JPH0773418A - 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＭＲヘッド製造時にアニール工程等の加熱処
理を行っても、導電性リード層の電気抵抗値が上昇する
ことがなく、再生ヘッドのＳＮ比を向上させることがで
き、歩留りが高く生産性に優れ、ジュール熱の発生を減
少させてＭＲヘッドの破壊を防止することができる信頼
性に優れたＭＲヘッドの提供。 【構成】 外部磁界の変化を検出するＭＲ素子層５と、
センス電流を流すためのリード部２３ａ，２３ｂと、を
備えたＭＲヘッドであって、ＭＲ素子層５上に積層され
たＴａ，Ｔａを主とする合金からなる第１の下部密着性
強化層２５と、センス電流を流すためのＡｕからなる導
電性リード層２０と、Ｔａ，Ｔａを主とする合金からな
る上部密着性強化層２６と、を有するリード部２３ａ，
２３ｂを備えた構成からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気記録装置等に用いら
れる磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド（以下ＭＲヘッドと
略す）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ハードディスク等の磁気記録装置
の小型化・大容量化を目的として、特開平２−６８７０
６号公報に開示されたもの等、磁気記録媒体の速度によ
らずデータの再生を行うことができるＭＲヘッドが種々
開発されている。特に、ＵＳＰ４５０３３９４号公報に
は、磁気抵抗効果素子（以下ＭＲ素子と略す）にセンス
電流を流すためのリード部を、３層構造にしたものが開
示されている。

【０００３】以下に従来のＭＲヘッドについて説明す
る。図７は従来のＭＲヘッドの構成を示す要部断面図で
あり、図８は従来のＭＲヘッドの再生ヘッド部の要部断
面図であり、図９は図８のＡ−Ａ線における要部断面図
である。１はＭＲヘッドの基板、２は基板１上に積層さ
れる下地絶縁層、３は下地絶縁層２上に積層される下部
シールド層、４は下部シールド層３上に積層される第１
絶縁層、５は第１絶縁層４上に積層されて磁気記録媒体
（図示せず）からの入力磁界を電気抵抗値の変化として
検出するＭＲ素子層、６ａ，６ｂは第１絶縁層４，ＭＲ
素子層５上に積層されてＭＲ素子層５にセンス電流を流
すためのリード部、７は第１絶縁層４，ＭＲ素子層５，
リード部６ａ，６ｂ上に積層される第２絶縁層、８は第
２絶縁層７上に積層される上部シールド層、９は上部シ
ールド層８上に積層される第３絶縁層、１０は第３絶縁
層９上に形成される下部磁気コア層、１１は下部磁気コ
ア層１０上に形成される磁気ギャップ層、１２は下部磁
気コア層１０上に磁気ギャップ層１１を介して積層され
る上部磁気コア層、１３は第３絶縁層９，磁気ギャップ
層１１，上部磁気コア層１２上に積層される保護層、１
４はＭＲ素子層５，リード部６ａ，６ｂ等からなり磁気
記録媒体（図示せず）上の情報を再生するための再生ヘ
ッド、１５は下部磁気コア層１０，磁気ギャップ層１
１，上部磁気コア層１２等からなり磁気記録媒体（図示
せず）上に情報を記録するための記録ヘッドである。図
８に示すように、ＭＲ素子層５の両端部にはリード部６
ａ，６ｂが電気的に接続されている。図９において、１
６は磁気抵抗材料（以下ＭＲ材料と略す）よりなるＭＲ
材料層、１７は軟磁性体よりなりＭＲ材料層１６へバイ
アス磁界を印圧するための軟磁性体層、１８はＭＲ材料
層１６と軟磁性体層１７とを磁気的に分離するためのス
ペーサ層、１９は反強磁性体よりなりＭＲ材料層１６と
電気的に接続されてＭＲ材料層１６の上部にセンス電流
の方向に磁気的な交換バイアスを印加する反強磁性体バ
イアス層、２０はセンス電流を流すためのＡｕよりなる
導電性リード層、２１は導電性リード層２０を反強磁性
体バイアス層１９へ強固に密着させて導電性リード層２
０の剥離，端子（図示せず）間の抵抗値の上昇等を防止
するためのＴｉ，Ｃｒよりなる下部密着性強化層、２２
は下部密着性強化層２１と同様な導電性リード層２０と
端子（図示せず）とを強固に密着させる上部密着性強化
層である。

【０００４】ここで、導電性リード層２０の材質とし
て、Ａｕを用いると、比抵抗が小さいためにＭＲヘッド
全体の抵抗値を下げることができるが、これを直接反強
磁性体バイアス層１９上に積層すると、Ａｕと、反強磁
性体バイアス層１９を構成する反強磁性体及び端子（図
示せず）との密着性が悪いために、剥離が生じたり、端
子（図示せず）間の抵抗値が高くなったりして、ＭＲヘ
ッドの動作が不安定になり信頼性・耐久性に欠けるとい
う問題点を有していた。そこで、導電性リード層２０の
下面及び上面に、Ｔｉ，Ｃｒ等からなる下部密着性強化
層２１，上部密着性強化層２２を形成し、これらを介し
て導電性リード層２０を反強磁性体バイアス層１９，端
子（図示せず）と密着させることで、密着性を向上させ
てＭＲヘッドの動作を安定させている。

【０００５】以上のように構成された従来のＭＲヘッド
について、以下その再生ヘッド部の動作を説明する。初
めに、リード部６ａ，６ｂ間に定格電流であるセンス電
流を流す。このセンス電流は、一方のリード部６ａを通
り、ＭＲ素子層５を流れ、他方のリード部６ｂを通って
電源（図示せず）に戻る。このＭＲ素子層５を流れるセ
ンス電流によって、センス電流の方向とは直角な方向に
磁界が発生する。この磁界によって、軟磁性体層１７と
反強磁性体バイアス層１９とにバイアス磁界が誘起さ
れ、ＭＲ材料層１６を、センス電流の方向とは直角にバ
イアスする。次に、ＭＲ材料層１６がバイアスされた状
態で、ＭＲ素子層５が磁気記録媒体（図示せず）からの
外部磁界を受けると、ＭＲ材料層１６の電気抵抗値が、
外部磁界の変化に伴って変化する。次に、このＭＲ材料
層１６の電気抵抗値の変化を出力信号として得ることに
よって、磁気記録媒体（図示せず）上の情報を再生す
る。ここで、ＭＲヘッドの再生ヘッド１４から出力信号
として実際に得られるのは、ＭＲ材料層１６の電気抵抗
値に、リード部６ａ，６ｂ各々の電気抵抗値を加えたリ
ード部６ａ，６ｂ間の電気抵抗値である。従って、リー
ド部６ａ，６ｂの電気抵抗値が大きいと再生ヘッド１４
全体の電気抵抗値が増加してＳＮ比が悪化するため好ま
しくない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、リード部６ａ，６ｂのＡｕからなる導電性
リード層２０に、Ｔｉからなる下部密着性強化層２１，
上部密着性強化層２２が直接密着しており、ＭＲヘッド
製造時に、このリード部６ａ，６ｂがアニール工程等に
おいて何回も加熱処理されるために、下部密着性強化層
２１，上部密着性強化層２２中のＴｉが導電性リード層
２０中に拡散し、導電性リード層２０の電気抵抗値が上
昇してリード部６ａ，６ｂ全体の抵抗値が上昇してしま
う。そのために再生ヘッド１４の抵抗値も上昇し、ＳＮ
比が悪化して歩留りが低下して生産性に欠けるという問
題点を有していた。また、リード部６ａ，６ｂの抵抗値
が上昇することによって、センス電流によって発生する
ジュール熱が増大し、再生ヘッド１４の温度が上昇して
ＭＲヘッドが破壊されることがあり信頼性に欠けるとい
う問題点を有していた。

【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、ＭＲヘッド製造時にアニール工程等の加熱処理を行
っても、導電性リード層の電気抵抗値が上昇することが
なく、再生ヘッドのＳＮ比を向上させることができ、歩
留りが高く生産性に優れるとともに、ジュール熱の発生
を減少させてＭＲヘッドの破壊を防止することができる
信頼性に優れたＭＲヘッドを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１に記載されたＭＲヘッドは、外部磁
界の変化を電気抵抗値の変化として検出する磁気抵抗効
果素子と、磁気抵抗効果素子にセンス電流を流すための
リード部と、を備えた磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドで
あって、磁気抵抗効果素子上に積層されたＴａ，Ｔａを
主とする合金からなる第１の下部密着性強化層と、第１
の下部密着性強化層上に積層されてセンス電流を流すた
めのＡｕからなる導電性リード層と、導電性リード層上
に積層されたＴａ，Ｔａを主とする合金からなる上部密
着性強化層と、を有するリード部を備えた構成を有して
おり、請求項２に記載されたＭＲヘッドは、請求項１に
おいて、磁気抵抗効果素子と第１の下部密着性強化層と
の間に積層されるＴｉからなる第２の下部密着性強化層
を有するリード部を備えた構成を有している。

【０００９】ここで、Ｔａ系合金としては、ＴａＨｆ，
ＴａＷ等が用いられる。

【００１０】

【作用】この構成によって、電気抵抗値の低いＡｕから
なる導電性リード層の上面及び下面に直接形成される第
１の下部密着性強化層及び上部密着性強化層が、Ｔａ，
Ｔａを主とする合金よりなり、加熱処理を行っても、こ
れらの融点が高いために、Ａｕの中にＴａが拡散するこ
とがなく、導電性リード層及びリード部の電気抵抗値が
ＭＲヘッド製造中に上昇することを防止でき、再生ヘッ
ドのＳＮ比を向上させてＭＲヘッドの歩留りを高くする
ことができる。また、同様に導電性リード層及びリード
部の抵抗値がＭＲヘッド製造中に上昇しないために、セ
ンス電流によって発生するジュール熱を減少させて、再
生ヘッドの温度上昇を防ぎ、ＭＲヘッドの破壊を防止す
ることができる。更に、Ｔａ，Ｔａを主とする合金から
なる第１の下部密着性強化層と反強磁性体バイアス層と
の間にＴｉからなる第２の下部密着性強化層を形成する
ことによって、第１の下部密着性強化層だけでは導電性
リード層を反強磁性体バイアス層に十分に密着させるこ
とができない場合であっても、これらを強固に密着さ
せ、剥離等を防止してＭＲヘッドを安定動作させること
ができるとともに、再生ヘッドの電気抵抗値をより減少
させてＭＲヘッドの破壊を防止することができる。ま
た、Ｔｉよりなる第２の下部密着性強化層がＴａ，Ｔａ
を主とする合金からなる第１の下部密着性強化層を介し
てＡｕよりなる導電性リード層を密着させているため
に、同様に加熱処理を行ってもＴｉがＡｕの中に拡散す
ることがなく、ＭＲヘッド製造中に導電性リード層及び
リード部の電気抵抗が上昇することを防止できる。

【００１１】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例におけるＭＲヘッド
について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明
の一実施例におけるＭＲヘッドの構成を示す要部断面図
であり、図２は図１のＢ−Ｂ線における要部断面図であ
り、図３は本発明の一実施例におけるＭＲヘッドの再生
ヘッド部の要部断面図であり、図４は図３のＣ−Ｃ線に
おける要部断面図である。１は基板、２は下地絶縁層、
３は下部シールド層、４は第１絶縁層、５はＭＲ素子
層、７は第２絶縁層、８は上部シールド層、９は第３絶
縁層、１０は下部磁気コア層、１１は磁気ギャップ層、
１２は上部磁気コア層、１３は保護層、１４は再生ヘッ
ド、１５は記録ヘッド、１６はＭＲ材料層、１７は軟磁
性体層、１８はスペーサ層、１９は反強磁性体バイアス
層、２０は導電性リード層であり、これらは従来例と同
様なものなので、同一の符号を付し説明を省略する。２
３ａ，２３ｂは第１絶縁層４，ＭＲ素子層５上に積層さ
れてＭＲ素子層５へセンス電流を流すためのリード部で
ある。図２において、２４は上部磁気コア層１２を囲繞
するように形成され入力信号を磁界に変換する導体コイ
ル、９′は導体コイル２４間の絶縁を行うコイル部絶縁
層である。図３に示すように、ＭＲ素子層５の両端部に
はリード部２３ａ，２３ｂが電気的に接続されている。
図４において、２５は反強磁性体バイアス層１９上に形
成されて導電性リード層２０を反強磁性体バイアス層１
９へと強固に密着させるＴａ，Ｔａを主とする合金から
なる第１の下部密着性強化層、２６は導電性リード層２
０上に形成されて導電性リード層２０と端子（図示せ
ず）とを強固に密着させる第１の下部密着性強化層２５
と同様な上部密着性強化層である。

【００１２】以上のように構成された本発明の一実施例
におけるＭＲヘッドについて、以下その製造方法を説明
する。初めに、基板１上に下地絶縁層２を成膜する。次
に、下地絶縁層２上に下部シールド層３を成膜し、これ
をレジストやフォトリソグラフィ法を用いて所定形状に
加工する。次に、下部シールド層３上に第１絶縁層４を
成膜する。次に、第１絶縁層４上に、軟磁性体層１７を
３００Å，スペーサ層１８を３００Å，ＭＲ材料層１６
を３００Åの厚さで順次積層する。次に、これらをレジ
スト，フォトリソグラフィ法，ミリング法を用いて図３
に示すような所定のＭＲ素子層５の形状に加工する。次
に、レジストを用いて図３に示すようなリード部２３
ａ，２３ｂの形状を作製し、この上に反強磁性体バイア
ス層１９，第１の下部密着性強化層２５，導電性リード
層２０，上部密着性強化層２６を順次成膜して、このレ
ジストを除去することによって、ＭＲ素子層５上に、図
３に示すようなリード部２３ａ，２３ｂを所定形状に形
成する。この時の温度は８０℃である。次に、ＭＲ素子
層５等の上に、第２絶縁層７を成膜する。次に、第２絶
縁層７上に上部シールド層８を成膜し、これをレジスト
やフォトリソグラフィ法を用いて所定形状に加工して再
生ヘッド１４を作製する。この時、レジストを硬化させ
るためにアニールが行われる。その温度は１２０℃であ
る。次に、この上部シールド層８上に記録ヘッド１５と
なる第３絶縁層９，コイル部絶縁層９′，下部磁気コア
層１０，磁気ギャップ層１１，上部磁気コア層１２，導
体コイル２４を各々形成する。この時、第３絶縁層９，
磁気ギャップ層１１等を形成する際に、約４時間のアニ
ールを行う。その温度は２５０℃である。次に、第３絶
縁層９等の上に保護層１３を形成して、ＭＲヘッドを完
成させる。

【００１３】以上のように製造される本発明の一実施例
におけるＭＲヘッドと、従来のＭＲヘッドについて性能
比較試験を行った。以下その結果について説明する。

【００１４】（実験例１）本発明の一実施例におけるＭ
Ｒヘッドの、再生ヘッド１４の端子（図示せず）間の電
気抵抗値と、再生ヘッド１４のＳＮ比をそれぞれ測定し
た。その結果を（表１）に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】（比較例１）図８に示すような、従来のＭ
Ｒヘッドを用いた他は、実験例１と同様にして電気抵抗
値，ＳＮ比をそれぞれ測定した。その結果を（表１）に
示す。

【００１７】（実験例２）本発明の一実施例におけるＭ
Ｒヘッドの耐久性，信頼性を調べるために、再生ヘッド
１４のセンス電流−ＭＲ素子層温度特性を測定した。そ
の結果を図５に示す。図５は本発明の一実施例における
ＭＲヘッドと従来のＭＲヘッドとの性能比較試験に用い
たセンス電流−ＭＲ素子層温度特性を示すグラフであ
る。

【００１８】（比較例２）図８に示すような、従来のＭ
Ｒヘッドを用いた他は、実験例２と同様にしてセンス電
流−ＭＲ素子層温度特性を測定した。その結果を図５に
示す。

【００１９】（表１）から明らかなように、実験例１の
電気抵抗値は比較例１の５分の１であり、実験例１は比
較例１に対して電気抵抗値が著しく低いことがわかる。
加えて、実験例１のＳＮ比は比較例１を５ｄＢも上回っ
ており、本発明の一実施例におけるＭＲヘッドは、ノイ
ズが少なく、磁気記録媒体（図示せず）上の情報を正確
に再生することができるといえる。更に、図５から明ら
かなように、同一のセンス電流を流した時の実験例２の
ＭＲ素子層５の温度は、比較例２に対して著しく小さい
ことがわかる。これは、リード部２３ａ，２３ｂの抵抗
値が著しく減少し、リード部２３ａ，２３ｂ自体での発
熱量が小さくなったために、電気抵抗体であるＭＲ素子
層５で発生したジュール熱が、リード部２３ａ，２３ｂ
を介して効率よく放熱されるためと考えられる。

【００２０】以上のように本実施例によれば、ＭＲヘッ
ド製造時にアニール工程等の熱処理を行っても、導電性
リード層２０の電気抵抗値が上昇することがなく、再生
ヘッド１４の電気抵抗値を低減させて、再生ヘッド１４
のＳＮ比を向上させることができるとともに、センス電
流によるジュール熱を減少させて、再生ヘッド１４の温
度上昇を防ぎ、ＭＲヘッドの破壊を防止することができ
る。

【００２１】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
おけるＭＲヘッドについて、図面を参照しながら説明す
る。図６は本発明の第２の実施例におけるＭＲヘッドの
ＭＲ素子層部の要部断面図である。５はＭＲ素子層、１
６はＭＲ材料層、１７は軟磁性体層、１８はスペーサ
層、１９は反強磁性体バイアス層、２０は導電性リード
層、２５は第１の下部密着性強化層、２６は上部密着性
強化層であり、これらは実施例１と同様なものなので同
一の符号を付し説明を省略する。２７ａ，２７ｂは導電
性リード層２０等からなりＭＲ素子層５へセンス電流を
流すためのリード部、２８は反強磁性体バイアス層１９
と第１の下部密着性強化層との間に形成されて導電性リ
ード層２０，第１の下部密着性強化層２５を反強磁性体
バイアス層１９へと強固に密着させるためのＴｉからな
る第２の下部密着性強化層である。

【００２２】ここで、第１の下部密着性強化層２５，上
部密着性強化層２６，第２の下部密着性強化層２８の厚
みはそれぞれ１００Å、導電性リード層２０の厚みは１
０００Åとなるように、各々形成される。

【００２３】以上のように構成された本発明の第２の実
施例におけるＭＲヘッドについて、以下その動作を説明
する。本発明の第２の実施例におけるＭＲヘッドは、第
１の下部密着性強化層２５だけでは導電性リード層２０
の密着性が不十分な場合等であっても、第２の下部密着
性強化層２８を設けることによって、導電性リード層２
０，第１の下部密着性強化層２５が反強磁性体バイアス
層１９へとより強固に密着させられるために、リード部
２７ａ，２７ｂの電気抵抗値が実施例１よりも一層減少
する。また、Ｔｉよりなる第２の下部密着性強化層２８
がＴａ，Ｔａを主とする合金からなる第１の密着性強化
層２５を介してＡｕよりなる導電性リード層２０を密着
させているために、加熱処理を行ってもＴｉがＡｕの中
に拡散することがなく、ＭＲヘッド製造中にリード部２
７ａ，２７ｂの電気抵抗が上昇することを防止できる。

【００２４】以上のように本実施例によれば、第１の下
部密着性強化層２５だけでは導電性リード層２０の密着
性が不十分な場合等であっても、導電性リード層２０，
第１の下部密着性強化層２５を反強磁性体バイアス層１
９へより強固に密着させて、剥離等を防止しＭＲヘッド
を安定使用することができる。また、リード部２７ａ，
２７ｂの電気抵抗値を更に低減させてＭＲヘッドのＳＮ
比を向上させることができるとともに、再生ヘッド１４
の温度上昇を防ぎ、ＭＲヘッドの破壊を防止することが
できる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明は、電気抵抗の低い
Ａｕからなる導電性リード層の上面及び下面に直接形成
される第１の下部密着性強化層及び上部密着性強化層が
Ｔａ，Ｔａを主とする合金よりなり、加熱処理を行って
も、これらの融点が高いためにＡｕの中にＴａが拡散す
ることがなく、導電性リード層及びリード部の電気抵抗
値がＭＲヘッド製造中に上昇することを防止でき、再生
ヘッドのＳＮ比を向上させてＭＲヘッドの歩留りを高く
することができ生産性に優れるとともに、導電性リード
層及びリード部の抵抗値がＭＲヘッド製造中に上昇しな
いために、センス電流によって発生するジュール熱を減
少させて、再生ヘッドの温度上昇を防ぎ、ＭＲヘッドの
破壊を防止することができ耐久性に優れ、Ｔａからなる
第１の下部密着性強化層と反強磁性体バイアス層との間
にＴｉからなる第２の下部密着性強化層を形成すること
によって、第１の下部密着性だけでは導電性リード層を
反強磁性体バイアス層に十分に密着させることができな
い場合であっても、これらを強固に密着させることがで
き、剥離等を防止してＭＲヘッドを安定動作させること
ができ信頼性に優れるとともに、再生ヘッドの電気抵抗
値をより減少させてＭＲヘッドの破壊を防止することが
できる耐久性に優れたＭＲヘッドを実現できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるＭＲヘッドの構成を
示す要部断面図

【図２】図１のＢ−Ｂ線における要部断面図

【図３】本発明の一実施例におけるＭＲヘッドの再生ヘ
ッド部の要部断面図

【図４】図３のＣ−Ｃ線における要部断面図

【図５】本発明の一実施例におけるＭＲヘッドと従来の
ＭＲヘッドとの性能比較試験に用いたセンス電流−ＭＲ
素子層温度特性を示すグラフ

【図６】本発明の第２の実施例におけるＭＲヘッドのＭ
Ｒ素子層部の要部断面図

【図７】従来のＭＲヘッドの構成を示す要部断面図

【図８】従来のＭＲヘッドの再生ヘッド部の要部断面図

【図９】図８のＡ−Ａ線における要部断面図

【符号の説明】

１ 基板 ２ 下地絶縁層 ３ 下部シールド層 ４ 第１絶縁層 ５ ＭＲ素子層 ６ａ，６ｂ リード部 ７ 第２絶縁層 ８ 上部シールド層 ９ 第３絶縁層 ９′ コイル部絶縁層 １０ 下部磁気コア層 １１ 磁気ギャップ層 １２ 上部磁気コア層 １３ 保護層 １４ 再生ヘッド １５ 記録ヘッド １６ ＭＲ材料層 １７ 軟磁性体層 １８ スペーサ層 １９ 反強磁性体バイアス層 ２０ 導電性リード層 ２１ 下部密着性強化層 ２２ 上部密着性強化層 ２３ａ，２３ｂ リード部 ２４ 導体コイル ２５ 第１の下部密着性強化層 ２６ 上部密着性強化層 ２７ａ，２７ｂ リード部 ２８ 第２の下部密着性強化層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部磁界の変化を電気抵抗値の変化として
   検出する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子に
   センス電流を流すためのリード部と、を備えた磁気抵抗
   効果型薄膜磁気ヘッドであって、前記磁気抵抗効果素子
   上に積層されたＴａやＴａ系合金からなる第１の下部密
   着性強化層と、前記第１の下部密着性強化層上に積層さ
   れてセンス電流を流すためのＡｕからなる導電性リード
   層と、前記導電性リード層上に積層されたＴａやＴａ系
   合金からなる上部密着性強化層と、を有する前記リード
   部を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘ
   ッド。
2. 【請求項２】前記磁気抵抗効果素子と前記第１の下部密
   着性強化層との間に積層されるＴｉからなる第２の下部
   密着性強化層を有する前記リード部を備えたことを特徴
   とする請求項１記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド。