JP2000276713A - 磁気ヘッド - Google Patents

磁気ヘッド

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JP2000276713A
JP2000276713A JP11079178A JP7917899A JP2000276713A JP 2000276713 A JP2000276713 A JP 2000276713A JP 11079178 A JP11079178 A JP 11079178A JP 7917899 A JP7917899 A JP 7917899A JP 2000276713 A JP2000276713 A JP 2000276713A
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Japan
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film
magnetic
insulating film
magnetic head
gap insulating
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JP11079178A
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English (en)
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Katsumi Hoshino
勝美 星野
Moriaki Fuyama
盛明 府山
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】磁気ヘッドの上部及び下部ギャップ膜に用いら
れるAl23膜あるいはAl2O3−SiO2 混合絶縁膜
は、絶縁膜厚が50nm以下の薄いところでは、急激に
絶縁耐圧が低下してしまい、信頼性が大幅に低下してし
まう問題が生じている。また、絶縁破壊電圧の高いSi
2 膜を用いると、膜の剥離やクラックが発生し、ヘッ
ドの信頼性が低下する。 【解決手段】上部あるいは下部ギャップ膜の少なくとも
一方にSiO2 膜とAl23あるいはAl23とSiO
2,TiO2,Ta25,HfO2,ZrO2,Nb25
ら選ばれる少なくとも一種類以上との混合膜からなる層
との積層構造にすることにより、SiO2 膜に見られた
膜の剥離やクラックの発生などが抑えられ、かつ、絶縁
膜厚が薄い場合でも比較的高い絶縁耐圧を保持できる。
また、Al23SiO2混合膜の組成変調構造を用いても
同様な効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高い磁気記録密度
に対応した磁気ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】現在の磁気ディスク装置には、記録を誘
導型薄膜ヘッドで行い、再生を磁気抵抗効果型ヘッドで
行う記録再生分離型ヘッドが用いられる。磁気抵抗効果
型ヘッドは、外部磁界に依存して電気抵抗が変化する磁
気抵抗効果を用いており、図1に示すように、磁気抵抗
効果膜,磁区制御膜,電極からなる磁気抵抗効果素子
と、不要な磁界を遮断するための上下のシールド層およ
び素子とシールド間を遮断するギャップ絶縁層から成
り、上記ギャップ絶縁膜として、主にAl23膜が使わ
れている。
【0003】Al23の代換材料としては、特開平6−9
1539号に記載の熱伝導性を考慮したAlN,BeO膜
や、特開平8−77514号に記載の絶縁耐圧の向上を目的と
したAl23にSiO2 ,TiO2 ,Nb25などの酸
化物を添加した混合膜などが上げられる。また、絶縁耐
圧の向上を目的として、特開平6−52517号に記載の複数
回の成膜工程を行い作製したSiO2 /SiN積層膜、
特開平9−44815号に記載の酸素含有量の異なるAl23
の積層膜などが上げられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】磁気記録密度の高密度
化に伴い、磁気抵抗効果型ヘッドの分解能を高めるた
め、下部シールドと上部シールドとの間隔を狭くする必
要があり、ギャップ絶縁膜を薄くしなければならない。
このとき、絶縁耐圧が低いと磁気抵抗効果膜や電極が、
シールドとの短絡を起こしてしまうという問題がある。
【0005】上記ギャップ絶縁膜として、主にAl23
膜が使われているが、絶縁耐圧が低く、50nm以下の
磁気ギャップ膜厚領域では、信頼性が大幅に低下してし
まう。また、Al23を主成分とする混合膜、例えばA
23−SiO2 膜においても同様な結果である。絶縁
耐圧が高い絶縁膜としては、SiO2 膜が知られてい
る。しかし、SiO2 膜の膜応力の高さや、他の膜との
熱膨張係数が異なることから、膜の剥離やクラックなど
が発生するなどの問題があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、磁気抵抗
効果膜と磁気シールド層との間の絶縁耐圧の良好な磁気
抵抗効果型ヘッド構造に関して、誠意研究を行った結
果、磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜
と、前記磁気抵抗効果膜のバルクハウゼンノイズを抑止
するために縦バイアス磁界を印加する一対の磁区制御膜
と、前記磁気抵抗効果膜に電気検出電流を流すための一
対の電極とを有する磁気抵抗効果素子が上部ギャップ絶
縁膜及び下部ギャップ絶縁膜を介して上部シールド及び
下部シールドの間に設けられた磁気抵抗効果型ヘッドに
おいて、下部ギャップ絶縁膜あるいは上部ギャップ絶縁
膜が、SiO2 層と、Al23あるいはAl23を主成
分とする酸化混合層との多層構造とすることにより、S
iO2 膜を用いたときに発生する膜の剥離やクラックを
抑止し、50nm以下の非常に薄いギャップ膜において
も絶縁耐圧が良好な磁気抵抗効果型ヘッドが得られた。
また、ギャップ絶縁膜をAl23SiO2 混合膜の組成
変調構造にしても同様な効果が得られた。
【0007】さらに、上記磁気抵抗効果型ヘッドと誘導
型薄膜磁気ヘッドを組み合わせることにより良好な磁気
ヘッドが得られる。さらに、この磁気ヘッドを搭載した
磁気記録再生装置は優れた特性を有する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施例を挙げ、
図表を参照しながらさらに具体的に説明する。
【0009】(実施例1)図2にAl23−SiO2
合膜およびAl23−SiO2 /SiO2 積層膜の絶縁
破壊電圧を示す。評価方法は、図3に示すように、ガラ
ス基板上に下部電極膜(厚さ1μm)のNiFe,絶縁
膜,上部電極膜(厚さ1μm×1μmφ)のAlを順次
形成し、下部電極膜と上部電極膜の間に電位を印加して
そのリーク電流を測定する方法を採った。図2に見るよ
うに、単層膜では膜厚が50nm以下に薄くなると急激
に絶縁破壊電圧は低下するが、2層膜にすることによ
り、絶縁層の耐圧はわずかに増加し、かつ、薄くなって
も急激な絶縁耐圧の低下は見られない。
【0010】次にこの2層膜を図1に示した磁気抵抗効
果素子の磁気ギャップに用い、上部シールドと磁気抵抗
効果膜との間に電圧を印加し、素子耐圧を調べた。ここ
では、ギャップ絶縁膜13および17として、Al23
−SiO2 膜を用いた場合と、Al23−SiO2/S
iO2の2層膜を用いた再生磁気ヘッドを作製した。ま
ず、Al23などの絶縁層を薄膜形成し、精密研磨した
非磁性基板11上に、下部シールド層12として2.0
μm 厚のCo−Nb−Zr膜を形成する。厚さ]45n
mの下部絶縁膜13を製膜後、磁気抵抗効果膜14とし
て多層スピンバルブ膜を形成した。膜構成は、[Ta
(5nm)/Cr−Mn−Pt(15nm)/Co(2n
m)/Cu(2nm)/Co(0.5nm)/Ni−Fe
(3nm)/Ta(5nm)]である。次に、磁気抵抗
効果膜14をイオンミリング法により所定の形状にパタ
ーニング後、バルクハウゼンノイズを抑制するためのC
o−Ptからなる磁区制御層15およびTaW/Taか
らなる電極16を形成した。その上に厚さ30nmの上
部絶縁膜17、厚さ3.0μm のNi−Feからなる上
部シールド膜18を形成した。表1に電圧を10Vまで
印加したときの、素子の歩留まり率を示す。
【0011】
【表1】
【0012】表のように、2層膜にすることにより、電
圧を5V,10V印加しても壊れない素子の割合が増加
することから、絶縁性が良好な磁気抵抗効果型ヘッドが
提供できる。また、本検討で作製した磁気抵抗効果素子
では、ヘッド形成後の膜の剥離,クラックなどの不良は
見られなかった。
【0013】本実施例では、Al23−SiO2 とSi
2 の2層膜の場合について述べたが、2層以上積層し
ても、同様な効果が得られる。また、Al23にTiO
2 ,Ta25,HfO2,ZrO2,Nb25などの他の
酸化物を添加した混合膜を用いても同様な効果が得られ
る。ただし、これらの場合はAl23にSiO2 を添加
した場合と比較して絶縁耐圧は低くなる。さらに、本実
施例では、SiO2 膜を先に形成した場合について述べ
たが、Al23膜あるいはAl23−SiO2膜を先に
形成しても、絶縁耐圧がわずかに低下する傾向が見られ
たが、ほぼ結果は同じである。
【0014】(実施例2)実施例1と同様に、ギャップ
絶縁膜13及び17として、Al23SiO2 膜の組成
変調構造膜を用いた。膜の組成はSiO2 含有量が25
wt%膜と75wt%膜の2層構造とし、SiO2 量の
多い層を先に形成した。この場合も実施例1と同様に5
0nm以下の膜厚領域においても、絶縁破壊電圧の急激
な低下は見られず、素子の歩留まり率は実施例1の2層
膜と同程度であった。
【0015】本実施例では、Al23SiO2 膜の組成
変調2層構造の場合について述べたが、2層以上積層し
ても、同様な効果が得られる。また、本実施例では、S
iO2含有量の多い層を先に形成した場合について述べた
が、SiO2 含有量の少ない層を先に形成しても、絶縁
耐圧がわずかに低下する傾向が見られるものの、ほぼ結
果は同じである。
【0016】(実施例3)実施例1で作製した磁気抵抗
効果型ヘッドと記録ヘッドを組み合わせた磁気ヘッドを
作製した。図4は、記録再生分離型ヘッドの一部分を切
断した場合の斜視図である。再生ヘッドの構成は実施例
1と同じ構成とした。記録ヘッドの下部磁極43は、再
生ヘッドの上部シールドと兼用とし、記録ヘッドのコイ
ル44、および上部磁極45は、それぞれ電気めっき法
により作製したCuおよび46wt%Ni−Fe膜を用い
た。記録ヘッドの磁気ギャップ膜及び保護膜はAl23
膜を用いた。記録ヘッドのトラック幅は0.6μm、再
生ヘッドのトラック幅は0.4μmとした。
【0017】本発明の磁気ヘッドは、従来の磁気ギャッ
プ膜と比較して、絶縁破壊電圧の高い磁気ギャップ膜を
用いているため、歩留まり率の高い磁気ヘッドの作製が
可能である。
【0018】(実施例4)本発明の記録再生分離型ヘッ
ドを用い、磁気ディスク装置を作製した。図5に磁気デ
ィスク装置の構造の概略図を示す。磁気記録媒体51に
は残留磁束密度3400OeのCo−Cr−Pt系合金
からなる材料を用いた。磁気ヘッド53における再生ヘ
ッドの磁気ギャップ膜には、絶縁破壊電圧の高いAl2
3−SiO2/SiO2 積層膜を用いているため、従来の
Al23単層膜を用いた磁気ヘッドと比較して、歩留ま
り率の高い磁気ヘッドの作製が可能である。これによ
り、記録密度の高い磁気ディスク装置を作製できる。本
発明の磁気ヘッドは5Gbit/in2以上の記録密度を有す
る磁気記録再生装置に有効である。また、10Gbit/i
n2 以上の記録密度を有する磁気記録再生装置には、必
須と考えられる。
【0019】
【発明の効果】上述のように、磁気的信号を電気的信号
に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜のバ
ルクハウゼンノイズを抑止するために縦バイアス磁界を
印加する一対の磁区制御膜と、前記磁気抵抗効果膜に電
気検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気抵抗
効果素子が上部ギャップ絶縁膜及び下部ギャップ絶縁膜
を介して上部シールド及び下部シールドの間に設けられ
た磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、下部ギャップ絶縁膜
あるいは上部ギャップ絶縁膜が、SiO2 層と、Al2
3あるいはAl23とSiO2,TiO2,Ta25
HfO2,ZrO2,Nb25から選ばれる少なくとも一
種類以上との混合膜からなる層との多層構造とすること
により、ギャップ膜厚が50nm以下と薄い場合におい
ても絶縁破壊電圧の急激な低下は見られず、従来のAl
23膜を用いた場合と比較して、歩留まり率の高い磁気
ヘッドを供給できる。また、ギャップ絶縁膜としてAl2O
3SiO2層の組成変調構造膜を用いても同様な効果が得ら
れる。さらに、この再生用ヘッドと記録用の誘導型磁気
ヘッドを組み合わせることにより、高記録密度に対応し
た磁気ヘッド及び磁気記録再生装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における磁気ヘッドの媒体対向面から
見た断面図。
【図2】本発明および従来例の磁気ギャップ膜厚と絶縁
耐圧の関係を示す図。
【図3】絶縁耐圧の測定方法を示す説明図。
【図4】本発明の磁気ヘッドと記録ヘッドとを組み合わ
せた磁気ヘッドの斜視図。
【図5】本発明の磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置
の概略図。
【符号の説明】
11,21,31…基板、12,18,22,32,3
7,42,43…シールド膜、13,17,23…ギャ
ップ絶縁膜、14,41…磁気抵抗効果膜、16,2
4,47…電極、15,48…磁区制御膜、44…コイ
ル、45…上部磁極、46…基体、51…磁気記録媒
体、52…磁気記録媒体駆動部、53…磁気ヘッド、5
4…磁気ヘッド駆動部、55…記録再生信号処理系。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵
    抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜のバルクハウゼンノイ
    ズを抑止するために縦バイアス磁界を印加する一対の磁
    区制御膜と、前記磁気抵抗効果膜に電気検出電流を流す
    ための一対の電極とを有する磁気抵抗効果素子が上部ギ
    ャップ絶縁膜及び下部ギャップ絶縁膜を介して上部シー
    ルド及び下部シールドの間に設けられた磁気ヘッドにお
    いて、 下部ギャップ絶縁膜あるいは上部ギャップ絶縁膜が、S
    iO2 層と、Al23あるいはAl23とSiO2,T
    iO2,Ta25,HfO2,ZrO2,Nb25から選
    ばれる少なくとも一種類以上との混合膜からなる層との
    多層構造を有することを特徴とする磁気ヘッド。
  2. 【請求項2】磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵
    抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜のバルクハウゼンノイ
    ズを抑止するために縦バイアス磁界を印加する一対の磁
    区制御膜と、前記磁気抵抗効果膜に電気検出電流を流す
    ための一対の電極とを有する磁気抵抗効果素子が上部ギ
    ャップ絶縁膜及び下部ギャップ絶縁膜を介して上部シー
    ルド及び下部シールドの間に設けられた磁気ヘッドにお
    いて、 下部ギャップ絶縁膜あるいは上部ギャップ絶縁膜が、A
    23−SiO2 混合層の組成変調構造を有することを
    特徴とする磁気ヘッド。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載の磁気ヘッドにお
    いて、上部または下部のギャップ膜厚が50nm以下で
    あることを特徴とする磁気ヘッド。
  4. 【請求項4】請求項1から3のいずれか1項に記載の磁
    気ヘッドにおいて、SiO2 層またはSiO2 含有量が
    多いAl23SiO2 層が基板側に形成されていること
    を特徴とする磁気ヘッド。
  5. 【請求項5】請求項1から4のいずれか1項に記載の磁
    気ヘッドと誘導型薄膜ヘッドとを組み合わせた磁気ヘッ
    ド。
  6. 【請求項6】請求項5に記載の磁気ヘッドを搭載した磁
    気記録再生装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7408748B2 (en) 2002-04-30 2008-08-05 Headway Technologies, Inc. Side reading reduced GMR for high track density

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7408748B2 (en) 2002-04-30 2008-08-05 Headway Technologies, Inc. Side reading reduced GMR for high track density
US7599158B2 (en) 2002-04-30 2009-10-06 Headway Technologies, Inc. Side reading reduced GMR for high track density

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