JPH11110720A - 磁気抵抗効果型ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果型ヘッドInfo
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- JPH11110720A JPH11110720A JP9306305A JP30630597A JPH11110720A JP H11110720 A JPH11110720 A JP H11110720A JP 9306305 A JP9306305 A JP 9306305A JP 30630597 A JP30630597 A JP 30630597A JP H11110720 A JPH11110720 A JP H11110720A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
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- B82—NANOTECHNOLOGY
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- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
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- G11B5/488—Disposition of heads
- G11B5/4886—Disposition of heads relative to rotating disc
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- G11B2005/3996—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects large or giant magnetoresistive effects [GMR], e.g. as generated in spin-valve [SV] devices
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、磁気抵抗効果型ヘッドに関し、特にスピンバ
ルブ型の磁気抵抗効果型ヘッドに関し、フリー強磁性膜
の磁化を制御する第3の強磁性膜に適した材料を提供す
ることを目的とし、磁化方向が固定された第1強磁性膜
と、磁化方向が前記第1強磁性膜の磁化方向と直行する
と共に、外部磁化を受けて自由に回転する第2強磁性膜
と、前記第1及び第2強磁性膜の間に設けられた第1非
磁性中間層と、前記第1または第2のいずれか一方の外
側に設けられた第3強磁性膜と、前記第1または第2の
いずれか一方と前記第3強磁性膜の間に設けられた第2
非磁性中間膜と、を備え、前記第3強磁性膜は、NiF
e,CoFe,FeNのいずれか一つを主成分とし、
B,Cr,Cr,Zrの少なくと一つを添加する。
ルブ型の磁気抵抗効果型ヘッドに関し、フリー強磁性膜
の磁化を制御する第3の強磁性膜に適した材料を提供す
ることを目的とし、磁化方向が固定された第1強磁性膜
と、磁化方向が前記第1強磁性膜の磁化方向と直行する
と共に、外部磁化を受けて自由に回転する第2強磁性膜
と、前記第1及び第2強磁性膜の間に設けられた第1非
磁性中間層と、前記第1または第2のいずれか一方の外
側に設けられた第3強磁性膜と、前記第1または第2の
いずれか一方と前記第3強磁性膜の間に設けられた第2
非磁性中間膜と、を備え、前記第3強磁性膜は、NiF
e,CoFe,FeNのいずれか一つを主成分とし、
B,Cr,Cr,Zrの少なくと一つを添加する。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果型ヘ
ッドに関し、特にスピンバルブ型の磁気抵抗効果型ヘッ
ドに関する。
ッドに関し、特にスピンバルブ型の磁気抵抗効果型ヘッ
ドに関する。
【従来の技術】スピンバルブ型の磁気抵抗効果型ヘッド
は、例えば、特開平2−61572号(米国特許第4,
949,039号)に開示されている。第1強磁性層、
非磁性中間層、第2強磁性層が積層されてなるMR層
は、第1及び第2強磁性層間の磁化方向の角度差に応じ
て、MR層の電気抵抗が変化する。実用的なスピンバル
ブ型は、一方の強磁性層の磁化方向が固定され、他方の
強磁性層の磁化方向が記録媒体の磁化方向に応じて自由
に回転するように構成される。強磁性層の磁化方向を固
定する際、強磁性体に直接結合する反強磁性層を設け、
反強磁性層の磁気的交換結合により、強磁性体の磁化方
向を固定することが提案されている。図1(a)は、従
来の磁気抵抗効果型ヘッドを示す要部斜視図であり、図
1(b)は、各強磁性膜の磁化方向を示す図である。図
中、図示しない基板の上に、下部シールド膜18a、図
示しない絶縁膜、フリー強磁性膜14、非磁性中間膜1
3、ピン強磁性膜12、反強磁性膜11、一対の引出し
導体膜17、図示しない絶縁膜、上部シールド膜18b
が順に形成される。ピン強磁性膜12はNiFe,32
0Å、非磁性中間膜はCu,32Å、フリー強磁性膜1
4はNiFe,45Åである。図2(a)は、図1の磁
気抵抗効果型ヘッドの再生波形であり、図2(b)は、
フリー強磁性膜の磁化の振れを示す。図2(a)中、横
軸は記録媒体の磁化反転位置からの距離であり、縦軸は
再生出力である。図中、正及び負の孤立波形の再生出力
が示してあり、その非対象性は−19%である。図2
(b)中、横軸はフリー強磁性膜の面内の位置を浮上面
からの高さで表し、縦軸はフリー強磁性膜の素子高さ方
向(z軸)磁化成分であり、コア幅方向(y軸)からの
磁化回転角ΘをsinΘで表したものである。図中、中
央の線は静的なバイアス状態を示し、両側の線はそれぞ
れ正または負の方向に磁化が振れたときの状態を示す。
ピン強磁性膜12とフリー強磁性膜14の磁化のなす角
度は、90°であることが理想である。しかしが、実際
には、ピン強磁性膜12との静磁的カップリングによ
り、フリー強磁性膜14の磁化方向が、ピン強磁性膜1
2の磁化方向の反対方向に向かって回転する。これによ
り、非対称性が生じるのである。この非対称性を少なく
するため、ピン強磁性膜12の磁化方向は、コア幅方向
に対して90°でなく、80°になっている。
は、例えば、特開平2−61572号(米国特許第4,
949,039号)に開示されている。第1強磁性層、
非磁性中間層、第2強磁性層が積層されてなるMR層
は、第1及び第2強磁性層間の磁化方向の角度差に応じ
て、MR層の電気抵抗が変化する。実用的なスピンバル
ブ型は、一方の強磁性層の磁化方向が固定され、他方の
強磁性層の磁化方向が記録媒体の磁化方向に応じて自由
に回転するように構成される。強磁性層の磁化方向を固
定する際、強磁性体に直接結合する反強磁性層を設け、
反強磁性層の磁気的交換結合により、強磁性体の磁化方
向を固定することが提案されている。図1(a)は、従
来の磁気抵抗効果型ヘッドを示す要部斜視図であり、図
1(b)は、各強磁性膜の磁化方向を示す図である。図
中、図示しない基板の上に、下部シールド膜18a、図
示しない絶縁膜、フリー強磁性膜14、非磁性中間膜1
3、ピン強磁性膜12、反強磁性膜11、一対の引出し
導体膜17、図示しない絶縁膜、上部シールド膜18b
が順に形成される。ピン強磁性膜12はNiFe,32
0Å、非磁性中間膜はCu,32Å、フリー強磁性膜1
4はNiFe,45Åである。図2(a)は、図1の磁
気抵抗効果型ヘッドの再生波形であり、図2(b)は、
フリー強磁性膜の磁化の振れを示す。図2(a)中、横
軸は記録媒体の磁化反転位置からの距離であり、縦軸は
再生出力である。図中、正及び負の孤立波形の再生出力
が示してあり、その非対象性は−19%である。図2
(b)中、横軸はフリー強磁性膜の面内の位置を浮上面
からの高さで表し、縦軸はフリー強磁性膜の素子高さ方
向(z軸)磁化成分であり、コア幅方向(y軸)からの
磁化回転角ΘをsinΘで表したものである。図中、中
央の線は静的なバイアス状態を示し、両側の線はそれぞ
れ正または負の方向に磁化が振れたときの状態を示す。
ピン強磁性膜12とフリー強磁性膜14の磁化のなす角
度は、90°であることが理想である。しかしが、実際
には、ピン強磁性膜12との静磁的カップリングによ
り、フリー強磁性膜14の磁化方向が、ピン強磁性膜1
2の磁化方向の反対方向に向かって回転する。これによ
り、非対称性が生じるのである。この非対称性を少なく
するため、ピン強磁性膜12の磁化方向は、コア幅方向
に対して90°でなく、80°になっている。
【発明が解決しようとする課題】磁気抵抗効果型ヘッド
の高感度化には、フリー強磁性膜14の薄膜化が不可欠
である。しかし、フリー強磁性膜14の薄膜化に伴い、
ピン強磁性膜12の磁界によって、フリー強磁性膜14
の磁化方向はコア幅方向から素子高さ方向に傾き、コア
幅方向に対して−50°となっている。従って、下側に
余裕が少なく、バイアス特性が悪化している。この結
果、磁気抵抗効果型ヘッドの再生出力が低下し、非対称
性が悪化するという問題がある。一方、この問題を解決
するため、特開平8−55312号は、第3の強磁性膜
を設け、センス電流により第3の強磁性膜に発生する磁
界を、ピン強磁性膜の磁界を打ち消す方向とすることを
提案している。第3の強磁性体の材料としては、NiF
eが提案されている。しかし、NiFeは比抵抗が小さ
く、磁気抵抗効果に寄与しない第3の強磁性膜での電流
ロスが問題となる。また、この特開平8−55312号
の膜構造は、基板より、第3の強磁性膜/フリー強磁性
膜/ピン強磁性膜であるか、或いは、フリー強磁性膜/
ピン強磁性膜/第3の強磁性膜である。しかし、フリー
強磁性膜の磁化制御の考慮すると、これらの膜構造は優
れていいない。本発明の目的は、フリー強磁性膜の磁化
を制御する第3の強磁性膜に適した材料を提供すること
である。本発明の他の目的は、フリー強磁性膜の磁化を
制御する第3の強磁性膜に適した膜配置を提供すること
である。
の高感度化には、フリー強磁性膜14の薄膜化が不可欠
である。しかし、フリー強磁性膜14の薄膜化に伴い、
ピン強磁性膜12の磁界によって、フリー強磁性膜14
の磁化方向はコア幅方向から素子高さ方向に傾き、コア
幅方向に対して−50°となっている。従って、下側に
余裕が少なく、バイアス特性が悪化している。この結
果、磁気抵抗効果型ヘッドの再生出力が低下し、非対称
性が悪化するという問題がある。一方、この問題を解決
するため、特開平8−55312号は、第3の強磁性膜
を設け、センス電流により第3の強磁性膜に発生する磁
界を、ピン強磁性膜の磁界を打ち消す方向とすることを
提案している。第3の強磁性体の材料としては、NiF
eが提案されている。しかし、NiFeは比抵抗が小さ
く、磁気抵抗効果に寄与しない第3の強磁性膜での電流
ロスが問題となる。また、この特開平8−55312号
の膜構造は、基板より、第3の強磁性膜/フリー強磁性
膜/ピン強磁性膜であるか、或いは、フリー強磁性膜/
ピン強磁性膜/第3の強磁性膜である。しかし、フリー
強磁性膜の磁化制御の考慮すると、これらの膜構造は優
れていいない。本発明の目的は、フリー強磁性膜の磁化
を制御する第3の強磁性膜に適した材料を提供すること
である。本発明の他の目的は、フリー強磁性膜の磁化を
制御する第3の強磁性膜に適した膜配置を提供すること
である。
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、磁化方向が固定された第1強磁性膜
と、磁化方向が前記第1強磁性膜の磁化方向と直行する
と共に、外部磁化を受けて自由に回転する第2強磁性膜
と、前記第1及び第2強磁性膜の間に設けられた第1非
磁性中間層と、前記第1または第2のいずれか一方の外
側に設けられた第3強磁性膜と、前記第1または第2の
いずれか一方と前記第3強磁性膜の間に設けられた第2
非磁性中間膜と、を備え、前記第3強磁性膜は、NiF
e,CoFe,FeNのいずれか一つを主成分とし、
B,Cr,Cr,Zrの少なくと一つを添加する。前記
第3強磁性膜は、NiFeCrであることが望ましい。
さらに、Crを1〜9.4at%添加することが望まし
い。一方、前記第3強磁性膜の厚さは、30〜50Åで
あることが望ましい。さらに、40Å付近であることが
望ましい。また、前記第2非磁性中間膜は、100μΩ
cm以上の比抵抗を有することが望ましく、さらに、T
aであることが望ましい。一方、他の観点によれば、本
発明は、基板上に、反強磁性膜、前記反強磁性膜により
磁化方向がコア高さ方向に固定された第1強磁性膜、第
1非磁性中間膜、磁化方向がコア幅方向であると共に、
外部磁化をうけて自由に回転する第2強磁性膜、第2非
磁性中間膜、第3強磁性膜の順に積層されてなる磁気抵
抗効果型ヘッドである。前記第3強磁性膜は、軟磁性膜
であり、センス電流と協同して、前記第1強磁性膜の磁
化方向と逆向きに磁化される。さらに他の観点によれ
ば、本発明は、磁化方向がコア高さ方向に固定された硬
磁性膜と、磁化方向がコア幅方向であると共に、外部磁
化を受けて自由に回転する強磁性膜と、前記硬磁性膜と
前記強磁性膜の間に設けられた第1非磁性中間膜と、前
記硬磁性膜または前記強磁性膜のいずれか一方の外側に
設けられた軟磁性膜と、前記硬磁性膜または前記強磁性
膜のいすれか一方と前記軟磁性膜の間に設けられた第2
非磁性中間膜と、を備える。前記軟磁性膜は、センス電
流と協同して、前記硬磁性膜の磁化方向と逆向きに磁化
される。
ために、本発明は、磁化方向が固定された第1強磁性膜
と、磁化方向が前記第1強磁性膜の磁化方向と直行する
と共に、外部磁化を受けて自由に回転する第2強磁性膜
と、前記第1及び第2強磁性膜の間に設けられた第1非
磁性中間層と、前記第1または第2のいずれか一方の外
側に設けられた第3強磁性膜と、前記第1または第2の
いずれか一方と前記第3強磁性膜の間に設けられた第2
非磁性中間膜と、を備え、前記第3強磁性膜は、NiF
e,CoFe,FeNのいずれか一つを主成分とし、
B,Cr,Cr,Zrの少なくと一つを添加する。前記
第3強磁性膜は、NiFeCrであることが望ましい。
さらに、Crを1〜9.4at%添加することが望まし
い。一方、前記第3強磁性膜の厚さは、30〜50Åで
あることが望ましい。さらに、40Å付近であることが
望ましい。また、前記第2非磁性中間膜は、100μΩ
cm以上の比抵抗を有することが望ましく、さらに、T
aであることが望ましい。一方、他の観点によれば、本
発明は、基板上に、反強磁性膜、前記反強磁性膜により
磁化方向がコア高さ方向に固定された第1強磁性膜、第
1非磁性中間膜、磁化方向がコア幅方向であると共に、
外部磁化をうけて自由に回転する第2強磁性膜、第2非
磁性中間膜、第3強磁性膜の順に積層されてなる磁気抵
抗効果型ヘッドである。前記第3強磁性膜は、軟磁性膜
であり、センス電流と協同して、前記第1強磁性膜の磁
化方向と逆向きに磁化される。さらに他の観点によれ
ば、本発明は、磁化方向がコア高さ方向に固定された硬
磁性膜と、磁化方向がコア幅方向であると共に、外部磁
化を受けて自由に回転する強磁性膜と、前記硬磁性膜と
前記強磁性膜の間に設けられた第1非磁性中間膜と、前
記硬磁性膜または前記強磁性膜のいずれか一方の外側に
設けられた軟磁性膜と、前記硬磁性膜または前記強磁性
膜のいすれか一方と前記軟磁性膜の間に設けられた第2
非磁性中間膜と、を備える。前記軟磁性膜は、センス電
流と協同して、前記硬磁性膜の磁化方向と逆向きに磁化
される。
【発明の実施の形態】図1(a)は、従来の磁気抵抗効
果型ヘッドを示す要部斜視図であり、図1(b)は、各
強磁性膜の磁化方向を示す図である。図2(a)は、図
1の磁気抵抗効果型ヘッドの再生波形であり、図2
(b)は、フリー強磁性膜の磁化の触れを示す。図3
(a)は、第1実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの斜
視図であり、図3(b)は、磁気抵抗効果素子の膜構造
(材料及び厚さ)を示す。図4(a)は、NiFeCr
下地膜のCr量と、飽和磁束密度Bsの関係を示すグラ
フであり、図4(b)は、Cr量と比抵抗ρの関係を示
すグラフであり、図4(c)は、Cr量と、単位膜厚当
たりの抵抗変化率の関係を示すグラフである。図4
(c)によれば、単位膜厚当たりの抵抗変化率は、Cr
量が1〜9.4at%の時良好である。図5は、センス
電流の大きさと、外部磁界が無い時のフリー層の角度の
関係を、NiFeCr層(バイアス制御層BCL)の厚
さをパラメータとして示したグラフである。図6(a)
は、第2実施例の電気抵抗効果型ヘッドを示す要部斜視
図であり、図6(b)は、各強磁性膜の磁化方向を示す
図である。図7(a)は、図6の磁気抵抗効果型ヘッド
の再生波形であり、図7(b)は、フリー強磁性膜の磁
化の触れを示す。図6(a)は本発明の磁気抵抗効果型
ヘッドの要部断面図である.矩型のSV素子は,(1)
PdPtMn膜からなる反強磁性膜,(2)CoFeB
膜からなる強磁性膜1,(3)Cu膜による非磁性中間
膜1,(4)NiFe/CoFeB積層膜からなる強磁
性膜2,(5)Ta膜による非磁性中間膜2,(6)N
iFeCr膜による軟磁性膜が電気的に接合することに
よって構成されている.(7)はAuあるいはW膜から
なる引き出し導体層,(8)−a,bはNiFeからな
る磁気シールドである.この場合,強磁性膜1(2)の
膜厚は20Å,非磁性中間膜1(3)の膜厚は32Å,
強磁性膜2(4)の膜厚は45Å,非磁性中間膜2
(5)の膜厚は75Å,軟磁性膜(6)の膜厚は40Å
である.引き出し導体膜(7)は,SV素子の長手方向
に対して所定幅で切除されて素子両端で素子に接合して
いる.反強磁性層(1),強磁性膜1(2),非磁性中
間膜1(3),強磁性膜2(4),非磁性中間膜2
(5),軟磁性膜(6),引き出し導体層(7)は2つ
の磁気シールド(8)−a,bの間(再生ギャップに相
当)に配置されるが,非磁性絶縁層を介して磁気シール
ド(8)−a,bと電気的に絶縁されている.本発明の
磁気抵抗効果型ヘッドに,強磁性膜1の磁化方向とセン
ス電流磁界の方向が同方向となるようにセンス電流を流
した場合の、図6(b)は外部磁界がない場合の各磁性
膜の磁化の向き,図7(a)は再生波形,再生出力,非
対称性,図7(b)は媒体磁界印加に伴う強磁性膜2の
磁化の振れである.従来例と同様に,非対称性を改善す
るため,強磁性膜1の磁化方向はコア幅方向に対して8
0°となっている.このように,非磁性中間膜2,軟磁
性膜をさらに積層することによって,再生出力,非対称
性が改善する.これは,強磁性膜2の磁化方向はコア幅
方向に対して+6度となり,従来よりも磁化方向が水平
に近くなるためである.また,図10は非磁性中間膜2
の比抵抗が変化した場合の再生出力の変化を示したグラ
フである.信頼性良くデータを再生するためには,再生
出力が600μVpp以上必要である.このため,非磁
性中間膜2の比抵抗は100μΩcm以上である必要が
ある.図8(a)は、第3実施例の磁気抵抗効果型ヘッ
ドを示す要部斜視図であり、図8(b)は、各強磁性膜
の磁化方向を示す図である。図9(a)は、図8の磁気
抵抗効果型ヘッドの再生波形であり、図9(b)は、フ
リー強磁性膜の磁化の触れを示す。図8(a)は本発明
の磁気抵抗効果型ヘッドの要部断面図である.矩形のS
V素子は,(2)α−Fe2O3/CoFeB積層膜か
らなる硬磁性膜1,(3)Cu膜による非磁性中間膜
1,(4)NiFe/CoFeB積層膜からなる強磁性
膜2,(5)Ti膜による非磁性中間膜2,(6)Fe
N膜による軟磁性膜が電気的に接合することによって構
成されている.(7)はAuあるいはW膜からなる引き
出し導体層,(8)−a,bはNiFeからなる磁気シ
ールドである.この場合,硬磁性膜1(2)の膜厚は2
0Å,非磁性中間膜1(3)の膜厚は32Å,強磁性膜
2(4)の膜厚は45Å,非磁性中間膜2(5)の膜厚
は75Å,軟磁性膜(6)の膜厚は20Åである.引き
出し導体膜(7)は、SV素子の長手方向に対して所定
幅で切除されて素子両端で素子に接合している.硬磁性
膜1(2),非磁性中間膜1(3),強磁性膜2
(4),非磁性中間膜2(5),軟磁性膜(6),引き
出し導体層(7)は2つの磁気シールド(8)−a,b
の間(再生ギャップに相当)に配置されるが,非磁性絶
縁層を介して磁気シールド(8)−a,bと電気的に絶
縁されている.本発明の磁気抵抗効果型ヘッドに,硬磁
性膜1の磁化方向とセンス電流磁界の方向が逆方向とな
るようにセンス電流を流した場合の,図8(b)は外部
磁界がない場合の各磁性膜の磁化の向き,図9(a)は
再生波形,再生出力,非対称性,図9(b)は媒体磁界
印加に伴う強磁性膜2の磁化の振れである.従来例と同
様に,非対称性を改善するため,硬磁性膜1の磁化方向
はコア幅方向に対して80°となっている.このよう
に,非磁性中間膜2,軟磁性膜をさらに積層することに
よって,再生出力,非対称性が改善する.これは,強磁
性膜2の磁化方向はコア幅方向に対して+4度となり,
従来よりも磁化方向が水平に近くなるためである.今回
の実施例では反強磁性膜に用いる反強磁性体としてPd
PtMnを用いたが,NiMn,NiO,IrMn,R
hMn,PtMn,CrMn等のそれ以外の反強磁性体
を用いてもよい.また,今回の実施例では強磁性膜1,
2はそれぞれ,CoFeB膜,CoFeB/NiFe積
層膜を用いたが,CoFeB膜,CoFe膜,CoFe
/NiFe積層膜,Co/NiFeCr膜といったCo
系合金膜,Co系合金/NiFe系合金積層膜のような
強磁性膜,強磁性積層膜を用いてもよい.また,今回の
実施例では軟磁性膜としてNiFeCr,FeNを用い
たが,それ以外の軟磁性体,たとえば,NiFeに添加
元素としてTi,V,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,
W,Ru,Rh,Al,Ir等の1種または2種加えた
合金,あるいは,FeNに添加元素としてTi,V,C
r,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,W,Ru,Rh,
Al,Ir等の1種または2種加えた合金を用いてもよ
い.また,今回の実施例では,非磁性中間膜2としてT
i,Taといった非磁性体を用いたが,それ以外にも,
SiO2,Al2O3等の非磁性体をもちいてもよい.
また,今回の実施例では,硬磁性膜1とてα−Fe3O
3/CoFeB積層膜を用いたが,反強磁性体/強磁性
体の積層膜や,CoCrといったそれ以外の硬磁性膜を
用いてもよい.また,今回の実施例では磁気抵抗効果素
子を「反強磁性膜/強磁性膜1/非磁性中間膜1/強磁
性膜2/非磁性中間膜2/軟磁性膜」または「軟磁性膜
/非磁性中間膜2/硬磁性膜1/非磁性中間膜1/強磁
性膜2」という順で積層したが,逆の積層である「軟磁
性膜/非磁性中間膜2/強磁性膜2/非磁性中間膜1/
強磁性膜1/反強磁性膜」,「強磁性膜2/非磁性中間
膜1/強磁性膜1/反強磁性膜/非磁性中間膜2/軟磁
性膜」,「軟磁性膜/非磁性中間膜2/強磁性膜2/非
磁性中間膜1/硬磁性膜」または「強磁性膜2/非磁性
中間膜1/硬磁性膜/非磁性中間膜2/軟磁性膜」とい
う構造にしてもよい.
果型ヘッドを示す要部斜視図であり、図1(b)は、各
強磁性膜の磁化方向を示す図である。図2(a)は、図
1の磁気抵抗効果型ヘッドの再生波形であり、図2
(b)は、フリー強磁性膜の磁化の触れを示す。図3
(a)は、第1実施例による磁気抵抗効果型ヘッドの斜
視図であり、図3(b)は、磁気抵抗効果素子の膜構造
(材料及び厚さ)を示す。図4(a)は、NiFeCr
下地膜のCr量と、飽和磁束密度Bsの関係を示すグラ
フであり、図4(b)は、Cr量と比抵抗ρの関係を示
すグラフであり、図4(c)は、Cr量と、単位膜厚当
たりの抵抗変化率の関係を示すグラフである。図4
(c)によれば、単位膜厚当たりの抵抗変化率は、Cr
量が1〜9.4at%の時良好である。図5は、センス
電流の大きさと、外部磁界が無い時のフリー層の角度の
関係を、NiFeCr層(バイアス制御層BCL)の厚
さをパラメータとして示したグラフである。図6(a)
は、第2実施例の電気抵抗効果型ヘッドを示す要部斜視
図であり、図6(b)は、各強磁性膜の磁化方向を示す
図である。図7(a)は、図6の磁気抵抗効果型ヘッド
の再生波形であり、図7(b)は、フリー強磁性膜の磁
化の触れを示す。図6(a)は本発明の磁気抵抗効果型
ヘッドの要部断面図である.矩型のSV素子は,(1)
PdPtMn膜からなる反強磁性膜,(2)CoFeB
膜からなる強磁性膜1,(3)Cu膜による非磁性中間
膜1,(4)NiFe/CoFeB積層膜からなる強磁
性膜2,(5)Ta膜による非磁性中間膜2,(6)N
iFeCr膜による軟磁性膜が電気的に接合することに
よって構成されている.(7)はAuあるいはW膜から
なる引き出し導体層,(8)−a,bはNiFeからな
る磁気シールドである.この場合,強磁性膜1(2)の
膜厚は20Å,非磁性中間膜1(3)の膜厚は32Å,
強磁性膜2(4)の膜厚は45Å,非磁性中間膜2
(5)の膜厚は75Å,軟磁性膜(6)の膜厚は40Å
である.引き出し導体膜(7)は,SV素子の長手方向
に対して所定幅で切除されて素子両端で素子に接合して
いる.反強磁性層(1),強磁性膜1(2),非磁性中
間膜1(3),強磁性膜2(4),非磁性中間膜2
(5),軟磁性膜(6),引き出し導体層(7)は2つ
の磁気シールド(8)−a,bの間(再生ギャップに相
当)に配置されるが,非磁性絶縁層を介して磁気シール
ド(8)−a,bと電気的に絶縁されている.本発明の
磁気抵抗効果型ヘッドに,強磁性膜1の磁化方向とセン
ス電流磁界の方向が同方向となるようにセンス電流を流
した場合の、図6(b)は外部磁界がない場合の各磁性
膜の磁化の向き,図7(a)は再生波形,再生出力,非
対称性,図7(b)は媒体磁界印加に伴う強磁性膜2の
磁化の振れである.従来例と同様に,非対称性を改善す
るため,強磁性膜1の磁化方向はコア幅方向に対して8
0°となっている.このように,非磁性中間膜2,軟磁
性膜をさらに積層することによって,再生出力,非対称
性が改善する.これは,強磁性膜2の磁化方向はコア幅
方向に対して+6度となり,従来よりも磁化方向が水平
に近くなるためである.また,図10は非磁性中間膜2
の比抵抗が変化した場合の再生出力の変化を示したグラ
フである.信頼性良くデータを再生するためには,再生
出力が600μVpp以上必要である.このため,非磁
性中間膜2の比抵抗は100μΩcm以上である必要が
ある.図8(a)は、第3実施例の磁気抵抗効果型ヘッ
ドを示す要部斜視図であり、図8(b)は、各強磁性膜
の磁化方向を示す図である。図9(a)は、図8の磁気
抵抗効果型ヘッドの再生波形であり、図9(b)は、フ
リー強磁性膜の磁化の触れを示す。図8(a)は本発明
の磁気抵抗効果型ヘッドの要部断面図である.矩形のS
V素子は,(2)α−Fe2O3/CoFeB積層膜か
らなる硬磁性膜1,(3)Cu膜による非磁性中間膜
1,(4)NiFe/CoFeB積層膜からなる強磁性
膜2,(5)Ti膜による非磁性中間膜2,(6)Fe
N膜による軟磁性膜が電気的に接合することによって構
成されている.(7)はAuあるいはW膜からなる引き
出し導体層,(8)−a,bはNiFeからなる磁気シ
ールドである.この場合,硬磁性膜1(2)の膜厚は2
0Å,非磁性中間膜1(3)の膜厚は32Å,強磁性膜
2(4)の膜厚は45Å,非磁性中間膜2(5)の膜厚
は75Å,軟磁性膜(6)の膜厚は20Åである.引き
出し導体膜(7)は、SV素子の長手方向に対して所定
幅で切除されて素子両端で素子に接合している.硬磁性
膜1(2),非磁性中間膜1(3),強磁性膜2
(4),非磁性中間膜2(5),軟磁性膜(6),引き
出し導体層(7)は2つの磁気シールド(8)−a,b
の間(再生ギャップに相当)に配置されるが,非磁性絶
縁層を介して磁気シールド(8)−a,bと電気的に絶
縁されている.本発明の磁気抵抗効果型ヘッドに,硬磁
性膜1の磁化方向とセンス電流磁界の方向が逆方向とな
るようにセンス電流を流した場合の,図8(b)は外部
磁界がない場合の各磁性膜の磁化の向き,図9(a)は
再生波形,再生出力,非対称性,図9(b)は媒体磁界
印加に伴う強磁性膜2の磁化の振れである.従来例と同
様に,非対称性を改善するため,硬磁性膜1の磁化方向
はコア幅方向に対して80°となっている.このよう
に,非磁性中間膜2,軟磁性膜をさらに積層することに
よって,再生出力,非対称性が改善する.これは,強磁
性膜2の磁化方向はコア幅方向に対して+4度となり,
従来よりも磁化方向が水平に近くなるためである.今回
の実施例では反強磁性膜に用いる反強磁性体としてPd
PtMnを用いたが,NiMn,NiO,IrMn,R
hMn,PtMn,CrMn等のそれ以外の反強磁性体
を用いてもよい.また,今回の実施例では強磁性膜1,
2はそれぞれ,CoFeB膜,CoFeB/NiFe積
層膜を用いたが,CoFeB膜,CoFe膜,CoFe
/NiFe積層膜,Co/NiFeCr膜といったCo
系合金膜,Co系合金/NiFe系合金積層膜のような
強磁性膜,強磁性積層膜を用いてもよい.また,今回の
実施例では軟磁性膜としてNiFeCr,FeNを用い
たが,それ以外の軟磁性体,たとえば,NiFeに添加
元素としてTi,V,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,
W,Ru,Rh,Al,Ir等の1種または2種加えた
合金,あるいは,FeNに添加元素としてTi,V,C
r,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,W,Ru,Rh,
Al,Ir等の1種または2種加えた合金を用いてもよ
い.また,今回の実施例では,非磁性中間膜2としてT
i,Taといった非磁性体を用いたが,それ以外にも,
SiO2,Al2O3等の非磁性体をもちいてもよい.
また,今回の実施例では,硬磁性膜1とてα−Fe3O
3/CoFeB積層膜を用いたが,反強磁性体/強磁性
体の積層膜や,CoCrといったそれ以外の硬磁性膜を
用いてもよい.また,今回の実施例では磁気抵抗効果素
子を「反強磁性膜/強磁性膜1/非磁性中間膜1/強磁
性膜2/非磁性中間膜2/軟磁性膜」または「軟磁性膜
/非磁性中間膜2/硬磁性膜1/非磁性中間膜1/強磁
性膜2」という順で積層したが,逆の積層である「軟磁
性膜/非磁性中間膜2/強磁性膜2/非磁性中間膜1/
強磁性膜1/反強磁性膜」,「強磁性膜2/非磁性中間
膜1/強磁性膜1/反強磁性膜/非磁性中間膜2/軟磁
性膜」,「軟磁性膜/非磁性中間膜2/強磁性膜2/非
磁性中間膜1/硬磁性膜」または「強磁性膜2/非磁性
中間膜1/硬磁性膜/非磁性中間膜2/軟磁性膜」とい
う構造にしてもよい.
【発明の効果】本発明によれば,反強磁性膜に接合した
強磁性膜または硬磁性膜によって生じる磁界を打ち消す
ための軟性膜を磁気抵抗効果膜の近傍に設けることによ
って,磁気抵抗効果型ヘッドの再生出力,非対称性を向
上することが可能になる.
強磁性膜または硬磁性膜によって生じる磁界を打ち消す
ための軟性膜を磁気抵抗効果膜の近傍に設けることによ
って,磁気抵抗効果型ヘッドの再生出力,非対称性を向
上することが可能になる.
【図1】図1(a)は、従来の磁気抵抗効果型ヘッドを
示す要部斜視図であり、図1(b)は、各強磁性膜の磁
化方向を示す図である。
示す要部斜視図であり、図1(b)は、各強磁性膜の磁
化方向を示す図である。
【図2】図2(a)は、図1の磁気抵抗効果型ヘッドの
再生波形であり、図2(b)は、フリー強磁性膜の磁化
の触れを示す。
再生波形であり、図2(b)は、フリー強磁性膜の磁化
の触れを示す。
【図3】図3(a)は、第1実施例による磁気抵抗効果
型ヘッドの斜視図であり、図3(b)は、磁気抵抗効果
素子の膜構造(材料及び厚さ)を示す。
型ヘッドの斜視図であり、図3(b)は、磁気抵抗効果
素子の膜構造(材料及び厚さ)を示す。
【図4】図4(a)は、NiFeCr下地膜のCr量
と、飽和磁束密度Bsの関係を示すグラフであり、図4
(b)は、Cr量と比抵抗ρの関係を示すグラフであ
り、図4(c)は、Cr量と、単位膜厚当たりの抵抗変
化率の関係を示すグラフである。
と、飽和磁束密度Bsの関係を示すグラフであり、図4
(b)は、Cr量と比抵抗ρの関係を示すグラフであ
り、図4(c)は、Cr量と、単位膜厚当たりの抵抗変
化率の関係を示すグラフである。
【図5】図5は、センス電流の大きさと、外部磁界が無
い時のフリー層の角度の関係を、NiFeCr層(バイ
アス制御層BCL)の厚さをパラメータとして示したグ
ラフである。
い時のフリー層の角度の関係を、NiFeCr層(バイ
アス制御層BCL)の厚さをパラメータとして示したグ
ラフである。
【図6】図6(a)は、第2実施例の磁気抵抗効果型ヘ
ッドを示す要部斜視図であり、図6(b)は、各強磁性
膜の磁化方向を示す図である。
ッドを示す要部斜視図であり、図6(b)は、各強磁性
膜の磁化方向を示す図である。
【図7】図7(a)は、図6の磁気抵抗効果型ヘッドの
再生波形であり、図7(b)は、フリー強磁性膜の磁化
の触れを示す。
再生波形であり、図7(b)は、フリー強磁性膜の磁化
の触れを示す。
【図8】図8(a)は、第3実施例の磁気抵抗効果型ヘ
ッドを示す要部斜視図であり、図8(b)は、各強磁性
膜の磁化方向を示す図である。
ッドを示す要部斜視図であり、図8(b)は、各強磁性
膜の磁化方向を示す図である。
【図9】図9(a)は、図8の磁気抵抗効果型ヘッドの
再生波形であり、図9(b)は、フリー強磁性膜の磁化
の触れを示す。
再生波形であり、図9(b)は、フリー強磁性膜の磁化
の触れを示す。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年1月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は、従来の磁気抵抗効果型ヘッドを
示す要部斜視図であり、図1(b)は、各強磁性膜の磁
化方向を示す図である。
示す要部斜視図であり、図1(b)は、各強磁性膜の磁
化方向を示す図である。
【図2】図2(a)は、図1の磁気抵抗効果型ヘッドの
再生波形であり、図2(b)は、フリー強磁性膜の磁化
の触れを示す。
再生波形であり、図2(b)は、フリー強磁性膜の磁化
の触れを示す。
【図3】図3(a)は、第1実施例による磁気抵抗効果
型ヘッドの斜視図であり、図3(b)は、磁気抵抗効果
素子の膜構造(材料及び厚さ)を示す。
型ヘッドの斜視図であり、図3(b)は、磁気抵抗効果
素子の膜構造(材料及び厚さ)を示す。
【図4】図4(a)は、NiFeCr下地膜のCr量
と、飽和磁束密度Bsの関係を示すグラフであり、図4
(b)は、Cr量と比抵抗ρの関係を示すグラフであ
り、図4(c)は、Cr量と、単位膜厚当たりの抵抗変
化率の関係を示すグラフである。
と、飽和磁束密度Bsの関係を示すグラフであり、図4
(b)は、Cr量と比抵抗ρの関係を示すグラフであ
り、図4(c)は、Cr量と、単位膜厚当たりの抵抗変
化率の関係を示すグラフである。
【図5】図5は、センス電流の大きさと、外部磁界が無
い時のフリー層の角度の関係を、NiFeCr層(バイ
アス制御層BCL)の厚さをパラメータとして示したグ
ラフである。
い時のフリー層の角度の関係を、NiFeCr層(バイ
アス制御層BCL)の厚さをパラメータとして示したグ
ラフである。
【図6】図6(a)は、第2実施例の磁気抵抗効果型ヘ
ッドを示す要部斜視図であり、図6(b)は、各強磁性
膜の磁化方向を示す図である。
ッドを示す要部斜視図であり、図6(b)は、各強磁性
膜の磁化方向を示す図である。
【図7】図7(a)は、図6の磁気抵抗効果型ヘッドの
再生波形であり、図7(b)は、フリー強磁性膜の磁化
の触れを示す。
再生波形であり、図7(b)は、フリー強磁性膜の磁化
の触れを示す。
【図8】図8(a)は、第3実施例の磁気抵抗効果型ヘ
ッドを示す要部斜視図であり、図8(b)は、各強磁性
膜の磁化方向を示す図である。
ッドを示す要部斜視図であり、図8(b)は、各強磁性
膜の磁化方向を示す図である。
【図9】図9(a)は、図8の磁気抵抗効果型ヘッドの
再生波形であり、図9(b)は、フリー強磁性膜の磁化
の触れを示す。
再生波形であり、図9(b)は、フリー強磁性膜の磁化
の触れを示す。
【図10】図10は、図6の磁気抵抗効果型ヘッドの再
生出力と非磁性中間膜2の比抵抗の関係を示す図であ
る。
生出力と非磁性中間膜2の比抵抗の関係を示す図であ
る。
【符号の説明】 1 反強磁性膜 2 強磁性膜1 3 非磁性中間膜1 4 強磁性膜2 5 非磁性中間膜2 6 軟磁性膜 7 引き出し導体 8a,8b 磁気シールド 9 信号検出領域
Claims (18)
- 【請求項1】磁化方向が固定された第1強磁性膜と、 磁化方向が前記第1強磁性膜の磁化方向と直行すると共
に、外部磁化を受けて自由に回転する第2強磁性膜と、 前記第1及び第2強磁性膜の間に設けられた第1非磁性
中間層と、 前記第1または第2のいずれか一方の外側に設けられた
第3強磁性膜と、 前記第1または第2のいずれか一方と前記第3強磁性膜
の間に設けられた第2非磁性中間膜と、を備え、 前記第3強磁性膜は、NiFe,CoFe,FeNのい
ずれか一つを主成分とし、B,Cr,Cr,Zrの少な
くと一つを添加することを特徴とする磁気抵抗効果型ヘ
ッド。 - 【請求項2】前記第3強磁性膜は、NiFeCrである
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗効果型ヘッ
ド。 - 【請求項3】前記第3強磁性膜は、Crを1〜9.4a
t%添加することを特徴とする請求項2に記載の磁気抵
抗効果型ヘッド。 - 【請求項4】前記第3強磁性膜の厚さは、30〜50Å
であることを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗効果
型ヘッド。 - 【請求項5】前記第3強磁性膜の厚さは、40Å付近で
あることを特徴とする請求項4に記載の磁気抵抗効果型
ヘッド。 - 【請求項6】前記第2非磁性中間膜は、100μΩcm
以上の比抵抗を有することを特徴とする請求項1に記載
の磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項7】前記第2比磁性中間膜は、Taであること
を特徴とする請求項6に記載の磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項8】基板上に、反強磁性膜、前記反強磁性膜に
より磁化方向がコア高さ方向に固定された第1強磁性
膜、第1非磁性中間膜、磁化方向がコア幅方向であると
共に、外部磁化をうけて自由に回転する第2強磁性膜、
第2非磁性中間膜、第3強磁性膜の順に積層されてなる
磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項9】前記第3強磁性膜は、軟磁性膜であり、セ
ンス電流と協同して、前記第1強磁性膜の磁化方向と逆
向きに磁化されることを特徴とする請求項8に記載の磁
気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項10】磁化方向がコア高さ方向に固定された硬
磁性膜と、 磁化方向がコア幅方向であると共に、外部磁化を受けて
自由に回転する強磁性膜と、 前記硬磁性膜と前記強磁性膜の間に設けられた第1非磁
性中間膜と、 前記硬磁性膜または前記強磁性膜のいずれか一方の外側
に設けられた軟磁性膜と、 前記硬磁性膜または前記強磁性膜のいずれか一方と前記
軟磁性膜の間に設けられた第2非磁性中間膜と、 を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項11】前記軟磁性膜は、センス電流と協同し
て、前記硬磁性膜の磁化方向と逆向きに磁化されること
を特徴とする請求項10に記載の磁気抵抗効果型ヘッ
ド。 - 【請求項12】前記軟磁性膜は、NiFe,CoFe,
FeNのいずれか一つを主成分とし、B,Cr,Cr,
Zrの少なくと一つを添加したことを特徴とする請求項
9または11に記載の磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項13】前記軟磁性膜は、NiFeCrであるこ
とを特徴とする請求項12に記載の磁気抵抗効果型ヘッ
ド。 - 【請求項14】前記軟磁性膜膜は、Crを1〜9.4a
t%添加することを特徴とする請求項13に記載の磁気
抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項15】前記軟磁性膜の厚さは、30〜50Åで
あることを特徴とする請求項12に記載の磁気抵抗効果
型ヘッド。 - 【請求項16】前記軟磁性膜の厚さは、40Å付近であ
ることを特徴とする請求項12に記載の磁気抵抗効果型
ヘッド。 - 【請求項17】前記第2非磁性中間膜は、100μΩc
m以上の比抵抗を有することを特徴とする請求項12に
記載の磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項18】前記第2比磁性中間膜は、Taであるこ
とを特徴とする請求項17に記載の磁気抵抗効果型ヘッ
ド。
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---|---|---|---|
JP9306305A JPH11110720A (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | 磁気抵抗効果型ヘッド |
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JPH11110720A true JPH11110720A (ja) | 1999-04-23 |
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Family Applications (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1998-09-30 KR KR1019980040877A patent/KR19990036719A/ko active IP Right Grant
- 1998-09-30 DE DE19844887A patent/DE19844887A1/de not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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