(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巨大磁気抵抗効果膜と、前記巨大磁気抵抗効果膜に電流を供給する一対のリードと、磁気ギャップ膜を介して前記巨大磁気抵抗効果膜を挟持するように配置され、結晶性軟磁性膜からなる上側および下側磁気シールド層とを具備する磁気抵抗効果ヘッドにおいて、
前記巨大磁気抵抗効果膜の下地膜表面は、表面凹凸のＲmaxが5nm＜Ｒmax≦50nmであると共に、表面凹凸の中心周期Ｌが150nm＜Ｌ＜300nmであることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項２】
巨大磁気抵抗効果膜と、前記巨大磁気抵抗効果膜に電流を供給する一対のリードと、磁気ギャップ膜を介して前記巨大磁気抵抗効果膜を挟持するように配置され、結晶性軟磁性膜からなる上側および下側磁気シールド層とを具備する磁気抵抗効果ヘッドにおいて、
前記下側磁気シールド層はＡｒ圧が0.13〜0.93Paの範囲の条件下でスパッタ成膜してなる前記結晶性軟磁性膜からなり、かつ前記巨大磁気抵抗効果膜の下地膜表面となる前記下側磁気シールド層の表面は、表面凹凸のＲmaxが5nm＜Ｒmax≦50nmであると共に、表面凹凸の中心周期Ｌが150nm＜Ｌ＜300nmであることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の磁気抵抗効果ヘッドにおいて、
前記結晶性軟磁性膜は、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金からなることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の磁気抵抗効果ヘッドにおいて、
前記巨大磁気抵抗効果膜は、強磁性膜／非磁性膜／強磁性膜のサンドイッチ膜を有することを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド型の磁気抵抗効果ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気記録の高密度化が進み、例えばＨＤＤでは1Gb/inch2 というような高記録密度システムが実用化されており、またさらなる高記録密度化が望まれている。このような高記録密度システムにおける再生ヘッドとしては、再生感度の向上の観点から、磁性薄膜や磁性多層薄膜等の電気抵抗が外部磁界によって変化するという、磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果ヘッド（以下、ＭＲヘッドと記す）が注目されている。
【０００３】
図５に従来の一般的なシールド型ＭＲヘッドの構成例を示す。同図において、１はＡｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ等からなる基板であり、この基板１上にはＡｌ2 Ｏ3 等からなる絶縁層２を介して、センダストやパーマロイ等の結晶性軟磁性膜、あるいはＣｏＺｒＮｂ合金等のアモルファス軟磁性膜からなる下側磁気シールド層３が形成されている。
【０００４】
下側磁気シールド層３上には、再生磁気ギャップを構成する絶縁膜４を介して磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）５が形成されており、このＭＲ膜５の両端に一対のリード６が形成されて磁気抵抗効果素子部（ＭＲ素子部）７が構成されている。ＭＲ素子部７上には、再生磁気ギャップを構成する絶縁膜８を介して、下側磁気シールド層３と同様な軟磁性膜からなる上側磁気シールド層９が形成されている。このようなシールド型ＭＲヘッドにおける信号磁界の検出は、例えば一対のリード６にセンス電流を流し、ＭＲ膜５の平均磁化方向の変化に伴う電気抵抗の変化を測定することにより行われる。
【０００５】
ところで、ＭＲ膜については、磁気抵抗変化率（ＭＲ変化率）が3%を超える巨大磁気抵抗効果（以下、ＧＭＲと記す）の実用化が進められており、特に強磁性膜／非磁性膜／強磁性膜構造のサンドイッチ膜を有するスピンバルブタイプのＧＭＲ膜が注目されている。スピンバルブタイプのＧＭＲ膜では、一方の強磁性膜を反強磁性膜等と積層して交換結合を生じさせ、当該強磁性膜の磁化をピン止めすると共に、他方の強磁性膜の磁化方向を外部磁界（信号磁界）で変化させることによりＧＭＲを得ている。
【０００６】
しかし、上記したようなＧＭＲ膜は、各構成膜の厚さが数nm程度と薄いことから、下地表面の表面凹凸の影響を受けて特性が低下しやすいという問題を有している。特に、磁気シールド層に現行のＭＲヘッドで主に実用化されているセンダストやパーマロイ等の結晶性軟磁性膜を用いた場合には、結晶粒の成長に伴って表面凹凸が発生しやすいことから、この磁気シールド層の表面凹凸の影響を受けて、ＧＭＲ膜の特性が低下しやすいという問題がある。
【０００７】
具体的には、スピンバルブタイプのＧＭＲ膜のいわゆる磁化フリー層は軟磁性が必要とされるが、下地の表面凹凸によりＧＭＲ膜の困難軸方向の保磁力Ｈc が大きくなって軟磁性が劣化する。このＧＭＲ膜の軟磁性の劣化は、バルクハウゼンノイズの発生原因となる。また、上記した下地表面の凹凸を反映してＧＭＲ膜の各構成膜の表面凹凸が大きくなると、ＧＭＲ膜内の界面凹凸による形状効果により静磁結合が強まり、層間結合磁界Ｈinが増大してしまう。層間結合磁界Ｈinが増大すると、ＭＲヘッドの動作が不安定になるという問題が生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、スピンバルブタイプ等のＧＭＲ膜は、構造的に大きなＭＲ変化率が得られることから期待されているものの、現行のＭＲヘッドで主に実用化されているセンダストやパーマロイ等の結晶性軟磁性膜を磁気シールド層として用いた場合、その表面凹凸を小さくすることは困難であるため、ＧＭＲ膜の軟磁性の劣化や層間結合磁界の増大等が起こり、ＧＭＲヘッドとしての特性が低下しやすいという問題があった。
【０００９】
このようなことから、結晶性軟磁性膜を磁気シールド層として用いたＧＭＲヘッドでは、ＧＭＲ膜の下地表面の表面凹凸が大きい場合においてもＧＭＲ膜の軟磁性の劣化や層間結合磁界の増大等を抑制することを可能にすることによって、良好な特性を再現性よく得られるようにすることが課題とされている。
【００１０】
本発明は、このような課題に対処するためになされたもので、表面凹凸が大きい結晶性軟磁性膜を磁気シールド層として用いた場合におけるＧＭＲ膜の軟磁性の劣化や層間結合磁界の増大等を抑制し、動作特性等の向上を図っ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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気抵抗効果ヘッドは、請求項１に記載したように、巨大磁気抵抗効果膜と、前記巨大磁気抵抗効果膜に電流を供給する一対のリードと、磁気ギャップ膜を介して前記巨大磁気抵抗効果膜を挟持するように配置され、結晶性軟磁性膜からなる上側および下側磁気シールド層とを具備する磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記巨大磁気抵抗効果膜の下地膜表面は、表面凹凸のＲmaxが5nm＜Ｒmax≦50nmであると共に、表面凹凸の中心周期Ｌが150nm＜Ｌ＜300nmであることを特徴としている。
本発明の他の磁気抵抗効果ヘッドは、請求項２に記載したように、巨大磁気抵抗効果膜と、前記巨大磁気抵抗効果膜に電流を供給する一対のリードと、磁気ギャップ膜を介して前記巨大磁気抵抗効果膜を挟持するように配置され、結晶性軟磁性膜からなる上側および下側磁気シールド層とを具備する磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記下側磁気シールド層はＡｒ圧が0.13〜0.93Paの範囲の条件下でスパッタ成膜してなる前記結晶性軟磁性膜からなり、かつ前記巨大磁気抵抗効果膜の下地膜表面となる前記下側磁気シールド層の表面は、表面凹凸のＲmaxが5nm＜Ｒmax≦50nmであると共に、表面凹凸の中心周期Ｌが150nm＜Ｌ＜300nmであることを特徴としている。
【００１２】
結晶性軟磁性膜からなる磁気シールド層では、表面凹凸を小さくすることが非常に困難であり、このような磁気シールド層上に磁気ギャップ膜を形成することで、多少表面凹凸が緩和される場合があるものの、巨大磁気抵抗効果膜の下地膜表面にはＲmax＞5nmの表面凹凸が必然的に生じてしまう。このようなＲmaxが大きい下地表面であっても、表面凹凸の周期を大きくすることによって、具体的には凹凸周期の中心周期ＬをＬ＞150nmと伸ばすことによって、個々の凹凸の巨大磁気抵抗効果膜に対する影響を小さくすることができる。これによって、巨大磁気抵抗効果膜の軟磁性の劣化や層間結合磁界Ｈinの増大等を抑制することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態による巨大磁気抵抗効果を示す磁気抵抗効果ヘッド（ＧＭＲヘッド）の構成を示す断面図である。同図において、１１はＡｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ等からなる基板であり、この基板１１上にはＡｌ2 Ｏ3 等からなる絶縁層１２を介して、結晶性軟磁性膜からなる下側磁気シールド層１３が形成されている。この下側磁気シールド層１３を構成する結晶性軟磁性膜としては、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金膜（センダスト等）やＦｅ−Ｎｉ系合金膜（パーマロイ等）等が用いられる。
【００１５】
上記した下側磁気シールド層１３上には、Ａｌ2 Ｏ3 等の非磁性絶縁材料からなる下側磁気ギャップ膜１４を介して、所望形状の巨大磁気抵抗効果膜（ＧＭＲ膜）１５が形成されている。ＧＭＲ膜１５としては、強磁性膜／非磁性膜／強磁性膜のサンドイッチ膜を有し、これら強磁性膜間の磁化の成す角度に依存して電気抵抗が変化するスピンバルブ膜、あるいは強磁性膜と非磁性膜との多層積層膜を有し、ＧＭＲを示す人工格子膜等が例示されるが、特に図２や図３に構成を示すスピンバルブ膜が好ましく用いられる。スピンバルブ膜については、後に詳述する。
【００１６】
この実施形態のＧＭＲヘッドにおいては、下側磁気ギャップ膜１４がＧＭＲ膜１５の下地膜となり、この下地膜表面の表面凹凸周期の中心周期Ｌが150nm＜Ｌ＜300nmとされている。このように、ＧＭＲ膜１５の下地膜表面の表面凹凸のＲmaxがＲmax＞5nmと大きい場合においても、表面凹凸の周期を伸ばすことによって、具体的には中心周期ＬをＬ＞150nmとすることによって、表面凹凸がＧＭＲ膜１５に及ぼす悪影響を小さくすることができる。すなわち、下地膜表面の表面凹凸の周期を伸ばすことによって、ＧＭＲ膜１５に対する個々の凹凸の影響を小さくすることができるため、ＧＭＲ膜１５の軟磁性の劣化や層間結合磁界の増大等を抑制することが可能となる。
【００１７】
上述したように、下地膜表面の表面凹凸周期の中心周期ＬをＬ＞150nmとすることで、ＧＭＲ膜１５に及ぼす悪影響を低減することができる。ただし、表面凹凸のＲmaxがあまり大きすぎると、凹凸周期を伸ばしてもＧＭＲ膜１５に対する影響を抑制することができなくなるため、表面凹凸のＲmaxは50nm以下とする。
【００１８】
ここで、本発明における表面凹凸は、例えば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、高分解能走査型電子顕微鏡（高分解能ＳＥＭ）等で、下地表面（この実施形態では下側磁気ギャップ膜１４の表面）の表面凹凸を所定範囲について測定し、その測定範囲から通常の方法でＲmax を決定する。中心周期Ｌは、以下に示す方法で決定した。まず、上記測定範囲について凹凸の周期（Ｌ′）に対応する周波数分析を行う。周波数（凹凸の周期Ｌ′）とそれに対する存在確率を示すスペクトル密度とを用いて、例えば図４に示すような分布曲線を作成し、スペクトル密度が最大となる周波数、すなわち凹凸の周期Ｌ′を、本発明における中心周期Ｌとする。
【００１９】
上記したＧＭＲ膜１５の下地膜表面の表面凹凸（Ｒmax）およびその周期（中心周期Ｌ）は、基本的には結晶性軟磁性膜からなる下側磁気シールド層１３の表面凹凸を反映して形成されるものである。下側磁気シールド層１３上に下側磁気ギャップ膜１４を形成することで、多少表面凹凸が緩和される場合もあるが、基本的には下側磁気ギャップ膜１４の表面、すなわちＧＭＲ膜１５の下地膜表面には、下側磁気シールド層１３の表面凹凸を反映して凹凸が生じる。従って、基本的には下側磁気シールド層１３の成膜条件等を制御し、下側磁気シールド層１３の表面凹凸（Ｒmax）およびその周期（中心周期Ｌ）を適切な範囲とすることによって、ＧＭＲ膜１５の下地膜表面の凹凸周期の中心周期Ｌを150nm＜Ｌ＜300nmとすることができる。
【００２０】
なお、下側磁気ギャップ膜１４とＧＭＲ膜１５との間に他の層を介在させる場合には、直接ＧＭＲ膜１５の下地となる層の表面凹凸の中心周期Ｌを上記範囲とすることによって、同様な効果を得ることができる。
【００２１】
上述したＧＭＲ膜１５の幅方向両端部には、ＧＭＲ膜１５にバイアス磁界を付与するＣｏＰｔ合金等からなる硬質磁性膜１６がそれぞれ形成されており、これら硬質磁性膜１６上にはＧＭＲ膜１５の両端にそれぞれ硬質磁性膜１６を介して電気的に接続されたＣｕ等からなる一対のリード１７が電極として形成されている。この一対のリード１７によりＧＭＲ膜１５にセンス電流が供給される。これらＧＭＲ膜１５、硬質磁性膜１６および一対のリード１７によりＧＭＲ素子部１８が構成されている。
【００２２】
また、ＧＭＲ膜１５にバイアス磁界を付与する硬質磁性膜１６は、予め下側再生磁気ギャップ１４上に所望形状、すなわち磁界応答部形状に応じて形成しておいてもよい。このような場合には、一対の硬質磁性膜１６上を含めて、下側再生磁気ギャップ１４上にＧＭＲ膜１５に形成し、その上に一対のリード１７が形成される。
【００２３】
上述したようなＧＭＲ素子部１８上には、Ａｌ2 Ｏ3 等の非磁性絶縁材料からなる上側再生磁気ギャップ膜１９が形成されている。さらにその上には、下側磁気シールド層１３と同様な結晶性軟磁性膜からなる上側磁気シールド層２０が形成されており、これらにより例えば再生ヘッドとして機能するシールド型ＧＭＲヘッド２１が構成されている。
【００２４】
なお、結晶性軟磁性体からなる磁気シールド層１３、２０の厚さは 1〜 4μm 程度とすることが好ましい。磁気シールド層１３、２０の厚さが 1μm 未満であると、磁気シールド効果を十分に得ることができないおそれがあり、一方 4μm を超えるとプロセスが困難となる。
【００２５】
図２に示したスピンバルブ膜からなるＧＭＲ膜（スピンバルブＧＭＲ膜）１５について詳述すると、下側再生磁気ギャップ１４上には強磁性膜１５１／非磁性膜１５２／強磁性膜１５３のサンドイッチ膜が形成されている。このサンドイッチ膜のうち、上側の強磁性膜１５３上には反強磁性膜１５４が積層形成されており、これらは交換結合膜を構成している。上側の強磁性膜１５３は上記した交換結合により磁化固着されたいわゆるピン層である。一方、下側の強磁性膜１５１は、信号磁界（外部磁界）により磁化方向が変化するいわゆるフリー層である。なお、ピン層とフリー層の位置は上下逆でもよい。
【００２６】
強磁性膜１５１、１５３には、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉやこれらの合金を用いることができ、特にパーマロイ等のＦｅ−Ｎｉ系合金、ＣｏにＦｅ、Ｎｉ、その他の元素を添加したＣｏ系磁性合金等が好ましく用いられる。Ｃｏ系磁性合金に添加する元素としては上記したＦｅやＮｉの他に、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、  Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｈｆ等の 1種または 2種以上を用いることができ、これら添加元素の量は 5〜 50at%の範囲とすることが好ましい。強磁性膜１５１、１５３は、 2種以上の強磁性膜の積層膜であってもよい。
【００２７】
また、強磁性膜１５１、１５３間に配置される非磁性膜１５２には、各種の導電性非磁性材料を使用することができるが、スピン依存散乱の大きいＣｕを用いることが好ましい。上側の強磁性膜１５３と交換結合膜を構成する反強磁性膜１５４には、例えばＦｅＭｎ系合金、ＩｒＭｎ系合金等が用いられる。
【００２８】
強磁性膜１５１の下側には、図３に示すように、磁性もしくは非磁性の下地層１５５を設けてもよい。下地層１５５を設ける場合、スピンバルブＧＭＲ膜１５は下地層１５５を含むものある。下地層１５５は、 1種類の磁性膜または非磁性膜で構成してもよいし、また磁性膜と非磁性膜との積層膜や異なる種類の磁性膜の積層膜であってもよい。磁性下地層としては、アモルファス系軟磁性体や    ｆｃｃ結晶構造を有する軟磁性体、例えばＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｏ合金、これらに各種添加元素を添加した磁性合金等が用いられる。また、非磁性下地層としては、配向性を向上させるＴａやＺｒ等の非磁性金属膜が挙げられる。
【００２９】
上述した実施形態のＧＭＲヘッド２１においては、磁気シールド層１３、２０に結晶性軟磁性膜を用いているために、ＧＭＲ膜１５の下地膜表面（下側磁気ギャップ膜１４の表面）の表面凹凸がＲmax＞5nmと大きくなることは避けられないものの、その表面凹凸の周期を伸ばすことによって、具体的には中心周期ＬをＬ＞150nmとすることによって、表面凹凸がＧＭＲ膜１５に及ぼす悪影響を小さくすることができる。従って、ＧＭＲ膜１５の軟磁性の劣化を抑制することができると共に、下側磁気シールド層１３の表面凹凸に起因するＧＭＲ膜１５内のピン層とフリー層の層間結合磁界Ｈinの増大を抑制することができる。
【００３０】
このように、ＧＭＲ膜１５は良好な軟磁性および適度な層間結合磁界を有していることから、この実施形態のＧＭＲヘッド２１は安定した動作特性が得られると共に、例えばバルクハウゼンノイズを抑制することができ、これらによって動作特性の向上を図ることが可能となる。また、表面凹凸の周期を伸ばすことによって、ＭＲ変化率を高めることもできる。すなわち、ＧＭＲヘッド２１の感度の向上を図ることができる。このような感度の向上効果は、後述する実施例からも明らかなように、特に表面凹凸の中心周期Ｌを 150nm＜Ｌ＜ 300nmとすることによって、より良好に得ることができる。
【００３１】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例について述べる。
【００３２】
参考例１、比較例１
図１に示したように、Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ基板１１上にＡｌ2Ｏ3絶縁層１２を介して、下側磁気シールド層１３として厚さ2.0μmのＦｅ84.1Ａｌ6.2Ｓｉ9.7結晶性軟磁性膜を形成した。この下側磁気シールド層１３上に、厚さ100nmのＡｌ2Ｏ3膜からなる下側磁気ギャップ膜１４を介して、スピンバルブＧＭＲ膜１５を形成した。スピンバルブＧＭＲ膜１５の構成は、Ｔａ（5nm）／Ｎｉ80Ｆｅ20（7nm）／Ｃｕ（3nm）／Ｎｉ80Ｆｅ20（7nm）／Ｆｅ50Ｍｎ50とした。スピンバルブＧＭＲ膜１５に対しては適切な熱処理を施した。
【００３３】
この参考例１では、Ｆｅ84.1Ａｌ6.2Ｓｉ9.7膜をマグネトロンスパッタ法で成膜した。今回はＲＦスパッタを用いたが、ＤＣスパッタでも可能である。パワー密度は9.3W/cm2の一定条件で成膜を行った。なお、パワー密度を減少させても周期を大きくすることができる。Ａｒ圧は0.93Paとした。
【００３４】
また、本発明との比較例１として、Ｆｅ84.1Ａｌ6.2Ｓｉ9.7膜をＲＦマグネトロンスパッタ法で成膜する際のＡｒ圧を1.33Paとする以外は同様にして、スピンバルブＧＭＲ膜１５まで成膜した。このように、Ｆｅ84.1Ａｌ6.2Ｓｉ9.7膜を成膜する際のＡｒ圧（表１に記す）、基板加熱、ガス中の不純物（Ｏ2）濃度等の制御等の成膜条件を制御することにより、スピンバルブＧＭＲ膜１５の下地膜表面の凹凸周期を制御した。なお、参考例１および比較例１において、Ｆｅ84.1Ａｌ6.2Ｓｉ9.7膜のＸ線回折を行ったところ、いずれも(110)面の強い回折ピークがあり、結晶質になっていることを確認した。
【００３５】
次に、上記したスピンバルブＧＭＲ膜１５の幅方向両端部に、ＣｏＰｔ合金からなる硬質磁性膜１６をそれぞれ形成し、さらにＣｕからなる一対のリード１７を形成した。この上にＡｌ2 Ｏ3 膜からなる上側磁気ギャップ膜１９を形成し、さらにその上に厚さ 3.0μm のＦｅ84.1Ａｌ6.2 Ｓｉ9.7 膜からなる上側磁気シールド層２０を形成して、シールド型ＧＭＲヘッド２１を作製した。比較例１についても同様とした。
【００３６】
上述した参考例１および比較例１によるシールド型ＧＭＲヘッド２１の製造工程において、下側磁気ギャップ膜１４を形成した時点で、その表面凹凸をＡＦＭでそれぞれ測定した。1回の掃引の測定範囲は1μmとし、次の掃引はこの範囲から移動して、掃引の平均値を測定結果とした。これらの測定結果を周波数分析し、周波数（凹凸の周期Ｌ′）に対する存在確率を示すスペクトル密度により分布曲線を作成した。その結果を図４に示す。参考例１および比較例１共に正規分布的な曲線をなしている。図４から表面凹凸の中心周期Ｌをスペクトル密度が最大となる周波数すなわち凹凸の周期Ｌ′として求めた。表面凹凸の中心周期Ｌは、参考例１では80nm、比較例１では45nmであった。また、同一の測定範囲から表面凹凸のＲmaxを求めたところ、いずれも6.0nmであった。このように、Ｆｅ84.1Ａｌ6.2Ｓｉ9.7膜の成膜条件を変えることによって、表面凹凸のＲmaxは同一であっても、表面凹凸の周期（中心周期Ｌ）を制御することができる。
【００３７】
次に、上述した参考例１および比較例１によるシールド型ＧＭＲヘッド２１において、スピンバルブＧＭＲ膜１５の層間結合磁界Ｈin、フリー層の困難軸の保磁力Ｈch、およびＭＲ変化率を、それぞれ4端子法でＲ−Ｈ曲線を測定することによって求めた。その結果、比較例１では層間結合磁界Ｈinが20Ｏeであったのに対して、参考例１では11.5Ｏeまで改善された。また、フリー層の困難軸の保磁力Ｈchも2Ｏeから0.3Ｏeまで改善された。ＭＲ変化率ついては3.0％から3.5％まで向上していた。
【００３８】
実施例１、参考例２
上記参考例１において、Ｆｅ84.1Ａｌ6.2Ｓｉ9.7膜を成膜する際の条件を変化させて、下側磁気ギャップ膜１４表面の表面凹凸を、Ｒmax=10.0nm、凹凸周期の中心周期Ｌ=180nm（実施例１）、およびＲmax=8.0nm、凹凸周期の中心周期Ｌ=450nm（参考例２）とする以外は、それぞれ参考例１と同様にしてＧＭＲヘッドを作製した。Ｒmaxおよび中心周期Ｌは実施例１と同様にして求めたものである。
【００３９】
これらＧＭＲヘッドの層間結合磁界Ｈin、フリー層の困難軸の保磁力ＨchおよびＭＲ変化率を、参考例１と同様にして求めたところ、実施例１ではＨin=10.0Ｏe、Ｈch=0.2Ｏe、参考例２ではＨin=9.0Ｏe、Ｈch=0.2Ｏeであった。また、ＭＲ変化率については、実施例１では4.0％と参考例１より増大していた。このように、スピンバルブＧＭＲ膜の下地膜表面の凹凸周期（中心周期Ｌ）を適切に選ぶことによって、ＧＭＲヘッドの感度を向上させることができる。
【００４０】
実施例２〜６、参考例３〜１２、比較例２〜６
ＧＭＲ膜の構成をそれぞれ表１に示す構成とする以外は、それぞれ実施例１、参考例１〜２および比較例１と同様にしてＧＭＲヘッドを作製した。これらについて、参考例１と同様にしてＲmaxおよび中心周期Ｌを求めると共に、ＧＭＲヘッドのフリー層とピン層との層間結合磁界Ｈin、フリー層の困難軸の保磁力ＨchおよびＭＲ変化率を参考例１と同様にして求めた。それらの結果を表１に示す。なお、磁気シールド層としてのＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金膜は組成が多少変動しても有効であり、また耐食性の向上のためにＣｒ等を添加しても同様な効果が得られることが分かった。
【００４１】
【表１】
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参考例１３、比較例７
図１に示したように、Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ基板１１上にＡｌ2Ｏ3絶縁層１２を介して、下側磁気シールド層１３として厚さ2.0μmのＮｉ80Ｆｅ20結晶性軟磁性膜を形成した。この下側磁気シールド層１３上に、厚さ100nmのＡｌ2Ｏ3膜からなる下側磁気ギャップ膜１４を介して、スピンバルブＧＭＲ膜１５を形成した。スピンバルブＧＭＲ膜１５の構成は参考例１と同一とした。
【００４２】
この参考例１３では、Ｎｉ80Ｆｅ20膜をマグネトロンスパッタ法で成膜した。今回はＤＣスパッタを適用したが、ＲＦスパッタでも可能である。パワー密度は1.9W/cm2の一定条件で成膜を行った。なお、パワーを減少させても周期を大きくすることができる。Ａｒ圧は0.80Paとした。
【００４３】
また、本発明との比較例７として、Ｎｉ80Ｆｅ20膜をマグネトロンスパッタ法で成膜する際のＡｒ圧を1.33Paとする以外は同様にして、スピンバルブＧＭＲ膜１５まで成膜した。
【００４４】
このように、Ｎｉ80Ｆｅ20膜の成膜条件を制御することにより、スピンバルブＧＭＲ膜１５の下地膜表面の凹凸周期を制御した。なお、参考例１３および比較例７において、Ｎｉ80Ｆｅ20膜のＸ線回折を行ったところ、いずれも(111)面の強い回折ピークがあり、結晶質になっていることを確認した。
【００４５】
次に、上記したスピンバルブＧＭＲ膜１５の幅方向両端部に、ＣｏＰｔ合金からなる硬質磁性膜１６をそれぞれ形成し、さらにＣｕからなる一対のリード１７を形成した。この上にＡｌ2 Ｏ3 膜からなる上側磁気ギャップ膜１９を形成し、さらにその上に厚さ 3.0μm のＮｉ80Ｆｅ20膜からなる上側磁気シールド層２０を形成して、シールド型ＧＭＲヘッド２１を作製した。比較例７についても同様とした。
【００４６】
上述した参考例１３および比較例７によるシールド型ＧＭＲヘッド２１の製造工程において、下側磁気ギャップ膜１４を形成した時点で、その表面凹凸をＡＦＭでそれぞれ測定した。そして、参考例１と同様にして、表面凹凸のＲmaxおよび凹凸周期の中心周期Ｌを求めた。その結果、参考例１３では中心周期Ｌ=75nm、Ｒmax=5.5nm、比較例７では中心周期Ｌ=50nm、Ｒmax=6.5nmであった。このように、Ｎｉ80Ｆｅ20膜についても成膜条件を変えることによって、表面凹凸の周期（中心周期Ｌ）を制御することができる。
【００４７】
次に、上述した参考例１３および比較例７によるシールド型ＧＭＲヘッド２１において、スピンバルブＧＭＲ膜１５のフリー層とピン層との層間結合磁界Ｈin、フリー層の困難軸の保磁力ＨchおよびＭＲ変化率を、それぞれ参考例１と同様にして求めた。その結果、比較例７では層間結合磁界Ｈinが22Ｏeであったのに対して、参考例１３では11.5Ｏeまで改善された。また、フリー層の困難軸の保磁力Ｈchも2.5Ｏeから0.3Ｏeまで改善された。ＭＲ変化率ついては2.9％から3.3％まで向上していた。
【００４８】
実施例７、参考例１４
上記参考例１３において、Ｎｉ80Ｆｅ20膜を成膜する際の条件を変化させて、下側磁気ギャップ膜１４表面の表面凹凸を、Ｒmax=9.5nm、凹凸周期の中心周期Ｌ=175nm（実施例７）、およびＲmax=8.5nm、凹凸周期の中心周期Ｌ=480nm（参考例１４）とする以外は、それぞれ参考例１３と同様にしてＧＭＲヘッドを作製した。Ｒmaxおよび中心周期Ｌは参考例１と同様にして求めたものである。これらＧＭＲヘッドのフリー層とピン層との層間結合磁界Ｈin、フリー層の困難軸の保磁力ＨchおよびＭＲ変化率を、参考例１と同様にして求めたところ、実施例７ではＨin=9.5Ｏe、Ｈch=0.2Ｏe、参考例１４ではＨin=9.0Ｏe、Ｈch=0.2Ｏeであった。また、ＭＲ変化率については、実施例７では3.8％と参考例１３より増大していた。このようにＮｉ80Ｆｅ20膜を磁気シールド層として用いた場合においても、スピンバルブＧＭＲ膜の下地膜表面の凹凸周期（中心周期Ｌ）を適切に選ぶことによって、ＧＭＲヘッドの感度を向上させることができる。
【００４９】
実施例８〜１２、参考例１５〜２４、比較例８〜１２
ＧＭＲ膜の構成をそれぞれ表２に示す構成とする以外は、それぞれ実施例７、参考例１３〜１４および比較例７と同様にしてＧＭＲヘッドを作製した。これらについて、参考例１と同様にしてＲmaxおよび中心周期Ｌを求めると共に、ＧＭＲヘッドのフリー層とピン層との層間結合磁界Ｈin、フリー層の困難軸の保磁力ＨchおよびＭＲ変化率を参考例１と同様にして求めた。それらの結果を表２に示す。
【００５０】
【表２】
0003827789.tif 000003
表１および表２から、特にＭＲ変化率をも向上させる上で、スピンバルブＧＭＲ膜の下地膜表面の中心周期Ｌは150nm＜Ｌ＜300nmとすることが望ましいことが分かる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁気抵抗効果ヘッドによれば、表面凹凸が大きい結晶性軟磁性膜からなる磁気シールド層上においても、巨大磁気抵抗効果膜の軟磁性や層間結合磁界等の膜特性を向上させることができる。また、磁気抵抗変化率の向上を図ることもできる。従って、動作特性および感度特性に優れる磁気抵抗効果ヘッドを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態のＧＭＲヘッドの構成を示す断面図である。
【図２】  本発明に適用するＧＭＲ膜の一構成例を示す断面図である。
【図３】  本発明に適用するＧＭＲ膜の他の構成例を示す断面図である。
【図４】  本発明の実施例１における下地表面の表面凹凸の周波数分析結果を示す図である。
【図５】  従来のシールド型ＭＲヘッドの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１３、２０……結晶性軟磁性膜からなる磁気シールド層
１４、１９……磁気ギャップ膜
１５……ＧＭＲ膜
１７……一対のリード
【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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