JP3828777B2 - 磁気抵抗効果ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果ヘッド Download PDFInfo
- Publication number
- JP3828777B2 JP3828777B2 JP2001322952A JP2001322952A JP3828777B2 JP 3828777 B2 JP3828777 B2 JP 3828777B2 JP 2001322952 A JP2001322952 A JP 2001322952A JP 2001322952 A JP2001322952 A JP 2001322952A JP 3828777 B2 JP3828777 B2 JP 3828777B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- antiferromagnetic
- layer
- free layer
- domain control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
- G11B5/3909—Arrangements using a magnetic tunnel junction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B2005/3996—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects large or giant magnetoresistive effects [GMR], e.g. as generated in spin-valve [SV] devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果を利用して磁気記録媒体から記録を読み取る、磁気抵抗効果ヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
通常、ハードディスクドライブ(HDD)中にある磁気ヘッドは、磁気記録媒体(ハードディスク)に磁化信号として情報を書く書き込みヘッドと、磁気記録媒体に磁化信号として記録された信号を読み取る再生ヘッドからなる。再生ヘッドは、複数の磁性薄膜及び非磁性薄膜の積層体から構成されおり、磁気抵抗効果を利用して信号を読み取るため磁気抵抗効果ヘッドと呼ばれる。磁気抵抗ヘッドの積層構造には、幾つかの種類があり、その用いる磁気抵抗の原理からAMRヘッド、GMRヘッド、TMRヘッド等に分類される。それぞれAMR(磁気抵抗効果)、GMR(巨大磁気抵抗効果)、TMR(トンネル磁気抵抗効果)を用いて、磁気記録媒体から再生ヘッドに入ってくる入力磁界を電圧変化として取り出している。
【0003】
再生ヘッドの積層膜の中で、磁気記録媒体からの入力磁界を受け磁化回転する磁性層を自由層と呼ぶ。バルクハウゼンノイズ等の各種ノイズを抑制したり、出力の非対称性の制御のためには自由層をトラック幅方向に単磁区化することが重要となる。自由層が単磁区化しておらず磁区を持っていると、磁気記録媒体からの入力磁界を受けて磁壁移動が発生しノイズの原因となる。
【0004】
自由層を単磁区化するための磁区制御の方法として、例えば特開平3-125311号公報に記載されているように自由層の両端に磁石膜からなる磁区制御膜を配置し、磁石膜よりトラック幅方向に生じる磁界を用いる方法がある。この方法で磁区制御を行なった磁気抵抗ヘッドを浮上面から見た簡略図を図8に示す。反強磁性層5によって磁化が固定された軟磁性層4(固定層と呼ぶ)の上に導電層3を挟んで自由層2があり、その上部にキャップ層1がある。この自由層2の幅をトラック幅Twrと呼ぶ。キャップ層1から反強磁性層5の積層体の両端はミリング等によって削られ、図8に示すように、浮上面からみると素子は台形状をしている。この素子の両端に下地膜6を挟んで磁石膜からなる磁区制御膜7を配置するのがこの構造の特徴である。磁区制御膜の上部に下地膜8を挟んで電極9を積層する。この構造は磁区制御膜7から生じる磁界を用いて自由層2の磁化分布を制御し自由層を単磁区化している。
【0005】
また、別の磁区制御の方法として、例えば米国特許第4663685号に示されるように、自由層の両端に反強磁性膜を積層し、反強磁性膜と自由層との交換結合を用いる方法がある。この方法で磁区制御を行なった磁気抵抗効果ヘッドを浮上面から見た時の簡略図を図9に示す。反強磁性層5によって磁化が固定された軟磁性膜4(固定層と呼ぶ)の上に導電層3を挟んで自由層2があり、その上部の両端に反強磁性膜12を積層することがこの構造の特徴である。
【0006】
反強磁性膜12と自由層2の間に働く交換相互作用によって磁区制御を行う。自由層2は磁気記録媒体上に書かれたトラック幅より広く作られており、その端部領域が固定されている形になっている。よって、この構造では自由層2の反強磁性膜12と反強磁性膜12の間の部分(感磁部と呼ぶ)Twで記録を読み取ることになる。上部の反強磁性膜12の上に下地膜11を挟んで電極膜10が積層される。この下地膜11はなくても良い。
【0007】
また特開平11−203634号公報に示されるように、自由層全面に一様な厚さの反強磁性層を積層する方法等もあるが、現在のヘッドはトラック幅が非常に狭いため自由層全面を一様な磁界で固定するのは感度の低下につながってしまう上、磁区制御が特に必要な、トラック端部の磁区制御磁界は逆に不足してしまう懸念がある。また、特開平2001−84527号公報に示されるように、磁区制御膜を高保磁力膜と、強磁性膜と反強磁性膜の内の少なくとも一方の積層膜によって構成する方法も提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
これらの磁区制御構造にはそれぞれ問題がある。自由層の両側に磁石膜からなる磁区制御膜を配置する図1に示したような磁区制御方式では、磁区制御膜と自由層が接する界面で生ずる磁界が強力過ぎるため、媒体磁界に対して自由層の磁化が回転しにくくなる領域(不感帯)を生じる。不感帯を減らすには単純には磁石膜の膜厚を減らすなどして磁区制御力を弱くすれば良いが、この様にした場合、逆にバルクハウゼンノイズや波形変動が発生したり、出力の非対称性が大きくなる等の不具合が生じるため、ある程度の磁区制御力は必要となる。
【0009】
磁気記録媒体の記録密度が大きく自由層幅で定義されるトラック幅Twrが広い場合、トラック幅Twrに占める不感帯の割合は小さいため、この影響は大きな問題にはならなかった。しかし、近年の記録密度の大幅な増加に伴い、トラック幅Twrも減少の一途を辿っている。従って、トラック幅Twrに占める不感帯の割合は増加を続けていることになる。何らかの工夫をしない限りノイズなどの特性を悪化させることなく、十分なヘッドの感度を確保することは非常に難しくなっている。
【0010】
この工夫の一つとして、電極間隔をトラック幅Twr間隔より小さくし、感度が低い不感帯の部分を読み取りに用いないことによって高い再生出力を得ることのできる方法が、例えば特開平9−282618号公報や米国特許第5739990号で提案されている。しかしこの方法は、電極の下に位置する自由層の端部部分にかかる磁区制御力が弱いために、読み滲みが大きくなってしまうという問題がある。
【0011】
一方反強磁性膜を配置する図9の様な磁区制御方法では、反強磁性膜と自由層が接している部分だけに結合磁界が作用するため、上記の様な不感帯の問題は発生せず、狭トラック化に対しては有利である。しかし、反強磁性膜と自由層との交換結合磁界は磁石膜を用いた場合に比べ弱く、磁区制御力としては不十分である。
【0012】
またHDD等の装置の動作時、磁気抵抗効果素子は発熱するが、反強磁性膜の交換磁界は熱によって劣化してしまう。このため、固定されているはずの自由層の端部領域も感度を持ち、読み滲みが発生して隣接トラックの記録を読んでしまい、エラーレートが劣化してしまうという問題が発生する。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁気抵抗効果ヘッドに於いて、自由層の磁区制御を反強磁性膜、及び磁石膜からなる磁区制御膜の両者を併用することによって行う。例えば、自由層の磁区制御を行う一対の反強磁性膜を含む磁気抵抗効果素子の両端に、磁石膜からなる磁区制御膜を配置することによって磁区制御を行う。
【0014】
この構造は上記従来例のいずれの構造とも異なる。例えば特開平2001−84527号公報の磁区制御膜を高保磁力膜と、強磁性膜と反強磁性膜の内の少なくとも一方の積層膜によって構成する方法においては、反強磁性膜は高保磁力膜の磁化をトラック幅方向に揃えるために使用されており、自由層の磁区制御に使われてはいない。また、高保磁力膜を用いても不感帯の問題があるため挟トラック化に対して問題が残るが、本発明の構成では不感帯の問題が解決できる。
【0015】
図2に自由層にかかる磁区制御磁界のトラック幅方向の分布を示す。▲1▼の磁石膜のみを用いた磁区制御の場合、記録を読み取るのはトラック幅部分Twrである。トラック幅の中央部分は磁界が小さいが、トラック端部に近づくにつれて磁界が大きくなっていることがわかる。このトラック端部では大幅に感度が悪化してしまうという問題がある。
【0016】
一方▲2▼の反強磁性膜のみを用いた磁区制御方法では、自由層の中央部分の感磁部Twで記録を読み取る。反強磁性膜が乗っている部分のみに均一な磁区制御磁界がかかり、感磁部には磁界はかかっていないことがわかる。よって、素子の高感度化が期待できるが、反強磁性膜の交換結合磁界強度は磁石膜に比べて小さいため、感磁部だけでなく端部も含め自由層全体に渡って記録を読んでしまうという問題がある。そこでこれらの問題を解決するために、磁石膜と反強磁性膜を用いた新しい磁区制御構成を発明した。
【0017】
磁石膜と反強磁性膜両者を用いた本発明の磁区制御では、▲3▼の太線のような磁区制御磁界の分布を取る。この磁区制御では、記録を読み取るのは自由層中央部の感磁部Twである。自由層の端部では磁石膜の強力な磁区制御磁界と、反強磁性膜の交換結合磁界を加えた充分大きい実効磁界によって磁区制御されるため、読み滲みやノイズ等の問題は発生しない。
【0018】
一方感磁部は磁石膜から距離があるため不感帯は生じず、かつ反強磁性膜は端部のみに効いているためこの部分には影響しない。よって感磁部にかかる磁界は充分弱く、感度良い磁気抵抗効果素子が実現できる。磁石膜からなる磁区制御膜の厚さと飽和磁束密度、また反強磁性層の幅を最適化することにより、トラック幅が狭くなっても高感度であり、かつノイズや読み滲みを発生しない磁気抵抗ヘッドを実現することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る磁気抵抗ヘッドにおける磁区制御方式の実施形態について、図を用いて説明する。
【0020】
図1に本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの第1の実施例を、浮上面から見た図を示す。反強磁性層5によって磁化が固定されている固定層4の上部に、導電層3を挟んで自由層2がある。自由層2、導電層3、固定層4、反強磁性体5の積層体の端部は、イオンミリング等で削られ、積層体は台形状をしている。積層体の端部に下地膜18を挟んで軟磁性磁区制御膜17を配置し、その上部に反強磁性膜14を置く。この下地膜18はTaであるか、もしくはなくても良い。反強磁性膜14の上には下地膜15を挟んで第1の電極層16が配置されている。この下地膜15はなくても良い。
【0021】
軟磁性磁区制御膜17を作成した後、自由層2の上部にこれらの反強磁性膜14、下磁膜15、電極膜16をつくり、例えばRIEやIM等によって感磁部部分のみを取り除くことによってこれらの構造が作成できる。ここで、反強磁性膜14が十分薄ければ自由層2との交換結合は生じないため、記録を読み取る自由層2中央部の感磁部に、自由層2のトラック両端部分よりも薄い反強磁性膜14が残っていても良い。軟磁性磁区制御膜17の更に両脇に磁石膜からなる磁区制御膜7が下地膜6を挟んで配置される。磁石膜7は、Ptの原子%が4〜30%であるCoPt合金、Crの原子%が2〜15%であるCoCrPt合金、CoCrPt−ZrO2もしくはCoCrPt−SiO2のいずれかを使用することができる。磁区制御膜7の上には下地膜8を挟んで第2の電極膜9が配置される。この下地膜8は無くても良い。
【0022】
この第1の電極膜9と第2の電極膜16は異なったプロセスで形成されるが、最終的に両者は繋がり、磁気抵抗効果素子に電流を供給する。図8に示された従来の硬磁性磁石膜からなる磁区制御膜7だけで磁区制御を行う方式の場合、磁区制御膜7の近傍に発生する磁界は非常に大きく、自由層2の磁化回転を妨げるため、自由層2端部に不感帯を生じる。
【0023】
また、図9に示すような反強磁性膜12を用いた磁区制御では、反強磁性膜12と自由層2間の交換結合が弱いため読み滲みを生じ、クロストークやサイドリード特性が悪化すると共に、ノイズが増加する。図1に示した構造では、磁区制御膜7から自由層2迄の距離が軟磁性磁区制御膜17の幅分広がるため、不感帯領域が減少する。
【0024】
また、反強磁性膜14は軟磁性磁区制御膜17の磁化をトラック幅方向に制御しており、この軟磁性磁区制御膜17がサイドシールドの役目を果たす。この図1の構造では後述する図3や図7に比べて軟磁性磁区制御膜17が余分な磁束を吸収する効果があることから、後述する表1の読み滲みΔが減少することが予想される。この様に磁石膜からなる磁区制御膜7と、反強磁性膜14を同時に用いて自由層2の磁区制御を行うことにより、大きな感度を持ちながら、かつ読み滲みやノイズ特性が良好な磁気抵抗ヘッドを実現することができる。
【0025】
図3に本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの第2の実施例を、浮上面から見た図を示す。反強磁性層5によって磁化が固定されている固定層4の上部に、導電層3を挟んで自由層2がある。自由層2の上部には反強磁性膜19があるが、この反強磁性膜19は自由層2のトラック端部の特定長さ領域にのみ存在することが望ましい。この反強磁性膜19は、例えば自由層2を積層した後、反強磁性膜19を全面に積層し、反強磁性膜19を残したい部分にレジストを立て、感磁部部分をイオンミリング等で削り取ることによって作成する。
【0026】
ここで、反強磁性膜19が十分薄ければ自由層2との交換結合は生じないため、記録を読み取る自由層2中央部の感磁部に、自由層2のトラック両端部分よりも薄い反強磁性膜19が残っていても良い。このような反強磁性体5、固定層4、導電層3、自由層2、反強磁性膜19の積層体の端部はイオンミリング等で削られ、積層体は台形状をしている。この積層体の端部に下地層6を挟んで磁石膜からなる磁区制御膜7を配置し、その上部に下地層8を挟んで電極膜9を配置する。この下地膜は無くても良い。電極膜9は反強磁性膜19の上に乗り上げた方が素子抵抗が低減できるため有利である。磁石膜7は前記第1の実施例と同様、Ptの原子%が4〜30%であるCoPt合金、Crの原子%が2〜15%であるCoCrPt合金、CoCrPt−ZrO2もしくはCoCrPt−SiO2のいずれかを使用することができる。図8に示された従来の磁石膜7で磁区制御を行う方式の場合、磁石膜7の近傍に発生する磁界は非常に大きく、自由層2の磁化回転を妨げるため、広い不感帯が生じ、素子の感度を下げる。
【0027】
また、図9に示すような反強磁性膜12を用いた磁区制御では、反強磁性膜12と自由層2間の交換結合が弱いため読み滲みを生じ、クロストークやサイドリード特性が悪化し、また、ノイズ特性が悪化する。図3に示した構造では、磁区制御膜7の近傍の不感帯領域は読み取りに用いず、自由層2の左右端部にある反強磁性膜19間の距離もしくは反強磁性膜19が繋がっている場合自由層2中央部の反強磁性膜19が薄くなった部分で定義される感磁部Twで記録を読み取るため、感度が上昇する。
また図9の様に反強磁性膜12だけで磁区制御する場合の交換結合磁界の不足は磁区制御膜7からの磁区制御磁界によって補強されるため、読み滲みやノイズの問題も解決される。図4に図8で示された磁石膜7からなる磁区制御膜で磁区制御した場合、図9に示された反強磁性膜12のみで磁区制御した場合、及び本発明の構造で磁区制御した場合のマイクロトラックプロファイルの計算結果を示す。
【0028】
マイクロトラックプロファイルとは、微小な幅を持つトラック(マイクロトラック)の上を、トラック幅方向にヘッドを動かしていったときの素子の出力変化を示したもので、ヘッドのトラック幅方向の感度を表している。一般的にトラック端部は感度が低いため値が小さく、トラック中央部は感度が大きいため値が大きい。マイクロトラックプロファイルを規格化しその半値幅を取ったものを実効トラック幅Twr50と定義する。またマイクロトラックプロファイルを積分して規格化し、その5%と95%の位置の幅を取ったものを磁気的トラック幅Twr5-95%として定義する。一般的にTwr5-95%とTwr50の差分△が大きいほど読み滲みが大きいことを表す。読み滲みが大きいと、本来読む必要のない隣接トラックの記録を読んでしまうことになり、エラーレートが劣化してしまうという問題が発生する。
【0029】
ここで、磁石膜で磁区制御する方式のトラック幅Twr、反強磁性膜のみの磁区制御及び本発明での自由層感磁部Twの幅を等しく180nmとした。マイクロトラックの幅は10nm、磁石膜の飽和磁束密度は1.0T、反強磁性膜による交換結合は79577A/m (=1,000 Oe)とした。図4を見ると、反強磁性膜のみで磁区制御した場合が一番出力が大きいが、プロファイルにうねりが見られ左右非対称になっている。磁石膜のみによる磁区制御はプロファイルの形状は滑らかで左右対称だが、出力が小さい。実効トラック幅Twr50と、磁気的トラック幅Twr5-95%、及び両者の差△=(Twr5-95%−Twr50)、規格化出力の比較表を表1に示す。
【0030】
【表1】
反強磁性膜のみの磁区制御では、出力は非常に大きいが読み滲みが通常より20nm以上大きく磁区制御力が不足しているということを表している。
【0031】
一方本発明の構成では、磁石膜を用いた磁区制御方式に比べ出力は1.8倍得られるにも関わらず、磁気的トラック幅と実効トラック幅の差Δ=Twr5-95%−Twr50は広がるどころか小さくなっている。これは不感帯領域が減少していることに他ならない。図5に、磁石膜を用いた磁区制御膜と、本発明構成、それぞれ自由層幅Twrと感磁部幅Twが変化した時の出力変化を計算した結果を示す。いずれの幅でも出力は本発明の構成の方が大きい。
【0032】
またそれぞれトラック幅Twrもしくは感磁部幅Twが300nmの時を基準として出力を規格化したグラフを図6に示す。磁石膜を用いた磁区制御膜に比較して、本発明の方がトラック幅の減少に伴う出力の減少の割合が小さいことがわかる。これは本発明が磁石膜を用いる従来構造と比較して不感帯領域の影響を受けにくいことを表わしている。このように磁石膜からなる磁区制御膜7と、反強磁性膜19を併用して自由層2の磁区制御を行うことにより、大きな感度を持ちながら、かつ読み滲みやノイズ特性が良い磁気抵抗ヘッドを実現することができる。
【0033】
図7に本発明に係る磁気抵抗効果ヘッドの第3の実施例を、浮上面から見た図を示す。反強磁性層5によって磁化が固定されている固定層4の上部に、導電層3を挟んで自由層2がある。自由層2の上部には反強磁性膜14があるが、この反強磁性膜14は自由層トラック端部の特定長さ領域にのみ存在することが望ましい。この反強磁性膜14の上部に下地膜15を介して第1の電極膜16が積層されている。この下地膜はなくても良い。
【0034】
作成方法としては例えば自由層2の上に反強磁性膜14、下地膜15、電極膜16を順に積層し、感磁部の電極膜16をRIE等によって除去する。残った電極膜をマスクにしてイオンミリングを行い感磁部領域の反強磁性膜を除くことにより作成する。ここで、反強磁性膜が十分薄ければ自由層との交換結合は生じないため、記録を読み取る自由層中央部の感磁部に、自由層トラック部分よりも薄い反強磁性膜が残っていても良い。
【0035】
この様な反強磁性体5、固定層4、導電層3、自由層2、反強磁性膜14、下地膜15、電極膜16の積層体の上部に更にレジストを立て、端部をイオンミリング等で削り積層体を台形状にする。積層体の端部に下地膜6を挟んで磁石膜からなる磁区制御膜7を配置し、その上部に下地膜8を挟んで第2の電極膜9を配置する。この下地膜8は無くても良い。磁石膜7は前記第1及び第2の実施例と同様、Ptの原子%が4〜30%であるCoPt合金、Crの原子%が2〜15%であるCoCrPt合金、CoCrPt−ZrO2もしくはCoCrPt−SiO2のいずれかを使用することができる。第1の電極膜9と第2の電極膜16は異なったプロセスで形成されるが、最終的に両者は繋がり、磁気抵抗効果素子に電流を供給する。電極膜9は電極膜16に接触していれば良いので、電極膜9の乗り上げ量の影響は大きくなく、プロセス尤度が大きい構造である。
【0036】
図8に示された従来の磁石膜7で磁区制御を行う方式の場合、磁石膜7の近傍に発生する磁界は非常に大きく、自由層2の磁化回転を妨げるため、広い不感帯が生じ、素子の感度を下げる。
【0037】
また、図9に示す様な反強磁性膜12を用いた磁区制御では、反強磁性膜12と自由層2間の交換結合が弱いため読み滲みを生じ、クロストークやサイドリード特性が悪化し、また、ノイズ特性が悪化する。図7に示した構造では、磁区制御膜7の近傍の不感帯領域は読み取りに用いず、左右の反強磁性膜14もしくは反強磁性膜が薄くなった部分で定義される感磁部Twで記録を読み取るため、感度が上昇する。
【0038】
また図9の様に反強磁性膜だけで磁区制御する場合の交換結合磁界の不足は磁区制御膜7からの磁区制御磁界によって補強されるため、読み滲みやノイズの問題も解決される。この図7の構造においても、前記第2の実施例で示した図4、図5、図6の様な特性が得られる。この様に磁石膜からなる磁区制御膜7と、反強磁性膜14を併用して自由層2の磁区制御を行うことにより、大きな感度を持ちながら、かつ読み滲みやノイズ特性が良い磁気抵抗効果ヘッドを実現することができる。
【0039】
【発明の効果】
本発明のような磁気抵抗効果ヘッドの自由層の磁区制御構成を用いることで、狭トラック化に対しても従来の磁石膜を用いた磁区制御構成の素子に比較して大きな感度を持ちながら、かつ読み滲みやノイズ特性が良い磁気抵抗効果ヘッドを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す図であり、磁石膜と反強磁性膜を併用した磁区制御の構成図である。
【図2】従来の磁区制御構成と、本発明の磁区制御構成の自由層内部の磁区制御磁界分布を示した図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す構成図である。
【図4】従来構造と本発明構造のマイクロトラックプロファイルを示した図である。
【図5】従来構造と本発明構造の出力のトラック幅、感磁部幅依存性を示した図である。
【図6】従来構造と本発明構造の規格化出力のトラック幅、感磁部幅依存性を示した図である。
【図7】本発明の第3の実施例を示す構成図である。
【図8】従来の磁石膜を用いた磁区制御構成を示した図である。
【図9】従来の反強磁性膜を用いた磁区制御構成を示した図である。
【符号の説明】
2:自由層、3:非磁性導電層、4:固定層、5:反強磁性層、6:磁石膜の下地膜、7:磁石膜を用いた磁区制御膜、8:従来構造の電極膜の下地膜もしくは本発明における第2の電極膜の下地膜、9:従来構造の電極膜もしくは本発明の第2の電極膜、14、19:反強磁性膜、15:下地膜、16:第1の電極膜、Tw:反強磁性膜を用いた磁区制御及び本発明における感磁部領域の幅
Claims (12)
- 反強磁性層と、該反強磁性層上に形成された磁化方向が固定されている固定層と、該固定層上に形成された導電層と、該導電層上に形成された自由層と、該自由層の磁区制御を行う第1磁区制御膜と、該自由層の磁区制御を行う第2磁区制御膜と、を有する磁気抵抗効果ヘッドにおいて、
前記第1磁区制御膜は該自由層上に前記自由層のトラック幅の中心部にかからないように積層された反強磁性膜を有し、
前記第2磁区制御膜は該自由層の側面に設けられた磁石膜とを有することを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。 - 前記反強磁性層、固定層、導電層及び自由層の積層体に電流を供給する一対の電極膜をさらに有し、
前記第 1 磁区制御膜は、第 1 磁区制御膜と前記自由層が接している領域に結合磁界を作用させることにより、感磁部の幅を規定することを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果ヘッド。 - 反強磁性層と、該反強磁性層上に形成された磁化方向が固定されている固定層と、該固定層上に形成された導電層と、該導電層上に形成された自由層と、これら積層体の両端部に配置された軟磁性磁区制御膜と、該軟磁性磁区制御膜の上部に該自由層の上面と平行に形成された反強磁性膜と、前記軟磁性磁区制御膜の両脇に配置された磁石膜と、を有することを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
- 該反強磁性膜の上部に形成された第1の電極膜と、該磁石膜の上部に前記第1の電極膜に繋がるように形成された第2の電極膜と、をさらに有し、
該反強磁性膜により自由層の感磁部の幅が制御されている請求項3に記載の磁気抵抗効果ヘッド。 - 前記積層体の両端部と前記軟磁性磁区制御膜の間、前記反強磁性膜と第1の電極膜の間、前記軟磁性磁区制御膜と前記磁石膜の間及び前記磁石膜と前記第2の電極膜との間には下地膜が形成されていることを特徴とする請求項3記載の磁気抵抗効果ヘッド。
- 反強磁性層と、該反強磁性層上に形成された磁化方向が固定されている固定層と、該固定層上に形成された導電層と、該導電層上に形成された自由層と、該自由層の両端面に形成され、該自由層の感磁部の幅を制御する反強磁性膜と、これら積層体の両端部に配置された磁石膜と、該磁石膜及び前記反強磁性膜の上部に形成された電極膜とを有することを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
- 前記積層体と前記磁石膜の間、該磁石膜及び前記反強磁性膜と前記電極膜の間には下地膜が形成されていることを特徴とする請求項6記載の磁気抵抗効果ヘッド。
- 前記反強磁性膜の上部に形成された第1の電極膜と、前記磁石膜の上部に形成された前記第1の電極膜に繋がる第2の電極膜と、をさらに有する請求項6乃至7に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
- 前記反強磁性膜の前記自由層の両端面における膜厚は前記自由層の中心部における膜厚よりも厚い請求項6乃至8に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
- 前記磁石膜はPtの原子%が4〜30%であるCoPt合金、Crの原子%が2〜15%であるCoCrPt合金、CoCrPt−ZrO2もしくはCoCrPt−SiO2のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の磁気抵抗効果ヘッド。
- 反強磁性層と、固定層と、導電層と、自由層と、前記自由層の上に反強磁性膜とを積層する工程と、
前記反強磁性膜の一部を除去する工程と、
前記除去する工程後、レジストを用いて、前記反強磁性層と、前記固定層と、前記導電層と、前記自由層と、前記反強磁性膜の端部をミリングする工程と、
前記ミリングされた端部に磁石膜と、第1電極膜とを積層する工程とを有し、
前記反強磁性膜の前記自由層の中心部の上の膜厚は、前記反強磁性膜の前記自由層の端部の上の膜厚より薄いことを特徴とする磁気抵抗効果ヘッドの形成方法。 - 請求項11記載の磁気抵抗効果ヘッドの形成方法において、
前記積層する工程は、さらに前記反強磁性膜の上に第2電極膜を積層し、
前記除去する工程は、前記第2電極膜の一部も合わせて除去することを特徴とする磁気抵抗効果ヘッドの形成方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001322952A JP3828777B2 (ja) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | 磁気抵抗効果ヘッド |
US10/075,241 US6704177B2 (en) | 2001-10-22 | 2002-02-15 | Magnetic head with magnetic domain control structure having antiferromagnetic layer and magnetic layer |
US10/771,312 US7230803B2 (en) | 2001-10-22 | 2004-02-05 | Magnetic head with magnetic domain control structure having anti-ferromagnetic layer and plural magnetic layers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001322952A JP3828777B2 (ja) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | 磁気抵抗効果ヘッド |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003132508A JP2003132508A (ja) | 2003-05-09 |
JP2003132508A5 JP2003132508A5 (ja) | 2005-07-07 |
JP3828777B2 true JP3828777B2 (ja) | 2006-10-04 |
Family
ID=19139911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001322952A Expired - Lifetime JP3828777B2 (ja) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | 磁気抵抗効果ヘッド |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6704177B2 (ja) |
JP (1) | JP3828777B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003332649A (ja) * | 2002-05-14 | 2003-11-21 | Alps Electric Co Ltd | 磁気検出素子 |
US7130165B2 (en) * | 2002-06-05 | 2006-10-31 | Seagate Technology Llc | Side shielded current in plane spin-valve |
US6713800B2 (en) * | 2002-06-27 | 2004-03-30 | Seagate Technology Llc | Magnetoresistive sensor with reduced side-reading effect |
US7016166B1 (en) * | 2002-10-10 | 2006-03-21 | Seagate Technology Llc | Mag-tab design for biasing magnetic sensors |
US7382585B1 (en) | 2005-09-30 | 2008-06-03 | Storage Technology Corporation | Magnetic head having AMR reader, writer, and GMR reader |
US7453671B1 (en) | 2005-10-31 | 2008-11-18 | Stoarge Technology Corporation | Magnetic head having a pair of magneto-resistive (MR) readers of the same type with each reader being tuned differently |
JP2010123212A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | 垂直電流型再生磁気ヘッド及びその製造方法 |
JP5101659B2 (ja) * | 2010-05-25 | 2012-12-19 | 株式会社東芝 | 血圧センサ |
JP5367877B2 (ja) * | 2012-06-19 | 2013-12-11 | 株式会社東芝 | Mems圧力センサ |
US20150092303A1 (en) * | 2013-10-01 | 2015-04-02 | HGST Netherlands B.V. | Graded side shield gap reader |
KR102451098B1 (ko) | 2015-09-23 | 2022-10-05 | 삼성전자주식회사 | 자기 메모리 장치 및 이의 제조 방법 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4663685A (en) * | 1985-08-15 | 1987-05-05 | International Business Machines | Magnetoresistive read transducer having patterned longitudinal bias |
US5018037A (en) * | 1989-10-10 | 1991-05-21 | Krounbi Mohamad T | Magnetoresistive read transducer having hard magnetic bias |
JP3125311B2 (ja) | 1991-02-25 | 2001-01-15 | セイコーエプソン株式会社 | 電気光学装置 |
JP3990751B2 (ja) * | 1995-07-25 | 2007-10-17 | 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ | 磁気抵抗効果型磁気ヘッド及び磁気記録再生装置 |
JP3787403B2 (ja) * | 1996-02-14 | 2006-06-21 | 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ | 磁気抵抗効果型ヘッド |
US6690553B2 (en) * | 1996-08-26 | 2004-02-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistance effect device, magnetic head therewith, magnetic recording/reproducing head, and magnetic storing apparatus |
US5739990A (en) * | 1996-11-13 | 1998-04-14 | Read-Rite Corporation | Spin-valve GMR sensor with inbound exchange stabilization |
JPH11203634A (ja) * | 1998-01-16 | 1999-07-30 | Hitachi Metals Ltd | 磁気抵抗効果型ヘッド |
JP2000331320A (ja) * | 1998-06-30 | 2000-11-30 | Toshiba Corp | 磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置 |
US6324037B1 (en) * | 1999-07-26 | 2001-11-27 | Headway Technologies, Inc. | Magnetically stable spin-valve sensor |
JP3981856B2 (ja) * | 1999-09-14 | 2007-09-26 | 富士通株式会社 | 薄膜磁気ヘッド |
JP2001307308A (ja) * | 2000-04-24 | 2001-11-02 | Fujitsu Ltd | 磁気抵抗効果型ヘッドおよび情報再生装置 |
JP2001351209A (ja) * | 2000-06-06 | 2001-12-21 | Fujitsu Ltd | スピンバルブヘッド及びその製造方法ならびに磁気ディスク装置 |
-
2001
- 2001-10-22 JP JP2001322952A patent/JP3828777B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-02-15 US US10/075,241 patent/US6704177B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6704177B2 (en) | 2004-03-09 |
JP2003132508A (ja) | 2003-05-09 |
US20030076635A1 (en) | 2003-04-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6847509B2 (en) | Magnetoresistive head and perpendicular magnetic recording-reproducing apparatus | |
JP4107995B2 (ja) | 磁気再生ヘッドおよびその製造方法 | |
JP3657916B2 (ja) | 磁気抵抗効果ヘッドおよび垂直磁気記録再生装置 | |
JP2003303406A (ja) | 磁気抵抗効果ヘッド及び磁気ヘッド | |
JP4185528B2 (ja) | 薄膜磁気ヘッド | |
JP3828777B2 (ja) | 磁気抵抗効果ヘッド | |
JP2004152334A (ja) | 磁気センサ及びその製造方法、並びにこれを搭載した磁気記録再生装置 | |
JP3263018B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子およびその製造方法 | |
JP2004319060A (ja) | 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 | |
US6487042B2 (en) | Thin-film magnetic head and magnetic storage apparatus using the same | |
US20020071224A1 (en) | Magnetoresistive transducer having stronger longitudinal bias field | |
JP2000315305A (ja) | 磁気再生ヘッド、磁気ヘッド組立体および磁気ディスク駆動装置並びに磁気ヘッド組立体の製造方法 | |
US7426096B2 (en) | Magnetoresistive effective element with high output stability and reduced read bleeding at track edges | |
US7230803B2 (en) | Magnetic head with magnetic domain control structure having anti-ferromagnetic layer and plural magnetic layers | |
JP3774374B2 (ja) | 磁気検出素子及びその製造方法 | |
JP4005957B2 (ja) | 薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、及びハードディスク装置 | |
JP2004272991A (ja) | 磁気抵抗効果ヘッド | |
JP2003092439A (ja) | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド及び磁気記録再生装置 | |
JP3828428B2 (ja) | 薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッド組立体及び記憶装置 | |
JPH0836715A (ja) | 磁気抵抗効果型磁気ヘッド | |
JP3083090B2 (ja) | 磁気抵抗センサ | |
JP2002367118A (ja) | 磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記録再生装置 | |
JP2001148104A (ja) | 磁気抵抗効果型磁気ヘッド | |
JPH0981910A (ja) | 磁気抵抗効果型再生ヘッドならびに磁気記録再生装置 | |
JPH1145416A (ja) | 磁気抵抗効果素子及び該素子を備えた薄膜磁気ヘッド |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041012 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041012 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041012 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060207 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060410 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20060510 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060510 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060704 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060707 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090714 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100714 Year of fee payment: 4 |