JPH08147630A - 磁気抵抗効果型ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】出力信号の変動をなくして、かつ信号電流の変
化に対して波形の非対称性を小さくすることのできる磁
気抵抗効果型ヘッドを提供することである。 【構成】ソフトバイアス層内部に軸が発生しないよう
に、ソフトバイアス層に隣接させて永久磁石層を配置す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録装置、特に、
磁気ディスク装置に用いられる磁気抵抗効果を利用した
磁気ヘッドに係わり、特に、再生出力の非対称性、及び
バルクハウゼンノイズの発生を抑えた高出力磁気抵抗効
果型ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録媒体から高い感度でデータを読
み取ることができる磁気ヘッドとして、磁気抵抗効果型
磁気ヘッドがある。磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、磁気
抵抗効果層の電気抵抗が磁化の方向によって変化すると
いう物理現象を利用して記録媒体上の磁気的信号を電気
的信号に変える変換器である。

【０００３】従来技術において、磁気抵抗効果型素子が
有効に機能するためには、２種類のバイアス磁場が必要
であることが知られている。１つは、磁気抵抗効果層の
外部磁場に対する電気抵抗の変化が線形になるように磁
気抵抗効果層にバイアス磁場をかける。この磁場は当技
術分野で横バイアス磁場とよばれるもので、磁気媒体か
らの信号磁場に対して直角方向に作用し、磁気抵抗効果
素子のトラック幅方向に対して平行に作用する。通常、
横バイアス磁場は、磁気抵抗効果素子に隣接する磁気分
離層を介して積層された磁気的にソフトな強磁性体材料
層、又は導体層から発生する磁場で生ずる。

【０００４】もう１つのバイアス磁場は、磁気抵抗効果
層内部を単一磁区状態にするためのものである。このバ
イアス磁場は当技術分野で縦バイアス磁場とよばれるも
ので、磁気媒体の表面、および磁気抵抗効果素子のトラ
ック幅方向に対して平行である。通常、縦バイアス磁場
は、磁気抵抗効果素子に隣接する磁気的にハードな強磁
性体材料層との静磁結合や、反強磁性体材料層との交換
結合を利用して与えられる。

【０００５】ここで、本明細書では、横バイアス磁場を
与えるために設けられた層をバイアス層と定義し、特
に、磁気的にソフトな強磁性材料をバイアス層に用いる
場合をソフトバイアス層と定義する。また、縦バイアス
磁場を与えるために設けられた層を磁区制御層と定義す
る。

【０００６】ソフトバイアス層によるバイアス印加は、
このバイアス層の周りの磁場の存在によってバイアス層
内部の磁化方向が変化し、バイアス層端部より生じる磁
束を利用して、磁気抵抗効果層にバイアス磁場を与え
る。しかしこのことはバイアス層内部が単磁区状態にな
っていることを仮定している。

【０００７】実際には、素子として用いる場合、素子両
端に電極が配置される。電極層の近傍では、通電時に発
生する磁場がバイアス層や磁気抵抗効果層に加えられ
る。磁気抵抗効果層は磁区制御層の働きによって単磁区
状態に保たれるが、直接電極層と接するバイアス層に
は、電極層近傍に通電時に発生する磁場によって磁区が
発生しやすい。バイアス層中の磁区の発生によってバイ
アス磁場の大きさが変動する。バイアス磁場の磁気抵抗
効果層への作用は磁区制御層からの作用よりも強く、急
激なバイアス磁場の大きさの変動は単磁区状態であった
磁気抵抗効果層中に磁区を発生させ、当技術分野でバル
クハウゼンノイズと呼ぶ出力信号の変動を誘発する。

【０００８】さらに従来の磁気抵抗効果型ヘッドでは、
信号電流に対して再生波形の振幅の対称性変動が比例し
て大きくなるという傾向がある。ここで、本明細書で
は、信号電流に対する再生波形の振幅の対称性変動を波
形の非対称性と定義する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、バイ
アス層の磁区の発生を防ぐことにより動作時に磁気抵抗
効果層に安定したバイアス磁場を供給することによって
出力信号の変動をなくして、かつ信号電流の変化に対し
て波形の非対称性を小さくすることのできる磁気抵抗効
果型ヘッドを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】ソフトバイアス層内部に
磁区が発生しないように、ソフトバイアス層に隣接させ
て永久磁石層を配置する。これによりソフトバイアス層
と永久磁石層の静磁結合が得られ、ソフトバイアス層内
部の磁化の向きが固定される。ソフトバイアス層内部の
磁化の向きは永久磁石層の着磁方向によって決まる。さ
らに、動作時に電極近傍に発生する磁場はこの永久磁石
層の保磁力に比べて小さいので、その下部に形成される
磁性層への影響を無視できる。

【００１１】

【実施例】

（実施例１）図１及び図２に、本発明による磁気抵抗効
果型ヘッドを示す。

【００１２】図１はヘッド断面を記録媒体面に垂直な方
向から見た全体図である。このヘッドは基板11、第１絶
縁層12、下部シールド層13、第２絶縁層14、電極15、磁
気抵抗効果機能部分16、第３絶縁層17、及び上部シール
ド層18から構成される。

【００１３】磁気抵抗効果機能部分16は図２に示す層構
成になっており、磁区制御層21、結合分離層22、磁気抵
抗効果層23、分離層24、ソフトバイアス層25、永久磁石
層26、及び電極層27から構成される。

【００１４】本実施例では、磁区制御層21には絶縁体で
あるNiOを用いて、磁気抵抗効果層23内部に磁区が発生
することを防ぐ。また、磁区制御層21、結合分離層22、
磁気抵抗効果層23、及び分離層24をそれぞれこの順に形
成した後に、周囲温度250℃、周囲磁場の大きさ2kOe、
磁場方向を磁気抵抗効果層23の長手方向にして、3時間
放置する熱処理を行う。

【００１５】結合分離層22はAl₂O₃を用いる。結合分離
層22は磁気抵抗効果層23と磁区制御層21との交換結合を
切り離して、磁気抵抗効果層23を機能させるための層で
ある。この構成により、磁気抵抗効果層23内部は、単一
磁区状態のまま、外部磁場の変化に伴って磁化が回転す
る。そのため磁気抵抗効果層23には多数磁区が発生せ
ず、多数磁区の存在に起因するバルクハウゼンノイズが
抑制されている。

【００１６】磁気抵抗効果層23に隣接して分離層24、ソ
フトバイアス層25、及び永久磁石層26が配置してある。

【００１７】分離層24は、磁気抵抗効果層23とソフトバ
イアス層25との交換結合を切り離すための層であり、非
磁性金属で、しかも比抵抗の高いTaを用いている。

【００１８】ソフトバイアス層25は、磁気抵抗効果層の
外部磁場に対する電気抵抗の変化が線形になるように磁
気抵抗効果層23にバイアス磁場をかけるための磁束を発
生させる層であり、磁気的にソフトな強磁性体材料であ
るNiFeを主体とした合金系薄膜、及び酸化物、窒化物、
炭化物を添加した複合系合金薄膜を用いている。ソフト
バイアス層25の磁化の方向は永久磁石層26の着磁方向と
同一であり、磁気媒体からの信号磁場に対し直角方向と
する。

【００１９】永久磁石層26は磁気的にハードな強磁性体
材料であるCoCrPt合金薄膜などを用いる。ソフトバイア
ス層25と永久磁石層26とを積層して形成する。これによ
りソフトバイアス層25を単一磁区状態に保たせており、
ソフトバイアス層25内部の磁化は一定になる。永久磁石
層26を形成した後に、磁場の強さ2kOeで永久磁石層26の
着磁を行う。この時の着磁方向は0〜90°の範囲で磁気
抵抗効果層23に最適なバイアス磁場を印加できる方向に
する。実施例では磁気抵抗効果層23の磁化方向に対して
永久磁石層26を45°の方向に着磁する。

【００２０】着磁後の本実施例の磁気抵抗効果型ヘッド
の交流外部磁場に対する抵抗変化曲線を図３に示す。ゼ
ロ磁場近傍では抵抗変化曲線は比例的に変化しており、
最適なバイアス磁場が印加されている。また、バルクハ
ウゼンノイズ起因する波形の不連続変化も見られない。
次に、信号電流の変化に対する本実施例の磁気抵抗効果
型ヘッドの波形の非対称性の変化を図４に示す。信号電
流５〜１２ｍＡに渡って波形の非対称性は０〜３％であ
り広範囲の信号電流に対して安定した出力信号を得られ
る。

【００２１】（実施例２）第２の実施例は、ソフトバイ
アス層として永久磁石層のみとする構造である。

【００２２】この構造による磁気抵抗効果型ヘッドを図
４及び図５に示す。

【００２３】図４はヘッド断面を記録媒体面に垂直な方
向から見た全体図である。このヘッドは基板41、第１絶
縁層42、下部シールド層43、第２絶縁層44、電極45、磁
気抵抗効果機能部分46、第３絶縁層47、及び上部シール
ド層48から構成される。

【００２４】磁気抵抗効果機能部分46は図５に示す層構
成になっており、磁区制御層51、結合分離層52、磁気抵
抗効果層53、分離層54、永久磁石層55、及び電極層56か
ら構成される。

【００２５】本実施例では、磁区制御層51には絶縁体で
あるNiOを用いて、磁気抵抗効果層53内部に磁区が発生
することを防ぐ。また、磁区制御層51、結合分離層52、
磁気抵抗効果層53、及び分離層54をそれぞれこの順に形
成した後に、250℃、2kOeで磁気抵抗効果層53を3時間熱
処理する。

【００２６】結合分離層52はAl₂O₃を用いる。結合分離
層52は磁気抵抗効果層53と磁区制御層51との交換結合を
切り離して、磁気抵抗効果層53を機能させるための層で
ある。この構成により、磁気抵抗効果層53内部は、単一
磁区状態のまま、外部磁場の変化に伴って磁化が回転す
る。そのため磁気抵抗効果層53には多数磁区が発生せ
ず、多数磁区の存在に起因するバルクハウゼンノイズが
抑制されている。

【００２７】磁気抵抗効果層53に隣接して分離層54、永
久磁石層55が配置してある。

【００２８】分離層53は、磁気抵抗効果層53と永久磁石
層55との交換結合を切り離すための層であり、非磁性金
属であり、比抵抗の高いTaを用いる。

【００２９】永久磁石層55は磁気的にハードな強磁性体
材料であるCoCrPt合金薄膜を用いている。永久磁石層55
の端部から発生する磁束によって磁気抵抗効果層53にバ
イアス磁場を加える。永久磁石を用いるバイアスのため
に流れる電流に依らず一定のバイアス磁場を磁気抵抗効
果層53に与えることができる。さらに、動作時の電極45
近傍の磁場はこの永久磁石層55の保磁力に比較して無視
でき、磁気抵抗効果層53には影響を及ぼさない。

【００３０】永久磁石層55を形成した後に、磁場の強さ
2kOeで永久磁石層の着磁を行う。この時の着磁方向は0
〜90°の範囲で磁気抵抗効果層53に最適なバイアス磁場
を印加できる方向にする。実施例では磁気抵抗効果層53
の磁化方向に対して永久磁石層55を90°の方向に着磁す
る。

【００３１】着磁後の本実施例の磁気抵抗効果型ヘッド
の交流外部磁場に対する抵抗変化曲線を図７に示す。ゼ
ロ磁場近傍では抵抗変化曲線は比例的に変化しており、
最適なバイアス磁場が印加されている。また、バルクハ
ウゼンノイズ起因する波形の不連続変化も見られない。
次に、信号電流の変化に対する本実施例の磁気抵抗効果
型ヘッドの波形の非対称性の変化を図８に示す。信号電
流５〜１５ｍＡに渡って波形の非対称性は−３〜３％で
あり広範囲の信号電流に対して安定した出力信号を得ら
れる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によって、動作時の信号電流の影
響を排除して、安定した動作をする磁気抵抗効果型ヘッ
ドが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例１の磁気抵抗効果型ヘッド
の断面図である。

【図２】実施例１の磁気抵抗効果型ヘッドの磁気抵抗効
果層１６周りの詳細な説明のための側面図である。

【図３】実施例１の磁気抵抗効果型ヘッドについて電流
一定の時の外部磁場変化に対する抵抗変化曲線である。

【図４】実施例１の磁気抵抗効果型ヘッドの信号電流に
対する波形の非対称性変化曲線である。

【図５】本発明による実施例２の磁気抵抗効果型ヘッド
の断面図である。

【図６】実施例２の磁気抵抗効果型ヘッドの磁気抵抗効
果層４６周りの詳細な説明のための側面図である。

【図７】実施例２の磁気抵抗効果型ヘッドについて電流
一定の時の外部磁場変化に対する抵抗変化曲線である。

【図８】実施例２の磁気抵抗効果型ヘッドの信号電流に
対する波形の非対称性変化曲線である。

【符号の説明】

１１、４１…基板、 １２、４２…第１絶縁層、１
３、４３…下部シールド層、 １４、４４…第２絶
縁層、１５、４５…電極、 １６、４６…磁気抵抗
効果機能部分、１７、４７…第３絶縁層、 １８、
４８…上部シールド層、２１、５１…磁区制御層、
２２、５２…結合分離層、２３、５３…磁気抵抗効果
層、 ２４、５４…分離層、２５…ソフトバイアス
層、 ２６、５５…永久磁石層、２７、５６…電極
層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下部磁気シールド層ならびに下部磁気ギャ
   ップ層と、上部磁気シールド層ならびに上部磁気ギャッ
   プ層との間に配置され、磁気抵抗効果層と、前記磁気抵
   抗効果層に横バイアスを印加するための横バイアス層
   と、前記磁気抵抗効果層に縦バイアスを印加するための
   縦バイアス層と、前記縦バイアス層と前記磁気抵抗効果
   層との間の分離層と、前記磁気抵抗効果層に信号検出電
   流を流すための一対の電極導体とから構成される磁気抵
   抗効果型ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果層に横バイ
   アスを印加するために磁気的にハードな強磁性体層を用
   いて、信号磁場及び電流によるバイアス磁場がない状態
   で、前記横バイアス層の磁化方向が前記磁気抵抗効果層
   の磁化方向と平行でないことを特徴とする磁気抵抗効果
   型ヘッド。