JP2621601B2 - 磁気抵抗効果ヘッド - Google Patents

磁気抵抗効果ヘッド

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JP2621601B2 JP2180588A JP18058890A JP2621601B2 JP 2621601 B2 JP2621601 B2 JP 2621601B2 JP 2180588 A JP2180588 A JP 2180588A JP 18058890 A JP18058890 A JP 18058890A JP 2621601 B2 JP2621601 B2 JP 2621601B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は磁気記録媒体に書き込まれた磁気的情報を、
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素子と称する。)を具備した磁気抵抗効果
ヘッド(以下、MRヘッドと称する。)に関するものであ
る。
[従来の技術] 周知の如く、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、線形応答性を呈する高効率の再生専
用磁気ヘッドとして使用する場合には、MR素子に流すセ
ンス電流IとMR素子の磁化Mのなす角度θ(以下、バイ
アス角度と称する。)を所定の値(望ましくは45度)に
設定するバイアス手段を具備しなければならない。
上述のバイアス手段としては、種々の方法が開示され
ているが、この中で実願昭59−048201号に開示されたMR
ヘッドにおいては、MR素子上に非磁性導体層と非晶質軟
磁性体層とを順次積層した構造により良好なバイアス角
度θが得られ、線形応答性に優れたMRヘッドが実現でき
ることが示されている。
即ち、第1図に示したように、ガラス,フェライト等
からなる表面の滑らかな絶縁性基板(図示せず)上に、
スパッタ法ないしは蒸着法により、強磁性体薄膜からな
るMR素子1(例えば膜厚200〜500ÅのNiFe合金)を形成
し、MR素子1上にTi,Mo,Cr,Ta,W等の非磁性導体層2を
同様の方法で形成し、更に非磁性導体層2上に非晶質軟
磁性体層3を同様な方法で形成した構造を有するMRヘッ
ドを開示している。ここで、4はMR素子1,非磁性導体層
2および非晶質磁性体層3の積層体に通電するための端
子である。
このようなMRヘッドにおいては、端子4から供給され
るセンス電流Iは、MR素子1のみならず非磁性導体層2
および非晶質体磁性層3にも分流する。従って、このよ
うな構造においては、MR素子1および非磁性導体層2に
分流したセンス電流Iにより、非晶質軟磁性体層3の面
内を通りかつセンス電流Iの方向と垂直方向の磁界が発
生し、この磁界により非晶質軟磁性体層3の磁化方向が
回転する。このため、非晶質軟磁性体層3における磁化
は、非晶質軟磁性体層3の周囲に前記磁化の方向とは逆
方向の磁界を生じ、その一部はMR素子1に印加される。
一方、非晶質軟磁性体層3および非磁性導体層2に分流
したセンス電流Iにより、MR素子1の面内を通りセンス
電流Iと垂直方向の磁界が生じ、この磁界の方向は前述
の非晶質軟磁性体層3の磁化によって発生する磁界の方
向と一致する。つまり、非晶質軟磁性体層3の磁化によ
って発生する磁界とセンス電流Iによって生じる磁界
が、MR素子1にバイアス磁界として印加される。このバ
イアス磁界は、MR素子1の磁化をセンス電流Iに対して
回転させ、MR素子1のバイアス角度θを所定の値(理想
的には45度)とし、線形応答性に優れたMRヘッドを実現
する。
ところで、非晶質軟磁性体層としては、特願平1−12
4209号に記載されているCoTaMo膜、およびジャーナル・
オブ・アプライド・フィジック誌第63巻,4023頁に記載
されているCoZrMo膜が公知例として知られている。この
CoTaMo膜およびCoZrMo膜は、抵抗変化率が通常MR素子と
して使用されるNiFe膜の抵抗変化率1/100と極めて小さ
く、逆に比抵抗はNiFe膜の5〜6倍と大きく、また異方
性磁界は4〜6OeとNiFe膜とほぼ同じであり、非晶質軟
磁性体層として望ましい特性を有している。しかも、磁
歪定数は10-7のオーダーであり、磁気特性の観点からみ
れば非晶質軟磁性体層の材料として理想的と言えるもの
である。
[発明が解決しようとする課題] ところで、非晶質軟磁性体層に求められる特性として
は、単に上述したような良好な磁気特性を有することの
みではなく、ヘッドの特性を長期的に保証するため、優
れた耐蝕性を有することも重要である。特に、磁気記憶
装置に用いられる磁気抵抗効果ヘッドでは、膨大な量の
情報を読み出すため高い信頼性が要求されており、磁気
抵抗効果ヘッドを構成する非晶質軟磁性体層にも当然の
ことながら高い信頼性(耐蝕性)が求められている。
本発明はこのような従来の状況を踏まえてなされたも
のであり、従来非晶質軟磁性体層として用いられたCoTa
Mo膜やCoZrMo膜に較べて、より優れた耐蝕性を有する非
晶質軟磁性体層材料を提供し、信頼性の高いMRヘッドを
実現することを目的としている。
[課題を解決するための手段] 本発明は、強磁性磁気抵抗効果素子と非晶質軟磁性体
層とが非磁性導体層を介して積層された構造を有し、か
つ前記非晶質軟磁性体層が、CoTaMoに1〜6原子%のPt
を添加した膜からなることを特徴とする磁気抵抗効果ヘ
ッド、および強磁性磁気抵抗効果素子と非晶質磁性体層
とが非磁性導体層を介して積層された構造を有し、かつ
前記非晶質軟磁性体層が、CoZrMoに2〜6原子%のPtを
添加した膜からなることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッ
ドである。
[作用] 第2図はガラス基板上に成膜した膜厚0.3μmのCo80T
a8-XMo12PtX(原子%)膜を、湿度85%、温度90℃の環
境下に放置した際の飽和磁化Msの変化を示した図であ
る。ここで、横軸は添加したPtの添加量xを原子%で示
しており、縦軸は試験後のMs値が試験前の値の80%にな
る時間をログスケールで示している。
第2図から明らかなように、Pt添加膜では、0at%ま
たは1at%未満のPt添加膜では、やはり300時間程度で飽
和磁化が初期値の80%まで低下している。しかし、1at
%以上のPtを添加した膜では飽和磁化の減少が著しく抑
制されており、例えば1at%Pt添加膜および3at%Pt添加
膜では、Ms値が初期値の80%まで減少する時間は各々約
5000時間、約9000時間と、Pt添加量が1at%未満の場合
に比較して、やはり10〜30倍の長い時間を要しており、
膜の耐蝕性が著しく向上しており、信頼性の高い磁気抵
抗効果ヘッドが実現できる。
また、第3図はガラス基板上に成膜した膜厚0.3μm
のCo80Zr8-XMo12PtX(原子%)膜を、湿度85%、温度90
℃の環境下に放置した際の飽和磁化Msの変化を示した図
である。ここで、横軸は添加したPt量xを原子%で示し
ており、縦軸は試験後のMs値が試験前の値の80%になる
時間をログスケールで示している。この図から明らかな
ように、Pt添加量が0at%または2at%未満の膜では、僅
か200時間程度で飽和磁化が初期値の80%まで低下して
おり、膜の腐蝕が急激に進行していることがわかる。一
方、2at%以上Ptを添加した膜では飽和磁化の減少が著
しく抑制されており、例えば2at%Pt添加膜および3at%
Pt添加膜では、Ms値が初期値の80%まで減少する時間は
各々約7000時間、約8000時間と、Pt添加量が2at%未満
の場合に比較して、10倍以上の長い時間を要しており、
このことは膜の耐蝕性が著しく向上したことを意味して
いると言える。従って、Ptを2at%以上添加したCoZrMo
膜を非晶質軟磁性体層として用いることにより、従来の
CoZrMo膜に比較して耐蝕性が改善された信頼性の高い磁
気抵抗効果ヘッドが実現できる。
ここで重要な点は、膜の耐蝕性はPtの添加により著し
く改善されるが、磁気特性の観点からPtの添加量に上限
があることである。
つまり、CoTaMo膜の場合、Ptの添加量が6at%を越え
ると、未添加の膜に較べ保磁力が急激に増大(例えば第
2図の場合、6.3at%添加で1.8〜2.5倍に増大)し、し
かも磁気異方性の分散が顕著となり、非晶質軟磁性体層
として用いることができなかった。他のCoTaMoPt膜(両
膜ともCo量にして75〜87原子%の範囲)についても検討
したが、やはりPtを2at%以上添加することにより耐蝕
性が向上すること、並びに6at%を越えるPt添加により
磁気特性が劣化し、非晶質軟磁性体層として使用できな
いことが明らかとなった。
以上から、非晶質軟磁性体層として望ましい磁気的特
性を有し、かつ耐蝕性に優れたCoTaMo膜に対する添加量
xは、Ptの場合、原子%表示で1%≦X≦6%であっ
た。
また、CoZrMo膜の場合も、Pt添加量が6at%を越える
と、未添加の膜に較べ保磁力が急激に増大(例えば第3
図の場合、6.4at%添加で約2倍に増大)し、しかも磁
気異方性の分散が顕著となり、非晶質軟磁性体層として
用いることができなかった。他のCoZrMoPt膜(Co量にし
て75〜87原子%)についても検討したが、やはりPtを2a
t%以上添加することにより耐蝕性が向上すること、お
よび6at%を越えるPt添加により磁気特性が劣化し、非
晶質軟磁性体層として使用できないことが明らかとなっ
た。
以上から、非晶質軟磁性体層として望ましい磁気的特
性を有し、かつ耐蝕性に優れたCoZrMo膜に対するPt添加
量xは、原子%表示で2%≦X≦6%であった。
[実施例] 次に本発明の実施例について詳細に説明する。
実施例1 本発明の一実施例の構成について、第1図を用いて説
明する。第1図において、ガラス等の非磁性基板(図示
せず)上に蒸着法を用いてMR素子1となる膜厚400Åの
パーマロイ(Ni82%−Fe18%,重量%)膜を成膜した。
なお、蒸着時には100Oeの磁界を永久磁石で印加し、パ
ーマロイ膜に一軸異方性を付与した。次いで、同じく蒸
着法を用いて非磁性導体層2となる膜厚200ÅのTi膜を
前記パーマロイ膜上に成膜した。
さらに、非晶質軟磁性体層3として、膜厚300Å、異
方性磁界Hk5OeのCoTaMoPt膜層(Co82%−Ta4%−Mo12%
−Pt2%,原子%)を前述のTi膜上に蒸着法を用いて成
膜した。なお、CoTaMoPt膜の蒸着に際しては成膜時の基
板温度を低く抑えるため、基板ホルダを液体窒素で冷却
しつつ行った。
その後、この積層体上に所定形状のフォトレジストパ
ターンを形成し、Arガス雰囲気中でイオンエッチングを
行い、長さ50μm、幅5μmの矩形状のパターンに加工
した。ここで、エッチング条件は、加速電圧:500V、Ar
ガス圧力:0.1mTorrである。
次いで、前述の積層体にセンス電流Iを供給する端子
4を集積化薄膜技術を用いて形成し、MRヘッドを作製し
た。なお、端子4はTiとAuの積層蒸着膜を使用し、膜厚
は各々50Å、0.5μmである。
以上のような構成を有する本実施例によるMRヘッドに
おいては、センス電流Iが15mAで良好な線形応答性と高
い再生効率を有することが確認された。次いで、このMR
ヘッドを湿度85%、温度90℃の環境下に3000時間連続し
て放置した後、情報の読み出し動作を行ったが、放置前
と全く変わらない再生特性が得られた。
比較例1 非晶質軟磁性体層をPtを添加しないCoTaMo膜(Co82%
−Ta5%−Mo13%,原子%)とした以外は実施例1と全
く同様にしてMRヘッドを作製した。
このMRヘッドの初期再生特性は実施例1と全く遜色が
なかったが、湿度85%、温度90℃の環境下に3000時間放
置した後の再生出力は初期の1/4に低下した。浮揚面側
からMR素子部を観察したところ、非晶質軟磁性体層部分
に変色が認められ、膜の腐蝕により充分なバイアスがMR
素子に印加されなかったことが出力低下の原因と推定さ
れた。
比較例2 非晶質軟磁性体層をPt添加量6.4%のCoTaMoPt膜とし
た以外は実施例1と全く同様としたMRヘッドを作製し
た。
しかし、このCoTaMoPt膜は磁気異方性分散が大きく保
磁力も大きかったため、十分なバイアスをMR素子に印加
することができず、作製したMRヘッドの再生波形に著し
いノイズが認められ、実用に供しないことが明らかとな
った。
実施例2 第1図において、ガラス等の非磁性基板(図示せず)
上に蒸着法を用いてMR素子1となる膜厚400Åのパーマ
ロイ(Ni82%−Fe18%,重量%)膜を成膜した。なお、
蒸着時には100Oeの磁界を永久磁石で印加し、パーマロ
イ膜に一軸異方性を付与した。次いで、同じく蒸着法を
用いて非磁性導体層2となる膜厚200ÅのTi膜を前記パ
ーマロイ膜上に成膜した。
更に、非晶質軟磁性体層3として、膜厚300Å、異方
性磁界Hk5OeのCoZrMoPt膜層(Co82%−Zr4%−Mo12%−
Pt2%,原子%)を前述のTi膜上に蒸着法を用いて成膜
した。なお、CoZrMoPt膜の蒸着に際しては成膜時の基板
温度を低く抑えるため、基板ホルダを液体窒素で冷却し
つつ行った。
その後、この積層体上に所定形状のフォトレジストパ
ターンを形成し、Arガス雰囲気中でイオンエッチングを
行い、長さ50μm、幅5μmの矩形状のパターンに加工
した。ここで、エッチング条件は、加速電圧:500V、Ar
ガス圧力:0.1mTorrである。
次いで、前述の積層体にセンス電流Iを供給する端子
4を集積化薄膜技術を用いて形成し、MRヘッドを作製し
た。なお、端子4はTiとAuの積層蒸着膜を使用し、膜厚
は各々50Å、0.5μmである。
以上のような構成を有する本実施例によるMRヘッドに
おいては、センス電流Iが15mAで良好な線形応答性と高
い再生効率を有することが確認された。次いで、このMR
ヘッドを湿度85%、温度90℃の環境下に3000時間連続し
て放置した後、情報の読み出し動作を行ったが、放置前
と全く変わらない再生特性が得られた。
比較例3 非晶質軟磁性体層をPtを添加しない従来のCoZrMo膜
(Co82%−Zr5%−Mo13%,原子%)とした以外は実施
例3と全く同様にしてMRヘッドを作製した。
このMRヘッドの初期再生特性は実施例3と全く遜色が
なかったが、湿度85%、温度90℃の環境下に3000時間放
置した後の再生出力は初期の1/4に低下した。浮揚面側
からMR素子部を観察したところ、非晶質軟磁性体層部分
に変色が認められ、膜の腐蝕により充分なバイアスがMR
素子に印加されなかったことが出力低下の原因と推定さ
れた。
比較例4 非晶質軟磁性体層をCoZrMoPt膜(Co82%−Zr4%−Mo
7.5%−Pt6.5%,原子%)とした以外は実施例3と全く
同様としたMRヘッドを作製した。
しかし、このCoZrMoPt膜は磁気異方性分散が大きく、
充分なバイアスをMR素子に印加することができず、作製
したMRヘッドの再生波形に著しいノイズが認められ、実
用に供し得ないことが明らかとなった。
なお、以上の説明においては、MR素子、非磁性導体
層、非晶質軟磁性体層をこの順序で積層する場合のみに
ついて述べたが、非晶質軟磁性体層、非磁性導体層、MR
素子の順序で積層したMRヘッドにおいても本発明の意図
するところはなんら損なわれない。また、非磁性導体層
をなす材料はTiに限定されるものではなく、例えばTa,M
o,Wあるいはこれらの合金等を使用しても構わない。
[発明の効果] 以上述べてきたように、本発明によれば所定量のPtを
含むCoTaMo膜あるいは所定量のPtを含むCoZrMo膜を非晶
質軟磁性体層の材料として用いることにより、非晶質軟
磁性体層の耐蝕性を改善した、信頼性の高いMRヘッドが
実現される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による磁気抵抗効果ヘッドの基本的構成
を示す構成図、第2図はCoTaMoへのPtの添加量に対する
飽和磁化の変化を示す図、第3図はCoZrMoへのPt添加量
に対する飽和磁化の変化を示ず図である。 1……MR素子 2……非磁性導体層 3……非晶質軟磁性体層 4……端子

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】強磁性磁気抵抗効果素子と非晶質軟磁性体
    層とが非磁性導体層を介して積層された構造を有し、か
    つ前記非晶質軟磁性体層が、CoTaMoに1〜6原子%のPt
    を添加した膜からなることを特徴とする磁気抵抗効果ヘ
    ッド。
  2. 【請求項2】強磁性磁気抵抗効果素子と非晶質軟磁性体
    層とが非磁性導体層を介して積層された構造を有し、か
    つ前記非晶質軟磁性体層が、CoZrMoに2〜6原子%のPt
    を添加した膜からなることを特徴とする磁気抵抗効果ヘ
    ッド。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0428005A (ja) * 1990-05-23 1992-01-30 Nec Corp 磁気抵抗効果ヘッド

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0428005A (ja) * 1990-05-23 1992-01-30 Nec Corp 磁気抵抗効果ヘッド

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