JPH11185219A

JPH11185219A - 磁気抵抗効果型磁気ヘッド及び磁気記録再生装置

Info

Publication number: JPH11185219A
Application number: JP34756197A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Meguro; 賢一目黒; Yoshihiro Hamakawa; 佳弘濱川; Katsuro Watanabe; 克朗渡辺; Hiroyuki Hoshiya; 裕之星屋; Yoshiaki Kawato; 良昭川戸
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 1999-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】スピンバルブ構造の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
において、自由層磁化の方向制御を容易にし、かつ、再
生出力の低下を最小限に抑える磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドを提供する。【解決手段】スピンバルブ構造の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドにおいて、強磁性膜／非磁性反強磁性結合膜／強磁
性膜からなる固定層を用い、２つの強磁性膜を反強磁性
的に結合させることで、固定層の巨視的な磁気モーメン
トを小さくし、自由層に及ぼす双極子磁界の影響を低減
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、磁気的に記録され
た情報を検出する磁気抵抗効果型磁気ヘッド及び、前記
磁気抵抗効果型磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、出力が大きく、高感度を実現でき
ることから、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を利用した磁
気センサの研究開発が進められている。ＧＭＲ効果を用
いた磁気センサの一つとして、特開平4−358310 号公報
には、スピンバルブと呼ばれる積層膜構造が記載されて
いる。スピンバルブ膜の基本構成は、強磁性膜／非磁性
膜／強磁性膜／反強磁性膜である。反強磁性膜との交換
結合により、その磁化方向が一方向に固定されている強
磁性膜は固定層と呼ばれ、もう一方の強磁性膜は、外部
磁界に応じて自由にその磁化方向を変えることができる
ため、自由層と呼ばれる。スピンバルブ型ＧＭＲセンサ
は、固定層と自由層の磁化のなす角度に応じて電気抵抗
が変化する現象を利用し、磁気信号を電圧変化又は電流
変化として出力する。

【０００３】スピンバルブ型ＧＭＲセンサにおいて、高
感度な再生特性を実現するためには、線形性の良い応答
領域を利用する必要がある。理想的には、外部磁界が印
加されていない場合の再生出力が、線形応答領域の中心
にあることが望ましい。これは、外部磁界が印加されて
いない場合に、固定層の磁化が磁気記録媒体に対して垂
直な素子高さ方向を向き、自由層の磁化が磁気記録媒体
のトラック幅方向を向いている場合に実現される。固定
層の磁化は、前述したように、固定層に接して形成され
る反強磁性膜との交換結合により生じる一方向異方性に
よって、素子高さ方向に固定される。

【０００４】一方、自由層の磁化は、作製時に誘導され
る一軸異方性、更に、素子端部に形成される磁区制御膜
によって、トラック幅方向に向けられる。しかし、固定
層と自由層間に作用する層間結合磁界，センス電流によ
って発生する磁界，固定層からの双極子磁界の影響によ
って、一般的には、自由層の磁化を完全にトラック幅方
向に向けるのは困難である。

【０００５】通常は、前記三者の影響を相殺させること
で、自由層の磁化をトラック幅方向に向ける。しかし、
積層膜における各膜厚及び物性的な特性のばらつき，素
子のフォトリソグラフィ工程でのサイズばらつき，ヘッ
ド加工時の素子高さ寸法ばらつきによって、前記三者の
バランスをとるのは非常に困難を伴う。特に、素子高さ
寸法のばらつきは、固定層からの双極子磁界の影響を大
きく変化させ、磁気ヘッドを安定に大量生産するにあた
って、重大な阻害要因となる。

【０００６】これに対する解決法の一つとして、特開平
7−169026 号公報には、単層の固定層の代わりに、非磁
性反強磁性結合膜の上下を強磁性膜で挟んだ積層固定層
を用いたスピンバルブ膜構造が記載されている。積層固
定層中の２つの強磁性膜は、反強磁性的な層間結合によ
り、互いに磁化を反平行配列させることが可能となる。
その結果、固定層全体の磁気モーメントを、実質的に小
さく、場合によっては材料及び膜厚を適切に選択するこ
とにより零とすることができ、固定層からの双極子磁界
の影響を著しく低減することができる。従って、素子高
さ寸法のばらつきが生じても、自由層の磁化方向を比較
的容易に制御することが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の開示例では、積
層固定層中の２つの強磁性膜には、共に、従来の単層固
定層に用いたような材料（例えばＣｏ，ＮｉＦｅ等）を
適用すると記載されている。積層固定層を用いたスピン
バルブ膜においては、本質的に、再生出力、即ち、抵抗
変化に寄与するのは、自由層／非磁性層／非磁性層側強
磁性膜である。

【０００８】即ち、積層固定層のうち、非磁性反強磁性
結合膜／反強磁性層側強磁性膜は、ＧＭＲ効果の起源で
あるスピン依存散乱には寄与せず、実質的に抵抗が変化
する上記の積層領域（以下、抵抗変化層と呼ぶ）の分流
比を低下させるだけである。従って、上記積層固定層ス
ピンバルブ膜の再生出力は通常の単層固定層を用いたス
ピンバルブ膜に比べて小さいという問題があった。

【０００９】本発明の目的は、固定層からの双極子磁界
を低減することによって、自由層の磁化方向の制御を容
易にし、かつ、再生出力を低下させない磁気抵抗効果型
磁気ヘッド及びそれを搭載した磁気記録再生装置とを提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、自由層／非
磁性層／非磁性層側強磁性膜／非磁性反強磁性結合膜／
反強磁性層側強磁性膜／反強磁性層の積層構造からなる
積層固定層スピンバルブ膜を用いることによって、固定
層からの双極子磁界の影響を低減し、更に、反強磁性層
側強磁性膜の抵抗を大きくすることで、このスピンバル
ブ膜における抵抗変化層の分流比低下を防止することに
よって解決される。

【００１１】積層固定層からの双極子磁界が自由層に与
える影響を極力低減するために、積層固定層の巨視的な
磁気モーメントを零にする。即ち、同じ磁気モーメント
を持つ非磁性層側及び反強磁性層側強磁性膜の磁化を非
磁性反強磁性結合膜を介して互いに反平行配列させるこ
とによって、２つの磁気モーメントを打ち消す。

【００１２】この時、積層固定層の巨視的な磁気モーメ
ントは、零ではなく、ある程度有限な大きさの磁気モー
メントを有していても良い。例えば、自由層の異方性磁
気抵抗（ＭＲ）効果による出力波形のシフトを補正する
ように、反強磁性層側強磁性膜の磁気モーメントを非磁
性層側強磁性膜の磁気モーメントよりわずかに大きくし
ても良い。

【００１３】積層固定層を用いても、再生出力を低下さ
せないためには、積層固定層中の反強磁性層側強磁性膜
の抵抗を大きくし、抵抗変化層の分流比低下を避けるこ
とによって解決される。ここで、反強磁性層側強磁性膜
に用いる材料の電気抵抗率は大きい程好ましいが、飽和
磁束密度が小さいと、非磁性層側強磁性膜の磁気モーメ
ントを打ち消すのに膜厚を厚くしなければならず、結果
として反強磁性層側強磁性膜の抵抗を大きくできない恐
れがある。従って、反強磁性側強磁性膜に、高電気抵抗
率、かつ高飽和磁束密度の材料を用いることが望まし
い。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を追って説明する。

【００１５】一方に高抵抗の強磁性膜を形成した積層固
定層を用いたスピンバルブ構造の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドの基本特性を明らかにするために、種々の積層固定
層を用いたスピンバルブ膜を作製，評価した後、スピン
バルブ構造の磁気抵抗効果型磁気ヘッドを作製した。

【００１６】各積層膜は高周波マグネトロンスパッタリ
ング装置を用いて、Ａｒ雰囲気中で作製した。スパッタ
リングターゲットには、Ｔａ，Ｎｉ−１９ａｔ％Ｆｅ，
Ｃｏ−１０ａｔ％Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｒｕ，Ｃｒ−５０
ａｔ％Ｍｎ、の各ターゲットを用いた。また、必要に応
じて、ターゲット上には、添加元素（Ｎｂ，Ｚｒ，Ｐｔ
等）の１０ｍｍ角のチップを配置して組成を調整した。
積層膜を形成する際には、基板の両端に設置した一対の
永久磁石により、基板面内に基板中心で約１００Ｏｅの
直流磁界を印加して、強磁性膜に一軸異方性を誘導、ま
たは、反強磁性膜との交換結合により強磁性膜に一方向
異方性を付与した。また、各膜厚は、あらかじめ製膜レ
ートを測定しておき、ターゲットと基板間に設置したシ
ャッターの開閉タイミングで制御した。積層膜形成後、
強磁性膜と反強磁性膜の交換結合を増強するため、必要
に応じて２３０℃程度で磁界中熱処理を行った。

【００１７】図１に、本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドを構成する磁気抵抗効果膜構成を示す。基板１０上
に、下地層１１／軟磁性自由層１２／非磁性導電層１３
／積層固定層１４／反強磁性層１８／保護層１９を順次
形成したものである。積層固定層１４は、非磁性導電層
側強磁性膜１５／非磁性反強磁性結合膜１６／反強磁性
層側強磁性膜１７から成る。

【００１８】各層の具体的な構成要素とその膜厚の一例
として、Ｔａ（５）／ＮｉＦｅ(５)／ＣｏＦｅ（１）／
Ｃｕ（２.５）／Ｃｏ（３）／Ｒｕ（０.８）／ＣｏＮｂ
Ｚｒ（６）／ＣｒＭｎＰｔ（３０）／Ｔａ（５）を挙げ
る。（）内数値は、膜厚を示し、単位はｎｍである。各
合金膜の組成は、Ｎｉ８１−Ｆｅ１９，Ｃｏ９０−Ｆｅ
１０，Ｃｏ８４−Ｎｂ１２−Ｚｒ４，Ｃｒ４６−Ｍｎ４
６−Ｐｔ８であり、組成単位はａｔ％である。尚、Ｎｉ
Ｆｅ（５）／ＣｏＦｅ（１）が軟磁性自由層１２に相当
する。

【００１９】また、積層膜形成時に、軟磁性自由層１２
には、１０１の方向に一軸異方性を誘導し、反強磁性層
側強磁性膜１７には、反強磁性層１８との交換結合によ
り、１０２の向きに一方向異方性を付与してある。

【００２０】非磁性導電層側強磁性膜１５は、反強磁性
層側強磁性膜１７と反強磁性的に層間結合しているた
め、１０３の向きに磁化は安定に向いている。ここで、
積層固定層１４の実質的な磁気モーメントはほぼ零とな
っているので、軟磁性自由層１２に影響を及ぼす双極子
磁界は存在せず、軟磁性自由層１２と非磁性導電層側強
磁性膜１５の磁化方向を容易に直交に制御することがで
き、高感度な再生特性を実現することが可能となる。

【００２１】また、磁気抵抗効果膜の積層順を以下のよ
うにしても良い。即ち、基板１０／下地層１１／反強磁
性層１８／積層固定層１４／非磁性導電層１３／軟磁性
自由層１２／保護層１９としても同様の効果が得られ
る。更に、軟磁性自由層の上下を非磁性導電層を介して
積層固定層で挟んだ構成、即ち、基板／下地層／反強磁
性層／積層固定層／非磁性導電層／軟磁性自由層／非磁
性導電層／積層固定層／反強磁性層／保護層としても良
い。

【００２２】まず、ガラス基板上に形成した（ａ）Ｔａ
（５）／Ｃｏ（１０）／Ｒｕ（ｔ）／Ｃｏ（１０）／Ｔ
ａ（５）及び（ｂ）Ｔａ（５）／Ｃｏ（１０）／Ｒｕ
（ｔ）／ＣｏＮｂＺｒ（２０）／Ｔａ（５）積層膜にお
いて、Ｒｕ膜厚ｔを０.２から２.５ｎｍの範囲で変化
させて、磁気特性を評価した。図２に、上記積層膜にお
ける残留磁化／飽和磁化（Ｍｒ／Ｍｓ）のＲｕ膜厚依存
性を示す。Ｍｒ／Ｍｓは、上記（ａ）及び（ｂ）いずれ
の積層膜についても、０.６〜１.０ｎｍの範囲でほぼ零
となっており、Ｒｕ膜を挟む、２つのＣｏ膜、あるいは
Ｃｏ膜とCoNbZr膜の磁化が反平行配列して積層膜全体の
磁化が打ち消されている。

【００２３】また、図３に、上記積層膜における、反強
磁性的層間結合の強さを反映する飽和磁界（Ｈｓ）のＲ
ｕ膜厚依存性を示す。Ｈｓは振動しながら、Ｒｕ膜厚が
厚くなるに伴って減衰している。ここで、Ｒｕ膜厚が１
ｎｍ以下では、Ｒｕ膜厚が薄いほどＨｓが大きく、反強
磁性的層間結合が強いと考えられる。

【００２４】しかし、前述の図２に示した結果から分か
るように、Ｒｕ膜厚が０.５ｎｍ以下では２つの強磁性
膜磁化の完全な反平行配列は実現されていない。これ
は、Ｒｕ膜が薄すぎると、ピンホールによって２つの強
磁性膜がつながり、磁化が平行配列する領域が存在する
ためと考えられる。

【００２５】また、Ｒｕ膜厚が２ｎｍ付近でＨｓは極大
となっているが、反強磁性的層間結合の強さが十分では
なく、２つの強磁性膜磁化の完全な反平行配列は実現さ
れていない。従って、この積層膜をスピンバルブ膜の固
定層に適用することを考えると、積層膜全体の磁化が打
ち消されていて、強磁性膜間に作用する反強磁性的層間
結合が強く、分流損失を小さくできることから、Ｒｕ膜
厚は０.６〜１.０ｎｍの範囲とすることが望ましい。

【００２６】また、一方の強磁性膜に、Ｃｏ膜を用いた
（ａ）に比較して、ＣｏＮｂＺｒ膜を用いた（ｂ）は、
Ｒｕ膜厚全範囲において、Ｈｓが小さく、反強磁性的層
間結合が弱いと言える。しかし、前述した０.６〜１.０
ｎｍのＲｕ膜厚範囲では、磁気ヘッドに加わる外部磁界
に比べて、Ｈｓは十分に大きく、問題にならないのは明
らかである。ここでは、非磁性反強磁性結合膜にＲｕを
用いた場合の結果のみ示したが、非磁性反強磁性結合膜
がＣｒ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｉｒ、及びこれらの合金からなる
群から選択された材料で構成される場合も、組成及び膜
厚を最適化することにより、同様の効果が得られる。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１に、（ａ）単層Ｃｏ（３），(ｂ）Ｃ
ｏ（３）／Ｒｕ（０.８）／Ｃｏ(３)，（ｃ）Ｃｏ
（３）／Ｒｕ(０.８）／Ｃｏ８４−Ｎｂ１２−Ｚｒ４
（６）をそれぞれ固定層に用いたスピンバルブ膜におけ
る抵抗変化層ＮｉＦｅ(５)／ＣｏＦｅ（１）／Ｃｕ(２.
５）／Ｃｏ（３）の分流比及び抵抗変化率を示す。
（ａ）の単層固定層と比較して、（ｂ）及び（ｃ）の積
層固定層を用いたスピンバルブ膜は、抵抗変化層の分流
比が低下し、その結果、抵抗変化率も小さくなってい
る。

【００２９】しかし、反強磁性層側強磁性膜１７に、高
抵抗なＣｏ８４−Ｎｂ１２−Ｚｒ４を用いた（ｃ）は、
Ｃｏを用いた（ｂ）に比べて抵抗変化層の分流比及び抵
抗変化率の低下を抑えることが可能になっている。

【００３０】このように、抵抗変化層の分流比低下を抑
えるためには、少なくとも、積層固定層１４中の非磁性
導電層側強磁性膜１５の電気抵抗よりも、反強磁性層側
強磁性膜１７の電気抵抗を大きくすると良い。即ち、非
磁性導電層側強磁性膜１５及び反強磁性層側強磁性膜１
７の電気抵抗率をそれぞれρ₁，ρ₂、膜厚をｔ₁，ｔ₂と
した場合に、ρ₁／ｔ₁＜ρ₂／ｔ₂の関係を満たす場合に
達成される。

【００３１】一般に、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ、及びこれらの
合金からなる群から選択された材料に、適切な添加元素
を加えていけば、電気抵抗率は大きくなる。しかし、同
時に飽和磁束密度が小さくなってしまう。反強磁性層側
強磁性膜１７に用いる材料の飽和磁束密度が小さいと、
非磁性層側強磁性膜１５の磁気モーメントを打ち消すの
に膜厚を厚くしなければならず、結果として反強磁性層
側強磁性膜１７の抵抗を大きくできない恐れがある。従
って、反強磁性側強磁性膜１７には、高電気抵抗率、か
つ高飽和磁束密度の材料を用いることが望ましい。

【００３２】更に具体的には、非磁性導電層側強磁性膜
１５の電気抵抗率は、３０μΩ−cm以下、飽和磁束密度
が２.０Ｔ以下であり、かつ、反強磁性層側強磁性膜１
７の電気抵抗率が６０μΩ−cm以上、飽和磁束密度が
０.８Ｔ以上であると効果的である。ここでは、反強磁
性層側強磁性膜１７にＣｏ８４−Ｎｂ１２−Ｚｒ４を用
いた場合の結果を示したが、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ、及びこ
れらの合金からなる群から選択された材料で構成され、
Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｏ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａのうち少なくとも１種類以
上の元素を含有している材料を用いた場合も、組成を最
適化することにより同様の効果が得られ、更には、この
材料が非晶質である場合にはより顕著な効果が得られ
た。また、非磁性導電層側強磁性膜１５は、Ｃｏ以外
に、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ、及びこれらの合金からなる群か
ら選択された材料で構成しても良い。

【００３３】図４に、本発明の一実施形態として、本発
明を適用した磁気抵抗効果型磁気ヘッドの断面構造を示
す。基板１０上に、絶縁膜３１，下部シールド膜４１，
下部ギャップ絶縁膜５１を形成した後、スピンバルブ構
造の磁気抵抗効果膜を積層する。即ち、下地層１１とし
てＴａ，軟磁性自由層１２としてＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ，
非磁性導電層１３としてＣｕ，非磁性導電層側強磁性膜
１５としてＣｏ，非磁性反強磁性結合膜１６としてＲ
ｕ，反強磁性層側強磁性膜１７としてCoNbZr，反強磁性
層１８としてＣｒＭｎＰｔ，保護層１９としてＴａを順
次積層する。

【００３４】この磁気抵抗効果膜を所定の形状にパター
ニングした後、その両端にバルクハウゼンノイズを抑制
する目的で、縦バイアス印加層５３を形成する。更に、
この磁気抵抗効果膜の電気抵抗変化を検出するための電
極５４を形成し、上部ギャップ絶縁膜５２，上部シール
ド膜４２を順次形成する。更に、絶縁膜３２を形成後、
記録用の誘導型磁気ヘッドを作製するが、詳細は省略す
る。

【００３５】図５に、本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドを搭載した磁気ディスク装置の一実施形態の概略構造
を示す。磁気ディスク装置は、スピンドル２００と、ス
ピンドル２００を軸として設置された磁気ディスク２０
１と、スピンドル２００を駆動するモータ２０２と、移
動可能なキャリッジ２０３と、キャリッジ２０３に保持
された磁気ヘッド２０４と、このキャリッジ２０３を駆
動するボイスコイルモータ２０５と、これを支持するベ
ース２０６から構成される。

【００３６】図５では、説明を簡略化するために、磁気
ディスク２０１，磁気ヘッド２０４をそれぞれ１つずつ
示したが、これらは複数であっても差し支えはない。更
には、磁気ディスク２０１に、両面記録可能なものを用
いても良く、この場合、磁気ヘッド２０４は、磁気ディ
スク２０１の両面に配置する。

【００３７】また、制御系として、磁気ディスク制御装
置等の上位装置２０７から送出される信号に従って、ボ
イスコイルモータ２０５を制御するボイスコイルモータ
制御回路２０８を備えている。また、上位装置２０７か
ら送られてきたデータを、磁気ディスク２０１の書き込
み方式に対応させ、磁気ヘッド２０４に流すべき電流に
変換する機能と、磁気ディスク２０１から送られてきた
データを増幅し、ディジタル信号に変換する機能とを持
つライト／リード回路２０９を備え、このライト／リー
ド回路２０９は、インターフェイス２１０を介して、上
位装置２０７に接続されている。

【００３８】次に、この磁気ディスク装置において、磁
気ディスク２０１のデータを読み出す場合の動作を説明
する。上位装置２０７から、インターフェイス２１０を
介して、ボイスコイルモータ制御回路２０８に、読み出
すべきデータの指示を与える。ボイスコイルモータ制御
回路２０８からの制御電流によって、ボイスコイルモー
タ２０５がキャリッジ２０３を駆動させ、磁気ディスク
２０１上の指示されたデータが記録されているトラック
の位置に、磁気ヘッド２０４を高速で移動させ、正確に
位置付けする。

【００３９】この位置付けは、磁気ディスク２０１上に
データと共に書き込まれているサーボ情報を磁気ヘッド
２０４が読み取り、位置に関する信号をボイスコイルモ
ータ制御回路２０８に提供することにより行われる。ま
た、ベース２０６に支持されたモータ２０２は、スピン
ドル２００に取り付けた磁気ディスク２０１を回転させ
る。

【００４０】次に、ライト／リード回路２０９からの信
号に従って、指示された領域の先頭位置を検出後、磁気
ディスク２０１のデータ信号を読み出す。この読み出し
は、ライト／リード回路２０９に接続されている磁気ヘ
ッド２０４と、磁気ディスク２０１との間の信号の授受
によって行われる。読み出されたデータは、所定の信号
に変換され、上位装置２０７に送出される。

【００４１】ここでは、本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドを磁気ディスク装置に適用した実施形態について説
明したが、本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、磁気
テープ装置等のような他の磁気記録再生装置にも応用可
能である。

【００４２】

【発明の効果】上述の通り、本発明によれば、固定層か
らの双極子磁界の影響を低減する積層固定層を用いたス
ピンバルブ膜において、反強磁性膜側の強磁性膜の抵抗
を大きくすることによって、抵抗変化層の分流比の低下
を最小限に抑えることができ、再生出力の低下が小さ
く、感度を向上することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の磁気抵抗効果膜の構成を
示す図である。

【図２】Ｒｕ膜厚を変えた時の残留磁化／飽和磁化の比
を示した図である。

【図３】Ｒｕ膜厚を変えた時の飽和磁界を示した図であ
る。

【図４】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの一実施形
態の断面構造を示す図である。

【図５】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドを用いた磁
気ディスク装置の一実施形態の概略構造を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０…基板、１１…下地層、１２…軟磁性自由層、１３
…非磁性導電層、１４…積層固定層、１５…非磁性導電
層側強磁性膜、１６…非磁性反強磁性結合膜、１７…反
強磁性層側強磁性膜、１８…反強磁性層、１９…保護
層、３１，３２…絶縁膜、４１…下部シールド膜、４２
…上部シールド膜、５１…下部ギャップ絶縁膜、５２…
上部ギャップ絶縁膜、５３…縦バイアス印加層、５４…
電極、101…軟磁性自由層１２の一軸異方性の方向、１
０２…反強磁性層側強磁性膜１７の一方向異方性の向
き、１０３…非磁性導電層側強磁性膜１５の磁化の向
き、200…スピンドル、２０１…磁気ディスク、２０２
…モータ、２０３…キャリッジ、２０４…磁気ヘッド、
２０５…ボイスコイルモータ、２０６…ベース、２０７
…上位装置、２０８…ボイスコイルモータ制御回路、２
０９…ライト／リード回路、２１０…インターフェイ
ス。

フロントページの続き (72)発明者星屋裕之東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者川戸良昭東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性導電層によって隔てられた強磁性自
由層と強磁性固定層を含み、該強磁性固定層が互いに反
強磁性的に結合した第一及び第二の強磁性膜と、これら
を分離する非磁性反強磁性結合膜からなる磁気抵抗効果
膜と、該強磁性固定層中の一方の強磁性膜の磁化を所定
の方向に固定する手段と、該磁気抵抗効果膜における磁
気抵抗効果を検出するための一対の電極とを有する磁気
抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、該強磁性固定層中の該
非磁性導電層に接している該第一強磁性膜及び該非磁性
導電層に接していない該第二強磁性膜の電気抵抗率をそ
れぞれρ₁，ρ₂、膜厚をｔ₁，ｔ₂と定義した場合に、ρ
₁／ｔ₁＜ρ₂／ｔ₂の関係を満たすことを特徴とする磁気
抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項２】前記強磁性固定層中の前記第一及び第二強
磁性膜が、前記非磁性反強磁性結合膜を介して互いに反
強磁性的に結合することで、前記強磁性固定層の巨視的
な磁気モーメントが、前記第一及び第二強磁性膜の磁気
モーメントの絶対値の和より実質的に小さくなっている
ことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッド。
【請求項３】前記第一強磁性膜の電気抵抗率が３０μΩ
−cm以下、飽和磁束密度が２.０Ｔ以下であり、かつ、
前記第二強磁性膜の電気抵抗率が６０μΩ−cm以上、飽
和磁束密度が０.８Ｔ以上であることを特徴とする請求
項１ないし２記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項４】前記第二強磁性膜が、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ、
及びこれらの合金からなる群から選択された材料で構成
され、Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｏ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓ，Ｔｉ，
Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａのうち少なくとも１
種類以上の元素を含有していることを特徴とする請求項
１ないし３のうちいずれか１項記載の磁気抵抗効果型磁
気ヘッド。
【請求項５】前記第二強磁性膜が、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ、
及びこれらの合金からなる群から選択された材料で構成
され、Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｏ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓ，Ｔｉ，
Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａのうち少なくとも１
種類以上の元素を含有しており、非晶質であることを特
徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項記載の磁
気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項６】前記非磁性反強磁性結合膜が、Ｃｒ，Ｒ
ｕ，Ｒｈ，Ｉｒ、及びこれらの合金からなる群から選択
された材料で構成されることを特徴とする請求項１ない
し５のうちいずれか１項記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ド。
【請求項７】前記非磁性反強磁性結合膜が、Ｒｕ膜から
構成され、Ｒｕ膜の膜厚が０.６から１.０ｎｍである
ことを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項
記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項８】前記第一強磁性膜が、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ、
及びこれらの合金からなる群から選択された材料で構成
されることを特徴とする請求項１ないし７のうちいずれ
か１項記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項９】前記強磁性固定層中、磁化を所定の方向に
固定されるべき強磁性膜が、前記非磁性導電層に接して
いない前記第二強磁性膜であり、前記第二強磁性膜に隣
接して反強磁性層を形成し、前記第二強磁性膜の磁化
が、該反強磁性層との交換結合により所定の方向に固定
されることを特徴とする請求項１ないし８のうちいずれ
か１項記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項１０】情報を記録する磁気記録媒体と、該磁気
記録媒体に情報を書き込む記録ヘッドと該磁気記録媒体
に記録された情報を読み取る再生ヘッドからなる磁気ヘ
ッドと、該磁気ヘッドを該磁気記録媒体上の所定位置に
移動させるアクチュエータ手段と、該磁気ヘッドが書き
込む又は読み取る情報の送受信とアクチュエータ手段の
移動を制御する制御手段と、を有する磁気記録再生装置
において、該再生ヘッドが、請求項１ないし９のうちい
ずれか１項記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッドから構成さ
れることを特徴とする磁気記録再生装置。