JP3411194B2 - 軟磁性膜及びこの軟磁性膜を用いたmr/インダクティブ複合型薄膜磁気ヘッド - Google Patents
軟磁性膜及びこの軟磁性膜を用いたmr/インダクティブ複合型薄膜磁気ヘッドInfo
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Description
ダクティブ複合型薄膜磁気ヘッドの下部コア層(上部シ
ールド層)に用いられる軟磁性膜に係り、特に高飽和磁
束密度を維持しつつ、高い比抵抗を有する軟磁性膜およ
びこの軟磁性膜を用いたMR/インダクティブ複合型薄
膜磁気ヘッドに関する。
体の対向側から示した拡大断面図である。この薄膜磁気
ヘッドは、例えば浮上式ヘッドを構成するスライダのト
レーリング側端面に磁気抵抗効果を利用した読み出しヘ
ッドh1と、書き込み用のインダクティブヘッドh2とが
積層された、いわゆるMR/インダクティブ複合型薄膜
磁気ヘッドである。
i−Fe系合金(パーマロイ)などにより形成された下
部シールド層1上に、Al2O3(アルミナ)などの非磁
性材料による下部ギャップ層2が形成され、その上に磁
気抵抗効果素子層3が成膜されている。前記磁気抵抗効
果素子層3は、三層で構成されており、下から軟磁性層
(SAL層)、非磁性層(SHUNT層)、磁気抵抗効
果層(MR層)の順に積層されている。通常、前記磁気
抵抗効果層はNi−Fe系合金(パーマロイ)の層、前
記非磁性層はTa(タンタル)の層であり、前記軟磁性
層はNi−Fe−Nb系合金により形成されている。
バイアス層としてハードバイアス層4が形成されてい
る。また、前記ハードバイアス層4の上にCu(銅)、
W(タングステン)などの電気抵抗の小さい非磁性導電
性材料の電極層5が形成されている。さらにその上に、
アルミナなどの非磁性材料による上部ギャップ層6が形
成される。前記上部ギャップ層6の上には下部コア層2
0がパーマロイなどのメッキにより形成されている。イ
ンダクティブヘッドh2ではこの下部コア層20が記録
媒体に記録磁界を与えるリーディング側コア部として機
能し、読み出しヘッドh1では前記下部コア層20が、
上部シールド層として機能している。また読み出しヘッ
ドh1では、下部シールド層1と下部コア層20との間
隔によりギャップ長(読み出し幅)Gl1が決定され
る。
どによるギャップ層(非磁性材料層)8とポリイミドま
たはレジスト材料により形成された絶縁層(図示しな
い)が積層され、前記絶縁層の上には螺旋状となるよう
にパターン形成されたコイル層9が設けられている。前
記コイル層9はCu(銅)などの電気抵抗の小さい非磁
性導電材料で形成されている。そして前記コイル層9は
ポリイミドまたはレジスト材料で形成された絶縁層(図
示しない)に囲まれ、前記絶縁層の上にパーマロイなど
の磁性材料で形成された上部コア層10がメッキ形成さ
れている。なお、前記上部コア層10は記録媒体に記録
磁界を与えるインダクティブヘッドh2のトレーリング
側コア部として機能している。
録媒体の対向側で下部コア層20の上に前記ギャップ層
8を介して対向し、記録媒体に記録磁界を与える磁気ギ
ャップ長Gl2の磁気ギャップが形成されている。そし
て、前記上部コア層10の上にアルミナなどの保護層1
1が設けられている。インダクティブヘッドh2では、
コイル層9に記録電流が与えられて、コイル層9から上
部コア層10及び下部コア層20に記録磁界が与えられ
る。そして、磁気ギャップの部分における、下部コア層
20と上部コア層10との間での洩れ磁界により、ハー
ドディスクなどの記録媒体に磁気信号が記録される。
薄膜磁気ヘッドでは、前述したように、下部コア層20
がインダクティブヘッドh2のリーディング側コア部と
して機能しているだけでなく、読み出しヘッドh1の上
部シールド層としても機能しているため、前記下部コア
層20はコアとしての性質及びシールドとしての性質の
双方を兼ね備えたものでなければならない。下部コア層
20のコア機能を向上させるためには、記録媒体への信
号の書込み密度を高くしなければならず、そのために高
い飽和磁束密度の性質を有することが必要である。
が低いと、高周波数帯域にて渦電流による熱損失が増大
し、さらに渦電流損失により、記録磁界が位相遅れ(N
LTS)を起こし記録特性が悪化するなどの問題が発生
する。さらに、下部コア層20のシールド機能を向上さ
せるためには、下部コア層20の磁区を安定化させる必
要があり、そのために、適度な異方性磁界、および低磁
歪定数の性質を有するようにする必要がある。
ていたパーマロイは、飽和磁束密度(Bs)が10kG
(ガウス)程度であり比較的高いものの、比抵抗(ρ)
が30μΩ・cm程度と低く、また異方性磁界(Hk)
も3Oe(エルステッド)程度と低くなっている。この
ように、パーマロイで形成された下部コア層20では、
比抵抗が低いために、高周波記録に対応することができ
なかった。また、異方性磁界が低いため、前記下部コア
層20の磁区が不安定化し、その結果、MR層の磁区の
不安定化を招き、バルクハウゼンノイズが発生しやすく
なるという問題が生じていた。
ものであり、高飽和磁束密度、および高比抵抗の性質を
有する軟磁性膜を提供すること、およびこの軟磁性膜を
下部コア層に使用し、前記下部コア層のコア機能および
シールド機能を向上させたMR/インダクティブ複合型
薄膜磁気ヘッドとを提供することを目的としている。
xTyMzCvXwで示され、TはFe,Ni,Mn,Pd
より選択された1種または2種類以上の元素であり、M
はTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wより選
択された1種または2種以上の元素であり、Xは、B,
N,Si,P,S,Geより選択された1種または2種
以上の元素である軟磁性膜であり、組成比x,y,z,
v,wはat%で、 70≦x≦96、 元素TがFeであるとき、0≦y≦5 元素TがNiであるとき、0≦y≦20 元素TがMnであるとき、0≦y≦15 元素TがPdであるとき、0≦y≦10 1≦z≦7,3≦v≦15,0≦w≦10の関係を満足
するとともに、この軟磁性膜の膜構造は、非晶質相を主
体とし、前記非晶質相の中に少量の微結晶相が混在した
ものであって、前記微結晶相における結晶粒の平均粒径
は10nm以下であり、前記元素MとCとが選択的に化
学結合していることを特徴とするものである。
Xwは例えば、元素TがFe、元素MがHf、元素Xが
Bである。
の20%以上がCと化学結合していることが好ましい。
なお、化学結合状態は、X線光電子分光(XPS)や電
子エネルギー損失分光(EELS)などで分析すること
が可能である。
で、80%以上を占めることが好ましい。
は、軟磁性膜の成膜後、前記軟磁性膜にアニール処理を
施せばよいが、アニール温度が高いと、膜構造の大半が
微結晶相となり、軟磁性膜の比抵抗が低下してしまうの
で、前記アニール温度は300℃以下であることが好ま
しい。
として、飽和磁束密度(Bs)は、13kG以上、比抵
抗(ρ)は、100μΩ・cm以上、磁歪定数(λs)
は、絶対値で1.5×10-6以下、異方性磁界(Hk)
は、10〜20Oe(エルステッド)の範囲内である。
の磁気抵抗効果素子層に検出電流を与える電極層と、前
記電極層の上に絶縁層を介して形成された読み出しヘッ
ドの上部シールド機能を兼ね備えた下部コア層と、記録
媒体との対向部で前記下部コア層と磁気ギャップを介し
て対向する上部コア層と、両コア層に磁界を与えるコイ
ル層とを有するMR/インダクティブ複合型磁気ヘッド
において、前記下部コア層は、前述した軟磁性膜により
形成されていることを特徴とするものである。
のコア材などとして使用されていたパーマロイは、飽和
磁束密度は高いものの、比抵抗や異方性磁界が小さいと
いう問題があった。
主成分とした軟磁性膜として、Co−T−M系合金(T
=Fe,Ni,Mn,Pdのうち少なくとも1種、M=
Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wのうち少
なくとも1種)が知られているが、この軟磁性膜では、
飽和磁束密度(Bs)が低いという問題点があった。
s)が低くなるのは、Coに隣接して存在する元素M
が、Coの磁気モーメントやキュリー温度などを低下さ
せてしまうからである。
公平7−114006号公報には、本発明と同じ様に組
成式がCo−T−M−Cで示された軟磁性膜が開示され
ているが、この軟磁性膜は、成膜後に高い温度(550
℃以上)でアニール処理が施されており、膜構造の大半
が結晶質相となっている。このため、前記公報に記載さ
れた軟磁性膜の比抵抗(ρ)は非常に小さくなっている
ものと推測され、高周波数帯域では、渦電流損失や記録
磁界の位相遅れ(NLTS)などの問題が発生してしま
う。
s)および比抵抗(ρ)が高く、さらに磁歪定数(λ
s)が低く、適度な異方性磁界(Hk)の磁気特性を有
した軟磁性膜の開発をするに至った。
述する。本発明における軟磁性膜の組成式は、CoxTy
MzCvで表わされる。ただし、元素Tは、Fe,Ni,
Mn,Pdより選択された1種または2種類以上の元素
であり、元素Mは、Ti,Zr,Hf,V,Nb,T
a,Mo,Wより選択された1種または2種以上の元素
であり、組成比x,y,z,vはat%である。
成分であり、Coと元素TのうちFe,Niは強磁性を
示す元素である。従ってこれらCo,Ni,Feは磁性
を担う元素である。また、Coは、一軸磁気異方性を大
きくする作用がある。
96であることが好ましい。組成比xが70at%以下
になると、飽和磁束密度(Bs)は低下しすぎて好まし
くない。また、後述する元素Mの濃度は、最低限1at
%以上必要であり、またCの濃度は最低限3at%以上
必要であることから、Coの濃度の上限を96at%と
した。
された1種または2種類以上の元素)を添加することに
より、磁歪定数(λs)を低下させることができる。
軟磁性膜の磁歪定数は、負の10-6台である。しかし、
軟磁性膜の磁区を安定化させるためには、前記磁歪定数
をできる限り零に近づけることが好ましく、前記元素T
を添加することにより、磁歪定数を、より零に近づける
ことができる。
加することにより、確実に磁歪定数を零に近づけること
ができ、しかも飽和磁束密度、および異方性磁界を高く
することが可能である。
は、前記元素TがFeであるときは、0≦x≦5、前記
元素TがNiであるときは、0≦x≦20、前記元素T
がMnであるときは、0≦x≦15、前記元素TがPd
であるときは、0≦x≦10であることが好ましい。
素Mの種類や添加量、およびアニール温度などにより変
化するので、その時の条件に合わせて、前記元素Tの組
成比xを適性に調節する必要がある。
a,Mo,Wのうち少なくとも1種)は、非晶質相形成
に寄与し、また少なくとも前記元素Mの一部がCと化学
結合をしている。なお、本発明では、前記元素Mの20
%以上が、Cと化学結合していることが好ましい。Cと
化学結合している元素Mの割合が多い程、比抵抗が高く
なり、高周波数帯域での渦電流損失を低減させることが
できる。
は、1≦y≦7であることが好ましい。
質相を形成しないので、前記組成比yを1at%以上に
する必要がある。また組成比yが、7at%以上である
と、飽和磁束密度が低下するので、前記組成比yを7a
t%以下にする必要がある。
い濃度でも安定して非晶質相を形成するので、元素Mと
して、Zr,Hfを用いれば、低濃度で高い飽和磁束密
度を得ることが可能となる。なおZr,Hfを用いた場
合のより好ましい組成比yは、1≦y≦4である。
比抵抗を得るために必要な元素である。
に隣接にして存在し、Coの磁気モーメントやキュリー
温度を低下させ、飽和磁束密度が小さくなってしまう。
Cとを選択的に化学結合させている。これにより、前記
元素MがCoに隣接する確率は低下し、高い飽和磁束密
度を得ることが可能となる。
≦15であることが好ましい。
非晶質相を形成しないので、組成比zを3at%以上に
する必要がある。また、組成比が15at%以上である
と、飽和磁束密度が低下するので、組成比を15at%
以下にする必要がある。
Geより選択された1種または2種以上の元素X、また
は、Al,Ru,Rh,Ag,Re,Os,Ir,P
t,Auより選択された1種または2種以上の元素Zを
添加してもよい。
をさらに高めることが可能であり、また前記元素Xは、
非晶質相形成に補助的な役割を果たす。
w≦10であることが好ましい。組成比wが10at%
を越えると、飽和磁束密度が低下してしまう。
を高めることができる。
s≦10であることが好ましい。組成比sが10at%
を越えると、飽和磁束密度が低下してしまう。
膜構造は、全体が非晶質相であるか、あるいは、大半が
非晶質相で一部に微結晶質相を含んだものである。
膜の成膜後にアニール処理を施さないことが好ましい。
膜構造全体が非晶質相であると、比抵抗は非常に高くな
る。
構造における非晶質相の体積比率は少なくとも50%以
上、好ましくは80%以上でなくてはならない。
oの微結晶や元素Mの炭化物の微結晶である。
軟磁性膜を成膜後、アニール処理を施せばよいが、アニ
ール温度が300℃以上になると、微結晶質相が多く形
成される可能性があり、従ってアニール温度は300℃
以下であることが好ましい。
ると、比抵抗は低下するものの、全体が非晶質相の場合
よりも、高い飽和磁束密度が得られる。ただし、微結晶
質相が50%(体積比率)以上になると、比抵抗が10
0μΩ・cmよりも低下してしまい好ましくない。
均粒径は、良好な磁気特性を得るために10nm以下で
あることが好ましい。
R/インダクティブ複合型薄膜磁気ヘッドの下部コア層
に使用可能である。MR/インダクティブ複合型薄膜磁
気ヘッドにおける下部コア層は、インダクティブヘッド
でのリーディング側コア層として機能し、さらにMR層
を外部からの余分な信号から保護すべきシールド層とし
て機能している。
飽和磁束密度、高い比抵抗の性質が必要であり、またシ
ールド機能を向上させるには、低い磁歪定数、適度な異
方性磁界が必要である。
表2(実施例の欄)に示すように、13kG以上の飽和
磁束密度、絶対値で1.5×10-6以下の磁歪定数、1
0〜20Oeの異方性磁界が得られ、特に比抵抗は、従
来のパーマロイ(NiFe系合金)などに比べて、非常
に高く100μΩ・cm以上を示している。
コア層として使用すれば、前記下部コア層のコア機能お
よびシールド機能を高めることができ、特に比抵抗が高
いので高周波数帯域でも渦電流による熱損失が少なく、
また渦電流による位相遅れ(NLTS)を抑制すること
が可能となる。
気ヘッドを示すものであり、記録媒体の対向側から示し
た拡大断面図である。また、図2はスライダ12上に形
成された本発明の薄膜磁気ヘッドの全体構造の概略を示
す斜視図である。図1及び図2に示す薄膜磁気ヘッド
は、浮上式ヘッドを構成するスライダ12のトレーリン
グ側端面に形成されたものであり、読み出しヘッドh1
と、記録用のインダクティブヘッドh2とが積層され
た、MR/インダクティブ複合型薄膜磁気ヘッド(以
下、単に薄膜磁気ヘッドと記す)となっている。
用してハードディスクなどの記録媒体からの洩れ磁界を
検出し、記録信号を読み取るものである。図2に示すよ
うにスライダ12のトレーリング側端面12aには軟磁
性材料製の下部シールド層1が形成されている。前記下
部シールド層1は、センダストやNi−Fe系合金(パ
ーマロイ)などにより形成されている。
ミナ)などの非磁性材料により形成された下部ギャップ
層2が設けられている。下部ギャップ層2の上には磁気
抵抗効果素子層3が積層されている。磁気抵抗効果素子
層3は三層構造であり、下から軟磁性材料(Co−Zr
−Mo系合金またはNi−Fe−Nb系合金)によるS
AL層、非磁性材料製のSHUNT(例えばTa(タン
タル))、磁気抵抗効果を有するMR層(Fe−Ni系
合金)により形成されている。磁気抵抗効果素子層3の
両側には、MR層にバイアス磁界を与えるハードバイア
ス層4とMR層に検出電流を与える電極層5(W(タン
グステン)またはCu(銅))が形成されている。さら
にその上にアルミナなどによる上部ギャップ層6が形成
されている。読み出しヘッドh1では、下部シールド層
1と後述する下部コア層(上部シールド層)7との間隔
によりギャップ長Gl1が決められるため、記録媒体か
らの洩れ磁界の分解能を高めるために、下部ギャップ層
2及び上部ギャップ層6ができる限り薄く形成されるこ
とが好ましい。
ティブヘッドh2のリーディング側コア部となる軟磁性
材料製の下部コア層7が形成されている。この下部コア
層7は、読み出しヘッドh1の上部シールド層として兼
用されている。下部コア層7の上にアルミナなどによる
ギャップ層(非磁性材料層)8が形成され、その上にポ
リイミドまたはレジスト材料製の絶縁層(図示しない)
を介して平面的に螺旋状となるようにパターン形成され
たコイル層9が設けられている。なお、前記コイル層9
はCu(銅)などの電気抵抗の小さい非磁性導電性材料
で形成されている。
はレジスト材料で形成された絶縁層(図示しない)に囲
まれ、前記絶縁層の上にインダクティブヘッドh2のト
レーリング側コア部となる軟磁性材料製の上部コア層1
0が形成されている。図1に示すように前記上部コア層
10の先端部10aは下部コア層7の上に前記非磁性材
料層8を介して対向し、記録媒体に記録磁界を与える磁
気ギャップ長Gl2の磁気ギャップが形成されており、
上部コア層10の基端部10bは図2に示すように、下
部コア層7と磁気的に接続されている。また、上部コア
層10の上には、アルミナなどの保護層11が設けられ
ている。
9に記録電流が与えられ、コイル層9から下部コア層7
及び上部コア層10に記録磁界が誘導される。そして、
磁気ギャップ長Gl2の部分で下部コア層と上部コア層
10の先端部10aとの間の洩れ磁界により、ハードデ
ィスクなどの記録媒体に磁気信号が記録される。また、
インダクティブヘッドh2においてハードディスクなど
の記録媒体に対して高密度に磁気信号を記録できるよう
にするために、インダクティブヘッドh2のギャップ長
Gl2はできる限り短く形成される。
ーディング側コア部としての機能及び読み出しヘッドh
1の上部シールド機能を兼用する下部コア層7は、高い
飽和磁束密度、高比抵抗、低磁歪定数および適度な異方
性磁界を有する軟磁性材料で形成される必要がある。本
発明では下部コア層7が、前述したCo−T−M−C系
合金で形成されている。
あり、微結晶相が全く含まれていないかあるいは少量だ
け含まれている。このため、前記軟磁性膜の比抵抗
(ρ)は高くなっており、具体的には100μΩ・cm
以上の比抵抗を得ることが可能である。また元素M(T
i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wより選択さ
れた1種または2種以上の元素)はCと化学結合してお
り、このため前記元素MがCoの磁気モーメントやキュ
リー温度を低下させることが少なく、飽和磁束密度(B
s)は高くなっている。具体的には、13kG(ガウ
ス)以上の飽和磁束密度を得ることが可能である。
どによっても変わってくるが、元素T(Fe,Ni,M
n,Pdより選択された1種または2種類以上の元素)
を添加することにより、具体的には1.5×10-6以下
の磁歪定数(λs)を得ることが可能である。特に元素
TのうちFeを添加すれば、より磁歪定数を低下させる
ことが可能である。また、本発明の軟磁性膜によれば、
10〜20Oe(エルステッド)程度の異方性磁界(H
k)を得ることが可能である。
軟磁性膜は、スパッタ法や蒸着法などにより形成され
る。スパッタ法としては、RFコンベンショナルスパッ
タ、DCスパッタ、マグネトロンスパッタ、三極スパッ
タ、イオンビームスパッタ、対向ターゲット式スパッタ
などの方法が使用される。そして、本発明では、軟磁性
膜を成膜後にアニール処理が施されないか、あるいは3
00℃以下のアニール処理が施される。
性膜の膜構造全体を非晶質相にすることができる。また
300℃以下のアニール処理を施すことにより、膜構造
の大半を非晶質相にでき、少量の微結晶質相を混在させ
ることができる。ただし、アニール温度が300℃以上
になると、微結晶質相が多く混在しすぎて、比抵抗が低
下してしまうことと、MR層の磁区構造に悪影響を与え
る点で好ましくない。
どで形成された下部コア層7は、その膜厚が従来のメッ
キ法で形成された下部コア層20の膜厚よりも薄くなっ
ている。このため、前記下部コア層7の上に形成される
ギャップ層8の膜厚を均一に形成することが可能であ
る。そして、本発明における前記下部コア層7は、飽和
磁束密度が高く、また比抵抗も高いので、高周波数帯域
でも渦電流が発生しにくく、また渦電流損による位相遅
れ(NLTS)も抑制される。また、前記下部コア層7
は、磁歪定数が低く、適度な異方性磁界を有しているの
で、磁区が安定化し、シールド機能を向上させることが
できる。
ョナルスパッタ装置を用いて、Coターゲットに本発明
の元素M,T,Cなどのペレットを配置した複合ターゲ
ットを用い、Arガス雰囲気中で磁場中スパッタを行っ
た。スパッタの主な条件は次の通りである。 Arガス圧:5mTorr 磁場:50(Oe) 基板:ガラス基板(間接冷却) 成膜後、いくつかの試料には熱処理を施し、その後すべ
ての試料について飽和磁束密度(Bs)、比抵抗
(ρ)、飽和磁歪定数(λs)および異方性磁界(H
k)を測定した。以下、表1を参照しながら説明する。
Fe3.2Hf2.5C6.7からなる組成の合金膜を2種類成
膜し、成膜後熱処理を施さなかった試料1、および成膜
後、2kOeの磁場をかけながら300℃の温度で60
分の熱処理を施した試料2を作製した。また比較例とし
て、前述したCo87.6Fe3.2Hf2.5C6.7からなる組
成の合金膜を1種類成膜し、成膜した後、550℃の温
度で20分の熱処理を施した試料3を作製した。さら
に、他の比較例として、Co−M系合金のCo88.6Nb
7.0Zr4.4を成膜し、成膜後熱処理を施さなかった試料
4、およびNi82Fe18(パーマロイ)(熱処理なし)
の試料5を作製した。そして、各軟磁性膜の膜構造を、
X線光電子分光(XPS)や電子エネルギー損失分光
(EELS)などで分析し、その分析結果を表1の膜構
造の欄に記した。
試料4は非晶質相となっていることがわかった。ただ
し、試料1の場合は、HfとCとが化学結合しているこ
とが、前述したX線光電子分光(XPS)などの分析で
わかった。また試料2は、非晶質相に少量の微結晶相
(粒径が5nm以下;Coの微結晶および/またはHf
の炭化物の微結晶)を含有しており、試料3は、全体が
微結晶相となっており、試料5は、粒径が大きい結晶質
相となっていることがわかった。
飽和磁束密度(Bs)、比抵抗(ρ)、飽和磁歪定数
(λs)および異方性磁界(Hk)を測定し、その結果
を表1に記した。試料1と試料2を比較してみると、熱
処理を施した試料2の方が飽和磁束密度(Bs)が高く
なっている。ただし、試料2の方が試料1に比べて比抵
抗(ρ)は低くなっている。また、比較例の試料3を見
てみると、飽和磁束密度は、実施例の試料1および2に
比べて高くなっているものの、比抵抗は非常に小さく、
100μΩ・cm以下である。
50℃という高い温度で熱処理を施し、膜構造全体が微
結晶質相になっているためである。また比較例の試料4
を見てみると、飽和磁束密度が、実施例の試料1および
2に比べて、低くなっていることがわかる。これは、N
bおよびZrが、Coに隣接して存在し、Coの磁気モ
ーメントやキュリー温度が低下しているためであると推
測される。
は、HfがCと化学結合しているため、HfがCoに隣
接して存在する割合が低くなっており、従ってCoの磁
気モーメントやキュリー温度が低下することなく、高い
飽和磁束密度を維持することが可能となっている。また
比較例の試料5を見てみると、比抵抗と異方性磁界が、
実施例の試料1および2に比べて極端に小さくなってい
ることがわかる。
10までの5種類のCo−T−M−C系合金(膜構造は
非晶質相あるいは一部に微結晶質相を含む)を成膜し、
それぞれの試料における飽和磁束密度(Bs)、比抵抗
(ρ)、飽和磁歪定数(λs)および異方性磁界(H
k)を測定した。
であり、Co89.8Hf2.2C8.0から成る組成の合金膜を
成膜した後、2kOeの磁場をかけながら300℃の温
度で60分の熱処理を施した。試料7は、Co−M−C
系合金であり、Co90.1Zr2.8C7.1から成る組成の合
金膜を成膜した後、2kOeの磁場をかけながら300
℃の温度で60分の熱処理を施した。試料8は、Co−
T−M−C系合金であり、Co88.9Fe2.0Zr3.3C
5.8から成る組成の合金膜を成膜した後、2kOeの磁
場をかけながら300℃の温度で60分の熱処理を施し
た。試料9は、Co−T−M−C−X系合金であり、C
o89.7Fe2.0Hf1.8C4.2Si2.3から成る組成の合金
膜を成膜し、成膜した後熱処理を施さなかった。試料1
0は、Co−T−M−C−X系合金であり、Co88.1F
e2.0Hf1.7C4.0B4.2から成る組成の合金膜を成膜し
た後、2kOeの磁場をかけながら300℃の温度で6
0分の熱処理を施した。
よび9以外の試料には、非晶質相の他に少量の微結晶質
相が含有していることがわかった。なお、試料6から試
料10までのすべての試料について、HfとCとが化学
結合をしていることがわかった。また、微結晶相を含有
する試料6,7,10では、前記微結晶質相が、Coの
微結晶および/またはHf(あるいはZr)の炭化物の
微結晶で構成され、前記微結晶の粒径は5nm以下であ
ることがわかった。表2に示すように、各試料の飽和磁
束密度(Bs)はいずれも13kG(ガウス)以上の高
い値を示すことがわかった。
9が、最も高くなっている。なお、試料9および10に
は、比抵抗を高める作用のあるSi,Bが添加されてい
るため、熱処理が施された試料10は、同じく熱処理が
施された試料6,7,8に比べて比抵抗が高くなってい
ることがわかる。また、試料6,7の磁歪定数(λs)
は、試料8,9,10の磁歪定数に比べて大きくなって
いることがわかる。これは、試料6,7には、磁歪を低
下させるための元素T(試料8,9,10には、元素T
としてFeが含有)が含まれていないためである。特に
試料8,9,10のように、元素TとしてFeが添加さ
れると、磁歪定数は限りなく零に近づき、また異方性磁
界(Hk)も大きくなる。
のCoと、さらに元素T(Fe,Ni,Mn,Pdより
選択された1種または2種類以上の元素)、元素M(T
i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wより選択さ
れた1種または2種以上の元素)、およびCを含み、膜
構造の大半が非晶質相であり、前記元素MとCとの化学
結合を含有した軟磁性膜であれば、高い飽和磁束密度、
高い比抵抗、低い磁歪定数、および適度な異方性磁界を
得ることが可能である。
が混在していてもよいが、非晶質相が膜構造の50%
(体積比率)以上、好ましくは80%以上を含んでいる
ようにすれば、比抵抗の低下を極力抑えることができ
る。
とCとが化学結合しているので、元素MがCoに隣接し
て存在する割合が低下し、従って高い飽和磁束密度を得
ることが可能となっている。
特にFeを添加することにより、前記磁歪を限りなく零
に近づけることができ、また、飽和磁束密度、および異
方性磁界を大きくすることができる。
ィブ混合型薄膜磁気ヘッドにおけるコア機能とシールド
機能とを兼用する下部コア層に使用すれば、前記下部コ
ア層の飽和磁束密度、比抵抗を高くすることができ、従
って高周波数帯域でも渦電流の発生などを低減させるこ
とができ、コア機能を向上させることができる。
き、また適度な異方性磁界を得ることができるので、前
記下部コア層の磁区を安定化させ、シールド機能を向上
させることが可能である。
ティブ複合型薄膜磁気ヘッドの拡大断面図、
を示す部分半断面斜視図、
図、
Claims (10)
- 【請求項1】 組成式がCoxTyMzCvXwで示され、
TはFe,Ni,Mn,Pdより選択された1種または
2種類以上の元素であり、MはTi,Zr,Hf,V,
Nb,Ta,Mo,Wより選択された1種または2種以
上の元素であり、Xは、B,N,Si,P,S,Geよ
り選択された1種または2種以上の元素である軟磁性膜
であり、 組成比x,y,z,v,wはat%で、 70≦x≦96、 元素TがFeであるとき、0≦y≦5 元素TがNiであるとき、0≦y≦20 元素TがMnであるとき、0≦y≦15 元素TがPdであるとき、0≦y≦10 1≦z≦7,3≦v≦15,0≦w≦10の関係を満足
するとともに、この軟磁性膜の膜構造は、非晶質相を主
体とし、前記非晶質相の中に少量の微結晶相が混在した
ものであって、前記微結晶相における結晶粒の平均粒径
は10nm以下であり、前記元素MとCとが選択的に化
学結合していることを特徴とする軟磁性膜。 - 【請求項2】 前記CoxTyMzCvXwの元素TがF
e、元素MがHf、元素XがBである請求項1記載の軟
磁性膜。 - 【請求項3】 前記軟磁性膜の元素Mの20%以上がC
と化学結合している請求項1または2に記載の軟磁性
膜。 - 【請求項4】 前記非晶質相は、全体の膜構造の体積比
率で、80%以上を占める請求項1ないし3のいずれか
に記載の軟磁性膜。 - 【請求項5】 前記軟磁性膜は、成膜後にアニール処理
が施され、アニール温度は300℃以下である請求項1
ないし4のいずれかに記載の軟磁性膜。 - 【請求項6】 前記軟磁性膜の飽和磁束密度(Bs)
は、13kG以上である請求項1ないし5のいずれかに
記載の軟磁性膜。 - 【請求項7】 前記軟磁性膜の比抵抗(ρ)は、100
μΩ・cm以上である請求項1ないし6のいずれかに記
載の軟磁性膜。 - 【請求項8】 前記軟磁性膜の磁歪定数(λs)は、絶
対値で1.5×10-6以下である請求項1ないし7のい
ずれかに記載の軟磁性膜。 - 【請求項9】 前記軟磁性膜の異方性磁界(Hk)は、
10〜20Oe(エルステッド)の範囲内である請求項
1ないし請求項8のいずれかに記載の軟磁性膜。 - 【請求項10】 磁気抵抗効果素子層と、この磁気抵抗
効果素子層に検出電流を与える電極層と、前記電極層の
上に絶縁層を介して形成された読み出しヘッドの上部シ
ールド機能を兼ね備えた下部コア層と、記録媒体との対
向部で前記下部コア層と磁気ギャップを介して対向する
上部コア層と、両コア層に磁界を与えるコイル層とを有
するMR/インダクティブ複合型磁気ヘッドにおいて、
前記下部コア層は、請求項1ないし請求項9のいずれか
に記載された軟磁性膜により形成されていることを特徴
とするMR/インダクティブ複合型薄膜磁気ヘッド。
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