JP3474523B2 - 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
を用いて、磁気記録媒体等における磁界強度を信号とし
て読み取る薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法に関す
る。
向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められて
いる。薄膜磁気ヘッドとしては、書き込み用の誘導型電
磁変換素子を有する記録ヘッドと、磁気抵抗(Magnetor
esistive)効果を利用して磁界を検出する読み出し用の
磁気抵抗効果(以下、MRとも記す。)素子を有する再
生ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広
く用いられている。
のが要求されている。近年、この要求に対し、トンネル
磁気抵抗(Tunnel-type Magnetoresistive)効果を利用
して磁界を検出するトンネル磁気抵抗効果(以下、TM
Rとも記す。)素子が注目されている。
ンネルバリア層および上部磁性層が積層された構造を有
している。下部磁性層および上部磁性層は、それぞれ強
磁性体を含んでいる。なお、一般に、基板に近い方の磁
性層を下部磁性層と言い、基板に遠い方の磁性層を上部
磁性層と言う。従って、上部磁性層、下部磁性層におけ
る「上部」、「下部」は、必ずしも、実際のTMR素子
の配置上における上下と一致するものではない。
りなり、トンネル効果によりスピンを保存しながら電子
が通過できる、すなわちトンネル電流が流れることので
きる層である。トンネル磁気抵抗効果とは、トンネルバ
リア層を挟む一対の磁性層間に電流を流す場合に、両磁
性層の磁化の相対角度に依存して、トンネルバリア層を
流れるトンネル電流が変化する現象を言う。両磁性層の
磁化の相対角度が小さければ、トンネル確率は高くなる
ので、両者間に流れる電流に対する抵抗が小さくなる。
逆に、両磁性層の磁化の相対角度が大きければ、トンネ
ル確率は低くなるので、両者間に流れる電流に対する抵
抗が大きくなる。
ッドの構造を考えた場合、薄い絶縁層からなるトンネル
バリア層を媒体対向面に晒す構造では、媒体対向面の研
磨加工時もしくは研磨加工後において、トンネルバリア
層を介して対向する2つの磁性層間で電気的短絡が発生
する可能性があり、好ましくない。
188472号において、TMR素子を媒体対向面から
引っ込んだ位置に配置し、TMR素子が配置された位置
から媒体対向面まで延びるように、TMR素子に信号磁
束を導くための軟磁性層を設けた構造の薄膜磁気ヘッド
を提案している。本出願において、上記軟磁性層をフロ
ントフラックスガイド(以下、FFGと記す。)と言
い、上記構造の薄膜磁気ヘッドをFFG型TMRヘッド
と言う。このFFG型TMRヘッドでは、媒体対向面の
研磨加工によって媒体対向面からTMR素子までの距離
をコントロールする際に、TMR素子が研磨されること
がない。そのため、FFG型TMRヘッドでは、2つの
磁性層間で電気的短絡を発生させることなく、機械的な
研磨加工によってヘッドの媒体対向面を規定することが
できるという特徴を有する。
FFG型TMRヘッドの製造方法の一例について説明す
る。図18ないし図23は、FFG型TMRヘッドの製
造方法における各工程を示す断面図である。
ように、基板101の上に下部電極層102を形成す
る。次に、下部電極層102の上に、下部磁性層10
3、トンネルバリア層104、上部磁性層105を順に
形成する。次に、上部磁性層105の上に、フォトリソ
グラフィーにより、TMR素子をパターニングするため
のレジストマスク106を形成する。
えばイオンミリングによって、上部磁性層105、トン
ネルバリア層104および下部磁性層103を選択的に
エッチングする。これにより、図19に示したように、
パターニングされた下部磁性層103、トンネルバリア
層104および上部磁性層105よりなるTMR素子1
20が形成される。次に、リフトオフ法により、TMR
素子120の周囲に絶縁層107を形成する。すなわ
ち、レジストマスク106を残したまま、全体に絶縁層
107を形成した後、レジストマスク106を剥離す
る。
105および絶縁層107の上に、軟磁性材料よりなる
FFG層109を形成する。次に、FFG層109の上
に、フォトリソグラフィーにより、FFG層109をパ
ターニングするためのレジストマスク110を形成す
る。
スク110を用いて、例えばイオンミリングによって、
FFG層109を選択的にエッチングして、FFG層1
09をパターニングする。パターニングされたFFG層
109は、上部磁性層105の上の部分から媒体対向面
側に延びる部分と、上部磁性層105の上の部分から媒
体対向面に平行に両側に延びる2つの部分とを有するT
字形をなしている。次に、レジストマスク110を剥離
する。
7の上において、FFG層109のうちの媒体対向面に
平行に両側に延びる2つの部分のそれぞれの外側の位置
に、TMR素子120に対してバイアス磁界を付与する
ための硬質磁性層111を形成する。
09および硬質磁性層111の上に上部電極層112を
形成する。以上の工程により、FFG型TMRヘッドの
TMR素子120とその周辺部が形成される。
向面を規定する。また、この研磨加工によってFFG層
109を媒体対向面に露出させると共に、媒体対向面か
らTMR素子120までの距離をコントロールする。
らず、一般的に、特開平5−275769号公報に示さ
れるような構造、すなわち、MR素子に対して、信号検
出用のセンス電流をMR素子の膜面に垂直な方向に流す
ようにした構造のMRヘッドにも適用することができ
る。このような構造を、本出願においてCPP構造(Cu
rrent Perpendicular to the Plane)と言う。TMRヘ
ッドの構造もこのCPP構造に含まれる。
における下部磁性層103、トンネルバリア層104お
よび上部磁性層105の代りに、非磁性層を介して積層
された複数の磁性層を持つ磁性多層膜を設けたものがあ
る。この磁性多層膜は、非磁性層の材料と膜厚とを適当
に選ぶことにより、磁性層の層間にRKKY相互作用が
働き、結果として各々の磁性層における磁化の向きが反
平行となる性質があり、巨大磁気抵抗効果(以下、GM
Rとも記す。)を示す。このような磁性多層膜は、例え
ば特開平4−360009号公報、特開平9−1294
45号公報、特開平5−90026号公報に示されてい
る。また、このような磁性多層膜を、本出願において反
強磁性結合型磁性多層膜と言う。また、特開平5−27
5769号公報に示されるような、反強磁性結合型磁性
多層膜を用いたCPP構造のGMRヘッドを、本出願に
おいてCPP構造GMRヘッドと言う。
いる代りに、例えば米国特許第5159513号明細書
に記載されているスピンバルブ型磁性多層膜を用いても
よい。また、このスピンバルブ型磁性多層膜としては、
例えば特開平10−91921号公報に示されるデュア
ルスピンバルブ型磁性多層膜を用いてもよい。
な面記録密度では、TMR素子を用いたヘッドでも、出
力やSN(信号対雑音)比が十分ではなく、上記のよう
なCPP構造GMRヘッドが必要となってくる。
し図23に示したFFG型TMRヘッドの製造方法で
は、TMR素子の集積面上にFFG層109を成膜する
必要がある。その際、図20から分かるように、FFG
層109を成膜する面では、TMR素子の上部磁性層1
05の上面はわずかであり、大部分は絶縁層107の上
面となっている。そのため、FFG層109は、ほとん
ど絶縁層107の上に直接成膜されることになる。
9を直接成膜した場合には、FFG層109の軟磁気特
性が劣り、その結果、ヘッドの再生出力が十分得られな
いという問題があった。これは、絶縁層107の上に直
接形成したFFG層109の配向性が劣るためと考えら
れる。
は、磁気抵抗効果を有する磁性層に対して、Ta、Cr
等の下地層を介してフラックスガイド層を成膜する技術
が開示されている。そこで、FFG型TMRヘッドにお
いても、上部磁性層105および絶縁層107の上に、
下地層を介してFFG層109を形成することも考えら
れる。
Ta、Cr等の非磁性材料よりなる下地層を介してFF
G層109を形成すると、以下のような問題が生じる。
すなわち、FFG型TMRヘッドにおいて、動作時にF
FG層109から入り込む磁束が効率よく上部磁性層1
05まで届くためには、上部磁性層105とFFG層1
09を磁気的に結合させる必要がある。しかし、上部磁
性層105の上に非磁性材料よりなる下地層を介してF
FG層109を形成すると、上部磁性層105とFFG
層109とを磁気的に結合させることができなくなって
しまい、FFG層109の機能が十分に発揮されなくな
ってしまうという問題が生じる。
構造GMRヘッドにおいてFFG層を設ける場合にも当
てはまる。
ので、その目的は、磁気抵抗効果素子と、この磁気抵抗
効果素子に信号磁束を導くための軟磁性層とを備えた薄
膜磁気ヘッドにおいて、軟磁性層の軟磁気特性を向上さ
せて、ヘッドの出力を向上させることができるようにし
た薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法を提供することに
ある。
は、互いに反対側を向く2つの面と、この2つの面を連
結する側部とを有する磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効
果素子の各面に対してそれぞれ直接または間接的に接続
され、磁気抵抗効果素子に対して信号検出用の電流を流
すための第1および第2の電極層と、磁気抵抗効果素子
の側部に隣接するように、第1および第2の電極層の間
に設けられた絶縁層と、磁気抵抗効果素子が配置された
領域と絶縁層が配置された領域とにまたがるように配置
され、磁気抵抗効果素子の一方の面に接し、磁気抵抗効
果素子に対して信号磁束を導く軟磁性層と、軟磁性層と
絶縁層との間に配置され、軟磁性層を形成する際の下地
となる下地膜とを備えている。下地膜の軟磁性層側の面
と磁気抵抗効果素子の一方の面は、面一である。
いに反対側を向く2つの面と、この2つの面を連結する
側部とを有する磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子
の各面に対してそれぞれ直接または間接的に接続され、
磁気抵抗効果素子に対して信号検出用の電流を流すため
の第1および第2の電極層と、磁気抵抗効果素子の側部
に隣接するように、第1および第2の電極層の間に設け
られた絶縁層と、磁気抵抗効果素子が配置された領域と
絶縁層が配置された領域とにまたがるように配置され、
磁気抵抗効果素子の一方の面に接し、磁気抵抗効果素子
に対して信号磁束を導く軟磁性層とを備えた薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法であって、第1の電極層を形成する工程
と、第1の電極層の上に、磁気抵抗効果素子と絶縁層と
を形成する工程と、絶縁層の上に、磁性層を形成する際
の下地となる下地膜を形成する工程と、下地膜および磁
気抵抗効果素子の上に、軟磁性層を形成する工程と、軟
磁性層の上に第2の電極層を形成する工程とを含み、下
地膜を形成する工程は、下地膜の軟磁性層側の面と磁気
抵抗効果素子の一方の面が面一となるように下地膜を形
成するものである。
法では、磁気抵抗効果素子と軟磁性層との間に下地膜を
存在させることなく、絶縁層の上に下地膜を介して軟磁
性層を形成することが可能となる。
法において、下地膜は、非磁性金属材料よりなっていて
もよい。この場合、非磁性金属材料は、CrまたはNi
Crを含んでいてもよい。
方法において、磁気抵抗効果素子は、トンネルバリア層
と、このトンネルバリア層を挟んで対向する2つの磁性
層とを有していてもよい。
製造方法において、磁気抵抗効果素子は、反強磁性結合
型磁性多層膜を有していてもよい。
製造方法において、磁気抵抗効果素子は、スピンバルブ
型磁性多層膜を有していてもよい。スピンバルブ型磁性
多層膜は、デュアルスピンバルブ型磁性多層膜であって
もよい。
製造方法において、軟磁性層は複数の層からなっていて
もよい。
て図面を参照して詳細に説明する。 [第1の実施の形態]始めに、本発明の第1の実施の形
態に係る薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法について説
明する。図1ないし図6は、本実施の形態に係る薄膜磁
気ヘッドの製造方法における各工程を示し、(a)は断
面を示し、(b)は集積面(上面)を示している。
方法では、まず、図1に示したように、基板1の上に下
部電極層2を形成する。次に、下部電極層2の上に、下
部磁性層3、トンネルバリア層4、上部磁性層5を順に
形成する。次に、上部磁性層5の上に、フォトリソグラ
フィーにより、TMR素子をパターニングするためのレ
ジストマスク6を形成する。
イオンミリングによって、上部磁性層5、トンネルバリ
ア層4および下部磁性層3を選択的にエッチングする。
これにより、図2に示したように、パターニングされた
下部磁性層3、トンネルバリア層4および上部磁性層5
よりなるTMR素子20が形成される。次に、リフトオ
フ法により、TMR素子20の周囲に絶縁層7と下地膜
8を形成する。すなわち、レジストマスク6を残したま
ま、スパッタリングにより、全体に絶縁層7を形成し、
更に絶縁層7の上に下地膜8を形成し、その後、レジス
トマスク6を剥離する。下地膜8は、後述するFFG層
9を形成する際にFFG層9の配向性を高めるためにF
FG層9の下地となる膜であり、非磁性金属材料よりな
る。下地膜8に用いる非磁性金属材料としてはCrまた
はNiCrが好ましい。
および下部磁性層3のエッチング時にはエッチング量を
モニタリングし、絶縁層7および下地膜8の形成時に
は、これらの成膜量をコントロールして、図2に示した
ように、下地膜8の上面と上部磁性層5の上面とが面一
となるようにするのが好ましい。
および下地膜8の上に、NiFe、NiFeTa等の軟
磁性材料よりなるFFG層9を形成する。次に、FFG
層9の上に、フォトリソグラフィーにより、FFG層9
をパターニングするためのレジストマスク10を形成す
る。
ク10を用いて、例えばイオンミリングによって、FF
G層9および下地膜8を選択的にエッチングして、FF
G層9および下地膜8をパターニングする。パターニン
グされたFFG層9は、上部磁性層5の上の部分から媒
体対向面側に延びる部分と、上部磁性層5の上の部分か
ら媒体対向面に平行に両側に延びる2つの部分とを有す
るT字形をなしている。次に、レジストマスク10を剥
離する。
において、FFG層9のうちの媒体対向面に平行に両側
に延びる2つの部分のそれぞれの外側の位置に、TMR
素子20に対してバイアス磁界を付与するための硬質磁
性層11を形成する。
よび硬質磁性層11の上に上部電極層12を形成する。
以上の工程により、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド
のTMR素子20とその周辺部が形成される。
薄膜磁気ヘッドの場合には、次に、書き込み用の誘導型
電磁変換素子を形成する。誘導型電磁変換素子は、互い
に磁気的に連結され、記録媒体に対向する媒体対向面側
において互いに対向する磁極部分を含み、それぞれ少な
くとも1つの層を含む第1および第2の磁性層と、第1
の磁性層の磁極部分と第2の磁性層の磁極部分との間に
設けられた記録ギャップ層と、少なくとも一部が第1お
よび第2の磁性層の間に、第1および第2の磁性層に対
して絶縁された状態で設けられた薄膜コイルとを有して
いる。ここでは、誘導型電磁変換素子の製造工程の詳細
な説明と図示を省略する。
磨加工してヘッドの媒体対向面を規定する。また、この
研磨加工によってFFG層9を媒体対向面に露出させる
と共に、媒体対向面からTMR素子20までの距離をコ
ントロールする。
薄膜磁気ヘッドは、互いに反対側を向く2つの面と、こ
の2つの面を連結する側部とを有するTMR素子20
(下部磁性層3、トンネルバリア層4および上部磁性層
5)と、このTMR素子20の各面に対してそれぞれ直
接または間接的に接続され、TMR素子20に対して信
号検出用の電流を流すための下部電極層2および上部電
極層12と、TMR素子20の側部に隣接するように、
下部電極層2と上部電極層12の間に設けられた絶縁層
7と、TMR素子20が配置された領域と絶縁層7が配
置された領域とにまたがるように配置され、TMR素子
20の一方の面(上面)に接し、TMR素子20に対し
て信号磁束を導く軟磁性層としてのFFG層9と、この
FFG層9と絶縁層7との間に配置され、FFG層9を
形成する際の下地となる下地膜8とを備えている。
下部電極層2および上部電極層12によって、TMR素
子20に対して信号検出用の電流が供給される。FFG
層9は、磁気記録媒体に記録された情報によって生じる
信号磁束をTMR素子20に導く。そして、TMR素子
20によって、信号磁束に応じた信号が検出される。
地膜8を形成し、この下地膜8の上にFFG層9を形成
するようにしたので、絶縁層7の上に直接FFG層9を
形成する場合に比べて、FFG層9の配向性を向上させ
ることができ、その結果、FFG層9の軟磁気特性を向
上させることができる。
子20の上部磁性層5とFFG層9との間には下地膜8
が存在しないので、上部磁性層5とFFG層9とを磁気
的に連結させることができる。
薄膜磁気ヘッドの出力を向上させることができる。
と、絶縁層7の上に直接FFG層9を形成した比較例の
薄膜磁気ヘッドとで、ヘッドの出力を比較した実験結果
の一例について説明する。
する各パラメータについて説明する。図7は、薄膜磁気
ヘッドの構成要素のうち、TMR素子20、FFG層9
および硬質磁性層11を示す説明図である。この図にお
いて、FGH(Flux Guide Height)は媒体対向面から
TMR素子20の媒体対向面側の端部までの距離、FG
W(Flux Guide Width)はFFG層9のうちのTMR素
子20の上の部分から媒体対向面まで延びる部分の幅、
PMD(Permanent Magnet Distance)はFFG層9の
うちのTMR素子20の上の部分から媒体対向面に平行
に両側に延びる部分の長さ、TH(Track Height)はT
MR素子20における媒体対向面に垂直な方向の長さ、
TW(Track Width)はTMR素子20における媒体対
向面に平行な方向の長さである。
用いた場合の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドと、下
地膜8の材料としてTaを用いた場合の本実施の形態に
係る薄膜磁気ヘッドと、絶縁層7の上に直接FFG層9
を形成した比較例の薄膜磁気ヘッドとで、FGHとヘッ
ドの出力との関係を求めた結果の一例を示している。
MR素子20は、下部電極層2側から順に、5nmのT
a層、2nmのNiFe層、30nmのPtMn層、3
nmのCoFe層、0.7nmのAl2O3層、2nmの
CoFe層、5nmのNiFe層を積層した構成とし
た。また、実験で使用した各ヘッドにおけるFFG層9
は、上部磁性層5側から順に、4nmのNiFe層、3
nmのTa層を積層した構成とした。
FGH以外のパラメータは、FGW=0.6μm、PM
D=0.8μm、TH=0.6μm、TW=0.6μm
とした。
ッドによれば、絶縁層7の上に直接FFG層9を形成し
た薄膜磁気ヘッドに比べて、ヘッドの出力を向上させる
ことができることが分かる。
実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法に
ついて説明する。図9ないし図14は、本実施の形態に
係る薄膜磁気ヘッドの製造方法における各工程を示し、
(a)は断面を示し、(b)は集積面(上面)を示して
いる。
方法では、パターニングされた下部磁性層3、トンネル
バリア層4および上部磁性層5よりなるTMR素子20
を形成する工程までは第1の実施の形態と同様である。
より、TMR素子20の周囲に絶縁層7と第1の下地膜
21を形成する。第1の下地膜21は、後述するFFG
第1層22を形成する際にFFG第1層22の配向性を
高めるためにFFG第1層22の下地となる膜であり、
非磁性金属材料よりなる。第1の下地膜21に用いる非
磁性金属材料としてはCrまたはNiCrが好ましい。
5、トンネルバリア層4および下部磁性層3のエッチン
グ時にはエッチング量をモニタリングし、絶縁層7およ
び下地膜21の形成時には、これらの成膜量をコントロ
ールして、図9に示したように、下地膜21の上面と上
部磁性層5の上面とが面一となるようにするのが好まし
い。
5および第1の下地膜21の上に、NiFe、NiFe
Ta等の軟磁性材料よりなるFFG第1層22を形成す
る。次に、FFG第1層22の上に、フォトリソグラフ
ィーにより、FFG第1層22をパターニングするため
のレジストマスク23を形成する。
スク23を用いて、例えばイオンミリングによって、F
FG第1層22および下地膜21を選択的にエッチング
して、FFG第1層22および下地膜21をパターニン
グする。パターニングされたFFG第1層22は、上部
磁性層5の上の部分から媒体対向面に平行に両側に延び
る、ほぼ長方形のパターンになっている。
層22の周囲における絶縁層7の上に、第2の下地膜2
4を形成する。すなわち、レジストマスク23を残した
まま、スパッタリングにより、第2の下地膜24を形成
し、その後、レジストマスク23を剥離する。第2の下
地膜24は、後述するFFG第2層25を形成する際に
FFG層25の配向性を高めるためにFFG第2層25
の下地となる膜であり、非磁性金属材料よりなる。第2
の下地膜24に用いる非磁性金属材料としてはCrまた
はNiCrが好ましい。
膜21のエッチング時にはエッチング量をモニタリング
し、第2の下地膜24の形成時には、その成膜量をコン
トロールして、図11に示したように、第2の下地膜2
4の上面とFFG第1層22の上面とが面一となるよう
にするのが好ましい。
層22および第2の下地膜24の上に、NiFe、Ni
FeTa等の軟磁性材料よりなるFFG第2層25を形
成する。次に、FFG第2層25の上に、フォトリソグ
ラフィーにより、FFG第2層25をパターニングする
ためのレジストマスク26を形成する。
スク26を用いて、例えばイオンミリングによって、F
FG第2層25を選択的にエッチングして、FFG第2
層25をパターニングする。パターニングされたFFG
第2層25は、上部磁性層5の上の部分から媒体対向面
側に延びる、ほぼ長方形のパターンになっている。
層22とFFG第2層25の2つの層によって、上部磁
性層5の上の部分から媒体対向面側に延びる部分と上部
磁性層5の上の部分から媒体対向面に平行に両側に延び
る2つの部分とを有するT字形のFFG層が構成され
る。
層22の媒体対向面に平行な方向の両端部のそれぞれの
外側の位置において、第2の下地膜24を部分的にエッ
チングする。次に、このエッチングした部分に、TMR
素子20に対してバイアス磁界を付与するための硬質磁
性層27を形成する。
る。以上の工程により、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘ
ッドのTMR素子20とその周辺部が形成される。
薄膜磁気ヘッドの場合には、次に、第1の実施の形態と
同様に、書き込み用の誘導型電磁変換素子を形成する。
研磨加工してヘッドの媒体対向面を規定する。また、こ
の研磨加工によってFFG第2層25を媒体対向面に露
出させると共に、媒体対向面からTMR素子20までの
距離をコントロールする。
る薄膜磁気ヘッドの構成は、FFG層が2つの層22,
25によって構成されること以外は、第1の実施の形態
と同様である。
1の下地膜21を形成し、この第1の下地膜21の上に
FFG第1層22を形成すると共に、絶縁層7の上に第
2の下地膜24を形成し、この第2の下地膜24の上に
FFG第2層25を形成するようにしたので、絶縁層7
の上に直接、FFG第1層22およびFFG第2層25
を形成する場合に比べて、FFG第1層22およびFF
G第2層25の配向性を向上させることができ、その結
果、2つの層22,25よりなるFFG層の軟磁気特性
を向上させることができる。
子20の上部磁性層5とFFG層との間には下地膜2
1,24が存在しないので、上部磁性層5とFFG層と
を磁気的に連結させることができる。
薄膜磁気ヘッドの出力を向上させることができる。
と、絶縁層7の上に直接FFG層を形成した比較例の薄
膜磁気ヘッドとで、ヘッドの出力を比較した実験結果の
一例について説明する。なお、以下の説明で使用する各
パラメータの意味は、第1の実施の形態と同様である。
NiCrを用いた場合の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘ
ッドと、下地膜21,24の材料としてTaを用いた場
合の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドと、絶縁層7の
上に直接FFG層を形成した比較例の薄膜磁気ヘッドと
で、FGHとヘッドの出力との関係を求めた結果の一例
を示している。
MR素子20は、下部電極層2側から順に、5nmのT
a層、2nmのNiFe層、30nmのPtMn層、3
nmのCoFe層、0.7nmのAl2O3層、2nmの
CoFe層、5nmのNiFe層を積層した構成とし
た。また、実験で使用した各ヘッドにおけるFFG第1
層22およびFFG第2層25は、いずれも、上部磁性
層5側から順に、40nmのNiFeTa層、30nm
のTa層を積層した構成とした。
FGH以外のパラメータは、FGW=0.35μm、P
MD=0.5μm、TH=0.4μm、TW=0.4μ
mとした。
ヘッドによれば、絶縁層7の上に直接FFG層を形成し
た薄膜磁気ヘッドに比べて、ヘッドの出力を向上させる
ことができることが分かる。
および効果は、第1の実施の形態と同様である。
実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法に
ついて説明する。図16は、本実施の形態に係る薄膜磁
気ヘッドの構成を示し、(a)は断面を示し、(b)は
集積面(上面)を示している。本実施の形態に係る薄膜
磁気ヘッドは、第1の実施の形態における下部磁性層
3、トンネルバリア層4および上部磁性層5からなるT
MR素子20の代りに、巨大磁気抵抗効果を有する反強
磁性結合型磁性多層膜31を設けた構成になっている。
すなわち、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは、すな
わちCPP構造のGMRヘッドである。
磁性多層膜31の構成の一例を示す断面図である。この
例における反強磁性結合型磁性多層膜31は、NiCr
層の上に、NiFeCo層とCu層とを交互にそれぞれ
2〜20層ずつ積層した構成になっている。
iFe、NiFeTa等の軟磁性材料よりなる層に限ら
ず、図16に示したような構成の反強磁性結合型磁性多
層膜としてもよい。
合型磁性多層膜の代りにスピンバルブ型磁性多層膜を用
いてもよい。また、このスピンバルブ型磁性多層膜とし
ては、デュアルスピンバルブ型磁性多層膜を用いてもよ
い。
および効果は、第1の実施の形態と同様である。
されず、種々の変更が可能である。例えば、第2の実施
の形態における下部磁性層3、トンネルバリア層4およ
び上部磁性層5からなるTMR素子20の代りに、第3
の実施の形態における反強磁性結合型磁性多層膜31
や、スピンバルブ型磁性多層膜(デュアルスピンバルブ
型磁性多層膜を含む。)を設けてもよい。
ヘッドまたはその製造方法によれば、磁気抵抗効果素子
と、この磁気抵抗効果素子に信号磁束を導くための軟磁
性層とを備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、磁気抵抗効果
素子と軟磁性層との間に下地膜を存在させることなく、
絶縁層の上に下地膜を介して軟磁性層を形成することが
できるので、軟磁性層の軟磁気特性を向上させて、ヘッ
ドの出力を向上させることができるという効果を奏す
る。
ドの製造方法における一工程を示す説明図である。
る。
る。
る。
る。
る。
ドの構成要素のうちの一部を示す説明図である。
ドと比較例の薄膜磁気ヘッドとでヘッドの出力を比較し
た実験結果の一例を示す特性図である。
ドの製造方法における一工程を示す説明図である。
る。
ある。
ある。
ある。
ある。
ッドと比較例の薄膜磁気ヘッドとでヘッドの出力を比較
した実験結果の一例を示す特性図である。
ッドの構成を示す説明図である。
構成の一例を示す断面図である。
ける一工程を示す断面図である。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ネルバリア層、5…上部磁性層、7…絶縁層、8…下地
膜、9…FFG層、11…硬質磁性層、12…上部電極
層、20…TMR素子。
Claims (15)
- 【請求項1】 互いに反対側を向く2つの面と、この2
つの面を連結する側部とを有する磁気抵抗効果素子と、 前記磁気抵抗効果素子の前記各面に対してそれぞれ直接
または間接的に接続され、前記磁気抵抗効果素子に対し
て信号検出用の電流を流すための第1および第2の電極
層と、 前記磁気抵抗効果素子の側部に隣接するように、前記第
1および第2の電極層の間に設けられた絶縁層と、 前記磁気抵抗効果素子が配置された領域と前記絶縁層が
配置された領域とにまたがるように配置され、前記磁気
抵抗効果素子の一方の面に接し、前記磁気抵抗効果素子
に対して信号磁束を導く軟磁性層と、 前記軟磁性層と前記絶縁層との間に配置され、前記軟磁
性層を形成する際の下地となる下地膜とを備え、 前記下地膜の前記軟磁性層側の面と前記磁気抵抗効果素
子の前記一方の面が面一である ことを特徴とする薄膜磁
気ヘッド。 - 【請求項2】 前記下地膜は、非磁性金属材料よりなる
ことを特徴とする請求項1記載の薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項3】 前記非磁性金属材料は、CrまたはNi
Crを含むことを特徴とする請求項2記載の薄膜磁気ヘ
ッド。 - 【請求項4】 前記磁気抵抗効果素子は、トンネルバリ
ア層と、このトンネルバリア層を挟んで対向する2つの
磁性層とを有することを特徴とする請求項1ないし3の
いずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項5】 前記磁気抵抗効果素子は、反強磁性結合
型磁性多層膜を有することを特徴とする請求項1ないし
3のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項6】 前記磁気抵抗効果素子は、スピンバルブ
型磁性多層膜を有することを特徴とする請求項1ないし
3のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項7】 前記軟磁性層は複数の層からなることを
特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の薄膜磁
気ヘッド。 - 【請求項8】 互いに反対側を向く2つの面と、この2
つの面を連結する側部とを有する磁気抵抗効果素子と、 前記磁気抵抗効果素子の前記各面に対してそれぞれ直接
または間接的に接続され、前記磁気抵抗効果素子に対し
て信号検出用の電流を流すための第1および第2の電極
層と、 前記磁気抵抗効果素子の側部に隣接するように、前記第
1および第2の電極層の間に設けられた絶縁層と、 前記磁気抵抗効果素子が配置された領域と前記絶縁層が
配置された領域とにまたがるように配置され、前記磁気
抵抗効果素子の一方の面に接し、前記磁気抵抗効果素子
に対して信号磁束を導く軟磁性層とを備えた薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法であって、 前記第1の電極層を形成する工程と、 前記第1の電極層の上に、前記磁気抵抗効果素子と前記
絶縁層とを形成する工程と、 前記絶縁層の上に、前記軟磁性層を形成する際の下地と
なる下地膜を形成する工程と、 前記下地膜および前記磁気抵抗効果素子の上に、前記軟
磁性層を形成する工程と、 前記軟磁性層の上に前記第2の電極層を形成する工程と
を含み、 前記下地膜を形成する工程は、前記下地膜の前記軟磁性
層側の面と前記磁気抵抗効果素子の前記一方の面が面一
となるように前記下地膜を形成する ことを特徴とする薄
膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項9】 前記下地膜は、非磁性金属材料よりなる
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。 - 【請求項10】 前記非磁性金属材料は、CrまたはN
iCrを含むことを特徴とする請求項9記載の薄膜磁気
ヘッドの製造方法。 - 【請求項11】 前記磁気抵抗効果素子は、トンネルバ
リア層と、このトンネルバリア層を挟んで対向する2つ
の磁性層とを有することを特徴とする請求項8ないし1
0のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項12】 前記磁気抵抗効果素子は、反強磁性結
合型磁性多層膜を有することを特徴とする請求項8ない
し10のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項13】 前記磁気抵抗効果素子は、スピンバル
ブ型磁性多層膜を有することを特徴とする請求項8ない
し10のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項14】 前記軟磁性層は複数の層からなること
を特徴とする請求項8ないし13のいずれかに記載の薄
膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項15】 前記磁気抵抗効果素子と絶縁層とを形
成する工程は、マスクを用いてエッチングにより磁気抵
抗効果素子をパターニングした後、前記マスクを残した
まま絶縁層を形成し、 前記下地膜を形成する工程は、前記マスクを残したまま
下地膜を形成することを特徴とする請求項8ないし14
のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
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