JPH07320235A

JPH07320235A - 磁気抵抗効果型ヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07320235A
Application number: JP10955594A
Authority: JP
Inventors: Katsuro Watanabe; 克朗渡辺; Shigeru Tadokoro; 茂田所; Takashi Kawabe; 隆川辺
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-05-24
Filing date: 1994-05-24
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】分離膜として絶縁膜を用いたＭＲヘッドにお
いて、磁気抵抗効果膜と軟磁性薄膜の短絡を防止する。【構成】ＭＲヘッドの横方向バイアス磁界を印加する
ために磁気抵抗効果膜５０の近傍に軟磁性薄膜３０を配
置し、読取りトラックにおいてセンス電流が磁気抵抗効
果膜５０以外に流れないように、磁気抵抗効果膜５０と
軟磁性薄膜３０とを分離する分離膜４０に絶縁膜を用い
る。そして、軟磁性薄膜３０のヌープ硬度を磁気抵抗効
果膜５０のそれよりも大とし、磁気抵抗効果膜５０と軟
磁性薄膜３０との短絡を防止する。さらに磁気ディスク
と対向する面の加工の際に読取りトラックと概ね平行な
方向に研磨する。【効果】磁気抵抗効果膜と軟磁性薄膜の短絡を防止す
ることができ、歩留まりの向上を図ることが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果型ヘッド
に係り、特に、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、Ｖ
ＴＲなどの磁気記録装置の再生ヘッドとして用いるに好
適な磁気抵抗効果型ヘッド及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気抵抗効果
膜内部の磁化の方向の変化に応じた内部抵抗の変化を検
出する、いわゆる磁束応答型のヘッドであり、磁気記録
媒体との相対速度に依存せずに大きな出力が得られるの
が特徴である。磁気抵抗効果型ヘッドでは、磁気記録媒
体からの磁束に対する応答を線形にするため、磁気抵抗
効果膜に流すセンス電流と直交方向にバイアス磁界を印
加する必要がある。このバイアス磁界を印加する方法と
して、アイイーイーイートランザクションオンマ
グネティクス、ＭＡＧ−１１（１９７５年）１２０６頁
から１２０８頁（ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．Ｍ
ＡＧ−１１（１９７５）１２０６−１２０８）に記載さ
れているように、非磁性導電性薄膜を磁気抵抗効果膜に
隣接させて非磁性導電性薄膜に流れる電流が作る磁界を
バイアス磁界として利用するシャントバイアス法が知ら
れている。同様に磁気抵抗効果膜以外の膜にもセンス電
流を流す方法であるが、センス電流が作る磁界をより効
率良く利用する方法として、特開昭６１−２５３６２０
号に記載されているように、基板上に磁気抵抗効果膜と
導電性薄膜と軟磁性薄膜とを積層する方法がある。ま
た、特開昭５０−６５２１３号には、軟磁性薄膜を磁気
抵抗効果膜の近傍に配置したソフト膜バイアス法が開示
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、センス電流が作る磁界をバイアス磁界として利用す
る方法のうち、磁気抵抗効果膜以外にもセンス電流を流
す方法を採用すると、磁気抵抗効果膜以外の膜、例えば
軟磁性薄膜にもセンス電流が流れる分だけ再生出力が低
下する。

【０００４】一方、ソフト膜バイアス法を用いると、磁
気抵抗効果膜と軟磁性薄膜の間に絶縁膜が挿入されてい
るので、軟磁性薄膜にバイアス電流が流れなくなり、再
生出力の低下をなくすことができる。しかしながら、上
記従来技術においては、ソフト膜バイアス法に適した軟
磁性薄膜材料、膜構成及び製造方法に関しては触れられ
ていない。このため、再生出力の高い磁気抵抗効果型ヘ
ッドを製造するにも、磁気抵抗効果膜と軟磁性薄膜との
短絡を防止する構成を採用しなければ、歩留まりの向上
を図ることはできない。

【０００５】本発明の目的は、磁気抵抗効果膜と軟磁性
薄膜との短絡を防止することができる磁気抵抗効果型ヘ
ッド及びその製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、トラック幅に対応した磁気的ギャップを
保って相対向して配置された一対の電極と、前記一対の
電極近傍に配置されて一方の電極から他方の電極に供給
されるセンス電流の伝送路を構成する磁気抵抗効果膜
と、前記一対の電極と前記磁気抵抗効果膜との間に挿入
されてセンス電流の伝送路を構成すると共に前記磁気抵
抗効果膜のバルクハウゼンノイズを抑止する磁区制御層
と、前記磁気抵抗効果膜近傍に配置されてセンス電流に
応答して前記磁気抵抗効果膜にバイアス磁界を印加する
軟磁性薄膜と、前記磁気抵抗効果膜と軟磁性薄膜との間
に挿入されて各膜を互いに電気的に絶縁する絶縁膜とを
備え、前記軟磁性薄膜の硬度を前記磁気抵抗効果膜の硬
度よりも大きくしてなる磁気抵抗効果型ヘッドを構成し
たものである。

【０００７】また、本発明は、トラック幅に対応した磁
気的ギャップを保って相対向して配置された一対の電極
と、前記一対の電極間に各電極と近接して配置されて一
方の電極から他方の電極に供給されるセンス電流の伝送
路を構成する磁気抵抗効果膜と、前記一対の電極と前記
磁気抵抗効果膜との間に挿入されてセンス電流の伝送路
を構成すると共に前記磁気抵抗効果膜のバルクハウゼン
ノイズを抑止する磁区制御層と、前記磁気抵抗効果膜近
傍に配置されてセンス電流に応答して前記磁気抵抗効果
膜にバイアス磁界を印加する軟磁性薄膜と、前記磁気抵
抗効果膜と軟磁性薄膜との間に挿入されて各膜を互いに
電気的に絶縁する絶縁膜とを備え、前記軟磁性薄膜の硬
度を前記磁気抵抗効果膜の硬度よりも大きくしてなる磁
気抵抗効果型ヘッドを構成したものである。

【０００８】前記各ヘッドを構成するに際しては、前記
軟磁性薄膜のヌープ硬度を前記磁気抵抗効果膜のヌープ
硬度よりも大きくしてなるもので構成することが望まし
い。

【０００９】また、磁気抵抗効果型ヘッドを構成するに
際しては、以下の点を要件に含めることが望ましい。

【００１０】（１）磁気抵抗効果膜はＮｉ−Ｆｅ系合金
膜で構成され、その組成がＮｉ−１８ａｔ.％Ｆｅから
Ｎｉ−２０ａｔ.％Ｆｅであり、軟磁性薄膜のヌープ硬
度が５５０以上であること。

【００１１】（２）絶縁膜の厚さが１５から１００ｎｍ
の範囲に設定されていること。

【００１２】（３）軟磁性薄膜の飽和磁束密度と膜厚の
積と、磁気抵抗効果膜の飽和磁束密度と膜厚の積との比
は、０.５５から０.９０の範囲に設定されていること。

【００１３】（４）軟磁性薄膜の異方性磁界は１５エル
ステッド（Ｏｅ）以下であり、磁歪は−１.５×１０~⁶
から＋１.５×１０~⁶の範囲に設定されていること。

【００１４】（５）軟磁性薄膜の組成は（Ｎｉ₁₀₀_x Ｆ
ｅx）₁₀₀_zＭzであり、ｘが９〜３０ａｔ.％であり、Ｍ
がＮｂ，Ｔｉ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｒ
ｈから選ばれる少なくとも１つからなり、ｚが２〜１５
ａｔ.％であること。

【００１５】（６）軟磁性薄膜の組成は((Ｎｉ₁₀₀_x Ｆ
ｅx）₁₀₀_y Ｃｏy）₁₀₀_zＭzであり、ｘが１８〜２１ａ
ｔ.％であり、ｙが０〜１５ａｔ.％であり、ＭがＮｂ，
Ｔｉ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｒｈから選
ばれる少なくとも１つからなり、ｚが２〜１７ａｔ.％
であること。

【００１６】（７）軟磁性薄膜の組成はＦｅ₁₀₀_xＡｌx
であり、ｘが２７〜３０ａｔ.％であること。

【００１７】（８）軟磁性薄膜の組成は、Ａｌが５〜１
１ａｔ.％、Ｓｉが１０〜２１ａｔ.％、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｒｕから選ばれる少なくとも１つが０〜２ａｔ.
％、残りがＦｅであること。

【００１８】また、前記各磁気抵抗効果型ヘッドを研磨
するに際して、一対の電極が相対向する方向に沿ってヘ
ッド表面を研磨したり、磁気抵抗効果膜と略平行な方向
に沿ってヘッド表面を研磨することが望ましい。

【００１９】

【作用】前記した手段によれば、軟磁性薄膜の硬度を磁
気抵抗効果膜の硬度よりも大きく、具体的な硬度として
はヌープ硬度を大きくしたため、製造時等において磁気
抵抗効果膜と軟磁性薄膜との短絡を防止することができ
る。更に、分離膜に絶縁膜を用いた場合、磁気ディスク
と対向する面を研磨する際に、磁気抵抗効果膜あるいは
軟磁性薄膜が削られて、これらの膜が短絡する恐れがあ
るが、磁気抵抗効果膜及び軟磁性薄膜として硬度の高い
ものを用いることによって短絡が防止される。そして磁
気抵抗効果膜及び軟磁性薄膜として硬度の高いものを用
いる場合、大きな磁気抵抗変化を有する材料はＮｉ−Ｆ
ｅ系合金、Ｎｉ−Ｃｏ系合金等に限られ、これらの材料
においては、磁気抵抗効果型ヘッドに適応されるときの
膜厚５０ｎｍ以下におけるヌープ硬度は約５００であ
る。従って、軟磁性薄膜として磁気抵抗効果膜よりも固
い材料を用いることが必要であるが、軟磁性薄膜として
のヌープ硬度として５５０以上のものを用いれば条件を
満たすことができる。

【００２０】また、磁気抵抗効果膜と軟磁性薄膜との間
の分離膜として絶縁膜を用いているので、磁気抵抗効果
膜だけにセンス電流を流すことができ、最も大きな再生
出力を得ることができる。この場合、同じ再生出力を得
る事を考えると、分離膜に非磁性導電性薄膜を用いたも
のに較べて、磁気抵抗効果型ヘッドに流すセンス電流が
小さくなり、発熱あるいはエレクトロマイグレーション
による特性劣化の可能性が小さくなり、信頼性が向上す
る。更にこの絶縁膜の厚さは、絶縁を最小限保つことが
できる１５ｎｍから、軟磁性薄膜から出て磁気抵抗効果
膜に入る磁束が不足しない１００ｎｍの範囲に設定され
ている。

【００２１】磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、磁気記録
媒体からの磁束に対する応答を線形にするためには、セ
ンス電流と直交方向に印加するバイアス磁界を適当な大
きさに調整する必要がある。バイアス磁界の調整手段の
一つは、磁気抵抗効果膜と軟磁性薄膜の間の分離膜の厚
さを調整することであり、もう一つは、軟磁性薄膜の飽
和磁束密度Ｂｓ（ＳＡＬ）と膜厚ｔ（ＳＡＬ）との積を
Ｂｓ（ＳＡＬ）・ｔ（ＳＡＬ）とし、磁気抵抗効果膜の
飽和磁束密度Ｂｓ（ＭＲ）と膜厚ｔ（ＭＲ）との積をＢ
ｓ（ＭＲ）・ｔ（ＭＲ）としたとき、両者の比（以下、
磁化比と呼ぶ）を調整することである。

【００２２】そこで、前者の調整として、分離膜の厚さ
に関しては、磁気抵抗効果膜と軟磁性薄膜の磁化が別々
に回転することができ、しかも絶縁が保たれる膜厚であ
る１５ｎｍが下限として設定されており、軟磁性薄膜か
ら発生する磁束が磁気抵抗効果膜内の磁化を必要な方向
に回転させることができる膜厚である１００ｎｍが上限
として設定されている。

【００２３】一方、後者の調整として、磁化比に関して
は、磁化比が小さいと、軟磁性薄膜から出る磁束が磁気
抵抗効果膜内の磁化を十分に回転させることができな
い。逆に、磁化比が大きいと、軟磁性薄膜から出る磁束
の量は増加するが、磁気記録媒体からの磁束が軟磁性薄
膜に多く吸い込まれて磁気抵抗効果膜に入る磁束が少な
くなり、結果的には再生出力が減少する。これらのこと
を考慮すると、適正な磁化比は、軟磁性薄膜から出る磁
束が磁気抵抗効果膜内の磁化を必要なだけ回転させるこ
とができ、かつ磁気記録媒体から磁気抵抗効果膜に入る
磁束の量も多くなる値として、０.５５〜０.９０の範囲
に設定されている。

【００２４】軟磁性薄膜の電気的及び磁気的特性に関し
ては、分離膜が非磁性導電性薄膜である場合には比抵抗
および磁気抵抗変化も考慮しなければならなかったが、
分離膜として絶縁膜を用いる場合には異方性磁界と磁歪
のみを考慮すればよいため、分離膜が非磁性導電性薄膜
である場合に比べ適用できる材料が多くなる。そこで、
異方性磁界については、その値が大きいと軟磁性薄膜内
の磁化が回転しにくくなりバイアス磁界が小さくなるの
で、１５エルステッド（０ｅ）以下に設定されている。

【００２５】また、磁歪の絶対値が大きいと、ヘッド構
造あるいは製造プロセスで生じる応力により、バルクハ
ウゼンノイズが発生したり再生特性が大きく変わってし
まったりするため、磁歪の値は、−１.５×１０~⁶から
＋１.５×１０~⁶の範囲に設定されている。

【００２６】ヌープ硬度、異方性磁界及び磁歪に関する
上記の条件を満たす材料としては、以下のものが挙げら
れる。まず、（Ｎｉ₁₀₀_x Ｆｅx）₁₀₀_zＭzで表される
Ｎｉ−Ｆｅ系合金薄膜である。ここで、ｘは９〜３０ａ
ｔ.％であり、ＭがＮｂ，Ｔｉ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｒｈから選ばれる少なくとも１つから
なり、ｚは２〜１５ａｔ.％である。Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ
系合金薄膜も用いることができ、（Ｎｉ₁₀₀_x Ｆｅx）
₁₀₀_y Ｃｏy）₁₀₀_zＭzで表すと、ｘは１８〜２１ａｔ.
％、ｙは０〜１５ａｔ.％であり、Ｍは前述のＮｂ，Ｔ
ｉ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｒｈから選ば
れる少なくとも１つからなり、ｚは２〜１７ａｔ.％と
なる。これらの他には、Ａｌを２７〜３０ａｔ.％含む
Ｆｅ−Ａｌ系合金薄膜や、Ａｌを５〜１１ａｔ.％、Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｒｕから選ばれる少なくとも１つを０
〜２ａｔ.％含むＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金薄膜がある。

【００２７】また、磁気抵抗効果膜と軟磁性薄膜の短絡
は、磁気ディスクと対向する面の研磨工程において最も
起こり易いため、研磨する方向を概ね読取りトラックの
幅方向と平行な方向とすることにより、磁気抵抗効果膜
と軟磁性薄膜の短絡を防ぐことができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００２９】第１実施例図１は本発明の第１実施例による磁気抵抗効果型ヘッド
の読み取りトラック近傍の断面図を示す。図１におい
て、アルミナなどの絶縁層を薄膜形成し、この絶縁層に
精密研磨を施した非磁性基板１００上に、パーマロイか
らなる下部シールド膜１０が形成されており、この下部
シールド膜１０の上にはアルミナ絶縁膜２０が積層され
ている。アルミナ絶縁膜２０の上には、軟磁性薄膜とし
て、種々のＮｉ−Ｆｅ−Ｎｂ系合金薄膜がスパッタリン
グ法により形成されており、この軟磁性薄膜３０は所定
の形状にパターン化され、その後この軟磁性薄膜３０の
上には分離膜４０として絶縁膜であるアルミナが積層さ
れる。分離膜４０の上にはパーマロイで構成された磁気
抵抗効果膜５０がスパッタリング法により積層されてい
る。即ち磁気抵抗効果膜５０と軟磁性薄膜３０とが分離
膜４０で電気的に絶縁されている。磁気抵抗効果膜５０
上の一部にはニクロムで構成された保護膜６０が被覆さ
れており、磁気抵抗効果膜５０と分離膜の一部にＦｅＭ
ｎ薄膜である磁区制御層７０が積層されている。更に磁
区制御層７０上にはトラック幅に対応した空間部を残し
て一対の電極８０がイオンミリング法によって形成され
ている。そして保護膜６０と各電極８０上にはアルミナ
絶縁膜２１が形成された後パーマロイからなる上部シー
ルド膜１１が形成されている。上部シールド膜１１は下
部シールド膜１０とともに、磁気ディスクに記録された
情報とヘッドの読み取り情報とを磁気的に遮蔽するよう
になっている。

【００３０】ここで、磁区制御層７０を着磁するに際し
ては、トラックの幅方向Ｗに３ｋエルステッド（Ｏｅ）
の直流磁界を印加しながら２７５℃で１５時間熱処理を
行ったあと、所定の大きさの磁気抵抗効果型ヘッドに加
工することとした。更に、ヘッドを研磨するに際して
は、特に、磁気ディスクと対向する面を研磨するときに
は軟磁性薄膜３０と磁気抵抗効果膜５０との短絡を防止
するために、トラックの幅方向Ｗと平行な方向、即ち磁
気抵抗効果膜５０と略平行な方向に沿ってヘッドの表面
を研磨することとしている。

【００３１】上記構成におけるヘッドを用いて磁気ディ
スク上の情報を読み取るに際しては、各電極８０間にバ
イアス電流としのセンス電流を流すこととしている。こ
のセンス電流は、磁気抵抗効果膜５０と軟磁性薄膜３０
とが分離膜４０で絶縁されているため、磁気抵抗効果膜
５０を介してのみ流れることになる。このため大きな再
生出力が得られるとともに、分離膜に非磁性導電性薄膜
を用いたものに較べて、ヘッドに流すセンス電流が小さ
くなり、発熱あるいはエレクトロマイグレーションによ
る特性劣化の可能性を小さくすることができ、信頼性の
向上が図れる。そして磁気抵抗効果膜５０にセンス電流
が流れると、磁気抵抗効果膜５０には、センス電流によ
ってセンス電流と直交方向に形成される磁界が印加され
るとともに、軟磁性薄膜３０による磁界がセンス電流と
直交方向のバイアス磁界として印加されることになる。

【００３２】また分離膜４０に絶縁膜を用いた場合、磁
気ディスクと対向する面を研磨する際に、磁気抵抗効果
膜５０あるいは軟磁性薄膜３０が削られて、これらの膜
が短絡する恐れがある。これを防止するためには、硬度
の高い膜を磁気抵抗効果膜５０及び軟磁性薄膜３０に用
いればよい。しかし、現在のところ、大きな磁気抵抗変
化を有する材料は、Ｎｉ−Ｆｅ系合金、Ｎｉ−Ｃｏ系合
金等に限られ、これらの材料においては、磁気抵抗効果
型ヘッドに適応されるときの膜厚である５０ｎｍ以下に
おけるヌープ硬度は約５００である。しかも、軟磁性薄
膜３０としては、磁気抵抗効果膜５０よりも固い材料を
用いることが必要である。そこで、本実施例では、軟磁
性薄膜３０のヌープ硬度としては５５０以上のものを用
いることとしている。このような材料を用いると、製造
時等において、磁気抵抗効果膜５０と軟磁性薄膜３０と
の短絡を防止することができる。

【００３３】また、磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、磁
気記録媒体からの磁束に対する応答を線形にするために
は、センス電流と直交方向に印加するバイアス磁界を適
当な大きさに調整する必要がある。このバイアス磁界の
調整手段の一つは、磁気抵抗効果膜と軟磁性薄膜の間の
分離膜の厚さを調整することであり、もう一つは、軟磁
性薄膜の飽和磁束密度Ｂｓ（ＳＡＬ）と膜厚ｔ（ＳＡ
Ｌ）の積をＢｓ（ＳＡＬ）・ｔ（ＳＡＬ）とし、磁気抵
抗効果膜の飽和磁束密度Ｂｓ（ＭＲ）と膜厚ｔ（ＭＲ）
の積をＢｓ（ＭＲ）・ｔ（ＭＲ）としたとき、両者の比
（以下、磁化比と呼ぶ）を調整することである。

【００３４】そこで、前者の調整として、分離膜の厚さ
に関しては、磁気抵抗効果膜と軟磁性薄膜の磁化が別々
に回転することができ、しかも絶縁が保たれる膜厚であ
る１５ｎｍが下限として設定されており、軟磁性薄膜か
ら発生する磁束が磁気抵抗効果膜内の磁化を必要な方向
に回転させることができる膜厚である１００ｎｍが上限
として設定されている。

【００３５】一方、後者の調整として、磁化比に関して
は、磁化比が小さいと、軟磁性薄膜から出る磁束が磁気
抵抗効果膜内の磁化を十分に回転させることができな
い。逆に、磁化比が大きいと、軟磁性薄膜から出る磁束
の量は増加するが、磁気記録媒体からの磁束が軟磁性薄
膜に多く吸い込まれて磁気抵抗効果膜に入る磁束が少な
くなり、結果的には再生出力が減少する。これらのこと
を考慮すると、適正な磁化比は、軟磁性薄膜から出る磁
束が磁気抵抗効果膜内の磁化を必要なだけ回転させるこ
とができ、かつ磁気記録媒体から磁気抵抗効果膜に入る
磁束の量も多くなる値として、０.５５〜０.９０の範囲
に設定されている。

【００３６】さらに、軟磁性薄膜の電気的及び磁気的特
性に関しては、分離膜が非磁性導電性薄膜である場合に
は比抵抗および磁気抵抗変化も考慮しなければならなか
ったが、分離膜として絶縁膜を用いる場合には異方性磁
界と磁歪のみを考慮すればよいため、分離膜が非磁性導
電性薄膜である場合に比べ適用できる材料が多くなる。
そこで、異方性磁界については、その値が大きいと軟磁
性薄膜内の磁化が回転しにくくなりバイアス磁界が小さ
くなるので、１５エルステッド（０ｅ）以下に設定され
ている。

【００３７】また、磁歪の絶対値が大きいと、ヘッド構
造あるいは製造プロセスで生じる応力により、バルクハ
ウゼンノイズが発生したり再生特性が大きく変わってし
まったりするため、磁歪の値は、−１.５×１０~⁶から
＋１.５×１０~⁶の範囲に設定されている。

【００３８】ヌープ硬度、異方性磁界及び磁歪に関する
上記の条件を満たす材料としては、以下のものが挙げら
れる。まず、（Ｎｉ₁₀₀_x Ｆｅx）₁₀₀_zＭzで表される
Ｎｉ−Ｆｅ系合金薄膜である。ここで、ｘは９〜３０ａ
ｔ.％であり、ＭがＮｂ，Ｔｉ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｒｈから選ばれる少なくとも１つから
なり、ｚは２〜１５ａｔ.％である。Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ
系合金薄膜も用いることができ、（Ｎｉ₁₀₀_x Ｆｅx）
₁₀₀_y Ｃｏy）₁₀₀_zＭzで表すと、ｘは１８〜２１ａｔ.
％、ｙは０〜１５ａｔ.％であり、Ｍは前述のＮｂ，Ｔ
ｉ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｒｈから選ば
れる少なくとも１つからなり、ｚは２〜１７ａｔ.％と
なる。これらの他には、Ａｌを２７〜３０ａｔ.％含む
Ｆｅ−Ａｌ系合金薄膜や、Ａｌを５〜１１ａｔ.％、Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｒｕから選ばれる少なくとも１つを０
〜２ａｔ.％含むＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金薄膜がある。

【００３９】以上の点を考慮して作製した磁気抵抗効果
型ヘッドについて、保磁力１６００エルステッド（Ｏ
ｅ）、磁性体膜厚ｔｍａｇ＝２０ｎｍ、残留磁束密度Ｂ
ｒと磁性体膜厚の積Ｂｒ・ｔｍａｇ＝１８０Ｇ・μｍの
Ｃｏ−Ｔａ−Ｃｒ系スパッタ媒体にオーバーライト特性
３２ｄＢを有する誘導型薄膜磁気ヘッドを用いて５ｋＦ
ＣＩ（フラックス・チェンジ・パー・インチ）で記録し
た記録パターンを、浮上量０.１５μｍ、センス電流１
０ｍＡで再生し、不良率及び再生出力を評価したとこ
ろ、表１に示すような結果が得られた。

【００４０】ここで、不良率は評価した２０本のヘッド
のうち短絡しているヘッドの割合であり、再生出力は短
絡していないヘッドの再生出力の平均値である。そし
て、比較のために、組成が磁気抵抗効果膜とほぼ同じＮ
ｉ−１９.３ａｔ.％Ｆｅである軟磁性薄膜を用いたヘ
ッドも作製し、同様の評価を行った。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．７までは、Ｎｉ−
Ｆｅ−Ｎｂ系合金軟磁性薄膜の組成を変えたものであ
る。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３をみると、Ｎｂを２.２ａｔ.％
添加したときは異方性磁界が１５エルステッド以下、磁
歪が−１.５×１０~⁶から＋１.５×~⁶の範囲内という条
件を満たす組成は、Ｎｉ₆₈.₇ Ｆｅ₂₉.₁ Ｎｂ₂.₂からＮ
ｉ₈₈.₆ Ｆｅ₉.₂ Ｎｂ₂.₂の範囲であり、この範囲内にお
いてはヌープ硬度は５５０と一定であることがわかる。

【００４３】ヌープ硬度が５００である比較例では不良
率が７０％であったが、Ｎｂを２.２ａｔ.％添加するこ
とにより不良率を１０％まで下げることができた。

【００４４】一方、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．７は磁気特性を満
たす範囲でＮｂを添加したものであり、Ｎｂ量の増加と
ともにヌープ硬度の向上が見られ、それにより不良率も
低減している。なお、再生出力は異方性磁界あるいは磁
歪の違いによって多少の変動が見られる。

【００４５】また、Ｎｏ．８、Ｎｏ．９は磁化比を変え
たもので、磁化比を０.５５あるいは０.９０にすると、
再生出力は０.７０の場合よりも小さくなっている。こ
の原因は、磁化比が０.５５の場合はバイアス磁界が不
足しているためであり、０.９０の場合は媒体の漏洩磁
束が軟磁性薄膜にも吸い込まれ磁気抵抗効果膜に流入す
る磁束量が減少するためである。さらに、アルミナ分離
膜の厚さを厚くすると、Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．１２のよう
に、不良率は低減するが、再生出力は次第に減少してい
ることが分かる。

【００４６】なお、本実施例では、磁区制御層７０の材
料としてＦｅＭｎを用いたが、ＦｅＭｎにＲｕ，Ｒｈ，
Ｔｉ，Ｃｒ等を添加したＦｅ−Ｍｎ系合金などの反強磁
性材料、あるいはＣｏ−Ｐｔ系合金やＣｏ−Ｃｒ系合金
などの永久磁石材料を用いてもよい。

【００４７】第２実施例本実施例では、第１実施例と同様の非磁性基板１００の
上に、下部シールド膜１０としてセンダストを形成し、
その上にアルミナ絶縁膜２０を成膜した。軟磁性薄膜３
０としてＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金薄膜をスパッタリング
法により形成し、所定の形状にパターン化した。Ｆｅ−
Ａｌ−Ｓｉ系合金薄膜の厚さは、磁気抵抗効果膜５０に
対する磁化比が０.７０になる膜厚とした。分離膜４０
として絶縁膜であるアルミナを５０nm成膜した後、５０
０℃で２時間熱処理を施した。熱処理後のＦｅ−Ａｌ−
Ｓｉ系合金薄膜の組成及び特性は、次の表２に示す通り
である。

【００４８】また、磁気抵抗効果膜５０であるパーマロ
イ、保護膜６０であるニクロム、磁区制御層７０である
ＦｅＭｎ薄膜、電極８０、アルミナ絶縁膜２１、パーマ
ロイからなる上部シールド膜１１の作製及び加工は、第
１実施例と同様の方法で行った。

【００４９】以上のように作製した磁気抵抗効果型ヘッ
ドについて、第１実施例と同様の方法で、不良率及び再
生出力を評価した結果を表２に示す。

【００５０】

【表２】

【００５１】表２のＮｏ．１はＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金
軟磁性薄膜、Ｎｏ．２はＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ系合金
軟磁性薄膜を用いた場合の結果である。これらの合金薄
膜はヌープ硬度が１０００以上であり、短絡したヘッド
はなかった。再生出力は第１実施例と同等の６００μＶ
程度と高い値を示している。

【００５２】第３実施例本実施例では、第２実施例のＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金軟
磁性薄膜３０の代わりに、Ｆｅ−Ａｌ系合金薄膜を用い
て、第２実施例と同様の方法で磁気抵抗効果型ヘッドを
作製した。このときの評価結果を表２のＮｏ．３に示
す。

【００５３】本実施例においては、表２に示すように、
短絡したヘッドはなく、再生出力は第２実施例のものよ
りわずかに小さい５７０μＶの値が得られた。

【００５４】第４実施例図２に本発明の第４実施例による磁気抵抗効果型ヘッド
の読取りトラック近傍の断面図を示す。

【００５５】本実施例においては、アルミナ絶縁膜２０
までは第１実施例と同様に作製し、軟磁性薄膜３０とし
てＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｔｉ系合金薄膜をスパッタリング
法により形成し、所定の形状にパターン化した。

【００５６】ここで、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｔｉ系合金薄
膜の厚さは、磁気抵抗効果膜５０に対する磁化比が０.
７０になる膜厚とした。分離膜４０として絶縁膜である
アルミナを５０ｎｍ成膜し、磁気抵抗効果膜５０である
パーマロイをスパッタリング法により成膜した。その上
にリフトオフ用マスク材を形成して、イオンミリング法
により磁気抵抗効果膜５０を所定の形状にパターン化
し、磁区制御層７０であるＣｒ薄膜７１、ＣｏＰｔ系合
金薄膜７２を形成し、さらに電極２１を順次成膜した
後、リフトオフ用マスク材を除去した。アルミナ絶縁膜
２１、上部シールド膜１１の形成は、第１実施例と同様
に行った。

【００５７】また、磁区制御層７０を着磁するに際して
は、トラック幅方向に３ｋエルステッド（Ｏｅ）の直流
磁界を印加した後、所定の大きさの磁気抵抗効果型ヘッ
ドに加工した。磁気ディスクと対向する面の加工も、第
１実施例と同様に、読取りトラックの幅方向Ｗと平行な
方向に研磨を行った。

【００５８】本実施例における磁区制御層７０として
は、ＣｏＰｔ系合金薄膜の他にＣｏ−Ｃｒ系合金薄膜、
Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ系合金薄膜、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｔａ系合金
薄膜などの永久磁石材料を用いることができ、永久磁石
材料の組成及び成膜条件を選ぶことによって永久磁石薄
膜の下のＣｒ薄膜を省略することができる。

【００５９】以上のように作製した磁気抵抗効果型ヘッ
ドについて、第１実施例と同様の方法で不良率及び再生
出力を評価した結果を次の表３に示す。

【００６０】

【表３】

【００６１】表３から分かるように、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ
−Ｔｉ系合金薄膜の磁気特性は、Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏの組
成を変えることで比較的容易に調整することができ、ヌ
ープ硬度はＴｉを添加することによって向上させること
ができる。また、不良率はヌープ硬度５７０の薄膜では
１０％であるが、ヌープ硬度８８０以上の薄膜では０で
あった。

【００６２】本実施例における再生出力は６０５〜６３
５μＶ程度であり、第１実施例から第３実施例のヘッド
構造の再生出力に比べて大きくなっている。これは、磁
気抵抗効果膜５０の形状と異方性磁界が小さいことによ
るものと考えられる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁気抵抗効果膜と軟磁性薄膜の間に絶縁膜を配置した磁
気抵抗効果型ヘッドにおいて、軟磁性薄膜として硬度、
特にヌープ硬度が磁気抵抗効果膜よりも大きい薄膜を用
いているため、磁気抵抗効果膜と軟磁性薄膜の短絡を防
止することができ、歩留まりの向上を図ることが可能と
なる。また、磁気ディスクと対向する面を加工する際
に、読取りトラック幅方向と概ね平行な方向、即ち一対
の電極が相対向する方向、あるいは磁気抵抗効果膜を略
平行な方向に沿って研磨しているため、磁気抵抗効果膜
と軟磁性薄膜の短絡を防止することができ、歩留まりの
向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの
読取りトラック近傍の断面図である。

【図２】本発明の第４実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの
読取りトラック近傍の断面図である。

【符号の説明】

１００非磁性基板１０下部シールド膜１１上部シールド膜２０、２１アルミナ絶縁膜３０軟磁性薄膜４０分離膜５０磁気抵抗効果膜６０保護膜７０磁区制御層７１Ｃｒ薄膜７２永久磁石薄膜８０電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トラック幅に対応した磁気的ギャップを
保って相対向して配置された一対の電極と、前記一対の
電極近傍に配置されて一方の電極から他方の電極に供給
されるセンス電流の伝送路を構成する磁気抵抗効果膜
と、前記一対の電極と前記磁気抵抗効果膜との間に挿入
されてセンス電流の伝送路を構成すると共に前記磁気抵
抗効果膜のバルクハウゼンノイズを抑止する磁区制御層
と、前記磁気抵抗効果膜近傍に配置されてセンス電流に
応答して前記磁気抵抗効果膜にバイアス磁界を印加する
軟磁性薄膜と、前記磁気抵抗効果膜と軟磁性薄膜との間
に挿入されて各膜を互いに電気的に絶縁する絶縁膜とを
備え、前記軟磁性薄膜の硬度を前記磁気抵抗効果膜の硬
度よりも大きくしてなる磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項２】トラック幅に対応した磁気的ギャップを
保って相対向して配置された一対の電極と、前記一対の
電極近傍に配置されて一方の電極から他方の電極に供給
されるセンス電流の伝送路を構成する磁気抵抗効果膜
と、前記一対の電極と前記磁気抵抗効果膜との間に挿入
されてセンス電流の伝送路を構成すると共に前記磁気抵
抗効果膜のバルクハウゼンノイズを抑止する磁区制御層
と、前記磁気抵抗効果膜近傍に配置されてセンス電流に
応答して前記磁気抵抗効果膜にバイアス磁界を印加する
軟磁性薄膜と、前記磁気抵抗効果膜と軟磁性薄膜との間
に挿入されて各膜を互いに電気的に絶縁する絶縁膜とを
備え、前記軟磁性薄膜のヌープ硬度を前記磁気抵抗効果
膜のヌープ硬度よりも大きくしてなる磁気抵抗効果型ヘ
ッド。
【請求項３】トラック幅に対応した磁気的ギャップを
保って相対向して配置された一対の電極と、前記一対の
電極間に各電極と近接して配置されて一方の電極から他
方の電極に供給されるセンス電流の伝送路を構成する磁
気抵抗効果膜と、前記一対の電極と前記磁気抵抗効果膜
との間に挿入されてセンス電流の伝送路を構成すると共
に前記磁気抵抗効果膜のバルクハウゼンノイズを抑止す
る磁区制御層と、前記磁気抵抗効果膜近傍に配置されて
センス電流に応答して前記磁気抵抗効果膜にバイアス磁
界を印加する軟磁性薄膜と、前記磁気抵抗効果膜と軟磁
性薄膜との間に挿入されて各膜を互いに電気的に絶縁す
る絶縁膜とを備え、前記軟磁性薄膜の硬度を前記磁気抵
抗効果膜の硬度よりも大きくしてなる磁気抵抗効果型ヘ
ッド。
【請求項４】トラック幅に対応した磁気的ギャップを
保って相対向して配置された一対の電極と、前記一対の
電極間に各電極と近接して配置されて一方の電極から他
方の電極に供給されるセンス電流の伝送路を構成する磁
気抵抗効果膜と、前記一対の電極と前記磁気抵抗効果膜
との間に挿入されてセンス電流の伝送路を構成すると共
に前記磁気抵抗効果膜のバルクハウゼンノイズを抑止す
る磁区制御層と、前記磁気抵抗効果膜近傍に配置されて
センス電流に応答して前記磁気抵抗効果膜にバイアス磁
界を印加する軟磁性薄膜と、前記磁気抵抗効果膜と軟磁
性薄膜との間に挿入されて各膜を互いに電気的に絶縁す
る絶縁膜とを備え、前記軟磁性薄膜のヌープ硬度を前記
磁気抵抗効果膜のヌープ硬度よりも大きくしてなる磁気
抵抗効果型ヘッド。
【請求項５】磁気抵抗効果膜はＮｉ−Ｆｅ系合金膜で
構成され、その組成がＮｉ−１８ａｔ.％ＦｅからＮｉ
−２０ａｔ.％Ｆｅであり、軟磁性薄膜のヌープ硬度が
５５０以上である請求項２または４記載の磁気抵抗効果
型ヘッド。
【請求項６】絶縁膜の厚さが１５から１００ｎｍの範
囲に設定されている請求項１、２、３または４記載の磁
気抵抗効果型ヘッド。
【請求項７】軟磁性薄膜の飽和磁束密度と膜厚の積
と、磁気抵抗効果膜の飽和磁束密度と膜厚の積との比
は、０.５５から０.９０の範囲に設定されている請求項
１、２、３、４、５または６記載の磁気抵抗効果型ヘッ
ド。
【請求項８】軟磁性薄膜の異方性磁界は１５エルステ
ッド（Ｏｅ）以下であり、磁歪は−１.５×１０~⁶から
＋１.５×１０~⁶の範囲に設定されている請求項１から
７のうちいずれか１項に記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項９】軟磁性薄膜の組成は（Ｎｉ₁₀₀_x Ｆｅ
x）₁₀₀_zＭzであり、ｘが９〜３０ａｔ.％であり、Ｍが
Ｎｂ，Ｔｉ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｒｈ
から選ばれる少なくとも１つからなり、ｚが２〜１５ａ
ｔ.％である請求項８記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１０】軟磁性薄膜の組成は((Ｎｉ₁₀₀_x Ｆｅ
x）₁₀₀_y Ｃｏy）₁₀ ₀_zＭzであり、ｘが１８〜２１ａ
ｔ.％であり、ｙが０〜１５ａｔ.％であり、ＭがＮｂ，
Ｔｉ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｒｈから選
ばれる少なくとも１つからなり、ｚが２〜１７ａｔ.％
である請求項８記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１１】軟磁性薄膜の組成はＦｅ₁₀₀_xＡｌxで
あり、ｘが２７〜３０ａｔ.％である請求項８記載の磁
気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１２】軟磁性薄膜の組成は、Ａｌが５〜１１
ａｔ.％、Ｓｉが１０〜２１ａｔ.％、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｒｕから選ばれる少なくとも１つが０〜２ａｔ.
％、残りがＦｅである請求項８記載の磁気抵抗効果型ヘ
ッド。
【請求項１３】請求項１から４のうちいずれか１項に
記載の磁気抵抗効果型ヘッドを研磨するに際して、一対
の電極が相対向する方向に沿ってヘッド表面を研磨する
ことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項１４】請求項１から４のうちいずれか１項に
記載の磁気抵抗効果型ヘッドを研磨するに際して、磁気
抵抗効果膜と略平行な方向に沿ってヘッド表面を研磨す
ることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。