KR100259756B1 - 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드와 그 제조 방법 및자기 기록 재생 장치 - Google Patents

스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드와 그 제조 방법 및자기 기록 재생 장치 Download PDF

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Abstract

스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 관한 것으로, 재생 출력의 대칭성을 개선하는 것이다.
연자성재로 이루어진 자유 자성층(3)과, 그 자유 자성층(3)에 겹치는 비자성 중간층(4)과, 그 비자성 중간층(4)에 겹치며 또한 연자성재로 이루어진 고정 자성층(5)을 갖는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드에 있어서, 상기 자유 자성층(3)의 자화(M01)와 상기 고정 자성층(5)의 자화(M2)의 각각의 트랙 코어폭 방향(D)에 대한 각도(θf, θp)는 저항·자계 곡선이 선형이 되도록 설정하는 것을 포함한다.

Description

스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드와 그 제조 방법 및 자기 기록 재생 장치{SPINVALVE MAGNETORESISTIVE HEAD AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND MAGNETIC RECORDING/REPRODUCING APPARATUS}
본 발명은 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드와 그 제조 방법 및 자기 기록 재생 장치에 관한 것이다.
컴퓨터의 외부 기록 장치인 자기 디스크 장치의 대용량화에 따라, 고성능의 자기 헤드가 요구되고 있다. 이 요구를 만족하는 것으로서, 자기 기록 매체의 이송 속도에 의존하지 않고서 고출력이 수득되는 자기 저항 효과형 헤드가 있다. 자기 저항 효과형 헤드로서 이방성 자기 저항 효과형 헤드(이하, AMR 헤드라 함), 스핀 밸브 자기 저항 효과형 헤드(이하, SV 자기 저항 효과 헤드라 함)가 있다. 그 중의 AMR 헤드는 실제로 자기 기록 재생 장치에 제품으로서 내장되어 있지만, SV 자기 저항 효과 헤드는 그 차세대의 자기 헤드로서 주목되고 있다.
일반적인 SV 자기 저항 효과 헤드는 도 1a에 나타내는 구조로 되어 있다. 즉, 제1 자기 시일드층(101)상에는 제1 비자성 절연층(102)이 형성되고, 또 제1 비자성 절연층(102)상에는 NiFe로 이루어지는 자유(free) 자성층(103), Cu로 이루어지는 비자성 중간층(104), NiFe로 이루어지는 고정(pinning) 자성층(105), FeMn으로 이루어진 반강자성층(106)이 각각 순서대로 형성되어 있다. 그리고, 자유 자성층(103)으로부터 반강자성층(106)까지는 전기적으로 접합하고 있는 동시에, 그들은 제1 비자성 절연층(102)상에서 직사각형으로 패터닝되어 있다.
자유 자성층(l03)의 자화 용이축(Ml)은 도 lb에 도시된 바와 같이, 길이 방향(도면 중 y방향)에 있다. 그리고, 고정 자성층(105)의 자화(M2)의 방향은 그것과 접하는 반강자성층(106)과의 교환 결합력에 의해서 트랙 코어폭 방향(D)(도면 중 y방향)에 대하여 90°의 각도를 이루고 있다. 또한, 자유 자성층(103)은 고정 자성층(105)의 자하에 의한 자계와 센스 전류(J)에 의한 자계에 의해서 자화 바이어스되어 있고, 자유 자성층(l03)의 자화(Ml0)의 방향은 트랙 코어폭(D)에 대하여 0°의 각도, 즉 트랙 코어폭 방향(D)에 평행으로 되어 있다.
또한, 반강자성층(106)의 트랙 코어폭 방향(D)의 양단 근처에는 금 또는 텅스텐으로 이루어진 한쌍의 리드(107,108)가 형성되어 있다. 자유 자성층(103)으로부터 반강자성층(106)까지의 각 층 및 리드(107,108)는 제2 비자성 절연층(l09)에 의해 피복되고, 또 제2 비자성 절연층(109)의 위에는 제2 자기 시일드층(ll0)이 형성되어 있다. 제1 자기 시일드층(101)과 제2 자기 시일드층(ll0)의 간극은 재생 갭에 상당한다.
또, 도 la에 있어서의 x, y, z의 방향은 대외로 직교하고 있다. 이것은 다른 도면에 있어서도 같다.
자유 자성층(l03)에서는 외부에서의 자속에 감응하여 자화(Ml0)의 방향이 자화 용이축(Ml)으로부터 방향을 변경시키기 때문에, 그 자화(Ml0)의 방향의 변화에 의해 2 개의 리드간의 전기 저항을 변화시킨다. 이와 같이 자화 방향의 변화에 의해 전기 저항이 변하는 것은 자기 저항 효과라고 칭해지고 있다. 자기 저항 효과에는 스핀 밸브 자기 저항 효과(이하에, SVMR 효과라 함), 이방성 자기 저항 효과(이하에, AMR 효과라 함) 등이 있다.
자유 자성층(l03)의 자화 방향과 고정 자성층(105)의 자화 방향과의 상대 각도의 변화에 의해서 전기 저항이 변화하는 자기 저항 효과는 SVMR 효과이다. 또한, 자성층에 흐르는 센스 전류(J)의 방향과 자성층의 자화의 방향과의 상대 각도의 변화에 의해서 전기 저항이 변화하는 자기 저항 효과는 AMR 효과이다. 센스 전류(J)는 정전류이다.
즉, 도 la, 도 lb에 도시된 바와 같이, 자유 자화층(103)의 자화 방향의 변화에 의해서 SVMR 효과에 의해서 자기 저항이 변하는 동시에, AMR 효과에 의한 자기 저항이 변한다.
그리고, 고정 자성층의 자화 각도를 트랙 코어폭에 대하여 90도, 자유 자성층의 자화 방향의 트랙폭 방향에 대한 각도를 θf로 하면, SVMR 효과에 의한 전기 저항치의 변화는 sinθf의 함수로 변화하고, AMR 효과에 의한 전기 저항치의 변화는 cos2θf의 함수로 변화한다. 그와 같은 전기 저항치의 변화는 리드(108,109)의 사이에 센스 전류(J)를 흐르게 함으로써, 리드(108,109) 사이의 센스 영역의 전압의 변화로서 검출된다.
상기한 구조의 SV 자기 헤드에 의하면, AMR 효과와 SVMR 효과에 의해 생기는 저항(ρ)과 인가 자계(H)와의 관계는 도 2에 도시된 바와 같이 된다. 또한, 자기 기록 매체(lll)의 면에 대하여 예컨대, 상방향과 하방향의 2 개의 자계에 대한 SV 자기 헤드의 고립 재생 출력 파형은 도 3과 같이 된다.
이들 도면에서 명백한 바와 같이, SVMR 효과는 자유 자화층(103)의 자화 방향이 자기 기록 매체(lll)의 면에 대하여 예컨대, 상향에서 하향으로 변화할 경우에는, 저항 변화도 연속적, 선형적으로 증가 또는 감소한다. 또, 자유 자화층(103)의 자화 방향이 위방향으로 변화한 경우와 하방향으로 변화한 경우를 비교하면, 도 3에 도시된 바와 같이, SVMR 효과에 의한 재생 출력은 각각 대칭으로 존재하고 있다.
이것에 대하여, AMR 효과는 자유 자화층의 자화 방향이 자기 기록 매체면에 대하여 상향으로 변화하더라도 하향으로 변화하더라도, 그것들은 거의 같은 저항 변화량과 재생 출력이 되어 도 3에 도시된 바와 같이 비대칭으로 되어 있다.
SV 자기 저항 효과 헤드는 SVMR 효과에 의한 전기 저항의 변화가 크고, AMR 효과에 의한 전기 저항의 변화는 작지만, 전체의 자기 저항 효과는 그들의 전기 저항의 변화의 합이 되어 나타나기 때문에, 도 3에 도시된 바와 같이, AMR 효과의 비선형성에 유래하여 자기 헤드 재생 신호가 비대칭이 되어 버린다. 비대칭성의 허용 범위는 ±10%로 일반적으로 인식되고 있다. 이것은, －10% 내지 +10%의 범위를 초과하면, 각종 파라미터를 최적화하더라도 신호 복조 회로에 의한 신호의 복조가 어려워지고, 에러 레이트가 악화한다는 문제가 있다.
그러나, 종래의 SV 자기 저항 효과 헤드의 비대칭성은 도 3에 도시된 바와 같이 -14%정도와 ±10%보다도 커지고 있다.
본 발명은 이러한 문제에 감안하여 이루어진 것으로서, 재생 신호의 비대칭성을 -10% 내지 +10%의 범위내로 감소하기 위한 스핀 밸브 자기 저항 효과형 헤드와 그 제조 방법 및 그 스핀 밸브 자기 저항 효과형 헤드를 이용한 자기 기록 재생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1a는 종래의 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드를 나타내는 사시도, 도 lb는 그 자기 헤드의 자유 자성층과 고정 자성층의 자화 방향을 나타내는 사시도.
도 2는 도 la에 나타내는 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 ρH곡선도.
도 3은 도 lb에 나타내는 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 재생 출력 파형도.
도 4a는 본 발명의 실시 형태의 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드를 나타내는 사시도, 도 4b는 그 자기 헤드의 자유 자성층과 고정 자성층의 자화 방향을 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 실시 형태의 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 재생 출력에 나타나는 비대칭성의 자화 각도 의존성을 나타내는 제1 예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 형태의 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 재생 출력에 나타나는 비대칭성의 자화 각도 의존성을 나타내는 제2 예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시 형태의 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 재생 출력에 나타나는 비대칭성의 자화 각도 의존성을 나타내는 제3 예를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시 형태의 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드에 있어서의 AMR 효과와 SVMR 효과의 비와 비대칭성과의 관계를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 실시 형태의 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드에 있어서의 비대칭성과 자유 자성층 단막의 AMR 효과와의 관계를 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 실시 형태의 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드에 있어서의 비대칭성과 SVMR 효과와의 관계를 나타내는 도면.
도 lla는 본 발명의 실시 형태의 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 제1 구체예를 나타내는 사시도, 도 1lb는 그 자기 헤드의 자유 자성층과 고정 자성층의 자화 방향을 나타내는 사시도.
도 12는 도 lla에 나타내는 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 ρH 곡선도.
도 13은 도 1la에 나타내는 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 재생 출력 파형도.
도 14는 본 발명의 실시 형태의 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 제조에 사용하는 스퍼터 장치의 주요부를 나타내는 사시도.
도 15a 내지 도 15d는 도 lla에 나타내는 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 제조 공정을 나타내는 단면도.
도 16a는 본 발명의 실시 형태의 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 제2 구체예를 나타내는 사시도, 도 16b는 그 자기 헤드의 자유 자성층과 고정 자성층의 자화 방향을 나타내는 사시도.
도 17은 NiFe와 CoFe의 2층 구조의 AMR 효과의 막두께 의존성과, NiFe/CoFeB의 2층 구조의 AMR 효과의 막두께 의존성을 나타내는 도면.
도 18은 도 16a에 나타내는 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 ρH 곡선도.
도 19는 도 16a에 나타내는 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 재생 출력 파형도.
도 20a는 본 발명의 실시 형태의 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 제3 구체예를 나타내는 사시도, 도 20b는 그 자기 헤드의 자유 자성층과 고정 자성층의 자화 방향을 나타내는 사시도.
도 21은 도 20a에 나타내는 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 ρH 곡선도.
도 22는 도 20a에 나타내는 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 재생 출력 파형도.
도 23a 내지 도 23c는 도 20a에 나타내는 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 제조 공정을 나타내는 단면도.
도 24는 도 20a에 나타내는 스핀 밸브 자기 저항 효과형 자기 헤드의 고정 자성층의 자화 방향을 변경하는 상태를 나타내는 평면도.
도 25는 본 발명의 자기 기록/재생 헤드의 단면도.
도 26은 본 발명의 재생 헤드를 가지는 자기 디스크 장치를 도시하는 평면도.
〈도면의주요부분에대한부호의설명〉
1, 11, 31, 41 : 제1 자기 시일드층
2, 12, 31, 41 : 제1 비자성 절연층
3, 13, 33, 43 : 자유 자성층
4, 14, 34, 44 : 비자성 중간층
5, 15, 35, 45 : 고정 자성층
6, 16, 36, 46 : 반강자성층
7a, 7b, 17a, 17b, 37a, 37b, 47a, 47b : 리드
8, 18, 38, 48 : 제2 비자성 절연층
9, 19, 39, 49 : 제2 자기 시일드층
10, 20, 30, 40 : 자기 기록 매체
상기한 과제는 도 4a, 도 12에 예시한 바와 같이, 연자성재로 이루어진 자유 자성층(3)과, 그 자유 자성층(3)에 겹치는 비자성 중간층(4)과, 그 비자성 중간층(4)에 겹치고 또한 연자성재로 이루어진 고정 자성층(5)을 갖는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드에 있어서, 상기 자유 자성층(3)의 자화(M1)와 상기 고정 자성층(5)의 자화(M2)의 각각의 트랙 코어폭 방향(D)에 대한 각도(θf,θp)는 상기 자유 자성층(3)과 상기 고정 자성층(5)과의 상대 각도의 변화에 의해 생기는 스핀 밸브 자기 저항 효과와, 상기 자유 자성층(3)의 자화와 상기 자유 자화층(3)에 흐르는 전류와의 상대 각도의 변화에 의해 생기는 이방성 자기 저항 효과의 총합에 의해서 나타나는 전기 저항·자계 곡선이 선형이 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드에 의해서 해결한다.
상기한 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드에 있어서, 상기 고정 자성층(5)의 상기 자화(M2)의 방향은 상기 트랙 코어폭 방향(D)에 대하여 수직 방향으로 기울어져 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드에 있어서, 상기 자유 자성층(3)의 상기 자화(M01)의 방향은 상기 트랙 코어폭 방향(D)으로 기울어져 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드에 있어서, 도 5 내지 도 7에 예시하는 바와 같이, 상기 자유 자성층(3)의 상기 자화(M01)의 상기 트랙 코어폭(D)에 대한 제1 각도(θf)를 횡축으로 취하고, 상기 고정 자성층(5)의 상기 자화(M2)의 상기 트랙 코어폭(D)에 대한 제2 각도(θp)를 종축으로 취한 좌표에 있어서, 해당 횡축과 해당 종축의 조합의 해당 좌표를 나타내는 (-10°,0°)와 (40°,60°)와 (－40°,100°)와 (－10°,130°)와 (40°,100°)와 (40°,60°)와 (10°,0°)와 (-10°,0°)로 둘러싸인 영역내에 상기 자유 자성층(3)의 상기 자화(Ml0)의 방향과 상기 고정 자성층(5)의 상기 자화(M2)의 방향으로 각각 기울어져 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드에 있어서, 상기 고정 자성층(5)에는 반강자성층(6)이 접하여 형성되고, 상기 고정 자성층(5)의 상기 자화(M2)의 방향은 해당 반강자성층(6)과 상기 고정 자성층(5)과의 교환 결합에의해서 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제는 도 16a, 도 17에 예시한 바와 같이, 연자성재로 이루어진 자유 자성층(33)과, 그 자유 자성층(33)에 겹치는 비자성 중간층(34)과, 그 비자성 중간층(34)에 겹치고 또한 연자성재로 이루어진 고정 자성층(35)을 갖는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드에 있어서, 상기 고정 자성층(35)과 상기 자유 자성층(33)의 자화 각도의 차에 의해서 생기는 자기 저항 효과에 의한 저항 변화에 대한 이방성 자기 저항 효과에 의한 저항 변화의 비가 15%이하인 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드에 의해서 해결한다.
상기한 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드에 있어서, 상기 자유 자성층(33)의 상기 이방성 자기 저항 효과에 의한 저항의 변화율은 1% 이하인 것을 특징으로 한다.
상기한 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드에 있어서, 상기 자유 자성층(33)은 CoFe 합금, 원소 X를 함유하는 CoFeX계 합금, NiFe 합금, 원소 Y를 함유하는 NiFeY계 합금 중의 단층 또는 다층 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 상기 CoFe 합금의 원자분율은 Co가 85∼95atoms%, Fe가 5 내지 15atoms%인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 CoFeX계 합금의 원자분율은 Co가 85∼95atoms%, Fe가 5∼15atoms%인 것을 특징으로 한다. 또, 상기 X는 붕소, 탄소 또는 질소인 것을 특징으로 한다.
상기한 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드에 있어서, 상기 자유 자성층(33)과 상기 고정 자성층(35)의 각각의 자화 각도의 차에 의해서 생기는 상기 자기 저항 효과에 의한 저항의 변화율은 6% 이상인 것을 특징으로 한다.
상기한 과제는 상기한 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드와, 상기 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드가 대향하여 배치되는 자기 기록 매체를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 장치에 의해서 해결한다.
상기한 과제는 도 14, 도 15, 도 23, 도 24에 예시하는 연자성재로 이루어진 자유 자성층(13,43)을 형성하고, 상기 자유 자성층(13,43)에 겹치는 비자성 중간층(14,44)을 형성하며, 상기 비자성 중간층(14,44)에 겹치고 또한 연자성재로 이루어진 고정 자성층(15,45)을 형성하는 공정을 갖는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드의 제조 방법에 있어서, 상기 자유 자성층(13,43)과 상기 고정 자성층(15,45)과의 상대 각도의 변화에 의해 생기는 스핀 밸브 자기 저항 효과와, 상기 자유 자성층(23,43)의 자화와 상기 자유 자화층에 흐르는 전류와의 상대 각도의 변화에 의해 생기는 이방성 자기 저항 효과의 총합에 의해서 나타나는 전기 저항·자계 곡선이 선형이 되는 크기에, 상기 자유 자성층(13,43)의 자화와 상기 고정 자성층(15,45)의 자화의 각각의 트랙 코어폭 방향(D)에 대한 각도를 조정하는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드의 제조 방법에 의해서 해결한다.
상기 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드의 제조 방법에 있어서, 상기 고정 자성층(15)에 겹치는 반강자성층(16)을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드의 제조 방법에 있어서, 상기 고정 자성층(15)의 상기 자화의 각도는 상기 트랙 코어폭 방향(D)에 대하여 수직으로 기울어져 있는 것을 특징으로 한다.
상기 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드의 제조 방법에 있어서, 도 14에 예시하는 바와 같이, 상기 고정 자기층(15)의 상기 자화 각도의 확정은 상기 고정 자성층(15) 또는 상기 반강자성층(16)의 형성시에 외부 자계를 인가함으로써 행하는 것을 특징으로 한다.
상기 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드의 제조 방법에 있어서, 도 24에 예시한 바와 같이, 상기 고정 자성층(45)의 상기 자화 각도의 확정은 상기 고정 자성층(45) 또는 상기 반강자성층(46)을 형성한 후에, 제1 온도로 가열하면서 자계를 상기 고정 자성층(45) 또는 상기 반강자성층(46)에 인가하면서 행하는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 상기 제1 온도는 적어도 상기 반강자성층의 블록킹 온도인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 외부 자계의 강도는 적어도 상기 고정 자성층의 유지력 또는 이방성 자계 이상으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
다음에, 본 발명의 작용에 관해서 설명한다.
본 발명에 의하면, 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드를 구성하는 자유 자성층과 고정 자성층의 각각의 자화의 방향을 조정하여 저항·자계 곡선(ρH 곡선)을 실용 범위로 선형화하도록 하고 있다. 즉, 그들의 자화 방향의 조정에 의해, 스핀 밸브 자기 저항 효과를 크게 하거나, 혹은 자유 자성층의 이방성 자기 저항 효과를 작게 하여 전체의 ρH 곡선을 선형으로 하고 있다. 이방성 자기 저항 효과의 감소는 자유 자성층이나 고정 자성층을 구성하는 CoFe나 NiFe에 붕소, 탄소, 질소 등의 원소를 함유시킴으로써 가능하다.
ρH 곡선이 선형이 되면, 재생 출력의 대칭성이 향상하고, 비대칭성을 -10%에서 10%의 범위내에서 감소시켜 복조가 제도(制度) 좋게, 또한 복조가 용이하게 된다.
또한, 자유 자성층이나 고정 자성층의 자화 방향의 조정은 그들의 자성층의 성막시에 외부 자계의 인가 방향을 변경시키거나, 혹은, 그들의 성막 후에 가열 분위기하에서 외부 자계의 자화 방향을 변경시킴으로써 가능해진다.
그래서, 이하에 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 4a, 도 4b는 본 발명의 실시 형태에 관한 자기 헤드를 나타내는 사시도이다. 도 4a에서 제1 자기 시일드층(1)상에는 제1 비자성 절연층(2)이 형성되어 있다. 또 제1 비자성 절연층(2)상에는 자유 자성층(3), 비자성 중간층(4), 고정 자성층(5), 반강자성층(6)이 각각 순서대로 형성되어 있다. 그리고, 자유 자성층(3)에서 반강자성층(6)까지는 제1 비자성 절연층(2)상에서 직사각형으로 패터닝되어 있다. 자유 자성층(3) 및 고정 자성층(5)은 각각 연질자성재로 구성되어 있다.
자유 자성층(3)의 자화(M1)의 방향은 도 4b에 나타낸 바와 같이, 트랙 코어폭 방향(D)(도면 중 y 방향)에 대하여 θf의 각도에 있다. 그리고, 고정 자성층(5)의 자화(M2)의 방향은 그것과 접하는 반강자성층(6)과의 교환 결합력에 의해서 트랙 코어폭 방향(D)에 대하여 θP도의 각도를 이루고 있다.
또한, 반강자성층(6)의 트랙 코어폭 방향(D)의 양단 근처에는 금 또는 텅스텐으로 이루어진 한 쌍의 리드(7a,7b)가 접속되어 있다. 자유 자성층(3)에서 반강자성층(6)까지의 각 층 및 리드(7a,7b)는 제2 비자성 절연층(8)에 의해 피복되고, 또, 제2 비자성 절연층(8)의 위에는 제2 자기 시일드층(9)이 형성되어 있다. 제1 자기 시일드층(1)과 제2 자기 시일드층(9)의 간극은 재생 갭에 상당한다.
이와 같은 SV 자기 저항 효과 헤드의 자유 자성층(3)의 자화의 각도(θf)와 고정 자성층(4)의 자화의 각도(θp)를 변경시킴으로써, 도 3에서 나타낸 재생 출력의 비대칭성이 어떻게 변화하는지를 이하에 진술한다.
우선, 도 3에 나타낸 SV 자기 저항 효과 헤드의 ρH 곡선을 2차식으로 해석하면, 아래의 수학식 1과 같이 된다. 2차식으로 해석한 것은 각도 θf, θp가 장소에 따라서 다르기 때문이다. 또, ρ(H)는 SV 자기 저항 효과 헤드의 SVMR 효과와 AMR 효과를 가한 ρH 곡선을 나타내는 함수이다. 또한, ρ(0)은 자장을 0으로 한 경우의 함수이다.
Figure pat00001
자계(H)가 미세하게 + 방향으로 변화한 경우에 생기는 저항의 변화량을 V(+)로 하고, 자계(H)가 미세하게 - 방향으로 변화한 경우에 생기는 저항의 변화량을 V(-)로 하면, V(+)와 V(-)는 아래의 수학식 2, 수학식 3으로 표시된다.
Figure pat00002
Figure pat00003
여기에서, SV 자기 저항 효과 헤드의 재생 출력의 비대칭성은 아래의 수학식 4와 같이 정의된다.
Figure pat00004
수학식 4에 나타내는 비대칭성은 ρ(0)을 자계(H)에서 2계 미분한 결과와 1계 미분한 결과의 비에 인가 자계(ΔH)를 곱한 것이 된다.
다음에, 수학식 1을 자유 자성층(3)의 자화의 각도(θf)와 고정 자성층(5)의 자화의 각도(θp)의 함수로서 나타내면, 아래의 수학식 5와 같이 된다. 여기서, amr은 SVMR 효과에 의한 저항 변화와 AMR 효과에 의한 저항 변화의 비이다. 즉, SVMR 효과의 저항 변화를 Δρsv로 하면, AMR 효과에 의한 저항 변화ΔρA는 ΔρA= amr·Δρsv로 표시된다. 또한, ρ0은 자기 저항 효과에 의한 변화분을 제외한 저항의 함수이다.
Figure pat00005
여기에서, 고정 자성층(5)의 자화의 각도(θp)는 반강자성층(6)과의 교환 결합에 의해서 고정되어 있다고 하면, ρ(0)의 자계(H)에 의한 1계 미분은 아래의 수학식 6으로 표시되고, 그 2계 미분은 아래의 수학식 7로 표시된다.
Figure pat00006
Figure pat00007
또한, sinθf에 의해서 ρ를 1계 미분한 결과는 수학식 8로 표시되고, 그 2계 미분은 수학식 9로 표시된다.
Figure pat00008
Figure pat00009
여기에서, 비대칭성의 함수Asym을 나타내는 수학식 4에 수학식 6 내지 수학식 9를 대입하면, 수학식 10과 같은 결과가 수득된다.
Figure pat00010
수학식 10의 제1 항은 SVMR 효과와 AMR 효과의 합에 있어서 생기는 비대칭성의 항이다. 또한, 수학식 10의 제2 항은 자유 자성층(3)에 있어서의 sinθf의 인가 자계(H)에 대한 비대칭성의 항이다.
이 수학식 10에 기초하여 비대칭성을 계산하고, 자유 자성층(3)의 자화 각도(θf)를 횡축으로 취하고, 고정 자성층(5)의 자화 각도(θp)를 종축으로 취하여 비대칭성의 분포를 나타내면 도 5 내지 도 7과 같은 결과가 수득된다.
도 5는 SV 자기 저항 효과 헤드의 amr을 25%로 한 경우의 비대칭성 분포를 나타내고, 도 6은 SV 자기 저항 효과 헤드의 amr을 15%로 한 경우의 비대칭성 분포를 나타내며, 도 7은 SV 자기 저항 효과 헤드의 amr를 5%로 한 경우의 비대칭성 분포를 나타내고 있다.
도 5 내지 도 7의 점선에 나타내는 칠각형의 영역의 내측이 실제로 제품에 적용할 수 있는 범위이다. 이것은 칠각형의 영역 이외에서는 비대칭성의 등고선이 밀접하게 되어 존재하므로 비대칭성을 결정하기 어려워지며, 복조하기 어려워지기 때문이다. 또한, 자유 자성층(3)의 자화 각도(θf)가 -40°내지 +40°의 범위로부터 벗어나면 비대칭성이 악화하기 때문이다.
칠각형의 각 정점(θf, θp)의 도 5 내지 도 7의 좌표점은 (-10°,0°), (-40°,60°), (－40°,100°), (l0°,130°), (40°,100°), (40°,60°), (10°,0°)에 존재한다.
통상의 재생용 자기 헤드에서는 일반적으로 수학식 10의 제2 항의 sinθf의 인가 자계에 대한 응답은 선형성을 충족시키고, 또 제1항에 비하여 충분히 작다. 이 때문에, 비대칭성에 주로 효과가 있는 항은 제1 항뿐이다. 따라서, 비대칭성은 아래의 수학식 11로 나타나게 된다.
Figure pat00011
비대칭성을 0%로 하기 위해서는, 수학식 ll의 분자의 [(cosθp/cos3θf)-4amr]을 0으로 하는 것이 중요하고, 이를 위해서는 고정 자성층(5)의 자화 각도(θp)로서 90° 이외를 선택함으로써 그 식을 0에 가깝게 하는 것이 바람직하다.
도 la에 나타낸 종래의 SV 자기 저항 효과 헤드는 고정 자성층(5)의 자화 각도(θp)가 90°이고, 자유 자성층(3)의 자화 각도(θf)가 0°로 되어 있다.
그러나, 그와 같은 자화 각도는 도 5 내지 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 비대칭성이 0%의 등고선상에는 없다. 예컨대 도 5에 있어서, θf가 90°이고 θf가 0°인 점은 비대칭성이 약 -15%가 된다. 이것은 수학식 11의 분자의 제1항에는 cosθp가 포함되어 있기 때문에, AMR 효과에 유래하는 제2 항의 -4amr만큼이 남고, 비대칭성은 -4amr에 비례하기 때문이다.
또한, 바이어스 위치, 즉 자유 자성층(3)의 자화 각도가 변화하더라도, 수학식 11의 분모가 변화할 뿐이고, 본질적으로 분자의 -4amr은 변화하지 않는다. 이 때문에, 본질적으로 고정 자성층(5)의 자화 각도(θp)가 90°로 되어 있는 SV 자기 저항 효과 헤드에 있어서는, 비대칭성이 0%가 되지 않고, 항상 마이너스가 된다. 이것은 도 5 내지 도 7에 나타내고 있다. 또, 자화 각도(θf,θp)는 트랙 코어폭 방향(D)에서 자기 기록 매체(10)측으로 기울어진 경우에는 마이너스가 되고 그 반대측으로 기울어진 경우는 플러스가 된다.
또한, 비대칭성을 ±10% 이하로 하기 위해서는, 고정측 자성층(5)의 자화 각도를 기울임으로써, AMR 효과에 유래하는 비대칭성을 상쇄하는 것이 가능하다.
도 5 내지 도 7로부터는 고정 자성층(5)의 각도(θp)와 자유 자성층(3)의 자화 각도(θf)의 조합에 의해, 비대칭성을 0%로 할 수 있는 것을 알 수 있다. 이것은 θp를 90° 이외로 설정하면, 수학식 10의 분자의 제1 항은 cosθp를 포함하고 있기 때문에 플러스가 되고, 제2 항의 AMR 효과에 유래하는 -4amr로 상쇄하여 분자가 0이 되는 고정 자성층(5), 자유 자성층(3)의 자화 각도(θp,θf)가 존재하기 때문이다.
이러한 자유 자성층(3), 고정 자성층(5)의 각각의 자화 각도(θf,θp)는 어떤 SV 자기 저항 효과 헤드의 어떤 amr에 대해서도 존재한다. 이와 같이, AMR 효과와 SVMR 효과와의 저항 변화의 비인 amr에 따라서, 적당한 고정 자성층(5)의 자화 각도(θp) 및 바이어스 위치 즉 자유 자성층(3)의 자화 각도(θf)를 선택함으로써, 비대칭성을 0% 혹은 충분히 허용할 수 있는 ±10%이하로 하는 것이 가능해진다.
또한, 고정 자성층(5)의 자화 각도가 90°인 경우에 있어서도, 비대칭성을 충분히 허용할 수 있는 범위내로 하는 것이 가능하다. 이를 위해서는 amr을 작게 하는 것이 필요하다.
이상의 것으로부터, AMR 효과와 SVMR 효과와의 저항 변화의 비인 amr이 작은 SV 자기 저항 효과 헤드를 이용함으로써, 비대칭성을 작게 할 수 있는 것을 알 수 있었다.
도 8은 비대칭성과 amr의 관계를 나타낸 그래프이다. 이와 같이, amr을 15% 이하로 함으로써, 비대칭성은 허용 범위인 -l0%보다 작게 개선된다. amr은 SV 자기 저항 효과 헤드에 있어서의 AMR 효과와 SVMR 효과와의 저항 변화의 비이다. 따라서, amr을 감소시키는 수단에는 2 종류의 방법이 있다.
첫 번째는 자유 자성층(3) 자신의 AMR 효과를 감소시키는 것, 두 번째는 SVMR 효과를 증대시키는 것이다.
우선 처음에, AMR 효과의 감소에 관해서 진술한다. 도 9는 비대칭성과 자유 자성층(3) 단막에서의 AMR 효과의 관계를 나타낸 그래프이다. 이와 같이, AMR 효과의 감소에 의해서, 비대칭성은 균일하게 개선하고 있다. 이것은 비대칭성의 원인이 AMR 효과에 의한 것을 나타내고 있다.
따라서, 비대칭성의 억제에는 AMR 효과를 감소시키는 것이 매우 효과적인 것을 알 수 있다. 또한, 비대칭성이 허용 범위인 -10% 또는 그것보다 작아지도록 하기 위해서는, 자유 자성층(3) 단막에서의 AMR 효과를 1% 이하로 할 필요가 있다. 또, 도 9에 있어서 횡축의 AMR 비는 AMR 효과에 의한 저항의 최대치와 최소치의 비를 나타내고 있다.
다음에, SVMR 효과의 증대의 효과에 관해서 도 10에 기초하여 설명한다.
도 10은 비대칭성과 SVMR 효과의 관계를 나타낸 그래프이다. 이와 같이, SVMR 효과의 증대에 의해서 비대칭성이 반비례하여 감소하는 것을 알 수 있다. 이것은 비대칭성의 원인이 SVMR 효과에 유래하는 것은 아니라는 것을 나타내고 있다. 즉, 비대칭성은 SVMR 효과의 증대에 기인하는 재생 출력의 증대에 의해서 상대적으로 감소한다. 또한, 비대칭성을 허용 범위인 -10% 또는 그것보다도 개선하기 위해서는 SVMR 효과를 4% 이상으로 할 필요가 있다는 것을 알 수 있다. 또, 도 10의 SV 비는 SVMR 효과에 의한 저항의 최대치와 최소치의 비를 나타내고 있다.
이상의 것으로부터 자유 자성층(3), 고정 자성층(5)의 각각의 자화 각도를 종래의 자화 각도와 다르게 하여 비대칭성을 개선한 SV 자기 저항 효과 헤드의 일예를 이하에 설명한다.
(제1 예)
도 11a는 SV 자기 헤드의 주요부를 나타내는 사시도이다.
NiFe로 이루어진 제1 자기 시일드층(ll)상에는 Al203로 이루어진 제1 비자성 절연층(12)이 형성되어 있다. 또, 제1 비자성 절연층(12)상에는 NiFe로 이루어진 자유 자성층(13), Cu로 이루어진 비자성 중간층(14), NiFe로 이루어진 고정 자성층(15) 및 FeMn으로 이루어진 반강자성층(16)이 각각 순서대로 형성되어 있다. 이 경우, 자유 자성층(13)의 막두께는 7.5nm, 비자성 중간층(14)의 막두께는 3nm, 고정 자성층(l5)의 막두께는 3nm, 반강자성층(16)의 막두께는 10nm로 되어 있다.
자유 자성층(13)에서 반강자성층(16)까지는 전기적으로 접합하고, 그들은 제1 비자성 절연층(12)상에서 직사각형으로 패터닝되어 있다. 또한, 반강자성층(16)의 양단에는 금 또는 텅스텐으로 이루어진 한 쌍의 리드(17a,17b)가 형성되어 있다.
제1 비자성 절연층(12)상의 반강자성층(16), 리드(17a,17b) 등은 Al203로 이루어진 제2 비자성 절연층(18)에 피복되어 있으며, 그 제2 비자성 절연층(18)상에는 NiFe로 이루어진 제2 자기 시일드층(19)이 형성되어 있다.
그와 같은 SV 자기 저항 효과 헤드에 있어서, 도 l1b에 도시된 바와 같이, 자유 자성층(13)의 자화 용이축(Ml)은 자기 기록 매체(20)의 면과 거의 평행으로서 트랙 코어폭 방향(D)과 같은 방향으로 되어 있다. 또한, 자유 자성층(13)의 자화(Ml0)의 방향은 2 개의 리드(17a,17b) 사이의 영역에 센스 전류(J)를 흘림으로써 자화 용이축(Ml)에서 +7° 기울어진다.
고정 자성층(15)의 자화(M2)의 방향은 반강자성층(16)과의 교환 결합력에 의해서 트랙 코어폭 방향(D)에 대하여 +35°의 각도를 이루고 있다. 또, 트랙폭 방향(D)에 대한 자화 방향(Ml0,M2)의 각도는 트랙 코어폭 방향(D)에서 자기 기록 매체(20)측으로 기운 경우에는 마이너스가 되고, 그 반대측으로 기운 경우는 플러스가 된다.
그 자유 자성층(13)은 AMR 효과에 의해서, 센스 전류(J)의 방향과 자화(Ml0)의 방향이 이루는 각도가 변함으로써 전기 저항치가 변화한다. 또한, 자유 자성층(13)과 고정 자성층(15)은 SVMR 효과에 의해서, 자화(Ml0)의 방향과 자화(M2)의 방향의 반평행 성분이 많아질수록 저항치가 증가하고, 그들의 자화 방향의 평행 성분이 많아질수록 저항이 감소한다.
그런데, 자기 기록 매체(20)로부터의 정방향의 신호 자계와 역방향의 신호 자계를 각각 SV 자기 헤드에 의해 재생한 경우에, 그들 2 개의 재생 신호는 어떤 값을 중심으로 하여 대칭으로 되어 있는 것이 바람직한 것은 이미 기술하였다. 그 대칭성은 완전할수록 좋지만, 실제로는 자유 자성층(13)의 AMR 효과에 의해서 대칭성이 악화한다.
또, 도 lla, 도 1lb에 나타내는 SV 자기 저항 효과 헤드의 SVMR 효과에 의한 저항의 변화는 3%이고, 자유 자성층(13)의 AMR 효과에 의한 저항의 변화는 1.5%이다. 또한, SVMR 효과의 저항 변화와 AMR 효과의 저항 변화의 비를 나타내는 amr은 20%로 되어 있다.
다음에, 도 lla에 나타낸 SV 자기 헤드의 자기 저항 효과에 의한 ρH 곡선을 조사한 바, 도 12에 나타내는 결과가 수득되었다. 도 12에 있어서는 SVMR 효과의 비직선성과 AMR 효과의 비직선성이 서로 반대로 되어 있기 때문에, 이들 2 개의 자기 저항 효과를 합계한 SV 자기 저항 효과 헤드 전체의 자기 저항 효과의 직선성이 매우 좋은 것을 알 수 있다.
또한, 유도성 자기 헤드를 이용하여 원판형의 자기 기록 매체(20)의 1 개의 트랙의 제1 비트에 상방향의 자계가 발생하도록 자기 데이타를 기록하고, 또한 제2 비트에는 하방향에 자계가 발생하도록 자기 데이타를 기록한다. 그 후에 도 lla에 나타낸 SV 자기 헤드에 의해서 그 자기 데이타를 재생하였다.
제1 비트에 있어서의 자기 데이타의 재생 출력 파형 중, SVMR 효과와 AMR 효과가 가해진 저항 변화에 의한 제1 재생 출력은 도 13의 실선의 골짜기 형태와 같이 되었다. 또, 제2 비트에 있어서의 자기 데이타의 재생 출력 파형 중, SVMR 효과와 AMR 효과가 가해진 저항 변화에 의한 제2 재생 출력은 도 13의 실선의 산 형태와 같이 되었다. 또, 재생 출력은 저항의 변화에 비례한 전압 출력으로서 출력된다.
그 결과, 제1 재생 출력의 파형과 제2 재생 출력의 파형은 도 12로부터 예상되는 바와 같이, 비대칭성은 1% 이하로 종래의 것보다 작게 되었다. 이 비대칭성은 수학식 4와 도 19의 실험 결과로부터 구한 값이고, 수학식 10 또는 수학식 11에서 구한 값과 거의 일치하고 있다.
다음에, 도 11a에 나타내는 SV 자기 저항 효과 헤드 제조 공정을 설명한다. SV 자기 저항 효과 헤드를 구성하는 막의 성장은 도 14에 나타내는 바와 같은 스퍼터 장치를 이용하여 행해진다.
스퍼터 장치의 챔버(21)에서는 일면측에 기판이 장착되는 회전 가능한 기판 지지부(22)가 배치되어 있다. 또한, 기판 지지부(22)의 양측에는 기판 지지 영역에서 한 방향으로 자계(Hl0)를 발생하는 자계 발생 수단(23)이 배치되어 있다. 또, 기판 지지부(22)의 기판 지지 영역에서 간격을 두고 각종의 타겟(24)이 배치되어 있다. 스퍼터 시에는 챔버(21)내는 배압 5×10­5Pa(4×10-7Torr) 정도로 감압되고, 또 그 중에는 아르곤 가스가 도입되며, 그 후에 0.3Pa(2×10-3Torr)로 성막된다. 또, 자계 발생 수단(23)으로는 영구 자석이나 전자석 등이 있다.
이러한 스퍼터 장치를 이용하여, 우선, 도 15a에 도시된 바와 같이, 알루미나·티타늄·카본 등의 기판(SUB)상에, NiFe로 이루어진 제1 자기 시일드층(ll), Al203로 이루어진 제1 비자성 절연층(12)을 형성한다. 또, 제1 비자성 절연층(12)상에 막두께 7.5nm의 NiFe로 이루어진 자유 자성층(13), 막두께 3nm의 Cu로 이루어진 비자성 중간층(14)을 형성한다.
이 경우, 자계 발생 수단(24)에 의해서 한 방향으로 상온에서 100 에르스텟(0e)의 자계(Hl1)중에서 자유 자성층(13), 비자성 중간층(14)을 형성한다. 그 자계(Hl1)의 방향이 자유 자성층(13)의 자화 용이축이 된다.
그 후에, 기판 지지부(23) 및 그 아래의 기판(SUB)을 자화 용이축에서 35° 회전시킨다.
계속해서, 도 15b에 도시한 바와 같이, 비자성 중간층(14)상에 막두께 3nm의 NiFe로 이루어진 고정 자성층(15)을 형성하고, 또 그 위에 막두께 l0nm의 FeMn로 이루어진 반강자성층(16)을 형성한다. 이들 고정 자성층(15), 반강자성층(16)은 자계 발생 수단(24)에 의해서 발생한 100 에르스텟(0e)의 자계(Hl2)중에서 형성된다. 이 후에, 기판(SUB)을 스퍼터 장치로부터 취출한다.
다음에, 도 15c에 도시된 바와 같이, 자유 자성층(13)에서 반강자성층(16)까지를 장방형으로 패터닝한다. 그 장방형의 장변은 자유 자성층(13)의 자화 용이축과 일치하는 방향에 설정한다. 계속해서, 반강자성층(16)의 양단에 금 또는 텅스텐으로 이루어진 한 쌍의 리드(17a,17b)를 형성한다.
그 후에, 도 15d에 도시된 바와 같이, 리드(17a,17b), 반강자성층(16) 등을 피복하는 제2 비자성 절연층(18)을 스퍼터에 의해 형성한다. 또한, 제2 비자성 절연층(18)상에 NiFe로 이루어진 제2 자기 시일드층(19)을 형성한다.
이것에 의해, 도 lla, 도 llb에 나타낸 SV 자기 저항 효과 헤드의 기본 구조가 완성된다.
또, 자유 자성층(13)에서 반강자성층(16)까지의 적층 관계는 상기한 정순으로도 좋고 역순으로도 좋다.
(제2 예)
코발트철(CoFe)은 SV 자기 저항 효과 헤드의 자유 자성층의 재료로서 이용되는 것이 제안되고 있다. 그리고, 그 코발트철에 붕소, 탄소, 질소 등의 원소를 함유시킴으로써, 그 자유 자성층의 이방성 자기 저항 효과를 억제할 수 있기 때문에 이하에 그 예를 나타낸다.
도 16a는 SV 자기 헤드의 주요부를 나타내는 사시도이다.
NiFe로 이루어진 제1 자기 시일드층(31)상에는 A1203로 이루어진 제1 비자성 절연층(32)이 형성되며, 또 제1 비자성 절연층(32)상에는 자유 자성층(33)이 형성되어 있다. 그 자유 자성층(33)은 NiFe층과 (Co90Fel0)90Bl0층으로 이루어지는 2층 구조를 갖고 있다. (Co90Fel0)90Bl0에서의 첨자는 조성비(atoms%)를 나타내고 있다.
또한, 자유 자성층(33)상에는 Cu로 이루어진 비자성 중간층(34), (Co90Fel0)90Bl0로 이루어진 고정 자성층(35), FeMn으로 이루어진 반강자성층(36)이 각각 순서대로 형성되어 있다.
이 경우, 자유 자성층(33)의 막두께는 7.5nm, 비자성 중간층(34)의 막두께는 3nm, 고정 자성층(35)의 막두께는 3nm, 반강자성층(36)의 막두께는 10nm로 되어 있다.
자유 자성층(33)에서 반강자성층(36)까지는 전기적으로 접합하고 있는 동시에, 그들은 제1 비자성 절연층(32)상에서 직사각형으로 패터닝되어, 그 반강자성층(36)의 양단에는 금 또는 텅스텐으로 이루어진 한 쌍의 리드(37a,37b)가 형성되어 있다.
또한, 제1 비자성 절연층(32)상의 반강자성층(36), 리드(37a,37b) 등은 Al203로 이루어진 제2 비자성 절연층(38)에 피복되어 있으며, 그 제2 비자성 절연층(38)상에는 NiFe로 이루어진 제2 자기 시일드층(39)이 형성되어 있다.
그와 같은 SV 자기 헤드에 있어서, 도 16b에 도시된 바와 같이, 자유 자성층(33)의 자화 용이축(Ml)은 자기 기록 매체(30)의 대향면과 평행으로서 트랙 코어폭 방향(D)과 동일한 방향으로 되어 있다. 또한, 자유 자성층(33)의 자화(Ml0)의 방향은 2 개의 리드(37a,37b) 사이의 영역에 센스 전류(J)(5mA)를 흘림으로써 자화 용이축(Ml)에서 -4° 기울어진다.
고정 자성층(35)의 자화(M2)의 방향은 반강자성층(36)과의 교환 결합력에 의해서 트랙 코어폭 방향(D)에 대하여 90°의 각도를 이루고 있다.
자유 자성층(33)의 자화 용이축과 고정 자성층(35)의 자화 각도는 제1 예에서 나타낸 바와 같은 성막중에 설정한다.
도 16a, 도 16b에 나타내는 SV 자기 저항 효과 헤드의 SVMR 효과에 의한 저항의 변화는 5.0%이고, 자유 자성층(13)의 AMR 효과에 의한 저항의 변화는 0.9%이다. 또한, SVMR 효과의 저항 변화와 AMR 효과의 저항 변화의 비를 나타내는 amr은 7%로 되어 있다.
그런데, 자기 기록 매체(30)로부터의 정방향의 신호 자계와 역방향의 신호 자계를 각각 SV 자기 헤드에 의해 재생한 경우에, 그들 2 개의 재생 신호는 어떤 값을 중심으로 하여 대칭으로 되어 있다는 것은 이미 진술하였다. 그 대칭성은 완전할수록 좋지만, 실제로는 AMR 효과에 의해서 대칭성이 악화된다.
그러나, 2층 구조의 자유 자성층(33)에 CoFe층을 이용하는 경우에는, SV 자기 헤드의 SVMR 효과가 커질 뿐만 아니라 AMR 효과도 커져 버린다. 이것에 대하여, CoFe 중에 붕소를 함유시킨 결과, 아래와 같이 AMR 효과가 감소되는 것을 알 수 있다.
우선, NiFe층과 CoFeB층으로 이루어지는 총 막두께 75Å의 2층 구조를 제1 자성층으로 한다. 그리고, NiFe층과 CoFeB층의 각각의 막두께의 비를 변경시켜서 AMR 비를 조사한 바, 도 17의 실선으로 도시되어 있는 바와 같이, CoFeB층의 두께가 증가함에 따라서 AMR 비가 작아지는 것을 알 수 있다. CoFeB의 조성 성분은 Co가 8latoms%, Fe가 9atoms%, 붕소가 10atoms%이다.
또, NiFe층과 CoFe층으로 이루어진 총 막두께 75Å의 2층 구조를 제2 자성층으로 한다. 그리고, NiFe층과 CoFe층의 막두께의 비를 변경시켜서 AMR 비를 조사한 바, 도 17의 점선으로 도시되어 있는 바와 같이, CoFe층의 두께가 증가함에 따라서 AMR 비가 커지는 것을 알 수 있었다.
도 17에 의하면, 제1 자성층 쪽이 제2 자성층에 비하여 AMR 비가 작아지는 것을 알 수 있다. 또한, 제1 자성층의 AMR 비는 CoFeB층이 두꺼워짐에 따라서 작아졌다. 그리고, 제1 자성층을 모두 CoFeB층으로 구성한 경우에, AMR 비는 약 0.2%로 극히 작게 되었다. 또, 제2 자성층을 모두 CoFe에 의해 형성할 경우에는 AMR 비는 작아지지만, 이 재료는 보자력이 크기 때문에 자유 자성층으로서 사용하는 것은 바람직하지 못하다.
다음에, 도 16a에 나타낸 SV 자기 헤드의 외부 인가 자계에 대한 저항의 변화를 조사한 결과 도 18에 도시되어 있는 바와 같이, AMR 효과에 의한 저항치의 변화가 극히 작아지게 되었다. 또한 전체의 자기 저항 효과(SVMR+AMR)의 ρH 곡선의 직선성을 갖는 영역이 넓어지고 선형성이 향상되었다.
또한, 유도성 자기 헤드를 이용하여 원판형의 자기 기록 매체(30)의 1 개의 트랙의 제1 비트에 상방향의 자계가 발생하도록 자기 데이타를 기록하고, 또한 제2 비트에는 하방향에 자계가 발생하도록 자기 데이타를 기록한다. 그 후에 도 16a에 나타낸 SV 자기 헤드에 의해서 그 자기 데이타를 재생하였다.
제1 비트에 있어서의 자기 데이타의 재생 출력 파형 중, SVMR 효과와 AMR 효과가 가해진 저항 변화에 의한 제1 재생 출력은 도 19의 실선의 골짜기 형태와 같이 되었다. 또, 제2 비트에 있어서의 자기 데이타의 재생 출력 파형 중, SVMR 효과와 AMR 효과가 가해진 저항 변화에 의한 제2 재생 출력은 도 19의 실선의 산 형태와 같이 되었다.
그 결과, AMR 효과에 의한 재생 출력의 변화의 성분은 작기 때문에, 제1 재생 출력의 파형과 제2 재생 출력의 파형은 소정의 재생 출력치를 중심으로 한 대칭성은 향상되고, 그 비대칭성은 -4.6%로 종래의 것보다 작아지게 되었다.
(제3 예)
SV 자기 헤드를 구성하는 자성층의 적층순을 제2 측과는 역으로 배치하고, 또, 고정 자성층의 자화(M2)의 방향과 자유 자성층의 자화 용이축(M1)을 제2 예와는 다르게 한 구조를 설명한다.
도 20a에 있어서, NiFe로 이루어진 제1 자기 시일드층(41)상에는 Al2O3로 이루어진 제1 비자성 절연층(42)이 형성되어 있다. 또, 제1 비자성 절연층(42)상에는 NiO로 이루어진 반강자성층(46), (Co90Fel0)90Bl0으로 이루어진 고정 자성층(45), Cu로 이루어진 비자성 중간층(44) 및 자유 자성층(43)이 형성되어 있다.
그 자유 자성층(43)은 NiFe층과 (Co90Fel0)90Bl0층으로 이루어진 2층 구조를 가지고 있다.
반강자성층(46)에서 자유 자성층(43)까지는 전기적으로 접합하고 있는 동시에, 그들은 제1 비자성 절연층(42)상에서 직사각형으로 패터닝되며, 그 반강자성층(46)의 양단에는 금으로 이루어진 한 쌍의 리드(47a,47b)가 형성되어 있다.
또한, 제1 비자성 절연층(42)상의 자유 자성층(43), 리드(47a,47b) 등은 Al2O3로 이루어진 제2 비자성 절연층(48)에 피복되어 있으며, 그 제2 비자성 절연층(48)상에는 NiFe로 이루어진 제2 자기 시일드층(49)이 형성되어 있다.
자유 자성층(43)의 막두께는 7.5nm, 비자성 중간층(44)의 막두께는 3nm, 고정 자성층(45)의 막두께는 2nm, 반강자성층(46)의 막두께는 50nm로 되어 있다.
그와 같은 SV 자기 헤드에 있어서, 도 20b에 도시된 바와 같이, 자유 자성층(43)의 자화 용이축(M1)은 트랙 코어폭 방향(D)과 평행으로 되어 있다. 또한, 자유 자성층(43)의 자화(M10)의 방향은 2 개의 리드(47a,47b) 사이의 영역에 센스 전류(J)를 흘림으로써 자화 용이축(M1)으로부터 -17° 기울어진다. 고정 자성층(45)의 자화(M2)의 방향은 반강자성층(46)과의 교환 결합력에 의해서 트랙 코어폭 방향(D)에 대하여 7°의 각도를 이루고 있다.
또한, SV 자기 저항 효과 헤드의 SVMR 효과에 의한 저항의 변화는 5.0%이고, 자유 자성층(13)의 AMR 효과에 의한 저항의 변화는 0.9%이다. 또, SVMR 효과의 저항 변화와 AMR 효과의 저항 변화의 비를 나타내는 amr은 7%로 되어 있다.
다음에, SV 자기 저항 효과 헤드의 ρH 곡선을 조사한 바 도 21에 도시된 바와 같이, AMR 효과에 의한 저항의 변화량이 극히 적고, 직선성을 갖는 범위가 넓고, 선형의 특성이 수득되었다.
또한, 유도성 자기 헤드를 이용하여 원판형의 자기 기록 매체(40)의 1 개의 트랙의 제1 비트에 상방향의 자계가 발생하도록 자기 데이타를 기록하고, 또한 제2 비트에는 하방향에 자계가 발생하도록 자기 데이타를 기록한다. 그 후에, 자기 데이타를 도 20a에 나타낸 SV 자기 헤드에 의해서 그 자기 데이타를 재생하였다.
제1 비트에 있어서의 자기 데이타의 재생 출력 파형 중, SVMR 효과와 AMR 효과가 가해진 저항 변화에 의한 제1 재생 출력은 도 22의 실선의 골짜기 형태와 같이 되었다. 또, 제2 비트에 있어서의 자기 데이타의 재생 출력 파형 중, SVMR 효과와 AMR 효과가 가해진 저항 변화에 의한 제2 재생 출력은 도 22의 실선의 산 형태와 같이 되었다.
그 결과, AMR 효과에 의한 재생 출력의 변화의 성분은 작기 때문에, 제1 재생 출력의 파형과 제2 재생 출력의 파형은 소정의 재생 출력치를 중심으로 한 대칭성이 향상되고 그 비대칭성은 0.7%가 되었다.
다음에, 제1 예와는 다른 자유 자성층과 고정 자성층의 자화 각도의 설정 방법을 설명한다.
우선, 도 14에 나타낸 구조를 갖는 스퍼터 장치를 이용하여 기판(SUB)상에 막을 형성한다. 즉, 도 23a에 도시된 바와 같이, 기판(SUB)상에 제1 자기 시일드층(41), 제1 비자성 절연층(42)을 형성한다. 계속해서, 자계 발생 수단(23)에 의해서 한 방향으로 100 에르스텟의 자계(H3)를 발생시키며, 그 자계(H3)의 분위기 속에서 제1 비자성 절연층(42)상에, 반강자성층(46), 고정 자성층(45), 비자성 중간층(44), 자유 자성층(43)을 순서대로 스퍼터에 의해 형성한다. 그 자계(H3)에 의해서 자유 자성층(43)과 고정 자성층(45)은 같은 방향의 자화 용이축을 갖는다. 이 자화 용이축은 트랙 코어폭(D)에 대하여 0°의 각도로 설정한다.
또, 그들의 층(43∼46)을 구성하는 재료와 막두께는 상기한 바와 같이 선택된다.
기판(SUB)을 스퍼터 장치로부터 취출한 후에, 도 23b에 도시된 바와 같이, 자유 자성층(43)에서 반강자성층(46)까지를 장방형으로 패터닝한다. 그 장방형의 장변은 자유 자성층(43)의 자화 용이축과 일치하는 방향으로 설정한다. 계속해서, 자유 자화층(43)의 양단에 금 또는 텅스텐으로 이루어진 한 쌍의 리드(47a,47b)를 형성한다.
그 후에, 도 24에 도시된 바와 같이, 기판(SUB)을 히터(51)에 의해서 반강자성층(46)의 블록킹 온도 이상, 예컨대, 230℃로 가열하면서 2500 에르스텟의 자계(H4) 중에 고정 자성층(54), 반강자성층(46)을 배치한다. 이 자계(H4)는 자계 발생 수단(52)에 의해서 발생된다. 자계 발생 수단(52)은 트랙 코어폭(D)에 대하여 75°의 각도로 자계(H4)를 발생하도록 배치된다. 그 자계(H4)의 강도는 고정 자성층(54)의 유지력 이상 또는 이방성 자계 이상으로 설정한다.
이와 같은 가열하에서 고정 자성층(54), 반강자성층(46)을 자계중에 두면, 반강자성층(46)의 교환 결합력에 의한 고정 자성층(45)의 자화(M2)의 각도는 자계(H4)의 방향으로 변하고, 도 20b와 같이 변경된다.
그 후에, 도 23c에 도시된 바와 같이, 리드(47a,47b), 자유 자성층(43) 등을 피복하는 제2 비자성 절연층(48)을 스퍼터에 의해 형성한다. 또, 제2 비자성 절연층(48)상에 NiFe로 이루어진 제2 자기 시일드층(49)을 형성한다.
이것에 의해, 도 20a, 도 20b에 나타낸 SV 자기 저항 효과 헤드의 기본 구조가 완성된다.
이상 진술한 제1 예 내지 제3 예에서는, 반강자성층의 재료로서 FeMn, NiO를 이용하였지만, PdPtMn 등 그 외의 반강자성 재료를 이용하여도 좋다. 또한, 고정 자성층이나 자유 자성층에 이용하는 CoFe에 첨가하는 재료로서 붕소를 이용하였지만, CoFe에 탄소, 질소 등의 원소를 함유시켜도 좋고, 이들의 원소에 의해서도 자유 자화층의 AMR 효과가 억제된다.
또한, 고정 자성층이나 자유 자성층에 이용하는 NiFe에도 붕소, 탄소, 질소 등의 원소를 함유시켜도 AMR 효과 감소의 효과가 있다.
또, 자유 자성층의 자화를 소정의 방향으로 향하는 수단으로서, 고정 자성층과의 교환 결합 자계, 센스 전류 자계, 고정 자성층으로부터의 정자계, 자기 시일드층에 의한 경상(鏡像) 자계 등을 이용하여도 좋다. 물론, 그 이외의 인접하여 설치하는 자성체나 전류에 의한 자계에 의해서도 자화 각도는 영향을 받기 때문에 그것을 이용하여도 좋다.
제3 예에서는, 고정 자성층의 자화 각도의 확정을 위한 자계 중 열처리를 패턴 공정의 종료 후에 행하였다. 그러나, 고정측 자성층, 반강자성층 성막 후이면, 그 자계 중 열처리를 패턴 공정전에 행하여도 좋으며, 패턴 공정 중에 내장하여도 좋다.
이상의 실시 형태의 설명에서는, 비대칭성이 -10% 내지 10%의 범위내가 되는 것을 설계 목표로 하였지만, 그것 이외의 특정한 비대칭성이 바람직한 경우는 그것에 맞춰서 자화 각도 위치를 설계하는 것은 가능하다.
당업자는 본 발명 기술의 이해후 그 범위를 벗어남없이 다양한 변형이 가능할 것이다.
이어서, 본 발명에 따르는 스핀 밸브 자기 저항 효과 장치의 자기 디스크 드라이브의 자기 헤드가 채택되고, 자기 기록 매체를 도 25와 도 26을 참조하여 기술할 것이다.
도 25에 도시되어 있는 바와 같이, 자기 디스크 드라이브의 자기 헤드는 기판(또는 슬라이더)(61), 기판상에 위치되는 재생 헤드(62) 및 재생 헤드(62)에 인접하는 기록 헤드(63)을 포함한다. 재생 헤드(62)는 제1 자기 시일드층(64), 절연막(도시 생략)을 통해 제1 자기 시일드층(64)상에 위치되는 스핀 밸브 MR 효과 장치(65), 스핀 밸브 MR 효과 장치(65)로부터 판독되는 전극 단자(또는 판독 단자)(66), 스핀 밸브 MR 효과 장치(65)와 전극 단자(66)를 덮는 절연막(67) 및 절연막(67)상에 위치되는 제2 자기 시일드층(68)을 포함한다.
스핀 밸브 MR 효과 장치의 구성은 도 4A, 도 11A, 도 16A 및 도 20A에 도시되어 있다.
재생 헤드(63)는 제2 자기 시일드층(68)상에 위치되는 제3 자기 시일드층(69), 제2 및 제3 자기 시일드층(68, 69)에 의해 둘러싸이는 공간내에 채워지는 절연층(70) 및 절연층(70)내에 매설되는 코일(71)을 포함한다.
제1, 제2 및 제3 시일드층(64, 68, 69)은 각각 연성 자성체 이외의 재료로 형성되고, 갭이 자기 기록 매체(72)와 제1, 제2 및 제3 자기 시일드층(64, 68, 69)의 각각 사이의 공간에 형성된다.
도 26에 도시되어 있는 바와 같이, 자기 데스크 드라이브(80)는 자기 디스크(10), 스핀 밸브 MR 헤드(62) 및 기록 헤드(63)를 갖는 슬라이더(61) 및 슬라이더(61)를 지지하는 스프링 아암(73)을 포함한다.
이상 기술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드를 구성하는 자유 자성층과 고정 자성층의 각각의 자화의 방향을 조정하여 ρH 곡선을 실용 범위에서 선형화하도록 하고 있기 때문에, 스핀 밸브 자기 저항 효과를 크게하거나, 자유 자성층의 이방성 자기 저항 효과를 작게 할 수 있다. 이것으로부터, 재생 출력의 대칭성이 향상되고, 비대칭성을 -10% 내지 10%의 범위내로 감소시켜서 복조를 용이하게 할 수 있다. 이방성 자기 저항 효과의 감소는 자유 자성층이나 고정 자성층을 구성하는 CoFe나 NiFe에 붕소, 탄소, 질소 등의 원소를 함유시킴으로써 가능하다.
또한, 자유 자성층이나 고정 자성층의 자화 방향의 조정은 성막시에 인가 자계의 방향을 변경시키거나, 혹은, 그들의 정막 후에 가열 분위기하에서 외부 자계의 방향을 변경시킴으로써 가능하다.

Claims (22)

  1. 연자성재로 이루어진 자유 자성층과, 상기 자유 자성층에 겹쳐지는 비자성 중간층과, 상기 비자성 중간층에 겹쳐지고 또한 연자성재로 이루어진 고정 자성층을 갖는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드에 있어서,
    상기 자유 자성층의 자화와 상기 고정 자성층의 자화의 각각의 트랙코어폭 방향에 대한 각도는 상기 자유 자성층과 상기 고정 자성층과의 상대 각도의 변화에 의해 생기는 스핀 밸브 자기 저항 효과와, 상기 자유 자성층의 자화와 상기 자유 자화층에 흐르는 전류와의 상대 각도의 변화에 의해 생기는 이방성 자기 저항 효과의 총합으로 표시되는 전기 저항·자계 곡선이 선형으로 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정 자성층의 상기 자화의 방향은 상기 트랙 코어폭 방향에 대하여 수직 방향으로부터 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  3. 제2항에 있어서, 상기 자유 자성층의 상기 자화의 방향은 상기 트랙 코어폭에 대한 제1 각도를 횡축으로 취하고, 상기 고정 자성층의 상기 자화의 상기 트랙 코어폭에 대한 제2 각도를 종축으로 취한 좌표에 있어서, 상기 횡축과 상기 종축의 조합의 좌표를 나타내는 (-10°,0°)와 (40°,60°)와 (-40°,100°)와 (-10°,130°)와 (40°, l00°)와 (40°,60°)와 (10°,0°)와 (-10°,0°)로 둘러싸인 영역내에 상기 자유 자성층의 상기 자화의 방향과 상기 고정 자성층의 상기 자화의 방향이 각각 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자유 자성층의 상기 자화의 방향은 상기 트랙 코어폭 방향으로부터 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  5. 제4항에 있어서, 상기 자유 자성층의 상기 자화의 방향은 상기 트랙 코어폭에 대한 제1 각도를 횡축으로 취하고, 상기 고정 자성층의 상기 자화의 상기 트랙 코어폭에 대한 제2 각도를 종축으로 취한 좌표에 있어서, 상기 횡축과 상기 종축의 조합의 좌표를 나타내는 (-10°,0°)와 (40°,60°)와 (-40°, 100°)와 (-10°,130°)와 (40°,100°)와 (40°,60°)와 (10°,0°)와 (-10°,0°)로 둘러싸인 영역내에 상기 자유 자성층의 상기 자화의 방향과 상기 고정 자성층의 상기 자화의 방향이 각각 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 고정 자성층에는 반강자성층이 접하여 형성되고, 상기 고정 자유 자성층의 상기 자화의 방향은 상기 반강자성층과 상기 고정 자성층과의 교환 결합에 의해서 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  7. 연자성재로 이루어진 자유 자성층과, 상기 자유 자성층에 겹쳐지는 비자성 중간층과, 상기 비자성 중간층에 겹쳐지고 또한 연자성재로 이루어진 고정 자성층을 갖는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드에 있어서,
    상기 고정 자성층과 상기 자유 자성층의 자화 각도의 차에 의해서 생기는 자기 저항 효과에 의한 저항 변화에 대한 이방성 자기 저항 효과에 의한 저항 변화의 비가 15% 이하인 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  8. 제7항에 있어서, 상기 자유 자성층의 상기 이방성 자기 저항 효과에 의한 저항 변화율은 1% 이하인 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  9. 제8항에 있어서, 상기 자유 자성층은 CoFe 합금, 원소 X를 포함하는 CoFeX계 합금, NiFe 합금, 원소 Y를 포함하는 NiFeY계 합금 중의 단층 또는 다층 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  10. 제9항에 있어서, 상기 CoFe 합금의 원자 분율은 Co가 85∼95atoms%, Fe가 5∼15atoms%인 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  11. 제9항에 있어서, 상기 CoFeX 합금계의 원자 분율은 Co가 85∼95atoms%, Fe가 5∼15atoms%인 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  12. 제9항에 있어서, 상기 X는 붕소, 탄소 또는 질소인 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  13. 제7항에 있어서, 상기 자유 자성층과 상기 고정 자성층의 각각의 자화 각도의 차에 의해서 생기는 상기 자기 저항 효과에 의한 저항의 변화율은 6% 이상인 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  14. 연자성재로 이루어진 자유 자성층과, 상기 자유 자성층에 겹쳐지는 비자성 중간층과, 상기 비자성 중간층에 겹쳐지고 또한 연자성재로 이루어진 고정 자성층을 가지며, 또한 상기 자유 자성층의 자화와 상기 고정 자성층의 자화의 각각의 트랙 코어폭 방향에 대한 각도가 상기 자유 자성층과 상기 고정 자성층과의 상대 각도의 변화에 의해 생기는 스핀 밸브 자기 저항 효과와, 상기 자유 자성층의 자화와 상기 자유 자화층에 흐르는 전류와의 상대 각도의 변화에 의해 생기는 이방성 자기 저항 효과와의 총합으로 표시되는 전기 저항·자계 곡선이 선형으로 되도록 설정되어 있는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드와,
    상기 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드가 대향하여 배치되는 자기 기록 매체를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 장치.
  15. 연자성재로 이루어진 자유 자성층, 비자성 재료로 이루어진 중간층,연자성재로 이루어진 고정 자성층을 정의 순서 또는 역의 순서로 형성하는 공정을 갖는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드의 제조 방법에 있어서,
    상기 자유 자성층과 상기 고정 자성층과의 상대 각도의 변화에 의해 생기는 스핀 밸브 자기 저항 효과와, 상기 자유 자성층의 자화와 상기 자유 자화층에 흐르는 전류와의 상대 각도의 변화에 의해 생기는 이방성 자기 저항 효과의 총합으로 표시되는 전기 저항·자계 곡선이 선형으로 되는 크기로, 상기 자유 자성층의 자화와 상기 고정 자성층의 자화의 각각의 트랙 코어폭 방향에 대한 각도를 조정하는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 고정 자성층에 겹쳐지는 반강자성층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 고정 자성층의 상기 자화의 각도는 상기 트랙 코어폭 방향에 대하여 수직으로 기울어진 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 제조 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 고정 자성층의 상기 자화의 각도의 확정은 상기 고정 자성층 또는 상기 반강자성층의 형성시에 외부 자계를 인가함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 외부 자계의 강도는 적어도 상기 고정 자성층의 보자력 또는 이방성 자계 이상으로 설정하는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제1 온도는 적어도 상기 반강자성층의 블록킹 온도인 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 제조 방법.
  21. 제15항에 있어서, 상기 고정 자성층의 상기 자화의 각도의 확정은 상기 고정 자성층 또는 상기 반강자성층을 형성한 후에, 제1 온도로 가열함과 동시에 자계를 상기 고정 자성층 또는 상기 반강자성층에 인가하면서 행하는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 외부 자계의 강도는 적어도 상기 고정 자성층의 보자력 또는 이방성 자계 이상으로 설정하는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 제조 방법.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000285413A (ja) 1999-03-26 2000-10-13 Fujitsu Ltd スピンバルブ磁気抵抗効果型素子とその製造法、及びこの素子を用いた磁気ヘッド
US6400536B1 (en) * 1999-03-30 2002-06-04 International Business Machines Corporation Low uniaxial anisotropy cobalt iron (COFE) free layer structure for GMR and tunnel junction heads
US6447935B1 (en) * 1999-11-23 2002-09-10 Read-Rite Corporation Method and system for reducing assymetry in a spin valve having a synthetic pinned layer
US6522507B1 (en) 2000-05-12 2003-02-18 Headway Technologies, Inc. Single top spin valve heads for ultra-high recording density
US6820322B2 (en) * 2001-05-31 2004-11-23 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method of making a spin valve sensor with a free layer structure sputter deposited in a nitrogen atmosphere
US6728078B2 (en) 2001-06-20 2004-04-27 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. High resistance dual antiparallel (AP) pinned spin valve sensor
US7027321B2 (en) * 2004-01-10 2006-04-11 Honeywell International Inc. Tunneling anisotropic magnetoresistive device and method of operation
US7120048B2 (en) * 2004-06-21 2006-10-10 Honeywell International Inc. Nonvolatile memory vertical ring bit and write-read structure
FR2892232B1 (fr) * 2005-10-13 2008-02-08 Centre Nat Rech Scient Procede de fabrication d'un capteur a magneto-impedance
JP2007323725A (ja) * 2006-05-31 2007-12-13 Toshiba Corp 垂直通電型磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気ディスク装置
JP2008243920A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Toshiba Corp 磁気抵抗効果再生素子、磁気ヘッド、および磁気再生装置
US7934309B2 (en) 2007-12-26 2011-05-03 Tdk Corporation Methods of fabricating exchange-coupling film, magnetoresistive element, and thin-film magnetic head
JP5170679B2 (ja) * 2008-01-29 2013-03-27 日立金属株式会社 磁気センサおよび回転角度検出装置
JP2011175987A (ja) * 2008-05-09 2011-09-08 Fuji Electric Co Ltd スピンバルブ素子および記憶装置
TWI449067B (zh) * 2011-06-01 2014-08-11 Voltafield Technology Corp 自旋閥磁阻感測器
WO2019005076A1 (en) * 2017-06-29 2019-01-03 Intel Corporation MAGNETIC JUNCTION DEVICES WITH TUNNEL EFFECT COMPRISING A CARBON-DOPED MAGNET LAYER

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5301079A (en) * 1992-11-17 1994-04-05 International Business Machines Corporation Current biased magnetoresistive spin valve sensor
US5422571A (en) * 1993-02-08 1995-06-06 International Business Machines Corporation Magnetoresistive spin valve sensor having a nonmagnetic back layer

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