JP2677226B2 - 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はフロッピディスク装置，
リジッドディスク装置などの磁気ヘッド用磁性薄膜に係
り、特に高密度磁気記録に好適な磁性薄膜およびそれを
用いた磁気ヘッドに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、特開昭５５−８４０１９号，もし
くは特公昭５２−１６１３号に記載のように高密度記録
に適した種々の薄膜ヘッドが提案され、実用化されつつ
ある。しかし、今後さらに高密度での記録再生を実現す
るためには、磁極材の飽和磁束密度を１３ｋＧ以上とす
る必要がある。これまで、高飽和磁束密度を有する磁極
材料として、特開昭５２−１１２７９７号に記載のＦｅ
−ＳｉとＳｉＯ2との多層膜、ＵＳＰ４３０６９０８号
に記載のＣｏ−Ｚｒ系非晶磁性合金などが提案されてい
る。実際、Ｊ.Ａppl．Ｐhys．55 (6), 2235 (1984年)
におけるＫ.Ｙanadaらによる"Ａ thin film head for h
igh density magnetic recrding using Ｃo-Ｚr amorph
ous films" と題する文献において、飽和磁束密度１４
ｋＧのＣｏ−Ｚｒ非晶質磁性合金を磁極材とすること
で、高密度での記録再生ができることが論じられてい
る。しかし、非晶質磁性合金では飽和磁束密度を１５ｋ
Ｇ以上にするのは安定性の面から困難である。一方、Ｆ
ｅ−ＳｉとＳｉＯ2との多層膜は飽和磁束密度は２０ｋ
Ｇ程度にできるが、耐蝕性に乏しく、実用上充分な耐蝕
性を得るためにＣｒなどを添加すると飽和磁束密度は１
５ｋＧ程度に低下してしまうという問題があった。 【０００３】一方、飽和磁束密度を向上するためなどの
目的のために、人工的に周期性を持たせる人工格子磁性
膜の研究が最近行なわれている。ところが、単一磁性元
素だけを用いて人工格子磁性薄膜を形成していたことを
関係して、これまで特に実用上有用な結果は得られてい
なかった。(日本応用磁気学会誌,Ｖol.6, 229 (1982).
新庄輝也「人工格子薄膜の磁性」）。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、飽和
磁束密度及び透磁率が高く、さらに実用上充分な耐蝕，
耐熱性を有する人工格子磁性薄膜材料、及び該材料を用
い、高密度での記録再生が可能な薄膜ヘッドを提供する
ことにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】発明者らは、少なくとも
２種の材料から成る人工格子薄膜構造内に、その組成濃
度の人為的周期が４００Å以下、より望ましくは２００
Å以下１０Å以上であり、少なくとも１つの材料がＦ
ｅ，Ｃｏのいずれか、もしくはその両方を主たる成分と
する磁性合金とすることで飽和磁束密度，透磁率共に高
い実用磁性材料を得ることができる。特に、第２の磁性
材料も、第１の材料とは組成もしくは構成成分が異な
り、Ｆｅ，Ｃｏのいずれか、もしくはその両方を主たる
成分とする磁性合金とすることにより、人工格子磁性薄
膜の飽和磁束密度をさらに向上することができる。ま
た、この第２の材料をＮｉを主たる成分とする合金とす
ることで、既存の材料と比べて飽和磁束密度が高く、か
つ磁気抵抗効果も大きい人工格子磁性薄膜も得ることが
できる。 【０００６】なお、人工格子の形成法としては、従来、
ＭＢＥ法，真空蒸着法，スパッタリング法，イオンビー
ムスパッタ法，ＣＶＤ法，ＭＯＣＶＤ法などが一般に用
いられるが、メッキ法，クラスタビーム法，イオンビー
ム形成法などで形成しても良い。 【０００７】 【作用】該人工格子磁性薄膜を用いて磁気ヘッドを構成
することで、高密度記録に好適なヘッドを提供できる。
磁気ヘッドはバルクヘッド，薄膜ヘッドのいずれでも良
いが、特に薄膜ヘッドに本発明による人工格子磁性薄膜
を用いた場合に顕著な特性向上が認められる。すなわ
ち、少なくとも磁性先端を該人工格子磁性薄膜とし、そ
の膜厚を１μｍ以上とすることで、特に従来の面内記録
用磁気ヘッドに好適なヘッドを提供できる。一方、少な
くとも一方の該磁極先端膜厚を０.３μｍ以下とすれば
垂直磁気記録用に好適である。しかし、いずれのヘッド
もその用途を垂直，面内方式に限定されるわけではな
い。さらに、磁気抵抗効果の大きな人工格子磁性薄膜を
磁極とし、その膜厚を０.０５μｍ以下とした磁気抵抗
効果型磁気ヘッドは、面内、垂直いずれの方式において
も再生用ヘッドとして好適である。 【０００８】 【実施例】以下、本発明の実施例を表１（１)〜(６）で
説明する。 【０００９】 【表１】【００１０】ＥＢ蒸着法で、５０ｗｔ％Ｃｏ−５０ｗｔ
％Ｆｅ合金と８１ｗｔ％Ｎｉ−１９ｗｔ％Ｆｅ合金とを
それぞれ３０Å，３０Åずつ交互に５０層ずつＡｌ2Ｏ3
−Ｔｉｏ2基板上に形成した〔（１）〕。基板温度は２
５０℃，外部印加磁界は１０Ｏｅである。該人工格子磁
性薄膜の飽和磁束密度は１７ｋＧ、その５ＭＨｚの透磁
率は１５００と磁気特性は極めて良好であり、耐蝕性，
耐熱性も充分であった。また高周波スパッタリング法
で、サファイア基板上に形成した、９０ｗｔ％Ｆｅ−５
ｗｔ％Ｓｉ−５ｗｔ％Ｒｕ（５０Å）と８５ｗｔ％Ｆｅ
−９ｗｔ％Ｓｉ−５ｗｔ％Ａｌ（５０Å）の２５層，２
５層人工格子磁性薄膜（２）、マグネトロンスパッタリ
ング法で、水晶基板上に基板温度１００℃で形成した４
５ｗｔ％Ｎｉ−５５ｗｔ％Ｆｅ（８０Å）と７９ｗｔ％
Ｎｉ−１７ｗｔ％Ｆｅ−４ｗｔ％Ｍｏ（２０Å）の３０
層，３０層人工格子磁性薄膜（３）のいずれも、飽和磁
束密度、１ＭＨｚの透磁率はそれぞれ１５ｋＧ，１００
０であり、機械的、化学的性質も良好であった。またＭ
ＢＥ法で基板温度３００℃でＺｒＯ2基板上に形成し
た。４９ｗｔ％Ｃｏ−４９ｗｔ％Ｆｅ−２ｗｔ％Ｖ（１
００Å），８３ｗｔ％Ｎｉ−１７ｗｔ％Ｆｅ（１００
Å）の１２層，１３層人工格子磁性膜（４）及び、９０
ｗｔ％Ｆｅ−１０ｗｔ％Ｒｕ（７０Å），Ｃｏ（３０
Å）の１５層，１５層人工格子磁性膜は、飽和磁束密
度、１０ＭＨｚでの透磁率はそれぞれ１７ｋＧ，１００
０であった。さらに、イオンビームスパッタ法で非磁性
Ｚｎフェライト基板上に１５０℃で形成した、３４ｗｔ
％Ｃｏ−６４ｗｔ％Ｆｅ−１ｗｔ％Ｃｒ（１５０Å），
９０ｗｔ％Ｆｅ−３ｗｔ％Ｓｉ−７ｗｔ％Ｒｕ（５０CC
４）の１０層，１０層人工格子磁性膜の飽和磁束密度、
５ＭＨｚでの透磁率は２３ｋＧ、１２００であった。以
上の結果は、その組成、作製法条件などに限定されるも
のではなく、少なくとも１つの材料がＦｅ，Ｃｏの一方
もしくはその合金を主たる成分とし、その周期が４００
Å以下、より望ましくは２００Å以下１０Å以上であれ
ば高飽和磁束密度で、透磁率も１０００以上の良好な膜
が得られた。特に、第２の材料が、第１の材料とは組成
もしくは構成成分が異なり、Ｆｅ，Ｃｏの一方もしくは
その合金を主たる成分とした磁性材料である場合には、
第１，第２の材料の膜厚がより任意に選定でき、高飽和
密度を有し、かつ高透磁率である材料を得やすかった。 【００１１】表２（７)〜(１１）にはさらに別の実施例
を示す。 【００１２】 【表２】 【００１３】これらはいずれも、Ｆｅ，Ｃｏの一方もし
くは両方を主たる成分とする磁性合金（材料２）と、Ｎ
ｉを主たる成分とする磁性合金（材料１）とで人工格子
磁性薄膜を形成したものである。すなわち、高周波スパ
ッタリング法でＡｌ2Ｏ3基板上に室温で、２０Åの８０
ｗｔ％Ｎｉ−２０ｗｔ％Ｃｏと３０Åの９０ｗｔ％Ｆｅ
−３ｗｔ％Ｓｉ−７ｗｔ％Ｒｕとを交互に５層ずつ形成
した人工格子薄膜（７）は、飽和磁束密度が１４ｋＧ，
１ＭＨｚでの透磁率は１０００であり、さらに、その磁
気抵抗化率は３％であり、優れた磁気特性を有してい
た。また、マグネトロンスパッタ法で１００℃でサファ
イア基板上、９０ｗｔ％Ｎｉ−１０ｗｔ％Ｃｏ（５０
Å）と、４５ｗｔ％Ｎｉ−５５ｗｔ％Ｆｅ（５０Å）と
を２０層ずつ形成した人工格子磁性膜（８）、５０ｗｔ
％Ｎｉ−５０ｗｔ％Ｃｏ（７０Å）と３３ｗｔ％Ｃｏ−
６６ｗｔ％Ｆｅ−１ｗｔ％Ｃｒ（７０Å）とを１０層ず
つ形成した人工格子磁性膜(９）は、いずれも磁気抵抗
効果変化率は、２.５％であった。ここで（８),（９）
の飽和磁束密度は１２ｋＧ，１９ｋＧ，５ＭＨｚでの透
磁率は２０００，１０００であった。また、抵抗加熱法
で２００℃でＺｒＯ2基板上に９８ｗｔ％Ｎｉ−２ｗｔ
％Ｍｎ（１０Å）と４９ｗｔ％Ｃｏ−４９ｗｔ％Ｆｅ−
２ｗｔ％Ｖ（１０Å）とを１５層ずつ形成した人工格子
薄膜は、磁気抵抗効果変化率１.５％、飽和磁束密度１
５ｋＧ，５ＭＨｚでの透磁率１０００であり、ＥＢ蒸着
法で５層ずつ形成した９０ｗｔ％Ｎｉ−１０ｗｔ％Ｆｅ
（３０Å）と５０ｗｔ％Ｃｏ−５０ｗｔ％Ｆｅ（３０
Å）の磁気抵抗変化率、飽和磁束密度、１ＭＨｚでの透
磁率はそれぞれ２.５％，１６ｋＧ，１１００であっ
た。 【００１４】以上のように本発明の人工格子磁性膜によ
り、飽和磁束密度、透磁率が高く、磁気抵抗変化率の大
きな材料を得ることことができる。 【００１５】表１，表２には２種の材料から成る実施例
を示したが、３種以上の材料で人工格子磁性薄膜を構成
しても結果は同様であった。さらに、これらの人工格子
磁性薄膜を非導電性の材料などを介して積層した複同材
料はうず電流損失が少なく、例えば表１（１）の磁性材
料を１００ÅのスパッタＳｉＯ2を介して１０層積層し
た磁性膜、（２）の磁性材料を２００ÅのスパッタＳｉ
Ｏ2を介して２０層積層した磁性膜は、ＳｉＯ2を介さな
い場合に比べて透磁率は２倍大きかった。また、表２
（１０)，（１１）で説明した人工格子磁性膜を１５０
ÅのＡｌ2Ｏ3を介して積層し磁性膜は、Ａｌ2Ｏ3を介さ
ない場合に比べて透磁率は約１.５倍に大きくなった。 【００１６】以下、本発明の別の実施例を図１により説
明する。図１(ｂ）は図１(ａ）のＡ−Ａ断面図である。
本薄膜磁気ヘッドは、Ａｌ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ，Ｚ
ｒＯ2などの非磁性基板２上に、主磁極４，ギャップ層
６，コイル１０，絶縁層１２，補助磁極１４を半導体プ
ロセスを応用して形成加工したもである。ギャップ層６
および絶縁層１２としてはそれぞれ膜厚３μｍのＡｌ2
Ｏ3および膜厚５μｍのポリイミド系樹脂を用いたが、
ＳｉＯ2などの非磁性絶縁物を用いても良い。コイル１
０は幅２μｍ，高さ３μｍのＣｕを８ターン巻線した
が、コイル１０材料としては、Ａｌ，Ｃｕ−Ａｌ，Ａｕ
などの導電体であれば良く、巻線数も８に限定されるわ
けではない。また、補助磁極１４は膜厚２０μｍのＣｏ
−Ｚｒ−Ｗ非晶質磁性合金で形成したが、磁性材料であ
れば良い。主磁極４は、表１（１)〜(６）に示した人工
格子磁性合金を用いた。基板２温度は、液体窒素温度か
ら４００℃として膜を形製したが、５０℃〜３００℃の
場合に最も良好な特性の膜が得られた。 【００１７】０.５％の塩水を噴霧した耐蝕性を評価し
結果、本人工格子薄膜の耐蝕性は従来薄膜に比べて著し
く向上した。さらに飽和磁束密度が１５ｋＧ以上であ
り、薄膜にした時の比透磁率は、該周期が４００Å以下
の時に１０００以上と大きくすることに対応して、飽和
磁化４００emu/cc，保磁力５０Ｏｅ，膜厚０.２μｍの
Ｃｏ−Ｃｒに、膜厚０.７μｍ，比透磁率２０００のＣ
ｏ−Ｚｒ−Ｍｏ非晶質磁性合金薄膜層を裏打ちした２層
膜媒体で該ヘッドの記録再生特性を評価し球結果、磁性
先端膜厚が０.３μｍ以下の場合に従来材をそのまま使
用したベッドに比べて約２倍の記録密度が達成できた。
本効果は、周期を４００Å以下とすることで顕著であっ
たが、さらに特に前期周期が２００Å以下の場合には、
再生出力も２倍大きくなったが、周期が１０Å以下とな
ると再生出力は同等以下になった。また、全膜厚を０.
０５μｍ以下とすると再生出力は低以したが、高い記録
密度での再生はできた。 【００１８】図２には、さらに別の実施例を示す。本ヘ
ッドは、非磁性基板１６上に下部磁性層１８，ギャップ
層２０，コイル２２，絶縁層２４，上部磁性層２６を形
成したものである。下部，上部磁性層１８，２６は膜厚
１.５μｍ，２μｍの人工格子薄膜であり、ギャップ層
２０は膜厚０.３μｍのスパッタＡｌ2Ｏ3膜，コイル２
２は幅２μｍ，膜厚４μｍＣｕ−Ａｌ合金，絶縁層２４
は有機レジスト膜である。人工格子薄膜としては表１に
示した構成のものと、５０Åの９０Ｆｅ−１０Ｒｕと１
０ÅのＣｒとを交互に２５０層形成したもの、１００Å
の９５Ｆｅ−５Ａｌと５０Åの８０Ｎｉ−２０Ｆｅ，８
０Åの８０Ｆｅ−２０Ｒｈと２０ÅのＰｄを２００層形
成したものなどを用いたが、いずれの場合も、膜厚０.
２μｍ、保磁力１５００Ｏｅのγ−Ｆｅ2Ｏ3スパッタ膜
を用いてその記論再生特性を評価した結果、従来薄膜を
用いたヘッドに比べて約１.５倍の記録密度が達成でき
た。表１（２）の人工格子薄膜で、最小磁極膜厚を０.
５，１.０，２，５，１０μｍと変えた薄膜ヘッドを試
作評価したが、膜厚が１.０μｍ以上の場合にのみ２６
ｄＢ以上のオーバライト特性が得られた。ただし１０μ
ｍ以上としてもこれ以上の特性の向上は認められなかっ
た。また、表１（１）に示した人工格子薄膜を２５０Å
のＳｉＯ2を介して２０層形成した複合膜、（２)，
（３）に示した人工格子薄膜を２００ÅのＡｌ2Ｏ3を介
して３０層形成した複合膜、(４)，(５）に示した人工
格子膜を１５０ÅのＳｉを介して４０層形成した複合
膜、さらに（６）に示した人工格子膜をＳｉＯ2を介し
て１０層形成した複合膜をそれぞれ磁極とすることで磁
気ヘッドの特性はさらに１.５倍向上した。 【００１９】図３にはさらに別の実施例を示す。本ヘッ
ドはＭｎ−Ｚｎフェライト，Ｎｉ−Ｚｎフェライトなど
の強磁性基板２８上に、ギャップ層３０，コイル３２，
非磁性絶縁層３４，磁極抵抗効果を有する人工格子磁性
薄膜から成る主磁極３６，及び該主磁極部と薄膜絶縁層
３８を介して形成された後部磁極４０とから成る。ここ
で後部磁極４０は膜厚２μｍの８０Ｎｉ−１９Ｆｅと
し、ギャップ層３０，コイル３２，絶縁層３４に関して
図１に示した実施例と同様とした。また薄膜絶縁層３４
は膜厚１００ÅのＳｉＯ2としたが、後部磁極４０と主
磁極３６とを実効的に電気的に絶縁できれば良い。主磁
極３６は表２に示す構成の人工格子薄膜を用い、その膜
厚は０.０５μｍ、０.１μｍ，０.２μｍ，０.２５μ
ｍ，０.３μｍとした。本人工格子の耐蝕性も良好であ
った。さらに、Ｃｏ−Ｃｒ２層媒体を用いてその記録再
生特性を評価した結果、いずれも図１に示した構成の薄
膜ヘッドに比べてより大きな再生出力が得られた。これ
は、表２に示した人工格子磁性膜は、磁気抵抗効果を２
％程度に保ったままその飽和磁束密度を１５ｋＧ程度に
できるためである。 【００２０】図４には、さらに別の実施例を示す。本ヘ
ッドは、表２に示した様な磁気抵抗効果を有する人工格
子磁性薄膜をＭＲ素子として、非磁性基板４６上の磁気
シールド膜ではさんで構成したものである。シールド４
２は膜厚１.５μｍの８１.５Ｎｉ−１８.５Ｆｅを用い
たが、高透磁率磁性膜であれば良い，ＭＲ素子４４の膜
厚は０.０１μｍ，０.０２μｍ，０.０３μｍ，０.０４
μｍ，０.０５μｍとしたが、いずれも良好な再生出力
及び分解能が得られた。ただし膜厚を０.０５μｍより
も厚くすると再生出力が低下した。 【００２１】また、さらに別の実施例として、表１
（１)〜(６）に示した人工格子膜を２５０ÅのＳｉＯ2
もしくはＴｉＯ2を介して１００層形成した複合膜を用
いて、少なくともギャップ近傍の磁気回路を部分的には
構成したリングヘッドも、通常のリングヘッドに比べて
約４倍の保磁力の媒体にまで記録ができ、すぐれた高密
度記録特性を示した。 【００２２】 【発明の効果】本発明は、濃度の人為的周期を４００Å
以下とした人工格子磁性膜を薄膜ヘッド用磁極材料とす
ることで、実用材料であるパーマロイ程度の高耐蝕性，
高透磁率，熱安定性を保ったままその飽和磁束密度をパ
ーマロイの１.５倍以上に向上できる。そのため、本発
明による薄膜ヘッドは、より強く、急峻な記録磁界を発
生することが出来るので、１.５倍以上の線密度で記録
再生ができるという効果がある。 【００２３】さらに、本発明によれば該人工格子薄膜
は、パーマロイと同等の磁気抵抗効果を有し、なおかつ
その飽和磁束密度を１.５倍程度にすることができる。
また、本薄膜の耐蝕性，透磁率，熱安定性もパーマロイ
と同等にできる。そのため、本発明による磁気抵抗効果
型薄膜ヘッドは、高い再生感度，分解能を得られるとい
う効果もある。この人工格子膜を非導電性膜と介して積
層すればうず電流も小さく、磁区構造も制御できるた
め、特にヘッド状態での特性を向上できる。
リジッドディスク装置などの磁気ヘッド用磁性薄膜に係
り、特に高密度磁気記録に好適な磁性薄膜およびそれを
用いた磁気ヘッドに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、特開昭５５−８４０１９号，もし
くは特公昭５２−１６１３号に記載のように高密度記録
に適した種々の薄膜ヘッドが提案され、実用化されつつ
ある。しかし、今後さらに高密度での記録再生を実現す
るためには、磁極材の飽和磁束密度を１３ｋＧ以上とす
る必要がある。これまで、高飽和磁束密度を有する磁極
材料として、特開昭５２−１１２７９７号に記載のＦｅ
−ＳｉとＳｉＯ2との多層膜、ＵＳＰ４３０６９０８号
に記載のＣｏ−Ｚｒ系非晶磁性合金などが提案されてい
る。実際、Ｊ.Ａppl．Ｐhys．55 (6), 2235 (1984年)
におけるＫ.Ｙanadaらによる"Ａ thin film head for h
igh density magnetic recrding using Ｃo-Ｚr amorph
ous films" と題する文献において、飽和磁束密度１４
ｋＧのＣｏ−Ｚｒ非晶質磁性合金を磁極材とすること
で、高密度での記録再生ができることが論じられてい
る。しかし、非晶質磁性合金では飽和磁束密度を１５ｋ
Ｇ以上にするのは安定性の面から困難である。一方、Ｆ
ｅ−ＳｉとＳｉＯ2との多層膜は飽和磁束密度は２０ｋ
Ｇ程度にできるが、耐蝕性に乏しく、実用上充分な耐蝕
性を得るためにＣｒなどを添加すると飽和磁束密度は１
５ｋＧ程度に低下してしまうという問題があった。 【０００３】一方、飽和磁束密度を向上するためなどの
目的のために、人工的に周期性を持たせる人工格子磁性
膜の研究が最近行なわれている。ところが、単一磁性元
素だけを用いて人工格子磁性薄膜を形成していたことを
関係して、これまで特に実用上有用な結果は得られてい
なかった。(日本応用磁気学会誌,Ｖol.6, 229 (1982).
新庄輝也「人工格子薄膜の磁性」）。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、飽和
磁束密度及び透磁率が高く、さらに実用上充分な耐蝕，
耐熱性を有する人工格子磁性薄膜材料、及び該材料を用
い、高密度での記録再生が可能な薄膜ヘッドを提供する
ことにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】発明者らは、少なくとも
２種の材料から成る人工格子薄膜構造内に、その組成濃
度の人為的周期が４００Å以下、より望ましくは２００
Å以下１０Å以上であり、少なくとも１つの材料がＦ
ｅ，Ｃｏのいずれか、もしくはその両方を主たる成分と
する磁性合金とすることで飽和磁束密度，透磁率共に高
い実用磁性材料を得ることができる。特に、第２の磁性
材料も、第１の材料とは組成もしくは構成成分が異な
り、Ｆｅ，Ｃｏのいずれか、もしくはその両方を主たる
成分とする磁性合金とすることにより、人工格子磁性薄
膜の飽和磁束密度をさらに向上することができる。ま
た、この第２の材料をＮｉを主たる成分とする合金とす
ることで、既存の材料と比べて飽和磁束密度が高く、か
つ磁気抵抗効果も大きい人工格子磁性薄膜も得ることが
できる。 【０００６】なお、人工格子の形成法としては、従来、
ＭＢＥ法，真空蒸着法，スパッタリング法，イオンビー
ムスパッタ法，ＣＶＤ法，ＭＯＣＶＤ法などが一般に用
いられるが、メッキ法，クラスタビーム法，イオンビー
ム形成法などで形成しても良い。 【０００７】 【作用】該人工格子磁性薄膜を用いて磁気ヘッドを構成
することで、高密度記録に好適なヘッドを提供できる。
磁気ヘッドはバルクヘッド，薄膜ヘッドのいずれでも良
いが、特に薄膜ヘッドに本発明による人工格子磁性薄膜
を用いた場合に顕著な特性向上が認められる。すなわ
ち、少なくとも磁性先端を該人工格子磁性薄膜とし、そ
の膜厚を１μｍ以上とすることで、特に従来の面内記録
用磁気ヘッドに好適なヘッドを提供できる。一方、少な
くとも一方の該磁極先端膜厚を０.３μｍ以下とすれば
垂直磁気記録用に好適である。しかし、いずれのヘッド
もその用途を垂直，面内方式に限定されるわけではな
い。さらに、磁気抵抗効果の大きな人工格子磁性薄膜を
磁極とし、その膜厚を０.０５μｍ以下とした磁気抵抗
効果型磁気ヘッドは、面内、垂直いずれの方式において
も再生用ヘッドとして好適である。 【０００８】 【実施例】以下、本発明の実施例を表１（１)〜(６）で
説明する。 【０００９】 【表１】【００１０】ＥＢ蒸着法で、５０ｗｔ％Ｃｏ−５０ｗｔ
％Ｆｅ合金と８１ｗｔ％Ｎｉ−１９ｗｔ％Ｆｅ合金とを
それぞれ３０Å，３０Åずつ交互に５０層ずつＡｌ2Ｏ3
−Ｔｉｏ2基板上に形成した〔（１）〕。基板温度は２
５０℃，外部印加磁界は１０Ｏｅである。該人工格子磁
性薄膜の飽和磁束密度は１７ｋＧ、その５ＭＨｚの透磁
率は１５００と磁気特性は極めて良好であり、耐蝕性，
耐熱性も充分であった。また高周波スパッタリング法
で、サファイア基板上に形成した、９０ｗｔ％Ｆｅ−５
ｗｔ％Ｓｉ−５ｗｔ％Ｒｕ（５０Å）と８５ｗｔ％Ｆｅ
−９ｗｔ％Ｓｉ−５ｗｔ％Ａｌ（５０Å）の２５層，２
５層人工格子磁性薄膜（２）、マグネトロンスパッタリ
ング法で、水晶基板上に基板温度１００℃で形成した４
５ｗｔ％Ｎｉ−５５ｗｔ％Ｆｅ（８０Å）と７９ｗｔ％
Ｎｉ−１７ｗｔ％Ｆｅ−４ｗｔ％Ｍｏ（２０Å）の３０
層，３０層人工格子磁性薄膜（３）のいずれも、飽和磁
束密度、１ＭＨｚの透磁率はそれぞれ１５ｋＧ，１００
０であり、機械的、化学的性質も良好であった。またＭ
ＢＥ法で基板温度３００℃でＺｒＯ2基板上に形成し
た。４９ｗｔ％Ｃｏ−４９ｗｔ％Ｆｅ−２ｗｔ％Ｖ（１
００Å），８３ｗｔ％Ｎｉ−１７ｗｔ％Ｆｅ（１００
Å）の１２層，１３層人工格子磁性膜（４）及び、９０
ｗｔ％Ｆｅ−１０ｗｔ％Ｒｕ（７０Å），Ｃｏ（３０
Å）の１５層，１５層人工格子磁性膜は、飽和磁束密
度、１０ＭＨｚでの透磁率はそれぞれ１７ｋＧ，１００
０であった。さらに、イオンビームスパッタ法で非磁性
Ｚｎフェライト基板上に１５０℃で形成した、３４ｗｔ
％Ｃｏ−６４ｗｔ％Ｆｅ−１ｗｔ％Ｃｒ（１５０Å），
９０ｗｔ％Ｆｅ−３ｗｔ％Ｓｉ−７ｗｔ％Ｒｕ（５０CC
４）の１０層，１０層人工格子磁性膜の飽和磁束密度、
５ＭＨｚでの透磁率は２３ｋＧ、１２００であった。以
上の結果は、その組成、作製法条件などに限定されるも
のではなく、少なくとも１つの材料がＦｅ，Ｃｏの一方
もしくはその合金を主たる成分とし、その周期が４００
Å以下、より望ましくは２００Å以下１０Å以上であれ
ば高飽和磁束密度で、透磁率も１０００以上の良好な膜
が得られた。特に、第２の材料が、第１の材料とは組成
もしくは構成成分が異なり、Ｆｅ，Ｃｏの一方もしくは
その合金を主たる成分とした磁性材料である場合には、
第１，第２の材料の膜厚がより任意に選定でき、高飽和
密度を有し、かつ高透磁率である材料を得やすかった。 【００１１】表２（７)〜(１１）にはさらに別の実施例
を示す。 【００１２】 【表２】 【００１３】これらはいずれも、Ｆｅ，Ｃｏの一方もし
くは両方を主たる成分とする磁性合金（材料２）と、Ｎ
ｉを主たる成分とする磁性合金（材料１）とで人工格子
磁性薄膜を形成したものである。すなわち、高周波スパ
ッタリング法でＡｌ2Ｏ3基板上に室温で、２０Åの８０
ｗｔ％Ｎｉ−２０ｗｔ％Ｃｏと３０Åの９０ｗｔ％Ｆｅ
−３ｗｔ％Ｓｉ−７ｗｔ％Ｒｕとを交互に５層ずつ形成
した人工格子薄膜（７）は、飽和磁束密度が１４ｋＧ，
１ＭＨｚでの透磁率は１０００であり、さらに、その磁
気抵抗化率は３％であり、優れた磁気特性を有してい
た。また、マグネトロンスパッタ法で１００℃でサファ
イア基板上、９０ｗｔ％Ｎｉ−１０ｗｔ％Ｃｏ（５０
Å）と、４５ｗｔ％Ｎｉ−５５ｗｔ％Ｆｅ（５０Å）と
を２０層ずつ形成した人工格子磁性膜（８）、５０ｗｔ
％Ｎｉ−５０ｗｔ％Ｃｏ（７０Å）と３３ｗｔ％Ｃｏ−
６６ｗｔ％Ｆｅ−１ｗｔ％Ｃｒ（７０Å）とを１０層ず
つ形成した人工格子磁性膜(９）は、いずれも磁気抵抗
効果変化率は、２.５％であった。ここで（８),（９）
の飽和磁束密度は１２ｋＧ，１９ｋＧ，５ＭＨｚでの透
磁率は２０００，１０００であった。また、抵抗加熱法
で２００℃でＺｒＯ2基板上に９８ｗｔ％Ｎｉ−２ｗｔ
％Ｍｎ（１０Å）と４９ｗｔ％Ｃｏ−４９ｗｔ％Ｆｅ−
２ｗｔ％Ｖ（１０Å）とを１５層ずつ形成した人工格子
薄膜は、磁気抵抗効果変化率１.５％、飽和磁束密度１
５ｋＧ，５ＭＨｚでの透磁率１０００であり、ＥＢ蒸着
法で５層ずつ形成した９０ｗｔ％Ｎｉ−１０ｗｔ％Ｆｅ
（３０Å）と５０ｗｔ％Ｃｏ−５０ｗｔ％Ｆｅ（３０
Å）の磁気抵抗変化率、飽和磁束密度、１ＭＨｚでの透
磁率はそれぞれ２.５％，１６ｋＧ，１１００であっ
た。 【００１４】以上のように本発明の人工格子磁性膜によ
り、飽和磁束密度、透磁率が高く、磁気抵抗変化率の大
きな材料を得ることことができる。 【００１５】表１，表２には２種の材料から成る実施例
を示したが、３種以上の材料で人工格子磁性薄膜を構成
しても結果は同様であった。さらに、これらの人工格子
磁性薄膜を非導電性の材料などを介して積層した複同材
料はうず電流損失が少なく、例えば表１（１）の磁性材
料を１００ÅのスパッタＳｉＯ2を介して１０層積層し
た磁性膜、（２）の磁性材料を２００ÅのスパッタＳｉ
Ｏ2を介して２０層積層した磁性膜は、ＳｉＯ2を介さな
い場合に比べて透磁率は２倍大きかった。また、表２
（１０)，（１１）で説明した人工格子磁性膜を１５０
ÅのＡｌ2Ｏ3を介して積層し磁性膜は、Ａｌ2Ｏ3を介さ
ない場合に比べて透磁率は約１.５倍に大きくなった。 【００１６】以下、本発明の別の実施例を図１により説
明する。図１(ｂ）は図１(ａ）のＡ−Ａ断面図である。
本薄膜磁気ヘッドは、Ａｌ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ，Ｚ
ｒＯ2などの非磁性基板２上に、主磁極４，ギャップ層
６，コイル１０，絶縁層１２，補助磁極１４を半導体プ
ロセスを応用して形成加工したもである。ギャップ層６
および絶縁層１２としてはそれぞれ膜厚３μｍのＡｌ2
Ｏ3および膜厚５μｍのポリイミド系樹脂を用いたが、
ＳｉＯ2などの非磁性絶縁物を用いても良い。コイル１
０は幅２μｍ，高さ３μｍのＣｕを８ターン巻線した
が、コイル１０材料としては、Ａｌ，Ｃｕ−Ａｌ，Ａｕ
などの導電体であれば良く、巻線数も８に限定されるわ
けではない。また、補助磁極１４は膜厚２０μｍのＣｏ
−Ｚｒ−Ｗ非晶質磁性合金で形成したが、磁性材料であ
れば良い。主磁極４は、表１（１)〜(６）に示した人工
格子磁性合金を用いた。基板２温度は、液体窒素温度か
ら４００℃として膜を形製したが、５０℃〜３００℃の
場合に最も良好な特性の膜が得られた。 【００１７】０.５％の塩水を噴霧した耐蝕性を評価し
結果、本人工格子薄膜の耐蝕性は従来薄膜に比べて著し
く向上した。さらに飽和磁束密度が１５ｋＧ以上であ
り、薄膜にした時の比透磁率は、該周期が４００Å以下
の時に１０００以上と大きくすることに対応して、飽和
磁化４００emu/cc，保磁力５０Ｏｅ，膜厚０.２μｍの
Ｃｏ−Ｃｒに、膜厚０.７μｍ，比透磁率２０００のＣ
ｏ−Ｚｒ−Ｍｏ非晶質磁性合金薄膜層を裏打ちした２層
膜媒体で該ヘッドの記録再生特性を評価し球結果、磁性
先端膜厚が０.３μｍ以下の場合に従来材をそのまま使
用したベッドに比べて約２倍の記録密度が達成できた。
本効果は、周期を４００Å以下とすることで顕著であっ
たが、さらに特に前期周期が２００Å以下の場合には、
再生出力も２倍大きくなったが、周期が１０Å以下とな
ると再生出力は同等以下になった。また、全膜厚を０.
０５μｍ以下とすると再生出力は低以したが、高い記録
密度での再生はできた。 【００１８】図２には、さらに別の実施例を示す。本ヘ
ッドは、非磁性基板１６上に下部磁性層１８，ギャップ
層２０，コイル２２，絶縁層２４，上部磁性層２６を形
成したものである。下部，上部磁性層１８，２６は膜厚
１.５μｍ，２μｍの人工格子薄膜であり、ギャップ層
２０は膜厚０.３μｍのスパッタＡｌ2Ｏ3膜，コイル２
２は幅２μｍ，膜厚４μｍＣｕ−Ａｌ合金，絶縁層２４
は有機レジスト膜である。人工格子薄膜としては表１に
示した構成のものと、５０Åの９０Ｆｅ−１０Ｒｕと１
０ÅのＣｒとを交互に２５０層形成したもの、１００Å
の９５Ｆｅ−５Ａｌと５０Åの８０Ｎｉ−２０Ｆｅ，８
０Åの８０Ｆｅ−２０Ｒｈと２０ÅのＰｄを２００層形
成したものなどを用いたが、いずれの場合も、膜厚０.
２μｍ、保磁力１５００Ｏｅのγ−Ｆｅ2Ｏ3スパッタ膜
を用いてその記論再生特性を評価した結果、従来薄膜を
用いたヘッドに比べて約１.５倍の記録密度が達成でき
た。表１（２）の人工格子薄膜で、最小磁極膜厚を０.
５，１.０，２，５，１０μｍと変えた薄膜ヘッドを試
作評価したが、膜厚が１.０μｍ以上の場合にのみ２６
ｄＢ以上のオーバライト特性が得られた。ただし１０μ
ｍ以上としてもこれ以上の特性の向上は認められなかっ
た。また、表１（１）に示した人工格子薄膜を２５０Å
のＳｉＯ2を介して２０層形成した複合膜、（２)，
（３）に示した人工格子薄膜を２００ÅのＡｌ2Ｏ3を介
して３０層形成した複合膜、(４)，(５）に示した人工
格子膜を１５０ÅのＳｉを介して４０層形成した複合
膜、さらに（６）に示した人工格子膜をＳｉＯ2を介し
て１０層形成した複合膜をそれぞれ磁極とすることで磁
気ヘッドの特性はさらに１.５倍向上した。 【００１９】図３にはさらに別の実施例を示す。本ヘッ
ドはＭｎ−Ｚｎフェライト，Ｎｉ−Ｚｎフェライトなど
の強磁性基板２８上に、ギャップ層３０，コイル３２，
非磁性絶縁層３４，磁極抵抗効果を有する人工格子磁性
薄膜から成る主磁極３６，及び該主磁極部と薄膜絶縁層
３８を介して形成された後部磁極４０とから成る。ここ
で後部磁極４０は膜厚２μｍの８０Ｎｉ−１９Ｆｅと
し、ギャップ層３０，コイル３２，絶縁層３４に関して
図１に示した実施例と同様とした。また薄膜絶縁層３４
は膜厚１００ÅのＳｉＯ2としたが、後部磁極４０と主
磁極３６とを実効的に電気的に絶縁できれば良い。主磁
極３６は表２に示す構成の人工格子薄膜を用い、その膜
厚は０.０５μｍ、０.１μｍ，０.２μｍ，０.２５μ
ｍ，０.３μｍとした。本人工格子の耐蝕性も良好であ
った。さらに、Ｃｏ−Ｃｒ２層媒体を用いてその記録再
生特性を評価した結果、いずれも図１に示した構成の薄
膜ヘッドに比べてより大きな再生出力が得られた。これ
は、表２に示した人工格子磁性膜は、磁気抵抗効果を２
％程度に保ったままその飽和磁束密度を１５ｋＧ程度に
できるためである。 【００２０】図４には、さらに別の実施例を示す。本ヘ
ッドは、表２に示した様な磁気抵抗効果を有する人工格
子磁性薄膜をＭＲ素子として、非磁性基板４６上の磁気
シールド膜ではさんで構成したものである。シールド４
２は膜厚１.５μｍの８１.５Ｎｉ−１８.５Ｆｅを用い
たが、高透磁率磁性膜であれば良い，ＭＲ素子４４の膜
厚は０.０１μｍ，０.０２μｍ，０.０３μｍ，０.０４
μｍ，０.０５μｍとしたが、いずれも良好な再生出力
及び分解能が得られた。ただし膜厚を０.０５μｍより
も厚くすると再生出力が低下した。 【００２１】また、さらに別の実施例として、表１
（１)〜(６）に示した人工格子膜を２５０ÅのＳｉＯ2
もしくはＴｉＯ2を介して１００層形成した複合膜を用
いて、少なくともギャップ近傍の磁気回路を部分的には
構成したリングヘッドも、通常のリングヘッドに比べて
約４倍の保磁力の媒体にまで記録ができ、すぐれた高密
度記録特性を示した。 【００２２】 【発明の効果】本発明は、濃度の人為的周期を４００Å
以下とした人工格子磁性膜を薄膜ヘッド用磁極材料とす
ることで、実用材料であるパーマロイ程度の高耐蝕性，
高透磁率，熱安定性を保ったままその飽和磁束密度をパ
ーマロイの１.５倍以上に向上できる。そのため、本発
明による薄膜ヘッドは、より強く、急峻な記録磁界を発
生することが出来るので、１.５倍以上の線密度で記録
再生ができるという効果がある。 【００２３】さらに、本発明によれば該人工格子薄膜
は、パーマロイと同等の磁気抵抗効果を有し、なおかつ
その飽和磁束密度を１.５倍程度にすることができる。
また、本薄膜の耐蝕性，透磁率，熱安定性もパーマロイ
と同等にできる。そのため、本発明による磁気抵抗効果
型薄膜ヘッドは、高い再生感度，分解能を得られるとい
う効果もある。この人工格子膜を非導電性膜と介して積
層すればうず電流も小さく、磁区構造も制御できるた
め、特にヘッド状態での特性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明より成る薄膜ヘッドの斜視図及びの断面
拡大図。 【図２】本発明より成る別の実施例の断面図。 【図３】本発明より成る別の実施例の断面図。 【図４】本発明より成る別の実施例の断面図。 【符号の説明】 ２，１６，４６…非磁性基板、４，３６…主磁極、６，
２０，３０…ギヤップ層、１２，２４，３８…絶縁層、
１０，２２，３２…コイル。
拡大図。 【図２】本発明より成る別の実施例の断面図。 【図３】本発明より成る別の実施例の断面図。 【図４】本発明より成る別の実施例の断面図。 【符号の説明】 ２，１６，４６…非磁性基板、４，３６…主磁極、６，
２０，３０…ギヤップ層、１２，２４，３８…絶縁層、
１０，２２，３２…コイル。
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フロントページの続き
(72)発明者 大友 茂一
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 工藤 實弘
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
(56)参考文献 特開 昭58−215610（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．少なくとも２種の異なる材料を交互に積層させて成
る人工格子構造の磁性薄膜を磁気抵抗効果素子として用
いた磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドにおいて、上記磁性
薄膜の全膜厚が１０Å以上０．０５μｍ以下であり、上
記材料のうち第１の材料がＦｅ，ＣｏまたはＮｉのうち
少なくとも１種を含有した磁性合金であり、第２の材料
がＦｅ，ＣｏまたはＮｉのうち少なくとも１種を含有し
た磁性合金または磁性単一金属、もしくは非磁性金属で
あることを特徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド。 ２．上記磁性薄膜中に、少なくとも第１の材料の層を２
層以上、第２の材料の層を１層以上有することを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の磁気抵抗効果型薄膜磁
気ヘッド。 ３．上記単一金属がＣｏであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド。 ４．上記非磁性金属がＣｒまたはＰｄであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の磁気抵抗効果型薄膜
磁気ヘッド。 ５．上記人工格子構造の磁性薄膜が非磁性層を介して積
層されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項か
ら第４項までのいずれかに記載の磁気抵抗効果型薄膜磁
気ヘッド。 ６．上記非磁性層の材料がＳｉＯ２，ＳｉＯ，ＴｉＯ
２，Ａｌ２Ｏ３またはＳｉのうちから選ばれる少なくと
も１種であることを特徴とする特許請求の範囲第５項記
載の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド。７．上記人工格子構造の磁性薄膜を磁気シールド膜では
さんで構成したことを特徴 とする特許請求の範囲第１項
から第６項までのいずれかに記載の磁気抵抗効果型薄膜
磁気ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7029144A JP2677226B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7029144A JP2677226B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59218384A Division JP2502965B2 (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 薄膜磁気ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07262534A JPH07262534A (ja) | 1995-10-13 |
| JP2677226B2 true JP2677226B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=12268086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7029144A Expired - Lifetime JP2677226B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2677226B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59202614A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-16 | Showa Denko Kk | 磁気素子 |
-
1995
- 1995-02-17 JP JP7029144A patent/JP2677226B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07262534A (ja) | 1995-10-13 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |