JP2004022114A - 磁気ヘッド及びその製造方法 - Google Patents
磁気ヘッド及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004022114A JP2004022114A JP2002177867A JP2002177867A JP2004022114A JP 2004022114 A JP2004022114 A JP 2004022114A JP 2002177867 A JP2002177867 A JP 2002177867A JP 2002177867 A JP2002177867 A JP 2002177867A JP 2004022114 A JP2004022114 A JP 2004022114A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- magnetic
- flux guide
- magnetic flux
- domain control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
- G11B5/3916—Arrangements in which the active read-out elements are coupled to the magnetic flux of the track by at least one magnetic thin film flux guide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B2005/3996—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects large or giant magnetoresistive effects [GMR], e.g. as generated in spin-valve [SV] devices
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
- G11B5/3929—Disposition of magnetic thin films not used for directly coupling magnetic flux from the track to the MR film or for shielding
- G11B5/3932—Magnetic biasing films
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor
- Y10T29/49021—Magnetic recording reproducing transducer [e.g., tape head, core, etc.]
- Y10T29/49032—Fabricating head structure or component thereof
- Y10T29/49048—Machining magnetic material [e.g., grinding, etching, polishing]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
【解決手段】磁束ガイド層17の下及び多層膜T1の記録媒体との対向面F側前方の空間に磁区制御層18を形成することによって、磁束ガイド層17の形状を平坦状に近くして磁束伝達効率を向上させることができる。
また、磁区制御層18の上に磁束ガイド層17を積層することによって磁束ガイド層17の磁化制御を行うので、磁区制御層の形状を平坦に近い薄膜として形成でき、磁束ガイドに供給されるバイアス磁界を安定化することができる。
また、磁気ヘッドのギャップ長G1を小さく維持することができる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は主に、ハードディスク装置や磁気センサなどに用いられる磁気検出素子及びその製造方法に係り、特に磁界検出能に優れた磁気検出素子及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図21に従来の再生用の磁気ヘッドの斜視図を示す。
【0003】
この磁気ヘッドを構成する磁気検出素子Sは、固定磁性層101、非磁性材料層102及びフリー磁性層103を有する多層膜からなるものである。固定磁性層101及びフリー磁性層103はNiFeなどの強磁性材料によって形成され、非磁性材料層102はCuなどによって形成されている。
【0004】
固定磁性層101はその磁化方向が一方向に固定されている。一方、フリー磁性層103の磁化は外部磁界が印加されるとその方向が変動する。その結果、フリー磁性層103の磁化と固定磁性層101の磁化の相対的な向きが変化して磁気検出素子Sの電気抵抗が変化する。この電気抵抗変化を電圧変化あるいは電流変化として取り出すことにより外部磁界を検出することができる。なお、フリー磁性層103は、バルクハウゼンノイズの発生を抑えるために、磁化方向が一方向にそろえられて単磁区化状態になっている。
【0005】
図21に示す磁気ヘッドでは、磁気検出素子Sをハイト方向(図示Y方向)後方に後退させて、磁気検出素子Sが記録媒体との対向面から露出しないようにしている。
【0006】
図21に示す符号104は、NiFe合金などの磁性材料で形成された下部シールド層である。下部シールド層104の上には図示しない絶縁材料性の下部ギャップ層が形成され、下部ギャップ層の上に磁束ガイド層105が形成されている。磁束ガイド層105は、CoFe合金、NiFe合金、CoFeNi合金あるいはCoなどの磁性材料で形成される。磁束ガイド層105は、磁気検出素子Sのフリー磁性層103と磁気的に接続されている。
【0007】
磁束ガイド層105上から磁気検出素子S、上にかけて図示しない上部ギャップ層が形成され、前記上部ギャップ層の上にはNiFe合金などの磁性材料で形成された上部シールド層106が形成されている。
【0008】
磁束ガイド層105は、先端部105aが記録媒体との対向面に露出しており、磁気検出素子Sのフリー磁性層103に外部磁界による磁化変動を導くための導入層となっている。外部磁界によって引き起こされた磁束ガイド層105の磁化変動は、フリー磁性層103に伝わり、フリー磁性層の磁化方向は外部磁界の変化に対応して変動する。
【0009】
図21に示されるように、磁気検出素子Sが磁気ヘッドの記録媒体との対向面からハイト方向の奥側に後退したものであると、磁気検出素子が記録媒体との対向面に露出するかあるいは薄い保護膜に覆われただけのものに比べてサーマルアスペリティなどに対する耐熱性が向上する。また、前記記録媒体との対向面が帯電することによって引き起こされる静電破壊に対する耐性を向上させることができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図21に示される磁気ヘッドにおいて、磁束ガイド層105の磁区制御がなされず、磁束ガイド層105が多磁区化構造を有すると、磁束ガイド層105を磁化の変動が伝播していくときにバルクハウゼンノイズが発生する。
【0011】
このため、フリー磁性層103の磁化制御だけでなく、磁束ガイド層105の磁化制御も行う必要がある。
【0012】
ここで、特開2001−273613号公報には、トンネル型磁気抵抗効果膜と磁束ガイド層を備えた磁気抵抗効果センサの、フリー磁性層と磁束ガイド層の双方を磁区制御することについて記載されている。
【0013】
しかし、特開2001−273613号の図2、図3、図4に記載されている磁気抵抗効果センサでは、単一の磁区制御層15を自由層25(フリー磁性層)と磁束ガイド層14の双方に接続するために、磁束ガイド層14をトンネル型磁気抵抗効果膜付近で屈曲させねばならず、磁束ガイド層14の磁束伝達効率が低下している。
【0014】
また、特開2001−273613号の図5に記載されている磁気抵抗効果センサでは、トンネル型磁気抵抗効果膜13の上部に形成されるフリー磁性層25とトンネル型磁気抵抗効果膜の下層に形成される磁束ガイド層を単一の磁区制御層15によって磁区制御しなければならず、磁区制御層15の形状が複雑になり適切な磁区制御を行うことが難しい。
【0015】
また、特開2001−273613号の図6、図9に記載されている磁気抵抗効果センサでは、トンネル型磁気抵抗効果膜13の下または上に形成された磁束ガイド層14,44のトンネル型磁気抵抗効果膜13と対向する面の反対側に磁区制御層15、45が形成されるため磁気抵抗効果センサの厚さが増加し、ギャップ長が大きくなってしまう。
【0016】
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、フリー磁性層に磁気的に接続する磁束ガイド層の磁区制御を効率的に行うことができ、また小型化に適した磁気ヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下から順に積層された固定磁性層と非磁性材料層とフリー磁性層を有する多層膜が記録媒体との対向面からハイト方向奥側の所定位置に形成されており、強磁性材料からなり前記フリー磁性層と磁気的に結合している磁束ガイド層を有する磁気ヘッドにおいて、
前記磁束ガイド層は、前記フリー磁性層上から記録媒体との対向面方向に延びており、前記磁束ガイド層の下層に前記磁束ガイド層の磁化方向を一方向にそろえるための磁区制御層が形成されていることを特徴とするものである。
【0018】
本発明では、前記フリー磁性層が前記固定磁性層の上層に積層されており、このフリー磁性層の上に記録媒体との対向面方向に延びる前記磁束ガイド層が形成されている。すると、前記磁束ガイド層の下には空間ができる。本発明では、この空間に前記磁区制御層を形成することによって、前記磁束ガイドの形状を平坦状に近くして磁束伝達効率を向上させることができるようになった。
【0019】
また、本発明では、前記磁区制御層の上に前記磁束ガイド層を積層するだけで前記磁束ガイド層の磁化制御を行うことができるので、前記磁区制御層を平坦に近い薄膜層にでき、安定したバイアス磁界の供給ができる。
【0020】
また、本発明では、磁気ヘッドのギャップ長を小さくすることが容易になる。
または、本発明は、下から順に積層された固定磁性層と非磁性材料層を有する多層膜が記録媒体との対向面からハイト方向奥側の所定位置に形成されており、強磁性材料からなる磁束ガイド層が前記非磁性材料層上に形成されている磁気ヘッドにおいて、
前記磁束ガイド層は、前記非磁性材料層上から記録媒体との対向面方向に延びており、前記磁束ガイド層の下層に前記磁束ガイド層の磁化方向を一方向にそろえるための磁区制御層が形成されていることを特徴とするものである。
【0021】
本発明では、前記磁束ガイド層の磁化方向が外部磁界によって変化したとき、前記磁束ガイド層の前記非磁性材料層上に位置する領域の磁化と固定磁性層の磁化の相対的な方向が変化して、前記磁束ガイド層と前記多層膜の合計電気抵抗値が変化する。この合計電気抵抗変化を電流変化または電圧変化として取り出すことにより外部磁界(記録信号磁界)を検出する。本発明でも、前記磁束ガイド層の下の空間に前記磁区制御層を形成することによって、前記磁束ガイドの形状を平坦状に近くして磁束伝達効率を向上させることができる。また、前記磁区制御層を平坦に近い薄膜層でき、安定したバイアス磁界の供給ができる。また、磁気ヘッドのギャップ長を小さくすることが容易になる。
【0022】
なお、前記磁区制御層は、前記多層膜の記録媒体との対向面側前方に位置していることが、前記磁束ガイドの平坦化、磁気ヘッドの狭ギャップ化のためには好ましい。
【0023】
また、本発明では、前記磁束ガイド層が前記多層膜のハイト方向奥側にも延びており、ハイト方向奥側に延びる前記磁束ガイド層の下層に前記磁束ガイド層の磁化方向を一方向にそろえるための磁区制御層が形成されていると、前記磁束ガイド層の磁化制御がより確実になるので好ましい。
【0024】
前記磁束ガイド層が前記多層膜のハイト方向奥側に延びているときにも、前記磁区制御層は、前記多層膜のハイト方向側後方に位置していることが好ましい。
【0025】
なお、前記磁区制御層と前記磁束ガイド層の間に非磁性中間層が介在していてもよい。この非磁性中間層によって前記磁区制御層と前記磁束ガイド層間のバイアス磁界の大きさを調節できる。
【0026】
また、本発明では、前記磁区制御層と前記磁束ガイド層の間に強磁性層が形成されていてもよい。
【0027】
なお、前記磁区制御層と前記強磁性層の間に非磁性中間層が介在していると、前記磁区制御層と前記強磁性層間のバイアス磁界の大きさを調節できる。
【0028】
なお、前記フリー磁性層と前記磁束ガイド層の間に非磁性層が形成されていてもよい。前記フリー磁性層と前記磁束ガイド層の間の非磁性層の厚さによって、前記フリー磁性層の磁化方向と前記磁束ガイド層の磁化方向が平行状態になるか反平行状態になるか規定される。
【0029】
また、本発明では、前記多層膜のトラック幅方向両側部に縦バイアス層が形成され、前記縦バイアス層が前記磁束ガイド層に磁気的に結合していると前記磁束ガイド層の磁化制御をより確実に行うことができる。
【0030】
本発明では、例えば、前記磁束ガイド層に磁気的に結合し、トラック幅方向に延びるタブ層が形成され、前記多層膜のトラック幅方向両側部に形成された縦バイアス層が前記タブ層の磁化方向を一方向にそろえるようにできる。
【0031】
なお、本発明では、前記磁束ガイド層と前記タブ層は、強磁性材料からなる一体の層として形成できる。
【0032】
また、前記縦バイアス層は、前記タブ層の下層に形成されていることが好ましい。
【0033】
前記縦バイアス層は、前記タブ層の下層に形成されていると、前記タブ層の形状を平坦状にして磁化の固定力を向上させることができる。
【0034】
また、前記縦バイアス層の上に前記タブ層を積層するだけで前記タブ層の磁化制御を行うことができるので、前記縦バイアス層を平坦に近い薄膜として形成でき、安定したバイアス磁界の供給ができる。
【0035】
また、磁気ヘッドのギャップ長を小さくすることが容易になる。
また、本発明では、前記縦バイアス層と前記タブ層の間に非磁性中間層が介在してもよい。この非磁性中間層によって前記縦バイアス層と前記タブ層間のバイアス磁界の大きさを調節できる。
【0036】
また、前記縦バイアス層と前記タブ層の間に強磁性層が形成されていてもよい。
【0037】
なお、前記縦バイアス層と前記強磁性層の間に非磁性中間層が介在していると、前記縦バイアス層と前記強磁性層間のバイアス磁界の大きさを調節できる。
【0038】
本発明では、前記磁区制御層の膜厚と前記縦バイアス層の膜厚を等しくすることができ、前記磁束ガイド層と前記タブ層を平坦化できる。
【0039】
また、前記磁区制御層と前記縦バイアス層が同じ材料によって形成されていることが好ましい。
【0040】
なお、前記縦バイアス層と前記タブ層とを設ける場合には、前記磁束ガイド直下の前記磁区制御層を省略することができる。
【0041】
前記磁区制御層及び/又は前記縦バイアス層を反強磁性材料または硬磁性材料によって形成できる。
【0042】
本発明の磁気ヘッドの製造方法は以下の工程を有することを特徴とするものである。
(a)基板上に、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層、Cr,Ru,Re,Pd,Os,Ir,Pt,Au,Rh,Cuのうちいずれか1種または2種以上からなる非磁性層の順に積層された多層膜を形成する工程と、
(b)前記多層膜の記録媒体との対向面側の所定領域を除去する工程と、
(c)前記多層膜上に前記フリー磁性層と磁気的に結合する磁束ガイド層を形成する工程。
【0043】
本発明では、前記フリー磁性層上に、前記非磁性層を積層し、その上に、前記磁束ガイド層を形成するので、前記磁束ガイド層と前記フリー磁性層を確実に磁気的結合させることができる。
【0044】
その理由は、前記非磁性層を、Cr,Ru,Re,Pd,Os,Ir,Pt,Au,Rh,Cuのうちいずれか1種または2種以上によって形成するためである。これらの非磁性材料は、酸化しにくいか、或は、酸化しても酸化が膜厚方向に進行しにくい。従って,製造工程中に前記非磁性層が酸化しても、その酸化層を後述する低エネルギーのイオンミリングで除去することができ、前記フリー磁性層の磁気特性の劣化を防止できる。
【0045】
また、前記(b)工程と前記(c)工程の間に、
(d)前記多層膜の記録媒体との対向面側前方に、磁区制御層を形成する工程を有し、
前記(c)工程において、前記磁束ガイド層を、前記磁区制御層上にも形成することが好ましい。
【0046】
本発明では、前記(c)工程で、前記多層膜の記録媒体との対向面側前方に、磁区制御層を埋め込み、この磁区制御層上に磁束ガイド層を積層することによって、前記フリー磁性層と磁気的に結合する磁束ガイド層を形成することができる。
【0047】
その結果、前記磁区制御層を平坦状に近い薄膜にでき、安定したバイアス磁界の供給ができ、さらに前記磁束ガイドの形状を平坦状に近くして磁束伝達効率を向上させることができる。
【0048】
また、本発明では、磁気ヘッドのギャップ長を小さくすることが容易になる。
また、本発明では、前記(a)〜(d)工程に加えて、以下の工程を有することにより、前記多層膜のハイト方向奥側にも前記磁束ガイド層が延び、ハイト方向奥側に延びる前記磁束ガイド層の下層に磁区制御層が形成される磁気ヘッドを形成できる。
(e)前記多層膜のハイト方向奥側の所定領域を除去する工程と、
(f)前記多層膜のハイト方向奥側後方に磁区制御層を形成する工程と、
(g)前記磁区制御層上に前記フリー磁性層と磁気的に結合する磁束ガイド層を形成する工程。
【0049】
本発明では、前記磁束ガイド層を形成する前に、前記フリー磁性層上に形成された非磁性層を一部または全部削ることが好ましい。前記フリー磁性層上に形成された非磁性層は、フリー磁性層を大気暴露による酸化から護る保護層として機能する。
【0050】
また、本発明では前記(c)工程と(d)工程の間及び/又は前記(f)工程と(g)工程の間に、
(h)前記磁区制御層と前記磁束ガイド層の間に強磁性層を形成する工程を有してもよい。
【0051】
さらに、前記(h)工程と(d)工程の間及び/又は前記(h)工程と(g)工程の間に、
(i)前記磁区制御層と前記強磁性層の間に非磁性中間層を形成する工程を有してもよい。
【0052】
また、本発明では、前記(c)工程と(d)工程の間及び/又は前記(f)工程と(g)工程の間に、
(j)前記磁区制御層または前記強磁性層の上に非磁性中間層を形成し、前記磁束ガイド層を積層する前に前記非磁性中間層を一部または全部削る工程を有することが好ましい。
【0053】
前記(j)工程で形成される非磁性層は、前記磁区制御層または前記強磁性層を大気暴露による酸化から護る保護層として機能する。
【0054】
なお、本発明では、前記(d)工程において、トラック幅方向に延びるタブ層を前記磁束ガイド層と一体に形成することができる。
【0055】
なお、前記多層膜のトラック幅方向両側部を削る工程を有し、前記多層膜のトラック幅方向両側部に縦バイアス層を形成した後、この縦バイアス層上に前記タブ層を形成することが好ましい。
【0056】
また、本発明では、前記磁区制御層と前記縦バイアス層を同時に成膜することができる。
【0057】
また、前記磁区制御層と前記縦バイアス層を同じ材料によって形成することが好ましい。
【0058】
本発明では、前記磁区制御層及び/又は前記縦バイアス層を反強磁性材料または硬磁性材料によって形成することができる。
【0059】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の磁気ヘッドの第1の実施の形態を模式的に示す斜視図である。
【0060】
図1に示す磁気ヘッドは、記録媒体に磁気記録された記録信号を再生するための磁気ヘッドである。
【0061】
図1では、反強磁性層11、固定磁性層12、非磁性材料層13、フリー磁性層14を有する多層膜T1が、下部シールド層15の上に積層された下部ギャップ層16の上であって、記録媒体との対向面Fからハイト方向奥側へ所定の距離H1だけ離れた位置に形成されている。
【0062】
多層膜T1は磁気抵抗効果を有する磁気検出素子であり、例えばスピンバルブ型GMR型磁気抵抗効果素子あるいはスピンバルブトンネル型磁気抵抗効果型素子である。多層膜T1の詳しい構造については後述する。
【0063】
また、磁束ガイド層17が、多層膜(磁気検出素子)T1のフリー磁性層14上に接続されている。
【0064】
磁束ガイド層17の上には、図示しない非磁性材料製の上部ギャップ層を介して上部シールド層20が積層されている。
【0065】
下部シールド層15、上部シールド層20はNiFeなどの磁性材料によってメッキあるいはスパッタ形成される。また、下部ギャップ層16及び上部ギャップ層はTa、Crなどの非磁性金属材料、またはAl203やSi02などの絶縁材料でスパッタ形成される。
【0066】
また、本実施の形態の磁気ヘッドは、例えばアルミナ−チタンカーバイト(Al2O3−TiC)で形成されたスライダのトレーリング端面上に形成される。スライダは、記録媒体との対向面と逆面側で、ステンレス材などによる弾性変形可能な支持部材と接合され、磁気ヘッド装置が構成される。
【0067】
また本発明では、前記磁気ヘッドの上に記録用のインダクティブヘッドが積層されていてもよい。このとき、上部シールド層は、前記インダクティブヘッドの下部コア層として兼用されてもよい。
【0068】
なお、記録媒体との対向面Fは、例えば多層膜T1を構成する薄膜の膜面に垂直で且つ磁気検出素子のフリー磁性層の外部磁界が印加されていないときの磁化方向と平行な平面である。図1では、記録媒体との対向面はX−Z平面に平行な平面である。磁気検出素子が浮上式の磁気ヘッドに用いられる場合、記録媒体との対向面Fとは、いわゆるABS面のことである。
【0069】
なお、以下の説明において、トラック幅方向とは、外部磁界によって磁化方向が変動する領域の幅方向のことであり、例えば、フリー磁性層の外部磁界が印加されていないときの磁化方向、すなわち図示X方向である。
【0070】
また、前記記録媒体は磁気ヘッドの記録媒体との対向面Fに対向しており、図示Z方向に移動する。この記録媒体からの洩れ磁界方向は図示Y方向である。
【0071】
磁束ガイド層17は、CoFe合金、NiFe合金、CoFeNi合金、NiFeNb合金、非晶質Co−Nb−Zr合金、Fe−Zr−O合金あるいはCoなどの磁性材料で形成される。
【0072】
磁束ガイド層17は、先端部17aが記録媒体との対向面Fに露出している。あるいは、記録媒体との対向面上に形成された薄い膜厚の保護層の下面に接触している。
【0073】
磁束ガイド層17は、多層膜(磁気検出素子)T1のフリー磁性層14に外部磁界(記録媒体からの洩れ磁界)による磁化変動を導くための導入層となっている。外部磁界によって引き起こされた磁束ガイド層17の磁化変動は、フリー磁性層14に伝わり、フリー磁性層14の磁化方向は外部磁界の変化に対応して変動する。
【0074】
一方、固定磁性層12は反強磁性層11との間に発生する交換結合磁界によってその磁化方向が図示Y方向に固定されている。
【0075】
その結果、フリー磁性層14の磁化と固定磁性層12の磁化の相対的な向きが変化して多層膜(磁気検出素子)T1の電気抵抗が変化する。この電気抵抗変化を電圧変化あるいは電流変化として取り出すことにより外部磁界を検出することができる。
【0076】
本実施の形態では、記録媒体との対向面に露出しているか、あるいは記録媒体との対向面に形成された保護層の下面に接触する磁束ガイド層17の先端部17aのトラック幅方向の幅寸法が磁気ヘッドの光学的トラック幅O−Twを規定する。なお、本実施の形態の磁気検出素子では、光学トラック幅Twを0.1μm以下、特に0.08μm以下にして、200Gbit/in2以上の記録密度に対応することができる。
【0077】
なお、記録媒体との対向面Fからハイト方向奥側へ所定の距離H1は、磁束ガイド層17がフリー磁性層14に外部磁界(記録媒体からの洩れ磁界)による磁化変動を確実に導けるように、0.03μm〜0.2μmの範囲にするのが好ましい。また、磁束ガイド層17の後端部17bのハイト方向長さH3は、0.1μm〜0.5μmの範囲にするのが好ましい。
【0078】
また、多層膜T1のハイト方向長さH2は0.05μm〜0.2μmの範囲にするのが好ましく、多層膜T1のトラック幅方向長さ(図1には図示せず)はトラック密度、トラックピッチなどの記録フォーマットの仕様にもよるが、例えば、100Gb/in2以上では、0.06μm〜0.2μmの範囲にすることが好ましい。
【0079】
また、磁束ガイド層17の膜厚は30Å〜100Åの範囲にするのが好ましい。
【0080】
本実施の形態における多層膜T1は、フリー磁性層14が固定磁性層12の上層に積層されており、固定磁性層12の下層に反強磁性層11が位置しているものであり、いわゆるボトムスピンバルブ型の磁気検出素子である。
【0081】
磁束ガイド層17は、フリー磁性層14上から記録媒体との対向面方向に延びており、磁束ガイド層17の下層であって多層膜T1の記録媒体との対向面F側前方に磁区制御層18が形成されている。
【0082】
さらに、磁束ガイド層17が多層膜T1のハイト方向奥側(図示Y方向)にも延びており、ハイト方向奥側に延びる磁束ガイド層17の後端部17bの下層であって多層膜T1のハイト方向側後方に、磁区制御層19が形成されている。
【0083】
磁束ガイド層17の磁化方向は磁区制御層18及び磁区制御層19との磁気的結合により、トラック幅方向(図示X方向)またはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【0084】
また、フリー磁性層14は、磁束ガイド層17と磁気的に結合しているため、その磁化方向はトラック幅方向(図示X方向)又はトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【0085】
磁区制御層18,19は反強磁性材料または硬磁性材料によって形成される。
なお、図1では図示を省略しているが、磁区制御層18,19と磁束ガイド層17の間に非磁性中間層や強磁性層が介在している。これらの層については後述する。
【0086】
本実施の形態では、磁束ガイド層17の下及び多層膜T1の記録媒体との対向面F側前方の空間に磁区制御層18を形成することによって、磁束ガイド層17の形状を平坦状に近くして磁束伝達効率を向上させることができるようになった。
【0087】
また、磁区制御層18の上に磁束ガイド層17を積層することによって磁束ガイド層17の磁化制御を行うので、磁区制御層の形状を平坦に近い薄膜として形成でき、磁束ガイドに供給されるバイアス磁界を安定化することができる。
【0088】
また、磁区制御層18は多層膜T1の記録媒体との対向面F側前方の空間に形成され磁区制御層19は多層膜T1のハイト方向側後方の空間に形成されるので、磁区制御層18,19を形成しても、磁気ヘッド全体の厚さ寸法が大きくなることを抑制できる。すなわち、磁気ヘッドのギャップ長G1を小さく維持することが容易になる。なお、磁気ヘッドのギャップ長G1は、記録媒体との対向面における下部シールド層15と上部シールド層20間の距離によって規定される。
【0089】
なお、本実施の形態では、磁束ガイド層17の後端部17bが多層膜T1のハイト方向奥側に延びており、これによって磁束ガイド層17の磁化制御がより確実になっている。しかし、磁束ガイド層17がフリー磁性層14上から記録媒体との対向面の間にのみ形成され、後端部17bが形成されなくとも、フリー磁性層に外部磁界による磁化変動を導く導入層としての機能を発揮することができる。
【0090】
また、磁束ガイド層17の後端部17bが点線で示されるように扇型の後端部17b1であると反磁界を減少させることができ好ましい。
【0091】
本実施の形態では、磁気ヘッドのギャップ長G1は記録媒体との対向面における下部シールド層15と上部シールド層20間の距離である。従って、記録媒体との対向面Fからハイト方向奥側へ所定の距離H1だけ離れた位置に形成されている多層膜T1全体の厚さが大きくても、記録媒体との対向面における下部シールド層15と上部シールド層20間を小さくすることにより、狭ギャップ化を図ることができる。
【0092】
前述のように、本実施の形態の磁気ヘッドはスライダ上に形成される。このスライダは、ディスク状の記録媒体が回転するときに発生する気流によって浮上する。近年の記録媒体の高記録密度化において、磁気へッドの高い再生出力を得るために、磁気ヘッドの記録媒体上の浮上量は小さくなっており、今後磁気ヘッドが記録媒体とほとんど接触に近い状態で浮上している疑似コンタクト状態、あるいは接触しているコンタクト状態になると考えられている。
【0093】
疑似コンタクト状態あるいはコンタクト状態で磁気ヘッドの記録媒体との対向面が記録媒体上を摺動すると、磁気ヘッドが発熱してサーマルアスペリティと呼ばれるスパイク状のノイズを発生したり、また静電気を帯びて多層膜T1の静電破壊が発生しやすくなる。
【0094】
本発明では、多層膜T1が磁気ヘッドの記録媒体との対向面からハイト方向の奥側に距離H1だけ後退したものであるので、多層膜T1が記録媒体との対向面Fに露出するかあるいは薄い保護膜に覆われただけのものに比べてサーマルアスペリティなどに対する耐熱性が向上する。また、記録媒体との対向面Fが帯電することによって引き起こされる静電破壊に対する耐性を向上させることができる。
【0095】
なお、本発明は、多層膜T1がCPP(current perpendicular to the plane)型の磁気検出素子であるときに特に有効である。CPP型とは、多層膜T1の上下に、例えば磁束ガイド層17の上面及び下地層21(図2に記載)の下面に、一対の電極層が設けられ、前記電極層から多層膜T1内に流れる電流が、多層膜T1の各層の膜面に対し垂直方向に流れる構造を有するものである。
【0096】
CPP型の磁気検出素子のうち、多層膜T1の非磁性材料層13が非磁性導電性材料からなるものをCPP−GMR素子(スピンバルブGMR型磁気抵抗効果素子)といい、非磁性材料層13が絶縁材料からなるものをCPP−TMR素子(スピンバルブトンネル型磁気抵抗効果型素子)という。CPP型の磁気検出素子は光学的トラック幅が0.1μm以下の磁気検出素子の磁界検出感度を向上させるのに適した構造である。
【0097】
CPP−GMR素子の抵抗変化ΔRを向上させるためには、多層膜T1の電気抵抗の絶対値を大きくすることが必要であり、そのためには、多層膜T1を構成する各層の膜厚を大きくすることが有効である。
【0098】
本発明では、多層膜T1が記録媒体との対向面Fからハイト方向奥側へ所定の距離H1だけ離れた位置に形成されているので、多層膜T1全体の厚さが大きくなっても、記録媒体との対向面における下部シールド層15と上部シールド層20間を小さくすることにより、狭ギャップ化を図ることができる。
【0099】
トンネル型磁気抵抗効果型素子は、トンネル効果を利用して抵抗変化を生じさせるものであり、固定磁性層12とフリー磁性層14との磁化が反平行のとき、最も非磁性材料層13を介したトンネル電流が流れにくくなって、抵抗値は最大になり、一方、固定磁性層12とフリー磁性層14との磁化が平行のとき、最もトンネル電流が流れ易くなり抵抗値は最小になる。
【0100】
この原理を利用し、外部磁界の影響を受けてフリー磁性層14の磁化が変動することにより、変化する電気抵抗を電圧変化(定電流動作の場合)または電流変化(定電圧動作の場合)としてとらえ、記録媒体からの洩れ磁界が検出されるようになっている。
【0101】
トンネル型磁気抵抗効果型素子の非磁性材料層13はトンネル効果を発生する程度に薄く(1Å〜数Å)形成されるので、固定磁性層12とフリー磁性層14とが短絡しやすい。しかし、本発明では多層膜T1が記録媒体との対向面Fに露出しないので、非磁性材料層13による固定磁性層12とフリー磁性層14間の絶縁を維持することが容易である。
【0102】
なお、本発明では、多層膜T1のトラック幅方向(図示X方向)の両側部上に一対の電極層を設け、前記電極層から多層膜T1内に流れる電流が多層膜T1内を各層の膜面に対して平行な方向に流してもよい。この場合、多層膜T1は、CIP(current in the plane)型のスピンバルブGMR型磁気抵抗効果素子になる。
【0103】
ただし、CIP型の場合は、下部ギャップ層16、上部ギャップ層をアルミナやSiO2などの絶縁材料によって形成する必要があるとともに、磁区制御層18及び磁区制御層19の下にアルミナなどからなる絶縁層31,31を形成することが好ましい。
【0104】
図2は、本発明の第1の実施の形態の磁気へッドを一点鎖線2−2で縦方向に切断し、矢印方向からみた断面図である。なお、図2では、下部シールド層15、下部ギャップ層16、上部シールド層20の図示を省略している。
【0105】
まず、多層膜T1の構成について詳説する。
多層膜T1は、下から順に、下地層21、シード層22、反強磁性層11、第1固定磁性層12a、非磁性中間層12b、第2固定磁性層12cからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層12、非磁性材料層13、第2フリー磁性層14a、非磁性中間層14b、第1フリー磁性層14cからなるシンセティックフェリフリー型のフリー磁性層14、非磁性層23が下から順に積層されたものである。
【0106】
なお、磁気抵抗変化に直接寄与するのは第2固定磁性層12cの磁化方向と第2フリー磁性層14aの磁化方向の相対角であり、これらの相対角が検出電流が通電されている状態かつ信号磁界が印加されていない状態で直交していることが好ましい。
【0107】
下地層21、シード層22、反強磁性層11、固定磁性層12、非磁性材料層13、フリー磁性層14、非磁性層23はスパッタ法や蒸着法などの薄膜形成プロセスによって形成される。
【0108】
なお、図2に示すように上記した下地層21から非磁性層23の各層で構成される多層膜T1の前端面T1aと後端面T1bは、下地層21の下面から非磁性層23の上面まで連続した傾斜面となっている。
【0109】
下地層21は、Ta,Hf,Nb,Zr,Ti,Mo,Wのうち少なくとも1種以上で形成されることが好ましい。下地層は50Å以下程度の膜厚で形成される。なおこの下地層21は形成されていなくても良い。
【0110】
シード層22は、NiFe、NiFeCrやCrなどを用いて形成する。
反強磁性層11は、PtMn合金、または、X―Mn(ただしXは、Pd,Ir,Rh,Ru,Osのいずれか1種または2種以上の元素である)合金で、あるいはPt―Mn―X′(ただしX′は、Pd,Ir,Rh,Ru,Au,Ag,Os,Cr,Ni,Ar,Ne,Xe,Krのいずれか1または2種以上の元素である)合金で形成する。
【0111】
これらの合金は、成膜直後の状態では、不規則系の面心立方構造(fcc)であるが、熱処理によってCuAuI型の規則型の面心正方構造(fct)に構造変態する。
【0112】
反強磁性層11の膜厚は、トラック幅方向の中心付近において80〜300Å、例えば200Åである。
【0113】
ここで、反強磁性層11を形成するための、前記PtMn合金及び前記X−Mnの式で示される合金において、PtあるいはXが37〜63at%の範囲であることが好ましい。また、前記PtMn合金及び前記X−Mnの式で示される合金において、PtあるいはXが47〜57at%の範囲であることがより好ましい。特に規定しない限り、〜で示す数値範囲の上限と下限は以下、以上を意味する。
【0114】
また、Pt−Mn−X’の式で示される合金において、X’+Ptが37〜63at%の範囲であることが好ましい。また、前記Pt−Mn−X’の式で示される合金において、X’+Ptが47〜57at%の範囲であることがより好ましい。さらに、前記Pt−Mn−X’の式で示される合金において、X’が0.2〜10at%の範囲であることが好ましい。ただし、X’がPd,Ir,Rh,Ru,Os,Niのいずれか1種または2種以上の元素である場合には、X’は0.2〜40at%の範囲であることが好ましい。
【0115】
これらの合金を使用し、これを熱処理することにより、大きな交換結合磁界を発生する反強磁性層を得ることができる。特に、PtMn合金であれば、48kA/m以上、例えば64kA/mを越える交換結合磁界を有し、前記交換結合磁界を失うブロッキング温度が380℃と極めて高い優れた反強磁性層11を得ることができる。
【0116】
図2では、磁気的膜厚(Ms×t;飽和磁化と膜厚の積)が異なる第1固定磁性層12aと第2固定磁性層12cが、非磁性中間層12bを介して積層されたものが、一つの固定磁性層として機能する。
【0117】
第1固定磁性層12a及び第2固定磁性層12cは、強磁性材料により形成されるもので、例えばNiFe合金、Co、CoFeNi合金、CoFe合金、CoNi合金などにより形成されるものであり、特にCoFe合金またはCoにより形成されることが好ましい。また、第1固定磁性層12a及び第2固定磁性層12cは同一の材料で形成されることが好ましい。
【0118】
また、非磁性中間層12bは、非磁性材料により形成されるもので、Ru、Rh、Ir、Cr、Re、Cuのうち1種またはこれらの2種以上の合金で形成されている。特にRuによって形成されることが好ましい。
【0119】
第1固定磁性層12a及び第2固定磁性層12cは、それぞれ10〜70Å程度で形成される。また非磁性中間層12bの膜厚は3Å〜10Å程度で形成で形成される。
【0120】
なお固定磁性層は上記したいずれかの磁性材料を使用した1層構造あるいは上記したいずれかの磁性材料からなる層とCo層などの拡散防止層の2層構造で形成されていても良い。
【0121】
非磁性材料層は、固定磁性層とフリー磁性層との磁気的な結合を防止する層であり、多層膜T1がGMR素子であるときは、Cu,Cr,Au,Agなど導電性を有する非磁性材料により形成される。特にCuによって形成されることが好ましい。また、多層膜T1がTMR素子であるときは、Al203などの絶縁性材料で形成される。非磁性材料層は例えば1〜30Å程度の膜厚で形成される。
【0122】
第1フリー磁性層14c及び第2フリー磁性層14aは、強磁性材料により形成されるもので、例えばNiFe合金、Co、CoFeNi合金、CoFe合金、CoNi合金などにより形成されるものであり、特にNiFe合金またはCoFe合金、CoFeNi合金により形成されることが好ましい。
【0123】
非磁性中間層は、非磁性材料により形成されるもので、Ru、Rh、Ir、Cr、Re、Cuのうち1種またはこれらの2種以上の合金で形成されている。特にRuによって形成されることが好ましい。
【0124】
第1フリー磁性層14c及び第2フリー磁性層14aは、それぞれ10〜70Å程度で形成される。また非磁性中間層の膜厚は3Å〜10Å程度で形成で形成される。
【0125】
なお、第2フリー磁性層14aが2層構造で形成され、非磁性材料層と対向する側にCo膜が形成されていることが好ましい。これにより非磁性材料層との界面での金属元素等の拡散を防止でき、抵抗変化率(ΔR/R)を大きくすることができる。
【0126】
なおフリー磁性層は上記したいずれかの磁性材料を使用した1層構造で形成されていても良い。
【0127】
フリー磁性層は、磁気的膜厚(Ms×t;飽和磁化と膜厚の積)の大きさが異なる第2フリー磁性層14aと第1フリー磁性層14cが、非磁性中間層14bを介して積層され、第2フリー磁性層14aと第1フリー磁性層14cの磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態である。このとき、磁気的膜厚(Ms×t)が大きい方、例えば、第2フリー磁性層14aの磁化方向が、ハードバイアス層から発生する磁界の方向(図示X方向)に向き、第1フリー磁性層14cの磁化方向が、180度反対方向(図示X方向と反平行方向)に向いた状態になる。
【0128】
第2フリー磁性層14aの磁気的膜厚(Ms×t)と第1フリー磁性層14cの磁気的膜厚(Ms×t)を足し合わせた合成の磁気的膜厚(Ms×t)の方向がフリー磁性層の磁化方向となる。
【0129】
また、フリー磁性層の磁化方向は、記録媒体との対向面に対して平行方向を向いている。
【0130】
多層膜T1の記録媒体との対向面F側前方に磁区制御層18が形成され、多層膜T1のハイト方向側後方に、磁区制御層19が形成されている。図2では、磁区制御層18は多層膜T1の前端面T1aに接しており、磁区制御層19は多層膜T1の後端面T1bに接している。
【0131】
磁区制御層18は反強磁性材料または硬磁性材料によって形成される。反強磁性材料としては、前述の反強磁性層11を形成するための反強磁性材料と同一のもの、すなわち前記PtMn合金、前記X−Mn合金または前記Pt−Mn−X’合金が好ましい。また、硬磁性材料としてはCoPt合金、CoCrPt合金、CoCrPtTa合金、CoCrTa合金を用いることができる。
【0132】
磁区制御層18及び磁区制御層19の膜厚は、80Å〜300Åである。
図2に示されるように、磁区制御層18及び磁区制御層19の上には、それぞれ非磁性中間層24及び非磁性中間層27を介して、強磁性層25及び強磁性層28が積層されている。
【0133】
また強磁性層25及び強磁性層28の上に非磁性中間層26及び非磁性中間層29を介して磁束ガイド層17が積層されている。
【0134】
磁束ガイド層17は記録媒体との対向面から、強磁性層25、フリー磁性層14及び強磁性層28上にかけて積層されている。
【0135】
強磁性層25及び強磁性層28はCoFe合金、NiFe合金あるいはCoFeNi合金によって形成される。強磁性層25及び強磁性層28の膜厚は10Å〜30Åであることが好ましい。
【0136】
磁区制御層18と強磁性層25の間に介在する非磁性中間層24及び磁区制御層19と強磁性層28の間に介在する非磁性中間層27は、Cu、Ag、Au、Cr、Pt、Pd、Ru、Rh、Reによって形成される。非磁性中間層24及び非磁性中間層27の膜厚は3Å〜30Åであることが好ましい。
【0137】
非磁性中間層24、27が存在していると、磁区制御層18と強磁性層25間及び磁区制御層19と強磁性層28間の交換結合磁界あるいはバイアス磁界の大きさを調節することができる。その結果、磁束ガイド層17を単磁区化しつつ、磁束ガイド層17の磁化を外部磁界(記録媒体からの洩れ磁界)によって適切に変動させることが容易になる。従って、フリー磁性層14の磁化方向も外部磁界の変化に対応して鋭敏に変動し、磁界検出能が向上する。
【0138】
また、強磁性層25及び強磁性層28と磁束ガイド層17との間の、非磁性中間層26及び非磁性中間層29も、強磁性層25及び強磁性層28と磁束ガイド層17との間の層間結合磁界の大きさを調節する機能を有する。また、非磁性中間層26及び非磁性中間層29は、磁気ヘッドの製造工程で酸化防止層としても働く。非磁性中間層26及び非磁性中間層29は、Ru、Re、Pd、Os、Ir、Pt、Au、Rh、Cuのいずれか1種または2種以上からなる貴金属、またはCrで形成されることが好ましい。
【0139】
これらの材料は、酸化層が膜厚方向に深く形成されにくい材質であり、非磁性中間層の膜厚が薄くても十分な酸化防止効果を発揮する。したがって、磁気ヘッドの製造過程で、非磁性中間層26、29の表面に酸化層が形成されても、低エネルギーのイオンミリングで除去でき、前記非磁性中間層の下層にある強磁性層25,28の強磁性特性の劣化を防ぐことができる。
【0140】
また、フリー磁性層14上に形成される非磁性層23も、Ru、Re、Pd、Os、Ir、Pt、Au、Rh、Cuのいずれか1種または2種以上からなる貴金属、またはCrで形成されることが好ましく、フリー磁性層14と磁束ガイド層17との間の層間結合磁界の大きさを調節する機能及び酸化防止機能を有する。
【0141】
なお、非磁性中間層26及び非磁性中間層29の膜厚が0.5Å〜6Åであるときには、強磁性層25及び強磁性層28の磁化方向と磁束ガイド層17の磁化方向は平行方向を向く。また、非磁性中間層26及び非磁性中間層29の膜厚が6Å〜11Åであるときには、強磁性層25及び強磁性層28の磁化方向との磁束ガイド層17の磁化方向は反平行方向を向く。磁界検出出力をあげるためには、強磁性層25及び強磁性層28の磁化方向との磁束ガイド層17の磁化方向は平行方向であることが好ましい。一方、磁束ガイド層のトラック幅方向の端部での反磁界による磁化方向の乱れを防止するには、強磁性層25及び強磁性層28の磁化方向との磁束ガイド層17の磁化方向は反平行方向であることが好ましい。
【0142】
また、非磁性層23の膜厚が0.5Å〜6Åであるときには、フリー磁性層14の磁化方向と磁束ガイド層17の磁化方向は平行方向を向き、非磁性層23、の膜厚が6Å〜11Åであるときには、フリー磁性層14の磁化方向との磁束ガイド層17の磁化方向は反平行方向を向く。磁界検出出力をあげるためには、フリー磁性層14の磁化方向との磁束ガイド層17の磁化方向は反平行方向であることが好ましい。
【0143】
ただし、本発明では非磁性層23、非磁性中間層26、非磁性中間層29が存在せず、フリー磁性層14、強磁性層25、強磁性層28上に磁束ガイド層17が直接積層されていてもよい。
【0144】
また、図3に示されるように、磁区制御層18と強磁性層25の間に介在する非磁性中間層24または磁区制御層19と強磁性層28の間に介在する非磁性中間層27が形成されなくてもよい。非磁性中間層24と非磁性中間層27が形成されないときには、強磁性層25と強磁性層28の材料や膜厚を選択して磁区制御層18、磁区制御層19との間の交換結合磁界または強磁性結合を調節することにより、磁束ガイド層17を単磁区化しつつ、磁束ガイド層17の磁化を外部磁界(記録媒体からの洩れ磁界)によって適切に変動させることが必要になる。。
【0145】
磁区制御層18と強磁性層25間の交換結合磁界及び磁区制御層19と強磁性層28間の交換結合磁界を小さくするには、例えば、強磁性層25、28をNiFeやNiFeNbで形成するとよい。また、磁束ガイド層17をNiFeNbFe−Zr−O合金、非晶質CoNbZr合金などで形成することも有効である。
【0146】
図4は、本発明の第3の実施の形態の磁気へッドを記録媒体との対向面に垂直な面で切断した縦断面図である。
【0147】
図4に示される磁気ヘッドは、磁区制御層18と磁区制御層19の上に直接非磁性中間層26、非磁性中間層29が積層され、非磁性層23、非磁性中間層26、非磁性中間層29の上に磁束ガイド層17が形成されている点で図2に示される磁気ヘッドと異なっている。
【0148】
非磁性中間層26、非磁性中間層29が存在することによって、磁区制御層18と磁区制御層19が前記PtMn合金、前記X−Mn合金または前記Pt−Mn−X’合金などの反強磁性材料によって形成され、図1及び図2に示される強磁性層25及び強磁性層28が形成されない磁気ヘッドであっても、磁束ガイド層17に適切な適度に弱いバイアス磁界を供給することができる。
【0149】
非磁性中間層26、非磁性中間層29は0.2Å〜30Åの膜厚t8で形成される。非磁性中間層26、非磁性中間層29と磁区制御層18及び磁区制御層19が重なっている領域では、非磁性中間層26及び非磁性中間層29を介して磁束ガイド層17へ交換結合が媒介されるか、或は、非磁性中間層26、非磁性中間層29に存在するピンホールを介して磁束ガイド層17と磁区制御層18、19が直接交換結合する。
【0150】
その結果、磁区制御層18及び磁区制御層19と重なっている磁束ガイド層17との間で交換結合磁界が発生し、磁束ガイド層17の磁化をトラック幅方向に揃えることが可能になる。
【0151】
なお、磁区制御層18の膜厚と磁区制御層19の膜厚は、それぞれ80Å以上で300Å以下であることが好ましい。
【0152】
これによって、磁区制御層18及び磁区制御層19は適切に反強磁性の性質を有するようになる。
【0153】
なお、非磁性層23、非磁性中間層26、非磁性中間層29が形成されず、第1フリー磁性層14c、磁区制御層18及び磁区制御層19の上に直接磁束ガイド層17が積層されていてもよい。
【0154】
なお、図4に示される磁気ヘッドにおいて、磁区制御層18及び磁区制御層19を硬磁性材料によって形成したときには、磁区制御層18及び磁区制御層19上に非磁性中間層26及び非磁性中間層29のみを介して、または直接磁束ガイド層17を積層してもよい。
【0155】
図5は本発明の磁気ヘッドの第4の実施の形態を模式的に示す斜視図である。
図5に示される磁気ヘッドでも、図1に示される磁気ヘッドと同様に、反強磁性層11、固定磁性層12、非磁性材料層13、フリー磁性層14を有する多層膜T1が、下部シールド層15の上に積層された下部ギャップ層16の上であって、記録媒体との対向面Fからハイト方向奥側へ所定の距離H1だけ離れた位置に形成されている。
【0156】
また、磁束ガイド層17が、多層膜(磁気検出素子)T1のフリー磁性層14の上に接続されている。
【0157】
磁束ガイド層17の上には、図示しない非磁性材料製の上部ギャップ層を介して上部シールド層20が積層されている。
【0158】
図5に示される磁気ヘッドが、図1に示される磁気ヘッドと異なる点は、多層膜T1のトラック幅方向両側部に縦バイアス層41,41が形成され、縦バイアス層41,41の上に磁束ガイド層17と一体に形成されたタブ層40,40がトラック幅方向に延びて形成されている点である。
【0159】
タブ層40,40は、磁束ガイド層17と同様に、CoFe合金、NiFe合金、CoFeNi合金あるいはCoのうちから選ばれる強磁性材料によって形成されている。ただし、タブ層40,40の部分では、NiFeNbを用いない方が、磁化の固定力を強くできる。
【0160】
縦バイアス層41,41は反強磁性材料または硬磁性材料によって形成され、特に磁区制御層18、19と同じ材料で形成されることが好ましい。
【0161】
従って、反強磁性材料としては前記PtMn合金、前記X−Mn合金または前記Pt−Mn−X’合金が好ましい。また、硬磁性材料としてはCoPt合金、CoCrPt合金、CoCrPtTa合金、CoCrTa合金を用いることができる。
【0162】
タブ層40,40の磁化方向は、縦バイアス層41,41との間の交換結合磁界あるいは強磁性結合磁界によってトラック幅方向またはトラック幅方向と反平行方向にそろえられている。
【0163】
また、タブ層40,40は、磁束ガイド層17を介してフリー磁性層14に磁気的に結合している。その結果、フリー磁性層14のトラック幅方向(図示X方向)またはトラック幅方向と反平行方向に磁化が向けられた単磁区構造を安定化できる。
【0164】
なお、図5では図示を省略しているが、縦バイアス層41,41と磁束ガイド層17の間に非磁性中間層や強磁性層が介在している。これらの層については後述する。
【0165】
本実施の形態では、磁束ガイド層17の下であって、及び多層膜T1のトラック幅方向両側部の空間に縦バイアス層41,41を形成することによって、タブ層40,40の形状を平坦状にして磁化の固定力を向上させることができる。
【0166】
また、縦バイアス層41,41の上にタブ層40,40を積層することによってタブ層40,40の磁化制御を行うので、縦バイアス層41,41の形状を平坦に近い薄膜として形成でき、タブ層40,40に供給されるバイアス磁界を安定化することができる。
【0167】
また、縦バイアス層41,41は多層膜T1のトラック幅方向両側部の空間に形成されるので、縦バイアス層41,41を形成しても、磁気ヘッド全体の厚さ寸法が大きくなることを抑制できる。すなわち、磁気ヘッドのギャップ長G1を小さく維持することが容易になる。なお、磁気ヘッドのギャップ長G1は、記録媒体との対向面における下部シールド層15と上部シールド層20間の距離によって規定される。
【0168】
また、図5に示される磁気ヘッドでは、磁区制御層18及び磁区制御層19の膜厚t11と縦バイアス層の膜厚t10を等しくすることができるので、磁束ガイド層17とタブ層40,40を平坦化でき、フリー磁性層14に安定した縦バイアス磁界を供給できる。
【0169】
図6は、図5に示された本発明の第4の実施の形態の磁気へッドを一点鎖線6−6で切断し矢印方向からみたときの断面図、すなわち、記録媒体との対向面側から見た断面図である。なお、図6では、下部シールド層15、下部ギャップ層16、上部シールド層20の図示を省略している。
【0170】
まず、多層膜T1の構成は図2に示された多層膜T1と同じ構成であるので説明を省略する。
【0171】
多層膜T1のトラック幅方向両側部に縦バイアス層41,41が形成されている。図6では、縦バイアス層41,41は多層膜T1の両端面T1c,T1cに接している。
【0172】
図6に示されるように、縦バイアス層41,41の上には、それぞれ非磁性中間層42,42を介して、強磁性層43,43が積層されている。
【0173】
また強磁性層43,43の上に非磁性中間層44,44を介してタブ層40,40が積層されている。タブ層40,40は多層膜T1上の磁束ガイド層17と一体に形成される強磁性材料からなる層である。つまり、トラック幅方向に延びる同一部材の強磁性材料からなる層の多層膜T1に重なる中央部Eを磁束ガイド層17とよび、縦バイアス層41,41に重なる両側部C,Cをタブ層40,40とよんでいるのである。
【0174】
強磁性層43,43はCoFe合金、NiFe合金あるいはCoFeNi合金によって形成される。強磁性層43,43の膜厚t12は10Å〜30Åであることが好ましい。
【0175】
縦バイアス層41,41と強磁性層43,43の間に介在する非磁性中間層42,42は、Cu、Ag、Au、Cr、Pt、Pd、Ru、Re、Rhによって形成される。非磁性中間層42,42の膜厚t13は0.5Å〜30Åであることが好ましい。
【0176】
非磁性中間層42,42が存在していると、縦バイアス層41,41と強磁性層43,43間の交換結合磁界あるいはバイアス磁界の大きさを調節することができる。その結果、タブ層40,40を介して磁束ガイド層17を単磁区化しつつ、磁束ガイド層17の磁化を外部磁界(記録媒体からの洩れ磁界)によって適切に変動させることが容易になる。従って、フリー磁性層14の磁化方向も外部磁界の変化に対応して鋭敏に変動し、磁界検出能が向上する。
【0177】
また、強磁性層43,43とタブ層40,40との間の、非磁性中間層44,44も、強磁性層43,43とタブ層40,40間の層間結合磁界の大きさを調節する機能を有する。また、非磁性中間層44,44は、磁気ヘッドの製造工程で酸化防止層としても働く。非磁性中間層44,44は、Ru、Re、Pd、Os、Ir、Pt、Au、Rh、Cuのいずれか1種または2種以上からなる貴金属、またはCrで形成されることが好ましい。
【0178】
これらの材料は、酸化層が膜厚方向に深く形成されにくい材質であり、非磁性中間層の膜厚が薄くても十分な酸化防止効果を発揮する。したがって、磁気ヘッドの製造過程で、非磁性中間層44,44の表面に酸化層が形成されても、低エネルギーのイオンミリングで除去でき、前記非磁性中間層の下層にある強磁性層43,43の強磁性特性の劣化を防ぐことができる。
【0179】
また、フリー磁性層14上に非磁性層23が形成され、非磁性層23の材料がRu、Re、Pd、Os、Ir、Pt、Au、Rh、Cuのいずれか1種または2種以上からなる貴金属、またはCrで形成されることが好ましいことは前述のとおりである。
【0180】
なお、非磁性中間層44,44の膜厚が0.5Å〜6Åであるときには、強磁性層43,43の磁化方向とタブ層40,40の磁化方向は平行方向を向く。また、非磁性中間層44,44の膜厚が6Å〜11Åであるときには、強磁性層43,43の磁化方向とタブ層40,40の磁化方向は反平行方向を向く。磁界検出出力をあげるためには、強磁性層43,43の磁化方向とタブ層40,40の磁化方向は反平行方向、かつフリー磁性層14と磁束ガイド層17の磁化方向が平行方向であることが好ましい。
【0181】
また、非磁性層23の膜厚が0.5Å〜6Åであるときには、フリー磁性層14の磁化方向と磁束ガイド層17の磁化方向は平行方向を向き、非磁性層23、の膜厚が6Å〜11Åであるときには、フリー磁性層14の磁化方向と磁束ガイド層17の磁化方向は反平行方向を向く。磁界検出出力をあげるためには、強磁性層43,43の磁化方向とタブ層40,40の磁化方向が平行、かつフリー磁性層14の磁化方向と磁束ガイド層17の磁化方向を反平行方向とすることもできる。
【0182】
ただし、本発明では非磁性層23、非磁性中間層44,44が存在せず、フリー磁性層14、強磁性層43,43上に磁束ガイド層17またはタブ層40,40が直接積層されていてもよい。
【0183】
また、縦バイアス層41,41と強磁性層43,43の間に介在する非磁性中間層42,42が形成されない方が好ましい。タブ層40,40と縦バイアス層41,41と重なる部分では、記録媒体からの信号磁束を媒介しないので、磁束ガイド層17と磁区制御層18のように交換結合磁界を適度に弱める必要がない。
【0184】
また、多層膜T1のトラック幅方向両側部に縦バイアス層41,41及びタブ層40,40を形成するときにも、強磁性層43,43の形成を省略し、非磁性中間層44,44を直接縦バイアス層41,41の上に積層し、その上に磁束ガイド層17及びタブ層40,40を形成することができる。
【0185】
なお、本発明における縦バイアス層は、上記した構成のものに限らない。
例えば、図7に示されるように、多層膜T1のトラック幅方向両側部がアルミナやSiO2などの絶縁層50,50で埋められ、絶縁層50,50の上に、Crなどからなるバイアス下地層51,51を介してハードバイアス層52,52が磁束ガイド層17のトラック幅方向両側部に隣接するように形成されてもよい。ハードバイアス層52,52は、CoPtなどの硬磁性材料によって形成される。
【0186】
あるいは、図8に示されるように、多層膜T1のトラック幅方向両側部がアルミナやSiO2などの絶縁層50,50で埋められ、絶縁層50,50の上に磁束ガイド層17と一体に形成されたタブ層40,40が直接積層され、タブ層40,40の上に一対の反強磁性層53,53がトラック幅方向に間隔をあけて形成されるものであってもよい。反強磁性層53,53の材料は反強磁性層11、磁区制御層18,19と同じである。
【0187】
図1及び図2に示された磁気ヘッドの製造方法を説明する。
図9から図12は、製造工程にある磁気ヘッドの縦断面図であり、断面の方向は図1に示す磁気ヘッドに対する図2の断面図の方向である。
【0188】
図9に示す工程では、例えば下部ギャップ層(図9には図示せず)上に、下から下地層21、シード層22、反強磁性層11、固定磁性層12、非磁性材料層13、フリー磁性層14、非磁性層23を連続成膜して多層膜Tをベタ膜状に形成する。成膜工程にはスパッタや蒸着が使用される。
【0189】
下地層21、シード層22、反強磁性層11、固定磁性層12、非磁性材料層13、フリー磁性層14、非磁性層23の材料及び成膜時の膜厚は、図2に示される多層膜T1と同じ符号で示された層の材料及び膜厚と同じであるので説明を省略する。
【0190】
非磁性層23は、大気暴露によってフリー磁性層14が酸化されるのを防止するために設けられた保護層的役割を有している。
【0191】
非磁性層23はCr或いはRu、Re、Pd、Os、Ir、Pt、Au、Rh、Cuのいずれか1種または2種以上からなる貴金属によって、2Å〜10Å、より好ましくは2Å〜5Å程度の非常に薄い膜厚で形成されている。
【0192】
これらの材料は、従来酸化保護膜として用いられてきたTa膜に比べて大気暴露によって酸化しにくいか酸化が膜厚方向に進行しにくい材質である。
【0193】
次に、第1の磁場中アニールを施す。トラック幅方向(図示X方向)と直交する方向である第1の磁界(図示Y方向)を印加しつつ、第1の熱処理温度で熱処理し、反強磁性層11と固定磁性層12を構成する第1固定磁性層12aとの間に交換結合磁界を発生させて、第1固定磁性層12aの磁化を図示Y方向に固定する。もう一方の第2固定磁性層12cの磁化は、第1固定磁性層12aとの間で働くRKKY相互作用による交換結合によって図示Y方向とは逆方向に固定される。なお例えば前記第1の熱処理温度を270℃とし、磁界の大きさを800(kA/m)とする。
【0194】
なお、上記アニールによって、非磁性層23を構成する元素は、フリー磁性層14の第1フリー磁性層14c中に拡散する。非磁性層23を構成する元素の拡散は、例えばSIMS分析装置や透過電子顕微鏡(TEM)によるEDX分析などによって測定できる。
【0195】
次に非磁性層23上にリフトオフ用のレジスト層R1を形成する。
そしてレジスト層R1に覆われていない、多層膜Tの記録媒体との対向面側領域とハイト方向奥側(図示Y方向)領域を、図9の点線に沿って、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング(RIE)などで除去する。このとき、多層膜Tのトラック幅方向(図示X方向)の両側領域も露出させてイオンミリング又は反応性イオンエッチング(RIE)などで除去することができる。このイオンミリング工程によって、平面形状が図13に示されるような略正方形状、または略長方形状の多層膜T1になる。イオンミリング後の多層膜T1のハイト方向長さH2は、図1に示される磁気ヘッドの完成後の多層膜T1のハイト方向長さH2に等しい。
【0196】
また、記録媒体との対向面Fになる面からハイト方向奥側へ所定の距離H1は、0.03μm〜0.2μmの範囲にするのが好ましい。なお、図9及び図13工程が、ウェハー上で行われるときは、製造過程において記録媒体との対向面Fは現れていない。従って、前記所定の距離H1は、記録媒体との対向面Fになる面から多層膜T1までの距離として示している。
【0197】
また、多層膜T1のハイト方向長さH2は0.05μm〜0.2μmの範囲にするのが好ましく、多層膜T1のトラック幅方向長さW1は、後に形成される磁束ガイド層17のトラック幅方向長さと同じか、それより若干大きめで形成する。具体的には多層膜T1のトラック幅方向長さW1はトラック密度、トラックピッチなどの記録フォーマットの仕様にもよるが、例えば、100Gb/in2以上では、0.06μm〜0.2μmの範囲にすることが好ましい。
【0198】
図10は前記イオンミリング工程後の縦断面図である。
次に、図11工程では、多層膜T1の周囲に反強磁性材料層60を成膜する。多層膜T1の周囲に反強磁性材料層60が成膜された状態の平面図を図13に示す。この反強磁性材料層60は後工程でレジストフォトリソグラフィー及びイオンミリングによって加工されることにより、磁区制御層18及び磁区制御層19になるものである。
【0199】
反強磁性材料層60は、反強磁性層11と同じ材料で形成されることが好ましい。具体的には、前記PtMn合金、前記X−Mn合金または前記Pt−Mn−X’合金が好ましい。
【0200】
なお、硬磁性材料からなる磁区制御層18及び磁区制御層19を形成するときには、反強磁性材料層60の代わりにCoPt合金、CoCrPt合金、CoCrPtTa合金、CoCrTa合金などからなる硬磁性材料層を成膜する。
【0201】
さらに、真空状態を維持したまま多層膜T1の周囲であって反強磁性材料層60上に、非磁性中間層61、強磁性層62、非磁性中間層63を連続して成膜する。
【0202】
レジスト層R1上には、それぞれ反強磁性材料層60、非磁性中間層61、強磁性層62、非磁性中間層63と同じ材料のカバー層60a、61a、62a、63aが積層し、多層膜T1の非磁性層23上には反強磁性材料層60、非磁性中間層61、強磁性層62、非磁性中間層63は積層しない。
【0203】
非磁性中間層61、強磁性層62、非磁性中間層63は後工程でレジストフォトリソグラフィー及びイオンミリングによって加工されることにより、それぞれ、非磁性中間層24、27、強磁性層25、28、非磁性中間層26、29になるものである。従って、非磁性中間層61、強磁性層62、非磁性中間層63の材料は、前述した非磁性中間層24、27、強磁性層25、28、非磁性中間層26、29の材料と同じである。また、非磁性中間層61、強磁性層62の成膜時の膜厚は、磁気ヘッド完成後の非磁性中間層24、27、強磁性層25、28の膜厚と同じである。なお、非磁性中間層63の成膜時の好ましい膜厚は2Å〜10Å、より好ましくは2Å〜5Åである。
【0204】
次に、カバー層60a、61a、62a、63aが積層したレジスト層R1を除去し、図12工程で、非磁性層23及び非磁性中間層63を表面からイオンミリング又は反応性イオンエッチング(RIE)で削って、非磁性層23及び非磁性中間層63の表面に形成された酸化層を除去する。このとき、非磁性層23及び非磁性中間層63を全部除去してもよいし、0.5Å〜6Åの膜厚あるいは6Å〜11Åの膜厚で残してもよい。
【0205】
図12に示すイオンミリング工程では、低エネルギーのイオンミリングを使用できる。その理由は、非磁性層23及び非磁性中間層63が2Å〜10Å、より好ましくは2Å〜5Å程度の非常に薄い膜厚で形成されており、しかも、非磁性層23及び非磁性中間層63の表面に形成される酸化層の膜厚が3Å〜6Å程度と薄い膜厚になるからである。
【0206】
RuやCrやCuなどで形成される非磁性層23及び非磁性中間層63は上記のような薄い膜厚であっても、第1フリー磁性層14c及び強磁性層62が酸化されるのを十分に防止でき、低エネルギーのイオンミリングによって非磁性層23及び非磁性中間層63の途中または第1フリー磁性層14c及び強磁性層62の上面でミリングを止めるようにミリング制御しやすい。
【0207】
従って、第1フリー磁性層14cと強磁性層62の表面がイオンミリング工程で削られることによって、第1フリー磁性層14cと強磁性層62の強磁性特性が劣化することを防止できる。
【0208】
なお、低エネルギーのイオンミリングとは、ビーム電圧(加速電圧)が1000V未満のイオンビームを用いたイオンミリングであると定義される。例えば、100V〜500Vのビーム電圧が用いられる。本実施の形態では、200Vの低ビーム電圧のアルゴン(Ar)イオンビームを用いている。このように本発明では低エネルギーのイオンミリングを使用でき、従来に比べてミリング制御を向上させることができるのである。
【0209】
また、ミリング時間は20秒から40秒程度、ミリング角度は、非磁性層23及び非磁性中間層63表面の垂直方向に対し30°から70°、好ましくは40°から60°傾いた角度で行うことが好ましい。
【0210】
これに対し、非磁性層23及び非磁性中間層63として例えば従来よく使われてきたTaを使用すると、Taは大気暴露によって酸化されやすいので、30Å〜50Å程度の厚い膜厚で形成しないと、十分にその下の層を酸化から保護できず、しかもTaは酸化によって体積が大きくなり、非磁性層23及び非磁性中間層63の膜厚は約50Å以上にまで膨れ上がる。
【0211】
このような厚い膜厚の非磁性層23及び非磁性中間層63をイオンミリングで除くには、高エネルギーのイオンミリングが必要となって、非磁性層23及び非磁性中間層63のみが除去されるようにミリング制御することは非常に難しくなる。その結果、非磁性層23及び非磁性中間層63の下に形成されているフリー磁性層14c及び強磁性層62表面も一部削られ、第1フリー磁性層14c及び強磁性層62の強磁性特性が劣化する。
【0212】
上記したRIEやイオンミリング工程が終了した後、磁束ガイド層17を形成する。まず、非磁性層23及び非磁性中間層63の上全面、非磁性層23及び非磁性中間層63が完全に除去された場合には、第1フリー磁性層14c及び強磁性層62上全面に、CoFe合金、NiFe合金、CoFeNi合金、NiFeNb合金、Fe−Zr−O合金、非晶質Co−Nb−Zr合金あるいはCoなどの強磁性材料からなる薄膜層をベタ膜状にスパッタ成膜する。
【0213】
その後、第2の磁場中アニールを行う。このときの磁場方向は、トラック幅方向(図示X方向)である。なおこの第2の磁場中アニールは、第2の印加磁界を、反強磁性層11と第1固定磁性層12a間の交換異方性磁界よりも小さく、しかも熱処理温度を、反強磁性層11のブロッキング温度よりも低くする。なお前記第2の磁界の大きさをフリー磁性層14の保磁力及びフリー磁性層14の反磁界より大きくすることがより好ましい。これによって反強磁性層11の交換異方性磁界の方向をハイト方向(図示Y方向)に向けたまま、反強磁性材料層60と強磁性層62間の交換異方性磁界をトラック幅方向(図示X方向)に向けることができる。なお第2の熱処理温度は例えば250℃であり、磁界の大きさは24(kA/m)である。
【0214】
なお、図12に示されるイオンミリングによって、非磁性層23及び非磁性中間層63が完全に除去されるか、あるいは膜厚が0.5Å〜6Åの範囲で残されるときには、磁束ガイド層17となる強磁性材料の薄膜の磁化方向と強磁性層62の磁化方向は平行方向を向く。また、非磁性層23及び非磁性中間層63の膜厚が6Å〜11Åの範囲で残されるときには、磁束ガイド層17となる強磁性材料の薄膜の磁化方向と強磁性層62の磁化方向は反平行方向を向く。
【0215】
次に、フォトリソグラフィーによるレジストマスクのパターン形成及びミリング工程を用いて、磁束ガイド層17をパターン形成する。このとき記録媒体との対向面Fとなる面に位置する、磁束ガイド層17の先端部17aのトラック幅方向の幅寸法が磁気ヘッドの光学的トラック幅O−Twを規定する。なお、本実施の形態の磁気検出素子では、光学トラック幅Twを0.1μm以下、特に0.08μm以下にして、200Gbit/in2以上の記録密度に対応することができる。
【0216】
なお、磁束ガイド層17の後端部17bのハイト方向長さH3は、0.1μm〜0.5μmの範囲にするのが好ましい。
【0217】
磁束ガイド層17をパターン形成するときに、磁束ガイド層17の平面形状にあわせて、非磁性中間層63、強磁性層62、非磁性中間層61、及び反強磁性材料層60をミリング加工する。
【0218】
これによって、図1及び図2に示されるような、磁束ガイド層17が、フリー磁性層14上から記録媒体との対向面方向及びハイト方向奥側に延びており、磁束ガイド層17の下層であって多層膜T1の記録媒体との対向面F側前方に磁区制御層18が、磁束ガイド層17の後端部17bの下層であって多層膜T1のハイト方向側後方に磁区制御層19が形成されている磁気ヘッドが形成される。
【0219】
本発明では、多層膜T1の周囲に、非磁性中間層63、強磁性層62、非磁性中間層61、及び反強磁性材料層60、磁束ガイド層17となる強磁性材料層を、ほぼ平坦状に積層してパターニングするだけでよいので製造が容易である。
【0220】
なお、磁区制御層18と磁束ガイド層17の間には、非磁性中間層24、強磁性層25、及び非磁性中間層26が介在し、磁区制御層19と磁束ガイド層17(後端部17b)の間には、非磁性中間層27、強磁性層28、及び非磁性中間層29が介在している。
【0221】
パターン形成後の磁束ガイド層17の磁化方向は、磁区制御層18及び磁区制御層19との磁気的結合により、トラック幅方向(図示X方向)あるいはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【0222】
また、フリー磁性層14は、磁束ガイド層17と磁気的に結合しているため、その磁化方向はトラック幅方向(図示X方向)あるいはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【0223】
なお、磁束ガイド層17及び強磁性層62のみを、先端部17aのトラック幅方向の幅寸法が磁気ヘッドの光学的トラック幅O−Twになるようにパターン形成し、磁束ガイド層17の下層の非磁性中間層61、及び反強磁性材料層60をミリングによって削らずにそのまま残しても、磁気ヘッドの磁界検出能が大きく低下することはない。
【0224】
なお、第2の磁場中アニールを磁束ガイド層17のパターン形成後に行ってもよい。
【0225】
また、図5及び図6に示される磁気へッドを形成するときには、図12工程の後に強磁性材料からなるベタ膜状の薄膜を形成後、この薄膜を図15に示される平面形状にパターニングする。これによって、フリー磁性層14上から記録媒体との対向面F方向及びハイト方向奥側に延びる磁束ガイド層17と多層膜T1のトラック幅方向両側部に延びるタブ層40,40を一体の強磁性材料からなる層として同時に形成することができる。
【0226】
さらに、磁束ガイド層17及びタブ層40,40をパターン形成するときに、磁束ガイド層17及びタブ層40,40の平面形状にあわせて、非磁性中間層63、強磁性層62、非磁性中間層61、及び反強磁性材料層60をミリング加工する。
【0227】
これによって、磁束ガイド層17の下層に磁区制御層18及び磁区制御層19が形成され、さらに、多層膜T1のトラック幅方向両側部であってタブ層40,40の下層に縦バイアス層41,41が形成された、図5及び図6に示される磁気ヘッドを形成できる。
【0228】
なお、縦バイアス層41,41とタブ層40,40の間には、非磁性中間層42,42、強磁性層43,43、及び非磁性中間層44,44が介在している。
【0229】
パターン形成後の磁束ガイド層17並びにタブ層40,40の磁化方向は、磁区制御層18及び磁区制御層19または縦バイアス層41,41との磁気的結合により、トラック幅方向(図示X方向)あるいはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【0230】
また、フリー磁性層14は、磁束ガイド層17及びタブ層40,40と磁気的に結合しているため、その磁化方向はトラック幅方向(図示X方向)あるいはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【0231】
なお、磁束ガイド層17及びタブ層40,40のみを、図15に示される平面形状にパターン形成し、磁束ガイド層17及びタブ層40,40の下層の非磁性中間層63、強磁性層62、非磁性中間層61、及び反強磁性材料層60をミリングによって削らずにそのまま残しても、磁気ヘッドの磁界検出能が大きく低下することはない。
【0232】
上述した製造工程によって形成されることにより、磁区制御層18、磁区制御層19、及び縦バイアス層40,40はすべて同じ材料で形成されることになる。また、磁区制御層18、磁区制御層19、及び縦バイアス層40,40の膜厚も等しくなる。
【0233】
図1及び図2に示された磁気ヘッドの他の製造方法を説明する。
まず、図9工程と同様に、ベタ膜状の多層膜Tを形成する。次に、トラック幅方向(図示X方向)と直交する方向の磁場中で、前述の第1の磁場中アニールを施す。
【0234】
そして、図16に示すように、記録媒体との対向面Fになる面からハイト方向奥側へ所定の距離H1離れた位置に、ハイト方向長さH2の領域K1を覆う、トラック幅方向(図示X方向)に延ばされたストライプ状のレジスト層R2を形成する。距離H1は0.03μm〜0.2μmの範囲にするのが好ましい。ハイト方向長さH2は0.05μm〜0.2μmの範囲にするのが好ましい。なお、図16工程が、ウェハー上で行われるときは、製造過程において記録媒体との対向面Fは現れていない。従って、前記所定の距離H1は、記録媒体との対向面Fになる面からレジスト層R2までの距離として示している。
【0235】
そしてレジスト層R2に覆われていない、多層膜Tの記録媒体との対向面側領域K2とハイト方向奥側(図示Y方向)領域K3を、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング(RIE)などで除去する。多層膜Tの残される部分を多層膜T1Aとする。
【0236】
次に、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング(RIE)などで削られた記録媒体との対向面側領域K2とハイト方向奥側(図示Y方向)領域K3に反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層を成膜する。なお、次に示す図17においては、最上層の非磁性中間層のみ符号70.70で示している。反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層は、それぞれ、図11に示される反強磁性材料層60、非磁性中間層61、強磁性層62、非磁性中間層63と同じ材料、同じ膜厚で形成される。
【0237】
次に、レジスト層R2を除去し、図17に示されるごとく、多層膜T1Aと非磁性中間層70,70の上に、トラック幅方向長さW1の領域を覆う、ハイト方向(図示Y方向)に延ばされたストライプ状のレジスト層R3を形成する。レジスト層R3のトラック幅方向長さW1は、後に形成される磁束ガイド層17のトラック幅方向長さと同じか、それより若干大きめで形成する。具体的にはトラック幅方向長さW1はトラック密度、トラックピッチなどの記録フォーマットの仕様にもよるが、例えば、100Gb/in2以上では、0.06μm〜0.2μmにする。
【0238】
そしてレジスト層R3に覆われていない、トラック幅方向両側領域L2,L3を、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング(RIE)などで除去する。多層膜T1Aの残される部分が多層膜T1になる。
【0239】
イオンミリングまたは反応性イオンエッチング(RIE)などで削られたトラック幅方向両側領域L2,L3に反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層を成膜した後、レジスト層R3を除去すると図18に示された状態になる。なお、図18においては、最上層の非磁性中間層のみ符号71.71で示す。また、反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層は、それぞれ、図11に示される反強磁性材料層60、非磁性中間層61、強磁性層62、非磁性中間層63と同じ材料、同じ膜厚で形成される。
【0240】
図18に示される状態は、多層膜T1の周囲に、反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層が積層された状態であり、図11に示される状態に類似している。ただし、図16工程ないし図18工程によって、多層膜T1を形成する方が、多層膜T1のトラック幅方向寸法W1とハイト方向寸法H2を正確に加工することができる。
【0241】
図18工程の後は、図12工程と同様の低エネルギーのイオンミリングを施し、さらに、図14工程または図15工程と同様の工程で、磁束ガイド層17を形成し、さらに、トラック幅方向の磁場中で、前述の第2の磁場中アニールを行う。
【0242】
なお、以下の製造方法を用いて磁気ヘッドを形成することもできる。
まず、図16工程によって、多層膜T1A及び、多層膜T1Aの記録媒体との対向面側領域K2とハイト方向奥側領域K3に反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層を形成する。
【0243】
次に、レジスト層R2を除去し、図12工程と同様の低エネルギーのイオンミリングを施し、さらに、磁束ガイド層17となる強磁性材料層80をベタ膜状に成膜する。その後、トラック幅方向の磁場中で、第2の磁場中アニールを行う。
【0244】
次に、図19に示されるごとく、磁束ガイド層17となる強磁性材料層80の上に、トラック幅方向長さL1の領域を覆う、ハイト方向(図示Y方向)に延ばされたストライプ状のレジスト層R4を形成する。レジスト層R4のトラック幅方向長さL1は、後に形成される磁束ガイド層17のトラック幅方向長さと同じか、それより若干大きめで形成する。具体的にはトラック幅方向長さL1はトラック密度、トラックピッチなどの記録フォーマットの仕様にもよるが、例えば、100Gb/in2以上では、0.06μm〜0.2μmにする。
【0245】
そしてレジスト層R4に覆われていない、トラック幅方向両側領域L2,L3を、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング(RIE)などで除去する。多層膜T1Aの残される部分が多層膜T1になり、多層膜T1上から記録媒体との対向面側領域及びハイト方向奥側領域に延びる磁束ガイド層17が形成される。なお、このイオンミリングまたはRIE工程によって、磁束ガイド層17のトラック幅寸法が光学的トラック幅になる。
【0246】
次に、イオンミリングまたはRIEなどで削られたトラック幅方向両側領域L2,L3にアルミナやSiO2などの絶縁材料を用いて、絶縁層を成膜する。さらに、この絶縁層上であって、磁束ガイド層17のトラック幅方向両側部に、硬磁性材料からなるハードバイアス層を形成し、レジスト層R4を除去し、ハードバイアス層をトラック幅方向に着磁する。
【0247】
この製法によって作られた磁気ヘッドは、磁束ガイド層17の下に反強磁性材料からなる磁区制御層が形成され、磁束ガイド層17のトラック幅方向両側部にハードバイアス層が形成されたものになる。
【0248】
なお、上述した磁気ヘッドの製造方法の説明では、電極層の形成工程の説明を省略したが、多層膜T1がCPP(current perpendicular to the plane)型の磁気検出素子であるときには、多層膜T1の上下に、例えば磁束ガイド層17の上面及び下地層21の下面に、一対の電極層を設ける工程を加える。このとき、上部シールド層20と下部シールド層15を電極層として用いてもよい。ただし、多層膜T1の上下に形成される電極層は、多層膜T1の上下の領域にのみスルーホールが明けられた絶縁層を介して積層されることが好ましい。
【0249】
また、多層膜T1がCIP(current in the plane)型の磁気検出素子であるときには、多層膜T1のトラック幅方向(図示X方向)の両側部上に一対の電極層を設ける工程を加える。なお、CIP型の場合は、反強磁性材料層60を成膜する前にアルミナなどからなる絶縁層31,31を形成することが好ましい。また、絶縁層31,31は多層膜T1の側面にも接するように形成されるとより好ましい。
【0250】
また、図7または図8に示されたようなハードバイアス層52,52または反強磁性層53,53を形成するときは、磁束ガイド層17をパターン形成した後磁束ガイド層17の多層膜T1に重なる領域のトラック幅方向両側部にハードバイアス層52,52または反強磁性層53,53を形成する。
【0251】
図20は、本発明の第7の実施の形態を示す磁気ヘッドを記録媒体との対向面に垂直な方向からみた縦断面図である。
【0252】
本実施の形態の磁気ヘッドは、多層膜T2が固定磁性層12と非磁性材料層13を有しているが、フリー磁性層を有しておらず、非磁性材料層13上に直接磁束ガイド層17が積層されている点で図1及び図2に示される磁気ヘッドと異なる。また、強磁性層25及び強磁性層28と磁束ガイド層17の間に非磁性中間層が形成されていない。なお、多層膜T2は、記録媒体との対向面からハイト方向奥側にH2だけ離れた位置に形成されている。
【0253】
非磁性材料層13、強磁性層25及び強磁性層28上に磁束ガイド層17が直接形成されている点以外の構成、各層の材料、膜厚は、図1及び図2に示された磁気ヘッドと同じである。また、多層膜T2のハイト方向長さH2、トラック幅方向寸法(図16では図示せず)、磁束ガイド層17の先端部17aで決まる光学的トラック幅O−Tw(図16では図示せず)も図1及び図2に示された磁気ヘッドと同じである。
【0254】
図20に示される磁気ヘッドでは、磁束ガイド層17の磁化方向が外部磁界によって変化したとき、非磁性材料層13上に位置する磁束ガイド層17の領域Iの磁化と第2固定磁性層12cの磁化の相対的な方向が変化して、磁束ガイド層17と多層膜T2の合計電気抵抗値が変化する。この合計電気抵抗変化を電流変化または電圧変化として取り出すことにより外部磁界(記録信号磁界)を検出する。
【0255】
本実施の形態では、磁束ガイド層17は、非磁性材料層13上から記録媒体との対向面方向に延びており、磁束ガイド層17の下層であって多層膜T2の記録媒体との対向面F側前方に磁区制御層18が形成されている。
【0256】
さらに、磁束ガイド層17が多層膜T2のハイト方向奥側(図示Y方向)にも延びており、ハイト方向奥側に延びる磁束ガイド層17の後端部17bの下層であって多層膜T2のハイト方向側後方に、磁区制御層19が形成されている。
【0257】
磁束ガイド層17の磁化方向は磁区制御層18及び磁区制御層19との磁気的結合により、トラック幅方向(図示X方向)またはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【0258】
本実施の形態でも、磁束ガイド層17の下及び多層膜T2の記録媒体との対向面F側前方の空間に磁区制御層18を形成することによって、磁束ガイド層17の形状を平坦状に近くして磁束伝達効率を向上させることができるようになった。
【0259】
また、磁区制御層18の上に磁束ガイド層17を積層することによって磁束ガイド層17の磁化制御を行うので、磁区制御層の形状を平坦に近い薄膜として形成でき、磁束ガイドに供給されるバイアス磁界を安定化することができる。
【0260】
また、磁区制御層18は多層膜T2の記録媒体との対向面F側前方の空間に形成され磁区制御層19は多層膜T2のハイト方向側後方の空間に形成されるので、磁区制御層18,19を形成しても、磁気ヘッド全体の厚さ寸法が大きくなることを抑制できる。すなわち、磁気ヘッドのギャップ長G1を小さく維持することが容易になる。なお、磁気ヘッドのギャップ長は、記録媒体との対向面における下部シールド層と上部シールド層間の距離によって規定される。
【0261】
なお、本実施の形態では、磁束ガイド層17の後端部17bが多層膜T2のハイト方向奥側に延びており、これによって磁束ガイド層17のハイト方向における反磁界を低減し、磁界検出感度を上げることができる。しかし、磁束ガイド層17が非磁性材料層13上から記録媒体との対向面の間にのみ形成され、後端部17bが形成されなくとも、磁束ガイド層17は外部磁界による磁化変動を導く導入層としての機能を発揮することができる。
【0262】
図20に示される磁気ヘッドは、図9から図14に示された工程と類似の工程によって形成される。
【0263】
例えば、図9工程において、非磁性材料層13の上に直接、Cr或いはRu、Re、Pd、Os、Ir、Pt、Au、Rhのいずれか1種または2種以上からなる貴金属によって形成される非磁性層23を成膜する。非磁性層23の膜厚は、2Å〜10Å、より好ましくは2Å〜5Å程度である。また、非磁性材料層13がCuで形成される場合は非磁性層23を形成しなくてもよい。
【0264】
次に、図9工程のところで説明したのと同じ条件の第1の磁場中アニールにかけた後、リフトオフ用のレジスト層R1を積層して、レジスト層R1に覆われていない、多層膜T2の記録媒体との対向面側領域とハイト方向奥側(図示Y方向)領域、及びトラック幅方向(図示X方向)の両側領域をイオンミリングなどで除去する。
【0265】
その後、図11工程と同様に、反強磁性材料層60、またはCoPt合金、CoCrPt合金、CoCrPtTa合金、CoCrTa合金などからなる硬磁性材料層、非磁性中間層61、強磁性層62、非磁性中間層63を連続して成膜する。
【0266】
次に、図12工程と同様に、非磁性層23または非磁性材料層13表面の酸化層及び非磁性中間層63を表面から前述した低エネルギーのイオンミリングまたはRIEによって全部除去する。ただし、非磁性中間層63は、0.5Å〜6Åの膜厚で残してもよい。
【0267】
非磁性層23及び非磁性中間層63を除去した後、磁束ガイド層17の形成、反強磁性材料層60、非磁性中間層61、強磁性層62のパターンニングをする。さらに、第2の磁場中アニール工程によって、磁束ガイド層17の磁化と固定磁性層12の磁化を交叉させる。
【0268】
なお、図16に示された磁気ヘッドでも、図3に示される磁気ヘッドのように、非磁性中間層24、27が形成されなくともよい。
【0269】
また、磁束ガイド層17の非磁性材料層13上に位置する領域Iのトラック幅方向両側部に直接、または磁束ガイド層17に一体に形成されたタブ層を介して図4から図8に示されたエクスチェンジ型またはハードバイアス型の縦バイアス層が形成されてもよい。
【0270】
なお、非磁性材料層13には、前述の第1の磁場中アニール工程によって、非磁性層23の材料、すなわち、Cr或いはRu、Re、Pd、Os、Ir、Pt、Au、Rhのいずれか1種または2種以上からなる貴金属が拡散した状態になっている。非磁性層23の材料の拡散はSIMS分析装置や透過電子顕微鏡(TEM)によるEDX分析などによって測定できる。
【0271】
以上本発明をその好ましい実施例に関して述べたが、本発明の範囲から逸脱しない範囲で様々な変更を加えることができる。
【0272】
なお、上述した実施例はあくまでも例示であり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。
【0273】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明では、前記多層膜に形成されている前記フリー磁性層上から記録媒体との対向面方向に延びている前記磁束ガイド層の下層に、前記磁束ガイド層の磁化方向を一方向にそろえるための磁区制御層が形成されている。
【0274】
本発明では、前記フリー磁性層が前記固定磁性層の上層に積層されており、このフリー磁性層の上に前記磁束ガイド層が形成されている。すると、前記磁束ガイド層の下には空間ができる。本発明では、この空間に前記磁区制御層を形成することによって、前記磁束ガイドの形状を平坦状に近くして磁束伝達効率を向上させることができるようになった。
【0275】
また、本発明では、前記磁区制御層の上に前記磁束ガイド層を積層するだけで前記磁束ガイド層の磁化制御を行うことができるので、前記磁区制御層の形状を単純な平坦状の薄膜にでき、安定したバイアス磁界の供給ができる。
【0276】
また、本発明では、磁気ヘッドのギャップ長を小さくすることが容易になる。
また、本発明では、ハイト方向奥側に延びる前記磁束ガイド層の下層に前記磁束ガイド層の磁化方向を一方向にそろえるための磁区制御層を形成することにより、前記磁束ガイド層の磁化制御をより確実にできるとともに、再生感度を向上させることができる。
【0277】
また、本発明では、前記多層膜のトラック幅方向両側部に縦バイアス層を形成し、前記縦バイアス層が前記磁束ガイド層を介してフリー磁性層に磁気的に結合することにより前記フリー磁性層の磁化制御をより確実に行うことができる。
【0278】
例えば、前記磁束ガイド層を介してフリー磁性層に磁気的に結合するタブ層が形成され、前記多層膜のトラック幅方向両側部に形成された縦バイアス層が前記タブ層の磁化方向を一方向にそろえるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の磁気ヘッドの模式的な部分斜視図、
【図2】図1の磁気ヘッドを2−2線で切断し、矢印方向からみた縦断面図、
【図3】本発明の第2の実施の形態の磁気ヘッドの縦断面図、
【図4】本発明の第3の実施の形態の磁気ヘッドの縦断面図、
【図5】本発明の第4の実施の形態の磁気ヘッドの模式的な部分斜視図、
【図6】図5の磁気ヘッドを6−6線で切断し、矢印方向からみた断面図、
【図7】本発明の第5の実施の形態の磁気ヘッドの断面図、
【図8】本発明の第6の実施の形態の磁気ヘッドの断面図、
【図9】図1及び図2に示される磁気ヘッドの製造工程を示す縦断面図、
【図10】図1及び図2に示される磁気ヘッドの製造工程を示す縦断面図、
【図11】図1及び図2に示される磁気ヘッドの製造工程を示す縦断面図、
【図12】図1及び図2に示される磁気ヘッドの製造工程を示す縦断面図、
【図13】図1及び図2に示される磁気ヘッドの製造工程を示す平面図、
【図14】図1及び図2に示される磁気ヘッドの製造工程を示す平面図、
【図15】図5及び図6に示される磁気ヘッドの製造工程を示す平面図、
【図16】図1及び図2に示される磁気ヘッドの他の製造工程を示す平面図、
【図17】図1及び図2に示される磁気ヘッドの他の製造工程を示す平面図、
【図18】図1及び図2に示される磁気ヘッドの他の製造工程を示す平面図、
【図19】本発明の他の磁気ヘッドの製造工程を示す平面図、
【図20】本発明の第7の実施の形態の磁気ヘッドの縦断面図、
【図21】従来の磁気ヘッドの模式的な部分斜視図、
【符号の説明】
11 反強磁性層
12 固定磁性層
13 非磁性材料層
14 フリー磁性層
15 下部シールド層
17 磁束ガイド層
18、19 磁区制御層
20 上部シールド層
23 非磁性層
24、26、27、29、42、44 非磁性中間層
25、28、43 強磁性層
40 タブ層
41 縦バイアス層
T1 多層膜
F 記録媒体との対向面
Claims (33)
- 下から順に積層された固定磁性層と非磁性材料層とフリー磁性層を有する多層膜が記録媒体との対向面からハイト方向奥側の所定位置に形成されており、強磁性材料からなり前記フリー磁性層と磁気的に結合している磁束ガイド層を有する磁気ヘッドにおいて、
前記磁束ガイド層は、前記フリー磁性層上から記録媒体との対向面方向に延びており、前記磁束ガイド層の下層に前記磁束ガイド層の磁化方向を一方向にそろえるための磁区制御層が形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。 - 下から順に積層された固定磁性層と非磁性材料層を有する多層膜が記録媒体との対向面からハイト方向奥側の所定位置に形成されており、強磁性材料からなる磁束ガイド層が前記非磁性材料層上に形成されている磁気ヘッドにおいて、
前記磁束ガイド層は、前記非磁性材料層上から記録媒体との対向面方向に延びており、前記磁束ガイド層の下層に前記磁束ガイド層の磁化方向を一方向にそろえるための磁区制御層が形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。 - 前記磁区制御層は、前記多層膜の記録媒体との対向面側前方に位置している請求項1または2記載の磁気ヘッド。
- 前記磁束ガイド層は前記多層膜のハイト方向奥側にも延びており、ハイト方向奥側に延びる前記磁束ガイド層の下層に前記磁束ガイド層の磁化方向を一方向にそろえるための磁区制御層が形成されている請求項1ないし3のいずれかに記載の磁気ヘッド。
- 前記磁区制御層は、前記多層膜のハイト方向側後方に位置している請求項4記載の磁気ヘッド。
- 前記磁区制御層と前記磁束ガイド層の間に非磁性中間層が介在している請求項1ないし5のいずれかに記載の磁気ヘッド。
- 前記磁区制御層と前記磁束ガイド層の間に強磁性層が形成されている請求項1ないし6のいずれかに記載の磁気ヘッド。
- 前記磁区制御層と前記強磁性層の間に非磁性中間層が介在している請求項7記載の磁気ヘッド。
- 前記フリー磁性層と前記磁束ガイド層の間に非磁性層が形成されている請求項1ないし8のいずれかに記載の磁気ヘッド。
- 前記多層膜のトラック幅方向両側部に縦バイアス層が形成され、前記縦バイアス層が前記磁束ガイド層に磁気的に結合している請求項1ないし9のいずれかに記載の磁気ヘッド。
- 前記磁束ガイド層に磁気的に結合し、トラック幅方向に延びるタブ層が形成され、前記多層膜のトラック幅方向両側部に形成された縦バイアス層が前記タブ層の磁化方向を一方向にそろえている請求項10記載の磁気ヘッド。
- 前記磁束ガイド層と前記タブ層が、強磁性材料からなる一体の層として形成されている請求項11記載の磁気ヘッド。
- 前記縦バイアス層は、前記タブ層の下層に形成されている請求項11または12に記載の磁気ヘッド。
- 前記縦バイアス層と前記タブ層の間に非磁性中間層が介在している請求項13記載の磁気ヘッド。
- 前記縦バイアス層と前記タブ層の間に強磁性層が形成されている請求項13または14に記載の磁気ヘッド。
- 前記縦バイアス層と前記強磁性層の間に非磁性中間層が介在している請求項15記載の磁気ヘッド。
- 前記磁区制御層の膜厚と前記縦バイアス層の膜厚が等しい請求項13ないし16のいずれかに記載の磁気ヘッド。
- 前記磁区制御層と前記縦バイアス層が同じ材料によって形成されている請求項10ないし17のいずれかに記載の磁気ヘッド。
- 前記磁区制御層及び/又は前記縦バイアス層が反強磁性材料によって形成されている請求項1ないし18のいずれかに記載の磁気ヘッド。
- 前記磁区制御層及び/又は前記縦バイアス層が硬磁性材料によって形成されている請求項1ないし18のいずれかに記載の磁気ヘッド。
- 以下の工程を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法、
(a)基板上に、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層、Cr,Ru,Re,Pd,Os,Ir,Pt,Au,Rh,Cuのうちいずれか1種または2種以上からなる非磁性層の順に積層された多層膜を形成する工程と、
(b)前記多層膜の記録媒体との対向面側の所定領域を除去する工程と、
(c)前記多層膜上に前記フリー磁性層と磁気的に結合する磁束ガイド層を形成する工程。 - 前記(b)工程と前記(c)工程の間に、
(d)前記多層膜の記録媒体との対向面側前方に、磁区制御層を形成する工程を有し、
前記(c)工程において、前記磁束ガイド層を、前記磁区制御層上にも形成する請求項21記載の磁気ヘッドの製造方法。 - 前記(a)〜(d)工程に加えて、以下の工程を有する請求項22記載の磁気ヘッドの製造方法、
(e)前記多層膜のハイト方向奥側の所定領域を除去する工程と、
(f)前記多層膜のハイト方向奥側後方に磁区制御層を形成する工程と、
(g)前記磁区制御層上に前記フリー磁性層と磁気的に結合する磁束ガイド層を形成する工程。 - 前記磁束ガイド層を形成する前に、前記フリー磁性層上に形成された非磁性層を一部または全部削る請求項21ないし23のいずれかに記載の磁気ヘッドの製造方法。
- 前記(c)工程と(d)工程の間及び/又は前記(f)工程と(g)工程の間に、
(h)前記磁区制御層と前記磁束ガイド層の間に強磁性層を形成する工程を有する請求項21ないし24のいずれかに記載の磁気ヘッドの製造方法。 - 前記(h)工程と(d)工程の間及び/又は前記(h)工程と(g)工程の間に、
(i)前記磁区制御層と前記強磁性層の間に非磁性中間層を形成する工程を有する請求項25記載の磁気ヘッドの製造方法。 - 前記(c)工程と(d)工程の間及び/又は前記(f)工程と(g)工程の間に、
(j)前記磁区制御層の上または前記強磁性層上に非磁性中間層を形成し、前記磁束ガイド層を積層する前に前記非磁性中間層を一部または全部削る工程を有する請求項21ないし26のいずれかに記載の磁気ヘッドの製造方法。 - 前記(d)工程において、トラック幅方向に延びるタブ層を前記磁束ガイド層と一体に形成する請求項21ないし27のいずれかに記載の磁気ヘッドの製造方法。
- 前記多層膜のトラック幅方向両側部を削る工程を有し、前記多層膜のトラック幅方向両側部に縦バイアス層を形成した後、この縦バイアス層上に前記タブ層を形成する請求項28記載の磁気ヘッドの製造方法。
- 前記磁区制御層と前記縦バイアス層を同時に成膜する請求項29記載の磁気ヘッドの製造方法。
- 前記磁区制御層と前記縦バイアス層を同じ材料によって形成する請求項29または30に記載の磁気ヘッドの製造方法。
- 前記磁区制御層及び/又は前記縦バイアス層を反強磁性材料によって形成する請求項21ないし31のいずれかに記載の磁気ヘッドの製造方法。
- 前記磁区制御層及び/又は前記縦バイアス層を硬磁性材料によって形成する請求項21ないし31のいずれかに記載の磁気ヘッドの製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002177867A JP3973495B2 (ja) | 2002-06-19 | 2002-06-19 | 磁気ヘッド及びその製造方法 |
GB0312889A GB2390217B (en) | 2002-06-19 | 2003-06-05 | Magnetic head and a method of manufacturing the magnetic head |
US10/464,708 US7092218B2 (en) | 2002-06-19 | 2003-06-17 | Magnetic head comprising magnetic domain control layer formed on ABS-side of magnetic flux guide for GMR element and method of manufacturing the magnetic head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002177867A JP3973495B2 (ja) | 2002-06-19 | 2002-06-19 | 磁気ヘッド及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004022114A true JP2004022114A (ja) | 2004-01-22 |
JP3973495B2 JP3973495B2 (ja) | 2007-09-12 |
Family
ID=19195275
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002177867A Expired - Fee Related JP3973495B2 (ja) | 2002-06-19 | 2002-06-19 | 磁気ヘッド及びその製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7092218B2 (ja) |
JP (1) | JP3973495B2 (ja) |
GB (1) | GB2390217B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008217906A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Tdk Corp | トンネル型磁気抵抗効果素子及びその製造方法 |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004039769A (ja) * | 2002-07-02 | 2004-02-05 | Alps Electric Co Ltd | 磁気検出素子及びその製造方法 |
JP3974587B2 (ja) * | 2003-04-18 | 2007-09-12 | アルプス電気株式会社 | Cpp型巨大磁気抵抗効果ヘッド |
US7230802B2 (en) * | 2003-11-12 | 2007-06-12 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method and apparatus for providing magnetostriction control in a freelayer of a magnetic memory device |
US7016160B2 (en) * | 2003-11-18 | 2006-03-21 | Seagate Technology Llc | Differential CPP reader for perpendicular magnetic recording |
US7186470B2 (en) * | 2004-02-11 | 2007-03-06 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Use of greater than about 15 angstrom thick coupling layer in AP-tab magnetic head |
US7212384B1 (en) * | 2004-02-27 | 2007-05-01 | Western Digital (Fremont), Inc. | Magnetic read head with recessed hard bias and current leads |
FI20045079A (fi) * | 2004-03-16 | 2005-09-17 | Nokia Corp | Magnetoresistoreita käyttävä suhteellisen asennon havaitseva laite |
JP2006049639A (ja) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | Alps Electric Co Ltd | 磁気検出素子 |
US7352540B1 (en) * | 2004-12-20 | 2008-04-01 | Storage Technology Corporation | Giant magneto-resistive (GMR) transducer having separation structure separating GMR sensor from head-tape interface |
US7408747B2 (en) * | 2005-02-01 | 2008-08-05 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Enhanced anti-parallel-pinned sensor using thin ruthenium spacer and high magnetic field annealing |
US7405909B2 (en) * | 2006-03-14 | 2008-07-29 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Current perpendicular to plane (CPP) magnetoresistive sensor with free layer biasing by exchange pinning at back edge |
JP2008071868A (ja) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Alps Electric Co Ltd | トンネル型磁気検出素子およびその製造方法 |
US20100271018A1 (en) * | 2009-04-24 | 2010-10-28 | Seagate Technology Llc | Sensors for minute magnetic fields |
US8361541B2 (en) * | 2009-07-28 | 2013-01-29 | HGST Netherlands B.V. | Fabrication of magnetoresistive sensors and electronic lapping guides |
JP2020087496A (ja) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | 株式会社東芝 | 磁気記録再生装置及び磁気記録方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5898547A (en) * | 1997-10-24 | 1999-04-27 | International Business Machines Corporation | Magnetic tunnel junction magnetoresistive read head with sensing layer as flux guide |
JP2001155313A (ja) | 1999-11-25 | 2001-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法 |
JP2001256617A (ja) | 2000-03-14 | 2001-09-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法 |
JP3468419B2 (ja) * | 2000-03-17 | 2003-11-17 | Tdk株式会社 | トンネル磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気ディスク装置 |
JP3836294B2 (ja) * | 2000-03-27 | 2006-10-25 | 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ | 磁気ヘッド、及びこれを用いた磁気記録再生装置 |
JP3462832B2 (ja) * | 2000-04-06 | 2003-11-05 | 株式会社日立製作所 | 磁気抵抗センサ並びにこれを用いた磁気ヘッド及び磁気記録再生装置 |
US6542343B1 (en) * | 2000-08-09 | 2003-04-01 | International Business Machines Corporation | Tunnel valve head design to lower resistance |
JP2002163809A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-06-07 | Sony Corp | 磁気抵抗効果素子の製造方法と磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法 |
US20020131215A1 (en) * | 2001-03-14 | 2002-09-19 | Beach Robert S. | Tunnel junction and charge perpendicular-to-plane magnetic recording sensors and method of manufacture |
US6888705B2 (en) * | 2002-01-18 | 2005-05-03 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | High linear density tunnel junction flux guide read head with in-stack longitudinal bias stack (LBS) |
-
2002
- 2002-06-19 JP JP2002177867A patent/JP3973495B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-06-05 GB GB0312889A patent/GB2390217B/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-06-17 US US10/464,708 patent/US7092218B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008217906A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Tdk Corp | トンネル型磁気抵抗効果素子及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2390217A (en) | 2003-12-31 |
JP3973495B2 (ja) | 2007-09-12 |
GB2390217B (en) | 2006-01-11 |
US7092218B2 (en) | 2006-08-15 |
US20050073777A1 (en) | 2005-04-07 |
GB0312889D0 (en) | 2003-07-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3958947B2 (ja) | 磁気検出素子及びその製造方法 | |
JP3455037B2 (ja) | スピンバルブ型薄膜素子、その製造方法、及びこのスピンバルブ型薄膜素子を用いた薄膜磁気ヘッド | |
KR100243822B1 (ko) | 자기 저항 변환기 및 그 제조 방법 | |
JP2004022614A (ja) | 磁気検出素子及びその製造方法 | |
JP3973495B2 (ja) | 磁気ヘッド及びその製造方法 | |
JP2003332649A (ja) | 磁気検出素子 | |
JP3908554B2 (ja) | 磁気検出素子の製造方法 | |
JP3939503B2 (ja) | 磁気検出素子及びその製造方法 | |
JP3706793B2 (ja) | スピンバルブ型薄膜磁気素子及びその製造方法並びにこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド | |
US20040004792A1 (en) | GMR magnetic sensing element provided with second free layer extended to outside of track width and method for manufacturing the same | |
US10748559B1 (en) | Magnetic head including spin torque oscillator and manufacturing method for the same | |
JP3734716B2 (ja) | 磁気検出素子の製造方法 | |
US20010036046A1 (en) | Magnetoresistive-effect thin film, magnetoresistive-effect element, and magnetoresistive-effect magnetic head | |
US7079362B2 (en) | Giant magnetoresistive element | |
US7283335B2 (en) | Magnetic detecting element | |
JP3965109B2 (ja) | 磁気抵抗効果装置の製造方法ならびに薄膜磁気ヘッドの製造方法 | |
JP3939514B2 (ja) | 磁気検出素子の製造方法 | |
US7008703B2 (en) | Magnetic detecting element having second antiferromagnetic layer overlying second free magnetic layer extending in track width direction beyond track width | |
JP3970526B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子、磁気再生ヘッド、磁気再生装置、磁気記憶装置、及び磁気抵抗効果膜の抵抗検知方法 | |
JP2002280635A (ja) | 磁気検出素子及びその製造方法 | |
JP2005101423A (ja) | 磁気検出素子およびその製造方法 | |
JP2001160208A (ja) | 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 | |
JP2004221303A (ja) | 磁気検出素子及びその製造方法 | |
JP3774374B2 (ja) | 磁気検出素子及びその製造方法 | |
JP3965110B2 (ja) | 磁気抵抗効果装置の製造方法ならびに薄膜磁気ヘッドの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041220 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060406 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060418 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060616 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070529 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070612 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100622 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100622 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100622 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |