薄膜磁頭、磁頭萬向組件及硬碟裝置的製作方法
2023-06-04 01:49:46 5
專利名稱：薄膜磁頭、磁頭萬向組件及硬碟裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及薄膜磁頭、磁頭萬向組件及硬碟裝置背景技術伴隨著硬碟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元件(以下稱為MR(Magneto Resistive)元件)的再現磁頭。作為再現磁頭的特性來說，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化。
可是，為了與磁記錄密度的更高密度化相適應，要求再現磁頭更進一步插入間隙化和插入磁軌化。然而，由於這種插入間隙化和插入磁軌化，對MR元件，很難有效地施加偏移磁場，尤其是會產生磁軌寬度越狹窄，越容易發生巴克浩森噪音的問題。為了抑制這種巴克浩森噪音的產生，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磁性層(由CoPt合金、CoCrPt合金等的含有Co的硬質磁性材料構成)和高飽和磁化磁性層(由FeCo合金構成)的層壓膜、提高偏移磁場施加膜整體的飽和磁化的技術(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，仍然存在著產生巴克浩森噪音的可能性。
發明內容
本發明就是鑑於上述問題而提出的，其目的在於提供一種更有效地抑制巴克浩森噪音發生的薄膜磁頭、和具有該薄膜磁頭的磁頭萬向組件以及硬碟裝置。
本發明的薄膜磁頭的特徵在於，包括磁阻效應膜、和在磁阻效應膜的磁軌寬度方向的兩側相互離開地配置並且用於對該磁阻效應膜施加偏移磁場的一對的磁區控制層，磁區控制層包括硬質磁性層、強磁性層和用於使硬質磁性層的磁化方向在平面內方向上一致的基底層的層構造體。
在本發明的薄膜磁頭中，由於磁區控制層包括硬質磁性層、強磁性層和基底層的上述層構造體，所以由基底層使硬質磁性層的磁化方向在平面內方向上形成一致。由此，可提高硬質磁性層的矯頑力，並且更有效地抑制巴克浩森噪音的發生。
上述所說的平面內方向，是沿著硬質磁性層的平面內的方向(與層構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。
在層構造體中，優選在硬質磁性層和基底層之間層壓強磁性層。這樣構成時，可進一步提高硬質磁性層的矯頑力。
基底層，優選含有具有體心立方構造的材料。這樣構成時，在形成硬質磁性層時，可以在使該硬質磁性層的磁化方向成為平面內方向的狀態下成長地形成。
基底層，優選含有選自Ti、Cr、Mo、W和它們的合金中的金屬。這樣構成時，在形成硬質磁性層時，可以在使該硬質磁性層的磁化方向成為平面內方向的狀態下成長地形成。
基底層，優選將其最大膜厚度設定在1～3nm的範圍。這樣構成時，可極為有效地抑制巴克浩森噪音的發生。
本發明的磁頭萬向組件的特徵在於，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膜、和在磁阻效應膜的磁軌寬度方向的兩側相互離開地配置並且用於對該磁阻效應膜施加偏移磁場的一對的磁區控制層，磁區控制層包括硬質磁性層、強磁性層和用於使硬質磁性層的磁化方向在平面內方向上一致的基底層的層構造體。
在本發明的磁頭萬向組件中，由於薄膜磁頭具有上述磁區控制層，所以如上所述，可更進一步有效地抑制巴克浩森噪音的發生。
本發明的硬碟裝置的特徵在於，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膜、和在磁阻效應膜的磁軌寬度方向的兩側相互離開地配置並且用於對該磁阻效應膜施加偏移磁場的一對的磁區控制層，磁區控制層包括硬質磁性層、強磁性層和用於使硬質磁性層的磁化方向在平面內方向上一致的基底層的層構造體。
在本發明的硬碟裝置中，由於薄膜磁頭具有上述磁區控制層，所以如上所述，可更進一步有效地抑制巴克浩森噪音的發生。
圖1是用於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膜及磁區控制層附近放大了的剖面示意圖。
圖3是表示磁區控制層所含有的基底層的最大膜厚與巴克浩森噪音的發生率之關係的曲線圖。
圖4是表示磁區控制層所含有的強磁性層和硬質磁性層的總最大膜厚與剩餘磁化和膜厚之積的關係曲線圖。
圖5是用於說明本實施方式的薄膜磁頭所含有的磁檢測元件的製造方法的一例的圖。
圖6是用於說明本實施方式的薄膜磁頭所含有的磁檢測元件的製造方法的一例的圖。
圖7是用於說明本實施方式的薄膜磁頭所含有的磁檢測元件的製造方法的一例的圖。
圖8是用於說明本實施方式的薄膜磁頭所含有的磁檢測元件的製造方法的一例的圖。
圖9是表示磁區控制層所含有的強磁性層的最大膜厚與矯頑力之關係的曲線圖。
圖10是表示評價例1～4的薄膜磁頭所含有的磁區控制層的構成及其特性的圖表。
圖11是磁頭萬向組件主要部分的側面圖。
圖12是使用了圖11所示的磁頭萬向組件的硬碟裝置的平面圖。
具體實施例方式
參照附圖對本發明優選實施方式的薄膜磁頭、磁頭萬向組件及硬碟裝置進行說明。在說明中，對於同一構件或具有同一功能的構件，使用同一符號，重複說明省略。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是用於說明薄膜磁頭MH的剖面示意圖。薄膜磁頭MH包括作為再現磁頭的磁檢測元件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)、磁阻效應膜(以下稱為MR(Magneto Resistive)膜)7、磁區控制層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。基底層2的厚度設定為3μm左右。下部磁屏蔽層3是以NiFe、鐵矽鋁磁性合金、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的範圍，例如設定為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上進行層壓成膜並且通過圖案化(可利用離子研磨、RIE等方法)來構成。在固定層21和被固定層23的分界處產生交換結合，由此可將被固定層23的磁化方向固定在恆定方向(與磁軌寬度方向成正交的方向)上。另一方面，自由層27可根據來自磁記錄媒體的洩漏磁場、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等構成。MR膜7的厚度設定為15～45nm。
在該MR膜7的磁軌寬度方向的兩側，相互間隔地配置一對磁區控制層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，由於來自磁區控制層9的縱向偏移磁場，成為與磁軌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，該磁區控制層9包括基底層31、強磁性層33和硬質磁性層35的層構造體，設置在MR膜7的兩肋處。也可以以保護層為媒介設置磁區控制層9。磁區控制層9的間隔，在最狹窄位置，設定為50～200nm。
基底層31是為使硬質磁性層35的磁化方向在平面內方向上一致、用於提高硬質磁性層35的矯頑力而設置的層。該平面內方向是指沿著該硬質磁性層35的平面內的方向(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)構造的材料。作為基底層31中所使用的具有體心立方構造的材料來說，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的厚度設定為1～10nm。
硬質磁性層35由含有Co的硬質磁性材料、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)形成硬質磁性層35。該硬質磁性層35是在強磁性層33上形成的膜，在硬質磁性層35上形成保護層(未圖示)，該保護層由Ta等形成。硬質磁性層35的厚度設定為10～50nm。
在MR膜7的磁軌寬度方向兩側，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，是在磁區控制層9上形成的保護層上形成的膜。電極層11的厚度設定為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，設定為20～500nm。設定電極層11的電阻低於磁區控制層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的厚度設定為5～25nm。
上述磁屏蔽層19是以NiFe、鐵矽鋁磁性合金、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的厚度設定為0.5～4μm，例如為2μm左右。各屏蔽層3、19由於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域的洩漏磁場以外的洩漏磁場向MR膜7內部的導入。
在此，對於基底層31的厚度進行考查。磁區控制層9(基底層31、強磁性層33、硬質磁性層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，從空氣軸承面一側來看，以最大的值(最大膜厚)進行規定。
在硬質磁性層35中使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15在基底層31中使用CrTi15的構成中的巴克浩森噪音(BHN)的發生率特性示於圖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生率之關係的曲線圖。特性A是在強磁性層33中使用厚度(最大厚膜)為3nm的FeCo10的構成(將磁區控制層9以基底層31、強磁性層33和硬質磁性層35的層構造體構成)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生率的特性。特性B是在不具有強磁性層33的構成(將磁區控制層9以基底層31和硬質磁性層35的層構造體構成)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生率的特性。所謂巴克浩森噪音的發生率是指，測定某個數的同一參量的微細元件，此時測定巴克浩森噪音產生的個數，用測得的個數去除，再乘以100的值。
MR膜7等的基本構成，設為NiCr5/PtMn15/CoFe1.5/Ru0.8/CoFe2/Cu2/CoFe1/NiFe3/Ta2(數值的單位為nm)。電極層11的構成，設為Ta5/Au50/Ta10(數值的單位為nm)。光學磁軌寬度平均為0.12μm。
如圖3可知，使磁區控制層9的結構為基底層31、強磁性層33和硬質磁性層35的層構造體時的巴克浩森噪音發生率低於使磁區控制層9的結構為基底層31和硬質磁性層35的層構造體。
如圖3可知，在使磁區控制層9為基底層31、強磁性層33和硬質磁性層35的層構造體的構成中，基底層31的厚度(最大膜厚)為1～3nm範圍時，巴克浩森噪音的發生率很低。這是因為當基底層31的厚度小於1nm時，基底層31自身沒有充分地結晶化，不能發揮基底層功能的緣故。另外還因為，當基底層31的厚度大於3nm時，由於基底層31存在於MR膜7和硬質磁性層35之間，所以MR膜7與硬質磁性層35的間隔擴大，不能適當地施加縱向偏移磁場的緣故。
根據以上情況，基底層31的厚度(最大膜厚)優選設定為1～3nm的範圍。
接著，參照圖4，對強磁性層33和硬質磁性層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的總最大膜厚與剩餘磁化和膜厚之積(tBr)之關係的曲線圖。特性C是，在硬質磁性層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)進行變化時的剩餘磁化與膜厚之積的特性。特性D是，在硬質磁性層35使用CoCr5Pt15、基底層31使用厚度(最大膜厚)為3nm的CrTi15的構成(不含強磁性層33的構成)中，將硬質磁性層35的厚度(最大膜厚)作為參量(x)進行變化時剩餘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，為了獲得比硬質磁性層35單層中的剩餘磁化與膜厚之積大的剩餘磁化與膜厚之積，作為強磁性層33所使用的材料，需要選擇該強磁性層33中的剩餘磁化與膜厚之積達到硬質磁性層35中的剩餘磁化與膜厚之積以上的材料。通常，由於認為磁區控制層9的矩形比(剩餘磁通密度/飽和磁通密度)近似為1，所以即使與飽和磁化Ms有關，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定，作為整體，只要是能發揮「軟磁性」和「硬磁性」功能，就可以，例如，在微觀的或特定區域中也可以具有規定之外的材料或構造。例如，即使是將不同磁特性材料進行磁交換結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，利用磁區控制層9，在磁軌寬度方向上進行單磁區化。利用來自磁化遷移區域的洩漏磁場、即利用磁化遷移區域是N極還是S極，來改變自由層27的磁化方向。由於被固定層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的磁化方向間的餘弦相對應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域的洩漏磁場。將供給電流(讀出電流)設為恆定，而檢測電壓，也可進行磁場檢測，一般都採用這種形式的檢測。
對於數據的磁記錄也作一些說明，在薄膜磁頭MH的磁檢測元件MD上機械式地結合用於寫入磁數據的磁場形成元件RD。利用來自磁場形成元件RD的洩漏磁場，向磁記錄媒體的磁化遷移區域進行書寫。
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的製造方法的一個實例。圖5～圖8是用於說明本實施方式的薄膜磁頭中所含有的磁檢測元件的製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定的厚度。作為下部磁屏蔽層3的形成方法來說，可使用溼式鍍法，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。在溼式鍍法中，除了使用含有構成原材料的金屬的溶液的無電場鍍法外，也可採用電鍍法。
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，沿著從表面側到下部間隔層5表面的深度方向，除去MR膜7中的露出區域，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的表面側部分。殘留部分的間隔成為光學磁軌寬度。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(磁軌寬度方向上的寬度)比上部Ra的寬度(磁軌寬度方向上的寬度)狹窄，形成根切(undercut)。保護層R的形成可以採用光刻蝕法。在本實施方式中，保護層R的下部Rb的寬度設定為50nm左右，其上部Ra的寬度設定為130nm左右。保護層R也可採用搭橋構造，這種情況下，下部Rb的寬度為0nm。
然後，如圖7所示，在由上述工序殘留的MR膜7的兩側，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澱積法等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澱積法等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，依次形成硬質磁性層35，使所形成的膜達到規定的厚度。由此，在MR膜7的兩側形成磁區控制層9。作為硬質磁性層35的形成方法來說，可使用濺射法或離子束澱積法等的PVD法。
接著，如圖7所示，在由上述工序形成的硬質磁性層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。
然後，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定的厚度。由此，完成圖1和圖2所示構成的磁檢測元件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，確認了磁區控制層9的矯頑力的特性。
將硬質磁性層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這種構成的矯頑力(HC)的特性示於圖9。圖9是表示強磁性層33的最大膜厚度與矯頑力之關係的曲線圖。特性E是依次將基底層31、強磁性層33和硬質磁性層35層壓而構成的層構造體中的矯頑力的特性。特性F是依次將基底層31、硬質磁性層35和強磁性參33層壓而構成的層構造體中的矯頑力的特性。特性G是依次將磁性層33和硬質磁性層35層壓(基底層31的膜厚為零)而構成的層構造體中的矯頑力的特性。
如圖9所示，採用含有基底層31的層構造體，可達到很高的矯頑力。
另外，依次將基底層31、強磁性層33和硬質磁性層35層壓而構成的層構造體的矯頑力高於依次將基底層31、硬質磁性層35和強磁性層33層壓而構成的層構造體。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，優選使用具有體心立方構造的強磁性材料。
接著，製作含有本實施方式這樣的磁區控制層的薄膜磁頭(磁檢測元件)，評價巴克浩森噪音(BHN)的發生比率等性能。此處所說的巴克浩森噪音的發生比率，是用磁區控制層無基底層的結構的薄膜磁頭中的巴克浩森噪音發生率除磁區控制層具有基底層的結構的薄膜磁頭中的巴克浩森噪音發生率所得到的值。
MR膜等的基本構成是NiCr5/PtMn15/CoFe1.5/Ru0.8/CoFe2/Cu2/CoFe1/NiFe3/Ta2(數值的單位為nm)。另外，電極層的構成是Ta5/Au50/Ta10(數值的單位為nm)。光學磁軌寬度平均為0.12μm。
評價例1如圖10所示，將磁區控制層設為使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15的硬質磁性層、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的基底層的層構造體，求出巴克浩森噪音的發生率。而且，將磁區控制層設為使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15的硬質磁性層、和使用厚度(最大膜厚)為3nm的FeCo10的強磁性層的層構造體，求出巴克浩森噪音的發生率，得到了巴克浩森噪音的發生比率。
如圖10所示，巴克浩森噪音的發生比率為0.13，可以確認，通過將磁區控制層設為硬質磁性層、強磁性層和基底層的層構造體，可降低巴克浩森噪音的發生率。
評價例2如圖10所示，將磁區控制層設為使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15的硬質磁性層、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)的基底層的層構造體，求出巴克浩森噪音的發生率。而且，將磁區控制層設為使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15的硬質磁性層、和使用厚度(最大膜厚)為3nm的FeCo10的強磁性層的層構造體，求出巴克浩森噪音的發生率，得到了巴克浩森噪音的發生比率。
如圖10所示，巴克浩森噪音的發生比率為0.23，可以確認，通過將磁區控制層設為硬質磁性層、強磁性層和基底層的層構造體，可降低巴克浩森噪音的發生率。
評價例3如圖10所示，將磁區控制層設為使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15的硬質磁性層、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)的基底層的層構造體，求出巴克浩森噪音的發生率。而且，將磁區控制層設為使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15的硬質磁性層、和使用厚度(最大膜厚)為3nm的FeCo10的強磁性層的層構造體，求出巴克浩森噪音的發生率，得到了巴克浩森噪音的發生比率。
如圖10所示，巴克浩森噪音的發生率為0.55，可以確認，通過將磁區控制層設為硬質磁性層、強磁性層和基底層的層構造體，可降低巴克浩森噪音的發生率。
評價例4如圖10所示，將磁區控制層設為使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15的硬質磁性層、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)的基底層的層構造體，求出巴克浩森噪音的發生率。而且，將磁區控制層設為使用厚度(最大膜厚)為25nm的CoCr5Pt15的硬質磁性層、和使用厚度(最大膜厚)為3nm的FeCo10的強磁性層的層構造體，求出巴克浩森噪音的發生率，得到了巴克浩森噪音的發生比率。
如圖10所示，巴克浩森噪音的發生比率為0.24，可以確認，通過將磁區控制層設為硬質磁性層、強磁性層和基底層的層構造體，可降低巴克浩森噪音的發生率。
如上所述，根據本實施方式，由於磁區控制層9包括硬質磁性層35、強磁性層33和基底層31的層構造體，所以利用基底層31，可使硬質磁性層35的磁化方向在平面內方向上形成一致。由此，可提高硬質磁性層35的矯頑力，並能更有效地抑制巴克浩森噪音的發生。
另外，在本實施方式中，依次形成基底層31、強磁性層33、硬質磁性層35的膜，在硬質磁性層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造的材料。由此，在形成硬質磁性層35時，可在使該硬質磁性層35的磁化方向成為平面內方向的狀態下進行成長地形成。關於這點，進行詳細說明。CoCrPt、CoPt、CoTa等的Co合金，具有六方最密(HCPhexagonalclose-packed)構造。具有六方最密構造的物質，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，可使能量更穩定。然而，就六方最密構造的磁性材料來說，為了使該磁性材料在平面內具有很高的矯頑力，所以需要成為(110)(100)(101)等的取向。採取體心立方構造的物質，若晶格長度一致，可進行(100)取向，也可進行(110)取向，六方最密構造的磁性材料在該物質上異質外延地成長，該磁性材料成長為在平面內具有很高的矯頑力。
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，在形成硬質磁性層35時，可在使該硬質磁性層35的磁化方向成為平面內方向的狀態下進行成長地形成。選自Ti、Cr、Mo、W、及它們的合金中的金屬，具有體心立方構造。
另外，在本實施方式中，就基底層31來說，其最大膜厚設定為1～3nm的範圍。由此，可極為有效地抑制巴克浩森噪音的發生。
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)。可撓性部件51在包括其長度方向和厚度方向的平面內，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，由於受到薄膜磁頭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域連接而成的磁軌圓周方向近乎一致。
接著，對使用了上述薄膜磁頭MH(磁頭萬向組件HGA)的硬碟裝置HD進行說明。
圖12是硬碟裝置HD的平面圖。該硬碟裝置HD具有框體61。在框體61內部，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以設置在中央附近的旋轉軸65為中心進行旋轉時，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，具有磁化遷移區域連接而成的磁軌，當以設置在圓盤中心的旋轉軸67作為中心旋轉時，磁化遷移區域相對於薄膜磁頭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的磁化遷移區域的洩漏磁場。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，可採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和硬碟裝置HD中，由於採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生。
本發明並不僅僅限定於上述實施方式，例如，各層的構造並不是必須由單一的材料形成，作為整體，只要是能起到規定功能的材料，由多種材料形成也可以，例如，以合金的方式，混合存在或層構造的組合也可以。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的結構也可以。
以上說明了優選的實施方式，根據根據本發明，可提供一種能更進一步有效地抑制巴克浩森噪音發生的薄膜磁頭、和具有該薄膜磁頭的磁頭萬向組件及硬碟裝置。
權利要求
1.一種薄膜磁頭，其特徵在於包括磁阻效應膜；和在所述磁阻效應膜的磁軌寬度方向的兩側相互離開地配置、並且用於對該磁阻效應膜施加偏移磁場的一對的磁區控制層；所述磁區控制層包括硬質磁性層、強磁性層和用於使所述硬質磁性層的磁化方向在平面內方向上一致的基底層的層構造體。
2.根據權利要求1所述的薄膜磁頭，其特徵在於在所述層構造體中，在所述硬質磁性層和所述基底層之間層壓有所述強磁性層。
3.根據權利要求1所述的薄膜磁頭，其特徵在於所述基底層含有具有體心立方構造的材料。
4.根據權利要求1所述的薄膜磁頭，其特徵在於所述基底層含有選自Ti、Cr、Mo、W和它們的合金中的金屬。
5.根據權利要求1所述的薄膜磁頭，其特徵在於所述基底層的厚度設定為1～3nm範圍。
6.根據權利要1所述的薄膜磁頭，其特徵在於所述硬質磁性層由含有Co的硬質磁性材料形成。
7.根據權利要求1所述的薄膜磁頭，其特徵在於所述強磁性層含有具有體心立方構造的材料。
8.根據權利要求7所述的薄膜磁頭，其特徵在於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，其特徵在於包括基臺、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，包括磁阻效應膜；和在所述磁阻效應膜的磁軌寬度方向的兩側相互離開地配置、並且用於對該磁阻效應膜施加偏移磁場的一對的磁區控制層；所述磁區控制層包括硬質磁性層、強磁性層和用於使所述硬質磁性層的磁化方向在平面內方向上一致的基底層的層構造體。
10.一種硬碟裝置，其特徵在於包括基臺、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，包括磁阻效應膜；和在所述磁阻效應膜的磁軌寬度方向的兩側相互離開地配置、並且用於對該磁阻效應膜施加偏移磁場的一對的磁區控制層；所述磁區控制層包括硬質磁性層、強磁性層和用於使所述硬質磁性層的磁化方向在平面內方向上一致的基底層的層構造體。
全文摘要
以夾持MR膜7的方式在該MR膜7的磁軌寬度方向的兩側，相互離開地配置一對磁區控制層9，對MR膜7(自由層27)施加縱向偏移磁場。該磁區控制層9包括基底層31、強磁性層33和硬質磁性層35的層構造體，通過保護層為媒介設置在MR膜7的兩肋。基底層31是使硬質磁性層35的磁化方向在平面內方向上一致、用於提高硬質磁性層35矯頑力的層，使用具有體心立方構造的材料。是提高作為整個磁區控制層9的飽和磁化的層，使用具有體心立方構造的強磁性材料，硬質磁性層35是由含Co的硬質磁性材料形成。
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 優先權日2003年7月14日
發明者田中浩介, 島澤幸司, 照沼幸一, 清水友晶 申請人:Tdk株式會社