JPH0944817A - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

薄膜磁気ヘッド

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JPH0944817A
JPH0944817A JP7189307A JP18930795A JPH0944817A JP H0944817 A JPH0944817 A JP H0944817A JP 7189307 A JP7189307 A JP 7189307A JP 18930795 A JP18930795 A JP 18930795A JP H0944817 A JPH0944817 A JP H0944817A
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magnetoresistive effect
layer
film
magnetic
magnetoresistive
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JP7189307A
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Akio Takada
昭夫 高田
Takuji Shibata
拓二 柴田
Tadayuki Honda
忠行 本田
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気抵抗効果膜の磁気的安定性に優れてお
り、且つ高い再生出力を得ることができる磁気抵抗効果
型の薄膜磁気ヘッドを提供する。 【解決手段】 本発明の薄膜磁気ヘッドは、反強磁性膜
又は硬磁性膜を含む磁気抵抗効果安定化層11と、非磁
性絶縁層12と、磁気抵抗効果膜を含む磁気抵抗効果層
13とが積層された磁気抵抗効果素子3を備えるととも
に、上記磁気抵抗効果素子3の側面に配された非磁性絶
縁層4と、上記磁気抵抗効果素子3の上面の両端部にお
いて、それぞれ上記磁気抵抗効果層13と接続された一
対の電極とを備えており、上記磁気抵抗効果層13の磁
気抵抗効果によって再生信号を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスク装
置等に好適な、磁気抵抗効果によって再生信号を検出す
る磁気抵抗効果型の薄膜磁気ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】ハードディスク装置等のような磁気記録
装置においては、大容量化を図るために、更なる高密度
記録が求められている。そこで、近年、高密度記録を進
めるために、挟トラック化に適した磁気ヘッドである磁
気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド(以下、「MRヘッド」と
いう。)が採用されるようになってきている。
【0003】このMRヘッドは、基本的には、図28に
示すように、磁界の大きさによって抵抗率が変化する磁
気抵抗効果膜101の両端に電極102が取り付けられ
て構成される。そして、この磁気抵抗効果膜101に対
して両端の電極102からセンス電流を供給することに
より、磁気記録媒体からの信号磁界による磁気抵抗効果
膜101の抵抗変化を検出し、この抵抗変化に基づいて
再生出力を得る。このようなMRヘッドは、再生出力が
媒体速度に依存せず、媒体速度が遅くても高再生出力が
得られるという特徴を有している。
【0004】ところで、通常、磁気抵抗効果膜は磁気的
に不安定であり、外部磁界によって磁気抵抗効果膜内の
磁壁が移動してしまう。したがって、MRヘッドでは、
磁気抵抗効果膜の磁壁の移動に起因して、バルクハウゼ
ンノイズが生じてしまうという問題がある。そこで、M
Rヘッドでは、磁気抵抗効果膜の磁気的安定性を確保し
て、バルクハウゼンノイズを低減することが大きな課題
となっている。
【0005】そこで、磁気抵抗効果膜の磁気的安定性を
確保するために、磁気抵抗効果膜を2層構造にした、い
わゆる2層型MRヘッドが開発されている。この2層型
MRヘッドは、例えば、図28のG−G線における断面
図である図29に示すように、第1の磁気抵抗効果膜1
03と、非磁性絶縁膜104と、第2の磁気抵抗効果膜
105とを積層して2層型磁気抵抗効果素子106を構
成し、この2層型磁気抵抗効果素子106の両端を覆う
ように電極102を取り付けて構成される。このように
磁気抵抗効果膜が2層構造とされた2層型MRヘッドで
は、第1の磁気抵抗効果膜103及び第2の磁気抵抗効
果膜105に供給されるセンス電流によるセルフバイア
ス効果により、第1の磁気抵抗効果膜103と第2の磁
気抵抗効果膜105との間に静磁結合作用が生じる。そ
の結果、第1の磁気抵抗効果膜103及び第2の磁気抵
抗効果膜105が磁気的に安定なものとなり、バルクハ
ウゼンノイズが低減されることとなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このように磁
気抵抗効果膜を2層構造としても、磁気抵抗効果膜のう
ち電極が取り付けられた部分、すなわち磁気抵抗効果膜
の感磁部以外の部分には、セルフバイアス効果が働かな
い。すなわち、磁気抵抗効果膜のうち、センス電流を流
すために取り付けられた電極の下にある部分に対して
は、セルフバイアス効果を与えることができず、この部
分は磁壁が生じやすくなってしまう。したがって、2層
型磁気抵抗効果素子を用いても、電極が取り付けられて
セルフバイアス効果が得られない部分が原因となって、
バルクハウゼンノイズが生じる恐れがある。したがっ
て、MRヘッドでは、電極が取り付けた部分も含めて磁
気抵抗効果膜に磁壁が生じないようにして、バルクハウ
ゼンノイズを低減することが大きな課題となっている。
【0007】また、MRヘッドには、再生出力の向上が
望まれている。ここで、磁気抵抗効果膜に供給されるセ
ンス電流量をIs、記録媒体からの磁界に強さによって
変化する磁気抵抗効果膜の比抵抗の変化量をΔρ、磁気
抵抗効果膜の感磁部の長さをL、磁気抵抗効果膜の感磁
部の断面積をSとすると、その再生出力は、Is×Δρ
×L/Sで表される。したがって、MRヘッドの再生出
力を高くするには、磁気抵抗効果膜を薄膜化して磁気抵
抗効果膜の感磁部の断面積Sを小さくし、磁気抵抗効果
膜に供給されるセンス電流の電流密度を高くすればよ
い。
【0008】ただし、磁気抵抗効果膜を薄膜化しすぎる
と、磁気抵抗効果膜の比抵抗が大幅に増大してしまう。
そして、このような比抵抗の増大は、磁気抵抗効果膜の
インピーダンスの増加を意味し、MRヘッドの特性の劣
化を招いてしまう。ここで、磁気抵抗効果膜の比抵抗の
増大は、特に膜厚が約20nm以下の領域において顕著
である。また、磁気抵抗効果膜を薄膜化しすぎると、磁
気抵抗効果膜の磁気的特性が不安定になる恐れもある。
そこで、MRヘッドに使用される磁気抵抗効果膜の膜厚
は、約20nm以上とすることが好ましい。
【0009】しかし、上述したような2層型MRヘッド
では、磁気抵抗効果膜が2層となるため、再生出力に寄
与する磁気抵抗効果膜の合計の膜厚が、磁気抵抗効果膜
が1層のときに比べて、約2倍になってしまう。したが
って、従来の2層型MRヘッドでは、高い再生出力を得
ることが困難になっている。
【0010】すなわち、従来の2層型MRヘッドにおい
て、例えば、各磁気抵抗効果膜の膜厚を20nmとした
場合、磁気抵抗効果膜の合計の膜厚は40nmとなって
感磁部の断面積Sが大きくなってしまうため、センス電
流の電流密度が低くなり、再生出力が低下してしまう。
一方、感磁部の断面積Sを小さくするために、例えば、
各磁気抵抗効果膜の膜厚を10nmとした場合、磁気抵
抗効果膜の合計の膜厚は20nmとなって感磁部の断面
積Sは小さくなるが、上述したように、磁気抵抗効果膜
のインピーダンスが増加してしまうとともに、磁気抵抗
効果膜の磁気的特性が不安定になってしまう。
【0011】そこで本発明は、このような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、磁気抵抗効果膜を用いた
磁気抵抗効果型の薄膜磁気ヘッドについて、磁気抵抗効
果膜の磁気的安定性を向上して再生出力をより安定なも
のとするとともに、その再生出力を向上すること目的と
する。
【0012】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに完成された本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、硬磁性
膜を含む磁気抵抗効果安定化層と、非磁性絶縁層と、磁
気抵抗効果膜を含む磁気抵抗効果層とが積層された磁気
抵抗効果素子を備えるとともに、上記磁気抵抗効果素子
の側面に配された非磁性絶縁層と、上記磁気抵抗効果素
子の上面の両端部において、それぞれ上記磁気抵抗効果
層と接続された一対の電極とを備え、上記磁気抵抗効果
層の磁気抵抗効果によって再生信号を検出するものであ
る。
【0013】また、本発明に係る他の薄膜磁気ヘッド
は、反強磁性膜を含む磁気抵抗効果安定化層と、非磁性
絶縁層と、磁気抵抗効果膜を含む磁気抵抗効果層とが積
層された磁気抵抗効果素子を備えるとともに、上記磁気
抵抗効果素子の側面に配された非磁性絶縁層と、上記磁
気抵抗効果素子の上面の両端部において、それぞれ上記
磁気抵抗効果層と接続された一対の電極とを備え、上記
磁気抵抗効果層の磁気抵抗効果によって再生信号を検出
するものである。
【0014】これら本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、
磁気抵抗効果安定化層と磁気抵抗効果層との間で静磁結
合作用が生じ、これにより、感磁部である磁気抵抗効果
層の磁気的安定性が高まる。しかも、この薄膜磁気ヘッ
ドでは、磁気抵抗効果層にだけ電極が接続されており、
この磁気抵抗効果層だけが感磁部として作用する。した
がって、この薄膜磁気ヘッドでは、再生出力に寄与する
磁気抵抗効果層の厚さを、従来の2層型MRヘッドに比
べて、大幅に薄くすることが可能である。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した具体的な
実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。なお、本発明は以下の例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、形状、材質等を
任意に変更することが可能であることは言うまでもな
い。
【0016】本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは、磁
気抵抗効果安定化層を有する磁気抵抗効果素子を備えた
MRヘッドであり、図1に示すように、下層シールド1
と、下層シールド1上に形成された下部ギャップ層2
と、下部ギャップ層2上に形成された磁気抵抗効果素子
3及び非磁性絶縁層4と、磁気抵抗効果素子3上の先端
部3a及び後端部3b以外の部分に形成された保護層5
と、磁気抵抗効果素子3と後端部3bにおいて接続する
ように、磁気抵抗効果素子3の後端部3b上から非磁性
絶縁層4上にわたって形成されたセンス電流用導体層6
と、磁気抵抗効果素子3及びセンス電流用導体層6上に
形成された非磁性絶縁層7と、磁気抵抗効果素子3の上
部を横切るように非磁性絶縁層7内に形成されたバイア
ス電流用導体層8と、磁気抵抗効果素子3と先端部3a
において接続するように、磁気抵抗効果素子3の先端部
3a上から非磁性絶縁層7上にわたって形成された上部
ギャップ層9と、上部ギャップ層9上に形成された上層
シールド10とから構成される。
【0017】上記MRヘッドにおいて、下層シールド1
と上層シールド10は磁性材料からなり、下部ギャップ
層2は非磁性絶縁材料からなり、上部ギャップ層9は電
気的に良導体である非磁性材料からなる。そして、下層
シールド1、上層シールド10、下部ギャップ層2及び
上部ギャップ層9は、磁気記録媒体からの信号磁界のう
ち、再生対象外の磁界が磁気抵抗効果素子3に引き込ま
れないように機能する。すなわち、下層シールド1及び
上層シールド10が、磁気抵抗効果素子3の上下に下部
ギャップ層2及び上部ギャップ層9を介して配されてい
るため、磁気記録媒体からの信号磁界のうち、再生対象
以外の磁界は下層シールド1及び上層シールド10に導
かれ、再生対象の磁界だけが磁気抵抗効果素子3に引き
込まれる。
【0018】一方、センス電流用導体層6及び上部ギャ
ップ層9は、磁気抵抗効果素子3の両端にそれぞれ接続
された一対の電極となり、磁気抵抗効果素子3にセンス
電流を供給するように機能する。すなわち、磁気抵抗効
果素子3は、後端部3bにおいてセンス電流用導体層6
と電気的に接続されており、先端部3aにおいて上部ギ
ャップ層9と電気的に接続されている。そして、磁気記
録媒体から信号磁界を検出する際に、これらを介して磁
気抵抗効果素子3にセンス電流が供給される。ここで、
磁気抵抗効果素子3は、後述するように、磁気抵抗効果
安定化層と、非磁性絶縁層と、磁気抵抗効果層とが積層
されてなり、センス電流は磁気抵抗効果層にだけ供給さ
れる。
【0019】また、磁気抵抗効果素子3上を横切るよう
に非磁性絶縁層7内に形成されたバイアス電流用導体層
8は、磁気抵抗効果素子3にバイアス磁界を印加するた
めものである。すなわち、磁気記録媒体から信号磁界を
検出する際に、このバイアス電流用導体層8に電流を流
すことにより、より高い磁気抵抗効果が得られるよう
に、磁気抵抗効果素子3にバイアス磁界が印加される。
【0020】このようなMRヘッドを図1中矢印Aで示
すように媒体摺動面側から見た図を図2に示す。この図
2に示すように、磁気抵抗効果素子3は、磁気抵抗効果
安定化層11と、非磁性絶縁層12と、磁気抵抗効果層
13とが積層されてなる。ここで、磁気抵抗効果層13
は、上述したように、センス電流が供給されて、記録媒
体からの信号を検出する感磁部として機能する。一方、
磁気抵抗効果安定化層11は、磁気抵抗効果層13と静
磁結合し、磁気抵抗効果層13の磁気的安定性の向上に
寄与する。
【0021】この磁気抵抗効果素子3は、両側面に非磁
性絶縁層4が配されており、磁気抵抗効果素子3は、こ
の非磁性絶縁層4に埋め込まれたような状態となってい
る。ここで、非磁性絶縁層4は、媒体摺動面に露出する
ため、摺動特性に優れた材料からなることが好ましく、
例えば、Al23、SiO2、SiNx(Si34等)の
ような材料が好適である。
【0022】そして、この磁気抵抗効果素子3の上面の
両端部において、磁気抵抗効果層13と電極とが接続さ
れている。すなわち、図1及び図2に示すように、磁気
抵抗効果素子3の先端部3aにおいて、磁気抵抗効果層
13の上面と上部ギャップ層9とが電気的に接続される
とともに、図1に示すように、磁気抵抗効果素子3の後
端部3bにおいて、磁気抵抗効果層13の上面とセンス
電流用導体層6とが電気的に接続されている。ここで、
磁気抵抗効果安定化層11は、側面が非磁性絶縁層4に
よって絶縁され、上面が非磁性絶縁層12によって絶縁
されているので、センス電流が流れるようなことはな
い。
【0023】このような磁気抵抗効果素子3を用いたM
Rヘッドでは、磁気抵抗効果層13と磁気抵抗効果安定
化層11との間に静磁結合作用が生じるので、磁気抵抗
効果層13の磁気的安定性が高まり、バルクハウゼンノ
イズが低減される。
【0024】しかも、このMRヘッドでは、磁気抵抗効
果層13だけにセンス電流が供給され、この磁気抵抗効
果層13だけが感磁部として作用する。したがって、こ
のMRヘッドにおいて、再生出力に寄与する部分の厚さ
は、磁気抵抗効果層13の厚さだけとなる。そのため、
このMRヘッドでは、再生出力に寄与する部分の厚さ
を、従来の2層型MRヘッドに比べて半減することがで
きる。そして、再生出力に寄与する磁気抵抗効果層13
の厚さを薄くすることにより、センス電流の電流密度を
上げることができるので、このMRヘッドでは高い再生
出力を得ることが可能である。
【0025】つぎに、以上のようなMRヘッドに使用さ
れる磁気抵抗効果素子3について、より詳細に説明す
る。
【0026】この磁気抵抗効果素子3は、上述したよう
に、磁気抵抗効果安定化層11と、非磁性絶縁層12
と、感磁部となる磁気抵抗効果層13とが積層されて構
成される。
【0027】ここで、磁気抵抗効果安定化層11と磁気
抵抗効果層13の間に配される非磁性絶縁層12は、A
23等のような電気的に絶縁性を有する非磁性材料か
らなるものであればよい。そして、この非磁性絶縁層1
2の膜厚は、挟ギャップ化を図るためにはより薄い方が
好ましいが、磁気抵抗効果安定化層11と磁気抵抗効果
層13との絶縁を保つ必要があるため、例えば、Al2
3を用いるときには約10nm以上の膜厚とする必要
がある。
【0028】また、上記磁気抵抗効果層13は、磁気抵
抗効果を有する磁気抵抗効果膜を含んでいればよく、例
えば、NiFe等からなる磁気抵抗効果膜だけからなる
ものであっても、あるいは、Ta等からなる下地膜上に
NiFe等からなる磁気抵抗効果膜が成膜されたもので
あってもよい。
【0029】ここで、Ta等からなる下地膜上にNiF
e等からなる磁気抵抗効果膜を成膜した場合には、磁気
抵抗効果膜を(111)配向させることができ、これに
より磁気抵抗効果膜の比抵抗を下げることができる。そ
して、磁気抵抗効果膜の比抵抗の低下は、上述したよう
に磁気抵抗効果膜のインピーダンスの低下となるため、
このように下地膜を設けることにより、MRヘッドの再
生出力を向上することができる。
【0030】そして、上記磁気抵抗効果安定化層11
は、磁気抵抗効果層13の磁気的安定性を向上させるた
めに配される層であり、磁気抵抗効果層13と静磁結合
作用が生じるものであればよく、例えば、図3に示すよ
うに、CoPt、CoPtCr又はCoNi等からなる
硬磁性膜11aだけからなるものとしてもよいし、ある
いは、図4に示すように、CoPt、CoPtCr又は
CoNi等からなる硬磁性膜11bと、NiFe又はN
iFe−X(ここでXはTa,Cr,Nb等である。)
等からなる軟磁性膜11cとを積層したものとしてもよ
いし、あるいは、図5又は図6に示すように、FeMn
又はNiO等からなる反強磁性膜11dと、Co、Ni
Fe又はNiFe−X(ここでXはTa,Cr,Nb等
である。)等からなる磁性膜11eとを積層したものと
してもよい。
【0031】図3に示したように、磁気抵抗効果安定化
層11を硬磁性膜11aとするときは、この硬磁性膜1
1aによってMRヘッドのトラック幅方向Bに静磁場が
発生するように、磁化方向Jaがトラック幅方向Bとな
るように着磁された硬磁性膜11aを用いる。これによ
り、磁化方向Jaがトラック幅方向Bとされた硬磁性膜
11aからなる磁気抵抗効果安定化層11との静磁結合
作用により、磁気抵抗効果層13の磁化方向Jもトラッ
ク幅方向Bに揃い、磁気抵抗効果層13は単磁区化す
る。その結果、磁気抵抗効果層13は、磁壁の移動等に
よるノイズが生じることなく、安定に動作することとな
る。
【0032】また、図4に示したように、磁気抵抗効果
安定化層11を硬磁性膜11bと軟磁性膜11cを積層
したものとするときは、この硬磁性膜11b及び軟磁性
膜11cによってMRヘッドのトラック幅方向Bに静磁
場が発生するように、磁化方向Jbがトラック幅方向と
なるように着磁された硬磁性膜11bを用いる。このと
き、軟磁性膜11cの磁化方向Jcは、交換相互作用に
より硬磁性膜11bの磁化方向Jbと同じ向きとなり、
この軟磁性膜11cは、硬磁性膜11bの磁極及び磁気
抵抗効果層13との磁気的カップリングを起こすように
働く。これにより、磁気抵抗効果層13の磁化方向Jは
トラック幅方向Bに揃い、磁気抵抗効果層13は単磁区
化する。その結果、磁気抵抗効果層13は、磁壁の移動
等によるノイズが生じることなく、安定に動作すること
となる。
【0033】ところで、一般に、硬磁性膜は、膜の面方
向に着磁しても、磁化方向を完全に面方向に向けること
は難しく、面方向を向いていない磁化成分が残ってしま
う。したがって、通常、硬磁性膜11bの磁化成分に
は、膜に対して垂直方向の成分が含まれている。そし
て、このような磁化の垂直成分は、磁気抵抗効果層13
の磁気的安定性を損なう要因となる。しかし、磁気抵抗
効果安定化層11を硬磁性膜11b及び軟磁性膜11c
で構成することにより、硬磁性膜11bの磁化成分のう
ち垂直成分は軟磁性膜11cによって遮断される。した
がって、磁気抵抗効果安定化層11を硬磁性膜11b及
び軟磁性膜11cで構成することにより、硬磁性膜11
bの磁化の垂直成分は軟磁性膜11cによって遮断さ
れ、磁気抵抗効果層13を磁気的に不安定化させる要因
は排除される。
【0034】また、図5又は図6に示したように、磁気
抵抗効果安定化層11を反強磁性膜11dと磁性膜11
eを積層したものとするときは、反強磁性膜11dと磁
性膜11eとの交換相互作用により、磁性膜11eの磁
化方向Jeが固定される。ここで、磁性膜11eの磁化
方向Jeは、MRヘッドのトラック幅方向Bとなるよう
に固定する。このように磁化方向Jeを固定するには、
例えば、反強磁性膜11dを所定の磁場中で成膜する
か、または反強磁性膜11dの成膜後に所定の磁場中で
アニール処理を施せばよい。このように磁性膜11eの
磁化方向Jeをトラック幅方向Bに固定することによ
り、磁気抵抗効果安定化層11と磁気抵抗効果層13と
の静磁結合作用によって磁気抵抗効果層13の磁化方向
Jもトラック幅方向Bに揃い、磁気抵抗効果層13が単
磁区化する。その結果、磁気抵抗効果層13は、磁壁の
移動等によるノイズが生じることなく、安定に動作する
こととなる。なお、このように磁気抵抗効果安定化層1
1を反強磁性膜11dと磁性膜11eを積層したものと
するときは、図5に示すように磁性膜11e上に反強磁
性膜11dを積層しても、図6に示すように反強磁性膜
11d上に磁性膜11eを積層してもよい。
【0035】つぎに、以上のような磁気抵抗効果安定化
層11を有する磁気抵抗効果素子3の感度について、従
来の2層型磁気抵抗効果素子と比較して説明する。
【0036】上記磁気抵抗効果素子3の磁気抵抗効果層
13の膜厚と、2層型磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果
膜の1層当たりの膜厚とを同じにしたとき、上記磁気抵
抗効果素子3では磁気抵抗効果安定化層11にセンス電
流が流れないので、上記磁気抵抗効果素子3についてセ
ンス電流が流れる部分の断面積Sは、2層型磁気抵抗効
果素子についてセンス電流が流れる部分の断面積Sの約
半分となる。したがって、上記磁気抵抗効果素子3に流
れるセンス電流の電流密度は、2層型磁気抵抗効果素子
に流れるセンス電流の電流密度の約2倍となる。その結
果、同じ量のセンス電流を流したときには、図7に示す
ように、上記磁気抵抗効果素子3による再生出力Cは、
従来の2層型磁気抵抗効果素子による再生出力Dの約2
倍となる。
【0037】ところで、磁気抵抗効果層13の感度は、
外部磁界の強さHに対する抵抗変化による磁気抵抗効果
層13の両端に接続される電極間の電圧変化ΔV、すな
わちΔV/Hで表され、これが大きいほど磁気抵抗効果
層13の感度は高くなる。しかしながら、従来の2層型
磁気抵抗効果素子では、センス電流によるセルフバイア
ス効果によって感度が決定されてしまい、これを制御す
ることはできなかった。これに対して、上記磁気抵抗効
果素子3では、磁気抵抗効果安定化層11の膜厚や材料
を変化させたり、非磁性絶縁層12の膜厚を変化させた
りすることにより、磁気抵抗効果層13に供給される磁
気的エネルギーの大きさを制御することができる。した
がって、上記磁気抵抗効果素子3では、磁気抵抗効果層
13に最適な磁気的エネルギーが供給されるように磁気
エネルギーを制御することができ、その結果、磁気抵抗
効果層の感度を高めることができる。
【0038】しかも、磁気抵抗効果安定化層11を用い
ることにより、セルフバイアス効果を利用する2層型磁
気抵抗効果素子とは異なり、磁気抵抗効果層13の両端
部分、すなわち電極が取り付けられた部分に対しても、
磁気抵抗効果層13を安定化させるように磁気的エネル
ギーが供給される。したがって、磁気抵抗効果安定化層
11を用いることにより、電極が取り付けられ部分も含
めて、磁気抵抗効果層13を安定化させることができ
る。
【0039】以上のような磁気抵抗効果素子3では、磁
気抵抗効果安定化層11と磁気抵抗効果層13とが静磁
結合して、MRヘッドの感磁部となる磁気抵抗効果層1
3が磁気的に安定なものとなることが望ましい。しかし
ながら、磁気抵抗効果安定化層11と磁気抵抗効果層1
3との静磁結合が弱いと磁気抵抗効果層13は磁気的に
十分に安定なものとならない。そして、このような静磁
結合の強さは、磁気抵抗効果安定化層11の総飽和磁束
量φ1と磁気抵抗効果層13の総飽和磁束量φ2との比
に依存している。そこで、実際に、磁気抵抗効果安定化
層11の総飽和磁束量φ1と磁気抵抗効果層13の総飽
和磁束量φ2の比と、磁気抵抗効果層13の磁気抵抗効
果との関係を調べた。結果を図8〜図11に示す。
【0040】ここで、図8は、磁気抵抗効果安定化層1
1の総飽和磁束量φ1:磁気抵抗効果層13の総飽和磁
束量φ2=0.50:1としたときの磁気抵抗効果層1
3の磁気抵抗効果を示し、図9は、磁気抵抗効果安定化
層11の総飽和磁束量φ1:磁気抵抗効果層13の総飽
和磁束量φ2=0.75:1としたときの磁気抵抗効果
層13の磁気抵抗効果を示し、図10は、磁気抵抗効果
安定化層11の総飽和磁束量φ1:磁気抵抗効果層13
の総飽和磁束量φ2=1:1としたときの磁気抵抗効果
層13の磁気抵抗効果を示し、図11は、磁気抵抗効果
安定化層11の総飽和磁束量φ1:磁気抵抗効果層13
の総飽和磁束量φ2=1.25:1としたときの磁気抵
抗効果層13の磁気抵抗効果を示している。これら図8
〜図11において、横軸は外部磁界の強さHを示し、縦
軸は磁気抵抗効果による磁気抵抗効果層13の抵抗変化
率Δρ/ρを示している。
【0041】これらの図8〜図11から明らかなよう
に、φ1/φ2<1のときは、磁気抵抗効果の波形に大
きなヒステリシスが生じており、φ1/φ2≧1のとき
は、磁気抵抗効果の波形が安定している。すなわち、磁
気抵抗効果安定化層11の総飽和磁束量φ1がより大き
い方が、磁気抵抗効果層13の磁気抵抗効果が安定なも
のとなり、ノイズが低減される。
【0042】つぎに、以上のような磁気抵抗効果安定化
層11の総飽和磁束量φ1と、磁気抵抗効果層13の総
飽和磁束量φ2の関係について説明する。
【0043】磁気抵抗効果素子3の形状は、挟トラック
化に伴い、図12に示すように、MRヘッドのトラック
幅方向Eよりも、トラック幅方向Eに対して直交する方
向、すなわち磁気抵抗効果素子3の奥行き方向(以下、
「感磁部方向」という。)Fの方が長くなっている。そ
して、このような磁気抵抗効果素子3において、磁気抵
抗効果層13の磁化方向Jは、完全にトラック幅方向E
に向くようにすることが好ましいが、形状異方性的に、
感磁部方向Fに向きやすくなっている。これは、トラッ
ク幅方向Eに、磁気抵抗効果層13の総飽和磁束量に等
しい反磁界jが生じるためである。そこで、上記磁気抵
抗効果素子3では、磁気抵抗効果安定化層11からでる
磁束によって生じる磁界J11により、この反磁界jを
打ち消している。
【0044】しかし、φ1/φ2<1では、反磁界jを
十分に打ち消すことができず、磁気抵抗効果層13の磁
化方向Jは感磁部方向Fを向いてしまい、その結果、上
述のようなヒステリシスが生じてしまう。また、φ1/
φ2=1のときは、理想的には反磁界jが打ち消される
はずであるが、成膜時のばらつき等の要因のために、多
少のヒステリシスが残ってしまう恐れがある。そこで、
磁気抵抗効果安定化層11の総飽和磁束量φ1と、磁気
抵抗効果層13の総飽和磁束量φ2の関係は、φ1/φ
2>1とすることが好ましい。
【0045】なお、磁気抵抗効果安定化層11の総飽和
磁束量φ1と、磁気抵抗効果層13の総飽和磁束量φ2
の関係を、φ1/φ2>1とするには、例えば、磁気抵
抗効果安定化層11の膜厚を、磁気抵抗効果層13の膜
厚よりも厚くしたり、あるいは、磁気抵抗効果安定化層
11に磁束密度Bsが大きい材料を用いたりすればよ
い。
【0046】つぎに、以上のようなMRヘッドの製造方
法について詳細に説明する。
【0047】上記MRヘッドを製造する際は、先ず、図
13に示すように、下層シールド41上に、Al23
のような非磁性絶縁体からなる下部ギャップ層42を形
成する。ここで、下部ギャップ層42は、後工程で形成
する磁気抵抗効果素子の下部を電気的に絶縁するととも
に、磁気抵抗効果素子の下部に磁気的ギャップを形成す
るものである。
【0048】次に、図14に示すように、下部ギャップ
層42上に磁気抵抗効果膜を含む薄膜層43を形成し、
この薄膜層43上にAl23等からなる保護層44を形
成する。ここで、薄膜層43は、後工程でエッチングさ
れて磁気抵抗効果素子となるものであり、磁気抵抗効果
安定化層43aと、Al23からなる非磁性絶縁層43
bと、Taからなる下地膜及びNiFe膜からなる磁気
抵抗効果層43cとが積層されてなる。
【0049】次に、薄膜層43を所定の形状の磁気抵抗
効果素子とするために、図15に示すように、保護層4
4上に所定の形状にパターニングされたフォトレジスト
45を形成した後、図16に示すように、保護層44及
び薄膜層43をエッチングして、上面に保護層44が形
成された所定の形状の磁気抵抗効果素子43Sを形成す
る。
【0050】このように、予め磁気抵抗効果膜を含む薄
膜層43を形成しておき、後からエッチングして所定の
形状の磁気抵抗効果素子43Sを形成することにより、
磁気抵抗効果安定化層43aと磁気抵抗効果層43cと
の相対的な位置が正確に一致する。したがって、このよ
うな磁気抵抗効果素子43Sでは、磁気抵抗効果安定化
層43aと磁気抵抗効果層43bとの間に理想的な静磁
結合が生じる。
【0051】次に、図17に示すように、フォトレジス
ト45を残したまま、フォトレジスト45、保護層44
及び磁気抵抗効果素子43Sを覆うように非磁性絶縁層
46を形成し、その後、フォトレジスト45をフォトレ
ジスト45上に形成された非磁性絶縁層46と共に剥離
して除去する。そして、フォトレジスト45をフォトレ
ジスト45上に形成された非磁性絶縁層46と共に剥離
して除去した後、非磁性絶縁層46及び保護層44の表
面を研磨して平坦化する。これにより、図18、及び図
18のA−A線における断面図である図19に示すよう
に、磁気抵抗効果素子43S及び保護層44が非磁性絶
縁層46に埋め込まれたような状態となる。
【0052】このようにフォトレジスト45をフォトレ
ジスト45上に形成された非磁性絶縁層46と共に剥離
して除去する、いわゆるリフトオフ法によれば、非常に
容易に、磁気抵抗効果素子43S及び保護層44を非磁
性絶縁層46に埋め込まれたような状態とすることがで
きる。ただし、このようなリフトオフ法では、フォトレ
ジストを剥離したときにエッジの部分にバリ等が生じて
表面粗度が悪くなり、磁気抵抗効果素子43Sの磁気特
性や絶縁性等に悪影響を及ぼしたり、後工程で形成され
る上部ギャップ層や上層シールド等の形状を悪化させる
ことがある。そこで、フォトレジスト45を剥離した後
は、非磁性絶縁層46及び保護層44の表面を研磨して
表面性を向上させた方がよい。
【0053】ここで、フォトレジスト45を剥離した
後、非磁性絶縁層46及び保護層44の表面を研磨する
場合には、本工程での研磨量を考慮して、予め保護層4
4の膜厚を厚くしておく必要がある。具体的には、例え
ば、保護層44としてAl23を使用する場合、保護層
44の最終的な膜厚は20nm程度が好適であり、ま
た、本工程での研磨によって表面が充分に平坦となるた
めには50nm程度の研磨が必要である。したがって、
フォトレジスト45を剥離した後、非磁性絶縁層46及
び保護層44の表面を研磨する場合には、例えば、Al
23からなる保護層44を、70nm程度の膜厚で予め
成膜しておき、本工程において50nm程度研磨して表
面を平坦化して、保護層44の最終的な膜厚が20nm
程度となるようにすればよい。
【0054】そして、このように非磁性絶縁層46及び
保護層44の表面を研磨することにより、磁気抵抗効果
素子43Sの磁気特性や絶縁性等が向上するとともに、
後工程で形成される上層シールド等の形状が理想的なも
のとなり、MRヘッドの周波数特性等が向上する。
【0055】次に、図20に示すように、保護層44及
び非磁性絶縁層46上に新たな非磁性絶縁層47を形成
した上で、磁気抵抗効果素子43Sの後端部43A上の
非磁性絶縁層47及び保護層44をエッチングして、磁
気抵抗効果素子43Sの後端部43Aが露出するように
開口部48を設ける。
【0056】次に、図21に示すように、磁気抵抗効果
素子43Sの後端部43A及び非磁性絶縁層47上に、
前工程で形成した開口部48を通じて磁気抵抗効果素子
43Sの上面と接続するように、センス電流用導体層4
9を形成するととともに、磁気抵抗効果素子43Sの上
部を横切るように非磁性絶縁層47上にバイアス電流用
導体層50を形成する。そして、これらの上に更に非磁
性絶縁層51を形成する。
【0057】次に、図22に示すように、磁気抵抗効果
素子43Sの先端部43B上の非磁性絶縁層51、非磁
性絶縁層47及び保護層44をエッチングして、磁気抵
抗効果素子43Sの先端部43Bが露出するように開口
部52を設けた上で、磁気抵抗効果素子43Sの先端部
43B及び非磁性絶縁層51上に、開口部52を通じて
磁気抵抗効果素子43Sの上面と接続するように、上部
ギャップ層53を形成し、更にその上に上層シールド5
4を形成する。
【0058】以上の工程の後、所定の形状に切り出すこ
とによって、MRヘッドが完成する。なお、このMRヘ
ッドは再生専用磁気ヘッドであるため、記録再生用磁気
ヘッドとするために、このMRヘッド上に記録用のイン
ダクティブヘッドを積層してもよい。
【0059】ところで、上述のMRヘッドの製造方法で
は、図18及び図19に示したように、磁気抵抗効果素
子43S及び保護層44が非磁性絶縁層46に埋め込ま
れたような状態となるように、フォトレジスト45を残
したまま非磁性絶縁層46を形成し、その後、フォトレ
ジスト45をフォトレジスト45上の非磁性絶縁層46
と共に除去しているが、磁気抵抗効果素子43S及び保
護層44が非磁性絶縁層46に埋め込まれたような状態
とするのは、このような手法に限られるものではない。
【0060】具体的には、例えば、磁気抵抗効果素子4
3S及び保護層44が非磁性絶縁層に埋め込まれたよう
な状態とするために、下部ギャップ層42、磁気抵抗効
果素子43S及び保護層44上に非磁性絶縁層を形成し
た後、この非磁性絶縁層をエッチバックするようにして
もよい。
【0061】すなわち、図16に示したように磁気抵抗
効果素子43S及び保護層44を形成した後、フォトレ
ジスト45を除去した上で、媒体摺動面側から見た図で
ある図23に示すように、下部ギャップ層42、磁気抵
抗効果素子43S及び保護層44を覆うように非磁性絶
縁層61を形成する。その後、図24に示すように、非
磁性絶縁層61上にフォトレジスト62を塗布する。こ
こで、フォトレジスト62は、磁気抵抗効果素子43S
の上部以外の部分では、磁気抵抗効果素子43Sの膜厚
とほぼ同じ又は若干薄い程度となるように塗布する。こ
れにより、フォトレジスト62の膜厚は、図24に示し
たように、磁気抵抗効果素子43Sの上部以外の部分で
は厚くなり、磁気抵抗効果素子43Sの上部では薄くな
る。
【0062】そして、このように全面がフォトレジスト
62に覆われた状態で、全面をエッチングしてエッチバ
ックする。このとき、フォトレジスト62と非磁性絶縁
層61とのエッチングレートを適切に選択しておき、磁
気抵抗効果素子43S及び保護層44上の非磁性絶縁層
61aを選択的にエッチングして、表面の段差を少なく
して平坦化する。
【0063】この結果、図25に示すように、表面がほ
ぼ平坦化されるとともに、磁気抵抗効果素子43S及び
保護層44が非磁性絶縁層61に埋め込まれたような状
態となる。そして、この後は、上述のMRヘッドと同様
の工程を施せばよい。
【0064】なお、このようにエッチバックするときに
は、表面がほぼ平坦化されればよく、図25に示したよ
うに保護層44上に非磁性絶縁層61が残っていてもよ
い。そして、図25に示したように保護層44上に非磁
性絶縁層61が残っているときには、後工程において、
センス電流用導体層49と磁気抵抗効果素子43Sとを
接続するための開口部48や、上部ギャップ層53と磁
気抵抗効果素子43Sとを接続するための開口部52を
形成する際に、これらの開口部48,52の部分の非磁
性絶縁層61を保護層44等と共に除去して開口部4
8,52を形成すればよい。
【0065】あるいは、例えば、磁気抵抗効果素子43
S及び保護層44が非磁性絶縁層に埋め込まれたような
状態とするために、下部ギャップ層42、磁気抵抗効果
素子43S及び保護層44上に非磁性絶縁層を形成した
後、この非磁性絶縁層を研磨するようにしてもよい。
【0066】すなわち、図16に示したように磁気抵抗
効果素子43S及び保護層44を形成した後、フォトレ
ジスト45を除去した上で、媒体摺動面側から見た図で
ある図26に示すように、下部ギャップ層42、磁気抵
抗効果素子43S及び保護層44を覆うように非磁性絶
縁層71を形成する。その後、図27に示すように、全
面を研磨して、表面の段差が少なくなるように平坦化す
る。これにより、表面がほぼ平坦化されるとともに、磁
気抵抗効果素子43S及び保護層44が非磁性絶縁層6
1に埋め込まれたような状態となる。そして、この後
は、上述のMRヘッドと同様の工程を施せばよい。
【0067】なお、このように非磁性絶縁層71を研磨
するときには、表面がほぼ平坦化されればよく、図27
に示したように保護層44上に非磁性絶縁層71が残っ
ていてもよい。そして、図27に示したように保護層4
4上に非磁性絶縁層71が残っているときには、後工程
で、センス電流用導体層49と磁気抵抗効果素子43S
とを接続するための開口部48や、上部ギャップ層53
と磁気抵抗効果素子43Sとを接続するための開口部5
2を形成する際に、これらの開口部48,52の部分の
非磁性絶縁層71を保護層44等と共に除去して開口部
48,52を形成すればよい。
【0068】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る薄膜磁気ヘッドでは、磁気抵抗効果安定化層と磁
気抵抗効果層との間に静磁結合作用が生じるので、磁気
抵抗効果安定化層及び磁気抵抗効果層の磁気的状態が安
定なものとなる。しかも、本発明に係る薄膜磁気ヘッド
では、再生出力に寄与する磁気抵抗効果膜の膜厚を薄膜
化することが可能であり、高い再生出力を得ることがで
きる。
【0069】したがって、本発明によれば、磁気抵抗効
果膜の磁気的安定性の向上と、再生出力の向上とが両立
された、低ノイズ且つ高再生出力の薄膜磁気ヘッドを提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したMRヘッドの一例を示す要部
横断面図である。
【図2】図1に示したMRヘッドを媒体摺動面側から見
た要部正面図である。
【図3】図1に示したMRヘッドに用いられる磁気抵抗
効果素子の一例を示す斜視図である。
【図4】図1に示したMRヘッドに用いられる磁気抵抗
効果素子の他の例を示す斜視図である。
【図5】図1に示したMRヘッドに用いられる磁気抵抗
効果素子の他の例を示す斜視図である。
【図6】図1に示したMRヘッドに用いられる磁気抵抗
効果素子の他の例を示す斜視図である。
【図7】磁気抵抗効果素子の再生出力と外部磁界の強さ
の関係について、磁気抵抗効果安定化層を有する磁気抵
抗効果素子と、従来の2層型磁気抵抗効果素子とを比較
して示す図である。
【図8】磁気抵抗効果安定化層の総飽和磁束量φ1:磁
気抵抗効果層の総飽和磁束量φ2=0.50:1とした
ときの磁気抵抗効果層の磁気抵抗効果の測定結果を示す
図である。
【図9】磁気抵抗効果安定化層の総飽和磁束量φ1:磁
気抵抗効果層の総飽和磁束量φ2=0.75:1とした
ときの磁気抵抗効果層の磁気抵抗効果の測定結果を示す
図である。
【図10】磁気抵抗効果安定化層の総飽和磁束量φ1:
磁気抵抗効果層の総飽和磁束量φ2=1:1としたとき
の磁気抵抗効果層の磁気抵抗効果の測定結果を示す図で
ある。
【図11】磁気抵抗効果安定化層の総飽和磁束量φ1:
磁気抵抗効果層の総飽和磁束量φ2=1.25:1とし
たときの磁気抵抗効果層の磁気抵抗効果の測定結果を示
す図である。
【図12】磁気抵抗効果安定化層を有する磁気抵抗効果
素子について、磁界の様子を模式的に示す斜視図であ
る。
【図13】図1に示したMRヘッドの製造工程を順次示
すものであり、下部ギャップ層の形成工程を示す要部横
断面図である。
【図14】図1に示したMRヘッドの製造工程を順次示
すものであり、磁気抵抗効果膜を含む薄膜層及び保護層
の形成工程を示す要部横断面図である。
【図15】図1に示したMRヘッドの製造工程を順次示
すものであり、所定の形状のフォトレジストの形成工程
を示す要部断面斜視図である。
【図16】図1に示したMRヘッドの製造工程を順次示
すものであり、保護層及び磁気抵抗効果膜をエッチング
した状態を示す要部断面斜視図である。
【図17】図1に示したMRヘッドの製造工程を順次示
すものであり、非磁性絶縁層の形成工程を示す要部断面
斜視図である。
【図18】図1に示したMRヘッドの製造工程を順次示
すものであり、フォトレジスト及びフォトレジスト上の
非磁性絶縁層を除去した状態を示す要部断面斜視図であ
る。
【図19】図1に示したMRヘッドの製造工程を順次示
すものであり、フォトレジスト及びフォトレジスト上の
非磁性絶縁層を除去した状態を示す要部横断面図であ
る。
【図20】図1に示したMRヘッドの製造工程を順次示
すものであり、非磁性絶縁層及び開口部の形成工程を示
す要部横断面図である。
【図21】図1に示したMRヘッドの製造工程を順次示
すものであり、センス電流用導体層、バイアス電流用導
体層及び非磁性絶縁層の形成工程を示す要部横断面図で
ある。
【図22】図1に示したMRヘッドの製造工程を順次示
すものであり、上部ギャップ層及び上層シールドの形成
工程を示す要部横断面図である。
【図23】図1に示したMRヘッドの他の製造工程を示
すものであり、下部ギャップ層、磁気抵抗効果素子及び
保護層上に非磁性絶縁層を形成した状態を示す要部正面
図である。
【図24】図23に示す工程の次の工程を示すものであ
り、非磁性絶縁層上にフォトレジストを形成した状態を
示す要部正面図である。
【図25】図23に示す工程の次の工程を示すものであ
り、エッチバックを施して表面を平坦化した状態を示す
要部正面図である。
【図26】図1に示したMRヘッドの他の製造工程を示
すものであり、下部ギャップ層、磁気抵抗効果素子及び
保護層上に非磁性絶縁層を形成した状態を示す要部正面
図である。
【図27】図26に示す工程の次の工程を示すものであ
り、表面研磨を施して表面を平坦化した状態を示す要部
正面図である。
【図28】MRヘッドの基本的な構成を示す模式図であ
る。
【図29】従来の2層型MRヘッドの磁気抵抗効果素子
の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1 下層シールド 2 下部ギャップ層 3 磁気抵抗効果素子 4 非磁性絶縁層 5 保護層 6 センス電流用導体層 7 非磁性絶縁層 8 バイアス電流用導体層 9 上部ギャップ層 10 上層シールド 11 磁気抵抗効果安定化層 12 非磁性絶縁層 13 磁気抵抗効果層

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硬磁性膜を含む磁気抵抗効果安定化層
    と、非磁性絶縁層と、磁気抵抗効果膜を含む磁気抵抗効
    果層とが積層された磁気抵抗効果素子と、 上記磁気抵抗効果素子の側面に配された非磁性絶縁層
    と、 上記磁気抵抗効果素子の上面の両端部において、それぞ
    れ上記磁気抵抗効果層と接続された一対の電極とを備
    え、 上記磁気抵抗効果層の磁気抵抗効果によって再生信号を
    検出することを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
  2. 【請求項2】 前記磁気抵抗効果安定化層が、硬磁性膜
    と軟磁性膜とが積層されてなることを特徴とする請求項
    1記載の薄膜磁気ヘッド。
  3. 【請求項3】 前記磁気抵抗効果安定化層の総飽和磁束
    量が、前記磁気抵抗効果層の総飽和磁束量よりも多いこ
    とを特徴とする請求項1記載の薄膜磁気ヘッド。
  4. 【請求項4】 前記磁気抵抗効果安定化層の厚さが、前
    記磁気抵抗効果層の厚さよりも厚いことを特徴とする請
    求項1記載の薄膜磁気ヘッド。
  5. 【請求項5】 前記磁気抵抗効果層が、下地となる薄膜
    上に磁気抵抗効果膜が成膜されてなることを特徴とする
    請求項1記載の薄膜磁気ヘッド。
  6. 【請求項6】 反強磁性膜を含む磁気抵抗効果安定化層
    と、非磁性絶縁層と、磁気抵抗効果膜を含む磁気抵抗効
    果層とが積層された磁気抵抗効果素子と、 上記磁気抵抗効果素子の側面に配された非磁性絶縁層
    と、 上記磁気抵抗効果素子の上面の両端部において、それぞ
    れ上記磁気抵抗効果層と接続された一対の電極とを備
    え、 上記磁気抵抗効果層の磁気抵抗効果によって再生信号を
    検出することを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
  7. 【請求項7】 前記磁気抵抗効果安定化層が、反強磁性
    膜と磁性膜とが積層されてなることを特徴とする請求項
    6記載の薄膜磁気ヘッド。
  8. 【請求項8】 前記磁気抵抗効果安定化層の総飽和磁束
    量が、前記磁気抵抗効果層の総飽和磁束量よりも多いこ
    とを特徴とする請求項6記載の薄膜磁気ヘッド。
  9. 【請求項9】 前記磁気抵抗効果安定化層の厚さが、前
    記磁気抵抗効果層の厚さよりも厚いことを特徴とする請
    求項6記載の薄膜磁気ヘッド。
  10. 【請求項10】 前記磁気抵抗効果層が、下地となる薄
    膜上に磁気抵抗効果膜が成膜されてなることを特徴とす
    る請求項6記載の薄膜磁気ヘッド。
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