(57)【要約】【課題】  サイドリーディングを抑制しつつ、外部磁場耐性を向上させることが可能な薄膜磁気ヘッド、これを有するＨＧＡを用いて記録密度を向上可能な磁気記録装置を提供する。【解決手段】  この薄膜磁気ヘッドは、下部シールド１及び上部シールド１３間に外部磁場に応じて磁化方向が変化するフリー層６を含むＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、フリー層６を挟むように配置された交換結合型軟磁性体９と、交換結合型軟磁性体９を更に挟むように配置された硬磁性体１１とを備えている。【選択図】  図１
2005038556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部シールド及び下部シールド間に外部磁場に応じて磁化方向が変化するフリー層を含む磁気抵抗素子を備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、
前記フリー層を挟むように配置された交換結合型軟磁性体と、
前記交換結合型軟磁性体を更に挟むように配置された硬磁性体と、
を備える薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
前記上部シールドの磁気抵抗素子対応部の下端は、前記硬磁性体の上端よりも前記フリー層側に位置し、且つ、
前記下部シールドの磁気抵抗素子対応部の上端は、前記硬磁性体の下端よりも前記フリー層側に位置することを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
前記交換結合型軟磁性体の上端の位置は、前記上部シールドの磁気抵抗素子対応部の下端の位置に略一致する又は前記上部シールドの磁気抵抗素子対応部の下端の位置よりも前記下部シールド側に存在することを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
前記上部及び下部シールドの前記交換結合型軟磁性体対応部の間隔は、前記上部及び下部シールドの前記磁気抵抗素子対応部の間隔より小さいことを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
上部シールド及び下部シールド間に外部磁場に応じて磁化方向が変化するフリー層を含む磁気抵抗素子を備え、前記フリー層を挟むように配置された交換結合型軟磁性体、及び前記交換結合型軟磁性体を更に挟むように配置された硬磁性体を備える薄膜磁気ヘッドと、
前記薄膜磁気ヘッドが取り付けられたアームと、
を備えるＨＧＡ。
【請求項６】
上部シールド及び下部シールド間に外部磁場に応じて磁化方向が変化するフリー層を含む磁気抵抗素子を備え、前記フリー層を挟むように配置された交換結合型軟磁性体、及び前記交換結合型軟磁性体を更に挟むように配置された硬磁性体を備える薄膜磁気ヘッドと、
前記薄膜磁気ヘッドが取り付けられたアームと、
前記薄膜磁気ヘッドが対向し回転する磁気記録媒体とを備えた磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜磁気ヘッド、ＨＧＡ及び磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の大容量小型化に伴い、高感度、高出力の磁気ヘッドが要求されている。ハードディスク等の磁気記録装置はデータに応じて磁化される磁化遷移領域をトラック上に備えている。
【０００３】
薄膜磁気ヘッドは、アームの先端に取り付けられてＨＧＡ（ヘッド・ジンバル・アッセンブリ）を構成するものであって、磁気記録媒体の磁化遷移領域に近接配置されるものであり、磁化遷移領域周辺の磁場を検出することで当該データを読み出している。すなわち、薄膜磁気ヘッド（磁気検出素子）に含まれるＭＲ素子は、上部シールド及び下部シールド間にフリー層（軟磁性体）を設けてなり、フリー層のトラック幅方向両側に磁化固定用磁性体が配置される。
【０００４】
磁化固定用磁性体によって、フリー層には弱磁場が形成され、該層の磁化の向きが仮固定される。記録媒体における磁化遷移領域からの外部磁場に応じてフリー層の磁化の向きが変化すると、フリー層を通る供給電流（センス電流）に対する抵抗率が変化するので、これを検出することで、トラック記録情報の読み出しを行うことができる。
【０００５】
ここで、磁化固定用磁性体は、フリー層を単磁区化しており、フリー層内で磁壁が移動する際に生じるバルクハウゼン・ノイズを抑制している。磁化固定用磁性体としては、様々なものが提案されており、上述のいずれの構造においても、かかる磁化方向の固定が必要であることにはかわりない（特許文献２参照）。フリー層の側方に位置する磁化固定用磁性体としては、「硬磁性体」や「交換結合型軟磁性体」が挙げられる。
【特許文献１】特開平５−２７５７６９号公報
【特許文献２】特開２００１−１７６０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、「硬磁性体」や「交換結合型軟磁性体」のいずれであっても、フリー層の磁化固定用磁性体として機能させることができるが、それぞれに問題点がある。
【０００７】
一般的に、上部及び下部シールド間の間隔は、フリー層のトラック方向の外側では狭い方が好ましい。これは、かかる箇所において、上部及び下部シールド間の間隔が広い場合には、ＭＲ素子が隣接トラックの情報を読み込むというサイドリーディングが発生するためである。
【０００８】
なお、「上」及び「下」なる用語は、薄膜磁気ヘッドに関しては、製造の初期工程にあるシールド側を「下」とし、後半の工程にあるシールド側を「上」とする。また、ＭＲ素子のトラックに対向する面を媒体対向面（ＡＢＳ）と言うが、以下では、ＡＢＳに垂直な方向を「奥行き」方向として説明する。
【０００９】
また、磁化固定用磁性体は、その奥行き方向の長さに応じて、いわゆるｎａｒｒｏｗ型とｗｉｄｅ型に分類される。
【００１０】
ｎａｒｒｏｗ型の磁化固定用磁性体は、ＭＲ素子と奥行き方向の長さが略等しいものである。一方、ｗｉｄｅ型の磁化固定用磁性体は、ＭＲ素子よりも奥行き方向の長さが長いものである。
【００１１】
ここで、上部シールドと下部シールドの間隔をフリー層のトラック方向の外側で狭くするためには、前者のｎａｒｒｏｗ型を採用することが好ましい。これは、ｗｉｄｅ型では、上部シールド形成前に、磁化固定用磁性体上に選択的に保護層を形成する必要があり、かかる保護層が、フリー層のトラック方向の外側での上部及び下部シールド間隔を広げてしまうからである。
【００１２】
ところが、ｎａｒｒｏｗ型において、磁化固定用磁性体としてＣｏＰｔ系合金（ＣｏＣｒＰｔ，ＣｏＰｔ等）からなる「硬磁性体」を採用とすると、粒径の大きさが奥行き方向の長さに比して無視できなくなるため、粒径の違いに依存して特性にバラツキ等が発生する。すなわち、上記の間隔を狭めるためにｎａｒｒｏｗ型を採用するのであれば、磁化固定用磁性体としては、粒径の比較的小さなＦｅ系合金（ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ等）の軟磁性体を採用する方が好ましい。つまり、Ｆｅ系合金を利用する交換結合型軟磁性体を用いれば、ｎａｒｒｏｗ型であっても、特性のバラツキ等を低減できる。
【００１３】
また、交換結合型軟磁性体バイアスというのは、一般に、硬磁性体バイアスに比べて同じフリー層幅において有効トラック幅を狭くでき、一種のサイド磁気シールド効果を有する。ところが、この交換結合型軟磁性体バイアスは、外部磁場耐性は弱いという欠点があり、サイド磁気シールド効果と、フリー層外側の上下シールド間隔を狭めることにより、サイドリーディングを抑制しつつ、外部磁場耐性を向上させることは困難であるものと思われた。
【００１４】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、サイドリーディングを抑制しつつ、外部磁場耐性を向上させることが可能な薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを有するＨＧＡ、記録密度を増加可能な磁気記録装置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】
【００１５】
上述の課題を解決するため、本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、上部シールド及び下部シールド間に外部磁場に応じて磁化方向が変化するフリー層を含むＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、フリー層を挟むように配置された交換結合型軟磁性体と、交換結合型軟磁性体を更に挟むように配置された硬磁性体とを備えている。
【００１６】
この場合、フリー層は、交換結合型軟磁性体によって挟まれているので単磁区化される。この交換結合型軟磁性体により、一種のサイド磁気シールド効果が生じる。また、交換結合型軟磁性体は、粒子径が比較的小さいため、ｎａｒｒｏｗ型を採用することができる。このため、ｗｉｄｅ型を採用するときのように、上部シールド形成前に磁化固定用磁性体の上に保護層を必ずしも形成する必要が無く、フリー層のトラック方向外側の上下シールド間隔を狭くすることができ、サイドリーディングを抑制することができる。
【００１７】
更に、本薄膜磁気ヘッドでは、一般的に硬磁性体に比べ高飽和磁化密度を有する交換結合型軟磁性体をその外側から更に硬磁性体で挟むので、交換結合型軟磁性体を介してフリー層に十分なバイアス磁場を印加することができる。これにより、単磁区化を促進してバルクハウゼン・ノイズを低下させ、また、外部磁場耐性を向上させることができる。
【００１８】
なお、薄膜磁気ヘッドの交換結合型軟磁性体を、保護層を備えない若しくは十分薄い保護膜を備えたｎａｒｒｏｗ型とすることもできる。保護層を設けたｗｉｄｅ型としてもよい。また、外側の硬磁性体自体の奥行き方向の長さはどのような長さでも良いが、長い方が好ましい。
【００１９】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいては、上部シールドのＭＲ素子対応部の下端は、硬磁性体の上端よりもフリー層側に位置し、且つ、下部シールドのＭＲ素子対応部の上端は、硬磁性体の下端よりもフリー層側に位置することを特徴とする。この場合、上部シールドのＭＲ素子対応部の下端及び下部シールドのＭＲ素子対応部の上端が、硬磁性体の内側に位置するので、ＭＲ素子対応部の上下シールドに対して、ＭＲ素子の存在に妨げられることなく、トラック方向にバイアス磁場を与えることができ、シールドの乱れによるノイズを除去することができる。
【００２０】
交換結合型軟磁性体の上端の位置は、上部シールドのＭＲ素子対応部の下端の位置に略一致する又は上部シールドのＭＲ素子対応部の下端の位置よりも下部シールド側に存在することが好ましい。
【００２１】
なお「略一致」とはＭＲ素子の厚みの５％以内で一致することとする。
【００２２】
この場合、交換結合型軟磁性体に対向する上部シールド及び下部シールドの間隔は、ＭＲ素子対応部の間隔と略等しいか或いは短くでき、サイドリーディングを更に抑制することが可能となる。
【００２３】
また、上部及び下部シールドの交換結合型軟磁性体対応部の間隔は、上部及び下部シールドの磁気抵抗素子対応部の間隔より小さいことが好ましい。この場合も、トラック方向にバイアス磁場を与えることができ、シールドの乱れによるノイズを除去することができ、かつ、かかる箇所の上下磁気シールドがサイド磁気シールドの役割を果たし、有効トラック幅を狭くすることができる。
【００２４】
本発明に係るＨＧＡは、上記薄膜磁気ヘッドと、薄膜磁気ヘッドが取り付けられたアームとを備える。また、本発明に係る磁気記録装置は、このようなＨＧＡと、ＨＧＡの薄膜磁気ヘッドが対向し回転する磁気記録媒体とを備える。磁気記録媒体にＨＧＡの薄膜磁気ヘッドを対向させた状態で磁気記録媒体を回転させると、磁気記録媒体の磁化遷移領域からの磁場に応じて、薄膜磁気ヘッドの抵抗率が変化し、データを読み出すことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の薄膜磁気ヘッドによれば、サイドリーディングを抑制しつつ、外部磁場耐性を向上させることができ、また、この薄膜磁気ヘッドを有するＨＧＡを用いた磁気記録装置は、トラック幅の縮小によって、記録密度を増加させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係る薄膜磁気ヘッド、ＨＧＡ及び磁気記録装置について説明する。同一要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２７】
図１は、本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの斜視図である。
【００２８】
尚、詳しくは後述するが、この薄膜磁気ヘッドは、交換結合型軟磁性体のタイプはｎａｒｒｏｗ型となっている。
【００２９】
この薄膜磁気ヘッドは、上部シールド１３と下部シールド１との間に、外部磁場に応じて磁化方向が変化するフリー層６を含むＭＲ素子を備えている。フリー層６の磁化方向が変化すると、フリー層６を通る電子のスピンの向きに応じて、ＭＲ素子におけるフリー層６を媒介した電子の伝達率、換言すれば、抵抗率が変化する。なお、図１中の符号ＡＢＳは、磁気記録媒体に対向する薄膜磁気ヘッドの媒体対向面である。
【００３０】
この薄膜磁気ヘッドは、ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistive）ヘッドであり、下部シールド１上には、下部金属層２、ピン層３、ピンド層４、トンネルバリア層５、フリー層６及び上部金属層７が順次堆積されており、これらはＭＲ素子の主要部ＭＲを構成している。この主要部ＭＲ上には上部シールド１３が堆積されている。下部シールド１と上部シールド１３との間には、主要部ＭＲ及び２種類の磁化固定用磁性体９，１１が配置されている。
【００３１】
磁化固定用磁性体としては、交換結合型軟磁性体９及び硬磁性体１１が設けられている。すなわち、主要部ＭＲのフリー層６の側方には、フリー層６を挟むように配置された交換結合型軟磁性体９と、交換結合型軟磁性体９を更に挟むように配置された硬磁性体１１とが設けられている。薄膜磁気ヘッドの上記各層の「積層方向」及び「奥行き方向」の双方に垂直な方向を「幅方向」とする。対象物が、フリー層６の「側方」に位置するとは、当該対象物が、フリー層６を通る「幅方向」に沿った直線上に位置することを意味する。
【００３２】
交換結合型軟磁性体９は、反強磁性層／強磁性層の交換結合を利用してなる。すなわち、交換結合型軟磁性体９は、強磁性層９ａ及び反強磁性層９ｂを積層することで構成されている。強磁性層９ａは、遷移金属磁性元素Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ又はそれらの合金ＣｏＦｅ，ＣｏＦｅＮｉ，ＮｉＦｅ等からなる。反強磁性層９ｂは、Ｍｎ、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ等からなる。各層の構成材料は、これらの材料から選択することができる。
【００３３】
交換結合型軟磁性体９と、これに隣接する層との間には高融点の低拡散定数層９０ａ，９０ｂが設けられている。本例では、低拡散定数層９０ａ，９０ｂとしてＴａを用いるが、これらの低拡散定数層９０ａ，９０ｂはなくてもよい。
【００３４】
交換結合型軟磁性体９と下部シールド１との間には、絶縁層８が介在している。絶縁層８は下部シールド１上から積層体である主要部ＭＲの側壁を這って上部シールド１３付近に到達している。
【００３５】
交換結合型軟磁性体９の外側には硬磁性体１１が設けられている。硬磁性体１１は絶縁層１０を介して下部シールド１上に設けられている。硬磁性体１１と絶縁層１０との間には硬磁性体１１の下地層としての金属層１１０ａが介在し、硬磁性体１１と上部シールド１３との間には、低拡散定数層１１０ｂ及び絶縁層１１０ｃが介在している。
【００３６】
この硬磁性体１１が形成される下部シールド１上の表面領域は、主要部ＭＲの形成された表面領域よりも深い位置にある。換言すれば、主要部ＭＲの形成される表面領域は、硬磁性体１１の形成される表面領域に対して凸部を構成している。絶縁層１０は、低位側の下部シールド１上から上記凸部の側壁及び交換結合型軟磁性体９の側壁を這って上部シールド１３付近に到達している。なお、場合によっては、下部シールド１の硬磁性体１１に対応する部分の上部位置と、下部シールド１のＭＲ素子に対応する部分の上部位置は同じ高さであってもよい。
【００３７】
上部シールド１３のＭＲ素子対応部の下端は、硬磁性体１１の上端よりも距離Ｂだけフリー層６側に位置し、且つ、下部シールド１のＭＲ素子対応部の上端は、硬磁性体１１の下端よりも距離Ｃだけフリー層６側に位置している。この場合、上部シールド１３のＭＲ素子対応部の下端及び下部シールド１のＭＲ素子対応部の上端が、ＭＲ素子の高さ方向において硬磁性体１１の内側に位置するので、上下シールド１，１３のＭＲ素子対応部に対して、主要部ＭＲの存在によって妨げられることなく、トラック方向にバイアス磁場を与えることができ、シールドの乱れによるノイズを除去することができる。
【００３８】
また、交換結合型軟磁性体９の上端の位置は、上部シールド１３のＭＲ素子対応部の下端の位置に略一致する又は上部シールド１３の下端の位置よりも下部シールド１側に存在している。この場合、交換結合型軟磁性体９に対向する上部シールド１３及び下部シールド１の間隔は、ＭＲ素子の間隔と略等しいか或いは短くでき、サイドリーディングを抑制することが可能となる。
【００３９】
図２は、薄膜磁気ヘッドを構成する各層の材料と厚みを示す表である。
【００４０】
上述の薄膜磁気ヘッドにおいては、フリー層６は、交換結合型軟磁性体９によって挟まれているので、その磁場によって単磁区化される。この交換結合型軟磁性体９により、一種のサイド磁気シールド効果が生じる。また、交換結合型軟磁性体９は粒子径が比較的小さいため（一般に硬磁性体１１と比較した場合）、粒径の相違等に依存するバラツキ等を抑えることができるため、ｎａｒｒｏｗ型を採用することに支障は無い。このため、ｗｉｄｅ型を採用するときのように、上部シールド形成前に、磁化固定用磁性体の上に保護層を形成する必要が無く、フリー層６のトラック方向外側の上下シールド間隔を狭くすることができ、サイドリーディングを抑制することができる。
【００４１】
本薄膜磁気ヘッドでは、一般的に硬磁性体に比して高飽和磁束密度を有する交換結合型軟磁性体９を、その外側から更に硬磁性体１１で挟むので、交換結合型軟磁性体９を介してフリー層６に十分なバイアス磁場を印加することができる。これにより、その単磁区化を促進してバルクハウゼン・ノイズを低下させ、また、外部磁場耐性を向上させることができる。
【００４２】
ここで、図３及び図４を参照して、本実施形態の薄膜磁気ヘッドにおけるバイアスハイト（Ｂｉａｓ−Ｈ）、バイアス幅（Ｂｉａｓ−Ｗ）、ＭＲハイト（ＭＲ−Ｈ）について説明する。ここでは、ｎａｒｒｏｗ型を例に挙げる。
【００４３】
図３は研磨加工前の薄膜磁気ヘッドの平面図であり、図４は研磨加工後の薄膜磁気ヘッドの平面図である。図１に示した薄膜磁気ヘッドは、ウェハ上に複数の薄膜磁気ヘッドを形成した後に、ウェハを切断後、図３に示す切断面ＣＳを薄膜磁気ヘッドの奥行き方向に研磨し、この切断面ＣＳを個々の薄膜磁気ヘッドのＡＢＳとする。バイアスハイト（Ｂｉａｓ−Ｈ）、バイアス幅（Ｂｉａｓ−Ｗ）、ＭＲハイト（ＭＲ−Ｈ）は、図４に示すように設定されている。すなわち、この薄膜磁気ヘッドは、ｎａｒｒｏｗ型であるため、バイアスハイト（Ｂｉａｓ−Ｈ）は、ＭＲハイト（ＭＲ−Ｈ）と同じ長さになっている。
【００４４】
次に、図５〜図１４を参照して、上述の薄膜磁気ヘッドの製造方法について説明する。なお、各層の形成にあったっては、スパッタリング法、蒸着法、化学的気相成長（ＣＶＤ）法や原子層エピタキシャル成長法等を用いる。
【００４５】
図５は薄膜磁気ヘッド中間体の平面図、図６は図５に示した中間体のＶＩ−ＶＩ矢印断面図である。
【００４６】
まず、下部シールド１を用意し、下部シールド１上に、順次、下部金属層２、ピン層３、ピンド層４、トンネルバリア層５、フリー層６、上部金属層７を形成する。
【００４７】
図７及び図８を参照して、後続の過程を説明する。図７は薄膜磁気ヘッド中間体の平面図、図８は図７に示した中間体のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢印断面図である。トラック幅を符号ＴＷで示す。
【００４８】
まず、上部金属層７上にトラック幅ＴＷだけ離隔した開口２０Ａを有するレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして、上部金属層７から基板深部に向けてイオンミリングを行い、開口２０Ａを下部シールド１まで到達させる。なお、このイオンミリングは、下部シールド１の初期表面と同一か、当該初期表面よりも若干深い（或いは浅い）位置まで行われる。
【００４９】
次に、この開口２０Ａ内に、絶縁層８、低拡散定数層９０ａ、強磁性層９ａ、反強磁性層９ｂ、低拡散定数層９０ｂを順次堆積する（説明の明瞭化のため、低拡散定数層９０ａ，９０ｂの図示は省略する）。しかる後、レジストをリフトオフする。図７及び図８は、レジストを除去した後の状態を示している。ここで、反強磁性層９ｂ（低拡散定数層９０ｂ）の露出表面の下部シールド１からの高さは、上部金属層７の露出表面の下部シールド１からの高さに等しい（平坦である）が、低くすることもできる。
【００５０】
図９及び図１０を参照して、後続の過程を説明する。図９は薄膜磁気ヘッド中間体の平面図、図１０は図９に示した中間体のＸ−Ｘ矢印断面図である。
【００５１】
まず、上部金属層７上にトラック幅ＴＷ＋２Ｄだけ離隔した開口２０Ｂを有するレジストパターンを形成する。なお、距離Ｄは、好ましくは０．０５μｍ〜０．８μｍ、更に好ましくは０．０５〜０．３μｍに設定される。このレジストパターンをマスクとして、上部金属層７から基板深部に向けてイオンミリングを行う。
【００５２】
このイオンミリングは、開口２０Ｂの深さが、下部シールド１の初期露出表面から深さＣ’（＝深さＣ＋絶縁層１０の厚さ）の地点になるまで行うが、場合によっては下部シールド１をミリングしなくてもよい。次に、この開口２０Ｂ内に、絶縁層１０、金属層１１０ａ、硬磁性体１１、低拡散定数層１１０ｂ、絶縁層１１０ｃを、順次、堆積する（金属層１１０ａ、低拡散定数層１１０ｂ、絶縁層１１０ｃの図示は省略する）。しかる後、レジストをリフトオフする。図９及び図１０は、レジストを除去した後の状態を示している。ここで、硬磁性体１１の上端は、上部金属層７よりも距離Ｂだけ上側に位置する。
【００５３】
なお、上部及び下部シールド１，１３（図１４参照）の交換結合型軟磁性体対応部の間隔Ｓ２は、上部及び下部シールド１，１３の磁気抵抗素子対応部の間隔Ｓ１よりも小さいことが好ましい。
【００５４】
図１１及び図１２を参照して、後続の過程を説明する。図１１は薄膜磁気ヘッド中間体の平面図、図１２は図１１に示した中間体のＸＩＩ−ＸＩＩ矢印断面図である。
【００５５】
まず、上部金属層７、軟磁性体９、硬磁性体１１上を覆う細長のレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして、基板深部に向けてイオンミリングを行い、レジスト形成領域以外の露出領域を除去する。イオンミリングは、下部シールド１の初期露出表面から僅かに深い位置（或いは浅い位置）にミリング面が到達したときに停止する。次に、このミリング面上に絶縁層１２を形成し、絶縁層１２で磁気材料の周囲を埋めた後、レジストのリフトオフを行う。各図は、レジストを除去した状態を示している。
【００５６】
図１３及び図１４を参照して、後続の過程を説明する。図１３は薄膜磁気ヘッド中間体の平面図、図１４は図１３に示した中間体のＸＩＶ−ＸＩＶ矢印断面図である。
【００５７】
図１１及び図１２に示した薄膜磁気ヘッド中間体上の全面に上部シールド１３を形成することで、薄膜磁気ヘッドの再生部が得られる。その後、再生部の上に必要に応じて薄膜コイルを有する記録部を形成した上で、図３及び図４に示した加工を行って、図１に示した薄膜磁気ヘッドが完成する。
【００５８】
図１５は、変形例に係る薄膜磁気ヘッドの断面構成を示す図である。本例では、交換結合型軟磁性体９を構成する層の順序が前述のものとは逆になっている。すなわち、反強磁性層９ｂ上に強磁性層９ａが堆積されている。この薄膜磁気ヘッドにおいても、上述の薄膜磁気ヘッドと同様の機能を有する。なお、本例では、交換結合型軟磁性体９及び硬磁性体１１上にそれぞれ保護層Ｐ，Ｐ’が形成されている。
（第２の実施形態）
次に、図１６〜図１８を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の薄膜磁気ヘッドは、ｗｉｄｅ型となっている。
【００５９】
図１６は、本実施形態の薄膜磁気ヘッドの斜視図である。この薄膜磁気ヘッドと、図１に示したものとの相違点は、交換結合型軟磁性体９上に保護層Ｐ（Ｐ’）が形成されている点と、交換結合型軟磁性体９の奥行き方向の長さが長い点である。この薄膜磁気ヘッドの他の構成は、図１に示したものと同一である。すなわち、保護層Ｐを図８に示した工程において交換結合型軟磁性体９上に形成しておくことで、後続のミリング過程で交換結合型軟磁性体９が除去されるのを抑制し、交換結合型軟磁性体９の奥行きを長くすることができる。
【００６０】
図１７は研磨加工前の薄膜磁気ヘッドの平面図であり、図１８は研磨加工後の薄膜磁気ヘッドの平面図である。図１６に示した薄膜磁気ヘッドは、ウェハ上に複数の薄膜磁気ヘッドを形成した後に、ウェハを切断後、切断面ＣＳを薄膜磁気ヘッドの奥行き方向に研磨し、この切断面ＣＳを個々の薄膜磁気ヘッドのＡＢＳとする。なお、バイアスハイト（Ｂｉａｓ−Ｈ）、バイアス幅（Ｂｉａｓ−Ｗ）、ＭＲハイト（ＭＲ−Ｈ）は、図１８のように設定されている。バイアスハイト（Ｂｉａｓ−Ｈ）は、ＭＲハイト（ＭＲ−Ｈ）よりも長くなっている。
【００６１】
なお、上述のトンネルバリア層５をＣｕ等の非磁性材料に置換すれば、ＧＭＲヘッドを作製することも可能である。
【００６２】
図１９は磁気検出素子組立体であるヘッド・ジンバル・アセンブリ（便宜上、略語を符号とする）ＨＧＡ主要部の側面図である。なお、ヘッド・ジンバル・アセンブリＨＧＡは、可撓性部材ＦＭの長手方向（Ｚ方向）の一端部が固定されるアームＡＭ（図２０参照）を有する。このヘッド・ジンバル・アセンブリＨＧＡは、上述の薄膜磁気ヘッド（Ｍとする）に加えて可撓性部材（ジンバル）ＦＭを備えている。磁気ヘッド（ＨＤとする）は、上述の薄膜磁気ヘッドＭ上にデータ書き込み用のコイルＷＤを形成し、これを空気通過経路を有するスライダ１７に取り付けてなるものである。
【００６３】
なお、データ書き込み用のコイルＷＤは、リング型や渦巻き型の薄膜コイルであり、デジタルデータ信号に応じて電流が流される。デジタルデータに応じてコイルＷＤに通電を行うと、コイルＷＤから磁束が漏洩する。この漏れ磁束によって、磁気記録媒体ＲＭにおける磁化遷移領域の磁化の向きが変化し、デジタルデータが書き込まれることとなる。
【００６４】
可撓性部材ＦＭは、その長手方向（Ｚ方向）と厚み方向（Ｙ方向）を含む平面内において撓むことができる。薄膜磁気ヘッドＭは、その積層方向（Ｚ方向）と可撓性部材ＦＭの長手方向（Ｚ方向）が略一致するように、可撓性部材ＦＭに取り付けられる。薄膜磁気ヘッドＭの取り付けは、磁気ヘッドＨＤを可撓性部材ＦＭに固定することによって行われる。磁気ヘッドＨＤは非磁性基板をスライダ１７とする機能素子であって、スライダ１７はＺ方向に沿って延びる凹溝ＧＶを有している。この凹溝ＧＶは磁気ヘッド浮上時の空力特性を規定する。
【００６５】
薄膜磁気ヘッドＭの取り付けられた可撓性部材ＦＭは、薄膜磁気ヘッドＭの受ける力によって厚み方向（Ｙ方向）に撓むこととなる。薄膜磁気ヘッドＭのフリー層６とピンド層４の配列方向（Ｚ方向）は可撓性部材ＦＭの長手方向（方向）に略一致している。この方向は磁気記録媒体ＲＭの磁化遷移領域が連続してなるトラック周方向に略一致しているので、薄膜磁気ヘッドＭのＺ方向の寸法が小さくなった場合に磁場検出の分解能を向上させることができる。なお、「略」とは角度換算で±３０度を意味するものとする。また、サイドリーディングを抑制することができるので、トラック幅を狭くすることができ、記録密度を増加させることができる。
【００６６】
図２０はヘッド・ジンバル・アセンブリＨＧＡを用いた磁気記録装置の平面図である。この記憶装置は筐体Ｈを備えている。筐体Ｈ内部には前述の磁気ヘッドＨＤを有するヘッド・ジンバル・アセンブリＨＧＡに加えて磁気記録媒体ＲＭが配置される。
【００６７】
アームＡＭが、その中央部近傍に設けられた回転軸（Ｙ軸）を中心として回転すると、磁気ヘッドＨＤが磁気記録媒体ＲＭの径方向に沿って移動する。また、磁気記録媒体ＲＭは円盤状であって、その周方向に沿って磁化遷移領域が連続してなるトラックを有し、円盤の中心に設けられた回転軸（Ｙ軸）を中心として回転すると磁化遷移領域は磁気ヘッドＨＤに対して相対的に移動する。
【００６８】
磁気ヘッドＨＤは、磁気記録媒体ＲＭに対して対向しており、その磁化遷移領域からの漏洩磁束を検出することで、データの読み出しを行う。磁気記録媒体ＲＭは、磁気ヘッドＨＤに対して相対的に移動可能に配置されており、移動に伴って磁化遷移領域からのデータが順次読み出される。
【００６９】
上記実施形態の磁気ヘッドＨＤでは、バルクハウゼン・ノイズが低減されており、また、フリー層６のトラック方向外側の上下磁気シールド間隔が狭くなっており、サイド磁気シールド効果が向上している。したがって、データ記憶密度を向上させるために、磁気記録媒体ＲＭにおける個々の磁化遷移領域の面積を小さくすることで漏洩磁束が小さくなっても、或いは、隣接トラック間距離を狭くしても、これらのノイズ低減構造によって、低ノイズで高分解能のデータ読み出しを行うことができる。なお、磁気記録媒体ＲＭへの記録方式としては長手磁気記録方式や垂直磁気記録方式等を用いることができる。
【００７０】
すなわち、上述のヘッド・ジンバル・アセンブリＨＧＡは、薄膜磁気ヘッドＭと、薄膜磁気ヘッドＭが取り付けられたアームＡＭとを備える。このヘッド・ジンバル・アセンブリＨＧＡは、磁気記録装置に適用することができ、この磁気記録装置は、ヘッド・ジンバル・アセンブリＨＧＡと、ヘッド・ジンバル・アセンブリＨＧＡの薄膜磁気ヘッドＭが対向し回転する磁気記録媒体ＲＭとを備える。磁気記録媒体ＲＭにヘッド・ジンバル・アセンブリＨＧＡの薄膜磁気ヘッドＭを対向させた状態で磁気記録媒体ＲＭを回転させると、磁気記録媒体ＲＭの磁化遷移領域からの磁場に応じて、薄膜磁気ヘッドＭの抵抗率が変化し、したがって、データを読み出すことができる。
【００７１】
上記ヘッド・ジンバル・アセンブリＨＧＡを用いた磁気記録装置は、外部磁場耐性が高く、また、磁化固定用磁性体を２種類用いているので、外部磁場耐性を保持しつつノイズを低減することができ、また、磁化固定用磁性体として比較的微細な粒子からなる交換結合型軟磁性体を用いることで、一種のサイド磁気シールド効果を奏すると共にフリー層のトラック方向外側の上下シールド間隔を狭くすることができる。したがって、トラック幅を縮小することができ、記録密度を増加させることが可能となる。
【００７２】
次に、図１に示した薄膜磁気ヘッドの評価結果を説明する。図１及び図２に示した薄膜磁気ヘッドをサンプル３とし、図２１及び図２２に示す層構造の薄膜磁気ヘッドをサンプル１（比較例１）、図２３及び図２４に示す層構造の薄膜磁気ヘッドをサンプル２（比較例２）とする。
【００７３】
なお、各サンプルにおいては、トラック幅ＴＷ＝０．１１μｍ、最も内側の磁化固定用磁性体の一方の幅Ｄ＝０．１５μｍに設定した。
【００７４】
サンプル１は磁化固定用磁性体が、硬磁性体１１を備え、且つ、交換結合型軟磁性体を備えないものである。サンプル２は磁化固定用磁性体として、交換結合型軟磁性体９を備え、且つ、硬磁性体を備えないものである。
【００７５】
サンプル１は、磁化固定用磁性体が硬磁性体１１のみで形成されるため、ｗｉｄｅタイプとし、硬磁性体１１上に保護層Ｐ及び金属層７１を設けることとした。本例の製造方法は、保護層Ｐ及び金属層７１を設けた点と、交換結合型軟磁性体９の代わりに硬磁性体１１を形成し、図９に相当する工程では硬磁性体を形成しない点以外は、上述の製造方法と同一である。
【００７６】
サンプル２は、磁化固定用磁性体が交換結合型軟磁性体９のみで形成され、交換結合型軟磁性体９上に低拡散定数層９０ｂ及び金属層７１を設けることとした。低拡散定数層９０ｂが比較的薄いことから、本サンプルはｎａｒｒｏｗ型となっている。製造方法は、低拡散定数層９０ｂ及び金属層７１を設けた点と、硬磁性体１１を形成しない点以外は、上述の製造方法と同一である。
【００７７】
すべてのサンプルにおいて、薄膜磁気ヘッドを複数形成するためのウエハープロセス終了後、当該ウェハを切断して、薄膜磁気ヘッドの形成されたバーを作製し、ダイヤモンド粒子で薄膜磁気ヘッド（ＴＭＲ素子）を直接研磨した。なお、研磨時の素子高さＭＲ−Ｈは０．１μｍに設定した。ヘッド保護膜として、厚さ３ｎｍのダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）をＡＢＳ上に付着させ、浮上型磁気ヘッドを作製し、有効トラック幅、ＳＮ比、出力を測定した。本測定では、フライングハイトを１０ｎｍ、メディア保護膜を３ｎｍとした。また、その後、０．５ｋＯｅの外部磁場を縦バイアスとは逆方向にかけ、同様の測定をした。なお、縦バイアスとは、ＭＲ素子に対してトラック幅方向に印加される磁気バイアスであり、交換結合型磁性体９及び硬磁性体１１によって与えられている。
【００７８】
図２５は、薄膜磁気ヘッドへの外部磁場印加前の有効トラック幅とＳＮ比と出力（ｍＶ）の関係を示すグラフである。図２６は、薄膜磁気ヘッドへの外部印加後の有効トラック幅とＳＮ比と出力（ｍＶ）の関係を示すグラフである。
【００７９】
比較例１，２に係るサンプル１，２と比較して、実施例に係るサンプル３は、外部磁場印加後も特性の変化が少ない。また、実施例に係るサンプル３のＳＮ比は、比較例に係るサンプル１，２よりも格段に向上しており、また、サンプル３は有効トラック幅がサンプル２と同程度であり、サンプル１と比べて狭くなっている。上述の構造により、外部磁場耐性の向上及びＳＮ比向上及び狭トラック化が図られている。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの斜視図である。
【図２】各層の材料と厚みを示す表である。
【図３】加工前の薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図４】加工後の薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図５】薄膜磁気ヘッド中間体の平面図である。
【図６】図５に示した中間体のＶＩ−ＶＩ矢印断面図である。
【図７】薄膜磁気ヘッド中間体の平面図である。
【図８】図７に示した中間体のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢印断面図である。
【図９】薄膜磁気ヘッド中間体の平面図である。
【図１０】図９に示した中間体のＸ−Ｘ矢印断面図である。
【図１１】薄膜磁気ヘッド中間体の平面図である。
【図１２】図１１に示した中間体のＸＩＩ−ＸＩＩ矢印断面図である。
【図１３】薄膜磁気ヘッド中間体の平面図である。
【図１４】図１３に示した中間体のＸＩＶ−ＸＩＶ矢印断面図である。
【図１５】変形例に係る薄膜磁気ヘッドの断面構成を示す図である。
【図１６】第２実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの斜視図である。
【図１７】加工前の薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図１８】加工後の薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図１９】磁気検出素子組立体ＨＧＡ主要部の側面図である。
【図２０】磁気検出素子組立体ＨＧＡを用いた磁気記録装置の平面図である。
【図２１】比較例１に係る薄膜磁気ヘッドの断面構成を示す図である。
【図２２】比較例１に係る各層の材料と厚みを示す表である。
【図２３】比較例２に係る薄膜磁気ヘッドの断面構成を示す図である。
【図２４】比較例２に係る各層の材料と厚みを示す表である。
【図２５】薄膜磁気ヘッドへの外部印加前の有効トラック幅とＳＮ比と出力（ｍＶ）の関係を示すグラフである。
【図２６】薄膜磁気ヘッドへの外部印加後の有効トラック幅とＳＮ比と出力（ｍＶ）の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８１】
１・・・上部シールド、１・・・下部シールド、２・・・下部金属層、３・・・ピン層、４・・・ピンド層、５・・・トンネルバリア層、６・・・フリー層、７・・・上部金属層、８・・・絶縁層、９・・・交換結合型軟磁性体、９ｂ・・・反強磁性層、９ａ・・・強磁性層、１０・・・絶縁層、１１・・・硬磁性体、１２・・・絶縁層、１３・・・上部シールド、１７・・・スライダ、２０Ａ・・・開口、２０Ｂ・・・開口、７１・・・金属層、９０ａ・・・低拡散定数層、９０ｂ・・・低拡散定数層、１１０ｂ・・・低拡散定数層、１１０ｃ・・・絶縁層、１１０ａ・・・金属層、ＡＭ・・・アーム、ＣＳ・・・切断面、ＦＭ・・・可撓性部材、ＧＶ・・・凹溝、H・・・筐体、ＨＤ・・・磁気ヘッド、ＨＧＡ・・・磁気検出素子組立体、Ｍ・・薄膜磁気ヘッド、ＭＲ・・・主要部、Ｐ・・・保護層、ＲＭ・・・磁気記録媒体。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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