JPH0442417A - 磁気ヘッドおよび磁気抵抗効果素子 - 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、高い磁気抵抗効果を有する多層磁性薄膜を用
いた磁気抵抗効果素子に係り、特に狭トラツク化された
磁気記録媒体を用い、高密度記録を達成するための磁気
記録再生装置に用いられる再生用磁気ヘッドに好適な磁
気抵抗効果素子に関する。

〔従来の技術〕

高密度磁気記録における再生用磁気ヘッドとして、磁気
抵抗効果を用いた磁気ヘッドの研究が進められている。

現在、磁気抵抗効果材料としては。

Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金薄膜が用いられている。しか
し、Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金薄膜を用いた磁気抵抗効
果素子は、バルクハウゼンノイズなどのノイズを示すこ
とが多く、他の磁気抵抗効果材料の研究も進められてい
る。

一方、最近１強磁性トンネル現象を利用して。

絶縁層を介して一対の磁性層が積層されている多層膜の
電気抵抗の変化から磁束を検出する磁気抵抗効果膜につ
いて、プロシーデインゲス　オンザ　インタナショナル
　シンポジウム　オン　フィジックス　オン　マグネテ
インク　マテリアルズ、１９８７年４月８−１１．第３
０３頁から第３０６頁（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ
　ｔｈｅ　Ｉｎ’ｔａｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓ
ｉｕｍ　ｏｎ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ｏｆ　Ｍａｇｎｅｔｉ
ｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ。

（Ａｐｒｉｌ　８−１１．１９８７）　ｐｐ、３０３−
３０６３に報告されている。ここでは、多層構造として
Ｎｉ／Ｎｉｐ／Ｃｏ接合あるいはＡ　Ｑ　／　Ａ　Ｑ、
Ｏ，／　Ｎｉ、　Ｇｏ　−Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３／Ｎｉなど
の強磁性トンネル効果を示す多層膜が紹介されている。

しかし、いずれの場合においても一対の磁性層間の接合
面積は１１２程度と広く、かつ抵抗変化率Δρ／ρが室
温で１％前後と小さい、また、この例に示されている素
子構造では、微小な磁束変化を分解することができない
ため、高密度に記録信号が書き込まれた磁気記録媒体か
ら漏洩する磁束の変化を高感度に検出することはできな
いという問題があった。

（発明が解決しようとする！ｌ！７り 上述した従来技術において９例えばＮｉ／ＮｉＯ／Ｃｏ
多層膜では、長方形の形状を持つＮｉ層とＣｏ層を互い
に直交させることにより、すべての電流がＮｉ０層を通
過するようにし２強磁性トンネル効果による抵抗変化を
効果的に検出している。

しかし、磁気ヘッドへの適用を考えた場合９強磁性のＮ
ｉ層およびＣｏ層を直交させると、どちらかの磁性層の
長手方向が磁気記録媒体面に対して平行となり、狭い領
域の磁界を検出することに対して不利な素子形状となる
。すなわち、トラック幅の狭い記録信号に対応した磁束
変化を高感度に検出することができないという間組があ
った。

本発明の目的は、上記従来の磁気抵抗効果を示す多層膜
を磁気ヘッドに適用する場合の問題点を解消し、狭い領
域における微小な磁束の変化を高感度に、かつ高い分解
能で検出できる磁気抵抗効果素子およびそれを用いた磁
気ヘッドならびに記録再生装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、磁性層に、ＡＱ、Ｏ，、Ｓｉｎ、。

ＮｉＯ，ＢＮなどの絶縁体またはＳＬ、Ｇｅ、ＧａＡｓ
などの半導体もしくはＣｒなどの反強磁性体等よりなる
中間層を挿入した多層構造の磁気抵抗効果膜を用いて形
成した磁気抵抗効果素子の形状について鋭意研究を重ね
た結果、上記磁気抵抗効果膜に流れるすべての電流が上
記中間層を必ず通過する形状の素子構造にして、電極と
して非磁性金属（導体）を、上記磁気抵抗効果膜の少な
くとも一部に接続した素子構造とすることにより、狭い
領域の磁界を高感度に検出できる磁気抵抗効果素子が構
成できることを見い比し９本発明を完成するに至った６
本発明は２例えば上記多層構造の磁気抵抗効果膜の少な
くとも一部を非磁性金属からなる導体上に形成し、上記
磁気抵抗効果膜のすべての磁性層の膜面方向を、磁気記
録媒体面に対してほぼ直角に配置できる素子構造、すな
わち、多層構造の磁気抵抗効果膜の端面部を磁気記録媒
体面に対向させる素子構造とすることにより、磁気記録
媒体に対向する上記磁気抵抗効果膜の端面部の磁性層の
面積を極めて小さくすることができるので、狭トラツク
化された高密度磁気記録媒体からの微小な漏洩磁束の変
化を高感度に、かつ高分解能に検出することができるも
のである。

本発明の多層構造を有する磁気抵抗効果膜として、（１
）磁性層に、ＡＱ、Ｏ□、Ｓｉｎ、、Ｎｉｐ。

ＢＮなどの絶縁体またはＳｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓなどの半
導体等よりなる中間層を挿入した多層膜９例えばＮｉ／
ＮｉＯ／Ｃｏ、Ｆｅ／Ｇｅ／Ｃｏ、ＡＱ／Ａ　Ｑ　ｚ　
０３　／　Ｎｘｓ　Ｃｏ　　Ａ　Ｑ　／　Ａ　ｊｌ　２
０３　／　Ｎｉ、　Ｆｅ−Ｃ／Ｓｉｎ、／Ｆｅ−Ｒｕ、
Ｆｅ−Ｃ／ＡＭ、Ｏ，／Ｃｏ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃ／ＡＱ２
０．／Ｆｅ−Ｒｕ等の強磁性トンネル効果を利用した磁
性薄膜、（２）磁性層にＣｒなとの反強磁性体からなる
中間層を挿入した多層膜９例えばＦｅ／Ｃｒ等の反強磁
性中間層を用いた磁性薄膜が挙げられるが９本発明の磁
気抵抗効果素子構造には、上記（１）および（２）のい
ずれかのタイプの磁気抵抗効果膜をも好適に用いること
ができる。

さらに本発明の磁気抵抗効果素子において、微小な磁束
の変化を高感度に検出し、かつ分解能高く安定した再生
出力を得るために９次に示す具体的な技術手段を用いる
ことができる。

（１）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層の片方の保磁力を小さクシ、もう一方の磁性層との保
磁力の差を大きくする。

（２）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層の磁化容易方向を直交させる。

（３）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層の内、少なくとも一方の磁性層の異方性分散角度を１
０°以下とする。

（４）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層の内、少なくとも一方の磁性層を単磁区構造とする。

（５）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層と絶縁層との積層部分を、透磁率の高い磁性材料で挟
んだ構造とする。

〔作用〕

上述したごとく、多層構造の磁気抵抗効果膜に流れる電
流が、磁気抵抗効果膜を構成する中間層を必ず通過する
ような素子構造にして９例えば磁気抵抗効果膜の少なく
とも一部を非磁性金属よりなる導体上に形成させること
により、狭い領域の磁界が検出できる素子形状とするこ
とができる。

すなわち、上記磁気抵抗効果膜の少なくとも一部を、電
極である非磁性金属よりなる導体上に形成させることに
より、磁気抵抗効果膜を構成するすべての磁性層の膜面
方向を、磁気記録媒体面に対してほぼ直角に対向する素
子構造にすることができる。このため、磁気記録媒体に
対向する磁気抵抗効果膜の端面部の磁性層の面積を極め
て小さくすることができるので、狭い領域の磁界を高感
度に検出することが可能となる。そして、多層構造を持
つ磁気抵抗効果膜として、（１）強磁性トンネル効果を
用いた磁性薄膜、あるいは（２）反強磁性体の中間層を
用いた磁性薄膜があるが、これらはいずれも上記本発明
の素子構造に適用することができる。

また９本発明の多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一
対の磁性層の内２例えば一方は、媒体からの漏洩磁界で
磁化方向が変化できるようにするため、漏洩磁界強度程
度に保磁力を設定する。また、もう一方の磁性層は、媒
体から漏洩磁界が印加されても磁化方向が変化しないよ
うに、十分保磁力を高く設定する。このように、一対の
磁性層の保磁力を設定することにより、従来の誘導型の
薄膜ヘッド、あるいは磁気抵抗効果型ヘッドを上回る再
生出力を得ることができるようになる。また、媒体から
の漏洩磁界により磁化方向が変化する磁性層は、磁化回
転がいっせいに起こるように異方性分散角度を小さくシ
、かつ単磁区化することが必要となる。この条件を満足
すれば再生感度。

安定性を向上さすることができる。また、一対の磁性層
と絶縁層により構成される多層構造の磁気抵抗効果膜の
全膜厚を、媒体に書き込まれる最短記録ビット長よりも
狭め、かつ多層構造の磁気抵抗効果膜を一対の高透磁率
膜で挟み込む構造とすることで、再生分解能をいっそう
向上させることができる。また、多層構造の磁気抵抗効
果膜を形成する一対の磁性層間の接合面積を狭めること
で。

１１１層中の欠陥（ピンホール）の発生確率を小さくし
て再生感度を一段と向上させることができる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を挙げ９図面を参照しながらさ
らに具体的に説明する。

（実施例１） 磁気抵抗効果素子に用いる磁気抵抗効果膜およびＣｕ電
極の作製にはイオンビームスパッタリング装置を用いた
。スパッタリングは以下の条件で行った。

イオンガス・・・・・・Ａｒ 装置内Ａｒガス圧力・・・・・・２．５Ｘ１０””Ｐａ
蒸着用イオンガン加速電圧・・・・・・４００Ｖ蒸着用
イオンガンイオン電流・・・・・・６０ｍＡターゲット
基板間距離・・・・・・１２７１イオンミリング法によ
り、磁気抵抗効果膜およびＣｕ電極を素子形状に加工し
た。基板にはコーニング社製７０５９ガラスを用いた。

第１図に９本発明の磁気抵抗効果素子の構成の一例を示
す、第１図に示す磁気抵抗効果素子の作製プロセスを以
下に述べる。まず、ガラス基板上にＣｕ薄膜をイオンビ
ームスパッタリング法で形成し、イオンミリング法によ
り１幅８μｍ、長さ２ｗｎの長方形のＣｕ電極１に加工
する。加工によって生じた段差は樹脂で平坦化した。そ
の上に。

イオンビームスパッタリング法により、膜厚１００ｎ−
のＦｅ−１，３ａｔ％Ｒｕ合金層２．ＩＩＩ厚Ｉｏｎ−
のＳｉｎ、層３．膜厚１００ｎ−のＦｅ−１，０ａｔ％
Ｃ合金層４を順に積層する。これらの層をイオンミリン
グ法により、帽５μｍ、長さ２０μ−の長方形に加工し
、磁気抵抗効果膜５とする。この加工によって生じた段
差は樹脂で平坦化した。さらに、その上に、Ｃｕ薄膜を
イオンビームスパッタリング法で形成し２幅８μ腸、長
さ２−−の長方形のＣｕ電極６に加工した。電流は、Ｃ
ｕ電極１とＣｕ電極６の間に流し、それらの間の電圧変
化を測定することにより、電気抵抗変化を検出する。

なお、電流はＳ　ｉｏ、層３を通る。

ヘルムホルツコイルを用いて、磁気抵抗効果膜５の長手
方向に磁界を印加し、電気抵抗の変化を調べた。磁界と
電気抵抗の変化との関係を第２図に示す０図に示すごと
く、磁界の強さによって。

素子の電気抵抗が変化する。最大の抵抗変化率は約１％
であった。これは、上記の引用文献に記載のＮｉ／Ｎｉ
Ｏ／Ｃｏ多層膜とほぼ同程度の値であるが、電気抵抗が
最大となる磁界の値は９本発明の磁気抵抗効果素子の方
が低く、磁気ヘッドに適用する場合には極めて有利とな
る。この電気抵抗の変化する原因は、以下のように考え
られる。磁化曲線の測定より、Ｆｅ−１，３ａｔ％Ｒｕ
合金層２の保磁力は２５　０ｅ、Ｆｅ−１，Ｏａｔ％Ｃ
合金層４の保磁力は８０ｅであることがわかった。磁界
の大きさを変化させた場合、８０ｅのところで、Ｆｅ−
１，ｏａｔ％Ｃ合金層４の磁化の向きは変化するが、Ｆ
ｅ−１，３ａｔ％Ｒｕ合金層２の磁化の向きは変化しな
い。２５０ｅ以上の磁界を印加した時に、Ｆｅ−１，３
ａｔ％Ｒｕ合金層２の磁化の向きは変化する。したがっ
て、±８〜２５０ｅの磁界では、Ｆｅ−１，Ｏａｔ％Ｃ
合金層４の磁化の向きとＦｅ−１，３ａｔ％Ｒｕ合金暦
２の磁化の向きは、互に反平行である。また、この磁界
の範囲以外では、磁化の向きは平行となる。Ｓｉｏ、層
３をトンネル電流が流れる場合、上記磁性層の磁化の向
きが互に反平行である時より、磁化の向きが平行である
時の方がコンダクタンスは高くなる。このため、磁界の
大きさによって素子の電気抵抗が変化するものと考えら
れる。

次に、従来の形状を持つ強磁性トンネル素子を形成した
。これは、第１２図に示すように、輻５μｍ、膜厚１１
００ｎのＦｅ−１，３ａｔ％Ｒｕ合金層２Ｉ膜厚１０ｎ
１のＳｉｎ、層３９幅５μ膳、膜厚１１００ｎのＦｅ−
１，Ｏａｔ％Ｃ合金層４により構成した。

Ｆｅ−１，３ａｔ％Ｒｕ合金層２とＦｅ−１，Ｏａｔ％
Ｃ合金層４は、互に、直交している。

上記従来の形状を持つ磁気抵抗効果素子は、使用する磁
性層が、先に述べた本発明の磁気抵抗効果素子（第１図
）と同じであるため、磁界の大きさによる電気抵抗変化
は、第１図の素子とほぼ同様であった。

これらの素子により、磁気記録媒体からの磁界を検出す
る場合１本発明の磁気抵抗効果素子（第１図）では９幅
５μ１１．長さ２０μ腸の長方形の磁気抵抗効果膜５の
端部を磁気記録媒体に対向させることにより、トラック
幅５μ嘗の記録を読むことができる。しかし、従来の形
状を持つ磁気抵抗効果素子（第１２図）では、磁気抵抗
効果に強く関与するトンネル接合部７はＦｅ−１，Ｏａ
ｔ％Ｃ合金層４およびＦｅ−１，３ａｔ％Ｒｕ合金層２
の中央部にあり、磁気記録媒体に対向させることができ
ない。

そこで、第１３図に示す従来の構造の磁気抵抗効果素子
を形成した。これは２幅５μ園、膜厚１１００ｎのＦｅ
−１，３ａｔ％Ｒｕ合金層２．膜厚１０ｎ＠のＳ　ｉｏ
、層３１輻５μｍ、膜厚１００ｎ−のＦｅ−１，Ｏａｔ
％Ｃ合金層４により構成した。　Ｆｅ１、Ｏａｔ％Ｃ合
金層４は、トンネル接合部７で切断されており、トンネ
ル接合部７を磁気記録媒体に対向させることができる。

しかし、第１３図構造では、Ｆｅ−１，３ａｔ％Ｒｕ合
金層２の長手方向も磁気記録媒体に対向して、磁気記録
媒体からの漏洩磁界の影響を受ける。したがって、Ｆｅ
−１、Ｏａｔ％Ｃ合金Ｗ！Ｊ４の幅を５μ園としても、
実効トラック幅は、５μ■よりもはるかに大きくなって
しまう。

以上説明したように１本発明の素子構造のごとく、磁気
抵抗効果膜の少なくとも一部を非磁性金属導体上に形成
し、流したｆｌＥがすべて中間層を通るように、磁気抵
抗効果膜を一直線上に重ねて配置する構成とすることに
より、磁気抵抗効果膜のすべての磁性層の長手（膜面）
方向を、磁気記録媒体面に対してほぼ直角に配置する構
造にすることができる。このため、磁気記録媒体に対向
する磁気抵抗効果膜の端面部に位置する磁性層の面積を
極めて小さくすることができ、狭い領域の漏洩磁界を高
感度に検出することが可能となる。

また２本実施例では、磁性層として、Ｆｅ−１，３ａｔ
％Ｒｕ合金層２およびＦｅ−１，Ｏａｔ％Ｃ合金Ｍ４合
金量４として、Ｓｉｎ、層３を用いたが。

磁性層として、他の磁性材料、中間層として他の絶縁材
料を用いても同様の効果があることは言うまでもない。

（実施例２） 実施例１と同様の方法で第３図に示す構造の磁気抵抗効
果素子を作製した。この磁気抵抗効果素子の作製手順を
以下に述べる。まず、＠８μ―。

長さ２−１の長方形のＣｕ電掻１の上に、＠５μ■。

長さ８μｍ＋１１１１厚１１００ｎのＦｅ−１，３ａｔ
％Ｒｕ合金層２を形成する１次に、Ｆｅ−１，３ａｔ％
Ｒｕ合金層２をすべで覆うように、Ｓｉｎ、層３を形成
する。また、さらに、ＳｉＯ□層３をすべて覆うように
１幅５μｍ、膜厚１１００ｎのＦｅ−１，Ｏａｔ％Ｃ合
金屑４を形成する。電流は、Ｃｕ電極１とＦｅ−１，Ｏ
ａｔ％Ｃ合金層４との間に流し、これらの間の電圧を測
定する。

第３図に示す磁気抵抗効果素子においても、流した電流
はすべて中間層を通り、効果的に磁気抵抗効果を利用す
ることができる。また、磁気抵抗効果膜を一直線上に重
ねて配置し、磁気抵抗効果膜の端面部のすべての磁性層
の長手（膜面）方向を、磁気記録媒体面に対して直角と
することができる。このため、磁気記録媒体に対向する
磁気抵抗効果膜の端面部の磁性層の面積を極めて小さく
することができ、゛狭い領域の磁界を高感度に検出する
ことが可能となる。

また、第３図に示す磁気抵抗効果素子と同様の効果を持
つ素子として、第４図に示すような構成も考えられる。

これは９面積の広いＣｕ電極１の上に、Ｆｅ−１，３ａ
ｔ％Ｒｕ合金層２＊　Ｓ　ｘ　Ｏｚ層３゜Ｆｅ−１，Ｏ
ａｔ％Ｃ合金層４を構成する。Ｆｅ−１，３ａｔ％Ｒｕ
合金層２．ＳｉＯ２層３．Ｆｅ−１，Ｏａｔ％Ｃ合金層
４はすべて、Ｃｕ電極１上に形成されている６さらに、
樹脂等で段差を埋め、Ｆｅ−１、Ｏａｔ％Ｃ合金層４に
接するように、Ｃｕ電極６を形成する。

また１本実施例では、磁性層として、Ｆｅ−１，３ａｔ
％Ｒｕ合金層２およびＦｅ−１，Ｏａｔ％Ｃ合金層４．
中間層として、ＳｉＯ□層３を用いたが。

磁性層として、他の磁性材料、中間層として他の絶縁材
料を用いても同様の効果がある。

（実施例３） 第１図に示す磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果膜５をＦ
ｅ　（３ｎｍ）　／Ｃｒ　（ｌｎｍ）多層膜（膜厚１０
０ｎ■）で構成した。

ヘルムホルツコイルを用いて、磁気抵抗効果膜５の長手
方向に磁界を印加し、電気抵抗の変化を調べた０本実施
例の素子においても、磁界の強さによって、素子の電気
抵抗が変化し、最大の抵抗変化率は約１０％であった。

（実施例４） 本実施例では本発明による磁気抵抗効果素子を用いた再
生用磁気ヘッドの作製方法、抵抗変化率を測定した結果
、ならびに実際に磁気記録媒体に書き込まれた記録信号
を読み出す際の再生感度を。

従来の磁気抵抗効果型（ＭＲ）ヘッドおよび誘導型の薄
膜ヘッドと比較した結果について述べる。

第５図（ａ）、（ｂＬ　（ｃ）は、ヘッドの作製方法を
説明するための工程図である。まず、基板８上に、下部
電極９となるＣｕ層をスパッタ法により形成した。この
上に、保磁力Ｈｃの高い材料として、Ｈｃ＝２０００　
０ｓのＣｏ−Ｎｉ系の磁性層を厚さ０．１μ層スパッタ
により形成し下部磁極１０とする。この下部磁極１ｏは
、上記磁性層をスパッタした後９通常のホトレジスト工
程により縦３μｍ横３μ園にパターニングして形成され
る。

この後、絶縁層１１としてＡｌ、Ｏ，を、上記と同様の
スパッタ法により５０人成膜する。この後。

上部磁極１２として飽和磁束密度Ｂａ＝２．０Ｔ。

保磁力０．３　０ｅ、異方性分散角度５°以下のＦｅ系
合金よりなる磁性層をやはリスバッタ法により形成する
０本実施例においては、上部磁極１２としてＦｅ−Ｃ合
金を用いた。なお、この磁性層は単磁区化して再生特性
を安定化する必要がある。そのため、上記磁性層中には
ＢＮ中間層を挿入している。この上部磁極１２は、縦横
ともに２μ履の大きさにパターニングされる。パターニ
ング後、上部磁極１２上にレジスト１３を塗布し。

スルーホールを形成する。この後、上部磁極１２へ電流
を供給するための上部型ｉ１４を形成してプロセスを終
了する。

このようにして作製した。デバイスのヒステリシス特性
を第６図に示す０図から明らかなごとく。

一対の磁性層の保磁力の差が明瞭に観察されている。こ
の一対の磁性層の内、保磁力の小さい磁性層は５００ｅ
であり、高い方は４００　０ｅとなっている。また、５
００ｅから４００　０ｅの範囲では、外部磁界が変化し
ても磁性層の磁化量はほとんど変化しておらず、一対の
磁性膜の磁化変化が完全に分離されていることが分かる
。なお。

一対の磁性層の保磁力の差は、使用する媒体の保磁力、
飽和磁化により適切な値に設定することにより、外部磁
界に対する再生感度を向上させることができる、また、
−様印加磁界に対する抵抗変化を測定した結果を第７図
に示す。測定は室温で行なったが抵抗変化率Δρ／ρは
５％と高い値を示した。なお、一対の磁性層の異方性の
なす角度は９０度であるが、外部磁界は保磁力の高い磁
性層の異方性の方向に印加した。

次に、異方性分散角度を７０度から徐々に減少させて抵
抗変化率の変化を測定した結果を第８図に示す、この結
果、異方性分散角度は小さいほど好ましい結果の得られ
ることが確かめられた。しかし現状の技術では、異方性
分散角度は５度程度が限界であり、この時に抵抗変化率
Δρ／ρが５％となる。ただし、異方性分散角度を１０
度前後に抑えられれば抵抗変化率を４．８％以上に設定
することができるため２本実施例では異方性分散角度を
５度から１０度の間に設定している０次に。

試料の一方向を機械研磨により削り落とし９通常の簿膜
ヘッドを研磨面に押し当てて高周波領域における抵抗変
化率も測定した。その結果を、第９図に示すが２周波数
３０ＭＨｚまでは、はぼフラットな抵抗変化率を示すこ
とが確かめられた。

次に２本実施例のデバイスを、誘導型の薄膜ヘッド上に
形成させた記録再生分離型ヘッドを試作して再生特性を
測定した。この記録再生分離型ヘッドの断面構造を第１
０図に示す、ここでは、外部磁界に対する分解能を向上
させるために、一対の磁性層と非磁性中間層により形成
される多層膜の両側にシールド層１５と１６を設けてい
る。このシールド層１５．１６の間隔は０．３μ園であ
る。

この磁気ヘッドを、保磁力２０００　０ｅ、膜厚５００
人のスパッタ媒体と組合せて再生特性を測定し、その結
果を誘導型の薄膜ヘッド、ＭＲヘヘッド比較した。第１
１図は、横軸を記録密度、縦軸を単位トラック幅当りの
再生出力としてそれぞれのヘッドの再生感度を比較した
結果である。８Ｉ！ｌ定はスペーシング０．１５μ−で
行ったが２本発明の実施例による磁気ヘッドにより得ら
れる再生出力は誘導型ヘッドの２．５倍、ＭＲヘヘッド
約１．３倍と高く、またＭＲヘヘッド測定されるような
再生出力変動は全く観測されなかった。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したごとく、磁性層に、絶縁体または半
導体もしくは反強磁性体よりなる中間層を挿入して形成
した多層構造の磁気抵抗効果膜を用いた本発明の磁気抵
抗効果素子において、磁気抵抗効果膜に流れるすべての
電流が上記中間層を必ず通過するような素子構造にして
、磁気抵抗効果膜の少なくとも一部を非磁性金属よりな
る導体上に形成させた素子構造とすることにより、磁気
抵抗効果膜のすべての磁性層の膜面方向を、磁気記録媒
体面に対してほぼ直角に配置して磁界を検出する構造に
することができるので、磁気記録媒体に対向する磁気抵
抗効果膜の端面部の磁性層の面積を極めて小さくするこ
とができ、狭トラツク化された高密度磁気記録媒体から
の狭い領域からの漏洩磁界を高感度に検出することが可
能となる。

そして、上記多層構造を持つ磁気抵抗効果膜には。

（１）強磁性トンネル効果を用いた磁性薄膜。

（２）反強磁性中間層を用いた磁性薄膜のいずれの型の
磁気抵抗効果膜にも適用することができ。

本発明の利用価値は極めて広い。

そして９本発明の磁気抵抗効果素子を用いた再生用磁気
ヘッドは１例えばトラック幅が２μ−以下であっても再
生出力が安定してＳ／Ｎ比の高い信号の再生が可能とな
るので、特に記憶容量が大きくかつデータの高速度転送
を必要とする磁気ディスク装置用ヘッドとして極めて有
効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１において例示した磁気抵抗効
果素子の構成を示す模式図、第２図は第１図に示す素子
の印加磁界と抵抗変化率との関係を示すグラフ、第３図
および第４図は本発明の実施例２において例示した磁気
抵抗効果素子の構成を示す模式図、第５図（ａ）、（ｂ
）、（ｃ）は本発明の実施例４において例示した磁気抵
抗効果素子の作製プロセスを示す工程図、第６図は第５
図の工程により作製した磁気抵抗効果素子のヒステリシ
ス特性を示すグラフ、第７図は第５図に示した素子の一
様印加磁界に対する抵抗変化を示すグラフ、第８図は第
５図に示した素子の異方性分散角度と抵抗変化率の関係
を示すグラフ、第９図は第５図に示した素子の周波数と
抵抗変化率の関係を示すグラフ、第１０図は本発明の実
施例４において例示した記録再生分離型ヘッドの断面構
造を示す模式図、第１１図は第１０図に示したヘッドの
再生特性を従来の誘導型簿膜ヘッドとＭＲヘヘッド比較
して示したグラフ、第１２図および第１３図は従来の磁
気抵抗効果素子の構成を示す模式図である。 １・・・Ｃｕ電極 ２−　Ｆｅ　−１、３ａｔ％Ｒｕ合金層３・・・Ｓｉｎ
、層 ４−　Ｆｅ　−１、Ｏａｔ％Ｃ合金層 ５・・・磁気抵抗効果膜　　６・・・Ｃｕ電極７・・・
トンネル接合部　　８・・・基板９・・・下部電極　　
　　　１０・・・下部磁極１１・・・絶縁層　　　　　
１２・・・上部磁極１３・・・レジスト　　　　１４・
・・上部電極１５・・・シールド層　　　１６・・・シ
ールド層１７・・・絶縁層　　　　　１８・・・磁束検
出部１９・・・記録コイル ２１・・・磁気記録媒体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁性層に、絶縁体または半導体もしくは反強磁性体
   よりなる中間層を挿入して形成した多層構造の磁気抵抗
   効果膜を用いた磁気抵抗効果素子において、上記磁気抵
   抗効果膜に流れるすべての電流が上記中間層を通過する
   構造としたことを特徴とする磁気抵抗効果素子。 ２、請求の範囲第１項において、磁気抵抗効果膜の少な
   くとも一部が非磁性金属よりなる導体上に形成されてい
   ることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 ３、請求の範囲第１項または第２項において、多層構造
   の磁気抵抗効果膜を構成する磁性層および中間層を同一
   膜面内に積層したことを特徴とする磁気抵抗効果素子。 ４、請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項にお
   いて、磁気抵抗効果膜が強磁性トンネル効果を有するこ
   とを特徴とする磁気抵抗効果素子。 ５、請求の範囲第４項において、強磁性トンネル効果を
   有する磁気抵抗効果膜は、Ｎｉ／ＮｉＯ／Ｃｏ、Ｆｅ／
   Ｇｅ／Ｃｏ、Ａｌ／Ａｌ＿２Ｏ＿３／Ｎｉ、Ｃｏ−Ａｌ
   ／Ａｌ＿２Ｏ＿３／Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃ／ＳｉＯ＿２／Ｆｅ
   −Ｒｕ、Ｆｅ−Ｃ／Ａｌ＿２Ｏ＿３／Ｃｏ−Ｎｉ、Ｆｅ
   −Ｃ／Ａｌ＿２Ｏ＿３／Ｆｅ−Ｒｕのいずれかであるこ
   とを特徴とする磁気抵抗効果素子。 ６、請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項にお
   いて、磁気抵抗効果膜が反強磁性材料よりなる中間層を
   有する多層膜であることを特徴とする磁気抵抗効果素子
   。 ７、請求の範囲第６項において、反強磁性材料よりなる
   中間層を有する多層膜は、Ｆｅ／Ｃｒ多層膜であること
   を特徴とする磁気抵抗効果素子。 ８、請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか１項記載
   の磁気抵抗効果素子を用いて、狭トラック化された高密
   度磁気記録媒体からの漏洩磁束信号を、高感度に検出し
   て記録情報を読み取る再生用磁気ヘッドを構成したこと
   を特徴とする磁気ヘッド。 ９、絶縁層を介して積層された磁性層よりなる磁気抵抗
   効果膜の強磁性トンネル現象を利用して、磁気記録媒体
   から漏洩する信号磁束を検出する磁気ヘッドにおいて、
   上記絶縁層を介して積層される磁性層の保磁力が異なる
   ことを特徴とする磁気ヘッド。 １０、請求の範囲第９項において、保磁力が異なる磁性
   層は、軟磁性体と硬磁性体からなることを特徴とする磁
   気ヘッド。 １１、請求の範囲第９項または第１０項において、絶縁
   層を介して積層される磁性層の磁化容易方向が、互にほ
   ぼ直交していることを特徴とする磁気ヘッド。 １２、請求の範囲第９項ないし第１１項のいずれか１項
   において、絶縁層を介して積層される磁性層が多層構造
   を有することを特徴とする磁気ヘッド。 １３、請求の範囲第９項ないし第１２項のいずれか１項
   において、絶縁層を介して積層される磁性層が、磁気的
   なシールド材で挟着された構成とすることを特徴とする
   磁気ヘッド。 １４、請求の範囲第８項ないし第１３項のいずれか１項
   記載の再生用磁気ヘッドを用いて、高密度記録媒体から
   の漏洩磁束信号を検出して、磁気記録媒体に記録されて
   いる情報の読み取りを行う手段を設けたことを特徴とす
   る磁気記録再生装置。