JP2000353308A - Magnetic conversion element, thin film magnetic head and production thereof - Google Patents
Magnetic conversion element, thin film magnetic head and production thereofInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気変換素子、特
に、放熱機能を備えた磁気変換素子、それを用いた磁気
ヘッドおよびそれらの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic transducer, and more particularly to a magnetic transducer having a heat radiation function, a magnetic head using the same, and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、ハードディスク装置の面記録密度
の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められ
ている。薄膜磁気ヘッドとしては、誘導型磁気変換素子
を有する記録ヘッドと、磁気変換素子の一つである磁気
抵抗効果素子(以下、MR(Magneto Resistive )素子
とも記す。)を有する再生ヘッドとを積層した構造の複
合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。2. Description of the Related Art In recent years, as the areal recording density of a hard disk drive has been improved, the performance of a thin film magnetic head has been required to be improved. As a thin film magnetic head, a recording head having an inductive magnetic transducer and a reproducing head having a magnetoresistive element (hereinafter also referred to as an MR (Magneto Resistive) element) which is one of the magnetic transducers are laminated. A composite type thin film magnetic head having a structure is widely used.
【0003】MR素子としては、異方性磁気抵抗効果
(AMR(Anisotropic Magneto Resistive )効果)を
示す磁性膜(AMR膜)を用いたAMR素子と、巨大磁
気抵抗効果(GMR(Giant Magneto Resistive )効
果)を示する磁性膜(GMR膜)を用いたGMR素子な
どがある。As MR elements, an AMR element using a magnetic film (AMR film) exhibiting an anisotropic magnetoresistive effect (AMR) and a giant magnetoresistive (GMR) effect are used. ), A GMR element using a magnetic film (GMR film).
【0004】AMR素子を用いた再生ヘッドはAMRヘ
ッドあるいは単にMRヘッドと呼ばれ、GMR素子を用
いた再生ヘッドはGMRヘッドと呼ばれる。AMRヘッ
ドは、面記録密度が1ギガビット/(インチ)2 超える
再生ヘッドとして利用され、GMRヘッドは、面記録密
度が3ギガビット/(インチ)2 を超える再生ヘッドと
して利用されている。A reproducing head using an AMR element is called an AMR head or simply an MR head, and a reproducing head using a GMR element is called a GMR head. The AMR head is used as a reproducing head having a surface recording density exceeding 1 gigabit / (inch) 2 , and the GMR head is used as a reproducing head having a surface recording density exceeding 3 gigabit / (inch) 2 .
【0005】ところで、GMR膜としては、「多層型
(アンチフェロ型)」、「誘導フェリ型」、「グラニュ
ラ型」、「スピンバルブ型」等が提案されている。これ
らの中で、比較的構成が単純で、弱い磁場でも大きな抵
抗変化を示し、量産に好ましいと考えられるGMR膜
は、スピンバルブ型である。Incidentally, as the GMR film, a "multilayer type (antiferro type)", an "induction ferri type", a "granular type", a "spin valve type" and the like have been proposed. Among these, the GMR film, which has a relatively simple structure, shows a large resistance change even in a weak magnetic field, and is considered preferable for mass production, is a spin valve type.
【0006】図34は、スピンバルブ型GMR膜(以
下、スピンバルブ膜とする。)を用いた複合型薄膜磁気
ヘッド(以下、単に複合ヘッドとする。)200の概略
構造を表す側断面図である。複合ヘッド200は、例え
ばAl2 O3 ・TiC(アルティック)で形成された基
体201を有しており、この基体201の上に、例えば
Al2 O3 (アルミナ)で形成された絶縁層202を介
して、磁性材料で形成された下部シールド層203が積
層されている。下部シールド層203上には、例えばA
l2 O3 やAlN(窒化アルミニウム)で形成された下
部シールドギャップ層204と上部シールドギャップ層
206が積層されている。これら下部シールドギャップ
層204と上部シールドギャップ層206の間には、上
記のスピンバルブ膜である積層体205が埋設されてい
る。FIG. 34 is a side sectional view showing a schematic structure of a composite type thin film magnetic head (hereinafter simply referred to as a composite head) 200 using a spin valve type GMR film (hereinafter referred to as a spin valve film). is there. Composite head 200, for example, Al 2 O 3 · TiC has a base 201 formed by (AlTiC), on this substrate 201, for example, Al 2 O 3 (alumina) formed by the insulating layer 202 , A lower shield layer 203 made of a magnetic material is laminated. On the lower shield layer 203, for example, A
A lower shield gap layer 204 and an upper shield gap layer 206 made of l 2 O 3 or AlN (aluminum nitride) are laminated. Between the lower shield gap layer 204 and the upper shield gap layer 206, the laminated body 205 which is the above-described spin valve film is buried.
【0007】上部シールドギャップ層206の上には、
磁性材料からなる上部シールド層207(兼下部磁極)
が形成されている。上部シールド層207には、例えば
Al2 O3 からなる記録ギャップ層208を挟んで、上
部磁極層210が対向配置されている。下部シールド層
207と上部磁極層210との間には絶縁層209に埋
設された状態で、薄膜コイル211が形成されている。On the upper shield gap layer 206,
Upper shield layer 207 made of magnetic material (also serves as lower magnetic pole)
Are formed. The upper magnetic pole layer 210 is opposed to the upper shield layer 207 with the recording gap layer 208 made of, for example, Al 2 O 3 therebetween. A thin-film coil 211 is formed between the lower shield layer 207 and the upper magnetic pole layer 210 while being buried in the insulating layer 209.
【0008】下部シールド層203、下部シールドギャ
ップ層204、積層体205および上部シールドギャッ
プ層206は、磁気記録媒体の情報を読み出す再生ヘッ
ド部を構成している。また、上部シールド層(兼下部磁
極)207、記録ギャップ層208、絶縁層209、上
部磁極層210および薄膜コイル211は、磁気記録媒
体に情報を書き込む記録ヘッド部を構成している。な
お、図中Sで示す面は、複合ヘッド200がハードディ
スクなどの磁気記録媒体に対向する媒体対向面(エアベ
アリング面:ABS)である。[0008] The lower shield layer 203, the lower shield gap layer 204, the laminate 205 and the upper shield gap layer 206 constitute a reproducing head for reading information from the magnetic recording medium. The upper shield layer (also serving as a lower magnetic pole) 207, the write gap layer 208, the insulating layer 209, the upper magnetic pole layer 210, and the thin-film coil 211 constitute a recording head unit for writing information on a magnetic recording medium. The surface indicated by S in the drawing is a medium facing surface (air bearing surface: ABS) in which the composite head 200 faces a magnetic recording medium such as a hard disk.
【0009】ここで、図35と図36を用いて、スピン
バルブ膜である積層体205の構造について説明する。
図35は積層体205の媒体対向面Sと平行な断面図
(すなわち、図34におけるXXXV−XXXV断面
図)であり、図36は積層体205の媒体対向面S垂直
な断面図(すなわち、図34の積層体205の拡大図)
である。スピンバルブ膜は、基本的に、例えばPtMn
(白金・マンガン合金)からなる反強磁性層251、例
えばCo(コバルト)からなる磁性層であるピンド層2
52、例えばCu(銅)からなる非磁性金属層253、
例えばNiFe(パーマロイ)からなるフリー層254
の4層を順に積層した多層膜で構成されている。ピンド
層252と反強磁性層251とを積層した状態で、例え
ば摂氏250度で熱処理すると、ピンド層252と反強
磁性層251の界面での交換結合による交換異方性磁場
により、ピンド層252の磁化の方向は例えば図中Yで
示す方向へ固定される。フリー層254は、非磁性金属
層253によって反強磁性層251から隔てられている
ため、その磁化方向は固定されておらず、外部磁場によ
って変化する。Here, the structure of the laminated body 205 which is a spin valve film will be described with reference to FIGS. 35 and 36.
FIG. 35 is a cross-sectional view (that is, XXXV-XXXV cross-sectional view in FIG. 34) of the laminate 205 parallel to the medium facing surface S, and FIG. 36 is a cross-sectional view of the laminate 205 perpendicular to the medium facing surface S (that is, FIG. 34 is an enlarged view of the laminate 205)
It is. The spin valve film is basically made of, for example, PtMn.
(Platinum-manganese alloy) antiferromagnetic layer 251, for example, pinned layer 2 which is a magnetic layer made of Co (cobalt)
52, a nonmagnetic metal layer 253 made of, for example, Cu (copper);
For example, a free layer 254 made of NiFe (permalloy)
And a multilayer film in which four layers are sequentially laminated. When the pinned layer 252 and the antiferromagnetic layer 251 are laminated and heat-treated at, for example, 250 degrees Celsius, the pinned layer 252 is subjected to an exchange anisotropic magnetic field due to exchange coupling at the interface between the pinned layer 252 and the antiferromagnetic layer 251. Is fixed, for example, in the direction indicated by Y in the figure. Since the free layer 254 is separated from the antiferromagnetic layer 251 by the nonmagnetic metal layer 253, its magnetization direction is not fixed and changes with an external magnetic field.
【0010】ところで、このようなスピンバルブ膜を用
いた情報の再生、つまり磁気記録媒体からの信号磁場の
検出は以下のように行われる。まず、ピンド層252、
非磁性金属層253およびフリー層254に、直流定電
流である検出電流(センス電流)が、例えば図中Xで示
す方向に流される。磁気記録媒体からの信号磁場を受け
ると、フリー層254の磁化の方向が変化する。フリー
層254の磁化方向とピンド層252の(固定されてい
る)磁化方向との相対角度によって、電気抵抗が変化
し、これに伴う電圧変化として情報が検出される。The reproduction of information using such a spin valve film, that is, the detection of a signal magnetic field from a magnetic recording medium is performed as follows. First, the pinned layer 252,
A detection current (sense current), which is a DC constant current, flows through the nonmagnetic metal layer 253 and the free layer 254, for example, in a direction indicated by X in the drawing. Upon receiving a signal magnetic field from the magnetic recording medium, the direction of magnetization of the free layer 254 changes. The electric resistance changes depending on the relative angle between the magnetization direction of the free layer 254 and the (fixed) magnetization direction of the pinned layer 252, and information is detected as a voltage change accompanying the change.
【0011】ここで、一般に、MR素子の媒体対向面S
からその反対面までの距離は、MRハイト(MR―H)
と呼ばれている。スピンバルブ膜を用いたMR素子の場
合、フリー層の媒体対向面Sからその反対面までの距離
がMRハイトを決定する。Here, generally, the medium facing surface S of the MR element
The distance from to the opposite surface is MR height (MR-H)
is called. In the case of an MR element using a spin valve film, the distance from the medium facing surface S of the free layer to the opposite surface determines the MR height.
【0012】また、MR素子の再生トラック幅Twは、
高記録密度化に伴って小さくなりつつある。これに伴っ
て、MR素子のMRハイトも小さくなる傾向にある。例
えば、MR素子の再生トラック幅が1μmの場合、MR
ハイトは0.6μmであるのに対し、MR素子の再生ト
ラック幅が0.5μmの場合には、MRハイトは0.3
μmとなる。The reproduction track width Tw of the MR element is:
It is getting smaller with higher recording density. Accompanying this, the MR height of the MR element also tends to decrease. For example, when the reproduction track width of the MR element is 1 μm,
The height is 0.6 μm, whereas when the reproduction track width of the MR element is 0.5 μm, the MR height is 0.3 μm.
μm.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】このように、MR素子
では小型化が進んでいるが、この小型化に伴い、MR素
子で発生する熱による次のような問題が発生している。
つまり、MR素子で発生する熱は上下のシールドギャッ
プ層を介して上下のシールド層(図34におけるシール
ド層203,207)に放熱される。しかしながら、M
R素子の再生トラック幅とMRハイトが小さくなると、
MR素子の放熱面積(つまり再生トラック幅とMRハイ
トの積)が大幅に縮小する。このような放熱面積の縮小
に伴うMR素子の発熱は、エレクトロマイグレーション
(導体中を金属原子が移動して局所的なボイドができる
現象)や層間拡散を引き起こす一因となる。その結果、
MR素子の寿命が短くなるという問題がある。As described above, the miniaturization of the MR element is progressing. However, with the miniaturization, the following problem occurs due to the heat generated in the MR element.
That is, the heat generated in the MR element is radiated to the upper and lower shield layers (shield layers 203 and 207 in FIG. 34) via the upper and lower shield gap layers. However, M
When the reproduction track width of the R element and the MR height become smaller,
The heat radiation area of the MR element (that is, the product of the reproduction track width and the MR height) is significantly reduced. Such heat generation of the MR element due to the reduction of the heat radiation area causes electromigration (a phenomenon in which metal atoms move in a conductor to form local voids) and interlayer diffusion. as a result,
There is a problem that the life of the MR element is shortened.
【0014】なお、特開平6−223331号公報およ
び特開平10−222816号公報には、MR素子の周
囲の層(シールド層、絶縁層、基体など)を熱伝導率の
高い材料で構成することにより、MR素子で発生した熱
を効率的に放熱する技術が開示されている。しかしなが
ら、上述したMR素子の小型化に伴ってMR素子の放熱
面積が小さくなると、MR素子の周囲の層の熱伝導率を
高くしたとしても放熱能力の向上はあまり期待できな
い。It should be noted that JP-A-6-223331 and JP-A-10-222816 disclose that layers around the MR element (such as a shield layer, an insulating layer, and a base) are made of a material having a high thermal conductivity. A technology for efficiently dissipating heat generated in an MR element has been disclosed. However, when the heat dissipation area of the MR element is reduced with the miniaturization of the MR element described above, even if the thermal conductivity of the layer around the MR element is increased, the improvement of the heat dissipation ability cannot be expected much.
【0015】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、放熱能力を高めることができる磁気
変換素子および薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法
を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic transducer, a thin-film magnetic head, and a method of manufacturing the same, which can enhance the heat radiation capability.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明の磁気変換素子
は、外部磁場を感知する感磁層と、この感磁層に隣接し
て形成された放熱層を備えている。感磁層としては、例
えば、外部磁場により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果
膜などがある。磁気抵抗効果膜としては、例えば、AM
R膜、GMR膜、TMR膜などがある。また、隣接と
は、直接に接する状態のみならず、他の層を介して隣り
合う状態も含んでいる。A magnetic transducer according to the present invention includes a magneto-sensitive layer for sensing an external magnetic field and a heat radiation layer formed adjacent to the magneto-sensitive layer. The magneto-sensitive layer includes, for example, a magneto-resistance effect film whose electric resistance changes due to an external magnetic field. As the magnetoresistive film, for example, AM
There are an R film, a GMR film, a TMR film and the like. In addition, the term “adjacent” includes not only a state of direct contact but also a state of adjoining via another layer.
【0017】本発明の磁気変換素子では、感磁層を流れ
る電流により発生したジュール熱は、感磁層に隣接して
設けられてた放熱層を経て、熱伝導などにより、素子周
辺の部材に移動する。In the magnetic transducer of the present invention, the Joule heat generated by the current flowing through the magneto-sensitive layer passes through a heat radiation layer provided adjacent to the magneto-sensitive layer, and is transferred to members around the element by heat conduction and the like. Moving.
【0018】また、本発明の磁気変換素子では、放熱層
の厚さは1nm以上100nm以下であることが望まし
い。放熱層の厚さが1nm未満の場合、放熱効果はほと
んど見られない。一方、放熱層の厚さが100nmより
大きい場合には、磁気変換素子の出力のプラスとマイナ
スの非対称性が大きくなる。In the magnetic transducer of the present invention, it is desirable that the thickness of the heat radiation layer is 1 nm or more and 100 nm or less. When the thickness of the heat radiation layer is less than 1 nm, almost no heat radiation effect is observed. On the other hand, when the thickness of the heat radiation layer is larger than 100 nm, the positive and negative asymmetries of the output of the magnetic transducer become large.
【0019】また、本発明の磁気変換素子では、放熱層
を感磁層よりも高い抵抗を有する非磁性金属膜(たとえ
ば、Zr,Bi,Ta,Pt,Pdのいずれかを含むも
の)で形成しても良い。放熱層が高抵抗であるため、感
磁層中を流れる検出電流の放熱層への分流は僅かであ
る。In the magnetic transducer of the present invention, the heat radiation layer is formed of a non-magnetic metal film (for example, containing any of Zr, Bi, Ta, Pt, and Pd) having a higher resistance than the magneto-sensitive layer. You may. Since the heat dissipation layer has a high resistance, the detection current flowing in the magneto-sensitive layer is slightly diverted to the heat dissipation layer.
【0020】また、本発明の磁気変換素子では、放熱層
の層表面の面積を感磁層の層表面の面積よりも大きくし
ても良い。放熱層の層表面の面積が大きいほど、放熱層
と感磁層の接触面積、および放熱層と外部の部材(磁気
シールド層など)の接触面積が大きくなり、それだけ放
熱効率が向上する。Further, in the magnetic transducer of the present invention, the area of the layer surface of the heat radiation layer may be larger than the area of the layer surface of the magneto-sensitive layer. The larger the surface area of the heat dissipation layer is, the larger the contact area between the heat dissipation layer and the magneto-sensitive layer and the contact area between the heat dissipation layer and an external member (such as a magnetic shield layer) are, and accordingly the heat dissipation efficiency is improved.
【0021】また、本発明の磁気変換素子では、放熱層
の(外部磁場に対向する側の)一端面からその反対面ま
での距離が、感磁層の(外部磁場に対向する側の)一端
面からその反対面までの距離よりも大きくなるように構
成しても良い。Further, in the magnetic transducer of the present invention, the distance from one end surface (on the side facing the external magnetic field) of the heat radiation layer to the opposite surface is equal to one distance of the magneto-sensitive layer (on the side facing the external magnetic field). You may comprise so that it may become larger than the distance from an end surface to the opposite surface.
【0022】また、本発明の磁気変換素子では、感磁層
と放熱層の間に絶縁層を設けても良い。感磁層と放熱層
の間に絶縁層があることにより、感磁層中を流れる検出
電流の放熱層への分流の発生を抑制することができる。Further, in the magnetic transducer of the present invention, an insulating layer may be provided between the magneto-sensitive layer and the heat radiation layer. The presence of the insulating layer between the magneto-sensitive layer and the heat radiation layer can suppress generation of a shunt of the detection current flowing in the magneto-sensitive layer to the heat radiation layer.
【0023】また、本発明の磁気変換素子では、感磁層
を、外部磁場により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果膜
により構成しても良い。特に、磁気抵抗効果膜は、磁気
分離層と、この磁気分離層の一方の面に隣接して形成さ
れ外部磁場により磁化方向が自由に変化する軟磁性層
と、磁気分離層の他方の面に隣接して形成された強磁性
層と、強磁性層の磁気分離層に接触する側の面と反対側
の面に隣接して形成された反強磁性層により構成しても
良い。磁気記録媒体からの磁界が与えられると軟磁性層
の磁化の方向が変化し、この軟磁性層の磁化方向の変化
と(固定されている)強磁性層の磁化方向の相対角度に
応じて電気抵抗が変化し、この電気抵抗の変化に伴う電
圧変化が検出される。軟磁性、磁気分離層および強磁性
層を流れる電流により発生したジュール熱は、放熱層か
ら外部に移動する。なお、放熱層は、反強磁性層または
軟磁性層に隣接して設けることができる。In the magnetic transducer of the present invention, the magneto-sensitive layer may be constituted by a magneto-resistance effect film whose electric resistance changes by an external magnetic field. In particular, the magnetoresistive film includes a magnetic separation layer, a soft magnetic layer formed adjacent to one surface of the magnetic separation layer, and whose magnetization direction is freely changed by an external magnetic field, and a magnetic separation layer on the other surface. The ferromagnetic layer may be composed of an adjacent ferromagnetic layer and an antiferromagnetic layer formed adjacent to a surface of the ferromagnetic layer that is opposite to a surface of the ferromagnetic layer that contacts the magnetic separation layer. When a magnetic field from a magnetic recording medium is applied, the direction of magnetization of the soft magnetic layer changes, and the electric direction is changed according to the change in the magnetization direction of the soft magnetic layer and the relative angle between the magnetization direction of the (fixed) ferromagnetic layer. The resistance changes, and a voltage change accompanying the change in the electric resistance is detected. Joule heat generated by the current flowing through the soft magnetic, magnetic separation layer and ferromagnetic layer moves from the heat dissipation layer to the outside. Note that the heat dissipation layer can be provided adjacent to the antiferromagnetic layer or the soft magnetic layer.
【0024】本発明の薄膜磁気ヘッドは、磁気変換素子
を備えた薄膜磁気ヘッドであって、磁気変換素子が上記
のいずれかに記載の構造を有するように構成したもので
ある。A thin-film magnetic head according to the present invention is a thin-film magnetic head provided with a magnetic transducer, wherein the magnetic transducer has any one of the structures described above.
【0025】また、本発明の薄膜磁気ヘッドでは、磁気
変換素子を挟んで対向するように配置され、磁気変換素
子を磁気的に遮蔽する2つの磁気シールド層を備えるよ
うにしても良い。磁気変換素子の感磁層を流れる電流に
より発生したジュール熱は、上記の放熱層から一方の磁
気シールド層に移動する。In the thin-film magnetic head of the present invention, two magnetic shield layers may be provided so as to face each other with the magnetic transducer interposed therebetween and to shield the magnetic transducer magnetically. Joule heat generated by the current flowing through the magneto-sensitive layer of the magnetic transducer moves from the heat dissipation layer to one of the magnetic shield layers.
【0026】また、本発明の薄膜磁気ヘッドでは、互い
に磁気的に連結され、かつ、記録媒体に対向する側の一
部がギャップ層を介して互いに対向する磁極部分を含
み、それぞれ少なくとも1つの層からなる2つの磁性層
と、2つの磁性層の間に配設された薄膜コイルとを有す
るようにしても良い。コイルに電流を流すことにより磁
極部分に磁界が生じ、この磁界により磁気記録媒体に情
報を書き込む。Further, in the thin film magnetic head of the present invention, at least one of the at least one layer includes magnetic pole portions which are magnetically connected to each other and whose portions facing the recording medium face each other via the gap layer. And two thin-film coils disposed between the two magnetic layers. When a current flows through the coil, a magnetic field is generated in the magnetic pole portion, and the magnetic field writes information on the magnetic recording medium.
【0027】本発明の磁気変換素子の製造方法は、放熱
層と感磁層とを、互いに隣接するように形成することを
特徴とするものである。本発明の磁気変換素子の製造方
法では、基体上に放熱層を形成し、この放熱層の上に感
磁層を形成するようにしても良い。この製造方法によれ
ば、基体上に放熱層と感磁層がこの順に積層された磁気
変換素子が得られる。また、(放熱層の上に形成され
た)感磁層の上にもう一つの放熱層をさらに形成するよ
うにしても良い。この製造方法によれば、基体上に放熱
層、感磁層およびもう一つの放熱層がこの順に積層され
た磁気変換素子が得られる。あるいは、本発明の磁気変
換素子の製造方法では、基体上に感磁層を形成し、この
感磁層の上に放熱層を形成するようにしても良い。この
製造方法によれば、基体上に感磁層と放熱層がこの順に
積層された磁気変換素子が得られる。放熱層は、例え
ば、スパッタリングにより形成することができる。The method of manufacturing a magnetic transducer according to the present invention is characterized in that the heat radiation layer and the magneto-sensitive layer are formed so as to be adjacent to each other. In the method for manufacturing a magnetic transducer of the present invention, a heat dissipation layer may be formed on a base, and a magneto-sensitive layer may be formed on the heat dissipation layer. According to this manufacturing method, a magnetic conversion element in which the heat dissipation layer and the magneto-sensitive layer are laminated on the base in this order can be obtained. Further, another heat dissipation layer may be further formed on the magneto-sensitive layer (formed on the heat dissipation layer). According to this manufacturing method, a magnetic conversion element in which a heat dissipation layer, a magnetically sensitive layer, and another heat dissipation layer are laminated in this order on a substrate is obtained. Alternatively, in the method for manufacturing a magnetic transducer of the present invention, a magneto-sensitive layer may be formed on a substrate, and a heat radiation layer may be formed on the magneto-sensitive layer. According to this manufacturing method, a magnetic conversion element in which the magneto-sensitive layer and the heat radiation layer are laminated on the base in this order can be obtained. The heat radiation layer can be formed, for example, by sputtering.
【0028】本発明の磁気変換素子の製造方法では、放
熱層と感磁層の間に絶縁層を形成する工程をさらに設け
ても良い。この製造方法によれば、放熱層と感磁層の間
に絶縁層が介在する構造の磁気変換素子が得られる。絶
縁層は、例えば、放熱層の表面を酸化処理することによ
って形成することができる。In the method for manufacturing a magnetic transducer according to the present invention, a step of forming an insulating layer between the heat radiation layer and the magneto-sensitive layer may be further provided. According to this manufacturing method, a magnetic transducer having a structure in which an insulating layer is interposed between the heat radiation layer and the magneto-sensitive layer is obtained. The insulating layer can be formed, for example, by oxidizing the surface of the heat radiation layer.
【0029】本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、磁
気変換素子を備えた薄膜磁気ヘッドを製造する方法であ
って、磁気変換素子を形成する工程が上記のいずれかに
記載の磁気変換素子の製造方法を用いて行われるもので
ある。A method of manufacturing a thin-film magnetic head according to the present invention is a method of manufacturing a thin-film magnetic head having a magnetic transducer, wherein the step of forming the magnetic transducer is performed by any one of the above-described magnetic transducers. This is performed using a manufacturing method.
【0030】本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、
第1の磁気シールド層を形成する工程と、第1の磁気シ
ールド層の上に第1のシールドギャップ層を形成する工
程と、第1のシールドギャップ層の上に磁気変換素子を
形成する工程と、磁気変換素子の上に第2のシールドギ
ャップ層を形成する工程と、第2のシールドギャップ層
の上に第2の磁気シールド層を形成する工程とを含み、
磁気変換素子を形成する工程が、上記のいずれかに記載
の磁気変換素子の製造方法を用いて行われるようにして
も良い。According to the method of manufacturing a thin film magnetic head of the present invention,
A step of forming a first magnetic shield layer, a step of forming a first shield gap layer on the first magnetic shield layer, and a step of forming a magnetic transducer on the first shield gap layer Forming a second shield gap layer on the magnetic transducer, and forming a second magnetic shield layer on the second shield gap layer,
The step of forming the magnetic transducer may be performed using any one of the above-described methods for manufacturing a magnetic transducer.
【0031】[0031]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0032】〔第1の実施の形態〕図1ないし図22を
参照して、本発明の第1の実施の形態に係る磁気変換素
子としてのMR素子と、それを用いた薄膜磁気ヘッドと
しての複合ヘッドについて説明する。[First Embodiment] Referring to FIGS. 1 to 22, an MR element as a magnetic transducer according to a first embodiment of the present invention and a thin-film magnetic head using the same will be described. The composite head will be described.
【0033】MR素子と複合ヘッドの構成 図1は、第1の実施の形態の複合ヘッド100の基本構
成を表す断面図である。複合ヘッド100は、ハードデ
ィスクなどの磁気記録媒体に情報を記録する記録ヘッド
部101と、磁気記録媒体の情報を再生する再生ヘッド
部102を一体に構成したものである。複合ヘッド10
0の一方の端面(図1における左端面)は、磁気記録媒
体に対向している媒体対向面(またはエアベアリング
面:ABS)Sであり、本発明における「外部磁場に対
向する面」の一具体例に対応している。図1では、磁気
記録媒体の移動方向は矢印Zで表され、磁気記録媒体の
トラック幅の方向は矢印Xで表されている。また、磁気
記録媒体と複合ヘッド100が対向する方向は矢印Yで
表されている。 Configuration of MR Element and Composite Head FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a basic configuration of a composite head 100 according to the first embodiment. The composite head 100 has a recording head unit 101 for recording information on a magnetic recording medium such as a hard disk, and a reproducing head unit 102 for reproducing information on a magnetic recording medium. Composite head 10
The one end surface (left end surface in FIG. 1) 0 is a medium facing surface (or air bearing surface: ABS) S facing the magnetic recording medium, and is one of the “surface facing the external magnetic field” in the present invention. This corresponds to a specific example. In FIG. 1, the moving direction of the magnetic recording medium is indicated by an arrow Z, and the track width direction of the magnetic recording medium is indicated by an arrow X. The direction in which the magnetic recording medium faces the composite head 100 is indicated by an arrow Y.
【0034】複合ヘッド100は、例えばAl2 O3 ・
TiC(アルティック)よりなる基体1を有している。
この基体1の上には、例えばAl2 O3 (アルミナ)よ
りなる膜厚2〜10μmの絶縁層2と、NiFe(パー
マロイ)などの磁性材料よりなる膜厚1〜3μmの下部
シールド層3が積層されている。下部シールド層3の上
には、Al2 O3 またはAlN(チッ化アルミニウム)
よりなる膜厚10〜100nmの下部シールドギャップ
層4と上部シールドギャップ層8が形成されている。The composite head 100 is made of, for example, Al 2 O 3.
It has a substrate 1 made of TiC (Altic).
An insulating layer 2 made of, for example, Al 2 O 3 (alumina) and having a thickness of 2 to 10 μm, and a lower shield layer 3 made of a magnetic material such as NiFe (permalloy) having a thickness of 1 to 3 μm are formed on the base 1. It is laminated. On the lower shield layer 3, Al 2 O 3 or AlN (aluminum nitride)
A lower shield gap layer 4 and an upper shield gap layer 8 having a film thickness of 10 to 100 nm are formed.
【0035】本実施の形態では、下部シールドギャップ
層4と上部シールドギャップ層8の間には、スピンバル
ブ膜である積層体5を含むMR素子50(図2)が埋設
されている。上部シールドギャップ層8上には、Ni−
Fe(パーマロイ)などの磁性材料からなり、再生ヘッ
ド部102と記録ヘッド部101の双方に用いられる膜
厚1〜4μmの上部シールド層兼下部磁極(以下、上部
シールド層と記す。)9が形成されている。In the present embodiment, between the lower shield gap layer 4 and the upper shield gap layer 8, an MR element 50 (FIG. 2) including a laminated body 5 as a spin valve film is buried. On the upper shield gap layer 8, Ni-
An upper shield layer and lower magnetic pole (hereinafter, referred to as an upper shield layer) 9 having a thickness of 1 to 4 μm, which is made of a magnetic material such as Fe (permalloy) and is used for both the read head unit 102 and the write head unit 101, is formed. Have been.
【0036】上部シールド層9上には、例えばAl2 O
3 などの絶縁膜よりなる膜厚0.1〜0.5μmの記録
ギャップ層10が形成されている。この記録ギャップ層
10の上に、膜厚1.0〜5.0μmのフォトレジスト
層11を介して、記録ヘッド用の第1層目の薄膜コイル
12(膜厚2〜3μm)と、これを覆うフォトレジスト
層13が形成されている。フォトレジスト層13の上に
は、第2層目の薄膜コイル14(膜厚2〜3μm)とこ
れを覆うフォトレジスト層15が形成されている。な
お、本実施の形態では薄膜コイルが2層の例を示した
が、薄膜コイルの総数は1層あるいは3層以上であって
も良い。On the upper shield layer 9, for example, Al 2 O
A recording gap layer 10 having a thickness of 0.1 to 0.5 μm made of an insulating film such as 3 is formed. On the recording gap layer 10, a first layer thin film coil 12 (2 to 3 μm in thickness) for a recording head is interposed via a photoresist layer 11 having a thickness of 1.0 to 5.0 μm. A covering photoresist layer 13 is formed. On the photoresist layer 13, a second-layer thin-film coil 14 (thickness: 2 to 3 μm) and a photoresist layer 15 covering the second-layer thin film coil 14 are formed. In this embodiment, the example in which the number of the thin film coils is two is described. However, the total number of the thin film coils may be one or three or more.
【0037】フォトレジスト層11,13,15を覆う
ように、記録ヘッド部用の磁性材料である、例えば高飽
和磁束密度材のNiFe(パーマロイ)またはFeNよ
りなる膜厚約3μmの上部磁極16が形成されている。
なお、図1では図示しないが、上部磁極16は、例えば
Al2 O3 よりなる膜厚20〜30μmのオーバーコー
ト層(図12(A)のオーバーコート層17)によって
覆われている。An upper magnetic pole 16 having a thickness of about 3 μm and made of a magnetic material for a recording head, such as NiFe (permalloy) or FeN, which is a high saturation magnetic flux density material, is provided so as to cover the photoresist layers 11, 13, and 15. Is formed.
Although not shown in FIG. 1, the upper magnetic pole 16 is covered with an overcoat layer made of, for example, Al 2 O 3 and having a thickness of 20 to 30 μm (the overcoat layer 17 in FIG. 12A).
【0038】下部シールド層3、下部シールドギャップ
層4、MR素子50、上部シールドギャップ層8および
上部シールド層9は、磁気記録媒体の情報(つまり磁気
記録媒体からの信号磁場)を検出する再生ヘッド部10
2を構成している。再生ヘッド部102は、磁気記録媒
体からの信号磁場によって積層体5に発生する電気抵抗
の変化を検出するようになっている。この「磁気記録媒
体からの信号磁場」が、本発明における「外部磁場」の
一具体例に対応する。The lower shield layer 3, the lower shield gap layer 4, the MR element 50, the upper shield gap layer 8, and the upper shield layer 9 constitute a reproducing head for detecting information on a magnetic recording medium (ie, a signal magnetic field from the magnetic recording medium). Part 10
2. The reproducing head unit 102 detects a change in electric resistance generated in the laminated body 5 by a signal magnetic field from a magnetic recording medium. This “signal magnetic field from the magnetic recording medium” corresponds to a specific example of “external magnetic field” in the present invention.
【0039】また、上部磁気シールド部(兼下部磁極)
9、記録ギャップ層10、コイル12,14および上部
磁極16は、磁気記録媒体に情報を書き込む記録ヘッド
部101を構成している。記録ヘッド部101は、コイ
ル12,14に流れる電流によって上下の磁極16,9
に磁束を生じ、磁極16、9間の記録ギャップ層10近
傍に生ずる磁束によって磁気記録媒体の磁性層を磁化す
るようになっている。Further, an upper magnetic shield portion (also a lower magnetic pole)
The recording gap layer 10, the coils 12, 14 and the upper magnetic pole 16 constitute a recording head unit 101 for writing information on a magnetic recording medium. The recording head unit 101 causes upper and lower magnetic poles 16, 9 by the current flowing through the coils
A magnetic flux generated in the vicinity of the recording gap layer 10 between the magnetic poles 16 and 9 magnetizes the magnetic layer of the magnetic recording medium.
【0040】なお、下部シールド層3は、本発明におけ
る「第1のシールド層」の一具体例に対応する。上部シ
ールド層9は、本発明における「第2のシールド層」の
一具体例に対応する。これら上部シールド層9および下
部シールド層3は、本発明における「2つの磁気シール
ド層」の一具体例にも対応する。シールドギャップ層
4、8は、本発明における「第1のシールドギャップ
層」および「第2のシールドギャップ層」の一具体例に
それぞれ対応する。下部磁極(上部シールド層)9およ
び上部磁極16が本発明における「2つの磁性層」の一
具体例に対応し、下部磁極9、上部磁極16、薄膜コイ
ル12,14および記録ギャップ層10を含む部分が本
発明における「誘導型磁気変換素子」の一具体例に対応
する。The lower shield layer 3 corresponds to a specific example of “first shield layer” in the present invention. The upper shield layer 9 corresponds to a specific example of “second shield layer” in the present invention. The upper shield layer 9 and the lower shield layer 3 correspond to a specific example of “two magnetic shield layers” in the present invention. The shield gap layers 4 and 8 correspond to specific examples of “first shield gap layer” and “second shield gap layer” in the present invention, respectively. The lower magnetic pole (upper shield layer) 9 and the upper magnetic pole 16 correspond to a specific example of “two magnetic layers” in the present invention, and include the lower magnetic pole 9, the upper magnetic pole 16, the thin film coils 12 and 14, and the recording gap layer 10. The portion corresponds to a specific example of “inductive magnetic transducer” in the present invention.
【0041】図2は、積層体5を含むMR素子50を表
す図であり、複合ヘッド100の媒体対向面Sと平行な
断面(図1におけるII−II断面)を表している。本
実施の形態のMR素子50は、下部シールドギャップ層
4の上に形成された、高抵抗の非磁性金属(Zn,B
i,Ta,Pt,Pdなど)からなる放熱層6と、この
放熱層6の上に形成された積層体5を含んでいる。積層
体5は、放熱層6の上に、例えばPtMn(白金−マン
ガン)からなる反強磁性層51、例えばCo(コバル
ト)からなる磁性層であるピンド層52、例えばCu
(銅)からなる非磁性金属層53、例えばNiFe(パ
ーマロイ)からなるフリー層54を順に積層したもので
ある。また、フリー層54の上には、例えばTaからな
る保護層58が形成されている。FIG. 2 is a diagram showing the MR element 50 including the laminated body 5 and shows a cross section (II-II cross section in FIG. 1) of the composite head 100 parallel to the medium facing surface S. The MR element 50 of the present embodiment has a high resistance non-magnetic metal (Zn, B) formed on the lower shield gap layer 4.
i, Ta, Pt, Pd, etc.) and a laminate 5 formed on the heat radiation layer 6. The laminated body 5 has an antiferromagnetic layer 51 made of, for example, PtMn (platinum-manganese), for example, a pinned layer 52 made of a magnetic layer made of Co (cobalt), for example, Cu, on the heat radiation layer 6.
A nonmagnetic metal layer 53 made of (copper), for example, a free layer 54 made of NiFe (permalloy) is sequentially stacked. On the free layer 54, a protective layer 58 made of, for example, Ta is formed.
【0042】ピンド層52と反強磁性層51とを積層し
た状態で例えば摂氏250度で熱処理すると、ピンド層
52と反強磁性層51の界面での交換結合により、ピン
ド層52の磁化の方向が固定される。なお、本実施の形
態では、ピンド層52の磁化の方向は図2におけるY方
向へ固定されるものとする。なお、図2において、図示
しない磁気記録媒体のトラック幅に対応する積層体5の
幅(MR素子50の読み出し幅)を再生トラック幅Tw
とする。When the pinned layer 52 and the antiferromagnetic layer 51 are stacked and heat-treated at, for example, 250 ° C., the exchange coupling at the interface between the pinned layer 52 and the antiferromagnetic layer 51 causes the magnetization direction of the pinned layer 52 to change. Is fixed. In the present embodiment, the direction of magnetization of pinned layer 52 is fixed in the Y direction in FIG. In FIG. 2, the width of the stacked body 5 (read width of the MR element 50) corresponding to the track width of a magnetic recording medium (not shown) is represented by a reproduction track width Tw.
And
【0043】積層体5の図2における再生トラック幅方
向両側には、フリー層54の磁化方向を揃えてノイズ
(いわゆるバルクハウゼンノイズ)の発生を抑えるため
のバイアス印加膜が設けられている。本実施の形態で
は、バイアス印加膜は、バイアス用強磁性層55a,5
5bと、このバイアス用強磁性層55a,55bに積層
されたバイアス用反強磁性層56a,56bの2層で構
成されている。バイアス用強磁性層55a,55bとバ
イアス用反強磁性層56a,56bのそれぞれの界面で
の交換結合によりフリー層54に対するバイアス磁場が
発生するようになっている。なお、本実施の形態では、
フリー層54には図2におけるX方向のバイアス磁場が
与えられるものとする。On both sides of the stacked body 5 in the reproduction track width direction in FIG. 2, bias application films are provided for aligning the magnetization directions of the free layer 54 to suppress the generation of noise (so-called Barkhausen noise). In the present embodiment, the bias applying film is formed of the ferromagnetic layers 55a, 55 for bias.
5b and anti-ferromagnetic layers for bias 56a and 56b laminated on the ferromagnetic layers for bias 55a and 55b. The exchange coupling at the interface between the bias ferromagnetic layers 55a and 55b and the bias antiferromagnetic layers 56a and 56b generates a bias magnetic field for the free layer 54. In the present embodiment,
It is assumed that a bias magnetic field in the X direction in FIG. 2 is applied to the free layer 54.
【0044】ここで、MR素子50が本発明における
「磁気変換素子」の一具体例に対応する。また、積層体
5が本発明における「感磁層」の一具体例に対応し、放
熱層6が本発明における「放熱層」の一具体例に対応す
る。さらに、反強磁性層51が本発明における「反強磁
性層」の一具体例に対応し、ピンド層52が本発明にお
ける「強磁性層」の一具体例に対応する。また、非磁性
金属層53が本発明における「磁気分離層」の一具体例
に対応し、フリー層54が本発明における「軟磁性層」
の一具体例に対応する。Here, the MR element 50 corresponds to a specific example of “magnetic conversion element” in the present invention. The laminate 5 corresponds to a specific example of the “magnetic layer” in the present invention, and the heat radiation layer 6 corresponds to a specific example of the “heat radiation layer” in the present invention. Further, the antiferromagnetic layer 51 corresponds to a specific example of the “antiferromagnetic layer” in the present invention, and the pinned layer 52 corresponds to a specific example of the “ferromagnetic layer” in the present invention. The nonmagnetic metal layer 53 corresponds to a specific example of the “magnetic separation layer” in the present invention, and the free layer 54 corresponds to the “soft magnetic layer” in the present invention.
Corresponds to one specific example.
【0045】図3は、積層体5の図2におけるIII−
III断面図であり、媒体対向面Sに垂直な断面を表し
ている。積層体5の媒体対向面Sにおいて、反強磁性層
51、ピンド層52、非磁性金属層53およびフリー層
54のそれぞれの一端(図3における左端)は、媒体対
向面Sと一致している。また、積層体5の媒体対向面S
と反対側の端面(図3における右端面)は、媒体対向面
Sと平行な端面となっている。なお、フリー層54の媒
体対向面Sからその反対面までの距離が、MRハイトに
対応している。FIG. 3 is a sectional view of the laminate 5 taken along the line III-III in FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along a line III, and shows a section perpendicular to a medium facing surface S. In the medium facing surface S of the multilayer body 5, one end (the left end in FIG. 3) of each of the antiferromagnetic layer 51, the pinned layer 52, the nonmagnetic metal layer 53, and the free layer 54 coincides with the medium facing surface S. . Further, the medium facing surface S of the laminate 5
The end face on the opposite side (the right end face in FIG. 3) is an end face parallel to the medium facing surface S. The distance from the medium facing surface S of the free layer 54 to the opposite surface corresponds to the MR height.
【0046】図4は、積層体5と放熱層6の平面形状と
相対位置関係を表すものであり、MR素子50を図2に
おける矢印IV方向から見た図である。図4に示したよ
うに、放熱層6の層表面の面積は、積層体5の層表面の
面積よりも大きい。具体的には、放熱層6の媒体対向面
Sから反対面までの距離L1は、積層体5の媒体対向面
Sから反対面までの距離L2よりも長い。また、放熱層
6の再生トラック幅Tw方向の長さWは、再生トラック
幅Twよりも長い。なお、放熱層6の膜厚は例えば1n
m以上100nm以下である。FIG. 4 shows the planar shape and the relative positional relationship between the laminated body 5 and the heat radiation layer 6, and is a view of the MR element 50 as seen from the direction of arrow IV in FIG. As shown in FIG. 4, the area of the layer surface of the heat radiation layer 6 is larger than the area of the layer surface of the laminate 5. Specifically, the distance L1 from the medium facing surface S to the opposite surface of the heat radiation layer 6 is longer than the distance L2 from the medium facing surface S to the opposite surface of the multilayer body 5. The length W of the heat radiation layer 6 in the reproduction track width Tw direction is longer than the reproduction track width Tw. The thickness of the heat radiation layer 6 is, for example, 1 n.
m or more and 100 nm or less.
【0047】ここでは、放熱層6の媒体対向面Sから反
対面までの距離L1は0.8μmであり、積層体5の媒
体対向面Sから反対面までの距離L2は0.3μmであ
る。また、放熱層6の再生トラック幅Tw方向の長さW
は1.0μmであり、再生トラック幅Twは0.5μm
である。Here, the distance L1 from the medium facing surface S to the opposite surface of the heat radiation layer 6 is 0.8 μm, and the distance L2 from the medium facing surface S to the opposite surface of the laminate 5 is 0.3 μm. Also, the length W of the heat radiation layer 6 in the reproduction track width Tw direction.
Is 1.0 μm and the reproduction track width Tw is 0.5 μm
It is.
【0048】複合ヘッド100の製造方法 次に、図5ないし図19を参照して、この複合ヘッド1
00の製造方法について説明する。なお、図5ないし図
11および図12(A)は媒体対向面に垂直な断面を表
している。また、図12(B)および図13ないし図1
8は複合ヘッド100のMR素子50を含む部分を媒体
対向面に平行な断面を拡大して表している。また、図1
9は、複合ヘッド100の平面構成を示している。The method for manufacturing a composite head 100 Next, with reference to FIGS. 5 to 19, the composite head 1
00 will be described. 5 to 11 and FIG. 12A show cross sections perpendicular to the medium facing surface. 12 (B) and FIGS. 13 to 1
Reference numeral 8 denotes an enlarged cross section of a portion including the MR element 50 of the composite head 100 parallel to the medium facing surface. FIG.
9 shows a plan configuration of the composite head 100.
【0049】本実施の形態に係る製造方法では、まず、
図5に示したように、例えばAl2O3 ・TiC(アル
ティック)よりなる基体1上に、例えばAl2 O3 (ア
ルミナ)よりなる絶縁層2を、約2〜10μmの膜厚で
堆積する。In the manufacturing method according to the present embodiment, first,
As shown in FIG. 5, for example, on the substrate 1 made of Al 2 O 3 · TiC (AlTiC), for example, Al 2 O 3 insulating layer 2 made of (alumina), deposited to a thickness of approximately 2~10μm I do.
【0050】次に、絶縁層2上に、磁性材料よりなる再
生ヘッド用の下部シールド層3を、例えばめっき法によ
って1〜3μmの膜厚に形成する。次に、下部シールド
層3の上に、例えばAl2 O3 またはAlNを10〜1
00nmの膜厚にスパッタ堆積し、絶縁層としての下部
シールドギャップ層4を形成する。Next, a lower shield layer 3 for a reproducing head made of a magnetic material is formed to a thickness of 1 to 3 μm on the insulating layer 2 by, for example, a plating method. Next, on the lower shield layer 3, for example, Al 2 O 3 or AlN
A lower shield gap layer 4 as an insulating layer is formed by sputtering to a thickness of 00 nm.
【0051】次に、図13に拡大して示したように、下
部シールドギャップ層4上に、Zr,Bi, Ta,P
t,Pdのいずれかを含む高抵抗非磁性金属を1〜10
0nmの膜厚にスパッタ堆積し、放熱層6を形成するた
めの放熱層形成膜6’を形成する。Next, as shown in an enlarged manner in FIG. 13, Zr, Bi, Ta, P
1-10 high-resistance nonmagnetic metals containing either t or Pd
A heat radiation layer forming film 6 'for forming the heat radiation layer 6 is formed by sputtering to a thickness of 0 nm.
【0052】次に、図6および図14に示したように、
放熱層形成膜6’上の所定の位置にフォトレジストパタ
ーン6aを形成し、このフォトレジストパターン6aを
マスクとして放熱層形成膜6’をエッチングし、放熱層
6のパターンを形成する。Next, as shown in FIGS. 6 and 14,
A photoresist pattern 6a is formed at a predetermined position on the heat radiation layer forming film 6 ', and the heat radiation layer forming film 6' is etched using the photoresist pattern 6a as a mask to form a pattern of the heat radiation layer 6.
【0053】次に、図7に示したように、放熱層6の上
に、積層体5を形成するための積層膜5′を数十nmの
膜厚に形成する。具体的には、図15に拡大して示した
ように、放熱層6の上に、反強磁性層51、ピンド層5
2、非磁性金属層53、フリー層54および保護層58
をこの順にスパッタ法で積層形成し、積層膜5′とす
る。Next, as shown in FIG. 7, a laminated film 5 'for forming the laminated body 5 is formed on the heat radiation layer 6 to a thickness of several tens nm. Specifically, as shown in FIG. 15 on an enlarged scale, the antiferromagnetic layer 51 and the pinned layer 5
2. Non-magnetic metal layer 53, free layer 54, and protective layer 58
Are laminated in this order by a sputtering method to form a laminated film 5 '.
【0054】ここで、反強磁性層51は、例えばPtM
n(白金−マンガン)、NiMn(ニッケル−マンガ
ン)等の材料を用いて20nm程度の膜厚に形成する。
ピンド層52は、例えばCo(コバルト)等の材料を用
いて2nm程度の膜厚に形成する。非磁性金属層53
は、例えばCu(銅)等の材料を用いて2.5nmの膜
厚に形成する。フリー層54は、例えばNiFe(パー
マロイ)等の材料を用いて8nmの膜厚に形成する。な
お、図10において、反強磁性層51、ピンド層52、
非磁性金属層53、フリー層54および保護層58の各
膜厚は、他の層の膜厚に比べて誇張して描かれている。Here, the antiferromagnetic layer 51 is made of, for example, PtM
It is formed to a thickness of about 20 nm using a material such as n (platinum-manganese) or NiMn (nickel-manganese).
The pinned layer 52 is formed to a thickness of about 2 nm using a material such as Co (cobalt). Non-magnetic metal layer 53
Is formed to a thickness of 2.5 nm using a material such as Cu (copper). The free layer 54 is formed to a thickness of 8 nm using a material such as NiFe (permalloy). In FIG. 10, the antiferromagnetic layer 51, the pinned layer 52,
The thicknesses of the nonmagnetic metal layer 53, the free layer 54, and the protective layer 58 are exaggerated as compared with the thicknesses of the other layers.
【0055】保護層58は、Ta、Nb、Hb、Zr、
Hf、Cu、Al、Rh、Ru、Pt、RuRhMn、
PtMn、PtMnRhおよびTiWから選ばれた1つ
の材料による単層膜、またはTa/PtMn、Ta/C
u、Ta/Al、Ta/Ru、TiW/Cu、TiW/
RhおよびTiW/Ruから選ばれた1つの2層膜を用
いる(なお、元素間の「/」なる表示は両元素が積層さ
れていることを表している)。The protective layer 58 is made of Ta, Nb, Hb, Zr,
Hf, Cu, Al, Rh, Ru, Pt, RuRhMn,
A single-layer film of one material selected from PtMn, PtMnRh and TiW, or Ta / PtMn, Ta / C
u, Ta / Al, Ta / Ru, TiW / Cu, TiW /
One two-layer film selected from Rh and TiW / Ru is used (note that “/” between elements indicates that both elements are stacked).
【0056】次に、図8および図16に示したように、
積層膜5′の上の積層体5を形成すべき位置に選択的に
フォトレジストパターン6bを形成する。このとき、フ
ォトレジストパターン6bは、後述するリフトオフを容
易に行うことができるように、例えば断面形状をT型と
する。Next, as shown in FIGS. 8 and 16,
A photoresist pattern 6b is selectively formed on the stacked film 5 'at a position where the stacked body 5 is to be formed. At this time, the photoresist pattern 6b has, for example, a T-shaped cross section so that lift-off described later can be easily performed.
【0057】このフォトレジストパターン6bをマスク
として、積層膜5′を、例えばAr(アルゴン)等を用
いたイオンミリング法によって垂直にエッチングして、
反強磁性層51、ピンド層52、非磁性金属層53およ
びフリー層54からなる積層体5のパターンを形成す
る。Using the photoresist pattern 6b as a mask, the laminated film 5 'is vertically etched by an ion milling method using, for example, Ar (argon).
A pattern of the laminate 5 including the antiferromagnetic layer 51, the pinned layer 52, the nonmagnetic metal layer 53, and the free layer 54 is formed.
【0058】次に、図17に示したように、積層体5の
両側に、フリー層54にバイアス磁場を与えるためのバ
イアス用強磁性層55a,55bとバイアス用反強磁性
層56a,56bを積層する。さらに、バイアス用反強
磁性層56a,56bの上に、リード層7a,7bを1
00〜200nm程度の膜厚に形成する。なお、このリ
ード層7は、例えば、Ta(タンタル)とAu(金)の
積層膜、Ti・W(チタン・タングステン合金)とTa
の積層膜として形成される。Next, as shown in FIG. 17, the ferromagnetic layers 55a and 55b for bias and the antiferromagnetic layers 56a and 56b for bias for applying a bias magnetic field to the free layer 54 are provided on both sides of the laminated body 5. Laminate. Further, the lead layers 7a, 7b are formed on the anti-ferromagnetic layers 56a, 56b for bias.
It is formed to a thickness of about 00 to 200 nm. The lead layer 7 is made of, for example, a laminated film of Ta (tantalum) and Au (gold), Ti.W (titanium-tungsten alloy) and Ta.
Is formed as a laminated film.
【0059】なお、バイアス用反強磁性層56a,56
b、および積層体5の反強磁性層51の材料としては、
Pt47〜52at%、Mn48〜53at%なる組成
(最も好ましくはPt48at%、Mn52at%)の
PtMn、Pt33〜52at%、Mn45〜57at
%、Rh0〜17at%なる組成(最も好ましくはPt
40at%、Mn51at%、Rh9%)のPtMnR
h、Ru0〜20at%、Rh0〜20at%、Mn7
5〜85at%なる組成(最も好ましくはRu3at
%、Rh15at%、Mn82at%)のRuRhMn
の中から選択することができる。The bias antiferromagnetic layers 56a and 56
b, and the material of the antiferromagnetic layer 51 of the laminate 5 include:
PtMn having a composition of 47 to 52 at% of Pt and 48 to 53 at% of Mn (most preferably 48 at% of Pt and 52 at% of Mn), 33 to 52 at% of Pt, and 45 to 57 at of Mn.
%, Rh 0 to 17 at% (most preferably Pt
PtMnR of 40 at%, Mn 51 at%, Rh 9%)
h, Ru0-20 at%, Rh0-20 at%, Mn7
5 to 85 at% composition (most preferably Ru3at
%, Rh15at%, Mn82at%) of RuRhMn
You can choose from:
【0060】次に、リフトオフ処理によって、フォトレ
ジストパターン6bとその上に積層されている堆積物D
(バイアス用強磁性層、バイアス用反強磁性層およびリ
ード導体層の各材料)を除去する。Next, by a lift-off process, the photoresist pattern 6b and the deposit D
(The materials for the bias ferromagnetic layer, the bias antiferromagnetic layer, and the lead conductor layer) are removed.
【0061】次に、図9および図18に示したように、
下部シールドギャップ層4および積層体5を覆うように
して、AlN等の絶縁膜からなる上部シールドギャップ
層8を、10〜100nm程度の膜厚に形成し、積層体
5をシールドギャップ層4,8内に埋設する。Next, as shown in FIG. 9 and FIG.
An upper shield gap layer 8 made of an insulating film such as AlN is formed to a thickness of about 10 to 100 nm so as to cover the lower shield gap layer 4 and the laminated body 5. Buried inside.
【0062】次に、上部シールドギャップ層8上に、磁
性材料からなり、再生ヘッドと記録ヘッドの双方に用い
られる上部シールド層兼下部磁極(以下、上部シールド
層と記す。)9を、約1〜4μmの膜厚に形成する。Next, on the upper shield gap layer 8, an upper shield layer / lower magnetic pole (hereinafter, referred to as an upper shield layer) 9 made of a magnetic material and used for both the read head and the write head is approximately one. It is formed to a thickness of 4 μm.
【0063】次に、図10に示したように、上部シール
ド層9上に、絶縁膜、例えばAl2O3膜よりなる記録ギ
ャップ層10を、0.1〜0.5μmの膜厚に形成し、
この記録ギャップ層10上に、スロートハイトを決定す
るフォトレジスト層11を、約1.0〜2.0μmの膜
厚で、所定のパターンに形成する。次に、フォトレジス
ト層11上に、誘導型の記録ヘッド用の第1層目の薄膜
コイル12を、2〜3μmの膜厚に形成する。次に、フ
ォトレジスト層11および薄膜コイル12を覆うように
して、フォトレジスト層13を、所定のパターンに形成
する。次に、フォトレジスト層13上に、第2層目の薄
膜コイル14を、2〜3μmの膜厚に形成する。次に、
フォトレジスト層13およびコイル14を覆うようにし
て、フォトレジスト層15を、所定のパターンに形成す
る。Next, as shown in FIG. 10, a recording gap layer 10 made of an insulating film, for example, an Al 2 O 3 film is formed on the upper shield layer 9 to a thickness of 0.1 to 0.5 μm.
On this recording gap layer 10, a photoresist layer 11 for determining the throat height is formed in a predetermined pattern with a thickness of about 1.0 to 2.0 μm. Next, a first-layer thin film coil 12 for an inductive recording head is formed on the photoresist layer 11 to a thickness of 2 to 3 μm. Next, a photoresist layer 13 is formed in a predetermined pattern so as to cover the photoresist layer 11 and the thin film coil 12. Next, a second-layer thin-film coil 14 is formed on the photoresist layer 13 to a thickness of 2 to 3 μm. next,
A photoresist layer 15 is formed in a predetermined pattern so as to cover the photoresist layer 13 and the coil 14.
【0064】次に、図11に示したように、コイル1
2,14よりも後方(図11における右側)の位置にお
いて、磁路形成のために、記録ギャップ層10を部分的
にエッチングして開口部10aを形成する。次に、記録
ギャップ層10、開口部10a、フォトレジスト層1
1,13,15を覆うようにして、記録ヘッド用の磁性
材料である、例えば高飽和磁束密度材のNiFe(パー
マロイ)またはFeNよりなる上部磁極16を、約3μ
mの膜厚にパターン形成する。この上部磁極16は、コ
イル12,14の後方の開口部10aにおいて上部シー
ルド層(下部磁極)9と接触し、磁気的に連結してい
る。Next, as shown in FIG.
At a position behind (to the right in FIG. 11) behind the recording gaps 2 and 14, the recording gap layer 10 is partially etched to form an opening 10a in order to form a magnetic path. Next, the recording gap layer 10, the opening 10a, the photoresist layer 1
The upper magnetic pole 16 made of a magnetic material for a recording head, for example, NiFe (permalloy) or FeN, which is a high saturation magnetic flux density material, is covered with a magnetic material for the recording head by about 3 μm.
A pattern is formed to a thickness of m. The upper magnetic pole 16 is in contact with the upper shield layer (lower magnetic pole) 9 at the opening 10 a behind the coils 12 and 14 and is magnetically connected thereto.
【0065】次に、図12(A)に示したように、上部
磁極16をマスクとして、イオンミリングによって、記
録ギャップ層10と上部シールド層(下部磁極)9をエ
ッチングする。次に、上部磁極16上に、例えばAl2
O3 よりなるオーバーコート層17を、20〜30μm
の膜厚に形成する。Next, as shown in FIG. 12A, the recording gap layer 10 and the upper shield layer (lower magnetic pole) 9 are etched by ion milling using the upper magnetic pole 16 as a mask. Next, on the upper magnetic pole 16, for example, Al 2
The overcoat layer 17 made of O 3 is 20 to 30 μm
To a film thickness of
【0066】次に、ピンド層52の磁場の方向を固定
(ピンニング)するために反強磁性層51とピンド層5
2の界面での交換結合を起こさせる処理と、バイアス磁
場を発生するために、バイアス用反強磁性層56a,5
6bとバイアス用強磁性層55a,55bの各界面での
交換結合を起こさせる処理を行う。Next, in order to fix (pin) the direction of the magnetic field of the pinned layer 52, the antiferromagnetic layer 51 and the pinned layer 5 are fixed.
2 and a bias antiferromagnetic layer 56a, 5b for generating a bias magnetic field.
A process for causing exchange coupling at each interface between the bias ferromagnetic layers 55a and 55b is performed.
【0067】反強磁性層51とピンド層52の界面での
交換結合が生じうる温度( ブロッキング温度) と、バイ
アス用反強磁性層56a,56bとバイアス用強磁性層
55a,55bの界面での交換結合が生じうる温度は、
互いに異なっていることが望ましい。前者が後者より高
温の場合、磁界発生装置付きのチャンバ等を利用して、
複合ヘッド100を前者(反強磁性層51とピンド層5
2のブロッキング温度)より高い温度に加熱する。そし
て、複合ヘッド100を徐々に冷却し、反強磁性層51
とピンド層52のブロッキング温度に達したところで、
ピンド層52に所定の磁化方向(図2または図3におけ
るY方向)の磁場を与える。これにより、ピンド層52
の磁化方向が固定される。The temperature at which exchange coupling can occur at the interface between the antiferromagnetic layer 51 and the pinned layer 52 (blocking temperature) depends on the temperature at the interface between the antiferromagnetic layers 56a, 56b for bias and the ferromagnetic layers 55a, 55b for bias. The temperature at which exchange coupling can occur is
Desirably, they are different from each other. If the former is hotter than the latter, use a chamber with a magnetic field generator, etc.
The composite head 100 is connected to the former (the antiferromagnetic layer 51 and the
2 blocking temperature). Then, the composite head 100 is gradually cooled, and the antiferromagnetic layer 51 is cooled.
And when the blocking temperature of the pinned layer 52 is reached,
A magnetic field in a predetermined magnetization direction (Y direction in FIG. 2 or 3) is applied to the pinned layer 52. Thereby, the pinned layer 52
Is fixed.
【0068】そして、複合ヘッド100の温度がバイア
ス用反強磁性層56a,56bとバイアス用強磁性層5
5a,55bのブロッキング温度まで下がったところ
で、バイアス用強磁性層55a,55bに所定の磁化方
向(図2または図3におけるX方向)の磁場を与える。
これによりバイアス用強磁性層55a,55bの磁化方
向が固定される。磁化方向が固定されたバイアス用強磁
性層55a,55bによって、両バイアス用強磁性層5
5a,55bに挟まれた積層体5にバイアス磁界が印加
される。なお、反強磁性層51とピンド層52のブロッ
キング温度が、バイアス用反強磁性層56a,56bと
バイアス用強磁性層55a,55bのブロッキング温度
よりも低い場合には、上述の作業順序が逆になる。Then, the temperature of the composite head 100 is controlled by the bias antiferromagnetic layers 56a and 56b and the bias ferromagnetic layer 5a.
When the temperature drops to the blocking temperature of 5a, 55b, a magnetic field in a predetermined magnetization direction (X direction in FIG. 2 or 3) is applied to the ferromagnetic layers for bias 55a, 55b.
Thereby, the magnetization directions of the bias ferromagnetic layers 55a and 55b are fixed. The bias ferromagnetic layers 55a and 55b whose magnetization directions are fixed form the bias ferromagnetic layers 5a and 55b.
A bias magnetic field is applied to the laminated body 5 sandwiched between 5a and 55b. If the blocking temperatures of the antiferromagnetic layer 51 and the pinned layer 52 are lower than the blocking temperatures of the biasing antiferromagnetic layers 56a and 56b and the biasing ferromagnetic layers 55a and 55b, the above-described operation order is reversed. become.
【0069】最後に、スライダの機械加工を行って、記
録ヘッドおよび再生ヘッドの媒体対向面Sを形成して、
複合ヘッド100が完成する。図12(B)に示したよ
うに、上部磁極16、記録ギャップ層10および上部シ
ールド層(下部磁極)9の一部の各側壁が垂直に自己整
合的に形成された構造は、トリム(Trim)構造と呼ばれ
る。このトリム構造によれば、狭トラックの書き込み時
に発生する磁束の広がりによる実効トラック幅の増加を
防止することができる。Finally, the slider is machined to form the medium facing surface S of the recording head and the reproducing head.
The composite head 100 is completed. As shown in FIG. 12B, a structure in which the side walls of the upper magnetic pole 16, the write gap layer 10, and a part of the upper shield layer (lower magnetic pole) 9 are vertically formed in a self-aligned manner is a trim. ) Called structure. According to this trim structure, it is possible to prevent the effective track width from increasing due to the spread of the magnetic flux generated when writing in a narrow track.
【0070】図19は、上述のようにして製造された複
合ヘッドの平面図である。なお、図19では、オーバー
コート層17を省略している。なお、図5ないし図11
および図12(A)は、図19におけるA−A′線断面
を表している。また、図12(B)および図13ないし
図18は、図19におけるB−B′線断面を表してい
る。FIG. 19 is a plan view of the composite head manufactured as described above. In FIG. 19, the overcoat layer 17 is omitted. 5 to 11.
FIG. 12A shows a cross section taken along line AA ′ in FIG. FIGS. 12B and 13 to 18 show cross sections taken along the line BB 'in FIG.
【0071】複合ヘッドの動作 次に、このように構成された複合ヘッド100の動作
(再生動作)について説明する。 Operation of Composite Head Next, the operation (reproduction operation) of the composite head 100 thus configured will be described.
【0072】図2および図3において、積層体5のピン
ド層52と反強磁性層51の界面での交換結合による交
換異方性磁場により、ピンド層52の磁化の方向は図中
Y方向へ固定される。また、フリー層54の磁化方向
は、積層体5の両側に配置されたバイアス用強磁性層5
5a,55bの発するバイアス磁界により、トラック幅
方向(図中X方向)に揃えられている。2 and 3, the magnetization direction of the pinned layer 52 is changed in the Y direction in the drawing by the exchange anisotropic magnetic field due to the exchange coupling at the interface between the pinned layer 52 and the antiferromagnetic layer 51 of the laminate 5. Fixed. The magnetization direction of the free layer 54 is determined by the bias ferromagnetic layers 5 arranged on both sides of the stacked body 5.
By the bias magnetic fields generated by 5a and 55b, they are aligned in the track width direction (X direction in the figure).
【0073】ピンド層52、非磁性金属層53およびフ
リー層54には、リード層7a,7bを通じて、直流定
電流である検出電流(センス電流)が図中X方向に流さ
れる。磁気記録媒体からの信号磁場を受けると、フリー
層54の磁化方向が変化する。フリー層54の磁化方向
とピンド層52の(固定されている)磁化方向との相対
角度に応じて、電気抵抗が変化し、この電気抵抗の変化
が電圧変化として検出される。A detection current (sense current), which is a DC constant current, flows in the pinned layer 52, the nonmagnetic metal layer 53, and the free layer 54 through the lead layers 7a and 7b in the X direction in the figure. Upon receiving a signal magnetic field from the magnetic recording medium, the magnetization direction of the free layer 54 changes. The electric resistance changes according to the relative angle between the magnetization direction of the free layer 54 and the (fixed) magnetization direction of the pinned layer 52, and the change in the electric resistance is detected as a voltage change.
【0074】このとき、検出電流が積層体5中を流れる
ことによりジュール熱が発生する。このジュール熱は、
主に電流がピンド層52、非磁性金属層53およびフリ
ー層54を流れることにより発生するものである。この
ジュール熱は、熱伝達により、積層体5と放熱層6の境
界面を通って放熱層6に移動し、さらに放熱層6と下部
シールドギャップ層4の境界面を通って下部シールドギ
ャップ4(およびその下の下部シールド層3)に移動す
る。At this time, Joule heat is generated by the detection current flowing through the laminate 5. This Joule heat
The current is mainly generated when a current flows through the pinned layer 52, the nonmagnetic metal layer 53, and the free layer 54. This Joule heat moves to the heat dissipation layer 6 through the interface between the laminated body 5 and the heat dissipation layer 6 by heat transfer, and further passes through the interface between the heat dissipation layer 6 and the lower shield gap layer 4 so that the lower shield gap 4 ( And the lower shield layer 3) thereunder.
【0075】本実施の形態では、積層体5に、比較的熱
伝導率の大きな材料からなる放熱層6が隣接しているた
め、積層体5中の熱が放熱層6に移動しやすい。さら
に、放熱層6の層表面の面積が、積層体5の層表面の面
積より広いため、より広い境界面(積層体5と放熱層6
の境界面、および放熱層6と下部シールドギャップ層4
の境界面)で熱の移動が行われる。従って、MR素子5
0の放熱能力が向上する。In this embodiment, since the heat radiation layer 6 made of a material having a relatively high thermal conductivity is adjacent to the laminate 5, the heat in the laminate 5 can easily move to the heat radiation layer 6. Further, since the area of the layer surface of the heat radiation layer 6 is larger than the area of the layer surface of the laminate 5, a wider boundary surface (the laminate 5 and the heat radiation layer 6) is formed.
Boundary surface, heat radiation layer 6 and lower shield gap layer 4
Transfer of heat takes place at the boundary surface of the two. Therefore, the MR element 5
The heat radiation capacity of the device is improved.
【0076】信号磁場の検出は、フリー層54における
磁化方向の変動に基づいて行われるので、磁気記録媒体
の高密度化に対応するためには、磁気記録媒体のトラッ
ク幅に合わせてMR素子50の再生トラック幅TwとM
Rハイトを小さくすれば良い。本実施の形態では、フリ
ー層54を小さくしても放熱層6によって放熱面積(熱
が移動する境界面の面積)を確保することができる。つ
まり、高密度記録に対応しつつ、MR素子の放熱能力を
向上させることができる。Since the detection of the signal magnetic field is performed based on the fluctuation of the magnetization direction in the free layer 54, in order to cope with the high density of the magnetic recording medium, the MR element 50 is adjusted to the track width of the magnetic recording medium. Reproduction track width Tw and M
What is necessary is just to make R height small. In the present embodiment, even if the free layer 54 is made smaller, the heat radiation layer 6 can secure a heat radiation area (the area of the boundary surface where heat moves). That is, the heat dissipation capability of the MR element can be improved while supporting high-density recording.
【0077】放熱層の効果 図20は、本実施の形態のMR素子50に4〜8mAの
電流を流し、その時のMR素子50の温度上昇を測定し
た結果を表すものである。なお、放熱層6の膜厚は10
nmであり、放熱層6の再生トラック幅方向の長さは
1.0μmである。また、放熱層6の媒体対向面Sから
反対面までの距離は0.8μmであり、積層体5の媒体
対向面Sから反対面までの距離のよりも0.5μm長
い。なお、図20には、比較のため、放熱層6を設けな
かった場合のMR素子の実験データも示されている。[0077] heat dissipation layer effect diagram 20 is the MR element 50 of this embodiment electric current of 4~8MA, is representative of the result of measurement of the temperature rise of the MR element 50 at that time. The thickness of the heat radiation layer 6 is 10
nm, and the length of the heat radiation layer 6 in the reproduction track width direction is 1.0 μm. The distance from the medium facing surface S of the heat radiation layer 6 to the opposite surface is 0.8 μm, which is longer than the distance from the medium facing surface S of the multilayer body 5 to the opposite surface by 0.5 μm. FIG. 20 also shows, for comparison, experimental data of the MR element without the heat radiation layer 6.
【0078】図20に示したように、積層体5と下部シ
ールドギャップ層4との間に放熱層6を設けたことによ
って、温度上昇を約40%低くすることができた。As shown in FIG. 20, the provision of the heat radiation layer 6 between the laminate 5 and the lower shield gap layer 4 allowed the temperature rise to be reduced by about 40%.
【0079】放熱層の最適膜厚 図21は、放熱層6の膜厚と、MR素子の温度上昇との
関係を示す特性図である。この図21において、温度上
昇は、積層体5の膜厚が0.5nmの場合の温度上昇
(℃)に対する相対的な値として表されている。なお、
図21では、MR素子50に6mAの直流定電流を流し
ている。[0079] Optimal thickness diagram of the heat dissipation layer 21 is a characteristic diagram showing the thickness of the heat dissipation layer 6, the relationship between the temperature rise of the MR element. In FIG. 21, the temperature rise is expressed as a relative value to the temperature rise (° C.) when the thickness of the stacked body 5 is 0.5 nm. In addition,
In FIG. 21, a direct current of 6 mA flows through the MR element 50.
【0080】また、図21には、複合ヘッド100を磁
気記録媒体と対向させた状態で、磁気記録媒体からの磁
界(SとN)を切り替えた際の、MR素子50の読み出
し出力(電圧出力)のプラスとマイナスのアシンメトリ
ー(非対称性)が示されている。具体的には、図22に
示されているように、MR素子50の出力波形のプラス
のピーク値V1、マイナスのピーク値V2(V1,V2
いずれも絶対値)に対して、アシンメトリーAsym
は、 Asym=(V1−V2)/V1×100 と定義されている。一般に、MR素子では、アシンメト
リーを±10%の範囲内に抑えることが求められてい
る。FIG. 21 shows the read output (voltage output) of the MR element 50 when the magnetic field (S and N) from the magnetic recording medium is switched with the composite head 100 facing the magnetic recording medium. ) Plus and minus asymmetry (asymmetry) are shown. More specifically, as shown in FIG. 22, the positive peak value V1 and the negative peak value V2 (V1, V2
Asymmetry Asym)
Is defined as Asym = (V1−V2) / V1 × 100. Generally, in an MR element, it is required to suppress the asymmetry within a range of ± 10%.
【0081】図21に示されているように、放熱層6の
膜厚が1nm未満の場合、MR素子50の放熱効果はあ
まり見られない。一方、放熱層6の膜厚が100nmよ
り大きいと、アシンメトリーが10%を超えてしまう
(これは、放熱層6に分流した検出電流によって生じる
磁界の影響と考えられる)。従って、放熱層6の膜厚
は、1nmから100nmであることが望ましい。As shown in FIG. 21, when the thickness of the heat radiation layer 6 is less than 1 nm, the heat radiation effect of the MR element 50 is not so much seen. On the other hand, if the thickness of the heat radiation layer 6 is larger than 100 nm, the asymmetry exceeds 10% (this is considered to be the effect of the magnetic field generated by the detection current shunted to the heat radiation layer 6). Therefore, it is desirable that the thickness of the heat radiation layer 6 be 1 nm to 100 nm.
【0082】このように本実施の形態によれば、MR素
子50の積層体5に放熱層6が隣接して形成されている
ため、磁気記録媒体のトラック幅に合わせてMR素子5
0のMRハイト等を小さくすると同時に、放熱層6の面
積を放熱に必要な分だけ確保することが可能になる。す
なわち、磁気記録媒体の高密度化に対応すると同時に、
放熱能力を高めることができる。As described above, according to the present embodiment, since the heat radiation layer 6 is formed adjacent to the laminated body 5 of the MR element 50, the MR element 5 is adapted to the track width of the magnetic recording medium.
At the same time as reducing the MR height of 0 or the like, it is possible to secure the area of the heat radiation layer 6 as much as necessary for heat radiation. That is, at the same time as the density of the magnetic recording medium is increased,
The heat radiation ability can be increased.
【0083】なお、MR素子50のジュール熱は、積層
体5のトラック幅方向中央部で特に多く発生する。本実
施の形態では、放熱層6の媒体対向面Sから反対面まで
の距離を長くしているので、放熱層6の再生トラック幅
方向の長さを長くした場合に比べて、積層体5の中央部
で発生した熱を効率的に放熱することができる。The Joule heat of the MR element 50 is particularly large at the center of the laminate 5 in the track width direction. In the present embodiment, the distance from the medium facing surface S to the opposite surface of the heat radiation layer 6 is increased, so that the length of the heat radiation layer 6 in the reproduction track width direction is increased as compared with the case where the length of the heat radiation layer 6 is increased. The heat generated at the center can be efficiently dissipated.
【0084】さらに、放熱層6が、積層体5よりも高抵
抗の非磁性金属膜で形成されているので、検出電流の放
熱層6への分流が比較的少ない。Further, since the heat dissipation layer 6 is formed of a non-magnetic metal film having a higher resistance than that of the laminated body 5, the detection current shunts to the heat dissipation layer 6 is relatively small.
【0085】[第2の実施の形態]次に、本発明の第2
の実施の形態に係るMR素子について説明する。第2の
実施の形態は、放熱層が積層体の上に設けられている点
で第1の実施の形態と異なり、その他の構成は第1の実
施の形態と同様である。以下、第1の実施の形態と異な
る点についてのみ説明し、その他の説明は省略する。[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The MR element according to the embodiment will be described. The second embodiment is different from the first embodiment in that the heat radiation layer is provided on the laminate, and the other configuration is the same as the first embodiment. Hereinafter, only differences from the first embodiment will be described, and other description will be omitted.
【0086】図23は、第2の実施の形態のMR素子に
おける積層体5と放熱層61の断面構造を表すものであ
り、媒体対向面Sと垂直な断面(つまり、第1の実施の
形態に係る図3に相当する断面)を表している。放熱層
61は、積層体5の上に形成されている。放熱層61
は、第1の実施の形態の放熱層6と同様、高抵抗の非磁
性金属(Zn,Bi,Ta,Pt,Pdなど)で構成さ
れている。放熱層61の層表面の面積は、積層体5と同
じである。FIG. 23 shows a cross-sectional structure of the laminated body 5 and the heat radiation layer 61 in the MR element of the second embodiment, and shows a cross section perpendicular to the medium facing surface S (that is, the first embodiment). (Corresponding to FIG. 3). The heat radiation layer 61 is formed on the laminate 5. Heat dissipation layer 61
Is made of a high-resistance nonmagnetic metal (Zn, Bi, Ta, Pt, Pd, etc.), similarly to the heat radiation layer 6 of the first embodiment. The area of the layer surface of the heat radiation layer 61 is the same as that of the laminate 5.
【0087】図24は、第2の実施の形態のMR素子の
製造方法における一工程を表すものである。図24に示
されているように、第1の実施の形態と同様、基体1の
上に、絶縁層2、下部シールド層3および下部シールド
ギャップ層4を積層する。さらに、下部シールドギャッ
プ層4の上に、積層体5を形成するための積層膜5’を
形成する。積層膜5’の構成は第1の実施の形態と同様
である。FIG. 24 shows one step in the method of manufacturing the MR element according to the second embodiment. As shown in FIG. 24, as in the first embodiment, an insulating layer 2, a lower shield layer 3, and a lower shield gap layer 4 are stacked on a base 1. Further, on the lower shield gap layer 4, a laminated film 5 'for forming the laminated body 5 is formed. The configuration of the laminated film 5 'is the same as in the first embodiment.
【0088】次に、積層膜5’の上に、高抵抗の非磁性
金属(Zn,Bi,Ta,Pt,Pd)からなる放熱層
形成膜61’をスパッタリングにより1nm〜100n
mの膜厚に形成する。そして、放熱層形成膜61’上の
所定の箇所にフォトレジストパターン6bを形成し、こ
のフォトレジストパターン6bをマスクとしてエッチン
グを行って、図23のような放熱層61を形成する。こ
のようにして、積層体5の上に放熱層61が形成された
図23に示す構造を形成することができる。これ以降の
工程は、上記第1の実施の形態と同様である。つまり、
上記第1の実施の形態における図5〜図12に示したの
と同様の工程により複合ヘッドが完成する。Next, on the laminated film 5 ', a heat radiation layer forming film 61' made of a high-resistance nonmagnetic metal (Zn, Bi, Ta, Pt, Pd) is sputtered for 1 nm to 100 nm.
m. Then, a photoresist pattern 6b is formed at a predetermined location on the heat radiation layer forming film 61 ', and etching is performed using the photoresist pattern 6b as a mask to form the heat radiation layer 61 as shown in FIG. In this way, the structure shown in FIG. 23 in which the heat dissipation layer 61 is formed on the laminate 5 can be formed. Subsequent steps are the same as those in the first embodiment. That is,
The composite head is completed by the same steps as those shown in FIGS. 5 to 12 in the first embodiment.
【0089】本実施の形態によれば、MR素子の積層体
5で発生した熱が、放熱層61を通って上部シールドギ
ャップ層8および上部シールド層9に移動するので、放
熱能力を高めることができるという第1の実施の形態と
同様の効果が得られるAccording to the present embodiment, the heat generated in MR element laminate 5 moves to upper shield gap layer 8 and upper shield layer 9 through heat radiation layer 61, so that the heat radiation ability can be improved. The same effect as in the first embodiment can be obtained.
【0090】[第3の実施の形態]次に、本発明の第3
の実施の形態に係るMR素子について説明する。第3の
実施の形態は、積層体を2つの放熱層で挟み込むように
構成している点で第1の実施の形態と異なり、その他の
構成は第1の実施の形態と同様である。以下、第1の実
施の形態と異なる点についてのみ説明し、その他の説明
は省略する。[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The MR element according to the embodiment will be described. The third embodiment is different from the first embodiment in that the laminated body is sandwiched between two heat dissipation layers, and the other configurations are the same as the first embodiment. Hereinafter, only differences from the first embodiment will be described, and other description will be omitted.
【0091】図25は、第3の実施の形態のMR素子に
おける積層体と放熱層の断面構造を表すものであり、媒
体対向面Sと垂直な断面(つまり、第1の実施の形態に
係る図3に相当する断面)を表している。本実施の形態
において、積層体5の下には第1の放熱層62が形成さ
れ、積層体5の上には第2の放熱層63が形成されてい
る。なお、第1および第2の放熱層62,63は、第1
の実施の形態の放熱層6と同様、高抵抗の非磁性金属
(Zn,Bi,Ta,Pt,Pdなど)で1〜100n
mの膜厚に構成されている。第1の放熱層62の層表面
の面積は、第1の実施形態の放熱層6(図4)と同じで
あり、積層体5の層表面の面積よりも大きい。一方、第
2の放熱層63の層表面の面積は、積層体5と同じであ
る。FIG. 25 shows a cross-sectional structure of the laminated body and the heat radiation layer in the MR element of the third embodiment, and shows a cross section perpendicular to the medium facing surface S (that is, the cross section according to the first embodiment). (A cross section corresponding to FIG. 3). In the present embodiment, a first heat dissipation layer 62 is formed below the laminate 5, and a second heat dissipation layer 63 is formed above the laminate 5. Note that the first and second heat radiation layers 62 and 63 correspond to the first
As in the heat radiation layer 6 of the embodiment, 1 to 100 n of a high-resistance nonmagnetic metal (Zn, Bi, Ta, Pt, Pd, etc.)
m. The area of the layer surface of the first heat dissipation layer 62 is the same as the area of the heat dissipation layer 6 (FIG. 4) of the first embodiment, and is larger than the area of the layer surface of the laminate 5. On the other hand, the area of the layer surface of the second heat radiation layer 63 is the same as that of the laminate 5.
【0092】図26は、第3の実施の形態のMR素子の
製造方法における一工程を表すものである。図26に示
されているように、第1の実施の形態と同様、基体1の
上に、絶縁層2、下部シールド層3および下部シールド
ギャップ層4を積層する。さらに、第1の実施の形態と
同様の方法で、下部シールドギャップ層4の上に、高抵
抗の非磁性金属(Zn,Bi,Ta,Pt,Pd)から
なる第1の放熱層62のパターンを形成する。FIG. 26 shows one step in the method of manufacturing the MR element according to the third embodiment. As shown in FIG. 26, as in the first embodiment, an insulating layer 2, a lower shield layer 3, and a lower shield gap layer 4 are stacked on a base 1. Further, in the same manner as in the first embodiment, the pattern of the first heat radiation layer 62 made of a high-resistance nonmagnetic metal (Zn, Bi, Ta, Pt, Pd) is formed on the lower shield gap layer 4. To form
【0093】次に、第1の放熱層62と下部シールドギ
ャップ層4を覆うように、積層体5を形成するための積
層膜5’を形成する。積層膜5’の構成は第1の実施の
形態と同様である。さらに、積層膜5’の上に、第2の
放熱層63を形成するための、高抵抗の非磁性金属(Z
n,Bi,Ta,Pt,Pd)からなる放熱層形成膜6
3’を、スパッタリングにより1nm〜100nmの膜
厚に積層する。そして、放熱層形成膜63’の放熱層6
3を形成する箇所にフォトレジストパターン6bを形成
し、このフォトレジストパターンをマスクとしてエッチ
ングを行うことにより、図25に示す第2の放熱層63
を形成する。このようにして、積層体5が2つの放熱層
62,63に挟まれた図25のに示す構造を形成するこ
とができる。これ以降の工程は、上記第1の実施の形態
と同様である。つまり、上記第1の実施の形態における
図5〜図12に示したのと同様の工程により複合ヘッド
が完成する。Next, a laminated film 5 ′ for forming the laminated body 5 is formed so as to cover the first heat radiation layer 62 and the lower shield gap layer 4. The configuration of the laminated film 5 'is the same as in the first embodiment. Further, a high-resistance nonmagnetic metal (ZZ) for forming the second heat dissipation layer 63 on the laminated film 5 'is formed.
n, Bi, Ta, Pt, Pd)
3 ′ is laminated by sputtering to a thickness of 1 nm to 100 nm. Then, the heat radiation layer 6 of the heat radiation layer forming film 63 'is formed.
A photoresist pattern 6b is formed at a position where the third heat radiation layer 63 is to be formed, and etching is performed using this photoresist pattern as a mask.
To form In this way, the structure shown in FIG. 25 in which the laminate 5 is sandwiched between the two heat radiation layers 62 and 63 can be formed. Subsequent steps are the same as those in the first embodiment. That is, the composite head is completed by the same steps as those shown in FIGS. 5 to 12 in the first embodiment.
【0094】本実施の形態によれば、MR素子の積層体
5で発生した熱が、上下の放熱層62,63を通って上
部シールドギャップ層8、上部シールド層9、下部シー
ルドギャップ層4および下部シールド層3に移動する。
従って、第1の実施の形態に比べ、さらに放熱能力が向
上するという効果が得られる。According to the present embodiment, the heat generated in MR element stack 5 passes through upper and lower heat radiation layers 62 and 63, and thus forms upper shield gap layer 8, upper shield layer 9, lower shield gap layer 4 and Move to lower shield layer 3.
Therefore, an effect that the heat radiation ability is further improved as compared with the first embodiment can be obtained.
【0095】[第4の実施の形態]次に、本発明の第4
の実施の形態に係るMR素子について説明する。本実施
の形態のMR素子は、反強磁性層と放熱層の間に絶縁層
を有している点で第1の実施の形態と異なり、その他の
構成は第1の実施の形態と同様である。以下、第1の実
施の形態と異なる点についてのみ説明し、その他の説明
は省略する。[Fourth Embodiment] Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
The MR element according to the embodiment will be described. The MR element of the present embodiment is different from the first embodiment in that an insulating layer is provided between the antiferromagnetic layer and the heat dissipation layer, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. is there. Hereinafter, only differences from the first embodiment will be described, and other description will be omitted.
【0096】図27は、第4の実施の形態のMR素子に
おける積層体と放熱層の断面構造を表すものであり、媒
体対向面Sと垂直な断面(つまり、第1の実施の形態に
係る図3に相当する断面)を表している。本実施の形態
において、放熱層6の積層体5側の面には、検出電流の
放熱層6への分流を防ぐための絶縁層65が形成されて
いる。この絶縁層65は、上記の高抵抗非磁性金属で形
成された放熱層6の表面をプラズマ酸化することにより
形成される酸化物層である。絶縁層65の膜厚は2〜3
0nmであることが望ましい。これは、絶縁層65の膜
厚が2nm未満の場合には検出電流の放熱層6への分流
を防ぐことが難しく、絶縁層65の膜厚が30nmより
大き場合には絶縁層65が反強磁性層51から放熱層6
への間の熱移動を妨げてしまうためである。なお、この
絶縁層65は、Al2 O3 ,SiO2などの酸化膜であ
っても良い。FIG. 27 shows a cross-sectional structure of the laminated body and the heat radiation layer in the MR element of the fourth embodiment, and shows a cross section perpendicular to the medium facing surface S (that is, according to the first embodiment). (A cross section corresponding to FIG. 3). In the present embodiment, an insulating layer 65 for preventing the detection current from flowing to the heat dissipation layer 6 is formed on the surface of the heat dissipation layer 6 on the side of the laminate 5. The insulating layer 65 is an oxide layer formed by subjecting the surface of the heat radiation layer 6 made of the above-described high-resistance nonmagnetic metal to plasma oxidation. The thickness of the insulating layer 65 is 2-3.
Desirably, it is 0 nm. This is because when the thickness of the insulating layer 65 is less than 2 nm, it is difficult to prevent the detection current from shunting to the heat radiation layer 6, and when the thickness of the insulating layer 65 is more than 30 nm, the insulating layer 65 is not strong. From the magnetic layer 51 to the heat dissipation layer 6
This is because heat transfer during the heat transfer is hindered. Note that the insulating layer 65 may be an oxide film such as Al 2 O 3 or SiO 2 .
【0097】図28ないし図30は、第4の実施の形態
のMR素子の製造方法を表すものである。まず、図28
に示されているように、第1の実施の形態と同様、基体
1の上に、絶縁層2、下部シールド層3および下部シー
ルドギャップ層4を積層する。下部シールドギャップ層
4の上には、高抵抗の非磁性金属(Zn,Bi,Ta,
Pt,Pd)からなる放熱層形成膜6’を形成する。次
に、放熱層形成膜6’の表面をプラズマ酸化することに
より、2〜30nmの膜厚の絶縁層65を形成する。FIG. 28 to FIG. 30 show a method of manufacturing the MR element of the fourth embodiment. First, FIG.
As shown in (1), an insulating layer 2, a lower shield layer 3, and a lower shield gap layer 4 are stacked on a base 1, as in the first embodiment. On the lower shield gap layer 4, a high-resistance nonmagnetic metal (Zn, Bi, Ta,
A heat radiation layer forming film 6 ′ made of Pt, Pd) is formed. Next, an insulating layer 65 having a thickness of 2 to 30 nm is formed by performing plasma oxidation on the surface of the heat radiation layer forming film 6 '.
【0098】次に、図29に示されているように、放熱
層形成膜6’の所定の箇所にフォトレジストパターン6
cを形成する。絶縁層65と放熱層形成膜6’をエッチ
ングすると、上面に絶縁層65を有する放熱層6が形成
される。次に、図30に示されているように、絶縁層6
5と下部シールドギャップ層4を覆うように、積層体5
を形成するための積層膜5’を形成する。積層膜5’の
構成は第1の実施の形態と同様である。これ以降の工程
は、上記第1の実施の形態と同様である。つまり、上記
第1の実施の形態における図5〜図12に示したのと同
様の工程により複合ヘッドが完成する。Next, as shown in FIG. 29, a photoresist pattern 6 is formed on a predetermined portion of the heat radiation layer forming film 6 '.
Form c. When the insulating layer 65 and the heat dissipation layer forming film 6 ′ are etched, the heat dissipation layer 6 having the insulation layer 65 on the upper surface is formed. Next, as shown in FIG.
5 and the lower shield gap layer 4.
Is formed to form a laminated film 5 '. The configuration of the laminated film 5 'is the same as in the first embodiment. Subsequent steps are the same as those in the first embodiment. That is, the composite head is completed by the same steps as those shown in FIGS. 5 to 12 in the first embodiment.
【0099】本実施の形態によれば、MR素子で発生し
た熱が、表面積の大きい放熱層6を通って下部シールド
ギャップ層4および下部ギャップ層3に放熱されるた
め、MR素子を小型化しても必要な放熱能力を確保する
ことができるという第1の実施の形態と同様の効果が得
られる。さらに、積層体5と放熱層6との間に絶縁層6
5が介在しているので、検出電流の放熱層6への分流を
防止することができ、無駄な消費電力を減らすことがで
きるという効果が得られる。According to the present embodiment, the heat generated by the MR element is radiated to lower shield gap layer 4 and lower gap layer 3 through heat radiation layer 6 having a large surface area. The same effect as that of the first embodiment can be obtained in that the required heat radiation capability can be secured. Further, an insulating layer 6 is provided between the laminate 5 and the heat radiation layer 6.
Because of the interposition of 5, the detection current can be prevented from being diverted to the heat radiation layer 6, and the effect of reducing wasteful power consumption can be obtained.
【0100】[第5の実施の形態]次に、本発明の第5
の実施の形態について説明する。本実施の形態のMR素
子の積層体は、媒体対向面の反対面が媒体対向面に対し
て傾斜している点で第1の実施の形態と異なり、その他
の構成は第1の実施の形態と同様である。以下、第1の
実施の形態と異なる点についてのみ説明し、その他の説
明は省略する。[Fifth Embodiment] Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described. The laminated body of the MR element according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the surface opposite to the medium facing surface is inclined with respect to the medium facing surface, and other configurations are the same as those in the first embodiment. Is the same as Hereinafter, only differences from the first embodiment will be described, and other description will be omitted.
【0101】図31は、第5の実施の形態のMR素子の
積層体105の断面構造を表すものであり、媒体対向面
Sと垂直な断面(つまり、第1の実施の形態に係る図3
に相当する断面)を表している。下部シールドギャップ
層4上には、高抵抗の非磁性金属(Zn,Bi,Ta,
Pt,Pd)からなる放熱層160が形成されており、
放熱層160の上には、例えばPtMn(白金−マンガ
ン)からなる反強磁性層151、例えばCo(コバル
ト)からなる磁性層であるピンド層152、例えばCu
(銅)からなる非磁性金属層153、例えばNiFe
(パーマロイ)からなるフリー層154、例えばTaか
らなる保護層158が順に積層されている。FIG. 31 shows a cross-sectional structure of the laminated body 105 of the MR element according to the fifth embodiment, and is a cross section perpendicular to the medium facing surface S (that is, FIG. 3 according to the first embodiment).
(Corresponding to the cross section). On the lower shield gap layer 4, a high-resistance nonmagnetic metal (Zn, Bi, Ta,
A heat radiation layer 160 made of Pt, Pd) is formed.
On the heat radiation layer 160, an antiferromagnetic layer 151 made of, for example, PtMn (platinum-manganese), for example, a pinned layer 152 made of a magnetic layer made of Co (cobalt), for example, Cu
Nonmagnetic metal layer 153 made of (copper), for example, NiFe
A free layer 154 made of (permalloy), for example, a protective layer 158 made of Ta is sequentially laminated.
【0102】積層体105の媒体対向面Sと反対側の端
面(図中右側の端面)はテーパ面105Aとなってい
る。テーパ面105Aは、媒体対向面Sから反対面まで
の距離が、フリー層154、非磁性金属層153、ピン
ド層152、反強磁性層151および放熱層160の順
に長くなるように形成されている。The end face (the right end face in the figure) of the laminated body 105 opposite to the medium facing surface S is a tapered surface 105A. The tapered surface 105A is formed such that the distance from the medium facing surface S to the opposite surface increases in the order of the free layer 154, the nonmagnetic metal layer 153, the pinned layer 152, the antiferromagnetic layer 151, and the heat radiation layer 160. .
【0103】図32および図33はMR素子の製造方法
を表すものである。図32に示したように、第1の実施
形態と同様の工程により、基体1上に、絶縁層2、下部
シールド層3および下部シールドギャップ層4を積層す
る。次に、下部シールドギャップ層4上に、Zr,B
i, Ta,Pt,Pdの元素のいずれかを含む高抵抗非
磁性金属を1〜100nmの膜厚にスパッタ堆積し、放
熱層160を形成するための放熱層形成膜6’を形成す
る。次に、放熱層形成膜6’上に、積層体105を形成
するための積層膜105’を形成する。積層膜105’
は、例えばPtMn(白金−マンガン)からなる反強磁
性層151、例えばCo(コバルト)からなる磁性層で
あるピンド層152、例えばCu(銅)からなる非磁性
金属層153、例えばNiFe(パーマロイ)からなる
フリー層154、例えばTaからなる保護層158を積
層したものである。FIGS. 32 and 33 show a method of manufacturing an MR element. As shown in FIG. 32, the insulating layer 2, the lower shield layer 3, and the lower shield gap layer 4 are stacked on the base 1 by the same steps as in the first embodiment. Next, on the lower shield gap layer 4, Zr, B
A high-resistance nonmagnetic metal containing any of the elements i, Ta, Pt, and Pd is sputter-deposited to a thickness of 1 to 100 nm to form a heat radiation layer forming film 6 ′ for forming the heat radiation layer 160. Next, a laminated film 105 'for forming the laminated body 105 is formed on the heat radiation layer forming film 6'. Laminated film 105 '
Is an antiferromagnetic layer 151 made of, for example, PtMn (platinum-manganese), a pinned layer 152 that is a magnetic layer made of Co (cobalt), a nonmagnetic metal layer 153 made of Cu (copper), for example, NiFe (permalloy) A free layer 154 made of, for example, a protective layer 158 made of Ta.
【0104】次いで、図33に示したように、積層膜1
05’の積層体105を形成する箇所にフォトレジスト
パターン6dを形成し、このフォトレジストパターン6
dをマスクとして、積層膜105’を、例えばAr(ア
ルゴン)イオン等を用いたイオンミリング法により斜め
方向からエッチングして、媒体対向面Sと反対の側にテ
ーパ面105Aを形成する。テーパ面105Aの傾き
は、イオンの入射角度αとフォトレジストパターン6d
の厚さtによって制御することができる。イオンの入射
角度αは10〜60度の範囲で調整し、フォトレジスト
パターン6dの厚さtは0.5〜50μmの範囲で調整
する。例えば、イオンの入射角度αを10度とし、フォ
トレジストパターン6dの厚さtを3μmとすると、テ
ーパ面105Aのテーパ角度θは15度になる。Next, as shown in FIG.
A photoresist pattern 6d is formed at the position where the laminated body 105 ′ is formed.
Using d as a mask, the laminated film 105 ′ is etched from an oblique direction by an ion milling method using, for example, Ar (argon) ions, to form a tapered surface 105 A on the side opposite to the medium facing surface S. The inclination of the tapered surface 105A depends on the incident angle α of the ion and the photoresist pattern 6d.
Can be controlled by the thickness t. The incident angle α of the ions is adjusted in the range of 10 to 60 degrees, and the thickness t of the photoresist pattern 6 d is adjusted in the range of 0.5 to 50 μm. For example, when the incident angle α of the ions is 10 degrees and the thickness t of the photoresist pattern 6d is 3 μm, the taper angle θ of the tapered surface 105A is 15 degrees.
【0105】これ以降の工程は、第1の実施の形態と同
様である。つまり、第1の実施の形態における図5ない
し図12に示したのと同様の工程により複合ヘッドが完
成する。The subsequent steps are the same as in the first embodiment. That is, the composite head is completed by the same steps as those shown in FIGS. 5 to 12 in the first embodiment.
【0106】このように構成されたMR素子は以下のよ
うな効果を奏する。すなわち、磁界の検出は、フリー層
154における磁化方向の変動に基づいて行われるの
で、磁気記録媒の高密度化に対応するためには、フリー
層154だけを小さくすれば良い。本実施の形態では、
フリー層154の面積よりも反強磁性層151と放熱層
160の面積が大きいので、フリー層154を小さくし
ても反強磁性層151と放熱層160によって放熱面積
を確保することができる。つまり、高密度記録に対応し
つつ、MR素子の放熱能力を向上させることができる。The MR element thus configured has the following effects. That is, since the detection of the magnetic field is performed based on the fluctuation of the magnetization direction in the free layer 154, only the free layer 154 needs to be reduced in order to cope with the high density of the magnetic recording medium. In the present embodiment,
Since the area of the antiferromagnetic layer 151 and the heat dissipation layer 160 is larger than the area of the free layer 154, the heat dissipation area can be secured by the antiferromagnetic layer 151 and the heat dissipation layer 160 even if the size of the free layer 154 is reduced. That is, the heat dissipation capability of the MR element can be improved while supporting high-density recording.
【0107】なお、本実施の形態のMR素子の積層体1
05の反強磁性層151と放熱層160の間に、第4の
実施の形態のような絶縁層65を設けても良い。It should be noted that the MR element laminate 1 of the present embodiment is
An insulating layer 65 as in the fourth embodiment may be provided between the antiferromagnetic layer 151 of FIG.
【0108】以上、いくつかの実施の形態を挙げて本発
明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定さ
れず、種々の変形が可能である。例えば、上記各実施の
形態における積層体は、AMR膜やトンネル接合型磁気
抵抗効果膜(TMR膜)であっても良い。また、上記各
実施の形態におけるMR素子は、AMR膜を用いた素子
や、TMR膜を用いた素子で構成しても良い。Although the present invention has been described with reference to some embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made. For example, the laminate in each of the above embodiments may be an AMR film or a tunnel junction type magnetoresistive film (TMR film). Further, the MR element in each of the above embodiments may be constituted by an element using an AMR film or an element using a TMR film.
【0109】また、バイアス印加膜としては、バイアス
用強磁性層55a,55bとバイアス用反強磁性層56
a,56bの代わりに、硬磁性膜(Hard Magnet)を用
いても良い。また、フリー層54やピンド層52は、そ
れぞれ複数層の積層膜であっても良い。また、積層体5
の積層順序を逆にし、下部シールドギャップ層4の上に
フリー層54、非磁性金属層53、ピンド層52、反強
磁性層51をこの順に積層しても良い。Further, as the bias applying film, the bias ferromagnetic layers 55a and 55b and the bias antiferromagnetic layer 56
Instead of a and 56b, a hard magnetic film (Hard Magnet) may be used. Further, each of the free layer 54 and the pinned layer 52 may be a multilayer film having a plurality of layers. Also, the laminate 5
May be reversed, and the free layer 54, the nonmagnetic metal layer 53, the pinned layer 52, and the antiferromagnetic layer 51 may be laminated on the lower shield gap layer 4 in this order.
【0110】また、上記各実施の形態では、本発明の磁
気変換素子を複合型薄膜磁気ヘッドに用いる場合につい
て説明したが、再生専用の薄膜磁気ヘッドに用いること
も可能である。In each of the above embodiments, the case where the magnetic transducer of the present invention is used for a composite type thin-film magnetic head has been described. However, the magnetic transducer can be used for a read-only thin-film magnetic head.
【0111】さらに、本発明の磁気変換素子は、上記各
実施の形態で取り上げた薄膜磁気ヘッドのほかに、例え
ば、磁気信号を検知するセンサや、磁気信号を記憶する
メモリ等に適用することも可能である。Further, the magnetic transducer of the present invention can be applied to, for example, a sensor for detecting a magnetic signal, a memory for storing a magnetic signal, and the like, in addition to the thin-film magnetic head described in each of the above embodiments. It is possible.
【0112】[0112]
【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし請
求項15のいずれか1に記載の磁気変換素子、請求項1
6ないし請求項18のいずれか1に記載の薄膜磁気ヘッ
ド、請求項19ないし請求項26のいずれか1に記載の
磁気変換素子の製造方法、または請求項27記載の薄膜
磁気ヘッドの製造方法によれば、磁気変換素子の感磁層
に隣接する放熱層を設けたので、感磁層で発生した熱が
放熱層を介して外部に放熱され、放熱能力が向上すると
いう効果が得られる。As described above, the magnetic transducer according to any one of claims 1 to 15 is provided.
The thin-film magnetic head according to any one of claims 6 to 18, the method for manufacturing a magnetic transducer according to any one of claims 19 to 26, or the method for manufacturing a thin-film magnetic head according to claim 27. According to this, since the heat radiation layer adjacent to the magnetically sensitive layer of the magnetic transducer is provided, the heat generated in the magnetically sensitive layer is radiated to the outside through the heat radiation layer, and the effect of improving the heat radiation ability is obtained.
【0113】特に、請求項3に記載の磁気変換素子によ
れば、放熱層の膜厚を1nm以上100nm以下とする
ようにしたので、放熱効果を確実に得ることができ、且
つ、読み出し出力のプラスとマイナスのアシンメトリー
(非対称性)を許容範囲内に納めることができる。In particular, according to the magnetic transducer of the third aspect, since the thickness of the heat radiation layer is set to 1 nm or more and 100 nm or less, a heat radiation effect can be reliably obtained and the read output can be reduced. Positive and negative asymmetry (asymmetry) can be kept within an acceptable range.
【0114】また、特に、請求項4に記載の磁気変換素
子によれば、放熱層が積層体よりも高い抵抗を有する物
質で形成されているため、検出電流の放熱層への分流が
抑制され、従って無駄な電力消費が低減される。According to the fourth aspect of the present invention, since the heat radiation layer is made of a material having a higher resistance than the laminated body, the detection current is prevented from flowing to the heat radiation layer. Thus, wasteful power consumption is reduced.
【0115】また、特に、請求項7に記載の磁気変換素
子によれば、放熱層の表面積を積層体の表面積よりも大
きくしたので、高記録密度化に対応するために積層体を
小型化しても、放熱層の表面積を放熱に必要な分だけ確
保することが可能になる。According to the magnetic transducer of the present invention, since the surface area of the heat radiation layer is made larger than the surface area of the laminate, the laminate is reduced in size to cope with a high recording density. Also, it is possible to secure the surface area of the heat radiation layer as much as necessary for heat radiation.
【0116】また、特に、請求項11に記載の磁気変換
素子によれば、積層体と放熱層の間に絶縁層を設けるよ
うにしたので、検出電流の放熱層への分流が抑制され、
従って無駄な電力消費が低減される。According to the magnetic transducer of the eleventh aspect, since the insulating layer is provided between the laminated body and the heat radiating layer, the shunt of the detection current to the heat radiating layer is suppressed.
Therefore, useless power consumption is reduced.
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッ
ドの媒体対向面と垂直な断面を表す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a cross section perpendicular to a medium facing surface of a thin-film magnetic head according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の薄膜磁気ヘッドのMR素子の媒体対向面
と平行な断面を表す図である。FIG. 2 is a diagram showing a cross section of the MR element of the thin film magnetic head of FIG. 1 parallel to a medium facing surface.
【図3】図2のMR素子の媒体対向面に垂直な断面を表
す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a cross section perpendicular to a medium facing surface of the MR element of FIG. 2;
【図4】図2のMR素子の平面形状を表す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a planar shape of the MR element of FIG. 2;
【図5】本発明の第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法における一工程を説明するための断面図で
ある。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining one step in the method of manufacturing the thin-film magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
【図6】図5に続く工程を説明するための断面図であ
る。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 5;
【図7】図6に続く工程を説明するための断面図であ
る。FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 6;
【図8】図7に続く工程を説明するための断面図であ
る。FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 7;
【図9】図8に続く工程を説明するための断面図であ
る。FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 8;
【図10】図9に続く工程を説明するための断面図であ
る。FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 9;
【図11】図10に続く工程を説明するための断面図で
ある。FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 10;
【図12】図11に続く工程を説明するための拡大断面
図である。FIG. 12 is an enlarged sectional view for explaining a step following FIG. 11;
【図13】本発明の第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法における一工程を説明するための断面図
であって、媒体対向面に平行な断面の拡大図である。FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining one step in the method of manufacturing the thin-film magnetic head according to the first embodiment of the present invention, and is an enlarged view of a cross section parallel to the medium facing surface.
【図14】図13に続く工程を説明するための拡大断面
図である。FIG. 14 is an enlarged sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 13;
【図15】図14に続く工程を説明するための拡大断面
図である。FIG. 15 is an enlarged sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 14;
【図16】図15に続く工程を説明するための拡大断面
図である。FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 15;
【図17】図16に続く工程を説明するための拡大断面
図である。FIG. 17 is an enlarged sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 16;
【図18】図17に続く工程を説明するための拡大断面
図である。FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 17;
【図19】本発明の第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘ
ッドの平面図である。FIG. 19 is a plan view of the thin-film magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
【図20】本発明の第1の実施の形態における放熱効果
の実験結果を表す特性図である。FIG. 20 is a characteristic diagram illustrating an experimental result of a heat radiation effect according to the first embodiment of the present invention.
【図21】本発明の第1の実施の形態における放熱効果
とアシンメトリーの実験結果を表す特性図である。FIG. 21 is a characteristic diagram illustrating experimental results of a heat radiation effect and asymmetry according to the first embodiment of the present invention.
【図22】アシンメトリーの概念を表す図である。FIG. 22 is a diagram illustrating the concept of asymmetry.
【図23】本発明の第2の実施の形態に係るMR素子の
媒体対向面と垂直な断面を表す図である。FIG. 23 is a diagram illustrating a cross section perpendicular to a medium facing surface of an MR element according to a second embodiment of the present invention.
【図24】図23のMR素子の製造方法における一工程
を説明するための拡大断面図である。FIG. 24 is an enlarged cross-sectional view for explaining one step in the method of manufacturing the MR element in FIG. 23.
【図25】本発明の第3の実施形態に係るMR素子の媒
体対向面と垂直な断面を表す図である。FIG. 25 is a diagram illustrating a cross section perpendicular to a medium facing surface of an MR element according to a third embodiment of the present invention.
【図26】図25のMR素子の製造方法における一工程
を説明するための拡大断面図である。FIG. 26 is an enlarged cross-sectional view for explaining one step in the method of manufacturing the MR element in FIG. 25.
【図27】本発明の第4の実施の形態に係るMR素子の
媒体対向面と平行な断面を表す図である。FIG. 27 is a diagram illustrating a cross section parallel to a medium facing surface of an MR element according to a fourth embodiment of the present invention.
【図28】図27のMR素子の製造方法における一工程
を説明するための拡大断面図である。FIG. 28 is an enlarged cross-sectional view for explaining one step in the method of manufacturing the MR element in FIG. 27.
【図29】図28に続く工程を説明するための拡大断面
図である。FIG. 29 is an enlarged cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 28.
【図30】図29に続く工程を説明するための拡大断面
図である。FIG. 30 is an enlarged cross-sectional view for explaining a step following the step shown in FIG. 29.
【図31】本発明の第5の実施の形態に係るMR素子の
媒体対向面と垂直な断面を表す図である。FIG. 31 is a diagram illustrating a cross section perpendicular to a medium facing surface of an MR element according to a fifth embodiment of the present invention.
【図32】図31のMR素子の製造方法の一工程を説明
するための拡大断面図である。FIG. 32 is an enlarged cross-sectional view for explaining one step of the method for manufacturing the MR element in FIG. 31.
【図33】図32に続く工程を説明するための拡大断面
図である。FIG. 33 is an enlarged sectional view for illustrating a step following the step shown in FIG. 32;
【図34】従来の薄膜磁気ヘッドの断面構成を表す図で
ある。FIG. 34 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of a conventional thin-film magnetic head.
【図35】図34の薄膜磁気ヘッドのMR素子の媒体対
向面と平行な断面構成を表す図である。FIG. 35 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the MR element of the thin-film magnetic head of FIG. 34, which is parallel to the medium facing surface.
【図36】図34の薄膜磁気ヘッドのMR素子の媒体対
向面と垂直な断面構成を表す図である。36 is a diagram showing a cross-sectional configuration perpendicular to the medium facing surface of the MR element of the thin-film magnetic head of FIG.
1…基体、2…絶縁層、3…下部シールド層、4…下部
シールドギャップ層、5…MR素子、5′…積層膜、5
0…MR素子、51…反強磁性層、52…ピンド層、5
3…非磁性金属層、54…フリー層、55a,55b…
バイアス用強磁性層、56a,56b…バイアス用反強
磁性層、6…放熱層、6′…放熱層形成膜、6a,6
b,6c,6d…フォトレジストパターン、65…絶縁
層、7a,7b…リード層、8…上部シールドギャップ
層、9…上部シールド層兼下部磁極、10…記録ギャッ
プ層、11,13,15…フォトレジスト層、16…上
部磁極、17…オーバーコート層。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base, 2 ... Insulating layer, 3 ... Lower shield layer, 4 ... Lower shield gap layer, 5 ... MR element, 5 '... Laminated film, 5
0: MR element, 51: Antiferromagnetic layer, 52: Pinned layer, 5
3 Nonmagnetic metal layer, 54 Free layer, 55a, 55b
Biased ferromagnetic layer, 56a, 56b: anti-ferromagnetic layer for bias, 6: heat dissipation layer, 6 ': heat dissipation layer forming film, 6a, 6
b, 6c, 6d: photoresist pattern, 65: insulating layer, 7a, 7b: lead layer, 8: upper shield gap layer, 9: upper shield layer and lower magnetic pole, 10: recording gap layer, 11, 13, 15 ... Photoresist layer, 16: upper magnetic pole, 17: overcoat layer.
Claims (27)
層に隣接して形成された放熱層とを備えたことを特徴と
する磁気変換素子。1. A magnetic transducer comprising: a magnetic sensing layer for sensing an external magnetic field; and a heat radiation layer formed adjacent to the magnetic sensing layer.
一方の層表面に隣接して形成されていることを特徴とす
る請求項1記載の磁気変換素子。2. The magnetic transducer according to claim 1, wherein the heat radiation layer is formed adjacent to at least one surface of the magneto-sensitive layer.
m以下であることを特徴とする請求項1または請求項2
に記載の磁気変換素子。3. The heat radiation layer has a thickness of 1 nm or more and 100 n or more.
m or less than m.
3. The magnetic transducer according to claim 1.
気抵抗を有する物質で形成されていることを特徴とする
請求項1ないし請求項3のいずれか1に記載の磁気変換
素子。4. The magnetic transducer according to claim 1, wherein the heat radiation layer is formed of a material having a higher electric resistance than the magneto-sensitive layer.
されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4の
いずれか1に記載の磁気変換素子。5. The magnetic transducer according to claim 1, wherein the heat radiation layer is formed of a non-magnetic metal film.
t,Pdのいずれかを含む材料で構成されていることを
特徴とする請求項5記載の磁気変換素子。6. The heat radiation layer is made of Zr, Bi, Ta, P
6. The magnetic transducer according to claim 5, wherein the magnetic transducer is made of a material containing any of t and Pd.
層の層表面の面積よりも大きいことを特徴とする請求項
1ないし請求項6のいずれか1に記載の磁気変換素子。7. The magnetic transducer according to claim 1, wherein an area of a layer surface of the heat radiation layer is larger than an area of a layer surface of the magneto-sensitive layer.
れの一端面が、外部磁場に対向する面を形成するよう構
成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項7
のいずれか1に記載の磁気変換素子。8. The magnetic sensing layer and the heat radiating layer are configured such that one end surface thereof forms a surface facing an external magnetic field.
The magnetic transducer according to any one of the above.
までの距離は、前記感磁層の前記一端面からその反対面
までの距離よりも長いことを特徴とする請求項8記載の
磁気変換素子。9. The magnetic device according to claim 8, wherein a distance from the one end surface of the heat radiation layer to the opposite surface is longer than a distance from the one end surface of the magneto-sensitive layer to the opposite surface. Conversion element.
この一端面に対して傾斜していることを特徴とする請求
項8または請求項9に記載の磁気変換素子。10. A surface opposite to said one end surface of said magneto-sensitive layer,
The magnetic transducer according to claim 8, wherein the magnetic transducer is inclined with respect to the one end face.
たことを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれ
か1に記載の磁気変換素子。11. The magnetic transducer according to claim 1, further comprising an insulating layer provided between the magneto-sensitive layer and the heat radiation layer.
nm以下であることを特徴とする請求項11記載の磁気
変換素子。12. The insulating layer has a thickness of not less than 2 nm and not more than 30 nm.
The magnetic transducer according to claim 11, wherein the diameter is equal to or less than nm.
抗が変化する磁気抵抗効果膜を含むことを特徴とする請
求項1ないし請求項12に記載の磁気変換素子。13. The magnetic transducer according to claim 1, wherein the magneto-sensitive layer includes a magneto-resistance effect film whose electric resistance changes by an external magnetic field.
場により磁化方向が自由に変化する軟磁性層と、 前記磁気分離層の他方の面に隣接して形成された強磁性
層と、 前記強磁性層の前記磁気分離層に隣接する側の面と反対
側の面に隣接して形成された反強磁性層とを備えている
ことを特徴とする請求項13に記載の磁気変換素子。14. The magnetic separation layer, a soft magnetic layer formed adjacent to one surface of the magnetic separation layer, the magnetization direction of which is freely changed by an external magnetic field; A ferromagnetic layer formed adjacent to the other surface of the ferromagnetic layer, and an antiferromagnetic layer formed adjacent to a surface of the ferromagnetic layer opposite to a surface adjacent to the magnetic separation layer. The magnetic transducer according to claim 13, wherein:
前記軟磁性層に隣接していることを特徴とする請求項1
4記載の磁気変換素子。15. The heat dissipation layer according to claim 1, wherein the heat dissipation layer is adjacent to the antiferromagnetic layer or the soft magnetic layer.
5. The magnetic transducer according to 4.
であって、 前記磁気変換素子が、請求項1ないし請求項15のいず
れか1に記載の構造を有することを特徴とする薄膜磁気
ヘッド。16. A thin-film magnetic head provided with a magnetic transducer, wherein the magnetic transducer has a structure according to claim 1. Description:
記磁気変換素子を磁気的に遮蔽する2つの磁気シールド
層を備えたことを特徴とする請求項16記載の薄膜磁気
ヘッド。17. The thin film according to claim 16, further comprising two magnetic shield layers disposed so as to face each other with the magnetic conversion element interposed therebetween, and magnetically shielding the magnetic conversion element. Magnetic head.
の一部がギャップ層を介して互いに対向する磁極部分を
含み、それぞれ少なくとも1つの層からなる2つの磁性
層と、 前記2つの磁性層の間に配設された薄膜コイルとを有す
る誘導型磁気変換素子を備えたことを特徴とする請求項
16または請求項17に記載の薄膜磁気ヘッド。18. Two magnetic layers each comprising at least one layer, each magnetically coupled to each other, and including a portion of a side facing the recording medium and facing each other via a gap layer. 18. The thin-film magnetic head according to claim 16, further comprising: an inductive magnetic transducer having: a thin-film coil disposed between the two magnetic layers.
磁層に隣接して形成された放熱層とを含む磁気変換素子
の製造方法であって、 前記感磁層と前記放熱層とを、互いに隣接するように形
成することを特徴とする磁気変換素子の製造方法。19. A method for manufacturing a magnetic transducer, comprising: a magnetic sensing layer for sensing an external magnetic field; and a heat dissipation layer formed adjacent to the magnetic sensing layer, wherein the magnetic sensing element, the heat dissipation layer, Are formed so as to be adjacent to each other.
と、この放熱層の上に前記感磁層を形成する工程とを含
むことを特徴とする請求項19記載の磁気変換素子の製
造方法。20. The method according to claim 19, comprising the steps of: forming the heat radiation layer on a base; and forming the magneto-sensitive layer on the heat radiation layer. .
つの放熱層を形成する工程を含むことを特徴とする請求
項20記載の磁気変換素子の製造方法。21. The method according to claim 20, further comprising the step of forming another heat radiation layer on the magnetically sensitive layer formed on the heat radiation layer. Method.
と、この感磁層の上に前記放熱層を形成する工程とを含
むことを特徴とする請求項19記載の磁気変換素子の製
造方法。22. The method of manufacturing a magnetic transducer according to claim 19, comprising a step of forming the magneto-sensitive layer on a substrate and a step of forming the heat radiation layer on the magneto-sensitive layer. Method.
層の膜厚を1nm以上100nm以下にすることを特徴
とする請求項19ないし請求項22のいずれか1記載の
磁気変換素子の製造方法。23. The method according to claim 19, wherein, in the step of forming the heat dissipation layer, the thickness of the heat dissipation layer is set to 1 nm or more and 100 nm or less. .
て形成されることを特徴とする請求項19ないし請求項
23のいずれか1に記載の磁気変換素子の製造方法。24. The method according to claim 19, wherein the heat dissipation layer is formed by sputtering.
る工程を含むことを特徴とする請求項19ないし請求項
24のいずれか1に記載の磁気変換素子の製造方法。25. The magnetic transducer according to claim 19, further comprising a step of forming an insulating layer interposed between the heat dissipation layer and the magneto-sensitive layer. Manufacturing method.
化処理することによって形成されることを特徴とする請
求項25記載の磁気変換素子の製造方法。26. The method according to claim 25, wherein the insulating layer is formed by oxidizing a surface of the heat radiation layer.
を製造する方法であって、 前記磁気変換素子を形成する工程が、請求項19ないし
請求項26のいずれか1に記載の磁気変換素子の製造方
法を用いて行われることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの
製造方法。27. A method of manufacturing a thin-film magnetic head having a magnetic transducer, wherein the step of forming the magnetic transducer is performed by using a method of manufacturing a thin-film magnetic head according to any one of claims 19 to 26. A method for manufacturing a thin-film magnetic head, which is performed using a manufacturing method.
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-
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