JP3075715B2 - 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果素子
を備えた薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を
備えた薄膜磁気ヘッドとして、異方性磁気抵抗効果現象
を用いたＡＭＲ（Anisotropic Magnetoresistance）ヘ
ッドと、伝導電子のスピン依存散乱現象を用いたＧＭＲ
（Giant Magnetoresistance：巨大磁気抵抗効果）ヘッ
ドが知られており、ＧＭＲヘッドの１つの具体例とし
て、低外部磁界で高磁気抵抗効果を示すスピンバルブ
（Spin-Valve）ヘッドが米国特許第５１５９５１３号明
細書に示されている。

【０００３】図９は、従来のＡＭＲヘッドの構造の概略
構成を示す図である。従来のＡＭＲヘッドは、センダス
ト（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ）等の磁性合金からなる下部シー
ルド層７上に、下部ギャップ層８が形成されている。そ
して、この下部ギャップ層８上にＡＭＲ素子層１０が積
層されている。このＡＭＲ素子層１０は、軟磁性層１１
上に非磁性層１２が形成され、さらに非磁性層１２上に
強磁性層（ＡＭＲ材料層）１３が形成されたものであ
る。このＡＭＲ素子層１０の両側には、磁石層１５が設
けられ、さらに磁石層１５の上に導電層１６が設けられ
ている。さらに、その上に上部ギャップ層１８が形成さ
れ、その上に上部シールド層１９が形成されている。

【０００４】この種のＡＭＲヘッドの最適動作のために
は、ＡＭＲ効果を示す強磁性層１３に対して２つのバイ
アス磁界が必要とされている。第１のバイアス磁界は、
強磁性層１３の抵抗変化を磁気媒体からの磁束に対して
線形応答させるためのものであり、この第１のバイアス
磁界は、磁気媒体の面に対して垂直方向（図９のＺ方
向）であり、強磁性層１３の膜面に対して平行とされ
る。通常、この第１のバイアス磁界は、横バイアスと呼
ばれ、検出電流を導電層１６からＡＭＲ素子層１０に流
すことによる電流磁界により軟磁性層１１をＺ方向に磁
化し、この軟磁性層１１の磁化により、強磁性層１３に
Ｚ方向に横バイアスを与えるものである。第２のバイア
ス磁界は、通常、縦バイアスと呼ばれ、磁気媒体と強磁
性層１３の膜面に対して平行（図９のＸ方向）に印加さ
れる。この縦バイアス磁界の目的は強磁性層１３が多数
の磁区を形成することによって生じるバルクハウゼンノ
イズを抑制すること、即ち、磁気媒体からこの磁束に対
してノイズの少ないスムーズな抵抗変化にするためであ
る。

【０００５】ところで、上記のバルクハウゼンノイズを
抑制するためには、強磁性層１３を単磁区化することが
必要であり、そのための縦バイアスの印加方法には、通
常、２通りの方法が知られている。第１の方法は、強磁
性層１３の両側に磁石層１５、１５を配置して磁石層１
５からの漏れ磁束を利用する方法である。第２の方法
は、反強磁性層と強磁性層の接触界面で生じる交換異方
性磁界を利用する方法である。

【０００６】そして、上記反強磁性層による交換異方性
結合を利用したＧＭＲヘッドの構造として、図１０に示
すスピンバルブ方式のものが知られている。図１０に示
したＧＭＲヘッドが図９に示したＡＭＲのヘッドと異な
るところは、ＡＭＲ素子層１０に代えてＧＭＲ素子層２
０が設けられている点である。このＧＭＲ素子層２０
は、フリー強磁性層２２と非磁性中間層２３とピン止め
強磁性層２４と反強磁性層２５とから構成される。

【０００７】図１０に示す構造であると、フリー強磁性
層２２には磁石層１５、１５でトラック方向（図１０の
Ｘ方向）のバイアスを印加し単磁区化した状態でトラッ
ク方向に磁化を向けさせるとともに、ピン止め強磁性層
２４の磁化方向を図１０中のＺ方向、即ち、フリー強磁
性層２２の磁化方向と直交する方向にバイアスを印加し
て単磁区化した状態で図中Ｚ方向に向けさせておく必要
がある。即ち、磁気媒体からの磁束（図１０のＺ方向）
により、ピン止め強磁性層２４の磁化方向は変化しては
ならず、フリー強磁性層２２の方向がピン止め強磁性層
２４の磁化方向に対して９０±θ゜の範囲で変化するこ
とにより磁気抵抗効果の線形応答性が得られる。

【０００８】上記ピン止め強磁性層２４の磁化方向を図
１０のＺ方向に固定させるためには、比較的大きなバイ
アス磁界が必要であり、このバイアス磁界は大きければ
大きいほど良いことになる。図１０のＺ方向の反磁界に
打ち勝ち、磁気媒体からの磁束により磁化方向が揺れな
いためには、少なくとも１００ Ｏｅのバイアス磁界が
必要である。このバイアス磁界を得るための方法として
図１０に示す構造にあっては、ピン止め強磁性層２４に
反強磁性層２５を接触させて設けることにより生じる交
換異方性磁界を利用している。従って、図１０に示すよ
うな構造においては、ピン止め強磁性層２４に反強磁性
層２５を接触させて設けることにより生じる交換異方性
結合により、強磁性層２４の磁化がＺ方向へ固定されて
いるので、Ｙ方向へ移動する磁気媒体からの漏れ磁界が
与えられると、フリー強磁性層２２の磁化方向の変化に
よりＧＭＲ素子層２０の電気抵抗が変化するので、この
電気抵抗の変化により磁気媒体の漏れ磁界を検出でき
る。

【０００９】また、フリー強磁性層２２に印加するバイ
アスは、線形応答性を確保するための目的と、多数の磁
区を形成することから生じるバルクハウゼンノイズを抑
制するためのものであり、ＡＭＲヘッドにおける縦バイ
アスと同様の方法、即ち、図１０に示す構造において
は、フリー強磁性層２２の両側に磁石層１５を設け、磁
石層１５からの漏れ磁束をバイアスとして利用する方法
を採用している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、薄膜磁気ヘ
ッド作動中のＡＭＲ素子層やＧＭＲ素子層などのＭＲ素
子層近傍の温度は、定常検出電流による発熱で１２０℃
程度まで容易に上昇することが知られているが、ＭＲ素
子は温度変化に対して敏感であるため、上記発熱により
ＭＲ素子層の温度が上昇し、強磁性層の電気抵抗が変化
してしまい、読み取り信号が乱れてしまう。さらに、Ｇ
ＭＲ素子の場合は、ＦｅＭｎ等からなる反強磁性層２５
による交換異方性磁界は温度変化に対して極めて敏感で
あり、約１５０℃の温度で消失（ブロッキング温度：Ｔ
ｂ）するまで、温度に対してほぼ直線的に交換異方性磁
界が減少してしまうために、安定した交換異方性磁界が
得られない問題がある。これらの問題を解決するための
に従来の薄膜磁気ヘッドではＡＭＲ素子層１０又はＧＭ
Ｒ素子層２０の上下のギャップ層８，１８をアルミナ
（Ａｌ₂Ｏ₃）から構成し、上記発熱をギャップ層８，１
８を通して徐々にシールド層７，１９に伝えることによ
り、外部に熱を逃がすようにしている。

【００１１】近年、薄膜磁気ヘッドの出力をさらに向上
させる要望が高まっており、そのためにはＭＲ素子を薄
くしたり、ＭＲ素子の奥行き寸法を小さくしたりしてＭ
Ｒ素子層に与える定常検出電流密度を上げる必要があ
る。しかしながら従来の薄膜磁気ヘッドでは、定常検出
電流密度を上げると、アルミナからなるギャップ層８，
１８から上記定常検出電流による発熱を十分逃がすこと
ができず、ＭＲ素子層に劣化や亀裂が生じたり、あるい
はＭＲ素子層を構成する各層間で元素が拡散して、各層
の構成材料の組成がくずれてしまい、線形応答性が低下
したり、バルクハウゼンノイズの抑制効果が低下してし
まうという問題があった。そのため単純なＭＲ素子の小
型化あるいは、定常検出電流の増加による電流密度の向
上により、出力を向上することは困難であった。

【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、定常検出電流による発熱を効率良く逃がすことがで
き、ＭＲ素子層の温度上昇による熱拡散、焼損、出力低
下、交換異方性磁界の劣化を抑制し、線形応答性に優
れ、バルクハウゼンノイズを抑制した薄膜磁気ヘッドお
よびその製造方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく、特にギャップ層に用いる材料に着目し、種
々の検討及び実験を重ねた結果、従来使用されていたア
ルミナより熱伝導率の良好な窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）を用いれば、定常検出電流による発熱を効率良く逃
がすことができるとの推定に至った。ところが、ＭＲヘ
ッドを形成する際には、レジスト塗布、露光、強アルカ
リ溶液で現像後、水でリンスするフォトリソグラフィプ
ロセスを要するため、ギャップ層が窒化アルミニウム膜
から構成されていると、窒化アルミニウムは強アルカリ
溶液に非常に良く溶けてしまい、検出電流を流したとき
にショートしてしまう恐れがある。また、窒化アルミニ
ウムは、水と容易に反応し、化合物を生成して溶けてし
まうため、ＭＲヘッドの形成時のリンス工程あるいは形
成後でも空気中の水分により窒化アルミニウム膜が溶け
てしまい、信頼性において問題がある。また、窒化アル
ミニウム膜は、膜応力が大きいため、ＭＲヘッドの形成
時あるいは形成後に剥離が生じてしまい、信頼性におい
て問題がある。

【００１４】これらの問題を解決するため本発明者は、
さらに、種々の検討及び実験を重ねた結果、ＡｌとＮと
からなる絶縁層に、Ｎと結びつき易く、しかも強アルカ
リ溶液や水に対する耐食性の良いＳｉ，Ｂ，Ｃｒ，Ｔ
ｉ，Ｔａ，Ｎｂのうちから選択される１種または２種以
上からなる元素Ｘを添加して、Ａｌ−Ｎ−Ｘ系の組成の
絶縁層を得、該絶縁層からギャップ層を構成するか、あ
るいはギャップ層がＡｌ−Ｎ−Ｘ系の組成の絶縁層を有
するようにすると、アルミナより熱伝導率が優れ、しか
も窒化アルミニウムから構成したものより強アルカリ溶
液や水に溶け難く、しかも、膜応力が小さいギャップ層
が得られることを究明し、本発明を完成したのである。

【００１５】すなわち、本発明は、下部シールド層上に
下部ギャップ層を介して形成された磁気抵抗効果素子層
と、該磁気抵抗効果素子層に検出電流を与える電極層
と、該電極層の上に上部ギャップ層を介して形成された
上部シールド層を少なくとも備えてなり、上記下部ギャ
ップ層と上部ギャップ層の少なくとも一方に、Ａｌ−Ｎ
−Ｘ系の組成の絶縁層を有し、上記元素ＸはＳｉからな
るものであることを特徴とする薄膜磁気ヘッドを上記課
題の解決手段とした。本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて
は、上記絶縁層中の元素Ｘは組成比で２．０〜３０．０
ａｔ％含まれていることが好ましい。また、本発明は、
上記のいずれかの構成の本発明の薄膜磁気ヘッドにおい
て、前記絶縁層は結晶性を有することを特徴とする薄膜
磁気ヘッドを上記課題の解決手段とした。また、本発明
は、上記の構成の本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、前
記絶縁層はＡｌＮの結晶およびＳｉ ₃ Ｎ ₄ の結晶を有す
ることを特徴とする薄膜磁気ヘッドを上記課題の解決手
段とした。また、本発明は、上記の構成の本発明の薄膜
磁気ヘッドにおいて、前記ＡｌＮの結晶は、六方晶で
（１００）面、（００２）面、（１０１）面がエックス
線回折により検出されることを特徴とする薄膜磁気ヘッ
ドを上記課題の解決手段とした。また、本発明は、上記
の構成の本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記Ｓｉ ₃
Ｎ ₄ の結晶は、六方晶で（２０１）面、（２１０）面が
エックス線回折により検出されることを特徴とする薄膜
磁気ヘッドを上記課題の解決手段とした。また、本発明
は、上記の構成の本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、前
記ＡｌＮの結晶は、六方晶で（１００）面、（００２）
面、（１０１）面がエックス線回折により検出され、前
記Ｓｉ ₃ Ｎ ₄ の結晶は、六方晶で（２０１）面、（２１
０）面がエックス線回折により検出されることを特徴と
する薄膜磁気ヘッドを上記課題の解決手段とした。ま
た、本発明は 真空排気可能な成膜室内に配置した磁気
抵抗効果層を有する基体上に結晶化薄膜を順次堆積させ
ることにより、Ａｌ−Ｎ−Ｘ系（上記ＸはＳ ｉ）の組成
の絶縁層を有するギャップ層を成膜するに際して、上記
基体を加熱しながら上記絶縁層を成膜することを特徴と
する薄膜磁気ヘッドの製造方法を上記課題の解決手段と
した。本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法においては、
上記基体の加熱温度が２５０゜Ｃ以下であることが好ま
しい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の薄
膜磁気ヘッドの一実施形態について説明する。図１ない
し図４は、本発明の第一の実施形態の磁気ヘッドの構造
例を示す。第一の実施形態の磁気ヘッドは、ハードディ
スク装置等に搭載される浮上式のもので、この磁気ヘッ
ドのスライダ５１は、図１の３５で示す側がディスク面
の移動方向の上流側に向くリーディング側で、図１の３
６で示す側がトレーリング側である。このスライダ５１
のディスクに対向する面では、レール状のＡＢＳ面５１
ａ、５１ａ、５１ｂと、エアーグルーブ５１ｃ、５１ｃ
が形成されている。そして、このスライダ５１のトレー
リング側の端面５１ｄに薄膜磁気ヘッド５０が設けられ
ている。

【００１７】この例で示す薄膜磁気ヘッド５０は、図２
と図３に断面構造を示すような複合型磁気ヘッドであ
り、スライダ５１のトレーリング側端面５１ｄ上に、Ｍ
Ｒヘッド（読出ヘッド）ｈ1と、インダクティブヘッド
（書込ヘッド）ｈ2とが順に積層されて構成されてい
る。

【００１８】この例のＭＲヘッドｈ1は磁気抵抗効果を
利用してディスクなどの記録媒体からの漏れ磁束を検出
し、磁気信号を読み取るものである。図４に示すように
ＭＲヘッドｈ1は、スライダ５１のトレーリング側端部
に形成されたセンダスト（Ｆｅ-Ａｌ-Ｓｉ）等の磁性合
金からなる下部シールド層５３上に、下部ギャップ層５
４が設けられている。そして、この下部ギャップ層５４
上に磁気抵抗効果素子層としてＧＭＲ素子層４５が積層
されている。このＧＭＲ素子層４５の両側にＣｏ-Ｐｔ
合金などからなる強磁性層４６、４６を設け、各強磁性
層４６上にＴａ等からなる絶縁層４７とＣｒ等からなる
電極層４８を積層して構成されている。電極層４８は、
ＧＭＲ素子層４５に検出電流を与えるものである。強磁
性層４６、４６は、これらからの漏れ磁束をバイアスと
して後述するフリー強磁性層２２に印加することによ
り、線形応答性を確保するためとバルクハウゼンノイズ
を抑制するためのものである。

【００１９】更にＧＭＲ素子層４５及び電極層４８上に
は、上部ギャップ層５６が形成され、その上に上部シー
ルド層５７が形成されており、この上部シールド層５７
は、その上に設けられるインダクティブヘッドｈ2の下
部コア層と兼用にされている。 下部ギャップ層５４と
上部ギャップ層５６は、少なくとも一方がＡｌ−Ｎ−Ｘ
系の組成の絶縁層を有することが、定常検出電流による
発熱を効率良く逃がすことができる点、強アルカリ溶液
や水に対する耐食性の向上、ギャップ層の膜応力を小さ
くできる点で好ましく、より好ましく下部ギャップ層５
４と上部ギャップ層５６の両方がＡｌ−Ｎ−Ｘ系の組成
の絶縁層を有していることが好ましい。上記元素ＸはＳ
ｉである。このＡｌ−Ｎ−Ｘ系の組成の絶縁層は、アル
ミナより熱伝導率が良好であり、ＡｌＮに比べて強アル
カリ溶液や水に対する耐食性が優れ、しかもＡｌＮに比
べて膜応力が小さいものである。

【００２０】上記絶縁層中の元素Ｘは組成比で２．０〜
３０．０ａｔ％（原子％）含まれていることが好まし
い。元素Ｘの添加量が３０．０ａｔ％を超えると、ギャ
ップ層の熱伝導性が悪くなり、定常検出電流による発熱
を十分逃がすことができず、線形応答性が低下したり、
バルクハウゼンノイズの抑制効果が低下してしまう。ま
た、元素Ｘの添加量が２．０ａｔ％未満であると、強ア
ルカリ溶液や水に対する耐食性が低下したり、膜応力が
大きくなってしまう。

【００２１】また、下部ギャップ層５４及び／または上
部ギャップ層５６は、上記Ａｌ−Ｎ−Ｘ系の組成の絶縁
層から構成されていることが好ましいが、一部分がアル
ミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）などの非磁性材料から構成された多層
構造のものであってもよく、その場合、アルミナ等の非
磁性材料からなる層は、上記絶縁層よりも外側に設けら
れることが定常検出電流による発熱を効率良く放出でき
るなどの点で好ましい。また、アルミナ等の非磁性材料
からなる層を上記絶縁層より外側に設けることにより、
ＧＭＲ素子層４５の上方の絶縁層にできた凹凸を平坦化
する平坦化層の役割を果たすことができる。

【００２２】インダクティブヘッドｈ2は、下部コア層
５７の上に、ギャップ層６４が形成され、その上に平面
的に螺旋状となるようにパターン化されたコイル層６６
が形成され、コイル層６６は絶縁材料層６７に囲まれて
いる。絶縁材料層６７の上に形成された上部コア層６８
は、その先端部６８ａをＡＢＳ面５１ｂにて下部コア層
５７に微小間隙をあけて対向し、その基端部６８ｂを下
部コア層５７と磁気的に接続させて設けられている。ま
た、上部コア層６８の上にはアルミナなどからなる保護
層６９が設けられている。

【００２３】インダクティブヘッドｈ2では、コイル層
６６に記録電流が与えられ、コイル層６６からコア層に
記録電流が与えられる。そして、磁気ギャップＧの部分
での下部コア層５７と上部コア層６８の先端部からの漏
れ磁界によりハードディスクなどの記録媒体に磁気信号
を記録することができる。また、ＭＲヘッドｈ1におい
ては、ハードディスクなどの記録媒体からの微小の漏れ
磁界の有無によりＧＭＲ素子層４５の抵抗が変化するの
で、この抵抗変化を読み取ることで記録媒体の記録内容
を読み取ることができる。

【００２４】ＧＭＲ素子層４５は、フリー強磁性層４１
と非磁性層４２とピン止め強磁性層４３と反強磁性層４
４を積層して断面台形状の積層体が形成されてなるもの
である。上記強磁性層４１、４３は、いずれも強磁性体
の薄膜からなるが、具体的にはＮｉ-Ｆｅ合金、Ｃｏ-Ｆ
ｅ合金、Ｎｉ-Ｃｏ合金、Ｃｏ、Ｎｉ-Ｆｅ-Ｃｏ合金な
どからなる。また、強磁性層４１をＣｏ層から、強磁性
層４１をＮｉ-Ｆｅ合金層から、あるいはＣｏ層とＮｉ-
Ｆｅ合金層の積層構造、あるいはＣｏ−Ｆｅ合金層とＮ
ｉ−Ｆｅ合金層との積層構造から構成することもでき
る。なお、Ｃｏ層とＮｉ-Ｆｅ合金層との２層構造とす
る場合は、非磁性層４２側に薄いＣｏ層を配置する構造
とすることが好ましい。またＣｏ−Ｆｅ合金層とＮｉ−
Ｆｅ合金層の２層構造とする場合は非磁性層４２側に薄
いＣｏ−Ｆｅ合金層を配置することが好ましい。

【００２５】これは、非磁性層４２を強磁性層４１、４
３で挟む構造の巨大磁気抵抗効果発生機構にあっては、
ＣｏとＣｕの界面で伝導電子のスピン依存散乱の効果が
大きいこと、および、強磁性層４１、４３を同種の材料
から構成する方が、異種の材料から構成するよりも、伝
導電子のスピン依存散乱以外の因子が生じる可能性が低
く、より高い磁気抵抗効果を得られることに起因してい
る。このようなことから、強磁性層４３をＣｏから構成
した場合は、強磁性層４１の非磁性層４２側を所定の厚
さでＣｏ層に置換した構造が好ましい。また、Ｃｏ層を
特に区別して設けなくとも、強磁性層４１の非磁性層４
２側にＣｏの多く含ませた合金状態とし、非磁性層４２
側に向かうにつれて徐々にＣｏ濃度が薄くなるような濃
度勾配層としても良い。また、強磁性層４１、４３をＣ
ｏ−Ｆｅ合金層から構成し、これら強磁性層４１、４３
で非磁性層４２を挟む構造とした場合も、Ｃｏ−Ｆｅ合
金層とＣｕ層の界面で伝導電子のスピン依存散乱の効果
が大きく、伝導電子のスピン依存散乱以外の因子が生じ
る可能性が低く、より高い磁気抵抗効果が得られる。

【００２６】上記非磁性層４２は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｕ、
Ａｇなどに代表される非磁性体からなり、２０〜４０オ
ングストローム程度の厚さに形成されている。ここで非
磁性膜４２の厚さが２０オングストロームより薄いと、
強磁性層４１と強磁性層４３との間で磁気的結合が起こ
りやすくなる。また、非磁性層４２が４０オングストロ
ームより厚いと磁気抵抗効果を生じる要因である非磁性
層４２と強磁性層４１、４３の界面で散乱される伝導電
子の率が低下し、電流の分流効果により磁気抵抗効果が
低減されてしまうので好ましくない。

【００２７】上記反強磁性層４４は、例えば、Ｘ₁-Ｍｎ
合金からなることが好ましい。ここで上記組成式におい
てＸ₁は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔのいずれか１
種または２種以上からなることが好ましい。上記Ｘ₁-Ｍ
ｎ合金のＸ₁が単一の金属原子である場合のＸ₁の含有率
の好ましい範囲は、Ｒｕは１０〜４５原子％、Ｒｈは１
０〜４０原子％、Ｉｒは１０〜４０原子％、Ｐｄは１０
〜２５原子％、Ｐｔは１０〜２５原子％である。なお、
以上の記載において１０〜４５原子％とは、１０原子％
以上で４５原子％以下を意味し、「〜」で表示する数値
範囲の上限下限は全て「以上」および「以下」で規定さ
れるものとする。上記組成範囲のＭｎ系合金は、不規則
結晶構造を有するものであるが、この不規則結晶構造と
は、面心正方晶（fct規則格子；ＣｕＡｕＩ構造など）
のような規則的な結晶構造ではない状態を意味してい
る。即ち、ここで用いられるＭｎ合金は、スパッタリン
グなどにより成膜された後に、上記面心正方晶などの規
則的な結晶構造（ＣｕＡｕＩ構造など）とするための高
温でかつ長時間の加熱処理を行わないものであり、不規
則結晶構造とは、スパッタリングなどの成膜法により形
成されたままの状態、あるいはこれに通常のアニール処
理が施された状態のものである。

【００２８】上記Ｘ₁−Ｍｎ合金（元素Ｘ₁はＲｕ、Ｒ
ｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔのうちのいずれか１種または２種
以上からなる。）のＸ₁の含有率のより好ましい範囲は
Ｘ₁が３７〜６３原子％である。なお以上の記載におい
て３７〜６３原子％とは３７原子％以上で６３原子％以
下を意味し、「〜」で表示する数値範囲の上限下限は全
て「以上」および「以下」で規定されるものとする。上
記組成範囲のＸ₁−Ｍｎ合金は、スパッタリング等の成
膜法などにより形成された状態ではＸ₁、Ｍｎ原子の配
列順序が不規則な、面心立方格子であり、強磁性層との
境界面で交換異方性磁界はほとんど発生しないが磁界中
でアニール処理を施すことにより、面心正方格子に変態
し、強磁性層との境界面で一方向異方性の大きな交換異
方性磁界（Ｈ_ex）を発生することができる。又、上記反
強磁性層４４はＸ₁−Ｍｎ−Ｘ₂合金からなるものであっ
てもよい。ここで上記組成式において、Ｘ₁はＲｕ、Ｒ
ｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔのうちの１種または２種以上から
なることが好ましい。また、Ｘ₂はＡｕ、Ａｇ、Ｍｇ、
Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｂｅ、Ｂ、Ｃ、Ｓｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、
Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｎ、Ｉｎのうち
のいずか１種または２種以上からなることが好ましい。
Ｘ₁とＭｎの組成比は、原子％でＸ₁：Ｍｎ＝４：６〜
６：４である。Ｘ₂の含有率は原子％で０．２〜１０原
子％である。上記反強磁性層４４がＸ₁−Ｍｎ−Ｘ₂合金
からなる場合にも、成膜後に、磁界中でアニール処理を
施すことにより強磁性層との境界面で一方向異方性の大
きな交換異方性磁界（Ｈ_ex）を発生することができる。
上記のＸ₁−Ｍｎ系合金あるいはＸ₁−Ｍｎ−Ｘ₂系合金
からなる反強磁性層４４であるならば、ピン止め強磁性
層４３との境界面に一方向異方性の交換異方性磁界を印
加することができ、強磁性層４３の外部信号磁界に対す
る磁化の回転をピン止めすることができる。また、上記
Ｘ₁−Ｍｎ系の合金の反強磁性層４４であるならば、Ｆ
ｅ−Ｍｎに比べて耐食性に優れ、また温度変化に対する
交換異方性磁界（Ｈ_ex）の変動が少なくなる。

【００２９】図４に示す構造においては、フリー強磁性
層４１には強磁性層４６、４６でトラック方向（図４の
Ｘ方向）のバイアスを印加し単磁区化した状態でトラッ
ク方向に磁化が向けられている。図４中、矢印ａに示す
方向は、フリー強磁性層４１の磁化の向きである。ま
た、ピン止め強磁性層４３に反強磁性層４４を接触させ
て設けることにより生じる交換異方性結合により、強磁
性層４３の磁化がＺ方向へ固定されている。図４中、符
号ｂは強磁性層４３の磁化の向きである。従って、図４
に示す構造であると、Ｙ方向へ移動する磁気媒体からの
漏れ磁界が与えられると、フリー強磁性層４１の磁化方
向の変化によりＧＭＲ素子層４５の電気抵抗が変化する
ので、この電気抵抗の変化により磁気媒体の漏れ磁界を
検出できる。

【００３０】図４に示すような構造のＭＲヘッドを製造
例について以下に述べる。まず、基体としてのスライダ
５１上にスパッタ装置等の薄膜形成装置を用いて下部シ
ールド層５３を形成した後、高周波マグネトロンスパッ
タ装置等の薄膜形成装置と複数のターゲットを用いて、
Ａｌ−Ｎ−Ｘ系の絶縁層を有する下部ギャップ層５４を
スパッタにより成膜し、ついで、この下部ギャップ層５
４上にスパッタによりフリー強磁性層４１、非磁性層４
２、ピン止め強磁性層４３、反強磁性層４４を積層し、
積層体を形成する。ついで形成した積層体に対し、フォ
トリソグラフィープロセスとイオンミリングによりトラ
ック幅（感磁部分の幅）の部分を残して積層体の両端部
を除去して断面台形状のＧＭＲ素子層４５を形成し、こ
のＧＭＲ素子層４５の両側に、強磁性層４６，４６を形
成し、さらに各強磁性層４６上に非磁性層４７と電極層
４８をスパッタにより積層し、この積層の際に所定の方
向の磁界を印加する。ついで、トラック幅が所定の幅と
なるようにフォトリソグラフィープロセスによりパター
ニングする。ついで、ＧＭＲ素子層４５および電極層４
８上に、上記方法と同様にしてＡｌ−Ｎ−Ｘ系の絶縁層
を有する上部ギャップ層５６をスパッタにより成膜し、
さらにこの上に上部シールド層５７を形成すると、目的
とするＭＲヘッドが得られる。

【００３１】ここでＡｌ−Ｎ−Ｘ系の絶縁層を有するギ
ャップ層を成膜するに際して、上記基体を加熱しながら
上記Ａｌ−Ｎ−Ｘ系の絶縁層を成膜するのが、成膜時の
基体温度が室温程度と低い場合と比べて、絶縁層中に元
素Ｘを多く含有させることができ、熱伝導性およびアル
カリ溶液に対する耐食性が良好であり、また、膜応力が
小さいギャップ層が得られる点で好ましい。例えば、ギ
ャップ層の成膜時の基体温度を１００゜Ｃとした場合
は、元素ＸとしてのＳｉを２０．４ａｔ％程度まで含有
させることが可能であり、基体温度を１５０゜Ｃとした
場合は、元素ＸとしてのＳｉを３０ａｔ％程度まで含有
させることができるが、基体温度が室温程度の場合は、
元素ＸとしてのＳｉを１０．５ａｔ％程度までしか添加
できない。ここで基体の温度を１００℃にするときは、
高周波マグネトロンスパッタ装置の成膜室内に設けたヒ
ータにより基体を加熱することにより基体の温度が１０
０℃になるように調整しながら成膜を行う。また、基体
の温度を室温にするときは、高周波マグネトロンスパッ
タ装置の成膜室内に冷却ガスを供給することにより基体
の温度が室温になるように調整しながら成膜を行う。

【００３２】また、ギャップ層中の元素Ｘの含有量が同
量である場合、ギャップ層の成膜時の基体の温度が高い
方が、低い場合と比べて、熱伝導性およびアルカリ溶液
に対する耐食性が良好であり、また、膜応力が小さいギ
ャップ層が得られる。例えば、ギャップ層の成膜時の基
体温度が１００゜Ｃである場合は、これと元素Ｘとして
のＳｉの含有量が同量で基体の温度が２５゜Ｃである場
合よりも、熱伝導性およびアルカリ溶液に対する耐食性
が良好であり、また、膜応力が小さいギャップ層が得ら
れるからである。それは、Ｓｉの含有量が同量でも、ギ
ャップ層の成膜時の基体温度が高い場合の方が、基体の
温度が低い場合よりもＡｌＮの結晶性が良好になってお
り、これによってＳｉ₃Ｎ₄の結晶性も良好になるためで
あると考えられる。基体の加熱温度の上限としては、Ｍ
Ｒヘッドの性能が低下しない温度であり、好ましくは２
５０゜Ｃ以下である。基体のより好ましい加熱温度は、
２０゜Ｃ〜１５０゜Ｃとされる。基体の加熱温度が２５
０゜Ｃを超えると、ＧＭＲ素子層４５が熱により劣化
し、特性が低下する。２０゜Ｃ未満であると、ＡｌＮお
よびＳｉ₃Ｎ₄の結晶性が低下する。

【００３３】この第一の実施形態の磁気ヘッドにおいて
は、上記Ａｌ−Ｎ−Ｘ系の組成の絶縁層を有するギャッ
プ層が備えられたＭＲヘッドｈ1を具備するものである
ので、ギャップ層の耐食性が優れており、ＭＲヘッドを
形成する際に上記ギャップ層が溶けにくく、実用上問題
のないギャップ層を有しているので、検出電流を流した
ときにショートが起こることがなく、信頼性のある製品
を提供できる。また、上記Ａｌ−Ｎ−Ｘ系の組成の絶縁
層を有するギャップ層は、膜応力が小さいので、ＭＲヘ
ッドの形成時あるいは形成後に剥離が生じることがな
く、信頼性のある製品を提供できる。

【００３４】さらに、上記Ａｌ−Ｎ−Ｘ系の組成の絶縁
層を有するギャップ層は、熱伝導性が優れているので、
定常検出電流密度を上げてもギャップ層からこの検出電
流による発熱を効率良く逃がすことができるので、磁気
抵抗効果素子層に劣化や亀裂が生じるを防止でき、ま
た、磁気抵抗効果素子層を構成する各層間で元素が拡散
するのを防止でき、ＧＭＲ素子の特性の低下といった問
題が生じることがない。従って、本発明の磁気ヘッドに
よれば、上述したように定常検出電流による発熱を効率
良く逃がすことができるので、磁気ヘッドの出力の向上
が可能であり、薄膜において必要十分な交換異方性磁界
を印加することができるとともに、バルクハウゼンノイ
ズが生じることなく、線形応答性に優れた抵抗変化を得
ることができ、読出性能が優れたものが得られる。

【００３５】次に、本発明の第二の実施形態の磁気ヘッ
ドの構造例について説明する。第二の実施形態の磁気ヘ
ッドが、第一の実施形態の磁気ヘッドと異なるところ
は、ＭＲヘッドｈ1の磁気抵抗効果素子層として図５に
示すようなＡＭＲ素子層７５が用いられている点であ
る。ＡＭＲ素子層７５は、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｎｂ合金などか
らなる軟磁性層７１上にＴａなどからなる非磁性層７２
が形成され、さらに非磁性層７２上にＮｉ−Ｆｅ合金な
どからなる強磁性層（ＡＭＲ材料層）７３が形成され、
さらにＴａ等からなる保護層７４が形成されてなるもの
である。

【００３６】ＡＭＲ素子層７５が備えられたＭＲヘッド
の最適動作のためには、ＡＭＲ効果を示す強磁性層７３
に対して横バイアスと縦バイアスの２つのバイアス磁界
が必要である。横バイアス磁界は、強磁性層７３の抵抗
変化を磁気媒体からの磁束に対して線形応答させるため
のものであり、このバイアス磁界は、磁気媒体の面に対
して垂直方向（図５のＺ方向）であり、強磁性層７３の
膜面に対して平行とされる。この横バイアス磁界は、検
出電流を電極層４８からＡＭＲ素子層７５に流すことに
より得ることができる。縦バイアス磁界は、強磁性層７
３が多数の磁区を形成することによって生じるバルクハ
ウゼンノイズを抑制すること、即ち、磁気媒体からこの
磁束に対してノイズの少ないスムーズな抵抗変化にする
ためのものであり、磁気媒体と強磁性層７３の膜面に対
して平行（図５のＸ方向）に印加される。この縦バイア
ス磁界は、強磁性層７３の両側に配置された強磁性層４
６，４６からの漏れ磁束を利用することにより印加で
き、これにより強磁性層７３を単磁区化して、バルクハ
ウゼンノイズを抑制している。

【００３７】第二の実施形態の磁気ヘッドにおいては、
上記Ａｌ−Ｎ−Ｘ系の組成の絶縁層を有するギャップ層
が備えられたＭＲヘッドｈ1を具備するものであるの
で、上記第一の実施形態の磁気ヘッドと同様の作用効果
が得られる。なお、上述の実施形態の磁気ヘッドにおい
ては、磁気抵抗効果素子層として上述のような構成のＧ
ＭＲ素子層４５またはＡＭＲ素子層７５を用いた場合に
ついて説明したが、必ずしもこれに限らず他の構成のも
のであってもよい。

【００３８】

【実施例】（実験例１）高周波マグネトロンスパッタ装
置を用い、Ｓｉからなる基板上に厚さ０．１μｍのＡｌ
−Ｎ−Ｓｉ系の組成（Ｓｉ含有量は組成比で２ａｔ％）
のギャップ層をスパッタリングにより成膜することによ
り幅５ｍｍ、長さ２０ｍｍの試料（実施例１）を作製し
た。ついで、作製した試料のギャップ層の熱伝導性、圧
縮応力、強アルカリ溶液によるエッチング速度、表面電
気抵抗について調べた。その結果を下記表１に示す。

【００３９】ここでの熱伝導性は、図５に示したＭＲヘ
ッドにおいてギャップ層を表１に示す材料から構成し、
このＭＲヘッドに検出電流を流したときのＡＭＲ素子層
の温度上昇曲線を二次関数近似したときの係数（ａ値）
により評価し、ａ値が小さいほど熱伝導性が良いもので
あり、表１中、◎はａ値が１．３以下、○はａ値が１．
３〜２．２、×はａ値が２．２以上である。また、ここ
での膜応力は、成膜前後の基板の反りの変化量から測定
した圧縮応力で評価し、値が大きいほど膜応力が大きい
ものである。また、エッチング速度は、試料のギャップ
層側の表面にテープを貼り、該試料を強アルカリ溶液
（商品名ＡＺ−４００Ｋ、ヘキスト社製、主成分ＫＯ
Ｈ）中に２分浸漬後、取り出したときにできる段差より
算出したエッチング速度の値であり、この値が小さい
程、強アルカリ溶液に対する耐食性がよい。また、表面
電気抵抗は、絶縁抵抗計を用いて測定したものである。
また、ギャップ層としてアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ＡｌＮ
をそれぞれ用いた試料（比較例１〜２）を製造して、同
様にギャップ層の熱伝導性、圧縮応力、強アルカリ溶液
によるエッチング速度、表面電気抵抗について調べた。
その結果を下記表１に合わせて示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】表１に示した結果から明らかなようにＡｌ
ＮにＳｉを組成比で２ａｔ％添加した実施例１のギャッ
プ層は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）からなる比較例１のギャ
ップ層よりも熱伝導性が優れている。また、実施例１の
ギャップ層は、比較例１及びＡｌＮからなる比較例２の
ギャップ層よりも膜応力が小さい。さらに、実施例１の
ギャップ層は、比較例１及び比較例２のギャップ層より
もエッチング速度が小さく、強アルカリ溶液に対する耐
食性が優れていることがわかる。また、実施例１のギャ
ップ層の表面電気抵抗は、実用上問題ない値である。ま
た、実施例１のギャップ層の水に対する耐食性を、試料
を水に浸漬する以外は上記強アルカリ溶液に対する耐食
性を調べる方法と同様にして調べたところ、比較例１及
び比較例２のギャップ層よりも水に対する耐食性が良好
であった。

【００４２】（実験例２）Ａｌ−Ｎ−Ｓｉ系の組成から
なるギャップ層を成膜する際にＳｉの添加量を変更し、
また、成膜する際の基板の温度（Ｔ_s）を変更した以外
は上記実験例１と同様にして試料を作製した。ギャップ
層を成膜する際の基板の温度（Ｔ_s）は、室温（２５
℃）と、１００℃と、１５０゜Ｃの三つの場合とした。
なお、基板の温度を室温にするときは、高周波マグネト
ロンスパッタ装置の成膜室内に冷却ガスを供給すること
により基板の温度が室温になるように調整しながら成膜
を行った。また、基板の温度を１００℃にするときは、
高周波マグネトロンスパッタ装置の成膜室内に設けたヒ
ータにより基板を加熱することにより基板の温度が１０
０℃になるように調整しながら成膜を行った。また、基
板の温度を１５０℃にするときは、１００゜Ｃにすると
きと同様にヒータにより基板を加熱することにより基板
の温度が１５０℃になるように調整しながら成膜を行っ
た。ついで、作製した試料のギャップ層の熱伝導性、圧
縮応力、強アルカリ溶液によるエッチング速度、表面抵
抗について上記実験例１と同様にして調べた。その結果
を図６及び表２〜表４に示す。図６は、ギャップ層の熱
伝導性、耐食性、膜応力、表面電気抵抗と、ギャップ層
中のＳｉ添加量依存性を示すグラフである。図６中の実
線は、基板の温度（Ｔ_s）を２５゜Ｃとしたときのデー
タであり、破線は基板の温度（Ｔ_s）を１００゜Ｃとし
たときのデータと、基板の温度（Ｔ_s）を１５０゜Ｃと
したときのデータである。表２は、基板の温度（Ｔ_s）
を２５゜Ｃとしたときのデータであり、表３は基板の温
度（Ｔ_s）を１００゜Ｃとしたときのデータであり、表
４は基板の温度（Ｔ_s）を１５０゜Ｃとしたときのデー
タである。なお、図６中の一点鎖線は、比較のためにア
ルミナから構成したギャップ層の熱伝導性、耐食性、膜
応力を示すものである。

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】

【００４５】

【表４】

【００４６】図７に温度が２５゜Ｃの基板と、温度が１
００゜Ｃの基板上に、それぞれＡｌ−Ｎ−Ｓｉ系の組成
からなるギャップ層を成膜した試料のＸ線回折パターン
を示す。図７中、○はＡｌＮ、●は、Ｓｉ₃Ｎ₄のピーク
を示す。ここでのギャップ層中のＳｉの含有量は、基板
の温度がいずれの温度の場合も、４．０ａｔ％のもので
ある。

【００４７】図６及び表２乃至表４に示した結果から明
らかなように温度が２５゜Ｃの基板上にＡｌ−Ｎ−Ｓｉ
系の組成からなるギャップ層を成膜する場合、Ｓｉの含
有量を２．０〜１０．５ａｔ％（原子％）とすることに
より、アルミナより熱伝導性およびアルカリ溶液に対す
る耐食性が良好であり、また、アルミナより膜応力が小
さいものが得られており、また、実用上問題のない表面
電気抵抗が得られることがわかる。さらに好ましくは、
Ｓｉの含有量を２．０〜６．０ａｔ％（原子％）とすれ
ば、アルミナより熱伝導性が格段に優れ、アルカリ溶液
に対する耐食性が良好であり、また、アルミナより膜応
力が小さいものが得られることがわかる。また、温度が
１００゜Ｃの基板上にＡｌ−Ｎ−Ｓｉ系の組成からなる
ギャップ層を成膜する場合、Ｓｉの含有量を２．０〜２
０．４ａｔ％（原子％）とすることにより、アルミナよ
り熱伝導性およびアルカリ溶液に対する耐食性が良好で
あり、また、アルミナより膜応力が小さいものが得られ
ており、また、実用上問題のない表面電気抵抗が得られ
ることがわかる。さらに好ましくは、Ｓｉの含有量を
２．０〜１４．０ａｔ％（原子％）とすれば、アルミナ
より熱伝導性が格段に優れ、アルカリ溶液に対する耐食
性が良好であり、また、アルミナより膜応力が小さいも
のが得られることがわかる。また、温度が１５０゜Ｃの
基板上にＡｌ−Ｎ−Ｓｉ系の組成からなるギャップ層を
成膜する場合、Ｓｉの含有量を９．０〜２９．５ａｔ％
（原子％）とすることにより、アルミナより熱伝導性が
良好であることがわかる。

【００４８】これらのことからギャップ層をＡｌ−Ｎ−
Ｓｉ系の組成から構成する場合、Ｓｉの含有量を２ａｔ
％〜３０．０ａｔ％とすることにより、アルミナより熱
伝導性およびアルカリ溶液に対する耐食性が良好であ
り、また、アルミナより膜応力が小さいものが得られ、
また、実用上問題のない表面電気抵抗が得られることが
わかる。図７からＡｌ−Ｎ系の組成のギャップ層に、Ｘ
としてＳｉを添加することにより、六方晶のＡｌＮの特
徴的な（１００）面、（００２）面、（１０１）面のピ
ークと、六方晶のＳｉ₃Ｎ₄の特徴的な（２０１）面、
（２１０）面のピークが認められ、また、ギャップ層を
成膜する際の基板の温度を１００゜Ｃとした場合は、基
板の温度を２５゜Ｃとした場合より、ＡｌＮの（１０
０）面、（００２）面のピークが大であり、ＡｌＮの結
晶性が良好になっていることがわかる。

【００４９】また、図６及び表２乃至表４からギャップ
層を成膜する際の基板の温度を１００゜Ｃ、１５０゜Ｃ
にした場合は、基板の温度を２５゜Ｃとした場合より、
Ｓｉを多く含有させることができる。また、Ｓｉの含有
量が同じ値でも、ギャップ層の成膜時の基板温度を１０
０゜Ｃ、１５０゜Ｃとした場合の方が、基板の温度を２
５゜Ｃとした場合よりも熱伝導性およびアルカリ溶液に
対する耐食性が良好であり、また、膜応力が小さいもの
が得られていることがわかる。これは、上述したように
ギャップ層の成膜時の基板温度を１００゜Ｃとした場合
の方が、すなわち、基板温度を高くした場合の方が、基
板の温度を２５゜Ｃとした場合よりも、ＡｌＮの（１０
０）面、（００２）面のピークが大であり、ＡｌＮの結
晶性が良好になっており、これによってＳｉ₃Ｎ₄の結晶
性も良好になるためであると考えられる。また、表面電
気抵抗については、基板の温度を２５゜Ｃとした場合の
方が、基板の温度を１００゜Ｃとした場合より低い値が
得られていることがわかる。

【００５０】また、温度が２５゜Ｃの基板上にＳｉの含
有量が２．０〜１０．５ａｔ％であるＡｌ−Ｎ−Ｓｉ系
のギャップ層を形成した場合と、温度が１００゜Ｃの基
板上にＳｉの含有量が２．０〜２０．４ａｔ％であるＡ
ｌ−Ｎ−Ｓｉ系のギャップ層を形成した場合と、温度が
１５０゜Ｃの基板上にＳｉの含有量が２．０〜２９．５
ａｔ％であるＡｌ−Ｎ−Ｓｉ系のギャップ層を形成した
場合の水に対する耐食性を、試料を水に浸漬する以外は
上記強アルカリ溶液に対する耐食性を調べる方法と同様
にして調べたところ水に対する耐食性も良好であった。

【００５１】（実験例３）高周波マグネトロンスパッタ
装置を用い、Ｓｉからなる基板上に、複数のターゲット
を用いて、厚さ１０００オングストロームの下部ギャッ
プ層（組成がＡｌ−Ｎ−Ｓｉ系で、Ｓｉの含有量が２．
０ａｔ％）をスパッタにより形成した。ついで、この下
部ギャップ層上にスパッタにより積層体を作製した。こ
の積層体は、軟磁性層（Ｎｉ−Ｆｅ−Ｎｂ合金膜）、非
磁性層（Ｔａ）、強磁性層（Ｎｉ−Ｆｅ合金膜）、保護
層（Ｔａ膜）の順に積層されてなるものであった。

【００５２】得られた積層体に対し、フォトリソグラフ
ィープロセスとイオンミリングによりトラック幅（感磁
部分の幅）の部分を残して積層体の両端部を除去してＡ
ＭＲ素子層を作製し、このＡＭＲ素子層の両側に、厚さ
３００オングストロームの強磁性層（Ｃｏ−Ｐｔ合金）
を設け、各強磁性層上に厚さ５０オングストロームの非
磁性層（Ｔａ）と厚さ１２００オングストロームの電極
層（Ｃｒ）をスパッタにより積層し、この積層の際に上
記の印加磁界と９０゜異なる方向に２００ Ｏｅの磁界
を印加した。最終的に、トラック幅２μｍとなるように
フォトリソプロセスによりパターニングし、ＡＭＲ素子
試料（実施例）を作製した。

【００５３】以上の製造方法で得られたＡＭＲ素子試料
に流す検出電流を変更したときのＡＭＲ素子層温度の上
昇率（％）について調べた。その結果を図８に示す。な
お、ここでのＡＭＲ素子層温度の測定は、ＡＭＲ素子に
一定（２ｍＡ）の検出電流を流してオーブンに入れ、温
度を上げていったときの温度と抵抗との関係を予め調べ
ておき、温度２０゜Ｃにおいて実施例のＡＭＲ素子試料
を備えたＡＭＲヘッドに流す電流を上げていったときの
電流と抵抗との関係を調べ、ここで得られた抵抗値と、
先に調べた温度と抵抗との関係から（すなわち抵抗値を
媒体として求める）ＡＭＲ素子層の温度を求めることが
できる。また、比較のために下部ギャップ層をＡｌ₂Ｏ₃
から構成した以外は、上記実施例と同様にしてＡＭＲ素
子試料を作製し、この比較例のＡＭＲ素子試料を備えた
ＡＭＲヘッドに流す定常検出電流を変更したときのＡＭ
Ｒ素子層温度の上昇率（％）について調べた結果を図８
に合わせて示す。

【００５４】図８に示した結果から明らかなように下部
ギャップ層をＡｌ−Ｎ−Ｓｉ系の組成の絶縁層（Ｓｉの
含有量が２．０ａｔ％）から構成したＡＭＲ素子試料
は、下部ギャップ層をＡｌ₂Ｏ₃から構成した比較例のＡ
ＭＲ素子試料よりも検出電流を大きくしていったときの
ＡＭＲ素子層の温度上昇率が小さく、検出電流による発
熱を効率良く逃がすことができることがわかる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の薄膜磁気ヘ
ッドによれば、ギャップ層がＡｌ−Ｎ−Ｘ系の組成の絶
縁層（元素ＸはＳｉ）を有するようにしたことにより、
定常検出電流による発熱を効率良く逃がすことができる
ので、磁気ヘッドの出力の向上が可能であり、薄膜にお
いて必要十分な交換異方性磁界を印加することができる
とともに、バルクハウゼンノイズを生じることなく、線
形応答性に優れた抵抗変化を得ることができ、読出性能
が優れたものが得られる。また、Ａｌ−Ｎ−Ｘ系の組成
の絶縁層を有するギャップ層は、強アルカリ溶液や水に
対する耐食性が優れており、また、膜応力が小さいので
ＭＲヘッドの形成時あるいは形成後に剥離することがな
く、信頼性のある製品を提供できる。

【００５６】また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法
によれば、真空排気可能な成膜室内に配置した磁気抵抗
効果層を有する基体上に結晶化薄膜を順次堆積させるこ
とにより、Ａｌ−Ｎ−Ｘ系（上記ＸはＳｉ）の組成の絶
縁層を有するギャップ層を成膜するに際して、上記基体
を加熱しながら上記絶縁層を成膜することにより、基体
を加熱しない場合と比べて、絶縁層中に元素Ｘを多く含
有させることができ、熱伝導性およびアルカリ溶液に対
する耐食性が良好であり、また、膜応力が小さいギャッ
プ層を得ることができる。また、ギャップ層中の元素Ｘ
の含有量が同量である場合、ギャップ層の成膜時の基体
の温度が高い方が、低い場合よりもＡｌＮの結晶性を良
好にでき、これによってＸとＮにより作られる結晶の結
晶性も良好になるので、熱伝導性およびアルカリ溶液に
対する耐食性が良好であり、また、膜応力が小さいギャ
ップ層を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる薄膜磁気ヘッドの第一の実施
形態を示す斜視図である。

【図２】 図１に示す薄膜磁気ヘッドの要部を示す断面
図である。

【図３】 図１に示す薄膜磁気ヘッドの一部を断面とし
た斜視図である。

【図４】 図１に示す薄膜磁気ヘッドに備えられるＭＲ
ヘッドの構造を示す断面図である。

【図５】 本発明に係わる薄膜磁気ヘッドの第二の実施
形態に備えられるＭＲヘッドの構造を示す断面図であ
る。

【図６】 ギャップ層の熱伝導性、耐食性、膜応力、表
面電気抵抗と、ギャップ層中のＳｉ添加量依存性を示す
グラフである。

【図７】 温度が２５゜Ｃの基板と、温度が１００゜Ｃ
の基板上に、それぞれＡｌ−Ｎ−Ｓｉ系の組成からなる
ギャップ層を成膜した試料のＸ線回折パターンを示す図
である。

【図８】 ＭＲヘッドに流す定常検出電流とＡＭＲ素子
層温度上昇率（％）の関係を示すグラフである。

【図９】 従来のＡＭＲヘッドの構造の例を示す断面図
である。

【図１０】 従来のＧＭＲヘッドの構造の例を示す断面
図である。

【符号の説明】

４５・・・ＧＭＲ素子層（磁気抵抗効果素子層）、４８・・・
電極層、５０・・・薄膜磁気ヘッド、ｈ1・・・ＭＲヘッド、
５３・・・下部シールド層、５４・・・下部ギャップ層、５６
・・・上部ギャップ層、５７・・・上部シールド層、７５・・・
ＡＭＲ素子層（磁気抵抗効果素子層）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 5/39

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部シールド層上に下部ギャップ層を介
   して形成された磁気抵抗効果素子層と、該磁気抵抗効果
   素子層に検出電流を与える電極層と、該電極層の上に上
   部ギャップ層を介して形成された上部シールド層を少な
   くとも備えてなり、前記下部ギャップ層と上部ギャップ
   層の少なくとも一方が、Ａｌ−Ｎ−Ｘ系の組成の絶縁層
   を有し、前記元素ＸはＳｉからなるものであることを特
   徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. 【請求項２】 前記絶縁層中の元素ＸとしてのＳｉは組
   成比で２．０〜３０．０ａｔ％含まれていることを特徴
   とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
3. 【請求項３】 前記絶縁層は結晶性を有することを特徴
   とする請求項１又は２記載の薄膜磁気ヘッド。
4. 【請求項４】 前記絶縁層はＡｌＮの結晶およびＳｉ ₃
   Ｎ ₄ の結晶を有することを特徴とする請求項３記載の
   薄膜磁気ヘッド。
5. 【請求項５】 前記ＡｌＮの結晶は、六方晶で（１０
   ０）面、（００２）面、（１０１）面がエックス線回折
   により検出されることを特徴とする請求項４記載の薄膜
   磁気ヘッド。
6. 【請求項６】 前記Ｓｉ ₃ Ｎ ₄ の結晶は、六方晶で（２０
   １）面、（２１０）面がエックス線回折により検出され
   ることを特徴とする請求項４記載の薄膜磁気ヘッド。
7. 【請求項７】 前記ＡｌＮの結晶は、六方晶で（１０
   ０）面、（００２）面、（１０１）面がエックス線回折
   により検出され、前記Ｓｉ ₃ Ｎ ₄ の結晶は、六方晶で（２
   ０１）面、（２１０）面がエックス線回折により検出さ
   れることを特徴とする請求項４記載の薄膜磁気ヘッド。
8. 【請求項８】 真空排気可能な成膜室内に配置した磁気
   抵抗効果層を有する基体上に結晶化薄膜を順次堆積させ
   ることにより、Ａｌ−Ｎ−Ｘ系（前記ＸはＳｉ）の組成
   の絶縁層を有するギャップ層を成膜するに際して、前記
   基体を加熱しながら前記絶縁層を成膜することを特徴と
   する薄膜磁気ヘッドの製造方法。
9. 【請求項９】 前記基体の加熱温度が２５０゜Ｃ以下で
   あることを特徴とする請求項８記載の薄膜磁気ヘッドの
   製造方法。