JP2000200405A

JP2000200405A - 磁気抵抗効果素子および磁気ヘッド

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Publication number: JP2000200405A
Application number: JP2000022768A
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Inventors: Ryoichi Nakatani; 亮一中谷; Masahiro Kitada; 正弘北田; Naoki Koyama; 直樹小山; Isamu Yuhito; 勇由比藤; Koji Takano; 公史高野; Hidetoshi Moriwaki; 英稔森脇; Mikio Suzuki; 幹夫鈴木; Masaaki Futamoto; 正昭二本; Fumio Kugiya; 文雄釘屋; Yoshifumi Matsuda; 好文松田
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Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2000-07-18
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Abstract

(57)【要約】【課題】狭トラック化された高密度磁気記録媒体からの
微小な漏洩磁束の変化を高感度に、かつ高分解能に検出
することができる磁気抵抗効果素子およびそれを用いた
磁気ヘッドならびに記録再生装置を提供する。【解決手段】磁気抵抗効果膜に流れるすべての電流が上
記中間層を必ず通過する形状の素子構造にして、電極と
して非磁性金属（導体）を磁気抵抗効果膜の少なくとも
一部に接続した素子構造として、狭い領域の磁界を高感
度に検出できる磁気抵抗効果素子を構成する。例えば、
多層構造の磁気抵抗効果膜の少なくとも一部を非磁性金
属からなる導体上に形成し、磁気抵抗効果膜のすべての
磁性層の膜面方向を、磁気記録媒体面に対してほぼ直角
に配置できる素子構造とする。すなわち、多層構造の磁
気抵抗効果膜の端面部の磁性層の面積を極めて小さくし
た素子構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高い磁気抵抗効果
を有する多層磁性薄膜を用いた磁気抵抗効果素子に係
り、特に狭トラック化された磁気記録媒体を用い、高密
度記録を達成するための磁気記録再生装置に用いられる
再生用磁気ヘッドに好適な磁気抵抗効果素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】高密度磁気記録における再生用磁気ヘッ
ドとして、磁気抵抗効果を用いた磁気ヘッドの研究が進
められている。現在、磁気抵抗効果材料としては、Ｎi
−２０at％Ｆe合金薄膜が用いられている。しかし、Ｎi
−２０at％Ｆe合金薄膜を用いた磁気抵抗効果素子は、
バルクハウゼンノイズなどのノイズを示すことが多く、
他の磁気抵抗効果材料の研究も進められている。

【０００３】一方、最近、強磁性トンネル現象を利用し
て、絶縁層を介して一対の磁性層が積層されている多層
膜の電気抵抗の変化から磁束を検出する磁気抵抗効果膜
について、プロシーディングスオブザインタナショ
ナルシンポジウムオンフィジックスオブマグネテ
ィックマテリアルズ、１９８７年４月８−１１、第３
０３頁から第３０６頁〔Proceedings of the Internati
onal Symposium on Physics of Magnetic Materials、
(April 8-11、 1987) pp.303-306〕に報告されている。
ここでは、多層構造としてＮi／ＮiＯ／Ｃo接合あるい
はＡｌ／Ａｌ_２Ｏ _３／Ｎi、Ｃo−Ａｌ／Ａｌ_２Ｏ_３／Ｎ
iなどの強磁性トンネル効果を示す多層膜が紹介されて
いる。しかし、いずれの場合においても一対の磁性層間
の接合面積は１mm^２程度と広く、かつ抵抗変化率Δρ／
ρが室温で１％前後と小さい。また、この例に示されて
いる素子構造では、微小な磁束変化を分解することがで
きないため、高密度に記録信号が書き込まれた磁気記録
媒体から漏洩する磁束の変化を高感度に検出することは
できないという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
いて、例えばＮi／ＮiＯ／Ｃo多層膜では、長方形の形
状を持つＮi層とＣo層を互いに直交させることにより、
すべての電流がＮiＯ層を通過するようにし、強磁性ト
ンネル効果による抵抗変化を効果的に検出している。し
かし、磁気ヘッドへの適用を考えた場合、強磁性のＮi
層およびＣo層を直交させると、どちらかの磁性層の長
手方向が磁気記録媒体面に対して平行となり、狭い領域
の磁界を検出することに対して不利な素子形状となる。
すなわち、トラック幅の狭い記録信号に対応した磁束変
化を高感度に検出することができないという問題があっ
た。

【０００５】本発明の目的は、上記従来の磁気抵抗効果
を示す多層膜を磁気ヘッドに適用する場合の問題点を解
消し、狭い領域における微小な磁束の変化を高感度に、
かつ高い分解能で検出できる磁気抵抗効果素子およびそ
れを用いた磁気ヘッドならびに記録再生装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、磁性層
に、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳiＯ_２、ＮiＯ、ＢＮなどの絶縁体ま
たはＳi、Ｇe、ＧaＡsなどの半導体もしくはＣrなどの
反強磁性体等よりなる中間層を挿入した多層構造の磁気
抵抗効果膜を用いて形成した磁気抵抗効果素子の形状に
ついて鋭意研究を重ねた結果、上記磁気抵抗効果膜に流
れるすべての電流が上記中間層を必ず通過する形状の素
子構造にして、電極として非磁性金属（導体）を、上記
磁気抵抗効果膜の少なくとも一部に接続した素子構造と
することにより、狭い領域の磁界を高感度に検出できる
磁気抵抗効果素子が構成できることを見い出し、本発明
を完成するに至った。本発明は、例えば上記多層構造の
磁気抵抗効果膜の少なくとも一部を非磁性金属からなる
導体上に形成し、上記磁気抵抗効果膜のすべての磁性層
の膜面方向を、磁気記録媒体面に対してほぼ直角に配置
できる素子構造、すなわち、多層構造の磁気抵抗効果膜
の端面部を磁気記録媒体面に対向させる素子構造とする
ことにより、磁気記録媒体に対向する上記磁気抵抗効果
膜の端面部の磁性層の面積を極めて小さくすることがで
きるので、狭トラック化された高密度磁気記録媒体から
の微小な漏洩磁束の変化を高感度に、かつ高分解能に検
出することができるものである。

【０００７】本発明の多層構造を有する磁気抵抗効果膜
として、（１）磁性層に、Ａｌ_２Ｏ _３、ＳiＯ_２、Ｎi
Ｏ、ＢＮなどの絶縁体またはＳi、Ｇe、ＧaＡsなどの半
導体等よりなる中間層を挿入した多層膜、例えばＮi／
ＮiＯ／Ｃo、Ｆe／Ｇe／Ｃo、Ａｌ／Ａｌ_２Ｏ_３／Ｎi、
Ｃo−Ａｌ／Ａｌ_２Ｏ_３／Ｎi、Ｆe−Ｃ／ＳiＯ_２／Ｆe
−Ｒu、Ｆe−Ｃ／Ａｌ_２Ｏ_３／Ｃo−Ｎi、Ｆe−Ｃ／Ａ
ｌ_２Ｏ_３／Ｆe−Ｒu等の強磁性トンネル効果を利用した
磁性薄膜、（２）磁性層にＣrなどの反強磁性体からな
る中間層を挿入した多層膜、例えばＦe／Ｃr等の反強磁
性中間層を用いた磁性薄膜が挙げられるが、本発明の磁
気抵抗効果素子構造には、上記（１）および（２）のい
ずれかのタイプの磁気抵抗効果膜をも好適に用いること
ができる。

【０００８】さらに本発明の磁気抵抗効果素子におい
て、微小な磁束の変化を高感度に検出し、かつ分解能高
く安定した再生出力を得るために、次に示す具体的な技
術手段を用いることができる。（１）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層の片方の保磁力を小さくし、もう一方の磁性層との保
磁力の差を大きくする。（２）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層の磁化容易方向を直交させる。（３）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層の内、少なくとも一方の磁性層の異方性分散角度を１
０°以下とする。（４）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層の内、少なくとも一方の磁性層を単磁区構造とする。（５）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層と絶縁層との積層部分を、透磁率の高い磁性材料で挟
んだ構造とする。

【０００９】上述したごとく、多層構造の磁気抵抗効果
膜に流れる電流が、磁気抵抗効果膜を構成する中間層を
必ず通過するような素子構造にして、例えば磁気抵抗効
果膜の少なくとも一部を非磁性金属よりなる導体上に形
成させることにより、狭い領域の磁界が検出できる素子
形状とすることができる。すなわち、上記磁気抵抗効果
膜の少なくとも一部を、電極である非磁性金属よりなる
導体上に形成させることにより、磁気抵抗効果膜を構成
するすべての磁性層の膜面方向を、磁気記録媒体面に対
してほぼ直角に対向する素子構造にすることができる。
このため、磁気記録媒体に対向する磁気抵抗効果膜の端
面部の磁性層の面積を極めて小さくすることができるの
で、狭い領域の磁界を高感度に検出することが可能とな
る。そして、多層構造を持つ磁気抵抗効果膜として、
（１）強磁性トンネル効果を用いた磁性薄膜、あるいは
（２）反強磁性体の中間層を用いた磁性薄膜があるが、
これらはいずれも上記本発明の素子構造に適用すること
ができる。

【００１０】また、本発明の多層構造の磁気抵抗効果膜
を形成する一対の磁性層の内、例えば一方は、媒体から
の漏洩磁界で磁化方向が変化できるようにするため、漏
洩磁界強度程度に保磁力を設定する。また、もう一方の
磁性層は、媒体から漏洩磁界が印加されても磁化方向が
変化しないように、十分保磁力を高く設定する。このよ
うに、一対の磁性層の保磁力を設定することにより、従
来の誘導型の薄膜ヘッド、あるいは磁気抵抗効果型ヘッ
ドを上回る再生出力を得ることができるようになる。ま
た、媒体からの漏洩磁界により磁化方向が変化する磁性
層は、磁化回転がいっせいに起こるように異方性分散角
度を小さくし、かつ単磁区化することが必要となる。こ
の条件を満足すれば再生感度、安定性を向上させること
ができる。また、一対の磁性層と絶縁層により構成され
る多層構造の磁気抵抗効果膜の全膜厚を、媒体に書き込
まれる最短記録ビット長よりも狭め、かつ多層構造の磁
気抵抗効果膜を一対の高透磁率膜で挟み込む構造とする
ことで、再生分解能をいっそう向上させることができ
る。また、多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の
磁性層間の接合面積を狭めることで、絶縁層中の欠陥
（ピンホール）の発生確率を小さくして再生感度を一段
と向上させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態を挙
げ、図面を参照しながらさらに具体的に説明する。〈実施の形態１〉磁気抵抗効果素子に用いる磁気抵抗効
果膜およびＣu電極の作製にはイオンビームスパッタリ
ング装置を用いた。スパッタリングは以下の条件で行っ
た。イオンガス……Ａr 装置内Ａrガス圧力……２.５×１０^−２Ｐa 蒸着用イオンガン加速電圧……４００Ｖ蒸着用イオンガンイオン電流……６０mＡターゲット基板間距離……１２７mm イオンミリング法により、磁気抵抗効果膜およびＣu電
極を素子形状に加工した。基板にはコーニング社製７０
５９ガラスを用いた。

【００１２】図１に、本発明の磁気抵抗効果素子の構成
の一例を示す。図１に示す磁気抵抗効果素子の作製プロ
セスを以下に述べる。まず、ガラス基板上にＣu薄膜を
イオンビームスパッタリング法で形成し、イオンミリン
グ法により、幅８μm、長さ２mmの長方形のＣu電極１に
加工する。加工によって生じた段差は樹脂で平坦化し
た。その上に、イオンビームスパッタリング法により、
膜厚１００nmのＦe−１.３at％Ｒu合金層２、膜厚１０
nmのＳiＯ_２層３、膜厚１００nmのＦe−１.０at％Ｃ合
金層４を順に積層する。これらの層をイオンミリング法
により、幅５μm、長さ２０μmの長方形に加工し、磁気
抵抗効果膜５とする。この加工によって生じた段差は樹
脂で平坦化した。さらに、その上に、Ｃu薄膜をイオン
ビームスパッタリング法で形成し、幅８μm、長さ２mm
の長方形のＣu電極６に加工した。電流は、Ｃu電極１と
Ｃu電極６の間に流し、それらの間の電圧変化を測定す
ることにより、電気抵抗変化を検出する。なお、電流は
ＳiＯ_２層３を通る。

【００１３】ヘルムホルツコイルを用いて、磁気抵抗効
果膜５の長手方向に磁界を印加し、電気抵抗の変化を調
べた。磁界と電気抵抗の変化との関係を図２に示す。図
に示すごとく、磁界の強さによって、素子の電気抵抗が
変化する。最大の抵抗変化率は約１％であった。これ
は、上記の引用文献に記載のＮi／ＮiＯ／Ｃo多層膜と
ほぼ同程度の値であるが、電気抵抗が最大となる磁界の
値は、本発明の磁気抵抗効果素子の方が低く、磁気ヘッ
ドに適用する場合には極めて有利となる。この電気抵抗
の変化する原因は、以下のように考えられる。磁化曲線
の測定より、Ｆe−１.３at％Ｒu合金層２の保磁力は２
５Ｏe、Ｆe−１.０at％Ｃ合金層４の保磁力は８Ｏeで
あることがわかった。磁界の大きさを変化させた場合、
８Ｏeのところで、Ｆe−１.０at％Ｃ合金層４の磁化の
向きは変化するが、Ｆe−１.３at％Ｒu合金層２の磁化
の向きは変化しない。２５Ｏe以上の磁界を印加した時
に、Ｆe−１.３at％Ｒu合金層２の磁化の向きは変化す
る。したがって、±８〜２５Ｏeの磁界では、Ｆe−１.
０at％Ｃ合金層４の磁化の向きとＦe−１.３at％Ｒu合
金層２の磁化の向きは、互に反平行である。また、この
磁界の範囲以外では、磁化の向きは平行となる。ＳiＯ
_２層３をトンネル電流が流れる場合、上記磁性層の磁化
の向きが互に反平行である時より、磁化の向きが平行で
ある時の方がコンダクタンスは高くなる。このため、磁
界の大きさによって素子の電気抵抗が変化するものと考
えられる。

【００１４】次に、従来の形状を持つ強磁性トンネル素
子を形成した。これは、図１２に示すように、幅５μ
m、膜厚１００nmのＦe−１.３at％Ｒu合金層２、膜厚１
０nmのＳiＯ_２層３、幅５μm、膜厚１００nmのＦe−１.
０at％Ｃ合金層４により構成した。Ｆe−１.３at％Ｒu
合金層２とＦe−１.０at％Ｃ合金層４は、互に、直交し
ている。

【００１５】上記従来の形状を持つ磁気抵抗効果素子
は、使用する磁性層が、先に述べた本発明の磁気抵抗効
果素子（図１）と同じであるため、磁界の大きさによる
電気抵抗変化は、図１の素子とほぼ同様であった。これ
らの素子により、磁気記録媒体からの磁界を検出する場
合、本発明の磁気抵抗効果素子（図１）では、幅５μ
m、長さ２０μmの長方形の磁気抵抗効果膜５の端部を磁
気記録媒体に対向させることにより、トラック幅５μm
の記録を読むことができる。しかし、従来の形状を持つ
磁気抵抗効果素子（図１２）では、磁気抵抗効果に強く
関与するトンネル接合部７はＦe−１.０at％Ｃ合金層４
およびＦe−１.３at％Ｒu合金層２の中央部にあり、磁
気記録媒体に対向させることができない。

【００１６】そこで、図１３に示す従来の構造の磁気抵
抗効果素子を形成した。これは、幅５μm、膜厚１００n
mのＦe−１.３at％Ｒu合金層２、膜厚１０nmのＳiＯ_２
層３、幅５μm、膜厚１００nmのＦe−１.０at％Ｃ合金
層４により構成した。Ｆe−１.０at％Ｃ合金層４は、ト
ンネル接合部７で切断されており、トンネル接合部７を
磁気記録媒体に対向させることができる。しかし、図１
３構造では、Ｆe−１.３at％Ｒu合金層２の長手方向も
磁気記録媒体に対向して、磁気記録媒体からの漏洩磁界
の影響を受ける。したがって、Ｆe−１.０at％Ｃ合金層
４の幅を５μmとしても、実効トラック幅は、５μmより
もはるかに大きくなってしまう。

【００１７】以上説明したように、本発明の素子構造の
ごとく、磁気抵抗効果膜の少なくとも一部を非磁性金属
導体上に形成し、流した電流がすべて中間層を通るよう
に、磁気抵抗効果膜を一直線上に重ねて配置する構成と
することにより、磁気抵抗効果膜のすべての磁性層の長
手（膜面）方向を、磁気記録媒体面に対してほぼ直角に
配置する構造にすることができる。このため、磁気記録
媒体に対向する磁気抵抗効果膜の端面部に位置する磁性
層の面積を極めて小さくすることができ、狭い領域の漏
洩磁界を高感度に検出することが可能となる。

【００１８】また、本実施の形態では、磁性層として、
Ｆe−１.３at％Ｒu合金層２およびＦe−１.０at％Ｃ合
金層４、中間層として、ＳiＯ_２層３を用いたが、磁性
層として、他の磁性材料、中間層として他の絶縁材料を
用いても同様の効果があることは言うまでもない。〈実施の形態２〉実施の形態１と同様の方法で図３に示
す構造の磁気抵抗効果素子を作製した。この磁気抵抗効
果素子の作製手順を以下に述べる。まず、幅８μm、長
さ２mmの長方形のＣu電極１の上に、幅５μm、長さ８μ
m、膜厚１００nmのＦe−１.３at％Ｒu合金層２を形成す
る。次に、Ｆe−１.３at％Ｒu合金層２をすべて覆うよ
うに、ＳiＯ_２層３を形成する。また、さらに、ＳiＯ_２
層３をすべて覆うように、幅５μm、膜厚１００nmのＦe
−１.０at％Ｃ合金層４を形成する。電流は、Ｃu電極１
とＦe−１.０at％Ｃ合金層４との間に流し、これらの間
の電圧を測定する。

【００１９】図３に示す磁気抵抗効果素子においても、
流した電流はすべて中間層を通り、効果的に磁気抵抗効
果を利用することができる。また、磁気抵抗効果膜を一
直線上に重ねて配置し、磁気抵抗効果膜の端面部のすべ
ての磁性層の長手（膜面）方向を、磁気記録媒体面に対
して直角とすることができる。このため、磁気記録媒体
に対向する磁気抵抗効果膜の端面部の磁性層の面積を極
めて小さくすることができ、狭い領域の磁界を高感度に
検出することが可能となる。

【００２０】また、図３に示す磁気抵抗効果素子と同様
の効果を持つ素子として、図４に示すような構成も考え
られる。これは、面積の広いＣu電極１の上に、Ｆe−
１.３at％Ｒu合金層２、ＳiＯ_２層３、Ｆe−１.０at％
Ｃ合金層４を構成する。Ｆe−１.３at％Ｒu合金層２、
ＳiＯ_２層３、Ｆe−１.０at％Ｃ合金層４はすべて、Ｃu
電極１上に形成されている。さらに、樹脂等で段差を埋
め、Ｆe−１.０at％Ｃ合金層４に接するように、Ｃu電
極６を形成する。

【００２１】また、本実施の形態では、磁性層として、
Ｆe−１.３at％Ｒu合金層２およびＦe−１.０at％Ｃ合
金層４、中間層として、ＳiＯ_２層３を用いたが、磁性
層として、他の磁性材料、中間層として他の絶縁材料を
用いても同様の効果がある。〈実施の形態３〉図１に示す磁気抵抗効果素子の磁気抵
抗効果膜５をＦe（３nm）／Ｃr（１nm）多層膜（膜厚１
００nm）で構成した。ヘルムホルツコイルを用いて、磁
気抵抗効果膜５の長手方向に磁界を印加し、電気抵抗の
変化を調べた。本実施の形態の素子においても、磁界の
強さによって、素子の電気抵抗が変化し、最大の抵抗変
化率は約１０％であった。〈実施の形態４〉本実施の形態では本発明による磁気抵
抗効果素子を用いた再生用磁気ヘッドの作製方法、抵抗
変化率を測定した結果、ならびに実際に磁気記録媒体に
書き込まれた記録信号を読み出す際の再生感度を、従来
の磁気抵抗効果型（ＭＲ）ヘッドおよび誘導型の薄膜ヘ
ッドと比較した結果について述べる。

【００２２】図５（ａ)、(ｂ)、(ｃ）は、ヘッドの作製
方法を説明するための工程図である。まず、基板８上
に、下部電極９となるＣu層をスパッタ法により形成し
た。この上に、保磁力Ｈcの高い材料として、Ｈc＝２０
００ＯeのＣo−Ｎi系の磁性層を厚さ０.１μmスパッタ
により形成し下部磁極１０とする。この下部磁極１０
は、上記磁性層をスパッタした後、通常のホトレジスト
工程により縦３μm、横３μmにパターニングして形成さ
れる。この後、絶縁層１１としてＡｌ_２Ｏ_３を、上記と
同様のスパッタ法により５０Å成膜する。この後、上部
磁極１２として飽和磁束密度Ｂs＝２.０Ｔ、保磁力０.
３Ｏe、異方性分散角度５°以下のＦe系合金よりなる
磁性層をやはりスパッタ法により形成する。本実施の形
態においては、上部磁極１２としてＦe−Ｃ合金を用い
た。なお、この磁性層は単磁区化して再生特性を安定化
する必要がある。そのため、上記磁性層中にはＢＮ中間
層を挿入している。この上部磁極１２は、縦横ともに２
μmの大きさにパターニングされる。パターニング後、
上部磁極１２上にレジスト１３を塗布し、スルーホール
を形成する。この後、上部磁極１２へ電流を供給するた
めの上部電極１４を形成してプロセスを終了する。

【００２３】このようにして作製した、デバイスのヒス
テリシス特性を図６に示す。図から明らかなごとく、一
対の磁性層の保磁力の差が明瞭に観察されている。この
一対の磁性層の内、保磁力の小さい磁性層は５０Ｏeで
あり、高い方は４００Ｏeとなっている。また、５０
Ｏeから４００Ｏeの範囲では、外部磁界が変化しても
磁性層の磁化量はほとんど変化しておらず、一対の磁性
膜の磁化変化が完全に分離されていることが分かる。な
お、一対の磁性層の保磁力の差は、使用する媒体の保磁
力、飽和磁化により適切な値に設定することにより、外
部磁界に対する再生感度を向上させることができる。ま
た、一様印加磁界に対する抵抗変化を測定した結果を図
７に示す。測定は室温で行なったが抵抗変化率Δρ／ρ
は５％と高い値を示した。なお、一対の磁性層の異方性
のなす角度は９０度であるが、外部磁界は保磁力の高い
磁性層の異方性の方向に印加した。

【００２４】次に、異方性分散角度を７０度から徐々に
減少させて抵抗変化率の変化を測定した結果を図８に示
す。この結果、異方性分散角度は小さいほど好ましい結
果の得られることが確かめられた。しかし現状の技術で
は、異方性分散角度は５度程度が限界であり、この時に
抵抗変化率Δρ／ρが５％となる。ただし、異方性分散
角度を１０度前後に抑えられれば抵抗変化率を４.８％
以上に設定することができるため、本実施の形態では異
方性分散角度を５度から１０度の間に設定している。次
に、試料の一方向を機械研磨により削り落とし、通常の
薄膜ヘッドを研磨面に押し当てて高周波領域における抵
抗変化率も測定した。その結果を、図９に示すが、周波
数３０ＭＨｚまでは、ほぼフラットな抵抗変化率を示す
ことが確かめられた。

【００２５】次に、本実施の形態のデバイスを、誘導型
の薄膜ヘッド上に形成させた記録再生分離型ヘッドを試
作して再生特性を測定した。この記録再生分離型ヘッド
の断面構造を図１０に示す。ここでは、外部磁界に対す
る分解能を向上させるために、一対の磁性層と非磁性中
間層により形成される多層膜の両側にシールド層１５と
１６を設けている。このシールド層１５、１６の間隔
は０.３μmである。この磁気ヘッドを、保磁力２０００
Ｏe、膜厚５００Åのスパッタ媒体と組合せて再生特性
を測定し、その結果を誘導型の薄膜ヘッド、ＭＲヘッド
と比較した。図１１は、横軸を記録密度、縦軸を単位ト
ラック幅当りの再生出力としてそれぞれのヘッドの再生
感度を比較した結果である。測定はスペーシング０.１
５μmで行ったが、本発明の実施の形態による磁気ヘッ
ドにより得られる再生出力は誘導型ヘッドの２.５倍、
ＭＲヘッドの約１.３倍と高く、またＭＲヘッドで測定
されるような再生出力変動は全く観測されなかった。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したごとく、磁性層に、
絶縁体または半導体もしくは反強磁性体よりなる中間層
を挿入して形成した多層構造の磁気抵抗効果膜を用いた
本発明の磁気抵抗効果素子において、磁気抵抗効果膜に
流れるすべての電流が上記中間層を必ず通過するような
素子構造にして、磁気抵抗効果膜の少なくとも一部を非
磁性金属よりなる導体上に形成させた素子構造とするこ
とにより、磁気抵抗効果膜のすべての磁性層の膜面方向
を、磁気記録媒体面に対してほぼ直角に配置して磁界を
検出する構造にすることができるので、磁気記録媒体に
対向する磁気抵抗効果膜の端面部の磁性層の面積を極め
て小さくすることができ、狭トラック化された高密度磁
気記録媒体からの狭い領域からの漏洩磁界を高感度に検
出することが可能となる。そして、上記多層構造を持つ
磁気抵抗効果膜には、（１）強磁性トンネル効果を用い
た磁性薄膜、（２）反強磁性中間層を用いた磁性薄膜の
いずれの型の磁気抵抗効果膜にも適用することができ、
本発明の利用価値は極めて広い。

【００２７】そして、本発明の磁気抵抗効果素子を用い
た再生用磁気ヘッドは、例えばトラック幅が２μm以下
であっても再生出力が安定してＳ／Ｎ比の高い信号の再
生が可能となるので、特に記憶容量が大きくかつデータ
の高速度転送を必要とする磁気ディスク装置用ヘッドと
して極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１で例示した磁気抵抗効果
素子の構成を示す模式図。

【図２】本発明の実施の形態１で例示した磁気抵抗効果
素子の印加磁界と抵抗変化率との関係を示すグラフ。

【図３】本発明の実施の形態２で例示した磁気抵抗効果
素子の構成を示す模式図。

【図４】本発明の実施の形態２で例示した磁気抵抗効果
素子の他の構成を示す模式図。

【図５】本発明の実施の形態４で例示した磁気抵抗効果
素子の作製プロセスを示す工程図。

【図６】図５の工程により作製した磁気抵抗効果素子の
ヒステリシス特性を示すグラフ。

【図７】図５に示した素子の一様印加磁界に対する抵抗
変化を示すグラフ。

【図８】図５に示した素子の異方性分散角度と抵抗変化
率の関係を示すグラフ。

【図９】図５に示した素子の周波数と抵抗変化率の関係
を示すグラフ。

【図１０】本発明の実施の形態４で例示した記録再生分
離型ヘッドの断面構造を示す模式図。

【図１１】図１０に示したヘッドの再生特性を従来の誘
導型薄膜ヘッドとＭＲヘッドと比較して示したグラフ。

【図１２】従来の磁気抵抗効果素子の構成を示す模式
図。

【図１３】従来の磁気抵抗効果素子の他の構成を示す模
式図。

【符号の説明】

１…Ｃu電極２…Ｆe−１.３at％Ｒu合金層３…ＳiＯ_２層４…Ｆe−１.０at％Ｃ合金層５…磁気抵抗効果膜６…Ｃu電極７…トンネル接合部８…基板９…下部電極１０…下部磁極１１…絶縁層１２…上部磁極１３…レジスト１４…上部電極１５…シールド層１６…シールド層１７…絶縁層１８…磁束検出部１９…記録コイル２０…記録用磁極２１…磁気記録媒体

【手続補正書】

【提出日】平成１２年３月１日（２０００．３．１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小山直樹東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者由比藤勇東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者高野公史東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者森脇英稔東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者鈴木幹夫東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者二本正昭東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者釘屋文雄東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者松田好文東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者椎木一夫東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性層に、絶縁体または半導体もしくは反
強磁性体よりなる中間層を挿入して形成した多層構造の
磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果素子において、上
記磁気抵抗効果膜に流れるすべての電流が上記中間層を
通過する構造としたことを特徴とする磁気抵抗効果素
子。
【請求項２】請求の範囲第１項において、磁気抵抗効果
膜の少なくとも一部が非磁性金属よりなる導体上に形成
されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項３】請求の範囲第１項または第２項において、
多層構造の磁気抵抗効果膜を構成する磁性層および中間
層を同一膜面内に積層したことを特徴とする磁気抵抗効
果素子。
【請求項４】請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
１項において、磁気抵抗効果膜が強磁性トンネル効果を
有することを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項５】請求の範囲第４項において、強磁性トンネ
ル効果を有する磁気抵抗効果膜は、Ｎi／ＮiＯ／Ｃo、
Ｆe／Ｇe／Ｃo、Ａｌ／Ａｌ_２Ｏ_３／Ｎi、Ｃo−Ａｌ／
Ａｌ_２Ｏ_３／Ｎi、Ｆe−Ｃ／ＳiＯ_２／Ｆe−Ｒu、Ｆe−
Ｃ／Ａｌ_２Ｏ_３／Ｃo−Ｎi、Ｆe−Ｃ／Ａｌ_２Ｏ_３／Ｆe
−Ｒuのいずれかであることを特徴とする磁気抵抗効果
素子。
【請求項６】請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
１項において、磁気抵抗効果膜が反強磁性材料よりなる
中間層を有する多層膜であることを特徴とする磁気抵抗
効果素子。
【請求項７】請求の範囲第６項において、反強磁性材料
よりなる中間層を有する多層膜は、Ｆe／Ｃr多層膜であ
ることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項８】請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか
１項記載の磁気抵抗効果素子を用いて、狭トラック化さ
れた高密度磁気記録媒体からの漏洩磁束信号を、高感度
に検出して記録情報を読み取る再生用磁気ヘッドを構成
したことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項９】絶縁層を介して積層された磁性層よりなる
磁気抵抗効果膜の強磁性トンネル現象を利用して、磁気
記録媒体から漏洩する信号磁束を検出する磁気ヘッドに
おいて、上記絶縁層を介して積層される磁性層の保磁力
が異なることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１０】請求の範囲第９項において、保磁力が異
なる磁性層は、軟磁性体と硬磁性体からなることを特徴
とする磁気ヘッド。
【請求項１１】請求の範囲第９項または第１０項におい
て、絶縁層を介して積層される磁性層の磁化容易方向
が、互にほぼ直交していることを特徴とする磁気ヘッ
ド。
【請求項１２】請求の範囲第９項ないし第１１項のいず
れか１項において、絶縁層を介して積層される磁性層が
多層構造を有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１３】請求の範囲第９項ないし第１２項のいず
れか１項において、絶縁層を介して積層される磁性層
が、磁気的なシールド材で挟着された構成とすることを
特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１４】請求の範囲第８項ないし第１３項のいず
れか１項記載の再生用磁気ヘッドを用いて、高密度記録
媒体からの漏洩磁束信号を検出して、磁気記録媒体に記
録されている情報の読み取りを行う手段を設けたことを
特徴とする磁気記録再生装置。