JP3217625B2 - 磁気抵抗効果型ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気記録媒体の再生に用
いられる磁気抵抗効果型ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気記録における高密度化が進め
られており、１Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ²を超えるような情
報記録密度が達成されようとしている。このように超高
密度磁気記録された情報を読み出すためには、再生出力
が記録媒体に対する相対速度に依存しないという優れた
特徴をもつ磁気抵抗効果型再生ヘッドが有効である。し
かし、従来の異方性磁気抵抗効果によるＮｉ_0.8 Ｆｅ
_0.2 （パーマロイ）やＮｉＣｏ等の磁性体を利用した磁
気抵抗効果型再生ヘッドでは、磁気抵抗変化率が２％位
と小さく、数ＧＢＰＩオーダーの超高密度記録の読み出
し用磁気抵抗効果型再生ヘッド材料としては感度が不足
する。

【０００３】このような事情から、磁性層と非磁性層と
を積層して構成した高い磁気抵抗効果を有する磁性多層
膜が注目されている。

【０００４】例えば、ＮｉＦｅ合金薄膜の磁気抵抗変化
率は２％程度とされているが、それに対してＮｉＦｅ薄
膜とＣｏ薄膜とを交互に積層し、両磁性薄膜間にＣｕ薄
膜を介在させた磁性多層膜では、室温で１０％程度の大
きな磁気抵抗変化率が得られることが知られている（Jo
urnal of the Physical Society of Japan ５９巻、３
０６１頁、１９９０年）。この磁性多層膜はまた、数十
エルステッド程度の低印加磁場範囲において、通常の磁
気抵抗効果膜であるＮｉＦｅ薄膜の５倍程度の大きな磁
気抵抗傾き（単位磁界当たりの磁気抵抗変化率）を示す
ことが知られている（日本応用磁気学会誌 １７巻、３
６５頁、１９９３年）。また、少なくとも１つの自由な
磁性層と、磁気的スピンの向きをピン止めされた磁性層
とをもつスピンバルブ型磁性多層膜は、非常に大きな磁
気抵抗傾きを持つ磁性多層膜として知られている（PHYS
ICAL REVIEW B ４３巻、１２９７頁、１９９１年）。こ
の他にも例えばＮｉＦｅ薄膜とＣｕ薄膜とを交互に積層
した磁性多層膜が、巨大磁気抵抗効果を示すことが知ら
れている（例えばApplied Physics Letters ６０巻、５
１２頁、１９９２年）。

【０００５】磁気抵抗効果型再生ヘッドは、その構造か
らシールド型およびヨーク型に大別される。図６に、従
来のシールド型ヘッドの主要部の断面図を示す。このシ
ールド型ヘッドでは、２つの磁気シールド層１４ａ、１
４ｂの間に、非磁性絶縁層１５からなるギャップが形成
され、その中央に磁気抵抗効果膜１１が設けられ、さら
に、磁気抵抗効果膜に一対の電極層（図示せず）が接続
された構造である。このようなシールド型ヘッドは、通
常、磁気シールド層１４ａ側から順次積層され、さらに
ラップ加工によって、磁気抵抗効果膜の電流方向と直交
する方向（図中上下方向）の高さが所定値となるように
加工されて製造される。

【０００６】シールド型ヘッドは、磁気抵抗効果膜の端
面が磁気記録媒体１６に対向する面（ＡＢＳ面）に直接
露出した構造を持つため、磁気抵抗効果膜を貫く磁束が
強く、その結果、再生出力が大きくなるという特徴を有
する。その反面、磁気抵抗効果膜自体をラップ加工する
ため、加工応力により磁気抵抗効果膜の特性劣化が発生
するという問題点や、電流方向と直交する方向の高さが
加工誤差により所定値からずれ、抵抗値が安定しないと
いう問題点、さらには磁気抵抗効果膜に流れる電流が磁
気記録媒体に放電するという問題点がある。

【０００７】特に、磁気抵抗効果膜として上記した大き
な磁気抵抗効果を有する磁性多層膜を用いる場合には、
加工応力のみならず、加工変質により界面構造が乱れる
ことによって磁気抵抗効果膜としての特性が著しく劣化
するという問題点がある。

【０００８】一方、ヨーク型ヘッドは、ヨークにより磁
気抵抗効果膜に磁束を導くという構造をもつ。図７に、
従来のヨーク型ヘッドの主要部の断面図を示す。このヘ
ッドはヨーク３２、３３を有し、磁気記録媒体１６から
の磁束はヨーク３２により磁気抵抗効果膜１１に導かれ
る。このように磁気抵抗効果膜１１がＡＢＳ面に露出し
ていないため、ラップ加工による特性劣化を避けること
ができ、また、磁気抵抗効果膜の電流方向と直交する方
向の高さを正確に所定値とすることができる。また、磁
気抵抗効果膜に流れる電流が磁気記録媒体に放電するこ
ともない。なにより、ギャップ長を小さくすることがで
きるため、高密度化に適している。その反面、ヨークと
磁気抵抗効果膜との間が電気的および磁気的に絶縁され
ているために、シールド型ヘッドに比較して再生出力が
大きく低下してしまう。

【０００９】磁気抵抗効果膜として従来の合金薄膜を用
いた場合でも、前述した加工工程における磁気抵抗効果
膜の特性劣化が問題とされる。この問題の改善のため、
特開平２−１４３９０７号公報には、磁気抵抗効果膜の
端面がヘッドの磁気記録媒体対向面に露出しないように
軟磁性材による絶縁膜をフラックスガイドとして設けた
例が記載されている。しかし、このような構造としただ
けでは、フラックスガイドを設けたことにより磁気抵抗
効果膜に流入する信号磁界が減少するため、従来の磁気
抵抗効果型再生ヘッドよりも再生出力が低くなることが
避けられない。また、この例では、フラックスガイドが
絶縁体に限定されており、材料が非常に限られる。

【００１０】また、特公平４−４１４１１号公報には、
磁気抵抗効果膜と、これに電気絶縁体を介して磁気的に
結合した強磁性膜とを有し、この強磁性膜が記録媒体に
当接する構造の薄膜磁気ヘッドが記載されている。しか
し、この構造では、磁気抵抗効果膜と強磁性膜との間に
ＳｉＯ、ＳｉＯ₂ などの非磁性の絶縁薄膜が設けられて
いるため、信号磁界を効率的に磁気抵抗効果膜に導くこ
とができず、再生出力の低下は避けられない。また、同
公報の実施例で用いている磁気抵抗効果膜は、従来の磁
気抵抗効果型再生ヘッドに用いられているＮｉＦｅ合金
薄膜であるため、上記構造にしたことによる再生出力の
低下が避けられない。

【００１１】また、特開平４−３６４２１１号公報に
は、磁気抵抗効果薄膜の磁気記録媒体との対接ないしは
対向面に臨む端部側の電極の被着部に、高透磁率磁性層
を設けた構造の磁気抵抗効果型磁気ヘッドが記載されて
いる。この例では、再生効率の低下を避けるため磁気記
録媒体と対向する面に高透磁率磁性層を配しているが、
同時に磁気抵抗効果膜自体も媒体との対向面に露出して
いる。したがってラップ加工等による磁気抵抗効果膜の
特性劣化が避けられない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、磁気
抵抗効果膜として磁性層と非磁性層とを積層して構成し
た高い磁気抵抗効果を有する磁性多層膜を用いた磁気抵
抗効果型ヘッドであって、上述したラップ加工に起因す
る磁気抵抗効果膜の特性劣化がなく、しかも、磁気抵抗
効果膜の形状および寸法が正確であり、かつ高密度磁気
記録媒体に対して高い再生出力を示す磁気抵抗効果型ヘ
ッドを提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（６）のいずれかの構成により達成される。 （１）磁気抵抗効果膜を有する再生部が設けられてお
り、磁気抵抗効果膜が磁性層と非磁性層とを積層した磁
性多層膜であり、磁気記録媒体に対向して設けられた軟
磁性膜の第一のフラックスガイドが磁気抵抗効果膜の面
内方向下端部に接触しており、磁気抵抗効果膜の面内方
向上端部に軟磁性膜の第二のフラックスガイドが接触し
ており、磁気記録媒体に対する相対移動方向に測定した
第一のフラックスガイドの長さＤが ０．０２μm ≦Ｄ≦０．２５μm であり、第一のフラックスガイドの比抵抗をρＦとし、
磁気抵抗効果膜の比抵抗をρＭとしたとき、 ３≦ρＦ／ρＭ≦１００ である磁気抵抗効果型ヘッド。 （２）第一のフラックスガイドの媒体対向面から磁気抵
抗効果膜までの長さｈが ０．５μm ≦ｈ≦２．５μm である上記（１）の磁気抵抗効果型ヘッド。 （３）第一のフラックスガイドの磁気抵抗変化率をＭＲ
Ｆとし、磁気抵抗効果膜の磁気抵抗変化率をＭＲＭとし
たとき、 ０．００１≦ＭＲＦ／ＭＲＭ≦０．５ である上記（１）または（２）の磁気抵抗効果型ヘッ
ド。 （４）磁気抵抗効果膜が誘導フェリ型磁性多層膜である
上記（１）〜（３）のいずれかの磁気抵抗効果型ヘッ
ド。 （５）磁気抵抗効果膜がスピンバルブ型磁性多層膜であ
る上記（１）〜（３）のいずれかの磁気抵抗効果型ヘッ
ド。 （６）非磁性絶縁膜を介して第一のフラックスガイドの
少なくとも一方の面と対向する磁気シールド層を有する
上記（１）〜（５）のいずれかの磁気抵抗効果型ヘッ
ド。

【００１４】

【作用および効果】本発明の磁気抵抗効果型ヘッドで
は、磁気抵抗効果膜の記録媒体対向面側に、フラックス
ガイドとして軟磁性膜を設ける。このため、製造工程に
おいて磁気抵抗効果膜自体はラップ加工にさらされるこ
とがない。したがって、ヨーク型磁気抵抗効果型ヘッド
と同様に、磁気抵抗効果膜を所定の形状および寸法にで
きると共に加工変質による磁気抵抗効果膜の磁気抵抗特
性の劣化を防ぐことができる。

【００１５】従来のヨーク型ヘッドでは、ヨークと磁気
抵抗効果膜とが磁気的ギャップとなる絶縁膜を挟んで離
間しているため、磁気抵抗効果膜に導かれる信号磁界が
大きく減少し、再生出力が小さくなってしまう。特に、
本発明が対象としている数ＧＢＰＩオーダーの超高密度
記録の読み出しにおいては致命的な欠陥となる。これに
対し本発明の磁気抵抗効果型再生ヘッドでは、フラック
スガイドと磁気抵抗効果膜とが接触して配置されている
ため、従来のヨーク型よりも著しく高い再生出力を得る
ことができる。

【００１６】フラックスガイドを設けた構成の磁気抵抗
効果型再生ヘッドでは、磁気抵抗効果膜が露出している
構成に比べ、磁気抵抗効果膜を貫く磁束は少なくなる。
そこで本発明では、磁気記録媒体に対する相対移動方向
に測定した第一のフラックスガイドの長さＤを所定範囲
に設定し、かつ第一のフラックスガイドの比抵抗ρＦと
磁気抵抗効果膜の比抵抗ρＭとの比を所定範囲に設定
し、かつ高い磁気抵抗効果を示す磁性多層膜を磁気抵抗
効果膜として用いる。このため、従来の磁気抵抗効果型
再生ヘッドよりも高い出力を得ることができる。

【００１７】なお、J.Appl.Phys.55(6),15 March 1984
には、磁気抵抗効果膜を挟んで２つのフラックスガイド
を設けた構造の磁気抵抗（ＭＲ）センサが記載されてい
る。このフラックスガイドは磁気抵抗効果膜と接触して
いるように見えるが、同文献では、フラックスガイドの
具体的寸法、およびフラックスガイドの特性と磁気抵抗
効果膜の特性との関係については触れていない。

【００１８】

【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。

【００１９】図１に、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの
再生部の構成例の断面図を示す。同図に示される磁気抵
抗効果型ヘッドの再生部は、磁気抵抗効果膜１１が磁性
層と非磁性層とを積層した構成である。磁気抵抗効果膜
１１の面内方向下端部には、磁気記録媒体１６に対向し
て設けられた軟磁性膜の第一のフラックスガイド１２が
接触しており、磁気抵抗効果膜１１の面内方向上端部に
は、軟磁性膜の第二のフラックスガイド１３が接触して
いる。すなわち、磁気抵抗効果膜１１は、再生部の磁気
記録媒体との対向面に直接露出しておらず、前記対向面
に露出したフラックスガイド１２により磁気記録媒体１
６からの信号磁束が磁気抵抗効果膜１１に導かれる構成
である。磁気抵抗効果膜１１には、図面の奥行方向に電
流が流れるように一対の電極（図示せず）が接続されて
いる。

【００２０】また、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの再
生部には、通常、磁気シールド層が設けられる。図１で
は、磁気シールド層１４は、非磁性絶縁層１５を介して
第一のフラックスガイド１２の一方の面に対向するよう
に設けられている。このように、磁気シールド層が片側
のみに配置されている片シールド型であっても十分な再
生出力が得られるが、この場合、再生出力波形が非対称
的になる。再生出力波形の対称化には、図２に示すよう
に、第一のフラックスガイド１２の両側に、それぞれ非
磁性絶縁層１５ａおよび１５ｂを介して磁気シールド層
１４ａおよび１４ｂを配置した両シールド型のヘッドと
することが効果的である。

【００２１】本発明では、磁気記録媒体１６に対する相
対移動方向に測定した第一のフラックスガイドの長さＤ
が ０．０２μm ≦Ｄ≦０．２５μm であり、好ましくは ０．０５μm ≦Ｄ≦０．２０μm である。Ｄが小さすぎると、磁気抵抗効果膜に十分な磁
束を導くことができず、十分な再生出力が得られない。
一方、Ｄが大きすぎると、やはり磁気抵抗効果膜に導か
れる磁束が減少し、再生出力が低くなってしまう。高密
度記録媒体の再生を行なう場合、一般にデータ読み出し
周波数が高くなるので、厚いフラックスガイドでは大き
な渦電流損失が生じ、透磁率が低くなってしまう。その
結果、磁気抵抗効果膜に導かれる磁束が減少し、出力電
圧が小さくなるのである。

【００２２】なお、磁気記録媒体１６に対する相対移動
方向に測定した第二のフラックスガイド１３の長さは特
に限定されないが、通常、スパッタ膜をフォトリソグラ
フィー等により加工して素子化することから、第二のフ
ラックスガイド１３の前記長さはＤと同じとなる。ま
た、両フラックスガイドの前記長さをほぼ等しくするこ
とは、再生特性の点からも好ましい。

【００２３】磁気抵抗効果膜には、信号磁界検出用に電
流が流れているので、フラックスガイドにも電流がわず
かに分流してしまう。また、上述したように、高周波の
信号磁界により生じる渦電流損失の影響により再生出力
も低下してしまう。したがって、フラックスガイドは磁
気抵抗効果膜より電気抵抗がかなり大きくなくてはなら
ない。本発明では、第一のフラックスガイドの比抵抗を
ρＦとし、磁気抵抗効果膜の比抵抗をρＭとしたとき、 ３≦ρＦ／ρＭ≦１００ であり、好ましくは ５≦ρＦ／ρＭ≦５０ であり、より好ましくは ７≦ρＦ／ρＭ≦３０ である。ρＦ／ρＭが小さすぎると、磁気抵抗効果膜に
流れる電流がフラックスガイドに分流する比率が高くな
ってヘッドの効率が低下し、再生出力が低くなってしま
う。一方、ρＦ／ρＭが大きすぎると、製造工程が煩雑
となり、製造コストの上昇を招く。

【００２４】また、フラックスガイド自体に磁気抵抗効
果があると、フラックスガイドに分流している電流によ
り再生特性が乱れてしまう。そこで、第一のフラックス
ガイドの磁気抵抗変化率をＭＲＦとし、磁気抵抗効果膜
の磁気抵抗変化率をＭＲＭとしたとき、好ましくは ０．００１≦ＭＲＦ／ＭＲＭ≦０．５ となるように、より好ましくは ０．００１≦ＭＲＦ／ＭＲＭ≦０．３ となるように、ＭＲＦおよびＭＲＭを適宜設定する。Ｍ
ＲＦ／ＭＲＭは小さいほどよいが、０．０１未満とする
のは極めて困難である。また、ＭＲＦ／ＭＲＭが大きす
ぎると、フラックスガイドの磁気抵抗効果が与える影響
が大きくなり、再生特性が乱れてしまう。

【００２５】なお、通常、第一のフラックスガイドと第
二のフラックスガイドとは同組成とすることが特性の面
でも製法の簡便さの面でも好ましいので、第一のフラッ
クスガイドにおけるρＦ／ρＭおよびＭＲＦ／ＭＲＭの
関係については、第二のフラックスガイドについても同
様となる。

【００２６】第一のフラックスガイドの媒体対向面から
磁気抵抗効果膜までの長さｈは、好ましくは ０．５μm ≦ｈ≦２．５μm であり、より好ましくは １．０μm ≦ｈ≦２．０μm である。第一のフラックスガイドは、磁気抵抗効果膜に
磁界を導く磁路であり、ｈが長いほど磁気抵抗効果膜を
貫く磁束は減少し、再生出力が小さくなってしまう。一
方、ｈが小さすぎると製造が困難となり、また、加工工
程における磁気抵抗効果膜の特性劣化を充分に防ぐこと
ができなくなってしまう。このような理由から、ｈの範
囲を上記のように定めた。

【００２７】第二のフラックスガイドは、磁気抵抗効果
膜へ磁束を効率的に導くために設けられる。第二のフラ
ックスガイドの磁気抵抗効果膜側の端部から反対側の端
部までの長さは特に限定されないが、好ましくは０．５
〜２．５μm とする。この長さが短すぎると磁気抵抗効
果膜に磁束を導く効果が十分ではなくなり、長すぎると
第二のフラックスガイドに分流するセンス電流の比率が
高くなってしまう。

【００２８】フラックスガイドは、信号磁界流入方向に
対し直角な方向に一軸異方性をもち、信号磁界流入方向
が磁化困難軸方向になっていることが好ましい。このよ
うな構成とすることにより、フラックスガイドの透磁率
が高くなる。

【００２９】各フラックスガイドと磁気シールド層との
間の距離は特に限定されず、対象とする記録密度に応じ
て適宜決定すればよい。すなわち、両者の距離が大きす
ぎるとヘッドとしてのギャップが広くなって高密度記録
情報の再生が困難となる。一方、両者の距離が小さすぎ
ると絶縁性が不十分となってしまう。このような理由か
ら、本発明では両者の距離を好ましくは０．０５〜０．
２０μm 、より好ましくは０．１０〜０．１５μm とす
る。

【００３０】本発明では、磁気抵抗効果膜として、磁性
層と非磁性層とを積層した磁性多層膜を用いる。具体的
には、非磁性層を介して保磁力（Ｈｃ）の異なる少なく
とも２種の磁性層を積層した誘導フェリ型の磁性多層膜
が好ましい。また、第一の磁性層、非磁性層、第二の磁
性層およびピンニング層を積層したスピンバルブ型の磁
性多層膜も好ましい。また、これらの他、ＮｉＦｅ／Ｃ
ｕ、ＮｉＦｅＣｏ／Ｃｕ、ＮｉＦｅ／Ａｇ、ＮｉＦｅＣ
ｏ／Ａｇ、Ｃｏ／Ｃｕ、ＣｏＦｅ／Ｃｕ、Ｃｏ／Ａｇ、
ＣｏＦｅ／Ａｇ等の磁性層間で反強磁性的相互作用を持
つ組成系やこれらを含む磁性膜を用いてもよい。

【００３１】誘導フェリ型の磁性多層膜の代表的な構成
例と、その磁気抵抗変化率とを以下に示す。 No. 構成例 磁気抵抗変化率（％） 1 [Cu(50)-Co(10)-Cu(50)-NiFe(10)]×10 5.1 2 [Cu(50)-Co(15)-Cu(50)-NiFe(15)]×10 7.5 3 [Cu(50)-Co(20)-Cu(50)-NiFe(20)]×10 7.7 4 [Cu(35)-Co(10)-Cu(50)-NiFe(10)]×10 6.6 5 [Cu(50)-Co(10)-Cu(50)-NiFe(15)]×10 6.2 6 [Cu(50)-Co(10)-Cu(50)-NiFe(20)]×10 7.5 7 [Cu(42)-Co(10)-Cu(42)-NiFe(13)]×5 8.0 8 [Cu(47)-Co(12)-Cu(47)-NiFe(10)]×5 7.2

【００３２】上記構成例の表記は、たとえばNo. １の場
合には、順に５０A のＣｕ、１０ AのＣｏ、５０ AのＣ
ｕ、１０ AのＮｉＦｅを積層した構造を１０回繰り返し
た膜構造を意味する。No. １の磁性多層膜の全厚は１２
００ Aとなる。この場合、保磁力は材質によっても厚さ
によっても変更可能であるが、少なくとも２種の磁性層
のうちＨｃの大きい磁性層のＨｃは８０〜５００ Oe 程
度とされ、Ｈｃの小さい磁性層のＨｃは０．０１〜１０
Oe 程度とされる。各磁性層のＨｃは、実際と同一の成
膜条件で、測定すべき磁性層と非磁性層とを実際の積層
数で積層して測定する。

【００３３】誘導フェリ型の磁性多層膜では、磁性層の
厚さは８〜５０ A、特に１０〜３０A、非磁性層の厚さ
は２０〜１００ A、特に２０〜８０ A、磁性多層膜の全
厚は１０〜２００nm、特に１５〜１５０nmとすることが
好ましい。全厚が薄すぎると大きな磁気抵抗効果を得に
くくなる。一方、全厚が厚くなっても効果は落ちない
が、全厚の増加に伴って効果が増大することもないの
で、膜の作製上無駄が多く、不経済である。

【００３４】誘導フェリ型の磁性多層膜に用いる磁性層
の組成は特に限定されないが、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｃ
ｅ、Ｇｄ等から選択される元素を含む磁性材料が好まし
い。具体的には、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆ
ｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ（センダスト
等）、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｙ、Ｆｅ−Ｇｄ、Ｆｅ
−Ｍｎ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｃｒ−Ｓｂ、Ｆｅ系アモルファス
合金、Ｃｏ系アモルファス合金、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｓ
ｍ、Ｎｄ−Ｆｅ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃ、Ｍｎ−Ｓｂ、
Ｎｉ−Ｍｎ、Ｃｏ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ、Ｆｅ−Ａ
ｌ−Ｓｉ−Ｎ、Ｎｉ−Ｆ、フェライト等が挙げられ、こ
れらの磁性材料のうちから保磁力の異なる少なくとも２
種を選択して磁性多層膜を形成する。

【００３５】誘導フェリ型の磁性多層膜における非磁性
層は、保磁力の異なる磁性層間の磁気相互作用を弱める
役割をはたす材料である。非磁性層の組成は特に限定さ
れず、各種金属ないし半金属の非磁性体、または非金属
非磁性体から適宜選択すればよい。金属非磁性体として
は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｚ
ｎ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｈｆ、Ｓｂ、Ｚｒ、Ｇａ、Ｔｉ、
Ｓｎ、Ｐｂ等やこれらの合金が好ましい。半金属非磁性
体としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｂ等やこれらに他の元素
を添加したものが好ましい。非金属非磁性体としては、
ＳｉＯ₂ 、ＳｉＯ、ＳｉＮ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＺｎＯ、Ｍｇ
Ｏ、ＴｉＮ等やこれらに他の元素を添加したものが好ま
しい。

【００３６】スピンバルブ型の磁性多層膜における磁性
層および非磁性層には、誘導フェリ型の磁性多層膜の磁
性層や非磁性層と同様な組成の各種材料を用いることが
できる。また、ピンニング層は、相接する磁性層のピン
止めが可能なものであればよく、Ｆｅ−Ｍｎ、酸化ニッ
ケル、酸化鉄、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｓｍ、Ｆｅ−Ｎｄ、
Ｃｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ、Ｆｅ−Ｔｂ、
Ｃｏ−Ｔｂ、Ｃｏ−Ｆｅなどが挙げられる。

【００３７】スピンバルブ型の磁性多層膜では、磁性層
厚さは１０〜１００ A、非磁性層厚さは６〜８０ A、ピ
ンニング層厚さは２０〜３００ A、全厚５〜１００nmと
することが好ましい。また、磁性層のＨｃは０．０１〜
１０ Oe 、ピンニング層−磁性層間の交換相互作用エネ
ルギーは０．００１〜１００erg/cm² 程度であることが
好ましい。なお、磁性層のＨｃは、ピンニング層を設け
ない状態で測定する。また２種の磁性層を有するときに
は、誘導フェリ型の磁性多層膜中の磁性層と同様にして
測定すればよい。

【００３８】スピンバルブ型の磁性多層膜の代表的な構
成例と、その磁気抵抗変化率とを以下に示す。 No. 構成例 磁気抵抗変化率（％） 11 [NiFe(30)-Cu(30)-NiFe(30)-FeMn(100)] ×1 2.8 12 [NiFe(40)-Cu(25)-NiFe(30)-FeMn(100)] ×1 3.0 13 [NiFe(60)-Cu(27)-Co(30)-FeMn(100)] ×1 3.2 14 [FeMn(150)-Co(40)-Cu(20)-NiFe(40)] ×2 7.2 15 [FeMn(70)-NiFe(70)-Cu(27)-NiFe(60)]×2 3.2

【００３９】なお、磁性多層膜を構成する各層は、スパ
ッタや蒸着などにより形成すればよい。

【００４０】フラックスガイドには、各種非晶質合金、
ＮｉＦｅを主成分として添加元素Ｍを加えたＮｉＦｅＭ
合金、Ｆｅを主成分として添加元素Ｍ´およびＮを加え
たＦｅＭ´Ｎ合金などの各種軟磁性材料を用いればよい
が、これらに特に限定されるものではない。高周波領域
で高い透磁率を有する材料の中から、比抵抗が大きく、
磁気抵抗変化率が小さな材料を適宜選択すればよい。

【００４１】具体的には、非晶質合金としては 式Ｉ Ｃｏ_100-x-y Ｚｒ_x Ｍｏ_y で表わされる合金が好ましい。式Ｉは原子百分率を表わ
し、 ４≦ｘ≦１０、 ５≦ｙ≦１５ である。このような組成比とすることにより、高い比抵
抗と優れた軟磁気特性とが得られる。

【００４２】また、ＮｉＦｅＭ合金としては 式II （Ｎｉ_a Ｆｅ_1-a ）_100-b Ｍ_b で表わされる合金が好ましい。式IIは原子百分率を表わ
し、 ０．４５≦ａ≦０．９０、 ０．５≦ｂ≦１５ であり、好ましくは ０．７０≦ａ≦０．８５、 ３≦ｂ≦１０ である。添加元素Ｍは、好ましくはＮｂ、Ｔａ、Ｚｒ、
Ｍｏ、Ｒｈ、ＲｕおよびＣｒの少なくとも１種であり、
より好ましくはＮｂおよびＭｏの少なくとも１種であ
る。

【００４３】また、ＦｅＭ´Ｎ合金としては 式III Ｆｅ_100-c-d Ｍ´_c Ｎ_d で表わされる合金が好ましい。式III は原子百分率を表
わし、 ２≦ｃ≦１５、 ５≦ｄ≦２０ であり、好ましくは ５≦ｃ≦１０、 ７≦ｄ≦１５ である。添加元素Ｍ´は、好ましくはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、
ＴｉおよびＺｒの少なくとも１種であり、より好ましく
はＹおよびＺｒの少なくとも１種である。この組成系で
は、窒素添加により結晶粒が微細化され、優れた軟磁気
特性と高い比抵抗とが得られる。

【００４４】磁気シールド層には、通常のシールド型ヘ
ッドと同様にＮｉ−Ｆｅ等を用いればよく、また、非磁
性絶縁層には、Ａｌ₂ Ｏ₃ やＳｉＯ₂ 等の通常の非磁性
絶縁材を用いればよい。

【００４５】本発明で用いる磁性多層膜のうち、誘導フ
ェリ型のものおよびスピンバルブ型のものの磁気抵抗変
化特性は、従来の磁気抵抗効果膜であるＮｉ−Ｆｅ合金
薄膜の磁気抵抗変化特性とは異なり、バイアス磁界を印
加しなくても零磁場近傍で磁気抵抗効果を得ることがで
きる。そのためバイアス層を省略することができる。た
だし、バイアス磁界を必要とする磁性多層膜を用いた場
合、バイアス磁界を印加するための構造を加えてもよ
い。その場合は、シャントバイアス、ソフトフィルムバ
イアス等の各種バイアス磁界の印加方法を適宜選択すれ
ばよい。

【００４６】本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの少なくと
も再生部は、通常、スパッタ、ＭＢＥ、蒸着等により形
成され、フォトリソグラフィーなどによってパターニン
グされる。

【００４７】なお、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは上
記した再生部を有するものであればよく、他の構成は特
に限定されない。例えば、上記した再生部に加え、誘導
型の記録部を設けた複合ヘッドとしてもよい。

【００４８】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。

【００４９】＜実施例１＞図２に示す構成の再生部を有
する両シールド型の磁気抵抗効果型ヘッドを作製した。
磁気抵抗効果膜には、磁気抵抗変化率ＭＲＭが８％（±
３００ Oe 間）、磁気抵抗傾き（単位磁界当たりの磁気
抵抗変化率）が０．３５％／ Oe 、比抵抗ρＭが１０μ
ΩcmのＣｕ／Ｃｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ磁性多層膜を用い
た。この磁気抵抗効果膜の寸法は、幅１００μm 、電流
方向と直交する方向の高さ２μm とし、各膜の厚さは、
Ｃｕが４．５nm、Ｃｏが１．５nm、ＮｉＦｅが１．５nm
とし、繰り返し数を５回（全厚０．０６μm ）とした。
また、第一のフラックスガイドの幅（トラック幅）およ
び第二のフラックスガイドの幅は、いずれも４μm とし
た。第一のフラックスガイドおよび第二のフラックスガ
イドには、表１に示される組成を有し、Ｄを表２に示さ
れる値とした合金薄膜を用いた。各合金薄膜の２０MHz
での透磁率μ、比抵抗ρＭおよび磁気抵抗変化率ＭＲＦ
と、ρＦ／ρＭおよびＭＲＦ／ＭＲＭとを表１に示す。
第一のフラックスガイドの媒体対向面から磁気抵抗効果
膜までの長さｈは１．５μm とし、第二のフラックスガ
イドの磁気抵抗効果膜側の端部から反対側の端部までの
長さも１．５μm とした。なお、各磁気シールド層は厚
さ２．０μm のＮｉ₈₀Ｆｅ₂₀で構成し、各非磁性絶縁層
はＡｌ₂ Ｏ₃ で構成した。第一のフラックスガイドと各
磁気シールド層との間のギャップは、０．１μm とし
た。

【００５０】各ヘッドについて、センス電流を同じにし
て再生出力の測定を行なった。再生出力の測定に使用し
た磁気記録媒体の記録波長λは０．５μm 、再生周波数
は２０MHz とした。各ヘッドの相対出力を表２に示す。
なお、相対出力の基準には、フラックスガイドを有しな
い基準用の両シールド型ヘッドの再生出力を用いた。こ
の基準用のヘッドの磁気抵抗効果膜には、磁気抵抗変化
率がおよそ２％、磁気抵抗傾きがおよそ０．０５％／ O
e 、比抵抗が２８μΩcmのＮｉ₈₀Ｆｅ₂₀合金薄膜を用い
た。なお、この磁気抵抗効果膜の寸法は、厚さ０．０６
μm 、幅１００μm 、高さ２μm 、トラック幅４μm と
し、各磁気シールド層と磁気抵抗効果膜との間のギャッ
プは、０．１μm とした。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【表２】

【００５３】上記各表から、Ｄ＝０．０２〜０．２５μ
m であってかつρＦ／ρＭが３以上であるときに高出力
が得られることが明らかである。

【００５４】＜実施例２＞磁気抵抗効果膜にスピンバル
ブ型の磁性多層膜を用いた以外は実施例１と同様にし
て、表３に示す両シールド型のヘッドを作製した。スピ
ンバルブ型の磁性多層膜はＴａ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ／Ｎｉ
Ｆｅ／ＦｅＭｎの積層膜であり、それぞれの層厚はＴａ
が５nm、ＮｉＦｅが７nm、Ｃｕが３nm、ＦｅＭｎが１０
nm、全厚は０．０３２μm であった。磁気抵抗効果膜の
比抵抗ρＭは２５μΩcm、磁気抵抗変化率ＭＲＭは３
％、ＭＲ傾きは０．８％／ Oe であった。第一のフラッ
クスガイドと磁気シールド層との間のギャップは、実施
例１と同様に０．１μm とした。各ヘッドのＤは０．１
μm とした。各ヘッドの再生出力を実施例１と同様にし
て測定し、相対出力を求めた。相対出力の基準は、実施
例１と同じとした。結果を表３に示す。

【００５５】

【表３】

【００５６】表３から、スピンバルブ型の磁気抵抗効果
膜を用いた場合にも、ＤおよびρＦ／ρＭを本発明範囲
とすることにより、高い再生出力が得られることがわか
る。

【００５７】＜実施例３＞片シールド型とした以外は実
施例１と同様にしてヘッドを作製し、相対出力を求め
た。各ヘッドのフラックスガイドには表１に示すＣｏ₈₂
Ｚｒ₆ Ｍｏ₁₂合金薄膜を用いた。相対出力の基準には、
片シールド型とした以外は実施例１で用いた基準ヘッド
と同様にして作製した基準ヘッドの再生出力を用いた。
Ｄと相対出力との関係を図３に示す。図３から、Ｄを本
発明範囲内とすることにより、高い再生出力が得られる
ことがわかる。図３ではＤ＝０．１５μm で再生出力が
最も高くなっている。このときの相対出力は、基準ヘッ
ドの出力を１としたとき１．６２であった。

【００５８】＜実施例４＞第一のフラックスガイドの媒
体対向面から磁気抵抗効果膜までの長さｈが図４に示さ
れるように異なる複数のヘッドを作製した。各ヘッドの
フラックスガイドには表１に示すＣｏ₈₂Ｚｒ₆ Ｍｏ₁₂合
金薄膜（Ｄ＝０．１μm ）を用い、実施例１と同様な両
シールド型のヘッドとした。相対出力の基準は実施例１
と同じとした。結果を図４に示す。

【００５９】図４から、ｈ＝０．５〜２．５μm の範囲
において高い再生出力が得られることがわかる。

【００６０】＜実施例５＞第一のフラックスガイドの媒
体対向面から磁気抵抗効果膜までの長さｈが図５に示さ
れるように異なる複数のヘッドを作製した。これらは、
図１に示すような片シールド型とした以外は実施例４と
同様にして作製した。相対出力の基準には、片シールド
型とした以外は実施例１で用いた基準ヘッドと同様にし
て作製した基準ヘッドの再生出力を用いた。結果を図５
に示す。

【００６１】図５から、ｈ＝０．５〜２．５μm の範囲
において高い再生出力が得られることがわかる。なお、
再生出力が最も高いｈ＝１μm のときの相対出力は、基
準ヘッドの出力を１としたとき１．６８であった。

【００６２】以上の実施例の結果から、本発明の効果が
明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気抵抗効果型ヘッド（片シールド
型）の再生部の構成例の断面図である。

【図２】本発明の磁気抵抗効果型ヘッド（両シールド
型）の再生部の構成例の断面図である。

【図３】Ｄと相対出力との関係を示すグラフである。

【図４】ｈと相対出力との関係を示すグラフである。

【図５】ｈと相対出力との関係を示すグラフである。

【図６】従来のシールド型ヘッドの主要部の断面図であ
る。

【図７】従来のヨーク型ヘッドの主要部の断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ 磁気抵抗効果膜 １２ 第一のフラックスガイド １３ 第二のフラックスガイド ３２、３３ ヨーク １４、１４ａ、１４ｂ 磁気シールド層 １５、１５ａ、１５ｂ 非磁性絶縁層 １６ 磁気記録媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠浦 治 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 テ ィーディーケイ株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 5/39

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気抵抗効果膜を有する再生部が設けら
   れており、磁気抵抗効果膜が磁性層と非磁性層とを積層
   した磁性多層膜であり、磁気記録媒体に対向して設けら
   れた軟磁性膜の第一のフラックスガイドが磁気抵抗効果
   膜の面内方向下端部に接触しており、磁気抵抗効果膜の
   面内方向上端部に軟磁性膜の第二のフラックスガイドが
   接触しており、磁気記録媒体に対する相対移動方向に測
   定した第一のフラックスガイドの長さＤが ０．０２μm ≦Ｄ≦０．２５μm であり、第一のフラックスガイドの比抵抗をρＦとし、
   磁気抵抗効果膜の比抵抗をρＭとしたとき、 ３≦ρＦ／ρＭ≦１００ である磁気抵抗効果型ヘッド。
2. 【請求項２】 第一のフラックスガイドの媒体対向面か
   ら磁気抵抗効果膜までの長さｈが ０．５μm ≦ｈ≦２．５μm である請求項１の磁気抵抗効果型ヘッド。
3. 【請求項３】 第一のフラックスガイドの磁気抵抗変化
   率をＭＲＦとし、磁気抵抗効果膜の磁気抵抗変化率をＭ
   ＲＭとしたとき、 ０．００１≦ＭＲＦ／ＭＲＭ≦０．５ である請求項１または２の磁気抵抗効果型ヘッド。
4. 【請求項４】 磁気抵抗効果膜が誘導フェリ型磁性多層
   膜である請求項１〜３のいずれかの磁気抵抗効果型ヘッ
   ド。
5. 【請求項５】 磁気抵抗効果膜がスピンバルブ型磁性多
   層膜である請求項１〜３のいずれかの磁気抵抗効果型ヘ
   ッド。
6. 【請求項６】 非磁性絶縁膜を介して第一のフラックス
   ガイドの少なくとも一方の面と対向する磁気シールド層
   を有する請求項１〜５のいずれかの磁気抵抗効果型ヘッ
   ド。