JP2000339632A - スピンバルブ型磁気センサ - Google Patents
スピンバルブ型磁気センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 異なるＮｉＦｅ膜厚のスピンバルブ型磁気セ
ンサにおいても、容易に自由層の磁歪を小さく保ち、ノ
イズを少なくすること。 【解決手段】 外部磁界によって磁化の方向が変化する
ＮｉＦｅを主成分とする第１の強磁性体層と、磁化方向
が第１の強磁性体層の磁化方向に対して所定の角度をな
す第２の強磁性体層と、第１と第２の強磁性体層を分離
する非磁性体のスペーサ層と、第２の強磁性体層の磁化
方向を所望の方向に維持する反強磁性体層と、を備えた
スピンバルブ型磁気センサであって、第１の強磁性体層
のスペーサ層対向側にＴａを主成分とした下地層６０を
設け、第１の強磁性体層６８と下地層との間に第１の強
磁性体層の磁歪の大きさを制御する磁歪制御層６１を設
けること。磁歪制御層はＰｄを主成分とする層であるこ
と。Ｐｄの膜の厚さによってＮｉＦｅを主成分とする第
１の強磁性体層の厚さが変更できるものであること。
ンサにおいても、容易に自由層の磁歪を小さく保ち、ノ
イズを少なくすること。 【解決手段】 外部磁界によって磁化の方向が変化する
ＮｉＦｅを主成分とする第１の強磁性体層と、磁化方向
が第１の強磁性体層の磁化方向に対して所定の角度をな
す第２の強磁性体層と、第１と第２の強磁性体層を分離
する非磁性体のスペーサ層と、第２の強磁性体層の磁化
方向を所望の方向に維持する反強磁性体層と、を備えた
スピンバルブ型磁気センサであって、第１の強磁性体層
のスペーサ層対向側にＴａを主成分とした下地層６０を
設け、第１の強磁性体層６８と下地層との間に第１の強
磁性体層の磁歪の大きさを制御する磁歪制御層６１を設
けること。磁歪制御層はＰｄを主成分とする層であるこ
と。Ｐｄの膜の厚さによってＮｉＦｅを主成分とする第
１の強磁性体層の厚さが変更できるものであること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スピンバルブ効果
に基づいて磁界を感知する磁気抵抗効果型磁気センサに
関するものであり、さらに詳しくは磁歪制御によってノ
イズの発生を抑制したスピンバルブ型磁気センサに関す
るものである。
に基づいて磁界を感知する磁気抵抗効果型磁気センサに
関するものであり、さらに詳しくは磁歪制御によってノ
イズの発生を抑制したスピンバルブ型磁気センサに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の磁気ディスク装置は、記録密度の
向上のために、データ記録用の誘導型薄膜磁気ヘッド素
子と再生用の磁気ヘッド素子を備えている。面記録密度
の向上のために線記録密度の向上及びトラック密度の向
上が要望されており、再生用の磁気ヘッド素子にはスピ
ンバルブ型磁気センサを用いることが提案されている。
向上のために、データ記録用の誘導型薄膜磁気ヘッド素
子と再生用の磁気ヘッド素子を備えている。面記録密度
の向上のために線記録密度の向上及びトラック密度の向
上が要望されており、再生用の磁気ヘッド素子にはスピ
ンバルブ型磁気センサを用いることが提案されている。
【０００３】例えば、スピンバルブ型磁気センサを用い
た磁気ヘッドは、図６示すごとく、再生用磁気ヘッド素
子８１と誘導型薄膜磁気ヘッド素子８０とを磁気シール
ド９０により分離かつ積層して構成している。
た磁気ヘッドは、図６示すごとく、再生用磁気ヘッド素
子８１と誘導型薄膜磁気ヘッド素子８０とを磁気シール
ド９０により分離かつ積層して構成している。
【０００４】前記再生用磁気ヘッド素子８１は、磁気シ
ールド９０にはさまれ信号磁界をセンス（検出）するス
ピンバルブ型磁気センサからなるセンサ部７０と、該セ
ンサ部にセンス電流を流すための一対の電極９１と、ス
ピンバルブ型磁気センサのバルクハウゼンノイズを低減
するための一対の磁区制御膜９２とを備え、一対の電極
９１からセンス電流をセンサ部に印加した状態で磁気デ
ィスク上の磁界上を移動することにより前記センサ部に
印加したセンス電流の抵抗値の変化を検出することによ
って微小な磁界の変化を検知してデータの再生を行うよ
うに設計されている。
ールド９０にはさまれ信号磁界をセンス（検出）するス
ピンバルブ型磁気センサからなるセンサ部７０と、該セ
ンサ部にセンス電流を流すための一対の電極９１と、ス
ピンバルブ型磁気センサのバルクハウゼンノイズを低減
するための一対の磁区制御膜９２とを備え、一対の電極
９１からセンス電流をセンサ部に印加した状態で磁気デ
ィスク上の磁界上を移動することにより前記センサ部に
印加したセンス電流の抵抗値の変化を検出することによ
って微小な磁界の変化を検知してデータの再生を行うよ
うに設計されている。
【０００５】このセンサ部７０は、図７に示すごとく外
部磁界によって磁化の方向が変化する第１の強磁性体層
６８と、ゼロ印加磁界のときに磁化方向が該第１の強磁
性体層の磁化方向に対してある角度をなす第２の強磁性
体層６５と、該第１の強磁性体層と第２の強磁性体層を
分離する非磁性体のスペーサ層６４と、該第２の強磁性
体層の磁化方向を所望の方向に維持するための反強磁性
体層６６と、該第１の強磁性体層下部のＴａを主成分と
した下地層６０からなる。Ｔａを主成分とした下地層を
用いるのは、スピンバルブ型磁気センサを構成する各層
を結晶配向させ易くするためである。
部磁界によって磁化の方向が変化する第１の強磁性体層
６８と、ゼロ印加磁界のときに磁化方向が該第１の強磁
性体層の磁化方向に対してある角度をなす第２の強磁性
体層６５と、該第１の強磁性体層と第２の強磁性体層を
分離する非磁性体のスペーサ層６４と、該第２の強磁性
体層の磁化方向を所望の方向に維持するための反強磁性
体層６６と、該第１の強磁性体層下部のＴａを主成分と
した下地層６０からなる。Ｔａを主成分とした下地層を
用いるのは、スピンバルブ型磁気センサを構成する各層
を結晶配向させ易くするためである。
【０００６】このスピンバルブ型磁気センサは、前記第
１の強磁性体層（以下、自由層）と前記第２の強磁性体
層（以下、固定層）の磁化のなす角度の余弦に比例した
抵抗変化を示す特性を持ち、線形な出力を得るために、
前記固定層の磁化をＦｅＭｎ等の反強磁性体層と隣接さ
せて固定し、前記自由層の磁化をバイアス状態で固定層
の磁化と直交させる必要がある。前記自由層は、磁気デ
ィスクからの信号磁界に応答して磁化が回転し出力を得
るため優れた軟磁気特性である必要がある。このためス
ピンバルブ型磁気センサの自由層としてはＣｏ，Ｆｅ，
Ｎｉの合金層、なかでも軟磁気特性の優れたＮｉＦｅ層
が広く用いられており、前記した理由からＴａの下地層
も同時に用いられている。
１の強磁性体層（以下、自由層）と前記第２の強磁性体
層（以下、固定層）の磁化のなす角度の余弦に比例した
抵抗変化を示す特性を持ち、線形な出力を得るために、
前記固定層の磁化をＦｅＭｎ等の反強磁性体層と隣接さ
せて固定し、前記自由層の磁化をバイアス状態で固定層
の磁化と直交させる必要がある。前記自由層は、磁気デ
ィスクからの信号磁界に応答して磁化が回転し出力を得
るため優れた軟磁気特性である必要がある。このためス
ピンバルブ型磁気センサの自由層としてはＣｏ，Ｆｅ，
Ｎｉの合金層、なかでも軟磁気特性の優れたＮｉＦｅ層
が広く用いられており、前記した理由からＴａの下地層
も同時に用いられている。
【０００７】ここで、前記自由層は、ＮｉＦｅ単層に限
られるものではなく、強磁性体のＮｉＦｅ層上に同じく
強磁性体のＣｏＦｅ層を積層した２層構造のものも提案
されている。また、前記固定層も単層に限られるもので
はなく、２つの強磁性体層とそれらを分離しかつ反強磁
性的に結合させる層をもつ構造のものも提案されてい
る。
られるものではなく、強磁性体のＮｉＦｅ層上に同じく
強磁性体のＣｏＦｅ層を積層した２層構造のものも提案
されている。また、前記固定層も単層に限られるもので
はなく、２つの強磁性体層とそれらを分離しかつ反強磁
性的に結合させる層をもつ構造のものも提案されてい
る。
【０００８】このスピンバルブ型磁気センサは、自由層
と固定層の磁化を直交させるため、スピンバルブ型磁気
センサを搭載した磁気ヘッドの製造プロセス中に少なく
とも以下の熱処理を行う必要がある。１つは固定層を着
磁するための熱処理であり、この際の外部磁場は自由層
の磁化容易軸方向と直交方向に設定される。もう１つは
自由層を着磁するための熱処理であり、この際の外部磁
場は自由層の磁化容易軸方向に設定される。
と固定層の磁化を直交させるため、スピンバルブ型磁気
センサを搭載した磁気ヘッドの製造プロセス中に少なく
とも以下の熱処理を行う必要がある。１つは固定層を着
磁するための熱処理であり、この際の外部磁場は自由層
の磁化容易軸方向と直交方向に設定される。もう１つは
自由層を着磁するための熱処理であり、この際の外部磁
場は自由層の磁化容易軸方向に設定される。
【０００９】このようにスピンバルブ型磁気センサの自
由層は磁化容易軸方向及びその直行方向に外部磁界を印
加した熱処理をうける。ノイズの少ないスピンバルブ型
磁気センサを搭載した磁気ヘッドを得るためには、この
異なる磁界方向の熱処理を経た後に自由層の磁歪を小さ
く保つ必要がある。
由層は磁化容易軸方向及びその直行方向に外部磁界を印
加した熱処理をうける。ノイズの少ないスピンバルブ型
磁気センサを搭載した磁気ヘッドを得るためには、この
異なる磁界方向の熱処理を経た後に自由層の磁歪を小さ
く保つ必要がある。
【００１０】このように構成されたスピンバルブ型磁気
センサは、高感度化のために自由層を極力薄くする必要
がある。この自由層の厚みとして２〜５ｎｍのＮｉＦｅ
膜が検討されている。
センサは、高感度化のために自由層を極力薄くする必要
がある。この自由層の厚みとして２〜５ｎｍのＮｉＦｅ
膜が検討されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】前述の如く従来技術に
よるスピンバルブ型磁気センサは、自由層を薄膜化する
ことが検討されてはいるものの（前記薄膜化することで
センサ出力を大きくすることができる）、Ｔａ下地膜上
の１０ｎｍ以下のＮｉＦｅ層が熱処理によりＮｉＦｅと
Ｔａの間で原子の拡散が起こり、素子工程中の熱処理プ
ロセスにより磁歪が大きくなりノイズが増大するという
不具合を招いていた。その為従来はＮｉＦｅ組成を調整
することで磁歪を小さく保ってきた。
よるスピンバルブ型磁気センサは、自由層を薄膜化する
ことが検討されてはいるものの（前記薄膜化することで
センサ出力を大きくすることができる）、Ｔａ下地膜上
の１０ｎｍ以下のＮｉＦｅ層が熱処理によりＮｉＦｅと
Ｔａの間で原子の拡散が起こり、素子工程中の熱処理プ
ロセスにより磁歪が大きくなりノイズが増大するという
不具合を招いていた。その為従来はＮｉＦｅ組成を調整
することで磁歪を小さく保ってきた。
【００１２】しかしながら、高感度化に伴いＮｉＦｅ膜
厚が５ｎｍ以下となり、ＮｉＦｅ組成だけで磁歪を小さ
く保つことが困難になってきていた。
厚が５ｎｍ以下となり、ＮｉＦｅ組成だけで磁歪を小さ
く保つことが困難になってきていた。
【００１３】図８は磁歪とＮｉＦｅ膜厚依存性を示す図
である。下地膜としてＴａ膜１５Å、第１の強磁性層は
ＮｉＦｅとＣｏＦｅの２層構造でＮｉ86Ｆｅ14、Ｃｏ90
Ｆｅ10で５Åとした。図８から明らかなようにＮｉＦｅ
組成を軟磁気特性の悪化するＮｉ86Ｆｅ14という非常に
Ｎｉリッチな組成にして磁歪を小さく抑えているにもか
かわらず（例えば、Ｎｉ82Ｆｅ18という組成の方が磁気
特性は良いが磁歪は大きくなるものに比べて）、熱処理
後の磁歪はＮｉＦｅ膜厚３０Åで２６×１０-7、ＮｉＦ
ｅ膜厚５０Åで１０×１０-7と大きくなっており、Ｎｉ
Ｆｅ膜の膜厚の大きさによっても磁歪の大きさが異なる
ことがわかる。
である。下地膜としてＴａ膜１５Å、第１の強磁性層は
ＮｉＦｅとＣｏＦｅの２層構造でＮｉ86Ｆｅ14、Ｃｏ90
Ｆｅ10で５Åとした。図８から明らかなようにＮｉＦｅ
組成を軟磁気特性の悪化するＮｉ86Ｆｅ14という非常に
Ｎｉリッチな組成にして磁歪を小さく抑えているにもか
かわらず（例えば、Ｎｉ82Ｆｅ18という組成の方が磁気
特性は良いが磁歪は大きくなるものに比べて）、熱処理
後の磁歪はＮｉＦｅ膜厚３０Åで２６×１０-7、ＮｉＦ
ｅ膜厚５０Åで１０×１０-7と大きくなっており、Ｎｉ
Ｆｅ膜の膜厚の大きさによっても磁歪の大きさが異なる
ことがわかる。
【００１４】図８において、縦軸の磁歪の大きさは磁気
ヘッドの実際の使用時に磁気媒体から磁化によって受け
る物理的な歪みを表しており、ａｓ−ｄｅｐｏ（膜形成
直後）の状態と固定層及び自由層への着磁のための熱処
理後の状態での磁歪を示しており、熱処理後の方が磁歪
が大きくなり、したがってノイズも大となる。
ヘッドの実際の使用時に磁気媒体から磁化によって受け
る物理的な歪みを表しており、ａｓ−ｄｅｐｏ（膜形成
直後）の状態と固定層及び自由層への着磁のための熱処
理後の状態での磁歪を示しており、熱処理後の方が磁歪
が大きくなり、したがってノイズも大となる。
【００１５】このように、磁歪が大きいとノイズが生
じ、これは再生時にエラーの原因となる。この為、磁歪
は５×１０-7以下にすることが望ましい。
じ、これは再生時にエラーの原因となる。この為、磁歪
は５×１０-7以下にすることが望ましい。
【００１６】さらにＮｉＦｅ膜厚（ＮｉＦｅ組成）によ
って異なるターゲットを用意する必要があり、生産上も
大きな問題となっていた。
って異なるターゲットを用意する必要があり、生産上も
大きな問題となっていた。
【００１７】本発明の目的は、前記従来技術による不具
合を除去することであり、異なるＮｉＦｅ膜厚のスピン
バルブ型磁気センサにおいてもＮｉＦｅ組成をかえるこ
となく容易に自由層の磁歪を小さく保ち、ノイズが少な
いスピンバルブ型磁気センサを提供することである。
合を除去することであり、異なるＮｉＦｅ膜厚のスピン
バルブ型磁気センサにおいてもＮｉＦｅ組成をかえるこ
となく容易に自由層の磁歪を小さく保ち、ノイズが少な
いスピンバルブ型磁気センサを提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は主として次のような構成を採用する。
に、本発明は主として次のような構成を採用する。
【００１９】外部磁界によって磁化の方向が変化するＮ
ｉＦｅを主成分とする第１の強磁性体層と、ゼロ印加磁
界のときに磁化方向が前記第１の強磁性体層の磁化方向
に対して所定の角度をなす第２の強磁性体層と、前記第
１の強磁性体層と第２の強磁性体層を分離する非磁性体
のスペーサ層と、前記第２の強磁性体層の磁化方向を所
望の方向に維持するための反強磁性体層と、を備えたス
ピンバルブ型磁気センサであって、前記第１の強磁性体
層の前記スペーサ層対向側にＴａを主成分とした下地層
を設け、前記第１の強磁性体層と前記下地層との間に前
記第１の強磁性体層の磁歪の大きさを制御する磁歪制御
層を設けるスピンバルブ型磁気センサ。
ｉＦｅを主成分とする第１の強磁性体層と、ゼロ印加磁
界のときに磁化方向が前記第１の強磁性体層の磁化方向
に対して所定の角度をなす第２の強磁性体層と、前記第
１の強磁性体層と第２の強磁性体層を分離する非磁性体
のスペーサ層と、前記第２の強磁性体層の磁化方向を所
望の方向に維持するための反強磁性体層と、を備えたス
ピンバルブ型磁気センサであって、前記第１の強磁性体
層の前記スペーサ層対向側にＴａを主成分とした下地層
を設け、前記第１の強磁性体層と前記下地層との間に前
記第１の強磁性体層の磁歪の大きさを制御する磁歪制御
層を設けるスピンバルブ型磁気センサ。
【００２０】また、前記スピンバルブ型磁気センサにお
いて、前記磁歪制御層はＰｄを主成分とする層であるス
ピンバルブ型磁気センサ。
いて、前記磁歪制御層はＰｄを主成分とする層であるス
ピンバルブ型磁気センサ。
【００２１】また、前記スピンバルブ型磁気センサにお
いて、前記Ｐｄの膜の厚さによってＮｉＦｅを主成分と
する第１の強磁性体層の磁歪の大きさが変更するもので
あるスピンバルブ型磁気センサ。
いて、前記Ｐｄの膜の厚さによってＮｉＦｅを主成分と
する第１の強磁性体層の磁歪の大きさが変更するもので
あるスピンバルブ型磁気センサ。
【００２２】また、スピンバルブ型磁気センサにおい
て、前記Ｐｄの膜の厚さによってＮｉＦｅを主成分とす
る第１の強磁性体層の厚さが変更できるものであるスピ
ンバルブ型磁気センサ。
て、前記Ｐｄの膜の厚さによってＮｉＦｅを主成分とす
る第１の強磁性体層の厚さが変更できるものであるスピ
ンバルブ型磁気センサ。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係るスピンバ
ルブ型磁気センサについて、図１〜図５を用いて以下説
明する。図１は、本実施形態のスピンバルブ型磁気セン
サの構造を媒体対向面からみた概略図である。ここで、
６０は下地層、６１は磁歪制御層、６２はＮｉＦｅ、６
３はＣｏＦｅ、６４は非磁性体のスペーサ層、６５は第
２強磁性体層、６６は反強磁性体層、６７は保護膜、６
８は第１強磁性体層、７０はセンサ部、９１は電極、９
３は電流源、９４は検知手段、をそれぞれ表す。
ルブ型磁気センサについて、図１〜図５を用いて以下説
明する。図１は、本実施形態のスピンバルブ型磁気セン
サの構造を媒体対向面からみた概略図である。ここで、
６０は下地層、６１は磁歪制御層、６２はＮｉＦｅ、６
３はＣｏＦｅ、６４は非磁性体のスペーサ層、６５は第
２強磁性体層、６６は反強磁性体層、６７は保護膜、６
８は第１強磁性体層、７０はセンサ部、９１は電極、９
３は電流源、９４は検知手段、をそれぞれ表す。
【００２４】スパッタリング法により、１０〜５０Å
（１〜５ｎｍ）のＴａ膜を下地層６０として形成し、そ
の上に２．５〜１５ÅのＰｄ膜を磁歪制御層６１として
形成する。次に磁化方向が媒体から受ける磁界と直交方
向になるように、外部磁界を印加した状態で、２０〜５
０ÅのＮｉＦｅ膜６２と０〜１０ÅのＣｏＦｅ膜６３を
第１の強磁性層６８として形成する。
（１〜５ｎｍ）のＴａ膜を下地層６０として形成し、そ
の上に２．５〜１５ÅのＰｄ膜を磁歪制御層６１として
形成する。次に磁化方向が媒体から受ける磁界と直交方
向になるように、外部磁界を印加した状態で、２０〜５
０ÅのＮｉＦｅ膜６２と０〜１０ÅのＣｏＦｅ膜６３を
第１の強磁性層６８として形成する。
【００２５】次に非磁性体のスペーサ層６４としてＣｕ
膜を１８〜３０Å形成する。次に磁化方向が 第１の強
磁性層の磁化方向と直交方向になるように、外部磁界を
印加した状態で、１０〜３０ÅのＣｏ90Ｆｅ10膜を第２
の強磁性層６５として形成する。次に反強磁性体層６６
として７５〜２００ÅのＭｎＰｔ膜を形成する。最後に
保護膜６７として１０〜３０ÅのＴａ膜を形成し、スピ
ンバルブ型磁気センサの作製を完了する。
膜を１８〜３０Å形成する。次に磁化方向が 第１の強
磁性層の磁化方向と直交方向になるように、外部磁界を
印加した状態で、１０〜３０ÅのＣｏ90Ｆｅ10膜を第２
の強磁性層６５として形成する。次に反強磁性体層６６
として７５〜２００ÅのＭｎＰｔ膜を形成する。最後に
保護膜６７として１０〜３０ÅのＴａ膜を形成し、スピ
ンバルブ型磁気センサの作製を完了する。
【００２６】本実施形態のセンサは磁気ヘッド製造工程
中で３回の熱処理を行う。自由層の磁化困難軸方向に固
定層が十分飽和する磁界、例えば３０００（Ｏｅ）の磁
界を印加して行う２５０℃６時間の熱処理１回と、自由
層の磁化容易軸方向（前記熱処理とは直交方向）に自由
層が十分飽和する磁界、例えば１０００（Ｏｅ）の磁界
を印加して行う２５０℃３時間の熱処理２回と、の計３
回の熱処理である。
中で３回の熱処理を行う。自由層の磁化困難軸方向に固
定層が十分飽和する磁界、例えば３０００（Ｏｅ）の磁
界を印加して行う２５０℃６時間の熱処理１回と、自由
層の磁化容易軸方向（前記熱処理とは直交方向）に自由
層が十分飽和する磁界、例えば１０００（Ｏｅ）の磁界
を印加して行う２５０℃３時間の熱処理２回と、の計３
回の熱処理である。
【００２７】本実施形態の自由層の、磁歪の磁歪制御層
膜厚依存性を図２、図３に示す。
膜厚依存性を図２、図３に示す。
【００２８】図２は下地膜としてＴａ膜１５Å、磁歪制
御層としてＰｄ、第１の強磁性層はＮｉＦｅとＣｏＦｅ
の２層構造でＮｉ86Ｆｅ14で４０Å（４ｎｍ）とＣｏ90
Ｆｅ10で５Åとした場合のＰｄ膜厚依存性を示す図であ
る。すなわち、磁歪制御層をＰｄの厚さが零から１０Å
まで変化させた場合における自由層の磁歪の大きさを実
験で求めたものである。
御層としてＰｄ、第１の強磁性層はＮｉＦｅとＣｏＦｅ
の２層構造でＮｉ86Ｆｅ14で４０Å（４ｎｍ）とＣｏ90
Ｆｅ10で５Åとした場合のＰｄ膜厚依存性を示す図であ
る。すなわち、磁歪制御層をＰｄの厚さが零から１０Å
まで変化させた場合における自由層の磁歪の大きさを実
験で求めたものである。
【００２９】図３は下地膜としてＴａ膜１５Å、磁歪制
御層としてＰｄ、第１の強磁性層はＮｉＦｅとＣｏＦｅ
の２層構造でＮｉ86Ｆｅ14で３５Å（３．５ｎｍ）とＣ
ｏ90Ｆｅ10で５Åとした場合のＰｄ膜厚依存性を示す図
である。
御層としてＰｄ、第１の強磁性層はＮｉＦｅとＣｏＦｅ
の２層構造でＮｉ86Ｆｅ14で３５Å（３．５ｎｍ）とＣ
ｏ90Ｆｅ10で５Åとした場合のＰｄ膜厚依存性を示す図
である。
【００３０】図２及び図３から明らかなように、ノイズ
を小さく抑えることができる自由層の磁歪５×１０-7以
下とするには、図２の場合でＰｄ７．５Å、図３の場合
でＰｄ１０Åあれば十分であることがわかる。
を小さく抑えることができる自由層の磁歪５×１０-7以
下とするには、図２の場合でＰｄ７．５Å、図３の場合
でＰｄ１０Åあれば十分であることがわかる。
【００３１】すなわち、本実施形態による磁気センサ
は、異なるＮｉＦｅ膜厚の自由層に対して磁歪制御膜で
あるＰｄの膜厚をかえるだけで容易に、磁歪を小さく保
つことができる。なお、磁歪制御膜はＰｄを主成分とし
て、例えばＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｎｂ，
Ｍｏ，Ｔｃ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒ
ｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕから選ばれる少なくとも一
種が添加されていてもよい。
は、異なるＮｉＦｅ膜厚の自由層に対して磁歪制御膜で
あるＰｄの膜厚をかえるだけで容易に、磁歪を小さく保
つことができる。なお、磁歪制御膜はＰｄを主成分とし
て、例えばＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｎｂ，
Ｍｏ，Ｔｃ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒ
ｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕから選ばれる少なくとも一
種が添加されていてもよい。
【００３２】本実施形態のスピンバルブ型磁気センサの
抵抗変化ｄＲの磁歪制御層膜厚依存性を図４と図５に示
す。図において縦軸のｄＲは、磁気センサの抵抗変化を
示しその数値が大きいほど磁気センサの性能は良いこと
を表す。
抵抗変化ｄＲの磁歪制御層膜厚依存性を図４と図５に示
す。図において縦軸のｄＲは、磁気センサの抵抗変化を
示しその数値が大きいほど磁気センサの性能は良いこと
を表す。
【００３３】図４は下地膜としてＴａ膜１５Å、磁歪制
御層としてＰｄ、第１の強磁性層はＮｉＦｅとＣｏＦｅ
の２層構造でＮｉ86Ｆｅ14で４０ÅとＣｏ90Ｆｅ10で５
Å、非磁性体のスペーサ層としてＣｕ膜を２３Å、第２
の強磁性層として２０ÅのＣｏ90Ｆｅ10、反強磁性体層
として１５０ÅのＭｎＰｔ、保護膜として２０ÅのＴａ
とした場合のＰｄ膜厚依存性を示す図である。
御層としてＰｄ、第１の強磁性層はＮｉＦｅとＣｏＦｅ
の２層構造でＮｉ86Ｆｅ14で４０ÅとＣｏ90Ｆｅ10で５
Å、非磁性体のスペーサ層としてＣｕ膜を２３Å、第２
の強磁性層として２０ÅのＣｏ90Ｆｅ10、反強磁性体層
として１５０ÅのＭｎＰｔ、保護膜として２０ÅのＴａ
とした場合のＰｄ膜厚依存性を示す図である。
【００３４】図５は下地膜としてＴａ膜１５Å、磁歪制
御層としてＰｄ、第１の強磁性層はＮｉＦｅとＣｏＦｅ
の２層構造でＮｉ86Ｆｅ14で３５ÅとＣｏ90Ｆｅ10で５
Å、非磁性体のスペーサ層としてＣｕ膜を２３Å、第２
の強磁性層として２０ÅのＣｏ90Ｆｅ10、反強磁性体層
として１５０ÅのＭｎＰｔ、保護膜として２０ÅのＴａ
とした場合のＰｄ膜厚依存性を示す図である。
御層としてＰｄ、第１の強磁性層はＮｉＦｅとＣｏＦｅ
の２層構造でＮｉ86Ｆｅ14で３５ÅとＣｏ90Ｆｅ10で５
Å、非磁性体のスペーサ層としてＣｕ膜を２３Å、第２
の強磁性層として２０ÅのＣｏ90Ｆｅ10、反強磁性体層
として１５０ÅのＭｎＰｔ、保護膜として２０ÅのＴａ
とした場合のＰｄ膜厚依存性を示す図である。
【００３５】図４及び図５からわかるように、自由層の
磁歪を制御し（Ｐｄを介在させてその膜厚を適宜の厚さ
にする）ノイズの少ないスピンバルブ型磁気センサが、
磁歪を制御せず（Ｐｄの膜厚が例えば零）ノイズが大き
いスピンバルブ型磁気センサの抵抗変化と比較してわず
か１割減で実現できることがわかる。
磁歪を制御し（Ｐｄを介在させてその膜厚を適宜の厚さ
にする）ノイズの少ないスピンバルブ型磁気センサが、
磁歪を制御せず（Ｐｄの膜厚が例えば零）ノイズが大き
いスピンバルブ型磁気センサの抵抗変化と比較してわず
か１割減で実現できることがわかる。
【００３６】換言すると、図４でＰｄの膜厚が零の場合
（すなわち、磁歪制御層を設けないもの）のｄＲは略
１．７０であり、図２における（Ｎｉ86Ｆｅ14の膜厚が
４０Åであって図４のそれと同一）ノイズ抑制のための
Ｐｄ膜厚７．５Åでの図４のｄＲは略１．６０であっ
て、１．７０から１．６０に（略１割減））ｄＲが低下
する程度で済むのである。磁歪制御層Ｐｄの膜厚を厚く
すると磁歪すなわちノイズは小さくなって好都合である
が、逆に抵抗変化ｄＲは小さくなって好ましくはない
が、そのｄＲの減小程度が小さく済みのである。
（すなわち、磁歪制御層を設けないもの）のｄＲは略
１．７０であり、図２における（Ｎｉ86Ｆｅ14の膜厚が
４０Åであって図４のそれと同一）ノイズ抑制のための
Ｐｄ膜厚７．５Åでの図４のｄＲは略１．６０であっ
て、１．７０から１．６０に（略１割減））ｄＲが低下
する程度で済むのである。磁歪制御層Ｐｄの膜厚を厚く
すると磁歪すなわちノイズは小さくなって好都合である
が、逆に抵抗変化ｄＲは小さくなって好ましくはない
が、そのｄＲの減小程度が小さく済みのである。
【００３７】以上説明した実施形態では、第１の強磁性
層はＮｉＦｅとＣｏＦｅの２層構造でＮｉ86Ｆｅ14を４
０Å、Ｃｏ90Ｆｅ10を５Å又はＮｉ86Ｆｅ14を３５Å、
Ｃｏ90Ｆｅ10を５Åとした時のものであるが、第１の強
磁性層の構成がＮｉＦｅ膜単層膜の場合、ＮｉＦｅの組
成及び膜厚が異なる場合、ＣｏＦｅの組成及び膜厚が異
なる場合においても同様に適当な膜厚をもつＰｄを主成
分とし磁歪制御層を設けることで磁歪を小さく保つこと
ができる。、また、固定層が単層に限られるものでな
く、前記固定層、即ち第２の強磁性体層が、互いに反強
磁性結合された第１及び第２の強磁性体膜と、第１及び
第２の強磁性体膜を分離し反強磁性的に結合させる膜例
えばＲｕと、からなるものにおいても、本実施形態にお
ける磁歪制御層を設けることで自由層の磁歪を小さくす
るという作用、機能を奏するものである。
層はＮｉＦｅとＣｏＦｅの２層構造でＮｉ86Ｆｅ14を４
０Å、Ｃｏ90Ｆｅ10を５Å又はＮｉ86Ｆｅ14を３５Å、
Ｃｏ90Ｆｅ10を５Åとした時のものであるが、第１の強
磁性層の構成がＮｉＦｅ膜単層膜の場合、ＮｉＦｅの組
成及び膜厚が異なる場合、ＣｏＦｅの組成及び膜厚が異
なる場合においても同様に適当な膜厚をもつＰｄを主成
分とし磁歪制御層を設けることで磁歪を小さく保つこと
ができる。、また、固定層が単層に限られるものでな
く、前記固定層、即ち第２の強磁性体層が、互いに反強
磁性結合された第１及び第２の強磁性体膜と、第１及び
第２の強磁性体膜を分離し反強磁性的に結合させる膜例
えばＲｕと、からなるものにおいても、本実施形態にお
ける磁歪制御層を設けることで自由層の磁歪を小さくす
るという作用、機能を奏するものである。
【００３８】また、反強磁性体層として１５０ÅのＭｎ
Ｐｔを用いたが、ＭｎＰｔに代えてＣｒＭｎＰｔでも良
い。
Ｐｔを用いたが、ＭｎＰｔに代えてＣｒＭｎＰｔでも良
い。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、スピンバルブ型磁気セ
ンサにおいて、ＮｉＦｅを主成分とする第１の強磁性体
層とＴａを主成分とする下地層の間に、Ｐｄを主成分と
する磁歪制御膜を設けたことにより、ＮｉＦｅ膜厚が５
ｎｍ以下でも熱処理後の磁歪を小さく保つことができ、
ノイズが少ないスピンバルブ型磁気センサを提供するこ
とができる。
ンサにおいて、ＮｉＦｅを主成分とする第１の強磁性体
層とＴａを主成分とする下地層の間に、Ｐｄを主成分と
する磁歪制御膜を設けたことにより、ＮｉＦｅ膜厚が５
ｎｍ以下でも熱処理後の磁歪を小さく保つことができ、
ノイズが少ないスピンバルブ型磁気センサを提供するこ
とができる。
【図１】本発明の実施形態に係るスピンバルブ型磁気セ
ンサの構成を示す図である。
ンサの構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係るスピンバルブ型磁気センサに
おける自由層磁歪の磁歪制御膜Ｐｄ膜厚依存性を示す図
である。
おける自由層磁歪の磁歪制御膜Ｐｄ膜厚依存性を示す図
である。
【図３】本実施形態に係るスピンバルブ型磁気センサに
おける自由層磁歪の磁歪制御膜Ｐｄ膜厚依存性を示す図
である。
おける自由層磁歪の磁歪制御膜Ｐｄ膜厚依存性を示す図
である。
【図４】本実施形態に係るスピンバルブ型磁気センサに
おける抵抗変化の磁歪制御膜Ｐｄ膜厚依存性を示す図で
ある。
おける抵抗変化の磁歪制御膜Ｐｄ膜厚依存性を示す図で
ある。
【図５】本実施形態に係るスピンバルブ型磁気センサに
おける抵抗変化の磁歪制御膜Ｐｄ膜厚依存性を示す図で
ある。
おける抵抗変化の磁歪制御膜Ｐｄ膜厚依存性を示す図で
ある。
【図６】スピンバルブ型磁気センサを用いた磁気ヘッド
の概略図である。
の概略図である。
【図７】従来技術によるスピンバルブ型磁気センサの構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図８】従来技術における自由層磁歪のＮｉＦｅ膜厚依
存性を示す図である。
存性を示す図である。
６０ 下地層 ６１ 磁歪制御層 ６２ ＮｉＦｅ ６３ ＣｏＦｅ ６４ 非磁性体のスペーサ層 ６５ 第２強磁性体層 ６６ 反強磁性体層 ６７ 保護膜 ６８ 第１強磁性体層 ８０ 誘導型薄膜磁気ヘッド素子 ８１ 再生用磁気ヘッド素子 ９０ 磁気シールド ９１ 電極 ９２ 磁区制御膜 ９３ 電流源 ９４ 検知手段 ９５ 下部ギャップ膜 ９６ コイル １００ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 重松 恵嗣 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者 今川 尊雄 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内 Ｆターム(参考） 5D034 BA03 BA05 BA18 BB02 CA04
Claims (8)
- 【請求項１】 外部磁界によって磁化の方向が変化する
ＮｉＦｅを主成分とする第１の強磁性体層と、ゼロ印加
磁界のときに磁化方向が前記第１の強磁性体層の磁化方
向に対して所定の角度をなす第２の強磁性体層と、前記
第１の強磁性体層と第２の強磁性体層を分離する非磁性
体のスペーサ層と、前記第２の強磁性体層の磁化方向を
所望の方向に維持するための反強磁性体層と、を備えた
スピンバルブ型磁気センサであって、 前記第１の強磁性体層の前記スペーサ層対向側にＴａを
主成分とした下地層を設け、 前記第１の強磁性体層と前記下地層との間に前記第１の
強磁性体層の磁歪の大きさを制御する磁歪制御層を設け
ることを特徴とするスピンバルブ型磁気センサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載のスピンバルブ型磁気セ
ンサにおいて、 前記磁歪制御層はＰｄを主成分とする層であることを特
徴とするスピンバルブ型磁気センサ。 - 【請求項３】 請求項２に記載のスピンバルブ型磁気セ
ンサにおいて、 前記Ｐｄの膜の厚さによってＮｉＦｅを主成分とする第
１の強磁性体層の磁歪の大きさが変更するものであるこ
とを特徴とするスピンバルブ型磁気センサ。 - 【請求項４】 請求項２に記載のスピンバルブ型磁気セ
ンサにおいて、 前記Ｐｄの膜の厚さによってＮｉＦｅを主成分とする第
１の強磁性体層の厚さが変更できるものであることを特
徴とするスピンバルブ型磁気センサ。 - 【請求項５】 請求項１に記載のスピンバルブ型磁気セ
ンサにおいて、 前記第１の強磁性体層は、ＮｉＦｅ膜と、ＣｏＦｅ膜
と、からなることを特徴とするスピンバルブ型磁気セン
サ。 - 【請求項６】 請求項１に記載のスピンバルブ型磁気セ
ンサにおいて、 前記第２の強磁性体層は、互いに反強磁性結合された第
１及び第２の強磁性体膜と、前記第１及び第２の強磁性
体膜を分離し反強磁性的に結合させる膜と、からなるこ
とを特徴とするスピンバルブ型磁気センサ。 - 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれか１つの請求
項に記載のスピンバルブ型磁気センサにおいて、 前記反強磁性体層は、ＭｎＰｔ又はＣｒＭｎＰｔである
ことを特徴とするスピンバルブ型磁気センサ。 - 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれか１つの請求
項に記載のスピンバルブ型磁気センサを再生用磁気ヘッ
ド素子として用いる磁気ディスク装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11145335A JP2000339632A (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | スピンバルブ型磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11145335A JP2000339632A (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | スピンバルブ型磁気センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000339632A true JP2000339632A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=15382802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11145335A Pending JP2000339632A (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | スピンバルブ型磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000339632A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080096051A1 (en) * | 2004-05-14 | 2008-04-24 | Headway Technologies, Inc. | Free layer for CPP GMR enhancement |
-
1999
- 1999-05-25 JP JP11145335A patent/JP2000339632A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080096051A1 (en) * | 2004-05-14 | 2008-04-24 | Headway Technologies, Inc. | Free layer for CPP GMR enhancement |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20041228 |