JP2806306B2 - 永久磁石バイアス型磁気抵抗効果ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
永久磁石バイアス型磁気抵抗効果ヘッドおよびその製造方法Info
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- JP2806306B2 JP2806306B2 JP7162564A JP16256495A JP2806306B2 JP 2806306 B2 JP2806306 B2 JP 2806306B2 JP 7162564 A JP7162564 A JP 7162564A JP 16256495 A JP16256495 A JP 16256495A JP 2806306 B2 JP2806306 B2 JP 2806306B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録媒体から情報
を読み取るための磁気ヘッドに関し、さらに詳しくは、
磁気抵抗効果により情報を読み取る永久磁石バイアス型
磁気抵抗効果ヘッドおよびその製造方法に関する。
を読み取るための磁気ヘッドに関し、さらに詳しくは、
磁気抵抗効果により情報を読み取る永久磁石バイアス型
磁気抵抗効果ヘッドおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗効果ヘッドにおいて、永久磁石
膜が磁気抵抗効果膜のセンサ作動領域の両端部に設けら
れたな構造をもつ永久磁石バイアス型磁気抵抗効果ヘッ
ドおよびフォトレジストによるステンシルを用いたその
製造方法は、たとえば、特開平３−１２５３１１号公報
などに開示されている。ここで、永久磁石バイアス膜は
磁気抵抗効果膜に磁気的バイアスを印加して磁区構造を
安定化し、単一磁区状態にするための重要な役割を担っ
ている。
膜が磁気抵抗効果膜のセンサ作動領域の両端部に設けら
れたな構造をもつ永久磁石バイアス型磁気抵抗効果ヘッ
ドおよびフォトレジストによるステンシルを用いたその
製造方法は、たとえば、特開平３−１２５３１１号公報
などに開示されている。ここで、永久磁石バイアス膜は
磁気抵抗効果膜に磁気的バイアスを印加して磁区構造を
安定化し、単一磁区状態にするための重要な役割を担っ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に磁気抵抗効果ヘ
ッドの製造過程において、たとえば、パターニングする
ためのフォトレジストの熱処理など様々な温度履歴が加
えられるが、その過程で永久磁石バイアス膜の磁気特性
の安定性や信頼性が懸念される。さらに、製造過程にお
けるそれらの膜の内部応力による剥離についても懸念さ
れる。
ッドの製造過程において、たとえば、パターニングする
ためのフォトレジストの熱処理など様々な温度履歴が加
えられるが、その過程で永久磁石バイアス膜の磁気特性
の安定性や信頼性が懸念される。さらに、製造過程にお
けるそれらの膜の内部応力による剥離についても懸念さ
れる。
【０００４】本発明の目的は、その製造過程において、
永久磁石バイアス下地膜，永久磁石バイアス膜および電
極膜の剥離がなく、永久磁石バイアス膜の磁気特性が製
造工程での種々の温度履歴を経た後において成膜設計値
と変わらない値を保つことにより、磁気抵抗効果膜に安
定した縦バイアスを印加でき、低発熱・低ノイズの耐食
性に優れた高信頼性の永久磁石バイアス型磁気抵抗効果
ヘッドおよびその製造方法を低コストで提供することに
ある。
永久磁石バイアス下地膜，永久磁石バイアス膜および電
極膜の剥離がなく、永久磁石バイアス膜の磁気特性が製
造工程での種々の温度履歴を経た後において成膜設計値
と変わらない値を保つことにより、磁気抵抗効果膜に安
定した縦バイアスを印加でき、低発熱・低ノイズの耐食
性に優れた高信頼性の永久磁石バイアス型磁気抵抗効果
ヘッドおよびその製造方法を低コストで提供することに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に少な
くとも軟磁性薄膜、非磁性スペーサ薄膜および磁気抵抗
効果薄膜からなる磁気抵抗効果センサ作動領域の両端部
に、電気的かつ磁気的に連続性を有する永久磁石バイア
ス下地膜，永久磁石バイアス膜および電極膜からなる積
層膜を配設した構造をもつ永久磁石バイアス型磁気抵抗
効果ヘッドにおいて、前記永久磁石バイアス下地膜，永
久磁石バイアス膜および電極膜にそれぞれクロム膜，コ
バルト・クロム・プラチナ合金膜およびタンタル・モリ
ブデン合金膜を用いることを特徴とする。
くとも軟磁性薄膜、非磁性スペーサ薄膜および磁気抵抗
効果薄膜からなる磁気抵抗効果センサ作動領域の両端部
に、電気的かつ磁気的に連続性を有する永久磁石バイア
ス下地膜，永久磁石バイアス膜および電極膜からなる積
層膜を配設した構造をもつ永久磁石バイアス型磁気抵抗
効果ヘッドにおいて、前記永久磁石バイアス下地膜，永
久磁石バイアス膜および電極膜にそれぞれクロム膜，コ
バルト・クロム・プラチナ合金膜およびタンタル・モリ
ブデン合金膜を用いることを特徴とする。
【０００６】また、コバルト・クロム・プラチナ合金膜
は１０原子百分率以上１２原子百分率以下のクロムを含
有し、かつ１２原子百分率以上１５原子百分率以下のプ
ラチナを含有し、タンタル・モリブデン合金膜はモリブ
デンの組成が１０原子百分率以上４０原子百分率以下で
あり、これらの膜のすべてがスパッタ法を用いて０．１
パスカル以上０．５パスカル以下の圧力のＡｒガス雰囲
気中で０．５ワット／ｃｍ2 以上１．６ワット／ｃｍ2
以下のパワー密度で成膜し、特に前記タンタル・モリブ
デン合金膜は０．３ワット／ｃｍ2 以下のパワー密度の
バイアスを印加するバイアス・スパッタ法により成膜
し、膜中のアルゴン含有量が３原子百分率以下であるこ
とを特徴する。
は１０原子百分率以上１２原子百分率以下のクロムを含
有し、かつ１２原子百分率以上１５原子百分率以下のプ
ラチナを含有し、タンタル・モリブデン合金膜はモリブ
デンの組成が１０原子百分率以上４０原子百分率以下で
あり、これらの膜のすべてがスパッタ法を用いて０．１
パスカル以上０．５パスカル以下の圧力のＡｒガス雰囲
気中で０．５ワット／ｃｍ2 以上１．６ワット／ｃｍ2
以下のパワー密度で成膜し、特に前記タンタル・モリブ
デン合金膜は０．３ワット／ｃｍ2 以下のパワー密度の
バイアスを印加するバイアス・スパッタ法により成膜
し、膜中のアルゴン含有量が３原子百分率以下であるこ
とを特徴する。
【０００７】
【作用】本発明の永久磁石バイアス型磁気抵抗効果ヘッ
ドにおける各機能膜の諸特性について図面を参照して詳
述する。
ドにおける各機能膜の諸特性について図面を参照して詳
述する。
【０００８】最初に各機能膜の評価用試料として、次の
試料を作製した。
試料を作製した。
【０００９】(1) 試料Ａ まず、ガラス基板上に、スパッタ法を用いて成膜パワー
密度１．１ワット／ｃｍ2 ，圧力０．２パスカルのアル
ゴン（Ａｒ）雰囲気中で、厚さ１００オングストローム
のクロム（Ｃｒ）膜，厚さ４００オングストロームの１
０．８原子百分率のＣｒおよび１３．６原子百分率のプ
ラチナ（Ｐｔ）を含むコバルト・クロム・プラチナ（Ｃ
ｏＣｒＰｔ）合金膜および厚さ５００オングストローム
の２９．２原子百分率のモリブデン（Ｍｏ）を含むタン
タル・モリブデン（ＴａＭｏ）合金膜を積層成膜した。
密度１．１ワット／ｃｍ2 ，圧力０．２パスカルのアル
ゴン（Ａｒ）雰囲気中で、厚さ１００オングストローム
のクロム（Ｃｒ）膜，厚さ４００オングストロームの１
０．８原子百分率のＣｒおよび１３．６原子百分率のプ
ラチナ（Ｐｔ）を含むコバルト・クロム・プラチナ（Ｃ
ｏＣｒＰｔ）合金膜および厚さ５００オングストローム
の２９．２原子百分率のモリブデン（Ｍｏ）を含むタン
タル・モリブデン（ＴａＭｏ）合金膜を積層成膜した。
【００１０】(2) 試料Ｂ 試料Ａと同様にガラス基板上に、スパッタ法を用いて成
膜パワー密度１．６ワット／ｃｍ2 ，圧力０．２パスカ
ルのＡｒ雰囲気中で、厚さ１００オングストロームのＣ
ｒ膜，厚さ４００オングストロームの１０．５原子百分
率のＣｒおよび１４．０原子百分率のＰｔを含むＣｏＣ
ｒＰｔ膜および厚さ５００オングストロームの２８．８
原子百分率のＭｏを含むＴａＭｏ膜を積層成膜した。
膜パワー密度１．６ワット／ｃｍ2 ，圧力０．２パスカ
ルのＡｒ雰囲気中で、厚さ１００オングストロームのＣ
ｒ膜，厚さ４００オングストロームの１０．５原子百分
率のＣｒおよび１４．０原子百分率のＰｔを含むＣｏＣ
ｒＰｔ膜および厚さ５００オングストロームの２８．８
原子百分率のＭｏを含むＴａＭｏ膜を積層成膜した。
【００１１】(3) 試料Ｃ 同様にガラス基板上に、スパッタ法を用いて成膜パワー
密度２．７ワット／ｃｍ2 ，圧力０．２パスカルのＡｒ
雰囲気中で、厚さ１００オングストロームのＣｒ膜，厚
さ４００オングストロームの１０．３原子百分率のＣｒ
および１４．８原子百分率のＰｔを含むＣｏＣｒＰｔ膜
および厚さ５００オングストロームの２７．９原子百分
率のＭｏを含むＴａＭｏ膜を積層成膜した。
密度２．７ワット／ｃｍ2 ，圧力０．２パスカルのＡｒ
雰囲気中で、厚さ１００オングストロームのＣｒ膜，厚
さ４００オングストロームの１０．３原子百分率のＣｒ
および１４．８原子百分率のＰｔを含むＣｏＣｒＰｔ膜
および厚さ５００オングストロームの２７．９原子百分
率のＭｏを含むＴａＭｏ膜を積層成膜した。
【００１２】このように作製された試料Ａ，ＢおよびＣ
のうち、試料Ａの膜中には、Ａｒが２原子百分率含有し
ており、試料Ｂおよび試料Ｃには、それぞれ３原子百分
率および６原子百分率のＡｒが含有していることが判っ
た。
のうち、試料Ａの膜中には、Ａｒが２原子百分率含有し
ており、試料Ｂおよび試料Ｃには、それぞれ３原子百分
率および６原子百分率のＡｒが含有していることが判っ
た。
【００１３】図２は、試料Ａ，ＢおよびＣの膜中のＡｒ
含有量と成膜パワー密度との関係を示す図である。
含有量と成膜パワー密度との関係を示す図である。
【００１４】図２を参照すると、成膜パワー密度の増加
とともに膜中のＡｒ含有量が増大しており、１．６ワッ
ト／ｃｍ2 以下の成膜パワー密度において、膜中のＡｒ
含有量が３原子百分率以下に抑制可能であることが判
る。
とともに膜中のＡｒ含有量が増大しており、１．６ワッ
ト／ｃｍ2 以下の成膜パワー密度において、膜中のＡｒ
含有量が３原子百分率以下に抑制可能であることが判
る。
【００１５】一般に、スパッタ法を用いて成膜する場
合、プラズマ中のＡｒがスパッタ粒子に紛れて膜中に混
入するが、成膜パワー密度の増加とともに膜堆積速度が
大きくなることにより、堆積中の膜表面に付着したＡｒ
がプラズマ中に再放出される以前に膜が堆積され、より
多くのＡｒ原子が膜中に封じ込まれるものと考えられ
る。
合、プラズマ中のＡｒがスパッタ粒子に紛れて膜中に混
入するが、成膜パワー密度の増加とともに膜堆積速度が
大きくなることにより、堆積中の膜表面に付着したＡｒ
がプラズマ中に再放出される以前に膜が堆積され、より
多くのＡｒ原子が膜中に封じ込まれるものと考えられ
る。
【００１６】同様に、１．４ワット／ｃｍ2 の成膜パワ
ー密度でスパッタ中のＡｒガス圧力を、０．１〜１．０
パスカルの範囲で変化させそのときの膜中のＡｒ含有量
を測定したところ、Ａｒガス圧の上昇とともに膜中のＡ
ｒ含有量が増大し、０．５パスカル以下のＡｒガス圧で
は、膜中のＡｒ含有量を３原子百分率以下に抑制できる
ことが判った。
ー密度でスパッタ中のＡｒガス圧力を、０．１〜１．０
パスカルの範囲で変化させそのときの膜中のＡｒ含有量
を測定したところ、Ａｒガス圧の上昇とともに膜中のＡ
ｒ含有量が増大し、０．５パスカル以下のＡｒガス圧で
は、膜中のＡｒ含有量を３原子百分率以下に抑制できる
ことが判った。
【００１７】次に、これらの試料Ａ，ＢおよびＣを、Ａ
ｒガス雰囲気中にて温度３００℃で１時間熱処理したと
きの残留磁束密度および保磁力を測定した結果につい
て、表１に示す。
ｒガス雰囲気中にて温度３００℃で１時間熱処理したと
きの残留磁束密度および保磁力を測定した結果につい
て、表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１によれば、試料Ａにおける該熱処理後
の残留磁束密度の変化割合は、−０．９％と小さく良好
であるのに対して、試料Ｂでは−２．０％と少し大きく
なり、試料Ｃでは−６．０％とさらに大きく減少するこ
とが判った。
の残留磁束密度の変化割合は、−０．９％と小さく良好
であるのに対して、試料Ｂでは−２．０％と少し大きく
なり、試料Ｃでは−６．０％とさらに大きく減少するこ
とが判った。
【００２０】熱処理により残留磁束密度が減少するとい
う原因については、現在のところ必ずしも明確ではない
が、その１つとして熱処理による構造緩和があり、構造
緩和を少なくするためには、歪が少なく格子整合の良好
な膜を作製することが必要である。また、化学的不活性
であるＡｒ原子の挙動が構造緩和に与える影響もあるこ
とから、膜中のＡｒ含有量は３原子百分率以下であるこ
とが望ましい。
う原因については、現在のところ必ずしも明確ではない
が、その１つとして熱処理による構造緩和があり、構造
緩和を少なくするためには、歪が少なく格子整合の良好
な膜を作製することが必要である。また、化学的不活性
であるＡｒ原子の挙動が構造緩和に与える影響もあるこ
とから、膜中のＡｒ含有量は３原子百分率以下であるこ
とが望ましい。
【００２１】これらのことから、成膜時のパワー密度は
１．６ワット／ｃｍ2 以下、Ａｒガス圧は０．５パスカ
ル以下であることが好ましく、また、これらの成膜条件
の下限値は、スパッタする際の放電が安定に発生し、か
つ持続する条件によって規定すればよい。
１．６ワット／ｃｍ2 以下、Ａｒガス圧は０．５パスカ
ル以下であることが好ましく、また、これらの成膜条件
の下限値は、スパッタする際の放電が安定に発生し、か
つ持続する条件によって規定すればよい。
【００２２】ＣｏＣｒＰｔ合金膜は、ＣｒおよびＰｔの
含有量を多くすると残留磁束密度が減少し、磁気抵抗効
果膜に適当な大きさの縦バイアス磁界を印加するために
は、その膜厚を厚くする必要があり製造価格が上昇す
る。また、ＣｒおよびＰｔの含有量が少なくすると残留
磁束密度が大きくなるため、適当な縦バイアス磁界を得
るための膜厚を薄くする必要があるが、そうすると、膜
厚のばらつきによる縦バイアス磁界のばらつきが大きく
なり、製造上の膜厚の制御をより厳密にする必要があ
る。さらに、Ｐｔ組成の減少は耐食性が悪化することが
判っている。
含有量を多くすると残留磁束密度が減少し、磁気抵抗効
果膜に適当な大きさの縦バイアス磁界を印加するために
は、その膜厚を厚くする必要があり製造価格が上昇す
る。また、ＣｒおよびＰｔの含有量が少なくすると残留
磁束密度が大きくなるため、適当な縦バイアス磁界を得
るための膜厚を薄くする必要があるが、そうすると、膜
厚のばらつきによる縦バイアス磁界のばらつきが大きく
なり、製造上の膜厚の制御をより厳密にする必要があ
る。さらに、Ｐｔ組成の減少は耐食性が悪化することが
判っている。
【００２３】これらのことから、ＣｏＣｒＰｔ合金膜
は、１０原子百分率以上１２原子百分率以下の組成のＣ
ｒおよび１２原子百分率以上１５原子百分率以下の組成
のＰｔを含有していることが望ましい。
は、１０原子百分率以上１２原子百分率以下の組成のＣ
ｒおよび１２原子百分率以上１５原子百分率以下の組成
のＰｔを含有していることが望ましい。
【００２４】図３は、ＴａＭｏ合金薄膜の比抵抗のＭｏ
組成依存性を示す図であって、このＴａＭｏ合金膜は、
ガラス基板上にスパッタ法を用い、R.F.バイアス・パワ
ー密度がそれぞれ０および０．３ワット／ｃｍ2 ，成膜
パワー密度が１．２ワット／ｃｍ2 、圧力が０．３パス
カルのＡｒガス雰囲気の条件で作製した。
組成依存性を示す図であって、このＴａＭｏ合金膜は、
ガラス基板上にスパッタ法を用い、R.F.バイアス・パワ
ー密度がそれぞれ０および０．３ワット／ｃｍ2 ，成膜
パワー密度が１．２ワット／ｃｍ2 、圧力が０．３パス
カルのＡｒガス雰囲気の条件で作製した。
【００２５】図３を参照すると、ＴａＭｏ合金膜の比抵
抗は、Ｍｏ組成によって大きく変化し、スパッタ法を用
いて無バイアスで作製されたＴａＭｏ合金膜の比抵抗
は、Ｍｏ組成が１５原子百分率以上で急激に減少し、
０．３ワット／ｃｍ2 のバイアス・パワー密度で作製さ
れた場合、Ｍｏ組成が１０原子百分率以上で急激に減少
し、４０〜６０μΩ・ｃｍとなる。
抗は、Ｍｏ組成によって大きく変化し、スパッタ法を用
いて無バイアスで作製されたＴａＭｏ合金膜の比抵抗
は、Ｍｏ組成が１５原子百分率以上で急激に減少し、
０．３ワット／ｃｍ2 のバイアス・パワー密度で作製さ
れた場合、Ｍｏ組成が１０原子百分率以上で急激に減少
し、４０〜６０μΩ・ｃｍとなる。
【００２６】ＴａＭｏ合金膜中のＭｏ含有量を多くする
と耐食性が悪化するため、Ｍｏ組成は４０原子百分率以
下であることが好ましい。また、スパッタ成膜時のバイ
アス・パワーを増大すると、磁気抵抗効果ヘッド素子を
製造する際に、印加電圧や再スパッタなどによって悪影
響を受けるため、バイアス・パワー密度は０．３ワット
／ｃｍ2 以下であることが好ましい。
と耐食性が悪化するため、Ｍｏ組成は４０原子百分率以
下であることが好ましい。また、スパッタ成膜時のバイ
アス・パワーを増大すると、磁気抵抗効果ヘッド素子を
製造する際に、印加電圧や再スパッタなどによって悪影
響を受けるため、バイアス・パワー密度は０．３ワット
／ｃｍ2 以下であることが好ましい。
【００２７】上述した試料Ａ，ＢおよびＣに続き、さら
に、各機能膜の評価用試料として試料Ｄおよび試料Ｅを
作製した。
に、各機能膜の評価用試料として試料Ｄおよび試料Ｅを
作製した。
【００２８】(4) 試料Ｄ シリコン基板上に、スパッタ法を用いて成膜パワー密度
１．４ワット／ｃｍ2 ，圧力０．３パスカルのＡｒ雰囲
気中で、厚さ１００オングストロームのＣｒ膜、厚さ４
００オングストロームの１０．７原子百分率のＣｒおよ
び１３．９原子百分率のＰｔを含むＣｏＣｒＰｔ膜およ
び厚さ５００オングストロームの２９．０原子百分率の
Ｍｏを含むＴａＭｏ膜を積層成膜した。
１．４ワット／ｃｍ2 ，圧力０．３パスカルのＡｒ雰囲
気中で、厚さ１００オングストロームのＣｒ膜、厚さ４
００オングストロームの１０．７原子百分率のＣｒおよ
び１３．９原子百分率のＰｔを含むＣｏＣｒＰｔ膜およ
び厚さ５００オングストロームの２９．０原子百分率の
Ｍｏを含むＴａＭｏ膜を積層成膜した。
【００２９】(5) 試料Ｅ ガラス基板上に、スパッタ法を用いて成膜パワー密度
１．４ワット／ｃｍ2 ，圧力０．８パスカルのＡｒ雰囲
気中で、１００オングストロームの厚さのＣｒ膜、厚さ
４００オングストロームの１０．１原子百分率のＣｒお
よび１６．０原子百分率のＰｔを含むＣｏＣｒＰｔ膜お
よび厚さの５００オングストロームの２９．０原子百分
率のＭｏを含むＴａＭｏ膜を積層成膜した。
１．４ワット／ｃｍ2 ，圧力０．８パスカルのＡｒ雰囲
気中で、１００オングストロームの厚さのＣｒ膜、厚さ
４００オングストロームの１０．１原子百分率のＣｒお
よび１６．０原子百分率のＰｔを含むＣｏＣｒＰｔ膜お
よび厚さの５００オングストロームの２９．０原子百分
率のＭｏを含むＴａＭｏ膜を積層成膜した。
【００３０】このとき、試料Ｄの膜中にはＡｒが２．５
原子百分率含有しており、試料Ｅには５原子百分率のＡ
ｒが含有していることが判った。
原子百分率含有しており、試料Ｅには５原子百分率のＡ
ｒが含有していることが判った。
【００３１】次に、これらの試料Ｄ，試料Ｅついて、室
温から昇温速度９．２℃／分で３００℃まで加熱し、３
００℃の温度で１時間保持した後、降温速度２．３℃／
分で室温まで冷却したときの内部応力の温度依存性につ
いて説明する。
温から昇温速度９．２℃／分で３００℃まで加熱し、３
００℃の温度で１時間保持した後、降温速度２．３℃／
分で室温まで冷却したときの内部応力の温度依存性につ
いて説明する。
【００３２】図４は、試料Ｄの内部応力の温度依存性を
示す図であり、また、図５は、試料Ｅの内部応力の温度
依存性を示す図である。
示す図であり、また、図５は、試料Ｅの内部応力の温度
依存性を示す図である。
【００３３】まず、図４を参照すると、試料Ｄの内部応
力は、初期の室温状態では約７×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2
の引っ張り応力であるが、加熱昇温とともに減少し、３
００℃付近でほぼゼロになる。そして、冷却過程では徐
々に大きくなり、室温に戻った状態では約３×１０9 ｄ
ｙｎ／ｃｍ2 の引っ張り応力になる。すなわち、試料Ｄ
の内部応力は、成膜直後は比較的大きな内部応力を有し
ているが、熱処理を施すことにより小さくなることが判
る。また、熱処理過程において、内部応力が成膜直後よ
りも大きくなることはない。
力は、初期の室温状態では約７×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2
の引っ張り応力であるが、加熱昇温とともに減少し、３
００℃付近でほぼゼロになる。そして、冷却過程では徐
々に大きくなり、室温に戻った状態では約３×１０9 ｄ
ｙｎ／ｃｍ2 の引っ張り応力になる。すなわち、試料Ｄ
の内部応力は、成膜直後は比較的大きな内部応力を有し
ているが、熱処理を施すことにより小さくなることが判
る。また、熱処理過程において、内部応力が成膜直後よ
りも大きくなることはない。
【００３４】これに対して、図５に示す試料Ｅの内部応
力は、初期の室温状態では約−３．５×１０9 ｄｙｎ／
ｃｍ2 の圧縮応力であり、加熱昇温とともにマイナス方
向（圧縮応力方向）に大きくなり、３００℃付近では−
９×１０9 〜−１．５×１０10ｄｙｎ／ｃｍ2 の圧縮応
力となる。そして、冷却過程では徐々に緩和され、室温
に戻った状態では約−６×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 の圧縮
応力になる。
力は、初期の室温状態では約−３．５×１０9 ｄｙｎ／
ｃｍ2 の圧縮応力であり、加熱昇温とともにマイナス方
向（圧縮応力方向）に大きくなり、３００℃付近では−
９×１０9 〜−１．５×１０10ｄｙｎ／ｃｍ2 の圧縮応
力となる。そして、冷却過程では徐々に緩和され、室温
に戻った状態では約−６×１０9 ｄｙｎ／ｃｍ2 の圧縮
応力になる。
【００３５】試料Ｅは、試料Ｄと比較して成膜直後の内
部応力の絶対値は小さいが、熱処理過程では絶対値が大
きくなり、熱処理後の値も成膜直後より負に大きく、試
料Ｄと比較しても絶対値は大きい。温度による内部応力
の変化は、熱膨張による格子間隔の変化が主な原因であ
ると推察され、熱処理前後での内部応力の変化の原因と
しては熱処理による構造緩和が考えられる。また、化学
的不活性であるＡｒ原子の挙動が構造緩和に与える影響
も考えられる。
部応力の絶対値は小さいが、熱処理過程では絶対値が大
きくなり、熱処理後の値も成膜直後より負に大きく、試
料Ｄと比較しても絶対値は大きい。温度による内部応力
の変化は、熱膨張による格子間隔の変化が主な原因であ
ると推察され、熱処理前後での内部応力の変化の原因と
しては熱処理による構造緩和が考えられる。また、化学
的不活性であるＡｒ原子の挙動が構造緩和に与える影響
も考えられる。
【００３６】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００３７】図１は、本発明の一実施例の概念的な製造
工程を示す断面図であって、製造工程を図１（ａ）〜同
図（ｃ）により示す。
工程を示す断面図であって、製造工程を図１（ａ）〜同
図（ｃ）により示す。
【００３８】まず、図１（ａ）を参照すると、Ａｌ2 Ｏ
3 −ＴｉＣ系のセラミック基板１上に、厚さ１０００オ
ングストロームのＡｌ2 Ｏ3 膜からなる絶縁膜２、厚さ
２５０オングストロームのコバルト・ジルコニウム・モ
リブデン（ＣｏＺｒＭｏ）合金からなる軟磁性薄膜３、
厚さ２００オングストロームのタンタル（Ｔａ）薄膜か
らなる非磁性スペーサ薄膜４、厚さ２００オングストロ
ームのニッケル・鉄（ＮｉＦｅ）合金からなる磁気抵抗
効果薄膜５をスパッタ法を用いて積層成膜し、さらに、
その上に厚さ３ミクロンのフォトレジスト６を塗布し、
その後、周知の技術によりフォトレジスト６を露光・現
像処理を行いステンシル・パターンを作製する。
3 −ＴｉＣ系のセラミック基板１上に、厚さ１０００オ
ングストロームのＡｌ2 Ｏ3 膜からなる絶縁膜２、厚さ
２５０オングストロームのコバルト・ジルコニウム・モ
リブデン（ＣｏＺｒＭｏ）合金からなる軟磁性薄膜３、
厚さ２００オングストロームのタンタル（Ｔａ）薄膜か
らなる非磁性スペーサ薄膜４、厚さ２００オングストロ
ームのニッケル・鉄（ＮｉＦｅ）合金からなる磁気抵抗
効果薄膜５をスパッタ法を用いて積層成膜し、さらに、
その上に厚さ３ミクロンのフォトレジスト６を塗布し、
その後、周知の技術によりフォトレジスト６を露光・現
像処理を行いステンシル・パターンを作製する。
【００３９】次に、図１（ｂ）を参照すると、４５度の
角度に傾斜させた斜めイオンミリング法により、軟磁性
薄膜３，非磁性スペーサ薄膜４および磁気抵抗効果薄膜
５をテーパ状に加工する。続いて、スパッタ法により成
膜パワー密度１．４ワット／ｃｍ2 、圧力０．３パスカ
ルのＡｒ雰囲気中で、厚さ１００オングストロームの下
地Ｃｒ薄膜７ａ，７ｂおよび７ｃ、厚さ３００オングス
トロームの１０．７原子百分率のＣｒおよび１３．９原
子百分率のＰｔを含むＣｏＣｒＰｔ合金膜からなる膜永
久磁石バイアス薄膜８ａ，８ｂおよび８ｃ、および厚さ
５００オングストロームの２９．０原子百分率のＭｏを
含むＴａＭｏ合金膜からなる電極膜９ａ，９ｂおよび９
ｃを積層成膜する。
角度に傾斜させた斜めイオンミリング法により、軟磁性
薄膜３，非磁性スペーサ薄膜４および磁気抵抗効果薄膜
５をテーパ状に加工する。続いて、スパッタ法により成
膜パワー密度１．４ワット／ｃｍ2 、圧力０．３パスカ
ルのＡｒ雰囲気中で、厚さ１００オングストロームの下
地Ｃｒ薄膜７ａ，７ｂおよび７ｃ、厚さ３００オングス
トロームの１０．７原子百分率のＣｒおよび１３．９原
子百分率のＰｔを含むＣｏＣｒＰｔ合金膜からなる膜永
久磁石バイアス薄膜８ａ，８ｂおよび８ｃ、および厚さ
５００オングストロームの２９．０原子百分率のＭｏを
含むＴａＭｏ合金膜からなる電極膜９ａ，９ｂおよび９
ｃを積層成膜する。
【００４０】最後に、図１（ｃ）を参照すると、磁気抵
抗効果センサとしての作動領域Ｔｗにあるフォトレジス
ト６，下地Ｃｒ薄膜７ｃ，ＣｏＣｒＰｔ合金永久磁石バ
イアス薄膜８ｃおよびＴａＭｏ膜からなる電極膜９ｃを
アセトンなどの有機溶剤を用いて取り除き、永久磁石バ
イアス型磁気抵抗効果ヘッド素子を作製した。このと
き、フォトレジスト６を完全かつ速やかに除去するため
に超音波洗浄などを併用してもよい。
抗効果センサとしての作動領域Ｔｗにあるフォトレジス
ト６，下地Ｃｒ薄膜７ｃ，ＣｏＣｒＰｔ合金永久磁石バ
イアス薄膜８ｃおよびＴａＭｏ膜からなる電極膜９ｃを
アセトンなどの有機溶剤を用いて取り除き、永久磁石バ
イアス型磁気抵抗効果ヘッド素子を作製した。このと
き、フォトレジスト６を完全かつ速やかに除去するため
に超音波洗浄などを併用してもよい。
【００４１】そして、この永久磁石バイアス型磁気抵抗
効果ヘッド素子は、周知の技術によりスライダ加工を施
すとともに、加圧ばね，支持アーム等の取り付け、およ
び電極への配線等を行って永久磁石バイアス型磁気抵抗
効果ヘッドを作製した。
効果ヘッド素子は、周知の技術によりスライダ加工を施
すとともに、加圧ばね，支持アーム等の取り付け、およ
び電極への配線等を行って永久磁石バイアス型磁気抵抗
効果ヘッドを作製した。
【００４２】このようにして作製された磁気抵抗効果型
ヘッドは、製造過程において膜の剥離がなく磁気抵抗効
果膜に安定した縦バイアスを印加でき、しかも素子抵抗
が１８オームと小さく、これにより、発熱・ノイズが小
さく抑えられ、かつ耐食性にも優れていた。また、再生
特性についても熱による雑音が少なく、バルクハウゼン
ノイズや波形非対称のない良好な再生波形が得られた。
ヘッドは、製造過程において膜の剥離がなく磁気抵抗効
果膜に安定した縦バイアスを印加でき、しかも素子抵抗
が１８オームと小さく、これにより、発熱・ノイズが小
さく抑えられ、かつ耐食性にも優れていた。また、再生
特性についても熱による雑音が少なく、バルクハウゼン
ノイズや波形非対称のない良好な再生波形が得られた。
【００４３】なお、本発明の永久磁石バイアス型磁気抵
抗効果ヘッドは、各機能膜の組成が下記の範囲内であれ
ば、同様の結果が得られる。
抗効果ヘッドは、各機能膜の組成が下記の範囲内であれ
ば、同様の結果が得られる。
【００４４】ＣｏＣｒＰｔ合金膜は、１０原子百分率以
上１２原子百分率以下のクロムを含有し、かつ１２原子
百分率以上１５原子百分率以下のＰｔを含有してもよ
く、また、ＴａＭｏ合金膜は、Ｍｏの組成が１０原子百
分率以上４０原子百分率以下であればよい。
上１２原子百分率以下のクロムを含有し、かつ１２原子
百分率以上１５原子百分率以下のＰｔを含有してもよ
く、また、ＴａＭｏ合金膜は、Ｍｏの組成が１０原子百
分率以上４０原子百分率以下であればよい。
【００４５】さらに、これらの膜を成膜するときは、ス
パッタ法を用いて０．１パスカル以上０．５パスカル以
下の圧力のＡｒガス雰囲気中で、０．５ワット／ｃｍ2
以上１．６ワット／ｃｍ2 以下のパワー密度で成膜して
もよく、特に、ＴａＭｏ合金膜は、０．３ワット／ｃｍ
2 以下のパワー密度のバイアスを印加するバイアス・ス
パッタ法により成膜し、膜中のアルゴン含有量が３原子
百分率以下であればよい。
パッタ法を用いて０．１パスカル以上０．５パスカル以
下の圧力のＡｒガス雰囲気中で、０．５ワット／ｃｍ2
以上１．６ワット／ｃｍ2 以下のパワー密度で成膜して
もよく、特に、ＴａＭｏ合金膜は、０．３ワット／ｃｍ
2 以下のパワー密度のバイアスを印加するバイアス・ス
パッタ法により成膜し、膜中のアルゴン含有量が３原子
百分率以下であればよい。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、製
造過程において永久磁石バイアス下地膜，永久磁石バイ
アス膜および電極膜の剥離がなく、永久磁石バイアス膜
の磁気特性が製造工程での種々の温度履歴を経た後にお
いて成膜設計値と変わらない値を保つことにより、磁気
抵抗効果膜に安定した設計通りの縦バイアスを印加で
き、さらに、素子抵抗が小さく、それによって発熱・ノ
イズが小さくでき、耐食性に優れた高信頼性かつ低価格
の永久磁石バイアス型磁気抵抗効果ヘッドおよびその製
造方法を提供できるという効果がある。
造過程において永久磁石バイアス下地膜，永久磁石バイ
アス膜および電極膜の剥離がなく、永久磁石バイアス膜
の磁気特性が製造工程での種々の温度履歴を経た後にお
いて成膜設計値と変わらない値を保つことにより、磁気
抵抗効果膜に安定した設計通りの縦バイアスを印加で
き、さらに、素子抵抗が小さく、それによって発熱・ノ
イズが小さくでき、耐食性に優れた高信頼性かつ低価格
の永久磁石バイアス型磁気抵抗効果ヘッドおよびその製
造方法を提供できるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例の概念的な製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図２】試料（試料Ａ，ＢおよびＣ）の膜中のＡｒ含有
量と成膜パワー密度との関係を示す図である。
量と成膜パワー密度との関係を示す図である。
【図３】ＴａＭｏ合金薄膜の比抵抗のＭｏ組成依存性を
示す図である。
示す図である。
【図４】試料（試料Ｄ）の内部応力の温度依存性を示す
図である。
図である。
【図５】試料（試料Ｅ）の内部応力の温度依存性を示す
図である。
図である。
１ 基板 ２ 絶縁膜 ３ 軟磁性薄膜 ４ 非磁性スペーサ薄膜 ５ 磁気抵抗効果薄膜 ６ フォトレジスト ７ａ，７ｂ，７ｃ 下地Ｃｒ薄膜 ８ａ，８ｂ，８ｃ 永久磁石バイアス薄膜 ９ａ，９ｂ，９ｃ 電極薄膜 Ｔｗ 磁気抵抗効果型センサ作動領域
Claims (9)
- 【請求項１】 基板上に少なくとも軟磁性薄膜、非磁性
スペーサ薄膜および磁気抵抗効果薄膜からなる磁気抵抗
効果センサ作動領域の両端部に、電気的かつ磁気的に連
続性を有する永久磁石バイアス下地膜，永久磁石バイア
ス膜および電極膜からなる積層膜を配設した構造をもつ
永久磁石バイアス型磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記
永久磁石バイアス下地膜が、３原子百分率以下のアルゴ
ンを含有するクロム膜であることを特徴とする永久磁石
バイアス型磁気抵抗効果ヘッド。 - 【請求項２】 前記永久磁石バイアス膜が、１０原子百
分率以上１２原子百分率以下のクロムを含有し、かつ１
２原子百分率以上１５原子百分率以下のプラチナを含有
するコバルト・クロム・プラチナ合金膜であることを特
徴とする請求項１記載の永久磁石バイアス型磁気抵抗効
果ヘッド。 - 【請求項３】 前記コバルト・クロム・プラチナ合金膜
が、３原子百分率以下のアルゴンを含有することを特徴
とする請求項２記載の永久磁石バイアス型磁気抵抗効果
ヘッド。 - 【請求項４】 前記電極膜は、モリブデンの組成が１０
原子百分率以上４０原子百分率以下であるタンタル・モ
リブデン合金膜であることを特徴とする請求項１から３
のいずれか１項記載の永久磁石バイアス型磁気抵抗効果
ヘッド。 - 【請求項５】 前記タンタル・モリブデン合金膜が、３
原子百分率以下のアルゴンを含有することを特徴とする
請求項４記載の永久磁石バイアス型磁気抵抗効果ヘッ
ド。 - 【請求項６】 基板上に少なくとも軟磁性薄膜、非磁性
スペーサ薄膜および磁気抵抗効果薄膜からなる磁気抵抗
効果センサ作動領域の両端部に、電気的かつ磁気的に連
続性を有する永久磁石下地膜，永久磁石バイアス膜およ
び電極膜が積層された構造をもち、前記永久磁石下地膜
が３原子百分率以下のアルゴンを含有するクロム膜であ
り、前記永久磁石バイアス膜が１０原子百分率以上１２
原子百分率以下のクロムを含有し、かつ１２原子百分率
以上１５原子百分率以下のプラチナを含有し、かつ３原
子百分率以下のアルゴンを含有するコバルト・クロム・
プラチナ合金膜であり、前記電極膜が１０原子百分率以
上４０原子百分率以 下のモリブデンを含有し、かつ３原
子百分率以下のアルゴンを含有するタンタル・モリブデ
ン合金膜である永久磁石バイアス型磁気抵抗効果ヘッド
の製造方法において、前記クロム膜を、スパッタ法を用
いて０．１パスカル以上０．５パスカル以下の圧力のア
ルゴンガス雰囲気中で、０．５ワット／ｃｍ2 以上１．
６ワット／ｃｍ2 以下のパワー密度で成膜する工程を有
することを特徴とする永久磁石バイアス型磁気抵抗効果
ヘッドの製造方法。 - 【請求項７】 前記コバルト・クロム・プラチナ合金膜
を、スパッタ法を用いて０．１パスカル以上０．５パス
カル以下の圧力のアルゴンガス雰囲気中で、０．５ワッ
ト／ｃｍ2 以上１．６ワット／ｃｍ2 以下のパワー密度
で成膜する工程を有することを特徴とする請求項６記載
の永久磁石バイアス型磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。 - 【請求項８】 前記タンタル・モリブデン合金膜を、ス
パッタ法を用いて０．１パスカル以上０．５パスカル以
下の圧力のアルゴンガス雰囲気中で、０．５ワット／ｃ
ｍ2 以上１．６ワット／ｃｍ2 以下のパワー密度で成膜
する工程を有することを特徴とする請求項６または７記
載の永久磁石バイアス型磁気抵抗効果ヘッドの製造方
法。 - 【請求項９】 前記スパッタ法において、パワー密度が
０．３ワット／ｃｍ2 以下のバイアス・パワーを印加す
ることを特徴とする請求項８記載の永久磁石バイアス型
磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7162564A JP2806306B2 (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | 永久磁石バイアス型磁気抵抗効果ヘッドおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7162564A JP2806306B2 (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | 永久磁石バイアス型磁気抵抗効果ヘッドおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0916914A JPH0916914A (ja) | 1997-01-17 |
| JP2806306B2 true JP2806306B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=15756993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7162564A Expired - Fee Related JP2806306B2 (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | 永久磁石バイアス型磁気抵抗効果ヘッドおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2806306B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002033532A (ja) | 2000-07-17 | 2002-01-31 | Alps Electric Co Ltd | トンネル型磁気抵抗効果型素子及びその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08124122A (ja) * | 1994-10-25 | 1996-05-17 | Hitachi Ltd | 磁気抵抗効果型再生ヘッドおよび磁気記録再生装置 |
-
1995
- 1995-06-28 JP JP7162564A patent/JP2806306B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0916914A (ja) | 1997-01-17 |
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