JP2853675B2 - 磁気抵抗効果型読み取り変換器及びその製造方法 - Google Patents

磁気抵抗効果型読み取り変換器及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録媒体に記
録された信号情報を磁気抵抗効果を用いて読み取る磁気
抵抗効果型読み取り変換器(以下、「MR変換器」とい
う。)及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】かかるMR変換器では、バルクハウゼン
ノイズの抑制及び動作領域の線形性保持のため、2種類
のバイアス磁界が印加される。その1つは、磁気抵抗効
果膜(以下、「MR膜」という。)の磁化容易軸方向に
対して垂直な方向に印加される横バイアス磁界である。
この横バイアス磁界を発生する横バイアス膜は、MR膜
に非磁性膜を介して設置される。もう一つは、MR膜の
磁区安定性制御のために印加される縦バイアス磁界であ
る。この縦バイアス磁界を発生する縦バイアス膜は、M
R膜の両端部に設置される。
【0003】縦バイアス磁界を印加する方法としては、
Ni−Fe合金からなる強磁性材料の上にMn−Fe合
金若しくはNi−Mn合金からなる反強磁性材料を積層
し、強磁性膜と反強磁性膜との交換結合により縦バイア
ス磁界を印加するもの、又は、縦バイアス膜としてCo
−Cr−Pt合金からなる硬質磁性膜により縦バイアス
磁界を印加するものが知られている(特開平3−125
311号公報、特開平7−57223号公報)。
【0004】前記公報では、MR膜及び横バイアス膜
(Soft Adjacent Layer。以下、
「SAL膜」という。)がMR変換器の能動領域にのみ
形成されており、その能動領域の両端部に縦バイアス膜
が設置されている。これらの構成ではMR膜及びSAL
膜と縦バイアス膜とが電気的及び磁気的に接続されてい
ることが必要である。前記公報では、能動領域のMR
膜、非磁性膜、SAL膜をフォトレジストからなるステ
ンシルマスクによりカバーし、カバーされていない部分
をイオンミリングによりエッチングし、さらにそのステ
ンシルマスクを用いて縦バイアス磁界を提供するための
硬質磁性膜をリフトオフにより形成する。このリフトオ
フにより残された縦バイアス膜が能動領域平坦部に被覆
する領域は、0〜0.1μmの範囲とすることが望まし
いとされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】信号情報の高密度化に
伴い能動領域の幅が狭くなると、能動領域における縦バ
イアス膜被覆領域の占める割合が大きくなる。これによ
り、縦バイアス磁界の強さが一定以上に強くなると、縦
バイアス磁界はSAL膜による横バイアス磁界の効果に
支障をきたすような働きを示す。このような状況の下で
は、MR膜の磁化の回転がスムーズでなくなり、さらに
能動領域端部で磁区が単一化されなくなる。そのため、
前述したMR膜のR−Hループにはヒステリシスやバル
クハウゼンジャンプが現れ、信号を読み出す際のノイズ
の要因の一つになるという問題点があった。
【0006】
【発明の目的】そこで、本発明の主たる目的は、能動領
域の幅が狭くなっても、MR特性に磁気的不安定性が生
じない、MR変換器及びその製造方法を提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係るMR変換器
は、MR膜に横バイアス磁界を印加するための横バイア
ス膜が非磁性膜を介して前記MR膜の能動領域に設けら
れ、前記MR膜に縦バイアス磁界を印加するための縦バ
イアス膜が前記能動領域の両端部に設けられてなるMR
変換器を改良したものである。その改良点とは、次の二
つである。(1)前記横バイアス膜、前記非磁性膜及び
MR膜が、この順に断面等脚台形状に積層された積層体
となっていること。(2)前記MR膜の上辺端から前記
縦バイアス膜端縁までの水平距離であるリセス量dと、
前記MR膜の能動領域の幅Twとの比が、0≦d/Tw
≦0.125の範囲にあること。
【0008】上記の範囲では、MR膜の能動領域の平坦
部に縦バイアス膜が被覆されることはない。そのため、
能動領域の幅が狭くなっても、能動領域に対する縦バイ
アス膜被覆領域の占める割合は大きくならない。したが
って、MR特性の磁気的不安定性は生じないので、信号
情報の再生特性が優れたものなる。
【0009】また、上記の範囲に加え、前記積層体の底
辺と脚とのなす内角(以下、「テーパ角度」という。)
θtが、5deg≦θt≦40degの範囲にあるもの
としてもよい。この場合は、テーパ接続による電気抵抗
の上昇等の不都合も防げるので、信号情報の再生特性が
より優れたものなる。
【0010】このようなMR変換器は、次の順序で製造
することが、容易性及び確実性の点から好ましい。.
前記横バイアス膜、前記非磁性膜及びMR膜をこの順に
積層する。.このMR膜上に断面T字状のステンシル
マスクをフォトレジストにより形成する。.このステ
ンシルマスク及びイオンミリングにより前記積層体を形
成する。.この積層体及び前記ステンシルマスク上に
縦バイアス膜を被着する。.当該ステンシルマスクを
リフトオフにより除去する。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係るMR変換器
の一実施形態を示す断面図である。図2は、図1のMR
変換器の製造方法の一実施形態を示す断面図である。以
下、これらの図面に基づき説明する。なお、図1及び図
2では、説明の都合上、膜厚方向を拡大して示してい
る。
【0012】本実施形態のMR変換器は、MR膜6に横
バイアス磁界を印加するためのSAL膜4が非磁性膜5
を介してMR膜6の能動領域10に設けられ、MR膜6
に縦バイアス磁界を印加するための縦バイアス膜8が能
動領域10の両端部10a,10bに設けられてなるも
のである。そして、SAL膜4、非磁性膜5及びMR膜
6は、この順に断面等脚台形状に積層された積層体11
を形成している。縦バイアス膜8の端縁付近は、リセス
構造となっている。
【0013】次に、本実施形態のMR変換器の製造方法
について説明する。本実施形態では、MR変換器がMR
ヘッドの一部として製造される。
【0014】まず、基体1上に、下シールド膜2、ギャ
ップアルミナ膜3、SAL膜4、非磁性膜5、MR膜6
を順次積層する。下シールド膜2は、例えばNiFe等
の磁気シールド材料である。続いて、2層レジストを用
いて断面T字状のステンシルマスク7を形成する(図2
参照)。続いて、イオンミリングにより、ステンシルマ
スク7に覆われていない部分のSAL膜4、非磁性膜5
及びMR膜6を除去するとともに、能動領域10の両端
部10a,10bにテーパ角θtを形成する。続いて、
ステンシルマスク7を除去せずに縦バイアス膜8を成膜
し、最後にステンシルマスク7をリフトオフにより除去
する(図1参照)。
【0015】上記製造工程において、イオンミリングの
入射角度θm及びステンシルマスク7の下層レジスト高
さhを適宜な値に設定することにより、所望のテーパ形
状を形成できる。また、縦バイアス膜8の成膜時にスパ
ッタガス圧を調整することにより、リフトオフ後に残さ
れる縦バイアス膜8を磁気的不安定性を生じさせないよ
うにリセス量dで能動領域10から窪ませること(リセ
ス)ができる。
【0016】図3は、リセス量dとMR膜6のヒステリ
シスとの関係を示すグラフである。以下、図1乃至図3
に基づき説明する。
【0017】図3に示すデータは、能動領域10の幅T
wを2μm、ステンシルマスク7の下層レジスト高さh
を0.2μm、イオンミリング時の入射角度θmを25
degと一定にした場合のものである。リセス量dは、
縦バイアス膜8の成膜時に、スパッタガス圧を調整する
ことにより変化させている。
【0018】図3から明らかなように、リセス量dが−
0.05μm以下又は+0.25μm以上の範囲では、
ヒステリシスが増加するので、信号再生時にノイズが増
加することになる。
【0019】図4は、テーパ角度θtとMR膜6の抵抗
値との関係を示すグラフである。以下、図1、図2及び
図4に基づき説明する。
【0020】図4に示すデータは、能動領域10の幅T
wを2μm、ステンシルマスク7の下層レジスト高さh
を0.2μm、リセス量dを+0.05μmと一定にし
た場合のものである。テーパ角度θtは、イオンミリン
グ時の入射角度θmを調整することにより変化させてい
る。
【0021】図4から明らかなように、テーパ角度θt
がθt>40degの範囲では、テーパ形状の端部10
a,10bと縦バイアス膜8との接触面積の減少に伴
う、MR膜6の抵抗値の増加が認められる。
【0022】図5は、テーパ角度θtとMR膜6の半値
幅及びバイアスポイントとの関係を示すグラフである。
以下、図1、図2及び図5に基づき説明する。
【0023】図5に示すデータは、能動領域10の幅T
wを2μm、ステンシルマスク7の下層レジスト高さh
を0.2μm、リセス量dを+0.05μmと一定にし
た場合のものである。テーパ角度θtは、イオンミリン
グ時の入射角度θmを調整することにより変化させてい
る。
【0024】図5から明らかなように、テーパ角度θt
がθt<5deg及びθt>40degの範囲では、半
値幅の減少及びバイアスポイントの増加がみられるの
で、再生信号のS/Nが劣化することがわかる。
【0025】図3〜図5に示した例では、能動領域10
の幅Twを2μmに固定し、能動領域10の両端部10
a,10bへの縦バイアス膜8の被覆量を変化させた場
合のR−H特性の振る舞いについて述べた。しかしなが
ら、記録密度の高密度化に伴い幅Twがより小さくなる
と、両端部10a,10bへの縦バイアス膜8の被覆量
もそれに応じてより少なくする必要がある。図3に示し
たリセス量dを能動領域10の幅Twで規格化した値で
示すと、0≦d/Tw≦0.125となる範囲がヒステ
リシスの量が最も小さい値となる。
【0026】以上のことから、リセス量dが能動領域1
0の幅Twに対して0≦d/Tw≦0.125の範囲に
あり、かつ、能動領域10の両端部10a,10bがテ
ーパ形状を有しており、そのテーパ角度θtが5deg
≦θt≦40degの範囲に設定することにより、MR
特性に劣化のない最も優れたMR変換器を提供できる。
【0027】なお、MR膜6は、NiFe等の強磁性材
料である。スペーサである非磁性膜5は、Taの他に、
Ti,Si,TaOx,Al0x,SiOx,SiN
x,TiOx等でもよい。SAL膜4は、CoZrMo
の他に、NiFeRh,NiFe,NiFeCo等の軟
磁性材料であれば同様の効果が得られる。縦バイアス膜
8は、CoCrPtの他に、CoCrTa、CoPt等
の硬質磁性材料、又は、MnFeやMnNiなどの反強
磁性材料層がNiFeなどの強磁性材料層をオーバレイ
して接触した構造でも同様の効果が得られる。
【0028】また、反強磁性層/ピンニング層/中間層
/フリー層の構成で知られるスピンバルブ(SV)読み
取り変換器においても、磁区制御のために硬質磁性層又
は反強磁性材料層に強磁性層がオーバレイして接触した
バイアス層の形状が必要であり、これらの構成において
も上述したようなテーパ接続を行うことにより同様の効
果が得られる。
【0029】
【発明の効果】請求項1記載のMR変換器によれば、横
バイアス膜、非磁性膜及びMR膜が断面等脚台形状の積
層体となっており、リセス量dと能動領域の幅Twとの
比が0≦d/Tw≦0.125の範囲にあるので、MR
膜の能動領域の平坦部に縦バイアス膜が被覆されない構
造にできる。そのため、記録密度の向上により能動領域
の幅が狭くなっても、能動領域に対する縦バイアス膜被
覆領域の占める割合は大きくならないことから、MR特
性の磁気的不安定性を防止できるので、信号情報の再生
特性を向上できる。
【0030】請求項2記載のMR変換器によれば、テー
パ角度θtが5deg≦θt≦40degの範囲にある
ことにより、テーパ接続による電気抵抗の上昇等の不都
合も防止でき、信号情報の再生特性をより向上できる。
【0031】請求項3記載のMR変換器の製造方法によ
れば、断面T字状のステンシルマスクをフォトレジスト
により形成し、このステンシルマスク及びイオンミリン
グにより積層体を形成し、縦バイアス膜を被着後にステ
ンシルマスクをリフトオフすることにより、容易かつ確
実に本発明に係るMR変換器を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るMR変換器の一実施形態を示す断
面図である。
【図2】図1のMR変換器の製造方法の一実施形態を示
す断面図である。
【図3】図1のMR変換器における、リセス量とMR膜
のヒステリシスとの関係を示すグラフである。
【図4】図1のMR変換器における、テーパ角度とMR
膜の抵抗値との関係を示すグラフである。
【図5】図1のMR変換器における、テーパ角度とMR
膜の半値幅及びバイアスポイントとの関係を示すグラフ
である。
【符号の説明】
4 SAL膜(横シールド膜) 5 非磁性膜 6 MR膜(磁気抵抗効果膜) 7 ステンシルマスク 8 縦バイアス膜 10 能動領域 10a,10b 能動領域の端部 11 積層体 d リセス量 Tw 能動領域の幅 θt テーパ角度

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁気抵抗効果膜に横バイアス磁界を印加
    するための横バイアス膜が非磁性膜を介して前記磁気抵
    抗効果膜の能動領域に設けられ、前記磁気抵抗効果膜に
    縦バイアス磁界を印加するための縦バイアス膜が前記能
    動領域の両端部に設けられてなる、磁気抵抗効果型読み
    取り変換器において、 前記横バイアス膜、前記非磁性膜及び磁気抵抗効果膜
    が、この順に断面等脚台形状に積層された積層体となっ
    ており、 前記磁気抵抗効果膜の上辺端から前記縦バイアス膜端縁
    までの水平距離であるリセス量dと、前記磁気抵抗効果
    膜の能動領域の幅Twとの比が、0≦d/Tw≦0.1
    25の範囲にある、 ことを特徴とする磁気抵抗効果型読み取り変換器。
  2. 【請求項2】 前記積層体の底辺と脚とのなす内角θt
    が、5deg≦θt≦40degの範囲にある、 請求項1記載の磁気抵抗効果型読み取り変換器。
  3. 【請求項3】 前記横バイアス膜、前記非磁性膜及び磁
    気抵抗効果膜をこの順に積層し、この磁気抵抗効果膜上
    に断面T字状のステンシルマスクをフォトレジストによ
    り形成し、このステンシルマスク及びイオンミリングに
    より前記積層体を形成し、この積層体及び前記ステンシ
    ルマスク上に縦バイアス膜を被着し、当該ステンシルマ
    スクをリフトオフにより除去する、請求項1又は2記載
    の磁気抵抗効果型読み取り変換器の製造方法。
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