JPH10302227A - Magnetoresistive head - Google Patents
Magnetoresistive headInfo
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- JPH10302227A JPH10302227A JP9124909A JP12490997A JPH10302227A JP H10302227 A JPH10302227 A JP H10302227A JP 9124909 A JP9124909 A JP 9124909A JP 12490997 A JP12490997 A JP 12490997A JP H10302227 A JPH10302227 A JP H10302227A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、ＨＤＤなどの磁
気ディスク装置，あるいはＶＴＲやＤＣＣなどの磁気テ
ープ装置における再生専用ヘッドとして用いられる磁気
抵抗効果型ヘッドにかかり、特にスピンバルブ型磁気抵
抗効果ヘッドの改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive head used as a read-only head in a magnetic disk device such as an HDD or a magnetic tape device such as a VTR or DCC. It is related to the improvement of.
【０００２】[0002]
【背景技術】近年、ＨＤＤなどの磁気媒体装置では、再
生用に磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッド）が用いられ
ている。ＭＲヘッドは、従来の巻線型のインダクティブ
ヘッドよりも高感度，高出力であり、装置の小型化，高
密度化の点で好適である。また最近では、従来のものよ
りも更に高いＭＲ効果（抵抗変化）が得られる巨大磁気
抵抗効果型ヘッド（ＧＭＲヘッド）が提案されている。
ＧＭＲヘッドにも各種のタイプがあるが、スピンバルブ
素子を使用するスピンバルブ型ＭＲヘッドが実用化の点
で注目されている。2. Description of the Related Art In recent years, magneto-resistive heads (MR heads) have been used for reproduction in magnetic media devices such as HDDs. The MR head has higher sensitivity and higher output than the conventional wound inductive head, and is suitable in terms of miniaturization and high density of the device. Recently, a giant magnetoresistive head (GMR head) has been proposed which can obtain a higher MR effect (resistance change) than the conventional one.
There are various types of GMR heads, and a spin-valve MR head using a spin-valve element has attracted attention in terms of practical use.
【０００３】図３（A）には、スピンバルブ素子の基本
構成が示されている。同図において、スピンバルブ素子
主要部は、ＮｉＦｅなどによる２つの磁性層９００，９
０２が、Ｃｕなどによる非磁性層９０４によって分離さ
れた構成となっている。２つの磁性層９００，９０２の
磁化方向は、外部磁界に対しそれぞれ異なった変化をす
るように設定されている。第１の磁性層９００は、磁気
媒体（図示せず）からの信号磁界で磁化方向が回転する
自由層であり、第２の磁性層９０２は、磁化方向が所定
方向に保持されている固定層である。このための方法と
して、自由側の磁性層９００として、保磁力の小さい磁
性膜，すなわち軟磁気特性の良い磁性膜が用いられる。
また、固定側の磁性層９０２には、ＦｅＭｎなどによる
反強磁性膜９０６が積層されている。この反強磁性膜９
０６による交換結合を利用して、磁性層９０２の磁化方
向が固着される。あるいは、磁性層９０２として保磁力
の大きな磁性膜を用いることで磁化方向を固着する方法
もある。FIG. 3A shows a basic structure of a spin valve element. In the figure, the main part of the spin valve element is composed of two magnetic layers 900 and 9 made of NiFe or the like.
02 are separated by a nonmagnetic layer 904 of Cu or the like. The magnetization directions of the two magnetic layers 900 and 902 are set to change differently with respect to an external magnetic field. The first magnetic layer 900 is a free layer whose magnetization direction is rotated by a signal magnetic field from a magnetic medium (not shown), and the second magnetic layer 902 is a fixed layer whose magnetization direction is held in a predetermined direction. It is. As a method for this, a magnetic film having a small coercive force, that is, a magnetic film having good soft magnetic characteristics is used as the free magnetic layer 900.
An antiferromagnetic film 906 of FeMn or the like is laminated on the fixed magnetic layer 902. This antiferromagnetic film 9
The magnetization direction of the magnetic layer 902 is fixed by using the exchange coupling by 06. Alternatively, there is a method of fixing the magnetization direction by using a magnetic film having a large coercive force as the magnetic layer 902.
【０００４】図４には、このようなスピンバルブ素子の
具体例が示されている。同図において、ＡｌＴｉＣなど
のベース９１０上には、アルミナなどによる基板９１２
が形成されている。基板９１２上には、Ｔａなどによる
１０．０nmの下地９１４が形成されており、これにＮｉ
Ｆｅなどによる１２．０nmの自由側の磁性層９００，Ｃ
ｕなどによる２．４nmの非磁性層９０４，ＮｉＦｅなど
による３．０nmの固定側の磁性層９０２，ＦｅＭｎなど
による１５．０nmの反強磁性膜９０６が順次積層形成さ
れている。更に、その上には、ＦｅＭｎの耐蝕性に対す
る保護のため、Ｔａなどによる５．０nmの保護膜９１６
が形成されている。FIG. 4 shows a specific example of such a spin valve element. In the figure, a substrate 912 made of alumina or the like is provided on a base 910 made of AlTiC or the like.
Are formed. On the substrate 912, an underlayer 914 of 10.0 nm made of Ta or the like is formed.
12.0 nm free side magnetic layer 900 of Fe or the like, C
A 2.4 nm non-magnetic layer 904 of u or the like, a 3.0 nm fixed-side magnetic layer 902 of NiFe or the like, and a 15.0 nm antiferromagnetic film 906 of FeMn or the like are sequentially laminated. Further, a 5.0 nm protective film 916 of Ta or the like is formed thereon to protect FeMn against corrosion resistance.
Are formed.
【０００５】以上のようなスピンバルブ素子の電気抵抗
は、磁性層９００，９０２の磁化方向の角度の余弦とし
て変化する。両層が磁化方向が同一の方向となったとき
に電気抵抗は最小になり、逆に磁化方向が反対方向とな
ったときに電気抵抗は最大となる。記録媒体からの信号
磁界によって自由層である第１の磁性層９００の磁化方
向が変化すると磁気抵抗が変化し、スピンバルブ素子に
流れるセンス電流が変化して再生信号が得られる。ちょ
うど、磁性層９００における磁化方向のスピンが、抵抗
変化によってセンス電流を制御するバルブとして作用し
ている。[0005] The electric resistance of the spin valve element as described above changes as the cosine of the angle of the magnetization direction of the magnetic layers 900 and 902. When both layers have the same magnetization direction, the electric resistance becomes minimum, and when the magnetization directions are opposite, the electric resistance becomes maximum. When the magnetization direction of the first magnetic layer 900, which is a free layer, changes due to the signal magnetic field from the recording medium, the magnetic resistance changes, and the sense current flowing through the spin valve element changes, thereby obtaining a reproduction signal. Just the spin in the magnetization direction in the magnetic layer 900 acts as a valve that controls the sense current by a change in resistance.
【０００６】通常スピンバルブは、外部磁界が「０」の
とき、２層の磁化方向が１８０°反転している反平行の
高抵抗状態になっている。しかし、特開平４−３５８３
１０号公報には、外部磁界が「０」のときは磁性層９０
０，９０２の磁化の向きが直交するように設定して、磁
気ヘッドとしての感度や信号の線形性を改善する旨が開
示されている。図３（B）にはその様子が示されてお
り、自由側の磁性層９００は矢印ＦＡ（トラック幅方
向）が磁化方向となっており、固定側の磁性層９０２は
矢印ＦＢ（素子高さ方向）が磁化方向となっている。磁
気媒体による外部磁界は、矢印ＦＣ方向に印加される。Normally, the spin valve is in an antiparallel high resistance state in which the magnetization directions of the two layers are inverted by 180 ° when the external magnetic field is “0”. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-3583
No. 10 discloses that when the external magnetic field is "0", the magnetic layer 90
It is disclosed that the magnetization directions of 0,902 are set to be orthogonal to each other to improve the sensitivity and signal linearity of the magnetic head. FIG. 3B shows this state. The free side magnetic layer 900 has a magnetization direction indicated by an arrow FA (track width direction), and the fixed side magnetic layer 902 has an arrow FB indicated by an arrow FB (element height). Direction) is the magnetization direction. The external magnetic field from the magnetic medium is applied in the direction of arrow FC.
【０００７】このような直交する磁化方向を得る方法と
しては、スピンバルブ素子の成膜時に所望の方向に磁界
を印加する方法，成膜後に磁場中で加熱・冷却する方
法，ハード膜を用いた強磁性結合による方法がある。図
５には、ハード膜によって磁化方向の直交化を図った例
が示されている。同図において、上述したスピンバルブ
素子９２０は、両端がＣｏＰｔ，ＣｏＣｒＰｔなどによ
るハード膜９２２に接合している。ハード膜９２２上に
は、Ａｕなどによるリード電極９２４が設けられてお
り、これをセンス電流が矢印ＦＤ方向に流れる。ハード
膜９２２は、矢印ＦＥ方向に強磁性結合し、図３（B）
に示した矢印ＦＡ方向に自由側の磁性層９００を磁化す
る。As a method of obtaining such orthogonal magnetization directions, a method of applying a magnetic field in a desired direction at the time of film formation of a spin valve element, a method of heating / cooling in a magnetic field after film formation, and a hard film are used. There is a method using ferromagnetic coupling. FIG. 5 shows an example in which the magnetization directions are orthogonalized by a hard film. In the figure, the above-described spin valve element 920 has both ends joined to a hard film 922 made of CoPt, CoCrPt, or the like. A lead electrode 924 made of Au or the like is provided on the hard film 922, and a sense current flows through the lead electrode 924 in the direction of arrow FD. The hard film 922 is ferromagnetically coupled in the direction of arrow FE,
The free side magnetic layer 900 is magnetized in the direction of arrow FA shown in FIG.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような背景技術には、次のような不都合がある。 （1）磁性層の成膜時に所望の方向に磁界を印加する方
法や、成膜後に磁場中で加熱・冷却する方法で磁化方向
を直交させようとすると、印加する磁界の不均一や磁気
的な相互作用などでうまく磁化方向が直交しない場合が
ある。このため、基板上の複数の素子間でばらつきが生
じ、それが生産歩留まりの低下を招く。 （2）ハード膜を用いた強磁性結合による方法では、ハ
ード膜による影響が固定層にまで及び、必ずしも理想的
な直交状態が実現されない。However, the above background art has the following disadvantages. (1) If the magnetization directions are made orthogonal by a method of applying a magnetic field in a desired direction during the formation of the magnetic layer or a method of heating / cooling in the magnetic field after the film is formed, the applied magnetic field may become uneven or magnetic. In some cases, the magnetization directions may not be perpendicular to each other due to a simple interaction. For this reason, variation occurs between a plurality of elements on the substrate, which causes a decrease in production yield. (2) In the method based on ferromagnetic coupling using a hard film, the influence of the hard film extends to the fixed layer, and an ideal orthogonal state is not always realized.
【０００９】本発明は、このような点を考慮したもの
で、スピンバルブ型磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、無
理なく自然で簡便に固定層と自由層を上記所望の磁化方
向とすることができ、良好な特性を得ることができる磁
気抵抗効果型ヘッドを提供することを、その目的とする
ものである。The present invention has been made in view of the above points, and in a spin-valve magnetoresistive head, the pinned layer and the free layer can have the desired magnetization directions easily, naturally and easily. It is an object of the present invention to provide a magnetoresistive head capable of obtaining good characteristics.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、この発明は、磁化方向が変化する第１の磁性層と、
磁化方向が固定された第２の磁性層が、非磁性層によっ
て分離されており、前記第１の磁性層の磁化方向の変化
に対応して抵抗が変化するスピンバルブ素子を備えた磁
気抵抗効果型ヘッドにおいて、前記第１の磁性層を負磁
歪とするとともに、前記第２の磁性層を正磁歪とし、第
１及び第２の磁性層に圧縮応力が作用する構成としたこ
とを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a first magnetic layer whose magnetization direction changes,
A second magnetic layer having a fixed magnetization direction is separated by a non-magnetic layer, and a magnetoresistive effect includes a spin valve element whose resistance changes in response to a change in the magnetization direction of the first magnetic layer. In the die head, the first magnetic layer has a negative magnetostriction, the second magnetic layer has a positive magnetostriction, and a compressive stress acts on the first and second magnetic layers. .
【００１１】他の発明は、磁化方向が変化する第１の磁
性層と、磁化方向が固定された第２の磁性層が、第１の
非磁性層によって分離されており、前記第１の磁性層の
磁化方向の変化に対応して抵抗が変化するスピンバルブ
素子を備えた磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、負磁歪の
軟磁性膜を、第２の非磁性層を介して前記第１の磁性層
に隣接形成するとともに、前記軟磁性膜に圧縮応力が作
用する構成としたことを特徴とする。According to another aspect of the present invention, a first magnetic layer whose magnetization direction changes and a second magnetic layer whose magnetization direction is fixed are separated by a first non-magnetic layer. In a magnetoresistive head provided with a spin valve element whose resistance changes in response to a change in the magnetization direction of a layer, a soft magnetic film having a negative magnetostriction is formed on the first magnetic layer via a second nonmagnetic layer. And a compressive stress acts on the soft magnetic film.
【００１２】主要な形態によれば、前記第１及び第２の
磁性層，前記軟磁性膜の磁歪の大きさが１×１０-6以上
となるように設定される。この発明の前記及び他の目
的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から
明瞭になろう。According to the main mode, the magnitude of the magnetostriction of the first and second magnetic layers and the soft magnetic film is set to 1 × 10 −6 or more. The above and other objects, features, and advantages of the present invention will be apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。最初に、図１を参照しながら、実施
形態１について説明する。図１において、スピンバルブ
素子１０は、自由層となる第１の磁性層１２，分離層と
なる非磁性層１４，固定層となる第２の磁性層１６，こ
れを一定方向に磁化する反強磁性層１８を積層した構成
となっている。上述したハード膜は設けられていない。
リード電極２０は、反強磁性層１８の両端に磁気媒体に
おける信号記録トラック幅ＴＷを隔てて、ヘッド高さＨ
方向に延長形成されている。Embodiments of the present invention will be described below in detail. First, Embodiment 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a spin valve element 10 includes a first magnetic layer 12 serving as a free layer, a nonmagnetic layer 14 serving as a separation layer, a second magnetic layer 16 serving as a fixed layer, and an anti-magnetizing element for magnetizing the same in a certain direction. It has a configuration in which the magnetic layers 18 are stacked. The above-mentioned hard film is not provided.
The lead electrode 20 has a head height H at both ends of the antiferromagnetic layer 18 with a signal recording track width TW in the magnetic medium.
It is formed to extend in the direction.
【００１４】ところで、本形態では、自由側の磁性層１
２の磁歪（磁化方向の伸縮）が、「−１×１０-6以下
（符号が負で絶対値が１×１０-6以上）」となるように
形成されている。一方、固定側の磁性層１６の磁歪は、
「１×１０-6以上（符号が正で絶対値が１×１０-6以
上）」となるように形成されている。このように、磁歪
の大きさを一定以上とすることで、後述する圧縮応力に
よる逆磁歪現象が顕著になるという利点がある。更に、
本形態では、スピンバルブ素子１０にかかる応力が圧縮
応力となるように、リード電極２０やシールド膜（図示
せず）などの他の構成要素の成膜条件が最適化されてい
る。In this embodiment, the free magnetic layer 1
2 is formed so that the magnetostriction (expansion and contraction of the magnetization direction) is “−1 × 10 −6 or less (the sign is negative and the absolute value is 1 × 10 −6 or more)”. On the other hand, the magnetostriction of the fixed-side magnetic layer 16 is
It is formed so as to be “1 × 10 −6 or more (the sign is positive and the absolute value is 1 × 10 −6 or more)”. As described above, by setting the magnitude of the magnetostriction to be equal to or more than a certain value, there is an advantage that a reverse magnetostriction phenomenon due to a compressive stress described later becomes remarkable. Furthermore,
In the present embodiment, the film forming conditions of other components such as the lead electrode 20 and the shield film (not shown) are optimized so that the stress applied to the spin valve element 10 becomes a compressive stress.
【００１５】このため、自由側の磁性層１２では、磁歪
が負のため、逆磁歪効果によって圧縮方向，すなわち矢
印ＦＡ方向（トラック幅ＴＷ方向）に磁化し易くなる。
また、固定側の磁性層１６では、磁歪が正のため、逆磁
歪効果によって伸張方向，すなわち矢印ＦＢ方向（素子
高さＨ方向）に磁化し易くなる。このような磁化方向
が、いずれの磁性層においてもエネルギ的に安定であ
る。従って、本形態によれば、自由側の磁性層１２の磁
化方向をＦＡ方向に向けるために用いていたハード膜
（図５参照）が不要となる。また、固定側の磁性層１６
では、反強磁性膜１８による矢印ＦＢ方向の磁化がより
安定になる。For this reason, the magnetic layer 12 on the free side has a negative magnetostriction, and is easily magnetized in the compression direction, that is, in the direction of the arrow FA (the direction of the track width TW) due to the inverse magnetostriction effect.
Further, since the magnetostriction is positive in the fixed-side magnetic layer 16, it is easy to be magnetized in the extension direction, that is, the direction of the arrow FB (the element height H direction) due to the reverse magnetostriction effect. Such a magnetization direction is energetically stable in any of the magnetic layers. Therefore, according to the present embodiment, the hard film (see FIG. 5) used to direct the magnetization direction of the free magnetic layer 12 in the FA direction becomes unnecessary. The fixed-side magnetic layer 16
In this case, the magnetization in the direction of arrow FB by the antiferromagnetic film 18 becomes more stable.
【００１６】次に、本形態の具体例と比較例を説明す
る。まず、具体例から説明すると、自由側磁性層１２と
して磁歪「−１．７×１０-6」のＮｉＦｅ膜を用い、固
定側磁性層１６として磁歪「１．２×１０-6」のＮｉＦ
ｅ膜を用いて、スピンバルブ素子１０を構成した。固定
側磁性層１６には、ＦｅＭｎによる反強磁性膜１８を隣
接して設けた。しかし、自由側磁性層１２の両側には、
通常設けられるＣｏＰｔなどのハード膜を設けなかっ
た。更に、スピンバルブ素子１０にかかる応力が圧縮応
力となるように、素子上下のギャップ（図２参照）をＡ
１2Ｏ3で形成し、素子上下のシールドないしコア（図２
参照）としてＣｏ系アモルファス材料を使用し、他の絶
縁膜としてＳｉＯ2をそれぞれ用い、平坦化研磨採用の
構造とした。これによって、素子全体の応力は圧縮応力
となった。Next, a specific example of this embodiment and a comparative example will be described. First, a specific example will be described. An NiFe film having a magnetostriction of “−1.7 × 10 −6 ” is used as the free magnetic layer 12, and a NiF film having a magnetostriction of “1.2 × 10 −6 ” is used as the fixed magnetic layer 16.
The spin valve element 10 was formed using the e film. An antiferromagnetic film 18 of FeMn was provided adjacent to the fixed magnetic layer 16. However, on both sides of the free magnetic layer 12,
A hard film such as CoPt, which is usually provided, was not provided. Further, the upper and lower gaps (see FIG. 2) are set to A so that the stress applied to the spin valve element 10 becomes a compressive stress.
Formed by 1 2 O 3, elements the upper and lower shields to the core (FIG. 2
(See Reference), a Co-based amorphous material was used, and SiO 2 was used as each of the other insulating films, and a structure employing flattening polishing was adopted. As a result, the stress of the entire device became a compressive stress.
【００１７】次に、比較例を説明すると、自由側，固定
側の両磁性層１２，１６ともにＮｉＦｅを用いたが、磁
歪は両者ともほぼ零磁歪付近となるような組成とした。
そして、自由側の磁性層１２の両側にＣｏＰｔによるハ
ード膜を設け、図５に示した構成とした。これ以外は、
前記具体例と同様とした。Next, to explain a comparative example, NiFe was used for both the free side and fixed side magnetic layers 12 and 16, but the composition was such that the magnetostriction was approximately zero magnetostriction.
Then, a hard film made of CoPt is provided on both sides of the free magnetic layer 12 to obtain the configuration shown in FIG. Otherwise,
It was the same as the specific example.
【００１８】以上のような本形態の具体例と比較例のＭ
Ｒヘッドについて、孤立波再生出力を測定したところ、
本形態では「７２０μＶpp／μm」，比較例では「６５
０μＶpp／μm」となった。この結果から明らかなよう
に、本形態の方が１０％程度出力が高くなっている。こ
れは、本形態の方が、より完全に自由側磁性層と固定側
磁性層の磁化方向が直交した状態となっているためであ
ると考えられる。As described above, the specific examples of this embodiment and the M
When the solitary wave reproduction output was measured for the R head,
In this embodiment, “720 μVpp / μm” and in the comparative example, “65 μVpp / μm”.
0 μVpp / μm ”. As is clear from this result, the output of this embodiment is higher by about 10%. This is considered to be because in the present embodiment, the magnetization directions of the free magnetic layer and the fixed magnetic layer are more completely orthogonal to each other.
【００１９】次に、図２を参照しながら、本発明の実施
形態２について説明する。本形態では、自由側の磁性層
に非磁性膜を介して負の磁歪を持つ軟磁性膜が隣接して
設けられており、更に、素子上に圧縮応力を持つ膜が積
層されている。図２（A）には、本形態のスピンバルブ
素子３０の構成が示されている。同図において、比較的
保磁力が小さい自由側の磁性層３２には、一方で、第１
の非磁性層３４を介して固定側の磁性層３６が設けられ
ている。固定側の磁性層３６には、反強磁性膜３８が設
けられている。前記自由側の磁性層３２には、更に第２
の非磁性層４０を介して軟磁性膜４２が設けられてい
る。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a soft magnetic film having negative magnetostriction is provided adjacent to a free magnetic layer via a nonmagnetic film, and a film having a compressive stress is laminated on the element. FIG. 2A shows a configuration of the spin valve element 30 of the present embodiment. In the figure, the free side magnetic layer 32 having a relatively small coercive force has the first
The fixed-side magnetic layer 36 is provided with the non-magnetic layer 34 interposed therebetween. An antiferromagnetic film 38 is provided on the fixed magnetic layer 36. The free side magnetic layer 32 further includes a second
The soft magnetic film 42 is provided with the nonmagnetic layer 40 interposed therebetween.
【００２０】自由側の磁性層３２としては、比較的保磁
力の小さいものが用いられる。固定側の磁性層３６とし
ては、保磁力の大きなものや小さいものが必要に応じて
用いられる。また、軟磁性膜４２は、１×１０-6以上の
負磁歪を持つ組成のＣｏＺｒＭｏなどを２〜５nm形成す
ることで得られる。この軟磁性膜４２の成膜時の印加磁
界の向きは、矢印ＦＡ方向に一致させる。この後の他の
各層の成膜時は、矢印ＦＢ方向に一致させる。As the free magnetic layer 32, a layer having a relatively small coercive force is used. As the fixed-side magnetic layer 36, a layer having a large or small coercive force is used as necessary. The soft magnetic film 42 can be obtained by forming CoZrMo or the like having a composition having a negative magnetostriction of 1 × 10 −6 or more in a thickness of 2 to 5 nm. The direction of the applied magnetic field when forming the soft magnetic film 42 is made to coincide with the direction of the arrow FA. When the other layers are subsequently formed, they are aligned in the direction of arrow FB.
【００２１】図２（B）には、以上のようなスピンバル
ブ素子３０を使用したＭＲヘッドの一例が示されてい
る。同図に示すように、スピンバルブ素子３０の両端に
は、自由側の磁性層３２の磁区（磁化方向）を制御する
ための磁気バイアス用のハード膜４４が形成されてお
り、このハード膜４４上にリード電極４６が形成されて
いる。スピンバルブ素子３０の下部には、絶縁材料によ
る下ギャップ膜４８を介して下シールド膜５０が形成さ
れている。また、スピンバルブ素子３０の上部には、絶
縁材料による上ギャップ膜５２を介して上シールド膜５
４が形成されている。なお、素子上側に積層される上ギ
ャップ膜５２，上シールド膜５４は、スピンバルブ素子
３０に矢印ＦＡ方向の圧縮応力が作用するような条件で
成膜される。FIG. 2B shows an example of an MR head using the spin valve element 30 as described above. As shown in the figure, a magnetic bias hard film 44 for controlling the magnetic domain (magnetization direction) of the free magnetic layer 32 is formed at both ends of the spin valve element 30. A lead electrode 46 is formed thereon. A lower shield film 50 is formed below the spin valve element 30 via a lower gap film 48 made of an insulating material. An upper shield film 5 is formed on the spin valve element 30 via an upper gap film 52 made of an insulating material.
4 are formed. The upper gap film 52 and the upper shield film 54 laminated on the upper side of the element are formed under conditions such that a compressive stress acts on the spin valve element 30 in the direction of arrow FA.
【００２２】次に、スピンバルブ素子３０の具体例を示
すと、下シールド膜５０，下ギャップ膜４８が形成され
ている基板上に、負磁歪を持つ組成のＣｏＺｒＭｏなど
によって軟磁性膜４２を、例えば２〜５nm形成する。軟
磁性膜４２の成膜時には、基板と平行な矢印ＦＡ方向に
磁界を印加する。以後の各層の成膜時は、上述した矢印
ＦＢ方向に磁界を印加して形成される。軟磁性膜４２の
上に、Ｔａなどによって第２の非磁性層４０を５nm形成
する。この非磁性層４０上に、自由側の磁性層３２とし
てＮｉＦｅを５nm，第１の非磁性層３４としてＣｕを２
nm，固定側の磁性層３６としてＮｉＦｅを５nm，反強磁
性膜３８としてＦｅＭｎを８nmを順次成膜する。これら
の成膜は、スパッタなどの薄膜製造方法によって同一装
置内で行われる。そして、これらの各膜４２〜３８を、
フォトリソグラフィやイオンミリングなどの方法で矩形
のパターンとする。その後、自由側の磁性層３２の磁区
制御用のハード膜４４，リード電極４６，上ギャップ膜
５２，上シールド膜５４を、上述したように圧縮応力を
持つ条件で順次形成する。Next, a specific example of the spin valve element 30 will be described. On the substrate on which the lower shield film 50 and the lower gap film 48 are formed, a soft magnetic film 42 made of CoZrMo having a composition having negative magnetostriction is formed. For example, it is formed in a thickness of 2 to 5 nm. When forming the soft magnetic film 42, a magnetic field is applied in the direction of arrow FA parallel to the substrate. When the respective layers are formed thereafter, the layers are formed by applying a magnetic field in the above-described arrow FB direction. On the soft magnetic film 42, a second nonmagnetic layer 40 is formed to a thickness of 5 nm using Ta or the like. On this nonmagnetic layer 40, NiFe is 5 nm as the free magnetic layer 32 and Cu is 2 nm as the first nonmagnetic layer 34.
In this case, 5 nm of NiFe is formed as the fixed magnetic layer 36, and 8 nm of FeMn is formed as the antiferromagnetic film 38 in this order. These films are formed in the same apparatus by a thin film manufacturing method such as sputtering. Then, each of these films 42 to 38 is
A rectangular pattern is formed by a method such as photolithography or ion milling. Thereafter, the magnetic domain control hard film 44, the lead electrode 46, the upper gap film 52, and the upper shield film 54 of the free magnetic layer 32 are sequentially formed under the condition having the compressive stress as described above.
【００２３】このような構成とすると、スピンバルブ素
子３０に圧縮応力がかかり、外部磁界が「０」のとき、
負磁歪を持つ軟磁性膜４２は逆磁歪効果によって矢印Ｆ
Ａ方向に磁化する。すると、この軟磁性膜４２によって
発生した磁界により、自由側の磁性層３２の磁化方向が
矢印ＦＡ方向に向くようになる。他方、このとき、第２
の磁性層３６の磁化方向は、反強磁性膜３８により矢印
ＦＢ方向に固定されている。このため、軟磁性膜４２か
らの磁界の影響を受けない。従って、第１の自由側の磁
性層３２の磁化方向は矢印ＦＡ方向となり、第２の固定
側の磁性層３６の磁化方向は矢印ＦＢ方向となるという
直交状態が実現する。With this configuration, a compressive stress is applied to the spin valve element 30 and when the external magnetic field is "0",
The soft magnetic film 42 having negative magnetostriction has an arrow F due to the inverse magnetostriction effect.
It is magnetized in the A direction. Then, the magnetic field generated by the soft magnetic film 42 causes the magnetization direction of the magnetic layer 32 on the free side to be directed in the direction of arrow FA. On the other hand, at this time, the second
The magnetization direction of the magnetic layer 36 is fixed in the direction of arrow FB by the antiferromagnetic film 38. Therefore, it is not affected by the magnetic field from the soft magnetic film 42. Accordingly, an orthogonal state is realized in which the magnetization direction of the first free magnetic layer 32 is in the direction of arrow FA and the magnetization direction of the second fixed magnetic layer 36 is in the direction of arrow FB.
【００２４】このように、本形態によれば、圧縮応力に
より磁化された負磁歪の軟磁性膜が発生する磁界によっ
て、スピンバルブを構成する第１の磁性層の磁化方向を
制御でき、更には、外部磁界がないときの第１及び第２
の磁性層の磁化方向を良好に直交化することができる。As described above, according to the present embodiment, the magnetization direction of the first magnetic layer constituting the spin valve can be controlled by the magnetic field generated by the soft magnetic film of negative magnetostriction magnetized by the compressive stress. First and second when there is no external magnetic field
The magnetization directions of the magnetic layers can be orthogonalized satisfactorily.
【００２５】この発明には数多くの実施の形態があり、
以上の開示に基づいて多様に改変することが可能であ
る。例えば、各部の材料などは各種のものが知られてお
り、必要に応じて適宜選択してよい。The present invention has a number of embodiments,
Various modifications can be made based on the above disclosure. For example, various materials are known for each part, and may be appropriately selected as needed.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次のような効果がある。 （1）自由磁性層を負磁歪，固定磁性層を正磁歪とし、
それらに圧縮応力を加えることとしたので、無理なく自
然で簡便に固定磁性層と自由磁性層を所望の磁化方向と
することができ、良好な磁気ヘッド特性を得ることがで
きる。 （2）圧縮応力により磁化された負磁歪の軟磁性膜を自
由磁性層側に設けることとしたので、自由磁性層の磁化
方向を良好に制御することができる。As described above, according to the present invention,
The following effects are obtained. (1) The free magnetic layer has negative magnetostriction and the fixed magnetic layer has positive magnetostriction.
Since a compressive stress is applied to them, the pinned magnetic layer and the free magnetic layer can be naturally and easily formed in desired magnetization directions, and good magnetic head characteristics can be obtained. (2) Since the soft magnetic film of negative magnetostriction magnetized by compressive stress is provided on the free magnetic layer side, the magnetization direction of the free magnetic layer can be controlled well.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】この発明の実施形態１の主要部を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a main part of a first embodiment of the present invention.
【図２】この発明の実施形態２の主要部を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a main part of a second embodiment of the present invention.
【図３】スピンバルブ素子の基本構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a basic configuration of a spin valve element.
【図４】スピンバルブ素子の具体的な構成例を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing a specific configuration example of a spin valve element.
【図５】スピンバルブ素子を使用した磁気抵抗効果型ヘ
ッドの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a magnetoresistive head using a spin valve element.
１０，３０…スピンバルブ素子 １２，３２…自由磁性層 １４，３４，４０…非磁性層 １６，３６…固定磁性層 １８，３８…反強磁性膜 ２０，４６…リード電極 ４２…軟磁性膜 ４４…ハード膜 ４８，５２…ギャップ膜 ５０，５４…シールド膜 ＦＡ，ＦＢ…磁化方向を示す矢印 10, 30 spin valve element 12, 32 free magnetic layer 14, 34, 40 nonmagnetic layer 16, 36 fixed magnetic layer 18, 38 antiferromagnetic film 20, 46 lead electrode 42 soft magnetic film 44 ... Hard films 48, 52 ... Gap films 50, 54 ... Shield films FA, FB ... Arrows indicating magnetization directions
Claims (4)
化方向が固定された第２の磁性層が、非磁性層によって
分離されており、前記第１の磁性層の磁化方向の変化に
対応して抵抗が変化するスピンバルブ素子を備えた磁気
抵抗効果型ヘッドにおいて、 前記第１の磁性層を負磁歪とするとともに、前記第２の
磁性層を正磁歪とし、第１及び第２の磁性層に圧縮応力
が作用する構成としたことを特徴とする磁気抵抗効果型
ヘッド。A first magnetic layer in which the magnetization direction changes and a second magnetic layer in which the magnetization direction is fixed are separated by a nonmagnetic layer, and a change in the magnetization direction of the first magnetic layer is provided. A magnetoresistive head provided with a spin valve element whose resistance changes in response to the first and second magnetic layers, wherein the first magnetic layer has a negative magnetostriction and the second magnetic layer has a positive magnetostriction; Wherein a compressive stress acts on the magnetic layer of (1).
の磁性層の正磁歪の大きさが１×１０-6以上となるよう
に設定したことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効
果型ヘッド。2. The negative magnetostriction of the first magnetic layer and the second magnetostriction
2. The magnetoresistive head according to claim 1, wherein the magnitude of the positive magnetostriction of the magnetic layer is set to 1 × 10 −6 or more.
化方向が固定された第２の磁性層が、第１の非磁性層に
よって分離されており、前記第１の磁性層の磁化方向の
変化に対応して抵抗が変化するスピンバルブ素子を備え
た磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、 負磁歪の軟磁性膜を、第２の非磁性層を介して前記第１
の磁性層に隣接形成するとともに、前記軟磁性膜に圧縮
応力が作用する構成としたことを特徴とする磁気抵抗効
果型ヘッド。3. A first magnetic layer whose magnetization direction changes and a second magnetic layer whose magnetization direction is fixed are separated by a first non-magnetic layer, and the magnetization of the first magnetic layer is changed. In a magnetoresistive head provided with a spin valve element whose resistance changes in response to a change in direction, a soft magnetic film having a negative magnetostriction is provided on the first magnetic layer via a second nonmagnetic layer.
And a compressive stress acts on the soft magnetic film.
０-6以上となるように設定したことを特徴とする請求項
３記載の磁気抵抗効果型ヘッド。4. The soft magnetic film according to claim 1, wherein the magnitude of the negative magnetostriction is 1 × 1.
4. A magnetoresistive head according to claim 3, wherein said head is set to be not less than 0 -6 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9124909A JPH10302227A (en) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | Magnetoresistive head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9124909A JPH10302227A (en) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | Magnetoresistive head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10302227A true JPH10302227A (en) | 1998-11-13 |
Family
ID=14897120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9124909A Pending JPH10302227A (en) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | Magnetoresistive head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10302227A (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6674617B2 (en) | 2002-03-07 | 2004-01-06 | International Business Machines Corporation | Tunnel junction sensor with a multilayer free-layer structure |
| US6700755B2 (en) | 2001-05-31 | 2004-03-02 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Spin valve sensor with modified magnetostriction |
| JP2004521513A (en) * | 2001-06-09 | 2004-07-15 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Magnetoresistive laminated structure and gradiometer provided with the structure |
| EP1566650A2 (en) * | 2004-02-18 | 2005-08-24 | Hitachi Global Storage Technologies B. V. | Magnetic sensor and data storage system |
| US7162791B2 (en) * | 2000-10-26 | 2007-01-16 | Headway Technologies, Inc. | Method of manufacturing integrated spin valve head |
| US7268979B2 (en) | 2003-07-02 | 2007-09-11 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Head with thin AFM with high positive magnetostrictive pinned layer |
| US7558027B2 (en) | 2005-04-27 | 2009-07-07 | Tdk Corporation | Magnetic field sensor provided with an upper shield layer having portions with different magnetostriction |
| US7948718B2 (en) | 2004-04-02 | 2011-05-24 | Tdk Corporation | Magnetoresistive head having an insulating layer with a particular compressive stress |
| US7957109B2 (en) | 2006-09-11 | 2011-06-07 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetic head of magnetoresistance effect type with high resistance to external stress |
-
1997
- 1997-04-28 JP JP9124909A patent/JPH10302227A/en active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7162791B2 (en) * | 2000-10-26 | 2007-01-16 | Headway Technologies, Inc. | Method of manufacturing integrated spin valve head |
| US6700755B2 (en) | 2001-05-31 | 2004-03-02 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Spin valve sensor with modified magnetostriction |
| JP2004521513A (en) * | 2001-06-09 | 2004-07-15 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Magnetoresistive laminated structure and gradiometer provided with the structure |
| US6674617B2 (en) | 2002-03-07 | 2004-01-06 | International Business Machines Corporation | Tunnel junction sensor with a multilayer free-layer structure |
| US7268979B2 (en) | 2003-07-02 | 2007-09-11 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Head with thin AFM with high positive magnetostrictive pinned layer |
| EP1566650A2 (en) * | 2004-02-18 | 2005-08-24 | Hitachi Global Storage Technologies B. V. | Magnetic sensor and data storage system |
| US7463459B2 (en) * | 2004-02-18 | 2008-12-09 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Self-pinned read sensor design with enhanced lead stabilizing mechanism |
| EP1566650A3 (en) * | 2004-02-18 | 2009-07-29 | Hitachi Global Storage Technologies B. V. | Magnetic sensor and data storage system |
| US7948718B2 (en) | 2004-04-02 | 2011-05-24 | Tdk Corporation | Magnetoresistive head having an insulating layer with a particular compressive stress |
| US7558027B2 (en) | 2005-04-27 | 2009-07-07 | Tdk Corporation | Magnetic field sensor provided with an upper shield layer having portions with different magnetostriction |
| US7957109B2 (en) | 2006-09-11 | 2011-06-07 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetic head of magnetoresistance effect type with high resistance to external stress |
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