JPH01116914A - 磁気抵抗効果型磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関わる。

〔発明の概要〕

本発明は、少くとも一方が磁気抵抗効果を有する第１及
び第２の強磁性金属薄膜が非磁性絶縁中間層を介して積
層された構造をとる感磁部を有してなる磁気抵抗型効果
磁気ヘッドにおいて、その非磁性絶縁中間層と表面絶縁
層との特定によって安定かつ優れた特性を有する磁気抵
抗効果型磁気ヘッドを構成する。

〔従来の技術〕

磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下ｘＩＲ型磁気ヘッドと
いう）において、その感磁部すなわち磁気抵抗効果素子
を絶縁層を介してｇｉ暦され゛た２枚の磁気抵抗効果（
以下ＭＲ効果という）を有する薄膜或いは一方がＭＲ効
果を存する２枚の磁性薄膜の積層体によって構成し、両
薄膜に同一方向のセンス電流を通ずるようにしたＭＲ型
磁気ヘッドが例えば特開昭６１−１８２６２０号公報あ
るいは特開昭６２−５２７１１号公報に開示されている
。このような構成による一ＭＲ型磁気ヘッドは、その感
磁部を構成する磁性薄膜が単磁区構成となり磁壁の発生
が回避されることからバルクハウゼンノイズの発生を抑
制することができる。

この種ＭＲ型磁気ヘッドにおける感磁部は、一方または
双方が例えばＮｉＦｅ系合金（パーマロイ）、あるいは
ＮｉＦｅＣｏ系合金あるいはＦｅＣｏ系合金等の厚さ数
百人のλＩＲ効果を有する２枚の強磁性薄膜が非磁性絶
縁中間層を介して積層された構造をとる。

ところが、この種ＭＲ型磁気ヘッドにおいては、感磁部
のすなわち強磁性薄膜の磁気特性の劣化、例えば保磁力
ｔｉｅの増大、異方性の分散、さらには磁気−抵抗変化
率の減少等が見られ比較的経時変化が大きく信頼性が低
い等の問題が生じている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上述したＩＩＲ型磁気ヘッド、特に上述した
積層型感磁部を有するＮＡＲ型磁気ヘッドにおいて、磁
気特性に優れ、またその磁気特性の劣化の問題を解決す
るこ・とができるようにした信頼性の高いＭＲ型磁気ヘ
ッドを提供する。

すなわち、本発明においては、上述した！、ＩＲ型磁気
ヘッドにおける磁気特性の劣化が、その感磁部を構成す
る強磁性金属薄膜とこれら間に介在させる非磁性絶縁中
間層及びこの感磁部上を覆って形成される非磁性絶縁層
との拡散、特に製造過程あるいは＋４Ｒ型磁気ヘツドの
使用状態での温度上昇によるこの拡散の加速によって招
来することの究明に基づいて特殊の構成をとることによ
って上述した諸問題の解決を図るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、第１図に拡大平面図を示し、第２図に第１図
のＡ−Ａ線上の拡大断面図を示すように、基板（１）上
に第１の強磁性金属薄膜（１１）とこれの上にＡｊ！ｚ
０３薄膜よりなる非磁性絶縁中間層（１３〉を介して第
２の強磁性金属薄膜（１２）とが積層され、これの上に
Ｓｉ、Ｎ、薄膜よりなる表面絶縁層（１４）が形成され
た感磁部（２）を構成する。

表面絶縁層（１４）の感磁部の両端に電極コンタクト窓
（１４ａ＞　及び（１４１１）　　が設けられ、これら
窓（１４ａ）及び（１４ｂ）　を通じて、感磁部（２）
の第１及び第２の強磁性金属薄膜（１１）及び（１２）
にセンス電流ｌを給電する電極導電層（３）及び（４）
が連結される。

また、絶縁層（１４）を介して感磁部（２）上を横切っ
て、これに所要のバイアス磁界を与えるバイアス導体（
５）が形成され、感磁部（２）に所要のバイアス磁界が
与えられて感磁部（２）がその抵抗変化の直線性に優れ
た部分において動作するようになされる。

Ｃ作用〕 上述の本発明による磁気ヘッドにおいては、第１及び第
２の強磁性金属薄膜（１１）及び（１２）が非磁性中間
層（１３）及び表面絶縁層（１４）によって特性劣化を
生ずることなく、製造過程中の熱処理を伴う工程を経た
後においても、また磁気ヘッドの完成後の使用状態にお
ける温度上昇によっても安定して優れた磁気特性を呈し
、したがって経時変化の問題が回避されることが確めら
れた。

〔実施例〕

第１図及び第２図を参照して本発明による磁気ヘッドの
一例を説明するに、基板（１）は例えばＭｎ　−Ｚｎ系
、Ｎｉ−Ｚｎ系磁性フェライト等よりなり、この基板（
１）が導電性を有する場合には、これの上に図示しない
がＡ　ｊ！　２０＊　あるいはＳｉ３Ｎ＋等よりなる絶
縁層を介して感磁部（２）が設けられる。

この感磁部（２）は、基板（１）上に上述した絶縁層を
介しであるいは介することなく例えば全面的に例えば第
１の強磁性金属薄膜（１１）を数百人程度の厚さに形成
し、これの上にＡｌ２Ｏ３薄膜よりなる非磁性絶縁中間
層（１３）を同様に全面的に被着し、さらにこれの上に
第２の強磁性金属薄膜、（１２）を全面的に順次、スパ
ッタリング等によって形成する。

第１及び第２の強磁性金属薄膜（１１）及び（１２）は
、例えばＬＦｅ系合金すなわちパーマロイによって数百
人の厚さに形成し、Ａｌ２Ｏ３薄膜（１３）は両薄膜（
１（）及びθυ間に交換相互作用に比し静磁的相互作用
が支配的となるような数百Å以下の厚さに形成さ−れる
。このようにして例えば全面的に形成された各薄膜０１
）及び（１２）の積層上にフォトレジスト等によるエツ
チングマスクを周知の技術によって所要のパターンにす
なわち最終的に感磁部（２）を形成すべき部分に被着形
成する。そして、このエツチングマスクによって覆われ
ていない部分の第２の強磁性金属薄膜（１２）、−非磁
性絶縁中間層（１３）、第１の強磁性金属薄膜（１１）
を例えばイオンエツチングによっ”Ｃエツチングしてパ
ターン化して感磁部（２）を構成する。そして、これの
上に全面的にＳ＋、、Ｎ＜　薄膜よりなる表面絶縁層（
１４）を被着し、同様にフォトレジスト等のエツチング
マスクを形成してパターン化された感磁部（２）の両端
部上に選択的に化学的ドライエツチング例えばプラズマ
エツチングによって電極コンタクト窓（１４ａ）　及び
（１４ｂ）　を穿設する。そしてこれら電極コンタクト
窓（１４ａ）　　及び（１４ｂ）　　内を含んで電極金
属導電層を被着し、これをフォトリングラフィによって
エツチングして所要のパターンとなして電極（３）及び
（４）を形成する。

また、表面絶縁層（１４）を介して”感磁部（２）上を
横切ってバイアス磁界発生用のバイアス導体（５）を例
えば電極（３）及び（４）の形成と同時に形成する。ま
た少くとも感磁部（２）上を覆って絶縁層（６）を介し
て上層のシールド磁性体（７）をスパッタリング、メツ
キ等によって被着形成する。

そして、基板＜１）から上層シールド体（７）に渡って
全体的にその前方端面を研磨して磁気媒体との対接ない
しは対向面（８）を形成する。この場合、この磁気記録
媒体との対接ないしは対向面（８）に、感磁部（２）の
一方の電極（３）がコンタクトされた一端の端面が臨ろ
、感磁部（２）が磁気記録媒体との対接ないしは対向面
（８）と直交する方向に延在するようになされる。

このようにして画電極（３）及び（４）間に９通電をな
して感磁部（２）の電極（３）及び（４）のコンタクト
部間に磁気記録媒体からの信号磁界と同方向にセンス電
流ｌを第１及び第２の金属薄膜（１１）及び（１２）に
関し、て同方向に通電させるようにする。

一方、バイアス導体（５）にはこの電流１と直交する方
向にバイアス電流が通電されるようになされ、これによ
って生じるバイアス磁界によって周知のように感磁部（
２）が抵抗変化率曲線の直線性を有する部分において動
作されるようになされる。

感磁部（２）は、その容易磁化方向がセンス電流！及び
信号磁界の与えられる°方向に直交する方向に選定され
て、信号磁界が磁化困難軸方向に与えられるようにする
。

この磁気ヘッドにおいて、電極（３）及び（４）間に感
磁部（２）の長平方向にセンス電流ｌを通電し、かつバ
イアス導電体（５）に電流ｉと直交する方向の通電を行
って感磁部（２）に所要のバイアス磁界を与えてこれに
所要のバイアス磁化状態を生じるようになした状態で、
磁気記録媒体との対接ないしは対向面（８）からの磁気
記録媒体の記録情報による信号磁界がセンス電流ｉと同
方向すなわち磁化困難軸方向に与えられることによって
生ずる抵抗変化を例えば感磁部（２）の両端の電圧変化
として検出することによって、磁気記録媒体上の記録の
読み出しを行うようになされる。

尚、上述した例においては感磁部（２）の第１及び第２
の強磁性金属薄膜（１１）及び（１２）が共にＭＲ効果
を有するパーマロイによって構成した場合であるが、い
ずれか一方の薄膜（１１）あるいは（１２）のみがＭＲ
効果を有する強磁性薄膜によって構成し、他方は！、Ｉ
　Ｒ効果を有しないかあるいはほとんど有しない強磁性
金属薄膜によって構成し得る。しかしながら、いずれの
場合においても両第１及び第２０強磁性薄膜（１１）及
び（１２）が磁気的に対称性を有するように、つまり磁
束量が同等となるように例えば厚さ等をその磁気的特性
例えば透磁率等に応じて選定する。

このようにすることによって、第１及び第２の強磁性金
属薄膜（１１）及び（１２）におけるセンス電流ｌの通
電方向が同方向とされることによって、非絶縁性中間層
（１３）を介して静磁的に結合した状態にある両薄膜（
１１）及び（１２）のセンス電流ｌによる磁化の向きが
反平行状態となって各金属薄膜（１１）及び（１２）に
おいて環流磁区の発生を抑えることができ、バルクハウ
ゼンノイズの発生が回避されるようになされる。

、　また、第１の強磁性薄膜（１１）及び（または）第
２の強磁性金属薄膜（１２）としては、パーマロイに限
らずＮｉＦｅＣｏあるいは〜！ｃｏ系のｕＲ効果を有す
る金属薄膜によって形成することもできる。

〔発明の効果〕

上述の本発明構成によれば、第１及び第２の強磁性金属
薄膜（１１）及び（１２）の非磁性絶縁中間層（１３）
を介して静磁的に結合した積層構造とすることによって
磁壁の発生を回避したので、バルクハウゼンノイズの発
生を効果的に回避し得るものであるが、この場合におい
て生ずる冒頭に述べた感磁部（２）の形成後における磁
気ヘッドの製造過程での加熱工程あるいは磁気ヘッドの
使用時における温度上昇によっても磁気的特性の劣化を
回避することが確められた。すなわち、２５０℃２時間
の熱処理を経て後においても磁気的特性の劣化が生じな
いことが確言忍された。

すなわち、今強磁性金属薄膜例えばＦｅＮｉ合金薄膜に
対して拡散等゛の発生が生じない安定なサファイア基板
上に単層のＦｅＮｉ強磁性体薄膜を被着形成し、またそ
れ自体では３００℃程度の温度（真空中）において変化
のない処理を施したものについてのその初期の薄膜の磁
気特性すなわちヒステリシスカーブすなわち磁束Ｂ−磁
磁界面曲線測定したところ第３図に示すようになった。

図中、実線曲線及び破線曲線はそれぞれ磁化容易軸方向
及び磁化困難軸方向のＢ−Ｈ特性曲線を示す。この場合
、磁化困難軸方向の保磁力Ｈｃ　ｈ　は０．１５エルス
テツド（Ｏｅ）、磁化容易軸方向の保磁ノｊＨｃｅ　は
１．５　（Ｏｅ）　程度である。また、・異方性磁界Ｈ
ｋは３　（Ｏｅ）　程度である。尚、飽和磁束密度ＢＳ
は組成、膜厚に依存して一部レベルの値を示す。このよ
うな特性を有する単層の３００人のＮｉＦｅ金属薄膜上
に数千９人の８１０２絶縁層をスパッタリングによって
被着形成して後、これを真空中でそれぞれ２５０℃で２
時間のアニール処理を行ったものと、３００℃で２時間
アニール処理を行ったものについてのそれぞれの同様の
Ｂ−Ｈ特性曲線を測定したところ、第４図及び第５図に
示すようにそのＢ−Ｈ特性に大きな変化が生じた、この
場合、５ｉｎ２のスパッタ直後の磁気特性は全く変化が
見られなかったが、２５０℃２時間アニールした第４図
のものでは磁化困難軸方向及び磁化容易軸方向の各保磁
力Ｈｃｈ及びＨｃｅ　はいずれも大となり、異方性の分
散も大きくなった。また、３００℃２時間アニール処理
した場合の第５図のものでは保磁力Ｈｃｈ　及びＨｃｅ
　は共により大きべなり、異方性分散も顕著となる。そ
して、また飽和磁束密度ＢＳも変化し低下した。

そして、上述のＮｉＦｅ金属薄膜上のＳｉｎ、絶縁層に
代えてそれぞれＳｌＯあるいは本発明において用いたＡ
ｌ２Ｏ３及びＳｉ３Ｎ４　をそれぞれ被着してそれぞ性
磁場Ｈｋを、また２５０℃２時間のアニール処理後、３
００℃２時間のアニール処理後に測定した結果を第６図
に示す。これより明らかなように本発明において使用し
た第１及び第２の強磁性金属薄膜（１１）及び（１２）
と接触して設けたＡ　（１２０３非磁性絶縁中間層（１
３）、またＳ＋３Ｎ４　薄膜による表面絶縁層（１４）
のいずれの場合も安定した特性を示すことが　−わかる
。尚、第６図表図中の“−″は測定不可能状態を示して
いる。

このことから本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘッドが
安定した特性を示し、磁気特性の低下を回避することが
できることがわかる。

また、第７図はＮｉＦｅ薄膜上に５ｉｎ２を中間層とし
て同様のＮｉＦｅ薄膜を形成したＭＲ素子における上述
した熱処理すなわち加熱アニールを経て特性劣化を生じ
させたものにおける磁気抵抗変化の曲線を示すもので、
この場合この磁気抵抗変化曲線上において不連続な部分
が多く発生することが見られ、極端な場合には曲線の形
も変化が生ずることが認められ、抵抗変化率Δρの最大
値が低、下する。したがって、実際にこのＭＲ素子を感
磁部として用いて磁気ヘッドを構成した場合にはこの磁
気抵抗変化曲線の一部の微分を出力として取り出すもの
であるから、この曲線の不連続あるいは曲線の形状変化
は、即、出力波形の質的劣化あるいは出力レベルの変動
、不安定性の招来に直結するものであるが、本発明によ
れば感磁部（２）における上述したような特性劣化が見
られないことによって高感度でＳ／Ｎの高い再生出力を
得ることができ、特性のよいＭＲ型磁気ヘッドを得るこ
とができる。

上述したように本発明においては、Ａ　Ｉ　Ｊｚ薄膜に
よる非磁性絶縁中間層（１３）またＳｉ３Ｎ、薄膜によ
る表面絶縁層（１４）を構成したことによって安定した
特性、信頼性の高い特性を有するＭＲ型磁気ヘッドを構
成し得るものであるが、さらに第１及び第２の金属性薄
膜（１１）及び（１２）間に形成する非磁性中間層（１
３）がＡＪ！２０３薄膜によって構成するものであり、
八１２０３　はイオンエツチングによって容易にエツチ
ングできることによって第１及び第２の強磁性金属薄膜
（１１）及び（１２）とのエツチングの選択性は殆ど生
じないが、感磁部（２）の作製において前述したように
第１及び第２の強磁性金属薄膜（１１）及び（１２）と
１２０＋　非磁性絶縁中間層（１３）とを同時にエツチ
ングによってパターン化することができる。また、表面
絶縁層（１４）は、化学的ドライエツチングにおいて強
磁性金属薄膜（１１）及び（１２）とエツチングの選択
性を有するＳｉ、Ｎ、薄膜によって１５３Ｌしたことに
よって、これに対して選択的なエツチングすなわち電極
コンタクト窓（１４ａ）及び（１４ｔｌ）　を行う場合
、数百Ａ以下という薄い強磁性金属薄膜（１１）及び（
１２）に、コンタクト窓あけのエツチングと共にこれを
侵かし、てその特性に影響を与えるような不都合を生じ
させることなく確実に行うことができる。したがってル
（Ｒ型磁気ヘッドの製造において、ｇ磁部（２）等の形
成のためのパターンあるいはコンタクト窓開は等を確実
に行うことができるという製造上の利益を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドの拡大平面図及びそのＡ−Ａ線上の拡大断面図、第
３図は本発明の説明に供するＢ−Ｈ特性曲線図、第４図
及び第５図はそのアニール処理後のＢ−Ｈ特性曲線図、
第６図は各材料の特性変化を示す表面、第７図は本発明
の説明に供する従来の積層型感磁部の抵抗変化特性曲線
図である。 （１）は基板、（２）は感磁部、（３）及び（４）は電
極、（５）はバイアス導体、（１１）及び（１２）は第
１及び第２の強磁性金属薄膜、（１３）はＡＺＪｓ薄膜
よりなる非磁性絶縁中間層、（１４）はＳｉ３Ｎ４　薄
膜よりなる表面絶縁層である。 岑１！蛸によ３ＪＡ気ヘツドの平面口 笛１図 ’Ｍｔ　図　ｊ八−Ａ１！斤面肥 第２図 −・−・１級 ２−−−−一格極舒 ３．４−電極 ５−−−−　ノでイアス蓼イネ、 ６−−−−・表色表象層 ７−−−−・シーｌレドふ１半生体 Ｂ−ＨＩｌ１６１０ 第３図 Ｂ−Ｈｉｌｌ繍肥 第４図 Ｂ−ＨＩＩＩＩ奈亀図 単イ立（エルステットフ 特　小生　ＩＩＩ　　定、第１　　の長日第６図 イ楚来の石肱気ヘッＦｆ１括抗麦花 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に、第１の強磁性金属薄膜とこれの上にＡｌ＿２
   Ｏ＿３薄膜よりなる非磁性絶縁中間層を介して第２の強
   磁性金属薄膜とが積層された感磁部を有し、これの上に
   Ｓｉ＿３Ｎ＿４薄膜よりなる表面絶縁層が被着されてな
   り、上記第１及び第２の強磁性金属薄膜の少くとも一方
   が磁気抵抗効果を有することを特徴とする磁気抵抗効果
   型磁気ヘッド。