JP3097834B2 - 磁気ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強磁性トンネル接合を
感磁部として用いた磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】高密度磁気記録における再生磁気ヘッド
として、異方性磁気抵抗（以下ＡＭＲと称する）効果を
用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下ＭＲ磁気ヘッド
と称する）が商品化されている。しかしながら、磁性膜
にNiFe等のＡＭＲ効果膜を用いているため、磁気抵抗
（ＭＲ）変化率が約２％、感度が０．５%/Oeと低い。こ
のため、さらに高ＭＲ変化率、高感度なＭＲ膜が望まれ
ている。

【０００３】このような要望に応える技術として、近
年、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）という新しい現象
が見出され、従来のＡＭＲ効果より大きな磁気抵抗変化
率が得られるということから、研究が進められている。
その中でも、スピンバルブ（ＳＶ）膜を用いたＧＭＲ効
果が注目されている。スピンバルブ膜は、強磁性膜／非
磁性金属膜／強磁性膜／反強磁性膜の膜構成からなる多
層膜であり、２〜５%/Oeの高感度な特性を示すため、次
世代磁気ヘッドの再生素子として注目され、実用化研究
が始められている。

【０００４】一方、ＧＭＲ効果とは別に、強磁性膜／絶
縁膜／強磁性膜の接合構造を持ち、両強磁性膜の磁化の
相対角度に依存してトンネル効果があらわれる強磁性ト
ンネル効果という現象が見出され、この現象を利用した
磁気抵抗効果素子の研究及び開発が進められている。強
磁性トンネル効果膜は非常に高い磁場感度を有するた
め、１０Gbit/inch²以上の超高密度磁気記録における再
生磁気ヘッドとして可能性がある。S.Maekawa and V.Ga
fvert等は、IEEE Trans. Magn., MAG-18, 707(1982)に
おいて、磁性体／絶縁体／磁性体接合で両磁性膜の磁化
の相対角度に依存してトンネル効果が現れることが期待
されることを理論的、実験的に示した。

【０００５】特開平4-42417号公報は、強磁性トンネル
効果膜を有する磁気ヘッドを開示しており、従来のＭＲ
磁気ヘッドにくらべ、微小な漏洩磁束の変化を高感度、
かつ、高分解能に検出できること、接合面積を狭めるこ
とにより、絶縁膜におけるピンホ−ルの発生確率を小さ
くして、再生感度を一層向上させることができる旨述べ
られている。

【０００６】また、特開平4-103014号公報は、磁性膜に
反強磁性体からのバイアス磁界を印加する強磁性トンネ
ル効果膜およびそれを用いた磁気ヘッドを開示してい
る。

【０００７】更に、T.Miyazaki及びN.Tezuka等は、J.Ma
gn.Magn.Mater.139(1995)L231において、Fe/Al₂O₃/Feト
ンネル接合で室温においてＭＲ変化率１８％が得られた
と報告している。また、M.Pomerantz,J.C.Sloczewski及
びE.Spiller等は、Fe/a-Carbon/Fe膜について開示して
いる。

【０００８】しかしながら、これまで報告された強磁性
トンネル接合には、磁気ヘッドとして利用するに当た
り、種々の解決すべき課題が存する。特開平4-42417
号、特開平4-103013号などの公知文献では、強磁性トン
ネル接合部の端面部分と電極膜の端面部分が、同一面内
になるように構成されている。つまり、このような構造
をシールド型磁気ヘッド用の感磁部に用いる場合、磁気
記録媒体面に対向する面であるＡＢＳ面にＭＲ素子のみ
ならず、電極膜も露出することになる。

【０００９】シールド型磁気ヘッドを高密度記録再生に
適用するためには、ＡＢＳ面でのシールド間隔を狭める
必要がある。シールド型磁気ヘッドにおいて、通常、シ
ールド間には強磁性トンネル接合部の他、強磁性トンネ
ル接合部とシールド膜との絶縁性を保つためのアルミナ
などの絶縁膜が存在するから、シールド間隔を狭めるた
めには、絶縁膜や強磁性トンネル接合部の厚みをできる
限り薄くしなければならない。しかしながら、公知文献
に示されるように、電極膜が、ＡＢＳ面に露出するよう
にすると、絶縁膜や強磁性トンネル接合部の厚みを薄く
しても、電極膜とシールド膜との間に、依然として間隔
が必要であるため、シールド間隔を狭めることができ
ず、高密度記録再生に適さない。

【００１０】公知文献では、全ての電流が強磁性トンネ
ル接合部を流れるようにするため、電極膜の面積を大き
くしている。しかし、強磁性トンネル接合部とシールド
膜との間では一定レベル以上の絶縁耐電圧をとる必要が
あるため、公知文献に示されているよう広い電極膜面積
にしてＡＢＳ面に露出させると、静電気による絶縁破壊
などが起こりやすくなるため、望ましくない。

【００１１】なお、本発明における強磁性トンネル接合
は上記の強磁性トンネル効果膜と同一のものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、シー
ルド間隔を狭くでき、高密度記録再生に適した強磁性ト
ンネル接合型磁気ヘッドを提供することである。

【００１３】本発明のもう一つの課題は、電極膜とシー
ルド膜間における絶縁破壊を抑制するのに有効な強磁性
トンネル接合型磁気ヘッドを提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係る磁気ヘッドは、スライダと、少なく
とも一つの磁気変換素子とを有する。前記スライダは、
磁気記録媒体と対向する面側に空気ベアリング面を有し
ている。前記磁気変換素子は、強磁性トンネル接合部
と、電極膜とを含み、前記スライダの一部を構成する絶
縁支持膜によって支持されている。

【００１５】前記強磁性トンネル接合部は、絶縁膜と、
第１の強磁性膜と、第２の強磁性膜とを含む。前記第１
の強磁性膜と前記第２の強磁性膜とが前記絶縁膜を介し
て積層されている。

【００１６】前記電極膜は、第１の電極膜と、第２の電
極膜とを含み、第１の電極膜は、前記第１の強磁性膜に
接続され、第２の電極膜は前記第２の強磁性膜に接続さ
れている。前記第１の電極膜及び第２の電極膜は、前記
空気ベアリング面に露出しないように設けられている。

【００１７】上述のように、ＡＢＳ面に第１の電極膜及
び第２の電極膜が露出しない構造にすることにより、磁
気シールド膜と、強磁性トンネル接合部、特に、第１の
電極膜及び第２の電極膜との間で、静電破壊が起こりに
くくなり、耐電圧が改善されることが解った。

【００１８】しかも、ＡＢＳ面における磁気シールド膜
と、感磁部となる強磁性トンネル接合部との間の間隔を
狭くできるため、従来より高密度記録再生が可能にな
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る磁気ヘッドの
斜視図である。図において、寸法は誇張されている。図
示された本発明に係る磁気ヘッドは、スライダ１と、強
磁性トンネル接合を利用した磁気変換素子（以下強磁性
トンネル接合型磁気変換素子と称する）２と、更に、誘
導型磁気変換素子３とを含む。スライダ１は媒体対向面
側にレール部１１、１２を有し、レール部１１、１２の
表面が空気ベアリング面１３、１４を構成している。レ
ール部１１、１２は２本に限らない。１〜３本のレール
部を有することがあり、レール部を持たない平面となる
こともある。また、浮上特性改善等のために、空気ベア
リング面（以下ＡＢＳ面と称する）に種々の幾何学的形
状が付されることもある。何れのタイプのスライダであ
っても、本発明の適用が可能である。

【００２０】磁気変換素子２、３は、レール部１１、１
２の一方または両者の媒体移動方向ａ１の端部に設けら
れている。媒体移動方向ａ１は、媒体が高速移動した時
に連れ回る空気の流出方向と一致する。スライダ１の媒
体移動方向ａ１の端面には、強磁性トンネル接合型磁気
変換素子２に接続された取り出し電極４１、４２及び磁
気変換素子３に接続された取り出し電極４３、４４が設
けられている。

【００２１】図２は図１に示した強磁性トンネル接合型
磁気ヘッドの磁気変換素子部分の拡大断面図である。強
磁性トンネル接合型磁気変換素子２は再生素子であり、
誘導型磁気変換素子３は書き込み素子である。強磁性ト
ンネル接合型磁気変換素子２及び誘導型磁気変換素子３
は、スライダ１を構成するセラミック基体１０１の上に
設けられた絶縁膜１０２の上に積層されている。セラミ
ック基体１０１は、通常、Al₂O₃-TiCで構成される。Al₂
O₃-TiCは導電性があるので、電気絶縁をする手段とし
て、例えばAl₂O₃でなる絶縁膜１０２が付着されてい
る。セラミック基体１０１が高い絶縁性を有する場合
は、絶縁膜１０２は省略できる。

【００２２】図３は強磁性トンネル接合型磁気変換素子
２の部分の拡大断面図、図４はその拡大斜視図である。
これらの図に示すように、強磁性トンネル接合型磁気変
換素子２は、強磁性トンネル接合部２１と、電極膜２
２、２３とを含み、スライダ１の一部を構成する絶縁支
持膜２４、２５によって支持されている。強磁性トンネ
ル接合部２１は、絶縁膜２１０と、第１の強磁性膜２１
１と、第２の強磁性膜２１２とを含んでいる。第１の強
磁性膜２１１と第２の強磁性膜２１２とは、絶縁膜２１
０を介して積層されている。

【００２３】電極膜２２、２３は、第１の電極膜２２
と、第２の電極膜２３とを含んでいる。第１の電極膜２
２は第１の強磁性膜２１１に接続され、第２の電極膜２
３は第２の強磁性膜２１２に接続されている。

【００２４】これらの第１の電極膜２２及び第２の電極
膜２３は、ＡＢＳ面１３（または１４）に露出しないよ
うに設けられている。その具体的手段として、実施例で
は、強磁性トンネル接合部２１の先端面をＡＢＳ面１３
（または１４）に位置させると共に、第１の電極膜２２
及び第２の電極膜２３を、強磁性トンネル接合部２１の
先端面の位置するＡＢＳ面１３（または１４）から、間
隔Ｄ１だけ後退させてある。

【００２５】強磁性トンネル接合型磁気変換素子２は、
下部磁気シールド膜５１と、上部磁気シールド膜５２と
の間において、絶縁支持膜２４、２５の内部に配置され
ている。下部磁気シールド膜５１はセラミック基体１０
１に設けられた絶縁膜１０２の上に付着され、絶縁支持
膜２４は下部磁気シールド膜５１の上に付着されてい
る。

【００２６】上述のように、ＡＢＳ面１３（または１
４）に第１の電極膜２２及び第２の電極膜２３が露出し
ない構造にすることにより、下部磁気シールド膜５１及
び上部磁気シールド膜５２と、強磁性トンネル接合型磁
気変換素子２、特に、第１の電極膜２２及び第２の電極
膜２３との間で、静電破壊が起こりにくくなり、耐電圧
が改善されることが解った。

【００２７】しかも、ＡＢＳ面１３（または１４）にお
ける下部磁気シールド膜５１及び上部磁気シールド膜５
２と、感磁部となる強磁性トンネル接合部２１との間の
間隔を狭くできるため、従来より高密度記録再生が可能
になる。

【００２８】実施例には、再生素子となる強磁性トンネ
ル接合型磁気変換素子２と共に、書き込み素子となる誘
導型磁気変換素子３を有する複合型磁気ヘッドが図示さ
れている。誘導型磁気変換素子３は、強磁性トンネル接
合型磁気変換素子２に対する上部磁気シールド膜を兼ね
ている下部磁性膜５２、上部磁性膜３２、コイル膜３
３、アルミナ等でなるギャップ膜３４、ノボラック樹脂
等の有機樹脂で構成された絶縁膜３５及びアルミナ等で
なる保護膜３６などを有している。下部磁性膜５２及び
上部磁性膜３２の先端部は微小厚みのギャップ膜３４を
隔てて対向する下部ポール部Ｐ１及び上部ポール部Ｐ２
となっており、下部ポール部Ｐ１及び上部ポール部Ｐ２
において書き込みを行なう。下部磁性膜５２及び上部磁
性膜３２は、そのヨーク部が下部ポール部Ｐ１及び上部
ポール部Ｐ２とは反対側にあるバックギャップ部におい
て、磁気回路を完成するように互いに結合されている。
絶縁膜３５の内部には、ヨーク部の結合部のまわりを渦
巻状にまわるように、コイル膜３３を形成してある。コ
イル膜３３の両端は、取り出し電極４３、４４に導通さ
れている。コイル膜３３の巻数および膜数は任意であ
る。

【００２９】次に、図５〜図１７を参照して本発明に係
る磁気ヘッドを製造する方法を説明する。

【００３０】まず、膜厚３０μmのアルミナ絶縁膜１０
２が形成されたAlTiC基板１０１（図５参照）上に、セ
ンダストをＤＣスパッタ法でスパッタして、膜厚２μm
の下部磁気シールド膜５１を形成し（図６参照）、次
に、真空中において、約４５０℃の温度条件で約２時間
の磁場中熱処理を行なった後、フォトリソ及びＡｒイオ
ンエッチングにより所定の形状にした。

【００３１】次に、絶縁膜２４として膜厚１００nmのア
ルミナ膜をＲＦスパッタ法で成膜（図７参照）し、続い
て第１の電極膜２２としてＴａ／Ｃｕ／Ｔａ膜をＤＣス
パッタ法で成膜した（図８参照）。その後、レジストを
用いてパターニングを行ない、次に、Ａｒイオンエッチ
ングにより所定の形状に加工し、第１の電極膜２２とし
た（図９参照）。

【００３２】次に、強磁性トンネル接合部２１を形成す
る手段として、Co-50at%Fe(10nm)/酸化アルミニウム(5n
m)/Fe(5nm)及びその表面酸化防止膜Ta(5nm)を以下のよ
うに作成した。まず、第１の電極膜２２の上にCo-50at%
Fe(10nm)/Al(5nm)をＤＣスパッタ法で連続成膜した。そ
の後、サンプルを大気中に取り出し、約６０℃の大気中
に２４時間放置してアニールし、Al(5nm)を自然酸化さ
せた。これにより、第１の強磁性膜２１１と、中間の絶
縁膜２１０となるCo-50at%Fe(10nm)／酸化アルミニウム
(5nm)膜とを形成した（図１０参照）。

【００３３】その後、短絡防止用絶縁膜２１３を形成す
るため、形成すべきトンネル接合部以外のところをレジ
ストカバーし、ＲＦスパッタ法でアルミナ絶縁膜（膜厚
50nm)を成膜した。その後に、レジストをリフトオフ
し、短絡防止用絶縁膜２１３を形成した（図１１参
照）。絶縁膜２１３は、強磁性トンネル接合部２１以外
でトンネル電流が流れないようにするために形成される
ものである。

【００３４】次に、サンプルを再びＤＣスパッタ装置内
にセットし、Fe(5nm)及びTa(5nm)を連続成膜し、第２の
強磁性膜２１２を形成した（図１２及び１３参照）。な
お、Ta(5nm)膜はプロセス遂行中に表面が酸化されるの
を防止する保護膜となる。

【００３５】次に、レジストを用いてパターニングし、
Ａｒイオンエッチングをした後、レジストを剥離して、
強磁性トンネル接合部２１を形成した。次に再び、レジ
ストを用いてパターニングし、続いてＴａ／Ｃｕ／Ｔａ
膜を成膜し、その後、リフトオフ法により、第２の電極
膜２３を形成した（図１４参照）。

【００３６】次に、上部の絶縁膜２５として、膜厚１２
０nmのアルミナ膜をＲＦスパッタ法で形成（図１５）し
た。次に、上部磁気シールド膜５２として、NiFe(膜厚
２μm)をＤＣスパッタ法で成膜し、その後、フォトリソ
グラフィ及びエッチング技術により、所定の形状にパタ
ーンニングした（図１６参照）。

【００３７】この後、図１及び図２に示した磁気ヘッド
を得るために必要な工程を実行し、更に、図１７のＸ１
ーＸ１線に沿って、ウエハ切断、加工研磨を施すことに
より、ＡＢＳ面に強磁性トンネル接合部２１を露出させ
た。以上のようにして、接合面積１μm×２μm（接合高
１μm、接合幅２μm）の強磁性トンネル接合部２１を有
する磁気ヘッドを得た。

【００３８】比較として、電極膜２２、２３がＡＢＳ面
に露出している強磁性トンネル接合型磁気ヘッドも作製
した。

【００３９】＜特性評価＞作製した磁気ヘッドを磁気ヘ
ッドジンバルに取り付け、静電破壊試験を行なった。静
電破壊試験に当たっては、表面を研磨した金属板を用意
し、この金属板に電源を接続し、金属板に磁気ヘッドを
載せた。磁気ヘッドをアースに接続し、磁気ヘッド及び
金属板の間の抵抗と、金属板に印加された電圧との関係
を調べた。

【００４０】その結果、電極膜２２、２３がＡＢＳ面に
露出している従来の磁気ヘッドでは、印加電圧が５０Ｖ
で抵抗が急激に上昇し、静電破壊を生じた。これに対
し、本発明の磁気ヘッドでは約１５０Ｖではじめて静電
破壊が起こり、従来の磁気ヘッドの約３倍の耐電圧を有
することがわかった。

【００４１】第１の強磁性膜２１１及び第２の強磁性膜
２１２の間に備えられた絶縁膜２１０は、高いＭＲ変化
率を再現性良く得ること、及び、磁気ヘッド構造を簡素
化するために、きわめて重要な役割を担っている。特
に、絶縁膜２１０によるバリアポテンシャルを０．５〜
３eVの範囲に設定した場合、高いＭＲ変化率を再現性良
く得るとともに、磁気ヘッド構造を簡素化できる。次に
この点について述べる。

【００４２】強磁性トンネル接合において、電子ｅがス
ピンの向きを保ったまま、第１の強磁性膜２１１から、
絶縁膜２１０を介して、第２の強磁性膜２１２に通り抜
けるとき、電子ｅの透過率はスピンを考慮して求めた波
動関数を用いて、入射波と透過波の振幅自乗比から求め
られ、そのトンネルコンダクタンスＧは、 G=G₀′(1+P₁′・P₂′)COSθ と表される。ここで、 P₁′=[(K_1↑-K_1↓)/(K_1↑+K_1↓)]α₁ P₂′=[(K_2↑-K_2↓)/(K_2↑+K_2↓)]α₂ G₀′：両強磁性膜内での電子の波数K_1↑、K_1↓、K_2↑、K
_2↓及びバリアポテンシャルの高さで定まる定数 α₁、α₂：バリアポテンシャルの高さに依存する係数 P₁′、P₂′：両強磁性膜１、２の有効スピン偏極度 P₁、P₂：両強磁性膜１、２のスピン偏極度（有効スピン
偏極度P₁′、P₂′の分数部分） である。トンネルコンダクタンスの変化率△G/G₀は、 △G/G₀=2・P₁′・P₂′ となる。トンネルコンダクタンスの変化率△G/G₀はＭＲ
変化率と同義である。

【００４３】バリアポテンシャルの高さが低いと、それ
に依存する係数α₁、α₂が小さくなるため、両強磁性膜
の有効スピン偏極度P₁′、P₂′も小さくなり、ＭＲ変化
率が低くなる。逆に、バリアポテンシャルが充分に高い
と、有効スピン偏極度P₁′、P₂′が、スピン偏極度P₁、P
₂に近づき、高いＭＲ変化率が得られる。

【００４４】バリアポテンシャルが０．５〜３eVの範囲
にある場合、高いＭＲ変化率を、再現性よく得ることが
できる。その理由の一つは、バリアポテンシャルを０．
５〜３eVの範囲に保つことにより、均一性が良好で、ピ
ンホールの非常に少ない絶縁膜２１０の形成が保証され
るためと推測される。

【００４５】もう一つの理由は、上述したバリアポテン
シャルの範囲では、第１の強磁性膜２１１と第２の強磁
性膜２１２との間に、絶縁膜２１０を介して、安定した
反強磁性的結合を生じるためと推測される。バリアポテ
ンシャルが１．５〜２．５eVの範囲では、特に好ましい
結果が得られた。

【００４６】バリアポテンシャルが３eVを越えると、高
いＭＲ変化率を得ることができなくなる。原因は明確で
はないが、３eVを越えるバリアポテンシャルの範囲で
は、トンネル電流が流れなくなるためではないかと推測
される。

【００４７】バリアポテンシャルが０．５eVよりも小さ
くなると、この種の強磁性トンネル接合において期待さ
れる高いＭＲ変化率を得ることができなくなる。その理
由は、絶縁膜２１０の均一性が劣化し、ピンホールが増
えるためと推測される。

【００４８】次に、バリアポテンシャルが０．５〜３eV
となる範囲において、第１の強磁性膜２１１と第２の強
磁性膜２１２との間に、絶縁膜２１０を介して、安定し
た反強磁性的結合を生じさせ得る可能性は、この強磁性
トンネル接合を、磁気ヘッドの読み取り用磁気変換素子
に用いる場合に大きな利点をもたらす。

【００４９】図１８は反強磁性的結合を生じている場合
の磁場ー磁気抵抗変化率特性を示す図である。図１８に
示すように、反強磁性的結合を生じている場合、磁場ー
磁気抵抗曲線Ｌ１、Ｌ２が零磁場付近の領域△Ｈで、Ｍ
Ｒ変化率が最も高い値を示すようになる。従って、この
強磁性トンネル接合を磁気ヘッドの読み取り用磁気変換
素子として用いた場合、バイアス磁場を印加する必要が
なく、形状効果のみで、零磁場付近で直線領域が得られ
る。このため、磁気ヘッドの構造を簡素化することがで
きる（図３、図４参照）。

【００５０】上述のようなバリアポテンシャルを確保し
得る絶縁膜２１０の一例は、大気中で４０〜１００℃ア
ニールした酸化アルミニウム膜である。かかる酸化アル
ミニウム膜は、金属アルミニウムが局部的に存在しなく
なったため、上下の強磁性膜２１１−２１２間でブリッ
ジができなくなり、その結果、高いバリアポテンシャル
を有する極薄絶縁膜２１０を有する強磁性トンネル接合
が実現できる。

【００５１】絶縁膜２１０の他の例としては、ダイアモ
ンド状炭素膜(Diamond-like carbon膜、以下ＤＬＣ膜と
称する）も、高いバリアポテンシャルを有する極薄の絶
縁膜２１０を実現するのに有効である。特に、プラズマ
ＣＶＤ法で作製したＤＬＣ膜は、数十Åという非常に薄
い膜厚においても、均一、かつ、ピンホ−ルのない良好
な絶縁膜２１０が得られる。

【００５２】なお、M.Pomerantz,J.C.Sloczewski及びE.
Spiller等が開示した中間膜のＣ膜は、ＭＢＥ法で作製
したアモルファス−Ｃ膜であり、プラズマＣＶＤ法で作
製したＤＬＣ膜とは異なる。具体的には、アモルファス
−Ｃ膜は炭素同士がネットワ−ク状に結合しているもの
であるが、本発明のＤＬＣ膜は炭素と水素がネットワ−
ク状に結合しており、本質的に異なるものである。

【００５３】本発明において、通常、第１の強磁性膜２
１１の保磁力と、第２の強磁性膜２１２の保磁力とは、
互いに異ならせる。図１９は第１の強磁性膜２１１の保
磁力Ｈ１と、第２の強磁性膜２１２の保磁力Ｈ２とを、
Ｈ１＞Ｈ２（またはＨ２＞Ｈ１）のように異ならせた場
合の磁化曲線を示している。図示するように、磁化曲線
は二段ループになっている。図１９中、円内に示された
２つの矢印は、第１の強磁性膜２１１の磁化の向き、及
び、第２の強磁性膜２１２の磁化の向きをそれぞれ示し
ている。

【００５４】第１の強磁性膜２１１の磁化の向きと、第
２の強磁性膜２１２の磁化の向きは、印加磁界が保磁力
Ｈ２（絶対値）より大きく、かつ、保磁力Ｈ１（絶対
値）よりも小さい場合は、反平行になり、印加磁界が保
磁力Ｈ１よりも大きい場合は、平行になる。電気抵抗
は、磁化の向きが反平行状態のとき大きく、磁化の向き
が平行状態であるとき小さくなる。磁化の向きが平行で
ある時の抵抗値Ｒｓとし、磁化の向きが反平行から平行
へ変化した時の抵抗の変化分を△Ｒとすると、ＭＲ変化
率は△Ｒ／Ｒｓとなる。これにより、外部印加磁界を検
出することができる。

【００５５】別の例として、第２の強磁性膜２１２の磁
化の向きを固定する。こうすることにより、第１の強磁
性膜２１１の磁化の向きだけを変化させることにより、
第２の強磁性膜２１２に対する第１の強磁性膜２１１の
磁化の向きを平行または反平行にすることができる。

【００５６】次に、強磁性トンネル接合部２１の接合面
積及び絶縁膜２１０について、実施例を挙げて説明す
る。

【００５７】＜実施例１＞図５〜図１７に示した製造方
法において、酸化アルミニウム膜でなる絶縁膜２１０
は、アルミニウム膜を大気中において６０℃、２４時間
の熱処理を行なって形成した。強磁性トンネル接合の接
合面積は０．２５〜２５００μm²とした。

【００５８】上述した接合面積を持つ強磁性トンネル接
合を、各２０個ずつ作製し、各接合面積毎のバリアポテ
ンシャル、ＭＲ変化率の平均値及びそのばらつきを調べ
た。また、歩留りについても調べた。次に、強磁性トン
ネル接合の作製方法を具体的に説明する。

【００５９】まず、第１の強磁性膜２１１として、膜厚
１０nmのNiFe膜をＲＦスパッタ法で成膜し、レジストフ
ォトリソ、Ａｒイオンミリング、レジスト剥離の微細加
工技術を用いて、0.5〜50μm×0.5mmの矩形状にパタ−
ニングした。

【００６０】その後、レジストパタ−ニングをおこな
い、第１の強磁性膜２１１を構成するNiFe膜の表面酸化
膜を逆スパッタにより除去したあと、電子ビーム加熱式
真空蒸着法により、膜厚5nmのアルミニウム膜を成膜し
た。

【００６１】その後、サンプルを真空蒸着装置から取り
出して、大気中において６０℃、２４時間の熱処理を行
なった後、リフト・オフ・プロセスを経て、酸化アルミ
ニウム膜でなる絶縁膜２１０を形成した。

【００６２】次に、再びレジストパタ−ニングをおこな
った後、第２の強磁性膜２１２として膜厚１００nmのＣ
ｏ膜をＲＦスパッタ法で成膜し、続いて、リフトオフプ
ロセスを経て、第１の強磁性膜２１１と直角方向に0.5
〜50μm×0.5mmの矩形状パタ−ンを持つ第２の強磁性膜
２１２を形成した。これにより、接合面積０．２５〜２
５００μm²の強磁性トンネル接合が得られた。

【００６３】また、比較として、従来用いられている自
然酸化アルミニウム膜（成膜後、大気中において２４時
間放置）を絶縁膜２１０としたNiFe／酸化アルミニウム
／Ｃｏ強磁性トンネル接合も同様に作製した。

【００６４】実施例及び比較例において採用された第１
の強磁性膜２１１および第２の強磁性膜２１２の成膜条
件は以下に示す通りである。また、アルミニウム膜は、
到達圧力３×10^-5 Pa、蒸着速度０．０５nm/secで作製
した。

【００６５】＜強磁性膜成膜条件＞ 到達圧力：１×10^-5 Pa タ−ゲット：Ni₈₀Fe₂₀ at%、 Co(４インチφ) スパッタガス：Ar ５ sccm スパッタ圧力：０．５ Pa 投入パワ−：１５０ W 成膜レ−ト：NiFe ４５nm/min、 Co ４０nm/min 基板温度：水冷 このようにして作製したサンプルについて、直流４端子
法で磁気抵抗（ＭＲ）曲線を測定した。なお、測定時の
最大印加磁場は±１kOeとし、−１kOeの磁場を印加させ
たのち、磁場を徐々に大きくして＋１kOeまでかけ、再
び−１kOeに戻した。また、バリアポテンシャルはトン
ネル接合のＶ−Ｉ特性を測定し、直線領域からのずれを
もとめた。

【００６６】図２０に本発明に係る接合面積５０×５０
μm²の強磁性トンネル接合の磁気抵抗曲線を示す。印加
磁場を−１kOeより大きくしていくと、＋５Oeにおい
て、第１の強磁性膜２１１の磁化反転がおこり、第１の
強磁性膜２１１と第２の強磁性膜２１２のスピンが反平
行になるため、電気抵抗が大きくなる。バリアポテンシ
ャルを求めた結果０．５eVであり、作製した２０個のう
ち１６個において同様のＭＲ曲線が得られた。ＭＲ変化
率は６．６〜８．１％であり、ＭＲ変化率の平均値は
７．６％で、変化率ばらつきは±７％であった。

【００６７】一方、自然酸化アルミニウム膜を絶縁膜２
１０とした比較例の強磁性トンネル接合においては、バ
リアポテンシャルは０．２eVしか得られなかった。ま
た、４個しかＭＲ曲線が観測できず、ＭＲ変化率平均値
は１．５％と低く、平均値ばらつき±８８％と非常に大
きかった。種々の接合面積についても同様の評価を行な
った。これらの結果を表１ー１、１ー２に示す。

【００６８】表１から明らかなように、大気中６０℃熱
処理により形成した酸化アルミニウム膜を絶縁膜２１０
としての用いることにより、０．５〜３eVの高いバリア
ポテンシャルと高いＭＲ変化率が得られ、しかもばらつ
きが少なく、高い歩留まりが得られる。特にバリアポテ
ンシャルが１．５〜２．５eVのとき歩留りが高い。ま
た、３０〜２５０℃の温度範囲で大気中熱処理して得ら
れた酸化アルミニウム膜を絶縁膜２１０とした強磁性ト
ンネル接合のＭＲ特性を調べた結果、４０〜１００℃熱
処理した場合に、高いＭＲ変化率が得られ、しかも、ば
らつきが少なく、高い歩留まりが得られることがわかっ
た。

【００６９】＜実施例２＞第１の強磁性膜２１１はCo₅₀
Fe₅₀によって構成し、第２の強磁性膜２１２はＣｏによ
って構成した。接合面積は０．２５〜２５００μm²とし
た。第１の強磁性膜２１１及び第２の強磁性膜２１２は
実施例１と同様の方法で作製した。絶縁膜２１０を構成
するＤＬＣ膜は、プラズマＣＶＤ法により、膜厚５nmに
なるよう成膜し、リフトオフ法によりパタ−ニングし
た。ＤＬＣ膜の成膜条件は以下に示す。

【００７０】＜ＤＬＣ膜成膜条件＞ 到達圧力：２×10^-3 Pa 導入ガス：メタン ５ sccm スパッタ圧力：３．５ Pa ＲＦパワ−：５０ W 自己バイアス：−１５０ V 成膜レ−ト：１０nm/min 基板温度：加熱および水冷なし また、比較例として、自然酸化アルミニウム膜を絶縁膜
２１０としたCo₅₀Fe₅₀/酸化アルミニウム／Ｃｏ強磁性
トンネル接合を作製した。

【００７１】上記実施例及び比較例のサンプルについ
て、直流４端子法でＭＲ特性を測定して得られた結果を
表２ー１、２ー２に示す。

【００７２】表２から明らかなように、プラズマＣＶＤ
法で作製したＤＬＣ膜を、絶縁膜２１０として用いるこ
とにより、高いバリアポテンシャルおよび高いＭＲ変化
率が得られ、しかも、ばらつきが少なく、高い歩留まり
が得られることがわかる。例えば、本実施例による接合
面積５０×５０μm²のサンプルについて、作製した２０
個のうち、１５個でＭＲ曲線が得られた。ＭＲ変化率の
平均値は１８．９％で、変化率のばらつきは±１２％で
あった。また、実施例１と同様に、バリアポテンシャル
１．５〜２．５eVのとき特に歩留りが高かった。これに
対して、自然酸化アルミニウム膜を絶縁膜２１０とした
比較例の強磁性トンネル接合においては、バリアポテン
シャルは小さく、５個しかＭＲ曲線が観測できず、ＭＲ
変化率平均値は３．３％と低く、ばらつきは±８８％と
非常に大きかった。

【００７３】次に、接合面積と反転磁場との関係につい
て述べる。接合面積が小さいほど絶縁膜２１０のピンホ
ールなどの欠陥が少なくなるため高い歩留まりが得られ
ることは報告されている。表１および表２からわかるよ
うに、本実施例の強磁性トンネル接合において、接合面
積が小さいほどＭＲ変化率は高く、また高い歩留まりが
得られる。特にバリアポテンシャル１．５〜２．５eVの
ときに歩留りが高くなる。

【００７４】また、図２０に示す磁場Hab、即ち、第１
の強磁性膜２１１の磁化が反転する磁場が、負の方向に
シフトしていくことがわかった。特に、接合面積が１０
μm²より小さくバリアポテンシャルが１．５〜２．５eV
のとき、零磁場において第１の強磁性膜２１１と第２の
強磁性膜２１２の各々の磁化が反平行状態になる。この
ことは、両磁性膜間に反強磁性的結合力が作用している
ことを示している。接合面積が１０μm²より小さい場合
に高いＭＲ変化率と高い歩留まりが得られたのは、均一
でピンホールの非常に少ない絶縁膜２１０を用い、か
つ、接合面積を小さくすることにより、両磁性膜間に反
強磁性的結合が生じたためと考えられる。また実施例１
−７及び実施例２−８に示すように、接合面積が１０μ
m²以下でもバリアポテンシャルが２．５eVより大きい
と、両磁性膜間で反強磁性的接合は得られず、歩留りも
若干低下する。

【００７５】次に、本発明に係る磁気ヘッドと従来のＡ
ＭＲ磁気ヘッドについて、特性評価を示す。

【００７６】＜本発明の磁気ヘッド＞実施例２によるCo
₅₀Fe₅₀/DLC/Co強磁性トンネル接合を用いた磁気ヘッド
を作製し、磁気記録媒体に書き込まれた記録信号を読み
出し、再生感度および再生出力を調べ、従来のＡＭＲ磁
気ヘッドと比較した。本発明にかかる磁気ヘッドは、強
磁性トンネル接合部２１の幅１μm 、長さ１μm とした。
すなわち、磁気ヘッドのトラック幅は１μmおよびＭＲ
ハイトは１μmである。ＭＲシ−ルド間隔は０．２７μm
とした。

【００７７】＜従来のＡＭＲ磁気ヘッド：比較例＞比較
のため、ＳＡＬバイアス方式のNiFe膜をＭＲ膜としたト
ラック幅１μm、ＭＲハイト１μm、ＭＲシ−ルド間隔
０．２７μmの従来のＡＭＲ磁気ヘッドも作製した。作
製方法を以下に示す。下部絶縁膜の形成までは本発明の
強磁性トンネル接合型ＭＲ磁気ヘッドと同じである。下
部絶縁膜を形成した後、まずＳＡＬ膜としてNiFeRh膜、
磁気分離膜としてＴａ膜及び、ＭＲ膜としてNiFe膜をＤ
Ｃスパッタ法で成膜し、微細加工技術により矩形状に加
工した。その後、電極膜、上部絶縁膜及び上部シ−ルド
膜を薄膜及び微細加工技術で形成した。

【００７８】この磁気ヘッドを用いて、保磁力２５００
Oe、膜厚５０nmの磁気記録媒体に書き込まれた記録信号
を再生し、特性を調べた。

【００７９】図２１は、単位トラック幅当たりの再生出
力と記録密度を比較した図である。曲線Ｌ３は本発明に
係る強磁性トンネル接合を用いた磁気ヘッドの特性、曲
線Ｌ４は従来のＡＭＲ磁気ヘッドの特性をそれぞれ示し
ている。図２１に示すように、本発明の強磁性トンネル
接合型磁気ヘッドによれば、従来のＡＭＲ磁気ヘッドよ
り４〜５倍の再生出力が得られた。

【００８０】次に、本発明に係る強磁性トンネル接合型
磁気ヘッドにおいて、強磁性トンネル接合部２１は、第
１の強磁性膜２１１または第２の強磁性膜２１２に、磁
気的制御手段を備えることもある。そのような手段の一
つは、第１の強磁性膜２１１または第２の強磁性膜２１
２の何れか一方の磁化の向きを固定することであり、も
う一つの手段は、第１の強磁性膜２１１または第２の強
磁性膜２１２のうち、磁化固定を受けていない強磁性膜
に磁区制御を与えることである。これらの手段は、通常
は、併用されるが、単独で用いることもできる。

【００８１】＜磁化固定手段＞まず、磁化固定手段につ
いて説明する。強磁性トンネル接合部２１の磁気抵抗変
化は、第１の強磁性膜２１１の磁化の向きと第２の強磁
性膜２１２の磁化の向きとの相対角度に依存するから、
微小磁場で高い再生出力を得るためには、外部磁場が零
のときに、第１の強磁性膜２１１または第２の強磁性膜
２１２は、磁化の向きが、互いに平行でないことが望ま
しい。例えば、第１の強磁性膜２１１及び第２の強磁性
膜２１２の磁化の向きを、互いに直交する方向にとる。

【００８２】特に、外部磁場に対し、第１の強磁性膜２
１１の磁化の向きが垂直となり、第２の強磁性膜２１２
の磁化の向きが平行となるように方向付けするのが好ま
しい。

【００８３】更に、第１の強磁性膜２１１は外部磁場に
対して磁化の向きが自由に変化する自由強磁性膜として
動作させ、第２の強磁性膜２１２は外部磁場に対して磁
化の向きが固定されているピン止め強磁性膜として動作
させることが望ましい。こうすることにより、自由強磁
性膜である第１の強磁性膜２１１の磁化の動きのみで、
両強磁性膜２１１、２１２の間に、磁化の向きに関し
て、相対角度変化を生じさせることができる。この場
合、外部磁場に対して、自由強磁性膜を構成する第１の
強磁性膜２１１の磁化容易軸が垂直となり、ピン止め強
磁性膜を構成する第２の強磁性膜２１２の磁化容易軸が
平行となるように設定するのがよい。こうすることによ
り、自由強磁性膜である第１の強磁性膜２１１の磁化の
方向が、外部磁場により磁化回転モードで変化するた
め、高いＭＲ感度が得られると共に、スムーズな磁化反
転が行なわれ、磁壁移動に伴うバルクハウゼンノイズの
発生を低減できる。

【００８４】外部磁場に対して、自由強磁性膜である第
１の強磁性膜２１１の磁化容易軸が垂直、ピン止め強磁
性膜である第２の強磁性膜２１２の容易軸が平行になる
ように方向付ける手段としては、次のような方法があ
る。第１の方法は、自由強磁性膜である第１の強磁性膜
２１１を低保磁力の軟質強磁性膜を用い、ピン止め強磁
性膜である第２の強磁性膜２１２に高保磁力の硬質磁性
膜を用いる方法である。第２の方法は、第１の強磁性膜
２１１及び第２の強磁性膜２１２の両者共、軟質強磁性
膜によって構成し、ピン止め強磁性膜である第２の強磁
性膜２１２に磁化固定膜を積層し、第２の強磁性膜２１
２の磁化の向きを固定する方法である。

【００８５】次に、上述したような要求を充たすための
磁化固定手段の具体例について、図２２〜図２４を参照
して説明する。

【００８６】図２２は本発明に係る磁気ヘッドの強磁性
トンネル接合部２１を示す断面図、図２３は強磁性トン
ネル接合部２１の斜視図である。この実施例では、第２
の強磁性膜２１２の面上に磁化固定膜２１６を有する。
磁化固定膜２１６は第２の強磁性膜２１２と、第２の電
極膜２３との間に設けられており、第２の強磁性膜２１
２がピン止め強磁性膜となり、第１の強磁性膜２１１が
自由強磁性膜となる。図示は省略するけれども、磁化固
定膜２１６は第１の強磁性膜２１１と第１の電極膜２２
との間に設けてもよい。この場合は、第１の強磁性膜２
１１がピン止め強磁性膜となり、第２の強磁性膜２１２
が自由強磁性膜となる。

【００８７】実施例において、第１の強磁性膜２１１の
磁化の向きＭ１がＡＢＳ面１３（または１４）と平行で
あり、第２の強磁性膜２１２の磁化の向きＭ２は、磁化
固定膜２１６によりＡＢＳ面１３（または１４）に垂直
となる方向に固定されている。

【００８８】磁化固定膜２１６としては、高保磁力の硬
質強磁性膜または反強磁性膜の何れかを用いることがで
きる。磁化固定膜２１６として、硬質強磁性膜を用いた
場合には、磁化固定膜２１６及び第２の強磁性膜２１２
の間に強磁性膜ー強磁性膜による交換結合が生じ、第２
の強磁性膜２１２の磁化の向きが固定され、ピン止め強
磁性膜となる。磁化固定膜２１６として、反強磁性膜を
用いた場合には、磁化固定膜２１６及び第２の強磁性膜
２１２の間に反強磁性膜ー強磁性膜による交換結合が生
じ、第２の強磁性膜２１２の磁化の向きが固定され、ピ
ン止め強磁性膜となる。

【００８９】硬質強磁性膜としては、 Ｃｏ合金、例え
ば、CoPt，CoPtCr，CoPtTa，CoPtTaCrを用いることがで
きる。反強磁性膜としては、金属系反強磁性材料あるい
は酸化物系反強磁性材料の用いることができる。金属系
反強磁性材料の例はＭｎ合金である。利用できるＭｎ合
金としてはFeMn，NiMn，PtMn，RuMn，RhMn，IrMn，PdMn
及びそれらの合金を挙げることができる。酸化物系反強
磁性材料の例は、NiO，NiCoO，Fe₂O₃，CoOである。

【００９０】図２４は図２２及び図２３に示した磁気ヘ
ッドの強磁性トンネル接合部２１の動作を説明する図で
ある。印加磁場Ｈが零のとき、第２の強磁性膜２１２の
磁化の向きＭ２は、磁化固定膜２１６（図２２、２３参
照）により、ＡＢＳ面１３（または１４）に垂直になる
方向に制御されている。第１の強磁性膜２１１の磁化の
向きＭ１はＡＢＳ面１３（または１４）と平行となる方
向である。この状態で、磁気ディスク等の磁気記録媒体
から磁場Ｈが印加された場合、磁化固定膜２１６により
ピン止めされている第２の強磁性膜２１２の磁化の向き
Ｍ２は変化しないが、第１の強磁性膜２１１の磁化の向
きＭ１は、例えば角度θだけ変化する。これにより磁気
抵抗効果が生じる。

【００９１】＜磁区制御手段＞次に、磁化固定を受けて
いない自由強磁性膜に対する磁区制御手段について説明
する。この種の磁気ヘッドにおいて、強磁性トンネル接
合部２１は、微細な矩形状パターンとして形成される。
かかるパターンでは、パターン端部に磁気的な不安定部
分が発生し、磁区が形成されてしまうのを回避すること
ができない。このため、磁壁移動モードでの磁化反転が
部分的に発生し、ノイズを発生する。そこで、自由強磁
性膜の端部に磁区制御膜を設け、自由強磁性膜での磁区
形成を抑制する。磁区制御膜は磁気バイアス膜である。

【００９２】図２５は本発明に係る磁気ヘッドの強磁性
トンネル接合部２１を示す平面図、図２６は図２５の２
６ー２６線に沿った断面図である。この実施例は、第２
の強磁性膜２１２を自由強磁性膜とした例を示し、第２
の強磁性膜２１２の両端部に、磁区制御膜となるバイア
ス磁性膜２１４、２１５を形成し、第２の強磁性膜２１
２を単一磁区状態に保持する。バイアス磁性膜２１４、
２１５としては、硬質強磁性膜または反強磁性膜を用い
ることができる。このようなバイアス磁性膜２１４、２
１５を配置することにより、それが備えられた第２の強
磁性膜２１２を単一磁区状態にすることができるため、
出力波形歪みの原因となるバルクハウゼンノイズの発生
を抑えることができる。

【００９３】バイアス磁性膜２１４、２１５を構成する
硬質強磁性膜としては、CoPt，CoPtCr，CoPtTa等の材料
を用いることができる。また、反強磁性膜としてはFeM
n，NiMn，PtMn，PdMn，RhMn，CrAl，CrSbなどの反強磁
性材料やNiO,α-Fe₂O₃などの酸化物系反強磁性などを用
いることができる。

【００９４】図２７は本発明に係る磁気ヘッドの強磁性
トンネル接合部２１の別の例を示す断面図である。この
実施例は、第１の強磁性膜２１１を自由強磁性膜とした
例を示し、第１の強磁性膜２１１の両端部に、磁区制御
膜となるバイアス磁性膜２１４、２１５を形成し、第１
の強磁性膜２１１を単一磁区状態に保持する。

【００９５】図２５〜図２７に示したように、磁区制御
膜となるバイアス磁性膜２１４、２１５を設ける場合
も、第１の強磁性膜２１１または第２の強磁性膜２１２
は、磁化の向きが、互いに平行でないことが望ましい。
例えば、印加磁場が零の場合に、第１の強磁性膜２１１
または第２の強磁性膜２１２のうちの一方の磁化の向き
が、ＡＢＳ面１３（または１４）に平行であり、もう一
方の強磁性膜の磁化の向きがＡＢＳ面に垂直になるよう
に制御する。

【００９６】図２５及び図２６に示した構造の強磁性ト
ンネル接合型磁気ヘッドにおいて、Fe(20nm)／酸化アル
ミニウム(4nm)/Co-10at%Fe(10nm)の膜構成でなる強磁性
トンネル接合部２１を感磁部に用いた。Co-10at%Feでな
る第２の強磁性膜２１２の両端に、バイアス磁性膜２１
４、２１５として、CoPtでなる硬質磁性膜を配置した。

【００９７】この磁気ヘッドを用いて、実施例１と同様
の静電破壊試験を行なった結果、金属板への印加電圧が
約１８０Ｖで静電破壊が起こり、従来の磁気ヘッドより
耐電圧が高かった。また、保磁力２５００Oe、膜厚５０
nmの磁気記録媒体に書き込まれた信号を再生し、出力波
形を調べた結果、図２８に示すように歪みのない良好な
波形が得られた。

【００９８】＜磁化固定及び磁区制御の併用＞図２９は
本発明に係る磁気ヘッドの強磁性トンネル接合部２１の
別の例を示す断面図である。この実施例は、第１の強磁
性膜２１１を自由強磁性膜とし、第２の強磁性膜２１２
をピン止め強磁性膜とした例を示している。第１の強磁
性膜２１１の両端には磁区制御膜２１４、２１５が設け
られており、また、第２の強磁性膜２１２の上には磁化
固定膜２１６が設けられている。

【００９９】図３０は図２９に示した磁気ヘッドの強磁
性トンネル接合部２１の動作を説明する図である。印加
磁場Ｈが零のとき、第２の強磁性膜２１２の磁化の向き
Ｍ２は、磁化固定膜２１６により、ＡＢＳ面１３（また
は１４）に垂直になる方向に固定されている。第１の強
磁性膜２１１の磁化の向きＭ１はＡＢＳ面１３（または
１４）と平行となる方向である。この状態で、磁気ディ
スク等の磁気記録媒体から磁場Ｈが印加された場合、磁
化固定膜２１６によりピン止めされている第２の強磁性
膜２１２の磁化の向きＭ２は変化しないが、第１の強磁
性膜２１１の磁化の向きＭ１は、例えば角度θだけ変化
する。これにより磁気抵抗効果が生じる。

【０１００】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、以
下のような効果が得られる。 （ａ）シールド間隔を狭くでき、高密度記録再生に適し
た強磁性トンネル接合型磁気ヘッドを提供することがで
きる。 （ｂ）電極膜とシールド膜間における絶縁破壊を抑制す
るのに有効な強磁性トンネル接合型磁気ヘッドを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気ヘッドの斜視図である。

【図２】図１に示した磁気ヘッドの磁気変換素子部分の
拡大断面図である。

【図３】ＭＲ磁気変換素子の部分の拡大断面図である。

【図４】ＭＲ磁気変換素子の拡大斜視図である。

【図５】本発明に係る磁気ヘッドを製造する方法を説明
する図である。

【図６】図５の工程の後の工程であって、本発明に係る
磁気ヘッドを製造する方法を説明する図である。

【図７】図６の工程の後の工程であって、本発明に係る
磁気ヘッドを製造する方法を説明する図である。

【図８】図７の工程の後の工程であって、本発明に係る
磁気ヘッドを製造する方法を説明する図である。

【図９】図８の工程の後の工程であって、本発明に係る
磁気ヘッドを製造する方法を説明する図である。

【図１０】図９の工程の後の工程であって、本発明に係
る磁気ヘッドを製造する方法を説明する図である。

【図１１】図１０の工程の後の工程であって、本発明に
係る磁気ヘッドを製造する方法を説明する図である。

【図１２】図１１の工程の後の工程であって、本発明に
係る磁気ヘッドを製造する方法を説明する図である。

【図１３】図１２の工程の後の工程であって、本発明に
係る磁気ヘッドを製造する方法を説明する図である。

【図１４】図１３の工程の後の工程であって、本発明に
係る磁気ヘッドを製造する方法を説明する図である。

【図１５】図１４の工程の後の工程であって、本発明に
係る磁気ヘッドを製造する方法を説明する図である。

【図１６】図１５の工程の後の工程であって、本発明に
係る磁気ヘッドを製造する方法を説明する図である。

【図１７】図１６の工程の後の工程であって、本発明に
係る磁気ヘッドを製造する方法を説明する図である。

【図１８】反強磁性的結合を生じている場合の磁場ー磁
気抵抗変化率特性を示す図である。

【図１９】第１の強磁性膜の保磁力Ｈ１と、第２の強磁
性膜の保磁力Ｈ２とを、Ｈ１＞Ｈ２のように異ならせた
場合の磁化曲線を示している。

【図２０】接合面積５０×５０μm²の強磁性トンネル接
合の磁気抵抗曲線を示す。

【図２１】単位トラック幅当たりの再生出力と記録密度
を比較した図である。

【図２２】本発明に係る磁気ヘッドの強磁性トンネル接
合部を示す断面図である。

【図２３】本発明に係る磁気ヘッドの強磁性トンネル接
合部の斜視図である。

【図２４】図２２及び図２３に示した磁気ヘッドの強磁
性トンネル接合部の動作を説明する図である。

【図２５】本発明に係る磁気ヘッドの強磁性トンネル接
合部を示す平面図である。

【図２６】図２５の２６ー２６線に沿った断面図であ
る。

【図２７】本発明に係る磁気ヘッドの強磁性トンネル接
合部の別の例を示す断面図である。

【図２８】本発明に係る磁気ヘッドの再生波形図であ
る。

【図２９】本発明に係る磁気ヘッドの強磁性トンネル接
合部の別の例を示す断面図である。

【図３０】図２９に示した磁気ヘッドの強磁性トンネル
接合部の動作を説明する図である。

【符号の説明】

１ スライダ ２１ 強磁性トンネル接合部 ２１１ 第１の強磁性膜 ２１２ 第２の強磁性膜 ２１０ 絶縁膜 ２１４、２１５ 磁区制御膜 ２１６ 磁化固定膜 ２２ 第１の電極膜 ２３ 第２の電極膜 ２４、２５ 絶縁膜 １３、１４ ＡＢＳ面

フロントページの続き (72)発明者 佐野 正志 東京都中央区日本橋１丁目13番１号 テ ィーディーケイ株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−42417（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−6340（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 5/39

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スライダと、少なくとも一つの磁気変換
   素子とを有する磁気ヘッドであって、 前記スライダは、磁気記録媒体と対向する面側に空気ベ
   アリング面を有しており、 前記磁気変換素子は、強磁性トンネル接合部と、電極膜
   とを含み、前記スライダの一部を構成する絶縁支持膜に
   よって支持されており、 前記強磁性トンネル接合部は、絶縁膜と、第１の強磁性
   膜と、第２の強磁性膜とを含み、前記第１の強磁性膜と
   前記第２の強磁性膜とが前記絶縁膜を介して積層されて
   おり、 前記電極膜は、第１の電極膜と、第２の電極膜とを含
   み、第１の電極膜は、前記第１の強磁性膜に接続され、
   第２の電極膜は前記第２の強磁性膜に接続されており、 前記強磁性トンネル接合部は、外部磁界を検出する先端
   が前記空気ベアリング面に位置しており、 前記第１の電極膜及び第２の電極膜は、前記空気ベアリ
   ング面に露出しないように設けられている磁気ヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された磁気ヘッドであっ
   て、 前記第１の電極膜及び第２の電極膜は、前記強磁性トン
   ネル接合部の前記先端から後退している磁気ヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１または２の何れかに記載された
   磁気ヘッドであって、下部磁気シールド膜及び上部磁気
   シールド膜を有しており、 前記強磁性トンネル接合部は、前記下部磁気シールド膜
   及び前記上部磁気シールド膜の間に配置されている磁気
   ヘッド。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３の何れかに記載された磁
   気ヘッドであって、 更に、誘導型磁気変換素子を含む磁気ヘッド。
5. 【請求項５】 請求項４に記載された磁気ヘッドであっ
   て、 下部磁気シールド膜及び上部磁気シールド膜を有してお
   り、 前記強磁性トンネル接合部は、前記下部磁気シールド膜
   及び前記上部磁気シールド膜の間に配置されており、 前記上部磁気シールド膜は、前記誘導型磁気変換素子に
   備えられた磁性膜である磁気ヘッド。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５の何れかに記載された磁
   気ヘッドであって、 前記強磁性トンネル接合部の前記絶縁膜によるバリアポ
   テンシャルが０．５〜３ｅＶの範囲にある磁気ヘッド。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６の何れかに記載された磁
   気ヘッドであって、 前記絶縁膜によるバリアポテンシャルは１．５〜２．５
   ｅＶの範囲にある磁気ヘッド。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７の何れかに記載された磁
   気ヘッドであって、 前記第１の強磁性膜の保磁力と、前記第２の強磁性膜の
   保磁力とが異なる磁気ヘッド。
9. 【請求項９】 請求項１乃至８の何れかに記載された磁
   気ヘッドであって、 前記第１の強磁性膜および前記第２の強磁性膜が、前記
   絶縁膜を介して、反強磁性的結合している磁気ヘッド。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至９の何れかに記載された
    磁気ヘッドであって、 前記絶縁膜は、成膜後に大気中において４０〜１００℃
    で熱処理して形成した酸化アルミニウム膜である磁気ヘ
    ッド。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０の何れかに記載され
    た磁気ヘッドであって、 前記絶縁膜は、ダイアモンド状炭素膜である磁気ヘッ
    ド。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至１１の何れかに記載され
    た磁気ヘッドであって、 前記強磁性トンネル接合部分の面積が１０μｍ²以下で
    ある磁気ヘッド。
13. 【請求項１３】 請求項１乃至１２の何れかに記載され
    た磁気ヘッドであって、 前記第１の強磁性膜及び前記第２の強磁性膜の何れか一
    方に、磁化固定膜が設けられている磁気ヘッド。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載された磁気ヘッドで
    あって、 前記磁化固定膜は、硬質強磁性膜である磁気ヘッド。
15. 【請求項１５】 請求項１３に記載された磁気ヘッドで
    あって、 前記磁化固定膜は、反強磁性膜である磁気ヘッド。
16. 【請求項１６】 請求項１３に記載された磁気ヘッドで
    あって、 前記第１の強磁性膜及び前記第２の強磁性膜のうち、前
    記磁化固定膜の設けられていない強磁性膜は、両端部に
    磁区制御膜を有する磁気ヘッド。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載された磁気ヘッドで
    あって、 前記磁区制御膜は、硬質強磁性膜である磁気ヘッド。
18. 【請求項１８】 請求項１６に記載された磁気ヘッドで
    あって、 前記磁区制御膜は、反強磁性膜であり、前記第１の強磁
    性膜または前記第２の強磁性膜と前記反強磁性膜の間で
    交換結合を生じる磁気ヘッド。