JP2751700B2

JP2751700B2 - 磁気抵抗効果ヘッド

Info

Publication number: JP2751700B2
Application number: JP33785991A
Authority: JP
Inventors: 一彦山田
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1991-11-28
Filing date: 1991-11-28
Publication date: 1998-05-18
Anticipated expiration: 2013-05-18
Also published as: JPH05151532A

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素子と略記する。）
を具備した磁気抵抗効果ヘッド（以下、ＭＲヘッドと略
記する。）に関するものである。

【０００２】

【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、バイアス角度と呼ぶ。）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５９−０４８２
０１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、図３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２００〜５００オングストロ―ムの
ＮｉＦｅ合金）を形成し、前記ＭＲ素子１上にＴｉ、Ｍ
ｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ等の非磁性導体層２を同様の方法で
形成し、更に前記非磁性導体層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
よび非晶質軟磁性体層３の積層体に通電するための端子
である。

【０００３】この様な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にのみならず
非磁性導体層２および非晶質磁性体層３にも分流する。
従って、この様な構造においては、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５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。

【０００４】ところで、非晶質軟磁性体層３としては特
願平１−１２４２０９号に記載されているＣｏＴａＭｏ
膜、あるいはジャ―ナル・オブ・アプライド・フィジッ
クス誌，第６３巻，４０２３頁に記載されているＣｏＺ
ｒＭｏ膜が公知例として知られている。このＣｏＴａＭ
ｏ膜およびＣｏＺｒＭｏ膜は、抵抗変化率が通常ＭＲ素
子１として使用されるＮｉＦｅ膜の抵抗変化率の１／１
００と極めて小さく、逆に比抵抗はＮｉＦｅ膜の約５．
６倍と大きく、また異方性磁界は４ Oe でＮｉＦｅ膜と
ほぼ同じであり、非晶質軟磁性体層５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―ダ―
であり、磁気特性の観点からみれば非晶質軟磁性体層３
の材料として理想的と言えるものである。

【０００５】

【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３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３にも当然の事ながら高い信頼性
（耐蝕性）が求められている。本発明はこの様な状況を
踏まえて成されたものであり、従来非晶質軟磁性体層と
して用いられていたＣｏＴａＭｏ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。

【０００６】

【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
ＣｏＴａＭｏＣｒ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ＣｏＺｒＭｏＣｒ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。

【０００７】

【作用】図１はガラス基板上に成膜した膜厚０．３μｍ
のＣｏ₈₀Ｔａ_8-xＭｏ₁₂Ｃｒ_x（原子％）膜を、湿度８
５％、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Ｃｒ
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―ルで示
している。図１から明らかなように、Ｃｒ添加量が０あ
るいは１％未満の膜では、僅か３００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、１％以上Ｃｒ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１．５％Ｃｒ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４０００時間とＣｒ添加量が
１％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、Ｃｒを１％以上添加し
たＣｏＴａＭｏ膜を非晶質軟磁性体層として用いること
により、従来のＣｏＴａＭｏ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。

【０００８】図２はガラス基板上に成膜した膜厚０．３
μｍのＣｏ₈₀Ｚｒ_8-xＭｏ₁₂Ｃｒ_x（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、横軸および縦軸
は図１と同様に、各々Ｃｒ添加量Ｘ（原子％）、試験後
のＭｓ値が試験前の値の８０％になる時間を示してい
る。ＣｏＺｒＭｏ膜の場合、図２から明らかなように、
Ｃｒ添加量が０あるいは２％未満の膜では、僅か２００
時間程度で飽和磁化Ｍｓが初期値の８０％まで低下して
いるのがわかる。一方、２％以上のＣｒ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
２．５％Ｃｒ添加膜では、Ｍｓ値が初期値８０％に減少
する時間は４０００時間程度で、Ｃｒ添加量が１％未満
の場合に比較して２０倍の長い時間を要しており、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、Ｃｒを２原子％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Ｃｏ
ＺｒＭｏ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。

【０００９】ここで重要な点は、ＣｏＴａＭｏ膜あるい
はＣｏＺｒＭｏ膜の耐蝕性はＣｒの添加により著しく改
善されるが、磁気特性の観点からＣｒの添加量に上限が
あることである。つまり、ＣｏＴａＭｏ、ＣｏＺｒＭｏ
両膜ともＣｒの添加量が６％を越えると未添加の膜に較
べ保磁力が急激に増大（例えば図２の場合、６．５％添
加で約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ＣｏＴａＭｏＣｒ膜あるいはＣｏＺｒＭｏＣ
ｒ膜（いずれもＣｏ量にして７０〜８７原子％の範囲）
についても検討したが、やはりＣｒの添加により耐蝕性
が向上すること、並びに６％以上のＣｒ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ＣｏＴ
ａＭｏ膜に対するＣｒ添加量Ｘは、原子％表示で１％≦
Ｘ≦６％であった。同様に、ＣｏＺｒＭｏ膜に対するＣ
ｒ添加量Ｘは、原子％表示で２％≦Ｘ≦６％であった。

【００１０】

【実施例】次に本発明の実施例について述べる。実施例１本発明の一実施例について図３を用いて説明する。図３
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４００オングストロ―
ムのパ―マロイ（Ｎｉ８２％−Ｆｅ１８％、重量％）膜
を成膜した。なお、蒸着時には１００ Oe の磁界を永久
磁石で印加しパ―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
２００オングストロ―ムのＴｉ膜を前記パ―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３０
０オングストロ―ム、異方性磁界Ｈｋ５ Oe のＣｏＴａ
ＭｏＣｒ膜層（Ｃｏ８２％−Ｔａ４％−Ｍｏ１２％−Ｃ
ｒ２％、原子％）を前述のＴｉ膜上に蒸着法を用いて成
膜した。なお、ＣｏＴａＭｏＣｒ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―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―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５０オングストロ―ム、０．５μｍで
ある。以上のような構成を持つ本実施例による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６０００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。

【００１１】実施例２非晶質軟磁性体層３として膜厚３００オングストロ―
ム、異方性磁界Ｈｋ５ Oe のＣｏＺｒＭｏＣｒ膜層（Ｃ
ｏ８２％−Ｚｒ３．５％−Ｍｏ１２％−Ｃｒ２．５％、
原子％）を用いた以外は実施例１と全く同様にしてＭＲ
ヘッドを作製した。このような構成を持つ本実施例によ
るＭＲヘッドにおいても、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。また、このＭＲヘッドを湿度８５％、温度９０℃の
環境下に９０００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。

【００１２】比較例１非晶質軟磁性体層３としてＣｒを添加しないＣｏＴａＭ
ｏ膜（Ｃｏ８２％−Ｔａ５％−Ｍｏ１３％、原子％）あ
るいはＣｏＺｒＭｏ膜（Ｃｏ８２％−Ｚｒ６％−Ｍｏ１
２％）を用いた以外は実施例１あるいは２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。

【００１３】比較例２非晶質軟磁性体層をＣｏＴａＭｏＣｒ膜（Ｃｏ８２％−
Ｔａ４％−Ｍｏ６％−Ｃｒ８％、原子％）とした以外は
実施例と全く同様としたＭＲヘッドを作製した。しか
し、このＣｏＺｒＭｏＣｒ膜は磁気異方性分散が大きく
保磁力も大きかったため、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。また、Ｃｒ添加量７％のＣｏＺｒＭｏＣｒ
膜を用いたＭＲヘッドも試作したが、やはり充分なバイ
アスを印加することができなかった。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言及したが、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、非磁性導体層を成す材料はＴ
ｉに限定されるものではなく、例えばＴａ、Ｍｏ、Ｗあ
るいはこれらの合金等を使用しても構わない。

【００１４】

【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Ｃｒを含むＣｏＴａＭｏＣｒ膜あるいは所定量
のＣｒを含むＣｏＺｒＭｏＣｒ膜を非晶質軟磁性層とす
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】

【図１】ＣｏＴａＭｏ膜にＣｒを添加した場合の飽和磁
化の変化を示す図である。

【図２】ＣｏＺｒＭｏ膜にＣｒを添加した場合の飽和磁
化の変化を示す図である。

【図３】本発明による磁気抵抗効果ヘッドの基本的構成
を示す構成図である。

【符号の説明】

１ＭＲ素子２非磁性導体層３非晶質軟磁性体層４端子

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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ＣｏＴａＭｏＣｒ膜からな
ることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項２】非晶質軟磁性体層のＣｒ添加量が１〜６
原子％であることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗
効果ヘッド。
【請求項３】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ＣｏＺｒＭｏＣｒ膜からな
ることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項４】非晶質軟磁性体層のＣｒ添加量が２〜６
原子％であることを特徴とする請求項３記載の磁気抵抗
効果ヘッド。