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JP2002025019A - 磁気抵抗効果素子を備えた薄膜磁気ヘッド - Google Patents

磁気抵抗効果素子を備えた薄膜磁気ヘッド

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JP2002025019A
JP2002025019A JP2000209910A JP2000209910A JP2002025019A JP 2002025019 A JP2002025019 A JP 2002025019A JP 2000209910 A JP2000209910 A JP 2000209910A JP 2000209910 A JP2000209910 A JP 2000209910A JP 2002025019 A JP2002025019 A JP 2002025019A
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JP
Japan
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film
underlayer
layer
magnetic domain
magnetic
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Application number
JP2000209910A
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Inventor
Noriyuki Ito
範之 伊藤
Koichi Terunuma
幸一 照沼
Fumihiro Hiromatsu
史洋 廣松
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノイズ発生が少なく優れた出力安定性を有す
るＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドを提供する。 【解決手段】 ＭＲ膜と、下地膜と、下地膜上に積層さ
れておりＭＲ膜の磁区を制御する磁区制御膜とを備えて
おり、磁区制御膜はＭＲ膜の両端部に下地膜を介して接
合しており、下地膜は第１の下地層及びこの第１の下地
層の上に積層された第２の下地層を含む多層構造を有し
ているＭＲ素子を備ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果（Ｍ
Ｒ）素子、例えば、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）素
子、スピンバルブ磁気抵抗効果（ＳＶＭＲ）素子等の巨
大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子、又はトンネル磁気抵抗
効果（ＴＭＲ）素子を備えた薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のＭＲ素子においては、センサと
して動作するセンサ層（例えばＡＭＲ素子ではＭＲ層、
ＧＭＲ素子及びＴＭＲ素子ではフリー強磁性層）を単磁
区化するための縦バイアスを印加する磁区制御膜が、そ
のセンサ層の両端部に接合されている。
【０００３】磁区制御膜は、一般的にはＣｏＰｔ、Ｃｏ
ＣｒＰｔ等で形成されており、場合によっては、その下
にＴｉＷ、Ｃｒ、ＣｒＴｉ等の下地膜が形成される。こ
のような下地膜を用いることにより、磁区制御膜の硬磁
性膜としての磁気特性、例えば保磁力（Ｈｃ）、角型比
（Ｂｒ（残留磁束密度）／Ｂｓ（飽和磁束密度））の向
上を図ることができる。
【０００４】例えば、特開平１０−３０２２２８号公報
や、特開平１１−１２０５２０号公報には、硬磁性バイ
アス層の下にＣｒ、ＴｉＷ、Ｗ等の単層の下地膜を用い
ることによって保磁力を向上させることが記載されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな下地膜を用いても磁気特性の向上には限界があっ
た。これは、下地膜の下に存在する膜の種類によって磁
区制御膜の特性が左右されるためである。
【０００６】特に、ＭＲ素子のセンサ層と磁区制御膜と
の接合部では、下地膜の下にＮｉＦｅ層、Ｃｏ層等のセ
ンサ層が存在することとなるので、接合部における磁区
制御膜の磁気特性が著しく損なわれてしまう。磁区制御
膜の磁気特性が悪くなると、ヘッド動作時においてバル
クハウゼンノイズ等のノイズの発生頻度が高くなる。
【０００７】従って本発明の目的は、ノイズ発生が少な
く優れた出力安定性を有するＭＲ素子を備えた薄膜磁気
ヘッドを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ＭＲ膜
と、下地膜と、下地膜上に積層されておりＭＲ膜の磁区
を制御する磁区制御膜とを備えており、磁区制御膜はＭ
Ｒ膜の両端部に下地膜を介して接合しており、下地膜は
第１の下地層及びこの第１の下地層の上に積層された第
２の下地層を含む多層構造を有しているＭＲ素子を備え
た薄膜磁気ヘッドが提供される。
【０００９】磁区制御膜の下地膜が、互いに積層された
第１の下地層及び第２の下地層を含む多層構造を有して
いるので、磁区制御膜が下地膜の下に存在する層の影響
を受けず、磁区制御性が損なわれないので、バルクハウ
ゼンノイズの発生率も低くなり、ＭＲ素子の出力安定性
が非常に優れたものとなる。
【００１０】第１の下地層のＭＲ膜と磁区制御膜との接
合部における膜厚が５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１１】第１の下地層が、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ又はＺ
ｒからなることも好ましい。
【００１２】第２の下地層が、ＴｉＷ、Ｃｒ又はＣｒＴ
ｉからなることも好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態とし
て、ＭＲ素子の構成を概略的に示すＡＢＳ（浮上面）方
向から見た断面図である。
【００１４】同図において、１０は図示しない下部シー
ルド層上に形成された下部シールドギャップ層、１１は
下部シールドギャップ層１０上に積層されたＭＲ膜、１
２は下部シールドギャップ層１０上及びＭＲ膜１１の長
手方向（トラック幅方向）の両端に存在する接合部１１
ａ上に積層形成された第１の下地層、１３は第１の下地
層１２上に積層された第２の下地層、１４は第２の下地
層１３上に積層形成された磁区制御膜、１５は磁区制御
膜１４上に積層形成されたリード導体膜、１６はＭＲ膜
１１及びリード導体膜１５上に上に形成された上部シー
ルドギャップ層をそれぞれ示している。
【００１５】なお、薄膜磁気ヘッドがＭＲ素子による読
出しヘッド部のみを有する場合には、上部シールドギャ
ップ層１６上に上部シールド層が、その上に保護膜が形
成される。薄膜磁気ヘッドがＭＲ素子による読出しヘッ
ド部とインダクティブ素子による書込みヘッド部を有す
る場合には、上部シールドギャップ層１６上に上部シー
ルド層が、その上にインダクティブ書込みヘッド部が形
成される。
【００１６】ＭＲ膜１１は、単層構造のＡＭＲ膜であっ
てもよいが、強磁性薄膜層（フリー層）／非磁性金属薄
膜層／強磁性薄膜層（ピンド層）／反強磁性薄膜層とい
う多層構造を有するＳＶＭＲ膜又はその他のＧＭＲ膜で
あってもよい。
【００１７】磁区制御膜１４としては、一般的には、Ｃ
ｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ等が用いられるが、これに限定さ
れるものではない。
【００１８】第２の下地層１３としては、ＴｉＷ、Ｃｒ
又はＣｒＴｉ等が用いられるが、これに限定されるもの
ではない。
【００１９】第１の下地層１２としては、Ｔａ、Ｈｆ、
Ｎｂ又はＺｒが用いられる。第２の下地層１３の下にこ
のような材料による第１の下地層１２が存在すると、換
言すれば、磁区制御膜１４の下地膜がこのような第１の
下地層１２及び第２の下地層１３による多層構造である
と、磁区制御膜１４の磁気特性がその下地膜の下の材料
に左右されず安定する。その結果、バルクハウゼンノイ
ズ等のノイズの発生しない安定した出力が得られる薄膜
磁気ヘッドが実現できる。
【００２０】この第１の下地層１２の膜厚は、接合部１
１ａの領域においては、５ｎｍ以下、その他の領域では
１０ｎｍ以下であることが望ましい。以下、その根拠を
説明する。
【００２１】図２〜図６は、第１の下地層１２の膜厚を
変えた場合の磁区制御膜の磁気特性について、種々の材
料の第１の下地層に関して実際に測定した結果を示して
いる。
【００２２】図２はＳＶＭＲ膜のフリー層の構成材料の
１つであるＮｉＦｅ層上に第１の下地層１２としてＴａ
を積層し、その上に第２の下地層１３としてＴｉＷ（膜
厚５ｎｍ）を積層し、その上に磁区制御膜１４としてＣ
ｏＰｔ（６０ｎｍ）を積層した場合の、この磁区制御膜
１４のｔ・Ｂｒ（膜厚ｔと残留磁束密度Ｂｒとの積算
値）、Ｈｃ（保磁力）及びＢｒ／Ｂｓ（角型比（残留磁
束密度／飽和磁束密度））をそれぞれ示している。
【００２３】第１の下地層１２であるＴａ層の膜厚が５
ｎｍ以下であれば、Ｈｃ及びＢｒ／Ｂｓが良好な値を維
持していることが分かる。Ｔａ層の膜厚が５ｎｍを越え
ると磁気特性が悪化するのは、膜厚が５ｎｍを越えると
第２の下地層１３にＴａ自体が悪影響を及ぼすためと推
測される。
【００２４】一般に、ＭＲ膜１１の接合部１１ａは図１
に示すようにテーパ状に傾斜しているため、成膜時にそ
の部分の膜厚はその他の水平部分の膜厚に対して約半分
となることが経験上から知られている。従って、磁区制
御膜１４の磁気特性がその下地膜の下の材料に左右され
るところの接合部１１ａにおける第１の下地層１２の膜
厚を５ｎｍ以下とする場合は、その他の領域における第
１の下地層１２の膜厚は１０ｎｍ以下とすればよいこと
となる。
【００２５】図３はＳＶＭＲ膜のフリー層の構成材料の
１つであるＣｏ層上に第１の下地層１２としてＴａを積
層し、その上に第２の下地層１３としてＴｉＷ（膜厚５
ｎｍ）を積層し、その上に磁区制御膜１４としてＣｏＰ
ｔ（６０ｎｍ）を積層した場合における、この磁区制御
膜１４のｔ・Ｂｒ、Ｈｃ及びＢｒ／Ｂｓをそれぞれ示し
ている。この場合も、第１の下地層１２であるＴａ層の
膜厚が５ｎｍ以下であれば、Ｈｃ及びＢｒ／Ｂｓが良好
な値を維持していることが分かる。
【００２６】図４はＳＶＭＲ膜のフリー層の構成材料の
１つであるＮｉＦｅ層上に第１の下地層１２としてＨｆ
を積層し、その上に第２の下地層１３としてＴｉＷ（膜
厚５ｎｍ）を積層し、その上に磁区制御膜１４としてＣ
ｏＰｔ（６０ｎｍ）を積層した場合における、この磁区
制御膜１４のｔ・Ｂｒ、Ｈｃ及びＢｒ／Ｂｓをそれぞれ
示している。この場合も、第１の下地層１２であるＨｆ
層の膜厚が５ｎｍ以下であれば、Ｈｃ及びＢｒ／Ｂｓが
良好な値を維持していることが分かる。
【００２７】図５はＳＶＭＲ膜のフリー層の構成材料の
１つであるＮｉＦｅ層上に第１の下地層１２としてＮｂ
を積層し、その上に第２の下地層１３としてＴｉＷ（膜
厚５ｎｍ）を積層し、その上に磁区制御膜１４としてＣ
ｏＰｔ（６０ｎｍ）を積層した場合における、この磁区
制御膜１４のｔ・Ｂｒ、Ｈｃ及びＢｒ／Ｂｓをそれぞれ
示している。この場合も、第１の下地層１２であるＮｂ
層の膜厚が５ｎｍ以下であれば、Ｈｃ及びＢｒ／Ｂｓが
良好な値を維持していることが分かる。
【００２８】図６はＳＶＭＲ膜のフリー層の構成材料の
１つであるＮｉＦｅ層上に第１の下地層１２としてＺｒ
を積層し、その上に第２の下地層１３としてＴｉＷ（膜
厚５ｎｍ）を積層し、その上に磁区制御膜１４としてＣ
ｏＰｔ（６０ｎｍ）を積層した場合における、この磁区
制御膜１４のｔ・Ｂｒ、Ｈｃ及びＢｒ／Ｂｓをそれぞれ
示している。この場合も、第１の下地層１２であるＺｒ
層の膜厚が５ｎｍ以下であれば、Ｈｃ及びＢｒ／Ｂｓが
良好な値を維持していることが分かる。
【００２９】上述した実施形態は、センス電流が積層方
向に沿って流れるＡＭＲ素子又はＧＭＲ素子に関するも
のであるが、本発明が、センス電流が積層方向と垂直方
向に流れるＧＭＲ素子又はＴＭＲ素子についても適用可
能であることはもちろんである。
【００３０】以上述べた実施形態は全て本発明を例示的
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。
【００３１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、磁区制御膜の下地膜が、互いに積層された第１の下
地層及び第２の下地層を含む多層構造を有しているの
で、磁区制御膜が下地膜の下に存在する層の影響を受け
ず、磁区制御性が損なわれないので、バルクハウゼンノ
イズの発生率も低くなり、ＭＲ素子の出力安定性が非常
に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態として、ＭＲ素子の構成を
概略的に示すＡＢＳ方向から見た断面図である。
【図２】Ｔａで構成した第１の下地層の膜厚を変えた場
合の磁区制御膜の磁気特性図である。
【図３】Ｔａで構成した第１の下地層の膜厚を変えた場
合の磁区制御膜の磁気特性図である。
【図４】Ｈｆで構成した第１の下地層の膜厚を変えた場
合の磁区制御膜の磁気特性図である。
【図５】Ｎｂで構成した第１の下地層の膜厚を変えた場
合の磁区制御膜の磁気特性図である。
【図６】Ｚｒで構成した第１の下地層の膜厚を変えた場
合の磁区制御膜の磁気特性図である。
【符号の説明】
１０ 下部シールドギャップ層 １１ ＭＲ膜 １１ａ 接合部 １２ 第１の下地層 １３ 第２の下地層 １４ 磁区制御膜 １５ リード導体層 １６ 上部シールドギャップ層
フロントページの続き (72)発明者 廣松 史洋 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA03 BA12 BA21 BB08 CA04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁気抵抗効果膜と、下地膜と、該下地膜
    上に積層されており前記磁気抵抗効果膜の磁区を制御す
    る磁区制御膜とを備えており、前記磁区制御膜は前記磁
    気抵抗効果膜の両端部に前記下地膜を介して接合してお
    り、前記下地膜は第１の下地層及び該第１の下地層の上
    に積層された第２の下地層を含む多層構造を有している
    ことを特徴とする磁気抵抗効果素子を備えた薄膜磁気ヘ
    ッド。
  2. 【請求項２】 前記第１の下地層の前記磁気抵抗効果膜
    と前記磁区制御膜との接合部における膜厚が５ｎｍ以下
    であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッ
    ド。
  3. 【請求項３】 前記第１の下地層が、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ
    又はＺｒからなることを特徴とする請求項１又は２に記
    載の薄膜磁気ヘッド。
  4. 【請求項４】 前記第２の下地層が、ＴｉＷ、Ｃｒ又は
    ＣｒＴｉからなることを特徴とする請求項１から３のい
    ずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
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