JP2007026554A - Laminated body and magneto-resistive head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハードディスクドライブ装置の再生に使用される、交換結合磁界を利用した積層体、および磁気抵抗効果型ヘッドに関する。 The present invention relates to a laminated body using an exchange coupling magnetic field and a magnetoresistive head used for reproduction of a hard disk drive device.
高感度、高出力ヘッドの要求に対し、スピンバルブ(SV)センサを用いたGMR(Giant Magneto Resistive)ヘッドが考案されている(特許文献1、特許文献2)。また、出力向上という観点から、従来のSVセンサを2つ重ねたデュアル・スピンバルブ(DSV)センサという構造が提案されている(特許文献3)。
In response to the demand for high sensitivity and high output heads, GMR (Giant Magneto Resistive) heads using spin valve (SV) sensors have been devised (
図13(a)は従来のSVセンサの一構成例を示す断面図であり、図13(b)は従来のDSVセンサの一構成例を示す断面図である。ここでは、基板301に設けられたバッファ層302上にSV膜およびDSV膜を形成した場合を示す。
FIG. 13A is a cross-sectional view showing a configuration example of a conventional SV sensor, and FIG. 13B is a cross-sectional view showing a configuration example of a conventional DSV sensor. Here, a case where an SV film and a DSV film are formed over the
図13(a)に示すように、SVセンサは、記録媒体の磁気を検出するフリー層303と、非磁性中間層304と、強磁性層のピンド層305と、ピンド層305の磁化を固定する反強磁性層306とを含むSV膜を有する構成である。反強磁性層306の上には保護層となるキャップ層307が設けられている。また、図13(b)に示すように、DSVセンサのDSV膜は、図13(a)に示したSV膜の非磁性中間層304、ピンド層305および反強磁性層306の3つの層がフリー層303を挟んで上側と下側にそれぞれ設けられた構成である。図13(b)においては、上側の3つの層の符号に「a」を付し、下側の3つの層の符号に「b」を付している。3つの層の積層順序は上側と下側とで逆になっており、フリー層303は非磁性中間層304a、304bに挟まれている。
As shown in FIG. 13A, the SV sensor fixes the magnetization of the
図13(a)、(b)に示すように、非磁性中間層304、304a、304bにはCuなどの導電性材料が用いられ、反強磁性層306、306a、306bにはIrMn合金やPtMn合金が用いられている。そして、ピンド層305、305aよりも上層側に設けられた反強磁性体層306、306a上には、キャップ層307として、主にTaやTiなどが用いられてきた。
As shown in FIGS. 13A and 13B, the nonmagnetic
なお、ピンド層305、305a、305bは、モノレイヤーピンド層でもよく、図13(c)に示すようなシンセティックピンド層であってもよい。シンセティックピンド層は、図13(c)に示すように、反強磁性結合層309が強磁性層308a、308bに挟まれた構造である。
反強磁性層に用いられるIrMn合金には、Mnの含有率が60〜40at%程度のものと、Mnの含有率が85〜70at%程度のものとの2種類がある。Mnの含有率が60〜40at%程度のIrMn合金の場合には、IrMn合金を反強磁性体に変化させるための熱処理を必要とするため、Mnの含有率が85〜70at%程度のIrMn合金が使われるようになった。しかし、SV膜やDSV膜において、ピンド層よりも上層側に設ける反強磁性層にMnを85〜70at%程度含むIrMn合金を用いると、反強磁性層の耐食性が悪くなり、腐蝕しやすいという問題があった。 There are two types of IrMn alloys used for the antiferromagnetic layer, those with a Mn content of about 60 to 40 at% and those with a Mn content of about 85 to 70 at%. In the case of an IrMn alloy with a Mn content of about 60 to 40 at%, a heat treatment for changing the IrMn alloy into an antiferromagnetic material is required, so an IrMn alloy with a Mn content of about 85 to 70 at% Has been used. However, in an SV film or a DSV film, if an IrMn alloy containing about 85 to 70 at% of Mn is used for the antiferromagnetic layer provided on the upper side of the pinned layer, the antiferromagnetic layer has poor corrosion resistance and is easily corroded. There was a problem.
本発明は上述したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、交換結合磁界の強度を維持し、耐食性に優れた積層体および磁気抵抗効果型ヘッドを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and provides a laminated body and a magnetoresistive head having excellent corrosion resistance while maintaining the strength of the exchange coupling magnetic field. With the goal.
上記目的を達成するための本発明の積層体は、基板上に第1の強磁性層と該第1の強磁性層の磁化を固定するための反強磁性層と保護層とがこの順に積層された積層体において、
前記反強磁性層は、材料がMnを85〜70at%含有するIrMn合金で、かつ膜厚が5nm以下であり、
前記保護層は、Crを含有する合金であり、かつCrの含有率が30at%以上とする構成である。
In order to achieve the above object, a laminate of the present invention comprises a first ferromagnetic layer, an antiferromagnetic layer for fixing the magnetization of the first ferromagnetic layer, and a protective layer stacked in this order on a substrate. In the laminated body,
The antiferromagnetic layer is an IrMn alloy containing 85 to 70 at% of Mn and a film thickness of 5 nm or less.
The protective layer is an alloy containing Cr, and the Cr content is 30 at% or more.
本発明では、交換結合膜の反強磁性層として設けられた、高濃度のMnを含むIrMnに対し、このIrMnに接して設けられたキャップ層にCrが所定量以上含まれるため、Crがキャップ層からIrMnに拡散し、耐食性を向上させる。 In the present invention, since IrMn containing a high concentration of Mn provided as an antiferromagnetic layer of the exchange coupling film contains a predetermined amount or more of Cr in the cap layer provided in contact with IrMn, Cr is a cap. It diffuses from the layer to IrMn and improves the corrosion resistance.
一方、上記目的を達成するための本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、
上記本発明の積層体を有する磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子の上層および下層に設けられ、記録媒体を除く外部からの磁気を遮蔽するためのシールド層と、
を有する構成である。
On the other hand, the magnetoresistive head of the present invention for achieving the above object is
A magnetoresistive element having the laminate of the present invention;
Provided in the upper and lower layers of the magnetoresistive effect element, a shield layer for shielding magnetism from the outside excluding the recording medium,
It is the structure which has.
本発明では、交換結合磁界が従来と比較して同等以上で、かつ耐食性に優れた交換結合膜を得ることができる。 In the present invention, an exchange coupling film having an exchange coupling magnetic field equivalent to or higher than that of the conventional one and excellent in corrosion resistance can be obtained.
本発明の積層体は、交換結合膜の反強磁性層としてMnを所定量含むIrMnと、その反強磁性層の上に所定量以上のCrを含有する保護層とを有することを特徴とする。
(実施形態1)
本実施形態の磁気抵抗効果型ヘッドの構成について説明する。
The laminate of the present invention has IrMn containing a predetermined amount of Mn as an antiferromagnetic layer of an exchange coupling film, and a protective layer containing a predetermined amount or more of Cr on the antiferromagnetic layer. .
(Embodiment 1)
The configuration of the magnetoresistive head of this embodiment will be described.
図1は本発明の一実施形態による磁気抵抗効果型ヘッドの主要部を示す断面図である。 FIG. 1 is a sectional view showing the main part of a magnetoresistive head according to an embodiment of the present invention.
本実施形態の磁気抵抗効果型ヘッド1は、基板61と、基板61上に形成された、記録媒体(不図示)に対する読み出しのためのMR(磁気抵抗効果)素子62を有する再生部63、および書き込みのための誘導型磁気変換素子を有する記録部64と、再生部63および記録部64を配線41a〜41dを介して外部と電気的に接続するためのバンプ42a〜42dとを有する。
The
基板61は、Al2O3・TiC(アルティック)からなる。アルティックはアルミナと比較して耐磨耗性および潤滑性に優れているが、導電性が高い。そこで、基板61の上面にはアルミナからなる下地層65が形成され、この上に、再生部63および記録部64が積層される。
The
下地層65の上には、例えばパーマロイ(NiFe)といった磁性材料からなる下部シールド層66が形成されている。下部シールド層66の上の、媒体対向面S側の端部には、MR素子62が、その一端を媒体対向面Sに露出させて形成されている。MR素子62としては、GMR(巨大磁気抵抗効果)素子、TMR(トンネル磁気抵抗効果)素子など、磁気抵抗効果を示す感磁膜を用いた各種素子を用いることができる。MR素子62の上には、例えばパーマロイといった磁性材料からなる上部シールド層67が形成されている。MR素子62は、絶縁層68aによって、下部シールド層66および上部シールド層67と絶縁されている。これら下部シールド層66、MR素子62、および上部シールド層67で、再生部63を構成する。下部シールド層66および上部シールド層67は、記録媒体を除く外部からの磁気を再生部63から遮蔽する。
A
上部シールド層67の上には、絶縁層68bを介して、例えば、パーマロイやCoNiFeなどの、めっき法によって成膜可能な磁性材料からなる下部磁極層69が形成されている。
A lower
下部磁極層69の上には、絶縁のための記録ギャップ層70を介して、上部磁極層71が形成されている。記録ギャップ層70は、媒体対向面S側の端部に、媒体対向面Sに一端を露出させて形成される。つまり、下部磁極層69と上部磁極層71とは、その一端部において、記録ギャップ層70を介して対向している。記録ギャップ層70の材料としては、例えば、Ruやアルミナなどの非磁性金属材料が用いられる。上部磁極層71の材料としては、例えば、パーマロイやCoNiFeなどの磁性材料が用いられる。下部磁極層69と上部磁極層71とは、媒体対向面Sから離れた端部で接続部72によって磁気的に接続され、全体で一つの磁気回路を形成する。
An upper
下部磁極層69と上部磁極層71との間において、媒体対向面Sと接続部72との間には、銅などの導電性材料からなるコイル73が形成されている。コイル73は、下部磁極層69と上部磁極層71とに磁束を供給するものであり、平面螺旋状となるように接続部72の周囲を周回する形状で2層に形成されている。コイル73は、絶縁層によって周囲と絶縁されている。コイル73の巻数は任意である。また、本実施形態では2層のコイル73を示したが、これに限られるものではなく、1層であってもよいし3層以上であってもよい。
Between the lower
誘導型磁気変換素子は、これら下部磁極層69、上部磁極層71およびコイル73を含む。
The inductive magnetic transducer includes these lower
オーバーコート層74は、上部磁極層71を覆って設けられ、上述した構造を保護する。オーバーコート層74の材料としては、例えばアルミナなどの絶縁材料が用いられる。
The
MR素子62には、図面の奥行き方向に互いに間隔をあけて形成された、MR素子62で読み取った信号出力用の一対の配線41a,41bが接続されている。同様に、コイル73には、図面の奥行き方向に互いに間隔をあけて形成された、書き込み信号入力用の一対の配線41c,41dが接続されている。配線41a〜41dからは、それぞれバンプ42a〜42dが、積層方向に延びている。バンプ42a〜42dの先端は、オーバーコート層74の表面上で、それぞれ電極パッド43a〜43dと接続されている。なお、図1では、バンプ42a〜42dおよび電極パッド43a〜43dを図示左右方向に並んで示しているが、これらは実際には図面の奥行き方向に並んで形成されている。
The
以下に、MR素子62について説明する。なお、1Oe=(1/4π)×103A/mであり、1Å=0.1nmである。また、本実施例のMR素子はスピンバルブ(SV)センサの場合である。
The
図2はMR素子の一構成例を示す断面図である。図2に示すように、MR素子は、バッファ層21上にスピンバルブ膜23と、スピンバルブ膜23の保護層となるキャップ層30とが設けられた構成である。スピンバルブ膜23は、記録媒体の磁化を検出するフリー層24、非磁性中間層25、および交換結合膜27が順に積層された構成である。交換結合膜27は、強磁性層のピンド層28の上にピンド層28の磁化を固定するための反強磁性層29が設けられている。ピンド層28は、図13(c)に説明したシンセティックピンド層でもよい。本実施例では、反強磁性層29は、材料がMnを85〜70at%含有するIrMnであり、膜厚が50Å以下である。また、キャップ層30の材料はCrを含有する合金である。交換結合膜27とキャップ層30を有する積層体31を上述の構成にすることによる効果を示す実験について、以下に説明する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the MR element. As shown in FIG. 2, the MR element has a configuration in which a
はじめに、耐食性評価の実験方法を説明する。 First, an experimental method for evaluating corrosion resistance will be described.
シリコン基板上に設けられたアルミナの上にスパッタリング法でキャップ層および反強磁性層を順に形成し、Si/Al2O3/キャップ層/反強磁性層の試料を作製した。反強磁性層とキャップ層に、後述の水準を設けている。そして、これらの試料に270℃、3時間のアニールを行った。その後、試料を所定の時間純水中に浸した後、試料のシート抵抗を測定した。測定結果からシート抵抗の変化を示す抵抗増加率を求め、抵抗増加率で反強磁性層の耐食性を評価した。腐蝕するとシート抵抗が増加する傾向があるため、抵抗増加率の小さいものほど耐食性に優れているものと判断した。抵抗増加率は、測定したシート抵抗の値をRsとし、純水に浸す前のシート抵抗の初期値をRs_iniとして、抵抗増加率=(Rs−Rs_ini)/Rs_ini×100(%)の式から求めた。 On the alumina provided on the silicon substrate, a cap layer and an antiferromagnetic layer were sequentially formed by a sputtering method, and a sample of Si / Al 2 O 3 / cap layer / antiferromagnetic layer was produced. The following levels are provided for the antiferromagnetic layer and the cap layer. Then, these samples were annealed at 270 ° C. for 3 hours. Then, after immersing the sample in pure water for a predetermined time, the sheet resistance of the sample was measured. The resistance increase rate indicating the change in sheet resistance was obtained from the measurement results, and the corrosion resistance of the antiferromagnetic layer was evaluated by the resistance increase rate. Since the sheet resistance tends to increase when corroded, the smaller the resistance increase rate, the better the corrosion resistance. The resistance increase rate is obtained from the equation of resistance increase rate = (Rs−Rs_ini) / Rs_ini × 100 (%), where Rs is the measured sheet resistance value and Rs_ini is the initial value of the sheet resistance before being immersed in pure water. It was.
図3は実験水準を示す表である。基準水準は試料1であり、試料1は、反強磁性層が膜厚40ÅのIrMnで、キャップ層がクロムの含有率40at%のNiCrである。キャップ層の膜厚は40Åである。図3に示すように、試料1から試料4において反強磁性層のIrMnの膜厚に水準を設け、試料5から試料7においてキャップ層のNiCrのCr含有率に水準を設け、試料8から試料11にキャップ層のFeCrのCr含有率に水準を設けている。
FIG. 3 is a table showing experimental levels. The reference level is
また、耐食性評価のために比較例1および比較例2の試料を作製した。比較例1は、反強磁性層が膜厚40ÅのIrMnで、キャップ層が膜厚40ÅのTaである。比較例2は、反強磁性層が膜厚40Åの3Cr−21Ir−Mnで、キャップ層が膜厚40ÅのTaである。なお、IrMn合金についてはMnの含有率を78at%とした。 Moreover, the sample of the comparative example 1 and the comparative example 2 was produced for corrosion resistance evaluation. In Comparative Example 1, the antiferromagnetic layer is IrMn having a thickness of 40 mm, and the cap layer is Ta having a thickness of 40 mm. In Comparative Example 2, the antiferromagnetic layer is 3Cr-21Ir-Mn with a thickness of 40 mm, and the cap layer is Ta with a thickness of 40 mm. In addition, about the IrMn alloy, the content rate of Mn was 78 at%.
上述の実験による結果から、試料を純水に浸す時間である純水浸漬時間に対する抵抗増加率の変化について説明する。 From the results of the above-described experiment, the change in the resistance increase rate with respect to the pure water immersion time, which is the time for immersing the sample in pure water, will be described.
図4(a)は抵抗増加率と純水浸漬時間との関係を示す表であり、図4(b)はその結果を示すグラフである。ここでは、代表例として図3に示した水準表の試料1と比較例1の結果について示す。純水浸漬時間の最長時間を30分とし、0〜20分までは5分毎にシート抵抗の測定を行った。
FIG. 4A is a table showing the relationship between the resistance increase rate and the pure water immersion time, and FIG. 4B is a graph showing the results. Here, it shows about the result of the
図4(a)に示すように、純水浸漬時間がどの時間であっても、試料1は比較例1よりも抵抗増加率が小さかった。純水に30分浸した後では、比較例1の抵抗増加率は試料1よりも2倍以上大きかった。図4(b)に示すように、試料1と比較例1のどちらについても、純水に浸す時間が長くなるほど、抵抗増加率が大きくなった。図4の結果から、試料1が比較例1よりも耐食性のよいことがわかる。
As shown in FIG. 4A, the resistance increase rate of
図5(a)は水準毎の抵抗増加率を示す表であり、図5(b)はその結果をグラフに表したものである。ここでは、全ての水準について試料を純水に30分浸した場合を示す。 FIG. 5A is a table showing the resistance increase rate for each level, and FIG. 5B is a graph showing the result. Here, the case where the sample is immersed in pure water for 30 minutes for all levels is shown.
図5(a)に示すように、反強磁性層のIrMnに膜厚水準を設けた試料1から試料4では、IrMnの膜厚が厚くなるほど抵抗増加率が大きくなっている。キャップ層のNiCrについてCrの含有率に水準を設けた試料5から試料7では、Crの含有率が大きくなるほど抵抗増加率が小さくなっている。また、キャップ層のFeCrについてCrの含有率に水準を設けた試料8から試料11では、Crの含有率が大きくなるほど抵抗増加率が小さくなっている。なお、比較例1の抵抗増加率は2.1%であった。
As shown in FIG. 5A, in the
図5(b)は、横軸に試料1から試料11のサンプル水準をとり、縦軸に抵抗増加率をとったグラフである。図5(b)には、比較例1の抵抗増加率の値に直線が引かれている。抵抗増加率がこの直線より上側であると、比較例1よりも高いことになる。図5(b)のグラフから、試料3〜5と8が比較例1よりも抵抗増加率が高く、耐食性が比較例1よりも劣化することがわかる。
FIG. 5B is a graph in which the horizontal axis represents the sample level of
次に、交換結合磁界を評価する実験を行ったのでその方法について説明する。なお、化学式の後に膜厚(単位はÅ)を表記する。 Next, since an experiment for evaluating the exchange coupling magnetic field was performed, the method will be described. The film thickness (unit: 単 位) is written after the chemical formula.
シリコン基板上に設けられたアルミナの上にスパッタリング法で膜を積層し、次のようなSV膜を有する試料を作製した。試料は、Si/Al2O3//バッファ層(NiCr40/Ru8)/フリー層(CoFe20)/非磁性中間層(Cu20)/ピンド層(CoFe5/FeCo5/CoFe5)/反強磁性層(IrMn)/キャップ層20の構成である。キャップ層の膜厚を20Åにしたことを除いて、反強磁性層とキャップ層に図3に示したものと同様の水準を設けた。そして、各試料について、270℃、3時間のアニールを行った。その後、MRカーブから各試料の交換結合磁界Hexを求めた。
A film was laminated by sputtering on alumina provided on a silicon substrate, and a sample having the following SV film was produced. Sample: Si / Al 2 O 3 // buffer layer (NiCr40 / Ru8) / free layer (CoFe20) / nonmagnetic intermediate layer (Cu20) / pinned layer (CoFe5 / FeCo5 / CoFe5) / antiferromagnetic layer (IrMn) / The configuration of the
次に、上記実験による交換結合磁界の測定結果について説明する。図6は交換結合磁界の測定結果を示す表である。なお、図5に示した耐食性評価の結果を図6の一番右の欄に表記する。 Next, the measurement result of the exchange coupling magnetic field by the said experiment is demonstrated. FIG. 6 is a table showing measurement results of the exchange coupling magnetic field. The result of the corrosion resistance evaluation shown in FIG. 5 is shown in the rightmost column of FIG.
図6に示すように、反強磁性層のIrMnに膜厚水準を設けた試料1から試料4では、IrMnの膜厚が厚くなるほど交換結合磁界が小さくなっている。また、試料5から試料7では、キャップ層のCrの含有率が20at%では耐食性が劣化するが、30at%以上では耐食性が向上するだけでなく、交換結合磁界が比較例1よりも大きかった。試料8から試料11についても、試料5から試料7と同様に、キャップ層のCrの含有率が20at%では耐食性が劣化するが、30at%以上では耐食性が向上するだけでなく、交換結合磁界が比較例1よりも大きくなった。一方、反強磁性層がCrIrMnの比較例2では、耐食性は向上するが、交換結合磁界Hexが比較例1よりも低下してしまった。
As shown in FIG. 6, in
図5および図6に示す耐食性評価の結果と交換結合磁界の測定結果から好ましい水準は、試料1、2、6、7および9〜11である。なお、上記のようにIrMnとCrの合金を反強磁性層として用いると、交換結合磁界Hexが減少してしまうため、反強磁性層として用いるのは好ましくない。
反強磁性層の抵抗増加率に対する、キャップ層のCrの組成率についてまとめたグラフを図7に示す。図7(a)および(b)は、図5(a)の結果を用いて作成した、抵抗増加率のCr組成率依存性を示すグラフである。図7(a)はキャップ層がNiCr系の場合であり、図7(b)はキャップ層がFeCr系の場合である。横軸にCrの組成率をとり、縦軸に抵抗増加率をとっている。図7(a)および(b)に示すように、Crの組成率が20at%から30at%と大きくなると、抵抗増加率が約1/2にまで急激に減少している。そして、Crの組成率が30at%を越えて40at%に近づくと、抵抗増加率の変化の傾きが少しずつ小さくなっていく。Crの組成率が80at%に達すると、抵抗増加率の変化の傾きはゼロに近くなっている。キャップ層がCrを含有する合金としてNiCrまたはFeCrである場合には、図5(a)に示した耐食性の結果から、Crの含有率は30at%以上必要である。また、図7に示したグラフから、Crの含有率は40at%以上がより好ましく、80at%以上が最も好ましいことがわかる。 FIG. 7 shows a graph summarizing the Cr composition ratio of the cap layer with respect to the resistance increase rate of the antiferromagnetic layer. FIGS. 7A and 7B are graphs showing the dependency of the resistance increase rate on the Cr composition ratio, created using the results of FIG. FIG. 7A shows a case where the cap layer is made of NiCr, and FIG. 7B shows a case where the cap layer is made of FeCr. The horizontal axis represents the Cr composition ratio, and the vertical axis represents the resistance increase rate. As shown in FIGS. 7A and 7B, when the Cr composition ratio increases from 20 at% to 30 at%, the resistance increase rate rapidly decreases to about ½. When the Cr composition ratio exceeds 30 at% and approaches 40 at%, the slope of change in the resistance increase rate gradually decreases. When the Cr composition ratio reaches 80 at%, the slope of the change in the resistance increase rate is close to zero. When the cap layer is made of NiCr or FeCr as an alloy containing Cr, the Cr content needs to be 30 at% or more from the result of the corrosion resistance shown in FIG. In addition, the graph shown in FIG. 7 indicates that the Cr content is more preferably 40 at% or more, and most preferably 80 at% or more.
また、図5(a)に示す結果から、耐食性の効果を得るには、IrMnの厚みを50Å以下とする。IrMnの膜厚がこれよりも厚いと、耐食性向上の効果が低下してしまう。耐食性が、キャップ層のNiCrやFeCrから反強磁性層のIrMnへのクロムの拡散に関連していると考えられるためである。 Further, from the result shown in FIG. 5A, in order to obtain the effect of corrosion resistance, the thickness of IrMn is set to 50 mm or less. If the film thickness of IrMn is thicker than this, the effect of improving the corrosion resistance is lowered. This is because the corrosion resistance is considered to be related to the diffusion of chromium from NiCr or FeCr in the cap layer to IrMn in the antiferromagnetic layer.
上述の実験結果から、Mnを85−70at%程度含むIrMnのような反強磁性層を用いた交換結合膜を用いる際、反強磁性層を所定の膜厚にし、かつ反強磁性層に隣接して設けられるキャップ層の材料にCrを含有する合金を用いることで、交換結合磁界Hexの強度が従来と比較して同等以上になり、耐食性が向上する効果が得られる。キャップ層がNiCrまたはFeCrを主成分とする場合には、Crの含有率を30at%以上とする。本実施例の交換結合膜27とキャップ層30を有する積層体31は、上述した構成により、交換結合磁界の強度を従来と同等以上にし、かつ耐食性が向上する。
From the above experimental results, when using an exchange coupling film using an antiferromagnetic layer such as IrMn containing about 85-70 at% of Mn, the antiferromagnetic layer has a predetermined thickness and is adjacent to the antiferromagnetic layer. By using an alloy containing Cr as the material of the cap layer provided as described above, the strength of the exchange coupling magnetic field Hex becomes equal to or higher than that of the conventional one, and the effect of improving the corrosion resistance is obtained. When the cap layer is mainly composed of NiCr or FeCr, the Cr content is set to 30 at% or more. The
なお、本実施例の積層体31をスピンバルブセンサに適用した場合で説明したが、デュアル・スピンバルブセンサに適用してもよく、この場合についても上述の効果が得られる。
In addition, although the case where the
また、本実施例の積層体31をCIP(Current in Plane)型磁気ヘッドおよびCPP(Current Perpendicular to Plane)型磁気ヘッドの交換結合膜および保護層に用いてもよい。そして、CPP型磁気ヘッドの一種であるTMR素子の積層膜に用いてもよい。さらに、フリー層を安定動作させるために磁界をかけるハードバイアス層に用いてもよい。これらの場合についても、上述の効果が得られる。
(実施形態2)
本実施形態は、実施形態1の磁気抵抗効果型ヘッドが作製されたウエハ、磁気抵抗効果型ヘッドが設けられたスライダを有するヘッドジンバルアセンブリ、そのヘッドジンバルアセンブリが設けられたヘッドアームアセンブリ、そのヘッドアームアセンブリが設けられたヘッドスタックアセンブリ、および磁気抵抗効果型ヘッドが設けられたスライダを有するハードディスク装置である。以下に各構成について説明する。
Further, the
(Embodiment 2)
This embodiment includes a wafer on which the magnetoresistive head of
実施形態1の磁気抵抗効果型ヘッドの製造に用いられるウエハについて説明する。
A wafer used for manufacturing the magnetoresistive head of
図8はウエハの概念的な平面図である。ウエハ100は複数の薄膜磁気変換素子集合体101に区画される。薄膜磁気変換素子集合体101は、MR素子と誘導型磁気変換素子が積層された薄膜磁気変換素子102を含み、媒体対向面ABSを研磨加工する際の作業単位となる。薄膜磁気変換素子集合体101間および薄膜磁気変換素子102間には切断のための切り代(図示せず)が設けられている。
FIG. 8 is a conceptual plan view of the wafer. The
次に、磁気抵抗効果型ヘッド1を用いたヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置について説明する。まず、図9を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ210について説明する。
Next, a head gimbal assembly and a hard disk device using the
ハードディスク装置において、スライダ210は、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように配置される。スライダ210は、基板や薄膜磁気変換素子102等を有する基体211を備えている。基体211は、ほぼ六面体形状をなしている。基体211の六面のうちの一面は、ハードディスクに対向するようになっている。この一面には、媒体対向面ABSが形成されている。ハードディスクが図9におけるz方向に回転すると、ハードディスクとスライダ210との間を通過する空気流によって、スライダ210に、図9におけるy方向の下方に揚力が生じる。スライダ210は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図9におけるx方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。スライダ210の空気流出側の端部(図9における左下の端部)の近傍には、薄膜磁気変換素子102をヘッド素子として用いた磁気抵抗効果型ヘッド1が形成されている。
In the hard disk device, the
次に、図10を参照して、磁気抵抗効果型ヘッド1を用いたヘッドジンバルアセンブリ220について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ220は、スライダ210と、スライダ210を弾性的に支持するサスペンション221とを備えている。サスペンション221は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム222と、ロードビーム222の一端部に設けられると共にスライダ210が接合され、スライダ210に適度な自由度を与えるフレクシャ223と、ロードビーム222の他端部に設けられたベースプレート224とを有している。ベースプレート224は、スライダ210をハードディスク262のトラック横断方向xに移動させるためのアクチュエータのアーム230に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム230と、アーム230を駆動するボイスコイルモータ(図示せず)とを有している。フレクシャ223において、スライダ210が取り付けられる部分には、スライダ210の姿勢を一定に保つためのジンバル部(図示せず)が設けられている。
Next, a
ヘッドジンバルアセンブリ220は、アクチュエータのアーム230に取り付けられる。1つのアーム230にヘッドジンバルアセンブリ220を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ220を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。
The
図10は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム230の一端部にヘッドジンバルアセンブリ220が取り付けられている。アーム230の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル231が取り付けられている。アーム230の中間部には、アーム230を回動自在に支持するための軸234に取り付けられる軸受け部233が設けられている。
FIG. 10 shows an example of the head arm assembly. In this head arm assembly, a
次に、図11および図12を参照して、磁気抵抗効果型ヘッド1を用いたヘッドスタックアセンブリとハードディスク装置について説明する。図11はハードディスク装置の要部を示す説明図、図12はハードディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ250は、複数のアーム252を有するキャリッジ251を有している。複数のアーム252には、複数のヘッドジンバルアセンブリ220が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ251においてアーム252の反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル253が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ250は、ハードディスク装置に組み込まれる。ハードディスク装置は、スピンドルモータ261に取り付けられた複数枚のハードディスク262を有している。ハードディスク262毎に、ハードディスク262を挟んで対向するように2つのスライダ210が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ250のコイル253を挟んで対向する位置に配置された永久磁石263を有している。
Next, a head stack assembly and a hard disk device using the
スライダ210を除くヘッドスタックアセンブリ250およびアクチュエータは、スライダ210を支持すると共にハードディスク262に対して位置決めする。
The
本ハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ210をハードディスク262のトラック横断方向に移動させて、スライダ210をハードディスク262に対して位置決めする。スライダ210に含まれる磁気抵抗効果型ヘッド1は、記録ヘッドによって、ハードディスク262に情報を記録し、薄膜磁気変換素子102をヘッド素子として用いた再生ヘッドによって、ハードディスク262に記録されている情報を再生する。
In the hard disk device, the
1 磁気抵抗効果型ヘッド
21 バッファ層
23 スピンバルブ膜
24 フリー層
25 非磁性中間層
27 交換結合膜
28 ピンド層
29 反強磁性層
30 キャップ層
31 積層体
62 MR素子
1
Claims (4)
前記反強磁性層は、材料がMnを85〜70at%含有するIrMn合金で、かつ膜厚が5nm以下であり、
前記保護層は、Crを含有する合金であり、かつCrの含有率が30at%以上であることを特徴とする積層体。 In the laminate in which the first ferromagnetic layer, the antiferromagnetic layer for fixing the magnetization of the first ferromagnetic layer, and the protective layer are laminated in this order on the substrate,
The antiferromagnetic layer is an IrMn alloy containing 85 to 70 at% of Mn and a film thickness of 5 nm or less.
The said protective layer is an alloy containing Cr, and the content rate of Cr is 30 at% or more, The laminated body characterized by the above-mentioned.
前記基板上に設けられ、記録媒体の磁化を読み出すための第2の強磁性層と、
前記積層体の前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層の間に設けられた非磁性中間層と、
を有する積層体。 The laminate according to claim 1 or 2,
A second ferromagnetic layer provided on the substrate for reading the magnetization of the recording medium;
A nonmagnetic intermediate layer provided between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer of the laminate;
A laminate having
前記磁気抵抗効果素子の上層および下層に設けられ、記録媒体を除く外部からの磁気を遮蔽するためのシールド層と、
を有する磁気抵抗効果型ヘッド。 A magnetoresistive element having the laminate according to claim 3;
Provided in the upper and lower layers of the magnetoresistive effect element, a shield layer for shielding magnetism from the outside excluding the recording medium,
A magnetoresistive effect head.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005207595A JP2007026554A (en) | 2005-07-15 | 2005-07-15 | Laminated body and magneto-resistive head |
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ID=37787133
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015103272A (en) * | 2013-11-20 | 2015-06-04 | エイチジーエスティーネザーランドビーブイ | Multi-read sensor having narrow read gap structure |
-
2005
- 2005-07-15 JP JP2005207595A patent/JP2007026554A/en not_active Withdrawn
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