JPH10269532A - スピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド - Google Patents

スピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド

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JPH10269532A
JPH10269532A JP9071720A JP7172097A JPH10269532A JP H10269532 A JPH10269532 A JP H10269532A JP 9071720 A JP9071720 A JP 9071720A JP 7172097 A JP7172097 A JP 7172097A JP H10269532 A JPH10269532 A JP H10269532A
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JP
Japan
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film
ferromagnetic film
ferromagnetic
spin
magnetoresistive head
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JP9071720A
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English (en)
Inventor
Eizo Fukami
栄三 深見
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造時の種々の熱処理，情報検出電流による
発熱，或いは様々な磁界等による第２の強磁性膜の磁化
の不安定性を低減し、ノイズの発生を防ぎ、バルクハウ
ゼン・ジャンプ・ノイズなどの雑音を防止を図ったスピ
ンバルブ型磁気抵抗効果ヘッドを提供すること。 【解決手段】 非磁性導電体膜１２によって分離された
第１の強磁性膜１１と第２の強磁性膜１３と、この第２
の強磁性膜１３に接して積層された反強磁性膜１４とか
らなり、第１の強磁性膜１１の磁化方向と第２の強磁性
膜１３の磁化方向が外部磁界がゼロである場合に直交し
ているスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッドであって、第
２の強磁性膜１３が正の磁歪定数を有すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スピンバルブ型磁
気抵抗効果ヘッドに係り、特に、スピンバルブ型磁気抵
抗効果によって所定の記録媒体から情報を読み取るよう
にしたスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗効果素子を利用して磁気的に記
録された情報を検出する方法はよく知られており、磁気
抵抗効果ヘッドとして高密度対応磁気ディスク記憶装置
などに用いられつつある。
【０００３】従来の磁気抵抗効果素子は、電気抵抗が磁
気抵抗効果膜の磁化方向と情報検出電流の方向との角度
に対する余弦の２乗で変化する異方性磁気抵抗効果に基
づいて作動し、磁気抵抗効果膜であるＮｉＦｅ合金（パ
ーマロイ）膜やＮｉＦｅＣｏ合金膜などが一般に用いら
れている。
【０００４】近年、非磁性導電体膜に挟まれた強磁性二
層間の電気抵抗が、強磁性二層の磁化方向の角度に対す
る余弦で変化する現象が見いだされ、さらに、このとき
の電気抵抗の変化が異方性磁気抵抗効果より大きいこと
も確認されている。そして、かかる現象を利用したもの
が、スピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッドとして特公平８
−２１１６６号公報に開示されている。
【０００５】この特公平８−２１１６６号公報に開示さ
れたスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッドは、図７に示す
ように、非磁性金属膜７０２によって分離された第１の
強磁性膜７０１と第２の強磁性膜７０３とを有し、外部
磁界がゼロである場合に、前述した第１の強磁性膜７０
１の磁化方向Ｍ１が第２の強磁性膜７０３の磁化方向Ｍ
２に対して直交する方向に向いている。又、この第２の
強磁性膜７０３の磁化方向Ｍ２を固定する手段を備え、
磁気記録媒体の記録された磁化から発生される磁界を第
１の強磁性膜７０１の磁化回転による電気抵抗変化量を
検知し得るようになっている。
【０００６】そして、この場合、当該第２の強磁性膜７
０３の磁化Ｍ２を固定する手段として、この第２の強磁
性膜７０３の前述した非磁性金属膜７０２側の面とは反
対側の面に隣接して反強磁性膜７０４を積層し、前述し
た第２の強磁性膜７０３と反強磁性膜７０４とを交換結
合させる方法が行われている。ここで、反強磁性膜７０
４の材料としては、鉄・マンガン合金や酸化ニッケル等
が用いられている。
【０００７】また、前述した図７に示す第１の強磁性膜
７０１を単一の磁区状態に保持するために、図８に示す
従来例では、第１の強磁性膜８０１の端部領域だけに硬
質強磁性膜８０５ａ，８０５ｂを配設するという手法を
採用している。これも従来より一般的に用いられてい
る。そして、この場合、その硬質強磁性膜８０５ａ，８
０５ｂの材料として、コバルト・白金合金やコバルト・
クロム・白金合金などが用いられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した第
２の強磁性膜７０３と反強磁性膜７０４との交換結合力
は熱的に不安定であり、製造時の種々の熱処理，情報検
出電流による発熱あるいは様々な磁界などによって、第
２の強磁性膜７０３の磁化方向が変化し、ヘッド素子と
して線形動作をしなくなったりする場合がある。これは
ノイズの発生原因になる。
【０００９】又、時には、交換結合力が働かなくなって
前述した第２の強磁性膜７０３の磁化が磁界によって自
由に回転するようになり、これがため、時にはヘッド素
子として動作しない場合も生じる。
【００１０】更に、第１の強磁性膜７０１，８０１を単
一の磁区構造に保つための拘束力が小さいと、バルクハ
ウゼン・ジャンプ・ノイズなどの雑音を発生する。そし
て、第１の強磁性膜７０１，８０１を単一磁区構造に保
つための拘束力を強くするためには、硬質強磁性膜８０
５ａ，８０５ｂの膜厚を厚くする必要がある。
【００１１】
【発明の目的】本発明は、上記従来の有する不都合を改
善するためのものであって、製造時の種々の熱処理，情
報検出電流による発熱，或いは様々な磁界などによる第
２の強磁性膜の磁化の不安定性を低減し、ヘッド素子と
しての線形動作の信頼性を向上し、ノイズの発生を防
ぎ、更に第１の強磁性膜の単一磁区構造をより安定化さ
せることによって、バルクハウゼン・ジャンプ・ノイズ
などの雑音を防止を図ったスピンバルブ型磁気抵抗効果
ヘッドを提供することを、その目的とする。
【００１２】また、第１の強磁性膜の単一磁区構造をよ
り安定化させることによって、硬質強磁性膜の膜厚を適
度に薄くし、これによって製造コストの低減を可能とし
たスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッドを提供すること
を、その目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、非磁性導電体膜によって分離された第
１の強磁性膜と第２の強磁性膜と、第２の強磁性膜に接
して積層された反強磁性膜とからなり、且つ前述した第
１の強磁性膜の磁化方向と第２の強磁性膜の磁化方向が
外部磁界がゼロである場合に直交しているスピンバルブ
型磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前述した第２の強磁性
膜が、正の磁歪定数を有すること、という構成を採って
いる。
【００１４】このようなスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘ
ッド素子に対して、情報検出電流を流すための電極およ
び適当な絶縁保護膜を形成した後、周知の技術を用いて
スライダ加工を施すとともに、加圧バネ，支持アーム等
の取り付けおよび電極配線等を行ってスピンバルブ型磁
気抵抗効果ヘッドを作製した。
【００１５】上記のようにして作製されたスピンバルブ
型磁気抵抗効果ヘッドについて再生特性を調べたとこ
ろ、適切な情報検出電流において線形動作し、バルクハ
ウゼン・ジャンプ・ノイズなどの雑音のない良好な再生
波形が得られた。
【００１６】更に、第２の強磁性膜の固定された磁化の
熱的安定性を確認するために、通常の情報検出電流より
５〜６倍程度の大きな電流を流しても、そのときの発熱
による温度上昇によって再生波形の乱れはなく良好な再
生特性が得られ、第２の強磁性膜の固定された磁化の十
分な熱的安定性も確認された。
【００１７】ここで、第２の強磁性膜については、５ｘ
１０-6以上の磁歪定数を有するものを使用してもよい。
また、第１の強磁性膜は、１ｘ１０-6以下の磁歪定数を
有するものを使用してもよい。
【００１８】また、第１の強磁性膜については、−５ｘ
１０-6以上−１ｘ１０-6以下の磁歪定数を有するものを
使用してもよい。更に、第２の強磁性膜については、ニ
ッケル・鉄合金，コバルト・鉄合金，又はニッケル・コ
バルト・鉄合金からなるものを使用してもよい。また、
この第１の強磁性膜については、１６重量百分率以上で
かつ１８重量百分率以下の鉄を含有するニッケル・鉄合
金としてもよい。第２の強磁性膜については、２２重量
百分率以上の鉄を含有するニッケル・鉄合金としてもよ
い。
【００１９】また、本発明については、非磁性導電体膜
によって分離された第１の強磁性膜と第２の強磁性膜
と、前記第２の強磁性膜に接して積層された反強磁性膜
とからなり、前記第１の強磁性膜の磁化方向と前記第２
の強磁性膜の磁化方向が外部磁界がゼロである場合に直
交しているスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッドにおい
て、前述した第２の強磁性膜が２層以上の積層膜からな
り、その内の少なくとも１層が正の磁歪定数を有するこ
と、という構成のものとしてもよい。
【００２０】この場合、前述した二層以上の積層膜から
なる第２の強磁性膜の少なくとも１層が、５ｘ１０-6以
上の磁歪定数を有するようにしてもよい。
【００２１】第１の強磁性膜については、１ｘ１０-6以
下の磁歪定数を有するものを使用してもよい。更に、こ
の第１の強磁性膜については、−５ｘ１０-6以上−１ｘ
１０-6以下の磁歪定数を有するものを使用してもよい。
又、前述した第２の強磁性膜の非磁性導電体膜に隣接す
る少なくとも１層を、ニッケル・鉄合金，コバルト・鉄
合金又はニッケル・コバルト・鉄合金からなるものとし
てもよい。
【００２２】前述した第１の強磁性膜については、１６
重量百分率以上でかつ１８重量百分率以下の鉄を含有す
るニッケル・鉄合金を使用してもよい。又、第２の強磁
性膜の非磁性導電体膜に隣接する少なくとも１層を、２
２重量百分率以上の鉄を含有するニッケル・鉄合金とし
てもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕まず初めに、本実施形態における
スピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッドの素子部の基本構造
について、図１を用いて説明する。
【００２４】この図１に示す基本構造は、適切な基板上
に、第１の強磁性膜１１，非磁性導電体膜１２，第２の
強磁性膜１３および反強磁性膜１４を順次積層して形成
させたものである。
【００２５】外部磁界が印加されていない場合、第１の
強磁性膜１１と第２の強磁性膜１３との各々の磁化方向
はほぼ直交している。第２の強磁性膜１３の磁化はそれ
に隣接した反強磁性膜１４と交換結合することによって
固定され、磁気記録媒体の記録された磁化から発生され
る磁界によって、第１の強磁性膜１１の磁化が回転し、
そのときに生じる電気抵抗に所定の変化量を生じ、これ
を検知する。
【００２６】このとき、外部磁界が印加されていない場
合、第１の強磁性膜１１の磁化は、磁気記録媒体に対向
した空気ベアリング面に対して平行な方向を向いてお
り、第２の強磁性膜１３の磁化は垂直方向を向いてい
る。
【００２７】ここで、基板，絶縁層および磁気シールド
層などを具備した多層構造のスピンバルブ型磁気抵抗効
果ヘッドは、通常、空気ベアリング面が形成される結
果、大きな引っ張り応力が発生する。即ち、図１に示す
ヘッド素子を構成する各々の膜は、空気ベアリング面に
対して垂直方向に大きな引っ張り応力を受ける。
【００２８】この図１におけるスピンバルブ型磁気抵抗
効果ヘッドは、反強磁性膜１４によって磁化方向が固定
されている第２の強磁性膜１３に正に大きな磁歪定数を
有する材料を用い、この第２の強磁性膜１３が受ける引
っ張り応力により、その磁化方向を空気ベアリング面に
対して垂直な方向に大きな応力誘導磁気異方性を発生さ
せ、第２の強磁性膜１３自体の磁気異方性を安定化させ
る。
【００２９】また、第１の強磁性膜１１についても、正
で小さいか或いは負で適度な大きさの磁歪定数を有する
材料を選定することによって、第１の強磁性膜１１が受
ける引っ張り応力により、その磁化方向を空気ベアリン
グ面に対して平行な方向に応力誘導磁気異方性を発生さ
せ、外部磁界が印加されていない場合にその磁化を安定
化させる。
【００３０】ただし、この場合、負に大きな磁歪定数を
有する材料を用いると、空気ベアリング面に対して平行
な方向に磁化が安定化され過ぎて外部磁界に対する感度
が低下することになる。
【００３１】次に、この図１に示す基本構造の素子を利
用した磁気抵抗効果ヘッドの具体的な例を図２に示す。
この図２に示す磁気抵抗効果ヘッドは、絶縁膜が形成さ
れた基板（図２では省略）上に、第１の強磁性膜２１，
非磁性導電体膜２２，第２の強磁性膜２３および反強磁
性膜２４が順次積層成膜され、かつ、前述した非磁性導
電体膜２２，第２の強磁性膜２３および反強磁性膜２４
の中央部を残して切除され、その切除された領域に硬質
強磁性膜２５ａ，２５ｂが配設されている。
【００３２】即ち、形状的には、第１の強磁性膜２１の
端部領域上だけに、硬質強磁性膜２５ａ，２５ｂが積層
された構造となっている。
【００３３】基板としてはＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ系のセラ
ミックが使用され、絶縁膜には膜厚１００ナノメータ
（ｎｍ）のＡｌ2 Ｏ3 が用いられている。
【００３４】第１の強磁性膜２１は厚さが８〔ｎｍ〕の
ニッケル・鉄合金からなり、非磁性導電体膜２２は厚さ
が２．５〔ｎｍ〕の銅からなり、第２の強磁性膜２３は
厚さが３〔ｎｍ〕のニッケル・鉄合金からなり、反強磁
性膜２４は膜厚が２０〔ｎｍ〕の鉄・マンガン合金から
なり、硬質強磁性膜２５ａ，２５ｂは厚さが２０〔ｎ
ｍ〕のコバルト・クロム・プラチナ合金からなり、これ
らが、スパッタ法により積層成膜されている。
【００３５】ここで、特に第１の強磁性膜２１としては
その磁歪定数が「−１ｘ１０-6」となるように鉄を１８
重量百分率含んだニッケル・鉄合金を用い、第２の強磁
性膜２３としてはその磁歪定数が「＋１ｘ１０-5」とな
るように鉄を２５重量百分率含んだニッケル・鉄合金を
用いた。
【００３６】更に、第１の強磁性膜２１は、磁気記録媒
体に対向した空気ベアリング面に対して平行な方向（即
ち、トラック幅方向）に、１００エルステッド程度の磁
場を印加しながら成膜することによって、トラック幅方
向に磁気異方性を誘起し、第２の強磁性膜２３および反
強磁性膜２４は、空気ベアリング面に対して垂直な方向
（即ち、素子高さ方向）に１００エルステッド程度の磁
場を印加しながら成膜することによって、素子高さ方向
に磁気異方性を誘起し同時に第２の強磁性膜２３と反強
磁性膜２４との交換結合によって第２の強磁性膜２３の
磁化をその方向に固定している。
【００３７】また、第１の強磁性膜２１の両端部に積層
されている硬質強磁性膜２５ａ，２５ｂは、第１の強磁
性膜２１と交換結合しており、それによって第１の強磁
性膜２１が単一磁区状態を保持している。
【００３８】ここで、上述した各々の機能膜の材料にお
いては、一例にすぎず、各々の機能膜として適切な材料
を用いればよく、厚さについても機能を損なわない範囲
内で設定すればよい。
【００３９】更に、図２には示されていないが、磁気記
録媒体に記録され、再生したい特定の信号磁界以外の余
分な磁界を遮蔽することを目的とした機能膜として、図
２のスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド素子の上下に素
子を挟むようにして強磁性材料からなるシールド膜を積
層形成してもよい。ただし、このときスピンバルブ型磁
気抵抗効果ヘッド素子とシールド膜とは電気的に絶縁が
保たれている必要がある。
【００４０】このようなスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘ
ッド素子に対して、情報検出電流を流すための電極およ
び適当な絶縁保護膜を形成した後、周知の技術を用いて
スライダ加工を施すとともに、加圧バネ，支持アーム等
の取り付けおよび電極配線等を行ってスピンバルブ型磁
気抵抗効果ヘッドを作製した。
【００４１】上記のようにして作製されたスピンバルブ
型磁気抵抗効果ヘッドについて再生特性を調べたとこ
ろ、適切な情報検出電流において線形動作し、バルクハ
ウゼン・ジャンプ・ノイズなどの雑音のない良好な再生
波形が得られた。
【００４２】更に、第２の強磁性膜の固定された磁化の
熱的安定性を確認するために、通常の情報検出電流より
５〜６倍程度の大きな電流を流しても、そのときの発熱
による温度上昇によって再生波形の乱れはなく良好な再
生特性が得られ、第２の強磁性膜の固定された磁化の十
分な熱的安定性も確認された。
【００４３】〔第２の実施の形態〕次に、第２の実施の
形態として、構造は図２と同じにして、第２の強磁性膜
２３にその磁歪定数が「＋１ｘ１０-5」となるように鉄
を２０原子百分率含んだコバルト・鉄合金を用い、他の
構成は第１の実施形態の場合と同一の材料を用いてスピ
ンバルブ型磁気抵抗効果ヘッドを作製し、再生特性を調
べたところ、適切な情報検出電流において線形動作し、
バルクハウゼン・ジャンプ・ノイズなどの雑音のない良
好な再生波形が得られた。
【００４４】更に、第２の強磁性膜２３の固定された磁
化の熱的安定性を確認するために、通常の情報検出電流
より５〜６倍程度の大きな電流を流しても、そのときの
発熱による温度上昇による再生波形の乱れはなく良好な
再生特性が得られ、第２の強磁性膜２３の固定された磁
化の十分な熱的安定性も確認された。
【００４５】又、第１の実施例と比較してみると、１．
３〜１．５倍程度大きな再生出力が得られることを実験
的に確認することができた。
【００４６】〔第３の実施の形態〕次に、第３の実施形
態を図３に基づいて説明する。
【００４７】この図３に示す第３の実施形態にあって、
スピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド素子は、絶縁膜が形
成された基板（図３では省略）上に、第１の強磁性膜３
１，非磁性導電体膜３２，第２の強磁性膜３３および反
強磁性膜３４が、順次積層成膜され、第１の強磁性膜３
１，非磁性導電体膜３２および第２の強磁性膜３３の両
端部に、これらを同時に挟み込むようにして硬質強磁性
膜３５ａ，３５ｂが配設されている。
【００４８】基板としてはＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ系のセラ
ミックが使用され、絶縁膜には膜厚１００〔ｎｍ〕のＡ
ｌ2 Ｏ3 が用いられている。
【００４９】第１の強磁性膜３１は厚さが７〔ｎｍ〕の
ニッケル・鉄合金からなり、非磁性導電体膜３２は厚さ
が２．５〔ｎｍ〕の銅からなり、第２の強磁性膜３３は
厚さが２〔ｎｍ〕のニッケル・鉄合金からなり、反強磁
性膜３４は膜厚が２２〔ｎｍ〕の鉄・マンガン合金から
なり、硬質強磁性膜３５ａ，３５ｂは厚さが１２〔ｎ
ｍ〕のコバルト・プラチナ合金からなり、これらがスパ
ッタ法により積層成膜されている。
【００５０】このとき、硬質強磁性膜３５ａ，３５ｂで
あるコバルト・プラチナ合金の下地膜として、クロムや
鉄・クロム合金等を形成しておくことによって、コバル
ト・プラチナ合金を強い面内磁化膜にしておくことが望
ましい。
【００５１】ここで、特に第１の強磁性膜３１について
は、その磁歪定数が−５ｘ１０-6となるように鉄として
１６重量百分率含んだニッケル・鉄合金を用い、第２の
強磁性膜３３については、その磁歪定数が「＋５ｘ１０
-6」となるように前述した鉄として２２重量百分率含ん
だニッケル・鉄合金を用いた。
【００５２】更に、第１の強磁性膜３１は、磁気記録媒
体に対向した空気ベアリング面に対して平行な方向（即
ち、トラック幅方向）に、１００エルステッド程度の磁
場を印加しながら成膜することによって、トラック幅方
向に磁気異方性を誘起し、第２の強磁性膜３３および反
強磁性膜３４は、空気ベアリング面に対して垂直な方向
（すなわち、素子高さ方向）に１００エルステッド程度
の磁場を印加しながら成膜することによって、素子高さ
方向に磁気異方性を誘起し同時に第２の強磁性膜３３と
反強磁性膜３４との交換結合によって第２の強磁性膜３
３の磁化をその方向に固定している。
【００５３】また、第１の強磁性膜３１，非磁性導電体
膜３２および第２の強磁性膜３３の両端部に配設された
硬質強磁性膜３５ａ，３５ｂによって第１の強磁性膜３
１が単一磁区状態を保持している。
【００５４】なお、上述した各々の機能膜の材料におい
ては、一実施例にすぎず、各々の機能膜として適切な材
料を用いればよく、厚さについても機能を損なわない範
囲内で設定すればよい。
【００５５】更に、図３には示されていないが、磁気記
録媒体に記録され、再生したい特定の信号磁界以外の余
分な磁界を遮蔽することを目的とした機能膜として、図
３のスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド素子の上下に素
子を挟むようにして強磁性材料からなるシールド膜を積
層形成してもよい。ただし、このときスピンバルブ型磁
気抵抗効果ヘッド素子とシールド膜とは電気的に絶縁が
保たれている必要がある。
【００５６】このようなスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘ
ッド素子に対して、情報検出電流を流すための電極およ
び適当な絶縁保護膜を形成した後、周知の技術を用いて
スライダ加工を施すとともに、加圧バネ，支持アーム等
の取り付けおよび電極配線等を行ってスピンバルブ型磁
気抵抗効果ヘッドを作製した。
【００５７】上記のようにして作製されたスピンバルブ
型磁気抵抗効果ヘッドについて再生特性を調べたとこ
ろ、適切な情報検出電流において線形動作し、バルクハ
ウゼン・ジャンプ・ノイズなどの雑音のない良好な再生
波形が得られた。
【００５８】更に、第２の強磁性膜の固定された磁化の
熱的安定性を確認するために、通常の情報検出電流より
５〜６倍程度の大きな電流を流しても、そのときの発熱
による温度上昇による再生波形の乱れはなく良好な再生
特性が得られ、第２の強磁性膜の固定された磁化の十分
な熱的安定性も確認された。
【００５９】〔第４の実施の形態〕次に、第４の実施の
形態を図４に基づいて説明する。
【００６０】この第４の実施例において、スピンバルブ
型磁気抵抗効果ヘッド素子は、絶縁膜が形成された基板
（図４では省略）上に、第１の強磁性膜４１，非磁性導
電体膜４２，第２の強磁性膜４３および反強磁性膜４４
が順次積層成膜され、第１の強磁性膜４１および非磁性
導電体膜４２の両端部に硬質強磁性膜４５ａ，４５ｂが
挟み込むようにして配設されている。
【００６１】基板としてはＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ系のセラ
ミックが使用され、絶縁膜には膜厚１００〔ｎｍ〕のＡ
ｌ2 Ｏ3 が用いられている。
【００６２】第１の強磁性膜４１は厚さが８．５〔ｎ
ｍ〕のコバルト・鉄合金からなり、非磁性導電体膜４２
は厚さが２．５〔ｎｍ〕の銅からなり、第２の強磁性膜
４３は厚さが２〔ｎｍ〕のコバルト・ニッケル・鉄合金
からなり、反強磁性膜４４は膜厚が２５〔ｎｍ〕のニッ
ケル・マンガン合金からなり、硬質強磁性膜４５ａ，４
５ｂは厚さが１０〔ｎｍ〕のコバルト・クロム・プラチ
ナ合金からなり、これらがスパッタ法により積層成膜さ
れている。
【００６３】このとき、硬質強磁性膜３５ａ，３５ｂで
あるコバルト・クロム・プラチナ合金の下地膜として、
クロムや鉄・クロム合金等を形成しておくことによっ
て、コバルト・クロム・プラチナ合金を強い面内磁化膜
にしておくことが望ましい。
【００６４】ここで、特に第１の強磁性膜４１について
はその磁歪定数が「−２ｘ１０-7」となるように鉄とし
て１０原子百分率含んだコバルト・鉄合金を用い、第２
の強磁性膜４０３についてはその磁歪定数が「＋８ｘ１
０-6」となるように、ニッケルとして１０原子百分率を
含み鉄を２０原子百分率含んだコバルト・ニッケル・鉄
合金を用いた。
【００６５】更に、第１の強磁性膜４１は、磁気記録媒
体に対向した空気ベアリング面に対して平行な方向（即
ち、トラック幅方向）に、８０エルステッド程度の磁場
を印加しながら成膜することによって、トラック幅方向
に磁気異方性を誘起させている。
【００６６】また、第２の強磁性膜４３および反強磁性
膜４４は、空気ベアリング面に対して垂直な方向（即
ち、素子高さ方向）に８０エルステッド程度の磁場を印
加しながら成膜し、更にスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘ
ッドを製造する過程において一定の磁界を印加しながら
熱処理を施すことによって、素子高さ方向に磁気異方性
を誘起し同時に第２の強磁性膜４３と反強磁性膜４４と
の交換結合によって第２の強磁性膜４３の磁化をその方
向に固定している。
【００６７】そして、この第１の強磁性膜４１および非
磁性導電体膜４２の両端部に配設された硬質強磁性膜４
５ａ，４５ｂによって、第１の強磁性膜４１が単一磁区
状態を保持している。更に、この硬質強磁性膜４５ａ，
４５ｂは、第２の強磁性膜４３に隣接しておらず、これ
によって硬質強磁性膜４５ａ，４５ｂから第２の強磁性
膜４３への磁束の流入を防ぎ、第２の強磁性膜４３の素
子高さ方向に向いている磁化への影響を防いでいる。
【００６８】又、第２の強磁性膜４３への余分な磁束の
流出を防ぐことによって、硬質強磁性膜４５ａ，４５ｂ
の膜厚を薄くできる。ここでは、硬質強磁性膜４５ａ，
４５ｂが非磁性導電体膜４２の両端部をちょうど覆う高
さまで積層されているが、上記に説明したように第２の
強磁性膜４３に隣接してなければ同様の効果が得られる
ことはいうまでもない。
【００６９】なお、上述した各々の機能膜の材料におい
ては、一例にすぎず、各々の機能膜として適切な材料を
用いればよく、厚さについても機能を損なわない範囲内
で設定すればよい。
【００７０】また、図４には示されていないが、磁気記
録媒体に記録され、再生したい特定の信号磁界以外の余
分な磁界を遮蔽することを目的とした機能膜として、図
４のスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド素子の上下に素
子を挟むようにして強磁性材料からなるシールド膜を積
層形成してもよい。ただし、このときスピンバルブ型磁
気抵抗効果ヘッド素子とシールド膜とは電気的に絶縁が
保たれている必要がある。
【００７１】このようなスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘ
ッド素子に対して、情報検出電流を流すための電極およ
び適当な絶縁保護膜を形成した後、周知の技術を用いて
スライダ加工を施すとともに、加圧バネ，支持アーム等
の取り付けおよび電極配線等を行ってスピンバルブ型磁
気抵抗効果ヘッドを作製した。
【００７２】上記のようにして作製されたスピンバルブ
型磁気抵抗効果ヘッドについて再生特性を調べたとこ
ろ、適切な情報検出電流において線形動作し、バルクハ
ウゼン・ジャンプ・ノイズなどの雑音のない良好な再生
波形が得られた。
【００７３】更に、第２の強磁性膜の固定された磁化の
熱的安定性を確認するために、通常の情報検出電流より
５〜６倍程度の大きな電流を流しても、そのときの発熱
による温度上昇による再生波形の乱れはなく良好な再生
特性が得られ、第２の強磁性膜の固定された磁化の十分
な熱的安定性も確認された。
【００７４】〔第５の実施の形態〕次に、本発明の第５
の実施の形態を図５に基づいて説明する。
【００７５】この第５の実施例は、図５に示すように、
第１の強磁性膜５１，非磁性導電体膜５２，第２の強磁
性膜５３および反強磁性膜５４の両端部が滑らかに傾斜
して形成されている点に構造上の特徴を備えており、こ
の点が前述の第４の実施例と異なっている。
【００７６】即ち、絶縁膜が形成された基板（図５にお
いては省略されている）上に、第１の強磁性膜５１，非
磁性導電体膜５２，第２の強磁性膜５３および反強磁性
膜５４が順次積層成膜され、周知のフォトリソ技術等を
用いて第１の強磁性膜５１，非磁性導電体膜５２，第２
の強磁性膜５３および反強磁性膜５４の両端部に滑らか
な傾斜を設け、その後、第１の強磁性膜５１および非磁
性導電体膜５２の両端部に硬質強磁性膜５５ａ，５５ｂ
が挟み込むようにして配設されている。
【００７７】基板としてはＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ系のセラ
ミックが使用され、絶縁膜には膜厚１００〔ｎｍ〕のＡ
ｌ2 Ｏ3 が用いられている。
【００７８】第１の強磁性膜５１は厚さが７．５〔ｎ
ｍ〕のニッケル・鉄合金からなり、非磁性導電体膜５２
は厚さが２．５〔ｎｍ〕の銅からなり、第２の強磁性膜
５３は厚さが３〔ｎｍ〕のニッケル・鉄合金からなり、
反強磁性膜５４は膜厚が２５〔ｎｍ〕の鉄・マンガン合
金からなり、硬質強磁性膜５５ａ，５５ｂは厚さが１０
〔ｎｍ〕のコバルト・クロム・タンタル合金からなり、
これらがスパッタ法により積層成膜されている。
【００７９】このとき、硬質強磁性膜５５ａ，５５ｂで
あるコバルト・クロム・タンタル合金の下地膜として、
クロムや鉄・クロム合金等を形成しておくことによっ
て、コバルト・クロム・タンタル合金を強い面内磁化膜
にしておくことが望ましい。
【００８０】ここで、特に第１の強磁性膜５１について
はその磁歪定数が「−２ｘ１０-6」となるように鉄とし
て１７．５重量百分率含んだニッケル・鉄合金を用い、
第２の強磁性膜５３についてはその磁歪定数が「＋８ｘ
１０-6」となるように、鉄として２３重量百分率含んだ
ニッケル・鉄合金を用いた。
【００８１】更に、第１の強磁性膜５１は、磁気記録媒
体に対向した空気ベアリング面に対して平行な方向（即
ち、トラック幅方向）に１００エルステッド程度の磁場
を印加しながら成膜することによって、トラック幅方向
に磁気異方性を誘起させている。
【００８２】また、第２の強磁性膜５３および反強磁性
膜５４は、空気ベアリング面に対して垂直な方向（即
ち、素子高さ方向）に１００エルステッド程度の磁場を
印加しながら成膜することによって、素子高さ方向に磁
気異方性を誘起し同時に第２の強磁性膜５３と反強磁性
膜５４との交換結合によって第２の強磁性膜５３の磁化
をその方向に固定している。
【００８３】また、第１の強磁性膜５１および非磁性導
電体膜５２の両端部に配設された硬質強磁性膜５５ａ，
５５ｂによって第１の強磁性膜５１が単一磁区状態を保
持している。
【００８４】更に、硬質強磁性膜５５ａ，５５ｂは、第
２の強磁性膜５３に隣接しておらず、これによって当該
硬質強磁性膜５５ａ，５５ｂから第２の強磁性膜５３へ
の磁束の流入を防ぎ、第２の強磁性膜５３の素子高さ方
向に向いている磁化への影響を防いでいる。
【００８５】さらに、第２の強磁性膜５３への余分な磁
束の流出を防ぐことによって、硬質強磁性膜５５ａ，５
５ｂの膜厚を薄くできる。
【００８６】ここでは、硬質強磁性膜５５ａ，５５ｂが
非磁性導電体膜５２の両端部をちょうど覆う高さまで積
層されているが、上記に説明したように第２の強磁性膜
５３に隣接してなければ同様の効果が得られることはい
うまでもない。
【００８７】なお、上述した各々の機能膜の材料におい
ては、一例にすぎず、各々の機能膜として適切な材料を
用いればよく、厚さについても機能を損なわない範囲内
で設定すればよい。
【００８８】また、図５には示されていないが、磁気記
録媒体に記録され、再生したい特定の信号磁界以外の余
分な磁界を遮蔽することを目的とした機能膜として、図
５のスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド素子の上下に素
子を挟むようにして強磁性材料からなるシールド膜を積
層形成してもよい。
【００８９】ただし、このときスピンバルブ型磁気抵抗
効果ヘッド素子とシールド膜とは電気的に絶縁が保たれ
ている必要がある。
【００９０】このようなスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘ
ッド素子に対して、情報検出電流を流すための電極およ
び適当な絶縁保護膜を形成した後、周知の技術を用いて
スライダ加工を施すとともに、加圧バネ，支持アーム等
の取り付けおよび電極配線等を行ってスピンバルブ型磁
気抵抗効果ヘッドを作製した。
【００９１】上記のようにして作製されたスピンバルブ
型磁気抵抗効果ヘッドについて再生特性を調べたとこ
ろ、適切な情報検出電流において線形動作し、バルクハ
ウゼン・ジャンプ・ノイズなどの雑音のない良好な再生
波形が得られた。
【００９２】更に、第２の強磁性膜の固定された磁化の
熱的安定性を確認するために、通常の情報検出電流より
５〜６倍程度の大きな電流を流しても、そのときの発熱
による温度上昇による再生波形の乱れはなく良好な再生
特性が得られ、第２の強磁性膜の固定された磁化の十分
な熱的安定性も確認された。
【００９３】次に、本発明の第６の実施形態を図６に示
す。
【００９４】この図６に示す第６の実施形態において
は、スピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド素子は、絶縁膜
が形成された基板（図６においては省略されている）上
に、第１の強磁性膜６１，非磁性導電体膜６２，第２の
強磁性膜６３および反強磁性膜６４が順次積層成膜さ
れ、第１の強磁性膜６１および非磁性導電体膜６２の両
端部に硬質強磁性膜６５ａ，６５ｂが挟み込むようにし
て配設されている。
【００９５】さらに、第２の強磁性膜６３は、二層６３
ａ，６３ｂからなっている。
【００９６】基板としてはＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ系のセラ
ミックを使用し、絶縁膜には膜厚１００〔ｎｍ〕のＡｌ
2 Ｏ3 を用いた。
【００９７】第１の強磁性膜６１は厚さが８〔ｎｍ〕の
ニッケル・鉄合金からなり、非磁性導電体膜６２は厚さ
が２．５〔ｎｍ〕の銅からなり、第２の強磁性膜６３の
第１層目は厚さが１０〔ｎｍ〕のコバルト・鉄合金から
なり、第２層目は厚さが１５〔ｎｍ〕のニッケル・鉄合
金からなり、反強磁性膜６４は膜厚が２０〔ｎｍ〕の鉄
・マンガン合金からなり、硬質強磁性膜６５ａ，６５ｂ
は厚さが１１〔ｎｍ〕のコバルト・クロム・プラチナ合
金からなり、これらがスパッタ法により積層成膜されて
いる。
【００９８】このとき、硬質強磁性膜６５ａ，６５ｂで
あるコバルト・クロム・プラチナ合金の下地膜として、
クロムや鉄・クロム合金等を形成しておくことによっ
て、コバルト・クロム・プラチナ合金を強い面内磁化膜
にしておくことが望ましい。
【００９９】ここで、特に第１の強磁性膜６１としては
その磁歪定数が「−１ｘ１０-6」となるように鉄を１８
重量百分率含んだニッケル・鉄合金を用い、第２の強磁
性膜６３の第１層目についてはその磁歪定数が−２ｘ１
０-7となるように、鉄として１０原子百分率含んだコバ
ルト・鉄合金を用い、第２層目には＋１ｘ１０-5となる
ように、鉄を２５重量百分率含んだニッケル・鉄合金を
用いた。
【０１００】更に、第１の強磁性膜６１は、トラック幅
方向に、１００エルステッド程度の磁場を印加しながら
成膜することによって、トラック幅方向に磁気異方性を
誘起させている。
【０１０１】また、第２の強磁性膜６３および反強磁性
膜６４は、素子高さ方向に１００エルステッド程度の磁
場を印加しながら成膜し、さらに、スピンバルブ型磁気
抵抗効果ヘッドを製造する過程において一定の磁界を印
加しながら熱処理を施すことによって、素子高さ方向に
磁気異方性を誘起し同時に第２の強磁性膜６３と反強磁
性膜６４との交換結合によって第２の強磁性膜６３の磁
化をその方向に固定している。
【０１０２】また、第１の強磁性膜６１および非磁性導
電体膜６２の両端部に配設された硬質強磁性膜６５ａ，
６５ｂによって第１の強磁性膜６１が単一磁区状態を保
持している。
【０１０３】更に、硬質強磁性膜６５ａ，６５ｂは、第
２の強磁性膜６３に隣接しておらず、硬質強磁性膜６５
ａ，６５ｂから第２の強磁性膜６３への磁束の流入を防
ぎ、第２の強磁性膜６３の素子高さ方向に向いている磁
化への影響を防いでいる。
【０１０４】又、第２の強磁性膜６３への余分な磁束の
流出を防ぐことによって、硬質強磁性膜６５ａ，６５ｂ
の膜厚を薄くできる。
【０１０５】ここでは、硬質強磁性膜６５ａ，６５ｂが
非磁性導電体膜６２の両端部をちょうど覆う高さまで積
層されているが、上記に説明したように第２の強磁性膜
６３に隣接してなければ同様の効果が得られることはい
うまでもない。
【０１０６】なお、上述した各々の機能膜の材料におい
ては、一実施例にすぎず、各々の機能膜として適切な材
料を用いればよく、厚さについても機能を損なわない範
囲内で設定すればよい。
【０１０７】また、図６には示されていないが、磁気記
録媒体に記録され、再生したい特定の信号磁界以外の余
分な磁界を遮蔽することを目的とした機能膜として、図
６のスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド素子の上下に素
子を挟むようにして強磁性材料からなるシールド膜を積
層形成してもよい。ただし、このときスピンバルブ型磁
気抵抗効果ヘッド素子とシールド膜とは電気的に絶縁が
保たれている必要がある。
【０１０８】このようなスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘ
ッド素子に対して、情報検出電流を流すための電極およ
び適当な絶縁保護膜を形成した後、周知の技術を用いて
スライダ加工を施すとともに、加圧バネ，支持アーム等
の取り付けおよび電極配線等を行ってスピンバルブ型磁
気抵抗効果ヘッドを作製した。
【０１０９】上記のようにして作製されたスピンバルブ
型磁気抵抗効果ヘッドについて再生特性を調べたとこ
ろ、適切な情報検出電流において線形動作し、バルクハ
ウゼン・ジャンプ・ノイズなどの雑音のない良好な再生
波形が得られた。
【０１１０】更に、第２の強磁性膜の固定された磁化の
熱的安定性を確認するために、通常の情報検出電流より
５〜６倍程度の大きな電流を流しても、そのときの発熱
による温度上昇による再生波形の乱れはなく良好な再生
特性が得られ、第２の強磁性膜の固定された磁化の十分
な熱的安定性も確認された。
【０１１１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、製造時の
種々の熱処理，情報検出電流による発熱あるいは様々な
磁界などによる第２の強磁性膜の磁化の不安定性を低減
し、ヘッド素子としての線形動作の信頼性を向上でき、
ノイズの発生を防ぐことができ、更に、第１の強磁性膜
の単一磁区構造をより安定化させることによって、バル
クハウゼン・ジャンプ・ノイズなどの雑音を防止したス
ピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッドを提供できる。
【０１１２】また、第１の強磁性膜の単一磁区構造を独
自に安定化させることによって、硬質強磁性膜の膜厚を
適度に薄くすることによって、製造コストを低減したス
ピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるスピンバルブ
型磁気抵抗効果ヘッドの素子部分の基本構造（積層部
分）を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるスピンバルブ
型磁気抵抗効果ヘッドの素子部分の例を示す説明図であ
る。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるスピンバルブ
型磁気抵抗効果ヘッドの素子部分の例を示す説明図であ
る。
【図４】本発明の第３の実施形態におけるスピンバルブ
型磁気抵抗効果ヘッドの素子部分の例を示す説明図であ
る。
【図５】本発明の第４の実施形態におけるスピンバルブ
型磁気抵抗効果ヘッドの素子部分の例を示す説明図であ
る。
【図６】本発明の第５の実施形態におけるスピンバルブ
型磁気抵抗効果ヘッドの素子部分の例を示す説明図であ
る。
【図７】従来例におけるスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘ
ッド素子の構成要素の展開例を示す説明図である。
【図８】他の従来例におけるスピンバルブ型磁気抵抗効
果ヘッド素子の構成要素の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１，５１，６１ 第１の強磁性膜 １２，２２，３２，４２，５２，６２ 非磁性導電体膜 １３，２３，３３，４３，５３，６３，６３ａ，６３ｂ
第２の強磁性膜 １４，２４，３４，４４，５４，６４ 反強磁性膜 ２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂ，４５ａ，４５ｂ，５
５ａ，５５ｂ，６５ａ，６５ｂ 硬質強磁性膜 ｈ 磁気記録媒体からの磁界 Ｍ１，Ｍ２ 磁化方向

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 非磁性導電体膜によって分離された第１
    の強磁性膜と第２の強磁性膜と、この第２の強磁性膜に
    接して積層された反強磁性膜とからなり、前記第１の強
    磁性膜の磁化方向と前記第２の強磁性膜の磁化方向が外
    部磁界がゼロである場合に直交しているスピンバルブ型
    磁気抵抗効果ヘッドにおいて、 前記第２の強磁性膜が正の磁歪定数を有することを特徴
    としたスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド。
  2. 【請求項２】 前記第２の強磁性膜が、５ｘ１０-6以上
    の磁歪定数を有することを特徴とする請求項１記載のス
    ピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド。
  3. 【請求項３】 前記第１の強磁性膜が、１ｘ１０-6以下
    の磁歪定数を有することを特徴とする請求項１または２
    記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド。
  4. 【請求項４】 前記第１の強磁性膜が、−５ｘ１０-6以
    上−１ｘ１０-6以下の磁歪定数を有することを特徴とす
    る請求項１又は２記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘ
    ッド。
  5. 【請求項５】 前記第２の強磁性膜が、ニッケル・鉄合
    金，コバルト・鉄合金又はニッケル・コバルト・鉄合金
    からなることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載
    のスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド。
  6. 【請求項６】 前記第１の強磁性膜が、１６重量百分率
    以上でかつ１８重量百分率以下の鉄を含有するニッケル
    ・鉄合金であることを特徴とする請求項１，２，３，４
    又は５記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド。
  7. 【請求項７】 前記第２の強磁性膜が、２２重量百分率
    以上の鉄を含有するニッケル・鉄合金であることを特徴
    とする請求項１，２，３，４又は６記載のスピンバルブ
    型磁気抵抗効果ヘッド。
  8. 【請求項８】 非磁性導電体膜によって分離された第１
    の強磁性膜と第２の強磁性膜と、前記第２の強磁性膜に
    接して積層された反強磁性膜とからなり、前記第１の強
    磁性膜の磁化方向と前記第２の強磁性膜の磁化方向が外
    部磁界がゼロである場合に直交しているスピンバルブ型
    磁気抵抗効果ヘッドにおいて、 前記第２の強磁性膜が二層以上の積層膜からなり、その
    内少なくとも１層が正の磁歪定数を有することを特徴と
    するスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド。
  9. 【請求項９】 前記二層以上の積層膜からなる第２の強
    磁性膜の少なくとも１層が、５ｘ１０-6以上の磁歪定数
    を有することを特徴とする請求項８記載のスピンバルブ
    型磁気抵抗効果ヘッド。
  10. 【請求項１０】 前記第１の強磁性膜が、１ｘ１０-6以
    下の磁歪定数を有することを特徴とする請求項８又は９
    記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド。
  11. 【請求項１１】 前記第１の強磁性膜が、−５ｘ１０-6
    以上−１ｘ１０-6以下の磁歪定数を有することを特徴と
    する請求項８，９又は１０記載のスピンバルブ型磁気抵
    抗効果ヘッド。
  12. 【請求項１２】 前記第２の強磁性膜の非磁性導電体膜
    に隣接する少なくとも１層が、ニッケル・鉄合金，コバ
    ルト・鉄合金またはニッケル・コバルト・鉄合金からな
    ることを特徴とする請求項８，９，１０又は１１記載の
    スピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド。
  13. 【請求項１３】 前記第１の強磁性膜が、１６重量百分
    率以上でかつ１８重量百分率以下の鉄を含有するニッケ
    ル・鉄合金であることを特徴とする請求項８，９，１
    ０，１１又は１２記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果ヘ
    ッド。
  14. 【請求項１４】 前記第２の強磁性膜の非磁性導電体膜
    に隣接する少なくとも１層が、２２重量百分率以上の鉄
    を含有するニッケル・鉄合金であることを特徴とする請
    求項８，９，１０，１１又は１３記載のスピンバルブ型
    磁気抵抗効果ヘッド。
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