(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部磁気シールド層と，下部ギャップ層と，磁気記録媒体からの信号磁界を検出する磁気抵抗効果膜と，前記磁気抵抗効果膜にバイアス磁界を印加する手段と，磁区制御層と，前記磁気抵抗効果膜に検出電流を流し同時に出力電圧を読み取る導体部と，上部ギャップ層と，上部磁気シールド層とを有し、前記上部磁気シールド層または前記下部磁気シールド層は、Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏの一種以上の金属と、酸化ジルコニウム，酸化アルミニウム，酸化ハフニウム，酸化チタン，酸化ベリリウム，酸化マグネシウム，窒化ジルコニウム，窒化アルミニウム，窒化ハフニウム，窒化チタン，窒化ベリリウム，窒化マグネシウム，窒化シリコンの内から選択されたいずれか一種以上の化合物とを含有する化合物含有軟磁性薄膜からなることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気ヘッドにおいて、前記化合物の濃度は２から１８ｍｏｌ％ であることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載の磁気ヘッドにおいて、前記下部シールド層または前記上部シールド層は、組成の異なる化合物含有軟磁性薄膜を複数層含む多層膜であることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項４】
請求項２に記載の磁気ヘッドにおいて、前記下部シールド層または前記上部シールド層が、前記化合物含有軟磁性薄膜と金属磁性薄膜をそれぞれ少なくとも一層以上含む多層膜である磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項５】
請求項４において、前記下部シールド層が、前記化合物含有軟磁性薄膜と、パーマロイまたは窒素を添加されたパーマロイの多層膜であり、下部シールド層の最上層が前記化合物含有軟磁性薄膜である磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項６】
請求項４において、前記下部シールド層が、前記化合物含有軟磁性薄膜と非晶質軟磁性薄膜の多層膜であり、前記下部シールド層の最上層が前記非晶質軟磁性薄膜である磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項７】
請求項４において、前記上部シールド層が、前記化合物含有軟磁性薄膜と非晶質軟磁性薄膜の多層膜であり、上部シールド層の最下層が前記化合物含有軟磁性薄膜である磁気抵抗効果型ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は磁気媒体に記録された情報の再生に用いられる磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の磁気ディスク装置の小型化、高記録密度化に対応するため、記録機能と再生機能を分けて各々最適な特性で使用する記録・再生分離型ヘッドが提案されている。一般的な記録・再生分離型ヘッドは、誘導型薄膜ヘッドが記録ヘッドとして用いられ、磁気ヘッドと磁気記録媒体の相対速度が小さくても大きな再生出力が得られる磁気抵抗効果型ヘッドが再生ヘッドとして用いられる。
【０００３】
磁気抵抗効果型ヘッドで高い分解能を実現するため、ギャップ層を介して磁気抵抗効果膜の上下に一対のシールド層を配置し、再生すべき信号磁界以外の磁界を除去することが行われる。このシールド層の材料は、特開平2−116009 号公報に記載のように軟磁性薄膜が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、薄膜磁気ヘッドの浮上面（磁気記録媒体と対向する面）を研磨する際に、非磁性基板、絶縁層である酸化物膜及びシールド層の内でシールド層のエッチング速度が大きいため、図３のように、シールド層の下端と非磁性基板面との間に段差が生じるという問題がある。このような段差を加工段差と呼ぶ。
【０００５】
また、磁気抵抗効果型ヘッドの感度を向上させる手段として、
▲１▼  磁気抵抗効果膜の膜厚を薄くする。
【０００６】
▲２▼  膜厚数ｎｍ程度の薄膜の積層膜で生じる巨大磁気抵抗効果を利用する。
【０００７】
が考えられるが、何れの場合も薄い膜にした場合でも良好な電磁気特性及び熱安定性を示すことが必要があり、そのためには下地となるシールド層の凹凸が小さいことが望ましい。
【０００８】
本発明の目的は、加工段差が小さく、かつ膜表面の凹凸が小さいシールド層を用いることにより、狭ギャップにも対応できる高い感度を有する磁気抵抗効果型ヘッド、及び高記録密度対応の磁気ディスク装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
下部シールド層及び上部シールド層のうち少なくとも一方を、Ｎｉ，Ｆｅ，  Ｃｏの一種以上と、酸化ジルコニウム，酸化アルミニウム，酸化ハフニウム，酸化チタン，酸化ベリリウム，酸化マグネシウム，窒化ジルコニウム，窒化アルミニウム，窒化ハフニウム，窒化チタン，窒化ベリリウム，窒化マグネシウム，窒化シリコンのうちから選ばれた一種以上とからなる化合物含有軟磁性薄膜で構成する。このとき、化合物含有軟磁性薄膜としては、化合物が２から１８ｍｏｌ％含まれる薄膜を用いる。
【００１０】
また、シールド層を単層膜ではなく、化合物含有軟磁性薄膜を含む多層膜で構成することもできる。組成の異なる化合物含有軟磁性薄膜を複数層含む多層膜は、上部及び下部シールド層のどちらにも用いることができる。化合物含有軟磁性薄膜と軟磁性薄膜をそれぞれ一層以上含む多層膜もどちらのシールド層にも用いることができるが、材料の組合せによってより望ましい構成がある。例えば、下部シールド層に化合物含有軟磁性薄膜と、パーマロイまたは窒素を添加されたパーマロイの多層膜を用いる場合には、下部シールド層の最上層が化合物含有軟磁性薄膜である方が望ましい。また、下部シールド層に化合物含有軟磁性薄膜と非晶質軟磁性薄膜の多層膜を用いる場合には、下部シールド層の最上層が非晶質軟磁性薄膜であることが望ましい。また、上部シールド層に化合物含有軟磁性薄膜と非晶質軟磁性薄膜の多層膜を用いる場合には、上部シールド層の最下層が化合物含有軟磁性薄膜であることが望ましい。
【００１１】
この磁気抵抗効果型ヘッドを磁気ディスク装置に搭載することにより、線記録密度を１７０ｋＢＰＩ以上または面記録密度を１.５Ｇｂ／in2以上とすることができる。
【００１２】
【作用】
シールド層の加工段差は、シールド層に耐食性の良い材料を用いることにより小さくすることができる。磁性金属であるＮｉ，Ｆｅ，Ｃｏの一種以上を含む軟磁性薄膜に酸化物あるいは窒化物の一種以上を薄膜中で分解せずに化合物として存在するように混入させると、磁気特性を大きく損なうことなく、電気抵抗が大きく、耐食性が良い化合物含有軟磁性薄膜を得ることができる。このような薄膜では、化合物が金属薄膜のなかに混入することにより結晶粒が小さくなるので、薄膜表面の凹凸も小さくすることができる。このような効果を生む酸化物，窒化物は結合の強い化合物であり、酸化物は酸化ジルコニウム，酸化アルミニウム，酸化ハフニウム，酸化チタン，酸化ベリリウム，酸化マグネシウムが、窒化物としては窒化ジルコニウム，窒化アルミニウム，窒化ハフニウム，窒化チタン，窒化ベリリウム，窒化マグネシウム，窒化シリコンがある。これらの化合物の含有量が少ないと耐食性の向上が見られず、また多すぎるとシールド層として必要な透磁率が得られないことから、化合物含有量が２から１８mol％ の薄膜が適用できる。
【００１３】
シールド層には数百程度以上の大きさの透磁率を有することが要求されるが、線記録密度が大きくなりギャップ層の膜厚が薄くなると、絶縁性に優れたギャップ層が作製しにくくなるため、ギャップ層に接するシールド層表面の電気抵抗が大きいことも必要になってくる。この場合、電気抵抗も透磁率も大きい化合物含有軟磁性薄膜の単層膜を用いる方法の他、抵抗の異なる化合物含有軟磁性薄膜を少なくとも２層以上積層し、最も抵抗の大きな薄膜をギャップ層側に配置する方法がある。一方、分解能を優先させる場合には、透磁率の大きな化合物含有軟磁性薄膜をギャップ層側に配置する構造が望ましい。このように、多層膜を用いると、異なる目的に容易に対応することができる。
【００１４】
シールド層の磁気特性を損なわずに耐食性を向上させるには、化合物含有軟磁性薄膜と軟磁性薄膜をそれぞれ一層以上含む多層膜でシールド層を構成すればよい。このとき、下部シールド層最上面の凹凸を小さくするためには、粒径の小さい薄膜を下部シールド層の最上層とすることが必要であり、パーマロイまたは窒素を添加したパーマロイとの組合せでは化合物含有軟磁性薄膜を、非晶質軟磁性薄膜との組合せでは非晶質軟磁性薄膜を最上層とする。
【００１５】
非晶質軟磁性薄膜は密着性が悪く接着層が必要である。上部シールド層に非晶質軟磁性薄膜を適用する場合、非磁性薄膜の密着層ではギャップ層が厚くなるため、磁性薄膜を密着層に用いる必要がある。この際に、スループットを考えると基板を加熱せずに良好な磁気特性が得られる材料が望ましく、この点で化合物含有軟磁性薄膜は好適である。このように、最下層を化合物含有軟磁性薄膜とすることにより、非晶質軟磁性薄膜を上部シールド層に用いることができる。
【００１６】
化合物含有軟磁性薄膜をシールド層に用いると、磁気特性を大きく損なうことなく表面が平坦で抵抗の高いシールド層が得られるため、ギャップ層を薄くすることができ、高い線記録密度に対応することが可能となる。さらに、記録・再生分離型ヘッドで上部シールド層が記録ヘッドの下部磁極を兼ねる場合、上部シールド層に高飽和磁束密度，高透磁率の材料（例えば非晶質磁性材料など）を用いることにより、上部シールド層を薄くすることができる。これにより、記録トラックと再生トラックの位置ずれの低減、及び記録トラック幅の低減ができるので、トラック密度を高めることができ、その結果面記録密度が向上する。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳述する。
【００１８】
（実施例１）
まず、化合物を添加した薄膜の特性について述べる。薄膜は、種々の化合物の粉体と、Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏを一種以上含む合金の粉体を混合して固めたものをターゲットとして用い、ＲＦコンベンショナルスパッタリング装置により、Ａｒガス圧力２ｍTorrで作製した。ここで、磁気異方性を誘導するため、約４０Ｏｅの磁界を印加しながら成膜を行った。膜厚約１μｍの薄膜について、ｐＨが約１０のアルカリ性液体における分極特性から求めた腐食速度，比抵抗，周波数1MHzにおける比透磁率，平均面粗さを評価した。表１は、Ｎｉ81Ｆｅ19に、酸化ジルコニウム，酸化アルミニウム，酸化ハフニウム，酸化チタン，酸化ベリリウム，酸化マグネシウム，窒化ジルコニウム，窒化アルミニウム，窒化ハフニウム，窒化チタン，窒化ベリリウム，窒化マグネシウム，窒化シリコンを約５％添加した薄膜の評価結果である。
【００１９】
【表１】
0003936405.tif 000002
【００２０】
比較のため、酸化シリコンを約５％添加した薄膜と化合物を添加していない  Ｎｉ81Ｆｅ19薄膜についても評価を行った。酸化シリコンを除く上記の化合物を添加した薄膜の腐食速度は、Ｎｉ81Ｆｅ19薄膜に比べ小さくなっているが、酸化シリコンを添加した薄膜は、Ｎｉ81Ｆｅ19薄膜より大きくなっている。これは、酸化シリコン以外の化合物を添加した薄膜では、化合物が分解せず結合した状態で存在しており、酸化シリコンの場合は膜中で一部分解していることによるものと考えられる。なお、表１には示していないが、酸性溶液でも酸化シリコン以外の化合物を添加した薄膜は、Ｎｉ81Ｆｅ19薄膜に比べて耐食性が向上しており、腐食速度は、酸に対して安定な化合物を添加しているため表１に示した値より約０.００８ｎｍ／ｈ 小さな値になっている。比抵抗は、酸化シリコン以外の化合物を添加した薄膜については７０μΩ・cm以上の値を示すが、Ｎｉ81Ｆｅ19薄膜及び酸化シリコンを添加した薄膜は３０μΩ・cm以下である。比透磁率については、化合物を添加すると９００程度まで低下するが、シールド層としては十分な値である。平均面粗さは、Ｎｉ81Ｆｅ19薄膜の場合１２.６ｎｍ であるが、化合物を添加することにより最大でも８.８ｎｍ まで小さくなっている。このように、化合物を添加することにより、耐食性が向上し、比抵抗が増加し、薄膜の表面の凹凸が小さくなるが、透磁率が減少することが分かる。
【００２１】
表１で比透磁率の値が小さい酸化チタンを例に説明する。Ｎｉ81Ｆｅ19薄膜に酸化チタンを添加した薄膜の評価結果を表２に示す。腐食速度は、酸化チタンを２mol％ 以上添加するとＮｉ81Ｆｅ19薄膜における腐食速度よりも小さくなり、さらに酸化チタン含有量が増えると、１２mol％ における０.０１０ｎｍ／ｈ まで小さくなる。１２mol％ 以上では腐食速度は大きくなるが、２０mol％ 添加してもＮｉ81Ｆｅ19薄膜に比べると小さな値であった。腐食速度がこのように変化する理由は、酸化チタンを添加することにより耐食性が次第に向上するが、試験液がアルカリ性であるため、含有量がある値以上から酸化チタンが溶け始めることによるものと思われる。なお、酸性の試験液では、酸化チタン含有量が増加すると、腐食速度は単調に減少する。比抵抗は、酸化チタン含有量が増加すると単調に増大し、平均面粗さ及び比透磁率は減少する。比透磁率に関しては、望ましくは５００以上、小さくとも４００程度の値は必要であると考えており、酸化チタンの含有量は１８mol％ 以下でなければならない。酸化チタンの含有量は、腐食速度と比透磁率によって、２mol％ 以上１８mol％ 以下と決定される。ここでは比透磁率の小さい酸化チタンを例にして説明したが、表１の酸化シリコン以外の化合物についても同様の結果が得られている。
【００２２】
【表２】
0003936405.tif 000003
【００２３】
表３は種々の金属薄膜に酸化ジルコニウムを添加した場合の評価結果である。
【００２４】
【表３】
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【００２５】
比較のため、酸化ジルコニウムを添加しない場合の特性についても示してある。酸化ジルコニウムを添加しない鉄、及び鉄−コバルトは明瞭な磁気異方性が誘導されなかったため、比透磁率は７００程度であるが、酸化ジルコニウムを添加すると磁気異方性が誘導されて比透磁率が１６００程度に向上している。ニッケル−鉄−コバルトについては、酸化ジルコニウムの添加により軟磁気特性が向上するため、表１のＮｉ81Ｆｅ19薄膜に比べて比透磁率の劣化が小さくなっている。他の特性については、Ｎｉ81Ｆｅ19薄膜の場合と同様に、酸化ジルコニウムを添加すると、腐食速度及び平均面粗さは小さくなり、比抵抗は増大する。
【００２６】
化合物含有軟磁性薄膜をシールド層に用いた本発明の実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの斜視図を図１に示す。アルミナなどの絶縁層を薄膜形成し精密研磨を施した非磁性基板１０の上に、下部シールド層１１１としてスパッタリング法によりＮｉ81Ｆｅ19薄膜に酸化ジルコニウムを５mol％ 添加した薄膜を形成し、イオンミリングを用いて所定の形状にパターン化し、その上に下部ギャップ層  １２１を成膜した。横方向バイアス磁界を印加するための軟磁性薄膜１３であるＮｉ−Ｆｅ−Ｎｂ−Ｃｏ系合金および非磁性導電性薄膜１４であるＴａと、磁気抵抗効果膜１５であるパーマロイと、磁気抵抗効果膜１５から発生するバルクハウゼンノイズを抑制するための反強磁性膜であるＦｅＭｎ薄膜１６をスパッタリングにより成膜し、イオンミリングにより所定のパターンを形成した。ＦｅＭｎ薄膜１６は、読取りトラック部分をイオンミリングにより除去した。電極膜１７を所定の形状に形成した後、上部ギャップ層１２２を成膜、パターン化した。  Ｎｉ81Ｆｅ19薄膜に酸化ジルコニウムを５mol％ 添加した薄膜からなる上部シールド層１１２を成膜、パターン化し、保護膜１８を形成した。ＦｅＭｎ薄膜１６を着磁するため、読取りトラック幅方向に３ｋＯｅの直流磁界を印加しながら  ２７５℃で３０分間熱処理を行った後、基板を切断，スライダに加工した。
【００２７】
本実施例では、軟磁性薄膜１３としてＮｉ−Ｆｅ−Ｎｂ−Ｃｏ系合金を、非磁性導電性薄膜１４としてＴａを、磁気抵抗効果膜１５としてパーマロイを、磁区制御膜１６としてＦｅＭｎ薄膜を用いたが、特にこれらの薄膜に限定されるものではない。
【００２８】
以上のように作製した磁気抵抗効果型ヘッドのシールド層の加工段差は５ｎｍであった。比較のためにシールド層にＮｉ−Ｆｅ合金を用いた磁気抵抗効果型ヘッドを作製し、シールド層の加工段差を測定したところ８ｎｍであった。また、下部シールド層と上部シールド層の間隔の異なる磁気抵抗効果型ヘッドを作製し、下部ギャップ層と上部ギャップ層の絶縁性を調べた。シールド層に漏れることなくセンス電流を磁気抵抗効果膜に流すことができる、最小の下部シールド層と上部シールド層の間隔は、Ｎｉ−Ｆｅ合金を用いた場合は０.３０μｍ であったのに対し、本実施例の磁気抵抗効果型ヘッドは０.２５μｍ であった。なお、シールド層として、表１に示した酸化シリコン以外の化合物を添加した薄膜を用いても同様の結果が得られている。以上のように、化合物含有軟磁性薄膜をシールド層に用いることにより、狭ギャップにすることができるため、線記録密度の高い磁気ディスク装置に適用できる。
【００２９】
（実施例２）
本発明の別の実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの斜視図を図２に示す。非磁性基板１０の上に、下部シールド層２１として、Ｎｉ81Ｆｅ19薄膜に酸化ジルコニウムを５mol％ 添加した薄膜２１１と１２mol％ 添加した薄膜２１２の積層膜を形成し、イオンミリングを用いて所定の形状にパターン化し、その上に下部ギャップ層１２１を成膜した。軟磁性薄膜１３と，非磁性導電性薄膜１４と，磁気抵抗効果膜１５と，反強磁性膜１６と，電極膜１７と，上部ギャップ層１２２は実施例１と同様に作製した。上部シールド層２２として、Ｎｉ81Ｆｅ19薄膜に酸化ジルコニウムを１２mol％ 添加した薄膜２２１とCoTaZr非晶質薄膜２２２の積層膜を成膜，パターン化した後、保護膜１８を形成した。実施例１と同様に、反強磁性膜１６の着磁を行った後、基板を切断，スライダに加工した。
【００３０】
本実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの加工段差は３ｎｍであった。絶縁を保ち得る最小の下部シールド層と上部シールド層の間隔は、ギャップ層に近い側に抵抗の高い薄膜を配置したことにより、０.２０μｍ まで狭くすることができた。また、上部シールド層に飽和磁束密度が約１.３Ｔ のCoTaZr非晶質薄膜を用いているので、上部シールド層が書込みヘッドの下部磁極を兼ねている記録・再生分離型ヘッドを作製する場合には優れた記録特性が期待できる。また、記録・再生分離型ヘッドをロータリアクチュエータで位置決めする際には、上部シールド層を薄くすることができ、再生ヘッドと記録ヘッドの間隔を縮めることができる。これにより、記録トラックと再生トラックの位置ずれが小さくなり、記録トラックの幅も狭くすることができるので、トラック密度が向上し、高記録密度化が達成できる。なお、下部シールド層では下部ギャップ層に近い側が抵抗の高い化合物含有軟磁性薄膜であり、上部シールド層では上部ギャップ層に近い側が抵抗の高い化合物含有軟磁性薄膜で、記録ヘッドに近い側が高飽和磁束密度，高透磁率を有する材料であれば、同様の性能向上が期待できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、加工段差が小さく、高抵抗のシールド層が作製できるので、実質的に低浮上になり、シールド層の間隔を狭くできるので、高い線記録密度に対応できる磁気抵抗効果型ヘッドが得られる。また、膜表面の凹凸を小さくすることができるため、薄い磁性膜や積層膜でも良好な特性が得られるので、高感度の磁気抵抗効果型ヘッドが得られる。従って、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドを搭載することにより、高い面記録密度を有する磁気ディスク装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの斜視図。
【図２】本発明の第二の実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの斜視図。
【図３】加工段差の説明図。
【符号の説明】
１０…非磁性基板、１３…軟磁性薄膜、１４…非磁性導電性薄膜、１５…磁気抵抗効果膜、１６…反強磁性膜、１７…電極膜、１８…保護膜、１１１…下部シールド層、１１２上部シールド層、１２１…下部ギャップ層、１２２…上部ギャップ層。
【図１】
0003936405.tif 000005
【図２】
0003936405.tif 000006
【図３】
0003936405.tif 000007