JPS63113913A - 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘツドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は磁気ディスク装置、フロッピーディスク装置、
磁気テープ装置等に用いられる磁気抵抗効果型薄膜磁気
ヘッドに関する。

（従来の技術） 近年、鉄ニツケル合金、ニッケル・コバルト合金など、
磁界によって抵抗が変化する磁気抵抗効果かた薄膜磁気
ヘッドに関する研究開発が活発になり、一部、磁気テー
プ装置において実用化がなされた。従来用いられてきた
インダクティブ型ヘッドが電磁誘導により、磁気コアに
巻かれたコイルに誘起される電圧、すなわち、信号磁界
の時間変化を検出するのに対し、磁気抵抗効果型ヘッド
では、信号磁界そのものを検出するので、再生出力電圧
の絶対値がヘッド−磁気記録媒体間の相対速度に依存し
ない。また、磁化とセンス電流のなす角が４５度程度と
なるように、適切なバイアスを与えてやれば、直線性の
良い大きな再生出力が得られるので、磁気ディスク装置
、フロッピーテ゛イスク装置、磁気テープ装置等の小型
化、高密度化に対して有力な再生専用デバイスである。

磁気抵抗効果型ヘッドでは抵抗値が大きいほど、少ない
投入電力で大きな再生出力が得られるので、一般にスト
ライプ幅を狭く（＋数ミクロン以下）、膜厚を厚く（数
百オングストローム程度）した磁気抵抗効果薄膜のスト
ライプを用いる。このような狭ストライプ膜をヘッド−
磁気記録媒体対向面に露出させて用いると、腐食により
特性が劣化しやすく、また、機械的耐久性に問題がある
ので好ましくない。さらに、ヘッド−磁気記録媒体間の
接触によって生じる雑音を拾いやすいので、磁気抵抗効
果薄膜を磁気記録媒体対向面より後退させ、軟質強磁性
薄膜を用いたヨークによって、磁気記録媒体より発する
信号磁束を磁気抵抗効果薄膜に導く、ヨーク磁気抵抗効
果型ヘッドが提案された。

第８図はこのヨーク磁気抵抗効果型ヘッドの構造を示す
断面図であり、１は軟磁性体基板、２は磁気抵抗効果薄
膜、３はフロントヨーク、４はバックヨーク、５は絶縁
膜、６は磁気記録媒体、７は信号磁束である。第８図に
おいて、磁気記録媒体６に記録された記録磁化より発す
る信号磁束７は、フロントヨーク３を経て、磁気抵抗効
果薄膜２に伝わり、さらに、バックヨーク４および軟磁
性基板１を通って磁気記録媒体６に戻る。一方、ヘッド
−磁気記録媒対向面で発生する雑音は、磁気抵抗効果薄
膜２に到達するまでに減衰するので、良好な信号対雑音
比を実現できる。

（発明が解決しようとする問題点） 第８図に示す構造のヨーク型ヘッドにおいて、信号磁束
７の経路中、フロントヨーク３と磁気抵抗効果薄膜２間
は絶縁５によって分離されている。信号磁束７の経路の
磁気抵抗を低減するためには、この絶縁膜は薄いほど好
ましいが、磁気抵抗効果膜２とヨークの絶縁を確保する
ためには、薄膜化に限界がある。そこで、第８図に示す
ようにフロントヨーク３と磁気抵抗効果薄膜２、および
、バックヨーク４と磁気抵抗効果薄膜２の端部それぞれ
重ね合わせ、磁束経路の断面積を広げて、磁気抵抗の低
減を狙った構成が考えられてきた。

ところで、フロントヨーク３とバックヨーク４の膜厚は
、信号磁束７の経路の磁気抵抗低減のためにミクロンの
オーダであり、磁気抵抗効果薄膜の膜厚（数百オングス
トローム）の数十倍になっている。

従って、フロントヨーク３およびバックヨーク４内の信
号磁束７の通過方向に対し、僅かでも残留磁ｆ、ヒがあ
ると、その磁化の影響により、磁気抵抗効果薄膜２の磁
化のバイアスレベルが変動し、ひいては、磁気抵抗効果
型薄膜磁気ヘッドの感度の変動を引き起こす場合があっ
た。

特に、第８図に示す構成のようにフロントヨーク３と磁
気抵抗効果薄膜２、および、バックヨーク４と磁気抵抗
効果薄膜２のそれぞれの端部が互いに重なり合う場合で
は、磁気抵抗効果薄膜２中、ヨークと重なり合う部分で
はヨークの残留磁化の影響をほとんど受けないのに対し
、ヨークと重なり合う部分では、ヨークの残留磁化の影
響により、大きな磁化変化が起こる。このように、磁気
抵抗効果薄膜２中で磁化の大きさの不均一な領域ができ
ると、その境界には磁壁が発生しやすくなり、信号磁界
検出時に磁壁の移動によって生ずるバルクハウゼン雑音
を発生することがあった。

本発明の目的は、このようなヨークの僅かな残留磁化に
起因する感度が変化が小さく、雑音の小さな磁気抵抗効
果型薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法を提供すること
にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、磁気記録媒体より発生する信号磁束を
、軟質磁性体材料を用いたヨークによって磁気抵抗効果
薄膜に導き、磁気抵抗効果薄膜の抵抗変化によって信号
磁束の変化を検出するヨーク磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘ
ッドにおいて、ヨークの端部と磁気抵抗効果薄膜の端部
が膜厚方向に対し、互いに重なり合わない磁気抵抗効果
型薄膜磁気ヘッド、ヨークを加工するためのマスクパタ
ーンの端部を磁気抵抗効果薄膜の端部と一致させ、斜め
入射イオンエツチング法によりヨークを加工する磁気抵
抗効果型薄膜磁気ヘッドの製造方法、および、垂直入射
イオンエツチング法によりヨークを加工するとともにオ
ーバーエツチングを行い、ヨーク近傍の磁気抵抗効果薄
膜を除去する磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの製造方法
を得ることができる。

（作用） ヨークおよび磁気抵抗効果薄膜のそれぞれの端部の重な
り幅（以下、オーバーラツプ幅と呼ぶ）は、ヨーク磁気
抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの感度および安定性に大きな
影響を与える。

第１図は、ヨークを用いた磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッ
ドのモデルを示す断面図であり、８はオーバーラツプ幅
である。第１図に示すモデルにおいて、フロントヨーク
３およびバックヨーク４の残留磁化が大きい場合、外部
磁界に対する磁気抵抗効果薄膜２の抵抗変化曲線を第２
図に示す。第２図において、抵抗変化曲線ヒステリシス
を有し、かつ、磁界の値を０に戻しても抵抗変化は０に
復帰しない。ヨークの残留磁化により、磁気抵抗効果薄
膜の磁化が一部拘束されるためである。第２図で最大変
化ΔＲｍａｘに対する実効的な抵抗変化ΔＲｅの比を取
り、オーバーラツプ幅をパラメータとしてプロットする
と第３図のようになる。第３図において、オーバーラツ
プ幅が正、すなわち、フロントヨーク３あるいはバック
ヨーク４と磁気抵抗効果薄膜２が重なると、ΔＲｅ／Δ
Ｒｍａｘは急激に減衰する。−方、オーバーラツプ幅が
負の領域、すなわち、フロントヨーク３あるいはバック
ヨーク４と磁気抵抗効果薄膜が重ならない場合には、Δ
Ｒｅ／ΔＲｍａｘは１に近い一定値を取る。従って、ヨ
ークに残留磁化の影響を軽減し、磁気抵抗効果薄膜２の
ダイナミックレンジを大きく取るためには、フロントヨ
ーク３あるいはバックヨーク４と磁気抵抗効果薄膜２は
互いに重ならないことが必要である。

また、ヨーク磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを作製する
場合に、フォトマスクの目金せずれがあっても、フロン
トヨーク３あるいはバックヨーク４と磁気抵抗効果薄膜
２が重なることがないように、ヨークのパターン形成時
に、フロントヨーク３あるいはバックヨーク４と磁気抵
抗効果薄膜２の間にすきまが形成される加工方法を用い
る必要がある。その方法のひとつは、フォトレジストパ
ターンをマスクとしたイオンエツチング加工において、
イオンビームを基板に斜めに入射させると、フォトレジ
ストパターンが面内方向に後退する効果を用いる方法で
ある。もうひとつは、フォトレジストパターンをマスク
としたイオンエラチン加工において、イオンビームを基
板に垂直に入射させ、オーバーエツチングを行うと、ヨ
ーク近傍のみオーバーエツチングが速く進行するので、
その部分の磁気抵抗効果膜を除去してしまう方法である
。

（実施例） 以下、実施例により、本発明の磁気抵抗効果型薄膜磁気
ヘッドおよびその実施例について説明する。

第４図は、本発明による第１の実施例を示す斜視図であ
り、２は磁気抵抗効果薄膜、３はフロントヨーク、４は
バックヨーク、９は電極、１０はギャップである。第４
図において、まず、セラミック基板上にニッケル鉄合金
よりなる磁気抵抗効果薄膜２を厚さ４００オングストロ
一ム真空蒸着し、次に、金からなる電極９を厚さ０．５
ミクロン連続して真空蒸着した。そして、フォトリソグ
ラフィー技術とイオンエツチング技術を用いて電極９の
パターンを形成後、化学エツチングにより、フロントヨ
ーク３およびバックヨークに挟まれた部分の電極９を除
去し、幅１０ミクロンの磁気抵抗効果薄膜２を露出させ
た。

その上に、厚さ０．２ミクロンの二酸化ケイ素絶縁膜を
高周波スパッタ法により成膜後、コバルト・ニオブ・ジ
ルコニウム・アモルファス合金を高周波スパッタ法によ
り厚さ３ミクロン成膜し、フォトリソグラフィー技術と
イオンエツチング技術により、ヨークパターンを形成し
た。ヨークパターンを形成するためのマスクとなる７オ
トレジストパターンは、その端部が磁気抵抗効果薄膜２
の端部と接するように形成し、斜め入射イオンエツチン
グによりヨークパターンを加工した。エツチング中にフ
ォトレジストパターンの後退がみちれ、エツチング終了
時にはヨークパターンの端部と磁気抵抗効果薄膜２の端
部の間には１ミクロンの間隔を生じた。

その後、電極９に銅による端子用厚膜をめっきし、厚さ
２０ミクロンの二酸化ケイ素絶縁膜を高周波スパッタ法
で成膜してトランスデユーサを完成させた。さらに、機
械加工と配線を施して、磁気ディスク用スライダ形状と
した。

尚、第４図に示した第１の実施例による磁気抵抗効果型
薄膜磁気ヘッドにおいて、基板として他に非磁性フェラ
イト基板やチタン酸カルシウム基板、チタン酸バリウム
基板などを用いることができ、磁気抵抗効果薄膜２とし
て、ニッケル、コバルト合金を用いることができる。ま
た、電極９として、銅やアルミニウムなどの良導電体を
用いることができる。さらに、絶縁膜としてアルミナや
窒化シリコンなどを用いることができ、ヨーク材料とし
て、コバルト系アモルファス材料を始めとして、ニッケ
ル鉄合金、センダスト、窒化鉄等を用いることができる
。

作製した磁気抵抗効果型薄膜ヘッドに対して、外部均一
磁界を与えて磁界−抵抗変化特性を測定したところ、第
５図（ａ）に示すようにヒステリシスのない良好な曲線
が得られた。また、長手記録用薄膜磁気記録媒体と組合
わせて再生特性を測定したところ、バルクハウゼン雑音
がなく、偶数次高周波の小さい良好な再生出力波形が得
られた。

一方、第１の実施例に対する比較例として、第４図に示
した斜視図において、フロントヨーク３およびバックヨ
ーク４の端部と磁気抵抗効果薄膜２の端部が、それぞれ
４ミクロンずつ重なる形状にパターン化した磁気抵抗効
果型薄膜磁気ヘッドに対して、外部均一磁界を与えて、
磁界−抵抗変化曲線を測定したところ第５図（ｂ）に示
すように得られた曲線はヒステリシスを生じ、かつ、左
右の対称性が悪かった。さらに、長手記録用薄膜磁気記
録媒体と組み合わせて再生特性を評価したところバルク
ハウゼン雑音を生じた。

第６図は本発明による第２の実施例を示す断面図であり
、１１はバイアス印加用導体である。第６図において、
まず、ニッケル亜鉛軟磁性フェライト基板１上に、二酸
化ケイ素の絶縁膜を０．３ミクロン、金のバイアス用印
加導体１１を０．５ミクロン順次高スパッタ法により成
膜し、フォトリソグラフィー技術とイオンエツチング技
術を用いてバイアス印加用導体のパターン化を行った。

次に二酸化ケイ素による絶縁膜を１ミクロン高周波スパ
ッタ法により成膜した後、ニッケル鉄合金よりなる磁気
抵抗効果薄膜２を、厚さ４００オングストロ一ム真空蒸
着法により成膜した。磁気抵抗効果薄膜２は、フォトリ
ソグラフィー技術とイオンエツチング技術を用いて、幅
１０ミクロンにパターン化した。その後、二酸化ケイ素
による絶縁膜５を高周波スパッタ法により成膜し、バッ
クヨーク４と軟磁性体基板の連続たのための穴をあけ処
理をフォトリソグラフィー技術とイオンエツチング技術
を用いた行った。次に、鉄ニツケル合金からなるフロン
トヨーク３およびバックヨーク４をそれぞれ厚さ１ミク
ロン高周波スパッタ法により成膜し、フォトリソグラフ
ィー技術とイオンエツチング技術を用いてパターン化し
た。その際、フロントヨーク３およびバックヨーク４を
カロエするためのフォトレジストパターンは、その端部
が磁気抵抗効果薄膜２と接するように形成し、垂直入射
によるイオンエツチングを用い、ヨークパターン形成後
もオーバーエツチングを行ったところ、ヨークパターン
周辺の磁気抵抗効果薄膜２が除去され、フロントヨーク
３とバックヨーク４の端部と磁気抵抗効果薄膜２の端部
の間隔はともに１ミクロンとなった。最後に二酸化ケイ
素による保護膜を２０ミクロン高周波スパッタ法により
成膜した後、軟磁性体基板に機械加工をほどこして、磁
気へラドスライダとした。

尚、第６図に示した第２の実施例において、基板１とし
て絶縁膜で被覆したマンガン亜鉛軟磁性フェライト基板
を用いることができ、絶縁膜としてアルミナおよび窒化
ケイ素などを用いることができる。また、バイアス印加
用導体として、銅あるいはアルミニウム銅合金などを用
いることができ、磁気抵抗効果薄膜２としてニッケル・
コバルト合金などを用いることができる。さらに、フロ
ントヨーク３およびバックヨーク４としてコバルト系軟
磁性アモルファス薄膜やセンダスト、あるいは、窒化鉄
などを用いることができる。

第２の実施例により作製した磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘ
ッドに対し、長手記録用薄膜磁気記録媒体と組み合わせ
て再生特性を評価したところ、バルクハウゼン雑音がな
く、波形歪の小さな再生出力波形が得られた。

一方、第２の実施例に対する比較例として、フロントヨ
ーク３およびバックヨーク４の端部と磁気抵抗効果薄膜
２の端部が、それぞれ４ミクロンずつ重なるように作製
した磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドにおいては、本発明
によるヘッドに比較して、再生出力の電圧は約二割大き
かったが、再生出力波形中にバルクハウゼン雑音が頻繁
にみちれた。

第７図（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は、それぞれ、本
発明による第３、第４、および第５の実施例を示す断面
図である。第７図（ａ）において、フロントヨーク３お
よびバックヨーク４および磁気抵抗効果薄膜２の作製順
序は、フロントヨーク３およびバックヨーク４、磁気抵
抗効果薄膜２であり、第７図（ｂ）においては、フロン
トヨーク３、磁気抵抗効果薄膜２、バックヨーク４の順
序である。また、第７図（Ｃ）においては、作製順序は
バックヨーク４、磁気抵抗効果薄膜２、フロントヨーク
３である。第７図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示すよ
うに、フロントヨーク３、バックヨーク４および磁気抵
抗効果薄膜２の作製順序が異なり、フロントヨーク３と
バックヨーク４が必ずしも同一平面に形成されていなく
とも、本発明の効果が損なわれないことは当然である。

また、磁気抵抗効果薄膜２を成膜した後でフロントヨー
ク３あるいはバックヨーク４を形成する場合には、本発
明による磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの製造方法が適
用できることも明らかである。またフロントヨークとバ
ックヨーク端部間の間隔に対して磁気抵抗効果薄膜の巾
は約１／２程度までならば可能である。

（発明の効果） 以上のように、本発明による磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘ
ッドおよびその製造方法によれば、ヨークの残留磁化の
影響によるバイアスレベルの変動が抑制され、従って、
バルクハウゼン雑音の小さい、良好な再生出力波形が得
られる。このことは、磁気ディスク装置、磁気テープ装
置およびフロッピーディスク装置の信頼性の向上に対し
て、大きな寄与が期待され、工業的価値が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図はヨークを用いた磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド
のモデルを示す断面図、第２図は外部磁界に対する磁気
抵抗効果薄膜の抵抗変化曲線、第３図は、最大抵抗変化
に対する実効的な抵抗変化の比を示すグラフ、第４図は
、本発明による第１の実施例の磁気抵抗効果型薄膜磁気
ヘッドの斜視図、第５図（ａ）および（ｂ）は磁界−抵
抗変化曲線、第６図は本発明による第２の実施例の磁気
抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの断面図、第７図（ａ）、（
ｂ）、および（ｃ）は、本発明による第３、第４および
第５の実施例の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの断面図
、および、第８図は従来の磁気抵抗効果型薄膜磁気ベッ
ドを示す断面図であり、１・・・軟磁性体基板、２・・
・磁気抵抗効果薄膜、３・・・フロントヨーク、４・・
・バックヨーク、５・・・絶縁膜、６・・・磁気記録媒
体、７・・・信号磁束、８・・・オーバーラツプ幅、９
・・・電極、１０・−・ギャップ、１１・・・バイアス
印加用導体である。　　　　　　　　　　　　　１．：
・′・−望一 第１図 ８ニオ−バーラップ幅 第２図 磁界強度 第３図 オーバーラツプ幅 第４図 １０　ギャップ 第５図 （ａ） 磁界強度 （ｂ） 磁界強度 第６図 ２磁気抵抗効果薄膜 第７図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） 第８図 ６磁気記録媒体 手続補正書（自発） ６２、１１．３０ 昭和　　年　　月　　日 １、事件の表示　　昭和６１年　　特許願　第２６１４
６６号２、発明の名称 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法３、
補正をする者 事件との関係　　　　　　　　畠願人 東京都港区芝五丁目３３番１号 （４２３）　　日本電気株式会社 代表者　関本忠弘 ４、代理人 ５、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄 ６、補正の内容 １）特許請求の範囲を別紙の通り補正する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、磁気記録媒体に記録された記録磁化領域より発
   生する信号磁束を、軟質強磁性材料を用いたヨークによ
   り磁気抵抗効果薄膜に導き、前記磁気抵抗効果薄膜の抵
   抗変化により、前記信号磁束の変化を検出する磁気抵抗
   効果型薄膜磁気ヘッドにおいて、前記ヨークの端部と前
   記磁気抵抗効果薄膜の端部が膜厚方向に対して、互いに
   重なり合わないことを特徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁
   気ヘッド。
2. （２）、磁気記録媒体に記録された記録磁化領域より発
   生する信号磁束を、軟質強磁性材料を用いたヨークによ
   り磁気抵抗効果薄膜に導き、前記磁気抵抗効果薄膜の抵
   抗変化により、前記信号磁束の変化を検出するヨーク磁
   気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、前記
   ヨークを加工するためのマスクパターンの端部を前記磁
   気抵抗効果薄膜の端部と一致させ、斜め入射イオンエッ
   チング法により前記ヨークの加工を行うことを特徴とす
   る磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドの製造方法。
3. （３）、磁気記録媒体に記録された記録磁化領域より発
   生する信号磁束を、軟質強磁性材料を用いたヨークによ
   り磁気抵抗効果薄膜に導き、前記磁気抵抗効果薄膜の抵
   抗変化により、前記信号磁束の変化を検出するヨーク磁
   気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、前記
   ヨークの加工を垂直入射イオネンエッチング法で行うと
   ともに、オーバーエッチングにより前記ヨーク近傍の前
   記磁気抵抗効果薄膜を除去することを特徴とする磁気抵
   抗効果薄膜磁気ヘッドの製造方法。