JPH09120509A

JPH09120509A - 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09120509A
Application number: JP27941495A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Seto; 正博瀬戸; Akio Takada; 昭夫高田; Toru Sugai; 徹菅井; Tadayuki Honda; 忠行本田; Takuji Shibata; 拓二柴田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1995-10-26
Publication date: 1997-05-06

Abstract

(57)【要約】【課題】下地膜上に成膜された第１の磁気抵抗効果膜
と、上記第１の磁気抵抗効果膜上に成膜された非磁性絶
縁膜と、上記非磁性絶縁膜上に成膜された第２の磁気抵
抗効果膜とから成る２層型の磁気抵抗効果素子を備えた
磁気抵抗効果型磁気ヘッドについて、磁気抵抗効果素子
の磁気的安定性を高めて、バルクハウゼンノイズやヒス
テリシス損失の発生を抑制し、再生出力の安定化、及び
再生出力の向上を図る。【解決手段】上記下地膜の表面の最大突起高さＲｐｐ
を７．０ｎｍ以下、平均粗さＲａを１．０ｎｍ以下にす
ると共に、上記非磁性絶縁膜の表面の最大突起高さＲｐ
ｐを７．０ｎｍ以下、平均粗さＲａを１．０ｎｍ以下と
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
気抵抗効果型の薄膜磁気ヘッド（以下、「ＭＲヘッド」
と称する。）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、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を備えた磁気
抵抗効果素子の両端に電極が取り付けられて構成され
る。そして、この磁気抵抗効果素子に対して両端の電極
からセンス電流を供給することにより、磁気記録媒体か
らの信号磁界によって生じる磁気抵抗効果素子の抵抗変
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い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、磁気抵抗効果素子は磁気的に不
安定であり、磁気抵抗効果素子を構成する磁気抵抗効果
膜の内部の磁壁が外部磁界によって移動してしまうこと
がある。そして、磁気抵抗効果膜内の磁壁が移動する
と、これに起因して、バルクハウゼンノイズやヒステリ
シス損失が生じてしまい、その結果、ＭＲヘッドの再生
出力が不規則に変動したり、再生出力が低下してしまう
等の問題が起こる。そこで、ＭＲヘッドでは、磁気抵抗
効果素子の磁気的安定性を確保して、バルクハウゼンノ
イズやヒステリシス損失を減らすことが大きな課題とな
っている。

【０００５】そこで、磁気抵抗効果素子の磁気的安定性
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層型磁気抵抗効果素子を備えたＭＲヘッドが
開発されている。ここで、２層型磁気抵抗効果素子は、
２つの磁気抵抗効果膜による磁気的カップリング効果、
及び磁気抵抗効果素子に流されるセンス電流によるセル
フバイアス効果により、各磁気抵抗効果膜の単磁区化を
図り、バルクハウゼンノイズやヒステリシス損失を抑制
するものである。

【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層構造とした２層型磁気抵抗効果素子
においても、磁気抵抗効果膜の磁気的安定性は十分では
なく、バルクハウゼンノイズやヒステリシス損失の完全
な除去には至っていない。そこで、ＭＲヘッドでは、更
に磁気抵抗効果素子の磁気的安定性を高めて、バルクハ
ウゼンノイズやヒステリシス損失の発生を抑えることが
望まれている。

【０００７】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、磁気抵抗効果素子の磁気
的安定性を高めてバルクハウゼンノイズやヒステリシス
損失の発生を抑制し、ＭＲヘッドの再生出力の安定化、
及び再生出力の向上を図ること目的としている。

【０００８】

【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、下地膜
上に成膜された第１の磁気抵抗効果膜と、上記第１の磁
気抵抗効果膜上に成膜された非磁性絶縁膜と、上記非磁
性絶縁膜上に成膜された第２の磁気抵抗効果膜とを有す
る磁気抵抗効果素子を備え、上記磁気抵抗効果素子の磁
気抵抗効果によって再生信号を検出する薄膜磁気ヘッド
であって、上記非磁性絶縁膜の表面の最大突起高さＲｐ
ｐが７．０ｎｍ以下であることを特徴とするものであ
る。なお、上記薄膜磁気ヘッドは、上記下地膜の表面の
最大突起高さＲｐｐも７．０ｎｍ以下であることが好ま
しい。

【０００９】また、本発明に係る他の薄膜磁気ヘッド
は、下地膜上に成膜された第１の磁気抵抗効果膜と、上
記第１の磁気抵抗効果膜上に成膜された非磁性絶縁膜
と、上記非磁性絶縁膜上に成膜された第２の磁気抵抗効
果膜とを有する磁気抵抗効果素子を備え、上記磁気抵抗
効果素子の磁気抵抗効果によって再生信号を検出する薄
膜磁気ヘッドであって、上記非磁性絶縁膜の平均粗さＲ
ａが１．０ｎｍ以下であることを特徴とするものであ
る。なお、この薄膜磁気ヘッドは、上記下地膜の平均粗
さＲａも１．０ｎｍ以下であることが好ましい。

【００１０】これら本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、
第２の磁気抵抗効果膜の下地となる非磁性絶縁膜を凹凸
の少ない平坦な面としているので、この非磁性絶縁膜上
に成膜される第２の磁気抵抗効果膜の磁区構造に乱れが
生じることがなく、第２の磁気抵抗効果膜の磁気的安定
性が優れたものとなる。また、第１の磁気抵抗効果膜の
下地となる下地膜を凹凸の少ない平坦な面としたときに
は、この下地膜上に成膜される第１の磁気抵抗効果膜の
磁区構造にも乱れが生じることがなく、第１の磁気抵抗
効果膜の磁気的安定性も優れたものとなる。

【００１１】また、本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造
方法は、下地膜上に成膜された第１の磁気抵抗効果膜
と、上記第１の磁気抵抗効果膜上に成膜された非磁性絶
縁膜と、上記非磁性絶縁膜上に成膜された第２の磁気抵
抗効果膜とを有する磁気抵抗効果素子を備え、上記磁気
抵抗効果素子の磁気抵抗効果によって再生信号を検出す
る薄膜磁気ヘッドの製造方法において、上記下地膜と上
記非磁性絶縁膜の少なくとも一方を成膜後に研磨して表
面を平坦化することを特徴とするものである。

【００１２】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法で
は、第１の磁気抵抗効果膜の下地となる下地膜や、第２
の磁気抵抗効果膜の下地となる非磁性絶縁膜の表面を研
磨し平坦化しているので、第１の磁気抵抗効果膜や第２
の磁気抵抗効果膜は、凹凸の少ない平坦な面上に成膜さ
れる。したがって、第１の磁気抵抗効果膜や第２の磁気
抵抗効果膜の磁区構造に乱れが生じることがなくなり、
第１の磁気抵抗効果膜や第２の磁気抵抗効果膜の磁気的
安定性が優れたものとなる。

【００１３】

【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。

【００１４】まず、磁気抵抗効果膜の特性が、磁気抵抗
効果膜の下地となる膜の表面粗度によって、どのように
変化するかを調べた結果について説明する。なお、表面
粗度の指標には、最大突起高さＲｐｐと平均粗さＲａを
用いた。ここで、最大突起高さＲｐｐは、例えば、図１
に示されるように、中心面Ｓに対する面の高さの最大値
と最小値との差の値であり、また、平均粗さＲａとは、
面のＸ方向の長さをＬｘ、面のＹ方向の長さをＬｙ、中
心面Ｓに対するラフネス曲面をＦ（ｘ，ｙ）としたと
き、下記式（１）で表される値である。

【００１５】

【数１】

【００１６】図２に、磁気抵抗効果膜の抵抗変化量Δρ
と、磁気抵抗効果膜の下地となる膜の表面の最大突起高
さＲｐｐとの関係を測定した結果を示す。この結果か
ら、最大突起高さＲｐｐが７．０ｎｍ以下のときに、抵
抗変化量Δρが急激に上昇し、磁気抵抗効果膜の特性が
大幅に改善されることが分かる。

【００１７】また、図３に、磁気抵抗効果膜の抵抗変化
量Δρと、磁気抵抗効果膜の下地となる膜の表面の平均
粗さＲａとの関係を測定した結果を示す。この結果か
ら、平均粗さＲａが１．０ｎｍ以下のときに、抵抗変化
量Δρが急激に上昇し、磁気抵抗効果膜の特性が大幅に
改善されることが分かる。

【００１８】したがって、磁気抵抗効果膜は、下地とな
る膜の表面の最大突起高さＲｐｐを７．０ｎｍ以下、平
均粗さＲａを１．０ｎｍ以下とした上で成膜することが
好ましい。

【００１９】そこで、下地となる膜の表面を研磨して、
図４に示すように凹凸を少なくし、その表面の最大突起
高さＲｐｐを７．０ｎｍ以下、平均粗さＲａを１．０ｎ
ｍ以下にした上で磁気抵抗効果膜を成膜し、この磁気抵
抗効果膜の磁気抵抗効果を測定した。結果を図５に示
す。図５において、横軸は外部磁界の大きさＨであり、
縦軸は磁気抵抗効果膜の抵抗変化率である。図５に示す
ように、この磁気抵抗効果膜は、大きな抵抗変化率が得
られ、しかも、バルクハウゼンノイズやヒステリシス損
失が少なくなっており、優れた特性を有している。さら
に、この磁気抵抗効果膜は、磁気抵抗効果の線形性の良
い部分の傾きが大きくなっており、外部磁界に対する感
度も良好なものとなっている。

【００２０】また、比較のために、下地となる膜の表面
を研磨することなく、図６に示すように凹凸が残ったま
ま、磁気抵抗効果膜を成膜し、この磁気抵抗効果膜の磁
気抵抗効果を測定した。結果を図７に示す。図７におい
て、横軸は外部磁界の大きさＨであり、縦軸は磁気抵抗
効果膜の抵抗変化率である。図７に示すように、この磁
気抵抗効果膜は、抵抗変化率が小さく、しかも、バルク
ハウゼンノイズやヒステリシス損失が大きくなってお
り、特性が悪くなってしまっている。さらに、この磁気
抵抗効果膜は、磁気抵抗効果の線形性の良い部分の傾き
が小さくなっており、外部磁界に対する感度も悪いもの
となっている。

【００２１】本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは、以
上のような検討に基づいて作製されたＭＲヘッドであ
る。すなわち、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドで
は、下地となる膜の表面の最大突起高さＲｐｐを７．０
ｎｍ以下、平均粗さＲａを１．０ｎｍ以下にした上で磁
気抵抗効果膜を成膜して作製された２層型磁気抵抗効果
素子を用いている。

【００２２】以下、このような本実施の形態に係る薄膜
磁気ヘッドについて説明する。

【００２３】この薄膜磁気ヘッドは、上述したように２
層型磁気抵抗効果素子を備えたＭＲヘッドであり、図８
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２層型磁気抵抗効果素子３及び非磁性絶縁層
４と、２層型磁気抵抗効果素子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、２層型磁
気抵抗効果素子３と後端部３ｂにおいて接続するよう
に、２層型磁気抵抗効果素子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、２層型磁気抵抗効果素子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、２層型磁気抵抗
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、２層型磁気抵抗効
果素子３と先端部３ａにおいて接続するように、２層型
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。

【００２４】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２層型磁気抵抗効果素子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、２層型磁気抵抗効果素子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２層型磁気抵
抗効果素子３に引き込まれる。

【００２５】一方、センス電流用導体層６及び上部ギャ
ップ層９は、２層型磁気抵抗効果素子３の両端にそれぞ
れ接続された一対の電極を構成しており、２層型磁気抵
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、２層型磁気抵抗効果素子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２層型磁気抵抗効果素子３
にセンス電流が供給される。ここで、２層型磁気抵抗効
果素子３は、後述するように、第１の磁気抵抗効果膜
と、非磁性絶縁膜と、第２の磁気抵抗効果膜とが積層さ
れてなり、センス電流は第２の磁気抵抗効果膜にだけ供
給される。

【００２６】また、２層型磁気抵抗効果素子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、２層型磁気抵抗効果素子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、２層型磁気抵抗効果素子３にバイアス磁
界が印加される。

【００２７】このようなＭＲヘッドを図８中矢印Ａで示
すように媒体摺動面側から見た正面図を図９に示す。こ
の図９に示すように、２層型磁気抵抗効果素子３は、第
１の磁気抵抗効果膜１１と、非磁性絶縁膜１２と、第２
の磁気抵抗効果膜１３とが積層されてなる。ここで、第
２の磁気抵抗効果膜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、第１の磁気抵抗効果膜１１は、
第２の磁気抵抗効果膜１３と静磁結合し、第２の磁気抵
抗効果膜１３の磁気的安定性の向上に寄与する。

【００２８】この２層型磁気抵抗効果素子３の両側面に
は非磁性絶縁層４が配されており、２層型磁気抵抗効果
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、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ_x（Ｓ
ｉ₃Ｎ₄等）のような材料が好適である。

【００２９】そして、この２層型磁気抵抗効果素子３の
上面の両端部において、第２の磁気抵抗効果膜１３と電
極とが接続されている。すなわち、２層型磁気抵抗効果
素子３の先端部３ａにおいて、第２の磁気抵抗効果膜１
３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、２層型磁気抵抗効果素子３の後端部３ｂにおい
て、第２の磁気抵抗効果膜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、第１の磁
気抵抗効果膜１１は、側面が非磁性絶縁層４によって絶
縁され、上面が非磁性絶縁膜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。

【００３０】このような２層型磁気抵抗効果素子３を用
いたＭＲヘッドでは、第１の磁気抵抗効果膜１１と第２
の磁気抵抗効果膜１３との間に静磁結合作用が生じるの
で、第１の磁気抵抗効果膜１１及び第２の磁気抵抗効果
膜１３の磁気的安定性が高まり、バルクハウゼンノイズ
やヒステリシス損失が低減される。

【００３１】また、このＭＲヘッドでは、第２の磁気抵
抗効果膜１３だけにセンス電流が供給され、この第２の
磁気抵抗効果膜１３だけが感磁部として作用する。すな
わち、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、第２の磁気抵抗効果膜１３の厚さだけとな
る。したがって、このＭＲヘッドでは、センス電流の電
流密度を上げることができ、高い再生出力を得ることが
可能である。

【００３２】つぎに、以上のようなＭＲヘッドに使用さ
れる２層型磁気抵抗効果素子３について、より詳細に説
明する。

【００３３】この２層型磁気抵抗効果素子３は、上述し
たように、下層ギャップ層２上に形成されており、した
がって、この下層ギャップ層２が２層型磁気抵抗効果素
子３の下地膜となっている。そして、この２層型磁気抵
抗効果素子３は、上述したように、第１の磁気抵抗効果
膜１１と、非磁性絶縁膜１２と、感磁部として機能する
第２の磁気抵抗効果膜１３とが積層されて構成されてい
る。

【００３４】ここで、第１の磁気抵抗効果膜１１及び第
２の磁気抵抗効果膜１３は、ＮｉＦｅ膜やＣｏＺｒＰｄ
Ｍｏ膜等のような磁気抵抗効果を有する薄膜であればよ
い。また、第１の磁気抵抗効果膜１１と第２の磁気抵抗
効果膜１３の間に配される非磁性絶縁膜１２は、Ａｌ₂
Ｏ₃やＴａ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。ここで、この非磁性絶縁
膜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、第１の磁気抵抗効果膜１１と第２の磁
気抵抗効果膜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。

【００３５】これら第１の磁気抵抗効果膜１１、非磁性
絶縁膜１２及び第２の磁気抵抗効果膜１３とはどのよう
に組み合わせてもよく、例えば、第１の磁気抵抗効果膜
１１をＮｉＦｅ膜、非磁性絶縁膜１２をＡｌ₂Ｏ₃膜、第
２の磁気抵抗効果膜１３をＮｉＦｅ膜としたり、第１の
磁気抵抗効果膜１１をＮｉＦｅ膜、非磁性絶縁膜１２を
Ｔａ膜、第２の磁気抵抗効果膜１３をＮｉＦｅ膜とした
り、第１の磁気抵抗効果膜１１をＣｏＺｒＰｄＭｏ膜、
非磁性絶縁膜１２をＴａ膜、第２の磁気抵抗効果膜１３
をＮｉＦｅ膜としたり、第１の磁気抵抗効果膜１１をＣ
ｏＺｒＰｄＭｏ膜、非磁性絶縁膜１２をＡｌ₂Ｏ₃膜、第
２の磁気抵抗効果膜１３をＮｉＦｅ膜としたりすること
ができる。

【００３６】そして、このような２層型磁気抵抗効果素
子３の第１の磁気抵抗効果膜１１の下地膜となっている
下層ギャップ層２の表面粗度は、上述したように、最大
突起高さＲｐｐが７．０ｎｍ以下、平均粗さＲａが１．
０ｎｍ以下とされており、その表面は凹凸の少ない極め
て平滑な面となっている。したがって、この下層ギャッ
プ層２上に成膜される第１の磁気抵抗効果膜１１も、凹
凸の少ない平らな膜となる。その結果、第１の磁気抵抗
効果膜１１は、磁区構造に乱れが生じることがなく、磁
気的安定性に優れた、バルクハウゼンノイズやヒステリ
シス損失が少ない磁気抵抗効果膜となっている。

【００３７】また、非磁性絶縁膜１２の表面粗度も、上
述したように、最大突起高さＲｐｐが７．０ｎｍ以下、
平均粗さＲａが１．０ｎｍ以下とされており、その表面
は凹凸の少ない極めて平滑な面となっている。したがっ
て、この非磁性絶縁膜１２上に成膜される第２の磁気抵
抗効果膜１３も、凹凸の少ない平らな膜となる。その結
果、第２の磁気抵抗効果膜１３も、磁区構造に乱れが生
じることがなく、磁気的安定性に優れた、バルクハウゼ
ンノイズやヒステリシス損失が少ない磁気抵抗効果膜と
なっている。

【００３８】このように磁気抵抗効果素子３の第１の磁
気抵抗効果膜１１及び第２の磁気抵抗効果膜１３の特性
は非常に良好なものとなっており、したがって、このよ
うな２層型磁気抵抗効果素子３を用いた、本実施の形態
に係るＭＲヘッドでは、安定な高い再生出力を得ること
ができる。

【００３９】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。

【００４０】上記ＭＲヘッドを製造する際は、先ず、図
１０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材料からなる下部ギャップ層４２
を、スパッタリングや蒸着等によって１００〜４００ｎ
ｍ程度成膜する。ここで、下部ギャップ層４２は、後工
程で形成する２層型磁気抵抗効果素子の下地膜となり、
２層型磁気抵抗効果素子の下部を電気的に絶縁するとと
もに、２層型磁気抵抗効果素子の下部に磁気的ギャップ
を形成する。なお、この段階では、下部ギャップ層４２
の表面は平坦化されてないので荒れた状態となってい
る。そこで、図１０では、下部ギャップ層４２の表面が
荒れている様子を強調して図示している。

【００４１】次に、下部ギャップ層４２の表面に後述す
るようなメカノケミカル研磨を施して、その表面を図１
１に示すように平坦化する。ここで、メカノケミカル研
磨は、下部ギャップ層４２の表面の最大突起高さＲｐｐ
が７．０ｎｍ以下、平均粗さＲａが１．０ｎｍ以下とな
るまで行う。

【００４２】次に、図１２に示すように、下部ギャップ
層４２上に、第１の磁気抵抗効果膜４３ａを、スパッタ
リングや蒸着等によって１０〜３０ｎｍ程度成膜する。

【００４３】次に、図１３に示すように、第１の磁気抵
抗効果膜４３ａ上に、Ａｌ₂Ｏ₃等のような非磁性絶縁材
料からなる非磁性絶縁膜４３ｂを、スパッタリングや蒸
着等によって２０〜１５０ｎｍ程度成膜する。ここで、
非磁性絶縁膜４３ｂは、後工程で形成する第２の磁気抵
抗効果膜の下地膜となり、第１の磁気抵抗効果膜４３ａ
と第２の磁気抵抗効果膜とを電気的に絶縁するととも
に、第１の磁気抵抗効果膜４３ａと第２の磁気抵抗効果
膜との間に磁気的ギャップを形成する。なお、この段階
では、非磁性絶縁膜４３ｂの表面は平坦化されてないの
で荒れた状態となっている。そこで、図１３では、非磁
性絶縁膜４３ｂの表面が荒れている様子を強調して図示
している。

【００４４】次に、非磁性絶縁膜４３ｂの表面に後述す
るようなメカノケミカル研磨を施して、その表面を図１
４に示すように平坦化する。ここで、メカノケミカル研
磨は、非磁性絶縁膜４３ｂの表面の最大突起高さＲｐｐ
が７．０ｎｍ以下、平均粗さＲａが１．０ｎｍ以下とな
るまで行う。

【００４５】次に、図１５に示すように、非磁性絶縁膜
４３ｂ上に、第２の磁気抵抗効果膜４３ｃを、スパッタ
リングや蒸着等によって１０〜３０ｎｍ程度成膜し、さ
らに、第２の磁気抵抗効果膜４３ｃ上にＡｌ₂Ｏ₃等のよ
うな非磁性絶縁材料からなる保護層４４を成膜する。

【００４６】次に、図１６に示すように、保護層４４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１７に示すように、第１の磁気抵抗効
果膜４３ａ、非磁性絶縁膜４３ｂ、第２の磁気抵抗効果
膜４３ｃ及び保護層４４をエッチングして、上面に保護
層４４が形成された、第１の磁気抵抗効果膜４３ａ、非
磁性絶縁膜４３ｂ及び第２の磁気抵抗効果膜４３ｃから
成る所定の形状の２層型磁気抵抗効果素子４３Ｓを形成
する。

【００４７】次に、図１８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２層型磁気抵抗効果素子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４
４の表面を研磨して平坦化する。これにより、図１９、
及び図１９のＡ−Ａ線における断面図である図２０に示
すように、２層型磁気抵抗効果素子４３Ｓ及び保護層４
４が非磁性絶縁層４６に埋め込まれたような状態とな
る。

【００４８】次に、図２１に示すように、保護層４４及
び非磁性絶縁層４６上に更に非磁性絶縁層４７を形成し
た上で、２層型磁気抵抗効果素子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、２層型磁気抵抗効果素子４３Ｓの後端部４３Ａが露
出するように開口部４８を設ける。

【００４９】次に、図２２に示すように、２層型磁気抵
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２層型磁気
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４９を形成するとともに、２層型磁気抵抗効
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。

【００５０】次に、図２３に示すように、２層型磁気抵
抗効果素子４３Ｓの先端部４３Ｂ上の非磁性絶縁層５
１、非磁性絶縁層４７及び保護層４４をエッチングし
て、２層型磁気抵抗効果素子４３Ｓの先端部４３Ｂが露
出するように開口部５２を設けた上で、２層型磁気抵抗
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２層型磁気抵抗効果素子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５４を形成する。

【００５１】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ヘッドの上又は下に記録
用のインダクティブヘッドを積層してもよい。

【００５２】また、上記ＭＲヘッドは、下層シールド４
１上に直接下部ギャップ層４２を形成したタイプのＭＲ
ヘッドだが、図２４に示すように、下層シールド４１に
グルーブ溝４１ａを設けて、このグルーブ溝４１ａ内に
Ａｌ₂Ｏ₃等の非磁性絶縁材料５５を埋め込んだ、いわゆ
るグルーブ溝タイプのＭＲヘッドにおいても、上述のＭ
Ｒヘッドと同様に本発明を適用できる。なお、図２４に
おいて、グルーブ溝４１ａ及び非磁性絶縁材料５５以外
の部分については、図２３に示したＭＲヘッドと同一の
符号を付している。このようなグルーブ溝タイプのＭＲ
ヘッドは、グルーブ溝４１ａを形成する分だけ工程が増
えるが、記録媒体からの磁界が効率よく感磁部に引き込
まれるという利点がある。

【００５３】また、以上の説明では、２層型磁気抵抗効
果素子の第２の磁気抵抗効果膜にだけセンス電流を供給
して、第２の磁気抵抗効果膜だけを感磁部として使用す
るタイプのＭＲヘッドを例示したが、本発明は、２つの
磁気抵抗効果膜が非磁性絶縁膜を介して積層された２層
型磁気抵抗効果素子を用いるタイプのＭＲヘッドであれ
ば、どのようなＭＲヘッドにも適用できる。したがっ
て、例えば、２層型磁気抵抗効果素子の第１の磁気抵抗
効果膜と第２の磁気抵抗効果膜の両方にセンス電流を供
給して、両方の磁気抵抗効果膜を感磁部として使用する
タイプのＭＲヘッドにも本発明は適用可能である。

【００５４】つぎに、以上のようなＭＲヘッドにおい
て、第１の磁気抵抗効果膜の下地となる下部ギャップ層
の表面、及び第２の磁気抵抗効果膜の下地となる非磁性
絶縁膜の表面を平坦化するために行われるメカノケミカ
ル研磨ついて詳細に説明する。

【００５５】メカノケミカル研磨は、ｐＨ９．０〜１
２．０程度の弱アルカリ性溶液に、コロイダルシリカ、
ＳｉＯ₂ 系超微粒子、ダイヤモンド又はＺｒＯ₂ 等から
なる粒子径１００ｎｍ程度の砥粒を１０〜４０重量％程
度分散させた研磨液を用いて、研磨液中の砥粒による機
械的研磨と、アルカリ性溶液による化学的なエッチング
とを組み合わせて被研磨材を研磨する方法である。この
ようなメカノケミカル研磨では、研磨液の溶液のｐＨを
変化させることによって化学的研磨の速度を制御するこ
とが可能であり、また、研磨液中の砥粒の種類や濃度を
変化させることによって機械的研磨の速度を制御するこ
とが可能である。

【００５６】このようなメカノケミカル研磨に使用され
る研磨装置は、例えば、図２５及び図２６に示すよう
に、主として、研磨盤として機能する定盤１０１と、こ
の定盤１０１上に載置される基板１０２を左右方向に揺
動させる揺動機構１０３と、基板１０２を研磨する際に
研磨液を供給する研磨液供給機構１０４とから構成され
る。

【００５７】上記定盤１０１は、例えば銅と金属粒子を
高分子材料で固めることにより円盤形状として形成され
てなるもので、平面矩形状をなす装置支持部１０５の略
中央部に図２５中矢印Ａ方向に回転可能に設けられてい
る。そして、この定盤１０１の表面には、発泡ポリウレ
タン系の人工皮革、ポリエステル不織布、又は硬軟質２
層構造ポリッシャ等よりなる研磨布１０６が設けられて
いる。そして、この定盤１０１の上には、後述するよう
に、治具１０７によって支持された被研磨対象の基板１
０２が載置される。

【００５８】上記治具１０７は、外形形状が円形となさ
れ、定盤１０１と対向する面に基板１０２を嵌合させる
ための円形状の凹部１０７ａを有している。ここで、凹
部１０７ａは、治具１０７が定盤１０１によって研磨さ
れないように基板１０２の板厚寸法よりも浅く形成され
る。したがって、凹部１０７ａに基板１０２を嵌合させ
て定盤１０１上に載置した状態では、基板１０２のみが
定盤１０１に接触することになる。ここで、基板１０２
は、接着剤やワックス等によって治具１０７に固定され
るのではなく、治具１０７の凹部１０７ａに嵌合される
ことによって固定されているので、接着歪みによって反
りやうねり等が発生するようなことはない。

【００５９】一方、上記揺動機構１０３は、上述のよう
な一対の治具１０７を回転可能に保持するキャリア１０
８と、このキャリア１０８を定盤１０１の中心線上に沿
って図２５中矢印Ｂで示す左右方向に揺動させる駆動源
として機能する駆動モータ１０９と、この駆動モータ１
０９の回転運動を揺動運動に変換するカム１１０及びク
ランクシャフト１１１と、一対のスライダー１１２，１
１３とから構成される。

【００６０】上記キャリア１０８は、平面形状がいわゆ
るメガネ形状に形成された、治具１０７を支持するため
の支持部材であり、一対の治具１０７を回転可能に収納
保持する円形状の治具収納部１０８ａ，１０８ｂを有し
ている。そして、このキャリア１０８には、治具収納部
１０８ａ，１０８ｂに収納される治具１０７を回転可能
に収納保持するために、センターローラ１１４とガイド
ローラ１１５，１１６が設けられている。ここで、セン
ターローラ１１４は、一対の治具収納部１０８ａ，１０
８ｂの間に円盤状のローラとして回転可能に設けられて
おり、また、ガイドローラ１１５，１１６は、それぞれ
治具収納部１０８ａ，１０８ｂの外周囲に円柱状のロー
ラとして回転可能に設けられている。

【００６１】そして、上記キャリア１０８の両端には、
キャリア１０８を左右方向に揺動させるためのスライダ
ー１１２，１１３が設けられている。すなわち、上記キ
ャリア１０８の一方の端部は、連結部材１１７を介し
て、装置支持部１０５上をスライド自在とされるスライ
ダー１１２に取り付けられており、上記キャリア１０８
の他方の端部は、連結部材１１８を介して、装置支持部
１０５上をスライド自在とされるスライダー１１３に取
り付けられている。

【００６２】これらスライダー１１２，１１３のうち一
方のスライダー１１２は、駆動モータ１０９の回転運動
を揺動運動に変換するためのカム１１０とクランクシャ
フト１１１を介して、駆動モータ１０９に取り付けられ
ている。すなわち、駆動モータ１０９の回転運動は、カ
ム１１０に伝達され、このカム１１０に連結されたクラ
ンクシャフト１１１によって揺動運動に変換されて、そ
の結果、スライダー１１２が左右方向に揺動される。そ
して、このスライダー１１２の揺動に伴って、キャリア
１０８が左右方向に揺動されることとなる。ここで、キ
ャリア１０８の揺動の速さは、駆動モータ１０９に接続
された制御装置１１８によって適宜調整可能となされて
いる。

【００６３】また、上記研磨液供給機構１０４は、研磨
液供給タンク１１９と、研磨液供給タンク１１９から導
出されて基板１０２の近傍に至る２本のチューブ１２
０，１２１とを備えており、この研磨液供給タンク１１
９からこれらのチューブ１２０，１２１を通して、基板
１０２と定盤１０１との間に研磨液が供給される。ここ
で、２本のチューブ１２０，１２１は、研磨液を均一に
供給するために、それぞれ異なる方向から研磨液を供給
するようになされている。

【００６４】そして、このような研磨装置を用いて、下
部ギャップ層や非磁性絶縁膜の表面を研磨する際は、先
ず、下部ギャップ層や非磁性絶縁膜が成膜された基板１
０２を、治具１０７に設けられた凹部１０７ａに嵌合
し、このように基板１０２が取り付けられた治具１０７
をキャリア１０８に設けられた治具収納部１０８ａ，１
０８ｂ内に、基板１０２の被研磨面が定盤１０１と接触
するようにセットする。この結果、基板１０２が取り付
けられた治具１０７が、センターローラ１１４及びガイ
ドローラ１１５，１１６によって回転可能となるよう
に、保持される。

【００６５】次に、定盤１０１を回転させるとともに、
駆動モータ１０９のスイッチを入れる。すると、駆動モ
ータ１０９の回転がカム１１０に伝達され、このカム１
１０と連結されたクランクシャフト１１１によって揺動
運動に変換される。そして、このクランクシャフト１１
１に連結された一方のスライダー１１２と、他方のスラ
イダー１１３とによって、キャリア１０８が左右方向に
揺動する。この結果、キャリア１０８に回転可能に保持
された治具１０７及び基板１０２もこれらと一緒に揺動
する。このように基板１０２を揺動させることにより、
基板１０２の内外周の周速差によって基板１０２に偏摩
耗が生じることなく、基板１０２の研磨が均一に行われ
る。

【００６６】そして、このとき、研磨液供給タンク１１
９から導出された２本のチューブ１２０，１２１の先端
から、定盤１０１上に、弱アルカリ性溶液に砥粒を分散
させた研磨液を供給する。ここで、研磨液は、研磨性を
均一化させるために、２本のチューブ１２０，１２１に
よって定盤１０１上の２方向から分割させて供給する。

【００６７】以上のようにして、図２５及び図２６に示
したような研磨装置により、基板１０２が、基板１０２
の全面にわたって均一にメカノケミカル研磨される。

【００６８】つぎに、以上のようなメカノケミカル研磨
を、実際に下部ギャップ層及び非磁性絶縁膜の表面に施
し、このときの研磨量と被研磨面の表面粗度の関係を調
べた結果について説明する。

【００６９】ここで、研磨布には、発砲ポリウレタンス
エードタイプのものを使用し、研磨液には、ｐＨ９．０
〜１１．０程度の弱アルカリ性溶液に、粒子径１００ｎ
ｍ以下のＳｉＯ₂ を２０〜４０重量％程度分散させたも
のを使用した。また、研磨時の荷重は３０ｇ／ｃｍ²と
し、研磨時の定盤の回転数は２０〜３０ｒｐｍとした。
そして、表面粗度の測定には、接触式の表面粗さ計を使
用した。

【００７０】このような条件で、下部ギャップ層を研磨
したときの研磨量と被研磨面の表面粗度との関係を調べ
た結果を表１に示すとともに、表１に示した結果をグラ
フ化したものを図２７に示す。

【００７１】

【表１】

【００７２】また、上述のような条件で、非磁性絶縁膜
を研磨したときの研磨量と被研磨面の表面粗度との関係
を調べた結果を表２に示すとともに、表２に示した結果
をグラフ化したものを図２８に示す。

【００７３】

【表２】

【００７４】表１及び図２７に示した結果、並びに表２
及び図２８に示した結果から、下部ギャップ層や非磁性
絶縁膜の表面を約４０ｎｍ以上研磨すれば、それらの表
面の最大突起高さＲｐｐを７．０ｎｍ以下、平均粗さＲ
ａを１．０ｎｍ以下とすることができることが分かる。

【００７５】すなわち、下部ギャップ層の表面を約４０
ｎｍ以上研磨することにより、その表面の最大突起高さ
Ｒｐｐが７．０ｎｍ以下、平均粗さＲａが１．０ｎｍ以
下となり、その結果、上述したように、この上に成膜さ
れる第１の磁気抵抗効果膜の特性が大幅に向上すること
となる。同様に、非磁性絶縁膜の表面を約４０ｎｍ以上
研磨することにより、その表面の最大突起高さＲｐｐが
７．０ｎｍ以下、平均粗さＲａが１．０ｎｍ以下とな
り、その結果、上述したように、この上に成膜される第
２の磁気抵抗効果膜の特性が大幅に向上することとな
る。

【００７６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、磁気抵抗効果素子の磁気的安定性を大幅に向
上し、バルクハウゼンノイズやヒステリシス損失を非常
に少なくすることができる。したがって、本発明によれ
ば、安定で高い再生出力が得られる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】磁気抵抗効果膜の下地の表面状態の一例を示す
模式図である。

【図２】磁気抵抗効果膜の下地の最大突起高さＲｐｐと
抵抗変化率Δρとの関係の一例を示す特性図である。

【図３】磁気抵抗効果膜の下地の平均粗さＲａと抵抗変
化率Δρとの関係の一例を示す特性図である。

【図４】平坦化された磁気抵抗効果膜の下地の表面状態
の一例を示す模式図である。

【図５】平坦化された下地上に成膜された磁気抵抗効果
膜の磁気抵抗効果特性の一例を示す特性図である。

【図６】平坦化されていない磁気抵抗効果膜の下地の表
面状態の一例を示す模式図である。

【図７】平坦化されていない下地上に成膜された磁気抵
抗効果膜の磁気抵抗効果特性の一例を示す特性図であ
る。

【図８】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９】図８に示したＭＲヘッドを媒体摺動面から見た
要部正面図である。

【図１０】図８に示したＭＲヘッドの製造工程を順次示
すものであり、下部ギャップ層の成膜工程を示す要部横
断面図である。

【図１１】図８に示したＭＲヘッドの製造工程を順次示
すものであり、下部ギャップ層の平坦化工程を示す要部
横断面図である。

【図１２】図８に示したＭＲヘッドの製造工程を順次示
すものであり、第１の磁気抵抗効果膜の成膜工程を示す
要部横断面図である。

【図１３】図８に示したＭＲヘッドの製造工程を順次示
すものであり、非磁性絶縁膜の成膜工程を示す要部横断
面図である。

【図１４】図８に示したＭＲヘッドの製造工程を順次示
すものであり、非磁性絶縁膜の平坦化工程を示す要部横
断面図である。

【図１５】図８に示したＭＲヘッドの製造工程を順次示
すものであり、第２の磁気抵抗効果膜及び保護層の成膜
工程を示す要部横断面図である。

【図１６】図８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１７】図８に示したＭＲヘッドの製造工程を順次示
すものであり、エッチング工程を示す要部断面斜視図で
ある。

【図１８】図８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１９】図８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２０】図８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２１】図８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２２】図８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２３】図８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２４】本発明を適用したＭＲヘッドの他の例を示す
要部横断面図である。

【図２５】研磨装置の一例を示す平面図である。

【図２６】図２５に示した研磨装置を一部破断して示す
要部側面図である。

【図２７】第１の磁気抵抗効果膜の下地となる下部ギャ
ップ層の研磨量と表面粗度との関係を測定した結果を示
す図である。

【図２８】第２の磁気抵抗効果膜の下地となる非磁性絶
縁膜の研磨量と表面粗度との関係を測定した結果を示す
図である。

【符号の説明】

１下層シールド２下部ギャップ層３２層型磁気抵抗効果素子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第１の磁気抵抗効果膜１２非磁性絶縁膜１３第２の磁気抵抗効果膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本田忠行東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者柴田拓二東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下地膜上に成膜された第１の磁気抵抗効
果膜と、上記第１の磁気抵抗効果膜上に成膜された非磁
性絶縁膜と、上記非磁性絶縁膜上に成膜された第２の磁
気抵抗効果膜とを有する磁気抵抗効果素子を備え、上記
磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果によって再生信号を検
出する薄膜磁気ヘッドにおいて、上記非磁性絶縁膜の表面の最大突起高さＲｐｐが７．０
ｎｍ以下であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】前記下地膜の表面の最大突起高さＲｐｐ
が７．０ｎｍ以下であ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】下地膜上に成膜された第１の磁気抵抗効
果膜と、上記第１の磁気抵抗効果膜上に成膜された非磁
性絶縁膜と、上記非磁性絶縁膜上に成膜された第２の磁
気抵抗効果膜とを有する磁気抵抗効果素子を備え、上記
磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果によって再生信号を検
出する薄膜磁気ヘッドにおいて、上記非磁性絶縁膜の平均粗さＲａが１．０ｎｍ以下であ
ることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】前記下地膜の平均粗さＲａが１．０ｎｍ
以下であ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５】下地膜上に成膜された第１の磁気抵抗効
果膜と、上記第１の磁気抵抗効果膜上に成膜された非磁
性絶縁膜と、上記非磁性絶縁膜上に成膜された第２の磁
気抵抗効果膜とを有する磁気抵抗効果素子を備え、上記
磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果によって再生信号を検
出する薄膜磁気ヘッドの製造方法において、上記下地膜と上記非磁性絶縁膜の少なくとも一方を成膜
後に研磨して表面を平坦化することを特徴とする薄膜磁
気ヘッドの製造方法。
【請求項６】前記研磨を行う際に、下地膜又は非磁性
絶縁膜を４０ｎｍ以上研磨することを特徴とする請求項
５記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。