(57)【要約】【課題】  シールド層の磁壁が磁気記録媒体対向面に掛かるように形成されるのを防止することができ、高感度の磁気抵抗効果ヘッドを低コスト、高歩留まりで製造することができる技術を提供する。【解決手段】  磁気抵抗効果素子の上下に軟磁性材料からなるシールド層が設けられた磁気抵抗効果ヘッドにおいて、この二つのシールド層の上面および下面の少なくとも一つの面に凹部または凸部を設ける。【選択図】図６
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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軟磁性材料からなる二つのシールド層が設けられた磁気抵抗効果ヘッドにおいて、当該二つのシールド層の上面および下面の少なくとも一つの面に凹部または凸部を設けた磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項２】
前記凹部または凸部が、前記磁気抵抗効果ヘッドの磁気記録媒体対向面に平行な方向が長手方向になる形状を有する、請求項１に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項３】
前記磁気記録媒体対向面から前記シールド層の当該磁気記録媒体対向面に直交する方向の長さの１／２〜３／４の間の位置に、前記凹部または凸部の当該磁気記録媒体対向面側が位置するように前記凹部または凸部が配置された、請求項２に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項４】
前記凹部または凸部の下にある磁壁が、前記磁気記録媒体対向面側から数えて二つ目になるように、前記凹部または凸部を設けた、請求項１〜３のいずれかに記載の請求項２に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項５】
前記磁気抵抗効果素子が、非磁性導電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して反強磁性材料層を形成したスピンバルブ型ＣＰＰ−ＧＭＲ素子またはＴＭＲ素子である、請求項１〜４のいずれか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】
本発明は磁気読み取り素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、ビット長も小さくなり、媒体から発生する記録磁界も小さくなってきている。この小さな磁界信号を正常に読み出すため、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】
磁気抵抗効果素子としては、スピンバルブ膜および強磁性トンネル接合膜などを用いたものが現在の主流であり、特にスピンバルブ型ＣＰＰ−ＧＭＲ（Current Perpendicular to Plane Giant MagnetoResistance）素子やＴＭＲ（トンネル磁気抵抗）素子が注目されている。
【０００４】
スピンバルブ型ＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、磁気抵抗効果素子が、非磁性導電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して反強磁性材料層を形成した形状を有する、いわゆるスピンバルブ型GMR素子に対し、積層方向に対し垂直に電流を流す型の構造をしており、従来のスピンバルブ型GMRに比べ素子抵抗値を小さくできかつ大きな抵抗変化を得られるため、高記録密度で高速転送が必要な次世代磁気ディスク装置の読み取り素子として期待されている。
【０００５】
また、ＴＭＲ素子は、磁気抵抗効果素子が、酸化アルミニウムなどの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して反強磁性材料層を形成した形状を有し積層方向に対し垂直に電流を流す型の構造をしており、従来のスピンバルブに比べ素子抵抗値は大きいものの、非常に大きな抵抗変化が得られる事から、高密度磁気ディスク装置の読み取り素子として用いられている。
【０００６】
図１の斜視図に示すように、磁気抵抗効果ヘッド１は、実際の磁界信号を読み出すための磁気抵抗効果素子２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（上部シールド層３、下部シールド層３’）が設けられている構造を有している。なお、上部シールド層３と下部シールド層３’の関係は、磁気抵抗効果素子２を挟んでいると言う意味だけを表し、どちらが上部でどちらが下部かは本発明の本質とは無関係である。図１では、磁気抵抗効果ヘッド１の他の部分（たとえば基板等）は省略してある。
【０００７】
このシールド層は、理想的には層全体の磁化方向が図２の矢印の方向に示すように（またはその逆方向に）、磁気記録媒体対向面（磁気抵抗効果素子のある面：以下単に「読み取り面」とも言う）４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化させるため図３または図４のような磁区５と磁壁６が形成されている。
【０００８】
このような磁区が形成された状態にあっても、図３，４のように読み取り面近傍における磁区５の磁化方向が読み取り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が、たとえば図５のように、シールド層の磁壁が読み取り面に掛かるような形で磁区５が形成されてしまうと、読み取り面にシールド層からの磁界が発生し、このことにより、磁気抵抗効果素子が媒体磁界を正常に読み取ることが阻害されるようになる。
【０００９】
このような好ましくない磁区が形成される磁気抵抗効果ヘッドは、製造中にランダムに現れるため、検査の負担となり、また、磁気抵抗効果ヘッドの製造歩留まり低下の原因となっている。特に、近年求められている高感度の磁気抵抗効果ヘッドにおいては、このシールド層からの磁界の影響が非常に大きく、磁気抵抗効果ヘッドの製造歩留まりの向上およびコスト低減の上で、このような好ましくない磁区形成の防止は重要な課題となっている。対策として、シールド層を横長形状にする技術が知られているが十分と言える状態ではない（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−３１９７０９号公報（段落番号０００６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記問題を解決し、シールド層からの磁界の影響が抑制された磁気抵抗効果ヘッドを提供することを目的としている。本発明のさらに他の目的および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、磁気抵抗効果素子の上下に軟磁性材料からなる二つのシールド層が設けられた磁気抵抗効果ヘッドにおいて、当該二つのシールド層の上面および下面の少なくとも一つの面に凹部または凸部を設けた磁気抵抗効果ヘッドが提供される。
【００１２】
本発明態様により、シールド層の磁壁が読み取り面に掛かるように形成されるのを防止することができ、高感度の磁気抵抗効果ヘッドを低コスト、高歩留まりで製造することができる。
【００１３】
前記凹部または凸部が、前記磁気抵抗効果ヘッドの読み取り面に平行な方向が長手方向になる形状を有すること、前記磁気記録媒体対向面から前記シールド層の当該磁気記録媒体対向面に直交する方向の長さの１／２〜３／４の間の位置に、前記凹部または凸部の当該磁気記録媒体対向面側が位置するように前記凹部または凸部が配置されていること、前記凹部または凸部の下にある磁壁が、前記読み取り面側から数えて二つ目になるように、前記凹部または凸部を設けること、前記シールド層の互いに対向しない二つの面の少なくとも一つに凹部または凸部を設けること、前記シールド層の互いに対向する二つの面の少なくとも一つに凹部を設けること、および、前記磁気抵抗効果素子が、非磁性導電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して反強磁性材料層を形成したスピンバルブ型ＣＰＰ−ＧＭＲ素子またはＴＭＲ素子であること、が好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、シールド層の磁壁が読み取り面に掛かるように形成されるのを防止することができ、高感度の磁気抵抗効果ヘッドを低コスト、高歩留まりで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態を図、実施例等を使用して説明する。なお、これらの図、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。図中、同一の符号は同一の要素を表す。
【００１６】
本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドでは、磁気抵抗効果素子の上下に軟磁性材料からなる二つのシールド層の四つの面の少なくとも一つ（すなわち、これら二つのシールド層の上面および下面の少なくとも一つの面）に凹部または凸部を設ける。このようにすると、その部分に磁気エネルギーのひずみが発生し、そのため、その位置に動きにくい磁壁が発生し、この磁区を基点に磁区構造が形成されるようになる。従って、例えば図６のように凹部または凸部７を設ければ、図５のようなシールド層の磁壁が読み取り面に掛かるような形での磁区５の形成を防止することができるようになる。従って、高感度の磁気抵抗効果ヘッドを低コスト、高歩留まりで製造することができるようになる。
【００１７】
「凹部または凸部」は、シールド層の四つの面のいずれに設けてもよく、その数は、一つの磁気抵抗効果ヘッドについて一つであっても複数であってもよい。複数の場合、凹部同士または凸部同士であってもよいが、凹部と凸部の組合せであってもよい。ただし、生じる磁区の形状が同一になるように、その形状は、一般的には同一である方が好ましい。
【００１８】
シールド層の互いに対向しない二つの面に「凹部または凸部」を設ける場合は、空間上の自由度が大きいので、凹部と凸部のいずれでも任意的に選択することが可能である場合が多いが、シールド層の互いに対向する二つの面に「凹部または凸部」を設ける場合は、空間上の自由度が小さいので、凹部を選択する方が実際的である。
【００１９】
「凹部または凸部」は凹部でも凸部でもかまわない。「凹部または凸部」の形状についても特に制限はなく、実状に応じて適宜選択すればよい。直方体の形状で十分である。
【００２０】
凹部または凸部は、図５のような磁区の発生を防止するため、凹部または凸部が、磁気抵抗効果ヘッドの読み取り面に平行な方向が長手方向になる形状を有することが好ましい。直方体の形状である場合には、縦（磁壁に沿う辺）、横（磁壁に直交する辺）、凹部の深さ（または凸部の高さ）についても適宜選択できるが、一般的には、縦は一つの磁壁の長さかそれより短いことが好ましい。二つの磁壁に及ぶほど長いと、磁区の形成に好ましくない影響を与える場合がある。また、横は、磁壁位置の変動を防止できるので可能な限り狭い方が好ましい。一般的に言えば、縦がシールド層の幅（読み取り面に平行な面の長さ）の１／３〜３／４であることが好ましく、横は、狭ければ狭いほど好ましく、具体的数値としては、０．２μｍ程度までが好ましい。凹部の深さ（または凸部の高さ）は、０．１〜０．５μｍの程度が好ましい。
【００２１】
凹部または凸部を設ける位置については、読み取り面に近すぎると磁性媒体からの磁界の影響により磁壁が変動すべきシールド層としての役割が妨げられるので、ある程度読み取り面から離れた場所であることが好ましい。具体的には、磁気記録媒体対向面からシールド層の磁気記録媒体対向面に直交する方向（図６で言えば紙面の上下の方向）の長さの１／２〜３／４の間の位置に、凹部または凸部の磁気記録媒体対向面側が位置するように前記凹部または凸部が配置されることが好ましい。この要件は、直方体の場合には、図６の辺７１がこのようになっていることを意味する。直方形以外の場合、例えば、図６のように見たときに楕円形に見える場合には、その形状を内接し磁気記録媒体対向面に平行な辺を有する長方形について、上記の「磁気記録媒体対向面に直交する方向の長さの１／２〜３／４の間の位置に、凹部または凸部の磁気記録媒体対向面側が位置する」ことが本要件を充足することであると考えるべきである。
【００２２】
なお、別の言い方をすれば、図６のように読み取り面に平行な磁壁が複数生じる場合には、読み取り面から数えて二つ目以降の磁壁が「凹部または凸部」と重なるようにすることが好ましい。図６のように読み取り面から数えて二つ目の磁壁が「凹部または凸部」と重なるようにすることがより好ましい。読み取り面から一つ目の磁壁が「凹部または凸部」と重なるようにすると、磁性媒体からの磁界の影響により磁壁が変動すべきシールド層としての役割が妨げられるので好ましくない。また、読み取り面から二つ目より過度に遠い磁壁が「凹部または凸部」と重なるようにすると、読み取り面の近くには、図５に示すような、シールド層の磁壁が読み取り面に掛かる状態が発生する場合があり得る。
【００２３】
なお、磁壁の位置は、磁性流体をシールド層上に垂らし、磁性体の集合する場所を顕微鏡で観察することにより容易に見出すことができるので、所望の磁区が生じたかどうかは容易に確認できる。
【００２４】
本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドは、磁気抵抗効果素子が、非磁性導電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して反強磁性材料層を形成したスピンバルブ型ＣＰＰ−ＧＭＲ素子や、ＴＭＲ素子として好適に使用でき、磁気センサや一般的磁気ヘッド等として、特に磁気ディスクの小型化、大容量化に対応する磁気記録再生装置への応用が期待される。
【実施例】
【００２５】
次に本発明の実施例を詳述する。
【００２６】
Ａｌ２Ｏ３膜１２が設けられている基板１１上に、２μｍ厚のＮｉＦｅ下部シールド層３’、磁気抵抗効果素子としてＣＰＰ−ＧＭＲ膜素子またはＴＭＲ膜素子１３、絶縁層１４として１５ｎｍのＡｌ２Ｏ３膜、磁区制御層１５として３０〜６０ｎｍのＣｏＰｔ層を形成し、更にその上に、２μｍ厚のＮｉＦｅ上部シールド層３を形成する。この形成には公知の方法を採用することができる。これらの層が形成された様子を、磁気抵抗効果ヘッドの断面図である図７に示す。
【００２７】
次に、磁気抵抗効果ヘッドの断面図８と平面図９に示すように、この上部シールド層３上に、フォトリソグラフィを用いて磁壁を形成したい部分の上部にフォトレジスト１６を形成する。このフォトレジストの寸法は、幅はその場所に形成される磁壁の長さと同じかそれよりも短くすべきであり、たとえば上部シールド層３の幅の５０％の幅である。また、奥行きについてはできるだけ狭い方が望ましく、たとえばフォトレジストで形成できる限界値から０．２μｍまでの幅を例示できる。その後、図１０イオンミリング法によって全体をＮｉＦｅ層がたとえば０．５μｍ程度削れるようにエッチングし、フォトレジストを剥離することにより、図１１に示すように、本発明のシールド層上に凸部１７のある磁気抵抗効果ヘッドが完成する。
【００２８】
シールド層上に凹部を形成する場合は、図１２のようにフォトレジストを形成する際に、磁壁を形成したい部分以外の上部にフォトレジスト１６を形成する。この場合、フォトレジスト１６のない部分の寸法を、先述の場合のフォトレジストの寸法と同様にする。その後、図１３に示すように、上記と同様のイオンミリング法によってＮｉＦｅ層がたとえば０．５μｍ程度削れるようにエッチングし、図１４に示すように、フォトレジストを剥離することにより本発明のシールド層上に凹部１８のある磁気抵抗効果ヘッドを完成させる。なお、凹部や凸部の形成方法については、特に制限はなく、公知の方法から適宜選択することができる。
【００２９】
このようにして得た磁気抵抗効果ヘッドは、所望の場所に磁壁を形成することができることが確認された。したがって、シールド層の磁壁が読み取り面に掛かるように形成されるのを防止することができ、高感度の磁気抵抗効果ヘッドを低コスト、高歩留まりで製造することができる。
【００３０】
なお、上記に開示した内容から、下記の付記に示した発明が導き出せる。
【００３１】
（付記１）
磁気抵抗効果素子の上下に軟磁性材料からなる二つのシールド層が設けられた磁気抵抗効果ヘッドにおいて、当該二つのシールド層の上面および下面の少なくとも一つの面に凹部または凸部を設けた磁気抵抗効果ヘッド。
【００３２】
（付記２）
前記凹部または凸部が、前記磁気抵抗効果ヘッドの磁気記録媒体対向面に平行な方向が長手方向になる形状を有する、付記１に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
【００３３】
（付記３）
前記磁気記録媒体対向面から前記シールド層の当該磁気記録媒体対向面に直交する方向の長さの１／２〜３／４の間の位置に、前記凹部または凸部の当該磁気記録媒体対向面側が位置するように前記凹部または凸部が配置された、付記２に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
【００３４】
（付記４）
前記凹部または凸部の下にある磁壁が、前記磁気記録媒体対向面側から数えて二つ目になるように、前記凹部または凸部を設けた、付記１〜３のいずれかに記載の付記２に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
【００３５】
（付記５）
前記シールド層の互いに対向しない二つの面の少なくとも一つに凹部または凸部を設けた、付記１〜４のいずれかに記載の磁気抵抗効果ヘッド。
【００３６】
（付記６）
前記シールド層の互いに対向する二つの面の少なくとも一つに凹部を設けた、付記１〜３のいずれかに記載の磁気抵抗効果ヘッド。
【００３７】
（付記７）
前記磁気抵抗効果素子が、非磁性導電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して反強磁性材料層を形成したスピンバルブ型ＣＰＰ−ＧＭＲ素子である、付記１〜６のいずれかに記載の磁気抵抗効果ヘッド。
【００３８】
（付記８）
前記磁気抵抗効果素子が、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ＴＭＲ素子である、付記１〜６のいずれかに記載の磁気抵抗効果ヘッド。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】磁気抵抗効果ヘッドの模式的斜視図である。
【図２】図１の磁気抵抗効果ヘッドを上部シールド層の上方より見た、磁気抵抗効果ヘッドの模式的平面図である。
【図３】上部シールド層内に形成された磁区を示す、磁気抵抗効果ヘッドの模式的平面図である。
【図４】上部シールド層内に形成された磁区を示す、磁気抵抗効果ヘッドの他の模式的平面図である。
【図５】上部シールド層内に形成された磁区を示す、磁気抵抗効果ヘッドの他の模式的平面図である。
【図６】「凹部または凸部」の形成された上部シールド層内に形成された磁区を示す、磁気抵抗効果ヘッドの模式的平面図である。
【図７】磁気抵抗効果ヘッドの模式的断面図である。
【図８】磁気抵抗効果ヘッドの他の模式的断面図である。
【図９】上部シールド層の上方より見た、磁気抵抗効果ヘッドの模式的平面図である。
【図１０】イオンミリング中の磁気抵抗効果ヘッドの模式的断面図である。
【図１１】イオンミリング後の磁気抵抗効果ヘッドの模式的断面図である。
【図１２】上部シールド層の上方より見た、磁気抵抗効果ヘッドの他の模式的平面図である。
【図１３】イオンミリング中の磁気抵抗効果ヘッドの模式的断面図である。
【図１４】イオンミリング後の磁気抵抗効果ヘッドの模式的断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    磁気抵抗効果ヘッド
２    磁気抵抗効果素子
３    上部シールド層
３’  下部シールド層
４    読み取り面
５    磁区
６    磁壁
７    凹部または凸部
１１  基板
１２  Ａｌ２Ｏ３膜
１３  ＣＰＰ−ＧＭＲ膜素子またはＴＭＲ膜素子
１４  絶縁層
１５  磁区制御層
１６  フォトレジスト
１７  凸部
１８  凹部
【図１】
2007257680.tif 000003
【図２】
2007257680.tif 000004
【図３】
2007257680.tif 000005
【図４】
2007257680.tif 000006
【図５】
2007257680.tif 000007
【図６】
2007257680.tif 000008
【図７】
2007257680.tif 000009
【図８】
2007257680.tif 000010
【図９】
2007257680.tif 000011
【図１０】
2007257680.tif 000012
【図１１】
2007257680.tif 000013
【図１２】
2007257680.tif 000014
【図１３】
2007257680.tif 000015
【図１４】
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