JPH01130313A - 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド - 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、例えば磁気記録再生装置において再生専用ヘ
ッドとして使用される磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドに
関する。

〈発明の概要〉 本発明は、シャントバイアス層が形成されている磁気抵
抗効果型薄膜磁気ヘッドのシャントバイアス層を第１の
金属膜及び第２の金属膜の２層構造とするとともに、磁
気抵抗効果素子に接する上記第１の金属膜を拡散防止金
属とし、第２の金属膜を磁気抵抗効果膜と同程度の比抵
抗を有する金属とすることにより、第２の金属膜の材料
の選択の自由度を大きくして薄い膜厚で所定の抵抗値を
有するシャントバイアス層となし、良好な磁気再生特性
を実現し得る磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを提供しよ
うとするものである。

〈従来の技術〉 シャントバイアス層が形成されている磁気抵抗効果型薄
膜磁気ヘッド（以下、単にＭ′Ｒヘッドと言う、）は、
一般に第３図に示すように構成さている。即ち、両側に
形成された基板（１００）　、　（１０１）の間に二層
の絶縁膜（１０２）　、　（１０３）がそれぞれ形成さ
れ、さらに、これらの絶縁層（１０２）　、　（１０３
）の間に、磁気抵抗効果を有する強磁性体ｇｌＩＩ！か
らなる磁気抵抗効果素子Ｃ以下、単にＭＲ素子と言う。

）　（１０４）及び非磁性金属膜からなるシャントバイ
アス１５（１０５）が形成されて構成されている。

このような、ＭＲヘッドに電流を流すと、この電流は、
ＭＲ素子（１０４）とシャントバイアス層（１０５）と
に分流され、このシャントバイアス層（１０５）に流れ
た電流の形成する磁界（バイアス磁界）で上記ＭＲ素子
（１０４）内の磁化の向きが電流の向きと略４５度の角
度をなし、磁気記録媒体からの信号磁化を検出すること
ができるようになっている。

ここで、上記シャントバイアス層（１０５）に流れた電
流の形成する磁界の強さは、その電流の強さに比例する
とともに、このシャントバイアスｌ１ｆｆｌ　（１０５
）に流れる電流の強さはシャントバイアスＩＩ　（１０
５）の抵抗の大きさに関わる。即ち、当該抵抗が上記Ｍ
Ｒ素子（１０４）の抵抗に比べて大幅に大きい場合には
該電流は小さくなり、逆に小さければ大きくなるという
関係がある。一方、ＭＲヘッドの出力電圧は、上記シャ
ントバイアスｉ　（１０５）の抵抗が上記ＭＲ素子（１
０４）の抵抗に比べて大幅に大きい場合は大きくなり、
逆に小さい場合は、小さくなる。

したがって、適当なバイアス磁界が印加され、且つ、出
力電圧を大きくするためには、上記シャントバイアス層
（１０５）の抵抗は、上記ＭＲ素子（１０４）の抵抗に
対し適当な値に設定する必要がある。

そこで、従来、上記ＭＲ素子（１０４）には、パーマロ
イ等が使用され、一方上記シヤントバイアス層（１０５
）には、上記ＭＲ素子への拡散が少ないＴｉが使用され
ていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、上記ＭＲ素子（１０４）は、静磁基中蒸着に
よって一軸異方性を有するようになされ、この−軸異方
性は、加熱することにより失われて等方的になってしま
うので、上記パーマロイの蒸着後は、低温によるプロス
セスを経て製造することが望まれる。したがって、上記
ＭＲ素子（１０４）を作製した後に上記シャントバイア
ス７１！　（１０５）を形成する場合には、基板加熱す
る必要のある蒸着法によるよりも、むしろスパッタ法に
よる方が有利であると考えられる。スパッタ法は、膜の
密着性からも上記蒸着法による場合よりも優れたもので
ある。

しかしながら、上記シャントバイアス層をＴｉをスパッ
タすることにより形成すると、真空槽内の残留ガスとこ
のＴｉが反応してしまい比抵抗が著しく増大してしまう
という問題点がある。これは、Ｔｉが極めてゲッター効
果の高い所謂ゲッター材の一つであるからである。すな
わち、一般に、薄膜とした場合にはバルク材に比べて比
抵抗ρが高くなることが知られているが、ゲッター材の
場合には真空槽内の残留ガスと反応しこの比抵抗ρはさ
らに著しく増加する。例えば、同し真空度の状態であれ
ば、残留ガスの反応性が高いスパッタ法の方が蒸着法に
よる場合より比抵抗ρが高くなる。例具体的に説明する
と、Ｔｉの比抵抗ρば、バルク材の場合は４８μΩ・１
であるが、真空度を１０　’　Ｔｏｒｒとした場合、蒸
着法で７５μΩ・ｃｍスパッタ法で１２０μΩ・ｃｍＯ
比抵抗ρを持つ薄膜が得られる。したがって、同じ抵抗
値のシャントバイアス層を形成するためには、スパッタ
法では蒸着法による場合の１．６倍のＷＪ厚が必要とな
る。

しかしながら、これではシャントバイアス層（１０５）
が厚くなり、ひいてはギャップ長が大きくなってしまい
、短波長再生を行う上で良好な電磁変換特性を得ること
ができない。

もっとも、上記Ｔｉのようなゲッター材であっても、比
抵抗ρが低く、且つ、純度の高い薄膜を得ることは１０
−１ｏＴｏｒｒ以下まで真空度を上げる方法によれば可
能となるが、このような高真空度下ではスパッタ速度が
著しく低下し生産性に欠けることとなり採用することが
できない。

また、−ｉに導体として用いられるＡｆｆｉ、　Ａｕ。

Ｃｕ等では、比抵抗ρが低いために導体として信幀性の
待てる厚さの薄膜とすると、上記抵抗値が前記ＭＲ素子
（１０４）に比べ小さくなり過ぎてしまい、シャントバ
イアスとしては不適当である。

さらに、Ｃ「は、シャントバイアス層の材料として比較
的良好な比抵抗ρを有するが、上記ＭＲ素子（１０４）
への顕著な拡散が認められ、これもまた不適当である。

そこで、本発明は、上述した問題点を解消するために提
案されたものであって、スパッタ法で形成することがで
きるとともに、ＭＲ素子との間において拡散してしまう
ことがなく、且つ薄膜が薄くとも適切な抵抗値を示すシ
ャントバイアス層を提供することを目的としこれにより
短波長再生が可能で良好な電磁変換特性を発揮する磁気
抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを提供することを目的とする
ものである。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、上記目的を達成するため、シャンドパアイス
型の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドにおいて、シャント
バイアス層を第１の金属膜及び第２の金属膜の２層構造
とするとともに、磁気抵抗効果素子に接する第１の金属
膜は拡散防止金属よりなり、第２の金属膜は磁気抵抗効
果素子と同程度の比抵抗を有する金属よりなることを特
徴とするものである。

〈作用〉 本発明のＭＲヘッドにおいては２１！ｉ構造を有するシ
ャントバイアス層のうち、磁気抵抗効果素子に接する第
１の金属膜が拡散防止層としての役割を果たし、第２の
金属膜に対する制約が解消される。一方策２の金属膜は
、実質的にシャントバイアス層の抵抗値を決定する抵抗
材としての役割を果たす。

したがって、上記第２の金属膜はその抵抗値のみを考慮
して選択され、薄い膜厚が所定の抵抗値とされることか
ら、短波長再生が容易に実現される。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

本実施例に係る磁気抵抗効果ヘッド（以下、ＭＲヘッド
と言う、）は、第１図に示すように、基板（１）、絶縁
膜（２）、（３）　、磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素
子と言う。）　（４）　、シャントバイアス層（５）、
接着剤（６）及び保護板（７）がそれぞれ積層されて構
成されている。なお、この第１図は、ＭＲヘッドの要部
概略断面図である。

この第１図において、上記基板（１）及び保護板（７）
は、それぞれＮｉ−ＺｎフェライトやＭｎ　−Ｚｎフェ
ライト等からなり、間隔は１μｍとなされている。また
、上記絶縁膜（２）　、　（３）は、ＳｉＯ２によって
形成されており、上記基板（１）の面にスパッタされた
ものである。また、上記ＭＲ素子（４）は、例えば、パ
ーマロイにより構成されたものであり静磁場中で蒸着し
て形成されたものである。

そして、このＭＲ素子（４）に接して上記シャントバイ
アス層（５）が形成され、このシャントバイアス層（５
）は、第１の金属膜（８）及び第２の金属膜（９）によ
り構成されている。ここで、上記第１の金属膜（８）の
金属材料としては、スパッタ法によりＭＲ素子（４）上
に成膜した際に当該ＭＲ素子−（４）中に拡散すること
のない材料が用いられ、例えばＴｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ等
が使用される。特に、比抵抗ρが低くゲッター効果を示
すＭｏ、Ｔａ等を使用すればこの第１の金属膜（８）自
体もパーマロイに近い比抵抗ρを示すようになり、シャ
ントバイアス層（５）の膜厚を小さくする上で有利であ
る。

一方、第２の金属膜（９）には、比抵抗のみを考慮して
ＭＲ素子（４）と同程度の比抵抗ρを有する金属材料が
使用され、Ｃｒ、Ｎｂ等が使用される。

これらＣｒやＮｂの比抵抗ρは、それぞれバルク材で１
２．９μΩ・ｅｌｌ、１５．２μΩ・印であり、パーマ
ロイの比抵抗ρ（約２０〃Ω・ｃｍ）に近いものである
。

これら、第１の金属膜（８）、第２の金属膜（９）は、
それぞれスパッタ法により形成されるが、特に第１の金
属膜（８）は上限が約２００人とする。

これは、この膜厚が大きくなるとシャントバイアス層（
５）全体の膜厚が厚くなり、結果として磁気感知部の厚
さ厚くなって短波長再生ができなくなるからである。な
お、下限については制限がないが、通常は成膜限界の膜
厚とされる。また、第２の金属膜（９）については特に
制約はなく、所望の抵抗値に応じて適宜膜厚を決定すれ
ばよいが、あまり厚いとやはり短波長再生を行う上で問
題となり、通常はＭＲ素子（４）の膜厚と同程度とされ
る。

そして、本発明の発明者らは、以下に説明する条件でＭ
Ｒヘッドを作製し、シャントバイアス層の抵抗値と膜厚
とを測定した。以下、この実験例を説明する。

先ず、Ｎｔ−Ｚｎフェライトからなる基板面に、５ｉ０
２からなる絶縁膜を厚さ６０００人となるようにスパッ
タ法により形成した。次いで、この絶縁股上にパーマロ
イからなるＭＲ素子を厚さ４５０人となるように静磁場
中で蒸着し、さらに、この上にＭｏ及びＣｒの二層から
なるシャントバイアス層を形成した。これらＭＯ及びＣ
ｒは、４Ｘ　１０　’　Ｔｏｒｒの条件でスパッタ法に
より成膜した。

なお、このシャントバイアス層を構成する金属膜のうち
第１の金属膜に相当するＭｏ層の膜厚は２００人に固定
した。

そして、フォトリソグラフィ技術及びイオンエツチング
を用いて、上記シャントバイアス層を磁気感知部の形状
にしたがって加工した後、同様の方法によって、Ａ　ｕ
　／　Ｍ　ｏにて電極を取り出した。

さらに、このシャントバイアス層の上に絶縁膜を形成し
接着剤を介して保護板（Ｎｉ−Ｚｎフェライト）を接着
した。なお、上記絶縁膜は、上記接着剤の厚さ１０００
人を差し引いた厚さにしたものであり、ＳｉＯ２にてス
パッタ法により形成されたものである。そして、このよ
うに構成された積層体の先端を円筒状に加工し、磁気ヘ
ッドとした。

なお、上記シャントバイアス層は、上述のように、Ｍｏ
及びＣｒの二層からなるものばかりでなく、比較のため
にＴｉ層、Ｍｏ層の単層のものやＴｉとＭＯとの二重構
造によるものも作製した。

そして、上記条件により、シャントバイアス膜の膜厚と
抵抗値との特性を測定したところ、第２図に示すような
結果を得ることができた。

すなわち、第２図に示すように、Ｔｔの単層による場合
では、比抵抗は著しく高くなってしまい、また、Ｍｏの
単層による場合も比抵抗は高いものとなってしまう。例
えば、抵抗値を５０Ωとするためには、上記Ｔｉ単層に
よる場合は極めて厚い膜厚とする必要があり、また、Ｍ
ｏ単層による場合も凡そ０．１４μｍ位の膜厚とする必
要がある。

これに対し、上述のようにＭｏとＣｒ、ＴｉとＣｒとの
二重構造とした場合は、５０Ωの比抵抗を０．０５μｍ
の膜厚で得ることができる。

しかも、シャントバイアス層を二重構造としているので
、ＭＲ素子に対するＣｒの拡散を抑制することができる
。

なお、上記実験例では、上記第２の金属層にＭ。

やＴｉを用いたものを示したが、他の金属、例えばＴａ
を用いても、同様の作用・効果を実現することができる
。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はシ
ールドタイプ（片シールドタイプ及び両シールドタイプ
）或いはヨークタイプ等、いかなるＭＲヘッドにもでき
ら可能である。特に両シールドタイプのＭＲヘッドでは
、シャントバイアス層の膜厚をできるだけ抑えることが
要求されるため特に有用であると言える。

〈発明の効果〉 本発明によれば、シャントバイアス層を第１の金属膜と
第２の金属膜との２７１構造としており、上記第１の金
属膜は、第２の金属膜と上記磁気抵抗効果素子との間に
設けられているとともに、拡散防止金属としていること
から、実質的に抵抗値を決める第２の金属膜の選択の自
由度を太き（できる。

したがって、第２の金属膜には比抵抗のみを考慮してＭ
Ｒ素子と同程度の抵抗を有する材料を使用することがで
きるので、全体としては薄いシャントバイアス層を作成
することができ、これによって、短波長の磁気記録信号
の再生等良好な磁気特性を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部概略側面図であり
、第２図はシャントバイアス層の膜厚と抵抗との関係を
示す特性図であり、第３図は従来例の要部概略側面図で
ある。 （４）・・・磁気抵抗効果素子 （５）・・・シャントバイアス （８）・・・第１の金属膜 （９）・・・第２の金属膜 特　許　出　願　人　　　　ソニー株式会社代理人　　
　弁理士　　　　　小　池　　見回　　　　田村榮− 同　　　　佐藤　勝 第２図 手続補正書（自発）　　　　　７ 昭和６３年４月１２日　　　　− 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 昭和６２年　特許願　第２８８１８２号２、発明の名称 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　東京部品用図化品用６丁目７番３５号名称　（２
１８）ソニー株式会社 代表者　大　賀　典　雄 ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門二丁目６番４号第１１
森ビル１１階　置　（５０Ｂ）　８２６６　Ｍｅ−フ＼
。 １″＼ 住 、補正の内容 （１）明細書、第５頁第１７行目に「例具体的に説明す
ると、」とある記載を「具体的に説明すると、」と補正
する。 （２）同書、第６頁第１２行目から第１４行目に亘って
「可能となるが・・・できない。」とある記載中、［こ
のような高真空度下ではスパッタ速度が著しく低下しＪ
とある記載を削除する。 （３）同書、第１１頁第１行目に「感知部の厚さ厚（」
とある記載を［感知部の厚さが厚く」と補正する。 （４）同書、第１１頁第１８行目に「これらＭｏ及びＣ
ｒは、４　Ｘ　１０　ｆ３Ｔｏｒｒの条件で」とある記
載を「これらＭＯ及びＣｒは、到達真空度４　Ｘ　１０
−ＢＴｏｒｒの条件で」と補正する。 （５）同書、第１３頁第５行目に「抵抗値５０Ω」とあ
る記載を「抵抗値７０Ω」と補正する。 （６）同書、第１３頁第８行目に「凡そ０．１４μｍ位
」とある記載を「凡そ０．１０μｍ位」と補正する。 （７）同書、第１３頁第１０行目から第１１行目に亘っ
て「５０Ωの比抵抗を０．０５μｍの」とある記載を「
７０Ωの比抵抗を０．０７μｍの」と補正する。 （８）同書、第１４頁第２行目に「てきら可能である。 」とある記載を「適用可能である。」と補正する。 （９）添付図面中、第２図を別紙の通り補正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シャントバイアス型の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドに
   おいて、シャントバイアス層を第１の金属膜及び第２の
   金属膜の２層構造とするとともに、磁気抵抗効果素子に
   接する第１の金属膜は拡散防止金属よりなり、第２の金
   属膜は磁気抵抗効果素子と同程度の比抵抗を有する金属
   よりなることを特徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッ
   ド。