JPH09251616A - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

薄膜磁気ヘッド

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JPH09251616A
JPH09251616A JP8059617A JP5961796A JPH09251616A JP H09251616 A JPH09251616 A JP H09251616A JP 8059617 A JP8059617 A JP 8059617A JP 5961796 A JP5961796 A JP 5961796A JP H09251616 A JPH09251616 A JP H09251616A
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JP
Japan
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layer
magnetoresistive effect
film
magnetic
magnetoresistive
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Withdrawn
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JP8059617A
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English (en)
Inventor
Tadayuki Honda
忠行 本田
Takuji Shibata
拓二 柴田
Akio Takada
昭夫 高田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 薄膜磁気ヘッドは、硬磁性体１１ｄと軟
磁性体１１ｅとを有する磁気抵抗効果安定化層１１と、
この磁気抵抗効果安定化層１１の上層に積層された非磁
性絶縁層１２と、この非磁性絶縁層１２の上層に積層さ
れた磁気抵抗効果層１３と、この磁気抵抗効果層１３の
両端部で接続された一対の電極とを備える。薄膜磁気ヘ
ッドは、その磁気抵抗効果安定化層１３が硬磁性体１１
ｄの影響により保磁力が小となり、軟磁性体１１ｅの影
響により飽和磁束密度になる磁界の大きさが大となる。

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２３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
気抵抗効果膜を有する磁気抵抗効果素子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
磁気抵抗効果素子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素子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、
磁気抵抗効果素子内の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、磁気抵抗効果素子
内の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、上述した課題を解決するために、
磁気抵抗効果膜の磁気的安定性を高めるように作用する
磁気抵抗効果膜安定化層を有する磁気抵抗効果素子が提
案されている。この磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果
を有する磁気抵抗効果膜と、この磁気抵抗効果膜が積層
された非磁性絶縁膜と、この非磁性絶縁膜が積層された
磁気抵抗効果膜安定化層とを有して構成されている。
【０００６】ここで、磁気抵抗効果膜安定化層は、硬磁
性膜と軟磁性膜とが積層されて構成されていた。この磁
気抵抗効果安定化層は、着磁された硬磁性膜が軟磁性膜
を単磁区化することによって、磁気的に安定化してい
た。そして、磁気抵抗効果安定化層は、磁気的に安定化
することによって、磁気抵抗効果層を単磁区化して磁気
的に安定化していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の磁気抵抗効果素子は、軟磁性膜と硬磁性膜とが積層さ
れた磁気抵抗効果安定下層を有して形成されていた。
【０００８】しかしながら、軟磁性膜と硬磁性膜とは、
材料、膜厚、及び成膜条件等の厳密な制御のもとに成膜
されなくてはならなかった。特に、軟磁性膜には、厳密
な制御が必要であった。
【０００９】このため、従来の磁気抵抗効果素子は、軟
磁性膜の磁気特性を制御できない場合、磁気抵抗効果膜
を単磁区化することができず、磁気抵抗効果膜に磁壁を
生じていた。したがって、従来の磁気抵抗効果素子は、
この磁壁が磁気抵抗効果膜において不連続的に移動する
ことによって、再生時にバルクハウゼンノイズを生じる
といった問題点があった。
【００１０】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
のとすることを目的とする。
【００１１】
【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、磁性材
料を有する磁気抵抗効果安定化層により、磁気抵抗効果
を示す磁性材料を有する磁気抵抗効果層の磁気的な安定
性が図られた薄膜磁気ヘッドであって、この磁気抵抗効
果安定化層は、少なくとも軟磁性膜と硬磁性膜とを有
し、小さな磁界に対して軟磁性膜の磁気ヒステリシスを
示し、大きな磁界に対して硬磁性膜の磁気ヒステリシス
を示す。
【００１２】以上のように構成された本発明に係る薄膜
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。すなわ
ち、薄膜磁気ヘッドは、硬磁性膜と軟磁性膜とが弱い交
換相互作用によって結合することによって、軟磁性膜が
磁気抵抗効果層の磁気的安定性を向上させるように作用
する。
【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】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。
【００１５】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。
【００１６】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。
【００１７】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。
【００１８】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。
【００１９】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、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｉＮx（Ｓｉ3Ｎ4等）の
ような材料が好適である。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】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
ｌ2Ｏ3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
Ｏ3を用いるときには約１０ｎｍ以上の膜厚とする必要
がある。
【００２６】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。
【００２７】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。
【００２８】そして、上記磁気抵抗効果安定化層１１
は、図３に示すように、Ｃｒ等からなる下地膜１１ａ
と、この下地膜の上に形成される硬磁性膜１１ｂと、こ
の硬磁性膜１１ｂの上に形成される軟磁性膜１１ｃとか
ら構成される。この磁気抵抗効果安定化層１１は、磁気
抵抗効果層１３との間に静磁結合作用が生じることによ
って、磁気抵抗効果層１３の磁気的安定性を向上させ
る。
【００２９】この下地層１１ａは、詳細を後述する硬磁
性膜１１ｂの下に形成されることにより、この硬磁性膜
１１ｂの保磁力（Ｈｃ）を増加させる。なお、この下地
層１１ａは、その膜厚が１０ｎｍとされることが好まし
い。
【００３０】硬磁性膜１１ｂは、例えば、ＣｏＰｔ、Ｃ
ｏＰｔＣｒあるいはＣｏＮｉ等の硬磁性体からなり、図
３中矢印Ｊｂで示される方向に磁化されている。硬磁性
膜１１ｂは、その磁化方向Ｊｂが図３中矢印Ｂで示すト
ラック幅方向に対して平行となるように磁化されてい
る。
【００３１】軟磁性膜１１ｃは、例えば、ＮｉＦｅ又は
ＮｉＦｅ−Ｘ（ここでＸはＴａ，Ｃｒ，Ｎｂ等であ
る。）等からなる軟磁性体からなり、図３中矢印Ｊｃで
示される方向に磁化されている。
【００３２】また、磁気抵抗効果安定化層１１は、図３
に示すように、下地層１１ａ上に硬磁性膜１１ｂと軟磁
性膜１１ｃと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に磁界が発生するように、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
と同じ向きとなる。この軟磁性膜１１ｃは、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１
３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、単層の硬磁性膜は、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、膜の表面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。
【００３４】上述した磁気抵抗効果安定化層１１におい
て、軟磁性膜１１ｃは、硬磁性膜１１ｂに対して交換相
互作用によって結合している。磁気抵抗効果安定化層１
１は、硬磁性膜１１ｂ上に軟磁性膜１１ｃを成膜して積
層する際にその成膜条件を可変させることにより、この
交換相互作用の強弱を設定することが出来る。
【００３５】磁気抵抗効果安定化層１１の磁気特性は、
上述した交換相互作用の強弱によって、磁気抵抗効果層
１３の安定化に影響を与える。磁気抵抗効果安定化層１
１は、図４に示すように、下地層１１ａ上に形成された
硬磁性膜１１ｂの表面に逆スパッタ等の表面処理を施し
た後に軟磁性膜１１ｃが成膜されることによって、軟磁
性膜１１ｃが強い交換相互作用によって硬磁性膜１１ｂ
に結合するように形成される。また、磁気抵抗効果安定
化層１１は、上述した逆スパッタを施さずに軟磁性膜１
１ｃが成膜されることによって、軟磁性膜１１ｃが弱い
交換相互作用によって硬磁性膜１１ｂに結合するように
形成される。なお、図４において、横軸は、交換相互作
用定数を示し、縦軸は、磁気抵抗効果安定化層の保磁力
を示している。ここで、交換相互作用定数とは、硬磁性
膜１１ｂと軟磁性膜１１ｃとの交換相互作用の強弱を示
す定数であり、それが大きくなると強い交換相互作用に
よって結合していることを示している。以下の記述にお
いて、強い交換相互作用による結合とは、図４中矢印Ｃ
に示した範囲にある交換相互作用定数を有する結合のこ
とであり、弱い交換相互作用による結合とは、図４中矢
印Ｄで示した範囲にある交換相互作用定数を有する結合
のことである。
【００３６】磁気抵抗効果安定化層１１は、強い交換相
互作用によって硬磁性膜１１ｂと軟磁性膜１１ｃとが結
合している場合、図５に示すように、その磁化曲線が通
常の硬磁性体の磁化曲線とほぼ同様の形状をなすような
磁化特性を有する。
【００３７】磁気抵抗効果安定化層１１は、硬磁性膜１
１ｂと軟磁性膜１１ｃとが強い交換相互作用によって結
合することによって、硬磁性膜１１ｂの磁化の影響が軟
磁性膜１１ｃに対して強く働き上述のような磁化特性を
有する。この磁化特性は、硬磁性膜１１ｂと軟磁性膜１
１ｃとのスピン回転が外部の磁界に対してほぼ同時に起
こることに起因している。このとき、上述した硬磁性膜
１１ｂの磁化の垂直成分は、軟磁性膜１１ｃに対して同
様の垂直成分を生じさせて磁気抵抗効果層１３の安定性
に悪影響を及ぼす。
【００３８】また、磁気抵抗効果安定化層１１は、弱い
交換相互作用によって硬磁性膜１１ｂと軟磁性膜１１ｃ
とが結合している場合、図６に示すように、その磁化曲
線が通常の磁性体の磁化曲線とは異なる形状を有する。
図６に示した磁化曲線は、外部磁場が弱いときは軟磁性
膜１１ｃの磁化特性を示し、外部磁場が強いときは硬磁
性膜１１ｂの磁化特性を示す。この磁化特性は、硬磁性
膜１１ｂの磁気特性が軟磁性膜１１ｃに対して強く働か
ず、硬磁性膜１１ｂと軟磁性膜１１ｃとのスピン回転が
外部磁場に対して同時に始まらないことに起因してい
る。このとき、上述した硬磁性膜１１ｂの磁化の垂直成
分は、軟磁性膜１１ｃに対して垂直成分を生じさせず磁
気抵抗効果層１３の安定性に悪影響を及ぼすことはな
い。
【００３９】さらに、下地層１１ａは、硬磁性体１１ｂ
の下層に配されることによって、硬磁性体１１ｂの保磁
力を向上させるとともに硬磁性膜１１ｂの磁化の垂直成
分を小とすることができる。その結果、下地層１１ａ
は、磁気抵抗効果層１３の磁気的な安定化に寄与する。
【００４０】また、本発明は、上述した薄膜磁気ヘッド
に限定されるものではなく、図７に示すように、磁気抵
抗効果素子３Ａを有する薄膜磁気ヘッドのようなもので
あってもよい。
【００４１】この磁気抵抗効果素子３Ａは、磁気抵抗効
果安定化層１１Ｂが硬磁性膜１１ｄと、この硬磁性膜の
上に形成された軟磁性膜１１ｅとから構成されたもので
あってもよい。この磁気抵抗効果安定化層１１Ｂは、磁
気抵抗効果層１３に対して上述した磁気抵抗効果安定化
層１１と同様の作用をする事によって、磁気抵抗効果層
１３の磁気的安定性を向上させる。
【００４２】この硬磁性膜１１ｄは、例えばＣｏＰｔ、
ＣｏＰｔＣｒあるいはＣｏＮｉ等の硬磁性体からなり、
図７中矢印Ｊｄで示される方向に磁化されている。硬磁
性膜１１ｄは、その磁化方向Ｊｄが図７中矢印Ｂで示す
トラック幅方向に対して平行となるように磁化されてい
る。
【００４３】この軟磁性膜１１ｅは、例えば、ＮｉＦｅ
又はＮｉＦｅ−Ｘ（ここでＸはＴａ，Ｃｒ，Ｎｂ等であ
る。）等からなる軟磁性体からなり、図７中矢印Ｊｅで
示される方向に磁化されている。軟磁性膜１１ｅは、硬
磁性膜１１ｄにより磁化されることによって、その磁化
方向Ｊｅが決定されている。
【００４４】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。
【００４５】上記ＭＲヘッドを製造する際は、先ず、図
８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。
【００４６】次に、図９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Ａｌ2Ｏ3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、Ａｌ2Ｏ3からなる非磁性絶縁層４３ｂ
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。
【００４７】磁気抵抗効果層４３ａは、図９に示すよう
に、下部ギャップ層４２上にＣｒからなる下地膜２１
と、ＣｏＰｔ、ＣｏＰｔＣｒあるいはＣｏＮｉ等の硬磁
性体からなる硬磁性膜２２と、ＮｉＦｅあるいはＮｉＦ
ｅ−Ｘ（ここでＸはＴａ，Ｃｒ，Ｎｂ等である。）等か
らなる軟磁性体からなる軟磁性膜２３とが積層されて形
成されている。
【００４８】この磁気抵抗安定化層４３ａは、下部ギャ
ップ層４２の上に下地層２１と硬磁性膜２２とを同一の
成膜槽内で成膜し、その後、軟磁性膜２３を成膜する事
によって形成される。
【００４９】磁気抵抗効果安定化層４３ａは、軟磁性膜
２３を成膜する際、硬磁性膜２２の表面に対して逆スパ
ッタのような表面処理を施さないことによって、硬磁性
膜２２と軟磁性膜２３とが弱い交換相互作用によって結
合した状態で形成される。また、磁気抵抗効果安定化層
４３ａは、その硬磁性膜２２表面に対して逆スパッタを
施さずに軟磁性膜２３を形成する際、硬磁性膜２２の膜
厚が５ｎｍ以下の場合に弱い交換相互作用によって軟磁
性膜２３が結合し、硬磁性膜２２の膜厚が５ｎｍ以上の
場合に強い交換相互作用によって結合した状態で形成さ
れる。
【００５０】その後、薄膜層４３は、上述のように磁気
抵抗効果安定化層４３ａを形成した後、非磁性絶縁層４
３ｂと磁気抵抗効果層４３ｃとが積層されることによっ
て形成される。
【００５１】したがって、磁気抵抗効果安定化層４３ａ
は、硬磁性膜２２が５ｎｍ以下の膜厚で形成されるとと
もに硬磁性膜２２に対して逆スパッタ等の表面処理が施
されることなく、軟磁性膜２３が形成されることによっ
て、硬磁性膜２２と軟磁性膜２３とが弱い交換相互作用
によって結合した状態で形成される。これにより、磁気
抵抗効果安定化層４３ａは、磁気抵抗効果層４３ｃの磁
気特性を安定化することができる。
【００５２】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１０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１１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。
【００５３】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。
【００５４】次に、図１２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１３及び図１
４に示すように、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。
【００５５】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。
【００５６】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Ａｌ2Ｏ3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
2Ｏ3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。
【００５７】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。
【００５８】次に、図１５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。
【００５９】次に、図１６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。
【００６０】次に、図１７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。
【００６１】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。
【００６２】ところで、上述のＭＲヘッドの製造方法で
は、図１３及び図１４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。
【００６３】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。
【００６４】すなわち、図１１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１８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１９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１９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。
【００６５】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。
【００６６】この結果、図２０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。
【００６７】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２０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２０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。
【００６８】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。
【００６９】すなわち、図１１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２１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２２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７
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。
【００７０】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２２
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２２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。
【００７１】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る薄膜磁気ヘッドでは、硬磁性膜と軟磁性膜とが弱い
交換相互作用によって結合して磁気的に安定した状態で
磁気抵抗効果安定化層が形成されている。このため、薄
膜磁気ヘッドは、磁気抵抗効果安定化層が磁気抵抗効果
層を磁気的に安定化させることによって、再生出力がよ
り安定なものとなるとともに、その再生出力が向上した
ものとなる。
【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３に示した磁気抵抗効果素子を構成する硬磁
性膜と軟磁性膜との交換相互作用における交換相互作用
定数と軟磁性膜の保磁力の関係を示す特性図である。
【図５】図４に示した強い交換相互作用を有する磁気抵
抗効果安定化層の磁化曲線を示す特性図である。
【図６】図４に示した弱い交換相互作用を有する磁気抵
抗効果安定化層の磁化曲線を示す特性図である。
【図７】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、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、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、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、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】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１９】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２０】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２１】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２２】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２３】ＭＲヘッドの基本的な構成を示す模式図であ
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、１
１ 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、２１ 下地層、２２硬磁性膜、 ２
２ 軟磁性膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁性材料を有する磁気抵抗効果安定化層
    により、磁気抵抗効果を示す磁性材料を有する磁気抵抗
    効果層の磁気的な安定性が図られた薄膜磁気ヘッドにお
    いて、 上記磁気抵抗効果安定化層は、少なくとも軟磁性膜と硬
    磁性膜とを有し、小さな磁界に対して軟磁性膜の磁気ヒ
    ステリシスを示し、大きな磁界に対して硬磁性膜の磁気
    ヒステリシスを示すことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
  2. 【請求項２】 上記磁気抵抗効果安定化層は、軟磁性膜
    と硬磁性膜とが弱い交換相互作用によって磁気的に結合
    していることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘ
    ッド。
  3. 【請求項３】 上記磁気抵抗効果安定化層は、上記磁気
    抵抗効果層との間に非磁性絶縁層が配されていることを
    特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
  4. 【請求項４】 上記磁気抵抗効果安定化層には、上記硬
    磁性膜の保磁力を向上させる下地層が上記硬磁性膜の下
    層に配されて構成されていることを特徴とする請求項１
    に記載の薄膜磁気ヘッド
JP8059617A 1996-03-15 1996-03-15 薄膜磁気ヘッド Withdrawn JPH09251616A (ja)

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