JPH0877514A - 磁気抵抗効果型ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果型ヘッドInfo
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- JPH0877514A JPH0877514A JP6210091A JP21009194A JPH0877514A JP H0877514 A JPH0877514 A JP H0877514A JP 6210091 A JP6210091 A JP 6210091A JP 21009194 A JP21009194 A JP 21009194A JP H0877514 A JPH0877514 A JP H0877514A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】磁気分離膜に高絶縁耐圧の絶縁薄膜を用いるこ
とにより高出力化、高密度化に容易に対応できる磁気抵
抗効果型ヘッドを提供する。 【構成】基板５上に、軟磁性膜６を、スパッタリング法
で形成し、所定の形状にパターニングし、レジストを除
去する。その後、絶縁薄膜の絶縁材料として、Al2O3を
主成分としこれにSiO2を混合してなるAl2O3−SiO2材を
採用し、Al2O3−SiO2膜からなる膜厚 30nmの磁気分離膜
１を、スパッタリング法により形成する。この磁気分離
膜１上に、形成された磁気抵抗効果膜２をパターニング
し、磁区制御膜４と電極３を順次形成し、その後、磁区
制御膜４を着磁し、所定の大きさの磁気抵抗効果型ヘッ
ドを完成する。
とにより高出力化、高密度化に容易に対応できる磁気抵
抗効果型ヘッドを提供する。 【構成】基板５上に、軟磁性膜６を、スパッタリング法
で形成し、所定の形状にパターニングし、レジストを除
去する。その後、絶縁薄膜の絶縁材料として、Al2O3を
主成分としこれにSiO2を混合してなるAl2O3−SiO2材を
採用し、Al2O3−SiO2膜からなる膜厚 30nmの磁気分離膜
１を、スパッタリング法により形成する。この磁気分離
膜１上に、形成された磁気抵抗効果膜２をパターニング
し、磁区制御膜４と電極３を順次形成し、その後、磁区
制御膜４を着磁し、所定の大きさの磁気抵抗効果型ヘッ
ドを完成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、記憶装置などに用いら
れる磁気抵抗効果型ヘッドに関するものである。
れる磁気抵抗効果型ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気
記録媒体からの漏洩磁束に対する応答を線形にするた
め、記録媒体と対抗する面に垂直な方向にバイアス磁界
を印加して用いられる。該バイアス磁界の印加方法とし
て、磁気分離膜を介して磁気抵抗効果膜の近傍に軟磁性
膜を配置し、磁気抵抗効果膜に流れるセンス電流が作る
磁界によって軟磁性膜を磁化し、磁化された軟磁性膜か
ら発生する磁界によって磁気抵抗効果膜にバイアス磁界
を印加する方法がある。
記録媒体からの漏洩磁束に対する応答を線形にするた
め、記録媒体と対抗する面に垂直な方向にバイアス磁界
を印加して用いられる。該バイアス磁界の印加方法とし
て、磁気分離膜を介して磁気抵抗効果膜の近傍に軟磁性
膜を配置し、磁気抵抗効果膜に流れるセンス電流が作る
磁界によって軟磁性膜を磁化し、磁化された軟磁性膜か
ら発生する磁界によって磁気抵抗効果膜にバイアス磁界
を印加する方法がある。
【０００３】そして、上記磁気分離膜として導電性薄膜
を用いれば、センス電流が作る磁界と軟磁性膜から発生
する磁界を効率良く磁気抵抗効果膜に印加することがで
きると、特開昭52−62417号公報に開示されている。
を用いれば、センス電流が作る磁界と軟磁性膜から発生
する磁界を効率良く磁気抵抗効果膜に印加することがで
きると、特開昭52−62417号公報に開示されている。
【０００４】また、特開平5−234040号公報には、磁気
分離膜に絶縁膜を用いれば、この部分には電流が流れな
いため、効率良く磁気抵抗効果膜に電流を取り込めれる
ことが記載されている。
分離膜に絶縁膜を用いれば、この部分には電流が流れな
いため、効率良く磁気抵抗効果膜に電流を取り込めれる
ことが記載されている。
【０００５】一方、現在製品化されている磁気記録装置
における磁気ヘッドの磁気ギャップは 300nm前後であ
る。
における磁気ヘッドの磁気ギャップは 300nm前後であ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような従来技術に
おいて、磁気分離膜に、20nm前後の導電性薄膜を用いた
場合、導電性であるために、磁気ヘッドに流れるセンス
電流が磁気抵抗効果膜と導電性薄膜と軟磁性膜とに分流
し、全電流に対する磁気抵抗効果膜に流れる電流の比、
すなわち磁気抵抗効果膜の分流比が低くなる。この分流
比の低下が、磁気抵抗効果型ヘッドの高出力化の隘路と
なっている。
おいて、磁気分離膜に、20nm前後の導電性薄膜を用いた
場合、導電性であるために、磁気ヘッドに流れるセンス
電流が磁気抵抗効果膜と導電性薄膜と軟磁性膜とに分流
し、全電流に対する磁気抵抗効果膜に流れる電流の比、
すなわち磁気抵抗効果膜の分流比が低くなる。この分流
比の低下が、磁気抵抗効果型ヘッドの高出力化の隘路と
なっている。
【０００７】これに対し、磁気分離膜に絶縁膜を用いれ
ば、軟磁性膜に電流が流れ難くなり、磁気抵抗効果膜の
分流比は上がる。しかしながら、現時点で実用化される
Al2O3膜からなる絶縁膜の膜厚は 150nm前後であり、こ
の膜厚を導電性薄膜と同等の薄さにすると絶縁耐圧の低
下に繋がり、更なる薄膜化が困難である。この薄膜化の
困難性が上記と同様に高出力化を妨げている。
ば、軟磁性膜に電流が流れ難くなり、磁気抵抗効果膜の
分流比は上がる。しかしながら、現時点で実用化される
Al2O3膜からなる絶縁膜の膜厚は 150nm前後であり、こ
の膜厚を導電性薄膜と同等の薄さにすると絶縁耐圧の低
下に繋がり、更なる薄膜化が困難である。この薄膜化の
困難性が上記と同様に高出力化を妨げている。
【０００８】一方、150nm前後のAl2O3膜を用いた場合、
磁気ギャップは300nm前後となるため、磁気記録の高密
度化（高記録密度化）、すなわち狭トラック、狭ギャッ
プ化に対応できないという問題がある。その上、Al2O3
膜は、軟磁性膜や電極等の段差部における「つきまわ
り」が悪いので、部分的に薄くなった所で絶縁破壊する
という問題もある。
磁気ギャップは300nm前後となるため、磁気記録の高密
度化（高記録密度化）、すなわち狭トラック、狭ギャッ
プ化に対応できないという問題がある。その上、Al2O3
膜は、軟磁性膜や電極等の段差部における「つきまわ
り」が悪いので、部分的に薄くなった所で絶縁破壊する
という問題もある。
【０００９】従って、本発明の第１の目的は、薄膜であ
っても高い絶縁耐圧を有し、また「つきまわり」も良好
である磁気分離膜としての絶縁膜を提供することにあ
る。
っても高い絶縁耐圧を有し、また「つきまわり」も良好
である磁気分離膜としての絶縁膜を提供することにあ
る。
【００１０】そして、第２の目的は、高出力化や高記録
密度化に対応可能な磁気抵抗効果型ヘッド、およびそれ
を用いた磁気記録装置を提供することにある。
密度化に対応可能な磁気抵抗効果型ヘッド、およびそれ
を用いた磁気記録装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的は、
スパッタリング法で磁気分離膜としての絶縁膜を形成す
る絶縁膜の形成方法において、Ａｌ2Ｏ3の絶縁材料、あ
るいは、Ａｌ2Ｏ3に ＳｉＯ2、 ＺｒＯ2、 ＴｉＯ2、Ｔ
ａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、またはＮｂ2Ｏ5のうち少なくとも１
種以上を混合した絶縁材料を、Ａｒガスより質量の小さ
いガス雰囲気中で、あるいは、Ｏ2混合ガス雰囲気中で
スパッタリングし、絶縁膜を形成することにより達成さ
れる。
スパッタリング法で磁気分離膜としての絶縁膜を形成す
る絶縁膜の形成方法において、Ａｌ2Ｏ3の絶縁材料、あ
るいは、Ａｌ2Ｏ3に ＳｉＯ2、 ＺｒＯ2、 ＴｉＯ2、Ｔ
ａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、またはＮｂ2Ｏ5のうち少なくとも１
種以上を混合した絶縁材料を、Ａｒガスより質量の小さ
いガス雰囲気中で、あるいは、Ｏ2混合ガス雰囲気中で
スパッタリングし、絶縁膜を形成することにより達成さ
れる。
【００１２】そして、第２の目的を達成する磁気抵抗効
果型ヘッドは、磁気分離膜を間に挾んで磁気抵抗効果膜
と軟磁性膜とを積層したものにおいて、該磁気分離膜
が、Ａｌ2Ｏ3を主成分としこれにＳｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｔ
ｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、またはＮｂ2Ｏ5のうち少な
くとも１種以上を混合した絶縁材料からなるものであ
る。
果型ヘッドは、磁気分離膜を間に挾んで磁気抵抗効果膜
と軟磁性膜とを積層したものにおいて、該磁気分離膜
が、Ａｌ2Ｏ3を主成分としこれにＳｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｔ
ｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、またはＮｂ2Ｏ5のうち少な
くとも１種以上を混合した絶縁材料からなるものであ
る。
【００１３】または、磁気分離膜が、請求項６または請
求項７記載の絶縁膜の形成方法により形成された絶縁膜
である。
求項７記載の絶縁膜の形成方法により形成された絶縁膜
である。
【００１４】
【作用】上記構成とすることにより、すなわち、Al2O3
に、SiO2,ZrO2,TiO2,Ta2O5,HfO2などを混合することに
より、薄膜でも高い絶縁耐圧を示す磁気分離膜としての
絶縁膜が得られた。これは、もともと高い絶縁耐圧を有
する SiO2などの酸化物が、Al2O3に作用したと考えられ
る。しかしながら、絶縁耐圧が向上するメカニズムにつ
いての詳細は不明である。
に、SiO2,ZrO2,TiO2,Ta2O5,HfO2などを混合することに
より、薄膜でも高い絶縁耐圧を示す磁気分離膜としての
絶縁膜が得られた。これは、もともと高い絶縁耐圧を有
する SiO2などの酸化物が、Al2O3に作用したと考えられ
る。しかしながら、絶縁耐圧が向上するメカニズムにつ
いての詳細は不明である。
【００１５】一方、Al2O3からなる絶縁膜をスパッタリ
ング形成する時に、ガス雰囲気条件を特定することによ
り、すなわち、ＨｅやＮ2ガス、あるいは、ＡｒとＯ2、
Ｎ2とＯ2、またはＨｅとＯ2の混合ガスの雰囲気とする
ことにより、Al2O3の絶縁材料が単独でも、ピンホール
などの欠陥が少い緻密なAl2O3膜が形成され、また、膜
の「つきまわり」が良好で、薄膜でも高い絶縁耐圧を示
す絶縁膜が得られた。
ング形成する時に、ガス雰囲気条件を特定することによ
り、すなわち、ＨｅやＮ2ガス、あるいは、ＡｒとＯ2、
Ｎ2とＯ2、またはＨｅとＯ2の混合ガスの雰囲気とする
ことにより、Al2O3の絶縁材料が単独でも、ピンホール
などの欠陥が少い緻密なAl2O3膜が形成され、また、膜
の「つきまわり」が良好で、薄膜でも高い絶縁耐圧を示
す絶縁膜が得られた。
【００１６】１つの理由は、Ｈｅガス（Ｈｅイオン）や
Ｎ2ガス（Ｎイオン）の質量が、従来のＡｒガス（Ａｒ
イオン）より小さいので、膜から酸素（Ｏイオン）を叩
き出さずに、高耐圧な膜が得られること、もう１つの理
由は、Ｏ2を混合したガス雰囲気であれば、酸素（Ｏイ
オン）の供給が多くなり、結果として高耐圧な膜が得ら
れることと思われるが、これについても、詳細は不明で
ある。
Ｎ2ガス（Ｎイオン）の質量が、従来のＡｒガス（Ａｒ
イオン）より小さいので、膜から酸素（Ｏイオン）を叩
き出さずに、高耐圧な膜が得られること、もう１つの理
由は、Ｏ2を混合したガス雰囲気であれば、酸素（Ｏイ
オン）の供給が多くなり、結果として高耐圧な膜が得ら
れることと思われるが、これについても、詳細は不明で
ある。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図と表によ
り説明する。
り説明する。
【００１８】一般に、物理定数表やデータブックなどに
示されている絶縁耐圧は、Al2O3で200kV/cm、SiO2で200
〜350kV/cm である。そして、どの材料においても薄膜
化すると、ピンホールなどの欠陥が膜に多く発生し、絶
縁耐圧が低下する。例えば、 100nm以下の膜厚では、耐
圧が数V以下になる。
示されている絶縁耐圧は、Al2O3で200kV/cm、SiO2で200
〜350kV/cm である。そして、どの材料においても薄膜
化すると、ピンホールなどの欠陥が膜に多く発生し、絶
縁耐圧が低下する。例えば、 100nm以下の膜厚では、耐
圧が数V以下になる。
【００１９】しかし、磁気ヘッドに用いられている他材
料の熱膨張係数を考慮に入れると、絶縁膜にはAl2O3膜
が最適であり、別の絶縁膜を検討するのは得策でなく、
Al2O3を主成分とし改善できないかと考えた。そして、
従来から知られている絶縁耐圧の高い材料である、Si
O2,ZrO2,TiO2,Ta2O5,HfO2などの酸化物を、Al2O3に混合
した絶縁膜を実験検討し、目的が達成できる知見を得
た。
料の熱膨張係数を考慮に入れると、絶縁膜にはAl2O3膜
が最適であり、別の絶縁膜を検討するのは得策でなく、
Al2O3を主成分とし改善できないかと考えた。そして、
従来から知られている絶縁耐圧の高い材料である、Si
O2,ZrO2,TiO2,Ta2O5,HfO2などの酸化物を、Al2O3に混合
した絶縁膜を実験検討し、目的が達成できる知見を得
た。
【００２０】また、絶縁膜形成時のガス雰囲気条件につ
いても実験検討し、この条件を特定した製造方法から、
目的が達成できる知見を得た。
いても実験検討し、この条件を特定した製造方法から、
目的が達成できる知見を得た。
【００２１】実施例１ 図１は本発明による一実施例の磁気抵抗効果型ヘッドの
断面を示す図である。磁気ヘッドの感磁部の困難軸方向
の拡大断面図である。この図を参照しながら実施例１に
ついて説明する。まず、感磁部の構成は次の通りであ
る。
断面を示す図である。磁気ヘッドの感磁部の困難軸方向
の拡大断面図である。この図を参照しながら実施例１に
ついて説明する。まず、感磁部の構成は次の通りであ
る。
【００２２】１は絶縁材からなる磁気分離膜、２は強磁
性材からなる磁気抵抗効果膜、３はセンス電流を出入す
る電極、４は磁区を制御する磁区制御膜、５は非磁性材
からなる基板、６は軟磁性材からなる軟磁性膜である。
性材からなる磁気抵抗効果膜、３はセンス電流を出入す
る電極、４は磁区を制御する磁区制御膜、５は非磁性材
からなる基板、６は軟磁性材からなる軟磁性膜である。
【００２３】上記構成の磁気ヘッドの感磁部を作製した
実施例１は、次の通りである。
実施例１は、次の通りである。
【００２４】基板５上に、Ni−Fe−Nb膜からなる軟磁性
膜６を、スパッタリング法で形成した。軟磁性膜６をホ
トリソグラフィ技術により、所定の形状にパターニング
し、レジスト除去後、磁気分離膜１としての絶縁膜をス
パッタリング法により、膜厚30nmで形成した。この時、
絶縁材料としてAl2O3を主成分とし、これにSiO2を混合
してなるAl2O3−SiO2材を採用した。
膜６を、スパッタリング法で形成した。軟磁性膜６をホ
トリソグラフィ技術により、所定の形状にパターニング
し、レジスト除去後、磁気分離膜１としての絶縁膜をス
パッタリング法により、膜厚30nmで形成した。この時、
絶縁材料としてAl2O3を主成分とし、これにSiO2を混合
してなるAl2O3−SiO2材を採用した。
【００２５】上記の Al2O3−SiO2膜からなる磁気分離膜
１を形成するスパッタリング条件はArガスの雰囲気中
で、到達真空度1.5×10~6Torr,ガス圧 2×10~2Torr,RF
出力2kWの条件である。このArガスの雰囲気、圧力等の
条件は、従来の単一 Al2O3膜を形成するスパッタリング
条件と同じである。
１を形成するスパッタリング条件はArガスの雰囲気中
で、到達真空度1.5×10~6Torr,ガス圧 2×10~2Torr,RF
出力2kWの条件である。このArガスの雰囲気、圧力等の
条件は、従来の単一 Al2O3膜を形成するスパッタリング
条件と同じである。
【００２６】この磁気分離膜１上に、NiFe膜からなる磁
気抵抗効果膜２を膜厚 20nmで形成し、軟磁性膜６と同
様にパターニングした。パターニングに使用したレジス
トを除去せずに、CoCrPt膜からなる磁区制御膜４と、Nb
／Au／Nb膜からなる電極３とを順次形成した後、レジス
トを除去した。
気抵抗効果膜２を膜厚 20nmで形成し、軟磁性膜６と同
様にパターニングした。パターニングに使用したレジス
トを除去せずに、CoCrPt膜からなる磁区制御膜４と、Nb
／Au／Nb膜からなる電極３とを順次形成した後、レジス
トを除去した。
【００２７】除去後に、磁区制御膜４を着磁するため、
トラック幅方向に、3kOeの直流磁界を印加しながら 275
℃で、30分間熱処理を行った。そして、所定の大きさに
加工し、磁気抵抗効果型ヘッドを完成した。
トラック幅方向に、3kOeの直流磁界を印加しながら 275
℃で、30分間熱処理を行った。そして、所定の大きさに
加工し、磁気抵抗効果型ヘッドを完成した。
【００２８】上記の磁区制御膜４は、磁気抵抗効果膜２
と軟磁性膜６の両方を磁区制御するものである。そし
て、磁気分離膜１として用いた絶縁膜が厚いと、磁区制
御膜４と軟磁性膜６の間隔が離れるため、軟磁性膜６の
磁区制御が十分に行われず、磁気特性が低下する。すな
わち、これが、薄膜化の困難性が高出力化の隘路となっ
ていた理由である。そして、本実施例１では、従来の15
0nm前後の膜厚が、前述のように 30nmの膜厚となるた
め、磁区制御膜４と軟磁性膜６の間隔が１／５に縮ま
り、磁区制御が十分に行われ、磁気特性が向上する。即
ち、高出力化に結び付くものである。
と軟磁性膜６の両方を磁区制御するものである。そし
て、磁気分離膜１として用いた絶縁膜が厚いと、磁区制
御膜４と軟磁性膜６の間隔が離れるため、軟磁性膜６の
磁区制御が十分に行われず、磁気特性が低下する。すな
わち、これが、薄膜化の困難性が高出力化の隘路となっ
ていた理由である。そして、本実施例１では、従来の15
0nm前後の膜厚が、前述のように 30nmの膜厚となるた
め、磁区制御膜４と軟磁性膜６の間隔が１／５に縮ま
り、磁区制御が十分に行われ、磁気特性が向上する。即
ち、高出力化に結び付くものである。
【００２９】図２は本発明によるAl2O3−SiO2膜の膜厚
と絶縁耐圧の関係を示す図である。この図から明らかな
ように、Al2O3−SiO2膜は、膜厚 30nmで、耐圧 0．2Vを
示している。換算すると、約6600kV／cmの絶縁耐圧とな
る。従来のAl2O3膜と比較し、絶縁耐圧が優れているこ
とが判明した。さらに、Al2O3−SiO2膜は、膜厚 10nmで
も十分な絶縁耐圧を有していることも判った。
と絶縁耐圧の関係を示す図である。この図から明らかな
ように、Al2O3−SiO2膜は、膜厚 30nmで、耐圧 0．2Vを
示している。換算すると、約6600kV／cmの絶縁耐圧とな
る。従来のAl2O3膜と比較し、絶縁耐圧が優れているこ
とが判明した。さらに、Al2O3−SiO2膜は、膜厚 10nmで
も十分な絶縁耐圧を有していることも判った。
【００３０】また、磁気分離膜１の絶縁材料としては、
Al2O3を主成分とし、これに TiO2、ZrO2、 HfO2または T
a2O5のうち、少なくとも１種以上を混合した絶縁材料で
も、同様の効果が得られることが判明した。尚、V、Nb
は Taと同族元素でありV2O5やNb2O5を混合した絶縁材料
も同様の効果が得られると考えられる。
Al2O3を主成分とし、これに TiO2、ZrO2、 HfO2または T
a2O5のうち、少なくとも１種以上を混合した絶縁材料で
も、同様の効果が得られることが判明した。尚、V、Nb
は Taと同族元素でありV2O5やNb2O5を混合した絶縁材料
も同様の効果が得られると考えられる。
【００３１】表１は、本発明によるAl2O3を主成分とし
た各種磁気分離膜の絶縁耐圧を示す表である。
た各種磁気分離膜の絶縁耐圧を示す表である。
【００３２】
【表１】
【００３３】この表は、膜厚 30nmでの実験結果であ
る。換算した絶縁耐圧は、最大のAl2O3−TiO2膜の7000k
V／cmから、最小のAl2O3−Ta2O5膜の 5000kV／cmまでで
あった。尚、軟磁性膜はNi−Fe−Nb−Co系の薄膜、磁区
制御膜はFeMn膜でも可である。
る。換算した絶縁耐圧は、最大のAl2O3−TiO2膜の7000k
V／cmから、最小のAl2O3−Ta2O5膜の 5000kV／cmまでで
あった。尚、軟磁性膜はNi−Fe−Nb−Co系の薄膜、磁区
制御膜はFeMn膜でも可である。
【００３４】図３は、本発明による磁気抵抗効果型ヘッ
ドの磁場印加時の電圧変化を示す図である。上記のよう
にして作製した磁気ヘッドに、困難磁区方向の磁界を掛
け、その時の電圧変化を測定した結果である。従来と比
較し本発明を示している。縦軸は、磁気分離膜に導電性
薄膜を用いた、従来ヘッドの印加磁界がゼロの時の電圧
を１とした場合の、電圧変化を指数で示したものであ
る。横軸は、プラス側とマイナス側の印加磁界の大きさ
を示している。
ドの磁場印加時の電圧変化を示す図である。上記のよう
にして作製した磁気ヘッドに、困難磁区方向の磁界を掛
け、その時の電圧変化を測定した結果である。従来と比
較し本発明を示している。縦軸は、磁気分離膜に導電性
薄膜を用いた、従来ヘッドの印加磁界がゼロの時の電圧
を１とした場合の、電圧変化を指数で示したものであ
る。横軸は、プラス側とマイナス側の印加磁界の大きさ
を示している。
【００３５】この実験結果から、磁気分離膜に絶縁材で
あるAl2O3−SiO2膜を用いることにより、磁気抵抗効果
膜の分流比が大きくなり、また、磁気ヘッドの全抵抗が
低くなり、同じ電流密度下での出力が向上することが判
明した。従って、本発明の磁気ヘッドは、高出力化に有
効であると言える。
あるAl2O3−SiO2膜を用いることにより、磁気抵抗効果
膜の分流比が大きくなり、また、磁気ヘッドの全抵抗が
低くなり、同じ電流密度下での出力が向上することが判
明した。従って、本発明の磁気ヘッドは、高出力化に有
効であると言える。
【００３６】実施例２ 感磁部作製の実施例２は、軟磁性膜６を形成するまで実
施例１と同様である。その後、Al2O3膜からなる磁気分
離膜１を 30nm スパッタリング形成した。
施例１と同様である。その後、Al2O3膜からなる磁気分
離膜１を 30nm スパッタリング形成した。
【００３７】磁気分離膜１を形成するスパッタリング条
件は、Heガスの雰囲気中で、到達真空度2×10~7Torr,ガ
ス圧2×10~4Torr,μ波出力500W,RF出力2kW であった。
件は、Heガスの雰囲気中で、到達真空度2×10~7Torr,ガ
ス圧2×10~4Torr,μ波出力500W,RF出力2kW であった。
【００３８】Arガスを用いた従来法で形成するAl2O3膜
は、軟磁性膜６の段差部の「つきまわり」が悪いもので
あった。例えば、膜厚が100nmのとき、段差部でのカバ
レジは、60%となり、絶縁耐圧が低下するものであっ
た。従って、上記のように膜厚を 30nmにすることは、
段差部の膜厚が非常に薄くなり、実用上困難であった。
は、軟磁性膜６の段差部の「つきまわり」が悪いもので
あった。例えば、膜厚が100nmのとき、段差部でのカバ
レジは、60%となり、絶縁耐圧が低下するものであっ
た。従って、上記のように膜厚を 30nmにすることは、
段差部の膜厚が非常に薄くなり、実用上困難であった。
【００３９】本実施例の作製から、Heガスの雰囲気中
で、Al2O3膜をスパッタリング形成すれば、段差部での
つきまわりがよくなり、緻密なAl2O3膜が形成できるこ
とが判明した。そして、測定耐圧は、膜厚 30nmでも、
耐圧 0．18Vであった。換算の絶縁耐圧は、6000kV／cm
であり、十分実用に耐えられるものであった。
で、Al2O3膜をスパッタリング形成すれば、段差部での
つきまわりがよくなり、緻密なAl2O3膜が形成できるこ
とが判明した。そして、測定耐圧は、膜厚 30nmでも、
耐圧 0．18Vであった。換算の絶縁耐圧は、6000kV／cm
であり、十分実用に耐えられるものであった。
【００４０】尚、「つきまわり」とは、磁気分離膜１と
しての絶縁膜が軟磁性膜６などを被覆するときの付着性
であり、均一な膜厚で被覆する材料は「つきまわり」が
良い材料と言える。
しての絶縁膜が軟磁性膜６などを被覆するときの付着性
であり、均一な膜厚で被覆する材料は「つきまわり」が
良い材料と言える。
【００４１】次に、この磁気分離膜１としてのAl2O3膜
上に、磁気抵抗効果膜２を 20nm形成し、軟磁性膜６と
同様にパターニングした。パターニングに使用したレジ
ストを除去せずに、CoPt膜からなる磁区制御膜４とNb／
Ta／Nb膜からなる電極３を形成した後、レジストを除去
した。
上に、磁気抵抗効果膜２を 20nm形成し、軟磁性膜６と
同様にパターニングした。パターニングに使用したレジ
ストを除去せずに、CoPt膜からなる磁区制御膜４とNb／
Ta／Nb膜からなる電極３を形成した後、レジストを除去
した。
【００４２】レジスト除去後に、電極３などを被覆する
絶縁膜としてのAl2O3膜を、Heガスの雰囲気中でスパッ
タリングし、膜厚 50nmで形成した。そして、レジスト
からなる保護膜を形成した後、パーマロイからなるシー
ルド膜を成膜し、パターン化した。磁区制御膜４の着磁
は、トラック幅方向に3kOeの直流磁界を印加しながら27
5℃で30分間熱処理し行った。その後、所定の大きさの
磁気抵抗効果型ヘッドを完成した。
絶縁膜としてのAl2O3膜を、Heガスの雰囲気中でスパッ
タリングし、膜厚 50nmで形成した。そして、レジスト
からなる保護膜を形成した後、パーマロイからなるシー
ルド膜を成膜し、パターン化した。磁区制御膜４の着磁
は、トラック幅方向に3kOeの直流磁界を印加しながら27
5℃で30分間熱処理し行った。その後、所定の大きさの
磁気抵抗効果型ヘッドを完成した。
【００４３】このようにして作製した磁気ヘッドに困難
磁区方向の磁界を掛け、その時の電圧変化を測定し、感
度を求めた結果が次表である。すなわち、表２は、本発
明による磁気効果型ヘッドの感度を示す表である。
磁区方向の磁界を掛け、その時の電圧変化を測定し、感
度を求めた結果が次表である。すなわち、表２は、本発
明による磁気効果型ヘッドの感度を示す表である。
【００４４】
【表２】
【００４５】本実施例２による磁気ヘッドと、磁気分離
膜に導電性薄膜を用いた従来の磁気ヘッドとを比較し示
している。感度特性は、印加磁界のゼロを中心に磁界±
30Oeを印加し、その時の電圧変化の傾きで表した。これ
より、従来の約1.６倍の感度を有することが判った。従
って、本実施例２による方法で作製した磁気ヘッドによ
っても、高出力化が達成される。
膜に導電性薄膜を用いた従来の磁気ヘッドとを比較し示
している。感度特性は、印加磁界のゼロを中心に磁界±
30Oeを印加し、その時の電圧変化の傾きで表した。これ
より、従来の約1.６倍の感度を有することが判った。従
って、本実施例２による方法で作製した磁気ヘッドによ
っても、高出力化が達成される。
【００４６】尚、本実施例２では、Heガス雰囲気での例
を記述したが、H2、N2ガス雰囲気でも同様の効果が得ら
れた。この理由は、従来のAl2O3膜とＡｒガスの組み合
わせの場合、スパッタイオンによる逆スパッタにより、
Ａｒイオンが、Al2O3膜の酸素イオンを叩き出し、耐圧
低下を招いたと思われる。これに対しＨイオン、Ｈｅイ
オンやＮイオンなどのようなＡｒガスより質量の小さい
ガス雰囲気群は、Ａｒイオンに比べそのイオンの質量が
小さいので、Ｏイオンを叩き出す力も小さく結果として
高耐圧な絶縁膜が得られたと思われる。
を記述したが、H2、N2ガス雰囲気でも同様の効果が得ら
れた。この理由は、従来のAl2O3膜とＡｒガスの組み合
わせの場合、スパッタイオンによる逆スパッタにより、
Ａｒイオンが、Al2O3膜の酸素イオンを叩き出し、耐圧
低下を招いたと思われる。これに対しＨイオン、Ｈｅイ
オンやＮイオンなどのようなＡｒガスより質量の小さい
ガス雰囲気群は、Ａｒイオンに比べそのイオンの質量が
小さいので、Ｏイオンを叩き出す力も小さく結果として
高耐圧な絶縁膜が得られたと思われる。
【００４７】また、O2とHeの混合ガス、O2とN2の混合ガ
ス、O2とArの混合ガス、すなわち、O2ガスと他のガスか
らなるＯ2混合ガス雰囲気でも同様の効果が得られるこ
とが確認された。この理由は、Ｏ2を含んだＯ2混合ガス
雰囲気群であるので、前述の叩き出しとは逆に、酸素イ
オンが多く供給され、結果として高耐圧な絶縁膜が得ら
れたと思われる。
ス、O2とArの混合ガス、すなわち、O2ガスと他のガスか
らなるＯ2混合ガス雰囲気でも同様の効果が得られるこ
とが確認された。この理由は、Ｏ2を含んだＯ2混合ガス
雰囲気群であるので、前述の叩き出しとは逆に、酸素イ
オンが多く供給され、結果として高耐圧な絶縁膜が得ら
れたと思われる。
【００４８】従って、Al2O3の絶縁材料以外に、Al2O3に
SiO2、ZrO2、TiO2、HfO2、Ta2O5、またはNb2O5などのよ
うな酸素イオンを含んだ化合物のうち、少なくとも１種
以上を混合した絶縁材料を用いても、同様の効果が得ら
れることは類推できる。
SiO2、ZrO2、TiO2、HfO2、Ta2O5、またはNb2O5などのよ
うな酸素イオンを含んだ化合物のうち、少なくとも１種
以上を混合した絶縁材料を用いても、同様の効果が得ら
れることは類推できる。
【００４９】実施例３ 図４は、本発明による他の実施例の磁気抵抗効果型ヘッ
ドの斜視断面を示す図である。磁気ギャップを有する磁
気抵抗効果型ヘッドの作製実施例である。
ドの斜視断面を示す図である。磁気ギャップを有する磁
気抵抗効果型ヘッドの作製実施例である。
【００５０】基板５上に、スパッタリングによりパーマ
ロイからなる下部シールド膜７を形成した。そして、ホ
トリソグラフィ技術により所定の形状にパターン化し
た。本発明によるAl2O3−SiO2膜は、100nm以下でも十分
な絶縁耐圧を有するので、下部シールド膜７上に、下部
磁気ギャップ膜８として、Al2O3−SiO2膜を 50nm スパ
ッタリング形成した。
ロイからなる下部シールド膜７を形成した。そして、ホ
トリソグラフィ技術により所定の形状にパターン化し
た。本発明によるAl2O3−SiO2膜は、100nm以下でも十分
な絶縁耐圧を有するので、下部シールド膜７上に、下部
磁気ギャップ膜８として、Al2O3−SiO2膜を 50nm スパ
ッタリング形成した。
【００５１】この膜上に図１と同様に、軟磁性膜６、Al
2O3−SiO2膜からなる磁気分離膜１、磁気抵抗効果膜２
を順次形成し、所定の形状にパターニングした。そし
て、磁区制御膜４、電極３を形成した後、上部磁気ギャ
ップ膜９としての Al2O3−SiO2膜を 50nm スパッタリン
グ形成した。
2O3−SiO2膜からなる磁気分離膜１、磁気抵抗効果膜２
を順次形成し、所定の形状にパターニングした。そし
て、磁区制御膜４、電極３を形成した後、上部磁気ギャ
ップ膜９としての Al2O3−SiO2膜を 50nm スパッタリン
グ形成した。
【００５２】その後、レジストからなる保護膜10で平坦
化した後、パーマロイからなる上部シールド膜12を成膜
し、パターン化した。磁区制御膜４の着磁は、トラック
幅方向に3kOeの直流磁界を印加しながら275℃で30分間
熱処理し行った。そして、所定の大きさに加工し磁気抵
抗効果型ヘッドを完成した。
化した後、パーマロイからなる上部シールド膜12を成膜
し、パターン化した。磁区制御膜４の着磁は、トラック
幅方向に3kOeの直流磁界を印加しながら275℃で30分間
熱処理し行った。そして、所定の大きさに加工し磁気抵
抗効果型ヘッドを完成した。
【００５３】下部磁気ギャップ膜８と上部磁気ギャップ
膜９の膜厚の和が、いわゆる、磁気ヘッドにおける磁気
ギャップと呼称されているものである。
膜９の膜厚の和が、いわゆる、磁気ヘッドにおける磁気
ギャップと呼称されているものである。
【００５４】本実施例３による磁気ヘッドの、下部磁気
ギャップ膜８と上部磁気ギャップ膜９の膜厚は、それぞ
れ 50nmであるので、磁気ギャップは、100nmである。従
来の膜厚 150nmのAl2O3膜では、磁気ギャップは、300nm
であったので、200nm 減厚できる。これにより、磁気ヘ
ッドの全体厚さが薄くなる。すなわち、狭トラック、狭
ギャップ化に対応でき、磁気記録の高密度化に結び付く
ものである。
ギャップ膜８と上部磁気ギャップ膜９の膜厚は、それぞ
れ 50nmであるので、磁気ギャップは、100nmである。従
来の膜厚 150nmのAl2O3膜では、磁気ギャップは、300nm
であったので、200nm 減厚できる。これにより、磁気ヘ
ッドの全体厚さが薄くなる。すなわち、狭トラック、狭
ギャップ化に対応でき、磁気記録の高密度化に結び付く
ものである。
【００５５】本実施例３は、Al2O3−SiO2膜からなる磁
気分離膜１による磁気抵抗効果型ヘッドの例で説明した
が、Al2O3膜とHeガス雰囲気を用いた本実施例２による
磁気抵抗効果型ヘッドでも、薄膜化して磁気ギャップを
狭くすることができるので、高密度化に有効であること
は自明である。
気分離膜１による磁気抵抗効果型ヘッドの例で説明した
が、Al2O3膜とHeガス雰囲気を用いた本実施例２による
磁気抵抗効果型ヘッドでも、薄膜化して磁気ギャップを
狭くすることができるので、高密度化に有効であること
は自明である。
【００５６】また、実施例２と実施例３との組み合わせ
も可である。特に電極周囲の段差が大きいので、この段
差部での絶縁破壊を考えると、上部磁気ギャップ膜９の
形成に「つきまわり」が良い実施例２の方法を採用する
ことが、望ましいと考えられる。
も可である。特に電極周囲の段差が大きいので、この段
差部での絶縁破壊を考えると、上部磁気ギャップ膜９の
形成に「つきまわり」が良い実施例２の方法を採用する
ことが、望ましいと考えられる。
【００５７】さらに、Al2O3−SiO2膜等とHeガス雰囲気
の組み合わせも可である。尚、分解能の高い磁気ヘッド
を得るために磁気シールド膜を設けることがあるが、設
けなくても可である。
の組み合わせも可である。尚、分解能の高い磁気ヘッド
を得るために磁気シールド膜を設けることがあるが、設
けなくても可である。
【００５８】
【発明の効果】本発明によれば、膜厚30nmで絶縁耐圧50
00kV／cm以上の絶縁薄膜を作製することができ、この絶
縁薄膜を磁気分離膜に用いた磁気ヘッドを作製すること
によって、磁気ヘッドの高出力化や高記録密度化が比較
的容易に達成できる。従って、磁気記録装置の高出力化
や高記録密度化にも対応でき、業務効率向上も図られ
る。
00kV／cm以上の絶縁薄膜を作製することができ、この絶
縁薄膜を磁気分離膜に用いた磁気ヘッドを作製すること
によって、磁気ヘッドの高出力化や高記録密度化が比較
的容易に達成できる。従って、磁気記録装置の高出力化
や高記録密度化にも対応でき、業務効率向上も図られ
る。
【図１】本発明による一実施例の磁気抵抗効果型ヘッド
の断面図である。
の断面図である。
【図２】本発明によるAl2O3−SiO2膜の膜厚と絶縁耐圧
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図３】本発明による磁気抵抗効果型ヘッドの磁場印加
時の電圧変化を示す図である。
時の電圧変化を示す図である。
【図４】本発明による他の実施例の磁気抵抗効果型ヘッ
ドの斜視断面図である。
ドの斜視断面図である。
１…磁気分離膜、２…磁気抵抗効果膜、３…電極、４…
磁区制御膜、５…基板、６…軟磁性膜、７…下部シール
ド膜、８…下部磁気ギャップ膜、９…上部磁気ギャップ
膜、10…保護膜、12…上部シールド膜。
磁区制御膜、５…基板、６…軟磁性膜、７…下部シール
ド膜、８…下部磁気ギャップ膜、９…上部磁気ギャップ
膜、10…保護膜、12…上部シールド膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中本 一広 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 府山 盛明 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 岡井 哲也 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 (10)
- 【請求項１】磁気分離膜を間に挾んで磁気抵抗効果膜と
軟磁性膜とを積層した磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、 前記磁気分離膜が、Ａｌ2Ｏ3を主成分としこれにＳｉＯ
2、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、またはＮｂ
2Ｏ5のうち少なくとも１種以上を混合した絶縁材料から
なることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項２】磁気抵抗効果膜と軟磁性膜との間に磁気分
離膜を介して積層した積層膜と、前記積層膜を上下から
挾む磁気ギャップ膜とを備えた磁気抵抗効果型ヘッドに
おいて、 前記磁気分離膜または前記磁気ギャップ膜のうち少なく
とも１つの膜は、Ａｌ2Ｏ3を主成分としこれにＳｉ
Ｏ2、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、またはＮ
ｂ2Ｏ5のうち少なくとも１種以上を混合した絶縁材料か
らなることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項３】磁気抵抗効果膜と軟磁性膜との間に磁気分
離膜をスパッタリング法で積層し製造する磁気抵抗効果
型ヘッドの製造方法において、 Ａｌ2Ｏ3 の絶縁材料、あるいは、Ａｌ2Ｏ3に Ｓｉ
Ｏ2、 ＺｒＯ2、 ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、または
Ｎｂ2Ｏ5のうち少なくとも１種以上を混合した絶縁材料
を、 Ｈｅガス、またはＮ2ガスなどのような、Ａｒガスより
質量の小さいガス雰囲気中でスパッタリングし、前記磁
気分離膜を形成することを特徴とする磁気抵抗効果型ヘ
ッドの製造方法。 - 【請求項４】磁気抵抗効果膜と軟磁性膜との間に磁気分
離膜をスパッタリング法で積層し製造する磁気抵抗効果
型ヘッドの製造方法において、 Ａｌ2Ｏ3の絶縁材料、あるいは、Ａｌ2Ｏ3に ＳｉＯ2、
ＺｒＯ2、 ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、またはＮｂ2
Ｏ5のうち少なくとも１種以上を混合した絶縁材料を、 Ｏ2とＡｒの混合ガス、またはＯ2とＮ2の混合ガス、ま
たはＯ2とＨｅの混合ガスなどのような、Ｏ2混合ガス雰
囲気中でスパッタリングし、前記磁気分離膜を形成する
ことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。 - 【請求項５】磁気抵抗効果膜と軟磁性膜との間に磁気分
離膜を介して積層した積層膜と、該積層膜を上下から挾
む磁気ギャップ膜とをスパッタリング法で積層製造する
磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法において、 Ａｌ2Ｏ3の絶縁材料、あるいは、Ａｌ2Ｏ3に ＳｉＯ2、
ＺｒＯ2、 ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、またはＮｂ2
Ｏ5のうち少なくとも１種以上を混合した絶縁材料を、 Ａｒガスより質量の小さいガス雰囲気群、または、Ｏ2
混合ガス雰囲気群のうち、少なくとも１つのガス雰囲気
中でスパッタリングし、 前記磁気分離膜または前記磁気ギャップ膜のうち、少な
くとも１つの膜を形成することを特徴とする磁気抵抗効
果型ヘッドの製造方法。 - 【請求項６】スパッタリング法で磁気分離膜としての絶
縁膜を形成する絶縁膜の形成方法において、 Ａｌ2Ｏ3の絶縁材料、あるいは、Ａｌ2Ｏ3に ＳｉＯ2、
ＺｒＯ2、 ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、またはＮｂ2
Ｏ5のうち少なくとも１種以上を混合した絶縁材料を、 Ｈｅガス、またはＮ2ガスなどのような、Ａｒガスより
質量の小さいガス雰囲気中でスパッタリングし、前記絶
縁膜を形成することを特徴とする絶縁膜の形成方法。 - 【請求項７】スパッタリング法で磁気分離膜としての絶
縁膜を形成する絶縁膜の形成方法において、 Ａｌ2Ｏ3の絶縁材料、あるいは、Ａｌ2Ｏ3に ＳｉＯ2、
ＺｒＯ2、 ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、またはＮｂ2
Ｏ5のうち少なくとも１種以上を混合した絶縁材料を、 Ｏ2とＡｒの混合ガス、またはＯ2とＮ2の混合ガス、ま
たはＯ2とＨｅの混合ガスなどのような、Ｏ2混合ガス雰
囲気中でスパッタリングし、前記絶縁膜を形成すること
をことを特徴とする絶縁膜の形成方法。 - 【請求項８】磁気分離膜を間に挾んで磁気抵抗効果膜と
軟磁性膜とを積層した磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、 前記磁気分離膜が、請求項６または請求項７記載の絶縁
膜の形成方法により形成された絶縁膜であることを特徴
とする磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項９】磁気抵抗効果膜と軟磁性膜との間に磁気分
離膜を介して積層した積層膜と、前記積層膜を上下から
挾む磁気ギャップ膜とを備えた磁気抵抗効果型ヘッドに
おいて、 前記磁気分離膜または前記磁気ギャップ膜のうち少なく
とも１つの膜は、請求項６または請求項７記載の絶縁膜
の形成方法により形成された絶縁膜であることを特徴と
する磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項１０】情報の書き込みまたは読み出しに用いら
れる、請求項１または請求項２または請求項８または請
求項９記載の磁気抵抗効果型ヘッドを備えたことを特徴
とする磁気記録装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6210091A JPH0877514A (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 磁気抵抗効果型ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6210091A JPH0877514A (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 磁気抵抗効果型ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0877514A true JPH0877514A (ja) | 1996-03-22 |
Family
ID=16583676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6210091A Pending JPH0877514A (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 磁気抵抗効果型ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0877514A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5999379A (en) * | 1997-12-11 | 1999-12-07 | International Business Machines Corporation | Spin valve read head with plasma produced metal oxide insulation layer between lead and shield layers and method of making |
| US6075679A (en) * | 1997-07-10 | 2000-06-13 | Nec Corporation | Magneto-resistive head accommodating a narrow gap |
| US6704172B2 (en) | 2000-05-26 | 2004-03-09 | Alps Electric Co., Ltd. | Thin film magnetic head using Al-Si-O insulating material and method of manufacturing the same |
| CN109326405A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-02-12 | 合肥博微田村电气有限公司 | 一种高导热绝缘软磁金属粉末的制备方法及软磁金属粉末 |
-
1994
- 1994-09-02 JP JP6210091A patent/JPH0877514A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6075679A (en) * | 1997-07-10 | 2000-06-13 | Nec Corporation | Magneto-resistive head accommodating a narrow gap |
| US6251231B1 (en) | 1997-07-10 | 2001-06-26 | Nec Corporation | Manufacturing process for a magneto-resistive head accommodating a narrow gap |
| US5999379A (en) * | 1997-12-11 | 1999-12-07 | International Business Machines Corporation | Spin valve read head with plasma produced metal oxide insulation layer between lead and shield layers and method of making |
| US6162305A (en) * | 1997-12-11 | 2000-12-19 | International Business Machines Corporation | Method of making spin valve read head with plasma produced metal oxide insulation layer between lead and shield layers |
| US6704172B2 (en) | 2000-05-26 | 2004-03-09 | Alps Electric Co., Ltd. | Thin film magnetic head using Al-Si-O insulating material and method of manufacturing the same |
| CN109326405A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-02-12 | 合肥博微田村电气有限公司 | 一种高导热绝缘软磁金属粉末的制备方法及软磁金属粉末 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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