JP2000099928A - Thin-film magnetic head - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録再生装置
やその他の磁気検出装置に搭載される薄膜磁気ヘッドに
係り、特に固定磁性層の磁化の方向と、外部磁界の影響
を受けるフリー磁性層の磁化方向の変化との関係で電気
抵抗値が変化するいわゆるスピンバルブ方式の薄膜磁気
ヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film magnetic head mounted on a magnetic recording / reproducing apparatus and other magnetic detecting devices, and more particularly to a free magnetic layer which is affected by the direction of magnetization of a fixed magnetic layer and an external magnetic field. The present invention relates to a so-called spin-valve type thin-film magnetic head in which the electric resistance changes in relation to the change in the magnetization direction.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３は従来のスピンバルブ方式の薄膜磁
気ヘッドの正面図である。この薄膜磁気ヘッドに対する
ハードディスクなどの磁気記録媒体の走行方向はＺ方向
であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界（外部磁界）の方
向はＹ方向である。2. Description of the Related Art FIG. 3 is a front view of a conventional spin valve thin film magnetic head. The traveling direction of the magnetic recording medium such as a hard disk with respect to the thin-film magnetic head is the Z direction, and the direction of the leakage magnetic field (external magnetic field) from the magnetic recording medium is the Y direction.
【０００３】図３に示す薄膜磁気ヘッドでは、Ａｌ2Ｏ3
（酸化アルミニウム）などの下部ギャップ層１の上に、
Ｔａ（タンタル）などの非磁性材料で形成された下地層
２が積層されている。下地層２の上には、フリー磁性層
３が積層されている。フリー磁性層３の上にはＸ方向へ
所定の幅寸法を有して非磁性導電層５、固定磁性層６お
よび第２の反強磁性層７が順に積層されている。前記非
磁性導電層５および固定磁性層６などが形成されている
両側の（イ）の部分では、前記フリー磁性層３の上に第
１の反強磁性層４が積層されている。In the thin film magnetic head shown in FIG. 3, Al 2 O 3
On the lower gap layer 1 such as (aluminum oxide)
An underlayer 2 made of a non-magnetic material such as Ta (tantalum) is laminated. On the underlayer 2, a free magnetic layer 3 is laminated. On the free magnetic layer 3, a nonmagnetic conductive layer 5, a pinned magnetic layer 6, and a second antiferromagnetic layer 7 are sequentially laminated with a predetermined width dimension in the X direction. In the portions (A) on both sides where the nonmagnetic conductive layer 5 and the fixed magnetic layer 6 are formed, a first antiferromagnetic layer 4 is laminated on the free magnetic layer 3.
【０００４】そして、両側に位置する第１の反強磁性層
４，４およびその中間に位置する第２の反強磁性層７の
上にＴａなどの非磁性材料による上地層８が形成され、
この上地層８の上面に、トラック幅Ｔｗを開けてリード
層（導電層）９，９が形成されている。An upper layer 8 made of a non-magnetic material such as Ta is formed on the first antiferromagnetic layers 4 and 4 located on both sides and the second antiferromagnetic layer 7 located therebetween.
On the upper surface of the upper layer 8, lead layers (conductive layers) 9, 9 are formed with a track width Tw being widened.
【０００５】前記第１の反強磁性層４とフリー磁性層３
との膜境界面における交換異方性結合により、フリー磁
性層３はＸ方向に単磁区化されて磁化の方向がＸ方向へ
揃えられている。また第２の反強磁性層７と固定磁性層
６との交換異方性結合により、固定磁性層６ではＹ方向
（紙面手前方向）へ単磁区化され、磁化の方向がＹ方向
に固定されている。The first antiferromagnetic layer 4 and the free magnetic layer 3
Due to the exchange anisotropic coupling at the film boundary with the free magnetic layer 3, the free magnetic layer 3 is made into a single magnetic domain in the X direction, and the magnetization direction is aligned in the X direction. The exchange anisotropic coupling between the second antiferromagnetic layer 7 and the pinned magnetic layer 6 causes the pinned magnetic layer 6 to have a single magnetic domain in the Y direction (toward the paper), and the direction of magnetization is fixed in the Y direction. ing.
【０００６】このスピンバルブ方式の薄膜磁気ヘッドで
は、リード層９から、フリー磁性層３、非磁性導電層
５、および固定磁性層６に定常電流がＸ方向へ与えられ
る。ハードディスクなどの磁気記録媒体からの洩れ磁界
（外部磁界）がＹ方向へ与えられると、フリー磁性層３
の磁化の方向がＸ方向からＹ方向へ変化する。このフリ
ー磁性層３内での磁化の方向の変動と、固定磁性層６の
固定磁化方向との関係で電気抵抗値が変化し、この電気
抵抗値の変化に基づく電圧変化により、磁気記録媒体か
らの洩れ磁界が検出される。In this spin-valve thin-film magnetic head, a steady current is applied from the read layer 9 to the free magnetic layer 3, the non-magnetic conductive layer 5, and the fixed magnetic layer 6 in the X direction. When a leakage magnetic field (external magnetic field) from a magnetic recording medium such as a hard disk is applied in the Y direction, the free magnetic layer 3
Changes from the X direction to the Y direction. The electric resistance changes depending on the relationship between the change in the direction of magnetization in the free magnetic layer 3 and the fixed magnetization direction of the fixed magnetic layer 6, and a voltage change based on the change in the electric resistance causes the magnetic recording medium to change. Is detected.
【０００７】図３に示す構造の薄膜磁気ヘッドでは、フ
リー磁性層３と固定磁性層６の磁化の方向を、反強磁性
層との交換異方性結合により互いに直交する方向へ揃え
ている。よって、バルクハウゼンノイズを低減でき、磁
気媒体からの洩れ磁界に対する抵抗変化の直線応答性が
確保できる利点がある。また、固定磁性層６のＸ方向の
寸法が決められているため、磁気記録媒体に対するオフ
トラック特性も良好となる。In the thin-film magnetic head having the structure shown in FIG. 3, the magnetization directions of the free magnetic layer 3 and the pinned magnetic layer 6 are aligned in directions orthogonal to each other by exchange anisotropic coupling with the antiferromagnetic layer. Therefore, there is an advantage that Barkhausen noise can be reduced and a linear response of a resistance change to a leakage magnetic field from a magnetic medium can be secured. Further, since the dimension of the fixed magnetic layer 6 in the X direction is determined, the off-track characteristics with respect to the magnetic recording medium are also improved.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図３に示す構
造の薄膜磁気ヘッドを製造しようとすると、フリー磁性
層３の上に、非磁性導電層５、固定磁性層６および第２
の反強磁性層７をスパッタ工程で積層した後に、イオン
ミーリングなどのエッチング工程により、（イ）の部分
にて非磁性導電層５、固定磁性層６、第２の反強磁性層
７を除去する工程が必要になる。さらに、Ｘ方向の寸法
が決められた非磁性導電層５、固定磁性層６、第２の反
強磁性層７の両側の（イ）の部分に、第１の反強磁性層
４を成膜する工程が必要になり、製造工程が非常に複雑
なものとなる。However, when a thin-film magnetic head having the structure shown in FIG. 3 is to be manufactured, the nonmagnetic conductive layer 5, the fixed magnetic layer 6, and the second
After the antiferromagnetic layer 7 is laminated by a sputtering process, the nonmagnetic conductive layer 5, the pinned magnetic layer 6, and the second antiferromagnetic layer 7 are removed at the portion (a) by an etching process such as ion milling. A step of performing Further, a first antiferromagnetic layer 4 is formed on both sides of the nonmagnetic conductive layer 5, the fixed magnetic layer 6, and the second antiferromagnetic layer 7 whose dimensions in the X direction are determined. And the manufacturing process becomes very complicated.
【０００９】また薄膜磁気ヘッドでの各層の膜厚寸法は
数十オングストロームから百数十オングストローム程度
であり、前記非磁性導電層５の膜厚は数十オングストロ
ーム程度である。このように非常に膜厚が薄い３つの層
非磁性導電層５，固定磁性層６，第２の反強磁性層７が
積層されたものをイオンミーリングにより高精度に除去
することは非常に困難であり、（イ）で示す部分におい
て、非磁性導電層５をちょうど膜厚分だけ除去して、フ
リー磁性層３を露出させることは技術的に困難である。
このエッチング工程によりフリー磁性層３の一部が除去
されてしまうと、フリー磁性層３の磁気特性に悪影響が
生じる。また（イ）の部分でフリー磁性層３の表面に非
磁性導電層５が残ってしまうと、その上に形成される第
１の反強磁性層４とフリー磁性層３とが密着せず、第１
の反強磁性層４とフリー磁性層３との間の交換異方性結
合が生じなくなる。The thickness of each layer in the thin-film magnetic head is about several tens of angstroms to about one hundred and several tens of angstroms, and the thickness of the nonmagnetic conductive layer 5 is about several tens of angstroms. It is very difficult to remove the layered structure of the three very thin nonmagnetic conductive layers 5, the pinned magnetic layer 6, and the second antiferromagnetic layer 7 with high precision by ion milling. It is technically difficult to expose the free magnetic layer 3 by removing the nonmagnetic conductive layer 5 by exactly the thickness in the portion shown in FIG.
If a part of the free magnetic layer 3 is removed by this etching step, the magnetic properties of the free magnetic layer 3 are adversely affected. If the nonmagnetic conductive layer 5 remains on the surface of the free magnetic layer 3 in the portion (a), the first antiferromagnetic layer 4 formed thereon and the free magnetic layer 3 do not adhere to each other, First
Exchange anisotropic coupling between the antiferromagnetic layer 4 and the free magnetic layer 3 does not occur.
【００１０】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、フリー磁性層に対し反強磁性層を直接接触させ確
実に密着させることができ、また各層の成膜を簡単にで
きるようにした薄膜磁気ヘッドを提供することを目的と
している。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an antiferromagnetic layer can be brought into direct contact with a free magnetic layer so that the antiferromagnetic layer can be firmly adhered to the free magnetic layer. It is an object to provide a thin film magnetic head.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、フリー磁性層
と、前記フリー磁性層に非磁性層を介して形成された固
定磁性層と、前記固定磁性層の磁化方向を前記フリー磁
性層の磁化方向と交叉する方向に固定する層とを有する
薄膜磁気ヘッドにおいて、反強磁性層が、前記フリー磁
性層の前記非磁性層と接する面と逆側の面に対し、所定
の間隔を空けて接触して形成されていることを特徴とす
るものである。According to the present invention, there is provided a free magnetic layer, a fixed magnetic layer formed on the free magnetic layer via a non-magnetic layer, and a magnetization direction of the fixed magnetic layer. In a thin-film magnetic head having a layer fixed in a direction crossing the magnetization direction, the antiferromagnetic layer is separated from the surface of the free magnetic layer opposite to the surface in contact with the nonmagnetic layer by a predetermined distance. It is characterized by being formed in contact.
【００１２】上記において、フリー磁性層に対して交換
異方性結合する反強磁性層としては、α−Ｆｅ2Ｏ3（酸
化鉄）、ＮｉＯ（酸化ニッケル）、Ｎｉ−Ｍｎ（ニッケ
ル−マンガン）合金、Ｐｔ−Ｍｎ（白金−マンガン）合
金を例示できる。In the above, as the antiferromagnetic layer exchange-anisotropically coupled to the free magnetic layer, α-Fe 2 O 3 (iron oxide), NiO (nickel oxide), Ni-Mn (nickel-manganese) Alloys and Pt-Mn (platinum-manganese) alloys.
【００１３】本発明では、フリー磁性層の磁化方向を揃
える反強磁性層が、フリー磁性層の固定磁性層が形成さ
れる側と逆の面に形成されているため、図３に示す従来
例のように、フリー磁性層の上に形成される非磁性導電
層や固定磁性層の両側を削除する必要がなく、製造が非
常に簡単になる。また反強磁性層にフリー磁性層を確実
に密着させることができ、フリー磁性層の磁化の方向を
確実に揃えることができる。In the present invention, the antiferromagnetic layer for aligning the magnetization direction of the free magnetic layer is formed on the surface of the free magnetic layer opposite to the side on which the fixed magnetic layer is formed. As described above, there is no need to delete both sides of the nonmagnetic conductive layer and the pinned magnetic layer formed on the free magnetic layer, and the manufacturing becomes very simple. Further, the free magnetic layer can be securely brought into close contact with the antiferromagnetic layer, and the direction of magnetization of the free magnetic layer can be reliably aligned.
【００１４】また、反強磁性層として使用されるＮｉ−
Ｍｎ合金、またはＰｔ−Ｍｎ合金は、いずれも耐腐食性
に優れた材料である。よって、前記反強磁性層とフリー
磁性層とを積層する場合において、反強磁性層とフリー
磁性層との密着が確実になり、膜境界面での交換異方性
を充分に発揮させることが可能になる。In addition, Ni— used as an antiferromagnetic layer
Each of the Mn alloy and the Pt-Mn alloy is a material having excellent corrosion resistance. Therefore, when the antiferromagnetic layer and the free magnetic layer are stacked, the adhesion between the antiferromagnetic layer and the free magnetic layer is ensured, and the exchange anisotropy at the film boundary surface can be sufficiently exhibited. Will be possible.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】図１、図２は本発明の薄膜磁気ヘ
ッドの正面図である。この薄膜磁気ヘッドはいわゆるス
ピンバルブ方式である。1 and 2 are front views of a thin-film magnetic head according to the present invention. This thin film magnetic head is of a so-called spin valve type.
【００１６】図１および図２に示す薄膜磁気ヘッドで
は、Ｚ方向が磁気記録媒体の移動方向、Ｙ方向が磁気記
録媒体からの洩れ磁界（外部磁界）の方向である。In the thin film magnetic head shown in FIGS. 1 and 2, the Z direction is the moving direction of the magnetic recording medium, and the Y direction is the direction of the leakage magnetic field (external magnetic field) from the magnetic recording medium.
【００１７】まず図１に示す薄膜磁気ヘッドの構造を説
明する。図１に示す薄膜磁気ヘッドでは、Ａｌ2Ｏ3（酸
化アルミニウム）などで形成された下部ギャップ層１の
両側に所定のトラック幅Ｔｗを開けて第１の反強磁性層
１０，１０が形成されている。そして、両側の第１の反
強磁性層１０，１０の上面および、下部ギャップ層１の
トラック幅Ｔｗの部分の上面にフリー磁性層３が形成さ
れている。フリー磁性層３はＮｉ−Ｆｅ（ニッケル−
鉄）系合金である。First, the structure of the thin-film magnetic head shown in FIG. 1 will be described. In the thin-film magnetic head shown in FIG. 1, first antiferromagnetic layers 10 are formed on both sides of a lower gap layer 1 made of Al 2 O 3 (aluminum oxide) with a predetermined track width Tw. ing. The free magnetic layer 3 is formed on the upper surfaces of the first antiferromagnetic layers 10 on both sides and the upper surface of the lower gap layer 1 at the track width Tw. The free magnetic layer 3 is made of Ni-Fe (nickel-
Iron) -based alloy.
【００１８】第１の反強磁性層１０はフリー磁性層３と
の膜境界面での交換異方性結合により、フリー磁性層３
をＸ方向に単磁区化し、フリー磁性層３の磁化の方向を
Ｘ方向に揃えるためのものである。したがって、第１の
反強磁性層１０は、フリー磁性層３との間で交換異方性
結合する材料により形成される。ただし、図１の構造で
は、先に第１の反強磁性層１０が成膜され、その上にフ
リー磁性層３が成膜される。よって第１の反強磁性層１
０は、成膜された後に表面が腐蝕しにくい材料により形
成されることが必要である。すなわち、第１の反強磁性
層１０が成膜された後にその表面が腐蝕してしまうと、
第１の反強磁性層１０とフリー磁性層３との密着性が低
下することになる。したがって、第１の反強磁性層１０
はフリー磁性層３に対し交換異方性結合し且つ腐蝕しに
くい材料であるα−Ｆｅ2Ｏ3（酸化鉄）、ＮｉＯ（酸化
ニッケル）、Ｎｉ−Ｍｎ（ニッケル−マンガン）合金、
Ｐｔ−Ｍｎ（白金−マンガン）合金のいずれかにより形
成されることが好ましい。The first antiferromagnetic layer 10 is formed on the free magnetic layer 3 by exchange anisotropic coupling at the film boundary with the free magnetic layer 3.
Is made into a single magnetic domain in the X direction, and the direction of magnetization of the free magnetic layer 3 is aligned in the X direction. Therefore, the first antiferromagnetic layer 10 is formed of a material that exchange-anisotropically couples with the free magnetic layer 3. However, in the structure of FIG. 1, the first antiferromagnetic layer 10 is formed first, and the free magnetic layer 3 is formed thereon. Therefore, the first antiferromagnetic layer 1
0 needs to be formed of a material whose surface does not easily corrode after film formation. That is, if the surface of the first antiferromagnetic layer 10 is corroded after being formed,
The adhesion between the first antiferromagnetic layer 10 and the free magnetic layer 3 is reduced. Therefore, the first antiferromagnetic layer 10
Α-Fe 2 O 3 (iron oxide), NiO (nickel oxide), Ni-Mn (nickel-manganese) alloy, which are materials that are exchange-anisotropically bonded to the free magnetic layer 3 and are not easily corroded,
It is preferably formed of any of Pt-Mn (platinum-manganese) alloys.
【００１９】また、上記第１の反強磁性層１０としてα
−Ｆｅ2Ｏ3を使用すると、フリー磁性層３に対して交換
異方性磁界（Ｈｅｘ）を与えるだけでなく、第１の反強
磁性層１０の上に密着しているフリー磁性層３の保磁力
（Ｈｃ）を大きくできる。よってトラック幅（Ｔｗ）内
においてフリー磁性層３の磁化の方向を安定でき、バル
クハウゼンノイズを低減できる。さらにトラック幅（Ｔ
ｗ）の両側のオフセット長ａ，ｂの部分では、α−Ｆｅ
2Ｏ3の第１の反強磁性層１０からフリー磁性層３への交
換異方性磁界（Ｈｅｘ）が大きく、また第１の反強磁性
層１０と密着している部分のフリー磁性層３の保磁力
（Ｈｃ）が大きくなる。よってオフセット長ａ，ｂの部
分では、フリー磁性層３の磁化がＸ方向へ固定され、磁
気記録媒体からの洩れ磁界による影響を受けにくくなっ
ている。よって、オフトラック特性が良好になる。The first antiferromagnetic layer 10 has α
The use of -Fe 2 O 3 not only gives an exchange anisotropic magnetic field (Hex) to the free magnetic layer 3, but also allows the free magnetic layer 3 in close contact with the first antiferromagnetic layer 10. The coercive force (Hc) can be increased. Therefore, the direction of magnetization of the free magnetic layer 3 can be stabilized within the track width (Tw), and Barkhausen noise can be reduced. Further, the track width (T
In the offset lengths a and b on both sides of w), α-Fe
The exchange anisotropic magnetic field (Hex) from the first antiferromagnetic layer 10 of 2 O 3 to the free magnetic layer 3 is large, and the portion of the free magnetic layer 3 in close contact with the first antiferromagnetic layer 10 Has a large coercive force (Hc). Therefore, in the portions of the offset lengths a and b, the magnetization of the free magnetic layer 3 is fixed in the X direction, and is less affected by the leakage magnetic field from the magnetic recording medium. Therefore, the off-track characteristics are improved.
【００２０】なお、トラック幅Ｔｗの部分で、下部ギャ
ップ層１の上に直接フリー磁性層３を積層してもよい
が、下部ギャップ層１の上にＴａ（タンタル）などの非
磁性材料の下地層２を形成し、この下地層２の上にフリ
ー磁性層３を形成することが好ましい。この下地層２と
なるＴａはｂｂｃ構造（体心立方構造）を有し、その上
に積層されるフリー磁性層３の結晶配向を整え、フリー
磁性層３の比抵抗を低下させる機能を発揮する。The free magnetic layer 3 may be directly laminated on the lower gap layer 1 at the track width Tw. However, a nonmagnetic material such as Ta (tantalum) may be formed on the lower gap layer 1. It is preferable that the base layer 2 is formed, and the free magnetic layer 3 is formed on the base layer 2. Ta serving as the underlayer 2 has a bbc structure (body-centered cubic structure), and has a function of adjusting the crystal orientation of the free magnetic layer 3 laminated thereon and reducing the specific resistance of the free magnetic layer 3. .
【００２１】フリー磁性層３の上には、非磁性導電層
５、固定磁性層６、第２の反強磁性層７が順に積層され
ている。非磁性導電層５は例えばＣｕ（銅）により形成
され、固定磁性層６はフリー磁性層３と同じＮｉ−Ｆｅ
（ニッケル−鉄）系合金により形成されている。第２の
反強磁性層７はＰｔ−Ｍｎ（白金−マンガン）合金、Ｆ
ｅ−Ｍｎ（鉄−マンガン）合金またはＮｉ−Ｍｎ（ニッ
ケル−マンガン）合金で形成される。第２の反強磁性層
７と固定磁性層６との膜境界面での交換異方性結合によ
り、固定磁性層６はＹ方向（紙面手前方向）へ単磁区化
され、磁化の方向が紙面手前方向へ固定される。On the free magnetic layer 3, a nonmagnetic conductive layer 5, a fixed magnetic layer 6, and a second antiferromagnetic layer 7 are sequentially laminated. The non-magnetic conductive layer 5 is formed of, for example, Cu (copper), and the fixed magnetic layer 6 is formed of the same Ni—Fe as the free magnetic layer 3.
It is formed of a (nickel-iron) alloy. The second antiferromagnetic layer 7 is made of a Pt-Mn (platinum-manganese) alloy, F
It is formed of an e-Mn (iron-manganese) alloy or a Ni-Mn (nickel-manganese) alloy. Due to the exchange anisotropic coupling at the film boundary between the second antiferromagnetic layer 7 and the pinned magnetic layer 6, the pinned magnetic layer 6 is converted into a single magnetic domain in the Y direction (forward of the drawing), and the direction of magnetization is changed in the drawing. It is fixed in the forward direction.
【００２２】第２の反強磁性層７の上には、Ｔａなどの
上地層８が形成されている。上地層８の上には、リード
トラック幅（Ｌｅａｄ Ｔｗ）を開けてリード層９，９
が形成されている。このリード層９，９は、Ｃｕ
（銅）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）などの
導電性材料により形成されている。上地層８とリード層
９の上に、Ａｌ2Ｏ3などの上部ギャップ層１１が積層さ
れている。On the second antiferromagnetic layer 7, an upper layer 8 of Ta or the like is formed. A lead track width (Lead Tw) is opened on the upper ground layer 8 and the lead layers 9 and 9 are formed.
Are formed. The lead layers 9, 9 are made of Cu
It is formed of a conductive material such as (copper), Ta (tantalum), and W (tungsten). An upper gap layer 11 such as Al 2 O 3 is stacked on the upper layer 8 and the lead layer 9.
【００２３】次に図２に示す薄膜磁気ヘッドの構造を説
明する。図２に示す薄膜磁気ヘッドでは、下部ギャップ
層１の上面の全面に第１の反強磁性層１０が積層されて
いる。トラック幅（Ｔｗ）の部分で第１の反強磁性層１
０の上に、Ｔａ（タンタル）などの非磁性材料の下地層
２が積層されている。そして、第１の反強磁性層１０と
下地層２の上に、フリー磁性層３が形成され、さらにそ
の上に非磁性導電層５、固定磁性層６、第２の反強磁性
層７が積層されている。Next, the structure of the thin-film magnetic head shown in FIG. 2 will be described. In the thin film magnetic head shown in FIG. 2, a first antiferromagnetic layer 10 is laminated on the entire upper surface of the lower gap layer 1. The first antiferromagnetic layer 1 is formed at the track width (Tw).
An underlayer 2 of a non-magnetic material such as Ta (tantalum) is laminated on the base layer 0. Then, a free magnetic layer 3 is formed on the first antiferromagnetic layer 10 and the underlayer 2, and a nonmagnetic conductive layer 5, a fixed magnetic layer 6, and a second antiferromagnetic layer 7 are further formed thereon. It is laminated.
【００２４】図２に示す薄膜磁気ヘッドでは、図１に示
したのと同様に、第１の反強磁性層１０はα−Ｆｅ
2Ｏ3、ＮｉＯ、Ｎｉ−Ｍｎ合金、またはＰｔ−Ｍｎ合金
により形成され、第２の反強磁性層７はＰｔ−Ｍｎ合
金、Ｆｅ−Ｍｎ合金、またはＮｉ−Ｍｎ合金により形成
されている。フリー磁性層３と固定磁性層６は、Ｎｉ−
Ｆｅ系合金、非磁性導電層５はＣｕにより形成されてい
る。In the thin-film magnetic head shown in FIG. 2, the first antiferromagnetic layer 10 is made of α-Fe, as shown in FIG.
2 O 3, NiO, formed by Ni-Mn alloy or Pt-Mn alloy, the second antiferromagnetic layer 7 is formed by Pt-Mn alloy, Fe-Mn alloy or Ni-Mn alloy. The free magnetic layer 3 and the pinned magnetic layer 6 are made of Ni-
The Fe-based alloy and the nonmagnetic conductive layer 5 are formed of Cu.
【００２５】第１の反強磁性層１０により、フリー磁性
層３はＸ方向へ単磁区化され、磁化の方向が揃えられて
おり、第２の反強磁性層７により、固定磁性層６の磁化
の方向がＹ方向（紙面手前方向）に揃えられて固定され
ている。The first antiferromagnetic layer 10 causes the free magnetic layer 3 to have a single magnetic domain in the X direction and the magnetization direction to be uniform, and the second antiferromagnetic layer 7 allows the fixed magnetic layer 6 The direction of magnetization is fixed in the Y direction (forward direction in the drawing).
【００２６】また、第２の反強磁性層７の上にＴａの上
地層８が形成され、上地層８の上にはリードトラック幅
（Ｌｅａｄ Ｔｗ）を開けてリード層９，９が形成さ
れ、さらに上地層８とリード層９の上には、上部ギャッ
プ層１１が積層されている。An upper layer 8 of Ta is formed on the second antiferromagnetic layer 7, and lead layers 9, 9 are formed on the upper layer 8 with a lead track width (Lead Tw) opened. An upper gap layer 11 is further laminated on the upper layer 8 and the lead layer 9.
【００２７】図１と図２に示す薄膜磁気ヘッドでは、ト
ラック幅（Ｔｗ）を開けた両側で、フリー磁性層３の下
面に第１の反強磁性層１０が密着している。第１の反強
磁性層１０の交換異方性磁界（Ｈｅｘ）により、フリー
磁性層３の磁化がＸ方向へ揃えられる。また第２の反強
磁性層７により固定磁性層６の磁化の方向が紙面手前方
向へ揃えられている。定常電流はリード層９からフリー
磁性層３、非磁性導電層５、固定磁性層６に対しＸ方向
へ流れる。磁気記録媒体からＹ方向へ磁界が与えられる
と、フリー磁性層３の磁化の方向がＸ方向からＹ方向へ
変化し、このフリー磁性層３の磁化の方向と固定磁性層
６の磁化の方向との関係で電気抵抗値が変わり、定常電
流に対する電圧降下を検出することにより、磁気記録媒
体からの磁界の検出ができる。In the thin film magnetic head shown in FIGS. 1 and 2, the first antiferromagnetic layer 10 is in close contact with the lower surface of the free magnetic layer 3 on both sides of the track width (Tw). The magnetization of the free magnetic layer 3 is aligned in the X direction by the exchange anisotropic magnetic field (Hex) of the first antiferromagnetic layer 10. Further, the magnetization direction of the pinned magnetic layer 6 is aligned to the front side of the drawing by the second antiferromagnetic layer 7. A steady current flows from the lead layer 9 to the free magnetic layer 3, the nonmagnetic conductive layer 5, and the fixed magnetic layer 6 in the X direction. When a magnetic field is applied from the magnetic recording medium in the Y direction, the magnetization direction of the free magnetic layer 3 changes from the X direction to the Y direction, and the magnetization direction of the free magnetic layer 3 and the magnetization direction of the fixed magnetic layer 6 are changed. The electric resistance changes according to the relationship, and by detecting the voltage drop with respect to the steady current, the magnetic field from the magnetic recording medium can be detected.
【００２８】図１と図２に示す薄膜磁気ヘッドでは、第
１の反強磁性層１０と第２の反強磁性層７とが、互いに
影響を与えることのない位置に離れて設けられている。
よってフリー磁性層３と固定磁性層６の磁化の方向を互
いに直交する方向へ揃えることが容易である。In the thin-film magnetic head shown in FIGS. 1 and 2, the first antiferromagnetic layer 10 and the second antiferromagnetic layer 7 are provided separately at positions where they do not affect each other. .
Therefore, it is easy to align the magnetization directions of the free magnetic layer 3 and the pinned magnetic layer 6 in directions orthogonal to each other.
【００２９】固定磁性層６は、その全面に積層された第
２の反強磁性層７との交換異方性結合により、Ｙ方向へ
磁化が固定されている。また第１の反強磁性層１０がα
−Ｆｅ2Ｏ3の場合には、その上に密着しているフリー磁
性層３に対し交換異方性磁界（Ｈｅｘ）を与えると共
に、第１の反強磁性層１０に密着している部分のフリー
磁性層３の保磁力（Ｈｃ）を大きくすることが可能であ
る。したがって、トラック幅（Ｔｗ）以外の部分では、
フリー磁性層３のＸ方向への磁化が安定し、外部磁界に
よりオフセット長ａ，ｂの部分の磁化が変動しにくいた
め、オフトラック特性が良好になる。The magnetization of the fixed magnetic layer 6 is fixed in the Y direction by exchange anisotropic coupling with the second antiferromagnetic layer 7 laminated on the entire surface thereof. Further, the first antiferromagnetic layer 10 has α
In the case of -Fe 2 O 3, an exchange anisotropic magnetic field (Hex) is applied to the free magnetic layer 3 adhered thereon, and a portion of the free magnetic layer 3 adhered to the first antiferromagnetic layer 10 is The coercive force (Hc) of the free magnetic layer 3 can be increased. Therefore, in portions other than the track width (Tw),
Since the magnetization of the free magnetic layer 3 in the X direction is stable and the magnetization of the offset lengths a and b hardly fluctuates due to an external magnetic field, the off-track characteristics are improved.
【００３０】また全体の電気抵抗は、リードトラック幅
（Ｌｅａｄ Ｔｗ）により決められ、リード層９と９の
間隔を高精度に設定しておくことにより、定常電流に対
する薄膜磁気ヘッド全体の抵抗値の変動が小さくなる。The overall electric resistance is determined by the read track width (Lead Tw), and by setting the interval between the lead layers 9 with high accuracy, the resistance value of the entire thin film magnetic head with respect to a steady current can be reduced. Fluctuations are reduced.
【００３１】次に、図１と図２に示す薄膜磁気ヘッドの
製造方法を説明する。図１に示す薄膜磁気ヘッドの製造
工程は以下の通りである。Next, a method of manufacturing the thin film magnetic head shown in FIGS. 1 and 2 will be described. The steps for manufacturing the thin-film magnetic head shown in FIG. 1 are as follows.
【００３２】下部ギャップ層１の上に、下地層２をス
パッタ成膜する。そして、下地層２の上にレジスト材料
を塗布し、露光し現像してトラック幅（Ｔｗ）の部分に
のみレジスト層を形成する。このレジスト層によりトラ
ック幅（Ｔｗ）が決められる。そして、イオンミーリン
グなどによるエッチングを行い、レジスト層が形成され
ていない領域（トラック幅（Ｔｗ）の両側）の下地層２
および下部ギャップ層１の一部を除去する。An underlayer 2 is formed on the lower gap layer 1 by sputtering. Then, a resist material is applied on the underlayer 2, exposed and developed to form a resist layer only at the track width (Tw) portion. The track width (Tw) is determined by this resist layer. Then, etching by ion milling or the like is performed to form an underlayer 2 in a region where the resist layer is not formed (on both sides of the track width (Tw)).
And a part of the lower gap layer 1 is removed.
【００３３】下地層２の上に前記レジスト層が形成さ
れている状態で、両側の下部ギャップ層１の上に第１の
反強磁性層１０をスパッタ成膜する。その後、前記レジ
スト層をエッチバック法などにより剥離する。With the resist layer formed on the underlayer 2, a first antiferromagnetic layer 10 is formed on the lower gap layers 1 on both sides by sputtering. Thereafter, the resist layer is peeled off by an etch back method or the like.
【００３４】第１の反強磁性層１０および下地層２の
表面を軽く逆スパッタでクリーニングする。そしてフリ
ー磁性層３、非磁性導電層５、固定磁性層６、第２の反
強磁性層７、上地層８を連続してスパッタ成膜する。The surfaces of the first antiferromagnetic layer 10 and the underlayer 2 are lightly cleaned by reverse sputtering. Then, the free magnetic layer 3, the nonmagnetic conductive layer 5, the fixed magnetic layer 6, the second antiferromagnetic layer 7, and the upper layer 8 are successively formed by sputtering.
【００３５】上地層８の上のリードトラック幅（Ｌｅ
ａｄ Ｔｗ）部分にレジスト層を形成する。このレジス
ト層を載せたままでリード層９を成膜する。そして、レ
ジスト層を除去する。これにより、上地層８の上に間隔
を開けてリード層９，９が形成される。その後に上部ギ
ャップ層１１が形成される。The read track width (Le) on the upper layer 8
An ad Tw) portion is formed with a resist layer. The lead layer 9 is formed with the resist layer mounted. Then, the resist layer is removed. As a result, the lead layers 9 are formed on the upper layer 8 at intervals. Thereafter, the upper gap layer 11 is formed.
【００３６】以上の工程により、図１に示した薄膜磁気
ヘッドを製造できる。この製造工程では、下地層２の上
にレジスト層を形成してトラック幅（Ｔｗ）を決め、イ
オンミーリングにより下地層２と下部ギャップ層１の一
部を除去しさらに第１の反強磁性層１０を成膜した後
は、フリー磁性層３から上地層８までを連続成膜すれば
よいため、成膜工程が簡単である。また、図３に示す従
来例のように薄い各層をエッチングで除去する工程が不
要である。Through the above steps, the thin-film magnetic head shown in FIG. 1 can be manufactured. In this manufacturing process, a resist layer is formed on the underlayer 2 to determine a track width (Tw), and a part of the underlayer 2 and the lower gap layer 1 are removed by ion milling. After the film 10 is formed, the film from the free magnetic layer 3 to the upper layer 8 may be formed continuously, so that the film forming process is simple. Further, a step of removing each thin layer by etching as in the conventional example shown in FIG. 3 is unnecessary.
【００３７】なお図１に示すものにおいて、上地層８を
成膜した時点で、レジスト層によりリードトラック幅
（Ｌｅａｄ Ｔｗ）を決め、このリードトラック幅の両
側において、上地層８からフリー磁性層３まであるいは
第１の反強磁性層１０の表面の一部までイオンミーリン
グによりエッチングし、リードトラック幅（ＬｅａｄＴ
ｗ）の両側において第１の反強磁性層１０の上にリード
層９を形成してもよい。この場合、イオンミーリングに
よるエッチング工程が増えるが、リードトラック幅（Ｌ
ｅａｄ Ｔｗ）内では、既に第１の反強磁性層１０とフ
リー磁性層３とが完全に密着しているため、イオンミー
リングによるエッチングの深さ精度は要求されない。例
えば第１の反強磁性層１０の上にフリー磁性層３の一部
が残り、その上にリード層９が形成されても、機能上何
ら問題はない。In the structure shown in FIG. 1, when the upper layer 8 is formed, the lead track width (Lead Tw) is determined by the resist layer, and the free magnetic layer 3 and the upper layer 8 are formed on both sides of the read track width. Or a part of the surface of the first antiferromagnetic layer 10 is etched by ion milling to obtain a read track width (LeadT).
The lead layer 9 may be formed on the first antiferromagnetic layer 10 on both sides of w). In this case, the etching process by ion milling increases, but the read track width (L
In (Ead Tw), since the first antiferromagnetic layer 10 and the free magnetic layer 3 are already in close contact with each other, the etching depth accuracy by ion milling is not required. For example, even if a part of the free magnetic layer 3 remains on the first antiferromagnetic layer 10 and the lead layer 9 is formed thereon, there is no problem in function.
【００３８】図２に示した薄膜磁気ヘッドの製造工程は
以下の通りである。 下部ギャップ層１の上に全面的に第１の反強磁性層１
０を、その上に下地層２を順にスパッタ成膜する。そし
て、下地層２の上にトラック幅（Ｔｗ）を決めるレジス
ト層を形成する。そして、イオンミーリングなどのエッ
チングによりレジスト層の形成されていない領域の下地
層２および第１の反強磁性層１０の一部を除去する。The manufacturing process of the thin-film magnetic head shown in FIG. 2 is as follows. The first antiferromagnetic layer 1 is entirely formed on the lower gap layer 1.
No. 0 and an underlayer 2 are formed thereon by sputtering. Then, a resist layer for determining the track width (Tw) is formed on the underlayer 2. Then, the underlying layer 2 and a part of the first antiferromagnetic layer 10 in the region where the resist layer is not formed are removed by etching such as ion milling.
【００３９】その後に、フリー磁性層３から上地層８
までを連続成膜し、さらにリード層９と上部ギャップ層
１１を成膜する。Thereafter, the free magnetic layer 3 to the upper layer 8
Are formed continuously, and further, the lead layer 9 and the upper gap layer 11 are formed.
【００４０】このように図１に示す薄膜磁気ヘッドの製
造方法では、下地層２と下部ギャップ層１とがイオンミ
ーリングなどにより除去されるが、この下部ギャップ層
１のエッチング深さは、薄膜磁気ヘッドの機能に影響を
与えず、図２においても第１の反強磁性層１０に対する
エッチング深さに誤差が生じても、ヘッドの機能に影響
を与えない。しかも、フリー磁性層３が成膜された時点
で、トラック幅（Ｔｗ）の両側において、フリー磁性層
３と第１の反強磁性層１０とが確実に密着する。よっ
て、製造が簡単であり、製造後の薄膜磁気ヘッドは、フ
リー磁性層３の磁化の方向を確実に揃えることができ、
バルクハウゼンノイズが低減されるものとなる。As described above, in the method of manufacturing the thin-film magnetic head shown in FIG. 1, the underlying layer 2 and the lower gap layer 1 are removed by ion milling or the like. The function of the head is not affected, and even if an error occurs in the etching depth of the first antiferromagnetic layer 10 in FIG. 2, the function of the head is not affected. In addition, when the free magnetic layer 3 is formed, the free magnetic layer 3 and the first antiferromagnetic layer 10 are securely adhered to each other on both sides of the track width (Tw). Therefore, the manufacturing is simple, and the thin-film magnetic head after the manufacturing can surely align the magnetization directions of the free magnetic layer 3,
Barkhausen noise is reduced.
【００４１】なお、図１と図２に示す薄膜磁気ヘッドで
は、固定磁性層６をＹ方向に単磁区化するために第２の
反強磁性層７が用いられているが、固定磁性層６の上に
保磁力（Ｈｃ）の大きい磁性材料を積層し、この磁性材
料の永久磁化により、固定磁性層６の磁化方向をＹ方向
へ向けるようにしてもよい。In the thin film magnetic head shown in FIGS. 1 and 2, the second antiferromagnetic layer 7 is used to make the fixed magnetic layer 6 a single magnetic domain in the Y direction. A magnetic material having a large coercive force (Hc) may be laminated on the magnetic layer, and the magnetization direction of the fixed magnetic layer 6 may be directed to the Y direction by the permanent magnetization of the magnetic material.
【００４２】[0042]
【発明の効果】本発明では、フリー磁性層を一方向に磁
化する反強磁性層が、フリー磁性層の非磁性層の接して
いる面と逆側の面に密着して設けられるために、フリー
磁性層と反強磁性層とを確実に密着させることができ、
フリー磁性層の磁化の方向を安定させることができる。
特に反強磁性層としてα−Ｆｅ2Ｏ3を使用すると、トラ
ック幅以外の部分でのフリー磁性層の磁化が安定し、オ
フトラック特性が良好になる。According to the present invention, the antiferromagnetic layer for magnetizing the free magnetic layer in one direction is provided in close contact with the surface of the free magnetic layer opposite to the surface where the nonmagnetic layer is in contact. The free magnetic layer and the antiferromagnetic layer can be securely adhered to each other,
The direction of magnetization of the free magnetic layer can be stabilized.
In particular, when α-Fe 2 O 3 is used as the antiferromagnetic layer, the magnetization of the free magnetic layer in portions other than the track width is stabilized, and the off-track characteristics are improved.
【００４３】また従来のように、各層をエッチングする
工程を少なくでき、製造工程を簡単にできる。また従来
のようにエッチング精度によりフリー磁性層と反強磁性
層との密着状態が決まることはなく、フリー磁性層を成
膜した時点で、フリー磁性層と反強磁性層を確実に密着
させることができる。As in the conventional case, the number of steps for etching each layer can be reduced, and the manufacturing process can be simplified. In addition, the adhesion state between the free magnetic layer and the antiferromagnetic layer is not determined by the etching accuracy as in the past, and when the free magnetic layer is formed, the free magnetic layer and the antiferromagnetic layer are securely adhered. Can be.
【図１】本発明の薄膜磁気ヘッドの正面図FIG. 1 is a front view of a thin-film magnetic head of the present invention.
【図２】本発明の他の構造の薄膜磁気ヘッドの正面図FIG. 2 is a front view of a thin film magnetic head having another structure of the present invention.
【図３】従来の薄膜磁気ヘッドの正面図FIG. 3 is a front view of a conventional thin-film magnetic head.
１ 下部ギャップ層 ２ 下地層 ３ フリー磁性層 ５ 非磁性導電層 ６ 固定磁性層 ７ 第２の反強磁性層 ８ 上地層 ９ リード層 １０ 第１の反強磁性層 １１ 上部ギャップ層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower gap layer 2 Underlayer 3 Free magnetic layer 5 Nonmagnetic conductive layer 6 Pinned magnetic layer 7 Second antiferromagnetic layer 8 Upper ground layer 9 Lead layer 10 First antiferromagnetic layer 11 Upper gap layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗山 年弘 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 渡辺 利徳 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Toshihiro Kuriyama 1-7 Yukiya Otsukacho, Ota-ku, Tokyo Inside Alps Electric Co., Ltd. (72) Inventor Toshinori Watanabe 1-7 Yukiya Otsuka-cho, Ota-ku, Tokyo Alps Electric Co., Ltd.
Claims (2)
磁性層を介して形成された固定磁性層と、前記固定磁性
層の磁化方向を前記フリー磁性層の磁化方向と交叉する
方向に固定する層とを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、 反強磁性層が、前記フリー磁性層の前記非磁性層と接す
る面と逆側の面に対し、所定の間隔を空けて接触して形
成されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。1. A free magnetic layer, a fixed magnetic layer formed on the free magnetic layer via a nonmagnetic layer, and a magnetization direction of the fixed magnetic layer fixed to a direction crossing a magnetization direction of the free magnetic layer. The antiferromagnetic layer is formed in contact with the surface of the free magnetic layer opposite to the surface in contact with the nonmagnetic layer at a predetermined interval. A thin-film magnetic head characterized by the above-mentioned.
鉄）、ＮｉＯ（酸化ニッケル）、Ｎｉ−Ｍｎ（ニッケル
−マンガン）合金、Ｐｔ−Ｍｎ（白金−マンガン）合金
のいずれかにより形成されている請求項１記載の薄膜磁
気ヘッド。2. The antiferromagnetic layer is made of any one of α-Fe 2 O 3 (iron oxide), NiO (nickel oxide), Ni-Mn (nickel-manganese) alloy, and Pt-Mn (platinum-manganese) alloy. 2. The thin-film magnetic head according to claim 1, wherein said thin-film magnetic head is formed by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11299193A JP2000099928A (en) | 1999-10-21 | 1999-10-21 | Thin-film magnetic head |
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|---|---|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6756648B2 (en) | 2002-03-25 | 2004-06-29 | International Business Machines Corporation | System and method for stabilizing a magnetic tunnel junction sensor |
| WO2006107042A1 (en) * | 2005-04-05 | 2006-10-12 | Hitachi Metals, Ltd. | Magnetic alloy and method for producing same |
-
1999
- 1999-10-21 JP JP11299193A patent/JP2000099928A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6756648B2 (en) | 2002-03-25 | 2004-06-29 | International Business Machines Corporation | System and method for stabilizing a magnetic tunnel junction sensor |
| WO2006107042A1 (en) * | 2005-04-05 | 2006-10-12 | Hitachi Metals, Ltd. | Magnetic alloy and method for producing same |
| US7815752B2 (en) | 2005-04-05 | 2010-10-19 | Hitachi Metals, Ltd. | Magnetic alloy and method for producing same |
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