(57)【要約】【課題】磁気ディスク装置等に用いられる磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関し、磁気抵抗効果素子の厚さに制約されずに再生分解能を向上する。【解決手段】磁気抵抗効果素子１０２と、それを挟むように形成された上部および下部磁気シールド１０１，１０４と、前記磁気抵抗効果素子の媒体対向面側に形成され、非磁性部１０６からなる隙間を介する上部および下部磁気シールド狭窄部１０５，１０７とからなり、前記磁気抵抗効果素子１０２が媒体対向面に露出しない位置で、前記磁気抵抗効果素子の磁化自由層１０２を前記非磁性部１０６からなる隙間付近の位置に形成し、前記上部および下部磁気シールド狭窄部間１０５，１０７の間隔を媒体対向面近傍において前記上部および下部磁気シールド間の間隔よりも小さくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗効果素子を挟むように形成された上部および下部磁気シールドと、前記磁気抵抗効果素子の媒体対向面側に形成され、非磁性部からなる隙間を介する上部および下部磁気シールド狭窄部とからなり、
前記磁気抵抗効果素子が媒体対向面に露出しない位置で、前記磁気抵抗効果素子の磁化自由層が前記非磁性部からなる隙間付近の位置に形成され、前記上部および下部磁気シールド狭窄部間の間隔が媒体対向面近傍において前記上部および下部磁気シールド間の間隔よりも小さくなることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、
前記磁気抵抗効果素子の媒体対向面からの距離が、媒体対向面におけるヘッド移動方向への前記上部および下部磁気シールド狭窄部間の間隔の１．２倍以下であることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、
前記上部および下部磁気シールド狭窄部の厚さが、前記非磁性部からなる隙間に向かって徐々に薄くなることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、
媒体対向面近傍にクロストラック方向にも磁気シールド構造が形成されることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、
磁気抵抗効果素子位置から媒体対向面側に形成される非磁性部からなる隙間を介する上部および下部磁気シールド狭窄部と概略同じ構造を、媒体対向面とは反対側の磁気抵抗効果素子端又は磁気シールド端にも持つことを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録装置における磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、特に高分解能を実現する構造および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでの磁気記録装置に於ける記憶容量の進歩は著しい。その背景には、記録や再生ヘッドの小型化や、媒体の均一性の改善などがある。  
再生ヘッドに関しては、媒体上に記録されたより小さな磁気情報を精度よく読み取るために、低雑音化や高分解能化などの改善が続けられてきた。  
現在の主流はスピンバルブ型と呼ばれる種類の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子）を用いて磁気情報を電気信号に変換するものである。ＭＲ素子およびそれを用いた再生ヘッドの基本的な構造は、例えば特許文献１の第５図に記されている。一般的にＭＲ素子は軟磁性体からなる磁気シールドによって挟まれるように配置されている。また一般に、ＭＲ素子では媒体からの磁界に応じて磁化自由層の磁化が動くことによって、磁気情報が電気信号に変換される。その際に、磁化自由層内に磁区構造ができると再生出力は大きく変動してしまい、磁気情報の読み取りエラーが頻発することから、これを防ぐ目的で隣接する永久磁石から磁区制御用磁界が印加される構造になっている。  
このような再生ヘッド構造において再生分解能を決定する主な要因は、この磁気シールドの間隔である。磁気シールドの間にＭＲ素子が配置されている以上、再生分解能を高めるにはＭＲ素子厚さを小さくすることが必要になる。一方、ＭＲ素子の厚さは再現無く小さく出来る訳ではなく、２０ｎｍ程度で薄膜化の限界に達すると推定される。
【０００３】
この限界を打開するために、特許文献２の図２（ｂ）に記載の磁束ガイドのみが媒体対向面へ露出する構造が提案されている。この構造では、ＭＲ素子を媒体対向面から離し、ＭＲ素子に接続した磁束ガイドのみが媒体対向面まで露出する。この場合、ＭＲ素子厚さによる制約がなくなり媒体対向面におけるシールド間隔は自由に設定することができるため、ヘッド移動方向への再生分解能の向上が可能である。しかし、特許文献２に記載の構造の場合には、再生出力変動によるエラー増大が懸念される。その理由は、シールド間隔が狭い媒体対向面付近では磁区制御用磁界が磁気シールドに吸収されて弱くなり、磁束ガイドに磁区構造が形成され易くなるからである。さらには、特許文献２の構造ではヘッド移動方向への再生分解能のみが向上し、ヘッド移動方向とは直角のトラックから離れる方向（以下、クロストラック方向）への再生分解能を向上することは出来ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１１４１１９号公報
【特許文献２】特開２００３−７７１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、特許文献１記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッドでは、磁気シールドの間隔を狭めることができず、再生分解能を高めることができない。また、特許文献２記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいては、磁束ガイドのみを媒体対向面に露出させることにより、ＭＲ素子厚を小さくすることなく、磁気シールド間隔を狭めることができ、再生分解能を向上させることができるが、磁束ガイドに磁区構造が形成され易くなり、再生出力変動が増大するという問題がある。
【０００６】
本発明では以上の問題点に鑑み、再生出力変動を増加させることなく、また、ＭＲ素子の厚さによらず再生分解能を高めることが出来る磁気抵抗効果型磁気ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗効果素子を挟むように形成された上部および下部磁気シールドと、前記磁気抵抗効果素子の媒体対向面側に形成され、非磁性部からなる隙間を介する上部および下部磁気シールド狭窄部とからなり、前記磁気抵抗効果素子が媒体対向面に露出しない位置で、前記磁気抵抗効果素子の磁化自由層が前記非磁性部からなる隙間付近の位置に形成され、前記上部および下部磁気シールド狭窄部間の間隔が媒体対向面近傍において前記上部および下部磁気シールド間の間隔よりも小さくなることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明では、前記磁気抵抗効果素子の媒体対向面からの距離が、媒体対向面におけるヘッド移動方向への前記上部および下部磁気シールド狭窄部間の間隔の１．２倍以下であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明では、前記上部および下部磁気シールド狭窄部の厚さが、前記非磁性部からなる隙間に向かって徐々に薄くなるものでよい。
【００１０】
また、本発明では、媒体対向面近傍にクロストラック方向にも磁気シールド構造が形成されてもよい。
また、本発明において、磁気抵抗効果素子位置から媒体対向面側に形成される非磁性部からなる隙間を介する上部および下部磁気シールド狭窄部と概略同じ構造を、媒体対向面とは反対側の磁気抵抗効果素子端又は磁気シールド端にも持つものでよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドでは、ＭＲ素子の厚さによらずヘッド移動方向及びクロストラック方向の再生分解能を高めることができ、またその際に再生出力変動を抑えることが出来るという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの構造を示した図である。
【図２】従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの断面構造を示した図である。
【図３】実施例１に記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造工程を示す図である。
【図４】実施例１および比較例の再生感度形状を比較した図である。
【図５】実施例１の媒体対向面からのＭＲ素子の距離と半値幅との関係を示した図である。
【図６】ＭＲ素子部の構成を示した図である。
【図７】実施例２の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの構造を示した図である。
【図８】実施例２の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造工程を示す図である。
【図９】実施例２および比較例の再生感度形状を比較した図である。
【図１０】実施例３の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの構造を示した図である。
【図１１】実施例４の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの構造を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、本発明の概要を述べる。  
本発明では、ＭＲ素子部を媒体対向面から離した上で、ＭＲ素子部と媒体対向面間に磁気シールドを形成した。磁気シールドはＭＲ素子の磁化自由層の付近においては非磁性体からなる隙間を形成した。この構成により、ＭＲ素子部の厚さを狭めることなく媒体対向面において磁気シールド間隔を狭め、高分解能を実現した。
【００１４】
図１に本発明による磁気シールドの媒体対向面および断面配置図を示す。図１において、ＭＲ素子１０２は軟磁性体からなる下部磁気シールド１０１と上部磁気シールド１０４とにより挟まれている。１０３は、ＭＲ素子の磁化自由層である。ＭＲ素子１０２の媒体対向面側には、非磁性部１０６を挟んで下部磁気シールド狭窄部１０５および上部磁気シールド狭窄部１０７が設けられており、ＭＲ素子の磁化自由層１０３は、非磁性部１０６からなる隙間に位置している。図２に示した従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッドと比較すると、従来構造が持つＭＲ素子部を挟む磁気シールドに加えて、媒体対向面における磁気シールド開口部を狭くするための下部磁気シールド狭窄部１０５および上部磁気シールド狭窄部１０７を備えている。図１の構造により媒体からＭＲ素子部へ入る磁束がより狭い範囲に制限されることにより、高分解能を実現した。
【００１５】
以下に、具体的な実施例について説明する。なお、実施例ではＭＲ素子部として、図６に示されるＴＭＲ（トンネル接合型磁気抵抗効果）素子を用いたが、ＧＭＲ(巨大磁気抵抗効果素子)等を用いてもよい。
【００１６】
図６において、６０１は下地層、６０２はピンニング層としての反強磁性層、６０３は強磁性固定層、６０４は障壁層、６０５は磁化自由層、６０６はキャップ層であり、全体としてＭＲ素子６０７を示している。
【実施例１】
【００１７】
本実施例では、従来のＭＲ素子部を挟む位置の磁気シールドに加えて、媒体対向面での磁気シールドの開口部を狭める構造を備えている。図３に示した製造工程模式図を用いて説明する。まず、Ａｌ２Ｏ３ＴｉＣ基板上に、下部磁気シールド層１０１、磁化自由層１０３を有するＭＲ素子部１０２、上部磁気シールド層１０４の順に作成した。本実施例における磁気シールド部分にはＮｉＦｅ合金を使用した。そしてフォトレジストを塗布しフォトリソグラフィーによって（ａ）に示すようなレジストパターン３０５を形成した。その後、（ｂ）で示すようにレジストパターン３０５の存在しない領域のみをミリングで削り込み、その側面部分にはシリコン酸化物からなる絶縁層３０６を基板面に対して斜め方向から堆積させて形成した。次に、（ｃ）のように下部磁気シールド狭窄部１０５、シリコン酸化物からなる非磁性部１０６、上部磁気シールド狭窄部１０７の順に積層した。続いて、レジストパターン３０５、およびその上部に形成された層をリフトオフ法により除去すると（ｄ）のような形状となる。最後に研磨プロセスにより媒体対向面を削り出し、（ｅ）のような構造を作成した。
【００１８】
本実施例及び比較例の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの再生感度を比べた結果を示す。比較例として磁気シールド狭窄部がなくＭＲ素子部が媒体対向面に露出している以外は同じ条件で作成した磁気抵抗効果型磁気ヘッドを用いた。
【００１９】
本実施例及び比較例の磁気抵抗効果型磁気ヘッドについて再生出力の変動を測定すると、比較例では出力変動が５％程度であるのに対し、本実施例では４％程度であり、出力変動が低減されている。
【００２０】
図４に、本実施例及び比較例のヘッド移動方向の再生感度を示した。再生感度は、ヘッド移動方向０ｎｍの値で規格化したものである。図４によれば、従来と比べて半値幅が狭い感度分布が得られていることが確認できる。図５に、媒体対向面でのシールド間隔と媒体対向面からＭＲ素子の距離を変えた場合に感度分布の半値幅がどのように変化するかを示した。縦軸にはヘッド移動方向の感度分布半値幅を、横軸には媒体対向面における磁気シールド間隔（以下、Ｇｒ）で規格化したＭＲ素子と媒体対向面との距離（以下、ｄＭＲ）をそれぞれ示している（Ｇｒ，ｄＭＲについては、図１を参照）。これによれば、Ｇｒを変化させたいずれの条件においても分解能はｄＭＲ／Ｇｒに依存して決まっていることが分かる。さらに、ｄＭＲ／Ｇｒが１．２以下の範囲において、感度分布の半値幅が小さくなっており分解能が向上している。  
これにより再生ヘッドの出力変動が小さくヘッド移動方向の高分解能化を達成できた。また、上部シールド１０４および下部シールド１０１で挟まれるＭＲ素子１０２の両側に、磁区制御用永久磁石を設け、磁化自由層１０３の磁区の発生を抑制することにより、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの出力変動を小さくすることができた。
【実施例２】
【００２１】
図７に本発明の第２の実施例の構造を示す。実施例１と異なる点は、媒体対向面においてクロストラック方向にも磁気シールド（以下、サイドシールド）を有することである。７０５がクロストラック方向にも磁気シールドを有する磁気シールド狭窄部を示す。なお、７０６は磁区制御用永久磁石を示す。
【００２２】
本実施例の製造工程を図８を用いて説明する。図８（a）より前の工程は実施例１と共通しているため省略する。実施例１と同様に、基板上に磁気シールド層１０１、ＭＲ素子部１０２、上部磁気シールド層１０４の順に作成した。その上にフォトリソグラフィーによってレジストパターン３０５を形成し、ミリングでレジストのない部分を削り込んだ後、側面部分に絶縁層３０６を形成した。以上の工程は、実施例１と同じである。その後、（ａ）のように下部磁気シールド狭窄部１０５、非磁性部１０６の順に積層した。続いて、（ｂ）に示すレジストパターン８０９を形成したのちに、（ｃ）のようにレジストに被覆されていない部分のみ非磁性部１０６をミリングにより削り込んだ。  
さらに、レジストパターン３０５および８０９から上部に形成された部分をリフトオフ法により除去すると（ｄ）のような形状となる。最後に上部磁気シールド狭窄部およびサイドシールド部分７０５を堆積して（ｅ）のような構造が出来る。
【００２３】
上記のようにして作成した実施例２と比較例のクロストラック方向の再生感度を図９に示す。これは再生感度のトラック中心からの広がりを示している。比較例に比べて本実施例では半値でおよそ１２％狭くなった。また、再生感度の広がりの急峻性の指標となる規格化再生感度の２５％幅と７５％幅の差分は、比較例に比べおおよそ１５％小さくなっていて急峻になっている。また、ヘッド移動方向への再生感度は実施例１とほぼ同等で、比較例に比べて半値幅がおおよそ１５％狭い感度分布が得られた。よって、本実施例によりクロストラック方向およびヘッド移動方向の分解能を高めることが出来た。
【実施例３】
【００２４】
図１０に本発明の第３の実施例を示す。本実施例が実施例１と異なる点は、磁気シールド狭窄部の形状である。実施例１では、磁気シールド狭窄部は媒体対向面に対して厚さが一定となっているが、本実施例の場合では下部磁気シールド１０１および上部磁気シールド１０４からＭＲ素子１０２内の磁化自由層１０３に向かって磁気シールド狭窄部１０５及び１０７の厚さが徐々に薄くなる形状をしている。この構造によれば、媒体対向面からＭＲ素子までの距離ｄＭＲを小さくすることができる。  
この構造と実施例１とでは、図１０に記載のＧｒとｄＭＲが同じであれば概略同じ再生感度分布であった。
【実施例４】
【００２５】
図１１に本発明の第４の実施例を示す。本実施例が実施例１と異なる点は、媒体対向面とは反対側の磁気シールド形状である。実施例１と同様の製作工程において、媒体対向面を作り込むと同時に媒体対向面と反対側にも同じ加工を施すことで本実施例の構造を作成した。すなわち、下部磁気シールド狭窄部１０５と同時に下部磁気シールド狭窄部様構造１１０１を、非磁性部１０６と同時にシールド狭窄部様構造間非磁性層１１０３を、上部磁気シールド狭窄部１０７と同時に上部シールド狭窄部様構造１１０４を作成した。この構造の利点は、媒体対向面においてＭＲ素子の絶縁性を確保した場合に、媒体対向面と反対側でも同じように絶縁性が確保される点である。よって、製作工程の削減によるコスト低減が出来る。
【符号の説明】
【００２６】
１０１…下部磁気シールド、１０２…ＭＲ素子、１０３…磁化自由層、１０４…上部磁気シールド、１０５…下部磁気シールド狭窄部、１０６…非磁性部、１０７…上部磁気シールド狭窄部、２０５，７０６…磁区制御用永久磁石、３０５，８０９…レジストパターン、３０６…絶縁層、６０１…下地層、６０２…反強磁性層、６０３…強磁性固定層、６０４…障壁層、６０５…磁化自由層、６０６…キャップ層、６０７…ＭＲ素子、７０５…磁気シールド狭窄部、１１０１…下部シールド狭窄部様構造、１１０３…シールド狭窄部様構造間非磁性層、１１０４…上部シールド狭窄部様構造。
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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