JP3477677B2 - 磁気抵抗効果型磁気ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果型磁気ヘッドInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
あるいは磁気テープ装置に使用する磁気ヘッドに関し、
特に、磁気記録媒体に記録された信号を巨大磁気抵抗効
果を利用して検出する磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関す
る。
あるいは磁気テープ装置に使用する磁気ヘッドに関し、
特に、磁気記録媒体に記録された信号を巨大磁気抵抗効
果を利用して検出する磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】磁気ディスク装置等に使用される磁気ヘ
ッドの中でも、特にＣｕ等の非磁性金属薄膜を挟んで積
層された複数の極めて薄い軟磁性膜からなる多層膜にお
いて観られる、所謂巨大磁気抵抗効果を利用した磁気抵
抗効果型磁気ヘッドは、これまで特開平４−３５８３１
０号公報に記載されている様に、非磁性金属薄膜を挟ん
で積層された第一の軟磁性体層と第二の軟磁性体層を有
する磁気抵抗効果層と、前記第二の軟磁性体層（固定層
と称する）の磁化を固定するために連続積層された反強
磁性体層と、前記磁気抵抗効果層の第一の軟磁性体層
（自由層と称する）の磁区構造を制御する磁区制御手段
と、更に、前記磁気抵抗効果層にセンス電流を流して磁
気抵抗効果層の磁気抵抗変化を検出するための電極等、
とを有することが開示されている。
ッドの中でも、特にＣｕ等の非磁性金属薄膜を挟んで積
層された複数の極めて薄い軟磁性膜からなる多層膜にお
いて観られる、所謂巨大磁気抵抗効果を利用した磁気抵
抗効果型磁気ヘッドは、これまで特開平４−３５８３１
０号公報に記載されている様に、非磁性金属薄膜を挟ん
で積層された第一の軟磁性体層と第二の軟磁性体層を有
する磁気抵抗効果層と、前記第二の軟磁性体層（固定層
と称する）の磁化を固定するために連続積層された反強
磁性体層と、前記磁気抵抗効果層の第一の軟磁性体層
（自由層と称する）の磁区構造を制御する磁区制御手段
と、更に、前記磁気抵抗効果層にセンス電流を流して磁
気抵抗効果層の磁気抵抗変化を検出するための電極等、
とを有することが開示されている。
【０００３】そして更に、従来の当該磁気抵抗効果型磁
気ヘッドでは、上記非磁性金属薄膜層として、Ｃｕ層、
即ちＣｕ層のみが用いられ、上記固定層にＣｏ層又はＣ
ｏＦｅ合金層等の軟磁性体層が用いられることが明示さ
れている。
気ヘッドでは、上記非磁性金属薄膜層として、Ｃｕ層、
即ちＣｕ層のみが用いられ、上記固定層にＣｏ層又はＣ
ｏＦｅ合金層等の軟磁性体層が用いられることが明示さ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】書き込み専用の電磁誘
導型薄膜磁気ヘッドを複合化した、上記巨大磁気抵抗効
果型磁気ヘッドでは、上述した様に巨大磁気抵抗効果層
の上記非磁性金属薄膜層にＣｕ層が、及び上記固定層に
Ｃｏ層又はＣｏＦｅ合金層等の軟磁性体層が、用いられ
る。
導型薄膜磁気ヘッドを複合化した、上記巨大磁気抵抗効
果型磁気ヘッドでは、上述した様に巨大磁気抵抗効果層
の上記非磁性金属薄膜層にＣｕ層が、及び上記固定層に
Ｃｏ層又はＣｏＦｅ合金層等の軟磁性体層が、用いられ
る。
【０００５】一方、磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、磁気
記録媒体に記録された信号を再生するためにセンス電流
を当該巨大磁気抵抗効果層に通電し、信号磁界の変化に
応じて生ずる前記巨大磁気抵抗効果層の磁気抵抗変化を
電圧変化として検出することで信号の再生を行うもので
ある。ここで、センス電流は固定層、非磁性金属薄膜
層、及び自由層に流す一定電流である。
記録媒体に記録された信号を再生するためにセンス電流
を当該巨大磁気抵抗効果層に通電し、信号磁界の変化に
応じて生ずる前記巨大磁気抵抗効果層の磁気抵抗変化を
電圧変化として検出することで信号の再生を行うもので
ある。ここで、センス電流は固定層、非磁性金属薄膜
層、及び自由層に流す一定電流である。
【０００６】このため、再生出力の大小は、上記電圧変
化の大小に依存し、センス電流が高ければ高い程、即ち
巨大磁気抵抗効果層中のセンス電流密度が高くなる程大
となる。しかし、センス電流密度を無制限に増加できる
わけでなく、電流密度が高い程ジュール発熱による温度
上昇とエレクトロマイグレーションにより磁気ヘッドの
出力が逆に低下してしまうという問題がある。
化の大小に依存し、センス電流が高ければ高い程、即ち
巨大磁気抵抗効果層中のセンス電流密度が高くなる程大
となる。しかし、センス電流密度を無制限に増加できる
わけでなく、電流密度が高い程ジュール発熱による温度
上昇とエレクトロマイグレーションにより磁気ヘッドの
出力が逆に低下してしまうという問題がある。
【０００７】そこで、この点を確認するため実際に通電
試験を行ってみた結果、特に、上記非磁性金属薄膜層と
して用いられているＣｕ層におけるエレクトロマイグレ
ーションの発生がセンス電流密度の増大に大きな障害と
なることが明らかになった。即ち、Ｃｕ層にエレクトロ
マイグレーションが生じると、固定層から自由層へ及び
自由層から固定層へのＣｕ層を介した電子の流れが阻害
され磁気抵抗変化が生じなくなり電圧変化として検出不
能になるのである。
試験を行ってみた結果、特に、上記非磁性金属薄膜層と
して用いられているＣｕ層におけるエレクトロマイグレ
ーションの発生がセンス電流密度の増大に大きな障害と
なることが明らかになった。即ち、Ｃｕ層にエレクトロ
マイグレーションが生じると、固定層から自由層へ及び
自由層から固定層へのＣｕ層を介した電子の流れが阻害
され磁気抵抗変化が生じなくなり電圧変化として検出不
能になるのである。
【０００８】一方また、上記磁気抵抗効果型磁気ヘッド
を比較的湿度の高い状態に放置した場合、当該磁気ヘッ
ドの中で出力が低下するものがあり、これは上記非磁性
金属薄膜層のＣｕ層及び固定層のＣｏ層において腐食が
発生するためであって、高湿度の条件で前記磁気抵抗効
果型磁気ヘッドを使用する場合には上記腐食が問題にな
ることも実験的に明らかとなった。
を比較的湿度の高い状態に放置した場合、当該磁気ヘッ
ドの中で出力が低下するものがあり、これは上記非磁性
金属薄膜層のＣｕ層及び固定層のＣｏ層において腐食が
発生するためであって、高湿度の条件で前記磁気抵抗効
果型磁気ヘッドを使用する場合には上記腐食が問題にな
ることも実験的に明らかとなった。
【０００９】今後、益々磁気ディスク装置の記憶容量が
増大するのに対応して、ヘッド出力を増加するため磁気
抵抗効果型磁気ヘッドの上記磁気抵抗効果層中のセンス
電流密度を益々増大する傾向にあり、エレクトロマイグ
レーションに対する耐力を高めることが非常に重要な課
題である。これと共に、磁気ディスク装置の使用環境に
対する信頼性を高めることも必要で、腐食はヘッド製造
工程でも発生し歩留り低下の要因になると共に、磁気デ
ィスク装置内で発生すれば信頼性上大きな問題となるた
め、腐食の問題を解決することも非常に重要な課題であ
る。
増大するのに対応して、ヘッド出力を増加するため磁気
抵抗効果型磁気ヘッドの上記磁気抵抗効果層中のセンス
電流密度を益々増大する傾向にあり、エレクトロマイグ
レーションに対する耐力を高めることが非常に重要な課
題である。これと共に、磁気ディスク装置の使用環境に
対する信頼性を高めることも必要で、腐食はヘッド製造
工程でも発生し歩留り低下の要因になると共に、磁気デ
ィスク装置内で発生すれば信頼性上大きな問題となるた
め、腐食の問題を解決することも非常に重要な課題であ
る。
【００１０】以上の背景に対し、上記従来の技術で開示
されている巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドでは、エレク
トロマイグレーションによるＣｕ層の劣化による出力の
低下、高湿度条件におけるＣｕ層及びＣｏ層の腐食発生
による出力の低下、等に関しては何の考慮もなされてい
ないのが現状である。
されている巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドでは、エレク
トロマイグレーションによるＣｕ層の劣化による出力の
低下、高湿度条件におけるＣｕ層及びＣｏ層の腐食発生
による出力の低下、等に関しては何の考慮もなされてい
ないのが現状である。
【００１１】従って、本発明の目的は、上記問題点を解
決し、高出力で信頼性の高い、高密度磁気記録再生に適
した磁気抵抗効果型磁気ヘッドを提供することにある。
決し、高出力で信頼性の高い、高密度磁気記録再生に適
した磁気抵抗効果型磁気ヘッドを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は次のような構成を採用する。
に、本発明は次のような構成を採用する。
【００１３】上部下部一対の磁気シールド層、非磁性金
属薄膜層を挟んで固定層と自由層が積層された巨大磁気
抵抗効果層、前記巨大磁気抵抗効果層に連続積層された
反強磁性体層、前記巨大磁気抵抗効果層の磁区を制御す
る磁区制御手段、前記巨大磁気抵抗効果層にセンス電流
を流して磁気抵抗変化を検出する電極、を備えた磁気抵
抗効果型磁気ヘッドであって、前記巨大磁気抵抗効果層
における前記非磁性金属薄膜層が、ＣｕＲｕ合金膜、又
はＣｕＲｕ合金膜とその他の金属の多層膜から形成され
る構成とする。
属薄膜層を挟んで固定層と自由層が積層された巨大磁気
抵抗効果層、前記巨大磁気抵抗効果層に連続積層された
反強磁性体層、前記巨大磁気抵抗効果層の磁区を制御す
る磁区制御手段、前記巨大磁気抵抗効果層にセンス電流
を流して磁気抵抗変化を検出する電極、を備えた磁気抵
抗効果型磁気ヘッドであって、前記巨大磁気抵抗効果層
における前記非磁性金属薄膜層が、ＣｕＲｕ合金膜、又
はＣｕＲｕ合金膜とその他の金属の多層膜から形成され
る構成とする。
【００１４】また、上部下部一対の磁気シールド層、非
磁性金属薄膜層を挟んで固定層と自由層が積層された巨
大磁気抵抗効果層、前記巨大磁気抵抗効果層に連続積層
された反強磁性体層、前記巨大磁気抵抗効果層の磁区を
制御する磁区制御手段、前記巨大磁気抵抗効果層にセン
ス電流を流して磁気抵抗変化を検出する電極、を備えた
磁気抵抗効果型磁気ヘッドであって、前記巨大磁気抵抗
効果層における前記非磁性金属薄膜層が、ＣｕＲｕ合金
膜、又はＣｕＲｕ合金膜とその他の金属の多層膜から形
成され、前記固定層が、ＣｏＲｈ合金膜から形成される
構成とする。
磁性金属薄膜層を挟んで固定層と自由層が積層された巨
大磁気抵抗効果層、前記巨大磁気抵抗効果層に連続積層
された反強磁性体層、前記巨大磁気抵抗効果層の磁区を
制御する磁区制御手段、前記巨大磁気抵抗効果層にセン
ス電流を流して磁気抵抗変化を検出する電極、を備えた
磁気抵抗効果型磁気ヘッドであって、前記巨大磁気抵抗
効果層における前記非磁性金属薄膜層が、ＣｕＲｕ合金
膜、又はＣｕＲｕ合金膜とその他の金属の多層膜から形
成され、前記固定層が、ＣｏＲｈ合金膜から形成される
構成とする。
【００１５】また、前記磁気抵抗効果型磁気ヘッドにお
いて、前記固定層におけるＣｏＲｈ合金膜のＲｈの代わ
りに、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｉ、
Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂの遷移金属の中の少なくとも一つ
より選択される構成とする。
いて、前記固定層におけるＣｏＲｈ合金膜のＲｈの代わ
りに、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｉ、
Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂの遷移金属の中の少なくとも一つ
より選択される構成とする。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係る磁気抵抗
効果型磁気ヘッドについて、図１〜図４を用いて以下説
明する。
効果型磁気ヘッドについて、図１〜図４を用いて以下説
明する。
【００１９】図１は、本発明の第１の実施形態に係る磁
気抵抗効果型磁気ヘッドで媒体対向面側からみた断面図
である。本実施形態においては、まず、アルミナーチタ
ンカーバイト等の絶縁体からなる基板１上に、平坦化用
に厚付けした、アルミナ等からなる下地絶縁層２を介し
て、下部磁気シールド層３を１〜４μｍ積層し所定の形
状に加工した後、下部ギャップを形成するアルミナある
いはシリカ、あるいは両者の混合物等からなる絶縁層４
を０．０２〜０．２μｍ積層する。これらの層は、いず
れもスパッタリング法によって積層されるが、本実施形
態では、特に言及しない限り以下に述べる絶縁層として
アルミナ膜あるいはアルミナとシリカの混合膜を使用し
ている。ただし、アルミナとシリカ以外の絶縁膜を用い
ても特に問題はない。
気抵抗効果型磁気ヘッドで媒体対向面側からみた断面図
である。本実施形態においては、まず、アルミナーチタ
ンカーバイト等の絶縁体からなる基板１上に、平坦化用
に厚付けした、アルミナ等からなる下地絶縁層２を介し
て、下部磁気シールド層３を１〜４μｍ積層し所定の形
状に加工した後、下部ギャップを形成するアルミナある
いはシリカ、あるいは両者の混合物等からなる絶縁層４
を０．０２〜０．２μｍ積層する。これらの層は、いず
れもスパッタリング法によって積層されるが、本実施形
態では、特に言及しない限り以下に述べる絶縁層として
アルミナ膜あるいはアルミナとシリカの混合膜を使用し
ている。ただし、アルミナとシリカ以外の絶縁膜を用い
ても特に問題はない。
【００２０】この様に絶縁層４を積層した後、非磁性金
属薄膜層を挟んで積層された複数の軟磁性体層からなる
磁気抵抗効果層５、反強磁性体層６、及び非磁性の高抵
抗導体膜７をスパッタリング法により連続積層し、フォ
トリソグラフィとドライエッチング法により所定の形状
に加工する。更に続いて、磁区制御用永久磁石膜８とＴ
ａ／ＴａＷ等からなる導体層９をやはりスパッタリング
法により積層し、リフトオフ法により所定の形状の電極
１０を上記磁気抵抗効果層５、反強磁性体層６、及び高
抵抗導体膜７パターンの端部に形成する。
属薄膜層を挟んで積層された複数の軟磁性体層からなる
磁気抵抗効果層５、反強磁性体層６、及び非磁性の高抵
抗導体膜７をスパッタリング法により連続積層し、フォ
トリソグラフィとドライエッチング法により所定の形状
に加工する。更に続いて、磁区制御用永久磁石膜８とＴ
ａ／ＴａＷ等からなる導体層９をやはりスパッタリング
法により積層し、リフトオフ法により所定の形状の電極
１０を上記磁気抵抗効果層５、反強磁性体層６、及び高
抵抗導体膜７パターンの端部に形成する。
【００２１】ここで、本実施形態においては、当該磁気
抵抗効果層５として上記非磁性金属薄膜層５１にＣｕＲ
ｕ合金膜を用いて、Ｔａ（５４）／ＮｉＦｅ（５２）／
ＣｏＦｅ（５３）／ＣｕＲｕ（５１）／Ｃｏ層（５５）
を連続積層し、上記反強磁性体層６はＣｒＭｎＰｔ膜
を、上記高抵抗導体膜７はＴａ膜を使用している。
抵抗効果層５として上記非磁性金属薄膜層５１にＣｕＲ
ｕ合金膜を用いて、Ｔａ（５４）／ＮｉＦｅ（５２）／
ＣｏＦｅ（５３）／ＣｕＲｕ（５１）／Ｃｏ層（５５）
を連続積層し、上記反強磁性体層６はＣｒＭｎＰｔ膜
を、上記高抵抗導体膜７はＴａ膜を使用している。
【００２２】この際、当該非磁性金属薄膜層５１は、本
実施形態の構成例であるＣｕＲｕ合金膜の代わりに、Ｃ
ｕとＡｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｔｉ、Ｖ、
Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂの遷移金属の中の少なくとも一つの金
属との合金膜を用いても良く、更に、Ｃｕと前記遷移金
属の多層膜、例えば、Ｃｕ−Ａｇ−Ｒｈの多層膜、又は
Ｃｕ−Ａｕ−Ｃｕ−Ａｕの多層膜（この際、多層膜の厚
さは多層の層数に拘わらず略一定厚さにすることが望ま
しい）を用いても特に問題はない。また、上記磁気抵抗
効果層５の軟磁性体層５２としてＮｉＣｏ膜あるいはＮ
ｉＦｅＣｏ膜等を、上記反強磁性体層６としてＭｎＰｔ
膜やＮｉＦｅＭｎ膜等を用いても何ら差し支えないこと
は確認している。
実施形態の構成例であるＣｕＲｕ合金膜の代わりに、Ｃ
ｕとＡｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｔｉ、Ｖ、
Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂの遷移金属の中の少なくとも一つの金
属との合金膜を用いても良く、更に、Ｃｕと前記遷移金
属の多層膜、例えば、Ｃｕ−Ａｇ−Ｒｈの多層膜、又は
Ｃｕ−Ａｕ−Ｃｕ−Ａｕの多層膜（この際、多層膜の厚
さは多層の層数に拘わらず略一定厚さにすることが望ま
しい）を用いても特に問題はない。また、上記磁気抵抗
効果層５の軟磁性体層５２としてＮｉＣｏ膜あるいはＮ
ｉＦｅＣｏ膜等を、上記反強磁性体層６としてＭｎＰｔ
膜やＮｉＦｅＭｎ膜等を用いても何ら差し支えないこと
は確認している。
【００２３】ここで、上記磁気抵抗効果層５の軟磁性体
層であるＮｉＦｅ（５２）／ＣｏＦｅ膜（５３）は巨大
磁気抵抗効果層のいわゆる自由層として、一方、Ｃｏ膜
５５は固定層として、積層されているものである。
層であるＮｉＦｅ（５２）／ＣｏＦｅ膜（５３）は巨大
磁気抵抗効果層のいわゆる自由層として、一方、Ｃｏ膜
５５は固定層として、積層されているものである。
【００２４】以上の様にして電極１０までを形成した
後、上部ギャップを形成するための絶縁層１１を０．０
２〜０．２μｍ積層し、次いで上部磁気シールド層兼下
部磁極１２を１〜４μｍ積層し、所定形状に加工して再
生ヘッド部１３の作製を終了する。実際に記録再生用磁
気ヘッドとして使用するために、更に引き続き、前記上
部磁気シールド層兼下部磁極１２上に絶縁層及びコイ
ル、上部磁極、及び保護絶縁層と順次形成して記録ヘッ
ド部を作製し、当該磁気抵抗効果型磁気ヘッドの作製を
終了する。
後、上部ギャップを形成するための絶縁層１１を０．０
２〜０．２μｍ積層し、次いで上部磁気シールド層兼下
部磁極１２を１〜４μｍ積層し、所定形状に加工して再
生ヘッド部１３の作製を終了する。実際に記録再生用磁
気ヘッドとして使用するために、更に引き続き、前記上
部磁気シールド層兼下部磁極１２上に絶縁層及びコイ
ル、上部磁極、及び保護絶縁層と順次形成して記録ヘッ
ド部を作製し、当該磁気抵抗効果型磁気ヘッドの作製を
終了する。
【００２５】上記本実施形態による磁気抵抗効果型磁気
ヘッドは、記録ヘッド部において磁気記録媒体に信号を
書き込み、再生ヘッド部１３で前記信号を読み出すが、
当該信号を読み出す場合には上記電極１０から上記磁気
抵抗効果層５に信号検出用のセンス電流を流しておく必
要がある。この時、上記固定層５５内の磁化の向きは上
記反強磁性体層６によって媒体対向面に対して垂直方向
に固定され、上記自由層５２，５３内の磁化の向きは前
記固定層５５の磁化の向きと略直角になるように制御さ
れているのが望ましい。
ヘッドは、記録ヘッド部において磁気記録媒体に信号を
書き込み、再生ヘッド部１３で前記信号を読み出すが、
当該信号を読み出す場合には上記電極１０から上記磁気
抵抗効果層５に信号検出用のセンス電流を流しておく必
要がある。この時、上記固定層５５内の磁化の向きは上
記反強磁性体層６によって媒体対向面に対して垂直方向
に固定され、上記自由層５２，５３内の磁化の向きは前
記固定層５５の磁化の向きと略直角になるように制御さ
れているのが望ましい。
【００２６】そして、前記磁気記録媒体から極性の異な
る信号磁界が交互に前記磁気抵抗効果層５に加わること
により、前記信号磁界強度に応じて自由層５２，５３内
の磁化が回転し、これによる固定層の磁化と自由層の磁
化のなす角度の変化に対応して、前記磁気抵抗効果層５
の抵抗が増減する。この磁気抵抗効果層５の磁気的な抵
抗変化を電圧変化として上記電極１０から検出すること
によって当該信号の読み出しが可能となる。当該電圧変
化、即ちヘッドの出力は、今述べた動作原理から明らか
な様にセンス電流を増加すればする程増大する。
る信号磁界が交互に前記磁気抵抗効果層５に加わること
により、前記信号磁界強度に応じて自由層５２，５３内
の磁化が回転し、これによる固定層の磁化と自由層の磁
化のなす角度の変化に対応して、前記磁気抵抗効果層５
の抵抗が増減する。この磁気抵抗効果層５の磁気的な抵
抗変化を電圧変化として上記電極１０から検出すること
によって当該信号の読み出しが可能となる。当該電圧変
化、即ちヘッドの出力は、今述べた動作原理から明らか
な様にセンス電流を増加すればする程増大する。
【００２７】上記本実施形態による磁気抵抗効果型磁気
ヘッドの動作原理は、上述した通りであるが、従来ヘッ
ドの場合、磁気抵抗効果層に流れる検出電流密度を増加
して行くとエレクトロマイグレーション呼ばれる現象に
より前記磁気抵抗効果層の抵抗が増大しヘッドの出力が
低下するため、ある密度以上のセンス電流が流せないと
いう問題がある。
ヘッドの動作原理は、上述した通りであるが、従来ヘッ
ドの場合、磁気抵抗効果層に流れる検出電流密度を増加
して行くとエレクトロマイグレーション呼ばれる現象に
より前記磁気抵抗効果層の抵抗が増大しヘッドの出力が
低下するため、ある密度以上のセンス電流が流せないと
いう問題がある。
【００２８】しかし、本実施形態による磁気抵抗効果型
磁気ヘッドによれば、図２に示す様に、従来の磁気抵抗
効果型磁気ヘッドに比較して磁気抵抗効果層５の検出電
流密度を増大しても（センス電流を増加）、エレクトロ
マイグレーションの発生が抑えられ、磁気抵抗効果層の
抵抗変化が起こるまでの通電時間を大幅に増加すること
がわかる。即ち、本実施形態（図２では本実施例ヘッド
と称する）によれば、前記磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
通電寿命を伸ばす効果があると同時に、これによって上
記センス電流密度の増大が可能なため当該ヘッド出力を
大幅に高める効果があることは明らかである。
磁気ヘッドによれば、図２に示す様に、従来の磁気抵抗
効果型磁気ヘッドに比較して磁気抵抗効果層５の検出電
流密度を増大しても（センス電流を増加）、エレクトロ
マイグレーションの発生が抑えられ、磁気抵抗効果層の
抵抗変化が起こるまでの通電時間を大幅に増加すること
がわかる。即ち、本実施形態（図２では本実施例ヘッド
と称する）によれば、前記磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
通電寿命を伸ばす効果があると同時に、これによって上
記センス電流密度の増大が可能なため当該ヘッド出力を
大幅に高める効果があることは明らかである。
【００２９】図３は、本発明の第２の実施形態による磁
気抵抗効果型磁気ヘッドの媒体対向面側からみた断面図
を示したものである。本実施形態においては、上記磁気
抵抗効果層５における上記固定層５５として、ＣｏＲｈ
合金膜を積層し（従来技術のＣｏ層又はＣｏＦｅ合金層
に代えて）、上記非磁性金属薄膜層５１としてＣｕＲｕ
合金膜を各々積層したものであり、その他のヘッドの構
成材料及びヘッド構造については、第１の実施形態の磁
気抵抗効果型磁気ヘッドと同様である。また、当該磁気
抵抗効果型磁気ヘッドの動作原理についても第１の実施
形態の磁気抵抗効果型磁気ヘッドと同様であるが、本実
施形態の構成例であるＣｏＲｈ合金膜におけるＲｈをＡ
ｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、
Ｚｒ、Ｎｂの遷移金属の中の少なくとも一つの金属に代
えても、また、ＣｕＲｕ合金膜におけるＲｕをＡｇ、Ａ
ｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、
Ｎｂの遷移金属の中の少なくとも一つの金属に代えたと
しても、特に問題はないことを確認している。
気抵抗効果型磁気ヘッドの媒体対向面側からみた断面図
を示したものである。本実施形態においては、上記磁気
抵抗効果層５における上記固定層５５として、ＣｏＲｈ
合金膜を積層し（従来技術のＣｏ層又はＣｏＦｅ合金層
に代えて）、上記非磁性金属薄膜層５１としてＣｕＲｕ
合金膜を各々積層したものであり、その他のヘッドの構
成材料及びヘッド構造については、第１の実施形態の磁
気抵抗効果型磁気ヘッドと同様である。また、当該磁気
抵抗効果型磁気ヘッドの動作原理についても第１の実施
形態の磁気抵抗効果型磁気ヘッドと同様であるが、本実
施形態の構成例であるＣｏＲｈ合金膜におけるＲｈをＡ
ｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、
Ｚｒ、Ｎｂの遷移金属の中の少なくとも一つの金属に代
えても、また、ＣｕＲｕ合金膜におけるＲｕをＡｇ、Ａ
ｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、
Ｎｂの遷移金属の中の少なくとも一つの金属に代えたと
しても、特に問題はないことを確認している。
【００３０】図４は、第２の実施形態（図４では本実施
例ヘッドと称する）による磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
効果を調べ、従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッドと比較し
た結果である。図４は、上記磁気ヘッドを高温高湿条件
に放置した場合に試験前後のヘッド出力を比較して、試
験後腐食により出力が低下するものの発生率（図の縦軸
が発生率を示す）と試験時間（横軸）との関係を示した
ものである。
例ヘッドと称する）による磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
効果を調べ、従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッドと比較し
た結果である。図４は、上記磁気ヘッドを高温高湿条件
に放置した場合に試験前後のヘッド出力を比較して、試
験後腐食により出力が低下するものの発生率（図の縦軸
が発生率を示す）と試験時間（横軸）との関係を示した
ものである。
【００３１】図４に示すように、従来の磁気抵抗効果型
磁気ヘッドでは腐食によりヘッド出力が低下するものの
発生率が１００時間後で１％程度であるのに対し、本実
施形態による磁気抵抗効果型磁気ヘッドは腐食の発生率
が極めて低く、高温高湿条件下でも出力低下するヘッド
は、殆ど発生しないことがわかる。同図の結果からすれ
ば、磁気記録装置において従来の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドを使用した場合、装置使用環境によっては腐食が発
生しヘッドの出力が低下する場合があり得るが、本実施
形態による磁気抵抗効果型磁気ヘッドはその可能性は殆
ど無く、磁気記録装置の信頼性を大幅に向上する効果が
ある。
磁気ヘッドでは腐食によりヘッド出力が低下するものの
発生率が１００時間後で１％程度であるのに対し、本実
施形態による磁気抵抗効果型磁気ヘッドは腐食の発生率
が極めて低く、高温高湿条件下でも出力低下するヘッド
は、殆ど発生しないことがわかる。同図の結果からすれ
ば、磁気記録装置において従来の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドを使用した場合、装置使用環境によっては腐食が発
生しヘッドの出力が低下する場合があり得るが、本実施
形態による磁気抵抗効果型磁気ヘッドはその可能性は殆
ど無く、磁気記録装置の信頼性を大幅に向上する効果が
ある。
【００３２】また、第１の実施形態の場合と同様に、第
２の実施形態によれば、エレクトロマイグレーションの
発生を抑制し、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの通電寿命を
大幅に伸ばす効果があり、センス電流密度の増大が可能
なため、ヘッド出力を大幅に高める効果もあることは明
らかである。
２の実施形態によれば、エレクトロマイグレーションの
発生を抑制し、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの通電寿命を
大幅に伸ばす効果があり、センス電流密度の増大が可能
なため、ヘッド出力を大幅に高める効果もあることは明
らかである。
【００３３】以上説明したように、本発明の実施形態
は、次のような構成例と機能を奏するものを含むもので
ある 。
は、次のような構成例と機能を奏するものを含むもので
ある 。
【００３４】まず、上記巨大磁気抵抗効果層における上
記非磁性金属薄膜層をＣｕとその他の金属との合金膜、
又はＣｕとその他の金属膜との多層膜により形成する
（マイグレーション発生抑制と腐食防止のため）。更
に、上記固定層をＣｏ又はＣｏＦｅ合金に第３元素とし
て、Ｃｏ、Ｆｅ以外の金属元素が添加されてなる合金膜
により形成する（腐食防止のため）。
記非磁性金属薄膜層をＣｕとその他の金属との合金膜、
又はＣｕとその他の金属膜との多層膜により形成する
（マイグレーション発生抑制と腐食防止のため）。更
に、上記固定層をＣｏ又はＣｏＦｅ合金に第３元素とし
て、Ｃｏ、Ｆｅ以外の金属元素が添加されてなる合金膜
により形成する（腐食防止のため）。
【００３５】そして、上記その他の金属及び上記第３元
素としての金属元素は、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒ
ｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂの遷移金
属の中の少なくとも一つより選択するものとする。
素としての金属元素は、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒ
ｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂの遷移金
属の中の少なくとも一つより選択するものとする。
【００３６】以上のような、前記非磁性金属薄膜層をＣ
ｕとその他の金属を適用した改善手段を採用することで
マイグレーションの発生を抑制し、前記固定層をＣｏ又
はＣｏＦｅ合金と第３元素を適用した改善手段、又は前
記非磁性金属薄膜層の前記改善手段を採用することで腐
食を防止するものであり、換言すると、上記磁気抵抗効
果型磁気ヘッドにおけるエレクトロマイグレーションの
発生を抑制しセンス電流を高めることが可能となり、更
にまた、高湿度条件においても腐食の発生を抑制するこ
とが可能となる。この結果、ヘッドの高出力化とヘッド
信頼性の飛躍的な向上を実現できる。
ｕとその他の金属を適用した改善手段を採用することで
マイグレーションの発生を抑制し、前記固定層をＣｏ又
はＣｏＦｅ合金と第３元素を適用した改善手段、又は前
記非磁性金属薄膜層の前記改善手段を採用することで腐
食を防止するものであり、換言すると、上記磁気抵抗効
果型磁気ヘッドにおけるエレクトロマイグレーションの
発生を抑制しセンス電流を高めることが可能となり、更
にまた、高湿度条件においても腐食の発生を抑制するこ
とが可能となる。この結果、ヘッドの高出力化とヘッド
信頼性の飛躍的な向上を実現できる。
【００３７】
【発明の効果】本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘッド
によれば、上述した様に前記巨大磁気抵抗効果層のエレ
クトロマイグレーションの発生を抑制し前記磁気抵抗効
果型磁気ヘッドの通電寿命を大幅に伸ばす効果があると
同時に、これによりセンス電流密度の増大が可能となり
ヘッドの出力を大幅に高める効果がある。
によれば、上述した様に前記巨大磁気抵抗効果層のエレ
クトロマイグレーションの発生を抑制し前記磁気抵抗効
果型磁気ヘッドの通電寿命を大幅に伸ばす効果があると
同時に、これによりセンス電流密度の増大が可能となり
ヘッドの出力を大幅に高める効果がある。
【００３８】一方また、従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドの場合には磁気記録装置の使用環境によっては腐食が
発生しヘッドの出力が低下する場合があり得るのに対
し、本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘッドでは腐食の
発生はなく、当該磁気抵抗効果型磁気ヘッドを使用した
磁気記録装置の信頼性を大幅に向上する効果がある。
ドの場合には磁気記録装置の使用環境によっては腐食が
発生しヘッドの出力が低下する場合があり得るのに対
し、本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘッドでは腐食の
発生はなく、当該磁気抵抗効果型磁気ヘッドを使用した
磁気記録装置の信頼性を大幅に向上する効果がある。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る磁気抵抗効果型
磁気ヘッドの断面図である。
磁気ヘッドの断面図である。
【図２】図１の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの効果を示す
図である。
図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る磁気抵抗効果型
磁気ヘッドの断面図である。
磁気ヘッドの断面図である。
【図４】図３の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの効果を示す
図である。
図である。
１ 基板
２ 下地絶縁層
３ 下部磁気シールド層
４ 絶縁層
５ 磁気抵抗効果層
６ 反強磁性体層
７ 高抵抗導体膜
８ 磁区制御用永久磁石膜
９ 導体層
１０ 電極、
１１ 絶縁層
１２ 上部磁気シールド層兼下部磁極
１３ 再生ヘッド部
５４ Ｔａ層
５２，５３ 自由層
５１ 非磁性金属薄膜
５５ 固定層
Claims (3)
- 【請求項１】 上部下部一対の磁気シールド層、非磁性
金属薄膜層を挟んで固定層と自由層が積層された巨大磁
気抵抗効果層、前記巨大磁気抵抗効果層に連続積層され
た反強磁性体層、前記巨大磁気抵抗効果層の磁区を制御
する磁区制御手段、前記巨大磁気抵抗効果層にセンス電
流を流して磁気抵抗変化を検出する電極、を備えた磁気
抵抗効果型磁気ヘッドであって、 前記巨大磁気抵抗効果層における前記非磁性金属薄膜層
が、ＣｕＲｕ合金膜、又はＣｕＲｕ合金膜とその他の金
属の多層膜から形成されることを特徴とする磁気抵抗効
果型磁気ヘッド。 - 【請求項２】 上部下部一対の磁気シールド層、非磁性
金属薄膜層を挟んで固定層と自由層が積層された巨大磁
気抵抗効果層、前記巨大磁気抵抗効果層に連続積層され
た反強磁性体層、前記巨大磁気抵抗効果層の磁区を制御
する磁区制御手段、前記巨大磁気抵抗効果層にセンス電
流を流して磁気抵抗変化を検出する電極、を備えた磁気
抵抗効果型磁気ヘッドであって、 前記巨大磁気抵抗効果層における前記非磁性金属薄膜層
が、ＣｕＲｕ合金膜、又はＣｕＲｕ合金膜とその他の金
属の多層膜から形成され、 前記固定層が、ＣｏＲｈ合金膜から形成されることを特
徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。 - 【請求項３】 請求項２記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドにおいて、 前記固定層におけるＣｏＲｈ合金膜のＲｈの代わりに、
Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｚｒ、Ｎｂの遷移金属の中の少なくとも一つより選
択されることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33608599A JP3477677B2 (ja) | 1999-11-26 | 1999-11-26 | 磁気抵抗効果型磁気ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33608599A JP3477677B2 (ja) | 1999-11-26 | 1999-11-26 | 磁気抵抗効果型磁気ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001155312A JP2001155312A (ja) | 2001-06-08 |
| JP3477677B2 true JP3477677B2 (ja) | 2003-12-10 |
Family
ID=18295552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33608599A Expired - Fee Related JP3477677B2 (ja) | 1999-11-26 | 1999-11-26 | 磁気抵抗効果型磁気ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3477677B2 (ja) |
-
1999
- 1999-11-26 JP JP33608599A patent/JP3477677B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001155312A (ja) | 2001-06-08 |
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