JPH07244821A

JPH07244821A - 磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH07244821A
Application number: JP3391994A
Authority: JP
Inventors: Shuji Tanogami; 修二田ノ上
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-03-03
Filing date: 1994-03-03
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気抵抗効果素子層の内部を有効に単一磁区
状態とし、磁壁移動に起因するバルクハウゼンノイズの
発生を効果的に低減する。【構成】基板４上に形成した磁気抵抗効果素子層１の
磁化容易軸の方向に適長隔てた２か所、即ち、長手方向
の両端部を所定量だけ減厚し、磁気抵抗効果素子層１表
面の酸化膜が除去された減厚部10，10を形成する。この
形成工程に連続する工程により、減厚部10，10の表面上
に反強磁性体からなる反強磁性体層５，５を積層形成
し、減厚部10，10との界面に生じる安定した交換結合磁
界の作用により、減厚部10，10間に挾まれた磁気抵抗効
果素子層１の内部に単一磁区状態を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク、磁気テ
ープ等の磁気記録媒体の記録情報を磁気抵抗効果を利用
して再生する磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータの補助記憶装置として広く
用いられている磁気ディスク装置においては、近年、小
型化及び高密度記録化に対する要求が強まっており、こ
の要求に応えるべく、記録媒体となる磁気ディスク側で
は、記録トラック幅及び線記録幅が益々狭小化する傾向
にある。これに伴って、磁気誘導起電力を利用する誘導
型ヘッドでは、記録情報の確実な再生が困難となりつつ
あり、誘導型に代わる有望な再生手段として、強磁性体
の電気抵抗が周辺磁場の強弱に応じて増減する性質、即
ち、磁気抵抗効果（ magnetoresistive effect ）を利
用する磁気抵抗効果型ヘッドが注目を浴びている。

【０００３】図７は、従来の磁気抵抗効果型ヘッドの斜
視図である。磁気抵抗効果型ヘッドは、矩形形状を有す
る磁気抵抗効果素子層１と、これの磁化容易軸の方向で
ある長手方向両側に、夫々の一部を接触させて一対の電
極層２，２とを備え、これらの両層を、全体を被包する
絶縁材料製の保護層３と共に基板４の端面上に積層形成
した構成となっている。

【０００４】前記基板４は、磁気記録媒体の記録面上に
わずかな隙間を有して浮上し、該記録面に対して所定方
向に相対移動するスライダを構成しており、磁気抵抗効
果素子層１の一方の長辺は、スライダとしての基板４の
相対移動方向後側において、前記記録面に臨ませて露出
させてある。なお、磁気抵抗効果素子層１及び導電層
２，２の厚さ方向両側には、外部からの磁気的ノイズを
遮蔽するための磁気シールド層が、電気的及び磁気的な
絶縁を確保するための各別の絶縁層を介して積層されて
いるが、図７には、これらの図示を省略している。

【０００５】而して、磁気抵抗効果素子層１において
は、前記記録面の各部における磁場の作用により、該記
録面の基板４に対する相対移動に応じて電気抵抗の変化
が生じ、この変化が電極層２，２間の出力として取り出
されて記録情報の再生が行われる。このとき、磁気抵抗
効果素子層１の電気抵抗の変化は、記録面上の磁場その
ものに感応して生じ、記録面の相対速度の高低に依存し
ないことから、磁気記録媒体の小型化に伴う周速の低下
に対応できる。一方、磁気抵抗効果素子層１の厚みを十
分に薄くし、本来の電気抵抗を大きく設定することによ
り再生感度の向上が図れ、また線記録幅の狭小化に対応
できる。このように磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気記録
媒体の小型化及び高記録密度化に対応するための多くの
利点を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上の如き
磁気抵抗効果型ヘッドの主要部分である磁気抵抗効果素
子層１は、一般的に、成膜の不完全さに起因する不均一
性を有しており、磁気抵抗効果素子層１の内部には、記
録面上の磁場の作用により磁区を区切る磁壁の移動が生
じることから、磁気抵抗効果型ヘッドの再生信号中に、
前記磁壁の移動に伴う雑音、所謂、バルクハウゼンノイ
ズが混在する不都合があり、磁気抵抗効果型ヘッドの実
用化に際しては、このバルクハウゼンノイズを低減する
ことが重要な課題となっている。

【０００７】バルクハウゼンノイズを低減するための有
効な方法として、Ｃ.Tsang等により「IEEE Transaction
s on Magnetics，Vol.25，No.5，1989，pp.3692-3694」
に提案された方法がある。これは、磁気抵抗効果素子層
１の内部磁極が生じる部分、即ち、磁化容易軸の方向
（長手方向）両端部に、例えば、ＦｅＭｎ等の反強磁性
体材料からなる反強磁性体層を積層形成する方法であ
る。このようにした場合、磁気抵抗効果素子層１と反強
磁性体層との界面に生じる交換結合磁界の作用により、
磁気抵抗効果素子層１の内部が単一磁区となり、磁壁の
移動を伴うバルクハウゼンノイズの発生を大幅に低減す
ることができる。

【０００８】ところが、磁気抵抗効果素子層１に反強磁
性体層を積層形成する場合、この間に空気中に曝される
磁気抵抗効果素子層１の表面が酸化され、前記両層の界
面に酸化膜が介在することになり、このような界面にお
いては、交換結合磁界の発生が安定してなされず、バル
クハウゼンノイズの低減効果が十分に得られないという
問題がある。

【０００９】そこで特開平５-54337号公報には、磁気抵
抗効果素子層１の形成後、該磁気抵抗効果素子層１の両
端部を除いてマスク材料により覆い、この状態で軟磁性
材料からなる軟磁性層と反強磁材料からなる反強磁性体
層とを連続成膜し、その後マスク材料を除去する方法が
提案されている。図８は、以上の方法により得られる磁
気抵抗効果型ヘッドの斜視図である。

【００１０】図示の如く、矩形形状をなす磁気抵抗効果
素子層１の長手方向両端部には、一対の電極層２，２の
接触位置の更に外側に、軟磁性層６及び反強磁性体層７
がこの順に積層形成してある。軟磁性層６と反強磁性体
層７とは、連続的な成膜により得られたものであるか
ら、両者の界面には酸化膜が存在せず、両層間に交換結
合磁界が発生することになり、特開平５-54337号公報に
おいては、この交換結合磁界が磁気抵抗効果素子層１に
も作用し、該磁気抵抗効果素子層１の内部が単一磁区化
されると記されている。

【００１１】ところが、軟磁性層６と反強磁性体層７と
の間に発生する交換結合磁界の磁気抵抗効果素子層１へ
の作用は、実際には極めて弱いものであり、磁気抵抗効
果素子層１の単一磁区化が十分に図られているとは言え
ず、バルクハウゼンノイズの低減効果は殆ど期待できな
いものとなっている。

【００１２】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、磁気抵抗効果素子層の内部を有効に単一磁区状
態とすることができ、磁壁移動に起因するバルクハウゼ
ンノイズの発生を効果的に低減し得る磁気抵抗効果型ヘ
ッドの製造方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気抵抗効
果型ヘッドの製造方法は、磁気記録媒体の記録情報を、
これの記録面に臨ませた磁気抵抗効果素子層の抵抗変化
を利用して再生する磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法に
おいて、前記磁気抵抗効果素子層の形成後に相互に連続
して実施され、該磁気抵抗効果素子層の磁化容易軸の方
向に適長隔てた２か所を減厚する工程と、この減厚部分
を含む範囲に、反強磁性体層を積層形成する工程とを含
むことを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明においては、基板上に磁気抵抗効果素子
層を形成した後、この磁気抵抗効果素子層の磁化容易軸
の方向に適長隔てた２か所、一般的には、長手方向の両
端部を所定量だけ減厚することにより、表面に形成され
た酸化膜を除去すると共に更に下部の磁気抵抗効果素子
層を削り、この後に連続して、減厚部分を含む範囲、即
ち、酸化膜が除去された部分に反強磁性体層を積層形成
し、磁気抵抗効果素子層と反強磁性体層とを酸化膜を介
することなく直接的に接触させると共に磁気抵抗効果素
子層表面の結晶配向性を高め、反強磁性体層とのエピタ
キシーを向上させて、両層の界面に安定して生じる交換
結合磁界の作用により磁気抵抗効果素子層内部を単一磁
区状態となし、バルクハウゼンノイズの発生を低減す
る。また磁気抵抗効果素子層の減厚は、両端部に対して
のみ行い、トラック幅となる中央部は形成時の厚みを保
ったまま残し、磁気抵抗効果の弱化による出力の低下を
防止する。

【００１５】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は、本発明に係る磁気抵抗効果型ヘッ
ドの製造方法（以下本発明方法という）により得られる
磁気抵抗効果型ヘッドの斜視図である。

【００１６】この磁気抵抗効果型ヘッドは、従来の磁気
抵抗効果型ヘッドと同様、矩形形状を有する磁気抵抗効
果素子層１と、これの長手方向両側に夫々の一部を接触
させた一対の電極層２，２とを備える一方、電極層２，
２の接触位置の更に外側に延びる磁気抵抗効果素子層１
の両端に減厚部10，10を設け、これらの減厚部10，10の
夫々に積層された反強磁性体層５を備え、これらの各層
を、全体を被包する絶縁材料製の保護層３と共にスライ
ダを兼ねる基板４の端面に積層形成した構成となってい
る。なお、磁気抵抗効果素子層１及び電極層２，２の厚
さ方向両側には、外部からの磁気的ノイズを遮蔽するた
めの磁気シールド層が各別の絶縁層を介して積層されて
いるが、図１には、これらの図示を省略している。

【００１７】図２〜図６は、本発明方法の実施手順の説
明図である。なお、これらの各図中の（ａ）は縦断面図
であり、（ｂ）は平面図である。

【００１８】基板４は、例えば、アルミナ（Ａｌ
₂Ｏ₃）と炭化チタン（ＴｉＣ）との焼結体であるアル
チック（Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ）製であり、この基板４上
にまず、下部シールド層（図示省略）と絶縁層（図示省
略）とを積層形成し、その上に磁気抵抗効果素子層１を
形成する。磁気抵抗効果素子層１は、ＮｉＦｅ合金（パ
ーマロイ）、ＮｉＣｏ合金等の強磁性材料からなり、例
えば、ＲＦスパッタ装置を用いたスパッタリングによ
り、図２（ａ）に示す如く、基板４の表面上に２０ｎｍ
前後の所定の厚みを有して成膜されたものである。この
磁気抵抗効果素子層１はまた、図２（ｂ）に示す如く、
５０μｍ〜６０μｍの長さと、６μｍ前後の幅とを有す
る矩形の平面形状をなしており、前述した成膜に際し一
軸磁気異方性を誘起させることにより、長さ方向を磁化
容易軸としてある。

【００１９】その後、図３に示す如く、磁気抵抗効果素
子層１の長手方向両端部を夫々含む２か所を除き、基板
４及び磁気抵抗効果素子層１の上部を覆う態様にフォト
レジスト膜８を形成する。このフォトレジスト膜８の非
形成部分は、図３（ｂ）に示す位置に限らず、磁化容易
軸の方向（長手方向）に適長隔てた２か所を夫々含んで
おればよい。但し、磁気抵抗効果素子層１の全体を有効
に使用するためには、図３に示す位置、即ち、磁気抵抗
効果素子層１の長手方向両端部を夫々含む２か所にフォ
トレジスト膜８の非形成部分を設定するのが望ましい。

【００２０】フォトレジスト膜８の形成の後、この状態
のまま、例えば、デュアルイオンスパッタ装置等の成膜
装置に導入し、まずＡｒミリングを実施する。これによ
り、フォトレジスト膜８により覆われていない磁気抵抗
効果素子層１の両端側の２か所は、Ａｒイオンのスパッ
タにより除去され、図４に示す如く、所定の減厚が施さ
れた減厚部10，10となる。この減厚部10，10の厚さは、
ミリング時間の管理により自在に設定できるが、磁気抵
抗効果素子層１表面に形成される酸化膜の厚さが２．５
ｎｍ前後であり、これを完全に除去する必要があるこ
と、また２ｎｍ以下の厚さとした場合には、ＮｉＦｅの
結晶配向性が弱まり、後に積層される反強磁性体層５の
エピタキシャル成長を阻害することになることを考慮に
入れ、磁気抵抗効果素子層１の表面からの減厚量が５ｎ
ｍ以上となり、また、除去後に得られる自身の厚さが２
ｎｍ以上となる範囲内にて設定するのが望ましい。この
望ましい範囲は、バルクハウゼンノイズの軽減効果を調
べるべく行った後述する試験の結果により得られたもの
である。

【００２１】以上の如き減厚部10，10の形成工程の後、
これに連続してＦｅＭｎ合金等の反強磁性材料のスパッ
タリングにより、図５に示す如く、所定厚さの反強磁性
体層５を形成する。この反強磁性体層５の厚みは、前記
磁気抵抗効果素子層１の減厚部10，10との間に安定した
交換結合磁界が形成されることを考慮した場合、１５ｎ
ｍ以上、５０ｎｍ以下とするのが望ましい。なお、この
ような反強磁性体層５の形成工程は、一方向の磁場中に
て行なう必要がある。

【００２２】以上の如き反強磁性体層５の形成工程を終
えた後、成膜装置から基板４を取り出し、有機溶剤中で
の洗浄によりフォトレジスト膜８を除去する。図６は、
フォトレジスト膜８を除去した状態を示している。前述
した形成工程において、反強磁性体層５は、図５に示す
如く、フォトレジスト膜８上にも形成されるが、この部
分は、フォトレジスト膜８の除去工程において同時に除
去される結果、図６に示す如く、磁気抵抗効果素子層１
両端の減厚部10，10を含む範囲にのみ反強磁性体層５，
５が残る。その後、これらの反強磁性体層５，５の内側
に磁気抵抗効果素子層１との接触部を夫々有して電極層
２，２を形成し、その上に絶縁層（図示省略）と上部シ
ールド層（図示省略）とを積層し、更にこれらの上部を
覆う態様にて絶縁材料製の保護層３を形成して、図１に
示す如き磁気抵抗効果型ヘッドが得られる。

【００２３】このように本発明方法により得られる磁気
抵抗効果型ヘッドは、磁気抵抗効果素子層１の両端部に
おいて、酸化膜が除去された減厚部10，10上に反強磁性
体層５，５が積層されており、両者の界面に安定した交
換結合磁界が発生する上、減厚部10，10が磁気抵抗効果
素子層１と一体であることから、磁気抵抗効果素子層１
の内部は、前記交換結合磁界の作用により全長に亘って
単一磁区状態となり、電極層２，２間に取り出される再
生出力中のバルクハウゼンノイズを大幅に軽減すること
ができる。

【００２４】最後に、本発明方法によるバルクハウゼン
ノイズの軽減効果を調べるために行った試験の結果につ
いて述べる。この試験は、ガラス板上にソフトバイアス
用のＣｏＺｒＭｏ膜（厚さ２０ｎｍ、）及び磁気分離用
のＴｉ膜（厚さ１０ｎｍ）を形成した基板４を用い、こ
れの表面上にＮｉＦｅ製の磁気抵抗効果素子層１（厚さ
２５ｎｍ）を、長さ６０μｍ、幅６μｍの矩形形状をな
して形成し、該磁気抵抗効果素子層１の両端から各２５
μｍの範囲においてＡｒミリングを実施し、０，２，
４，５，７，１０，１５，２１，２３，２４ｎｍだけ除
去して減厚部10，10を夫々得た後、これらの夫々の上部
にＦｅＭｎ製の反強磁性体層５（厚さ２０ｎｍ）を積層
形成し、磁気抵抗効果素子層１の中央に１０μｍの作用
領域を残してＣｕ製の電極層２，２を形成した磁気抵抗
効果型ヘッドの夫々に対し、６ｍＡのセンス電流を流
し、５０Ｈｚの交番磁界中にて得られる出力波形を観察
して、バルクハウゼンノイズによる出力波形の乱れの有
無を調べたものである。この結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１に示されているように、減厚部10，10
を得る際の除去量が０〜４ｎｍである各例、及び除去量
が２４ｎｍである例においては、夫々出力波形の乱れが
観測される。これらの内、前者は、磁気抵抗効果素子層
１表面の酸化膜の除去が不十分であること、及び該磁気
抵抗効果素子層１の表面における結晶配向性が十分でな
いことに起因するものであり、また後者は、除去後の減
厚部10，10の厚さ不足により、反強磁性体層５のエピタ
キシャル成長が阻害されることに起因するものである。
これらに対し、前記除去量が５〜２３ｎｍである場合に
は、バルクハウゼンノイズによる出力信号の乱れは観察
されず、本発明方法は、減厚部10，10を得る際の除去量
を適正に設定することにより、即ち、磁気抵抗効果素子
層１の表面からの減厚量が５ｎｍ以上となり、また、除
去部に得られる減厚部10，10自身の厚さが２ｎｍ以上と
なる範囲内に設定することにより、バルクハウゼンノイ
ズの軽減に有効であることが明らかとなった。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明方法によれば、
磁気抵抗効果素子層の磁化容易軸の方向に適長隔てた２
か所を所定量だけ減厚して表面に形成された酸化膜を除
去し、この後に連続して、酸化膜が除去された減厚部分
に反強磁性体層を積層形成するから、磁気抵抗効果素子
層と反強磁性体層とが酸化膜を介することなく直接的に
接触し、両層の界面に安定して交換結合磁界が生じ、磁
気抵抗効果素子層内部を単一磁区状態とすることがで
き、磁壁の移動に起因するバルクハウゼンノイズを大幅
に軽減することが可能となる等、本発明は優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法により得られる磁気抵抗効果型ヘッ
ドの斜視図である。

【図２】本発明方法の実施手順の説明図である。

【図３】本発明方法の実施手順の説明図である。

【図４】本発明方法の実施手順の説明図である。

【図５】本発明方法の実施手順の説明図である。

【図６】本発明方法の実施手順の説明図である。

【図７】一般的な磁気抵抗効果型ヘッドの斜視図であ
る。

【図８】バルクハウゼンノイズの低減を図った従来の磁
気抵抗効果型ヘッドの斜視図である。

【符号の説明】

１磁気抵抗効果素子層２電極層３保護層４基板５反強磁性体層８フォトレジスト膜 10 減厚部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気記録媒体の記録情報を、これの記録
面に臨ませた磁気抵抗効果素子層の抵抗変化を利用して
再生する磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、前
記磁気抵抗効果素子層の形成後に相互に連続して行わ
れ、該磁気抵抗効果素子層の磁化容易軸の方向に適長隔
てた２か所を減厚する工程と、この減厚部分を含む範囲
に、反強磁性体層を積層形成する工程とを含むことを特
徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。