JPH10269528A - 磁気抵抗効果型再生ヘッドおよびそれを含む複合型磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録トラック幅の減少と高保磁力媒体に対応
し得る優れた記録再生能力を有しかつ生産歩留りの良好
な複合型磁気ヘッドを提供する。 【解決手段】 複合型磁気ヘッドに含まれる再生ヘッド
は、磁気抵抗効果（ＭＲ）膜（５）に検出電流を供給す
るように接合された１対の電極膜（６）と、それらのＭ
Ｒ膜（５）と電極膜（６）とを挟むように形成された１
対の絶縁膜（４，７）と、それらの絶縁膜（４，７）を
さらに挟む１対の磁気シールド膜（３ｂ，８ｂ）を含
み、それらの磁気シールド膜（３ｂ，８ｂ）はＦｅＳｉ
Ｎ系合金で形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気ディスク装置や
磁気テープ装置において用いられる複合型磁気ヘッドに
関し、特に、磁気抵抗効果（以下「ＭＲ」と略称する）
型再生ヘッドと記録磁気ヘッドが組合された複合型磁気
ヘッド、およびＭＲ素子が磁気シールド膜に挟み込まれ
たシールド型のＭＲ型再生ヘッドと記録磁気ヘッドとが
組合された複合型磁気ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置や磁気テープ装置など
の磁気記録装置においては、記録密度の向上に伴って、
磁気ヘッドの高性能化が求められている。すなわち、記
録磁気ヘッドにおいては、記録媒体の高保磁力化や記録
トラック幅の小寸法化に伴って、磁極材料として飽和磁
束密度の大きな材料が求められている。また、再生磁気
ヘッドにおいては、記録媒体の小寸法化に伴う媒体とヘ
ッドとの相対速度の低下による再生出力の低下を補うた
めに、従来の誘導型ヘッドではなく、磁気抵抗効果を利
用したいわゆるＭＲ型ヘッドを用いることによって再生
出力の増大が図られている。

【０００３】記録ヘッド用の軟磁性材料としては、磁極
の飽和磁束密度を高めるために従来のフェライトに代わ
って、パーマロイとして知られるＮｉＦｅ合金やセンダ
ストと呼ばれるＦｅＡｌＳｉ合金の薄膜が使用されてい
る。近年、さらに飽和磁束密度の高い材料を求めて、色
々な合金系の開発が行なわれてきた。そのような材料と
して、特開平７−９７６６５号公報に開示されているＦ
ｅＭＮ系（ＭはＴａ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，およびＴｉか
ら選択される少なくとも１種類の元素を表わし、Ｎは窒
素を表わす）や、特開平３−１３１００６号公報に開示
されているＦｅＭＣ系（ＭはＴａ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，
Ｔｉ，Ｍｏ，およびＷから選択される少なくとも１種類
の元素を表わし、Ｃは炭素を表わす）に代表される鉄合
金材料がよく知られている。これらの材料においては、
鉄の結晶粒を微細化することによって、鉄の大きな結晶
磁気異方性を実効的に低下させ、これによって高飽和磁
束密度と良好な軟磁気特性を両立させている。

【０００４】ところで、このような鉄の結晶粒の微細化
を起こさせるためには、高温での熱処理が必要である。
すなわち、成膜直後にはアモルファス状態にある鉄合金
膜を５５０℃程度の温度で熱処理することによって、鉄
の結晶粒界にＭＮ系やＭＣ系の化合物が析出し、これと
同時に鉄の結晶粒が微細化して軟磁気特性が出現するの
である。ＦｅＭＮ系とＦｅＭＣ系の材料は、元々デジタ
ルＶＴＲ等の回転ヘッド用に開発されたので、回転ヘッ
ドの作製プロセスに含まれる高温でのガラス溶着などの
工程を経ても磁気特性が劣化しないことが必要であっ
た。したがって、ＦｅＭＮ系とＦｅＭＣ系の材料におい
て良好な軟磁気特性と高飽和磁束密度を出現させるため
に高温での熱処理が必要なことは、ＶＴＲ用回転ヘッド
の作製においては問題とはならなかった。

【０００５】他方、ＭＲ型再生ヘッドにおいては、ＭＲ
膜を配置する位置などに対応して、ノンシールド型，シ
ールド型，ヨーク型などのヘッドが考案されてきた。ま
た、ＭＲ型再生ヘッド上に重ねて形成される記録ヘッド
の磁極材料には、熱処理なしで軟磁気特性が得られるパ
ーマロイが用いられてきた。

【０００６】シールド型のＭＲ型再生ヘッドにおいて
は、高い分解能を実現するためにＭＲ膜の上下に１対の
ギャップ膜（絶縁膜）を接合し、さらにこれらのギャッ
プ膜の両外側に１対の磁気シールド膜を接合することに
よって、再生すべき信号磁界以外の磁界を除去する工夫
がなされている。従来、このような磁気シールド膜の材
料としては、一般にはパーマロイが用いられている。

【０００７】図３は、従来の典型的なＭＲ型再生ヘッド
の積層構造を示す模式的な断面図である。なお、本願の
各図においては、図面の簡略化と明瞭化のために各膜の
厚さや幅は適宜に変更されており、実際の寸法関係を反
映してはいない。図３のＭＲ型ヘッドにおいては、基板
１上に、保護膜２，下部磁気シールド膜３，下部絶縁膜
（下部ギャップ膜）４，およびＭＲ膜５が順次積層され
ている。ＭＲ膜５上には、そのＭＲ膜に信号検出電流を
流すための１対の電極膜６が積層されている。さらに、
それらのＭＲ膜５と電極膜６を覆うように、上部絶縁膜
（上部ギャップ膜）７とその上の上部磁気シールド膜８
が積層されている。

【０００８】このような構造を有するＭＲ型ヘッドにお
いては、下部磁気シールド膜３の面積が大きくなるため
に、下部絶縁膜４中のピンホールによってＭＲ膜５と下
部シールド膜３との間に絶縁不良が生じる危険性が高い
という欠点がある。このような絶縁不良の危険性を低減
させるために、先行技術においては、図４に示されてい
るようなＭＲ型ヘッドが提案されている。

【０００９】図４に示されたＭＲ型ヘッドは、上部と下
部の磁気シールド膜３ａと８ｂの幅が小さくされている
ことを除けば図３のＭＲ型ヘッドと同様であり、図３中
のシールド膜以外の各部に相当する部分には同一の参照
符号が付されている。すなわち、図４のＭＲ型ヘッドに
おいては、下部シールド膜３ａの幅を再生トラック幅程
度に小さくすることによってその面積を減らし、下部シ
ールド膜３とＭＲ膜５との間の絶縁不良の危険性を減ら
すことが考えられている。しかしながら、磁気シールド
膜として従来用いられているパーマロイは飽和磁束密度
が１Ｔ程度であり、効果的な磁気シールドを行なうため
には１μｍ程度の膜厚が必要である。したがって、下部
磁気シールド膜３ａの両側縁部における段差が大きくな
り、そのシールド膜３ａに接する絶縁膜４を十分に厚く
しなければ、下部シールド膜３ａによる段差部の近傍に
おいてＭＲ膜５と下部シールド膜３ａとの間に絶縁不良
が生じやすい。また、下部シールド膜３ａによる段差の
影響によって、電極膜６とＭＲ膜５との間の導通不良も
生じやすい。

【００１０】このような状況に鑑み、特開平６−１９５
６４３号公報に開示されているように、磁気シールド膜
３ａにＦｅＭＮを用いる方法が提案されている。ＦｅＭ
Ｎは、特開平７−９７６６５号公報に開示されているよ
うに、１．５Ｔ以上の高い飽和磁束密度を有するととも
に１ＭＨｚで３０００以上の高い透磁率を有し、そして
０．１Ｏｅ以下の小さな保磁力を有している。すなわ
ち、ＦｅＭＮは、磁気シールド材料として好適な磁気特
性を有している。このようにＦｅＭＮの飽和磁束密度が
パーマロイの１．５倍以上に高いことから、ＦｅＭＮ膜
を下部シールド材３ａに用いることによりその膜厚を１
／１．５に減少させることができる。これによって、下
部シールド膜３ａの段差に起因するそのシールド膜３ａ
とＭＲ膜５との間の絶縁不良やＭＲ膜５と電極膜６との
間の導通不良を改善することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
に、ＦｅＭＮ系やＦｅＭＣ系の膜では、成膜後に適当な
熱処理を施すことによって微結晶構造が得られ、その結
果として実効的な結晶磁気異方性が減少して良好な軟磁
気特性と高飽和磁束密度が得られることが知られてい
る。そして、特開平７−９７６６５号公報に開示されて
いるように、このような微結晶化を生じさせるためには
約５５０℃で１時間という高温での熱処理が必要であ
る。

【００１２】ＭＲ型ヘッドはその製造プロセス中に２５
０℃程度の温度に晒されるので、ＭＲ素子はその程度の
耐熱性は備えているが、５５０℃という高い熱処理温度
ではＭＲ素子の劣化が避けられない。したがって、基板
上に形成されたＭＲ型再生ヘッド上に記録ヘッドが積層
して形成される複合型磁気ヘッドにおいては、ＭＲ膜上
には、高温で熱処理しなければ軟磁気特性が得られない
ＦｅＭＮ系やＦｅＭＣ系などの高飽和磁束密度材料を使
用することができない。

【００１３】磁気ディスク装置などの磁気記録再生装置
に用いられる磁気ヘッドは、通常、再生ヘッドと記録ヘ
ッドを一体として複合型ヘッドにする必要がある。高密
度記録を達成するためには、記録ヘッドも狭トラック化
する必要があり、記録磁極の断面積を減少させる必要が
ある。それに伴って、記録ヘッドの磁極先端の磁気飽和
を防止するためには、高飽和磁束密度を有する材料を用
いる必要がある。さらに、記録媒体の高保磁力化に対応
するためにも、記録ヘッド用に高飽和磁束密度材料が必
要とされている。しかしながら、ＦｅＭＮやＦｅＭＣは
軟磁気特性と高飽和磁束密度を得るために高温の熱処理
が必要であるという理由で、ＭＲ型再生ヘッドを含む複
合型ヘッド中の記録ヘッドの磁極として使用することが
できない。そのため、飽和磁束密度の低いパーマロイが
記録ヘッドの磁極に使用されることになり、記録ヘッド
が狭トラック化された場合の高保磁力媒体への記録能力
の改善を、回転ヘッドで行なわれているようなＦｅＭＮ
系やＦｅＭＣ系などの高飽和磁束密度材料を用いること
によって行なうことができない。

【００１４】また、シールド型のＭＲ型再生ヘッドにお
いても、ＦｅＭＮやＦｅＭＣを下部磁気シールド膜に使
用するとしても、熱処理のプロセスが増えることになる
上に、ＭＲ素子より上層にＦｅＭＮやＦｅＭＣを使用す
ることができない。すなわち、ＦｅＭＮやＦｅＭＣは、
特開平６−１９５６４３号公報に開示されているよう
に、下部シールド３ａ用の材料として使用することは可
能であるとしても、上部シールド８ａ用材料として用い
ることはできず、上部シールド８ａの材料としては、従
来のパーマロイを用いなければならない。そのために、
ＭＲ型ヘッドの製造のために必要なスパッタリングター
ゲットの数が増えて製造コストが増大する。

【００１５】以上のような先行技術における課題に鑑
み、本発明は、記録トラック幅の減少と高保磁力媒体に
対応して優れた記録再生能力を有する複合型の磁気ヘッ
ドを提供することを目的としている。

【００１６】本発明はまた、熱処理の工程数や成膜用タ
ーゲット数を増やすことなく、磁気シールド膜とＭＲ素
子との間の絶縁不良の問題およびＭＲ素子と電極膜との
間の導通不良の問題を解消したシールド型のＭＲ型再生
ヘッドを含む複合型磁気ヘッドを提供することをも目的
としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様によ
る複合型磁気ヘッドは、基板上に形成された磁気抵抗効
果型再生ヘッドと、その磁気抵抗効果型再生ヘッド上に
積層されて形成された記録磁気ヘッドとを含み、その記
録磁気ヘッドの磁極材料としてＦｅＳｉＮ系合金を用い
ることを特徴としている。

【００１８】本発明のもう１つの態様による磁気抵抗効
果型再生ヘッドは、磁気抵抗効果膜と、その磁気抵抗効
果膜に検出電流を供給するように接合された１対の電極
膜と、磁気抵抗効果膜と１対の電極膜とを挟むように形
成された１対の絶縁膜と、それらの１対の絶縁膜をさら
に挟む１対の磁気シールド膜とを含み、それらの１対の
磁気シールド膜の少なくとも一方はＦｅＳｉＮ系合金で
形成されていることを特徴としている。

【００１９】

【発明の実施の形態】ＦｅＳｉＮ系の合金膜自体につい
ては、特開平７−１７６４４５号公報に開示されてい
る。本発明者らの検討によれば、ＦｅＳｉＮ系の合金膜
は、スパッタリングによる成膜中の基板温度とＮ₂ ガス
流量を調整することにより、成膜直後またはその後の５
００℃までの任意の熱処理プロセスを経た後に、良好な
軟磁気特性と高飽和磁束密度を兼ね備えた磁気特性を得
ることができる。

【００２０】本発明による磁気ヘッドに用いるのに好適
な特性を有するＦｅＳｉＮ膜を得るための成膜条件は、
基板温度を２００℃とすればＡｒに対するＮ₂ ガス流量
比は４４〜５２％である。このような条件で成膜を行な
えば、熱処理を行なわなくても１．７Ｔ以上の高い飽和
磁束密度と５０Ａ／ｍ以下の良好な軟磁気特性を有する
ＦｅＳｉＮ膜を得ることができる。また、このＦｅＳｉ
Ｎ膜は３０００以上の透磁率を有している。したがっ
て、ＦｅＳｉＮ系の合金膜は、熱処理を行なわなくて
も、シールド型のＭＲ型再生ヘッドの磁気シールド材料
として好適な特性を得ることができる。

【００２１】また、ＦｅＳｉＮ系の合金膜は、熱処理を
行なわなくてもパーマロイの１Ｔに比べて１．７Ｔとい
う高い飽和磁束密度とともに優れた軟磁気特性を有する
ので、ＭＲ型ヘッドの上に積層して形成される記録ヘッ
ドの磁極としてもパーマロイ膜の代わりに用いることが
できる。すなわち、１．７Ｔの高飽和磁束密度を有する
ＦｅＳｉＮ系の合金膜を用いることによって磁極先端の
磁気的飽和を回避することができ、記録ヘッドの狭トラ
ック化が可能になる。また、ＦｅＳｉＮはパーマロイに
比べて飽和磁束密度が高いので、ＦｅＳｉＮの磁極を含
む記録ヘッドは従来より強い記録磁界を発生することが
でき、高保磁力の記録媒体への記録が可能となる。

【００２２】さらに、ＦｅＳｉＮ系の合金膜は熱処理を
行なわなくてもパーマロイの１Ｔに比べて１．７Ｔとい
う高い飽和磁束密度とともに優れた軟磁気特性を有する
ので、シールド型のＭＲ型再生ヘッドの磁気シールド膜
にＦｅＳｉＮ系の合金膜を用いれば、パーマロイ膜の２
／３程度の膜厚であっても同等の磁気シールド効果を得
ることができる。これによって、下部磁気シールド膜の
段差に起因するそのシールド膜とＭＲ膜との間の絶縁不
良の問題およびＭＲ膜と電極膜との間の導通不良の問題
を、熱処理の工程を増やすことなく解決することができ
てそのＭＲ型ヘッドの製造の歩留りを向上させることが
できる。

【００２３】さらにまた、このようにして得られるシー
ルド型のＭＲ型再生ヘッドを記録ヘッドと複合させるこ
とにより、生産性に優れた複合型の磁気ヘッドを得るこ
ともできる。

【００２４】

【実施例】

（実施例１）図１は、本発明の実施例１による複合型磁
気ヘッドを模式的な断面図で示している。図１の複合型
磁気ヘッドにおいては、Ａｌ₂ Ｏ₃ ・ＴｉＣの非磁性体
基板１１上にＭＲ型再生ヘッド１２が形成され、その上
に積層して記録ヘッド１４が形成されている。再生用ヘ
ッド１２は、ヨーク型のＭＲ型ヘッドである。通常、こ
のＭＲ型ヘッド１２の下部磁気コア１２ａはスパッタリ
ング法によって形成されたセンダスト膜またはパーマロ
イ膜からなり、上部磁気コア１２ｂはパーマロイ膜から
なるが、これらの上下の磁気コア１２ａ，１２ｂにもＦ
ｅＳｉＮ系合金膜を用いてもよい。このＭＲ型ヘッド１
２内にはＭＲ膜１２ｃが配置されており、磁気ギャップ
１２ｇも設けられている。

【００２５】ＭＲ型ヘッド１２上には、それを覆うＡｌ
₂ Ｏ₃ 等の絶縁層１３を介して記録ヘッド１４が積層さ
れている。記録ヘッド１４中の下部磁極１４ａは、スパ
ッタリング法により形成されたＦｅＳｉＮ系合金膜から
なる。さらに、Ａｌ₂ Ｏ₃ 等の絶縁層１５に埋込まれた
コイル層１４ｃとその上にＦｅＳｉＮ系合金からなる上
部磁極１４ｂがスパッタリング法によって形成される。
このとき、下部磁極１４ａと上部磁極１４ｂとの間には
磁気ギャップ１４ｇが設けられる。そして、記録ヘッド
１４は、Ａｌ₂ Ｏ₃ 等の絶縁保護層１６によって覆われ
る。

【００２６】その結果、上述したように、ＦｅＳｉＮ系
の合金膜は熱処理を行なう必要がなく、パーマロイの１
Ｔと比較して１．７Ｔという高い飽和磁束密度とともに
優れた軟磁気特性を有するので、ＭＲ型再生ヘッド１２
の特性を損なうことなくその上に記録ヘッド１４を積層
形成することができる。したがって、１．７Ｔの高飽和
磁束密度を有するＦｅＳｉＮ系の合金膜を用いることに
よって、狭トラックの記録においても記録ヘッドにおけ
る磁極先端の磁気的飽和を回避することができ、さら
に、パーマロイに比べて飽和磁束密度が高いので従来の
記録ヘッドより強い記録磁界を発生することができ、高
保磁力の記録媒体への記録が可能になる。

【００２７】（実施例２）図２は、本発明の実施例２に
よる複合型磁気ヘッドを模式的な断面図で示している。
図２の複合型磁気ヘッドにおいては、Ａｌ₂ Ｏ₃ ・Ｔｉ
Ｃの非磁性体基板１上に、基板保護用下地膜２，下部磁
気シールド膜３ｂ，第１絶縁膜４，ＭＲ膜５，電極膜
６，第２絶縁膜７，上部磁気シールド膜（記録ヘッドの
下部磁極を兼ねる）８ｂ，磁気ギャップ膜９，上部記録
磁極膜１０が順次積層されている。これらの層のうち、
上下の磁気シールド膜３ｂ，８ｂおよび上部記録磁極１
０には、スパッタリング法で形成されたＦｅＳｉＮ系合
金膜が用いられた。上下シールド膜３ｂ，８ｂの厚さは
０．６μｍにされ、記録ヘッドの上部磁極の厚さは６μ
ｍにされた。磁気ギャップ膜４，７，９としては、スパ
ッタリング法で作製されたＡｌ₂ Ｏ₃ 膜が用いられた。
上下のシールド膜３ｂ，８ｂの間の距離は０．３μｍに
設定され、記録ヘッドの下部磁極８ｂと上部磁極１０と
の間の書込ギャップ長は０．３μｍに設定された。再生
ヘッドのトラック幅は３μｍにされ、記録ヘッドのトラ
ック幅は４μｍに設定された。

【００２８】このようにして図２に示されている構造を
有する複合型磁気ヘッドを作製したところ、ＦｅＳｉＮ
系の合金膜を用いた効果によって下部磁気シールド３ｂ
の膜厚を従来に比べて２／３程度に減少させることがで
き、下部シールド３ｂの段差に起因するそのシールド膜
３ｂとＭＲ膜５の間の絶縁不良やＭＲ膜５と電極膜６と
の間の導通不良が減少し、複合型磁気ヘッドの製造歩留
りを向上させることができた。

【００２９】なお、上部シールド（記録ヘッドの下部磁
極を兼ねる）８ｂおよび記録ヘッドの上部磁極１０には
パーマロイを用いることもできるが、ＦｅＳｉＮ系の合
金膜を用いることによって、それらを製造するためのス
パッタリングにおけるターゲット数を減らすことがで
き、かつパーマロイを用いた場合よりも優れた記録能力
を有する複合型ヘッドを得ることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、記録ト
ラック幅の減少と高保磁力媒体に対応し得る優れた記録
再生能力を有する複合型磁気ヘッドを提供することがで
きる。

【００３１】本発明はまた、熱処理の工程数や成膜用タ
ーゲット数を増加させることなく、磁気シールド膜とＭ
Ｒ素子との絶縁不良の問題およびＭＲ素子と電極膜との
間の導通不良の問題を解消したシールド型のＭＲ型再生
ヘッドを含む複合型磁気ヘッドを生産性よく提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による複合型磁気ヘッドの構
造を示す模式的な断面図である。

【図２】本発明のもう１つの実施例による複合型磁気ヘ
ッドの構造を示す模式的な断面図である。

【図３】従来のシールド型のＭＲ型ヘッドの一例の構造
を示す模式的な断面図である。

【図４】従来のシールド型のＭＲ型ヘッドのもう１つの
例の構造を示す模式的な断面図である。

【符号の説明】

１ 絶縁体基板 ２ 基板保護膜 ３，３ａ，３ｂ 下部磁気シールド膜 ４ 絶縁膜 ５ ＭＲ膜 ６ 電極膜 ７ 絶縁膜 ８，８ａ，８ｂ 上部磁気シールド膜（記録ヘッドの
下部磁極を兼ねる） ９ 記録ヘッドのギャップ膜 １０ 記録ヘッドの上部磁極 １１ 絶縁体基板 １２ ヨーク型のＭＲ型再生ヘッド １２ａ 下部磁気コア １２ｂ 上部磁気コア １２ｃ ＭＲ膜 １２ｇ 磁気ギャップ １３ 絶縁層 １４ 記録ヘッド １４ａ 下部磁極 １４ｂ 上部磁極 １４ｃ コイル層 １４ｇ 磁気ギャップ １５ 絶縁層 １６ 絶縁保護膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された磁気抵抗効果型再生
   ヘッドと、 前記磁気抵抗効果型再生ヘッド上に積層されて形成され
   た記録磁気ヘッドとを含み、 前記記録磁気ヘッドの磁極材料としてＦｅＳｉＮ系合金
   を用いることを特徴とする複合型磁気ヘッド。
2. 【請求項２】 磁気抵抗効果膜と、 前記磁気抵抗効果膜に検出電流を供給するように接合さ
   れた１対の電極膜と、 前記磁気抵抗効果膜と前記１対の電極膜とを挟むように
   形成された１対の絶縁膜と、 前記１対の絶縁膜をさらに挟む１対の磁気シールド膜と
   を含み、前記１対の磁気シールド膜の少なくとも一方は
   ＦｅＳｉＮ系合金で形成されていることを特徴とする磁
   気抵抗効果型再生ヘッド。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の磁気抵抗効果型再生ヘ
   ッドに積層して形成された記録磁気ヘッドをさらに含む
   ことを特徴とする複合型磁気ヘッド。
4. 【請求項４】 前記１対の磁気シールド膜の１つは前記
   記録磁気ヘッドに含まれる磁極の一部を兼ねていること
   を特徴とする請求項３に記載の複合型磁気ヘッド。