JPH0330107A - 磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気記録に用いる磁気抵抗効果を用いた磁気ヘ
ッドに関し、特に記録密度を高める上で必要な狭トラッ
クヘッドに関するものである．〔従来の技術〕 磁気記録の高密度化を進めるためには、トラック幅を狭
めてトラック密度を高める必要がある。

このため再生効率の良い磁気ヘッドの検討が進められて
いる。磁気抵抗効果型ヘッドは誘導型ヘッドよりも高い
再生効率が期待できるため，ディスク装置用の狭トラッ
クヘッドとして精力的に検討されている。

磁気抵抗効果型ヘッドは第５図に示すように、強磁性薄
膜からなる磁気抵抗効果素子４１の両端に電極６を形成
し、電流を流して電極間の感磁部１３の電気抵抗の変化
を電圧の変化として検出する．通常この素子は上下を絶
縁層を介して高透磁率の磁性体１４でサンドイッチし、
媒体対抗面に露出した素子の一端から信号磁束を取り入
れるようにする。

信号磁束に対する出力変化の線形性を高めるため、磁束
の入ってくる方向に直流磁界（以下、バイアス磁界と記
す）を印加して使用する。このバイアス磁界印加の手段
としては図中に示すような電流線１５を使用する方法や
永久磁石を用いて行う方法が知られている。

磁気抵抗効果型ヘッドにおける主要なノイズの一つはヘ
ッド全面の電気抵抗による熱ノイズである。ヘッド全体
の抵抗をＲＴ　とすると、ノイズはＲＴの平方根に比例
する。ＲＴが素子部だけで決まると仮定すると、ＲＴは
トラック幅に比例するので、ノイズはトラック幅の１／
２乗に比例する．一方，出力はトラック幅に比例する．
したがって、狭トラック化を進めていくと、出力とノイ
ズの比（Ｓ／Ｎ）が低下してくる。

さらに，実際のヘッドでは全体の抵抗ＲＴは磁気抵抗効
果素子分（　Ｒ　Ｍ）と電極パターン分（　Ｒ　Ｉ．　
）からなり、狭トラック化を行っても電極の抵抗（ＲＬ
　）は減少しない。このため、さらにＳ／Ｎ比は低下す
る．このような従来の磁気抵抗効果型ヘッドでは狭トラ
ック化を進めていくと、ＳｌＮ比が著しく低下する．し
たがって、狭トラックヘッドでは、電極の抵抗を極力下
げる必要がある．電極電気抵抗を下げるためには、従来
技術のまま膜厚を厚くすると、電極パターン側面に急峻
な段差が形或される。このため、その上に形或される絶
縁層に絶縁不良が発生しやすくなる。また、その上に形
成するシールド用磁性膜も、大きな段差を介して形或し
なければならないため、磁気特性が低下するという問題
があった． 電極の形成法に関しては、特開昭６２−２４８１１７に
おいて，めっきによる厚い電極を形成して磁気抵抗効果
型ヘッドが開示されている．しかしながら，上記従来技
術は、下部磁極の段差低減に着目して磁極周辺の電極層
を厚くしたものであり、トラック幅は下部磁極の幅に限
定される．このため，狭トラック化におけるノイズの問
題や下部磁極の上に厚い電極層を形或した場合に生じる
急峻な段差の問題の解決法を開示したものではない。

磁気抵抗効果型ヘッドのもう一方のノイズとして、隣接
するトラックから生じるノイズがある．磁気抵抗効果素
子では、素子と電極を接続する際の接触抵抗を下げるた
め、素子を大きくして接触面積を大きくする必要がある
。また、素子の磁区構造を制御するため、トラック幅方
向の素子の長さはできるだけ長くする方がｊｆましい。

このため、磁気抵抗効果素子はトラック幅の数倍から数
十倍の長さが必要である。このため再生トラック以外の
隣接するトラックからの信号も検出する。隣接トラック
部分は電極で覆われているため、信号変化は小さいもの
の、これがノイズの原因になる。

特に狭トラック化を図ると、信号出力が低下するため、
このノイズが顕著にむりＳ／Ｎ比を下げる大きな原因で
あった。

このような素子端部で発生するノイズの低減方払として
は、トラック旬．１部分だけにバイアス磁界を印加する
方法が、特開昭６２　−　４０６１０に開示されている
．この技術では、磁区制御のために素子のトラック幅方
向に磁界を印加（縦方向バイアス磁界）すると共に、出
力の線形性を確保するためのバイアス磁界を印加（横方
向バイアス磁界）する．この２つのバイアス磁界を有効
に働かせるため、それぞれ部分的にバイアス磁界を印加
したものである。しかしながら、具体的に部分的な横方
１１リバイアス磁界を印加する方法に関しては開示して
いなかった． 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は狭トラック磁気抵抗効果型ヘッドのＳ／Ｎ比の
向上を図るため、熱ノイズおよび隣接トラックからのノ
イズの低減技術を提供するものである． 〔課題を解決するための手段〕 本発明では，狭トラック化によるＳ／Ｎ比の顕著な低下
を防止するため，電極部分の断面積を大きくして、この
部分の電気抵抗を下げられるようなヘッド構造を与える
．断面積を大きくするため電極層の膜厚を厚くすると著
しい段差が形威される。この段差を軽減するため、トラ
ック幅の近傍部分の電極膜厚を変化させる．連続的に変
化させた場合には、電磁側面がなだらかなテーパ状とな
る．このような電極の加工を可能にするため、磁気抵抗
効果素子と厚い電極層の間に、エッチングのストツパ材
として，中間電極を設けた．さらに、隣接トラックから
のノイズを低減するため、上記電極のテーパ状の膜厚変
化部を利用し、この上にバイアス手段を設け、トラック
幅部分とそれ以外の部分で、バイアス手段と磁気抵抗効
果素子との距離が異なるようにした。

〔作用〕

電極パターンの断面積を大きくしたので、電極部分の抵
抗が小さくなり、ヘッド全体の抵抗に占める電極層の寄
与を極めて小さくすることができる．このため、ヘッド
の熱ノイズが低減できる．素子のトラック幅部分では連
続的に電極の膜厚を薄くすると、この上に形成した絶縁
層は段ぎれが生じにくい。このため，さらにその上に形
或した磁気シールド層による電極の短絡などの絶縁不良
は発生しにくくなる。このように絶縁不良が生じにくい
ため、絶縁層の薄膜化が図れ、ヘッドの狭ギャップ化が
可能になる。また電極による急峻な段差がないため、絶
縁層の上に良好な磁気特性をもつ磁気シールド層を形或
することができる。

上記のなだらかな電極上に絶縁膜を介して、バイアス印
加用の手段を形戒すると，トラック帽部分では素子とバ
イアス手段が近いため、十分な直流バイアス磁界が印加
され、高い出力が得られる．一方、この部分から遠ざか
ると素子とバイアス手段が離れるので、バイアス磁界が
低下し、出力が低下する．このため、トラック幅部以外
の部分からのノイズを低減することができる． 上記の膜厚を連続的に変化させた電極を形成する際に，
素子と電極の間に設けた中間電極層は、電極の加工の際
エッチングのストツバとして働き，磁気抵抗効果素子ま
で連続して加工されることがない６また磁気抵抗効果膜
と選択的に除去できる材料を選ぶことができるので，電
極の加工後容易に除去でき、安定したプロセスで電極の
加工ができる。

〔実施例〕

以下，ヘッドの構造を示す第工図と、その作製工程を示
す第２図を用いて一実施例を説明する。

第１図に示すようにスライダー用の基体となる基板１上
に下部シールド層２を形或する．スライダー材の上にア
ルミナ絶縁層を積層したものを基板として用いた．シー
ルド材にはＣｏ系のアモルファス磁性膜を用い、膜厚を
１１ｔｍとし、通常のホトエッチングでシールドパター
ン２を形成した（第２図（ａ））．膜厚０．２μｍの絶
ｗｃ層３を形或後、その上に磁気抵抗効果素子４を形或
する（同図（ｂ））．絶縁層３はアルミナで、以下の工
程でも特に断わりがない限り、絶縁層にはアルミナを用
いた。この素子では、膜厚４０ｎｍのパーマロイからな
る磁気抵抗効果素子４の上に中間電極層５として膜厚０
．１μｍのＮｂ膜を積層してある。

ここで、素子形状は長さが８０μｍで高さが１０μｍで
ある．ホトエッチングはレジストをマスクにイオンミリ
ング法によって行った。

続いて、電極層６となるＡｕを蒸着する９膜厚はｌμｍ
である。このとき蒸着前に、同一真空装置内でＮｂ膜５
の表面をＡｒイオンなどでクリーニングすると，界面に
生じた酸化層などを除去できるので、Ｎｂ５とＡｕ６と
の間の界面抵抗を下げることかできる。この電極層６を
蒸着後、熱変形により断面をテーパ状にしたレジスト（
図示略）をマスクにイオンミリングを行い，側面がテー
バ状の電極パターン６を得る（同図（ｃ））．電極間の
距離，すなわちトラック幅は５μｍとした。

ここで、テーパの角度は熱処理条件，レジストと電極材
料のエッチングレート比，イオンビームの入射角度など
によって変化する．本実施例の場合は、テーパ角は約３
０度である。また，イオンミリングにおけるガス中の酸
素分圧を高めることによりさらにこの角度を小さくする
ことが可能である。

つぎに、この電極６をエッチングマスクとしてトラック
幅部分の中間電極層５を除去する（同図（ｄ））．この
工程では、ＣＦｔガスをもちいた反応性エッチングを使
用した。パーマロイはエッチングされないため、選択的
にＮｂ中間電極層だけを除去できる．つぎに、膜厚０．
２μｍの絶縁層７を介して直流バイアス磁界発生用のバ
イアス層８を形成する（同図（ｅ））。本実施例では，
バイアス法としてソフトフイルムバイアス法を用いた。

ソフトフイルムとしては、膜厚０．１μｍのパーマロイ
を使用した．その後、絶縁層９を積層し、さらに上部シ
ールド層１０を積層する（同図（ｆ））。

以上のような工程により、第１図に示すような構造のヘ
ッドを形或した． 本実施例においては、電極の端部をテーパ状にしたため
、絶縁層の段ぎれがなく，一様な厚さの絶縁層が形或で
きた。このため、この上にソフトフイルムバイアス用の
パーマロイ膜を形成しても絶縁層の不良などによる素子
の短絡は発生しなかった。絶縁層の被着の様子は，テー
パの角度によって異なる。角度が６０度以上になると電
極の側壁につく絶縁層の膜厚が平坦部に比べて極端に薄
くなり，磁気シールド層との間で絶縁破壊を生じやすく
なる．このテーパ角としては６０度以下、できれば４５
度より小さくすることが好ましかった。テーパ状の電極
層の段差上に形成したシールド層の磁気特性に劣化はみ
られなかった。ここで各層間の絶縁に用いたアルミナ絶
縁層はできるだけ薄くするほうが記録密度を高める上で
好ましい・テーパ状の電極上では膜厚５０ｎｍまでは良
好な絶縁層を形成することができた。

電極層の抵抗は、本実施例の場合，磁気抵抗効果素子を
含めて，約４Ωであった。膜厚を０．２μｍとした従来
構造のヘッドでは約７Ωであり、抵抗はほぼ半減できた
．このとき測定した帯域３０ＭＨｚにおけるノイズ電圧
は１．６μＶｒ＋ｍｓであり、従来構造のものでは２，
０μＶ　ｒｍｓであった。

このように、ノイズを約２０％低減することができた。

隣接トラックからのノイズに関しては、電極膜厚０．２
μｍの従来構造のヘッドに比べて，約２０ｄＢ低下した
。これは、トラック幅以外の部分においてバイアス磁界
が小さいために隣接トラックからの出力が減少したこと
と、電極膜厚を厚くしたことにより、電極に流れる電流
の比率が増加し、逆に素子へ流れる電流の比率が減少し
たこ基板１の材料としてはアルミナ・チタンカーバイト
などのスライダー材料を用いることもできる．また基板
としてＭ　ｎ　Ｚ　ｎなどのフエライト材料を使用する
こともでき、この場合には下部のシールド層も兼ねるこ
とになり、シールド磨の形成は不要になる．シールト層
材料は高透磁率の軟磁性材料であれば良く，通常良く用
いられるパーマロイであってもかまわない。

中間電極５の材料は上記実施例の場合、パーマロイと電
極の反応防止層，表面クリーニングのための被ミリング
層、そして電極加工時のミリングのストツパとして酷く
。また、１−ラック幅部分の中間電極層は，あとで除去
する必要があるため、パーマロイに対して選択的にエッ
チングできるものでなければならない。

反応防止層としてはＴａ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｗ，Ｔｉ
などの比較的融点の高い金属が好ましい。

被ミリング層としてはミリングレートの遅いほうが好ま
しいが、上記の材料のあいだには顕著な差はみられない
．また、いずれの材料も、パーマロイに対して選択的に
除去可能である．したがーＪて、上記の材料のいずれを
も用いることができる．またこれらの材料を含む合金で
あってもかまわない．本実施例ではバイアス法としてソ
フトフイルムを使用したが、他のバイアス法、例えば，
永久磁石法，１！流法なども当然用いることができる．
以上述べたように、本実施例によれば、熱ノイズを低減
することができ、また，隣接トラックからのノイズも低
減することができる。

第３図を用いて他の実施例を以下に説明する．本実施例
はバイアス手段８を磁気抵抗効果素子の下側に積層した
場合を示す．この場合はバイアス手段８として電流法を
用いた． はじめに、基板１上に下部シールド層２を形或する。こ
の材料・膜厚は第１の実施例と同じである。以下、特に
記載がない場合は、各層の材料・膜厚は第ｌの実施例と
同じである．続いて，絶縁層３を介してバイアス層８を
形成する．バイアス層８は膜厚０．１μｍのＡｕ膜から
なる．つぎに、譚厚０．１μｍの絶縁層７を積層する。

続いてパーマロイ層４と中間電極層５を連続して積層し
て磁気抵抗効果素子を形成する．その後、テーパ状の側
面をもつ電極層６を形成する。トラック幅部分の中間電
極を除去した後、絶縁層９、上部シールド層１０の順に
積層してヘッドとする。

このヘッドの帯域３　０　Ｍ　Ｈ　ｚにおけるノイズは
第１の実施例と同じであった。また、隣接トラックから
のノイズは、電極膜厚０．２μｍの場合のヘッドに比べ
て工４ｄＢ減少した．このように本実施例でも、電極膜
厚を厚くすることによって，各ノイズの低減を図ること
ができた。

第４図を用いて，他の実施例を説明する，本実施例は第
１の実施例に示したヘッドに、さらに記録用の誘導型薄
膜磁気ヘッドを積層したものである． 同図に示したように上部のシールド層１０を記録ヘッド
の下部磁極と兼用した．磁極材料には、飽和磁束密度，
２　ＴのＦｅ系の緒品質材料を使用した．膜厚は２μｍ
である．この磁性膜を被着後、エッチバック法を使用し
て、電極層によって生じた磁性膜表面の凹凸の平坦化を
図った・続いて、ギャップ層１１としてアルミナ絶縁膜
を１．５μｎ積層し、その後、コイルパターンおよびコ
イルの平坦化層を形成した．このコイルパターンと平坦
化層は媒体対抗面側からみた同図には表れない。

つぎに、上部磁極１２として、下部磁極と同じＦｅ系の
磁性膜を２μｍ積層し、上部と下部磁極がコイルを鎖交
するように磁極を形成した。

本実施例における、ヘッドノイズおよび隣接トランクか
らのノイズは、第エの実施例の場合と同じであった。ま
た、再生専用の磁気抵抗効果ヘッドの上に記録ヘッドを
薄膜加工で積層したため、記録トラックと再生トラック
のずれが小さく，狭トラック化を図ることが可能となる
。さらに、記録専用ヘッドでは、ポール長が厚く，また
飽和磁束密度の大きい材料を使用したので、保磁力の高
い媒体にも記録することができ、線記録密度の向上を図
ることができる。

上記の実施例ではいずれも電極の側面は膜厚が連続して
変化するようなテーバ状の場合について述べてきたが、
膜厚を段階的に変化させることも可能である。すなわち
、シールド層にはさまれた部分の電極膜厚は薄くし、シ
ールド層のない部分では厚くする。この場合、薄い部分
では電極による段差が小さいので５テーパを設けた場合
と同じように絶縁層の段ぎれによる絶縁不良は発生しに
くくなるが、電極部分の抵抗はテーパ状の場合に比べて
、若干高くなる。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように本発明によれば、電極間の短絡や
急峻な段差によるシールド層の特性劣化を生じることな
く電極部の電気抵抗を下げることができるので、磁気抵
抗効果型ヘッドのノイズを低減することができる．また
、電極の形状を利用して，素子端部のバイアス磁界を低
下することができるので、隣接トラックからのノイズも
低減することができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気ヘッドの斜視図、第２図は第１１
ｉｌのヘッドを形成する際の工程を示す断面図、第３図
は本発明の他の実施例を示す磁気・＼ツドの斜視図、第
４図は本発明の他の実施例を小す断面図、第．５図は従
来構造のヘッドの斜視図である。 ｌ・・・スライダー基板、２・・・下部シールド層、３
，７，９・・・絶縁層、４・・・パーマロイ層、５・・
・中間電極層、６・・・電極層，８・・・バイアス層、
１０・・・上部シールド層、１ｌ・・・ギャップ層、１
２・・・上部磁極．嘱 ２ ω （α） （ｂ） マ ＜Ｃ） （ｄ、） ２ （ｅ） （｛） 算 ３ 品 竹 泉 → Ｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁気抵抗効果素子の両端に接続された通電用の電極
   パターンにおいて、素子のトラック幅部分から離れるに
   ともなって、電流の流れる方向に垂直な面の断面積が、
   段階的または連続的に増加することを特徴とする磁気ヘ
   ッド。 ２、磁気抵抗効果素子の両端に積層された電極パターン
   の膜厚が、素子のトラック幅部分から離れるにともなつ
   て厚くなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の磁気ヘッド。 ３、上記電極端部の膜厚の変化に伴う傾斜角が６０度以
   下であること特徴とする特許請求の範囲第２項記載の磁
   気ヘッド。 ４、磁気抵抗効果素子に接続された電極パターン上に絶
   縁層を介して磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を印加す
   る手段を備えた特許請求の範囲第２項記載の磁気ヘッド
   。 ５、磁気抵抗効果素子と電極層のあいだに、両者と異な
   る材料からなる中間電極層をもつことを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の磁気ヘッド。 ６、上記中間電極層の材料が、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、
   Ｎｂ、Ｚｒのいずれか少なくとも一つを含む金属または
   合金または化合物からなることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の磁気ヘッド。 ７、基板上に磁気シールド層を形成後、このシールド層
   上に絶縁膜を介して、磁気抵抗効果膜と中間電極層を連
   続して成膜し、続いて、一括して素子形状に加工後電極
   層を形成し、上記電極層をマスクに選択的に中間電極層
   を除去し、続いて絶縁層と磁気シールド層を形成するこ
   とを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。