(57)【要約】【課題】磁壁がヘッドの浮上面に現れないようにすることにより、読み取り素子にシールドの異常磁界が混入してノイズの原因となるのを防ぐことができる磁気抵抗効果ヘッドを提供すること。【解決手段】本発明の磁気抵抗効果ヘッドは、磁気抵抗効果素子１の上下にそれぞれ上部シールド層５と下部シールド層３が設けられた磁気抵抗効果ヘッドであって、上部シールド層５の磁気抵抗効果素子１が形成される面とは逆側の面５ａの浮上面７の近傍に、磁気抵抗効果素子１のコア幅方向を長手方向に延在する磁区制御磁性部材２１を配設したことを特徴とする。磁区制御磁性部材２１は長手方向に磁気容易軸を有するのが好ましい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗効果素子の上下にそれぞれ上部シールド層と下部シールド層が設けられた磁気抵抗効果ヘッドであって、上部シールド層の磁気抵抗効果素子が形成される面とは逆側の面の浮上面近傍に、磁気抵抗効果素子のコア幅方向を長手方向に延在する磁区制御磁性部材を配設したことを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項２】
前記磁区制御磁性部材が長手方向に磁化容易軸を有していることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項３】
前記磁区制御磁性部材の形状が略直方体である、請求項１記載の磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項４】
前記磁区制御磁性部材が軟磁性材料からなる、請求項１記載の磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項５】
磁気抵抗効果素子が膜厚方向に電流を印加する素子である、請求項１から４までのいずれか１つに記載の磁気抵抗効果ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置において記録データの読み取りに用いられる磁気抵抗効果ヘッドに関する。本発明の磁気抵抗効果ヘッドは、特に磁気ディスクの小型化、大容量化に対応する磁気ヘッド材料としての使用が期待される。
【背景技術】
【０００２】
現在、磁気ディスク装置の高密度化が進むにつれトラックピッチ、ビット長が小さくなり、磁気記録媒体から発生する記録磁界も小さくなっている。この小さな磁界信号を正常に読み出すため、読み取り用の磁気抵抗効果ヘッドには少ない磁界変化を大きな電気変化に変える特性、すなわち高感度化が求められている。
【０００３】
磁気抵抗効果ヘッドには、実際の磁界信号を読み出すための磁気抵抗効果素子の上下に、隣接ビットからの信号を吸収し所望のビットのみの磁界信号を磁気抵抗効果素子に届くようにするためのシールド層が設けられている。図１の模式斜視図に示しように、磁気抵抗効果ヘッドでは、磁気抵抗効果素子として働くＣＰＰ−ＧＭＲ素子又はＴＭＲ素子１が、下部シールド３と上部シールド５に挟まれている。下部シールド３と上部シールド５の間には、絶縁層や磁区制御層が設けられるが、図１では簡潔にするためこれらは図示していない。図１に符号７で示したのが、記録媒体に対向して媒体磁界の読み取り面となる浮上面である。
【０００４】
２つのシールド層３、５は、理想的には層全体の磁化方向が図１の９の矢印で示したように、浮上面７と平行な一方向となっていることが理想的であるが、実際にはシールド層全体の磁気エネルギーを安定させるため、図２（ａ）、２（ｂ）に示したように、磁壁１１で囲まれた磁区１３が形成され、磁区１３ごとに矢印１５で示した磁化方向が存在する。このような磁区を形成した状態にあっても、図２（ａ）のように浮上面７における磁区の磁化方向１５が浮上面と平行であるならば、磁気抵抗効果素子に影響を与えることはない。ところが、例えば図２（Ｂ）のように浮上面７に磁壁１１が現れるような形で磁区が形成されてしまうと、浮上面７にシールド層からの磁界が発生し、これが磁気抵抗効果素子が媒体磁界を正常に読み取ることを阻害する原因になる。これは、下部シールド層３よりも薄く形成される上部シールド層５において、特に問題視される。
【０００５】
特に、近年求められている高感度ヘッドにおいては、この上部シールド層からの磁界の影響が非常に大きく、ヘッドの製造歩留まりを低下させる原因になっている。
【０００６】
磁気ヘッドのシールド層の磁区を制御する技術としては、特許文献１（特開平８−２１２５２１号公報）に、シールドの一部に磁区制御膜を積層し、直接的にシールドの磁区制御を行うことが開示されている。磁区制御のために磁区制御膜の形状異方性を利用することは記載されていない。
【０００７】
特許文献２（特開平９−１６７３１７号公報）には、シールドのリセスをシールド幅より長く形成し、シールド先端部で安定な磁区構造を形成させることが記載されている。この特許文献では、シールド先端部をシールド本体から離し、シールド先端部に及ぼすシールド本体の磁区の影響を抑えるようにしている。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２１２５２１号公報
【特許文献２】特開平９−１６７３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、磁壁が浮上面に現れないようにすることにより、読み取り素子にシールドの異常磁界が混入してノイズの原因となるのを防ぐことができる磁気抵抗効果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】
【００１０】
本発明の磁気抵抗効果ヘッドは、磁気抵抗効果素子の上下にそれぞれ上部シールド層と下部シールド層が設けられた磁気抵抗効果ヘッドであって、上部シールド層の磁気抵抗効果素子が形成される面とは逆側の面の浮上面近傍に、磁気抵抗効果素子のコア幅方向を長手方向に延在する磁区制御磁性部材を配設したことを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、磁区制御磁性部材は長手方向に磁化容易軸を有する。好ましくは、磁区制御磁性部材の形状は略直方体である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ヘッドの浮上面に磁壁が発生することを防ぐことができ、それにより読み取り素子にシールドの異常磁界が混入することを防ぐことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１と同様の模式的な斜視図である図３に示したように、本発明の磁気抵抗効果ヘッドは、磁気抵抗効果素子（読み取り素子）１、下部シールド層３、及び上部シールド層５を有し、磁気抵抗効果素子１の読み取りを行う面１ａが、記録媒体に対向して媒体磁界の読み取り面となる浮上面７に露出している。本発明の磁気抵抗効果ヘッドにおいては更に、上部シールド層５の磁気抵抗効果素子１が形成される面とは逆側の面５ａの浮上面７の近傍に、磁気抵抗効果素子のコア幅方向を長手方向に延在する磁区制御磁性部材２１が設けられている。
【００１４】
読み取り素子である磁気抵抗効果素子１は、膜厚方向に電流を印加する素子でよい。例えば、磁気抵抗効果素子１は、非磁性導電層の両側に磁性材料層を形成し、更にこの２つの磁性材料層の一方に接する形で反強磁性材料層を形成した、いわゆるスピンバルブ型ＣＰＰ−ＧＭＲ素子でよい。あるいは、磁気抵抗効果素子１は、非磁性絶縁層の両側に磁性材料層を形成し、さらにこの２層の磁性材料層の一方に接する形で反強磁性材料層を形成した、いわゆるＴＭＲ素子でもよい。
【００１５】
下部シールド層３と上部シールド層５は、軟磁性材料（例えば、パーマロイ（ＮｉＦｅ磁性材料）、ＣｏＮｉＦｅ磁性材料、ＣｏＦｅ磁性材料など）で製作することができる。磁区制御磁性部材２１は、シールドの一部であるため、シールド層３、５と同様の軟磁性材料で製作することが望ましい。
【００１６】
図４に示した直方体の磁性体２３のように、長手方向を持つように形成された磁性体は、その形状異方性により磁化方向２５が長手方向に向く性質がある。図３に見られるように、本発明の磁気抵抗効果ヘッドにおいては、このような磁性体により形成される磁区制御磁性部材２１を、その長手方向が上部シールド層５の浮上面７に現れる磁区１３（図２（ａ））に生じさせようとする磁化方向１５（図２（ａ））と一致するように、上部シールド層５（図３）の磁気抵抗効果素子１（図３）が形成される面とは逆側の面５ａ（図３）の浮上面７の近傍に、磁気抵抗効果素子１のコア幅方向と同じになるようにして配設することにより、上部シールド層５のこの部材２１と隣接する磁区の磁化方向を、交換結合により浮上面７と平行な方向に向けることができ、これにより浮上面７に磁壁が発生することを防ぐことができる。
【００１７】
磁区制御磁性部材２１の形状については、図３、４に例示した直方体（又は四角柱）に限らず、半円柱、三角柱等の長手方向の異方性が発生する形状であるならばどのような形状でも同様の効果が得られる。とは言え、製造プロセスの容易性を考えると、直方体あるいは略直方体が望ましい。
【００１８】
図４を参照して、磁区制御磁性部材２１の長さＬについては、形状異方性をなるべく大きくしたいという観点から、なるべく長い方が良好な特性が得られるが、その作製上の観点から、浮上面に現れるシールド層の長さＬs（図３）と同一又は略同一が望ましい。
【００１９】
磁区制御磁性部材２１の奥行Ｄは、形状異方性を大きくするという観点からはなるべく小さい方が好ましいが、上部シールド層５のこの部材２１によって磁区制御されていない部分が読み取り素子１の後端部にあまりに近づいた場合は、素子１がこの磁区制御されていない部分に発生する磁壁の影響を受けやすくなる。また、奥行Ｄを大きくとりすぎると磁区制御磁性部材自体に磁壁が発生する可能性も出てくる。これらを考慮に入れて、奥行Ｄは、読み取り素子１の高さｈ（この高さは、素子１の浮上面７から垂直方向の寸法として定義される）の約２倍の０．５μｍから、大きくても１μｍ程度が望ましい。
【００２０】
本発明においては、上部シールド層５の上に、その浮上面に現れる磁区を制御するのに必要とされる所定の磁気モーメントを持つ磁区制御磁性部材２１を配置することが重要である。磁気モーメントの観点では、磁区制御磁性部材２１の厚さＴと材料とは大きく関連し、同じ長さＬと奥行Ｄを持つ磁区制御磁性部材の場合、材料の残留磁束密度Ｂｒと部材の厚さＴの積が一定であれば、異なる材料であっても同じ磁気モーメントを持つと言える。よって、特定のＢｒ値の磁性材料とその２倍のＢｒ値の磁性材料で直方体を形成した場合、Ｂｒ値が２倍の材料で形成した直方体は、厚さを半分にすることが可能である。最終的には、プロセスの容易性やヘッド全体の形状を考えて、部材２１の必要な磁気モーメントと形状（厚さ）から、使用すべき磁性材料を選択することになる。
【００２１】
上部シールド層５の磁区を制御するのに必要とされる磁区制御磁性部材２１の磁気モーメントの大きさに関しては、上部シールド層５に形成された磁区構造が非常に不安定であってわずかな外部磁場で容易にその構造を変えられる場合においては、磁区制御磁性部材２１からの交換結合磁界がわずかでもシールド層５に加わればよく、わずかな厚さＴの磁区制御磁性部材２１を上部シールド層５の上に積層するだけで効果が得られる。また、厚さＴを増す分には磁区制御磁性部材２１の磁気モーメントが大きくなるわけであるから、部材２１の磁気異方性を維持できる厚さ以下であれば厚い方が効果は大きくなる。現実には、ヘッドの構造や製造プロセスの観点から、磁区制御磁性部材２１の厚さＴとしては０．１μｍ〜１μｍ程度が好適であると考えられる。
【００２２】
本発明における磁区制御磁性部材２１は、フォトリソグラフィー法を利用する種々の方法で製作可能である。例えば、下記の実施例で説明するように、フォトリソグラフィー法を併用するイオンミリング法、リフトオフ法などにより、容易に製作することができる。
【実施例】
【００２３】
次に、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はここに記載する例に限定されるものではない。
【００２４】
〔実施例１〕
図５（ａ）に示したように、従来と同様の磁気抵抗効果ヘッド製造プロセスにより、アルチック製の基板３１の上に形成したＡｌ2Ｏ3絶縁膜３３の上に、２μｍ厚のＮｉＦｅ磁性材料の下部シールド層３５、磁気抵抗効果素子としてＣＰＰ−ＧＭＲ膜（又はＴＭＲ膜でもよい）３７、絶縁層として１５ｎｍのＡｌ2Ｏ3膜３９、磁区制御層として３０〜６０ｎｍのＣｏＰｔ膜４１を形成し、更にそれらの上に上部シールド層として２μｍ厚のＮｉＦｅ膜４３を形成して、磁気抵抗効果ヘッドの中間製品を作製する。
【００２５】
次に、図５（ｂ）と、上部シールド層のＮｉＦｅ膜４３の上面を示す図６に示したように、完成した製品ヘッド５１において浮上面５３を形成する平面（図６の紙面に垂直の平面）からこの平面と垂直の方向に延在するフォトレジストマスク５５を形成する。このフォトレジストマスク５５は、長さＬが浮上面５３の長さと同じであり、また、奥行Ｄが０．５〜１μｍであるように形成する。
【００２６】
その後、図５（ｃ）に示したように、上部シールド層のＮｉＦｅ膜４３にイオンを照射するイオンミリング法により、フォトレジストマスク５５の形成されていない領域のＮｉＦｅ膜４３を、例えば０．５μｍ程度削れるようにエッチングし、そしてレジストマスク５５を剥離する。こうして、図７に模式的に示したように、上部シールド層４３上に浮上面と同一の平面から浮上面の平面と垂直の方向に延在する磁区制御磁性部材４５を備えた本発明の磁気抵抗効果ヘッドを得る。この磁区制御磁性部材４５は上部シールド層４３と同じ材料で形成されている。
【００２７】
〔実施例２〕
この例では、上部シールド層とは異なる材料で磁区制御磁性部材を形成する事例を説明する。図６と同様の上部シールド層のＮｉＦｅ膜４３の上面を示す図８に示したように、形成しようとする磁区制御磁性部材の領域だけを露出するようＮｉＦｅ膜４３上にフォトレジストマスク６１を形成する。次いで、図９に示したように、スパッタ法によって全体に例えばＦｅＣｏ膜６３、６３’を、例えば０．５μｍ程度堆積し、レジストマスク６１上に堆積したＦｅＣｏ層６３’ごとレジストマスク６１を剥離（リフトオフ）する。こうして、図１０に模式的に示したように、上部シールド層４３上に浮上面と同一の平面から浮上面の平面と垂直の方向に延在する磁区制御磁性部材６３を備えた本発明の磁気抵抗効果ヘッドを得る。
【００２８】
〔実施例３〕
この例では、上部シールド層とは異なる材料で磁区制御磁性部材を形成するもう一つの事例を説明する。実施例２で図８を参照して説明したのと同じ、形成しようとする磁区制御磁性部材の領域だけを露出するようにＮｉＦｅ膜４３上に形成したフォトレジストマスク６１を利用して、図１１に示したようにこのマスク６１の開口部のみに、無電解めっき法によってＦｅＣｏ膜７１を例えば０．５μｍ程度被着し、その後レジストマスク６１を剥離する。こうして、図１２に模式的に示したように、上部シールド層４３上に浮上面と同一の平面から浮上面の平面と垂直の方向に延在する磁区制御磁性部材７１を設けた本発明の磁気抵抗効果ヘッドを得る。
【００２９】
本発明は、以上説明したとおりであるが、その特徴を種々の態様とともに付記すれば、次のとおりである。
（付記１）磁気抵抗効果素子の上下にそれぞれ上部シールド層と下部シールド層が設けられた磁気抵抗効果ヘッドであって、上部シールド層の磁気抵抗効果素子が形成される面とは逆側の面の浮上面近傍に、磁気抵抗効果素子のコア幅方向を長手方向に延在する磁区制御磁性部材を配設したことを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
（付記２）前記磁区制御磁性部材が長手方向に磁化容易軸を有していることを特徴とする、付記１記載の磁気抵抗効果ヘッド。
（付記３）前記磁区制御磁性部材の形状が略直方体である、付記１記載の磁気抵抗効果ヘッド。
（付記４）前記磁区制御磁性部材が軟磁性材料からなる、付記１記載の磁気抵抗効果ヘッド。
（付記５）磁気抵抗効果素子が膜厚方向に電流を印加する素子である、付記１から４までのいずれか１つに記載の磁気抵抗効果ヘッド。
（付記６）前記磁区制御磁性部材と上記シールド層が同一の材料である、付記１記載の磁気抵抗効果ヘッド。
（付記７）磁気抵抗効果素子がスピンバルブ型ＣＰＰ−ＧＭＲ素子である、付記１から６までのいずれか１つに記載の磁気抵抗効果ヘッド。
（付記８）磁気抵抗効果素子がＴＭＲ素子である、付記１から６までのいずれか１つに記載の磁気抵抗効果ヘッド。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】磁気抵抗効果ヘッドを一般的に説明する斜視図である。
【図２】シールド層の磁区と磁化方向を説明する図である。
【図３】本発明の磁気抵抗効果ヘッドを説明する斜視図である。
【図４】本発明で使用する磁区制御磁性部材を説明する斜視図である。
【図５】実施例１の磁気抵抗効果ヘッドの製造を模式的に説明する図である。
【図６】実施例１の磁気抵抗効果ヘッドの製造で使用するフォトレジストマスクを説明する図である。
【図７】実施例１で製造した磁気抵抗効果ヘッドを模式的に説明する図である。
【図８】実施例２の磁気抵抗効果ヘッドの製造で使用するフォトレジストマスクを説明する図である。
【図９】実施例２の磁気抵抗効果ヘッドの製造を模式的に説明する図である。
【図１０】実施例２で製造した磁気抵抗効果ヘッドを模式的に説明する図である。
【図１１】実施例３の磁気抵抗効果ヘッドの製造を模式的に説明する図である。
【図１２】実施例３で製造した磁気抵抗効果ヘッドを模式的に説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    磁気抵抗効果素子
３    下部シールド層
５    上部シールド層
７    浮上面
１１    磁壁
１３    磁区
１５    磁化方向
２１    磁区制御磁性部材
【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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