JPH0845034A - 磁気抵抗型磁気ヘッド及び記録・再生用複合型磁気ヘッド、並びにこれらの製造方法 - Google Patents
磁気抵抗型磁気ヘッド及び記録・再生用複合型磁気ヘッド、並びにこれらの製造方法Info
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- JPH0845034A JPH0845034A JP6198018A JP19801894A JPH0845034A JP H0845034 A JPH0845034 A JP H0845034A JP 6198018 A JP6198018 A JP 6198018A JP 19801894 A JP19801894 A JP 19801894A JP H0845034 A JPH0845034 A JP H0845034A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 人工格子材料からなる磁気抵抗効果層16と、
この磁気抵抗効果層の抵抗変化率を検知する検知手段3
9、39’を有し、これらの磁気抵抗効果層及び検知手段
が磁気記録媒体４のトラックに記録された情報を検出す
るように配置されると共に、前記磁気抵抗効果層の磁化
容易軸20が前記トラックの幅方向に直交している磁気抵
抗型磁気ヘッド51、及びこの磁気ヘッドを再生用として
用いた記録・再生用複合型磁気ヘッド61。 【効果】 磁気記録媒体からの微小な漏れ磁界の変化で
大きな磁気抵抗変化を示し、しかも、小さなバイアス電
流で対称性の良好な再生波形が得られる磁気抵抗効果膜
を有する、特にマルチトラック用として高密度化、高転
送速度化に好適な磁気抵抗型磁気ヘッド、及びこの磁気
抵抗型磁気ヘッドを再生ヘッドとする記録・再生用複合
型磁気ヘッドを提供することができる。
この磁気抵抗効果層の抵抗変化率を検知する検知手段3
9、39’を有し、これらの磁気抵抗効果層及び検知手段
が磁気記録媒体４のトラックに記録された情報を検出す
るように配置されると共に、前記磁気抵抗効果層の磁化
容易軸20が前記トラックの幅方向に直交している磁気抵
抗型磁気ヘッド51、及びこの磁気ヘッドを再生用として
用いた記録・再生用複合型磁気ヘッド61。 【効果】 磁気記録媒体からの微小な漏れ磁界の変化で
大きな磁気抵抗変化を示し、しかも、小さなバイアス電
流で対称性の良好な再生波形が得られる磁気抵抗効果膜
を有する、特にマルチトラック用として高密度化、高転
送速度化に好適な磁気抵抗型磁気ヘッド、及びこの磁気
抵抗型磁気ヘッドを再生ヘッドとする記録・再生用複合
型磁気ヘッドを提供することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗型磁気ヘッド
（特に、巨大磁気抵抗効果を示す人工超格子膜構造の磁
気抵抗効果膜及び素子を使用した、磁気センサや磁気デ
ィスク装置等の磁気記録装置用の再生ヘッド及び記録・
再生用複合型磁気ヘッド、並びにこれらの製造方法に関
するものである。
（特に、巨大磁気抵抗効果を示す人工超格子膜構造の磁
気抵抗効果膜及び素子を使用した、磁気センサや磁気デ
ィスク装置等の磁気記録装置用の再生ヘッド及び記録・
再生用複合型磁気ヘッド、並びにこれらの製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、コンピュータバックアップ用等の
磁気記録装置において、高密度化、高転送速度化に対す
る要求が高まっているが、この要求を十分な信頼性が得
られる磁気テープ走行速度の遅い状態で実現する手段と
して、磁気抵抗素子を用いたマルチトラック磁気抵抗型
磁気ヘッドが広く使用されつつある。
磁気記録装置において、高密度化、高転送速度化に対す
る要求が高まっているが、この要求を十分な信頼性が得
られる磁気テープ走行速度の遅い状態で実現する手段と
して、磁気抵抗素子を用いたマルチトラック磁気抵抗型
磁気ヘッドが広く使用されつつある。
【０００３】図21に、その基本的かつ代表的な構造を示
すが、この磁気抵抗型磁気ヘッド１によれば、磁気シー
ルドを形成する一対の基板２及び３の一方の基板２上
に、磁気抵抗素子としてパーマロイ（ＮｉＦｅ）、Ｎｉ
Ｃｏ合金のような強磁性薄膜が成膜され、フォトリソグ
ラフィによって磁気記録媒体（例えば磁気テープ）４の
複数のトラック５ａ、５ｂ、５ｃ・・・に対応した短冊
形状の磁気抵抗効果膜６ａ、６ｂ、６ｃ・・・に形成さ
れている。
すが、この磁気抵抗型磁気ヘッド１によれば、磁気シー
ルドを形成する一対の基板２及び３の一方の基板２上
に、磁気抵抗素子としてパーマロイ（ＮｉＦｅ）、Ｎｉ
Ｃｏ合金のような強磁性薄膜が成膜され、フォトリソグ
ラフィによって磁気記録媒体（例えば磁気テープ）４の
複数のトラック５ａ、５ｂ、５ｃ・・・に対応した短冊
形状の磁気抵抗効果膜６ａ、６ｂ、６ｃ・・・に形成さ
れている。
【０００４】この場合、各磁気抵抗効果膜６ａ、６ｂ、
６ｃ・・・は、磁場中で成膜したり、或いは磁場中で熱
処理すること等によって、トラック幅方向と平行に磁化
容易軸10を配するように一軸磁気異方性が誘起されてい
る。
６ｃ・・・は、磁場中で成膜したり、或いは磁場中で熱
処理すること等によって、トラック幅方向と平行に磁化
容易軸10を配するように一軸磁気異方性が誘起されてい
る。
【０００５】これは、パーマロイ等の強磁性薄膜の示す
異方性磁気抵抗効果が、検出電流と磁化の相対角に依存
した抵抗変化を示し、磁化容易軸をトラック幅と直角方
向に配置した場合には、図22に示すように十分な磁気抵
抗変化が得られないためである。
異方性磁気抵抗効果が、検出電流と磁化の相対角に依存
した抵抗変化を示し、磁化容易軸をトラック幅と直角方
向に配置した場合には、図22に示すように十分な磁気抵
抗変化が得られないためである。
【０００６】なお、上記の磁気抵抗効果膜からなる磁気
抵抗素子は、磁気記録媒体４のベースフィルム７上の磁
性層８に近接して配置され、磁性層８の各トラックから
の記録信号による磁界（漏れ磁界）により磁気抵抗素子
の磁化が変化し、磁気抵抗効果によつて磁気抵抗素子の
抵抗が変化する。この抵抗変化を検出するために、磁気
抵抗効果膜の両端に設けられた一対の電極９ａ−９ａ’
間、９ｂ−９ｂ’間、９ｃ−９ｃ’間・・・に磁気抵抗
素子への検出電流が通じられる。この電極を介して検出
回路（図示せず）が接続され、磁気抵抗素子の抵抗変化
を検出することにより、磁気記録媒体４に記憶されてい
る情報の読み出しが行われる。
抵抗素子は、磁気記録媒体４のベースフィルム７上の磁
性層８に近接して配置され、磁性層８の各トラックから
の記録信号による磁界（漏れ磁界）により磁気抵抗素子
の磁化が変化し、磁気抵抗効果によつて磁気抵抗素子の
抵抗が変化する。この抵抗変化を検出するために、磁気
抵抗効果膜の両端に設けられた一対の電極９ａ−９ａ’
間、９ｂ−９ｂ’間、９ｃ−９ｃ’間・・・に磁気抵抗
素子への検出電流が通じられる。この電極を介して検出
回路（図示せず）が接続され、磁気抵抗素子の抵抗変化
を検出することにより、磁気記録媒体４に記憶されてい
る情報の読み出しが行われる。
【０００７】この磁気抵抗素子の抵抗は外部磁界に対し
て図22のような変化を示すが、出力の高感度化及び直線
応答化するために、図21に拡大図示するように、磁気抵
抗効果膜に近接して設けられた軟磁性バイアス膜11にト
ラック幅方向と直角に（即ち、磁化困難軸方向に）バイ
アス磁界を印加し、磁気的平衡点を図22のＢの位置まで
シフトさせる。
て図22のような変化を示すが、出力の高感度化及び直線
応答化するために、図21に拡大図示するように、磁気抵
抗効果膜に近接して設けられた軟磁性バイアス膜11にト
ラック幅方向と直角に（即ち、磁化困難軸方向に）バイ
アス磁界を印加し、磁気的平衡点を図22のＢの位置まで
シフトさせる。
【０００８】しかしながら、図21の如き磁気ヘッドで
は、高密度記録が一層要求され、トラック幅が更に狭く
なるに伴って、漏れ磁界が小さくなり、十分な再生出力
が得られなくなるという問題があり、低磁界で大きな磁
気抵抗変化を示す強磁性薄膜材料が必要とされていた。
は、高密度記録が一層要求され、トラック幅が更に狭く
なるに伴って、漏れ磁界が小さくなり、十分な再生出力
が得られなくなるという問題があり、低磁界で大きな磁
気抵抗変化を示す強磁性薄膜材料が必要とされていた。
【０００９】これに対して、磁性層と導体層とを交互に
積層してなる人工格子膜が大きな磁気抵抗変化（巨大磁
気抵抗効果）を示すことが見出されている。
積層してなる人工格子膜が大きな磁気抵抗変化（巨大磁
気抵抗効果）を示すことが見出されている。
【００１０】例えば、磁性層としてＦｅ、導体層として
Ｃｒを積層した人工格子膜が温度 4.2Ｋで２Ｔの磁場を
印加することで約50％の磁気抵抗変化率を示すこと（M.
N.Baibich, et al; Phys. Rev. Lett. 61(1988) 247
2）、磁性層として 1.5nm厚のＣｏ、導体層として 0.9n
m厚のＣｕを用いた人工格子膜が室温で 0.5Ｔの磁場を
印加することで48％の磁気抵抗変化率を示すこと、磁性
層として 1.5nm厚のＣｏ、導体層として２nm厚のＣｕを
用いた人工格子膜が室温で0.05Ｔの磁場を印加すること
で19％の磁気抵抗変化率を示すこと（D. H. Mosca et a
l; J. Mag. Mag.Mat. 94(1991) L1）等が知られてい
る。
Ｃｒを積層した人工格子膜が温度 4.2Ｋで２Ｔの磁場を
印加することで約50％の磁気抵抗変化率を示すこと（M.
N.Baibich, et al; Phys. Rev. Lett. 61(1988) 247
2）、磁性層として 1.5nm厚のＣｏ、導体層として 0.9n
m厚のＣｕを用いた人工格子膜が室温で 0.5Ｔの磁場を
印加することで48％の磁気抵抗変化率を示すこと、磁性
層として 1.5nm厚のＣｏ、導体層として２nm厚のＣｕを
用いた人工格子膜が室温で0.05Ｔの磁場を印加すること
で19％の磁気抵抗変化率を示すこと（D. H. Mosca et a
l; J. Mag. Mag.Mat. 94(1991) L1）等が知られてい
る。
【００１１】しかし、これらの何れも、飽和磁界が数Ｋ
Ｏｅと大きいので、磁気記録媒体からの漏れ磁界が狭小
トラック幅化に対応して数Ｏｅ〜数10Ｏｅと小さくな
る、磁気抵抗型磁気ヘッドや磁気センサに用いることは
できなかった。
Ｏｅと大きいので、磁気記録媒体からの漏れ磁界が狭小
トラック幅化に対応して数Ｏｅ〜数10Ｏｅと小さくな
る、磁気抵抗型磁気ヘッドや磁気センサに用いることは
できなかった。
【００１２】また、こうした人工格子膜において、膜面
内に異方性を誘導することにより、低磁界で大きな磁気
抵抗変化が得られること（K. Inomata et al; Appl. Ph
ys.Lett. 61(1992) 726）が知られている。
内に異方性を誘導することにより、低磁界で大きな磁気
抵抗変化が得られること（K. Inomata et al; Appl. Ph
ys.Lett. 61(1992) 726）が知られている。
【００１３】しかし、異方性を誘導するためにＭｇＯ単
結晶基板を用いているので、基板が限定されてしまい、
磁気ヘッド基板材料で重視される、熱膨張係数、軟磁気
特性、加工性、摺動特性等に選択の自由度がなかった。
結晶基板を用いているので、基板が限定されてしまい、
磁気ヘッド基板材料で重視される、熱膨張係数、軟磁気
特性、加工性、摺動特性等に選択の自由度がなかった。
【００１４】このように、より大きな磁気抵抗変化率を
得るために様々な人工格子膜が作成されているが、大き
な外部磁界を必要とするので、磁気抵抗型磁気ヘッドや
磁気センサに用いても十分な再生出力が得られず、ま
た、飽和磁界が大きく、大きなバイアス磁界が必要とな
るので、バイアス電流（従って、消費電力）が大きくな
りすぎてしまうといった欠点があった。
得るために様々な人工格子膜が作成されているが、大き
な外部磁界を必要とするので、磁気抵抗型磁気ヘッドや
磁気センサに用いても十分な再生出力が得られず、ま
た、飽和磁界が大きく、大きなバイアス磁界が必要とな
るので、バイアス電流（従って、消費電力）が大きくな
りすぎてしまうといった欠点があった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる実状に
鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気記録媒体
からの微小な漏れ磁界の変化で大きな磁気抵抗変化を示
し、しかも、小さなバイアス電流で対称性の良好な再生
波形が得られる磁気抵抗効果膜を有する、特にマルチト
ラック用磁気抵抗型磁気ヘッド、及びこの磁気抵抗型磁
気ヘッドを再生ヘッドとする記録・再生用複合型磁気ヘ
ッド、並びにこれらの磁気ヘッドに必要な特性を有する
磁気抵抗効果膜を容易かつ再現性よく成膜することを含
む製造方法を提供することにある。
鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気記録媒体
からの微小な漏れ磁界の変化で大きな磁気抵抗変化を示
し、しかも、小さなバイアス電流で対称性の良好な再生
波形が得られる磁気抵抗効果膜を有する、特にマルチト
ラック用磁気抵抗型磁気ヘッド、及びこの磁気抵抗型磁
気ヘッドを再生ヘッドとする記録・再生用複合型磁気ヘ
ッド、並びにこれらの磁気ヘッドに必要な特性を有する
磁気抵抗効果膜を容易かつ再現性よく成膜することを含
む製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、磁気抵抗型
磁気ヘッドにおいて、磁気抵抗効果層又は磁気抵抗効果
膜を人工格子材料、特に強磁性金属人工格子材料で形成
した場合、その人工格子材料の磁化容易軸がトラック幅
方向を向いていると、単位印加磁場当たりの磁気抵抗変
化率が減少し、再生出力が減少してしまうのに加えて、
最適バイアス磁界が大きくなり、より多くのバイアス電
流を消費してしまうことを見出し、この知見に基づいて
本発明を案出したものである。
磁気ヘッドにおいて、磁気抵抗効果層又は磁気抵抗効果
膜を人工格子材料、特に強磁性金属人工格子材料で形成
した場合、その人工格子材料の磁化容易軸がトラック幅
方向を向いていると、単位印加磁場当たりの磁気抵抗変
化率が減少し、再生出力が減少してしまうのに加えて、
最適バイアス磁界が大きくなり、より多くのバイアス電
流を消費してしまうことを見出し、この知見に基づいて
本発明を案出したものである。
【００１７】即ち、本発明は、人工格子材料からなる磁
気抵抗効果層と、この磁気抵抗効果層の抵抗変化を検知
する検知手段とを有し、これらの磁気抵抗効果層及び検
知手段が磁気記録媒体のトラックに記録された情報を検
出するように配置されると共に、前記磁気抵抗効果層の
磁化容易軸が前記トラックの幅方向に対し交差している
磁気抵抗型磁気ヘッドに係るものである。
気抵抗効果層と、この磁気抵抗効果層の抵抗変化を検知
する検知手段とを有し、これらの磁気抵抗効果層及び検
知手段が磁気記録媒体のトラックに記録された情報を検
出するように配置されると共に、前記磁気抵抗効果層の
磁化容易軸が前記トラックの幅方向に対し交差している
磁気抵抗型磁気ヘッドに係るものである。
【００１８】本発明の磁気抵抗型磁気ヘッドによれば、
人工格子材料からなる磁気抵抗効果層の磁化容易軸をト
ラック幅方向に対し交差させているので、単位印加磁場
当たりの磁気抵抗変化率が増大し、磁気記録媒体からの
微小な漏れ磁界の変化で大きな磁気抵抗変化を示し、再
生出力が向上すると共に、小さなバイアス電流で対称性
の良好な再生波形を得ることができることが判明した。
人工格子材料からなる磁気抵抗効果層の磁化容易軸をト
ラック幅方向に対し交差させているので、単位印加磁場
当たりの磁気抵抗変化率が増大し、磁気記録媒体からの
微小な漏れ磁界の変化で大きな磁気抵抗変化を示し、再
生出力が向上すると共に、小さなバイアス電流で対称性
の良好な再生波形を得ることができることが判明した。
【００１９】本発明の磁気抵抗型磁気ヘッドは、強磁性
金属人工格子材料からなる磁気抵抗効果膜と、この磁気
抵抗効果膜の抵抗変化を検知する一対の電極との組の複
数個が磁気記録媒体の複数のトラックに記録された情報
をそれぞれ検出するようにマルチトラック用として構成
されると共に、前記磁気抵抗効果膜の磁化容易軸が前記
トラックの幅方向に対し実質的に直交していることが望
ましい。
金属人工格子材料からなる磁気抵抗効果膜と、この磁気
抵抗効果膜の抵抗変化を検知する一対の電極との組の複
数個が磁気記録媒体の複数のトラックに記録された情報
をそれぞれ検出するようにマルチトラック用として構成
されると共に、前記磁気抵抗効果膜の磁化容易軸が前記
トラックの幅方向に対し実質的に直交していることが望
ましい。
【００２０】また、磁気抵抗効果層又は磁気抵抗効果膜
が磁性層と導体層とを交互に積層した人工格子によって
形成され、前記磁性層が銅（Ｃｕ）を１〜50原子％含有
しかつ鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）及びニッケル（Ｎ
ｉ）からなる群より選ばれた少なくとも１種を含有して
いることが望ましい。
が磁性層と導体層とを交互に積層した人工格子によって
形成され、前記磁性層が銅（Ｃｕ）を１〜50原子％含有
しかつ鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）及びニッケル（Ｎ
ｉ）からなる群より選ばれた少なくとも１種を含有して
いることが望ましい。
【００２１】この磁性層におけるＣｕの含有量が上記範
囲より少ないと、十分な磁気抵抗変化率を得ることがで
きず、また保磁力も大きくなってしまう。一方、Ｃｕが
多すぎても、磁気抵抗変化率を増大させる効果が薄れて
しまう。また、この磁性層に含有されるＦｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｏは、外部磁場に対する感度を向上させるために、その
組成比を下記のように定めることが好ましい。ＦｅｘＣ
ｏｙＮｉｚ（ｘ、ｙ、ｚは原子％）とすると、 10≦ｘ≦25、30≦ｙ≦80、10≦ｚ≦50、ｘ＋ｙ＋ｚ＝100
囲より少ないと、十分な磁気抵抗変化率を得ることがで
きず、また保磁力も大きくなってしまう。一方、Ｃｕが
多すぎても、磁気抵抗変化率を増大させる効果が薄れて
しまう。また、この磁性層に含有されるＦｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｏは、外部磁場に対する感度を向上させるために、その
組成比を下記のように定めることが好ましい。ＦｅｘＣ
ｏｙＮｉｚ（ｘ、ｙ、ｚは原子％）とすると、 10≦ｘ≦25、30≦ｙ≦80、10≦ｚ≦50、ｘ＋ｙ＋ｚ＝100
【００２２】一方、上記の導体層としては、従来から人
工格子膜の導体層として用いられているＣｕやＣｒが使
用可能であり、その膜厚は 1.8〜2.8nm に選定するのが
よい。磁気抵抗変化率は導体層の膜厚によっても変動
し、上記範囲より薄すぎても厚すぎても磁気抵抗変化率
が低下してしまう。例えば、導体層の膜厚を 0.9nmに選
定すると、50％前後の磁気抵抗変化率が得られるが、飽
和磁界が大きくなってしまい、本発明による成膜方法及
び装置で得られる数10Ｏｅ程度の一軸異方性では、単位
印加磁場当たりの磁気抵抗変化率の増大や、バイアス磁
界の低減の効果は十分には得られない。
工格子膜の導体層として用いられているＣｕやＣｒが使
用可能であり、その膜厚は 1.8〜2.8nm に選定するのが
よい。磁気抵抗変化率は導体層の膜厚によっても変動
し、上記範囲より薄すぎても厚すぎても磁気抵抗変化率
が低下してしまう。例えば、導体層の膜厚を 0.9nmに選
定すると、50％前後の磁気抵抗変化率が得られるが、飽
和磁界が大きくなってしまい、本発明による成膜方法及
び装置で得られる数10Ｏｅ程度の一軸異方性では、単位
印加磁場当たりの磁気抵抗変化率の増大や、バイアス磁
界の低減の効果は十分には得られない。
【００２３】また、本発明においては、磁気抵抗効果層
又は磁気抵抗効果膜にバイアス磁界を印加するために、
軟磁性バイアス層とこの軟磁性バイアス層に通電する一
対の電極が設けられているのがよい。
又は磁気抵抗効果膜にバイアス磁界を印加するために、
軟磁性バイアス層とこの軟磁性バイアス層に通電する一
対の電極が設けられているのがよい。
【００２４】また、本発明は、上記した本発明に基づく
磁気抵抗型磁気ヘッドからなる再生ヘッドと、記録ヘッ
ドとが組み合わされることによって構成された記録・再
生用複合型磁気ヘッドも提供するものである。
磁気抵抗型磁気ヘッドからなる再生ヘッドと、記録ヘッ
ドとが組み合わされることによって構成された記録・再
生用複合型磁気ヘッドも提供するものである。
【００２５】本発明による磁気抵抗型磁気ヘッド又は記
録・再生用複合型磁気ヘッドを製造するには、磁気抵抗
効果層又は磁気抵抗効果膜を成膜すべき基体を支持体に
固定し、この支持体を回転させながら前記成膜を行い、
この成膜に際して、磁気記録媒体のトラックの幅方向と
なる方向を前記支持体の回転円周方向と一致させて前記
基体を前記支持体に固定することが望ましい。
録・再生用複合型磁気ヘッドを製造するには、磁気抵抗
効果層又は磁気抵抗効果膜を成膜すべき基体を支持体に
固定し、この支持体を回転させながら前記成膜を行い、
この成膜に際して、磁気記録媒体のトラックの幅方向と
なる方向を前記支持体の回転円周方向と一致させて前記
基体を前記支持体に固定することが望ましい。
【００２６】この場合、層又は膜の面内に一軸異方性を
有する磁気抵抗効果層又は磁気抵抗効果膜を成膜すべき
基体を支持体に固定し、この支持体を回転させたまま人
工格子材料の飛翔源（例えば、スパッタ用ターゲット、
蒸着源又はイオンプレーティング用イオン発生源）の近
傍を通過させて前記成膜を行うのがよい。特に上記した
磁性層及び導体層の成膜方法としては、従来公知のもの
が何れも使用可能であり、例えば真空蒸着法、スパッタ
リング法、イオンプレーティング法等が挙げられるが、
上述の組成比を有するターゲットを使用したスパッタリ
ング法によって成膜することが好ましい。
有する磁気抵抗効果層又は磁気抵抗効果膜を成膜すべき
基体を支持体に固定し、この支持体を回転させたまま人
工格子材料の飛翔源（例えば、スパッタ用ターゲット、
蒸着源又はイオンプレーティング用イオン発生源）の近
傍を通過させて前記成膜を行うのがよい。特に上記した
磁性層及び導体層の成膜方法としては、従来公知のもの
が何れも使用可能であり、例えば真空蒸着法、スパッタ
リング法、イオンプレーティング法等が挙げられるが、
上述の組成比を有するターゲットを使用したスパッタリ
ング法によって成膜することが好ましい。
【００２７】この場合、磁性層及び導体層の膜厚を正確
に制御し、かつ、磁気抵抗効果層又は磁気抵抗効果膜の
面内に一軸の異方性を誘導するために、磁性層、導体層
用のターゲット上で基体を回転させながら交互に成膜
し、必要に応じて磁化容易軸方向（即ち、回転半径方
向）に磁場を印加しながら成膜することができる。これ
によって、人工格子膜の磁化容易軸は基体の回転半径方
向に誘導されるので、基体のトラック幅方向を支持体
（基体ホルダ）の回転円周方向に一致させて固定するこ
とで、磁化容易軸がトラック幅方向に直交し、小さなバ
イアス電流で大きな磁気抵抗変化率を示す磁気抵抗効果
素子を容易に作成することができる。
に制御し、かつ、磁気抵抗効果層又は磁気抵抗効果膜の
面内に一軸の異方性を誘導するために、磁性層、導体層
用のターゲット上で基体を回転させながら交互に成膜
し、必要に応じて磁化容易軸方向（即ち、回転半径方
向）に磁場を印加しながら成膜することができる。これ
によって、人工格子膜の磁化容易軸は基体の回転半径方
向に誘導されるので、基体のトラック幅方向を支持体
（基体ホルダ）の回転円周方向に一致させて固定するこ
とで、磁化容易軸がトラック幅方向に直交し、小さなバ
イアス電流で大きな磁気抵抗変化率を示す磁気抵抗効果
素子を容易に作成することができる。
【００２８】磁性層、導体層の各層の厚みを精密に制御
する成膜手法として、基板を蒸着又はスパッタ用ターゲ
ット上で交互に静止させ、シャッタを開閉させる時間で
制御することが一般に知られているが、このような手法
では膜面内に一軸異方性を誘導させることができない。
また、この手法において、基体に磁場を印加する磁場中
での成膜法を併用しても、十分な異方性を誘導させるこ
とはできない。
する成膜手法として、基板を蒸着又はスパッタ用ターゲ
ット上で交互に静止させ、シャッタを開閉させる時間で
制御することが一般に知られているが、このような手法
では膜面内に一軸異方性を誘導させることができない。
また、この手法において、基体に磁場を印加する磁場中
での成膜法を併用しても、十分な異方性を誘導させるこ
とはできない。
【００２９】本発明の製造方法は特に、トラック幅を規
定するトラック幅規定層を基体上に形成する工程と、こ
のトラック幅規定層を含む基体上に軟磁性バイアス層、
分離中間層及び磁気抵抗効果層又は磁気抵抗効果膜を順
次成膜する工程と、前記トラック幅規定層の両側におい
て前記磁気抵抗効果層又は磁気抵抗効果膜に抵抗変化検
知用の一対の電極を形成する工程と、これらの電極側で
前記基体上に磁気ギャップ形成用の絶縁層を設ける工程
とを有することが望ましく、更に、基体に対して、磁気
ギャップ形成用の絶縁層を成膜した対向基体を一体化し
た後、磁気ヘッドチップへの切断及び磁気記録媒体摺動
面の加工を行うことがよい。
定するトラック幅規定層を基体上に形成する工程と、こ
のトラック幅規定層を含む基体上に軟磁性バイアス層、
分離中間層及び磁気抵抗効果層又は磁気抵抗効果膜を順
次成膜する工程と、前記トラック幅規定層の両側におい
て前記磁気抵抗効果層又は磁気抵抗効果膜に抵抗変化検
知用の一対の電極を形成する工程と、これらの電極側で
前記基体上に磁気ギャップ形成用の絶縁層を設ける工程
とを有することが望ましく、更に、基体に対して、磁気
ギャップ形成用の絶縁層を成膜した対向基体を一体化し
た後、磁気ヘッドチップへの切断及び磁気記録媒体摺動
面の加工を行うことがよい。
【００３０】本発明においては、上記した人工格子膜は
具体的には、磁気シールドを構成する単結晶フェライト
等の磁性基板上に、磁気ギャップとなる絶縁層を介して
成膜される。そして、成膜された人工格子膜は、フォト
リソグラフィを用いて、磁化容易軸がトラック幅方向に
直交する短冊状の磁気抵抗素子に成形される。このと
き、必要に応じて、磁気抵抗素子部の直上又は直下に、
バイアス磁界を印加するための構造（バイアス導体層、
シャント層、軟磁性バイアス層等）が形成されることが
ある。磁気抵抗素子部の両端に検知電流を導入するため
の電極が形成された後、対向する磁気シールド層を接着
してマルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッドを構成するこ
とができる。
具体的には、磁気シールドを構成する単結晶フェライト
等の磁性基板上に、磁気ギャップとなる絶縁層を介して
成膜される。そして、成膜された人工格子膜は、フォト
リソグラフィを用いて、磁化容易軸がトラック幅方向に
直交する短冊状の磁気抵抗素子に成形される。このと
き、必要に応じて、磁気抵抗素子部の直上又は直下に、
バイアス磁界を印加するための構造（バイアス導体層、
シャント層、軟磁性バイアス層等）が形成されることが
ある。磁気抵抗素子部の両端に検知電流を導入するため
の電極が形成された後、対向する磁気シールド層を接着
してマルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッドを構成するこ
とができる。
【００３１】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００３２】図１〜図20は、本発明をマルチトラック磁
気抵抗型磁気ヘッドに適用した実施例を比較例の参照下
に示すものである。
気抵抗型磁気ヘッドに適用した実施例を比較例の参照下
に示すものである。
【００３３】磁気抵抗効果素子の作製とその特性評価 まず、本発明者は、人工格子膜の磁化容易軸がトラック
幅方向に直交している場合と、平行に向いている場合の
磁気抵抗変化率の外部磁場依存性について調べた。
幅方向に直交している場合と、平行に向いている場合の
磁気抵抗変化率の外部磁場依存性について調べた。
【００３４】ここで用いられた人工格子膜16は、図６に
示すように、ガラス基板28上に、（Ｆｅ20Ｃｏ35Ｎ
ｉ45）80Ｃｕ20からなり、１層分の膜厚が 1.0nmである
磁性層16Ａと、Ｃｕからなり、１層分の膜厚が 2.1nmで
ある導体層16Ｂとが交互に例えば10層ずつ積層されてな
るものである。
示すように、ガラス基板28上に、（Ｆｅ20Ｃｏ35Ｎ
ｉ45）80Ｃｕ20からなり、１層分の膜厚が 1.0nmである
磁性層16Ａと、Ｃｕからなり、１層分の膜厚が 2.1nmで
ある導体層16Ｂとが交互に例えば10層ずつ積層されてな
るものである。
【００３５】この人工格子膜16の成膜にはＤＣマグネト
ロンスパッタ装置を用いた。このスパッタ装置によれ
ば、図７に示すように、磁気ヘッド用基板20を保持する
基板ホルダ21、この基板ホルダ21（従って磁気ヘッド用
基板28）を回転させるための回転軸22、（Ｆｅ20Ｃｏ35
Ｎｉ45）80Ｃｕ20からなるターゲット23、Ｃｕからなる
ターゲット24、磁気ヘッド用基板28への成膜の開始／停
止を制御するためのシャッタ25、26がチャンバ27内に設
けられている。また、図示しないが、チャンバ27には、
スパッタターゲットの近傍にＤＣマグネット、チャンバ
壁部にスパッタガスの導入口、排気を行うための排気口
が設けられている。
ロンスパッタ装置を用いた。このスパッタ装置によれ
ば、図７に示すように、磁気ヘッド用基板20を保持する
基板ホルダ21、この基板ホルダ21（従って磁気ヘッド用
基板28）を回転させるための回転軸22、（Ｆｅ20Ｃｏ35
Ｎｉ45）80Ｃｕ20からなるターゲット23、Ｃｕからなる
ターゲット24、磁気ヘッド用基板28への成膜の開始／停
止を制御するためのシャッタ25、26がチャンバ27内に設
けられている。また、図示しないが、チャンバ27には、
スパッタターゲットの近傍にＤＣマグネット、チャンバ
壁部にスパッタガスの導入口、排気を行うための排気口
が設けられている。
【００３６】このスパッタ装置を用いて人工格子膜16を
成膜するには、水冷した回転基板ホルダ21にガラス基板
28を固定し、成膜槽（チャンバ）27内を１×10-4Paまで
予備排気した後、Ａｒガスを導入してガス圧を 0.5Paに
保持しながら、磁性層用（Ｆｅ20Ｃｏ35Ｎｉ45）80Ｃｕ
20ターゲット23及び導体層用Ｃｕターゲット24をスパッ
タした。この際、ガラス基板28を回転させて、磁性層用
ターゲット23及び導体層用ターゲット24上を交互に通過
させること（通過時にはシャッタ開、非通過時にはシャ
ッタ閉）によって、図６の如き人工格子膜16を形成し
た。
成膜するには、水冷した回転基板ホルダ21にガラス基板
28を固定し、成膜槽（チャンバ）27内を１×10-4Paまで
予備排気した後、Ａｒガスを導入してガス圧を 0.5Paに
保持しながら、磁性層用（Ｆｅ20Ｃｏ35Ｎｉ45）80Ｃｕ
20ターゲット23及び導体層用Ｃｕターゲット24をスパッ
タした。この際、ガラス基板28を回転させて、磁性層用
ターゲット23及び導体層用ターゲット24上を交互に通過
させること（通過時にはシャッタ開、非通過時にはシャ
ッタ閉）によって、図６の如き人工格子膜16を形成し
た。
【００３７】人工格子膜16の磁性層16Ａ及び導体層16Ｂ
は、スパッタ放電電流を制御することにより、それぞれ
所定の膜厚に成膜した。そして、ガラス基板28を回転さ
せながら成膜することにより、基板28の面内に一軸異方
性が誘導され、磁化容易軸20は基板回転の半径方向に一
致していた。即ち、磁気記録媒体のトラック幅方向をホ
ルダ21の回転円周方向と一致させるようにして基板28を
ホルダ21に固定し、連続回転させながら上記の成膜を行
った結果、得られた磁性層16Ａの磁化容易軸20は回転半
径方向に向くことが判明した。
は、スパッタ放電電流を制御することにより、それぞれ
所定の膜厚に成膜した。そして、ガラス基板28を回転さ
せながら成膜することにより、基板28の面内に一軸異方
性が誘導され、磁化容易軸20は基板回転の半径方向に一
致していた。即ち、磁気記録媒体のトラック幅方向をホ
ルダ21の回転円周方向と一致させるようにして基板28を
ホルダ21に固定し、連続回転させながら上記の成膜を行
った結果、得られた磁性層16Ａの磁化容易軸20は回転半
径方向に向くことが判明した。
【００３８】このようにして形成された人工格子膜16
を、フォトリソグラフィを用いて５μｍ×20μｍの感磁
部領域をもつ磁気抵抗効果素子に加工した。この素子の
長辺（20μｍ）方向が、磁気抵抗型磁気ヘッドのトラッ
ク幅に相当する。
を、フォトリソグラフィを用いて５μｍ×20μｍの感磁
部領域をもつ磁気抵抗効果素子に加工した。この素子の
長辺（20μｍ）方向が、磁気抵抗型磁気ヘッドのトラッ
ク幅に相当する。
【００３９】そして、その素子の両端に電極を形成した
後、直流４端子法により、抵抗値の印加磁場依存性を測
定した。磁場はトラック幅と直角方向に 300Ｏｅ印加
し、磁気抵抗変化率は、磁場印加時の抵抗値Ｒと 300Ｏ
ｅ印加時の抵抗値Ｒｓとから、次の式を用いて計算し
た。 ΔＲ＝（Ｒ−Ｒｓ）／Ｒｓ
後、直流４端子法により、抵抗値の印加磁場依存性を測
定した。磁場はトラック幅と直角方向に 300Ｏｅ印加
し、磁気抵抗変化率は、磁場印加時の抵抗値Ｒと 300Ｏ
ｅ印加時の抵抗値Ｒｓとから、次の式を用いて計算し
た。 ΔＲ＝（Ｒ−Ｒｓ）／Ｒｓ
【００４０】図８には、人工格子膜の磁化容易軸20をト
ラック幅方向と直交させた場合の、磁気抵抗変化率の外
部磁界依存性を示す。図22に示したパーマロイの場合と
異なり、大きな磁気抵抗変化率が得られる。しかも、急
峻な磁気抵抗の変化が低磁界で得られるため、15Ｏｅ程
度の小さなバイアス磁界で大きな出力が得られる磁気抵
抗型磁気ヘッドを作製することができる。
ラック幅方向と直交させた場合の、磁気抵抗変化率の外
部磁界依存性を示す。図22に示したパーマロイの場合と
異なり、大きな磁気抵抗変化率が得られる。しかも、急
峻な磁気抵抗の変化が低磁界で得られるため、15Ｏｅ程
度の小さなバイアス磁界で大きな出力が得られる磁気抵
抗型磁気ヘッドを作製することができる。
【００４１】これに対し、上記したと同様にして成膜し
た人工格子膜の磁化容易軸をトラック幅方向と一致させ
た場合の、磁気抵抗変化率の外部磁界依存性を図９に示
す。外部磁場に対する磁気抵抗の変化が緩やかになって
いるので、これを用いて磁気抵抗型磁気ヘッドを作製し
ても、十分な再生出力が得られず、また最適なバイアス
磁界も35Ｏｅと大きいので、バイアス電流が大きくなり
すぎてしまう。
た人工格子膜の磁化容易軸をトラック幅方向と一致させ
た場合の、磁気抵抗変化率の外部磁界依存性を図９に示
す。外部磁場に対する磁気抵抗の変化が緩やかになって
いるので、これを用いて磁気抵抗型磁気ヘッドを作製し
ても、十分な再生出力が得られず、また最適なバイアス
磁界も35Ｏｅと大きいので、バイアス電流が大きくなり
すぎてしまう。
【００４２】マルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッドの作
製とその性能評価 次に、人工格子膜で感磁部を形成したマルチトラック磁
気抵抗型磁気ヘッドを作製し、信号再生テストを行っ
た。マルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッドの作製工程の
一例を図10〜図16について説明する。
製とその性能評価 次に、人工格子膜で感磁部を形成したマルチトラック磁
気抵抗型磁気ヘッドを作製し、信号再生テストを行っ
た。マルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッドの作製工程の
一例を図10〜図16について説明する。
【００４３】まず、図10のように磁気シールドを構成す
るために、基板30としてＮｉ−Ｚｎ単結晶フェライト基
板を用意する。
るために、基板30としてＮｉ−Ｚｎ単結晶フェライト基
板を用意する。
【００４４】次いで、図11のように、電極取り出し部分
の厚みによる段差の影響を回避するための凹部31を１回
目のイオンミリングによって深さ 0.3μｍに形成する。
の厚みによる段差の影響を回避するための凹部31を１回
目のイオンミリングによって深さ 0.3μｍに形成する。
【００４５】次いで、図12のように、感磁部両端からの
電極取り出し部分の厚みによる段差の影響を回避するた
めの凹部32を２回目のイオンミリングによって深さ 0.1
μｍに形成した後、磁気ギャップを形成するためのＳｉ
Ｏ2 絶縁層28をスパッタ法によって厚さ0.25μｍに成膜
する。凹部32によって島状に残された中央の凸部35はト
ラック幅を規定するものである。
電極取り出し部分の厚みによる段差の影響を回避するた
めの凹部32を２回目のイオンミリングによって深さ 0.1
μｍに形成した後、磁気ギャップを形成するためのＳｉ
Ｏ2 絶縁層28をスパッタ法によって厚さ0.25μｍに成膜
する。凹部32によって島状に残された中央の凸部35はト
ラック幅を規定するものである。
【００４６】次いで、図13のように、感磁部にバイアス
磁界を印加するために、スパッタ法によって軟磁性バイ
アス層としてＣｏＺｒＭｏＰｄアモルファス膜33を厚さ
70nmに、分離中間層としてＴｉ膜34を厚さ30nmに成膜す
る。ＣｏＺｒＭｏＰｄアモルファス膜33は、磁場中での
熱処理により、トラック幅方向に異方性を誘導する。
磁界を印加するために、スパッタ法によって軟磁性バイ
アス層としてＣｏＺｒＭｏＰｄアモルファス膜33を厚さ
70nmに、分離中間層としてＴｉ膜34を厚さ30nmに成膜す
る。ＣｏＺｒＭｏＰｄアモルファス膜33は、磁場中での
熱処理により、トラック幅方向に異方性を誘導する。
【００４７】そして、トラック幅方向を回転基板ホルダ
21の回転円周方向に一致させて基板30をホルダ21に固定
し、図７で述べたと同じ方法で図６に示した如き人工格
子膜16を10周期の磁性層16Ａ及び導体層16Ｂの積層膜と
して成膜する。この人工格子膜16は、トラック幅方向と
直交した磁化容易軸を有している。
21の回転円周方向に一致させて基板30をホルダ21に固定
し、図７で述べたと同じ方法で図６に示した如き人工格
子膜16を10周期の磁性層16Ａ及び導体層16Ｂの積層膜と
して成膜する。この人工格子膜16は、トラック幅方向と
直交した磁化容易軸を有している。
【００４８】しかる後、軟磁性バイアス層33／分離中間
層34／人工格子層16の３層構造を、フォトリソグラフィ
を用いて幅７μｍの短冊状に加工し、素子幅７μｍの感
磁部36を形成する。
層34／人工格子層16の３層構造を、フォトリソグラフィ
を用いて幅７μｍの短冊状に加工し、素子幅７μｍの感
磁部36を形成する。
【００４９】次いで、図14のように、感磁部36の両端に
0.1μｍ厚のＭｏ膜で一対の電極39、39’を形成し、感
磁部のトラック幅を76.2μｍに規制する。これらの電極
は、Ｍｏの全面スパッタ後のフォトリソグラフィによっ
て精度よく形成できる。
0.1μｍ厚のＭｏ膜で一対の電極39、39’を形成し、感
磁部のトラック幅を76.2μｍに規制する。これらの電極
は、Ｍｏの全面スパッタ後のフォトリソグラフィによっ
て精度よく形成できる。
【００５０】次いで、図15のように、Ｔｉの接着層を介
して 0.3μｍ厚のＣｕ膜によって、Ｔｉ／Ｃｕ／Ｔｉ構
造の引出し電極40、40’を形成する。
して 0.3μｍ厚のＣｕ膜によって、Ｔｉ／Ｃｕ／Ｔｉ構
造の引出し電極40、40’を形成する。
【００５１】図16は、こうして作製されたマルチトラッ
ク磁気抵抗型磁気ヘッドウエハ41の、対向する磁気シー
ルド用基板を接着する前の状態を示す全体図である。
ク磁気抵抗型磁気ヘッドウエハ41の、対向する磁気シー
ルド用基板を接着する前の状態を示す全体図である。
【００５２】次いで、図２のように、対向する磁気シー
ルド用Ｎｉ−Ｚｎ単結晶フェライト基板42に、磁気ギャ
ップを形成するためのＳｉＯ2 絶縁層43を成膜した後、
図16のヘッドウエハ41に接着する。
ルド用Ｎｉ−Ｚｎ単結晶フェライト基板42に、磁気ギャ
ップを形成するためのＳｉＯ2 絶縁層43を成膜した後、
図16のヘッドウエハ41に接着する。
【００５３】次いで、チップ毎に切断した後、摺動面
（図16参照）を研磨し、感磁部を露出させる。こうして
作製されたマルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッド51の一
部（１トラック分）を図２〜図４に示す。
（図16参照）を研磨し、感磁部を露出させる。こうして
作製されたマルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッド51の一
部（１トラック分）を図２〜図４に示す。
【００５４】即ち、図２は、マルチトラック磁気抵抗型
磁気ヘッド51の１トラック分を示すものであって、トラ
ック幅を規定する凸部35上をトラック幅方向に上記の軟
磁性バイアス層33／分離中間層34／人工格子層16の３層
構造膜が被着され、かつ、凸部35の面側に人工格子層16
の電流検出用の電極39及び39’、更には第２リード（電
極）40、40’が設けられている。
磁気ヘッド51の１トラック分を示すものであって、トラ
ック幅を規定する凸部35上をトラック幅方向に上記の軟
磁性バイアス層33／分離中間層34／人工格子層16の３層
構造膜が被着され、かつ、凸部35の面側に人工格子層16
の電流検出用の電極39及び39’、更には第２リード（電
極）40、40’が設けられている。
【００５５】図１には、上記のようにして作製したマル
チトラック磁気抵抗型磁気ヘッド51の使用状態を概略的
に示すが、磁気抵抗効果膜として人工格子膜16を使用
し、人工格子膜16の磁化容易軸20がトラック幅方向と直
交していることが、図21に示したものと根本的に異なっ
ている。
チトラック磁気抵抗型磁気ヘッド51の使用状態を概略的
に示すが、磁気抵抗効果膜として人工格子膜16を使用
し、人工格子膜16の磁化容易軸20がトラック幅方向と直
交していることが、図21に示したものと根本的に異なっ
ている。
【００５６】また、図５には、このマルチトラック磁気
抵抗型磁気ヘッドを一対51Ａ、51Ｂを再生用、マルチト
ラック薄膜記録ヘッド52を記録用として、トラック中心
をあわせて接着し、記録・再生複合型磁気ヘッド61を構
成した例を示す。
抵抗型磁気ヘッドを一対51Ａ、51Ｂを再生用、マルチト
ラック薄膜記録ヘッド52を記録用として、トラック中心
をあわせて接着し、記録・再生複合型磁気ヘッド61を構
成した例を示す。
【００５７】この複合型磁気ヘッド61に用いられる薄膜
記録ヘッド52は公知の如く、非磁性基板54に成膜した軟
磁性膜をフォトリソグラフィで加工して下層コア56を形
成し、磁気ギャップを形成する絶縁膜60を介して、電気
メッキ法等でＣｕ薄膜コイル70を形成し、再び絶縁膜を
成膜した後に上層コア55（53は非磁性基板又は層）を形
成したものであってよい（図中の57、58はガード材、59
は磁気シールドリングである）。この場合、本発明に基
づく磁気抵抗型磁気ヘッド51Ａ、51Ｂをトラック中心に
合わせて組み込んでいるため、微小な磁界をも安定して
高出力に検出することができ、マルチトラック用として
高密度化、高転送速度化に有用である。
記録ヘッド52は公知の如く、非磁性基板54に成膜した軟
磁性膜をフォトリソグラフィで加工して下層コア56を形
成し、磁気ギャップを形成する絶縁膜60を介して、電気
メッキ法等でＣｕ薄膜コイル70を形成し、再び絶縁膜を
成膜した後に上層コア55（53は非磁性基板又は層）を形
成したものであってよい（図中の57、58はガード材、59
は磁気シールドリングである）。この場合、本発明に基
づく磁気抵抗型磁気ヘッド51Ａ、51Ｂをトラック中心に
合わせて組み込んでいるため、微小な磁界をも安定して
高出力に検出することができ、マルチトラック用として
高密度化、高転送速度化に有用である。
【００５８】次に、この複合型ヘッド61を用いて、磁気
テープに周波数を変えながら信号を記録し、再生出力の
変化を調べた。記録・再生条件は次の通りであった。 記録・再生評価の条件： 磁気テープ：１／４インチ幅のＣｏ−γ−Ｆｅ2 Ｏ3 塗
布型媒体 テープ速度：１m/sec 記録トラック幅：177.8 μｍ 再生トラック幅：76.2μｍ 再生側検出電流：12mA
テープに周波数を変えながら信号を記録し、再生出力の
変化を調べた。記録・再生条件は次の通りであった。 記録・再生評価の条件： 磁気テープ：１／４インチ幅のＣｏ−γ−Ｆｅ2 Ｏ3 塗
布型媒体 テープ速度：１m/sec 記録トラック幅：177.8 μｍ 再生トラック幅：76.2μｍ 再生側検出電流：12mA
【００５９】図17に、再生波形の対称性の検出電流依存
性を示す。本実施例では人工格子膜に軟磁性バイアス膜
を隣接させたＳＡＬ（Soft adjacent layer)バイアス構
造をとっているので、検出電流はバイアス電流に一致す
る。この図では、Ａ／Ｂ＝１のときに再生波形の対称性
が最良となるが、本実施例のマルチトラック磁気抵抗型
磁気ヘッドでは、12〜16mAで対称性が良好な再生波形が
得られ、低電流の広い領域で最適バイアス点が得られ
る。
性を示す。本実施例では人工格子膜に軟磁性バイアス膜
を隣接させたＳＡＬ（Soft adjacent layer)バイアス構
造をとっているので、検出電流はバイアス電流に一致す
る。この図では、Ａ／Ｂ＝１のときに再生波形の対称性
が最良となるが、本実施例のマルチトラック磁気抵抗型
磁気ヘッドでは、12〜16mAで対称性が良好な再生波形が
得られ、低電流の広い領域で最適バイアス点が得られ
る。
【００６０】また図18に、人工格子膜を用いたマルチト
ラック磁気抵抗型磁気ヘッドの再生出力電圧の記録周波
数依存性を、既述のパーマロイ膜を用いて作製した比較
例のマルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッドと共に示す。
人工格子膜を用いたマルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッ
ドの方が全周波数領域で大きな再生出力が得られること
がわかる。
ラック磁気抵抗型磁気ヘッドの再生出力電圧の記録周波
数依存性を、既述のパーマロイ膜を用いて作製した比較
例のマルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッドと共に示す。
人工格子膜を用いたマルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッ
ドの方が全周波数領域で大きな再生出力が得られること
がわかる。
【００６１】次に、比較のために、パーマロイで感磁部
を形成したマルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッドを作製
し、信号再生実験を行った。
を形成したマルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッドを作製
し、信号再生実験を行った。
【００６２】このマルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッド
の作製工程は、図10〜図16で示したものと同様である
が、感磁部を形成する際に、軟磁性バイアス層としてＣ
ｏＺｒＭｏＰｄアモルファス膜を70nm、分離中間層とし
てＴｉを30nm、最後にパーマロイを30nm成膜した後、磁
場中での熱処理によりトラック幅方向に異方性を誘導し
た。
の作製工程は、図10〜図16で示したものと同様である
が、感磁部を形成する際に、軟磁性バイアス層としてＣ
ｏＺｒＭｏＰｄアモルファス膜を70nm、分離中間層とし
てＴｉを30nm、最後にパーマロイを30nm成膜した後、磁
場中での熱処理によりトラック幅方向に異方性を誘導し
た。
【００６３】このような工程で作製された比較例のマル
チトラック磁気抵抗型磁気ヘッドを用いて、上述した場
合と同じ条件で再生信号電圧の記録周波数依存性を評価
した。結果を図19に示すが、本実施例の人工格子膜を用
いたマルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッドの再生信号電
圧に比べて全周波数領域で及ばないことがわかる。
チトラック磁気抵抗型磁気ヘッドを用いて、上述した場
合と同じ条件で再生信号電圧の記録周波数依存性を評価
した。結果を図19に示すが、本実施例の人工格子膜を用
いたマルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッドの再生信号電
圧に比べて全周波数領域で及ばないことがわかる。
【００６４】次に、人工格子膜の成膜手法と面内に誘導
される磁気異方性との関係について調べた。基板として
用いたガラス基板を回転基板ホルダに固定し、これを一
定の回転速度で回転させながら、上述したと同じ条件で
磁性層用スパッタターゲット及び導体層用スパッタター
ゲット上を交互に通過させて人工格子膜を成膜した。核
層の膜厚はスパッタ放電電流で制御した。
される磁気異方性との関係について調べた。基板として
用いたガラス基板を回転基板ホルダに固定し、これを一
定の回転速度で回転させながら、上述したと同じ条件で
磁性層用スパッタターゲット及び導体層用スパッタター
ゲット上を交互に通過させて人工格子膜を成膜した。核
層の膜厚はスパッタ放電電流で制御した。
【００６５】試料を８mm×25mmの大きさに切り出した
後、基板の回転半径方向又は円周方向に磁場を印加し
た。電流を磁場と平行に流しながら測定した磁気抵抗変
化率を図19に示す。回転半径方向に磁化容易軸が誘導さ
れ、低磁場で急峻な磁気抵抗変化が得られることがわか
る。
後、基板の回転半径方向又は円周方向に磁場を印加し
た。電流を磁場と平行に流しながら測定した磁気抵抗変
化率を図19に示す。回転半径方向に磁化容易軸が誘導さ
れ、低磁場で急峻な磁気抵抗変化が得られることがわか
る。
【００６６】他方、ガラス基板を基板ホルダに固定し、
これを磁性層用スパッタターゲット及び導体層用スパッ
タターゲット上で交互に静止させ、シャッタの開閉時間
で各層の膜厚を制御しながら人工格子膜を成膜した。
これを磁性層用スパッタターゲット及び導体層用スパッ
タターゲット上で交互に静止させ、シャッタの開閉時間
で各層の膜厚を制御しながら人工格子膜を成膜した。
【００６７】これを上記と同様に評価した結果を図20に
示す。この場合には、膜面内に異方性を示さず、上記の
ような低磁場で急峻な磁気抵抗変化が得られないため、
高感度な磁気抵抗素子に適用するには不十分である。
示す。この場合には、膜面内に異方性を示さず、上記の
ような低磁場で急峻な磁気抵抗変化が得られないため、
高感度な磁気抵抗素子に適用するには不十分である。
【００６８】また、人工格子膜の磁性層の合金組成と、
回転成膜で人工格子膜に誘導される磁化容易軸方向との
関係を調べた。
回転成膜で人工格子膜に誘導される磁化容易軸方向との
関係を調べた。
【００６９】図19で述べたと同じ条件で成膜した人工格
子膜の磁性層の合金組成と、磁化容易軸の方向を下記の
表１にまとめた。回転成膜を本発明に基づく人工格子膜
に適用することによって、磁性層の組成にかかわらず磁
化容易軸が基板回転の半径方向に一致するため、成膜後
の容易軸方向が容易に予測できる。
子膜の磁性層の合金組成と、磁化容易軸の方向を下記の
表１にまとめた。回転成膜を本発明に基づく人工格子膜
に適用することによって、磁性層の組成にかかわらず磁
化容易軸が基板回転の半径方向に一致するため、成膜後
の容易軸方向が容易に予測できる。
【００７０】これに対し、上記と同じ組成の磁性層のみ
（磁性単層膜：導体層はなし）を回転成膜で作製した場
合の、合金組成と磁化容易軸の方向を表１に示した。磁
性層の組成によって磁化容易軸の方向が変化してしま
い、回転成膜で異方性を誘導することはできても、その
方向を正確に予想することはできない。
（磁性単層膜：導体層はなし）を回転成膜で作製した場
合の、合金組成と磁化容易軸の方向を表１に示した。磁
性層の組成によって磁化容易軸の方向が変化してしま
い、回転成膜で異方性を誘導することはできても、その
方向を正確に予想することはできない。
【００７１】
【００７２】以上、本発明を説明したが、上述の実施例
は本発明の技術的思想に基いて更に変形可能である。
は本発明の技術的思想に基いて更に変形可能である。
【００７３】例えば、上述の人工格子膜の磁化容易軸の
方向はトラック幅方向と実質的に直交しているのが望ま
しいが、完全に直交していなくてもよく、一定の角度
（望ましくは45°以上、特に80°〜90°）をなして交差
するようにしても効果はある。
方向はトラック幅方向と実質的に直交しているのが望ま
しいが、完全に直交していなくてもよく、一定の角度
（望ましくは45°以上、特に80°〜90°）をなして交差
するようにしても効果はある。
【００７４】また、マルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッ
ドとして少なくとも２つの隣接トラックに対応できるよ
うに構成すればよいが、多数のトラックとしても弱い漏
れ磁界をも十分に検出可能である。また、複合ヘッドと
する場合、組み合わせる記録ヘッドは上述した以外のタ
イプとしてよい。
ドとして少なくとも２つの隣接トラックに対応できるよ
うに構成すればよいが、多数のトラックとしても弱い漏
れ磁界をも十分に検出可能である。また、複合ヘッドと
する場合、組み合わせる記録ヘッドは上述した以外のタ
イプとしてよい。
【００７５】人工格子膜は、その積層数をはじめ、各層
の厚さ、材質等も種々変更してよい。導体層について
は、その材質はＣｕ、Ｃｒ以外にも、Ａｇ、Ｒｕ又はこ
れらの混合物であってよい。また、バイアス方式は導体
バイアス方式でもよい。
の厚さ、材質等も種々変更してよい。導体層について
は、その材質はＣｕ、Ｃｒ以外にも、Ａｇ、Ｒｕ又はこ
れらの混合物であってよい。また、バイアス方式は導体
バイアス方式でもよい。
【００７６】また、その成膜方法は、マグネトロンスパ
ッタ以外のスパッタ法、或いは真空蒸着法やイオンプレ
ーティング法等であってよく、従って飛翔源はターゲッ
ト、蒸着源、イオン発生源等としてよい。
ッタ以外のスパッタ法、或いは真空蒸着法やイオンプレ
ーティング法等であってよく、従って飛翔源はターゲッ
ト、蒸着源、イオン発生源等としてよい。
【００７７】
【発明の作用効果】本発明は上述した如く、人工格子材
料からなる磁気抵抗効果層と、この磁気抵抗効果層の抵
抗変化を検知する検知手段とを有し、これらの磁気抵抗
効果層及び検知手段が磁気記録媒体のトラックに記録さ
れた情報を検出するように配置されると共に、前記磁気
抵抗効果層の磁化容易軸が前記トラックの幅方向に対し
交差している磁気抵抗型磁気ヘッド、及びこの磁気ヘッ
ドを再生用として用いた記録・再生用複合型磁気ヘッド
としているので、磁気記録媒体からの微小な漏れ磁界の
変化で大きな磁気抵抗変化を示し、しかも、小さなバイ
アス電流で対称性の良好な再生波形が得られ、マルチト
ラック磁気抵抗型磁気ヘッドとして有利な磁気ヘッドを
提供することができる。
料からなる磁気抵抗効果層と、この磁気抵抗効果層の抵
抗変化を検知する検知手段とを有し、これらの磁気抵抗
効果層及び検知手段が磁気記録媒体のトラックに記録さ
れた情報を検出するように配置されると共に、前記磁気
抵抗効果層の磁化容易軸が前記トラックの幅方向に対し
交差している磁気抵抗型磁気ヘッド、及びこの磁気ヘッ
ドを再生用として用いた記録・再生用複合型磁気ヘッド
としているので、磁気記録媒体からの微小な漏れ磁界の
変化で大きな磁気抵抗変化を示し、しかも、小さなバイ
アス電流で対称性の良好な再生波形が得られ、マルチト
ラック磁気抵抗型磁気ヘッドとして有利な磁気ヘッドを
提供することができる。
【００７８】また、磁気抵抗効果層又は磁気抵抗効果膜
を成膜すべき基体を支持体に固定し、この支持体を回転
させながら前記成膜を行い、この成膜に際して、磁気記
録媒体のトラックの幅方向となる方向を前記支持体の回
転円周方向と一致させて前記基体を前記支持体に固定し
ているので、基体材料や磁性層の組成に依存せず、一定
方向（トラック幅方向と交差する方向）に磁気異方性を
付与することを容易に実現できる。
を成膜すべき基体を支持体に固定し、この支持体を回転
させながら前記成膜を行い、この成膜に際して、磁気記
録媒体のトラックの幅方向となる方向を前記支持体の回
転円周方向と一致させて前記基体を前記支持体に固定し
ているので、基体材料や磁性層の組成に依存せず、一定
方向（トラック幅方向と交差する方向）に磁気異方性を
付与することを容易に実現できる。
【図１】本発明の実施例によるマルチトラック磁気抵抗
型磁気ヘッドの使用状態の概略斜視図である。
型磁気ヘッドの使用状態の概略斜視図である。
【図２】同マルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッドの要部
の断面斜視図である。
の断面斜視図である。
【図３】同要部において磁気抵抗効果素子のみを抽出し
た断面斜視図である。
た断面斜視図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】同マルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッドを使用
した記録・再生用複合型マルチトラックヘッドの分解時
及び組み立て後の斜視図である。
した記録・再生用複合型マルチトラックヘッドの分解時
及び組み立て後の斜視図である。
【図６】同マルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッドに用い
る人工格子膜の一例を示す断面図である。
る人工格子膜の一例を示す断面図である。
【図７】同磁気ヘッドに設ける人工格子膜の製造に用い
るスパッタ装置を示す概略斜視図である。
るスパッタ装置を示す概略斜視図である。
【図８】人工格子膜の磁化容易軸をトラック幅方向と直
交させた場合の、磁気抵抗変化率の外部磁界依存性を示
す特性図である。
交させた場合の、磁気抵抗変化率の外部磁界依存性を示
す特性図である。
【図９】人工格子膜の磁化容易軸をトラック幅方向と一
致させた場合の、磁気抵抗変化率の外部磁界依存性を示
す特性図である。
致させた場合の、磁気抵抗変化率の外部磁界依存性を示
す特性図である。
【図10】本発明に基づく人工格子膜を用いたマルチトラ
ック磁気抵抗型磁気ヘッドの製造方法の一工程段階を示
す斜視図である。
ック磁気抵抗型磁気ヘッドの製造方法の一工程段階を示
す斜視図である。
【図11】同製造方法の他の工程段階を示す斜視図であ
る。
る。
【図12】同製造方法の他の工程段階を示す斜視図であ
る。
る。
【図13】同製造方法の他の工程段階を示す斜視図であ
る。
る。
【図14】同製造方法の他の工程段階を示す斜視図であ
る。
る。
【図15】同製造方法の他の工程段階を示す斜視図であ
る。
る。
【図16】同製造方法の更に他の工程段階を示す斜視図で
ある。
ある。
【図17】本発明に基づく人工格子膜を用いたマルチトラ
ック磁気抵抗型磁気ヘッドの再生波形の対称性の検出電
流依存性を示す特性図である。
ック磁気抵抗型磁気ヘッドの再生波形の対称性の検出電
流依存性を示す特性図である。
【図18】本発明に基づく人工格子膜を用いたマルチトラ
ック磁気抵抗型磁気ヘッド、及び従来のパーマロイを用
いたマルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッドの再生出力の
記録周波数依存性を比較して示す特性図である。
ック磁気抵抗型磁気ヘッド、及び従来のパーマロイを用
いたマルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッドの再生出力の
記録周波数依存性を比較して示す特性図である。
【図19】基板を回転させてスパッタターゲット上を通過
させながら成膜した本発明の人工格子膜の磁気抵抗変化
率の外部磁界依存性を示す特性図である。
させながら成膜した本発明の人工格子膜の磁気抵抗変化
率の外部磁界依存性を示す特性図である。
【図20】基板をスパッタターゲット上で静止させ、シャ
ッタ開閉で膜厚を制御しながら成膜した人工格子膜の磁
気抵抗変化率の外部磁界依存性を示す特性図である。
ッタ開閉で膜厚を制御しながら成膜した人工格子膜の磁
気抵抗変化率の外部磁界依存性を示す特性図である。
【図21】従来のマルチトラック磁気抵抗型磁気ヘッドを
示す概略斜視図である。
示す概略斜視図である。
【図22】異方性磁気抵抗効果を説明する特性図である。
１、51、51Ａ、5AＢ・・・マルチトラック磁気抵抗型磁
気ヘッド ２、３、30、42・・・磁気シールド用の基板 ４・・・磁気記録媒体 ５ａ、５ｂ、５ｃ・・・トラック ６ａ、６ｂ、６ｃ・・・磁気抵抗効果膜（パーマロイ
膜） ８・・・磁性層 ９ａ、９ａ’、９ｂ、９ｂ’、９ｃ、９ｃ’、 39ａ、39ａ’、39ｂ、39ｂ’、39ｃ、39ｃ’・・・検出
用の電極 10、20・・・磁化容易軸 16、16ａ、16ｂ、16ｃ・・・人工格子膜 16Ａ・・・磁性層 16Ｂ・・・導体層 21・・・基板ホルダ 22・・・回転軸 23、24・・・ターゲット 25、26・・・シャッタ 28、43・・・ＳｉＯ2 絶縁層又は基板 33・・・バイアス膜 34・・・分離中間層 35・・・トラック幅規定層 46・・・層間絶縁膜 52・・・マルチトラック薄膜記録ヘッド 53、54・・・非磁性基板 55、56・・・磁性コア 61・・・記録・再生用複合型磁気ヘッド
気ヘッド ２、３、30、42・・・磁気シールド用の基板 ４・・・磁気記録媒体 ５ａ、５ｂ、５ｃ・・・トラック ６ａ、６ｂ、６ｃ・・・磁気抵抗効果膜（パーマロイ
膜） ８・・・磁性層 ９ａ、９ａ’、９ｂ、９ｂ’、９ｃ、９ｃ’、 39ａ、39ａ’、39ｂ、39ｂ’、39ｃ、39ｃ’・・・検出
用の電極 10、20・・・磁化容易軸 16、16ａ、16ｂ、16ｃ・・・人工格子膜 16Ａ・・・磁性層 16Ｂ・・・導体層 21・・・基板ホルダ 22・・・回転軸 23、24・・・ターゲット 25、26・・・シャッタ 28、43・・・ＳｉＯ2 絶縁層又は基板 33・・・バイアス膜 34・・・分離中間層 35・・・トラック幅規定層 46・・・層間絶縁膜 52・・・マルチトラック薄膜記録ヘッド 53、54・・・非磁性基板 55、56・・・磁性コア 61・・・記録・再生用複合型磁気ヘッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大沼 一紀 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内
Claims (12)
- 【請求項１】 人工格子材料からなる磁気抵抗効果層
と、この磁気抵抗効果層の抵抗変化を検知する検知手段
とを有し、これらの磁気抵抗効果層及び検知手段が磁気
記録媒体のトラックに記録された情報を検出するように
配置されると共に、前記磁気抵抗効果層の磁化容易軸が
前記トラックの幅方向に対し交差している磁気抵抗型磁
気ヘッド。 - 【請求項２】 強磁性金属人工格子材料からなる磁気抵
抗効果膜と、この磁気抵抗効果膜の抵抗変化を検知する
一対の電極との組の複数個が磁気記録媒体の複数のトラ
ックに記録された情報をそれぞれ検出するようにマルチ
トラック用として構成されると共に、前記磁気抵抗効果
膜の磁化容易軸が前記トラックの幅方向に対し実質的に
直交している、請求項１に記載した磁気抵抗型磁気ヘッ
ド。 - 【請求項３】 磁気抵抗効果層又は磁気抵抗効果膜が磁
性層と導体層とを交互に積層した人工格子によって形成
され、前記磁性層が銅を１〜50原子％含有しかつ鉄、コ
バルト及びニッケルからなる群より選ばれた少なくとも
１種を含有している、請求項１又は２に記載した磁気抵
抗型磁気ヘッド。 - 【請求項４】 導体層の厚さが 1.8〜2.8nm である、請
求項３に記載した磁気抵抗型磁気ヘッド。 - 【請求項５】 磁気抵抗効果層又は磁気抵抗効果膜にバ
イアス磁界を印加するために、軟磁性バイアス層とこの
軟磁性バイアス層に通電する一対の電極が設けられてい
る、請求項１〜４のいずれか１項に記載した磁気抵抗型
磁気ヘッド。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載した
磁気抵抗型磁気ヘッドからなる再生ヘッドと、記録ヘッ
ドとが組み合わされることによって構成された記録・再
生用複合型磁気ヘッド。 - 【請求項７】 磁気抵抗効果層又は磁気抵抗効果膜を成
膜すべき基体を支持体に固定し、この支持体を回転させ
ながら前記成膜を行い、この成膜に際して、磁気記録媒
体のトラックの幅方向となる方向を前記支持体の回転円
周方向と一致させて前記基体を前記支持体に固定する、
請求項１〜６のいずれか１項に記載した磁気抵抗型磁気
ヘッド又は記録・再生用複合型磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項８】 層又は膜の面内に一軸異方性を有する磁
気抵抗効果層又は磁気抵抗効果膜を成膜すべき基体を支
持体に固定し、この支持体を回転させたまま人工格子材
料の飛翔源の近傍を通過させて前記成膜を行う、請求項
７に記載した製造方法。 - 【請求項９】 人工格子材料の飛翔源として、スパッタ
用ターゲット、蒸着源又はイオン発生源を使用する、請
求項８に記載した製造方法。 - 【請求項10】 磁気抵抗効果層又は磁気抵抗効果膜を基
体上に成膜するに際して、前記基体を固定した支持体の
回転半径方向において前記基体に磁界を印加する、請求
項７〜９のいずれか１項に記載した製造方法。 - 【請求項11】 トラック幅を規定するトラック幅規定層
を基体上に形成する工程と、このトラック幅規定層を含
む基体上に軟磁性バイアス層、分離中間層及び磁気抵抗
効果層又は磁気抵抗効果膜を順次成膜する工程と、前記
トラック幅規定層の両側において前記磁気抵抗効果層又
は磁気抵抗効果膜に抵抗変化検知用の一対の電極を形成
する工程と、これらの電極側で前記基体上に磁気ギャッ
プ形成用の絶縁層を設ける工程とを有する、請求項７〜
10のいずれか１項に記載した製造方法。 - 【請求項12】 基体に対して、磁気ギャップ形成用の絶
縁層を成膜した対向基体を一体化した後、磁気ヘッドチ
ップへの切断及び磁気記録媒体摺動面の加工を行う、請
求項11に記載した製造方法。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP6198018A JPH0845034A (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 磁気抵抗型磁気ヘッド及び記録・再生用複合型磁気ヘッド、並びにこれらの製造方法 |
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| JP6198018A JPH0845034A (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 磁気抵抗型磁気ヘッド及び記録・再生用複合型磁気ヘッド、並びにこれらの製造方法 |
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