JP3344468B2

JP3344468B2 - 薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number: JP3344468B2
Application number: JP36349398A
Authority: JP
Inventors: 康男早川
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2002-11-11
Anticipated expiration: 2018-12-21
Also published as: JP2000187817A; KR100339903B1; US6459551B1; KR20000047905A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果素子
を備えた薄膜磁気ヘッドに係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を
備えた薄膜磁気ヘッドとして、異方性磁気抵抗効果現象
を用いたＡＭＲ（Anisotropic Magnetoresistance）ヘ
ッドと、伝導電子のスピン依存散乱現象を用いたＧＭＲ
（Giant Magnetoresistance：巨大磁気抵抗効果）ヘッ
ドが知られており、ＧＭＲヘッドの１つの具体例とし
て、低外部磁界で高磁気抵抗効果を示すスピンバルブ
（Spin-Valve）ヘッドが米国特許第５１５９５１３号明
細書に示されている。

【０００３】図２３は、従来のＡＭＲヘッドの構造の概
略構成を示す図である。従来のＡＭＲヘッドは、センダ
スト（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ）等の磁性合金からなる下部シ
ールド層７上に、下部ギャップ層８が形成されている。
そして、この下部ギャップ層８上にＡＭＲ素子層１０が
積層されている。このＡＭＲ素子層１０は、軟磁性層１
１上に非磁性層１２が形成され、さらに非磁性層１２上
に強磁性層（ＡＭＲ材料層）１３が形成されたものであ
る。このＡＭＲ素子層１０の両側には、磁石層１５が設
けられ、さらに磁石層１５の上に導電層１６が設けられ
ている。さらに、その上に上部ギャップ層１８が形成さ
れ、その上に上部シールド層１９が形成されている。

【０００４】この種のＡＭＲヘッドの最適動作のために
は、ＡＭＲ効果を示す強磁性層１３に対して２つのバイ
アス磁界が必要とされている。第１のバイアス磁界は、
強磁性層１３の抵抗変化を磁気媒体からの磁束に対して
線形応答させるためのものであり、この第１のバイアス
磁界は、磁気媒体の面に対して垂直方向（図２３のＺ方
向）であり、強磁性層１３の膜面に対して平行とされ
る。通常、この第１のバイアス磁界は、横バイアスと呼
ばれ、検出電流を導電層１６からＡＭＲ素子層１０に流
すことによる電流磁界により軟磁性層１１をＺ方向に磁
化し、この軟磁性層１１の磁化により、強磁性層１３に
Ｚ方向に横バイアスを与えるものである。第２のバイア
ス磁界は、通常、縦バイアスと呼ばれ、磁気媒体と強磁
性層１３の膜面に対して平行（図１のＸ方向）に印加さ
れる。この縦バイアス磁界の目的は強磁性層１３が多数
の磁区を形成することによって生じるバルクハウゼンノ
イズを抑制すること、即ち、磁気媒体からこの磁束に対
してノイズの少ないスムーズな抵抗変化にするためであ
る。

【０００５】ところで、上記のバルクハウゼンノイズを
抑制するためには、強磁性層１３を単磁区化することが
必要であり、そのための縦バイアスの印加方法には、通
常、２通りの方法が知られている。第１の方法は、強磁
性層１３の両側に磁石層１５、１５を配置して磁石層１
５からの漏れ磁束を利用する方法である。第２の方法
は、反強磁性層と強磁性層の接触界面で生じる交換異方
性磁界を利用する方法である。

【０００６】そして、上記反強磁性層による交換異方性
結合を利用したＧＭＲヘッドの構造として、図２４に示
すスピンバルブ方式のものが知られている。図２４に示
したＧＭＲヘッドが図２３に示したＡＭＲのヘッドと異
なるところは、ＡＭＲ素子層１０に代えてＧＭＲ素子層
２０が設けられている点である。このＧＭＲ素子層２０
は、フリー強磁性層２２と非磁性中間層２３とピン止め
強磁性層２４と反強磁性層２５とから構成される。

【０００７】図２４に示す構造であると、フリー強磁性
層２２には磁石層１５、１５でトラック方向（図２４の
Ｘ方向）のバイアスを印加し単磁区化した状態でトラッ
ク方向に磁化を向けさせるとともに、ピン止め強磁性層
２４の磁化方向を図２４中のＺ方向、即ち、フリー強磁
性層２２の磁化方向と直交する方向にバイアスを印加し
て単磁区化した状態で図中Ｚ方向に向けさせておく必要
がある。即ち、磁気媒体からの磁束（図２４のＺ方向）
により、ピン止め強磁性層２４の磁化方向は変化しては
ならず、フリー強磁性層２２の方向がピン止め強磁性層
２４の磁化方向に対して９０±θ゜の範囲で変化するこ
とにより磁気抵抗効果の線形応答性が得られる。

【０００８】上記ピン止め強磁性層２４の磁化方向を図
２４のＺ方向に固定させるためには、比較的大きなバイ
アス磁界が必要であり、このバイアス磁界は大きければ
大きいほど良いことになる。図２４のＺ方向の反磁界に
打ち勝ち、磁気媒体からの磁束により磁化方向が揺れな
いためには、少なくとも１００Ｏｅのバイアス磁界が
必要である。このバイアス磁界を得るための方法とし
て図２４に示す構造にあっては、ピン止め強磁性層２４
に反強磁性層２５を接触させて設けることにより生じる
交換異方性磁界を利用している。従って、図２４に示す
ような構造においては、ピン止め強磁性層２４に反強磁
性層２５を接触させて設けることにより生じる交換異方
性結合により、強磁性層２４の磁化がＺ方向へ固定され
ているので、Ｙ方向へ移動する磁気媒体からの漏れ磁界
が与えられると、フリー強磁性層２２の磁化方向の変化
によりＧＭＲ素子層２０の電気抵抗が変化するので、こ
の電気抵抗の変化により磁気媒体の漏れ磁界を検出でき
る。

【０００９】また、フリー強磁性層２２に印加するバイ
アスは、線形応答性を確保するための目的と、多数の磁
区を形成することから生じるバルクハウゼンノイズを抑
制するためのものであり、ＡＭＲヘッドにおける縦バイ
アスと同様の方法、即ち、図２４に示す構造において
は、フリー強磁性層２２の両側に磁石層１５を設け、磁
石層１５からの漏れ磁束をバイアスとして利用する方法
を採用している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、薄膜磁気ヘ
ッド作動中のＡＭＲ素子層やＧＭＲ素子層などのＭＲ素
子層近傍の温度は、定常検出電流による発熱で１２０℃
程度まで容易に上昇することが知られているが、ＭＲ素
子は温度変化に対して敏感であるため、上記発熱により
ＭＲ素子層の温度が上昇し、強磁性層の電気抵抗が変化
してしまい、読み取り信号が乱れてしまう。さらに、Ｇ
ＭＲ素子の場合は、ＦｅＭｎ等からなる反強磁性層２５
による交換異方性磁界は温度変化に対して極めて敏感で
あり、約１５０℃の温度で消失（ブロッキング温度：Ｔ
ｂ）するまで、温度に対してほぼ直線的に交換異方性磁
界が減少してしまうために、安定した交換異方性磁界が
得られない問題がある。これらの問題を解決するために
従来の薄膜磁気ヘッドではＡＭＲ素子層１０又はＧＭＲ
素子層２０の上下のギャップ層８，１８をアルミナ（Ａ
ｌ₂Ｏ₃）から構成し、上記発熱をギャップ層８，１８を
通して徐々にシールド層７，１９に伝えることにより、
外部に熱を逃がすようにしている。

【００１１】近年、薄膜磁気ヘッドの出力をさらに向上
させる要望が高まっており、そのためにはＭＲ素子を薄
くしたり、ＭＲ素子の奥行き寸法を小さくしたりしてＭ
Ｒ素子層に与える定常検出電流密度を上げる必要があ
る。しかしながら従来の薄膜磁気ヘッドでは、定常検出
電流密度を上げると、アルミナからなるギャップ層８，
１８から上記定常検出電流による発熱を十分逃がすこと
ができず、ＭＲ素子層に劣化や亀裂が生じたり、あるい
はＭＲ素子層を構成する各層間で元素が拡散して、各層
の構成材料の組成がくずれてしまい、線形応答性が低下
したり、バルクハウゼンノイズの抑制効果が低下してし
まうという問題があった。そのため単純なＭＲ素子の小
型化あるいは、定常検出電流の増加による電流密度の向
上により、出力を向上することは困難であった。

【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、定常検出電流による発熱を効率良く逃がすことがで
きるようにしてＭＲ素子層の温度上昇による熱拡散、焼
損を防止し、出力低下、交換異方性磁界の劣化を抑制
し、線形応答性に優れ、バルクハウゼンノイズを抑制し
た薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
すべく、特にギャップ層に用いる材料に着目し、種々の
検討及び実験を重ねた結果、従来使用されていたアルミ
ナより熱伝導率の良好な窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を
用いれば、定常検出電流による発熱を効率良く逃がすこ
とができるとの推定に至った。ところが、ＭＲヘッドを
形成する際には、レジスト塗布、露光、強アルカリ溶液
で現像後、水でリンスするフォトリソグラフィプロセス
を要するため、ギャップ層が窒化アルミニウム膜から構
成されていると、窒化アルミニウムは強アルカリ溶液に
非常に良く溶けてしまい、検出電流を流したときにショ
ートしてしまう恐れがある。また、窒化アルミニウム
は、水と容易に反応し、化合物を生成して溶けてしまう
ため、ＭＲヘッドの形成時のリンス工程あるいは形成後
でも空気中の水分により窒化アルミニウム膜が溶けてし
まい、信頼性において問題がある。また、窒化アルミニ
ウム膜は、膜応力が大きいため、ＭＲヘッドの形成時あ
るいは形成後に剥離が生じてしまい、信頼性において問
題がある。

【００１４】これらの問題を解決するため本発明者は、
さらに、種々の検討及び実験を重ねた結果、ＡｌとＮを
含む絶縁層に、Ｎと結びつき易く、しかも強アルカリ溶
液や水に対する耐食性の良いＳｉ，Ｂ，Ｇｅ，Ｃのうち
から選択される１種または２種以上からなる元素Ｘを添
加したうえ、該元素Ｘと結びつき易いＯを添加して、Ａ
ｌとＮとＸとＯを含む高熱伝導性の絶縁層を得、該高熱
伝導性の絶縁層からギャップ層を構成するか、あるいは
ギャップ層がＡｌとＮとＸとＯを含む高熱伝導性の絶縁
層を有するようにすると、アルミナより熱伝導率が優
れ、しかも窒化アルミニウムから構成したものより強ア
ルカリ溶液や水に溶け難く、しかも、膜応力が小さいギ
ャップ層が得られることを究明し、本発明を完成したの
である。

【００１５】すなわち、本発明は、下部シールド層上に
下部ギャップ層を介して形成された磁気抵抗効果素子層
と、該磁気抵抗効果素子層に検出電流を与える電極層
と、該電極層の上に上部ギャップ層を介して形成された
上部シールド層を少なくとも備えてなり、前記下部ギャ
ップ層と上部ギャップ層の少なくとも一方が、Ａｌと、
Ｎと、Ｘと、Ｏを少なくとも含む高熱伝導性の絶縁層を
有し、前記ＸはＳｉ，Ｂ，Ｇｅ，Ｃのうちから選択され
る１種または２種以上の元素であり、上記高熱伝導性の
絶縁層中の元素Ｘは組成比で２原子％〜２０原子％含ま
れており、Ｏは組成比で５原子％から２０原子％含まれ
ていることを特徴とする薄膜磁気ヘッドを上記課題の解
決手段とした。本発明の薄膜磁気ヘッドによれば、上述
のような構成としたことにより、定常検出電流による発
熱を効率良く逃がすことができるので、磁気ヘッドの出
力の向上が可能であり、薄膜において必要十分な交換異
方性磁界を印加することができるとともに、バルクハウ
ゼンノイズを生じることなく、線形応答性に優れた抵抗
変化を得ることができ、読出性能が優れたものが得られ
る。また、ＡｌとＮとＸとＯを少なくとも含む高熱伝導
性の絶縁層を有するギャップ層は、強アルカリ溶液や水
に対する耐食性が優れており、また、膜応力が小さいの
でＭＲヘッドの形成時あるいは形成後に剥離することが
なく、信頼性のある製品を提供できる。

【００１６】本発明の薄膜磁気ヘッドは、上記高熱伝導
性の絶縁層が、ＡｌＮの微細結晶粒からなる微細結晶
と、上記元素Ｘ、Ｎ、Ｏを含む結晶とからなる組織、あ
るいはＡｌＮの微細結晶粒からなる微細結晶相と、上記
元素Ｘ、Ｎ、Ｏを含む非晶質相との混相からなる組織か
ら構成されていることが、熱伝導性の向上ならびに強ア
ルカリ溶液や水に対する耐食性を向上できる点で好まし
い。また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、上記高熱伝導性
の絶縁層中の元素Ｘが、ＯとＮのうち少なくとも一方と
化学的に結合しているものであることが、強アルカリ溶
液や水に対する耐食性を向上できる点で好ましい。ま
た、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいては、上記高熱伝導
性の絶縁層中の元素Ｘが組成比で５原子％〜１５原子％
含まれていることが、ギャップ層の熱伝導性と強アルカ
リ溶液や水に対する耐食性を向上できる点、膜応力を小
さくできる点で好ましい。また、本発明の薄膜磁気ヘッ
ドにおいては、上記高熱伝導性の絶縁層中のＯが組成比
で５原子％〜１５原子％含まれていることが、ギャップ
層の熱伝導性と強アルカリ溶液や水に対する耐食性を向
上できる点で好ましい。また、本発明の薄膜磁気ヘッド
においては、上記高熱伝導性の絶縁層中の元素ＸがＳｉ
であってもよい。また、本発明の薄膜磁気ヘッドにおい
ては、上記高熱伝導性の絶縁層中のＳｉとＯが化学的に
結合し、ＳｉとＮが化学的に結合していてもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の薄
膜磁気ヘッドの一実施形態について説明する。図１ない
し図４は、本発明の第一の実施形態の磁気ヘッドの構造
例を示す。第一の実施形態の磁気ヘッドは、ハードディ
スク装置等に搭載される浮上式のもので、この磁気ヘッ
ドのスライダ５１は、図１の３５で示す側がディスク面
の移動方向の上流側に向くリーディング側で、図１の３
６で示す側がトレーリング側である。このスライダ５１
のディスクに対向する面では、レール状のＡＢＳ面５１
ａ、５１ａ、５１ｂと、エアーグルーブ５１ｃ、５１ｃ
が形成されている。そして、このスライダ５１のトレー
リング側の端面５１ｄに薄膜磁気ヘッド５０が設けられ
ている。

【００１８】この例で示す薄膜磁気ヘッド５０は、図２
と図３に断面構造を示すような複合型磁気ヘッドであ
り、スライダ５１のトレーリング側端面５１ｄ上に、Ｍ
Ｒヘッド（読出ヘッド）ｈ1と、インダクティブヘッド
（書込ヘッド）ｈ2とが順に積層されて構成されてい
る。

【００１９】この例のＭＲヘッドｈ1は磁気抵抗効果を
利用してディスクなどの記録媒体からの漏れ磁束を検出
し、磁気信号を読み取るものである。図４に示すように
ＭＲヘッドｈ1は、スライダ５１のトレーリング側端部
に形成されたセンダスト（Ｆｅ-Ａｌ-Ｓｉ）等の磁性合
金からなる下部シールド層５３上に、下部ギャップ層５
４が設けられている。そして、この下部ギャップ層５４
上に磁気抵抗効果素子層としてＧＭＲ素子層４５が積層
されている。このＧＭＲ素子層４５の両側にＣｏ-Ｐｔ
合金などからなる強磁性層４６、４６を設け、各強磁性
層４６上にＴａ等からなる絶縁層４７とＣｒ等からなる
電極層４８を積層して構成されている。電極層４８は、
ＧＭＲ素子層４５に検出電流を与えるものである。強磁
性層４６、４６は、これらからの漏れ磁束をバイアスと
して後述するフリー強磁性層４１に印加することによ
り、線形応答性を確保するためとバルクハウゼンノイズ
を抑制するためのものである。

【００２０】更にＧＭＲ素子層４５及び電極層４８上に
は、上部ギャップ層５６が形成され、その上に上部シー
ルド層５７が形成されており、この上部シールド層５７
は、その上に設けられるインダクティブヘッドｈ2の下
部コア層と兼用にされている。下部ギャップ層５４と
上部ギャップ層５６は、少なくとも一方がＡｌとＮとＸ
とＯを少なくとも含む高熱伝導性の絶縁層を有すること
が、定常検出電流による発熱を効率良く逃がすことがで
きる点、強アルカリ溶液や水に対する耐食性の向上、ギ
ャップ層の膜応力を小さくできる点で好ましく、より好
ましく下部ギャップ層５４と上部ギャップ層５６の両方
が上記高熱伝導性の絶縁層を有していることが好まし
い。上記ＸはＳｉ，Ｂ，Ｇｅ，Ｃのうちから選択される
１種または２種以上の元素である。この高熱伝導性の絶
縁層は、アルミナより熱伝導率が良好であり、ＡｌＮに
比べて強アルカリ溶液や水に対する耐食性が優れ、しか
もＡｌＮに比べて膜応力が小さいものである。

【００２１】上記高熱伝導性の絶縁層は、ＡｌＮの微細
結晶粒からなる微細結晶と、上記元素Ｘ、Ｎ、Ｏのうち
少なくとも２種以上の元素を含む結晶とからなる結晶相
からなる組織、あるいはＡｌＮの微細結晶粒からなる微
細結晶相と、上記元素Ｘ、Ｎ、Ｏのうち少なくとも２種
以上の元素を含む非晶質相との混相からなる組織から構
成されている。また、上記高熱伝導性の絶縁層中の元素
Ｘは、ＯとＮのうち少なくとも一方と化学的に結合して
いることが、強アルカリ溶液や水に対する耐食性を向上
できる点で好ましい。

【００２２】上記高熱伝導性の絶縁層が上述のような結
晶相からなる組織から構成されている場合、上記元素
Ｘ、Ｎ、Ｏのうち少なくとも２種以上の元素を含む結晶
中には、Ｓｉ₃Ｎ₄やＢＮなどの元素ＸとＮの化合物や、
ＳｉＯ₂などの元素ＸとＯの化合物が含まれていること
が強アルカリ溶液や水に対する耐食性を向上できる点で
好ましい。上記高熱伝導性の絶縁層が上述のような微細
結晶相と非晶質相との混相からなる組織から構成されて
いる場合、上記非晶質相中にはＯとＮのうち少なくとも
一方と化学的に結合した元素Ｘが含まれていることが強
アルカリ溶液や水に対する耐食性を向上できる点で好ま
しい。

【００２３】上記高熱伝導性の絶縁層中の元素Ｘは組成
比で２ａｔ％（原子％）〜２０ａｔ％含まれていること
が好ましく、より好ましくは５ａｔ％〜１５ａｔ％含ま
れていることが望ましい。元素Ｘの添加量が２０ａｔ％
を超えると、ＡｌＮの含有率が少なくなり、ギャップ層
の熱伝導性が悪くなり、定常検出電流による発熱を十分
逃がすことができず、線形応答性が低下したり、バルク
ハウゼンノイズの抑制効果が低下してしまう。また、元
素Ｘの添加量が２ａｔ％未満であると、上記結晶中のＳ
ｉ₃Ｎ₄やＢＮなどの元素ＸとＮとの化合物あるいはＳｉ
Ｏ₂などの元素ＸとＯとの化合物の含有量が少なくなっ
てしまい、あるいは上記非晶質相中の元素Ｘの含有量が
零になり、強アルカリ溶液や水に対する耐食性が低下し
たり、膜応力が大きくなってしまう。

【００２４】上記高熱伝導性の絶縁層中の酸素は組成比
で０ａｔ％（原子％）〜２０ａｔ％含まれていることが
好ましく、より好ましくは５ａｔ％〜１５ａｔ％含まれ
ていることが望ましい。酸素の添加量が２０ａｔ％を超
えると、ＡｌＮの含有率が少なくなり、ギャップ層の熱
伝導性が悪くなり、定常検出電流による発熱を十分逃が
すことができず、線形応答性が低下したり、バルクハウ
ゼンノイズの抑制効果が低下してしまう。また、酸素
の添加量が零であると、上記結晶中のＳｉＯ₂などの元
素ＸとＯとの化合物の含有量が０になったり、あるいは
上記非晶質相中の酸素の含有量が殆ど零になり、強アル
カリ溶液や水に対する耐食性が低下してしまう。

【００２５】また、下部ギャップ層５４及び／または上
部ギャップ層５６は、上記高熱伝導性の絶縁層から構成
されていることが好ましいが、一部分がアルミナ（Ａｌ
₂Ｏ₃）などの非磁性材料から構成された多層構造のもの
であってもよく、その場合、アルミナ等の非磁性材料か
らなる層は、上記高熱伝導性の絶縁層よりも外側に設け
られることが定常検出電流による発熱を効率良く放出で
きるなどの点で好ましい。また、アルミナ等の非磁性
材料からなる層を上記高熱伝導性の絶縁層より外側に設
けることにより、ＧＭＲ素子層４５の上方の絶縁層にで
きた凹凸を平坦化する平坦化層の役割を果たすことがで
きる。

【００２６】インダクティブヘッドｈ2は、下部コア層
５７の上に、ギャップ層６４が形成され、その上に平面
的に螺旋状となるようにパターン化されたコイル層６６
が形成され、コイル層６６は絶縁材料層６７に囲まれて
いる。絶縁材料層６７の上に形成された上部コア層６８
は、その先端部６８ａをＡＢＳ面５１ｂにて下部コア層
５７に微小間隙をあけて対向し、その基端部６８ｂを下
部コア層５７と磁気的に接続させて設けられている。ま
た、上部コア層６８の上にはアルミナなどからなる保護
層６９が設けられている。

【００２７】インダクティブヘッドｈ2では、コイル層
６６に記録電流が与えられ、コイル層６６からコア層に
記録電流が与えられる。そして、磁気ギャップＧの部分
での下部コア層５７と上部コア層６８の先端部からの漏
れ磁界によりハードディスクなどの記録媒体に磁気信号
を記録することができる。また、ＭＲヘッドｈ1におい
ては、ハードディスクなどの記録媒体からの微小の漏れ
磁界の有無によりＧＭＲ素子層４５の抵抗が変化するの
で、この抵抗変化を読み取ることで記録媒体の記録内容
を読み取ることができる。

【００２８】ＧＭＲ素子層４５は、フリー強磁性層４１
と非磁性層４２とピン止め強磁性層４３と反強磁性層４
４を積層して断面台形状の積層体が形成されてなるもの
である。上記強磁性層４１、４３は、いずれも強磁性体
の薄膜からなるが、具体的にはＮｉ-Ｆｅ合金、Ｃｏ-Ｆ
ｅ合金、Ｎｉ-Ｃｏ合金、Ｃｏ、Ｎｉ-Ｆｅ-Ｃｏ合金な
どからなる。また、強磁性層４１をＣｏ層から、強磁性
層４１をＮｉ-Ｆｅ合金層から、あるいはＣｏ層とＮｉ-
Ｆｅ合金層の積層構造、あるいはＣｏ−Ｆｅ合金層とＮ
ｉ−Ｆｅ合金層との積層構造から構成することもでき
る。なお、Ｃｏ層とＮｉ-Ｆｅ合金層との２層構造とす
る場合は、非磁性層４２側に薄いＣｏ層を配置する構造
とすることが好ましい。またＣｏ−Ｆｅ合金層とＮｉ−
Ｆｅ合金層の２層構造とする場合は非磁性層４２側に薄
いＣｏ−Ｆｅ合金層を配置することが好ましい。

【００２９】これは、非磁性層４２を強磁性層４１、４
３で挟む構造の巨大磁気抵抗効果発生機構にあっては、
ＣｏとＣｕの界面で伝導電子のスピン依存散乱の効果が
大きいこと、および、強磁性層４１、４３を同種の材料
から構成する方が、異種の材料から構成するよりも、伝
導電子のスピン依存散乱以外の因子が生じる可能性が低
く、より高い磁気抵抗効果を得られることに起因してい
る。このようなことから、強磁性層４３をＣｏから構成
した場合は、強磁性層４１の非磁性層４２側を所定の厚
さでＣｏ層に置換した構造が好ましい。また、Ｃｏ層を
特に区別して設けなくとも、強磁性層４１の非磁性層４
２側にＣｏの多く含ませた合金状態とし、非磁性層４２
側に向かうにつれて徐々にＣｏ濃度が薄くなるような濃
度勾配層としても良い。また、強磁性層４１、４３をＣ
ｏ−Ｆｅ合金層から構成し、これら強磁性層４１、４３
で非磁性層４２を挟む構造とした場合も、Ｃｏ−Ｆｅ合
金層とＣｕ層の界面で伝導電子のスピン依存散乱の効果
が大きく、伝導電子のスピン依存散乱以外の因子が生じ
る可能性が低く、より高い磁気抵抗効果が得られる。

【００３０】上記非磁性層４２は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｕ、
Ａｇなどに代表される非磁性体からなり、２０〜４０オ
ングストローム程度の厚さに形成されている。ここで非
磁性膜４２の厚さが２０オングストロームより薄いと、
強磁性層４１と強磁性層４３との間で磁気的結合が起こ
りやすくなる。また、非磁性層４２が４０オングストロ
ームより厚いと磁気抵抗効果を生じる要因である非磁性
層４２と強磁性層４１、４３の界面で散乱される伝導電
子の率が低下し、電流の分流効果により磁気抵抗効果が
低減されてしまうので好ましくない。

【００３１】上記反強磁性層４４は、例えば、Ｘ₁-Ｍｎ
合金からなることが好ましい。ここで上記組成式におい
てＸ₁は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔのいずれか１
種または２種以上からなることが好ましい。上記Ｘ₁-Ｍ
ｎ合金のＸ₁が単一の金属原子である場合のＸ₁の含有率
の好ましい範囲は、Ｒｕは１０〜４５原子％、Ｒｈは１
０〜４０原子％、Ｉｒは１０〜４０原子％、Ｐｄは１０
〜２５原子％、Ｐｔは１０〜２５原子％である。なお、
以上の記載において１０〜４５原子％とは、１０原子％
以上で４５原子％以下を意味し、「〜」で表示する数値
範囲の上限下限は全て「以上」および「以下」で規定さ
れるものとする。上記組成範囲のＭｎ系合金は、不規則
結晶構造を有するものであるが、この不規則結晶構造と
は、面心正方晶（fct規則格子；ＣｕＡｕＩ構造など）
のような規則的な結晶構造ではない状態を意味してい
る。即ち、ここで用いられるＭｎ合金は、スパッタリン
グなどにより成膜された後に、上記面心正方晶などの規
則的な結晶構造（ＣｕＡｕＩ構造など）とするための高
温でかつ長時間の加熱処理を行わないものであり、不規
則結晶構造とは、スパッタリングなどの成膜法により形
成されたままの状態、あるいはこれに通常のアニール処
理が施された状態のものである。

【００３２】上記Ｘ₁−Ｍｎ合金（元素Ｘ₁はＲｕ、Ｒ
ｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔのうちのいずれか１種または２種
以上からなる。）のＸ₁の含有率のより好ましい範囲は
Ｘ₁が３７〜６３原子％である。なお以上の記載におい
て３７〜６３原子％とは３７原子％以上で６３原子％以
下を意味し、「〜」で表示する数値範囲の上限下限は全
て「以上」および「以下」で規定されるものとする。上
記組成範囲のＸ₁−Ｍｎ合金は、スパッタリング等の成
膜法などにより形成された状態ではＸ₁、Ｍｎ原子の配
列順序が不規則な、面心立方格子であり、強磁性層との
境界面で交換異方性磁界はほとんど発生しないが磁界中
でアニール処理を施すことにより、面心正方格子に変態
し、強磁性層との境界面で一方向異方性の大きな交換異
方性磁界（Ｈ_ex）を発生することができる。

【００３３】又、上記反強磁性層４４はＸ₁−Ｍｎ−Ｘ₂
合金からなるものであってもよい。ここで上記組成式に
おいて、Ｘ₁は先に述べたようにＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐ
ｄ、Ｐｔのうちの１種または２種以上からなることが好
ましい。また、Ｘ₂はＡｕ、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、
Ｐ、Ｂｅ、Ｂ、Ｃ、Ｓｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｎ、Ｎｂ、
Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｎ、Ｉｎのうちのいずか１種
または２種以上からなることが好ましい。Ｘ₁とＭｎの
組成比は、原子％でＸ₁：Ｍｎ＝４：６〜６：４であ
る。Ｘ₂の含有率は原子％で０．２〜１０原子％であ
る。

【００３４】上記反強磁性層４４がＸ₁−Ｍｎ−Ｘ₂合金
からなる場合にも、成膜後に、磁界中でアニール処理を
施すことにより強磁性層との境界面で一方向異方性の大
きな交換異方性磁界（Ｈ_ex）を発生することができる。
上記のＸ₁−Ｍｎ系合金あるいはＸ₁−Ｍｎ−Ｘ₂系合金
からなる反強磁性層４４であるならば、ピン止め強磁性
層４３との境界面に一方向異方性の交換異方性磁界を印
加することができ、強磁性層４３の外部信号磁界に対す
る磁化の回転をピン止めすることができる。また、上記
Ｘ₁−Ｍｎ系の合金の反強磁性層４４であるならば、Ｆ
ｅ−Ｍｎに比べて耐食性に優れ、また温度変化に対する
交換異方性磁界（Ｈ_ex）の変動が少なくなる。

【００３５】図４に示す構造においては、フリー強磁性
層４１には強磁性層４６、４６でトラック方向（図４の
Ｘ方向）のバイアスを印加し単磁区化した状態でトラッ
ク方向に磁化が向けられている。図４中、矢印ａに示す
方向は、フリー強磁性層４１の磁化の向きである。ま
た、ピン止め強磁性層４３に反強磁性層４４を接触させ
て設けることにより生じる交換異方性結合により、強磁
性層４３の磁化がＺ方向へ固定されている。図４中、符
号ｂは強磁性層４３の磁化の向きである。従って、図４
に示す構造であると、Ｙ方向へ移動する磁気媒体からの
漏れ磁界が与えられると、フリー強磁性層４１の磁化方
向の変化によりＧＭＲ素子層４５の電気抵抗が変化する
ので、この電気抵抗の変化により磁気媒体の漏れ磁界を
検出できる。

【００３６】この第一の実施形態の磁気ヘッドにおいて
は、ＡｌとＮとＸとＯを含む高熱伝導性の絶縁層を有す
るギャップ層が備えられたＭＲヘッドｈ1を具備するも
のであるので、ギャップ層の耐食性が優れており、ＭＲ
ヘッドを形成する際に上記ギャップ層が溶けにくく、実
用上問題のないギャップ層を有しているので、検出電流
を流したときにショートが起こることがなく、信頼性の
ある製品を提供できる。また、上記ＡｌとＮとＸとＯを
含む高熱伝導性の絶縁層を有するギャップ層は、膜応力
が小さいので、ＭＲヘッドの形成時あるいは形成後に剥
離が生じることがなく、信頼性の高い製品を提供でき
る。

【００３７】さらに、上記ＡｌとＮとＸとＯを含む高熱
伝導性の絶縁層を有するギャップ層は、熱伝導性が優れ
ているので、定常検出電流密度を上げてもギャップ層か
らこの検出電流による発熱を効率良く逃がすことができ
るので、磁気抵抗効果素子層に劣化や亀裂が生じるのを
防止でき、また、磁気抵抗効果素子層を構成する各層間
で元素が拡散するのを防止でき、ＧＭＲ素子の特性の低
下といった問題が生じることがない。従って、本発明
の磁気ヘッドによれば、上述したように定常検出電流に
よる発熱を効率良く逃がすことができるので、磁気ヘッ
ドの出力の向上が可能であり、薄膜において必要十分な
交換異方性磁界を印加することができるとともに、バル
クハウゼンノイズが生じることなく、線形応答性に優れ
た抵抗変化を得ることができ、読出性能が優れたものが
得られる。

【００３８】次に、本発明の第二の実施形態の磁気ヘッ
ドの構造例について説明する。第二の実施形態の磁気ヘ
ッドが、第一の実施形態の磁気ヘッドと異なるところ
は、ＭＲヘッドｈ1の磁気抵抗効果素子層として図５に
示すようなＡＭＲ素子層７５が用いられている点であ
る。ＡＭＲ素子層７５は、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｎｂ合金などか
らなる軟磁性層７１上にＴａなどからなる非磁性層７２
が形成され、さらに非磁性層７２上にＮｉ−Ｆｅ合金な
どからなる強磁性層（ＡＭＲ材料層）７３が形成され、
さらにＴａ等からなる保護層７４が形成されたものであ
る。

【００３９】ＡＭＲ素子層７５が備えられたＭＲヘッド
の最適動作のためには、ＡＭＲ効果を示す強磁性層７３
に対して横バイアスと縦バイアスの２つのバイアス磁界
が必要である。横バイアス磁界は、強磁性層７３の抵抗
変化を磁気媒体からの磁束に対して線形応答させるため
のものであり、このバイアス磁界は、磁気媒体の面に対
して垂直方向（図５のＺ方向）であり、強磁性層７３の
膜面に対して平行とされる。この横バイアス磁界は、検
出電流を電極層４８からＡＭＲ素子層１０に流すことに
より得ることができる。縦バイアス磁界は、強磁性層７
３が多数の磁区を形成することによって生じるバルクハ
ウゼンノイズを抑制すること、即ち、磁気媒体からこの
磁束に対してノイズの少ないスムーズな抵抗変化にする
ためのものであり、磁気媒体と強磁性層７３の膜面に対
して平行（図５のＸ方向）に印加される。この縦バイア
ス磁界は、強磁性層７３の両側に配置された強磁性層４
６，４６からの漏れ磁束を利用することにより印加で
き、これにより強磁性層７３を単磁区化して、バルクハ
ウゼンノイズを抑制している。

【００４０】第二の実施形態の磁気ヘッドにおいては、
上記ＡｌとＮとＸとＯを少なくとも含む高熱伝導性の絶
縁層を有するギャップ層が備えられたＭＲヘッドｈ1を
具備するものであるので、上記第一の実施形態の磁気ヘ
ッドと同様の作用効果が得られる。なお、上述の実施形
態の磁気ヘッドにおいては、磁気抵抗効果素子層として
上述のような構成のＧＭＲ素子層４５またはＡＭＲ素子
層７５を用いた場合について説明したが、必ずしもこれ
に限らず他の構成のものであってもよい。

【００４１】

【実施例】（実験例１）高周波マグネトロンスパッタ装
置を使用し、この装置の成膜室の内部を８．０×１０^-7
トール以下に減圧した後、該成膜室の内部にＡｒと窒素
の混合ガス（アルゴン：窒素＝７：３（容積比））を導
入し８×１０^-3トールとした。基材としてＳｉからなる
基板を使用し、ターゲットとしてＡｌ−Ｓｉ−Ｏなる組
成のターゲットを用い、スパッタ電圧８００Ｗに設定
し、上記基板上に厚さ０．１μｍのＡｌ−Ｎ−Ｓｉ−Ｏ
系のギャップ層をスパッタリングにより成膜し、幅５ｍ
ｍ、長さ２０ｍｍの試料（実施例１）を作製した。ま
た、比較のために成膜室の内部に混合ガスに代えて窒素
を導入し、ターゲットとしてＡｌ板を用い、スパッタ電
圧８００Ｗに設定した以外は上記実施例１と同様にして
Ｓｉ基板上にＡｌ−Ｎ系のギャップ層をスパッタリング
により成膜し、試料（比較例１）を作製した。

【００４２】作製した試料のギャップ層の組織の構造を
Ｘ線回析法により調べた結果を図６に示す。図６に示し
た結果から比較例１のギャップ層にはＡｌＮの結晶が析
出していることがわかる。これに対して実施例１のギャ
ップ層にはＡｌＮの結晶と、Ｓｉ₃Ｎ₄の結晶と、Ａｌ−
Ｎ−Ｓｉ−Ｏの４元系の結晶が析出していることがわか
る。

【００４３】（実験例２）Ｓｉからなる基板上にＡｌ₃₂
Ｎ₅₁Ｓｉ₉Ｏ₈なる組成のギャップ層をスパッタリングに
より形成した以外は上記実施例１とほぼ同様にして試料
（実施例２）を作製した。実施例２の試料のギャップ層
の熱伝導性、圧縮応力、強アルカリ溶液によるエッチン
グ速度、表面電気抵抗について調べた。その結果を下記
表１に示す。ここでの熱伝導性は、図５に示したＭＲヘ
ッドにおいてギャップ層を表１に示す材料から構成し、
このＭＲヘッドに検出電流を流したときのＡＭＲ素子層
の温度上昇曲線を二次関数近似したときの係数（ａ値）
により評価し、ａ値が小さいほど熱伝導性が良いもので
あり、表１中、◎はａ値が１．３以下、○はａ値が１．
３〜２．２、×はａ値が２．２以上である。また、ここ
での膜応力は、成膜前後の基板の反りの変化量から測定
した圧縮応力で評価し、値が大きいほど膜応力が大き
い。また、強アルカリ溶液エッチング速度は、試料のギ
ャップ層側の表面にテープを貼り、該試料を強アルカリ
溶液（商品名ＡＺ−４００Ｋ、ヘキスト社製、主成分Ｋ
ＯＨ）中に２分浸漬後、取り出したときにできる段差よ
り算出したエッチング速度の値であり、この値が小さい
程、強アルカリ溶液に対する耐食性がよい。また、表面
電気抵抗は、絶縁抵抗計を用いて測定したものである。

【００４４】また、比較のためギャップ層としてＡｌ−
Ｎ系を用いた試料（比較例１）と、アルミナ（Ａｌ
₂Ｏ₃）を用いた試料（比較例２）と、Ａｌ−Ｎ−Ｓｉ系
（Ｓｉ含有量は組成比で２ａｔ％）を用いた試料（比較
例３）を製造して、同様にギャップ層の熱伝導性、圧縮
応力、強アルカリ溶液によるエッチング速度、表面電気
抵抗について調べた。その結果を下記表１に合わせて示
す。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１に示した結果から明らかなように実施
例２のＡｌ₃₂Ｎ₅₁Ｓｉ₉Ｏ₈なる組成のギャップ層は、比
較例２のアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）からなるギャップ層より
も熱伝導性が優れている。また、実施例２のギャップ層
は、比較例１のＡｌＮからなるギャップ層よりも膜応力
が小さい。さらに、実施例２のギャップ層は、比較例
１、比較例２のギャップ層や、比較例３のＡｌ−Ｎ−Ｓ
ｉ系（Ｓｉの含有量２ａｔ％）のギャップ層よりも強ア
ルカリ溶液エッチング速度が小さく、強アルカリ溶液に
対する耐食性が優れていることがわかる。また、実施例
２のギャップ層の表面電気抵抗は、実用上問題ない値で
ある。また、実施例２のギャップ層の水に対する耐食性
を、試料を水に浸漬する以外は上記強アルカリ溶液に対
する耐食性を調べる方法と同様にして調べたところ、比
較例１乃至比較例３のギャップ層よりも水に対する耐食
性が良好であった。

【００４７】（実験例３）高周波マグネットロンスパッ
ッタ装置を用い、Ｓｉからなる基板上に、複数のターゲ
ットを用いて、厚さ１０００オングストロームで、Ａｌ
₃₂Ｎ₅₁Ｓｉ₉Ｏ₈なる組成の下部ギャップ層と、積層体を
順次成膜した。ここでの積層体は、下部ギャップ層側か
ら軟磁性層（Ｎｉ−Ｆｅ−Ｎｂ合金膜）、非磁性層（Ｔ
ａ）、強磁性層（Ｎｉ−Ｆｅ合金膜）、保護層（Ｔａ
膜）の順に積層した。

【００４８】得られた積層体に対し、フォトリソグラフ
ィープロセスとイオンミリングによりトラック幅（感磁
部分の幅）の部分を残して積層体の両端部を除去してＡ
ＭＲ素子層を作製し、このＡＭＲ素子層の両側に、厚さ
３００オングストロームの強磁性層（Ｃｏ−Ｐｔ合金）
を設け、各強磁性層上に厚さ５０オングストロームの非
磁性層（Ｔａ）と厚さ１２００オングストロームの電極
層（Ｃｒ）をスパッタにより積層し、この積層の際に上
記の印加磁界と９０゜異なる方向に２００Ｏｅの磁界
を印加した。最終的に、トラック幅２μｍとなるように
フォトリソプロセスによりパターニングし、ＡＭＲ素子
試料（実施例３）を作製した。

【００４９】以上の製造方法で得られたＡＭＲ素子試料
（実施例３）に流す検出電流を変更したときのＡＭＲ素
子層温度の上昇率について調べた。その結果を図７に示
す。なお、ここでのＡＭＲ素子層温度上昇率の測定は、
ＡＭＲ素子に一定（１５ｍＡ）の検出電流を流してオー
ブンに入れ、温度２５゜Ｃ〜１４５゜Ｃに上げていった
ときの温度と抵抗との関係（図８）を予め調べておき、
外部温度２５゜Ｃと一定とし、実施例３のＡＭＲ素子試
料を備えたＡＭＲヘッドに流す電流を上げていったとき
の電流と抵抗との関係を調べ、ここで得られた抵抗値
と、先に調べた温度と抵抗との関係から（すなわち抵抗
値を媒体として求める）ＡＭＲ素子層の温度を求めるこ
とができる。また、比較のために下部ギャップ層をＡｌ
₂Ｏ₃（アルミナ）から構成した以外は上記実施例３と同
様のＡＭＲ素子試料（比較例４）を作製し、この比較例
４のＡＭＲ素子試料を備えたＡＭＲヘッドに流す定常検
出電流を変更したときのＡＭＲ素子層温度の上昇率
（％）について調べた結果を図７に合わせて示す。

【００５０】図７に示した結果から明らかなように下部
ギャップ層をＡｌ₃₂Ｎ₅₁Ｓｉ₉Ｏ₈なる組成の絶縁層から
構成した実施例３のＡＭＲ素子試料は、下部ギャップ層
をＡｌ₂Ｏ₃から構成した比較例４のＡＭＲ素子試料より
も検出電流を大きくしていったときのＡＭＲ素子層の温
度上昇率が小さく、検出電流による発熱を効率良く逃が
すことができることがわかる。

【００５１】（実験例４）ギャップ層を構成するＡｌと
ＮとＳｉとＯの組成比を変更する以外は上記実施例１と
同様にして試料（実施例４乃至６）を作製した。ここで
作製した実施例４のギャップ層はＡｌ₄₁Ｎ₅₁Ｓｉ₆Ｏ₂な
る組成からなるもの、実施例５のギャップ層はＡｌ₃₂Ｎ
₅₁Ｓｉ₉Ｏ₈なる組成からなるもの、実施例６のギャップ
層はＡｌ₃₂Ｎ₅₀Ｓｉ₈Ｏ₁₀なる組成からなるものであ
る。作製した実施例４の試料のギャップ層の組織の構造
をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）により調べた結果を図９
乃至図１２に示す。作製した実施例５の試料のギャップ
層の組織の構造をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）により調
べた結果を図１３乃至図１６に示す。作製した実施例６
の試料のギャップ層の組織の構造をＸ線光電子分光法
（ＸＰＳ）により調べた結果を図１７乃至図２０に示
す。

【００５２】図９乃至図１２、図１３乃至図１９、図１
７乃至図２０に示した結果から実施例４〜実施例６の試
料は、ＡｌとＮが結合していると考えられるピークと、
ＳｉとＮが結合していると考えられるピーク、ＳｉとＯ
が結合していると考えられるピークが認められる。図１
４、図１８のＳｉとＳｉが結合していると考えられるピ
ークは図１０のＳｉとＳｉが結合していると考えられる
ピークより小さくなっており、また、図１５のＮがＳｉ
と結合していると考えられるピークは図１２のＮがＳｉ
と結合していると考えられるピークより大きいことが認
められ、図２０のＯがＳｉと結合していると考えられる
ピークは図１６のＯがＳｉと結合していると考えられる
ピークより大きいことが認められる。これらのことか
ら、Ａｌ−Ｎ−Ｓｉ−Ｏ系のギャップ層においては、Ｓ
ｉとＯの添加量が多くなると、ＮまたはＯと結合してい
るＳｉが多くなっていることが分かる。

【００５３】（実験例５）Ａｌ−Ｎ−Ｓｉ−Ｏ系の組成
からなるギャップ層を形成する際にＳｉの添加量を変更
した以外は上記実施例１のものと同様にして試料を作製
した。ここで作製した試料のギャップ層中のＯの含有率
は、約８ａｔ％であった。ついで、作製した試料のギャ
ップ層の熱伝導性、圧縮応力、強アルカリ溶液によるエ
ッチング速度、表面抵抗について上記実験例２と同様に
して調べた。その結果を図２１に示す。図２１は、ギャ
ップ層の熱伝導性、耐食性、膜応力、表面電気抵抗と、
ギャップ層中のＳｉ添加量依存性を示すグラフである。
図２１のグラフ中の熱伝導性等の各特性と、Ｓｉ添加量
との関係を示す直線の下方の数値は、Ｓｉの添加量（ａ
ｔ％）であり、上記直線の上方の数値は、熱伝導性等の
各特性の値である。なお、図２１中の一点鎖線は、比較
のためにアルミナから構成した比較例２のギャップ層の
熱伝導性、耐食性、膜応力、表面電気抵抗を示すもので
ある。

【００５４】図２１に示した結果から明らかなようにギ
ャップ層をＡｌ−Ｎ−Ｓｉ−Ｏ系の組成から構成する場
合、Ｓｉの含有量を２〜２０ａｔ％（原子％）とするこ
とにより、アルミナより熱伝導性およびアルカリ溶液に
対する耐食性が良好であり、また、アルミナより膜応力
が小さいものが得られており、また、実用上問題のない
表面電気抵抗が得られることがわかる。さらに好ましく
は、Ｓｉの含有量を５〜１５ａｔ％（原子％）とすれ
ば、アルミナより熱伝導性が格段に優れ、アルカリ溶液
に対する耐食性が良好であるものが得られることがわか
る。このようにＡｌ−Ｎ−Ｓｉ−Ｏ系のギャップ層が、
アルミナからなるギャップ層よりアルカリ溶液に対する
耐食性が良好であるのは、図６に示したようにＳｉとＮ
との化合物であるＳｉ₃Ｎ₄の結晶が析出しているため、
あるいは図９乃至図２０に示したようにＳｉがＮまたは
Ｏと化学的に結合しているためであると考えられる。ま
た、Ｓｉの含有量が２〜２０ａｔ％（原子％）であるＡ
ｌ−Ｎ−Ｓｉ−Ｏ系のギャップ層の水に対する耐食性
を、試料を水に浸漬する以外は上記強アルカリ溶液に対
する耐食性を調べる方法と同様にして調べたところ水に
対する耐食性も良好であった。

【００５５】（実験例６）Ａｌ−Ｎ−Ｓｉ−Ｏ系の組成
からなるギャップ層を形成する際に酸素の添加量を変更
した以外は上記実施例１のものと同様にして試料を作製
した。ここで作製した試料のギャップ層中のＳｉの含有
率は、約９ａｔ％であった。ついで、作製した試料のギ
ャップ層の熱伝導性、圧縮応力、強アルカリ溶液による
エッチング速度、表面抵抗について上記実験例２と同様
にして調べた。その結果を図２２に示す。図２２は、ギ
ャップ層の熱伝導性、耐食性、膜応力、表面電気抵抗
と、ギャップ層中のＯ添加量依存性を示すグラフであ
る。図２２のグラフ中の熱伝導性等の各特性と、Ｏ添加
量との関係を示す直線の下方の数値は、Ｏの添加量（ａ
ｔ％）であり、上記直線の上方の数値は、熱伝導性等の
各特性の値である。なお、図２２中の一点鎖線は、比較
のためにアルミナから構成した比較例２のギャップ層の
熱伝導性、耐食性、膜応力、表面電気抵抗を示すもので
ある。

【００５６】図２２に示した結果から明らかなようにギ
ャップ層をＡｌ−Ｎ−Ｓｉ−Ｏ系の組成から構成する場
合、Ｏの含有量を０〜２０ａｔ％（原子％）とすること
により、アルミナより熱伝導性およびアルカリ溶液に対
する耐食性が良好であり、また、アルミナより膜応力が
小さいものが得られており、また、実用上問題のない表
面電気抵抗が得られることがわかる。さらに好ましく
は、Ｏの含有量を５〜１５ａｔ％（原子％）とすれば、
アルミナより熱伝導性が格段に優れ、アルカリ溶液に対
する耐食性が良好であり、また、アルミナより膜応力が
小さいものが得られることがわかる。このようにＡｌ−
Ｎ−Ｓｉ−Ｏ系のギャップ層が、アルミナからなるギャ
ップ層よりアルカリ溶液に対する耐食性が良好であるの
は、図９乃至図２０に示したようにＳｉがＮまたはＯと
化学的に結合しているためであると考えられる。また、
Ｏの含有量が０〜２０ａｔ％（原子％）であるＡｌ−Ｎ
−Ｓｉ−Ｏ系のギャップ層の水に対する耐食性を、試料
を水に浸漬する以外は上記強アルカリ溶液に対する耐食
性を調べる方法と同様にして調べたところ水に対する耐
食性も良好であった。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の薄膜磁気ヘ
ッドによれば、ギャップ層がＡｌとＮとＸとＯを少なく
とも含む高熱伝導性の絶縁層（上記ＸはＳｉ，Ｂ，Ｇ
ｅ，Ｃのうちから選択される１種または２種以上の元
素）を有するようにしたことにより、定常検出電流によ
る発熱を効率良く逃がすことができるので、磁気ヘッド
の出力の向上が可能であり、薄膜において必要十分な交
換異方性磁界を印加することができるとともに、バルク
ハウゼンノイズを生じることなく、線形応答性に優れた
抵抗変化を得ることができ、読出性能が優れたものが得
られる。また、ＡｌとＮとＸとＯを少なくとも含む高熱
伝導性の絶縁層を有するギャップ層は、強アルカリ溶液
や水に対する耐食性が特に優れており、また、膜応力が
小さいのでＭＲヘッドの形成時あるいは形成後に剥離す
ることがなく、信頼性のある製品を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる薄膜磁気ヘッドの第一の実施
形態を示す斜視図である。

【図２】図１に示す薄膜磁気ヘッドの要部を示す断面
図である。

【図３】図１に示す薄膜磁気ヘッドの一部を断面とし
た斜視図である。

【図４】図１に示す薄膜磁気ヘッドに備えられるＭＲ
ヘッドの構造を示す断面図である。

【図５】本発明に係わる薄膜磁気ヘッドの第二の実施
形態に備えられるＭＲヘッドの構造を示す断面図であ
る。

【図６】実施例１の試料のＡｌ−Ｎ−Ｓｉ−Ｏ系のギ
ャップ層と比較例１の試料のＡｌ−Ｎ系のギャップ層の
組織の構造のＸ線回析図形を示すグラフである。

【図７】ＭＲヘッドに流す定常検出電流とＡＭＲ素子
層温度上昇率（％）の関係を示すグラフである。

【図８】ＭＲヘッドに一定の検出電流を流した状態で
温度を上げていったときの温度と抵抗との関係を示すグ
ラフである。

【図９】実施例４の試料のＡｌ₄₁Ｎ₅₁Ｓｉ₆Ｏ₂なる組
成からなるギャップ層の表面の光電子スペクトルを示す
図である。

【図１０】実施例４の試料のＡｌ₄₁Ｎ₅₁Ｓｉ₆Ｏ₂なる
組成からなるギャップ層の表面の光電子スペクトルを示
す図である。

【図１１】実施例４の試料のＡｌ₄₁Ｎ₅₁Ｓｉ₆Ｏ₂なる
組成からなるギャップ層の表面の光電子スペクトルを示
す図である。

【図１２】実施例４の試料のＡｌ₄₁Ｎ₅₁Ｓｉ₆Ｏ₂なる
組成からなるギャップ層の表面の光電子スペクトルを示
す図である。

【図１３】実施例５の試料のＡｌ₃₂Ｎ₅₁Ｓｉ₉Ｏ₈なる
組成からなるギャップ層の表面の光電子スペクトルを示
す図である。

【図１４】実施例５の試料のＡｌ₃₂Ｎ₅₁Ｓｉ₉Ｏ₈なる
組成からなるギャップ層の表面の光電子スペクトルを示
す図である。

【図１５】実施例５の試料のＡｌ₃₂Ｎ₅₁Ｓｉ₉Ｏ₈なる
組成からなるギャップ層の表面の光電子スペクトルを示
す図である。

【図１６】実施例５の試料のＡｌ₃₂Ｎ₅₁Ｓｉ₉Ｏ₈なる
組成からなるギャップ層の表面の光電子スペクトルを示
す図である。

【図１７】実施例６の試料のＡｌ₃₂Ｎ₅₀Ｓｉ₈Ｏ₁₀な
る組成からなるギャップ層の表面の光電子スペクトルを
示す図である。

【図１８】実施例６の試料のＡｌ₃₂Ｎ₅₀Ｓｉ₈Ｏ₁₀な
る組成からなるギャップ層の表面の光電子スペクトルを
示す図である。

【図１９】実施例６の試料のＡｌ₃₂Ｎ₅₀Ｓｉ₈Ｏ₁₀な
る組成からなるギャップ層の表面の光電子スペクトルを
示す図である。

【図２０】実施例６の試料のＡｌ₃₂Ｎ₅₀Ｓｉ₈Ｏ₁₀な
る組成からなるギャップ層の表面の光電子スペクトルを
示す図である。

【図２１】ギャップ層の熱伝導性、耐食性、膜応力、
表面電気抵抗と、ギャップ層中のＳｉ添加量依存性を示
すグラフである。

【図２２】ギャップ層の熱伝導性、耐食性、膜応力、
表面電気抵抗と、ギャップ層中のＯ添加量依存性を示す
グラフである。

【図２３】従来のＡＭＲヘッドの構造の例を示す断面
図である。

【図２４】従来のＧＭＲヘッドの構造の例を示す断面
図である。

【符号の説明】

４５・・・ＧＭＲ素子層（磁気抵抗効果素子層）、４８・・・
電極層、５０・・・薄膜磁気ヘッド、ｈ1・・・ＭＲヘッド、
５３・・・下部シールド層、５４・・・下部ギャップ層、５６
・・・上部ギャップ層、５７・・・上部シールド層、７５・・・
ＡＭＲ素子層（磁気抵抗効果素子層）。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】下部シールド層上に下部ギャップ層を介
して形成された磁気抵抗効果素子層と、該磁気抵抗効果
素子層に検出電流を与える電極層と、該電極層の上に上
部ギャップ層を介して形成された上部シールド層を少な
くとも備えてなり、前記下部ギャップ層と上部ギャップ
層の少なくとも一方が、ＡｌとＮとＳｉとＯからなる高
熱伝導性の絶縁層を有し、該高熱伝導性の絶縁層は、ＡｌＮの微細結晶粒からなる
微細結晶と、ＳｉとＮとＯを含む結晶とからなる組織、
あるいはＡｌＮの微細結晶粒からなる微細結晶相と、Ｓ
ｉとＮとＯを含む非晶質相との混相からなる組織から構
成されており、しかも前記高熱伝導性の絶縁層中のＳｉ
は組成比で５原子％から１５原子％含まれており、Ｏは
組成比で５原子％から１５原子％含まれていることを特
徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】前記高熱伝導性の絶縁層中のＳｉとＯが
化学的に結合し、ＳｉとＮが化学的に結合していること
を特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。