JPH09288807A - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

薄膜磁気ヘッド

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Publication number
JPH09288807A
JPH09288807A JP9036767A JP3676797A JPH09288807A JP H09288807 A JPH09288807 A JP H09288807A JP 9036767 A JP9036767 A JP 9036767A JP 3676797 A JP3676797 A JP 3676797A JP H09288807 A JPH09288807 A JP H09288807A
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JP
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film
magnetic
magnetic film
thin
magnetic head
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Application number
JP9036767A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Sakakima
博 榊間
Yasusuke Irie
庸介 入江
Yasuhiro Kawawake
康博 川分
Mitsuo Satomi
三男 里見
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールドギャップ長の極めて短い超高密度磁
気記録用薄膜磁気ヘッドを提供する。 【解決手段】 磁気抵抗素子部は、導体層により、上部
シールド部および下部シールド部に接合されており、該
上部シールド部及び下部シールドを介して、該磁気抵抗
素子部に電流が流れる構成を有し、該上部シールド部及
び下部シールドはリード部としても機能する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気抵抗効果素子
（ＭＲ素子）を有する薄膜磁気ヘッドに関し、特に、シ
ールドギャップ長の極めて狭い超高密度磁気記録用薄膜
磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりＭＲ素子を有する薄膜磁気ヘッ
ドの開発が進められている。従来のＭＲ素子部を有する
薄膜磁気ヘッドの部分断面図を図６に示す。
【０００３】従来の薄膜磁気ヘッド２００は、記録ヘッ
ド部１８０と再生ヘッド部１９０とを有している。記録
ヘッド１８０は、磁性体からなるヘッドコア１２及び１
３と、非磁性絶縁膜からなる記録ギャップ１４とを有す
る。また、この非磁性絶縁膜中を貫いて、巻線導体１１
が設けられている。記録ヘッド部１８０は、巻線導体１
１に電流を流すことによって発する磁界をヘッドコア１
２及び１３に集束して、記録ギャップ１４からの漏れ磁
界により媒体への記録を行う。この記録ヘッド部１８０
は、インダクティブ型の記録ヘッドと呼ばれている。
【０００４】一方、再生ヘッド部１９０は、磁性膜より
成る上部シールド１３（上記記録ヘッドコア１３と兼
用）と下部シールド１６と、これらの間のシールドギャ
ップ１７中に絶縁膜１８により上部シールド１３と下部
シールド１６から絶縁されて配置されているＭＲ素子部
１５を有している。ＭＲ素子部１５に電流を供給するた
めのリード部１９が、薄膜状のＭＲ素子部１５の面内の
方向に電流を流すように形成されている。従来、ＭＲ素
子部１５の材料には、パーマロイ（例えば、Ni0.8F
e0.2）が用いられていた。この再生ヘッド部１９０は、
媒体からの信号磁界の変化をＭＲ素子部１５の電気抵抗
の変化として検出し、そのことによって記録された信号
の読み出しを行う磁気抵抗効果型ヘッドとなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術を用いて高密度記録を達成するためには、以下
の課題があった。シールドギャップ長（図６中のｄsg）
は再生すべき最短信号波長と同等もしくはそれ以下にす
る必要があるため、高密度記録の進展とともに、絶縁膜
１８とＭＲ素子部１５の厚さを薄くすることが要求され
る。将来的には、シールドギャップ長は約100nm以下と
なると予想され、絶縁膜１８の膜厚を約50nm以下にする
必要が生じる。しかしながら、膜厚が約50nm以下で、良
好な絶縁性を有する絶縁膜を形成することは、技術的に
は困難であり、これが高密度記録達成の障害となる可能
性がある。
【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、シールドギ
ャップ長の極めて短い超高密度磁気記録用薄膜磁気ヘッ
ドを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜磁気ヘッド
は、上部シールド部と、下部シールド部と、該上部シー
ルド部と該下部シールド部の間に、磁気抵抗素子部を有
し、該磁気抵抗素子部は、導体層により、該上部シール
ド部および下部シールド部に接合されており、該上部シ
ールド部及び下部シールドを介して、該磁気抵抗素子部
に電流が流れる構成を有しており、そのことによって上
記目的が達成される。
【０００８】前記磁気抵抗素子部は、巨大磁気抵抗効果
を示す多層構造を有することが好ましく、 前記多層構
造の膜面に実質的に垂直な方向に、前記電流が流れるこ
とが好ましい。
【０００９】前記多層構造は軟磁性膜を有し、 該軟磁
性膜の磁化容易軸は、検知すべき磁界の方向と実質的に
直交していることが好ましい。
【００１０】前記多層構造は、硬質磁性膜と、軟磁性膜
と、該硬質磁性膜と該軟磁性膜との間に形成された非磁
性膜とを有し、該硬質磁性膜の磁化容易軸は、検知すべ
き磁界の方向と実質的に一致する構成としてもよい。
【００１１】前記非磁性膜と前記硬質磁性膜との界面
と、該非磁性膜と前記軟磁性膜との界面との少なくとも
一方の界面に、Coを主成分とする厚さ0.1〜1nmの界面磁
性膜をさらに有してもよい。また、磁気抵抗素子部は、
前記多層構造を複数有する構成としてもよい。また、前
記磁気抵抗素子部は、前記複数の多層構造の間にさらに
非磁性膜を有する構成としてもよい。
【００１２】前記多層構造は、金属反強磁性膜と、該金
属反強磁性膜と磁気的に結合した第１磁性膜と、軟磁性
膜と、該第１磁性膜と該軟磁性膜との間に形成された非
磁性膜とをこの順に有し、該第１磁性膜の磁化容易軸
は、検知すべき磁界の方向と実質的に一致する構成とし
てもよい。
【００１３】前記多層構造は、前記非磁性膜と前記第1
磁性膜との界面と、該非磁性膜と前記軟磁性膜との界面
との少なくとも一方の界面に、Coを主成分とする厚さ0.
1〜1nmの界面磁性膜をさらに有してもよい。
【００１４】前記磁気抵抗素子部は、前記多層構造を複
数有する構成としてもよい。また、前記磁気抵抗素子部
は、前記複数の多層構造の間にさらに非磁性膜を有する
構成としてもよい。
【００１５】前記非磁性膜は、第１非磁性膜と、第２非
磁性膜と、該第１非磁性膜と第２非磁性膜とに挟持され
た第３非磁性膜とを有し、 該第２非磁性膜は、厚さ0.1
〜1nmであって、該第１非磁性膜と第２非磁性膜とは異
なる材料から形成されている構成としてもよい。
【００１６】前記軟磁性膜は、NiXCoYFeZを主成分と
し、原子組成比でXは0.6〜0.9、Yは0〜0.4、Zは0〜0.3
であってもよい。また、前記軟磁性膜は、NiX'CoY'FeZ'
を主成分し、原子組成比でX'は0〜0.4、Y'は0.2〜0.9
5、Z'は0〜0.5であってもよい。
【００１７】前記軟磁性膜は、非晶質材料から形成され
ていてもよい。
【００１８】前記非磁性膜は、Cu、Ag及びAuのいずれか
から形成されていることが好ましい。
【００１９】前記第１及び第２非磁性膜がCuから形成さ
れており、第２非磁性膜がAgから形成されていることが
好ましい。
【００２０】前記非磁性膜が酸化物薄膜であってもよ
い。
【００２１】前記酸化物薄膜は、酸化アルミニウムから
形成されていてもよい。
【００２２】前記硬質磁性膜は、主成分としてCoを含有
する材料から形成されていることが好ましい。
【００２３】前記硬質磁性膜の残留磁化と飽和磁化との
比が0.7以上であることが好ましい。
【００２４】前記金属反強磁性膜は、NiMn、IrMn、及び
PtMnのいずれかから形成されていてもよい。
【００２５】前記多層構造は、一対の磁性膜と該一対の
磁性膜の間に挟持された非磁性膜とを有し、該一対の磁
性膜は、反強磁性交換結合している一対の軟磁性膜であ
ってもよい。
【００２６】前記磁気抵抗素子部は、前記多層構造を複
数有する構成としてもよい。
【００２７】前記非磁性膜は、Cu、Ag及びAuのいずれか
から形成されていることが好ましい。
【００２８】以下、作用について説明する。
【００２９】本発明の薄膜磁気ヘッドは、ＭＲ素子部と
上部シールド及び下部シールドを導体層により接続して
いるので、上部シールド及び下部シールドは、リード部
としても機能する。導体層は約20nm程度あるいはそれ以
下の膜厚に超薄膜化することが容易である。従って、本
発明による薄膜磁気ヘッドは、ＭＲ素子部とシールドと
の間に超薄絶縁膜を必要とせず、上記の超狭ギャップ化
における絶縁膜の問題やＭＲ素子部の超薄膜化の問題が
解決される。
【００３０】さらに、ＭＲ素子部に巨大磁気抵抗効果
（ＧＭＲ）を示す多層構造（人工格子膜）を用いると、
多層構造は、センス電流の方向が膜面に垂直方向の場合
が、面内方向の場合よりも大きなＭＲ変化率を示すので
（例えばJ.Appl.Phys.75(10),15,May(1994)pp.6709-671
3）、より大きな再生出力が得られる。
【００３１】
【発明の実施の形態】本発明による薄膜磁気ヘッド１０
０の部分断面図を図１に示す。薄膜磁気ヘッド１００
は、記録ヘッド部２０と再生ヘッド部３０とを有してい
る。記録ヘッド２０は、磁性体からなる上部ヘッドコア
２及び下部ヘッドコア３と、非磁性絶縁膜からなる記録
ギャップ４とを有する。また、記録ギャップ４を形成す
る非磁性絶縁膜中を貫いて、巻線導体１が設けられてい
る。記録ヘッド部２０は、巻線導体１に電流を流すこと
によって発する磁界を上部ヘッドコア２及び下部ヘッド
コア３に集束して、記録ギャップ４からの漏れ磁界によ
り媒体への記録を行う。この記録ヘッドは、インダクテ
ィブ型の記録ヘッドと呼ばれている。記録ヘッド部２０
の構成は、前述の図６に示した従来の薄膜磁気ヘッド２
００の構成と同様である。
【００３２】再生ヘッド部３０は、磁性膜より成る上部
シールド３（記録ヘッド部２０の下部ヘッドコア３と兼
用）と下部シールド６と、これらの間のシールドギャッ
プ７中に配置されているＭＲ素子部５を有している。こ
の再生ヘッド部３０の構成が従来の薄膜磁気ヘッドと異
なる。
【００３３】シールドギャップ７内のＭＲ素子部５は、
導体層１０ａ及び１０ｂを介して、上部シールド３と下
部シールド６との間に挟持されている。上部シールド３
と下部シールド６は、ＭＲ素子部５にセンス電流を供給
するためのリード部としても機能する。上部及び下部シ
ールド部は導電性を有する金属磁性材料（例えば、Fe-S
i-Al等で形成されている。）シールドギャップ７内のＭ
Ｒ素子部５が配置されていない部分には、絶縁層８が形
成されている。本発明における薄膜磁気ヘッド１００で
は、薄膜状のＭＲ素子部５の膜面に垂直な方向にセンス
電流が流れる。
【００３４】従来の薄膜磁気ヘッド２００において、Ｍ
Ｒ素子部１５が、絶縁膜１８を介して上部シールド１３
と下部シールド１６との間に挟持されていたのに対し、
本発明による薄膜磁気ヘッド１００では、ＭＲ素子部５
が、導体層１０ａ及び１０ｂを介して上部シールド３と
下部シールド６との間に挟持されている。導体層は絶縁
層よりも容易に超薄膜化することが可能なので、約20nm
程度あるいはそれ以下の膜厚の導体層１０ａ及び１０ｂ
を形成することができる。従って、本発明によると、上
記の従来技術における超狭ギャップ化における絶縁膜の
問題やＭＲ素子部の超薄膜化の問題が解決される。
【００３５】また、従来のＭＲ素子部の磁性体材料とし
て用いられていたパーマロイ（単層）は、磁性体層に垂
直方向（層厚方向）にセンス電流を流しても、磁気抵抗
効果を示さないので、上述した本発明の構成を適用する
と、薄膜磁気ヘッドとして十分に機能しない。本発明の
薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子部５としては、巨大磁気抵抗
効果（ＧＭＲ）を示す多層構造（人工格子膜）を用いる
ことが好ましい。ＧＭＲを有する多層構造は、センス電
流の方向が膜面に垂直方向の場合の方が、膜面内方向の
場合よりも、大きな磁気抵抗変化率（以下ＭＲ変化率と
呼ぶ）を示すからである。なお、ＭＲ変化率は次式で定
義される。
【００３６】ＭＲ変化率（％）＝（Ｒ（最大値）−Ｒ
（最小値））／Ｒ（最小値）×１００ 次に、本発明の薄膜磁気ヘッドに好適に用いられる多層
構造を有するＭＲ素子部の例を以下に説明する。
【００３７】図２（ａ）に示したＭＲ素子部（多層構
造）５０は、硬質磁性膜５１と軟磁性膜５３と、硬質磁
性膜５１と軟磁性膜５３との間に挟持された非磁性膜５
２とを含んでいる。非磁性膜５２は、硬質磁性膜５１と
軟磁性膜５３との磁気的な結合を弱めるために形成され
ている。硬質磁性膜５１は磁化曲線の角型性が良好な材
料が好ましく、検出すべき磁界（媒体らの信号磁界）の
方向が硬質磁性膜５１の磁化容易軸方向となるように、
構成されるのが好ましい。このＭＲ素子部５０において
は、軟磁性膜５３の磁化の方向のみが、信号磁界により
回転し、硬質磁性膜５１の磁化は回転せず、軟磁性膜５
３の磁化の方向と硬質磁性膜５１の磁化の方向とがなす
角度に応じて、電気抵抗が変化する。軟磁性膜の磁化容
易軸は、検知すべき磁界の方向とほぼ直交していること
が、線形性が良くノイズの少ない出力を得るためには望
ましい。
【００３８】本明細書では、100 Oe以上の保磁力を有す
る磁性膜を「硬質磁性膜」といい、20 Oe以下の保磁力
を有する磁性膜を「軟磁性膜」という。
【００３９】このＭＲ素子部５０の動作原理を説明す
る。硬質磁性膜５１を強磁界により一方向に磁化した場
合において、硬質磁性膜５１が磁化された方向とは逆の
方向の弱い信号磁界がＭＲ素子部５０に印加されると、
硬質磁性膜５１の磁化は回転されないが、軟磁性膜５３
の磁化は信号磁界の方向に回転される。その結果、硬質
磁性膜５１の磁化の方向と軟磁性膜５３の磁化の方向と
は反平行となる。このように硬質磁性膜５１の磁化の方
向と軟磁性膜５３の磁化の方向とが反平行となることに
より、ＭＲ素子部５０を流れる電流の電子は主に、硬質
磁性膜５１／非磁性膜５２／軟磁性膜５３の界面に於い
て磁気的散乱を受ける。その結果、ＭＲ素子部５０の電
気抵抗が増加する。一方、硬質磁性膜５１が磁化された
方向と同一の方向の弱い信号磁界がＭＲ素子部５０に印
加されると、硬質磁性膜５１の磁化の方向と軟磁性膜５
３の磁化の方向とは平行となる。その結果、上述した磁
気的散乱が低減されるので、ＭＲ素子部５０の電気抵抗
が減少する。このような原理に従い、ＭＲ素子部５０
は、信号磁界の変化に応じて、ＭＲ素子部５０の電気抵
抗を変化させる。上述したように、ＭＲ素子部５０にお
ける電気抵抗の変化の原因は、多層構造の界面における
電子の磁気的散乱なので、ＭＲ素子部５０の主面に垂直
な方向に流れる電流に対する電気抵抗の変化が大きくな
る。ＭＲ素子部５０の主面とは、多層構造を形成する各
層が規定する面に平行な面であり、多層構造の積層方向
に垂直な面である。
【００４０】なお、必要に応じて、上述した多層構造を
有するＭＲ素子部５０にバイアス磁化を印加するための
バイアス磁界用の導体線をそのＭＲ素子部の近傍に設け
てもよいし、そのＭＲ素子部５０のうち少なくとも軟磁
性膜５３を単磁区化するために、そのＭＲ素子部５０の
端部に反強磁性体膜や硬質磁性膜をさらに付けた構成と
してもよい。このことは、後述する構成についても同様
である。
【００４１】図２（ｂ）に、本発明に好適に用いられる
ＭＲ素子部の他の構成を示す。図２（ｂ）に示されるＭ
Ｒ素子部５０’は、図２（ａ）に示される[硬質磁性膜
５１／非磁性膜５２／軟磁性膜５３]の構造を非磁性膜
５２を介して複数回積層した構造を有する。このような
積層構造は、[硬質磁性膜５１／非磁性膜５２／軟磁性
膜５３／非磁性膜５２]N（Ｎは繰り返し数）と表わされ
る。このような積層構造を採用することにより、それぞ
れの膜と膜との界面での磁気的散乱は増加する。従っ
て、シールドギャップ長に余裕がある場合には、上述の
複数回積層した多層構造を用いることによって、より大
きなＭＲ変化率を有するＭＲ素子が得られる。
【００４２】図３（ａ）に、図２（ａ）に示されるサン
ドイッチタイプのＭＲ素子５０において、硬質磁性膜５
１と非磁性膜５２との界面に磁性膜５３’（以下、界面
磁性膜と呼ぶ）を挿入したＭＲ素子部６０を示す。な
お、界面磁性膜５３’は、非磁性膜５２と軟磁性膜５３
との間に形成してもよい。界面磁性膜５３’の磁気特性
は、界面磁性膜５３’が接する磁性膜の磁気特性を損な
わない特性を有していればよい。すなわち、界面磁性膜
５３’が硬質磁性膜５１と非磁性膜５２との間に挿入さ
れる場合には、界面磁性膜５３’と硬質磁性膜５１とが
全体として硬質磁性膜として機能すればよく、界面磁性
膜５３’が軟磁性膜５３と非磁性膜５２との間に挿入さ
れる場合には、界面磁性膜５３’と軟磁性膜５３とが全
体として軟磁性膜として機能すればよい。
【００４３】また、図３（ｂ）に、図２（ｂ）に示され
る積層タイプのＭＲ素子部５０’において、硬質磁性膜
５１と非磁性膜５２の界面に磁性膜５３’を挿入したＭ
Ｒ素子部６０’を示す。図３（ｂ）では、硬質磁性膜５
１の両面に界面磁性膜５３’を設けた構成となっている
が、硬質磁性膜５１の片面のみに界面磁性膜５３’を設
けた構成としてもよい。図３（ｂ）に示されるＭＲ素子
部６０’は、図３（ａ）に示されるＭＲ素子部６０に比
較して、より大きなＭＲ変化率を示す。
【００４４】図２（ｂ）および図３（ｂ）に示されるよ
うな複数回積層タイプのＭＲ素子部を使用する場合に
は、電子の平均自由行程を配慮して、硬質磁性膜５１と
非磁性膜５２と軟磁性膜５３と界面磁性膜５３’のそれ
ぞれの膜厚はあまり厚くしないことが好ましい。具体的
には、各層の膜厚は6nm以下であることが好ましい。ま
た、ＭＲ変化率は構成要素の積層回数とともに増加する
が効果が顕著にでるのは3回以上で、10回以上ではほぼ
飽和する傾向を示す。
【００４５】本発明に用いられるＭＲ素子部の他の構成
として、反強磁性膜を利用した多層構造の例を示す。
【００４６】図４に示したＭＲ素子部（多層構造）７０
は、金属反強磁性膜５４、磁性膜５１’非磁性膜５２、
界面磁性膜５３’と軟磁性膜５３とをこの順序に積層し
た構造を有する。磁性膜５１’とその上に積層された金
属反強磁性体膜５４は、図２及び図３に示したＭＲ素子
部の硬質磁性膜５１と同様に機能する。また、界面磁性
膜５３’を省略してもよい。磁性膜５１’と軟磁性膜５
３との間に挟持された非磁性膜５２は、磁性膜５１’と
軟磁性膜５３との磁気的な結合を弱めるために形成され
ている。また、界面磁性膜５３’は、界面における電子
スピンの磁気的散乱を向上し、ＭＲ変化率を上昇する効
果がある。界面磁性膜５３’は、非磁性膜５２と磁性膜
５１’との間に形成しても良いし、界面磁性膜５３’を
非磁性膜５２の両側に形成してもよい。界面磁性膜５
３’の厚さは約0.1〜約2nm、より望ましくは約0.5〜約
1.5nm範囲にあることが好ましく、Coを主成分とする
（２元系の場合はCoが50原子％を越える、３元系の場合
は３３．３原子％を越える）材料を用いることが好まし
い。
【００４７】このＭＲ素子部７０においては、信号磁界
により軟磁性膜５３の磁化のみが回転し、磁性膜５１’
の磁化は回転せず、軟磁性膜５３の磁化の方向と磁性膜
５１’の磁化の方向のなす角度に応じて電気抵抗が変化
する。ＭＲ素子部７０は、磁性膜５１’の磁化容易軸方
向が信号磁界の方向となるように構成されるのが好まし
い。
【００４８】また、シールドギャップ長にゆとりのある
場合には、図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）の構成
単位を非磁性膜５２’を介して複数回積層したＭＲ素子
部７０’を形成すると更に大きなＭＲ変化率が得られ
る。
【００４９】上述したＭＲ素子部において、特に非磁性
膜の中に磁性膜間の磁気的結合を弱める効果のある厚さ
約0.1〜1nmの更に別の非磁性膜を設けると軟磁性膜の磁
化回転がよりスム−ズに行われＭＲ素子部の磁界感度が
向上する。この場合、Cuからなる非磁性膜の間に、Agか
らなる非磁性膜を設けると効果的である。
【００５０】また、軟磁性膜の材料としては、NiXCoYFe
Zを主成分とし、原子組成比でXは0.6〜0.9、Yは0〜0.
4、Zは0〜0.3であるものを用いると感度が良いＭＲ素子
部が得られる。さらに、軟磁性膜の材料として、NiX'Co
Y'FeZ'を主成分し、原子組成比でX'は0〜0.4、Y'は0.2
〜0.95、Z'は0〜0.5であるものを用いると比較的大きな
ＭＲ変化率を示すＭＲ素子部が得られる。また、軟磁性
膜の材料に非晶質磁性膜であるCo-Mn-B, Co-Fe-B等を用
いると薄い膜厚で軟磁性を示し、かつＧＭＲ特性を示す
ＭＲ素子部が得られる。
【００５１】非磁性膜の材料として、金属材料が好まし
く、特にCu、Ag、Auのいずれかを用いると、ＭＲ素子部
が良好なＧＭＲ特性を示すので、好ましい。また、薄い
酸化物薄膜からなるトンネルＧＭＲ膜を用いて非磁性膜
を形成しても良い。この場合には、ＭＲ素子部の電気抵
抗をリード部に対して十分大きくすることができるの
で、ＭＲ素子部の超薄膜化も容易に行え、超狭シールド
ギャップの薄膜磁気ヘッドを形成しやすいという利点が
ある。酸化物薄膜の材料としては、Alの酸化物（Ａｌ2
Ｏ3）が望ましい。また、非磁性膜は、酸化物と金属と
の混合物より成る膜（例えば、酸化物中に柱状の導体部
が導電チャンネルとして存在する膜）であっても良い。
【００５２】硬質磁性膜としては主成分としてCoを含有
するもの（２元系の場合はCoが50原子％を越える、３元
系の場合は３３．３原子％を越える）を用いると大きな
ＭＲ変化率が得られる。本発明に好適に用いられる硬質
磁性膜の磁化曲線は良好な角型性を有していることが好
ましい。本明細書では、「良好な角型性」とは角型比Ｓ
（＝残留磁化／飽和磁化）が約0.7以上あると定義す
る。角型比Ｓが0.7より小さい場合には、零磁界近傍の
ＭＲ曲線が劣化する。零磁界近傍のＭＲ曲線の劣化は、
磁気抵抗効果型ヘッドの再生感度や線形性を劣化させる
原因となる。硬質磁性膜の角型比が約0.7以上であるこ
とをが望ましく、この条件は線形性が良くかつ大きなＭ
Ｒ変化率を示すＭＲ素子部を得るのに重要である。
【００５３】反強磁性膜の材料としては、導電性を有す
る金属材料が好ましく、具体的には、NiMn、IrMn及びPt
Mnを挙げることができる。酸化物反強磁性体は、通常、
膜厚が約10〜約50nm以上でないと反強磁性を示さず、電
気抵抗も高いので、好ましくない。
【００５４】ＭＲ素子部の構成としては、上記以外の他
に、図５（ａ）及び（ｂ）に示すＭＲ素子部８０や８
０’を用いることができる。ＭＲ素子８０は、Cu、Ag、
Au等の非磁性膜８２を介して反強磁性交換結合した二つ
の同じタイプの磁性膜８１及び８１’（すなわち、二つ
の軟磁性膜または二つの硬質磁性膜）を有している。ま
た、上記の構成を複数回積層した構成を有するＭＲ素子
部８０’を用いても良い。この構成を用いると大きなＭ
Ｒ変化率が得られるが、感度はある程度低下する。感度
の低下を抑制するためには、二つの磁性膜８１及び８
１’は、軟質磁性膜であることが好ましい。
【００５５】硬質磁性膜及び軟質磁性膜の材料として
は、上述の材料を用いることができる。非磁性膜８２の
厚さが約２nm近傍の場合に、二つの磁性膜８１及び８
１’は反強磁性的に結合する。これらのＭＲ素子部８０
及び８０’は、大きなＭＲ変化率が得られるものの、感
度は前述のものと比べるとやや劣るが、用途によっては
用いることができる。
【００５６】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。
【００５７】（実施例１）本実施例１では、以下のよう
にして、図２（ｂ）に示したＭＲ素子部５０’を有する
薄膜磁気ヘッド１００（図１）を作製した。まず、基板
（例えば、ガラス基板）上にFe-Si-Al（厚さ：約２μ
ｍ）をスパッタ法で成膜して、下部シールド６を形成
し、その上に、厚さ約20nmのCuを成膜しパターニングす
ることによって、導体層１０ａを形成した。導体層１０
ａ上に、[Co0.50Fe0.50(3nm)/Cu(2nm)/Ni0.68Fe0.20Co
0.12(13nm)/Cu(2nm)]3からなるＭＲ素子部５０’（厚
さ：約60nm）をスパッタ法で形成した。ＭＲ素子部５
０’上に、厚さ約20nmのCuをスパッタ法で成膜し、パタ
ーニングすることによって、導体層１０ｂを形成した。
その後、絶縁膜として厚さ約100nmのSi3N4を反応スパッ
タ法で成膜し、ＭＲ素子部５０’にスルーホールを開け
た後、Fe-Si-Al（厚さ：約２μｍ）をスパッタ法で成膜
することによって上部シールド３を形成した。
【００５８】その後、巻線導体１を有する非磁性絶縁膜
４およびヘッドコア２を形成することによって、薄膜磁
気ヘッド１００を作製した。非磁性絶縁膜４およびヘッ
ドコア２は、公知の材料および公知の製造方法を用いて
形成することができる。得られた狭いシールドギャップ
長（約100nm）を有する薄膜磁気ヘッド１００は、十分
な再生出力が得られた。
【００５９】（実施例２）実施例１のＭＲ素子部５０’
を図４（ａ）に示したＭＲ素子部７０に代えた以外は、
実施例１と同様にして、実施例２の薄膜磁気ヘッドを作
製した。
【００６０】本実施例におけるＭＲ素子部７０は、[Ir
0.20Mn0.80(10nm)/Co0.50Fe0.50(4nm)/Al2Ｏ3(5nm)/Co
(0.8nm)/Ni0.68Fe0.20Co0.12(10.2nm)]の多層構造（厚
さ：約７０nm）を有する。導体層１０ａ及び１０ｂとし
て、厚さ約１５nmのCu膜を成膜した。本実施例の薄膜磁
気ヘッドも、実施例１と同様、十分な再生出力が得られ
た。
【００６１】（実施例３）本実施例では、下部シールド
６の材料としてNi-Fe-Coを用いたこと、及びＭＲ素子部
７０に代えて、下記のＭＲ素子部７０を用いた以外は、
実施例２と同様にして、実施例３の薄膜磁気ヘッドを作
製した。
【００６２】本実施例のＭＲ素子部７０は、[Ir0.20Mn
0.80(8nm)/Co(3nm)/Al2Ｏ3(5nm)/Co0.90Fe0.10(1nm)/Co
MnB(2nm)]の多層構造（厚さ：約１９nm）を有する。導
体層１０ａ及び１０ｂとして、厚さ約２０nmのCu膜を成
膜し、絶縁膜として、厚さ約６０nmのSi3N4を成膜し
た。この多層構造の特徴は、軟磁性膜の材料として非晶
質のCoMnBを用いた点にある。実施例３の薄膜磁気ヘッ
ドはシールドギャップ長が約６０nmと非常に狭いが、実
施例１と同様、十分な再生出力が得られた。
【００６３】（実施例４）実施例１のＭＲ素子部５０’
を図５（ｂ）に示したＭＲ素子部８０’に代えた以外
は、実施例１と同様にして、実施例４の薄膜磁気ヘッド
を作製した。
【００６４】本実施例におけるＭＲ素子部８０’は、[N
i0.68Co0.20Fe0.12(3nm)/Cu(2nm)/Co0.7Fe0.20Ni0.10(3
nm)/Cu(2nm)]6の多層構造（厚さ：約６０nm）を有す
る。本実施例の薄膜磁気ヘッドは、感度はやや低いが、
実施例１と同様、十分な再生出力が得られた。
【００６５】（比較例１）本比較例１では、以下のよう
にして、図６に示した従来の薄膜磁気ヘッド２００を作
製した。ガラス基板上に、Fe-Si-Al（厚さ：約２μｍ）
をスパッタ法で成膜し、下部シールド１６を形成した。
次に、厚さ約40nmのSi3N4を反応スパッタ法で成膜し、
絶縁膜１８（下部）を形成した。絶縁膜１８（下部）上
に、[Co0.50Fe0.50(3nm)/Cu(2nm)/Ni0.68Fe0.20Co
0.12(13nm)/Cu(2nm)]からなるＭＲ素子部１５をスパッ
タ法で成膜し、その上に、厚さ約40nmのSi3N4を反応ス
パッタ法でさらに成膜し、絶縁膜１８（上部）を形成し
た。絶縁膜１８上にFe-Si-Al（厚さ：約２μｍ）をスパ
ッタ法で成膜し、上部シールド１３を形成した。
【００６６】以下、実施例１と同様にして、薄膜磁気ヘ
ッド２００を作製した。厚さ約40nmのSi3N4では絶縁が
不十分であり、比較例１の薄膜磁気ヘッド２００は、Ｍ
Ｒ素子部１５とシールド部１３及び／または１６との間
でリークがあり、不安定な動作を示した。
【００６７】
【発明の効果】上述したように、本発明の薄膜磁気ヘッ
ドは、シールド部とＭＲ素子部の間の超薄絶縁膜を必要
としないので、従来の薄膜磁気ヘッドの超狭ギャップ化
における絶縁膜の問題は無く、シールドギャップ長の極
めて短い超高密度磁気記録用薄膜磁気ヘッドを提供する
ことができる。特に、ＭＲ素子部にＧＭＲを示す多層構
造を用いると、ＭＲ素子部にその膜面に垂直方向に電流
が流れ、大きな磁気抵抗効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による薄膜磁気ヘッドの部分断面図であ
る。
【図２】本発明による磁気ヘッドに用いられるＭＲ素子
部の断面図である。（ａ）は基本構成で、（ｂ）は
（ａ）の構成を複数回積層した構成である。
【図３】本発明による磁気ヘッドに用いられる他のＭＲ
素子部の断面図である。（ａ）は基本構成で、（ｂ）は
（ａ）の構成を複数回積層した構成である。
【図４】本発明による磁気ヘッドに用いられる他のＭＲ
素子部の断面図である。（ａ）は基本構成で、（ｂ）は
（ａ）の構成を複数回積層した構成である。
【図５】本発明による磁気ヘッドに用いられる他のＭＲ
素子部の断面図である。（ａ）は基本構成で、（ｂ）は
（ａ）の構成を複数回積層した構成である。
【図６】従来の薄膜磁気ヘッドの部分断面図である。
【符号の説明】
１、１１ 巻線導体 ２、１２ ヘッドコア部 ３、１３ ヘッドコア部（上部シールドと兼用） ４、１４ 記録ギャップ部 ５、１５ ＭＲ素子部 ６、１６ 下部シールド部 ７、１７ シールドギャップ ８、１８ 絶縁膜 １０ａ、１０ｂ 導体層 １９ リード部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 里見 三男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上部シールド部と、下部シールド部と、
    該上部シールド部と該下部シールド部の間に、磁気抵抗
    素子部を有し、該磁気抵抗素子部は、導体層により、該
    上部シールド部および下部シールド部に接合されてお
    り、該上部シールド部及び下部シールドを介して、該磁
    気抵抗素子部に電流が流れる薄膜磁気ヘッド。
  2. 【請求項２】 前記磁気抵抗素子部は、巨大磁気抵抗効
    果を示す多層構造を有する請求項１に記載の薄膜磁気ヘ
    ッド。
  3. 【請求項３】 前記多層構造の膜面に実質的に垂直な方
    向に、前記電流が流れる請求項２に記載の薄膜磁気ヘッ
    ド。
  4. 【請求項４】 前記多層構造は軟磁性膜を有し、 該軟磁性膜の磁化容易軸は、検知すべき磁界の方向と実
    質的に直交している請求項２または３に記載の薄膜磁気
    ヘッド。
  5. 【請求項５】 前記多層構造は、硬質磁性膜と、軟磁性
    膜と、該硬質磁性膜と該軟磁性膜との間に形成された非
    磁性膜とを有し、該硬質磁性膜の磁化容易軸は、検知す
    べき磁界の方向と実質的に一致している請求項２から４
    のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
  6. 【請求項６】 前記非磁性膜と前記硬質磁性膜との界面
    と、該非磁性膜と前記軟磁性膜との界面との少なくとも
    一方の界面に、Coを主成分とする厚さ0.1〜1nmの界面磁
    性膜をさらに有する請求項５に記載の薄膜磁気ヘッド。
  7. 【請求項７】 前記磁気抵抗素子部は、前記多層構造を
    複数有する請求項５または６に記載の薄膜磁気ヘッド。
  8. 【請求項８】 前記磁気抵抗素子部は、前記複数の多層
    構造の間にさらに非磁性膜を有する請求項７に記載の薄
    膜磁気ヘッド。
  9. 【請求項９】 前記多層構造は、金属反強磁性膜と、該
    金属反強磁性膜と磁気的に結合した第１磁性膜と、軟磁
    性膜と、該第１磁性膜と該軟磁性膜との間に形成された
    非磁性膜とをこの順に有し、該第１磁性膜の磁化容易軸
    は、検知すべき磁界の方向と実質的に一致している請求
    項２から４のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
  10. 【請求項１０】 前記多層構造は、前記非磁性膜と前記
    第1磁性膜との界面と、該非磁性膜と前記軟磁性膜との
    界面との少なくとも一方の界面に、Coを主成分とする厚
    さ0.1〜1nmの界面磁性膜をさらに有する請求項９に記載
    の薄膜磁気ヘッド。
  11. 【請求項１１】 前記磁気抵抗素子部は、前記多層構造
    を複数有する請求項９または１０に記載の薄膜磁気ヘッ
    ド。
  12. 【請求項１２】 前記磁気抵抗素子部は、前記複数の多
    層構造の間にさらに非磁性膜を有する請求項１１に記載
    の薄膜磁気ヘッド。
  13. 【請求項１３】 前記非磁性膜は、第１非磁性膜と、第
    ２非磁性膜と、該第１非磁性膜と第２非磁性膜とに挟持
    された第３非磁性膜とを有し、 該第２非磁性膜は、厚さ0.1〜1nmであって、該第１非磁
    性膜と第２非磁性膜とは異なる材料から形成されている
    請求項５から１２のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
  14. 【請求項１４】 前記軟磁性膜は、NiXCoYFeZを主成分
    とし、原子組成比でXは0.6〜0.9、Yは0〜0.4、Zは0〜0.
    3である請求項４から１３のいずれかに記載の薄膜磁気
    ヘッド。
  15. 【請求項１５】 前記軟磁性膜は、NiX'CoY'FeZ'を主成
    分し、原子組成比でX'は0〜0.4、Y'は0.2〜0.95、Z'は0
    〜0.5である請求項４から１３のいずれかに記載の薄膜
    磁気ヘッド。
  16. 【請求項１６】 前記軟磁性膜は、非晶質材料から形
    成されている請求項４から１３のいずれかに記載の薄膜
    磁気ヘッド。
  17. 【請求項１７】 前記非磁性膜は、Cu、Ag及びAuのい
    ずれかから形成されている請求項５から１２のいずれか
    に記載の薄膜磁気ヘッド。
  18. 【請求項１８】 前記第１及び第２非磁性膜がCuから
    形成されており、第２非磁性膜がAgから形成されている
    請求項１３に記載の薄膜磁気ヘッド。
  19. 【請求項１９】 前記非磁性膜が酸化物薄膜である請求
    項５から１２のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
  20. 【請求項２０】 前記酸化物薄膜は、酸化アルミニウム
    から形成されている請求項１９に記載の薄膜磁気ヘッ
    ド。
  21. 【請求項２１】 前記硬質磁性膜は、主成分としてCoを
    含有する材料から形成されている請求項５から８のいず
    れかに記載の薄膜磁気ヘッド。
  22. 【請求項２２】 前記硬質磁性膜の残留磁化と飽和磁化
    との比が0.7以上である請求項５から８のいずれかに記
    載の薄膜磁気ヘッド。
  23. 【請求項２３】 前記金属反強磁性膜は、NiMn、IrMn、
    及びPtMnのいずれかから形成されている請求項９から１
    ２のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
  24. 【請求項２４】 前記多層構造は、一対の磁性膜と該一
    対の磁性膜の間に挟持された非磁性膜とを有し、 該一対の磁性膜は、反強磁性交換結合している一対の軟
    磁性膜である請求項２または３に記載の薄膜磁気ヘッ
    ド。
  25. 【請求項２５】 前記磁気抵抗素子部は、前記多層構造
    を複数有する請求項２４に記載の薄膜磁気ヘッド。
  26. 【請求項２６】 前記非磁性膜は、Cu、Ag及びAuのいず
    れかから形成されている請求項２４または２５に記載の
    薄膜磁気ヘッド。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6249407B1 (en) 1999-02-05 2001-06-19 Fujitsu Limited Magnetoresistive device having a tantalum layer connected to a shielding layer via a layer of a body-centered cubic structure
US6329078B1 (en) 1997-10-30 2001-12-11 Nec Corporation Magnetoresistive element and method of forming the same
US6639766B2 (en) 1997-12-05 2003-10-28 Nec Corporation Magneto-resistance effect type composite head and production method thereof
US6982854B2 (en) 2000-06-22 2006-01-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetoresistance effect device and magnetoresistance effect head comprising the same, and magnetic recording/reproducing apparatus
US7016169B2 (en) 2001-02-01 2006-03-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive head with first and second pairs of antiferromagnetic films imparting magnetic bias to first and second magnetization free layers and perpendicular magnetic recording-reproducing apparatus
KR100631355B1 (ko) * 1998-10-12 2006-10-09 후지쯔 가부시끼가이샤 자기 센서, 자기 헤드, 하드 디스크 장치, 및 디스크 어레이 장치
JP2008283197A (ja) * 2001-02-01 2008-11-20 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果ヘッド、および磁気記録再生装置
US7535682B2 (en) 2005-09-14 2009-05-19 Tdk Corporation Magneto-resistance element and thin film magnetic head with improved heat reliability
US7656621B2 (en) 2005-10-17 2010-02-02 Tdk Corporation Magneto-resistive element having a cap layer for canceling spin injection effect
US7739787B2 (en) 2006-04-14 2010-06-22 Tdk Corporation Method of manufacturing a magnetoresistive element

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6329078B1 (en) 1997-10-30 2001-12-11 Nec Corporation Magnetoresistive element and method of forming the same
US6639766B2 (en) 1997-12-05 2003-10-28 Nec Corporation Magneto-resistance effect type composite head and production method thereof
US7199985B1 (en) 1998-10-12 2007-04-03 Fujitsu Limited Magnetic sensor, magnetic head, magnetic encoder and hard disk device
KR100631355B1 (ko) * 1998-10-12 2006-10-09 후지쯔 가부시끼가이샤 자기 센서, 자기 헤드, 하드 디스크 장치, 및 디스크 어레이 장치
US6249407B1 (en) 1999-02-05 2001-06-19 Fujitsu Limited Magnetoresistive device having a tantalum layer connected to a shielding layer via a layer of a body-centered cubic structure
US6982854B2 (en) 2000-06-22 2006-01-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetoresistance effect device and magnetoresistance effect head comprising the same, and magnetic recording/reproducing apparatus
US7061732B2 (en) 2001-02-01 2006-06-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive head and perpendicular magnetic recording-reproducing apparatus
US7027273B2 (en) 2001-02-01 2006-04-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive head with an intermediate layer between first and second magnetization free layers and perpendicular magnetic recording-reproducing apparatus
US7016169B2 (en) 2001-02-01 2006-03-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive head with first and second pairs of antiferromagnetic films imparting magnetic bias to first and second magnetization free layers and perpendicular magnetic recording-reproducing apparatus
JP2008283197A (ja) * 2001-02-01 2008-11-20 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果ヘッド、および磁気記録再生装置
US7897274B2 (en) 2001-02-01 2011-03-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive device, magnetoresistive head and magnetic recording-reproducing apparatus
US7535682B2 (en) 2005-09-14 2009-05-19 Tdk Corporation Magneto-resistance element and thin film magnetic head with improved heat reliability
US7656621B2 (en) 2005-10-17 2010-02-02 Tdk Corporation Magneto-resistive element having a cap layer for canceling spin injection effect
US7739787B2 (en) 2006-04-14 2010-06-22 Tdk Corporation Method of manufacturing a magnetoresistive element

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