JP2008021360A - 薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気ディスクドライブ装置及び薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】読出しヘッド素子の下部シールド層及び／又は上部シールド層の端縁からの磁束漏れを防ぐことが可能な薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気ディスクドライブ装置及び薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】下部シールド層、上部シールド層並びに下部シールド層及び上部シールド層間に形成されたＭＲ層を有するＭＲ読出しヘッド素子を少なくとも含む薄膜磁気ヘッドであって、下部シールド層の端縁部にのみ接合して積層されている下部反強磁性層を備えている。
【選択図】図６
【解決手段】下部シールド層、上部シールド層並びに下部シールド層及び上部シールド層間に形成されたＭＲ層を有するＭＲ読出しヘッド素子を少なくとも含む薄膜磁気ヘッドであって、下部シールド層の端縁部にのみ接合して積層されている下部反強磁性層を備えている。
【選択図】図６
Description
本発明は、磁気抵抗効果（ＭＲ）読出しヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気ディスクドライブ装置及び薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）装置の大容量小型化に伴い、高記録密度に対応できる高感度の薄膜磁気ヘッドが要求されている。この要求に対応するため、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）読出しヘッド素子を有するＧＭＲヘッドの特性改善が進んでおり、一方では、ＧＭＲヘッドの２倍以上の抵抗変化率が期待できるトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）読出しヘッド素子を有するＴＭＲヘッドの実用化も始まっている。
このような高記録密度対応の薄膜磁気ヘッドにおけるＭＲ読出しヘッド素子では、ＭＲ層を間に挟む下部及び上部シールド層の薄型化が進んでいる。下部及び上部シールド層のシールド幅に対し、シールド厚みが薄くなるに伴って、端縁部の磁束の集中が顕著となる。下部及び上部シールド層をめっきで薄い膜厚に形成した場合にもこの傾向はあるが、特に、これら下部及び上部シールド層をより薄く形成するためにスパッタリングで成膜した後、イオンミリングでパターニングして形成した場合にこの傾向が顕著となる。これは、イオンミリングで形成した場合は、端縁部の幅や厚みにかかわらず、尖鋭断面を有するようになるためである。
図１は薄い膜厚に作製した下部シールド層の端縁部を薄膜磁気ヘッドの浮上面（ＡＢＳ）側から見た断面図である。
同図から分かるように、膜厚を薄くすると、下部シールド層１０の端縁は積層面に対して垂直とはならずに斜めとなり、端縁部１０ａが尖った形状となってしまう。このため、例えば外部磁界や書込みヘッド素子からの磁界の影響を受けて、この端縁部１０ａに磁界が集中し、この磁界が薄膜磁気ヘッドに対向している磁気媒体に印加されて不要な書込みがなされる等の問題が生じていた。このような下部及び上部シールド層の端縁形状に基づく磁気媒体への悪影響は、書込みヘッド素子が水平（面内）磁気記録構造の場合よりも垂直磁気記録構造を有する場合により顕著であった。
薄膜磁気ヘッドからの磁束漏れによる悪影響を低減する公知技術として、記録ヘッド部の磁気記録媒体側の先端部分にシャント部を設け、記録フリンジとして磁気記録媒体に記録される漏洩磁束をシャント部に流すことによって、記録ギャップ部おける漏洩磁束による記録フリンジを低減させることが提案されている（例えば、特許文献１）。
しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、書込みヘッド素子の記録ギャップ部からの漏洩磁束を記録ギャップ部の両側に設けたシャント部へ誘導するものであり、本発明とは対象位置が全く異なっていると共に、特許文献１の技術は磁束が漏れること自体を低減させるものではない。従って、この公知技術をＭＲ読出しヘッド素子の下部シールド層や上部シールド層の端縁部における磁束漏れを抑制するのに適用することは全くできない。即ち、特許文献１に記載されているようなシャント部をＭＲ読出しヘッド素子の下部シールド層や上部シールド層の近傍に設けることは、スペース的に難しく、しかも、たとえ、そのようなシャント部を設けたとしても、下部シールド層や上部シールド層の端縁部における磁束漏れ自体を抑制することは不可能である。
従って、本発明の目的は、読出しヘッド素子の下部シールド層及び／又は上部シールド層の端縁からの磁束漏れを防ぐことが可能な薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気ディスクドライブ装置及び薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。
本発明によれば、下部シールド層、上部シールド層並びに下部シールド層及び上部シールド層間に形成されたＭＲ層を有するＭＲ読出しヘッド素子を少なくとも含む薄膜磁気ヘッドであって、下部シールド層の端縁部にのみ接合して積層されている下部反強磁性層を備えている薄膜磁気ヘッドが提供される。
下部反強磁性層が下部シールド層の端縁部にのみ接合して積層されているため、この下部反強磁性層との交換相互作用により下部シールド層の端縁部の磁気モーメント（スピン）が大きくなり、磁場に対して不感となる。この交換相互作用は下部反強磁性層に近いほど強く、離れるに従って弱くなるから、磁気モーメントの重さもそれに従って分布することとなる。このため、下部シールド層の端縁部は、形状的には尖鋭端となっていたとしても、磁気的にはその端から徐々に不感となり、これは尖ったところがなく丸くなった端縁を有する場合と等価となる。その結果、下部シールド層の膜厚を薄くした場合にも、磁界の集中が端縁部で発生せず、端縁部における磁束漏れを防止することができ、磁気媒体への不要な書込みがなされる等の悪影響は発生しない。
下部反強磁性層が、下部シールド層の端縁部の下側に積層されていることが好ましい。
上部シールド層の端縁部にのみ接合して積層されている上部反強磁性層をさらに備えていることも好ましい。上部シールド層の端縁部についても、形状的には尖鋭端となっていたとしても、磁気的にはその端から徐々に不感となり、これは尖ったところがなく丸くなった端縁を有する場合と等価となる。その結果、この上部シールド層の膜厚を薄くした場合においても、磁界の集中が端縁部で発生せず、端縁部における磁束漏れを防止することができ、磁気媒体への不要な書込みがなされる等の悪影響は発生しない。
上部反強磁性層が、上部シールド層の端縁部の下側に積層されていることも好ましい。
ＭＲ層が反強磁性層を含む多層構造を有しており、下部反強磁性層を構成する反強磁性材料のブロッキング温度がＭＲ層の反強磁性層を構成する反強磁性材料のブロッキング温度より高いことも好ましい。
ＭＲ読出しヘッド素子上に形成されたインダクティブ書込みヘッド素子をさらに含んでいることが好ましい。この場合、インダクティブ書込みヘッド素子が、垂直磁気記録書込みヘッド素子であることがより好ましい。
本発明によれば、さらに、上述した薄膜磁気ヘッドと、この薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えた磁気ヘッドアセンブリが提供される。ここで、磁気ヘッドアセンブリとは、少なくとも読出し磁気ヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッド（磁気ヘッドスライダ）とその支持機構とを機械的、電気的に組み立てたアセンブリである。具体例を挙げると、磁気ヘッドスライダとサスペンションとのアセンブリの場合にはヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）と称され、磁気ヘッドスライダとこれを支持するサスペンション及び支持アームのアセンブリの場合にはヘッドアームアセンブリ（ＨＡＡ）と称され、ＨＡＡが複数積み重ねられる場合にはヘッドスタックアセンブリ（ＨＳＡ）と称されることが多い。
本発明によれば、さらに、少なくとも１つの磁気ディスクと、少なくとも１つの上述した磁気ヘッドアセンブリとを備えた磁気ディスクドライブ装置が提供される。
本発明によれば、さらにまた、下部シールド層、上部シールド層並びに下部シールド層及び上部シールド層間に形成されたＭＲ層を有するＭＲ読出しヘッド素子を少なくとも含む薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、下部シールド層の端縁部に対応する領域に下部反強磁性層を形成する工程と、形成した下部反強磁性層に端縁部のみが接合するように下部シールド層を形成する工程とを備えている薄膜磁気ヘッドの製造方法が提供される。
下部シールド層の形成工程は変更することなく、下部反強磁性層を下部シールド層の端縁部に対応する領域に形成する工程を追加するのみで、下部シールド層の端縁部における磁界集中を抑制することができる。即ち、簡単な製造工程を付加するのみで、下部シールド層の端縁部における磁束漏れを防止することができ、磁気媒体への不要な書込みのない薄膜磁気ヘッドを提供することができる。
下部シールド層を形成する工程が、下部シールド層用の膜を形成した下部反強磁性層上に成膜する工程と、成膜した下部シールド層用の膜をミリングすることにより下部シールド層の端縁部のみが下部反強磁性層に接合するようにパターニングする工程とを含んでいるか、又は、下部シールド層の端縁部のみが形成した下部反強磁性層に接合するように下部シールド層用の磁性材料をめっき形成する工程を含んでいることが好ましい。
上部シールド層の端縁部に対応する領域に上部反強磁性層を形成する工程と、形成した上部反強磁性層に端縁部のみが接合するように上部シールド層を形成する工程とをさらに備えたことも好ましい。
上部シールド層を形成する工程が、上部シールド層用の膜を形成した上部反強磁性層上に成膜する工程と、成膜した上部シールド層用の膜をミリングすることにより上部シールド層の端縁部のみが上部反強磁性層に接合するようにパターニングする工程とを含んでいるか、又は、上部シールド層の端縁部のみが形成した上部反強磁性層に接合するように上部シールド層用の磁性材料をめっき形成する工程を含んでいることも好ましい。
下部反強磁性層を形成する工程が、ＭＲ層の磁化自由層の磁化方向に磁界を印加した状態で下部反強磁性層用の膜を成膜する工程を含んでいることが好ましい。この場合、反強磁性層を含む多層構造のＭＲ層を形成する工程をさらに備えており、このＭＲ層を形成する工程が、ＭＲ層の磁化固定層の磁化方向に磁界を印加した状態で、下部反強磁性層を構成する反強磁性材料のブロッキング温度より低い温度で反強磁性層用の膜を成膜する工程を含んでいることがより好ましい。これにより、ＭＲ層における反強磁性層の磁化段階で、下部反強磁性層の磁化方向が変化してしまうような不都合は生じない。
本発明によれば、下部シールド層の端縁部は、形状的には尖鋭端となっていたとしても、磁気的にはその端から徐々に不感となり、これは尖ったところがなく丸くなった端縁を有する場合と等価となる。その結果、下部シールド層の膜厚を薄くした場合にも、磁界の集中が端縁部で発生せず、端縁部における磁束漏れを防止することができ、磁気媒体への不要な書込みがなされる等の悪影響は発生しない。さらに、簡単な製造工程を付加するのみで、下部シールド層の端縁部における磁束漏れを防止することができ、磁気媒体への不要な書込みのない薄膜磁気ヘッドを提供することができる。
図２は本発明の一実施形態として、磁気ディスクドライブ装置の要部の構成を概略的に示す斜視図であり、図３はＨＧＡの一構成例を示す斜視図であり、図４は図３のＨＧＡの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッドを示す斜視図である。
図２において、２０はスピンドルモータ２１の回転軸の回りを回転する複数の磁気ディスク、２２は薄膜磁気ヘッド（磁気ヘッドスライダ）をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置、２３は薄膜磁気ヘッドの読み書き動作を制御するための記録再生制御回路をそれぞれ示している。
アセンブリキャリッジ装置２２には、複数の駆動アーム２４が設けられている。これら駆動アーム２４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２５によってピボットベアリング軸２６を中心にして角揺動可能であり、この軸２６に沿った方向にスタックされている。各駆動アーム２４の先端部には、ＨＧＡ２７が取り付けられている。各ＨＧＡ２７には、磁気ヘッドスライダ３１が、各磁気ディスク２０の表面に対向するように設けられている。磁気ディスクドライブ装置に、単数の磁気ディスク２０、駆動アーム２４及びＨＧＡ２７を設けるようにしても良い。
図３に示すように、ＨＧＡは、サスペンション３０の先端部に、インダクティブ書込みヘッド素子及び多層構造のＭＲ読出しヘッド素子を有する磁気ヘッドスライダ３１を固着し、さらにその薄膜磁気ヘッド３１の端子電極に配線部材３５の一端を電気的に接続して構成される。
サスペンション３０は、磁気ヘッドスライダ３１に印加される荷重を発生するロードビーム３２と、このロードビーム３２上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ３３と、ロードビーム３２の基部に設けられたベースプレート３４と、フレクシャ３３及びロードビーム３２上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材３５とから主として構成されている。
本発明の磁気ヘッドアセンブリにおけるサスペンションの構造は、以上述べた構造に限定されるものではないことは明らかである。なお、図示されていないが、サスペンション３０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
図４に示すように、本実施形態における磁気ヘッドスライダ３１は、互いに積層されたＭＲ読出しヘッド素子４０及びインダクティブ書込みヘッド素子４１からなる複合型の磁気ヘッド素子４２と、これらＭＲ読出しヘッド素子４０及びインダクティブ書込みヘッド素子４１にそれぞれ接続された４つの信号端子電極４３及び４４とを、磁気ヘッドスライダのＡＢＳ４５を底面とした際の１つの側面である素子形成面４６上に備えている。なお、これらの端子電極の位置は、図４の形態に限定されるものではない。
図５は本実施形態における薄膜磁気ヘッドの構造を概略的に示す中心断面図である。なお、本実施形態は、インダクティブ書込みヘッド素子が垂直磁気記録構造の書込みヘッド素子の場合であり、ＭＲ読出しヘッド素子がＴＭＲ読出しヘッド素子の場合であるが、膜面に対して垂直にセンス電流を流すＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ Ｐｌａｎｅ）構造のＧＭＲ読出しヘッド素子の場合もトンネルバリア層に代えて非磁性導電層を備える点が異なるのみであり、その他の構成は基本的に同様である。
スライダ基板５０には、磁気ディスク表面に対向するＡＢＳ４５が形成されている。磁気ヘッドスライダ３１は、動作中、回転する磁気ディスク表面上を所定の浮上量で流体力学的に浮上する。このスライダ基板５０の素子形成面４６上には下地絶縁層５１が積層されており、この下地絶縁層５１上に下部電極層を兼用する下部シールド層（ＳＦ）５２が積層されている。
図５には現れていないが、この下部シールド層５２の端縁部５２ａ（図６及び図７参照）、即ちＡＢＳ４５から見て下部シールド層５２の両側及び奥側（図５にて手前側、奥側及び右側）の端縁部、の下側にはこの端縁部５２ａのみに接合するように下部反強磁性層５３が積層されている。さらに、この下部シールド層５２上には、ＴＭＲ積層体５４と、絶縁層５５とが積層されている。
ＴＭＲ積層体５４は、ピンド層及び反強磁性材料によるピン層からなる磁化固定層、トンネルバリア層、並びに磁化自由層（フリー層）の多層構造で構成されている。ＴＭＲ積層体５４としては、その他の種々の層構成が適用可能であることはもちろんである。また、このＴＭＲ積層体５４の側面には、フリー層の磁区制御を行うための、図示されていない磁区制御層等が形成されている。
ＴＭＲ積層体５４及び絶縁層５５上には、上部電極層を兼用する上部シールド層（ＳＳ１）５６が積層されている。
下部シールド層５２、下部反強磁性層５３、ＴＭＲ積層体５４、絶縁層５５、上部シールド層５６、磁区制御層及び図示されていないリード導体層等からＴＭＲ読出しヘッド素子が構成されている。
上部シールド層５６上には、ＴＭＲ読出しヘッド素子とその上のインダクティブ書込みヘッド素子とを分離するための非磁性中間層５７が積層されている。
この非磁性中間層５７上に、絶縁層５８、バッキングコイル層５９、バッキングコイル絶縁層６０、主磁極層６１、絶縁ギャップ層６２、書込みコイル層６３、書込みコイル絶縁層６４及び補助磁極層６５を含むインダクティブ書込みヘッド素子を設けられている。このインダクティブ書込みヘッド素子上に保護層６６が設けられている。
本実施形態においては、特に、図６に示すように、下部シールド層５２の端縁部５２ａの下側には下部反強磁性層５３が積層されており、この下部反強磁性層５３は下部シールド層５２の端縁部５２ａにのみ接合している。このため、下部シールド層５２の端縁部５２ａは、反強磁性的な交換相互作用により磁気モーメント（スピン）が大きくなり、磁場に対して不感となる。この交換相互作用は下部反強磁性層５３に近いほど強く、離れるに従って弱くなるから、磁気モーメントの重さもそれに従って分布することとなる。このため、下部シールド層５２の端縁部５２ａは、形状的には尖鋭端となっているものの、磁気的にはその端縁から離れるに従って徐々に不感となっている。これは、図７に点線で示すように、下部シールド層５２の端縁部が、あたかも形状として尖ったところがなく丸くなった場合と等価となる。その結果、磁界の集中がこの端縁部で発生せず、端縁部における磁束漏れを防止することができ、磁気媒体への不要な書込みがなされることもない。
なお、本実施形態では、下部シールド層５２の端縁部５２ａの下側に下部反強磁性層を積層しているが、下部シールド層５２の端縁部５２ａの上側に下部反強磁性層を積層しても良いことは明らかである。また、上部シールド層５６の端縁部の下側又は上側にこの端縁部のみに接合する上部反強磁性層（図示なし）を積層するようにしても良い。さらに、下部シールド層５２及び上部シールド層５６以外であっても、端縁部が尖鋭となり磁束集中が起きるような層に、同様な反強磁性層を設けても良い。
さらにまた、本実施形態では、垂直磁気記録構造のインダクティブ書込みヘッド素子を用いているが、水平又は面内磁気記録構造のインダクティブ書込みヘッド素子を用いても良いことは明らかである。また、垂直磁気記録構造のインダクティブ書込みヘッド素子として、図５に示した構造以外にも種々の構造が適用可能であることも明らかである。
本実施形態は、ＴＭＲ読出しヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッドに関するものであり、さらに、ＣＰＰ構造のＧＭＲ読出しヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッドについても適用できると述べているが、本発明は、積層面（膜面）に対して平行にセンス電流を流すＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎ Ｐｌａｎｅ）構造のＧＭＲ読出しヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッドに対しても、また、単一層構造の異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）読出しヘッド素子を備えた薄膜磁気ヘッドに対しても適用可能である。
次に、薄膜磁気ヘッドの製造工程について説明する。図８は薄膜磁気ヘッドの製造工程を説明するフロー図である。
図８及び図５に示すように、まず、アルティック（ＡｌＴｉＣ、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等の導電性材料から形成された基板（ウエハ）５０を用意し、この基板５０上に、例えばスパッタ法によって、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）又は酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の絶縁材料からなる厚さ０.０５〜１０μｍ程度の下地絶縁層５１を成膜する（ステップＳ１）。
次いで、この下地絶縁層５１上に、下部シールド層５２、下部反強磁性層５３、ＴＭＲ積層体５４、絶縁層５５、磁区制御用バイアス層（図示なし）及び上部シールド層５６を含むＴＭＲ読出しヘッド素子を形成する（ステップＳ２）。このＴＭＲ読出しヘッド素子の製造工程については、後に詳述する。
次いで、このＴＭＲ読出しヘッド素子上に非磁性中間層５７を形成する（ステップＳ３）。非磁性中間層５７は、例えばスパッタ法、化学気相成長（ＣＶＤ）法等によって、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の絶縁材料又はチタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）又は白金（Ｐｔ）等の金属材料を０.１〜０.５μｍ程度の厚さに形成される層である。
その後、この非磁性中間層５７上に、絶縁層５８、バッキングコイル層５９、バッキングコイル絶縁層６０、主磁極層６１、絶縁ギャップ層６２、書込みコイル層６３、書込みコイル絶縁層６４及び補助磁極層６５を含むインダクティブ書込みヘッド素子を形成する（ステップＳ４）。
絶縁層５８は、非磁性中間層５７上に例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等の絶縁材料を例えばスパッタ法等によって成膜することによって形成される層であり、必要に応じて、例えばＣＭＰ等によって上表面が平坦化される。この絶縁層５８上には、バッキングコイル層５９が例えばフレームめっき法等によって、例えば銅（Ｃｕ）等の導電材料を１〜５μｍ程度の厚さに形成される。このバッキングコイル層５９は、隣接トラック消去（ＡＴＥ）を回避するべく書込み磁束を誘導するためのものである。バッキングコイル絶縁層６０は、バッキングコイル層５９を覆うように、例えばフォトリソグラフィ法等によって、例えば熱硬化されたノボラック系等のレジストにより厚さ０.５〜７μｍ程度で形成される。
バッキングコイル絶縁層６０上には、主磁極層６１が形成される。この主磁極層６１は、書込みコイル層６３によって誘導された磁束を、書込みがなされる磁気ディスクの垂直磁気記録層まで収束させながら導くための磁路であり、例えばフレームめっき法等によって、例えばＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ等の金属磁性材料又はこれらの材料からなる多層膜として、厚さ０.５〜３μｍ程度に形成される。
主磁極層６１上には、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等の絶縁膜を例えばスパッタ法等によって成膜することによって絶縁ギャップ層６２が形成され、この絶縁ギャップ層６２上には、厚さ０.５〜７μｍ程度の例えば熱硬化されたノボラック系等のレジストからなる書込みコイル絶縁層６４が形成されており、その内部に、例えばフレームめっき法等によって、例えばＣｕ等の導電材料を１〜５μｍ程度の厚さの書込みコイル層６３が形成されている。
この書込みコイル絶縁層６４を覆うように、例えばＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ等の金属磁性材料、又はこれらの材料の多層膜からなる厚さ０.５〜３μｍ程度の補助磁極層６５が例えばフレームめっき法等によって形成される。この補助磁極層６５は、リターンヨークを構成している。
次いで、このインダクティブ書込みヘッド素子上に保護層６６を形成する（ステップＳ５）。保護層６６は、例えばスパッタ法等によって、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等を成膜することによって形成する。
これによって、薄膜磁気ヘッドのウエハ工程が終了する。ウエハ工程以後の薄膜磁気ヘッドの製造工程、例えば加工工程等は、周知であるため、説明を省略する。
次に、ＴＭＲ読出しヘッド素子の製造工程について説明する。図９は図８に示した薄膜磁気ヘッドの製造工程における読出しヘッド素子の製造工程を詳しく説明するフロー図であり、図１０は図９の製造工程を概略的に説明する斜視図及び断面図である。なお、図１０（Ａ２）〜（Ｅ２）は図１０（Ａ１）〜（Ｅ１）におけるＡ２―Ａ２線〜Ｅ２―Ｅ２線断面図である。
まず、下地絶縁層５１（図５参照）上における、下部シールド層５２の端縁部に相当する領域に、枠状の下部反強磁性層５３を形成する（ステップＳ２０）。図１０（Ａ１）及び（Ａ２）は、この状態を示している。この下部反強磁性層５３は、例えば、反強磁性材料をスパッタ法等で成膜し、その上にレジストマスクを形成して例えばイオンミリングすることによって形成する。この場合の反強磁性材料としては、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ等が使用可能であるが、他の反強磁性材料に比して高いブロッキング温度（約３５０℃）を有するＰｔＭｎを用いることが望ましい。下部反強磁性層５３の寸法としては、図６に示すように、下部シールド層５２の膜厚が例えば０．５μｍである場合に、下部反強磁性層５３の尖鋭端（図６にて左端）から底辺の右端までが例えば５μｍ以上、下部反強磁性層５３の尖鋭端（図６にて左端）から頂辺の右端までが例えば３μｍ以上、下部反強磁性層５３の奥行き（ハイト方向長さ）が例えば３μｍ以上である。
反強磁性材料の成膜は、積層面内であってＡＢＳと平行な方向、即ち、ＴＭＲ積層体の磁化自由層の磁化方向、に磁界を印加しながらその反強磁性材料のブロッキング温度より高い温度状態で行う。例えばＰｔＭｎを用いている場合は、３５０℃以上の温度で行う。なお、成膜時とは別工程で、磁場中アニールを行うことにより、磁化方向を固定するようにしても良い。
次いで、図１０（Ｂ１）及び（Ｂ２）に示すように、下部電極層を兼用する下部シールド層用の膜５２′を成膜する（ステップＳ２１）。この下部シールド層用の膜５２′は、例えばＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮｉＣｏ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ等の金属磁性材料を厚さ０.１〜３μｍ程度にスパッタすることによって成膜される。
次いで、図１０（Ｃ１）及び（Ｃ２）に示すように、この下部シールド層用の膜５２′上に下部シールド層５２をパターニングするためのレジストマスク６７を形成する（ステップＳ２２）。
次いで、このレジストマスク６７を用いて、イオンミリングすることにより（ステップＳ２３）、下部シールド層用の膜５２′をパターニングする。
その後、その上に例えばＡｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等の絶縁材料による絶縁層用の膜６８′をスパッタリング法等を用いて成膜する（ステップＳ２４）。図１０（Ｄ１）及び（Ｄ２）はこの状態を示している。
次いで、リフトオフする（ステップＳ２５）ことによって、図１０（Ｅ１）及び（Ｅ２）に示すように、上面が平坦化された下部シールド層５２及び絶縁層６８を得る。
なお、下部シールド層５２を、上述したようにスパッタ法及びイオンミリング法で形成する代わりに、フレームめっき法で形成するようにしても良い。
次いで、この下部シールド層５２及び絶縁層６８上に、磁化固定層用の膜を成膜する（ステップＳ２６）。磁化固定層用の膜は、本実施形態では、シンセティック型であり、例えばＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ等からなる厚さ５〜３０ｎｍ程度の反強磁性膜（ピン層用の膜）と、例えばＣｏＦｅ等からなる厚さ１〜５ｎｍ程度の第１の強磁性膜と、例えばＲｕ、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、Ｃｒ、レニウム（Ｒｅ）及びＣｕ等のうちの１つ又は２つ以上の合金からなる厚さ０.８ｎｍ程度の非磁性膜と、例えばＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＳｉ、ＣｏＭｎＧｅ、ＣｏＭｎＳｉ、ＣｏＭｎＡｌ等からなる厚さ１〜３ｎｍ程度の第２の強磁性膜とを順次、スパッタリング法等によって成膜して形成される。なお、ピン層用の膜である反強磁性材料としては、下部反強磁性層５３を構成する反強磁性材料より低いブロッキング温度（約２５０℃）を有するＩｒＭｎを用いることが望ましい。
ピン層用の反強磁性材料の成膜は、積層面内であってＡＢＳと垂直な方向、即ち、ＴＭＲ積層体のフリー層の磁化方向とは垂直な方向、に磁界を印加し、その反強磁性材料のブロッキング温度より高い温度状態で行う。ただし、下部反強磁性層５３のブロッキング温度（ＰｔＭｎでは３５０℃）より低い温度とする。例えばピン層用の反強磁性材料としてＩｒＭｎを用いており、下部反強磁性層５３用の反強磁性材料としてＰｔＭｎを用いている場合は、２５０℃以上であるが３５０℃未満の温度とする。これにより、下部反強磁性層５３の磁化方向が動いてしまうような不都合は生じない。なお、成膜時とは別工程で、磁場中アニールを行うことにより、磁化方向を固定するようにしても良い。
次いで、磁化固定層用の膜上に、厚さ０.５〜１ｎｍ程度のアルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）又は亜鉛（Ｚｎ）の酸化物よりなるトンネルバリア層用の膜を成膜する（ステップＳ２７）。
次いで、トンネルバリア層用の膜上に、例えばＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＳｉ、ＣｏＭｎＧｅ、ＣｏＭｎＳｉ、ＣｏＭｎＡｌ等からなる厚さ１ｎｍ程度の高分極率膜と、例えばＮｉＦｅ等からなる厚さ１〜９ｎｍ程度の軟磁性膜とを順次、スパッタリング法等によって成膜し、フリー層用の膜を形成する（ステップＳ２８）。フリー層用の膜を成膜する際にも、磁界を印加して磁化方向を制御することが行われる。
次に、このように形成したＴＭＲ多層膜について、パターニングを行う（ステップＳ２９）。まず、ＴＭＲ多層膜上にリフトオフ用のレジストパターンをなすマスク（図示なし）を形成し、このマスクを用いて、イオンミリングを行う。このミリングにより、下から磁化固定層、トンネルバリア層及びフリー層を含む積層構造を有するＴＭＲ積層体５４を得ることができる。
次いで、その上に例えばＡｌ２Ｏ３又はＳｉＯ２等の絶縁材料による厚さが３〜２０ｎｍ程度の絶縁層用の膜をスパッタリング法、ＩＢＤ（イオンビームデポジション）法等を用いて成膜し、その上に厚さが１０〜４０ｎｍ程度の磁区制御用バイアス層用の膜をスパッタリング法、ＩＢＤ法等を用いて成膜した後、マスクを剥離することによってリフトオフする。これにより、ＴＭＲ積層体５４の側面上に、絶縁層及び磁区制御バイアス層が積層される（ステップＳ３０）。
その後、その上に上部電極層を兼用する上部シールド層５６を形成する（ステップＳ３１）。上部シールド層５６は、下部シールド層５２の場合と同様に、例えばスパッタ法及びイオンミリング法によって、例えばＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮｉＣｏ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ等の金属磁性材料を厚さ０.１〜３μｍ程度に積層することによって形成される。スパッタ法及びイオンミリング法で形成する代わりに、フレームめっき法で形成するようにしても良い。
なお、ＴＭＲ積層体５４における磁化固定層、バリア層及び磁化自由層からなる感磁部を構成する各膜の態様は、以上に述べたものに限定されることなく、種々の材料及び膜厚が適用可能である。例えば、磁化固定層においては、反強磁性膜を除く３つの膜からなる３層構造の他に、強磁性膜からなる単層構造又はその他の層数の多層構造を採用することもできる。さらに、磁化自由層においても、２層構造の他に、高分極率膜の存在しない単層構造、又は磁歪調整用の膜を含む３層以上の多層構造を採用することも可能である。またさらに、感磁部において、磁化固定層、バリア層及び磁化自由層が、逆順に、即ち、磁化自由層、バリア層、磁化固定層の順に積層されていてもよい。ただし、この場合、磁化固定層内の反強磁性膜は最上の位置となる。
なお、以上の説明では、下部反強磁性層５３用の膜を成膜する際に磁界を印加して磁化方向を固定しているが、磁界を印加せずに単に成膜するのみであってもある程度の磁化固定が行われる。特に、上部シールド層５６の端縁部のみに接合する上部反強磁性層を形成する場合は、この層がＴＭＲ積層体を形成した後に成膜されるため、ピン層用の反強磁性材料のブロッキング温度との兼ね合いもあり、単に成膜するのみとすることが望ましい。
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
１０、５２ 下部シールド層
１０ａ、５２ａ 端縁部
２０ 磁気ディスク
２１ スピンドルモータ
２２ アセンブリキャリッジ装置
２３ 記録再生制御回路
２４ 駆動アーム
２５ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
２６ ピボットベアリング軸
２７ ＨＧＡ
３０ サスペンション
３１ 薄膜磁気ヘッド
３２ ロードビーム
３３ フレクシャ
３４ ベースプレート
３５ 配線部材
４０ ＭＲ読出しヘッド素子
４１ インダクティブ書込みヘッド素子
４２ 磁気ヘッド素子
４３、４４ 信号端子電極
４５ ＡＢＳ
４６ 素子形成面
５０ スライダ基板
５１ 下地層
５２′ 下部シールド層用の膜
５３ 下部反強磁性層
５４ ＴＭＲ積層体
５５、５８、６８ 絶縁層
５６ 上部シールド層
５７ シールド中間絶縁層
５９ バッキングコイル層
６０ バッキングコイル絶縁層
６１ 主磁極層
６２ 絶縁ギャップ層
６３ 書込みコイル層
６４ 書込みコイル絶縁層
６５ 補助磁極層
６６ 保護層
６７ レジストマスク
６８′ 絶縁層用の膜
１０ａ、５２ａ 端縁部
２０ 磁気ディスク
２１ スピンドルモータ
２２ アセンブリキャリッジ装置
２３ 記録再生制御回路
２４ 駆動アーム
２５ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
２６ ピボットベアリング軸
２７ ＨＧＡ
３０ サスペンション
３１ 薄膜磁気ヘッド
３２ ロードビーム
３３ フレクシャ
３４ ベースプレート
３５ 配線部材
４０ ＭＲ読出しヘッド素子
４１ インダクティブ書込みヘッド素子
４２ 磁気ヘッド素子
４３、４４ 信号端子電極
４５ ＡＢＳ
４６ 素子形成面
５０ スライダ基板
５１ 下地層
５２′ 下部シールド層用の膜
５３ 下部反強磁性層
５４ ＴＭＲ積層体
５５、５８、６８ 絶縁層
５６ 上部シールド層
５７ シールド中間絶縁層
５９ バッキングコイル層
６０ バッキングコイル絶縁層
６１ 主磁極層
６２ 絶縁ギャップ層
６３ 書込みコイル層
６４ 書込みコイル絶縁層
６５ 補助磁極層
６６ 保護層
６７ レジストマスク
６８′ 絶縁層用の膜
Claims (17)
- 下部シールド層、上部シールド層並びに該下部シールド層及び該上部シールド層間に形成された磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果読出しヘッド素子を少なくとも含む薄膜磁気ヘッドであって、前記下部シールド層の端縁部にのみ接合して積層されている下部反強磁性層を備えていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
- 前記下部反強磁性層が、前記下部シールド層の端縁部の下側に積層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。
- 前記上部シールド層の端縁部にのみ接合して積層されている上部反強磁性層をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記上部反強磁性層が、前記上部シールド層の端縁部の下側に積層されていることを特徴とする請求項３に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記磁気抵抗効果層が反強磁性層を含む多層構造を有しており、前記下部反強磁性層を構成する反強磁性材料のブロッキング温度が前記磁気抵抗効果層の反強磁性層を構成する反強磁性材料のブロッキング温度より高いことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記磁気抵抗効果読出しヘッド素子上に形成されたインダクティブ書込みヘッド素子をさらに含んでいることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記インダクティブ書込みヘッド素子が、垂直磁気記録型書込みヘッド素子であることを特徴とする請求項６に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 請求項１から７のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドと、該薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えたことを特徴とする磁気ヘッドアセンブリ。
- 少なくとも１つの磁気ディスクと、少なくとも１つの請求項８に記載の磁気ヘッドアセンブリとを備えたことを特徴とする磁気ディスクドライブ装置。
- 下部シールド層、上部シールド層並びに該下部シールド層及び該上部シールド層間に形成された磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果読出しヘッド素子を少なくとも含む薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、前記下部シールド層の端縁部に対応する領域に下部反強磁性層を形成する工程と、該形成した下部反強磁性層に端縁部のみが接合するように前記下部シールド層を形成する工程とを備えていることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
- 前記下部シールド層を形成する工程が、下部シールド層用の膜を前記形成した下部反強磁性層上に成膜する工程と、該成膜した下部シールド層用の膜をミリングすることにより該下部シールド層の端縁部のみが前記下部反強磁性層に接合するようにパターニングする工程とを含んでいることを特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
- 前記下部シールド層を形成する工程が、該下部シールド層の端縁部のみが前記形成した下部反強磁性層に接合するように該下部シールド層用の磁性材料をめっき形成する工程を含んでいることを特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
- 前記上部シールド層の端縁部に対応する領域に上部反強磁性層を形成する工程と、該形成した上部反強磁性層に端縁部のみが接合するように前記上部シールド層を形成する工程とをさらに備えたことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の製造方法。
- 前記上部シールド層を形成する工程が、上部シールド層用の膜を前記形成した上部反強磁性層上に成膜する工程と、該成膜した上部シールド層用の膜をミリングすることにより該上部シールド層の端縁部のみが前記上部反強磁性層に接合するようにパターニングする工程とを含んでいることを特徴とする請求項１３に記載の製造方法。
- 前記上部シールド層を形成する工程が、該上部シールド層の端縁部のみが前記形成した上部反強磁性層に接合するように該上部シールド層用の磁性材料をめっき形成する工程を含んでいることを特徴とする請求項１３に記載の製造方法。
- 前記下部反強磁性層を形成する工程が、前記磁気抵抗効果層の磁化自由層の磁化方向に磁界を印加した状態で該下部反強磁性層用の膜を成膜する工程を含んでいることを特徴とする請求項１０から１５のいずれか１項に記載の製造方法。
- 反強磁性層を含む多層構造の磁気抵抗効果層を形成する工程をさらに備えており、該磁気抵抗効果層を形成する工程が、該磁気抵抗効果層の磁化固定層の磁化方向に磁界を印加した状態で、前記下部反強磁性層を構成する反強磁性材料のブロッキング温度より低い温度で前記反強磁性層用の膜を成膜する工程を含んでいることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
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