JP2006244672A - 薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 静電破壊の発生を抑制しつつ、高記録密度化に対応可能な薄膜磁気ヘッドを提供する。
【解決手段】再生ヘッド部２０では、酸化タングステン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫および酸化ストロンチウムのうちのいずれか１種または２種以上からなり１０ｋΩ・ｃｍ以下の比抵抗を有する第１部分１８１が、上部シールド層１９とＭＲ素子１５および一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒとの間に設けられている。第１部分１８１が微小電流を通過させ、上部シールド層１９と、ＭＲ素子１５および一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒとの間の電位差を低減することにより上部ギャップ層１８の静電破壊を防止する。一方で、第１部分１８１がＸ軸方向においてＭＲ素子１５よりも十分に高い抵抗値を有するので、センス電流の分流を十分に抑制できる。よって、上部ギャップ層１８の薄型化によってギャップ長ＧＬの狭小化を実現し、線記録密度の向上に対応させることができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、再生動作時において積層面内方向に電流が流れるように構成された磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置に関する。

従来より、ハードディスクなどの磁気記録媒体に記録された磁気情報を再生するにあたっては、磁気抵抗（ＭＲ：Magnetoresistive）効果を示すＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。近年では、磁気記録媒体の高記録密度化が進んでいることから、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Giant Magnetoresistive）効果を示す巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）利用した薄膜磁気ヘッドが一般的となっている。このようなＧＭＲ素子としては、例えば、スピンバルブ（ＳＶ：spin valve）型のＧＭＲ素子がある。

このＳＶ型のＧＭＲ素子は、非磁性の中間層を介して、磁化方向が一定方向に固着された磁性層（磁化固着層）と、磁化方向が外部からの信号磁界に応じて変化する磁性層（感磁層）とが積層された構造を有しており、再生動作の際には、例えばセンス電流が積層面内方向に流れるように構成されている。このようなＧＭＲ素子は、特に、ＣＩＰ（Current in Plane）−ＧＭＲ素子と呼ばれる。この場合、磁化固着層および感磁層における各磁化方向の相対角度に応じてセンス電流を流した際に電気抵抗（すなわち電圧）が変化するようになっている。

このようなＣＩＰ−ＧＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッド（以下、ＣＩＰ−ＧＭＲヘッドという。）は、一般的に、図９に示した構造の再生ヘッド部１２０を有している。図９は、再生ヘッド部１２０における記録媒体対向面と平行な断面の構成を表している。再生ヘッド部１２０は、ＧＭＲ素子１１５と、ＧＭＲ素子１１５の両側に隣接するように、ＧＭＲ素子１１５に対してバイアス磁界を付与する一対のバイアス層１１６Ｌ，１１６Ｒと、ＧＭＲ素子１１５に対してセンス電流を供給する一対の電極層１１７Ｌ，１１７Ｒとが設けられている。さらに、磁気記録媒体の記録トラック幅方向と直交し、かつ記録媒体対向面と平行をなす方向において、これらＧＭＲ素子１１５、一対のバイアス層１１６Ｌ，１１６Ｒおよび一対の電極層１１７Ｌ，１１７Ｒを挟んで互いに対向するように、下部ギャップ層１１４および上部ギャップ層１１８が設けられている。これら下部ギャップ層１１４および上部ギャップ層１１８の、ＧＭＲ素子１１５と反対側には下部シールド層１１３および上部シールド層１１９が設けられている。下部ギャップ層１１４および上部ギャップ層１１８は、主に、ＧＭＲ素子１１５と、下部シールド層１１３および上部シールド層１１９との電気的および磁気的な分離を図るように機能するものであり、一般的には酸化アルミニウムによって構成されている。

ここで、下部シールド層１１３と上部シールド層１１９との間隔はギャップ長ＧＬと呼ばれる。ギャップ長ＧＬは磁気記録媒体のビット密度（線記録密度）と関連するパラメータであり、近年の線記録密度の向上に伴い、狭小化が進んでいる。このため、ＧＭＲ素子１１５と、下部シールド層１１３および上部シールド層１１９との間にそれぞれ介在する下部ギャップ層１１４および上部ギャップ層１１８の各膜厚が薄型化する傾向にある。

ところが、第１のギャップ層１１４および第２のギャップ層１１８の膜厚が薄くなるに従い、薄膜磁気ヘッドまたはそれを搭載した磁気ディスク装置を製造する工程において、静電気の蓄積およびその放電に起因した絶縁破壊（静電破壊）が生じやすくなってしまう。このため、薄膜磁気ヘッドまたは磁気ディスク装置を製造する各工程において静電気の蓄積を低減する方法を採用したり、多少の静電気が蓄積された場合であっても絶縁破壊の発生が抑制されるような構造の薄膜磁気ヘッドとするなどの措置が取られてきている。その一例として、一対のギャップ層のうち、ＧＭＲ素子を挟んで対向する部分（対向部分）以外の部分を、対向部分よりも低い比抵抗を有する材料により構成するようにしたＣＩＰ−ＧＭＲヘッドが開示されている（特許文献１参照）。ここでは、一対のギャップ層のうち、ＧＭＲ素子を基準として記録媒体対向面から遠い側の領域部分を比抵抗の低い材料（アルミニウム、珪素またはこれらの混合物の窒化物、酸化窒化物）により構成するようにしている。これにより、製造工程において過剰な静電気が生じた場合であっても一対のギャップ層を介して微小電流が流れることにより、一対の磁気シールド層と、ＧＭＲ素子および一対の電極層との間の電位差が低減され、静電破壊が防止されることとなる。
特開２０００−３３１３１５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のＣＩＰ−ＧＭＲヘッドでは、静電破壊の防止に比較的有利な構造となっているものの、一対のギャップ層のうちのＧＭＲ素子を挟んで対向する部分（対向部分）が酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）や二酸化珪素（ＳｉＯ₂）などの高い比抵抗を有する材料により構成されているので、この一対のギャップ層をさらに薄型化した場合には、一対のシールド層とＧＭＲ素子との間における静電破壊の発生が懸念される。したがって、今後、さらなる線記録密度の向上に対応することが困難になると予想される。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、静電破壊の発生を抑制しつつ、高記録密度化に対応可能な薄膜磁気ヘッドならびにそれを搭載したヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明の薄膜磁気ヘッドは、磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面を有し、磁気記録媒体からの信号磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層を含む磁気抵抗効果素子と、磁気記録媒体の記録トラック幅方向に対応する第１の方向において、磁気抵抗効果素子を挟んで互いに対向すると共に磁気抵抗効果素子の少なくとも一部とそれぞれ接するように配置された一対の電極層と、第１の方向と直交し、かつ、記録媒体対向面と平行をなす第２の方向において磁気抵抗効果素子および一対の電極層を挟んで互いに対向すると共に磁気抵抗効果素子および一対の電極層と隣接して第１の方向に延在するように配置され、かつ、磁気抵抗効果素子の１００倍以上の抵抗値を有する非磁性の一対の分離層と、第２の方向において磁気抵抗効果素子、一対の電極層および一対の分離層を挟んで互いに対向するように配置された一対の磁気シールド層とを備え、特に、一対の分離層のうちの少なくとも一方が、磁気抵抗効果素子と対応する領域部分において１０ｋΩ・ｃｍ以下の比抵抗を有するようにしたものである。ここで、磁気抵抗効果素子と対応する領域部分以外の部分においては、比抵抗が１０ｋΩ・ｃｍ以下でもよいし、１０ｋΩ・ｃｍを超えてもよい。

本発明のヘッドジンバルアセンブリは、上記のような薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションとを有するものである。本発明のヘッドアームアセンブリは、上記のヘッドジンバルアセンブリと、上記のサスペンションの他端を支持するアームとを含むようにしたものである。さらに、本発明の磁気ディスク装置は、磁気記録媒体と、上記のヘッドアームアセンブリとを備えるようにしたものである。

本発明の薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置では、一対の分離層のうちの少なくとも一方が、磁気抵抗効果素子の１００倍以上の抵抗値を有すると共に磁気抵抗効果素子と対応する領域部分において１０ｋΩ・ｃｍ以下の比抵抗を有するようにしたので、製造工程等において一対の磁気シールド層や一対の電極層などに過剰な静電荷が生じた場合であっても、一対の分離層を微小電流が流れることにより一対の磁気シールド層と、磁気抵抗効果素子および一対の電極層との間の電位差が低減される。その一方で、一対の分離層は磁気抵抗効果素子よりも十分に高い抵抗値を有しているので、一対の分離層へのセンス電流の流入は十分に抑制され、抵抗変化率の劣化や短絡などが防止される。

本発明の薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置では、磁気抵抗効果素子と対応する領域部分において１０ｋΩ・ｃｍ以下の比抵抗を有する分離層は、例えば酸化タングステン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫および酸化ストロンチウムのうちのいずれか１種または２種以上により構成される。この場合、磁気抵抗効果素子と対応する領域部分において１０ｋΩ・ｃｍを超える比抵抗を有する分離層は、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、二酸化珪素およびダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）のうちの少なくとも１種を含むものにより構成する。但し、一対の分離層の双方を酸化タングステン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫および酸化ストロンチウムのうちのいずれか１種または２種以上により構成し、磁気抵抗効果素子と対応する領域部分において１０ｋΩ・ｃｍ以下の比抵抗を有するようにすることが望ましい。

本発明の薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置によれば、上記の各構成要件を備えるようにしたので、製造時または使用時等において一対の磁気シールド層や一対の電極層などに過剰な静電荷が生じた場合であっても、微小電流の流れる経路として一対の分離層を機能させ、静電破壊の発生を十分に抑制することができる。しかも、読み出し動作に悪影響を与えるようなセンス電流の分流を引き起こすことがない。したがって、一対の分離層をより薄型化することによってギャップ長のさらなる狭小化を実現し、線記録密度の向上に好適なものとすることができる。

本発明の薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置においては、特に、一対の分離層の双方を酸化タングステン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫および酸化ストロンチウムのうちのいずれか１種または２種以上により構成し、磁気抵抗効果素子と対応する領域部分において１０ｋΩ・ｃｍ以下の比抵抗を有するようにすると、静電破壊の確率をいっそう低減することができ、ギャップ長をさらに狭小化することができる。よって、さらなる高記録密度化に適したものとなる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

最初に、図１および図２を参照して、本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置の構成について以下に説明する。

図１は、本実施の形態に係る磁気ディスク装置の内部構成を表す斜視図である。この磁気ディスク装置は駆動方式としてＣＳＳ（Contact-Start-Stop）動作方式を採用したものであり、図１に示したように、例えば筐体１の内部に、情報が記録されることとなる磁気記録媒体としての磁気ディスク２と、この磁気ディスク２への情報の記録およびその情報の再生を行うためのヘッドアームアセンブリ（ＨＡＡ；Head Arm Assembly）３とを備えるようにしたものである。ＨＡＡ３は、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ；Head Gimbal Assembly）４と、このＨＧＡ４の基部を支持するアーム５と、このアーム５を回動させる動力源としての駆動部６とを備えている。ＨＧＡ４は、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１０（後出）が一側面に設けられた磁気ヘッドスライダ（以下、単に「スライダ」という。）４Ａと、このスライダ４Ａが一端に取り付けられたサスペンション４Ｂとを有するものである。このサスペンション４Ｂの他端（スライダ４Ａとは反対側の端部）は、アーム５によって支持されている。アーム５は、筐体１に固定された固定軸７を中心軸としてベアリング８を介して回動可能なように構成されている。駆動部６は、例えばボイスコイルモータなどからなる。なお、通常、磁気ディスク装置は、図１に示したように複数（図１では４枚）の磁気ディスク２を備えており、各磁気ディスク２の記録面（表面および裏面）のそれぞれ対応してスライダ４Ａが配設されるようになっている。各スライダ４Ａは、各磁気ディスク２の記録面と平行な面内において、記録トラックを横切る方向（Ｘ方向）に移動することができる。一方、磁気ディスク２は、筐体１に固定されたスピンドルモータ９を中心とし、Ｘ方向に対してほぼ直交する方向２Ｒに回転するようになっている。磁気ディスク２の回転およびスライダ４Ａの移動により磁気ディスク２に情報が記録され、または磁気ディスク２に記録された情報が読み出されるようになっている。

図２は、図１に示したスライダ４Ａの構成を表すものである。このスライダ４Ａは、例えば、アルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）よりなるブロック状の基体１１を有している。この基体１１は、例えば、ほぼ六面体状に形成されており、そのうちの一面が記録媒体対向面（以下、ＡＢＳという。）１１Ｓとして磁気ディスク２の記録面に近接して対向するように配置されている。磁気ディスク２が回転すると、その記録面とＡＢＳ１１Ｓとの間に生じる空気流に起因する揚力により、スライダ４Ａが記録面との対向方向（Ｙ軸方向）に沿って記録面から浮上し、ＡＢＳ１１Ｓと磁気ディスク２との間に一定の隙間ができるようになっている。基体１１のＡＢＳ１１Ｓと直交する一側面（素子形成面１１Ａ）には、薄膜磁気ヘッド１０が設けられている。

次に、図３から図５を参照して、薄膜磁気ヘッド１０について詳細に説明する。

図３は、薄膜磁気ヘッド１０の構成を表す分解斜視図である。図４は薄膜磁気ヘッド１０のＡＢＳ１１Ｓと直交する断面構成を表しており、図５はＡＢＳ１１Ｓに露出した薄膜磁気ヘッド１０の平面構成を表している。薄膜磁気ヘッド１０は、磁気ディスク２に記録された磁気情報を再生する再生ヘッド部２０と、磁気ディスク２の記録トラックに磁気情報を記録する記録ヘッド部３０とによって構成されている。なお、本実施の形態では、ＡＢＳ１１Ｓと直交する方向（Ｙ軸方向）において、薄膜磁気ヘッド１０を基準としてＡＢＳ１１Ｓの側を「前方」とし、ＡＢＳ１１Ｓと反対側を「後方」と呼ぶこととする。

再生ヘッド部２０は、その再生動作時において、センス電流がＭＲ素子１５（後出）の内部を積層面内方向に流れるように構成されたＣＩＰ（Current In Plane）−ＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）構造をなしている。具体的には、再生ヘッド部２０は、ＡＢＳ１１Ｓに露出する側において、例えば基体１１の上に絶縁膜１２（図４のみ示す）、下部シールド層１３、下部ギャップ層１４、ＭＲ素子１５、上部ギャップ層１８および上部シールド層１９が順に積層されたものである。ここで、下部ギャップ層１４と上部ギャップ層１８との間には、磁気ディスク２の記録トラック幅方向に対応する第１の方向（Ｘ軸方向）においてＭＲ素子１５を挟んで対向する一対のバイアス層１６（１６Ｌ，１６Ｒ）と、その上に形成された一対の電極層１７（１７Ｌ，１７Ｒ）とが配置されている（図５を参照）。一対のバイアス層１６Ｌ，１６Ｒおよび一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒは、ＭＲ素子１５の端面とそれぞれ接するように配置されている。これら、一対のバイアス層１６Ｌ，１６Ｒおよび一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒは、本発明の「一対の導電層」に対応する一具体例である。また、下部ギャップ層１４および上部ギャップ層１８は、本発明における一対の分離層として、積層方向（Ｚ軸方向）においてＭＲ素子１５と、一対のバイアス層１６Ｌ，１６Ｒと、一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒとを挟んで対向すると共にＸ軸方向に延在するように配設されている。下部ギャップ層１４はＭＲ素子１５および一対のバイアス層１６Ｌ，１６Ｒと接しており、上部ギャップ層１８はＭＲ素子１５および一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒと接している。特に上部ギャップ層１８は、ＭＲ素子１５の後方をも取り囲むように設けられており、詳細には、ＭＲ素子１５と対応する領域部分として、ＭＲ素子１５（および電極層１７）の上面およびＭＲ素子１５の後方の面を覆うように設けられた第１部分１８１と、この第１部分１８１と同一階層において、第１部分１８１の周囲（前方を除く）を取り巻くように形成された第２部分１８２との２つの部分から構成されている。なお、下部シールド層１３の後方には平坦化膜２８Ａが充填され、上部ギャップ層１８および上部シールド層１９の後方には平坦化膜２８Ｂが充填されている。

下部シールド層１３および上部シールド層１９は、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの軟磁性金属材料によりそれぞれ構成され、ＭＲ素子１５を積層方向（Ｚ方向）に挟んで対向することで、不要な磁界の影響がＭＲ膜パターン１５に及ばないように機能するものである。ＭＲ素子１５と対応する領域において、下部シールド層１３の上面から上部シールド層１９の下面までの距離は、ギャップ長ＧＬに相当する。このギャップ長ＧＬが短いほど再生波形の半値幅が狭くなり、磁気ディスク２の磁気情報を読み出す際の分解能が向上する。

下部ギャップ層１４は、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの非磁性、かつ絶縁性の材料からなり、主に下部シールド層１３とＭＲ素子１５との電気的な絶縁をおこなうものである。

上部ギャップ層１８の第１部分１８１は、酸化タングステン（例えばＷＯ₂）、酸化チタン（例えばＴｉＯ₂）、酸化亜鉛（例えばＺｎＯ）、酸化錫（例えばＳｎＯ）および酸化ストロンチウム（例えばＳｒＯ）のうちのいずれか１種または２種以上により構成されたものである。第１部分１８１は、１０ｋΩ・ｃｍ以下の比抵抗を有すると共に、Ｘ軸方向においてＭＲ素子１５の抵抗値（例えば２１Ω）の１００倍以上（２．１ｋΩ以上）の抵抗値を有している。

上部ギャップ層１８の第２部分１８２（１８２Ｌ，１８２Ｒ）は、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの非磁性かつ絶縁性の材料からなる。この第２部分１８２は、主に、第１部分１８１に対応する領域以外の領域において、上部シールド層１９とＭＲ素子１５および一対の電極層１７との電気的な絶縁をおこなう。

ＭＲ素子１５は、磁気ディスク２の記録情報に起因した信号磁界変化を検知するセンサ部分として機能する感磁層を含む積層体である。具体的には、例えば下部ギャップ層１４の側から下地層、固定作用層（ピンニング層）、被固定層（ピンド層）、非磁性層、感磁層（フリー層）および保護層が順に積層されたスピンバルブ構造をなしている。

一対のバイアス層１６Ｌ，１６Ｒは、感磁層に対して縦バイアス磁界を付与することにより、感磁層における磁区の向きを揃えて単磁区化をおこなうものである。感磁層が単磁区化されることにより、いわゆるバルクハウゼンノイズの発生が抑制され、良好な再生動作が行われることとなる。

一対の電極層１７（１７Ｌ，１７Ｒ）は、ＭＲ素子１５に対して積層面内方向（Ｘ方向）へセンス電流を流すための電流経路となるものであり、それぞれ基体１１の素子形成面１１Ａ上に形成された一対の電極１７ＬＰ，１７ＲＰに接続されている。

このような構成の再生ヘッド部２０では、ＭＲ素子１５に含まれる感磁層の磁化方向が、磁気ディスク２からの信号磁界に応じて変化する。このため、ＭＲ素子１５に含まれる被固定層の磁化方向との相対的な変化を生じることとなる。ここで一対の電極層１７（１７Ｌ，１７Ｒ）を介してＭＲ素子１５へセンス電流を流すと磁化方向の相対的変化が電気抵抗の変化として現れるので、これを利用することにより信号磁界を検知し磁気ディスク２の磁気情報を読み出すようになっている。

一方、記録ヘッド部３０は、再生ヘッド部２０の上に絶縁層２１を介して設けられており、下部磁極２２、記録ギャップ層２３、コイル２４、絶縁層２５および上部磁極２６を有している。

下部磁極２２は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料よりなり、絶縁層２１の上に形成されている。なお、下部磁極２２の後方には平坦化膜２８Ｃが充填されている。下部磁極２２の上には、Ａｌ₂Ｏ₃などの絶縁材料よりなる記録ギャップ層２３が形成されている。この記録ギャップ層２３は、コイル２４のＸＹ平面における中心部に対応する位置に、磁路形成のための開口部２３Ａを有してる。銅（Ｃｕ）や金（Ａｕ）などにより構成されたコイル２４は、開口部２３Ａを中心として渦を巻くように記録ギャップ層４２上に設けられており、フォトレジストなどからなる絶縁層２５によって一部（端末部分）を除いて覆われている。コイル２４の両端末はそれぞれコイルリード２４Ａ，２４Ｂを介して電極２４Ｓ，２４Ｅに接続されている。さらに、上部磁極２６が記録ギャップ層２３、開口部２３Ａおよび絶縁層２５を覆うように形成されている。この上部磁極２６は、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの高飽和磁束密度を有する軟磁性材料よりなり、開口部２３Ａを介して下部磁極２２と接触しており、互いに磁気的に連結している。さらに、Ａｌ₂Ｏ₃などからなる保護膜２７が記録ヘッド部３０の上面全体を覆うように形成されている。

このような構成を有する記録ヘッド部３０は、コイル２４に流れる書込電流により、主に下部磁極２２と上部磁極２６とによって構成される磁路内部に磁束が発生する。これにより記録ギャップ層２３の近傍に信号磁界が生じるので、その信号磁界によって磁気ディスク２の記録面における所定の領域部分を磁化し、情報を記録するようになっている。

次に、図３〜図５を参照して、薄膜磁気ヘッド１０の製造方法について説明する。

まず、スパッタリング法などを用い、基体１１の上に全面に亘って絶縁層１２を形成する。ここでは、Ａｌ₂Ｏ₃またはＳｉＯ₂を用いて、０．１μｍ〜５．０μｍの厚みをなすように形成することが望ましい。次いで、絶縁層１２上における前方側の領域を占めるように下部シールド層１３をフレームめっき法などにより選択的に形成する。ここでは、０．５μｍ〜３μｍの厚みをなすように形成する。下部シールド層１３の構成材料としては、ＮｉＦｅのほか、コバルト鉄ニッケル合金（ＣｏＦｅＮｉ）、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）、窒化鉄（ＦｅＮ）または鉄ジルコニウム窒化物（ＦｅＺｒＮ）などを用いることができる。さらに、絶縁層１２上の、下部シールド層１３の後方の領域を充填するようにＡｌ₂Ｏ₃またはＳｉＯ₂を用いて絶縁層をスパッタリングなどにより形成したのち、これをＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）などにより平坦化することにより平坦化膜２８Ａとする。平坦化ののち、下部ギャップ層１４を、ＣＶＤ法やスパッタリング法により全面に亘って、例えば１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みをなすように形成する。

続いて、下部ギャップ層１４上における最も前方側の位置にＭＲ素子１５を形成すると共に、ＭＲ素子１５とＸ軸方向において隣接する一対のバイアス層１６Ｌ，１６Ｒおよび一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒ（図４には示さず。図３および図５を参照）を形成する。ここでは、まず、下部ギャップ層１４を覆うように全面に亘って下地層、固定作用層、被固定層、非磁性層、感磁層および保護層を順に積層することにより多層膜を形成し、その多層膜を選択的に覆うようにマスクパターン（図示せず）を形成する。このマスクパターンは、一対のバイアス層１６Ｌ，１６Ｒおよび一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒの形状に対応する開口部を有している。このマスクパターンを利用したミリングにより上記の多層膜をエッチングしたのち、多層膜を除去した領域に、スパッタリング法を用いて一対のバイアス層１６Ｌ，１６Ｒと一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒとを順に積層する。そののち、マスクパターンをアセトンやＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）等の有機溶剤により溶解除去する。さらに、ＭＲ素子１５と一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒとを合わせた形状をなす他のマスクパターン（図示せず）を形成し、これをマスクとして利用したミリングにより不要な部分の多層膜を除去する。こうすることにより、ＭＲ素子１５および一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒの形成が完了する。

こののち、ＭＲ素子１５、一対のバイアス層１６Ｌ，１６Ｒおよび一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒを覆うように第１部分１８１および第２部分１８２からなる上部ギャップ層１８を形成する。ここでは、スパッタリング法やＣＶＤ法などにより、酸化タングステン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫および酸化ストロンチウムのうちのいずれか１種または２種以上を用いて、例えば３ｎｍ〜１０ｎｍの厚みをなすように、ＭＲ素子１５、一対のバイアス層１６Ｌ，１６Ｒおよび一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒの全体を覆う薄膜を形成する。そののち、この薄膜上に所定形状のマスクパターンを形成し、これを用いてミリングを行うことにより第１部分１８１を形成する。次いで、このミリングによって薄膜が除去された領域に、スパッタリング法やＣＶＤ法などを用いて、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、二酸化珪素またはダイヤモンドライクカーボンなどからなる第２部分を形成したのち、第１部分１８１上のマスクパターンをＮＭＰなどの有機溶剤により溶解除去する。このようにして形成した上部ギャップ層１８の上に、さらに、フレームめっき法などを用いて０．５μｍ〜３．０μｍの厚みの上部シールド層１９を形成する。なお、これら上部ギャップ層１８および上部シールド層１９は、下部シールド層１３と対応する領域に形成する。下部ギャップ層１４上における上部ギャップ層１８および上部シールド層１９の後方領域には、絶縁層をスパッタリング法などにより形成したのち、これをＣＭＰにより平坦化することで平坦化膜２８Ｂを形成する。以上により、再生ヘッド部２０の形成が一旦終了する。

続いて、全体を覆うように、スパッタリング法やＣＶＤ法を用いて１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みをなす絶縁層２１を形成したのち、これを覆うように０．５μｍ〜３．０μｍの厚みをなす下部磁極２２をフレームめっき法により形成する。ここでは、ＮｉＦｅのほか、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮまたはＦｅＺｒＮなどを用いることができる。さらに、下部磁極２２の後方領域に絶縁層を形成し、これをＣＭＰにより平坦化することで平坦化膜２８Ｃを形成したのち、下部磁極２２および平坦化膜２８Ｃを選択的に覆うように開口部２３Ａを有する記録ギャップ層２３を形成する。ここでは、スパッタリング法やＣＶＤ法を用いて１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みとなるようにする。

記録ギャップ層２３を形成したのち、フレームめっき法により１μｍ〜５μｍの厚みをなすコイル２４を形成する。さらに、コイル２４の一部を覆うように絶縁層２５を形成する。そののち、絶縁層２５を覆い、かつ下部磁極２２と連結するように上部磁極２６を形成したうえ、絶縁層２５に覆われずに露出したコイル２４の一部と連結するコイルリード２４Ｂを形成する。ここで、絶縁層２５は、フォトレジストを所定領域のみ露光したのち加熱処理（キュアリング）をおこなうことにより、０．５μｍ〜７．０μｍの厚みとなるように形成する。上部磁極２６およびコイルリード２４Ｂは、フレームめっき法により形成する。

最後に、上部磁極２６を含む全てを覆うように、スパッタリング等により保護膜２７を形成し、ＣＭＰなどにより平坦化処理をおこなう。これにより、記録ヘッド部３０が形成され、薄膜磁気ヘッド１０の形成が一旦終了する。こののち、例えば、スライダ４Ａを機械研磨するなどしてＡＢＳ１１Ｓを形成するなどの所定の工程を経ることにより、薄膜磁気ヘッド１０が完成する。

以上説明したように、本実施の形態の薄膜磁気ヘッド１０によれば、酸化タングステン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫および酸化ストロンチウムのうちのいずれか１種または２種以上により構成され、１０ｋΩ・ｃｍ以下の比抵抗を有する上部ギャップ層１８の第１部分１８１を、上部シールド層１９とＭＲ素子１５および一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒとの間に設けるようにしたので、製造工程等において上部シールド層１９や一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒなどに過剰な静電荷が生じた場合であっても、第１部分１８１の内部に微小電流を流すことにより上部シールド層１９と、ＭＲ素子１５および一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒとの間の電位差を低減することができる。このため、上部ギャップ層１８の静電破壊を防止することができる。その一方で、上部ギャップ層１８の第１部分１８１が、Ｘ軸方向において、ＭＲ素子１５の抵抗値の１００倍以上という十分に高い抵抗値を有するようにしたので、読み出し動作時において上部ギャップ層１８へのセンス電流の流入を十分に抑制し、抵抗変化率の劣化や短絡などを防止することもできる。したがって、上部ギャップ層１８をより薄型化することによってギャップ長ＧＬのさらなる狭小化を実現し、線記録密度の向上に対応させることができる。

なお、本実施の形態では、図６に示した第１の変形例（変形例１）としての再生ヘッド部２０Ａのように、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの非磁性かつ絶縁性の材料からなる上部ギャップ層４８と、下部ギャップ層４４とを備えるように構成してもよい。ここで、下部ギャップ層４４は、酸化タングステン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫および酸化ストロンチウムのうちのいずれか１種または２種以上により構成された第１部分４４１と、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、二酸化珪素またはダイヤモンドライクカーボンなどの非磁性かつ絶縁性の材料からなる第２部分４４２（４４２Ｌ，４４２Ｒ）とから構成される。但し、下部ギャップ層４４におけるＭＲ素子１５と対応する領域部分としての第１部分４４１は、Ｘ軸方向においてＭＲ素子１５の１００倍以上の抵抗値を有しており、その比抵抗は１０ｋΩ・ｃｍ以下となっている。

このような変形例１としての再生ヘッド部２０Ａによれば、下部ギャップ層４４の第１部分４４１の内部に微小電流を流すことにより下部シールド層１３と、ＭＲ素子１５および一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒとの間の電位差を低減することができる。その一方で、下部ギャップ層４４の第１部分４４１が、ＭＲ素子１５よりも十分に高い抵抗値を有するようにしたので、読み出し動作時において下部ギャップ層４４の第１部分４４１へのセンス電流の流入を十分に抑制し、抵抗変化率の劣化や短絡などを防止することができる。よって、上記実施の形態の再生ヘッド部２０と同様の効果が得られる。

さらに、図７に示した第２の変形例（変形例２）としての再生ヘッド部２０Ｂのように上部ギャップ層１８および下部ギャップ層４４の双方を備えるようにしてもよい。その場合、上部ギャップ層１８の第１部分１８１および下部ギャップ層４４の第１部分４４１を、いずれも、酸化タングステン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫および酸化ストロンチウムのうちのいずれか１種または２種以上を用いて１０ｋΩ・ｃｍ以下の比抵抗を有するように構成してもよい。この場合においても、第１部分１８１および第１部分４４１は、いずれも、Ｘ軸方向においてＭＲ素子１５の１００倍以上の抵抗値を有するようにする。

このような変形例２としての再生ヘッド部２０Ｂによれば、上部ギャップ層１８の第１部分１８１の内部に微小電流を流すことにより上部シールド層１９と、ＭＲ素子１５および一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒとの間の電位差を低減すると共に、下部ギャップ層４４の第１部分４４１の内部に微小電流を流すことにより下部シールド層１３と、ＭＲ素子１５および一対の電極層１７Ｌ，１７Ｒとの間の電位差を低減することができる。したがって、上部ギャップ層１８の第１部分１８１および下部ギャップ層４４の第１部分４４１の双方をより薄型化することによってギャップ長ＧＬをよりいっそう狭小化し、さらなる線記録密度の向上に対応させることができる。

次に、本発明の具体的な実施例について説明する。

以下に述べる本発明の各実施例は、上記実施の形態において説明した製造方法に基づき、図５〜図７に示した再生ヘッド部２０，２０Ａ，２０Ｂを備えた各薄膜磁気ヘッド１０にそれぞれ対応するサンプルを各々製造し、これらについて特性調査をおこなったものである。同時に、本実施例の効果を明確にするため、図９に示した構造を有する再生ヘッド部１２０を有する薄膜磁気ヘッド（比較例１）を作成し、同様の特性調査をおこなった。それらの結果を表１に示すと共に、以下、詳細を説明する。

表１では、図５に示した再生ヘッド部２０に対応する実施例１−１〜１−５（以下、まとめて実施例１と記す。）と、図６に示した再生ヘッド部２０Ａに対応する実施例２−１〜２−５（以下、まとめて実施例２と記す。）と、図７に示した再生ヘッド部２０Ｂに対応する実施例３−１〜３−５（以下、まとめて実施例３と記す。）とについて、それぞれ、下部ギャップ層の構造（第１部分の構成材料および厚み［ｎｍ］）、上部ギャップ層の構造（第１部分の構成材料および厚み［ｎｍ］）、ギャップ長［ｎｍ］、比抵抗［Ω・ｃｍ］、寸法（Ｘ軸方向の寸法［μｍ］×Ｙ軸方向の寸法［μｍ］）、抵抗値［ｋΩ］および歩留まり［％］をそれぞれ示している。サンプル数（ｎ数）はいずれも３００００である。比抵抗［Ω・ｃｍ］は、酸化アルミニウム以外の構成材料により形成した上部ギャップ層の第１部分および下部ギャップ層の第１部分における特性値である。すなわち、実施例１では上部ギャップ層におけるＭＲ素子と対応する領域としての第１部分の比抵抗を示し、実施例２では下部ギャップ層におけるＭＲ素子と対応する領域としての第１部分の比抵抗を示す。さらに、実施例３では上部ギャップ層および下部ギャップ層の双方におけるＭＲ素子と対応する領域としての第１部分の比抵抗（これらは互いに等しい）を示す。抵抗値［ｋΩ］は、酸化アルミニウム以外の構成材料により形成した上部ギャップ層の第１部分および下部ギャップ層の第１部分における各抵抗値を表している。歩留まり［％］は、ＭＲ素子と上部または下部シールド層との間に２Ｖの電圧を印加したときに、上部または下部ギャップ層の絶縁破壊が生じない確率を表している。なお、表１では、図９に示した再生ヘッド部１２０に対応する比較例１のデータについても掲載する。

ここで、ＭＲ素子の構成は、基板側から「ＮｉＣｒ５（下地層）／ＩｒＭｎ７（固定作用層）／［ＣｏＦｅ２／Ｒｕ０．８／ＣｏＦｅ２．２］（被固定層）／Ｃｕ２（非磁性層）／ＣｏＦｅ２（感磁層）／Ｔａ２（保護層）」という順に積層されたものとなっている。各数値は、それぞれの厚み［ｎｍ］を示している。したがってＭＲ素子全体の厚みは２３ｎｍである。下部シールド層の上面から上部シールド層の下面までの距離、すなわちギャップ長については３６ｎｍから４３ｎｍの範囲となるようにした。また、光学トラック幅およびＭＲハイトはいずれも０．１５０μｍとした。さらに、ＭＲ素子の抵抗値は２１Ωとなるようにした。

表１に示した結果からわかるように、実施例１〜３では、比較例１と同等以下（４３ｎｍ以下）のギャップ長としたにもかかわらず、いずれも比較例１よりも高い歩留まりを得ることができた。すなわち、上部ギャップ層の第１部分および下部ギャップ層の第１部分のうちの少なくとも一方を酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）よりも低い比抵抗を有する材料によって構成することにより、薄型化したとしても静電破壊の発生確率を低減可能なことが確認された。特に、上部ギャップ層の第１部分および下部ギャップ層の第１部分の双方を酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）よりも低い比抵抗を有する材料により構成した場合に、より高い歩留まりが得られることがわかった。この場合、ＭＲ素子と対応する領域部分である第１部分の抵抗値がＭＲ素子の抵抗値（２１Ω）の１００倍以上となっているので、再生動作時の出力劣化等の問題は生じない。

次に、図７に示した再生ヘッド部２０Ｂに対応する構造となるように酸化タングステン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫および酸化ストロンチウムの各材料を用いて上部ギャップ層および下部ギャップ層の双方における第１部分をそれぞれ構成した場合において、上部ギャップ層の第１部分および下部ギャップ層の第１部分の比抵抗と歩留まりとの関係についてそれぞれ調査した。その結果を表２〜表６および図８に示す。上部ギャップ層の第１部分および下部ギャップ層の第１部分の厚みはいずれも８ｎｍとし、ギャップ長を３９ｎｍとした。表２〜表６には、表１と同様に、下部ギャップ層の構造（第１部分の構成材料および厚み［ｎｍ］）、上部ギャップ層の構造（第１部分の構成材料および厚み［ｎｍ］）、ギャップ長［ｎｍ］、比抵抗［Ω・ｃｍ］、寸法（Ｘ軸方向の寸法［μｍ］×Ｙ軸方向の寸法［μｍ］）、抵抗値［ｋΩ］および歩留まり［％］をそれぞれ示している。

表２〜表６および図８に示したように、いずれの構成材料を用いた場合においても、上部ギャップ層の第１部分および下部ギャップ層の第１部分の各比抵抗がおよそ１５ｋΩ・ｃｍ以上となると歩留まりが急激に劣化することとなった。一方、各比抵抗が１０ｋΩ・ｃｍ以下であれば、非常に高い水準で安定した歩留まりを得られることが確認できた。

以上、実施の形態および実施例（以下、実施の形態等）を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これらの実施の形態等に限定されず、種々変形可能である。例えば、本実施の形態等では、再生ヘッド部および記録ヘッド部の双方を有する複合型の薄膜磁気ヘッドを例に挙げて説明するようにしたが、再生ヘッド部のみ備えた再生専用の薄膜磁気ヘッドであってもよい。

本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドを備えた磁気ディスク装置の構成を表す斜視図である。 図１に示した磁気ディスク装置におけるスライダの構成を表す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を表す分解斜視図である。 図３に示した薄膜磁気ヘッドの、ＡＢＳと直交する断面の構成を表す断面図である。 図３に示した薄膜磁気ヘッドの、ＡＢＳに露出した平面の構成を表す平面図である。 図３に示した薄膜磁気ヘッドの第１の変形例（変形例１）としての薄膜磁気ヘッドの構成を表す平面図である。 図３に示した薄膜磁気ヘッドの第２の変形例（変形例２）としての薄膜磁気ヘッドの構成を表す平面図である。 変形例２の薄膜磁気ヘッドにおける一対の分離層を構成する材料の比抵抗と歩留まりとの関係を表す特性図である。 比較例としての薄膜磁気ヘッドの構成を表す平面図である。

符号の説明

１…筐体、２…磁気ディスク、３…ヘッドアームアセンブリ（ＨＡＡ）、４…ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）、４Ａ…スライダ、４Ｂ…サスペンション、５…アーム、６…駆動部、７…固定軸、８…ベアリング、９…スピンドルモータ、１０…薄膜磁気ヘッド、１１…基体、１１Ａ…素子形成面、１１Ｓ…記録媒体対向面（ＡＢＳ）、１２…絶縁層、１３…下部シールド層、１４…下部ギャップ層、１５…ＭＲ素子、１６（１６Ｌ，１６Ｒ）…バイアス層、１７（１７Ｌ，１７Ｒ）…電極層、１８…上部ギャップ層、１８１…第１部分、１８２（１８２Ｌ，１８２Ｒ）…第２部分、１９…上部シールド層、２０，２０Ａ，２０Ｂ…再生ヘッド部、２１…絶縁層、２２…下部磁極、２３…記録ギャップ層、２４…コイル、２４Ａ，２４Ｂ…コイルリード、２５…絶縁層、２６…上部磁極、２７…保護膜、２８…平坦化膜、３０…記録ヘッド部、４４…下部ギャップ層、４４１…第１部分、４４２（４４２Ｌ，４４２Ｒ）…第２部分、４８…上部ギャップ層。

Claims (7)

1. 磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面を有し、前記磁気記録媒体からの信号磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層を含む磁気抵抗効果素子と、
   前記磁気記録媒体の記録トラック幅方向に対応する第１の方向において前記磁気抵抗効果素子を挟んで互いに対向すると共に前記磁気抵抗効果素子の少なくとも一部とそれぞれ接するように配置された一対の電極層と、
   前記第１の方向と直交し、かつ、前記記録媒体対向面と平行をなす第２の方向において前記磁気抵抗効果素子および一対の電極層を挟んで互いに対向すると共に前記磁気抵抗効果素子および一対の電極層と隣接して前記第１の方向に延在するように配置され、かつ、前記磁気抵抗効果素子の１００倍以上の抵抗値を有する非磁性の一対の分離層と、
   前記第２の方向において前記磁気抵抗効果素子、一対の電極層および一対の分離層を挟んで互いに対向するように配置された一対の磁気シールド層と
   を備え、
   前記一対の分離層のうちの少なくとも一方が、前記磁気抵抗効果素子と対応する領域部分において１０ｋΩ・ｃｍ以下の比抵抗を有する
   ことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. 前記磁気抵抗効果素子と対応する領域部分において１０ｋΩ・ｃｍ以下の比抵抗を有する前記分離層は、酸化タングステン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫および酸化ストロンチウムのうちのいずれか１種または２種以上により構成されたものである
   ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
3. 前記一対の分離層の双方が、磁気抵抗効果素子と対応する領域部分において１０ｋΩ・ｃｍ以下の比抵抗を有するものである
   ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
4. 前記一対の分離層の双方が酸化タングステン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫および酸化ストロンチウムのうちのいずれか１種または２種以上により構成されたものである
   ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜磁気ヘッド。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、
   この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションと
   を有することを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
6. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、
   この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションと、
   このサスペンションの他端を支持するアームと
   を含むことを特徴とするヘッドアームアセンブリ。
7. 磁気記録媒体と、ヘッドアームアセンブリとを備えた磁気ディスク装置であって、
   前記ヘッドアームアセンブリは、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、
   この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションと、
   このサスペンションの他端を支持するアームと
   を含むことを特徴とする磁気ディスク装置。
   

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