JP3677582B2 - 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】
本発明は薄膜磁気ヘッドに関するものであり、特に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の磁気記録装置の再生ヘッド（リードヘッド）に用いるオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子におけるオフトラック特性を改善するための構成に特徴のある薄膜磁気ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータの外部記憶装置であるハードディスク装置等の小型化，大容量化の要請の高まりに伴い、高密度磁気記録が可能なハードディスク装置等の研究開発が急速に進められており、この様なハードディスク装置の高記録密度化を実現するためには、線記録密度とトラック密度を向上させる必要があるが、そのためには、記録ヘッドとしては、隣接するトラックとのクロストーク等の原因となる記録にじみを防止するために誘導型の薄膜磁気ヘッドの上部磁極先端部のライトポールのコア幅をより狭く形成するための技術が必要になる。
【０００３】
一方、再生ヘッドとしては再生出力が磁気記録媒体と磁気ヘッド間の相対速度に依存せずに高い出力が得られ、且つ、小型ディスクに対しても適用できる磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を用いた再生専用の磁気ヘッドが注目されており、近年の高性能化の要請に応えるヘッドとして、この様なＭＲ素子を用いた磁気ヘッドと誘導型の薄膜磁気ヘッドとを複合化した複合型薄膜磁気ヘッドが開発されており、記録ヘッドの記録ギャップと再生ヘッドの再生ギャップをそれぞれ最適化することによって、記録特性の向上と、再生分解能の向上を共に実現しようとしている。
【０００４】
ここで、図６を参照して、従来の複合型薄膜磁気ヘッドの概略的構成を説明する。
図６参照
図６は、従来の複合型薄膜磁気ヘッドを模式的に示した要部透視斜視図であり、スライダーの母体となるＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板（図示せず）上に、Ａｌ2 Ｏ3 膜（図示せず）を介してＮｉＦｅ合金等からなる下部磁気シールド層４１を設け、Ａｌ2 Ｏ3 等の下部リードギャップ層（図示せず）を介してＮｉＦｅ，Ｔｉ，ＣｏＺｒＭｏの積層構造等からなる磁気抵抗効果素子４２を設けて所定の形状にパターニングしたのち、磁気抵抗効果素子４２の両端にＡｕ等からなる導電膜を堆積させてリード電極４３を形成する。
【０００５】
次いで、再び、Ａｌ2 Ｏ3 等の上部リードギャップ層（図示せず）を介してＮｉＦｅ合金等からなる下部磁極層を兼ねる上部磁気シールド層４４を設け、その上にＡｌ2 Ｏ3 等からなるライトギャップ層（図示せず）を設けたのち、レジスト等の下部層間絶縁膜（図示せず）を介して水平スパイラル状のライトコイル４５を形成するとともに、その両端にライト電極４６を設け、次いで、レジスト等からなる上部層間絶縁膜（図示せず）を介して先端に幅細のライトポール４８を有する形状の上部磁極層４７を設ける。
【０００６】
次いで、全面にＡｌ2 Ｏ3 膜を設けて保護膜（図示せず）としたのち、基板を切断し、ライトポール４８の長さ、即ち、ギャップ深さを調整するための研削、研磨等を含めたスライダー加工を行うことにより磁気抵抗効果素子４２を利用した再生用、即ち、リード用のＭＲヘッドと、記録用、即ち、ライト用の誘導型の薄膜磁気ヘッドとを複合化した複合型薄膜磁気ヘッドが得られる。
【０００７】
この場合、ライト電極４６からライトコイル４５に信号電流を流すことによって発生した磁束は下部磁極層を兼ねる上部磁気シールド層４４と上部磁極層４７とからなる磁極コアに導かれ、上部磁極層４７の先端のライトポール４８近傍においてライトギャップ層によって形成される記録ギャップによって磁束が外部に漏れ出て、記録媒体に信号が記録されることになる。
また、逆に、記録媒体からの磁束を磁極コアで検出して信号を再生することもできるものであり、上部磁極層４７の先端のライトポール４８の幅がトラック幅となり、このトラック幅によって面記録密度が規定される。
【０００８】
一方、ＭＲヘッドにおける再生原理は、リード電極４３から一定のセンス電流を流した場合に、磁気抵抗効果素子４２を構成する磁性薄膜の電気抵抗が記録媒体からの磁界により変化する現象を利用するものである。
【０００９】
この様な複合型薄膜磁気ヘッドをはじめとした磁気ディスク装置においては、最近、大容量化と共に磁気記録媒体上のビット長及びトラック幅が急激に狭くなってきており、それに伴って磁気記録媒体からの信号も減少しているため、再生ヘッドのさらなる高感度化が要請されている。
【００１０】
この様な高感度化を目指す場合、ＭＲ膜が単磁区にならないとバルクハウゼンノイズが発生し、再生出力が大きく変動するので、ＭＲ膜の磁区を制御するために磁区制御膜を設けているが、この磁区制御膜を設けたことに伴う不感帯が感度向上の障害となるので、この事情を図７を参照して説明する。
【００１１】
図７（ａ）参照
図７（ａ）は、磁区制御膜を設けた従来のＭＲヘッドの概略的断面図であり、図６との関連で説明すると、スライダーの母体となるＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板５１上に、Ａｌ2 Ｏ3 膜５２を介してＮｉＦｅ合金等からなる下部磁気シールド層４１を設け、Ａｌ2 Ｏ3 等の下部リードギャップ層５３を介してＮｉＦｅ，Ｔｉ，ＣｏＺｒＭｏの積層構造等からなる磁気抵抗効果素子４２を設けて所定の形状にパターニングしたのち、磁気抵抗効果素子４２の両端にＣｏＣｒＰｔ等の高保磁力膜或いはＰｄＰｔＭｎ等の反強磁性体膜からなる磁区制御膜５４を設け、次いで、Ｗ／Ｔｉ／Ｔａ多層膜等からなる導電膜を堆積させてリード電極４３を形成する。
【００１２】
次いで、再び、Ａｌ2 Ｏ3 等の上部リードギャップ層５５を介してＮｉＦｅ合金等からなる上部磁気シールド層４４を設けることによって、ＭＲヘッドの基本構成が完成する。
【００１３】
しかし、この場合、磁気抵抗効果素子４２の両側の磁区制御膜５４の接する近傍の領域の磁化が、磁区制御膜５４によって固着されてしまうため、磁気記録媒体からの磁界に反応しない不感帯５６が発生し、これにより、十分な感度が得られなくなるという問題が発生する。
この様な不感帯５６に伴う感度の低下を回避するために、オーバーレイド構造を採用しているので、この様な改良型のＭＲヘッドを図７（ｂ）を参照して説明する。
【００１４】
図７（ｂ）参照
図７（ｂ）は、オーバーレイド構造を採用した従来のＭＲヘッドの概略的断面図であり、基本的構成は図７（ａ）のＭＲヘッドと全く同様であるが、この様なＭＲヘッドの場合には、リード電極４３の間隔に比べて、磁区制御膜５４の間隔を広くとる様な構造、即ち、オーバーレイド構造を採用したものであり、この様な構造にすることによって、不感帯５６が再生出力を検出するリード電極４３から遠ざかるため、磁気記録媒体の磁界に磁気抵抗効果素子４２が十分反応して感度が向上することになる。
【００１５】
なお、近年、この様な磁気抵抗効果素子４２を構成する膜として、巨大磁気抵抗効果膜としてスピンバルブ膜等が用いられており、例えば、ＩＢＭにより「スピン・バルブ効果利用の磁気抵抗センサ（特開平４−３５８３１０号公報参照）」或いは「二重スピン・バルブ磁気抵抗センサ（特開平６−２２３３３６号公報参照）」が提案されているが、この磁気センサは、非磁性金属層によって分離された２つの結合していない強磁性体層を備え、一方の強磁性体層にＦｅＭｎ或いはＰｄＰｔＭｎ等で代表される反強磁性体層を付着して強磁性体層の磁化Ｍが固定されているサンドイッチ構造となっており、記録媒体からの微小な磁界に対し高い磁気抵抗効果が得られるといった点において、従来のインダクティブヘッド若しくはＡＭＲ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）膜より格段に優れており、高感度リードヘッド素子として用いられている。
【００１６】
この磁気センサにおいて、磁気記録媒体等から外部磁場が印加されると、磁化が固定されていない他方の強磁性体層、即ち、フリー（ｆｒｅｅ）層の磁化方向が外部磁場に一致して自由に回転するため、磁化が固定された強磁性体層、即ち、ピンド（ｐｉｎｎｅｄ）層の磁化方向と角度差を生ずることになる。
【００１７】
この角度差に依存して伝導電子のスピンに依存した散乱が変化し、電気抵抗値が変化するので、この電気抵抗値の変化を定電流のセンス電流を流すことによって電圧値の変化として検出することによって、外部磁場の状況、即ち、磁気記録媒体からの信号磁場を取得するものであり、このスピンバルブ磁気抵抗センサの磁気抵抗変化率は約５％程度となる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際のＭＲヘッドにおいては、再生出力を検出するリード電極４３の間の領域を正確に磁気記録媒体の媒体トラック上で動作させることは機械的に不可能であり、したがって、ＭＲヘッドと磁気記録媒体とがトラック幅方向にずれてしまうマージンを見込んで設計されている。
【００１９】
一方、このＭＲヘッドと磁気記録媒体とがトラック幅方向にずれた時の特性、即ち、オフトラック特性としても、所定の値をとる必要があるが、図７（ｂ）に示したオーバーレイド構造を採用した場合、不感帯５６がリード電極４３の間の領域から遠ざかるものの、磁気記録媒体からの磁界に反応できる領域、即ち、感帯が隣接する媒体トラックからの信号を読んでしまうという問題がある。
【００２０】
再び、図７（ｂ）参照
即ち、磁気抵抗効果素子４２の不感帯５６を除いた感帯領域は、再生対象の媒体トラック５７のみならず、隣接する媒体トラック５８，５９にも対向しているので、この隣接する媒体トラック５８，５９からの信号も読んでしまうことになる。
【００２１】
また、電流は、図において矢印で示すようにリード電極４３と磁気抵抗効果素子４２との接触部分全体からオーバーラップ部分に流れるため、感帯で読んでしまった隣接する媒体トラック５８，５９からの信号を電気的に信号として出力してしまい、リード電極４３の間隔を媒体トラック５７の幅に対して規定することが不十分になってしまい、良好なオフトラック特性が取れなくなってしまうという問題がある。
【００２２】
したがって、本発明は、オーバーレイド構造に伴うオフトラック特性の悪化を回避するリード電極構造を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成の説明図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図１は、ＭＲヘッド、再生ヘッドの概略的要部断面図であり、図における符号５，６，７，８は、夫々下部リードギャップ層、上部リードギャップ層、下部磁気シールド層、及び、上部磁気シールド層である。
図１参照
（１）本発明は、記録媒体の磁気的信号を再生信号として検出する再生ヘッドを少なくとも備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、記録媒体の磁気的信号を検出する磁気抵抗効果素子１と、磁気抵抗効果素子１の両端に設けた一対の磁区制御膜２、及び、一対のリード電極４を備えるとともに、磁気抵抗効果素子１の上面の一部と磁区制御膜２の上面を非導電体材料３によってリード電極４と電気的に分離したことを特徴とする。
【００２４】
この様に、磁気抵抗効果素子１の上面の一部と磁区制御膜２の上面を非導電体材料３によって一対のリード電極４と電気的に分離することによって、一対のリード電極４間の領域以外の磁気抵抗効果素子１の感帯で隣接するトラックの磁気的信号を読んでも、リード電極４から信号出力として出力されることがないので、良好なオフトラック特性が得られる。
なお、本願において、「再生ヘッドを少なくとも備えた薄膜磁気ヘッド」とは、少なくとも、ＭＲヘッドとライト用薄膜ヘッドとを積層させた複合型薄膜磁気ヘッド及びＭＲヘッドのみの薄膜磁気ヘッドを含むことを意味する。
【００２５】
（２）また、本発明は、上記（１）において、一対の磁区制御膜２の間隔を、一対のリード電極４の間隔より広くしたことを特徴とする。
【００２６】
この様に、オーバーレイド構造に対して非導電体材料３を設けることによって、オーバーレイド構造部分の電流検出を最小限にすることができ、それによって、高密度記録化に伴うトラック幅の減少に対応することのできる良好なオフトラック特性を得ることができる。
【００２７】
（３）また、本発明は、上記（１）または（２）において、一対の非導電体材料３の互いに対向する側が９０°未満のテーパー角を持つことを特徴とする。
【００２８】
この様に、一対の非導電体材料３の互いに対向する側が９０°未満のテーパー角を持たせることによって、この一対の非導電体材料３の上に設けるリード電極４を段切れ等の堆積不良を生ずることなく堆積することができ、それによって、リード電極４の信頼性を高めることができる。
【００２９】
（４）また、本発明は、上記（３）において、一対の非導電体材料３の膜厚が、磁気抵抗効果素子１の感帯から離れるにしたがって、厚くなっていることを特徴とする。
【００３０】
この様に、一対の非導電体材料３の膜厚を、磁気抵抗効果素子１の感帯から離れるにしたがって厚くすることによって、リード電極４の堆積不良を確実に回避することができる。
【００３１】
（５）また、本発明は、上記（１）または（２）において、一対の非導電体材料３が、磁気抵抗効果素子１の保護膜の一部を置き換えた絶縁体によって構成されていることを特徴とする。
【００３２】
この様に、一対の非導電体材料３を、磁気抵抗効果素子１の保護膜、例えば、Ｔａ膜の一部を除去して絶縁体を埋め込んだり、或いは、Ｔａ膜の表面を酸化してＴａ2 Ｏ5 に変換したりすることによって形成した絶縁体によって構成することにより、一対の非導電体材料３の表面を平坦化することができ、それによって、リード電極４の堆積不良を防止することができると共に、リード電極４の凹凸を少なくすることができるので、全体の高さを低くすることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
ここで、図２及び図３を参照して、本発明の第１の実施の形態のＭＲヘッドの製造工程を説明する。
図２（ａ）参照
まず、Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板１１上にスパッタリング法を用いて厚さ２μｍのＡｌ2 Ｏ3 膜１２を堆積させたのち、選択電解メッキ法を用いて、１００〔Ｏｅ〕の磁界を印加しながら、厚さが、１〜３μｍ、例えば、３μｍのＮｉＦｅ膜を形成して下部磁気シールド層１３とし、次いで、スパッタリング法を用いて、厚さが、例えば、５００Å（＝５０ｎｍ）のＡｌ2 Ｏ3 膜を堆積させたのち、イオンミリング法によって所定形状にパターニングすることによって下部リードギャップ層１４を形成し、次いで、磁気抵抗効果素子を構成するためのスピンバルブ膜１５を堆積させる。
【００３４】
図２（ｂ）参照
このスピンバルブ膜１５としては、例えば、３０〔Ｏｅ〕の磁界を印加しながらスパッタリング法を用いて、下地層となる厚さが、例えば、５０ÅのＴａ膜１６を形成したのち、厚さが、例えば、４０ÅのＮｉＦｅフリー層１７、厚さが、例えば、２５ÅＣｏＦｅフリー層１８、厚さが、例えば、２５ÅのＣｕ中間層１９、厚さが、例えば、２５ÅのＣｏＦｅピンド層２０、厚さが２０〜３００Å、例えば、２５０ÅのＰｄＰｔＭｎ膜からなる反強磁性体層２１、及び、厚さが６０ÅのＴａ保護膜２２を順次積層させて形成する。
なお、この場合のＮｉＦｅの組成は、例えば、Ｎｉ81Ｆｅ19であり、ＣｏＦｅの組成は、例えば、Ｃｏ90Ｆｅ10であり、また、ＰｄＰｔＭｎの組成は、例えば、Ｐｄ31Ｐｔ17Ｍｎ52である。
【００３５】
次いで、ＣｏＦｅピンド層２０の磁化方向を固定するために、成膜時に印加した磁界と直交する方向の２００ｋＡ／ｍの直流磁場を印加しながら、真空中で２３０℃で１〜３時間の熱処理を行うことによってＰｄＰｔＭｎからなる反強磁性体層２１の磁化方向を印加した直流磁場の方向とする。
なお、この場合、２３０℃の熱処理工程において、Ｃｕ中間層１９を構成するＣｕとＮｉＦｅフリー層１７との間の相互拡散が生じないように、両者の間にバリア層となるＣｏＦｅフリー層１８を設けてフリー層を２層構造としている。
【００３６】
図２（ｃ）参照
次いで、レジストパターン２３をマスクとしてＡｒイオンを用いたイオンミリングを施すことによって、スピンバルブ膜１５の露出部を除去したのち、全面に、磁区制御膜となる高保磁力膜であるＣｏＣｒＰｔ膜２４をスピンバルブ膜１５と同程度の厚さとなる様にスパッタリング法を用いて堆積させる。
なお、この場合のＣｏＣｒＰｔの組成は、例えば、Ｃｏ78Ｃｒ10Ｐｔ12である。
【００３７】
図３（ｄ）参照
次いで、レジストパターン２３上に堆積したＣｏＣｒＰｔ膜２４をレジストパターン２３と共に除去したのち、新たなレジストパターン（図示せず）をマスクとしてイオンミリングを施すことによって、ＣｏＣｒＰｔ膜２４を所定形状にパターニングして磁区制御膜２５を形成し、次いで、再びスパッタリング法を用いて、厚さが、例えば、２０ｎｍのＡｌ2 Ｏ3 膜２６を堆積させる。
【００３８】
図３（ｅ）参照
次いで、磁区制御膜２５及びスピンバルブ膜１５の不感帯を覆う形状のレジストマスク２７を設けたのち、斜め方向から所定の入射角のＡｒイオンを照射することによって、Ａｌ2 Ｏ3 膜２６の感帯に面した側がテーパー状になるようにエッチング除去することによって、保護絶縁膜２８を形成する。
なお、このテーパー角は、レジストパターン２７の形状、レジストパターン２７の高さ、及び、Ａｒイオンの入射角等を制御することによって制御することが可能である。
【００３９】
図３（ｆ）参照
次いで、レジストパターン２７を除去したのち、レジストパターン（図示せず）を用いたリフトオフ法によって厚さが、例えば、１０ｎｍのＴａ膜、１０ｎｍのＴｉＷ膜、及び、８０ｎｍのＴａ膜を順次堆積させることによって、１対のリード電極２９を形成し、次いで、再び、スパッタリング法によって、厚さが、例えば、５００ÅのＡｌ2 Ｏ3 膜を堆積したのち、イオンミリング法を用いて所定形状にパターニングすることによって上部リードギャップ層３０とし、次いで、選択電解メッキ法によって、厚さが、例えば、３．８μｍのＮｉＦｅ膜を成膜して上部磁気シールド層３１とすることによってシングルスピンバルブ素子を磁気抵抗効果素子としたＭＲヘッドの基本構成が完成する。
【００４０】
この様に、本発明の第１の実施の形態においては、オーバーレイド部分を覆うように保護絶縁膜２８を設けて、リード電極２９とスピンバルブ膜１５の本来の読取領域となる領域以外とを絶縁分離しているので、オーバーレイド部分での電流検出を抑制することができ、それによって、オフトラック特性を良好にすることができる。
【００４１】
また、本発明の第１の実施の形態においては、保護絶縁膜２８の対向する側にテーパーを設けているので、リード電極２９をスパッタリング法によって堆積する際に、保護絶縁膜２８の端部において段切れやボイド（鬆）が発生することがなく、したがって、リード電極２９の信頼性を高めることができる。
【００４２】
次に、図４を参照して、本発明の第２の実施の形態のＭＲヘッドの製造工程を説明する。
図４（ａ）参照
上記の第１の実施の形態と全く同様の工程で、Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板１１上にＡｌ2 Ｏ3 膜１２を介して、下部磁気シールド層１３、下部リードギャップ層１４、スピンバルブ膜１５、及び、磁区制御膜２５を形成する。
【００４３】
図４（ｂ）参照
次いで、スピンバルブ膜１５の中央部を覆うと共に磁区制御膜２５の周辺部を囲む形状のレジストパターン３２を設け、所定の入射角になるようにスパッタリングを行うことによって、所定のテーパー角を有し、且つ、感帯から離れるにしたがって膜厚が増加するＡｌ2 Ｏ3 膜からなる絶縁保護膜３３を形成する。
なお、レジストパターン３２上に堆積したＡｌ2 Ｏ3 膜については図示を省略する。
【００４４】
この場合のテーパー角は、レジストパターン３２の形状、レジストパターン３２の高さ、及び、スパッタリング物質の入射角等を制御することによって制御することが可能である。
【００４５】
図４（ｃ）参照
次いで、レジストパターン３２を除去したのち、再び、上記の第１の実施の形態と全く同様な工程によって、一対のリード電極２９、上部リードギャップ層３０、及び、上部磁気シールド層３１を設けることによって、シングルスピンバルブ素子を磁気抵抗効果素子としたＭＲヘッドの基本構成が完成する。
【００４６】
この様に、本発明の第２の実施の形態においても、オーバーレイド部分を覆うように保護絶縁膜３３を設けて、リード電極２９とスピンバルブ膜１５の本来の読取領域となる領域以外とを絶縁分離しているので、オーバーレイド部分での電流検出を抑制することができ、それによって、オフトラック特性を良好にすることができる。
【００４７】
また、本発明の第２の実施の形態においては、保護絶縁膜３３の対向する側にテーパーを設けるとともに、感帯から離れるにしたがって膜厚を増加させているので、リード電極２９をスパッタリング法によって堆積する際に、保護絶縁膜３３の端部における段切れやボイド（鬆）が発生をより確実に抑制することができ、したがって、リード電極２９の信頼性を高めることができる。
なお、この場合のテーパー領域の始まりの領域の厚さの制御性及び信頼性は、上記の第１の実施の形態より若干劣る虞があり、それに伴って、電流の流れる領域が若干拡大する可能性がある。
【００４８】
次に、図５を参照して、本発明の第３の実施の形態のＭＲヘッドの製造工程を説明する。
図５（ａ）参照
上記の第１の実施の形態と全く同様の工程で、Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板１１上にＡｌ2 Ｏ3 膜１２を介して、下部磁気シールド層１３、下部リードギャップ層１４、スピンバルブ膜１５、及び、磁区制御膜２５を形成する。
【００４９】
図５（ｂ）参照
次いで、スピンバルブ膜１５の中央部及び磁区制御膜２５の端部を覆う形状のレジストパターン３４を設け、イオンミリングを施すことによって、スピンバルブ膜１５の最上部に設けたＴａ保護膜２２を除去したのち、この除去部分をＡｌ2 Ｏ3 膜をスパッタリングによって埋め込むことによって、表面が平坦で、スピンブルブ膜１５の中央部の高さとほぼ一致した保護絶縁膜３５を形成する。
なお、レジストパターン３４上に堆積したＡｌ2 Ｏ3 膜については図示を省略する。
【００５０】
図５（ｃ）参照
次いで、レジストパターン３４を除去したのち、再び、上記の第１の実施の形態と全く同様な工程によって、一対のリード電極２９、上部リードギャップ層３０、及び、上部磁気シールド層３１を設けることによって、シングルスピンバルブ素子を磁気抵抗効果素子としたＭＲヘッドの基本構成が完成する。
【００５１】
この様に、本発明の第３の実施の形態においても、オーバーレイド部分を覆うように保護絶縁膜３５を設けて、リード電極２９とスピンバルブ膜１５の本来の読取領域となる領域以外とを絶縁分離しているので、オーバーレイド部分での電流検出を抑制することができ、それによって、オフトラック特性を良好にすることができる。
【００５２】
また、本発明の第３の実施の形態においては、保護絶縁膜３５の表面を平坦に、且つ、スピンブルブ膜１５の中央部の高さとほぼ一致させているので、リード電極２９をスパッタリング法によって堆積する場合に、リード電極２９を凹凸を少なく成膜することができ、それによって、全体の高さを低くすることができる。
【００５６】
以上、本発明の各実施の形態を説明してきたが、本発明は各実施の形態に記載した構成に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の各実施の形態の説明においては、下部磁気シールド層１３及び上部磁気シールド層３１を選択電解メッキ法を用いてＮｉＦｅによって構成しているが、ＮｉＦｅと同様に保磁力の小さな軟磁性膜であるＣｏＦｅＮｉＳやＣｏＦｅを用いても良いものであり、成膜方法としても電解メッキ法で全面に堆積させたのちイオンミリング法によってパターニングしても良いものであり、或いは、スパッタリング法を用いてリフトオフによってパターニングしても良いし、さらには、全面に堆積させたのち、イオンミリング法によってパターニングしても良いものである。
なお、電解メッキ法を用いる場合には、予めメッキベース層を設けておくことが望ましい。
【００５７】
また、本発明の各実施の形態の説明において、Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板１１上に設ける下地絶縁膜、保護絶縁膜２８，３３，３５、下部リードギャップ層１４、及び、上部リードギャップ層３０としてＡｌ2 Ｏ3 を用いているが、Ａｌ2 Ｏ3 に限られるものではなく、例えば、ＳｉＯ2 を用いても良いものであり、また、成膜法としてもスパッタリング法に限られるものではなく、蒸着法或いはＣＶＤ法を用いても良いものである。
【００５８】
また、本発明の各実施の形態の説明においては、磁気抵抗効果素子としてスピンバルブ膜１５、即ち、ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ／Ｃｕ／ＣｏＦｅ／ＰｄＰｔＭｎからなるシングルスピンバルブ素子を用いているが、この様なシングルスピンバルブ素子に限られるものではなく、例えば、ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／ＦｅＭｎ等の他の積層構造のシングルスピンバルブ素子を用いても良いものであり、さらには、ダブルスピンバルブ素子を用いても良いものである。
【００５９】
また、磁気抵抗効果素子としてスピンバルブ膜１５の代わりに、ＮｉＦｅ等の異方性磁気抵抗効果膜、ＣｏＦｅとＣｕを例えば交互に１０周期堆積させた〔ＣｏＦｅ／Ｃｕ〕１０等の人工格子膜、或いは、スピンバルブ膜におけるＣｕ中間層１９をトンネル絶縁膜に置き換えた強磁性トンネル接合構造を有する素子を用いても良いものである。
【００６０】
また、上記の各実施の形態の説明においては、磁区制御膜として、高保磁力膜のＣｏＣｒＰｔを用いているが、ＣｏＣｒＰｔに限られるものではなく、ＣｏＰｔ，ＣｏＣｒ等の他の高保磁力膜を用いても良く、さらには、ＰｄＰｔＭｎ等の反強磁性体膜を用いても良いものである。
【００６１】
また、上記の各実施の形態においては、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＰｄＰｔＭｎ、及び、ＣｏＣｒＰｔとして、夫々、Ｎｉ81Ｆｅ19、Ｃｏ90Ｆｅ10、Ｐｄ31Ｐｔ17Ｍｎ52、及び、Ｃｏ78Ｃｒ10Ｐｔ12を用いているが、この様な組成比に限られるものではなく、必要とする磁気特性及び加工特性等に応じて適宜組成比を選択すれば良いものである。
【００６２】
また、上記の本発明の各実施の形態の説明においては、リード電極２９としてＴａ／ＴｉＷ／Ｔａ積層構造膜を用いているが、この様な積層構造膜に限られるものではなく、Ａｕ膜を用いても良いし、或いは、単独のＷ膜やＴａ膜を用いても良いものである。
【００６３】
また、上記の本発明の各実施の形態の説明においては、基板としてＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板を用いているが、表面にＳｉＯ2 膜を形成したＳｉ基板或いはガラス基板等の基板を用いても良いものである。
【００６４】
また、上記の第３の実施の形態においては、保護絶縁膜３５を、スピンバルブ膜１５の最上層に設けたＴａ保護膜２２の少なくとも一部を除去したのち、除去部にＡｌ2 Ｏ3 膜を堆積させて形成しているが、Ｔａ保護膜２２を酸化してＴａ2 Ｏ5 膜として、このＴａ2 Ｏ5 膜を保護絶縁膜としても良いものであり、この場合、全体の表面を平坦化するために、Ｔａ保護膜２２の一部を除去したのち酸化することが望ましい。
【００６６】
また、本発明の各実施の形態の説明においては、単独のＭＲヘッド構造として説明しているが、本発明はこの様な単独のＭＲヘッドに限られるものではなく、図６に示した様な誘導型の薄膜磁気ヘッドと積層した複合型薄膜磁気ヘッドにも適用されるものである。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、薄膜磁気ヘッドを構成する磁気抵抗効果素子の本来の読取領域となる領域以外とリード電極とを絶縁分離しているので、電流分布を制御することができ、それによって、オーバーレイド構造で問題となるオーバーラップ部分の電流検出を最小限にすることができるので、高記録密度化に伴うトラック幅の減少に対応できる良好なオフトラック特性を得ることができ、ひいては、高記録密度のＨＤＤ装置の普及に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の途中までの製造工程の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の図２以降の製造工程の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の製造工程の説明図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態の製造工程の説明図である。
【図６】 従来の複合型薄膜磁気ヘッドの要部透視斜視図である。
【図７】 従来のＭＲヘッドの説明図である。
【符号の説明】
１ 磁気抵抗効果素子
２ 磁区制御膜
３ 非導電体材料
４ リード電極
５ 下部リードギャップ層
６ 上部リードギャップ層
７ 下部磁気シールド層
８ 上部磁気シールド層
１１ Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板
１２ Ａｌ2 Ｏ3 膜
１３ 下部磁気シールド層
１４ 下部リードギャップ層
１５ スピンバルブ膜
１６ Ｔａ膜
１７ ＮｉＦｅフリー層
１８ ＣｏＦｅフリー層
１９ Ｃｕ中間層
２０ ＣｏＦｅピンド層
２１ 反強磁性体層
２２ Ｔａ保護膜
２３ レジストパターン
２４ ＣｏＣｒＰｔ膜
２５ 磁区制御膜
２６ Ａｌ2 Ｏ3 膜
２７ レジストパターン
２８ 保護絶縁膜
２９ リード電極
３０ 上部リードギャップ層
３１ 上部磁気シールド層
３２ レジストパターン
３３ 保護絶縁膜
３４ レジストパターン
３５ 保護絶縁膜
４１ 下部磁気シールド層
４２ 磁気抵抗効果素子
４３ リード電極
４４ 上部磁気シールド層
４５ ライトコイル
４６ ライト電極
４７ 上部磁極層
４８ ライトポール
５１ Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板
５２ Ａｌ2 Ｏ3 膜
５３ 下部リードギャップ層
５４ 磁区制御膜
５５ 上部リードギャップ層
５６ 不感帯
５７ 媒体トラック
５８ 媒体トラック
５９ 媒体トラック
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜磁気ヘッドに関するものであり、特に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の磁気記録装置の再生ヘッド（リードヘッド）に用いるオーバーレイド構造の磁気抵抗効果素子におけるオフトラック特性を改善するための構成に特徴のある薄膜磁気ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータの外部記憶装置であるハードディスク装置等の小型化，大容量化の要請の高まりに伴い、高密度磁気記録が可能なハードディスク装置等の研究開発が急速に進められており、この様なハードディスク装置の高記録密度化を実現するためには、線記録密度とトラック密度を向上させる必要があるが、そのためには、記録ヘッドとしては、隣接するトラックとのクロストーク等の原因となる記録にじみを防止するために誘導型の薄膜磁気ヘッドの上部磁極先端部のライトポールのコア幅をより狭く形成するための技術が必要になる。
【０００３】
一方、再生ヘッドとしては再生出力が磁気記録媒体と磁気ヘッド間の相対速度に依存せずに高い出力が得られ、且つ、小型ディスクに対しても適用できる磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を用いた再生専用の磁気ヘッドが注目されており、近年の高性能化の要請に応えるヘッドとして、この様なＭＲ素子を用いた磁気ヘッドと誘導型の薄膜磁気ヘッドとを複合化した複合型薄膜磁気ヘッドが開発されており、記録ヘッドの記録ギャップと再生ヘッドの再生ギャップをそれぞれ最適化することによって、記録特性の向上と、再生分解能の向上を共に実現しようとしている。
【０００４】
ここで、図６を参照して、従来の複合型薄膜磁気ヘッドの概略的構成を説明する。
図６参照
図６は、従来の複合型薄膜磁気ヘッドを模式的に示した要部透視斜視図であり、スライダーの母体となるＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板（図示せず）上に、Ａｌ2 Ｏ3 膜（図示せず）を介してＮｉＦｅ合金等からなる下部磁気シールド層４１を設け、Ａｌ2 Ｏ3 等の下部リードギャップ層（図示せず）を介してＮｉＦｅ，Ｔｉ，ＣｏＺｒＭｏの積層構造等からなる磁気抵抗効果素子４２を設けて所定の形状にパターニングしたのち、磁気抵抗効果素子４２の両端にＡｕ等からなる導電膜を堆積させてリード電極４３を形成する。
【０００５】
次いで、再び、Ａｌ2 Ｏ3 等の上部リードギャップ層（図示せず）を介してＮｉＦｅ合金等からなる下部磁極層を兼ねる上部磁気シールド層４４を設け、その上にＡｌ2 Ｏ3 等からなるライトギャップ層（図示せず）を設けたのち、レジスト等の下部層間絶縁膜（図示せず）を介して水平スパイラル状のライトコイル４５を形成するとともに、その両端にライト電極４６を設け、次いで、レジスト等からなる上部層間絶縁膜（図示せず）を介して先端に幅細のライトポール４８を有する形状の上部磁極層４７を設ける。
【０００６】
次いで、全面にＡｌ2 Ｏ3 膜を設けて保護膜（図示せず）としたのち、基板を切断し、ライトポール４８の長さ、即ち、ギャップ深さを調整するための研削、研磨等を含めたスライダー加工を行うことにより磁気抵抗効果素子４２を利用した再生用、即ち、リード用のＭＲヘッドと、記録用、即ち、ライト用の誘導型の薄膜磁気ヘッドとを複合化した複合型薄膜磁気ヘッドが得られる。
【０００７】
この場合、ライト電極４６からライトコイル４５に信号電流を流すことによって発生した磁束は下部磁極層を兼ねる上部磁気シールド層４４と上部磁極層４７とからなる磁極コアに導かれ、上部磁極層４７の先端のライトポール４８近傍においてライトギャップ層によって形成される記録ギャップによって磁束が外部に漏れ出て、記録媒体に信号が記録されることになる。
また、逆に、記録媒体からの磁束を磁極コアで検出して信号を再生することもできるものであり、上部磁極層４７の先端のライトポール４８の幅がトラック幅となり、このトラック幅によって面記録密度が規定される。
【０００８】
一方、ＭＲヘッドにおける再生原理は、リード電極４３から一定のセンス電流を流した場合に、磁気抵抗効果素子４２を構成する磁性薄膜の電気抵抗が記録媒体からの磁界により変化する現象を利用するものである。
【０００９】
この様な複合型薄膜磁気ヘッドをはじめとした磁気ディスク装置においては、最近、大容量化と共に磁気記録媒体上のビット長及びトラック幅が急激に狭くなってきており、それに伴って磁気記録媒体からの信号も減少しているため、再生ヘッドのさらなる高感度化が要請されている。
【００１０】
この様な高感度化を目指す場合、ＭＲ膜が単磁区にならないとバルクハウゼンノイズが発生し、再生出力が大きく変動するので、ＭＲ膜の磁区を制御するために磁区制御膜を設けているが、この磁区制御膜を設けたことに伴う不感帯が感度向上の障害となるので、この事情を図７を参照して説明する。
【００１１】
図７（ａ）参照
図７（ａ）は、磁区制御膜を設けた従来のＭＲヘッドの概略的断面図であり、図６との関連で説明すると、スライダーの母体となるＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板５１上に、Ａｌ2 Ｏ3 膜５２を介してＮｉＦｅ合金等からなる下部磁気シールド層４１を設け、Ａｌ2 Ｏ3 等の下部リードギャップ層５３を介してＮｉＦｅ，Ｔｉ，ＣｏＺｒＭｏの積層構造等からなる磁気抵抗効果素子４２を設けて所定の形状にパターニングしたのち、磁気抵抗効果素子４２の両端にＣｏＣｒＰｔ等の高保磁力膜或いはＰｄＰｔＭｎ等の反強磁性体膜からなる磁区制御膜５４を設け、次いで、Ｗ／Ｔｉ／Ｔａ多層膜等からなる導電膜を堆積させてリード電極４３を形成する。
【００１２】
次いで、再び、Ａｌ2 Ｏ3 等の上部リードギャップ層５５を介してＮｉＦｅ合金等からなる上部磁気シールド層４４を設けることによって、ＭＲヘッドの基本構成が完成する。
【００１３】
しかし、この場合、磁気抵抗効果素子４２の両側の磁区制御膜５４の接する近傍の領域の磁化が、磁区制御膜５４によって固着されてしまうため、磁気記録媒体からの磁界に反応しない不感帯５６が発生し、これにより、十分な感度が得られなくなるという問題が発生する。
この様な不感帯５６に伴う感度の低下を回避するために、オーバーレイド構造を採用しているので、この様な改良型のＭＲヘッドを図７（ｂ）を参照して説明する。
【００１４】
図７（ｂ）参照
図７（ｂ）は、オーバーレイド構造を採用した従来のＭＲヘッドの概略的断面図であり、基本的構成は図７（ａ）のＭＲヘッドと全く同様であるが、この様なＭＲヘッドの場合には、リード電極４３の間隔に比べて、磁区制御膜５４の間隔を広くとる様な構造、即ち、オーバーレイド構造を採用したものであり、この様な構造にすることによって、不感帯５６が再生出力を検出するリード電極４３から遠ざかるため、磁気記録媒体の磁界に磁気抵抗効果素子４２が十分反応して感度が向上することになる。
【００１５】
なお、近年、この様な磁気抵抗効果素子４２を構成する膜として、巨大磁気抵抗効果膜としてスピンバルブ膜等が用いられており、例えば、ＩＢＭにより「スピン・バルブ効果利用の磁気抵抗センサ（特開平４−３５８３１０号公報参照）」或いは「二重スピン・バルブ磁気抵抗センサ（特開平６−２２３３３６号公報参照）」が提案されているが、この磁気センサは、非磁性金属層によって分離された２つの結合していない強磁性体層を備え、一方の強磁性体層にＦｅＭｎ或いはＰｄＰｔＭｎ等で代表される反強磁性体層を付着して強磁性体層の磁化Ｍが固定されているサンドイッチ構造となっており、記録媒体からの微小な磁界に対し高い磁気抵抗効果が得られるといった点において、従来のインダクティブヘッド若しくはＡＭＲ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）膜より格段に優れており、高感度リードヘッド素子として用いられている。
【００１６】
この磁気センサにおいて、磁気記録媒体等から外部磁場が印加されると、磁化が固定されていない他方の強磁性体層、即ち、フリー（ｆｒｅｅ）層の磁化方向が外部磁場に一致して自由に回転するため、磁化が固定された強磁性体層、即ち、ピンド（ｐｉｎｎｅｄ）層の磁化方向と角度差を生ずることになる。
【００１７】
この角度差に依存して伝導電子のスピンに依存した散乱が変化し、電気抵抗値が変化するので、この電気抵抗値の変化を定電流のセンス電流を流すことによって電圧値の変化として検出することによって、外部磁場の状況、即ち、磁気記録媒体からの信号磁場を取得するものであり、このスピンバルブ磁気抵抗センサの磁気抵抗変化率は約５％程度となる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際のＭＲヘッドにおいては、再生出力を検出するリード電極４３の間の領域を正確に磁気記録媒体の媒体トラック上で動作させることは機械的に不可能であり、したがって、ＭＲヘッドと磁気記録媒体とがトラック幅方向にずれてしまうマージンを見込んで設計されている。
【００１９】
一方、このＭＲヘッドと磁気記録媒体とがトラック幅方向にずれた時の特性、即ち、オフトラック特性としても、所定の値をとる必要があるが、図７（ｂ）に示したオーバーレイド構造を採用した場合、不感帯５６がリード電極４３の間の領域から遠ざかるものの、磁気記録媒体からの磁界に反応できる領域、即ち、感帯が隣接する媒体トラックからの信号を読んでしまうという問題がある。
【００２０】
再び、図７（ｂ）参照
即ち、磁気抵抗効果素子４２の不感帯５６を除いた感帯領域は、再生対象の媒体トラック５７のみならず、隣接する媒体トラック５８，５９にも対向しているので、この隣接する媒体トラック５８，５９からの信号も読んでしまうことになる。
【００２１】
また、電流は、図において矢印で示すようにリード電極４３と磁気抵抗効果素子４２との接触部分全体からオーバーラップ部分に流れるため、感帯で読んでしまった隣接する媒体トラック５８，５９からの信号を電気的に信号として出力してしまい、リード電極４３の間隔を媒体トラック５７の幅に対して規定することが不十分になってしまい、良好なオフトラック特性が取れなくなってしまうという問題がある。
【００２２】
したがって、本発明は、オーバーレイド構造に伴うオフトラック特性の悪化を回避するリード電極構造を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成の説明図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図１は、ＭＲヘッド、再生ヘッドの概略的要部断面図であり、図における符号５，６，７，８は、夫々下部リードギャップ層、上部リードギャップ層、下部磁気シールド層、及び、上部磁気シールド層である。
図１参照
（１）本発明は、記録媒体の磁気的信号を再生信号として検出する再生ヘッドを少なくとも備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、記録媒体の磁気的信号を検出する磁気抵抗効果素子１と、磁気抵抗効果素子１の両端に設けた一対の磁区制御膜２、及び、一対のリード電極４を備えるとともに、磁気抵抗効果素子１の上面の一部と磁区制御膜２の上面を非導電体材料３によってリード電極４と電気的に分離したことを特徴とする。
【００２４】
この様に、磁気抵抗効果素子１の上面の一部と磁区制御膜２の上面を非導電体材料３によって一対のリード電極４と電気的に分離することによって、一対のリード電極４間の領域以外の磁気抵抗効果素子１の感帯で隣接するトラックの磁気的信号を読んでも、リード電極４から信号出力として出力されることがないので、良好なオフトラック特性が得られる。
なお、本願において、「再生ヘッドを少なくとも備えた薄膜磁気ヘッド」とは、少なくとも、ＭＲヘッドとライト用薄膜ヘッドとを積層させた複合型薄膜磁気ヘッド及びＭＲヘッドのみの薄膜磁気ヘッドを含むことを意味する。
【００２５】
（２）また、本発明は、上記（１）において、一対の磁区制御膜２の間隔を、一対のリード電極４の間隔より広くしたことを特徴とする。
【００２６】
この様に、オーバーレイド構造に対して非導電体材料３を設けることによって、オーバーレイド構造部分の電流検出を最小限にすることができ、それによって、高密度記録化に伴うトラック幅の減少に対応することのできる良好なオフトラック特性を得ることができる。
【００２７】
（３）また、本発明は、上記（１）または（２）において、一対の非導電体材料３の互いに対向する側が９０°未満のテーパー角を持つことを特徴とする。
【００２８】
この様に、一対の非導電体材料３の互いに対向する側が９０°未満のテーパー角を持たせることによって、この一対の非導電体材料３の上に設けるリード電極４を段切れ等の堆積不良を生ずることなく堆積することができ、それによって、リード電極４の信頼性を高めることができる。
【００２９】
（４）また、本発明は、上記（３）において、一対の非導電体材料３の膜厚が、磁気抵抗効果素子１の感帯から離れるにしたがって、厚くなっていることを特徴とする。
【００３０】
この様に、一対の非導電体材料３の膜厚を、磁気抵抗効果素子１の感帯から離れるにしたがって厚くすることによって、リード電極４の堆積不良を確実に回避することができる。
【００３１】
（５）また、本発明は、上記（１）または（２）において、一対の非導電体材料３が、磁気抵抗効果素子１の保護膜の一部を置き換えた絶縁体によって構成されていることを特徴とする。
【００３２】
この様に、一対の非導電体材料３を、磁気抵抗効果素子１の保護膜、例えば、Ｔａ膜の一部を除去して絶縁体を埋め込んだり、或いは、Ｔａ膜の表面を酸化してＴａ2 Ｏ5 に変換したりすることによって形成した絶縁体によって構成することにより、一対の非導電体材料３の表面を平坦化することができ、それによって、リード電極４の堆積不良を防止することができると共に、リード電極４の凹凸を少なくすることができるので、全体の高さを低くすることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
ここで、図２及び図３を参照して、本発明の第１の実施の形態のＭＲヘッドの製造工程を説明する。
図２（ａ）参照
まず、Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板１１上にスパッタリング法を用いて厚さ２μｍのＡｌ2 Ｏ3 膜１２を堆積させたのち、選択電解メッキ法を用いて、１００〔Ｏｅ〕の磁界を印加しながら、厚さが、１〜３μｍ、例えば、３μｍのＮｉＦｅ膜を形成して下部磁気シールド層１３とし、次いで、スパッタリング法を用いて、厚さが、例えば、５００Å（＝５０ｎｍ）のＡｌ2 Ｏ3 膜を堆積させたのち、イオンミリング法によって所定形状にパターニングすることによって下部リードギャップ層１４を形成し、次いで、磁気抵抗効果素子を構成するためのスピンバルブ膜１５を堆積させる。
【００３４】
図２（ｂ）参照
このスピンバルブ膜１５としては、例えば、３０〔Ｏｅ〕の磁界を印加しながらスパッタリング法を用いて、下地層となる厚さが、例えば、５０ÅのＴａ膜１６を形成したのち、厚さが、例えば、４０ÅのＮｉＦｅフリー層１７、厚さが、例えば、２５ÅＣｏＦｅフリー層１８、厚さが、例えば、２５ÅのＣｕ中間層１９、厚さが、例えば、２５ÅのＣｏＦｅピンド層２０、厚さが２０〜３００Å、例えば、２５０ÅのＰｄＰｔＭｎ膜からなる反強磁性体層２１、及び、厚さが６０ÅのＴａ保護膜２２を順次積層させて形成する。
なお、この場合のＮｉＦｅの組成は、例えば、Ｎｉ81Ｆｅ19であり、ＣｏＦｅの組成は、例えば、Ｃｏ90Ｆｅ10であり、また、ＰｄＰｔＭｎの組成は、例えば、Ｐｄ31Ｐｔ17Ｍｎ52である。
【００３５】
次いで、ＣｏＦｅピンド層２０の磁化方向を固定するために、成膜時に印加した磁界と直交する方向の２００ｋＡ／ｍの直流磁場を印加しながら、真空中で２３０℃で１〜３時間の熱処理を行うことによってＰｄＰｔＭｎからなる反強磁性体層２１の磁化方向を印加した直流磁場の方向とする。
なお、この場合、２３０℃の熱処理工程において、Ｃｕ中間層１９を構成するＣｕとＮｉＦｅフリー層１７との間の相互拡散が生じないように、両者の間にバリア層となるＣｏＦｅフリー層１８を設けてフリー層を２層構造としている。
【００３６】
図２（ｃ）参照
次いで、レジストパターン２３をマスクとしてＡｒイオンを用いたイオンミリングを施すことによって、スピンバルブ膜１５の露出部を除去したのち、全面に、磁区制御膜となる高保磁力膜であるＣｏＣｒＰｔ膜２４をスピンバルブ膜１５と同程度の厚さとなる様にスパッタリング法を用いて堆積させる。
なお、この場合のＣｏＣｒＰｔの組成は、例えば、Ｃｏ78Ｃｒ10Ｐｔ12である。
【００３７】
図３（ｄ）参照
次いで、レジストパターン２３上に堆積したＣｏＣｒＰｔ膜２４をレジストパターン２３と共に除去したのち、新たなレジストパターン（図示せず）をマスクとしてイオンミリングを施すことによって、ＣｏＣｒＰｔ膜２４を所定形状にパターニングして磁区制御膜２５を形成し、次いで、再びスパッタリング法を用いて、厚さが、例えば、２０ｎｍのＡｌ2 Ｏ3 膜２６を堆積させる。
【００３８】
図３（ｅ）参照
次いで、磁区制御膜２５及びスピンバルブ膜１５の不感帯を覆う形状のレジストマスク２７を設けたのち、斜め方向から所定の入射角のＡｒイオンを照射することによって、Ａｌ2 Ｏ3 膜２６の感帯に面した側がテーパー状になるようにエッチング除去することによって、保護絶縁膜２８を形成する。
なお、このテーパー角は、レジストパターン２７の形状、レジストパターン２７の高さ、及び、Ａｒイオンの入射角等を制御することによって制御することが可能である。
【００３９】
図３（ｆ）参照
次いで、レジストパターン２７を除去したのち、レジストパターン（図示せず）を用いたリフトオフ法によって厚さが、例えば、１０ｎｍのＴａ膜、１０ｎｍのＴｉＷ膜、及び、８０ｎｍのＴａ膜を順次堆積させることによって、１対のリード電極２９を形成し、次いで、再び、スパッタリング法によって、厚さが、例えば、５００ÅのＡｌ2 Ｏ3 膜を堆積したのち、イオンミリング法を用いて所定形状にパターニングすることによって上部リードギャップ層３０とし、次いで、選択電解メッキ法によって、厚さが、例えば、３．８μｍのＮｉＦｅ膜を成膜して上部磁気シールド層３１とすることによってシングルスピンバルブ素子を磁気抵抗効果素子としたＭＲヘッドの基本構成が完成する。
【００４０】
この様に、本発明の第１の実施の形態においては、オーバーレイド部分を覆うように保護絶縁膜２８を設けて、リード電極２９とスピンバルブ膜１５の本来の読取領域となる領域以外とを絶縁分離しているので、オーバーレイド部分での電流検出を抑制することができ、それによって、オフトラック特性を良好にすることができる。
【００４１】
また、本発明の第１の実施の形態においては、保護絶縁膜２８の対向する側にテーパーを設けているので、リード電極２９をスパッタリング法によって堆積する際に、保護絶縁膜２８の端部において段切れやボイド（鬆）が発生することがなく、したがって、リード電極２９の信頼性を高めることができる。
【００４２】
次に、図４を参照して、本発明の第２の実施の形態のＭＲヘッドの製造工程を説明する。
図４（ａ）参照
上記の第１の実施の形態と全く同様の工程で、Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板１１上にＡｌ2 Ｏ3 膜１２を介して、下部磁気シールド層１３、下部リードギャップ層１４、スピンバルブ膜１５、及び、磁区制御膜２５を形成する。
【００４３】
図４（ｂ）参照
次いで、スピンバルブ膜１５の中央部を覆うと共に磁区制御膜２５の周辺部を囲む形状のレジストパターン３２を設け、所定の入射角になるようにスパッタリングを行うことによって、所定のテーパー角を有し、且つ、感帯から離れるにしたがって膜厚が増加するＡｌ2 Ｏ3 膜からなる絶縁保護膜３３を形成する。
なお、レジストパターン３２上に堆積したＡｌ2 Ｏ3 膜については図示を省略する。
【００４４】
この場合のテーパー角は、レジストパターン３２の形状、レジストパターン３２の高さ、及び、スパッタリング物質の入射角等を制御することによって制御することが可能である。
【００４５】
図４（ｃ）参照
次いで、レジストパターン３２を除去したのち、再び、上記の第１の実施の形態と全く同様な工程によって、一対のリード電極２９、上部リードギャップ層３０、及び、上部磁気シールド層３１を設けることによって、シングルスピンバルブ素子を磁気抵抗効果素子としたＭＲヘッドの基本構成が完成する。
【００４６】
この様に、本発明の第２の実施の形態においても、オーバーレイド部分を覆うように保護絶縁膜３３を設けて、リード電極２９とスピンバルブ膜１５の本来の読取領域となる領域以外とを絶縁分離しているので、オーバーレイド部分での電流検出を抑制することができ、それによって、オフトラック特性を良好にすることができる。
【００４７】
また、本発明の第２の実施の形態においては、保護絶縁膜３３の対向する側にテーパーを設けるとともに、感帯から離れるにしたがって膜厚を増加させているので、リード電極２９をスパッタリング法によって堆積する際に、保護絶縁膜３３の端部における段切れやボイド（鬆）が発生をより確実に抑制することができ、したがって、リード電極２９の信頼性を高めることができる。
なお、この場合のテーパー領域の始まりの領域の厚さの制御性及び信頼性は、上記の第１の実施の形態より若干劣る虞があり、それに伴って、電流の流れる領域が若干拡大する可能性がある。
【００４８】
次に、図５を参照して、本発明の第３の実施の形態のＭＲヘッドの製造工程を説明する。
図５（ａ）参照
上記の第１の実施の形態と全く同様の工程で、Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板１１上にＡｌ2 Ｏ3 膜１２を介して、下部磁気シールド層１３、下部リードギャップ層１４、スピンバルブ膜１５、及び、磁区制御膜２５を形成する。
【００４９】
図５（ｂ）参照
次いで、スピンバルブ膜１５の中央部及び磁区制御膜２５の端部を覆う形状のレジストパターン３４を設け、イオンミリングを施すことによって、スピンバルブ膜１５の最上部に設けたＴａ保護膜２２を除去したのち、この除去部分をＡｌ2 Ｏ3 膜をスパッタリングによって埋め込むことによって、表面が平坦で、スピンブルブ膜１５の中央部の高さとほぼ一致した保護絶縁膜３５を形成する。
なお、レジストパターン３４上に堆積したＡｌ2 Ｏ3 膜については図示を省略する。
【００５０】
図５（ｃ）参照
次いで、レジストパターン３４を除去したのち、再び、上記の第１の実施の形態と全く同様な工程によって、一対のリード電極２９、上部リードギャップ層３０、及び、上部磁気シールド層３１を設けることによって、シングルスピンバルブ素子を磁気抵抗効果素子としたＭＲヘッドの基本構成が完成する。
【００５１】
この様に、本発明の第３の実施の形態においても、オーバーレイド部分を覆うように保護絶縁膜３５を設けて、リード電極２９とスピンバルブ膜１５の本来の読取領域となる領域以外とを絶縁分離しているので、オーバーレイド部分での電流検出を抑制することができ、それによって、オフトラック特性を良好にすることができる。
【００５２】
また、本発明の第３の実施の形態においては、保護絶縁膜３５の表面を平坦に、且つ、スピンブルブ膜１５の中央部の高さとほぼ一致させているので、リード電極２９をスパッタリング法によって堆積する場合に、リード電極２９を凹凸を少なく成膜することができ、それによって、全体の高さを低くすることができる。
【００５６】
以上、本発明の各実施の形態を説明してきたが、本発明は各実施の形態に記載した構成に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の各実施の形態の説明においては、下部磁気シールド層１３及び上部磁気シールド層３１を選択電解メッキ法を用いてＮｉＦｅによって構成しているが、ＮｉＦｅと同様に保磁力の小さな軟磁性膜であるＣｏＦｅＮｉＳやＣｏＦｅを用いても良いものであり、成膜方法としても電解メッキ法で全面に堆積させたのちイオンミリング法によってパターニングしても良いものであり、或いは、スパッタリング法を用いてリフトオフによってパターニングしても良いし、さらには、全面に堆積させたのち、イオンミリング法によってパターニングしても良いものである。
なお、電解メッキ法を用いる場合には、予めメッキベース層を設けておくことが望ましい。
【００５７】
また、本発明の各実施の形態の説明において、Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板１１上に設ける下地絶縁膜、保護絶縁膜２８，３３，３５、下部リードギャップ層１４、及び、上部リードギャップ層３０としてＡｌ2 Ｏ3 を用いているが、Ａｌ2 Ｏ3 に限られるものではなく、例えば、ＳｉＯ2 を用いても良いものであり、また、成膜法としてもスパッタリング法に限られるものではなく、蒸着法或いはＣＶＤ法を用いても良いものである。
【００５８】
また、本発明の各実施の形態の説明においては、磁気抵抗効果素子としてスピンバルブ膜１５、即ち、ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ／Ｃｕ／ＣｏＦｅ／ＰｄＰｔＭｎからなるシングルスピンバルブ素子を用いているが、この様なシングルスピンバルブ素子に限られるものではなく、例えば、ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／ＦｅＭｎ等の他の積層構造のシングルスピンバルブ素子を用いても良いものであり、さらには、ダブルスピンバルブ素子を用いても良いものである。
【００５９】
また、磁気抵抗効果素子としてスピンバルブ膜１５の代わりに、ＮｉＦｅ等の異方性磁気抵抗効果膜、ＣｏＦｅとＣｕを例えば交互に１０周期堆積させた〔ＣｏＦｅ／Ｃｕ〕１０等の人工格子膜、或いは、スピンバルブ膜におけるＣｕ中間層１９をトンネル絶縁膜に置き換えた強磁性トンネル接合構造を有する素子を用いても良いものである。
【００６０】
また、上記の各実施の形態の説明においては、磁区制御膜として、高保磁力膜のＣｏＣｒＰｔを用いているが、ＣｏＣｒＰｔに限られるものではなく、ＣｏＰｔ，ＣｏＣｒ等の他の高保磁力膜を用いても良く、さらには、ＰｄＰｔＭｎ等の反強磁性体膜を用いても良いものである。
【００６１】
また、上記の各実施の形態においては、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＰｄＰｔＭｎ、及び、ＣｏＣｒＰｔとして、夫々、Ｎｉ81Ｆｅ19、Ｃｏ90Ｆｅ10、Ｐｄ31Ｐｔ17Ｍｎ52、及び、Ｃｏ78Ｃｒ10Ｐｔ12を用いているが、この様な組成比に限られるものではなく、必要とする磁気特性及び加工特性等に応じて適宜組成比を選択すれば良いものである。
【００６２】
また、上記の本発明の各実施の形態の説明においては、リード電極２９としてＴａ／ＴｉＷ／Ｔａ積層構造膜を用いているが、この様な積層構造膜に限られるものではなく、Ａｕ膜を用いても良いし、或いは、単独のＷ膜やＴａ膜を用いても良いものである。
【００６３】
また、上記の本発明の各実施の形態の説明においては、基板としてＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板を用いているが、表面にＳｉＯ2 膜を形成したＳｉ基板或いはガラス基板等の基板を用いても良いものである。
【００６４】
また、上記の第３の実施の形態においては、保護絶縁膜３５を、スピンバルブ膜１５の最上層に設けたＴａ保護膜２２の少なくとも一部を除去したのち、除去部にＡｌ2 Ｏ3 膜を堆積させて形成しているが、Ｔａ保護膜２２を酸化してＴａ2 Ｏ5 膜として、このＴａ2 Ｏ5 膜を保護絶縁膜としても良いものであり、この場合、全体の表面を平坦化するために、Ｔａ保護膜２２の一部を除去したのち酸化することが望ましい。
【００６６】
また、本発明の各実施の形態の説明においては、単独のＭＲヘッド構造として説明しているが、本発明はこの様な単独のＭＲヘッドに限られるものではなく、図６に示した様な誘導型の薄膜磁気ヘッドと積層した複合型薄膜磁気ヘッドにも適用されるものである。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、薄膜磁気ヘッドを構成する磁気抵抗効果素子の本来の読取領域となる領域以外とリード電極とを絶縁分離しているので、電流分布を制御することができ、それによって、オーバーレイド構造で問題となるオーバーラップ部分の電流検出を最小限にすることができるので、高記録密度化に伴うトラック幅の減少に対応できる良好なオフトラック特性を得ることができ、ひいては、高記録密度のＨＤＤ装置の普及に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の途中までの製造工程の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の図２以降の製造工程の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の製造工程の説明図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態の製造工程の説明図である。
【図６】 従来の複合型薄膜磁気ヘッドの要部透視斜視図である。
【図７】 従来のＭＲヘッドの説明図である。
【符号の説明】
１ 磁気抵抗効果素子
２ 磁区制御膜
３ 非導電体材料
４ リード電極
５ 下部リードギャップ層
６ 上部リードギャップ層
７ 下部磁気シールド層
８ 上部磁気シールド層
１１ Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板
１２ Ａｌ2 Ｏ3 膜
１３ 下部磁気シールド層
１４ 下部リードギャップ層
１５ スピンバルブ膜
１６ Ｔａ膜
１７ ＮｉＦｅフリー層
１８ ＣｏＦｅフリー層
１９ Ｃｕ中間層
２０ ＣｏＦｅピンド層
２１ 反強磁性体層
２２ Ｔａ保護膜
２３ レジストパターン
２４ ＣｏＣｒＰｔ膜
２５ 磁区制御膜
２６ Ａｌ2 Ｏ3 膜
２７ レジストパターン
２８ 保護絶縁膜
２９ リード電極
３０ 上部リードギャップ層
３１ 上部磁気シールド層
３２ レジストパターン
３３ 保護絶縁膜
３４ レジストパターン
３５ 保護絶縁膜
４１ 下部磁気シールド層
４２ 磁気抵抗効果素子
４３ リード電極
４４ 上部磁気シールド層
４５ ライトコイル
４６ ライト電極
４７ 上部磁極層
４８ ライトポール
５１ Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板
５２ Ａｌ2 Ｏ3 膜
５３ 下部リードギャップ層
５４ 磁区制御膜
５５ 上部リードギャップ層
５６ 不感帯
５７ 媒体トラック
５８ 媒体トラック
５９ 媒体トラック
Claims (5)
- 記録媒体の磁気的信号を再生信号として検出する再生ヘッドを少なくとも備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、前記記録媒体の磁気的信号を検出する磁気抵抗効果素子、前記磁気抵抗効果素子の両端に設けた一対の磁区制御膜、及び、一対のリード電極を備えるとともに、前記磁気抵抗効果素子の上面の一部と前記磁区制御膜の上面を非導電体材料によって前記リード電極と電気的に分離したことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
- 上記一対の磁区制御膜の間隔を、上記一対のリード電極の間隔より広くしたことを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
- 上記一対の非導電体材料の互いに対向する側が、９０°未満のテーパー角を持つことを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 上記一対の非導電体材料の膜厚が、上記磁気抵抗効果素子の感帯から離れるにしたがって厚くなっていることを特徴とする請求項３記載の薄膜磁気ヘッド。
- 上記一対の非導電体材料が、上記磁気抵抗効果素子の保護膜の一部を置き換えた絶縁体によって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜磁気ヘッド。
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