JP3587797B2 - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気検出素子の上下にギャップ層を介してシールド層が設けられた薄膜磁気ヘッドに係り、特に狭ギャップ化においても、シールドと磁気検出素子間の電気的絶縁性を十分に確保することができると共に、放熱性及び前記シールド層の軟磁気特性を良好にすることが可能な薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来における薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０００３】
符号１は、例えばＮｉＦｅ合金で形成された下部シールド層である。前記下部シールド層１上には、例えばＡｌ２Ｏ３で形成された下部ギャップ層２が形成されている。
【０００４】
図８に示すように、前記下部ギャップ層２の上には磁気検出素子３が形成されている。前記磁気検出素子３は、多層膜４とトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に形成されたハードバイアス層５と電極層６とで構成される。
【０００５】
前記磁気検出素子３は、前記多層膜４が、例えば反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層及びフリー磁性層で形成されたスピンバルブ型薄膜素子である。
【０００６】
図８に示すように、前記磁気検出素子３の上には、例えばＡｌ２Ｏ３などで形成された上部ギャップ層７が形成され、前記上部ギャップ層７の上には、例えばＮｉＦｅ合金で形成された上部シールド層８が形成されている。
【０００７】
ところで今後の高記録密度化に伴い、シールド層１、８間の間隔（ギャップ長Ｇｌ）を狭くし、いわゆる狭ギャップ化を実現する必要性がある。前記狭ギャップ化には、上記した下部ギャップ層２及び上部ギャップ層７の膜厚を薄くする必要性がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
例えば記録密度が４０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２から７０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２に高くなるとシールド層１、８間のギャップ長Ｇｌを６００Å程度までに小さくしなければならないと言われている。
【０００９】
このとき、例えば磁気検出素子３の膜厚が２００Å程度以上であると、下部ギャップ層２および上部ギャップ層７を共に２００Å程度以下の薄い膜で形成しなければならなくなる。
【００１０】
しかしながら、このように下部ギャップ層２および上部ギャップ層７を薄くしていくと、前記ギャップ層２、７にピンホールなどが発生しやすく、この結果、前記磁気検出素子３とシールド層１および８間の電気的な絶縁性が低下してしまう。
【００１１】
前記磁気検出素子３を構成する電極層６と前記上部シールド層８間の絶縁性が低下すると、前記電極層６と上部シールド層８間で電気的短絡が発生しやすく、磁気検出素子３の再生出力の向上を妨げる原因となる。
【００１２】
その一方で、今後の高記録密度化に伴い、磁気検出素子３からの発熱量が増加すると、前記磁気検出素子３から出る熱を適切にシールド層１、８にまで導く必要があり、すなわち前記ギャップ層２、７には良好な放熱性が要求される。
【００１３】
またシールド層１、８は、余分な外部磁界（ノイズ）が前記磁気検出素子３に入らないように、前記外部磁界を吸収するためのシールド機能を備えている必要性があり、そのために前記シールド層１、８は軟磁気特性（ソフト性）が良好である必要性がある。
【００１４】
そこで本発明は上記従来の問題を解決するためのものであり、特に狭ギャップ化においても、シールドと磁気検出素子間の電気的絶縁性を十分に確保することができると共に、放熱性及び前記シールド層の軟磁気特性を良好にすることが可能な薄膜磁気ヘッドを提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁気検出素子と、前記磁気検出素子の上下にギャップ層を介して形成されたシールド層とを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、
少なくとも一方の前記シールド層は前記磁気検出素子と逆面側から前記磁気検出素子側にかけて酸素含有量又は窒素含有量が徐々に大きくなる領域を有することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明では、前記シールド層は以下の磁性材料で形成される層を有することが好ましい。
組成式は、Ｆｅ ａ Ｍ ｂ Ｏ ｃ （元素Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素）で示され、組成比ａ、ｂ、ｃは原子％で、５０≦ａ≦７０、５≦ｂ≦３０、１０≦ｃ≦３０、ａ＋ｂ＋ｃ＝１００なる関係を満足する磁性材料。
または、組成式は（Ｃｏ １−ｇ Ｔ ｇ ） ｘ Ｍ ｙ Ｌ ｚ Ｏ ｗ で示され、
ＴはＦｅ，Ｎｉのうちどちらか一方あるいは両方を含む元素であり、Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素であり、Ｌは、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｐｄから選ばれる１種あるいは２種以上の元素であり、組成比を示すｇは、０≦ｇ≦０．７、ｘ，ｙ，ｚ，ｗは原子％で、３≦ｙ≦３０、０≦ｚ≦２０、７≦ｗ≦４０、２０≦ｙ＋ｚ＋ｗ≦６０の関係を満足し、残部はｘである磁性材料。
または、組成式は、Ｆｅ ｄ Ｍ ｅ Ｎ ｆ （元素Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素）で示され、組成比 d 、ｅ、 f は原子％で、６０≦ｄ≦８０、１０≦ｅ≦１５、５≦ｆ≦３０、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００となる関係を満足する磁性材料。
例えば本発明では、前記シールド層は２層構造であり、前記磁気検出素子と対向する側の第２シールド層に前記磁気検出素子と逆面側から前記磁気検出素子にかけて酸素含有量又は窒素含有量が徐々に大きくなる領域が形成されることが好ましい。
なお、前記第２シールド層は前述した磁性材料である、Ｆｅ ａ Ｍ ｂ Ｏ ｃ 合金、（Ｃｏ １−ｇ Ｔ ｇ ） ｘ Ｍ ｙ Ｌ ｚ Ｏ ｗ 合金、Ｆｅ ｄ Ｍ ｅ Ｎ ｆ 合金によって形成されることが好ましい。
【００１７】
前記第２シールド層は、第１シールド層よりも比抵抗が高く、電気的絶縁性が良好である。従って電気的な絶縁は、前記ギャップ層と第２シールド層の双方の膜厚で確保することができるため、ギャップ層の膜厚が薄くなり狭ギャップ化が促進されても、従来より磁気検出素子と前記第１シールド層間の電気的な絶縁性を向上させることが可能である。
【００１８】
また前記第２シールド層を、電気的な絶縁性を十分に確保できる程度の薄い膜厚で形成すれば、高記録密度化に伴って電流密度が増大することで前記磁気検出素子の素子温度が上昇してもその熱をギャップ層及び第２シールド層を介して適切に第１シールド層にまで逃すことができ、放熱性にも優れた薄膜磁気ヘッドを製造することが可能になる。
【００１９】
また前記第２シールド層は、第１シールド層より比抵抗が高い例えば下記に例示する磁性材料で形成される。すなわち前記第２シールド層も磁性材料で形成されて、シールドとしての機能を有する層となっている。
【００２０】
従って本発明では、ギャップ長Ｇｌは、あくまでも下部ギャップ層、磁気検出素子、および上部ギャップ層の総合膜厚で決定され、今後の高記録密度化における狭ギャップ化において、前記第２シールド層は、電気的な絶縁性の向上とともにシールド機能をも有する層となっている。
【００２１】
また本発明では、前記第１シールド層と第２シールド層は接して形成されていることが好ましい。これにより前記第１シールド層と第２シールド層間は強磁性結合される。このため前記第２シールド層が単体で形成された場合に、前記第２シールド層の透磁率などの軟磁気特性（ソフト性）がさほど良好でなかったとしても、軟磁気特性に優れた第１シールド層と直接接合されることで、前記第２シールド層の軟磁気特性は第１シールド層の軟磁気特性に引きずられて、前記第２シールド層の軟磁気特性を向上させることができ、前記第２シールド層をシールド層として適切に機能させることができる。
【００２２】
従って本発明では、前記第２シールド層には磁性材料で比抵抗の高い材質を用い、これによって電気的絶縁性の向上とともに、第２シールド層と第１シールド層の双方でシールド機能を発揮できる薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【００２３】
また本発明では、前記第２シールド層と前記第２シールド層に隣接するギャップ層とを足した総合膜厚は、１００Å以上で５００Å以下であることが好ましい。これによって電気的絶縁性の向上とともに放熱性にも優れた薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【００２４】
また前記総合膜厚は１００Å以上で２００Å以下であることがより好ましい。これにより記録密度が４０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２から７０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２の狭ギャップ化に対応することが可能になる。
【００２５】
また本発明では、前記第２シールド層の膜厚は２０Å以上で２００Å以下であることが好ましい。
【００２６】
また本発明では、前記第２シールド層の膜厚は２０Å以上で１００Å以下であることがより好ましい。
【００２７】
また本発明では、前記第１シールド層の膜厚は５×１０３Å以上で３μｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
上記した第１シールド層及び第２シールド層の膜厚の設定により、電気的絶縁性の向上を図ることができると共に放熱性及び第２シールド層の軟磁気特性の向上を図ることが可能である。
【００３８】
上記した本発明において好ましい磁性材料はいずれも比抵抗が非常に高く、例えば組成比によっては前記比抵抗を１０４μΩ・ｃｍ程度にまで大きくできる。従って上記した磁性材料を第２シールド層として用いれば、電気的絶縁性の向上を効果的に図ることが可能である。それと共に第２シールド層は第１シールド層との強磁性結合によりその軟磁気特性は向上し、前記第２シールド層を第１シールド層と共にシールド層として機能させることができる。なお本発明では、前記第２シールド層は上記した磁性材料に限られず、比抵抗が高い磁性材料であればいずれの磁性材料で形成されてもよい。
また、本発明は磁気検出素子と、前記磁気検出素子の上下にギャップ層を介して形成されたシールド層とを有する薄膜磁気ヘッドの製造方法において、
前記ギャップ層の下側のシールド層を形成するときには、Ｆｅから成るターゲットと、Ｆｅの酸化物から成るターゲットと元素Ｍの酸化物から成るターゲットをスパッタし、このときＦｅのターゲットに対する供給電力をＦｅ酸化物及び元素Ｍの酸化物のターゲットに対する供給電力に比べて大きくする工程と、
徐々に、Ｆｅ酸化物及び元素Ｍ（元素Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素）の酸化物のターゲットに対する供給電力を大きくしていき、磁気検出素子と近い位置における下部シールド層の酸素含有量を大きくする工程を有し、
前記ギャップ層の上側のシールド層を形成するときには、Ｆｅ酸化物及び元素Ｍの酸化物のターゲットに対する供給電力をＦｅのターゲットに対する供給電力より大きくする工程と、
徐々に、Ｆｅで形成されたターゲットの供給電力を徐々に上げていき、Ｆｅ組成比を大きくしていく工程を有することを特徴とするものである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明における第１実施形態の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【００４０】
図１に示す薄膜磁気ヘッドは、浮上式ヘッドを構成するスライダのトレーリング側端面に形成されたものであり、この薄膜磁気ヘッドは外部信号を読み取る再生ヘッド（ＭＲヘッド）である。
【００４１】
本発明では前記再生ヘッドの上に記録用のインダクティブヘッドが形成されていてもよい。前記インダクティブヘッドはコア層とコイル層とで構成される。図１に示す符号２１は後述するように上部シールド層と呼ばれる層であるが、前記上部シールド層２１は、前記インダクティブヘッドを構成する下部コア層と兼用されてもよい。あるいは前記下部コア層は前記上部シールド層２１とは別に形成されてもよい。上部シールド層２１と下部コア層が別々に形成されるときには、前記上部シールド層２１と下部コア層間に絶縁層が形成される。
【００４２】
図１に示す符号１０は下部第１シールド層である。下部第１シールド層１０は、ＮｉＦｅ合金（パーマロイ）、ＦｅＡｌＳｉ合金（センダスト）、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金などの磁性材料で形成される。
【００４３】
シールドとして良好に機能させるには、高透磁率、高飽和磁束密度、低保磁力などの良好な軟磁気特性を持つことが重要であるが、上記した磁性材料はいずれもこれら軟磁気特性を有するものとなっている。前記下部第１シールド層１０は、透磁率が５００であることが好ましい。また前記下部第１シールド層１０の比抵抗は数十μΩ・ｃｍ程度と非常に低い。
【００４４】
次に前記下部第１シールド層１０の上には下部第２シールド層１２が形成される。前記下部第２シールド層１２は下部第１シールド層１０よりも比抵抗の高い磁性材料で形成される。
【００４５】
次に前記下部第２シールド層１２の上には下部ギャップ層１３が形成される。前記下部ギャップ層１３は、Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの一般的な絶縁材料で形成される。
【００４６】
次に前記下部ギャップ層１３の上面には磁気検出素子１４が形成される。この実施形態では、磁気検出素子１４は図面中央に形成された多層膜１５と、その両側（図示Ｘ方向）に形成されたハードバイアス層１６と電極層１７とからなる。前記多層膜１５の部分は巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ構造や異方性磁気抵抗効果を利用したＡＭＲ構造、トンネル型磁気抵抗効果を利用したＴＭＲ構造などで形成される。なお前記多層膜１５の具体的構造については後で詳述することとする。
【００４７】
次に前記磁気検出素子１４の上には、下部ギャップ層１３と同じくＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成された上部ギャップ層１８が形成されている。
【００４８】
次に前記上部ギャップ層１８の上には、上部第２シールド層１９が形成されている。前記上部第２シールド層１９は、その上に形成される上部第１シールド層１１よりも比抵抗の高い磁性材料で形成される。
【００４９】
前記上部第１シールド層１１は、下部第１シールド層１０と同じくＮｉＦｅ合金（パーマロイ）、ＦｅＡｌＳｉ合金（センダスト）、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金などの磁性材料で形成される。
【００５０】
次に本発明における薄膜磁気ヘッドを構成する第２シールド層１２、１９の機能について以下に説明する。図１に示すように本発明では、磁気検出素子１４の下に下部ギャップ層１３を介して形成された下部シールド層２０は、下部第１シールド層１０と下部第２シールド層１２の２層構造で形成されている。
【００５１】
同様に、磁気検出素子１４の上に上部ギャップ層１８を介して形成された上部シールド層２１は、上部第１シールド層１１と上部第２シールド層１９の２層構造で形成される。
【００５２】
そして下部第２シールド層１２は下部第１シールド層１０よりも比抵抗の高い磁性材料で形成され、同様に上部第２シールド層１９は上部第１シールド層１１よりも比抵抗の高い磁性材料で形成されている。
【００５３】
今後、高記録密度化が進むと、磁気検出素子１４、下部ギャップ層１３及び上部ギャップ層１８の総合膜厚で決定されるギャップ長Ｇ１を狭くする必要性があり、記録密度が４０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２から７０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２になると、前記ギャップ長Ｇｌを例えば６００Å以下で形成しなければならなくなる。
【００５４】
このように狭ギャップ化が進むと、下部ギャップ層１３及び上部ギャップ層１８を益々薄く形成する必要性があり、これによって前記ギャップ層１３、１８とシールド層２０、２１間の電気的な絶縁性の低下が問題となるが、本発明では、前記シールド層２０、２１に、前記ギャップ層１３、１８と対向する側に比抵抗の高い第２シールド層１２、１９を設けたことで、この第２シールド層１２、１９もギャップ層１３、１８とともに高い電気的な絶縁性を有する層となっている。
【００５５】
従って図１に示す電極層１７から多層膜１５に流れる際のセンス電流が、磁気検出素子１４とシールド層２０、２１間を短絡して分流ロスが発生する可能性を低減させることができる。
【００５６】
しかも図１に示す第２シールド層１２、１９は磁性材料で形成されており、この第２シールド層１２、１９も第１シールド層１０、１１とともにシールド層として機能するものである。
【００５７】
前記第２シールド層１２、１９を構成する具体的な磁性材料については後で詳述することとするが、前記第２シールド層１２、１９は、第１シールド層１０、１１よりも高い比抵抗を有することが必須条件であり、それ以外の特性、例えば透磁率などの軟磁気特性については、第２シールド層１２、１９が単体で形成されたとき、第１シールド層１０、１１より悪くてもよい。
【００５８】
図１のように本発明では前記第１シールド層１０，１１と第２シールド層１２、１９とが直接接合されることが好ましく、これにより前記第１シールド層１０，１１と第２シールド層１２、１９間には強磁性結合が発生する。
【００５９】
この強磁性結合によって前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性が単体では悪くても、前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性は、第１シールド層１０，１１の軟磁気特性に引きずられて、前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性を向上させることが可能である。
【００６０】
従って本発明では、前記第２シールド層１２、１９は、ギャップ層１３、１８とともに電気的絶縁を確保するための層として機能すると共に、第１シールド層１０，１１とともにシールド機能をも発揮する層となっている。
【００６１】
次に第１シールド層１０，１１及び第２シールド層１２、１９の膜厚などについて説明する。
【００６２】
まず本発明では、前記第２シールド層１２、１９と前記第２シールド層１２、１９に隣接するギャップ層１３、１８との総合膜厚ｔ５、ｔ６は１００Å以上で５００Å以下であることが好ましい。
【００６３】
本発明では、高記録密度化における狭ギャップ化により、前記ギャップ層１３、１８の膜厚が薄くなっても、前記第２シールド層１２、１９と前記ギャップ層１３、１８との総合膜厚ｔ５、ｔ６を上記数値範囲内に設定すれば、電気的絶縁性を従来に比べて向上させることができる。
【００６４】
なお前記総合膜厚ｔ５、ｔ６が５００Åよりも大きくなると電気的な絶縁性をさらに向上させることができるが、逆に放熱性が低下しやすくなり好ましくない。
【００６５】
放熱性は、ギャップ層１３、１８及び第２シールド層１２、１９の熱伝導率に左右される。熱伝導率が高ければ放熱性は良好であるが、前記熱伝導率が低いと放熱性は低下する。
【００６６】
ギャップ層１３、１８には、一般的にＡｌ２Ｏ３などが使用されるが、Ａｌ２Ｏ３などの熱伝導率はさほど良くはない。また第２シールド層１２、１９に用いられる磁性材料は、後で説明するように、例えばＦｅＭＯ合金などであるが、これら磁性材料は、アモルファス相の中に微結晶相が混在する膜構成となっている。
【００６７】
熱伝導率の向上には結晶性が良好であることが好ましいが、このようにアモルファス相が混在していると熱伝導率は低下しやすい。従ってギャップ層１３、１８及び第２シールド層１２、１９は、さほど熱伝導率は良くなく、従ってギャップ層１３、１８及び第２シールド層１２、１９の総合膜厚ｔ５、ｔ６を厚くすると放熱性の低下が懸念される。したがって本発明では、前記総合膜厚ｔ５、ｔ６を５００Å以下に設定している。
【００６８】
また本発明では、前記総合膜厚ｔ５、ｔ６を１００Å以上で２００Å以下にすることができ、これにより記録密度が４０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２から７０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２の狭ギャップ化に適切に対応可能な薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【００６９】
次に、前記第２シールド層１２、１９の膜厚ｔ１、ｔ２は２０Å以上で２００Å以下であることが好ましい。
【００７０】
前記第２シールド層１２、１９の膜厚ｔ１、ｔ２が２０Åよりも小さくなると、第２シールド層１２，１９の電気的な絶縁機能が急激に低下して磁気検出素子１４と第１シールド層１０、１１間の電気的絶縁性を良好に確保することができなくなる。
【００７１】
一方、第２シールド層１２、１９の膜厚ｔ１、ｔ２が、２００Åよりも大きくなると、第２シールド層１２、１９の電気的な絶縁機能は良好であるが、薄膜磁気ヘッドの放熱性の悪化や、さらには前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性の低下によりシールド機能が低下して好ましくない。
【００７２】
前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性は、第１シールド層１０、１１間との強磁性結合により向上するが、第２シールド層１２、１９が上記膜厚ｔ１、ｔ２よりも厚く形成されると、前記第２シールド層１２、１９全体の軟磁気特性を向上させることが困難になり、したがって第２シールド層１２、１９全体を適切にシールドとして機能させることができなくなる。
【００７３】
よって本発明では前記第２シールド層１２、１９の膜厚ｔ１、ｔ２を２０Å以上で２００Å以下に設定した。
【００７４】
なお前記第２シールド層１２、１９の膜厚ｔ１、ｔ２は２０Å以上で１００Å以下であることがより好ましい。かかる場合、特に第２シールド層１２、１９とギャップ層１３、１８との総合膜厚ｔ５、ｔ６を１００Å以上で２００Å以下に適切に設定することが可能になる。
【００７５】
次に前記第１シールド層１０、１１の膜厚ｔ３、ｔ４は５×１０３Å以上で３μｍ以下であることが好ましい。
【００７６】
前記第１シールド層１０、１１の膜厚ｔ３、ｔ４が５×１０３Åよりも小さいと前記第１シールド層１０、１１のシールド機能が低下して好ましくない。
【００７７】
一方、シールド機能を向上させるには前記第１シールド層１０、１１の膜厚ｔ３、ｔ４は厚いことが好ましいが、前記第１シールド層１０、１１の膜厚ｔ３、ｔ４が３μｍよりも大きくなると、表面粗さが大きくなり、前記第１シールド層１０、１１の上に形成される各層の形成が困難となり好ましくない。
【００７８】
よって本発明では前記第１シールド層１０、１１の膜厚ｔ３、ｔ４を５×１０３以上で３μｍ以下に設定した。
【００７９】
次に本発明では、（第２シールド層１２、１９の膜厚ｔ１、ｔ２）／（第１シールド層１０、１１の膜厚と第２シールド層１２、１９の総合膜厚）は、６．５×１０−４〜４×１０−２であることが好ましい。これによって第２シールド層１２、１９の電気的な絶縁性の向上を図ることができると共に、放熱性の向上及び第２シールド層１２、１９の軟磁気特性の向上を図ることが可能である。
【００８０】
次に第２シールド層１２、１９の材質について以下に説明する。
本発明では、前記第２シールド層１２、１９は酸化物磁性材料で形成されることが好ましい。具体的には以下の磁性材料で形成されることが好ましい。
【００８１】
（１）Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトあるいはＮｉ−Ｚｎ系フェライト
これら磁性材料は比抵抗が高いので電気的絶縁性を向上させることができると共に、第１シールド層１０、１１と第２シールド層１２、１９との強磁性結合により、前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性を適切に向上させることができ、前記第２シールド層１２、１９を第１シールド層１０，１１とともにシールド層として機能させることができる。
【００８２】
（２）組成式は、ＦｅａＭｂＯｃ（元素Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素）で示され、組成比ａ、ｂ、ｃは原子％で、５０≦ａ≦７０、５≦ｂ≦３０、１０≦ｃ≦３０、ａ＋ｂ＋ｃ＝１００なる関係を満足する。
【００８３】
上記組成比で形成されたＦｅＭＯ合金であれば比抵抗を４００〜２×１０５μΩｃｍにできる。
【００８４】
（３）組成式が、（Ｃｏ１−ｇＴｇ）ｘＭｙＬｚＯｗ
ただし、ＴはＦｅ，Ｎｉのうちどちらか一方あるいは両方を含む元素であり、Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素であり、Ｌは、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｐｄから選ばれる１種あるいは２種以上の元素であり、組成比を示すｇは、０≦ｇ≦０．７、ｘ，ｙ，ｚ，ｗは原子％で、３≦ｙ≦３０、０≦ｚ≦２０、７≦ｗ≦４０、２０≦ｙ＋ｚ＋ｗ≦６０の関係を満足し、残部はｘである。
【００８５】
上記組成比で形成された（ＣｏＴ）ＭＬＯ合金であれば、比抵抗を数千μΩｃｍにできる。
【００８６】
あるいは前記第２シールド層１２、１９は酸化物磁性材料ではなく以下の磁性材料で形成されてもよい。
【００８７】
（４）組成式は、ＦｅｄＭｅＮｆ（元素Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素）で示され、組成比ｄ、ｅ、ｆは原子％で、６０≦ｄ≦８０、１０≦ｅ≦１５、５≦ｆ≦３０、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００となる関係を満足する。
【００８８】
上記組成比で形成されたＦｅＭＮ合金であれば比抵抗を４００〜２×１０５μΩｃｍにできる。
【００８９】
上記した（２）〜（４）の磁性膜は、いずれも元素Ｍの酸化物や窒化物を多量に含むアモルファス相に、Ｆｅを主体とする微結晶相、あるいは元素ＴとＣｏとを主体とする微結晶相が混在した膜構造を有し、前記アモルファス相の部分が高い比抵抗を有しているものと考えられる。
【００９０】
なお本発明では、前記第２シールド層１２及び１９が、上記した磁性材料以外の材質で形成されてもかまわない。前記第２シールド層１２及び１９の比抵抗は具体的には１０００μΩ・ｃｍ以上であることが好ましいので、そのような比抵抗を有する磁性材料を選択して前記第２シールド層１２及び１９に使用することが好ましい。
【００９１】
次に前記第２シールド層１２及び１９の特性について以下に説明する。
前記第２シールド層１２及び１９は、比抵抗が１０００μΩ・ｃｍ以上であることが好ましい。より好ましくは１０４μΩ・ｃｍ以上である。この程度の比抵抗を有することで、前記第２シールド層１２及び１９の電気的な絶縁機能を向上させることができ、今後の狭ギャップ化においても電気的絶縁性に優れた薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【００９２】
また前記第２シールド層１２及び１９の透磁率μは、２００以上であることが好ましい。なおこの数値は、第２シールド層１２及び１９が第１シールド層１０、１１と重ねられた状態での値である。
【００９３】
すなわち第２シールド層１２及び１９が単体で形成されたときの、前記第２シールド層１２及び１９の透磁率μは上記の下限値よりも低くてもよいが、前記第１シールド層１０、１１と重ねられることで前記第１シールド層１０、１１との間に働く強磁性結合によって前記第２シールド層１２及び１９の透磁率を２００〜２０００程度にまで向上させることが可能になるのである。
【００９４】
第１シールド層１０、１１と重ねられた状態での前記第２シールド層１２及び１９の透磁率を２００以上に向上させることができることで、前記第２シールド層１２及び１９のシールド機能を適切に向上させることが可能である。
【００９５】
次に、前記下部ギャップ層１３及び上部ギャップ層１８の好ましい材質について説明する。
【００９６】
上記したように前記下部ギャップ層１３及び上部ギャップ層１８はＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの一般的な絶縁材料で形成されるが、これら絶縁材料は、熱伝導率がさほど良くはないので、前記ギャップ層１３、１８を絶縁性に優れ且つ熱伝導率が良好な絶縁材料で形成することが好ましい。前記ギャップ層１３、１８の熱伝導率の向上は、放熱性を良好にできる点で好ましい。
【００９７】
具体的には前記ギャップ層１３、１８をＡｌＮ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｎ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ、ＳｉＣ，ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン），ＢＮ，ＭｇＯ，ＳｉＡｌＯＮ，ＡｌＯＮ，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＣＯ，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＳｉＣＯＮのいずれか１種または２種以上の絶縁材料で形成することが好ましい。これら絶縁材料は、いずれも従来からギャップ層として使用されているＡｌ２Ｏ３などの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有している。
【００９８】
次に第２シールド層１２及び１９の製造方法について説明する。
本発明では前記第２シールド層１２及び１９をスパッタ法で形成することが好ましい。スパッタ装置には、ＲＦ２極スパッタ装置、ＲＦ３極スパッタ装置、イオンビームスパッタ装置、または対向ターゲット式スパッタ装置などの既存の装置の使用が可能である。前記第２シールド層１２及び１９をスパッタ法により形成することで、第１シールド層１０、１１に比べて薄く形成される第２シールド層１２及び１９を上記した膜厚ｔ１、ｔ２の範囲内で適切に形成することができる。
【００９９】
またスパッタ法以外に、前記第２シールド層１２及び１９を蒸着法やＭＢＥ（モレキュラー−ビーム−エピタキシー）法あるいはＩＣＢ（イオン−クラスター−ビーム）法などで形成することも可能である。
【０１００】
上記したスパッタ法では、上記した組成から成る例えばＦｅＭＯターゲットを用いて成膜を行う。かかる場合、第２シールド層１２、１９全体はほぼ均一な組成で形成されることになる。
【０１０１】
一方、例えばターゲットを複数用意して前記第２シールド層１２、１９を形成することも可能である。例えば、Ｆｅから成るターゲット、Ｆｅの酸化物から成るターゲット、および元素Ｍの酸化物から成るターゲットを用意する。
【０１０２】
これら各ターゲットに与えられる供給電力を変化させず一定にしてスパッタ成膜する場合には、前記第２シールド層１２、１９はほぼ均一な組成で形成されることになる。
【０１０３】
しかしこれら３つのターゲットに対する供給電力を変えながらスパッタ成膜することもできる。上部第２シールド層１９をスパッタ成膜する際、例えば成膜初期段階では、Ｆｅ酸化物から成るターゲットと元素Ｍの酸化物から成るターゲットに対する供給電力を大きくしておき、成膜初期段階での膜中に含まれる酸素含有量を多くする。これにより成膜初期段階での上部第２シールド層１９の比抵抗を十分に大きくすることができる。その後、徐々にＦｅターゲットの供給電力を上げていく。これにより上部第２シールド層１９に含まれる酸素含有量は、磁気検出素子１４から離れるにしたがって徐々に低下していくものの、逆にＦｅ量は多くなっていく。
【０１０４】
このように複数のターゲットを用いてスパッタ成膜する際に各ターゲットに与えられる供給電力を変化させることで、磁気検出素子１４から離れるにしたがって、第２シールド層１２、１９に含まれる酸素含有量が徐々に変化する、いわゆる組成変調を起させることもできる。
【０１０５】
前記第２シールド層１２、１９の電気的絶縁性は、特に下部ギャップ層１３の下面側、および上部ギャップ層１８の上面側で必要になるから、磁気検出素子１４に近づくにつれて第２シールド層１２、１９の酸素含有量を徐々に大きくしていけば、前記第２シールド層１２、１９の比抵抗を磁気検出素子１４に近づくにつれて大きくすることができ、これにより前記ギャップ層１３、１８と第２シールド層１２、１９とにおける電気的絶縁性を効果的に向上させることができると共に、前記第２シールド層１２、１９のＦｅ含有量を、磁気検出素子１４から離れるにしたがって徐々に大きくすることができるので、前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性を第１シールド層１０、１１に対向する側で良好にできる。第２シールド層１２、１９の軟磁気特性は第１シールド層１０、１１と強磁性結合することで前記第１シールド層１０、１１の軟磁気特性に引きずられて向上するが、前記第２シールド層１２、１９の成膜段階において、前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性を、第１シールド層１０、１１と対向する側で良好にしておけば、第１シールド層１０、１１との強磁性結合によって、前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性は、前記第１シールド層１０、１１の軟磁気特性に引きずられやすくなって前記第２シールド層１２、１９全体の軟磁気特性を良好に向上させることができる。
【０１０６】
またＦｅ量が増えることで膜中の微結晶相が増えて、一方アモルファス相は減少していくものと考えられる。したがって磁気検出素子１４から離れるにしたがって第２シールド層１２、１９内のＦｅ含有量を多くしていけば前記第２シールド層１２、１９の放熱性を向上させることができると考えられる。
【０１０７】
次に本発明における他の薄膜磁気ヘッドの実施形態について以下に説明する。なお図１と同じ符号が付けられている層は図１と同じ層を示している。
【０１０８】
図２における第２実施形態は図１と下部シールド層２０の構成が異なるのみで、それ以外の構成は図１と同じである。
【０１０９】
すなわち図１では前記下部シールド層２０は下部第１シールド層１０と前記下部第１シールド層１０よりも比抵抗の高い下部第２シールド層１２の２層構造であるのに対し、図２における下部シールド層は、図１における下部第１シールド層１０の１層構造である。
【０１１０】
一方、図２における上部シールド層２１は図１と同様に、上部第１シールド層１１と前記上部第１シールド層１１よりも比抵抗の高い上部第２シールド層１９の２層構造で構成されている。
【０１１１】
図２に示す実施形態では、磁気検出素子１４を構成する電極層１７が、上部シールド層２１に上部ギャップ層１８を介して対向している。したがってこの実施形態の場合、特に電気的絶縁性は、電極層１７と上部シールド層２１間で適切に確保することが好ましい。
【０１１２】
従って図２に示すように、上部シールド層２１を２層構造とし、電極層１７上を上部ギャップ層１８と上部第２シールド層１９の２層構成で電気的絶縁性を確保するようにすることが好ましい。
【０１１３】
なお前記電極層１７がハードバイアス層１６の下に形成されるときは、下部シールド層２０を図１のように２層構造にすることが好ましいことは言うまでもない。
【０１１４】
次に図３は本発明における第３実施形態の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１１５】
この実施形態では、図２と異なり下部シールド層２０のみが２層構造となっている。
【０１１６】
前記下部シールド層２０を構成する下部第２シールド層１２に上記した（２）〜（４）に示すＦｅＭＯ系やＦｅＭＮ系などの磁性材料、あるいはＣｏＭＮ系の磁性材料を使用する場合には、成膜後に熱処理を施す必要がある。熱処理で微結晶相を析出させるためである。前記熱処理の温度は例えば４００度以上と非常に高温である。
【０１１７】
従って、上部シールド層側を２層構造にし、上部第２シールド層１９に上記の磁性材料を使用した場合には、熱処理によって、その下に形成されている磁気検出素子１４に多大な悪影響を与えることが懸念される。
【０１１８】
このため特に高温の熱処理を必要とする磁性材料を第２シールド層として使用する場合には、下部シールド層２０側のみを２層構造にし、上記した熱処理を施した後に、前記磁気検出素子１４を形成することが好ましい。
【０１１９】
ただし、例えばＣｏＭＯ系などの磁性材料は２００度前後の熱処理を行えばよいので、このようにさほど高くない熱処理温度で処理が可能な磁性材料を使用する場合には、図１や図２のように上部シールド層２１側を２層構造にしてもよい。
【０１２０】
次に図４は本発明における薄膜磁気ヘッドの第４実施形態における構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。なお図１と同じ符号が付けられている層は図１と同じ層を示している。
【０１２１】
図４における実施形態では、下部シールド層２２及び上部シールド層２３は１層構造である。したがって構造上、従来（図８を参照のこと）と変わるところはない。
【０１２２】
しかしこの実施形態では以下の点で従来とは異なっている。すなわち前記下部シールド層２２及び上部シールド層２３には、磁気検出素子１４側に、前記磁気検出素子１４と逆面側に比べて比抵抗が高い領域が設けられているのである。
【０１２３】
このように前記シールド層２２、２３の磁気検出素子１４側の比抵抗を、磁気検出素子１４と逆面側の比抵抗に比べて高くする方法は、例えば上記したスパッタ方法を用い、前記シールド層２２、２３に組成変調を起させることで達成することができる。
【０１２４】
例えば前記シールド層２２、２３を上記した（２）のＦｅＭＯ合金で形成するとする。このとき例えばＦｅから成るターゲットと、Ｆｅの酸化物から成るターゲットと元素Ｍの酸化物から成るターゲットの３つを用意する。
【０１２５】
そして下部シールド層２２をスパッタ成膜する場合、まず前記下部シールド層２２を５×１０３Å以上で３μｍ以下の範囲までスパッタ成膜する段階では、Ｆｅから成るターゲットの供給電力を、Ｆｅ酸化物及び元素Ｍの酸化物のターゲットに対する供給電力に比べて大きくし、前記下部シールド層２２のＦｅ含有量を大きくする。この領域では酸素含有量が低いことで比抵抗はさほど高くなく一方、Ｆｅ含有量が大きいことで軟磁気特性に優れた領域となっている。
【０１２６】
またＦｅ含有量が大きいことでこの領域内の微結晶相は多く、一方アモルファス相は少ないと考えられるので放熱性にも優れていると考えられる。
【０１２７】
次に徐々に、Ｆｅ酸化物及び元素Ｍの酸化物のターゲットに対する供給電力を大きくしていき、磁気検出素子１４と近い位置における下部シールド層２２の酸素含有量を大きくして比抵抗を向上させていく。この比抵抗の高い領域でのＦｅＭＯの組成比は上記した（２）に示す組成比の範囲内である。また（２）の組成比で形成された領域の膜厚を、２０Å以上で２００Å以下の範囲内に調整する。
【０１２８】
一方、上部シールド層２３をスパッタ成膜するときは、まず成膜の初期段階では、Ｆｅ酸化物及び元素Ｍの酸化物のターゲットに対する供給電力を大きくしておき、磁気検出素子１４に近い位置における上部シールド層２３の酸素含有量を大きくして比抵抗を向上させておく。この比抵抗の高い領域でのＦｅＭＯの組成比は上記した（２）に示す組成比の範囲内である。また（２）の組成比で形成された領域の膜厚を、２０Å以上で２００Å以下の範囲内に調整する。
【０１２９】
次にＦｅで形成されたターゲットの供給電力を徐々に上げていき、前記上部シールド層２３の残りの膜厚（５×１０３〜３μｍÅ以下）内でのＦｅ組成比を大きくして、前記上部シールド層２３の軟磁気特性を向上させる。またＦｅ含有量が大きいことでこの領域内の微結晶相は多く、一方アモルファス相は少ないと考えられるのでこの領域での放熱性は優れていると考えられる。
【０１３０】
上記のようにして形成された下部シールド層２２及び上部シールド層２３であれば、磁気検出素子１４に近い側に比抵抗の大きい領域が形成されているから、この領域とギャップ層１３、１８とで薄膜磁気ヘッドの電気的な絶縁性を向上させることができると共に、磁気検出素子１４から遠ざかるにつれて下部シールド層２２及び上部シールド層２３の軟磁気特性は向上しているので、前記シールド層２２、２３のシールド機能を効果的に確保することができる。また前記磁気検出素子１４から遠い側の領域では、膜中に微結晶相が多く占め、放熱性も高いものと考えられる。
【０１３１】
なお前記下部シールド層２２及び上部シールド層２３を上記した（１）（３）（４）に示す磁性材料で形成できることは言うまでもないが、上記した（４）で示すＦｅＭＮ合金の場合は、元素Ｎの組成比を適切に調整しながら、磁気検出素子１４に近い側に、磁気検出素子１４の逆面側に比べて比抵抗の高い領域を設けるようにする。
【０１３２】
また図４のように単層で形成され、且つ組成変調を起して磁気検出素子１４に近い側に比抵抗の高い領域が設けられたシールド層は、少なくとも上部シールド層２３及び下部シールド層２２のどちらか一方に形成されていればよい。
【０１３３】
なお図４では下部シールド層２２及び上部シールド層２３全体がスパッタ成膜されることになるが、図１、２では、下部第２シールド層１２及び上部第２シールド層１９がスパッタ成膜され、下部第１シールド層１０及び上部第１シールド層１１はスパッタ成膜されてもよいし、あるいはメッキ形成されてもよい。
【０１３４】
次に磁気検出素子１４を構成する多層膜１５の構成について説明する。
図５は、本発明の一実施形態の磁気検出素子１４の構成を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１３５】
図５に示す磁気検出素子１４はシングルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれる構造である。
【０１３６】
図５に示す多層膜１５は下から反強磁性層３０、固定磁性層３１、非磁性導電層３２、フリー磁性層３３の順で形成されている。
【０１３７】
前記反強磁性層３０は例えばＰｔＭｎ合金などで形成される。またこの実施形態では前記固定磁性層３１が、磁性層３４／非磁性中間層３５／磁性層３６の膜構成で形成された積層フェリ構造となっている。前記磁性層３４は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏなどの磁性材料で形成される。また非磁性中間層３５は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の非磁性材料で形成される。
【０１３８】
積層フェリ構造では、磁性層３４と磁性層３６の磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）が互いに異なるように調整され、磁性層３４の磁化は例えば図示Ｙ方向と逆方向に磁化され、反強磁性層３０との間で発生する交換結合磁界によってピン止めされると、もう一方の磁性層３６の磁化は、磁性層３４との間で発生するＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって、図示Ｙ方向を向き前記磁性層３４の磁化と反平行状態になってピン止めされる。
【０１３９】
またこの実施形態ではフリー磁性層３３も固定磁性層３１と同じように積層フェリ構造となっている。前記フリー磁性層３３は例えば磁性層３７／非磁性中間層３８／磁性層３９の３層構造である。
【０１４０】
前記磁性層３７及び３９は互いに異なる磁気モーメントを有している。図５に示すように前記磁性層３７のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側にはＣｏＰｔなどで形成されたハードバイアス層４０が形成され、前記ハードバイアス層４０からの縦バイアス磁界の影響を受けて前記磁性層３７の磁化が図示Ｘ方向と逆方向に向くと、前記磁性層３９の磁化は、前記磁性層３７との間で発生するＲＫＫＹ相互作用における交換結合磁界によって図示Ｘ方向を向き、前記磁性層３７の磁化と反平行状態にされる。
【０１４１】
図５に示すように、前記ハードバイアス層４０の下には例えばＣｒなどで形成された配向膜４１が形成されており、また前記ハードバイアス層４０の上にはＷ（タングステン）やＣｕなどで形成された電極層４２が形成されている。
【０１４２】
なおこの図５に示す磁気検出素子１４では、多層膜１５の順番が下から反強磁性層３０、固定磁性層３１、非磁性中間層３２、およびフリー磁性層３３となっているが、これが逆の順番であってもよい。
【０１４３】
また固定磁性層３１及び／またはフリー磁性層３３は積層フェリ構造である必要はなく、例えば磁性材料の単層構造あるいは多層構造であってもよい。
【０１４４】
また電極層４２は、ハードバイアス層４０の上に形成されているが、前記多層膜１５の両側に下から電極層４２、ハードバイアス層４０の順に積層形成されていてもよい。
【０１４５】
図６は本発明における別の実施形態の磁気検出素子１４の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１４６】
図６に示す磁気検出素子１４の構造はトンネル型磁気抵抗効果型素子と呼ばれる構造である。図５との違いは、図５における非磁性導電層３２はＣｕなどの非磁性導電材料で形成されていたが、図６では固定磁性層３１とフリー磁性層３３との間にＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成された中間層４３が形成さている。
【０１４７】
また図６に示す磁気検出素子１４では、前記多層膜１５の上下に電極層４４、４４が形成されている。トンネル型磁気抵抗効果型素子では、２つの磁性層（ここでは固定磁性層３１とフリー磁性層３３）に電圧を印加すると、中間層４３を電流（トンネル電流）が流れ、トンネル効果が発揮される。
【０１４８】
前記トンネル型磁気抵抗効果型素子は、このトンネル効果の原理を利用して記録媒体からの洩れ磁界を検出するものである。
【０１４９】
この実施形態でも図５と同様に多層膜１５のトラック幅方向の両側にはハードバイアス層４０が形成されているが、前記ハードバイアス層４０と電極層４４間には絶縁層４５、４５が形成されており、前記絶縁層４５により前記電極層４４からのセンス電流が前記ハードバイアス層４０に分流しないようになっている。
【０１５０】
なお図６と同じ構造ではあって、中間層４３の部分が図５と同じ非磁性導電層３２で形成されたＣＰＰ型のスピンバルブ型薄膜素子というものがある。かかる磁気検出素子でも本発明を適用できる。
【０１５１】
なお図６のように多層膜１５の上下に電極層４４、４４が形成された実施形態では、図１のように下部シールド層２０及び上部シールド層２１の双方を２層構造にし、磁気検出素子１４と近い側に比抵抗の高い下部第２シールド層１２及び上部第２シールド層１９を設けることが電気的絶縁性を向上させる上で好ましい。
【０１５２】
図７は、本発明における他の実施形態の磁気検出素子１４の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１５３】
図７に示す実施形態では、フリー磁性層３３の上下に非磁性導電層３２、３２、固定磁性層３１、３１、および反強磁性層３０、３０が１層づつ形成された、いわゆるデュアルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれる構造である。
【０１５４】
この実施形態では、前記フリー磁性層３３は、ＣｏＦｅ合金やＣｏなどで形成された磁性層４６、４６、およびＮｉＦｅ合金などで形成された磁性層４７の３層構造である。前記磁性層４６は、前記非磁性導電層３２と前記磁性層４７間で金属元素が拡散することを防止するための拡散防止層であり、抵抗変化量（ΔＲ）及び抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を図ることができる。なお前記フリー磁性層３３は、図５と同じように積層フェリ構造で形成されていてもよい。
【０１５５】
この実施形態でも前記多層膜１５のトラック幅方向における両側には、下からＣｒなどの配向膜４１、ハードバイアス層４０、および電極層４２が形成されている。
【０１５６】
なお図７に示す多層膜１５を利用して、前記多層膜１５の上下に電極層４２、４２が形成されたＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ ｔｈｅ ｐｌａｎｅ）型のデュアル型スピンバルブ型薄膜素子においても本発明を適用でき、また多層膜１５の非磁性導電層３２を絶縁層の中間層４３に代えて前記多層膜１５の上下に電極層４２、４２が形成されたデュアル型のトンネル型磁気抵抗効果型素子においても本発明を適用できる。
【０１５７】
また図５ないし図７以外の磁気検出素子の構造としては、ＮｉＦｅ合金などで形成された磁気抵抗層（ＭＲ層）と、Ｔａなどで形成されたシャント層と、ＮｉＦｅ合金などで形成されたＳＡＬ層との３層で形成された異方性磁気抵抗効果を用いたＡＭＲ型磁気抵抗効果素子であってもよい。
【０１５８】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、磁気抵抗効果素子にギャップ層を介して形成され、少なくとも一方のシールド層の磁気検出素子側には、前記磁気検出素子と逆面側に比べて比抵抗が高い領域が設けられている。
【０１５９】
具体的な構造としては、前記シールド層は２層構造であり、前記磁気検出素子と対向する側の第２シールド層は、他方の第１シールド層に比べて比抵抗が高くなっている。
【０１６０】
従って電気的な絶縁は、前記ギャップ層と第２シールド層の双方の膜厚で確保することができるため、ギャップ層の膜厚が薄くなり狭ギャップ化が促進されても、従来より磁気検出素子と前記第１シールド層間の電気的な絶縁性を向上させることが可能である。
【０１６１】
また前記第２シールド層を、電気的な絶縁性を十分に確保できる程度の薄い膜厚で形成すれば、高記録密度化に伴って電流密度が増大することで前記磁気検出素子の素子温度が上昇してもその熱をギャップ層及び第２シールド層を介して適切に第１シールド層にまで逃すことができ、放熱性にも優れた薄膜磁気ヘッドを製造することが可能になる。
【０１６２】
また前記第２シールド層は、第１シールド層より比抵抗が高い磁性材料で形成されており、軟磁気特性に優れる第１シールド層との強磁性結合により、前記第２シールド層の軟磁気特性を向上させることができ、前記第２シールド層を第１シールド層とともにシールド層として適切に機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の薄膜磁気ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図２】本発明の第２実施形態の薄膜磁気ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図３】本発明の第３実施形態の薄膜磁気ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図４】本発明の第４実施形態の薄膜磁気ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図５】本発明の一実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図６】本発明の別の実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図７】本発明の別の実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図８】従来の薄膜磁気ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【符号の説明】
１０ 下部第１シールド層
１１ 上部第１シールド層
１２ 下部第２シールド層
１３ 下部ギャップ層
１４ 磁気検出素子
１５ 多層膜
１７ 電極層
１８ 上部ギャップ層
１９ 上部第２シールド層
２０、２２ 下部シールド層
２１、２３ 上部シールド層
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気検出素子の上下にギャップ層を介してシールド層が設けられた薄膜磁気ヘッドに係り、特に狭ギャップ化においても、シールドと磁気検出素子間の電気的絶縁性を十分に確保することができると共に、放熱性及び前記シールド層の軟磁気特性を良好にすることが可能な薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来における薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０００３】
符号１は、例えばＮｉＦｅ合金で形成された下部シールド層である。前記下部シールド層１上には、例えばＡｌ２Ｏ３で形成された下部ギャップ層２が形成されている。
【０００４】
図８に示すように、前記下部ギャップ層２の上には磁気検出素子３が形成されている。前記磁気検出素子３は、多層膜４とトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に形成されたハードバイアス層５と電極層６とで構成される。
【０００５】
前記磁気検出素子３は、前記多層膜４が、例えば反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層及びフリー磁性層で形成されたスピンバルブ型薄膜素子である。
【０００６】
図８に示すように、前記磁気検出素子３の上には、例えばＡｌ２Ｏ３などで形成された上部ギャップ層７が形成され、前記上部ギャップ層７の上には、例えばＮｉＦｅ合金で形成された上部シールド層８が形成されている。
【０００７】
ところで今後の高記録密度化に伴い、シールド層１、８間の間隔（ギャップ長Ｇｌ）を狭くし、いわゆる狭ギャップ化を実現する必要性がある。前記狭ギャップ化には、上記した下部ギャップ層２及び上部ギャップ層７の膜厚を薄くする必要性がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
例えば記録密度が４０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２から７０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２に高くなるとシールド層１、８間のギャップ長Ｇｌを６００Å程度までに小さくしなければならないと言われている。
【０００９】
このとき、例えば磁気検出素子３の膜厚が２００Å程度以上であると、下部ギャップ層２および上部ギャップ層７を共に２００Å程度以下の薄い膜で形成しなければならなくなる。
【００１０】
しかしながら、このように下部ギャップ層２および上部ギャップ層７を薄くしていくと、前記ギャップ層２、７にピンホールなどが発生しやすく、この結果、前記磁気検出素子３とシールド層１および８間の電気的な絶縁性が低下してしまう。
【００１１】
前記磁気検出素子３を構成する電極層６と前記上部シールド層８間の絶縁性が低下すると、前記電極層６と上部シールド層８間で電気的短絡が発生しやすく、磁気検出素子３の再生出力の向上を妨げる原因となる。
【００１２】
その一方で、今後の高記録密度化に伴い、磁気検出素子３からの発熱量が増加すると、前記磁気検出素子３から出る熱を適切にシールド層１、８にまで導く必要があり、すなわち前記ギャップ層２、７には良好な放熱性が要求される。
【００１３】
またシールド層１、８は、余分な外部磁界（ノイズ）が前記磁気検出素子３に入らないように、前記外部磁界を吸収するためのシールド機能を備えている必要性があり、そのために前記シールド層１、８は軟磁気特性（ソフト性）が良好である必要性がある。
【００１４】
そこで本発明は上記従来の問題を解決するためのものであり、特に狭ギャップ化においても、シールドと磁気検出素子間の電気的絶縁性を十分に確保することができると共に、放熱性及び前記シールド層の軟磁気特性を良好にすることが可能な薄膜磁気ヘッドを提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁気検出素子と、前記磁気検出素子の上下にギャップ層を介して形成されたシールド層とを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、
少なくとも一方の前記シールド層は前記磁気検出素子と逆面側から前記磁気検出素子側にかけて酸素含有量又は窒素含有量が徐々に大きくなる領域を有することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明では、前記シールド層は以下の磁性材料で形成される層を有することが好ましい。
組成式は、Ｆｅ ａ Ｍ ｂ Ｏ ｃ （元素Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素）で示され、組成比ａ、ｂ、ｃは原子％で、５０≦ａ≦７０、５≦ｂ≦３０、１０≦ｃ≦３０、ａ＋ｂ＋ｃ＝１００なる関係を満足する磁性材料。
または、組成式は（Ｃｏ １−ｇ Ｔ ｇ ） ｘ Ｍ ｙ Ｌ ｚ Ｏ ｗ で示され、
ＴはＦｅ，Ｎｉのうちどちらか一方あるいは両方を含む元素であり、Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素であり、Ｌは、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｐｄから選ばれる１種あるいは２種以上の元素であり、組成比を示すｇは、０≦ｇ≦０．７、ｘ，ｙ，ｚ，ｗは原子％で、３≦ｙ≦３０、０≦ｚ≦２０、７≦ｗ≦４０、２０≦ｙ＋ｚ＋ｗ≦６０の関係を満足し、残部はｘである磁性材料。
または、組成式は、Ｆｅ ｄ Ｍ ｅ Ｎ ｆ （元素Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素）で示され、組成比 d 、ｅ、 f は原子％で、６０≦ｄ≦８０、１０≦ｅ≦１５、５≦ｆ≦３０、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００となる関係を満足する磁性材料。
例えば本発明では、前記シールド層は２層構造であり、前記磁気検出素子と対向する側の第２シールド層に前記磁気検出素子と逆面側から前記磁気検出素子にかけて酸素含有量又は窒素含有量が徐々に大きくなる領域が形成されることが好ましい。
なお、前記第２シールド層は前述した磁性材料である、Ｆｅ ａ Ｍ ｂ Ｏ ｃ 合金、（Ｃｏ １−ｇ Ｔ ｇ ） ｘ Ｍ ｙ Ｌ ｚ Ｏ ｗ 合金、Ｆｅ ｄ Ｍ ｅ Ｎ ｆ 合金によって形成されることが好ましい。
【００１７】
前記第２シールド層は、第１シールド層よりも比抵抗が高く、電気的絶縁性が良好である。従って電気的な絶縁は、前記ギャップ層と第２シールド層の双方の膜厚で確保することができるため、ギャップ層の膜厚が薄くなり狭ギャップ化が促進されても、従来より磁気検出素子と前記第１シールド層間の電気的な絶縁性を向上させることが可能である。
【００１８】
また前記第２シールド層を、電気的な絶縁性を十分に確保できる程度の薄い膜厚で形成すれば、高記録密度化に伴って電流密度が増大することで前記磁気検出素子の素子温度が上昇してもその熱をギャップ層及び第２シールド層を介して適切に第１シールド層にまで逃すことができ、放熱性にも優れた薄膜磁気ヘッドを製造することが可能になる。
【００１９】
また前記第２シールド層は、第１シールド層より比抵抗が高い例えば下記に例示する磁性材料で形成される。すなわち前記第２シールド層も磁性材料で形成されて、シールドとしての機能を有する層となっている。
【００２０】
従って本発明では、ギャップ長Ｇｌは、あくまでも下部ギャップ層、磁気検出素子、および上部ギャップ層の総合膜厚で決定され、今後の高記録密度化における狭ギャップ化において、前記第２シールド層は、電気的な絶縁性の向上とともにシールド機能をも有する層となっている。
【００２１】
また本発明では、前記第１シールド層と第２シールド層は接して形成されていることが好ましい。これにより前記第１シールド層と第２シールド層間は強磁性結合される。このため前記第２シールド層が単体で形成された場合に、前記第２シールド層の透磁率などの軟磁気特性（ソフト性）がさほど良好でなかったとしても、軟磁気特性に優れた第１シールド層と直接接合されることで、前記第２シールド層の軟磁気特性は第１シールド層の軟磁気特性に引きずられて、前記第２シールド層の軟磁気特性を向上させることができ、前記第２シールド層をシールド層として適切に機能させることができる。
【００２２】
従って本発明では、前記第２シールド層には磁性材料で比抵抗の高い材質を用い、これによって電気的絶縁性の向上とともに、第２シールド層と第１シールド層の双方でシールド機能を発揮できる薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【００２３】
また本発明では、前記第２シールド層と前記第２シールド層に隣接するギャップ層とを足した総合膜厚は、１００Å以上で５００Å以下であることが好ましい。これによって電気的絶縁性の向上とともに放熱性にも優れた薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【００２４】
また前記総合膜厚は１００Å以上で２００Å以下であることがより好ましい。これにより記録密度が４０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２から７０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２の狭ギャップ化に対応することが可能になる。
【００２５】
また本発明では、前記第２シールド層の膜厚は２０Å以上で２００Å以下であることが好ましい。
【００２６】
また本発明では、前記第２シールド層の膜厚は２０Å以上で１００Å以下であることがより好ましい。
【００２７】
また本発明では、前記第１シールド層の膜厚は５×１０３Å以上で３μｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
上記した第１シールド層及び第２シールド層の膜厚の設定により、電気的絶縁性の向上を図ることができると共に放熱性及び第２シールド層の軟磁気特性の向上を図ることが可能である。
【００３８】
上記した本発明において好ましい磁性材料はいずれも比抵抗が非常に高く、例えば組成比によっては前記比抵抗を１０４μΩ・ｃｍ程度にまで大きくできる。従って上記した磁性材料を第２シールド層として用いれば、電気的絶縁性の向上を効果的に図ることが可能である。それと共に第２シールド層は第１シールド層との強磁性結合によりその軟磁気特性は向上し、前記第２シールド層を第１シールド層と共にシールド層として機能させることができる。なお本発明では、前記第２シールド層は上記した磁性材料に限られず、比抵抗が高い磁性材料であればいずれの磁性材料で形成されてもよい。
また、本発明は磁気検出素子と、前記磁気検出素子の上下にギャップ層を介して形成されたシールド層とを有する薄膜磁気ヘッドの製造方法において、
前記ギャップ層の下側のシールド層を形成するときには、Ｆｅから成るターゲットと、Ｆｅの酸化物から成るターゲットと元素Ｍの酸化物から成るターゲットをスパッタし、このときＦｅのターゲットに対する供給電力をＦｅ酸化物及び元素Ｍの酸化物のターゲットに対する供給電力に比べて大きくする工程と、
徐々に、Ｆｅ酸化物及び元素Ｍ（元素Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素）の酸化物のターゲットに対する供給電力を大きくしていき、磁気検出素子と近い位置における下部シールド層の酸素含有量を大きくする工程を有し、
前記ギャップ層の上側のシールド層を形成するときには、Ｆｅ酸化物及び元素Ｍの酸化物のターゲットに対する供給電力をＦｅのターゲットに対する供給電力より大きくする工程と、
徐々に、Ｆｅで形成されたターゲットの供給電力を徐々に上げていき、Ｆｅ組成比を大きくしていく工程を有することを特徴とするものである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明における第１実施形態の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【００４０】
図１に示す薄膜磁気ヘッドは、浮上式ヘッドを構成するスライダのトレーリング側端面に形成されたものであり、この薄膜磁気ヘッドは外部信号を読み取る再生ヘッド（ＭＲヘッド）である。
【００４１】
本発明では前記再生ヘッドの上に記録用のインダクティブヘッドが形成されていてもよい。前記インダクティブヘッドはコア層とコイル層とで構成される。図１に示す符号２１は後述するように上部シールド層と呼ばれる層であるが、前記上部シールド層２１は、前記インダクティブヘッドを構成する下部コア層と兼用されてもよい。あるいは前記下部コア層は前記上部シールド層２１とは別に形成されてもよい。上部シールド層２１と下部コア層が別々に形成されるときには、前記上部シールド層２１と下部コア層間に絶縁層が形成される。
【００４２】
図１に示す符号１０は下部第１シールド層である。下部第１シールド層１０は、ＮｉＦｅ合金（パーマロイ）、ＦｅＡｌＳｉ合金（センダスト）、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金などの磁性材料で形成される。
【００４３】
シールドとして良好に機能させるには、高透磁率、高飽和磁束密度、低保磁力などの良好な軟磁気特性を持つことが重要であるが、上記した磁性材料はいずれもこれら軟磁気特性を有するものとなっている。前記下部第１シールド層１０は、透磁率が５００であることが好ましい。また前記下部第１シールド層１０の比抵抗は数十μΩ・ｃｍ程度と非常に低い。
【００４４】
次に前記下部第１シールド層１０の上には下部第２シールド層１２が形成される。前記下部第２シールド層１２は下部第１シールド層１０よりも比抵抗の高い磁性材料で形成される。
【００４５】
次に前記下部第２シールド層１２の上には下部ギャップ層１３が形成される。前記下部ギャップ層１３は、Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの一般的な絶縁材料で形成される。
【００４６】
次に前記下部ギャップ層１３の上面には磁気検出素子１４が形成される。この実施形態では、磁気検出素子１４は図面中央に形成された多層膜１５と、その両側（図示Ｘ方向）に形成されたハードバイアス層１６と電極層１７とからなる。前記多層膜１５の部分は巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ構造や異方性磁気抵抗効果を利用したＡＭＲ構造、トンネル型磁気抵抗効果を利用したＴＭＲ構造などで形成される。なお前記多層膜１５の具体的構造については後で詳述することとする。
【００４７】
次に前記磁気検出素子１４の上には、下部ギャップ層１３と同じくＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成された上部ギャップ層１８が形成されている。
【００４８】
次に前記上部ギャップ層１８の上には、上部第２シールド層１９が形成されている。前記上部第２シールド層１９は、その上に形成される上部第１シールド層１１よりも比抵抗の高い磁性材料で形成される。
【００４９】
前記上部第１シールド層１１は、下部第１シールド層１０と同じくＮｉＦｅ合金（パーマロイ）、ＦｅＡｌＳｉ合金（センダスト）、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金などの磁性材料で形成される。
【００５０】
次に本発明における薄膜磁気ヘッドを構成する第２シールド層１２、１９の機能について以下に説明する。図１に示すように本発明では、磁気検出素子１４の下に下部ギャップ層１３を介して形成された下部シールド層２０は、下部第１シールド層１０と下部第２シールド層１２の２層構造で形成されている。
【００５１】
同様に、磁気検出素子１４の上に上部ギャップ層１８を介して形成された上部シールド層２１は、上部第１シールド層１１と上部第２シールド層１９の２層構造で形成される。
【００５２】
そして下部第２シールド層１２は下部第１シールド層１０よりも比抵抗の高い磁性材料で形成され、同様に上部第２シールド層１９は上部第１シールド層１１よりも比抵抗の高い磁性材料で形成されている。
【００５３】
今後、高記録密度化が進むと、磁気検出素子１４、下部ギャップ層１３及び上部ギャップ層１８の総合膜厚で決定されるギャップ長Ｇ１を狭くする必要性があり、記録密度が４０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２から７０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２になると、前記ギャップ長Ｇｌを例えば６００Å以下で形成しなければならなくなる。
【００５４】
このように狭ギャップ化が進むと、下部ギャップ層１３及び上部ギャップ層１８を益々薄く形成する必要性があり、これによって前記ギャップ層１３、１８とシールド層２０、２１間の電気的な絶縁性の低下が問題となるが、本発明では、前記シールド層２０、２１に、前記ギャップ層１３、１８と対向する側に比抵抗の高い第２シールド層１２、１９を設けたことで、この第２シールド層１２、１９もギャップ層１３、１８とともに高い電気的な絶縁性を有する層となっている。
【００５５】
従って図１に示す電極層１７から多層膜１５に流れる際のセンス電流が、磁気検出素子１４とシールド層２０、２１間を短絡して分流ロスが発生する可能性を低減させることができる。
【００５６】
しかも図１に示す第２シールド層１２、１９は磁性材料で形成されており、この第２シールド層１２、１９も第１シールド層１０、１１とともにシールド層として機能するものである。
【００５７】
前記第２シールド層１２、１９を構成する具体的な磁性材料については後で詳述することとするが、前記第２シールド層１２、１９は、第１シールド層１０、１１よりも高い比抵抗を有することが必須条件であり、それ以外の特性、例えば透磁率などの軟磁気特性については、第２シールド層１２、１９が単体で形成されたとき、第１シールド層１０、１１より悪くてもよい。
【００５８】
図１のように本発明では前記第１シールド層１０，１１と第２シールド層１２、１９とが直接接合されることが好ましく、これにより前記第１シールド層１０，１１と第２シールド層１２、１９間には強磁性結合が発生する。
【００５９】
この強磁性結合によって前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性が単体では悪くても、前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性は、第１シールド層１０，１１の軟磁気特性に引きずられて、前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性を向上させることが可能である。
【００６０】
従って本発明では、前記第２シールド層１２、１９は、ギャップ層１３、１８とともに電気的絶縁を確保するための層として機能すると共に、第１シールド層１０，１１とともにシールド機能をも発揮する層となっている。
【００６１】
次に第１シールド層１０，１１及び第２シールド層１２、１９の膜厚などについて説明する。
【００６２】
まず本発明では、前記第２シールド層１２、１９と前記第２シールド層１２、１９に隣接するギャップ層１３、１８との総合膜厚ｔ５、ｔ６は１００Å以上で５００Å以下であることが好ましい。
【００６３】
本発明では、高記録密度化における狭ギャップ化により、前記ギャップ層１３、１８の膜厚が薄くなっても、前記第２シールド層１２、１９と前記ギャップ層１３、１８との総合膜厚ｔ５、ｔ６を上記数値範囲内に設定すれば、電気的絶縁性を従来に比べて向上させることができる。
【００６４】
なお前記総合膜厚ｔ５、ｔ６が５００Åよりも大きくなると電気的な絶縁性をさらに向上させることができるが、逆に放熱性が低下しやすくなり好ましくない。
【００６５】
放熱性は、ギャップ層１３、１８及び第２シールド層１２、１９の熱伝導率に左右される。熱伝導率が高ければ放熱性は良好であるが、前記熱伝導率が低いと放熱性は低下する。
【００６６】
ギャップ層１３、１８には、一般的にＡｌ２Ｏ３などが使用されるが、Ａｌ２Ｏ３などの熱伝導率はさほど良くはない。また第２シールド層１２、１９に用いられる磁性材料は、後で説明するように、例えばＦｅＭＯ合金などであるが、これら磁性材料は、アモルファス相の中に微結晶相が混在する膜構成となっている。
【００６７】
熱伝導率の向上には結晶性が良好であることが好ましいが、このようにアモルファス相が混在していると熱伝導率は低下しやすい。従ってギャップ層１３、１８及び第２シールド層１２、１９は、さほど熱伝導率は良くなく、従ってギャップ層１３、１８及び第２シールド層１２、１９の総合膜厚ｔ５、ｔ６を厚くすると放熱性の低下が懸念される。したがって本発明では、前記総合膜厚ｔ５、ｔ６を５００Å以下に設定している。
【００６８】
また本発明では、前記総合膜厚ｔ５、ｔ６を１００Å以上で２００Å以下にすることができ、これにより記録密度が４０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２から７０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２の狭ギャップ化に適切に対応可能な薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【００６９】
次に、前記第２シールド層１２、１９の膜厚ｔ１、ｔ２は２０Å以上で２００Å以下であることが好ましい。
【００７０】
前記第２シールド層１２、１９の膜厚ｔ１、ｔ２が２０Åよりも小さくなると、第２シールド層１２，１９の電気的な絶縁機能が急激に低下して磁気検出素子１４と第１シールド層１０、１１間の電気的絶縁性を良好に確保することができなくなる。
【００７１】
一方、第２シールド層１２、１９の膜厚ｔ１、ｔ２が、２００Åよりも大きくなると、第２シールド層１２、１９の電気的な絶縁機能は良好であるが、薄膜磁気ヘッドの放熱性の悪化や、さらには前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性の低下によりシールド機能が低下して好ましくない。
【００７２】
前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性は、第１シールド層１０、１１間との強磁性結合により向上するが、第２シールド層１２、１９が上記膜厚ｔ１、ｔ２よりも厚く形成されると、前記第２シールド層１２、１９全体の軟磁気特性を向上させることが困難になり、したがって第２シールド層１２、１９全体を適切にシールドとして機能させることができなくなる。
【００７３】
よって本発明では前記第２シールド層１２、１９の膜厚ｔ１、ｔ２を２０Å以上で２００Å以下に設定した。
【００７４】
なお前記第２シールド層１２、１９の膜厚ｔ１、ｔ２は２０Å以上で１００Å以下であることがより好ましい。かかる場合、特に第２シールド層１２、１９とギャップ層１３、１８との総合膜厚ｔ５、ｔ６を１００Å以上で２００Å以下に適切に設定することが可能になる。
【００７５】
次に前記第１シールド層１０、１１の膜厚ｔ３、ｔ４は５×１０３Å以上で３μｍ以下であることが好ましい。
【００７６】
前記第１シールド層１０、１１の膜厚ｔ３、ｔ４が５×１０３Åよりも小さいと前記第１シールド層１０、１１のシールド機能が低下して好ましくない。
【００７７】
一方、シールド機能を向上させるには前記第１シールド層１０、１１の膜厚ｔ３、ｔ４は厚いことが好ましいが、前記第１シールド層１０、１１の膜厚ｔ３、ｔ４が３μｍよりも大きくなると、表面粗さが大きくなり、前記第１シールド層１０、１１の上に形成される各層の形成が困難となり好ましくない。
【００７８】
よって本発明では前記第１シールド層１０、１１の膜厚ｔ３、ｔ４を５×１０３以上で３μｍ以下に設定した。
【００７９】
次に本発明では、（第２シールド層１２、１９の膜厚ｔ１、ｔ２）／（第１シールド層１０、１１の膜厚と第２シールド層１２、１９の総合膜厚）は、６．５×１０−４〜４×１０−２であることが好ましい。これによって第２シールド層１２、１９の電気的な絶縁性の向上を図ることができると共に、放熱性の向上及び第２シールド層１２、１９の軟磁気特性の向上を図ることが可能である。
【００８０】
次に第２シールド層１２、１９の材質について以下に説明する。
本発明では、前記第２シールド層１２、１９は酸化物磁性材料で形成されることが好ましい。具体的には以下の磁性材料で形成されることが好ましい。
【００８１】
（１）Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトあるいはＮｉ−Ｚｎ系フェライト
これら磁性材料は比抵抗が高いので電気的絶縁性を向上させることができると共に、第１シールド層１０、１１と第２シールド層１２、１９との強磁性結合により、前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性を適切に向上させることができ、前記第２シールド層１２、１９を第１シールド層１０，１１とともにシールド層として機能させることができる。
【００８２】
（２）組成式は、ＦｅａＭｂＯｃ（元素Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素）で示され、組成比ａ、ｂ、ｃは原子％で、５０≦ａ≦７０、５≦ｂ≦３０、１０≦ｃ≦３０、ａ＋ｂ＋ｃ＝１００なる関係を満足する。
【００８３】
上記組成比で形成されたＦｅＭＯ合金であれば比抵抗を４００〜２×１０５μΩｃｍにできる。
【００８４】
（３）組成式が、（Ｃｏ１−ｇＴｇ）ｘＭｙＬｚＯｗ
ただし、ＴはＦｅ，Ｎｉのうちどちらか一方あるいは両方を含む元素であり、Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素であり、Ｌは、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｐｄから選ばれる１種あるいは２種以上の元素であり、組成比を示すｇは、０≦ｇ≦０．７、ｘ，ｙ，ｚ，ｗは原子％で、３≦ｙ≦３０、０≦ｚ≦２０、７≦ｗ≦４０、２０≦ｙ＋ｚ＋ｗ≦６０の関係を満足し、残部はｘである。
【００８５】
上記組成比で形成された（ＣｏＴ）ＭＬＯ合金であれば、比抵抗を数千μΩｃｍにできる。
【００８６】
あるいは前記第２シールド層１２、１９は酸化物磁性材料ではなく以下の磁性材料で形成されてもよい。
【００８７】
（４）組成式は、ＦｅｄＭｅＮｆ（元素Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素）で示され、組成比ｄ、ｅ、ｆは原子％で、６０≦ｄ≦８０、１０≦ｅ≦１５、５≦ｆ≦３０、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００となる関係を満足する。
【００８８】
上記組成比で形成されたＦｅＭＮ合金であれば比抵抗を４００〜２×１０５μΩｃｍにできる。
【００８９】
上記した（２）〜（４）の磁性膜は、いずれも元素Ｍの酸化物や窒化物を多量に含むアモルファス相に、Ｆｅを主体とする微結晶相、あるいは元素ＴとＣｏとを主体とする微結晶相が混在した膜構造を有し、前記アモルファス相の部分が高い比抵抗を有しているものと考えられる。
【００９０】
なお本発明では、前記第２シールド層１２及び１９が、上記した磁性材料以外の材質で形成されてもかまわない。前記第２シールド層１２及び１９の比抵抗は具体的には１０００μΩ・ｃｍ以上であることが好ましいので、そのような比抵抗を有する磁性材料を選択して前記第２シールド層１２及び１９に使用することが好ましい。
【００９１】
次に前記第２シールド層１２及び１９の特性について以下に説明する。
前記第２シールド層１２及び１９は、比抵抗が１０００μΩ・ｃｍ以上であることが好ましい。より好ましくは１０４μΩ・ｃｍ以上である。この程度の比抵抗を有することで、前記第２シールド層１２及び１９の電気的な絶縁機能を向上させることができ、今後の狭ギャップ化においても電気的絶縁性に優れた薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【００９２】
また前記第２シールド層１２及び１９の透磁率μは、２００以上であることが好ましい。なおこの数値は、第２シールド層１２及び１９が第１シールド層１０、１１と重ねられた状態での値である。
【００９３】
すなわち第２シールド層１２及び１９が単体で形成されたときの、前記第２シールド層１２及び１９の透磁率μは上記の下限値よりも低くてもよいが、前記第１シールド層１０、１１と重ねられることで前記第１シールド層１０、１１との間に働く強磁性結合によって前記第２シールド層１２及び１９の透磁率を２００〜２０００程度にまで向上させることが可能になるのである。
【００９４】
第１シールド層１０、１１と重ねられた状態での前記第２シールド層１２及び１９の透磁率を２００以上に向上させることができることで、前記第２シールド層１２及び１９のシールド機能を適切に向上させることが可能である。
【００９５】
次に、前記下部ギャップ層１３及び上部ギャップ層１８の好ましい材質について説明する。
【００９６】
上記したように前記下部ギャップ層１３及び上部ギャップ層１８はＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの一般的な絶縁材料で形成されるが、これら絶縁材料は、熱伝導率がさほど良くはないので、前記ギャップ層１３、１８を絶縁性に優れ且つ熱伝導率が良好な絶縁材料で形成することが好ましい。前記ギャップ層１３、１８の熱伝導率の向上は、放熱性を良好にできる点で好ましい。
【００９７】
具体的には前記ギャップ層１３、１８をＡｌＮ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｎ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ、ＳｉＣ，ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン），ＢＮ，ＭｇＯ，ＳｉＡｌＯＮ，ＡｌＯＮ，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＣＯ，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＳｉＣＯＮのいずれか１種または２種以上の絶縁材料で形成することが好ましい。これら絶縁材料は、いずれも従来からギャップ層として使用されているＡｌ２Ｏ３などの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有している。
【００９８】
次に第２シールド層１２及び１９の製造方法について説明する。
本発明では前記第２シールド層１２及び１９をスパッタ法で形成することが好ましい。スパッタ装置には、ＲＦ２極スパッタ装置、ＲＦ３極スパッタ装置、イオンビームスパッタ装置、または対向ターゲット式スパッタ装置などの既存の装置の使用が可能である。前記第２シールド層１２及び１９をスパッタ法により形成することで、第１シールド層１０、１１に比べて薄く形成される第２シールド層１２及び１９を上記した膜厚ｔ１、ｔ２の範囲内で適切に形成することができる。
【００９９】
またスパッタ法以外に、前記第２シールド層１２及び１９を蒸着法やＭＢＥ（モレキュラー−ビーム−エピタキシー）法あるいはＩＣＢ（イオン−クラスター−ビーム）法などで形成することも可能である。
【０１００】
上記したスパッタ法では、上記した組成から成る例えばＦｅＭＯターゲットを用いて成膜を行う。かかる場合、第２シールド層１２、１９全体はほぼ均一な組成で形成されることになる。
【０１０１】
一方、例えばターゲットを複数用意して前記第２シールド層１２、１９を形成することも可能である。例えば、Ｆｅから成るターゲット、Ｆｅの酸化物から成るターゲット、および元素Ｍの酸化物から成るターゲットを用意する。
【０１０２】
これら各ターゲットに与えられる供給電力を変化させず一定にしてスパッタ成膜する場合には、前記第２シールド層１２、１９はほぼ均一な組成で形成されることになる。
【０１０３】
しかしこれら３つのターゲットに対する供給電力を変えながらスパッタ成膜することもできる。上部第２シールド層１９をスパッタ成膜する際、例えば成膜初期段階では、Ｆｅ酸化物から成るターゲットと元素Ｍの酸化物から成るターゲットに対する供給電力を大きくしておき、成膜初期段階での膜中に含まれる酸素含有量を多くする。これにより成膜初期段階での上部第２シールド層１９の比抵抗を十分に大きくすることができる。その後、徐々にＦｅターゲットの供給電力を上げていく。これにより上部第２シールド層１９に含まれる酸素含有量は、磁気検出素子１４から離れるにしたがって徐々に低下していくものの、逆にＦｅ量は多くなっていく。
【０１０４】
このように複数のターゲットを用いてスパッタ成膜する際に各ターゲットに与えられる供給電力を変化させることで、磁気検出素子１４から離れるにしたがって、第２シールド層１２、１９に含まれる酸素含有量が徐々に変化する、いわゆる組成変調を起させることもできる。
【０１０５】
前記第２シールド層１２、１９の電気的絶縁性は、特に下部ギャップ層１３の下面側、および上部ギャップ層１８の上面側で必要になるから、磁気検出素子１４に近づくにつれて第２シールド層１２、１９の酸素含有量を徐々に大きくしていけば、前記第２シールド層１２、１９の比抵抗を磁気検出素子１４に近づくにつれて大きくすることができ、これにより前記ギャップ層１３、１８と第２シールド層１２、１９とにおける電気的絶縁性を効果的に向上させることができると共に、前記第２シールド層１２、１９のＦｅ含有量を、磁気検出素子１４から離れるにしたがって徐々に大きくすることができるので、前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性を第１シールド層１０、１１に対向する側で良好にできる。第２シールド層１２、１９の軟磁気特性は第１シールド層１０、１１と強磁性結合することで前記第１シールド層１０、１１の軟磁気特性に引きずられて向上するが、前記第２シールド層１２、１９の成膜段階において、前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性を、第１シールド層１０、１１と対向する側で良好にしておけば、第１シールド層１０、１１との強磁性結合によって、前記第２シールド層１２、１９の軟磁気特性は、前記第１シールド層１０、１１の軟磁気特性に引きずられやすくなって前記第２シールド層１２、１９全体の軟磁気特性を良好に向上させることができる。
【０１０６】
またＦｅ量が増えることで膜中の微結晶相が増えて、一方アモルファス相は減少していくものと考えられる。したがって磁気検出素子１４から離れるにしたがって第２シールド層１２、１９内のＦｅ含有量を多くしていけば前記第２シールド層１２、１９の放熱性を向上させることができると考えられる。
【０１０７】
次に本発明における他の薄膜磁気ヘッドの実施形態について以下に説明する。なお図１と同じ符号が付けられている層は図１と同じ層を示している。
【０１０８】
図２における第２実施形態は図１と下部シールド層２０の構成が異なるのみで、それ以外の構成は図１と同じである。
【０１０９】
すなわち図１では前記下部シールド層２０は下部第１シールド層１０と前記下部第１シールド層１０よりも比抵抗の高い下部第２シールド層１２の２層構造であるのに対し、図２における下部シールド層は、図１における下部第１シールド層１０の１層構造である。
【０１１０】
一方、図２における上部シールド層２１は図１と同様に、上部第１シールド層１１と前記上部第１シールド層１１よりも比抵抗の高い上部第２シールド層１９の２層構造で構成されている。
【０１１１】
図２に示す実施形態では、磁気検出素子１４を構成する電極層１７が、上部シールド層２１に上部ギャップ層１８を介して対向している。したがってこの実施形態の場合、特に電気的絶縁性は、電極層１７と上部シールド層２１間で適切に確保することが好ましい。
【０１１２】
従って図２に示すように、上部シールド層２１を２層構造とし、電極層１７上を上部ギャップ層１８と上部第２シールド層１９の２層構成で電気的絶縁性を確保するようにすることが好ましい。
【０１１３】
なお前記電極層１７がハードバイアス層１６の下に形成されるときは、下部シールド層２０を図１のように２層構造にすることが好ましいことは言うまでもない。
【０１１４】
次に図３は本発明における第３実施形態の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１１５】
この実施形態では、図２と異なり下部シールド層２０のみが２層構造となっている。
【０１１６】
前記下部シールド層２０を構成する下部第２シールド層１２に上記した（２）〜（４）に示すＦｅＭＯ系やＦｅＭＮ系などの磁性材料、あるいはＣｏＭＮ系の磁性材料を使用する場合には、成膜後に熱処理を施す必要がある。熱処理で微結晶相を析出させるためである。前記熱処理の温度は例えば４００度以上と非常に高温である。
【０１１７】
従って、上部シールド層側を２層構造にし、上部第２シールド層１９に上記の磁性材料を使用した場合には、熱処理によって、その下に形成されている磁気検出素子１４に多大な悪影響を与えることが懸念される。
【０１１８】
このため特に高温の熱処理を必要とする磁性材料を第２シールド層として使用する場合には、下部シールド層２０側のみを２層構造にし、上記した熱処理を施した後に、前記磁気検出素子１４を形成することが好ましい。
【０１１９】
ただし、例えばＣｏＭＯ系などの磁性材料は２００度前後の熱処理を行えばよいので、このようにさほど高くない熱処理温度で処理が可能な磁性材料を使用する場合には、図１や図２のように上部シールド層２１側を２層構造にしてもよい。
【０１２０】
次に図４は本発明における薄膜磁気ヘッドの第４実施形態における構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。なお図１と同じ符号が付けられている層は図１と同じ層を示している。
【０１２１】
図４における実施形態では、下部シールド層２２及び上部シールド層２３は１層構造である。したがって構造上、従来（図８を参照のこと）と変わるところはない。
【０１２２】
しかしこの実施形態では以下の点で従来とは異なっている。すなわち前記下部シールド層２２及び上部シールド層２３には、磁気検出素子１４側に、前記磁気検出素子１４と逆面側に比べて比抵抗が高い領域が設けられているのである。
【０１２３】
このように前記シールド層２２、２３の磁気検出素子１４側の比抵抗を、磁気検出素子１４と逆面側の比抵抗に比べて高くする方法は、例えば上記したスパッタ方法を用い、前記シールド層２２、２３に組成変調を起させることで達成することができる。
【０１２４】
例えば前記シールド層２２、２３を上記した（２）のＦｅＭＯ合金で形成するとする。このとき例えばＦｅから成るターゲットと、Ｆｅの酸化物から成るターゲットと元素Ｍの酸化物から成るターゲットの３つを用意する。
【０１２５】
そして下部シールド層２２をスパッタ成膜する場合、まず前記下部シールド層２２を５×１０３Å以上で３μｍ以下の範囲までスパッタ成膜する段階では、Ｆｅから成るターゲットの供給電力を、Ｆｅ酸化物及び元素Ｍの酸化物のターゲットに対する供給電力に比べて大きくし、前記下部シールド層２２のＦｅ含有量を大きくする。この領域では酸素含有量が低いことで比抵抗はさほど高くなく一方、Ｆｅ含有量が大きいことで軟磁気特性に優れた領域となっている。
【０１２６】
またＦｅ含有量が大きいことでこの領域内の微結晶相は多く、一方アモルファス相は少ないと考えられるので放熱性にも優れていると考えられる。
【０１２７】
次に徐々に、Ｆｅ酸化物及び元素Ｍの酸化物のターゲットに対する供給電力を大きくしていき、磁気検出素子１４と近い位置における下部シールド層２２の酸素含有量を大きくして比抵抗を向上させていく。この比抵抗の高い領域でのＦｅＭＯの組成比は上記した（２）に示す組成比の範囲内である。また（２）の組成比で形成された領域の膜厚を、２０Å以上で２００Å以下の範囲内に調整する。
【０１２８】
一方、上部シールド層２３をスパッタ成膜するときは、まず成膜の初期段階では、Ｆｅ酸化物及び元素Ｍの酸化物のターゲットに対する供給電力を大きくしておき、磁気検出素子１４に近い位置における上部シールド層２３の酸素含有量を大きくして比抵抗を向上させておく。この比抵抗の高い領域でのＦｅＭＯの組成比は上記した（２）に示す組成比の範囲内である。また（２）の組成比で形成された領域の膜厚を、２０Å以上で２００Å以下の範囲内に調整する。
【０１２９】
次にＦｅで形成されたターゲットの供給電力を徐々に上げていき、前記上部シールド層２３の残りの膜厚（５×１０３〜３μｍÅ以下）内でのＦｅ組成比を大きくして、前記上部シールド層２３の軟磁気特性を向上させる。またＦｅ含有量が大きいことでこの領域内の微結晶相は多く、一方アモルファス相は少ないと考えられるのでこの領域での放熱性は優れていると考えられる。
【０１３０】
上記のようにして形成された下部シールド層２２及び上部シールド層２３であれば、磁気検出素子１４に近い側に比抵抗の大きい領域が形成されているから、この領域とギャップ層１３、１８とで薄膜磁気ヘッドの電気的な絶縁性を向上させることができると共に、磁気検出素子１４から遠ざかるにつれて下部シールド層２２及び上部シールド層２３の軟磁気特性は向上しているので、前記シールド層２２、２３のシールド機能を効果的に確保することができる。また前記磁気検出素子１４から遠い側の領域では、膜中に微結晶相が多く占め、放熱性も高いものと考えられる。
【０１３１】
なお前記下部シールド層２２及び上部シールド層２３を上記した（１）（３）（４）に示す磁性材料で形成できることは言うまでもないが、上記した（４）で示すＦｅＭＮ合金の場合は、元素Ｎの組成比を適切に調整しながら、磁気検出素子１４に近い側に、磁気検出素子１４の逆面側に比べて比抵抗の高い領域を設けるようにする。
【０１３２】
また図４のように単層で形成され、且つ組成変調を起して磁気検出素子１４に近い側に比抵抗の高い領域が設けられたシールド層は、少なくとも上部シールド層２３及び下部シールド層２２のどちらか一方に形成されていればよい。
【０１３３】
なお図４では下部シールド層２２及び上部シールド層２３全体がスパッタ成膜されることになるが、図１、２では、下部第２シールド層１２及び上部第２シールド層１９がスパッタ成膜され、下部第１シールド層１０及び上部第１シールド層１１はスパッタ成膜されてもよいし、あるいはメッキ形成されてもよい。
【０１３４】
次に磁気検出素子１４を構成する多層膜１５の構成について説明する。
図５は、本発明の一実施形態の磁気検出素子１４の構成を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１３５】
図５に示す磁気検出素子１４はシングルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれる構造である。
【０１３６】
図５に示す多層膜１５は下から反強磁性層３０、固定磁性層３１、非磁性導電層３２、フリー磁性層３３の順で形成されている。
【０１３７】
前記反強磁性層３０は例えばＰｔＭｎ合金などで形成される。またこの実施形態では前記固定磁性層３１が、磁性層３４／非磁性中間層３５／磁性層３６の膜構成で形成された積層フェリ構造となっている。前記磁性層３４は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏなどの磁性材料で形成される。また非磁性中間層３５は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の非磁性材料で形成される。
【０１３８】
積層フェリ構造では、磁性層３４と磁性層３６の磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）が互いに異なるように調整され、磁性層３４の磁化は例えば図示Ｙ方向と逆方向に磁化され、反強磁性層３０との間で発生する交換結合磁界によってピン止めされると、もう一方の磁性層３６の磁化は、磁性層３４との間で発生するＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって、図示Ｙ方向を向き前記磁性層３４の磁化と反平行状態になってピン止めされる。
【０１３９】
またこの実施形態ではフリー磁性層３３も固定磁性層３１と同じように積層フェリ構造となっている。前記フリー磁性層３３は例えば磁性層３７／非磁性中間層３８／磁性層３９の３層構造である。
【０１４０】
前記磁性層３７及び３９は互いに異なる磁気モーメントを有している。図５に示すように前記磁性層３７のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側にはＣｏＰｔなどで形成されたハードバイアス層４０が形成され、前記ハードバイアス層４０からの縦バイアス磁界の影響を受けて前記磁性層３７の磁化が図示Ｘ方向と逆方向に向くと、前記磁性層３９の磁化は、前記磁性層３７との間で発生するＲＫＫＹ相互作用における交換結合磁界によって図示Ｘ方向を向き、前記磁性層３７の磁化と反平行状態にされる。
【０１４１】
図５に示すように、前記ハードバイアス層４０の下には例えばＣｒなどで形成された配向膜４１が形成されており、また前記ハードバイアス層４０の上にはＷ（タングステン）やＣｕなどで形成された電極層４２が形成されている。
【０１４２】
なおこの図５に示す磁気検出素子１４では、多層膜１５の順番が下から反強磁性層３０、固定磁性層３１、非磁性中間層３２、およびフリー磁性層３３となっているが、これが逆の順番であってもよい。
【０１４３】
また固定磁性層３１及び／またはフリー磁性層３３は積層フェリ構造である必要はなく、例えば磁性材料の単層構造あるいは多層構造であってもよい。
【０１４４】
また電極層４２は、ハードバイアス層４０の上に形成されているが、前記多層膜１５の両側に下から電極層４２、ハードバイアス層４０の順に積層形成されていてもよい。
【０１４５】
図６は本発明における別の実施形態の磁気検出素子１４の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１４６】
図６に示す磁気検出素子１４の構造はトンネル型磁気抵抗効果型素子と呼ばれる構造である。図５との違いは、図５における非磁性導電層３２はＣｕなどの非磁性導電材料で形成されていたが、図６では固定磁性層３１とフリー磁性層３３との間にＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成された中間層４３が形成さている。
【０１４７】
また図６に示す磁気検出素子１４では、前記多層膜１５の上下に電極層４４、４４が形成されている。トンネル型磁気抵抗効果型素子では、２つの磁性層（ここでは固定磁性層３１とフリー磁性層３３）に電圧を印加すると、中間層４３を電流（トンネル電流）が流れ、トンネル効果が発揮される。
【０１４８】
前記トンネル型磁気抵抗効果型素子は、このトンネル効果の原理を利用して記録媒体からの洩れ磁界を検出するものである。
【０１４９】
この実施形態でも図５と同様に多層膜１５のトラック幅方向の両側にはハードバイアス層４０が形成されているが、前記ハードバイアス層４０と電極層４４間には絶縁層４５、４５が形成されており、前記絶縁層４５により前記電極層４４からのセンス電流が前記ハードバイアス層４０に分流しないようになっている。
【０１５０】
なお図６と同じ構造ではあって、中間層４３の部分が図５と同じ非磁性導電層３２で形成されたＣＰＰ型のスピンバルブ型薄膜素子というものがある。かかる磁気検出素子でも本発明を適用できる。
【０１５１】
なお図６のように多層膜１５の上下に電極層４４、４４が形成された実施形態では、図１のように下部シールド層２０及び上部シールド層２１の双方を２層構造にし、磁気検出素子１４と近い側に比抵抗の高い下部第２シールド層１２及び上部第２シールド層１９を設けることが電気的絶縁性を向上させる上で好ましい。
【０１５２】
図７は、本発明における他の実施形態の磁気検出素子１４の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１５３】
図７に示す実施形態では、フリー磁性層３３の上下に非磁性導電層３２、３２、固定磁性層３１、３１、および反強磁性層３０、３０が１層づつ形成された、いわゆるデュアルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれる構造である。
【０１５４】
この実施形態では、前記フリー磁性層３３は、ＣｏＦｅ合金やＣｏなどで形成された磁性層４６、４６、およびＮｉＦｅ合金などで形成された磁性層４７の３層構造である。前記磁性層４６は、前記非磁性導電層３２と前記磁性層４７間で金属元素が拡散することを防止するための拡散防止層であり、抵抗変化量（ΔＲ）及び抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を図ることができる。なお前記フリー磁性層３３は、図５と同じように積層フェリ構造で形成されていてもよい。
【０１５５】
この実施形態でも前記多層膜１５のトラック幅方向における両側には、下からＣｒなどの配向膜４１、ハードバイアス層４０、および電極層４２が形成されている。
【０１５６】
なお図７に示す多層膜１５を利用して、前記多層膜１５の上下に電極層４２、４２が形成されたＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ ｔｈｅ ｐｌａｎｅ）型のデュアル型スピンバルブ型薄膜素子においても本発明を適用でき、また多層膜１５の非磁性導電層３２を絶縁層の中間層４３に代えて前記多層膜１５の上下に電極層４２、４２が形成されたデュアル型のトンネル型磁気抵抗効果型素子においても本発明を適用できる。
【０１５７】
また図５ないし図７以外の磁気検出素子の構造としては、ＮｉＦｅ合金などで形成された磁気抵抗層（ＭＲ層）と、Ｔａなどで形成されたシャント層と、ＮｉＦｅ合金などで形成されたＳＡＬ層との３層で形成された異方性磁気抵抗効果を用いたＡＭＲ型磁気抵抗効果素子であってもよい。
【０１５８】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、磁気抵抗効果素子にギャップ層を介して形成され、少なくとも一方のシールド層の磁気検出素子側には、前記磁気検出素子と逆面側に比べて比抵抗が高い領域が設けられている。
【０１５９】
具体的な構造としては、前記シールド層は２層構造であり、前記磁気検出素子と対向する側の第２シールド層は、他方の第１シールド層に比べて比抵抗が高くなっている。
【０１６０】
従って電気的な絶縁は、前記ギャップ層と第２シールド層の双方の膜厚で確保することができるため、ギャップ層の膜厚が薄くなり狭ギャップ化が促進されても、従来より磁気検出素子と前記第１シールド層間の電気的な絶縁性を向上させることが可能である。
【０１６１】
また前記第２シールド層を、電気的な絶縁性を十分に確保できる程度の薄い膜厚で形成すれば、高記録密度化に伴って電流密度が増大することで前記磁気検出素子の素子温度が上昇してもその熱をギャップ層及び第２シールド層を介して適切に第１シールド層にまで逃すことができ、放熱性にも優れた薄膜磁気ヘッドを製造することが可能になる。
【０１６２】
また前記第２シールド層は、第１シールド層より比抵抗が高い磁性材料で形成されており、軟磁気特性に優れる第１シールド層との強磁性結合により、前記第２シールド層の軟磁気特性を向上させることができ、前記第２シールド層を第１シールド層とともにシールド層として適切に機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の薄膜磁気ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図２】本発明の第２実施形態の薄膜磁気ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図３】本発明の第３実施形態の薄膜磁気ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図４】本発明の第４実施形態の薄膜磁気ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図５】本発明の一実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図６】本発明の別の実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図７】本発明の別の実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図８】従来の薄膜磁気ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【符号の説明】
１０ 下部第１シールド層
１１ 上部第１シールド層
１２ 下部第２シールド層
１３ 下部ギャップ層
１４ 磁気検出素子
１５ 多層膜
１７ 電極層
１８ 上部ギャップ層
１９ 上部第２シールド層
２０、２２ 下部シールド層
２１、２３ 上部シールド層
Claims (13)
- 磁気検出素子と、前記磁気検出素子の上下にギャップ層を介して形成されたシールド層とを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、
少なくとも一方の前記シールド層は前記磁気検出素子と逆面側から前記磁気検出素子側にかけて酸素含有量又は窒素含有量が徐々に大きくなる領域を有することを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 - 前記シールド層は以下の磁性材料で形成される層を有する請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
組成式は、ＦｅａＭｂＯｃ（元素Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素）で示され、組成比ａ、ｂ、ｃは原子％で、５０≦ａ≦７０、５≦ｂ≦３０、１０≦ｃ≦３０、ａ＋ｂ＋ｃ＝１００なる関係を満足する。 - 前記シールド層は、以下の磁性材料で形成される層を有する請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
（Ｃｏ１−ｇＴｇ）ｘＭｙＬｚＯｗ
ただし、ＴはＦｅ，Ｎｉのうちどちらか一方あるいは両方を含む元素であり、Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素であり、Ｌは、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｐｄから選ばれる１種あるいは２種以上の元素であり、組成比を示すｇは、０≦ｇ≦０．７、ｘ，ｙ，ｚ，ｗは原子％で、３≦ｙ≦３０、０≦ｚ≦２０、７≦ｗ≦４０、２０≦ｙ＋ｚ＋ｗ≦６０の関係を満足し、残部はｘである。 - 前記シールド層は、以下の磁性材料で形成される層を有する請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
組成式は、ＦｅｄＭｅＮｆ（元素Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素）で示され、組成比d、ｅ、fは原子％で、６０≦ｄ≦８０、１０≦ｅ≦１５、５≦ｆ≦３０、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００となる関係を満足する。 - 前記シールド層は２層構造であり、前記磁気検出素子と対向する側の第２シールド層に前記磁気検出素子と逆面側から前記磁気検出素子にかけて酸素含有量又は窒素含有量が徐々に大きくなる領域が形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記第２シールド層が前記磁性材料によって形成されている請求項５記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記第１のシールド層と第２のシールド層は接して形成されている請求項５または６に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記第２シールド層と前記第２シールド層に隣接するギャップ層とを足した総合膜厚は、１００Å以上で５００Å以下である請求項５ないし７のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記総合膜厚は１００Å以上で２００Å以下である請求項８記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記第２シールド層の膜厚は２０Å以上で２００Å以下である請求項８または９記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記第２シールド層の膜厚は２０Å以上で１００Å以下である請求項１０記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記第１シールド層の膜厚は５×１０３Å以上で３μｍ以下である請求項５ないし１１のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
- 磁気検出素子と、前記磁気検出素子の上下にギャップ層を介して形成されたシールド層とを有する薄膜磁気ヘッドの製造方法において、
前記ギャップ層の下側のシールド層を形成するときには、Ｆｅから成るターゲットと、Ｆｅの酸化物から成るターゲットと元素Ｍ（元素Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ， Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素）の酸化物から成るターゲットをスパッタし、このときＦｅのターゲットに対する供給電力をＦｅ酸化物及び元素Ｍの酸化物のターゲットに対する供給電力に比べて大きくする工程と、
徐々に、Ｆｅ酸化物及び元素Ｍの酸化物のターゲットに対する供給電力を大きくしていき、磁気検出素子と近い位置における下部シールド層の酸素含有量を大きくする工程を有し、
前記ギャップ層の上側のシールド層を形成するときには、Ｆｅ酸化物及び元素Ｍの酸化物のターゲットに対する供給電力をＦｅのターゲットに対する供給電力より大きくする工程と、
徐々に、Ｆｅで形成されたターゲットの供給電力を徐々に上げていき、Ｆｅ組成比を大きくしていく工程を有することを特徴とする磁気検出素子の製造方法。
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