全方位からArイオン・ビームを入射する。また、基板法線に対する傾き角度αは、後の工程よりも小さく設定されている。続いて、基板法線に対する傾き角度αを大きくして端部形状形成工程を行う。この工程においては、基板面に対して回転する方向の内、特定の角度範囲においてのみArイオン・ビームが基板に入射する。この後のダメージ層除去工程の2回対称のArイオン・ビーム入射に対して、この工程は1回対称のArイオン・ビーム入射となっている。 The circle in each step indicates rotation in the incident direction with respect to the substrate surface, and the radius increases as the inclination angle α with respect to the substrate normal increases. In the initial shape forming process, an Ar ion beam is incident from all directions according to the rotation of the substrate. In addition, the inclination angle α with respect to the substrate normal is set to be smaller than in the subsequent steps. Subsequently, the inclination angle α with respect to the substrate normal is increased to perform the edge shape forming step. In this step, the Ar ion beam is incident on the substrate only in a specific angle range in the direction of rotation with respect to the substrate surface. In contrast to the two-fold symmetry Ar ion beam incidence in the subsequent damage layer removal step, this step is one-time symmetry Ar ion beam incidence.
つまり、トラック幅方向(図13における左右方向、図11(b)における90°及び270°)の左右それぞれの方向から、トラック幅方向を中心として対称な特定角度範囲において、Arイオン・ビームを入射する。そして、基板面においてトラック幅方向に垂直な方向(図13における上下方向、図11(b)における0°及び180°)を中心として所定角度範囲において、Arイオン・ビーム入射がスキップされている。 That is, an Ar ion beam is incident in a specific angle range symmetric about the track width direction from the left and right directions in the track width direction (left and right direction in FIG. 13, 90 ° and 270 ° in FIG. 11B). To do. Then, Ar ion beam incidence is skipped in a predetermined angle range centering on a direction (vertical direction in FIG. 13, 0 ° and 180 ° in FIG. 11B) perpendicular to the track width direction on the substrate surface.
この工程において、磁気抵抗センサ112の端部形状が決定される。図11(a)、(b)を参照して説明したのと同様に、トラック幅方向における入射において外側幅(OUTER WIDTH)が規定され、トラック幅方向から最も離れた角度における入射において内側幅(INNER WIDTH)が規定される。この工程においては、トラック幅方向を中心とした角度範囲でArイオン・ビームを入射するため、磁気抵抗センサ112の端部へのArイオン・ビーム入射角度は小さくなり、エッチング・ダメージ深さは大きくなる。しかし、基板1回転当たりのエッチング時間が長く、また、特定の入射角を含むことでエッチング・レートを増加させ、処理時間を短縮することができる。なお、この工程において、エッチングによる再付着膜の除去を合わせて行う。
In this step, the end shape of the
続いて、基板法線に対する傾き角度αをさらに大きくしてダメージ層除去工程を行う。この工程は、図11(a)、(b)を参照して説明方法と同様に、2回対称のArイオン・ビーム入射である。端部形状形成工程におけるダメージ層は、一般に2nm程度である。従って、エッチング・ダメージの小さい大きな入射角のArイオン・ビームによってこのダメージ層をエッチングすることにより、磁気抵抗センサ112端部の最終的なエッチング・ダメージを低減することができる。
Subsequently, the damage layer removing step is performed by further increasing the inclination angle α with respect to the substrate normal. This process is a two-fold Ar ion beam incidence as in the method described with reference to FIGS. The damage layer in the edge shape forming step is generally about 2 nm. Therefore, the final etching damage at the end of the
ここで、外側幅(INCIDENT OUTER WIDTH)と内側幅(INCIDENT INNER WIDTH)とが端部形状形成工程と同一となるように、基板法線に対する傾き角度αと基板面における入射角度(β及びγ)を設定する。これによって磁気抵抗センサ112端部のエッチング・ダメージ層を除去すると共に、センサ下地層211と反強磁性膜212の段差形状変化を抑制する。以上、磁気抵抗センサ112端部のエッチングについて主に説明したが、同様の処理をハードバイアス膜115の側端部のエッチングに適用することができる。
Here, the inclination angle α with respect to the substrate normal and the incident angles (β and γ) with respect to the substrate normal so that the outer width (INCIDENT OUTER WIDTH) and the inner width (INCIDENT INNER WIDTH) are the same as in the edge shape forming process. Set. This removes the etching / damage layer at the end of the
以下において、本形態におけるハードバイアス膜115の付着工程(S15、S17)について詳細に説明する。図14(a)に、本形態のIBDで使用するイオン・ビーム・スパッタ法の模式図を示す。イオン・ビーム・スパッタ法は、イオン・ビームのターゲット61への入射方向(ターゲット法線と入射方向との角度)と、ターゲット61からスパッタされた粒子の基板への入射方向αを制御することにより、形成膜の付き回りやフォトレジスト端部形状の制御を行う。また、成膜中、基板は一様回転を行っている。
Hereinafter, the attaching process (S15, S17) of the
成膜方法としては、エッチングと同様に、基板面内の回転方向の角度のある決まった角度にスパッタされた粒子が入射するようにする。また、フォトレジスト方向に対し左右及び上下に対して対称的な角度を選択し、フォトレジスト近傍での膜の付き回りを対称的にする。このように基板の回転方向に対して入射粒子方向を規定して成膜する方法としていくつかの方法が考えられることは、エッチングと同様である。付着工程において、エッチング時と同様の手法を採用することが好ましい。つまり、基板が必要な粒子入射方向の角度範囲に来たときにのみ、イオン・ガンよりイオン・ビームを発生し、基板の回転に同期したパルス・イオン・ビームによって成膜する。 As a film forming method, similarly to the etching, the sputtered particles are made incident at a predetermined angle with a rotation direction angle in the substrate surface. In addition, a symmetrical angle is selected with respect to the photoresist direction with respect to the left and right and the top and bottom, and the film attachment in the vicinity of the photoresist is made symmetrical. As in the case of etching, several methods are conceivable as a method for forming a film by defining the direction of the incident particles with respect to the rotation direction of the substrate. In the attaching step, it is preferable to adopt the same method as that used in etching. That is, the ion beam is generated from the ion gun only when the substrate comes within the required angle range of the particle incident direction, and the film is formed by the pulsed ion beam synchronized with the rotation of the substrate.
図14(b)は、基板51から見たスパッタ粒子の入射方向を図示する。ターゲットから基板へ入射する粒子角度αと基板回転面内の角度βを制御することにより粒子入射位置を制御することが出来ると同時に、フォトレジスト近傍に於ける形成膜形状を制御することが出来る。図14(b)は、1回対称のスパッタ粒子入射の例を示している。
FIG. 14B illustrates the incident direction of sputtered particles as viewed from the
図15(a)は、下層硬磁性層151の付着工程の様子を模式的に示している。また、図15(b)は、基板面内におけるスパッタ粒子の入射方向を示し、図15(c)は、対応するイオン・ビームの加速電圧を示している。スパッタ粒子の入射については、図11を参照して説明したエッチング粒子の入射と同様の説明が当てはまるため、ここでの詳細な説明を省略する。重要点の一つは、下層側のエッチング形状に一致させて、下層硬磁性層151を付着することである。下層側の段差に一致させて下層硬磁性層151を付着することで、下層硬磁性層151の上面を平坦化することができる。
FIG. 15A schematically shows the state of the adhesion process of the lower hard
図15(a)、(b)に示すように、外側幅(INCIDENT OUTER WIDTH)と内側幅(INCIDENT INNER WIDTH)とを、下層側の段差に合わせて、外側の厚みが大きな下層硬磁性層151を付着する。また、下層硬磁性層151の外側膜厚と内側膜厚との比が、所望の値(例えば2)となるように下層硬磁性層151を付着する。下層硬磁性層151の膜厚の薄い領域は内側幅(INCIDENT INNER WIDTH)の間に限定され、他の領域を磁気抵抗センサ112近傍の膜厚の2倍の膜厚に構成する。
As shown in FIGS. 15A and 15B, the lower hard
図16は、ハードバイアス下地膜116及び下層硬磁性層151の付着におけるスパッタ粒子の入射方向制御の様子を示している。各図の意味は図13と同様である。ハードバイアス下地膜116の付着は、全ての方位からスパッタ粒子を入射する。ハードバイアス下地膜は、ハードバイアス膜の結晶状態を制御するものであり、薄く構成される。ハードバイアス下地膜116形成後、上述のように、1回対称のスパッタ粒子入射により下層硬磁性層151を付着する。
FIG. 16 shows how the incident direction of sputtered particles is controlled in the adhesion of the hard
下層硬磁性層151の付着においては、その膜形状に応じて、基板法線方向へのスパッタ粒子入射角α及び基板面内における角度範囲が選択される。この付着方法によって、ハードバイアス膜115にトラック幅方向への磁気的異方性を付与することが出来る。すなわちトラック幅方向へ磁気異方性が添加されることによりトラック幅方向の静磁気特性の改善が図れ、ハードバイアス膜の特性向上が可能となる。なお、スパッタ粒子の付着において2回対称のスパッタ粒子入射を選択してもよい。以上のように、下層硬磁性層151の付着において、スパッタ粒子の入射方向を選択することによって、それらの形状を設計に従って制御することができる。
In the adhesion of the lower hard
下層硬磁性層151を付着した後、下層硬磁性層151の磁気抵抗センサ112側の突出部をパルスIBEにより除去する。また、下層硬磁性層151の付着及びエッチングと同様の手法のより、上層硬磁性層152を形成する。これにより、上層硬磁性層152の形状及び膜厚を高度に制御することができる。
After the lower hard
以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。例えば、磁気抵抗センサの各層の積層順序を逆とすることができる。ハードバイアス膜は、3層以上の磁気特性が異なる硬磁性層で形成することができる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated taking preferable embodiment as an example, this invention is not limited to said embodiment. A person skilled in the art can easily change, add, and convert each element of the above-described embodiment within the scope of the present invention. For example, the stacking order of the layers of the magnetoresistive sensor can be reversed. The hard bias film can be formed of three or more hard magnetic layers having different magnetic characteristics.
1 磁気ヘッド、2 スライダ、3 磁気ディスク、11 リード・ヘッド
12 ライト・ヘッド、16 ジャンクション絶縁膜、51 基板、52 レジスト層
111 下部シールド、112 磁気抵抗センサ、113 上部シールド
115 ハードバイアス膜、116 ハードバイアス下地膜
117 ハードバイアス・キャップ膜、121 薄膜コイル、122 記録磁極
123絶縁体、151 下層硬磁性層、152 上層硬磁性層
211 センサ下地層、212 反強磁性膜、213 固定層
214 非磁性中間層、215自由層、216 センサ・キャップ膜
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ハードバイアス膜のそれぞれは、積層された第1硬磁性層と第2硬磁性層とを有し、
前記第1硬磁性層の飽和磁束密度及び残留磁束密度は、前記第2硬磁性層よりも大きい材料により構成されており、
かつ、
前記第2硬磁性層の保磁力は前記第1硬磁性層の保磁力よりも大きい材料により構成されており、
前記上部シールドは、前記自由層と重なる平坦部を有し、その平坦部の幅は前記自由層の幅以上である、事を特徴とした、
CPP磁気リード・ヘッド。 A magnetoresistive sensor film having a free layer, a fixed layer, and a nonmagnetic intermediate layer between the free layer and the fixed layer, and formed on both sides of the magnetoresistive sensor film, the free layer A hard bias film made of a hard magnetic material for stabilizing the magnetization state of the magnetoresistive sensor film, and an insulating film disposed on both sides of the magnetoresistive sensor film in order to flow a detection current in the stacking direction of the magnetoresistive sensor film, In a magnetic read head having an upper shield and a lower shield formed so as to sandwich the magnetoresistive sensor film in the vertical direction,
Each of the hard bias films has a stacked first hard magnetic layer and second hard magnetic layer,
The saturation magnetic flux density and the residual magnetic flux density of the first hard magnetic layer are made of a material larger than that of the second hard magnetic layer,
And,
The coercive force of the second hard magnetic layer is made of a material larger than the coercive force of the first hard magnetic layer,
The upper shield has a flat portion that overlaps with the free layer, and the width of the flat portion is equal to or greater than the width of the free layer,
CPP magnetic read head.
請求項1に記載のCPP磁気リード・ヘッド。 At least a part of the first hard magnetic layer and at least a part of the free layer have the same height position,
The CPP magnetic read head of claim 1.
請求項2に記載のCPP磁気リード・ヘッド。 The height position of the lower surface of the first hard magnetic layer is coincident with the height position of the lower surface of the free layer,
The CPP magnetic read head of claim 2.
前記第1硬磁性層が前記第2硬磁性層よりも上に形成されている、事を特徴とした、
請求項2に記載のCPP磁気リード・ヘッド。 The pinned layer, the nonmagnetic intermediate layer, and the free layer are sequentially stacked from the bottom to the top,
The first hard magnetic layer is formed above the second hard magnetic layer,
The CPP magnetic read head of claim 2.
前記第2硬磁性層端と前記磁気抵抗センサ膜端、自由層端との距離よりも小さい事を特徴とする、
請求項1に記載のCPP磁気リード・ヘッド。 The distance between the first hard magnetic layer end, the magnetoresistive sensor film end, and the free layer end is
The distance between the end of the second hard magnetic layer and the end of the magnetoresistive sensor film, the end of the free layer is smaller,
The CPP magnetic read head of claim 1.
前記上部シールドの平坦部の幅は、前記下部シールドと上部シールドとの間の間隔の2倍の値と前記自由層の幅とを加算した値と略一致する、事を特徴とした、
請求項1に記載のCPP磁気リード・ヘッド。 The thickness of each of the first hard magnetic layer and the second hard magnetic layer is substantially equal to the inner film thickness at a position spaced from the side edge of the free layer between the lower shield and the upper shield. 2 times,
The width of the flat portion of the upper shield is substantially equal to a value obtained by adding a value of twice the interval between the lower shield and the upper shield and the width of the free layer,
The CPP magnetic read head of claim 1.
前記第1硬磁性層の残留磁束密度は1.0T以上である、事を特徴とした、
請求項1に記載のCPP磁気リード・ヘッド。 The first hard magnetic layer and the second hard magnetic layer have a single layer structure or a multilayer structure formed of an alloy containing Co as a main component,
The residual magnetic flux density of the first hard magnetic layer is 1.0 T or more,
The CPP magnetic read head of claim 1.
前記磁気抵抗センサ膜の積層方向に検知電流を流すために、前記磁気抵抗センサ膜の両側端に絶縁膜を形成し、
真空チャンバ内において、前記絶縁膜について前記磁気抵抗センサ膜上に、ハードバイアス膜の一部を構成する下層硬磁性層をイオン・ビーム・デポジションにより付着し、
前記真空チャンバ内において、前記下層硬磁性層の前記磁気抵抗センサ膜側端側の一部を、イオン・ビーム・エッチングにより除去し、
前記真空チャンバ内において、前記下層硬磁性層の上に、前記ハードバイアス膜の一部を構成する上層硬磁性層をイオン・ビーム・デポジションにより付着し、
前記上層硬磁性層と前記下層硬磁性層の一方は、他方よりも大きな飽和磁束密度及び残留磁束密度と小さい保磁力を有し、
前記真空チャンバ内において、前記上層硬磁性層の前記前記磁気抵抗センサ膜側端側の一部を、イオン・ビーム・エッチングにより除去し、
前記真空チャンバ内において、前記上層硬磁性層の上にハードバイアス・キャップ膜を形成する、事を特徴とした、
CPP磁気リード・ヘッドの製造方法。 Forming a magnetoresistive sensor film having a free layer, a fixed layer, and a nonmagnetic intermediate layer between the free layer and the fixed layer;
In order to flow a detection current in the stacking direction of the magnetoresistive sensor film, an insulating film is formed on both ends of the magnetoresistive sensor film,
In the vacuum chamber, on the magnetoresistive sensor film for the insulating film, a lower hard magnetic layer constituting a part of the hard bias film is attached by ion beam deposition,
In the vacuum chamber, a part of the lower hard magnetic layer on the magnetoresistive sensor film side end side is removed by ion beam etching,
In the vacuum chamber, an upper hard magnetic layer constituting a part of the hard bias film is deposited on the lower hard magnetic layer by ion beam deposition.
One of the upper hard magnetic layer and the lower hard magnetic layer has a larger saturation magnetic flux density and residual magnetic flux density and a smaller coercive force than the other,
In the vacuum chamber, a part of the magnetoresistive sensor film side end side of the upper hard magnetic layer is removed by ion beam etching,
A hard bias cap film is formed on the upper hard magnetic layer in the vacuum chamber.
CPP magnetic read head manufacturing method.
請求項8に記載のCPP磁気リード・ヘッドの製造方法。 The magnetoresistive sensor film is formed using ion beam deposition and ion beam etching, and the ion beam in forming the magnetoresistive sensor film, the lower hard magnetic layer, and the upper hard magnetic layer. In the deposition and the ion beam etching, the ion beam and the sputtered particle beam are incident on the inclined surface while changing the incident angle, and the incident angle is limited to a preset angle range. did,
A method of manufacturing a CPP magnetic read head according to claim 8.
請求項8に記載のCPP磁気リード・ヘッド及び製造方法。 The first hard bias film disposed in the vicinity of the magnetoresistive sensor element is formed by a device in which an ion beam deposition device and an ion beam etching device are coupled through a single vacuum device. did,
9. The CPP magnetic read head and manufacturing method according to claim 8.
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