JP2001148104A - Magnetoresistive magnetic head - Google Patents
Magnetoresistive magnetic headInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果素子
に流れるセンス電流の方向が磁気記録媒体の面内方向に
対して略垂直となる磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive head in which the direction of a sense current flowing in a magnetoresistive element is substantially perpendicular to the in-plane direction of a magnetic recording medium.
【0002】[0002]
【従来の技術】磁気抵抗効果素子は、外部磁界の大きさ
によって抵抗値が変化する素子であり、例えば、磁気ヘ
ッドにおける磁気記録媒体からの磁気信号を検出する感
磁素子として使用されている。そして、この磁気抵抗効
果素子を備えた磁気ヘッドは、一般に、磁気抵抗効果型
磁気ヘッド(以下、MRヘッドという。)と呼ばれてい
る。2. Description of the Related Art A magnetoresistive element is an element whose resistance value changes according to the magnitude of an external magnetic field, and is used, for example, as a magneto-sensitive element for detecting a magnetic signal from a magnetic recording medium in a magnetic head. A magnetic head including the magnetoresistive element is generally called a magnetoresistive magnetic head (hereinafter, referred to as an MR head).
【0003】磁気抵抗効果素子としては、異方性磁気抵
抗効果を利用した磁気抵抗効果素子、或いは、スピンバ
ルブ膜を利用した巨大磁気抵抗効果素子が挙げられる。Examples of the magnetoresistive element include a magnetoresistive element using an anisotropic magnetoresistive effect and a giant magnetoresistive element using a spin valve film.
【0004】また、MRヘッドには、この磁気抵抗効果
素子に流れるセンス電流の方向が磁気記録媒体の面内方
向に対して垂直となる縦型MRヘッド、或いは、磁気記
録媒体の面内方向と略平行となる横型MRヘッドがあ
る。このうち、縦型MRヘッドは、その再生出力がトラ
ック幅に依存しないといった利点を有している。In addition, the MR head has a vertical MR head in which the direction of a sense current flowing through the magnetoresistive element is perpendicular to the in-plane direction of the magnetic recording medium, or the in-plane direction of the magnetic recording medium. There is a horizontal MR head that is substantially parallel. Among them, the vertical MR head has an advantage that its reproduction output does not depend on the track width.
【0005】ここで、このような縦型MRヘッドの一例
を図12に示す。Here, an example of such a vertical MR head is shown in FIG.
【0006】このMRヘッドは、外部磁界に応じて磁化
方向を変化させる磁化自由層100と、所定の方向に磁
化が固定された磁化固定層101とが、非磁性層102
を介して積層されてなる磁気抵抗効果素子103を備え
る。In this MR head, a non-magnetic layer 102 includes a magnetization free layer 100 whose magnetization direction is changed in accordance with an external magnetic field, and a magnetization fixed layer 101 whose magnetization is fixed in a predetermined direction.
And a magnetoresistive effect element 103 that is laminated through the intermediary.
【0007】この磁気抵抗効果素子103は、例えばス
ピンバルブ膜を利用した巨大磁気抵抗効果素子であり、
磁化自由層100が、例えばNiFe、CoFe等の高
い透磁率を有する軟磁性膜からなり、磁化固定層101
が、例えばIrMn、CoFe、Co等の反強磁性膜
と、この反強磁性膜との間に働く交換結合磁界により磁
化方向が所定の方向に固定された、例えばNiFe、C
oFe、Co等の高い透磁率を有する軟磁性膜とからな
り、非磁性層102が、Au、Ag、Cu等の非磁性膜
からなる。The magnetoresistive element 103 is, for example, a giant magnetoresistive element using a spin valve film.
The magnetization free layer 100 is made of a soft magnetic film having a high magnetic permeability such as, for example, NiFe or CoFe.
However, the magnetization direction is fixed in a predetermined direction by an exchange coupling magnetic field acting between an antiferromagnetic film such as IrMn, CoFe, and Co, for example, NiFe, C
The nonmagnetic layer 102 is made of a soft magnetic film having a high magnetic permeability such as oFe or Co, and the nonmagnetic layer 102 is made of a nonmagnetic film such as Au, Ag, or Cu.
【0008】また、磁気抵抗効果素子103には、磁気
録媒体の面内方向に対して略垂直な方向の前段側及び後
段側の端部に、この磁気抵抗効果素子103にセンス電
流を供給するための先端電極104及び後端電極105
が、磁化自由層100に当接するように配設されてい
る。A sense current is supplied to the magnetoresistive element 103 at the front and rear ends thereof in a direction substantially perpendicular to the in-plane direction of the magnetic recording medium. Electrode 104 and rear electrode 105 for
Are disposed so as to contact the magnetization free layer 100.
【0009】また、磁気抵抗効果素子103の両側に
は、磁化自由層100の磁区の安定化を図るために、こ
の磁化自由層100にバイアス磁界を印加する一対の硬
磁性膜106が配設されている。この硬磁性膜106
は、例えばCoγ−Fe2O3等の硬質磁性材料より形成
される。A pair of hard magnetic films 106 for applying a bias magnetic field to the magnetization free layer 100 are provided on both sides of the magnetoresistance effect element 103 in order to stabilize the magnetic domains of the magnetization free layer 100. ing. This hard magnetic film 106
Is formed of a hard magnetic material such as Coγ-Fe 2 O 3 .
【0010】なお、図12においては、このMRヘッド
を構成する磁気抵抗効果素子103のみを図示している
が、MRヘッドとしては、この感磁部となる磁気抵抗効
果素子103を非磁性材により挟み込んだノンシールド
型MRヘッド、或いは、このノンシールド型MRヘッド
の再生周波数特性を改善するために磁気抵抗効果素子1
03を軟磁性材により磁気シールドしたシールド型MR
ヘッド、或いは、耐摩耗性等の向上のために磁束を磁気
抵抗効果素子103へと導き、この磁気抵抗効果素子1
03を非露出型としたヨーク型MRヘッド等が挙げられ
る。Although FIG. 12 shows only the magnetoresistive element 103 constituting the MR head, the magnetoresistive element 103 serving as the magnetic sensing portion is made of a non-magnetic material in the MR head. The inserted non-shield type MR head or the magnetoresistive element 1 for improving the reproduction frequency characteristic of the non-shield type MR head
Shielded MR 03 magnetically shielded with soft magnetic material
A magnetic flux is led to the magnetoresistive element 103 for improving the head or wear resistance, etc.
A non-exposed yoke type MR head 03 is used.
【0011】また、このMRヘッドは、薄膜形成工程に
よって基板上に各構成要素が積層形成されてなる、いわ
ゆる薄膜磁気ヘッドであり、上述した磁化自由層10
0、磁化固定層101、非磁性層102等の他に、下地
層や保護層等が配設された構成とされる。The MR head is a so-called thin-film magnetic head in which each component is formed on a substrate by a thin-film forming process.
0, a magnetization fixed layer 101, a nonmagnetic layer 102, and the like, as well as an underlayer, a protective layer, and the like.
【0012】以上のように構成された縦型MRヘッドで
は、磁気記録媒体から情報信号を再生する際、磁気抵抗
効果素子103と対向するように磁気記録媒体を走行さ
せ、この磁気抵抗効果素子103により磁気記録媒体か
らの信号磁界を検出する。ここで、磁気抵抗効果素子1
03による信号磁界の検出は、先端電極104及び後端
電極105を介して、磁気抵抗効果素子103に磁気記
録媒体の面内方向に対して略垂直な方向にセンス電流を
供給し、このセンス電流の電圧変化を検出することによ
り行う。In the vertical MR head configured as described above, when reproducing the information signal from the magnetic recording medium, the magnetic recording medium is caused to run so as to face the magnetoresistive element 103, To detect the signal magnetic field from the magnetic recording medium. Here, the magnetoresistance effect element 1
In the detection of the signal magnetic field by the reference numeral 03, a sense current is supplied to the magnetoresistive element 103 through the front electrode 104 and the rear electrode 105 in a direction substantially perpendicular to the in-plane direction of the magnetic recording medium. This is performed by detecting a voltage change of
【0013】なお、このMRヘッドでは、一対の硬磁性
膜106に挟み込まれた部分が、磁気抵抗効果素子10
3の感磁部となっており、その部分の幅がMRヘッドの
再生トラック幅Wとなる。In this MR head, a portion sandwiched between the pair of hard magnetic films 106 is the magnetoresistive element 10.
The width of this portion is the reproduction track width W of the MR head.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した縦
型MRヘッドでは、磁気抵抗効果素子103において、
磁化自由層100の磁区の安定化を図るために、硬磁性
膜106より印加されるバイアス磁界が、この磁化自由
層100に対して適度に印加される必要がある。By the way, in the above-described vertical MR head, in the magnetoresistive element 103,
In order to stabilize the magnetic domains of the magnetization free layer 100, it is necessary that the bias magnetic field applied from the hard magnetic film 106 be appropriately applied to the magnetization free layer 100.
【0015】すなわち、この縦型MRヘッドでは、磁気
抵抗効果素子103における磁化自由層100の膜厚を
tとし、この磁化自由層100の飽和磁化をMSとし、
硬磁性膜106の膜厚をδPMとし、この硬磁性膜106
の残留磁化をMr PMとしたとき、Mr PMδPM≧2MStと
なるような設計がなされている。なお、これは、横型M
Rヘッドとした場合も同様である。That is, in this vertical MR head, the thickness of the magnetization free layer 100 in the magnetoresistive element 103 is t, the saturation magnetization of the magnetization free layer 100 is M S ,
The thickness of the hard magnetic film 106 is set to δ PM ,
When residual magnetization was an M r PM, such that M r PM δ PM ≧ 2M S t designs it has been made. Note that this is a horizontal M
The same applies to the case where an R head is used.
【0016】しかしながら、この縦型MRヘッドでは、
上述したように、磁気抵抗効果素子103の出力がトラ
ック幅に依存しないとされるにも関わらず、高記録密度
化に対応して再生トラック幅Wを狭くした場合に、この
磁気抵抗効果素子103の出力が大幅に低下してしまう
ことがあった。However, in this vertical MR head,
As described above, even though the output of the magnetoresistive element 103 is not dependent on the track width, when the reproducing track width W is reduced in response to the increase in recording density, the magnetoresistive element 103 In some cases, the output was greatly reduced.
【0017】ここで、縦型MRヘッドにおいて、磁気抵
抗効果素子103の出力は、磁束進入長に比例する。ま
た、この磁束進入長は、磁化自由層100の透磁率の1
/2乗に比例する。また、この磁化自由層100の透磁
率は、硬磁性膜106から印加されるバイアス磁界と磁
化自由層100の異方性磁界との和に反比例する。した
がって、この磁気抵抗効果素子103の出力は、硬磁性
膜106から印加されるバイアス磁界と磁化自由層10
0の異方性磁界との和の1/2乗に反比例することにな
る。Here, in the vertical MR head, the output of the magnetoresistive element 103 is proportional to the magnetic flux penetration length. The magnetic flux penetration length is one of the magnetic permeability of the magnetization free layer 100.
/ 2 power. The magnetic permeability of the magnetization free layer 100 is inversely proportional to the sum of the bias magnetic field applied from the hard magnetic film 106 and the anisotropic magnetic field of the magnetization free layer 100. Therefore, the output of the magnetoresistive element 103 is determined by the bias magnetic field applied from the hard magnetic film 106 and the magnetization free layer 10.
It will be inversely proportional to the 1/2 power of the sum of 0 and the anisotropic magnetic field.
【0018】ここで、縦型MRヘッドの再生トラック幅
Wを変えたときの磁気抵抗効果素子103の出力との関
係を示すグラフを図13に示す。なお、ここでは、MR
ヘッドの再生ギャップ長を0.07μmとし、磁気抵抗
効果素子103に供給されるセンス電流を一定とする。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the output of the magnetoresistive element 103 when the reproduction track width W of the vertical MR head is changed. Note that here, MR
The reproducing gap length of the head is set to 0.07 μm, and the sense current supplied to the magnetoresistive element 103 is fixed.
【0019】図13に示すように、このMRヘッドで
は、再生トラック幅Wが広くなるにしたがって、磁気抵
抗効果素子103の出力が、この再生トラック幅Wに依
存することなく一定となるのがわかる。しかしながら、
このMRヘッドでは、再生トラック幅Wが狭くなると、
磁気抵抗効果素子103の出力が低下してしまうのがわ
かる。これは、再生トラック幅Wが狭くなるにしたがっ
て、磁化自由層100に印加される硬磁性膜106から
のバイアス磁界の平均が大きくなるためである。As shown in FIG. 13, in the MR head, as the reproduction track width W increases, the output of the magnetoresistive element 103 becomes constant without depending on the reproduction track width W. . However,
In this MR head, when the reproduction track width W becomes narrow,
It can be seen that the output of the magnetoresistive element 103 decreases. This is because the average of the bias magnetic field from the hard magnetic film 106 applied to the magnetization free layer 100 increases as the reproduction track width W decreases.
【0020】次に、再生トラック幅Wを、例えば0.2
μmと狭くした際の、磁化自由層100に印加される硬
磁性膜106からのバイアス磁界のトラック幅方向にお
ける分布を示すグラフを図14に示し、このバイアス磁
界が印加された磁化自由層100の透磁率のトラック幅
方向における分布を示すグラフを図15に示す。Next, the reproduction track width W is set to, for example, 0.2
FIG. 14 is a graph showing the distribution of the bias magnetic field from the hard magnetic film 106 applied to the magnetization free layer 100 in the track width direction when the width is reduced to μm. FIG. 15 is a graph showing the distribution of the magnetic permeability in the track width direction.
【0021】図14に示すように、再生トラック幅Wを
狭くした場合には、磁化自由層100に印加される硬磁
性膜106からのバイアス磁界は、中央部分で比較的安
定しているのに対し、両端部分で大きくなっているのが
わかる。このため、MRヘッドでは、磁化自由層100
に印加される硬磁性膜106からのバイアス磁界の平均
が大きくなってしまい、磁気抵抗効果素子103の出力
が低下することとなる。As shown in FIG. 14, when the reproduction track width W is reduced, the bias magnetic field applied from the hard magnetic film 106 to the magnetization free layer 100 is relatively stable at the central portion. On the other hand, it can be seen that it is larger at both ends. Therefore, in the MR head, the magnetization free layer 100
The average of the bias magnetic field applied from the hard magnetic film 106 increases, and the output of the magnetoresistive element 103 decreases.
【0022】また、図15に示すように、再生トラック
幅Wを狭くした場合には、磁化自由層100の透磁率
は、中央部をピークとして、トラック幅方向の両端部に
向かって低くなる不均一な分布を示しているのがわか
る。この磁化自由層100の透磁率の低下は、上述した
磁化自由層100の透磁率と磁気抵抗効果素子103の
出力との関係から、磁気抵抗効果素子103の出力を低
下させる直接の原因となる。また、このMRヘッドで
は、磁気抵抗効果素子103のトラック幅方向における
磁化自由層100の透磁率の分布が均一とならないため
に、オフトラック特性が低下してしまう可能性も生じて
くる。As shown in FIG. 15, when the reproduction track width W is narrowed, the magnetic permeability of the magnetization free layer 100 has a peak at the center and decreases toward both ends in the track width direction. It can be seen that it shows a uniform distribution. This decrease in the magnetic permeability of the magnetization free layer 100 is a direct cause of reducing the output of the magnetoresistive element 103 from the relationship between the magnetic permeability of the magnetization free layer 100 and the output of the magnetoresistive element 103. Further, in this MR head, since the distribution of the magnetic permeability of the magnetization free layer 100 in the track width direction of the magnetoresistive element 103 is not uniform, there is a possibility that off-track characteristics may be reduced.
【0023】このように、従来の縦型MRヘッドでは、
高記録密度化に対応して再生トラック幅Wを狭くした場
合に、磁化自由層100に印加される硬磁性膜106か
らのバイアス磁界の影響が大きくなり過ぎてしまい、こ
の磁化自由層100の磁区を安定させることが困難とな
り、その結果、磁気抵抗効果素子103の出力が大幅に
低下してしまうことがあった。As described above, in the conventional vertical MR head,
When the reproduction track width W is reduced in response to the increase in the recording density, the influence of the bias magnetic field from the hard magnetic film 106 applied to the magnetization free layer 100 becomes too large. Is difficult to stabilize, and as a result, the output of the magnetoresistive element 103 may be greatly reduced.
【0024】そこで、本発明はこのような従来の事情に
鑑みて提案されたものであり、磁気抵抗効果素子に流れ
るセンス電流の方向が磁気記録媒体の面内方向に対して
略垂直となる磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、トラ
ック幅を狭くした際の磁気抵抗効果素子の出力低下を防
ぎ、高記録密度化に対応することを可能とした磁気抵抗
効果型磁気ヘッドを提供することを目的とする。Therefore, the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and the direction of the sense current flowing through the magnetoresistive effect element is substantially perpendicular to the in-plane direction of the magnetic recording medium. It is an object of the present invention to provide a magnetoresistive head that prevents a decrease in the output of the magnetoresistive element when the track width is reduced and is capable of responding to a higher recording density. .
【0025】[0025]
【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、磁気抵抗効果素
子に流れるセンス電流の方向が磁気記録媒体の面内方向
に対して略垂直となる磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおい
て、磁気抵抗効果素子は、少なくとも、外部磁界に応じ
て磁化方向を変化させる磁化自由層と、所定の方向に磁
化が固定された磁化固定層とが、非磁性層を介して積層
されてなり、磁化自由層の両側には、絶縁性軟磁性膜を
介して硬磁性膜が配設されていることを特徴とする。According to the present invention, there is provided a magneto-resistance effect type magnetic head in which the direction of a sense current flowing through a magneto-resistance effect element is substantially perpendicular to an in-plane direction of a magnetic recording medium. In the magneto-resistance effect type magnetic head, the magneto-resistance effect element includes at least a magnetization free layer that changes a magnetization direction according to an external magnetic field, and a magnetization fixed layer in which magnetization is fixed in a predetermined direction. And a hard magnetic film is disposed on both sides of the magnetization free layer via an insulating soft magnetic film.
【0026】以上のように、本発明に係る磁気抵抗効果
型磁気ヘッドでは、磁化自由層の両側に絶縁性軟磁性膜
を介して硬磁性膜が配設されていることから、硬磁性膜
からのバイアス磁界が、絶縁性軟磁性膜を介して磁化自
由層に印加されることとなる。これにより、この磁気抵
抗効果型磁気ヘッドでは、トラック幅を狭くした場合で
あっても、磁化自由層の磁区を安定させることができ、
磁気抵抗効果素子の出力低下を防ぐことができる。As described above, in the magneto-resistance effect type magnetic head according to the present invention, since the hard magnetic film is provided on both sides of the magnetization free layer via the insulating soft magnetic film, Is applied to the magnetization free layer via the insulating soft magnetic film. Thereby, in this magnetoresistive head, even when the track width is reduced, the magnetic domains of the magnetization free layer can be stabilized,
It is possible to prevent the output of the magnetoresistive element from lowering.
【0027】[0027]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0028】本発明を適用した磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ド(以下、MRヘッドという。)は、磁気抵抗効果素子
に流れるセンス電流の方向が磁気記録媒体の面内方向に
対して略垂直となる縦型のMRヘッドである。A magnetoresistive head (hereinafter referred to as an MR head) to which the present invention is applied has a longitudinal direction in which the direction of a sense current flowing through the magnetoresistive element is substantially perpendicular to the in-plane direction of the magnetic recording medium. Type MR head.
【0029】このMRヘッドは、図1に示すように、外
部磁界に応じて磁化方向を変化させる磁化自由層1と、
所定の方向に磁化が固定された磁化固定層2とが、非磁
性層3を介して積層されてなる磁気抵抗効果素子4を備
える。As shown in FIG. 1, the MR head has a magnetization free layer 1 that changes the magnetization direction according to an external magnetic field,
The magneto-resistance effect element 4 includes a magnetization fixed layer 2 whose magnetization is fixed in a predetermined direction and a magnetic resistance effect element 4 that is stacked with a non-magnetic layer 3 interposed therebetween.
【0030】この磁気抵抗効果素子4は、例えばスピン
バルブ膜を利用した巨大磁気抵抗効果素子であり、磁化
自由層1が、例えばNiFe、CoFe等の高い透磁率
を有する軟磁性膜からなり、磁化固定層2が、例えばI
rMn、CoFe、Co等の反強磁性膜と、この反強磁
性膜との間に働く交換結合磁界により所定の方向に磁化
が固定された、例えばNiFe、CoFe、Co等の高
い透磁率を有する軟磁性膜からなり、非磁性層3が、A
u、Ag、Cu等の非磁性膜からなる。The magnetoresistive element 4 is a giant magnetoresistive element using, for example, a spin valve film, and the magnetization free layer 1 is made of a soft magnetic film such as NiFe or CoFe having a high magnetic permeability. When the fixed layer 2 is, for example, I
The magnetization is fixed in a predetermined direction by an exchange coupling magnetic field acting between an antiferromagnetic film such as rMn, CoFe, and Co, and has a high magnetic permeability such as NiFe, CoFe, and Co. The nonmagnetic layer 3 is made of a soft magnetic film.
It is made of a non-magnetic film such as u, Ag, and Cu.
【0031】また、磁気抵抗効果素子4には、磁気録媒
体の面内方向に対して略垂直な方向の前段側及び後段側
の端部に、この磁気抵抗効果素子4にセンス電流を供給
するための先端電極5及び後端電極6が、磁化自由層1
に当接するように配設されている。そして、このMRヘ
ッドでは、磁気抵抗効果素子4の先端電極5が配設され
た側の端面が、磁気記録媒体と対向する媒体対向面とさ
れている。A sense current is supplied to the magnetoresistive element 4 at the front and rear ends thereof in a direction substantially perpendicular to the in-plane direction of the magnetic recording medium. Electrode 5 and rear electrode 6 for the
It is arranged so as to abut. In the MR head, the end face of the magnetoresistive element 4 on the side where the tip electrode 5 is provided is a medium facing surface facing the magnetic recording medium.
【0032】また、磁気抵抗効果素子4には、媒体対向
面側から見た磁化自由層1の両端部に、絶縁性軟磁性膜
7を介して硬磁性膜8が配設さている。In the magnetoresistive effect element 4, hard magnetic films 8 are provided at both ends of the magnetization free layer 1 as viewed from the medium facing surface side via an insulating soft magnetic film 7.
【0033】絶縁性軟磁性膜7は、少なくとも20μm
Ωcm以上の比抵抗を有する軟質磁性材料により形成さ
れる。具体的には、この絶縁性軟磁性膜7として、N
i、Fe、Co元素の何れかを含む磁性体、及びこれら
磁性体とTi、V、Cr、Cu、Zr、Nb、Mo、R
u、Rh、Pd、Hf、Ta、W、Fr、Pt、Au元
素の何れかを含む合金、並びにこれらの酸化物及び窒化
物等が挙げられる。例えば、このような絶縁性軟磁性膜
7として、NiFe、NiFeCo、CoTaZn等を
挙げることができる。また、絶縁性軟磁性膜7として、
Ni、Fe、Co元素の何れかを含む金属と、MgO、
Al2O3、SiO2、Taの酸化物、Tiの酸化物の
何れかを含む非金属とのグラニュラー磁性薄膜を挙げる
ことができる。The insulating soft magnetic film 7 has a thickness of at least 20 μm.
It is formed of a soft magnetic material having a specific resistance of Ωcm or more. Specifically, as the insulating soft magnetic film 7, N 2
i, Fe, or a magnetic material containing any of Co elements, and these magnetic materials and Ti, V, Cr, Cu, Zr, Nb, Mo, and R
Alloys containing any one of the elements u, Rh, Pd, Hf, Ta, W, Fr, Pt, and Au, as well as oxides and nitrides thereof, may be mentioned. For example, as such an insulating soft magnetic film 7, NiFe, NiFeCo, CoTaZn, or the like can be given. Further, as the insulating soft magnetic film 7,
A metal containing any of Ni, Fe, and Co elements, MgO,
A granular magnetic thin film with a non-metal containing any of Al2O3, SiO2, an oxide of Ta, and an oxide of Ti can be given.
【0034】この絶縁性軟磁性膜7は、少なくとも比抵
抗を20μmΩcm以上とすることにより、磁気抵抗効
果素子4からこの絶縁性軟磁性膜7にセンス電流が流れ
込むのを防止することができる。When the insulating soft magnetic film 7 has a specific resistance of at least 20 μmΩcm, it is possible to prevent a sense current from flowing from the magnetoresistive effect element 4 into the insulating soft magnetic film 7.
【0035】一方、硬磁性膜8は、磁化自由層1の磁区
の安定化を図るために、この磁化自由層1にバイアス磁
界を印加するためのものであり、例えばCoCrPt、
CoPt、CoNiPt、Coγ−Fe2O3等の硬質磁
性材料より形成される。On the other hand, the hard magnetic film 8 is for applying a bias magnetic field to the magnetization free layer 1 in order to stabilize the magnetic domain of the magnetization free layer 1. For example, CoCrPt,
It is formed of a hard magnetic material such as CoPt, CoNiPt, and Coγ-Fe 2 O 3 .
【0036】なお、図1においては、このMRヘッドを
構成する磁気抵抗効果素子4のみを図示しているが、M
Rヘッドとしては、この感磁部となる磁気抵抗効果素子
4を非磁性材により挟み込んだノンシールド型MRヘッ
ド、或いは、このノンシールド型MRヘッドの再生周波
数特性を改善するために磁気抵抗効果素子4を軟磁性材
により磁気シールドしたシールド型MRヘッド、或い
は、耐摩耗性等の向上のために磁束を磁気抵抗効果素子
4へと導き、この磁気抵抗効果素子4を非露出型とした
ヨーク型MRヘッド等が挙げられる。FIG. 1 shows only the magnetoresistive element 4 constituting the MR head.
As the R head, a non-shield type MR head in which the magneto-resistance effect element 4 serving as a magnetic sensing part is sandwiched by a non-magnetic material, or a magneto-resistance effect element for improving the reproduction frequency characteristic of the non-shield type MR head 4 is a shield type MR head magnetically shielded with a soft magnetic material, or a yoke type in which a magnetic flux is guided to the magnetoresistive effect element 4 for improving wear resistance and the like, and the magnetoresistive effect element 4 is not exposed. An MR head is exemplified.
【0037】また、このMRヘッドは、薄膜形成工程に
よって基板上に各構成要素が積層形成されてなる、いわ
ゆる薄膜磁気ヘッドであり、上述した磁化自由層1、磁
化固定層2、非磁性層3等の他に、下地層や保護層等が
配設された構成とされる。This MR head is a so-called thin-film magnetic head in which each constituent element is laminated on a substrate by a thin-film forming step, and includes the above-described magnetization free layer 1, magnetization fixed layer 2, non-magnetic layer 3 In addition to the above, an underlayer, a protective layer and the like are provided.
【0038】以上のように構成されたMRヘッドでは、
磁気記録媒体から情報信号を再生する際、磁気抵抗効果
素子4と対向するように磁気記録媒体を走行させ、この
磁気抵抗効果素子4により磁気記録媒体からの信号磁界
を検出する。ここで、磁気抵抗効果素子4による信号磁
界の検出は、先端電極5及び後端電極6を介して、磁気
抵抗効果素子4に磁気記録媒体の面内方向に対して略垂
直な方向にセンス電流を供給し、このセンス電流の電圧
変化を検出することにより行う。なお、このMRヘッド
では、絶縁性軟磁性膜7に挟まれた部分の磁気抵抗効果
素子4の間隔が再生トラック幅Wとされている。In the MR head configured as described above,
When reproducing an information signal from the magnetic recording medium, the magnetic recording medium is caused to run so as to face the magnetoresistive element 4, and the magnetoresistive element 4 detects a signal magnetic field from the magnetic recording medium. Here, the detection of the signal magnetic field by the magnetoresistive effect element 4 is performed by detecting the sense current in the direction substantially perpendicular to the in-plane direction of the magnetic recording medium through the front end electrode 5 and the rear end electrode 6. Is supplied, and the voltage change of the sense current is detected. In this MR head, the interval between the magnetoresistive elements 4 in the portion sandwiched between the insulating soft magnetic films 7 is set to the reproduction track width W.
【0039】ところで、このMRヘッドでは、磁気抵抗
効果素子4において、硬磁性膜8との間に働く交換結合
磁界(バイアス磁界)により、絶縁性軟磁性膜7の磁化
が所定の方向に固定されており、この所定の方向に磁化
が固定された絶縁性軟磁性膜7との間に働く交換結合磁
界により、磁化固定層2の磁化が所定の方向に固定され
ている。すなわち、この磁気抵抗効果素子4では、硬磁
性膜8からのバイアス磁界が、絶縁性軟磁性膜7を介し
て磁化自由層1に印加されることとなる。In the MR head, the magnetization of the insulating soft magnetic film 7 is fixed in a predetermined direction by the exchange coupling magnetic field (bias magnetic field) acting between the magnetoresistive effect element 4 and the hard magnetic film 8. The magnetization of the magnetization fixed layer 2 is fixed in a predetermined direction by an exchange coupling magnetic field acting between the insulating soft magnetic film 7 and the magnetization fixed in the predetermined direction. That is, in the magnetoresistive effect element 4, the bias magnetic field from the hard magnetic film 8 is applied to the magnetization free layer 1 via the insulating soft magnetic film 7.
【0040】この場合、磁気抵抗効果素子4では、絶縁
性軟磁性膜7と磁化自由層1とが強磁性結合するため
に、交換結合定数を1×10-8erg/cm以上とすること
が好ましい。また、磁気抵抗効果素子4では、磁化自由
層1の透磁率を増加させるために、軟磁性絶縁膜の幅W
Bを10nm以上することが好ましい。In this case, in the magnetoresistive element 4, the exchange coupling constant is set to 1 × 10 −8 erg / cm or more because the insulating soft magnetic film 7 and the magnetization free layer 1 are ferromagnetically coupled. preferable. In the magnetoresistive element 4, the width W of the soft magnetic insulating film is increased in order to increase the magnetic permeability of the magnetization free layer 1.
B is preferably set to 10 nm or more.
【0041】また、磁気抵抗効果素子4では、上述した
従来のMRヘッドと同様に、磁化自由層1の膜厚をtと
し、この磁化自由層1の飽和磁化をMSとし、硬磁性膜
8の膜厚をδPMとし、この硬磁性膜8の残留磁化をMr
PMとしたとき、Mr PMδPM≧2MStとなることが好まし
い。さらに、磁気抵抗効果素子4では、絶縁性軟磁性膜
7と磁化自由層1との境界部分に磁区が形成されるのを
避けるために、絶縁性軟磁性膜7の飽和磁化をMS Bと
し、この絶縁性軟磁性膜7の膜厚をtBとしたとき、MS
BtB≒MStとなることが好ましい。In the magnetoresistive effect element 4, similarly to the above-described conventional MR head, the thickness of the magnetization free layer 1 is represented by t, the saturation magnetization of the magnetization free layer 1 is represented by M S , and the hard magnetic film 8 is formed. Δ PM and the residual magnetization of the hard magnetic film 8 is represented by M r
When the PM, it is preferable that the M r PM δ PM ≧ 2M S t. Furthermore, the magnetoresistive element 4, in order to avoid magnetic domains are formed in the boundary portion between the magnetization free layer 1 and the insulating soft magnetic film 7, a saturation magnetization of the insulating soft magnetic film 7 and M S B When the thickness of the insulating soft magnetic film 7 is t B , M S
It is preferred that the B t B ≒ M S t.
【0042】また、磁気抵抗効果素子4では、硬磁性膜
8からのバイアス磁界が絶縁性軟磁性膜7を介して磁化
自由層1に印加されるために、絶縁性軟磁性膜7の異方
性磁界又は保磁力を1000Oe以下とすることが好ま
しい。同様に、磁気抵抗効果素子4では、硬磁性膜8か
らのバイアス磁界が絶縁性軟磁性膜7を介して磁化自由
層1に印加されるために、硬磁性膜8の異方性磁界又は
保磁力を100Oe以上とすることが好ましい。In the magnetoresistive effect element 4, since the bias magnetic field from the hard magnetic film 8 is applied to the magnetization free layer 1 via the insulating soft magnetic film 7, the anisotropic soft magnetic film 7 It is preferable that the coercive magnetic field or coercive force be 1000 Oe or less. Similarly, in the magnetoresistive effect element 4, since the bias magnetic field from the hard magnetic film 8 is applied to the magnetization free layer 1 via the insulating soft magnetic film 7, the anisotropic magnetic field of the hard magnetic film 8 It is preferable that the magnetic force be 100 Oe or more.
【0043】ここで、このMRヘッドの再生トラック幅
Wを変えたときの磁気抵抗効果素子4の出力との関係を
示すグラフを図2に示す。なお、ここでは、MRヘッド
の再生ギャップ長を0.07μmとし、絶縁性軟磁性膜
7の幅WBを200nmとし、磁気抵抗効果素子4に供
給されるセンス電流を一定とする。また、この本発明を
適用したMRヘッドの磁気抵抗効果素子4の出力を太線
で示し、比較のため、図12に示した従来のMRヘッド
の磁気抵抗効果素子103の出力を細線で示すものとす
る。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the output of the magnetoresistive element 4 when the reproduction track width W of the MR head is changed. Here, the read gap length of the MR head and 0.07 .mu.m, the width W B of the insulating soft magnetic film 7 and 200 nm, the sense current supplied to the magnetoresistive element 4 is constant. The output of the magnetoresistive element 4 of the MR head to which the present invention is applied is shown by a thick line, and for comparison, the output of the magnetoresistive element 103 of the conventional MR head shown in FIG. I do.
【0044】図2から明らかなように、従来のMRヘッ
ドでは、再生トラック幅Wが狭くなると、磁気抵抗効果
素子103の出力が低下してしまうのに対して、本発明
を適用したMRヘッドでは、再生トラック幅Wが狭くし
た場合であっても、磁気抵抗効果素子4の出力が低下し
ていないのがわかる。すなわち、本発明を適用したMR
ヘッドでは、磁気抵抗効果素子4の出力が再生トラック
幅Wに依存していないことがわかる。As is apparent from FIG. 2, the output of the magnetoresistive element 103 decreases as the reproduction track width W decreases in the conventional MR head, whereas in the MR head to which the present invention is applied. It can be seen that the output of the magnetoresistive element 4 does not decrease even when the reproduction track width W is reduced. That is, the MR to which the present invention is applied
It can be seen that in the head, the output of the magnetoresistive element 4 does not depend on the reproduction track width W.
【0045】次に、再生トラック幅Wを、例えば0.2
μmと狭くした際の、磁化自由層1に絶縁性軟磁性膜7
を介して印加される硬磁性膜8からのバイアス磁界のト
ラック幅方向における分布を示すグラフを図3に示し、
このバイアス磁界が印加された磁化自由層1の透磁率の
トラック幅方向における分布を示すグラフを図4に示
す。Next, the reproduction track width W is set to, for example, 0.2
The insulating soft magnetic film 7 is formed on the magnetization free layer 1 when the thickness is reduced to μm.
FIG. 3 is a graph showing the distribution in the track width direction of the bias magnetic field applied from the hard magnetic film 8 through the hard magnetic film 8,
FIG. 4 is a graph showing the distribution of the magnetic permeability of the magnetization free layer 1 to which the bias magnetic field is applied in the track width direction.
【0046】図3に示すように、このMRヘッドでは、
再生トラック幅Wを狭くした場合であっても、磁化自由
層1に絶縁性軟磁性膜7を介して印加される硬磁性膜8
からのバイアス磁界が、トラック幅方向の全域に亘って
低く安定しているのがわかる。As shown in FIG. 3, in this MR head,
Even when the reproduction track width W is reduced, the hard magnetic film 8 applied to the magnetization free layer 1 via the insulating soft magnetic film 7
It can be seen that the bias magnetic field is low and stable over the entire area in the track width direction.
【0047】また、図4に示すように、このMRヘッド
では、再生トラック幅Wを狭くした場合であっても、こ
のバイアス磁界が印加された磁化自由層1の透磁率が、
トラック幅方向の全域に亘って高く均一な分布を示して
いるのがわかる。Further, as shown in FIG. 4, in this MR head, even when the reproduction track width W is narrowed, the magnetic permeability of the magnetization free layer 1 to which the bias magnetic field is applied is reduced.
It can be seen that the distribution is high and uniform over the entire area in the track width direction.
【0048】このように、本発明を適用したMRヘッド
では、再生トラック幅Wを狭くした場合であっても、磁
気抵抗効果素子4の出力が低下することがなく、高記録
密度化に対応することが可能である。As described above, in the MR head to which the present invention is applied, even when the reproduction track width W is narrowed, the output of the magnetoresistive effect element 4 does not decrease, and the recording density can be increased. It is possible.
【0049】次に、本発明を適用したMRヘッドの具体
的な一例を図5に示す。なお、図5は、このMRヘッド
を媒体対向面側から見た端面図である。Next, a specific example of an MR head to which the present invention is applied is shown in FIG. FIG. 5 is an end view of the MR head viewed from the medium facing surface side.
【0050】このMRヘッドは、薄膜形成工程によって
各構成要素が、例えばAl2O3−TiCや各種セラミッ
ク等の硬質材料によって略平板状に形成された基板上に
積層された構造を有しており、磁気記録媒体に記録され
た磁気信号を読み取る再生専用の磁気ヘッドとして用い
られる。This MR head has a structure in which each constituent element is laminated on a substantially flat plate-like substrate made of a hard material such as Al 2 O 3 —TiC or various ceramics by a thin film forming process. It is used as a read-only magnetic head that reads a magnetic signal recorded on a magnetic recording medium.
【0051】このMRヘッドは、磁気抵抗効果素子に流
れるセンス電流の方向が磁気記録媒体の面内方向に対し
て略垂直となる縦型MRヘッドであり、上述した磁気抵
抗効果素子4にセンス電流を供給するための先端電極5
及び後端電極6(図5において図示せず。)が配設され
ている。This MR head is a vertical MR head in which the direction of the sense current flowing through the magnetoresistive element is substantially perpendicular to the in-plane direction of the magnetic recording medium. Electrode 5 for supplying
And a rear end electrode 6 (not shown in FIG. 5).
【0052】また、このMRヘッドは、いわゆるシール
ド型MRヘッドであり、磁気抵抗効果素子4と、この磁
気抵抗効果素子4の両側にそれぞれ絶縁性軟磁性膜7を
介して配設された硬磁性膜8とを有し、これらが下層シ
ールド層9及び上層シールド層10により、下層ギャッ
プ層11及び上層ギャップ層12を介して挟持された構
造とされる。The MR head is a so-called shield type MR head, and includes a magnetoresistive element 4 and hard magnetic layers disposed on both sides of the magnetoresistive element 4 with insulating soft magnetic films 7 interposed therebetween. And a film 8 sandwiched by a lower shield layer 9 and an upper shield layer 10 with a lower gap layer 11 and an upper gap layer 12 interposed therebetween.
【0053】磁気抵抗効果素子4は、スピンバルブ膜を
利用した巨大磁気抵抗効果素子であり、例えば、下層と
して膜厚約5nmのTa層13と、磁化自由層1として
膜厚約5nmのNiFe層14及び膜厚約5nmのCo
Fe層15と、非磁性層3として膜厚約3nmのCu層
16と、磁化固定層2として膜厚2.5μmのCoFe
層17及び膜厚6μmのInMn層18と、上層として
膜厚約5nmのTa層19とが、この順に成膜されるこ
とにより形成される。なお、磁気抵抗効果素子4を構成
する各層の材料及びその膜厚は、以上の例に限定される
ものではなく、MRヘッドの使用目的等に応じて適切な
材料を選択し、適切な膜厚に設定するようにすればよ
い。The magnetoresistive element 4 is a giant magnetoresistive element using a spin valve film. For example, a Ta layer 13 having a thickness of about 5 nm as a lower layer, and a NiFe layer having a thickness of about 5 nm as a magnetization free layer 1. 14 and about 5 nm thick Co
An Fe layer 15, a Cu layer 16 having a thickness of about 3 nm as the nonmagnetic layer 3, and a 2.5 μm thick CoFe layer as the magnetization fixed layer 2.
The layer 17 and the InMn layer 18 having a thickness of 6 μm, and a Ta layer 19 having a thickness of about 5 nm as an upper layer are formed in this order. The material of each layer constituting the magnetoresistive effect element 4 and the film thickness thereof are not limited to the above examples. An appropriate material is selected according to the purpose of use of the MR head and the like. Should be set to.
【0054】絶縁性軟磁性膜7は、例えばNiFeCo
からなり、Ta層13上の磁化自由層1の両側に、この
磁化自由層1を構成するNiFe層14及びCoFe層
15に至る膜厚で形成されている。The insulating soft magnetic film 7 is made of, for example, NiFeCo.
And formed on both sides of the magnetization free layer 1 on the Ta layer 13 so as to reach the NiFe layer 14 and the CoFe layer 15 constituting the magnetization free layer 1.
【0055】硬磁性膜8は、例えばCoγ−Fe2O3か
らなり、下層ギャップ層11上の絶縁性軟磁性膜7の両
側に、側面部分が緩やかなテーパー形状となるように形
成されている。The hard magnetic film 8 is made of, for example, Coγ-Fe 2 O 3 , and is formed on both sides of the insulating soft magnetic film 7 on the lower gap layer 11 so that the side portions have a gentle taper shape. .
【0056】また、このMRヘッドでは、磁気抵抗効果
素子4の側面部分も同様に緩やかなテーパー形状として
いる。そして、磁気抵抗効果素子4と硬磁性膜8との間
には、これら磁気抵抗効果素子4と硬磁性膜8とのテー
パー形状となっている側面部分において、絶縁性軟磁性
膜7が接触するように形成されている。In this MR head, the side surface of the magnetoresistive effect element 4 also has a gently tapered shape. The insulating soft magnetic film 7 is in contact between the magnetoresistive element 4 and the hard magnetic film 8 on the tapered side surface between the magnetoresistive element 4 and the hard magnetic film 8. It is formed as follows.
【0057】これにより、MRヘッドでは、磁気抵抗効
果素子4及び硬磁性膜8と絶縁性軟磁性膜7との磁気的
結合を良好な状態とすることができる。なお、このMR
ヘッドでは、磁気抵抗効果素子4と硬磁性膜8との間隔
が絶縁性軟磁性膜7の幅WBとされており、ここでは、
絶縁性軟磁性膜7の幅WBを200nmとした。Thus, in the MR head, the magnetic coupling between the magnetoresistive effect element 4 and the hard magnetic film 8 and the insulating soft magnetic film 7 can be improved. Note that this MR
The head gap between the magnetoresistive element 4 and the hard magnetic film 8 are the width W B of the insulating soft magnetic film 7, where,
The width W B of the insulating soft magnetic film 7 was set to 200 nm.
【0058】下層シールド層9及び上層シールド層10
は、例えばセンダスト等の軟磁性膜よりなる。下層シー
ルド層9及び上層シールド層10は、磁気記録媒体から
の信号磁界のうち、再生対象外の磁界が磁気抵抗効果素
子4に引き込まれないように機能するものである。すな
わち、MRヘッドにおいては、磁気抵抗効果素子4に対
して再生対象外の信号磁界が下層シールド層9及び上層
シールド層10に導かれ、再生対象の信号磁界だけが磁
気抵抗効果素子4に導かれる。これにより、MRヘッド
では、磁気抵抗効果素子4の周波数特性及び読み取り分
解能の向上が図られている。Lower shield layer 9 and upper shield layer 10
Is made of a soft magnetic film such as Sendust. The lower shield layer 9 and the upper shield layer 10 function to prevent a magnetic field that is not to be reproduced out of the signal magnetic field from the magnetic recording medium from being drawn into the magnetoresistive element 4. That is, in the MR head, the signal magnetic field outside the reproduction target for the magnetoresistive element 4 is guided to the lower shield layer 9 and the upper shield layer 10, and only the signal magnetic field for the reproduction is guided to the magnetoresistive element 4. . Thereby, in the MR head, the frequency characteristics and the reading resolution of the magnetoresistive effect element 4 are improved.
【0059】下層ギャップ層11及び上層ギャップ層1
2は、例えばAl2O3やSiO2等の非磁性絶縁膜より
なる。MRヘッドにおいては、これら下層ギャップ層1
1及び上層ギャップ層12が配された下層シールド層9
と上層シールド層10との磁気抵抗効果素子4に対する
間隔が、再生ギャップ長Gとされており、ここでは、再
生ギャップ長Gを100nmとした。Lower gap layer 11 and upper gap layer 1
2 is made of a non-magnetic insulating film such as Al 2 O 3 or SiO 2 . In the MR head, these lower gap layers 1
1 and the lower shield layer 9 on which the upper gap layer 12 is disposed
The gap between the upper shield layer 10 and the magnetoresistive element 4 is defined as a read gap length G. In this case, the read gap length G is set to 100 nm.
【0060】以上のように構成されたMRヘッドを用い
て、磁気記録媒体から信号を再生する際は、磁気抵抗効
果素子4と対向するように磁気記録媒体を走行させ、こ
の磁気記録媒体からの信号磁界を磁気抵抗効果素子4に
よって検出する。すなわち、磁気抵抗効果素子4による
信号磁界の検出は、先端電極5及び後端電極6を介し
て、磁気抵抗効果素子4に磁気記録媒体の面内方向に対
して略垂直な方向にセンス電流を供給し、このセンス電
流の電圧変化を検出することにより行う。なお、このM
Rヘッドでは、絶縁性軟磁性膜7に挟まれた部分の磁気
抵抗効果素子4の間隔が再生トラック幅Wとなる。When reproducing a signal from a magnetic recording medium using the MR head configured as described above, the magnetic recording medium is caused to travel so as to face the magnetoresistive effect element 4 and to read the signal from the magnetic recording medium. The signal magnetic field is detected by the magnetoresistive element 4. That is, the detection of the signal magnetic field by the magnetoresistive element 4 is performed by applying a sense current to the magnetoresistive element 4 via the front electrode 5 and the rear electrode 6 in a direction substantially perpendicular to the in-plane direction of the magnetic recording medium. This is performed by detecting the voltage change of the sense current. Note that this M
In the R head, the interval between the magnetoresistive elements 4 at the portion sandwiched between the insulating soft magnetic films 7 becomes the reproduction track width W.
【0061】ここで、比較例として、磁気抵抗効果素子
4と硬磁性膜8との間に絶縁性軟磁性膜7が配設されて
いないMRヘッド、すなわち、磁気抵抗効果素子4の両
端部に硬磁性膜8が配設されている以外は、図5に示す
本発明を適用したMRヘッドと同一の構成とされた従来
のMRヘッドを図6に示す。なお、図6においては、図
5に示すMRヘッドと共通する部位については同じ符号
を付すものとする。Here, as a comparative example, an MR head in which the insulating soft magnetic film 7 is not disposed between the magnetoresistive effect element 4 and the hard magnetic film 8, ie, both ends of the magnetoresistive effect element 4 FIG. 6 shows a conventional MR head having the same configuration as the MR head to which the present invention shown in FIG. 5 is applied, except that the hard magnetic film 8 is provided. In FIG. 6, parts common to the MR head shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.
【0062】そして、図7示すように、図5に示す本発
明を適用したMRヘッドのトラック幅Wと、図6従来の
磁気ヘッドとの再生トラック幅Wとを変えたときの磁気
抵抗効果素子4の出力との関係について測定した。な
お、これらMRヘッドの再生トラック幅Wは、100n
mであり、図5に示す絶縁性軟磁性膜7の幅WBは、2
00nmであり、磁気抵抗効果素子4に供給されるセン
ス電流は一定である。また、図5に示す本発明を適用し
たMRヘッドの磁気抵抗効果素子4の出力を太線で示
し、図6に示す従来のMRヘッドの磁気抵抗効果素子4
の出力を細線で示すものとする。Then, as shown in FIG. 7, the magnetoresistive effect element when the track width W of the MR head to which the present invention shown in FIG. 5 is applied and the reproduction track width W of the conventional magnetic head shown in FIG. 6 are changed. 4 was measured. The reproduction track width W of these MR heads is 100 n
m, and the width W B of the insulating soft magnetic layer 7 shown in FIG. 5, 2
00 nm, and the sense current supplied to the magnetoresistive element 4 is constant. The output of the magnetoresistive element 4 of the MR head to which the present invention is applied shown in FIG. 5 is indicated by a thick line, and the magnetoresistive element 4 of the conventional MR head shown in FIG.
Is indicated by a thin line.
【0063】図7から明らかなように、従来のMRヘッ
ドでは、再生トラック幅Wが狭くなると、磁気抵抗効果
素子4の出力が低下してしまうのに対して、本発明を適
用したMRヘッドでは、再生トラック幅Wが狭くした場
合であっても、磁気抵抗効果素子4の出力が低下してい
ないのがわかる。すなわち、本発明を適用したMRヘッ
ドでは、図2に示す結果と同様に、磁気抵抗効果素子4
の出力が再生トラック幅Wに依存しないことがわかる。As is apparent from FIG. 7, the output of the magnetoresistive effect element 4 decreases as the reproduction track width W decreases in the conventional MR head, whereas in the MR head to which the present invention is applied, It can be seen that the output of the magnetoresistive element 4 does not decrease even when the reproduction track width W is reduced. That is, in the MR head to which the present invention is applied, similarly to the result shown in FIG.
It can be understood that the output of No. does not depend on the reproduction track width W.
【0064】このように、本発明を適用したMRヘッド
では、磁化自由層1の両側に、絶縁性軟磁性膜7を介し
て硬磁性膜8が配設されていることから、硬磁性膜8か
らのバイアス磁界が、絶縁性軟磁性膜7を介して磁化自
由層1に印加されることとなる。これにより、このMR
ヘッドでは、再生トラック幅Wを狭くした場合であって
も、磁化自由層1の磁区を安定させることができ、磁気
抵抗効果素子4の出力低下を防ぐことができる。As described above, in the MR head to which the present invention is applied, since the hard magnetic film 8 is provided on both sides of the magnetization free layer 1 with the insulating soft magnetic film 7 interposed therebetween, the hard magnetic film 8 Is applied to the magnetization free layer 1 via the insulating soft magnetic film 7. Thereby, this MR
In the head, even when the reproduction track width W is narrowed, the magnetic domains of the magnetization free layer 1 can be stabilized, and the output of the magnetoresistive element 4 can be prevented from lowering.
【0065】したがって、このMRヘッドでは、その再
生出力が再生トラック幅Wに依存することがなく、例え
ば、ハードディスクドライブ(HDD)、フレキシブル
ディスクドライブ(FDD)、磁気テープドライブ等の
高密度磁気記録装置において、高い再生出力を得ると共
に、オフトラック特性を向上させることが可能となり、
更なる高記録密度化に対応することが可能となる。Therefore, in this MR head, the reproduction output does not depend on the reproduction track width W. For example, a high-density magnetic recording device such as a hard disk drive (HDD), a flexible disk drive (FDD), a magnetic tape drive, etc. , It is possible to obtain high reproduction output and improve off-track characteristics,
It is possible to cope with higher recording density.
【0066】ところで、本発明を適用したMRヘッドと
しては、図8に示すように、磁気抵抗効果素子4が、例
えば異方性磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子で
あってもよく、例えばSAL(Soft Adjacent Layer)バ
イアス方式の磁気抵抗効果素子20であってもよい。In the MR head to which the present invention is applied, as shown in FIG. 8, the magnetoresistive element 4 may be, for example, a magnetoresistive element utilizing an anisotropic magnetoresistive effect. The magneto-resistance effect element 20 of a SAL (Soft Adjacent Layer) bias method may be used.
【0067】この場合、磁気抵抗効果素子20は、磁化
自由層1がMR層21として、例えばNiFe、CoF
e等の高い透磁率を有する軟磁性膜からなり、磁化固定
層2がSALバイアス層22として、例えばNiFeN
b、FeNiCr、パーマロイ等の軟磁性膜からなり、
非磁性層3が中間層23として、例えばTa等の高抵抗
化膜や、SiO2、Al2O3等の絶縁膜からなる。In this case, in the magnetoresistive element 20, the magnetization free layer 1 serves as the MR layer 21 such as NiFe, CoF
e, and a soft magnetic film having high magnetic permeability such as e.
b, made of a soft magnetic film of FeNiCr, permalloy, etc.
The nonmagnetic layer 3 is formed of, for example, a high resistance film such as Ta or an insulating film such as SiO 2 or Al 2 O 3 as the intermediate layer 23.
【0068】また、本発明を適用したMRヘッドとして
は、図9に示すように、磁化自由層1が非磁性層3a,
3bを介して磁化固定層2a,2bに挟持されてなる、
いわゆる2重スピンバルブ型の磁気抵抗効果素子30で
あってもよい。As shown in FIG. 9, in the MR head to which the present invention is applied, the magnetization free layer 1 includes the nonmagnetic layer 3a,
3b, sandwiched between the magnetization fixed layers 2a, 2b.
A so-called double spin valve type magnetoresistive element 30 may be used.
【0069】この場合、磁気抵抗効果素子30は、磁化
自由層1が、例えばNiFe、CoFe等の高い透磁率
を有する軟磁性膜からなり、磁化固定層2a,2bが、
例えばIrMn、CoFe、Co等の反強磁性膜と、こ
の反強磁性膜との間に働く交換結合磁界により所定の方
向に磁化が固定された、例えばNiFe、CoFe、C
o等の高い透磁率を有する軟磁性膜からなり、非磁性層
3a,3bが、Au、Ag、Cu等の非磁性膜からな
る。In this case, in the magnetoresistive element 30, the magnetization free layer 1 is made of a soft magnetic film having a high magnetic permeability such as NiFe or CoFe, and the magnetization fixed layers 2a and 2b are
For example, the magnetization is fixed in a predetermined direction by an exchange coupling magnetic field acting between an antiferromagnetic film of IrMn, CoFe, Co, etc., for example, NiFe, CoFe, C
The nonmagnetic layers 3a and 3b are made of a soft magnetic film having a high magnetic permeability such as o, and the nonmagnetic layers 3a and 3b are made of a nonmagnetic film such as Au, Ag, and Cu.
【0070】また、本発明を適用したMRヘッドとして
は、図10に示すように、絶縁性軟磁性膜7の代わり
に、磁化自由層1を構成する軟磁性膜の一部を硬磁性膜
8側に延設して、この延設された軟磁性膜を介して硬磁
性膜8が配設された磁気抵抗効果素子40であってもよ
い。As shown in FIG. 10, in the MR head to which the present invention is applied, a part of the soft magnetic film constituting the magnetization free layer 1 is replaced with the hard magnetic film 8 instead of the insulating soft magnetic film 7. The magnetoresistive element 40 may be extended to the side and provided with the hard magnetic film 8 via the extended soft magnetic film.
【0071】この場合、磁気抵抗効果素子40は、図1
0に示すように、例えば、下層としてTa層13と、磁
化自由層1として硬磁性膜8側に延設されたNiFe層
14a及び膜厚CoFe層15と、非磁性層3としてC
u層16と、磁化固定層2としてCoFe層17及びI
nMn層18と、上層としてTa層19とが、この順に
成膜されることにより形成される。In this case, the magnetoresistance effect element 40 is
0, for example, a Ta layer 13 as a lower layer, a NiFe layer 14a and a CoFe layer 15 extending to the hard magnetic film 8 side as the magnetization free layer 1, and a C layer as the nonmagnetic layer 3
u layer 16, CoFe layer 17 and I
The nMn layer 18 and the Ta layer 19 as an upper layer are formed in this order.
【0072】また、本発明を適用したMRヘッドとして
は、図11に示すように、磁気抵抗効果素子4の側面部
分を緩やかなテーパー形状とし、このテーパー形状とな
っている側面部分において、絶縁性軟磁性膜7aを成膜
し、この絶縁性軟磁性膜7a上に硬磁性膜8aが覆い被
さるように成膜された構成であってもよい。In the MR head to which the present invention is applied, as shown in FIG. 11, the side portion of the magnetoresistive element 4 has a gentle taper shape, and the tapered side portion has an insulating property. The soft magnetic film 7a may be formed, and the hard magnetic film 8a may be formed so as to cover the insulating soft magnetic film 7a.
【0073】なお、図8乃至図11においては、図5に
示すMRヘッドと共通する部位については同じ符号を付
すものとする。また、これらMRヘッドを構成する各層
の材料及びその膜厚は、以上の例に限定されるものでは
なく、このMRヘッドの使用目的等に応じて適切な材料
を選択し、適切な膜厚に設定するようにすればよい。In FIGS. 8 to 11, parts common to the MR head shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals. Further, the material of each layer constituting the MR head and the film thickness thereof are not limited to the above examples, but an appropriate material is selected according to the purpose of use of the MR head and the like, and an appropriate film thickness is obtained. What is necessary is just to set it.
【0074】また、上述した構成以外にも、磁化自由層
1を、軟磁性薄膜と非磁性薄膜との多層構造を有する人
工格子多層膜としてもよく、或いは、絶縁性軟磁性膜7
を、電子線描画により形成してもよい。In addition to the above-described configuration, the magnetization free layer 1 may be an artificial lattice multilayer film having a multilayer structure of a soft magnetic thin film and a non-magnetic thin film.
May be formed by electron beam drawing.
【0075】また、上述の説明では、再生専用ヘッドで
あるMRヘッドのみ説明したが、記録再生用ヘッドを所
望する場合には、このMRヘッド上に、記録用ヘッドと
してインダクティブ型磁気ヘッドを積層形成するように
してもよい。In the above description, only the MR head which is a read-only head has been described. However, if a recording / reproducing head is desired, an inductive magnetic head is formed on the MR head as a recording head. You may make it.
【0076】このMRヘッドの上にインダクティブ型磁
気ヘッドを積層形成する場合は、MRヘッド上に、イン
ダクティブ型磁気ヘッドを薄膜プロセスにより新たに形
成するようにしてもよいし、或いは、MRヘッドの上層
シールド層10を、インダクティブ型磁気ヘッドの下層
コア層として用いて、この下層コア層上に、インダクテ
ィブ型磁気ヘッドを構成する記録ギャップ層、薄膜コイ
ル及び上層コア層等を形成するようにしてもよい。When an inductive magnetic head is laminated on the MR head, an inductive magnetic head may be newly formed on the MR head by a thin film process, or an inductive magnetic head may be formed on the MR head. The shield layer 10 may be used as a lower core layer of an inductive magnetic head, and a recording gap layer, a thin-film coil, an upper core layer, and the like constituting the inductive magnetic head may be formed on the lower core layer. .
【0077】[0077]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る磁気抵抗効果型磁気ヘッドでは、磁化自由層の両側に
絶縁性軟磁性膜を介して硬磁性膜が配設されることによ
り、硬磁性膜からのバイアス磁界が絶縁性軟磁性膜を介
して磁化自由層に印加されることとなる。これにより、
このMRヘッドでは、トラック幅を狭くした場合であっ
ても、磁化自由層の磁区を安定させることができ、磁気
抵抗効果素子の出力低下を防ぐことができる。したがっ
て、このMRヘッドでは、その再生出力がトラック幅に
依存することがなく、更なる高記録密度化に対応するこ
とが可能となる。As described in detail above, in the magnetoresistive head according to the present invention, the hard magnetic film is provided on both sides of the magnetization free layer via the insulating soft magnetic film. A bias magnetic field from the hard magnetic film is applied to the magnetization free layer via the insulating soft magnetic film. This allows
In this MR head, even when the track width is reduced, the magnetic domains of the magnetization free layer can be stabilized, and the output of the magnetoresistive element can be prevented from being reduced. Therefore, with this MR head, the reproduction output does not depend on the track width, and it is possible to cope with a higher recording density.
【図1】本発明を適用した磁気抵抗効果型磁気ヘッドを
構成する磁気抵抗効果素子を模式的に示す斜視図であ
る。FIG. 1 is a perspective view schematically showing a magneto-resistance effect element constituting a magneto-resistance effect type magnetic head to which the present invention is applied.
【図2】同磁気抵抗効果型磁気ヘッドのトラック幅を変
えたときの磁気抵抗効果素子の出力との関係を示すグラ
フである。FIG. 2 is a graph showing a relationship between an output of a magnetoresistive element when a track width of the magnetoresistive head is changed.
【図3】同磁気抵抗効果型磁気ヘッドの磁化自由層に絶
縁性軟磁性膜を介して印加される硬磁性膜からのバイア
ス磁界のトラック幅方向における分布を示すグラフであ
る。FIG. 3 is a graph showing a distribution in a track width direction of a bias magnetic field from a hard magnetic film applied to a magnetization free layer of the same magneto-resistance effect type magnetic head via an insulating soft magnetic film.
【図4】同磁気抵抗効果型磁気ヘッドのバイアス磁界が
印加された磁化自由層の透磁率のトラック幅方向におけ
る分布を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the distribution in the track width direction of the magnetic permeability of the magnetization free layer to which a bias magnetic field of the magnetoresistive head is applied.
【図5】同磁気抵抗効果型磁気ヘッドの一構成例を示す
端面図である。FIG. 5 is an end view showing a configuration example of the magnetoresistive effect type magnetic head.
【図6】比較のための従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
の構成示す端面図である。FIG. 6 is an end view showing a configuration of a conventional magnetoresistive magnetic head for comparison.
【図7】図5及び図6に示す磁気抵抗効果型磁気ヘッド
のトラック幅を変えたときの磁気抵抗効果素子の出力と
の関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the track width of the magnetoresistive head shown in FIGS. 5 and 6 and the output of the magnetoresistive element when the track width is changed.
【図8】同磁気抵抗効果型磁気ヘッドの他の構成例を示
す端面図である。FIG. 8 is an end view showing another configuration example of the magnetoresistive head.
【図9】同磁気抵抗効果型磁気ヘッドの他の構成例を示
す端面図である。FIG. 9 is an end view showing another configuration example of the magneto-resistance effect type magnetic head.
【図10】同磁気抵抗効果型磁気ヘッドの他の構成例を
示す端面図である。FIG. 10 is an end view showing another configuration example of the magnetoresistive effect type magnetic head.
【図11】同磁気抵抗効果型磁気ヘッドの他の構成例を
示す端面図である。FIG. 11 is an end view showing another configuration example of the magnetoresistive head.
【図12】従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッドを構成する
磁気抵抗効果素子を模式的に示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view schematically showing a magnetoresistive element constituting a conventional magnetoresistive magnetic head.
【図13】同磁気抵抗効果型磁気ヘッドのトラック幅を
変えたときの磁気抵抗効果素子の出力との関係を示すグ
ラフである。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the track width of the magnetoresistive effect type magnetic head and the output of the magnetoresistive element when the track width is changed.
【図14】同磁気抵抗効果型磁気ヘッドの磁化自由層に
絶縁性軟磁性膜を介して印加される硬磁性膜からのバイ
アス磁界のトラック幅方向における分布を示すグラフで
ある。FIG. 14 is a graph showing a distribution in a track width direction of a bias magnetic field from a hard magnetic film applied to a magnetization free layer of the same magneto-resistance effect type magnetic head via an insulating soft magnetic film.
【図15】同磁気抵抗効果型磁気ヘッドのバイアス磁界
が印加された磁化自由層の透磁率のトラック幅方向にお
ける分布を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing the distribution in the track width direction of the magnetic permeability of the magnetization free layer of the magnetoresistive head to which a bias magnetic field is applied.
1 磁化自由層、2 磁化固定層、3 非磁性層、4
磁気抵抗効果素子、5先端電極、6 後端電極、7 絶
縁性軟磁性膜、8 硬磁性膜、9 下層シールド層、1
0 上層シールド層、11 下層ギャップ層、12 上
層ギャップ層1 magnetization free layer, 2 magnetization fixed layer, 3 non-magnetic layer, 4
Magnetoresistance effect element, 5 front electrode, 6 rear electrode, 7 insulating soft magnetic film, 8 hard magnetic film, 9 lower shield layer, 1
0 Upper shield layer, 11 Lower gap layer, 12 Upper gap layer
Claims (3)
方向が磁気記録媒体の面内方向に対して略垂直となる磁
気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、 上記磁気抵抗効果素子は、少なくとも、外部磁界に応じ
て磁化方向を変化させる磁化自由層と、所定の方向に磁
化が固定された磁化固定層とが、非磁性層を介して積層
されてなり、 上記磁化自由層の両側には、絶縁性軟磁性膜を介して硬
磁性膜が配設されていることを特徴とする磁気抵抗効果
型磁気ヘッド。1. A magnetoresistive head in which the direction of a sense current flowing through the magnetoresistive element is substantially perpendicular to the in-plane direction of the magnetic recording medium, wherein the magnetoresistive element has at least an external magnetic field. A magnetization free layer that changes the magnetization direction in response to the magnetization direction, and a magnetization fixed layer whose magnetization is fixed in a predetermined direction are laminated via a nonmagnetic layer. An insulating soft layer is provided on both sides of the magnetization free layer. A magneto-resistance effect type magnetic head, wherein a hard magnetic film is provided via a magnetic film.
Ωcm以上であることを特徴とする請求項1記載の磁気
抵抗効果型磁気ヘッド。2. The insulating soft magnetic film has a non-resistance of 20 μm.
2. The magneto-resistance effect type magnetic head according to claim 1, wherein said magnetic head is not less than Ωcm.
膜を利用した巨大磁気抵抗効果素子であることを特徴と
する請求項1記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。3. A magnetoresistive head according to claim 1, wherein said magnetoresistive element is a giant magnetoresistive element using a spin valve film.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33049699A JP2001148104A (en) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | Magnetoresistive magnetic head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33049699A JP2001148104A (en) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | Magnetoresistive magnetic head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001148104A true JP2001148104A (en) | 2001-05-29 |
Family
ID=18233279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33049699A Withdrawn JP2001148104A (en) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | Magnetoresistive magnetic head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001148104A (en) |
-
1999
- 1999-11-19 JP JP33049699A patent/JP2001148104A/en not_active Withdrawn
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