專利名稱：薄膜磁頭、磁頭萬向組件及硬盤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜磁頭、磁頭萬向組件及硬盤裝置背景技術(shù)伴隨著硬盤等磁記錄媒體的高密度化，對薄膜磁頭的性能也提出了更高要求。作為薄膜磁頭來說，包括具有讀取用磁阻效應(yīng)元件(以下稱為MR(Magneto Resistive)元件)的再現(xiàn)磁頭。作為再現(xiàn)磁頭的特性來說，要求巴克浩森噪音(Barkhausen Noise)小。為了降低這種巴克浩森噪音，以夾持著MR元件的方式配置硬質(zhì)磁性層，對MR元件施加偏移磁場，使該MR元件中所含的自由層進行單磁區(qū)化。
可是，為了與磁記錄密度的更高密度化相適應(yīng)，要求再現(xiàn)磁頭更進一步插入間隙化和插入磁道化。然而，由于這種插入間隙化和插入磁道化，對MR元件，很難有效地施加偏移磁場，尤其是會產(chǎn)生磁道寬度越狹窄，越容易發(fā)生巴克浩森噪音的問題。為了抑制這種巴克浩森噪音的產(chǎn)生，已知有將向MR元件施加偏移磁場的偏移磁場施加膜作為硬質(zhì)磁性層(由CoPt合金、CoCrPt合金等的含有Co的硬質(zhì)磁性材料構(gòu)成)和高飽和磁化磁性層(由FeCo合金構(gòu)成)的層壓膜、提高偏移磁場施加膜整體的飽和磁化的技術(shù)(例如，專利文獻1特開平10-312512號日本國公開專利公報；專利文獻2特開平10-312514號日本國公開專利公報)。
然而，硬質(zhì)磁性層和高飽和磁化磁性層的層壓膜，矯頑力很低，仍然存在著產(chǎn)生巴克浩森噪音的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種更有效地抑制巴克浩森噪音發(fā)生的薄膜磁頭、和具有該薄膜磁頭的磁頭萬向組件以及硬盤裝置。
本發(fā)明的薄膜磁頭的特征在于，包括磁阻效應(yīng)膜、和在磁阻效應(yīng)膜的磁道寬度方向的兩側(cè)相互離開地配置并且用于對該磁阻效應(yīng)膜施加偏移磁場的一對的磁區(qū)控制層，磁區(qū)控制層包括硬質(zhì)磁性層、強磁性層和用于使硬質(zhì)磁性層的磁化方向在平面內(nèi)方向上一致的基底層的層構(gòu)造體。
在本發(fā)明的薄膜磁頭中，由于磁區(qū)控制層包括硬質(zhì)磁性層、強磁性層和基底層的上述層構(gòu)造體，所以由基底層使硬質(zhì)磁性層的磁化方向在平面內(nèi)方向上形成一致。由此，可提高硬質(zhì)磁性層的矯頑力，并且更有效地抑制巴克浩森噪音的發(fā)生。
上述所說的平面內(nèi)方向，是沿著硬質(zhì)磁性層的平面內(nèi)的方向(與層構(gòu)造體的層壓方向交叉的方向)。另外，偏移磁場可以是縱向偏移磁場。
在層構(gòu)造體中，優(yōu)選在硬質(zhì)磁性層和基底層之間層壓強磁性層。這樣構(gòu)成時，可進一步提高硬質(zhì)磁性層的矯頑力。
基底層，優(yōu)選含有具有體心立方構(gòu)造的材料。這樣構(gòu)成時，在形成硬質(zhì)磁性層時，可以在使該硬質(zhì)磁性層的磁化方向成為平面內(nèi)方向的狀態(tài)下成長地形成。
基底層，優(yōu)選含有選自Ti、Cr、Mo、W和它們的合金中的金屬。這樣構(gòu)成時，在形成硬質(zhì)磁性層時，可以在使該硬質(zhì)磁性層的磁化方向成為平面內(nèi)方向的狀態(tài)下成長地形成。
基底層，優(yōu)選將其最大膜厚度設(shè)定在1～3nm的范圍。這樣構(gòu)成時，可極為有效地抑制巴克浩森噪音的發(fā)生。
本發(fā)明的磁頭萬向組件的特征在于，包括基臺、在基臺上形成的薄膜磁頭和固定該基臺的萬向支架，薄膜磁頭具有磁阻效應(yīng)膜、和在磁阻效應(yīng)膜的磁道寬度方向的兩側(cè)相互離開地配置并且用于對該磁阻效應(yīng)膜施加偏移磁場的一對的磁區(qū)控制層，磁區(qū)控制層包括硬質(zhì)磁性層、強磁性層和用于使硬質(zhì)磁性層的磁化方向在平面內(nèi)方向上一致的基底層的層構(gòu)造體。
在本發(fā)明的磁頭萬向組件中，由于薄膜磁頭具有上述磁區(qū)控制層，所以如上所述，可更進一步有效地抑制巴克浩森噪音的發(fā)生。
本發(fā)明的硬盤裝置的特征在于，包括基臺、在基臺上形成的薄膜磁頭和與薄膜磁頭相對向的記錄媒體，薄膜磁頭具有磁阻效應(yīng)膜、和在磁阻效應(yīng)膜的磁道寬度方向的兩側(cè)相互離開地配置并且用于對該磁阻效應(yīng)膜施加偏移磁場的一對的磁區(qū)控制層，磁區(qū)控制層包括硬質(zhì)磁性層、強磁性層和用于使硬質(zhì)磁性層的磁化方向在平面內(nèi)方向上一致的基底層的層構(gòu)造體。
在本發(fā)明的硬盤裝置中，由于薄膜磁頭具有上述磁區(qū)控制層，所以如上所述，可更進一步有效地抑制巴克浩森噪音的發(fā)生。


圖1是用于說明本實施方式的薄膜磁頭的剖面示意圖。
圖2是將本實施方式的薄膜磁頭的MR膜及磁區(qū)控制層附近放大了的剖面示意圖。
圖3是表示磁區(qū)控制層所含有的基底層的最大膜厚與巴克浩森噪音的發(fā)生率之關(guān)系的曲線圖。
圖4是表示磁區(qū)控制層所含有的強磁性層和硬質(zhì)磁性層的總最大膜厚與剩余磁化和膜厚之積的關(guān)系曲線圖。
圖5是用于說明本實施方式的薄膜磁頭所含有的磁檢測元件的制造方法的一例的圖。
圖6是用于說明本實施方式的薄膜磁頭所含有的磁檢測元件的制造方法的一例的圖。
圖7是用于說明本實施方式的薄膜磁頭所含有的磁檢測元件的制造方法的一例的圖。
圖8是用于說明本實施方式的薄膜磁頭所含有的磁檢測元件的制造方法的一例的圖。
圖9是表示磁區(qū)控制層所含有的強磁性層的最大膜厚與矯頑力之關(guān)系的曲線圖。
圖10是表示評價例1～4的薄膜磁頭所含有的磁區(qū)控制層的構(gòu)成及其特性的圖表。
圖11是磁頭萬向組件主要部分的側(cè)面圖。
圖12是使用了圖11所示的磁頭萬向組件的硬盤裝置的平面圖。
具體實施例方式
參照附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施方式的薄膜磁頭、磁頭萬向組件及硬盤裝置進行說明。在說明中，對于同一構(gòu)件或具有同一功能的構(gòu)件，使用同一符號，重復說明省略。另外，“上”和“下”這樣的用語，是按照圖1、圖2、圖5～圖8的上下來定義的。
圖1是用于說明薄膜磁頭MH的剖面示意圖。薄膜磁頭MH包括作為再現(xiàn)磁頭的磁檢測元件MD、和作為記錄磁頭的磁場形成元件RD。磁檢測元件MD具有非磁性基板1、基底層2、下部磁屏蔽層3(第一屏蔽層)、下部間隔層5(第一絕緣層)、磁阻效應(yīng)膜(以下稱為MR(Magneto Resistive)膜)7、磁區(qū)控制層9、電極層11、上部間隔層17(第二絕緣層)、和上部磁屏蔽層19(第二屏蔽層)等。圖1是從空氣軸承面(與MR膜7中各層的層壓方向平行的面)觀察薄膜磁頭MH剖面構(gòu)造的圖。
非磁性基板1是以Al2O3-TiC等為材料。基底層2是以Al2O3等為材料，在非磁性基板1上形成的膜?；讓?的厚度設(shè)定為3μm左右。下部磁屏蔽層3是以NiFe、鐵硅鋁磁性合金、FeCo、FeCoNi等軟磁性體為材料，在基底層2上形成的膜。下部磁屏蔽層3的厚度為0.5～4μm的范圍，例如設(shè)定為3μm左右。下部間隔層5是以Al2O3、AlN、SiO2等非磁性絕緣體為材料，在下部磁屏蔽層3上形成的膜。下部間隔層5的厚度設(shè)定為5～25nm。
MR膜7是GMR(Giant Magneto Resistive)膜，如圖2所示，含有固定層(反強磁性層)21、被固定層(固定磁性層)23、非磁性層25、自由層27。圖2是將薄膜磁頭MH的MR膜7及磁區(qū)控制層9附近放大了的剖面示意圖。
MR膜7是利用薄膜依次將基底層(未圖示)、固定層21、被固定層23、非磁性層25、自由層27、間隔層(未圖示)在下部間隔層5上進行層壓成膜并且通過圖案化(可利用離子研磨、RIE等方法)來構(gòu)成。在固定層21和被固定層23的分界處產(chǎn)生交換結(jié)合，由此可將被固定層23的磁化方向固定在恒定方向(與磁道寬度方向成正交的方向)上。另一方面，自由層27可根據(jù)來自磁記錄媒體的泄漏磁場、即外部磁場，改變磁化方向。
固定層21是以PtMn、NiO等反強磁性體作為材料、在下部間隔層5上成膜的基底層(例如，以Ta、Ni、Fe、Cr等為主材料形成的膜)上形成的膜。被固定層23是以Fe、Co、Ni、NiFe、CoFe、CoZrNb、FeCoNi等強磁性體為材料、在固定層21形成的膜。非磁性層25是以Cu、Ru、Rh、Ir、Au、Ag等非磁性體作為材料、在被固定層23上形成的膜，自由層27是以Fe、Co、Ni、NiFe、CoFe、CoZrNb、FeCoNi等強磁性體作為材料、在非磁性層25上形成的膜。在MR膜7上形成保護層(未圖示)，該保護層是由Ta、Al2O3等構(gòu)成。MR膜7的厚度設(shè)定為15～45nm。
在該MR膜7的磁道寬度方向的兩側(cè)，相互間隔地配置一對磁區(qū)控制層9，使其夾持著MR膜7，向MR膜7(自由層27)施加縱向偏移磁場。自由層27的磁化方向，由于來自磁區(qū)控制層9的縱向偏移磁場，成為與磁道寬度方向平行的方向，是與被固定層23的磁化方向成正交的方向。
如圖2所示，該磁區(qū)控制層9包括基底層31、強磁性層33和硬質(zhì)磁性層35的層構(gòu)造體，設(shè)置在MR膜7的兩肋處。也可以以保護層為媒介設(shè)置磁區(qū)控制層9。磁區(qū)控制層9的間隔，在最狹窄位置，設(shè)定為50～200nm。
基底層31是為使硬質(zhì)磁性層35的磁化方向在平面內(nèi)方向上一致、用于提高硬質(zhì)磁性層35的矯頑力而設(shè)置的層。該平面內(nèi)方向是指沿著該硬質(zhì)磁性層35的平面內(nèi)的方向(與層壓方向交叉的方向)。在本實施方式中，在基底層31中使用具有體心立方(BCCbody centered cubic)構(gòu)造的材料。作為基底層31中所使用的具有體心立方構(gòu)造的材料來說，有選自Ti、Cr、Mo、W、及它們的合金中的金屬，在本實施方式中，例如，利用CrTi15(Cr 85at％、Ti 15at％的組成)形成基底層31。
強磁性層33是提高整個磁區(qū)控制層9的飽和磁化的層，在本實施方式中，使用具有體心立方構(gòu)造的強磁性材料。作為強磁性層33中所使用的具有體心立方構(gòu)造的材料來說，有含有Fe或Co的至少一種的金屬，在本實施方式中，例如，利用FeCo10(Fe 90at％、Co 10at％的組成)形成強磁性層33。該強磁性層33是在基底層31上形成的膜。強磁性層33的厚度設(shè)定為1～10nm。
硬質(zhì)磁性層35由含有Co的硬質(zhì)磁性材料、例如CoCrPt、CoPt、CoTa等形成。在本實施方式中，利用CoCr5Pt15(Co 80at％、Cr 5at％、Pt 15at％的組成)形成硬質(zhì)磁性層35。該硬質(zhì)磁性層35是在強磁性層33上形成的膜，在硬質(zhì)磁性層35上形成保護層(未圖示)，該保護層由Ta等形成。硬質(zhì)磁性層35的厚度設(shè)定為10～50nm。
在MR膜7的磁道寬度方向兩側(cè)，相互間隔地配置一對電極層11，向MR膜7(自由層27)供給電流(讀出電流)。電極層11由含有Au、Ag、Ru、Rh、Cu、Cr、Mo等低電阻的導電性材料所形成，是在磁區(qū)控制層9上形成的保護層上形成的膜。電極層11的厚度設(shè)定為20～150nm。在電極層11上形成保護層(未圖示)，該保護層由Ta、Al2O3等構(gòu)成。從其中一個電極層11供給的電子，通過MR膜7的自由層27，傳遞到另一個電極層11。電流沿著與電子相反的方向流動。一對電極層11的間距，在最窄位置處，設(shè)定為20～500nm。設(shè)定電極層11的電阻低于磁區(qū)控制層9的電阻。
上部間隔層17是由Al2O3、AlN、SiO2等非磁性絕緣材料形成。該上部間隔層17是在MR膜7、電極層11上形成的保護層上形成的膜、上部間隔層17的厚度設(shè)定為5～25nm。
上述磁屏蔽層19是以NiFe、鐵硅鋁磁性合金、FeCo、FeCoNi等軟磁性體作為材料、在上部間隔層17上形成的膜。上部磁屏蔽層19的厚度設(shè)定為0.5～4μm，例如為2μm左右。各屏蔽層3、19由于由軟磁性體材料形成，所以可抑制除了來自檢測對象的磁化遷移區(qū)域的泄漏磁場以外的泄漏磁場向MR膜7內(nèi)部的導入。
在此，對于基底層31的厚度進行考查。磁區(qū)控制層9(基底層31、強磁性層33、硬質(zhì)磁性層35)受保護層影子的影響，MR膜7附近的位置的成膜速率與離開MR膜7的位置的成膜速率不同。因此，基底層31、強磁性層33和硬質(zhì)磁性層35的厚度，在不受保護層影子的影響的離開MR膜7的位置，從空氣軸承面一側(cè)來看，以最大的值(最大膜厚)進行規(guī)定。
在硬質(zhì)磁性層35中使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15在基底層31中使用CrTi15的構(gòu)成中的巴克浩森噪音(BHN)的發(fā)生率特性示于圖3中。圖3是表示基底層31的最大膜厚度與巴克浩森噪音的發(fā)生率之關(guān)系的曲線圖。特性A是在強磁性層33中使用厚度(最大厚膜)為3nm的FeCo10的構(gòu)成(將磁區(qū)控制層9以基底層31、強磁性層33和硬質(zhì)磁性層35的層構(gòu)造體構(gòu)成)中、將基底層31的厚度(最大膜厚)作為參量(x)進行變化時的巴克浩森噪音的發(fā)生率的特性。特性B是在不具有強磁性層33的構(gòu)成(將磁區(qū)控制層9以基底層31和硬質(zhì)磁性層35的層構(gòu)造體構(gòu)成)中、將基底層31的厚度(最大膜厚)作為參量(x)進行變化時的巴克浩森噪音的發(fā)生率的特性。所謂巴克浩森噪音的發(fā)生率是指，測定某個數(shù)的同一參量的微細元件，此時測定巴克浩森噪音產(chǎn)生的個數(shù)，用測得的個數(shù)去除，再乘以100的值。
MR膜7等的基本構(gòu)成，設(shè)為NiCr5/PtMn15/CoFe1.5/Ru0.8/CoFe2/Cu2/CoFe1/NiFe3/Ta2(數(shù)值的單位為nm)。電極層11的構(gòu)成，設(shè)為Ta5/Au50/Ta10(數(shù)值的單位為nm)。光學磁道寬度平均為0.12μm。
如圖3可知，使磁區(qū)控制層9的結(jié)構(gòu)為基底層31、強磁性層33和硬質(zhì)磁性層35的層構(gòu)造體時的巴克浩森噪音發(fā)生率低于使磁區(qū)控制層9的結(jié)構(gòu)為基底層31和硬質(zhì)磁性層35的層構(gòu)造體。
如圖3可知，在使磁區(qū)控制層9為基底層31、強磁性層33和硬質(zhì)磁性層35的層構(gòu)造體的構(gòu)成中，基底層31的厚度(最大膜厚)為1～3nm范圍時，巴克浩森噪音的發(fā)生率很低。這是因為當基底層31的厚度小于1nm時，基底層31自身沒有充分地結(jié)晶化，不能發(fā)揮基底層功能的緣故。另外還因為，當基底層31的厚度大于3nm時，由于基底層31存在于MR膜7和硬質(zhì)磁性層35之間，所以MR膜7與硬質(zhì)磁性層35的間隔擴大，不能適當?shù)厥┘涌v向偏移磁場的緣故。
根據(jù)以上情況，基底層31的厚度(最大膜厚)優(yōu)選設(shè)定為1～3nm的范圍。
接著，參照圖4，對強磁性層33和硬質(zhì)磁性層35的材料進行考察。
圖4是表示強磁性層33和硬脂磁性層35的總最大膜厚與剩余磁化和膜厚之積(tBr)之關(guān)系的曲線圖。特性C是，在硬質(zhì)磁性層35使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15、強磁性層33使用FeCo10、基底層31使用厚度(最大膜厚)為3nm的CrTi15的構(gòu)成中，將強磁性層33的厚度(最大膜厚)作為參量(x)進行變化時的剩余磁化與膜厚之積的特性。特性D是，在硬質(zhì)磁性層35使用CoCr5Pt15、基底層31使用厚度(最大膜厚)為3nm的CrTi15的構(gòu)成(不含強磁性層33的構(gòu)成)中，將硬質(zhì)磁性層35的厚度(最大膜厚)作為參量(x)進行變化時剩余磁化與膜厚之積的特性。
如圖4所示，在用除去了基底層31的總最大膜厚進行比較時，為了獲得比硬質(zhì)磁性層35單層中的剩余磁化與膜厚之積大的剩余磁化與膜厚之積，作為強磁性層33所使用的材料，需要選擇該強磁性層33中的剩余磁化與膜厚之積達到硬質(zhì)磁性層35中的剩余磁化與膜厚之積以上的材料。通常，由于認為磁區(qū)控制層9的矩形比(剩余磁通密度/飽和磁通密度)近似為1，所以即使與飽和磁化Ms有關(guān)，作為強磁性層33所使用的材料，需要選擇該強磁性層33的飽和磁化達到硬質(zhì)磁性層35的飽和磁化以上的材料。
上述的“軟磁性”和“硬磁性”這樣的用語是表示保持力大小的一種的規(guī)定，作為整體，只要是能發(fā)揮“軟磁性”和“硬磁性”功能，就可以，例如，在微觀的或特定區(qū)域中也可以具有規(guī)定之外的材料或構(gòu)造。例如，即使是將不同磁特性材料進行磁交換結(jié)合的材料或部分含有非磁性體的材料，作為整體，只要是能發(fā)揮軟磁性及硬磁性的功能的材料即可。
接著對薄膜磁頭MH的功能進行說明，MR膜7的自由層27，利用磁區(qū)控制層9，在磁道寬度方向上進行單磁區(qū)化。利用來自磁化遷移區(qū)域的泄漏磁場、即利用磁化遷移區(qū)域是N極還是S極，來改變自由層27的磁化方向。由于被固定層23的磁化方向，由固定層21固定，所以利用與自由層27和被固定層23的磁化方向間的余弦相對應(yīng)的電阻變化來改變一對電極層11間的電子傳達率(電流)。通過檢測該電流的變化，可檢測出來自磁記錄媒體的檢測對象的磁化遷移區(qū)域的泄漏磁場。將供給電流(讀出電流)設(shè)為恒定，而檢測電壓，也可進行磁場檢測，一般都采用這種形式的檢測。
對于數(shù)據(jù)的磁記錄也作一些說明，在薄膜磁頭MH的磁檢測元件MD上機械式地結(jié)合用于寫入磁數(shù)據(jù)的磁場形成元件RD。利用來自磁場形成元件RD的泄漏磁場，向磁記錄媒體的磁化遷移區(qū)域進行書寫。
以下，參照圖5～圖8說明本實施方式的薄膜磁頭MH、尤其是磁檢測元件MD的制造方法的一個實例。圖5～圖8是用于說明本實施方式的薄膜磁頭中所含有的磁檢測元件的制造方法的一個實例的圖。
首先，如圖5所示，在非磁性基板(未圖示)上，依次形成下部磁屏蔽層3、下部間隔層5和MR膜7，使所形成的膜達到規(guī)定的厚度。作為下部磁屏蔽層3的形成方法來說，可使用濕式鍍法，作為下部間隔層5和MR膜7的形成方法來說，可使用濺射法。在濕式鍍法中，除了使用含有構(gòu)成原材料的金屬的溶液的無電場鍍法外，也可采用電鍍法。
接著，如圖6所示，在利用上述工序形成的MR膜7上形成所期望圖案的保護層R，將該保護層R作為掩模，沿著從表面?zhèn)鹊较虏块g隔層5表面的深度方向，除去MR膜7中的露出區(qū)域，殘留下由保護層R掩蔽部分的MR膜7。此時，也可以除去下部間隔層5的表面?zhèn)炔糠帧埩舨糠值拈g隔成為光學磁道寬度。在上述去除中，也可使用離子研磨等腐蝕方法。
就保護層R來說，使下部Rb的寬度(磁道寬度方向上的寬度)比上部Ra的寬度(磁道寬度方向上的寬度)狹窄，形成根切(undercut)。保護層R的形成可以采用光刻蝕法。在本實施方式中，保護層R的下部Rb的寬度設(shè)定為50nm左右，其上部Ra的寬度設(shè)定為130nm左右。保護層R也可采用搭橋構(gòu)造，這種情況下，下部Rb的寬度為0nm。
然后，如圖7所示，在由上述工序殘留的MR膜7的兩側(cè)，將保護層R作為掩模，在下部間隔層5上依次形成基底層31，使所形成的膜達到規(guī)定的厚度。作為基底層31的形成方法來說，可使用濺射法或離子束淀積法等PVD法。
接著，如圖7所示，在由上述工序形成的基底層31上，將保護層R作為掩模，依次形成強磁性層33，使所形成的膜達到規(guī)定的厚度。作為強磁性層33的形成方法來說，可使用濺射法或離子束淀積法等PVD法。
接著，如圖7所示，在由上述工序形成的強磁性層33上，將保護層R作為掩模，依次形成硬質(zhì)磁性層35，使所形成的膜達到規(guī)定的厚度。由此，在MR膜7的兩側(cè)形成磁區(qū)控制層9。作為硬質(zhì)磁性層35的形成方法來說，可使用濺射法或離子束淀積法等的PVD法。
接著，如圖7所示，在由上述工序形成的硬質(zhì)磁性層35上，將保護層R作為掩模，依次形成電極層11，使所形成的膜達到規(guī)定的厚度。作為電極層11的形成方法來說，可使用濺射法或離子束電極法等的PVD法。
接著，除去保護層R(提升法)，由此，露出MR膜7。
然后，如圖8所示，在MR膜7、電極層11上，依次形成上部間隔層17和上部磁屏蔽層19，使所形成的膜達到規(guī)定的厚度。由此，完成圖1和圖2所示構(gòu)成的磁檢測元件MD。作為上部間隔層17的形成方法來說，可使用濺射法，作為上述磁屏蔽層19的形成方法來說，可使用鍍法。
在此，確認了磁區(qū)控制層9的矯頑力的特性。
將硬質(zhì)磁性層35使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15、強磁性層33使用FeCo10、基底層31使用厚度(最大膜厚)為2nm的CrTi15這種構(gòu)成的矯頑力(HC)的特性示于圖9。圖9是表示強磁性層33的最大膜厚度與矯頑力之關(guān)系的曲線圖。特性E是依次將基底層31、強磁性層33和硬質(zhì)磁性層35層壓而構(gòu)成的層構(gòu)造體中的矯頑力的特性。特性F是依次將基底層31、硬質(zhì)磁性層35和強磁性參33層壓而構(gòu)成的層構(gòu)造體中的矯頑力的特性。特性G是依次將磁性層33和硬質(zhì)磁性層35層壓(基底層31的膜厚為零)而構(gòu)成的層構(gòu)造體中的矯頑力的特性。
如圖9所示，采用含有基底層31的層構(gòu)造體，可達到很高的矯頑力。
另外，依次將基底層31、強磁性層33和硬質(zhì)磁性層35層壓而構(gòu)成的層構(gòu)造體的矯頑力高于依次將基底層31、硬質(zhì)磁性層35和強磁性層33層壓而構(gòu)成的層構(gòu)造體。認為這是因為強磁性層33具有與基底層31同樣的功能。因此，強磁性層33也和基底層31相同，優(yōu)選使用具有體心立方構(gòu)造的強磁性材料。
接著，制作含有本實施方式這樣的磁區(qū)控制層的薄膜磁頭(磁檢測元件)，評價巴克浩森噪音(BHN)的發(fā)生比率等性能。此處所說的巴克浩森噪音的發(fā)生比率，是用磁區(qū)控制層無基底層的結(jié)構(gòu)的薄膜磁頭中的巴克浩森噪音發(fā)生率除磁區(qū)控制層具有基底層的結(jié)構(gòu)的薄膜磁頭中的巴克浩森噪音發(fā)生率所得到的值。
MR膜等的基本構(gòu)成是NiCr5/PtMn15/CoFe1.5/Ru0.8/CoFe2/Cu2/CoFe1/NiFe3/Ta2(數(shù)值的單位為nm)。另外，電極層的構(gòu)成是Ta5/Au50/Ta10(數(shù)值的單位為nm)。光學磁道寬度平均為0.12μm。
評價例1如圖10所示，將磁區(qū)控制層設(shè)為使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15的硬質(zhì)磁性層、使用厚度(最大膜厚)為3nm的FeCo10的強磁性層、和使用厚度(最大膜厚)為2nm的CrTi15的基底層的層構(gòu)造體，求出巴克浩森噪音的發(fā)生率。而且，將磁區(qū)控制層設(shè)為使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15的硬質(zhì)磁性層、和使用厚度(最大膜厚)為3nm的FeCo10的強磁性層的層構(gòu)造體，求出巴克浩森噪音的發(fā)生率，得到了巴克浩森噪音的發(fā)生比率。
如圖10所示，巴克浩森噪音的發(fā)生比率為0.13，可以確認，通過將磁區(qū)控制層設(shè)為硬質(zhì)磁性層、強磁性層和基底層的層構(gòu)造體，可降低巴克浩森噪音的發(fā)生率。
評價例2如圖10所示，將磁區(qū)控制層設(shè)為使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15的硬質(zhì)磁性層、使用厚度(最大膜厚)為3nm的FeCo10的強磁性層、和使用厚度(最大膜厚)為2nm的TiW75(Ti 25at％、W75at％的組成)的基底層的層構(gòu)造體，求出巴克浩森噪音的發(fā)生率。而且，將磁區(qū)控制層設(shè)為使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15的硬質(zhì)磁性層、和使用厚度(最大膜厚)為3nm的FeCo10的強磁性層的層構(gòu)造體，求出巴克浩森噪音的發(fā)生率，得到了巴克浩森噪音的發(fā)生比率。
如圖10所示，巴克浩森噪音的發(fā)生比率為0.23，可以確認，通過將磁區(qū)控制層設(shè)為硬質(zhì)磁性層、強磁性層和基底層的層構(gòu)造體，可降低巴克浩森噪音的發(fā)生率。
評價例3如圖10所示，將磁區(qū)控制層設(shè)為使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15的硬質(zhì)磁性層、使用厚度(最大膜厚)為3nm的FeCo10的強磁性層、和使用厚度(最大膜厚)為2nm的CrMo20(Cr 80at％、Mo 20at％的組成)的基底層的層構(gòu)造體，求出巴克浩森噪音的發(fā)生率。而且，將磁區(qū)控制層設(shè)為使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15的硬質(zhì)磁性層、和使用厚度(最大膜厚)為3nm的FeCo10的強磁性層的層構(gòu)造體，求出巴克浩森噪音的發(fā)生率，得到了巴克浩森噪音的發(fā)生比率。
如圖10所示，巴克浩森噪音的發(fā)生率為0.55，可以確認，通過將磁區(qū)控制層設(shè)為硬質(zhì)磁性層、強磁性層和基底層的層構(gòu)造體，可降低巴克浩森噪音的發(fā)生率。
評價例4如圖10所示，將磁區(qū)控制層設(shè)為使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15的硬質(zhì)磁性層、使用厚度(最大膜厚)為3nm的FeCo10的強磁性層、和使用厚度(最大膜厚)為2nm的CrW20(Cr 80at％、W 20at％的組成)的基底層的層構(gòu)造體，求出巴克浩森噪音的發(fā)生率。而且，將磁區(qū)控制層設(shè)為使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15的硬質(zhì)磁性層、和使用厚度(最大膜厚)為3nm的FeCo10的強磁性層的層構(gòu)造體，求出巴克浩森噪音的發(fā)生率，得到了巴克浩森噪音的發(fā)生比率。
如圖10所示，巴克浩森噪音的發(fā)生比率為0.24，可以確認，通過將磁區(qū)控制層設(shè)為硬質(zhì)磁性層、強磁性層和基底層的層構(gòu)造體，可降低巴克浩森噪音的發(fā)生率。
如上所述，根據(jù)本實施方式，由于磁區(qū)控制層9包括硬質(zhì)磁性層35、強磁性層33和基底層31的層構(gòu)造體，所以利用基底層31，可使硬質(zhì)磁性層35的磁化方向在平面內(nèi)方向上形成一致。由此，可提高硬質(zhì)磁性層35的矯頑力，并能更有效地抑制巴克浩森噪音的發(fā)生。
另外，在本實施方式中，依次形成基底層31、強磁性層33、硬質(zhì)磁性層35的膜，在硬質(zhì)磁性層35和基底層31之間形成強磁性層33的層壓。由此，可以更進一步提高硬質(zhì)磁性層35的矯頑力。
另外，在本實施方式中，基底層31含有具有體心立方構(gòu)造的材料。由此，在形成硬質(zhì)磁性層35時，可在使該硬質(zhì)磁性層35的磁化方向成為平面內(nèi)方向的狀態(tài)下進行成長地形成。關(guān)于這點，進行詳細說明。CoCrPt、CoPt、CoTa等的Co合金，具有六方最密(HCPhexagonalclose-packed)構(gòu)造。具有六方最密構(gòu)造的物質(zhì)，通常使c軸與表面垂直(與沿著該材料層的面交叉的方向)、或形成無定向，可使能量更穩(wěn)定。然而，就六方最密構(gòu)造的磁性材料來說，為了使該磁性材料在平面內(nèi)具有很高的矯頑力，所以需要成為(110)(100)(101)等的取向。采取體心立方構(gòu)造的物質(zhì)，若晶格長度一致，可進行(100)取向，也可進行(110)取向，六方最密構(gòu)造的磁性材料在該物質(zhì)上異質(zhì)外延地成長，該磁性材料成長為在平面內(nèi)具有很高的矯頑力。
另外，在本實施方式中，基底層31是由選自Ti、Cr、Mo、W、及它們的合金中的金屬形成。由此，在形成硬質(zhì)磁性層35時，可在使該硬質(zhì)磁性層35的磁化方向成為平面內(nèi)方向的狀態(tài)下進行成長地形成。選自Ti、Cr、Mo、W、及它們的合金中的金屬，具有體心立方構(gòu)造。
另外，在本實施方式中，就基底層31來說，其最大膜厚設(shè)定為1～3nm的范圍。由此，可極為有效地抑制巴克浩森噪音的發(fā)生。
接著，對使用上述薄膜磁頭MH的磁頭萬向組件HGA進行說明。
圖11是磁頭萬向組件HGA的主要部分的側(cè)面圖。磁頭萬向組件HGA，具備上述實施方式的薄膜磁頭MH來作為薄膜磁頭。
該磁頭萬向組件HGA，除了具有薄膜磁頭MH以外，還具有可撓性部件51(萬向支架)?？蓳闲圆考?1在包括其長度方向和厚度方向的平面內(nèi)，可以撓曲。薄膜磁頭MH安裝在可撓性部件51上，使得上述長度方向與MR膜7中的各層的層壓方向近乎一致。薄膜磁頭MH是將非磁性基板1作為滑塊的功能元件，滑塊1(基臺)具有沿著MR膜7中的各層的層壓方向延伸的凹溝53。該凹溝53確定了薄膜磁頭MH上浮時的空力特性。
安裝了薄膜磁頭MH的可撓性部件51，由于受到薄膜磁頭MH的力而向厚度方向撓曲。MR膜7中的各層的層壓方向(可撓性部件51的長度方向)與記錄媒體的磁化遷移區(qū)域連接而成的磁道圓周方向近乎一致。
接著，對使用了上述薄膜磁頭MH(磁頭萬向組件HGA)的硬盤裝置HD進行說明。
圖12是硬盤裝置HD的平面圖。該硬盤裝置HD具有框體61。在框體61內(nèi)部，除了配置具有薄膜磁頭MH的磁頭萬向組件HGA之外，還配置了磁記錄媒體RM。磁頭萬向組件HGA是具有將可撓性部件51的長度方向的一端部固定的臂63的磁頭-萬向-組件。當臂63以設(shè)置在中央附近的旋轉(zhuǎn)軸65為中心進行旋轉(zhuǎn)時，薄膜磁頭MH沿著磁記錄媒體RM的徑向方向運動。另外，磁記錄媒體RM為圓盤狀，沿著其圓周方向，具有磁化遷移區(qū)域連接而成的磁道，當以設(shè)置在圓盤中心的旋轉(zhuǎn)軸67作為中心旋轉(zhuǎn)時，磁化遷移區(qū)域相對于薄膜磁頭MH作相對移動。
配置薄膜磁頭MH(MR膜7)，使得與MR膜7中的各層的層壓方向平行的面，與磁記錄媒體RM相對向，可以檢測來自磁記錄媒體RM的磁化遷移區(qū)域的泄漏磁場。與該MR膜7中的各層的層壓方向平行的面成為空氣軸承面ABS。作為向磁記錄媒體RM記錄的記錄方式來說，可采用長向磁記錄方式和垂直磁記錄方式等。
如以上所述，在上述的磁頭萬向組件HGA和硬盤裝置HD中，由于采用上述實施方式的薄膜磁頭MH作為薄膜磁頭，所以可以更進一步有效地抑制巴克浩森噪音的發(fā)生。
本發(fā)明并不僅僅限定于上述實施方式，例如，各層的構(gòu)造并不是必須由單一的材料形成，作為整體，只要是能起到規(guī)定功能的材料，由多種材料形成也可以，例如，以合金的方式，混合存在或?qū)訕?gòu)造的組合也可以。另外，也可以在它們的層間插入其它的層。
另外，在本實施方式中，薄膜磁頭MH具有作為再現(xiàn)磁頭的磁檢測元件MD和作為記錄磁頭的磁場形成元件RD，但也可以僅具有磁檢測元件MD。
另外，在本實施方式中，雖然以沿著MR膜7的側(cè)面伸展的方式形成基底層31，但未必一定以沿著MR膜7的側(cè)面伸展的方式形成基底層31，只在下部間隔層5上形成基底層31的結(jié)構(gòu)也可以。
以上說明了優(yōu)選的實施方式，根據(jù)根據(jù)本發(fā)明，可提供一種能更進一步有效地抑制巴克浩森噪音發(fā)生的薄膜磁頭、和具有該薄膜磁頭的磁頭萬向組件及硬盤裝置。
權(quán)利要求
1.一種薄膜磁頭，其特征在于包括磁阻效應(yīng)膜；和在所述磁阻效應(yīng)膜的磁道寬度方向的兩側(cè)相互離開地配置、并且用于對該磁阻效應(yīng)膜施加偏移磁場的一對的磁區(qū)控制層；所述磁區(qū)控制層包括硬質(zhì)磁性層、強磁性層和用于使所述硬質(zhì)磁性層的磁化方向在平面內(nèi)方向上一致的基底層的層構(gòu)造體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜磁頭，其特征在于在所述層構(gòu)造體中，在所述硬質(zhì)磁性層和所述基底層之間層壓有所述強磁性層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜磁頭，其特征在于所述基底層含有具有體心立方構(gòu)造的材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜磁頭，其特征在于所述基底層含有選自Ti、Cr、Mo、W和它們的合金中的金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜磁頭，其特征在于所述基底層的厚度設(shè)定為1～3nm范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要1所述的薄膜磁頭，其特征在于所述硬質(zhì)磁性層由含有Co的硬質(zhì)磁性材料形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜磁頭，其特征在于所述強磁性層含有具有體心立方構(gòu)造的材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜磁頭，其特征在于所述強磁性層由含有Fe或Co中的至少一種的金屬形成。
9.一種磁頭萬向組件，其特征在于包括基臺、在所述基臺上形成的薄膜磁頭和固定所述基臺的萬向支架，所述薄膜磁頭，包括磁阻效應(yīng)膜；和在所述磁阻效應(yīng)膜的磁道寬度方向的兩側(cè)相互離開地配置、并且用于對該磁阻效應(yīng)膜施加偏移磁場的一對的磁區(qū)控制層；所述磁區(qū)控制層包括硬質(zhì)磁性層、強磁性層和用于使所述硬質(zhì)磁性層的磁化方向在平面內(nèi)方向上一致的基底層的層構(gòu)造體。
10.一種硬盤裝置，其特征在于包括基臺、在所述基臺上形成的薄膜磁頭和與所述薄膜磁頭相對向的記錄媒體，所述薄膜磁頭，包括磁阻效應(yīng)膜；和在所述磁阻效應(yīng)膜的磁道寬度方向的兩側(cè)相互離開地配置、并且用于對該磁阻效應(yīng)膜施加偏移磁場的一對的磁區(qū)控制層；所述磁區(qū)控制層包括硬質(zhì)磁性層、強磁性層和用于使所述硬質(zhì)磁性層的磁化方向在平面內(nèi)方向上一致的基底層的層構(gòu)造體。
全文摘要
以夾持MR膜7的方式在該MR膜7的磁道寬度方向的兩側(cè)，相互離開地配置一對磁區(qū)控制層9，對MR膜7(自由層27)施加縱向偏移磁場。該磁區(qū)控制層9包括基底層31、強磁性層33和硬質(zhì)磁性層35的層構(gòu)造體，通過保護層為媒介設(shè)置在MR膜7的兩肋。基底層31是使硬質(zhì)磁性層35的磁化方向在平面內(nèi)方向上一致、用于提高硬質(zhì)磁性層35矯頑力的層，使用具有體心立方構(gòu)造的材料。是提高作為整個磁區(qū)控制層9的飽和磁化的層，使用具有體心立方構(gòu)造的強磁性材料，硬質(zhì)磁性層35是由含Co的硬質(zhì)磁性材料形成。
文檔編號H01L43/08GK1577498SQ20041006975
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月14日
發(fā)明者田中浩介, 島澤幸司, 照沼幸一, 清水友晶 申請人:Tdk株式會社