WO2004079723A1

WO2004079723A1 - 磁気抵抗ヘッド

Info

Publication number: WO2004079723A1
Application number: PCT/JP2003/002659
Authority: WO
Inventors: Reiko Kondo; Yutaka Shimizu; Atsushi Tanaka
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2004-09-16
Also published as: JPWO2004079723A1; EP1600948A1; AU2003211748A1; CN1685398A; EP1600948A4

Abstract

　記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗ヘッドであって、第１磁気シールドと、第１磁気シールド上に配置された第１電極端子と、第１電極端子上に配置された磁気抵抗膜と、磁気抵抗膜の両側に配置された磁気抵抗膜に第１の方向のバイアス磁界を印加して磁気抵抗膜の磁区を制御する磁区制御膜を含んでいる。磁気抵抗ヘッドは更に、磁気抵抗膜上に配置された第２電極端子と、第２電極端子上に配置された第２磁気シールドを含んでいる。磁気信号の再生時には、磁気抵抗膜の媒体対向端部における電流磁界の方向が第１の方向となるように、第１及び第２電極端子を横切って磁気抵抗膜の膜面と垂直方向にセンス電流を流す。

Description

明細書磁気抵抗へッド. 技術分野

本発明は、磁気ディスク装置及び磁気テープ装置等の磁気記録装置に用いられる磁気抵抗へッドに関する。背景技術

近年、磁気ディスク装置の小型化 · 高密度化に伴い、ヘッドスライダーの浮上量が減少し、極低浮上或いはスライダが記録媒体に接触する接触記録 Z再生の実現が望まれている。また、従来の磁気誘導ヘッドは、磁気ディスクの小径化により周速（ヘッドと媒体との間の相対速度）が減少すると、再生出力が劣化する。そこで最近は、再生出力が周速に依存せず、低周速でも大出力の得られる磁気抵抗ヘッド（M Rヘッド）が盛んに開発され、磁気ヘッドの主流となっている。更に現在は、巨大磁気抵抗（G M R ) 効果を利用した磁気ヘッドも市販されている。磁気ディスク装置の高記録密度化により、 1 ビッ卜の記録面積が減少するとともに、発生する磁場は小さくなる。現在市販されている磁気ディスク装置の記録密度は 2 0 G b i t / i n ²前後であるが、記録密度の上昇は年率約 2倍で大きくなっている。このため、更に微小な磁場範囲に対応するとともに、小さい外部磁場の変化を感知できる磁気抵抗センサ及び磁気抵抗へッドが要望されている。現在、磁気へッドにはスピンバルブ G M R効果を利用したスピンバルブ磁気抵抗センサが広く用いられている。スピンバルブ構造の磁気抵抗センサでは、フリ —強磁性層（フリー層）の磁化方向が記録媒体からの信号磁界により変化し、ピンド強磁性層（ビンド層）の磁化方向との相対角が変化することにより、磁気抵抗センサの抵抗が変化する。この磁気抵抗センサを磁気へッドに用いる場合には、ピンド層の磁化方向を磁気抵抗素子の素子高さ方向に固定し、外部磁界が印加されていない状態におけるフリ一層の磁化方向を、ピンド層と直交する素子幅方向に一般的に設計する。これにより、磁気抵抗センサの抵抗を、磁気記録媒体からの信号磁界方向がピンド層の磁化方向と平行か反平行かにより、直線的に增減させることができる。このような直線的な抵抗変化は、磁気ディスク装置の信号処理を容易にする。

従来の磁気抵抗センサでは、センス電流を膜面に平行に流し、外部磁界による抵抗変化を読み取つている。この、 GMR膜面に平行に電流を流す（Current in the plane, C I P) 構造の場合、一対の電極端子で画成されたセンス領域が小さくなると、出力が低下する。また、 C I P構造のスピンパルプ磁気抵抗センサの場合、 GMR膜と上下磁気シールドとの間に絶縁膜が必要となる。即ち、磁気シールド間距離 = GMR膜厚さ +絶縁膜厚さ X 2 となる。絶縁膜厚さは、現在 2 0 n m程度が下限であるので、磁気シールド間距離- GMR膜厚差 +約 4 0 n m となる。記録媒体上の記録ビットの長さが短くなると対応が困難となり、磁気シールド間距離を 4 0 n m以下にしたいという要望には現在のところ C I Pスピンバルブ磁気抵抗センサでは対応不可能である。

これらのことから、スピンバルブ G M R効果を利用した C I P構造の磁気へッドは、 2 0〜 4 0 G b i t Z i n 2の記録密度まで対応可能と考えられている。また、最新技術のスぺキュラ一散乱を応用したとしても、 6 0 G b i t / i n² の記録密度が上限と考えられている。上述したように、磁気ディスク装置の記録密度の向上は急激であり、 2 0 0 2年には 8 0 G b i t / i n²の記録密度が求められている。記録密度が 8 0 G b i t / i n²以上では、最新のスぺキユラ一散乱を応用した C I Pスピンバルブ GMR磁気へッドでも、出力及ぴ磁気シールド間距離の点で対応が非常に困難である。このような問題に対し、ポストスピンバルブ GMRとして、 GMR膜面に垂直に電流を流す（C u r r e n t P e r p e n d i c u l a r t o t h e P l a n e , C P P) 構造の GMRや卜ンネル MR (TMR) が提案されている。

TMRは、 2つの強磁性層間に薄い絶縁層を挟んだ構造で、 2つの強磁性層の磁化方向により絶縁層を通過するトンネル電流量が変化するものである。 TMR は非常に大きな抵抗変化を示すとともに感度も良いので、ボストスピンバルブ G MRとして有望視されている。 C P P構造の GMRでは、 GMR膜のセンス電流が通過する部分の断面積が小さくなると、出力が大きくなるという特徴を有している。これは、 C I P構造の G M Rに対する大きなアドバンテージである。尚、 T M Rも一方の強磁性層から絶縁層を横切つて他方の強磁性層へと電流が通過することから、 C P P構造の一種と考えることができ、前述したアドバンテージも同様である。

M R膜を用いた M Rヘッド（以下、本明細書では M Rという用語は G M Rを含むものとする）は M R膜が単磁区とならない場合、バルクハウゼンノイズが発生し、再生出力が大きく変動する問題がある。このため、 M R膜の磁区を制御するため、磁区制御膜が設けられている。この磁区制御膜としては C o P t等の高保磁力膜及ぴ P d P t M n等の反強磁性膜を用いることができる。

C P P構造の M Rヘッドにおいては、センス電流を M R膜の膜面に対して垂直方向に流すため、図 1 Aに示すようにこのセンス電流による電流磁界は M R膜 2 の膜面において周回する方向である。 M R膜 2の両側面には磁区制御膜 4が設けられている。 Pは M R膜 2のフリー層の媒体対向端部を示している。一方、 M R 膜のフリー層の磁区の発生を抑制し、磁化方向を安定化させるための磁区制御膜 4によるパイァス磁界の方向は、図 1 Bに矢印 6で示すように概略トラック幅方向を向いている。

このとき、磁区制御膜として硬磁性膜を用いた場合、このセンス電流を、 M R 膜の媒体対向端部（空気ベアリング表面側端部）において、センス電流による電流磁界と磁区制御膜によるバイァス磁界が逆方向となるように流すことが特開 2 0 0 2 - 1 7 1 0 1 3により知られている。以下、電流磁界とバイアス磁界が逆方向となるようなセンス電流方向を負方向とする。また、電流磁界とバイアス磁界が同方向となるようなセンス電流方向を正方向とする。しかし、 M R膜の媒体対向端部において電流磁界とバイァス磁界が逆方向となるようにセンス電流を流すと、 M R膜の媒体対向端部において、電流磁界と硬磁性膜によるバイアス磁界が打ち消し合うことでフリ一層にかかる磁界が減少するため、磁気抵抗へッドの感度は上がるものの磁区制御効果は減少してしまう。

更に、 '磁区制御膜として硬磁性膜を用いた場合、硬磁性膜を M R膜の両側に配置するため、 C P P構造の磁気抵抗ヘッドでは、センス電流が硬磁性膜へシャントしてしまわないように、 M R膜と硬磁性膜を離して絶縁する構造とする必要がある。このように M R膜と硬磁性膜を離すと、 M R膜のフリー層にかかる硬磁性膜からのバイアス磁界が極端に減少してしまう。よって、センス電流を負方向に流すと、更にフリ一層の磁区制御効果が減少してしまう。発明の開示

よって、本発明の目的は、 M R膜のフリー層の磁区制御効果を高め、パルクハゥゼンノィズの発生を抑制可能な磁気抵抗へッドを提供することである。

本発明の一つの側面によると、記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗ヘッドであって、第 1磁気シールドと、該第 1磁気シールド上に配置された第 1電極端子と、該第 1電極端子上に配置された磁気抵抗膜と、該磁気抵抗膜の両側に配置された、前記磁気抵抗膜に第 1 の方向のバイァス磁界を印加して該磁気抵抗膜の磁区を制御する磁区制御膜と、前記磁気抵抗膜上に配置された第 2電極端子と、該第 2電極端子上に配置された第 2磁気シールドと、前記磁気抵抗膜の媒体対向端部における電流磁界の方向が前記第 1の方向となるように、前記第 1及ぴ第 2電極端子を横切って前記磁気抵抗膜の膜面と垂直方向にセンス電流を流す手段と、を具備したことを特徴とする磁気抵抗へッドが提供される。好ましくは、磁気抵抗膜は少なくとも一つの低抵抗膜と、この低抵抗膜を挟んだ少なくとも二つの強磁性膜を含んでいる。或いは、磁気抵抗膜は強磁性トンネル接合構造を有しているか、強磁性層及び非磁性層の多層膜構造から構成される。好ましくは、磁区制御膜は高保磁力膜から構成される。第 1及び第 2電極端子の少なくとも一方が磁気シールドを兼ねる構成であっても良い。

本発明の他の側面によると、記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗ヘッドであって、第 1磁気シールドと、該第 1磁気シールド上に配置された第 1電極端子と、該第 1電極端子上に配置された磁気抵抗膜と、該第 1抵抗膜上に配置された、前記磁気抵抗膜に第 1の方向のパイァス磁界を印加して該磁気抵抗膜の磁区を制御する磁区制御膜と、該磁区制御膜上に配置された第 2電極端子と、該第 2電極端子上に配置された第 2磁気シールドと、前記磁気抵抗膜の媒体対向端部における電流磁界の方向が前記第 1 の方向となるように、前記第 1及び第 2電極端子を横切って前記磁気抵抗膜の膜面と垂直方向にセンス電流を流す手段と、を具備したことを特徴とする磁気抵抗へッドが提供される。

好ましくは、磁区制御膜は磁気抵抗膜上に積層された非磁性金属層と、この非磁性金属層上に積層された強磁性層と、強磁性層上に積層された反強磁性層とを含んでいる。第 1及ぴ第 2電極端子の少なくとも一方が磁気シールドを兼ねる構成であっても良い。

本発明の更に他の側面によると、記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗ヘッドであって、第 1磁気シールドと、該第 1磁気シールド上に配置された第 1電極端子と、該第 1電極端子上に配置された磁区制御膜と、該磁区制御膜上に配置された磁気抵抗膜と、該磁気抵抗膜上に配置された第 2電極端子と、該第 2電極端子上に配置された第 2磁気シールドと、前記磁気抵抗膜の媒体対向端部における電流磁界の方向が前記磁区制御膜による前記磁気抵抗膜におけるパィァス磁界の方向と同一方向となるように、前記第 1及び第 2電極端子を横切つて前記磁気抵抗膜の膜面と垂直方向にセンス電流を流す手段と、具備したことを特徴とする磁気抵抗へッドが提供される。

好ましくは、磁区制御膜は第 1電極上に積屑された反強磁性層と、この反強磁性層上に積層された強磁性層と、強磁性層上に積層された非磁性金属層を含んでいる。第 1及び第 2電極端子の少なくとも一方が磁気シールドを兼ねる構成であつても良い。図面の簡単な説明

図 1 Aは磁区制御膜として硬磁性膜を使用した従来の C P P構造の磁気抵抗へッドにおける電流磁界分布を示す図：

図 1 Bは従来の C P P構造の磁気抵抗へッドにおける硬磁性膜によるバイアス磁界方向を示す図；

図 2は本発明第 1実施形態の磁気抵抗へッドの概略斜視図；

図 3 Aは第 1実施形態の磁気抵抗へッドの電流磁界分布を示す図；

図 3 Bは第 1実施形態の磁気抵抗へッドにおける硬磁性膜によるバイァス磁界方向を示す図；

図 4 Aはセンス電流を正方向に流した場合の孤立再生波型を示す図；図 4 Bはセンス電流を負方向に流した場合の孤立再生波型を示す図；図 5 A〜図 9 Cは本発明第 1実施形態の磁気抵抗へッドの製造プロセスを示す図；

図 1 0は本発明第 2実施形態の磁気抵抗ヘッドの概略斜視図；

図 1 1 は本発明第 3実施形態の磁気抵抗へッドの概略斜視図；

図 1 2 Aは本発明第 2実施形態の磁気抵抗へッドにおける電流磁界分布を示す図；

図 1 2 Bは第 2実施形態の磁気抵抗へッドにおける反強磁性膜によるバイアス磁界方向を示す図；

図 1 3 A〜図 1 7 Cは本発明第 2実施形態の磁気抵抗へッドの製造プロセスを示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して、本発明のいくつかの実施形態について説明する。各実施形態の説明において、実質上同一構成部分については同一符号を付して説明する。図 2を参照すると、本発明第 1実施形態の磁気抵抗ヘッド 1 0の概略斜視図が示されている。図 1 においては、上下磁気シールドが省略されている。

符号 1 2は C u又は C u と A uの組み合わせから形成された下部電極端子であり、 X方向の第 1の幅を有している。下部電極端子 1 2上には磁気抵抗膜（MR 膜） 1 4が積層されている。 MR膜 1 4は第 1の幅より狭い第 2の幅を有している。 MR膜 1 4の両側には磁区制御膜 1 8が配置されている。 MR膜 1 4 と磁区制御膜 1 8は所定のギヤップを持って離されて配置されており、これにより MR 膜 1 4から磁区制御膜 1 8へのシャント電流を防止している。磁区制御膜 1 8 としては、 C o C r P t等の高保磁力膜を用いることができる。

MR膜 1 4上には C u又は C u と A uの組み合わせから形成された上部電極端子 1 6が積層されている。上部電極端子 1 6は MR膜 1 4の幅と概略等しい第 2 の幅を有している。 MR膜 1 4の上部電極端子 1 6で力パーされない部分は磁束をガイドするバックヨークとして機能する。本実施形態の磁気抵抗へッド 1 0では上部電極端子 1 6の幅は MR膜 1 4の幅と概略同一であるが、下部電極端子 1 2の幅が MR膜 1 4の幅よりも広く形成されている。よって、センス電流の電流集中が MR膜 1 4の両側部近傍で起こるため、 MR膜 1 4を流れるセンス電流の断面積を小さくすることが出来る。その結果、高い再生出力を得ることが出来る。上部電極端子 1 6 の幅を MR膜 1 4の幅よりも狭ぐ形成しても良い。

MR膜 1 4は、少なくとも一つの低抵抗膜と、この低抵抗膜を挟んだ少なくとも二つの強磁性膜を含んでいる。或いは、 MR膜 1 4は、強磁性トンネル接合構造を有しているか、又は強磁性層及び非磁性層の多層膜構造から構成される。換言すると、 MR膜 1 4 として、 N i F e ZC u/N i F e Z l r Mn等のスピンバルブ GMR膜、 N i F e /C u /C o F e B/R u /C o F e B/P d P t M n等の積層フ；リスピンバルブ GMR膜、 N i F e / A 1 ₂0₃/N i F e / P d P t Mn等の卜ンネル接合型 MR膜（TMR膜）を用いることができる。

磁区制御膜 1 8 は矢印 2 0方向にバイァス磁界を印加するように着磁されている。更に、本実施形態の磁気抵抗へッド 1 0では、電源 2 2により電極端子 1 2 , 1 6を横切って MR膜 1 4の膜面と垂直方向である矢印 2 4方向にセンス電流が流される。このセンス電流の方向は重要であり、図 3 A及ぴ図 3 Bを参照して更に説明する。図 3 Aに示すように、 C P P構造の磁気抵抗へッドにおいては、センス電流を MR膜 1 4の膜面垂直方向に流すため、このセンス電流による電流磁界は MR膜 1 4の膜面において周回する方向である。図 3 Aにおいて、矢印 Pは MR膜 1 4のフリ一層の媒体対向端部を示している。図 3 Bに示すように、磁区制御膜 1 8 によるバイァス磁界の方向は矢印 2 0に示す方向であり、本実施形態においては、バイアス磁界の方向 2 0 と M R膜 1 4の媒体対向端部 Pにおける電流磁界の方向が一致するように、下部電極端子 1 2及び上部電極端子 1 6を横切つて MR膜 1 4の膜面と垂直方向、即ち図 2で矢印 2 4方向（正方向）にセンス電流を流す。

図 4 Aはセンス電流を正方向に流した場合の孤立再生波型を、図 4 Bはセンス電流を負方向に流した場合の孤立再生波型をそれぞれ示している。ここで、再生波型の非対称性は、 ( V 1 - V 2 ) / ( V 1 + V 2 ) X 1 0 0 (%) で表すことができ、センス電流を正方向に流した場合は、図 4 Aに示すように再生波型の非対称性は 5. 6 %であり、センス電流を負方向に流した場合は、図 4 Dに示すように再生波型の非対称性は 7 . 4 %であった。よって、センス電流を正方向に流した方が再生波型の非対称性は改善される。本実施形態では、フリー層の媒体対向端部で、電流磁界と磁区制御膜 1 8によるパイァス磁界が同一方向となるようにセンス電流を流すことで、フリー層の磁区制御効果を高めることができ、パルクハウゼンノイズの発生を抑制することができる。その結果、良好な再生信号を得ることができる。

以下、図 5 A〜図 9 Cを参照して、第 1実施形態の磁気抵抗へッド 1 0の製造プロセスについて説明する。図 5 A〜図 9 Aは端子幅中央部における M R素子高さ方向の断面図、図 5 B〜図 9 Bは端子高さ中央部における M R素子幅方向（トラック幅方向）の断面図、図 5 C〜図 9 Cは図 5 B〜図 9 Bの平面図である。まず、図 5 A及ぴ図 5 Bに示すように、 A 1 ₂ 0 ₃ — T i C基板 2 6上に A 1 ₂ 0 ₃ からなる下地層 2 8 , N i F eからなる下部磁気シールド 3 0、下部電極端子 1 2、 M R膜 1 4及ぴ上部電極端子 1 6を順次成膜する。ここで、下部電極端子 1 2は成膜せずに、下部磁気シールド 3 0が下部電極端子を兼ねるようにしても良い。

次いで、図 6 A〜図 6 Cに示すように、下部電極端子 1 2、 M R膜 1 4及び上部電極端子 1 6を所望の形状にパターニングする。次に、フォトレジスト 3 2 を一様に塗布してから、所望の形状にフォトレジス卜 3 2をパターニングする。このときフォトレジスト 3 2は図 7 Aに点線で示したように上部電極端子 1 6 よりも高さ方向が短くても良い。このフォトレジスト 3 2をマスクとして、上部電極端子 1 6、 M R膜 1 4及び下部電極端子 1 2の一部をィオンミリング等でェツチングする。このとき、後に成膜する磁区制御膜 1 8 の表面位置が上部電極端子 1 6 の下部位置よりも上もしくは等しくなるように、また、磁区制御膜 1 8 の下部位置が M R膜 1 4 の下部位置よりも下もしくは等しくなるようにエツチングすることが望ましい。磁区制御膜 1 8 の表面位置が上部電極端子 1 6 の下部位置よりも上もしくは等しく、また、磁区制御膜 1 8 の下部位置が M R膜 1 4の下部位置よりも下もしくは等しくなつていれば、下部電極端子 1 2までエッチングしなくても良い。フォトレジスト 3 2が図 7 Aに示すように点線位置の場合には、高さ方向において下部電極端子 1 2の高さよりも M R膜 1 4の高さが小さくなつていても良い。

次に、図 7 A〜図 7 Cに示すように、フォトレジスト 3 2 を除去せずに非磁性絶縁膜 3 4を成膜する。この絶縁膜としては A 1 ₂0₃等を用いることができる。次にフォトレジスト 3 2を除去'せずに磁区制御膜 1 8 を成膜する。この磁区制御膜 1 8 としては、 C o C r P t等の高保磁力膜を用いることができる。

次に、所望の形状にフォトレジスト 3 2をパターユングする。フォ卜レジスト 3 2の幅は、上部電極端子 1 6の幅と等しいか、もしくは小さくなるようにする。次に、このフォトレジスト 3 2をマスクに、上部電極端子 1 6をイオンミリング等でエッチングする。このときフォトレジスト 3 2の幅が、上部電極端子 1 6の幅より小さい場合は、上部電極端子 1 6の幅が M R膜 1 4よりも小さくなるが、再生特性に大きな影響はないか、若しくはトラック幅方向の分解能が高まるため、良い再生特性が得られる。次に、絶縁膜 3 8 を成膜する。この状態が図 8 A〜図 8 Cに示されている。

次にフォトレジスト 3 2を除後、絶縁膜 3 8 と上部電極端子 1 6をイオンミリング等でエッチングする。ここで、エッチングを用いない場合は、図 8 A〜図 8 Cで成膜した絶縁膜 3 8の成膜の前に、フォトレジス卜 3 2で磁区制御膜 1 8、上部電極端子 1 6、絶縁膜 3 4を覆うようにフォトレジスト 3 2をパターニング後、絶縁膜 3 8を成膜しても良い。また、磁区制御膜 1 8 と上部磁気シールド 4 0を接触させない場合は、絶縁膜 3 8 と上部電極端子 1 6のイオンミリング等によるエッチングは不要である。次に、図 9 A〜図 9 Cに示すように N i F eからなる上部磁気シールド 4 0 を成膜する。

磁気シールド 3 0 , 4 0及び電極端子 1 2 , 1 6はめつき法や蒸着法により成膜し、 MR膜 1 4、磁区制御膜 1 8及ぴ絶縁膜 3 4， 3 8はスパッタリング法等により成膜する。以上説明した磁気抵抗へッド 1 0で磁区制御膜 1 8は磁気シールド 3 0 , 4 0の内の一方、又は電極端子 1 2 , 1 6の内の一方と電気的に接触していても良いが、両方の電極 1 2 , 1 6或いは電極を兼ねた両方の磁気シールド 3 0， 4 0に電気的に接触してはならない。

図 1 0を参照すると、本発明第 2実施形態の磁気抵抗へッド 1 0 Aの概略斜視図が示されている。図 1 0においては、上下磁気シールドが省略されている。本実施形態の磁気抵抗へッド 1 0 Aでは、 MR膜 1 4の上に磁区制御膜 4 2が配置され、磁区制御膜 4 2の上に上部電極端子 1 6が配置されている。 MR膜 1 4はフリ一層が上側に位置しており、磁区制御膜 4 2は MR膜 1 4のフリ一層上に積層された T a , C u等の非磁性金属層と、この非磁性金属層上に積層された C o F e B , N i F e等の強磁性層と、強磁性層上に積層された P d P t Mn等の反強磁性層を含んでいる。

図 1 0で矢印 4 4は反強磁性層によるバイァス磁界方向であり、図 1 2 Aに示す MR膜 1 4の媒体対向端部 Pにおける電流磁界の方向が図 1 2 Bに示すバイァス磁界の方向 4 4 と一致するように、 MR膜 1 4の膜面と垂直方向、即ち矢印 2 4方向にセンス電流を流す。本実施形態でも上述した第 1実施形態と同様に、 M R膜 1 4のフリー層の磁区制御効果を高めることができ、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができる。その結果、良好な再生信号を得ることができる。図 1 1は本発明第 3実施形態の磁気抵抗へッド 1 0 Bの概略斜視図を示している。本実施形態の磁気抵抗へッド 1 0 Bでは、下部電極端子 1 2 と MR膜 1 4 ' の間に磁区制御膜 4 2 'が配置されている。 MR膜 1 4 'はフリ一層を下側に有している。磁区制御膜 4 2 'は下部電極端子 1 2上に積層された P d P t M n等の反強磁性層と、反強磁性層上に積層された C o F e B , N i F e等の強磁性層と、強磁性層上に積層された T a , C u等の非磁性金属層を含んでいる。本実施形態でも、第 1 及び第 2実施形態と同様に、 MR膜 1 4 ' の媒体対向端部 Pにおける電流磁界の方向が磁区制御膜 4 2 'による M R膜 1 4 ' におけるバイアス磁界の方向と一致するようにセンス電流を流すことにより、 MR膜 1 4 'の磁区制御効果を高めバルクハウゼンノィズの発生を抑制することができる。その結果、良好な再生信号を得ることができる。

次に、図 1 3 A〜図 1 7 Cを参照して、第 2実施形態の磁気抵抗へッド 1 0 A の製造プロセスについて説明する。図 1 3 A〜図 1 7 Aは端子幅中央部における MR素子高さ方向の断面図、図 1 3 B〜図 1 7 Bは端子高さ中央部における MR 素子幅方向（トラック幅方向）の断面図、図 1 3 C〜図 1 7 Cは図 1 3 B〜図 1 7 Bの平面図である。まず、図 1 3 A及び 1 3 Bに示すように、 A l ₂〇3— T i C基板 2 6上に A 1₂〇₃からなる下地層 2 8、 N i F eからなる下部磁気シールド 3 0、下部電極端子 1 2、 MR膜 1 4、 T a , C u等の非磁性金属層と C o F e B , N i F e等の強磁性層と P d P t M n等の反強磁性層を含んだ積層膜（磁区制御膜） 4 2、上部電極端子 1 6を順次成膜する。

このとき、非磁性金属層/強磁性層/反強磁性層の積層膜（磁区制御膜） 4 2 は、 MR膜のフリー層と非磁性金属層が積層されるように、例えば、フリー層が MR膜中膜中下側にある場合は、反強磁性層ノ強磁性層/非磁性金属層/ MR膜のフリー層と順次積層されるように成膜する。反対に、フリー層が MR膜中上側にある場合は、 MR膜のフリ一層/非磁性金属層/強磁性層 Z反強磁性層と順次積層されるように成膜する。本実施形態では、フリー層が MR膜中上側にある場合について説明する。ここで、下部電極端子 1 2は成膜せず、下部磁気シールド

3 0が下部電極端子を兼ねるようにしても良い。

MR膜 1 4は、少なくとも一つの抵抗膜と、この低抵抗膜を挟んだ少なくとも二つの強磁性膜を含んでいる。或いは、 MR膜 1 4は、強磁性トンネル接合構造を有しているか、又は強磁性層及び非磁性層の多層膜構造から構成される。換言すると、 M R膜 1 4 として、 N i F e /C u/N i F e / l r Mn等のスピンパルブ GMR膜、 i F e /C u/C o F e B/R u 'C o F e B/P d P t M n 等の積層フリスピンバルブ GMR膜、 N i F e / A 1 ₂0 _Ά/Ν i F e / P d P t Mn等のトンネル接合型 MR膜（TMR膜）を用いることができる。

次に図 1 4 A〜図 1 4 Cに示すように、下部電極端子 1 2、 M R膜 1 4、磁区制御膜 4 2及び上部電極端子 1 6 を所望の形状にパターニングする。次に、フォトレジス卜 4 5を一様に塗布してから、所望の形状にフォトレジスト 4 5をパタ一ユングする。このときフォトレジスト 4 5は図 1 5 Aで点線で示したように上部電極端子 1 6 よりも高さ方向が短くても良い。このフォトレジスト 4 5をマスクとして、上部電極端子 1 6、磁区制御膜 4 2、 MR膜 1 4及ぴ下部電極端子 1 2の一部をィオンミリング等でェツチングする。フォトレジスト 4 5が図 1 5の点線位置の場合には、高さ方向において下部電極端子 1 2の高さよりも MR膜 1 4の高さが小さくなっていても良い。

次に、所望の形状にフォトレジス卜 4 5 をパターユングする。フォトレジスト

4 5の幅は、上部電極端子 1 6の幅と等しいか、若しくは小さくなるようにする次に、このフォトレジスト 4 5をマスクに、上部電極端子 1 6 をイオンミリング等でエッチングする。このとき、フォトレジスト 4 5の幅が上部電極端子 1 6の幅よりも小さい場合は、上部電極端子 1 6 の幅が M R膜 1 4 よりも小さくなる力 S、再生特性に大きな影響はないか、若しくはトラック幅方向の分解能が高まるため、良い再生特性が得られる。次に、絶縁膜 4 6 を成膜する。この状態が図 1 6 A〜図 1 6 Cに示されている。次に、フォトレジスト 4 5を除去した後、図 1 7 A〜図 1 7 Cに示すように N i F eからなる上部磁気シールド 4 0を成膜する。

磁気シールド 3 0 , 4 0及び電極端子 1 2 , 1 6はめつき法や蒸着法により成膜し、 M R膜 1 4、磁区制御膜（積層膜） 4 2及び絶縁膜 4 6はスパッタリング法等により成膜する。本実施形態の磁気抵抗へッド 1 0 Aでは、 M R膜 1 4内でフリ一層に対する強磁性層の磁化を固着するための反強磁性層と、 M R膜のフリ一層にバイァス磁界を与えるための反強磁性層の二つの反強磁性層を用いる。このとき、これら二つの反強磁性層の磁化固着方向は約 9 0度異なる。よって、二つの反強磁性層は、それぞれブロッキング温度の異なるものを用いることにより、熱処理時に印加磁界を約 9 0度変えることで磁化固着方向を約 9 0度変えるようにすれば良い。産業上の利用可能性

本発明によると、 C P P構造の磁気抵抗へッドにおいて、 M R膜のフリー層の媒体対向端部における電流磁界の方向が磁区制御膜によるバイァス磁界の方向と同一方向となるようにセンス電流を流すことにより、フリ一層の磁区制御効果を高め、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができる。その結果、良好な再生信号を得ることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗へッドであって、第 1磁気シールドと、

該第 1磁気シールド上に配置された第 1電極端子と、

該第 1電極端子上に配置された磁気抵抗膜と、

該磁気抵抗膜の両側に配置された、前記磁気抵抗膜に第 1 の方向のバイアス磁界を印加して該磁気抵抗膜の磁区を制御する磁区制御膜と、

前記磁気抵抗膜上に配置された第 2電極端子と、

該第 2電極端子上に配置された第 2磁気シールドと、

前記磁気抵抗膜の媒体対向端部における電流磁界の方向が前記第 1 の方向となるように、前記第 1及び第 2電極端子を横切って前記磁気抵抗膜の膜面と垂直方向にセンス電流を流す手段と、

を具備したことを特徴とする磁気抵抗へッド。

2 . 前記磁気抵抗膜は少なくとも 1つの低抵抗膜と、該低抵抗膜を挟んだ少なくとも 2つの強磁性膜を含んでおり、該磁気抵抗膜の電気抵抗が磁場により変化する請求項 1記載の磁気抵抗へッド。

3 . 前記磁気抵抗膜は強磁性トンネル接合構造を有しており、該磁気抵抗膜の電気抵抗が磁場により変化する請求項 1記載の磁気抵抗へッド。

4 . 前記磁気抵抗膜は強磁性層及び非磁性層の多層膜構造から構成され、該磁気抵抗膜の電気抵抗が磁場により変化する請求項 1記載の磁気抵抗へッド。

5 . 前記第 1電極端子は第 1の幅を有しており、前記磁気抵抗膜は前記第 1 の幅以下の第 2の幅を有しており、前記第 2電極端子は前記第 2の幅以下の第 3の幅を有している請求項 1記載の磁気抵抗へッド。

6 . 前記磁区制御膜は高保磁力膜から構成される請求項 1記載の磁気抵抗へッド'。

7 . 記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗へッドであって、第 1電極端子と、該第 1電極端子上に配置された磁気抵抗膜と、

前記磁気抵抗膜上に配置された第 2電極端子と、

を具備したことを特徴とする磁気抵抗へッド。

8 . 前記第 1及び第 2電極端子の少なくとも一方が磁気シールドを兼ねる請求項 7記載の磁気抵抗へッド。

9 . 記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗へッドであって、第 1磁気シールドと、

該第 1磁気シールド上に配置された第 1電極端子と、

該第 1電極端子上に配置された磁気抵抗膜と、

該第 1抵抗膜上に配置された、前記磁気抵抗膜に第 1の方向のパイァス磁界を印加して該磁気抵抗膜の磁区を制御する磁区制御膜と、

該磁区制御膜上に配置された第 2電極端子と、

該第 2電極端子上に配置された第 2磁気シールドと、

を具備したことを特徴とする磁気抵抗へッド。

1 0 . 前記磁区制御膜は前記磁気抵抗膜上に積層された非磁性金属層と、該非磁性金属層上に積層された強磁性層と、該強磁性層上に積層された反強磁性層とを含んでいる請求項 9記載の磁気抵抗へッド。

1 1 . 前記磁気抵抗膜は少なくとも 1つの低抵抗膜と、該低抵抗膜を挟んだ少なくとも 2つの強磁性膜を含んでおり、該磁気抵抗膜の電気抵抗が磁場により変化する請求項 9記載の磁気抵抗へッド。

1 2 . 前記磁気抵抗膜は強磁性トンネル接合構造を有しており、該磁気抵抗膜の電気抵抗が磁場により変化する請求項 9記載の磁気抵抗へッド。

1 3 . 前記磁気抵抗膜は強磁性層及び非磁性層の多層膜構造から構成され、該磁気抵抗膜の電気抵抗が磁場により変化する請求項 9記載の磁気抵抗へッド。

1 4 . 前記第 1電極端子は第 1 の幅を有しており、前記磁気抵抗膜は前記第 1 の幅以下の第 2の幅を有しており、前記第 2電極端子は前記第 2の幅以下の第 3 の幅を有している請求項 9記載の磁気抵抗へッド。

1 5 . 記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗へッドであって、第 1電極端子と、

該第 1電極端子上に配置された磁気抵抗膜と、

該磁気抵抗膜上に配置された、前記磁気抵抗膜に第 1 の方向のパイァス磁界を印加して該磁気抵抗膜の磁区を制御する磁区制御膜と、

該磁区制御膜上に配置された第 2電極端子と、

を具備したことを特徴とする磁気抵抗へッド。

1 6 . 前記第 1及び第 2電極端子の少なくとも一方が磁気シールドを兼ねる請求項 1 5記載の磁気抵抗へッド。

1 7 . 記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗へッドであって、第 1磁気シールドと、

該第 1磁気シールド上に配置された第 1電極端子と、

該第 1電極端子上に配置された磁区制御膜と、

該磁区制御膜上に配置された磁気抵抗膜と、

該磁気抵抗膜上に配置された第 2電極端子と、

該第 2電極端子上に配置された第 2磁気シールドと、

前記磁気抵抗膜の媒体対向端部における電流磁界の方向が前記磁区制御膜による前記磁気抵抗膜におけるバイァス磁界の方向と同一方向となるように、前記第 1及び第 2電極端子を横切って前記磁気抵抗膜の膜面と垂直方向にセンス電流を流す手段と、を具備したことを特徴とする磁気抵抗へッド。

1 8 . 前記磁区制御膜は前記第 1電極上に積層された反強磁性層と、該反強磁性層上に積層された強磁性層と、該強磁性層上に積層された非磁性金属層を含んでいる請求項 1 7記載の磁気抵抗ヘッド。

1 9 . 記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗へッドであって、第 1電極端子と、

該第 1電極端子上に配置された磁区制御膜と、

該磁区制御膜上に配置された磁気抵抗膜と、

該磁気抵抗膜上に配置された第 2電極端子と、

前記磁気抵抗膜の媒体対向端部における電流磁界の方向が前記磁区制御膜による前記磁気抵抗膜におけるバイァス磁界の方向と同一方向となるように、前記第 1及び第 2電極端子を横切って前記磁気抵抗膜の膜面と垂直方向にセンス電流を流す手段と、

を具備したことを特徴とする磁気抵抗へッド。

2 0 . 前記第 1及ぴ第 2電極端子の少なくとも一方が磁気シールドを兼ねる請求項 1 9記載の磁気抵抗へッド。