JP2000353308A

JP2000353308A - 磁気変換素子、薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法

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Publication number: JP2000353308A
Application number: JP11163354A
Authority: JP
Inventors: Koichi Terunuma; 幸一照沼
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2000-12-19

Abstract

(57)【要約】【課題】放熱効率を高めることができる磁気変換素
子、薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法を提供す
る。【解決手段】磁気変換素子であるＭＲ素子５０は、反
強磁性層５１、ピンド層５２、非磁性金属５３およびフ
リー層５４を積層してなる積層体５を有している。この
積層体５は、高抵抗の非磁性材料により構成された放熱
層６上に形成されている。放熱層６は、積層体５よりも
大きな表面積を持っており、厚みは０．５ｎｍ以上１０
０ｎｍ以下である。積層体５を流れる電流によって生じ
るジュール熱は、表面積の大きな放熱層６を介して放熱
されるので、ＭＲ素子５０の温度上昇を抑制することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気変換素子、特
に、放熱機能を備えた磁気変換素子、それを用いた磁気
ヘッドおよびそれらの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ハードディスク装置の面記録密度
の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められ
ている。薄膜磁気ヘッドとしては、誘導型磁気変換素子
を有する記録ヘッドと、磁気変換素子の一つである磁気
抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magneto Resistive ）素子
とも記す。）を有する再生ヘッドとを積層した構造の複
合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。

【０００３】ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗効果
（ＡＭＲ（Anisotropic Magneto Resistive ）効果）を
示す磁性膜（ＡＭＲ膜）を用いたＡＭＲ素子と、巨大磁
気抵抗効果（ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive ）効
果）を示する磁性膜（ＧＭＲ膜）を用いたＧＭＲ素子な
どがある。

【０００４】ＡＭＲ素子を用いた再生ヘッドはＡＭＲヘ
ッドあるいは単にＭＲヘッドと呼ばれ、ＧＭＲ素子を用
いた再生ヘッドはＧＭＲヘッドと呼ばれる。ＡＭＲヘッ
ドは、面記録密度が１ギガビット／（インチ）²超える
再生ヘッドとして利用され、ＧＭＲヘッドは、面記録密
度が３ギガビット／（インチ）²を超える再生ヘッドと
して利用されている。

【０００５】ところで、ＧＭＲ膜としては、「多層型
（アンチフェロ型）」、「誘導フェリ型」、「グラニュ
ラ型」、「スピンバルブ型」等が提案されている。これ
らの中で、比較的構成が単純で、弱い磁場でも大きな抵
抗変化を示し、量産に好ましいと考えられるＧＭＲ膜
は、スピンバルブ型である。

【０００６】図３４は、スピンバルブ型ＧＭＲ膜（以
下、スピンバルブ膜とする。）を用いた複合型薄膜磁気
ヘッド（以下、単に複合ヘッドとする。）２００の概略
構造を表す側断面図である。複合ヘッド２００は、例え
ばＡｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ（アルティック）で形成された基
体２０１を有しており、この基体２０１の上に、例えば
Ａｌ₂Ｏ₃（アルミナ）で形成された絶縁層２０２を介
して、磁性材料で形成された下部シールド層２０３が積
層されている。下部シールド層２０３上には、例えばＡ
ｌ₂Ｏ₃やＡｌＮ（窒化アルミニウム）で形成された下
部シールドギャップ層２０４と上部シールドギャップ層
２０６が積層されている。これら下部シールドギャップ
層２０４と上部シールドギャップ層２０６の間には、上
記のスピンバルブ膜である積層体２０５が埋設されてい
る。

【０００７】上部シールドギャップ層２０６の上には、
磁性材料からなる上部シールド層２０７（兼下部磁極）
が形成されている。上部シールド層２０７には、例えば
Ａｌ₂Ｏ₃からなる記録ギャップ層２０８を挟んで、上
部磁極層２１０が対向配置されている。下部シールド層
２０７と上部磁極層２１０との間には絶縁層２０９に埋
設された状態で、薄膜コイル２１１が形成されている。

【０００８】下部シールド層２０３、下部シールドギャ
ップ層２０４、積層体２０５および上部シールドギャッ
プ層２０６は、磁気記録媒体の情報を読み出す再生ヘッ
ド部を構成している。また、上部シールド層（兼下部磁
極）２０７、記録ギャップ層２０８、絶縁層２０９、上
部磁極層２１０および薄膜コイル２１１は、磁気記録媒
体に情報を書き込む記録ヘッド部を構成している。な
お、図中Ｓで示す面は、複合ヘッド２００がハードディ
スクなどの磁気記録媒体に対向する媒体対向面（エアベ
アリング面：ＡＢＳ）である。

【０００９】ここで、図３５と図３６を用いて、スピン
バルブ膜である積層体２０５の構造について説明する。
図３５は積層体２０５の媒体対向面Ｓと平行な断面図
（すなわち、図３４におけるＸＸＸＶ−ＸＸＸＶ断面
図）であり、図３６は積層体２０５の媒体対向面Ｓ垂直
な断面図（すなわち、図３４の積層体２０５の拡大図）
である。スピンバルブ膜は、基本的に、例えばＰｔＭｎ
（白金・マンガン合金）からなる反強磁性層２５１、例
えばＣｏ（コバルト）からなる磁性層であるピンド層２
５２、例えばＣｕ（銅）からなる非磁性金属層２５３、
例えばＮｉＦｅ（パーマロイ）からなるフリー層２５４
の４層を順に積層した多層膜で構成されている。ピンド
層２５２と反強磁性層２５１とを積層した状態で、例え
ば摂氏２５０度で熱処理すると、ピンド層２５２と反強
磁性層２５１の界面での交換結合による交換異方性磁場
により、ピンド層２５２の磁化の方向は例えば図中Ｙで
示す方向へ固定される。フリー層２５４は、非磁性金属
層２５３によって反強磁性層２５１から隔てられている
ため、その磁化方向は固定されておらず、外部磁場によ
って変化する。

【００１０】ところで、このようなスピンバルブ膜を用
いた情報の再生、つまり磁気記録媒体からの信号磁場の
検出は以下のように行われる。まず、ピンド層２５２、
非磁性金属層２５３およびフリー層２５４に、直流定電
流である検出電流（センス電流）が、例えば図中Ｘで示
す方向に流される。磁気記録媒体からの信号磁場を受け
ると、フリー層２５４の磁化の方向が変化する。フリー
層２５４の磁化方向とピンド層２５２の（固定されてい
る）磁化方向との相対角度によって、電気抵抗が変化
し、これに伴う電圧変化として情報が検出される。

【００１１】ここで、一般に、ＭＲ素子の媒体対向面Ｓ
からその反対面までの距離は、ＭＲハイト（ＭＲ―Ｈ）
と呼ばれている。スピンバルブ膜を用いたＭＲ素子の場
合、フリー層の媒体対向面Ｓからその反対面までの距離
がＭＲハイトを決定する。

【００１２】また、ＭＲ素子の再生トラック幅Ｔｗは、
高記録密度化に伴って小さくなりつつある。これに伴っ
て、ＭＲ素子のＭＲハイトも小さくなる傾向にある。例
えば、ＭＲ素子の再生トラック幅が１μｍの場合、ＭＲ
ハイトは０．６μｍであるのに対し、ＭＲ素子の再生ト
ラック幅が０．５μｍの場合には、ＭＲハイトは０．３
μｍとなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように、ＭＲ素子
では小型化が進んでいるが、この小型化に伴い、ＭＲ素
子で発生する熱による次のような問題が発生している。
つまり、ＭＲ素子で発生する熱は上下のシールドギャッ
プ層を介して上下のシールド層（図３４におけるシール
ド層２０３，２０７）に放熱される。しかしながら、Ｍ
Ｒ素子の再生トラック幅とＭＲハイトが小さくなると、
ＭＲ素子の放熱面積（つまり再生トラック幅とＭＲハイ
トの積）が大幅に縮小する。このような放熱面積の縮小
に伴うＭＲ素子の発熱は、エレクトロマイグレーション
（導体中を金属原子が移動して局所的なボイドができる
現象）や層間拡散を引き起こす一因となる。その結果、
ＭＲ素子の寿命が短くなるという問題がある。

【００１４】なお、特開平６−２２３３３１号公報およ
び特開平１０−２２２８１６号公報には、ＭＲ素子の周
囲の層（シールド層、絶縁層、基体など）を熱伝導率の
高い材料で構成することにより、ＭＲ素子で発生した熱
を効率的に放熱する技術が開示されている。しかしなが
ら、上述したＭＲ素子の小型化に伴ってＭＲ素子の放熱
面積が小さくなると、ＭＲ素子の周囲の層の熱伝導率を
高くしたとしても放熱能力の向上はあまり期待できな
い。

【００１５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、放熱能力を高めることができる磁気
変換素子および薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法
を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気変換素子
は、外部磁場を感知する感磁層と、この感磁層に隣接し
て形成された放熱層を備えている。感磁層としては、例
えば、外部磁場により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果
膜などがある。磁気抵抗効果膜としては、例えば、ＡＭ
Ｒ膜、ＧＭＲ膜、ＴＭＲ膜などがある。また、隣接と
は、直接に接する状態のみならず、他の層を介して隣り
合う状態も含んでいる。

【００１７】本発明の磁気変換素子では、感磁層を流れ
る電流により発生したジュール熱は、感磁層に隣接して
設けられてた放熱層を経て、熱伝導などにより、素子周
辺の部材に移動する。

【００１８】また、本発明の磁気変換素子では、放熱層
の厚さは１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが望まし
い。放熱層の厚さが１ｎｍ未満の場合、放熱効果はほと
んど見られない。一方、放熱層の厚さが１００ｎｍより
大きい場合には、磁気変換素子の出力のプラスとマイナ
スの非対称性が大きくなる。

【００１９】また、本発明の磁気変換素子では、放熱層
を感磁層よりも高い抵抗を有する非磁性金属膜（たとえ
ば、Ｚｒ，Ｂｉ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｐｄのいずれかを含むも
の）で形成しても良い。放熱層が高抵抗であるため、感
磁層中を流れる検出電流の放熱層への分流は僅かであ
る。

【００２０】また、本発明の磁気変換素子では、放熱層
の層表面の面積を感磁層の層表面の面積よりも大きくし
ても良い。放熱層の層表面の面積が大きいほど、放熱層
と感磁層の接触面積、および放熱層と外部の部材（磁気
シールド層など）の接触面積が大きくなり、それだけ放
熱効率が向上する。

【００２１】また、本発明の磁気変換素子では、放熱層
の（外部磁場に対向する側の）一端面からその反対面ま
での距離が、感磁層の（外部磁場に対向する側の）一端
面からその反対面までの距離よりも大きくなるように構
成しても良い。

【００２２】また、本発明の磁気変換素子では、感磁層
と放熱層の間に絶縁層を設けても良い。感磁層と放熱層
の間に絶縁層があることにより、感磁層中を流れる検出
電流の放熱層への分流の発生を抑制することができる。

【００２３】また、本発明の磁気変換素子では、感磁層
を、外部磁場により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果膜
により構成しても良い。特に、磁気抵抗効果膜は、磁気
分離層と、この磁気分離層の一方の面に隣接して形成さ
れ外部磁場により磁化方向が自由に変化する軟磁性層
と、磁気分離層の他方の面に隣接して形成された強磁性
層と、強磁性層の磁気分離層に接触する側の面と反対側
の面に隣接して形成された反強磁性層により構成しても
良い。磁気記録媒体からの磁界が与えられると軟磁性層
の磁化の方向が変化し、この軟磁性層の磁化方向の変化
と（固定されている）強磁性層の磁化方向の相対角度に
応じて電気抵抗が変化し、この電気抵抗の変化に伴う電
圧変化が検出される。軟磁性、磁気分離層および強磁性
層を流れる電流により発生したジュール熱は、放熱層か
ら外部に移動する。なお、放熱層は、反強磁性層または
軟磁性層に隣接して設けることができる。

【００２４】本発明の薄膜磁気ヘッドは、磁気変換素子
を備えた薄膜磁気ヘッドであって、磁気変換素子が上記
のいずれかに記載の構造を有するように構成したもので
ある。

【００２５】また、本発明の薄膜磁気ヘッドでは、磁気
変換素子を挟んで対向するように配置され、磁気変換素
子を磁気的に遮蔽する２つの磁気シールド層を備えるよ
うにしても良い。磁気変換素子の感磁層を流れる電流に
より発生したジュール熱は、上記の放熱層から一方の磁
気シールド層に移動する。

【００２６】また、本発明の薄膜磁気ヘッドでは、互い
に磁気的に連結され、かつ、記録媒体に対向する側の一
部がギャップ層を介して互いに対向する磁極部分を含
み、それぞれ少なくとも１つの層からなる２つの磁性層
と、２つの磁性層の間に配設された薄膜コイルとを有す
るようにしても良い。コイルに電流を流すことにより磁
極部分に磁界が生じ、この磁界により磁気記録媒体に情
報を書き込む。

【００２７】本発明の磁気変換素子の製造方法は、放熱
層と感磁層とを、互いに隣接するように形成することを
特徴とするものである。本発明の磁気変換素子の製造方
法では、基体上に放熱層を形成し、この放熱層の上に感
磁層を形成するようにしても良い。この製造方法によれ
ば、基体上に放熱層と感磁層がこの順に積層された磁気
変換素子が得られる。また、（放熱層の上に形成され
た）感磁層の上にもう一つの放熱層をさらに形成するよ
うにしても良い。この製造方法によれば、基体上に放熱
層、感磁層およびもう一つの放熱層がこの順に積層され
た磁気変換素子が得られる。あるいは、本発明の磁気変
換素子の製造方法では、基体上に感磁層を形成し、この
感磁層の上に放熱層を形成するようにしても良い。この
製造方法によれば、基体上に感磁層と放熱層がこの順に
積層された磁気変換素子が得られる。放熱層は、例え
ば、スパッタリングにより形成することができる。

【００２８】本発明の磁気変換素子の製造方法では、放
熱層と感磁層の間に絶縁層を形成する工程をさらに設け
ても良い。この製造方法によれば、放熱層と感磁層の間
に絶縁層が介在する構造の磁気変換素子が得られる。絶
縁層は、例えば、放熱層の表面を酸化処理することによ
って形成することができる。

【００２９】本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、磁
気変換素子を備えた薄膜磁気ヘッドを製造する方法であ
って、磁気変換素子を形成する工程が上記のいずれかに
記載の磁気変換素子の製造方法を用いて行われるもので
ある。

【００３０】本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、
第１の磁気シールド層を形成する工程と、第１の磁気シ
ールド層の上に第１のシールドギャップ層を形成する工
程と、第１のシールドギャップ層の上に磁気変換素子を
形成する工程と、磁気変換素子の上に第２のシールドギ
ャップ層を形成する工程と、第２のシールドギャップ層
の上に第２の磁気シールド層を形成する工程とを含み、
磁気変換素子を形成する工程が、上記のいずれかに記載
の磁気変換素子の製造方法を用いて行われるようにして
も良い。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００３２】〔第１の実施の形態〕図１ないし図２２を
参照して、本発明の第１の実施の形態に係る磁気変換素
子としてのＭＲ素子と、それを用いた薄膜磁気ヘッドと
しての複合ヘッドについて説明する。

【００３３】ＭＲ素子と複合ヘッドの構成図１は、第１の実施の形態の複合ヘッド１００の基本構
成を表す断面図である。複合ヘッド１００は、ハードデ
ィスクなどの磁気記録媒体に情報を記録する記録ヘッド
部１０１と、磁気記録媒体の情報を再生する再生ヘッド
部１０２を一体に構成したものである。複合ヘッド１０
０の一方の端面（図１における左端面）は、磁気記録媒
体に対向している媒体対向面（またはエアベアリング
面：ＡＢＳ）Ｓであり、本発明における「外部磁場に対
向する面」の一具体例に対応している。図１では、磁気
記録媒体の移動方向は矢印Ｚで表され、磁気記録媒体の
トラック幅の方向は矢印Ｘで表されている。また、磁気
記録媒体と複合ヘッド１００が対向する方向は矢印Ｙで
表されている。

【００３４】複合ヘッド１００は、例えばＡｌ₂Ｏ₃・
ＴｉＣ（アルティック）よりなる基体１を有している。
この基体１の上には、例えばＡｌ₂Ｏ₃（アルミナ）よ
りなる膜厚２〜１０μｍの絶縁層２と、ＮｉＦｅ（パー
マロイ）などの磁性材料よりなる膜厚１〜３μｍの下部
シールド層３が積層されている。下部シールド層３の上
には、Ａｌ₂Ｏ₃またはＡｌＮ（チッ化アルミニウム）
よりなる膜厚１０〜１００ｎｍの下部シールドギャップ
層４と上部シールドギャップ層８が形成されている。

【００３５】本実施の形態では、下部シールドギャップ
層４と上部シールドギャップ層８の間には、スピンバル
ブ膜である積層体５を含むＭＲ素子５０（図２）が埋設
されている。上部シールドギャップ層８上には、Ｎｉ−
Ｆｅ（パーマロイ）などの磁性材料からなり、再生ヘッ
ド部１０２と記録ヘッド部１０１の双方に用いられる膜
厚１〜４μｍの上部シールド層兼下部磁極（以下、上部
シールド層と記す。）９が形成されている。

【００３６】上部シールド層９上には、例えばＡｌ₂Ｏ
₃などの絶縁膜よりなる膜厚０．１〜０．５μｍの記録
ギャップ層１０が形成されている。この記録ギャップ層
１０の上に、膜厚１．０〜５．０μｍのフォトレジスト
層１１を介して、記録ヘッド用の第１層目の薄膜コイル
１２（膜厚２〜３μｍ）と、これを覆うフォトレジスト
層１３が形成されている。フォトレジスト層１３の上に
は、第２層目の薄膜コイル１４（膜厚２〜３μｍ）とこ
れを覆うフォトレジスト層１５が形成されている。な
お、本実施の形態では薄膜コイルが２層の例を示した
が、薄膜コイルの総数は１層あるいは３層以上であって
も良い。

【００３７】フォトレジスト層１１，１３，１５を覆う
ように、記録ヘッド部用の磁性材料である、例えば高飽
和磁束密度材のＮｉＦｅ（パーマロイ）またはＦｅＮよ
りなる膜厚約３μｍの上部磁極１６が形成されている。
なお、図１では図示しないが、上部磁極１６は、例えば
Ａｌ₂Ｏ₃よりなる膜厚２０〜３０μｍのオーバーコー
ト層（図１２（Ａ）のオーバーコート層１７）によって
覆われている。

【００３８】下部シールド層３、下部シールドギャップ
層４、ＭＲ素子５０、上部シールドギャップ層８および
上部シールド層９は、磁気記録媒体の情報（つまり磁気
記録媒体からの信号磁場）を検出する再生ヘッド部１０
２を構成している。再生ヘッド部１０２は、磁気記録媒
体からの信号磁場によって積層体５に発生する電気抵抗
の変化を検出するようになっている。この「磁気記録媒
体からの信号磁場」が、本発明における「外部磁場」の
一具体例に対応する。

【００３９】また、上部磁気シールド部（兼下部磁極）
９、記録ギャップ層１０、コイル１２，１４および上部
磁極１６は、磁気記録媒体に情報を書き込む記録ヘッド
部１０１を構成している。記録ヘッド部１０１は、コイ
ル１２，１４に流れる電流によって上下の磁極１６，９
に磁束を生じ、磁極１６、９間の記録ギャップ層１０近
傍に生ずる磁束によって磁気記録媒体の磁性層を磁化す
るようになっている。

【００４０】なお、下部シールド層３は、本発明におけ
る「第１のシールド層」の一具体例に対応する。上部シ
ールド層９は、本発明における「第２のシールド層」の
一具体例に対応する。これら上部シールド層９および下
部シールド層３は、本発明における「２つの磁気シール
ド層」の一具体例にも対応する。シールドギャップ層
４、８は、本発明における「第１のシールドギャップ
層」および「第２のシールドギャップ層」の一具体例に
それぞれ対応する。下部磁極（上部シールド層）９およ
び上部磁極１６が本発明における「２つの磁性層」の一
具体例に対応し、下部磁極９、上部磁極１６、薄膜コイ
ル１２，１４および記録ギャップ層１０を含む部分が本
発明における「誘導型磁気変換素子」の一具体例に対応
する。

【００４１】図２は、積層体５を含むＭＲ素子５０を表
す図であり、複合ヘッド１００の媒体対向面Ｓと平行な
断面（図１におけるＩＩ−ＩＩ断面）を表している。本
実施の形態のＭＲ素子５０は、下部シールドギャップ層
４の上に形成された、高抵抗の非磁性金属（Ｚｎ，Ｂ
ｉ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｐｄなど）からなる放熱層６と、この
放熱層６の上に形成された積層体５を含んでいる。積層
体５は、放熱層６の上に、例えばＰｔＭｎ（白金−マン
ガン）からなる反強磁性層５１、例えばＣｏ（コバル
ト）からなる磁性層であるピンド層５２、例えばＣｕ
（銅）からなる非磁性金属層５３、例えばＮｉＦｅ（パ
ーマロイ）からなるフリー層５４を順に積層したもので
ある。また、フリー層５４の上には、例えばＴａからな
る保護層５８が形成されている。

【００４２】ピンド層５２と反強磁性層５１とを積層し
た状態で例えば摂氏２５０度で熱処理すると、ピンド層
５２と反強磁性層５１の界面での交換結合により、ピン
ド層５２の磁化の方向が固定される。なお、本実施の形
態では、ピンド層５２の磁化の方向は図２におけるＹ方
向へ固定されるものとする。なお、図２において、図示
しない磁気記録媒体のトラック幅に対応する積層体５の
幅（ＭＲ素子５０の読み出し幅）を再生トラック幅Ｔｗ
とする。

【００４３】積層体５の図２における再生トラック幅方
向両側には、フリー層５４の磁化方向を揃えてノイズ
（いわゆるバルクハウゼンノイズ）の発生を抑えるため
のバイアス印加膜が設けられている。本実施の形態で
は、バイアス印加膜は、バイアス用強磁性層５５ａ，５
５ｂと、このバイアス用強磁性層５５ａ，５５ｂに積層
されたバイアス用反強磁性層５６ａ，５６ｂの２層で構
成されている。バイアス用強磁性層５５ａ，５５ｂとバ
イアス用反強磁性層５６ａ，５６ｂのそれぞれの界面で
の交換結合によりフリー層５４に対するバイアス磁場が
発生するようになっている。なお、本実施の形態では、
フリー層５４には図２におけるＸ方向のバイアス磁場が
与えられるものとする。

【００４４】ここで、ＭＲ素子５０が本発明における
「磁気変換素子」の一具体例に対応する。また、積層体
５が本発明における「感磁層」の一具体例に対応し、放
熱層６が本発明における「放熱層」の一具体例に対応す
る。さらに、反強磁性層５１が本発明における「反強磁
性層」の一具体例に対応し、ピンド層５２が本発明にお
ける「強磁性層」の一具体例に対応する。また、非磁性
金属層５３が本発明における「磁気分離層」の一具体例
に対応し、フリー層５４が本発明における「軟磁性層」
の一具体例に対応する。

【００４５】図３は、積層体５の図２におけるＩＩＩ−
ＩＩＩ断面図であり、媒体対向面Ｓに垂直な断面を表し
ている。積層体５の媒体対向面Ｓにおいて、反強磁性層
５１、ピンド層５２、非磁性金属層５３およびフリー層
５４のそれぞれの一端（図３における左端）は、媒体対
向面Ｓと一致している。また、積層体５の媒体対向面Ｓ
と反対側の端面（図３における右端面）は、媒体対向面
Ｓと平行な端面となっている。なお、フリー層５４の媒
体対向面Ｓからその反対面までの距離が、ＭＲハイトに
対応している。

【００４６】図４は、積層体５と放熱層６の平面形状と
相対位置関係を表すものであり、ＭＲ素子５０を図２に
おける矢印ＩＶ方向から見た図である。図４に示したよ
うに、放熱層６の層表面の面積は、積層体５の層表面の
面積よりも大きい。具体的には、放熱層６の媒体対向面
Ｓから反対面までの距離Ｌ１は、積層体５の媒体対向面
Ｓから反対面までの距離Ｌ２よりも長い。また、放熱層
６の再生トラック幅Ｔｗ方向の長さＷは、再生トラック
幅Ｔｗよりも長い。なお、放熱層６の膜厚は例えば１ｎ
ｍ以上１００ｎｍ以下である。

【００４７】ここでは、放熱層６の媒体対向面Ｓから反
対面までの距離Ｌ１は０．８μｍであり、積層体５の媒
体対向面Ｓから反対面までの距離Ｌ２は０．３μｍであ
る。また、放熱層６の再生トラック幅Ｔｗ方向の長さＷ
は１．０μｍであり、再生トラック幅Ｔｗは０．５μｍ
である。

【００４８】複合ヘッド１００の製造方法次に、図５ないし図１９を参照して、この複合ヘッド１
００の製造方法について説明する。なお、図５ないし図
１１および図１２（Ａ）は媒体対向面に垂直な断面を表
している。また、図１２（Ｂ）および図１３ないし図１
８は複合ヘッド１００のＭＲ素子５０を含む部分を媒体
対向面に平行な断面を拡大して表している。また、図１
９は、複合ヘッド１００の平面構成を示している。

【００４９】本実施の形態に係る製造方法では、まず、
図５に示したように、例えばＡｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ（アル
ティック）よりなる基体１上に、例えばＡｌ₂Ｏ₃（ア
ルミナ）よりなる絶縁層２を、約２〜１０μｍの膜厚で
堆積する。

【００５０】次に、絶縁層２上に、磁性材料よりなる再
生ヘッド用の下部シールド層３を、例えばめっき法によ
って１〜３μｍの膜厚に形成する。次に、下部シールド
層３の上に、例えばＡｌ₂Ｏ₃またはＡｌＮを１０〜１
００ｎｍの膜厚にスパッタ堆積し、絶縁層としての下部
シールドギャップ層４を形成する。

【００５１】次に、図１３に拡大して示したように、下
部シールドギャップ層４上に、Ｚｒ，Ｂｉ, Ｔａ，Ｐ
ｔ，Ｐｄのいずれかを含む高抵抗非磁性金属を１〜１０
０ｎｍの膜厚にスパッタ堆積し、放熱層６を形成するた
めの放熱層形成膜６’を形成する。

【００５２】次に、図６および図１４に示したように、
放熱層形成膜６’上の所定の位置にフォトレジストパタ
ーン６ａを形成し、このフォトレジストパターン６ａを
マスクとして放熱層形成膜６’をエッチングし、放熱層
６のパターンを形成する。

【００５３】次に、図７に示したように、放熱層６の上
に、積層体５を形成するための積層膜５′を数十ｎｍの
膜厚に形成する。具体的には、図１５に拡大して示した
ように、放熱層６の上に、反強磁性層５１、ピンド層５
２、非磁性金属層５３、フリー層５４および保護層５８
をこの順にスパッタ法で積層形成し、積層膜５′とす
る。

【００５４】ここで、反強磁性層５１は、例えばＰｔＭ
ｎ（白金−マンガン）、ＮｉＭｎ（ニッケル−マンガ
ン）等の材料を用いて２０ｎｍ程度の膜厚に形成する。
ピンド層５２は、例えばＣｏ（コバルト）等の材料を用
いて２ｎｍ程度の膜厚に形成する。非磁性金属層５３
は、例えばＣｕ（銅）等の材料を用いて２．５ｎｍの膜
厚に形成する。フリー層５４は、例えばＮｉＦｅ（パー
マロイ）等の材料を用いて８ｎｍの膜厚に形成する。な
お、図１０において、反強磁性層５１、ピンド層５２、
非磁性金属層５３、フリー層５４および保護層５８の各
膜厚は、他の層の膜厚に比べて誇張して描かれている。

【００５５】保護層５８は、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｂ、Ｚｒ、
Ｈｆ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、ＲｕＲｈＭｎ、
ＰｔＭｎ、ＰｔＭｎＲｈおよびＴｉＷから選ばれた１つ
の材料による単層膜、またはＴａ／ＰｔＭｎ、Ｔａ／Ｃ
ｕ、Ｔａ／Ａｌ、Ｔａ／Ｒｕ、ＴｉＷ／Ｃｕ、ＴｉＷ／
ＲｈおよびＴｉＷ／Ｒｕから選ばれた１つの２層膜を用
いる（なお、元素間の「／」なる表示は両元素が積層さ
れていることを表している）。

【００５６】次に、図８および図１６に示したように、
積層膜５′の上の積層体５を形成すべき位置に選択的に
フォトレジストパターン６ｂを形成する。このとき、フ
ォトレジストパターン６ｂは、後述するリフトオフを容
易に行うことができるように、例えば断面形状をＴ型と
する。

【００５７】このフォトレジストパターン６ｂをマスク
として、積層膜５′を、例えばＡｒ（アルゴン）等を用
いたイオンミリング法によって垂直にエッチングして、
反強磁性層５１、ピンド層５２、非磁性金属層５３およ
びフリー層５４からなる積層体５のパターンを形成す
る。

【００５８】次に、図１７に示したように、積層体５の
両側に、フリー層５４にバイアス磁場を与えるためのバ
イアス用強磁性層５５ａ，５５ｂとバイアス用反強磁性
層５６ａ，５６ｂを積層する。さらに、バイアス用反強
磁性層５６ａ，５６ｂの上に、リード層７ａ，７ｂを１
００〜２００ｎｍ程度の膜厚に形成する。なお、このリ
ード層７は、例えば、Ｔａ（タンタル）とＡｕ（金）の
積層膜、Ｔｉ・Ｗ（チタン・タングステン合金）とＴａ
の積層膜として形成される。

【００５９】なお、バイアス用反強磁性層５６ａ，５６
ｂ、および積層体５の反強磁性層５１の材料としては、
Ｐｔ４７〜５２ａｔ％、Ｍｎ４８〜５３ａｔ％なる組成
（最も好ましくはＰｔ４８ａｔ％、Ｍｎ５２ａｔ％）の
ＰｔＭｎ、Ｐｔ３３〜５２ａｔ％、Ｍｎ４５〜５７ａｔ
％、Ｒｈ０〜１７ａｔ％なる組成（最も好ましくはＰｔ
４０ａｔ％、Ｍｎ５１ａｔ％、Ｒｈ９％）のＰｔＭｎＲ
ｈ、Ｒｕ０〜２０ａｔ％、Ｒｈ０〜２０ａｔ％、Ｍｎ７
５〜８５ａｔ％なる組成（最も好ましくはＲｕ３ａｔ
％、Ｒｈ１５ａｔ％、Ｍｎ８２ａｔ％）のＲｕＲｈＭｎ
の中から選択することができる。

【００６０】次に、リフトオフ処理によって、フォトレ
ジストパターン６ｂとその上に積層されている堆積物Ｄ
（バイアス用強磁性層、バイアス用反強磁性層およびリ
ード導体層の各材料）を除去する。

【００６１】次に、図９および図１８に示したように、
下部シールドギャップ層４および積層体５を覆うように
して、ＡｌＮ等の絶縁膜からなる上部シールドギャップ
層８を、１０〜１００ｎｍ程度の膜厚に形成し、積層体
５をシールドギャップ層４，８内に埋設する。

【００６２】次に、上部シールドギャップ層８上に、磁
性材料からなり、再生ヘッドと記録ヘッドの双方に用い
られる上部シールド層兼下部磁極（以下、上部シールド
層と記す。）９を、約１〜４μｍの膜厚に形成する。

【００６３】次に、図１０に示したように、上部シール
ド層９上に、絶縁膜、例えばＡｌ2Ｏ3膜よりなる記録ギ
ャップ層１０を、０．１〜０．５μｍの膜厚に形成し、
この記録ギャップ層１０上に、スロートハイトを決定す
るフォトレジスト層１１を、約１．０〜２．０μｍの膜
厚で、所定のパターンに形成する。次に、フォトレジス
ト層１１上に、誘導型の記録ヘッド用の第１層目の薄膜
コイル１２を、２〜３μｍの膜厚に形成する。次に、フ
ォトレジスト層１１および薄膜コイル１２を覆うように
して、フォトレジスト層１３を、所定のパターンに形成
する。次に、フォトレジスト層１３上に、第２層目の薄
膜コイル１４を、２〜３μｍの膜厚に形成する。次に、
フォトレジスト層１３およびコイル１４を覆うようにし
て、フォトレジスト層１５を、所定のパターンに形成す
る。

【００６４】次に、図１１に示したように、コイル１
２，１４よりも後方（図１１における右側）の位置にお
いて、磁路形成のために、記録ギャップ層１０を部分的
にエッチングして開口部１０ａを形成する。次に、記録
ギャップ層１０、開口部１０ａ、フォトレジスト層１
１，１３，１５を覆うようにして、記録ヘッド用の磁性
材料である、例えば高飽和磁束密度材のＮｉＦｅ（パー
マロイ）またはＦｅＮよりなる上部磁極１６を、約３μ
ｍの膜厚にパターン形成する。この上部磁極１６は、コ
イル１２，１４の後方の開口部１０ａにおいて上部シー
ルド層（下部磁極）９と接触し、磁気的に連結してい
る。

【００６５】次に、図１２（Ａ）に示したように、上部
磁極１６をマスクとして、イオンミリングによって、記
録ギャップ層１０と上部シールド層（下部磁極）９をエ
ッチングする。次に、上部磁極１６上に、例えばＡｌ₂
Ｏ₃よりなるオーバーコート層１７を、２０〜３０μｍ
の膜厚に形成する。

【００６６】次に、ピンド層５２の磁場の方向を固定
（ピンニング）するために反強磁性層５１とピンド層５
２の界面での交換結合を起こさせる処理と、バイアス磁
場を発生するために、バイアス用反強磁性層５６ａ，５
６ｂとバイアス用強磁性層５５ａ，５５ｂの各界面での
交換結合を起こさせる処理を行う。

【００６７】反強磁性層５１とピンド層５２の界面での
交換結合が生じうる温度( ブロッキング温度) と、バイ
アス用反強磁性層５６ａ，５６ｂとバイアス用強磁性層
５５ａ，５５ｂの界面での交換結合が生じうる温度は、
互いに異なっていることが望ましい。前者が後者より高
温の場合、磁界発生装置付きのチャンバ等を利用して、
複合ヘッド１００を前者（反強磁性層５１とピンド層５
２のブロッキング温度）より高い温度に加熱する。そし
て、複合ヘッド１００を徐々に冷却し、反強磁性層５１
とピンド層５２のブロッキング温度に達したところで、
ピンド層５２に所定の磁化方向（図２または図３におけ
るＹ方向）の磁場を与える。これにより、ピンド層５２
の磁化方向が固定される。

【００６８】そして、複合ヘッド１００の温度がバイア
ス用反強磁性層５６ａ，５６ｂとバイアス用強磁性層５
５ａ，５５ｂのブロッキング温度まで下がったところ
で、バイアス用強磁性層５５ａ，５５ｂに所定の磁化方
向（図２または図３におけるＸ方向）の磁場を与える。
これによりバイアス用強磁性層５５ａ，５５ｂの磁化方
向が固定される。磁化方向が固定されたバイアス用強磁
性層５５ａ，５５ｂによって、両バイアス用強磁性層５
５ａ，５５ｂに挟まれた積層体５にバイアス磁界が印加
される。なお、反強磁性層５１とピンド層５２のブロッ
キング温度が、バイアス用反強磁性層５６ａ，５６ｂと
バイアス用強磁性層５５ａ，５５ｂのブロッキング温度
よりも低い場合には、上述の作業順序が逆になる。

【００６９】最後に、スライダの機械加工を行って、記
録ヘッドおよび再生ヘッドの媒体対向面Ｓを形成して、
複合ヘッド１００が完成する。図１２（Ｂ）に示したよ
うに、上部磁極１６、記録ギャップ層１０および上部シ
ールド層（下部磁極）９の一部の各側壁が垂直に自己整
合的に形成された構造は、トリム（Trim）構造と呼ばれ
る。このトリム構造によれば、狭トラックの書き込み時
に発生する磁束の広がりによる実効トラック幅の増加を
防止することができる。

【００７０】図１９は、上述のようにして製造された複
合ヘッドの平面図である。なお、図１９では、オーバー
コート層１７を省略している。なお、図５ないし図１１
および図１２（Ａ）は、図１９におけるＡ−Ａ′線断面
を表している。また、図１２（Ｂ）および図１３ないし
図１８は、図１９におけるＢ−Ｂ′線断面を表してい
る。

【００７１】複合ヘッドの動作次に、このように構成された複合ヘッド１００の動作
（再生動作）について説明する。

【００７２】図２および図３において、積層体５のピン
ド層５２と反強磁性層５１の界面での交換結合による交
換異方性磁場により、ピンド層５２の磁化の方向は図中
Ｙ方向へ固定される。また、フリー層５４の磁化方向
は、積層体５の両側に配置されたバイアス用強磁性層５
５ａ，５５ｂの発するバイアス磁界により、トラック幅
方向（図中Ｘ方向）に揃えられている。

【００７３】ピンド層５２、非磁性金属層５３およびフ
リー層５４には、リード層７ａ，７ｂを通じて、直流定
電流である検出電流（センス電流）が図中Ｘ方向に流さ
れる。磁気記録媒体からの信号磁場を受けると、フリー
層５４の磁化方向が変化する。フリー層５４の磁化方向
とピンド層５２の（固定されている）磁化方向との相対
角度に応じて、電気抵抗が変化し、この電気抵抗の変化
が電圧変化として検出される。

【００７４】このとき、検出電流が積層体５中を流れる
ことによりジュール熱が発生する。このジュール熱は、
主に電流がピンド層５２、非磁性金属層５３およびフリ
ー層５４を流れることにより発生するものである。この
ジュール熱は、熱伝達により、積層体５と放熱層６の境
界面を通って放熱層６に移動し、さらに放熱層６と下部
シールドギャップ層４の境界面を通って下部シールドギ
ャップ４（およびその下の下部シールド層３）に移動す
る。

【００７５】本実施の形態では、積層体５に、比較的熱
伝導率の大きな材料からなる放熱層６が隣接しているた
め、積層体５中の熱が放熱層６に移動しやすい。さら
に、放熱層６の層表面の面積が、積層体５の層表面の面
積より広いため、より広い境界面（積層体５と放熱層６
の境界面、および放熱層６と下部シールドギャップ層４
の境界面）で熱の移動が行われる。従って、ＭＲ素子５
０の放熱能力が向上する。

【００７６】信号磁場の検出は、フリー層５４における
磁化方向の変動に基づいて行われるので、磁気記録媒体
の高密度化に対応するためには、磁気記録媒体のトラッ
ク幅に合わせてＭＲ素子５０の再生トラック幅ＴｗとＭ
Ｒハイトを小さくすれば良い。本実施の形態では、フリ
ー層５４を小さくしても放熱層６によって放熱面積（熱
が移動する境界面の面積）を確保することができる。つ
まり、高密度記録に対応しつつ、ＭＲ素子の放熱能力を
向上させることができる。

【００７７】放熱層の効果図２０は、本実施の形態のＭＲ素子５０に４〜８ｍＡの
電流を流し、その時のＭＲ素子５０の温度上昇を測定し
た結果を表すものである。なお、放熱層６の膜厚は１０
ｎｍであり、放熱層６の再生トラック幅方向の長さは
１．０μｍである。また、放熱層６の媒体対向面Ｓから
反対面までの距離は０．８μｍであり、積層体５の媒体
対向面Ｓから反対面までの距離のよりも０．５μｍ長
い。なお、図２０には、比較のため、放熱層６を設けな
かった場合のＭＲ素子の実験データも示されている。

【００７８】図２０に示したように、積層体５と下部シ
ールドギャップ層４との間に放熱層６を設けたことによ
って、温度上昇を約４０％低くすることができた。

【００７９】放熱層の最適膜厚図２１は、放熱層６の膜厚と、ＭＲ素子の温度上昇との
関係を示す特性図である。この図２１において、温度上
昇は、積層体５の膜厚が０．５ｎｍの場合の温度上昇
（℃）に対する相対的な値として表されている。なお、
図２１では、ＭＲ素子５０に６ｍＡの直流定電流を流し
ている。

【００８０】また、図２１には、複合ヘッド１００を磁
気記録媒体と対向させた状態で、磁気記録媒体からの磁
界（ＳとＮ）を切り替えた際の、ＭＲ素子５０の読み出
し出力（電圧出力）のプラスとマイナスのアシンメトリ
ー（非対称性）が示されている。具体的には、図２２に
示されているように、ＭＲ素子５０の出力波形のプラス
のピーク値Ｖ１、マイナスのピーク値Ｖ２（Ｖ１，Ｖ２
いずれも絶対値）に対して、アシンメトリーＡｓｙｍ
は、Ａｓｙｍ＝（Ｖ１−Ｖ２）／Ｖ１×１００と定義されている。一般に、ＭＲ素子では、アシンメト
リーを±１０％の範囲内に抑えることが求められてい
る。

【００８１】図２１に示されているように、放熱層６の
膜厚が１ｎｍ未満の場合、ＭＲ素子５０の放熱効果はあ
まり見られない。一方、放熱層６の膜厚が１００ｎｍよ
り大きいと、アシンメトリーが１０％を超えてしまう
（これは、放熱層６に分流した検出電流によって生じる
磁界の影響と考えられる）。従って、放熱層６の膜厚
は、１ｎｍから１００ｎｍであることが望ましい。

【００８２】このように本実施の形態によれば、ＭＲ素
子５０の積層体５に放熱層６が隣接して形成されている
ため、磁気記録媒体のトラック幅に合わせてＭＲ素子５
０のＭＲハイト等を小さくすると同時に、放熱層６の面
積を放熱に必要な分だけ確保することが可能になる。す
なわち、磁気記録媒体の高密度化に対応すると同時に、
放熱能力を高めることができる。

【００８３】なお、ＭＲ素子５０のジュール熱は、積層
体５のトラック幅方向中央部で特に多く発生する。本実
施の形態では、放熱層６の媒体対向面Ｓから反対面まで
の距離を長くしているので、放熱層６の再生トラック幅
方向の長さを長くした場合に比べて、積層体５の中央部
で発生した熱を効率的に放熱することができる。

【００８４】さらに、放熱層６が、積層体５よりも高抵
抗の非磁性金属膜で形成されているので、検出電流の放
熱層６への分流が比較的少ない。

【００８５】［第２の実施の形態］次に、本発明の第２
の実施の形態に係るＭＲ素子について説明する。第２の
実施の形態は、放熱層が積層体の上に設けられている点
で第１の実施の形態と異なり、その他の構成は第１の実
施の形態と同様である。以下、第１の実施の形態と異な
る点についてのみ説明し、その他の説明は省略する。

【００８６】図２３は、第２の実施の形態のＭＲ素子に
おける積層体５と放熱層６１の断面構造を表すものであ
り、媒体対向面Ｓと垂直な断面（つまり、第１の実施の
形態に係る図３に相当する断面）を表している。放熱層
６１は、積層体５の上に形成されている。放熱層６１
は、第１の実施の形態の放熱層６と同様、高抵抗の非磁
性金属（Ｚｎ，Ｂｉ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｐｄなど）で構成さ
れている。放熱層６１の層表面の面積は、積層体５と同
じである。

【００８７】図２４は、第２の実施の形態のＭＲ素子の
製造方法における一工程を表すものである。図２４に示
されているように、第１の実施の形態と同様、基体１の
上に、絶縁層２、下部シールド層３および下部シールド
ギャップ層４を積層する。さらに、下部シールドギャッ
プ層４の上に、積層体５を形成するための積層膜５’を
形成する。積層膜５’の構成は第１の実施の形態と同様
である。

【００８８】次に、積層膜５’の上に、高抵抗の非磁性
金属（Ｚｎ，Ｂｉ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｐｄ）からなる放熱層
形成膜６１’をスパッタリングにより１ｎｍ〜１００ｎ
ｍの膜厚に形成する。そして、放熱層形成膜６１’上の
所定の箇所にフォトレジストパターン６ｂを形成し、こ
のフォトレジストパターン６ｂをマスクとしてエッチン
グを行って、図２３のような放熱層６１を形成する。こ
のようにして、積層体５の上に放熱層６１が形成された
図２３に示す構造を形成することができる。これ以降の
工程は、上記第１の実施の形態と同様である。つまり、
上記第１の実施の形態における図５〜図１２に示したの
と同様の工程により複合ヘッドが完成する。

【００８９】本実施の形態によれば、ＭＲ素子の積層体
５で発生した熱が、放熱層６１を通って上部シールドギ
ャップ層８および上部シールド層９に移動するので、放
熱能力を高めることができるという第１の実施の形態と
同様の効果が得られる

【００９０】［第３の実施の形態］次に、本発明の第３
の実施の形態に係るＭＲ素子について説明する。第３の
実施の形態は、積層体を２つの放熱層で挟み込むように
構成している点で第１の実施の形態と異なり、その他の
構成は第１の実施の形態と同様である。以下、第１の実
施の形態と異なる点についてのみ説明し、その他の説明
は省略する。

【００９１】図２５は、第３の実施の形態のＭＲ素子に
おける積層体と放熱層の断面構造を表すものであり、媒
体対向面Ｓと垂直な断面（つまり、第１の実施の形態に
係る図３に相当する断面）を表している。本実施の形態
において、積層体５の下には第１の放熱層６２が形成さ
れ、積層体５の上には第２の放熱層６３が形成されてい
る。なお、第１および第２の放熱層６２，６３は、第１
の実施の形態の放熱層６と同様、高抵抗の非磁性金属
（Ｚｎ，Ｂｉ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｐｄなど）で１〜１００ｎ
ｍの膜厚に構成されている。第１の放熱層６２の層表面
の面積は、第１の実施形態の放熱層６（図４）と同じで
あり、積層体５の層表面の面積よりも大きい。一方、第
２の放熱層６３の層表面の面積は、積層体５と同じであ
る。

【００９２】図２６は、第３の実施の形態のＭＲ素子の
製造方法における一工程を表すものである。図２６に示
されているように、第１の実施の形態と同様、基体１の
上に、絶縁層２、下部シールド層３および下部シールド
ギャップ層４を積層する。さらに、第１の実施の形態と
同様の方法で、下部シールドギャップ層４の上に、高抵
抗の非磁性金属（Ｚｎ，Ｂｉ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｐｄ）から
なる第１の放熱層６２のパターンを形成する。

【００９３】次に、第１の放熱層６２と下部シールドギ
ャップ層４を覆うように、積層体５を形成するための積
層膜５’を形成する。積層膜５’の構成は第１の実施の
形態と同様である。さらに、積層膜５’の上に、第２の
放熱層６３を形成するための、高抵抗の非磁性金属（Ｚ
ｎ，Ｂｉ，Ｔａ，Ｐｔ，Ｐｄ）からなる放熱層形成膜６
３’を、スパッタリングにより１ｎｍ〜１００ｎｍの膜
厚に積層する。そして、放熱層形成膜６３’の放熱層６
３を形成する箇所にフォトレジストパターン６ｂを形成
し、このフォトレジストパターンをマスクとしてエッチ
ングを行うことにより、図２５に示す第２の放熱層６３
を形成する。このようにして、積層体５が２つの放熱層
６２，６３に挟まれた図２５のに示す構造を形成するこ
とができる。これ以降の工程は、上記第１の実施の形態
と同様である。つまり、上記第１の実施の形態における
図５〜図１２に示したのと同様の工程により複合ヘッド
が完成する。

【００９４】本実施の形態によれば、ＭＲ素子の積層体
５で発生した熱が、上下の放熱層６２，６３を通って上
部シールドギャップ層８、上部シールド層９、下部シー
ルドギャップ層４および下部シールド層３に移動する。
従って、第１の実施の形態に比べ、さらに放熱能力が向
上するという効果が得られる。

【００９５】［第４の実施の形態］次に、本発明の第４
の実施の形態に係るＭＲ素子について説明する。本実施
の形態のＭＲ素子は、反強磁性層と放熱層の間に絶縁層
を有している点で第１の実施の形態と異なり、その他の
構成は第１の実施の形態と同様である。以下、第１の実
施の形態と異なる点についてのみ説明し、その他の説明
は省略する。

【００９６】図２７は、第４の実施の形態のＭＲ素子に
おける積層体と放熱層の断面構造を表すものであり、媒
体対向面Ｓと垂直な断面（つまり、第１の実施の形態に
係る図３に相当する断面）を表している。本実施の形態
において、放熱層６の積層体５側の面には、検出電流の
放熱層６への分流を防ぐための絶縁層６５が形成されて
いる。この絶縁層６５は、上記の高抵抗非磁性金属で形
成された放熱層６の表面をプラズマ酸化することにより
形成される酸化物層である。絶縁層６５の膜厚は２〜３
０ｎｍであることが望ましい。これは、絶縁層６５の膜
厚が２ｎｍ未満の場合には検出電流の放熱層６への分流
を防ぐことが難しく、絶縁層６５の膜厚が３０ｎｍより
大き場合には絶縁層６５が反強磁性層５１から放熱層６
への間の熱移動を妨げてしまうためである。なお、この
絶縁層６５は、Ａｌ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂などの酸化膜であ
っても良い。

【００９７】図２８ないし図３０は、第４の実施の形態
のＭＲ素子の製造方法を表すものである。まず、図２８
に示されているように、第１の実施の形態と同様、基体
１の上に、絶縁層２、下部シールド層３および下部シー
ルドギャップ層４を積層する。下部シールドギャップ層
４の上には、高抵抗の非磁性金属（Ｚｎ，Ｂｉ，Ｔａ，
Ｐｔ，Ｐｄ）からなる放熱層形成膜６’を形成する。次
に、放熱層形成膜６’の表面をプラズマ酸化することに
より、２〜３０ｎｍの膜厚の絶縁層６５を形成する。

【００９８】次に、図２９に示されているように、放熱
層形成膜６’の所定の箇所にフォトレジストパターン６
ｃを形成する。絶縁層６５と放熱層形成膜６’をエッチ
ングすると、上面に絶縁層６５を有する放熱層６が形成
される。次に、図３０に示されているように、絶縁層６
５と下部シールドギャップ層４を覆うように、積層体５
を形成するための積層膜５’を形成する。積層膜５’の
構成は第１の実施の形態と同様である。これ以降の工程
は、上記第１の実施の形態と同様である。つまり、上記
第１の実施の形態における図５〜図１２に示したのと同
様の工程により複合ヘッドが完成する。

【００９９】本実施の形態によれば、ＭＲ素子で発生し
た熱が、表面積の大きい放熱層６を通って下部シールド
ギャップ層４および下部ギャップ層３に放熱されるた
め、ＭＲ素子を小型化しても必要な放熱能力を確保する
ことができるという第１の実施の形態と同様の効果が得
られる。さらに、積層体５と放熱層６との間に絶縁層６
５が介在しているので、検出電流の放熱層６への分流を
防止することができ、無駄な消費電力を減らすことがで
きるという効果が得られる。

【０１００】［第５の実施の形態］次に、本発明の第５
の実施の形態について説明する。本実施の形態のＭＲ素
子の積層体は、媒体対向面の反対面が媒体対向面に対し
て傾斜している点で第１の実施の形態と異なり、その他
の構成は第１の実施の形態と同様である。以下、第１の
実施の形態と異なる点についてのみ説明し、その他の説
明は省略する。

【０１０１】図３１は、第５の実施の形態のＭＲ素子の
積層体１０５の断面構造を表すものであり、媒体対向面
Ｓと垂直な断面（つまり、第１の実施の形態に係る図３
に相当する断面）を表している。下部シールドギャップ
層４上には、高抵抗の非磁性金属（Ｚｎ，Ｂｉ，Ｔａ，
Ｐｔ，Ｐｄ）からなる放熱層１６０が形成されており、
放熱層１６０の上には、例えばＰｔＭｎ（白金−マンガ
ン）からなる反強磁性層１５１、例えばＣｏ（コバル
ト）からなる磁性層であるピンド層１５２、例えばＣｕ
（銅）からなる非磁性金属層１５３、例えばＮｉＦｅ
（パーマロイ）からなるフリー層１５４、例えばＴａか
らなる保護層１５８が順に積層されている。

【０１０２】積層体１０５の媒体対向面Ｓと反対側の端
面（図中右側の端面）はテーパ面１０５Ａとなってい
る。テーパ面１０５Ａは、媒体対向面Ｓから反対面まで
の距離が、フリー層１５４、非磁性金属層１５３、ピン
ド層１５２、反強磁性層１５１および放熱層１６０の順
に長くなるように形成されている。

【０１０３】図３２および図３３はＭＲ素子の製造方法
を表すものである。図３２に示したように、第１の実施
形態と同様の工程により、基体１上に、絶縁層２、下部
シールド層３および下部シールドギャップ層４を積層す
る。次に、下部シールドギャップ層４上に、Ｚｒ，Ｂ
ｉ, Ｔａ，Ｐｔ，Ｐｄの元素のいずれかを含む高抵抗非
磁性金属を１〜１００ｎｍの膜厚にスパッタ堆積し、放
熱層１６０を形成するための放熱層形成膜６’を形成す
る。次に、放熱層形成膜６’上に、積層体１０５を形成
するための積層膜１０５’を形成する。積層膜１０５’
は、例えばＰｔＭｎ（白金−マンガン）からなる反強磁
性層１５１、例えばＣｏ（コバルト）からなる磁性層で
あるピンド層１５２、例えばＣｕ（銅）からなる非磁性
金属層１５３、例えばＮｉＦｅ（パーマロイ）からなる
フリー層１５４、例えばＴａからなる保護層１５８を積
層したものである。

【０１０４】次いで、図３３に示したように、積層膜１
０５’の積層体１０５を形成する箇所にフォトレジスト
パターン６ｄを形成し、このフォトレジストパターン６
ｄをマスクとして、積層膜１０５’を、例えばＡｒ（ア
ルゴン）イオン等を用いたイオンミリング法により斜め
方向からエッチングして、媒体対向面Ｓと反対の側にテ
ーパ面１０５Ａを形成する。テーパ面１０５Ａの傾き
は、イオンの入射角度αとフォトレジストパターン６ｄ
の厚さｔによって制御することができる。イオンの入射
角度αは１０〜６０度の範囲で調整し、フォトレジスト
パターン６ｄの厚さｔは０．５〜５０μｍの範囲で調整
する。例えば、イオンの入射角度αを１０度とし、フォ
トレジストパターン６ｄの厚さｔを３μｍとすると、テ
ーパ面１０５Ａのテーパ角度θは１５度になる。

【０１０５】これ以降の工程は、第１の実施の形態と同
様である。つまり、第１の実施の形態における図５ない
し図１２に示したのと同様の工程により複合ヘッドが完
成する。

【０１０６】このように構成されたＭＲ素子は以下のよ
うな効果を奏する。すなわち、磁界の検出は、フリー層
１５４における磁化方向の変動に基づいて行われるの
で、磁気記録媒の高密度化に対応するためには、フリー
層１５４だけを小さくすれば良い。本実施の形態では、
フリー層１５４の面積よりも反強磁性層１５１と放熱層
１６０の面積が大きいので、フリー層１５４を小さくし
ても反強磁性層１５１と放熱層１６０によって放熱面積
を確保することができる。つまり、高密度記録に対応し
つつ、ＭＲ素子の放熱能力を向上させることができる。

【０１０７】なお、本実施の形態のＭＲ素子の積層体１
０５の反強磁性層１５１と放熱層１６０の間に、第４の
実施の形態のような絶縁層６５を設けても良い。

【０１０８】以上、いくつかの実施の形態を挙げて本発
明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定さ
れず、種々の変形が可能である。例えば、上記各実施の
形態における積層体は、ＡＭＲ膜やトンネル接合型磁気
抵抗効果膜（ＴＭＲ膜）であっても良い。また、上記各
実施の形態におけるＭＲ素子は、ＡＭＲ膜を用いた素子
や、ＴＭＲ膜を用いた素子で構成しても良い。

【０１０９】また、バイアス印加膜としては、バイアス
用強磁性層５５ａ，５５ｂとバイアス用反強磁性層５６
ａ，５６ｂの代わりに、硬磁性膜（Hard Magnet）を用
いても良い。また、フリー層５４やピンド層５２は、そ
れぞれ複数層の積層膜であっても良い。また、積層体５
の積層順序を逆にし、下部シールドギャップ層４の上に
フリー層５４、非磁性金属層５３、ピンド層５２、反強
磁性層５１をこの順に積層しても良い。

【０１１０】また、上記各実施の形態では、本発明の磁
気変換素子を複合型薄膜磁気ヘッドに用いる場合につい
て説明したが、再生専用の薄膜磁気ヘッドに用いること
も可能である。

【０１１１】さらに、本発明の磁気変換素子は、上記各
実施の形態で取り上げた薄膜磁気ヘッドのほかに、例え
ば、磁気信号を検知するセンサや、磁気信号を記憶する
メモリ等に適用することも可能である。

【０１１２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項１５のいずれか１に記載の磁気変換素子、請求項１
６ないし請求項１８のいずれか１に記載の薄膜磁気ヘッ
ド、請求項１９ないし請求項２６のいずれか１に記載の
磁気変換素子の製造方法、または請求項２７記載の薄膜
磁気ヘッドの製造方法によれば、磁気変換素子の感磁層
に隣接する放熱層を設けたので、感磁層で発生した熱が
放熱層を介して外部に放熱され、放熱能力が向上すると
いう効果が得られる。

【０１１３】特に、請求項３に記載の磁気変換素子によ
れば、放熱層の膜厚を１ｎｍ以上１００ｎｍ以下とする
ようにしたので、放熱効果を確実に得ることができ、且
つ、読み出し出力のプラスとマイナスのアシンメトリー
（非対称性）を許容範囲内に納めることができる。

【０１１４】また、特に、請求項４に記載の磁気変換素
子によれば、放熱層が積層体よりも高い抵抗を有する物
質で形成されているため、検出電流の放熱層への分流が
抑制され、従って無駄な電力消費が低減される。

【０１１５】また、特に、請求項７に記載の磁気変換素
子によれば、放熱層の表面積を積層体の表面積よりも大
きくしたので、高記録密度化に対応するために積層体を
小型化しても、放熱層の表面積を放熱に必要な分だけ確
保することが可能になる。

【０１１６】また、特に、請求項１１に記載の磁気変換
素子によれば、積層体と放熱層の間に絶縁層を設けるよ
うにしたので、検出電流の放熱層への分流が抑制され、
従って無駄な電力消費が低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッ
ドの媒体対向面と垂直な断面を表す図である。

【図２】図１の薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子の媒体対向面
と平行な断面を表す図である。

【図３】図２のＭＲ素子の媒体対向面に垂直な断面を表
す図である。

【図４】図２のＭＲ素子の平面形状を表す図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法における一工程を説明するための断面図で
ある。

【図６】図５に続く工程を説明するための断面図であ
る。

【図７】図６に続く工程を説明するための断面図であ
る。

【図８】図７に続く工程を説明するための断面図であ
る。

【図９】図８に続く工程を説明するための断面図であ
る。

【図１０】図９に続く工程を説明するための断面図であ
る。

【図１１】図１０に続く工程を説明するための断面図で
ある。

【図１２】図１１に続く工程を説明するための拡大断面
図である。

【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法における一工程を説明するための断面図
であって、媒体対向面に平行な断面の拡大図である。

【図１４】図１３に続く工程を説明するための拡大断面
図である。

【図１５】図１４に続く工程を説明するための拡大断面
図である。

【図１６】図１５に続く工程を説明するための拡大断面
図である。

【図１７】図１６に続く工程を説明するための拡大断面
図である。

【図１８】図１７に続く工程を説明するための拡大断面
図である。

【図１９】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘ
ッドの平面図である。

【図２０】本発明の第１の実施の形態における放熱効果
の実験結果を表す特性図である。

【図２１】本発明の第１の実施の形態における放熱効果
とアシンメトリーの実験結果を表す特性図である。

【図２２】アシンメトリーの概念を表す図である。

【図２３】本発明の第２の実施の形態に係るＭＲ素子の
媒体対向面と垂直な断面を表す図である。

【図２４】図２３のＭＲ素子の製造方法における一工程
を説明するための拡大断面図である。

【図２５】本発明の第３の実施形態に係るＭＲ素子の媒
体対向面と垂直な断面を表す図である。

【図２６】図２５のＭＲ素子の製造方法における一工程
を説明するための拡大断面図である。

【図２７】本発明の第４の実施の形態に係るＭＲ素子の
媒体対向面と平行な断面を表す図である。

【図２８】図２７のＭＲ素子の製造方法における一工程
を説明するための拡大断面図である。

【図２９】図２８に続く工程を説明するための拡大断面
図である。

【図３０】図２９に続く工程を説明するための拡大断面
図である。

【図３１】本発明の第５の実施の形態に係るＭＲ素子の
媒体対向面と垂直な断面を表す図である。

【図３２】図３１のＭＲ素子の製造方法の一工程を説明
するための拡大断面図である。

【図３３】図３２に続く工程を説明するための拡大断面
図である。

【図３４】従来の薄膜磁気ヘッドの断面構成を表す図で
ある。

【図３５】図３４の薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子の媒体対
向面と平行な断面構成を表す図である。

【図３６】図３４の薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子の媒体対
向面と垂直な断面構成を表す図である。

【符号の説明】

１…基体、２…絶縁層、３…下部シールド層、４…下部
シールドギャップ層、５…ＭＲ素子、５′…積層膜、５
０…ＭＲ素子、５１…反強磁性層、５２…ピンド層、５
３…非磁性金属層、５４…フリー層、５５ａ，５５ｂ…
バイアス用強磁性層、５６ａ，５６ｂ…バイアス用反強
磁性層、６…放熱層、６′…放熱層形成膜、６ａ，６
ｂ，６ｃ，６ｄ…フォトレジストパターン、６５…絶縁
層、７ａ，７ｂ…リード層、８…上部シールドギャップ
層、９…上部シールド層兼下部磁極、１０…記録ギャッ
プ層、１１，１３，１５…フォトレジスト層、１６…上
部磁極、１７…オーバーコート層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部磁場を感知する感磁層と、前記感磁
層に隣接して形成された放熱層とを備えたことを特徴と
する磁気変換素子。
【請求項２】前記放熱層は、前記感磁層の少なくとも
一方の層表面に隣接して形成されていることを特徴とす
る請求項１記載の磁気変換素子。
【請求項３】前記放熱層の膜厚は１ｎｍ以上１００ｎ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２
に記載の磁気変換素子。
【請求項４】前記放熱層は、前記感磁層よりも高い電
気抵抗を有する物質で形成されていることを特徴とする
請求項１ないし請求項３のいずれか１に記載の磁気変換
素子。
【請求項５】前記放熱層は、非磁性金属膜により形成
されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４の
いずれか１に記載の磁気変換素子。
【請求項６】前記放熱層は、Ｚｒ，Ｂｉ，Ｔａ，Ｐ
ｔ，Ｐｄのいずれかを含む材料で構成されていることを
特徴とする請求項５記載の磁気変換素子。
【請求項７】前記放熱層の層表面の面積は、前記感磁
層の層表面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項
１ないし請求項６のいずれか１に記載の磁気変換素子。
【請求項８】前記感磁層および前記放熱層は、それぞ
れの一端面が、外部磁場に対向する面を形成するよう構
成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７
のいずれか１に記載の磁気変換素子。
【請求項９】前記放熱層の前記一端面からその反対面
までの距離は、前記感磁層の前記一端面からその反対面
までの距離よりも長いことを特徴とする請求項８記載の
磁気変換素子。
【請求項１０】前記感磁層の前記一端面の反対面は、
この一端面に対して傾斜していることを特徴とする請求
項８または請求項９に記載の磁気変換素子。
【請求項１１】さらに、前記感磁層と前記放熱層の間に設けられた絶縁層を備え
たことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれ
か１に記載の磁気変換素子。
【請求項１２】前記絶縁層の膜厚は、２ｎｍ以上３０
ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１１記載の磁気
変換素子。
【請求項１３】前記感磁層は、外部磁場により電気抵
抗が変化する磁気抵抗効果膜を含むことを特徴とする請
求項１ないし請求項１２に記載の磁気変換素子。
【請求項１４】前記感磁層は、磁気分離層と、この磁気分離層の一方の面に隣接して形成され、外部磁
場により磁化方向が自由に変化する軟磁性層と、前記磁気分離層の他方の面に隣接して形成された強磁性
層と、前記強磁性層の前記磁気分離層に隣接する側の面と反対
側の面に隣接して形成された反強磁性層とを備えている
ことを特徴とする請求項１３に記載の磁気変換素子。
【請求項１５】前記放熱層は、前記反強磁性層または
前記軟磁性層に隣接していることを特徴とする請求項１
４記載の磁気変換素子。
【請求項１６】磁気変換素子を備えた薄膜磁気ヘッド
であって、前記磁気変換素子が、請求項１ないし請求項１５のいず
れか１に記載の構造を有することを特徴とする薄膜磁気
ヘッド。
【請求項１７】さらに、前記磁気変換素子を挟んで対向するように配置され、前
記磁気変換素子を磁気的に遮蔽する２つの磁気シールド
層を備えたことを特徴とする請求項１６記載の薄膜磁気
ヘッド。
【請求項１８】さらに、互いに磁気的に連結され、かつ、記録媒体に対向する側
の一部がギャップ層を介して互いに対向する磁極部分を
含み、それぞれ少なくとも１つの層からなる２つの磁性
層と、前記２つの磁性層の間に配設された薄膜コイルとを有す
る誘導型磁気変換素子を備えたことを特徴とする請求項
１６または請求項１７に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１９】外部磁場を感知する感磁層と、この感
磁層に隣接して形成された放熱層とを含む磁気変換素子
の製造方法であって、前記感磁層と前記放熱層とを、互いに隣接するように形
成することを特徴とする磁気変換素子の製造方法。
【請求項２０】基体上に前記放熱層を形成する工程
と、この放熱層の上に前記感磁層を形成する工程とを含
むことを特徴とする請求項１９記載の磁気変換素子の製
造方法。
【請求項２１】さらに、前記放熱層の上に形成された前記感磁層の上に、もう一
つの放熱層を形成する工程を含むことを特徴とする請求
項２０記載の磁気変換素子の製造方法。
【請求項２２】基体上に前記感磁層を形成する工程
と、この感磁層の上に前記放熱層を形成する工程とを含
むことを特徴とする請求項１９記載の磁気変換素子の製
造方法。
【請求項２３】前記放熱層の形成工程では、前記放熱
層の膜厚を１ｎｍ以上１００ｎｍ以下にすることを特徴
とする請求項１９ないし請求項２２のいずれか１記載の
磁気変換素子の製造方法。
【請求項２４】前記放熱層は、スパッタリングによっ
て形成されることを特徴とする請求項１９ないし請求項
２３のいずれか１に記載の磁気変換素子の製造方法。
【請求項２５】さらに、前記放熱層と前記感磁層の間に介在する絶縁層を形成す
る工程を含むことを特徴とする請求項１９ないし請求項
２４のいずれか１に記載の磁気変換素子の製造方法。
【請求項２６】前記絶縁層は、前記放熱層の表面を酸
化処理することによって形成されることを特徴とする請
求項２５記載の磁気変換素子の製造方法。
【請求項２７】磁気変換素子を備えた薄膜磁気ヘッド
を製造する方法であって、前記磁気変換素子を形成する工程が、請求項１９ないし
請求項２６のいずれか１に記載の磁気変換素子の製造方
法を用いて行われることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの
製造方法。