JP2001338410A - 磁気ディスク装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 トンネル磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効
果センサにおいて、バルクハウゼンノイズを抑制し、安
定性のある磁気抵抗効果センサ及びこれを用いた再生ヘ
ッド、並びに磁気記録再生装置を提供する。 【解決手段】 トンネル磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効
果膜の膜厚方向に電流を流すための一対の電極18と、
記録媒体面からの磁束を磁気抵抗効果膜に導くための磁
束ガイド14を備えた磁気抵抗効果センサにおいて、ト
ンネル型磁気抵抗効果膜の自由層及び磁束ガイド双方の
磁区を併せ制御されてなることを特徴とする磁気抵抗効
果センサである。
果センサにおいて、バルクハウゼンノイズを抑制し、安
定性のある磁気抵抗効果センサ及びこれを用いた再生ヘ
ッド、並びに磁気記録再生装置を提供する。 【解決手段】 トンネル磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効
果膜の膜厚方向に電流を流すための一対の電極18と、
記録媒体面からの磁束を磁気抵抗効果膜に導くための磁
束ガイド14を備えた磁気抵抗効果センサにおいて、ト
ンネル型磁気抵抗効果膜の自由層及び磁束ガイド双方の
磁区を併せ制御されてなることを特徴とする磁気抵抗効
果センサである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明は磁気ヘッド及び磁
気記録再生装置に関するものである。わけても、本願発
明はトンネル磁気抵抗効果型磁気ヘッド及びこれを用い
た磁気記録再生装置に関するものである。本願発明の磁
気記録再生装置は電子計算機及び情報処理装置に用いて
有用である。
気記録再生装置に関するものである。わけても、本願発
明はトンネル磁気抵抗効果型磁気ヘッド及びこれを用い
た磁気記録再生装置に関するものである。本願発明の磁
気記録再生装置は電子計算機及び情報処理装置に用いて
有用である。
【0002】
【従来の技術】磁気記録の高密度化に伴い、高感度な再
生用磁気ヘッドが求められている。こうした用途に、現
在その再生ヘッドとして異方性磁気抵抗(AMR)効果
を利用した磁気抵抗効果型磁気ヘッド(MRヘッド)が
用いられている。このMRヘッドの感磁部の材料にはNi
Feが用いられている。この材料の磁気抵抗変化率は約
2%で、実現可能な記録密度は数Gb/in2である。
さらに、最近では巨大磁気抵抗(GMR)効果を利用し
たスピンバルブ型磁気ヘッド(GMRヘッド)も製品に
用いられ始めた。このGMRヘッドは、2つの強磁性層
で非磁性金属層を挟んだ構造を有している。この構造で
は一方の強磁性層の磁化を固定させて2つの強磁性層の
磁化方向のなす角度によって高い磁気抵抗変化率が得ら
れる。GMRヘッドの抵抗変化率は約4〜5%で、数十
Gb/in2クラスの記録も可能となった。しかし、今
後更に記録密度を向上させるには、より大きな磁気抵抗
変化率を有する磁気ヘッドが必要となる。
生用磁気ヘッドが求められている。こうした用途に、現
在その再生ヘッドとして異方性磁気抵抗(AMR)効果
を利用した磁気抵抗効果型磁気ヘッド(MRヘッド)が
用いられている。このMRヘッドの感磁部の材料にはNi
Feが用いられている。この材料の磁気抵抗変化率は約
2%で、実現可能な記録密度は数Gb/in2である。
さらに、最近では巨大磁気抵抗(GMR)効果を利用し
たスピンバルブ型磁気ヘッド(GMRヘッド)も製品に
用いられ始めた。このGMRヘッドは、2つの強磁性層
で非磁性金属層を挟んだ構造を有している。この構造で
は一方の強磁性層の磁化を固定させて2つの強磁性層の
磁化方向のなす角度によって高い磁気抵抗変化率が得ら
れる。GMRヘッドの抵抗変化率は約4〜5%で、数十
Gb/in2クラスの記録も可能となった。しかし、今
後更に記録密度を向上させるには、より大きな磁気抵抗
変化率を有する磁気ヘッドが必要となる。
【0003】このような高い磁気抵抗変化率を有する磁
気抵抗効果センサとして、2つの強磁性層の間にトンネ
ル障壁層が挟まれたトンネル磁気抵抗効果膜を用いた磁
気抵抗効果膜(TMR)が注目されている。このトンネ
ル磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果膜は高密度記録
を実現する上で好適と目されている。このTMRではF
e膜の間にAl酸化膜が挟まれた構造で、室温で約18
%の大きな抵抗変化率が得られたと報告されている。こ
の報告としては、例えば、ジャーナル オヴマグネティ
ズム アンド マグネティック マテリアルズ(第13
9巻、231頁、1995年)を挙げることが出来る。
また、特開平4−103014号公報には、一方の強磁
性層に反強磁性層を接して強磁性層の磁化方向を固定さ
せた、スピンバルブタイプのTMRを開示している。
気抵抗効果センサとして、2つの強磁性層の間にトンネ
ル障壁層が挟まれたトンネル磁気抵抗効果膜を用いた磁
気抵抗効果膜(TMR)が注目されている。このトンネ
ル磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果膜は高密度記録
を実現する上で好適と目されている。このTMRではF
e膜の間にAl酸化膜が挟まれた構造で、室温で約18
%の大きな抵抗変化率が得られたと報告されている。こ
の報告としては、例えば、ジャーナル オヴマグネティ
ズム アンド マグネティック マテリアルズ(第13
9巻、231頁、1995年)を挙げることが出来る。
また、特開平4−103014号公報には、一方の強磁
性層に反強磁性層を接して強磁性層の磁化方向を固定さ
せた、スピンバルブタイプのTMRを開示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本願発明の目的は、ト
ンネル磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果センサにお
いて、バルクハウゼンノイズを抑制し、安定性のある磁
気抵抗効果センサを提供することにある。以下、その背
景を説明する。
ンネル磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果センサにお
いて、バルクハウゼンノイズを抑制し、安定性のある磁
気抵抗効果センサを提供することにある。以下、その背
景を説明する。
【0005】TMRの場合、従来知られている磁気抵抗
効果素子が磁性膜の膜面内方向に電流を流すのに対し
て、膜厚方向に電流を流す構成を有している。この構成
の実現には、従来とは異なる磁気ヘッド構造が必要にな
ると考えられる。その反面TMRは、磁気的には、従来
開発されているスピンバルブ構造と類似した2つの強磁
性層を有しており、これらの強磁性層の磁気的制御は当
然必要とされる。さらに、膜厚方向に電流が流れるため
に、素子の大きさで素子抵抗が決定されてしまう。
効果素子が磁性膜の膜面内方向に電流を流すのに対し
て、膜厚方向に電流を流す構成を有している。この構成
の実現には、従来とは異なる磁気ヘッド構造が必要にな
ると考えられる。その反面TMRは、磁気的には、従来
開発されているスピンバルブ構造と類似した2つの強磁
性層を有しており、これらの強磁性層の磁気的制御は当
然必要とされる。さらに、膜厚方向に電流が流れるため
に、素子の大きさで素子抵抗が決定されてしまう。
【0006】例えば、従来の磁気抵抗効果素子と同様の
ハードバイアス構造では、磁区制御のための硬磁性膜を
素子の周囲に配置する。この為、TMRでこの構造を用
いた場合には、硬磁性膜に電流がリークしてしまい、T
MRの感磁部に正確に電流を印加することが難しくな
る。また、TMRの感磁部には極薄のトンネル障壁層が
露出する事になる。従って、対向面の加工において2つ
の強磁性層との短絡を防ぐために、極めて困難な加工技
術が要求される。さらに、トラック幅が0.5μm程度
になってくると、素子の抵抗は数100〜数kΩと桁違
いに大きくなってしまう。
ハードバイアス構造では、磁区制御のための硬磁性膜を
素子の周囲に配置する。この為、TMRでこの構造を用
いた場合には、硬磁性膜に電流がリークしてしまい、T
MRの感磁部に正確に電流を印加することが難しくな
る。また、TMRの感磁部には極薄のトンネル障壁層が
露出する事になる。従って、対向面の加工において2つ
の強磁性層との短絡を防ぐために、極めて困難な加工技
術が要求される。さらに、トラック幅が0.5μm程度
になってくると、素子の抵抗は数100〜数kΩと桁違
いに大きくなってしまう。
【0007】
【課題を解決するための手段】前述した従来の諸問題を
解決するためには、従来の対向面に露出した構造ではな
く、対向面から引っ込めた構造とする事が有効である。
しかしながらその場合、TMRの感磁部の強磁性層に加
えて、TMRに媒体対向面から磁束を導くための磁束ガ
イドの磁気的制御も当然必要となってくる。本願発明は
この問題を併せて解決するものである。
解決するためには、従来の対向面に露出した構造ではな
く、対向面から引っ込めた構造とする事が有効である。
しかしながらその場合、TMRの感磁部の強磁性層に加
えて、TMRに媒体対向面から磁束を導くための磁束ガ
イドの磁気的制御も当然必要となってくる。本願発明は
この問題を併せて解決するものである。
【0008】本願発明の第1の形態で、基本となる形態
は、磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向
に電流を流すための一対の電極と、記録媒体面からの磁
束を前記磁気抵抗効果膜に導くための磁束ガイドを有
し、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層と、ト
ンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記固定層
の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル型磁気
抵抗効果膜であり、且つ前記トンネル型磁気抵抗効果膜
の自由層及び前記磁束ガイド双方の磁区を併せ制御が可
能なる磁気抵抗効果センサを有することを特徴とする磁
気ヘッドである。
は、磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向
に電流を流すための一対の電極と、記録媒体面からの磁
束を前記磁気抵抗効果膜に導くための磁束ガイドを有
し、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層と、ト
ンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記固定層
の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル型磁気
抵抗効果膜であり、且つ前記トンネル型磁気抵抗効果膜
の自由層及び前記磁束ガイド双方の磁区を併せ制御が可
能なる磁気抵抗効果センサを有することを特徴とする磁
気ヘッドである。
【0009】本願発明の代表例は、前記トンネル磁気抵
抗効果膜の自由層及び前記磁束ガイドの磁区を制御する
ために、前記自由層及び前記磁束ガイドにバイアスをか
けるための磁区制御層を同一平面内に備えた形態であ
る。
抗効果膜の自由層及び前記磁束ガイドの磁区を制御する
ために、前記自由層及び前記磁束ガイドにバイアスをか
けるための磁区制御層を同一平面内に備えた形態であ
る。
【0010】本願発明の別な例は、磁気抵抗効果膜と、
前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流すための一対
の電極と、記録媒体面からの磁束を前記磁気抵抗効果膜
に導くための磁束ガイドを備えた磁気抵抗効果センサに
おいて、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層
と、トンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記
固定層の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル
型磁気抵抗効果膜であって、前記磁気抵抗効果膜が媒体
面に露出しない位置に形成され、媒体面からとその対向
面に伸びている前記磁束ガイドに接し、前記磁束ガイド
にバイアス磁界を印加するための磁区制御層が積層され
ており、前記磁束ガイドを磁区制御することによって前
記自由層も同時に磁区制御が可能な磁気抵抗効果センサ
を有することを特徴とする磁気ヘッドである。
前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流すための一対
の電極と、記録媒体面からの磁束を前記磁気抵抗効果膜
に導くための磁束ガイドを備えた磁気抵抗効果センサに
おいて、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層
と、トンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記
固定層の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル
型磁気抵抗効果膜であって、前記磁気抵抗効果膜が媒体
面に露出しない位置に形成され、媒体面からとその対向
面に伸びている前記磁束ガイドに接し、前記磁束ガイド
にバイアス磁界を印加するための磁区制御層が積層され
ており、前記磁束ガイドを磁区制御することによって前
記自由層も同時に磁区制御が可能な磁気抵抗効果センサ
を有することを特徴とする磁気ヘッドである。
【0011】
【発明の実施の形態】実施の諸形態を説明するに先だっ
て、本願発明の主な諸形態の概要を列挙する。
て、本願発明の主な諸形態の概要を列挙する。
【0012】本願発明の第1の形態で、基本となる形態
は前述した。
は前述した。
【0013】磁気抵抗効果センサの構成には、磁束ガイ
ドの磁区制御を行う方法に大きく分けて2つの方法に大
別される。それらは、いわゆるハード・バイアス構造と
積層構造とである。しかし、本願発明がいずれの構造の
磁気抵抗効果センサの場合にも適用出来ることは言うま
でもない。
ドの磁区制御を行う方法に大きく分けて2つの方法に大
別される。それらは、いわゆるハード・バイアス構造と
積層構造とである。しかし、本願発明がいずれの構造の
磁気抵抗効果センサの場合にも適用出来ることは言うま
でもない。
【0014】本願発明の前提となるこれらの構造はこれ
まで知られたものであるが、簡潔にそれらの特徴を説明
する。ハード・バイアス構造では、当該磁束ガイドの両
端に磁区制御層を配置する方法、いわゆる磁束ガイド
(ヨーク:yoke)と磁区制御層とが同じ面内に配置
されている。この場合の磁区制御層は高抵抗を有する材
料で構成される。従って、電流は所定の限られた領域に
のみ流れる、即ち、所定のトンネル型磁気抵抗効果膜の
みの領域に流れることとなる。他方、積層構造では、磁
束ガイドと磁区制御層とが積層されている。この場合、
磁束ガイドに磁区制御層を直接積層する方法、あるいは
磁束ガイドに磁区制御層を中間層を介して積層する方法
などがある。直接積層する場合、磁束ガイドと磁区制御
層とが強磁性的に層間結合して、磁化の方向が平行に向
いている。更に、磁束ガイドに磁区制御層を中間層を介
して積層する場合、その中間層の設け方によって、2つ
の状態に分けられる。その第1は、磁束ガイドと磁区制
御層とが強磁性的に層間結合して、磁化の方向が平行に
向いている場合である。この構造は前記の積層型と類似
するものである。あるいは、前記の積層型の一変形と言
うことが出来る。第2は磁束ガイドと磁区制御層との端
部で静磁結合している場合である。従って、この場合に
は、磁束ガイドと磁区制御層との各々の面内磁化の方向
は反平行となっている。このように、前記積層構造の第
1と第2の形態では、磁束ガイドと磁区制御層との磁化
の方向の決定のされ方が異なっている。
まで知られたものであるが、簡潔にそれらの特徴を説明
する。ハード・バイアス構造では、当該磁束ガイドの両
端に磁区制御層を配置する方法、いわゆる磁束ガイド
(ヨーク:yoke)と磁区制御層とが同じ面内に配置
されている。この場合の磁区制御層は高抵抗を有する材
料で構成される。従って、電流は所定の限られた領域に
のみ流れる、即ち、所定のトンネル型磁気抵抗効果膜の
みの領域に流れることとなる。他方、積層構造では、磁
束ガイドと磁区制御層とが積層されている。この場合、
磁束ガイドに磁区制御層を直接積層する方法、あるいは
磁束ガイドに磁区制御層を中間層を介して積層する方法
などがある。直接積層する場合、磁束ガイドと磁区制御
層とが強磁性的に層間結合して、磁化の方向が平行に向
いている。更に、磁束ガイドに磁区制御層を中間層を介
して積層する場合、その中間層の設け方によって、2つ
の状態に分けられる。その第1は、磁束ガイドと磁区制
御層とが強磁性的に層間結合して、磁化の方向が平行に
向いている場合である。この構造は前記の積層型と類似
するものである。あるいは、前記の積層型の一変形と言
うことが出来る。第2は磁束ガイドと磁区制御層との端
部で静磁結合している場合である。従って、この場合に
は、磁束ガイドと磁区制御層との各々の面内磁化の方向
は反平行となっている。このように、前記積層構造の第
1と第2の形態では、磁束ガイドと磁区制御層との磁化
の方向の決定のされ方が異なっている。
【0015】本願発明の骨子は、これらの諸構造によら
ず、磁束ガイドの磁区を制御することと、磁気抵抗効果
膜の自由層をも併せて磁区制御を行う点にある。以下、
その概念を説明する。
ず、磁束ガイドの磁区を制御することと、磁気抵抗効果
膜の自由層をも併せて磁区制御を行う点にある。以下、
その概念を説明する。
【0016】図12は上述の各種形態を説明する概念図
であり、磁束ガイドと磁区制御層の配置の諸例を示す断
面を示している。断面は磁気抵抗素子の幅方向の断面で
ある。図12は3つの代表的な形態の概念を示してい
る。図12の(a)は磁束ガイドの両端に磁区制御層を
配置する方法である。いわゆる磁束ガイド100の磁区
制御層101とが同じ面内に配置されている。図12の
(b)は磁束ガイド100と磁区制御層101とが積層
されている例である。この場合、極めて薄い中間層を磁
束ガイド100と磁区制御層101との間に挿入する場
合もある。これらの例では、上述のように磁束ガイドと
磁区制御層とが強磁性的に層間結合して、双方の磁化の
方向104、105とが平行に向いている。一方、図1
2の(c)は磁束ガイド100と中間層108、磁区制
御層101とが積層された例である。磁束ガイドと磁区
制御層との端部102、103で静磁結合している場合
である。この場合には、磁束ガイドと磁区制御層との各
々の面内磁化の方向106、107は反平行となってい
る。
であり、磁束ガイドと磁区制御層の配置の諸例を示す断
面を示している。断面は磁気抵抗素子の幅方向の断面で
ある。図12は3つの代表的な形態の概念を示してい
る。図12の(a)は磁束ガイドの両端に磁区制御層を
配置する方法である。いわゆる磁束ガイド100の磁区
制御層101とが同じ面内に配置されている。図12の
(b)は磁束ガイド100と磁区制御層101とが積層
されている例である。この場合、極めて薄い中間層を磁
束ガイド100と磁区制御層101との間に挿入する場
合もある。これらの例では、上述のように磁束ガイドと
磁区制御層とが強磁性的に層間結合して、双方の磁化の
方向104、105とが平行に向いている。一方、図1
2の(c)は磁束ガイド100と中間層108、磁区制
御層101とが積層された例である。磁束ガイドと磁区
制御層との端部102、103で静磁結合している場合
である。この場合には、磁束ガイドと磁区制御層との各
々の面内磁化の方向106、107は反平行となってい
る。
【0017】一方、図13はTMRの磁区制御の骨子を
説明するための断面図である。これらの関係において
も、磁束ガイド100とTMR膜110とが直接積層さ
れている場合(図13の(a))と、これらの間に中間
層111が挿入されている場合(図13の(b))があ
る。しかし、いずれの場合も磁束ガイド100とTMR
膜110との磁気的結合が存在する。従って、磁束ガイ
ド100の磁区を制御することで、TMR膜中の自由層
の磁区が制御される。こうして本願発明では、磁束ガイ
ドの磁区をその磁区制御膜によって制御することで、T
MR膜中の自由層の磁区が併せて制御される。
説明するための断面図である。これらの関係において
も、磁束ガイド100とTMR膜110とが直接積層さ
れている場合(図13の(a))と、これらの間に中間
層111が挿入されている場合(図13の(b))があ
る。しかし、いずれの場合も磁束ガイド100とTMR
膜110との磁気的結合が存在する。従って、磁束ガイ
ド100の磁区を制御することで、TMR膜中の自由層
の磁区が制御される。こうして本願発明では、磁束ガイ
ドの磁区をその磁区制御膜によって制御することで、T
MR膜中の自由層の磁区が併せて制御される。
【0018】以上の一般的説明を踏まえ、本願発明の更
なる主な諸形態を列挙する。 本願発明の第2の形態
は、磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向
に電流を流すための一対の電極と、記録媒体面からの磁
束を前記磁気抵抗効果膜に導くための磁束ガイドを有
し、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層と、ト
ンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記固定層
の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル型磁気
抵抗効果膜であって、前記磁気抵抗効果膜の自由層にバ
イアス磁界を印加するための磁区制御層と、前記磁束ガ
イドにバイアス磁界を印加するための磁区制御層が同一
平面内に形成されている磁気抵抗効果センサを有するこ
とを特徴とする磁気ヘッドである。この第2の形態は、
磁束ガイドの両端に磁区制御層が配置された方法であ
る。
なる主な諸形態を列挙する。 本願発明の第2の形態
は、磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向
に電流を流すための一対の電極と、記録媒体面からの磁
束を前記磁気抵抗効果膜に導くための磁束ガイドを有
し、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層と、ト
ンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記固定層
の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル型磁気
抵抗効果膜であって、前記磁気抵抗効果膜の自由層にバ
イアス磁界を印加するための磁区制御層と、前記磁束ガ
イドにバイアス磁界を印加するための磁区制御層が同一
平面内に形成されている磁気抵抗効果センサを有するこ
とを特徴とする磁気ヘッドである。この第2の形態は、
磁束ガイドの両端に磁区制御層が配置された方法であ
る。
【0019】第3の形態はより実際的なものである。即
ち、この場合の磁気抵抗効果センサでは、前記磁気抵抗
効果膜が媒体面に露出しない位置に形成され、媒体面か
らとその対向面に伸びている前記磁束ガイドに接し、前
記磁気抵抗効果膜と磁束ガイドのトラック幅方向の両端
部に磁区制御層が形成されている。
ち、この場合の磁気抵抗効果センサでは、前記磁気抵抗
効果膜が媒体面に露出しない位置に形成され、媒体面か
らとその対向面に伸びている前記磁束ガイドに接し、前
記磁気抵抗効果膜と磁束ガイドのトラック幅方向の両端
部に磁区制御層が形成されている。
【0020】第4の形態は、前記磁束ガイドが、前記磁
気抵抗効果膜の媒体面側とその対向面側とに分離されて
いる例である。
気抵抗効果膜の媒体面側とその対向面側とに分離されて
いる例である。
【0021】第5の形態は、前記磁束ガイドが、前記磁
気抵抗効果膜の媒体面側から対向面まで連続して形成さ
れている磁気抵抗効果センサを有することを特徴とする
磁気ヘッドである。
気抵抗効果膜の媒体面側から対向面まで連続して形成さ
れている磁気抵抗効果センサを有することを特徴とする
磁気ヘッドである。
【0022】第6の形態は、前記磁束ガイドと前期磁気
抵抗効果膜の自由層との間に中間層が配置されており、
前記磁束ガイドと前記自由層とが中間層を介して磁気的
に結合されている磁気抵抗効果センサを有することを特
徴とする磁気ヘッドである。
抵抗効果膜の自由層との間に中間層が配置されており、
前記磁束ガイドと前記自由層とが中間層を介して磁気的
に結合されている磁気抵抗効果センサを有することを特
徴とする磁気ヘッドである。
【0023】第7の形態は、前記磁束ガイドが高抵抗軟
磁性層からなる磁気抵抗効果センサを有することを特徴
とする磁気ヘッドである。
磁性層からなる磁気抵抗効果センサを有することを特徴
とする磁気ヘッドである。
【0024】第8の形態は、前記磁気抵抗抵抗効果膜と
前記磁束ガイドが絶縁層を介して形成されている磁気抵
抗効果センサを有することを特徴とする磁気ヘッドであ
る。
前記磁束ガイドが絶縁層を介して形成されている磁気抵
抗効果センサを有することを特徴とする磁気ヘッドであ
る。
【0025】第9の形態は、前記磁区制御層が前記磁気
抵抗効果膜及び前記磁束ガイドに渡って形成されている
磁気抵抗効果センサを有することを特徴とする磁気ヘッ
ドである。
抵抗効果膜及び前記磁束ガイドに渡って形成されている
磁気抵抗効果センサを有することを特徴とする磁気ヘッ
ドである。
【0026】第10形態は、前記磁区制御層が絶縁層を
介して前記磁気抵抗効果膜及び前記磁束ガイドに渡って
形成されている磁気抵抗効果センサを有することを特徴
とする磁気ヘッドである。
介して前記磁気抵抗効果膜及び前記磁束ガイドに渡って
形成されている磁気抵抗効果センサを有することを特徴
とする磁気ヘッドである。
【0027】第11の形態は、前記磁区制御層が酸化物
化合物を有してなる磁気抵抗効果センサを有することを
特徴とする磁気ヘッドである。
化合物を有してなる磁気抵抗効果センサを有することを
特徴とする磁気ヘッドである。
【0028】第12の形態は、既に触れた積層構造の形
態の例である。この例の骨子は、前記磁気抵抗効果膜が
媒体面に露出しない位置に形成され、媒体面からとその
対向面に伸びている前記磁束ガイドに接し、前記磁束ガ
イドにバイアス磁界を印加するための磁区制御層が積層
されている。この場合、前記磁束ガイドを磁区制御する
ことによって前記自由層も同時に磁区制御されるのであ
る。より具体的に構造を示せば、磁気抵抗効果膜と、前
記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流すための一対の
電極と、記録媒体面からの磁束を前記磁気抵抗効果膜に
導くための磁束ガイドを備えた磁気抵抗効果センサにお
いて、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層と、
トンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記固定
層の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル型磁
気抵抗効果膜であって、前記磁気抵抗効果膜が媒体面に
露出しない位置に形成され、媒体面からとその対向面に
伸びている前記磁束ガイドに接し、前記磁束ガイドにバ
イアス磁界を印加するための磁区制御層が積層されてお
り、前記磁束ガイドを磁区制御することによって前記自
由層も同時に磁区制御が可能な磁気抵抗効果センサを有
することを特徴とする磁気ヘッドである。
態の例である。この例の骨子は、前記磁気抵抗効果膜が
媒体面に露出しない位置に形成され、媒体面からとその
対向面に伸びている前記磁束ガイドに接し、前記磁束ガ
イドにバイアス磁界を印加するための磁区制御層が積層
されている。この場合、前記磁束ガイドを磁区制御する
ことによって前記自由層も同時に磁区制御されるのであ
る。より具体的に構造を示せば、磁気抵抗効果膜と、前
記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流すための一対の
電極と、記録媒体面からの磁束を前記磁気抵抗効果膜に
導くための磁束ガイドを備えた磁気抵抗効果センサにお
いて、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層と、
トンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記固定
層の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル型磁
気抵抗効果膜であって、前記磁気抵抗効果膜が媒体面に
露出しない位置に形成され、媒体面からとその対向面に
伸びている前記磁束ガイドに接し、前記磁束ガイドにバ
イアス磁界を印加するための磁区制御層が積層されてお
り、前記磁束ガイドを磁区制御することによって前記自
由層も同時に磁区制御が可能な磁気抵抗効果センサを有
することを特徴とする磁気ヘッドである。
【0029】第13の形態は、前記第第12の形態の磁
気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドと磁気抵抗
効果膜とが中間層を介して磁気的に結合している磁気抵
抗効果センサを有することを特徴とする磁気ヘッドであ
る。
気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドと磁気抵抗
効果膜とが中間層を介して磁気的に結合している磁気抵
抗効果センサを有することを特徴とする磁気ヘッドであ
る。
【0030】第14の形態は、前記第12及び第13の
磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドと磁区制
御層とが中間層を介して積層されている磁気抵抗効果セ
ンサを有することを特徴とする磁気ヘッドである。
磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドと磁区制
御層とが中間層を介して積層されている磁気抵抗効果セ
ンサを有することを特徴とする磁気ヘッドである。
【0031】上記の構造においては、前記磁束ガイドと
磁区制御層とが磁気的に結合されている。従って、磁区
制御層が磁束ガイドの磁区を制御することによって、併
せて磁気抵抗効果膜の自由層の磁区を制御するものであ
る。
磁区制御層とが磁気的に結合されている。従って、磁区
制御層が磁束ガイドの磁区を制御することによって、併
せて磁気抵抗効果膜の自由層の磁区を制御するものであ
る。
【0032】第15の形態は、前記第12から第14の
磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドが、前記
磁気抵抗効果膜の媒体面側とその対向面側とに分離され
ている磁気抵抗効果センサを有することを特徴とする磁
気ヘッドである。本例はより実際的な形態である。
磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドが、前記
磁気抵抗効果膜の媒体面側とその対向面側とに分離され
ている磁気抵抗効果センサを有することを特徴とする磁
気ヘッドである。本例はより実際的な形態である。
【0033】第16の形態は、前記第12から第14に
記載の磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイド
が、前記磁気抵抗効果膜の媒体面側から対向面まで連続
して形成されている磁気抵抗効果センサを有することを
特徴とする磁気ヘッドである。
記載の磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイド
が、前記磁気抵抗効果膜の媒体面側から対向面まで連続
して形成されている磁気抵抗効果センサを有することを
特徴とする磁気ヘッドである。
【0034】第17の形態は、前記第12から第16の
磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドが高抵抗
軟磁性層を有してなる磁気抵抗効果センサを有すること
を特徴とする磁気ヘッドである。
磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドが高抵抗
軟磁性層を有してなる磁気抵抗効果センサを有すること
を特徴とする磁気ヘッドである。
【0035】これまで列挙してきた各種磁気抵抗効果セ
ンサを再生素子として用いて、記録再生ヘッドを構成す
ることが出来る。更に、こうした記録再生ヘッドを搭載
して、磁気記録再生装置を構成することが出来る。これ
らの記録再生ヘッドあるいは磁気記録再生装置は、十分
信号ノイズが小さい。従って、本願発明に係る記録再生
ヘッドあるいは磁気再生記録装置は極めて安定した記録
再生特性を得ることが出来る。
ンサを再生素子として用いて、記録再生ヘッドを構成す
ることが出来る。更に、こうした記録再生ヘッドを搭載
して、磁気記録再生装置を構成することが出来る。これ
らの記録再生ヘッドあるいは磁気記録再生装置は、十分
信号ノイズが小さい。従って、本願発明に係る記録再生
ヘッドあるいは磁気再生記録装置は極めて安定した記録
再生特性を得ることが出来る。
【0036】磁気抵抗型再生ヘッド自体の基本構成は通
例のもので十分である。即ち、その代表的形態は、磁性
体からなる下部磁気シールド、下部層間絶縁膜、磁気抵
抗効果により磁界を検出する磁気抵抗型素子及び上部層
間絶縁膜及び磁性体からなる上部磁気シールドが、基板
上に形成されている。
例のもので十分である。即ち、その代表的形態は、磁性
体からなる下部磁気シールド、下部層間絶縁膜、磁気抵
抗効果により磁界を検出する磁気抵抗型素子及び上部層
間絶縁膜及び磁性体からなる上部磁気シールドが、基板
上に形成されている。
【0037】図10に本願発明の係る磁気記録再生ヘッ
ドの主要部の斜視図を示す。図10の例に即して述べれ
ば、磁気ディスク53摺動面に対向して磁気記録再生ヘ
ッドが配される。尚、図中の64は磁気ディスクの記録
媒体での磁気記録の状態をモデルとして示す。スライダ
61は基板を構成し、この上部に磁気抵抗効果素子が配
置される。即ち、下部磁気シールド65に磁気抵抗効果
膜(TMR膜)13が搭載される。そして、絶縁膜67
を介して、下部磁気コア66が配される。再生ヘッド1
3は第1のシ−ルド67と第2のシ−ルド膜65の間に
挟まれており、周囲からの漏洩磁界を遮断して、目標直
下の情報のみを再生しやすくした構造となっている。
尚、この下部磁気コア66は上部磁気シールドならびに
電極を兼ねた役割を有している。更に、励磁コイル63
を挟んで上部磁気コア(記録ヘッド)62が配される。
第1の磁極66、絶縁膜、および第2の磁極(記録磁
極)62が積層された一方の面が摺動面を構成する。前
記の絶縁膜が記録ギャップを構成する。
ドの主要部の斜視図を示す。図10の例に即して述べれ
ば、磁気ディスク53摺動面に対向して磁気記録再生ヘ
ッドが配される。尚、図中の64は磁気ディスクの記録
媒体での磁気記録の状態をモデルとして示す。スライダ
61は基板を構成し、この上部に磁気抵抗効果素子が配
置される。即ち、下部磁気シールド65に磁気抵抗効果
膜(TMR膜)13が搭載される。そして、絶縁膜67
を介して、下部磁気コア66が配される。再生ヘッド1
3は第1のシ−ルド67と第2のシ−ルド膜65の間に
挟まれており、周囲からの漏洩磁界を遮断して、目標直
下の情報のみを再生しやすくした構造となっている。
尚、この下部磁気コア66は上部磁気シールドならびに
電極を兼ねた役割を有している。更に、励磁コイル63
を挟んで上部磁気コア(記録ヘッド)62が配される。
第1の磁極66、絶縁膜、および第2の磁極(記録磁
極)62が積層された一方の面が摺動面を構成する。前
記の絶縁膜が記録ギャップを構成する。
【0038】図7に本願発明の係る磁気記録再生装置の
例の概略説明図を示す。情報が記録された磁気ディスク
53がスピンドル・モータ54によって回転させられ
る。この磁気ディスク53の摺動面に対向してスライダ
55が配される。このスライダ55に磁気記録再生部が
内蔵されている。そして、この磁気記録再生部等は信号
処理部57によって制御されている。信号処理部57に
は例えばデータ再生及び復号系あるいは機構制御系等の
電気制御系等が納められている。機構制御系やスライダ
等はアクチュエータ56に接続されている。尚、こうし
た磁気記録再生装置の信号処理、回転制御等の電気系は
基本的に従来の技術を用いて十分である。ここではその
詳細な説明は省略する。
例の概略説明図を示す。情報が記録された磁気ディスク
53がスピンドル・モータ54によって回転させられ
る。この磁気ディスク53の摺動面に対向してスライダ
55が配される。このスライダ55に磁気記録再生部が
内蔵されている。そして、この磁気記録再生部等は信号
処理部57によって制御されている。信号処理部57に
は例えばデータ再生及び復号系あるいは機構制御系等の
電気制御系等が納められている。機構制御系やスライダ
等はアクチュエータ56に接続されている。尚、こうし
た磁気記録再生装置の信号処理、回転制御等の電気系は
基本的に従来の技術を用いて十分である。ここではその
詳細な説明は省略する。
【0039】実施の形態1 図1は第1の実施例である磁気抵抗効果センサ20の主
要部の斜視図である。図1に示すように、基板10上
に、下部磁気シールド膜11、下部ギャップ膜12、ト
ンネル磁気抵抗効果膜(以下、この膜をTMR膜(Tu
nnelingMagnetoresistive L
ayer)と称す)13、磁束ガイド14、磁区制御膜
15、上部ギャップ膜16、及び上部磁気シールド膜兼
下部磁気コア17が順次形成される。通例、図に示され
るように、上部磁気シールド膜17及び下部磁気シール
ド膜11は、それぞれ引き出し電極端子部18を有して
おり、TMR膜13の膜厚方向に電流を流すための電極
を兼ねている。この磁気抵抗効果センサの断面の詳細は
図2Aおよび図2Bに示される。
要部の斜視図である。図1に示すように、基板10上
に、下部磁気シールド膜11、下部ギャップ膜12、ト
ンネル磁気抵抗効果膜(以下、この膜をTMR膜(Tu
nnelingMagnetoresistive L
ayer)と称す)13、磁束ガイド14、磁区制御膜
15、上部ギャップ膜16、及び上部磁気シールド膜兼
下部磁気コア17が順次形成される。通例、図に示され
るように、上部磁気シールド膜17及び下部磁気シール
ド膜11は、それぞれ引き出し電極端子部18を有して
おり、TMR膜13の膜厚方向に電流を流すための電極
を兼ねている。この磁気抵抗効果センサの断面の詳細は
図2Aおよび図2Bに示される。
【0040】磁気抵抗効果センサの方位を、トラック幅
方向101、素子高さ方向102、磁気ヘッド駆動方向
103と定義すると、図中の線A及び線Bでの断面はそ
れぞれ、素子高さ方向102及びトラック幅方向101
に平行な断面を示している。図2Aは上記磁気抵抗効果
センサ20の素子高さ方向102に平行な断面図を、図
2Bはトラック幅方向101に平行な断面図を示す。図
11は磁気抵抗効果センサ20の平面図である。 基板
10上に下部磁気シールド膜11、下部ギャップ膜12
が所望の形状に形成されている。下部ギャップ膜12上
の一部には、浮上面から離れた位置にTMR膜13が配
置されている。そして、このTMR膜13の端部に乗り
上げて1組の磁束ガイド14が、浮上面側から素子高さ
方向(102)に伸びて配置されている。磁束ガイド1
4は媒体からの磁束をTMR膜13に誘導する軟磁性膜
である。このTMR膜13は、具体的には例えば、下側
から順に下地膜21、反強磁性膜22、第1の強磁性膜
(固定層と称する)23、トンネル障壁層24、第2の
強磁性膜(自由層と称する)25を有して構成されてい
る。自由層25と固定層23の面内磁化は、外部磁界が
印加されていない状態でお互いに対して90度傾いた方
向に向けられている。固定層23は反強磁性膜22によ
って、好ましい方向に磁化が固定されている。この面内
磁化が固定されているという意味で、前記第1の強磁性
膜23は固定層と称される。一方、媒体から磁束ガイド
14を通る磁界により、自由層25の磁化は自由に回転
する。そして、この磁化の回転により抵抗変化が生じ
て、当該素子の出力が発生する。この面内磁化が自由に
回転するという意味で、前記第2の強磁性膜25は自由
層と称される。
方向101、素子高さ方向102、磁気ヘッド駆動方向
103と定義すると、図中の線A及び線Bでの断面はそ
れぞれ、素子高さ方向102及びトラック幅方向101
に平行な断面を示している。図2Aは上記磁気抵抗効果
センサ20の素子高さ方向102に平行な断面図を、図
2Bはトラック幅方向101に平行な断面図を示す。図
11は磁気抵抗効果センサ20の平面図である。 基板
10上に下部磁気シールド膜11、下部ギャップ膜12
が所望の形状に形成されている。下部ギャップ膜12上
の一部には、浮上面から離れた位置にTMR膜13が配
置されている。そして、このTMR膜13の端部に乗り
上げて1組の磁束ガイド14が、浮上面側から素子高さ
方向(102)に伸びて配置されている。磁束ガイド1
4は媒体からの磁束をTMR膜13に誘導する軟磁性膜
である。このTMR膜13は、具体的には例えば、下側
から順に下地膜21、反強磁性膜22、第1の強磁性膜
(固定層と称する)23、トンネル障壁層24、第2の
強磁性膜(自由層と称する)25を有して構成されてい
る。自由層25と固定層23の面内磁化は、外部磁界が
印加されていない状態でお互いに対して90度傾いた方
向に向けられている。固定層23は反強磁性膜22によ
って、好ましい方向に磁化が固定されている。この面内
磁化が固定されているという意味で、前記第1の強磁性
膜23は固定層と称される。一方、媒体から磁束ガイド
14を通る磁界により、自由層25の磁化は自由に回転
する。そして、この磁化の回転により抵抗変化が生じ
て、当該素子の出力が発生する。この面内磁化が自由に
回転するという意味で、前記第2の強磁性膜25は自由
層と称される。
【0041】図11に見られるように、TMR膜13の
摺動方向に沿った両側部には磁区制御膜15が、TMR
膜13の摺動面200に交差する方向の両側部には磁束
ガイド14が配置されている。
摺動方向に沿った両側部には磁区制御膜15が、TMR
膜13の摺動面200に交差する方向の両側部には磁束
ガイド14が配置されている。
【0042】本実施の形態では、TMR膜13に流れる
電流が磁束ガイド14及び磁区制御膜15にリークしな
いために、いずれもTMR膜13よりも高抵抗でなけれ
ばならない。
電流が磁束ガイド14及び磁区制御膜15にリークしな
いために、いずれもTMR膜13よりも高抵抗でなけれ
ばならない。
【0043】図2Bに示されるように、TMR膜13と
磁束ガイド14とのトラック幅方向101の両脇には、
両端部に乗り上げるようにそれぞれ磁区制御膜15が配
置されている。磁区制御膜15は、磁束ガイド14及び
自由層25の磁区の発生を抑制するために、バイアス磁
界を加える強磁性膜である。
磁束ガイド14とのトラック幅方向101の両脇には、
両端部に乗り上げるようにそれぞれ磁区制御膜15が配
置されている。磁区制御膜15は、磁束ガイド14及び
自由層25の磁区の発生を抑制するために、バイアス磁
界を加える強磁性膜である。
【0044】TMR膜13、及びこれに一部重畳されて
形成されている磁束ガイド14、及び磁区制御膜15の
上には、上部ギャップ膜16、及び上部磁気シールド膜
17が形成されている。前記上部ギャップ膜16は、貫
通孔19の部分でのみTMR膜13と接している。この
貫通孔19の両側は前記磁束ガイド14、及び前記磁区
制御膜15で構成されている。前記下部磁気シールド膜
11及び上部磁気シールド膜17は、それぞれ引き出し
電極端子部18を有している。この電気端子の接続によ
り、電流の印加および再生出力の検出を行う。電極端子
部18に電流を流すと、電流は貫通孔19をとおってT
MR膜13にのみ流れる。
形成されている磁束ガイド14、及び磁区制御膜15の
上には、上部ギャップ膜16、及び上部磁気シールド膜
17が形成されている。前記上部ギャップ膜16は、貫
通孔19の部分でのみTMR膜13と接している。この
貫通孔19の両側は前記磁束ガイド14、及び前記磁区
制御膜15で構成されている。前記下部磁気シールド膜
11及び上部磁気シールド膜17は、それぞれ引き出し
電極端子部18を有している。この電気端子の接続によ
り、電流の印加および再生出力の検出を行う。電極端子
部18に電流を流すと、電流は貫通孔19をとおってT
MR膜13にのみ流れる。
【0045】次に各種の材料の例を具体的に説明する。
【0046】下部磁気シールド膜11自体は通例の材料
を用いて十分であるが、これに適した材料をかかげれ
ば、CoNbZr等のCo系非晶質合金、NiFe合金、FeAlSi合金
あるいはCoNiFe合金などをあげることが出来る。下部磁
気シールド膜11の膜厚は概ね1〜5μmである。上部
磁気シールド膜17自体は通例の材料を用いて十分であ
るが、これに適した材料をかかげれば、NiFe合金やCoNi
Fe合金の他、強磁性膜と酸化物との多層膜や、BやPなど
の半金属を含む強磁性合金膜などをあげることが出来
る。この上部磁気シールド膜17は記録磁気ヘッドの下
部コアを兼用することが出来る。
を用いて十分であるが、これに適した材料をかかげれ
ば、CoNbZr等のCo系非晶質合金、NiFe合金、FeAlSi合金
あるいはCoNiFe合金などをあげることが出来る。下部磁
気シールド膜11の膜厚は概ね1〜5μmである。上部
磁気シールド膜17自体は通例の材料を用いて十分であ
るが、これに適した材料をかかげれば、NiFe合金やCoNi
Fe合金の他、強磁性膜と酸化物との多層膜や、BやPなど
の半金属を含む強磁性合金膜などをあげることが出来
る。この上部磁気シールド膜17は記録磁気ヘッドの下
部コアを兼用することが出来る。
【0047】下部ギャップ膜12は、TMR膜13の下
地膜となるので、TMR膜13の特性が安定かつ高抵抗
変化量となるよう、その表面は平滑かつ清浄面であるこ
とが望ましい。下部ギャップ膜12に適した材料をかか
げれば、例えば、Ta、Nb、Ru、Mo、Pt、Ir、あるいはこ
れらの元素を含む合金、またはW、Cu、Alとの合金、さ
らに異なる元素からなる多層構造、などをあげることが
出来る。前記異なる元素からなる多層構造の一例は、例
えばTa/Pt/Ta、Ta/Cu/Taである。前記各種元素の積
層を用いることが出来ることは言うまでもない。
地膜となるので、TMR膜13の特性が安定かつ高抵抗
変化量となるよう、その表面は平滑かつ清浄面であるこ
とが望ましい。下部ギャップ膜12に適した材料をかか
げれば、例えば、Ta、Nb、Ru、Mo、Pt、Ir、あるいはこ
れらの元素を含む合金、またはW、Cu、Alとの合金、さ
らに異なる元素からなる多層構造、などをあげることが
出来る。前記異なる元素からなる多層構造の一例は、例
えばTa/Pt/Ta、Ta/Cu/Taである。前記各種元素の積
層を用いることが出来ることは言うまでもない。
【0048】また下部ギャップ膜12として、前記列挙
した元素、例えば、Ta、Nb、Ru、Mo、Pt、Ir、あるいは
これらの元素を含む合金、またはW、Cu、Alとの合金、
さらに異なる元素からなる多層構造と、強磁性材料との
積層構造を用いることも出来る。この例は例えばTa/Ni
Feである。この下部ギャップ膜12の膜厚は概ね3nm
〜30nmである。通例、下部磁気シールド膜11と上
部磁気シールド膜17の間隔によって、この下部ギャッ
プ膜12の膜厚は所望に設定される。上部ギャップ膜1
6は、上記下部ギャップ膜12と同種の材料か、或いは
Au、Alなどで形成される。 下地膜21は反強磁性膜2
2の結合磁界を大きくするためのものである。下地膜2
1に適した材料の例をかかげれば、Ta、NiFeあるいはこ
れらの積層膜Ta/NiFeなどをあげることが出来
る。
した元素、例えば、Ta、Nb、Ru、Mo、Pt、Ir、あるいは
これらの元素を含む合金、またはW、Cu、Alとの合金、
さらに異なる元素からなる多層構造と、強磁性材料との
積層構造を用いることも出来る。この例は例えばTa/Ni
Feである。この下部ギャップ膜12の膜厚は概ね3nm
〜30nmである。通例、下部磁気シールド膜11と上
部磁気シールド膜17の間隔によって、この下部ギャッ
プ膜12の膜厚は所望に設定される。上部ギャップ膜1
6は、上記下部ギャップ膜12と同種の材料か、或いは
Au、Alなどで形成される。 下地膜21は反強磁性膜2
2の結合磁界を大きくするためのものである。下地膜2
1に適した材料の例をかかげれば、Ta、NiFeあるいはこ
れらの積層膜Ta/NiFeなどをあげることが出来
る。
【0049】反強磁性膜22に適した材料の例をかかげ
れば、MnIr、MnPt、FeMn、CrMn系合金、MnPtPd、NiMn系
合金などをあげることが出来る。
れば、MnIr、MnPt、FeMn、CrMn系合金、MnPtPd、NiMn系
合金などをあげることが出来る。
【0050】固定層23及び自由層25は、NiFe合金、
Co合金、CoFe合金、CoNiFe合金のいずれかの強磁性から
なる単層構造か、もしくは上記強磁性膜の多層構造、な
どで形成される。前記強磁性膜の多層構造は複数層、例
えば2層あるいは3層などを用いることが出来る。前記
強磁性膜の多層構造の例は例えばCoFe/NiFe、あるいは
CoFe/NiFe/CoFeなどである。又、前記強磁性膜の多層
構造として、強磁性膜と非磁性層との積層構造をも用い
ることが出来る。強磁性膜と非磁性層との積層構造の例
は、例えばCo/Ru/Co、CoFe/Ru/CoFeなどである。こ
れら強磁性膜の諸多層構造は界面での拡散防止、異方性
分散の抑制のために有効である。下地膜21の膜厚は概
ね3nm〜10nm、反強磁性膜22は概ね2nm〜2
5nm、固定層23及び自由層25は概ね1nm〜10
nmである。
Co合金、CoFe合金、CoNiFe合金のいずれかの強磁性から
なる単層構造か、もしくは上記強磁性膜の多層構造、な
どで形成される。前記強磁性膜の多層構造は複数層、例
えば2層あるいは3層などを用いることが出来る。前記
強磁性膜の多層構造の例は例えばCoFe/NiFe、あるいは
CoFe/NiFe/CoFeなどである。又、前記強磁性膜の多層
構造として、強磁性膜と非磁性層との積層構造をも用い
ることが出来る。強磁性膜と非磁性層との積層構造の例
は、例えばCo/Ru/Co、CoFe/Ru/CoFeなどである。こ
れら強磁性膜の諸多層構造は界面での拡散防止、異方性
分散の抑制のために有効である。下地膜21の膜厚は概
ね3nm〜10nm、反強磁性膜22は概ね2nm〜2
5nm、固定層23及び自由層25は概ね1nm〜10
nmである。
【0051】トンネル障壁層24の例は、各種絶縁物
層、例えば、酸化物層、或いは窒化物層、これらの諸材
料の積層膜等を用いることが出来る。トンネル障壁層2
4の例をかかげれば、例えばAl−O、Si−O、Ta
−O等の単層膜あるいはこれらの材料の積層膜等で強磁
性膜を挟んだ積層構造をあげることが出来る。この積層
構造の具体例は、例えばAl−O/Co/Al−Oであ
る。これらの諸酸化物の作製方法は、直接形成してもよ
いし、酸素雰囲気中あるいはプラズマにより酸化させて
もよい。例えば、その一例は金属膜、例えばAl膜を形
成し酸化させるのである。トンネル障壁層24の膜厚は
概ね0.5nm〜3.0nmと極薄である。磁束ガイド1
4は上部ギャップ膜16から流れる電流が下部ギャップ
膜12にリークしないようにする領域である。磁束ガイ
ド14に適した材料をかかげれば、高抵抗な軟磁性膜、
例えば強磁性材と絶縁材との多層構造をあげることが出
来る。強磁性材と絶縁材との多層構造の例をあげれば、
CoFe/Al2O3/CoFe、あるいはCoFe/SiO2/CoFeなどを
あげることが出来る。磁束ガイド14の膜厚は概ね5n
m〜15nmとする。前記高抵抗な軟磁性膜の例を掲げ
れば、MnZnFe 2O3、NiZnFe2O3、FeSi
O、CoAlOなどである。更にはこれらの積層膜をも
用いることが出来る。
層、例えば、酸化物層、或いは窒化物層、これらの諸材
料の積層膜等を用いることが出来る。トンネル障壁層2
4の例をかかげれば、例えばAl−O、Si−O、Ta
−O等の単層膜あるいはこれらの材料の積層膜等で強磁
性膜を挟んだ積層構造をあげることが出来る。この積層
構造の具体例は、例えばAl−O/Co/Al−Oであ
る。これらの諸酸化物の作製方法は、直接形成してもよ
いし、酸素雰囲気中あるいはプラズマにより酸化させて
もよい。例えば、その一例は金属膜、例えばAl膜を形
成し酸化させるのである。トンネル障壁層24の膜厚は
概ね0.5nm〜3.0nmと極薄である。磁束ガイド1
4は上部ギャップ膜16から流れる電流が下部ギャップ
膜12にリークしないようにする領域である。磁束ガイ
ド14に適した材料をかかげれば、高抵抗な軟磁性膜、
例えば強磁性材と絶縁材との多層構造をあげることが出
来る。強磁性材と絶縁材との多層構造の例をあげれば、
CoFe/Al2O3/CoFe、あるいはCoFe/SiO2/CoFeなどを
あげることが出来る。磁束ガイド14の膜厚は概ね5n
m〜15nmとする。前記高抵抗な軟磁性膜の例を掲げ
れば、MnZnFe 2O3、NiZnFe2O3、FeSi
O、CoAlOなどである。更にはこれらの積層膜をも
用いることが出来る。
【0052】磁区制御膜15も上記磁束ガイド14と同
様、上部ギャップ16から流れる電流が下部ギャップ膜
12にリークしないようににする領域である。磁束ガイ
ド14に適した材料をかかげれば、高抵抗の材料、例え
ばFe2O3、Fe3O4、NiO、CoOなどをあげることが出来る。
磁束ガイド14の膜厚は概ね10nm〜30nmであ
る。
様、上部ギャップ16から流れる電流が下部ギャップ膜
12にリークしないようににする領域である。磁束ガイ
ド14に適した材料をかかげれば、高抵抗の材料、例え
ばFe2O3、Fe3O4、NiO、CoOなどをあげることが出来る。
磁束ガイド14の膜厚は概ね10nm〜30nmであ
る。
【0053】次に上記磁気抵抗効果センサ20の作製方
法を説明する。
法を説明する。
【0054】まず、基板10上にスパッタリング法ある
いはメッキ法により下部磁気シールド膜11を形成した
後、下部ギャップ膜12をスパッタリング法で形成す
る。下部ギャップ膜12の表面をイオンクリーニングし
た後、スパッタリング法でTMR膜13の下地膜21、
反強磁性膜22、固定層23、及びトンネル障壁層14
を形成するための膜を順に連続で形成する。その後、真
空を破らずに数十Torrの酸素雰囲気中で数十分自然
酸化させて、トンネル障壁層24を作製する。さらに、
この上部に、自由層25を形成する。こうして、本願発
明に係わるTMR膜13が形成される。
いはメッキ法により下部磁気シールド膜11を形成した
後、下部ギャップ膜12をスパッタリング法で形成す
る。下部ギャップ膜12の表面をイオンクリーニングし
た後、スパッタリング法でTMR膜13の下地膜21、
反強磁性膜22、固定層23、及びトンネル障壁層14
を形成するための膜を順に連続で形成する。その後、真
空を破らずに数十Torrの酸素雰囲気中で数十分自然
酸化させて、トンネル障壁層24を作製する。さらに、
この上部に、自由層25を形成する。こうして、本願発
明に係わるTMR膜13が形成される。
【0055】その後、前記TMR膜の上部にレジスト膜
を所望形状に形成し、次いでイオンミリングによりTM
R膜13を所定の形状に加工する。TMR膜13の表面
を軽くイオンクリーニングした後、レジストを剥がさず
に磁束ガイド14をスパッタリング法あるいはメッキ法
で形成し、レジストを除去する。この工程、即ち、いわ
ゆるリフトオフ法によって、所望形状のTMR膜13お
よび磁束ガイド14用の膜が形成される。さらにTMR
膜13及び磁束ガイド14上にレジストを所定の形状に
形成し、磁区制御膜15をスパッタリング法で加工し、
レジストをリフトオフする。上部ギャップ膜16をスパ
ッタリング法あるいは蒸着法により形成する。最後に上
部磁気シールド膜17をスパッタリング法或いはメッキ
法により形成して、図2に示すような磁気抵抗効果セン
サ20が完成する。
を所望形状に形成し、次いでイオンミリングによりTM
R膜13を所定の形状に加工する。TMR膜13の表面
を軽くイオンクリーニングした後、レジストを剥がさず
に磁束ガイド14をスパッタリング法あるいはメッキ法
で形成し、レジストを除去する。この工程、即ち、いわ
ゆるリフトオフ法によって、所望形状のTMR膜13お
よび磁束ガイド14用の膜が形成される。さらにTMR
膜13及び磁束ガイド14上にレジストを所定の形状に
形成し、磁区制御膜15をスパッタリング法で加工し、
レジストをリフトオフする。上部ギャップ膜16をスパ
ッタリング法あるいは蒸着法により形成する。最後に上
部磁気シールド膜17をスパッタリング法或いはメッキ
法により形成して、図2に示すような磁気抵抗効果セン
サ20が完成する。
【0056】また、本実施例では、TMR膜13は下側
から順に下地膜21、反強磁性膜22、第1の強磁性膜
(固定層)23、トンネル障壁層24、第2の強磁性膜
(自由層)25と積層されている。しかし、このTMR
膜は、下側から第2の強磁性層(自由層)25、トンネ
ル障壁層24、第1の強磁性層(固定層)23、反強磁
性層22と反対に積層することも可能である。ただしこ
の場合、下地層21は自由層25の磁気特性を向上する
ための目的で形成される。また、磁束ガイド14は自由
層25に隣接させなければならないため、TMR膜13
の下側に形成する。
から順に下地膜21、反強磁性膜22、第1の強磁性膜
(固定層)23、トンネル障壁層24、第2の強磁性膜
(自由層)25と積層されている。しかし、このTMR
膜は、下側から第2の強磁性層(自由層)25、トンネ
ル障壁層24、第1の強磁性層(固定層)23、反強磁
性層22と反対に積層することも可能である。ただしこ
の場合、下地層21は自由層25の磁気特性を向上する
ための目的で形成される。また、磁束ガイド14は自由
層25に隣接させなければならないため、TMR膜13
の下側に形成する。
【0057】上記磁気抵抗効果センサ20を用いて再生
ヘッドを作製し、再生特性を測定した。その結果、良好
で安定な再生出力が得られ、バルクハウゼンノイズなど
のノイズや、ベースラインシフト等の波形歪みも見られ
なかった。なお再生信号の上下非対称性は±5%程度で
あり,実用上問題にならないレベルであった。
ヘッドを作製し、再生特性を測定した。その結果、良好
で安定な再生出力が得られ、バルクハウゼンノイズなど
のノイズや、ベースラインシフト等の波形歪みも見られ
なかった。なお再生信号の上下非対称性は±5%程度で
あり,実用上問題にならないレベルであった。
【0058】実施の形態2 図3A及び図3Bは、各々第2の実施例である磁気抵抗
効果センサ30の断面図である。図3Aは素子高さ方向
102に平行な断面図を、図3Bはトラック幅方向10
1に平行な断面図を示す。これらの断面図は、図1に磁
気抵抗効果センサの断面の切り方を示したものと同様で
ある。図3A及び図3Bの構成において、図2A及び図
2Bと同じ層及び膜については同じ記号を付している。
効果センサ30の断面図である。図3Aは素子高さ方向
102に平行な断面図を、図3Bはトラック幅方向10
1に平行な断面図を示す。これらの断面図は、図1に磁
気抵抗効果センサの断面の切り方を示したものと同様で
ある。図3A及び図3Bの構成において、図2A及び図
2Bと同じ層及び膜については同じ記号を付している。
【0059】図3A及び図3Bの磁気抵抗効果センサ3
0が、図2A及び図2Bの磁気抵抗効果センサ20と異
なるのは、磁束ガイド14の上下あるいはどちらか一方
に絶縁膜31が形成されていることである。従って、以
下の説明では、異なる諸点のみ説明し、他の部材の説明
は省略する。その他の構造、材料選択などは実施の形態
1に述べたものと同様に構成して十分である。
0が、図2A及び図2Bの磁気抵抗効果センサ20と異
なるのは、磁束ガイド14の上下あるいはどちらか一方
に絶縁膜31が形成されていることである。従って、以
下の説明では、異なる諸点のみ説明し、他の部材の説明
は省略する。その他の構造、材料選択などは実施の形態
1に述べたものと同様に構成して十分である。
【0060】このような構造では、磁束ガイド14を通
して上部ギャップ膜16から下部ギャップ膜12への電
流のリークが防止することが出来る。この為、本例にお
いては、磁束ガイド14は、必ずしも高抵抗の材料で形
成される必要はない。したがって、磁束ガイド14とし
て、NiFe合金、CoNiFe合金、FeSiAl合金などの金属、合
金材料を用いることもできる。絶縁膜31の材料とし
て、Al2O3、SiO2、あるいはAl2O3とSiO2の混合体などが
好適な材料である。絶縁膜31の膜厚は耐圧を考えて少
なくとも10nm以上必要である。 実施の形態3 図4A及び図4Bは、各々第2の実施例である磁気抵抗
効果センサ30の断面図である。図4Aは素子高さ方向
102に平行な断面図を、図4Bはトラック幅方向10
1に平行な断面図を示す。これらの断面図は、図1に磁
気抵抗効果センサの断面の切り方を示したものと同様で
ある。図4A及び図4Bの構成において、図2A及び図
2Bと同じ層及び膜については同じ記号を付している。
して上部ギャップ膜16から下部ギャップ膜12への電
流のリークが防止することが出来る。この為、本例にお
いては、磁束ガイド14は、必ずしも高抵抗の材料で形
成される必要はない。したがって、磁束ガイド14とし
て、NiFe合金、CoNiFe合金、FeSiAl合金などの金属、合
金材料を用いることもできる。絶縁膜31の材料とし
て、Al2O3、SiO2、あるいはAl2O3とSiO2の混合体などが
好適な材料である。絶縁膜31の膜厚は耐圧を考えて少
なくとも10nm以上必要である。 実施の形態3 図4A及び図4Bは、各々第2の実施例である磁気抵抗
効果センサ30の断面図である。図4Aは素子高さ方向
102に平行な断面図を、図4Bはトラック幅方向10
1に平行な断面図を示す。これらの断面図は、図1に磁
気抵抗効果センサの断面の切り方を示したものと同様で
ある。図4A及び図4Bの構成において、図2A及び図
2Bと同じ層及び膜については同じ記号を付している。
【0061】図4A及び図4Bの磁気抵抗効果センサ3
2が図2の磁気抵抗効果センサ20と異なるのは、磁区
制御膜15の上下あるいはどちらか一方に絶縁膜33が
形成されていることである。従って、以下の説明では、
異なる諸点のみ説明し、他の部材の説明は省略する。そ
の他の構造、材料選択などは実施の形態1に述べたもの
と同様に構成して十分である。
2が図2の磁気抵抗効果センサ20と異なるのは、磁区
制御膜15の上下あるいはどちらか一方に絶縁膜33が
形成されていることである。従って、以下の説明では、
異なる諸点のみ説明し、他の部材の説明は省略する。そ
の他の構造、材料選択などは実施の形態1に述べたもの
と同様に構成して十分である。
【0062】このような構造では、磁区制御膜15を通
して上部ギャップ膜16から下部ギャップ膜12への電
流のリークが防止することが出来る。この為、本例にお
いては、磁区制御膜15は、必ずしも高抵抗の材料で形
成される必要はない。磁区制御膜15の材料として、Mn
Ir、MnPt、FeMn、CrMn系合金、MnPtPd、NiMn系合金等の
反強磁性材料か、あるいはCoCrPt合金等の硬磁性材料な
どを用いることができる。この場合、これらの結合磁界
及び保持力を大きくするために磁区制御膜15の下に下
地膜34を形成してもよい。下地膜34にはTa、Nb、R
u、Hf、NiFe、Crまたこれらの積層構造、例えばTa/NiF
eを用いる。絶縁膜33の材料はAl2O3、SiO2、あるいは
Al2O3とSiO2の混合体などが好適な材料である。下地膜
34の膜厚は2nm〜10nm、絶縁膜33の膜厚は耐
圧を考えて少なくとも10nm以上必要である。
して上部ギャップ膜16から下部ギャップ膜12への電
流のリークが防止することが出来る。この為、本例にお
いては、磁区制御膜15は、必ずしも高抵抗の材料で形
成される必要はない。磁区制御膜15の材料として、Mn
Ir、MnPt、FeMn、CrMn系合金、MnPtPd、NiMn系合金等の
反強磁性材料か、あるいはCoCrPt合金等の硬磁性材料な
どを用いることができる。この場合、これらの結合磁界
及び保持力を大きくするために磁区制御膜15の下に下
地膜34を形成してもよい。下地膜34にはTa、Nb、R
u、Hf、NiFe、Crまたこれらの積層構造、例えばTa/NiF
eを用いる。絶縁膜33の材料はAl2O3、SiO2、あるいは
Al2O3とSiO2の混合体などが好適な材料である。下地膜
34の膜厚は2nm〜10nm、絶縁膜33の膜厚は耐
圧を考えて少なくとも10nm以上必要である。
【0063】実施の形態4 図5A及び図5Bは、各々第4の実施例である磁気抵抗
効果センサ35の断面図である。図5Aは素子高さ方向
に平行な断面図を、図5Bはトラック幅方向に平行な断
面図を示す。これらの断面図は、図1に磁気抵抗効果セ
ンサの断面の切り方を示したものと同様である。図5A
及び図5Bの構成において、図2A及び図2Bと同じ層
及び膜については同じ記号を付している。
効果センサ35の断面図である。図5Aは素子高さ方向
に平行な断面図を、図5Bはトラック幅方向に平行な断
面図を示す。これらの断面図は、図1に磁気抵抗効果セ
ンサの断面の切り方を示したものと同様である。図5A
及び図5Bの構成において、図2A及び図2Bと同じ層
及び膜については同じ記号を付している。
【0064】図5A及び図5Bの磁気抵抗効果センサ3
5が図2の磁気抵抗効果センサ20と異なるのは、磁束
ガイド14がTMR膜13の媒体面からその対向面に連
続して伸びており、TMR膜13の自由層26と磁束ガ
イド14との間に中間層36が形成されていることであ
る。この場合、磁束ガイド14と自由層26は中間層3
6を介して強磁性的あるいは反磁性的に結合されてい
る。本例では、中間層36には膜厚0.5nm〜1nm
のRuを用いた。
5が図2の磁気抵抗効果センサ20と異なるのは、磁束
ガイド14がTMR膜13の媒体面からその対向面に連
続して伸びており、TMR膜13の自由層26と磁束ガ
イド14との間に中間層36が形成されていることであ
る。この場合、磁束ガイド14と自由層26は中間層3
6を介して強磁性的あるいは反磁性的に結合されてい
る。本例では、中間層36には膜厚0.5nm〜1nm
のRuを用いた。
【0065】従って、以下の説明では、異なる諸点のみ
説明し、他の部材の説明は省略する。その他の構造、材
料選択などは実施の形態1に述べたものと同様に構成し
て十分である。
説明し、他の部材の説明は省略する。その他の構造、材
料選択などは実施の形態1に述べたものと同様に構成し
て十分である。
【0066】実施の形態5 図6A及び図6Bは、各々第4の実施例である磁気抵抗
効果センサ37の断面図である。図6Aは素子高さ方向
に平行な断面図を、図6Bはトラック幅方向に平行な断
面図を示す。これらの断面図は、図1に磁気抵抗効果セ
ンサの断面の切り方を示したものと同様である。図6A
及び図6Bの構成において、図2A及び図2Bと同じ層
及び膜については同じ記号を付している。
効果センサ37の断面図である。図6Aは素子高さ方向
に平行な断面図を、図6Bはトラック幅方向に平行な断
面図を示す。これらの断面図は、図1に磁気抵抗効果セ
ンサの断面の切り方を示したものと同様である。図6A
及び図6Bの構成において、図2A及び図2Bと同じ層
及び膜については同じ記号を付している。
【0067】図6A及び図6Bに示した磁気抵抗効果セ
ンサ37では、磁区制御膜15の上部に磁束ガイド14
が積層されている。又、TMR膜13の媒体面からその
対向面に連続して伸びて形成されている。ここで、磁束
ガイド14は磁区制御膜15上に直接形成されてもよい
し、結合を調整するための第1の中間層38を介して形
成されてもよい。
ンサ37では、磁区制御膜15の上部に磁束ガイド14
が積層されている。又、TMR膜13の媒体面からその
対向面に連続して伸びて形成されている。ここで、磁束
ガイド14は磁区制御膜15上に直接形成されてもよい
し、結合を調整するための第1の中間層38を介して形
成されてもよい。
【0068】また、TMR膜13の自由層26と磁束ガ
イド14との間に第2の中間層36を形成することも可
能である。この場合、磁束ガイド14と自由層26は中
間層36を介して磁気的に結合されている。この構成で
は、磁区制御膜15が磁束ガイド14の磁区を制御する
ことで、同時に自由層26の磁区も制御出来る。
イド14との間に第2の中間層36を形成することも可
能である。この場合、磁束ガイド14と自由層26は中
間層36を介して磁気的に結合されている。この構成で
は、磁区制御膜15が磁束ガイド14の磁区を制御する
ことで、同時に自由層26の磁区も制御出来る。
【0069】実施の形態6 図8は実施の形態6の磁気抵抗効果センサの斜視図であ
る。
る。
【0070】基板40上に下地膜41、保護膜42、T
MR膜43、第1の磁束ガイド44、磁区制御膜45、
絶縁ギャップ膜48、第2の磁束ガイド49が形成され
ている。下地膜41と第2の磁束ガイド49は、それぞ
れ引き出し電極端子部50を有している。この引き出し
電極端子部50はTMR膜43の膜厚方向に電流を流す
ための電極を兼ねている。
MR膜43、第1の磁束ガイド44、磁区制御膜45、
絶縁ギャップ膜48、第2の磁束ガイド49が形成され
ている。下地膜41と第2の磁束ガイド49は、それぞ
れ引き出し電極端子部50を有している。この引き出し
電極端子部50はTMR膜43の膜厚方向に電流を流す
ための電極を兼ねている。
【0071】磁気磁気抵抗効果センサの方位を、トラッ
ク幅方向101、素子高さ方向102、磁気ヘッド駆動
方向103と定義すると、図中のA及びBはそれぞれ、
素子高さ方向102及びトラック幅方向101に平行な
断面を示している。
ク幅方向101、素子高さ方向102、磁気ヘッド駆動
方向103と定義すると、図中のA及びBはそれぞれ、
素子高さ方向102及びトラック幅方向101に平行な
断面を示している。
【0072】図9Aは、上記磁気抵抗効果センサ39の
素子高さ方向102に平行な断面図を、図9Bはトラッ
ク幅方向101に平行な断面図を示す。
素子高さ方向102に平行な断面図を、図9Bはトラッ
ク幅方向101に平行な断面図を示す。
【0073】本例では、基板40上に下地膜41が所定
の形状に形成されている。下地膜41上には、浮上面か
ら離れた位置にTMR膜43が配置されている。この例
では、TMR膜43の端部に乗り上げないように保護膜
42が形成されている。TMR膜43の構成は図2に示
すTMR膜13と同じ構成である。
の形状に形成されている。下地膜41上には、浮上面か
ら離れた位置にTMR膜43が配置されている。この例
では、TMR膜43の端部に乗り上げないように保護膜
42が形成されている。TMR膜43の構成は図2に示
すTMR膜13と同じ構成である。
【0074】更に、第1の中間層46、第1の磁束ガイ
ド44、第2の中間層47及び磁区制御膜45が下から
順に形成され、TMR膜43の上に浮上面側から素子高
さ方向102に連続して伸びて配置されている。第1の
磁束ガイド44は媒体からの磁束をTMR膜43に誘導
する軟磁性膜であり、第1の中間層46を介してTMR
膜43と磁気的に結合している。磁区制御膜45は、磁
束ガイド14及びTMR膜の自由層25の磁区の発生を
抑制するために、バイアス磁界を加える強磁性膜であ
り、第2の中間層47によってその大きさを変える。T
MR膜43、磁束ガイド44、磁区制御膜45の上に
は、これらを囲むように絶縁ギャップ膜48が配置され
ている。さらに絶縁ギャップ膜48の上に、第2の磁束
ガイド49が配置されてる。第1の磁束ガイド44と第
2の磁束ガイド49は、浮上面と反対側51で接してい
る。また、第2の磁束ガイド49と下地膜41はそれぞ
れ引き出し電極端子部50を有しており、電気端子の接
続により、電流の印加および再生出力の検出を行う。こ
れらの電極端子部50に電流を流すと、第2の磁束ガイ
ド49から接続部51を通って第1の磁束ガイド44、
TMR膜43の膜厚方向にへ流れる。
ド44、第2の中間層47及び磁区制御膜45が下から
順に形成され、TMR膜43の上に浮上面側から素子高
さ方向102に連続して伸びて配置されている。第1の
磁束ガイド44は媒体からの磁束をTMR膜43に誘導
する軟磁性膜であり、第1の中間層46を介してTMR
膜43と磁気的に結合している。磁区制御膜45は、磁
束ガイド14及びTMR膜の自由層25の磁区の発生を
抑制するために、バイアス磁界を加える強磁性膜であ
り、第2の中間層47によってその大きさを変える。T
MR膜43、磁束ガイド44、磁区制御膜45の上に
は、これらを囲むように絶縁ギャップ膜48が配置され
ている。さらに絶縁ギャップ膜48の上に、第2の磁束
ガイド49が配置されてる。第1の磁束ガイド44と第
2の磁束ガイド49は、浮上面と反対側51で接してい
る。また、第2の磁束ガイド49と下地膜41はそれぞ
れ引き出し電極端子部50を有しており、電気端子の接
続により、電流の印加および再生出力の検出を行う。こ
れらの電極端子部50に電流を流すと、第2の磁束ガイ
ド49から接続部51を通って第1の磁束ガイド44、
TMR膜43の膜厚方向にへ流れる。
【0075】次に各種の材料を説明する。
【0076】下地膜41は、TMR膜43の特性が安定
かつ高抵抗変化量となるよう、その表面は平滑かつ清浄
面であることが望ましく、実施例1(図2)の下部ギャ
ップ膜12と同種の材料で形成される。この下地膜41
の膜厚は3〜30nmである。
かつ高抵抗変化量となるよう、その表面は平滑かつ清浄
面であることが望ましく、実施例1(図2)の下部ギャ
ップ膜12と同種の材料で形成される。この下地膜41
の膜厚は3〜30nmである。
【0077】第1及び第2の磁束ガイド44、49は電
極を兼ねているので、低抵抗な軟磁性膜、例えばNiFe合
金、CoNiFe合金、FeSiAl合金で形成される。膜厚は5〜
20nmである。保護膜42および絶縁ギャップ膜48
は、Al2O3、SiO2、Al2O3・SiO2で形成される。膜厚
は耐圧を考えて少なくとも20nm以上必要である。そ
の他第1及び第2の中間層46、47、磁区制御膜4
5、TMR膜43は、実施例1〜5で説明したものと同
種の材料で形成される。
極を兼ねているので、低抵抗な軟磁性膜、例えばNiFe合
金、CoNiFe合金、FeSiAl合金で形成される。膜厚は5〜
20nmである。保護膜42および絶縁ギャップ膜48
は、Al2O3、SiO2、Al2O3・SiO2で形成される。膜厚
は耐圧を考えて少なくとも20nm以上必要である。そ
の他第1及び第2の中間層46、47、磁区制御膜4
5、TMR膜43は、実施例1〜5で説明したものと同
種の材料で形成される。
【0078】本実施例では、下側から順に下地膜41、
TMR膜43、第1の磁束ガイド44、絶縁ギャップ膜
46、第2の磁束ガイドと積層されているが、逆に積層
することも可能である。また、本実施例では、第2の磁
束ガイド49に電極端子部50が配置されているが、第
1の磁束ガイド44に設けてもよい。さらに、本実施例
のように第1及び第2の2つの磁束ガイドにより形成さ
れている磁気抵抗効果センサでは、第1及び第2の磁束
ガイドの両方を磁区制御してもよい。
TMR膜43、第1の磁束ガイド44、絶縁ギャップ膜
46、第2の磁束ガイドと積層されているが、逆に積層
することも可能である。また、本実施例では、第2の磁
束ガイド49に電極端子部50が配置されているが、第
1の磁束ガイド44に設けてもよい。さらに、本実施例
のように第1及び第2の2つの磁束ガイドにより形成さ
れている磁気抵抗効果センサでは、第1及び第2の磁束
ガイドの両方を磁区制御してもよい。
【0079】本実施例では、磁区制御膜45と磁束ガイ
ド44が積層された構造であるが、実施例1〜4で示さ
れた構造を実施例6に適用することもできる。
ド44が積層された構造であるが、実施例1〜4で示さ
れた構造を実施例6に適用することもできる。
【0080】上記磁気抵抗効果センサ39を用いて再生
ヘッドを作製し、再生特性を測定した。その結果、良好
で安定な再生出力が得られ、バルクハウゼンノイズなど
のノイズや、ベースラインシフト等の波形歪みも見られ
なかった。なお再生信号の上下非対称性は5%程度であ
り,実用上問題にならないレベルであった。
ヘッドを作製し、再生特性を測定した。その結果、良好
で安定な再生出力が得られ、バルクハウゼンノイズなど
のノイズや、ベースラインシフト等の波形歪みも見られ
なかった。なお再生信号の上下非対称性は5%程度であ
り,実用上問題にならないレベルであった。
【0081】実施の形態7 図7は本発明を適用した磁気抵抗効果センサ20を備え
た磁気ディスク装置の概略を表したものである。スピン
ドルモータ54により高速回転する金属又はガラス円盤
等の磁気ディスク53の表面にはCoCrPt系合金膜からな
る記録媒体が、例えばスパッタ法により堆積されてい
る。この装置では、ディスクの回転にともなう空気流を
受けて浮上するセラミックスのチップ(スライダ)55
上に形成された薄膜磁気ヘッドを用いて記録媒体上にデ
ィジタル信号を記録・再生することが出来る。薄膜磁気
ヘッドの例はNiFe系合金の磁極とCuのコイルからなる誘
導型記録ヘッドと、実施例1記載のヨーク型磁気ヘッド
からなる。
た磁気ディスク装置の概略を表したものである。スピン
ドルモータ54により高速回転する金属又はガラス円盤
等の磁気ディスク53の表面にはCoCrPt系合金膜からな
る記録媒体が、例えばスパッタ法により堆積されてい
る。この装置では、ディスクの回転にともなう空気流を
受けて浮上するセラミックスのチップ(スライダ)55
上に形成された薄膜磁気ヘッドを用いて記録媒体上にデ
ィジタル信号を記録・再生することが出来る。薄膜磁気
ヘッドの例はNiFe系合金の磁極とCuのコイルからなる誘
導型記録ヘッドと、実施例1記載のヨーク型磁気ヘッド
からなる。
【0082】さらに上記セラミックスのチップは可動式
アームに取り付けられており、アームはボイス・コイル
・モータを備えたアクチュエータ56によって実質的に
半径方向に移動できるようになっている。したがって薄
膜磁気ヘッドはほぼディスク全面にアクセスすることが
可能である。また,記録媒体上には記録信号の他にトラ
ック位置を指定するサーボ信号があり,再生ヘッドが再
生したサーボ信号をアクチュエータにフィードバックす
ることによってヘッドの位置決めを閉ループ制御で高精
度におこなうことができる。また、再生信号やサーボ信
号を処理したり機構系の制御をおこなうデータ信号記録
・再生系57及び電気回路系58も備えている。本装置
では、先に開示した薄膜磁気ヘッドを用いることによ
り、高い記録密度を達成することができた。その結果小
型かつ大容量の装置を実現することができた。
アームに取り付けられており、アームはボイス・コイル
・モータを備えたアクチュエータ56によって実質的に
半径方向に移動できるようになっている。したがって薄
膜磁気ヘッドはほぼディスク全面にアクセスすることが
可能である。また,記録媒体上には記録信号の他にトラ
ック位置を指定するサーボ信号があり,再生ヘッドが再
生したサーボ信号をアクチュエータにフィードバックす
ることによってヘッドの位置決めを閉ループ制御で高精
度におこなうことができる。また、再生信号やサーボ信
号を処理したり機構系の制御をおこなうデータ信号記録
・再生系57及び電気回路系58も備えている。本装置
では、先に開示した薄膜磁気ヘッドを用いることによ
り、高い記録密度を達成することができた。その結果小
型かつ大容量の装置を実現することができた。
【0083】また、ここではディスクを1枚持つ装置を
開示したが、複数枚のディスクを持つ装置でも同様の効
果が得られることは明らかである。
開示したが、複数枚のディスクを持つ装置でも同様の効
果が得られることは明らかである。
【0084】
【発明の効果】本願発明により、トンネル磁気抵抗効果
膜を用いたヨーク型の磁気抵抗効果センサにおいて、バ
ルクハウゼンノイズを抑制し、安定性のある磁気抵抗効
果センサを提供することができる。
膜を用いたヨーク型の磁気抵抗効果センサにおいて、バ
ルクハウゼンノイズを抑制し、安定性のある磁気抵抗効
果センサを提供することができる。
【図1】図1は本発明の第1の例に係る磁気抵抗効果セ
ンサの斜視図である。
ンサの斜視図である。
【図2】図2Aは本発明第1の例に係る磁気抵抗効果セ
ンサの高さ方向の断面図であり、図2Bは本発明第1の
例に係る磁気抵抗効果センサのトラック幅方向の断面図
である。
ンサの高さ方向の断面図であり、図2Bは本発明第1の
例に係る磁気抵抗効果センサのトラック幅方向の断面図
である。
【図3】図3Aは本発明第2の例に係る磁気抵抗効果セ
ンサの高さ方向の断面図であり、 図3Bは本発明第2
の例に係る磁気抵抗効果センサのトラック幅方向の断面
図である。
ンサの高さ方向の断面図であり、 図3Bは本発明第2
の例に係る磁気抵抗効果センサのトラック幅方向の断面
図である。
【図4】図4Aは本発明第3の例に係る磁気抵抗効果セ
ンサの高さ方向の断面図であり、 図4Bは本発明第3
の例に係る磁気抵抗効果センサのトラック幅方向の断面
図である。
ンサの高さ方向の断面図であり、 図4Bは本発明第3
の例に係る磁気抵抗効果センサのトラック幅方向の断面
図である。
【図5】図5Aは本発明第4の例に係る磁気抵抗効果セ
ンサの高さ方向の断面図であり、 図5Bは本発明第4
の例に係る磁気抵抗効果センサのトラック幅方向の断面
図である。
ンサの高さ方向の断面図であり、 図5Bは本発明第4
の例に係る磁気抵抗効果センサのトラック幅方向の断面
図である。
【図6】図6Aは本発明第4の例に係る磁気抵抗効果セ
ンサの高さ方向の断面図であり、 図6Bは本発明第4
の例に係る磁気抵抗効果センサのトラック幅方向の断面
図である。
ンサの高さ方向の断面図であり、 図6Bは本発明第4
の例に係る磁気抵抗効果センサのトラック幅方向の断面
図である。
【図7】図7は本発明による磁気記録再生装置の構成を
例示する図である。
例示する図である。
【図8】図8は本発明による磁気抵抗効果センサの別な
例の斜視図である。
例の斜視図である。
【図9】図9Aは本発明に係る別な例の磁気抵抗効果セ
ンサの高さ方向の断面図であり、 図9Bは本発明に係
る別な例の磁気抵抗効果センサのトラック幅方向の断面
図である。
ンサの高さ方向の断面図であり、 図9Bは本発明に係
る別な例の磁気抵抗効果センサのトラック幅方向の断面
図である。
【図10】図10は本発明による磁気記録再生装置の構
成を示す斜視図である。
成を示す斜視図である。
【図11】図11は本発明の第1の例に係る磁気抵抗効
果センサの平面図である。
果センサの平面図である。
【図12】図12は磁束ガイドと磁区制御層の配置の諸
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
【図13】図13はTMRの磁区制御の骨子を説明する
断面図である。
断面図である。
13、43・・トンネル磁気抵抗効果膜、25・・強磁
性膜(自由層)、24・・トンネル障壁層、23・・強
磁性膜(固定層)、22・・反強磁性膜、21、34、
42・・下地膜、10、40・・基板、11・・下部磁
気シールド膜、12・・下部ギャップ膜、14、44、
49・・磁束ガイド、15、45・・磁区制御膜、16
・・上部ギャップ膜、17・・上部磁気シールド膜、1
8、50・・電極端子部、19・・貫通穴、31、33
・・絶縁膜、36、38、46、47・・中間層、48
・・絶縁ギャップ膜、42・・保護膜、20、30、3
2、35、37、39・・磁気抵抗効果センサ、52・
・磁気記録再生装置、53・・磁気ディスク、54・・
スピンドルモータ、55・・スライダ、56・・アクチ
ュエータ、57・・信号処理回路。
性膜(自由層)、24・・トンネル障壁層、23・・強
磁性膜(固定層)、22・・反強磁性膜、21、34、
42・・下地膜、10、40・・基板、11・・下部磁
気シールド膜、12・・下部ギャップ膜、14、44、
49・・磁束ガイド、15、45・・磁区制御膜、16
・・上部ギャップ膜、17・・上部磁気シールド膜、1
8、50・・電極端子部、19・・貫通穴、31、33
・・絶縁膜、36、38、46、47・・中間層、48
・・絶縁ギャップ膜、42・・保護膜、20、30、3
2、35、37、39・・磁気抵抗効果センサ、52・
・磁気記録再生装置、53・・磁気ディスク、54・・
スピンドルモータ、55・・スライダ、56・・アクチ
ュエータ、57・・信号処理回路。
Claims (4)
- 【請求項1】 磁化情報が記録される磁気ディスクと、
該磁気ディスクから印加される外部磁界の大きさに応じ
てその磁化の方向が変化する磁性層を有する磁気抵抗効
果膜と、前記磁性層へ外部磁界を導くための磁束ガイド
とを備え、前記磁性層及び前記磁束ガイドの双方の磁区
を併せて制御可能な磁気ヘッドとを具備し、前記磁気ヘ
ッドは前記磁気ディスクと対向して設けられ、前記磁気
抵抗効果膜は前記磁気ヘッドの媒体対向面へ露出しない
ことを特徴とする磁気ディスク装置。 - 【請求項2】 磁化情報が記録される磁気ディスクと、
該磁気ディスクから印加される外部磁界の大きさに応じ
てその磁化の方向が変化する磁性層を有する磁気抵抗効
果膜と、前記磁性層へ外部磁界を導くための磁束ガイド
と、前記磁性層及び前記磁束ガイドの双方へバイアス磁
界を印加する手段とを備えた磁気ヘッドとを具備し、前
記磁気ヘッドは前記磁気ディスクと対向して設けられ、
前記磁気抵抗効果膜は前記磁気ヘッドの媒体対向面へ露
出しないことを特徴とする磁気ディスク装置。 - 【請求項3】 前記磁気抵抗効果膜の磁気抵抗変化を前
記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流して検出するこ
とにより、前記磁気ディスクに記録された磁化情報を再
生することを特徴とする請求項1または2記載の磁気デ
ィスク装置。 - 【請求項4】 前記磁束ガイドは前記磁気ディスクから
印加される外部磁界の大きさに応じてその磁化の方向が
変化し、前記磁束ガイドの磁化の方向に応じて前記磁気
抵抗効果膜を構成する磁性層の磁化の方向が変化するこ
とを特徴とする請求項1または3記載の磁気ディスク装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001070146A JP2001338410A (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | 磁気ディスク装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001070146A JP2001338410A (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | 磁気ディスク装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000090715A Division JP3836294B2 (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | 磁気ヘッド、及びこれを用いた磁気記録再生装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001338410A true JP2001338410A (ja) | 2001-12-07 |
Family
ID=18928066
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001070146A Pending JP2001338410A (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | 磁気ディスク装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001338410A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6757144B2 (en) * | 2002-01-18 | 2004-06-29 | International Business Machines Corporation | Flux guide read head with in stack biased current perpendicular to the planes (CPP) sensor |
JP2021056170A (ja) * | 2019-10-01 | 2021-04-08 | Tdk株式会社 | 磁気センサ装置 |
JP2022105024A (ja) * | 2019-10-01 | 2022-07-12 | Tdk株式会社 | 磁気センサ装置 |
-
2001
- 2001-03-13 JP JP2001070146A patent/JP2001338410A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6757144B2 (en) * | 2002-01-18 | 2004-06-29 | International Business Machines Corporation | Flux guide read head with in stack biased current perpendicular to the planes (CPP) sensor |
JP2021056170A (ja) * | 2019-10-01 | 2021-04-08 | Tdk株式会社 | 磁気センサ装置 |
JP7058630B2 (ja) | 2019-10-01 | 2022-04-22 | Tdk株式会社 | 磁気センサ装置 |
JP2022105024A (ja) * | 2019-10-01 | 2022-07-12 | Tdk株式会社 | 磁気センサ装置 |
JP7279834B2 (ja) | 2019-10-01 | 2023-05-23 | Tdk株式会社 | 磁気センサ装置 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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