JPH05143940A

JPH05143940A - 磁気抵抗効果形ヘツド

Info

Publication number: JPH05143940A
Application number: JP10271992A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kitada; 正弘北田; Hideo Tanabe; 英男田辺; Noboru Shimizu; 昇清水; Naoki Koyama; 直樹小山; Toshio Kobayashi; 俊雄小林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1992-04-22
Publication date: 1993-06-11
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: JP3316869B2

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気抵抗効果型ヘッドに用いられるＮｂを含む
材料を改善し、特性バラツキの改善されたヘッドを提供
すること。【構成】磁気抵抗効果を示す膜６と、Ｎｂおよび添加元
素としてＴｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｗ，Ｐｔ，Ｒｅ，
Ｖ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｎｉ，Ｒｕからなる群から選ば
れる少なくとも一種の元素からなる第２の膜８との２層
膜を基本とした構造を有する磁気抵抗効果型ヘッド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気記録装置用磁気ヘッ
ドに係り、特にこれに用いるＮｂ材料の改良に関し、高
密度磁気記録の読み取りに適した磁気抵抗効果型ヘッド
を提供する。本発明のＮｂ材料は、特にバイアス印加用
シャント膜を有するシャントバイアス型磁気抵抗効果素
子を用いる磁気ヘッドのシャント膜に用いられる。また
バイアス印加用の軟磁性膜を有するソフトバイアス型磁
気抵抗効果素子を用いる磁気ヘッドの軟磁性膜と磁気抵
抗効果膜の中間膜に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来のシャントバイアス型磁気抵抗効果
型ヘッドのシャント膜には、例えば米国特許4,663,684
号に記載されているように、Ti、Ta、Mo、Nb等が、特開
平2-68706号にはTi、Cr、Ta、Zr、Hf、TiW合金等が、特
開平2-220213号にはCr、Ta、W、Nb等が用いられてい
る。

【０００３】磁気抵抗効果膜には、通常Ni-Fe合金膜やN
i-Co合金膜あるいはNi-Fe-Co膜が用いられているが、シ
ャント膜はこれらの磁気抵抗効果膜と2層膜の状態で使
用されており、これに通常10⁶A/cm²以上の電流を流し、
両膜に分流させてシャント膜ではバイアス磁界を発生さ
せ、磁気抵抗効果膜では磁気抵抗による抵抗変化を発生
させる。

【０００４】シャント膜に必要な性質としては、磁気抵
抗効果膜との2層膜において、バイアス磁界が最適にな
るような分流が生ずるように電気抵抗値が磁気抵抗効果
膜に対して適当な値であること、磁気抵抗効果型素子の
作製工程において磁気抵抗効果膜を劣化させるような反
応を起こさないこと、耐食性がすぐれていること、膜の
形成が容易であること、電気抵抗のばらつきが少ないこ
と、などの条件を満たさなければならない。

【０００５】また、バイアス磁界発生手段として軟磁性
膜を用い、軟磁性膜／スペーサ金属膜／磁気抵抗効果膜
の３層構成を有するソフトバイアス型磁気抵抗効果ヘッ
ドがある。この従来例にはＵＳＰ４，６６３，６８５，
特開平３−１１６５１０号がある。

【０００６】しかし、このような３層構造では軟磁性膜
に電流が流れても意味はなく、磁気抵抗効果膜に流れる
電流が減ることを防ぐという点で、スペーサ金属膜の比
抵抗は高い方が良い。また、このスペーサ金属膜にも上
記耐反応性、耐食性、膜の形成の容易性、電気抵抗のば
らつきのなさ等が求められるのは言うまでもない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は磁気抵抗効果膜との反応を考慮すると、特開昭62-183
003号に記載のようにTiは175〜200℃で上記磁気抵抗効
果膜と反応し、Mo、Ta、Zrは350℃程度まで反応しない
が耐食性が劣り電気抵抗も高く、Crやその合金はTiと同
様に反応温度が低く、他の従来技術もNbを除けば上記の
材料と同様な特性を示す。

【０００８】Nbは磁気抵抗効果膜との反応開始温度も高
く、耐食性も優れており、シャント膜として優れた材料
である。通常、蒸着やスパッタリング等で作製されたNb
膜の電気抵抗は25から35μΩcmであるが、膜形成雰囲気
中の残留酸素や窒素の影響で電気抵抗の変動しやすい欠
点がある。

【０００９】また、磁気抵抗効果型ヘッドの出力の向上
のためには、より薄い磁気抵抗効果膜を使用することが
必要であり、シャント膜の厚さもこれに従って薄くしな
ければならない。磁気抵抗効果膜の厚さは5〜50nmであ
るが、金属膜中の電子の平均自由行程は30nm程度であ
り、磁気抵抗効果膜の厚さが30nm前後になると、膜の表
面に電子が衝突して散乱される現象が顕著になる。した
がって、30nm以下のシャント膜では、電気抵抗のばらつ
きも極めて顕著になる。バイアス磁界の制御には膜厚と
電気抵抗の制御が必須であるが、上記Nb膜を通常の形成
方法で作製したものでは、この膜厚領域での電気抵抗の
ばらつきが20から30%にも達する。これに膜厚のばらつ
きも重なるので、磁気抵抗効果膜との分流の制御にも大
きな影響を与え、ばらつきのない良好な特性を有するシ
ャントバイアス型磁気抵抗効果型ヘッドの製造は極めて
難かしい。

【００１０】また、ソフトバイアス型の磁気ヘッドにお
いても、磁気抵抗効果膜のセンス電流が軟磁性膜に分流
するのを防ぐためには、スペーサ膜の厚さはできるだけ
薄くして高抵抗とする必要がある。しかしこの場合、上
で述べたのと同様に、スペーサ膜の抵抗のばらつきとい
う問題がある。

【００１１】従来の磁気抵抗効果型ヘッドにおいては、
磁気抵抗効果膜が5〜30nmと極めて薄くなったときのシ
ャントあるいはスペーサ膜の電気抵抗のばらつき低減に
ついては考慮されておらず、ばらつきのない良好な特性
を有する磁気抵抗効果型ヘッドとその製造方法はなかっ
た。

【００１２】本発明の第１の目的は磁気抵抗効果型ヘッ
ドに用いるのに有利なＮｂ系合金金属材料を提供するこ
とにある。

【００１３】本発明の第２の目的は、シャントバイアス
型磁気抵抗効果型ヘッドの中、特に磁気抵抗効果膜が薄
い高出力のヘッドに最適なシャント膜を提供することに
ある。本発明の第３の目的は、ソフトバイアス型ヘッ
ドのスペーサ金属層として好適なスペーサ金属層を提供
することにある。

【００１４】上記目的を達成するために、本発明の磁気
抵抗効果型ヘッドではNbに第２金属を添加してNbのもつ
高耐食性や磁気抵抗効果膜との良好な反応特性を損なう
ことなく、電気抵抗の値を調整し、従来技術であるNbの
有する欠点を解決するものである。

【００１５】本願発明の他の目的は薄膜を用いた磁気抵
抗効果型ヘッドの材料として好適なものを提供すること
である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本願発明の磁気抵抗効果
型ヘッドは、磁気抵抗効果を示す第１の膜と、Ｎｂおよ
び添加元素としてＣｒ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｗ，Ｐｔ，Ｒｅ，
Ｖ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｎｉ，Ｒｕからなる群より選ば
れた少なくとも１種の元素よりなる第２の膜との２層膜
を基本とした構造を有する。

【００１７】この第２の膜は第１の膜にバイアス磁界を
印加するシャント膜である場合はシャントバイアス型の
ヘッドとなり、また、軟磁性を呈する第３の膜が、第２
の膜を介して第１の膜に積層されるとソフトバイアス型
のヘッドとなる。

【００１８】本願発明は上記用途の外にも、磁気抵抗効
果型ヘッド用の材料として優れたものを提供するもので
ある。これは、Ｎｂを主成分とし添加元素としてＣｒ，
Ｍｏ，Ｚｒ，Ｗ，Ｐｔ，Ｒｅ，Ｖ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｒｈ，
Ｎｉ，Ｒｕからなる群より選ばれた少なくとも１種の添
加元素を含む磁気抵抗効果型ヘッド用薄膜材料である。
添加元素の添加量は、添加元素がＴｉで耐反応性の観点
から３０ａｔ．％以下、添加元素がＺｒで耐食性の観点
から１２ａｔ．％以下、添加元素がＶで耐反応性の観点
から２２ａｔ．％以下、添加元素がＨｆで耐反応性の観
点から２７ａｔ．％以下、添加元素がＷで耐食性の観点
から６ａｔ．％以下、添加元素がＴａで耐反応性の観点
から２７ａｔ．％以下、添加元素がＲｕで耐反応性の観
点から３７ａｔ．％以下、添加元素がＲｈで耐反応性の
観点から２７ａｔ．％以下、添加元素がＲｅで耐反応性
の観点から１７ａｔ．％以下、添加元素がＰｔで耐反応
性の観点から１２ａｔ．％以下、添加元素がＣｒで耐反
応性の観点から６ａｔ．％以下、添加元素がＭｏで耐食
性の観点から９ａｔ．％以下である。

【００１９】磁気抵抗効果型ヘッド材料として特に好ま
しい添加元素の含有量は、Tiの場合は含有量が1〜25at.
%。

【００２０】Zrの場合は含有量が0.5〜10at.%。

【００２１】Vの場合は含有量が3〜20at.%。

【００２２】Hfの場合は含有量が1〜25at.%Wの場合は含
有量が0.5〜5at.%。

【００２３】Taの場合は含有量が3〜25at.%。

【００２４】Ruの場合は含有量が3〜35at.%。

【００２５】Rhの場合は含有量が3〜25at.%。

【００２６】Reの場合は含有量が3〜15at.%。

【００２７】Ptの場合は含有量が1〜10at.%。

【００２８】Niの場合は含有量が3〜25at.%。

【００２９】Crの場合は含有量が0.2〜5at.%。

【００３０】Moの場合は含有量が3〜8at.%。

【００３１】である。

【００３２】また、本願発明の第２の元素に加えて、耐
食性や耐反応性を高めるために他の元素を添加すること
も本願発明の範囲内のものである。

【００３３】

【作用】Nbに第2元素を添加してシャント膜とする場
合、磁気抵抗効果膜との分流に適した値の範囲としなけ
ればならない。この値は磁気抵抗効果膜の電気抵抗の3
倍程度までがよい。抵抗が高すぎるとシャント膜の厚さ
を大きくしなければならないので、電流による発熱の放
散が悪くなり素子の寿命が非常に短くなる。また、シー
ルド型磁気抵抗効果素子のギャップの低減ができなくな
る。

【００３４】Nbに元素を添加すると一般に添加量の少な
いときは固溶体になるが、全率固溶の合金系を除けば合
金系に特有の金属間化合物とNbの固溶体からなる2相組
織となり、電気抵抗の増大やそのばらつきの増大、耐食
性の劣化などが生じる。従って、固溶体の状態であるこ
とが望ましい。すなわち、2相組織は熱処理条件によっ
て大きく変化するので、電気抵抗の変化も著しい。

【００３５】磁気抵抗効果膜との反応に関しては、Nbの
合金化によって合金の融点が低くなると反応開始温度が
低くなるので、Nb合金の融点は約2000℃以上であること
が必要である。2000℃以下になると磁気抵抗効果膜との
反応開始温度が350℃以下となり、耐熱性の点で好まし
くなくなる。これらの条件を満たすNb合金の元素添加量
の範囲は添加元素によって異なり、合金系ごとにその電
気抵抗や耐食性、磁気抵抗効果膜との反応開始温度など
を詳細に調べて決定しなければならない。

【００３６】Nbに第2元素を添加することにより、純Nb
に比較して電気抵抗は増大する。単位添加量あたりのNb
合金の電気抵抗の増大量は添加元素の種類によって異な
るが、一般には図１で示すように添加量の少ない領域で
は直線的であり、添加量が増えてくると直線から外れて
くる。前述のようにNb膜の電気抵抗は作製方法によって
異なるが、そのほかに用いるNb及び添加元素の純度によ
っても大きく変化する。ここでは、通常工業的に使用さ
れる純度が99.9〜99.999wt.%の原料を使用した場合を基
準にして述べる。図１で示した電気抵抗の中で、シャン
ト膜に使用できる電気抵抗値の範囲は前述のように磁気
抵抗効果膜の3倍までである。前述の磁気抵抗効果膜に
おいて、その膜厚が5〜30nmの場合の電気抵抗は15〜35
μΩcmでありシャント膜としてのNb合金膜の電気抵抗
は、約105μΩcmまでで、この範囲であればシャント膜
として使用できる。

【００３７】次に、磁気抵抗効果膜との反応に関して
は、合金化によって種々の融点をもつNb合金膜と上述の
磁気抵抗効果膜との反応を調べた結果、図２で示すよう
に、両者の反応開始温度は合金の融点に比例し、磁気抵
抗効果型ヘッドの作製行程での必要加熱温度を300℃と
すれば、これより反応開始温度が1〜2割高いことが必要
であり、この温度を350℃とすれば、これを満足する合
金組成を選定しなければならない。第3図で示した関係
から上記反応温度350℃を満足するNb合金の融点は2000
℃以上である。

【００３８】電気抵抗のばらつきに関しては、図３で示
すようにNbに対してNb合金の電気抵抗の膜厚依存性は、
全体として高抵抗側にシフトする。図３において、Nbの
電気抵抗の膜厚依存性のない領域の抵抗値をρ₀膜厚依
存性のある領域の抵抗値をρ_t、Nb合金の膜厚依存性の
ない領域の抵抗値をρ₀₁膜厚依存性のある領域の抵抗値
をρ_t1とすれば、(ρ_t- ρ₀)/ρ₀に比較して(ρ_t1-
ρ₀₁)/ρ₀₁は小さくなる。また、膜厚依存性のある領域
でのNb膜の電気抵抗のばらつきΔρ₀とNb合金のΔρ₀₁
を比較するとΔρ₀₁のほうが小さくなる。

【００３９】磁気記録装置の高密度化に対応するには、
磁気抵抗効果膜の膜厚を低減して、高電流化する必要が
あり、膜厚の低減とともにシャント膜と磁気抵抗膜の分
流比は上述のような原因でばらついてくる。このばらつ
きの低減には、素子に通電するための電源にばらつきを
低減するような回路機能を持たせることが必要である。
しかし、本発明により電源への負担も大幅に軽くなる。
これと同時に記録再生における信号の再生誤り率も低減
されるので、エラーコレクシヨンの回路への負担も大幅
に軽くなる。したがって、誤り率の非常に低い磁気記憶
装置が実現される。以上のような作用で、Nb膜に比較
して、Nb合金膜の電気抵抗のばらつきが低減され、当該
磁気抵抗効果素子のバイアス磁界強度ゃ出力特性のばら
つきが低減される。

【００４０】

【実施例】以下本発明を実施例で詳細に説明する。

【００４１】実施例１ Nbに1〜35at.%のTiを添加したNb-Ti合金を真空溶解法で
作製し、これから電子ビーム蒸着用のソースおよびスパ
ッタリング用ターゲットを切り出した。これらを使用し
てガラス基板上に電子ビーム蒸着およびスパッタリング
で堆積して薄膜を形成した。

【００４２】第4図にこの薄膜の電気抵抗のTi添加量依
存性を示す。膜厚は代表例として電気抵抗の膜厚依存性
のない領域の100nmと、膜表面により電子が散乱される
膜厚依存性のある領域の20nmの場合を示した。ここで電
気抵抗はNbの電気抵抗を基準にして示してある。膜厚に
かかわらずNb-Ti合金膜の電気抵抗はTi量が1at.%までは
顕著な増加を示さず、1at.%以上になると増加が明瞭と
なり、25at.%まではほぼ直線的に増大し、25at.%以上に
なると急激な増大がみられる。

【００４３】前述のように、磁気抵抗効果素子のシヤン
ト膜に使用する金属膜の抵抗は磁気抵抗効果膜の抵抗の
1〜3倍が望ましく、通常作製される磁気抵抗効果膜の抵
抗が15〜30μΩcmであるから、望ましいシャント膜用Nb
合金の抵抗の上限は、約90μΩcmであり、シャント膜と
して好ましいTi添加量は25at.%以下である。

【００４４】また、上述の(ρ_t1- ρ₀₁)/ρ₀₁の効果が
顕著になる領域でTiの添加量を考えると、Tiの添加量は
5〜25at.%がより有効である。Ti添加量が低い場合に抵
抗増大がすくないのは、蒸着等の膜形成の過程でTiが雰
囲気中の酸素などの残留ガスと反応してNbに混入するガ
ス不純物ガス量を低減するゲッター効果のためと推定さ
れる。

【００４５】Ti量が1〜5at.%の範囲では、Nb合金膜の抵
抗増加は顕著ではないが、Tiのゲッター効果のため抵抗
のばらつきはNb膜に比較して約1/3〜1/2に低減する。し
たがって、Tiを添加した場合にはゲッター効果によるシ
ャント膜の電気抵抗ばらつきの低減効果がある。

【００４６】一方、第5図で示すように磁気抵抗効果膜
であるNi-19at.%Fe合金膜Nb-Ti合金膜との反応を真空中
で熱処理して調べたところ、反応温度はTiの添加量が28
at.%近傍で350℃、30at.%近傍で300°C以下になる。ヘ
ッド作製工程での最高熱処理温度が300℃を超える場合
は、30at.%以上のＴｉの添加は、ヘッド材料として実用
的でない。

【００４７】以上の検討をしたのち、Nb、Nb-1at.%Ti、
Nb-5at.%Ti、Nb-10at.%Ti、Nb-20at.%Ti、Nb-25at.%T
i、Nb-39at.%Ti膜をシャント膜に使用し、磁気抵抗膜と
してNi-19at.%Fe、Ni-50at.%Co、Ni-10at.%Fe-9at.%Co
を使って磁気抵抗効果型ヘッドを作製した。

【００４８】その結果、シャント膜の電気抵抗ばらつき
によるヘッドのバイアス磁界強度のばらつきは、ヘッド
出力の波形の上下非対称性で比較して、Nb-Ti合金の場
合はNbの場合に比較していずれもばらつきが1/3から1/2
以下に減少した。同様の検討をFeを7〜27at.%含むNi-Fe
磁気抵抗効果膜、Coを30〜50at.%含むNi-Co磁気抵抗効
果膜、Feを3〜18at.%、Coを3〜15at.%、残余Niからなる
Ni-Fe-Co磁気抵抗効果膜を用いてヘッドを作製し評価し
たところ、シャント膜の電気抵抗ばらつきの低減効果に
よるヘッド特性のばらつき低減が確認された。

【００４９】実施例２実施例１と同様の方法でNbに0.5〜35at.%のZrを添加し
たNb-Zr合金の電気抵抗およびそのばらつきを調べた。

【００５０】図6に示すようにNb-Zr合金膜の場合はZr量
が0.5at.%までは顕著な増加を示さず、0.5at.%以上にな
ると増加が明瞭となり、10at.%まではほぼ直線的に増大
し、10at.%以上になると急激な増大がみられる。このよ
うな抵抗の急激な増大は2相組織が形成されるためとみ
られるが、前述のように、磁気抵抗効果素子のシヤント
膜に使用する金属膜の抵抗は磁気抵抗効果膜の抵抗の1
〜3倍が望ましく、シャント膜に使えるNb合金の抵抗の
上限を約90μΩcmとすれば、シャント膜に使用できるZr
添加量は0.5〜10at.%である。

【００５１】また、上述の(ρ_t1- ρ₀₁)/ρ₀₁の効果が
顕著になる領域でZrの添加量を考えると、Zrの添加量は
2.5〜10at.%がより有効である。Zr添加量が低い場合に
抵抗増大がすくないのは、蒸着等の膜形成の過程でTiの
場合と同様にZrが雰囲気中の酸素などの残留ガスと反応
してNbに混入する不純物ガス量を低減するゲッター効果
のためと推定される。

【００５２】Zr量が0.5〜2.5at.%の範囲では、Nb合金膜
の抵抗増加は顕著ではないが、Zrのゲッター効果のため
抵抗のばらつきはNb膜に比較して約1/3〜1/2に低減す
る。したがって、Zrを添加した場合もゲッター効果によ
るシャント膜の電気抵抗ばらつきの低減効果がある。

【００５３】一方、磁気抵抗効果膜であるNi-19at.%Fe
合金膜とNb-Zr合金膜との反応を真空中で熱処理して調
べたが、反応温度はZrの添加量が増大してもとくに大き
な変化はなく350℃以上を保っている。しかし、Ｚｒの
添加量の多い、例えば約12at.%Zr以上のNb-Zr合金は耐
食性が大幅に低下するためヘッド材料として実用的でな
い。

【００５４】以上の検討をしたのち、Nb、Nb-0.5at.%Z
r、Nb-2.5at.%Zr、Nb-5at.%Zr、Nb-7.5at.%Zr、Nb-10a
t.%Zrをシャント膜に使用し、磁気抵抗膜としてNi-19a
t.%Fe、Ni-50at.%Co、Ni-10at.%Fe-9at.%Coを使って磁
気抵抗効果型ヘッドを作製した。その結果、シャント膜
の電気抵抗ばらつきによるヘッドのバイアス磁界強度の
ばらつきは、ヘッド出力の波形の上下非対称性で比較し
て、Nb-Zr合金の場合はNbの場合に比較していずれもば
らつきが1/3から1/2以下に減少した。

【００５５】同様の検討をFeを7〜27at.%含むNi-Fe磁気
抵抗効果膜、Coを30〜50at.%含むNi-Co磁気抵抗効果
膜、Feを3〜18at.%、Coを3〜15at.%、残余NiからなるNi
-Fe-Co磁気抵抗効果膜を用いてヘッドを作製し評価した
ところ、シャント膜の電気抵抗ばらつきの低減効果によ
るヘッド特性のばらつき低減が確認された。

【００５６】実施例３実施例１および実施例２と同様の方法でNbに1〜35at.%
のVを添加したNb-V合金の電気抵抗およびそのばらつき
を調べ、シャント膜に使用できるV添加量を検討した結
果、Vの場合は3〜20at.%の範囲が有効である(図6)。

【００５７】V添加の場合も20at.%以上になると抵抗が
大幅に増大し、またNi-19at.%Fe合金膜とNb-V合金膜と
の反応を真空中で熱処理して調べたところ、反応温度は
Vの添加量増大とともに低下しNb-22at.%V近傍で350℃以
下になる。したがって、22at.%V以上のNb-V合金はヘッ
ド作製工程での最高熱処理温度にもよるが、300℃を超
えた場合はヘッド材料として実用的でない。

【００５８】また、Nb膜の抵抗変化は3at.%以下のV添加
では少ないものの、シャント膜の電気抵抗ばらつき低減
の大きな効果は3at.%以上添加しないとみられない。Vの
場合も添加量の少ない範囲における抵抗のばらつき低減
は、主にVのゲッター効果によるとみられるが、TiやZr
に比較するとVのゲッター効果は弱いためやや添加量を
増加する必要があるものと思われる。しかし、3at.%以
上添加した時の抵抗のばらつきは、Ti、Zr添加と同様に
Nb膜に比較して約1/3〜1/2になった。

【００５９】以上の検討ののちTi、Zr添加の場合と同様
に、Nb-V合金膜をシャント膜に使用し、磁気抵抗膜とし
てNi-19at.%Fe、Ni-50at.%Co、Ni-10at.%Fe-9at.%Coを
使って磁気抵抗効果型ヘッドを作製した結果、シャント
膜の電気抵抗ばらつきによるヘッドのバイアス磁界強度
のばらつきは、ヘッド出力の波形の上下非対称性で比較
して、Nb膜の場合に比較していずれも1/3から1/2以下に
減少した。同様の検討をFeを7〜27at.%含むNi-Fe磁気抵
抗効果膜、Coを30〜50at.%含むNi-Co磁気抵抗効果膜、F
eを3〜18at.%、Coを3〜15at.%、残余NiからなるNi-Fe-C
o磁気抵抗効果膜を用いてヘッドを作製し評価したとこ
ろ、やはりシャント膜の電気抵抗ばらつきの低減効果に
よるヘッド特性のばらつき低減が確認された。

【００６０】実施例４実施例１および実施例２と同様の方法でNbに0.5〜35at.
%のHfを添加したNb-Hf合金の電気抵抗およびそのばらつ
きを調べ、シャント膜に使用できるHf添加量を検討した
結果、Hfの場合は1〜25at.%の範囲が有効である(図6)。

【００６１】Hf添加の場合も25at.%以上になると抵抗が
大幅に増大する。また、上述の(ρ_t1- ρ₀₁)/ρ₀₁の効
果が顕著になる領域でHfの添加量を考えると、Hfの添加
量は5〜25at.%がより有効である。

【００６２】さらに、Ni-19at.%Fe合金膜とNb-Hf合金膜
との反応を真空中で熱処理して調べたところ、反応温度
はHfの添加量を増加していくとNb-27at.%Hf近傍で350℃
以下になる。したがって、27at.%Hf以上のNb-Hf合金は
ヘッド作製工程での最高熱処理温度が300℃を超えた場
合はヘッド材料として実用的でない。

【００６３】また、Nb膜の抵抗変化は1at.%以下のHf添
加では少ないものの、シャント膜の電気抵抗ばらつき低
減の効果は1at.%以上添加しないとみられない。1at.%以
上添加した時の抵抗のばらつきは、Ti、Zr添加と同様に
Nb膜に比較して約1/3〜1/2になる。

【００６４】以上の検討ののちTi、Zr添加の場合と同様
に、Nb-Hf合金膜をシャント膜に使用し、磁気抵抗膜と
してNi-19at.%Fe、Ni-50at.%Co、Ni-10at.%Fe-9at.%Co
を使って磁気抵抗効果型ヘッドを作製した結果、シャン
ト膜の電気抵抗ばらつきによるヘッドのバイアス磁界強
度のばらつきは、ヘッド出力の波形の上下非対称性で比
較して、Nb膜の場合に比較していずれも1/3から1/2以下
に減少した。同様の検討をFeを7〜27at.%含むNi-Fe磁気
抵抗効果膜、Coを30〜50at.%含むNi-Co磁気抵抗効果
膜、Feを3〜18at.%、Coを3〜15at.%、残余NiからなるNi
-Fe-Co磁気抵抗効果膜を用いてヘッドを作製し評価した
ところ、やはりシャント膜の電気抵抗ばらつき低減効果
によるヘッド特性のばらつき低減が確認された。

【００６５】実施例５実施例１および実施例２と同様の方法でNbに0.5〜35at.
%のWを添加したNb-W合金の電気抵抗およびそのばらつき
を調べた。Nb-W合金膜の場合はW量が0.5at.%までは顕著
な増加を示さず、0.5at.%以上になると増加が明瞭とな
り、10at.%まではほぼ直線的に増大し、10at.%以上にな
ると急激な増大がみられる(図6)。

【００６６】前述のように、磁気抵抗効果素子のシャン
ト膜に使用する金属膜の抵抗は磁気抵抗効果膜の抵抗の
1〜3倍が望ましく、シャント膜に使えるNb合金の抵抗の
上限を約90μΩcmとすればシャント膜に使用できるW添
加量は0.5〜10at.%となる。

【００６７】また、上述の(ρ_t1- ρ₀₁)/ρ₀₁の効果が
顕著になる領域でWの添加量を考えると、Wの添加量は2.
5〜10at.%がより有効と考えられる。

【００６８】Wの場合について磁気抵抗効果膜であるNi-
19at.%Fe合金膜との反応と耐食性とを調べてみたとこ
ろ、反応温度は添加量10at.%でもとくに大きな変化はな
く350℃以上を保っているが、耐食性はWの添加により大
幅に低下する。この耐食性の点からみると、6at.%以上
のNb-W合金はヘッド材料として実用的でないことがわか
った。

【００６９】したがって、Wの場合はシャント膜として
0.5〜5at.%の添加量が適量であり、この範囲のNb-W合金
膜の抵抗のばらつきは、Nb膜に比較して約1/3〜1/2に低
減した。したがって、Wを添加した場合もシャント膜の
電気抵抗ばらつきの低減効果があると考えられる。

【００７０】以上の検討をしたのちTi、Zr添加の場合と
同様に、Nb-W合金膜をシャント膜に使用し、磁気抵抗膜
としてNi-19at.%Fe、Ni-50at.%Co、Ni-10at.%Fe-9at.%C
oを使って磁気抵抗効果型ヘッドを作製した結果、シャ
ント膜の電気抵抗ばらつきによるヘッドのバイアス磁界
強度のばらつきは、ヘッド出力の波形の上下非対称性で
比較して、Nb膜の場合に比較していずれも1/3から1/2以
下に減少した。

【００７１】同様の検討をFeを7〜27at.%含むNi-Fe磁気
抵抗効果膜、Coを30〜50at.%含むNi-Co磁気抵抗効果
膜、Feを3〜18at.%、Coを3〜15at.%、残余NiからなるNi
-Fe-Co磁気抵抗効果膜を用いてヘッドを作製し評価した
ところ、やはりシャント膜の電気抵抗ばらつき低減効果
によるヘッド特性のばらつき低減が確認された。

【００７２】実施例６実施例１および実施例２と同様の方法でNbに0.5〜35at.
%のTaを添加したNb-Ta合金の電気抵抗およびそのばらつ
きを調べ、シャント膜に使用できるTa添加量を検討した
結果、Taの場合は3〜25at.%の範囲が有効である。

【００７３】Ta添加の場合も25at.%以上になると抵抗が
大幅に増大し(図6)、またNi-19at.%Fe合金膜との反応温
度はTaの添加量増大によってNb-27at.%Ta近傍で350℃以
下になる。したがって、27at.%Ta以上のNb-Ta合金はヘ
ッド作製工程での最高熱処理温度が300℃を超えた場合
はヘッド材料として実用的でない。

【００７４】3〜25at.%の範囲のTa添加によるシャント
膜の電気抵抗ばらつき低減の効果は、Ti、Zr添加などと
同様にNb膜に比較して約1/3〜1/2になることを確認し
た。以上の検討ののちTi、Zr添加の場合と同様にNb-3〜
25at.%Ta合金膜をシャント膜に使用し、磁気抵抗膜とし
てNi-19at.%Fe、Ni-50at.%Co、Ni-10at.%Fe-9at.%Coを
使って磁気抵抗効果型ヘッドを作製した結果、シャント
膜の電気抵抗ばらつきによるヘッドのバイアス磁界強度
のばらつきは、ヘッド出力の波形の上下非対称性で比較
して、Nb膜の場合に比較していずれも1/3から1/2以下に
減少した。

【００７５】同様の検討をFeを7〜27at.%含むNi-Fe磁気
抵抗効果膜、Coを30〜50at.%含むNi-Co磁気抵抗効果
膜、Feを3〜18at.%、Coを3〜15at.%、残余NiからなるNi
-Fe-Co磁気抵抗効果膜を用いてヘッドを作製し評価した
ところ、やはりシャント膜の電気抵抗ばらつきの低減効
果によるヘッド特性のばらつき低減が確認された。

【００７６】実施例７上述した実施例と同様の方法でNbに0.5〜35at.%のRuを
添加したNb-Ru合金の電気抵抗およびそのばらつきを調
べ、シャント膜に使用できるRu添加量を検討した。その
結果、Ruの場合は、Nbに35at.%までRuを添加してもNbの
抵抗は直線的に増大し、その抵抗値はシャント膜に使え
るNb合金の抵抗値約90μΩcmを超えない範囲内にある。
そこで、さらに添加量を増やして40at%までRuを添加し
てNbの抵抗変化を調べてみたところ、35at.%を超えると
抵抗が大幅に増大する(図6)ことがわかった。

【００７７】これらの抵抗変化からみて、シャント膜に
使用できるRu添加量は3〜35at.%である。次に、Ni-19a
t.%Fe合金膜とNb-Ru合金膜の反応とNb-Ru合金膜の耐食
性について調べたが、反応温度はRuの添加量の増大によ
ってNb-37at.%Ru近傍で350℃以下になり、したがって37
at.%Ru以上のNb-Ru合金はヘッド作製工程での最高熱処
理温度が300℃を超えた場合はヘッド材料として実用的
でない。

【００７８】これに対し、Nb-Ru合金膜の耐食性につい
ては全く問題はなく、むしろRu添加によってNb膜の耐食
性は向上し非常に好ましい結果になる。

【００７９】この3〜35at.%の範囲のRu添加によるシャ
ント膜の電気抵抗ばらつき低減の効果は、Ti、Zr添加な
どと同様にNb膜に比較して約1/3〜1/2になることを確認
した。3at.%以下のRu添加では抵抗変化が小さいものの
ばらつき低減の効果もさほど大きくはないので、3at.%
以上のRu添加が有効である。

【００８０】以上の検討ののちTi、Zr添加などの場合と
同様に、Nb-3〜25at.%Ru合金膜をシャント膜に使用し、
磁気抵抗膜としてNi-19at.%Fe、Ni-50at.%Co、Ni-10at.
%Fe-9at.%Coを使って磁気抵抗効果型ヘッドを作製した
結果、シャント膜の電気抵抗ばらつきによるヘッドのバ
イアス磁界強度のばらつきは、ヘッド出力の波形の上下
非対称性で比較して、Nb膜の場合に比較していずれも1/
3から1/2以下に減少した。同様の検討をFeを7〜27at.%
含むNi-Fe磁気抵抗効果膜、Coを30〜50at.%含むNi-Co磁
気抵抗効果膜、Feを3〜18at.%、Coを3〜15at.%、残余Ni
からなるNi-Fe-Co磁気抵抗効果膜を用いてヘッドを作製
し評価したところ、やはりシャント膜の電気抵抗ばらつ
きの低減効果によるヘッド特性のばらつき低減が確認さ
れた。Ru添加のもう一つの効果は、Nb膜の耐食性の向上
である。温度90℃、RH95%、200hrの条件下での酸化によ
るNb膜厚の増大はNbに比較して1/10以下であった。これ
はRuがNbの耐食性に著しい効果をもつことを示してい
る。

【００８１】実施例８上述した実施例の場合と同様の方法でNbに0.5〜35at.%
のRhを添加したNb-Rh合金の電気抵抗およびそのばらつ
きを調べ、シャント膜に使用できるRh添加量を検討した
結果、Rhの場合は3〜25at.%の範囲が有効である。

【００８２】Rh添加の場合も25at.%以上になると抵抗が
大幅に増大し(図6)、またNi-19at.%Fe合金膜との反応温
度はRhの添加量増大によってNb-27at.%Rh近傍で350℃以
下になる。したがって、27at.%Rh以上のNb-Rh合金はヘ
ッド作製工程での最高熱処理温度が300℃を超えた場合
はヘッド材料として実用的でない。

【００８３】これに対し、Nb-Rh合金膜の耐食性につい
てはNb-Ru合金膜の場合と同様に3〜25at.%の範囲では全
く問題はなく、むしろRh添加によってNb膜の耐食性は向
上し非常に好ましい結果になる。

【００８４】この3〜25at.%の範囲のRh添加によるシャ
ント膜の電気抵抗ばらつき低減効果については、Ti、Zr
添加などと同様にNb膜に比較して約1/3〜1/2になること
を確認した。3at.%以下のRh添加では抵抗変化が小さい
もののばらつき低減の効果もさほど大きくはないので、
3at.%以上のRh添加が有効である。

【００８５】以上の検討ののちTi、Zr添加の場合と同様
にNb-3〜 25at.%Rh合金膜をシャント膜に使用し、磁気
抵抗膜としてNi-19at.%Fe、Ni-50at.%Co、Ni-10at.%Fe-
9at.%Coを使って磁気抵抗効果型ヘッドを作製した結
果、シャント膜の電気抵抗ばらつきによるヘッドのバイ
アス磁界強度のばらつきは、ヘッド出力の波形の上下非
対称性で比較して、Nb膜の場合に比較していずれも1/3
から1/2以下に減少した。同様の検討をFeを7〜27at.%含
むNi-Fe磁気抵抗効果膜、Coを30〜50at.%含むNi-Co磁気
抵抗効果膜、Feを3〜18at.%、Coを3〜15at.%、残余Niか
らなるNi-Fe-Co磁気抵抗効果膜を用いてヘッドを作製し
評価したところ、やはりシャント膜の電気抵抗ばらつき
の低減効果によるヘッド特性のばらつき低減が確認され
た。

【００８６】Rh添加のもう一つの効果は、Nb膜の耐食性
の向上である。温度90℃、RH95%、200hrの条件下での酸
化によるNb膜厚の増大はNbに比較して1/10以下であっ
た。これはRhがNbの耐食性に著しい効果をもつことを示
している。

【００８７】実施例９上述した実施例の場合と同様の方法でNbに0.5〜35at.%
のReを添加したNb-Re合金の電気抵抗およびそのばらつ
きを調べ、シャント膜に使用できるRe添加量を検討した
結果、Reの場合は3〜15at.%の範囲が有効である。

【００８８】Re添加の場合も15at.%以上になると抵抗が
大幅に増大し(図6)、またNi-19at.%Fe合金膜との反応温
度はReの添加量増大によってNb-17at.%Rh近傍で350℃以
下になる。

【００８９】したがって、17at.%Re以上のNb-Re合金は
ヘッド作製工程での最高熱処理温度が300℃を超えた場
合はヘッド材料として実用的でない。

【００９０】これに対し、Nb-Re合金膜の耐食性につい
ては3〜15 at.%の範囲ではとくに大きな問題はなく、む
しろRe添加によってNb膜の耐食性は若干向上する。

【００９１】この3〜15at.%の範囲のRe添加によるシャ
ント膜の電気抵抗ばらつき低減効果については、Ti、Zr
添加などと同様にNb膜に比較して約1/3〜1/2になること
を確認した。3at.%以下のRe添加では抵抗変化が小さい
もののばらつき低減の効果もさほど大きくはないので、
3at.%以上のRe添加が有効である。

【００９２】以上の検討ののちTi、Zr添加の場合と同様
にNb-3〜15at.%Re合金膜をシャント膜に使用し、磁気抵
抗膜としてFeを7〜27at.%含むNi-Fe磁気抵抗効果膜、Co
を30〜50at.%含むNi-Co磁気抵抗効果膜、Feを3〜18at.
%、Coを3〜15at.%、残余NiからなるNi-Fe- Co磁気抵抗
効果膜を用いてヘッドを作製し評価したところ、やはり
シャント膜の電気抵抗のばらつき低減効果によるヘッド
特性のばらつき低減が確認された。

【００９３】実施例１０上述した実施例の場合と同様の方法でNbに0.5〜35at.%
のPtを添加したNb-Pt合金の電気抵抗およびそのばらつ
きを調べ、シャント膜に使用できるPt添加量を検討した
結果、Ptの場合は1〜10at.%の範囲が有効である。

【００９４】Pt添加の場合も10at.%以上になると抵抗が
大幅に増大し(図6)、またNi-19at.%Fe合金膜との反応温
度はPtの添加量増大によってNb-12at.%Pt近傍で350℃以
下になる。

【００９５】したがって、12at.%Pt以上のNb-Re合金は
ヘッド作製工程での最高熱処理温度が300℃を超えた場
合はヘッド材料として実用的でない。

【００９６】これに対し、Nb-Pt合金膜の耐食性につい
ては1〜10 at.%の範囲ではとくに大きな問題はなく、む
しろPt添加によってNb膜の耐食性は若干向上する。この
1〜10at.%の範囲のPt添加によるシャント膜の電気抵抗
ばらつき低減効果については、Ti、Zr添加などと同様に
Nb膜に比較して約1/3〜1/2になることを確認した。

【００９７】1at.%以下のPt添加では抵抗変化が小さい
もののばらつき低減の効果もさほど大きくはないので、
1at.%以上のPt添加が有効である。

【００９８】以上の検討ののち、Ti、Zr添加の場合など
と同様にNb-1〜10at.%Pt合金膜をシャント膜に使用し、
磁気抵抗膜としてFeを7〜27at.%含むNi-Fe磁気抵抗効果
膜、Coを30〜50at.%含むNi-Co磁気抵抗効果膜、Feを3〜
18at.%、Coを3〜15at.%、残余NiからなるNi-Fe- Co磁気
抵抗効果膜を用いてヘッドを作製し評価したところ、や
はりシャント膜の電気抵抗のばらつき低減効果によるヘ
ッド特性のばらつき低減が確認された。

【００９９】実施例１１上述した実施例の場合と同様の方法でNbに0.5〜35at.%
のNiを添加したNb-Ni合金の電気抵抗およびそのばらつ
きを調べ、シャント膜に使用できるNi添加量を検討した
結果、Niの場合は3〜25at.%の範囲が有効である。

【０１００】Ni添加の場合も25at.%以上になると抵抗が
大幅に増大する(図6)が、Ni-19at.%Fe合金膜との反応温
度はNiの添加量を増加してもNb膜の単独の反応温度とほ
とんど変わらない。

【０１０１】また、Nb-Ni合金膜の耐食性についても3〜
25at.%の範囲では全く問題はなく、むしろNi添加によっ
てNb膜の耐食性は向上する結果になる。したがって、Ni
添加の場合は25at.%以上における抵抗の大幅な増大が有
効添加量を決定している。

【０１０２】この3〜25at.%の範囲のNi添加によるシャ
ント膜の電気抵抗ばらつき低減効果については、上述し
た実施例の場合と同様にNb膜に比較して約1/3〜1/2にな
ることを確認した。3at.%以下のNi添加では抵抗変化が
小さいもののばらつき低減の効果もさほど大きくはない
ので、3at.%以上のNi添加が有効である。

【０１０３】以上の検討ののち、Ti、Zr添加の場合など
と同様にNb-3〜25at.%Ni合金膜をシャント膜に使用し、
磁気抵抗膜としてFeを7〜27at.%含むNi-Fe磁気抵抗効果
膜、Coを30〜50at.%含むNi-Co磁気抵抗効果膜、Feを3〜
18at.%、Coを3〜15at.%、残余NiからなるNi-Fe- Co磁気
抵抗効果膜を用いてヘッドを作製し評価したところ、や
はりシャント膜の電気抵抗のばらつき低減効果によるヘ
ッド特性のばらつき低減が確認された。

【０１０４】実施例１２上述した実施例の場合と同様の方法でNbに0.1〜35at.%
のCrを添加したNb-Cr合金の電気抵抗およびそのばらつ
きを調べ、シャント膜に使用できるCr添加量を検討した
結果、Crの場合は0.2〜5at.%の狭い範囲で有効であるこ
とがわかった。

【０１０５】これは、Cr添加の場合、添加によるNb膜の
抵抗の上昇が大きく7at.%以上ではさらに抵抗が急激に
増大する(図6)ためであり、また、Ni-19at.%Fe合金膜と
の反応温度も Crの添加に対する低下幅が大きく、添加
量を増加していくとNb-6at.%Cr近傍ですでに350℃以下
になるためである。したがって、6at.%Cr以上のNb-Cr合
金はヘッド作製工程での最高熱処理温度が300℃を超え
た場合はヘッド材料として実用的でない。

【０１０６】Nb-Cr合金膜の耐食性については10at.%以
上の添加でもとくに問題はない。

【０１０７】この0.2〜5at.%の範囲のCr添加によるシャ
ント膜の電気抵抗ばらつき低減効果については、上述し
た実施例の場合と同様にNb膜に比較して約1/3〜1/2にな
ることを確認した。しかし、0.2at.%以下のCr添加では
抵抗変化が小さいもののばらつき低減の効果もさほど大
きくはないので、0.2at.%以上のCr添加が有効である。

【０１０８】以上の検討ののち、Ti、Zr添加の場合など
と同様にNb-0.2〜5at.%Cr合金膜をシャント膜に使用
し、磁気抵抗膜としてFeを7〜27at.%含むNi-Fe磁気抵抗
効果膜、Coを30〜50at.%含むNi-Co磁気抵抗効果膜、Fe
を3〜18at.%、Coを3〜15at.%、残余NiからなるNi-Fe-Co
磁気抵抗効果膜を用いてヘッドを作製し評価したとこ
ろ、やはりシャント膜の電気抵抗のばらつき低減効果に
よるヘッド特性のばらつき低減が確認された。

【０１０９】実施例１３上述した実施例の場合と同様の方法でNbに0.5〜35at.%
のMoを添加したNb-Mo合金の電気抵抗およびそのばらつ
きを調べ、シャント膜に使用できるMo添加量を検討した
結果、Moの場合も3〜8at.%の比較的狭い範囲の添加が有
効であることがわかった。

【０１１０】Moの添加の場合も添加によるNb膜の抵抗の
上昇が大きく10at.%以上で抵抗が急激に増大する(図6)
ことと、耐食性がMoの添加により大幅に低下し、耐食性
の点からみて9at.%以上のNb-Mo合金はシャント膜として
実用的でないためである。

【０１１１】Ni-19at.%Fe合金膜との反応温度について
はとくに問題はなく、比較的大目のMo添加(15at.%程度)
でも350℃以上に保たれている。

【０１１２】3〜8at.%の範囲のMo添加によるシャント膜
の電気抵抗ばらつき低減効果については、上述した実施
例の場合と同様にNb膜に比較して約1/3〜1/2になること
を確認した。3at.%以下のMo添加では抵抗変化が小さい
もののばらつき低減の効果もさほど大きくはないので、
3at.%以上のMo添加が有効である。

【０１１３】以上の検討ののち、Ti、Zr添加の場合など
と同様にNb-3〜8at.%Mo合金膜をシャント膜に使用し、
磁気抵抗膜としてFeを7〜27at.%含むNi-Fe磁気抵抗効果
膜、Coを30〜50at.%含むNi-Co磁気抵抗効果膜、Feを3〜
18at.%、Coを3〜15at.%、残余NiからなるNi-Fe-Co磁気
抵抗効果膜を用いてヘッドを作製し評価したところ、や
はりシャント膜の電気抵抗のばらつき低減効果によるヘ
ッド特性のばらつき低減が確認された。

【０１１４】実施例１４図７は、本発明の一実施例による磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドの媒体対抗面側からみた断面図を示したものであ
る。

【０１１５】本実施例による磁気抵抗効果型磁気ヘッド
１では、シャント膜８および磁気抵抗効果膜６として、
実施例１から実施例１３において述べたＮｂ合金膜およ
びＮｉＦｅ合金膜あるいはＮｉＣｏ合金膜あるいはＮｉ
ＦｅＣｏ合金膜を使用した。磁気抵抗効果型磁気ヘッド
１の作製方法を述べると、まずジルコニアなどのセラミ
クスの絶縁体からなるしかるべき厚さの基板２上に、平
坦化用の厚付されたアルミナなどの絶縁層３を介して下
部磁気シールド層４を１〜３μｍ積層し、フォトリソグ
ラフィとドライエッチ法により所定の形状に加工した
後、ギャップ層を形成するアルミナからなる絶縁層５を
０．０５〜０．４μｍ積層した。いずれもスパッタリン
グ法によって積層した。この上に、磁気抵抗効果膜６、
磁区安定化用反強磁性膜７およびＮｂ合金シャント膜８
を蒸着法およびスパッタリング法を用いて連続的に作製
し、フォトリソグラフィとドライエッチ法により所定の
形状に加工した後、続いて電極膜９のＡｕあるいはＣ
ｕ、ＡｕＣｕ合金等をスパッタリング法で積層する。こ
こではシャント膜の表面に形成された自然酸化膜を除去
するために積層前に軽くスパッタエッチを行う必要があ
る。電極膜を積層後、フォトリソグラフィとドライエッ
チ法あるいはウェットエッチ法によりトラック幅を決め
る所定の電極形状に加工して電極９を形成した。

【０１１６】ここで、磁気抵抗効果膜６、磁区安定化用
反強磁性膜７、Ｎｂ合金シャント膜８および電極膜の膜
厚は、各々５〜５０ｎｍ、〜４０ｎｍ、５〜１５０ｎ
ｍ、５０〜５００ｎｍとした。また、磁区安定化用反強
磁性膜７にはＦｅＭｎＲｕ合金膜あるいはＦｅＭｎ合金
膜を使用した。このように電極９を形成した後、次にバ
イアス磁界エンハンス用の軟磁性バイアス膜１０を５〜
５０ｎｍ積層し、同様の方法で磁気抵抗効果膜と同じ形
状に加工した。さらに、上部ギャップ層を形成するアル
ミナからなる絶縁層１１を０．０５〜０．４μｍスパッ
タリング法によって積層した後、最後に上部磁気シール
ド層１２を１〜３μｍ積層、所定の形状に加工し、保護
膜である絶縁層１３を積層して該磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッド１の作製を終了した。

【０１１７】実際に磁気抵抗効果型ヘッド１を使う場合
には、この上か、あるいは下に（該ヘッドを積層、形成
する前に）記録用の磁気ヘッドを積層して複合ヘッドの
形で使用する。図８に、この複合ヘッドの断面図を示
す。磁気抵抗効果型ヘッド１の上に記録用磁気ヘッド８
３を形成し、記録再生可能な複合ヘッドとした。８１お
よび８３は記録用磁気ヘッドの磁気コアである。磁気抵
抗効果型ヘッドの構成は図７と同様である。

【０１１８】図７に示した実施例では磁気抵抗効果膜６
上の磁区安定化用反強磁性膜７を該磁気抵抗効果膜の全
面に形成しているが、磁区安定化の効果が強い場合には
全面でなく磁気抵抗効果膜のトラック部を除く任意の両
サイドに設けて置く方がより好ましい。図９にこの場合
のヘッドの断面図を示す。他の部分及びその番号は図７
と同様である。

【０１１９】磁気抵抗効果型ヘッド１で記録媒体からの
信号磁束を読み取る時には、電極９を通して軟磁性バイ
アス膜１０／Ｎｂ合金シャント膜８／磁区安定化用反強
磁性膜７／磁気抵抗効果膜６からなる積層膜にセンス電
流を流し、磁気抵抗効果膜６に適切なバイアス磁界を印
加した状態にする。センス電流は各々の膜に抵抗に反比
例して分流されるが、磁気抵抗効果膜以外の膜に流れて
いる電流の作る磁界がバイアス磁界として印加される他
に、磁気抵抗効果膜による電流磁界も含めた磁界が軟磁
性バイアス膜１０を介して再び磁気抵抗効果膜６に戻る
磁界もバイアス磁界として加わわるので、この二つを合
わせた磁界で丁度磁気抵抗効果膜６が最適バイアス状態
になるように出力を考慮してセンス電流と各々の膜の厚
さを調節する必要がある。

【０１２０】最適バイアス状態においては磁気抵抗効果
膜中の磁化はセンス電流の向きに対してほぼ４５度の角
度をなしており、この状態に媒体から信号磁束が入ると
その信号磁束の向きによって磁気抵抗効果膜の磁化のセ
ンス電流に対する角度も４５度から増加、減少する。こ
れに対応して磁気抵抗効果膜の抵抗は減少、増加するの
で、この抵抗変化を電圧変化として電極から検出し、信
号を読み取ることができる。このような最適バイアス状
態にある場合が、ヘッドの出力が最も大きくなるととも
に、極性の異なる出力の対称性が最も良い。逆にいえ
ば、最適バイアス状態が崩れると出力が低下し、対称性
も悪くなり、ヘッド特性が劣化して実際に使用すること
ができなくなる。

【０１２１】ヘッドを量産した場合には、一定のセンス
電流値に対してヘッド間でバイアス状態が最適状態から
ばらつくのは仕方が無いが、このばらつきが大きくなる
と歩留まりの低下になる。ばらつきの原因は主にシャン
ト膜、軟磁性バイアス膜、磁区安定化用反強磁性膜の抵
抗のばらつきに起因するバイアス磁界のばらつきにある
が、とくにこの中でもシャント膜は抵抗が低いのでシャ
ント膜の抵抗のばらつきによる影響が最も大きい。この
点、本実施例では上述したようにシャント膜に抵抗のば
らつきの非常に少ないＮｂ合金シャント膜を使用したの
で、Ｎｂシャント膜を使用した場合に比較して、ヘッド
出力の非対称性でみてばらつきが約１／３〜１／２に低
減した。また、本実施例においては、磁気抵抗効果型ヘ
ッドで発生することが知られているバルクハウゼンノイ
ズは、磁気抵抗効果上に積層した磁区安定化用反強磁性
膜の作用によってほぼ完全に抑えることができた。本実
施例では今述べたような効果がある。

【０１２２】なお、本実施例においてはバイアス磁界エ
ンハンス用として軟磁性バイアス膜１０を直接Ｎｂ合金
シャント膜８上に積層したが、このように直接積層する
代わりにシャント膜との間に絶縁層を介してやっても効
果は変わらないし、さらに、軟磁性バイアス膜に代えて
硬磁性バイアス膜を使用してもよい。またバイアスが十
分であれば、とくにバイアスエンハンス用の磁性体膜を
使用する必要もない。さらにまた、磁気抵抗効果膜６の
磁区の安定化用として反強磁性膜７を磁気抵抗効果膜に
連続積層しているが、これに代えて硬磁性膜を使用して
もよい。ただし、これらのいずれの場合においても、Ｎ
ｂ合金シャント膜を使用しているので同様の約１／３〜
１／２のヘッド出力ばらつき低減効果が得られる。

【０１２３】実施例１５本実施例による磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、図７に示
した実施例１４の磁気抵抗効果型磁気ヘッド１において
磁気抵抗効果膜６、磁区安定化用反強磁性膜７、Ｎｂ合
金シャント膜８および電極膜９、さらに軟磁性バイアス
膜１０という順番に積層してなる構造を、該Ｎｂ合金シ
ャント膜８に続いて先に軟磁性バイアス膜１０を連続積
層して所定形状に加工した後、最後に電極９を形成す
る、という順番に変えたものである。しかし、その他の
構造は実施例１４の構造と全く同じであり、作製方法も
すべて同様である。また、本実施例においても、シャン
ト膜および磁気抵抗効果膜として、実施例１から実施例
１３で述べたＮｂ合金膜およびＮｉＦｅ合金膜あるいは
ＮｉＣｏ合金膜あるいはＮｉＦｅＣｏ合金膜を使用して
いるのはいうまでもない。したがって、本実施例による
磁気抵抗効果型磁気ヘッドの動作、作用、効果も実施例
１４の磁気抵抗効果型磁気ヘッド１と全く同様である。
なお、本実施例による磁気抵抗効果型磁気ヘッドも、実
際に使う場合には、この上か、あるいは下に（該ヘッド
を積層、形成する前に）記録用の磁気ヘッドを積層して
複合ヘッドの形で使用する必要がある。

【０１２４】また、本実施例においても軟磁性バイアス
膜に代えて硬磁性バイアス膜を使用してもよく、さらに
また、磁気抵抗効果膜の磁区安定化用として反強磁性膜
に代えて硬磁性膜を使用してもよい。ただし、これらの
いずれの場合においても、Ｎｂ合金シャント膜を使用し
ているので同様の約１／３〜１／２のヘッド出力ばらつ
き低減効果が得られる。

【０１２５】実施例１６本実施例による磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、実施例１
４の図７に示した磁気抵抗効果型磁気ヘッド１において
磁気抵抗効果膜６、磁区安定化用反強磁性膜７、Ｎｂ合
金シャント膜８および電極膜９、さらに軟磁性バイアス
膜１０という順番に積層してなる構造を、磁気抵抗効果
膜６、磁区安定化用反強磁性膜７を積層、所定形状に加
工した後、続いてまず電極９を形成し、その後Ｎｂ合金
シャント膜８、軟磁性バイアス膜１０を連続積層し所定
の形状に加工する、という順番に変えたものである。そ
の他の構造ついては実施例１４の構造と全く同じであ
り、作製方法についても全く同様である。また、本実施
例においても、シャント膜および磁気抵抗効果膜とし
て、実施例１から実施例１３で述べたＮｂ合金膜および
ＮｉＦｅ合金膜あるいはＮｉＣｏ合金膜あるいはＮｉＦ
ｅＣｏ合金膜を使用しているのはいうまでもない。した
がって、本実施例による磁気抵抗効果型磁気ヘッドの動
作、作用、効果も実施例１４の磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ド１と全く同様である。なお、本実施例による磁気抵抗
効果型磁気ヘッドも、実際に使う場合には、この上か、
あるいは下に（該ヘッドを積層、形成する前に）記録用
の磁気ヘッドを積層して複合ヘッドの形で使用する必要
がある。

【０１２６】また、本実施例においても軟磁性バイアス
膜を直接Ｎｂ合金シャント膜上に積層したが、このよう
に直接積層する代わりにシャント膜との間に絶縁層を介
しても効果は変わらないし、さらに、軟磁性バイアス膜
に代えて硬磁性バイアス膜を使用してもよい。またバイ
アスが十分であれば、とくにバイアスエンハンス用の磁
性体膜を使用する必要もない。さらにまた、磁気抵抗効
果膜の磁区の安定化用として反強磁性膜に代えて硬磁性
膜を使用してもよい。ただし、これらのいずれの場合に
おいても、Ｎｂ合金シャント膜を使用しているので同様
の約１／３〜１／２のヘッド出力ばらつき低減効果が得
られる。

【０１２７】実施例１７本実施例による磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、実施例１
４の図７あるいは実施例１５に示した磁気抵抗効果型磁
気ヘッド１において磁気抵抗効果膜６、磁区安定化用反
強磁性膜７、Ｎｂ合金シャント膜８および電極膜９、さ
らに軟磁性バイアス膜１０という順番に積層してなる構
造を、まず磁区安定化用反強磁性膜７を積層、所定の形
状に加工した後、続いて磁気抵抗効果膜６、Ｎｂ合金シ
ャント膜８、軟磁性バイアス膜１０を連続積層し所定の
形状に加工し、最後に電極９を形成する、という順番に
変えたものである。その他の構造ついては実施例１４の
構造と全く同じであり、作製方法についても全く同様で
ある。

【０１２８】ただし、本実施例の場合には反強磁性膜７
を積層する前に予め反強磁性膜の結晶構造制御用のＮｉ
Ｆｅ合金膜を数１０Å以上積層し、しかる後に反強磁性
膜を連続積層し、さらに反強磁性膜の酸化を防ぐために
ＮｉＦｅ合金膜を数１０Å以上連続積層する必要があ
る。また、本実施例においても、シャント膜および磁気
抵抗効果膜に、実施例１から実施例１３で述べたＮｂ合
金膜およびＮｉＦｅ合金膜あるいはＮｉＣｏ合金膜ある
いはＮｉＦｅＣｏ合金膜を使用しているのはいうまでも
ない。したがって、このような構造の本実施例による磁
気抵抗効果型磁気ヘッドの動作、作用、効果も、実施例
１４および実施例１５の磁気抵抗効果型磁気ヘッド１と
全く同様である。なお、本実施例による磁気抵抗効果型
磁気ヘッドも、実際に使う場合には、この上か、あるい
は下に（該ヘッドを積層、形成する前に）記録用の磁気
ヘッドを積層して複合ヘッドの形で使用する必要があ
る。

【０１２９】また、本実施例においても軟磁性バイアス
膜を直接Ｎｂ合金シャント膜上に積層したが、このよう
に直接積層する代わりにシャント膜との間に絶縁層を介
しても効果は変わらないし、さらに、軟磁性バイアス膜
に代えて硬磁性バイアス膜を使用してもよい。またバイ
アスが十分であれば、とくにバイアスエンハンス用の磁
性体膜を使用する必要もない。さらにまた、磁気抵抗効
果膜の磁区の安定化用として反強磁性膜に代えて硬磁性
膜を使用してもよい。ただし、これらのいずれの場合に
おいても、Ｎｂ合金シャント膜を使用しているので同様
の約１／３〜１／２のヘッド出力ばらつき低減効果が得
られる。

【０１３０】実施例１８本実施例による磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、図７に示
した実施例１４の磁気抵抗効果型磁気ヘッド１において
磁気抵抗効果膜６、磁区安定化用反強磁性膜７、Ｎｂ合
金シャント膜８および電極膜９の順番に積層してなる構
造を、まず始めにＮｂ合金シャント膜８を積層し、続い
て磁気抵抗効果膜６、磁区安定化用反強磁性膜７および
電極膜９という順番に変えたものであり、その他の構造
は実施例１４の構造と同じであって、作製方法も同様で
ある。本実施例においても、シャント膜および磁気抵抗
効果膜として、実施例１から実施例１３で述べたＮｂ合
金膜およびＮｉＦｅ合金膜あるいはＮｉＣｏ合金膜ある
いはＮｉＦｅＣｏ合金膜を使用しているのはいうまでも
ない。したがって、本実施例による磁気抵抗効果型磁気
ヘッドの動作、作用、効果も実施例１４の磁気抵抗効果
型磁気ヘッド１と全く同様である。なお、本実施例によ
る磁気抵抗効果型磁気ヘッドも、実際に使う場合には、
この上か、あるいは下に（該ヘッドを積層、形成する前
に）記録用の磁気ヘッドを積層して複合ヘッドの形で使
用する必要がある。

【０１３１】実施例１９図１０は、本発明の他の実施例による磁気抵抗効果型磁
気ヘッドの媒体対抗面側からみた断面図を示したもので
あり、本実施例による磁気抵抗効果型磁気ヘッド１にお
いても、シャント膜８および磁気抵抗効果膜６として、
実施例１から実施例１３において述べたＮｂ合金膜およ
びＮｉＦｅ合金膜あるいはＮｉＣｏ合金膜あるいはＮｉ
ＦｅＣｏ合金膜を使用している。また、本実施例による
磁気抵抗効果型磁気ヘッド１は、図７に示した実施例１
４の磁気抵抗効果型磁気ヘッド１の磁気抵抗効果膜６、
磁区安定化用反強磁性膜７、Ｎｂ合金シャント膜８、電
極膜９および軟磁性バイアス膜１０の積層構造をほぼ逆
にして、軟磁性バイアス膜１０、Ｎｂ合金シャント膜
８、磁区安定化用反強磁性膜７および磁気抵抗効果膜６
の順番に積層し所定の形状に加工した後、最後に電極膜
を積層して電極９を形成したものであり、その他の構造
は実施例１４の磁気抵抗効果型磁気ヘッドと同様であ
る。したがって、当該磁気ヘッド１の作製方法の詳細は
割愛するが、当該磁気ヘッド１ではＮｂ合金シャント膜
８上に反強磁性膜７を積層する場合、該反強磁性膜の結
晶構造を制御するためにＮｉＦｅ合金膜１４を数１００
Å程度Ｎｂ合金シャント膜８上に予め積層して置くこと
が必要である。ただし、反強磁性膜の代わりに硬磁性膜
を磁区の安定化に使用する場合にはとくにこの必要はな
い。このような本実施例による磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ド１においても実施例１４の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
１と同じ動作、作用、効果がある。なお、本実施例によ
る磁気抵抗効果型磁気ヘッド１も、実際に使用する場合
には、この上か、あるいは下に記録用磁気ヘッドを積層
して複合ヘッドの形で使用する必要がある。

【０１３２】一方また、本実施例においてはバイアス磁
界エンハンス用として軟磁性バイアス膜１０を直接Ｎｂ
合金シャント膜８下に形成したが、このように直接積層
する代わりに該シャント膜との間に絶縁層を介しても効
果は変わらないし、さらに、軟磁性バイアス膜に代えて
硬磁性バイアス膜を使用してもよい。またバイアスが十
分であれば、とくにバイアスエンハンス用の磁性体膜は
使用する必要もない。ただし、これらのいずれの場合に
おいても、Ｎｂ合金シャント膜を使用しているので同様
の約１／３〜１／２のヘッド出力ばらつき低減効果が得
られる。

【０１３３】実施例２０本実施例による磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、図１０に
示した実施例１９の磁気抵抗効果型磁気ヘッド１におい
てＮｂ合金シャント膜８、磁区安定化用反強磁性膜７、
磁気抵抗効果膜６および電極９という順番に積層してな
る構造を、Ｎｂ合金シャント膜８に続いてまず磁気抵抗
効果膜６を積層し、それから磁区安定化用反強磁性膜７
を連続積層して所定の形状に加工した後電極９を形成す
る、という構造にしたものであり、これによってＮｂ合
金シャント膜８と反強磁性膜７との間の反強磁性膜結晶
構造制御用のＮｉＦｅ合金膜１４を積層する必要がなく
なる。ただし、その他の構造は実施例１９の構造と同じ
であり、作製方法も同様である。また、本実施例におい
ても、シャント膜および磁気抵抗効果膜として、実施例
１から実施例１３で述べたＮｂ合金膜およびＮｉＦｅ合
金膜あるいはＮｉＣｏ合金膜あるいはＮｉＦｅＣｏ合金
膜を使用しているのはいうまでもなく、したがって、本
実施例による磁気抵抗効果型磁気ヘッドの動作、作用、
効果も実施例１９の磁気抵抗効果型磁気ヘッド１と全く
同様である。なお、本実施例による磁気抵抗効果型磁気
ヘッドも、実際に使う場合には、この上か、あるいは下
に記録用の磁気ヘッドを積層して複合ヘッドの形で使用
する必要がある。

【０１３４】実施例２１セラミック絶縁基板上に実施例１４から実施例２０で示
した当該磁気抵抗ヘッドをまず作製し、この上にアルミ
ナ薄膜を絶縁膜として約3μm積層し、更に誘導型記録ヘ
ッドの形成に必要な磁極、コイル、電極等を積層して、
図８に概要を示す記録再生分離型複合ヘッドとなし、Co
TaCr磁気ディスクを用いて再生特性を評価した結果、S/
Nで3.5が得られ、出力のばらつきも、従来のシャント膜
としてNbおよびTiを用いたヘッドに比較して1/3から1/5
に低減された。

【０１３５】実施例２２セラミック絶縁基板上に誘導型記録ヘッドの下部磁極を
形成し、絶縁膜のアルミナを積層後当該磁気抵抗素子を
作り、更に絶縁膜のアルミナを介して上部磁極を形成し
た記録再生分離型複合ヘッドと、媒体にCoTaCr磁気ディ
スクを用いて再生特性を評価した結果、S/Nで3.5が得ら
れ、出力のばらつきも、従来のシャント膜としてNbおよ
びTiを用いたヘッドに比較して1/3から1/5に低減され
た。

【０１３６】実施例２３磁性フェライト基板上に絶縁膜を介して当該磁気抵抗素
子を作り、更に絶縁膜のアルミナを介して磁性フェライ
トあるいはパーマロイ等の軟磁性膜をシールドとした再
生ヘッドと２個のフェライト間にコイルを巻いた記録ヘ
ッドとを機械的に一体化した記録再生分離型複合ヘッド
を磁気テープ装置に搭載し、定電圧電源で駆動したとき
の、３８ｋｆｃｉにおける出力は３−４ｍＶで、従来の
ＴｉあるいはＮｂをシャント膜に使ったヘッドの出力１
−３ｍＶに比較して、ばらつきが非常に低減した。

【０１３７】実施例２４本発明のNb合金膜、例えばNb-15%Ti合金膜を使用した実
施例１４から実施例２０に記載した磁気抵抗効果型ヘッ
ドを用いた記録再生分離型複合ヘッドを磁気ディスク装
置に搭載し、この磁気ディスク装置の信号再生誤り率を
従来の装置と比較したところ、誤り率は約2桁向上し
た。

【０１３８】実施例２５本発明のNb合金膜、例えばNb-15%Ti合金膜を使用した記
録再生分離型複合ヘッドを用いて、CoTaCr系の同一磁気
媒体を使用して再生信号のS/Nを評価したところ、S/Nで
約0.3-0.7の改善がみられた。

【０１３９】本発明では、上述した実施例でも述べたよ
うにシャント膜としてNb膜に第2元素を添加したNb合金
膜を用いることにより、シャント膜としての電気抵抗の
ばらつきをNb膜を使用した場合に比較して非常に小さく
することができるので、シャント膜の電気抵抗ばらつき
によるヘッドのバイアス磁界強度のばらつきを、ヘッド
出力波形の上下非対称性で比較してＮｂ膜の場合の１／
３から１／２以下に減少させる効果がある。したがって
また、ヘッド出力波形の上下非対称性に起因するような
ヘッド特性、とくにＳ／Ｎ比などの大幅な向上とばらつ
きの大幅な低減を可能にする効果がある。

【０１４０】一方また、本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドを用いた記録再生分離型複合ヘッドを実際の磁気記
録装置に使用すれば、Ｓ／Ｎ比などヘット特性の大幅な
向上とヘット特性のばらつきの大幅な低減が可能なの
で、素子に通電するための電源にばらつきを低減するよ
うな回路機能を持たせる必要がなくなり、電源への負担
が大幅に軽くなる。また同時に、記録再生における信号
の再生誤り率も低減されるので、エラーコレクシヨンの
回路への負担も大幅に軽くなる。したがって、本発明に
よれば誤り率の非常に低い磁気記憶装置を実現できる。

【０１４１】実施例２６磁気抵抗効果型ヘッドのバイアス磁界の印加方法とし
て、ＵＳＰ．４，６６３，６８５号、特開平３−１１６
５１０にあるような、軟磁性膜を用いたものがある。こ
の軟磁性膜を用いた磁気抵抗効果型ヘッドの基本的構成
は、軟磁性膜／スペーサ金属膜／磁気抵抗効果膜の３層
構造を有する。

【０１４２】既に述べたＮｂ合金をこのスペーサ金属膜
とすることにより、高効率の再生ヘッドが得られる。す
なわち、Ｎｂに第２元素を添加して高抵抗とすることに
より、スペーサ金属膜を厚く形成すること無く、軟磁性
膜へのセンス電流の分流を防ぐことができ、電気抵抗の
バラツキのないスペーサ金属膜を形成できる。この結果
磁気抵抗効果型ヘッドの出力のバラツキを防ぐことが出
来る。

【０１４３】この実施例を図１１に示す。非磁性絶縁基
盤１０１上に磁気シールド膜１０２としてNi-19at.%Fe
膜を１μｍスパッタ法でたい積し、所定の形状に微細加
工した後、絶縁膜であるＡｌ₂Ｏ₃膜１０３を０．２μｍ
たい積し、この上に軟磁性膜として(Ni-19at.%Fe)-6at.
%Ru膜１０４を５０ｎｍたい積し、引き続き高い比抵抗
金属であるNb-10at.%Ta合金膜１０５を１０ｎｍたい積
し、引き続き磁気抵抗効果膜１０６であるNi-19at.%Fe
膜を５０ｎｍたい積した後、所定の形状に加工して、電
極１０７を形成した。その後、絶縁膜Ａｌ₂Ｏ₃膜１０８
を０．２μｍたい積し、この上に磁気シールド層１０９
であるNi-19at.%Fe膜を１μｍスパッタ法でたい積し
た。

【０１４４】記録再生の出来る複合ヘッドとするために
は、この上にさらにＡｌ₂Ｏ₃を２μｍたい積してから、
記録用の誘導型薄膜ヘッドを形成する。

【０１４５】この実施例の場合、Nb合金膜の厚さは２０
オングストローム以上あれば十分である。しかし、薄す
ぎると形成が困難であるので、５０オングストローム以
上が形成容易な厚さである。一般には１００〜２００オ
ングストロームである。また、厚過ぎると形成に時間が
かかり好ましくない。この実施例においても、Ｎｂに第
２の元素を添加することで抵抗値のバラツキの少ない、
高抵抗の膜を得ることができ、結果としてヘッド個々の
出力ばらつきをなくすことができた。

【０１４６】この実施例では、添加元素の種類としては
既に述べた実施例で用いた各種元素が使用できる。スペ
ーサ金属膜として用いる場合、耐食性と耐反応性の観点
から第２元素の添加量を定める。Ｔｉでは耐反応性の観
点から３０ａｔ．％以下、Ｚｒでは耐食性の観点から１
２ａｔ．％以下、Ｖでは耐反応性の観点から２２ａｔ．
％以下、Ｈｆでは耐反応性の観点から２７ａｔ．％以
下、Ｗでは耐食性の観点から６ａｔ．％以下、Ｔａでは
耐反応性の観点から２７ａｔ．％以下、Ｒｕでは耐反応
性の観点から３７ａｔ．％以下、Ｒｈでは耐反応性の観
点から２７ａｔ．％以下、Ｒｅでは耐反応性の観点から
１７ａｔ．％以下、Ｐｔでは耐反応性の観点から１２ａ
ｔ．％以下、Ｎｉでは耐反応性の耐食性の観点からは特
に制限はなく、Ｃｒでは耐反応性の観点から６ａｔ．％
以下、Ｍｏでは耐食性の観点から９ａｔ．％以下であ
る。

【０１４７】また、顕著な比抵抗の増加を得るには図６
に示したように０．５〜１ａｔ．％以上の添加が望まし
い。

【０１４８】

【発明の効果】本願発明によれば、磁気抵抗効果型ヘッ
ドに好適なＮｂ系合金を提供でき、これをソフトバイア
ス型ヘッドやシャントバイアス型ヘッドに適用すること
で、特性バラツキの小さい磁気ヘッドを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な合金添加量と合金の抵抗変化との関係
を説明するグラフ図

【図２】磁気抵抗効果膜とＮｂ合金膜との反応温度を説
明するグラフ図

【図３】Ｎｂ膜、Ｎｂ合金膜の電気抵抗のばらつきと膜
厚との関係を示すグラフ図

【図４】ＮｂＴｉ合金における電気抵抗変化のＴｉ添加
量依存性を示すグラフ図

【図５】ＮｂＴｉ合金と磁気抵抗効果膜との反応温度の
Ｔｉ添加量依存性を示すグラフ図

【図６】各種Ｎｂ合金の比抵抗と添加元素の添加量との
関係を示すグラフ図

【図７】本発明の一実施例による磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドの媒体対抗面側の断面図

【図８】図７に示した磁気抵抗効果型磁気ヘッドを用い
て作製した記録再生分離型複合ヘッドの断面図

【図９】図７に示した磁気抵抗効果型磁気ヘッドの変形
例の断面図

【図１０】本発明の他の実施例による磁気抵抗効果型磁
気ヘッドの媒体対抗面側の断面図

【図１１】本発明の他の実施例による磁気抵抗効果型磁
気ヘッドの媒体対抗面側の断面図

【符号の簡単な説明】

１…磁気抵抗効果型磁気ヘッド６…磁気抵抗効果膜７…磁区安定化用反強磁性膜８…Ｎｂ合金シャント膜９…電極膜１０…軟磁性バイアス膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小山直樹東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者小林俊雄東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気抵抗効果を示す第１の膜と、Ｎｂおよ
び添加元素としてＴｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｗ，Ｐｔ，
Ｒｅ，Ｖ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｎｉ，Ｒｕからなる群よ
り選ばれた少なくとも１種の元素よりなる第２の膜との
２層膜を基本とした構造を有する磁気抵抗効果型ヘッ
ド。
【請求項２】請求項１において、磁気抵抗効果膜がNi-F
e合金からなり、その組成がNi-7at.%FeからNi-27at.%Fe
の間にあることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項３】請求項１において、磁気抵抗効果膜がNi-C
o合金からなり、その組成がNi-30at.%CoからNi-50at.%C
oの間にあることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項４】請求項１において、磁気抵抗効果膜がNi-F
e-Co合金からなり、その組成がFe3〜18at.%、Coが3〜15
at.残余Niからなることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘ
ッド。
【請求項５】前記第２の膜が第１の膜にバイアス磁界を
印加するシャント膜である請求項１記載の磁気抵抗効果
型ヘッド。
【請求項６】軟磁性を呈する第３の膜が、前記第２の膜
を介して前記第１の膜に積層される請求項１記載の磁気
抵抗効果型ヘッド。
【請求項７】請求項１において、前記第２の膜であるNb
合金が固溶体であることを特徴とする磁気抵抗効果型磁
気ヘッド。
【請求項８】請求項１において、前記第２の膜がNb-Ti
合金で、Tiの含有量が1〜25at.%であることを特徴とす
る磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項９】請求項１において、前記第２の膜がNb-Zr
合金で、Zrの含有量が0.5〜10at.%であることを特徴と
する磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１０】請求項１において、前記第２の膜がNb-V
合金で、Vの含有量が3〜20at.%であることを特徴とする
磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１１】請求項１において、前記第２の膜がNb-H
f合金で、Hfの含有量が1〜25at.%であることを特徴とす
る磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１２】請求項１において、前記第２の膜がNb-W
合金で、Wの含有量が0.5〜5at.%であることを特徴とす
る磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１３】請求項１において、前記第２の膜がNb-T
a合金で、Taの含有量が3〜25at.%であることを特徴とす
る磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１４】請求項１において、前記第２の膜がNb-R
u合金で、Ruの含有量が3〜35at.%であることを特徴とす
る磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１５】請求項１において、前記第２の膜がNb-R
h合金で、Rhの含有量が3〜25at.%であることを特徴とす
る磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１６】請求項１において、前記第２の膜がNb-R
e合金で、Reの含有量が3〜15at.%であることを特徴とす
る磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１７】請求項１において、前記第２の膜がNb-P
t合金で、Ptの含有量が1〜10at.%であることを特徴とす
る磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１８】請求項１において、前記第２の膜がNb-N
i合金で、Niの含有量が3〜25at.%であることを特徴とす
る磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１９】請求項１において、前記第２の膜がNb-C
r合金で、Crの含有量が0.2〜5at.%であることを特徴と
する磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項２０】請求項１において、前記第２の膜がNb-M
o合金で、Moの含有量が3〜8at.%であることを特徴とす
る磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項２１】磁気抵抗効果膜と、Ｎｂを主成分とし添
加元素としてＣｒ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｗ，Ｐｔ，Ｒｅ，Ｖ，
Ｈｆ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｎｉ，Ｒｕからなる群より選ばれた
少なくとも１種の元素を含むシャント膜との２層膜と、
該２層膜に電流を供給する電極とを有し、上記シャント
膜へ分流した電流による磁界を上記磁気抵抗効果膜にバ
イアス磁界として印加する磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項２２】磁気抵抗効果膜と、Ｎｂを主成分とし添
加元素としてＣｒ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｗ，Ｐｔ，Ｒｅ，Ｖ，
Ｈｆ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｎｉ，Ｒｕからなる群より選ばれた
少なくとも１種の元素を含む中間膜と、軟磁性膜との３
層膜を基本とし、上記軟磁性膜による磁界を上記磁気抵
抗効果膜にバイアス磁界として印加する磁気抵抗効果型
ヘッド。
【請求項２３】Ｎｂを主成分とし添加元素としてＣｒ，
Ｍｏ，Ｚｒ，Ｗ，Ｐｔ，Ｒｅ，Ｖ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｒｈ，
Ｎｉ，Ｒｕからなる群より選ばれた少なくとも１種の添
加元素を含む磁気抵抗効果型ヘッド用薄膜材料。
【請求項２４】添加元素がＴｉで、耐反応性の観点から
３０ａｔ．％以下を含む請求項２３の材料。
【請求項２５】添加元素がＺｒで、耐食性の観点から１
２ａｔ．％以下を含む請求項２３の材料。
【請求項２６】添加元素がＶで、耐反応性の観点から２
２ａｔ．％以下を含む請求項２３の材料。
【請求項２７】添加元素がＨｆで、耐反応性の観点から
２７ａｔ．％以下を含む請求項２３の材料。
【請求項２８】添加元素がＷで、耐食性の観点から６ａ
ｔ．％以下を含む請求項２３の材料。
【請求項２９】添加元素がＴａで、耐反応性の観点から
２７ａｔ．％以下を含む請求項２３の材料。
【請求項３０】添加元素がＲｕで、耐反応性の観点から
３７ａｔ．％以下を含む請求項２３の材料。
【請求項３１】添加元素がＲｈで、耐反応性の観点から
２７ａｔ．％以下を含む請求項２３の材料。
【請求項３２】添加元素がＲｅで、耐反応性の観点から
１７ａｔ．％以下を含む請求項２３の材料。
【請求項３３】添加元素がＰｔで、耐反応性の観点から
１２ａｔ．％以下を含む請求項２３の材料。
【請求項３４】添加元素がＣｒで、耐反応性の観点から
６ａｔ．％以下を含む請求項２３の材料。
【請求項３５】添加元素がＭｏで、耐食性の観点から９
ａｔ．％以下を含む請求項２３の材料。