JPH0850709A

JPH0850709A - 磁気抵抗効果型磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH0850709A
Application number: JP18439894A
Authority: JP
Inventors: Susumu Soeya; 進添谷; Takao Imagawa; 尊雄今川; Koichi Nishioka; 浩一西岡; Katsuya Mitsuoka; 勝也光岡
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-08-05
Filing date: 1994-08-05
Publication date: 1996-02-20

Abstract

(57)【要約】【目的】狭トラックにしても、バルクハウゼンノイズフ
リ−かつ高出力とできる磁気抵抗効果型磁気ヘッドを提
供する。【構成】磁気抵抗センサ層３０両端部に電気的、磁気的
連続性を保ちながら隔離して縦バイアス磁界を印加する
ための残留磁束密度、保磁力の異なる第一の硬磁性層４
１、第二の硬磁性層４２よりなる２層の硬磁性層を配置
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
磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として、特開平３−１２５３１
１号公報に、磁気抵抗センサ層両端部に電気的、磁気的
連続性を保ちながら硬磁性層を形成することが記載され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、磁気
抵抗効果型磁気ヘッドの狭トラック化に有利な構造であ
り、磁気抵抗センサ層両端部に配置された硬磁性層によ
り、磁気抵抗効果膜、軟磁性膜に縦バイアス磁界が印加
でき、これら強磁性膜の磁壁発生を防止でき、バルクハ
ウゼンノイズ防止の点で優れるものの、軟磁性膜に必要
以上の大きなバイアスフラックスが流入し、磁気抵抗効
果膜への横バイアス磁界印加を困難とさせ、磁気ヘッド
の磁気応答特性、いわゆる、再生感度が劣化するという
問題点があった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、バルクハウゼン
ノイズを抑制し、磁気応答特性を高めた磁気抵抗効果型
磁気ヘッドならびにそれを搭載した磁気ディスク装置を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、磁気抵抗効
果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗
効果膜を含む磁気抵抗センサ層を軟磁性膜、非磁性スペ
−サ層、磁気抵抗効果膜を順次積層して形成し、磁気抵
抗センサ層両端部に電気的、磁気的連続性を保ちながら
隔離して残留磁束密度、保磁力の異なる２種類の硬磁性
層を順次形成して配置することにより達成できる。

【０００６】さらに、上記目的は上層の硬磁性層を第一
の硬磁性層、下層の硬磁性層を第二の硬磁性層と定義す
ると第一の硬磁性層の残留磁束密度、保磁力あるいは残
留磁束密度と膜厚との積を第二の硬磁性層のそれよりも
大とし、磁気抵抗効果膜と軟磁性膜に、それぞれ所望の
バイアスフラックスを与えるよう設計することにより達
成できる。

【０００７】

【作用】本発明に係る第一の硬磁性層は磁気抵抗効果膜
にバイアスフラックスを与え、磁気抵抗効果膜の磁壁発
生を防止してバルクハウゼンノイズを抑止する作用をす
る。

【０００８】本発明に係る第二の硬磁性層は軟磁性膜に
バイアスフラックスを与え、軟磁性膜の磁壁発生防止の
作用をする。しかし、同業者なら公知のように硬磁性層
から流入する一方向磁束が大きすぎる場合は、磁気抵抗
効果膜への横バイアス磁界の印加が困難となる。本発明
では、この問題に対処すべく第二の硬磁性層の残留磁束
密度、保磁力あるいは残留磁束密度と膜厚との積を第一
の硬磁性層のそれよりも小とし、軟磁性膜に与えるバイ
アスフラックスを所望の大きさに設計しており、第二の
硬磁性層は軟磁性膜の磁壁発生防止かつ磁気抵抗効果膜
への横バイアス磁界印加を容易とできる作用がある。

【０００９】そのため、磁気抵抗効果型磁気ヘッドを線
形領域で動作させることが可能となり、狭トラックとし
ても高出力、かつバルクハウゼンノイズレスとできる磁
気抵抗効果型磁気ヘッドを提供できる。

【００１０】

【実施例】実施例として、本発明に係る磁気抵抗効果型
磁気ヘッドを適用した磁気ディスク装置２００につい
て、図２を用いて説明する。図２は、この磁気ディスク
装置２００の概略構造を示す斜視図である。

【００１１】この磁気ディスク装置２００の概略構造を
説明する。同図に示すように、磁気ディスク装置２００
は、等間隔で一軸（スピンドル２０２）上に積層された
複数の磁気ディスク２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２
０４ｄ、２０４ｅと、スピンドル２０２を駆動するモ−
タ２０３と、移動可能なキャリッジ２０６に保持された
磁気ヘッド郡２０５ａ、２０５ｂ等と、このキャリッジ
２０６を駆動するボイスコイルモ−タ２１３を構成する
マグネット２０８及びボイスコイル２０７と、これらを
支持するベ−ス２０１とを備えて構成される。又、磁気
ディスク制御装置などの上位装置２１２から送出される
信号に従って、ボイスコイルモ−タ２１３を制御するボ
イスコイルモ−タ制御回路２０９を備えている。また、
上位装置２１２から送られてきたデ−タを書き込み方式
に対応し、磁気ヘッドに流すべき電流に変換する機能
と、磁気ディスク２０４ａなどから送られてきたデ−タ
を増幅し、ディジタル信号に変換する機能とを持つライ
ト／リ−ド回路２１０を備え、このライト／リ−ド回路
２１０は、インタ−フェイス２１１を介して、上位装置
２１２と接続されている。

【００１２】次に、この磁気ディスク装置２００の動作
を、読みだしの場合を例として説明する。上位装置２１
２から、インタ−フェイス２１１を介して、ボイスコイ
ルモ−タ制御回路２０９に、読みだすべきデ−タの支持
を与える。ボイスコイルモ−タ制御回路２０９からの制
御電流によって、ボイスコイルモ−タ２１３がキャリッ
ジ２０６を駆動させ、指示されたデ−タが記憶されてい
るトラックの位置に、磁気ヘッド郡２０５ａ、２０５ｂ
等を高速で移動させ、正確に位置ずけする。この位置付
けは、ボイスコイルモ−タ制御回路２０９と接続されて
いる位置決め用磁気ヘッド２０５ｂが、磁気ディスク２
０４ｃ上の位置を検出して提供し、デ−タ用磁気ヘッド
２０５ａの位置制御を行なうことによって行なわれる。
又、ベ−ス２０１に支持されたモ−タ２０３は、スピン
ドル２０２に取り付けた直径３．５インチの複数の磁気
ディスク２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄ、２
０４ｅを回転させる。次に、ライト／リ−ド回路２１０
からの信号に従って、指示された所定の磁気ヘッドを選
択し、指示された領域の先頭位置を検出後、磁気ディス
ク上のデ−タ信号を読みだす。この読みだしは、ライト
／リ−ド回路２１０に接続されているデ−タ用磁気ヘッ
ド２０５ａが、磁気ディスク２０４ｄとの間で信号の授
受を行なうことにより行なわれる。読みだされたデ−タ
は、所定の信号に変換され、上位装置２１２に送出され
る。

【００１３】本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッド
は、バルクハウゼンノイズが無く、高感度である。その
ため、本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドと記録専用の
電磁誘導型の薄膜磁気ヘッドを組み合わせてデュアルヘ
ッドを形成し、このヘッドを磁気ディスク装置に搭載す
ることにより、面記録密度が１平方インチ当り１〜２Ｇ
ｂ／ｉｎ²の磁気ディスク装置を作成することができ
る。

【００１４】次に、上記磁気ディスク装置２００に使用
する、本発明の１実施例である磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ド１００について、図１を用いて説明する。図１は、本
発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００の概略構造
を示す拡大断面図である。

【００１５】この磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００は、
図１に示すように、非磁性基板１の上方に、下部磁気シ
−ルド層１０と、この下部磁気シ−ルド層１０の上に形
成される下部ギャップ膜２０と、この下部ギャップ膜２
０の上に順次形成される軟磁性膜３１と、非磁性スペ−
サ−層３２と、磁気抵抗効果膜３３から構成される磁気
抵抗センサ層３０と、この磁気抵抗センサ層３０と電気
的、磁気的な接触を保ちながら、磁気抵抗センサ層３０
両端部と下部ギャップ膜２０上に順次形成される第二の
硬磁性層４２とこの第二の硬磁性層４２の上方に形成さ
れる第一の硬磁性層４１とこの第一の硬磁性層４１の上
方に形成される信号取り出し用電極５０と上記各膜、各
層、及び信号取り出し電極５０を覆うように形成される
上部ギャップ膜６０と、この上部ギャップ膜６０の上に
形成される上部磁気シ−ルド層７０とを備えて構成され
る。

【００１６】各層、各膜の作用、材料などを次に説明す
る。上部、下部磁気シ−ルド層７０、１０は、磁気抵抗
効果膜３３に、必要信号以外の磁界が影響するのを防止
し、磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００の信号分解能を高
める作用を行なう。その材料は、ＮｉＦｅ合金、Ｃｏ系
の非晶質等の軟磁性であり、膜厚はおおよそ０．５〜３
μｍである。

【００１７】上記磁気シ−ルド層７０、１０に隣接し
て、磁気抵抗センサ層３０と、第一の硬磁性層４１と、
第二の硬磁性層４２と、信号取り出し電極５０とを挾み
込むように配置される上部、下部ギャップ膜６０、２０
は、上記磁気抵抗センサ層３０と、上部、下部磁気シ−
ルド層７０、１０とを電気的、磁気的に隔離する作用を
し、ガラス、アルミナ等の非磁性、絶縁物よりなる。上
部、下部ギャップ膜６０、２０の膜厚は、磁気抵抗効果
型磁気ヘッド１００の再生分解能に影響するため、磁気
ヘッドに望まれる記録密度に依存し、通常は、０．４〜
０．１μｍの範囲である。

【００１８】磁気抵抗効果膜３３は、記録媒体の磁化の
方向によって、その電気抵抗が変化し、磁気信号を電気
信号に変換する。磁気抵抗効果膜３３は、ＮｉＦｅ合
金、ＮｉＣｏ合金、ＮｉＦｅＣｏ合金などのような、強
磁性薄膜で形成される。その膜厚は、約０．０１〜０．
０４５μｍである。

【００１９】一対の信号取り出し電極５０は、磁気抵抗
効果膜３３の電気抵抗を検出するために、磁気抵抗効果
膜３３に十分な電流（１×１０⁶〜２×１０⁷Ａ／ｃ
ｍ²）を流す。信号取り出し用電極５０は、通常、電気
抵抗が小さい銅や、金などの薄膜が用いられる。

【００２０】同業者なら公知のように非磁性スペ−サ−
層３２と軟磁性膜３１は、磁気抵抗効果膜３３に、横バ
イアス磁界を印加し、磁気抵抗効果型磁気ヘッドを高感
度にする作用をする。非磁性スペ−サ−層３２は、非磁
性スペ−サ−層３２に流れる電流によって生じる横バイ
アス磁界を、磁気抵抗効果膜３３に印加する。材料とし
ては、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗなどの金属が用いら
れる。非磁性スペ−サ−層３２は、膜厚と比抵抗を調節
して設計する。軟磁性膜３１は、磁気抵抗効果膜３３に
よって流れる電流によって発生する磁界を効率良く、磁
気抵抗効果膜３３に印加する。軟磁性膜３１膜の材料と
しては、比抵抗が大きく、軟磁気特性を持つ結晶質の強
磁性体や、Ｃｏ系非晶質合金、強磁性合金に酸化物等を
散在させたの強磁性体が用いられる。

【００２１】次に、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドのバルクハウゼンノイズレスかつ高感度とするため
の縦バイアス磁界ならびに横バイアス磁界の印加手法を
説明する。

【００２２】図３は、第一の硬磁性層４１と、第二の硬
磁性層４２と、磁気抵抗センサ層３０の拡大断面図であ
る。第一の硬磁性層４１と、第二の硬磁性層４２は磁気
抵抗効果型磁気ヘッド長手方向に着磁されており、図３
矢印に示すように一方向の磁束を発生させている。第一
の硬磁性層４１より発生した一方向磁束は磁気抵抗効果
膜３３にバイアスフラックスとして流入し、磁気抵抗効
果膜３３内部の磁壁発生を防止し、バルクハウゼンノイ
ズレスとできる。第二の硬磁性層４２より発生した一方
向磁束は軟磁性膜３１に流入し、軟磁性膜３１内部の磁
壁発生を防止する。一方、この一方向磁束が強すぎる場
合は、軟磁性膜３１の磁化回転を困難とさせ、磁気抵抗
効果膜３３への横バイアス磁界の印加を困難にさせてし
まう。この問題に対処すべく本発明では、第二の硬磁性
層４２の残留磁束密度、保磁力あるいは残留磁束密度と
膜厚の積を第一の硬磁性層４１よりも小とし、軟磁性膜
３１に所望のバイアスフラックスが与えられるよう設計
しており、軟磁性膜３１の磁化回転を容易とさせ、磁気
抵抗効果膜３３への横バイアス磁界印加を容易とさせて
いる。

【００２３】図４は、本発明に係る第一の硬磁性層４１
と、第二の硬磁性層４２と、磁気抵抗効果膜３３と、軟
磁性膜３１の通電下での磁気モ−メントの様子を上方か
ら示したものである。磁気抵抗効果膜３３には強めのバ
イアスフラックスが与えられ、バルクハウゼンノイズレ
スとでき、軟磁性膜３１には弱めのバイアスフラックス
が与えられ、軟磁性膜３１の磁壁発生防止かつ磁気抵抗
効果膜３３への横バイアス磁界印加が容易となるように
各硬磁性層からのバイアスフラックスを独立制御してい
る。そのため、図４矢印のように磁気抵抗効果膜３３
は、軟磁性膜３１からの横バイアス磁界によって最適バ
イアスが容易に獲得できる。したがって、磁気抵抗効果
型磁気ヘッドを線形領域で動作させることが可能とな
り、高出力、バルクハウゼンノイズレスで再生できる磁
気抵抗効果型磁気ヘッドを形成できる。

【００２４】本発明に係る第一の硬磁性層４１、ならび
に第二の硬磁性層４２の材料としては、ＣｏＣｒ、Ｃｏ
Ｐｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａなどのＣｏ合金系の
永久磁石膜が良い。残留磁束密度ならびに保磁力等の調
整は、膜中の非磁性Ｃｒ、Ｐｔ、Ｔａ等の含有量を適度
とすることにより容易に調整可能である。

【００２５】次に、図１を用いて磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッド１００の製造方法を説明する。尚、下記の薄膜形成
法およびパタ−ニング方法は、スパッタリング法やエッ
チング、フォトリソグラフィ−の方法を用いた。

【００２６】基板１に、下部シ−ルド膜１０とするＮｉ
Ｆｅ合金を２μｍの厚さに形成し、その後、その上部に
下部ギャップ膜２０とするアルミナを０．３μｍの厚さ
に形成する。そして、この下部シ−ルド膜１０と下部ギ
ャップ膜２０とを所定の形状に加工する。次に、下部ギ
ャップ膜２０上に、磁気抵抗センサ層とする軟磁性膜３
１、非磁性スペ−サ−層３２、磁気抵抗効果膜３３を順
次積層する。その後、磁気抵抗センサ層３０上にＰＭＪ
Ｉ、レジストなどよりなる特定のパタ−ンを形成し、こ
のパタ−ンによって、磁気抵抗センサ層３０を所定の形
状に加工する。その後、下部ギャップ膜２０とこのパタ
−ンを覆うように第二の硬磁性層４２、第一の硬磁性層
４１、信号取り出し電極５０を形成し、その後、レジス
トパタ−ンを剥離する。その後、信号検出電極５０、磁
気抵抗効果膜３３上に上部ギャップ膜６０、上部シ−ル
ド膜７０を形成して、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの作成
を完了する。磁気抵抗効果型磁気ヘッド形成後、その上
方に電磁誘導型磁気ヘッドを形成し、デュアルヘッドと
して磁気ディスク装置２００に搭載する。

【００２７】本発明によると、磁気抵抗センサ層に縦バ
イアス磁界を供給するための第一の硬磁性層４１と第二
の硬磁性層４２の着磁工程が含まれなければない。この
着磁は、磁気抵抗効果型磁気ヘッド長手方向に行なわ
れ、硬磁性層の材料にもよるが数キロエルステッドの磁
界を印加すればよい。着磁工程は、第一の硬磁性層４１
と第二の硬磁性層４２形成後、磁気ヘッド製造工程途中
で行ってもよく、磁気ヘッド形成後に行ってもよい。

【００２８】さらに、本発明によると磁気抵抗効果膜３
３のプロセスダメ−ジを保護するため、磁気抵抗効果膜
３３の上方に非磁性で非抵抗の大きな膜Ｔａ、ＮｉＣｒ
合金等を形成してもよい。

【００２９】さらに、第二の硬磁性層４２の下地層とし
てＣｒ、Ｔａ、Ｗ、Ａｕ等を形成してもよい。

【００３０】さらに、本発明によると、第一の硬磁性層
４１から磁気抵抗効果膜３３へ、第二の硬磁性層４２か
ら軟磁性膜３１へ効果的にバイアスフラックスを供給す
るため、第一の硬磁性層４１と磁気抵抗効果膜３３、第
二の硬磁性層４２と軟磁性膜３１の高さ方向の位置がほ
ぼ同等となるよう最適化するのが望ましい。

【００３１】さらに、本発明によると図５に示す磁気抵
抗効果型磁気ヘッド１０１のように、磁気抵抗センサ層
３０を磁気抵抗効果膜３３、非磁性スペ−サ−層３２、
軟磁性膜３１として順次形成し、硬磁性層を第一の硬磁
性層４１、第二の硬磁性層４２を順次形成した磁気抵抗
効果型磁気ヘッドでも目的は達成できる。

【００３２】さらに、本発明によると図６に示す磁気抵
抗効果型磁気ヘッド１０２のように、第一の硬磁性層４
１から磁気抵抗効果膜３３へ、第二の硬磁性層４２から
軟磁性膜３１へ各々の硬磁性層からの最適化した一方向
磁束を各々の膜に各々所望のバイアスフラックスを効果
的に流入させるため、第二の硬磁性層４２と軟磁性膜３
１の高さ方向の位置、非磁性膜４３を介して第一の硬磁
性層４１と磁気抵抗効果膜３３の高さ方向の位置を同等
としてもよい。非磁性膜４３の材料としては、Ｃｒが望
ましい。非磁性膜４３にＣｒを用いることにより、第一
の硬磁性層４１の保磁力を大きくしやすいという利点が
ある。

【００３３】尚、図５、６では非磁性基板１、下部シ−
ルド膜１０、下部ギャップ膜２０、上部ギャップ膜６
０、上部シ−ルド膜７０を省略した。

【００３４】さらに、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気
ヘッドは、シ−ルド膜を備えて構成しているが、ノンシ
−ルド型磁気抵抗効果型磁気ヘッド、ヨ−クタイプ磁気
抵抗効果型磁気ヘッド、さらに強磁性膜の磁気抵抗効果
を利用した磁気センサ−にも適用は可能である。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッド
は、磁気抵抗効果膜、軟磁性膜に各々所望のバイアスフ
ラックスを独立に与えており、バルクハウゼンノイズレ
スかつ横バイアス磁界の印加が容易とできる。

【００３６】そのため、磁気抵抗効果型磁気ヘッドを線
形領域で動作させることが可能となり、高い記録密度で
記録された情報を高出力、かつバルクハウゼンノイズレ
スで再生できる。従って、この磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドを使用することにより面記録密度の大きな磁気ディス
ク装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００の拡
大断面図。

【図２】本発明の磁気ディスク装置及び情報処理システ
ムの構成を示す概略図。

【図３】本発明の第一の硬磁性層、第二の硬磁性層の機
能を示す拡大断面図。

【図４】本発明の第一の硬磁性層、第二の硬磁性層の機
能を上方から示した拡大図。

【図５】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッド１０１の拡
大断面図。

【図６】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッド１０２の拡
大断面図。

【符号の説明】

１基板１０下部シ−ルド膜２０下部ギャ
ップ膜３０磁気抵抗センサ層３１軟磁性
膜３２非磁性スペ−サ−層３３磁気抵
抗効果膜４１第一の硬磁性膜４２第二の硬磁性膜４
３非磁性膜５０信号検出電極６０上部ギャップ膜７
０上部シ−ルド膜１００磁気抵抗効果型磁気ヘッド２
０１ベ−ス２０２スピンドル２０３モ−タ２
０４磁気ディスク２０５磁気ヘッド２０６キャリッジ２
０７ボイスコイル２０８マグネット２０９ボイスコイルモ−タ
制御回路２１０ライト／リ−ド回路２１１インタ−フェ
イス２１２上位装置２１３ボイスコイル
モ−タ

フロントページの続き (72)発明者光岡勝也神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的
信号に変換する磁気抵抗効果膜を含む磁気抵抗センサ層
が軟磁性膜、非磁性スペ−サ−層、磁気抵抗効果膜を順
次積層して形成され、該磁気抵抗センサ層両端部に電気
的、磁気的連続性を保ちながら隔離して配置した硬磁性
層を含む磁気抵抗効果型磁気ヘッドであって、前記硬磁性層が残留磁束密度、保磁力の異なる第二の硬
磁性層と第一の硬磁性層とを順次積層した２層の硬磁性
層で構成されることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッド。