JPH09270321A - 磁気抵抗効果ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果ヘッドInfo
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- JPH09270321A JPH09270321A JP8076923A JP7692396A JPH09270321A JP H09270321 A JPH09270321 A JP H09270321A JP 8076923 A JP8076923 A JP 8076923A JP 7692396 A JP7692396 A JP 7692396A JP H09270321 A JPH09270321 A JP H09270321A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シールド型磁気抵抗効果（ＭＲ）ヘッドで
は、軟磁性下シールド層の表面が粗いと、絶縁膜の絶縁
性が劣化され、ＭＲ素子の磁気特性が劣化される。 【解決手段】 軟磁性下シールド層１と上シールド層６
との間に絶縁ギャップ層２，５を介してＭＲ素子４を挟
んだシールド型ＭＲヘッドにおいて、軟磁性下シールド
層１を、スパッタ微結晶またはアモルファス軟磁性材料
により表面の滑らかな層として形成する。その直上の下
ギャップ層２における絶縁性が高められ、ＭＲ素子４の
磁気特性が改善され、信頼性に優れたシールド型ＭＲヘ
ッドを得ることができる。
は、軟磁性下シールド層の表面が粗いと、絶縁膜の絶縁
性が劣化され、ＭＲ素子の磁気特性が劣化される。 【解決手段】 軟磁性下シールド層１と上シールド層６
との間に絶縁ギャップ層２，５を介してＭＲ素子４を挟
んだシールド型ＭＲヘッドにおいて、軟磁性下シールド
層１を、スパッタ微結晶またはアモルファス軟磁性材料
により表面の滑らかな層として形成する。その直上の下
ギャップ層２における絶縁性が高められ、ＭＲ素子４の
磁気特性が改善され、信頼性に優れたシールド型ＭＲヘ
ッドを得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気媒体等におい
て磁気強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果素
子に関し、特に信号ビット分解能を高めるために、軟磁
性シールド層で磁気抵抗効果膜を挟みこんだ構造のシー
ルド型の磁気抵抗効果ヘッドに関するものである。
て磁気強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果素
子に関し、特に信号ビット分解能を高めるために、軟磁
性シールド層で磁気抵抗効果膜を挟みこんだ構造のシー
ルド型の磁気抵抗効果ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、磁気抵抗センサ（ＭＲセン
サ）呼ばれる磁気読み取り変換器が提案されており、こ
れは、大きな線型密度で磁性表面からデータを読み取れ
ることが知られている。このＭＲセンサは、読み取り素
子によって感知される磁束の強さと方向の関数としての
抵抗変化を介して磁界信号を検出する。こうした従来の
ＭＲセンサは、読み取り素子の抵抗の１成分が磁化方向
と素子中を流れる感知電流の方向の間の角度の余弦の２
乗に比例して変化するという異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）
効果に基づいて動作する。ＡＭＲ効果のより詳しい説明
は、Ｄ．Ａ．トムソン（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）等の論文”
Memory,Storage,and Related Application"IEEE Trans.
on Mag.MAG-11,p.1039 (1975) に報告されている。
サ）呼ばれる磁気読み取り変換器が提案されており、こ
れは、大きな線型密度で磁性表面からデータを読み取れ
ることが知られている。このＭＲセンサは、読み取り素
子によって感知される磁束の強さと方向の関数としての
抵抗変化を介して磁界信号を検出する。こうした従来の
ＭＲセンサは、読み取り素子の抵抗の１成分が磁化方向
と素子中を流れる感知電流の方向の間の角度の余弦の２
乗に比例して変化するという異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）
効果に基づいて動作する。ＡＭＲ効果のより詳しい説明
は、Ｄ．Ａ．トムソン（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）等の論文”
Memory,Storage,and Related Application"IEEE Trans.
on Mag.MAG-11,p.1039 (1975) に報告されている。
【０００３】さらに最近では、積層磁気センサの抵抗変
化が、非磁性層を介する磁性層間での伝導電子のスピン
依存性伝送、及びそれに付随する層界面でのスピン依存
性散乱に帰される、より顕著な磁気抵抗効果が報告され
ている。この磁気抵抗効果は、“巨大磁気抵抗効果”や
“スピン・バルブ効果”など様々な名称で呼ばれてい
る。このような磁気抵抗センサは適当な材料で出来てお
り、ＡＭＲ効果を利用するセンサで観察されるよりも、
感度が改善され、抵抗変化が大きい。この種のＭＲセン
サでは、非磁性層で分離された１対の強磁性体層の間の
平面内抵抗が、２つの層の磁化方向の角度の余弦に比例
して変化する。
化が、非磁性層を介する磁性層間での伝導電子のスピン
依存性伝送、及びそれに付随する層界面でのスピン依存
性散乱に帰される、より顕著な磁気抵抗効果が報告され
ている。この磁気抵抗効果は、“巨大磁気抵抗効果”や
“スピン・バルブ効果”など様々な名称で呼ばれてい
る。このような磁気抵抗センサは適当な材料で出来てお
り、ＡＭＲ効果を利用するセンサで観察されるよりも、
感度が改善され、抵抗変化が大きい。この種のＭＲセン
サでは、非磁性層で分離された１対の強磁性体層の間の
平面内抵抗が、２つの層の磁化方向の角度の余弦に比例
して変化する。
【０００４】特開平２−６１５７２号公報には、磁性層
内の磁化の反平行整列によって生じる高いＭＲ変化をも
たらす積層磁性構造が記載されている。積層構造で使用
可能な材料として、前記公報には強磁性の遷移金属及び
合金が挙げられている。また、中間層により分解してい
る少なくとも２層の強磁性層の一方に反強磁性層を付加
した構造および反強磁性層としてＦｅＭｎが適当である
ことが開示されている。また、特開平４−３５８３１０
号公報には、非磁性金属体の薄膜層によって仕切られた
強磁性体の２層の薄膜層を有し、印加磁界が零である場
合に２つの強磁性薄膜層の磁化方向が直交し、２つの非
結合強磁性体層間の抵抗が２つの層の磁化方向間の角度
の余弦に比例して変化し、センサ中を通る電流の方向と
は独立な、ＭＲセンサが開示されている。
内の磁化の反平行整列によって生じる高いＭＲ変化をも
たらす積層磁性構造が記載されている。積層構造で使用
可能な材料として、前記公報には強磁性の遷移金属及び
合金が挙げられている。また、中間層により分解してい
る少なくとも２層の強磁性層の一方に反強磁性層を付加
した構造および反強磁性層としてＦｅＭｎが適当である
ことが開示されている。また、特開平４−３５８３１０
号公報には、非磁性金属体の薄膜層によって仕切られた
強磁性体の２層の薄膜層を有し、印加磁界が零である場
合に２つの強磁性薄膜層の磁化方向が直交し、２つの非
結合強磁性体層間の抵抗が２つの層の磁化方向間の角度
の余弦に比例して変化し、センサ中を通る電流の方向と
は独立な、ＭＲセンサが開示されている。
【０００５】近年、このようなＭＲセンサを高密度磁気
記録信号再生用の磁気ヘッド、すなわち磁気抵抗効果ヘ
ッド（ＭＲヘッド）として用いた磁気記録装置が提供さ
れている。すなわち、近年におけるハードディスクドラ
イブ装置では、高密度記録、小型化が進められており、
記録媒体上で読み書きされる磁気エリアが小さくなって
きており、これに適用されるものとして磁気抵抗変化を
示す出力の大きなＭＲヘッドが用いられている。特に、
この種のＭＲヘッドにおいては、信号ビット分解能を高
めるため軟磁性シールド層で絶縁ギャップ層を介してＭ
Ｒ膜を挟み込んだ構造のシールド型ＭＲヘッドが用いら
れている。
記録信号再生用の磁気ヘッド、すなわち磁気抵抗効果ヘ
ッド（ＭＲヘッド）として用いた磁気記録装置が提供さ
れている。すなわち、近年におけるハードディスクドラ
イブ装置では、高密度記録、小型化が進められており、
記録媒体上で読み書きされる磁気エリアが小さくなって
きており、これに適用されるものとして磁気抵抗変化を
示す出力の大きなＭＲヘッドが用いられている。特に、
この種のＭＲヘッドにおいては、信号ビット分解能を高
めるため軟磁性シールド層で絶縁ギャップ層を介してＭ
Ｒ膜を挟み込んだ構造のシールド型ＭＲヘッドが用いら
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような、従来のシ
ールド型ＭＲヘッドでは、シールド層として、ＮｉＦｅ
軟磁性材料のメッキ層が用いられてきた。しかしなが
ら、このメッキＮｉＦｅシールド層では、メッキ表面が
荒れており、この上に絶縁層、ＭＲ膜を順次成膜して
も、絶縁層にピンホールや厚みの不均一が生じ、その結
果絶縁層の絶縁性が十分にとれないことがあり、また荒
れたシールド膜上のＭＲ膜はＭＲ膜に不均一な応力が入
って磁区が生じ、バルクハウゼンの原因となったり、Ｍ
Ｒ膜の抵抗変化率が減少してしまうという問題があっ
た。このような問題を解決するために表面粗さを改善す
る目的でスパッタ法を用いてＮｉＦｅ膜を形成すること
が検討されてきたが、１〜２μｍ厚みのＮｉＦｅ膜を軟
磁気特性を保ちながらスパッタ形成することは非常に難
しいためＭＲヘッドに適用するのは困難であった。
ールド型ＭＲヘッドでは、シールド層として、ＮｉＦｅ
軟磁性材料のメッキ層が用いられてきた。しかしなが
ら、このメッキＮｉＦｅシールド層では、メッキ表面が
荒れており、この上に絶縁層、ＭＲ膜を順次成膜して
も、絶縁層にピンホールや厚みの不均一が生じ、その結
果絶縁層の絶縁性が十分にとれないことがあり、また荒
れたシールド膜上のＭＲ膜はＭＲ膜に不均一な応力が入
って磁区が生じ、バルクハウゼンの原因となったり、Ｍ
Ｒ膜の抵抗変化率が減少してしまうという問題があっ
た。このような問題を解決するために表面粗さを改善す
る目的でスパッタ法を用いてＮｉＦｅ膜を形成すること
が検討されてきたが、１〜２μｍ厚みのＮｉＦｅ膜を軟
磁気特性を保ちながらスパッタ形成することは非常に難
しいためＭＲヘッドに適用するのは困難であった。
【０００７】本発明の目的は表面粗さの滑らかな軟磁性
シールド層を備え、シールド層の上に成膜された絶縁層
の絶縁性、及び絶縁層上のＭＲ膜の磁気特性を改善した
信頼性に優れたシールド型ＭＲヘッドを提案することに
ある。
シールド層を備え、シールド層の上に成膜された絶縁層
の絶縁性、及び絶縁層上のＭＲ膜の磁気特性を改善した
信頼性に優れたシールド型ＭＲヘッドを提案することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のＭＲヘッドは、
軟磁性下シールド層として、スパッタ微結晶またはアモ
ルファス軟磁性材料により表面の滑らかな層として形成
したことを特徴とする。具体的には、軟磁性下シールド
層は、ＦｅＴａＮ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＨｆＣ，ＦｅＴ
ａＣ，ＣｏＴａＣのいずれか、またはこれらを主成分と
する合金で構成される。
軟磁性下シールド層として、スパッタ微結晶またはアモ
ルファス軟磁性材料により表面の滑らかな層として形成
したことを特徴とする。具体的には、軟磁性下シールド
層は、ＦｅＴａＮ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＨｆＣ，ＦｅＴ
ａＣ，ＣｏＴａＣのいずれか、またはこれらを主成分と
する合金で構成される。
【０００９】すなわち、軟磁性シールド層は、粒径が１
０ｎｍ以下の体心立方格子構造のα−Ｆｅ構造で、その
主成分は、Ｔａ含有量が８〜１３ａｔ％、Ｎ含有量が１
０〜１５ａｔ％、残りがＦｅおよびこれらを主成分とす
る合金からなるＦｅＴａＮ膜で構成される。あるいは、
以下のような膜構成とされる。すなわち、アモルファス
構造で、その主成分は、Ｚｒ含有量が３〜８ａｔ％、Ｎ
ｂ含有量が５／１１ａｔ％、残りがＣｏおよびこれらを
主成分とする合金からなるＣｏＺｒＮｂ膜、または粒径
１０ｎｍ以下で、その主成分は、Ｈｆ含有量が３〜８ａ
ｔ％、Ｃ含有量が７〜１３ａｔ％、残りがＦｅおよびこ
れらを主成分とする合金でからなるＦｅＨｆＣ膜、また
は粒径１０ｎｍ以下で、その主成分は、Ｔａ含有量が７
〜１３ａｔ％、Ｃ含有量が８〜１４ａｔ％、残りがＦｅ
およびこれらを主成分とする合金からなるＦｅＴａＣ
膜、あるいは粒径１０ｎｍ以下で、その主成分は、Ｔａ
含有量が７〜１３ａｔ％、Ｃ含有量が８〜１４ａｔ％、
残りがＣｏおよびこれらを主成分とする合金からなるＣ
ｏＴａＣ膜である。
０ｎｍ以下の体心立方格子構造のα−Ｆｅ構造で、その
主成分は、Ｔａ含有量が８〜１３ａｔ％、Ｎ含有量が１
０〜１５ａｔ％、残りがＦｅおよびこれらを主成分とす
る合金からなるＦｅＴａＮ膜で構成される。あるいは、
以下のような膜構成とされる。すなわち、アモルファス
構造で、その主成分は、Ｚｒ含有量が３〜８ａｔ％、Ｎ
ｂ含有量が５／１１ａｔ％、残りがＣｏおよびこれらを
主成分とする合金からなるＣｏＺｒＮｂ膜、または粒径
１０ｎｍ以下で、その主成分は、Ｈｆ含有量が３〜８ａ
ｔ％、Ｃ含有量が７〜１３ａｔ％、残りがＦｅおよびこ
れらを主成分とする合金でからなるＦｅＨｆＣ膜、また
は粒径１０ｎｍ以下で、その主成分は、Ｔａ含有量が７
〜１３ａｔ％、Ｃ含有量が８〜１４ａｔ％、残りがＦｅ
およびこれらを主成分とする合金からなるＦｅＴａＣ
膜、あるいは粒径１０ｎｍ以下で、その主成分は、Ｔａ
含有量が７〜１３ａｔ％、Ｃ含有量が８〜１４ａｔ％、
残りがＣｏおよびこれらを主成分とする合金からなるＣ
ｏＴａＣ膜である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の実施例について説明す
る。図１は本発明が適用されるシールド型ＭＲヘッドの
正面図である。同図（ａ）のＭＲヘッドでは、基板８上
に軟磁性下シールド層１が形成され、その上に下ギャッ
プ絶縁層２、非磁性膜９、ＭＲ素子４、上ギャップ絶縁
層５が順次形成され、さらにその上に上シールド層６が
積層されている。また、ＭＲ素子４の両側には、その端
部に接するように縦バイアス層７と電極３が積層状態に
形成されている。また、同図（ｂ）のＭＲヘッドでは、
基板８上に軟磁性下シールド層１が形成され、その上に
下ギャップ絶縁層２、ＭＲ素子４、上ギャップ絶縁層５
が順次形成され、さらにその上に上シールド層６が積層
されている。また、ＭＲ素子４の両側には、その端部に
接するように縦バイアス層７と電極３が積層状態に形成
されている。なお、軟磁性シールド層１はフォトリソグ
ラフィ工程によって適当な大きさにパターン形成され
る。また、磁気抵抗効果素子４もフォトリソグラフィ工
程により適当な大きさ形状にパターン化されている。
る。図１は本発明が適用されるシールド型ＭＲヘッドの
正面図である。同図（ａ）のＭＲヘッドでは、基板８上
に軟磁性下シールド層１が形成され、その上に下ギャッ
プ絶縁層２、非磁性膜９、ＭＲ素子４、上ギャップ絶縁
層５が順次形成され、さらにその上に上シールド層６が
積層されている。また、ＭＲ素子４の両側には、その端
部に接するように縦バイアス層７と電極３が積層状態に
形成されている。また、同図（ｂ）のＭＲヘッドでは、
基板８上に軟磁性下シールド層１が形成され、その上に
下ギャップ絶縁層２、ＭＲ素子４、上ギャップ絶縁層５
が順次形成され、さらにその上に上シールド層６が積層
されている。また、ＭＲ素子４の両側には、その端部に
接するように縦バイアス層７と電極３が積層状態に形成
されている。なお、軟磁性シールド層１はフォトリソグ
ラフィ工程によって適当な大きさにパターン形成され
る。また、磁気抵抗効果素子４もフォトリソグラフィ工
程により適当な大きさ形状にパターン化されている。
【００１１】そして、前記軟磁性下シールド層１とし
て、ＦｅＴａＮ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＨｆＣ，ＦｅＴａ
Ｃ，ＣｏＴａＣ及び、これらを主成分とする合金が用い
られ、これらの微結晶あるいはアモルファス軟磁性層が
用いられる。これにより、軟磁性下シールド層１の表面
が滑らかなものとなり、その上に形成される下ギャップ
絶縁膜２の絶縁性が高められ、抵抗変化も劣化しないシ
ールド型ＭＲヘッドを得ることが可能となる。
て、ＦｅＴａＮ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＨｆＣ，ＦｅＴａ
Ｃ，ＣｏＴａＣ及び、これらを主成分とする合金が用い
られ、これらの微結晶あるいはアモルファス軟磁性層が
用いられる。これにより、軟磁性下シールド層１の表面
が滑らかなものとなり、その上に形成される下ギャップ
絶縁膜２の絶縁性が高められ、抵抗変化も劣化しないシ
ールド型ＭＲヘッドを得ることが可能となる。
【００１２】すなわち、ＦｅＴａＮ膜は、粒径が１０ｎ
ｍ以下の体心立方格子構造のα−Ｆｅ構造で、主成分
は、Ｔａ含有量が８〜１３ａｔ％、Ｎ含有量が１０〜１
５ａｔ％、残りがＦｅおよびこれらを主成分とする合金
である。
ｍ以下の体心立方格子構造のα−Ｆｅ構造で、主成分
は、Ｔａ含有量が８〜１３ａｔ％、Ｎ含有量が１０〜１
５ａｔ％、残りがＦｅおよびこれらを主成分とする合金
である。
【００１３】ＣｏＺｒＮｂ膜は、アモルファス構造で、
その組成は、Ｚｒ含有量が３〜８ａｔ％、Ｎｂ含有量が
５／１１ａｔ％、残りがＣｏであり、及びこれらを主成
分とする合金である。
その組成は、Ｚｒ含有量が３〜８ａｔ％、Ｎｂ含有量が
５／１１ａｔ％、残りがＣｏであり、及びこれらを主成
分とする合金である。
【００１４】ＦｅＨｆＣ膜は、粒径１０ｎｍ以下で、そ
の組成は、Ｈｆ含有量が３〜８ａｔ％、Ｃ含有量が７〜
１３ａｔ％、残りがＦｅであり、及びこれらを主成分と
する合金である。
の組成は、Ｈｆ含有量が３〜８ａｔ％、Ｃ含有量が７〜
１３ａｔ％、残りがＦｅであり、及びこれらを主成分と
する合金である。
【００１５】ＦｅＴａＣ膜は、粒径１０ｎｍ以下で、そ
の組成は、Ｔａ含有量が７〜１３ａｔ％、Ｃ含有量が８
〜１４ａｔ％、残りがＦｅであり、及びこれらを主成分
とする合金である。
の組成は、Ｔａ含有量が７〜１３ａｔ％、Ｃ含有量が８
〜１４ａｔ％、残りがＦｅであり、及びこれらを主成分
とする合金である。
【００１６】ＣｏＴａＣ膜は、粒径１０ｎｍ以下で、そ
の組成は、Ｔａ含有量が７〜１３ａｔ％、Ｃ含有量が８
〜１４ａｔ％、残りがＣｏ及び、これらを主成分とする
合金である。
の組成は、Ｔａ含有量が７〜１３ａｔ％、Ｃ含有量が８
〜１４ａｔ％、残りがＣｏ及び、これらを主成分とする
合金である。
【００１７】以上のそれぞれの膜における軟磁性特性に
ついてみると、例えば、ＦｅＴａＮ膜について検討す
る。図２は、ＦｅＴａＮ膜の飽和磁化と保磁力の組成依
存性を表すグラフである。組成がＴａ：８〜１３ａｔ
％，Ｎ：１０〜１５ａｔ％，Ｆｅ：７０〜８５ａｔ％の
範囲から外れると、保磁力が１Ｏｅ以上と良好な軟磁性
特性を示さないようになり、下シールド層としては不適
当である。同様に、ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＨｆＣ，ＦｅＴ
ａＣ，ＣｏＴａＣは指定した範囲外の組成では、良好な
軟磁気特性を示さなかった。したがってこの範囲外で
は、下シールド膜としては不適当である。
ついてみると、例えば、ＦｅＴａＮ膜について検討す
る。図２は、ＦｅＴａＮ膜の飽和磁化と保磁力の組成依
存性を表すグラフである。組成がＴａ：８〜１３ａｔ
％，Ｎ：１０〜１５ａｔ％，Ｆｅ：７０〜８５ａｔ％の
範囲から外れると、保磁力が１Ｏｅ以上と良好な軟磁性
特性を示さないようになり、下シールド層としては不適
当である。同様に、ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＨｆＣ，ＦｅＴ
ａＣ，ＣｏＴａＣは指定した範囲外の組成では、良好な
軟磁気特性を示さなかった。したがってこの範囲外で
は、下シールド膜としては不適当である。
【００１８】一方、表面粗さについてみると、図３は従
来技術におけるＡｌＴｉＣ基板上にメッキで成膜された
２．０μｍの膜厚のＮｉＦｅ膜の表面粗さのＡＦＭ像で
ある。このメッキＮｉＦｅ膜の表面粗さは、Ｒa ＝５．
７ｎｍ，Ｒmax ＝４６ｎｍ存在し、かなり大きな表面粗
さが存在する。これに対し、図４は本発明にかかるもの
で、ＡｌＴｉＣ基板上にスパッタリング法により成膜し
た２．０μｍの膜厚のＦｅＴａＮ膜表面粗さのＡＦＭ像
である。ここでは、一部にナイフエッジ状の突起が見ら
れるが、これは基板上についていた傷の影響によるもの
である。これらのナイフエッジ状の部分を取り除いた膜
表面の粗さは、Ｒa ＝１．４ｎｍ，Ｒma x ＝３３ｎｍで
あり、図３の従来のメッキＮｉＦｅ膜の表面粗さに比べ
て小さなものとなる。なお、他のＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＨ
ｆＣ，ＦｅＴａＣ，ＣｏＴａＣの表面粗さを調べたが、
同じようにメッキＮｉＦｅ膜の表面の表面粗さよりも小
さいことが確かめられた。
来技術におけるＡｌＴｉＣ基板上にメッキで成膜された
２．０μｍの膜厚のＮｉＦｅ膜の表面粗さのＡＦＭ像で
ある。このメッキＮｉＦｅ膜の表面粗さは、Ｒa ＝５．
７ｎｍ，Ｒmax ＝４６ｎｍ存在し、かなり大きな表面粗
さが存在する。これに対し、図４は本発明にかかるもの
で、ＡｌＴｉＣ基板上にスパッタリング法により成膜し
た２．０μｍの膜厚のＦｅＴａＮ膜表面粗さのＡＦＭ像
である。ここでは、一部にナイフエッジ状の突起が見ら
れるが、これは基板上についていた傷の影響によるもの
である。これらのナイフエッジ状の部分を取り除いた膜
表面の粗さは、Ｒa ＝１．４ｎｍ，Ｒma x ＝３３ｎｍで
あり、図３の従来のメッキＮｉＦｅ膜の表面粗さに比べ
て小さなものとなる。なお、他のＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＨ
ｆＣ，ＦｅＴａＣ，ＣｏＴａＣの表面粗さを調べたが、
同じようにメッキＮｉＦｅ膜の表面の表面粗さよりも小
さいことが確かめられた。
【００１９】次に、軟磁性下シールド層１上に形成され
た下ギャップ層２としてのＡｌ2 Ｏ3 膜の絶縁性を検討
した。まず、低抵抗Ｓｉ基板上にＡｌ2 Ｏ3 膜をスパッ
タリング法を用いて１０００Å成膜し、その上に電極と
なるＡｌ膜を２０００Å成膜した。Ａｌ膜をＭＲヘッド
電極面積に近い０．２×０．２ｍｍ2 パターンにフォト
リソグラフィ技術でエッチングし、Ｓｉ基板とＡｌ電極
間に一定電圧を印加し、流れる電流を測定して、絶縁性
を調べた。図５はこのときの、Ａｌ2 Ｏ3 膜１０００Å
の印加電圧とＡｌ2 Ｏ3 膜の比抵抗値の関係を表すグラ
フである。０．０１〜１（Ｖ）の印加電圧に対して１０
10〜１０12Ω・ｃｍと絶縁膜としては、十分な比抵抗値
である。
た下ギャップ層２としてのＡｌ2 Ｏ3 膜の絶縁性を検討
した。まず、低抵抗Ｓｉ基板上にＡｌ2 Ｏ3 膜をスパッ
タリング法を用いて１０００Å成膜し、その上に電極と
なるＡｌ膜を２０００Å成膜した。Ａｌ膜をＭＲヘッド
電極面積に近い０．２×０．２ｍｍ2 パターンにフォト
リソグラフィ技術でエッチングし、Ｓｉ基板とＡｌ電極
間に一定電圧を印加し、流れる電流を測定して、絶縁性
を調べた。図５はこのときの、Ａｌ2 Ｏ3 膜１０００Å
の印加電圧とＡｌ2 Ｏ3 膜の比抵抗値の関係を表すグラ
フである。０．０１〜１（Ｖ）の印加電圧に対して１０
10〜１０12Ω・ｃｍと絶縁膜としては、十分な比抵抗値
である。
【００２０】次に、表面粗さの悪いメッキ膜上の、Ａｌ
2 Ｏ3 膜の絶縁性について検討した。ＡｌＴｉＣ基板上
にメッキＮｉＦｅ膜を２μｍの膜厚に成膜し、この上に
Ａｌ2 Ｏ3 膜を１０００Å成膜し、その上に電極を成膜
し、電極パターンを前記と同様に０．２×０．２ｍｍ2
パターンにエッチングした。図６はこのときの、下メッ
キＮｉＦｅ膜と電極の間に一定電圧を印加したときの比
抵抗値のグラフである。９試料について測定したとこ
ろ、メッキＮｉＦｅ膜の表面粗さに対応して、絶縁性は
１０2 〜１０6 Ω・ｃｍと非常に悪いものとなった。
2 Ｏ3 膜の絶縁性について検討した。ＡｌＴｉＣ基板上
にメッキＮｉＦｅ膜を２μｍの膜厚に成膜し、この上に
Ａｌ2 Ｏ3 膜を１０００Å成膜し、その上に電極を成膜
し、電極パターンを前記と同様に０．２×０．２ｍｍ2
パターンにエッチングした。図６はこのときの、下メッ
キＮｉＦｅ膜と電極の間に一定電圧を印加したときの比
抵抗値のグラフである。９試料について測定したとこ
ろ、メッキＮｉＦｅ膜の表面粗さに対応して、絶縁性は
１０2 〜１０6 Ω・ｃｍと非常に悪いものとなった。
【００２１】これに対し、本発明について検討した。Ａ
ｌＴｉＣ基板上にＦｅＴａＮ膜を２μｍの膜厚に成膜
し、この上にＡｌ2 Ｏ3 膜を１０００Å成膜し、その上
に電極を成膜し、電極パターンを０．２×０．２ｍｍ2
パターンにエッチングした。図７はこのときの、ＦｅＴ
ａＮ膜と電極の間に一定電圧を印加したときの比抵抗値
のグラフである。絶縁性は１０8 〜１０11Ω・ｃｍとＳ
ｉ基板上Ａｌ2 Ｏ3 膜の絶縁性よりは、劣るものの絶縁
性としては十分であることが確認された。
ｌＴｉＣ基板上にＦｅＴａＮ膜を２μｍの膜厚に成膜
し、この上にＡｌ2 Ｏ3 膜を１０００Å成膜し、その上
に電極を成膜し、電極パターンを０．２×０．２ｍｍ2
パターンにエッチングした。図７はこのときの、ＦｅＴ
ａＮ膜と電極の間に一定電圧を印加したときの比抵抗値
のグラフである。絶縁性は１０8 〜１０11Ω・ｃｍとＳ
ｉ基板上Ａｌ2 Ｏ3 膜の絶縁性よりは、劣るものの絶縁
性としては十分であることが確認された。
【００２２】ここで、本発明にかかる軟磁性下シールド
層１の膜厚については、特に制限はないが、０．１μｍ
から５μｍが好ましい。０．１μｍ以下になるとシール
ド層の効果が小さくなり、ビット分解能が悪くなる。一
方、５μｍ以上にしてもシールド層の効果は低下されな
いが、膜厚の増加に準じて効果が増大されることもな
く、膜の作製上の無駄が多くなり、不経済なものとな
る。
層１の膜厚については、特に制限はないが、０．１μｍ
から５μｍが好ましい。０．１μｍ以下になるとシール
ド層の効果が小さくなり、ビット分解能が悪くなる。一
方、５μｍ以上にしてもシールド層の効果は低下されな
いが、膜厚の増加に準じて効果が増大されることもな
く、膜の作製上の無駄が多くなり、不経済なものとな
る。
【００２３】なお、下ギャップ層は、前記したアルミナ
（Ａｌ2 Ｏ3 ）以外にも、酸化シリコン、窒化アルミニ
ウム、窒化シリコン等が適用可能であり、膜厚が０．０
３〜０．２０μｍの範囲での使用が好ましい。また、電
極としては、Ｚｒ，Ｔａ，Ｍｏの単体、もしくは合金、
混合物が望ましく、膜厚は０．０１〜０．１０μｍの範
囲が好ましい。縦バイアス層としては、ＣｏＣｒＰｔ，
ＣｏＣｒ，ＣｏＰｔ，ＣｏＣｒＴａ，ＦｅＭｎ，Ｎｉ
Ｏ，ＮｉＣｏＯを用いることができる。ギャップ規定絶
縁膜としては、アルミナ、酸化シリコン、窒化アルミニ
ウム、窒化シリコン等が適用可能であり、膜厚は０．０
０５〜０．０５μｍの範囲が望ましい。上ギャップ層は
アルミナ、酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化シリ
コンが適用可能であり、膜厚は０．０３〜０．２０μｍ
範囲が望ましい。
（Ａｌ2 Ｏ3 ）以外にも、酸化シリコン、窒化アルミニ
ウム、窒化シリコン等が適用可能であり、膜厚が０．０
３〜０．２０μｍの範囲での使用が好ましい。また、電
極としては、Ｚｒ，Ｔａ，Ｍｏの単体、もしくは合金、
混合物が望ましく、膜厚は０．０１〜０．１０μｍの範
囲が好ましい。縦バイアス層としては、ＣｏＣｒＰｔ，
ＣｏＣｒ，ＣｏＰｔ，ＣｏＣｒＴａ，ＦｅＭｎ，Ｎｉ
Ｏ，ＮｉＣｏＯを用いることができる。ギャップ規定絶
縁膜としては、アルミナ、酸化シリコン、窒化アルミニ
ウム、窒化シリコン等が適用可能であり、膜厚は０．０
０５〜０．０５μｍの範囲が望ましい。上ギャップ層は
アルミナ、酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化シリ
コンが適用可能であり、膜厚は０．０３〜０．２０μｍ
範囲が望ましい。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、軟磁性下
シールド層と上シールド層との間に絶縁膜を介して磁気
抵抗効果素子が挟まれた構造のＭＲヘッドの軟磁性下シ
ールド層として、スパッタ微結晶またはアモルファス軟
磁性材料により表面の滑らかな層として形成しているの
で、絶縁膜における絶縁性が高められ、これによりＭＲ
素子の磁気特性が改善され、信頼性に優れたシールド型
ＭＲヘッドを得ることができる。
シールド層と上シールド層との間に絶縁膜を介して磁気
抵抗効果素子が挟まれた構造のＭＲヘッドの軟磁性下シ
ールド層として、スパッタ微結晶またはアモルファス軟
磁性材料により表面の滑らかな層として形成しているの
で、絶縁膜における絶縁性が高められ、これによりＭＲ
素子の磁気特性が改善され、信頼性に優れたシールド型
ＭＲヘッドを得ることができる。
【図１】本発明が適用されるＭＲヘッドの異なる構造を
示す正面図である。
示す正面図である。
【図２】ＦｅＴａＮ膜の飽和磁化、保磁力の組成依存性
を示す図である。
を示す図である。
【図３】従来の下シールド層の表面粗さを示すＡＦＭ像
の図である。
の図である。
【図４】本発明の下シールド層の表面粗さを示すＡＦＭ
像の図である。
像の図である。
【図５】シリコン基板上のアルミナ膜の印加電圧と比抵
抗値の関係を示すグラフである。
抗値の関係を示すグラフである。
【図６】メッキＮｉＦｅ膜上のアルミナ膜の印加電圧と
比抵抗値の関係を示すグラフである。
比抵抗値の関係を示すグラフである。
【図７】ＦｅＴａＮ膜上のアルミナ膜の印加電圧と比抵
抗値の関係を示すグラフである。
抗値の関係を示すグラフである。
【符号の説明】 １ 軟磁性下シールド層 ２ 下ギャップ層 ３ 電極 ４ 磁気抵抗効果素子 ５ 上ギャップ層 ６ 上シールド層 ７ 縦バイアス層 ８ 基板 ９ 非磁性膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤方 潤一 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 石原 邦彦 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 軟磁性下シールド層と上シールド層との
間に絶縁膜を介して磁気抵抗効果素子が挟まれた構造の
磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記軟磁性下シールド層
はスパッタ微結晶またはアモルファス軟磁性材料により
表面の滑らかな層として形成したことを特徴とする磁気
抵抗効果ヘッド。 - 【請求項２】 軟磁性下シールド層が、ＦｅＴａＮ，Ｃ
ｏＺｒＮｂ，ＦｅＨｆＣ，ＦｅＴａＣ，ＣｏＴａＣのい
ずれか、またはこれらを主成分とする合金で構成される
請求項１の磁気抵抗効果ヘッド。 - 【請求項３】 軟磁性シールド層が、粒径が１０ｎｍ以
下の体心立方格子構造のα−Ｆｅ構造で、その主成分
は、Ｔａ含有量が８〜１３ａｔ％、Ｎ含有量が１０〜１
５ａｔ％、残りがＦｅおよびこれらを主成分とする合金
からなるＦｅＴａＮ膜で構成される請求項１の磁気抵抗
効果ヘッド。 - 【請求項４】 軟磁性シールド層が、アモルファス構造
で、その主成分は、Ｚｒ含有量が３〜８ａｔ％、Ｎｂ含
有量が５／１１ａｔ％、残りがＣｏおよびこれらを主成
分とする合金からなるＣｏＺｒＮｂ膜で構成される請求
項１の磁気抵抗効果ヘッド。 - 【請求項５】 軟磁性シールド層が、粒径１０ｎｍ以下
で、その主成分は、Ｈｆ含有量が３〜８ａｔ％、Ｃ含有
量が７〜１３ａｔ％、残りがＦｅおよびこれらを主成分
とする合金でからなるＦｅＨｆＣ膜で構成される請求項
１の磁気抵抗効果ヘッド。 - 【請求項６】 軟磁性シールド層が、粒径１０ｎｍ以下
で、その主成分は、Ｔａ含有量が７〜１３ａｔ％、Ｃ含
有量が８〜１４ａｔ％、残りがＦｅおよびこれらを主成
分とする合金からなるＦｅＴａＣ膜で構成される請求項
１の磁気抵抗効果ヘッド。 - 【請求項７】 軟磁性シールド層が、粒径１０ｎｍ以下
で、その主成分は、Ｔａ含有量が７〜１３ａｔ％、Ｃ含
有量が８〜１４ａｔ％、残りがＣｏおよびこれらを主成
分とする合金からなるＣｏＴａＣ膜で構成される請求項
１の磁気抵抗効果ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8076923A JPH09270321A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 磁気抵抗効果ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8076923A JPH09270321A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 磁気抵抗効果ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09270321A true JPH09270321A (ja) | 1997-10-14 |
Family
ID=13619241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8076923A Pending JPH09270321A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 磁気抵抗効果ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09270321A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100456197B1 (ko) * | 2000-05-15 | 2004-11-09 | 닛뽕덴끼 가부시끼가이샤 | 자기저항 효과 센서, 자기저항 효과 센서의 제조 방법,자기저항 검출 시스템 및 자기 저장 시스템 |
-
1996
- 1996-03-29 JP JP8076923A patent/JPH09270321A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100456197B1 (ko) * | 2000-05-15 | 2004-11-09 | 닛뽕덴끼 가부시끼가이샤 | 자기저항 효과 센서, 자기저항 효과 센서의 제조 방법,자기저항 검출 시스템 및 자기 저장 시스템 |
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