JP2576751B2 - 磁気抵抗効果ヘッド - Google Patents

磁気抵抗効果ヘッド

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JP2576751B2 JP5031039A JP3103993A JP2576751B2 JP 2576751 B2 JP2576751 B2 JP 2576751B2 JP 5031039 A JP5031039 A JP 5031039A JP 3103993 A JP3103993 A JP 3103993A JP 2576751 B2 JP2576751 B2 JP 2576751B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気記憶媒体に書き込
まれた情報を強磁性磁気抵抗効果層(以下、MR層と記
す)の強磁性磁気抵抗効果を利用して読み出す強磁性磁
気抵抗効果素子(以下、MR素子と記す)を備える磁気
抵抗効果ヘッド(以下、MRヘッドと略す)に関する。
【0002】
【従来の技術】周知の通り、MR素子は高い出力が得ら
れ、出力が素子と記憶媒体との相対速度に依存しないた
め、小型高密度の磁気記録装置の再生ヘッドへの応用が
期待されている。しかしながら、このMR素子を磁気記
録装置の再生ヘッドとして実用化するためには、2つの
基本的な要望を満足する必要がある。
【0003】その一つは、MR素子を磁気記憶媒体に書
き込まれた磁気的情報に対して線形応答させることであ
る。このため、MRヘッドはMR層に流すセンス電流I
とMR層の磁化Mの成す角度θを所定の角度、望ましく
は45度に設定するように、センス電流と直交する方向
にバイアス磁界を加える必要がある(以下、横方向バイ
アス磁界と呼ぶ)。このようなバイアス磁界印加手段は
種々の方法が提案されている。
【0004】例えば、特開昭49一74523号報には
MR層と導電性で一定の抵抗をもつシャント層が積層さ
れた構造のものが記載されている。この引例では、シャ
ント層に分流される電流により横方向バイアス磁界を印
加する方法である。また、他のバイアス手段として、特
開昭52一62417号報には、軟磁性バイアス層とM
R層とが非磁性中間層を挟んで積層された構造が開示さ
れている。この引例では、MR層にセンス電流を供給し
て軟磁性バイアス層を磁化するとともに、この軟磁性バ
イアス層が発生する磁界でMR層に横方向バイアス磁界
を印加する方法である。
【0005】一方、他の一つは、再生信号のノイズの主
因となり、再生信号の再現性を低下させるバルクハウゼ
ンノイズを抑制することである。このバルクハウゼンノ
イズの原因は、MR層の磁界検知部分端部での反磁界に
よって生ずる磁壁の移動であると考えられている。この
ため、磁界検知部分を単磁区化して磁壁をなくす方法が
数多く提案されている。
【0006】例えば、特開昭62一40610号報に
は、MR層の磁界検知部の両端にFeMnからなる反強
磁性材料を積層して、反強磁性材料の交換相互作用によ
ってセンス電流方向にバイアス磁界(以下、縦方向バイ
アス磁界と呼ぶ)を加える構造が開示されている。さら
に、この引例では、横方向バイアス磁界の印加手段とし
て軟磁性バイアス層を用いた前述の引例の構造が併用さ
れ、2つの機能を満足しているものであった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た後者のMRヘッドでは、横方向バイアス磁界と縦方向
バイアス磁界を印加する機構をそれぞれ独立に設けるた
め、MR素子部分の構造が多層となり、それらの層を選
択的にエッチング除去したり、工程が複雑になりその分
歩留りが低下する問題があり、設計する際にも縦横バイ
アス層を独立に設計し、総合評価しなければならず設計
が煩雑になるという問題がある。さらに、横方向、縦方
向のそれぞれのバイアス磁界を発生するバイアス層を強
磁性磁気抵抗効果層に積層しなけばならいため、MR素
子が厚くなり、この厚いMR素子を磁気シールドで挟持
した構造のシールド型ヘッドに適用したとき、MR素子
の磁界検出部に対向する磁気シールド間のギャップが小
さくできず、信号再生分解能の向上が図れないという問
題もある。
【0008】従って、本発明の目的は、バルクハウゼン
ノイズを発生せず高感度であるとともにより簡単な構造
をもつMRヘッドを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、強磁性
磁気抵抗効果層と、この強磁性磁気抵抗効果層上を一方
向に所定の間隔を開けて配置されセンス電流を供給する
電極と、この電極間の前記強磁性磁気抵抗効果層を磁気
記録媒体からの信号磁界の取入れ口とする磁気抵抗効果
ヘッドにおいて、前記取入れ口を一辺として含み前記強
磁性磁気抵抗効果層上の閉鎖領域をもつ磁界検知部と、
前記取入れ口を除く前記磁界検出部の周囲にある前記強
磁性磁気抵抗効果層に直接披着する反強磁性層またはフ
ェリ磁性層である交換バイアス層を設け、この交換バイ
アス層の一軸磁気異方性軸を前記センス電流方向に対し
て傾けるMRヘッドである。
【0010】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0011】図1(a)〜(c)は本発明のMRヘッド
の一実施例を示す平面図(a)、A一A断面図(b)及
びB一B断面図(c)である。ここで、本発明の作用を
図面を参照して説明する。このMRヘッドにおいて、図
1に示すMR層2の内で反強磁性層あるいはフェリ磁性
層であるバイアス層3が被着されている部分の磁化方向
は、バイアス層3の交換相互作用によってバイアス層3
の一軸磁気異方性軸方向に固定される。一方、バイアス
層3のない磁界検知部5の磁化は外部磁界によって容易
に回転できるが、外部磁界が0のときバイアス層3のバ
イアス磁界で固定される。
【0012】すなわち、バイアス層3のある部分と同じ
でセンス電流方向(電極間の長手方向)に対して傾いて
いる。このことは、横方向のバイアス磁界が印加された
と同じ状態である。従って、仮に、この傾きを45度に
すれば、磁界検知部5の取入れ口から取入れられる記憶
媒体からの磁界の変化によって、この傾きは、45度を
0磁界である中心とし0度から90度まで回転し、取入
れる信号磁界に対してのMR素子の感度を線形応答範囲
に設定することが出来る。
【0013】さらに、図1に示すように、バイアス層3
と接しているMR層2の磁化方向は、バイアス層3の交
換相互作用によって一方向に揃っている。一方、磁界検
知部5のMR層2はバイアス層3とは接していないもの
の、磁界検知窓以外のMR層2の磁化方向がバイアス層
3により一方向に揃っているため、磁界検知部5の磁化
の方向も静磁エネルギーが最も小さくなるように磁界検
知窓以外のMR層2の磁化と同一方向となり、その
果、磁界検知部5はバルクハウゼンノイズを誘発する要
因となる移動する磁壁のない単磁区構造となる。
【0014】このように本発明のMRヘッドにおいて
は、記憶媒体からの磁界を取入れる取入れ口を一辺とす
るMR層上の閉鎖領域の周囲を単一のバイアス層で囲む
だけで、横方向バイアスと縦方向バイアスの両方の効果
を同時に取込むことが出来る。
【0015】図2(a)〜(c)は図1のMRヘッドの
工程順に示す斜視図である。次に、本発明のMRヘッド
について理解し易いように製造手順に従って説明する。
まず、非磁性基板を準備する。この非磁性基板として
は、ガラス、Si、酸化アルミナ、チタンカーバイト、
シリコンカーバイト、酸化アルミナとチタンカーバイト
との燒結体あるはフェライト等を用いる。
【0016】次に、図2(a)に示すように、この非磁
性基板1にスパッタリング装置を用いて厚さ40nmの
パーマロイ(Ni82%一Fe18%の重量比)層を形
成しMR層2とする。このとき、基板面内に一方向の直
流磁界を印加し、MR層2に一軸磁気異方性を誘記し
た。この後、チャンバの真空を維持した状態で直流磁界
方向を45度傾けた後、厚さ20nmのFeMn(Fe
50%一Mn50%、重量比)層である反強磁性層のバ
イアス層3を連続成膜した。次に、この積層された面に
所定のレジストパターンを形成し、Arガス雰囲気中で
イオンエッチングを行ない、長さ100μm、幅10μ
mの矩形状のパターンを形成した。この時、矩形パター
ンの長尺方向とMR層の磁化容易軸と一致させた。
【0017】ここで、MR層2はNi一Fe以外に、例
えば、Ni一Co、Ni一Fe一Co等の強磁性合金あ
るいはこれらに添加物を加えたものでも良い。また、バ
イアス層は、FeーMn一Co等の反強磁性合金、また
は、これらに添加物を加えたもの、もしくはTb一F
e、Tb一Co等のフェリ磁性合金、及びこれらに添加
物を加えたものが望ましい。
【0018】次に、このバイアス層3に所定のレジスト
パターンを形成し、図2(b)に示すように、Arガス
雰囲気中でFe一Mn層であるバイアス層3をイオンエ
ッチングし、バイアス層3を部分的に取除き、MR層2
が露呈する窓5aを形成する。この窓5aの大きさは、
長さ10μm、幅5μmである。次に、金等の蒸着とそ
の蒸着膜を選択的にエッチングすることにより、図2
(c)に示すように、窓5aより露呈する領域すなわち
磁界検知部5にセンス電流を供給する電極4を形成す
る。
【0019】この実施例によるMRヘッドの性能を把握
する意味で、従来例に即したMRヘッドを試作しこれら
の性能と比較してみた。まず、比較するために数種の試
料を準備した。その内、比較例1のMRヘッドは、磁界
検知部のパターン加工をしないで矩形状パターン全面に
バイアス層で覆われているもの、比較例2のMRヘッド
は、矩形状の積層パターンにおけるバイアス層を幅方向
に横切って取除き、磁界検知部の大きさを幅10μm、
長さ10μmにしたものである。比較例3は、バイアス
層が無いものである。
【0020】これら準備されたMRヘッドにセンス電流
10mAを流して外部磁界を印加し、電気抵抗と磁界と
の関係を示す曲線(RーH曲線)を示すデータを収集し
たところ、その結果、表1に示す各MRヘッドの性能が
得られた。
【0021】
【表1】
【0022】ここで、表1を参照すると、本実施例のM
Rヘッドは、ヘッド再生感度の目安となるR一H曲線の
半幅値(小さい程、感度が高いことを示す)が小さく、
また、線形応答性の目安となるバイアスレベル(0.5
が適正値、大きくなる程横方向バイアスが小さくなって
いることを示す)も満足し、さらにバルクハウゼンノイ
ズが殆ど皆無に近かった。
【0023】なお、この図面では、被磁性基板上にMR
層、バイアス層、電極の順に積み上げた構造で示してい
るが、本発明の効果はこれらの層の積層順序には依ら
ず、非磁性基板上に電極、MR層、バイアス層の順序、
あるいはバイアス層、MR層、電極の順序で積層した場
合にも同様の効果が得られる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、記憶媒体
からの信号磁界を取入れる取入れ口を一辺として含むM
R層上の閉鎖領域を囲むように前記MR層に被着する反
強磁性層もしくはフェリ磁性層によるバイアス層を設
け、このバイアス層の一軸磁気異方性軸をセンス電流の
方向に対して傾けることによって、高感度でバルクハウ
ゼンノイズの無いより簡単な構造のMRヘッドが得られ
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のMRヘッドの一実施例を示す平面図
(a)、A一A断面図(b)及びB一B断面図(c)で
ある。
【図2】図1のMRヘッドの工程順に示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
1 非磁性基板 2 MR層 3 バイアス層 4 電極 5 磁界検知部 5a 窓

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強磁性磁気抵抗効果層と、この強磁性磁
    気抵抗効果層上を一方向に所定の間隔を開けて配置され
    センス電流を供給する電極と、この電極間の前記強磁性
    磁気抵抗効果層を磁気記録媒体からの信号磁界の取入れ
    口とする磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記取入れ口を
    一辺として含み前記強磁性磁気抵抗効果層上の閉鎖領域
    をもつ磁界検知部と、前記取入れ口を除く前記磁界検出
    部の周囲にある前記強磁性磁気抵抗効果層に直接被着す
    る反強磁性層またはフェリ磁性層である交換バイアス層
    を設け、この交換バイアス層の一軸磁気異方性軸を前記
    センス電流方向に対して傾けることを特徴とする磁気抵
    抗効果ヘッド。
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EP0613119A2 (en) 1994-08-31
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