JPH0944818A

JPH0944818A - 薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH0944818A
Application number: JP18930895A
Authority: JP
Inventors: Takuji Shibata; 拓二柴田; Akio Takada; 昭夫高田; Tadayuki Honda; 忠行本田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 1997-02-14

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、軟磁性膜等
からなる磁気抵抗効果安定化層１１と、非磁性絶縁層１
２と、上記磁気抵抗効果安定化層１１よりもトラック幅
方向の幅が狭く形成された磁気抵抗効果層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】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の抵抗変化が検出され、この抵抗変化に基づいて
再生出力が得られる。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、磁気抵抗効果膜は一般に磁気的
に不安定であり、磁気抵抗効果膜に磁壁が存在している
と、外部磁界によって磁気抵抗効果膜内の磁壁が移動し
てしまうことがある。そのため、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、ＭＲ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、磁気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、軟磁性
膜を含む磁気抵抗効果安定化層と、非磁性絶縁層と、上
記磁気抵抗効果安定化層よりもトラック幅方向の幅が狭
く形成された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
検出することを特徴とするものである。

【００１３】このような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
ヘッドに用いられる磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果
安定化層の幅が磁気抵抗効果層の幅よりも広いため、磁
気抵抗効果安定化層と磁気抵抗効果層との間での静磁結
合作用が非常に強いものとなる。

【００１４】また、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】第１の実施の形態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、磁気抵抗効果安定化
層１１のトラック幅方向の幅ｔ１は、磁気抵抗効果層１
３のトラック幅方向の幅ｔ２よりも広く形成される。そ
して、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、磁気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１
１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】上記非磁性絶縁層１２は、磁気抵抗効果安
定化層１１と磁気抵抗効果層１３との絶縁を図るための
ものであり、Ａｌ₂Ｏ₃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。この非磁性絶
縁層１２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、
Ａｌ₂Ｏ₃を用いるときには約１０ｎｍ以上の膜厚とする
必要がある。なお、この非磁性絶縁層１２は、磁気抵抗
効果安定化層１１と磁気抵抗効果層１３との絶縁を図る
ためのものであるので、この非磁性絶縁層１２のトラッ
ク幅方向の幅は、磁気抵抗効果層１３のトラック幅方向
の幅ｔ２以上となっていればよい。すなわち、この非磁
性絶縁層１２のトラック幅方向の幅は、例えば、図２に
示したように、磁気抵抗効果安定化層１１のトラック幅
方向の幅ｔ１と同じ幅としてもよいし、あるいは、図３
に示すように、磁気抵抗効果層１３のトラック幅方向の
幅ｔ２と同じ幅としてもよい。

【００２２】このような非磁性絶縁層１２の上層に配さ
れる磁気抵抗効果層１３は、磁気抵抗効果を有する磁性
膜、すなわち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Ｎ
ｉＦｅ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。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ってＭＲヘッドの再
生出力を向上することができる。

【００２３】一方、非磁性絶縁層１２の下層に配される
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、上述
したように、この磁気抵抗効果安定化層１１のトラック
幅方向の幅ｔ１は、磁気抵抗効果層１３のトラック幅方
向の幅ｔ２よりも広く形成される。この磁気抵抗効果安
定化層１１は、磁気抵抗効果層１３と静磁結合作用が生
じるものであればよく、磁気抵抗効果層１３と同じよう
な構成としてもよいし、あるいは、磁気抵抗効果層１３
とは異なる構成としてもよい。ここで、磁気抵抗効果安
定化層１１の材料としては、例えば、ＮｉＦｅ、ＮｉＦ
ｅ−Ｘ（ここでＸはＴａ，Ｃｒ，Ｎｂ等である。）等の
軟磁性材料、あるいは、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｐａ−Ｍｏ又はＣ
ｏ−Ｎｂ−Ｍｏ系等のアモルファス合金等の軟磁性材料
が挙げられる。

【００２４】以上のような磁気抵抗効果素子３の両側面
には、図２又は図３に示すように、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、Ａｌ₂
Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ_x（Ｓｉ₃Ｎ₄等）のような材料が
好適である。

【００２５】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、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、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、側面及び上面が非
磁性絶縁層４及び非磁性絶縁層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。

【００２６】そして、このような磁気抵抗効果素子３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。特に、この磁気抵抗効果素子３では、磁気抵抗
効果層１３の両端部よりも外側に位置する部分にまで磁
気抵抗効果安定化層１１が存在しているので、図４に示
すように、磁気抵抗効果安定化層１１と磁気抵抗効果層
１３との間の静磁結合がより確実なものとなっている。

【００２７】さらに、この磁気抵抗効果素子３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、この磁気抵抗効果素子３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、このような磁気抵抗効果素子３を用い
た本実施の形態に係る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。

【００２８】ところで、このような磁気抵抗効果素子３
において、磁気抵抗効果安定化層１１と磁気抵抗効果層
１３との間の静磁結合作用の強さは、磁気抵抗効果安定
化層１１の磁気的エネルギーや、磁気抵抗効果安定化層
１１と磁気抵抗効果層１３との間の距離等によって定ま
る。そして、磁気抵抗効果安定化層１１の磁気的エネル
ギーは、磁気抵抗効果安定化層１１の膜厚や飽和磁化量
等によって制御することができ、磁気抵抗効果安定化層
１１と磁気抵抗効果層１３との間の距離は、非磁性絶縁
層１２の厚みによって制御することができる。したがっ
て、この磁気抵抗効果素子３では、磁気抵抗効果安定化
層１１と磁気抵抗効果層１３との間の静磁結合作用の強
さを容易に制御することができる。そして、この磁気抵
抗効果素子３では、磁気抵抗効果安定化層１１の膜厚や
飽和磁化量等や、非磁性絶縁層１２の厚み等を制御する
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との間の静磁結合作用の強さを制御できるので、
この静磁結合作用の強さに依存している磁気抵抗効果素
子３の感度ΔＶ／Ｈ、すなわち、外部磁界の強さＨに対
する磁気抵抗効果層１３の両端に接続される電極間の電
圧変化ΔＶを、容易に制御することができる。

【００２９】つぎに、以上のようなＭＲヘッドの製造方
法の一例について詳細に説明する。

【００３０】上記ＭＲヘッドを製造する際は、先ず、図
５に示すように、下層シールド４１上に、Ａｌ₂Ｏ₃等の
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。

【００３１】次に、図６に示すように、下部ギャップ層
４２上に、軟磁性膜を含む磁気抵抗効果安定化層４３ａ
と、非磁性絶縁層４３ｂとを形成する。

【００３２】次に、磁気抵抗効果安定化層４３ａ及び非
磁性絶縁層４３ｂを所定の形状とするために、図７に示
すように、非磁性絶縁層４３ｂ上に所定の形状にパター
ニングされたフォトレジスト４４を形成した後、図８に
示すように、磁気抵抗効果安定化層４３ａ及び非磁性絶
縁層４３ｂをエッチングする。ここで、磁気抵抗効果安
定化層４３ａ及び非磁性絶縁層４３ｂのトラック幅方向
の幅は、後工程で形成する磁気抵抗効果層の幅よりも広
く形成する。

【００３３】次に、図９に示すように、全面に磁気抵抗
効果層４３ｃを形成するとともに、この磁気抵抗効果層
４３ｃ上にＡｌ₂Ｏ₃等からなる保護層４５を形成する。

【００３４】次に、磁気抵抗効果層４３ｃ及び保護層４
５を所定の形状とするために、図１０に示すように、保
護層４５上に所定の形状にパターニングされたフォトレ
ジスト４６を形成した後、図１１に示すように、磁気抵
抗効果層４３ｃ及び保護層４５をエッチングする。ここ
で、磁気抵抗効果層４３ｃ及び保護層４５は、磁気抵抗
効果層４３ｃのトラック幅方向の幅が、磁気抵抗効果安
定化層４３ａのトラック幅方向の幅よりも狭くなるよう
に形成する。以上の工程により、下部ギャップ層４２上
に、上面に保護層４５が形成された所定の形状の磁気抵
抗効果素子４３、すなわち、磁気抵抗効果安定化層４３
ａと、非磁性絶縁層４３ｂと、磁気抵抗効果安定化層４
３ａよりもトラック幅方向の幅が狭い磁気抵抗効果層４
３ｃとが積層されてなる磁気抵抗効果素子４３が形成さ
れる。

【００３５】次に、図１２に示すように、フォトレジス
ト４６を残したまま、フォトレジスト４６、保護層４５
及び磁気抵抗効果素子４３を覆うように非磁性絶縁層４
７を形成し、その後、フォトレジスト４６をフォトレジ
スト４６上に形成された非磁性絶縁層４７と共に剥離し
て除去する。そして、フォトレジスト４６をフォトレジ
スト４６上に形成された非磁性絶縁層４７と共に剥離し
て除去した後、非磁性絶縁層４７及び保護層４５の表面
を研磨して平坦化する。これにより、図１３、及び図１
３のＡ−Ａ線における断面図である図１４に示すよう
に、磁気抵抗効果素子４３及び保護層４５が非磁性絶縁
層４７に埋め込まれたような状態となる。

【００３６】このようにフォトレジスト４６をフォトレ
ジスト４６上に形成された非磁性絶縁層４７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４３及び保護層４４を非磁性
絶縁層４７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非磁性絶縁層４７のエッジの部分
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４３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４
６を剥離した後は、上述したように、非磁性絶縁層４７
及び保護層４５の表面を研磨して表面性を向上させた方
がよい。

【００３７】ここで、フォトレジスト４６を剥離した
後、非磁性絶縁層４７及び保護層４５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
５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４５としてＡｌ₂Ｏ₃を使用する場合、保護層
４５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４６を剥離した後、非磁性絶縁層４７及
び保護層４５の表面を研磨する場合には、例えば、Ａｌ
₂Ｏ₃からなる保護層４５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４５の最終的な膜厚が２０ｎｍ
程度となるようにすればよい。

【００３８】そして、このように非磁性絶縁層４７及び
保護層４５の表面を研磨することにより、磁気抵抗効果
素子４３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。

【００３９】次に、図１５に示すように、保護層４５及
び非磁性絶縁層４７上に新たな非磁性絶縁層４８を形成
した上で、磁気抵抗効果素子４３の後端部４３Ａ上の非
磁性絶縁層４８及び保護層４５をエッチングして、磁気
抵抗効果素子４３の後端部４３Ａが露出するように開口
部４９を設ける。

【００４０】次に、図１６に示すように、磁気抵抗効果
素子４３の後端部４３Ａ及び非磁性絶縁層４８上に、前
工程で形成した開口部４９を通じて磁気抵抗効果素子４
３の上面と接続するように、センス電流用導体層５０を
形成するととともに、磁気抵抗効果素子４３の上部を横
切るように非磁性絶縁層４８上にバイアス電流用導体層
５１を形成する。そして、これらの上に更に非磁性絶縁
層５２を形成する。

【００４１】次に、図１７に示すように、磁気抵抗効果
素子４３の先端部４３Ｂ上の非磁性絶縁層５２、非磁性
絶縁層４８及び保護層４５をエッチングして、磁気抵抗
効果素子４３の先端部４３Ｂが露出するように開口部５
３を設けた上で、磁気抵抗効果素子４３の先端部４３Ｂ
及び非磁性絶縁層５２上に、開口部５３を通じて磁気抵
抗効果素子４３の上面と接続するように、上部ギャップ
層５４を形成し、更にその上に上層シールド５５を形成
する。

【００４２】以上の工程の後、所定の形状に切り出すこ
とによって、磁気抵抗効果安定化層４３ａを有する磁気
抵抗効果素子４３を備えたＭＲヘッドが完成する。ここ
で、ＭＲヘッドは再生専用の磁気ヘッドであるため、記
録再生用の磁気ヘッドとするために、このＭＲヘッドの
上又は下に記録用のインダクティブヘッド等を積層して
もよいことは言うまでもない。

【００４３】上述したように、以上のような磁気抵抗効
果素子３を用いたＭＲヘッドは、従来の２層型磁気抵抗
効果素子を用いたＭＲヘッドに比べて、高い感度が得ら
れる。すなわち、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１８
に示すように、上記磁気抵抗効果素子３を用いたＭＲヘ
ッドによる再生出力Ｃは、従来の２層型磁気抵抗効果素
子を用いたＭＲヘッドによる再生出力Ｄの約２倍とな
る。

【００４４】なお、上述のＭＲヘッドの製造方法におい
ては、非磁性絶縁層４３ｂのトラック幅方向の幅が、磁
気抵抗効果安定化層４３ａのトラック幅方向の幅と同じ
となるように、非磁性絶縁層４３ｂを磁気抵抗効果安定
化層４３ａと共にエッチングしたが、上述したように、
非磁性絶縁層４３ｂのトラック幅方向の幅は、磁気抵抗
効定層４３ｃのトラック幅方向の幅と同じとなるように
してもよい。

【００４５】このように非磁性絶縁層４３ｂのトラック
幅方向の幅と、磁気抵抗効定層４３ｃのトラック幅方向
の幅とが同じとなるようにするときは、非磁性絶縁層４
３ｂを、磁気抵抗効果安定化層４３ａと共にエッチング
するのではなく、磁気抵抗効果層４３ｃと共にエッチン
グすればよい。すなわち、図６乃至図８に示した工程に
おいては、磁気抵抗効果安定化層４３ａだけを形成する
ようにして、その後の工程、すなわち図９乃至図１１に
示した工程において、磁気抵抗効果安定化層４３ａ上に
非磁性絶縁層４３ｂを形成するようにすればよい。この
ように、磁気抵抗効果安定化層４３ａを所定に形状にエ
ッチングした後、非磁性絶縁層４３ｂ、磁気抵抗効果層
４３ｃ及び保護層４５を形成し、これら非磁性絶縁層４
３ｂ、磁気抵抗効果層４３ｃ及び保護層４５をまとめて
エッチングすることにより、非磁性絶縁層４３ｂのトラ
ック幅方向の幅と、磁気抵抗効果層４３ｃのトラック幅
方向の幅とが同じ幅となる。

【００４６】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。

【００４７】しかも、この磁気抵抗効果素子３では、磁
気抵抗効果安定化層１１を用いているので、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を用いた上記磁気抵
抗効果素子では、電極が取り付けられ部分も含めて、磁
気抵抗効果層１３が磁気的に安定なものとなる。

【００４８】第２の実施の形態本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは、第１の実施の形
態に係る薄膜磁気ヘッドと同様に、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、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果安定化層の部分以
外については、図１に示したＭＲヘッドと同様に構成さ
れる。

【００４９】すなわち、このＭＲヘッドの磁気抵抗効果
素子は、このＭＲヘッドを媒体摺動面側から見た図１９
に示すように、磁気抵抗効果安定化層１１が、軟磁性膜
１１ａと、上記軟磁性膜１１ａのトラック幅方向の両端
上に積層された磁化方向固定用磁性膜１１ｂとから構成
されている。

【００５０】ここで、磁化方向固定用磁性膜１１ｂは、
磁化方向が所定の方向とされた硬磁性膜又は反強磁性膜
からなり、軟磁性膜１１ａの磁化方向を所定の方向に固
定するように作用する。ここで、磁化方向固定用磁性膜
１１ｂを硬磁性膜とするときには、ＣｏＰｔ、ＣｏＰｔ
Ｃｒ又はＣｏＮｉ等の硬磁性材料を用いればよく、反強
磁性膜とするときには、ＦｅＭｎ、ＮｉＯ又はＮｉＭｎ
等の反強磁性材料を用いればよい。

【００５１】そして、磁化方向固定用磁性膜として硬磁
性膜を用いるときには、この硬磁性膜及び軟磁性膜によ
ってＭＲヘッドのトラック幅方向に静磁場が発生するよ
うに、図２０に示すように、磁化方向固定用磁性膜１１
ｂとして、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を用いる。このとき、軟磁性膜１１
ａの磁化方向Ｊａは、交換相互作用により、硬磁性膜か
らなる磁化方向固定用磁性膜１１ｂの磁化方向Ｊｂと同
じ向きとなり、この軟磁性膜１１ａは、磁化方向固定用
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。

【００５２】また、図２１に示すように、磁化方向固定
用磁性膜１１ｂとして反強磁性膜を用いるときには、反
強磁性膜からなる磁化方向固定用磁性膜１１ｂと軟磁性
膜１１ａとの交換相互作用により、軟磁性膜１１ａの磁
化方向Ｊａが固定される。ここで、軟磁性膜１１ａの磁
化方向Ｊａは、ＭＲヘッドのトラック幅方向となるよう
に固定する。このように磁化方向Ｊａを固定するには、
例えば、反強磁性膜からなる磁化方向固定用磁性膜１１
ｂを所定の磁場中で成膜するか、または反強磁性膜から
なる磁化方向固定用磁性膜１１ｂの成膜後に所定の磁場
中でアニール処理を施せばよい。そして、このように軟
磁性膜１１ａの磁化方向Ｊａをトラック幅方向に固定す
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。

【００５３】このように磁気抵抗効果素子３の磁気抵抗
効果安定化層１１に磁化方向固定用磁性膜１１ｂを設け
ることにより、軟磁性膜１１ａの磁化方向Ｊａが非常に
安定なものとなり、その結果、第１の実施の形態に係る
ＭＲヘッド以上に、本実施の形態に係るＭＲヘッドで
は、磁気抵抗効果層１３の磁気的安定性が向上すること
となる。

【００５４】以上のように、磁気抵抗効果安定化層が軟
磁性膜と磁化方向固定用磁性膜とからなる磁気抵抗効果
素子を備えるＭＲヘッドの製造工程は、磁気抵抗効果素
子の形成工程以外については、第１の実施の形態に係る
ＭＲヘッドと同様である。そこで、以下にこの磁気抵抗
効果素子の形成工程について説明する。

【００５５】上記磁気抵抗効果素子を形成する際は、先
ず、ＭＲヘッドの媒体摺動面となる側から見た断面図で
ある図２２に示すように、下層シールド６１上に形成さ
れた下部ギャップ層６２上に、軟磁性膜６３を形成す
る。ここで、軟磁性膜６３のトラック幅方向の幅は、後
工程で形成する磁気抵抗効果層の幅よりも広くなるよう
に形成する。

【００５６】次に、図２３に示すように、軟磁性膜６３
上に、軟磁性膜６３のトラック幅方向の両端が露出する
ようにフォトレジスト６４を形成した上で、図２４に示
すように、フォトレジスト６４上に、軟磁性膜６３を覆
うように、磁化方向固定用磁性膜６５を形成する。

【００５７】次に、フォトレジスト６４を、フォトレジ
スト６４上に形成された磁化方向固定用磁性膜６５と共
に剥離して除去する。これにより、図２５に示すよう
に、軟磁性膜６３のトラック幅方向の両端上に磁化方向
固定用磁性膜６５が積層された状態となる。

【００５８】次に、磁化方向固定用磁性膜６５上に非磁
性絶縁層６６を形成した上で、図２６に示すように、磁
化方向固定用磁性膜６５及び非磁性絶縁層６６を所定の
形状にエッチングする。ここで、磁化方向固定用磁性膜
６５及び非磁性絶縁層６６は、軟磁性膜６３のトラック
幅方向の両端上に磁化方向固定用磁性膜６５が残るよう
にエッチングする。

【００５９】次に、図２７に示すように、非磁性絶縁層
６６上に所定のトラック幅となるように磁気抵抗効果層
６７を形成する。

【００６０】以上の工程により、下部ギャップ層６２上
に、磁気抵抗効果安定化層７０と、非磁性絶縁層６６
と、上記磁気抵抗効果安定化層７０よりもトラック幅方
向の幅が狭く形成された磁気抵抗効果層６７とが積層さ
れた磁気抵抗効果素子が形成される。ここで、磁気抵抗
効果安定化層７０は、図２７に示したように、軟磁性膜
６３と、この軟磁性膜６３のトラック幅方向の両端上に
積層された磁化方向固定用磁性膜６５からなる磁気抵抗
効果安定化層７０とから構成されている。

【００６１】

【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。

【００６２】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】本発明を適用したＭＲヘッドの一例を媒体摺動
面側から見た要部正面図である。

【図３】本発明を適用したＭＲヘッドの他の例を媒体摺
動面側から見た要部正面図である。

【図４】磁気抵抗効果層と磁気抵抗効果安定化層との静
磁結合の様子を示す模式図である。

【図５】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６】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、磁気抵抗効果安定化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７】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、フォトレジストの形成工程を示す要部断面
斜視図である。

【図８】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、磁気抵抗効果安定化層及び非磁性絶縁層を
エッチングした状態を示す要部断面斜視図である。

【図９】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、磁気抵抗効果層及び保護層の形成工程を示
す要部断面斜視図である。

【図１０】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、フォトレジストの形成工程を示す要部断
面斜視図である。

【図１１】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、磁気抵抗効果層及び保護層をエッチング
した状態を示す要部断面斜視図である。

【図１２】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、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斜視図で
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、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、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、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、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１８】ＭＲヘッド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
果素子を用いたＭＲヘッドと、従来の２層型磁気抵抗効
果素子を用いたＭＲヘッドとを比較して示す図である。

【図１９】本発明を適用したＭＲヘッドの他の例を媒体
摺動面側から見た要部正面図である。

【図２０】図１９に示したＭＲヘッドについて、磁気抵
抗効果安定化層の磁化の様子の一例を模式的に示す要部
正面図である。

【図２１】図１９に示したＭＲヘッドについて、磁気抵
抗効果安定化層の磁化の様子の他の例を模式的に示す要
部正面図である。

【図２２】図１９に示したＭＲヘッドの磁気抵抗効果素
子の製造工程を示すものであり、軟磁性膜の形成工程を
示す要部断面図である。

【図２３】図１９に示したＭＲヘッドの磁気抵抗効果素
子の製造工程を示すものであり、フォトレジストの形成
工程を示す要部断面図である。

【図２４】図１９に示したＭＲヘッドの磁気抵抗効果素
子の製造工程を示すものであり、磁化方向固定用磁性膜
の形成工程を示す要部断面図である。

【図２５】図１９に示したＭＲヘッドの磁気抵抗効果素
子の製造工程を示すものであり、フォトレジスト及びフ
ォトレジスト上の磁化方向固定用磁性膜を除去した状態
を示す要部断面図である。

【図２６】図１９に示したＭＲヘッドの磁気抵抗効果素
子の製造工程を示すものであり、非磁性絶縁層の形成工
程を示す要部断面図である。

【図２７】図１９に示したＭＲヘッドの磁気抵抗効果素
子の製造工程を示すものであり、磁気抵抗効果層の形成
工程を示す要部断面図である。

【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

【特許請求の範囲】

【請求項１】軟磁性膜を含む磁気抵抗効果安定化層
と、非磁性絶縁層と、上記磁気抵抗効果安定化層よりも
トラック幅方向の幅が狭く形成された磁気抵抗効果膜を
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。
【請求項２】前記磁気抵抗効果安定化層が、軟磁性膜
と、上記軟磁性膜のトラック幅方向の両端上に配された
硬磁性膜とからなることを特徴とする請求項１記載の薄
膜磁気ヘッド。
【請求項３】前記磁気抵抗効果安定化層が、軟磁性膜
と、上記軟磁性膜のトラック幅方向の両端上に配された
反強磁性膜とからなることを特徴とする請求項１記載の
薄膜磁気ヘッド。