JP2781103B2 - 磁気抵抗効果型ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気的に記録された情
報の再生に用いられる磁気抵抗効果型ヘッド及びそれを
用いた磁気ディスク装置に関し、特に感度が高く大きな
出力が得られる磁気抵抗効果型ヘッド及びそれを用いた
磁気ディスク装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気抵抗効果（以下、ＭＲと称す）素子
を使用して磁気的に記録された情報を再生することがで
きることは公知であったが、近年の磁気ディスク装置の
小型化、高密度化の進行に伴い、ディスクとヘッドの相
対速度に依存せずに高い再生出力電圧が得られるＭＲヘ
ッドの開発が急がれている。ＭＲ素子においては、電気
抵抗が磁化ベクトルと電流がなす角度に依存して変化す
ることから、媒体からの磁界による磁化変化の機構とし
ては磁壁移動ではなく磁化回転が望ましい。また、磁壁
移動が起こると、再生波形にバルクハウゼンノイズとし
て現われ読み取りエラ−の原因となるので、磁壁移動は
抑えなければならない。

【０００３】このため、ＭＲ膜を単一の磁区からなる単
磁区構造にする、あるいは磁壁移動を抑制するなど磁区
構造を制御するための手段が発明されている。具体的に
は、特開昭62-40610号において反強磁性膜とＭＲ膜とを
積層して、磁気交換結合により単磁区構造にする方法
が、特開平2-220213において永久磁石膜とＭＲ膜を積層
して単磁区構造にする方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭62-40610号や特開平2-220213号に記載されている方
法は、ＭＲ膜の磁区構造の制御は確実に行うことができ
る反面、実効的な異方性磁界が大きくなり、磁化回転が
起こりにくくなる。そのため、磁気抵抗効果膜が媒体か
らの磁界を検出する部分に、反強磁性膜または永久磁石
膜をＭＲ膜に積層されていると、磁気ヘッドの出力が低
下するという問題がある。また、磁気抵抗効果膜が媒体
の磁界を検出する部分すなわち電極間の部分の、実効的
な異方性磁界の増加を抑えるために、上記反強磁性膜ま
たは上記永久磁石膜を除いた構造にすると、感度が向上
する反面、磁区構造を制御する膜（以下、磁区制御膜と
呼ぶ）の端部においてＭＲ膜に磁壁が出現し、バルクハ
ウゼンノイズが発生することがあるという問題がある。

【０００５】このように、ＭＲ膜の磁区構造の制御と実
効的な異方性磁界は密接な関係があるが、上記従来技術
においては、実効的な異方性磁界に大きな影響を与える
反強磁性膜の磁気異方性の方向あるいは永久磁石膜の着
磁方向とＭＲ膜の磁気異方性の方向に関しては触れられ
ていない。

【０００６】本発明の目的は、バルクハウゼンノイズを
抑制あるいは低減する手段を有する磁気抵抗効果型ヘッ
ドにおいて、バルクハウゼンノイズが抑制され、かつ感
度が高く大きな出力が得られる磁気抵抗効果型ヘッドを
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、基板と、前記基板上に、１軸磁気異方性
を有する磁気抵抗効果膜と、１軸磁気異方性を有し、前
記磁気抵抗効果膜の磁区を制御する磁区制御膜と、前記
磁気抵抗効果膜に電流を流すための一対の電極とを有す
る磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、磁気抵抗効果膜と、
バルクハウゼンノイズを低減又は抑止するために磁気抵
抗効果膜の磁区構造を制御する磁区制御膜の磁気的連続
性が両膜の界面によって保たれるように積層し、さら
に、磁気抵抗効果膜の１軸磁気異方性の磁化容易軸と磁
区制御膜の１軸磁気異方性の磁化容易軸を互いに異なる
方向に付与する。

【０００８】さらに、磁気抵抗効果膜と磁区制御膜の間
に、磁性薄膜を配置し、それぞれの界面において、磁気
的連続性が保たれている積層構造を作製することによっ
て、磁区制御の強さを任意の強さに調節することができ
る。

【０００９】ここで、磁気抵抗効果膜としては、例え
ば、磁気抵抗変化率が大きいFe-Ni系合金、Co-Ni系合金
またはFe-Ni-Co系合金を、磁区制御膜としては反強磁性
膜又は永久磁石膜を用いることができる。また、前記磁
性薄膜としては、例えば、Fe-Ni-Nb系合金を用いること
ができる。

【００１０】上述のヘッドの構造で、磁気抵抗効果膜及
び磁区制御膜に１軸磁気異方性を付与する方法として
は、つぎのような方法を用いることができる。磁区制御
膜を反強磁性膜で構成する場合には、まず、磁界を印加
しながら磁気抵抗効果膜を成膜し、つぎに、磁区制御膜
を積層し、さらに、磁区制御膜を、反強磁性材料のネ−
ル温度以上の温度に加熱しながら、磁気抵抗効果膜の磁
気異方性と異なる方向に、磁気抵抗効果膜の異方性磁界
よりも大きい直流磁界を印加する方法を用いることがで
きる。また、磁区制御膜が永久磁石膜の場合には、ま
ず、磁界を印加しながら磁気抵抗効果膜を成膜し、つぎ
に、磁区制御膜を成膜し、その後磁気抵抗効果膜の磁気
異方性と異なる方向に直流磁界を印加し着磁する方法を
用いることができる。

【００１１】

【作用】磁気抵抗効果（以下、ＭＲと称す）膜の磁区構
造を制御する効果、即ちバルクハウゼンノイズを低減又
は抑止する効果は、ＭＲ膜と磁区制御膜が磁気的に連続
である領域が広く、ＭＲ膜と磁区制御膜との交換結合磁
界が大きいほど大きくなる。また、ＭＲ膜に関しては、
媒体からの磁界に対して磁気的に等方的な薄膜よりも異
方的な薄膜の方が磁気抵抗変化が大きくなるなどの理由
から、ＭＲ膜に磁気異方性を付けている。

【００１２】従来は、磁区構造の制御を十分に行うた
め、図７に示すようにＭＲ膜の磁気異方性の方向も磁区
制御膜の磁気異方性の方向も同一に、一対の電極の間隔
方向（以下、トラック幅方向という）にしていた。実際
に感度に大きな影響を与えるのは、トラック幅方向の異
方性磁界（以下実効的な異方性磁界と呼ぶ）であり、実
効的な異方性磁界が小さいほど感度は高くなる。この場
合には、ＭＲ膜と磁区制御膜の交換結合磁界の大きさを
Ｈe、ＭＲ膜の異方性磁界の大きさをＨkとすると、ＭＲ
膜と磁区制御膜を積層したときの実効的な異方性磁界の
大きさＨk′は、両者の和（Ｈe＋Ｈk）となる。

【００１３】ここで、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの
ように、交換結合磁界及びＭＲ膜の異方性磁界の大きさ
を変えずに、図１（ａ）に示すようにＭＲ膜の磁気異方
性の磁化容易軸と、磁区制御膜の磁気異方性の磁化容易
軸を互いに異なる方向に付与すると、Ｈk′はＭＲ膜と
磁区制御膜の磁気異方性の方向が同一のときの値（Ｈe
＋Ｈk）に比べ小さくなる。即ち、Ｈk′＜Ｈe＋Ｈk と
なる。さらに、図１（ｂ）のようにＭＲ膜の磁気異方性
の方向と磁区制御膜の磁気異方性の方向が直交する場合
には、Ｈk′は（−Ｈe＋Ｈk）まで小さくすることがで
きる。以上述べたことを図示したものが図２であり、Ｍ
Ｒ膜の磁区構造を制御している状態で、Ｈk′は、従来
のＭＲ膜と磁区制御膜の磁気異方性の方向が同一のとき
のＨk′＝Ｈe＋Ｈk から、互いに異なる方向に磁気異
方性を付けることにより、直交する場合の Ｈk′＝−
Ｈe＋Ｈk まで減少させることができ、これは図３に示
すように出力の向上となって現われる。

【００１４】このような方法でＨk′を小さくすること
ができるが、ＭＲ膜と磁区制御膜の材料及び交換結合の
強さによっては、さらに小さくしなければ実用に適さな
い場合がある。このような場合には、ＭＲ膜の異方性磁
界は、材料によってほぼ決まってしまうので、変化させ
ることが困難である。そこで、図４のようにＭＲ膜と磁
区制御膜の間に、磁性薄膜を入れて交換結合の強さを任
意の強さまで減少させることによってＨk′を小さくす
ることができる。磁性薄膜としては、ＭＲ膜より飽和磁
化が小さく、磁化が消失する温度がＭＲ膜と磁区制御膜
の交換結合が消失する温度よりも高い材料が望ましい。
磁性薄膜の飽和磁化を小さくするほど、交換結合の強度
も小さくなる。従って、予め望ましい交換結合の強さを
求め、この交換結合を実現することができる磁性薄膜の
飽和磁化を計算して、磁性薄膜の材料を選択することが
可能である。

【００１５】このように、ＭＲ膜と磁区制御膜とに互い
に別の方向に磁気異方性を付与することにより、磁気異
方性を小さくし、感度を向上させている。また、ＭＲ膜
と磁区制御膜との界面においては、磁気的に連続である
ので、磁区制御効果が低下することはなく、ＭＲ膜を単
一磁区に保つことができる。従って、微視的には、ＭＲ
膜のスピンの方向は、磁区制御膜との界面においては交
換結合により磁区制御膜のスピンと平行であるが、界面
から離れるにつれて、異方性を付与された方向を向く。
巨視的には、ＭＲ膜の磁化容易軸は、磁区制御膜と異な
る方向を向いている。

【００１６】なお、ＭＲ膜と磁区制御膜とに互いに別の
方向に磁気異方性を付与しているが、これは、磁界中で
作製したＭＲ膜の磁気異方性が主に原子対の方向性配列
に起因し、反強磁性膜のネ−ル温度程度の温度や永久磁
石膜の着磁磁界程度の磁界ではほとんど変化しないこと
を利用している。

【００１７】本発明を用いている磁気抵抗効果型ヘッド
において、ＭＲ膜および磁区制御膜が、その界面におい
て、前記磁気抵抗効果膜と磁気的連続性を有し、また、
前記磁気抵抗効果膜は、前記磁区制御膜の磁化容易軸と
互いに異なる方向に磁化容易軸を有する状態となってい
るかどうかは、以下のような性質を有しているかどうか
を調べることにより、確認することができる。まず、磁
区制御膜に反強磁性膜を用いている場合には、磁気抵抗
効果型ヘッドをネ−ル温度以上に加熱すると、ＭＲ膜と
磁区制御膜の磁気異方性の方向が揃うので、ＭＲ膜の磁
化が回転しにくくなり、ヘッドの出力が減少する。ま
た、磁気的なバイアスを印加する手段を備えている場合
には、ネ−ル温度以上の温度に上げる前後において、再
生波形が正負対称になる最適なバイアスの値が変化す
る。磁区制御膜に永久磁石膜を用いている場合には、強
い外部磁界を印加して着磁の方向を変化させると出力が
変化する。また、一般にはＭＲ膜か磁区制御膜のどちら
は、一対の電極の間隔方向すなわちトラック幅方向に磁
化容易軸を有しているので、膜の断面には磁極は出ない
が、トラック幅方向に磁化容易軸を有していない膜にお
いては磁極が出る。これを、ヘッドの浮上面において、
磁気力顕微鏡で検出することもできる。これらの性質を
確認することによって、そのヘッドが、本発明の構成を
有しているかどうか判断できる。

【００１８】

【実施例】本発明の磁気抵抗効果型ヘッドを適用した磁
気ディスク装置の一実施例について、図８を用いて説明
する。図８は、この磁気ディスク装置の概略構造に示す
斜視図である。

【００１９】この磁気ディスク装置の概略構造を説明す
る。同図に示すように、磁気ディスク装置は、スピンド
ル２０２と、スピンドル２０２を軸として、等間隔に積
層された複数の磁気ディスク２０４ａ，２０４ｂ，２０
４ｃ，２０４ｄ，２０４ｅと、スピンドル２０２を駆動
するモータ２０３とを備えている。さらに、移動可能な
キャリッジ２０６と、キャリッジ２０６に保持された磁
気ヘッド群２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃ，２０５ｄ
と、このキャリッジ２０６を駆動するボイスコイルモー
タ２１３を構成するマグネット２０８およびボイスコイ
ル２０７と、これを支持するベース２０１とを備えて構
成される。また、磁気ディスク制御装置等の上位装置２
１２から送出される信号に従って、ボイスコイルモータ
２１３を制御するボイスコイルモータ制御回路２０９を
備えている。また、上位装置２１２から送られてきたデ
ータを、磁気ディスク２０４ａ等の書き込み方式に対応
し、磁気ヘッドに流すべき電流に変換する機能と、磁気
ディスク２０４ａ等から送られてきたデータを増幅し、
ディジタル信号に変換する機能とを持つライト／リード
回路２１０を備え、このライト／リード回路２１０は、
インターフェイス２１１を介して、上位装置２１２と接
続されている。

【００２０】次に、この磁気ディスク装置において、磁
気ディスク２０４ｄのデータを読みだす場合を動作を説
明する。上位装置２１２から、インターフェイス２１１
を介して、ボイスコイルモータ制御回路２０９に、読み
だすべきデータの指示を与える。ボイスコイルモータ制
御回路２０９からの制御電流によって、ボイスコイルモ
ータ２１３がキャリッジ２０６を駆動させ、磁気ディス
ク２０４ｄ上の指示されたデータが記憶されているトラ
ックの位置に、磁気ヘッド群２０５ａ，２０５ｂ，２０
５ｃ，２０５ｄを高速で移動させ、正確に位置付けす
る。この位置付けは、ボイスコイルモータ制御回路２０
９と接続されている位置決め用磁気ヘッド２０５ｂが、
磁気ディスク２０４ｃ上の位置を検出して提供し、デー
タ用磁気ヘッド２０５ａの位置制御を行うことによって
行われる。また、ベース２０１に支持されたモータ２０
３は、スピンドル２０２に取り付けた直径３．５インチ
の複数の磁気ディスク２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，
２０４ｄ，２０４ｅを回転させる。次に、ライト／リー
ド回路２１０からの信号に従って、指示された所定の磁
気ヘッド２０４ａを選択し、指示された領域の先頭位置
を検出後、磁気ディスク２０５ｄ上のデータ信号を読み
だす。この読みだしは、ライト／リード回路２１０に接
続されているデータ用磁気ヘッド２０５ａが、磁気ディ
スク２０４ｄとの間で信号の授受を行うことにより行わ
れる。読みだされたデータは、所定の信号に変換され、
上位装置２１２に送出される。

【００２１】実施例１ つぎに、本発明の第１の実施例として、図８の磁気ディ
スク装置に用いることのできる磁気抵抗効果型ヘッドを
図５を用いて説明する。図５からわかるように、本実施
例の磁気抵抗効果型ヘッドは、非磁性基板１０と、基板
上に形成される下部シールド膜１７と、この下部シール
ド膜１７の上に形成される下部ギャップ膜１９とを備え
ている。この下部ギャップ膜１９上には、磁区制御膜１
２が形成され、さらにこの上に磁気抵抗効果（ＭＲ）膜
１１が積層されている。このＭＲ膜１１の上には、シャ
ント膜１４と、ソフト膜（以下、ＳＡＬ膜と記述する）
１５とが形成されている。ソフト膜１５の上には、所定
場所に所定の間隔をおいて信号取り出し用電極１６が形
成され、更にその上には、上部ギャップ膜２０と、保護
膜２１と、上部磁気シールド膜１８とが形成されてい
る。

【００２２】つぎに本実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの
製造手順と、各膜を構成する材料とについて説明する。
アルミナなどの絶縁層を薄膜形成し精密研磨を施した非
磁性基板１０の上に、下部シ−ルド膜１７としてスパッ
タリングによりパ−マロイを１μｍ形成した。フォトリ
ソグラフィ−技術を用いてパタ−ン化した後、つぎに下
部ギャップ膜１９として、アルミナ絶縁膜を０．２μｍ
成膜した。その上に、磁区制御膜１２として膜厚０．１
μｍのＮｉＯを作製し、その上にＭＲ膜１１として膜厚
０．０２μｍのパ−マロイをトラック幅方向から９０°
の方向に４０Ｏｅの直流磁界を印加しながら作製した。

【００２３】次に、シャント膜１４としてＮｂを０．０
１μｍ、ＳＡＬ膜１５としてＮｉ−Ｆｅ−Ｃｒ系合金を
０．０２μｍを作製した。この構造は、シャントバイア
ス方式とソフト膜（ＳＡＬ）バイアス方式を合わせた複
合バイアス方式と呼ばれ、ＭＲ膜１１に磁気的なバイア
スを印加するための構造である。つぎに、フォトリソグ
ラフィ−技術を用いて、まずシャント膜１４、ＳＡＬ膜
１５、ＭＲ膜１１及び磁区制御膜１２を浮上面側からの
幅（以下、素子高さと呼ぶ）が３μｍになるようにパタ
−ン化し、次に下部ギャップ膜１９をパタ−ン化した。

【００２４】さらに、ＳＡＬ膜１５の上に、Ｎｂ ０．
０６μｍ、Ａｕ ０．１３μｍ、Ｃｒ ０．０２μｍか
らなる電極１６をリフトオフによって作製した。その
際、電極間距離（内側の縁同士の距離）は３．６μｍと
した。この上に上部ギャップ膜２０として、膜厚０．２
μｍのアルミナ絶縁膜を成膜、パタ−ン化し、保護膜２
１として膜厚１μｍのレジストを形成した後、膜厚１μ
ｍのパ−マロイからなる上部シ−ルド膜１８を成膜、パ
タ−ン化した。上部ギャップ膜２０及び上部シ−ルド膜
１８のパタ−ン化には、フォトリソグラフィ−技術を用
いた。全ての膜の形成が終わった後で、トラック幅方向
に３ｋＯｅの直流磁界を印加しながら、磁区制御膜１２
を構成するＮｉＯをネール点より高い温度の２７５℃で
３０分間熱処理を行ない、磁区制御膜１２を構成するＮ
ｉＯに磁気異方性を付けた。

【００２５】なお、ヘッドと同様の膜厚で作製した試料
の、ＭＲ膜の異方性磁界及びＭＲ膜と磁区制御膜の交換
結合磁界はそれぞれ５ Ｏｅ及び４０ Ｏｅであり、ヘ
ッドと同様に磁気異方性を付与したＭＲ膜と磁区制御膜
の積層膜の実効的な異方性磁界は３５ Ｏｅであった。

【００２６】本実施例では、分解能の高いヘッドを得る
ために上部及び下部シ−ルド膜１７、１８を設けたが、
高い分解能を要求しない場合には設けなくともよい。磁
気的なバイアスを印加する手段としてのシャント膜１４
およびソフト膜１５に関しては、媒体からの磁界の符号
を判定する手段を設けない限り必要であり、複合バイア
ス方式の他、シャント方式、ソフト膜バイアス方式など
の他のバイアス方式を用いてもよい。また、ＭＲ膜１１
が平坦に形成できるようにすれば、必ずしも磁区制御膜
から作製する必要は無く、電極から作製してもよい。さ
らに、磁区制御膜には、ＮｉＯの他、ＦｅＭｎ、ＦｅＭ
ｎにＲｕ、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｃｒを添加した反強磁性体を用
いることができる。

【００２７】以上のように作製した本実施例の磁気抵抗
効果型ヘッドについて、保磁力１６００ Ｏｅ、磁性体
膜厚ｔｍａｇ＝２０ｎｍ、残留磁束密度Ｂｒと磁性体膜
厚の積Ｂｒ・ｔｍａｇ＝１８０Ｇ・μｍのＣｏ−Ｔａ−
Ｃｒ系スパッタ媒体にオ−バ−ライト特性３２ｄＢを有
する誘導型薄膜磁気ヘッドを用いて５ｋＦＣＩで記録し
た記録パタ−ンを、浮上量０．１４μｍ、センス電流７
×１０⁶Ａ／ｃｍ²で再生し、その再生出力を評価した。
比較として、ヘッド構造は同じで、ＭＲ膜と磁区制御膜
の磁気異方性の方向を共にトラック幅方向に付与したＭ
Ｒヘッドも作製し、同様の評価を行なった。結果を表１
に示す。表１のように、本実施例の磁気抵抗効果型ヘッ
ドは、比較例より実効的な異方性磁界が小さく、再生出
力電圧が大きく、高感度高出力であることがわかる。ま
た、バルクハウゼンノイズは、共に観測されなかった。

【００２８】実施例２ 本実施例の磁気抵抗効果型ヘッドは、図６、図４に示す
ように、第１の実施例の磁区制御膜１２とＭＲ膜１１の
間に、交換結合を弱めるために、磁性薄膜１３をさらに
有する構成である。磁性薄膜１３としては、０．０１μ
ｍ厚さのＦｅ−Ｎｉ−Ｎｂ系合金薄膜を、磁区制御膜１
２の成膜後にＦｅ−Ｎｉ−Ｎｂ系合金ターゲットを用い
てスパッタリングで形成した。その後、ＭＲ膜１１を作
製した。膜厚、磁気異方性の方向及び他の構造に関して
は、実施例１と同様にしてＭＲヘッドを作製した。

【００２９】本実施例のヘッドと同様の膜厚、磁気異方
性で作製した試料の、磁区制御膜１２、磁性薄膜１３及
びＭＲ膜１１の積層膜の実効的な異方性磁界は８ Ｏｅ
であり、実施例１より低減していた。。

【００３０】磁性薄膜１３は、交換結合磁界を弱める役
割を持つために、飽和磁化がＭＲ膜１１より小さいこ
と、磁化が消失する温度がＭＲ膜１１と磁区制御膜１２
の交換結合が消失する温度よりも高いこと、ＭＲ膜１１
により多くの電流が流れるようにするためにＭＲ膜１１
よりも比抵抗が大きいこと、また磁気抵抗効果が小さい
ことが要求される。本実施例ではＦｅ−Ｎｉ−Ｎｂ系合
金を用いたが、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系合金、Ｎｉなどの材
料も用いることができる。

【００３１】作製した磁気抵抗効果型ヘッドについて、
実施例１と同様の評価を行なった結果を表１に示す。表
１からわかるように、本実施例の磁気抵抗効果型ヘッド
は、実効的な異方性磁界が比較例の１／５以下で、再生
出力電圧が比較例の５倍以上であった。バルクハウゼン
ノイズは、実施例１同様観測されなかった。

【００３２】実施例３ つぎに、本発明の第３の実施例として、ＭＲ膜１１の材
料としてＣｏ−Ｎｉ系合金を用い、膜厚、磁気異方性の
方向及び他の構造に関しては、実施例１と同様にして磁
気抵抗効果型ヘッドを作製した。ヘッドと同様の膜厚で
作製したＭＲ膜の異方性磁界及びＭＲ膜と磁区制御膜の
交換結合磁界はそれぞれ２５ Ｏｅ及び３５ Ｏｅであ
り、ヘッドと同様に磁気異方性を付与したＭＲ膜と磁区
制御膜の積層膜の実効的な異方性磁界は１０ Ｏｅであ
った。

【００３３】作製した磁気抵抗効果型ヘッドについて、
実施例１と同様の評価を行なった結果を表１に示す。表
１からわかるように、本実施例の磁気抵抗効果型ヘッド
は、実効的な異方性磁界が比較例の１／４以下で、再生
出力電圧が比較例の６倍以上であった。なお、バルクハ
ウゼンノイズは観測されなかった。

【００３４】実施例４ つぎに、本発明の第４の実施例として、図６に示した第
２の実施例と同じ構造を有する他の実施例の磁気抵抗効
果型ヘッドについて述べる。本実施例の磁気抵抗効果型
ヘッドは、磁区制御膜１２としてＣｏ−Ｐｔ系合金を、
ＭＲ膜としてＣｏ−Ｎｉ系合金膜を用いたものである。
他の構成は第２の実施例と同様の構成であるので説明を
省略する。

【００３５】本実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの製造手
順について説明する。アルミナなどの絶縁層を薄膜形成
し精密研磨を施した非磁性基板１０の上に、下部シ−ル
ド膜１７としてスパッタリングによりパ−マロイを１μ
ｍ形成した。フォトリソグラフィ−技術を用いてパタ−
ン化した後、ギャップ膜１９を０．２μｍ成膜した。磁
区制御膜１２として膜厚０．０３μｍのＣｏ−Ｐｔ系合
金をスパッタリングし、トラック幅方向に１０ｋＯｅの
直流磁界を印加し着磁を行なった。その上に、交換結合
を弱めるために磁性薄膜１３としてＦｅ−Ｎｉ−Ｎｂ系
合金薄膜を ０．０２μｍ厚さにスパッタリングにより
成膜し、さらにＭＲ膜１１として膜厚０．０２μｍのＣ
ｏ−Ｎｉ系合金をトラック幅方向から９０°の方向に４
０ Ｏｅの直流磁界を印加しながら作製した。次に、複
合バイアス方式による磁気的バイアスの印加手段、即ち
シャント膜１４としてＮｂを０．０１μｍ、ＳＡＬ膜１
５としてＮｉ−Ｆｅ−Ｃｒ系合金を０．０２μｍを作製
した。フォトリソグラフィ−技術を用いて、まずバイア
スを印加する構造、ＭＲ膜及び磁区制御膜を素子高さが
３μｍになるようにパタ−ン化し、次にギャップ膜をパ
タ−ン化した。ＳＡＬ膜１５の上に、電極間距離が３．
６μｍになるように、リフトオフによってＮｂ ０．０
６μｍ、Ａｕ ０．１３μｍ、Ｃｒ ０．０２μｍから
なる電極１６を作製した。膜厚０．２μｍのギャップ膜
２０を成膜、パタ−ン化し、保護膜２１として膜厚１μ
ｍのレジストを形成した後、膜厚１μｍのパ−マロイか
らなる上部シ−ルド膜１８を成膜、パタ−ン化した。ギ
ャップ膜２０及び上部シ−ルド膜１８のパタ−ン化に
は、フォトリソグラフィ−技術を用いた。

【００３６】なお、ヘッドと同様の膜厚で作製したＭＲ
膜の異方性磁界及びＭＲ膜と磁区制御膜の交換結合磁界
はそれぞれ２５ Ｏｅ及び８０ Ｏｅであり、両者の間
にＦｅ−Ｎｉ−Ｎｂ系合金 ０．０２μｍを入れ、ヘッ
ドと同様の磁気異方性を付与した積層膜の実効的な異方
性磁界は１０ Ｏｅであった。

【００３７】本実施例では、分解能の高いヘッドを得る
ために上部及び下部シ−ルド膜を設けたが、高い分解能
を要求しない場合には設けなくともよい。シ−ルド膜を
設けない場合には、ヘッド作製後に永久磁石膜の着磁を
行なうこともできる。磁気的なバイアスを印加する手段
に関しては、実施例１でも述べたように、媒体からの磁
界の符号を判定する手段を設けない限り必要であり、複
合バイアス方式の他、シャント方式、ソフト膜バイアス
方式などの他のバイアス方式を用いてもよい。磁区制御
膜、ＭＲ膜及び電極の作製順序に関しては、永久磁石膜
はＮｉＯとは異なり導電性であるので、電極の下の構造
をＭＲ膜、第３の磁性薄膜、永久磁石膜とすることも可
能であり、また、ＭＲ膜が平坦に形成できるようにすれ
ば電極から作製することもできる。さらに、磁区制御膜
には、Ｃｏ−Ｐｔ系合金の他、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ系合
金、Ｃｏ−Ｃｒ系合金などの永久磁石膜を用いることが
できる。

【００３８】作製した磁気抵抗効果型ヘッドについて、
実施例１と同様の評価を行なった結果を表１に示す。表
１からわかるように、本実施例の磁気抵抗効果型ヘッド
は、実効的な異方性磁界が比較例の１／４以下で、再生
出力電圧が比較例の６倍以上であった。なお、バルクハ
ウゼンノイズは観測されなかった。

【００３９】

【表１】

【００４０】このように、上述の実施例１から実施例４
に記載した磁気抵抗効果型ヘッドは、再生感度が高いの
で、記録媒体の記録密度を高くした場合にも、感度良く
再生することができる。従って、本実施例により提供さ
れる磁気抵抗効果型ヘッドを搭載した磁気ディスク装置
は、従来と同等の大きさで大記憶容量の磁気ディスク装
置を実現できる。また、記憶密度を高くすることが可能
であるので、従来と同等の記憶容量の場合には、記録媒
体を小型化することができるので、小型な磁気ディスク
装置を実現できる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、磁気抵抗効果型ヘッド
の感磁部である電極間においても磁区制御膜とＭＲ膜を
積層して磁区構造を制御し、磁区制御膜とＭＲ膜に互い
に別の方向に磁気異方性を付与して実効的な異方性磁界
を小さくすることにより、バルクハウゼンノイズが発生
しない高出力の磁気抵抗効果型ヘッドが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて磁区制
御膜とＭＲ膜に互いに異なる方向に磁気異方性を付与す
ることを説明する図である。

【図２】実効的な異方性磁界Ｈｋ′と交換結合磁界Ｈｅ
の関係を示した説明図。

【図３】磁気抵抗効果型ヘッドの再生出力と実効的な異
方性磁界の関係を示したグラフ。

【図４】磁区制御膜とＭＲ膜の交換結合磁界が大きい場
合に、磁性薄膜を配置することによって交換結合を弱め
るときに用いる構造を示した説明図。

【図５】本発明の一実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの要
部切欠き斜視図。

【図６】本発明の他の実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの
要部切欠き斜視図。

【図７】従来の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて磁区制御
膜とＭＲ膜に同じ方向に磁気異方性を付与している状態
を説明する説明図。

【図８】本発明の一実施例の磁気ディスク装置の構成を
示す説明図。

【符号の説明】

１１…ＭＲ膜，１２…磁区制御膜，１３…第３の磁性薄
膜，１４…シャント膜，１５…ＳＡＬ膜，１６…電極，
１７…下部シ−ルド膜，１８…上部シ−ルド膜，１９、
２０…ギャップ膜，２１…保護膜。

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板と、前記基板上に、１軸磁気異方性を
   有する磁気抵抗効果膜と、１軸磁気異方性を有し、前記
   磁気抵抗効果膜の磁区を制御する磁区制御膜と、前記磁
   気抵抗効果膜に電流を流すための一対の電極とを有する
   磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、 前記磁区制御膜は、少なくとも前記一対の電極間におい
   て、前記磁気抵抗効果膜と積層され、かつ、それらの界
   面において、前記磁気抵抗効果膜と磁気的連続性を有
   し、 また、前記磁気抵抗効果膜は、前記磁区制御膜の磁化容
   易軸と異なる方向に磁化容易軸を有することを特徴とす
   る磁気抵抗効果型ヘッド。
2. 【請求項２】請求項１において、前記磁区制御膜の前記
   磁気抵抗効果膜に対する磁区制御効果を調節するための
   磁性薄膜をさらに有し、 前記磁性薄膜は、前記磁気抵抗効果膜と前記磁区制御膜
   との間に配置され、前記磁気抵抗効果膜との界面、およ
   び、前記磁区制御膜との界面で、それぞれ磁気的連続性
   を有すること特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
3. 【請求項３】請求項１において、前記磁区制御膜は、前
   記一対の電極の間隔方向に磁化容易軸を有することを特
   徴とする磁気抵抗効果型ヘッド
4. 【請求項４】請求項１において、前記磁区制御膜は、反
   強磁性材料または永久磁石材料で構成されることを特徴
   とする磁気抵抗効果型ヘッド。
5. 【請求項５】請求項２において、前記磁性薄膜の飽和磁
   化は、前記磁気抵抗効果膜の飽和磁化より小さいことを
   特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
6. 【請求項６】請求項１において、前記磁気抵抗効果膜に
   対して、前記磁気抵抗効果膜に流す電流の方向と直交す
   る方向に磁気的なバイアスを印加するために用いられる
   膜をさらに有することを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッ
   ド。
7. 【請求項７】請求項１において、前記磁気抵抗効果膜
   は、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｃｏ−Ｎｉ系合金およびＦｅ−
   Ｎｉ−Ｃｏ系合金のうち、いずれかの合金で構成される
   ことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
8. 【請求項８】請求項１において、前記磁区制御膜は、Ｎ
   ｉＯで構成されることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッ
   ド。
9. 【請求項９】請求項２において、前記磁性薄膜は、Ｆｅ
   −Ｎｉ−Ｎｂ系合金で構成されることを特徴とする磁気
   抵抗効果型磁気ヘッド。
10. 【請求項１０】請求項１において、前記磁気抵抗効果膜
    と前記磁区制御膜を積層することにより合成された磁気
    異方性に関して、その異方性磁界の前記一対の電極の間
    隔方向の成分が、前記磁気抵抗効果膜の異方性磁界と、
    前記磁気抵抗効果膜および前記磁区制御層の間に作用す
    る交換結合磁界との和よりも小さいことを特徴とする磁
    気抵抗効果型ヘッド。
11. 【請求項１１】基板と、前記基板上に、１軸磁気異方性
    を有する磁気抵抗効果膜と、反強磁性材料から構成さ
    れ、前記磁気抵抗効果膜の磁区を制御する磁区制御膜
    と、前記磁気抵抗効果膜に電流を流すための一対の電極
    とを有する磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法であって、 前記基板上に、磁界を印加しながら前記磁気抵抗効果膜
    を成膜し、 前記磁気抵抗効果膜上に、前記磁区制御膜を積層し、 前記磁区制御膜を前記反強磁性材料のネール温度以上に
    加熱しながら、前記磁区制御膜に対して、前記磁気抵抗
    効果膜の成膜時の磁界と異なる方向に、前記磁気抵抗効
    果膜の異方性磁界より大きい直流磁界を印加することを
    特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
12. 【請求項１２】基板と、前記基板上に、１軸磁気異方性
    を有する磁気抵抗効果膜と、永久磁石材料から構成さ
    れ、前記磁気抵抗効果膜の磁区を制御する磁区制御膜
    と、前記磁気抵抗効果膜に電流を流すための一対の電極
    とを有する磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法であって、 前記基板上に、磁界を印加しながら前記磁気抵抗効果膜
    を成膜し、 前記磁気抵抗効果膜上に、前記磁区制御膜を積層し、 その後、前記磁区制御膜に対して、前記磁気抵抗効果膜
    の成膜時の磁界と異なる方向に、直流磁界を印加するこ
    とを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
13. 【請求項１３】磁気ディスクの信号を磁気抵抗効果を用
    いて読み取る磁気抵抗効果型ヘッドと、前記磁気ディス
    クを回転させる駆動部と、前記磁気抵抗効果型ヘッドの
    読み取った信号を処理する処理回路とを有する磁気ディ
    スク装置において、 前記磁気抵抗効果型ヘッドは、基板と、前記基板上に、
    １軸磁気異方性を有する磁気抵抗効果膜と、１軸磁気異
    方性を有し、前記磁気抵抗効果膜の磁区を制御する磁区
    制御膜と、前記磁気抵抗効果膜に電流を流すための一対
    の電極とを有し、 前記磁区制御膜は、少なくとも前記一対の電極間におい
    て、前記磁気抵抗効果膜と積層され、かつ、その界面に
    おいて、前記磁気抵抗効果膜と磁気的連続性を有し、 また、前記磁気抵抗効果膜は、前記磁区制御膜の磁化容
    易軸と互いに異なる方向に磁化容易軸を有することを特
    徴とする磁気ディスク装置。