JPH06150259A - 磁気ヘッド - Google Patents
磁気ヘッドInfo
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- JPH06150259A JPH06150259A JP29677692A JP29677692A JPH06150259A JP H06150259 A JPH06150259 A JP H06150259A JP 29677692 A JP29677692 A JP 29677692A JP 29677692 A JP29677692 A JP 29677692A JP H06150259 A JPH06150259 A JP H06150259A
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- Japan
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- magnetization
- film
- magnetic
- heat treatment
- magnetic head
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 巨大磁気抵抗膜を再生型磁気ヘッドに使用す
るにあたって、その磁化の方向を熱処理、反強磁性膜の
設置で制御して、出力変動やノイズ発生の低い磁気ヘッ
ドとする。特に高密度磁気記録用の挟トラック幅、挟ギ
ャップ長ヘッドの出力向上、出力変動およびノイズの低
減。 【構成】 巨大磁気抵抗膜３の磁化方向制御とこれに必
要な熱処理および磁化制御膜の設置。 【効果】 低ノイズ、高出力磁気ヘッドの実現。
るにあたって、その磁化の方向を熱処理、反強磁性膜の
設置で制御して、出力変動やノイズ発生の低い磁気ヘッ
ドとする。特に高密度磁気記録用の挟トラック幅、挟ギ
ャップ長ヘッドの出力向上、出力変動およびノイズの低
減。 【構成】 巨大磁気抵抗膜３の磁化方向制御とこれに必
要な熱処理および磁化制御膜の設置。 【効果】 低ノイズ、高出力磁気ヘッドの実現。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気記憶装置の磁気ヘッ
ドに関する。
ドに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗効果を用いた磁気ヘッドにおい
ては、図１で示すように非磁性基板1あるいは磁性基板1
上に絶縁膜2を介して形成された磁気抵抗膜3、バイアス
膜4、電極5、等からなる磁気抵抗素子を形成し、この上
に更に絶縁膜や磁気シールド膜などを形成する。この磁
気抵抗膜には、通常パーマロイ(Ni-Fe合金)が利用され
ている。ヘッドの基本出力はパーマロイ膜の磁気抵抗効
果率によって決まるが、高々3%である。
ては、図１で示すように非磁性基板1あるいは磁性基板1
上に絶縁膜2を介して形成された磁気抵抗膜3、バイアス
膜4、電極5、等からなる磁気抵抗素子を形成し、この上
に更に絶縁膜や磁気シールド膜などを形成する。この磁
気抵抗膜には、通常パーマロイ(Ni-Fe合金)が利用され
ている。ヘッドの基本出力はパーマロイ膜の磁気抵抗効
果率によって決まるが、高々3%である。
【０００３】これに対して強磁性体と非磁性体からなる
多層膜あるいは超格子膜である巨大磁気抵抗膜では、例
えばフィジカル・レビュー・レターの66巻(1991)2152頁
(S. S.P. Parkin, R. BhadraandK. P. Roche, Phys. Re
v. Lett.)に示されているように、磁気抵抗効果率が60%
以上にもなる。したがって、巨大磁気抵抗膜を利用すれ
ば、出力の高い磁気ヘッドを提供することが可能であ
る。しかし、その実用化にあたっては、解決しなければ
ならない課題が多数存在する。その一つは、素子の出力
ー磁界特性が図2で示すように、履歴をもつことであ
る。磁気ヘッドに応用する場合、バイアス磁界を印加し
て、出力ー磁界特性の直線部だけを使用するが、上述の
ような履歴があると図3で示すようにループ状になり、
出力変動やノイズが発生する。
多層膜あるいは超格子膜である巨大磁気抵抗膜では、例
えばフィジカル・レビュー・レターの66巻(1991)2152頁
(S. S.P. Parkin, R. BhadraandK. P. Roche, Phys. Re
v. Lett.)に示されているように、磁気抵抗効果率が60%
以上にもなる。したがって、巨大磁気抵抗膜を利用すれ
ば、出力の高い磁気ヘッドを提供することが可能であ
る。しかし、その実用化にあたっては、解決しなければ
ならない課題が多数存在する。その一つは、素子の出力
ー磁界特性が図2で示すように、履歴をもつことであ
る。磁気ヘッドに応用する場合、バイアス磁界を印加し
て、出力ー磁界特性の直線部だけを使用するが、上述の
ような履歴があると図3で示すようにループ状になり、
出力変動やノイズが発生する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、図3で示し
たようなループ状の出力ー磁界特性を直線化して出力変
動やノイズの無い巨大磁気抵抗素子およびヘッドを提供
することである。
たようなループ状の出力ー磁界特性を直線化して出力変
動やノイズの無い巨大磁気抵抗素子およびヘッドを提供
することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】課題であるループ状の出
力ー磁界特性を直線化するために、巨大磁気抵抗膜の磁
化の方向を制御するのが、本発明の骨子である。
力ー磁界特性を直線化するために、巨大磁気抵抗膜の磁
化の方向を制御するのが、本発明の骨子である。
【０００６】
【作用】巨大磁気抵抗膜では、その断面から磁化の様子
を見ると、図4で示すように磁性膜の磁化が一層ごとに
逆の向きを向いている。ところが、ウェハ内の磁化の方
向の分布を調べると、図5で示すように、いくつかの領
域で磁化の方向が異なっており、その領域の大きさは、
小さい場合には直径数μmである。また、磁化の方向が
同じ領域でも、その方向には分散がみられ、その角度は
数度以上に達する。
を見ると、図4で示すように磁性膜の磁化が一層ごとに
逆の向きを向いている。ところが、ウェハ内の磁化の方
向の分布を調べると、図5で示すように、いくつかの領
域で磁化の方向が異なっており、その領域の大きさは、
小さい場合には直径数μmである。また、磁化の方向が
同じ領域でも、その方向には分散がみられ、その角度は
数度以上に達する。
【０００７】磁気ヘッドにする場合、通常、図1で示し
たように、素子は短冊状の矩形に加工するが、膜を形成
したままでは、素子によって磁化の方向が異なるととも
に、素子の中でも磁化の方向がばらついている。出力変
動やノイズは、この磁化の方向のバラツキに起因してい
る。
たように、素子は短冊状の矩形に加工するが、膜を形成
したままでは、素子によって磁化の方向が異なるととも
に、素子の中でも磁化の方向がばらついている。出力変
動やノイズは、この磁化の方向のバラツキに起因してい
る。
【０００８】すなわち、素子の長軸と磁化の方向が平行
な場合には図6(a)の矢印6と7で示すように磁化は向いて
おり、信号磁界8が長軸に対して垂直に浸入すると図6
(b)ので示すように、磁化6および7は同時に回転する。
これに対して、図7(a)のように素子の長軸に垂直に磁化
が向いている場合、(b)のように外部磁界8が印加される
と磁化6は回転せずに磁化7だけが外部磁界によって回転
する。磁気媒体からの信号磁界は交番磁界であるから、
外部磁界が図6および図7と逆になった場合も同様な磁化
の回転が起こる。
な場合には図6(a)の矢印6と7で示すように磁化は向いて
おり、信号磁界8が長軸に対して垂直に浸入すると図6
(b)ので示すように、磁化6および7は同時に回転する。
これに対して、図7(a)のように素子の長軸に垂直に磁化
が向いている場合、(b)のように外部磁界8が印加される
と磁化6は回転せずに磁化7だけが外部磁界によって回転
する。磁気媒体からの信号磁界は交番磁界であるから、
外部磁界が図6および図7と逆になった場合も同様な磁化
の回転が起こる。
【０００９】ウェハ内の磁化の向きが図5で示したよう
に分布をもっていると、図6から図7の間の回転モードで
磁化の回転が起こるため、素子間の特性バラツキやノイ
ズ、あるいは同一素子内での磁化回転の不揃いによるノ
イズが発生する。本発明においては、図5で示したよう
な磁化の向きの不均一性を除去して素子内の磁化の向き
を図6あるいは図7で示すような均一で特定の向きをもっ
た磁化状態とし、素子間の特性バラツキや、素子のノイ
ズを低減するため、巨大磁気抵抗膜を磁界中で熱処理し
たり巨大磁気抵抗膜に反強磁性体を設置して特性バラツ
キやノイズの低減を図った。
に分布をもっていると、図6から図7の間の回転モードで
磁化の回転が起こるため、素子間の特性バラツキやノイ
ズ、あるいは同一素子内での磁化回転の不揃いによるノ
イズが発生する。本発明においては、図5で示したよう
な磁化の向きの不均一性を除去して素子内の磁化の向き
を図6あるいは図7で示すような均一で特定の向きをもっ
た磁化状態とし、素子間の特性バラツキや、素子のノイ
ズを低減するため、巨大磁気抵抗膜を磁界中で熱処理し
たり巨大磁気抵抗膜に反強磁性体を設置して特性バラツ
キやノイズの低減を図った。
【００１０】図8に本発明の効果の一例を示す。(a)は本
発明を実施する前の巨大磁気抵抗素子の応答曲線で(b)
が実施後の応答曲線である。
発明を実施する前の巨大磁気抵抗素子の応答曲線で(b)
が実施後の応答曲線である。
【００１１】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。
【００１２】（実施例1）図1で断面構造と同様の素子
を、基板1にガラスを用い、その上にNi-20%FeとCuをそ
れぞれ10nmおよび15nmの厚さで合計10層重ねた巨大磁気
抵抗膜3をスパッタ法で形成し、これを幅10μm、長さ20
0μmにイオンミリングで微細加工したのち、素子の電極
間距離が5-150μmとなるようにCr/Cu薄膜からなる電極5
をリフトオフ法とスパッタ法とで微細加工し、その磁気
抵抗応答曲線を加工のままと熱処理した後とで比較し
た。
を、基板1にガラスを用い、その上にNi-20%FeとCuをそ
れぞれ10nmおよび15nmの厚さで合計10層重ねた巨大磁気
抵抗膜3をスパッタ法で形成し、これを幅10μm、長さ20
0μmにイオンミリングで微細加工したのち、素子の電極
間距離が5-150μmとなるようにCr/Cu薄膜からなる電極5
をリフトオフ法とスパッタ法とで微細加工し、その磁気
抵抗応答曲線を加工のままと熱処理した後とで比較し
た。
【００１３】図8(a)が熱処理前で、応答曲線には履歴が
生じているが、100 Oeの磁化中で素子の長軸と印加磁界
が平行となる条件で200℃ x 1h熱処理すると(b)で示す
ように、履歴が消失する。
生じているが、100 Oeの磁化中で素子の長軸と印加磁界
が平行となる条件で200℃ x 1h熱処理すると(b)で示す
ように、履歴が消失する。
【００１４】この磁化状態では、図6で示すように、素
子の長軸に平行でそれぞれ反平行にあった磁化が外部磁
界によって飽和するまでそれぞれ90°回転する。これに
対して、素子の長軸と外部磁界が垂直の条件で磁界中熱
処理すると図7で示すようになり、この場合の垂直磁界
中での磁気抵抗応答は、外部磁界に平行な磁化層の磁化
は動かず、外部磁界と反平行な磁化の層だけが外部磁界
によって回転し、飽和状態では外部磁界で回転する磁化
が180°回転した状態になる。
子の長軸に平行でそれぞれ反平行にあった磁化が外部磁
界によって飽和するまでそれぞれ90°回転する。これに
対して、素子の長軸と外部磁界が垂直の条件で磁界中熱
処理すると図7で示すようになり、この場合の垂直磁界
中での磁気抵抗応答は、外部磁界に平行な磁化層の磁化
は動かず、外部磁界と反平行な磁化の層だけが外部磁界
によって回転し、飽和状態では外部磁界で回転する磁化
が180°回転した状態になる。
【００１５】従って、図6で示す磁化状態のほうが磁化
の回転角が少なく、磁化の回転も容易である。磁化の回
転を妨げるような欠陥や不純物が膜中に存在する場合、
図7で示す磁化状態のほうが磁化の回転が妨げられ易
く、応答曲線の履歴ゃバルクハウゼン状のノイズが発生
し易い。
の回転角が少なく、磁化の回転も容易である。磁化の回
転を妨げるような欠陥や不純物が膜中に存在する場合、
図7で示す磁化状態のほうが磁化の回転が妨げられ易
く、応答曲線の履歴ゃバルクハウゼン状のノイズが発生
し易い。
【００１６】図9は図6の初期磁化状態を0℃、図7の初期
磁化状態を90°と定義して応答曲線の出力を比較したも
ので、素子の出力は0°の場合のほうが高くなる傾向を
示す。また、 応答曲線に現れる履歴やノイズの発生率
も相対的に0°のほうが低い。図10は履歴の幅と熱処理
温度との関係で、100℃以上で履歴の減少が顕著にな
り、300℃以上で再び増加する。300℃以上での増加は多
層膜の反応等によるものとみなされる。これは、膜の構
成材料や厚さなどによって変化するが、図10で示す熱処
理の効果の傾向は全ての巨大磁気抵抗膜に適用できる手
法である。
磁化状態を90°と定義して応答曲線の出力を比較したも
ので、素子の出力は0°の場合のほうが高くなる傾向を
示す。また、 応答曲線に現れる履歴やノイズの発生率
も相対的に0°のほうが低い。図10は履歴の幅と熱処理
温度との関係で、100℃以上で履歴の減少が顕著にな
り、300℃以上で再び増加する。300℃以上での増加は多
層膜の反応等によるものとみなされる。これは、膜の構
成材料や厚さなどによって変化するが、図10で示す熱処
理の効果の傾向は全ての巨大磁気抵抗膜に適用できる手
法である。
【００１７】（実施例2）次に上記実施例1と同様の巨大
磁気抵抗膜の最上部のNi-Fe膜に接して反強磁性体であ
るFe-50%Mn合金膜を10nmエピタキシャル成長させた膜で
素子を作製して応答曲線を調べた結果、熱処理によって
磁化の方向を制御した膜と同様に履歴の抑制が確認され
た。磁化の角度の制御は、反強磁性体を形成するときに
所望の方向に磁界を印加すればよく、また、膜を形成し
た後に磁界中で熱処理してもよい。
磁気抵抗膜の最上部のNi-Fe膜に接して反強磁性体であ
るFe-50%Mn合金膜を10nmエピタキシャル成長させた膜で
素子を作製して応答曲線を調べた結果、熱処理によって
磁化の方向を制御した膜と同様に履歴の抑制が確認され
た。磁化の角度の制御は、反強磁性体を形成するときに
所望の方向に磁界を印加すればよく、また、膜を形成し
た後に磁界中で熱処理してもよい。
【００１８】この場合は反強磁性体のネール点以上に加
熱すると効果が顕著になるが、ネール点以下でも効果は
ある。反強磁性膜としてはFeMnのほか、FeCr、FeCu、Ni
O、Fe2O3、CoMn、Cu-Mn、NiMn、FeSb、MnBiなどを同様
に適用した場合も効果がみられた。
熱すると効果が顕著になるが、ネール点以下でも効果は
ある。反強磁性膜としてはFeMnのほか、FeCr、FeCu、Ni
O、Fe2O3、CoMn、Cu-Mn、NiMn、FeSb、MnBiなどを同様
に適用した場合も効果がみられた。
【００１９】（実施例3）実施例1で述べた素子を使って
シールド型磁気抵抗ヘッドを作製し、記録媒体にCoCrPt
を用いて、当該ヘッドの再生特性を評価した。図11はそ
の代表的な出力波形で、(a)は熱処理前、(b)が熱処理後
であり、熱処理の効果により波形に現れるノイズが消失
している。
シールド型磁気抵抗ヘッドを作製し、記録媒体にCoCrPt
を用いて、当該ヘッドの再生特性を評価した。図11はそ
の代表的な出力波形で、(a)は熱処理前、(b)が熱処理後
であり、熱処理の効果により波形に現れるノイズが消失
している。
【００２０】（実施例4）実施例2で述べた素子を使って
シールド型磁気抵抗ヘッドを作製し、記録媒体にCoCrPt
を用いて、当該ヘッドの再生特性を評価した。その出力
波形は実施例3で示した(b)と同様に波形にはノイズが現
れず、反強磁性膜の効果が現れている
シールド型磁気抵抗ヘッドを作製し、記録媒体にCoCrPt
を用いて、当該ヘッドの再生特性を評価した。その出力
波形は実施例3で示した(b)と同様に波形にはノイズが現
れず、反強磁性膜の効果が現れている
【００２１】。
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、巨大
磁気抵抗膜を使用した磁気抵抗効果ヘッドの出力波形の
制御とノイズの低減は顕著であり、巨大磁気抵抗膜の磁
気ヘッドへの応用に当たっては不可欠な発明である。
磁気抵抗膜を使用した磁気抵抗効果ヘッドの出力波形の
制御とノイズの低減は顕著であり、巨大磁気抵抗膜の磁
気ヘッドへの応用に当たっては不可欠な発明である。
【図１】磁気抵抗素子の構造を示す断面図。
【図２】巨大磁気抵抗素子の磁気抵抗応答曲線を示すグ
ラフ図
ラフ図
【図３】巨大磁気抵抗素子の外部磁界が低い場合の磁気
抵抗応答曲線を示すグラフ図。
抵抗応答曲線を示すグラフ図。
【図４】巨大磁気抵抗膜の磁化状態を示す模式図。
【図５】ウェハ内の巨大磁気抵抗膜の磁化状態のばらつ
きを示す模式図。
きを示す模式図。
【図６】巨大磁気抵抗素子の磁化状態と外部磁界による
磁化の回転を示す模式図。
磁化の回転を示す模式図。
【図７】巨大磁気抵抗素子の磁化状態と外部磁界による
磁化の回転を示す模式図。
磁化の回転を示す模式図。
【図８】巨大磁気抵抗素子の磁気抵抗応答曲線に及ぼす
磁化制御の効果を示すグラフ図。
磁化制御の効果を示すグラフ図。
【図９】巨大磁気抵抗素子の磁気抵抗応答曲線の出力に
及ぼす磁化制御角度依存性の効果を示すグラフ図。
及ぼす磁化制御角度依存性の効果を示すグラフ図。
【図１０】巨大磁気抵抗素子の磁気抵抗応答曲線の履歴
に及ぼす磁化制御熱処理温度依存性を示すグラフ図。
に及ぼす磁化制御熱処理温度依存性を示すグラフ図。
【図１１】巨大磁気抵抗素子を使用した磁気ヘッドの再
生波形に及ぼす磁化制御の効果を示すグラフ図。
生波形に及ぼす磁化制御の効果を示すグラフ図。
１………基板、２………絶縁膜、３………巨大磁気抵抗
膜、４………バイアス膜、５………電極、６および７…
……磁化の方向、８………外部磁界。
膜、４………バイアス膜、５………電極、６および７…
……磁化の方向、８………外部磁界。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 昇 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 (8)
- 【請求項１】磁性膜と非磁性膜を多層状にした巨大磁気
抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドにおいて、一方向に磁気
異方性を付与した巨大磁気抵抗効果膜を用いたことを特
徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項２】請求項１において、磁気異方性を磁界中熱
処理によって付与したことを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項３】請求項１において、多層膜の一部に反強磁
性体膜を積層して磁気異方性を付与したことを特徴とす
る磁気ヘッド。 - 【請求項４】請求項１において、磁化の方向が素子の長
軸と平行であることを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項５】請求項１において、磁化の方向が素子の長
軸と垂直であることを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項６】請求項１において、磁化の方向が素子の長
軸と平行と垂直の中間にあることを特徴とする磁気ヘッ
ド。 - 【請求項７】請求項３において、反強磁性体がFeMn、Fe
Cr、FeCu、NiO、Fe2O3、CoMn、Cu-Mn、NiMn、FeSb、MnB
iを主成分とし耐食性向上、相の安定化等のための添加
元素を含むことを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項８】前記磁気抵抗効果膜が磁気シールド膜に挟
まれることを特徴とする請求項１から７のうちいずれか
に記載の磁気ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29677692A JPH06150259A (ja) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | 磁気ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29677692A JPH06150259A (ja) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | 磁気ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06150259A true JPH06150259A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=17837989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29677692A Pending JPH06150259A (ja) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | 磁気ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06150259A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0694911A2 (en) * | 1994-07-29 | 1996-01-31 | Sony Corporation | Magnetic resistance type magnetic head and composite type magnetic head for recording/reproducing, and production method for the same |
| EP0712117A2 (en) * | 1994-11-14 | 1996-05-15 | Read-Rite Corporation | Compact read/write head having biased GMR element |
| EP0727773A1 (en) * | 1995-02-16 | 1996-08-21 | TDK Corporation | Magnetoresistive head |
| US5748399A (en) * | 1997-05-13 | 1998-05-05 | International Business Machines Corporation | Resettable symmetric spin valve |
| US5825595A (en) * | 1997-05-13 | 1998-10-20 | International Business Machines Corporation | Spin valve sensor with two spun values separated by an insulated current conductor |
| US6118622A (en) * | 1997-05-13 | 2000-09-12 | International Business Machines Corporation | Technique for robust resetting of spin valve head |
| US6123780A (en) * | 1997-09-19 | 2000-09-26 | Fujitsu Limited | Spin valve magnetoresistive head and manufacturing method therefor |
-
1992
- 1992-11-06 JP JP29677692A patent/JPH06150259A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP0712117A3 (en) * | 1994-11-14 | 1996-08-28 | Read Rite Corp | Compact read / write head with preloaded GMR element |
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| US6123780A (en) * | 1997-09-19 | 2000-09-26 | Fujitsu Limited | Spin valve magnetoresistive head and manufacturing method therefor |
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