JP2001034917A - Magnetoresistive effect type head and magnetic recorder /reproducer - Google Patents

Magnetoresistive effect type head and magnetic recorder /reproducer

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JP2001034917A
JP2001034917A JP11208669A JP20866999A JP2001034917A JP 2001034917 A JP2001034917 A JP 2001034917A JP 11208669 A JP11208669 A JP 11208669A JP 20866999 A JP20866999 A JP 20866999A JP 2001034917 A JP2001034917 A JP 2001034917A
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JP
Japan
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film
magnetoresistive
antiferromagnetic
magnetic head
protective film
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Application number
JP11208669A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Meguro
賢一 目黒
Hiroyuki Hoshiya
裕之 星屋
Nobuo Yoshida
伸雄 芳田
Katsuro Watanabe
克朗 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To deal with narrow gap or narrow track by applying an electrode forming method employing reactive etching in which thinning of an Mn based alloy antiferromagnetic film and electrode interval can be controlled with high accuracy. SOLUTION: A magnetoresistive effect film comprises a free layer ferromagnetic film 11, a nonmagnetic film 12, a fixed layer ferromagnetic film 13, and an Mn based alloy antiferromagnetic film 14 formed sequentially on a substrate 10 wherein a protective film 15 is formed on the antiferromagnetic film 14 in order to accelerate regularization of the antiferromagnetic film 14. The antiferromagnetic film 14 is heat treated for regularization after the protective film 15 is formed thereon. Furthermore, resistance against reactive ion etching of SF6, or the like, is imparted by adding Cr or a novel metal into the protective film 15.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は,磁気的に記録され
た情報を再生する磁気抵抗効果型磁気ヘッドと,該磁気
抵抗効果型磁気ヘッドを搭載し,情報を磁気的に読み書
きする磁気記録再生装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magneto-resistance effect type magnetic head for reproducing magnetically recorded information, and a magnetic recording / reproducing system mounted with the magneto-resistance effect type magnetic head for reading / writing information magnetically. It concerns the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気記録再生装置の小型化,大容量化の
進行に伴い,記録密度の向上が要求されている。これを
実現するために,磁気記録再生装置に搭載する磁気ヘッ
ドは,記録・再生を兼用するインダクティブヘッドか
ら,記録をインダクティブヘッド,再生を磁気抵抗効果
型(MR)ヘッドで行う記録再生分離型ヘッドに移行し
ている。MRヘッドは,再生特性が記録媒体とヘッドの
相対速度に依存しないため,記録媒体の小径化が進んで
も,高感度な再生特性が得られる。このMRヘッドで
は,異方性磁気抵抗(AMR)効果が利用されている。
AMR効果とは,強磁性膜に流れる電流方向と強磁性膜
の磁化方向の相対角度によって,強磁性膜の電気抵抗が
変化する現象である。強磁性膜の電気抵抗は,電流方向
と磁化方向が直交である場合に最小,平行である場合に
最大となる。抵抗変化量(最大抵抗−最小抵抗)/最小
抵抗で定義される抵抗変化率は,AMR効果で2〜5%
程度の値が得られることが知られている。このAMR効
果を利用したMRヘッドでは,数Gb/in2程度の高い記
録密度になると,感度不足となることが懸念される。
2. Description of the Related Art As magnetic recording / reproducing apparatuses have become smaller and larger in capacity, higher recording density has been required. In order to realize this, the magnetic head mounted on the magnetic recording / reproducing apparatus has been changed from an inductive head which performs both recording and reproduction to a recording / reproducing separation type head which performs recording with an inductive head and reproducing with a magnetoresistive (MR) head. Has been migrated to. Since the reproduction characteristics of the MR head do not depend on the relative speed between the recording medium and the head, high-sensitivity reproduction characteristics can be obtained even if the diameter of the recording medium is reduced. In this MR head, the anisotropic magnetoresistance (AMR) effect is used.
The AMR effect is a phenomenon in which the electric resistance of a ferromagnetic film changes according to the relative angle between the direction of current flowing in the ferromagnetic film and the magnetization direction of the ferromagnetic film. The electric resistance of the ferromagnetic film is minimum when the current direction and the magnetization direction are orthogonal, and becomes maximum when they are parallel. The resistance change rate defined by the amount of resistance change (maximum resistance-minimum resistance) / minimum resistance is 2 to 5% by the AMR effect.
It is known that values of the order can be obtained. In an MR head utilizing the AMR effect, there is a concern that sensitivity may be insufficient at a high recording density of about several Gb / in 2 .

【0003】数Gb/in2超級の高い記録密度を実現する
再生ヘッドの候補として,巨大磁気抵抗(GMR)効果
を利用したGMRヘッドが注目され,精力的に研究開発
が進めらている。GMR効果とは,強磁性膜と非磁性膜
を交互に積層した多層膜において,非磁性膜によって隔
てられた強磁性膜の磁化の相対角度に応じて電気抵抗が
変化する現象である。抵抗は,強磁性膜の磁化方向が平
行である場合に最小,反平行である場合に最大となる。
GMR膜の抵抗変化率は,AMR膜のそれと比較して,
非常に大きく,磁気センサ及びヘッドとしての性能を飛
躍的に向上することができるものと期待されている。特
開平2−61572号には,強磁性膜と非磁性膜を交互
に積層した,反強磁性的結合型多層膜を用いた磁気セン
サが記載されている。この開示例に示された多層膜は,
外部磁界がない場合に,非磁性膜によって隔てられた強
磁性膜が反強磁性的に結合し,磁化が反平行配列してい
る。この多層膜に外部磁界が印加されると,磁化が反平
行配列から平行配列に遷移し,この過程で多層膜の電気
抵抗が変化する。従って,この多層膜に,電極,電源,
出力信号検出手段を取り付ければ,磁気信号を電圧又は
電流変化として出力する磁気センサとして動作する。
A GMR head utilizing a giant magnetoresistive (GMR) effect has attracted attention as a candidate for a reproducing head for realizing a high recording density of several Gb / in 2 or more, and research and development have been actively conducted. The GMR effect is a phenomenon in a multilayer film in which a ferromagnetic film and a non-magnetic film are alternately stacked, in which electric resistance changes according to the relative angle of magnetization of the ferromagnetic film separated by the non-magnetic film. The resistance is minimum when the magnetization directions of the ferromagnetic films are parallel, and maximum when the magnetization directions are antiparallel.
The rate of change in resistance of the GMR film is smaller than that of the AMR film.
It is very large and is expected to be able to dramatically improve the performance as a magnetic sensor and a head. JP-A-2-61572 discloses a magnetic sensor using an antiferromagnetically coupled multilayer film in which ferromagnetic films and nonmagnetic films are alternately stacked. The multilayer film shown in this disclosure example is:
When there is no external magnetic field, the ferromagnetic films separated by the non-magnetic film are antiferromagnetically coupled, and the magnetization is antiparallel arranged. When an external magnetic field is applied to the multilayer film, the magnetization changes from the anti-parallel arrangement to the parallel arrangement, and in this process, the electric resistance of the multilayer film changes. Therefore, the electrode, power supply,
If the output signal detecting means is attached, it operates as a magnetic sensor that outputs a magnetic signal as a change in voltage or current.

【0004】微弱な磁気信号を検出する磁気ヘッドへの
応用という観点で,GMR膜の中で最も有望視されてい
るのが,特開平4−358310号に記載されているス
ピンバルブ膜である。スピンバルブ膜の基本構成は,強
磁性膜/非磁性膜/強磁性膜/反強磁性膜である。反強磁
性膜との交換結合により,その磁化方向が一方向に固定
されている強磁性膜は固定層と呼ばれ,もう一方の強磁
性膜は,外部磁界に応じて自由にその磁化方向を変える
ことができるため,自由層と呼ばれる。スピンバルブ型
GMRセンサ及びヘッドは,固定層と自由層の磁化のな
す角度に応じて電気抵抗が変化する現象を利用し,磁気
信号を電圧変化又は電流変化として出力する。
The most promising GMR film from the viewpoint of application to a magnetic head for detecting a weak magnetic signal is a spin valve film described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-358310. The basic structure of the spin valve film is a ferromagnetic film / non-magnetic film / ferromagnetic film / antiferromagnetic film. A ferromagnetic film whose magnetization direction is fixed in one direction by exchange coupling with an antiferromagnetic film is called a fixed layer, and the other ferromagnetic film freely changes its magnetization direction in response to an external magnetic field. Because it can be changed, it is called a free layer. The spin-valve GMR sensor and the head output a magnetic signal as a voltage change or a current change by utilizing a phenomenon that electric resistance changes according to an angle between magnetization of a fixed layer and a free layer.

【0005】磁気記録再生装置において,記録密度を向
上させるためには,記録媒体の個々の記録再生領域,即
ち記録ビット長及びトラック幅を縮小させることが必要
になる。その際,再生ヘッドとしては,前者に対しては
絶縁膜を介してスピンバルブ膜を挟み込む上下シールド
間隔で定義されるギャップ長を狭くすること,後者に対
しては再生トラック幅,即ちスピンバルブ膜のパターニ
ング寸法及び電極間隔の縮小が要求される。
In the magnetic recording / reproducing apparatus, in order to improve the recording density, it is necessary to reduce each recording / reproducing area of the recording medium, that is, the recording bit length and the track width. At this time, as the reproducing head, for the former, the gap length defined by the upper and lower shield intervals sandwiching the spin valve film with the insulating film interposed therebetween is reduced, and for the latter, the reproducing track width, that is, the spin valve film, It is required to reduce the patterning dimension and electrode spacing.

【0006】狭ギャップ化は,絶縁膜及びスピンバルブ
膜を薄膜化することで実現される。しかし,絶縁耐圧の
観点から絶縁膜の膜厚を薄くするのは限界がある。従っ
て,狭ギャップ化に対応していくためには,スピンバル
ブ膜の膜厚を薄くすることが必要である。一般に,スピ
ンバルブ膜を構成する膜の中で,最も厚いのは,反強磁
性膜である。また,再生感度確保の点から,自由層強磁
性膜,非磁性膜,固定層強磁性膜の膜厚を薄くできる範
囲は,著しく制限される。以上の理由から,狭ギャップ
化については,反強磁性膜の薄膜化が重要な技術課題で
ある。
The narrowing of the gap is realized by thinning the insulating film and the spin valve film. However, there is a limit to reducing the thickness of the insulating film from the viewpoint of dielectric strength. Therefore, in order to cope with the narrowing of the gap, it is necessary to reduce the thickness of the spin valve film. Generally, the antiferromagnetic film is the thickest of the films constituting the spin valve film. In addition, the range in which the thicknesses of the free layer ferromagnetic film, the non-magnetic film, and the fixed layer ferromagnetic film can be reduced is extremely limited from the viewpoint of ensuring the reproduction sensitivity. For the above reasons, for narrowing the gap, making the antiferromagnetic film thinner is an important technical issue.

【0007】広義的には,再生トラック幅は,微細な記
録再生領域に対応してパターニングされたスピンバルブ
膜に,電気的に接続した一対の電極間隔で決定される。
この再生トラック形成法の例としては,特開平3―12
5311号に記載されている方法が知られている。この
方法は,所望の寸法に形成したリフトオフパターンをマ
スクとして用い,磁気抵抗効果膜の両端部分をイオンミ
リング等で切り落とし,電極膜を製膜した後,リフトオ
フパターンマスクと不要な電極膜を除去して所定形状の
電極を形成する方法である。他の例としては,特開平6
―333215号に記載されている方法がある。この方
法は,磁気抵抗効果膜上の全面に電極膜を直接製膜し,
フォトレジストマスクを所望の電極形状に形成後,スピ
ンバルブ膜のトラック幅に対応する領域上に余分に形成
された電極膜をCF4ガスを用いた反応性イオンエッチ
ング法によって除去する方法である。電極間隔が狭くな
るにつれて,良形なリフトオフパターンを形成すること
は非常に困難になると予想される。従って,サブミクロ
ンオーダーの狭トラック幅寸法を達成するには,反応性
イオンエッチング法を用いた方が有利であると考えられ
る。しかし,この方法では,電極膜をオーバーエッチン
グした場合に,磁気抵抗効果膜の最表面にダメージを与
える恐れがある。特に,スピンバルブ膜の最表面側に自
由層強磁性膜が配置される場合,または,最表面側に反
強磁性膜が配置され,その膜厚が薄い場合には,オーバ
ーエッチングによって与えられるダメージによって再生
特性が劣化することが懸念される。
In a broad sense, the reproduction track width is determined by the distance between a pair of electrodes electrically connected to a spin valve film patterned corresponding to a fine recording / reproduction area.
An example of this reproduction track forming method is disclosed in JP-A-3-12.
The method described in No. 5311 is known. This method uses a lift-off pattern formed to a desired size as a mask, cuts off both ends of the magnetoresistive film by ion milling or the like, forms an electrode film, and removes the lift-off pattern mask and unnecessary electrode films. This is a method of forming an electrode having a predetermined shape by using the above method. Another example is disclosed in
There is a method described in US Pat. In this method, an electrode film is formed directly on the entire surface of the magnetoresistive film,
In this method, after a photoresist mask is formed in a desired electrode shape, an extra electrode film formed on a region corresponding to the track width of the spin valve film is removed by a reactive ion etching method using CF 4 gas. It is expected that it will be very difficult to form a good lift-off pattern as the electrode spacing becomes smaller. Therefore, it is considered that the use of the reactive ion etching method is more advantageous for achieving a narrow track width dimension on the order of submicrons. However, in this method, when the electrode film is over-etched, the outermost surface of the magnetoresistive film may be damaged. In particular, when the free layer ferromagnetic film is disposed on the outermost surface of the spin valve film, or when the antiferromagnetic film is disposed on the outermost surface and the film thickness is small, damage caused by over-etching is caused. It is feared that the reproduction characteristics are degraded by this.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述したように,記録
密度の向上に伴う記録ビット長の縮小に対応させて,ス
ピンバルブ膜厚,中でも特に,反強磁性膜の薄膜化が重
要な技術課題である。一般に,反強磁性膜を薄くする
と,固定層の磁化方向を固着する交換結合特性やその熱
安定性が不十分である場合が多く,この場合良好な再生
特性を示す再生ヘッドが得られない。
As described above, it is important to reduce the thickness of the spin valve, especially the thinning of the antiferromagnetic film, in response to the reduction of the recording bit length accompanying the improvement of the recording density. It is. In general, when the antiferromagnetic film is thinned, the exchange coupling characteristic for fixing the magnetization direction of the fixed layer and the thermal stability thereof are often insufficient, and in this case, a reproducing head exhibiting good reproducing characteristics cannot be obtained.

【0009】また,反応性イオンエッチング法を用いて
電極を形成し,狭トラック幅を実現するためには,スピ
ンバルブ膜の反応性イオンエッチングに対する耐性が重
要である。即ち,反応性イオンエッチング法によって電
極を形成する際に,スピンバルブ膜の最表面が反応性イ
オンエッチングの雰囲気にさらされることによって,ス
ピンバルブ膜の電気的及び磁気的特性が損なわれるよう
な影響が与えられることは,ヘッドの再生特性及びその
製造において大きな損失であるからである。
Further, in order to form an electrode using a reactive ion etching method and to realize a narrow track width, it is important that the spin valve film has a resistance to the reactive ion etching. That is, when the electrode is formed by the reactive ion etching method, the outermost surface of the spin valve film is exposed to the atmosphere of the reactive ion etching, so that the electrical and magnetic characteristics of the spin valve film are impaired. Is a significant loss in the reproducing characteristics of the head and its manufacture.

【0010】従って,本発明の目的は,反強磁性膜を薄
膜化して狭ギャップ化に対応し,かつ再生トラック幅を
決定する電極間隔を高精度に制御できる反応性イオンエ
ッチングを用いた電極形成法が適用可能なスピンバルブ
膜構成及びその製造方法と,数Gb/in2超級の記録密度
を実現する磁気抵抗効果型磁気ヘッド及び磁気記録再生
装置とを提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to form an antiferromagnetic film with a thin film to cope with a narrow gap, and to form an electrode using reactive ion etching which can control the electrode interval for determining the reproduction track width with high precision. It is an object of the present invention to provide a spin valve film configuration to which the method can be applied and a method of manufacturing the same, and a magnetoresistive effect type magnetic head and a magnetic recording / reproducing apparatus which realize a recording density of several Gb / in 2 or more.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明では,磁気記録再
生装置に搭載する磁気抵抗効果型磁気ヘッドの狭ギャッ
プ化に対応する手段として,基板側から順に,自由層強
磁性膜/非磁性膜/固定層強磁性膜/規則化熱処理を必要
とするMn系合金反強磁性膜を積層してなるスピンバル
ブ膜,又は,第1の反強磁性膜/第1の固定層強磁性膜/
第1の非磁性膜/自由層強磁性膜/第2の非磁性膜/第2
の固定層強磁性膜/規則化熱処理を必要とするMn系合
金からなる第2の反強磁性膜を積層してなるデュアルス
ピンバルブ膜を再生ヘッドに用いることを前提とする。
膜の最表面側に配置されている反強磁性膜として規則化
熱処理を必要とするMn系合金を選択した理由は,固定
層強磁性膜に与える交換結合磁界が大きく,更にいわゆ
るブロッキング温度(交換結合磁界が消失する温度で定
義される)が高く,熱安定性に優れるからである。上記
Mn系合金は,例えばMnPt合金を例にとると,膜
形成直後は面心立方構造となり,反強磁性を示さず,固
定層強磁性膜に交換結合磁界を与えないこと,熱処理
によって少なくとも一部に,Mn原子とPt原子が規則
的な配列をした面心正方晶構造に変化し,反強磁性を示
して,固定層強磁性膜に交換結合磁界を与えるようにな
ること,Mn系合金の膜厚が薄くなると,交換結合特
性が劣化するが,その理由の一つとして,Mn原子とP
t原子が規則的な配列をした面心正方晶への構造変化が
実現されにくくなることが挙げられること,が一般に知
られている。
According to the present invention, a free layer ferromagnetic film / nonmagnetic film is provided in order from the substrate side as means for narrowing the gap of a magnetoresistive head mounted on a magnetic recording / reproducing apparatus. / Fixed layer ferromagnetic film / a spin valve film formed by laminating Mn-based alloy antiferromagnetic films requiring ordered heat treatment, or first antiferromagnetic film / first fixed layer ferromagnetic film /
First nonmagnetic film / free layer ferromagnetic film / second nonmagnetic film / second
It is assumed that a dual spin valve film formed by laminating a fixed layer ferromagnetic film / a second antiferromagnetic film made of a Mn-based alloy requiring ordered heat treatment is used for a reproducing head.
The reason for selecting a Mn-based alloy that requires ordered heat treatment as the antiferromagnetic film disposed on the outermost surface of the film is that the exchange coupling magnetic field applied to the fixed-layer ferromagnetic film is large and the so-called blocking temperature (exchange (Defined as the temperature at which the coupling magnetic field disappears) and is excellent in thermal stability. For example, when the Mn-based alloy is, for example, a MnPt alloy, it has a face-centered cubic structure immediately after film formation, does not exhibit antiferromagnetism, does not apply an exchange coupling magnetic field to the fixed-layer ferromagnetic film, and has at least one heat treatment. The part changes to a face-centered tetragonal structure in which Mn and Pt atoms are regularly arranged, exhibits antiferromagnetism, and gives an exchange coupling magnetic field to the fixed-layer ferromagnetic film. The exchange coupling characteristics deteriorate as the film thickness of Pb decreases. One of the reasons is that Mn atoms and P
It is generally known that it is difficult to realize a structural change to a face-centered tetragonal crystal in which t atoms are regularly arranged.

【0012】本発明におけるMn系合金反強磁性膜の薄
膜化の手段は,面心立方から反強磁性を示す規則配列し
た面心正方晶への構造変化を助長することである。以
下,その手段について詳述する。上記規則化熱処理を必
要とするMn系合金反強磁性膜としては,0<x≦0.
5の組成範囲を有するCrxMn1-x合金又はMn単体
に,Ni,Ru,Rh,Pd,Ag,Re,Os,I
r,Pt,Auのうち,少なくとも1種類以上を40か
ら60at%含有させた合金を用いると良い。通常このM
n系合金膜は,膜形成直後は,Mn原子(一部にCr原
子を含むこともある)と上記に代表される添加物原子が
不規則な配列をした面心立方構造となって,反強磁性を
示さない。これを200から350℃程度の温度で熱処
理することによって,少なくとも一部が,Mn原子(一
部がCr原子に置換されていることもある)と添加物原
子が規則的な配列をした面心正方晶構造となって,反強
磁性を示すようになる。この時,熱処理温度が高いほ
ど,面心正方晶への構造変化が進み易いが,同時にスピ
ンバルブ膜におけるGMR特性が劣化し,磁気ヘッドの
再生感度が低下してしまう。そのため,GMR特性を劣
化させない比較的低温での熱処理によって構造変化を引
き起こすことが必要になる。特に,このMn系合金膜の
膜厚が,20nm程度以下の薄い範囲では,前述した構
造変化が起きにくい傾向がある。そこで,膜表面側に配
置されているMn系合金反強磁性膜上に,この反強磁性
膜の規則化を促進させることを目的とした保護膜を積層
し,この保護膜を積層した後に,反強磁性膜の規則化熱
処理を行うことによってMn系合金反強磁性膜の薄膜化
は達成される。この保護膜に用いる材料としては,T
i,V,Cr,Zr,Nb,Mo,Ru,Rh,Pd,
Ag,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au
単体,又はこれらのうち少なくとも1種類以上を主成分
とする合金である場合,効果的である。
The means for reducing the thickness of the Mn-based alloy antiferromagnetic film in the present invention is to promote a structural change from face-centered cubic to face-centered tetragonal crystal having antiferromagnetism. Hereinafter, the means will be described in detail. As the Mn-based alloy antiferromagnetic film requiring the above-described ordered heat treatment, 0 <x ≦ 0.
Ni, Ru, Rh, Pd, Ag, Re, Os, I in a Cr x Mn 1-x alloy or Mn simple substance having a composition range of 5
It is preferable to use an alloy containing at least one of r, Pt, and Au at 40 to 60 at%. Usually this M
Immediately after film formation, the n-based alloy film has a face-centered cubic structure in which Mn atoms (which may partially include Cr atoms) and the above-described additive atoms are arranged irregularly. Does not exhibit ferromagnetism. This is heat-treated at a temperature of about 200 to 350 ° C., so that at least a part thereof has a regular arrangement of Mn atoms (sometimes substituted by Cr atoms) and additive atoms. It has a tetragonal structure and exhibits antiferromagnetism. At this time, as the heat treatment temperature is higher, the structural change to the face-centered tetragonal structure is apt to progress, but at the same time, the GMR characteristic of the spin valve film is deteriorated, and the read sensitivity of the magnetic head is reduced. Therefore, it is necessary to cause a structural change by heat treatment at a relatively low temperature without deteriorating GMR characteristics. In particular, when the thickness of the Mn-based alloy film is as thin as about 20 nm or less, the above-described structural change tends to hardly occur. Then, a protective film for the purpose of promoting the ordering of the antiferromagnetic film is laminated on the Mn-based alloy antiferromagnetic film disposed on the film surface side, and after laminating the protective film, The thinning of the Mn-based alloy antiferromagnetic film can be achieved by performing the ordered heat treatment of the antiferromagnetic film. The material used for this protective film is T
i, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd,
Ag, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au
It is effective if it is a simple substance or an alloy mainly containing at least one of them.

【0013】上記の手段によって,Mn系合金膜の膜厚
が,20nm程度以下の薄い範囲でも,270℃程度の
比較的低温熱処理で,反強磁性を示す規則的な配列をし
た面心正方晶構造となって,固定層強磁性膜に十分大き
な交換結合磁界を与えることが可能となる。その結果,
Mn系合金反強磁性膜の膜厚を30nm以下,特に15
nm以下とすることができ,記録密度の向上に伴う再生
ヘッドの狭ギャップ化に対応可能となる。
By the above means, even when the thickness of the Mn-based alloy film is as thin as about 20 nm or less, a regular arrangement of face-centered tetragonal crystals exhibiting antiferromagnetism by a relatively low-temperature heat treatment at about 270 ° C. With this structure, a sufficiently large exchange coupling magnetic field can be applied to the fixed-layer ferromagnetic film. as a result,
When the thickness of the Mn-based alloy antiferromagnetic film is 30 nm or less,
nm or less, and it is possible to cope with the narrowing of the reproducing head gap as the recording density increases.

【0014】前述した保護膜の膜厚は,数nm程度で十
分に効果があり,分流損による再生出力の低下を考慮す
ると,5nm以下であることが望ましい。更に,保護膜
の電気抵抗率は,少なくとも20μΩ-cm以上となる
ような元素,合金組成,構造とすると尚良い。これはス
ピンバルブ膜の分流損を低減する効果だけでなく,電気
抵抗率が大きい保護膜とは即ち保護膜の機械的強度が強
いことに対応し,従って規則化熱処理に際してスピンバ
ルブ膜,特に膜の最表面側に配置される反強磁性膜の保
護効果をより高温まで,より長時間維持できるからであ
る。一般に,金属あるいは金属膜の電気抵抗率を大きく
し,また,機械的強度を上げる方法としては,2つ以上
の異種金属の固溶による効果が広く知られている。特に
原子半径の異なる金属同士を固溶すると,電気抵抗率及
び機械的強度は増加及び向上する。従って,Ti,V,
Cr,Zr,Nb,Mo,Ru,Rh,Pd,Ag,H
f,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Auのうち少
なくとも1種類以上を含み,構成元素が少なくとも2種
類以上の合金からなる保護膜を用いると,Mn系合金反
強磁性膜の薄膜化のみならず,再生出力と機械的強度を
も向上する効果が得られる。特にCrを添加して合金化
すると,磁気的な電子散乱を増加させると共に,結晶粒
径を微細化する効果があり,電気抵抗率を増加させるこ
とが多くの合金系で知られている。保護膜に,Ti,
V,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zr,Nb,M
o,Ru,Rh,Pd,Ag,Hf,Ta,W,Re,
Os,Ir,Pt,Auのうち,少なくとも1種類以上
と,Crとの合金からなり,Crの組成が1から89a
t%である材料を用いると,上述の効果がより一層強め
られる。
The film thickness of the above-mentioned protective film is sufficiently effective when it is about several nm, and is preferably 5 nm or less in consideration of a decrease in reproduction output due to a shunt loss. Further, it is more preferable that the protective film has an element, an alloy composition, and a structure in which the electric resistivity is at least 20 μΩ-cm or more. This not only has the effect of reducing the shunt loss of the spin valve film, but also corresponds to the protective film having a high electrical resistivity, that is, the high mechanical strength of the protective film. This is because the protection effect of the antiferromagnetic film disposed on the outermost surface side can be maintained at a higher temperature for a longer time. In general, as a method of increasing the electrical resistivity of a metal or a metal film and increasing the mechanical strength, the effect of solid solution of two or more different metals is widely known. Particularly, when metals having different atomic radii form a solid solution, the electrical resistivity and the mechanical strength increase and improve. Therefore, Ti, V,
Cr, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, H
When a protective film containing at least one of f, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, and Au and containing at least two kinds of constituent elements is used, a thin film of a Mn-based alloy antiferromagnetic film can be obtained. As a result, the effect of improving the reproduction output and the mechanical strength can be obtained. In particular, alloying with the addition of Cr has the effect of increasing magnetic electron scattering and reducing the crystal grain size, and increasing the electrical resistivity is known in many alloy systems. Ti,
V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, M
o, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, Re,
It is made of an alloy of at least one of Os, Ir, Pt, and Au with Cr, and has a Cr composition of 1 to 89a.
When a material having t% is used, the above-described effect is further enhanced.

【0015】また,反応性イオンエッチング法を用いて
電極を形成し,狭トラック幅を実現するためには,スピ
ンバルブ膜に反応性イオンエッチングに対する耐性を与
えることで解決される。即ち,化学的に安定な元素であ
る,Cr,Ru,Rh,Pd,Ag,Re,Os,I
r,Pt,Au単体,又はこれらのうち少なくとも1種
類以上を主成分とする合金をスピンバルブ膜の保護膜と
して形成すればよい。これによって,反応性イオンエッ
チングに用いられる種々のガス,プラズマに対して強い
耐性を持たせることが可能となる。従って,反応性イオ
ンエッチングに際するスピンバルブ膜のダメージを防止
することが可能となり,再生特性を劣化させることな
く,反応性イオンエッチング法を用いて電極間隔を高精
度に制御して電極を形成でき,狭トラック形成が可能と
なる。また,前述したように,保護膜の分流損による再
生出力の低下を最小限に抑える為に,保護膜の膜厚は5
nm以下,更に保護膜の電気抵抗率は,少なくとも20
μΩ-cm以上となるような元素,合金組成,構造とす
ると良い。従って,Cr,Ru,Rh,Pd,Ag,R
e,Os,Ir,Pt,Auのうち少なくとも1種類以
上を含み,構成元素が少なくとも2種類以上の合金から
なる保護膜を用いると,反応性イオンエッチングに対す
る耐性を与えるだけでなく,再生出力と機械的強度をも
向上する効果が得られる。更に,保護膜に,Ti,V,
Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zr,Nb,Mo,R
u,Rh,Pd,Ag,Hf,Ta,W,Re,Os,
Ir,Pt,Auのうち,少なくとも1種類以上と,C
rとの合金からなり,Crの組成が1から89at%で
ある材料を用いると,上述の効果がより一層強められ
る。
Further, in order to form an electrode by using a reactive ion etching method and to realize a narrow track width, it is possible to solve the problem by imparting resistance to the reactive ion etching to the spin valve film. That is, the chemically stable elements Cr, Ru, Rh, Pd, Ag, Re, Os, I
r, Pt, Au alone, or an alloy containing at least one of them as a main component may be formed as a protective film of the spin valve film. This makes it possible to provide strong resistance to various gases and plasmas used for reactive ion etching. Therefore, it is possible to prevent damage to the spin valve film during reactive ion etching, and to form electrodes by controlling the electrode spacing with high precision using reactive ion etching without deteriorating the reproduction characteristics. As a result, narrow tracks can be formed. As described above, the thickness of the protective film is set to 5 to minimize the decrease in the reproduction output due to the shunt loss of the protective film.
nm or less, and the electrical resistivity of the protective film is at least 20
The element, alloy composition, and structure should be at least μΩ-cm. Therefore, Cr, Ru, Rh, Pd, Ag, R
The use of a protective film containing at least one of e, Os, Ir, Pt, and Au and comprising at least two or more alloying elements not only provides resistance to reactive ion etching, but also improves reproduction output. The effect of improving the mechanical strength can be obtained. Further, Ti, V,
Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, R
u, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, Re, Os,
At least one of Ir, Pt, and Au;
When a material made of an alloy with r and having a Cr composition of 1 to 89 at% is used, the above-described effect is further enhanced.

【0016】上記のような手段を用いて反強磁性膜の薄
膜化及び狭トラック幅対応の電極形成を達成したスピン
バルブ膜を適用した再生ヘッドと記録ヘッドからなる磁
気ヘッドと,情報を記録する磁気記録媒体と,磁気ヘッ
ドを磁気記録媒体上の所定位置に移動させるアクチュエ
ータ手段と,磁気ヘッドが書き込む又は読み取る情報の
送受信とアクチュエータ手段の移動を制御する制御手段
と,を有する磁気記録再生装置は,高い記録密度を実現
することができる。
A magnetic head composed of a reproducing head and a recording head using a spin valve film in which an antiferromagnetic film is made thinner and an electrode corresponding to a narrow track width is formed by using the above means, and information is recorded. A magnetic recording / reproducing apparatus having a magnetic recording medium, actuator means for moving a magnetic head to a predetermined position on the magnetic recording medium, and control means for controlling transmission / reception of information written or read by the magnetic head and movement of the actuator means , High recording density can be realized.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下,本発明による実施の形態に
ついて,図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1に,本発明の一実施形態のスピンバル
ブ膜の構成を示す。基板10上に,自由層強磁性膜11
/非磁性膜12/固定層強磁性膜13/規則化熱処理を必
要とするMn系合金反強磁性膜14/保護膜15を順次
積層した構成である。基板10と自由層強磁性膜11の
間に下地膜を挿入しても良い。また,自由層強磁性膜1
1は,一種類の材料で構成しても,材料の異なる材料を
複数積層した構成でも構わない。上記スピンバルブ膜構
成の一例として,glass/Ta(5)/NiFe(3)/
CoFe(0.5)/Cu(2.1)/CoFe(2)/MnP
t(12)/Ta(3)を挙げる。( )内数値は膜厚を示し,
単位はnmである。各合金膜の組成は,Ni81Fe19
Co90Fe10,Mn48Pt52である。Ta(5)は下地膜
に,NiFe(3)/CoFe(1)は自由層強磁性膜11
にそれぞれ相当する。本発明におけるスピンバルブ膜
は,DCマグネトロンスパッタリング装置を用いてAr
雰囲気中で作製した。各膜の厚さは,あらかじめ製膜速
度を測定しておき,ターゲットと基板間に設置したシャ
ッターの開閉タイミングで制御した。また,基板両端に
設置した一対の永久磁石によって,基板面内に基板中心
で約100Oeの直流磁界を印加することが可能であ
り,これによって,強磁性膜には,一軸異方性を誘導し
た。尚,基板はチャンバ内で回転することができ,一軸
異方性を誘導する方向は任意に設定できる。自由層強磁
性膜11には,図1に示した101方向に一軸異方性を
誘導した。また,Mn系合金反強磁性膜14の規則化熱
処理は,真空中において270℃で3時間行った。この
際,固定層強磁性膜13に,Mn系合金反強磁性膜14
との交換結合に起因する一方向異方性を図1に示した1
02の向きに付与するよう,3kOeの磁界を印加して
行った。
FIG. 1 shows a configuration of a spin valve film according to an embodiment of the present invention. A free layer ferromagnetic film 11 on a substrate 10
In this configuration, a nonmagnetic film 12, a fixed-layer ferromagnetic film 13, a Mn-based alloy antiferromagnetic film 14 requiring an ordered heat treatment, and a protective film 15 are sequentially stacked. A base film may be inserted between the substrate 10 and the free layer ferromagnetic film 11. The free layer ferromagnetic film 1
1 may be composed of a single type of material or a configuration in which a plurality of different materials are stacked. As an example of the spin valve film configuration, glass / Ta (5) / NiFe (3) /
CoFe (0.5) / Cu (2.1) / CoFe (2) / MnP
t (12) / Ta (3). The values in parentheses indicate the film thickness.
The unit is nm. The composition of each alloy film is Ni 81 Fe 19 ,
Co 90 Fe 10 and Mn 48 Pt 52 . Ta (5) is a base film, NiFe (3) / CoFe (1) is a free layer ferromagnetic film 11
Respectively. The spin valve film according to the present invention is formed by using a DC magnetron sputtering apparatus to form an Ar film.
It was produced in an atmosphere. The thickness of each film was measured by measuring the film forming speed in advance and controlling the opening and closing timing of a shutter provided between the target and the substrate. In addition, it is possible to apply a DC magnetic field of about 100 Oe at the center of the substrate in the plane of the substrate by a pair of permanent magnets installed at both ends of the substrate, thereby inducing a uniaxial anisotropy in the ferromagnetic film. . The substrate can be rotated in the chamber, and the direction in which the uniaxial anisotropy is induced can be set arbitrarily. Uniaxial anisotropy was induced in the free layer ferromagnetic film 11 in the direction 101 shown in FIG. The ordered heat treatment of the Mn-based alloy antiferromagnetic film 14 was performed at 270 ° C. for 3 hours in a vacuum. At this time, the Mn-based alloy antiferromagnetic film 14
The one-way anisotropy caused by exchange coupling with is shown in FIG.
A magnetic field of 3 kOe was applied so as to give a direction of 02.

【0019】図2に,本発明及び従来技術によるスピン
バルブ膜の磁気抵抗効果曲線を示す。スピンバルブ膜構
成は,glass/Ta(5)/NiFe(4)/CoFe
(0.5)/Cu(2.1)/CoFe(2)/MnPt(12)
[/Ta(3)]であり,本発明の試料は保護膜としてT
a(3)が積層してあるのに対し,従来技術の試料は保護
膜をつけていない。狭ギャップ化に対応するという意味
では,保護膜を積層しない方がスピンバルブ膜の全膜厚
が薄くなるため有利である。しかし,図2から明らかな
ように,Ta(3)を保護膜として積層した本発明のスピ
ンバルブ膜の方が,交換結合磁界Huaが大きく,固定
層強磁性膜の保磁力Hcpが小さい。これは,Ta(3)
を保護膜として積層した結果,熱処理時にMnPt反強
磁性膜の規則化が進行し易くなったためと推察される。
保護膜として,Ti,V,Cr,Zr,Nb,Mo,R
u,Rh,Pd,Ag,Hf,Ta,W,Re,Os,
Ir,Pt,Au単体,又はこれらのうち少なくとも1
種類以上を主成分とする合金を用いた場合も同様に交換
結合特性が向上したことを確認した。一方,保護膜とし
て,Cu,NiFe,CoFe等を用いた場合は,後に
詳述するが,保護膜を積層しない場合と比較して殆ど交
換結合特性の向上は認められなかった。これは,保護膜
を積層しなかった場合に交換結合特性が悪くなっている
理由が,反強磁性膜の表面が酸化されたためではないと
いうことを示唆している。
FIG. 2 shows the magnetoresistance effect curves of the spin valve films according to the present invention and the prior art. The structure of the spin valve film is glass / Ta (5) / NiFe (4) / CoFe
(0.5) / Cu (2.1) / CoFe (2) / MnPt (12)
[/ Ta (3)], and the sample of the present invention used T /
While a (3) is laminated, the sample of the prior art does not have a protective film. In order to cope with the narrowing of the gap, it is advantageous not to laminate the protective film because the total thickness of the spin valve film becomes thin. However, as is apparent from FIG. 2, the spin valve film of the present invention in which Ta (3) is laminated as a protective film has a larger exchange coupling magnetic field Hua and a smaller coercive force Hcp of the fixed layer ferromagnetic film. This is Ta (3)
It is presumed that, as a result, the ordering of the MnPt antiferromagnetic film was facilitated during the heat treatment.
Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, R
u, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, Re, Os,
Ir, Pt, Au alone, or at least one of them
It was also confirmed that the exchange coupling characteristics were similarly improved when an alloy containing at least one kind was used as a main component. On the other hand, when Cu, NiFe, CoFe or the like is used as the protective film, as will be described in detail later, almost no improvement in the exchange coupling characteristic is recognized as compared with the case where the protective film is not laminated. This suggests that the reason why the exchange coupling characteristic is deteriorated when the protective film is not stacked is not that the surface of the antiferromagnetic film is oxidized.

【0020】図2に磁気抵抗効果曲線を示した2つのス
ピンバルブ膜について,外部磁界に対する固定層強磁性
膜の磁化方向の安定性を調べた。固定層強磁性膜に付与
した一方向異方性と逆方向に磁界を印加した後,±20
Oeの範囲で磁気抵抗効果を測定した。図3に,その結
果を示す。図3の横軸は固定層強磁性膜に付与した一方
向異方性と逆方向に印加した外部磁界の大きさ,縦軸は
その後に測定した磁気抵抗効果曲線のマイナーループに
おける抵抗変化率ΔR/Rの最大値である。従来技術の
保護膜をつけていないものは,外部磁界が300Oeを
超えた付近から,急激に抵抗変化率が減少している。一
方,本発明のTa(3)を保護膜として積層した場合に
は,1kOe近くまで抵抗変化率は減少していない。即
ち,従来技術では,磁気記録媒体からの信号磁界,記録
ヘッドから発生する記録磁界等によって再生出力が低下
することが懸念されるが,本発明の手段を用いることで
これを回避することが可能となる。これは,本発明の手
段によって,より強固に固定層強磁性膜の磁化方向を一
方向に固定した効果による。
The stability of the magnetization direction of the pinned ferromagnetic film with respect to an external magnetic field was examined for the two spin valve films whose magnetoresistive effect curves are shown in FIG. After applying a magnetic field in the direction opposite to the unidirectional anisotropy imparted to the fixed-layer ferromagnetic film, ± 20
The magnetoresistance effect was measured in the range of Oe. FIG. 3 shows the results. The horizontal axis in FIG. 3 is the magnitude of the external magnetic field applied in the direction opposite to the unidirectional anisotropy imparted to the fixed-layer ferromagnetic film, and the vertical axis is the rate of resistance change ΔR in the minor loop of the magnetoresistance effect curve measured thereafter. / R is the maximum value. In the case where the protective film of the prior art is not provided, the rate of change in resistance sharply decreases from the vicinity where the external magnetic field exceeds 300 Oe. On the other hand, when Ta (3) of the present invention is laminated as a protective film, the resistance change rate does not decrease to near 1 kOe. That is, in the prior art, there is a concern that the reproduction output is reduced due to the signal magnetic field from the magnetic recording medium, the recording magnetic field generated from the recording head, and the like, but this can be avoided by using the means of the present invention. Becomes This is due to the effect that the magnetization direction of the fixed-layer ferromagnetic film is more firmly fixed in one direction by the means of the present invention.

【0021】図4に,本発明の手段を用いたスピンバル
ブ膜における,交換結合磁界Hua及び抵抗変化量ΔR
のMnPt反強磁性膜厚依存性を示す。スピンバルブ膜
構成は,glass/Ta(5)/NiFe(3)/CoFe
(1)/Cu(2.1)/CoFe(2)/MnPt(t)/Ta
(3)である。MnPt膜厚が,9nmで約200Oe,
12nm以上で十分大きな500Oe以上の交換結合磁
界が得られている。また,本発明の手段により,MnP
t反強磁性膜を薄膜化できた結果,反強磁性膜での分流
損を低減できたために,抵抗変化量は,MnPt膜厚が
12nmにおいて,1.7Ω/□以上の値が得られてい
る。
FIG. 4 shows an exchange coupling magnetic field Hua and a resistance change ΔR in a spin valve film using the means of the present invention.
Shows the dependence of MnPt on the antiferromagnetic film thickness. The structure of the spin valve film is glass / Ta (5) / NiFe (3) / CoFe
(1) / Cu (2.1) / CoFe (2) / MnPt (t) / Ta
(3). MnPt film thickness is about 200 Oe at 9 nm,
A sufficiently large exchange coupling magnetic field of 500 Oe or more is obtained at 12 nm or more. Further, MnP can be obtained by means of the present invention.
As a result of reducing the thickness of the t antiferromagnetic film, the shunt loss in the antiferromagnetic film could be reduced. As a result, the resistance change was 1.7 Ω / □ or more when the MnPt film thickness was 12 nm. I have.

【0022】図5に,本発明の手段を用いたスピンバル
ブ膜における,温度と交換結合磁界Huaの関係を示
す。測定した試料は,図4に結果を示したものの一部で
ある。MnPt膜厚が,9nm及び15nmの双方とも
ブロッキング温度は350℃以上である。即ち,MnP
t膜厚を薄くしても,十分に熱安定性に優れている。
FIG. 5 shows the relationship between temperature and exchange coupling magnetic field Hua in a spin valve film using the means of the present invention. The measured sample is part of the result shown in FIG. The blocking temperature is 350 ° C. or higher for both MnPt film thicknesses of 9 nm and 15 nm. That is, MnP
Even when the thickness t is reduced, the thermal stability is sufficiently high.

【0023】図6に,保護膜の電気抵抗率とスピンバル
ブ膜の交換結合磁界Huaの関係を示す。スピンバルブ
膜の構成は,glass/Ta(5)/NiFe(3)/
CoFe(0.5)/Cu(2.1)/CoFe(2)/
MnPt(12,15)/保護膜(3)である。保護膜
としては,Cu,CoFe,NiFe,RuCr Ni
PtCr,Taを用いた。また,比較として保護膜のな
いスピンバルブ膜も作製し,保護膜の電気抵抗率は0と
してプロットした。保護膜の電気抵抗率は,200nm
程度の保護膜の単層膜を作製し,そのシート抵抗を測定
して算出した。保護膜の電気抵抗率は,それぞれ,C
u:3,CoFe:16,NiFe:25,RuCr:
48,NiPtCr:80,Ta:180μΩ-cmで
あった。図から,保護膜の電気抵抗率が20μΩ-cm
以下のスピンバルブ膜では交換結合磁界が250Oe以
下と小さいのに対し,20μΩ-cmより大きくなると
400Oe程度に増大し,交換結合磁界が明らかに改善
されていることが分かる。これは保護膜に電気抵抗率が
大きい材料を適用することが,機械的強度の高い保護膜
を適用したことに対応するためと考えられる。即ち,電
気抵抗率が高い材料とは,一般に融点が高い材料か,結
晶粒径が小さいか,あるいは結晶に欠陥・転位を多量に
含む材料であり,従って機械的強度に優れる特性を有す
るからである。
FIG. 6 shows the relationship between the electrical resistivity of the protective film and the exchange coupling magnetic field Hua of the spin valve film. The structure of the spin valve film is glass / Ta (5) / NiFe (3) /
CoFe (0.5) / Cu (2.1) / CoFe (2) /
MnPt (12, 15) / protective film (3). As the protective film, Cu, CoFe, NiFe, RuCrNi
PtCr and Ta were used. For comparison, a spin valve film without a protective film was also prepared, and the electrical resistivity of the protective film was plotted as 0. The electric resistivity of the protective film is 200 nm
A single-layered film having a degree of protection was prepared, and its sheet resistance was measured and calculated. The electrical resistivity of the protective film is C
u: 3, CoFe: 16, NiFe: 25, RuCr:
48, NiPtCr: 80, Ta: 180 μΩ-cm. From the figure, the electric resistivity of the protective film is 20μΩ-cm.
In the spin valve films described below, the exchange coupling magnetic field is as small as 250 Oe or less, whereas when the exchange coupling magnetic field is larger than 20 μΩ-cm, the exchange coupling magnetic field increases to about 400 Oe, and it is apparent that the exchange coupling magnetic field is clearly improved. This is probably because the application of a material having a high electrical resistivity to the protective film corresponds to the application of a protective film having a high mechanical strength. That is, a material having a high electric resistivity is generally a material having a high melting point, a small crystal grain size, or a material containing a large amount of defects and dislocations in the crystal, and therefore has a property of excellent mechanical strength. is there.

【0024】図7に,NiPtCr保護膜のCr組成と
電気抵抗率の関係を示す。Pt組成はおよそ20at%
で一定とした。Cr組成が増加すると電気抵抗率は増加
し,Crのない場合の20μΩ-cmを大きく上回り,
80μΩ-cmまで達することが分かる。
FIG. 7 shows the relationship between the Cr composition of the NiPtCr protective film and the electrical resistivity. Pt composition is about 20at%
And was fixed. When the Cr composition increases, the electrical resistivity increases, which greatly exceeds 20 μΩ-cm without Cr.
It can be seen that it reaches up to 80 μΩ-cm.

【0025】図8に,保護膜としてTa及びNiPtC
rを積層したスピンバルブ膜の,SF6ガスを用いた反
応性イオンエッチング前後の磁気抵抗効果曲線を示す。
エッチングは,ヘリコン型プラズマエッチング装置を用
いて行った。保護膜がTaの場合,反応性イオンエッチ
ングに暴露した後は交換結合磁界が著しく低下し,磁気
抵抗効果膜として機能していないことが分かる。一方
で,NiPtCr膜を用いた場合には,反応性イオンエ
ッチング暴露後であっても磁気抵抗曲線は十分に大きな
交換結合磁界と抵抗変化率を示しており,NiPtCr
膜が反応性イオンエッチングに対して良好な耐性を持つ
ことが分かる。
FIG. 8 shows that Ta and NiPtC
4 shows magnetoresistive effect curves of a spin valve film laminated with r before and after reactive ion etching using SF 6 gas.
The etching was performed using a helicon type plasma etching apparatus. When the protective film is Ta, the exchange coupling magnetic field is significantly reduced after exposure to the reactive ion etching, indicating that the protective film does not function as a magnetoresistive film. On the other hand, when the NiPtCr film is used, the magnetoresistance curve shows a sufficiently large exchange coupling magnetic field and a rate of change in resistance even after exposure to reactive ion etching.
It can be seen that the film has good resistance to reactive ion etching.

【0026】図9に,Ta及びNiPtCr保護膜の厚
さと反応性イオンエッチング暴露後のスピンバルブ膜の
交換結合磁界を示す。Ta3nmを保護膜とした場合
は,前述したように,反応性イオンエッチング暴露後の
交換結合磁界は零であった。一方,NiPtCr保護膜
を用いた場合は,厚さ1nmから5nmのすべての範囲
の試料について,反応性イオンエッチング暴露後におい
ても良好な交換結合磁界が得られ,保護膜として優れて
いることが分かる。
FIG. 9 shows the thickness of the Ta and NiPtCr protective films and the exchange coupling magnetic field of the spin valve film after the reactive ion etching exposure. When Ta was used as the protective film, the exchange coupling magnetic field after the reactive ion etching exposure was zero as described above. On the other hand, when the NiPtCr protective film was used, a good exchange-coupling magnetic field was obtained even after exposure to reactive ion etching for the samples in all ranges of thickness from 1 nm to 5 nm, indicating that the sample was excellent as a protective film. .

【0027】図10に,保護膜材料中に含有されるCr
組成と反応性イオンエッチング暴露前を1とした暴露後
のスピンバルブ膜の交換結合磁界を示す。Cr組成が増
加するに伴って,反応性イオンエッチングに対する耐性
は向上することが分かる。純Cr膜は電気抵抗率が16
μΩ-cmと低いので,適宜添加物を混入して電気抵抗
率を増加させることで,交換結合磁界の大きさそのもの
についても向上することができる。
FIG. 10 shows that the Cr contained in the protective film material
The composition and the exchange coupling magnetic field of the spin valve film after the exposure were set to 1 before the reactive ion etching exposure. It can be seen that as the Cr composition increases, the resistance to reactive ion etching improves. Pure Cr film has an electrical resistivity of 16
Since the resistance is as low as μΩ-cm, the magnitude of the exchange coupling magnetic field itself can be improved by appropriately adding an additive to increase the electric resistivity.

【0028】図11に,本発明の他の実施形態のスピン
バルブ膜の構成を示す。基板20上に,第1の反強磁性
膜21/第1の固定層強磁性膜22/第1の非磁性膜23
/自由層強磁性膜24/第2の非磁性膜25/第2の固定
層強磁性膜26/規則化熱処理を必要とするMn系合金
からなる第2の反強磁性膜27/保護膜28を順次積層
した構成である。基板20と第1の反強磁性膜21の間
に下地膜を挿入しても良い。また,自由層強磁性膜24
は,一種類の材料で構成しても,材料の異なる材料を複
数積層した構成でも構わない。自由層強磁性膜24に
は,図11に示した202方向に一軸異方性を製膜時に
印加した磁界によって誘導した。第1の固定層強磁性膜
22及び第2の固定層強磁性膜26には,それぞれ第1
の反強磁性膜21及びMn系合金からなる第2の反強磁
性膜27との交換結合に起因する一方向異方性を図6に
示した201及び202の向きに付与した。この一方向
異方性は,製膜時及び熱処理時の印加磁界によって誘起
した。詳細は省略するが,この膜構成の場合も,前述し
た手段を用いることによって,第2の反強磁性膜27の
膜厚を薄くすることが可能であった。
FIG. 11 shows the structure of a spin valve film according to another embodiment of the present invention. On a substrate 20, a first antiferromagnetic film 21 / first fixed layer ferromagnetic film 22 / first nonmagnetic film 23
/ Free layer ferromagnetic film 24 / second nonmagnetic film 25 / second fixed layer ferromagnetic film 26 / second antiferromagnetic film 27 made of a Mn-based alloy requiring ordered heat treatment / protective film 28 Are sequentially laminated. A base film may be inserted between the substrate 20 and the first antiferromagnetic film 21. In addition, the free layer ferromagnetic film 24
May be composed of one type of material, or may be composed of a plurality of different materials. In the free layer ferromagnetic film 24, uniaxial anisotropy was induced in the 202 direction shown in FIG. 11 by a magnetic field applied during film formation. The first fixed layer ferromagnetic film 22 and the second fixed layer ferromagnetic film 26 have the first
The unidirectional anisotropy resulting from exchange coupling between the antiferromagnetic film 21 and the second antiferromagnetic film 27 made of a Mn-based alloy was given to the directions 201 and 202 shown in FIG. This unidirectional anisotropy was induced by an applied magnetic field during film formation and heat treatment. Although the details are omitted, even in the case of this film configuration, the thickness of the second antiferromagnetic film 27 can be reduced by using the above-described means.

【0029】図12に,本発明の一実施形態として,本
発明を適用した磁気抵抗効果型磁気ヘッドの断面構造の
概略を示す。基板30上に,絶縁膜31,下部シールド
膜32,下部ギャップ膜33を形成した後,図1又は図
6で示した構成のスピンバルブ膜1又は2を積層する。
このスピンバルブ膜を所定の形状にパターニングした
後,その両端にバルクハウゼンノイズを抑制する目的
で,磁区制御膜37を形成する。更に,このスピンバル
ブ膜の電気抵抗変化を検出するための一対の電極38を
形成し,上部ギャップ膜34,上部シールド膜35を順
次形成する。更に,絶縁膜36を形成後,記録用の誘導
型磁気ヘッドを作製するが,詳細は省略する。
FIG. 12 schematically shows a sectional structure of a magnetoresistive head according to an embodiment of the present invention. After forming the insulating film 31, the lower shield film 32, and the lower gap film 33 on the substrate 30, the spin valve film 1 or 2 having the structure shown in FIG. 1 or 6 is laminated.
After patterning the spin valve film into a predetermined shape, a magnetic domain control film 37 is formed on both ends thereof for the purpose of suppressing Barkhausen noise. Further, a pair of electrodes 38 for detecting a change in electric resistance of the spin valve film is formed, and an upper gap film 34 and an upper shield film 35 are sequentially formed. Further, after forming the insulating film 36, an inductive magnetic head for recording is manufactured, but the details are omitted.

【0030】現在,スピンバルブ膜の電気抵抗変化を検
出するための一対の電極38は,リフトオフプロセスに
よって形成されるのが一般的である。しかし,記録密度
が向上して,トラック幅が狭くなると,この方法で電極
を形成するのは困難になることが懸念される。リフトオ
フプロセスの代替技術として,スピンバルブ膜上全面に
電極膜を形成した後に,センス部の電極膜をRIEによ
って除去する方法が提案されている。この場合,オーバ
ーエッチングをかけた際のスピンバルブ膜に与えるダメ
ージを抑えることが必要になる。このダメージを回避す
るためには,保護膜として,Cr又はRu,Rh,P
d,Ag,Re,Os,Ir,Pt,Au等の貴金属の
単体又はこれらのうち少なくとも一種類以上を主成分と
する合金を用いると良い。この材料は,エッチングレー
トが十分に遅くRIEによるダメージを最小限に抑える
ことができる。反応性イオンエッチングのガス種として
は,例えばSF6を用いることができる。
At present, a pair of electrodes 38 for detecting a change in electric resistance of a spin valve film is generally formed by a lift-off process. However, when the recording density is improved and the track width is narrowed, it may be difficult to form electrodes by this method. As an alternative technique to the lift-off process, a method has been proposed in which an electrode film is formed on the entire surface of a spin valve film, and then the electrode film of the sense portion is removed by RIE. In this case, it is necessary to suppress damage to the spin valve film caused by over-etching. In order to avoid this damage, Cr, Ru, Rh, P
It is preferable to use a single noble metal such as d, Ag, Re, Os, Ir, Pt, and Au, or an alloy containing at least one or more of these as a main component. This material has a sufficiently low etching rate to minimize RIE damage. As a gas species for the reactive ion etching, for example, SF 6 can be used.

【0031】図13に,本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドを搭載した磁気ディスク装置の一実施形態の概略構
造を示す。磁気ディスク装置は,スピンドル40と,ス
ピンドル40を軸として設置された磁気記録媒体41
と,スピンドル40を駆動するモータ42と,移動可能
なキャリッジ43と,キャリッジ43に保持された磁気
ヘッド44と,このキャリッジ43を駆動するボイスコ
イルモータ45と,これを支持するベース46から構成
される。図13では,説明を簡略化するために,磁気記
録媒体41,磁気ヘッド44をそれぞれ一つずつ示した
が,これらは複数であっても差し支えはない。更には,
磁気記録媒体41に,両面記録可能なものを用いても良
く,この場合,磁気ヘッド44は,磁気記録媒体41の
両面に配置する。また,制御系として,磁気ディスク制
御装置等の上位装置47から送出される信号に従って,
ボイスコイルモータ45を制御するボイスコイルモータ
制御回路48を備えている。また,上位装置47から送
られてきたデータを,磁気記録媒体41の書き込み方式
に対応させ,磁気ヘッド44に流すべき電流に変換する
機能と,磁気ヘッド44から送られてきたデータを増幅
し,ディジタル信号に変換する機能とを持つライト/リ
ード回路49を備え,このライト/リード回路49は,
インターフェイス50を介して,上位装置47に接続さ
れている。
FIG. 13 shows a schematic structure of an embodiment of a magnetic disk drive equipped with a magnetoresistive head according to the present invention. The magnetic disk drive includes a spindle 40 and a magnetic recording medium 41 installed around the spindle 40.
, A motor 42 for driving the spindle 40, a movable carriage 43, a magnetic head 44 held by the carriage 43, a voice coil motor 45 for driving the carriage 43, and a base 46 for supporting the same. You. In FIG. 13, one magnetic recording medium 41 and one magnetic head 44 are shown for the sake of simplicity, but a plurality of these may be used. Furthermore,
The magnetic recording medium 41 may be one capable of recording on both sides. In this case, the magnetic heads 44 are arranged on both sides of the magnetic recording medium 41. As a control system, according to a signal transmitted from a higher-level device 47 such as a magnetic disk controller,
A voice coil motor control circuit 48 for controlling the voice coil motor 45 is provided. Also, the function of converting the data sent from the host device 47 into a current to be passed to the magnetic head 44 in accordance with the writing method of the magnetic recording medium 41, and the function of amplifying the data sent from the magnetic head 44, A write / read circuit 49 having a function of converting into a digital signal is provided.
It is connected to the host device 47 via the interface 50.

【0032】次に,この磁気ディスク装置において,磁
気記録媒体41のデータを読み出す場合の動作を説明す
る。上位装置47から,インターフェイス50を介し
て,ボイスコイルモータ制御回路48に,読み出すべき
データの指示を与える。ボイスコイルモータ制御回路4
8からの制御電流によって,ボイスコイルモータ45が
キャリッジ43を駆動させ,磁気記録媒体41上の指示
されたデータが記録されているトラックの位置に,磁気
ヘッド44を高速で移動させ,正確に位置付けする。こ
の位置付けは,磁気記録媒体41上にデータと共に書き
込まれているサーボ情報を磁気ヘッド44が読み取り,
位置に関する信号をボイスコイルモータ制御回路48に
提供することにより行われる。また,ベース46に支持
されたモータ42は,スピンドル40に取り付けた磁気
記録媒体41を回転させる。次に,ライト/リード回路
49からの信号に従って,指示された領域の先頭位置を
検出後,磁気記録媒体41のデータ信号を読み出す。こ
の読み出しは,ライト/リード回路49に接続されてい
る磁気ヘッド44と,磁気記録媒体41との間の信号の
授受によって行われる。読み出されたデータは,所定の
信号に変換され,上位装置47に送出される。
Next, the operation of the magnetic disk device for reading data from the magnetic recording medium 41 will be described. The host device 47 gives an instruction of data to be read to the voice coil motor control circuit 48 via the interface 50. Voice coil motor control circuit 4
8, the voice coil motor 45 drives the carriage 43 to move the magnetic head 44 to the position of the track on the magnetic recording medium 41 where the designated data is recorded at a high speed, and accurately position the magnetic head 44. I do. In this positioning, the magnetic head 44 reads the servo information written together with the data on the magnetic recording medium 41, and
This is performed by providing a signal regarding the position to the voice coil motor control circuit 48. The motor 42 supported by the base 46 rotates the magnetic recording medium 41 attached to the spindle 40. Next, in accordance with a signal from the write / read circuit 49, after detecting the head position of the designated area, the data signal of the magnetic recording medium 41 is read. This reading is performed by transmitting and receiving signals between the magnetic head 44 connected to the write / read circuit 49 and the magnetic recording medium 41. The read data is converted into a predetermined signal and sent to the host device 47.

【0033】上述したような構成で,本発明の磁気抵抗
効果型磁気ヘッド及びこれを搭載した磁気記録再生装置
を試験した結果,十分な感度と分解能を示す再生特性が
得られ,動作の信頼性も良好であった。
With the above-described configuration, the magnetoresistive head of the present invention and a magnetic recording / reproducing apparatus equipped with the same were tested. As a result, a reproducing characteristic showing sufficient sensitivity and resolution was obtained, and the operation reliability was improved. Was also good.

【0034】ここでは,本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドを磁気ディスク装置に適用した実施形態について説
明したが,本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドは,磁気
テープ装置等のような他の磁気記録再生装置にも応用可
能である。
Here, the embodiment in which the magnetoresistive head according to the present invention is applied to a magnetic disk drive has been described. However, the magnetoresistive head according to the present invention can be applied to other magnetic disks such as a magnetic tape drive. It is also applicable to a recording / reproducing device.

【0035】[0035]

【発明の効果】上述の通り,本発明によれば,規則化熱
処理を必要とするMn系反強磁性膜の膜厚を薄くして
も,良好な交換結合特性及びその熱安定性が得られる。
また,反応性イオンエッチングなどの化学的な選択比を
要求されるプロセスを適用することができるため,間隔
の狭い電極形成が可能となる。その結果,再生ヘッドの
狭ギャップ,狭トラック化を達成することができ,高い
記録密度の磁気記録再生装置を得ることが可能となる。
As described above, according to the present invention, even if the thickness of the Mn-based antiferromagnetic film requiring ordering heat treatment is reduced, good exchange coupling characteristics and its thermal stability can be obtained. .
In addition, since a process requiring a chemical selectivity such as reactive ion etching can be applied, electrodes with narrow intervals can be formed. As a result, it is possible to achieve a narrower gap and a narrower track of the reproducing head, and it is possible to obtain a magnetic recording and reproducing apparatus having a high recording density.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態のスピンバルブ膜の構成を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a spin valve film according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来技術及び本発明のスピンバルブ膜の磁気抵
抗効果曲線を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a magnetoresistive effect curve of the spin valve film according to the related art and the present invention.

【図3】従来技術及び本発明のスピンバルブ膜の外部磁
界に対する抵抗変化率の安定性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the stability of the rate of change of resistance with respect to an external magnetic field of the spin valve films of the prior art and the present invention.

【図4】本発明のスピンバルブ膜におけるMn系反強磁
性膜の膜厚と交換結合磁界及び抵抗変化量の関係を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the thickness of the Mn-based antiferromagnetic film, the exchange coupling magnetic field, and the amount of resistance change in the spin valve film of the present invention.

【図5】本発明のスピンバルブ膜における温度と交換結
合磁界の関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between temperature and exchange coupling magnetic field in the spin valve film of the present invention.

【図6】本発明のスピンバルブ膜における保護膜の電気
抵抗率とスピンバルブ膜の交換結合磁界の関係を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the electrical resistivity of the protective film and the exchange coupling magnetic field of the spin valve film in the spin valve film of the present invention.

【図7】本発明のスピンバルブ膜におけるNiPtCr
保護膜のCr組成と電気抵抗率の関係を示す図である。
FIG. 7 shows NiPtCr in the spin valve film of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a Cr composition of a protective film and an electric resistivity.

【図8】本発明のスピンバルブ膜における保護膜として
Ta及びNiPtCrを用いた場合の反応性イオンエッ
チング暴露前後の磁気抵抗効果曲線を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a magnetoresistance effect curve before and after reactive ion etching exposure when Ta and NiPtCr are used as a protective film in the spin valve film of the present invention.

【図9】本発明のスピンバルブ膜におけるTa及びNi
PtCr保護膜の厚さと反応性イオンエッチング暴露後
の交換結合磁界の関係を示す図である。
FIG. 9 shows Ta and Ni in the spin valve film of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a thickness of a PtCr protective film and an exchange coupling magnetic field after exposure to reactive ion etching.

【図10】本発明のスピンバルブ膜における保護膜材料
中に含有するCr組成と交換結合磁界の反応性イオンエ
ッチング暴露前後での変化の関係を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the Cr composition contained in the protective film material and the change in the exchange coupling magnetic field before and after reactive ion etching exposure in the spin valve film of the present invention.

【図11】本発明の他の実施形態のスピンバルブ膜の構
成を示す図である。
FIG. 11 is a view showing a configuration of a spin valve film according to another embodiment of the present invention.

【図12】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの一実施
形態の断面構造の概略を示す図である。
FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a cross-sectional structure of an embodiment of a magnetoresistive head according to the present invention.

【図13】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドを用いた
磁気記録再生装置の一実施形態の概略構造を示す図であ
る。
FIG. 13 is a diagram showing a schematic structure of an embodiment of a magnetic recording / reproducing apparatus using a magnetoresistive head of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2…スピンバルブ膜,10,20,30…基板,1
1…自由層強磁性膜,12…非磁性膜,13…固定層強
磁性膜,14…規則化熱処理を必要とするMn系合金反
強磁性膜,15…保護膜,101…自由層強磁性膜に誘
導した一軸異方性の方向,102…固定層強磁性膜に付
与した一方向異方性の向き,21…第1の反強磁性膜,
22…第1の固定層強磁性膜,23…第1の非磁性膜,
24…自由層強磁性膜,25…第2の非磁性膜,26…
第2の固定層強磁性膜,27…規則化熱処理を必要とす
るMn系合金からなる第2の反強磁性膜,28…保護
膜,201…第1の固定層強磁性膜に付与した一方向異
方性の向き,202…自由層強磁性膜に誘導した一軸異
方性の方向,203…第2の固定層強磁性膜に付与した
一方向異方性の向き,31,36…絶縁膜,32…下部
シールド膜,33…下部ギャップ膜,34…上部ギャッ
プ膜,35…上部シールド膜,37…磁区制御膜,38
…一対の電極,40…スピンドル,41…磁気記録媒
体,42…モータ,43…キャリッジ,44…磁気ヘッ
ド,45…ボイスコイルモータ,46…ベース,47…
上位装置,48…ボイスコイルモータ制御回路,49…
ライト/リード回路,50…インターフェイス。
1, 2,... Spin valve film, 10, 20, 30,.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Free layer ferromagnetic film, 12 ... Nonmagnetic film, 13 ... Fixed layer ferromagnetic film, 14 ... Mn-based alloy antiferromagnetic film which needs ordering heat treatment, 15 ... Protective film, 101 ... Free layer ferromagnetic Direction of uniaxial anisotropy induced in the film, 102 ... direction of unidirectional anisotropy imparted to the fixed-layer ferromagnetic film, 21 ... first antiferromagnetic film,
22: first fixed layer ferromagnetic film, 23: first nonmagnetic film,
24 free layer ferromagnetic film, 25 second nonmagnetic film, 26
Second fixed-layer ferromagnetic film, 27... Second antiferromagnetic film made of a Mn-based alloy requiring ordered heat treatment, 28... Protective film, 201. Direction of directional anisotropy, 202: direction of uniaxial anisotropy induced in free layer ferromagnetic film, 203: direction of unidirectional anisotropy imparted to second fixed layer ferromagnetic film, 31, 36 ... insulation Film 32 lower shield film 33 lower gap film 34 upper gap film 35 upper shield film 37 magnetic domain control film 38
... a pair of electrodes, 40 ... spindle, 41 ... magnetic recording medium, 42 ... motor, 43 ... carriage, 44 ... magnetic head, 45 ... voice coil motor, 46 ... base, 47 ...
Host device, 48 ... Voice coil motor control circuit, 49 ...
Write / read circuit, 50 ... interface.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芳田 伸雄 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 渡辺 克朗 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 Fターム(参考) 5D034 BA05 BA17 BB12 DA07  ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Nobuo Yoshida 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory F-term (reference) 5D034 BA05 BA17 BB12 DA07

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板側から順に,自由層強磁性膜,非磁
性膜,固定層強磁性膜,規則化熱処理を必要とするMn
系合金反強磁性膜,を積層してなる磁気抵抗効果膜と,
該磁気抵抗効果膜に信号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型磁気ヘッドにおいて,該反
強磁性膜上に,該反強磁性膜の規則化を促進させること
を目的とした,Ti,V,Cr,Zr,Nb,Mo,R
u,Rh,Pd,Ag,Hf,Ta,W,Re,Os,
Ir,Pt,Au単体,又はこれらのうち少なくとも1
種類以上を主成分とする合金からなる保護膜を積層し,
該保護膜を積層した後に,該反強磁性膜の規則化熱処理
を行うことを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
1. A free layer ferromagnetic film, a non-magnetic film, a fixed layer ferromagnetic film, and Mn requiring ordered heat treatment
A magnetoresistive film formed by laminating an alloy based antiferromagnetic film,
In a magneto-resistance effect type magnetic head having a pair of electrodes for flowing a signal detection current through the magneto-resistance effect film, an object of the present invention is to promote regularization of the anti-ferromagnetic film on the anti-ferromagnetic film. Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, R
u, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, Re, Os,
Ir, Pt, Au alone, or at least one of them
A protective film made of an alloy mainly composed of more than one kind is laminated,
A magnetoresistance effect type magnetic head, wherein an ordered heat treatment of the antiferromagnetic film is performed after the protection film is laminated.
【請求項2】 基板側から順に,第1の反強磁性膜,第
1の固定層強磁性膜,第1の非磁性膜,自由層強磁性
膜,第2の非磁性膜,第2の固定層強磁性膜,規則化熱
処理を必要とするMn系合金からなる第2の反強磁性
膜,を積層してなる磁気抵抗効果膜と,該磁気抵抗効果
膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁
気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて,該第2の反強磁性膜
上に,該第2の反強磁性膜の規則化を促進させることを
目的とした,Ti,V,Cr,Zr,Nb,Mo,R
u,Rh,Pd,Ag,Hf,Ta,W,Re,Os,
Ir,Pt,Au単体,又はこれらのうち少なくとも1
種類以上を主成分とする合金からなる保護膜を積層し,
該保護膜を積層した後に,該第2の反強磁性膜の規則化
熱処理を行うことを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ド。
A first antiferromagnetic film, a first fixed layer ferromagnetic film, a first nonmagnetic film, a free layer ferromagnetic film, a second nonmagnetic film, and a second nonmagnetic film. A magnetoresistive film formed by laminating a fixed-layer ferromagnetic film and a second antiferromagnetic film made of a Mn-based alloy requiring ordered heat treatment, and a signal detection current flowing through the magnetoresistive film. In a magneto-resistance effect type magnetic head having a pair of electrodes, Ti, V, and Cr are formed on the second antiferromagnetic film to promote the ordering of the second antiferromagnetic film. , Zr, Nb, Mo, R
u, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, Re, Os,
Ir, Pt, Au alone, or at least one of them
A protective film made of an alloy mainly composed of more than one kind is laminated,
A magnetoresistive head according to claim 1, wherein said second antiferromagnetic film is subjected to ordered heat treatment after said protective film is laminated.
【請求項3】 前記規則化熱処理を必要とするMn系合
金反強磁性膜が,0<x≦0.5の組成範囲を有するC
xMn1-x合金又はMn単体に,Ni,Ru,Rh,P
d,Ag,Re,Os,Ir,Pt,Auのうち,少な
くとも1種類以上を40から60at%含有させた合金
で,かつ少なくとも一部に面心正方晶構造を有すること
を特徴とする請求項1あるいは2に記載の磁気抵抗効果
型磁気ヘッド。
3. The Mn-based alloy antiferromagnetic film requiring the ordering heat treatment has a C content of 0 <x ≦ 0.5.
r x Mn 1-x alloy or Mn alone, Ni, Ru, Rh, P
An alloy containing 40 to 60 at% of at least one of d, Ag, Re, Os, Ir, Pt, and Au, and having at least a part of a face-centered tetragonal structure. 3. The magneto-resistance effect type magnetic head according to 1 or 2.
【請求項4】 前記規則化熱処理を必要とするMn系合
金反強磁性膜の膜厚が30nm以下,特に2から15n
mであることを特徴とする請求項1から3のうちいずれ
か1項に記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
4. The film thickness of the Mn-based alloy antiferromagnetic film requiring the ordering heat treatment is 30 nm or less, particularly 2 to 15 n.
The magnetoresistance effect type magnetic head according to any one of claims 1 to 3, wherein m is m.
【請求項5】 前記保護膜の膜厚が,5nm以下である
ことを特徴とする請求項1から4のうちいずれか1項に
記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
5. The magnetoresistive head according to claim 1, wherein the thickness of the protective film is 5 nm or less.
【請求項6】 前記保護膜の電気抵抗率が,20μΩ-
cm以上であることを特徴とする請求項1から5のうち
いずれか1項に記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
6. The protective film has an electric resistivity of 20 μΩ-
The magnetoresistive head according to any one of claims 1 to 5, wherein the magnetic head is not less than 1 cm.
【請求項7】 前記保護膜が,Ti,V,Cr,Zr,
Nb,Mo,Ru,Rh,Pd,Ag,Hf,Ta,
W,Re,Os,Ir,Pt,のうち少なくとも1種類
以上を含み,構成元素が少なくとも2種類以上の合金か
らなることを特徴とする請求項1から6のうちいずれか
1項に記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
7. The method according to claim 1, wherein the protective film is made of Ti, V, Cr, Zr,
Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta,
The magnetic material according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one of W, Re, Os, Ir, and Pt is contained, and the constituent elements are made of at least two kinds of alloys. Resistance effect type magnetic head.
【請求項8】 前記保護膜が,Ti,V,Mn,Fe,
Co,Ni,Cu,Zr,Nb,Mo,Ru,Rh,P
d,Ag,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,
Auのうち,少なくとも1種類以上と,Crとの合金か
らなり,該Crの組成が1から89at%であることを
特徴とする請求項1から7のうちいずれか1項に記載の
磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
8. The method according to claim 1, wherein the protective film is made of Ti, V, Mn, Fe,
Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, P
d, Ag, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt,
The magnetoresistance effect according to any one of claims 1 to 7, comprising an alloy of at least one of Au and Cr with Cr having a composition of 1 to 89 at%. Type magnetic head.
【請求項9】 基板側から順に,自由層強磁性膜,非磁
性膜,固定層強磁性膜,反強磁性膜,を積層してなる磁
気抵抗効果膜と,該磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流
すための一対の電極とを有する磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドにおいて,該反強磁性膜上に,Cr,Ru,Rh,P
d,Ag,Re,Os,Ir,Pt,Au単体,又はこ
れらのうち少なくとも1種類以上を主成分とする合金か
らなる保護膜を積層したことを特徴とする磁気抵抗効果
型磁気ヘッド。
9. A magnetoresistive film formed by laminating a free layer ferromagnetic film, a nonmagnetic film, a fixed layer ferromagnetic film, and an antiferromagnetic film in this order from the substrate side, and detecting a signal on the magnetoresistive film. In a magneto-resistance effect type magnetic head having a pair of electrodes for flowing a current, Cr, Ru, Rh, P
A magnetoresistive magnetic head characterized in that a protective film composed of d, Ag, Re, Os, Ir, Pt, Au alone or an alloy containing at least one of them as a main component is laminated.
【請求項10】 基板側から順に,反強磁性膜,固定層
強磁性膜,非磁性膜,自由層強磁性膜,を積層してなる
磁気抵抗効果膜と,該磁気抵抗効果膜に信号検出電流を
流すための一対の電極とを有する磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドにおいて,該自由層強磁性膜上に,Cr,Ru,R
h,Pd,Ag,Re,Os,Ir,Pt,Au単体,
又はこれらのうち少なくとも1種類以上を主成分とする
合金からなる保護膜を積層したことを特徴とする磁気抵
抗効果型磁気ヘッド。
10. A magnetoresistive film formed by laminating an antiferromagnetic film, a fixed-layer ferromagnetic film, a nonmagnetic film, and a free-layer ferromagnetic film in this order from the substrate side, and detecting a signal on the magnetoresistive film. In a magneto-resistance effect type magnetic head having a pair of electrodes for flowing a current, Cr, Ru, R
h, Pd, Ag, Re, Os, Ir, Pt, Au alone,
Alternatively, a magneto-resistance effect type magnetic head characterized by laminating a protective film made of an alloy containing at least one of them as a main component.
【請求項11】 基板側から順に,第1の反強磁性膜,
第1の固定層強磁性膜,第1の非磁性膜,自由層強磁性
膜,第2の非磁性膜,第2の固定層強磁性膜,第2の反
強磁性膜,を積層してなる磁気抵抗効果膜と,該磁気抵
抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有
する磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて,該第2の反強
磁性膜上に,Cr,Ru,Rh,Pd,Ag,Re,O
s,Ir,Pt,Au単体,又はこれらのうち少なくと
も1種類以上を主成分とする合金からなる保護膜を積層
したことを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
11. A first antiferromagnetic film, in order from the substrate side,
A first fixed layer ferromagnetic film, a first nonmagnetic film, a free layer ferromagnetic film, a second nonmagnetic film, a second fixed layer ferromagnetic film, a second antiferromagnetic film, And a pair of electrodes for passing a signal detection current through the magnetoresistive film, a Cr, Ru, Rh film is formed on the second antiferromagnetic film. , Pd, Ag, Re, O
A magnetoresistive head comprising a protective film made of s, Ir, Pt, Au alone or an alloy containing at least one of them as a main component.
【請求項12】 前記保護膜の膜厚が,5nm以下であ
ることを特徴とする請求項9から11のうちいずれか1
項に記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
12. The method according to claim 9, wherein the thickness of the protective film is 5 nm or less.
Item 7. The magneto-resistive effect type magnetic head according to item 1.
【請求項13】 前記保護膜の電気抵抗率が,20μΩ
-cm以上であることを特徴とする請求項9から12の
うちいずれか1項に記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
13. An electric resistivity of the protective film is 20 μΩ.
The magnetoresistive head according to claim 9, wherein the magnetic head is −cm or more.
【請求項14】 前記保護膜が,Cr,Ru,Rh,P
d,Ag,Re,Os,Ir,Pt,Auのうち少なく
とも1種類以上を含み,構成元素が少なくとも2種類以
上の合金からなることを特徴とする請求項9から13の
うちいずれか1項に記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
14. The method according to claim 14, wherein the protective film is made of Cr, Ru, Rh, P
14. The semiconductor device according to claim 9, wherein at least one of d, Ag, Re, Os, Ir, Pt, and Au is included, and the constituent elements are at least two or more alloys. 15. The magnetoresistive effect type magnetic head as described in the above.
【請求項15】 前記保護膜が,Ti,V,Mn,F
e,Co,Ni,Cu,Zr,Nb,Mo,Ru,R
h,Pd,Ag,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,
Pt,Auのうち,少なくとも1種類以上と,Crとの
合金からなり,該Crの組成が1から89at%である
ことを特徴とする請求項9から14のうちいずれか1項
に記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
15. The method according to claim 15, wherein the protective film is made of Ti, V, Mn, F.
e, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Ru, R
h, Pd, Ag, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir,
The magnetic material according to any one of claims 9 to 14, wherein the magnetic material comprises an alloy of at least one of Pt and Au with Cr, and the composition of the Cr is 1 to 89 at%. Resistance effect type magnetic head.
【請求項16】 前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を
流すための一対の電極を,反応性イオンエッチング法で
所定形状に加工する工程を含むことを特徴とする請求項
9から15のうちいずれか1項に記載の磁気抵抗効果型
磁気ヘッドの製造方法。
16. The method according to claim 9, further comprising a step of processing a pair of electrodes for flowing a signal detection current through the magnetoresistive film into a predetermined shape by a reactive ion etching method. 9. The method for manufacturing a magnetoresistive head according to claim 1.
【請求項17】 情報を記録する磁気記録媒体と,該磁
気記録媒体に情報を書き込む記録ヘッドと該磁気記録媒
体に記録された情報を読み取る再生ヘッドからなる磁気
ヘッドと,該磁気ヘッドを該磁気記録媒体上の所定位置
に移動させるアクチュエータ手段と,該磁気ヘッドが書
き込む又は読み取る情報の送受信とアクチュエータ手段
の移動を制御する制御手段と,を有する磁気記録再生装
置において,該再生ヘッドが,請求項1から15のうち
いずれか1項に記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッドから構
成されることを特徴とする磁気記録再生装置。
17. A magnetic head comprising a magnetic recording medium for recording information, a recording head for writing information on the magnetic recording medium, and a reproducing head for reading information recorded on the magnetic recording medium; A magnetic recording / reproducing apparatus, comprising: actuator means for moving to a predetermined position on a recording medium; and control means for controlling transmission / reception of information written or read by the magnetic head and movement of the actuator means. 16. A magnetic recording / reproducing apparatus comprising the magneto-resistance effect type magnetic head according to any one of 1 to 15.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7061729B2 (en) * 2002-05-16 2006-06-13 International Business Machines Corporation Protective cap in lead overlay magnetic sensors

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