JP3699716B2 - 磁気ヘッド及びその製造方法、並びに、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置 - Google Patents

磁気ヘッド及びその製造方法、並びに、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置 Download PDF

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Description

本発明は、磁気ヘッド及びその製造方法、並びに、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置に関するものである。
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の大容量小型化に伴い、高感度、高出力のヘッドが要求されている。その要求に対して、現行製品であるＧＭＲヘッド（Giant Magneto-Resistive Head）の懸命な特性改善が進んでおり、一方でＧＭＲヘッドの２倍以上の抵抗変化率が期待できるトンネル磁気抵抗効果型ヘッド（ＴＭＲヘッド）の開発も精力的に行われている。
ＧＭＲヘッドとＴＭＲヘッドは、一般的に、センス電流を流す方向の違いからヘッド構造が異なる。一般にＧＭＲヘッドのような膜面に対して平行にセンス電流を流すヘッド構造をＣＩＰ（Current In Plane）構造、ＴＭＲヘッドのように膜面に対して垂直にセンス電流を流すヘッド構造をＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造と呼ぶ。ＣＰＰ構造は、磁気シールドそのものを電極として用いることができるため、ＣＩＰ構造の狭リードギャップ化において深刻な問題になっている、磁気シールド−素子間ショート（絶縁不良）が本質的に生じない。そのため、高記録密度化においてＣＰＰ構造は大変有利である。
ＣＰＰ構造のヘッドとしては、ＴＭＲヘッドの他にも、例えば、磁気抵抗効果素子にスピンバルブ膜（スペキュラー型、デュアルスピンバルブ型磁性多層膜を含む）を用いながらもＣＰＰ構造を持つＣＰＰ−ＧＭＲヘッドも知られている（特許文献６）。
磁気ヘッドには、酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子を備えたものがある。例えば、ＴＭＲヘッドでは、磁気抵抗効果層の一部を構成するトンネルバリア層として、Ａｌ２Ｏ３などの酸化物層が用いられている（特許文献１，６）。また、ＣＰＰ−ＧＭＲヘッドでは、センス電流のパスの面積を実効的に低減させるために、２つの層間に形成された絶縁領域中に部分的に金属領域を有する電流経路制御層として、薄い絶縁層などの酸化物層を含む場合がある（特許文献６）。
ところで、磁気ヘッドでは、磁気抵抗効果素子の端面が磁気記録媒体に対向する側（すなわち、エアベアリング面（air bearing surface、以下「ＡＢＳ」と略す。）側）に現れることから、磁気抵抗効果素子を構成する金属層の端面の腐食を防止する必要がある。また、ヘッドクラッシュや磁気記録媒体の損傷等を生じにくくするため、ＡＢＳの摺動性を高めておく必要がある。特に、ＣＳＳ（コンタクト・スタート・ストップ）方式を採用した磁気ディスク装置では、駆動の開始時及び終了時にディスク表面に磁気ヘッドのＡＢＳが接することから、ＡＢＳが高い摺動性（低摩擦性）を持つことが要請される。そこで、従来から、前述した耐腐食性と摺動性を高めるために、ＡＢＳには保護膜が形成され、この保護膜によって磁気抵抗効果素子のＡＢＳ側の端面が覆われている。この保護膜としては、一般的に、ＤＬＣ（Diamond-Like-Carbon）膜が用いられている（特許文献１〜６）。
特許文献１，２には、保護膜としてのＤＬＣ膜の下地層として、接着層として作用させるべく、シリコン膜又は酸化シリコン膜を用いる点が開示されている。特許文献３，４には、保護膜としてのＤＬＣ膜の下地層として、接着層として作用させるべく、シリコン膜を用いる点が開示されている。また、特許文献５には、保護膜としてのＤＬＣ膜の下地層（特許文献５では、「中間層」と呼んでいる。）として、硬質炭素あるいはケイ素、ホウ素、チタン、アルミニウム及びこれらの炭化物、窒化物、酸化物の中から選ばれる、少なくとも１種類以上からなる層を用いる点が開示されている。さらに、特許文献５には、ＤＬＣ膜の下地層の形成にスパッタ法を用いる点が開示され、そのスパッタするターゲットとスパッタガスについては、（ｉ）形成しようとする単体や化合物そのものの板とアルゴンガスを用いる方法と、（ｉｉ）形成しようとする下地層が炭化物、窒化物、酸化物の場合には、単体の板と各々炭化水素ガス、アンモニアガス、酸素ガスを用いる方法とがあり、いずれの方法を用いても良い旨が開示されている。
特開２００３−２７２５８号公報 特開平８−２９７８１３号公報 特開平９−２３１５３９号公報 特開平９−１２８７０８号公報 特開平７−６３４０号公報 特開２００３−６０２６２号公報
本発明者の研究の結果、例えばＴＭＲヘッドのように、酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドでは、ＡＢＳに形成された保護膜の下地層として例えばシリコン膜を用いた場合、当該磁気ヘッドを高温環境下に置くと、その前後で磁気抵抗効果素子の抵抗値が比較的大きく変化してしまい、高温環境に対する特性の安定性が低いことが判明した。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドでありながら、高温環境下に置かれてもその前後で磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化が少なく、高温環境に対する特性の安定性の高い磁気ヘッド及びその製造方法、並びに、このような磁気ヘッドを用いたヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
本発明者の更なる研究の結果、酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドにおいて、ＡＢＳに形成された保護膜の下地層として例えばシリコン膜を用いた場合、当該磁気ヘッドを高温環境下に置くと、その前後で磁気抵抗効果素子の抵抗値が比較的大きく変化する原因が、次の通りであると考えられることが判明した。すなわち、当該磁気ヘッドを高温環境下に置くと、磁気抵抗効果層の一部を構成する酸化物層中に存在していた酸素が前記下地層へ移動してしまい、それにより前記酸化物層中の酸素が少なくなって前記酸化物層の抵抗値が低下し、その結果、磁気抵抗効果素子全体の抵抗値が低下することで、磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化が比較的大きくなっているものと考えられる。
そこで、本発明者は、保護膜の下地層が酸化物でない材料である場合、保護膜の下地層と磁気抵抗効果層を構成する酸化物層との間において、金属又は半導体の酸化物で構成された層を、磁気抵抗効果層を構成する酸化物層と接するように介在させれば、当該磁気ヘッドを高温環境下に置いても、磁気抵抗効果層を構成する酸化物層中に存在する酸素が当該酸化物層から出て行き難くなって当該酸化物層内に留まると考えた。これは、金属又は半導体の酸化物は、当該金属又は半導体が既に酸素と結合しており酸素の結合先が少ないためである。さらに、本発明者は、このように、当該磁気ヘッドを高温環境下に置いても、磁気抵抗効果層を構成する酸化物層中に存在する酸素が当該酸化物層内に留まることから、当該酸化物層の抵抗値がさほど低下せずに、磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化が少なくなると、考えた。そして、後述するように、本発明者は、このことを実験的に確認した。
本発明は、このような新たな知見に基づいてなされたものである。すなわち、前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による磁気ヘッドは、基体と、前記基体の一方の面側に形成され酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に対向する側の前記基体の面の少なくとも一部及び前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の端面の上に、形成された保護膜及びその下地層と、を備え、前記磁気記録媒体に対向する側の前記酸化物層の端面は、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面の一部を形成し、前記下地層と前記磁気抵抗効果素子の前記端面との間に、少なくとも前記酸化物層の前記端面を覆うように１つ以上の層が介在され、前記下地層は酸化物でない材料で構成され、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の層は、金属又は半導体の酸化物で構成されたものである。
この第１の態様によれば、前述した知見に従い、酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子を備えているにも拘わらず、高温環境下に置かれてもその前後で磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化が少なくなり、高温環境に対する特性の安定性が高まる。
本発明の第２の態様による磁気ヘッドは、前記第１の態様において、前記磁気抵抗効果層は、トンネルバリア層と、該トンネルバリア層の一方の面側に形成されたフリー層と、前記トンネルバリア層の他方の面側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記トンネルバリア層とは反対の側に形成されたピン層と、を含み、前記酸化物層が前記トンネルバリア層であるものである。この第２の態様は、前記第１の態様をＴＭＲヘッドに適用した例である。
本発明の第３の態様による磁気ヘッドは、前記第１の態様において、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する有効領域が、前記磁気抵抗効果層において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる領域であり、前記磁気抵抗効果層は、非磁性金属層と、前記非磁性金属層の一方の面側に形成されたフリー層と、前記非磁性金属層の他方の面側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記非磁性金属層とは反対の側に形成されたピン層と、少なくとも前記有効領域と実質的に重なる領域に渡って任意の２つの層間に形成された絶縁領域中に部分的に金属領域を有する電流経路制御層と、を含み、前記酸化物層が前記電流経路制御層であるものである。この第３の態様は、前記第１の態様をＣＰＰ−ＧＭＲヘッドに適用した例である。
本発明の第４の態様による磁気ヘッドは、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記保護膜がＤＬＣ膜であるものである。この第４の態様は、保護膜の例を挙げたものであるが、前記第１乃至第３の態様では、保護膜は必ずしもＤＬＣ膜に限定されるものではない。
本発明の第５の態様による磁気ヘッドは、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記下地層がＳｉ又はＳｉＣからなるものである。この第５の態様は、前記下地層の例を挙げたものである。
本発明の第６の態様による磁気ヘッドは、前記第１乃至第５のいずれかの態様において、前記酸化物は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷからなる群より選ばれた材料の酸化物であるものである。この第６の態様は、磁気抵抗効果層の一部を構成する酸化物層の端面と接する層を構成する酸化物の材料の好ましい例を挙げたものであるが、前記第１乃至第５の態様ではこれらの例に限定されるものではない。
本発明の第７の態様による磁気ヘッドは、前記第１乃至第６のいずれかの態様において、前記磁気抵抗効果層は、前記酸化物層に隣接して積層された金属層を含み、前記磁気記録媒体に対向する側の前記金属層の端面は、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面の一部を形成し、前記１つ以上の層は、前記金属層の前記端面を覆うように形成され、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層は、前記酸化物層を構成する元素と同じ元素で構成され前記酸化物層の前記端面を覆う部分と、前記金属層を構成する金属と同じ金属の酸化物で構成され前記金属層の前記端面を覆う部分と、を含むものである。
前記第１乃至第６の態様では、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層は、後述する第８及び第９の態様のように、製造時において、前記磁気抵抗効果素子を構成するべく形成された層とは別に、この層に対して外部から所定材料を付加することにより、構成したものでもよい。また、前記第１乃至第６の態様では、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層は、後述する第１０の態様のように、製造時において、前記磁気抵抗効果素子を構成するべく形成された層自体の端部を酸化させることにより、構成したものでもよい。前記第７の態様による磁気ヘッドは、後者の磁気ヘッドの例を挙げたものである。
本発明の第８の態様による磁気ヘッド製造方法は、前記第１乃至第６のいずれかの態様による磁気ヘッドを製造する製造方法であって、前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、前記段階は、金属又は半導体を成膜する第１の段階と、該第１の段階により成膜された前記金属又は半導体を酸化させる第２の段階と、を含むものである。
前記第２の段階における酸化は、大気中もしくは、制御された酸素雰囲気中に置いた自然酸化でもよいし、プラズマ酸化、ラジカル酸化、イオンビーム酸化、オゾンに晒すなどの強制酸化でもよい。この点は、後述する第１１の態様についても同様である。
前記第８の態様によれば、磁気抵抗効果素子の端面上に金属又は半導体を成膜した後に、当該金属又は半導体を酸化させるので、磁気抵抗効果素子の端面に過剰に酸素が付着してしまうような状況を防止することができる。磁気抵抗効果素子の端面に過剰に酸素が付着した場合、製造後の磁気ヘッドを高温環境下に置くと、当該過剰な酸素が磁気抵抗効果層を構成する酸化物層中へ移動し、それにより磁気抵抗効果素子の抵抗値が上昇することで当該抵抗値が比較的大きく変化してしまう。前記第８の態様によれば、磁気抵抗効果素子の端面に過剰に酸素が付着するのを防止することができるので、使用時に高温環境下に置かれても、磁気抵抗効果素子の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができるのみならず、磁気抵抗効果素子の抵抗値の上昇による抵抗値の変化も抑制することができる。
本発明の第９の態様による磁気ヘッド製造方法は、前記第１乃至第６のいずれかの態様による磁気ヘッドを製造する製造方法であって、前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、前記段階は、金属又は半導体の酸化物をターゲットとして用い、プロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジション又はスパッタを行う段階を含むものである。
この第９の態様によれば、金属又は半導体の酸化物をターゲットとして用いてプロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジション又はスパッタを行うことで、磁気抵抗効果層を構成する酸化物層の端面と接する層を形成するので、磁気抵抗効果素子の端面に過剰に酸素が付着してしまうような状況を防止することができる。したがって、前記第９の態様によれば、前記第８の態様と同様に、使用時に高温環境下に置かれても、磁気抵抗効果素子の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができるのみならず、磁気抵抗効果素子の抵抗値の上昇による抵抗値の変化も抑制することができる。また、前記第８の態様では、成膜後に酸化させる段階を要するのに対し、前記第９の態様では、酸化させるための特別な工程が不要となるため、製造が容易となりコストを低減することができる。
なお、金属又は半導体の酸化物をターゲットとして用いたイオンビームデポジション又はスパッタを行うことで磁気抵抗効果素子の端面に接する層を形成する際には、磁気抵抗効果素子を構成する金属層間の電気的な短絡が生じないように当該層の絶縁性を高めるべく、プロセスガスとしてＡｒガス等の希ガスのみならず酸素ガスも付加的に導入し、酸素リッチな状態で当該層を形成するのが、一般的である。ところが、このようにプロセスガスとして酸素ガスをも用いると、磁気抵抗効果素子の端面に過剰に酸素が付着してしまい、製造後の磁気ヘッドを高温環境下に置くと、当該過剰な酸素が磁気抵抗効果層を構成する酸化物層中へ移動し、それにより磁気抵抗効果素子の抵抗値が上昇することで当該抵抗値が比較的大きく変化してしまう。これに対し、前記第９の態様によれば、前述したように、このような事態が防止される。
本発明の第１０の態様による磁気ヘッド製造方法は、前記第７の態様による磁気ヘッドを製造する方法であって、前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、前記段階は、前記磁気抵抗効果素子を構成するべく形成された層の端部を酸化させる段階を含むものである。
磁気抵抗効果素子を構成するべく形成された前記層の端部の酸化は、大気中もしくは、制御された酸素雰囲気中に置いた自然酸化でもよいし、プラズマ酸化、ラジカル酸化、イオンビーム酸化、オゾンに晒すなどの強制酸化でもよい。この点は、後述する第１３の態様についても同様である。
前記第８及び第９の態様では、前記磁気抵抗効果素子を構成するべく形成された層とは別に、この層に対して外部から所定材料を付加することにより、最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を形成する。これに対し、前記第１０の態様では、前記磁気抵抗効果素子を構成するべく形成された層自体の端部を酸化させることにより、最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を形成する。したがって、前記第１０の態様では、外部から所定材料を付加する工程が不要となるので、製造が一層容易となりコストをより低減することができる。
本発明の第１１の態様による磁気ヘッド製造方法は、基体と、前記基体の一方の面側に形成され酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に対向する側の前記基体の面の少なくとも一部及び前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の端面の上に、形成された保護膜と、を備え、前記磁気記録媒体に対向する側の前記酸化物層の端面は、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面の一部を形成し、前記保護膜と前記磁気抵抗効果素子の前記端面との間に、少なくとも前記酸化物層の前記端面を覆うように１つ以上の層が介在され、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の層が金属又は半導体の酸化物からなる磁気ヘッドを製造する製造方法であって、前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、前記段階は、金属又は半導体を成膜する第１の段階と、該第１の段階により成膜された前記金属又は半導体を酸化させる第２の段階と、を含むものである。
本発明の第１２の態様による磁気ヘッド製造方法は、基体と、前記基体の一方の面側に形成され酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に対向する側の前記基体の面の少なくとも一部及び前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の端面の上に、形成された保護膜と、を備え、前記磁気記録媒体に対向する側の前記酸化物層の端面は、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面の一部を形成し、前記保護膜と前記磁気抵抗効果素子の前記端面との間に、少なくとも前記酸化物層の前記端面を覆うように１つ以上の層が介在され、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の層が金属又は半導体の酸化物からなる磁気ヘッドを製造する製造方法であって、前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、前記段階は、金属又は半導体の酸化物をターゲットとして用い、プロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジション又はスパッタを行う段階を含むものである。
本発明の第１３の態様による磁気ヘッド製造方法は、基体と、前記基体の一方の面側に形成され互いに隣接して積層された酸化物層及び金属層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に対向する側の前記基体の面の少なくとも一部及び前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の端面の上に、形成された保護膜と、を備え、前記磁気記録媒体に対向する側の前記酸化物層及び前記金属層の端面は、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面の一部を形成し、前記保護膜と前記磁気抵抗効果素子の前記端面との間に、少なくとも前記酸化物層及び前記金属層の前記端面を覆うように１つ以上の層が介在され、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の層は、金属又は半導体の酸化物からなり、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層は、前記酸化物層を構成する元素と同じ元素で構成され前記酸化物層の前記端面を覆う部分と、前記金属層を構成する金属と同じ金属の酸化物で構成され前記金属層の前記端面を覆う部分と、を含む磁気ヘッドを製造する製造方法であって、前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、前記段階は、前記磁気抵抗効果素子を構成するべく形成された層の端部を酸化させる段階を含むものである。
前記第１１乃至第１３の態様による製造方法は、前記第８乃至第１０の態様による製造方法とそれぞれ基本的に同様であるが、前記第８乃至第１０の態様により製造される磁気ヘッドが、磁気抵抗効果素子の端面に接する層の他に保護膜の下地層を含んでいるのに対し、前記第１１乃至第１３の態様により製造される磁気ヘッドは、磁気抵抗効果素子の端面に接する層の他に保護膜の下地層を含んでいてもよいし、磁気抵抗効果素子の端面に接する層自体が保護膜の下地層でもよい。
磁気抵抗効果素子の端面に接する層自体が保護膜の下地層でも、この層が金属又は半導体の酸化物で構成されることで、前述した知見からわかるように、前記第５の態様による磁気ヘッドと同様に、使用時に高温環境下に置かれても、磁気抵抗効果素子の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができる。したがって、例えば、前記特許文献１に開示されているような、保護膜の下地層を磁気抵抗効果素子の端面に接するように形成してこの下地層を酸化シリコン膜で構成した磁気ヘッドでは、そもそも、使用時に高温環境下に置かれても、磁気抵抗効果素子の抵抗値の低下による抵抗値の変化は抑制されている。
ところが、このような磁気ヘッドであっても、製造途中で磁気抵抗効果素子の端面に過剰に酸素が付着するような製造方法を採用してしまえば、製造後の磁気ヘッドを高温環境下に置くと、当該過剰な酸素が磁気抵抗効果層を構成する酸化物層中へ移動し、それにより磁気抵抗効果素子の抵抗値が上昇することで当該抵抗値が比較的大きく変化してしまう。
これに対し、前記第１１乃至第１３の態様によれば、前記第８乃至第１０の態様とそれぞれ基本的に同様の製造方法が採用されているので、磁気抵抗効果素子の端面に過剰に酸素が付着するのを防止することができ、製造後の磁気ヘッドが高温環境下に置かれても、磁気抵抗効果素子の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができるのみならず、磁気抵抗効果素子の抵抗値の上昇による抵抗値の変化も抑制することができる。
本発明の第１４の態様による磁気ヘッド製造方法は、前記第８乃至第１３のいずれかの態様において、前記保護膜の形成後に、当該保護膜が形成された部材に熱処理を施す段階を備えたものである。この熱処理は、当該磁気ヘッドの実使用環境上限以上の温度で行うことが好ましい。
この第１４の態様では、予め積極的に熱処理が行われるので、実使用時に、例えば実使用の温度範囲において、磁気抵抗効果素子を構成する酸化物層に対する酸素の出入りがより抑えられ、当該磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化がより少なくなる。
本発明の第１５の態様によるヘッドサスペンションアセンブリは、磁気ヘッドと、該磁気ヘッドが先端部付近に搭載され前記磁気ヘッドを支持するサスペンションと、を備え、前記磁気ヘッドが前記第１乃至第７のいずれかの態様による磁気ヘッドであるかあるいは前記第１１乃至第１４のいずれかの態様による製造方法により製造された磁気ヘッドであるものである。
この第１５の態様によるヘッドサスペンションアセンブリは、前記第１乃至第７のいずれかの態様による磁気ヘッドであるかあるいは前記第１１乃至第１４のいずれかの態様による製造方法により製造された磁気ヘッドが用いられているので、高温環境に対する特性の安定性の高い磁気ディスク装置等を得ることができる。
本発明の第１６の態様による磁気ディスク装置は、前記第１５の態様によるヘッドサスペンションアセンブリと、該アセンブリを支持するアーム部と、該アーム部を移動させて磁気ヘッドの位置決めを行うアクチュエータと、を備えたものである。
この第１６の態様によれば、前記第１５の態様によるヘッドサスペンションアセンブリが用いられているので、高温環境に対する特性の安定性が高まる。
以上説明したように、本発明によれば、酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドでありながら、高温環境下に置かれてもその前後で磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化が少なく、高温環境に対する特性の安定性の高い磁気ヘッド及びその製造方法、並びに、このような磁気ヘッドを用いたヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置を提供することができる。
以下、本発明による磁気ヘッド及びその製造方法、並びに、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置について、図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッドを模式的に示す概略斜視図である。図２は、図１に示す磁気ヘッドのＴＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３の部分を模式的に示す拡大断面図である。図３は、図２中のＡ−Ａ’矢視概略図である。図４は、図２中のＴＭＲ素子２付近を更に拡大した拡大図である。図５は、図３中のＴＭＲ素子２付近を更に拡大した拡大図である。理解を容易にするため、図１乃至図５に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する（後述する図についても同様である。）。また、Ｚ軸方向のうち矢印の向きを＋Ｚ方向又は＋Ｚ側、その反対の向きを−Ｚ方向又は−Ｚ側と呼び、Ｘ軸方向及びＹ軸方向についても同様とする。Ｘ軸方向が磁気記録媒体の移動方向と一致している。Ｚ軸方向がＴＭＲ素子２のトラック幅方向と一致している。
第１の実施の形態による磁気ヘッドは、図１に示すように、基体としてのスライダ１と、再生用磁気ヘッド素子として用いられる磁気抵抗効果素子としてのＴＭＲ素子２と、記録用磁気ヘッド素子としての誘導型磁気変換素子３と、保護膜４ａとを備え、複合型磁気ヘッドとして構成されている。もっとも、本発明による磁気ヘッドは、例えば、ＴＭＲ素子２のみを備えていてもよい。また、第１の実施の形態では、素子２，３はそれぞれ１個ずつ設けられているが、その数は何ら限定されるものではない。
スライダ１は磁気記録媒体対向面側にレール部１１，１２を有し、レール部１１、１２の表面がＡＢＳ（エアベアリング面）を構成している。図１に示す例では、レール部１１、１２の数は２本であるが、これに限らない。例えば、１〜３本のレール部を有してもよいし、ＡＢＳはレール部を持たない平面であってもよい。また、浮上特性改善等のために、ＡＢＳに種々の幾何学的形状が付されることもある。本発明による磁気ヘッドは、いずれのタイプのスライダを有していてもよい。
第１の実施の形態では、保護膜４ａはレール部１１，１２の表面にのみ設けられ、保護膜４ａの表面がＡＢＳを構成している。もっとも、保護膜４ａは、スライダ１の磁気記録媒体対向面の全面に設けてもよい。この保護膜４ａについては、後に詳述する。
ＴＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３は、図１に示すように、レール部１１、１２の空気流出端部ＴＲの側に設けられている。記録媒体移動方向は、図中のＸ軸方向と一致しており、磁気記録媒体が高速移動した時に動く空気の流出方向と一致する。空気は流入端部ＬＥから入り、流出端部ＴＲから流出する。スライダ１の空気流出端部ＴＲの端面には、ＴＭＲ素子２に接続されたボンディングパッド５ａ，５ｂ及び誘導型磁気変換素子３に接続されたボンディングパッド５ｃ，５ｄが設けられている。
ＴＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３は、図２及び図３に示すように、スライダ１を構成するセラミック基体１５の上に設けられた下地層１６の上に、積層されている。セラミック基体１５は、通常、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）又はＳｉＣ等で構成される。Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣを用いる場合、これは導電性があるので、下地層１６として、例えばＡｌ２Ｏ３からなる絶縁膜が用いられる。下地層１６は、場合によっては設けなくてもよい。
ＴＭＲ素子２は、図４及び図５に示すように、下地層１６上に形成された下部電極２１と、下部電極２１の上側（基体１５と反対側）に形成された上部電極３１と、電極２１，３１間に下部電極２１側から順に積層された、下部金属層２２、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、保護膜となる上部金属層（キャップ層）２８、及び、上部電極３１の下地層としての上部金属層２９と、を備えている。ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６及びフリー層２７が、磁気抵抗効果層を構成している。実際のＴＭＲ素子２は、図示されたような層数の膜構造ではなく、より多層の膜構造を有するのが一般的であるが、図に示す磁気ヘッドでは、説明の簡略化のため、ＴＭＲ素子２の基本動作に必要な最少膜構造を示してある。
第１の実施の形態では、下部電極２１及び上部電極３１は、下部磁気シールド及び上部磁気シールドとしてそれぞれ兼用されている。電極２１，３１は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料で形成されている。図面には示していないが、これらの電極２１，３１は、前述したボンディングパッド５ａ，５ｂにそれぞれ電気的に接続されている。なお、下部電極２１及び上部電極３１とは別に、下部磁気シールド及び上部磁気シールドを設けてもよいことは、言うまでもない。
下部金属層２２は、導電体となっており、例えば、下側のＴａ層と上側のＮｉＦｅ層とからなる２層膜などで構成される。本例では、下部金属層２２は、電極２１上に広く延在しているが、磁気抵抗効果層の部分のみに形成してもよい。
ピン層２４は、反強磁性層で構成され、例えば、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＲｈＭｎ又はＣｒＭｎＰｔなどのＭｎ系合金で形成することが好ましい。ピンド層２５及びフリー層２７は、それぞれ強磁性層で構成され、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ、ＮｉＦｅ又はＦｅＣｏＮｉなどの材料で形成される。ピンド層２５は、ピン層２４との間の交換結合バイアス磁界によってその磁化方向が所定方向に固定されている。一方、フリー層２７は、基本的に磁気情報である外部磁場に応答して自由に磁化の向きが変わるようになっている。ピンド層２５及びフリー層２７としては、単層に限定されるものではなく、例えば、反強磁性型磁気結合をしている一対の磁性層と、その間に挟まれた非磁性金属層との組み合わせからなる積層体を用いてもよい。このような積層体として、例えば、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅの３層積層体からなる強磁性層が挙げられる。なお、本実施の形態では、下部電極２１側からピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７の順に配置されているが、下部電極２１側からフリー層２７、トンネルバリア層２６、ピンド層２５、ピン層２４の順に配置し、上部金属層２８をピン層２４に接するように形成してもよい。トンネルバリア層２６は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＧｄＯ、ＭｇＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＭｏＯ２、ＴｉＯ２又はＷＯ２などの酸化物で形成され、酸化物層を構成している。
上部金属層２８は、例えば、Ｔａ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｗ、Ｐｄ、Ｐｔ又はＡｕの単体、又は、これらのいずれか２種以上の組み合わせからなる合金、を用いた、単層膜又は複層膜で形成される。
上部電極３１の下地層となる上部金属層２９は、導電体となっており、Ｔａなどの非磁性金属材料で形成される。本例では、上部金属層２９は、磁気シールドギャップ（電極２１，３１間のギャップ）を所望の間隔に保つために、設けられている。もっとも、必ずしも上部金属層２９を設ける必要はない。
図３及び図５に示すように、前記磁気抵抗効果層のＺ軸方向の両側には、フリー層２７に磁区制御のためのバイアス磁界を付与する縦バイアス層（磁区制御層）３２が形成されている。縦バイアス層３２は、例えば、Ｃｒ／ＣｏＰｔ（コバルト白金合金）、Ｃｒ／ＣｏＣｒＰｔ（コバルトクロム白金合金）、ＴｉＷ／ＣｏＰｔ、ＴｉＷ／ＣｏＣｒＰｔなどの硬磁性材料で形成される。あるいは、縦バイアス層３２は、例えば、軟磁性層と反強磁性層を積層し交換結合を使った層でもよい。縦バイアス層３２の下側には、絶縁層３４が形成されている。絶縁層３４は、縦バイアス層３２と層２４〜２８の＋Ｚ側及び−Ｚ側の端面との間にも介在し、層２４〜２８が縦バイアス層３２によって電気的に短絡しないようになっている。また、層３２，３４が形成されていない領域には、下部金属層２２と上部金属層２９間において、絶縁層３０が形成されている。絶縁層３０は、層２４〜２８の−Ｙ側の端面を覆っている。絶縁層３４，３０は、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等で構成されている。もっとも、絶縁層３４，３０の両方又はいずれか一方を、ＡｌＮなどの窒化物等で構成してもよい。
なお、層２４〜２８は実質的にちょうど重なっており、これらの重なり領域が、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する有効領域（本実施の形態では、磁気抵抗効果層において膜面の略々垂直な方向に電流が流れる領域）となっている。
誘導型磁気変換素子３は、図２及び図３に示すように、当該素子３に対する下部磁性層としても兼用される前記上部電極３１、上部磁性層３６、コイル層３７、アルミナ等からなるライトギャップ層３８、熱硬化性のフォトレジスト（例えば、ノボラック樹脂等の有機樹脂）で構成された絶縁層３９及びアルミナ等からなる保護層４０などを有している。上部磁性層３６の材質としては、例えば、ＮｉＦｅ、ＦｅＮ、ＦｅＣｏ又はＣｏＦｅＮｉなどが用いられる。下部磁性層としても兼用された上部電極３１及び上部磁性層３６の先端部は、微小厚みのアルミナなどのライトギャップ層３８を隔てて対向する下部ポール部３１ａ及び上部ポール部３６ａとなっており、下部ポール部３１ａ及び上部ポール部３６ａにおいて磁気記録媒体に対して情報の書き込みを行なう。下部磁性層としても兼用された上部電極３１及び上部磁性層３６は、そのヨーク部が下部ポール部３１ａ及び上部ポール部３６ａとは反対側にある結合部４１において、磁気回路を完成するように互いに結合されている。絶縁層３９の内部には、ヨーク部の結合部４１のまわりを渦巻状にまわるように、コイル層３７が形成されている。コイル層３７の両端は、前述したボンディングパッド５ｃ，５ｄに電気的に接続されている。コイル層３７の巻数及び層数は任意である。また、誘導型磁気変換素子３の構造も任意でよい。上部電極３１は、誘導型磁気変換素子３の下部磁性層とＴＭＲ素子２の上部電極の役割を分けるために、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２などの絶縁層を挟んで２層に分けても良い。
前述した保護膜４ａは、図１乃至図４に示すように、各層１６，２１，２２，２４〜２９，３１，３２，３４，３６，４０のＡＢＳ側の端面及びセラミック基体１５のＡＢＳ側の面を、下地層４ｂ及び層４ｃを介して覆うように形成されている。ここでは、説明の便宜上、層４ｃを変化低減層と呼ぶ。下地層４ｂは保護膜４ａの直下に形成され、変化低減層４ｃは、下地層４ｂと各層１６，２１，２２，２４〜２９，３１，３２，３４，３６，４０のＡＢＳ側の端面及びセラミック基体１５のＡＢＳ側の面との間に介在され、これらの面に接している。本実施の形態では、変化低減層４ｃは、保護膜４ａ及びその下地層４ｂとちょうど重なるように形成されているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、トンネルバリア層２６のＡＢＳ側の端面のみを覆う領域に形成してもよい。また、変化低減層４ｃと下地層４ｂとの間に、１つ以上の層を形成してもよい。
本実施の形態では、保護膜４ａとしてＤＬＣ膜が形成されているが、他の材料の膜を保護膜４ａとして用いることも可能である。下地層４ｂは酸化物ではない材料で構成され、変化低減層４ｃは金属又は半導体の酸化物で構成されている。本実施の形態では、変化低減層４ｃはそのいずれの部分においても同一の材料で構成されている。具体的には、例えば、下地層４ｂはＳｉ又はＳｉＣで構成され、変化低減層４ｃは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷからなる群より選ばれた材料の酸化物で構成される。
ここで、第１の実施の形態による磁気ヘッドと比較される比較例の磁気ヘッドについて、図７を参照して説明する。図７は、この比較例の磁気ヘッドの要部を模式的に示す拡大断面図であり、図４に対応している。図７において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
図７に示す比較例による磁気ヘッドが前記第１の実施の形態による磁気ヘッドと異なる所は、変化低減層４ｃが形成されておらず、下地層４ｂが、各層１６，２１，２２，２４〜２９，３１，３２，３４，３６，４０のＡＢＳ側の端面及びセラミック基体１５のＡＢＳ側の面に接している点のみである。この比較例では、下地層４ｂはＳｉで構成されている。
この比較例による磁気ヘッドでは、当該磁気ヘッドを高温環境に置いた後のＴＭＲ素子２の抵抗値が、高温環境に置く前のＴＭＲ素子２の抵抗値に比べて、比較的大きく減少する。これに対して、前記第１の実施の形態による磁気ヘッドでは、当該磁気ヘッドを高温環境に置いた後のＴＭＲ素子２の抵抗値が、高温環境に置く前のＴＭＲ素子２の抵抗値に比べて、さほど変化しない。これらは、後述する実験により確認された。
その理由は次の通りであると考えられる。すなわち、比較例による磁気ヘッドでは、酸素との結合能力の比較的高いＳｉからなる下地層４ｂが、酸化物層であるトンネルバリア層２６のＡＢＳ側の端面と接しているため、当該磁気ヘッドを高温環境下に置くと、図８に示すように、トンネルバリア層２６中に存在していた酸素が下地層４ｂへ移動してしまい、それによりトンネルバリア層２６中の酸素が少なくなってトンネルバリア層２６の抵抗値が低下し、その結果、ＴＭＲ素子２全体の抵抗値が低下することで、ＴＭＲ素子２の抵抗値の変化が比較的大きくなっているものと考えられる。これに対し、前記第１の実施の形態による磁気ヘッドでは、既に酸素を結合している金属又は半導体（すなわち、金属又は半導体の酸化物）で構成された変化低減層４ｃがトンネルバリア層２６のＡＢＳ側の端面に接しているため、当該磁気ヘッドを高温環境下に置いても、図６に示すように、トンネルバリア層２６中に存在している酸素がトンネルバリア層２６から出て行き難くなってトンネルバリア層２６内に留まることになり、トンネルバリア層２６の抵抗値がさほど低下せずに、ＴＭＲ素子２の抵抗値の変化が少なくなるものと考えられる。
なお、図６は、前記第１の実施の形態による磁気ヘッドの、高温環境下におけるトンネルバリア層２６中の酸素の様子を模式的に示す図である。図８は、図７に示す比較例による磁気ヘッドの、高温環境下におけるトンネルバリア層２６中の酸素の様子を模式的に示す図である。
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法について、説明する。この磁気ヘッド製造方法は、前記第１の実施の形態による磁気ヘッドを製造する方法である。
まず、ウエハ工程を行う。すなわち、基体１５となるべきＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ又はＳｉＣ等のウエハ１０１を用意し、薄膜形成技術等を用いて、ウエハ１０１上のマトリクス状の多数の磁気ヘッドの形成領域にそれぞれ、前述した各層を前述した構造となるように形成する。
このウエハ工程の概要について、図９乃至図１２を参照して説明する。図９乃至図１２はウエハ工程を構成する各工程を模式的に示す図であり、図９（ａ）、図１０（ａ）、図１１（ａ）及び図１２（ａ）はそれぞれ概略平面図である。図９（ｂ）は図９（ａ）中のＣ−Ｄ線に沿った概略断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）中のＣ−Ｄ線に沿った概略断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）中のＥ−Ｆ線に沿った概略断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）中のＥ−Ｆ線に沿った概略断面図である。なお、図１０（ａ）において、ＴＷはＴＭＲ素子２が規定するトラック幅を示している。
ウエハ工程では、まず、ウエハ１０１上に、下地層１６、下部電極２１、下部金属層２２、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及びキャップ層２８を、順次積層する（図９）。このとき、下部電極２１は例えばめっき法により形成し、他の層は例えばスパッタ法で形成する。その後、この状態の基板が一旦大気中に置かれる。このとき、キャップ層２８の上面に酸化膜（図示せず）が形成されることになる。
次に、第１のイオンミリングにより、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、キャップ層２８及びキャップ層２８上の前記酸化膜を、部分的に除去してパターニングする。次いで、この除去した部分に、リフトオフ法により、絶縁層３４及び縦バイアス層３２を形成する（図１０）。
次に、第２のイオンミリングにより、ＴＭＲ素子２のハイト方向に関して必要な幅（Ｙ軸方向の幅）を持つとともに所定長さだけＺ軸方向に延びる帯状部分を残して、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、キャップ層２８、キャップ層２８の上面の前記酸化膜（図示せず）、絶縁層３４及び縦バイアス層３２を、部分的に除去してパターニングする。次に、この除去した部分に、リフトオフ法により、絶縁膜３０を形成する（図１１）。
次に、上部金属層２９を形成するのと同じ真空装置内で、スパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行うことにより、キャップ層２８の上面に形成された酸化膜を除去するクリーニングを行う。
その後、上部金属層２９がスパッタ法等により形成され、更に、メッキ法等により上部電極３１を形成する（図１２）。
最後に、ライトギャップ層３８、コイル層３７、絶縁層３９、上部磁性層３６及び保護膜４０を形成し、更に電極５ａ〜５ｄ等を形成する。これにより、ウエハ工程が完了する。
このウエハ工程が完了したウエハ１０１を、図１３（ａ）に示す。ただし、図１３（ａ）では、ウエハ１０１に形成された要素は省略し、個々の磁気ヘッドの領域Ｒのみを示している。
ウエハ工程の後に、図１３（ａ）に示すウエハ１０１を切断して、複数の磁気ヘッドの部分が一列状に配列された各バー（バー状磁気ヘッド集合体）１０２をダイヤモンドカッター等で切り出す。図１３（ｂ）はこのバー１０２を示している。このバー１０２の図１３（ｂ）のＸＺ平面に平行な上面はＡＢＳ側の面であり、この面には、各層１６，２１，２２，２４〜２９，３１，３２，３４，３６，４０の端面などが現れ、また、図１３（ｂ）中のＹＺ平面に平行で手前に見えている面には図１中の電極５ａ〜５ｄ等が現れるが、図１３（ｂ）ではそれらの図示は省略している。なお、図１３は、ウエハ工程後のバー１０２の切り出し工程を模式的に示す概略斜視図である。
次いで、図１３（ｂ）に示すバー１０２に対して、ＴＭＲ素子２の高さ（ＭＲハイト）等を規定するために、そのＡＢＳ側にラッピング処理（機械的な研磨）を施す。この処理では、例えば、バー１０２を固定治具にセットして、定盤に押し当てダイヤモンド砥粒を含む懸濁液を滴下し、定盤を回転してＡＢＳ側の面を研磨する。
このラッピング処理後のバー１０２を図１４に示す。図１４は、ラッピング処理後のバー１０２を模式的に示す、ＸＹ平面と平行な面に沿った概略断面図である。図１４に示すラッピング処理後のバー１０２のＡＢＳ側の面（図１４中の左側端面）には、通常、スメア（研磨時に生じた金属片など）が生ずる。ただし、図１４では、そのスメアの図示を省略している。
その後、前記スメアを除去するため、ラッピング処理後のバー１０２のＡＢＳ側の面をエッチングする。このエッチングとして、例えば、スパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。ただし、前記スメアがＴＭＲ素子２の特性に影響しないレベルの場合は、上記エッチングは必ずしも必要ない。
次に、バー１０２を一旦大気中に出した後に、最終的に変化低減層４ｃとなるべき金属又は半導体の層を成膜するのと同じ真空装置内で、表面酸化物層（バー１０２を一旦大気中に置くことによりＡＢＳ側の面に形成された酸化物層）の除去及び表面清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。本実施の形態では、このエッチングは、前記表面酸化物層を完全に除去するように行う。ただし、本発明では、このエッチングは、前記表面酸化物層を完全には除去せずに前記表面酸化物層が残るように行ってもよい。この場合、後述する第４の実施の形態と同様に、前記表面酸化物層が磁気抵抗効果素子のＡＢＳ側の端面と接する層となる。
次いで、変化低減層４ｃとなるべき金属又は半導体（例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ又はＷ）の層を、スパッタ法等により、バー１０２のＡＢＳ側の面に成膜する。
その後、このバー１０２を大気中に置いて、バー１０２のＡＢＳ側の面に成膜した金属又は半導体を自然酸化により酸化させることで、金属又は半導体の酸化物からなる変化低減層４ｃを形成する（図１５）。
次に、下地層４ｂ及び保護膜４ｃを成膜するのと同じ真空装置内で、表面清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。次いで、例えばＳｉからなる下地層４ｂをスパッタ法等により変化低減層４ｃ上に成膜し、更に下地層４ｂ上に、保護膜４ａとしてのＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法等により成膜する。
その後、バー１０２のＡＢＳ側の面のレール部１１，１２の領域以外の領域を選択的にエッチングして、レール部１１，１２を形成する。最後に、機械加工により切断してバー１０２を個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、図１乃至図５に示す前記第１の実施の形態による磁気ヘッドが完成する。
前記第１の実施の形態による磁気ヘッドであっても、製造途中でＴＭＲ素子２のＡＢＳ側の端面に過剰に酸素が付着するような製造方法を採用してしまえば、製造後の磁気ヘッドを高温環境下に置くと、当該過剰な酸素がトンネルバリア層２６中へ移動し、それによりＴＭＲ素子２の抵抗値が上昇することで当該抵抗値が比較的大きく変化してしまう。
これに対し、前記第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法では、前述したように、ＴＭＲ素子２のＡＢＳ側の端面上に、変化低減層４ｃとなるべき金属又は半導体の層を成膜した後に、当該金属又は半導体の層を酸化させることで、変化低減層４ｃを形成するので、ＴＭＲ素子２のＡＢＳ側の端面に過剰に酸素が付着してしまうような状況を防止することができる。したがって、前記第２の実施の形態により製造した磁気ヘッドでは、使用時に高温環境下に置かれても、ＴＭＲ素子２の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができるのみならず、ＴＭＲ素子２の抵抗値の上昇による抵抗値の変化も抑制することができる。
本発明では、第２の実施の形態による製造方法を、以下に説明するように変形してもよい。また、以下に説明する各変形内容は、適宜任意に組み合わせて前記第２の実施の形態による製造方法に適用することができる。
第１に、前述したスメア除去のためのドライエッチングと、変化低減層４ｃとなるべき金属又は半導体の層を成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングとを、別々に行うのではなく、両者を兼ねたドライエッチングを行ってもよい。
第２に、前述したスメア除去のためのドライエッチングと変化低減層４ｃとなるべき金属又は半導体の層の成膜とを、同一真空装置内で行い、両者の間で一旦大気中に出さなくてもよい。
第３に、変化低減層４ｃとなるべき金属又は半導体の層を成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングは、行わなくてもよい。
第４に、変化低減層４ｃとなるべき金属又は半導体の層の酸化は、自然酸化に限定されるものではなく、例えば、プラズマ酸化、ラジカル酸化、イオンビーム酸化、オゾンに晒すなどの強制酸化を行ってもよい。このような強制酸化は、下地層４ｂの成膜と同一の真空装置内で行ってもよいし、強制酸化の後でかつ下地層４ｂの成膜前に一旦大気に出してもよい。
第５に、下地層４ｂを成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングは、行わなくてもよい。
第６に、保護膜４の成膜後に、当該磁気ヘッドの実使用環境上限以上の温度において熱処理を行ってもよい。このように予め積極的に熱処理を行うと、実使用時に、実使用の温度範囲において、トンネルバリア層２６に対する酸素の出入りがより抑えられ、ＴＭＲ素子２の抵抗値の変化がより少なくなるので、好ましい。
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法について、説明する。この磁気ヘッド製造方法も、前記第１の実施の形態による磁気ヘッドを製造する方法である。
第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法が前記第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法と異なる所は、以下に説明する点のみであり、重複する説明は省略する。
第３の実施の形態も、スメアを除去するためにラッピング処理後のバー１０２のＡＢＳ側の面をエッチングするまでの工程は、前記第２実施の形態と同一である。ただし、スメアがＴＭＲ素子２の特性に影響しないレベルの場合は、スメア除去のためのエッチングは必ずしも必要ない。
第３の実施の形態では、その後、バー１０２を一旦大気中に出した後に、変化低減層４ｃを成膜するのと同じ真空装置内で、表面清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。
次いで、金属又は半導体（例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ又はＷ）の酸化物をターゲットとして用い、プロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジション又はスパッタを行うことで、バー１０２のＡＢＳ側の面に変化低減層４ｃを成膜する。
次に、変化低減層４ｃを成膜したのと同じ真空装置内で、表面清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行った後、例えばＳｉからなる下地層４ｂをスパッタ法等により変化低減層４ｃ上に成膜し、更に下地層４ｂ上に、保護膜４ａとしてのＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法等により成膜する。
その後、バー１０２のＡＢＳ側の面のレール部１１，１２の領域以外の領域を選択的にエッチングして、レール部１１，１２を形成する。最後に、機械加工により切断してバー１０２を個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、図１乃至図５に示す前記第１の実施の形態による磁気ヘッドが完成する。
前記第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法では、前述したように、金属又は半導体の酸化物をターゲットとして用いてプロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジション又はスパッタを行うことで、変化低減層４ｃを成膜するので、ＴＭＲ素子２のＡＢＳ側の端面に過剰に酸素が付着してしまうような状況を防止することができる。したがって、前記第３の実施の形態により製造した磁気ヘッドでは、使用時に高温環境下に置かれても、ＴＭＲ素子２の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができるのみならず、ＴＭＲ素子２の抵抗値の上昇による抵抗値の変化も抑制することができる。また、前記第２の実施の形態では、変化低減層４ｃを形成するために、金属又は半導体の層を成膜した後にこの層を酸化させる工程を要するのに対し、前記第３の実施の形態では、特別な酸化工程が不要であるため、製造が容易となりコストを低減することができる。
本発明では、第３の実施の形態による製造方法を、以下に説明するように変形してもよい。また、以下に説明する各変形内容は、適宜任意に組み合わせて前記第３の実施の形態による製造方法に適用することができる。
第１に、前述したスメア除去のためのドライエッチングと、変化低減層４ｃを成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングとを、別々に行うのではなく、両者を兼ねたドライエッチングを行ってもよい。
第２に、前述したスメア除去のためのドライエッチングと変化低減層４ｃの成膜とを、同一真空装置内で行い、両者の間で一旦大気中に出さなくてもよい。
第３に、変化低減層４ｃを成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングは、行わなくてもよい。
第４に、変化低減層４ｃの成膜後でかつ下地層４ｂの成膜前に、バー１０２を一旦大気に出してもよい。
第５に、下地層４ｂを成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングは、行わなくてもよい。
第６に、保護膜４の成膜後に、当該磁気ヘッドの実使用環境上限以上の温度において熱処理を行ってもよい。このように予め積極的に熱処理を行うと、実使用時に、実使用の温度範囲において、トンネルバリア層２６に対する酸素の出入りがより抑えられ、ＴＭＲ素子２の抵抗値の変化がより少なくなるので、好ましい。
［第４の実施の形態］
図１６は、本発明の第４の実施の形態による磁気ヘッドの要部を模式的に示す拡大断面図であり、図４に対応している。図１６において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
第４の実施の形態による磁気ヘッドが前記第１の実施の形態による磁気ヘッドと異なる所は、変化低減層４ｃの構成のみである。前記第１の実施の形態では、変化低減層４ｃがそのいずれの部分においても同一の材料で構成されているのに対し、第４の実施の形態では、変化低減層４ｃにおける層２１，２２，２４〜２９，３１をそれぞれ覆う各部分２１ａ，２２ａ，２４ａ〜２９ａ，３１ａは、当該部分が覆っているＴＭＲ素子２の構成層の材料に応じて定まる材料でそれぞれ構成されている。すなわち、変化低減層４ｃにおけるトンネルバリア層２６のＡＢＳ側の端面を覆う部分２６ａは、トンネルバリア層２６を構成する元素と同じ元素で構成され、金属又は半導体の酸化物で構成されている。変化低減層４ｃにおけるピンド層２５のＡＢＳ側の端面を覆う部分２５ａは、ピンド層２５を構成する金属と同じ金属の酸化物で構成されている。同様に、変化低減層４ｃにおける層２１，２２，２４，２７〜２９，３１をそれぞれ覆う各部分２１，２２，２５，２７〜２９，３１は、当該部分が覆っているＴＭＲ素子２の構成層を構成する金属と同じ金属の酸化物で構成されている。
本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
［第５の実施の形態］
本発明の第５の実施の形態による磁気ヘッド製造方法について、説明する。この磁気ヘッド製造方法は、前記第４の実施の形態による磁気ヘッドを製造する方法である。
第５の実施の形態による磁気ヘッド製造方法が前記第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法と異なる所は、以下に説明する点のみであり、重複する説明は省略する。
第５の実施の形態も、スメアを除去するためにラッピング処理後のバー１０２のＡＢＳ側の面をエッチングするまでの工程は、前記第２実施の形態と同一である。
第５の実施の形態では、その後、バー１０２を大気中に置いて、バー１０２のＡＢＳ側の面を自然酸化により酸化させることで、前記第４の実施の形態に関して説明した変化低減層４ｃを、ＡＢＳ側の表面酸化物層として形成する。バー１０２のＡＢＳ側の面を酸化させることにより、ＴＭＲ素子２を構成するべく形成された各層のＡＢＳ側の端部が酸化されることになる。
次いで、下地層４ｂを成膜するのと同じ真空装置内で、表面清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。本実施の形態では、このエッチングは、前記表面酸化物層（本実施の形態では、変化低減層４ｃ）が残るように行う。
次に、例えばＳｉからなる下地層４ｂをスパッタ法等により変化低減層４ｃ上に成膜し、更に下地層４ｂ上に、保護膜４ａとしてのＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法等により成膜する。
その後、バー１０２のＡＢＳ側の面のレール部１１，１２の領域以外の領域を選択的にエッチングして、レール部１１，１２を形成する。最後に、機械加工により切断してバー１０２を個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、図１６に示す第４の実施の形態による磁気ヘッドが完成する。
前記第５の実施の形態による磁気ヘッド製造方法では、前述したように、バー１０２のＡＢＳ側の面を酸化させることで変化低減層４ｃを形成することから、ＴＭＲ素子２のＡＢＳ側の端面は表面酸化の進行が停止した面となるので、ＭＲ素子の酸化物層中の酸素が下地層へ移動し難くなり、かつＴＭＲ素子２のＡＢＳ側の端面に過剰に酸素が付着してしまうような状況を防止することができる。したがって、前記第５の実施の形態により製造した磁気ヘッドでは、使用時に高温環境下に置かれても、ＴＭＲ素子２の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができるのみならず、ＴＭＲ素子２の抵抗値の上昇による抵抗値の変化も抑制することができる。また、前記第２及び第３の実施の形態では、変化低減層４ｃを形成するために、ＴＭＲ素子２を構成するべく形成された層に対して外部から所定材料を付加する工程を要するのに対し、前記第５の実施の形態では、このような工程が不要であるため、製造が容易となりコストを低減することができる。
本発明では、第５の実施の形態による製造方法を、以下に説明するように変形してもよい。また、以下に説明する各変形内容は、適宜任意に組み合わせて前記第３の実施の形態による製造方法に適用することができる。
第１に、前述したスメア除去のためのドライエッチングは、必ずしも行わなくてもよい。
第２に、変化低減層４ｃを形成するためのバー１０２のＡＢＳ側の面の酸化は、自然酸化に限定されるものではなく、例えば、プラズマ酸化、ラジカル酸化、イオンビーム酸化、オゾンに晒すなどの強制酸化を行ってもよい。このような強制酸化は、下地層４ｂの成膜と同一の真空装置内で行ってもよいし、強制酸化の後でかつ下地層４ｂの成膜前に一旦大気に出してもよい。
第３に、下地層４ｂを成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングは、行わなくてもよい。
第４に、保護膜４の成膜後に、当該磁気ヘッドの実使用環境上限以上の温度において熱処理を行ってもよい。このように予め積極的に熱処理を行うと、実使用時に、実使用の温度範囲において、トンネルバリア層２６に対する酸素の出入りがより抑えられ、ＴＭＲ素子２の抵抗値の変化がより少なくなるので、好ましい。
第５に、下地層４ｂを形成せずに、変化低減層４ｃ上に直接に保護膜４ａを形成してもよい。
［第６の実施の形態］
本発明の第６の実施の形態による磁気ヘッド製造方法について、説明する。この磁気ヘッド製造方法は、前述した図７に示す比較例による磁気ヘッドを変形した磁気ヘッドを製造する方法である。
第６の実施の形態による製造方法により製造される磁気ヘッドが、図７に示す比較例による磁気ヘッドと異なる所は、下地層４ｂが金属又は半導体の酸化物（例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３など）で構成されている点のみである。したがって、この磁気ヘッドでは、下地層４ｂが、前記第１の実施の形態における変化低減層４ｃと同様に、金属又は半導体の酸化物で構成されており、下地層４ｂが変化低減層４ｃと同じ機能を果たす。よって、この磁気ヘッドでは、前記第１の実施の形態による磁気ヘッドと同様に、当該磁気ヘッドを高温環境下に置いても、図６に示すように、トンネルバリア層２６中に存在している酸素がトンネルバリア層２６から出て行き難くなってトンネルバリア層２６内に留まることになり、トンネルバリア層２６の抵抗値がさほど低下せずに、ＴＭＲ素子２の抵抗値の変化が少なくなる。
ところが、このような磁気ヘッドであっても、製造途中でＴＭＲ素子２のＡＢＳ側の端面に過剰に酸素が付着するような製造方法を採用してしまえば、製造後の磁気ヘッドを高温環境下に置くと、当該過剰な酸素がトンネルバリア層２６中へ移動し、それによりＴＭＲ素子２の抵抗値が上昇することで当該抵抗値が比較的大きく変化してしまう。
第６の実施の形態による磁気ヘッド製造方法では、前記第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法を次のように変形したものである。
すなわち、第６の実施の形態も、スメアを除去するためにラッピング処理後のバー１０２のＡＢＳ側の面をエッチングするまでの工程は、前記第２実施の形態と同一である。ただし、スメアがＴＭＲ素子２の特性に影響しないレベルの場合は、スメア除去のためのエッチングは必ずしも必要ない。
次に、バー１０２を一旦大気中に出した後に、最終的に下地層４ｂとなるべき金属又は半導体の層を成膜するのと同じ真空装置内で、表面清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。
次いで、下地層４ｂとなるべき金属又は半導体（例えば、Ａｌ、Ｓｉ等）の層を、スパッタ法等により、バー１０２のＡＢＳ側の面に成膜する。
その後、このバー１０２を大気中に置いて、バー１０２のＡＢＳ側の面に成膜した金属又は半導体を自然酸化により酸化させることで、金属又は半導体の酸化物からなる下地層４ｂを形成する。次に、下地層４ｂ上に、保護膜４ａとしてのＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法等により成膜する。
その後、バー１０２のＡＢＳ側の面のレール部１１，１２の領域以外の領域を選択的にエッチングして、レール部１１，１２を形成する。最後に、機械加工により切断してバー１０２を個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、前述した磁気ヘッドが完成する。
前記第６の実施の形態による磁気ヘッド製造方法では、前述したように、ＴＭＲ素子２のＡＢＳ側の端面上に、下地層４ｂとなるべき金属又は半導体の層を成膜した後に、当該金属又は半導体の層を酸化させることで、下地層４ｂを形成するので、ＴＭＲ素子２のＡＢＳ側の端面に過剰に酸素が付着してしまうような状況を防止することができる。したがって、前記第６の実施の形態により製造した磁気ヘッドでは、使用時に高温環境下に置かれても、ＴＭＲ素子２の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができるのみならず、ＴＭＲ素子２の抵抗値の上昇による抵抗値の変化も抑制することができる。
本発明では、第６の実施の形態による製造方法を、以下に説明するように変形してもよい。また、以下に説明する各変形内容は、適宜任意に組み合わせて前記第６の実施の形態による製造方法に適用することができる。
第１に、前述したスメア除去のためのドライエッチングと、下地層４ｂとなるべき金属又は半導体の層を成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングとを、別々に行うのではなく、両者を兼ねたドライエッチングを行ってもよい。
第２に、前述したスメア除去のためのドライエッチングと下地層４ｂとなるべき金属又は半導体の層の成膜とを、同一真空装置内で行い、両者の間で一旦大気中に出さなくてもよい。
第３に、下地層４ｂとなるべき金属又は半導体の層を成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングは、行わなくてもよい。
第４に、下地層４ｂとなるべき金属又は半導体の層の酸化は、自然酸化に限定されるものではなく、例えば、プラズマ酸化、ラジカル酸化、イオンビーム酸化、オゾンに晒すなどの強制酸化を行ってもよい。このような強制酸化は、保護膜４ａの成膜と同一の真空装置内で行ってもよいし、強制酸化の後でかつ保護膜４ａの成膜前に一旦大気に出してもよい。
第５に、保護膜４の成膜後に、当該磁気ヘッドの実使用環境上限以上の温度において熱処理を行ってもよい。このように予め積極的に熱処理を行うと、実使用時に、実使用の温度範囲において、トンネルバリア層２６に対する酸素の出入りがより抑えられ、ＴＭＲ素子２の抵抗値の変化がより少なくなるので、好ましい。
［第７の実施の形態］
本発明の第７の実施の形態による磁気ヘッド製造方法について、説明する。この磁気ヘッド製造方法は、第６の実施の形態による製造方法により製造される磁気ヘッドと同じ磁気ヘッドを製造する製造方法である。
第７の実施の形態による磁気ヘッド製造方法では、前記第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法を次のように変形したものである。
すなわち、第７の実施の形態も、スメアを除去するためにラッピング処理後のバー１０２のＡＢＳ側の面をエッチングするまでの工程は、前記第２実施の形態と同一である。ただし、スメアがＴＭＲ素子２の特性に影響しないレベルの場合は、スメア除去のためのエッチングは必ずしも必要ない。
第７の実施の形態では、その後、バー１０２を一旦大気中に出した後に、下地層４ｂを成膜するのと同じ真空装置内で、表面清浄化等のためのスパッタエッチングやイオンビームエッチングなどのドライエッチングを行う。
次いで、金属又は半導体（例えば、Ａｌ、Ｓｉ等）の酸化物をターゲットとして用い、プロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジション又はスパッタを行うことで、バー１０２のＡＢＳ側の面に下地層４ｂを成膜する。次に、下地層４ｂ上に、保護膜４ａとしてのＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法等により成膜する。
その後、バー１０２のＡＢＳ側の面のレール部１１，１２の領域以外の領域を選択的にエッチングして、レール部１１，１２を形成する。最後に、機械加工により切断してバー１０２を個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、前述した磁気ヘッドが完成する。
前記第７の実施の形態による磁気ヘッド製造方法では、前述したように、金属又は半導体の酸化物をターゲットとして用いてプロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジション又はスパッタを行うことで、下地層４ｂを成膜するので、ＴＭＲ素子２のＡＢＳ側の端面に過剰に酸素が付着してしまうような状況を防止することができる。したがって、前記第７の実施の形態により製造した磁気ヘッドでは、使用時に高温環境下に置かれても、ＴＭＲ素子２の抵抗値の低下による抵抗値の変化を抑制することができるのみならず、ＴＭＲ素子２の抵抗値の上昇による抵抗値の変化も抑制することができる。また、前記第６の実施の形態では、下地層４ｂを形成するために、金属又は半導体の層を成膜した後にこの層を酸化させる工程を要するのに対し、前記第７の実施の形態では、特別な酸化工程が不要であるため、製造が容易となりコストを低減することができる。
本発明では、第７の実施の形態による製造方法を、以下に説明するように変形してもよい。また、以下に説明する各変形内容は、適宜任意に組み合わせて前記第３の実施の形態による製造方法に適用することができる。
第１に、前述したスメア除去のためのドライエッチングと、下地層４ｂを成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングとを、別々に行うのではなく、両者を兼ねたドライエッチングを行ってもよい。
第２に、前述したスメア除去のためのドライエッチングと下地層４ｂの成膜とを、同一真空装置内で行い、両者の間で一旦大気中に出さなくてもよい。
第３に、下地層４ｂを成膜する前の表面清浄化等のためのドライエッチングは、行わなくてもよい。
第４に、下地層４ｂの成膜後でかつ保護膜４ａの成膜前に、バー１０２を一旦大気に出してもよい。
第５に、保護膜４の成膜後に、当該磁気ヘッドの実使用環境上限以上の温度において熱処理を行ってもよい。このように予め積極的に熱処理を行うと、実使用時に、実使用の温度範囲において、トンネルバリア層２６に対する酸素の出入りがより抑えられ、ＴＭＲ素子２の抵抗値の変化がより少なくなるので、好ましい。
［第８の実施の形態］
図１７は、本発明の第８の実施の形態による磁気ヘッドのＧＭＲ素子５０及び誘導型磁気変換素子３の部分を模式的に示す拡大断面図である。図１８は、図１７中のＢ−Ｂ’矢視概略図である。図１９は、図１８中のＧＭＲ素子５０付近を更に拡大した拡大図である。図１７乃至図１９は、図２、図３及び図５にそれぞれ対応している。図１７乃至図１９において、図１乃至５中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
第８の実施の形態による磁気ヘッドは、基本的に特許文献６に開示された磁気ヘッドと同様に、磁気抵抗効果層が電流経路制御層５３を含むＣＰＰ−ＧＭＲヘッドとして構成しつつ、前記第１の実施の形態と同じく、変化低減層４ｃを採用したものである。
第８の実施の形態による磁気ヘッドが第１の実施の形態による磁気ヘッドと異なる所は、以下に説明する点のみである。
第８の実施の形態では、図１７乃至図１９に示すように、ＴＭＲ素子２に代えて、ＧＭＲ素子５０が形成されている。ＧＭＲ素子５０がＴＭＲ素子２と異なる所は、トンネルバリア層２６に代えて非磁性金属層５１，５２が形成されるとともに、非磁性金属層５１と非磁性金属層５２との間に電流経路制御層５３が形成されている。下側から順に形成されたピン層２４、ピンド層２５、非磁性金属層５１、電流経路制御層５３、非磁性金属層５２及びフリー層２７が、磁気抵抗効果層（本実施の形態では、いわゆるスピンバルブ膜）を構成している。非磁性金属層５１，５２は、例えば、Ｃｕ、Ａｕ又はＡｇなどの材料で形成される。
第８の実施の形態では、ピンド層２５、非磁性金属層５１，５２、電流経路制御層、フリー層２７及びキャップ層２８が実質的にちょうど重なっており、これらの重なり領域が、前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する有効領域（本実施の形態では、磁気抵抗効果層において膜面の略々垂直な方向に電流が流れる領域）となっている。本実施の形態では、前記第１の実施の形態と異なり、ピン層２４は、図１７乃至図１９に示すように、前記有効領域と重なる領域以外にも広く延在している。ピン層２４の下面は、全面的に、下部金属層２２，２３を介して電極２１の上面に電気的に接触している。なお、ピン層２４の幅はフリー層２７の幅と同じにしてもよい。
第８の実施の形態では、電流経路制御層５３は、例えば、Ｔａ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉなどの酸化物からなる絶縁領域中に部分的に金属領域を有する層であり、酸化物層となっている。電流経路制御層の厚さは、例えば、２ｎｍ以下にすることができる。電流経路制御層５３は、絶縁領域中に金属領域が部分的に形成されているので、上部金属層２７とフリー層２６との間に流れるセンス電流のパスの面積を実効的に低減させ、前記有効領域の面積を実際には狭めることなく、前記有効領域の面積を狭めたのと同様の効果が得られる。なお、電流経路制御層５３は、例えば、層２４，２５間、層２５，５１間、層５２，２７間、及び、層２７，２８間のうちの、いずれか１箇所以上に形成してもよい。また、例えば、層２４，２５，２７のいずれかが複数層（複数の構成層）を積層したものである場合には、電流経路制御層５３は、当該複数の構成層のうちの２つの層間に形成してもよい。
なお、前記第１の実施の形態では、上部電極３１の下地層として上部金属層２９が形成されていたが、第８の実施の形態では、上部金属層２９は形成されていない。
第８の実施の形態による磁気ヘッドは、前記第２又は第３の実施の形態による製造方法と同様の製造方法によって製造することができる。
第８の実施の形態では、前記第１の実施の形態と同様に、金属又は半導体の酸化物で構成された変化低減層４ｃが酸化物層からなる電流経路制御層５３のＡＢＳ側の端面に接しているため、当該磁気ヘッドを高温環境下に置いても、電流経路制御層５３中に存在している酸素が電流経路制御層５３から出て行き難くなって電流経路制御層５３内に留まることになり、電流経路制御層５３の抵抗値がさほど低下せずに、ＧＭＲ素子５０の抵抗値の変化が少なくなり、高温環境に対する特性の安定性が高まる。
なお、本発明では、前記第１の実施の形態による磁気ヘッドを変形して前記第４の実施の形態による磁気ヘッドを得たのと同様の変形を、前記第８の実施の形態による磁気ヘッドに適用してもよい。この磁気ヘッドは、前記第５の実施の形態と同様の製造方法により製造することができる。
［第９の実施の形態］
図２０は、本発明の第９の実施の形態による磁気ディスク装置の要部の構成を示す概略斜視図である。
第９の実施の形態による磁気ディスク装置は、軸７０の回りに回転可能に設けられた磁気ディスク７１と、磁気ディスク７１に対して情報の記録及び再生を行う磁気ヘッド７２と、磁気ヘッド７２を磁気ディスク７１のトラック上に位置決めするためのアッセンブリキャリッジ装置７３と、を備えている。
アセンブリキャリッジ装置７３は、軸７４を中心にして回動可能なキャリッジ７５と、このキャリッジ７５を回動駆動する例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）からなるアクチュエータ７６とから主として構成されている。
キャリッジ７５には、軸７４の方向にスタックされた複数の駆動アーム７７の基部が取り付けられており、各駆動アーム７７の先端部には、磁気ヘッド７２を搭載したヘッドサスペンションアッセンブリ７８が固着されている。各ヘッドサスペンションアセンブリ７８は、その先端部に有する磁気ヘッド７２が、各磁気ディスク７１の表面に対して対向するように駆動アーム７７の先端部に設けられている。
第９の実施の形態では、磁気ヘッド７２として、前述した第１、第４又は第８の実施の形態による磁気ヘッド、あるいは、前記第４又は第７の実施の形態による製造方法により製造された磁気ヘッドが、搭載されている。したがって、第９の実施の形態によれば、環境温度に対する特性の安定性が高まる。
変化低減層４ｃを形成しない点を除き前述した第２及び第３の実施の形態による製造方法と同じ工程で、サンプル１４の磁気ヘッドを製造した。サンプル１４は、変化低減層４ｃを有しておらず、前記図７に示す比較例による磁気ヘッドに相当している。
第２の実施の形態による製造方法と同じ工程で、サンプル１〜８の磁気ヘッドを製造した。また、第３の実施の形態による製造方法と同じ工程で、サンプル９〜１２を製造した。さらに、第５の実施の形態による製造方法と同じ工程で、サンプル１３を製造した。サンプル１〜１２の磁気ヘッドは第１の実施の形態による磁気ヘッドに相当し、サンプル１３の磁気ヘッドは第４の実施の形態による磁気ヘッドに相当している。
サンプル１４を製造する際には、変化低減層４ｃを形成せず、サンプル１〜８を製造する際には、表２に示す通りに材料及び膜厚を変えた金属又は半導体の層を成膜した後に自然酸化することで変化低減層４ｃを形成し、サンプル９〜１２を製造する際には、表２に示す通りの材料をターゲットとして用いプロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジションを行うことで表２に示す通りの材料・膜厚を有する変化低減層４ｃを形成し、サンプル１３を製造する際には、表２に示す通りバー１０２の表面（したがって、ＴＭＲ素子２を構成するべく形成された各層のＡＢＳ側の端部）を自然酸化させることで変化低減層４ｃを形成したが、その他の条件は、サンプル１〜１４のいずれも同一とした。サンプル１〜１４の主要な各層の構成は、下記の表１の通りとした。
Figure 0003699716
Figure 0003699716
サンプル１〜８の製造時において、変化低減層４ｃを形成する際の自然酸化は、バー１０２を３０分間大気中に置くことにより行った。
また、サンプル９〜１２の製造時において、変化低減層４ｃを成膜するイオンビームデポジションの条件は、次の通りとした。すなわち、イオンビームデポジション装置を用い、チャンバー内を残留ガス圧１×１０−５Ｐａまで真空引きし、ガス導入管からターゲット照射用イオンガンへＡｒガスを８ｓｃｃｍの流量で導入し、チャンバー内にプロセスガスとして酸素を導入せず、ターゲット照射用イオンガンについては、加速電圧を１５００Ｖ、加速電流を４００ｍＡ、ニュートラライザーの電流を６００ｍＡとした。
さらに、サンプル１３の製造時において、変化低減層４ｃを形成する際の、ＴＭＲ素子２を構成するべく形成された各層の自然酸化は、バー１０２を３０分間大気中に置くことにより行った。
そして、各サンプル１〜１４について、１２５℃の環境下に２４０時間置く高温試験を行い、その高温試験の前後でＴＭＲ素子２の抵抗値を測定した。各サンプル１〜１４について、測定した高温試験の前後の抵抗値から算出した抵抗変化率を、表２に示す。抵抗変化率は、下記の式に従って算出した。
抵抗変化率＝｛（高温試験後の抵抗値−高温試験前の抵抗値）／高温試験前の抵抗値｝×１００ ［％］
表２からわかるように、比較例のサンプル１４では、抵抗変化率が−３．８％であり、高温試験後にＴＭＲ素子２の抵抗値が比較的大きく低下している。これに対し、第１の実施の形態に相当するサンプル１〜１２及び第４の実施の形態に相当するサンプル１３では、抵抗変化率が絶対値で１．１％以下であり、高温試験の前後のＴＭＲ素子２の抵抗値の変化が抑えられている。
なお、サンプル１〜１３の変化低減層４ｃは、ＴＭＲ素子２の動作に何ら支障を来さない程度の絶縁性を有していた。
なお、変化低減層４ｃに関する膜厚が表２に示す例に限定されるものではないことは、言うまでもない。
以上、本発明の各実施の形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッドを模式的に示す概略斜視図である。 図１に示す磁気ヘッドのＴＭＲ素子及び誘導型磁気変換素子の部分を模式的に示す拡大断面図である。 図２中のＡ−Ａ’矢視概略図である。 図２中のＴＭＲ素子付近を更に拡大した拡大図である。 図３中のＴＭＲ素子付近を更に拡大した拡大図である。 図１乃至図５に示す磁気ヘッドの、高温環境下におけるトンネルバリア層中の酸素の様子を模式的に示す図である。 比較例による磁気ヘッドの要部を模式的に示す拡大断面図である。 図７に示す比較例による磁気ヘッドの、高温環境下におけるトンネルバリア層中の酸素の様子を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における一工程を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における他の工程を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における更に他の工程を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における更に他の工程を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における更に他の工程を示す概略斜視図である。 本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における更に他の工程を模式的に示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法における更に他の工程を模式的に示す断面図である。 本発明の第４の実施の形態による磁気ヘッドの要部を模式的に示す拡大断面図である。 本発明の第８の実施の形態による磁気ヘッドのＧＭＲ素子及び誘導型磁気変換素子の部分を模式的に示す拡大断面図である。 図１７中のＢ−Ｂ’矢視概略図である。 図１８中のＧＭＲ素子付近を更に拡大した拡大図である。 本発明の第９の実施の形態による磁気ディスク装置の要部の構成を示す概略斜視図である。
符号の説明
１ スライダ
２ ＴＭＲ素子
３ 誘導型磁気変換素子
４ａ 保護膜
４ｂ 下地層
４ｃ 変化低減層
２１ 下部電極（下部磁気シールド層）
２２ 下部金属層
２４ ピン層
２５ ピンド層
２６ トンネルバリア層（酸化物層）
２７ フリー層
２８ 上部金属層
２９ 上部金属層
３０，３４ 絶縁層
３１ 上部電極（上部磁気シールド層）
３２ 縦バイアス層
５０ ＧＭＲ素子
５１，５２ 非磁性金属層
５３ 電流経路制御層（酸化物層）

Claims (14)

  1. 基体と、
    前記基体の一方の面側に形成され酸化物層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子と、
    磁気記録媒体に対向する側の前記基体の面の少なくとも一部及び前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の端面の上に、形成された保護膜及びその下地層と、
    を備え、
    前記磁気記録媒体に対向する側の前記酸化物層の端面は、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面の一部を形成し、
    前記下地層と前記磁気抵抗効果素子の前記端面との間に、少なくとも前記酸化物層の前記端面を覆うように１つ以上の層が介在され、
    前記下地層は、酸化物でない材料で構成され、
    前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の層は、金属又は半導体の酸化物で構成されたことを特徴とする磁気ヘッド。
  2. 前記磁気抵抗効果層は、トンネルバリア層と、該トンネルバリア層の一方の面側に形成されたフリー層と、前記トンネルバリア層の他方の面側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記トンネルバリア層とは反対の側に形成されたピン層と、を含み、
    前記酸化物層が前記トンネルバリア層であることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
  3. 前記磁気抵抗効果層における磁気検出に有効に関与する有効領域が、前記磁気抵抗効果層において膜面と略々垂直な方向に電流が流れる領域であり、
    前記磁気抵抗効果層は、非磁性金属層と、前記非磁性金属層の一方の面側に形成されたフリー層と、前記非磁性金属層の他方の面側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記非磁性金属層とは反対の側に形成されたピン層と、少なくとも前記有効領域と実質的に重なる領域に渡って任意の２つの層間に形成された絶縁領域中に部分的に金属領域を有する電流経路制御層と、を含み、
    前記酸化物層が前記電流経路制御層であることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
  4. 前記保護膜がＤＬＣ膜であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気ヘッド。
  5. 前記下地層がＳｉ又はＳｉＣからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気ヘッド。
  6. 前記酸化物は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷからなる群より選ばれた材料の酸化物であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の磁気ヘッド。
  7. 前記磁気抵抗効果層は、前記酸化物層に隣接して積層された金属層を含み、
    前記磁気記録媒体に対向する側の前記金属層の端面は、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面の一部を形成し、
    前記１つ以上の層は、前記金属層の前記端面を覆うように形成され、
    前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層は、前記酸化物層を構成する元素と同じ元素で構成され前記酸化物層の前記端面を覆う部分と、前記金属層を構成する金属と同じ金属の酸化物で構成され前記金属層の前記端面を覆う部分と、を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の磁気ヘッド。
  8. 請求項１乃至６のいずれかに記載の磁気ヘッドを製造する製造方法であって、
    前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、
    前記段階は、金属又は半導体を成膜する第１の段階と、該第１の段階により成膜された前記金属又は半導体を酸化させる第２の段階と、を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
  9. 請求項１乃至６のいずれかに記載の磁気ヘッドを製造する製造方法であって、
    前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、
    前記段階は、金属又は半導体の酸化物をターゲットとして用い、プロセスガスに酸素を用いることなくイオンビームデポジション又はスパッタを行う段階を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
  10. 請求項７記載の磁気ヘッドを製造する製造方法であって、
    前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、
    前記段階は、前記磁気抵抗効果素子を構成するべく形成された層の端部を酸化させる段階を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
  11. 基体と、前記基体の一方の面側に形成され互いに隣接して積層された酸化物層及び金属層を含む磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体に対向する側の前記基体の面の少なくとも一部及び前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の端面の上に、形成された保護膜と、を備え、前記磁気記録媒体に対向する側の前記酸化物層及び前記金属層の端面は、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面の一部を形成し、前記保護膜と前記磁気抵抗効果素子の前記端面との間に、少なくとも前記酸化物層及び前記金属層の前記端面を覆うように１つ以上の層が介在され、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の層は、金属又は半導体の酸化物からなり、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層は、前記酸化物層を構成する元素と同じ元素で構成され前記酸化物層の前記端面を覆う部分と、前記金属層を構成する金属と同じ金属の酸化物で構成され前記金属層の前記端面を覆う部分と、を含む磁気ヘッドを製造する製造方法であって、
    前記保護膜を形成する前に、前記磁気記録媒体に対向する側の前記磁気抵抗効果素子の前記端面を含む領域に、前記１つ以上の層のうちの最も前記磁気抵抗効果素子の前記端面の側の前記層を、形成する段階を備え、
    前記段階は、前記磁気抵抗効果素子を構成するべく形成された層の端部を酸化させる段階を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
  12. 前記保護膜の形成後に、当該保護膜が形成された部材に熱処理を施す段階を備えたことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載の磁気ヘッドの製造方法。
  13. 磁気ヘッドと、該磁気ヘッドが先端部付近に搭載され前記磁気ヘッドを支持するサスペンションと、を備え、前記磁気ヘッドが請求項１乃至７のいずれかに記載の磁気ヘッドであるかあるいは請求項１２又は１３に記載の製造方法により製造された磁気ヘッドであることを特徴とするヘッドサスペンションアセンブリ。
  14. 請求項１３記載のヘッドサスペンションアセンブリと、該アセンブリを支持するアーム部と、該アーム部を移動させて磁気ヘッドの位置決めを行うアクチュエータと、を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
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