(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性材料からなる下部シールド層と、該下部シールド層上に形成された下部絶縁層と、薄膜の積層体であり、前記下部絶縁層上に形成された磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗効果素子を覆う上部絶縁層と、該上部絶縁層上に形成されて、前記磁気抵抗効果素子を介して前記下部シールド層と対向する軟磁性材料からなる上部シールド層とを有し、
前記下部シールド層は下地層を介して非磁性導電材料からなるスライダ上に形成され、前記下地層は磁気抵抗効果素子と対向する領域の膜厚が、磁気抵抗効果素子と対向しない領域の膜厚よりも厚く、磁気抵抗効果素子と対向しない領域では、前記下部シールド層がスライダに近づいており、かつ前記下地層は、ＡｌＳｉＯからなる薄膜であってＳｉの含有量が２．５乃至９原子％であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
前記下部絶縁層と前記上部絶縁層のうち、少なくとも一方は、前記下地層と同じ材料からなる請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
軟磁性材料からなる下部シールド層と、該下部シールド層上に形成された下部絶縁層と、薄膜の積層体であり、前記下部絶縁層上に形成された磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗効果素子を覆う上部絶縁層と、該上部絶縁層上に形成されて、前記磁気抵抗効果素子を介して前記下部シールド層と対向する軟磁性材料からなる上部シールド層とを有し、
前記下部シールド層は、非磁性材料からなる下地層を介して非磁性導電材料からなるスライダ上に形成されており、前記下地層は、磁気抵抗効果素子と対向する領域の膜厚が、磁気抵抗効果素子と対向しない領域の膜厚よりも厚く、磁気抵抗効果素子と対向しない領域では、前記下部シールド層がスライダに近づくことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばハード磁気ディスク装置などに用いられて、磁気抵抗効果素子を備えた薄膜磁気ヘッドに係わり、特に、磁気抵抗効果素子からの発熱を効率よく放出して、磁気抵抗効果素子に印加される検出電流密度が高い高記録密度化に対応した薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の薄膜磁気ヘッドは、図８に示すように、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ基板からなるスライダ６１上に形成されており、再生用ヘッド部ｈ５１が、パーマロイからなる下部シールド層５３と、下部シールド層５３の表面に形成されたＡｌ2Ｏ3からなる下部絶縁層５４と、下部絶縁層５４の表面に形成されて、ＡＭＲ素子やＧＭＲ素子等、薄膜の積層体から成る磁気抵抗効果素子５１と、磁気抵抗効果素子５１を覆うＡｌ2Ｏ3からなる上部絶縁層５５と、上部絶縁層５５の表面に形成されて、磁気抵抗効果素子５１を介して下部シールド層５３と対向するパーマロイからなる上部シールド層５２とを有している。
【０００３】
このような再生用ヘッド部ｈ５１は、下部シールド層５３が、スライダ６１の表面に、Ａｌ2Ｏ3からなる下地層５０を介して形成されている。下地層５０は、導電性のＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ基板と下部シールド層５３とを電気的に絶縁する役割を果たしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の薄膜磁気ヘッドでは、高記録密度化に伴って磁気抵抗効果素子５１の再生感度をより向上させるために、磁気抵抗効果素子５１に印加する電流密度を増大させると、磁気抵抗効果素子５１からの発熱量が増加して、その結果、磁気抵抗効果素子５１部分の温度が上昇するという問題があった。これは、下部シールド層５３とスライダ６１の間に介在する下地層５０が、熱伝導性の低いＡｌ2Ｏ3からなるためであり、磁気抵抗効果素子５１からの発熱が、スライダ６１側に速やかに放出されないからである。
【０００５】
このように、磁気抵抗効果素子５１部分の温度が上昇すると、薄膜の積層体である磁気抵抗効果素子５１は、各層の界面において元素が拡散することにより各層の組成が崩れて、線形応答性の低下や、バルクハウゼンノイズ増大の原因となる。
本発明は、磁気抵抗効果素子からの発熱を速やかに外部に放出することにより、高記録密度化に対応できる薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄膜磁性ヘッドは、軟磁性材料からなる下部シールド層と、該下部シールド層上に形成された下部絶縁層と、薄膜の積層体であり、前記下部絶縁層上に形成された磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗効果素子を覆う上部絶縁層と、該上部絶縁層上に形成されて、前記磁気抵抗効果素子を介して前記下部シールド層と対向する軟磁性材料からなる上部シールド層とを有し、
前記下部シールド層は下地層を介して非磁性導電材料からなるスライダ上に形成され、前記下地層は磁気抵抗効果素子と対向する領域の膜厚が、磁気抵抗効果素子と対向しない領域の膜厚よりも厚く、磁気抵抗効果素子と対向しない領域では、前記下部シールド層がスライダに近づいており、かつ前記下地層は、ＡｌＳｉＯからなる薄膜であってＳｉの含有量が２．５乃至９原子％であることを特徴とするものである。
このような薄膜磁気ヘッドでは、下地層が下部シールド層とスライダとを電気的に絶縁する役割を果たしている。下地層を構成するＡｌＳｉＯは、Ａｌ2Ｏ3から比べて熱伝導性が高いので、磁気抵抗効果素子等からの発熱は、下部絶縁層、下部シールド層を経て、下地層からスライダに速やかに放出される。
【００１１】
よって、高記録密度化に伴って、磁気抵抗効果素子に印加される検出電流密度が高くなり、磁気抵抗効果素子から発生するジュール熱が増大する場合においても、磁気抵抗効果素子部分の温度上昇を抑えて、線形応答性の低下、バルクハウゼンノイズの増大を抑制することができる。
【００１２】
さらに、このような薄膜磁気ヘッドでは、下部シールド層部分での温度上昇が抑えられて、下部シールド層における磁区の乱れが抑制されるので、高記録密度化に伴って下部シールド層に接近した磁気抵抗効果素子であっても、下部シールド層の磁区乱れによるバルクハウゼンノイズを抑制することができる。
【００１３】
さらに、ＡｌＳｉＯは、Ａｌ2Ｏ3から比べて絶縁性が高いので、下部シールド層とスライダとを電気的に絶縁する役割を、確実に果たすことができる。
【００１４】
さらに、ＡｌＳｉＯは、アルカリ溶液や水に対する耐食性が優れているので、磁気抵抗効果素子を形成する工程に用いられる現像液等により損傷を受けることがない。
【００１５】
さらに、ＡｌＳｉＯからなり、Ｓｉの含有量が３乃至９原子％である下地層は、膜応力が小さい（約−１００ＭＰａ）ので、下部シールド層とスライダとの密着性が向上して、信頼性の高い薄膜磁気ヘッドとすることができる。
【００２０】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、前記磁気抵抗効果素子の形成位置から外れた位置では、前記下地層の膜厚が薄くなり、前記下部シールド層がスライダに近づく。このような薄膜磁気ヘッドでは、磁気抵抗効果素子等からの発熱は、膜厚の薄い下地層の部分からスライダに放出されやすく、また、磁気抵抗効果素子が形成される面は、下地層によりスライダの表面粗さが十分緩和され、平滑化されているので、磁気抵抗効果素子を破損することなく形成して、信頼性の高い薄膜磁気ヘッドとすることができる。
【００２１】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、前記下部絶縁層と前記上部絶縁層のうち、少なくとも一方は、前記下地層と同じ材料からなる。
このような薄膜磁気ヘッドでは、上部、下部絶縁層の熱伝導性が良いので、磁気抵抗効果素子からの発熱は、より速やかに外部に放出される。また、下地層と上部、下部絶縁層とを同一材料とすることにより、作業工程を簡略にすることができる。
【００２２】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、軟磁性材料からなる下部シールド層と、該下部シールド層上に形成された下部絶縁層と、薄膜の積層体であり、前記下部絶縁層上に形成された磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗効果素子を覆う上部絶縁層と、該上部絶縁層上に形成されて、前記磁気抵抗効果素子を介して前記下部シールド層と対向する軟磁性材料からなる上部シールド層とを有し、前記下部シールド層は、非磁性材料からなる下地層を介して非磁性導電材料からなるスライダ上に形成されており、前記下地層は、磁気抵抗効果素子と対向する領域の膜厚が、磁気抵抗効果素子と対向しない領域の膜厚よりも厚く、磁気抵抗効果素子と対向しない領域では、前記下部シールド層がスライダに近づく。
このような薄膜磁気ヘッドでは、Ａｌ2Ｏ3等の比較的熱伝導性の低い材料からなる下地層であっても、磁気抵抗効果素子等からの発熱は、下地層の膜厚が薄い部分から放出されやすく、また、磁気抵抗効果素子が形成される面は、膜厚の比較的厚い下地層により平滑化されているので、磁気抵抗効果素子を破損することなく形成して、信頼性の高い薄膜磁気ヘッドとすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の薄膜磁気ヘッドの構造を、図１から図７を用いて説明する。
本発明の薄膜磁気ヘッドは、図１、２、３に示すように、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ等の非磁性導電材料からなるスライダ６１のヘッド形成面６１ａ上に形成されている。
【００２４】
図１、２に示すように、スライダ６１は略矩形状であり、ヘッド形成面６１ａが、磁気ディスク対向面６１ｂと隣り合う面であるとともに、磁気ディスク対向面６１ｂと略垂直である。
【００２５】
薄膜磁気ヘッドの再生ヘッド部ｈ１は、図４に示すように、パーマロイ等の軟磁性材料からなる下部シールド層３と、下部シールド層３の表面に形成された下部絶縁層４と、下部絶縁層４の表面に形成されたＡＭＲ（Anisotopic Magnetoresistance）素子、或いはＧＭＲ（Giant Magnetoresistance）素子である磁気抵抗効果素子１と、磁気抵抗効果素子１を覆う上部絶縁層５と、上部絶縁層５の表面に形成されたパーマロイ等の軟磁性材料からなる上部シールド層２とを有している。
【００２６】
磁気抵抗効果素子１を挟持する上部、下部絶縁層５、４は、ＡｌＮＸ（但し、元素Ｘは、Ｓｉ、Ｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂのうちから選択される１種または２種以上）、ＡｌＳｉＯ（但し、Ｓｉの含有量が、３乃至９原子％）、ＡｌＮＸＯ（但し、元素Ｘは、Ｓｉ、Ｂ、Ｇｅ、Ｃのうちから選択される１種または２種以上）等の熱伝導性の高い材料からなり、磁気抵抗効果素子１の熱は、上部、下部シールド２、３側に速やかに放出されるようになっている。なお、上部、下部絶縁層５、４は、熱伝導性や耐食性に優れた上記材料が好ましいが、上記材料に限らず非磁性絶縁材料であればよい。
【００２７】
磁気抵抗効果素子１は、上部、下部シールド層２、３の間に介在して、磁気抵抗効果素子１の先端部、上部、下部シールド層２、３の先端部は、スライダ６１の磁気ディスク対向面６１ｂに露出している。
【００２８】
このような再生ヘッド部ｈ１は、下部シールド層３が、下地層２０を介して、スライダ６１のヘッド形成面６１ａに形成されている。下地層２０は、熱伝導性に優れたＡｌＮＸ（但し、元素Ｘは、Ｓｉ、Ｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂのうちから選択される１種または２種以上）、或いはＡｌＳｉＯ（但し、Ｓｉの含有量が、３乃至９原子％）、または、ＡｌＮＸＯ（但し、元素Ｘは、Ｓｉ、Ｂ、Ｇｅ、Ｃのうちから選択される１種または２種以上）からなり、再生ヘッド部ｈ１をスライダ６１のヘッド形成面６１ａから電気的に絶縁して、磁気抵抗効果素子宇１が静電破壊されることを防いでいる。
【００２９】
下地層２０とするＡｌＮＸ（元素Ｘは、Ｓｉ、Ｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂのうち選択される１種または２種以上）は、ＡｌとＮからなる絶縁層に、Ｎと結びつきやすく、しかも、強アルカリ溶液や水に対する耐食性の良い元素Ｘを添加したものである。
【００３０】
下地層２０がＡｌＮＸであるとき、より好ましいＸの含有量は、２．０〜３０．０原子％であり、このとき、熱伝導性、耐食性がさらに向上して、膜応力が、さらに減少する。
【００３１】
下地層２０とするＡｌＮＸＯ（元素Ｘは、Ｓｉ、Ｂ、Ｇｅ、Ｃのうちから選択される１種または２種以上）は、ＡｌとＮを含む絶縁層に、Ｎと結びつきやすく、しかも強アルカリ溶液や水に対する耐食性の良い元素Ｘを添加したうえ、元素Ｘと結びつきやすいＯを添加してたものである。
【００３２】
下地層２０がＡｌＮＸＯからなるとき（但し、元素Ｘは、Ｓｉ、Ｂ、Ｇｅ、Ｃのうちから選択される１種または２種以上）、ＡｌＮの微結晶粒からなる微細結晶と、Ｘ、Ｎ、Ｏのうち少なくとも２種以上の元素を含む結晶からなる組織、あるいはＡｌＮの微結晶粒からなる微結晶相と、前記Ｘ、Ｎ、Ｏのうち少なくとも２種以上の元素を含む非晶質相との混相からなる組織から構成されていることが好ましい。このような下地層２０では、耐食性と熱伝導性が向上して、さらに、元素Ｘが、ＯとＮのうち少なくとも一方と化学的に結合していると、特に耐食性が優れている。
【００３３】
また、ＡｌＮＸＯからなる下地層２０では、元素ＸとＯのそれぞれの含有量が、２０原子％以下であると、特に熱伝導性と耐食性に優れ、膜応力がさらに低減する。
【００３４】
下地層２０がＡｌＳｉＯからなるとき、下地層２０の熱伝導性は、Ｓｉの含有量が９原子％を越えたとき、或いは３原子％に満たないとき、Ａｌ2Ｏ3の熱伝導性に同等となる。これは、ＡｌＳｉＯは、Ｓｉの含有量が９原子％を越えたとき、或いは３原子％に満たないとき、ほぼアモルファス状態であり、Ｓｉの含有量が３乃至９原子％であるとき、アモルファス相以外に、原子配列に短範囲の規則性が生じているためと考えられる。
【００３５】
このような下地層２０の膜厚を耐食性が維持できる限り薄くすると、下部シールド層３がスライダ６１に接近して、下部シールド層３からスライダ６１への放熱性が向上する。放熱性に関して、下地層２０の膜厚は、１μｍ程度が好ましい。
【００３６】
一方、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ等のセラミックからなるスライダ６１は、表面粗さが大きいものとなっている。下地層２０は、スライダ６１の表面に形成され、スライダ６１の表面粗さを緩和して、下部絶縁層４の表面を平滑にする役割も果たしている。
【００３７】
下部絶縁層４の表面は、特に、磁気抵抗効果素子１の形成位置において平滑であることが望まれる。磁気抵抗効果素子１を形成する面が平滑であれば、磁気抵抗効果素子１を構成する各層を破損なく成膜することができるので、信頼性の高い磁気抵抗効果素子１とすることができる。下部絶縁層４表面の平滑化に関して、下地層２０の膜厚は、下地層２０の膜応力が増大しない限り、３μｍ程度とすることが好ましい。
【００３８】
放熱性と磁気抵抗効果素子１が形成される下部絶縁層４表面の平滑化を両立させるためには、図５に示すように、下地層２０の膜厚を、磁気抵抗効果素子１と対向する領域では、磁気抵抗効果素子１と対向しない領域よりも厚くすると良い。
【００３９】
次に、薄膜磁気ヘッド、特に再生ヘッド部ｈ１の製造方法を説明する。まず、下地層２０が、ＡｌＮＸ（但し、元素Ｘは、Ｓｉ、Ｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂのうち選択される１種または２種以上）からなる場合を説明する。ＡｌＸＮからなる下地層２０は、高周波マグネトロンスパッタ装置等の薄膜形成装置に、Ａｌからなるターゲット、及び元素Ｘからなるターゲットを投入して、Ｎ2ガスを導入することにより、反応性スパッタ法によってスライダ６１のヘッド形成面６１ａ上に成膜する。
【００４０】
このとき、スライダ６１を加熱すると、下地層２０の組成に元素Ｘを多く含有させることができる。元素Ｘの含有量が高い下地層２０では、熱伝導性、及びアルカリ溶液に対する耐食性が良好であり、また膜応力が小さい。例えば、元素ＸをＳｉとして、スライダ６１の温度を、室温、１００、１５０℃としたとき、下地層２０のＳｉの含有量は、それぞれ、１０．５、２０．４、３０原子％
であった。
【００４１】
また、下地層２０の元素Ｘの含有量が同等である場合、下地層２０は、下地層２０の成膜時におけるスライダ６１の温度が高い方が、熱伝導性、及びアルカリ溶液に対する耐食性に優れ、また、膜応力が小さい。これは、例えば元素ＸをＳｉとしたとき、Ｓｉの含有量が同等であっても、成膜温度の高いものでは、ＡｌＮの結晶性が良好になっており、これによりＳｉ3Ｎ4の結晶性も良好になるためと考えられる。
【００４２】
下地層２０を成膜後、下地層２０の表面に下部シールド層３をスパッタ成膜する。そして、下部シールド層３の表面に下部絶縁層４を成膜する。ＡｌＮＸ（但し、元素Ｘは、Ｓｉ、Ｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ）からなる下部絶縁層４は、下地層２０と同様にして成膜する。
【００４３】
そして、下部絶縁層４表面に磁気抵抗効果素子１を形成する。磁気抵抗効果素子１を形成するとき、フォトリソグラフィー工程では、レジスト現像のために強アルカリ溶液を用いるが、下地層２０、及び下部絶縁層４は、アルカリ溶液に対する耐食性に優れているので、損傷を受けることがない。
【００４４】
そして、磁気抵抗効果素子１を覆う上部絶縁層５を、下部絶縁層４と同様に成膜する。そして、上部絶縁層５の表面に上部シールド層２を形成して、再生ヘッド部ｈ１の製造を完了する。
【００４５】
次に、下地層２０が、ＡｌＮＸＯ（但し、元素Ｘは、Ｓｉ、Ｂ、Ｇｅ、Ｃのうちから選択される１種または２種以上）からなる場合を説明する。ＡｌＮＸＯからなる下地層２０は、例えば、元素ＸをＳｉとしたとき、高周波マグネトロンスパッタ装置等の薄膜形成装置に、ＡｌＳｉからなるターゲットを投入して、Ｎ2ガス、及びＯ2ガスを導入することにより、反応性スパッタ法によってスライダ６１のヘッド形成面６１ａ上に成膜する。なお、ターゲットは、ＡｌＳｉＯ、或いはＡｌＳｉＯＮからなる焼結ターゲットでも良いし、Ａｌ2Ｏ3からなるターゲットとＳｉＯ2からなるターゲットとを用いても良い。
【００４６】
下地層２０のスパッタ成膜条件は、例えば下地層２０をＡｌＮＳｉＯとするとき、成膜後の下地層２０には、ＡｌＮの結晶と、Ｓｉ3Ｎ4の結晶と、ＡｌＮＳｉＯの４元系の結晶が析出されるように設定することが好ましい。このような下地層２０では、熱伝導性、及びアルカリ溶液に対する耐食性がさらに向上して、また膜応力がより小さくなる。
【００４７】
下地層２０を成膜後、下地層２０の表面に下部シールド層３をスパッタ成膜する。そして、下部シールド層３の表面に下部絶縁層４を成膜する。ＡｌＮＸＯ（但し、元素Ｘは、Ｓｉ、Ｂ、Ｇｅ、Ｃのうちから選択される１種または２種以上）からなる下部絶縁層４は、下地層２０と同様にして成膜する。
【００４８】
そして、下部絶縁層４表面に磁気抵抗効果素子１を形成する。磁気抵抗効果素子１を形成するとき、フォトリソグラフィー工程では、レジスト現像のために強アルカリ溶液を用いるが、下地層２０、及び下部絶縁層４は、アルカリ溶液に対する耐食性に優れているので、損傷を受けることがない。
【００４９】
そして、磁気抵抗効果素子１を覆う上部絶縁層５を、下部絶縁層４と同様に成膜する。そして、上部絶縁層５の表面に上部シールド層２を形成して、再生ヘッド部ｈ１の製造を完了する。
【００５０】
次に、下地層２０が、ＡｌＳｉＯ（但し、Ｓｉの含有量が、３乃至９原子％）からなる場合を説明する。下地層２０は、高周波マグネトロンスパッタ装置等の薄膜形成装置に、ＡｌＳｉからなるターゲットを投入して、Ｏ2ガスを導入することにより、反応性スパッタ法によってスライダ６１のヘッド形成面６１ａ上に成膜される。なお、ターゲットは、ＡｌＳｉＯからなる焼結ターゲットでも良い。
【００５１】
ＡｌＳｉからなるターゲットでは、ターゲット作製のとき、Ｓｉの含有量をＡｌの含有量との比のみで調整することができる。そしてＯ2ガスを導入量やスパッタ電力等の調整によって、Ｓｉの含有量が３乃至９原子％であり、熱伝導性に優れた下地層２０を容易に成膜することができる。
【００５２】
下地層２０を成膜後、下地層２０の表面に下部シールド層３をスパッタ成膜する。そして、下部シールド層３の表面に下部絶縁層４を成膜する。ＡｌＳｉＯからなる下部絶縁層４は、下地層２０と同様にして成膜する。
【００５３】
そして、下部絶縁層４表面に磁気抵抗効果素子１を形成する。磁気抵抗効果素子１を形成するとき、フォトリソグラフィー工程では、レジスト現像のために強アルカリ溶液を用いるが、下地層２０、及び下部絶縁層４は、アルカリ溶液に対する耐食性に優れているので、損傷を受けることがない。
【００５４】
そして、磁気抵抗効果素子１を覆う上部絶縁層５を、下部絶縁層４と同様に成膜する。そして、上部絶縁層５の表面に上部シールド層２を形成して、再生ヘッド部ｈ１の製造を完了する。
【００５５】
次に、本発明の薄膜磁気ヘッドが、再生ヘッド部ｈ１により磁気ディスクの記録磁界を検出するときを説明する。薄膜磁気ヘッドが形成されたスライダ６１は、可撓性を有するステンレス薄板からなるジンバル（図示せず）に取り付けられて、回転する磁気ディスク（図示せず）面に磁気ディスク対向面６１ｂを対向させた状態で、磁気ディスク面から微小間隔をもって浮上する。そして、磁気抵抗効果素子１は、上部、下部シールド層２、３によって、上部、下部シールド層２、３よりも外側の磁束から遮蔽されて、上部、下部シールド層２、３間に現れた磁束のみを検知する。
【００５６】
まず、磁気抵抗効果素子１が、スピンバルブ型ＧＭＲ素子であるときを、図６を用いて説明する。このとき、磁気抵抗効果素子１は、図５に示すように、フリー磁性層４１、非磁性導電層４２、ピン止め強磁性層４３、反強磁性層４４の各薄膜の積層体である。
【００５７】
上記フリー磁性層４１は、例えば、Ｎｉ−Ｆｅ系合金、Ｃｏ、Ｃｏ−Ｆｅ系合金、Ｃｏ−Ｎｉ系合金、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金等からなり、非磁性導電層４２は、例えば、Ｃｕからなり、ピン止め強磁性層４３は、例えば、Ｎｉ−Ｆｅ系合金、Ｃｏ、Ｃｏ−Ｆｅ系合金、Ｃｏ−Ｎｉ系合金、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金等からなり、反強磁性層４４は、例えばＰｔ−Ｍｎ系合金からなる。
【００５８】
この磁気抵抗効果素子１の両側には、ハードバイアス層４６と、ハードバイアス層４６上には絶縁層４７を介して電極層４８とが形成されている。ハードバイアス層４６は、例えば、Ｃｏ−Ｐｔ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金等により形成され、電極層４８は、Ｃｒ、Ｔａ、Ｃｕ等により形成されている。
【００５９】
フリー磁性層４１は、ハードバイアス層４６から印加されたトラック方向（図５のＸ方向）のバイアス磁界により、磁化がトラック方向に向けられて、単磁区化されている。
【００６０】
ピン止め強磁性層４３は、反強磁性層４４に接触して設けられて、反強磁性層４４との界面において生じる交換異方性結合により、磁化方向がトラック方向と直交するハイト方向（図５に示すｂ方向、図４の矢印方向）となっている。
【００６１】
電極層１６から印加された検出電流（センス電流）は、ピン止め強磁性層４３、非磁性導電層４２、及びフリー磁性層４１に与えられる。
【００６２】
検出電流の伝導電子は、非磁性導電層４２と、フリー磁性層４１、ピン止め強磁性層４３との界面でスピン依存散乱を生じる。
【００６３】
このような磁気抵抗効果素子１には、磁気ディスクからの記録磁界がハイト方向に印加される。フリー磁性層４１は、磁束変化により磁化方向が変化して、このとき、磁区構造は、バイアス磁界により単磁区化された状態を保持している。一方、ピン止め強磁性層４３は、磁束変化により磁化方向が変化することがなく、磁化方向は固定されている。このようなフリー磁性層４１とピン止め強磁性層４３の特性により、伝導電子のスピン依存散乱の状態は、記録磁界により変化して、検出電流から記録磁界を検出することができる。
【００６４】
磁気抵抗効果素子１の検出感度は、検出電流密度を増大させることにより向上する。このとき、検出電流密度の増大に伴って、磁気抵抗効果素子１からの発熱は上昇するが、磁気抵抗効果素子１からの発熱は、下部絶縁層４から下部シールド層３を経て、下地層２０を介してスライダ６１に効率良く放出されるので、磁気抵抗効果素子１部分の温度が著しく上昇することはない。
【００６５】
よって、磁気抵抗効果素子１を構成するフリー磁性層４１、非磁性導電層４２、ピン止め強磁性層４３、反強磁性層４４のそれぞれの界面での熱拡散は抑制されて、各層の組成が崩れることがなく、所定の性能を得ることができる。
【００６６】
反強磁性層４４とピン止め強磁性層４３の界面に生じる交換異方性磁界は、熱により低下するが、磁気抵抗効果素子１部分の温度上昇を抑制することにより、交換異方性磁界は、ピン止め強磁性層４３の磁化方向を固定できる強度を保ち、磁気抵抗効果１の線形応答性を保持することができる。
【００６７】
また、ハードバイアス層からフリー磁性層４１に印加されるバイアス磁界の強度は、熱により低下するが、磁気抵抗効果素子１部分の温度上昇を抑制することにより、バイアス磁界強度は、フリー磁性層４１を単磁区化できる強度を保ち、フリー磁性層４１に多数の磁区が生じることがなく、バルクハウゼンノイズが抑制される。
【００６８】
また、下部シールド層３の磁区構造は熱により乱れるが、下部シールド層３部分の熱を下地層２０からスライダ６１に速やかに放出することにより、下部シールド層３の磁区構造の乱れを抑制することができる。そして、高記録密度化に伴い下部シールド層３に接近した磁気抵抗効果素子１においても、下部シールド層３の磁区構造の乱れが原因となるバルクハウゼンノイズを抑制することができる。
【００６９】
次に、磁気抵抗効果素子１が、ＡＭＲ素子であるときを、図７を用いて説明する。このとき、磁気抵抗効果素子は、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｎｂ合金等からなる軟磁性層７１上にＴａ等からなる非磁性層７２が形成されて、非磁性層７２上にＮｉ−Ｆｅ合金等からなる強磁性層（ＡＭＲ材料層）７３が形成され、さらにＴａ等からなる保護層７４が形成されている。
【００７０】
この磁気抵抗効果素子１の両側には、ハードバイアス層４６が設けられ、ハードバイアス層４６上には、絶縁層４７を介して電極層４８が設けられている。ハードバイアス層４６は、例えば、Ｃｏ−Ｐｔ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金等により形成され、電極層４８は、Ｃｒ、Ｔａ、Ｃｕ等により形成されている。
【００７１】
強磁性層７３には、ハードバイアス層４６からトラック方向（図６のＸ方向）に縦バイアス磁界が印加される。また、強磁性層７３には、電極層４８からトラック方向に検出電流が印加されて、この検出電流により、トラック方向と直交するハイト方向（図６のＺ方向、図４の矢印方向）に横バイアス磁界が誘導される。
【００７２】
このような磁気抵抗効果素子１には、磁気ディスクから記録磁界がハイト方向に印加される。強磁性層７３は、抵抗が磁束変化により変化して、検出電流から記録磁界を検出することができる。このとき、強磁性層７３には横バイアスが印加されているので、抵抗変化は磁束変化に対して線形応答する。また、強磁性層７３の磁区構造は、強磁性層７３に縦バイアス磁界が印加されているので、単磁区化された状態を保持している。
【００７３】
磁気抵抗効果素子１の検出感度は、ＧＭＲ素子と同様、検出電流密度を増大させることにより向上する。このとき、検出電流密度の増大に伴って、磁気抵抗効果素子１からの発熱は上昇するが、磁気抵抗効果素子１からの発熱は、下部絶縁層４から下部シールド層３を経て、下地層２０を介してスライダ６１に効率良く放出されるので、磁気抵抗効果素子１部分の温度が著しく上昇することはない。
【００７４】
よって、磁気抵抗効果素子１を構成する軟磁性層７１、非磁性層７２、強磁性層７３のそれぞれの界面での熱拡散は抑制されて、各層の組成が崩れることがなく、所定の性能を得ることができる。
【００７５】
検出電流により誘導される横バイアス磁界は熱により低下するが、磁気抵抗効果素子１部分の温度上昇を抑制することにより、横バイアス磁界の強度を維持して、磁気抵抗効果１の線形応答性を保つことができる。
【００７６】
また、ハードバイアス層４６から印加される縦バイアス磁界の強度は、熱により低下するが、磁気抵抗効果素子１部分の温度上昇を抑制することにより、縦バイアス磁界強度は、強磁性層７３を単磁区化できる強度を保つことができる。よって、強磁性層７３に複数の磁区が生じることがなく、バルクハウゼンノイズが抑制される。
【００７７】
また、下部シールド層３の磁区構造は熱により乱れるが、下部シールド層３部分の熱を下地層２０からスライダ６１に速やかに放出することにより、下部シールド層３の磁区構造の乱れを抑制することができる。そして、高記録密度化に伴い下部シールド層３に接近した磁気抵抗効果素子１においても、下部シールド層３の磁区構造の乱れが原因となるバルクハウゼンノイズを抑制することができる。
【００７８】
なお、上記実施の形態では、薄膜磁気ヘッドの再生ヘッド部ｈ１のみを説明したが、本発明の薄膜磁気ヘッドは、例えば、図２、３に示すように、再生ヘッド部ｈ１の上に記録ヘッド部ｈ２（インダクティブヘッド）が設けられたものでも良い。この場合は、記録電流により発生する熱も、より速やかにスライダ側に放出される。
【００７９】
記録ヘッド部ｈ２は、再生用ヘッド部ｈ１の上部シールド層と兼用される下部コア層７と、下部コア層７の表面に形成されたギャップ層８と、ギャップ層８上に第１の絶縁層１３を介して形成されたコイル層９と、コイル層９を覆う第２の絶縁層７と、第２の絶縁層７の表面に形成されて、下部コア層７と対向する上部コア層１１とを有し、下部コア層７と上部コア層１１の先端部間には、ギャップ層８が挟持されて、磁気ギャップが形成されている。
【００８０】
このような記録ヘッド部ｈ２は、コイル層９を流れる電流により上部、下部コア層１１、７に記録磁界が誘導されて、記録磁界は、磁気ギャップ間において洩れ磁界となり、磁気ディスクに付与される。このとき、コイル層９を流れる電流により発生するジュール熱は、再生ヘッド部ｈ１を経てスライダ６１に速やかに放出されるので、再生ヘッド部ｈ１、及び記録ヘッド部ｈ２の温度が著しく上昇することはない。
【００８１】
なお、上記実施の形態では、下地層２０として、熱伝導性の高い材料を用いたが、下地層２０がＡｌ2Ｏ3のような熱伝導性の低い材料であっても、図５のように、下地層２０の膜厚を、磁気抵抗効果素子１と対向する領域では、磁気抵抗効果素子１と対向しない領域よりも厚くして、磁気抵抗効果素子１と対向しない領域では、下部シールド層３がスライダ６１に接近するようにすれば、磁気抵抗効果素子１が形成される位置での下部絶縁層４表面の平滑性を保持したまま、磁気抵抗効果素子１等からの発熱が、スライダ６１側に効率良く放熱されるようになる。
【００８２】
（実施例）
以下の実施例１、２はＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ基板上に、下地層２０を形成して、下地層２０上に、磁気抵抗効果素子１をＡＭＲ素子とした再生ヘッド部ｈ１を形成したものである。
【００８３】
実施例１、２とする薄膜磁気ヘッドの再生ヘッド部ｈ１は、上部、下部シールド層２、３がパーマロイからなり、上部、下部シールド層２、３間には、下地層２０と同じ材料からなる上部、下部絶縁層５、４を介して磁気抵抗効果素子１が挟持されており、上部、下部絶縁層５、４の厚さは、５０ｎｍ程度である。
【００８４】
磁気抵抗効果素子１は、軟磁性層７１がＮｉ−Ｆｅ−Ｎｂ合金、非磁性層７２がＴａ、強磁性層７３がＮｉ−Ｆｅ合金、保護層７４がＴａ、ハードバイアス層４６がＣｏ−Ｐｔ合金、電極層４８がＣｒからなるＡＭＲ素子である。
【００８５】
実施例１、２の放熱性について、磁気抵抗効果素子１の検出電流密度に対する磁気抵抗効果素子１部分の温度を測定した。
【００８６】
なお、磁気抵抗効果素子１部分の温度の測定は、予め、加熱炉中において、磁気抵抗効果素子１の検出電流密度を一定としたときの各温度に対する磁気抵抗効果素子１の抵抗値を測定しておき、室温（約２０℃）中において、磁気抵抗効果素子１に印加する検出電流を変えながら磁気抵抗効果素子１の抵抗値を測定して、抵抗値より磁気抵抗効果素子１部分の温度を求めるものである。
【００８７】
（実施例１）
下地層２０が、膜厚３μｍのＡｌ32Ｎ51Ｓｉ9Ｏ8から成るとき、各検出電流密度に対する磁気抵抗効果素子部分の温度上昇率は、図９のグラフに示すとおりである。なお、温度上昇率とは、検出電流密度が２ｍＡであるときの抵抗値に対する各検出電流密度における抵抗値の比である。
【００８８】
図９のグラフからわかるように、下地層２０をＡｌ32Ｎ51Ｓ9Ｏ8とした実施例１では、検出電流密度が等しいとき、下地層２０を膜厚３μｍのＡｌ2Ｏ3とした比較例よりも、磁気抵抗効果素子１部分の温度が低いことがわかる。
【００８９】
下地層２０が、膜厚３μｍのＡｌＮＳｉ（Ｓｉの含有量が２．０原子％）から成るとき、各検出電流密度に対する磁気抵抗効果素子部分の温度上昇率は、図１０のグラフに示すとおりである。なお、温度上昇率とは、検出電流密度が２ｍＡであるときの抵抗値に対する各検出電流密度における抵抗値の比である。
【００９０】
図１０のグラフからわかるように、下地層２０をＡｌＮＳｉとした実施例２では、検出電流密度が等しいとき、下地層２０を膜厚２μｍのＡｌ2Ｏ3とした比較例よりも、磁気抵抗効果素子１部分の温度が低いことがわかる。
【００９１】
（実施例３）
実施例３はＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ基板上に、Ａｌ34Ｓｉ5Ｏ61からなる膜厚３μｍの下地層２０を形成して、下地層２０上に、磁気抵抗効果素子１をＧＭＲ素子とした再生ヘッド部ｈ１を形成したものである。
【００９２】
実施例３とする薄膜磁気ヘッドの再生ヘッド部ｈ１は、上部、下部シールド層２、３間に、下地層２０と同じ材料からなる上部、下部絶縁層５、４を介して磁気抵抗効果素子１が挟持されており、上部、下部絶縁層５、４の厚さは、５０ｎｍ程度である。
【００９３】
実施例３の放熱性について、磁気抵抗効果素子１の直流抵抗に対する磁気抵抗効果素子１部分の温度を測定した。各検出電流密度に対する磁気抵抗効果素子部分の温度上昇率は、図１１のグラフに示すとおりである。なお、温度上昇率とは、検出電流密度が２ｍＡであるときの抵抗値に対する各検出電流密度における抵抗値の比である。
【００９４】
図１１のグラフからわかるように、下地層２０がＡｌ34Ｓｉ5Ｏ61からなる実施例３では、直流抵抗が等しいとき、下地層２０を膜厚２μｍのＡｌ2Ｏ3とした比較例よりも、磁気抵抗効果素子１の温度が低いことがわかる。
【００９５】
また、下地層２０とするＡｌＳｉＯのＳｉ含有量を変えたとき、下地層２０の熱伝導性を調べた。このとき、下地層２０とするＡｌＳｉＯのＳｉ含有量を、それぞれ、０、２．５、５、７．５、１０として、それぞれの下地層２０上に、磁気抵抗効果素子１がＧＭＲ素子である再生ヘッド部ｈ１を形成した。
【００９６】
そして、加熱炉中、磁気抵抗効果素子１に印加する検出電流を９ｍＡとして、磁気抵抗効果素子１の温度を上昇させながら、磁気抵抗効果素子１の直流抵抗が５０Ωとなるときの、磁気抵抗効果素子１の温度を測定した。
【００９７】
図１２には、下地層２０とするＡｌＳｉＯの各Ｓｉ含有量に対して、直流抵抗が５０Ωであるときの磁気抵抗効果素子１の温度を示している。なお、図１２の縦軸に示す素子温度は、下地層２０を膜厚３μｍのＡｌ2Ｏ3とした比較例において、磁気抵抗効果素子１の直流抵抗が５０Ωとなるときの磁気抵抗効果素子１の温度を１００としている。
【００９８】
図１２からわかるように、ＡｌＳｉＯは、Ｓｉの含有量が、２．５〜９原子％の範囲において、下地層Ａｌ2Ｏ3とした比較例よりも素子温度が低く、放熱性が優れていることがわかる。
【００９９】
【発明の効果】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、軟磁性材料からなる下部シールド層と、該下部シールド層上に形成された下部絶縁層と、薄膜の積層体であり、前記下部絶縁層上に形成された磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗効果素子を覆う上部絶縁層と、該上部絶縁層上に形成されて、前記磁気抵抗効果素子を介して前記下部シールド層と対向する軟磁性材料からなる上部シールド層とを有し、前記下部シールド層は、下地層を介して非磁性導電材料からなるスライダ上に形成されており、前記下地層は、ＡｌＮＸ（但し、元素Ｘは、Ｓｉ、Ｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂのうちから選択される１種または２種以上）、或いはＡｌＳｉＯ（但し、Ｓｉの含有量が、３乃至９原子％）、或いは、ＡｌＮＸＯ（但し、元素Ｘは、Ｓｉ、Ｂ、Ｇｅ、Ｃのうちから選択される１種または２種以上）からなる薄膜である。
このような薄膜磁気ヘッドでは、下地層が、Ａｌ2Ｏ3から比べて熱伝導性が高いので、磁気抵抗効果素子等からの発熱は、下部絶縁層、下部シールド層を経て、下地層からスライダに速やかに放出される。よって、磁気抵抗効果素子に印加される検出電流密度が、高記録密度化に伴って高い場合においても、検出電流による磁気抵抗効果素子部分の温度上昇を抑えて、線形応答性の低下、バルクハウゼンノイズの増大を抑制することができる。
【０１００】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、軟磁性材料からなる下部シールド層と、該下部シールド層上に形成された下部絶縁層と、薄膜の積層体であり、前記下部絶縁層上に形成された磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗効果素子を覆う上部絶縁層と、該上部絶縁層上に形成されて、前記磁気抵抗効果素子を介して前記下部シールド層と対向する軟磁性材料からなる上部シールド層とを有し、前記下部シールド層は、下地層を介して非磁性導電材料からなるスライダ上に形成されており、前記下地層は、磁気抵抗効果素子と対向する領域の膜厚が、磁気抵抗効果素子と対向しない領域の膜厚よりも厚く、磁気抵抗効果素子と対向しない領域では、前記下部シールド層がスライダに近づく。
このような薄膜磁気ヘッドでは、Ａｌ2Ｏ3等の比較的熱伝導性の低い材料からなる下地層であっても、磁気抵抗効果素子等からの発熱は、下部シールド層がスライダに接近した部分から放出されやすい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄膜磁気ヘッドが形成されたスライダを示す説明図。
【図２】本発明の薄膜磁気ヘッドの一例の概略を示す説明図。
【図３】本発明の薄膜磁気ヘッドの一例の断面図。
【図４】本発明の薄膜磁気ヘッドにおける再生ヘッド部の一例の断面図。
【図５】本発明の薄膜磁気ヘッドにおける他の再生ヘッド部の断面図。
【図６】本発明の薄膜磁気ヘッドに備えられるＧＭＲ素子の構造を示す断面図。
【図７】本発明の薄膜磁気ヘッドに備えられるＡＭＲ素子の構造を示す断面図。
【図８】従来の薄膜磁気ヘッドにおける再生ヘッド部の一例の断面図。
【図９】本発明の実施例１の放熱性を示すグラフ。
【図１０】本発明の実施例２の放熱性を示すグラフ。
【図１１】本発明の実施例３の放熱性を示すグラフ。
【図１２】本発明の実施例３のＳｉ含有量と放熱性の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
ｈ１  再生ヘッド部
ｈ２  記録ヘッド部
１  磁気抵抗効果素子
２  上部シールド（下部コア）
３  下部シールド
４  下部絶縁層
５  上部絶縁層
７  第２の絶縁層
８  ギャップ層
９  コイル層
１１  上部コア
１３  第１の絶縁層
２０  下地層
４１  フリー磁性層
４２  非磁性導電層
４３  ピン止め強磁性層
４４  反強磁性層
４６  ハードバイアス層
４７  絶縁層
４８  電極層
６１  スライダ
６１ａ  ヘッド形成面
６１ｂ  ディスク対向面
７１  軟磁性層
７２  非磁性層
７３  強磁性層
７４  保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003643767.tif 000009
【図９】
0003643767.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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