JP2003208706A - Magnetic head - Google Patents

Magnetic head

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JP2003208706A
JP2003208706A JP2002340280A JP2002340280A JP2003208706A JP 2003208706 A JP2003208706 A JP 2003208706A JP 2002340280 A JP2002340280 A JP 2002340280A JP 2002340280 A JP2002340280 A JP 2002340280A JP 2003208706 A JP2003208706 A JP 2003208706A
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JP
Japan
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magnetic
film
layer
magnetoresistive
hard magnetic
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002340280A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Kobayashi
俊雄 小林
Masahiro Kitada
正弘 北田
Isamu Yuhito
勇 由比藤
Noboru Shimizu
昇 清水
Naoki Koyama
直樹 小山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent generation of a Barkhausen noise, to suppress the formation of steps on a magnetoresistive effect element layer and a recording head placed thereon, and the concentration of stress, and to prevent the breaking of a thin magneto-resistance layer by the steps of a hard magnetic substance layer. <P>SOLUTION: The magnetoresistive effect reproducing head is provided with a magnetoresistive effect film 3 made of a ferromagnetic material thin film, which has a central sensing region 102 and an end magnetic domain control region 103, and a hard magnetic substance layer 1 made of a hard magnetic material thin film, which is overlapped with and brought into direct contact with the end magnetic domain control region 103. In order to maintain the central sensing region 102 of the magnetoresistive effect film 3 in a single magnetic domain state, a longitudinal magnetic bias is generated by a magnetic field and ferromagnetic exchange coupling. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、磁気記録媒体から
情報信号を読み取るための再生ヘッドに関するものであ
り、特に、バイアス磁界に特徴を持つ磁気抵抗効果再生
ヘッドおよびそれを用いた磁気記録再生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reproducing head for reading an information signal from a magnetic recording medium, and more particularly to a magnetoresistive effect reproducing head characterized by a bias magnetic field and a magnetic recording / reproducing apparatus using the same. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術において、磁気抵抗効果(M
R)素子またはヘッドと呼ばれる磁気読み取り変換器が
開示されている。これらのMR素子は、大きな線記録密
度を有する磁気表面からのデータを読み取ることができ
る。このMR素子は、磁気抵抗効果材料から作った読み
取り素子の抵抗変化を利用して、磁界信号を、素子が感
知する磁束の量および方向の関数として検出するもので
ある。また、MR素子を最適に動作させるためには、2
つのバイアス磁界をかける必要があることも開示されて
いる。
2. Description of the Related Art In the prior art, the magnetoresistive effect (M
R) elements or magnetic read transducers called heads are disclosed. These MR elements are capable of reading data from magnetic surfaces that have a large linear recording density. The MR element utilizes the resistance change of a read element made of a magnetoresistive material to detect magnetic field signals as a function of the amount and direction of magnetic flux sensed by the element. Also, in order to operate the MR element optimally, 2
It is also disclosed that it is necessary to apply two bias fields.

【0003】磁束に対する応答が線形になるようにMR
素子にバイアスをかけるため、一般に横方向のバイアス
磁界を使用する。このバイアス磁界は、磁気記録媒体の
面に垂直で、平坦なMR素子の表面に対し平行である。
このバイアス印加法には、シャントバイアス、ソフトバ
イアス、ソフトアジェイセントレーヤ(SAL)バイア
ス等、種々の方法がある(例えばUSP4,663,685)。
MR so that the response to the magnetic flux becomes linear
A lateral bias field is typically used to bias the device. This bias magnetic field is perpendicular to the surface of the magnetic recording medium and parallel to the surface of the flat MR element.
There are various methods for applying this bias, such as shunt bias, soft bias, and soft AJ cent layer (SAL) bias (for example, USP 4,663,685).

【0004】これらの横方向バイアスは、ヘッドをR−
H特性曲線の最も直線的な範囲にバイアスさせるのに充
分なレベルで発生される。
These lateral biases cause the head to be R-
It is generated at a level sufficient to bias it into the most linear range of the H characteristic curve.

【0005】MR素子に使用されている他のバイアス磁
界としては、当該技術分野では縦方向バイアス磁界と呼
ばれているもので、磁気記録媒体の表面に平行、かつM
R素子の長手方向に平行である。縦方向バイアス磁界の
機能は、MR素子内の多磁区作用から生じるバルクハウ
ゼンノイズを抑えるものである。
Another bias magnetic field used in the MR element is called a longitudinal bias magnetic field in the technical field, and is parallel to the surface of the magnetic recording medium and M
It is parallel to the longitudinal direction of the R element. The function of the longitudinal bias magnetic field is to suppress Barkhausen noise caused by multi-domain effect in the MR element.

【0006】また、従来技術ではMR素子用のバイアス
法および装置が数多く開発されている。しかし、記録密
度を大きくすることから、記録トラックをより狭くし、
トラックに沿った線形記録密度を大きくする必要が生じ
てきた。これらの要件を満たす小型のMR素子はいまだ
実現されていない。
In the prior art, many bias methods and devices for MR elements have been developed. However, since the recording density is increased, the recording track is made narrower,
It has become necessary to increase the linear recording density along the track. Small MR elements satisfying these requirements have not yet been realized.

【0007】これら従来技術における問題に対する概念
上の解決策は、パターン化した縦方向バイアスの実施に
よって得られることが、特開昭60−59518号公報
およびUSP5,005,096(特開平2−220213号公報)
に記述されている。端的に言えば、上記の従来技術は磁
気抵抗層(MR層)の端部領域内を適切な単磁区状態に
し、この結果、MR層の中央部感磁領域内に単磁区状態
を誘導するものである。これは、MR層の端部領域内だ
けに縦方向バイアスを発生させることによって実現でき
る。この従来技術における縦方向バイアスは、硬磁性体
層と軟磁性MR層の間の強磁性交換結合もしくは静磁結
合によって実現される。
A conceptual solution to these problems in the prior art can be obtained by implementing patterned longitudinal biasing, as disclosed in JP-A-60-59518 and USP 5,005,096 (JP-A-2-220213). )
It is described in. In short, the above-mentioned prior art puts an appropriate single domain state in the end region of the magnetoresistive layer (MR layer) and, as a result, induces the single domain state in the central magnetic sensitive region of the MR layer. Is. This can be achieved by creating a longitudinal bias only in the end regions of the MR layer. The longitudinal bias in this prior art is realized by ferromagnetic exchange coupling or magnetostatic coupling between the hard magnetic layer and the soft magnetic MR layer.

【0008】特開昭60−59518号公報には、電極
とMR層の重なる部分にのみMR層よりも保磁力の大き
い強磁性体層を設けた強磁性交換結合による縦方向バイ
アスの実現方法が記載されている。また、ここで用いら
れているそれぞれの薄膜の膜厚は、MR層が200〜1
000Å(=20〜100nm)、保磁力の大きい強磁
性体層が500〜3000Å(50〜300nm)と述
べられている。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 60-59518 discloses a method for realizing a longitudinal bias by ferromagnetic exchange coupling, in which a ferromagnetic layer having a coercive force larger than that of the MR layer is provided only in a portion where the electrode and the MR layer overlap. Have been described. The thickness of each thin film used here is 200 to 1 for the MR layer.
It is described that the ferromagnetic layer having a large coercive force is 500 to 3000 Å (50 to 300 nm).

【0009】USP5,005,096には、硬磁性体層とMR素子
の間の静磁結合によって、縦方向バイアスを実現する方
法が記載されている。この方法においては、軟磁性MR
層と交換結合した硬磁性体層の固有の保磁力が実質上消
失し、バイアスの永続性に問題があること、さらに、硬
磁性体層からの磁束によって、感度プロファイルに悪影
響を与えることを避けるため、硬磁性体層をMR層に平
行に設け、かつMR層から隔置させている。実際には、
硬磁性体薄膜とMR層の端部磁区制御領域の間に非磁性
スペーサ層を挿入し、硬磁性体薄膜の厚さをMR層の端
部磁区制御領域内の磁束と、MR層中央部感磁領域の縦
方向磁束との間の磁束比が望ましい比となるように選択
している。また、この目的には、50〜200nmのス
ペーサ層が適し、導電性の適切な非磁性体として、C
r、W、NbおよびTaが好ましいとしている。
USP 5,005,096 describes a method for realizing a longitudinal bias by magnetostatic coupling between a hard magnetic layer and an MR element. In this method, soft magnetic MR
The inherent coercive force of the hard magnetic layer exchange-coupled with the layer is substantially lost, and there is a problem in the durability of the bias, and the magnetic flux from the hard magnetic layer does not adversely affect the sensitivity profile. Therefore, the hard magnetic layer is provided parallel to the MR layer and is separated from the MR layer. actually,
A non-magnetic spacer layer is inserted between the hard magnetic thin film and the end magnetic domain control region of the MR layer to adjust the thickness of the hard magnetic thin film to the magnetic flux in the end magnetic domain control region of the MR layer and the central part of the MR layer. The magnetic flux ratio between the magnetic flux and the longitudinal magnetic flux is selected to be a desired ratio. For this purpose, a spacer layer having a thickness of 50 to 200 nm is suitable, and as a suitable non-magnetic material having conductivity, C is used.
r, W, Nb and Ta are preferred.

【0010】また、USP4,663,685(特開昭62−406
10号公報)は、反強磁性体(MnFe)を使って縦方
向バイアスをかけ、MR層の磁区や磁壁を制御してノイ
ズを低減することが書かれている。
USP 4,663,685 (Japanese Patent Laid-Open No. 62-406)
No. 10) describes that a longitudinal bias is applied using an antiferromagnetic material (MnFe) to control magnetic domains and domain walls of the MR layer to reduce noise.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】反強磁性体膜を使用し
て磁区制御を行ったUSP4,663,685の場合には、ネール点
などの磁気特性から実用化出来る材料はMnFeに限ら
れる。しかし、MnFeは耐食性が低い問題があり、ま
た、MR膜と接触している部分での強磁性結合でしかM
R膜の磁区を制御しない。
In the case of USP 4,663,685 in which magnetic domain control is performed using an antiferromagnetic material film, MnFe is the only material that can be put to practical use due to magnetic properties such as the Neel point. However, MnFe has a problem of low corrosion resistance, and M is only M due to ferromagnetic coupling at the portion in contact with the MR film.
It does not control the magnetic domains of the R film.

【0012】硬磁性体層は接触している部分での強磁性
結合と硬磁性体層から漏れる磁界で磁区を制御すること
が出来る。従って、硬磁性体層によるMR膜の磁区制御
法は反強磁性体膜によるものより多様性があり、磁区制
御効果が高く、また、反強磁性体膜よりも適用が自由で
ある。
The hard magnetic layer can control the magnetic domain by the ferromagnetic coupling in the contact portion and the magnetic field leaking from the hard magnetic layer. Therefore, the magnetic domain control method for the MR film using the hard magnetic layer is more versatile than that for the antiferromagnetic film, has a high magnetic domain control effect, and can be applied more freely than the antiferromagnetic film.

【0013】しかし、従来技術である特開昭60−59
518号公報及びUSP5,005,096号公報においては、軟磁
性であるMR層と電極の重なる部分にのみ保磁力の大き
い強磁性膜を設ける点、軟磁性MR層と交換結合した硬
磁性体層の固有の保持力が実質上消失しバイアスの永続
性に問題がある点、硬磁性体層からの磁束によって横方
向感度プロファイルに悪影響を与える点の問題があっ
た。
However, the prior art of Japanese Patent Laid-Open No. 60-59
In US Pat. No. 518 and US Pat. No. 5,005,096, a ferromagnetic film having a large coercive force is provided only in a portion where the MR layer which is soft magnetic and the electrode are overlapped with each other, and the hard magnetic layer which is exchange-coupled with the soft magnetic MR layer is unique. There is a problem in that the coercive force of is disappeared and there is a problem in the durability of the bias, and that the magnetic flux from the hard magnetic layer adversely affects the lateral sensitivity profile.

【0014】また、従来は硬磁性膜の一方の磁極から漏
れる磁界のみMR層に利用され、もう一方の磁極から漏
れる磁界は利用されず、場合によっては、MR層に侵入
して磁気状態を乱したり、ヘッドに対向している媒体に
影響して記録減磁を引き起こしたり、MR層を両側から
挾んでいる磁気シールド膜や隣接する誘導型記録ヘッド
のコアに侵入してノイズ発生の原因になっていた。
Further, conventionally, only the magnetic field leaking from one magnetic pole of the hard magnetic film is used in the MR layer, and the magnetic field leaking from the other magnetic pole is not used. In some cases, the magnetic field is penetrated into the MR layer to disturb the magnetic state. May cause recording demagnetization by affecting the medium facing the head, or may cause noise by penetrating the magnetic shield film sandwiching the MR layer from both sides or the core of the adjacent inductive recording head. Was becoming.

【0015】本願発明の目的は、従来技術の問題点を克
服した優れたMR素子を提供することにより、小型、低
雑音のMRヘッドを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a small MR head having low noise by providing an excellent MR element which overcomes the problems of the prior art.

【0016】本発明の目的は特に、薄いMR層に対し、
効率良く縦方向バイアスを印加し、バルクハウゼンノイ
ズを抑制したMRヘッドを実現することにある。
The object of the present invention is, in particular, for thin MR layers.
It is to realize an MR head in which Barkhausen noise is suppressed by efficiently applying a longitudinal bias.

【0017】本発明の他の目的は、特に永久磁石などの
硬磁性材料を用いて、効率良く縦方向バイアスを印加す
ることにある。
Another object of the present invention is to efficiently apply a longitudinal bias by using a hard magnetic material such as a permanent magnet.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、本発明のMRヘッドは、中央部感磁領域と
端部磁区制御領域を有する強磁性体材料の薄膜からなる
MR層と、上記端部磁区制御領域に重なって直接接する
硬磁性体材料の薄膜からなる硬磁性体層を設けて、上記
磁気抵抗層の中央部感磁領域を単磁区状態に維持するた
め、磁界および強磁性交換結合による縦方向磁気バイア
スを発生させる構造のMRヘッドとするものである。
In order to achieve the above object of the present invention, the MR head of the present invention comprises an MR layer made of a thin film of a ferromagnetic material having a central magnetic sensitive region and an end magnetic domain control region. And a hard magnetic layer formed of a thin film of a hard magnetic material that is in direct contact with and overlaps with the end magnetic domain control region, in order to maintain the central magnetic sensitive region of the magnetoresistive layer in a single magnetic domain state, a magnetic field and The MR head has a structure for generating a longitudinal magnetic bias by ferromagnetic exchange coupling.

【0019】そして、好ましくは、強磁性体材料の薄膜
からなるMR層と、該MR層に直接接する硬磁性体材料
の薄膜からなる硬磁性体層とを少なくとも設け、上記磁
気抵抗層の膜厚が5nm以上、20nm未満であり、上
記硬磁性体層の膜厚を10ないし100nmの範囲と
し、かつMR層の膜厚に対する上記硬磁性体層の膜厚の
比を1以上とするものである。
Further, preferably, at least an MR layer made of a thin film of a ferromagnetic material and a hard magnetic layer made of a thin film of a hard magnetic material in direct contact with the MR layer are provided, and the film thickness of the magnetoresistive layer. Is 5 nm or more and less than 20 nm, the thickness of the hard magnetic layer is in the range of 10 to 100 nm, and the ratio of the thickness of the hard magnetic layer to the thickness of the MR layer is 1 or more. .

【0020】また、好ましくは中央部感磁領域と端部磁
区制御領域を有する強磁性体材料の薄膜からなるMR層
と、上記端部磁区制御領域に重なって直接接する硬磁性
体材料の薄膜からなる硬磁性体層とを少なくとも設けた
MRヘッドにおいて、上記中央部感磁領域の長さをトラ
ック幅(電極の内端面間距離)より大きくするものであ
る。
Further, preferably, an MR layer made of a thin film of a ferromagnetic material having a central magnetic field sensitive region and an end magnetic domain control region and a thin film of a hard magnetic material overlapping and in direct contact with the end magnetic domain control region. In the MR head including at least the hard magnetic layer, the length of the central magnetic sensitive region is made larger than the track width (distance between inner end faces of electrodes).

【0021】さらに好ましくは、本発明の中央部感磁領
域と端部磁区制御領域を有する強磁性体材料の薄膜から
なるMR層と、上記端部磁区制御領域に重なって直接接
する硬磁性体材料の薄膜からなる硬磁性体層とを少なく
とも設けたMRヘッドにおいて、MR層の端部磁区制御
領域を上記硬磁性体層の上に存在させるものである。
More preferably, the MR layer formed of a thin film of a ferromagnetic material having a central magnetic sensitive region and an end magnetic domain control region of the present invention and a hard magnetic material that is in direct contact with the end magnetic domain control region in an overlapping manner. In the MR head having at least the hard magnetic layer composed of the thin film, the end magnetic domain control region of the MR layer is present on the hard magnetic layer.

【0022】さらに好ましくは、磁気抵抗効果膜を感磁
膜に用いた磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、磁気抵抗効
果膜に隣接して設置された硬磁性層から漏れる磁界及び
磁気抵抗効果膜と硬磁性層の強磁性結合で磁気抵抗効果
膜の磁区を制御する磁気ヘッドで、硬磁性体膜から漏れ
る磁界が当該磁気ヘッドを構成する強磁性体の中で実効
的に閉じていることを特徴とする。
More preferably, in the magnetoresistive head using the magnetoresistive film as the magnetosensitive film, the magnetic field leaking from the hard magnetic layer provided adjacent to the magnetoresistive film and the magnetoresistive film and the hard magnetic layer. A magnetic head for controlling magnetic domains of a magnetoresistive film by ferromagnetic coupling of layers, characterized in that a magnetic field leaking from a hard magnetic film is effectively closed in a ferromagnetic material forming the magnetic head. .

【0023】本発明のMRヘッドに設ける硬磁性体層
は、例えば耐食性の良好なCo−Pt、Co−Pt−C
r、Co−Pt−Pd、Co−Pt−NiまたはCo−
Cr−Ta合金薄膜などを用いることができるので、耐
環境性に優れた再生用ヘッドを構成することができ、こ
れを記録装置に搭載し高密度磁気記録再生装置を実現す
るものである。
The hard magnetic layer provided in the MR head of the present invention is, for example, Co-Pt or Co-Pt-C having good corrosion resistance.
r, Co-Pt-Pd, Co-Pt-Ni or Co-
Since a Cr-Ta alloy thin film or the like can be used, a reproducing head having excellent environmental resistance can be constructed, and this is mounted on a recording device to realize a high-density magnetic recording / reproducing device.

【0024】従来技術においては、硬磁性体層と端部磁
区制御領域との強磁性交換結合と、硬磁性体層の発生し
た磁界とによって磁気抵抗効果層に必要な縦方向バイア
スを与えるという構造の磁気抵抗効果素子は知られてい
なかつた。本発明は、従来技術である特開昭60−59
518号公報およびUSP5,005,096において、軟磁性MR
層と、電極の重なる部分にのみ保磁力の大きい強磁性膜
を設ける点、および軟磁性MR層と交換結合した硬磁性
体層の固有の保持力が実質上消失し、バイアスの永続性
に問題があること、さらに、硬磁性体層からの磁束によ
って横方向感度プロファイルに悪影響を与えるとして問
題視されていた点に関し、さらに詳細な検討を行った結
果、本発明のMRヘッドは、軟磁性MR層と電極の重な
る部分にのみ硬磁性体層を設けなくても、また軟磁性M
R層と硬磁性体層との間に非磁性層を挿入して軟磁性M
R層と硬磁性体層を静磁結合させなくても、バルクハウ
ゼンノイズを抑制できることを見出したことに基づくも
のである。この作用は、特にMR層が20nm以下と薄
い場合に有効である。
In the prior art, the structure in which the necessary longitudinal bias is applied to the magnetoresistive layer by the ferromagnetic exchange coupling between the hard magnetic layer and the end magnetic domain control region and the magnetic field generated by the hard magnetic layer. The magnetoresistive effect element has never been known. The present invention is a prior art disclosed in JP-A-60-59.
518 publication and USP 5,005,096, soft magnetic MR
The point that a ferromagnetic film with a large coercive force is provided only in the portion where the layer and the electrode overlap, and the inherent coercive force of the hard magnetic layer exchange-coupled with the soft magnetic MR layer is substantially lost, and the durability of the bias is a problem. However, as a result of a more detailed study, it was found that the MR head of the present invention has a soft magnetic MR. Even if the hard magnetic layer is not provided only in the overlapping portion of the layer and the electrode, the soft magnetic M
Inserting a non-magnetic layer between the R layer and the hard magnetic layer, the soft magnetic M
This is based on the finding that Barkhausen noise can be suppressed without magnetostatically coupling the R layer and the hard magnetic layer. This effect is particularly effective when the MR layer is as thin as 20 nm or less.

【0025】また、従来の技術では図9で示すように、
MR膜3に絶縁膜6を介して設けられた硬磁性体層であ
る永久磁石1から漏れる磁界2は2個ある磁極の一つか
ら漏れる磁界だけが磁気抵抗効果膜3に利用され、もう
一方の磁極から漏れる磁界は利用されず、場合によって
は、MR膜2に侵入して磁気状態を乱し、磁区制御効果
が低減する。また、空間に漏れた磁界はヘッドに対向し
ている媒体にも影響して記録減磁を引き起こし、MR膜
を両側から挾んでいる磁気シールド膜や隣接する誘導型
記録ヘッドのコアに侵入してノイズ発生の原因になる。
Further, in the conventional technique, as shown in FIG.
Only the magnetic field leaking from one of the two magnetic poles is used for the magnetoresistive effect film 3 as the magnetic field 2 leaking from the permanent magnet 1 which is a hard magnetic layer provided on the MR film 3 with the insulating film 6 interposed therebetween. The magnetic field leaking from the magnetic pole is not used, and in some cases, it penetrates into the MR film 2 to disturb the magnetic state, and the magnetic domain control effect is reduced. The magnetic field leaking into the space also affects the medium facing the head, causing recording demagnetization, and penetrating into the magnetic shield film sandwiching the MR film from both sides and the core of the adjacent inductive recording head. It may cause noise.

【0026】従って、永久磁石から漏れる磁界を空間に
漏れないようにすることが必要である。
Therefore, it is necessary to prevent the magnetic field leaking from the permanent magnet from leaking into the space.

【0027】本発明においては、MR膜に近接して形成
された硬磁性体層から漏れる磁界をバイアス用に使用す
る軟磁性膜や磁気シールド膜に侵入させて、磁界が磁性
体のなかで閉じるようにし、MR膜の磁区制御と同時に
硬磁性体層からの磁界の漏れによる悪影響を取り除く。
この方法の適用によって、新たにバイアス用軟磁性膜や
磁気シールド膜の磁区制御効果も付加され、この作用に
よりヘッドのノイズ低減を図ることができる。
In the present invention, the magnetic field leaking from the hard magnetic layer formed in the vicinity of the MR film is introduced into the soft magnetic film or the magnetic shield film used for the bias, and the magnetic field is closed in the magnetic material. Thus, the adverse effect due to the leakage of the magnetic field from the hard magnetic layer is removed at the same time as the magnetic domain control of the MR film.
By applying this method, the effect of controlling the magnetic domains of the soft magnetic film for bias and the magnetic shield film is newly added, and this effect can reduce the noise of the head.

【0028】硬磁性体層から漏れる磁界をバイアス用に
使用する軟磁性膜や磁気シールド膜に侵入させることに
より、硬磁性体層からの磁界により、軟磁性膜の磁化も
制御できるため、安定なヘッド出力波形が得られる。さ
らに、磁気シールド膜と記録用誘導型磁気ヘッドのコア
を共用した構造のヘッドにおいては、コアの磁化状態も
制御されるので、記録ヘッドの特性も一定に制御でき
る。
By injecting the magnetic field leaking from the hard magnetic layer into the soft magnetic film or the magnetic shield film used for bias, the magnetization of the soft magnetic film can be controlled by the magnetic field from the hard magnetic layer. The head output waveform is obtained. Further, in the head having a structure in which the magnetic shield film and the core of the recording induction type magnetic head are shared, the magnetization state of the core is also controlled, so that the characteristics of the recording head can be controlled to be constant.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】(実施例1)本発明の磁気抵抗効
果(MR)再生ヘッドの構成を図1に示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) FIG. 1 shows the structure of a magnetoresistive (MR) reproducing head according to the present invention.

【0030】図1において、MR層3、シャント膜4、
SAL層105、硬磁性体層1、電極層12から磁気ヘ
ッドが構成される。MR層3は、媒体からの情報磁界を
検出する中央部感磁領域102と、中央部感磁領域10
2の磁区構造を制御してバルクハウゼンノイズの発生を
抑制するための端部磁区制御領域103に分けられる。
In FIG. 1, the MR layer 3, the shunt film 4,
A magnetic head is composed of the SAL layer 105, the hard magnetic layer 1, and the electrode layer 12. The MR layer 3 includes a central magnetic sensitive area 102 for detecting an information magnetic field from the medium and a central magnetic sensitive area 10.
The second magnetic domain structure is divided into end magnetic domain control regions 103 for controlling the Barkhausen noise.

【0031】本発明は、特開昭60−59518号公報
および特開平2−220213号公報で開示された方法
とは異なる方法でMR層3をバイアスする。すなわち、
縦方向バイアスおよび横方向バイアス共に、中央部感磁
領域102をバイアスするものである。ここで、縦方向
バイアスはMR層3に平行とし、端部磁区制御領域10
3に直接接する硬磁性体層1によって発生させる。ま
た、横方向バイアスは、MR層3に平行するシャント膜
4およびSAL層105によって発生させる。電極層1
2は、信号検出電流およびバイアス電流を、MR層3お
よびシャント膜4に伝え、出力信号を外部電気回路に伝
えるための電気経路である電極層12の内端の間で出力
信号が検知される。
In the present invention, the MR layer 3 is biased by a method different from the methods disclosed in JP-A-60-59518 and JP-A-2-220213. That is,
Both the longitudinal bias and the lateral bias serve to bias the central magnetic sensitive region 102. Here, the longitudinal bias is parallel to the MR layer 3, and the end magnetic domain control region 10
It is generated by the hard magnetic layer 1 which is in direct contact with 3. The lateral bias is generated by the shunt film 4 and the SAL layer 105 which are parallel to the MR layer 3. Electrode layer 1
Reference numeral 2 transmits the signal detection current and the bias current to the MR layer 3 and the shunt film 4, and the output signal is detected between the inner ends of the electrode layer 12 which is an electric path for transmitting the output signal to the external electric circuit. .

【0032】本実施例では、MR層3の厚さを5〜20
nm、硬磁性体層1の厚さを10〜100nm、シャン
ト膜4の厚さを10〜40nmとした。
In this embodiment, the MR layer 3 has a thickness of 5 to 20.
nm, the thickness of the hard magnetic layer 1 is 10 to 100 nm, and the thickness of the shunt film 4 is 10 to 40 nm.

【0033】また、MR層3はNi−Fe合金薄膜、硬
磁性体層106はCo−Pt−Cr合金薄膜、シャント
膜4はNb薄膜とした。硬磁性体層1はCo−Pt合金
薄膜、Co−Pt−Pd合金薄膜、Co−Pt−Ni合
金薄膜、Co−Cr−Ta合金薄膜等の磁気記録媒体材
料もしくは他の硬磁性体材料も有効であった。この方法
により、バルクハウゼンノイズの無い高再生出力の磁気
抵抗効果再生ヘッドを得ることができた。
The MR layer 3 is a Ni--Fe alloy thin film, the hard magnetic layer 106 is a Co--Pt--Cr alloy thin film, and the shunt film 4 is an Nb thin film. For the hard magnetic layer 1, a magnetic recording medium material such as a Co-Pt alloy thin film, a Co-Pt-Pd alloy thin film, a Co-Pt-Ni alloy thin film, a Co-Cr-Ta alloy thin film, or another hard magnetic material is also effective. Met. By this method, a magnetoresistive effect reproducing head having high reproducing output without Barkhausen noise could be obtained.

【0034】なお、MR層3の厚さは、薄いほど信号の
検出に必要な電流密度を大きくすることが可能となり、
信号の再生出力は増加することになるので好ましい。実
質的に、高再生出力が得られる膜厚は20nm未満であ
った。これは、MR層3の厚さが薄くなると、流れる電
流によって発生する熱量が減少し、エレクトロマイグレ
ーションによるMR層3の劣化が抑制されるためである
と考えられる。ただし、MR層3は膜厚が薄くなるほど
欠陥が増加し、ピンホール等が発生しやすくなる。実質
的に使用可能な膜厚は、5nm以上であった。
The thinner the MR layer 3 is, the larger the current density required for signal detection becomes.
This is preferable because the reproduction output of the signal will increase. Substantially, the film thickness capable of obtaining high reproduction output was less than 20 nm. It is considered that this is because as the thickness of the MR layer 3 becomes thinner, the amount of heat generated by the flowing current is reduced and the deterioration of the MR layer 3 due to electromigration is suppressed. However, as the thickness of the MR layer 3 becomes thinner, the number of defects increases, and pinholes and the like are more likely to occur. The practically usable film thickness was 5 nm or more.

【0035】本実施例では、磁気抵抗効果再生ヘッドを
作製する前に、Co-Pt-Cr硬磁性体層1とNi-FeMR層3
の各々単独の薄膜のB−Hカーブを測定した結果、それ
ぞれ72〜112kA/m、40〜120A/mの保磁
力を示したのに対し、硬磁性体層1とMR層3の端部磁
区制御領域103の2層膜部のB−Hカーブを測定した
ところ、保磁力は図2に示すように、両層の値の中間の
値を示し、硬磁性体層1の膜厚が減少するに従って2層
膜の保磁力も減少する傾向を示した。また、B−Hカー
ブは段差のないスムーズなカーブを示し、硬磁性体層1
と磁気抵抗層3が強磁性交換結合していることが確認さ
れた。
In this embodiment, the Co-Pt-Cr hard magnetic layer 1 and the Ni-FeMR layer 3 are formed before the magnetoresistive reproducing head is manufactured.
As a result of measuring the BH curve of each of the individual thin films, the coercive force of 72 to 112 kA / m and 40 to 120 A / m was shown, while the end magnetic domains of the hard magnetic layer 1 and the MR layer 3 were measured. When the BH curve of the two-layer film portion of the control region 103 was measured, the coercive force showed an intermediate value between the values of both layers, as shown in FIG. 2, and the thickness of the hard magnetic layer 1 decreased. Accordingly, the coercive force of the two-layer film also tended to decrease. Further, the BH curve shows a smooth curve without steps, and the hard magnetic layer 1
It was confirmed that and the magnetoresistive layer 3 were ferromagnetically exchange-coupled.

【0036】さらに、Ni−Fe薄膜をCo−Pt−C
r薄膜の上に形成する場合と、下に形成する場合では異
なる保磁力を示すことが明らかになった。Ni−Fe薄
膜をCo−Pt−Cr薄膜の下に形成した場合を示すカ
ーブ201は、Co−Pt−Cr薄膜が薄くなるにつれ
て急激に保磁力が減少するのに対して、Ni−Fe薄膜
を上に形成した場合を示すカーブ202は、保磁力の減
少がゆるやかであった。この2層膜の結晶状態をX線回
折法で調べると、Ni−Fe薄膜上置きと下置きで異な
る結晶状態を示しており、この差が保磁力に反映したも
のと推察される。
Further, a Ni-Fe thin film is formed of Co-Pt-C.
It was clarified that different coercive force was exhibited when formed on the r thin film and when formed below. The curve 201 showing the case where the Ni-Fe thin film is formed under the Co-Pt-Cr thin film shows that the coercive force rapidly decreases as the Co-Pt-Cr thin film becomes thinner, while the Ni-Fe thin film is formed. The curve 202 showing the case formed above has a gradual decrease in coercive force. When the crystal state of this two-layer film is examined by an X-ray diffraction method, different crystal states are shown between the upper and lower Ni—Fe thin films, and it is speculated that this difference is reflected in the coercive force.

【0037】また、予備検討として、図1のシャント膜
4およびSAL層105を省略した磁気抵抗効果素子を
作製し、硬磁性体層1によってMR層3に加わる縦方向
バイアスを測定した。すなわち、トラック幅(電極内端
面間距離)を4μm、MR層1の横幅を4μmとし、M
R層3と平行に縦方向(磁気抵抗層の長手方向)に外部
交流磁界を印加し、リスポンスカーブにあらわれる磁界
のシフト幅を測定した。
Further, as a preliminary study, a magnetoresistive effect element in which the shunt film 4 and the SAL layer 105 of FIG. 1 were omitted was prepared, and the longitudinal bias applied to the MR layer 3 by the hard magnetic layer 1 was measured. That is, the track width (distance between the electrode inner end faces) is 4 μm, the lateral width of the MR layer 1 is 4 μm, and M
An external AC magnetic field was applied in the vertical direction (longitudinal direction of the magnetoresistive layer) in parallel with the R layer 3, and the shift width of the magnetic field appearing in the response curve was measured.

【0038】図3に縦方向バイアスとNi-FeMR膜に対
するCo-Pt-Cr硬磁性膜の厚さの比の関係を示す。301
は中央感磁領域の長さが10μmでMR層を上置きにし
た場合、302は中央感磁領域の長さが50μmでMR
層を上置きにした場合、303は中央感磁領域の長さが
50μmでMR層を下置きにした場合である。
FIG. 3 shows the relationship between the longitudinal bias and the thickness ratio of the Co-Pt-Cr hard magnetic film to the Ni-FeMR film. 301
When the length of the central magnetic sensitive area is 10 μm and the MR layer is placed on top, 302 is the MR when the length of the central magnetic sensitive area is 50 μm.
When the layer is placed on top, 303 is the case where the length of the central magnetic sensitive region is 50 μm and the MR layer is placed on the bottom.

【0039】図3に示すように、縦方向バイアスはMR
層3の厚さに対する硬磁性体層1の厚さの比が1以上の
ときに印加されることが明らかである。この結果を使用
することによって、磁気抵抗効果再生ヘッドの硬磁性体
層1の厚さを選択して、望ましい縦方向バイアスを実現
することができる。縦方向バイアスのレベルは、MR層
3の中央部感磁領域102を単磁区状態に維持するのに
充分な程度とすることが好ましい。この結果を基にし
て、磁気抵抗効果再生ヘッドを作製し、バルクハウゼン
ノイズの無い磁気抵抗効果再生ヘッドが得られることが
判った。
As shown in FIG. 3, the longitudinal bias is MR
It is clear that it is applied when the ratio of the thickness of the hard magnetic layer 1 to the thickness of the layer 3 is 1 or more. By using this result, the thickness of the hard magnetic layer 1 of the magnetoresistive effect reproducing head can be selected to achieve a desired longitudinal bias. It is preferable that the level of the longitudinal bias is sufficient to maintain the central magnetic sensitive region 102 of the MR layer 3 in a single magnetic domain state. Based on this result, it was found that a magnetoresistive effect reproducing head was produced and a magnetoresistive effect reproducing head free from Barkhausen noise was obtained.

【0040】なお、図3の303に示されるように、M
R層3を下側に形成した場合は十分な素子縦方向のバイ
アスを得ることが困難である。この場合は、MR層3の
厚さに対する硬磁性体層1の厚さの比が2以上、好まし
くは3以上必要であることが明らかになった。すなわ
ち、MR層3は硬磁性体層1の上に形成する方が、薄い
硬磁性膜で十分なバイアスを得やすい。
As shown at 303 in FIG. 3, M
When the R layer 3 is formed on the lower side, it is difficult to obtain a sufficient bias in the element vertical direction. In this case, it became clear that the ratio of the thickness of the hard magnetic layer 1 to the thickness of the MR layer 3 should be 2 or more, preferably 3 or more. That is, when the MR layer 3 is formed on the hard magnetic layer 1, it is easier to obtain a sufficient bias with a thin hard magnetic film.

【0041】なお、本実施例では、トラック幅(電極内
端面間距離)よりMR層3の中央部感磁領域102の長
さを長く形成したが、このことによつて、縦方向バイア
スにより磁区が完全に制御されたMR層3の内側だけか
らMR出力を得ることができ、バルクハウゼンノイズの
無い磁気抵抗効果再生ヘッドが得られた。
In this embodiment, the length of the central magnetic sensitive region 102 of the MR layer 3 is made longer than the track width (distance between the electrode inner end faces). This results in a magnetic domain due to a longitudinal bias. The MR output can be obtained only from the inside of the MR layer 3 which is completely controlled, and a magnetoresistive effect reproducing head without Barkhausen noise was obtained.

【0042】一般に、磁気抵抗効果再生ヘッドを記録用
誘導型ヘッドと組み合わせて用いる場合、磁気抵抗効果
再生ヘッドと記録用誘導型ヘッドが互いに悪影響を及ぼ
さないようにするため、および信号再生の位置分解能を
確保するため、磁気抵抗効果再生ヘッドの上下にシール
ド層とよばれる軟磁性体層を形成する。従来の磁区制御
法では硬磁性体層とシールド層間の距離によって異なる
が、硬磁性体層が発生する磁束をシールド層が吸収する
ため、磁気抵抗層との静磁結合が弱められ、十分な縦方
向バイアスを印加することができないことがあった。
Generally, when the magnetoresistive effect reproducing head is used in combination with the recording inductive head, the magnetoresistive effect reproducing head and the recording inductive head do not adversely affect each other, and the position resolution of signal reproduction. In order to ensure the above, soft magnetic material layers called shield layers are formed above and below the magnetoresistive effect reproducing head. In the conventional magnetic domain control method, it depends on the distance between the hard magnetic layer and the shield layer, but since the magnetic flux generated by the hard magnetic layer is absorbed by the shield layer, the magnetostatic coupling with the magnetoresistive layer is weakened, and a sufficient longitudinal magnetic field is obtained. In some cases, it was not possible to apply a directional bias.

【0043】本発明の磁区制御法では硬磁性体層1とM
R層3が強磁性交換結合しており、さらに硬磁性体層1
の磁界が複合されて縦方向バイアスを印加している。し
たがって、硬磁性体層1から外部に漏れる磁界が少ない
ため、前述のシールド層による磁束の吸収といった問題
がほとんど無く、十分な縦方向バイアスをMR層3の中
央部感磁領域102に印加することができた。
In the magnetic domain control method of the present invention, the hard magnetic layers 1 and M
The R layer 3 is ferromagnetically exchange-coupled, and further the hard magnetic layer 1
The magnetic fields of are combined to apply a longitudinal bias. Therefore, since the magnetic field leaking from the hard magnetic layer 1 to the outside is small, there is almost no problem of absorption of magnetic flux by the shield layer described above, and sufficient longitudinal bias should be applied to the central magnetic sensitive region 102 of the MR layer 3. I was able to.

【0044】(実施例2)図1においてMR層3の中央
部感磁領域102内の磁化の方向は、端部磁区制御領域
103に接する硬磁性体層1からくる縦方向磁界、硬磁
性体層1とMR層3の端部磁区制御領域103の間の強
磁性交換結合によって決められるMR層3の端部磁区制
御領域103の磁化の方向、さらに、シャント膜4およ
びSAL層105からくる横方向バイアス磁界と、媒体
からくる高周波信号磁界の影響を受ける。MR層3の中
央部感磁領域102内の磁化は硬磁性体層1からくる縦
方向磁界および硬磁性体層1とMR層3の間の強磁性交
換結合によって生ずる縦方向バイアスが不必要に大きい
と、信号の再生出力を減少させる結果になり好ましくな
い。
Example 2 In FIG. 1, the direction of magnetization in the central magnetic sensitive region 102 of the MR layer 3 is such that the longitudinal magnetic field from the hard magnetic layer 1 in contact with the end magnetic domain control region 103, the hard magnetic substance. The magnetization direction of the end magnetic domain control region 103 of the MR layer 3 determined by the ferromagnetic exchange coupling between the layer 1 and the end magnetic domain control region 103 of the MR layer 3, and the lateral direction from the shunt film 4 and the SAL layer 105. It is affected by the directional bias magnetic field and the high frequency signal magnetic field coming from the medium. The magnetization in the central magnetic sensitive region 102 of the MR layer 3 is unnecessary for the longitudinal magnetic field from the hard magnetic layer 1 and the longitudinal bias generated by the ferromagnetic exchange coupling between the hard magnetic layer 1 and the MR layer 3. If it is large, the reproduction output of the signal is reduced, which is not preferable.

【0045】図4には、図1の構造においてトラック幅
を4μm、MR層1の横幅を4μmとし、硬磁性体層1
の膜厚および磁気抵抗層3の中央部感磁領域102の長
さを変えて、横方向交流磁界を印加したときのリスポン
スカーブの半値幅を測定した結果を示す。401はCo
−Pt−Cr層の厚さを80nmとした場合。402C
o−Pt−Cr層の厚さを40nmとした場合である。
In FIG. 4, the track width is 4 μm and the lateral width of the MR layer 1 is 4 μm in the structure of FIG.
The results of measuring the half-value width of the response curve when a lateral alternating magnetic field is applied are shown by changing the film thickness and the length of the central magnetic sensitive region 102 of the magnetoresistive layer 3. 401 is Co
-When the thickness of the Pt-Cr layer is 80 nm. 402C
This is the case where the thickness of the o-Pt-Cr layer is 40 nm.

【0046】図4から半値幅は、MR層3の中央部感磁
領域102の長さが10μm以上では大きな変化を示さ
ず、また、硬磁性体層1の膜厚による影響も小さいこと
が明らかになった。これは磁気ヘッド作製プロセス上有
利なことであり、中央部感磁領域102の長さを10μ
m以上にすれば、MR層3の膜厚を厳密に制御する必要
が無いことを示している。しかし、中央部感磁領域10
2の長さが長いと、縦方向バイアス磁界が小さくなり、
バルクハウゼンノイズは発生しやくすくなる。
It is clear from FIG. 4 that the full width at half maximum does not change significantly when the length of the central magnetic sensitive region 102 of the MR layer 3 is 10 μm or more, and the influence of the film thickness of the hard magnetic layer 1 is small. Became. This is an advantage in the magnetic head manufacturing process, and the length of the central magnetic sensitive region 102 is 10 μm.
It is shown that if the thickness is set to m or more, it is not necessary to strictly control the film thickness of the MR layer 3. However, the central magnetic sensitive area 10
When 2 is long, the longitudinal bias magnetic field becomes small,
Barkhausen noise occurs easily and becomes dull.

【0047】一方、中央部感磁領域102の長さが10
μm以下では半値幅が急俊に増加しており、縦方向バイ
アス磁界が大きくバルクハウゼンノイズの抑制が出来る
が、再生出力の低下と磁気ヘッド作製プロセスの困難さ
が示唆される。
On the other hand, the length of the central magnetic sensitive region 102 is 10
When the thickness is less than μm, the full width at half maximum increases rapidly, and the Barkhausen noise can be suppressed because the longitudinal bias magnetic field is large, but the reproduction output is lowered and the magnetic head manufacturing process is difficult.

【0048】以上の結果を基に、トラック巾3μmの磁
気抵抗効果再生ヘッドを作製し、磁気ディスク装置に装
備して記録再生波形を検出した。この結果を図5に示
す。図5で501はバルクハウゼンノイズ抑制率、50
2は再生出力を示す。
Based on the above results, a magnetoresistive effect reproducing head having a track width of 3 μm was manufactured and mounted on a magnetic disk device to detect a recording / reproducing waveform. The result is shown in FIG. In FIG. 5, 501 is Barkhausen noise suppression rate, 50
Reference numeral 2 represents a reproduction output.

【0049】501のカーブが示すように再生波形にバ
ルクハウゼンノイズの発生しない、抑制率の高い中央感
磁領域の長さは50μm以下である。502のカーブが
示すように、必要な再生出力が得られる中央部感磁領域
の長さは、トラック巾(この場合4μm)より大きい場
合であった。
As shown by the curve 501, the length of the central magnetic sensitive region where Barkhausen noise does not occur in the reproduced waveform and the suppression rate is high is 50 μm or less. As indicated by the curve 502, the length of the central magnetic sensitive region where the required reproduction output was obtained was larger than the track width (4 μm in this case).

【0050】このとき、再生出力は中央部感磁領域の長
さがトラック巾より小さくなると急激に減少し、必要な
再生出力を得ることは困難になった。以上の結果MR層
3の中央部感磁領域102の長さがトラック巾より大き
い場合にバルクハウゼンノイズが無く、しかも必要な再
生出力の磁気抵抗効果再生ヘッドを得ることができた。
また、この結果200Mb/in2以上の記録密度を得
る磁気ディスク装置を得ることが出来た。
At this time, the reproduction output sharply decreased when the length of the central magnetic sensitive area became smaller than the track width, and it became difficult to obtain the required reproduction output. As a result, when the length of the central magnetic sensitive region 102 of the MR layer 3 is larger than the track width, there is no Barkhausen noise, and a magnetoresistive effect reproducing head having a necessary reproducing output can be obtained.
As a result, a magnetic disk device having a recording density of 200 Mb / in 2 or more could be obtained.

【0051】(実施例3)本発明の他の実施例について
説明する。図6、図7は、電極形状が異なる2種類の磁
気抵抗効果再生ヘッドの構成を示し、図8には、硬磁性
体層1が媒体対向面に現れない構造の磁気抵抗効果再生
ヘッドの構成を示す。これらの磁気抵抗効果再生ヘッド
においても、本発明のMR層3と直接接する硬磁性体層
1を備えた構造の磁区制御手段は有効であり、MR層3
の膜厚に対する硬磁性体層1の膜厚の比を1以上とする
ことにより、バルクハウゼンノイズが無く、作製プロセ
スが容易な磁気抵抗効果再生ヘッドを得ることができ
た。なお、4はシャント膜、105はSAL膜である。
(Embodiment 3) Another embodiment of the present invention will be described. 6 and 7 show the configurations of two types of magnetoresistive effect reproducing heads having different electrode shapes, and FIG. 8 shows the configuration of the magnetoresistive effect reproducing head having a structure in which the hard magnetic layer 1 does not appear on the medium facing surface. Indicates. Also in these magnetoresistive effect reproducing heads, the magnetic domain control means of the present invention having the hard magnetic layer 1 in direct contact with the MR layer 3 is effective, and the MR layer 3 is effective.
By setting the ratio of the film thickness of the hard magnetic layer 1 to the film thickness of 1 or more, a magnetoresistive effect reproducing head having no Barkhausen noise and an easy manufacturing process could be obtained. In addition, 4 is a shunt film and 105 is a SAL film.

【0052】これらの磁気抵抗効果再生ヘッドでは、電
極層12と硬磁性体層1の形成位置をずらしており、こ
れにより、電極層12の内端面の段差が減少し、MR層
3やその上に形成する記録ヘッド層に与える影響を軽減
させることができたばかりか、電極層12や硬磁性体層
1の形成によって電極部の内端面に集中する応力をも減
少させることができ、バルクハウゼンノイズの発生しに
くい磁気抵抗効果再生ヘッドを得ることが可能になっ
た。
In these magnetoresistive effect reproducing heads, the formation positions of the electrode layer 12 and the hard magnetic layer 1 are shifted, and this reduces the step difference on the inner end face of the electrode layer 12, and the MR layer 3 and above it. In addition to being able to reduce the influence on the recording head layer formed on the disk, the stress concentrated on the inner end surface of the electrode portion can be reduced by forming the electrode layer 12 and the hard magnetic layer 1, and thus the Barkhausen noise can be reduced. It is now possible to obtain a magnetoresistive effect reproducing head that is less likely to generate.

【0053】なお、以上の実施例においては、横方向バ
イアス印加手段として、シャント膜4、およびSAL膜
105を用いた。しかし、本発明の磁気抵抗効果再生ヘ
ッドは、当技術分野で公知の他の横方向バイアス印加手
段、たとえば、シャントバイアス単独、磁気抵抗層とシ
ャント膜の間に電気的絶縁層を挿入した電流バイアス、
バーバーポール(barberpole)と呼ばれる手段を任意に
組み合わせて用いることが出来る。これらの、公知の横
方向のバイアス印加手段は、従来技術を踏襲することと
する。
In the above embodiments, the shunt film 4 and the SAL film 105 are used as the lateral bias applying means. However, the magnetoresistive effect reproducing head of the present invention can be applied to other lateral bias applying means known in the art, such as a shunt bias alone, a current bias in which an electrically insulating layer is inserted between the magnetoresistive layer and the shunt film. ,
The means called a barber pole can be used in any combination. These known lateral bias applying means follow the prior art.

【0054】(実施例4)本発明の他の実施例のMR素
子の基本構造原理を図10に例示する。
(Embodiment 4) The basic structural principle of the MR element of another embodiment of the present invention is illustrated in FIG.

【0055】この素子では、MR3に隣接した同一基板
上に硬磁性体層1が形成されており、シャント膜4を介
して軟磁性膜5が設置されている。
In this element, the hard magnetic layer 1 is formed on the same substrate adjacent to the MR 3, and the soft magnetic film 5 is provided via the shunt film 4.

【0056】硬磁性体層1はMR膜3の磁化容易軸方向
に平行に着磁されており、硬磁性体層である永久磁石膜
の一方の磁極から漏れる磁界2はMR膜3に侵入し、他
方の磁極から漏れる磁界2は軟磁性膜5に侵入する。従
って、図9で示した従来の素子に比較して、空間に漏れ
る磁界は実効的になく、媒体を始めとする他の磁性材料
への影響がない。
The hard magnetic layer 1 is magnetized parallel to the easy axis of magnetization of the MR film 3, and the magnetic field 2 leaking from one magnetic pole of the permanent magnet film which is the hard magnetic layer penetrates into the MR film 3. The magnetic field 2 leaking from the other magnetic pole enters the soft magnetic film 5. Therefore, as compared with the conventional element shown in FIG. 9, there is effectively no magnetic field leaking into the space, and there is no effect on other magnetic materials such as the medium.

【0057】図10で示したMR素子を含むMRヘッド
の実施例を図11に示す。図11中の8および9は磁気
シールド膜で、これらの間にMR素子が形成されてい
る。基板10の材料はジルコニアでこの上に磁気シール
ド膜8としてNi-19%Fe膜を約1μmスパッタ法で形成し、
必要部分だけをリソグラフィ法で残してこの上に絶縁膜
としてアルミナ膜11を形成した。磁気シールド膜8は
Co系アモルファス膜やFe系磁性膜で実施してもよいが、
再生特性などは若干異なる。
An embodiment of an MR head including the MR element shown in FIG. 10 is shown in FIG. Reference numerals 8 and 9 in FIG. 11 denote magnetic shield films, between which MR elements are formed. The material of the substrate 10 is zirconia, on which a Ni-19% Fe film is formed as a magnetic shield film 8 by a sputtering method of about 1 μm.
Alumina film 11 was formed as an insulating film on this, leaving only a necessary portion by the lithography method. The magnetic shield film 8
Although it may be implemented with a Co-based amorphous film or a Fe-based magnetic film,
The reproduction characteristics are slightly different.

【0058】アルミナ膜11の厚さは所望とする磁気ヘ
ッドの記録周波数によって異なるが、本実施例では0.1-
0.5μmである。この上に厚さ3-45nmのNi-19%Fe膜(磁歪
定数5×10-7)をMR層3として形成し、素子として必要
な部分を残して除去した。このMR層3の両側にCo-20%
Pt合金膜からなる硬磁性体層1を蒸着したのち同様の手
法で微細加工し、シャント膜4としてNb、軟磁性膜5と
してCo-Zr-Ta-Ru系アモルファス合金を形成した。CoPt
合金膜の厚さは3から100nmである。さらに当該素子に通
電するための電極12を形成し、再びアルミナ膜11お
よび磁気シールド膜9を付けた。トラック幅は0.5から1
0μmである。膜厚は下部のアルミナ膜および磁気シール
ド膜8と同じであるが、ヘッドの使用目的によっては膜
厚が異なってもよい。
The thickness of the alumina film 11 varies depending on the desired recording frequency of the magnetic head, but in the present embodiment, it is 0.1-.
0.5 μm. A Ni-19% Fe film (magnetostriction constant 5 × 10 −7 ) having a thickness of 3-45 nm was formed thereon as the MR layer 3, and the MR element 3 was removed while leaving a necessary portion. Co-20% on both sides of this MR layer 3
After the hard magnetic layer 1 made of a Pt alloy film was vapor-deposited, fine processing was performed by the same method to form Nb as the shunt film 4 and a Co—Zr—Ta—Ru amorphous alloy as the soft magnetic film 5. CoPt
The thickness of the alloy film is 3 to 100 nm. Further, an electrode 12 for energizing the device was formed, and the alumina film 11 and the magnetic shield film 9 were attached again. Track width is 0.5 to 1
It is 0 μm. Although the film thickness is the same as the lower alumina film and the magnetic shield film 8, the film thickness may be different depending on the purpose of use of the head.

【0059】以上のようにして作成したヘッドをMR層
3の高さが所望の寸法、例えば1から10μmとなるように
機械加工してヘッドとなし、その再生特性を評価した。
評価に用いた記録媒体はCoCrTa系、CoPtCr系スパッタ媒
体などである。
The head produced as described above was machined so that the height of the MR layer 3 was a desired dimension, for example, 1 to 10 μm to form a head, and its reproducing characteristics were evaluated.
The recording medium used for the evaluation is a CoCrTa-based or CoPtCr-based sputter medium.

【0060】また、比較実験として硬磁性体層1からの
漏れ磁界が軟磁性膜に侵入しにくい図12で示すMRヘ
ッドを作成した。図12の例ではシャント膜4で硬磁性
体層1が覆われており、軟磁性体層5がMR膜3より短
い。
As a comparative experiment, an MR head shown in FIG. 12 was prepared in which the stray magnetic field from the hard magnetic layer 1 was less likely to enter the soft magnetic film. In the example of FIG. 12, the shunt film 4 covers the hard magnetic layer 1, and the soft magnetic layer 5 is shorter than the MR film 3.

【0061】図11と、図12の再生出力を比較した結
果、再生出力のS/N比は図11のヘッドで3.0、図
12で1.5であった。
As a result of comparing the reproduction outputs of FIG. 11 and FIG. 12, the S / N ratio of the reproduction output was 3.0 for the head of FIG. 11 and 1.5 for FIG.

【0062】(実施例5)次に、図11のヘッドにおい
て硬磁性体層の上にMR膜が一部重なる構造のヘッド、
および、硬磁性体層の下にMR膜の一部をを置く構造の
ヘッドを試作して、S/Nを測定した。
(Embodiment 5) Next, in the head of FIG. 11, a head having a structure in which the MR film partially overlaps the hard magnetic layer,
Also, a head having a structure in which a part of the MR film is placed under the hard magnetic layer was prototyped and the S / N was measured.

【0063】これらの磁気ヘッドにおいても共に、磁束
の漏れが無くS/Nの向上がみられるが、実施例1で述
べたように、MR層が上置きのヘッドの方が優れた特性
を示す。
In each of these magnetic heads, there is no leakage of magnetic flux and an improvement in S / N is observed. However, as described in Example 1, the head with the MR layer placed on top shows superior characteristics. .

【0064】図13はMR層3が硬磁性体層1の上に置
かれる構造のヘッドである。軟磁性膜4と硬磁性体層1
の接合構造は図11と異なるが、このヘッドのS/Nも
高い値が得られた。
FIG. 13 shows a head having a structure in which the MR layer 3 is placed on the hard magnetic layer 1. Soft magnetic film 4 and hard magnetic layer 1
Although the bonding structure of No. 1 is different from that of FIG. 11, a high S / N value of this head was obtained.

【0065】以上の実施例で、同一の構成は同一の番号
で示し、説明は省略した。
In the above-mentioned embodiments, the same components are designated by the same numbers, and their explanations are omitted.

【0066】なお、図10及び図11の構造を有するヘ
ッドでは、バイアス磁界印加のための軟磁性膜5の磁化
容易軸方向にも硬磁性体層1からの磁界が侵入するた
め、MR膜3だけではなく、バイアス磁界印加用軟磁性
膜5の磁区あるいは磁化状態を制御できる。バイアス膜
5はMR膜3に常に一定の磁界を印加する必要があり、
これにはバイアス磁界印加用軟磁性膜全体の透磁率を一
定にする必要がある。透磁率は軟磁性膜の磁区が単一で
あれば常に一定になるが、多磁区であったり、磁化の分
散が大きく不安定な場合には一定にならない。従って、
軟磁性膜に磁束を導入して磁気ヘッドの再生特性を安定
化することができる。
In the head having the structure shown in FIGS. 10 and 11, the magnetic field from the hard magnetic layer 1 penetrates in the easy axis of magnetization of the soft magnetic film 5 for applying the bias magnetic field. Not only that, the magnetic domains or the magnetization state of the bias magnetic field applying soft magnetic film 5 can be controlled. The bias film 5 must always apply a constant magnetic field to the MR film 3,
For this purpose, it is necessary to make the magnetic permeability of the entire soft magnetic film for applying a bias magnetic field constant. The magnetic permeability is always constant when the magnetic domain of the soft magnetic film is single, but is not constant when the magnetic domain is multi-domain or when the dispersion of magnetization is large and unstable. Therefore,
Magnetic flux can be introduced into the soft magnetic film to stabilize the reproducing characteristics of the magnetic head.

【0067】(実施例6)図14は同様な効果を有する
他の例で、この素子では、MR膜3に隣接した同一平面
上に硬磁性体層1が形成されており、絶縁膜6を介して
軟磁性膜5が設置されている。12は電極である。硬磁
性体層1はMR膜3の磁化容易軸方向に平行に着磁され
ており、硬磁性体層の一方の磁極から漏れる磁界はMR
膜3に侵入し、他方の磁極から漏れる磁界は軟磁性膜5
に侵入する。従って、図10で示した例と同様空間に漏
れる磁界は実効的になく、媒体を始めとする他の磁性材
料への影響がない。なお、8は下部シールド、9は上部
シールド、10は基板である。
Example 6 FIG. 14 shows another example having the same effect. In this element, the hard magnetic layer 1 is formed on the same plane adjacent to the MR film 3 and the insulating film 6 is formed. The soft magnetic film 5 is installed therethrough. 12 is an electrode. The hard magnetic layer 1 is magnetized parallel to the easy axis of magnetization of the MR film 3, and the magnetic field leaking from one magnetic pole of the hard magnetic layer is MR.
The magnetic field penetrating the film 3 and leaking from the other magnetic pole is the soft magnetic film 5.
Break into. Therefore, similarly to the example shown in FIG. 10, the magnetic field leaking into the space is not effective, and there is no influence on other magnetic materials such as the medium. In addition, 8 is a lower shield, 9 is an upper shield, and 10 is a substrate.

【0068】このヘッドのS/Nも図11の実施例と同
様の高い値が得られた。
The S / N ratio of this head was as high as that of the embodiment of FIG.

【0069】図15および図16は軟磁性体層5の形状
を変えた実施例で、このヘッドのS/Nも図11の実施
例と同様の高い値が得られた。
15 and 16 are examples in which the shape of the soft magnetic layer 5 is changed, and the S / N of this head has the same high value as in the example of FIG.

【0070】(実施例7)図17はMR膜3の磁区制御
のために付与した硬磁性体層1の磁極からの漏れ磁界を
磁気シールド膜8に導くようにしたもので、上述の例と
同じく空間に漏れる磁界は実効的になく、媒体を始めと
する他の磁性材料への影響がない。このヘッドのS/N
も図11の実施例と同様の高い値が得られた。図17で
示した実施例では、バイアス用の軟磁性膜はないが、軟
磁性膜が設置されていても、磁気抵抗効果膜の磁化状態
の制御効果は同じである。また、この構造のヘッドで
は、磁気シールド膜8に磁束が導入されて磁区が制御さ
れているので、磁気シールド効果が増大し、磁区制御し
た側の再生波形が急峻かつばらつきが低減する。従っ
て、両側の磁気シールド膜の磁区を硬磁性体層で制御し
たヘッドの実施例では、再生波形が急峻でかつ左右対称
性が向上した。
(Embodiment 7) FIG. 17 shows an example in which the leakage magnetic field from the magnetic pole of the hard magnetic layer 1 provided for controlling the magnetic domain of the MR film 3 is guided to the magnetic shield film 8. Similarly, there is effectively no magnetic field leaking into space, and there is no effect on other magnetic materials such as the medium. S / N of this head
Also, a high value similar to that of the example of FIG. 11 was obtained. In the embodiment shown in FIG. 17, the soft magnetic film for bias is not provided, but even if the soft magnetic film is provided, the effect of controlling the magnetization state of the magnetoresistive effect film is the same. Further, in the head having this structure, the magnetic flux is introduced into the magnetic shield film 8 to control the magnetic domain, so that the magnetic shield effect is increased, and the reproduced waveform on the magnetic domain controlled side is steep and the variation is reduced. Therefore, in the example of the head in which the magnetic domains of the magnetic shield films on both sides were controlled by the hard magnetic layer, the reproduction waveform was steep and the left-right symmetry was improved.

【0071】以上の実施例および図面において、同一の
構成には、同一の符号を付した。
In the above-described embodiments and drawings, the same components are designated by the same reference numerals.

【0072】次に、本願発明において、留意すべき点を
あげる。
Next, points to be noted in the present invention will be described.

【0073】硬磁性体層を用いてMR膜の磁区を制御す
る場合、MR膜の磁歪定数の値が問題になる。すなわ
ち、MRヘッドの出力波形の歪みの原因となるMR膜の
多磁区化は、磁歪定数の値によって異なり、磁歪定数が
非常に大きい場合には硬磁性体層を使っても単磁区化は
できない。
When the magnetic domain of the MR film is controlled by using the hard magnetic layer, the value of the magnetostriction constant of the MR film becomes a problem. That is, the multi-domain structure of the MR film that causes the distortion of the output waveform of the MR head depends on the value of the magnetostriction constant, and when the magnetostriction constant is very large, the hard magnetic layer cannot be used to form the single domain structure. .

【0074】本発明の構造を有するMRヘッドでMR膜
の磁歪定数の影響をNi-Fe系磁気抵抗効果膜のNi-19%Fe
近傍の組成で磁歪定数を+5×10-6から-5×10-6の範囲で
調べたところ、図18で示すようにMRヘッドの出力波
形歪の出現頻度は、磁歪定数が+3×10-6から-3×10-6
は非常に低いが、この値の範囲を越えると急激に高くな
ることが明らかになった。従って、本発明の磁区制御構
造を有するMRヘッドに使用するMR膜の磁歪定数は、
+3×10-6から-3×10-6の範囲あるいは少なくとも+4×10
-6から-4×10-6の範囲が望ましい。
In the MR head having the structure of the present invention, the influence of the magnetostriction constant of the MR film was changed to Ni-19% Fe of the Ni-Fe system magnetoresistive film.
When the magnetostriction constant was investigated in the range of + 5 × 10 −6 to −5 × 10 −6 with the composition in the vicinity, the occurrence frequency of the output waveform distortion of the MR head was as shown in FIG. It was found that it was very low in the range of 10 -6 to -3 × 10 -6 , but increased rapidly beyond this range. Therefore, the magnetostriction constant of the MR film used in the MR head having the magnetic domain control structure of the present invention is
In the range +3 × 10 -6 to -3 × 10 -6 or at least +4 × 10
A range of -6 to -4 x 10 -6 is desirable.

【0075】これは、Co-Ni系およびNi-Fe-Co系MR膜
についても同様であった。
The same was true for the Co-Ni and Ni-Fe-Co MR films.

【0076】本発明のMRヘッドには、Ni-Fe系等の極
薄MR膜が使われるが、良く知られているように、磁区
構造あるいは磁壁の構造など磁化状態は、膜厚によって
大きく異なる。膜厚が35nmを超えるとMR膜の磁区構造
は比較的安定し、70から80nmをこえると再び不安定にな
る。35nm以下では、膜厚の薄くなるほど磁化状態は不安
定になる。本発明の磁区制御に関する効果が特に著しい
のは、膜厚35nm以下の場合である。
The MR head of the present invention uses an ultra-thin MR film of Ni-Fe system or the like. As is well known, the magnetization state such as the magnetic domain structure or the magnetic domain wall structure greatly differs depending on the film thickness. . When the film thickness exceeds 35 nm, the magnetic domain structure of the MR film becomes relatively stable, and when it exceeds 70 to 80 nm, it becomes unstable again. Below 35 nm, the thinner the film thickness, the more unstable the magnetization state becomes. The magnetic domain control effect of the present invention is particularly remarkable when the film thickness is 35 nm or less.

【0077】膜厚の低減は通電によるMR膜の発熱を逃
すのに有利になり、この結果膜厚の低減とともに許容電
流値は増大し、ヘッドの出力は増大する。従って、膜厚
は薄いほうが望ましいが、5nm以下になると膜の連続性
が悪くなり、通常の薄膜形成法では実用レベルの良質な
膜を作ることができない。したがって、本発明の構造を
有するMRヘッドでのMR膜の最適範囲は5nm以上であ
り、特に5から35nmの範囲で著しい効果が得られるもの
である。
The reduction of the film thickness is advantageous in escaping the heat generation of the MR film due to the energization. As a result, the allowable current value increases and the output of the head increases with the decrease of the film thickness. Therefore, it is desirable that the film thickness is thin, but if the film thickness is 5 nm or less, the continuity of the film deteriorates, and it is not possible to form a high-quality film of a practical level by an ordinary thin film forming method. Therefore, the optimum range of the MR film in the MR head having the structure of the present invention is 5 nm or more, and a remarkable effect is obtained particularly in the range of 5 to 35 nm.

【0078】バイアス手段としてシャントバイアス法と
軟磁性膜を用いた場合、MR膜とシャント+軟磁性膜と
に流す電流の比R(磁気抵抗効果膜の電流を1とする)は0.
2から1.3の間であることが望ましい。0.2以下であると
高電気抵抗の金属膜をシャントに用いても、軟磁性膜と
MR膜の距離が近づき過ぎてMR膜と軟磁性膜を閉磁路
とする本発明の構造が成り立たなくなり、MR膜と軟磁
性膜の磁区を同時に制御することができなくなる。0.2
とした場合の実施例では、出力波形の抑止効果が十分で
はなかった。
When the shunt bias method and the soft magnetic film are used as the biasing means, the ratio R of the currents flowing through the MR film and the shunt + soft magnetic film (the current of the magnetoresistive film is 1) is 0.
It is preferably between 2 and 1.3. If it is 0.2 or less, even if a metal film having a high electric resistance is used for the shunt, the distance between the soft magnetic film and the MR film becomes too close, and the structure of the present invention in which the MR film and the soft magnetic film form a closed magnetic path is not established, and the MR It becomes impossible to control the magnetic domains of the film and the soft magnetic film at the same time. 0.2
In that case, the effect of suppressing the output waveform was not sufficient.

【0079】一方、1.3以上の場合にはシャントバイア
スと軟磁性膜によるバイアス磁界が強くなり過ぎ、MR
膜の電流が相対的に低下するので、出力が低下する。従
って、Rは0.2から1.3の間が望ましい。Ni-Fe系MR膜の
比抵抗は15から30μΩcmであり、上述のRを満足するシ
ャント膜の比抵抗は20から80μΩcm、軟磁性膜の比抵抗
は80から150μΩcmが適当な範囲内となる。
On the other hand, if 1.3 or more, the shunt bias and the bias magnetic field due to the soft magnetic film become too strong, and the MR
The output decreases because the membrane current decreases relatively. Therefore, R is preferably between 0.2 and 1.3. The Ni-Fe MR film has a specific resistance of 15 to 30 μΩcm, the shunt film satisfying the above R has a specific resistance of 20 to 80 μΩcm, and the soft magnetic film has a specific resistance of 80 to 150 μΩcm.

【0080】これらを満足するシャント膜としてNb、T
i、Ta、V、Mo、W、Hfおよびこれらの合金例えばNb-15%T
i合金、Nb-5Ru合金などを用い、軟磁性膜としてCoTaZ
r、CoNbZr等のアモルファス合金、CoNiFe系やセンダス
ト等の結晶性合金膜を用いた実施例では、MR膜の電流
密度が5×106から 3×107A/cm2で出力波形対称性が5%以
下のヘッドが得られた。
As a shunt film satisfying these, Nb, T
i, Ta, V, Mo, W, Hf and their alloys such as Nb-15% T
CoTaZ as a soft magnetic film using i alloy, Nb-5Ru alloy, etc.
In an example using an amorphous alloy such as r or CoNbZr or a crystalline alloy film such as CoNiFe system or Sendust, the MR film has a current density of 5 × 10 6 to 3 × 10 7 A / cm 2 and an output waveform symmetry of A head of 5% or less was obtained.

【0081】当該MRヘッドの上に絶縁膜としてAl2O3
をスパッタ法で形成し、この上に誘導型記録ヘッドを形
成した複合型磁気ヘッドで記録・再生特性を測定した結
果、既に述べたように、歪みがなくS/N比の高い出力が
得られた。更にMRヘッドの磁気シールド膜と記録用誘
導型ヘッドのコア膜を兼用した複合型磁気ヘッドの記録
・再生特性を測定した結果、歪みがなくS/N比の高い出力
が得られた。
Al 2 O 3 is formed as an insulating film on the MR head.
Was recorded by a sputtering method, and the recording / reproducing characteristics were measured with a composite magnetic head with an inductive recording head formed on it, and as a result, as described above, there was no distortion and a high S / N ratio output was obtained. It was Further, as a result of measuring the recording / reproducing characteristics of the composite type magnetic head which also serves as the magnetic shield film of the MR head and the core film of the inductive head for recording, an output having no distortion and a high S / N ratio was obtained.

【0082】本発明の手法は、MR膜の磁区制御だけで
はなく、シールド膜およびコア膜にも適用できる。図1
9はシールド膜8,9の両端に硬磁体層10を設置して
シールド膜の磁区を制御したもので、シールド膜の磁区
が安定しているために、シールド膜の突発的な磁壁移動
に伴うようなノイズがなくなり、かつオフトラックノイ
ズの入りかたも一定になる。
The method of the present invention can be applied not only to the magnetic domain control of the MR film but also to the shield film and the core film. Figure 1
Reference numeral 9 indicates a magnetic domain of the shield film which is controlled by installing hard magnetic layers 10 on both ends of the shield films 8 and 9, and the magnetic domain of the shield film is stable, so that the magnetic domain wall of the shield film is suddenly moved. Such noise disappears, and the way in which off-track noise enters is also constant.

【0083】MRヘッドのMR膜の磁化状態制御ととも
に、バイアス磁界印加用軟磁性膜およびシールド膜等の
磁化状態制御が可能になり、硬磁性体層から漏れる磁界
は実効的に媒体方向の空間や硬磁性体層からの漏れ磁界
の印加が不必要な部分には磁界が侵入せず、ヘッド全体
の磁気的特性が安定になる。この結果、ヘッドの出力波
形のひずみが完全に除去されるとともに、他のノイズも
著しく低減される。従って、高密度磁気記録装置用とし
て最適な特性をもつ磁気ヘッドを提供できる。
It is possible to control the magnetization state of the MR film of the MR head as well as the magnetization states of the soft magnetic film for applying the bias magnetic field and the shield film, so that the magnetic field leaking from the hard magnetic layer effectively becomes a space in the medium direction. The magnetic field does not enter the portion where application of the leakage magnetic field from the hard magnetic layer is unnecessary, and the magnetic characteristics of the entire head are stabilized. As a result, the distortion of the output waveform of the head is completely removed, and other noise is significantly reduced. Therefore, it is possible to provide a magnetic head having optimum characteristics for a high density magnetic recording device.

【0084】[0084]

【発明の効果】本発明は、非磁性体層の挿入の必要がな
く、したがって素子形成プロセスを簡略化した構造の磁
気抵抗効果(MR)素子を提供することができる。ま
た、本発明の他の効果は、端部磁区制御領域に接する硬
磁性体層が形成される部位の高さを減少させることがで
き、磁気抵抗効果(MR)素子層およびこの上に続いて
積層される記録用ヘッドに段差が生じること、および応
力が集中することを極力避けることが可能である。この
効果は、特に硬磁性体層上に重ねて磁気抵抗層の端部磁
区制御領域を形成する場合に極めて有効であり、薄い磁
気抵抗層が硬磁性体層の段差部(中央部感磁領域と端部
磁区制御領域の境界に生ずる)で破断されるのを効果的
に防止することができ高性能で信頼性の高い磁気抵抗効
果再生ヘッドおよびそれを用いた磁気記録再生装置を実
現することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a magnetoresistive effect (MR) element having a structure which does not require the insertion of a non-magnetic layer and therefore has a simplified element forming process. Another effect of the present invention is that the height of the portion where the hard magnetic layer is formed in contact with the end magnetic domain control region can be reduced, and the magnetoresistive effect (MR) element layer and subsequent It is possible to prevent a step from being formed in the stacked recording heads and concentration of stress. This effect is extremely effective particularly when the end magnetic domain control region of the magnetoresistive layer is formed on the hard magnetic layer, and the thin magnetoresistive layer is used to form the stepped portion (the central magnetic sensitive region) of the hard magnetic layer. And a magnetic recording / reproducing apparatus using the same, which can effectively prevent breakage at the boundary between the edge magnetic domain control region and the end magnetic domain control region. You can

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

【図1】本発明の実施例1において例示した磁気抵抗効
果(MR)再生ヘッド構成一例を示す模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a magnetoresistive (MR) reproducing head configuration exemplified in a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例1で例示したMR再生ヘッドに
おいて硬磁性体層と磁気抵抗層の端部磁区制御領域の2
層膜部の保磁力に及ぼす硬磁性体層の膜厚の影響を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing two end magnetic domain control regions of a hard magnetic layer and a magnetoresistive layer in the MR reproducing head exemplified in Example 1 of the present invention.
The figure which shows the influence of the film thickness of a hard magnetic material layer which acts on the coercive force of a layer film part.

【図3】本発明の実施例1で例示したMR再生ヘッドに
おいて縦方向バイアスに及ぼす磁気抵抗層の厚さに対す
る硬磁性体層の厚さの影響を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing the effect of the thickness of the hard magnetic layer on the thickness of the magnetoresistive layer, which affects the longitudinal bias in the MR reproducing head illustrated in Example 1 of the present invention.

【図4】本発明の実施例2で例示したMR再生ヘッドに
おいて抵抗変化の半値幅に及ぼす磁気抵抗層の中央感磁
領域の長さの影響を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing the influence of the length of the central magneto-sensitive region of the magnetoresistive layer on the half-value width of resistance change in the MR reproducing head exemplified in Example 2 of the present invention.

【図5】は中央部感磁領域長さと再生出力、バルクハウ
ゼンノイズの関係を示すグラフ図。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the length of the central magnetic field, reproduction output, and Barkhausen noise.

【図6】電極層形状を変えたMR再生ヘッドの構成の一
例を示す斜視図。
FIG. 6 is a perspective view showing an example of the configuration of an MR reproducing head having a different electrode layer shape.

【図7】電極層形状を変えたMR再生ヘッドの構成の一
例を示す斜視図。
FIG. 7 is a perspective view showing an example of the configuration of an MR reproducing head having a different electrode layer shape.

【図8】硬磁性体層が媒体対向面に現われない構造のM
R再生ヘッドの構成の一例を示す斜視図。
FIG. 8 is an M of a structure in which a hard magnetic layer does not appear on the medium facing surface.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of the configuration of an R reproducing head.

【図9】磁気抵抗効果膜の磁区を永久磁石膜で制御した
従来の磁気抵抗効果型ヘッドの断面図。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional magnetoresistive head in which magnetic domains of the magnetoresistive film are controlled by a permanent magnet film.

【図10】本発明の実施例を示す断面図。FIG. 10 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施例を示す断面図。FIG. 11 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施例を示す断面図。FIG. 12 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施例を示す断面図。FIG. 13 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例を示す断面図。FIG. 14 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施例を示す断面図。FIG. 15 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施例を示す断面図。FIG. 16 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図17】本発明の実施例を示す断面図。FIG. 17 is a sectional view showing an example of the present invention.

【図18】磁歪定数と波形歪みの関係を示すグラフ図。FIG. 18 is a graph showing the relationship between magnetostriction constant and waveform distortion.

【図19】本発明の実施例を示す断面図。FIG. 19 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…硬磁性体層 2…漏れ磁界 3…磁気抵抗効果膜 4…シャント膜 5…軟磁性膜 11…絶縁膜 7…磁気シールド膜 8…磁気シールド膜 9…磁気シールド膜 102…中央部感磁領域 103…端部磁区制御領域 1 ... Hard magnetic layer 2 ... Leakage magnetic field 3 ... Magnetoresistive film 4 ... Shunt membrane 5 ... Soft magnetic film 11 ... Insulating film 7 ... Magnetic shield film 8 ... Magnetic shield film 9 ... Magnetic shield film 102 ... Central magnetic field 103 ... Edge magnetic domain control region

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成14年12月20日(2002.12.
20)
[Submission date] December 20, 2002 (2002.12.
20)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の名称[Name of item to be amended] Title of invention

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【発明の名称】磁気ヘッドTitle of invention Magnetic head

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【特許請求の範囲】[Claims]

請求項1】磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の
端部と強磁性交換結合をし且つ前記磁気抵抗効果膜の中
央部感磁領域と同一平面上に形成される一対の硬磁性体
層と、前記一対の硬磁性体層の上に形成される一対の電
極とを有し、 前記磁気抵抗効果膜の中央部感磁領域のトラック幅方向
の長さは、前記一対の電極の電極内端面間距離よりも長
いことを特徴とする磁気ヘッド。
1. A magnetoresistive effect film, and a pair of hard magnetic layers which are ferromagnetically exchange-coupled with an end portion of the magnetoresistive effect film and which are formed on the same plane as a central magnetic sensitive region of the magnetoresistive effect film. A body layer and a pair of electrodes formed on the pair of hard magnetic layers, and the length in the track width direction of the central magnetosensitive region of the magnetoresistive film is equal to that of the pair of electrodes. A magnetic head characterized in that it is longer than the distance between the inner end faces of the electrodes.

請求項2】請求項1に記載の磁気ヘッドにおいて、前
記中央部感磁領域の長さが10μm以上であることを特
徴とする磁気ヘッド。
2. The magnetic head according to claim 1, wherein the length of the central magnetic sensitive region is 10 μm or more.

請求項3】請求項1または2に記載の磁気ヘッドにお
いて、前記磁気抵抗効果膜の膜厚が5nm以上、20n
m未満であり、上記硬磁性体材料薄膜の膜厚を10ない
し100nmの範囲とし、かつ上記磁気抵抗効果膜の膜
厚に対する上記硬磁性体材料薄膜の膜厚の比を1以上と
したことを特徴とする磁気ヘッド。
3. The magnetic head according to claim 1, wherein the magnetoresistive effect film has a thickness of 5 nm or more and 20 n or less.
the thickness of the hard magnetic material thin film is in the range of 10 to 100 nm, and the ratio of the thickness of the hard magnetic material thin film to the thickness of the magnetoresistive effect film is 1 or more. Characteristic magnetic head.

請求項4】請求項1に記載の磁気ヘッドにおいて、前
記磁気抵抗効果膜の膜厚に対する硬磁性材料薄膜の膜厚
の比は2以上であることを特徴とする磁気ヘッド。
4. The magnetic head according to claim 1, wherein the ratio of the film thickness of the hard magnetic material thin film to the film thickness of the magnetoresistive effect film is 2 or more.

請求項5】請求項4に記載の磁気ヘッドにおいて、前
記磁気抵抗効果膜の膜厚に対する硬磁性材料薄膜の膜厚
の比は更に3以上であることを特徴とする磁気ヘッド。
5. The magnetic head according to claim 4, wherein the ratio of the film thickness of the hard magnetic material thin film to the film thickness of the magnetoresistive film is 3 or more.

請求項6】請求項1から5のいずれか1項に記載の磁
気ヘッドにおいて、前記硬磁性体材料薄膜は、Co−P
t、Co−Pt−Cr、Co−Pt−Pd、Co−Pt
−NiまたはCo−Cr−Ta合金のいずれかの材料を
含有することを特徴とする磁気ヘッド。
6. The magnetic head according to claim 1, wherein the hard magnetic material thin film is Co—P.
t, Co-Pt-Cr, Co-Pt-Pd, Co-Pt
A magnetic head containing a material of either -Ni or Co-Cr-Ta alloy.

請求項7】請求項1から6のいずれか1項に記載の磁
気ヘッドにおいて、前記硬磁性体膜からの磁束を導入し
て上記磁気抵抗効果膜とともに閉磁路を構成する部材と
して前記磁気抵抗効果膜に平行に配置された軟磁性体層
を備えたことを特徴とする磁気ヘッド。
7. The magnetic head according to any one of claims 1 to 6, wherein the magnetoresistance as a member constituting a closed magnetic circuit together with the magnetoresistive film by introducing a magnetic flux from the hard magnetic film A magnetic head comprising a soft magnetic material layer arranged parallel to an effect film.

請求項8】請求項7に記載の磁気ヘッドにおいて、前
記磁気抵抗効果膜に平行に配置された軟磁性体層は磁気
シールド層であることを特徴とする磁気ヘッド。
8. The magnetic head according to claim 7, wherein the soft magnetic layer disposed in parallel with the magnetoresistive film is a magnetic shield layer.

フロントページの続き (72)発明者 由比藤 勇 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 清水 昇 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 小山 直樹 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 5D034 BA03 BA04 BA12 BB08 CA04 CA08 Continued front page    (72) Inventor Yuu Yuto             1-280, Higashikoigokubo, Kokubunji, Tokyo             Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Noboru Shimizu             1-280, Higashikoigokubo, Kokubunji, Tokyo             Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Naoki Koyama             1-280, Higashikoigokubo, Kokubunji, Tokyo             Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. F-term (reference) 5D034 BA03 BA04 BA12 BB08 CA04                       CA08

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】中央部感磁領域と端部磁区制御領域を有す
る強磁性体材料の薄膜からなる磁気抵抗効果膜と、上記
端部磁区制御領域に重なって直接接する硬磁性体材料の
薄膜からなる硬磁性体層を設け、上記磁気抵抗効果膜の
中央部感磁領域を単磁区状態に維持するために、磁界お
よび強磁性交換結合による縦方向磁気バイアスを発生さ
せることを特徴とする磁気抵抗効果再生ヘッド。
1. A magnetoresistive effect film comprising a thin film of a ferromagnetic material having a central magnetic sensitive region and an end magnetic domain control region, and a thin film of a hard magnetic material overlapping and directly in contact with the end magnetic domain control region. And a hard magnetic material layer for maintaining a central magnetic field sensitive region of the magnetoresistive film in a single domain state, thereby generating a longitudinal magnetic bias by a magnetic field and ferromagnetic exchange coupling. Effect playhead.
【請求項2】前記磁気抵抗効果膜に電流を流す1対の電
極を有し、上記中央部感磁領域の長さが電極間距離より
も大きい請求項1記載の磁気抵抗効果再生ヘッド。
2. A magnetoresistive effect reproducing head according to claim 1, wherein the magnetoresistive effect film has a pair of electrodes for supplying a current, and the length of the central magnetic sensitive region is larger than the distance between the electrodes.
【請求項3】前記中央部感磁領域の長さが10μm以上
である請求項1または2記載の磁気抵抗効果再生ヘッ
ド。
3. The magnetoresistive effect reproducing head according to claim 1, wherein the length of the central magnetic sensitive region is 10 μm or more.
【請求項4】前記磁気抵抗効果膜の膜厚が5nm以上、
20nm未満であり、上記硬磁性体層の膜厚を10ない
し100nmの範囲とし、かつ上記磁気抵抗効果膜の膜
厚に対する上記硬磁性体層の膜厚の比を1以上としたこ
とを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれかに記載の
磁気抵抗効果再生ヘッド。
4. The film thickness of the magnetoresistive film is 5 nm or more,
It is less than 20 nm, the thickness of the hard magnetic layer is in the range of 10 to 100 nm, and the ratio of the thickness of the hard magnetic layer to the thickness of the magnetoresistive film is 1 or more. The magnetoresistive effect reproducing head according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】前記磁気抵抗効果膜の端部磁区制御領域が
上記硬磁性体層の上に存在することを特徴とする請求項
1乃至4のうちいずれかに記載の磁気抵抗効果再生ヘッ
ド。
5. The magnetoresistive effect reproducing head according to claim 1, wherein an end magnetic domain control region of the magnetoresistive effect film is present on the hard magnetic layer.
【請求項6】硬磁性体層は、Co−Pt、Co−Pt−
Cr、Co−Pt−Pd、Co−Pt−NiまたはCo
−Cr−Ta合金薄膜からなる請求項1乃至5のうちい
ずれかに記載の磁気抵抗効果型再生ヘッド。
6. The hard magnetic layer is made of Co-Pt, Co-Pt-
Cr, Co-Pt-Pd, Co-Pt-Ni or Co
The magnetoresistive effect reproducing head according to any one of claims 1 to 5, which comprises a -Cr-Ta alloy thin film.
【請求項7】磁気抵抗効果膜と、該磁気抵抗効果膜に検
出電流を流すための1対の電極膜と、上記磁気抵抗効果
膜の磁区を制御する1対の硬磁性体膜を有し、該1対の
硬磁性体膜の間隔は上記1対の電極膜の間隔よりも広
く、該電極膜に挟まれた上記磁気抵抗効果膜に上記硬磁
性体膜から磁界を印加する磁気抵抗効果型ヘッド。
7. A magnetoresistive film, a pair of electrode films for flowing a detection current through the magnetoresistive film, and a pair of hard magnetic films for controlling magnetic domains of the magnetoresistive film. The gap between the pair of hard magnetic films is wider than the gap between the pair of electrode films, and the magnetoresistive effect of applying a magnetic field from the hard magnetic film to the magnetoresistive film sandwiched between the electrode films. Mold head.
【請求項8】前記硬磁性体膜の上に直接前記磁気抵抗効
果膜が積層され、該磁気抵抗効果膜の上に前記電極膜が
積層される請求項7記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
8. The magnetoresistive head according to claim 7, wherein the magnetoresistive film is laminated directly on the hard magnetic film, and the electrode film is laminated on the magnetoresistive film.
【請求項9】前記硬磁性体膜からの磁束を導入して上記
磁気抵抗効果膜とともに閉磁路を構成する部材を有する
請求項7または8記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
9. A magnetoresistive head according to claim 7, further comprising a member which forms a closed magnetic circuit together with the magnetoresistive film by introducing magnetic flux from the hard magnetic film.
【請求項10】前記閉磁路を構成する部材は、前記磁気
抵抗効果膜に略平行に配置された軟磁性体層である請求
項9記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
10. The magnetoresistive effect head according to claim 9, wherein the member forming the closed magnetic path is a soft magnetic material layer arranged substantially parallel to the magnetoresistive film.
【請求項11】前記閉磁路を構成する部材は、前記磁気
抵抗効果膜に略平行に配置された磁気シールド層である
請求項9または10記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
11. The magnetoresistive head according to claim 9, wherein the member forming the closed magnetic path is a magnetic shield layer arranged substantially parallel to the magnetoresistive film.
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