JP4000142B2 - 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 - Google Patents

Description

本発明は、磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み取るためのＣＰＰ構造の読み出し磁気ヘッド素子および書き込み専用の誘導型磁気変換素子を有する薄膜磁気ヘッド、ならびにその薄膜磁気ヘッドを含むヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置に関する。

近年、ハードディスク装置の面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能の向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、基板上に、読み出し専用の読み出し磁気ヘッド素子を有する再生ヘッドと、書き込み専用の誘導型磁気変換素子を有する記録ヘッドと、を積層した構造を備える複合型薄膜磁気ヘッドが広く使用されている。

読み出し磁気ヘッド素子は、積層された素子構造に対して磁界を検出するための電流（センス電流）を素子積層方向に対してどの方向に流すかによって、２つのタイプに大きく分けることができる。

すなわち、積層された素子構造の積層面内に沿って電流を流す印加面内通電型（ＣＩＰ：Current In Plain）の素子と、積層された素子構造の積層方向（垂直方向）に電流を流す垂直通電型（ＣＰＰ：Current perpendicular to Plain）の素子とに大別される。

前者の素子としては、ＣＩＰ型の巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：Giant Magneto Resistive）素子を例示することができる。また後者の素子として、ＣＰＰ型のＧＭＲ素子やトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ：Tunnel Magneto Resistive）素子を例示することができる。

特に、後者のＣＰＰ型の読み出し磁気ヘッド素子を備える磁気ヘッドは、通常、その素子の上下面が、下部シールド層および上部シールド層によって挟持される構造をなしている。そして、下部シールド層および上部シールド層は、通常、電極としての機能も兼用しており、下部シールド層および上部シールド層間にセンス電流が印加され、素子の積層方向（垂直方向）に電流が流れるようになっている。

薄膜磁気ヘッドにおいては、スライダ基板の上に、読み出し磁気ヘッド素子、書き込み磁気ヘッド素子が形成される構造が一般的である。スライダ基板は、例えば、ＡｉＴｉＣ（Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ）から構成され、この基板の上には、ＡｉＴｉＣと磁気ヘッド素子との絶縁を目的として、例えばＡｌ₂Ｏ₃からなる下地膜が形成されている。

ところで、薄膜磁気ヘッドにおいて、誘電型磁気変換素子内のコイル層からのジュール熱、及び上下に配置された磁極層からの渦電流損失に伴う熱が発生し、これらの熱によって、素子全体を覆うオーバーコート層が熱膨張して磁気ヘッド素子が対向する磁気ディスクの表面に向けて押出されるいわゆるＴＰＴＰ（Thermal Pole Tip Protrusion）現象が生じる。

このようなＴＰＴＰ現象を抑えるために、例えば、上記のコイル熱や、コイル渦電流損失熱をＡｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣへ放熱するために、下地膜の薄層化が効果的である。しかし、このような下地膜の薄層化によって、外部からスライダ基板に入ったノイズは、スライダ基板との距離が近い下部シールド層（電極兼用）により多く現れてしまう現象が生じることが本願出願の発明者らによって見出された。そして、このノイズがプリアンプで増幅され、再生信号に重畳されてしまうという不都合が発生すること分かってきた。

また、ＴＰＴＰを積極的に利用するために、意図的に発熱体を設けることがある。しかしながら、磁気抵抗効果層（素子）への熱の伝搬はできるだけ制限して信号の読み出し能力を維持する必要がある。

特開平１１−３１３１１号公報 特開２００１−２９１８３４号公報 特開２００３−２７２３３５号公報 特開２００３−１６８２７４号公報

本発明はこのような実状のものに創案されたものであって、その目的は、スライダ基板の上に形成される下地膜の薄層化を図った場合であっても外部からスライダ基板に入ってくる外来ノイズの悪影響を防ぐことのできる構造を備える薄膜磁気ヘッドを提供すること、および基板側への放熱効果を増大させて磁気抵抗効果層への熱の伝搬をできるだけ制限することができる薄膜磁気ヘッドを提供することにある。さらには、このように改善された薄膜磁気ヘッドを備えるヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置を提供することにある。

このような課題を解決するために、本発明は、基板と、前記基板の上に形成された下地膜と、前記下地膜の上に配置形成された下部シールド層と、前記下部シールド層の上に配置形成された上部シールド層と、前記下部シールド層と前記上部シールド層との間に介在されたＣＰＰ(Current Perpendicular to Plain)構造の読み出し磁気ヘッド素子と、前記上部シールド層の上部に形成された書き込み磁気ヘッド素子の下部磁極層を有してなる薄膜磁気ヘッドであって、前記薄膜磁気ヘッドは、前記下部シールド層、上部シールド層および下部磁極層の後方部位（記録再生側面であるＡＢＳと反対方向）にヒートシンク層を備え、前記ヒートシンク層は、前記下部磁極層と実質的に接続されるとともに、当該ヒートシンク層を介して、前記下部磁極層と基板とを接続させ、前記基板と前記下部シールド層との間で発生する寄生容量をＣ４とし、前記下部磁極層と基板とを接続させることにより下部磁極層と上部シールド層との間に発生する寄生容量をＣ２とした場合、Ｃ２とＣ４の値を実質的に同じにしてなるように構成される。
また、本発明は、基板と、前記基板の上に形成された下地膜と、前記下地膜の上に配置形成された下部シールド層と、前記下部シールド層の上に配置形成された上部シールド層と、前記下部シールド層と前記上部シールド層との間に介在されたＣＰＰ(Current Perpendicular to Plain)構造の読み出し磁気ヘッド素子と、前記上部シールド層の上部に形成された書き込み磁気ヘッド素子の下部磁極層を有してなる薄膜磁気ヘッドであって、前記薄膜磁気ヘッドは、前記下部シールド層、上部シールド層および下部磁極層の後方部位（記録再生側面であるＡＢＳと反対方向）にヒートシンク層を備え、前記ヒートシンク層は、前記下部磁極層と実質的に接続されるとともに、当該ヒートシンク層を介して、前記下部磁極層と基板とを接続させ、前記基板と前記下部シールド層との間で発生する寄生容量をＣ４とし、前記下部磁極層と基板とを接続させることにより下部磁極層と上部シールド層との間に発生する寄生容量をＣ２とした場合、Ｃ２とＣ４の比であるＣ２／Ｃ４の値が０．６〜１．４の範囲内であるように構成される。

本発明の好ましい態様として、前記薄膜磁気ヘッドは、前記下部シールド層、上部シールド層および下部磁極層の後方部位（記録再生側面であるＡＢＳと反対方向）にヒートシンク層を備え、前記ヒートシンク層は、前記下部シールド層、上部シールド層および下部磁極層とは実質的に分離された構造体からなっており、前記下部磁極層の上に形成される上部磁極層形成の際に、上部シールド層とヒートシンク層とを接続するための接続部位がそれぞれ形成され、これらの接続部位が接続されることによって、ヒートシンク層を介して、前記下部磁極層と基板とが接続されるように構成される。

本発明の薄膜磁気ヘッドは、好ましい態様として、前記接続部位がコイル形成部材と同一材料の接合部材で接続されることによって、ヒートシンク層を介して、前記下部磁極層と基板とが接続されるように構成される。

本発明の薄膜磁気ヘッドは、好ましい態様として、前記ＣＰＰ構造の読み出し磁気ヘッド素子が、ＣＰＰ−巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：Giant Magneto Resistive）素子、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ：Tunnel Magneto Resistive）素子から構成される。

本発明のヘッドジンバルアセンブリは、上記の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、を備えてなるように構成される。

本発明のハードディスク装置は、上記の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向するように配置されるスライダと、前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、を備えてなるように構成される。

本発明の薄膜磁気ヘッドは、下部シールド層と上部シールド層との間に介在されたＣＰＰ構造の読み出し磁気ヘッド素子と、上部シールド層の上部に形成された書き込み磁気ヘッド素子の下部磁極層を有してなる薄膜磁気ヘッドであって、薄膜磁気ヘッドは、下部シールド層、上部シールド層および下部磁極層の後方部位（記録再生側面であるＡＢＳと反対方向）にヒートシンク層を備え、ヒートシンク層は、下部磁極層と接続されるとともに、当該ヒートシンク層を介して、前記下部磁極層と基板とを接続させてなるように構成されているので、（スライダ）基板の上に形成される下地膜の薄層化を図った場合であっても、外部からスライダ基板に入ってくる外来ノイズの悪影響を防ぐことができ、さらには基板側への放熱効果を増大させて磁気抵抗効果層への熱の伝搬をできるだけ制限することができるという極めて優れた効果が発現する。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の好適な一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの概略構成を説明するための図面であり、薄膜磁気ヘッドのＡＢＳ（Air Bearing Surface）および基板に垂直な断面を概略的に示した図面である。図２は、本発明の好適な一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を説明するための図面であり、磁気記録媒体と対向する面である薄膜磁気ヘッドのＡＢＳ側から見た図面である。

これらの図面に示されるように、本発明の薄膜磁気ヘッド１は、基板２（通常、いわゆるスライダ基板）と、この基板２の上に形成された下地膜３と、この下地膜３の上に配置形成された下部シールド層５と、前記下部シールド層の上に配置形成された上部シールド層１２とを有し、下部シールド層５と上部シールド層１２との間には、ＣＰＰ(Current Perpendicular to Plain)構造の読み出し磁気ヘッド素子７が介在されている。

下部シールド層５と上部シールド層１２は、主として、ＣＰＰ(Current Perpendicular to Plain)構造の読み出し磁気ヘッド素子７に対して、センス電流を積層方向に流すための電極としての機能、および読み出し磁気ヘッド素子７に対する磁気シールド機能を発揮するように形成されている。

さらに、上部シールド層１２の上方には、書き込み専用の誘導型磁気変換素子を構成するための書き込み磁気ヘッド素子用の下部磁極層１４が形成されている。この下部磁極層１４は、ポール２１を含む上部磁極層（符号２１、３３等）との組み合わせによって、ギャップ層１８を介して書き込み用の実質的な閉磁路を形成するようになっている。また、この下部磁極層１４は、磁気シールド機能をも発揮するようになっている。

なお、書き込み磁気ヘッド素子の磁気誘導のための薄膜コイルの層数には特に制限は、ないが、通常は、２層の積層コイル構造２６、３０をとっている。２層の積層コイル構造は後述する製造工程の経時的な説明によって容易に理解することができるであろう。

また、図１に示されるように書き込みまたは読み出し動作の際には、薄膜磁気ヘッド１は、回転する磁気ディスク２６２の表面上において、流体力学的に所定の間隙もって浮上している。

また、下部シールド層５と読み出し磁気ヘッド素子７との間、および読み出し磁気ヘッド素子７と上部シールド層１２との間には、通常、アルミナ等からなるギャップ層が形成されている。なお、図１における符号７７はオーバーコートである。本発明において、いわゆる熱歪みのバランスをとるための発熱体は必須のものではないが、発熱体を搭載するようにしてもよい。

本発明の薄膜磁気ヘッド１における発明の要部は、下部シールド層５、上部シールド層１２および下部磁極層１４の後方部位（記録再生側面であるＡＢＳと反対方向）に、ヘッド内で発生する熱を基板２側へと逃がすためのヒートシンク層４０を備え、このヒートシンク層４０は、書き込み磁気ヘッド素子用の下部磁極層１４と連結部材３１（連結バー３１）によって、実質的に接続されるとともに、ヒートシンク層４０を介して、下部磁極層１４と基板２とを電気的に接続させてなるように構成されている。

なお、連結部材３１（連結バー３１）は、図１における中心断面図では、その構造が現れていない。従ってその連結構造の詳細は、後述する薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程の説明を参照されたい。具体的には図３０〜３２に明確に描かれている。

ヒートシンク層４０は、主としてヘッド内で発生する熱を保護膜（オーバーコート層、アルミナ層）を介して、基板へ逃がす作用をしている。

ヒートシンク層４０は、製造過程の途中において下部シールド層５、上部シールド層１２および下部磁極層１４とは実質的に分離されたヒートシンク積層構造体（図の例では符号５ａ、１２ａ、１４ａの積層体）からなっており、符号５ａ、１２ａ、および１４ａの部材は、下部シールド層５、上部シールド層１２および下部磁極層１４とそれぞれ同一材料から構成されている。該当する同一材料は、それぞれ、同時に成膜される。

なお、ヒートシンク層４０は、所定の個所の下地膜３を除去して形成されたコンタクトホール４内に充填された符号５ａの材料によって、基板２と接続されている。

なお、図１において、上述のごとく連結バー３１は中央断面位置に存在していないために描かれていないが、接続の詳細を文章で説明すると、下部磁極層１４の上に形成される上部磁極（ポール）層２１形成の際に、上部シールド層１２とヒートシンク層４０（１４ａ）とを接続するための接続部位がそれぞれ形成され、これらの接続部位がコイル形成部材と同じ材料からなる連結バー３１によって、接続されることによって、ヒートシンク層４０を介して、下部磁極層２１と基板２とが接続されるようになっている。

このような構造は図１に示される図面からすぐに理解することは困難であるが、後述する製造工程の経時的な説明によって容易に理解することができる。いずれの接続形態を採択しようとも、書き込み磁気ヘッド素子用の下部磁極層１４とヒートシンク層４０は連結バー３１によって実質的に接続される。

このような本発明の要部構造を採択することによって、（スライダ）基板２の上に形成される下地膜３の薄層化を図った場合であっても、外部からスライダ基板２に入ってくる外来ノイズの悪影響を防ぐことができ、さらには基板側への放熱効果を増大させることによって、磁気抵抗効果素子側への熱の伝達をできるだけ制限することができるという極めて優れた効果が発現する。

このような効果、特に、外来ノイズの悪影響の防止は、図３に示される現象モデル図によって説明することができる。すなわち、下地膜３の薄層化を図った場合、下部シールド層５と基板２との間に寄生容量Ｃ４が発生する。通常、何の手当てもしなければ、スライダ基板２側から入ったノイズは、電極として機能する下部シールド層５側により多く現れ、プリアンプで増幅され再生信号に重畳してしまう。

このような問題を解決するために本発明では、書き込み磁気ヘッド素子の下部磁極層１４と基板２を電気的に接続するように構成する。すると、上部シールド層１２と下部磁極層１４との間に寄生容量Ｃ２が発生する。そして、寄生容量Ｃ２と寄生容量Ｃ４の値を実質的に同じにしてなるように仕様設定することによって、外来ノイズの悪影響を防止することができるようになるのである。Ｃ２とＣ４の比であるＣ２／Ｃ４の値のより具体的な範囲は、０．６〜１．４の範囲、好ましくは、０．８〜１．２の範囲内である。図９は接続の状態を示す簡易的な積層構造図である。

下地膜３の厚さは、できるだけ薄いことが要望されており、０．０５〜１μｍ、好ましくは０．０５〜０．６μｍ、さらに好ましくは０．０５〜０．４μｍとされる。下地膜３の厚さが１μｍを超えると、本願発明の要部構成の意義が薄れてしまう。下地膜３の厚さが０．０５μｍ未満となると、下地膜を設けることの効果そのものがなくなってしまう。

このような下地膜３の材質としては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂などの非磁性材料を挙げることができる。

また、本発明で用いられるＣＰＰ構造の読み出し磁気ヘッド素子としては、ＣＰＰ−巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：Giant Magneto Resistive）素子、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ：Tunnel Magneto Resistive）素子が挙げられる。

本発明における基板２としては、例えば、ＡｌＴｉＣ（Ａｌ₂Ｏ₃ーＴｉＣ）が用いられる。

本発明における下部シールド層５および上部シールド層１２は、例えば、ＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ等から構成される。スパッタ法またはめっき法等によって形成され、厚さは、１．５〜３．０μｍ程度とされる。本発明における下部磁極層１４は、例えば、ＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ等から構成される。スパッタ法またはめっき法等によって形成され、厚さは、１．５〜５．０μｍ程度とされる。

次いで、本発明の要部構造をより明確に理解できるように、以下に、要部構造を製造する過程の説明を経時的に行う。

本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程の説明
図１０〜図３２を参照しつつ、本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を順次、説明する。なお、各説明図面において、図面紙の上部に位置する（Ａ）で示される図面は、平面図であり、図面紙の下部に位置する（Ｂ）で示される図面は、（Ａ）で示される平面図のα−α´矢視の概略断面図である。

（１）基板へのコンタクトホールの形成
図１０（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、例えば、ＡｌＴｉＣ材料からなるスライダ基板２の上に、例えばＡｌ₂Ｏ₃下地膜３が形成され、次いで、所定の個所のＡｌ₂Ｏ₃下地膜３ａを除去して、コンタクトホール４が形成される。

すなわち、ＡｌＴｉＣスライダ基板２の上にＡｌ₂Ｏ₃下地膜３を形成した後、コンタクトホール４の部分が露出するようにフォトレジスト手法を施し、コンタクトホール４の箇所に相当するＡｌ₂Ｏ₃下地膜３ａをエッチングした後、レジストの剥離を行なう。

（２）下部シールド層の形成
図１１（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、メッキ用の下地電極膜を全面に成膜した後、フォトレジスト手法によって磁気ヘッドの下部シールド部分５、ヒートシンク部分５ａ、および接続電極部分５ｂを形成し、メッキを行い、レジストを剥離した後、下地電極膜を除去する。その後、全面にＡｌ₂Ｏ₃絶縁膜を成膜した後、ＣＭＰ処理を施す。これによって、図１１（Ｂ）に示されるように磁気ヘッドの下部シールド部分、ヒートシンク部分、および接続電極部分が絶縁膜６によって分離された状態で形成される。

なお、コンタクトホール４部分には、下部シールド層材質が充填されており、ヒートシンク部分５ａは基板２と導通の状態にある。

図１１（Ａ）には、ＭＲハイト＝０のライン（MRh＝０line）が描かれている。ＭＲハイトとは、再生素子として適正な特性を得るために必要な、再生素子の奥行きを示す。ＭＲハイト＝０の位置は、このＭＲハイトのＡＢＳとは反対側の後端部を規定する。

（３）ＣＰＰ構造の読み出し磁気ヘッド素子膜の成膜
図１２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、例えば、ＣＰＰ構造の読み出し磁気ヘッド素子膜であるＴＭＲ膜７が成膜される。ＴＭＲ膜は、通常、多層膜構造をなしているが、ここでは、１層膜として簡略化して描いてある。なお、図１２を含めて図１２以降の説明図面では、下部シールド層５より下の部分（図１１の基板２および下地膜３）の構造の記載は省略してある。

（４）スルーホールの形成
図１３（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、所定パターンのフォトレジスト手法を施し、ミリングを行い、レジストを剥離することにより、磁気ヘッドの下部シールド部分５の角部５´、ヒートシンク部分の略中央部分５ａ´、および接続電極部分５ｂ、をそれぞれ露出させる。

（５）トラック幅形成
図１４（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、所定パターンのフォトレジスト手法を施し、ＴＭＲ素子のトラック幅を規定するようにミリングを行い、絶縁膜／硬磁性膜８（ＴＭＲ素子へのバイアス印加層）を成膜した後、リフトオフする。

（６）ＭＲハイト形成
図１５（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、所定パターンのフォトレジスト手法を施し、ＴＭＲ素子のいわゆるＭＲハイトを規定するようにミリングを行なった後、絶縁膜９を成膜した後、リフトオフする。

（７）リード形成
図１６（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、リードを形成できるように所定パターンのフォトレジスト手法を施し、リード１０を成膜した後、リフトオフする。図面の右方のリード１０によって下部シールド部分５の角部５´と、図面の右方の接続電極部分５ｂは接続される。

（８）リードカバー形成
図１７（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、リードカバーを形成できるように所定パターンのフォトレジスト手法を施し、リードカバー１１の絶縁膜を成膜した後、リフトオフする。図１７（Ａ）に示されるように、３箇所のリード部分１０ａが露出するともに、ヒートシンク部分の略中央部分５ａ´も露出している。

（９）上部シールド層の形成
図１８（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、メッキ用の下地電極膜を全面に成膜した後、フォトレジスト手法によって磁気ヘッドの上部シールド部分１２、ヒートシンク部分１２ａ、および接続電極部分１２ｂを形成し、メッキを行い、レジストを剥離した後、下地電極膜を除去する。これにより、分離した上部シールド部分１２、ヒートシンク部分１２ａ、および接続電極部分１２ｂが形成される。

（１０）シールド間ギャップ形成
図１９（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、シールド間ギャップ層１３として全面にＡｌ₂Ｏ₃絶縁膜を成膜した後、フォトレジスト手法を施しヒートシンク部分の周縁を除く大部分、および接続電極部分の大部分を露出するように（図面の１２ａ，１２ｂ）ミリングした後にレジストを剥離する。

（１１）上部第二シールド（書き込み磁気ヘッド素子の下部磁極層）の形成
図２０（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、メッキ用の下地電極膜を全面に成膜した後、フォトレジスト手法によって、書き込み磁気ヘッド用の下部磁極部分１４、ヒートシンク部分１４ａ、および接続電極部分１４ｂを形成し、メッキを行い、レジストを剥離した後、下地電極膜を除去する。その後、レジストを剥離し、全面にＡｌ₂Ｏ₃絶縁膜１５を成膜した後、ＣＭＰ処理を施す。これによって、図２０（Ｂ）に示されるように書き込み磁気ヘッド用の下部磁極部分、ヒートシンク部分、および接続電極部分が絶縁膜１５によって分離された状態で形成される。

この図の状態において、ヒートシンク部分は、基板２からヒートシンク部分１４ａまで電気的に接続されている。

（１２）Ｈｉｇｈ Ｂｓ材料の増し付け
図２１（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、フォトレジスト手法を施し、書き込み磁気ヘッド用の下部磁極部分１４、およびヒートシンク部分１４ａの上にそれぞれＨｉｇｈ Ｂｓ材料１６、１６ａを成膜した後、リフトオフする。

なお、図２１を含めて図２１以降の説明図面では、書き込み磁気ヘッド素子の下部磁極層（上部第二シールド層）よりも下の部分の構造の記載は、省略してある。

（１３）トレンチ形成
図２２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、フォトレジスト手法を施し、露出したトレンチ形成部分１７ａをミリングする。その後、Ａｌ₂Ｏ₃絶縁膜１７を成膜してトレンチ１７を形成した後、リフトオフし、その後ＣＭＰ処理を施し面の平滑化を図る。

（１４）ライトギャップ膜の成膜
図２３（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、例えば、Ｒｕ等からなるライトギャップ膜１８を成膜する。

（１５）バックギャップ形成
図２４（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、フォトレジスト手法を施し、露出したバックギャップ１９の形成個所をミリングしてバックギャップ１９を形成する。その後、レジストを剥離する。露出したバックギャップ１９の形成個所には、Ｈｉｇｈ Ｂｓ材料１６が覗いている。

（１６）ポール形成
図２５（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、ポール下地膜２０としてのＨｉｇｈ Ｂｓ材料膜２０を成膜し、所定パターンのフォトレジスト手法を施す。次いで、メッキ処理でポール２１形成のための厚膜２１を形成し、その後、レジストを剥離し、カバーフォトする。次いで、ポール２１のトリミングを行ない、その後、レジストを剥離する。

このポール形成工程の際、ポール２１形成と同時に、図２５（Ａ）に示されるように、磁気ヘッドのポール下地膜の隅部に第１連結部２２、ヒートシンク部分のポール下地膜の隅部に第２連結部２３、および接続電極部分２４にポール形成部材と同じ材質からなる連結部分を形成する。

（１７）絶縁膜成膜およびコイル第１層部分の形成
図２６（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、ポールと２１を含む全面に絶縁膜２５を形成した後に、フォトレジスト手法によって、コイル第１層部分２５を形成する。すなわち、図示していない下地電極膜（メッキの下地膜）を形成した後、フォトレジストでコイルパターンを作成する。その後、メッキ法でコイルパターンの厚膜２６を形成し、レジストを剥離した後に、不要な部分の下地電極膜をミリングする。

（１８）コイル第１層部分の層間絶縁膜の形成
図２７（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、コイル第１層部分２５の層間に層間絶縁膜２７を形成する。その後、アニ−ル処理を行う。

（１９）ＣＭＰ処理
図２８（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、全面にＡｌ₂Ｏ₃絶縁膜２８を成膜した後、ＣＭＰ処理を施して表面を削って平滑化を図りつつ、ポール２１、磁気ヘッドのポール下地膜の隅部の第１連結部２２、ヒートシンク部分のポール下地膜の隅部の第２連結部２３、および接続電極部分２４連結部分を露出させる。

（２０）絶縁膜リフトオフ
図２９（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、コイル第１層部分２６の上部にＡｌ₂Ｏ₃絶縁膜２９を形成するために、フォトレジスト手法を用いて絶縁膜を取り除きたい部分にレジストパターンを形成し、Ａｌ₂Ｏ₃を全面に成膜した後、リフトオフして、コイル第１層部分の上部にＡｌ₂Ｏ₃絶縁膜２９を形成する。

なお、コイル第１層部分２６の両端部２６ａ、２６ｂは、外部端子および後述するコイル第２層部分との片端との接続のために露出されている。

（２１）コイル第２層部分の形成
図３０（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、絶縁膜２９の上に、フォトレジスト手法によって、コイル第２層部分３０を形成する。すなわち、図示しない下地電極膜（メッキの下地膜）を形成した後、フォトレジストでコイルパターンを作成する。その後、メッキ法でコイルパターンの厚膜３０を形成し、レジストを剥離した後に、不要となる下地電極膜をミリングする。

重要なことは、この工程の際、コイルパターン３０の形成と同時に、磁気ヘッドのポール下地膜の隅部の第１連結部２２と、ヒートシンク部分のポール下地膜の隅部の第２連結部２３をコイルと同一材料からなる連結バー３１で連結することである。

すなわち、下部磁極層１４の上に形成される上部磁極（ポール）層２１形成の際に、上部シールド層１２とヒートシンク層４０（１４ａ）とを接続するための接続部位がそれぞれ形成され、これらの接続部位がコイル形成部材と同じ材料からなる連結バー３１によって、接続されることによって、ヒートシンク層４０を介して、下部磁極層２１と基板２とが接続され、本願発明の要部構成が実現できるのである。

（２２）コイル第２層部分の層間絶縁膜の形成
図３１（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、コイル第２層部分３０の層間および層上に層間絶縁膜３２を形成する。その後、アニ−ル処理を行う。

（２３）ヨーク形成
図３２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、層間絶縁膜３２の上に、ポール２１を接続するようにヨーク３３を形成する。すなわち、図示しない下地電極膜（メッキの下地膜）を形成した後、フォトレジストでヨークパターンを作成する。その後、メッキ法でヨークパターンの厚膜３３を形成し、レジストを剥離した後に、不要な下地電極膜をミリングする。

その後、行われる引き出し電極の形成の記載は省略する。

（ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置についての説明）
以下、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置について説明する。

まず、図５を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。ハードディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に図１における基板２およびオーバーコート７７を有する基体２１１を備えている。

基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、ハードディスクに対向するようになっている。この一面には、ＡＢＳが形成されている。

ハードディスクが図５におけるｚ方向に回転すると、ハードディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図５におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図５におけるｘ方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。

スライダ２１０の空気流出側の端部（図５における左下の端部）の近傍には、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１が形成されている。

次に、図６を参照して、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。

ベースプレート２２４は、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。

ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。

図６は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。

次に図７および図８を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施の形態に係るハードディスク装置について説明する。

図７はハードディスク装置の要部を示す説明図、図８はハードディスク装置の平面図である。

ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、ハードディスク装置に組み込まれる。

ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。各ハードディスク２６２毎に、ハードディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。

スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応しスライダ２１０を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。

本実施の形態に係るハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０をハードディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッド素子によって、ハードディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッド素子によって、ハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。

本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置は、前述の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドと同様の効果を奏する。

以下、具体的実験例を示し、本発明の薄膜磁気ヘッドの構成をさらに詳細に説明する。
〔実験例Ｉ〕
図１および図３に示される実験用の薄膜磁気ヘッドサンプルを作成した。

サンプル仕様は、以下に示す通りとした。
基板２としてＡｌＴｉＣ、下地層としてＡｌ₂Ｏ₃（厚さは図４に示される実験をするために、０．０５〜１．０μｍの範囲で種々変えた）、下部シールド層として厚さ２．０μｍのパーマロイ、リードギャップ層として厚さ５ｎｍのアルミナ、ＴＭＲ素子（詳細な積層構成は下記を参照）、硬磁性層（バイアス層）として厚さ２３ｎｍのＣｏＣｒＰｔ、リードギャップ層として厚さ５ｎｍのアルミナ、上部シールド層として厚さ１．９μｍのパーマロイ、セパレートシールドギャップ層として厚さ０．２μｍのアルミナ、下部磁極層として厚さ１．９μｍのパーマロイ、ライトギャップ膜として厚さ０．１μｍのアルミナを順次形成した。

さらに、上部磁性層（ポール層）は、上部磁性層の先端部である上部ポール部の高さが１．２μｍ、上部ポール部の幅が０．１８μｍとなるように、ＣｏＦｅＮｉで形成した。オーバーコートは、アルミナを用いて、全厚が３０μｍとなるように成膜した。

ＴＭＲ素子の層構造は次の通りとした。

すなわち、反強磁性層を厚さ７ｎｍのＩｒ−Ｍｎ層、強磁性層（ピンド層）を厚さ４ｎｍのＣｏ−Ｆｅ層、トンネルバリア層をＡｌ酸化膜とした。強磁性層（フリー層）は、トンネルバリア層側から順に積層した厚さ４ｎｍのＣｏ−Ｆｅ層と厚さ２ｎｍのＮｉ−Ｆｅ層との積層膜とした。

このような実験用の薄膜磁気ヘッドサンプルは、図１０〜図３２の工程図に示される要領に従い、下部シールド層、上部シールド層および下部磁極層の後方部位（記録再生側面であるＡＢＳと反対方向）に、ヘッド内で発生する熱を基板側へと逃がすためのヒートシンク層を形成し、このヒートシンク層が、書き込み磁気ヘッド素子用の下部磁極層と連結バーによって、実質的に接続されるとともに、ヒートシンク層を介して、下部磁極層と基板とを電気的に接続させてなるような構成とした。

このような実験用の薄膜磁気ヘッドサンプルの構成を図３に示される現象モデル図に当てはめて、基板上の下地膜厚さを種々変えて、Ｃ２／Ｃ４＝３．０、Ｃ２／Ｃ４＝２．０、Ｃ２／Ｃ４＝１．０、およびＣ２／Ｃ４＝０．６６の種々の薄膜磁気ヘッドサンプルを作製し、これらのパラメータが周波数とノイズの関係にどのような影響を及ぼすかを求めた。

結果を図４のグラフに示した。

図４の結果より本発明の効果は明らかである。
すなわち、下部シールド層、上部シールド層および下部磁極層の後方部位（記録再生側面であるＡＢＳと反対方向）に、ヘッド内で発生する熱を基板側へと逃がすためのヒートシンク層を形成し、このヒートシンク層が、書き込み磁気ヘッド素子用の下部磁極層と連結バーによって、実質的に接続されるとともに、ヒートシンク層を介して、下部磁極層と基板とを電気的に接続させてなるような構成とし、しかも、Ｃ２とＣ４を実質的に同じにしてなることが望ましいことがわかる。

磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果素子を備えるハードディスク装置の産業に利用できる。

図１は、本発明の好適な一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの概略構成を説明するための図面であり、薄膜磁気ヘッドのＡＢＳ（Air Bearing Surface）および基板に垂直な断面を示した図面である。 図２は、本発明の好適な一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を説明するための図面であり、薄膜磁気ヘッドのＡＢＳ側から見た図面である。 図３は、本発明の作用を説明するための現象モデル図である。 図４は、Ｃ２／Ｃ４＝３．０、Ｃ２／Ｃ４＝２．０、Ｃ２／Ｃ４＝１．０、およびＣ２／Ｃ４＝０．６６のパラメータが、周波数とノイズの関係にどのような影響を及ぼすかを示したグラフである。 図５は、本発明の一実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。 図６は、本発明の一実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリを含むヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。 図７は、本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の要部を示す説明図である。 図８は、本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の平面図である。 図９は、下部磁極層と基板との接続の状態を示す簡易的な積層構造図である。 図１０（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の概略断面図である。 図１１（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の概略断面図である。 図１２（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の概略断面図である。 図１３（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の概略断面図である。 図１４（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）の概略断面図である。 図１５（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）の概略断面図である。 図１６（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）の概略断面図である。 図１７（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）の概略断面図である。 図１８（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）の概略断面図である。 図１９（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）の概略断面図である。 図２０（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）の概略断面図である。 図２１（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図２１（Ｂ）は、図２１（Ａ）の概略断面図である。 図２２（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）の概略断面図である。 図２３（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図２３（Ｂ）は、図２３（Ａ）の概略断面図である。 図２４（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図２４（Ｂ）は、図２４（Ａ）の概略断面図である。 図２５（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図２５（Ｂ）は、図２５（Ａ）の概略断面図である。 図２６（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図２６（Ｂ）は、図２６（Ａ）の概略断面図である。 図２７（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図２７（Ｂ）は、図２７（Ａ）の概略断面図である。 図２８（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図２８（Ｂ）は、図２８（Ａ）の概略断面図である。 図２９（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図２９（Ｂ）は、図２９（Ａ）の概略断面図である。 図３０（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図３０（Ｂ）は、図３０（Ａ）の概略断面図である。 図３１（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図３１（Ｂ）は、図３１（Ａ）の概略断面図である。 図３２（Ａ）は本発明の薄膜磁気ヘッドの要部構造を製造する過程を説明するための平面図であり、図３２（Ｂ）は、図３２（Ａ）の概略断面図である。

符号の説明

１…薄膜磁気ヘッド
２…基板
３…下地膜
５…下部シールド層
７…ＣＰＰ構造の読み出し磁気ヘッド素子
１２…上部シールド層
１４…下部磁極層
２１…ポール（上部磁極層）
２６…薄膜コイル

Claims (7)

1. 基板と、
   前記基板の上に形成された下地膜と、
   前記下地膜の上に配置形成された下部シールド層と、
   前記下部シールド層の上に配置形成された上部シールド層と、
   前記下部シールド層と前記上部シールド層との間に介在されたＣＰＰ(Current Perpendicular to Plain)構造の読み出し磁気ヘッド素子と、
   前記上部シールド層の上部に形成された書き込み磁気ヘッド素子の下部磁極層を有してなる薄膜磁気ヘッドであって、
   前記薄膜磁気ヘッドは、前記下部シールド層、上部シールド層および下部磁極層の後方部位（記録再生側面であるＡＢＳと反対方向）にヒートシンク層を備え、
   前記ヒートシンク層は、前記下部磁極層と実質的に接続されるとともに、当該ヒートシンク層を介して、前記下部磁極層と基板とを接続させ、
   前記基板と前記下部シールド層との間で発生する寄生容量をＣ４とし、
   前記下部磁極層と基板とを接続させることにより下部磁極層と上部シールド層との間に発生する寄生容量をＣ２とした場合、Ｃ２とＣ４の値を実質的に同じにしてなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. 基板と、
   前記基板の上に形成された下地膜と、
   前記下地膜の上に配置形成された下部シールド層と、
   前記下部シールド層の上に配置形成された上部シールド層と、
   前記下部シールド層と前記上部シールド層との間に介在されたＣＰＰ(Current Perpendicular to Plain)構造の読み出し磁気ヘッド素子と、
   前記上部シールド層の上部に形成された書き込み磁気ヘッド素子の下部磁極層を有してなる薄膜磁気ヘッドであって、
   前記薄膜磁気ヘッドは、前記下部シールド層、上部シールド層および下部磁極層の後方部位（記録再生側面であるＡＢＳと反対方向）にヒートシンク層を備え、
   前記ヒートシンク層は、前記下部磁極層と実質的に接続されるとともに、当該ヒートシンク層を介して、前記下部磁極層と基板とを接続させ、
   前記基板と前記下部シールド層との間で発生する寄生容量をＣ４とし、
   前記下部磁極層と基板とを接続させることにより下部磁極層と上部シールド層との間に発生する寄生容量をＣ２とした場合、Ｃ２とＣ４の比であるＣ２／Ｃ４の値が０．６〜１．４の範囲内であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
3. 前記薄膜磁気ヘッドは、前記下部シールド層、上部シールド層および下部磁極層の後方部位（記録再生側面であるＡＢＳと反対方向）にヒートシンク層を備え、
   前記ヒートシンク層は、前記下部シールド層、上部シールド層および下部磁極層とは実質的に分離された構造体からなっており、
   前記下部磁極層の上に形成される上部磁極層形成の際に、上部シールド層とヒートシンク層とを接続するための接続部位がそれぞれ形成され、これらの接続部位が接続されることによって、ヒートシンク層を介して、前記下部磁極層と基板とが接続されるようになっている請求項１または請求項２に記載の薄膜磁気ヘッド。
4. 前記接続部位がコイル形成部材と同一材料の接合部材で接続されることによって、ヒートシンク層を介して、前記下部磁極層と基板とが接続されるようになっている請求項３に記載の薄膜磁気ヘッド。
5. 前記ＣＰＰ構造の読み出し磁気ヘッド素子が、ＣＰＰ−巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：Giant Magneto Resistive）素子、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ：Tunnel Magneto Resistive）素子である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
6. 前記請求項１ないし請求項５のいずれかに記載された薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
   前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
   を備えてなることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
7. 前記請求項１ないし請求項５のいずれかに記載された薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
   前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、
   を備えてなることを特徴とするハードディスク装置。

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