JPH0719343B2 - 磁気抵抗型磁気ヘツドの製造方法 - Google Patents

磁気抵抗型磁気ヘツドの製造方法

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JPH0719343B2
JPH0719343B2 JP27516486A JP27516486A JPH0719343B2 JP H0719343 B2 JPH0719343 B2 JP H0719343B2 JP 27516486 A JP27516486 A JP 27516486A JP 27516486 A JP27516486 A JP 27516486A JP H0719343 B2 JPH0719343 B2 JP H0719343B2
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裕二 永田
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    • G11B5/3987Specially shaped layers with provision for closing the magnetic flux during operation

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、薄膜形成技術およびフォトリソグラフィを用
いて作製される磁気抵抗型磁気ヘッドの製造方法に関す
るものである。
(従来の技術) 最近、磁気記録装置において、トラック密度の向上に伴
うトラック幅の縮小と磁気テープ走行速度の低速化など
から再生ヘッドとして磁気抵抗素子(以後MREと呼ぶ)
を使った磁気抵抗型磁気ヘッド(以後MRヘッドと呼ぶ)
が広く使用されつつある。その基本的かつ代表的構造を
第4図に示す。(例えばマグネトレジスタンス リード
アウトトランスジューサー IEEE.Trans.Mag7 150頁) 第4図において、非磁性基板101上にMRE102としてパー
マロイ(Ni−Fe)、Ni−Co合金のような強磁性薄膜を短
冊状に形成する。この時、MREは磁界中蒸着などによっ
てトラック幅方向を磁化容易軸とするように一軸磁気異
方性が誘起される。REM102は、磁気記録媒体103に近接
して配置される。磁気記録媒体103の磁界によりMRE102
の磁化が変化し、磁気抵抗効果によってMREの抵抗が変
化する。この抵抗変化を検出するために、MREの両端に
設けられた電極104a,104bからMRE102へ検知電流が流さ
れる。電極104a,104bを介して接続された検出回路がMRE
の抵抗変化を検出することにより、磁気記録媒体に記憶
されている情報の読み出しが行われる。
また、MRE102を磁気記録媒体から離して配置し、磁気記
録媒体からの信号磁界をMREに導くための導磁性材料で
構成された第5図に示すようなヨーク105,106を有するM
REヘッドも広く知られている。(例えば、マグネトレジ
スティブヘッド IEEE Trans.Mag17 2884頁) 一般に、MREの抵抗変化ΔRは、検知電流の向きと、MRE
の磁化の向きとがなす角度をθ、最大抵抗変化をΔRmax
とした時 ΔR=ΔRmax cos2θ (1) また、MRE内の信号磁束密度Bsig、MREの飽和磁束密度を
Bsとした時、近似的に が成立し、(1),(2)式より が導かれる。即ち、論理的にはMREは磁界変化に対して
第6図のような抵抗変化を示す。そしてMREの抵抗変化
による出力を高感度化および直線応答化する目的で、磁
気平衡点を第6図Bの位置にするためのバイアス磁界が
MREの困難軸方向に印加される。第5図における107は、
このバイアス磁界印加用導体で、MRE102の下層に、絶縁
層を中間層として形成され、この導体107に、適当な直
流電流が流され、これによって誘導される磁界により、
MRE102は最適バイアスに設定される。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、記録の高密度化に従って、MREが微小パターン
化されると、変則的な磁壁移動に起因するバルクハウゼ
ンノイズがヘッド出力中に生ずるという問題があった。
即ち、消磁状態のMREは多数の磁区を有しており、第7
図は、その長手方向に磁化容易軸を有する短冊状のMRE
の磁区構造の一例を示している。この例においては、磁
化容易軸方向に平行で逆方向の磁化を有する2つの主磁
区151,152と還流磁区とよばれる2つの磁区153,154を有
し、MRE全体としての磁化を有しない構造となってい
る。
そして、磁気記録媒体からの信号磁界がMREに作用し、
上記の磁区が変則的な移動を行った時に、第8図に示す
ようなバルクハウゼンノイズN1〜N4を発生することにな
る。その結果、良好な信号再生を実現できない問題を有
していた。
一般に、MREの磁区構造は、その形状に大きく依存し、
時にMREのアスペクト比(MREの長さ/MREの幅)が大きく
なり、長さ方向の反磁界が小さくなると、MREの磁区構
造は第9図のようにその中央部で磁壁を有しない、単磁
区にすることがで、バルクハウゼンノイズ発生を制御で
きることが知られている。
また、MREの長さは、トラック幅の制限をうけ、特に高
密度記録用として狭トラック化、マルチトラック化され
た磁気ヘッドにおいて、MREの長さを長くすることは不
可能であり、この場合には、第10図に示すような、微小
な間隙を有する閉磁路構造の磁気抵抗素子が提案されて
いる。この場合には、同図に示すような磁区構造を示
し、MREの有効部分160を単磁区化してバルクハウゼンノ
イズの発生を制御することができるものである。しか
し、これを第5図に示すようなヨークタイプMRヘッドに
適用した場合、下用に形成されるバイアス磁界印加用導
体による凹凸形状が、磁気抵抗素子に影響を与え、第10
図に示すような磁区構造にはならず、バルクハウゼンノ
イズの発生を抑制できない欠点があった。
本発明は、上記問題点に鑑み、磁気記録媒体に記憶さた
情報を損うことなしに、トラック幅、トラックピッチな
どにより長さ制限されたMREの有効部分を単磁区構造に
して、バルクハウゼンノイズを発生しない磁気抵抗型磁
気ヘッドの製造方法を提供するものである。
(問題点を解決するための手段) この目的を達成するために、本発明による磁気抵抗型磁
気ヘッドの製造方法は、少なくとも1箇所に間隙を有す
る閉磁路構造のMREが形成され、下地の絶縁薄膜におけ
るバイアス磁界印加用導体に起因する凹凸を平坦にする
よう平坦化処理を施すことを特徴としている。
(作 用) 本発明における作用は、MREの両端に発生する反磁界の
影響をおさえ、MREの中央有効部分を単磁区化すること
である。
微小な間隙を有する閉磁路構造のMREにおいては、反磁
界の影響を最小限に抑えるため、二つの作用がある。
今、間隙内の磁場Hg、MRE内の反磁路Hd、間隙をδ、MRE
の磁路長をlとし、 Hg・δ=Hd(l−δ) (4) が成立する。またMREが一様に磁化Pmを持っているとす
ると、 Pm=μ(Hg−HD) (5) が成立する(μは真空透磁率)。(4)式と(5)式
よりHgを消去して(6)式が導かれる。
HD=(Pm/μ)(δ/l) (6) まず、第1の作用は、本発明のMREにおいて、素子を折
り畳むことにより磁路長を長くすることによる。即ち、
(6)式でPm,δを一定とし、lを大きくすることに対
応する。その結果、(6)式に従って、MRE内の反磁界
がおさえられる。
第2の作用は、本発明のMREが間隙を有していることに
よる。即ち、これは、(6)式でδを小さくすることに
対応し、従ってMRE内の反磁界がおさえられる。この作
用はδを小さくするほど大きい。
以上2つの作用によってMRE内の反磁界は最少となり、
第10図に示すMRE中央有効部160は単磁区化される。
こうした作用を円滑に行わせるためには、MREを形成す
る下地が凹凸のない平面であることが必要である。凹凸
ある下地にMREを形成すると、その段差部で磁荷を発生
し、これによる反磁界によって磁区構造が乱されるため
である。
以上のように、本発明の磁気抵抗型磁気ヘッドの製造方
法においては、MREの下地絶縁薄膜の凹凸を無くするこ
とによって、上記2つの作用を円滑に行わせ、バルクハ
ウゼンノイズの発生を抑制するものである。
(実施例) 第1図は、本発明の一実施例の磁気抵抗型磁気ヘッドの
製造方法を示したものである。また、第2図には、実施
例に従って作製された磁気抵抗型磁気ヘッドの外観を示
している。なお、第1図は、第2図における磁気テープ
摺動面に垂直なA−A′断面の角製造段階を示してい
る。
第1図(a)に示したように、磁性基板10上に、まずAl
2O3絶縁層11を形成する。この時の膜厚は丁度ギャップ
長になるように形成される。次いで、第1図(b)に示
すように、Cr下地のAuあるいはAlなどの導体膜厚が形成
され、フォトリソグラフィ技術によって所定の形状にさ
れ、バイアス磁界印加用導体12が形成される。次に、第
1図(c)のように、バイアス磁界印加用導体12上に絶
縁層としてSiO2絶縁薄膜13が形成される。この時、SiO2
絶縁薄膜13には、バイアス磁界印加用導体12に起因する
段差14a,14bが発生している。この段差14a,14bをなくす
るために、第1図(c)に示すように環化ゴム−ビスア
ジド系のフォトレジスト15がスピンコートされ、熱硬化
される。熱硬化後のフォトレジスト15は下地層の凹凸を
吸収し、フォトレジスト15はほぼ均一な表面となる。フ
ォトレジスト15はその粘度が小さい程、均一な表面とな
る傾向があった。
次に、フォトレジスト15と、SiO2絶縁薄膜13とを同じエ
ッチングレートでエッチングすることにより、第1図
(d)のように、SiO2絶縁薄膜13を平坦化する。エッチ
ング法としては、イオン化されたArイオンなどを加速し
て基板にぶつけ、エッチングを行うイオンミリング法を
用いた。イオンミリング法は、加速されたArイオンの基
板に対する入射角によって、エッチングレートが異な
り、イオン入射角度を適当に選ぶことによって異種材料
を等エッチングレートでエッチングできる。第3図は、
Arイオン入射角度に対するSiO2絶縁薄膜(A)と、環化
ゴム−ビスアジド系フォトレジスト(B)のエッチング
レートを示しており、この場合の等エッチングレートの
入射角は75度である。
この後、平坦化されたSiO2絶縁薄膜13上に微小な間隙を
有する閉磁路構造のMRE16を形成し、次に、MREの中央有
効部の抵抗変化のみを検出するように電極23a,23bが形
成される(第1図では図示せず)。次いで、磁気記録媒
体からの信号磁界をMRE16に導くためのフロントヨーク1
8、バックヨーク19とMRE16とを電気的かつ磁気的にアイ
ソレートするためのSiO2絶縁薄膜17を形成し、フロント
ギャップ部20、バックギャップ部21の余分なSiO2絶縁薄
膜17をエッチングにより取り除き、この上にフロントヨ
ーク18、およびバックヨーク19を形成する。最後に保護
層(図示せず)を形成し、保護基板(図示せず)に接着
されてテープ摺動面22が研摩加工され、第1図に示すよ
うな磁気抵抗型薄膜磁気ヘッドが完成される。
本実施例においては、SiO2絶縁薄膜13の平坦化にイオン
ミリング法を用いたが、この他Arガスのプラズマ中にサ
ンプルを設置してエッチングを行うプラズマエッチング
法、あるいは反応性ガスのプラズマ中にサンプルを設置
してエッチングを行う反応性プラズマエッチング法など
を用いることができる。
なお、本実施例において作製した、幅L1を10μm、間隙
L2を5μm、長さL3を100μm、電極間距離即ちMR有効
率の長さL4を70μm、鉛直部長さL5を10μmとするMRE
を平坦化したSiO2絶縁薄膜上に形成してなる磁気抵抗型
磁気ヘッドの再生波形中のバルクハウゼンノイズに起因
する高調波成分をスペクトロアナライザーで分析した結
果、幅10μm、長さ100μm、電極間距離70μmの短冊
状MREによる高調波成分と比較して、本実施例のものは
常に高調波成分が15〜30dB少なかった。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、微小な間隙を有
する閉磁路構造のMREの下地層として形成される絶縁薄
膜において、バイアス磁界印加用導体に起因する段差を
平坦化処理により解消することで、段差部に生じる磁化
による反磁化を無くし、前記の微小な間隙を有する閉磁
路構造MREの中央有効部の単磁区構造を安定して現出さ
せることができ、その結果として、変則的な磁壁移動に
起因するバルクハウゼンノイズを除去することが可能に
なる。特に、本発明はトラック幅、トラックピッチなど
に制限があり、MREの長さを大きくできない時の製造方
法として特に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例における磁気抵抗型磁気ヘ
ッドの製造方法を示す断面図、第2図は、同実施例に従
って作製された磁気抵抗型磁気ヘッドの外観図、第3図
は、イオンミリング法によるSiO2絶縁薄膜と環化ゴム−
ビスアジド系レジストのエッチングレートとArイオン入
射角度の関係を示す特性図、第4図は、従来の磁気抵抗
型磁気ヘッドの基本的構成図、第5図は、磁気記録媒体
からの信号磁界をMREに導くためのヨークを有する磁気
抵抗型磁気ヘッドの外観図、第6図は、磁界強度とMRE
の抵抗変化を示す理論特性図、第7図は、短冊状MREの
消磁状態おける磁区構造を示す図、第8図は、バルクハ
ウゼンノイズを発生する微小パターンMREの磁界強度に
よる抵抗変化を示す特性図、第9図は、アスペクト比が
非常に大きいMREの消磁時における単磁区状態を示す
図、第10図は、微小な間隙を有する閉磁路構造のMREの
消磁状態の磁区構造を示す図である。 10……基板、11,13,17……絶縁薄膜、12……バイアス磁
界印加用導体、14a,14b……段差、15……フォトレジス
ト、16……微小な間隙を有する閉磁路構造のMRE、18…
…フロントヨーク、19……バックヨーク、20……フロン
トギャップ、21……バックギャップ、22……テープ摺動
面、23a,23b……電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁気抵抗素子にバイアス磁界を印加るため
    の導体上に、絶縁薄膜を介して、微小な間隙を有する閉
    磁路構造の磁気抵抗素子を形成するに際し、前記導体に
    起因する絶縁薄膜の凹凸を除去するための平坦化処理を
    施すことを特徴とする磁気抵抗型磁気ヘッドの製造方
    法。
JP27516486A 1986-11-20 1986-11-20 磁気抵抗型磁気ヘツドの製造方法 Expired - Lifetime JPH0719343B2 (ja)

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