JP3659898B2 - 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3659898B2 JP3659898B2 JP2001109904A JP2001109904A JP3659898B2 JP 3659898 B2 JP3659898 B2 JP 3659898B2 JP 2001109904 A JP2001109904 A JP 2001109904A JP 2001109904 A JP2001109904 A JP 2001109904A JP 3659898 B2 JP3659898 B2 JP 3659898B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- film
- magnetic
- magnetization
- thin film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/31—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
- G11B5/3109—Details
- G11B5/313—Disposition of layers
- G11B5/3143—Disposition of layers including additional layers for improving the electromagnetic transducing properties of the basic structure, e.g. for flux coupling, guiding or shielding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
- G11B5/3909—Arrangements using a magnetic tunnel junction
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B2005/3996—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects large or giant magnetoresistive effects [GMR], e.g. as generated in spin-valve [SV] devices
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/10—Structure or manufacture of housings or shields for heads
- G11B5/11—Shielding of head against electric or magnetic fields
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/3967—Composite structural arrangements of transducers, e.g. inductive write and magnetoresistive read
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク装置などの磁気記録装置などで用いられる薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクなどの面記録密度の向上に伴って、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、磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子と記す。）を有する再生ヘッドと、誘導型磁気変換素子を有する記録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。ＭＲ素子は、信号磁界に感応して抵抗変化を示す単層または多層の磁気抵抗効果膜（以下、ＭＲ膜とする）を有しており、このＭＲ膜における抵抗変化に基づいて情報の読み出しを行うようになっている。ＭＲ膜としては、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ（Anisotropic Magnetoresistive）効果）を示すＡＭＲ膜や、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）効果）を示すＧＭＲ膜が知られている。
【０００３】
ここで、磁気媒体には、多数のデータ要素（１ビットの情報に対応する領域）が配列されてなるトラックラインが形成されており、そのデータ要素の間隔は極めて短い。そのため、薄膜磁気ヘッドのＭＲ膜は、あるデータ要素の情報を読み取っているときには、隣接する他のデータ要素の影響を受けないようにする必要がある。そこで、薄膜磁気ヘッドは、ＭＲ膜を、透磁率が高い磁性材料よりなる一対のシールド層で挟み込むようにしている。すなわち、不要な磁束（すなわち、隣接するデータ要素からの磁束）が主としてシールド層に流れ、ＭＲ膜には流れないようにすることにより、不要な磁界がＭＲ膜に及ばないようにしている。このような作用は、シールド作用と呼ばれる。この一対のシールド層の間隔は、トラックラインにおけるデータ要素の間隔にほぼ対応している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、近年のハードディスクなどにおける面記録密度の向上に伴って、トラックラインにおけるデータ要素の配列密度（すなわち、線密度）は高くなる傾向にあり、それに伴い、薄膜磁気ヘッドのシールド層の間隔をさらに狭くすることが求められている。このようにシールド層の間隔を狭くすると、シールド層とＭＲ膜とが接近して配置されることとなる。しかしながら、シールド層では、磁気媒体が発生する磁界を受けて、磁化の向きが不規則に変動することがある。そのため、シールド層とＭＲ膜とが接近して配置されると、ＭＲ膜が、シールド層における磁化の向きの変動の影響を受け、その結果、薄膜磁気ヘッドの出力が不安定になるという問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するため、シールド層を、強磁性層と反強磁性層との積層体により構成し、強磁性層と反強磁性層とに生じる交換結合を利用して、シールド層の磁化の向きを完全に固定することが提案されている（特開平９−２７４７１２号および米国特許第５，６２１，５９２号）。
【０００６】
しかしながら、このようにシールド層の磁化の向きを固定してしまうと、シールド層の透磁率が低下し、不要な磁束がシールド層に流れにくくなり、シールド作用が低下してしまう。このようにシールド層のシールド作用が低下すると、シールド層の間隔を狭くすることができず、高密度記録への対応ができなくなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高密度記録への対応を可能にしつつ、出力を安定させることができる薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による薄膜磁気ヘッドは、磁気変換機能を有する機能膜と、機能膜を挟み込むように設けられると共に、それぞれ絶縁性を有する第１のギャップ膜および第２のギャップ膜と、機能膜に不要な磁界の影響が及ばないようにするため、第１のギャップ膜および第２のギャップ膜をそれぞれ介して機能膜を挟み込む第１のシールド層および第２のシールド層とを備えると共に、第１のシールド層および第２のシールド層の少なくとも一方は、機能膜側から順に、磁化の向きが規制された内側層と、内側層の磁化の向きを規制する磁化安定化層と、磁化の向きが自由に変化しうる外側層とを有することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明による薄膜磁気ヘッドでは、第１のシールド層および第２のシールド層の少なくとも一方において、機能膜に近い側には、磁化の向きが規制された内側層が設けられている。すなわち、第１のシールド層および第２のシールド層の少なくとも一方において、機能膜の近傍における磁化の変化が起こりにくくなる。また、外側層においては、磁化の向きが自由に変化しうるため、この外側層に不要な磁束を流れさせることができる。すなわち、不要な磁界が機能膜に及ばないようにするシールド作用が十分に発揮される。
【００１０】
本発明による薄膜磁気ヘッドでは、内側層の厚さは、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、磁化安定化層は、反強磁性材料および硬磁性材料の少なくとも一方を含むことが好ましい。さらに、磁化安定化層と外側層との間に中間層を介在させてもよい。加えて、機能膜に、この機能膜の磁区を制御するためのバイアス磁界を印加する磁区制御膜をさらに備え、内側層の磁化の向きは、磁区制御膜が機能膜に印加するバイアス磁界に対し、ほぼ平行で同じ向き、または、ほぼ平行で反対向きであることが好ましい。また、機能膜は、非磁性層と、この非磁性層の一方の面に設けられた軟磁性層と、非磁性層の軟磁性層と反対側の面に設けられた強磁性層と、強磁性層の非磁性層とは反対側の面に設けられた反強磁性層とを備えるようにしてもよい。この場合、反強磁性層および強磁性層は、第１の温度に加熱されることにより交換結合を生じ、磁化安定化層および内側層は、第１の温度とは異なる第２の温度に加熱されることにより交換結合を生じることが好ましい。
【００１１】
本発明による他の薄膜磁気ヘッドは、磁気変換機能を有する機能膜と、機能膜を挟み込む第１の絶縁膜および第２の絶縁膜と、機能膜を第１の絶縁膜および第２の絶縁膜をそれぞれ介して挟み込む第１の磁性層および第２の磁性層とを備えると共に、第１の磁性層および第２の磁性層の少なくとも一方は、機能膜側から順に、内側層と外側層とを有し、内側層における一軸異方性磁界よりも、外側層における一軸異方性磁界の方が０に近くなるようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法は、磁気抵抗効果を有する機能膜と、不要な磁界の影響がこの機能膜に及ばないようにするための第１のシールド層および第２のシールド層とを備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、基体の上に、所定の絶縁層を介して第１のシールド層を形成するステップと、この第１のシールド層の上に、絶縁性を有する第１のギャップ膜を形成するステップと、この第１のギャップ膜の上に、機能膜を形成するステップと、この機能膜の上に、絶縁性を有する第２のギャップ膜を形成するステップと、この第２のギャップ膜の上に、第２のシールド層を形成するステップとを含むと共に、第１のシールド層を形成するステップおよび第２のシールド層を形成するステップの少なくとも一方において、第１のシールド層および第２のシールド層の少なくとも一方を、機能膜側から順に、磁化の向きが規制された内側層と、内側層の磁化の向きを規制する磁化安定化層と、磁化の向きが自由に変化しうる外側層とにより形成するようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法では、第１のシールド層および第２のシールド層の少なくとも一方が、機能膜側から順に、磁化の向きが規制された内側層と、内側層の磁化の向きを規制する磁化安定化層と、磁化の向きが自由に変化しうる外側層とを有する薄膜磁気ヘッドが製造される。
【００１４】
本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法では、磁化安定化層を、反強磁性材料および硬磁性材料の少なくとも一方により構成することが好ましい。また、内側層と磁化安定化層を、ほぼ同一の成膜方法を用いて連続的に成膜することが好ましい。さらに、磁化安定化層と外側層とを、互いに異なる成膜方法を用いて非連続的に成膜することが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
[第１の実施の形態]
＜磁気ヘッドスライダの構成＞
最初に、図１ないし図７を参照して、本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１の構造について説明する。
【００１６】
図１は、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１を備えた回転アーム８の構成を表すものである。この回転アーム８は、例えば、図示しないハードディスク装置などで用いられるものであり、薄膜磁気ヘッド１（図２）が形成されたスライダ２を有している。このスライダ２は、例えば、支軸８Ｂにより回転可能に支持された腕部８Ａの先端に搭載されている。この腕部８Ａは、例えば、図示しないボイスコイルモータの駆動力により回転するようになっており、これによりスライダ２がハードディスクなどの磁気媒体３の記録面（図１においては記録面の下面）に沿ってトラックラインを横切る方向Ｘに移動するようになっている。なお、磁気媒体３は、例えば、スライダ２がトラックラインを横切る方向Ｘに対してほぼ直交する方向Ｚに回転するようになっている。
【００１７】
図２は、図１に示したスライダ２の構成を表すものである。このスライダ２は、例えば、Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ（アルミナチタンカーバイド）よりなるブロック状の基体２Ｄを有している。この基体２Ｄは、例えば、ほぼ六面体形状を有しており、その一面が磁気媒体３（図１）の記録面に対して近接して対向するように配置されている。なお、磁気媒体３とスライダ２とが対向する方向Ｙは、上述した方向Ｘおよび方向Ｚに対して直交している。磁気媒体３の記録面と対向する面はエアベアリング面（ＡＢＳ）２Ｅと呼ばれ、所定形状のスライダレール２Ａが形成されている。基体２Ｄのエアベアリング面２Ｅに対する一側面（図２においては左側の側面）には、薄膜磁気ヘッド１が設けられている。
【００１８】
図３は、薄膜磁気ヘッド１の構成を分解して表すものである。また、図４は、図３に示した矢印ＩＶ方向から見た平面構造を表し、図５は、図４に示したＶ−Ｖ線に沿った矢視方向の断面構造を表している。また、図６は、図４に示したＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視方向の断面構造を表している。この薄膜磁気ヘッド１は、磁気媒体３に記録された磁気情報を再生する再生ヘッド部１Ａと、磁気媒体３に磁気情報を記録する記録ヘッド部１Ｂとが一体に構成されたものである。
【００１９】
図３および図５に示したように、再生ヘッド部１Ａは、基体２Ｄの上に、絶縁層１１，第１シールド層１２，第１ギャップ膜１３，第２ギャップ膜１４，第２シールド層１５および絶縁層１６がこの順に積層された構造を有している。絶縁層１１は、例えば、積層方向の厚さ（以下、単に厚さと記す）が２μｍ〜１０μｍであり、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）により構成されている。
【００２０】
第１シールド層１２および第２シールド層１５は、例えば、厚さがそれぞれ１μｍ〜３μｍであり、それぞれ３層構造を有している。これら第１シールド層１２および第２シールド層１５は、ＭＲ膜２０に不要な磁界の影響が及ばないようにするためのものである。ここで、第１シールド層１２および第２シールド層１５は、本発明における「第１の磁性層」および「第２の磁性層」の一具体例にそれぞれ対応する。
【００２１】
図６に示したように、第１シールド層１２および第２シールド層１５は、それぞれ第１ギャップ膜１３および第２ギャップ膜１４を介して、ＭＲ膜２０を挟み込んでいる。第１シールド層１２は、絶縁層１１に近い側から、外側層１２１、下地層１２２、磁化安定化層１２３および内側層１２４を有している。一方、第２シールド層１５は、絶縁層１１に近い側から、内側層１５１、磁化安定化層１５２、隔離層１５３および外側層１５４を有している。なお、下地層１２２および隔離層１５３は、本発明における「中間層」の一具体例に対応する。
【００２２】
第１シールド層１２の外側層１２１は、例えば、厚さが０．５μｍ〜３．０μｍであり、透磁率が高い磁性材料により構成されている。この外側層１２１は、例えば、Ｎｉ（ニッケル）およびＦｅ（鉄）を含む合金により構成されることが好ましい。さらに具体的には、Ｎｉの含有率が約８０原子％で、Ｆｅの含有率が約２０原子％であるＮｉＦｅ（以下、Ｎｉ80Ｆｅ20と記す。）により構成されることが好ましい。以下の説明では、透磁率が高いこれらの磁性材料を、「高透磁率磁性材料」として説明する。
【００２３】
この外側層１２１は、磁化の向きが自由に変化しうるようになっている（すなわち、磁化の向きが規制されていない）。磁化の向きが自由に変化できれば、不要な磁束が主として外側層１２１に流れて、ＭＲ膜２０には流れにくくなり、これにより、ＭＲ膜２０に不要な磁界が及ぶのを防止する作用（シールド作用）を十分に発揮できるからである。
【００２４】
第１シールド層１２の下地層１２２は、厚さが１ｎｍ〜３０ｎｍであり、例えばＴａ（タンタル）により構成されている。この下地層１２２は、その上に成膜される磁化安定化層１２３の結晶性を向上させるためのものである。また、この下地層１２２は、外側層１２１と磁化安定化層１２３とを隔てることにより、外側層１２１の磁化の向きが磁化安定化層１２３によって規制されないようにする機能も有する。
【００２５】
第１シールド層１２の磁化安定化層１２３は、例えば、厚さが５ｎｍ〜１００ｎｍであり、反強磁性材料により構成されている。反強磁性材料としては、例えば、Ｐｔ（白金），Ｒｕ（ルテニウム），Ｒｈ（ロジウム），Ｐｄ（パラジウム），Ｎｉ，Ａｕ（金），Ａｇ（銀），Ｃｕ（銅），Ｉｒ（イリジウム），Ｃｒ（クロム）およびＦｅからなる群のうちの少なくとも１種と、Ｍｎとを含む反強磁性材料が用いられる。また、Ｎｉ，ＦｅおよびＣｏからなる群のうちの少なくとも１種と、Ｏ（酸素）とを含む反強磁性材料を用いてもよい。この磁化安定化層１２３は、その上に成膜される内側層１２４との間に交換結合を生じ、これにより、内側層１２４における磁化の向きをＸ方向にほぼ固定する（すなわち、規制する）ものである。
【００２６】
なお、反強磁性材料には、熱処理しなくても強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する非熱処理系反強磁性材料と、熱処理によって強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する熱処理系反強磁性材料とがある。この磁化安定化層１２３は、そのどちらにより構成されていてもよい。非熱処理系反強磁性材料にはγ相を有するＭｎ合金などがあり、具体的には、ＲｕＲｈＭｎ（ルテニウムロジウムマンガン合金），ＦｅＭｎ（鉄マンガン合金）あるいはＩｒＭｎ（イリジウムマンガン合金）などがある。熱処理系反強磁性材料には規則結晶構造を有するＭｎ合金などがあり、具体的には、ＰｔＭｎ（白金マンガン合金），ＮｉＭｎ（ニッケルマンガン合金）およびＰｔＲｈＭｎ（白金ロジウムマンガン合金）などがある。
【００２７】
第１シールド層１２の内側層１２４は、例えば、厚さが１０ｎｍ〜３００ｎｍであり、上述した高透磁率磁性材料より構成されている。この第１シールド層１２の内側層１２４は、磁化安定化層１２３との交換結合により、磁化の向きがＸ方向にほぼ固定されるようになっている。これは、ＭＲ膜２０の出力を安定させるためである。
【００２８】
第１ギャップ膜１３および第２ギャップ膜１４は、例えば、厚さがそれぞれ１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、Ａｌ2Ｏ3またはＡｌＮ（チッ化アルミニウム）によりそれぞれ構成されている。この第１ギャップ膜１３および第２ギャップ膜１４は、後述するＭＲ膜２０と第１シールド層１２および第２シールド層１５とを電気的に絶縁するためのものである。絶縁層１６は、第１ギャップ膜１３および第２ギャップ膜１４と同様、例えば厚さが１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、Ａｌ2Ｏ3またはＡｌＮにより構成されている。この絶縁層１６は、再生ヘッド部１Ａと記録ヘッド部１Ｂとを電気的に絶縁するためのものである。なお、ＭＲ膜２０については後述する。
【００２９】
第２シールド層１５の内側層１５１は、例えば、厚さが１０ｎｍ〜３００ｎｍであり、上述した高透磁率磁性材料により構成されている。この第２シールド層１５の内側層１５１は、磁化安定化層１５２との交換結合により、磁化の向きがＸ方向にほぼ固定されるようになっている。これは、ＭＲ膜２０の出力を安定させるためである。
【００３０】
第２シールド層１５の磁化安定化層１５２は、例えば、厚さが５ｎｍ〜１００ｎｍであり、第１シールド層１２の磁化安定化層１２３と同様、反強磁性材料により構成されている。反強磁性材料の具体例は、上述したとおりである。この磁化安定化層１５２は、内側層１５１との間に交換結合を生じ、これにより内側層１５１における磁化の向きをＸ方向にほぼ固定するものである。なお、第１シールド層１２の磁化安定化層１２３および第２シールド層１５の磁化安定化層１５２をいずれも熱処理系反強磁性材料により構成する場合には、磁化安定化層１２３と内側層１２４との間に交換結合が生じる温度と、磁化安定化層１５２と内側層１５１との間に交換結合が生じる温度とを同じにすることが好ましい。一度の熱処理で、両方の交換結合を生じさせることができるからである。
【００３１】
第２シールド層１５の隔離層１５３は、厚さが１ｎｍ〜３０ｎｍであり、例えばＴａにより構成されている。この隔離層１５３は、磁化安定化層１５２と外側層１５４とを隔てることにより、外側層１５４の磁化の向きが規制されないようにするものである。
【００３２】
第２シールド層１５の外側層１５４は、例えば、厚さが０．５μｍ〜３．０μｍであり、上述した高透磁率磁性材料により構成されている。この外側層１５４は、磁化の向きが自由に変化しうるようになっている。特に、外側層１５４は、全体に亘って、磁化の向きが自由に変化しうるようになっていることが好ましい。磁化の向きが自由に変化しうるほど、ＭＲ膜２０に不要な磁界の影響が及ぶのを防止するシールド作用を十分に発揮できるからである。
【００３３】
第１ギャップ膜１３と第２ギャップ膜１４との間には、スピンバルブ膜であるＭＲ膜２０を含むＭＲ素子１Ｃが埋設されている。この再生ヘッド部１Ａは、磁気媒体３の信号磁界に応じてＭＲ膜２０の電気抵抗が変化することを利用して、磁気媒体３に記録された情報を読み出すようになっている。ここで、ＭＲ膜２０は、本発明における「機能膜」の一具体例に対応する。
【００３４】
図７は、ＭＲ素子１Ｃの断面構造を表す断面図である。このＭＲ素子１ＣのＭＲ膜２０は、第１ギャップ膜１３の上に、下地層２１，第１軟磁性層２２Ａ，第２軟磁性層２２Ｂ，非磁性層２３，強磁性層２４，反強磁性層２５および保護層２６がこの順に積層された構造を有している。下地層２１は、例えば、厚さが５ｎｍ〜１０ｎｍであり、Ｔａにより構成されている。
【００３５】
第１軟磁性層２２Ａは、例えば、厚さが１ｎｍ〜３ｎｍであり、Ｎｉ，Ｃｏ（コバルト）およびＦｅからなる群のうちの少なくともＮｉを含む磁性材料により構成されている。第２軟磁性層２２Ｂは、例えば、厚さが０．５ｎｍ〜３ｎｍであり、Ｎｉ，ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくともＣｏを含む磁性材料により構成されている。この第１軟磁性層２２Ａおよび第２軟磁性層２２Ｂは、フリー層とも呼ばれる軟磁性層２２を構成し、この軟磁性層２２では、磁気媒体３からの信号磁界に応じて磁化の向きが変化するようになっている。
【００３６】
非磁性層２３は、例えば、厚さが１．８ｎｍ〜３．０ｎｍであり、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ（レニウム），ＰｔおよびＷ（タングステン）からなる群のうち少なくとも１種を含む非磁性材料により構成されている。この非磁性層２３は、軟磁性層２２を、強磁性層２４および反強磁性層２５から磁気的にできるだけ隔離するためのものである。
【００３７】
強磁性層２４は、例えば、厚さが２ｎｍ〜４．５ｎｍであり、ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくともＣｏを含む磁性材料により構成されている。この強磁性層２４では、磁性材料の（１１１）面が積層方向に配向していることが好ましい。なお、この強磁性層２４はピンド層とも呼ばれ、反強磁性層２５との界面における交換結合により、磁化の向きが固定されている。本実施の形態では、強磁性層２４の磁化の向きはＹ方向に固定されている。
【００３８】
反強磁性層２５は、例えば、厚さが５ｎｍ〜３０ｎｍであり、Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｒ，ＣｒおよびＦｅからなる群のうちの少なくとも１種と、Ｍｎとを含む反強磁性材料、または、Ｎｉ，ＦｅおよびＣｏからなる群のうちの少なくとも１種と、Ｏとを含む反強磁性材料により構成されている。また、この反強磁性層２５は、熱処理しなくても強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する非熱処理系反強磁性材料により構成されていてもよいし、熱処理によって強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する熱処理系反強磁性材料により構成されていてもよい。非熱処理系反強磁性材料には、上述したように、ＲｕＲｈＭｎ，ＦｅＭｎあるいはＩｒＭｎなどがあり、熱処理系反強磁性材料には、ＰｔＭｎ，ＮｉＭｎおよびＰｔＲｈＭｎなどがある。
【００３９】
なお、反強磁性層２５を熱処理系反強磁性材料により構成する場合、強磁性層２４との交換結合が生じる温度は、第１シールド層１２における磁化安定化層１２３と内側層１２４との交換結合（および、第２シールド層１５における磁化安定化層１５２と内側層１５１との交換結合）が生じる温度とは異なることが好ましい。交換結合のための熱処理工程を独立に行うことが可能になるからである。
【００４０】
保護層２６は、例えば、厚さは５〜１０ｎｍであり、Ｔａなどにより構成されている。この保護層２６は、薄膜磁気ヘッド１の製造過程においてＭＲ膜２０を保護するためのものである。
【００４１】
ＭＲ膜２０の積層方向に対して垂直な方向における両側には、磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂがそれぞれ設けられている。磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂは、例えばＣｏＰｔ（コバルト白金）などの硬磁性材料により形成されており、この磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂにより、ＭＲ膜２０に対するバイアス磁界ＨｂがＸ方向に発生している。磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂは、このバイアス磁界Ｈｂにより、ＭＲ膜２０の軟磁性層２２の磁化の向きを揃えることにより、いわゆるバルクハウゼンノイズの発生を抑えるようになっている。
【００４２】
なお、磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂを硬磁性材料により形成する代わりに、反強磁性膜と強磁性膜とを積層した構造としてもよい。反強磁性膜としては、上述した熱処理系反強磁性材料および非熱処理系反強磁性材料を用いることができる。反強磁性膜を熱処理系反強磁性材料により構成する場合には、反強磁性膜と強磁性膜との間に交換結合を生じさせるための熱処理が必要であるのに対し、反強磁性膜を非熱処理系反強磁性材料により構成する場合には、熱処理は不要である。
【００４３】
これら磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂの上には、例えばＴａよりなるリード層３３Ａ，３３Ｂがそれぞれ設けられている。このリード層３３Ａ，３３Ｂは、第２ギャップ膜１４および絶縁層１６に形成された図示しない開口部を介して、端子部３３Ｃ，３３Ｄに接続されている。これにより、リード層３３Ａ，３３Ｂを介してＭＲ膜２０に電流をＸ方向に流すことができるようになっている。
【００４４】
記録ヘッド部１Ｂは、図３および図５に示したように、再生ヘッド部１Ａの絶縁層１６の上に、ＮｉＦｅなどの磁性材料よりなる厚さ０．５μｍ〜３μｍの下部磁極４１を有している。下部磁極４１の上には、Ａｌ2Ｏ3などの絶縁膜よりなる厚さ０．０５μｍ〜０．３μｍの記録ギャップ膜４２が形成されている。この記録ギャップ膜４２は、後述する薄膜コイル４４，４６の中心部に対応する位置に開口部４２Ａを有している。この記録ギャップ膜４２の上には、スロートハイトを決定する厚さ１．０μｍ〜５．０μｍのＡｌ2Ｏ3などよりなる絶縁層４３が形成されており、その絶縁層４３の上には、厚さ１μｍ〜３μｍの薄膜コイル４４およびこれを覆うフォトレジスト層４５がそれぞれ形成されている。このフォトレジスト層４５の上には、厚さ１μｍ〜３μｍの薄膜コイル４６およびこれを覆うフォトレジスト層４７がそれぞれ形成されている。なお、本実施の形態では薄膜コイルが２層積層された例を示したが、薄膜コイルの積層数は１層または３層以上であってもよい。
【００４５】
記録ギャップ膜４２，絶縁層４３およびフォトレジスト層４５，４７の上には、例えば、ＮｉＦｅまたはＦｅＮ（窒化鉄）などの高飽和磁束密度を有する磁性材料よりなる厚さ約３μｍの上部磁極４８が形成されている。この上部磁極４８は、薄膜コイル４４，４６の中心部に対応して設けられた記録ギャップ膜４２の開口部４２Ａを介して下部磁極４１と接触しており、磁気的に連結している。この上部磁極４８の上には、例えば、Ａｌ2Ｏ3よりなる厚さ２０μｍ〜３０μｍのオーバーコート層（図１５におけるオーバーコート層４９）が全体を覆うように形成されている。なお、本実施の形態では、下部磁極４１からオーバーコート層までの層構造が記録ヘッド部１Ｂに対応している。この記録ヘッド部１Ｂは、薄膜コイル４４，４６に流れる電流によって下部磁極４１と上部磁極４８との間に磁束を生じ、記録ギャップ膜４２の近傍に生ずる磁束によって磁気媒体３を磁化し、情報を記録するようになっている。
【００４６】
＜ＭＲ素子および薄膜磁気ヘッドの動作＞
次に、このように構成された薄膜磁気ヘッド１による再生動作について、図６および図７を中心に参照して説明する。
【００４７】
この薄膜磁気ヘッド１では、再生ヘッド部１Ａにより、磁気媒体３に記録された情報を読み出す。再生ヘッド部１Ａでは、ＭＲ膜２０の強磁性層２４と反強磁性層２５との界面での交換結合により、強磁性層２４の磁化の向きがＹ方向に固定されている。また、磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂの発生するバイアス磁界により、第１軟磁性層２２Ａおよび第２軟磁性層２２Ｂの磁化はバイアス磁界Ｈｂの方向（ここではＸ方向）に揃えられる。なお、バイアス磁界Ｈｂと強磁性層２４の磁化の向きとは互いにほぼ直交している。情報を読み出す際には、ＭＲ膜２０に、リード層３３Ａ，３３Ｂを通じて定常電流である検出電流（センス電流）が、Ｘ方向に流される。
【００４８】
このＭＲ膜２０では、磁気媒体３の信号磁界に応じて、軟磁性層２２における磁化の向きが変化する。一方、強磁性層２４の磁化の向きは、反強磁性層２５との交換結合により固定されているため、変化しない。軟磁性層２２における磁化の向きが変化すると、ＭＲ膜２０を流れる電流は、軟磁性層２２の磁化の向きと強磁性層２４の磁化の向きとの相対角度に応じた抵抗を受ける。これは、「スピン依存散乱」と呼ばれる現象によるものである。このＭＲ膜２０の抵抗の変化量は電圧の変化量として検出され、磁気媒体３に記録された情報が読み出される。
【００４９】
次に、第１シールド層１２および第２シールド層１５の作用について説明する。磁気媒体３のトラックラインには、図示しない多数のデータ要素（１ビットのデータに対応する領域）がＺ方向に一定の間隔で配列されている。ＭＲ膜２０が、磁気媒体３のあるデータ要素に対向しているときには、そのデータ要素に隣接する他のデータ要素からの磁束は、第１シールド層１２および第２シールド層１５にそれぞれ流れるため、ＭＲ膜２０には殆ど流れない。すなわち、第１シールド層１２および第２シールド層１５は、不要な外部磁界の影響がＭＲ膜２０に及ばないようにするシールド作用を発揮する。
【００５０】
ここでは、第１シールド層１２の外側層１２１と第２シールド層１５の外側層１５４は、いずれも、磁化の向きが自由に変化しうるようになっているため、読み取り対象でないデータ要素からの磁束は、外側層１２１および外側層１５４に流れる。これにより、不要な外部磁界がＭＲ膜２０に及ばないようにするシールド作用が十分発揮される。
【００５１】
さらに、第１シールド層１２の内側層１２４の磁化の向きは磁化安定化層１２３によってほぼ固定され、第２シールド層１５の内側層１５１の磁化の向きは磁化安定化層１５２によってほぼ固定されている。このように、第１シールド層１２および第２シールド層１５におけるＭＲ膜２０に近い側の磁化の向きがほぼ固定されているため、第１シールド層１２および第２シールド層１５の磁化の向きの変動に起因するＭＲ膜２０の抵抗の変動が防止される。すなわち、薄膜磁気ヘッド１の出力が安定する。
【００５２】
このように薄膜磁気ヘッド１の出力を安定させ、かつ、シールド作用を十分に発揮させるためには、(1)内側層１２４および内側層１５１の磁化の向きが規制されていること、および、(2)外側層１２１および外側層１５４の磁化の向きが自由に変化しうることが必要である。これを他の表現で表すと、内側層１２４および内側層１５１における一軸異方性磁界よりも、外側層１２１および外側層１５４における一軸異方性磁界が０に近いということになる。理想的には、内側層１２４および内側層１５１における一軸異方性磁界が０でない値を取り、外側層１２１および外側層１５４における一軸異方性磁界が０であることが好ましい。なお、ここで、一軸異方性磁界の値は、対象となっている層の中の平均値であるものとする。
【００５３】
＜薄膜磁気ヘッドの製造方法＞
続いて、図８ないし図１５を参照して、ＭＲ素子１Ｃおよび薄膜磁気ヘッド１の製造方法について説明する。なお、図８ないし図１５は、図４におけるＶ−Ｖ線に沿った断面構造を表している。
【００５４】
本実施の形態に係る製造方法では、まず、図８に示したように、例えば、Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣよりなる基体２Ｄの一面上に、スパッタリング法により、絶縁層１１を構成の欄で述べた材料を用いて成膜する。次に、この絶縁層１１の上に、例えば、めっき法により、第１シールド層１２の外側層１２１を、構成の欄で述べた材料を用いて形成する。続いて、この外側層１２１の上に、例えばスパッタリング法により、下地層１２２，磁化安定化層１２３，内側層１２４を、構成の欄で述べた材料を用いて順次成膜し、第１シールド層１２を形成する。そののち、イオンミリング法を用いて、第１シールド層１２を図３に示した形状にパターニングする。
【００５５】
続いて、この第１シールド層１２の上に、例えば、スパッタリング法により、図７に示した下地層２１，第１軟磁性層２２Ａ，第２軟磁性層２２Ｂ，非磁性層２３，強磁性層２４，反強磁性層２５および保護層２６を、それぞれ構成の欄で説明した材料を用いて順次成膜し、図９に示したＭＲ膜２０を形成する。そののち、図１０に示したように、ＭＲ膜２０の上に、パターニング用のフォトレジスト膜５１を選択的に形成する。フォトレジスト膜５１を形成したのち、例えば、イオンミリング法により、フォトレジスト膜５１をマスクとしてエッチングを行うことにより、図７に示した形状のＭＲ膜２０が形成される。
【００５６】
ＭＲ膜２０をパターニングしたのち、例えば、スパッタリング法により、ＭＲ膜２０の両側に、構成の欄で述べた硬磁性材料を用いて、図７に示した磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂを成膜する。そののち、スパッタリング法により、磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂの上に、構成の欄で述べた材料を用いて、図７に示したリード層３３Ａ，３３Ｂをそれぞれ形成する。そののち、例えば、リフトオフ処理によって、フォトレジスト膜５１とその上に積層されている堆積物を除去する。
【００５７】
リフトオフ処理を行ったのち、図１１に示したように、例えば、スパッタリング法により、第１ギャップ膜１３およびＭＲ膜２０を覆うように、第２ギャップ膜１４を構成の欄で説明した材料を用いて形成する。これにより、ＭＲ膜２０は第１ギャップ膜１３と第２ギャップ膜１４との間に埋設される。
【００５８】
そののち、第２ギャップ膜１４の上に、図１２に示したように、例えばスパッタリング法により、第２シールド層１５の内側層１５１，磁化安定化層１５２，隔離層１５３、および外側層１５４の一部を構成の欄で説明した材料を用いて順次成膜する。なお、ここでは、外側層１５４の最終的な厚さ２μｍのうち、例えば３０ｎｍだけをスパッタリング法により成膜するものとする。次いで、図１３に示したように、外側層１５４の既に成膜された一部を電極として使用し、めっき法により、外側層１５４の残りの部分（厚さ約２μｍ）を形成することにより、第２シールド層１５を形成する。そののち、イオンミリング法を用いて、第２シールド層１５を図３に示した形状にパターニングする。
【００５９】
第２シールド層１５をパターニングしたのち、図１４に示したように、例えばスパッタリング法により、絶縁層１６を構成の欄で説明した材料を用いて成膜する。絶縁層１６を形成したのち、絶縁層１６の上に、例えばスパッタリング法により、下部磁極４１を構成の欄で説明した材料を用いて成膜する。次いで、下部磁極４１の上に、例えばスパッタリング法により、記録ギャップ膜４２を形成し、その上に、絶縁層４３を所定のパターンに形成する。絶縁層４３を形成したのち、この絶縁層４３の上に、薄膜コイル４４を構成の欄で説明した材料を用いて形成し、この薄膜コイル４４を覆うようにフォトレジスト層４５を所定のパターンに形成する。フォトレジスト層４５を形成したのち、このフォトレジスト層４５の上に、薄膜コイル４６を構成の欄で説明した材料を用いて形成し、この薄膜コイル４６を覆うようにフォトレジスト層４７を所定のパターンに形成する。
【００６０】
フォトレジスト層４７を形成したのち、図１５に示したように、例えば、薄膜コイル４４，４６の中心部に対応する位置において、記録ギャップ膜４２を部分的にエッチングし、磁路形成のための開口部４２Ａを形成する。そののち、例えば、記録ギャップ膜４２、開口部４２Ａ，絶縁層４３およびフォトレジスト層４５，４７の上に上部磁極４８を構成の欄で説明した材料を用いて形成する。上部磁極４８を形成したのち、例えば、この上部磁極４８をマスクとして、イオンミリングにより、記録ギャップ膜４２および下部磁極４１を選択的にエッチングする。そののち、上部磁極４８の上に、オーバーコート層４９を構成の欄で説明した材料を用いて形成する。
【００６１】
続いて、交換結合を生じさせるための熱処理を行う。ここでは、ＭＲ膜２０の強磁性層２４と反強磁性層２５との交換結合を起こさせる第１の熱処理と、第１シールド層１２における内側層１２４と磁化安定化層１２３との交換結合および第２シールド層１５における内側層１５１と磁化安定化層１５２との交換結合を起こさせる第２の熱処理を行う。
【００６２】
ここでは、ＭＲ膜２０の強磁性層２４と反強磁性層２５との交換結合を起こさせる第１の熱処理温度を例えば２５０℃とする。また、第１のシールド層１２における内側層１２４と磁化安定化層１２３との交換結合を起こさせる温度と、第２のシールド層１５における内側層１５１と磁化安定化層１５２との交換結合とを起こさせる温度とは等しく（第２の熱処理温度とする。）、例えば２００℃とする。
【００６３】
この場合、まず、ＭＲ膜２０の反強磁性層２５と強磁性層２４との間に交換結合を生じさせるため、磁界発生装置などを利用して例えばＹ方向に磁界を印加しつつ、第１の熱処理温度に加熱する。これにより、ＭＲ膜２０の強磁性層２４の磁化の向きは、反強磁性層２５との交換結合によって印加磁界の方向Ｙに固定される。そののち、温度を第２の熱処理温度まで低下させ、磁界発生装置により印加する磁界の方向をＸ方向に変えて、第１のシールド層１２における内側層１２４と磁化安定化層１２３との交換結合、および、第２のシールド層１５における内側層１５１と磁化安定化層１５２との交換結合を生じさせる第２の熱処理を行う。
【００６４】
なお、第１の熱処理温度が第２の熱処理温度よりも低いも場合には、まず第２の熱処理を行い、そののち、温度を降下させ、磁界の印加方向を変えて第１の熱処理と行う。
【００６５】
最後に、例えば、スライダ２のエアベアリング面２Ｅを研磨加工し、薄膜磁気ヘッド１が完成する。
【００６６】
＜実施の形態による効果＞
以上説明したように、本実施の形態によれば、第１シールド層１２および第２シールド層１５においてＭＲ膜２０側に位置する内側層１２４および内側層１５１の磁化の向きを、磁化安定化層１２３および磁化安定化層１５２によって規制するようにしたので、第１シールド層１２および第２シールド層１５の磁化の向きの変動に起因したＭＲ膜２０の抵抗の変動を防止することができる。すなわち、薄膜磁気ヘッド１の出力を安定させることができる。
【００６７】
さらに、第１シールド層１２の外側層１２１および第２シールド層１５の外側層１５４の磁化の向きを規制せず、自由に変化できるようにしたので、外部磁界の影響がＭＲ膜２０に及ばないようにするシールド作用を十分に発揮することができる。すなわち、第１シールド層１２および第２のシールド層１５の本来の機能を十分発揮しつつ、薄膜磁気ヘッド１の出力を安定させることができる。
【００６８】
加えて、第１シールド層１２の内側層１２４および第２シールド層１５の内側層１５１の磁化の向きの規制を、反強磁性を有する磁化安定化層１２３および磁化安定化層１５２との交換結合を利用して行うようにしたので、磁化の向きの規制を比較的簡単な方法で行うことができる。
【００６９】
また、第１シールド層１２において、下地層１２２，磁化安定化層１２３および内側層１２４の３層と、外側層１２１とを、別々の成膜方法を用いて、非連続なプロセスにより形成するようにしたので、内側層１２４の磁化の向きを規制するための熱処理の際に、外側層１２１の磁化の向きまでが規制されてしまうことが抑制される。
【００７０】
さらに、第１シールド層１２の外側層１２１と磁化安定化層１２３との間に下地層１２２を介在させ、第２シールド層１５の外側層１５４と磁化安定化層１５２との間に隔離層１５３を介在させるようにしたので、外側層１２１および外側層１５４の磁化の向きが規制されてしまうことが防止される。
【００７１】
また、ＭＲ膜２０の強磁性層２４と反強磁性層２５との交換結合を起こさせる第１の熱処理温度と、第１シールド層１２の内側層１２４と磁化安定化層１２３との交換結合（および、第２シールド層１５の内側層１５１と磁化安定化層１５２との交換結合）を起こさせる第２の熱処理温度とが異なるようにしたので、強磁性層２４の磁化の向きを規制するための熱処理と、内側層１２４および内側層１５１の磁化の向きを規制するための熱処理とを、独立して行うようにすることができる。
【００７２】
加えて、内側層１２４および内側層１５１の磁化の向きが、磁区制御膜３０Ａ，３０ＢによってＭＲ膜２０に印加されるバイアス磁界Ｈｂとほぼ平行（同じ向き、反対向きの両方を含む）になるようにしたので、外側層１２１および外側層１５４における磁界がＭＲ膜２０に与える影響を低減させることができる。
【００７３】
＜第１の変形例＞
次に、本実施の形態における第１の変形例について説明する。本変形例における薄膜磁気ヘッド１０１は、上記の実施の形態で説明した薄膜磁気ヘッド１に対し、第２シールド層の構造のみが異なるものである。なお、ここでは、図１ないし図１５に示した第１の実施の形態における構成要素と同一の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７４】
図１６は、本変形例における薄膜磁気ヘッド１０１の再生ヘッド部を磁気媒体側から見た図であり、図４におけるＶＩ−ＶＩ断面に対応するものである。本変形例では、第２シールド層１５０は、単層構造を有しており、上述した高透磁率磁性材料により構成されている。第２シールド層１５０の厚さは、例えば１μｍ〜３μｍである。すなわち、この第２シールド層１５０は、その全体に亘って、磁化の向きが自由に変化しうるようになっている。
【００７５】
本変形例では、第１シールド層１２においてＭＲ膜２０に近い側の磁化の向きは規制されているが、第２シールド層１５０では磁化の向きは全く規制されていないため、ＭＲ素子１Ｃの出力変動を抑制する効果は、上記の第１の実施の形態よりも僅かに低下する。しかしながら、第２シールド層１５０の磁化の向きが全体的に自由に変化しうるため、不要な磁束が第２シールド層１５０に流れ易くなり、これにより、不要な磁界がＭＲ膜２０に及ばないようにするシールド作用が向上する。
【００７６】
＜第２の変形例＞
次に、本実施の形態における第２の変形例について説明する。本変形例における薄膜磁気ヘッド１０２は、上記の実施の形態で説明した薄膜磁気ヘッド１に対し、第１シールド層の構造のみが異なるものである。なお、ここでは、図１ないし図１５に示した第１の実施の形態における構成要素と同一の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７７】
図１７は、本変形例における薄膜磁気ヘッド１０２の再生ヘッド部を磁気媒体側から見た図であり、図４におけるＶＩ−ＶＩ断面に対応するものである。図１７に示したように、本変形例では、第１シールド層１２０は、単層構造を有しており、上述した高透磁率磁性材料により構成されている。この第１シールド層１２０の厚さは、例えば１μｍ〜３μｍである。すなわち、この第１シールド層１２０は、その全体に亘って、磁化の向きが自由に変化しうるようになっている。
【００７８】
本変形例では、第２シールド層１５においてＭＲ膜２０に近い側の磁化の向きは規制されているが、第１シールド層１２０では磁化の向きは全く規制されていないため、ＭＲ素子１Ｃの出力変動を抑制する効果は、上記の第１の実施の形態よりも僅かに低下する。しかしながら、第１シールド層１２０の磁化の向きが全体的に自由に変化しうるため、不要な磁束が第１シールド層１２０に流れ易くなり、これにより、不要な磁界がＭＲ膜２０に及ばないようにするシールド作用が向上する。
【００７９】
[第２の実施の形態]
次に、本実施の形態における第２の実施の形態について説明する。本実施の形態における薄膜磁気ヘッド１０３は、上記第１の実施の形態で説明した薄膜磁気ヘッド１における磁化安定化層を、反強磁性材料の代わりに硬磁性材料により形成するようにしたものである。
【００８０】
図１８は、本実施の形態における薄膜磁気ヘッド１０３の再生ヘッド部を磁気媒体側から見た図であり、図４におけるＶＩ−ＶＩ断面に対応するものである。ここでは、図１ないし図１５に示した第１の実施の形態における構成要素と同一の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８１】
本実施の形態における第１シールド層２２０は、絶縁層１１側から、外側層１２１，補助層２２２，磁化安定化層２２３および内側層１２４とを有している。外側層１２１および内側層１２４は、いずれも第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００８２】
磁化安定化層２２３は、例えば、厚さ１５〜１００ｎｍであり、硬磁性材料により構成されている。ここで、硬磁性材料とは、具体的には、ＣｏＰｔ（コバルト白金合金）、ＣｏＰｔＣｒ（コバルト白金クロム合金）、ＮｄＦｅＢ（ネオジウム鉄ホウ素合金）、ＳｍＣｕ（アンチモン銅合金）などである。補助層２２２は、例えば、１〜１０ｎｍであり、例えばＣｒにより構成されている。この補助層２２２は、磁化安定化層２２３の永久磁石としての特性を発揮させるためのものである。
【００８３】
第１シールド層２２０の磁化安定化層２２３は、その磁化の向きがＸ方向にほぼ固定されている。この磁化安定化層２２３の磁化の影響は、その磁化安定化層２２３に隣接する内側層１２４に及ぶため、内側層１２４の磁化の向きはＸ方向にほぼ固定される。すなわち、第１シールド層２２０の磁化安定化層２２３は、内側層１２４の磁化の向きをＸ方向にほぼ固定する機能を有している。なお、外側層１２１と磁化安定化層２２３との間には補助層２２２が介在しているため、外側層１２１の磁化の向きが固定されることはない。すなわち、第１シールド層２２０の外側層１２１では、磁化の向きが自由に変化する。
【００８４】
また、本実施の形態における第２シールド層２５０は、絶縁層１１側から、内側層１５１，補助層２５２，磁化安定化層２５３，隔離層２５３Ａおよび外側層１５４とを有している。内側層１５１および外側層１５４は、いずれも第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００８５】
第２シールド層２５０の磁化安定化層２５３は、上述した硬磁性材料により構成されており、その厚さは、例えば１５〜１００ｎｍである。補助層２５２は、例えば、厚さ１〜１０ｎｍであり、例えばＣｒにより構成されている。この補助層２５２は、磁化安定化層２５３の永久磁石としての特性を発揮させるためのものである。隔離層２５３Ａは、例えばＴａにより構成され、その厚さは、例えば１〜１０ｎｍである。この隔離層２５３Ａは、磁化安定化層２５３の磁化により外側層１５４の磁化の向きが固定されないようにするためのものである。
【００８６】
第２シールド層２５０の磁化安定化層２５３は、その磁化の向きがＸ方向にほぼ固定されている。この磁化安定化層２５３の磁化の影響は、その磁化安定化層２５３に（補助層２５２を隔てて）隣接する内側層１５１に及び、この内側層１５１の磁化はＸ方向にほぼ固定される。すなわち、第２シールド層２５０の磁化安定化層２５３は、内側層１５１の磁化の向きをＸ方向にほぼ固定する機能を有している。なお、外側層１５４と磁化安定化層２５３とは、隔離層２５３Ａによって隔離されているため、磁化安定化層２５３の磁化の影響は外側層１５４には殆ど及ばない。すなわち、第２シールド層２５０の外側層１５４では、磁化の向きが自由に変化する。
【００８７】
本実施の形態では、磁化安定化層２２３および磁化安定化層２５３の作用により、第１シールド層２２０の内側層１２４および第２シールド層２５０の内側層１５１の磁化の向きがＸ方向にほぼ固定される。従って、第１の実施の形態と同様、第１シールド層２２０および第２シールド層２５０における磁化の向きの変動によってＭＲ膜２０の抵抗が変動することが防止される。すなわち、薄膜磁気ヘッド１０３の安定した出力が得られる。
【００８８】
また、第１シールド層２２０および第２シールド層２５０において、外側層１２１および外側層１５４では、磁化の向きが自由に変化しうるので、第１の実施の形態と同様、十分なシールド作用が発揮される。
【００８９】
＜第１の変形例＞
次に、本実施の形態における第１の変形例について説明する。本変形例における薄膜磁気ヘッド１０４は、上記第２の実施の形態で説明した薄膜磁気ヘッドに対し、第２シールド層の構造のみが異なるものである。なお、ここでは、図１８に示した第２の実施の形態における構成要素と同一の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９０】
図１９は、本変形例における薄膜磁気ヘッド１０４の再生ヘッド部を磁気媒体側から見た図であり、図４におけるＶＩ−ＶＩ断面に対応するものである。本変形例では、第２シールド層１５０は、単層構造を有しており、上述した高透磁率磁性材料により構成されている。第２シールド層１５０の厚さは、例えば１μｍ〜３μｍである。すなわち、この第２シールド層１５０は、その全体に亘って、磁化の向きが自由に変化しうるようになっている。
【００９１】
本変形例では、第１シールド層２２０においてＭＲ膜２０に近い側の磁化の向きは規制されているが、第２シールド層１５０では磁化の向きは全く規制されていないため、ＭＲ素子１Ｃの出力変動を抑制する効果は、上記の第２の実施の形態よりも僅かに低下する。しかしながら、第２シールド層１５０の磁化の向きが全体的に自由に変化しうるため、不要な磁束が第２シールド層１５０に流れ易くなり、これにより、不要な磁界がＭＲ膜に及ばないようにするシールド作用が向上する。
【００９２】
＜第２の変形例＞
次に、本実施の形態における第２の変形例について説明する。本変形例における薄膜磁気ヘッド１０５は、上記第２の実施の形態で説明した薄膜磁気ヘッドに対し、第１シールド層の構造のみが異なるものである。なお、ここでは、なお、ここでは、図１８に示した第２の実施の形態における構成要素と同一の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９３】
図２０は、本変形例における薄膜磁気ヘッド１０５の再生ヘッド部を磁気媒体側から見た図であり、図４におけるＶＩ−ＶＩ断面に対応するものである。図２０に示したように、本変形例では、第１シールド層１２０は、単層構造を有しており、上述した高透磁率磁性材料により構成されている。この第１シールド層１２０の厚さは、例えば１μｍ〜３μｍである。すなわち、この第１シールド層１２０は、その全体に亘って、磁化の向きが自由に変化しうるようになっている。
【００９４】
本変形例では、第２シールド層２５０においてＭＲ膜２０に近い側の磁化の向きは規制されているが、第１シールド層１２０では磁化の向きは全く規制されていないため、ＭＲ素子１Ｃの出力変動を抑制する効果は、上記の第２の実施の形態よりも僅かに低下する。しかしながら、第１シールド層１２０の磁化の向きが全体的に自由に変化しうるため、不要な磁界を第１シールド層１２０に取り込み易くなり、これにより、不要な磁界がＭＲ膜に及ばないようにするシールド作用が向上する。
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。
【００９５】
［実施例１］
実施例１として、図６に示した薄膜磁気ヘッド１を作成した。まず、Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ製の基体２Ｄの上に、スパッタリング法により、Ａｌ2Ｏ3を用いて厚さ２μｍの絶縁層１１を成膜し、その上に、めっき法により、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ２μｍの外側層１２１を形成した。そののち、スパッタリング法により、外側層１２１の上に、Ｔａを用いて厚さ５ｎｍの下地層１２２を成膜し、その上に、ＲｕＭｎを用いて厚さ２０ｎｍの磁化安定化層１２３を成膜し、さらに、その磁化安定化層１２３の上に、例えばＮｉＦｅを用いて厚さ３０ｎｍの内側層１２４を成膜した。
【００９６】
次いで、第１シールド層１２の内側層１２４の上に、スパッタリング法により、Ａｌ2Ｏ3を用いて厚さ１０ｎｍの第１ギャップ膜１３を成膜した。続いて、スパッタリング法により、第１ギャップ膜１３の上に、Ｔａを用いて厚さ５ｎｍの下地層２１を成膜し、その上に、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ３ｎｍの第１軟磁性層２２Ａを成膜し、その上に、ＣｏＦｅを用いて厚さ１ｎｍの第２軟磁性層２２Ｂを成膜した。続いて、スパッタリング法により、第２軟磁性層２２Ｂの上に、Ｃｕを用いて厚さ２．５ｎｍの非磁性層２３を成膜し、その上に、ＣｏＦｅを用いて厚さ２ｎｍの強磁性層２４を成膜し、その上に、ＰｔＭｎを用いて厚さ２０ｎｍの反強磁性層２５を成膜し、その上に、Ｔａを用いて厚さ５ｎｍの保護層２６を成膜した。
【００９７】
次いで、下地層２１から保護層２６までの積層膜を、イオンミリングによりパターニングして、図７に示した形状のＭＲ膜２０を形成し、そのＭＲ膜２０の両側に、スパッタリング法により、ＣｏＰｔを用いて厚さ５０ｎｍの磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂを成膜し、その上に、スパッタリング法により、厚さ１００ｎｍのリード層３３Ａ，３３Ｂを所定の形状に形成した。
【００９８】
リード層３３Ａ，３３Ｂを形成したのち、ＭＲ膜２０，磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂおよびリード層３３Ａ，３３Ｂを覆うように、スパッタリング法により、Ａｌ2Ｏ3を用いて厚さ１０ｎｍの第２ギャップ膜１４を成膜した。次いで、スパッタリング法により、第２ギャップ膜１４の上に、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ３０ｎｍの内側層１５１を成膜し、その内側層１５１の上に、ＲｕＭｎを用いて厚さ２０ｎｍの磁化安定化層１５２を成膜し、その磁化安定化層１５２の上に、Ｔａを用いて厚さ５ｎｍの隔離層１５３を成膜し、さらに、その隔離層１５３の上に、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて外側層１５４の一部を厚さ３０ｎｍだけ成膜した。次いで、この外側層１５４の一部（厚さ３０ｎｍの部分）を電極膜として、めっき法により、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ２μｍの外側層１５４を形成した。
【００９９】
第２シールド層１５の上には、図５に示した絶縁層１６，下部磁極４１，記録ギャップ膜４２，絶縁層４３，薄膜コイル４４，フォトレジスト層４５，薄膜コイル４６，フォトレジスト層４７，上部磁極４８およびオーバーコート層４９を積層した。絶縁層１６からオーバーコート層４９までの部分（記録ヘッド部１Ｂ）は、本実施例における測定事項に影響を与えないため、詳細説明は省略する。
【０１００】
次いで、ＭＲ膜２０の反強磁性層２５と強磁性層２４との間に交換結合を生じさせるため、磁界発生装置を利用して例えばＹ方向に磁界を印加しつつ、２５０℃に加熱した。そののち、温度を２００℃まで低下させ、磁界発生装置により印加する磁界の方向をＸ方向に変えて、第１のシールド層１２における内側層１２４と磁化安定化層１２３との交換結合、および、第２のシールド層１５における内側層１５１と磁化安定化層１５２との交換結合を生じさせた。
【０１０１】
［実施例２］
実施例２として、図１６に示した薄膜磁気ヘッド１０１を作製した。製造方法は、第２シールド層の製造工程において、第２ギャップ膜１４の上に、めっき法によりＮｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ２μｍの第２シールド層１５０を形成したことを除き、実施例１と同じである。
【０１０２】
［実施例３］
実施例３として、図１７に示した薄膜磁気ヘッド１０２を作製した。製造方法は、第１シールド層の製造工程において、絶縁層１１の上に、めっき法によりＮｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ２μｍの第１シールド層１２０を形成したことを除き、実施例１と同じである。
【０１０３】
［実施例４］
実施例４として、図１８に示した薄膜磁気ヘッド１０３を作製した。まず、Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ製の基体２Ｄの上に、スパッタリング法により、Ａｌ2Ｏ3を用いて厚さ２μｍの絶縁層１１を成膜し、その上に、めっき法により、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ２μｍの外側層１２１を形成した。そののち、スパッタリング法により、外側層１２１の上に、Ｃｒを用いて厚さ５ｎｍの補助層２２２を成膜し、その補助層２２２の上に、ＣｏＰｔを用いて厚さ２０ｎｍの磁化安定化層２２３を成膜し、さらに、その磁化安定化層２２３の上に、例えばＮｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ３０ｎｍの内側層１２４を成膜した。
【０１０４】
次いで、第１シールド層２２０の内側層１２４の上に、実施例１と同様に、第１ギャップ膜１３、下地層２１、第１軟磁性層２２Ａ、第２軟磁性層２２Ｂ、非磁性層２３、強磁性層２４、反強磁性層２５および保護層２６を順次成膜し、ＭＲ膜２０を形成した。さらに、実施例１と同様に、ＭＲ膜２０を挟み込むように、磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂおよびリード層３３Ａ，３３Ｂを形成した。次いで、実施例１と同様に、第２ギャップ膜１４を成膜した。
【０１０５】
次いで、スパッタリング法により、第２ギャップ膜１４の上に、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ３０ｎｍの内側層１５１を成膜し、その内側層１５１の上に、Ｃｒを用いて厚さ１０ｎｍの補助層２５２を成膜し、その補助層２５２の上に、ＣｏＰｔを用いて厚さ２０ｎｍの磁化安定化層２５３を成膜した。次いで、スパッタリング法により、磁化安定化層２５３の上に、Ｔａを用いて厚さ５ｎｍの隔離層２５３Ａを成膜し、その隔離層２５３Ａの上に、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて外側層１５４の一部を厚さ３０ｎｍだけ成膜した。次いで、この外側層１５４における厚さ３０ｎｍの部分を電極膜として利用して、めっき法により、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ２μｍの外側層１５４を形成した。
【０１０６】
第２シールド層２５０の上には、実施例１と同様に、絶縁層１６，下部磁極４１，記録ギャップ膜４２，絶縁層４３，薄膜コイル４４，フォトレジスト層４５，薄膜コイル４６，フォトレジスト層４７，上部磁極４８およびオーバーコート層４９を積層した。次いで、ＭＲ膜２０の反強磁性層２５と強磁性層２４との間に交換結合を生じさせるため、磁界発生装置を利用して例えばＹ方向に磁界を印加しつつ、２５０℃に加熱した。
【０１０７】
［実施例５］
実施例５として、図１９に示した薄膜磁気ヘッド１０４を作製した。製造方法は、第２シールド層の製造工程において、第２ギャップ膜１４の上に、めっき法によりＮｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ２μｍの第２シールド層１５０を形成したことを除き、実施例４と同じである。
【０１０８】
［実施例６］
実施例６として、図２０に示した薄膜磁気ヘッド１０５を作製した。製造方法は、第１シールド層の製造工程において、絶縁層１１の上に、めっき法によりＮｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ２μｍの第１シールド層１２０を形成したことを除き、実施例４と同じである。
【０１０９】
このように作製した薄膜磁気ヘッドのそれぞれについて、出力変動値（ＣＯＶ；Ｃｏｖａｒｉａｎｔ）を測定した。その結果を、表１に示す。ここで、出力変動値は、各薄膜磁気ヘッドに繰り返し信号磁界を与えてヘッド出力を測定し、ヘッド出力のばらつきの標準偏差σ（シグマ）をヘッド出力の平均値で割ったものである。
【０１１０】
【表１】
【０１１１】
［比較例］
また、本実施例に対する比較例として、第１シールド層１２および第２シールド層１５を、いずれも単層構造とし、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いてそれぞれ厚さ２μｍに形成した薄膜磁気ヘッドを作成した。この薄膜磁気ヘッドについても、出力の変動率を測定した。その結果を表１に合わせて示す。
【０１１２】
表１から分かるように、実施例１ないし実施例６では、出力変動値が０．５％〜２．０％となり、比較例（１０％）よりも良好な値が得られた。特に、第１シールド層と第２シールド層の両方に磁化安定化層を設けた実施例１および実施例４では、出力変動値が０．５％と最も良好な値が得られた。このことから、第１シールド層および第２シールド層の少なくとも１方に磁化安定化層を設けると、出力が安定し、さらに、第１シールド層および第２シールド層の両方に磁化安定化層を設けると、出力が最も安定することが分かった。さらに、実施例１〜３と実施例４〜６とをそれぞれ比較すると、磁化安定化層を反強磁性材料により構成した場合でも、硬磁性材料により構成した場合でも、同等の効果が得られることが分かった。
【０１１３】
次に、実施例１の薄膜磁気ヘッドにおいて、第１シールド層１２の内側層１２４と第２シールド層１５の内側層１５１の厚さを２ｎｍ〜５００ｎｍまで変化させ、それぞれ、出力変動値（ＣＯＶ；Ｃｏｖａｒｉａｎｔ）および出力波形の半値幅を測定した。その結果を、図２１に示す。ここで、出力波形の半値幅は、各薄膜磁気ヘッドに繰り返し信号磁界を与えてヘッド出力を測定したときの、信号波形の半値幅の平均値から求めたものである。この出力波形の半値幅は、再生ヘッド部の分解能に対応するものである。
【０１１４】
図２１から、内側層１２４および内側層１５１の厚さが１０ｎｍ以上の場合には、出力波形の半値幅はほぼ一定であり、内側層１２４および内側層１５１の厚さが１０ｎｍ未満になると出力波形の半値幅が増加することが分かる。これは、内側層１２４および内側層１５１の厚さが薄すぎると、内側層１２４および内側層１５１の磁化の向きが完全に固定されてしまい、内側層１２４および内側層１５１において磁化の向きが変化する余地が全く無くなることから、第１シールド層１２および第２シールド層１５のシールド作用が僅かに低下するためである。
【０１１５】
さらに、内側層１２４および内側層１５１の厚さが３００ｎｍ以下の場合には、出力変動値が、許容限界である５％以下に収まっているが、厚さが３００ｎｍを超えると、出力変動値が５％を超えている。これは、内側層１２４および内側層１５１の厚さが厚すぎると、交換結合が内側層１２４および内側層１５１におけるＭＲ膜２０近傍領域までそれぞれ十分には及ばなくなることから、ＭＲ膜２０の近傍の領域において磁化の向きが変動するようになるためである。
【０１１６】
すなわち、図２１から、第１シールド層１２の内側層１２４の厚さ、および、第２シールド層１５の内側層１５１の厚さが、それぞれ、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であれば、特に良好な出力変動値を得ると共に、出力は系の半値幅を狭くして分解能を向上できることが分かる。
【０１１７】
図２２は、第１シールド層１２の内側層１２４と第２シールド層１５の内側層１５１の厚さを２ｎｍ〜５００ｎｍまで変化させた場合の、内側層１２４および内側層１５１における一軸異方性磁界（Ｈｕａ）を測定した結果を表す特性図である。
【０１１８】
図２２に示したように、内側層１２４および内側層１５１の厚さが薄いほど一軸異方性磁界が大きくなることが分かる。また、内側層１２４および内側層１５１の厚さが厚いほど一軸異方性磁界が小さくなり、内側層１２４および内側層１５１の厚さが５００ｎｍ以上になるとほぼ０になることが分かる。これは、内側層１２４および内側層１５１の厚さが薄いほど、磁化の向きが強く規制され、内側層１２４および内側層１５１が厚いほど、磁化の向きが変化する余地が生まれるためである。
【０１１９】
図２１に示した内側層１２４および内側層１５１の好ましい厚さ（１０ｎｍ〜３００ｎｍ）に対応する一軸異方性磁界は、約４８０Ａ／ｍ（６Ｏｅ）〜１５９００Ａ／ｍ（２０Ｏｅ）である。すなわち、内側層１２４および内側層１５１における一軸異方性磁界が、４８０Ａ／ｍ〜１５９００Ａ／ｍの範囲にあれば、出力変動を好ましい範囲に抑制しつつ、高密度記録に対応することができることが分かった。
【０１２０】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、第１シールド層の磁化安定化層を反強磁性材料とし、第２シールド層の磁化安定化層を硬磁性材料としてもよいし、第１シールド層の磁化安定化層を硬磁性材料とし、第２シールド層の磁化安定化層を反強磁性材料としてもよい。
【０１２１】
加えて、磁化安定化層を、第１シールド層または第２シールド層において、ＭＲ膜に対応する局所的な領域のみに形成するようにしてもよい。
【０１２２】
また、上述した実施の形態においては、ＭＲ膜２０の反強磁性層２５を熱処理系反強磁性材料により構成したが、非熱処理系反強磁性材料により構成してもよい。この場合には、熱処理を行わなくとも、反強磁性層２５と強磁性層２４との界面で交換結合を誘起させることができる。
【０１２３】
また、上記の実施の形態では、磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂを硬磁性材料により形成したが、反強磁性膜と強磁性膜とを積層した構造としてもよい。反強磁性膜を熱処理系反強磁性材料により構成する場合には、反強磁性膜と強磁性膜との間に交換結合を生じさせるための熱処理が必要である。反強磁性膜を非熱処理系反強磁性材料により構成する場合には、熱処理は不要である。
【０１２４】
さらに、薄膜磁気ヘッド１のＭＲ膜は、スピンバルブ膜には限定されず、他の種類のＧＭＲ膜、ＡＭＲ膜、またはＴＭＲ（Tunnel-type Magneto-Resistive ）膜などであっても良い。また、薄膜磁気ヘッド１は、再生専用ヘッドであっても良く、磁気センサやメモリであってもよい。
【０１２５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドまたは請求項９ないし請求項１２のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、第１のシールド層および第２のシールド層の少なくとも一方が、機能膜側から順に、磁化の向きが規制された内側層と、内側層の磁化の向きを規制する磁化安定化層と、磁化の向きが変化しうる外側層とを有するようにしたので、第１のシールド層および第２のシールド層の少なくとも一方における機能膜に近い側の磁化の向きの変動が抑制され、薄膜磁気ヘッドの安定した出力を得ることができる。また、外側層により不要な磁界を取り込むことができるため、高密度化に伴って第１シールド層と第２シールド層との間隔を狭くした場合でも、機能膜に不要な磁界が及ぶことが防止される。すなわち、高密度記録に対応しつつ、薄膜磁気ヘッドの出力を安定させることができる。
【０１２６】
特に、請求項２記載の薄膜磁気ヘッドによれば、内側層の厚さを１０ｎｍ以上３００ｎｍとしたので、薄膜磁気ヘッドの出力を安定させ、かつ、高密度記録に対応できる分解能を得ることができる。
【０１２７】
さらに、請求項３記載の薄膜磁気ヘッドによれば 磁化安定化層が反強磁性材料または硬磁性材料を含むようにしたので、内側層の磁化の向きを容易に規制することができる。
【０１２８】
また、請求項４記載の薄膜磁気ヘッドによれば、磁化安定化層と外側層との間に中間層を設けるようにしたので、内側層の磁化の向きのみを規制して、外側層の磁化の向きが自由に変化できるようにすることができる。
【０１２９】
加えて、請求項５記載の薄膜磁気ヘッドによれば、内側層の磁化の向きを、磁区制御膜が機能膜に印加するバイアス磁界の向きに対してほぼ平行になるようにしたので、シールド層における磁界が機能膜に及ぼす影響を低減することができる。
【０１３０】
さらに、請求項６記載の薄膜磁気ヘッドによれば、機能膜における反強磁性層と強磁性層との交換結合が生じる第１の温度と、磁化安定化層と内側層との交換結合が生じる第２の温度とが異なるようにしたので、強磁性層の磁化および内側層の磁化を、それぞれ独立に規制することが可能になる。
【０１３１】
また、請求項８記載の薄膜磁気ヘッドによれば、内側層における一軸異方性磁界よりも、外側層における一軸異方性磁界の方が０に近くなるようにしたので、内側層では磁化の向きが変動しにくく、外側層では磁化の向きが変化しやすくなる。すなわち、高密度記録に対応しつつ、薄膜磁気ヘッドの出力を安定させることができる。
【０１３２】
また、請求項１１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、内側層と磁化安定化層とをほぼ同一の成膜方法を用いて連続的に成膜するようにしたので、磁化安定化層が反強磁性材料よりなる場合には、内側層と磁化安定化層との間で交換結合を生じさせ易くなる。
【０１３３】
さらに、請求項１２記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、磁化安定化層と外側層とを、非連続的に成膜するようにしたので、磁化安定化層が反強磁性材料よりなる場合には、外側層と磁化安定化層との間に交換結合を生じさせないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドを搭載した回転アームの外形形状を表す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドが形成されたスライダの外形形状を表す斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構造を分解して表す分解斜視図である。
【図４】図３に示した薄膜磁気ヘッドの平面形状を表す平面図である。
【図５】図３に示した薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面に直交する面における断面構造を表す断面図である。
【図６】図３に示した薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面と平行な面における断面構造を表す断面図である。
【図７】図３に示した薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子の構造を拡大して示す断面図である。
【図８】図３に示した薄膜磁気ヘッドの製造方法における一工程を説明するための断面図である。
【図９】図８に続く工程を説明するための断面図である。
【図１０】図９に続く工程を説明するための断面図である。
【図１１】図１０に続く工程を説明するための断面図である。
【図１２】図１１に続く工程を説明するための断面図である。
【図１３】図１２に続く工程を説明するための断面図である。
【図１４】図１３に続く工程を説明するための断面図である。
【図１５】図１４に続く工程を説明するための断面図である。
【図１６】第１の実施の形態の第１の変形例に係る薄膜磁気ヘッドの断面構造を表す断面図である。
【図１７】第１の実施の形態の第２の変形例に係る薄膜磁気ヘッドの断面構造を表す断面図である。
【図１８】本実施の形態の第２の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの断面構造を表す断面図である。
【図１９】第２の実施の形態の第１の変形例に係る薄膜磁気ヘッドの断面構造を表す断面図である。
【図２０】第２の実施の形態の第２の変形例に係る薄膜磁気ヘッドの断面構造を表す断面図である。
【図２１】本発明の実施例における出力変動値および分解能の測定定結果を表す特性図である。
【図２２】本発明の実施例における一軸異方性磁界の測定結果を表す特性図である。
【符号の説明】
１…薄膜磁気ヘッド、１Ａ…再生ヘッド部、１Ｂ…記録ヘッド部１Ｂ、２…スライダ、２Ｄ…基体、１１…絶縁層、１２…第１シールド層、１２１…外側層、１２２…下地層、１２３…磁化安定化層、１２４…内側層、１３…第１ギャップ膜、１４…第２ギャップ膜、１５…第２シールド層、１５１…内側層、１５２…補助層、１５３…磁化安定化層、１５３Ａ…隔離層、１５４…外側層、１６…絶縁層、２０…ＭＲ膜、２１…下地層、２２…軟磁性層、２２Ａ…第１軟磁性層、２２Ｂ…第２軟磁性層、２３…非磁性層、２４…強磁性層、２５…反強磁性層、２６…保護層、３０Ａ，３０Ｂ…磁区制御膜、３３Ａ，３３Ｂ…リード層。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク装置などの磁気記録装置などで用いられる薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクなどの面記録密度の向上に伴って、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、磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子と記す。）を有する再生ヘッドと、誘導型磁気変換素子を有する記録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。ＭＲ素子は、信号磁界に感応して抵抗変化を示す単層または多層の磁気抵抗効果膜（以下、ＭＲ膜とする）を有しており、このＭＲ膜における抵抗変化に基づいて情報の読み出しを行うようになっている。ＭＲ膜としては、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ（Anisotropic Magnetoresistive）効果）を示すＡＭＲ膜や、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）効果）を示すＧＭＲ膜が知られている。
【０００３】
ここで、磁気媒体には、多数のデータ要素（１ビットの情報に対応する領域）が配列されてなるトラックラインが形成されており、そのデータ要素の間隔は極めて短い。そのため、薄膜磁気ヘッドのＭＲ膜は、あるデータ要素の情報を読み取っているときには、隣接する他のデータ要素の影響を受けないようにする必要がある。そこで、薄膜磁気ヘッドは、ＭＲ膜を、透磁率が高い磁性材料よりなる一対のシールド層で挟み込むようにしている。すなわち、不要な磁束（すなわち、隣接するデータ要素からの磁束）が主としてシールド層に流れ、ＭＲ膜には流れないようにすることにより、不要な磁界がＭＲ膜に及ばないようにしている。このような作用は、シールド作用と呼ばれる。この一対のシールド層の間隔は、トラックラインにおけるデータ要素の間隔にほぼ対応している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、近年のハードディスクなどにおける面記録密度の向上に伴って、トラックラインにおけるデータ要素の配列密度（すなわち、線密度）は高くなる傾向にあり、それに伴い、薄膜磁気ヘッドのシールド層の間隔をさらに狭くすることが求められている。このようにシールド層の間隔を狭くすると、シールド層とＭＲ膜とが接近して配置されることとなる。しかしながら、シールド層では、磁気媒体が発生する磁界を受けて、磁化の向きが不規則に変動することがある。そのため、シールド層とＭＲ膜とが接近して配置されると、ＭＲ膜が、シールド層における磁化の向きの変動の影響を受け、その結果、薄膜磁気ヘッドの出力が不安定になるという問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するため、シールド層を、強磁性層と反強磁性層との積層体により構成し、強磁性層と反強磁性層とに生じる交換結合を利用して、シールド層の磁化の向きを完全に固定することが提案されている（特開平９−２７４７１２号および米国特許第５，６２１，５９２号）。
【０００６】
しかしながら、このようにシールド層の磁化の向きを固定してしまうと、シールド層の透磁率が低下し、不要な磁束がシールド層に流れにくくなり、シールド作用が低下してしまう。このようにシールド層のシールド作用が低下すると、シールド層の間隔を狭くすることができず、高密度記録への対応ができなくなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高密度記録への対応を可能にしつつ、出力を安定させることができる薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による薄膜磁気ヘッドは、磁気変換機能を有する機能膜と、機能膜を挟み込むように設けられると共に、それぞれ絶縁性を有する第１のギャップ膜および第２のギャップ膜と、機能膜に不要な磁界の影響が及ばないようにするため、第１のギャップ膜および第２のギャップ膜をそれぞれ介して機能膜を挟み込む第１のシールド層および第２のシールド層とを備えると共に、第１のシールド層および第２のシールド層の少なくとも一方は、機能膜側から順に、磁化の向きが規制された内側層と、内側層の磁化の向きを規制する磁化安定化層と、磁化の向きが自由に変化しうる外側層とを有することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明による薄膜磁気ヘッドでは、第１のシールド層および第２のシールド層の少なくとも一方において、機能膜に近い側には、磁化の向きが規制された内側層が設けられている。すなわち、第１のシールド層および第２のシールド層の少なくとも一方において、機能膜の近傍における磁化の変化が起こりにくくなる。また、外側層においては、磁化の向きが自由に変化しうるため、この外側層に不要な磁束を流れさせることができる。すなわち、不要な磁界が機能膜に及ばないようにするシールド作用が十分に発揮される。
【００１０】
本発明による薄膜磁気ヘッドでは、内側層の厚さは、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、磁化安定化層は、反強磁性材料および硬磁性材料の少なくとも一方を含むことが好ましい。さらに、磁化安定化層と外側層との間に中間層を介在させてもよい。加えて、機能膜に、この機能膜の磁区を制御するためのバイアス磁界を印加する磁区制御膜をさらに備え、内側層の磁化の向きは、磁区制御膜が機能膜に印加するバイアス磁界に対し、ほぼ平行で同じ向き、または、ほぼ平行で反対向きであることが好ましい。また、機能膜は、非磁性層と、この非磁性層の一方の面に設けられた軟磁性層と、非磁性層の軟磁性層と反対側の面に設けられた強磁性層と、強磁性層の非磁性層とは反対側の面に設けられた反強磁性層とを備えるようにしてもよい。この場合、反強磁性層および強磁性層は、第１の温度に加熱されることにより交換結合を生じ、磁化安定化層および内側層は、第１の温度とは異なる第２の温度に加熱されることにより交換結合を生じることが好ましい。
【００１１】
本発明による他の薄膜磁気ヘッドは、磁気変換機能を有する機能膜と、機能膜を挟み込む第１の絶縁膜および第２の絶縁膜と、機能膜を第１の絶縁膜および第２の絶縁膜をそれぞれ介して挟み込む第１の磁性層および第２の磁性層とを備えると共に、第１の磁性層および第２の磁性層の少なくとも一方は、機能膜側から順に、内側層と外側層とを有し、内側層における一軸異方性磁界よりも、外側層における一軸異方性磁界の方が０に近くなるようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法は、磁気抵抗効果を有する機能膜と、不要な磁界の影響がこの機能膜に及ばないようにするための第１のシールド層および第２のシールド層とを備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、基体の上に、所定の絶縁層を介して第１のシールド層を形成するステップと、この第１のシールド層の上に、絶縁性を有する第１のギャップ膜を形成するステップと、この第１のギャップ膜の上に、機能膜を形成するステップと、この機能膜の上に、絶縁性を有する第２のギャップ膜を形成するステップと、この第２のギャップ膜の上に、第２のシールド層を形成するステップとを含むと共に、第１のシールド層を形成するステップおよび第２のシールド層を形成するステップの少なくとも一方において、第１のシールド層および第２のシールド層の少なくとも一方を、機能膜側から順に、磁化の向きが規制された内側層と、内側層の磁化の向きを規制する磁化安定化層と、磁化の向きが自由に変化しうる外側層とにより形成するようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法では、第１のシールド層および第２のシールド層の少なくとも一方が、機能膜側から順に、磁化の向きが規制された内側層と、内側層の磁化の向きを規制する磁化安定化層と、磁化の向きが自由に変化しうる外側層とを有する薄膜磁気ヘッドが製造される。
【００１４】
本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法では、磁化安定化層を、反強磁性材料および硬磁性材料の少なくとも一方により構成することが好ましい。また、内側層と磁化安定化層を、ほぼ同一の成膜方法を用いて連続的に成膜することが好ましい。さらに、磁化安定化層と外側層とを、互いに異なる成膜方法を用いて非連続的に成膜することが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
[第１の実施の形態]
＜磁気ヘッドスライダの構成＞
最初に、図１ないし図７を参照して、本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１の構造について説明する。
【００１６】
図１は、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１を備えた回転アーム８の構成を表すものである。この回転アーム８は、例えば、図示しないハードディスク装置などで用いられるものであり、薄膜磁気ヘッド１（図２）が形成されたスライダ２を有している。このスライダ２は、例えば、支軸８Ｂにより回転可能に支持された腕部８Ａの先端に搭載されている。この腕部８Ａは、例えば、図示しないボイスコイルモータの駆動力により回転するようになっており、これによりスライダ２がハードディスクなどの磁気媒体３の記録面（図１においては記録面の下面）に沿ってトラックラインを横切る方向Ｘに移動するようになっている。なお、磁気媒体３は、例えば、スライダ２がトラックラインを横切る方向Ｘに対してほぼ直交する方向Ｚに回転するようになっている。
【００１７】
図２は、図１に示したスライダ２の構成を表すものである。このスライダ２は、例えば、Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ（アルミナチタンカーバイド）よりなるブロック状の基体２Ｄを有している。この基体２Ｄは、例えば、ほぼ六面体形状を有しており、その一面が磁気媒体３（図１）の記録面に対して近接して対向するように配置されている。なお、磁気媒体３とスライダ２とが対向する方向Ｙは、上述した方向Ｘおよび方向Ｚに対して直交している。磁気媒体３の記録面と対向する面はエアベアリング面（ＡＢＳ）２Ｅと呼ばれ、所定形状のスライダレール２Ａが形成されている。基体２Ｄのエアベアリング面２Ｅに対する一側面（図２においては左側の側面）には、薄膜磁気ヘッド１が設けられている。
【００１８】
図３は、薄膜磁気ヘッド１の構成を分解して表すものである。また、図４は、図３に示した矢印ＩＶ方向から見た平面構造を表し、図５は、図４に示したＶ−Ｖ線に沿った矢視方向の断面構造を表している。また、図６は、図４に示したＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視方向の断面構造を表している。この薄膜磁気ヘッド１は、磁気媒体３に記録された磁気情報を再生する再生ヘッド部１Ａと、磁気媒体３に磁気情報を記録する記録ヘッド部１Ｂとが一体に構成されたものである。
【００１９】
図３および図５に示したように、再生ヘッド部１Ａは、基体２Ｄの上に、絶縁層１１，第１シールド層１２，第１ギャップ膜１３，第２ギャップ膜１４，第２シールド層１５および絶縁層１６がこの順に積層された構造を有している。絶縁層１１は、例えば、積層方向の厚さ（以下、単に厚さと記す）が２μｍ〜１０μｍであり、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）により構成されている。
【００２０】
第１シールド層１２および第２シールド層１５は、例えば、厚さがそれぞれ１μｍ〜３μｍであり、それぞれ３層構造を有している。これら第１シールド層１２および第２シールド層１５は、ＭＲ膜２０に不要な磁界の影響が及ばないようにするためのものである。ここで、第１シールド層１２および第２シールド層１５は、本発明における「第１の磁性層」および「第２の磁性層」の一具体例にそれぞれ対応する。
【００２１】
図６に示したように、第１シールド層１２および第２シールド層１５は、それぞれ第１ギャップ膜１３および第２ギャップ膜１４を介して、ＭＲ膜２０を挟み込んでいる。第１シールド層１２は、絶縁層１１に近い側から、外側層１２１、下地層１２２、磁化安定化層１２３および内側層１２４を有している。一方、第２シールド層１５は、絶縁層１１に近い側から、内側層１５１、磁化安定化層１５２、隔離層１５３および外側層１５４を有している。なお、下地層１２２および隔離層１５３は、本発明における「中間層」の一具体例に対応する。
【００２２】
第１シールド層１２の外側層１２１は、例えば、厚さが０．５μｍ〜３．０μｍであり、透磁率が高い磁性材料により構成されている。この外側層１２１は、例えば、Ｎｉ（ニッケル）およびＦｅ（鉄）を含む合金により構成されることが好ましい。さらに具体的には、Ｎｉの含有率が約８０原子％で、Ｆｅの含有率が約２０原子％であるＮｉＦｅ（以下、Ｎｉ80Ｆｅ20と記す。）により構成されることが好ましい。以下の説明では、透磁率が高いこれらの磁性材料を、「高透磁率磁性材料」として説明する。
【００２３】
この外側層１２１は、磁化の向きが自由に変化しうるようになっている（すなわち、磁化の向きが規制されていない）。磁化の向きが自由に変化できれば、不要な磁束が主として外側層１２１に流れて、ＭＲ膜２０には流れにくくなり、これにより、ＭＲ膜２０に不要な磁界が及ぶのを防止する作用（シールド作用）を十分に発揮できるからである。
【００２４】
第１シールド層１２の下地層１２２は、厚さが１ｎｍ〜３０ｎｍであり、例えばＴａ（タンタル）により構成されている。この下地層１２２は、その上に成膜される磁化安定化層１２３の結晶性を向上させるためのものである。また、この下地層１２２は、外側層１２１と磁化安定化層１２３とを隔てることにより、外側層１２１の磁化の向きが磁化安定化層１２３によって規制されないようにする機能も有する。
【００２５】
第１シールド層１２の磁化安定化層１２３は、例えば、厚さが５ｎｍ〜１００ｎｍであり、反強磁性材料により構成されている。反強磁性材料としては、例えば、Ｐｔ（白金），Ｒｕ（ルテニウム），Ｒｈ（ロジウム），Ｐｄ（パラジウム），Ｎｉ，Ａｕ（金），Ａｇ（銀），Ｃｕ（銅），Ｉｒ（イリジウム），Ｃｒ（クロム）およびＦｅからなる群のうちの少なくとも１種と、Ｍｎとを含む反強磁性材料が用いられる。また、Ｎｉ，ＦｅおよびＣｏからなる群のうちの少なくとも１種と、Ｏ（酸素）とを含む反強磁性材料を用いてもよい。この磁化安定化層１２３は、その上に成膜される内側層１２４との間に交換結合を生じ、これにより、内側層１２４における磁化の向きをＸ方向にほぼ固定する（すなわち、規制する）ものである。
【００２６】
なお、反強磁性材料には、熱処理しなくても強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する非熱処理系反強磁性材料と、熱処理によって強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する熱処理系反強磁性材料とがある。この磁化安定化層１２３は、そのどちらにより構成されていてもよい。非熱処理系反強磁性材料にはγ相を有するＭｎ合金などがあり、具体的には、ＲｕＲｈＭｎ（ルテニウムロジウムマンガン合金），ＦｅＭｎ（鉄マンガン合金）あるいはＩｒＭｎ（イリジウムマンガン合金）などがある。熱処理系反強磁性材料には規則結晶構造を有するＭｎ合金などがあり、具体的には、ＰｔＭｎ（白金マンガン合金），ＮｉＭｎ（ニッケルマンガン合金）およびＰｔＲｈＭｎ（白金ロジウムマンガン合金）などがある。
【００２７】
第１シールド層１２の内側層１２４は、例えば、厚さが１０ｎｍ〜３００ｎｍであり、上述した高透磁率磁性材料より構成されている。この第１シールド層１２の内側層１２４は、磁化安定化層１２３との交換結合により、磁化の向きがＸ方向にほぼ固定されるようになっている。これは、ＭＲ膜２０の出力を安定させるためである。
【００２８】
第１ギャップ膜１３および第２ギャップ膜１４は、例えば、厚さがそれぞれ１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、Ａｌ2Ｏ3またはＡｌＮ（チッ化アルミニウム）によりそれぞれ構成されている。この第１ギャップ膜１３および第２ギャップ膜１４は、後述するＭＲ膜２０と第１シールド層１２および第２シールド層１５とを電気的に絶縁するためのものである。絶縁層１６は、第１ギャップ膜１３および第２ギャップ膜１４と同様、例えば厚さが１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、Ａｌ2Ｏ3またはＡｌＮにより構成されている。この絶縁層１６は、再生ヘッド部１Ａと記録ヘッド部１Ｂとを電気的に絶縁するためのものである。なお、ＭＲ膜２０については後述する。
【００２９】
第２シールド層１５の内側層１５１は、例えば、厚さが１０ｎｍ〜３００ｎｍであり、上述した高透磁率磁性材料により構成されている。この第２シールド層１５の内側層１５１は、磁化安定化層１５２との交換結合により、磁化の向きがＸ方向にほぼ固定されるようになっている。これは、ＭＲ膜２０の出力を安定させるためである。
【００３０】
第２シールド層１５の磁化安定化層１５２は、例えば、厚さが５ｎｍ〜１００ｎｍであり、第１シールド層１２の磁化安定化層１２３と同様、反強磁性材料により構成されている。反強磁性材料の具体例は、上述したとおりである。この磁化安定化層１５２は、内側層１５１との間に交換結合を生じ、これにより内側層１５１における磁化の向きをＸ方向にほぼ固定するものである。なお、第１シールド層１２の磁化安定化層１２３および第２シールド層１５の磁化安定化層１５２をいずれも熱処理系反強磁性材料により構成する場合には、磁化安定化層１２３と内側層１２４との間に交換結合が生じる温度と、磁化安定化層１５２と内側層１５１との間に交換結合が生じる温度とを同じにすることが好ましい。一度の熱処理で、両方の交換結合を生じさせることができるからである。
【００３１】
第２シールド層１５の隔離層１５３は、厚さが１ｎｍ〜３０ｎｍであり、例えばＴａにより構成されている。この隔離層１５３は、磁化安定化層１５２と外側層１５４とを隔てることにより、外側層１５４の磁化の向きが規制されないようにするものである。
【００３２】
第２シールド層１５の外側層１５４は、例えば、厚さが０．５μｍ〜３．０μｍであり、上述した高透磁率磁性材料により構成されている。この外側層１５４は、磁化の向きが自由に変化しうるようになっている。特に、外側層１５４は、全体に亘って、磁化の向きが自由に変化しうるようになっていることが好ましい。磁化の向きが自由に変化しうるほど、ＭＲ膜２０に不要な磁界の影響が及ぶのを防止するシールド作用を十分に発揮できるからである。
【００３３】
第１ギャップ膜１３と第２ギャップ膜１４との間には、スピンバルブ膜であるＭＲ膜２０を含むＭＲ素子１Ｃが埋設されている。この再生ヘッド部１Ａは、磁気媒体３の信号磁界に応じてＭＲ膜２０の電気抵抗が変化することを利用して、磁気媒体３に記録された情報を読み出すようになっている。ここで、ＭＲ膜２０は、本発明における「機能膜」の一具体例に対応する。
【００３４】
図７は、ＭＲ素子１Ｃの断面構造を表す断面図である。このＭＲ素子１ＣのＭＲ膜２０は、第１ギャップ膜１３の上に、下地層２１，第１軟磁性層２２Ａ，第２軟磁性層２２Ｂ，非磁性層２３，強磁性層２４，反強磁性層２５および保護層２６がこの順に積層された構造を有している。下地層２１は、例えば、厚さが５ｎｍ〜１０ｎｍであり、Ｔａにより構成されている。
【００３５】
第１軟磁性層２２Ａは、例えば、厚さが１ｎｍ〜３ｎｍであり、Ｎｉ，Ｃｏ（コバルト）およびＦｅからなる群のうちの少なくともＮｉを含む磁性材料により構成されている。第２軟磁性層２２Ｂは、例えば、厚さが０．５ｎｍ〜３ｎｍであり、Ｎｉ，ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくともＣｏを含む磁性材料により構成されている。この第１軟磁性層２２Ａおよび第２軟磁性層２２Ｂは、フリー層とも呼ばれる軟磁性層２２を構成し、この軟磁性層２２では、磁気媒体３からの信号磁界に応じて磁化の向きが変化するようになっている。
【００３６】
非磁性層２３は、例えば、厚さが１．８ｎｍ〜３．０ｎｍであり、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ（レニウム），ＰｔおよびＷ（タングステン）からなる群のうち少なくとも１種を含む非磁性材料により構成されている。この非磁性層２３は、軟磁性層２２を、強磁性層２４および反強磁性層２５から磁気的にできるだけ隔離するためのものである。
【００３７】
強磁性層２４は、例えば、厚さが２ｎｍ〜４．５ｎｍであり、ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくともＣｏを含む磁性材料により構成されている。この強磁性層２４では、磁性材料の（１１１）面が積層方向に配向していることが好ましい。なお、この強磁性層２４はピンド層とも呼ばれ、反強磁性層２５との界面における交換結合により、磁化の向きが固定されている。本実施の形態では、強磁性層２４の磁化の向きはＹ方向に固定されている。
【００３８】
反強磁性層２５は、例えば、厚さが５ｎｍ〜３０ｎｍであり、Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｒ，ＣｒおよびＦｅからなる群のうちの少なくとも１種と、Ｍｎとを含む反強磁性材料、または、Ｎｉ，ＦｅおよびＣｏからなる群のうちの少なくとも１種と、Ｏとを含む反強磁性材料により構成されている。また、この反強磁性層２５は、熱処理しなくても強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する非熱処理系反強磁性材料により構成されていてもよいし、熱処理によって強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する熱処理系反強磁性材料により構成されていてもよい。非熱処理系反強磁性材料には、上述したように、ＲｕＲｈＭｎ，ＦｅＭｎあるいはＩｒＭｎなどがあり、熱処理系反強磁性材料には、ＰｔＭｎ，ＮｉＭｎおよびＰｔＲｈＭｎなどがある。
【００３９】
なお、反強磁性層２５を熱処理系反強磁性材料により構成する場合、強磁性層２４との交換結合が生じる温度は、第１シールド層１２における磁化安定化層１２３と内側層１２４との交換結合（および、第２シールド層１５における磁化安定化層１５２と内側層１５１との交換結合）が生じる温度とは異なることが好ましい。交換結合のための熱処理工程を独立に行うことが可能になるからである。
【００４０】
保護層２６は、例えば、厚さは５〜１０ｎｍであり、Ｔａなどにより構成されている。この保護層２６は、薄膜磁気ヘッド１の製造過程においてＭＲ膜２０を保護するためのものである。
【００４１】
ＭＲ膜２０の積層方向に対して垂直な方向における両側には、磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂがそれぞれ設けられている。磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂは、例えばＣｏＰｔ（コバルト白金）などの硬磁性材料により形成されており、この磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂにより、ＭＲ膜２０に対するバイアス磁界ＨｂがＸ方向に発生している。磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂは、このバイアス磁界Ｈｂにより、ＭＲ膜２０の軟磁性層２２の磁化の向きを揃えることにより、いわゆるバルクハウゼンノイズの発生を抑えるようになっている。
【００４２】
なお、磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂを硬磁性材料により形成する代わりに、反強磁性膜と強磁性膜とを積層した構造としてもよい。反強磁性膜としては、上述した熱処理系反強磁性材料および非熱処理系反強磁性材料を用いることができる。反強磁性膜を熱処理系反強磁性材料により構成する場合には、反強磁性膜と強磁性膜との間に交換結合を生じさせるための熱処理が必要であるのに対し、反強磁性膜を非熱処理系反強磁性材料により構成する場合には、熱処理は不要である。
【００４３】
これら磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂの上には、例えばＴａよりなるリード層３３Ａ，３３Ｂがそれぞれ設けられている。このリード層３３Ａ，３３Ｂは、第２ギャップ膜１４および絶縁層１６に形成された図示しない開口部を介して、端子部３３Ｃ，３３Ｄに接続されている。これにより、リード層３３Ａ，３３Ｂを介してＭＲ膜２０に電流をＸ方向に流すことができるようになっている。
【００４４】
記録ヘッド部１Ｂは、図３および図５に示したように、再生ヘッド部１Ａの絶縁層１６の上に、ＮｉＦｅなどの磁性材料よりなる厚さ０．５μｍ〜３μｍの下部磁極４１を有している。下部磁極４１の上には、Ａｌ2Ｏ3などの絶縁膜よりなる厚さ０．０５μｍ〜０．３μｍの記録ギャップ膜４２が形成されている。この記録ギャップ膜４２は、後述する薄膜コイル４４，４６の中心部に対応する位置に開口部４２Ａを有している。この記録ギャップ膜４２の上には、スロートハイトを決定する厚さ１．０μｍ〜５．０μｍのＡｌ2Ｏ3などよりなる絶縁層４３が形成されており、その絶縁層４３の上には、厚さ１μｍ〜３μｍの薄膜コイル４４およびこれを覆うフォトレジスト層４５がそれぞれ形成されている。このフォトレジスト層４５の上には、厚さ１μｍ〜３μｍの薄膜コイル４６およびこれを覆うフォトレジスト層４７がそれぞれ形成されている。なお、本実施の形態では薄膜コイルが２層積層された例を示したが、薄膜コイルの積層数は１層または３層以上であってもよい。
【００４５】
記録ギャップ膜４２，絶縁層４３およびフォトレジスト層４５，４７の上には、例えば、ＮｉＦｅまたはＦｅＮ（窒化鉄）などの高飽和磁束密度を有する磁性材料よりなる厚さ約３μｍの上部磁極４８が形成されている。この上部磁極４８は、薄膜コイル４４，４６の中心部に対応して設けられた記録ギャップ膜４２の開口部４２Ａを介して下部磁極４１と接触しており、磁気的に連結している。この上部磁極４８の上には、例えば、Ａｌ2Ｏ3よりなる厚さ２０μｍ〜３０μｍのオーバーコート層（図１５におけるオーバーコート層４９）が全体を覆うように形成されている。なお、本実施の形態では、下部磁極４１からオーバーコート層までの層構造が記録ヘッド部１Ｂに対応している。この記録ヘッド部１Ｂは、薄膜コイル４４，４６に流れる電流によって下部磁極４１と上部磁極４８との間に磁束を生じ、記録ギャップ膜４２の近傍に生ずる磁束によって磁気媒体３を磁化し、情報を記録するようになっている。
【００４６】
＜ＭＲ素子および薄膜磁気ヘッドの動作＞
次に、このように構成された薄膜磁気ヘッド１による再生動作について、図６および図７を中心に参照して説明する。
【００４７】
この薄膜磁気ヘッド１では、再生ヘッド部１Ａにより、磁気媒体３に記録された情報を読み出す。再生ヘッド部１Ａでは、ＭＲ膜２０の強磁性層２４と反強磁性層２５との界面での交換結合により、強磁性層２４の磁化の向きがＹ方向に固定されている。また、磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂの発生するバイアス磁界により、第１軟磁性層２２Ａおよび第２軟磁性層２２Ｂの磁化はバイアス磁界Ｈｂの方向（ここではＸ方向）に揃えられる。なお、バイアス磁界Ｈｂと強磁性層２４の磁化の向きとは互いにほぼ直交している。情報を読み出す際には、ＭＲ膜２０に、リード層３３Ａ，３３Ｂを通じて定常電流である検出電流（センス電流）が、Ｘ方向に流される。
【００４８】
このＭＲ膜２０では、磁気媒体３の信号磁界に応じて、軟磁性層２２における磁化の向きが変化する。一方、強磁性層２４の磁化の向きは、反強磁性層２５との交換結合により固定されているため、変化しない。軟磁性層２２における磁化の向きが変化すると、ＭＲ膜２０を流れる電流は、軟磁性層２２の磁化の向きと強磁性層２４の磁化の向きとの相対角度に応じた抵抗を受ける。これは、「スピン依存散乱」と呼ばれる現象によるものである。このＭＲ膜２０の抵抗の変化量は電圧の変化量として検出され、磁気媒体３に記録された情報が読み出される。
【００４９】
次に、第１シールド層１２および第２シールド層１５の作用について説明する。磁気媒体３のトラックラインには、図示しない多数のデータ要素（１ビットのデータに対応する領域）がＺ方向に一定の間隔で配列されている。ＭＲ膜２０が、磁気媒体３のあるデータ要素に対向しているときには、そのデータ要素に隣接する他のデータ要素からの磁束は、第１シールド層１２および第２シールド層１５にそれぞれ流れるため、ＭＲ膜２０には殆ど流れない。すなわち、第１シールド層１２および第２シールド層１５は、不要な外部磁界の影響がＭＲ膜２０に及ばないようにするシールド作用を発揮する。
【００５０】
ここでは、第１シールド層１２の外側層１２１と第２シールド層１５の外側層１５４は、いずれも、磁化の向きが自由に変化しうるようになっているため、読み取り対象でないデータ要素からの磁束は、外側層１２１および外側層１５４に流れる。これにより、不要な外部磁界がＭＲ膜２０に及ばないようにするシールド作用が十分発揮される。
【００５１】
さらに、第１シールド層１２の内側層１２４の磁化の向きは磁化安定化層１２３によってほぼ固定され、第２シールド層１５の内側層１５１の磁化の向きは磁化安定化層１５２によってほぼ固定されている。このように、第１シールド層１２および第２シールド層１５におけるＭＲ膜２０に近い側の磁化の向きがほぼ固定されているため、第１シールド層１２および第２シールド層１５の磁化の向きの変動に起因するＭＲ膜２０の抵抗の変動が防止される。すなわち、薄膜磁気ヘッド１の出力が安定する。
【００５２】
このように薄膜磁気ヘッド１の出力を安定させ、かつ、シールド作用を十分に発揮させるためには、(1)内側層１２４および内側層１５１の磁化の向きが規制されていること、および、(2)外側層１２１および外側層１５４の磁化の向きが自由に変化しうることが必要である。これを他の表現で表すと、内側層１２４および内側層１５１における一軸異方性磁界よりも、外側層１２１および外側層１５４における一軸異方性磁界が０に近いということになる。理想的には、内側層１２４および内側層１５１における一軸異方性磁界が０でない値を取り、外側層１２１および外側層１５４における一軸異方性磁界が０であることが好ましい。なお、ここで、一軸異方性磁界の値は、対象となっている層の中の平均値であるものとする。
【００５３】
＜薄膜磁気ヘッドの製造方法＞
続いて、図８ないし図１５を参照して、ＭＲ素子１Ｃおよび薄膜磁気ヘッド１の製造方法について説明する。なお、図８ないし図１５は、図４におけるＶ−Ｖ線に沿った断面構造を表している。
【００５４】
本実施の形態に係る製造方法では、まず、図８に示したように、例えば、Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣよりなる基体２Ｄの一面上に、スパッタリング法により、絶縁層１１を構成の欄で述べた材料を用いて成膜する。次に、この絶縁層１１の上に、例えば、めっき法により、第１シールド層１２の外側層１２１を、構成の欄で述べた材料を用いて形成する。続いて、この外側層１２１の上に、例えばスパッタリング法により、下地層１２２，磁化安定化層１２３，内側層１２４を、構成の欄で述べた材料を用いて順次成膜し、第１シールド層１２を形成する。そののち、イオンミリング法を用いて、第１シールド層１２を図３に示した形状にパターニングする。
【００５５】
続いて、この第１シールド層１２の上に、例えば、スパッタリング法により、図７に示した下地層２１，第１軟磁性層２２Ａ，第２軟磁性層２２Ｂ，非磁性層２３，強磁性層２４，反強磁性層２５および保護層２６を、それぞれ構成の欄で説明した材料を用いて順次成膜し、図９に示したＭＲ膜２０を形成する。そののち、図１０に示したように、ＭＲ膜２０の上に、パターニング用のフォトレジスト膜５１を選択的に形成する。フォトレジスト膜５１を形成したのち、例えば、イオンミリング法により、フォトレジスト膜５１をマスクとしてエッチングを行うことにより、図７に示した形状のＭＲ膜２０が形成される。
【００５６】
ＭＲ膜２０をパターニングしたのち、例えば、スパッタリング法により、ＭＲ膜２０の両側に、構成の欄で述べた硬磁性材料を用いて、図７に示した磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂを成膜する。そののち、スパッタリング法により、磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂの上に、構成の欄で述べた材料を用いて、図７に示したリード層３３Ａ，３３Ｂをそれぞれ形成する。そののち、例えば、リフトオフ処理によって、フォトレジスト膜５１とその上に積層されている堆積物を除去する。
【００５７】
リフトオフ処理を行ったのち、図１１に示したように、例えば、スパッタリング法により、第１ギャップ膜１３およびＭＲ膜２０を覆うように、第２ギャップ膜１４を構成の欄で説明した材料を用いて形成する。これにより、ＭＲ膜２０は第１ギャップ膜１３と第２ギャップ膜１４との間に埋設される。
【００５８】
そののち、第２ギャップ膜１４の上に、図１２に示したように、例えばスパッタリング法により、第２シールド層１５の内側層１５１，磁化安定化層１５２，隔離層１５３、および外側層１５４の一部を構成の欄で説明した材料を用いて順次成膜する。なお、ここでは、外側層１５４の最終的な厚さ２μｍのうち、例えば３０ｎｍだけをスパッタリング法により成膜するものとする。次いで、図１３に示したように、外側層１５４の既に成膜された一部を電極として使用し、めっき法により、外側層１５４の残りの部分（厚さ約２μｍ）を形成することにより、第２シールド層１５を形成する。そののち、イオンミリング法を用いて、第２シールド層１５を図３に示した形状にパターニングする。
【００５９】
第２シールド層１５をパターニングしたのち、図１４に示したように、例えばスパッタリング法により、絶縁層１６を構成の欄で説明した材料を用いて成膜する。絶縁層１６を形成したのち、絶縁層１６の上に、例えばスパッタリング法により、下部磁極４１を構成の欄で説明した材料を用いて成膜する。次いで、下部磁極４１の上に、例えばスパッタリング法により、記録ギャップ膜４２を形成し、その上に、絶縁層４３を所定のパターンに形成する。絶縁層４３を形成したのち、この絶縁層４３の上に、薄膜コイル４４を構成の欄で説明した材料を用いて形成し、この薄膜コイル４４を覆うようにフォトレジスト層４５を所定のパターンに形成する。フォトレジスト層４５を形成したのち、このフォトレジスト層４５の上に、薄膜コイル４６を構成の欄で説明した材料を用いて形成し、この薄膜コイル４６を覆うようにフォトレジスト層４７を所定のパターンに形成する。
【００６０】
フォトレジスト層４７を形成したのち、図１５に示したように、例えば、薄膜コイル４４，４６の中心部に対応する位置において、記録ギャップ膜４２を部分的にエッチングし、磁路形成のための開口部４２Ａを形成する。そののち、例えば、記録ギャップ膜４２、開口部４２Ａ，絶縁層４３およびフォトレジスト層４５，４７の上に上部磁極４８を構成の欄で説明した材料を用いて形成する。上部磁極４８を形成したのち、例えば、この上部磁極４８をマスクとして、イオンミリングにより、記録ギャップ膜４２および下部磁極４１を選択的にエッチングする。そののち、上部磁極４８の上に、オーバーコート層４９を構成の欄で説明した材料を用いて形成する。
【００６１】
続いて、交換結合を生じさせるための熱処理を行う。ここでは、ＭＲ膜２０の強磁性層２４と反強磁性層２５との交換結合を起こさせる第１の熱処理と、第１シールド層１２における内側層１２４と磁化安定化層１２３との交換結合および第２シールド層１５における内側層１５１と磁化安定化層１５２との交換結合を起こさせる第２の熱処理を行う。
【００６２】
ここでは、ＭＲ膜２０の強磁性層２４と反強磁性層２５との交換結合を起こさせる第１の熱処理温度を例えば２５０℃とする。また、第１のシールド層１２における内側層１２４と磁化安定化層１２３との交換結合を起こさせる温度と、第２のシールド層１５における内側層１５１と磁化安定化層１５２との交換結合とを起こさせる温度とは等しく（第２の熱処理温度とする。）、例えば２００℃とする。
【００６３】
この場合、まず、ＭＲ膜２０の反強磁性層２５と強磁性層２４との間に交換結合を生じさせるため、磁界発生装置などを利用して例えばＹ方向に磁界を印加しつつ、第１の熱処理温度に加熱する。これにより、ＭＲ膜２０の強磁性層２４の磁化の向きは、反強磁性層２５との交換結合によって印加磁界の方向Ｙに固定される。そののち、温度を第２の熱処理温度まで低下させ、磁界発生装置により印加する磁界の方向をＸ方向に変えて、第１のシールド層１２における内側層１２４と磁化安定化層１２３との交換結合、および、第２のシールド層１５における内側層１５１と磁化安定化層１５２との交換結合を生じさせる第２の熱処理を行う。
【００６４】
なお、第１の熱処理温度が第２の熱処理温度よりも低いも場合には、まず第２の熱処理を行い、そののち、温度を降下させ、磁界の印加方向を変えて第１の熱処理と行う。
【００６５】
最後に、例えば、スライダ２のエアベアリング面２Ｅを研磨加工し、薄膜磁気ヘッド１が完成する。
【００６６】
＜実施の形態による効果＞
以上説明したように、本実施の形態によれば、第１シールド層１２および第２シールド層１５においてＭＲ膜２０側に位置する内側層１２４および内側層１５１の磁化の向きを、磁化安定化層１２３および磁化安定化層１５２によって規制するようにしたので、第１シールド層１２および第２シールド層１５の磁化の向きの変動に起因したＭＲ膜２０の抵抗の変動を防止することができる。すなわち、薄膜磁気ヘッド１の出力を安定させることができる。
【００６７】
さらに、第１シールド層１２の外側層１２１および第２シールド層１５の外側層１５４の磁化の向きを規制せず、自由に変化できるようにしたので、外部磁界の影響がＭＲ膜２０に及ばないようにするシールド作用を十分に発揮することができる。すなわち、第１シールド層１２および第２のシールド層１５の本来の機能を十分発揮しつつ、薄膜磁気ヘッド１の出力を安定させることができる。
【００６８】
加えて、第１シールド層１２の内側層１２４および第２シールド層１５の内側層１５１の磁化の向きの規制を、反強磁性を有する磁化安定化層１２３および磁化安定化層１５２との交換結合を利用して行うようにしたので、磁化の向きの規制を比較的簡単な方法で行うことができる。
【００６９】
また、第１シールド層１２において、下地層１２２，磁化安定化層１２３および内側層１２４の３層と、外側層１２１とを、別々の成膜方法を用いて、非連続なプロセスにより形成するようにしたので、内側層１２４の磁化の向きを規制するための熱処理の際に、外側層１２１の磁化の向きまでが規制されてしまうことが抑制される。
【００７０】
さらに、第１シールド層１２の外側層１２１と磁化安定化層１２３との間に下地層１２２を介在させ、第２シールド層１５の外側層１５４と磁化安定化層１５２との間に隔離層１５３を介在させるようにしたので、外側層１２１および外側層１５４の磁化の向きが規制されてしまうことが防止される。
【００７１】
また、ＭＲ膜２０の強磁性層２４と反強磁性層２５との交換結合を起こさせる第１の熱処理温度と、第１シールド層１２の内側層１２４と磁化安定化層１２３との交換結合（および、第２シールド層１５の内側層１５１と磁化安定化層１５２との交換結合）を起こさせる第２の熱処理温度とが異なるようにしたので、強磁性層２４の磁化の向きを規制するための熱処理と、内側層１２４および内側層１５１の磁化の向きを規制するための熱処理とを、独立して行うようにすることができる。
【００７２】
加えて、内側層１２４および内側層１５１の磁化の向きが、磁区制御膜３０Ａ，３０ＢによってＭＲ膜２０に印加されるバイアス磁界Ｈｂとほぼ平行（同じ向き、反対向きの両方を含む）になるようにしたので、外側層１２１および外側層１５４における磁界がＭＲ膜２０に与える影響を低減させることができる。
【００７３】
＜第１の変形例＞
次に、本実施の形態における第１の変形例について説明する。本変形例における薄膜磁気ヘッド１０１は、上記の実施の形態で説明した薄膜磁気ヘッド１に対し、第２シールド層の構造のみが異なるものである。なお、ここでは、図１ないし図１５に示した第１の実施の形態における構成要素と同一の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７４】
図１６は、本変形例における薄膜磁気ヘッド１０１の再生ヘッド部を磁気媒体側から見た図であり、図４におけるＶＩ−ＶＩ断面に対応するものである。本変形例では、第２シールド層１５０は、単層構造を有しており、上述した高透磁率磁性材料により構成されている。第２シールド層１５０の厚さは、例えば１μｍ〜３μｍである。すなわち、この第２シールド層１５０は、その全体に亘って、磁化の向きが自由に変化しうるようになっている。
【００７５】
本変形例では、第１シールド層１２においてＭＲ膜２０に近い側の磁化の向きは規制されているが、第２シールド層１５０では磁化の向きは全く規制されていないため、ＭＲ素子１Ｃの出力変動を抑制する効果は、上記の第１の実施の形態よりも僅かに低下する。しかしながら、第２シールド層１５０の磁化の向きが全体的に自由に変化しうるため、不要な磁束が第２シールド層１５０に流れ易くなり、これにより、不要な磁界がＭＲ膜２０に及ばないようにするシールド作用が向上する。
【００７６】
＜第２の変形例＞
次に、本実施の形態における第２の変形例について説明する。本変形例における薄膜磁気ヘッド１０２は、上記の実施の形態で説明した薄膜磁気ヘッド１に対し、第１シールド層の構造のみが異なるものである。なお、ここでは、図１ないし図１５に示した第１の実施の形態における構成要素と同一の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７７】
図１７は、本変形例における薄膜磁気ヘッド１０２の再生ヘッド部を磁気媒体側から見た図であり、図４におけるＶＩ−ＶＩ断面に対応するものである。図１７に示したように、本変形例では、第１シールド層１２０は、単層構造を有しており、上述した高透磁率磁性材料により構成されている。この第１シールド層１２０の厚さは、例えば１μｍ〜３μｍである。すなわち、この第１シールド層１２０は、その全体に亘って、磁化の向きが自由に変化しうるようになっている。
【００７８】
本変形例では、第２シールド層１５においてＭＲ膜２０に近い側の磁化の向きは規制されているが、第１シールド層１２０では磁化の向きは全く規制されていないため、ＭＲ素子１Ｃの出力変動を抑制する効果は、上記の第１の実施の形態よりも僅かに低下する。しかしながら、第１シールド層１２０の磁化の向きが全体的に自由に変化しうるため、不要な磁束が第１シールド層１２０に流れ易くなり、これにより、不要な磁界がＭＲ膜２０に及ばないようにするシールド作用が向上する。
【００７９】
[第２の実施の形態]
次に、本実施の形態における第２の実施の形態について説明する。本実施の形態における薄膜磁気ヘッド１０３は、上記第１の実施の形態で説明した薄膜磁気ヘッド１における磁化安定化層を、反強磁性材料の代わりに硬磁性材料により形成するようにしたものである。
【００８０】
図１８は、本実施の形態における薄膜磁気ヘッド１０３の再生ヘッド部を磁気媒体側から見た図であり、図４におけるＶＩ−ＶＩ断面に対応するものである。ここでは、図１ないし図１５に示した第１の実施の形態における構成要素と同一の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８１】
本実施の形態における第１シールド層２２０は、絶縁層１１側から、外側層１２１，補助層２２２，磁化安定化層２２３および内側層１２４とを有している。外側層１２１および内側層１２４は、いずれも第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００８２】
磁化安定化層２２３は、例えば、厚さ１５〜１００ｎｍであり、硬磁性材料により構成されている。ここで、硬磁性材料とは、具体的には、ＣｏＰｔ（コバルト白金合金）、ＣｏＰｔＣｒ（コバルト白金クロム合金）、ＮｄＦｅＢ（ネオジウム鉄ホウ素合金）、ＳｍＣｕ（アンチモン銅合金）などである。補助層２２２は、例えば、１〜１０ｎｍであり、例えばＣｒにより構成されている。この補助層２２２は、磁化安定化層２２３の永久磁石としての特性を発揮させるためのものである。
【００８３】
第１シールド層２２０の磁化安定化層２２３は、その磁化の向きがＸ方向にほぼ固定されている。この磁化安定化層２２３の磁化の影響は、その磁化安定化層２２３に隣接する内側層１２４に及ぶため、内側層１２４の磁化の向きはＸ方向にほぼ固定される。すなわち、第１シールド層２２０の磁化安定化層２２３は、内側層１２４の磁化の向きをＸ方向にほぼ固定する機能を有している。なお、外側層１２１と磁化安定化層２２３との間には補助層２２２が介在しているため、外側層１２１の磁化の向きが固定されることはない。すなわち、第１シールド層２２０の外側層１２１では、磁化の向きが自由に変化する。
【００８４】
また、本実施の形態における第２シールド層２５０は、絶縁層１１側から、内側層１５１，補助層２５２，磁化安定化層２５３，隔離層２５３Ａおよび外側層１５４とを有している。内側層１５１および外側層１５４は、いずれも第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００８５】
第２シールド層２５０の磁化安定化層２５３は、上述した硬磁性材料により構成されており、その厚さは、例えば１５〜１００ｎｍである。補助層２５２は、例えば、厚さ１〜１０ｎｍであり、例えばＣｒにより構成されている。この補助層２５２は、磁化安定化層２５３の永久磁石としての特性を発揮させるためのものである。隔離層２５３Ａは、例えばＴａにより構成され、その厚さは、例えば１〜１０ｎｍである。この隔離層２５３Ａは、磁化安定化層２５３の磁化により外側層１５４の磁化の向きが固定されないようにするためのものである。
【００８６】
第２シールド層２５０の磁化安定化層２５３は、その磁化の向きがＸ方向にほぼ固定されている。この磁化安定化層２５３の磁化の影響は、その磁化安定化層２５３に（補助層２５２を隔てて）隣接する内側層１５１に及び、この内側層１５１の磁化はＸ方向にほぼ固定される。すなわち、第２シールド層２５０の磁化安定化層２５３は、内側層１５１の磁化の向きをＸ方向にほぼ固定する機能を有している。なお、外側層１５４と磁化安定化層２５３とは、隔離層２５３Ａによって隔離されているため、磁化安定化層２５３の磁化の影響は外側層１５４には殆ど及ばない。すなわち、第２シールド層２５０の外側層１５４では、磁化の向きが自由に変化する。
【００８７】
本実施の形態では、磁化安定化層２２３および磁化安定化層２５３の作用により、第１シールド層２２０の内側層１２４および第２シールド層２５０の内側層１５１の磁化の向きがＸ方向にほぼ固定される。従って、第１の実施の形態と同様、第１シールド層２２０および第２シールド層２５０における磁化の向きの変動によってＭＲ膜２０の抵抗が変動することが防止される。すなわち、薄膜磁気ヘッド１０３の安定した出力が得られる。
【００８８】
また、第１シールド層２２０および第２シールド層２５０において、外側層１２１および外側層１５４では、磁化の向きが自由に変化しうるので、第１の実施の形態と同様、十分なシールド作用が発揮される。
【００８９】
＜第１の変形例＞
次に、本実施の形態における第１の変形例について説明する。本変形例における薄膜磁気ヘッド１０４は、上記第２の実施の形態で説明した薄膜磁気ヘッドに対し、第２シールド層の構造のみが異なるものである。なお、ここでは、図１８に示した第２の実施の形態における構成要素と同一の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９０】
図１９は、本変形例における薄膜磁気ヘッド１０４の再生ヘッド部を磁気媒体側から見た図であり、図４におけるＶＩ−ＶＩ断面に対応するものである。本変形例では、第２シールド層１５０は、単層構造を有しており、上述した高透磁率磁性材料により構成されている。第２シールド層１５０の厚さは、例えば１μｍ〜３μｍである。すなわち、この第２シールド層１５０は、その全体に亘って、磁化の向きが自由に変化しうるようになっている。
【００９１】
本変形例では、第１シールド層２２０においてＭＲ膜２０に近い側の磁化の向きは規制されているが、第２シールド層１５０では磁化の向きは全く規制されていないため、ＭＲ素子１Ｃの出力変動を抑制する効果は、上記の第２の実施の形態よりも僅かに低下する。しかしながら、第２シールド層１５０の磁化の向きが全体的に自由に変化しうるため、不要な磁束が第２シールド層１５０に流れ易くなり、これにより、不要な磁界がＭＲ膜に及ばないようにするシールド作用が向上する。
【００９２】
＜第２の変形例＞
次に、本実施の形態における第２の変形例について説明する。本変形例における薄膜磁気ヘッド１０５は、上記第２の実施の形態で説明した薄膜磁気ヘッドに対し、第１シールド層の構造のみが異なるものである。なお、ここでは、なお、ここでは、図１８に示した第２の実施の形態における構成要素と同一の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９３】
図２０は、本変形例における薄膜磁気ヘッド１０５の再生ヘッド部を磁気媒体側から見た図であり、図４におけるＶＩ−ＶＩ断面に対応するものである。図２０に示したように、本変形例では、第１シールド層１２０は、単層構造を有しており、上述した高透磁率磁性材料により構成されている。この第１シールド層１２０の厚さは、例えば１μｍ〜３μｍである。すなわち、この第１シールド層１２０は、その全体に亘って、磁化の向きが自由に変化しうるようになっている。
【００９４】
本変形例では、第２シールド層２５０においてＭＲ膜２０に近い側の磁化の向きは規制されているが、第１シールド層１２０では磁化の向きは全く規制されていないため、ＭＲ素子１Ｃの出力変動を抑制する効果は、上記の第２の実施の形態よりも僅かに低下する。しかしながら、第１シールド層１２０の磁化の向きが全体的に自由に変化しうるため、不要な磁界を第１シールド層１２０に取り込み易くなり、これにより、不要な磁界がＭＲ膜に及ばないようにするシールド作用が向上する。
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。
【００９５】
［実施例１］
実施例１として、図６に示した薄膜磁気ヘッド１を作成した。まず、Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ製の基体２Ｄの上に、スパッタリング法により、Ａｌ2Ｏ3を用いて厚さ２μｍの絶縁層１１を成膜し、その上に、めっき法により、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ２μｍの外側層１２１を形成した。そののち、スパッタリング法により、外側層１２１の上に、Ｔａを用いて厚さ５ｎｍの下地層１２２を成膜し、その上に、ＲｕＭｎを用いて厚さ２０ｎｍの磁化安定化層１２３を成膜し、さらに、その磁化安定化層１２３の上に、例えばＮｉＦｅを用いて厚さ３０ｎｍの内側層１２４を成膜した。
【００９６】
次いで、第１シールド層１２の内側層１２４の上に、スパッタリング法により、Ａｌ2Ｏ3を用いて厚さ１０ｎｍの第１ギャップ膜１３を成膜した。続いて、スパッタリング法により、第１ギャップ膜１３の上に、Ｔａを用いて厚さ５ｎｍの下地層２１を成膜し、その上に、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ３ｎｍの第１軟磁性層２２Ａを成膜し、その上に、ＣｏＦｅを用いて厚さ１ｎｍの第２軟磁性層２２Ｂを成膜した。続いて、スパッタリング法により、第２軟磁性層２２Ｂの上に、Ｃｕを用いて厚さ２．５ｎｍの非磁性層２３を成膜し、その上に、ＣｏＦｅを用いて厚さ２ｎｍの強磁性層２４を成膜し、その上に、ＰｔＭｎを用いて厚さ２０ｎｍの反強磁性層２５を成膜し、その上に、Ｔａを用いて厚さ５ｎｍの保護層２６を成膜した。
【００９７】
次いで、下地層２１から保護層２６までの積層膜を、イオンミリングによりパターニングして、図７に示した形状のＭＲ膜２０を形成し、そのＭＲ膜２０の両側に、スパッタリング法により、ＣｏＰｔを用いて厚さ５０ｎｍの磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂを成膜し、その上に、スパッタリング法により、厚さ１００ｎｍのリード層３３Ａ，３３Ｂを所定の形状に形成した。
【００９８】
リード層３３Ａ，３３Ｂを形成したのち、ＭＲ膜２０，磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂおよびリード層３３Ａ，３３Ｂを覆うように、スパッタリング法により、Ａｌ2Ｏ3を用いて厚さ１０ｎｍの第２ギャップ膜１４を成膜した。次いで、スパッタリング法により、第２ギャップ膜１４の上に、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ３０ｎｍの内側層１５１を成膜し、その内側層１５１の上に、ＲｕＭｎを用いて厚さ２０ｎｍの磁化安定化層１５２を成膜し、その磁化安定化層１５２の上に、Ｔａを用いて厚さ５ｎｍの隔離層１５３を成膜し、さらに、その隔離層１５３の上に、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて外側層１５４の一部を厚さ３０ｎｍだけ成膜した。次いで、この外側層１５４の一部（厚さ３０ｎｍの部分）を電極膜として、めっき法により、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ２μｍの外側層１５４を形成した。
【００９９】
第２シールド層１５の上には、図５に示した絶縁層１６，下部磁極４１，記録ギャップ膜４２，絶縁層４３，薄膜コイル４４，フォトレジスト層４５，薄膜コイル４６，フォトレジスト層４７，上部磁極４８およびオーバーコート層４９を積層した。絶縁層１６からオーバーコート層４９までの部分（記録ヘッド部１Ｂ）は、本実施例における測定事項に影響を与えないため、詳細説明は省略する。
【０１００】
次いで、ＭＲ膜２０の反強磁性層２５と強磁性層２４との間に交換結合を生じさせるため、磁界発生装置を利用して例えばＹ方向に磁界を印加しつつ、２５０℃に加熱した。そののち、温度を２００℃まで低下させ、磁界発生装置により印加する磁界の方向をＸ方向に変えて、第１のシールド層１２における内側層１２４と磁化安定化層１２３との交換結合、および、第２のシールド層１５における内側層１５１と磁化安定化層１５２との交換結合を生じさせた。
【０１０１】
［実施例２］
実施例２として、図１６に示した薄膜磁気ヘッド１０１を作製した。製造方法は、第２シールド層の製造工程において、第２ギャップ膜１４の上に、めっき法によりＮｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ２μｍの第２シールド層１５０を形成したことを除き、実施例１と同じである。
【０１０２】
［実施例３］
実施例３として、図１７に示した薄膜磁気ヘッド１０２を作製した。製造方法は、第１シールド層の製造工程において、絶縁層１１の上に、めっき法によりＮｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ２μｍの第１シールド層１２０を形成したことを除き、実施例１と同じである。
【０１０３】
［実施例４］
実施例４として、図１８に示した薄膜磁気ヘッド１０３を作製した。まず、Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ製の基体２Ｄの上に、スパッタリング法により、Ａｌ2Ｏ3を用いて厚さ２μｍの絶縁層１１を成膜し、その上に、めっき法により、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ２μｍの外側層１２１を形成した。そののち、スパッタリング法により、外側層１２１の上に、Ｃｒを用いて厚さ５ｎｍの補助層２２２を成膜し、その補助層２２２の上に、ＣｏＰｔを用いて厚さ２０ｎｍの磁化安定化層２２３を成膜し、さらに、その磁化安定化層２２３の上に、例えばＮｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ３０ｎｍの内側層１２４を成膜した。
【０１０４】
次いで、第１シールド層２２０の内側層１２４の上に、実施例１と同様に、第１ギャップ膜１３、下地層２１、第１軟磁性層２２Ａ、第２軟磁性層２２Ｂ、非磁性層２３、強磁性層２４、反強磁性層２５および保護層２６を順次成膜し、ＭＲ膜２０を形成した。さらに、実施例１と同様に、ＭＲ膜２０を挟み込むように、磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂおよびリード層３３Ａ，３３Ｂを形成した。次いで、実施例１と同様に、第２ギャップ膜１４を成膜した。
【０１０５】
次いで、スパッタリング法により、第２ギャップ膜１４の上に、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ３０ｎｍの内側層１５１を成膜し、その内側層１５１の上に、Ｃｒを用いて厚さ１０ｎｍの補助層２５２を成膜し、その補助層２５２の上に、ＣｏＰｔを用いて厚さ２０ｎｍの磁化安定化層２５３を成膜した。次いで、スパッタリング法により、磁化安定化層２５３の上に、Ｔａを用いて厚さ５ｎｍの隔離層２５３Ａを成膜し、その隔離層２５３Ａの上に、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて外側層１５４の一部を厚さ３０ｎｍだけ成膜した。次いで、この外側層１５４における厚さ３０ｎｍの部分を電極膜として利用して、めっき法により、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ２μｍの外側層１５４を形成した。
【０１０６】
第２シールド層２５０の上には、実施例１と同様に、絶縁層１６，下部磁極４１，記録ギャップ膜４２，絶縁層４３，薄膜コイル４４，フォトレジスト層４５，薄膜コイル４６，フォトレジスト層４７，上部磁極４８およびオーバーコート層４９を積層した。次いで、ＭＲ膜２０の反強磁性層２５と強磁性層２４との間に交換結合を生じさせるため、磁界発生装置を利用して例えばＹ方向に磁界を印加しつつ、２５０℃に加熱した。
【０１０７】
［実施例５］
実施例５として、図１９に示した薄膜磁気ヘッド１０４を作製した。製造方法は、第２シールド層の製造工程において、第２ギャップ膜１４の上に、めっき法によりＮｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ２μｍの第２シールド層１５０を形成したことを除き、実施例４と同じである。
【０１０８】
［実施例６］
実施例６として、図２０に示した薄膜磁気ヘッド１０５を作製した。製造方法は、第１シールド層の製造工程において、絶縁層１１の上に、めっき法によりＮｉ80Ｆｅ20を用いて厚さ２μｍの第１シールド層１２０を形成したことを除き、実施例４と同じである。
【０１０９】
このように作製した薄膜磁気ヘッドのそれぞれについて、出力変動値（ＣＯＶ；Ｃｏｖａｒｉａｎｔ）を測定した。その結果を、表１に示す。ここで、出力変動値は、各薄膜磁気ヘッドに繰り返し信号磁界を与えてヘッド出力を測定し、ヘッド出力のばらつきの標準偏差σ（シグマ）をヘッド出力の平均値で割ったものである。
【０１１０】
【表１】
［比較例］
また、本実施例に対する比較例として、第１シールド層１２および第２シールド層１５を、いずれも単層構造とし、Ｎｉ80Ｆｅ20を用いてそれぞれ厚さ２μｍに形成した薄膜磁気ヘッドを作成した。この薄膜磁気ヘッドについても、出力の変動率を測定した。その結果を表１に合わせて示す。
【０１１２】
表１から分かるように、実施例１ないし実施例６では、出力変動値が０．５％〜２．０％となり、比較例（１０％）よりも良好な値が得られた。特に、第１シールド層と第２シールド層の両方に磁化安定化層を設けた実施例１および実施例４では、出力変動値が０．５％と最も良好な値が得られた。このことから、第１シールド層および第２シールド層の少なくとも１方に磁化安定化層を設けると、出力が安定し、さらに、第１シールド層および第２シールド層の両方に磁化安定化層を設けると、出力が最も安定することが分かった。さらに、実施例１〜３と実施例４〜６とをそれぞれ比較すると、磁化安定化層を反強磁性材料により構成した場合でも、硬磁性材料により構成した場合でも、同等の効果が得られることが分かった。
【０１１３】
次に、実施例１の薄膜磁気ヘッドにおいて、第１シールド層１２の内側層１２４と第２シールド層１５の内側層１５１の厚さを２ｎｍ〜５００ｎｍまで変化させ、それぞれ、出力変動値（ＣＯＶ；Ｃｏｖａｒｉａｎｔ）および出力波形の半値幅を測定した。その結果を、図２１に示す。ここで、出力波形の半値幅は、各薄膜磁気ヘッドに繰り返し信号磁界を与えてヘッド出力を測定したときの、信号波形の半値幅の平均値から求めたものである。この出力波形の半値幅は、再生ヘッド部の分解能に対応するものである。
【０１１４】
図２１から、内側層１２４および内側層１５１の厚さが１０ｎｍ以上の場合には、出力波形の半値幅はほぼ一定であり、内側層１２４および内側層１５１の厚さが１０ｎｍ未満になると出力波形の半値幅が増加することが分かる。これは、内側層１２４および内側層１５１の厚さが薄すぎると、内側層１２４および内側層１５１の磁化の向きが完全に固定されてしまい、内側層１２４および内側層１５１において磁化の向きが変化する余地が全く無くなることから、第１シールド層１２および第２シールド層１５のシールド作用が僅かに低下するためである。
【０１１５】
さらに、内側層１２４および内側層１５１の厚さが３００ｎｍ以下の場合には、出力変動値が、許容限界である５％以下に収まっているが、厚さが３００ｎｍを超えると、出力変動値が５％を超えている。これは、内側層１２４および内側層１５１の厚さが厚すぎると、交換結合が内側層１２４および内側層１５１におけるＭＲ膜２０近傍領域までそれぞれ十分には及ばなくなることから、ＭＲ膜２０の近傍の領域において磁化の向きが変動するようになるためである。
【０１１６】
すなわち、図２１から、第１シールド層１２の内側層１２４の厚さ、および、第２シールド層１５の内側層１５１の厚さが、それぞれ、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であれば、特に良好な出力変動値を得ると共に、出力は系の半値幅を狭くして分解能を向上できることが分かる。
【０１１７】
図２２は、第１シールド層１２の内側層１２４と第２シールド層１５の内側層１５１の厚さを２ｎｍ〜５００ｎｍまで変化させた場合の、内側層１２４および内側層１５１における一軸異方性磁界（Ｈｕａ）を測定した結果を表す特性図である。
【０１１８】
図２２に示したように、内側層１２４および内側層１５１の厚さが薄いほど一軸異方性磁界が大きくなることが分かる。また、内側層１２４および内側層１５１の厚さが厚いほど一軸異方性磁界が小さくなり、内側層１２４および内側層１５１の厚さが５００ｎｍ以上になるとほぼ０になることが分かる。これは、内側層１２４および内側層１５１の厚さが薄いほど、磁化の向きが強く規制され、内側層１２４および内側層１５１が厚いほど、磁化の向きが変化する余地が生まれるためである。
【０１１９】
図２１に示した内側層１２４および内側層１５１の好ましい厚さ（１０ｎｍ〜３００ｎｍ）に対応する一軸異方性磁界は、約４８０Ａ／ｍ（６Ｏｅ）〜１５９００Ａ／ｍ（２０Ｏｅ）である。すなわち、内側層１２４および内側層１５１における一軸異方性磁界が、４８０Ａ／ｍ〜１５９００Ａ／ｍの範囲にあれば、出力変動を好ましい範囲に抑制しつつ、高密度記録に対応することができることが分かった。
【０１２０】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、第１シールド層の磁化安定化層を反強磁性材料とし、第２シールド層の磁化安定化層を硬磁性材料としてもよいし、第１シールド層の磁化安定化層を硬磁性材料とし、第２シールド層の磁化安定化層を反強磁性材料としてもよい。
【０１２１】
加えて、磁化安定化層を、第１シールド層または第２シールド層において、ＭＲ膜に対応する局所的な領域のみに形成するようにしてもよい。
【０１２２】
また、上述した実施の形態においては、ＭＲ膜２０の反強磁性層２５を熱処理系反強磁性材料により構成したが、非熱処理系反強磁性材料により構成してもよい。この場合には、熱処理を行わなくとも、反強磁性層２５と強磁性層２４との界面で交換結合を誘起させることができる。
【０１２３】
また、上記の実施の形態では、磁区制御膜３０Ａ，３０Ｂを硬磁性材料により形成したが、反強磁性膜と強磁性膜とを積層した構造としてもよい。反強磁性膜を熱処理系反強磁性材料により構成する場合には、反強磁性膜と強磁性膜との間に交換結合を生じさせるための熱処理が必要である。反強磁性膜を非熱処理系反強磁性材料により構成する場合には、熱処理は不要である。
【０１２４】
さらに、薄膜磁気ヘッド１のＭＲ膜は、スピンバルブ膜には限定されず、他の種類のＧＭＲ膜、ＡＭＲ膜、またはＴＭＲ（Tunnel-type Magneto-Resistive ）膜などであっても良い。また、薄膜磁気ヘッド１は、再生専用ヘッドであっても良く、磁気センサやメモリであってもよい。
【０１２５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドまたは請求項９ないし請求項１２のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、第１のシールド層および第２のシールド層の少なくとも一方が、機能膜側から順に、磁化の向きが規制された内側層と、内側層の磁化の向きを規制する磁化安定化層と、磁化の向きが変化しうる外側層とを有するようにしたので、第１のシールド層および第２のシールド層の少なくとも一方における機能膜に近い側の磁化の向きの変動が抑制され、薄膜磁気ヘッドの安定した出力を得ることができる。また、外側層により不要な磁界を取り込むことができるため、高密度化に伴って第１シールド層と第２シールド層との間隔を狭くした場合でも、機能膜に不要な磁界が及ぶことが防止される。すなわち、高密度記録に対応しつつ、薄膜磁気ヘッドの出力を安定させることができる。
【０１２６】
特に、請求項２記載の薄膜磁気ヘッドによれば、内側層の厚さを１０ｎｍ以上３００ｎｍとしたので、薄膜磁気ヘッドの出力を安定させ、かつ、高密度記録に対応できる分解能を得ることができる。
【０１２７】
さらに、請求項３記載の薄膜磁気ヘッドによれば 磁化安定化層が反強磁性材料または硬磁性材料を含むようにしたので、内側層の磁化の向きを容易に規制することができる。
【０１２８】
また、請求項４記載の薄膜磁気ヘッドによれば、磁化安定化層と外側層との間に中間層を設けるようにしたので、内側層の磁化の向きのみを規制して、外側層の磁化の向きが自由に変化できるようにすることができる。
【０１２９】
加えて、請求項５記載の薄膜磁気ヘッドによれば、内側層の磁化の向きを、磁区制御膜が機能膜に印加するバイアス磁界の向きに対してほぼ平行になるようにしたので、シールド層における磁界が機能膜に及ぼす影響を低減することができる。
【０１３０】
さらに、請求項６記載の薄膜磁気ヘッドによれば、機能膜における反強磁性層と強磁性層との交換結合が生じる第１の温度と、磁化安定化層と内側層との交換結合が生じる第２の温度とが異なるようにしたので、強磁性層の磁化および内側層の磁化を、それぞれ独立に規制することが可能になる。
【０１３１】
また、請求項８記載の薄膜磁気ヘッドによれば、内側層における一軸異方性磁界よりも、外側層における一軸異方性磁界の方が０に近くなるようにしたので、内側層では磁化の向きが変動しにくく、外側層では磁化の向きが変化しやすくなる。すなわち、高密度記録に対応しつつ、薄膜磁気ヘッドの出力を安定させることができる。
【０１３２】
また、請求項１１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、内側層と磁化安定化層とをほぼ同一の成膜方法を用いて連続的に成膜するようにしたので、磁化安定化層が反強磁性材料よりなる場合には、内側層と磁化安定化層との間で交換結合を生じさせ易くなる。
【０１３３】
さらに、請求項１２記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、磁化安定化層と外側層とを、非連続的に成膜するようにしたので、磁化安定化層が反強磁性材料よりなる場合には、外側層と磁化安定化層との間に交換結合を生じさせないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドを搭載した回転アームの外形形状を表す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドが形成されたスライダの外形形状を表す斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構造を分解して表す分解斜視図である。
【図４】図３に示した薄膜磁気ヘッドの平面形状を表す平面図である。
【図５】図３に示した薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面に直交する面における断面構造を表す断面図である。
【図６】図３に示した薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面と平行な面における断面構造を表す断面図である。
【図７】図３に示した薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子の構造を拡大して示す断面図である。
【図８】図３に示した薄膜磁気ヘッドの製造方法における一工程を説明するための断面図である。
【図９】図８に続く工程を説明するための断面図である。
【図１０】図９に続く工程を説明するための断面図である。
【図１１】図１０に続く工程を説明するための断面図である。
【図１２】図１１に続く工程を説明するための断面図である。
【図１３】図１２に続く工程を説明するための断面図である。
【図１４】図１３に続く工程を説明するための断面図である。
【図１５】図１４に続く工程を説明するための断面図である。
【図１６】第１の実施の形態の第１の変形例に係る薄膜磁気ヘッドの断面構造を表す断面図である。
【図１７】第１の実施の形態の第２の変形例に係る薄膜磁気ヘッドの断面構造を表す断面図である。
【図１８】本実施の形態の第２の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの断面構造を表す断面図である。
【図１９】第２の実施の形態の第１の変形例に係る薄膜磁気ヘッドの断面構造を表す断面図である。
【図２０】第２の実施の形態の第２の変形例に係る薄膜磁気ヘッドの断面構造を表す断面図である。
【図２１】本発明の実施例における出力変動値および分解能の測定定結果を表す特性図である。
【図２２】本発明の実施例における一軸異方性磁界の測定結果を表す特性図である。
【符号の説明】
１…薄膜磁気ヘッド、１Ａ…再生ヘッド部、１Ｂ…記録ヘッド部１Ｂ、２…スライダ、２Ｄ…基体、１１…絶縁層、１２…第１シールド層、１２１…外側層、１２２…下地層、１２３…磁化安定化層、１２４…内側層、１３…第１ギャップ膜、１４…第２ギャップ膜、１５…第２シールド層、１５１…内側層、１５２…補助層、１５３…磁化安定化層、１５３Ａ…隔離層、１５４…外側層、１６…絶縁層、２０…ＭＲ膜、２１…下地層、２２…軟磁性層、２２Ａ…第１軟磁性層、２２Ｂ…第２軟磁性層、２３…非磁性層、２４…強磁性層、２５…反強磁性層、２６…保護層、３０Ａ，３０Ｂ…磁区制御膜、３３Ａ，３３Ｂ…リード層。
Claims (12)
- 磁気変換機能を有する機能膜と、
前記機能膜を挟み込むように設けられると共に、それぞれ絶縁性を有する第１のギャップ膜および第２のギャップ膜と、
前記機能膜に不要な磁界の影響が及ばないようにするため、前記第１のギャップ膜および前記第２のギャップ膜をそれぞれ介して前記機能膜を挟み込む第１のシールド層および第２のシールド層と
を備えると共に、
前記第１のシールド層および前記第２のシールド層の少なくとも一方は、前記機能膜側から順に、磁化の向きが規制された内側層と、前記内側層の磁化の向きを規制する磁化安定化層と、磁化の向きが自由に変化しうる外側層とを有すること
を特徴とする薄膜磁気ヘッド。 - 前記内側層の厚さは、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記磁化安定化層は、反強磁性材料および硬磁性材料の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記磁化安定化層と前記外側層との間に、中間層が介在していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記機能膜に、この機能膜の磁区を制御するためのバイアス磁界を印加する磁区制御膜をさらに備え、
前記内側層の磁化の向きは、前記磁区制御膜が前記機能膜に印加するバイアス磁界に対し、ほぼ平行で同じ向き、または、ほぼ平行で反対向きであること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１に記載の薄膜磁気ヘッド。 - 前記機能膜は、
非磁性層と、
この非磁性層の一方の面に設けられた軟磁性層と、
前記非磁性層の軟磁性層と反対側の面に設けられた強磁性層と、
前記強磁性層の前記非磁性層とは反対側の面に設けられた反強磁性層と
を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１に記載の薄膜磁気ヘッド。 - 前記反強磁性層および前記強磁性層は、第１の温度に加熱されることにより交換結合を生じ、
前記磁化安定化層および前記内側層は、前記第１の温度とは異なる第２の温度に加熱されることにより交換結合を生じること
を特徴とする請求項６記載の薄膜磁気ヘッド。 - 磁気変換機能を有する機能膜と、
前記機能膜を挟み込む第１の絶縁膜および第２の絶縁膜と、
前記機能膜を、前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜をそれぞれ介して挟み込む第１の磁性層および第２の磁性層と
を備えると共に、
前記第１の磁性層および前記第２の磁性層の少なくとも一方は、前記機能膜側から順に、内側層と外側層とを有しており、
前記内側層における一軸異方性磁界よりも、前記外側層における一軸異方性磁界の方が０に近いこと
を特徴とする薄膜磁気ヘッド。 - 磁気抵抗効果を有する機能膜と、不要な磁界の影響がこの機能膜に及ばないようにするための第１のシールド層および第２のシールド層とを備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
基体の上に、所定の絶縁層を介して前記第１のシールド層を形成するステップと、
この第１のシールド層の上に、絶縁性を有する第１のギャップ膜を形成するステップと、
この第１のギャップ膜の上に、前記機能膜を形成するステップと、
この機能膜の上に、絶縁性を有する第２のギャップ膜を形成するステップと、
この第２のギャップ膜の上に、前記第２のシールド層を形成するステップと
を含むと共に、
前記第１のシールド層を形成するステップおよび前記第２のシールド層を形成するステップの少なくとも一方において、前記第１のシールド層および前記第２のシールド層の少なくとも一方を、前記機能膜側から順に、磁化の向きが規制された内側層と、前記内側層の磁化の向きを規制する磁化安定化層と、磁化の向きが自由に変化しうる外側層とにより形成するようにしたこと
を特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 前記磁化安定化層を、反強磁性材料および硬磁性材料の少なくとも一方により構成するようにした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。
- 前記内側層と前記磁化安定化層を、ほぼ同一の成膜方法を用いて連続的に成膜するようにしたことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 前記磁化安定化層と前記外側層とを、互いに異なる成膜方法を用いて、非連続的に成膜するようにしたことを特徴とする請求項９ないし請求項１１のいずれか１に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001109904A JP3659898B2 (ja) | 2000-11-27 | 2001-04-09 | 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 |
| US09/991,994 US6731474B2 (en) | 2000-11-27 | 2001-11-26 | Thin film magnetic head and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-359022 | 2000-11-27 | ||
| JP2000359022 | 2000-11-27 | ||
| JP2001109904A JP3659898B2 (ja) | 2000-11-27 | 2001-04-09 | 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002222504A JP2002222504A (ja) | 2002-08-09 |
| JP3659898B2 true JP3659898B2 (ja) | 2005-06-15 |
Family
ID=26604589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001109904A Expired - Fee Related JP3659898B2 (ja) | 2000-11-27 | 2001-04-09 | 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6731474B2 (ja) |
| JP (1) | JP3659898B2 (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20010053572A1 (en) * | 2000-02-23 | 2001-12-20 | Yoshinari Ichihashi | Semiconductor device having opening and method of fabricating the same |
| US6930862B2 (en) * | 2002-01-07 | 2005-08-16 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Shielded extraordinary magnetoresistance head |
| DE10230455A1 (de) * | 2002-07-06 | 2004-01-22 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Einstellung oder lokalen Veränderung einer Magnetisierung in einer Schicht einer magnetoresistiven Schichtanordnung, Heizstempel zum Anheizen der magnetoresistiven Schichtanordnung und deren Verwendung |
| US7037604B2 (en) * | 2002-07-23 | 2006-05-02 | Honeywell International, Inc. | Magnetic sensing device |
| JP2005056538A (ja) * | 2003-08-07 | 2005-03-03 | Tdk Corp | 薄膜磁気ヘッドの製造方法 |
| US7236333B2 (en) * | 2003-12-11 | 2007-06-26 | Seagate Technology Llc | Domain wall free shields of MR sensors |
| JP2005243124A (ja) | 2004-02-25 | 2005-09-08 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | 磁気ヘッド及びそれを搭載した磁気記録再生装置 |
| US7593196B2 (en) * | 2004-04-30 | 2009-09-22 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method and apparatus for providing a magnetic read sensor having a thin pinning layer and improved magnetoresistive coefficient ΔR/R |
| US7872837B2 (en) | 2004-04-30 | 2011-01-18 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method and apparatus for providing a magnetic read sensor having a thin pinning layer and improved magnetoreistive coefficient |
| JP4389932B2 (ja) * | 2004-05-17 | 2009-12-24 | 日立金属株式会社 | 薄膜磁気ヘッド用基板およびその製造方法 |
| US7692893B2 (en) * | 2004-06-30 | 2010-04-06 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. | Side-by-side magnetic head configuration with flared pole tip layer and read sensor sharing same plane |
| US7298586B1 (en) * | 2004-09-07 | 2007-11-20 | Storage Technology Corporation | Thin-film read element with multiple read sensors |
| US7446979B2 (en) * | 2004-09-30 | 2008-11-04 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Laminated draped shield for CPP read sensors |
| JP2006127634A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | 磁気ヘッド |
| KR100694107B1 (ko) | 2005-04-28 | 2007-03-12 | 삼성전자주식회사 | 휴대 기기의 컨텐츠 리스트를 제공하는 장치 및 방법 |
| JP3922303B1 (ja) * | 2005-05-13 | 2007-05-30 | Ｔｄｋ株式会社 | 複合型薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気ディスクドライブ装置 |
| JP2007141288A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Tdk Corp | 薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置 |
| JP4705478B2 (ja) | 2006-01-19 | 2011-06-22 | ヒタチグローバルストレージテクノロジーズネザーランドビーブイ | 磁気ヘッド |
| US7606007B2 (en) * | 2006-02-17 | 2009-10-20 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Shield stabilization for magnetoresistive sensors |
| JP2009283094A (ja) * | 2008-05-26 | 2009-12-03 | Fujitsu Ltd | 磁気ヘッドおよび磁気ディスク装置 |
| CA2674372C (en) * | 2008-07-30 | 2016-02-09 | Gen-Tran Corporation | Automatic transfer switch |
| US8189303B2 (en) * | 2008-08-12 | 2012-05-29 | Tdk Corporation | Thin film magnetic head having a pair of magnetic layers whose magnetization is controlled by shield layers |
| US8437105B2 (en) | 2009-07-08 | 2013-05-07 | Seagate Technology Llc | Magnetic sensor with composite magnetic shield |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61258323A (ja) * | 1985-05-10 | 1986-11-15 | Nec Corp | 磁気抵抗効果ヘツド |
| JPH0684144A (ja) * | 1992-08-31 | 1994-03-25 | Victor Co Of Japan Ltd | 磁気抵抗効果型磁気ヘッド |
| JPH07169023A (ja) * | 1993-12-09 | 1995-07-04 | Sanyo Electric Co Ltd | 磁気抵抗効果型ヘッド |
| JPH0836717A (ja) * | 1994-07-26 | 1996-02-06 | Nec Corp | 磁気抵抗効果ヘッド |
| US5515221A (en) * | 1994-12-30 | 1996-05-07 | International Business Machines Corporation | Magnetically stable shields for MR head |
| US5838521A (en) * | 1995-04-17 | 1998-11-17 | Read-Rite Corporation | Magnetoresistive transducer having laminated magnetic shields |
| JP3294742B2 (ja) * | 1995-09-25 | 2002-06-24 | 株式会社日立製作所 | 磁気抵抗効果型ヘッド |
| JP3388685B2 (ja) * | 1996-04-01 | 2003-03-24 | ティーディーケイ株式会社 | 磁気ヘッド |
| JP3520170B2 (ja) * | 1996-04-02 | 2004-04-19 | Ｔｄｋ株式会社 | 複合型薄膜磁気ヘッド |
| JPH09274712A (ja) | 1996-04-04 | 1997-10-21 | Hitachi Metals Ltd | 磁気ヘッド |
| JPH10188222A (ja) * | 1996-12-20 | 1998-07-21 | Read Rite S M I Kk | 複合型薄膜磁気ヘッド |
| US6275360B1 (en) * | 1997-09-29 | 2001-08-14 | Hitachi, Ltd. | Read-write head |
| JPH11161920A (ja) * | 1997-09-29 | 1999-06-18 | Hitachi Ltd | 記録再生ヘッド及びそれを用いたヘッド・ディスク・アセンブリと磁気ディスク装置 |
| JP2927285B1 (ja) * | 1998-01-26 | 1999-07-28 | 日本電気株式会社 | 磁気抵抗効果型ヘッド |
| JP2000048327A (ja) * | 1998-07-31 | 2000-02-18 | Alps Electric Co Ltd | 薄膜磁気ヘッド |
| US6278590B1 (en) * | 1998-12-02 | 2001-08-21 | International Business Machines Corporation | High moment laminated layer with nickel cobalt or nickel iron cobalt based alloy layer for first pole piece of write head |
| JP2000315302A (ja) * | 1999-05-06 | 2000-11-14 | Read Rite Smi Kk | 複合型薄膜磁気ヘッド |
| US6456466B1 (en) * | 1999-06-09 | 2002-09-24 | Hitachi, Ltd. | Magnetic head with shield layer having discontinuous multi-layer or mixed layer and magnetic recording apparatus utilizing the magnetic head |
| JP2000137909A (ja) * | 1999-12-06 | 2000-05-16 | Alps Electric Co Ltd | 薄膜磁気ヘッド |
| JP3946404B2 (ja) * | 2000-03-14 | 2007-07-18 | 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ | 磁気抵抗効果型ヘッド及びそれを用いた磁気記録再生装置 |
| US6456467B1 (en) * | 2000-03-31 | 2002-09-24 | Seagate Technology Llc | Laminated shields with antiparallel magnetizations |
-
2001
- 2001-04-09 JP JP2001109904A patent/JP3659898B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-11-26 US US09/991,994 patent/US6731474B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002222504A (ja) | 2002-08-09 |
| US20020126423A1 (en) | 2002-09-12 |
| US6731474B2 (en) | 2004-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3659898B2 (ja) | 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 | |
| JP3971579B2 (ja) | 磁気変換素子および薄膜磁気ヘッド | |
| JP4942445B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置 | |
| JP3657916B2 (ja) | 磁気抵抗効果ヘッドおよび垂直磁気記録再生装置 | |
| JP4492604B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置 | |
| US20020024781A1 (en) | Spin-valve type thin film magnetic element | |
| US6545848B1 (en) | Magnetic transducer, thin film magnetic head and method of manufacturing the same | |
| JP2007273657A (ja) | 磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ならびに薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置 | |
| US6643103B1 (en) | Very high linear resolution CPP differential dual spin valve magnetoresistive head | |
| JP4343941B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ハードディスク装置、および、磁気抵抗効果素子の製造方法 | |
| US6657826B2 (en) | Magnetoresistive device and method of manufacturing same, thin-film magnetic head and method of manufacturing same, head gimbal assembly and hard disk drive | |
| JP2007317824A (ja) | 磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ならびに薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置 | |
| JP3362818B2 (ja) | スピンバルブ磁気抵抗効果型トランスジューサ及び磁気記録装置 | |
| JP2001222803A (ja) | 磁気変換素子および薄膜磁気ヘッド | |
| JP2001283414A (ja) | 薄膜磁気ヘッドおよび磁気変換素子 | |
| US20020008948A1 (en) | Magnetic transducer and thin film magnetic head | |
| US7782576B2 (en) | Exchange-coupling film incorporating stacked antiferromagnetic layer and pinned layer, and magnetoresistive element including the exchange-coupling film | |
| US20010033466A1 (en) | Spin-valve type thin film magnetic element | |
| US6947261B2 (en) | Thin film magnetic head and method of manufacturing the same | |
| KR100849430B1 (ko) | 자기저항효과막 | |
| JP4471020B2 (ja) | Ｃｐｐ構造の磁気抵抗効果素子および磁気ディスク装置 | |
| US6927950B2 (en) | Thin-film magnetic head and method of manufacturing same, head gimbal assembly, and hard disk drive | |
| JP3818592B2 (ja) | 磁気抵抗効果装置およびその製造方法、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリならびにハードディスク装置 | |
| JP3711021B2 (ja) | 磁気変換素子および薄膜磁気ヘッド | |
| US7787220B2 (en) | Magnetoresistance element with improved magentoresistance change amount and with free layer having improved soft magnetic characteristics |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050307 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050309 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050315 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090325 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100325 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110325 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120325 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |