JPH08315324A - Magnetoresistant magnetic head and its production - Google Patents

Magnetoresistant magnetic head and its production

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Publication number
JPH08315324A
JPH08315324A JP11862495A JP11862495A JPH08315324A JP H08315324 A JPH08315324 A JP H08315324A JP 11862495 A JP11862495 A JP 11862495A JP 11862495 A JP11862495 A JP 11862495A JP H08315324 A JPH08315324 A JP H08315324A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
multilayer film
substrate
film element
magnetoresistive effect
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11862495A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichi Sugawara
淳一 菅原
Akihiko Okabe
明彦 岡部
Hiroshi Kano
博司 鹿野
Kiyoshi Kagawa
潔 香川
Junko Suzuki
淳子 鈴木
Toshihiko Yaoi
俊彦 矢追
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP11862495A priority Critical patent/JPH08315324A/en
Publication of JPH08315324A publication Critical patent/JPH08315324A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To obtain an MR head having extremely good sensitivity with a small bias magnetic field and a high reproducing output and to obtain a production method to easily produce this MR head. CONSTITUTION: A multilayered film element 1 is formed in such a manner that the axis of easy magnetization (shown as an arrow N) makes an angle θbetween 45 deg. and 90 deg. in the direction of external signal magnetic field shown as an arrow M, which is perpendicular to the longitudinal direction of the multilayered element 1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録媒体からの記
録磁界によって抵抗率が変化する磁気抵抗効果を有する
磁性層が設けられてなる磁気抵抗効果型磁気ヘッド及び
その製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive effect magnetic head provided with a magnetic layer having a magnetoresistive effect whose resistivity changes according to a recording magnetic field from a magnetic recording medium, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ハードディスク装置における小型
大容量化が進行する中で、特にノート型パーソナルコン
ピュータに代表されるような可搬型コンピュータへの適
用が考慮される用途では、例えば2.5インチ程度の小
型ハードディスク装置に対する要求が高まっている。
2. Description of the Related Art In recent years, as hard disk devices have become smaller and have larger capacities, particularly in applications where application to portable computers such as notebook personal computers is considered, for example, about 2.5 inches. There is an increasing demand for small hard disk drives.

【0003】このような小型ハードディスクでは、ディ
スク径に依存して媒体速度が遅くなるため、再生出力が
媒体速度に依存する従来の誘導型磁気ヘッドでは、再生
出力が低下し、大容量化の妨げとなっている。
In such a small hard disk, the medium speed becomes slow depending on the disk diameter, so that in the conventional induction type magnetic head in which the reproducing output depends on the medium speed, the reproducing output is lowered and the increase of the capacity is hindered. Has become.

【0004】これに対して、磁界によって抵抗率が変化
する磁気抵抗効果を有する磁性膜(以下、単にMR素子
と称する。)の抵抗変化を再生出力電圧として検出する
磁気抵抗効果型磁気ヘッド(以下、単にMRヘッドと称
する。)は、その再生出力が媒体速度に依存せず、低媒
体速度でも高再生出力が得られるという特徴を有するた
め、小型ハードディスクにおいて大容量化を実現する磁
気ヘッドとして注目されている。
On the other hand, a magnetoresistive head (hereinafter referred to as a magnetoresistive head) which detects a resistance change of a magnetic film (hereinafter simply referred to as an MR element) having a magnetoresistive effect in which the resistivity changes according to a magnetic field as a reproduction output voltage , Which is simply referred to as an MR head.) Has a feature that its reproduction output does not depend on the medium speed and that a high reproduction output can be obtained even at a low medium speed. Has been done.

【0005】このMRヘッドは、遷移金属に見られる磁
化の向きとその内部を流れる電流の向きのなす角によっ
て電気抵抗値が変化する、いわゆる磁気抵抗効果現象を
利用した再生用磁気ヘッドである。すなわち、磁気記録
媒体からの漏洩磁束を上記MR素子が受けると、その磁
束により上記MR素子の磁化の向きが反転し、上記MR
素子内部に流れる電流の向きに対して磁性量に応じた角
度をもつようになる。それ故に上記MR素子の電気抵抗
値が変化し、この変化量に応じた電圧変化が電流が流れ
ているMR素子の両端の電極に現れる。したがって、こ
の電圧変化を電圧信号として磁気記録信号を読みだせる
ことになる。
This MR head is a reproducing magnetic head utilizing a so-called magnetoresistive effect phenomenon in which the electric resistance value changes depending on the angle formed by the direction of magnetization seen in a transition metal and the direction of current flowing therein. That is, when the MR element receives the leakage magnetic flux from the magnetic recording medium, the direction of the magnetization of the MR element is reversed by the magnetic flux, and the MR element
It has an angle corresponding to the magnetic amount with respect to the direction of the current flowing inside the element. Therefore, the electric resistance value of the MR element changes, and a voltage change corresponding to the amount of change appears in the electrodes at both ends of the MR element through which the current flows. Therefore, the magnetic recording signal can be read by using this voltage change as a voltage signal.

【0006】上記MRヘッドは、基板上に薄膜技術によ
り上記MR素子や電極膜、絶縁層等を成膜し、フォトリ
ソ技術によってこれらを所定形状にエッチングすること
により形成され、再生時のギャップ長を規定して不要な
磁束の上記MR素子への浸入を防止するために、シール
ド材となる下部磁性磁極及び上部磁性磁極を上下に配し
たシールド構造を採用している。
The MR head is formed by depositing the MR element, the electrode film, the insulating layer, etc. on the substrate by a thin film technique and etching them into a predetermined shape by a photolithography technique, so that the gap length during reproduction is reduced. In order to prevent an undesired magnetic flux from penetrating into the MR element, a shield structure in which a lower magnetic pole and an upper magnetic pole, which serve as shield materials, are arranged vertically is adopted.

【0007】具体的に、例えば、センス電流が磁気記録
媒体との対向面(磁気記録媒体走行面)と略々平行な方
向に流れる、いわゆる横型のMRヘッドは、下部磁性層
となる軟磁性膜上に絶縁層が積層され、この絶縁層上
に、MR素子が、その長手方向が磁気記録媒体走行面と
略々平行となるように配され、且つ長手方向の一方の端
面が磁気記録媒体走行面に露出するかたちに形成されて
いる。さらに、MR素子の両端部上に、このMR素子に
センス電流を提供するための一対の引出し電極が設けら
れ、上記MR素子上にAl2 3 或はSiO2 を材料と
する絶縁層が形成されている。この絶縁層上には上記M
R素子と対向してバイアス導体が配されて、さらにこの
上に絶縁層が形成され、上記絶縁層上に上部磁性層とな
る軟磁性膜が積層されて上記MRヘッドが構成されてい
る。
Specifically, for example, in a so-called lateral MR head in which a sense current flows in a direction substantially parallel to a surface facing a magnetic recording medium (a magnetic recording medium running surface), a so-called lateral MR head is a soft magnetic film serving as a lower magnetic layer. An insulating layer is laminated thereon, and the MR element is arranged on the insulating layer so that the longitudinal direction thereof is substantially parallel to the running surface of the magnetic recording medium, and one end face in the longitudinal direction runs on the magnetic recording medium. It is formed so that it is exposed on the surface. Further, a pair of extraction electrodes for providing a sense current to the MR element are provided on both ends of the MR element, and an insulating layer made of Al 2 O 3 or SiO 2 is formed on the MR element. Has been done. The above-mentioned M is formed on this insulating layer.
A bias conductor is arranged opposite to the R element, an insulating layer is further formed on the bias conductor, and a soft magnetic film serving as an upper magnetic layer is laminated on the insulating layer to form the MR head.

【0008】ここで、上記MRヘッドにおいて、上記M
R素子の機能について説明する。このMR素子の電気抵
抗Rは、当該MR素子に入力される磁束強度(磁束量)
に応じて変化する。すなわち、MR素子の電気抵抗Rの
外部磁界依存性がMR特性として図23に示すMR曲線
で表される。
Here, in the MR head, the M
The function of the R element will be described. The electric resistance R of this MR element is the magnetic flux intensity (magnetic flux amount) input to the MR element.
Change according to. That is, the external magnetic field dependence of the electric resistance R of the MR element is represented by the MR curve shown in FIG. 23 as the MR characteristic.

【0009】上記MR素子を駆動させる際には、先ず、
外部磁界に対する線形性に優れ且つ最も電気抵抗Rの変
化の大きい箇所まで予めMR素子にバイアス磁界Hbを
加えておく。この箇所を動作点Aとする。このとき磁気
記録媒体からの信号磁界ΔHsが入力すると、それが抵
抗変化ΔRsに変換されることになる。すなわち、MR
素子に所定のセンス電流Isを流しておけば、オームの
法則ΔVs=ΔRs×Isに基づいて、この抵抗変化Δ
Rsを出力電圧ΔVsとして取り出せるわけである。
When driving the MR element, first,
The bias magnetic field Hb is applied to the MR element in advance up to the point where the linearity with respect to the external magnetic field is excellent and the change in the electric resistance R is the largest. This point is referred to as an operating point A. At this time, when the signal magnetic field ΔHs from the magnetic recording medium is input, it is converted into a resistance change ΔRs. That is, MR
If a predetermined sense current Is is passed through the element, this resistance change Δ is obtained based on Ohm's law ΔVs = ΔRs × Is.
Rs can be taken out as the output voltage ΔVs.

【0010】上記MRヘッドは、上記MR素子を上部磁
性層及び下部磁性層で挟む構造としているため、上部,
下部磁性層のないものと比較して、再生出力のS/N及
び記録密度を向上させることができる。
The MR head has a structure in which the MR element is sandwiched between an upper magnetic layer and a lower magnetic layer.
It is possible to improve the reproduction output S / N and recording density as compared with the case without the lower magnetic layer.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】近時では、更なる高記
録密度化に対する要請に答えるために磁気記録媒体から
の外部信号磁界を益々小さなものとする傾向にある。こ
れに伴ってMRヘッドの再生出力が低下すると考えられ
るため、より大きな抵抗変化率をもつ材料を用いてMR
素子を形成することが必要となる。
Recently, in order to meet the demand for higher recording density, the external signal magnetic field from the magnetic recording medium tends to be made smaller and smaller. Since it is considered that the reproduction output of the MR head will decrease accordingly, the MR having a larger resistance change rate is used.
It is necessary to form an element.

【0012】近年、強磁性材よりなる磁性層と導電性を
有する非磁性材よりなる導電層とが交互に複数層積層さ
れた多層膜素子である、いわゆる人工格子膜が案出さ
れ、盛んに研究が進められている。この人工格子膜は、
従来のMR素子と比較して抵抗変化率が一桁高いことか
ら巨大磁気抵抗効果素子(GMR素子)と称されてい
る。
In recent years, a so-called artificial lattice film, which is a multilayer film element in which a plurality of magnetic layers made of a ferromagnetic material and conductive layers made of a non-magnetic material having conductivity are alternately laminated, has been devised and prosperous. Research is ongoing. This artificial lattice film
It is called a giant magnetoresistive effect element (GMR element) because the rate of change in resistance is one digit higher than that of a conventional MR element.

【0013】上記GMR素子は、従来のMR素子と異な
り、その磁気抵抗効果が外部信号磁界印加方向とセンス
電流の流れる方向とのなす角度に依存しない。GMR素
子においては、外部信号磁界が印加されていないときに
はその磁性層の磁化が反平行に配列(反強磁性的配列)
しており、外部信号磁界が印加されるにつれて磁性層の
磁化が平行に配列(強磁性的配列)し始め、この配列の
変化に伴って電気抵抗値が著しく低下することが分かっ
ている。GMR素子においては、巨大磁気抵抗効果を生
ぜしめるために、磁性層の層間に働く交換相互作用が利
用される。この交換相互作用の大きさは非磁性材よりな
る導電層の膜厚に依存し、周期的に変化することが知ら
れている。GMR素子は、この交換相互作用が大きいと
きには大きな抵抗変化率を示すが、大きな磁界を印加し
なければ飽和せず、MRヘッドへの応用は困難である。
Unlike the conventional MR element, the magnetoresistive effect of the GMR element does not depend on the angle formed between the external signal magnetic field applying direction and the sense current flowing direction. In the GMR element, when the external signal magnetic field is not applied, the magnetization of the magnetic layer is arranged antiparallel (antiferromagnetic arrangement).
It is known that the magnetization of the magnetic layer starts to be arranged in parallel (ferromagnetic arrangement) as an external signal magnetic field is applied, and the electric resistance value remarkably decreases with the change of the arrangement. In the GMR element, the exchange interaction that acts between the layers of the magnetic layers is used to generate the giant magnetoresistive effect. It is known that the magnitude of this exchange interaction depends on the film thickness of the conductive layer made of a non-magnetic material and changes periodically. The GMR element exhibits a large rate of resistance change when this exchange interaction is large, but it does not saturate unless a large magnetic field is applied, and it is difficult to apply it to an MR head.

【0014】この場合、単純に導電層の膜厚を増大させ
ることによりGMR素子の交換相互作用は弱まるが、そ
れに伴って抵抗変化率も小さくなってしまう。GMR素
子は抵抗変化率は大きい反面、飽和磁界も大きいため、
感度(単位磁界当りの抵抗変化率)が十分であるとは言
い難く、感度を如何に向上させるかということが今後の
最大の課題となっている。
In this case, the exchange interaction of the GMR element is weakened by simply increasing the thickness of the conductive layer, but the rate of change in resistance is accordingly reduced. Although the GMR element has a large resistance change rate, it also has a large saturation magnetic field.
It is hard to say that the sensitivity (rate of change in resistance per unit magnetic field) is sufficient, and how to improve the sensitivity will be the greatest issue in the future.

【0015】また、GMR素子を用いたMRヘッドにお
いても、線形動作させるためには所定のバイアス磁界を
GMR素子に印加する必要がある。バイアス磁界の印加
方法として数多くの提案がなされているが、何れの方法
においても大きなバイアス磁界を得ることは困難であ
る。したがって、出来るだけ小さなバイアス磁界で高感
度動作をするMR素子が望まれている。
Also in the MR head using the GMR element, it is necessary to apply a predetermined bias magnetic field to the GMR element for linear operation. Although many proposals have been made as a method for applying a bias magnetic field, it is difficult to obtain a large bias magnetic field by any method. Therefore, an MR element that operates with high sensitivity with a bias magnetic field as small as possible is desired.

【0016】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、小さなバイアス磁
界で極めて良好な感度が得られ、高い再生出力を有する
MRヘッド、及び当該MRヘッドを容易に作製すること
のできる製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an MR head having a very high sensitivity with a small bias magnetic field and a high reproduction output, and the MR head. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method capable of easily manufacturing.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明の対象となるもの
は、磁界によって抵抗率が変化する磁気抵抗効果を有す
る磁性層(MR膜)が設けられてなり、当該MR素子の
抵抗変化を再生出力電圧として検出する磁気抵抗効果型
磁気ヘッド(MRヘッド)及びその製造方法である。
The object of the present invention is to provide a magnetic layer (MR film) having a magnetoresistive effect whose resistivity is changed by a magnetic field, and reproduce the resistance change of the MR element. A magnetoresistive effect magnetic head (MR head) that detects an output voltage and a method for manufacturing the same.

【0018】本発明のMRヘッドは、強磁性材よりなる
磁性層と導電性を有する非磁性材よりなる導電層とが交
互に複数層積層されて磁気抵抗効果を奏する多層膜素子
を備え、上記多層膜素子が外部信号磁界の印加方向と4
5゜以上90゜より小なる角度をなす方向に磁化容易軸
を有することを特徴とするものである。ここで、磁化容
易軸とは磁気異方性エネルギーが極大となって自発磁化
が安定に向く方向である。また、多層膜素子をその長手
方向が磁気記録媒体走行面と略々平行となるように設け
ることが好ましい。
The MR head of the present invention comprises a multi-layered film element which exhibits a magnetoresistive effect by alternately laminating a plurality of magnetic layers made of a ferromagnetic material and conductive layers made of a non-magnetic material having conductivity. The multi-layered film element has a direction of application of an external signal magnetic field
It is characterized by having an easy axis of magnetization in a direction forming an angle of 5 ° or more and less than 90 °. Here, the easy magnetization axis is a direction in which the magnetic anisotropy energy is maximized and the spontaneous magnetization is stably oriented. Further, it is preferable to provide the multilayer film element such that its longitudinal direction is substantially parallel to the running surface of the magnetic recording medium.

【0019】このとき、上記角度が45゜より小である
場合には、多層膜素子の飽和磁界が小さく低磁界で高い
感度を示す反面、抵抗変化率の外部磁界印加特性(MR
特性)にヒステリシスが生じて多層膜素子の動作が不安
定となる。また、上記角度が90゜以上である場合に
は、MR特性にヒステリシスが生じることがなく多層膜
素子は安定に動作する反面、多層膜素子の飽和磁界が大
きく感度が低下する。
At this time, when the angle is smaller than 45 °, the saturation magnetic field of the multilayer film element is small and the sensitivity is high in a low magnetic field, but the external magnetic field application characteristics (MR
(Characteristic) causes hysteresis and the operation of the multilayer film element becomes unstable. When the angle is 90 ° or more, hysteresis does not occur in the MR characteristics and the multilayer film element operates stably, but the saturation magnetic field of the multilayer film element is large and the sensitivity decreases.

【0020】この場合、上記多層膜素子の磁性層の材料
として、Cuを1〜50原子%含有し且つFe,Co,
Niのうちの少なくとも1種を含有するものを用いるこ
とが好適である。ここで、上記磁性層のCuの含有率が
1原子%より小である場合では十分な励行変化率を得る
ことができず、また上記含有率が50原子%より大であ
る場合も同様に抵抗変化率を増大させる効果が薄れてし
まう。
In this case, as the material of the magnetic layer of the multilayer film element, Cu containing 1 to 50 atomic% and Fe, Co,
It is preferable to use a material containing at least one of Ni. Here, when the content of Cu in the magnetic layer is less than 1 atomic%, a sufficient rate of change in excitation cannot be obtained, and when the content is more than 50 atomic%, the resistance is similarly increased. The effect of increasing the rate of change diminishes.

【0021】具体的に、多層膜素子の磁性層が、Fe,
Co,Niのすべてを含有する場合、各組成比x,y,
zをそれぞれ、 10≦x≦25 40≦y≦80 10≦z≦40 (但し、x,y,zは何れも組成比を原子%で表した値
であり、且つx+y+z=100である。) である材料を用いることが好ましい。
Specifically, when the magnetic layer of the multilayer film element is Fe,
When all of Co and Ni are contained, each composition ratio x, y,
Each of z is 10 ≦ x ≦ 25 40 ≦ y ≦ 80 10 ≦ z ≦ 40 (where x, y, and z are values representing the composition ratio in atomic%, and x + y + z = 100). It is preferable to use a material that is

【0022】また、上記多層膜素子の導電層を1.8〜
2.8nmの膜厚に成膜することが好適である。上記M
Rヘッドの抵抗変化率は導電層の膜厚によっても変動
し、この膜厚は1.8nmより小である場合でも2.8
nmより大である場合でも抵抗変化率が低下してしま
う。
In addition, the conductive layer of the above-mentioned multilayer film element is made to have 1.8 to
It is preferable to form a film with a thickness of 2.8 nm. M above
The resistance change rate of the R head also varies depending on the film thickness of the conductive layer, and even if the film thickness is smaller than 1.8 nm, it is 2.8.
Even if the thickness is larger than nm, the rate of change in resistance will decrease.

【0023】本発明のMRヘッドの製造方法は、表面に
基板設置部位を有し回転軸を中心として回転自在とされ
てなる基板設置手段と、強磁性材よりなり基板設置部位
に対向して設けられてなる強磁性材供給手段と、導電性
を有する非磁性材基板設置部位に対向して設けられてな
る非磁性材供給手段と、基板設置部位と強磁性材供給手
段との間に設けられ強磁性材の供給の遮蔽及びその解除
を行う第1のシャッタ部材と、基板設置部位と非磁性材
供給手段との間に設けられ非磁性材の供給の遮蔽及びそ
の解除を行う第2のシャッタ部材とが、真空容器内にそ
れぞれ収納されてなる真空薄膜形成装置を用いて、基板
設置手段を回転させながら第1,第2のシャッタ部材を
交互に開閉させ、上記基板上に強磁性材よりなる磁性層
と導電性を有する非磁性材よりなる導電層とを交互に複
数層積層して多層膜を成膜する工程と、上記多層膜が成
膜された基板を用いて、外部信号磁界方向と多層膜の磁
化容易軸方向とのなす角が45゜以上90゜より小なる
値となるように上記多層膜にパターニング処理を施して
多層膜素子を形成する工程とを経ることにより、MRヘ
ッドの製造することを特徴とするものである。
According to the method of manufacturing an MR head of the present invention, there is provided a substrate setting means having a substrate setting portion on the surface and rotatable about an axis of rotation, and a ferromagnetic material provided opposite to the substrate setting portion. And a non-magnetic material supplying means provided facing the non-magnetic material substrate setting portion having conductivity, and a non-magnetic material supplying means provided between the substrate setting portion and the ferromagnetic material supplying means. A first shutter member that shields and releases the supply of the ferromagnetic material, and a second shutter that is provided between the substrate installation portion and the non-magnetic material supply means and shields and releases the supply of the non-magnetic material. The member and the vacuum thin film forming apparatus each housed in a vacuum container are used to alternately open and close the first and second shutter members while rotating the substrate setting means. Conductive with the magnetic layer Forming a multilayer film by alternately laminating a plurality of conductive layers made of a magnetic material; and using the substrate on which the multilayer film is formed, the external signal magnetic field direction and the easy magnetization axis direction of the multilayer film. An MR head is manufactured by subjecting the multilayer film to a patterning process so that the angle formed by the film becomes 45 ° or more and less than 90 ° to form a multilayer film element. Is.

【0024】この場合、真空薄膜形成を行う際の具体例
としては、強磁性材供給手段及び非磁性材供給手段をそ
れぞれスパッタターゲットとし、真空容器内に所定のス
パッタガスを導入して、基板にスパッタリング処理を施
すことが好ましい。
In this case, as a specific example of forming a vacuum thin film, a ferromagnetic material supplying means and a non-magnetic material supplying means are respectively used as sputter targets, and a predetermined sputter gas is introduced into a vacuum container to form a substrate. It is preferable to perform a sputtering process.

【0025】[0025]

【作用】本発明に係るMRヘッドにおいては、強磁性材
よりなる磁性層と導電性を有する非磁性材よりなる導電
層とが交互に複数層積層されて磁気抵抗効果を奏する多
層膜素子が、外部信号磁界の印加方向と45゜以上90
゜より小なる角度をなす方向に磁化容易軸を有する。
In the MR head according to the present invention, a multilayer film element having a magnetoresistive effect is obtained by alternately laminating a plurality of magnetic layers made of a ferromagnetic material and conductive layers made of a non-magnetic material having conductivity. External signal magnetic field applied direction and 45 ° or more 90
It has an axis of easy magnetization in a direction forming an angle smaller than °.

【0026】上記多層膜素子を動作させるに際しては、
磁区状態を単磁区状態とするための磁区制御が不要であ
り、バルクハウゼンノイズの発生が抑止される。さら
に、当該多層膜素子は上記の如き方向に磁化容易軸を有
するために、外部信号磁界の印加方向と磁化容易軸方向
とが一致する場合と略々同様に低磁界にて高い感度を示
し、外部信号磁界の印加方向と磁化容易軸方向とが直交
する場合と略々同様にMR特性のヒステリシスが少なく
安定に動作し、線形性に優れた再生波形が得られる。
In operating the above-mentioned multilayer film element,
The magnetic domain control for changing the magnetic domain state to the single magnetic domain state is unnecessary, and Barkhausen noise is suppressed. Further, since the multilayer film element has the easy axis of magnetization in the direction as described above, it exhibits high sensitivity in a low magnetic field almost in the same manner as the case where the application direction of the external signal magnetic field and the easy axis of magnetization coincide. Similar to the case where the direction of applying the external signal magnetic field and the direction of the easy axis of magnetization are orthogonal to each other, the MR characteristic has little hysteresis and operates stably, and a reproduced waveform having excellent linearity can be obtained.

【0027】また、本発明に係るMRヘッドの製造方法
においては、基板が設置された基板設置手段を回転させ
ながら当該基板に磁性層と導電性を有する非磁性材より
なる導電層とを交互に複数層積層して多層膜を成膜す
る。
Further, in the method of manufacturing an MR head according to the present invention, the magnetic layer and the conductive layer made of a non-magnetic material having conductivity are alternately arranged on the substrate while rotating the substrate setting means on which the substrate is set. A plurality of layers are laminated to form a multilayer film.

【0028】この場合、基板設置手段の回転径方向が磁
化容易軸となるように、上記多層膜に一軸異方性が誘起
されることになる。したがって、上記多層膜が成膜され
た基板を用いて、外部信号磁界方向と多層膜の磁化容易
軸方向とのなす角が所望の値となるように多層膜にパタ
ーニング処理を施すことにより、上記所望角度の磁化容
易軸を有する多層膜素子を形成することが可能となる。
In this case, the uniaxial anisotropy is induced in the multilayer film so that the rotation radius direction of the substrate setting means becomes the easy magnetization axis. Therefore, by using the substrate on which the multilayer film is formed and performing the patterning process on the multilayer film so that the angle formed by the external signal magnetic field direction and the easy axis of magnetization of the multilayer film has a desired value, It is possible to form a multilayer film element having an easy axis of magnetization of a desired angle.

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明に係るMRヘッド及びその製造
方法の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。
Embodiments of an MR head and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0030】本実施例に係るMRヘッドは、図1に示す
ように、長手方向が磁気記録媒体走行面aと略々平行と
なるように形成された感磁部である多層膜素子1が下部
磁性基板2と上部磁性基板3とで挟まれた構造となって
おり、いわゆる横型の薄膜磁気ヘッドとして構成されて
いる。
In the MR head according to this embodiment, as shown in FIG. 1, the multi-layer film element 1 which is a magnetic sensitive portion formed so that its longitudinal direction is substantially parallel to the running surface a of the magnetic recording medium is at the bottom. The structure is sandwiched between the magnetic substrate 2 and the upper magnetic substrate 3, and is configured as a so-called horizontal type thin film magnetic head.

【0031】具体的には、Ni−Fe等よりなる下部磁
性基板2が下部磁性シールド板とされ、この下部磁性基
板2の表面上に磁気ギャップを形成する二酸化珪素(S
iO2 )よりなる絶縁層11が積層されている。
Specifically, the lower magnetic substrate 2 made of Ni-Fe or the like is used as a lower magnetic shield plate, and silicon dioxide (S) forming a magnetic gap on the surface of the lower magnetic substrate 2 is used.
An insulating layer 11 made of iO 2 ) is laminated.

【0032】さらに、絶縁層11上に上記感磁部をもつ
多層膜素子1が形成され、さらにこの多層膜素子1上に
当該多層膜素子1の構成要素である後述する磁性層22
にバイアス磁界を印加するためのシャントバイアス膜1
2が成膜され、多層膜素子1及びシャントバイアス膜1
2が同一形状にパターニングされている。
Further, the multilayer film element 1 having the above-mentioned magnetic sensing portion is formed on the insulating layer 11, and the magnetic layer 22 which will be described later and is a component of the multilayer film element 1 is formed on the multilayer film element 1.
Shunt bias film 1 for applying a bias magnetic field to the
2 is formed, and the multilayer film element 1 and the shunt bias film 1 are formed.
2 are patterned in the same shape.

【0033】そして、図2に示すように、絶縁層11上
に導電膜である一対の引出し電極13a,13bがそれ
ぞれ多層膜素子1の各端部と接続するように成膜されて
おり、引出し電極13a,13b上に磁気ギャップを形
成するSiO2 よりなる絶縁層14が成膜され、その上
に上部磁性シールド板としてNi−Fe等よりなる上部
磁性基板3が接着固定されて上記MRヘッドが構成され
ている。
Then, as shown in FIG. 2, a pair of extraction electrodes 13a and 13b, which are conductive films, are formed on the insulating layer 11 so as to be connected to the respective end portions of the multilayer film element 1, and the extraction is performed. An insulating layer 14 made of SiO 2 which forms a magnetic gap is formed on the electrodes 13a and 13b, and an upper magnetic substrate 3 made of Ni-Fe or the like is bonded and fixed as an upper magnetic shield plate on the insulating layer 14 to form the MR head. It is configured.

【0034】なお、シャントバイアス膜12の代わり
に、例えば多層膜素子1上に絶縁層を介してバイアス導
体膜を成膜してもよい。このバイアス導体膜の配置位置
及びそのパターンは種々の構造を取り得るものであり、
例えば2層構造や渦巻構造とすることも可能である。ま
た、このような通電による誘導磁界を利用するに限ら
ず、永久磁石薄膜を設けることもできる。
Instead of the shunt bias film 12, for example, a bias conductor film may be formed on the multilayer film element 1 via an insulating layer. The arrangement position of this bias conductor film and its pattern can take various structures.
For example, a two-layer structure or a spiral structure is also possible. Further, the permanent magnet thin film can be provided instead of using the induction magnetic field due to such energization.

【0035】上記多層膜素子1は、いわゆる巨大人工格
子膜よりなるGMR素子であり、図3に示すように、バ
ッファ層23を介して磁性層(MR膜)21と導電性を
有する導電層22とが交互に最上層が磁性層21となる
ようにそれぞれ11層及び10層積層されてなるもので
あり、引出し電極13a,13b間の感磁部領域が磁気
抵抗効果を奏する。
The multilayer film element 1 is a GMR element made of a so-called giant artificial lattice film, and as shown in FIG. 3, the magnetic layer (MR film) 21 and the conductive layer 22 having conductivity via the buffer layer 23. Are alternately laminated so that the uppermost layer is the magnetic layer 21, and 11 layers and 10 layers are laminated, respectively, and the magnetic sensitive region between the extraction electrodes 13a and 13b exhibits a magnetoresistive effect.

【0036】磁性層21は、Cuを1〜50原子%含有
し且つFe,Co,Niのうちの少なくとも1種を含有
する材料よりなることが好ましく、更には、Fe,C
o,Niを全て含有し、各組成比(原子%)x,y,z
がそれぞれ、 10≦x≦25 40≦y≦80 10≦z≦40 但し、x+y+z=100 とされてなる材料よりなることが更に望ましい。ここ
で、具体的には、磁性層21の材料として(Fe20Co
35Ni4580Cu20を用いる。
The magnetic layer 21 is preferably made of a material containing 1 to 50 atomic% of Cu and at least one of Fe, Co and Ni, and further Fe and C.
containing all o and Ni, and each composition ratio (atomic%) x, y, z
Respectively, 10 ≦ x ≦ 25 40 ≦ y ≦ 80 10 ≦ z ≦ 40 However, it is more preferable that the material is x + y + z = 100. Here, specifically, as a material of the magnetic layer 21, (Fe 20 Co
35 Ni 45 ) 80 Cu 20 is used.

【0037】また、導電層22は、Cu(Crでもよ
い)を材料とし、1.8〜2.8nmの膜厚に成膜する
ことが好適である。上記MRヘッドの抵抗変化率は導電
層22の膜厚によっても変動し、この膜厚は1.8nm
より小である場合でも2.8nmより大である場合でも
抵抗変化率が低下してしまう。ここでは導電層22の膜
厚が2.1nm、磁性層22の膜厚が1.0nmとされ
ている。
It is preferable that the conductive layer 22 is made of Cu (or Cr) as a material and has a film thickness of 1.8 to 2.8 nm. The resistance change rate of the MR head also varies depending on the film thickness of the conductive layer 22, and this film thickness is 1.8 nm.
The resistance change rate is lowered both when the thickness is smaller and when it is larger than 2.8 nm. Here, the film thickness of the conductive layer 22 is 2.1 nm, and the film thickness of the magnetic layer 22 is 1.0 nm.

【0038】そして特に、本実施例においては、図4に
示すように、多層膜素子1が、図4中矢印Mで示す外部
信号磁界の印加方向、すなわち多層膜素子1の長手方向
に直交する方向と45゜以上90゜より小なる角θをな
す方向に磁化容易軸(磁化容易軸方向を矢印Nで示
す。)を有している。ここで、磁化容易軸とは磁気異方
性エネルギーが極大となって自発磁化が安定に向く方向
であり、それに対して磁化困難軸とは磁気異方性エネル
ギーが極大となる方向である。
In particular, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the multilayer film element 1 is orthogonal to the application direction of the external signal magnetic field indicated by the arrow M in FIG. 4, that is, the longitudinal direction of the multilayer film element 1. An easy axis of magnetization (the direction of the easy axis of magnetization is indicated by an arrow N) is provided in a direction forming an angle θ of 45 ° or more and less than 90 ° with the direction. Here, the easy magnetization axis is the direction in which the magnetic anisotropy energy is maximized and the spontaneous magnetization is stably oriented, while the hard magnetization axis is the direction in which the magnetic anisotropy energy is maximized.

【0039】ここで、上記角θが45゜より小である場
合には、多層膜素子1の飽和磁界が小さく低磁界で高い
感度を示す反面、抵抗変化率の外部磁界印加特性(MR
特性)にヒステリシスが生じて多層膜素子1の動作が不
安定となる。また、上記角θが90゜以上である場合に
は、MR特性にヒステリシスが生じることがなく多層膜
素子は安定に動作する反面、多層膜素子1の飽和磁界が
大きく感度が低下する。
Here, when the angle θ is less than 45 °, the saturation magnetic field of the multilayer film element 1 is small and high sensitivity is achieved at a low magnetic field, but the external magnetic field application characteristic (MR
(Characteristic) causes hysteresis and the operation of the multilayer film element 1 becomes unstable. When the angle θ is 90 ° or more, hysteresis does not occur in the MR characteristics and the multilayer film element operates stably, but the saturation magnetic field of the multilayer film element 1 is large and the sensitivity decreases.

【0040】ここで、上記MRヘッドにおいては、上記
多層膜素子1を、その長手方向が磁気記録媒体との対向
面、即ち磁気記録媒体走行面aと略々平行となるように
配置し、その一方の端面を磁気記録媒体走行面aに露出
させたかたちとなっている。この多層膜素子1の両端部
にそれぞれ成膜された引出し電極13a,13bは、多
層膜素子1の長手方向に沿ってセンス電流を流す目的で
形成される。したがって、上記MRヘッドにおいては、
多層膜素子1のうち、引出し電極13a,13b間の領
域が磁気抵抗効果を示すことになる。
Here, in the MR head, the multilayer film element 1 is arranged such that its longitudinal direction is substantially parallel to the surface facing the magnetic recording medium, that is, the running surface a of the magnetic recording medium. One end face is exposed to the magnetic recording medium running surface a. The extraction electrodes 13a and 13b respectively formed on both ends of the multilayer film element 1 are formed for the purpose of flowing a sense current along the longitudinal direction of the multilayer film element 1. Therefore, in the above MR head,
In the multilayer film element 1, the region between the extraction electrodes 13a and 13b exhibits the magnetoresistive effect.

【0041】このように、本実施例のMRヘッドにおい
ては、強磁性材よりなる磁性層21と導電性22を有す
る非磁性材よりなる導電層とが交互に複数層積層されて
磁気抵抗効果を奏する多層膜素子1が、外部信号磁界の
印加方向と45゜以上90゜より小なる角度をなす方向
に磁化容易軸を有する。
As described above, in the MR head of this embodiment, a plurality of magnetic layers 21 made of a ferromagnetic material and conductive layers made of a non-magnetic material having conductivity 22 are alternately laminated to provide a magnetoresistive effect. The resulting multilayer film element 1 has an easy axis of magnetization in a direction that forms an angle of 45 ° or more and less than 90 ° with the application direction of the external signal magnetic field.

【0042】多層膜素子1を作動させるに際しては、磁
区状態を単磁区状態とするための磁区制御が不要であ
り、バルクハウゼンノイズの発生が抑止される。さら
に、当該多層膜素子1は上記の如き方向に磁化容易軸を
有するために、外部信号磁界の印加方向と磁化容易軸方
向とが一致する場合と略々同様に低磁界にて高い感度を
示し、外部信号磁界の印加方向と磁化容易軸方向とが直
交する場合と略々同様にMR特性のヒステリシスが少な
く安定に動作し、線形性に優れた再生波形が得られる。
When the multilayer film element 1 is operated, the magnetic domain control for changing the magnetic domain state to the single magnetic domain state is unnecessary, and Barkhausen noise is suppressed. Further, since the multilayer film element 1 has the easy axis of magnetization in the above-mentioned direction, it exhibits high sensitivity in a low magnetic field almost in the same manner as the case where the application direction of the external signal magnetic field coincides with the easy axis of magnetization. As in the case where the direction of applying the external signal magnetic field and the direction of the easy axis of magnetization are orthogonal to each other, the MR characteristic has little hysteresis and operates stably, and a reproduced waveform having excellent linearity can be obtained.

【0043】ここで、上記MRヘッドの作製方法につい
て説明する。なおここでは、簡便のため1つのMRヘッ
ドに対応する部分のみを図示することにする。
Now, a method of manufacturing the MR head will be described. Here, for simplicity, only the portion corresponding to one MR head will be illustrated.

【0044】このMRヘッドを作製するには、先ず、図
5に示すような軟磁性材よりなる下部磁性基板2を用い
て、図6に示すように、当該下部磁性基板2の一主面上
にSiO2 よりなる絶縁層11をスパッタリングにより
成膜する。
In order to manufacture this MR head, first, the lower magnetic substrate 2 made of a soft magnetic material as shown in FIG. 5 is used, and as shown in FIG. Then, an insulating layer 11 made of SiO 2 is formed by sputtering.

【0045】次いで、図7に示すように、絶縁層11上
に多層膜41をスパッタリングにより成膜する。このと
き用いるスパッタ装置は、図8に示すように、表面に基
板設置部位32aを有し回転軸31を中心として回転自
在とされてなる基板設置手段である回転基板ホルダ32
と、強磁性材よりなり基板設置部位に対向して設けられ
てなる強磁性材供給手段である強磁性材ターゲット33
と、導電性を有する非磁性材基板設置部位に対向して設
けられてなる非磁性材供給手段である非磁性材ターゲッ
ト34と、基板設置部位と強磁性材ターゲット33との
間に設けられ強磁性材の供給を遮蔽及びその解除を行う
第1のシャッタ部材35と、基板設置部位と非磁性材タ
ーゲット34との間に設けられ非磁性材の供給の遮蔽及
びその解除を行う第2のシャッタ部材36とが、真空容
器であるチャンバ37内にそれぞれ収納されて構成され
ている。
Then, as shown in FIG. 7, a multilayer film 41 is formed on the insulating layer 11 by sputtering. As shown in FIG. 8, the sputtering apparatus used at this time has a rotating substrate holder 32 which is a substrate setting means having a substrate setting portion 32a on the surface and being rotatable about a rotation shaft 31.
And a ferromagnetic material target 33 which is a ferromagnetic material supply means made of a ferromagnetic material and provided to face the substrate installation site.
And a non-magnetic material target 34, which is a non-magnetic material supply means provided facing the electrically conductive non-magnetic material substrate installation site, and a strong material provided between the substrate installation site and the ferromagnetic material target 33. A first shutter member 35 that blocks and releases the supply of the magnetic material, and a second shutter that is provided between the substrate installation portion and the non-magnetic material target 34 and that shields and releases the supply of the non-magnetic material. The member 36 is housed in a chamber 37 which is a vacuum container.

【0046】ここで、強磁性材ターゲット33は(Fe
20Co35Ni4580Cu20を材料とするものであり、非
磁性材ターゲット34はCuを材料とするものである。
また、チャンバ37には真空引きを行うための排気口
と、スパッタガスであるArガスの導入口(共に図示は
省略する。)とがそれぞれ設けられている。
Here, the ferromagnetic material target 33 is (Fe
20 Co 35 Ni 45 ) 80 Cu 20 is used as the material, and the non-magnetic material target 34 is made of Cu.
Further, the chamber 37 is provided with an exhaust port for evacuating and an inlet port for Ar gas that is a sputtering gas (both are not shown).

【0047】上記スパッタ装置を用いて多層膜41を形
成するには、先ず、下部磁性基板2を回転基板ホルダ3
2上の各ターゲット33,34に対向する基板設置部位
32aに設置固定し、チャンバ37内を1×10-4Pa
の真空状態となるまで上記排気口から予備排気した後、
上記導入口からArガスを導入してガス圧を0.5Pa
に保持する。
In order to form the multilayer film 41 by using the above sputtering apparatus, first, the lower magnetic substrate 2 is placed on the rotary substrate holder 3.
2 is fixed to the substrate installation site 32a facing the targets 33 and 34 on the upper part of the chamber 2, and the inside of the chamber 37 is 1 × 10 −4 Pa.
After pre-evacuating from the above exhaust port until the vacuum state of
Ar gas is introduced from the above-mentioned inlet to adjust the gas pressure to 0.5 Pa.
To hold.

【0048】次いで、回転基板ホルダ32を所定回転速
度にて回転させて第1,第2のシャッタ部材35,36
を開閉させながら、強磁性材ターゲット33及び非磁性
材ターゲット34の双方に所定の電力を投入し、プラズ
マ放電を発生させる。このとき、第1,第2のシャッタ
部材35,36の開放時に各ターゲット33,34上を
下部磁性基板2が交互に通過することによって各磁性層
21及び各導電層22が積層されて多層膜41が成膜さ
れるとともに、回転基板ホルダ32の回転径方向が磁化
容易軸となるように、当該多層膜41に一軸異方性が誘
起されることになる。
Next, the rotating substrate holder 32 is rotated at a predetermined rotation speed to rotate the first and second shutter members 35 and 36.
While opening and closing, a predetermined electric power is applied to both the ferromagnetic material target 33 and the non-magnetic material target 34 to generate plasma discharge. At this time, when the first and second shutter members 35 and 36 are opened, the lower magnetic substrate 2 alternately passes over the targets 33 and 34 so that the magnetic layers 21 and the conductive layers 22 are laminated to form a multilayer film. As the film 41 is formed, uniaxial anisotropy is induced in the multilayer film 41 so that the rotation radius direction of the rotating substrate holder 32 becomes the easy axis of magnetization.

【0049】なお、スパッタ放電電流を精密に制御する
ことにより多層膜41の各磁性層21及び各導電層22
の膜厚を所望値に調整することができる。
The magnetic layers 21 and the conductive layers 22 of the multilayer film 41 are controlled by precisely controlling the sputter discharge current.
The film thickness of can be adjusted to a desired value.

【0050】次いで、図9に示すように、多層膜41上
に、Ti,Ta,Cr,Mo等を材料としてシャントバ
イアス膜12をスパッタリングにより成膜する。
Next, as shown in FIG. 9, a shunt bias film 12 is formed on the multilayer film 41 by sputtering, using Ti, Ta, Cr, Mo or the like as a material.

【0051】そして、以下に示すフォトリソグラフィー
の手法により多層膜素子1を形成する。先ず、図10に
示すように、感光性レジスト剤をシャントバイアス膜1
2に塗布し、所望の素子形状(短冊形状)にパターニン
グ処理を施してレジストマスク42を形成する。このと
き、多層膜素子1が完成された際に、当該多層膜素子1
に対する外部信号磁界方向Mと多層膜41の磁化容易軸
方向Nとのなす角θが45゜以上90゜より小なる値と
なるようにレジストマスク42の形成位置を調整する。
Then, the multilayer film element 1 is formed by the following photolithography technique. First, as shown in FIG. 10, a shunt bias film 1 is formed by using a photosensitive resist agent.
Then, the resist mask 42 is formed by applying it to No. 2 and patterning it into a desired element shape (rectangular shape). At this time, when the multilayer film element 1 is completed,
The formation position of the resist mask 42 is adjusted so that the angle θ formed between the external signal magnetic field direction M and the easy magnetization axis direction N of the multilayer film 41 is 45 ° or more and less than 90 °.

【0052】次に、図11に示すように、イオンミリン
グ法によりエッチング加工を施し、パターニングされた
レジストマスク42以外の部分のシャントバイアス膜1
2及び多層膜41を除去する。その後、レジストマスク
42を剥離除去することにより、図12に示すような所
望形状及び所望方向に磁気容易軸方向をもつ多層膜素子
1が完成する。
Next, as shown in FIG. 11, the shunt bias film 1 in a portion other than the resist mask 42 which is patterned by etching by ion milling is used.
2 and the multilayer film 41 are removed. After that, the resist mask 42 is peeled and removed to complete the multilayer film element 1 having a desired shape and a magnetic easy axis direction in a desired direction as shown in FIG.

【0053】次いで、感光性レジスト剤を絶縁層11及
び多層膜素子1上に塗布し、図13に示すように、所望
の引出し電極13a,13bの形状に型抜きされたかた
ちとなるようにパターニングを施してレジストマスク4
3を形成する。
Next, a photosensitive resist agent is applied on the insulating layer 11 and the multilayer film element 1 and patterned so as to have a die-cut shape in a desired shape of the extraction electrodes 13a and 13b as shown in FIG. Apply resist mask 4
3 is formed.

【0054】その後、図14に示すように、Cuを材料
として電極膜44をスパッタリングにより成膜する。そ
して、アセトン等のケトン系有機溶剤を用いてレジスト
マスク43を溶解させて電極膜44を除去することによ
り、図15に示すような引出し電極13a,13bが形
成される。
Thereafter, as shown in FIG. 14, an electrode film 44 is formed by sputtering using Cu as a material. Then, the resist mask 43 is dissolved using a ketone-based organic solvent such as acetone to remove the electrode film 44, thereby forming the extraction electrodes 13a and 13b as shown in FIG.

【0055】次いで、図16に示すように、SiO2
材料として絶縁層14をスパッタリングにより成膜した
後、図17に示すように、Ni−Fe等を材料とする上
部磁性基板3を接着剤を用いて接着固定する。
Next, as shown in FIG. 16, an insulating layer 14 is formed by sputtering using SiO 2 as a material, and then the upper magnetic substrate 3 made of Ni—Fe or the like is used as an adhesive as shown in FIG. Adhesively fix using.

【0056】そして、図18に示すように、絶縁層14
にエッチング加工を施し、引出し電極13a,13bの
各端子45a,45bをそれぞれ露出させる。その後、
各ヘッドチップ毎に切断し、図19に示すように、各ヘ
ッドチップの多層膜素子1が形成されている側の一端面
に研磨加工を施して図中破線で示す部分を研削して多層
膜素子1を露出させ、磁気記録媒体走行面aを形成する
ことにより、上記MRヘッドが完成する。
Then, as shown in FIG.
Is subjected to etching to expose the terminals 45a and 45b of the extraction electrodes 13a and 13b, respectively. afterwards,
Each head chip is cut into pieces, and as shown in FIG. 19, one end surface of each head chip on the side where the multilayer film element 1 is formed is subjected to polishing processing, and a portion indicated by a broken line in the drawing is ground to form a multilayer film. The MR head is completed by exposing the element 1 and forming the magnetic recording medium running surface a.

【0057】上述のように、本実施例に係るMRヘッド
の製造方法によれば、下部磁性基板2が設置された回転
基板ホルダ32を回転させながら当該下部磁性基板2に
磁性層21と導電性を有する非磁性材よりなる導電層2
2とを交互に複数層積層して多層膜41を成膜する。
As described above, according to the method of manufacturing the MR head of this embodiment, the magnetic layer 21 and the conductivity of the magnetic layer 21 are formed on the lower magnetic substrate 2 while rotating the rotary substrate holder 32 on which the lower magnetic substrate 2 is installed. Layer 2 made of a non-magnetic material having
Two and two layers are alternately laminated to form a multilayer film 41.

【0058】この場合、回転基板ホルダ32の回転径方
向が磁化容易軸となるように、多層膜41に一軸異方性
が誘起されることになる。したがって、多層膜41が成
膜された下部磁性基板2を用いて、外部信号磁界方向M
と多層膜41の磁化容易軸方向Nとのなす角θが所望の
値となるように多層膜41にパターニングを施すことに
より、上記所望角度の磁化容易軸を有する多層膜素子1
を形成することが可能となる。
In this case, uniaxial anisotropy is induced in the multilayer film 41 so that the rotation radius direction of the rotating substrate holder 32 becomes the easy axis of magnetization. Therefore, by using the lower magnetic substrate 2 on which the multilayer film 41 is formed, the external signal magnetic field direction M
By patterning the multilayer film 41 so that an angle θ formed by the direction of the easy axis of magnetization N of the multilayer film 41 has a desired value, the multilayer film element 1 having the easy axis of the desired angle described above.
Can be formed.

【0059】ここで、1つの実験例について説明する。
この実験は、上記スパッタ装置を用いて多層膜41を形
成した後、外部信号磁界方向Mと多層膜41の磁化容易
軸方向Nとのなす角θの値が異なるいくつかのMRヘッ
ドのサンプルを作製して、それそれのMR特性について
調べたものである。
Here, one experimental example will be described.
In this experiment, samples of several MR heads having different values of the angle θ formed by the external signal magnetic field direction M and the easy magnetization axis direction N of the multilayer film 41 after forming the multilayer film 41 by using the above-mentioned sputtering apparatus It was manufactured and examined for its MR characteristics.

【0060】ここで、MRヘッドのサンプルとしては、
上記角θが0゜,45゜,及び90゜である3つのサン
プルをサンプルA〜Cとし、MR特性の測定法として
は、各サンプルの多層膜素子に対して外部信号磁界方向
Mから約300(Oe)の外部信号磁界を印加した。
Here, as a sample of the MR head,
The three samples having the angles θ of 0 °, 45 °, and 90 ° are referred to as samples A to C, and the MR characteristics are measured by measuring about 300 from the external signal magnetic field direction M with respect to the multilayer film element of each sample. An external signal magnetic field of (Oe) was applied.

【0061】実験結果を図20〜図22に示す。このよ
うに、各サンプルとも最大抵抗変化率は15%程度であ
るが、飽和磁界がそれぞれ異なるために感度もまた異な
る。
The experimental results are shown in FIGS. Thus, the maximum resistance change rate is about 15% for each sample, but the sensitivity is also different because the saturation magnetic field is different.

【0062】先ず、サンプルAについては、図20に示
すように、20(Oe)以下の磁界で急峻な抵抗変化が
得られ極めて高感度を示す反面、MR特性に大きなヒス
テリシスがある。一方、サンプルCについては、図21
に示すように、ヒステリシスは小さい反面、飽和磁界が
100(Oe)と大きいために感度は小値となる。
First, as to the sample A, as shown in FIG. 20, a sharp resistance change is obtained in a magnetic field of 20 (Oe) or less and the sensitivity is extremely high, but the MR characteristic has a large hysteresis. On the other hand, for sample C, FIG.
As shown in, the hysteresis is small, but the sensitivity is small because the saturation magnetic field is as large as 100 (Oe).

【0063】それに対して、サンプルBについては、図
22に示すように、サンプルAに比して感度はやや小さ
いが、30(Oe)以下で大きな抵抗変化を示してお
り、MR特性のヒステリシスも小さい。したがって、サ
ンプルBを用いれば、15(Oe)程度の小さなバイア
ス磁界でも大きな再生出力を得ることが可能となる。
On the other hand, as shown in FIG. 22, the sample B has a sensitivity slightly lower than that of the sample A, but shows a large resistance change at 30 (Oe) or less, and the hysteresis of the MR characteristic is also present. small. Therefore, if the sample B is used, a large reproduction output can be obtained even with a bias magnetic field as small as 15 (Oe).

【0064】以上、本発明を適用した実施例について説
明してきたが、本発明がこれら実施例に限定されるわけ
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で形状、材
質、寸法等、任意に変更することが可能である。
Although the embodiments to which the present invention is applied have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and the shape, material, size, etc. can be arbitrarily changed without departing from the scope of the present invention. It is possible to change.

【0065】例えば、多層膜素子1の形成方法として
も、上述の如く多層膜41をパターニングする際に磁化
容易軸方向を調整する手法に限定されるものではない。
一例としては、多層膜41の成膜に際して、回転基板ホ
ルダ32に下部磁性基板2を設置するときに、予め回転
基板ホルダ32の回転径方向に対して所定角だけずらし
て固定して成膜し、回転基板ホルダ32の回転径方向が
当該多層膜41の磁化容易軸方向となるようにしてもよ
い。
For example, the method of forming the multilayer film element 1 is not limited to the method of adjusting the easy magnetization axis direction when the multilayer film 41 is patterned as described above.
As an example, when depositing the multilayer film 41, when the lower magnetic substrate 2 is installed in the rotating substrate holder 32, the lower magnetic substrate 2 is fixed in advance by being displaced by a predetermined angle with respect to the rotational radial direction of the rotating substrate holder 32. The rotation radius direction of the rotating substrate holder 32 may be the easy magnetization axis direction of the multilayer film 41.

【0066】また、多層膜41は、スパッタリングのみ
ならず蒸着法を用いて、本実施例と同様に成膜しても好
適である。すなわちこの場合、強磁性材ターゲット及び
非磁性材ターゲット33,34をそれぞれ所定の蒸着源
に代えて成膜を行えばよい。
The multilayer film 41 is preferably formed not only by sputtering but also by vapor deposition as in the present embodiment. That is, in this case, the ferromagnetic material target and the non-magnetic material targets 33 and 34 may be replaced by predetermined vapor deposition sources for film formation.

【0067】[0067]

【発明の効果】本発明によれば、小さなバイアス磁界で
極めて良好な感度が得られ、高い再生出力を有するMR
ヘッド、及び当該MRヘッドを容易に作製することので
きる製造方法を提供することが可能となる。
According to the present invention, MR having a very high sensitivity and a high reproduction output can be obtained with a small bias magnetic field.
It is possible to provide a head and a manufacturing method capable of easily manufacturing the MR head.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本実施例に係るMRヘッドを模式的に示す横断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an MR head according to this embodiment.

【図2】上記MRヘッドの構成要素である多層膜素子、
シャントバイアス膜、及び前端,後端電極のみを取り出
して模式的に示す斜視図である。
FIG. 2 is a multilayer film element that is a component of the MR head,
FIG. 3 is a perspective view schematically showing only a shunt bias film and front and rear end electrodes.

【図3】上記MRヘッドの構成要素である多層膜素子を
模式的に示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a multilayer film element which is a constituent element of the MR head.

【図4】上記多層膜素子を模式的に示す平面図である。FIG. 4 is a plan view schematically showing the multilayer film element.

【図5】下部磁性基板を模式的に示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view schematically showing a lower magnetic substrate.

【図6】絶縁層が成膜された様子を模式的に示す斜視図
である。
FIG. 6 is a perspective view schematically showing how an insulating layer is formed.

【図7】多層膜が成膜された様子を模式的に示す斜視図
である。
FIG. 7 is a perspective view schematically showing how a multilayer film is formed.

【図8】上記多層膜を成膜する際に用いるスパッタ装置
を模式的に示す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view schematically showing a sputtering apparatus used when forming the multilayer film.

【図9】シャントバイアス膜が成膜された様子を模式的
に示す斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view schematically showing how a shunt bias film is formed.

【図10】多層膜素子を形成するためのレジストマスク
が形成された様子を模式的に示す斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view schematically showing how a resist mask for forming a multilayer film element is formed.

【図11】レジストマスク以外の部分のシャントバイア
ス膜及び多層膜が除去された様子を模式的に示す斜視図
である。
FIG. 11 is a perspective view schematically showing a state in which the shunt bias film and the multilayer film other than the resist mask are removed.

【図12】多層膜素子が完成された様子を模式的に示す
斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view schematically showing how a multilayer film element is completed.

【図13】前端,後端電極を形成するためのレジストマ
スクが形成された様子を模式的に示す斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view schematically showing how a resist mask for forming front end and rear end electrodes is formed.

【図14】電極膜が成膜された様子を模式的に示す斜視
図である。
FIG. 14 is a perspective view schematically showing how an electrode film is formed.

【図15】前端,後端電極が形成された様子を模式的に
示す斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view schematically showing a state in which front end and rear end electrodes are formed.

【図16】絶縁層が成膜された様子を模式的に示す斜視
図である。
FIG. 16 is a perspective view schematically showing how an insulating layer is formed.

【図17】上部磁性基板が接着固定された様子を模式的
に示す斜視図である。
FIG. 17 is a perspective view schematically showing how the upper magnetic substrate is adhesively fixed.

【図18】エッチング加工により前端,後端電極の各端
子が露出された様子を模式的に示す斜視図である。
FIG. 18 is a perspective view schematically showing a state in which each terminal of the front end and rear end electrodes is exposed by etching.

【図19】完成されたMRヘッドを模式的に示す斜視図
である。
FIG. 19 is a perspective view schematically showing a completed MR head.

【図20】外部信号磁界方向と多層膜素子の磁化容易軸
方向とのなす角が0゜の場合のMR特性を示すMR特性
図である。
FIG. 20 is an MR characteristic diagram showing the MR characteristic when the angle formed by the direction of the external signal magnetic field and the easy axis of magnetization of the multilayer film element is 0 °.

【図21】外部信号磁界方向と多層膜素子の磁化容易軸
方向とのなす角が45゜の場合のMR特性を示すMR特
性図である。
FIG. 21 is an MR characteristic diagram showing the MR characteristic when the angle formed by the direction of the external signal magnetic field and the easy axis of magnetization of the multilayer film element is 45 °.

【図22】外部信号磁界方向と多層膜素子の磁化容易軸
方向とのなす角が90゜の場合のMR特性を示すMR特
性図である。
FIG. 22 is an MR characteristic diagram showing the MR characteristic when the angle formed by the direction of the external signal magnetic field and the direction of the easy axis of magnetization of the multilayer film element is 90 °.

【図23】MR素子の抵抗変化を示すMR特性図であ
る。
FIG. 23 is an MR characteristic diagram showing a resistance change of an MR element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 多層膜素子 2 下部磁性磁極 3 上部磁性磁極 11,14 絶縁層 12 シャントバイアス膜 13a,13b 引出し電極 21 磁性層 22 導電層 31 回転軸 32 回転基板ホルダ 33 強磁性材ターゲット 34 非磁性材ターゲット 35 第1のシャッタ部材 36 第2のシャッタ部材 37 チャンバ 41 多層膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multilayer film element 2 Lower magnetic pole 3 Upper magnetic pole 11,14 Insulating layer 12 Shunt bias film 13a, 13b Extraction electrode 21 Magnetic layer 22 Conductive layer 31 Rotating shaft 32 Rotating substrate holder 33 Ferromagnetic material target 34 Nonmagnetic material target 35 First shutter member 36 Second shutter member 37 Chamber 41 Multi-layer film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 香川 潔 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 鈴木 淳子 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 矢追 俊彦 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kiyoshi Kagawa 6-735 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Inventor Junko Suzuki 6-35, Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Inventor Toshihiko Yaoi 6-7-35 Kitashinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 強磁性材よりなる磁性層と導電性を有す
る非磁性材よりなる導電層とが交互に複数層積層されて
磁気抵抗効果を奏する多層膜素子を備え、 上記多層膜素子が外部信号磁界の印加方向と45゜以上
90゜より小なる角度をなす方向に磁化容易軸を有する
ことを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
1. A multilayer film element having a magnetoresistive effect by alternately laminating a plurality of magnetic layers made of a ferromagnetic material and conductive layers made of a non-magnetic material having conductivity, the multilayer film element being external. A magnetoresistive effect magnetic head having an easy axis of magnetization in a direction that forms an angle of 45 ° or more and less than 90 ° with a direction in which a signal magnetic field is applied.
【請求項2】 多層膜素子は、その長手方向が磁気記録
媒体走行面と略々平行となるように設けられていること
を特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ド。
2. The magnetoresistive effect magnetic head according to claim 1, wherein the multilayer film element is provided so that its longitudinal direction is substantially parallel to the running surface of the magnetic recording medium.
【請求項3】 多層膜素子の磁性層が、Cuを1〜50
原子%含有し且つFe,Co,Niのうちの少なくとも
1種を含有する材料よりなることを特徴とする請求項1
記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
3. A magnetic layer of a multilayer film element contains Cu in an amount of 1 to 50.
3. A material containing at least 1 atomic% and at least one of Fe, Co and Ni.
The magnetoresistive effect magnetic head described.
【請求項4】 多層膜素子の磁性層が、Fe,Co,N
iを含有し、各組成比x,y,zがそれぞれ、 10≦x≦25 40≦y≦80 10≦z≦40 (但し、x,y,zは何れも組成比を原子%で表した値
であり、且つx+y+z=100である。) とされてなる材料よりなることを特徴とする請求項2記
載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
4. The magnetic layer of a multilayer film element is made of Fe, Co, N.
i is included, and each composition ratio x, y, z is 10 ≦ x ≦ 25 40 ≦ y ≦ 80 10 ≦ z ≦ 40 (where x, y, and z are composition ratios expressed in atomic%) And a value of x + y + z = 100. 3. The magnetoresistive effect magnetic head according to claim 2, wherein:
【請求項5】 多層膜素子の導電層が、1.8〜2.8
nmの膜厚に成膜されてなることを特徴とする請求項1
記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
5. The conductive layer of the multilayer film element is 1.8 to 2.8.
A film having a thickness of nm is formed.
The magnetoresistive effect magnetic head described.
【請求項6】 表面に基板設置部位を有し回転軸を中心
として回転自在とされてなる基板設置手段と、強磁性材
よりなり基板設置部位に対向して設けられてなる強磁性
材供給手段と、導電性を有する非磁性材基板設置部位に
対向して設けられてなる非磁性材供給手段と、基板設置
部位と強磁性材供給手段との間に設けられ強磁性材の供
給の遮蔽及びその解除を行う第1のシャッタ部材と、基
板設置部位と非磁性材供給手段との間に設けられ非磁性
材の供給の遮蔽及びその解除を行う第2のシャッタ部材
とが、真空容器内にそれぞれ収納されてなる真空薄膜形
成装置を用いて、基板設置手段を回転させながら第1,
第2のシャッタ部材を交互に開閉させ、上記基板上に強
磁性材よりなる磁性層と導電性を有する非磁性材よりな
る導電層とを交互に複数層積層して多層膜を成膜する工
程と、 上記多層膜が成膜された基板を用いて、外部信号磁界方
向と多層膜の磁化容易軸方向とのなす角が45゜以上9
0゜より小なる値となるように上記多層膜にパターニン
グ処理を施して多層膜素子を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法。
6. A substrate setting means having a substrate setting portion on the surface and rotatable about an axis of rotation, and a ferromagnetic material supplying means made of a ferromagnetic material and facing the substrate setting portion. And a non-magnetic material supply means provided facing the non-magnetic material substrate installation portion having conductivity, and a ferromagnetic material supply shield provided between the substrate installation portion and the ferromagnetic material supply means. A first shutter member for releasing it and a second shutter member provided between the substrate installation portion and the non-magnetic material supply means for blocking and releasing the supply of the non-magnetic material are provided in the vacuum container. While using the vacuum thin film forming apparatus housed in each of them, the first and
A step of alternately opening and closing the second shutter member, and alternately laminating a plurality of magnetic layers made of a ferromagnetic material and conductive layers made of a non-magnetic material having conductivity on the substrate to form a multilayer film. And using the substrate on which the multilayer film is formed, the angle between the direction of the external signal magnetic field and the easy axis of magnetization of the multilayer film is 45 ° or more 9
And a step of forming a multi-layer film element by patterning the multi-layer film so as to have a value smaller than 0 °.
【請求項7】 強磁性材供給手段及び非磁性材供給手段
をそれぞれスパッタターゲットとし、真空容器内に所定
のスパッタガスを導入して、基板にスパッタリング処理
を施すことを特徴とする請求項6記載の磁気抵抗効果型
磁気ヘッドの製造方法。
7. The ferromagnetic material supplying means and the non-magnetic material supplying means are respectively used as sputter targets, and a predetermined sputter gas is introduced into the vacuum chamber to subject the substrate to the sputtering process. Of manufacturing a magnetoresistive effect type magnetic head.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000025371A1 (en) * 1998-10-26 2000-05-04 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Magnetoresistant device and a magnetic sensor comprising the same

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