JP2000020926A - 磁気抵抗効果ヘッド - Google Patents

磁気抵抗効果ヘッド

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JP2000020926A
JP2000020926A JP10185478A JP18547898A JP2000020926A JP 2000020926 A JP2000020926 A JP 2000020926A JP 10185478 A JP10185478 A JP 10185478A JP 18547898 A JP18547898 A JP 18547898A JP 2000020926 A JP2000020926 A JP 2000020926A
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magnetoresistive head
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JP10185478A
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Kazuhiro Saito
和浩 斉藤
Hiromi Fukuya
ひろみ 福家
Akiko Saito
明子 斉藤
Hitoshi Iwasaki
仁志 岩崎
Hideaki Fukuzawa
英明 福澤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 巨大磁気抵抗効果を用いた磁気抵抗効果ヘッ
ドにおいて、磁化固定層の磁化の固着プロセスが容易で
しかも固着が安定な磁気抵抗効果ヘッドを提供する。 【解決手段】 非磁性中間層を介して配置された少なく
とも一対の磁化固着層と磁化自由層とを有する巨大磁気
抵抗効果を用いた磁気抵抗効果ヘッドにおいて、磁化固
着層は組成および保磁力が互いに異なる一対の強磁性層
が結合層を介して反強磁性結合させることにより、磁化
固着層の磁化固着限界磁界を２００Ｏｅ以上にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
に用いられる磁気抵抗効果ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気記録の高密度化には、ヘッド再生部
に磁気抵抗効果（ＭＲ効果）素子を用いたＭＲヘッドが
主要な役割を果たしており、今後さらに高密度を実現し
てゆくにはＭＲ効果素子の感度を大幅に高めた巨大磁気
抵抗効果（ＧＭＲ効果）素子を再生部に用いたＭＲヘッ
ドが必要とされている。
【０００３】ＧＭＲ効果を用いた従来のシールド型ＭＲ
ヘッドは、図８に示すように、例えばＡｌ2 Ｏ3 ・Ｔｉ
Ｃなどからなる基板１の上にはパーマロイなどの軟磁性
膜からなる下側磁気シールド層２が形成されている。こ
の磁気シールド層の上に、再生磁気ギャップを構成する
絶縁膜３を介してＭＲ膜４（スピンバルブ）がある。Ｍ
Ｒ膜には信号磁界に応じて磁化回転するいわゆる磁化自
由層１５、中間層１４、磁化固着層１６があって、磁化
固着層１６は反強磁性層１７によって磁化が固着されて
いる。そして磁化自由層１５の磁化を単磁区化する目的
でＭＲ膜の両側にバイアス磁界を発生するＣｏＰｔなど
の一対の縦バイアス膜５、そしてリード６が配置され
て、アパットジャンクション方式の磁気抵抗効果素子
（以下、ＭＲ素子と記す）７が構成されている。ＭＲ素
子７にはさらに再生磁気ギャップを構成する絶縁膜８、
および上側の磁気シールド９が配置されている。このよ
うなシールド型ＭＲヘッドにおいては、信号磁界の検出
は、例えば一対のリード６にセンス電流を流し、ＭＲ膜
５の平均磁化方向の変化に伴う膜の抵抗変化を測定する
ことにより行われる。
【０００４】従来、ＧＭＲ素子を用いたＭＲ膜は、スピ
ンバルブ膜が用いられており、その基本構成は、磁化自
由層／非磁性中間層／磁化固着層である。この磁化固着
層には反強磁性層が積層されて、磁化自由層／非磁性中
間層／磁化固着層／反強磁性層となっており、磁化固着
層は反強磁性層との界面を通じて交換結合をすることに
よって磁化の固着がなされている。
【０００５】ＧＭＲ素子を用いたＭＲ膜においては、磁
化自由層の磁化の線形応答領域を確保するために、磁界
のないときの磁化自由層の磁化と、磁化固着層の磁化と
を略直角にしておく必要がある。このためには熱処理プ
ロセスが用いられる。この熱処理プロセスの一例を示す
と、磁界をかけながら２５０℃付近で磁化自由層および
磁気シールド層に誘導磁気異方性を付与した後、磁界の
方向をＧＭＲ膜に対して９０°回転させて磁化固着層の
磁化固着方向に向けて冷却を行う。熱処理後の磁化自由
層には硬磁性層を着磁することによりバイアス磁界を付
与し、バルクハウゼンノイズの発生を抑えている。
【０００６】しかし、上記ＧＭＲ素子を用いたＭＲ膜お
よびＭＲヘッドにおいては、磁化固着層の安定性を高め
るために反強磁性層のブロッキング温度（以下、ＴＢと
記す）を高く設計すると、磁化固着層の安定性は高まる
ものの、磁化固定層の固着のために高温の熱処理が必要
となり、この結果、磁化自由層や磁気シールド層への誘
導磁気異方性付与が不十分になってしまう。
【０００７】他方、ＴＢを低く設定すれば、磁化自由層
や磁気シールド層への誘導磁気異方性付与はできるもの
の、磁化固着層の安定性が十分でないために、ヘッドの
動作時の温度上昇、例えば１００℃以上に対し、磁化の
固着が失われて、ヘッドの出力が低下してしまう。
【０００８】また、ＴＢが低いと静電気による磁化固着
層の磁化反転、即ちピン反転が生じてしまうという問題
もあり、これは素子の製造やディスクドライブの組立に
おける製造歩留まりに影響を及ぼす。このように従来の
構成ではＴＢの設定に困難があった。
【０００９】一方、磁化固着層を直接に硬磁性層で形成
するＧＭＲ膜構成や、磁化固着層を硬磁性層で固着する
ＧＭＲ膜構成が既に知られている。こうすることによ
り、熱処理によって磁化自由層や磁気シールド層の誘導
磁気異方性付与を行い、室温での着磁によって磁化固着
層の固着を行うことができる。しかしながら、このよう
な構成では硬磁性層からの漏れ磁界が大きくなるため
に、反強磁性体を用いたときと同様、バイアスポイント
設定が困難であり、しかも硬磁性層の保磁力を大きくし
ないと、記録磁界て磁化固着層が動いてしまい、出力が
出ない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、ＧＭＲ
素子を用いたＭＲ膜の磁化固着層の安定性は反強磁性層
のＴＢに大きく依存し、ＴＢを高く設計すれば磁化固着
層の安定性は高まるが反強磁性層の高温熱処理が必要に
なり、熱処理によるシールド層や磁化自由層の磁気異方
性付与が困難になる。他方、ＴＢを低く設計すればシー
ルド層や磁化自由層の異方性付与が容易になるが、磁化
固着層の安定性が不足するため、ヘッド出力の低下やヘ
ッド製造歩留まりの低下の原因となる。
【００１１】本発明はこのような従来技術の問題点に対
処してなされたものであって、ＧＭＲ素子を用いたＭＲ
膜の磁化自由層の熱処理による磁気異方性付与が容易で
あって、かつ磁化自由層には余計なバイアス磁界を生じ
てバイアスポイントの設定を困難にすることなく、また
静電気に対して強く、静電気発生による製造歩留まり低
下を招かない磁気抵抗効果ヘッドを提供することを目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の磁気抵抗
効果ヘッドは、請求項１に記載したように、非磁性中間
層を介して配置された少なくとも一対の磁化固着層と磁
化自由層とを有する巨大磁化抵抗効果膜を用いた磁気抵
抗効果ヘッドにおいて、前記磁化固着層は保磁力が異な
る一対の強磁性層が結合層を介して反強磁性結合されて
なり、前記磁化固着層の磁化固着限界磁界Ｈex* が、室
温で２００Ｏｅ以上とされてなることを特徴とする磁気
抵抗効果ヘッドである。
【００１３】本発明の一実施の形態を示す磁気抵抗効果
ヘッドの模式的断面図を図１に示す。図１において記号
１は基板、２および９は磁気シールド、３および８は磁
気ギャップを形成する非磁性絶縁膜、４はＭＲ膜、５は
縦バイアス層であって、強磁性層と反強磁性層との積層
または硬磁性層、６はリード、７はＭＲ素子、１１は強
磁性層Ａ、１２は強磁性層Ａと強磁性層Ｂとを反強磁性
結合する結合層、１３は強磁性層Ｂ、１４は中間層、１
５は磁化自由層、そして１６は磁化固着層である。 ほ
かに図には示していないが、強磁性層Ａ１１と磁気キャ
ップ３の中間には、Ｔａなどの下地膜を設けることが望
ましく、また磁化自由層１５の上にはＴａなどの保護膜
を設けることが望ましい。
【００１４】本発明の構成においては、磁化固着層には
反強磁性結合した一対の強磁性体Ａ１１および強磁性体
Ｂ１３を用いており、それら強磁性体の保磁力と反強磁
性結合によって、磁化固着層１６における磁化の固着を
行う。このため、強磁性体が反強磁性体との結合によっ
て固着されているものとは異なり、磁化固着層の固着は
室温で磁界を印加することによって行うなどして容易に
行うことができる。このため、熱処理プロセスとして
は、磁化自由層と磁気シールド層だけを対象とすればよ
いので条件選定が従来に比べてきわめて容易になる。
【００１５】本発明において、磁化固着限界磁界Ｈex*
は、図６に示すように、ＭＲ膜に印加する磁界の強さを
一旦磁化がほぼ飽和に達するまで高めてから減少させて
いった場合に、磁化固着層の磁化が固着して抵抗変化が
なくなる限界の磁界の値を表わし、これを磁化固着層の
磁化固着限界磁界とするものである。
【００１６】そして本発明においては、上記の構成によ
り、磁化固着層の一対の強磁性層の反強磁性結合のバラ
ンスや強磁性層の保磁力の値を制御することによって、
磁化固着限界磁界Ｈex* を２００Ｏｅ以上に設定でき、
安定な磁化固着層を構成することができる。
【００１７】本発明によれば磁化固着層の強磁性層の保
磁力が従来の反強磁性体のブロッキング温度よりも高い
温度まで維持できる材料が選択できるので、従来より静
電気に強く、ピン反転の生じないものにすることができ
る。
【００１８】また、磁化固着層は反強磁性結合した一対
の強磁性層で構成されており、互いの磁化を打ち消し合
うようにすることができるので、磁化固着層からの磁界
が磁化自由層に及び不要なバイアス磁界を与えてしまう
ことを防止できる。このため、ヘッドのバイアスポイン
ト設計が容易になる。
【００１９】本発明の磁気抵抗効果ヘッドにおいては、
磁化固着層を形成する反強磁性結合されてなる一対の強
磁性層は、請求項２に記載したように、互いに組成の異
るもので構成することができる。
【００２０】本発明の磁気抵抗効果ヘッドにおいては、
請求項３に記載したように、磁化固着層を形成する一対
の磁性層の少なくとも一方の磁性層として、Ｃｏを主成
分とする金属、Ｆｅを主成分とする金属、またはＮｉを
主成分とする金属層の少なくともいずれか１種の金属層
を用いることができる。そして請求項４に記載したよう
に、Ｃｏを５０原子％以上含有し、残りの成分として、
Ｐｔ、ＣｒおよびＴａの元素から選ばれた少なくとも１
種を含有する金属層を好ましく用いることができる。
【００２１】上記Ｃｏを主成分とする金属としては、例
えばＣｏx Ａ100-x （ここにｘ≧５０であって、ＡはＰ
ｔ、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｙ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、ＡｌおよびＮｉの元
素から選ばれた少なくとも１種）を主成分とした金属を
挙げることができる。また上記Ｆｅを主成分とする金属
としては、例えばＦｅx Ａ100-x （ここにｘ≧５０であ
って、ＡはＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｙ、Ｖ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、およびＡｌの元素か
ら選ばれた少なくとも１種）を主成分とした金属を挙げ
ることができる。 また、本発明の磁気抵抗効果ヘッド
においては、磁化固着層を形成する一対の磁性層の強磁
性体として、請求項５に記載した酸化物強磁性体、ある
いは請求項６に記載した窒化物強磁性体を用いることが
できる。
【００２２】そのような酸化物強磁性体としては、化学
式ＭＯ・Ｘ2 Ｏ3 （ここにＸはＦｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ
から選ばれる少なくとも１種、ＭはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、
Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｇから選ばれる少なくとも１種）
で示されるスピネルフェライト、および化学式ＺＯ・Ｆ
ｅ2 Ｏ3 （ここにＺはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｐｂから選ば
れる少なくとも１種）で示されるマグネトプランバイト
型フェライトがある。また窒化物強磁性体としては、窒
化鉄や窒化コバルト、窒化鉄にボロンを含む化合物など
各種の窒化物強磁性体が使用できる。
【００２３】本発明の第２の磁気抵抗効果ヘッドは、請
求項７に記載したように、非磁性中間層を介して配置さ
れた少なくとも一対の磁化固着層と磁化自由層とを有す
る巨大磁化抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果ヘッドにお
いて、前記磁化固着層は結合層を介して反強磁性結合し
た一対の強磁性層からなり、前記一対の強磁性層から選
ばれる一層は、結晶性金属下地上に形成され、かつＣｏ
を構成元素として含むｂｉ−ｃｒｙｓｔａｌ構造を有す
る硬質磁性膜であることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッ
ドである。
【００２４】本発明においてｂｉ−ｃｒｙｓｔａｌ構造
とは、主結晶粒内にサブ結晶粒が存在する構造であっ
て、ｃ軸が面内に存在し、かつサブ結晶粒のｃ軸が互い
にほぼ９０°になっており、サブ結晶粒が磁気粒子単位
として機能するので、Ｃｏ系磁性膜のｂｉ−ｃｒｙｓｔ
ａｌ構造においては高い保磁力を得ることができる。
【００２５】本発明の磁気抵抗効果ヘッドにおいては、
Ｃｏを構成元素として含むｂｉ−ｃｒｙｓｔａｌ構造を
有する硬質磁性膜の結晶性金属下地膜は請求項１１に記
載したように、、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎ
ｂ、Ｈｆ、ＭｏおよびＡｌの元素から選ばれる少なくと
も１種の元素を含有するものが好ましく、また請求項１
２に記載したように、結晶性金属下地膜は体心立方結晶
が略＜２００＞配向しているものが好ましく用いられ
る。そして結晶性金属下地膜は請求項８および９に記載
したように、結晶性金属下地膜と非金属下地との間にア
モルファス層、あるいはミキシング層を有して形成され
てなることが好ましい。
【００２６】本発明の磁気抵抗効果ヘッドにおいては、
Ｃｏを構成元素として含むｂｉ−ｃｒｙｓｔａｌ構造を
有する硬質磁性膜の結晶性金属下地膜を形成するための
非金属下地としては、請求項１０に記載したように、Ａ
ｌを含む酸化物または窒化物が好ましく用いられる。
【００２７】本発明の第３の磁気抵抗効果ヘッドは、請
求項１３に記載したように、非磁性中間層を介して配置
された少なくとも一対の磁化固着層と磁化自由層とを有
する巨大磁化抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果ヘッドに
おいて、前記磁化固着層は結合層を介して反強磁性結合
されてなる一対の強磁性層を有し、前記一対の強磁性層
の一層には、Ｎｉ、ＣｏおよびＦｅのうち少なくとも１
種の元素を主成分とする酸化物層、Ｍｎを含む金属層、
Ｃｒを主成分とする金属層から選ばれる少なくとも１種
の保磁力増大層が積層されて積層構造とされてなり、前
記積層構造を有する強磁性層における保磁力Ｈｃと前記
保磁力増大層による該強磁性層における交換バイアス磁
界との比Ｈｃ／Ｈexが、交換バイアス磁界Ｈexが実質的
にＨex＝０となる場合を含め、１よりも大きく設定され
てなることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッドである。
【００２８】本発明において、反強磁性結合されてなる
一対の強磁性層に、保磁力を増大させる効果を有する
層、即ち保磁力増大層を積層することによって、磁化固
着層を一層安定化させることができる。
【００２９】本発明の磁気抵抗効果ヘッドにおける前記
保磁力増大層として、請求項１４に記載したように膜厚
が２０ｎｍ以下のＮｉＯ、ＣｏＯおよびＮｉＯとＣｏＯ
との積層膜から選ばれる少なくとも１種を主成分とする
層、および請求項１５に記載したように、Ｚx Ｍｎ
100-x （ここにＺはＮｉ、Ｐｔ、Ｐｄの元素から選ばれ
る少なくとも１種）を主成分とする層が好ましく用いら
れ、Ｚx Ｍｎ100-x 層の厚さは請求項１６に記載したよ
うに、好ましくは１５ｎｍ以下である。
【００３０】また、請求項１７に記載したように、本発
明の保磁力増大層として、ＡX Ｍｎ100-X （ここにｘは
０以上４０以下、ＡはＩｒ、Ｆｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、
ＰｄおよびＮｉの元素から選ばれる少なくとも１種）を
主成分とする層が好ましく用いられる。そしてその好ま
しい厚さは請求項１８に記載したように、５ｎｍ以下で
ある。
【００３１】また請求項１９に記載したように、本発明
の保磁力増大層として、膜厚が２０ｎｍ以下のα−Ｆｅ
2 Ｏ3 を主成分とする層が好ましく用いられる。
【００３２】さらに請求項２０に記載したように、本発
明の保磁力増大層として、Ｃｒ合金層が好ましく用いら
れ、その好ましい膜厚は請求項２１に記載したように、
２０ｎｍ以下である。
【００３３】本発明の保磁力増大層として用いるＣｒ合
金としては、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａ
ｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇａお
よびＩｎの少なくとも１種の元素を含むものを用いるこ
とができる。
【００３４】本発明の第４の磁気抵抗効果ヘッドは、請
求項２２に記載したように、非磁性中間層を介して配置
された少なくとも一対の磁化固着層と磁化自由層とを有
する巨大磁化抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果ヘッドに
おいて、前記磁化自由層にはバルクハウゼンノイズを除
去する反強磁性層を用いた縦バイアス層がトラック幅の
両端に配置されてなり、前記磁化固着層は結合層を介し
て反強磁性結合されてなる一対の強磁性層からなり２０
０℃以下で磁化が固着されてなることを特徴とする磁気
抵抗効果ヘッドである。
【００３５】本願発明において磁化自由層にバルクハウ
ゼンノイズを除去する反強磁性層を結合させることによ
って、磁化固着層の安定化による出力の安定化と同時
に、低ノイズ化をすることができる。
【００３６】本発明の磁化自由層にバルクハウゼンノイ
ズを除去する反強磁性層を結合させた磁気抵抗効果ヘッ
ドにおいては、請求項２３に記載したように磁化固着層
の磁化固着限界磁界Ｈex* が室温で２００Ｏｅ以上であ
ることが好ましい。また請求項２４に記載したように、
磁化固着層の一対の強磁性層の一層には保磁力増大層を
設けることができ、磁化固着層が積層された強磁性層の
保磁力Ｈｃと前記保磁力増大層による該強磁性層におけ
る交換バイアス磁界との比Ｈｃ／Ｈexが、交換バイアス
磁界Ｈexが実質的にＨex＝０となる場合を含め、１より
も大きく設定されることが好ましい。
【００３７】また本発明の磁化自由層にバルクハウゼン
ノイズを除去する反強磁性層を結合させた磁気抵抗効果
ヘッドにおいては、請求項２５に記載したように前記一
対の強磁性層の一層は結晶性下地上に形成され、かつ、
Ｃｏを構成元素として含むｂｉ−ｃｒｙｓｔａｌ構造を
有する硬質磁性膜であることが好ましい。
【００３８】また本発明の磁化自由層にバルクハウゼン
ノイズを除去する反強磁性層を結合させた磁気抵抗効果
ヘッドにおいて、請求項２６に記載したように前記磁化
自由層と前記磁化固着層の磁化の向きを略直交させるこ
とにより、感度を高めることができる。
【００３９】上述したように、本発明のＭＲヘッドの磁
化固着層は反強磁性結合した保磁力の異なる一対の強磁
性層からなるため、その磁化方向が安定に固着される。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下に本願発明の実施の形態を、
実施例に基づいて詳細に説明する。
【００４１】（実施例１）図１に示した模式的断面図を
有する磁気抵抗効果ヘッドを作製した。
【００４２】Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ基板１上に２μｍ厚の
Ｎｉ80Ｆｅ20と磁気シールド膜２の成膜とシールド分割
プロセスを行った後、ギャップ膜３のＡｌ2 Ｏ3 を通常
の成膜プロセスにより成膜し、この下地を用いて、Ｃｏ
80Ｐｔ20(5nm) ／Ｒｕ(1nm)／Ｃｏ90Ｆｅ10(3nm) ／Ｃ
ｕ(3nm) ／Ｃｏ90Ｆｅ10(3nm) ／Ｔａ(5nm) のＭＲ膜を
成膜した。
【００４３】このＭＲ膜において、Ｃｏ80Ｐｔ20(5nm)
／Ｒｕ(1nm) ／Ｃｏ90Ｆｅ10(3nm)はそれぞれ、強磁性
層Ａ１１／結合層１２／強磁性層Ｂ１３からなる磁化固
着層であり、上下の強磁性層は組成及び保磁力が異な
る。そして上下の強磁性層は反強磁性的に交換結合する
ようにＲｕ層の膜厚が設定されている。この結合層１２
にはＲｕだけでなく、例えばＣｒ、Ｒｈ、Ｉｒなどが使
用できる。
【００４４】このような積層構造の磁化固着層を有する
上記のＭＲ膜４について、抵抗の磁界による変化を測定
すると、図６の磁界と抵抗との関係を示す曲線が得られ
る。なお図６には曲線上の各部における磁化自由層と磁
化固着層の磁化の状態を模式的に示してある。
【００４５】図６において、Ｉ、IIでは外部磁界が小さ
く、磁化固着層の各層の磁化はほとんど動かないが、あ
る磁界Ｈex* またはＨex'*以上では磁化固着層の磁化が
大きく動き、磁界がＨS に達するIVで磁化はほぼ飽和に
達する。そしてＨex'*やＨex* を超える磁界では大きな
ヒステリシスが発生する。
【００４６】ＭＲ膜において、Ｈex* の値は２００Ｏｅ
以上に設定すれば、ＭＲヘッドとしてヒステリシスのな
い領域で使用することができる。
【００４７】すなわち、磁化自由層と強磁性層Ｂはスピ
ンバルブ膜として動作し、記録媒体の磁界に応じた磁化
自由層の磁化回転により、強磁性層Ｂとの磁化の向きは
平行にまで変化して、大きな抵抗変化が得られる。
【００４８】ＭＲ膜のＨex* の値が２００Ｏｅに満たな
い場合は、磁化固着層は媒体の磁界などの影響を受けて
しまい、安定性が不足する恐れがある。
【００４９】本実施例においては、Ｈex* の値は４００
Ｏｅであった。
【００５０】さて、以上のようにして成膜したＭＲ膜３
１をフォトエッチングプロセスを経てパターン形成を行
い、縦バイアス層５とＴａ／Ｃｕ／Ｔａ等のリード６を
成膜し、アバットジャンクションを形成した。この縦バ
イアス層５は反強磁性膜と強磁性膜との積層のほか、硬
磁性層で構成してもよい。
【００５１】この場合、反強磁性膜にはＮｉＭｎ、Ｐｔ
Ｍｎ、ＩｒＭｎ、ＲｈＭｎ、ＣｒＭｎＰｔなどがあり、
強磁性層にはＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉ、ＮｉＦｅ
ＣｏＦｅ、Ｎｉなどがあり、反強磁性膜の交換バイアス
で強磁性層を磁化固着してハード化する。なお、強磁性
層は磁化の不連続によるバルクハウゼンノイズを避ける
ため、磁化自由層と同様な飽和磁化の材料が望ましい。
【００５２】硬磁性層を用いる場合には、ＣｏＰｔ、Ｃ
ｏＣｒ、ＣｏＰｔＣｒなどがある。大きな保磁力が望ま
しいので、例えばＣｒ層が下地層として用いられること
が望ましい。
【００５３】本実施例では縦バイアス層５に、Ｃｏ90Ｆ
ｅ10(5nm) ／Ｐｔ50Ｍｎ50(30nm)を用いた。
【００５４】さらに、図１に示すように、ギャップ層
８、シールド層９を成膜して通常プロセスによりＭＲヘ
ッド構造とした後、ＭＲ膜の磁化自由層と磁気シールド
層と、縦バイアス層の安定化のために、ヘッドトラック
幅方向、即ち図１の横方向に５ｋＯｅの磁界を印加して
２７０℃、３時間の熱処理を行った。次に磁気ディスク
と対向するヘッド面（ＡＢＳ面）に垂直な方向、即ち図
１の紙面に垂直な方向に５ｋＯｅの磁界を印加して磁化
固着層を磁化した。
【００５５】固着温度は２００℃以下で行うことができ
るが、できるだけ低温が望ましい。本実施例では磁化の
固着を室温にて行った。
【００５６】以上のウエーハ工程の後に、ウエーハを切
断し、ＡＢＳ面の研磨を行い、スライダー化することに
より、磁気ヘッドを作製した。
【００５７】続いて実施例１との比較のために、図８の
従来の膜構造を有する比較例ののヘッドを作製した。
【００５８】比較例のＭＲ層として、Ｔａ(5nm) ／Ｎｉ
80Ｆｅ20(7nm) ／Ｃｏ90Ｆｅ10(1.5nm) ／Ｃｕ(3nm)
／Ｃｏ90Ｆｅ10(2nm) ／Ｉｒ22Ｍｎ78(7nm) ／Ｔａ(5
nm)を成膜して用いた。反強磁性膜Ｉｒ22Ｍｎ7810のＴ
Ｂは膜厚を制御して２５０℃に設定し、アパットジャン
クションを形成した。
【００５９】熱処理プロセスはまずトラック幅方向の５
ｋＯｅの磁界中でＴＢ付近の温度２５０℃で３時間の保
持を行い、その後磁界の向きを媒体に対向する面に対し
て垂直な方向に向け、室温まで冷却した。熱処理後、室
温にてトラック幅方向に磁界を印加して、縦バイアス層
５であるＰｔＭｎを着磁した。
【００６０】実施例１と比較例のＭＲヘッド比較した結
果、実施例１は磁気ヘッドや磁気ディスクドライブの組
み立て工程などの際に発生する静電気に対する安定性に
優れることが認めらた。即ち、比較例１の従来型のＭＲ
ヘッドの場合は、静電気によってピン反転のトラブルが
認められたが、実施例１ではピン反転は発生しなかっ
た。比較例では磁化固着層の固着は反強磁性層によって
なされており、温度上昇に対する安定性はＴＢによって
制約を受けるが、本発明の実施例１では磁化固着層の固
着には強磁性層か有する保磁力が関与しているため、よ
り高い温度まで安定性を保つことができる。
【００６１】なお実施例１では、磁化自由層および磁化
固着層の強磁性層ＢとしてＣｏＦｅ合金層を用いた。ま
た繁雑を避けるために、以下の実施例もＣｏＦｅ合金層
を用いた例を述べるが、本発明に用いる磁性層はＣｏＦ
ｅ合金層に限定されるものではなく、例えばＣｏ層、Ｎ
ｉＦｅ合金層、ＮｉＦｅＣｏ合金層、あるいはＣｏＦｅ
／ＮｉＦｅの積層など、さまざまな構成が可能である。
【００６２】（実施例２）図２の模式的断面図で示した
構造を有する磁気抵抗効果ヘッドを作製した。
【００６３】Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ基板１上に２μｍ厚の
Ｎｉ80Ｆｅ20と磁気シールド膜２を成膜してシールド分
割プロセスを行った後、ギャップ膜３のＡｌ2 Ｏ3 を通
常の成膜プロセスにより成膜し、この下地を用いて、Ａ
ｕ(1nm) ／Ｃｕ(1nm) ／Ｔａ(5nm) ／Ｃｏ90Ｆｅ10(3n
m) ／Ｃｕ(3nm) ／Ｃｏ90Ｆｅ10(3nm) ／Ｃｒ(1nm) ／
Ｃｏ80Ｐｔ20(5nm) ／Ｔａ(5nm) を成膜した。
【００６４】このＭＲ膜において、Ｃｏ90Ｆｅ10(3nm)
／Ｃｒ(1nm) ／Ｃｏ80Ｐｔ20(5nm)はそれぞれ、強磁性
層Ｂ１３／結合層１２／強磁性層Ａ１１からなる磁化固
着層であり、上下の強磁性層は組成及び保磁力が異なる
点は実施例１と同様である。２層の強磁性層の磁化の向
きはＣｒを介して反強磁性結合するようにＣｒ厚が設定
されている。この結合層１２にはＣｒのほか、Ｒｕ、Ｒ
ｈ、Ｉｒなどを用いることができる。
【００６５】この実施例においては強磁性層Ａ１１の保
磁力は８０Ｏｅであり、ＭＲ膜のＨex* の値として３２
０Ｏｅが得られ、安定性が確保された。
【００６６】このＭＲ膜に対して実施例と同じ工程を行
って、磁気ヘッドを作製し、実施例１と同様の結果を得
た。
【００６７】この結果から、磁化固定層は上層に設けた
場合、トップスピンバルブ構造、即ち上置き構造の場合
も、下層に設けた場合のボトムスピンバルブ構造と同様
の結果が得られることが確認された。また、このことか
ら上層と下層を合わせたデュアルスピンバルブ構造にも
有効であることが確認された。
【００６８】（実施例３）実施例１のＭＲ膜に比べて、
ＭＲ層の磁化固定層である、強磁性層Ａ１１／結合層１
２／強磁性層Ｂ１３の膜厚比を変え、Ｃｏ80Ｐｔ20(5n
m) ／Ｒｕ(1nm) ／Ｃｏ90Ｆｅ10(2.5nm) と、Ｃｏ80Ｐ
ｔ20(5nm) ／Ｒｕ(1nm) ／Ｃｏ90Ｆｅ10(4nm) の２種類
とした。こうすることによって、強磁性層Ａ１１の飽和
磁化×厚さの値と強磁性層Ｂ１３の飽和磁化×厚さの値
とを等しくせず、少し異ならせた。
【００６９】この結果、強磁性層Ａ１１の保磁力は１０
０となり、Ｈex* の値は３００Ｏｅとなって、実施例１
の場合と比べて少し小さい値とではあったが、磁気抵抗
効果ヘッド用ＭＲ膜として安定性が確保されることが示
された。
【００７０】このように、磁化固着層における反強磁性
結合した一対の強磁性体膜の飽和磁化×厚さの値は等し
くしてもよいが、少し異ならせてもよい。
【００７１】特に強磁性層Ｂ１３の飽和磁化×膜厚を増
やすことにより、ＭＲセンス電流を電流による磁界に対
し、強磁性層Ａ１１が安定化する方向に流すことで、バ
イアスポイントの設計が最適化できる。
【００７２】（実施例４〜１２）実施例１と同様にし
て、磁化固定層を下置き、即ち基板に近い側に設ける形
式とし、強磁性層Ａ１１としてＣｏ合金膜を用いた実施
例４〜１２の結果を示す。
【表１】 表の結果から、Ｃｏ合金膜を磁化固定層を構成する反強
磁性結合した一対の強磁性体層の一方に用いた場合に、
Ｈex* が十分に大きい値を示し、磁気抵抗効果ヘッドの
ＭＲ膜として、安定性が確保されることが示された。
【００７３】同様にしてＣｏx Ａ100-x （ｘ≧５０）に
おいてＡ＝Ｐｔ、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｙ、Ｆｅ、Ｃｒ、
Ｖ、Ｔｉ、Ｔａ。Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ａｌ、
Ｎｉが使用できた。
【００７４】（実施例１３〜１９）実施例２と同様にし
て、磁化固定層を上置きすなわち基板が遠い側に設ける
形式で、強磁性層Ａ１１としてＣｏ合金膜を用いた実施
例１３〜１９の結果を示す。
【表２】 表の結果から、磁化固定層を基板から遠い側に設けた場
合においても、磁化固定層を基板に近い側に設けた場合
と同様に、Ｃｏ合金膜を磁化固定層を構成する反強磁性
結合した一対の強磁性体層の一方に用いた場合に、Ｈex
* が十分に大きい値を示し、磁気抵抗効果ヘッドのＭＲ
膜として、安定性が確保されることが示された。
【００７５】上記の実施例はいずれもアバットジャンク
ション型のＭＲヘッドである。本発明は図３の模式的断
面図のように、硬磁性層をＭＲ膜に重ねたハード下置き
構造に適用することもできる。次にその実施例を述べ
る。
【００７６】（実施例２０、２１）図３の模式的断面図
で示された磁気抵抗効果再生部は、Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ
基板を用い、この基板上に磁気シールド膜２として２μ
ｍのＮｉ80Ｆｅ20膜の成膜とシールド分割プロセスの
後、ギャップ膜３のＡｌ2 Ｏ3 を通常の成膜プロセスに
より成膜し、図３に示すようにＣｒ(5nm) ／Ｃｏ80Ｐｔ
20(25nm)の硬磁性層５を成膜する。その後をフォトエッ
チングプロセスを経てパターン形成により分割し、この
下地を用いて、Ｃｏ90Ｆｅ10(3nm) ／Ｃｕ(3nm) ／Ｃｏ
90Ｆｅ10(3nm)／Ｃｒ(1nm) ／Ｃｏ80Ｐｔ20(5nm) ／Ｔ
ａ(5nm) のＭＲ膜を成膜した。
【００７７】このハード下置き構造によればアバットジ
ャンクションと異なり、硬磁性層５と磁化自由層との接
触面積が大きいため十分なバイアス効果が得られる。
【００７８】なお、すでに実施例４〜１９で明かになっ
たように、磁化固定層は下置きの構造でも、上置きの構
造でも同様な効果が得られ、磁化自由層のバイアス構造
の違いがあっても同様の効果が得られるがわかったの
で、以下の実施例はこのうちの一方の構造のものを取り
上げることにした。なお、バイアス構造は実施例１と同
じ図１のアバットジャンクション反強磁性層縦バイアス
とした。
【００７９】表３はこの構造で磁化固定層の強磁性層Ａ
１１としてＦｅ合金、Ｎｉ合金膜、を用いた場合の結果
を示した。
【００８０】
【表３】 同様にして、Ｆｅx Ａ100-x （ここにｘ≧５０、かつＡ
はＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｙ、Ｍｎ、Ｖ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、ＭｏおよびＡｌの少なくと
も１種）のＦｅ合金およびＮｉ合金が強磁性層Ａ１１に
有効であることがわかった。また反強磁性交換結合層１
２として、Ｒｕ，Ｃｒを用いを用いた場合に適切なＨex
＊値が得られ、ＭＲ膜の安定性が得られることがわかっ
た。
【００８１】また、強磁性層Ｂ１３として、ＣｏＦｅ系
やＮｉＦｅ系合金膜を用いることができることがわかっ
た。
【００８２】なお強磁性交換結合層１２としては、この
ほかにＲｈ、Ｉｒなども選択可能であり、また強磁性層
Ｂ１３としては、ＮｉＦｅ系合金膜などを選択すること
も可能である。
【００８３】（実施例２２〜２５）先の実施例と同様に
して、強磁性層Ａ１１として、酸化物強磁性層である、
スピネルフェライトを用いた場合を表４に示す。表の結
果より、強磁性層１１Ａとして酸化物強磁性層であるス
ピネルフェライトを用いることにより、良好な効果が得
られる。
【００８４】
【表４】 同様にＭＯ・Ｘ2 Ｏ3 （ＸはＦｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒの
少なくとも１種、ＭはＭｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，
Ｚｎ，Ｍｇの少なくとも１種）なる組成が使用可能であ
ることがわかった。
【００８５】（実施例２６、２７）先の実施例と同様に
して、強磁性層Ａ１１として、酸化物強磁性層であるマ
グネトプランバイト型フェライト、ＺＯ・６Ｆｅ2 Ｏ3
（ＺはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｐｂのうち少なくとも１種）
を用いた場合の結果を表５に示す。
【００８６】表の結果より、強磁性層１１として酸化物
強磁性層であるマグネトプランバイト型フェライトを用
いることにより、良好な効果が得られることがわかっ
た。
【００８７】
【表５】 （実施例２８）表６は磁化固着層の強磁性層Ｂに窒化鉄
を用いた場合を示す。表５から、窒化鉄を用いることに
より、良好な効果が得られることがわかった。
【００８８】
【表６】 次にｂｉ−ｃｒｙｓｔａｌ構造のＣｏおよびＣｏ合金を
用いた実施例を示す。（実施例２９〜４４）磁気抵抗効
果再生部はＡｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ基板を用い、この基板上
に磁気シールド膜２のＮｉ80Ｆｅ20(2μｍ) とシールド
分割プロセス後ギャップ層である非金属下地層のＡｌ2
Ｏ3 (70nm)を成膜し、この下地を用いて、Ｃｒ(5nm) ／
Ｃｏ（ｂｉ−ｃｒｙｓｔａｌ構造）(3nm) ／Ｒｕ(1nm)
／Ｃｏ(3nm) ／Ｃｕ(3nm) ／Ｃｏ90Ｆｅ10(3nm) ／Ｔａ
(5nm) のＭＲ膜を成膜した。その他は実施例１と同様の
構造を用いた。
【００８９】ここでＭＲ膜を詳細に説明する。Ｃｒ層は
下のＡｌ2 Ｏ3 とミキシングした反応層と、その上のｂ
ｃｃ構造の結晶層から構成される。Ｃｒ成膜前のＡｌ2
Ｏ3下地の適切なプレクリーニング（表面に適度な活性
Ａｌを溶出させる）により、アモルファス的のＣｒとＡ
ｌ2 Ｏ3 とミキシング反応層が形成されると、その上の
Ｃｒは、＜１１０＞配向した結晶層が形成され、その結
果その上の強磁性層Ａは少なくともｂｉ−ｃｒｙｓｔａ
ｌ構造にかることができる。その結果強磁性層Ａの保磁
力が１３の強磁性層Ｂよりも大きく７０Ｏｅとなる。こ
のためＨex＊は２８０Ｏｅが得られ、磁化固定層安定化
の条件を満たすことがわかった。
【００９０】表７にｂｉ−ｃｒｙｓｔａｌ構造のＣｏお
よびＣｏ合金を用いた実施例４５〜６１を示す。なお、
表において、１１強磁性層Ａの欄のαは反応性アモルフ
ァス層を示す。
【００９１】
【表７】 この実施例に示されたように、ｂｉ−ｃｒｙｓｔａｌ構
造のＣｏおよびＣｏ合金膜を成膜するための非金属下地
として、ＡｌＯx ，ＡｌＮ、ＳｉＯx ，ＺｒＯx 、Ｔｉ
Ｎが使用でき、とくにＡｌＯx ，ＡｌＮ下地が好まし
い。このほか、ＴｉＯx ，ＴａＯx ，ダイヤモンドライ
クカ−ボンが使用できることがわかった。また、ｂｉ−
ｃｒｙｓｔａｌ構造のＣｏおよびＣｏ合金膜を成膜する
ための結晶性金属下地膜として、この実施例に示された
ように、とくにＣｒ、Ｖが好ましく使用でき、Ｔａ、Ｚ
ｒやＦｅＣｏ系合金が使用できる。このほかにＴｉ．
Ｗ，Ｎｂ．Ｈｆ．Ｍｏ，Ａｌなど、またこれらの元素を
含む合金等が使用できることがわかった。
【００９２】また、実施例３で例示したように、強磁性
層１１と１３の飽和磁化と厚さの積を異ならせることも
できる。
【００９３】次に磁化固着層の強磁性層Ａに保磁力増大
層を積層した本発明のＭＲヘッドの実施例を述べる。
【００９４】（実施例４５〜７４）磁気抵抗効果へッド
再生部はＡｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ基板１を用い、この基板上
に磁気シールド膜２のＮｉ80Ｆｅ20(2μｍ) とシールド
分割プロセス後非金属下地層のＡｌ2 Ｏ3 (70nm)を成膜
し、この下地を用いて、ＮｉＯ（15nm）／Ｃｏ（3nm)／
Ｒｕ（1nm)／Ｃｏ（3nm)／Ｃｕ（3nm)／Ｃｏ90Ｆｅ10(3
nm) ／Ｔａ(5nm) の構造のＭＲ膜を成膜した。
【００９５】このＭＲ膜構造において、ＮｉＯが２０ｎ
ｍより厚いと交換バイアス磁界Ｈua．が保磁力Ｈｃより
大きくなり易く、本発明の目的である室温近傍での磁化
固着層の磁界による固着がＨuaのために困難になってし
まう。このためＮｉＯの厚さは２０ｎｍ以下が望まし
い。
【００９６】強磁性層Ａ１１の保磁力はＮｉＯ膜厚２０
ｎｍ以下でも３００Ｏｅ程度を保ち、その消失温度も２
００℃以上まで消失しないので安定である。
【００９７】この積層構造について、磁気抵抗効果を測
定すると図７のようなＲ−Ｈ曲線となる。図において磁
化自由層と磁化固着層の各磁界における磁化の動きは先
の図６の場合と同様である。図６の場合との相違は、保
磁力増大層が強磁性層に対して交換磁界ＨUAを与えるた
め、磁界に対し左右非対称になる点である。このため性
能パラメ−タもＨex*,Ｈex' 、ｈex* 、ｈex' となる。
ここにＨex* ＞ｈex*となる。そしてピン層の磁化の向
きをＨex* を取る方向に向ければよい。本実施例の場
合、磁性層１１のＨｃは３００Ｏｅ程度でＨex* が８０
０Ｏｅ以上得られるので、磁化固着層の安定性が十分に
得られる。
【００９８】本実施例ではＮｉＯ以外にも各種の保磁力
増大層を使用できる。硬磁性膜として作用するので原理
的には熱処埋を必要としない。ただし、規則化系合金の
ＮｉＭｎ，ＰｔＭｎ，ＰｄＰｔＭｎなどは一部分の規則
化のための熱処理が必要である。規則化が一部であれば
Ｈua＜Ｈｃであり、磁化固着層の磁界による固着を室温
にて行なうことができる。
【００９９】以上のウエーハ工程ののち、ウエーハを機
械加工で切断、ＡＢＳ面の研磨をし、スライダー化する
ことでへッドを作成した。
【０１００】上記およびこれと同様の実施例を表８に示
す。
【０１０１】
【表８】 次に保持力増大層の組成を変えて磁性層１１のＨｃを大
きくした場合の実施例を示す。
【０１０２】
【表９】 表９からわかるように、保磁力増大層として、Ｎｉ
Ｏx 、α−Ｆｅ2 Ｏ3 、ＰｔＭｎおよびＩｒＭｎ膜が使
用できることがわかった。このほか、ＮｉＭｎ、ＰｄＭ
ｎ、ＦｅＭｎ、ＲｈＭｎおよびＲｕＭｎ膜、Ｃｒ合金膜
も有効であることがわかった。
【０１０３】このように従来の構成では磁化固着層を固
定することのできる程度の有効な交換バイアス磁界を与
えることができない膜であっても、本願発明においては
磁化固着層の強磁性体の保磁力Ｈｃを高めて、磁化固着
層の安定化を得ることができる。そして交換バイアス磁
界Ｈuaが小さいことにより、保磁力Ｈｃに対し、Ｈｃ＞
Ｈuaの条件を満たすことができる。
【０１０４】ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰｔＭｎなどの
規則系反強磁性体では、厚さ２０ｎｍ以上でも組成調整
によって、交換バイアス磁界を保磁力より小さくでき、
Ｈｃ＞Ｈuaの条件を満たし、保磁力増大層として用いる
ことができる。
【０１０５】以上の実施例は磁化固着層を下置きするボ
トムスピンバルブ構造であったが、実施例１３〜１９に
あるように磁化固着層を上置きするトップスピンバルブ
構造においても同様の効果が得られる。また、このこと
から、上層と下層を合わせたデュアルスピンバルブ構造
にも同様の効果が得られる。
【０１０６】また、実施例３で例示したように、磁性層
１１とピン層１３の飽和磁化と厚さの積を異ならせるこ
ともできる。
【０１０７】次に図４の模式的断面図のように、反強磁
性体によるパターンドバイアスを上置きした構造の実施
例を述べる。
【０１０８】（実施例７５）図４の磁気抵抗効果再生部
はＡｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ基板を用い、この基板上に磁気シ
ールド膜２として２μｍのＮｉ80Ｆｅ20膜の成膜とシー
ルド分割プロセスの後、ギャップ膜３のＡｌ2 Ｏ3 を通
常の成膜プロセスにより成膜し、この下地を用いて、Ｃ
ｏ80Ｐｔ20(5nm) ／Ｒｕ(1nm）／Ｃｏ90Ｆｅ10(3nm) ／
Ｃｕ(3nm) ／Ｃｏ90Ｆｅ10(3nm) ／Ｔａ（5nm)を成膜し
た。この１１の強磁性層Ａの保磁力ＨｃとＨex* の値は
実施例１と同じである。
【０１０９】ＭＲ膜の端部に縦バイアス層５を配置する
ためにフォトエッチングプロセスを経て反強磁性層のＩ
ｒ22Ｍｎ78（12nm) とＴａ／Ｃｕ／Ｔａ等のリード６を
形成した。その上にギャップ層７、シ一ルド層８を経
て、記録工程を通常プロセスにより作成した。なお、反
強磁性層は前述したＩｒＭｎのほか、ＲｈＭｎ、ＲｕＲ
ｈＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＣｒＭｎ
Ｐｔのような交換バイアス磁界Ｈuaが十分に得られる反
強磁性膜を用いてもよい。
【０１１０】本実施例では反強磁性膜を用いているた
め、上下磁気シールド２，９と磁化自由層１５の誘導磁
気異方性の付与と、縦バイアス層５である反強磁性層に
よる磁化の固着の安定化のために、磁気ヘッドのトラッ
ク幅方に５ｋＯｅの磁界を印加して熱処理を行なつた。
熱処理温度を反強磁性膜のＴＢ付近の温度である２７０
℃とし、３時間の保持を行った。熱処理後、室温にてＡ
ＢＳ面に垂直な方向に５ｋＯｅの磁界をかけ、磁化固着
層を固着した。
【０１１１】以上のウエーハ工程ののち、ウエーハを機
械加工で切断、ＡＢＳ面の研磨をし、スライダー化する
ことでへッドを作成した。
【０１１２】このように、高いブロッキング温度を用い
た反強磁性膜であれば比較例のような動作温度で不安定
になるようなことは起こらない。
【０１１３】この実施例ではＭＲ膜の磁化固着層は下置
きの構成であるが。上置きにしても同様の結果が得られ
る。
【０１１４】次に図５に示すように、反強磁性体による
パターンドバイアスを下置きした構造の実施例を述べ
る。
【０１１５】（実施例７６）図５の磁気抵抗効果再生部
はＡｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ基板を用い、この基板上に磁気シ
ールド膜２として２μｍのＮｉ80Ｆｅ20膜の成膜とシー
ルド分割プロセスの後、ギャップ膜３のＡｌ2 Ｏ3 (70n
m)を通常の成膜プロセスにより成膜し、Ｉｒ22Ｍｎ
78（20nm) を成膜する。なお、反強磁性層は前述したＩ
ｒＭｎのほか、ＲｈＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ、ＮｉＭｎ、Ｐ
ｔＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＣｒＭｎＰｔのような交換バイ
アス磁界Ｈuaが十分に得られる反強磁性膜を用いること
ができる。
【０１１６】その後フォトエッチングプロセスを用いて
膜を分割し、この下地を用いて、Ｃｏ90Ｆｅ10(3nm) ／
Ｃｕ(3nm) ／Ｃｏ90Ｆｅ10(3nm) ／Ｃｒ（1mn)／Ｃｏ80
Ｐｔ20(5nm) ／Ｔａ(5nm) を成膜した。さらにＭＲ膜を
フォトエッチングプロセスを経てＴａ／Ｃｕ／Ｔａ等の
リード６を成膜した。さらに熱処理を実施例７８の下置
きの場合と同じ条件にて行った。この構造により、上置
き構造においても十分なバイアス効果が得られた。
【０１１７】このパターンドバイアスを上置きはＭＲ膜
の磁化固着層上置き構成にも同様に適用できる。
【０１１８】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
温度や静電気電圧などに対して安定な磁化固着層の形成
と磁化の固着を、磁化自由層や磁気シールド層の熱処理
に影響を及ぼすことなく、行うことができる。このた
め、本発明の磁気抵抗効果へッドは、動作温度が上昇し
ても出力低下を起したりせず、安定な出力を保つことが
できる。しかも、静電気電圧に対し安定であるため、磁
気ヘッドの製造や磁気ディスクドライブの組立ての際の
静電気電圧によるトラブルが減少するので、磁気ヘッド
や磁気ディスクドライブの製造歩留まりを向上させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の磁気抵抗効果へッドの一実施形態の
構成を示す断面図である。
【図２】 本発明の磁気抵抗効果へッドの他の一実施形
態の構成を示す断面図である。
【図３】 本発明の磁気抵抗効果へッドのさらに他の一
実施形態の構成を示す断面図である。
【図４】 本発明の磁気抵抗効果へッドのさらに他の一
実施形態の構成を示す断面図である。
【図５】 本発明の磁気抵抗効果へッドのさらに他の一
実施形態の構成を示す断面図である。
【図６】 本発明の磁気抵抗効果へッドの一実施形態を
構成する磁気抵抗効果膜の磁界と抵抗との関係を示す模
式図である。
【図７】 本発明の磁気抵抗効果へッドの他の一実施形
態を構成する磁気抵抗効果膜の磁界と抵抗との関係を示
す模式図である。
【図８】 従来例の磁気抵抗効果へッドの構成例を示す
断面図である。
【符号の説明】
１……基板、 ２、９……磁気シールド、 ３、８……磁気ギャップを形成する非磁性絶縁膜、 ４……ＭＲ膜、 ５……縦バイアス層、 ６…リード、 ７……ＭＲ素子、 １１……強磁性層Ａ、 １２……結合層、 １３……強磁性層Ｂ、 １４……中間層、 １５……磁化自由層、 １６……磁化固着層、 １７……反強磁性層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 明子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 岩崎 仁志 神奈川県川崎市幸区堀川町72 株式会社東 芝川崎事業所内 (72)発明者 福澤 英明 神奈川県川崎市幸区堀川町72 株式会社東 芝川崎事業所内 Ｆターム(参考） 2G017 AB00 AB05 AC01 AC04 AC06 AC08 AC09 AD55 AD59 AD60 AD65 5D034 BA05 BA21 CA03 CA07

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 非磁性中間層を介して配置された少なく
    とも一対の磁化固着層と磁化自由層とを有する巨大磁化
    抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記
    磁化固着層は保磁力が異なる一対の強磁性層が結合層を
    介して反強磁性結合されてなり、前記磁化固着層の磁化
    固着限界磁界Ｈex* が、室温で２００Ｏｅ以上とされて
    なることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の磁気抵抗効果ヘッドにお
    いて、前記磁化固着層の前記結合層を介して反強磁性結
    合されてなる一対の強磁性層は組成を異ならせてなるこ
    とを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の磁気抵抗効果ヘッドにお
    いて、前記磁化固着層を形成する一対の磁性層の少なく
    とも一方がＣｏを主成分とする金属、Ｆｅを主成分とす
    る金属、またはＮｉを主成分とする金属層の少なくとも
    いずれか１種の金属層であることを特徴とする磁気抵抗
    効果ヘッド。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の磁気抵抗効果ヘッドにお
    いて、前記磁化固着層を形成する一対の磁性層の少なく
    とも一方が、Ｃｏを５０原子％以上含有し、残りの成分
    としてＰｔ、ＣｒおよびＴａの元素から選ばれた少なく
    とも１種を含有する金属層であることを特徴とする磁気
    抵抗効果ヘッド。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の磁気抵抗効果ヘッドにお
    いて、前記磁化固着層を形成する一対の磁性層の一方が
    酸化物強磁性体であることを特徴とする磁気抵抗効果ヘ
    ッド。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の磁気抵抗効果ヘッドにお
    いて、前記磁化固着層を形成する一対の磁性層の一方が
    窒化物強磁性体であることを特徴とする磁気抵抗効果ヘ
    ッド。
  7. 【請求項７】 非磁性中間層を介して配置された少なく
    とも一対の磁化固着層と磁化自由層とを有する巨大磁化
    抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記
    磁化固着層は結合層を介して反強磁性結合した一対の強
    磁性層からなり、前記一対の強磁性層から選ばれる一層
    は、結晶性金属下地上に形成され、かつＣｏを構成元素
    として含むｂｉ−ｃｒｙｓｔａｌ構造を有する硬質磁性
    膜であることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の磁気抵抗効果ヘッドにお
    いて、前記結晶性金属下地膜は、非金属下地との間にア
    モルファス層を有して形成されてなることを特徴とする
    磁気抵抗効果ヘッド。
  9. 【請求項９】 請求項７記載の磁気抵抗効果ヘッドにお
    いて、前記結晶性金属下地膜は、非金属下地との間にミ
    キシング層を有して形成されてなることを特徴とする磁
    気抵抗効果ヘッド。
  10. 【請求項１０】 請求項７、請求項８または請求項９の
    いずれか１項記載の磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記
    非金属下地はＡｌを含む酸化物または窒化物であること
    を特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
  11. 【請求項１１】 請求項７、請求項８または請求項９の
    いずれか１項記載の磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記
    結晶性金属下地膜は、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｚ
    ｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、ＭｏおよびＡｌの元素から選ばれる少
    なくとも１種の元素を含有することを特徴とする磁気抵
    抗効果ヘッド。
  12. 【請求項１２】 請求項７、請求項８または請求項９の
    いずれか１項記載の磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記
    結晶性金属下地膜は体心立方結晶が略＜２００＞配向し
    てなることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
  13. 【請求項１３】 非磁性中間層を介して配置された少な
    くとも一対の磁化固着層と磁化自由層とを有する巨大磁
    化抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前
    記磁化固着層は結合層を介して反強磁性結合されてなる
    一対の強磁性層を有し、前記一対の強磁性層の一層に
    は、Ｎｉ、ＣｏおよびＦｅのうち少なくとも１種の元素
    を主成分とする酸化物層、Ｍｎを含む金属層、Ｃｒを主
    成分とする金属層から選ばれる少なくとも１種の保磁力
    増大層が積層されて積層構造とされてなり、前記積層構
    造を有する強磁性層における保磁力Ｈｃと前記保磁力増
    大層による該強磁性層における交換バイアス磁界との比
    Ｈｃ／Ｈexが、交換バイアス磁界Ｈexが実質的にＨex＝
    ０となる場合を含め、１よりも大きく設定されてなるこ
    とを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
  14. 【請求項１４】 請求項１３記載の磁気抵抗効果ヘッド
    において、前記保磁力増大層が膜厚が２０ｎｍ以下のＮ
    ｉＯ、ＣｏＯ、およびＮｉＯとＣｏＯとの積層膜から選
    ばれる少なくとも１種を主成分とする層であることを特
    徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
  15. 【請求項１５】 請求項１３記載の磁気抵抗効果ヘッド
    において、前記保磁力増大層がＺx Ｍｎ100-x （ここに
    ＺはＮｉ、ＰｔおよびＰｄの元素から選ばれる少なくと
    も１種）を主成分とする層であることを特徴とする磁気
    抵抗効果ヘッド。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載の磁気抵抗効果ヘッド
    において、前記保磁力増大層の膜厚が１５ｎｍ以下であ
    ることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
  17. 【請求項１７】 請求項１３記載の磁気抵抗効果ヘッド
    において、前記保磁力増大層がＡX Ｍｎ100-X （ここに
    ｘは０以上４０以下、ＡはＩｒ、Ｆｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐ
    ｔ、ＰｄおよびＮｉの元素から選ばれる少なくとも１
    種）を主成分とする層であることを特徴とする磁気抵抗
    効果ヘッド。
  18. 【請求項１８】 請求項１７記載の磁気抵抗効果ヘッド
    において、前記保磁力増大層の膜厚が５ｎｍ以下である
    ことを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
  19. 【請求項１９】 請求項１３記載の磁気抵抗効果ヘッド
    において、前記保磁力増大層が膜厚が２０ｎｍ以下のα
    −Ｆｅ2 Ｏ3 を主成分とする層であることを特徴とする
    磁気抵抗効果ヘッド。
  20. 【請求項２０】 請求項１３記載の磁気抵抗効果ヘッド
    において、前記保磁力増大層がＣｒ合金層であることを
    特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
  21. 【請求項２１】 請求項２０記載の磁気抵抗効果ヘッド
    において、前記保磁力増大層の厚さが２０ｎｍ以下であ
    ることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
  22. 【請求項２２】 非磁性中間層を介して配置された少な
    くとも一対の磁化固着層と磁化自由層とを有する巨大磁
    化抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前
    記磁化自由層にはバルクハウゼンノイズを除去する反強
    磁性層を用いた縦バイアス層がトラック幅の両端に配置
    されてなり、前記磁化固着層は結合層を介して反強磁性
    結合されてなる一対の強磁性層からなり、２００℃以下
    で磁化が固着されてなることを特徴とする磁気抵抗効果
    ヘッド。
  23. 【請求項２３】 請求項２２記載の磁気抵抗効果ヘッド
    において、前記磁化固着層は組成および保磁力が互いに
    異なる一対の強磁性層が結合層を介して反強磁性結合さ
    れてなり、前記磁化固着層の磁化固着限界磁界Ｈex* が
    室温で２００Ｏｅ以上とされてなることを特徴とする磁
    気抵抗効果ヘッド。
  24. 【請求項２４】 請求項２２記載の磁気抵抗効果ヘッド
    において、前記磁化固着層の一対の強磁性層の一層には
    保磁力増大層が積層されて積層構造とされてなり、前記
    保磁力増大層が積層された強磁性層の保磁力Ｈｃと前記
    保磁力増大層による該強磁性層における交換バイアス磁
    界との比Ｈｃ／Ｈexが、交換バイアス磁界Ｈexが実質的
    にＨex＝０となる場合を含め、１よりも大きく設定され
    てなることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
  25. 【請求項２５】 請求項２２記載の磁気抵抗効果ヘッド
    において、前記一対の強磁性層の一層は結晶性下地上に
    形成され、かつ、Ｃｏを構成元素として含むｂｉ−ｃｒ
    ｙｓｔａｌ構造を有する硬質磁性膜であることを特徴と
    する磁気抵抗効果ヘッド。
  26. 【請求項２６】 請求項２３、請求項２４または請求項
    ２５のいずれか１項記載の磁気抵抗効果ヘッドにおい
    て、前記磁化自由層と前記磁化固着層の磁化の向きが略
    直交してなることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7126797B2 (en) 2003-02-26 2006-10-24 Alps Electric Co., Ltd. Spin valve magnetoresistive element having pinned magnetic layer composed of epitaxial laminated film having magnetic sublayers and nanomagnetic interlayer
US7362546B2 (en) 2003-02-26 2008-04-22 Alps Electric Co., Ltd Spin-valve magnetoresistive element having fixed magnetic layer of epitaxal laminate including magnetic layer and nonmagnetic layer
US7969690B2 (en) 2007-03-05 2011-06-28 Alps Electric Co., Ltd. Tunneling magnetoresistive element which includes Mg-O barrier layer and in which nonmagnetic metal sublayer is disposed in one of magnetic layers
JP2014081384A (ja) * 2010-03-12 2014-05-08 Alps Green Devices Co Ltd 電流センサ

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