JPH04245011A - 磁気抵抗効果型ヘッド - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気ディスク装置、ある
いはＶＴＲ等の磁気テープ装置用の再生専用磁気抵抗効
果型ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の磁気記録装置の記憶容量の増大に
伴い、例えば磁気ディスク装置ではトラック幅は数μｍ
になりつつある。また、装置は小型になり低周速度にな
っている。このように狭く記録された信号を高Ｓ／Ｎに
検出するヘッドとして、従来の誘導型ヘッドに代わり磁
気抵抗効果型ヘッドの開発が進められている。磁気抵抗
効果型ヘッドは、例えば図４に示したような構造をして
いる。この図はソフトバイアス型とよばれる磁気抵抗効
果型ヘッドである。磁気抵抗効果型ヘッドは基板１に積
層された上下部シールド膜２，１１，磁気抵抗効果膜６
，ソフトバイアス膜４、電極９、およびギャップ膜３，
５，１０等より構成される。

【０００３】磁気抵抗効果型ヘッドにおいては、磁区の
移動に伴うバルクハウゼンノイズが生じやすいことが知
られている。バルクハウゼンノイズは信号再生時にエラ
ーとなり、抑止することが不可欠である。バルクハウゼ
ンノイズの原因は軟磁性膜である磁気抵抗効果膜６の磁
区の移動である。このため磁区を安定化する方法が提案
されている。例えば、磁気抵抗効果膜パターンの両サイ
ドに硬磁性膜を積層することが有効であると報告されて
いる。硬磁性膜を磁気抵抗効果膜６の両サイドに積層す
ることにより磁区が安定化するのは、磁区が磁気抵抗効
果膜６の端部に発生しやすいこと、さらに磁気抵抗効果
膜と硬磁性膜が強磁性結合し、磁気抵抗効果膜端部近傍
の磁化が硬磁性膜の磁化に固着されるためと考えられて
いる。この種の報告としては電子情報通信学会、磁気記
録研究会資料ＭＲ８６−３７，ｐｐ１〜８，５３がある
。なお、硬磁性膜を磁気抵抗効果膜の両サイドにのみ形
成するのは、信号を再生する感磁部の異方性磁界を大き
くしないためである。感磁部の異方性磁界が大きくなる
と再生感度が低下してしまう。

【０００４】磁気抵抗効果型ヘッドを構成する磁気抵抗
効果膜の厚さは、４０〜５０ｎｍと非常に薄い。また、
ヘッドの再生感度を向上するために、今後、さらに薄く
なると予想される。このように薄い磁気抵抗効果膜上に
上述した硬磁性膜パターンを形成することは、プロセス
上多くの問題がある。例えば、磁気抵抗効果膜パターン
上に硬磁性膜を成膜し、その後、磁気抵抗効果膜の両サ
イドに硬磁性膜が残るように不用部の硬磁性膜を除去す
るプロセスが考えられる。硬磁性膜の不用部とは信号を
再生する感磁部を含んでいる。このプロセスでは不用部
の硬磁性膜の除去工程において、感磁部の磁気抵抗効果
膜がエッチングされ膜厚が変動する、あるいは磁気的に
ダメージを受けヘッド特性が劣化してしまう等の問題が
あった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の磁気抵抗効果膜の両サイドに磁区を安定化させる薄膜
を形成するタイプのヘッドでは、プロセスまでは考慮さ
れていなっかた。このために、磁気抵抗効果膜の膜厚が
変動しやすく、また、磁気抵抗効果膜が磁気的に劣化し
再生出力が変動しやすい等の問題があった。

【０００６】厳密に管理されたヘッド作製工程を構築す
ることも考えられるが、工程には避けがたい変動があり
磁気抵抗効果膜上の硬磁性膜だけをエッチングすること
は実際には非常に困難である。このために歩留まりの低
下、あるいはコストの上昇を生じてしまう。

【０００７】

【課題を解決するための手段】硬磁性膜を磁気抵抗効果
膜の両サイドに積層することで磁区が安定化しバルクハ
ウゼンノイズが抑止されるのは、磁区が発生しやすい磁
気抵抗効果膜端部近傍の磁化の動きを硬磁性膜との強磁
性結合により抑止するためである。したがって、磁気抵
抗効果膜パターン上の全面に硬磁性膜が形成されていて
も、磁気抵抗効果膜の両サイドでのみ両膜が強磁性結合
し、それ以外の部分では両膜が磁気的に分離した構造で
あれば従来報告されているヘッドと同様な効果が期待で
きる。また、このような構造では硬磁性膜をエッチング
する必要がないために、上記した課題は解決される。

【０００８】

【作用】図１を用いて述べる。図１は記録媒体との対向
面（摺動面）から見たソフトバイアス型の磁気抵抗効果
型ヘッドの構造である。このヘッドは基板１上に形成さ
れた下部シールド膜２，第１ギャップ膜３，ソフトバイ
アス膜４，第２ギャップ膜５，磁気抵抗効果膜６，分離
膜７，磁区安定化膜８，電極９，第３ギャップ膜１０お
よび上部シールド膜１１より構成されている。本発明に
関してのこのヘッドのポイントは磁気抵抗効果膜６と磁
区安定化膜８を分離膜７で磁気的に離していることであ
る。ただし、磁気抵抗効果膜６の両サイドでは両膜が磁
気的に強磁性結合するように直接接している。

【０００９】上記本発明のヘッド作製プロセスは、例え
ば以下のようになる。分離膜７，磁区安定化膜８の形成
について述べる。磁気抵抗効果膜６上全面に分離膜７を
形成した後、ホトエッチング法等により磁気抵抗効果膜
６の両サイドの分離膜７を除去する。次に磁区安定化膜
８を形成する。このヘッド構造では少なくとも感磁部で
は磁気抵抗効果膜６と磁区安定化膜８とは直接接してい
ない。このために両膜６および８が磁気的に結合せず、
感磁部の実効的な異方性磁界が高まることはない。すな
わち、再生感度は低下しない。しかし、磁気抵抗効果膜
６の両サイドでは両膜６、８は磁気的に結合しており、
磁区を安定化できる。プロセスについてみると感磁部は
分離膜７、磁区安定化膜８で被覆されており、感磁部が
直接エッチングされることはない。したがって、感磁部
が磁気的にダメージを受け特性が劣化することもない。 磁区安定化膜８と接している磁気抵抗効果膜６の両サイ
ドは、エッチングにより膜厚が薄くなったり磁気的なダ
メージを受けるが、感磁部より離れており問題はない。

【００１０】分離膜７は磁気抵抗効果膜６と磁区安定化
膜８とを磁気的に分離できれば、電気的絶縁膜、導電膜
のどちらであってもよい。上記ソフトバイアス型ヘッド
では電気的絶縁膜であることが望ましい。電気的導電膜
を用いると導電膜を流れる電流がつくる磁界がソフトバ
イアス磁界を弱めてしまうからである。したがって、ソ
フトバイアス膜を除去し、分離膜７として電気的導電層
を用いればシャントバイアス型ヘッドとなる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を実施例で詳細に説明する。

【００１２】実施例１ 図１を用いて説明する。基板１にはＡｌ２Ｏ３ーＴｉＣ
板を用いた。

【００１３】（１）下部シールド膜２を形成する。成膜
はスパッタ法で材質はＮｉＦｅ合金、膜厚は２μｍであ
る。成膜後、レジスト膜をマスクとしてイオンミリング
法によりパターニングした。

【００１４】（２）第１ギャップ膜３を形成する。材質
はＡｌ２Ｏ３、膜厚は０．１μｍ　で、スパッタ法で成
膜した。

【００１５】（３）ソフトバイアス膜４を形成する。材
質はＮｉＦｅ、膜厚は０．１μｍ　である。成膜はスパ
ッタ法である。成膜後、レジスト膜をマスクとしてイオ
ンミリング法によりパターニングした。

【００１６】（４）第２ギャップ膜５を形成する。材質
はＡｌ２Ｏ３、膜厚は０．１μｍ　で、スパッタ法で成
膜した。

【００１７】（５）磁気抵抗効果膜６および分離膜７を
連続的に形成する。磁気抵抗効果膜６はＮｉＦｅ合金で
膜厚は４０ｎｍ、分離膜７はＡｌ２Ｏ３で膜厚は５０ｎ
ｍである。上記同様スパッタ法で成膜した。成膜後、両
膜を一括してパターニングする。パターンの大きさは１
００μｍ（Ｗｍ＋２×Ｗｄ）×１０μｍである。

【００１８】（６）磁気抵抗効果膜６両サイドの分離膜
７を除去する。上記同様レジスト膜をマスクにイオンミ
ング法でパターニングした。分離膜７の除去幅Ｗｄは２
５μｍである。

【００１９】（７）磁区安定化膜８を形成する。ここで
は膜厚１００ｎｍのＣｏ−２０ａｔ％Ｐｔ膜を用いた。 成膜後、レジスト膜をマスクにイオンミリング法でパタ
ーニングした。パターンの大きさは、磁気抵抗効果膜６
パターンと同形状とした。

【００２０】（８）電極９を形成する。材質はＷ（タン
グステン）を用いた。膜厚は０．５μｍでスパッタ法で
成膜した。パターニングにはイオンミリング法を用いた
。電極間隔は６μｍである。

【００２１】（９）第３ギャップ膜１０を形成する。材
質はＡｌ２Ｏ３、膜厚は０．１５μｍ　で、スパッタ法
で成膜した。

【００２２】（１０）上部シールド膜１１を形成する。 下部シールド膜２と同様、材質はＮｉＦｅ合金、膜厚は
２μｍである。

【００２３】図２は上記磁気抵抗効果膜パターンの出力
ー磁界曲線で、（ａ）は磁区安定化膜のない場合、（ｂ
）が磁区安定化膜を形成した場合である。磁区安定化膜
を形成したことにより磁区が安定化しバルクハウゼンノ
イズが抑止されている。しかし、出力ー磁界曲線の半値
幅には変化はみられず実効的な異方性磁界には大きくな
っていない。

【００２４】本実施例では分離層７に電気的絶縁層を用
いた。この場合にはトラック幅は分離層７の幅Ｗｍ＞電
極間隔ＷｃのときにはＷｍ、Ｗｍ＜Ｗｃの時にはＷｃと
なる。また、分離層７には膜厚５０ｎｍのＡｌ２Ｏ３を
用いた。しかし、膜厚は１０ｎｍ以上あれば問題ない。 また、ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４等のＳｉの酸化、窒化膜で
もよい。また、ＣｏーＰｔ磁区安定化膜８は膜厚が薄く
なると保磁力が高まり、より好ましい傾向になる。膜厚
は１０ｎｍでも同等の効果があった。これ以下では超磁
性的になり磁区安定化の効果が弱まる。膜厚が大きい場
合には特に問題とはならないが、プロセスを考慮すれば
１００ｎｍ程度が最適であった。本実施例ではＣｏ−２
０ａｔ％Ｐｔ合金を用いた。これは、この組成近傍で最
大の保磁力が得られたためである。しかし、磁区安定化
の効果は磁区安定化膜８の残留磁化と保磁力で決まる。 低残留磁化の組成でも膜厚を大きくすれば同等な効果が
ある。検討によればＣｏ−１０〜４０ａｔ％良好な磁区
安定化効果が得られた。さらに、Ｃｏ以外にＦｅ，Ｎｉ
を主とする永久磁石でもなんら問題はない。分離層７が
金属膜の場合には、金属膜を流れる電流が作る磁界がソ
フトバイアス磁界を弱めてしまう。この場合には、分離
膜７として電気抵抗の大きなＴｉ，Ｚｒ，Ｓｃ，Ｙ、ア
モルファス膜が有効である。なお、金属膜を分離層７に
用いるとトラック幅は電極間隔Ｗｃとなる。

【００２５】実施例２ 図３を用いて述べる。本実施例はシャントバイアス型ヘ
ッドに関するものである。実施例１のソフトバイアス膜
４はなく、また、分離層７には金属膜を用いた。金属膜
には膜厚５０ｎｍのＮｂ膜を用いた。ヘッド作製プロセ
スは実施例１とほとんど同じであるが、第１ギャップ膜
３，第２ギャップ膜５は一体となり、膜厚は０．３μｍ
　とした。トラック幅は電極間隔Ｗｃで規定される。

【００２６】Ｎｂはスパッタ法で磁気抵抗効果膜６上に
連続的に成膜した。磁区安定化膜８と磁気抵抗効果膜６
が直接に接する領域のＮｂ膜の除去はレジスト膜をマス
クにＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法で行った。反
応ガスは（ＣＦ４＋Ｏ２）ガスである。磁気抵抗効果膜
６であるＮｉＦｅは上記エッチングではほとんどエッチ
ングされず問題はない。シャントバイアス磁界は磁区安
定化膜８、分離膜７の膜厚を変えることにより任意に制
御可能である。また、本シャントバイアス型ヘッドでは
Ｗｃ≦Ｗｍとした。これによりトラック幅を電極間隔Ｗ
ｃで規定できる。Ｗｃ≧Ｗｍとなると電極９と磁区安定
化膜８が重なっていない領域のシャント電流値が所定値
より小さくなってしまい、バイアス磁界が最適値よりず
れ、波形が歪等の問題が生じやすい。なお、シャント膜
にはＮｂ以外にＴｉ，Ｗ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｔａ，Ｉｒ等で
もなんら問題はない。

【００２７】本ヘッドにおいても磁区安定化膜８と磁気
抵抗効果膜６が磁気抵抗効果膜６パターンの両サイドで
のみ直接接している。本シャントバイアス型ヘッドにお
いても、実施例１と同等な効果があった。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、信号の再生を行う感磁
部の磁気特性を劣化させず、かつ磁気抵抗効果膜の両サ
イドで磁区安定化膜と磁気抵抗効果膜が直接接したヘッ
ドを構成できる。これにより、バルクハウゼンノイズが
抑止され、かつ再生出力の変動等のないヘッドを提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるソフトバイアス型ヘッドの摺動面
からみた積層構造を示す断面図。

【図２】出力−磁界曲線。

【図３】本発明によるシャントバイアス型ヘッドの摺動
面からみた積層構造を示す断面図。

【図４】従来のソフトバイアス型ヘッドの断面図。

【符号の説明】

１…基板、２…下部シールド膜、３…第１ギャップ膜、
４…ソフトバイアス膜、５…第２ギャップ膜、６…磁気
抵抗効果膜、７…分離膜、８…磁区安定化膜、９…電極
、１０…第３ギャップ膜、１１…上部シールド膜。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下のシールド膜，該上下のシールド膜に
   はさまれる磁気抵抗効果膜，該磁気抵抗効果膜と上記シ
   ールド膜をそれぞれ分離する上下のギャップ層，上記磁
   気抵抗効果膜に接続された１対の電極，上記該磁気抵抗
   効果膜にバイアス磁界を印加するためのバイアス膜、お
   よび上記磁気抵抗効果膜上に形成された磁気抵抗効果膜
   の磁区の動きを抑制するための永久磁石膜を有する磁気
   抵抗効果型ヘッドにおいて、上記永久磁石膜が上記磁気
   抵抗効果膜の全面を被覆し、かつ該磁気抵抗効果膜の端
   部近傍でのみ直接接していることを特徴とする磁気抵抗
   効果型ヘッド。
2. 【請求項２】請求項１に記載の磁気抵抗効果型ヘッドに
   おいて、該永久磁石膜が該磁気抵抗効果膜の端部でのみ
   直接接するようにするために、該永久磁石膜と該磁気抵
   抗効果膜の端部近傍以外の領域との間に中間層を形成し
   たことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
3. 【請求項３】請求項１，２に記載の磁気抵抗効果型ヘッ
   ドにおいて、該中間層が電気的絶縁膜であることを特徴
   とする磁気抵抗効果型ヘッド。
4. 【請求項４】請求項１，２に記載の磁気抵抗効果型ヘッ
   ドにおいて、該中間層がシャントバイアス膜となり、か
   つ該中間層がＴｉ，Ｎｂ，Ｗ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｉｒ
   のうちの少なくとも１つ、あるいは１つを主とする合金
   であること特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
5. 【請求項５】請求項１〜４に記載の磁気抵抗効果型ヘッ
   ドにおいて、該永久磁石膜がＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉを主成分
   とする合金であることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッ
   ド。
6. 【請求項６】請求項５に記載の磁気抵抗効果型ヘッドに
   おいて、該永久磁石膜が１０〜４０ａｔ％Ｐｔを含む合
   金、あるいは該合金にＣｒを添加した合金であることを
   特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
7. 【請求項７】請求項５に記載の磁気抵抗効果型ヘッドに
   おいて、該永久磁石膜の膜厚が１０〜１００ｎｍである
   ことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。