JP2001155312A - Magneto-resistive effect magnetic head - Google Patents

Magneto-resistive effect magnetic head

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JP2001155312A JP33608599A JP33608599A JP2001155312A JP 2001155312 A JP2001155312 A JP 2001155312A JP 33608599 A JP33608599 A JP 33608599A JP 33608599 A JP33608599 A JP 33608599A JP 2001155312 A JP2001155312 A JP 2001155312A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a Cu layer of a nonmagnetic metal thin film layer being a huge magneto-resistive effect layer from being degraded by electric migration and the Cu layer and a Co layer being a fixed layer from being corroded under a high humidity condition. SOLUTION: The nonmagnetic metal thin film layer being the huge magneto- resistive effect layer is formed from an alloy film of Cu and other metals or a multi-layered film of Cu and other metals. The fixed layer is formed from an alloy film obtained by adding a metal element other than Co and Fe as the third element to Co or a CoFe alloy. Each of the other metals and the metal element being the third element is at least one metal selected from the transition metals of Ag, Au, Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, Ti, V, Cr, Zr and Nb.

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、磁気ディスク装置
あるいは磁気テープ装置に使用する磁気ヘッドに関し、
特に、磁気記録媒体に記録された信号を巨大磁気抵抗効
果を利用して検出す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 magnetic head used for a magnetic disk drive or a magnetic tape drive.
In particular, the present invention relates to a magneto-resistance effect type magnetic head for detecting a signal recorded on a magnetic recording medium by utilizing a giant magneto-resistance effect.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気ディスク装置等に使用される磁気ヘ
ッドの中でも、特にCu等の非磁性金属薄膜を挟んで積
層された複数の極めて薄い軟磁性膜からなる多層膜にお
いて観られる、所謂巨大磁気抵抗効果を利用した磁気抵
抗効果型磁気ヘッドは、これまで特開平4−35831
0号公報に記載されている様に、非磁性金属薄膜を挟ん
で積層された第一の軟磁性体層と第二の軟磁性体層を有
する磁気抵抗効果層と、前記第二の軟磁性体層(固定層
と称する)の磁化を固定するために連続積層された反強
磁性体層と、前記磁気抵抗効果層の第一の軟磁性体層
(自由層と称する)の磁区構造を制御する磁区制御手段
と、更に、前記磁気抵抗効果層にセンス電流を流して磁
気抵抗効果層の磁気抵抗変化を検出するための電極等、
とを有することが開示されている。
2. Description of the Related Art Among magnetic heads used in magnetic disk drives and the like, a so-called giant magnetic field is observed especially in a multilayer film composed of a plurality of extremely thin soft magnetic films laminated with a non-magnetic metal thin film such as Cu interposed therebetween. A magneto-resistance effect type magnetic head utilizing the resistance effect has been disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-35831.
No. 0, a magnetoresistive layer having a first soft magnetic layer and a second soft magnetic layer laminated with a non-magnetic metal thin film interposed therebetween, and the second soft magnetic layer Controlling the magnetic domain structure of the antiferromagnetic layer continuously stacked to fix the magnetization of the body layer (called the fixed layer) and the first soft magnetic layer (called the free layer) of the magnetoresistive layer Magnetic domain control means, and further, an electrode for detecting a change in the magnetoresistance of the magnetoresistance effect layer by flowing a sense current to the magnetoresistance effect layer,
Is disclosed.

【0003】そして更に、従来の当該磁気抵抗効果型磁
気ヘッドでは、上記非磁性金属薄膜層として、Cu層、
即ちCu層のみが用いられ、上記固定層にCo層又はC
oFe合金層等の軟磁性体層が用いられることが明示さ
れている。
Further, in the conventional magnetoresistive magnetic head, a Cu layer,
That is, only a Cu layer is used, and a Co layer or C
It is specified that a soft magnetic layer such as an oFe alloy layer is used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】書き込み専用の電磁誘
導型薄膜磁気ヘッドを複合化した、上記巨大磁気抵抗効
果型磁気ヘッドでは、上述した様に巨大磁気抵抗効果層
の上記非磁性金属薄膜層にCu層が、及び上記固定層に
Co層又はCoFe合金層等の軟磁性体層が、用いられ
る。
In the above-described giant magnetoresistive magnetic head, in which a write-only electromagnetic induction type thin-film magnetic head is combined, as described above, the giant magnetoresistive layer is formed on the non-magnetic metal thin film layer. A Cu layer and a soft magnetic layer such as a Co layer or a CoFe alloy layer for the fixed layer are used.

【0005】一方、磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、磁気
記録媒体に記録された信号を再生するためにセンス電流
を当該巨大磁気抵抗効果層に通電し、信号磁界の変化に
応じて生ずる前記巨大磁気抵抗効果層の磁気抵抗変化を
電圧変化として検出することで信号の再生を行うもので
ある。ここで、センス電流は固定層、非磁性金属薄膜
層、及び自由層に流す一定電流である。
On the other hand, in the magnetoresistive head, a sense current is applied to the giant magnetoresistive layer in order to reproduce a signal recorded on a magnetic recording medium, and the giant magnetoresistive layer is generated in response to a change in a signal magnetic field. A signal is reproduced by detecting a change in magnetoresistance of the resistance effect layer as a change in voltage. Here, the sense current is a constant current flowing through the fixed layer, the non-magnetic metal thin film layer, and the free layer.

【0006】このため、再生出力の大小は、上記電圧変
化の大小に依存し、センス電流が高ければ高い程、即ち
巨大磁気抵抗効果層中のセンス電流密度が高くなる程大
となる。しかし、センス電流密度を無制限に増加できる
わけでなく、電流密度が高い程ジュール発熱による温度
上昇とエレクトロマイグレーションにより磁気ヘッドの
出力が逆に低下してしまうという問題がある。
For this reason, the magnitude of the reproduction output depends on the magnitude of the above-mentioned voltage change, and increases as the sense current increases, that is, as the sense current density in the giant magnetoresistive layer increases. However, the sense current density cannot be increased without limit, and there is a problem that the higher the current density, the higher the temperature due to Joule heat and the lower the output of the magnetic head due to electromigration.

【0007】そこで、この点を確認するため実際に通電
試験を行ってみた結果、特に、上記非磁性金属薄膜層と
して用いられているCu層におけるエレクトロマイグレ
ーションの発生がセンス電流密度の増大に大きな障害と
なることが明らかになった。即ち、Cu層にエレクトロ
マイグレーションが生じると、固定層から自由層へ及び
自由層から固定層へのCu層を介した電子の流れが阻害
され磁気抵抗変化が生じなくなり電圧変化として検出不
能になるのである。
[0007] In order to confirm this point, an actual energization test was conducted. As a result, the occurrence of electromigration in the Cu layer used as the nonmagnetic metal thin film layer was a major obstacle to an increase in sense current density. It became clear that. That is, when electromigration occurs in the Cu layer, the flow of electrons through the Cu layer from the fixed layer to the free layer and from the free layer to the fixed layer is hindered, and no change in magnetoresistance occurs and detection as a voltage change becomes impossible. is there.

【0008】一方また、上記磁気抵抗効果型磁気ヘッド
を比較的湿度の高い状態に放置した場合、当該磁気ヘッ
ドの中で出力が低下するものがあり、これは上記非磁性
金属薄膜層のCu層及び固定層のCo層において腐食が
発生するためであって、高湿度の条件で前記磁気抵抗効
果型磁気ヘッドを使用する場合には上記腐食が問題にな
ることも実験的に明らかとなった。
On the other hand, when the magnetoresistive head is left in a relatively humid state, the output of some of the magnetic heads is reduced. This is due to the Cu layer of the nonmagnetic metal thin film layer. It has also been experimentally found that corrosion is caused in the Co layer of the fixed layer, and that the corrosion becomes a problem when the magnetoresistive head is used under high humidity conditions.

【0009】今後、益々磁気ディスク装置の記憶容量が
増大するのに対応して、ヘッド出力を増加するため磁気
抵抗効果型磁気ヘッドの上記磁気抵抗効果層中のセンス
電流密度を益々増大する傾向にあり、エレクトロマイグ
レーションに対する耐力を高めることが非常に重要な課
題である。これと共に、磁気ディスク装置の使用環境に
対する信頼性を高めることも必要で、腐食はヘッド製造
工程でも発生し歩留り低下の要因になると共に、磁気デ
ィスク装置内で発生すれば信頼性上大きな問題となるた
め、腐食の問題を解決することも非常に重要な課題であ
る。
In the future, as the storage capacity of the magnetic disk device increases, the sense current density in the magnetoresistive layer of the magnetoresistive layer of the magnetoresistive effect type magnetic head tends to increase in order to increase the head output. Therefore, it is very important to increase the resistance to electromigration. At the same time, it is necessary to increase the reliability of the magnetic disk device in the use environment. Corrosion also occurs in the head manufacturing process and causes a reduction in yield, and if it occurs in the magnetic disk device, it becomes a serious problem in reliability. Therefore, solving the problem of corrosion is also a very important issue.

【0010】以上の背景に対し、上記従来の技術で開示
されている巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドでは、エレク
トロマイグレーションによるCu層の劣化による出力の
低下、高湿度条件におけるCu層及びCo層の腐食発生
による出力の低下、等に関しては何の考慮もなされてい
ないのが現状である。
[0010] Against the above background, in the giant magnetoresistive head disclosed in the above-mentioned prior art, the output decreases due to the deterioration of the Cu layer due to electromigration, and the corrosion of the Cu layer and the Co layer under high humidity conditions. At present, no consideration is given to a decrease in output due to occurrence, and the like.

【0011】従って、本発明の目的は、上記問題点を解
決し、高出力で信頼性の高い、高密度磁気記録再生に適
した磁気抵抗効果型磁気ヘッドを提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a high-output, high-reliability magnetoresistive head suitable for high-density magnetic recording and reproduction.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は次のような構成を採用する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.

【0013】上部下部一対の磁気シールド層、非磁性金
属薄膜層を挟んで固定層と自由層が積層された巨大磁気
抵抗効果層、前記巨大磁気抵抗効果層に連続積層された
反強磁性体層、前記巨大磁気抵抗効果層の磁区を制御す
る磁区制御手段、前記巨大磁気抵抗効果層にセンス電流
を流して磁気抵抗変化を検出する電極、を備えた磁気抵
抗効果型磁気ヘッドであって、前記巨大磁気抵抗効果層
における前記非磁性金属薄膜層が、Cuとその他の金属
の合金膜、又はCuとその他の金属の多層膜から形成さ
れる磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
A giant magnetoresistive layer in which a fixed layer and a free layer are laminated with a pair of upper and lower magnetic shield layers, a nonmagnetic metal thin film layer interposed therebetween, and an antiferromagnetic layer continuously laminated on the giant magnetoresistive layer A magnetic domain control means for controlling a magnetic domain of the giant magnetoresistive layer, an electrode for detecting a change in magnetoresistance by passing a sense current through the giant magnetoresistive layer, A magnetoresistive head in which the nonmagnetic metal thin film layer in the giant magnetoresistive layer is formed from an alloy film of Cu and other metals or a multilayer film of Cu and other metals.

【0014】また、上部下部一対の磁気シールド層、非
磁性金属薄膜層を挟んで固定層と自由層が積層された巨
大磁気抵抗効果層、前記巨大磁気抵抗効果層に連続積層
された反強磁性体層、前記巨大磁気抵抗効果層の磁区を
制御する磁区制御手段、前記巨大磁気抵抗効果層にセン
ス電流を流して磁気抵抗変化を検出する電極、を備えた
磁気抵抗効果型磁気ヘッドであって、前記巨大磁気抵抗
効果層における前記非磁性金属薄膜層が、Cuとその他
の金属との合金膜、又はCuとその他の金属の多層膜か
ら形成され、前記固定層が、Co又はCoFe合金に、
Co、Fe以外の金属元素が添加された合金膜から形成
される磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
Also, a giant magnetoresistive layer in which a fixed layer and a free layer are laminated with a pair of upper and lower magnetic shield layers, a nonmagnetic metal thin film layer interposed therebetween, and an antiferromagnetic layer continuously laminated on the giant magnetoresistive layer A magnetoresistive magnetic head comprising: a body layer; magnetic domain control means for controlling magnetic domains of the giant magnetoresistive layer; and an electrode for detecting a change in magnetoresistance by passing a sense current through the giant magnetoresistive layer. The nonmagnetic metal thin film layer in the giant magnetoresistive layer is formed of an alloy film of Cu and other metals, or a multilayer film of Cu and other metals, and the fixed layer is formed of Co or a CoFe alloy.
A magnetoresistive magnetic head formed from an alloy film to which metal elements other than Co and Fe are added.

【0015】また、前記磁気抵抗効果型磁気ヘッドにお
いて、前記非磁性金属薄膜層におけるその他の金属が、
Ag、Au、Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、Ti、
V、Cr、Zr、Nbの遷移金属の中の少なくとも一つ
より選択される磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
[0015] In the magnetoresistive head, the other metal in the non-magnetic metal thin film layer may be:
Ag, Au, Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, Ti,
A magnetoresistive magnetic head selected from at least one of V, Cr, Zr, and Nb transition metals.

【0016】また、前記磁気抵抗効果型磁気ヘッドにお
いて、前記固定層におけるCo、Fe以外の金属元素
が、Ag、Au、Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、T
i、V、Cr、Zr、Nbの遷移金属の中の少なくとも
一つより選択される磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
In the magneto-resistance effect type magnetic head, the metal element other than Co and Fe in the fixed layer may be Ag, Au, Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, T
A magnetoresistive magnetic head selected from at least one of i, V, Cr, Zr, and Nb transition metals.

【0017】また、前記磁気抵抗効果型磁気ヘッドにお
いて、前記非磁性金属薄膜層におけるその他の金属と前
記固定層におけるCo、Fe以外の金属元素が、Ag、
Au、Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、Ti、V、C
r、Zr、Nbの遷移金属の中の少なくとも一つより選
択される磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
In the magnetoresistive head, the other metal in the non-magnetic metal thin film layer and the metal element other than Co and Fe in the fixed layer are Ag,
Au, Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, Ti, V, C
A magneto-resistance effect type magnetic head selected from at least one of r, Zr, and Nb transition metals.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係る磁気抵抗
効果型磁気ヘッドについて、図1〜図4を用いて以下説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A magnetoresistive head according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0019】図1は、本発明の第1の実施形態に係る磁
気抵抗効果型磁気ヘッドで媒体対向面側からみた断面図
である。本実施形態においては、まず、アルミナーチタ
ンカーバイト等の絶縁体からなる基板1上に、平坦化用
に厚付けした、アルミナ等からなる下地絶縁層2を介し
て、下部磁気シールド層3を1〜4μm積層し所定の形
状に加工した後、下部ギャップを形成するアルミナある
いはシリカ、あるいは両者の混合物等からなる絶縁層4
を0.02〜0.2μm積層する。これらの層は、いず
れもスパッタリング法によって積層されるが、本実施形
態では、特に言及しない限り以下に述べる絶縁層として
アルミナ膜あるいはアルミナとシリカの混合膜を使用し
ている。ただし、アルミナとシリカ以外の絶縁膜を用い
ても特に問題はない。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a magneto-resistance effect type magnetic head according to a first embodiment of the present invention as viewed from a medium facing surface side. In this embodiment, first, a lower magnetic shield layer 3 is formed on a substrate 1 made of an insulator such as alumina-titanium carbide via a base insulating layer 2 made of alumina or the like which is thickened for planarization. After laminating up to 4 μm and processing into a predetermined shape, an insulating layer 4 made of alumina or silica, or a mixture of both, for forming a lower gap
Are laminated in a thickness of 0.02 to 0.2 μm. These layers are all laminated by a sputtering method. In this embodiment, unless otherwise specified, an alumina film or a mixed film of alumina and silica is used as an insulating layer described below. However, there is no particular problem even if an insulating film other than alumina and silica is used.

【0020】この様に絶縁層4を積層した後、非磁性金
属薄膜層を挟んで積層された複数の軟磁性体層からなる
磁気抵抗効果層5、反強磁性体層6、及び非磁性の高抵
抗導体膜7をスパッタリング法により連続積層し、フォ
トリソグラフィとドライエッチング法により所定の形状
に加工する。更に続いて、磁区制御用永久磁石膜8とT
a/TaW等からなる導体層9をやはりスパッタリング
法により積層し、リフトオフ法により所定の形状の電極
10を上記磁気抵抗効果層5、反強磁性体層6、及び高
抵抗導体膜7パターンの端部に形成する。
After laminating the insulating layer 4 in this manner, a magnetoresistive layer 5 composed of a plurality of soft magnetic layers laminated with a nonmagnetic metal thin film layer therebetween, an antiferromagnetic layer 6, and a nonmagnetic layer The high-resistance conductor film 7 is continuously laminated by a sputtering method, and processed into a predetermined shape by photolithography and dry etching. Subsequently, the magnetic domain control permanent magnet film 8 and T
a / TaW or the like, a conductor layer 9 is also laminated by a sputtering method, and an electrode 10 having a predetermined shape is formed by a lift-off method to form an end of the pattern of the magnetoresistive layer 5, the antiferromagnetic layer 6, and the high-resistance conductor film 7. Formed in the part.

【0021】ここで、本実施形態においては、当該磁気
抵抗効果層5として上記非磁性金属薄膜層51にCuR
u合金膜を用いて、Ta(54)/NiFe(52)/
CoFe(53)/CuRu(51)/Co層(55)
を連続積層し、上記反強磁性体層6はCrMnPt膜
を、上記高抵抗導体膜7はTa膜を使用している。
In this embodiment, the non-magnetic metal thin film layer 51 is formed of CuR as the magnetoresistive effect layer 5.
Using a u alloy film, Ta (54) / NiFe (52) /
CoFe (53) / CuRu (51) / Co layer (55)
The antiferromagnetic layer 6 uses a CrMnPt film, and the high-resistance conductor film 7 uses a Ta film.

【0022】この際、当該非磁性金属薄膜層51は、本
実施形態の構成例であるCuRu合金膜の代わりに、C
uとAg、Au、Pd、Pt、Rh、Ir、Ti、V、
Cr、Zr、Nbの遷移金属の中の少なくとも一つの金
属との合金膜を用いても良く、更に、Cuと前記遷移金
属の多層膜、例えば、Cu−Ag−Rhの多層膜、又は
Cu−Au−Cu−Auの多層膜(この際、多層膜の厚
さは多層の層数に拘わらず略一定厚さにすることが望ま
しい)を用いても特に問題はない。また、上記磁気抵抗
効果層5の軟磁性体層52としてNiCo膜あるいはN
iFeCo膜等を、上記反強磁性体層6としてMnPt
膜やNiFeMn膜等を用いても何ら差し支えないこと
は確認している。
At this time, the non-magnetic metal thin film layer 51 is made of C instead of the CuRu alloy film of the configuration example of the present embodiment.
u and Ag, Au, Pd, Pt, Rh, Ir, Ti, V,
An alloy film of at least one of the transition metals of Cr, Zr, and Nb may be used. Further, a multilayer film of Cu and the transition metal, for example, a multilayer film of Cu—Ag—Rh or Cu— There is no particular problem even if a multilayer film of Au-Cu-Au (in this case, the thickness of the multilayer film is desirably set to a substantially constant thickness regardless of the number of layers). The soft magnetic layer 52 of the magnetoresistive layer 5 is made of NiCo or N
An iFeCo film or the like is used as the antiferromagnetic layer 6 as MnPt.
It has been confirmed that a film or a NiFeMn film may be used without any problem.

【0023】ここで、上記磁気抵抗効果層5の軟磁性体
層であるNiFe(52)/CoFe膜(53)は巨大
磁気抵抗効果層のいわゆる自由層として、一方、Co膜
55は固定層として、積層されているものである。
Here, the NiFe (52) / CoFe film (53), which is the soft magnetic layer of the magnetoresistive layer 5, is a so-called free layer of the giant magnetoresistive layer, while the Co film 55 is a fixed layer. , Are stacked.

【0024】以上の様にして電極10までを形成した
後、上部ギャップを形成するための絶縁層11を0.0
2〜0.2μm積層し、次いで上部磁気シールド層兼下
部磁極12を1〜4μm積層し、所定形状に加工して再
生ヘッド部13の作製を終了する。実際に記録再生用磁
気ヘッドとして使用するために、更に引き続き、前記上
部磁気シールド層兼下部磁極12上に絶縁層及びコイ
ル、上部磁極、及び保護絶縁層と順次形成して記録ヘッ
ド部を作製し、当該磁気抵抗効果型磁気ヘッドの作製を
終了する。
After forming up to the electrode 10 as described above, the insulating layer 11 for forming the upper gap is
Then, the upper magnetic shield layer and the lower magnetic pole 12 are stacked in a thickness of 1 to 4 μm, processed into a predetermined shape, and the fabrication of the read head unit 13 is completed. In order to actually use it as a recording / reproducing magnetic head, an insulating layer and a coil, an upper magnetic pole, and a protective insulating layer are sequentially formed on the upper magnetic shield layer and lower magnetic pole 12 to form a recording head portion. Then, the fabrication of the magnetoresistive head is completed.

【0025】上記本実施形態による磁気抵抗効果型磁気
ヘッドは、記録ヘッド部において磁気記録媒体に信号を
書き込み、再生ヘッド部13で前記信号を読み出すが、
当該信号を読み出す場合には上記電極10から上記磁気
抵抗効果層5に信号検出用のセンス電流を流しておく必
要がある。この時、上記固定層55内の磁化の向きは上
記反強磁性体層6によって媒体対向面に対して垂直方向
に固定され、上記自由層52,53内の磁化の向きは前
記固定層55の磁化の向きと略直角になるように制御さ
れているのが望ましい。
In the magnetoresistive head according to the present embodiment, a signal is written to a magnetic recording medium in a recording head portion and the signal is read out in a reproducing head portion 13.
When reading the signal, it is necessary to supply a sense current for signal detection from the electrode 10 to the magnetoresistive layer 5. At this time, the direction of magnetization in the fixed layer 55 is fixed in the direction perpendicular to the medium facing surface by the antiferromagnetic layer 6, and the direction of magnetization in the free layers 52 and 53 is fixed to the fixed layer 55. It is desirable that the magnetization is controlled to be substantially perpendicular to the direction of magnetization.

【0026】そして、前記磁気記録媒体から極性の異な
る信号磁界が交互に前記磁気抵抗効果層5に加わること
により、前記信号磁界強度に応じて自由層52,53内
の磁化が回転し、これによる固定層の磁化と自由層の磁
化のなす角度の変化に対応して、前記磁気抵抗効果層5
の抵抗が増減する。この磁気抵抗効果層5の磁気的な抵
抗変化を電圧変化として上記電極10から検出すること
によって当該信号の読み出しが可能となる。当該電圧変
化、即ちヘッドの出力は、今述べた動作原理から明らか
な様にセンス電流を増加すればする程増大する。
When signal magnetic fields having different polarities are alternately applied to the magnetoresistive layer 5 from the magnetic recording medium, the magnetizations in the free layers 52 and 53 are rotated according to the signal magnetic field strength. In response to a change in the angle between the magnetization of the fixed layer and the magnetization of the free layer, the magnetoresistive layer 5
Resistance increases or decreases. The signal can be read out by detecting the change in magnetic resistance of the magnetoresistive layer 5 as a voltage change from the electrode 10. The voltage change, that is, the output of the head, increases as the sense current increases, as is clear from the operation principle just described.

【0027】上記本実施形態による磁気抵抗効果型磁気
ヘッドの動作原理は、上述した通りであるが、従来ヘッ
ドの場合、磁気抵抗効果層に流れる検出電流密度を増加
して行くとエレクトロマイグレーション呼ばれる現象に
より前記磁気抵抗効果層の抵抗が増大しヘッドの出力が
低下するため、ある密度以上のセンス電流が流せないと
いう問題がある。
The principle of operation of the magneto-resistance effect type magnetic head according to the present embodiment is as described above. In the case of the conventional head, when the detected current density flowing through the magneto-resistance effect layer increases, a phenomenon called electromigration occurs. As a result, the resistance of the magnetoresistive layer increases and the output of the head decreases, so that there is a problem that a sense current of a certain density or more cannot be passed.

【0028】しかし、本実施形態による磁気抵抗効果型
磁気ヘッドによれば、図2に示す様に、従来の磁気抵抗
効果型磁気ヘッドに比較して磁気抵抗効果層5の検出電
流密度を増大しても(センス電流を増加)、エレクトロ
マイグレーションの発生が抑えられ、磁気抵抗効果層の
抵抗変化が起こるまでの通電時間を大幅に増加すること
がわかる。即ち、本実施形態(図2では本実施例ヘッド
と称する)によれば、前記磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
通電寿命を伸ばす効果があると同時に、これによって上
記センス電流密度の増大が可能なため当該ヘッド出力を
大幅に高める効果があることは明らかである。
However, according to the magnetoresistive head according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, the detected current density of the magnetoresistive layer 5 is increased as compared with the conventional magnetoresistive head. However, it can be seen that the occurrence of electromigration is suppressed even when the sense current is increased, and the energization time until the resistance change of the magnetoresistive layer occurs is greatly increased. That is, according to the present embodiment (referred to as the head of the present embodiment in FIG. 2), there is an effect of extending the current-carrying life of the magnetoresistive head, and at the same time, the sense current density can be increased. It is clear that the head output is greatly enhanced.

【0029】図3は、本発明の第2の実施形態による磁
気抵抗効果型磁気ヘッドの媒体対向面側からみた断面図
を示したものである。本実施形態においては、上記磁気
抵抗効果層5における上記固定層55として、CoRh
合金膜を積層し(従来技術のCo層又はCoFe合金層
に代えて)、上記非磁性金属薄膜層51としてCuRu
合金膜を各々積層したものであり、その他のヘッドの構
成材料及びヘッド構造については、第1の実施形態の磁
気抵抗効果型磁気ヘッドと同様である。また、当該磁気
抵抗効果型磁気ヘッドの動作原理についても第1の実施
形態の磁気抵抗効果型磁気ヘッドと同様であるが、本実
施形態の構成例であるCoRh合金膜におけるRhをA
g、Au、Pd、Pt、Ir、Ru、Ti、V、Cr、
Zr、Nbの遷移金属の中の少なくとも一つの金属に代
えても、また、CuRu合金膜におけるRuをAg、A
u、Pd、Pt、Rh、Ir、Ti、V、Cr、Zr、
Nbの遷移金属の中の少なくとも一つの金属に代えたと
しても、特に問題はないことを確認している。
FIG. 3 is a sectional view of a magnetoresistive head according to a second embodiment of the present invention, as viewed from the medium facing surface side. In this embodiment, CoRh is used as the fixed layer 55 in the magnetoresistive layer 5.
An alloy film is laminated (in place of the conventional Co layer or CoFe alloy layer), and CuRu is used as the nonmagnetic metal thin film layer 51.
Alloy films are laminated, and the other constituent materials and head structure of the head are the same as those of the magnetoresistive head of the first embodiment. Further, the operation principle of the magnetoresistive head is the same as that of the magnetoresistive head of the first embodiment, but Rh in the CoRh alloy film, which is a configuration example of the present embodiment, is set to A.
g, Au, Pd, Pt, Ir, Ru, Ti, V, Cr,
Even if at least one of the transition metals of Zr and Nb is replaced, Ru in the CuRu alloy film is changed to Ag or A.
u, Pd, Pt, Rh, Ir, Ti, V, Cr, Zr,
It has been confirmed that there is no particular problem even if at least one of the transition metals of Nb is replaced.

【0030】図4は、第2の実施形態(図4では本実施
例ヘッドと称する)による磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
効果を調べ、従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッドと比較し
た結果である。図4は、上記磁気ヘッドを高温高湿条件
に放置した場合に試験前後のヘッド出力を比較して、試
験後腐食により出力が低下するものの発生率(図の縦軸
が発生率を示す)と試験時間(横軸)との関係を示した
ものである。
FIG. 4 shows the result of examining the effect of the magnetoresistive head according to the second embodiment (referred to as the head of this embodiment in FIG. 4) and comparing it with a conventional magnetoresistive head. FIG. 4 shows a comparison between the head output before and after the test when the magnetic head was left under high-temperature and high-humidity conditions. This shows the relationship with the test time (horizontal axis).

【0031】図4に示すように、従来の磁気抵抗効果型
磁気ヘッドでは腐食によりヘッド出力が低下するものの
発生率が100時間後で1%程度であるのに対し、本実
施形態による磁気抵抗効果型磁気ヘッドは腐食の発生率
が極めて低く、高温高湿条件下でも出力低下するヘッド
は、殆ど発生しないことがわかる。同図の結果からすれ
ば、磁気記録装置において従来の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドを使用した場合、装置使用環境によっては腐食が発
生しヘッドの出力が低下する場合があり得るが、本実施
形態による磁気抵抗効果型磁気ヘッドはその可能性は殆
ど無く、磁気記録装置の信頼性を大幅に向上する効果が
ある。
As shown in FIG. 4, in the conventional magneto-resistance effect type magnetic head, although the head output is reduced due to corrosion, the occurrence rate is about 1% after 100 hours. It can be seen that the type of magnetic head has a very low rate of corrosion, and hardly any head whose output decreases even under high temperature and high humidity conditions. According to the results shown in the figure, when a conventional magnetoresistive magnetic head is used in a magnetic recording device, corrosion may occur depending on the environment in which the device is used, and the output of the head may decrease. The magnetoresistive head has almost no possibility of this, and has the effect of greatly improving the reliability of the magnetic recording device.

【0032】また、第1の実施形態の場合と同様に、第
2の実施形態によれば、エレクトロマイグレーションの
発生を抑制し、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの通電寿命を
大幅に伸ばす効果があり、センス電流密度の増大が可能
なため、ヘッド出力を大幅に高める効果もあることは明
らかである。
As in the case of the first embodiment, the second embodiment has the effect of suppressing the occurrence of electromigration and greatly extending the conduction life of the magnetoresistive head. Obviously, since the sense current density can be increased, the head output can be greatly increased.

【0033】以上説明したように、本発明の実施形態
は、次のような構成例と機能を奏するものを含むもので
ある 。
As described above, the embodiments of the present invention include those having the following configuration examples and functions.

【0034】まず、上記巨大磁気抵抗効果層における上
記非磁性金属薄膜層をCuとその他の金属との合金膜、
又はCuとその他の金属膜との多層膜により形成する
(マイグレーション発生抑制と腐食防止のため)。更
に、上記固定層をCo又はCoFe合金に第3元素とし
て、Co、Fe以外の金属元素が添加されてなる合金膜
により形成する(腐食防止のため)。
First, the nonmagnetic metal thin film layer in the giant magnetoresistance effect layer is formed by an alloy film of Cu and another metal,
Alternatively, it is formed by a multilayer film of Cu and another metal film (for suppressing migration and preventing corrosion). Further, the fixed layer is formed of an alloy film in which a metal element other than Co and Fe is added as a third element to a Co or CoFe alloy (for corrosion prevention).

【0035】そして、上記その他の金属及び上記第3元
素としての金属元素は、Ag、Au、Pd、Pt、R
h、Ir、Ru、Ti、V、Cr、Zr、Nbの遷移金
属の中の少なくとも一つより選択するものとする。
The other metals and the metal element as the third element are Ag, Au, Pd, Pt, R
h, Ir, Ru, Ti, V, Cr, Zr, and Nb.

【0036】以上のような、前記非磁性金属薄膜層をC
uとその他の金属を適用した改善手段を採用することで
マイグレーションの発生を抑制し、前記固定層をCo又
はCoFe合金と第3元素を適用した改善手段、又は前
記非磁性金属薄膜層の前記改善手段を採用することで腐
食を防止するものであり、換言すると、上記磁気抵抗効
果型磁気ヘッドにおけるエレクトロマイグレーションの
発生を抑制しセンス電流を高めることが可能となり、更
にまた、高湿度条件においても腐食の発生を抑制するこ
とが可能となる。この結果、ヘッドの高出力化とヘッド
信頼性の飛躍的な向上を実現できる。
The nonmagnetic metal thin film layer as described above is
The occurrence of migration is suppressed by adopting an improvement means applying u and other metals, and the improvement means applying Co or a CoFe alloy and a third element to the fixed layer, or the improvement of the nonmagnetic metal thin film layer By adopting the means, corrosion can be prevented. In other words, the occurrence of electromigration in the magnetoresistive magnetic head can be suppressed and the sense current can be increased. Can be suppressed. As a result, a high output of the head and a dramatic improvement in head reliability can be realized.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘッド
によれば、上述した様に前記巨大磁気抵抗効果層のエレ
クトロマイグレーションの発生を抑制し前記磁気抵抗効
果型磁気ヘッドの通電寿命を大幅に伸ばす効果があると
同時に、これによりセンス電流密度の増大が可能となり
ヘッドの出力を大幅に高める効果がある。
According to the magnetoresistive head according to the present invention, as described above, the occurrence of electromigration in the giant magnetoresistive layer is suppressed, and the energization life of the magnetoresistive head is greatly extended. At the same time, there is an effect that the sense current density can be increased and the output of the head can be greatly increased.

【0038】一方また、従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドの場合には磁気記録装置の使用環境によっては腐食が
発生しヘッドの出力が低下する場合があり得るのに対
し、本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘッドでは腐食の
発生はなく、当該磁気抵抗効果型磁気ヘッドを使用した
磁気記録装置の信頼性を大幅に向上する効果がある。
On the other hand, in the case of the conventional magneto-resistance effect type magnetic head, corrosion may occur depending on the use environment of the magnetic recording device and the output of the head may be reduced. Corrosion does not occur in the magnetic head, and the reliability of the magnetic recording device using the magnetoresistive head is greatly improved.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係る磁気抵抗効果型
磁気ヘッドの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a magnetoresistive head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの効果を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing an effect of the magnetoresistive head of FIG. 1;

【図3】本発明の第2の実施形態に係る磁気抵抗効果型
磁気ヘッドの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a magneto-resistance effect type magnetic head according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの効果を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing the effect of the magnetoresistive head of FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 下地絶縁層 3 下部磁気シールド層 4 絶縁層 5 磁気抵抗効果層 6 反強磁性体層 7 高抵抗導体膜 8 磁区制御用永久磁石膜 9 導体層 10 電極、 11 絶縁層 12 上部磁気シールド層兼下部磁極 13 再生ヘッド部 54 Ta層 52,53 自由層 51 非磁性金属薄膜 55 固定層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Base insulating layer 3 Lower magnetic shield layer 4 Insulating layer 5 Magnetoresistive layer 6 Antiferromagnetic layer 7 High resistance conductor film 8 Permanent magnet film for magnetic domain control 9 Conductor layer 10 Electrode, 11 Insulating layer 12 Upper magnetic shield Layer / lower pole 13 Reproducing head 54 Ta layer 52, 53 Free layer 51 Non-magnetic metal thin film 55 Fixed layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上部下部一対の磁気シールド層、非磁性
金属薄膜層を挟んで固定層と自由層が積層された巨大磁
気抵抗効果層、前記巨大磁気抵抗効果層に連続積層され
た反強磁性体層、前記巨大磁気抵抗効果層の磁区を制御
する磁区制御手段、前記巨大磁気抵抗効果層にセンス電
流を流して磁気抵抗変化を検出する電極、を備えた磁気
抵抗効果型磁気ヘッドであって、 前記巨大磁気抵抗効果層における前記非磁性金属薄膜層
が、Cuとその他の金属の合金膜、又はCuとその他の
金属の多層膜から形成されることを特徴とする磁気抵抗
効果型磁気ヘッド。
1. A giant magnetoresistive layer in which a fixed layer and a free layer are laminated with a pair of upper and lower magnetic shield layers, a nonmagnetic metal thin film layer interposed therebetween, and an antiferromagnetic layer continuously laminated on the giant magnetoresistive layer. A magnetoresistive magnetic head comprising: a body layer; magnetic domain control means for controlling magnetic domains of the giant magnetoresistive layer; and an electrode for detecting a change in magnetoresistance by passing a sense current through the giant magnetoresistive layer. The non-magnetic metal thin film layer in the giant magnetoresistive layer is formed of an alloy film of Cu and other metals or a multilayer film of Cu and other metals.
【請求項2】 上部下部一対の磁気シールド層、非磁性
金属薄膜層を挟んで固定層と自由層が積層された巨大磁
気抵抗効果層、前記巨大磁気抵抗効果層に連続積層され
た反強磁性体層、前記巨大磁気抵抗効果層の磁区を制御
する磁区制御手段、前記巨大磁気抵抗効果層にセンス電
流を流して磁気抵抗変化を検出する電極、を備えた磁気
抵抗効果型磁気ヘッドであって、 前記巨大磁気抵抗効果層における前記非磁性金属薄膜層
が、Cuとその他の金属との合金膜、又はCuとその他
の金属の多層膜から形成され、 前記固定層が、Co又はCoFe合金に、Co、Fe以
外の金属元素が添加された合金膜から形成されることを
特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
2. A giant magnetoresistive layer in which a fixed layer and a free layer are stacked with a pair of upper and lower magnetic shield layers, a nonmagnetic metal thin film layer interposed therebetween, and an antiferromagnetism continuously stacked on the giant magnetoresistive layer. A magnetoresistive magnetic head comprising: a body layer; magnetic domain control means for controlling magnetic domains of the giant magnetoresistive layer; and an electrode for detecting a change in magnetoresistance by passing a sense current through the giant magnetoresistive layer. The nonmagnetic metal thin film layer in the giant magnetoresistive layer is formed from an alloy film of Cu and other metals, or a multilayer film of Cu and other metals, and the fixed layer is made of Co or CoFe alloy. A magnetoresistive magnetic head formed of an alloy film to which metal elements other than Co and Fe are added.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の磁気抵抗効果型
磁気ヘッドにおいて、 前記非磁性金属薄膜層におけるその他の金属が、Ag、
Au、Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、Ti、V、C
r、Zr、Nbの遷移金属の中の少なくとも一つより選
択されることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
3. The magnetoresistive magnetic head according to claim 1, wherein the other metal in the nonmagnetic metal thin film layer is Ag,
Au, Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, Ti, V, C
A magnetoresistive magnetic head selected from at least one of r, Zr, and Nb transition metals.
【請求項4】 請求項2記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドにおいて、 前記固定層におけるCo、Fe以外の金属元素が、A
g、Au、Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、Ti、V、
Cr、Zr、Nbの遷移金属の中の少なくとも一つより
選択されることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ド。
4. The magneto-resistance effect type magnetic head according to claim 2, wherein the metal element other than Co and Fe in the fixed layer is A.
g, Au, Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, Ti, V,
A magnetoresistance effect type magnetic head selected from at least one of transition metals of Cr, Zr, and Nb.
【請求項5】 請求項2記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドにおいて、 前記非磁性金属薄膜層におけるその他の金属と前記固定
層におけるCo、Fe以外の金属元素が、Ag、Au、
Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、Ti、V、Cr、Z
r、Nbの遷移金属の中の少なくとも一つより選択され
ることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
5. The magneto-resistance effect type magnetic head according to claim 2, wherein the other metal in the non-magnetic metal thin film layer and the metal element other than Co and Fe in the fixed layer are Ag, Au,
Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, Ti, V, Cr, Z
A magnetoresistance effect type magnetic head, wherein the magnetoresistance effect type magnetic head is selected from at least one of r and Nb transition metals.
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