JPH03268216A - 複合バイアス磁気抵抗効果ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

複合バイアス磁気抵抗効果ヘッド及びその製造方法

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JPH03268216A
JPH03268216A JP6419190A JP6419190A JPH03268216A JP H03268216 A JPH03268216 A JP H03268216A JP 6419190 A JP6419190 A JP 6419190A JP 6419190 A JP6419190 A JP 6419190A JP H03268216 A JPH03268216 A JP H03268216A
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film
magnetoresistive head
type magnetoresistive
bias type
composite
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JP6419190A
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Masahiro Kitada
北田 正弘
Noboru Shimizu
昇 清水
Hideo Tanabe
英男 田辺
Kazuhiro Shigemata
茂俣 和弘
Isamu Yuhito
勇 由比藤
Moichi Otomo
茂一 大友
Naoki Koyama
直樹 小山
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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〕 本発明は磁気記録装置の磁気ヘッド及びその製造方法に
関する。
〔従来の技術〕
従来の磁気抵抗効果を示さない軟磁性膜を用いたバイア
ス効果とシャン1−電流によるバイアス効果を複合した
磁気抵抗効果素子については、例えば特開昭62−40
610号公報、特開昭63−117309号公報等にお
いて論じられている。
〔発明が解決しようとする課題〕
」二記従来技術は、例えばアモルファス軟磁性膜/ T
 i /パーマロイ膜のような構成の多層膜からなって
いる。上記構成の多層膜で複合バイアス効果は十分に発
揮されるが、TiとパーマロイおよびTiとアモルファ
ス磁性膜の反応開始温度は175〜230℃と極めて低
く、素子形成に必要なプロセスも、この温度以下に保持
しなければならない。また、10’A/cm”以上の高
電流密度で使用するため、使用中の発熱やエレクトロマ
イグレーションによる素子の劣化等についても問題があ
った。
7− 本発明の目的は、従来の複合素子において問題のあった
耐熱性の向上した複合素子を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
」−記目的を達成するために、本発明においてはバイア
ス用軟磁性膜とパーマロイ膜の間に設置して使用するシ
ャントバイアス膜にパーマロイおよび軟磁性膜との反応
性が低いNbを使用し、耐熱性を高めたものである。
〔作用〕
軟磁性膜とシャント膜を用いた複合磁気抵抗効果素子の
素子部における断面構造を第1図に示す。
1は基板上あるいは磁気シールドの作用をする適当な軟
磁性体上の絶縁膜であり、2は磁気抵抗効果を有する合
金膜で典型的にはパーマロイ膜、3はNb、4はバイア
ス用軟磁性である。パーマロイ膜2とバイアス用軟磁性
膜4との間にあるNb膜は、シャントバイアス用電流線
となる他,パーマロイとバイアス用軟磁性膜間のスペー
サとなり、かつパーマロイ、Nb、バイアス用軟磁性膜
間の反応開始温度を約400℃にまで高める役割を果し
ている。5は引き出し電極線で、これは軟磁性膜と反応
し難いNbよりなる。構造および素子性能的には、3,
4.5を一体にすることもできる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例によって説明する。
実施例1 第1図で示したように、絶縁体基板1上に、先ず磁気抵
抗効果型材料であるパーマロイ(組成Ni−19wt%
Fe)2を約40nm蒸着法で形成し,引き続き蒸着法
でNb3を20nm形成した。次にこのトにスパッタ法
で軟磁性体であるFe−Si合金膜4を30nm形成し
、Nbによるシャン1−バイアスとFe−Si合金膜に
よる軟磁性体バイアスの印加される複合バイアス型磁気
抵抗効果型素子を作製した。また、電極5としてAuあ
るいはAρを蒸着した。これを1 0’P aの真空中
で100〜500℃まで加熱し、パーマロイ、Nb.F
e−Si合金膜間の反応を当該多層膜の電気抵抗および
パーマロイとFe−Si合金膜の磁気特性測定により評
価した。第2図6にその結果を示す。当該多層膜の電気
抵抗は300℃以上でやや低下するが、これはパーマロ
イ膜の結晶粒成長などに起因するものであり、450℃
までは当該多層膜の構成膜間の反応による電気抵抗の増
大はなく、450℃超えると膜間の反応に基づく電気抵
抗の増大がみられる。カー効果を用いたパーマロイ膜お
よびFe−8一合金膜の磁気特性(保磁力)測定したと
ころ、両者とも450℃以」―になると保磁力の著しい
増大が認められ、また、オージェ分析による深さ方向組
成分析では当該多層膜の構成膜間に元素の混合状態が確
認された。したがって、電気抵抗、保磁力の増大は膜間
の反応によるものであることは明らかである。
従来はNbの部分にTiを用いていたが、Tiを用いた
場合には第2図で示すように膜間の反応により230℃
以上で電気抵抗変化が生じ、磁性膜の反応劣化が生じる
。以上の実施例から明らかなように、本発明の材料と構
造をもつ複合バイアス型磁気抵抗素子は従来に比較して
200℃以上の高温まで熱的に安定であり、磁気ヘッド
を作製する際の磁気シールド膜、コイル、磁気コア、絶
縁膜、電極・リード線等々の形成プロセス温度を十分高
くできる利点があり、プロセス選択性の幅が拡大される
とともに、磁気抵抗効果型素子には10’〜10’A/
Cm”の通電による低温熱劣化に対しても寿命および信
頼性が向上する。
実施例2 実施例1と同様に絶縁基板」二にパーマロイ膜とNb膜
を形成し、引き続いてGo−Ta−Zr系アモルファス
磁性膜を50nm形成した多層膜の熱劣化特性について
、実施例1と同様に電気特性および磁気特性から評価し
た。その結果、当該3層膜の電気抵抗、磁気特性などは
425℃まで殆んど変化せず、これ以上の温度になると
膜間の反応による特性劣化の生ずることが明らかになっ
た。
実施域2の場合は実施例1より熱劣化開始温度が若干低
いが、従来のTiを用いたものに比較して十分に高い。
実施例3 1一 実施例1.2と同様にパーマロイ膜とNb膜を形成し、
引き続いてFe−Go系軟磁性膜を50nm形成した多
層膜の熱劣化特性について調べた結果、3層膜の電気特
性および磁気特性は実施例1と同様に450℃まで熱劣
化はなかった。
実施例4 絶縁基板」−に磁気抵抗効果膜としてパーマロイの代り
にG o −N j、 −F e系薄膜を形成した後に
引き続きNbとCo−Ta−Nb系アモルファス膜を蒸
着した3層膜の反応による熱劣化を調入たところ、この
実施例の場合も450℃まで熱劣化を示さなかった。
以1−の実施例から明らかなように、パーマロイ等の磁
気抵抗効果膜にバイアスを印加するためのNbシャント
膜およびバイアスを強化するための軟磁性膜の3層膜に
おける耐熱特性は、従来のTiシャンl−膜構造の多層
膜に比較して、著しく勝れている。
実施例3 実施例1〜2と同様な素子で、バイアス磁界印12、− 加用軟磁性膜に+5 X 10−’から+5 X 10
−’の磁歪定数を有するGo−Ta−Zrアモルファス
合金を使用した場合、+3X10−’〜−3×104の
範囲では再生出力のノイズは非常に低かったが、この範
囲以外ではノイズが高く、当該軟磁性膜としては+3 
X 10””〜−3X 10−’の範囲が良い。
実施例4 実施例1と同様に磁気抵抗効果およびNbを形成した後
、第3図5で示すように電極を形成し、次にNbおよび
電極の表面を熱酸化あるいはスパッタによる5i02等
の蒸着で絶縁膜7を形成したのちバイアス用軟磁性膜で
あるFe−8一合金膜を形成した素子に施でも、同様の
特性が得られた。但し、軟磁性膜4とNb膜3は電気的
に絶縁されているので、膜厚の較差による素子の電気抵
抗変化量が小さくなる利点を示した。
実施例5 実施例1において、磁気抵抗膜2およびNb膜3の長軸
寸法を第4図で示すように電極間寸法およびバイアス用
軟磁性体膜の長軸寸法より長くすることによって、電極
部段差が少なくなり、また磁気抵抗膜の形状異方性によ
る効果で磁気抵抗膜の磁化状態が安定し、ノイズの低減
ができた。
実施例6 実施例1では磁気抵抗効果膜およびバイアス用軟磁性膜
の磁区制御に関しては何らの方法もとっていないので媒
体からの交番磁界等で磁化状態が変化するが、磁気抵抗
効果膜の一部に第5図7で示すように反強磁性体あるい
は永久磁石膜を形成して磁気抵抗効果膜の一部に接触さ
せて磁気抵抗効果膜の誘導磁気異方性および形状異方性
の方向に磁気的カプリングをさせ、磁区制御をするとノ
イズの低減に顕著な効果があった。本実施例では、反強
磁性体としてF e M n合金膜、Fe−Nd膜、永
久磁石膜としてはGo−Pt合金膜を用いた。
〔発明の効果〕
本発明は、以上の実施例で説明したように、従来のシャ
ン1〜膜およびバイアス強化用軟磁性膜からなる磁気抵
抗素子に比較して、熱劣化温度が100〜150℃高く
、磁気ヘッド製造のための高温プロセスの採用幅が拡大
でき、ヘッドとして高電流密度で稼働したときの寿命、
信頼性が飛費的に向」ニする。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例である磁気抵抗効果膜、シャン
ト膜、バイアス用軟磁性膜からなる磁気抵抗素子の断面
を示す図である。第2図は本発明の一実施例における磁
気抵抗素子の熱劣化特性と従来の素子の熱劣化特性を示
すグラフ図である。第3図g第5図は本発明の実施例で
ある磁気抵抗効果素子の断面図である。 1・・・基板、2・・・磁気抵抗効果膜、3・・・シャ
ント膜、4・・・軟磁性膜、5・・・電極

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板上に磁気抵抗効果膜であるパーマロイ薄膜、シ
    ャントバイアス用Nb薄膜、軟磁性体バイアス膜からな
    る3層膜を有する複合バイアス型磁気抵抗効果ヘッド。 2、前記パーマロイ薄膜の磁歪が+2×10^−^6か
    ら−2×10^−^6であることを特徴とする請求項1
    記載の複合バイアス型磁気抵抗効果ヘッド。 3、前記軟磁性体バイアス膜がアモルファス合金でこの
    合金の磁歪が+3×10^−^6〜−3×10^−^6
    であり、これに概当する合金組成を有するアモルファス
    膜を使用したことを特徴とする、請求項1又は2記載の
    複合バイアス型磁気抵抗効果ヘッド。 4、パーマロイ、Nb、軟磁性体合金の順に連続的に蒸
    着あるいはスパッタリングなどを用いて製膜した構造を
    もつことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれかに
    記載の複合バイアス型磁気抵抗効果ヘッド。 5、軟磁性体合金、Nb、パーマロイの順に連続的に蒸
    着あるいはスパッタリングなどを用いて製膜した構造を
    もつことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれかに
    記載の複合バイアス型磁気抵抗効果ヘッド。 6、前記軟磁性体バイアス膜が結晶性合金膜で、その磁
    歪が+3×10^−^6〜−3×10^−^6の範囲内
    にあることを特徴とする請求項1記載の複合バイアス型
    磁気抵抗効果ヘッド。 7、請求項1、3、又は6に記載の複合バイアス型磁気
    抵抗効果ヘッドの製造方法において、パーマロイとNb
    膜を連続的に形成して両者の電気的導通性を与えた後、
    Nbの表面を酸化せしめて電気的絶縁層を形成し、しか
    る後に軟磁性体膜を形成したことを特徴とする複合バイ
    アス型磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。 8、請求項1、3又は6に記載の複合バイアス型磁気抵
    抗効果ヘッドの製造方法において、基板上に軟磁性体膜
    を形成し、しかるのちその表面を酸化せしめて電気的絶
    縁層を形成し、この上にNb、次にパーマロイ膜を形成
    し、Nbとパーマロイ膜は電気的に導通を保っているこ
    とを特徴とする複合バイアス型磁気抵抗効果ヘッドの製
    造方法。 9、前記パーマロイ、Nb、軟磁性体膜の平面形状が、
    磁気抵抗センサ部、センサ電極部、リード線部、外部配
    線用電極部を含めて、全て同一の形状で、かつ基板上に
    重畳していることを特徴とする請求項1、4、5又は6
    に記載の複合バイアス型磁気抵抗効果ヘッド。 10、前記パーマロイとNbとは磁気抵抗センサ部、電
    極・リード部も含めて同一平面形状を有し、軟磁性体膜
    の形状がパーマロイ/Nb2層膜の形状と異なることを
    特徴とする請求項1、4、5又は6記載の複合バスアス
    型磁気抵抗効果ヘッド。 11、前記パーマロイ、Nb、軟磁性体膜の磁気抵抗セ
    ンサ部の平面形状において短軸寸法が同一であり、他の
    部分における形状・寸法が異なることを特徴とした請求
    項1、4、5又は6に記載の複合バイアス型磁気抵抗効
    果ヘッド。 12、請求項1、3、4、5、6、9、10又は11記
    載の複合バイアス型磁気抵抗効果ヘッドにおいて、磁気
    抵抗センサの実効的感磁部の寸法が記録媒体の記録トラ
    ック幅寸法とが同一であることを特徴とする複合バイア
    ス型磁気抵抗効果ヘッド。 13、請求項1、3、4、5、6、9、10又は11記
    載の複合バイアス型磁気抵抗効果ヘッドにおいて、磁気
    抵抗センサの実効的感磁部の寸法が記録媒体の記録トラ
    ック幅寸法より短かいことを特徴とする複合バイアス型
    磁気抵抗効果ヘッド。 14、請求項12又は13記載の複合バイアス型磁気抵
    抗効果ヘッドにおいて、磁気抵抗センサの実効的感磁部
    の寸法が、電極・リード線部によって決められているこ
    とを特徴とする複合バイアス型磁気抵抗効果ヘッド。 15、請求項14記載の複合バイアス型磁気抵抗効果ヘ
    ッドにおいて、磁気抵抗センサの実効的感磁部を決める
    ために、感磁部の両端における素子の電気伝導度が急激
    に高くなっていることを特徴とする複合バイアス型磁気
    抵抗効果ヘッド。 16、請求項15記載の複合バイアス型磁気抵抗効果ヘ
    ッドにおいて、感磁部の両端における素子の電気伝導度
    を急激に高くするために、電極・リード部の膜厚を増大
    させたことを特徴とする複合バイアス型磁気抵抗効果ヘ
    ッド。 17、請求項15又は16記載の複合バイアス型磁気抵
    抗効果ヘッドにおいて、感磁部の両端における電気伝導
    度を急激に高めるために、電極部にパーマロイ、Nb、
    軟磁性膜より高電気伝導度の金属薄膜が設置されている
    ことを特徴とする複合バイアス型磁気抵抗効果ヘッド。 18、前記電極・リード部がAu、Ag、Cu、Alよ
    りなることを特徴とする請求項17記載の複合バイアス
    型磁気抵抗効果ヘッド。 19、請求項1、13又は14記載の複合バイアス型磁
    気抵抗効果ヘッドにおいて、パーマロイ薄膜の長軸寸法
    が実効感磁部および電極部の和である寸法より大きいこ
    とを特徴とする複合バイアス型磁気抵抗効果ヘッド。 20、前記パーマロイ膜の一部にパーマロイ膜の磁区制
    御用磁性体膜が設けられていることを特徴とする請求項
    1記載の複合バイアス型磁気抵抗効果ヘッド。 21、前記パーマロイ膜と磁区制御用磁性薄膜が接触し
    ていることを特徴とする請求項20記載の複合バイアス
    型磁気抵抗効果ヘッド。 22、請求項20又は21記載の複合バイアス型磁気抵
    抗効果ヘッドにおいて、磁気制御用磁性膜が反強磁性体
    であることを特徴とする複合バイアス型磁気抵抗効果ヘ
    ッド。 23、前記パーマロイ膜と磁区制御用磁性膜とが絶縁膜
    を介して設置されていることを特徴とする請求項20記
    載の複合バイアス型磁気抵抗効果ヘッド。 24、請求項20又は23記載の複合バイアス型磁気抵
    抗効果ヘッドにおいて、磁区制御用磁性膜が永久磁石膜
    であることを特徴とする複合バイアス型磁気抵抗効果ヘ
    ッド。 25、請求項1記載の複合バイアス型磁気抵抗効果ヘッ
    ドにおける3種の薄膜よりなる感磁部が、2個の軟磁性
    体の中間に絶縁物を介して存在することを特徴とする複
    合バイアス型磁気抵抗効果ヘッド。 26、前記磁気抵抗素子の感磁部の長軸寸法より、2個
    の軟磁性体の寸法のほうが長いことを特徴とする請求項
    25記載の複合バイアス型磁気抵抗効果ヘッド。 27、請求項1、20、21、25又は26記載の複合
    バイアス型磁気抵抗効果ヘッドに於て、バイアス印加用
    軟磁性膜の一部あるいは全部に反強磁性体が接合してい
    ることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5909344A (en) * 1995-11-30 1999-06-01 International Business Machines Corporation Magnetoresistive sensor with high resistivity flux guide
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