KR100319035B1 - 박막자기헤드,기록재생분리형자기헤드,및이들을이용한자기기록재생장치 - Google Patents

박막자기헤드,기록재생분리형자기헤드,및이들을이용한자기기록재생장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100319035B1
KR100319035B1 KR1019970074419A KR19970074419A KR100319035B1 KR 100319035 B1 KR100319035 B1 KR 100319035B1 KR 1019970074419 A KR1019970074419 A KR 1019970074419A KR 19970074419 A KR19970074419 A KR 19970074419A KR 100319035 B1 KR100319035 B1 KR 100319035B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetic
film
layer
magnetic film
head
Prior art date
Application number
KR1019970074419A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19980064691A (ko
Inventor
마따히로 고무로
도모히로 오까다
마사아끼 사노
모리아끼 후야마
히로시 후꾸이
가쯔미 호시노
다까시 가와베
요지 마루야마
아쯔시 나까무라
미끼 하라
노보루 시미즈
노부오 요시다
Original Assignee
가나이 쓰도무
가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가나이 쓰도무, 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 filed Critical 가나이 쓰도무
Publication of KR19980064691A publication Critical patent/KR19980064691A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100319035B1 publication Critical patent/KR100319035B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/31—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
    • G11B5/3109—Details
    • G11B5/313—Disposition of layers
    • G11B5/3143—Disposition of layers including additional layers for improving the electromagnetic transducing properties of the basic structure, e.g. for flux coupling, guiding or shielding
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G11B5/3967—Composite structural arrangements of transducers, e.g. inductive write and magnetoresistive read
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B19/00—Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
    • G11B19/20—Driving; Starting; Stopping; Control thereof
    • G11B19/2009—Turntables, hubs and motors for disk drives; Mounting of motors in the drive
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/31—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
    • G11B5/3109—Details
    • G11B5/312—Details for reducing flux leakage between the electrical coil layers and the magnetic cores or poles or between the magnetic cores or poles
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/68—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent
    • G11B5/70—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer
    • G11B5/706—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer characterised by the composition of the magnetic material
    • G11B5/70605—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer characterised by the composition of the magnetic material metals or alloys
    • G11B5/70621—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer characterised by the composition of the magnetic material metals or alloys containing Co metal or alloys
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/68—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent
    • G11B5/70—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer
    • G11B5/712—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer characterised by the surface treatment or coating of magnetic particles
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B2005/3996—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects large or giant magnetoresistive effects [GMR], e.g. as generated in spin-valve [SV] devices
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/31—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
    • G11B5/3109—Details
    • G11B5/3116—Shaping of layers, poles or gaps for improving the form of the electrical signal transduced, e.g. for shielding, contour effect, equalizing, side flux fringing, cross talk reduction between heads or between heads and information tracks
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/31—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
    • G11B5/3109—Details
    • G11B5/312—Details for reducing flux leakage between the electrical coil layers and the magnetic cores or poles or between the magnetic cores or poles
    • G11B5/3123—Details for reducing flux leakage between the electrical coil layers and the magnetic cores or poles or between the magnetic cores or poles by using special coil configurations or conductors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Abstract

고주파 기록에 있어서 기록 성능의 열화를 방지하고, 자성막 헤드, 2㎛ 이하의 자극폭을 갖는 기록 재생 분리형 패턴 자성 헤드 및 10Gb/in2급의 초고밀도 자기 기억 장치를 제공하기 위하여, 기록 헤드는 재생부의 차폐막으로서의 하부 자성막을 사용하고, 비자성의 갭막(gap film)이 상부 자성막 및 하부 자성막 사이에 형성되며 하부 자성막 또는 상부 자성막의 일부가 다른 부분 보다 높은 80μΩ㎝ 이상의 비저항을 갖고 있고, 상부 자성막이 프레임 갈바나이징(아연 도금; flame galvanizing)에 의해 형성되고, 하부 자성막 또는 상부 자성막의 갭부분이 볼록 형태이다.

Description

박막 자기 헤드, 기록 재생 분리형 자기 헤드, 및 이들을 이용한 자기 기록 재생 장치{THIN FILM MAGNETIC HEAD AND RECORDING REPRODUCING SEPARATE TYPE MAGNETIC HEAD, AND MAGNETIC RECORDING REPRODUCING APPARATUS USING THEM}
본 발명은 컴퓨터 및 정보 처리기를 사용하는 자기 기록 장치에 관한 것으로, 특히 최적의 새로운 박막 자기 헤드와 기록 재생 분리형 자기 헤드 및 자기 기억 재생 장치에 관한 것이다.
정보 장치의 기억(기록) 장치에는 반도체 기억 수단과 자기 기억 수단이 주로 사용된다. 억세스 시간의 관점에서 반도체 기억 수단이 내부 기억 장치에 사용되고, 대용량과 비휘발성의 관점에서 자기 기억 수단이 외부 기록 장치에 사용된다. 현재 자기 메모리의 주류는 자기 디스크 및 자기 테이프이다. 그들을 사용하는 기록 매체에서는 자성 박막이 알루미늄 기판 또는 수지 테이프 상에 형성된다. 기록 매체에 자기 정보를 기입하기 위해 전자기 변환 기능(electromagnetic converting function)을 갖는 기능 유니트가 사용된다. 또한, 자기 저항 현상이나 거대 자기 저항 현상 또는 전자기 유도 현상(electromagnetic induction phenomenon)을 이용하는 기능 유니트는 자기 정보를 재생하기 위해 사용된다. 이기능 유니트는 자기 헤드로 불리는 출력-입력부에 설치된다. 자기 헤드 및 매체는 상대적으로 이동하여 매체 상의 임의의 위치에 자기 정보를 기입하고 필요에 따라 자기 정보를 전기적으로 재생하는 기능을 갖는다. 자기 디스크 장치를 예로 설명하면, 자기 헤드는 자기 정보를 기입하는 기입부와 재생부로 구성되어 있다. 기입부는 코일과, 이 코일의 위·아래에서 덮고 자기적으로 결합된 자극으로 구성된다. 재생부는 자기 저항 효과 소자부, 및 상기 자기 저항 효과 소자부에 정전류를 흐르게 하고 저항 변화를 검출하기 위한 전극으로 구성된다. 기입부와 재생부 사이에는 자기 차폐층이 제공된다. 또한, 이들 기능 유니트는 베이스층(기층; base layer)을 통해 자기 헤드 본체 상에 형성된다. 기록시에 전자 변환 기능이 이용되고 재생시에 자기 저항 효과가 이용되며, 기입부에 설치된 코일에 유도된 전자 유도 전류를 검출함으로써 자기 정보의 재생이 행해진다. 이 경우에 기록 및 재생이 한 기능부에서 행해질 수 있다.
기억 장치의 성능은 입출력 동작시에 속도와 기억 용량에 의해 결정되고, 제품의 경쟁력을 향상시키기 위해 억세스 시간의 단축과 용량의 증가가 불가피하다. 이것 이외에도 최근에는 정보 장치의 무게 및 크기를 줄이기 위해 기억 장치의 소형화가 중요하게 되었다. 이 요구를 만족시키기 위해, 단일 기록 매체에 다량의 자기 정보를 기입 및 재생할 수 있는 자기 기억 장치를 개발하는 것이 필요하게 되었다. 이 요구를 만족시키기 위해, 장치의 기록 밀도를 증가시키는 것이 필요하다. 고밀도 기록을 실현하기 위해, 자기 영역(magnetic domain)의 크기를 줄이는 것이 필요하다. 이것은 기입 자극의 폭을 좁게 하고 코일(26)에 흐르는 기입 전류의 주파수를 증가시킴으로써 실현될 수 있다.
재생 헤드에서는 고기록 밀도를 실현하기 위해 분해능(resolution)이 높고, 기록 헤드에는 전극단에서 자속 누출을 최소화하기 위해 갭 길이나 트랙폭을 좁힐 필요가 있다. 갭 길이 및 트랙 폭이 좁아지면, 전극단들 사이의 자속 강도(flux acidity)가 감소한다. 재생부에 MR 또는 GMR막을 설치한 복합 헤드에는 재생부 및 기록부가 기록 장치에 결합되어 응용된다. 기록부의 하부 자성막은 재생부의 차폐막으로서 사용된다. 그리하여 제조 공정이 간단해지고 동일한 서스펜션 시스템 상에 정렬될 수 있다. 사이드 프린지(side fringe) 및 고주파 특성은 좁은 트랙 기록 헤드에서 문제가 되고, 최소 트랙 폭은 전자의 사이드 프린지 자계에 의해 결정된다. 사이드 프린지 자계의 문제는 하부 자성막을 노치하고 페데스탈 자극 선단(pedestal pole tip)을 형성함으로써 어느 정도 방지될 수 있다. 일본 특허 공개 제7-262519에서는 페데스탈은 사이드 프린지를 감소시키기 위해 자극 선단에 제공된다고 기술되어 있다. 또한, 고포화 자기 모멘트 재료가 페데스탈 자극 선단층 상에 제공되고, 제2 차폐층이 퍼몰로이(Permalloy)의 저포화 모멘트 재료로서 설명되어 있다. 즉, 하부 자성막은 고포화/저포화 자기 모멘트의 2층으로 구성되어 있다. 그러나, 자성막의 비저항에 대하여는 전혀 언급하고 있지 않다. 따라서, 고주파 기록을 고려할 때, 상기 발명으로는 만족할 수 없고, 비저항 및 포화 자속 밀도가 중요한 문제로 되었다.
또한, 종래 기술에 따르면, 자극 폭을 2.5㎛까지 좁게 하고 주파수를 약 90㎒까지 상승시키면, 2Gb/in2의 기억 밀도가 실현될 수 있다. 또한, 더 높은 밀도가 요구될 때, 다음과 같은 문제점이 발생하여 고밀도를 달성하기가 어렵다는 것이 명백하다.
이 문제점은 좁은 자극폭에 대한 제조 기술의 문제와 자극폭을 좁게 하여 발생되는 자기적 문제를 포함할 수 있다. 먼저, 제조 기술에 관한 문제를 설명하겠다. 자기 갭을 구성하는 자극은 기록 매체의 자화를 반전시키기 위하여 필요한 자계를 발생시킬(누설시킬) 필요가 있다. 이 자계는 기록 매체의 보자력(magnetic coercive force)라 불리는 자기 파라미터에 의해 결정되고, 최근 고밀도 기록용 매체에서 강화할 필요가 있다. 따라서, 강자계를 유도하기 위해 자극부의 체적을 감소시킬 수 없다. 즉, 자극의 두께는 자극폭이 좁아지는 경우에도 얇게 구성할 수 없다.
자극재로서 일반적으로 사용되고 있는 재료는 Ni-Fe 합금이다. 이 재료에 대해서는 반응성 드라이 에칭이 어렵다. 이 때문에, 두꺼운 막의 자극을 형성할 수 없다. 그래서 그것은 자극의 형성시에 적합하며, 갈바나이징법이 이용된다.
갈바나이징법에서, 사전에 레지스트 패턴으로 마스크해 두고 갈바나이징용 전극이 노출되는 자극 부분 상에만 Ni-Fe를 선택적으로 성장시킨다. 따라서, 2㎛ 이하의 미세한 자극 패턴을 형성하기 위해, 사전에 2㎛ 이하의 폭으로 레지스트 패턴을 형성할 필요가 있다.
그런데, 마스크 패턴의 두께는 갈바나이징시에 마스크로서의 기능을 유지하기 위해 갈바나이징 높이 이상으로 필요하다. 높이 및 폭이 제한을 받는 갈바나이징 마스킹 패턴은 근접 노광법으로 형성된다. 그러나, 이 방법의 해상 한계(resolution limit)는 약 2㎛(두께가 약 5㎛인 경우)이고, 이 해상 한계 이하의 패턴이 형성될 수 없다(X선 리소그래피법의 제조 방법은 여기에서 고려되지 않았다). 이 때문에, 종래 방법 그대로는 고밀도 기록용 자기 헤드를 제조할 수 없는 문제가 있다.
또한, 상술한 자기 헤드 구성에서는 자극 폭이 좁아지는 경우에 갭의 인접부의 자로 저항(magnetic path resistance)이 증가하는 것이 공지되어 있다. 그러므로, 자극폭이 좁아지기 때문에, 상부 자성막으로부터 하부 자성막으로 자속이 흐르고, 필요한 자계가 그 갭부에서 발생하지 않아 문제가 발생한다. 또한, 고밀도 기록을 실현하기 위해 기입 주파수가 상승하기 때문에, 기입 효율이 하강하는 문제가 발생한다. 즉, 와전류(eddy current)가 자극 부분으로 발생하기 쉽고, 이 효과에 의해 자로 저항이 상승하며, 기입 효율이 떨어진다.
와전류가 발생하는 원인에는 먼저 자기 갭이 금속 막에만 적용되고 다음에 자로가 와전류를 거의 유도하지 않는 고저항막 또는 아몰퍼스막으로 형성될 수 없다. 자로가 와전류를 거의 발생하지 않는 고저항막 또는 아몰퍼스막으로 형성될 수 없는 갈바나이징법으로 자극을 제조하는 것은 종래의 자기 헤드의 일반적인 단점이다.
고주파 기록에 있어서 기록 성능의 열화를 방지하기 위해, 본 발명의 목적은박막 자기 헤드, 기록 재생 분리형 자기 헤드 및 자기 기억 헤드의 극단에 부분적으로 고비저항의 자성막이 형성된 자기 기억 헤드를 제공하는 것이다.
비자성 갭막을 통해 배열된 상부 자성막 및 하부 자성막을 갖고 있는 본 발명이 적용되는 박막 자기 헤드에 있어서 상기 상부 자성막 또는 상기 하부 자성막의 적어도 한 단부가 2개 이상의 자성막 층으로 구성되고, 상기 2개 이상의 층 중 한 층의 비저항이 상기 2개 이상의 층 중 다른 층의 것보다 높으며, 상기 상부 자성막 또는 하부 자성막의 적어도 한 단부가 2개 이상의 자성막 층으로 구성되고, 상기 비자성 갭막으로부터 이격되어 배열된 상기 2개 이상의 자성막 층 중 한 층의 비저항은 상기 비자성 갭막에 접속된 상기 2개 이상의 자성막 층 중 다른 층의 비저항 보다 높으며, 상기 상부 자성막 및 상기 하부 자성막의 단부가 볼록 형상이고, 상기 상부 자성막 또는 상기 하부 자성막의 적어도 일부가 50μΩ㎝ 이상의 비저항을 갖고 있다.
정보 기입용 기록 헤드, 정보 판독용 재생 헤드 및 그들 사이에 제공되는 자기 차폐부를 갖는 본 발명이 적용되는 기록 재생 분리형 자기 헤드에 있어서, 상기 기록 헤드가 비자성 자기 갭막을 통해 배열된 상부 자성막 및 하부 자성막을 갖고 있고, 상기 상부 자성막 또는 상기 하부 자성막의 적어도 한 단부가 2개 이상의 자성막 층으로 구성되고, 상기 2개 이상의 층 중 한 층의 비저항이 상기 2개 이상의 층 중 다른 층 보다 높으며, 상기 비자성 갭막으로부터 이격되어 배열된 상기 2개 이상의 자성막 층 중 한 층의 비저항은 상기 비자성 갭막에 접속된 상기 2개 이상의 자성막 층 중 다른 층의 비저항 보다 높으며, 상기 상부 자성막 또는 상기 하부자성막의 적어도 일부가 50μΩ㎝ 이상의 비저항을 갖고 있고, 상기 재생 헤드가 강자성체 및 상기 강자성체에 접속된 단방향 비등방성을 갖는 반강자성체를 갖고 있으며, 상기 반강자성체의 적어도 일부가 Cr-Mn 합금으로 이루어져 있고, 상기 강자성체의 상기 반강자성재에 접속된 적어도 한 부분이 Co 또는 Co 합금으로 이루어져 있다.
박막 자기 디스크가 기록/재생시에 4000rpm 이상의 속도로 회전하고 기록 주파수가 45㎒ 이상인 본 발명이 적용되는 자기 기억 장치에 있어서, 상기 자기 기억 장치는 정보를 기록하는 상기 박막 자기 디스크, 상기 박막 자기 디스크를 회전시키는 회전 수단, 부동형 슬라이더 상에 제공되고 정보를 기입하는 기록 헤드와 정보를 판독하는 재생 헤드를 갖고 있는 기록 재생 분리형 자기 헤드, 및 상기 막 자기 디스크용 상기 부동형 슬라이더를 지지하고 이송하는 이송 수단을 갖고 있고, 상기 기록 헤드는 비자성 자기 갭막을 통해 배열된 상부 자성막 및 하부 자성막을 갖고 있고, 상기 상부 자성막 또는 상기 하부 자성막의 적어도 한 단부가 2개 이상의 자성막 층으로 구성되고, 상기 2개 이상의 층 중 한 층의 비저항이 상기 2개 이상의 층 중 다른 층의 비저항 보다 높으며, 상기 비자성 갭막으로부터 이격되어 배열된 상기 2개 이상의 자성막 층 중 한 층의 비저항은 상기 비자성 갭막에 접속된 상기 2개 이상의 자성막 층 중 다른 층의 비저항 보다 높으며, 상기 상부 자성막 또는 상기 하부 자성막의 단부가 볼록 형상이거나, 또는 상기 상부 자성막 또는 상기 하부 자성막의 적어도 일부가 50μΩ㎝ 이상의 비저항을 갖고 있고, 상기 재생 헤드가 강자성체 및 상기 강자성체에 접속된 단방향 비등방성을 갖는 반강자성체를갖고 있으며, 상기 반강자성체의 적어도 일부가 Cr-Mn 합금으로 이루어져 있고, 상기 강자성체의 상기 반강자성재에 접속된 적어도 한 부분이 Co 또는 Co 합금으로 이루어져 있다.
(기록 헤드)
본 발명에 관한 기록 헤드에 있어서, 하부 자성막은 MR 또는 GMR과 같은 재생 헤드에 의해 차폐막으로 작용하고, 비자성 갭막은 상부 자성막과 하부 자성막 사이에 형성되며, 하부 자성막이나 상부 자성막의 일부가 스퍼터링법(sputtering method) 또는 진공 증착(vacuum evaporating coating)과 같은 드라이 공정으로 형성되고, 양호하게는 80μΩ㎝ 이상의 비저항이 제공되며, 갈바나이징막의 플레임이 SiO2로 형성되고, 그 폭이 기록용 트랙 폭을 결정하며, 트랙 폭이 1.5㎛ 이하인 것이 바람직하다.
80μΩ㎝ 이상의 고비저항을 갖는 자성막이 포화 자속 밀도 1.5T 이상이고, 갭막 위/아래의 자성막 단부가 RIE로 처리되며, 갭막 위/아래의 자성막의 폭이 조정되는 것이 바람직하다.
또한, 80μΩ㎝ 이상의 고비저항을 갖는 자성막의 자왜 정수(magnetostriction constant)의 크기가 1×10-7이하이고, 0.5㎛의 최상부 및 최하부 자성막의 일부보다 두꺼운 막 두께가 고비저항막으로 형성되는 것이 바람직하다. 고비저항의 자성막의 일부가 루밍(looming)측으로부터 본 자성막의 폭에 대하여 저비저항의 자성막의 일부 보다 넓은 것이 바람직하다.
표면 기록 밀도의 증가에 따라, 자기 디스크 유니트의 기록 주파수도 증가하는 경향이 있다. 기록 주파수가 100㎒을 초과할 때, 자성막의 와전류 손실은 커지고 기록 특성은 열화한다. 트랙폭이 2㎛, 갭 길이가 0.3㎛, 자성막의 포화 자속 밀도가 1.0T일 때, 100㎒ 이상의 고주파 조건에서 자성막의 비저항이 더 커지기 때문에 자계 세기가 커져, 비저항은 80μΩ㎝ 이상이 된다. 이 계산 결과로부터, 고저항을 갖는 막이 자극의 한 단부 특히, 자성막의 한 단부에 사용될 필요가 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 기입 후의 노이즈를 감소시키고 기록 헤드 제조시에 자계가 자막에 인가되는 동안 열처리를 저감시키기 위해, 1×10-7이하의 자막의 자왜 정수로 하는 것이 바람직하다. 또한, 자성막의 막 두께를 얇게 하고 그의 포화를 방지하기 위해, 자성막의 포화 자속 밀도를 1.5T 이상으로 하는 것이 바람직하다.
현재 대량 생산되는 헤드 구성과 도 3에 도시한 부동측의 구성을 비교하면, 자성막(5)와 갭막(4)와 접촉되는 자성막(1)의 더 높은 Bs, 및 자성막(5)와 갭막으로부터 이격되어 있는 자성막(12)의 더 높은 비저항 ρ가 고자계 그래디언트 및 고주파 특성에 기여한다. 상술한 모든 자성막이 고Bs, 고ρ, 저λ, 저Hk 및 단일층으로 이루어진 경우에, 고자계 세기 및 양호한 고주파 특성을 갖는 기록 헤드가 제공되지만, 이러한 특성의 자성막을 대량 생산하는 것을 어렵다. 그러므로, 갭 주변부 근처의 자성막을 고Bs로 하고, 자성재의 갭으로부터 이격된 자극의 일부 또는 모두를 고ρ로 함으로써 양호한 기록 특성을 갖는 자기 헤드가 대량 생산될 수 있는 재료를 이용하여 제공될 수 있다. 갈바나이징법에 의해 이들 특성을 만족하는고비저항 및 고포화 자속 밀도를 갖는 두꺼운 막(약 3㎛), 및 작은 자왜 정수(1×10-7이하)를 갖는 3d 전이 금속으로 이루어진 박막을 형성하기가 어렵다. 그러나, 스퍼터링법을 이용하면, 이들 특성을 만족하는 자성막은 Fe계, FeCo계 또는 FeNiCo계에 산소 및 질소를 첨가시키고, 다른 합금 원소를 이용하여 자왜 정수를 제어할 수 있다. 스퍼터링법을 이용하면, Fe계, FeCo계 또는 FeNiCo계의 강자성 합금막으로, 그리고 Al2O3및 SiO2와 같은 산화물로 다층 또는 혼합층 막을 형성함으로써 와전류를 작게 할 수 있다. 스퍼터링법에 의해 제조된 막만으로 이들 자성막을 제조하는 것과 좁은 트랙(양호하게는 1.5㎛ 이하)으로 상기 자성막을 제조하는 것은 갈바나이징법을 이용하는 경우 보다 더 어렵고, 또한 갈바나이징법을 이용하여 갭막 상에 형성된 상부 자성막(UP)의 내부의 적어도 갭막과 접촉하는 부분(갭 길이의 약 3배)을 제조하는 것이 더 필요하다.
갭으로부터 먼 부분을 고Bs로 하는 것보다 코어 내의 갭에 가장 가까운 부분을 고Bs로 함으로써 기록 헤드의 성능 중 하나인 자계 세기가 더 높아진다. 특히, 갭의 부동측 근처의 자성막의 자성 특성이 성능에 효과적으로 영향을 미치기 때문에, 고Bs로 제공되는 부동측으로부터의 갭막을 접촉하는 부분이 고Bs로 제공되고, 고 Bs막을 제외한 부분이 고ρ로(저Bs이라도 양호) 제공되는 구성을 갖도록 좁은 트랙폭(1.5㎛ 이하)의 기록 헤드로서 유효하다. 부동측으로부터 볼 때, 갭막과 접촉하는 자성막의 폭은 트랙폭의 값에 대응하는 폭으로 형성될 필요가 있다. 자성막이 갈바나이징법으로 형성될 때 갈바나이징 플레임의 거리는 갈바나이징막의 폭즉 트랙 폭을 결정하고 0.3-1.5㎛ 폭의 갈바나이징막을 형성할 수 있다. 또한, 갈바나이징법에서는 Fe, Ni, Co 및 이들의 이원(binary) 또는 삼원 합금막(ternary alloying membrane)은 쉽게 형성될 수 있고 고Bs(1.5T 이상)의 막(CoNiFe 합금, NiFe 합금)도 형성되며 갈바나이징막은 트랙 폭을 결정하는 갭막과 접촉하는 자성 코어의 일부에 도포될 수 있고 갭막 근처에 배치될 수 있다. 그것이 강자성 화학 원소로만 구성되는 경우에, 이 갈바나이징막의 비저항 ρ는 50μΩ㎝ 정도이고 3원 전이 금속 화학 원소를 첨가함으로써 Bs 1.3T 이상의 막의 경우의 비저항 ρ는 약 60μΩ㎝이고 준금속(metalloid) 화학 원소를 첨가함으로써 Bs 0.9T 이상의 갈바나이징막의 경우의 비저항 ρ는 약 100μΩ㎝이 된다. 고Bs막은 상술한 바와 같이 도 3에서 자성막(1 및 5)에 필요하고 자성막(12 및 5)의 비저항 ρ가 높은 값이면, 금속막(1 및 5)의 비저항 ρ는 높을 필요가 없다. 즉, 자극재의 체적에 대하여는 이 체적에 점유하는 고ρ재의 비율이 고Bs막(저ρ)재의 것보다 증가한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 스퍼터링법에 의해 고비저항(80μΩ㎝ 이상), 고Bs > 1.5T 및 자왜 정수(크기) < 1×10-7의 하부 자성막(11)의 일부분으로 막이 형성되고 그 위에 스퍼터링법에 의해 갭막(4)로서 0.1 내지 0.2㎛의 비자성막이 형성된다. 그 외에 스퍼터링법에 의해 갈바나이징막의 기부(foundation; 3)이 형성된다. 이 기부(3)은 고비저항막으로 형성된다. 레지스트 프레임(regist flame; 2)는 기부(3) 상에 형성되고 상부 자성막이 갈바나이징법으로 제조된다. 트랙 폭이 프레임들 사이의 거리로 고정되고, 플레임 갈바나이징법에 의해 0.5μΩ㎝까지 조성변동(composition fluctuation)없이 형성될 수 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 상부 자성막(1)을 마스크로한 밀링(milling)이나 RIE(반응성 에칭)법과 같은 드라이 에칭에 의해 기부(3), 갭막(4) 및 하부 자성막(MR이나 GMR의 상부 스크린막)의 일부를 재부착없이 제거함으로써 사이드 프린지(side fringe)를 감소시킬 수 있다. 고비저항막의 막두께는 자계 세기의 열화, 즉 갭막의 막두께를 0.5 내지 3배 이상으로 형성하여 고주파수에서 기록 성능의 열화를 억제할 수 있다. 도 1과는 별도로, 갭(4) 위 아래의 막(하부 자성막(5)와 상부 자성막(1))은 갈바나이징법에 의해 형성되고, 하부 자성막(5) 또는 상부 자성막(1)의 것보다 넓고 두꺼운 막에 의해 고비저항 막을 제조함으로써 기록 성능이 향상될 수 있다. 예를 들면, 스퍼터링법에 의해 플레임의 일부분 상에, 그리고 상부 자성막(1) 상에 고비저항막(12)를 형성할 수 있다. 이 경우에, 갭막은 도전성 비자성막(Cr 합금 등)으로 제공된다. 또한 플레임은 SiO2와 같은 산화물로 제조되고, 도 1에 플레임 제거 공정이 적용되지 않았고 플레임이 부동측 상에 그대로 남는 제조 방법이 이용된다. 갈바나이징 플레임에는 레지스트가 사용된다. 도 4는 도 1의 구성과 유사하고 고비저항, 고Bs 박막(12)가 갈바나이징법에 의해 갭(4) 상에 형성된다. 막 두께는 갭의 0.5 내지 3배이고, 막이 이 범위 두께 내에서 구성된다면, 고비저항의 효과는 명확히 기록 성능을 향상시키고 갈바나이징도 가능하다. 이 고비저항 갈바나이징막(12)는 P, B, O 등의 화학 원소를 포함하는 강자성 합금막이다.
고Bs, 저Hk, 고ρ 및 저λ인 막이 이 갈바나이징법에 의해 제조되는 것이 곤란하다. 도 5에 도시된 바와 같이 스퍼터링법을 이용하여 고비저항막(80μΩ㎝ 이상)을 갖는 상부 스크린막의 일부분(11) 및 상부 자성막의 일부분(12)을 제공할 수 있다.
도 5에서는 갭막 위 아래에서 자성막(13) 및 자성막(14)이 제조된다. 상기 자성막(13 및 14)의 Bs는 스퍼터링법에 의해 제조된 고비저항막(차폐막의 일부분(11) 및 상부 자성막의 일부분)의 Bs 보다 높다. 갭막 근처의 자성막의 Bs를 높게 하여 갭으로부터의 자계 세기가 세지고, 고주파 특성은 스퍼터링법에 의해 제조된 고ρ 자성막(11, 12)에 의해 향상된다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 자성막(13), 및 갭막(4)와 (부동측으로부터 볼 때) 자성막(14)의 폭이 갭막(4)로부터 이격된 자성막(11 및 12)의 폭보다 좁아서 기록 헤드의 자계 그래디언트를 크게 할 수 있다.
본 발명의 기록 헤드는 상술한 바와 같이 면 대 면으로 배치된 볼록 자극으로 서로 갭부의 자성막을 샌드위치하도록 구성되어 있다.
상기 자기 헤드가 기록 매체와 근접하는 면에서 노출되는 자기 코어의 헤드의 자극 형상에 관하여는 상부 자극이 볼록 형상을 갖고 하부 자극에 대하여 볼록하고, 하부 자극은 볼록 형상을 갖고 상부 자극에 대하여 볼록하며, 상부 자극 및 하부 자극의 볼록부가 면 대 면으로 배열되고, 상부 자극의 볼록부의 폭 중심과 하부 자극의 볼록부의 폭 중심이 각각 동일 선상에 배열되며, 볼록부의 폭과 비교하여 볼록부의 높이를 낮게 하는 것이 바람직하다. 다음의 생산 공정에 의해 본 발명의 기록 헤드를 생산하는 것이 바람직하다.
(1) 자기 헤드 기부 구조 상에 하부 자극재를 적층한 후, 절연성 비자성막이 적층되고, 상부 자극의 일부를 구성하는 볼록부로 되는 재료를 적층한다.
(2) 레지스트 패턴이 리소그래피법을 이용하여 상기 적층 구조 상의 상부 자극의 볼록부에 상당하는 영역에 형성된다.
(3) 상기 레지스트 패턴 및 상부 자극의 볼록부인 부재를 마스크로서 이용하여, 볼록부가 절연성 비자성막 및 하부 자극을 에칭함으로써 하부 자극에 형성된다.
(4) 상하부 자극에 의해 볼록부가 되는 부재를 형성한 후, 전체 표면 상에 비자성 및 절연성막이 적층되고, 볼록부를 제외한 영역에서 볼록부를 초과하는 두께를 갖는 막이 적층된다.
(5) 상부 자극 부재를 구성하는 나머지 부재를 형성함으로써 상부 자극이 밸리(valley)로서 볼록부를 회전시키도록 형성된다.
(6) 비자성 및 절연성막이 평탄화 처리되고, 볼록부를 형성하는 부재의 일부분이 평탄면 상에 노출된다.
(7) 상부 자극 부재를 구성하는 나머지 부재가 형성된다.
(재생 헤드)
본 발명의 재생 헤드는 상기 자기 저항 효과형 소자로 구성된다. 연자성막(soft magnetism membrane) 및 경자성막(hard magnetism membrane)은 자계 방향으로 상호 90°경사져 있고, 자유층(free layer)을 형성하는 자성막의 자계는 기록 매체로부터 자계에 의해 고정된 층을 형성하는 자성막의 자계와 0-180°변화할 수 있다.
본 발명에서 자기 기록 장치가 사용되고, 상기 자기 기록 장치의 자기 헤드가 고기록 밀도에 상당하는 수단으로서 큰 자기 저항 효과를 이용하는 자기 저항 효과 소자를 부가한다.
본 발명의 한 특징으로서 교환 결합 바이어스(replacement coupling bias)를 발생하는 반강자성 박막이 자성막을 직접 적층함으로써 개선될 수 있다. 본 발명의 주제를 해결하기 위한 수단으로서 첫째 반강자성 박막의 주성분이 크롬 및 망간으로 이루어진다.
둘째, 특성을 향상시키기 위해, 도금 그룹, 금(aurum), 은, 구리, 니켈 및 코발트 중 한 화학 원소 또는 그들 중 선택된 다수의 화학 원소를 첨가하여 이 구성의 체심 입방 구조(body-centered cubic structure)를 유지하는 셀 정수를 향상시킴으로써 교환 결합 자계의 크기 및 온도 특성이 향상된다. 셋째, 강자성체 및 반강자성재 중에서 발생하는 단방향 비등방성의 크기를 향상시키기 위해, 강자성체의 조성은 주성분으로서 코발트 또는 코발트를 포함하는 코발트 합금으로 제공된다. Co-Fe-Ni 합금이 연자성재로 사용되는 경우에 코발트 합금의 조성에 양호하고 또한 Co-Pt 합금이 고보자력재로서 사용되는 경우에 양호하다. 넷째, 단방향 비등방성의 방향을 일치시키기 위해 열처리된다. 다섯째, 스핀 밸브형 자기 저항 효과막에 특히 유효하다. 반강자성층과 접촉하는 경자성층이 3개 이상 층인 경자성층의 적층체로 구성되거나 전체 두께가 3㎚ 이상이 되도록 구성되어 자기 저항 효과의 특성의 열에 의한 열화가 방지될 수 있다.
본 발명에서, 자기 기록 재생 장치가 재생부에서 상술한 자기 저항 효과 소자를 사용할 때, 고기록 밀도, 즉 고기록 매체 상에 기록된 기록 파장이 짧아지고 기록 트랙의 폭이 충분한 재생 용량으로 좁아지고 기록이 양호하게 유지될 수 있다.
즉, 본 발명의 자기 저항 효과 소자는 크롬기 합금(chrome group alloying)의 반강자성재, 또는 Mn기 합금 및 코발트계 강자성체의 반강자성재로 고정 바이어스 또는 종방향 바이어스를 실현할 수 있다. 또한, 반강자성막과 접촉되는 경자성층은 3개 이상의 경자성층, 예를 들어 Co/NiFeCr/Co의 적층체로 구성되고 총 두께는 3㎚ 이상, 바람직하게는 20㎚로 제공된다. 그리하여, 고저항 변화 요인을 갖는 스핀 밸브형 자기 저항 효과 소자, 큰 교환 결합 자계 및 높은 열 안정도가 실현되고 신뢰도를 가진 양호한 감도의 자기 저항 효과 소자, 자기 헤드 및 고기록 밀도를 갖는 자기 기록 장치가 얻어질 수 있다.
본 발명의 재생 헤드는 강자성체와 이 강자성체와 부착하는 반강자성재를 포함하는 자성 센서이고, 단방향 비등방성이 강자성체에 나타나게 하는 반강자성재의 적어도 일부분이 Cr-Mn 합금으로 이루어지고, 강자성체의 반강자성재에 부착하는 적어도 일부분이 Co 또는 Co 합금으로 이루어진다.
또한, 본 발명의 재생 헤드는 비자성 금속층 및 반강자성층으로 분리되는 강자성체의 자성층, 즉 제1 및 제2 자성층 중 한 자성층과 접촉하는 반강자성층을 포함하되, 인가된 자계가 0일 때 강자성체의 제1 자성층의 자화 방향이 제2 층의 자화 방향과 교차하고, 제2 자성층의 자화 방향이 고정되거나 고정되지 않고, 상기본 발명의 재생 헤드는 또한 자기 저항 효과 소자가 전류를 발생하게 하는 수단, 및 검출된 자계의 기능이 부여될 때 제1 층의 자화의 회전에 의해 발생되는 자기 저항 센서의 전기 저항 변화를 검출하는 수단을 포함하되, 제1 및 제2 자성층이 Co 또는 Co 합금이고, 반강자성층이 Cr-Mn 합금이다.
상기 자기 저항 효과 소자는 연자성층/비자성층/경자성층 및 반강자성층으로 구성되고, 외부 자계에 따라 연자성층의 자화가 바뀔 때 자기 저항 효과 기능이 양호하게 발생하고 경자성층의 자화에 의해 상대각이 변화한다.
30-70 원자% Mn을 포함하는 합금은 상기 Cr-Mn 합금에 바람직하고, 또한 Co, Ni, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Ir, Os 및 Re로부터 선택된 적어도 하나가 총 함량의 0.1-30 원자%를 포함할 수 있다.
경자성층은 Co 또는 Co 합금, 또는 Ni 합금막을 통해 양측 상에 Co나 Co 합금막을 갖고 있는 적층체로 구성되고 반강자성층은 Cr-Mn 합금이나 Cr-Mn-X 합금으로 이루어지고, 상기 X는 Co, Ni, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Ir, Os 및 Re의 기로부터 선택된 적어도 하나이고 그 총 함량은 바람직하게 0.1-30 원자%이다.
또한, 본 발명의 양호한 실시예에서 상기 자기 기억 장치는 100℃ 이상의 대기 온도로 동작하고, 경자성층 및 반강자성층의 적층 구조에서 발생하는 단방향 비등방성은 자기 센서로 흐르는 전류로부터 발생하는 자계의 방향성과 거의 동일하고, 단방향 비등방성이 사라지는 저지 온도(blocking temperature ) 보다 낮은 온도로 가열하고 자계를 인가하는 동안 냉각하는 편광 공정이 행해진다.
본 발명에서 다음 문제들 중 적어도 한 문제를 해결하는 것이 바람직하다.제2 경자성층의 포화 자속 밀도는 제1 및 제2 경자성층의 포화 자속 밀도 보다 작다.
경자성층의 두께는 3㎚ 내지 20㎚이다. 제2 경자성층은 크롬, 바나듐, 티타늄, 구리, 금, 은, 플라티나(platina) 족, 탄탈, 니오브, 지르코늄 및 하프늄의 기 중 적어도 하나로부터 선택된 니켈 50-85 원자%, 페럼(철; ferrum) 15-20 원자% 및 그 나머지로 구성되어, 총 35% 미만을 함유하고 포화 자속 밀도는 0.9 테슬라(Tesla) 이하이다.
제1 및 제3 경자성층 중 적어도 한 층이 주성분으로서 Co를 포함하는 0.1이상의 테슬라의 포화 자속 밀도를 갖는 자성재로 이루어져 있다.
상기 Cr 합금 반강자성막이 체심 입방 구조의 결정 회절 격자(crystal grating) 또는 CsCl형 구조가 0.1 내지 10% 범위 내에서 변형되는 구조를 갖고 있다.
열 처리는 상기 Cr 합금 반강자성 막을 변형시킨다.
상기 Co 합금은 Co, Ni 및 Fe로 이루어지고, 그 조성물은 Co 30 내지 98 원자%, Ni 0 내지 30 원자%, Fe 2 내지 50 원자%, 특히 Co 85 내지 95 원자%, Fe 5내지 15 원자%, 또는 Co 50 내지 70 원자%, Ni 10 내지 30 원자%, 및 Fe 5 내지 20 원자%로 이루어져있다.
상기 Co 합금은 Co, Ni, Fe 및 부가 원소 X로 이루어지고, 총Co, Ni, Fe는 70 내지 98원자 %이며, X는 2 내지 30 원자%이고, Cu, Cr, V, Ti, Ta, Nb, Zr, Hf 및 플라티나족 중 하나 이상이다. 산화막은 상기 Cr 합금 반강자성막 표면 상에열처리, 막 형성 기술 또는 이온 주입 등에 의해 형성된다.
강자성체의 제2 자성층의 자화 방향을 고정시키는 상기 수단은 강자성체의 제1 자성층 보다 높은 포화 자기 보자력을 갖는 강자성체의 제2 자성막이다.
강자성체의 제2 자성층의 자화 방향을 고정시키는 상기 수단은 강자성체의 제2 자성층과 직접 접촉하는 반강자성 층이다.
강자성체의 제2 자성층의 자화 방향을 고정시키는 상기 수단은 강자성체의 제2 자성층과 직접 접촉하는 경자성층이다. 전류 방향에 대한 개개의 강자성체의 박막층의 자화 방향이 결정되어 비등방성 자기 저항이 개개의 강자성체의 자성층의 자화 회전에 의해 발생되는 자기 저항 효과 소자의 전기 저항 변동에 부가될 수 있다.
전류 방향에 대한 개개의 강자성체의 박막층의 자화 방향이 결정되어서 이방성 자기 저항이 강자성체의 제1 자성층의 자화 회전에 의해 발생되는 자기 저항 효과 소자의 전기 저항 변동에 부가될 수 있다.
단일 영역 상태에서 강자성체의 제1 자성층을 유지하기에 충분한 종방향의 바이어스 발생시키는 수단이 더 제공된다.
종방향 바이어스를 발생시키는 수단이 강자성체의 제1 자성층의 단부 영역 내에서만 직접 접촉하는 반강자성층을 갖는다.
종방향 바이어스를 발생시키는 수단이 강자성체의 제1 자성층의 단부 영역 내에서만 직접 접촉하는 경자성층을 갖는다.
도 1a, 1b 및 1c는 고비저항막(high resistivity film)을 하부 자성막의 일부에 사용하는 기록 헤드의 부동면(floating surface)으로부터 본 설명도.
도 2a 및 2b도는 고비저항막을 상부 자성막의 일부에 사용하는 기록 헤드의 부동면으로부터 본 설명도.
도 3a, 3b 및 3c도는 고비저항막을 상부 자성막의 일부에 사용하는 기록 헤드의 부동면으로부터 본 설명도.
도 4는 고비저항막을 상부 및 하부 자성막에 사용하는 기록 헤드의 부동면으로부터 본 설명도.
도 5는 고비저항막을 상부 및 하부 자성막에 사용하는 기록 헤드의 부동면으로부터 본 설명도.
도 6a, 6b, 6c, 6d 및 6e는 고비저항막 및 고포화 자속 밀도막을 자극(magnetic pole)의 일부에 사용하는 기록 헤드의 부동측과 수직하게 본 단면도.
도 7a, 7b, 7c 및 7d는 고비저항막을 자극의 일부에 사용하는 기록 헤드의부동측과 수직하게 본 단면도.
도 8a, 8b 및 8c는 본 발명의 자기 헤드를 도시한 개념도.
도 9는 종래의 자기 헤드에서의 문제점을 도시한 설명도.
도 10은 본 발명의 효과를 도시한 설명도.
도 11a, 11b 및 11c는 종래의 자기 헤드의 접동면(슬라이딩면; sliding surface)측으로부터 본 자극 구성의 개략도.
도 12a, 12b, 12c 및 12d는 본 발명의 자기 헤드의 주요부를 제조하기 위한 제조 공정을 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 자기 헤드의 주요부를 제조하기 위한 제조 공정을 도시한 도면.
도 14a 및 14b는 고비저항막 또는 고포화 자속 밀도막을 자극의 일부에 사용하는 기록 재생 헤드를 도시한 도면.
도 15는 본 발명에 관한 스핀 밸브형(spin valve type) 자기 헤드의 자기 저항 효과 소자 감지부의 사시도.
도 16은 본 발명에 있어서 크롬-망간 합금막/NiFe를 사용하는 스핀 밸브막의 구성도.
도 17은 본 발명의 있어서 크롬-망간 합금 막/Co를 사용하는 스핀 밸브막의 구성도.
도 18은 본 발명의 사용되는 스핀 밸브형 자기 저항 효과막의 구성도.
도 19는 본 발명에 있어서의 기록 재생 헤드를 사용하는 자기 디스크 유니트의 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 상부 자성막
2 : 레지스트 프레임
3 : 기부(베이스)
4 : 갭막
5 : 상부 차폐막(하부 자성막)
11 : 고비저항 하부 자성막
12 : 고비저항 상부 자성막
21 : 비자성 금속층
22 : 자성막
23 : 반강자성 물질층
24 : 하부막
25 : 하부 코어(하부 자극)
26 : 코일
27 : 상부 코어(상부 자극)
30 : 전극
32, 33 : 자극 부재
71 : 레지스트 패턴
72 : 자성 합금막(알루미나막)
74 : 기판
75 : 알루미나막(절연성 비자성막)
73 : 하부 전극막(자성막)
77 : 상부 전극
76 : 비자성 절연성막
(실시예 1)
도 1a, 1b, 1c 내지 도 5는 부동면으로부터 본 자기 헤드의 기록 헤드부 근처의 구조를 도시하고 있다. 상부 차폐막(15)에는 재생 헤드부가 되는 MR 막 또는 GMR 막이 있다. 기판은 특히 한정하지 않았지만, 기판이 작은 표면 요철(5㎚이하)을 갖고 있는 것이 바람직하다.
도 1a, 1b, 1c에 도시된 바와 같이, 스퍼터링법에 의해 하부 자성막의 일부에는 고 비저항(high specific resistance; 80μΩ㎝이상), Bs > 1.5T 및 자왜상수(절대치)<1×10-7의 막이 형성되고, 그 위에 0.1 내지 0.2㎛ 두께의 비자성막을 스퍼터링법에 의해 갭막(4)로서 사용되도록 형성한다. 이 특성을 만족하는 자성막으로서는 Fe, FeCo 또는 FeNiCo 합금에 산소나 질소를, 그리고 또한 이와 동시에 산소 또는 질소와 친화력이 강한 원소를 첨가함으로써 고 비저항막을 얻을 수 있다.
또한, 자왜 상수는 다른 합금 원소를 첨가함으로써 제어될 수 있고 또한 산소나 질소의 농도에 의존한다. 또한, 도금된 막의 기부(3)은 스퍼터링법에 의해 고 비저항막 상에 형성된다.
이 기부(3)은 고 비저항막일 수 있고 막 두께가 100㎚ 보다 얇다. 레지스트 프레임 (2)는 기부(3) 상에 형성되고 상부 자성막은 도금법(plating method)에 의해 형성된다. 트랙 폭은 프레임들 사이의 거리에 의해 결정되고, 프레임 도금법에 의해 조성 변동없이 0.5㎛ 두께로 상부 자성막을 제조할 수 있는 것을 확인하였고0.5 내지 1.5㎛의 트랙폭의 헤드가 제조된다. 레지스트 프레임을 RIE(반응성 이온 에칭)법에 의해 SiO2등의 산화물로 마스크하여 제조한다. 이 프레임 도금법에는 60μΩ㎝ 이하인 비저항을 갖는 Fe, NiFe, CoFe 또는 CoNiFe를 주성분으로 형성된 합금막이다. 이 도금법으로 제조한 상부 자성막의 일부를 고 비저항 막으로 형성함으로써 도 5에 도시된 구조를 얻을 수 있다. 또한, 상부 자성막(1)을 마스크로서 밀링이나 RIE법을 통해 기부(3)과 갭막(4) 및 하부 자성막(MR 또는 GMR의 상부 차폐막)의 일부를 재부착없이 제거함으로써 사이드 프린지를 저감할 수 있다. RIE법을 이용하는 경우에, 가스의 종류, 가스압 및 에칭 속도를 최적화하여 상부 자성막을 마스크로 하여 거의 수직으로 에칭할 수 있다. 갭막의 막 두께의 0.5 내지 3배로 고 비저항막의 막 두께를 설정하여 고주파수의 기록 성능의 열화를 억제할 수 있다. 상부 자성막의 막 두께가 2 내지 3㎛이고 상부 자성막 모두를 고 비저항 도금막으로 형성하는 것이 곤란하다. 이 이유는 모든 특성을 만족하는 도금막이 큰 막 응력을 갖고 고 저항을 위한 여러 종류의 첨가제 및 도금욕(plating bath)을 안정화시키기 위한 첨가제가 사용되기 때문에 도금욕을 관리하기가 어렵고 스퍼터링법에서 보다 자왜를 조정하는 것이 어렵다. 그러나, 상부 자성막의 일부가 고 비저항막으로 형성되는 도 5에 도시된 구조를 갖는 자기 헤드를 제조할 수 있다.
도 3a, 3b, 3c에 도시된 바와 같이, 갭(4)의 상부 측 및 하부측(상부 자성막(1) 및 하부 자성막(5))의 막은 도금법에 의해 제조되고, 고 비저항막(12)가 스퍼터링법에 의해 프레임의 일부분 및 상부 자성막(1) 위에 제조된다. 이 경우에, 갭막은 도전성 비자성막(Cr 합금 등으로 제조)이다. 프레임은 SiO2등의 산화물로 제조되고, 도 1에 도시된 바와 같이 프레임 제거 공정이 없어서 프레임이 부동면에 그대로 남아 있다. 또한, 프레임의 높이가 상부 자성막(1)의 두께에 가까운 값일 수 있다. 상부 자성막(1) 및 하부 자성막(5)의 두께는 갭막의 두께의 3배 이하로 얇다.
도 3a, 도 3b, 및 도 3c의 것과 유사한 구조를 갖는 기록 헤드로서 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 스퍼터링법에 의해 갭(4) 및 기부(3)을 형성한 후 SiO2등의 산화물에 의해 프레임이 형성되고, 도금법을 통해 상부 자성막으로서 저 비저항 강자성막이 형성되고, 또한 도 3a, 3b 및 3c와 유사하게 스퍼터링법에 의해 프레임의 일부와 상부 자성막(1) 위에 고 비저항막(12)가 형성된다. 이 경우에, 하부 자성막(5)의 폭이 상부 자성막(1)의 폭(트랙폭) 보다 넓기 때문에 다른 방법에서 보다 사이드 프린지가 크게 된다.
도 4의 구성은 도 1의 것과 유사하지만 고 비저항막(12)도 도금법에 의해 갭(4) 상에 형성된다. 막 두께는 갭 두께의 0.5 내지 3배이다. 막 두께가 이 범위 내에 있을 때, 고 비저항의 효과가 기록 성능으로 명백히 나타날 수 있고 도금법에 의해 제조 가능하다. 고 비저항 도금 막(12)는 P, B, O등과 같은 원소를 포함하는 강자성 합금막이다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 차폐막(11)의 일부 및 상부 자성막(12)의 일부가 스퍼터링법을 통해 고 비저항(약 80μΩ㎝) 막에 의해 형성된다.
도 5는 부동측으로부터 본 기록 헤드의 구성이고, 이 헤드를 부동 측의 수직 방향으로 절단한 표면 구성이 도 6e에 도시되어 있다.
하부 자극 및 상부 자극이 다층 구성이되도록 구성되어 있고 갭부(5)와 접촉하는 최상부 및 최하부막(13, 14)가 갈바나이징법에 의해 제공된다. 상부 및 하부 자성막(13, 14)는 NiFe 합금, CoNiFe-(Pt, Pd) 합금 또는 그 합금에 3d 전이 금속 화학 원소를 첨가한 막이다.
갭막은 최상부 및 최하부 자성막과 동일한 프레임을 사용하여 제조된다.
최상부 및 최하부 자성막(13, 14)의 자화 특성은 1.0 T 이상의 Bs, 60μΩ㎝ 이하의 비저항, 20 Oe 이하의 Hk 및 1×10-5이하의 자왜 상수(람다)이다.
최상부 및 최하부 자성막(13, 14)의 막 두께는 각각 갭막의 3배 이상이고, 이 갭막의 막 두께는 0.1㎛ 이다. 갭막은 CrNi 합금, CuCr 합금, NiW 합금 또는 귀금속 막과 같은 비자성 전기 유도 막으로 이루어진다.
고 비저항 자성막(11, 12)는 스퍼터링법에 의해 제공될 수 있고, NiFe 및 Al203막의 적층, NiFe막 및 Al2O3막의 혼합층, 또는 NiFeN 및 Al2O3의 혼합층 또는 NiFeN 및 Al2O3의 혼합층의 다층 막이어서 그들의 조성물 및 막 구성은 최상부 및 최하부 자성막(13, 14)의 것보다 막의 비저항이 크도록 제어된다.
비저항을 높게 하기 위해 사용되는 다층 또는 혼합층의 기술에는 막의 포화 자속 밀도가 하강하고 갈바나이징법에 의해 이루어진 최상부 및 최하부 자성막의 것보다 작아진다. 즉, 갭과 접촉하는 최상부 및 최하부 자성막(13, 14)의 포화 자속 밀도는 고 비저항막 보다 크다.
부동측의 갭의 자계 세기를 더 세게하기 위해, 고포화 자속 밀도막이 상기 실시에에서와 같이 갭막 인접부에 배치되는 것이 더 양호하다.
고 비저항 막(12)의 막 두께는 약 3㎛이다.
그러나, 고 비저항 상부 자성막(12) 및 고비저항 하부 자성막(11)의 폭은 최상부 및 최하부 자성막(13, 14)의 막 보다 약 0.5 내지 1㎛보다 크고, 최상부 및 최하부 자성막의 폭은 약 0.5㎛이다. SiO2의 프레임이 갈바나이징에 사용되는 것 외에 레지스트 프레임이 사용되고 갈바나이징 후에 레지스트가 제거되며, 최상부 및 최하부 자성막(13, 14)를 제외한 부분이 보호막(Al2O3및 SiO등)으로 피복되고 넓은 폭의 고 비저항 경자성막이 최상부 및 최하부 자성막 및 보호막 상에 형성된다.
도 6e에서 코일이 2개층으로 이루어지나 한 층이 사용될 수 있다.
도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 6d 및 도 6e에는 기록 헤드의 접동면(슬라이딩면)의 수직 방향의 단면도가 도시되어 있다. 도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 6d, 및 도 6e는 각각 도 1a, 도1b, 도1c, 도 2a, 도2b, 도2c, 도 3a, 도3b, 도3c, 도 4 및 도5에 대응하는 단면도이다.
도 6a에서, 상부 자성막은 한 층의 자성막으로 이루어지고, 하부 자성막은 2층의 자성막으로 이루어지며, 하부 자성막의 갭막(56)에 인접한 자성막은 고비저항 막이다.
코일(55)는 갭막(56)의 절연막들 사이에 배치되고, 자계는 코일에 전류를 흐르게 하여 부동 측으로부터 발생된다. 도 6b에 도시된 구성에서 하부 자성막은 한 층의 자성막으로 이루어지고 상부 자성막은 2층의 자성막으로 이루어지며, 갭막(56)에 인접한 상부 자성막의 한 층은 고포화 자속 밀도 저 비저항 막(51)이다.
길트법(gilt method)으로 처리한 고포화 자속 밀도 저 비저항 막은 갈바나이징 법에 의해 제조되고 자성막의 폭은 트랙 폭으로 정해진다.
고포화 자속 밀도 저 비저항 막은 상부 자성막의 부동측으로만 형성되고, 부동측으로부터 본 고포화 자속 밀도 저 비저항막은 도 2에 도시된 것에 관해서는 고 비저항 자성막(52) 보다 좁다.
도 6b 에 도시된 구성은 도 6a에 도시된 구성보다 용이하게 좁은 트랙을 구성하기에 더 적합하다.
도 6c에서, 하부 자성막 및 상부 자성막은 2층의 자성막으로 이루어져 있다. 하부 자성막은 고포화 자속 밀도 저 비저항 막(51) 및 그 아래의 경 자성막(54)로 이루어지고, 상부 자성막은 고 포화 자속 밀도 저 비저항막(51) 및 고비저항 자성막(52)로 이루어진다. 고 포화 자속 밀도 저 비저항 막(51) 및 갭막(56)은 갈바나이징법에 의해 제조되고 고 비저항 자성막(52)는 스퍼터링 법에 의해 제조된다.
도 6c, 도 6e에 도시된 구성에서, 포화 자속 밀도 저 비저항 막은 갭막(56)의 상하에서 사용되고, 부동측으로부터 본 폭은 다른 자성막의 폭보다 좁아질 수 있으며, 그것은 좁은 트랙을 갖는 기록 헤드에 유용한 구성이고, 고포화 자속 밀도막은 갭 주변부에 사용된다. 그러므로, 고 비저항의 자성막을 사용하는 경우 자계 세기가 높을수록 고주파 특성이 양호하다.
도 6d는 갭막(56) 상하에 전체 자극을 형성하는 고포화 자속 밀도 막(51)을 도시하고 있다.
부동 표면만이 도 4에 도시된 좁은 트랙이 되도록 형성되는 경우, 부동 측만이 갈바나이징법에 의해 형성되는 공정이 이용될 필요는 없다.
도 6e는 도 6c와 유사한 구성을 도시하고 있고, 고포화 자속 밀도 저 비저항막이 갭막(56)과 접촉하게 사용되고 고 비저항 자성막(52)가 갭으로부터 이격되어 그 상하에 있는 자극재에 사용되고, 그의 고주파 특성은 우수하며, 트랙 폭은 1.0㎛ 이하일 수 있다.
도 6a, 도 6b 도 6c, 도 6d 및 도 6e 각각에서 고포화 자속 밀도 저 비저항 막(51)은 각 기록 헤드 내의 다른 부분에 사용되는 자극 물질의 것 보다 높은 포화 자속 밀도를 갖고 있고 그 비저항은 다른 자극 부분의 재료의 비저항 보다 작다.
고포화 자속 밀도 저 비저항에 사용되는 재료에 대하여는 예를 들어 CoNiFe 합금, NiFe 합금 또는 이들 합금에 3d 전이 금속 화학 원소를 첨가한 금속이 사용된다.
갭막(56)에 대하여는 갈바나이징법에 의해 제조되는 경우 비자성 전기 도전막, 다른 방법에 의해 제조되는 Al2O3또는 SiO2등의 산화물, 또는 질소, 탄소 또는 그들의 혼합물도 사용될 수 있다.
도 6a, 도 6b, 도 6c의 구성과 유사한 자기 헤드의 구성 예가 도 7b, 도 7c, 도 7d에 도시되어 있다.
도 7a에서 자성막은 갭막(56) 위아래에 그리고 고 비저항 자성막(52)로서 거기로부터 이격되어 제공되고, 고 비저항 자성막(52)의 것 보다 작은 비저항을 갖는 경자성막(54)가 자성 갭 측에 배치된다.
고 비저항 자성막(52)의 체적은 저 비저항을 갖는 경자성막(54)의 체적 보다 크고, 고주파 특성은 고 비저항막이 사용되지 않는 경우 보다 향상된다.
도 7b에서, 한 갭막 및 다른 갭막과 접촉하는 자성막은 좁은 트랙으로 형성되고 그 위의 자성막은 고 비저항 자성막(52)로 구성되어 양호한 좁은 트랙의 기록 헤드 및 고주파 특성을 제공할 수 있다.
도 7c에서, 상부 자성막은 3개의 층으로 이루어지고, 갭막(56)은 평탄부로 이루어지며, 폭이 좁은 자성막이 그 위에 제공되고, 고 비저항 자성막(52)가 자성막을 통해 형성된다.
저비저항을 갖는 경 자성막(54)는 고비저항 자성막(52) 상에 제공되고, 부동측의 자계 세기는 저비저항을 갖는 경 자성막(54)의 포화 자속 밀도를 더 높게 함으로써 높아질 수 있다.
도 7c와 유사한 구성은 도 7d에 도시된 기록 헤드이고, 상부 자성 막은 3개의 층으로 이루어지며, 저비저항의 경자성막(54)는 갭막(56)에 인접한 부분 상에 제공되고, 고비저항 막(52)는 갭막으로부터 이격된 부분 상에 제공되어 갭 인접부의 물질의 포화 자속 밀도는 도 7c의 것보다 높게 될 수 있고 자계 세기가 큰 헤드가 제공될 수 있다.
도 8a는 본 발명의 새로운 구성을 갖고 있는 자기 헤드의 단부를 도시하고 있다.
코일(26)은 하부 코어(25)와 상부 코어(27) 사이에 제공되고 2㎛ 두께의 A1 또는 Cu로 이루어진다.
비자성의 절연 물질(31)이 코일(26) 및 코어(25, 27)에 절연을 유지시키기 위한 물질로 충전된다.
코일(26)은 하부 코어(25)와 상부 코어(27) 사이에 둘러싸여 있다. 코일(26)은 2㎛의 두께의 Al 또는 Cu막으로 형성된다. 비자성 및 절연 물질(31)은 코일(26) 및 코어(25,27) 사이에 충전되어 그들 사이를 전기적으로 절연시킨다.
본 발명에 따른 자기 헤드는 자극 부재(32, 33) 및 절연 및 비자성막(10)이 상부 코어(27)과 하부 코어(25) 사이에 삽입되고 자성 막(또는 기록 갭)이 이들 부재에 의해 형성되는 것으로 특징된다. 또한, 다른 특징은 자로재(magnetic path member:41,42)가 상부 코어(27)과 하부 코어(25) 사이에 제공된다. 이 구성은 본 발명을 실현하는데 필요하지는 않다. 자로재(41, 42)는 상부 코어(27)을 평탄화하는데 양호하고 제조 후에 남아 있는 응력(자왜)를 감소시키는데 효과적이다. 자극 부재(32, 33)과 함께 상기 부재를 형성함으로써, 제조 코스트의 증가를 억제할 수 있다.
도 8b는 상부 코어측으로부터 본 자기 헤드의 도면이다. 코일(26)은 나선형으로 감겨 있는 것을 알 수 있다. 코일(26)은 접촉 홀(34)에서 전극(30)(도 8a)에접속되어 있다. 또한, 상부 코어(27) 및 하부 코어(25)는 자기 접촉 홀(35)에 접속되어 있다. 자기 접촉 홀(35)는 상술한 바와 같이 자로재(41, 42)를 포함하여 구성되어 있다.
본 발명의 절연 및 비자성막(10)은 상부 코어(25) 및 하부 코어(25)의 단부에 배치되고, 방향 α로 부터 본 부재의 구성은 도 8c에 도시된 것과 같다. 즉, 좁은 폭을 갖는 자극 부재(32, 33)은 상부 코어(27) 및 하부 코어(25) 사이에 끼워져 있고 또한, 절연성 비자성막(10)는 부재를 사이에 배치된다. 자극 부재(32, 33)은 상부 코어(27) 및 하부 코어(25)의 자극 단부와 각각 자기적으로 일체화되어 있다. 그러므로, 갭 부는 돌기부를 갖는 각각의 자극에 의해 형성된다.
또한, 도 8c는 기록 매체에 억세싱하는 자기 헤드의 표면으로부터 본 자극 구조와 일치하고 이 도면으로부터 상부 자극은 돌기형이고, 이 돌기부는 하부 자극을 향해 형성된다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 8c로부터, 자극들 모두는 돌기형이고, 특히 상부 자극이 돌기부의 폭은 하부 자극의 돌기부의 폭과 거의 동일하다.
또한, 본 발명의 경우에 돌기부의 높이는 약 0.8㎛으로 설정되고, 돌기부의 폭은 약 1㎛로 설정된다. 이 관계로부터 돌기부의 높이는 돌기부의 폭보다 작다.
본 발명의 구성은 일본 특허 공개 제7-296328호의 것과 동일하게 자로의 저항을 감소시킬 수 있다. 도 9를 참조하여 설명하겠다. 이 도면은 자극 부재(32, 33)을 갖고 있지 않은 종래의 자기 헤드의 단면도이다. 도면은 하부 코어(25)와 상부 코어(27) 사이에 놓은 자성막을 도시하고 있다. 매체(61)로의 기입 자속은β로 표시된 경로와 같이 유도된다. 그러나, 상부 코어(27)의 단부 측의 갭의 폭(자극 폭)이 좁아질 때, 자로 저항은 증가되고, 이 효과에 의해 자로 저항이 증가되는 영역(50)에서는 α로 표시된 상기 경로를 통해 자속을 흐르게 한다. 그러하여 갭 단부(51)에 유도되는 자속량은 감소되고, 자속의 필요량을 갭(자극) 단부로부터 추출할 수 없다.
한편, 도 10에 도시된 자극 부재(32, 33)을 갖는 자기 헤드의 경우에, 상부 코어(27)과 하부 코어(25) 사이에는 자극 부재(32, 33)이 있다. 그러므로, 경로α는 부재의 두께에 의해 증가된다(비자성 영역이 넓어진다). 이 효과에 의해, 자로 저항이 자극의 폭을 좁힘으로써 증가되는 경우에도 경로α를 통해 흐르는 자속량을 억제할 수 있다.
상기 효과는 150MHz 이상의 기입 주파수에서도 관찰될 수 있다. 이것은 본 발명의 자기 갭에 절연성 비자성막을 사용하여 얻어진 효과이다. 또한, CoToZr 등의 아몰퍼스 고 전기 저항 자성막을 자극재에 사용하는 경우에, 기입 주파수는 200MHz까지 증가될 수 있다.
일본 특허 공개 제7-296328에 기술된 구조에서 돌기부를 형성하는 트랜치 구조가 저 전기 저항재로 구성되기 때문에 이 부분에서 와전류가 발생하기 쉽고 따라서 기입 주파수의 상한은 100MHz로 제한된다.
도 8c에 도시된 바와 같이, 자극재(32, 33)의 폭 W1은 상부 자극(27)의 폭과 하부 자극(25)의 폭 보다 좁아진다. 이것은 자극이 돌기부를 갖는 것에 기초한다. 이 형상의 효과에 의해 서로 대향하는 돌기부에 자속이 집중되는 것은 말할 필요가없다. 그러므로, 코일 전류(기입 전류)를 조정하여 기입에 필요한 자계를 일치시키도록 돌기부로부터의 자계를 조정하는 조건 하에서, 돌기부(갭 치수 넓어지는 영역에서의)를 제외한 영역에서 기입이 발생하지 않는다. 그러므로, 기입될 트랙폭은 돌기부의 폭과 거의 일치시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서 돌기부만이 고전기 저항 및 고포화 자화재로 이루어질 수 있어서 강자계가 돌기부의 폭에 대응하는 영역에 발생될 수 있다. 이 효과에 의해, 자극이 돌기 형상을 갖고 있어도 기입 트랙 전류 폭을 돌기부의 폭으로 효과적으로 제한할 수 있다.
또한, 돌기부의 높이가 돌기부의 폭 보다 작기 때문에 돌기부의 폭은 후술하는 공정에 의해 2㎛ 이하로 할 수 있다. 이 효과에 의해, 매체의 기입 폭이 2㎛ 이하로 쉽게 감소될 수 있다.
또한, 본 발명의 경우에, 기입 폭이 돌기부의 폭에 의해 결정되기 때문에, 고밀도 기록을 실현하기 위해 상부 코어(27)의 폭과 하부 코어(25)의 폭을 특히 좁힐 필요가 없다. 이 효과에 의해, 필요한 자계가 자로 저항을 증가시키지 않고 자극 단부(갭부)에 효율적으로 유도될 수 있다.
자성막에 절연성 비자성막을 이용하는 종래의 자기 헤드의 경우에, 자극을 접동면측으로부터 볼 때 자기 헤드의 형상이 도 11a 내지 도 11c에 도시된 바와 같이 대략 3종류로 분리될 수 있다. 즉, 그들은 도 11a에 도시된 상이한 길이를 갖는 자극(27, 25)로 구성된 자기 헤드, 도 11b에 도시된 동일한 길이를 갖는 자극(27, 25)로 구성되는 자기 헤드, 및 자극들(25) 중 한 자극에 돌기부를 갖는자기 헤드이다. 도 11b의 자기 헤드는 도 11a의 자극 구조 중 한 구조를 개량한 것이고, 자극의 길이가 서로 동일하기 때문에 트랙폭 방향에서 자계 누설이 작은 특성을 갖는다. 그러므로, 좁은 트랙폭에 기입하는 것이 유리하다. 그러나, 이 구조는 자극(25)가 자기 저항 효과 소자에 대하여 차폐층으로서 사용될 수 없는 결점이 있다. 이 결점에 대한 대책이 도 11c에 도시되어 있다.
도 11c에 도시된 구조에서 좁은 트랙을 실현하기 위해 폭 W는 좁아질 필요가 있다. 그러므로, 기입 자속은 도 9에 도시된 자로 저항의 증가로 인해 감소될 수 있다. 따라서, 고효율로 고밀도 정보를 기입할 수 없다.
본 발명에 따른 구조에 있어서, 기입 갭부의 폭이 돌기부의 폭으로 제한되기 때문에, 트랙폭 방향을 향한 누설 자계의 확산이 도 11b에 도시된 자극과 마찬가지로 적다. 그러므로, 본 발명의 구조는 고밀도 기록에 적합하다. 또한, 하부 코어의 폭이 돌기부의 폭보다 넓기 때문에, 하부 코어도 자기 저항 효과 소자에 대한 차폐층으로서 사용되는 데는 문제가 없다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 자기 헤드 구조는 종래의 자기 헤드의 문제점인 고밀도 기록에 대해서 문제가 없다. 우수한 성능을 실현할 수 있는 자기 헤드의 제조 공정을 도 12를 참조하여 설명하겠다.
이 도면은 도 8b에 도시된 방향 "α"로부터 본 자기 코어의 자극 단부를 형성한 구성이다. 이 공정을 도면에 따라 순서대로 설명하겠다.
도 12a에 도시된 공정에서, 하부 자극을 구성하는 자성막(73)이 기판(기부층 또는 기부 구조; 74) 상에 적층된다. 자성막으로서는 Ni-Fe 합금이 사용된다. 두께는 2㎛로 설정된다. 이 자성막(73) 상에는 절연성 비자성막으로서 0.3㎛의 두께를 갖는 알루미늄막(72)가 적층되고 또한 0.8㎛의 두께를 갖는 Ni-Fe 자성 합금막(72)가 적층된다. 적층의 종료 후에, (기입 트랙폭에 대응하는) 돌기부의 폭을 갖는 레지스트 패턴(71)이 포토리소그래피법에 의해 형성된다. 이 두께는 1㎛로 설정된다.
다음에, 도 12b에 도시된 공정에서, 레지스트 패턴(71)을 마스크로 하여 자성 합금막(72)를 이온 밀링법(ion milling method)로 에칭하여 상부 자극의 돌기부로 형성되는 부분을 형성한다. 그 후, 레지스트 패턴(71), 및 에칭에 의해 형성된 상부 자극의 돌기부를 마스크로 하여 염소 및 플루오르 반응성 가스에 의해 알루미나막을 에칭한다. 그 후, 상부 자극의 돌기부로 형성되는 부재를 마스크하여 하부 자극을 이온 밀링법에 의해 에칭함으로써 하부 자극에 돌기부를 형성한다. 이 때, 에칭의 길이는 0.8㎛로 설정된다. 상부 자극의 돌기부로 형성되는 부재를 마스크하여 이온 밀링법으로 하부 자극을 에칭하여 서로 대향하는 동일한 길이를 갖는 돌기부를 형성할 수 있다. 이것은 트랙폭 방향으로 누설 자계의 확산을 적게 하는데 효과적이고, 본 발명을 기능화시키는 데에 중요한 요소로 된다.
도 12c에 도시된 공정에서는 비자성 절연막(76)을 전체면에 적층시킨 후, 적층된 비자성 절연막을 평탄화하고 돌기부로 되는 부재(72)의 일부를 노출시켰다. 이 공정은 반도체 제조시에 사용되는 유동성이 있는 열경화형 절연재(소위 스핀온 글라스)를 도포하고, 소정의 열처리를 행한 후 기판 표면을 기계적으로 랩핑(lapping)함으로써 실현될 수 있고, 다른 방법으로는 레지스트의 열유동성을이용할 수 있다.
돌기부가 되는 부재(72)가 절연층으로부터 노출되는 것은 본 발명을 실현하는데 필요 조건이다. 필요 조건을 실현할 수 있는 조건이면, 절연층의 평탄화 공정이 요구되지 않는다. 예를 들어, 절연재(76)의 막두께가 돌기부로 되는 부재(72)의 두께를 초과하여도 본 발명에 영향을 주지 않는 것을 확인하였다. 이와 같은 극단의 경우(절연재(76)의 두께가 돌기부로 되는 부재(72)의 두께를 초과하는 상태), 언듀레이션(undulation)이 상부 자극에서 발생되고, 그 결과 돌기부가 함몰부(depressed portion)로 존재한다. 이 구조는 별도로 설명한다.
도 12d에 도시된 최종 공정에서 상부 자극 부재를 구성하는 다른 부재가 형성된다. Ni-Fe 합금막은 종래의 자기 헤드에서와 같이 상부 자극에 사용된다.
상술한 공정에 의해 도 8c에 도시된 자기 구조가 형성될 수 있다. Ni-Fe 합금막이 본 실시예에서 자극 재료로서 사용되고, 본 발명에 따른 자기 헤드가 본 실시예에서와 동일한 공정을 통해 다른 연자성막을 이용하여 형성될 수 있다. 특히, 고전기 저항 연자성막을 이용하여 고주파 상태에서의 기입이 실현될 수 있다. 이 연자성막을 전기 도금법에 따라 형성할 수 있는 것이 본 발명의 특징이고, 이 효과에 의해 종래의 자기 헤드의 것을 초과하는 고주파에서 기입이 행해질 수 있다.
함몰부를 갖는 상부 자극의 구조를 다음에 설명하겠다. 이 구조는 적어도 다음의 공정을 포함하는 자기 헤드 제조 공정을 통해 제조될 수 있다. 먼저와 마찬가지로 도 12를 참조하여 설명하겠다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 자기 헤드의 기부 구조(74) 상에 하부자성재(73)을 적층한 후, 절연성 비자성막(75)를 적층하고, 또한 상부 자극의 일부를 형성하는 재료(72)가 적층된다.
다음에, 레지스트 패턴(71)이 리소그래피법에 의해 상부 자극의 돌기부에 대응하는 영역에 형성된다.
다음, 도 12b에 도시된 바와 같이, 레지스트 패턴(71) 및 상부 자극의 돌기부로 되는 부재를 마스크하여 절연성 비자성막 및 하부 자극을 에칭함으로써 하부 자극 내에 돌기부가 형성된다.
그 후, 도 12c에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 자극의 돌기부로 되는 부재를 형성한 후에, 돌기부를 초과하는 두께를 갖는 비자성 및 절연막(76)은 돌기부를 제외한 영역 위에 적층된다. 절연성 비자성막(76)의 표면 및 돌기부의 표면(72의 표면)이 동일면에 있는 것으로 보이지만, 본 실시예에서 절연성 비자성막(76)의 두께는 돌기부의 표면(72의 표면)를 초과한다.
그 다음, 도 12d에 도시된 상부 자극 부재의 일부에 남아 있는 다른 부재(77)을 형성하는 것을 목적으로 자기 헤드의 자극 형상을 제조한다.
도 13은 적어도 상기 공정을 포함하는 제조 공정을 통해 제조되는 자기 헤드의 자극 형상을 도시하고 있다. 이 도면은 돌기부에 함몰부를 갖고 있는 상부 자극(77)의 형상을 명백히 도시하고 있다.
이 형상은 상기 자극의 자속을 돌기부에 효과적으로 유도하는 데에 고효율이었다는 것을 부가적으로 설명한다.
본 발명에 따른 자기 헤드는 알루미나 및 티타늄 카바이드의소결체(sintered body)를 기계 가공하여 얻은 웨이퍼 상에 형성된다. 그 다음, 소정의 기계 가공을 행한 후, 기계 헤드 슬라이더가 제조된다.
상기 공정에 따르면, 기입 트랙폭을 결정하는 돌기부의 폭이 레지스트 패턴의 폭에 의해 결정된다. 그러나, 본 발명의 자극 돌기부의 높이를 돌기부의 폭보다 작게 하여, 두꺼운 막 두께를 갖는 레지스트 패턴은 항상 필요하지 않다. 이 효과로부터, 도금 마스크 패턴의 레지스트 패턴과 비교하여 패터닝 해상이 용이하고 돌기부의 폭을 2㎛ 이하로 할 수 있다. 이 특징에 의해, 좁은 트랙에 이용되는 자기 헤드를 쉽게 제조할 수 있다.
자기 헤드로 구성된 헤드 슬라이더를 이용하여, 2㎛ 이하의 트랙폭의 고밀도 기록을 달성할 수 있다. 이 효과에 의해, 실현 불가능이라 생각되었던 5 Gb/in2이상의 고밀도 자기 기록 장치를 실현할 수 있다. 이것은 자극의 단부까지 자속이 효율적으로 유도될 수 있는 효과이고, 이 효과는 자극의 단부가 각각 돌기부를 갖는 자극으로 구성된 것에 의해 발생되었다.
(실시예 2)
도 14는 제1 실시예에 도시된 고비저항막이 기록 헤드에 사용되고, 기록 헤드가 다음에 도시되는 재생 헤드에 결합된 예를 도시하고 있다.
거대 자기 저항 효과막(104)가 재생 헤드에 사용되고, 전류를 흐르게 하는 전극(105)가 거대 자기 저항 효과막(104)와 전기적으로 접촉하고 있다.
전극(105) 및 거대 자기 저항 효과막(104) 아래의 하부 갭막을 통해 하부 차폐막(106)이 제공된다.
고비저항 하부 자성막(108)은 거대 자기 저항 효과막(104) 상의 상부 갭막을 통해 상부 차폐막으로서 배치되고, 고비저항 하부 자성막(108)은 기록 헤드의 하부 자극의 일부를 구성한다.
고비저항막으로 이 고비저항 하부 자성막(108)의 일부를 형성함으로써 기록 헤드의 고주파 특성이 향상될 수 있다.
기록 헤드의 갭막(102)의 폭은 첨가제의 상하에 배치된 자성막의 것과 동일하고, 갭 상하에 있는 고포화 자속 밀도막(101, 103)은 다른 자극 부분의 것보다 높은 포화 자속 밀도의 재료로 구성되는 것이 바람직하다.
큰 폭을 갖는 고비저항 상부 자성막(107)이 이 고포화 자속 밀도막(101)에 사용된다.
전류는 기록 헤드의 코일(109)에 흐르고, 기록 매체(110)는 기록 헤드로부터의 자계에 의해 기록된다.
상기 외에, 경자성 터널막에 사용되는 상이한 구조의 헤드가 재생 헤드에 사용될 수 있다.
도 15는 본 발명의 스핀 밸브 자기 저항 효과막을 이용하는 자기 헤드(MR 센서)의 부분 단면도이다.
본 발명의 MR 센서는 유리 또는 세라믹과 같은 적당한 기판(43) 상에 제2 자성층(22), 연자성체의 제1 자성층(45), 비자성 금속층(21) 및 강자성체를 부착하는 구성을 갖고 있다.
경자성층(45 및 22)에서는 자계가 인가되지 않을 때, 그의 개개의 자화 방향은 약 90°의 각으로 교차한다.
제2 자성층(22)의 자화 방향은 자기 매체의 자계 방향과 동일한 방향으로 고정되다.
자계가 인가되지 않을 때 연강자성체의 제1 자성층(45)의 자화 방향은 제2 자성층의 자계 방향과 90°경사진다.
인가된 자계에 따라 제1 자성층(45)으로 자화 회전이 발생한다.
본 발명의 실시예에 설명된 제1 자성층(45), 비자성 금속층(21), 제2 자성층(22) 및 반강자성 기판층(23)이 도16, 도 17 및 도 18에 도시된 적층 구조로서의 막 구성을 사용할 수 있고, 또한 경자성층(47)로서 Co82, Cr9, Pt9, Co80, Cr8, Pt9(ZrO2)3이 이용될 수 있다.
상기 도 16, 도 17, 및 도 18은 상기 실시예의 제1 자성층(45), 제2 자성층(22)과 동등한 막 구조를 도시하며, 상기 자계 방향은 상기 물체(article)와 같게 형성된다. 상기 실시예에서 연 강자성체(soft ferromagnetic body)의 제1 자성층(45)을 부착하기 전에, 예를 들어 Ta, Ru, 또는 CrV 와 같은 하부막(24)을 기판(43) 상에 부착한다.
상기 하부막(24)을 부착하는 목적은 입도수 번호(grain size number), 및 후에 부착되는 층의 형성을 최적하게 하는 것이다.
상기 층의 형성은 적절한 MR 효과를 얻기 위해 매우 중요하다. 또한, 그 이유는 비자성 금속층(21)의 매우 얇은 거리의 조각층(thin distance piece layer)이 상기 층의 형성에 의해 활용될 수 있기 때문이다
또한, 브랜치에 의한 영향을 최소화하기 위해, 고 전기 저항을 하부층에 사용하는 것이 바람직하다.
상기 하부층은 상술한 것과 역 구성으로 사용할 수 있다.
기판(43)은 충분한 고 전기 저항과 평면으로 만들어지며, 적절한 결정 구조의 경우에, 상기 하부막(24)은 불필요하다.
제1 자성층(45)에서, 종방향으로 바이어스를 발생하는 방법은 이 페이지(page)와 나란한 방향으로 단일 영역 조건(single domain condition)을 유지하기 위해 사용한다. 종방향으로 상기 바이어스를 발생하기 위한 수단으로서, 고 포화 보자력, 고 직각, 고 전기 저항의 특성들을 갖는 고정된 경자성층(47)을 사용한다. 고정된 경자성층(47)은 연 강자성체로 된 제1 자성층(45)의 단부의 자구와 접촉한다. 상기 고정된 경자성층(47)의 자화 방향은 이 페이지와 평행이다.
제1 반강자성층은 상기 자성층(45)의 단부의 상기 자구와 접속하여 부착되며, 종방향에서 필요한 바이어스가 발생한다.
상기 강자성체로 만들어진 제2 자성층의 자화 방향을 고정하기 위해 사용하는 반강자성층(23)의 블러킹 온도(blocking temperature)와는 상당히 다르게 상기 반강자성층이 블러킹 온도를 갖게 하는 것이 바람직하다.
그 후, 예를 들어 Ta와 같은 고 저항으로 된 캐핑층(capping layer)을 MR 센서의 전체 상부에 부착하는 것이 좋다. 전극(28)이 제공되며, 회로는 전류원인 MR센서 구조와 검파 수단 사이에 형성된다.
도 16 내지 도 18은 비자기 금속층(21), 제2 자기층(22), 그리고 도 15에 도시된 반강자성 물질층(23)의 각각의 막 대신에 형성된 본 발명의 자기저항 현상 소자를 구성하는 막을 각각 도시하며, 고주파 마그네트론 스퍼터링 장치(radio frequency magnetron sputtering apparatus)로 형성되는 것은 다음과 같다.
3 mm torr의 Ar 대기에서, 이하의 물질들이 두께 1mm, 지름 3 inch의 세라믹 기판 상에 연속적으로 적층된다.
스퍼터링 타겟으로는 탄탈(tantalum), 니켈(nickel) -20at % 페럼(철; ferrum) 합금, 구리, 코발트, 크롬 -50at % 망간을 사용한다. 크롬-망간 합금막을 제조하기 위해, 첨가 원소인 1 cm×1 cm의 칩을 크롬-망간 타겟 최상부 상에 배열하며, 상기 칩의 수를 증가시키거나 감소시켜서 상기 조성을 조절한다.
또한, Cd-Fe-Ni 층이 경 자성막으로 만들어질 때, 니켈, 페럼 1 cm×1 cm의 칩을 코발트 타겟 상부에 배열하여 상기 조성을 조절한다.
각 캐소드 마다 배치된 셔터를 닫거나 열면서 각 타겟을 배치하는 캐소드 상에 고주파 전력을 인가함으로써 장치 안에 플라즈마를 발생시켜서 적층막의 각 층을 연속적으로 형성한다.
막 형성에 있어서, 영구 자석 한 축의 비등방성을 이용하여 상기 기판에 나란히 약 30 Oe의 자계를 인가하며, 크롬-망간 막의 교환 결합 자계(replacement coupling magnetic field)의 방향을 상기 인가된 자계의 방향으로 유도한다. 상술한 형성 조건의 한 예를 다음과 같이 표1 에 도시한다.
층 Ar 가스 압력 rf 출력 형성 속력
Ta 0.8 m Torr 300 W 0.25 nm/s
NiFe 3 m Torr 350 W 0.17 nm/s
Cu 3 m Torr 150 W 0.2 nm/s
CrMnPt 8 m Torr 350 W 0.5 nm/s
Co 3 m Torr 250 W 0.13 nm/s
적층막을 형성한 후에 진공 열 처리 장비 내에서 열 처리한다. 상온(room temperature)에서부터 선정한 온도인, 예를 들어 250。C 까지 온도를 올려서 열 처리를 하고, 선정된 시간, 예를 들어 1시간 동안 온도를 유지한 후에 상온으로 냉각시킨다.
온도 상승, 유지, 냉각의 전 과정에서, 2 내지 5 Oe 의 자계를 상기 기판의 표면에 평행하게 인가한다.
상기 자계의 방향은 막이 형성될 때 영구 자석에 의해 인가된 자계와 평행하다.
감광 수지 제조 공정(photoresist production process)으로 기판 상의 원소를 형성한다.
그 후, 슬라이더에 의해 상기 기판을 처리하고, 자기 기록 장치 안에 로드한다.
도 16은 45 at % 크롬-45 at % 망간-10 at % 백금의 반강자성막/ 81 at % 니켈-19 at % 철의 막을 사용한 상기 자기 적층체(magnetic laminating body)를 갖는 스핀 밸브막(spin valve film)을 열 처리하기 전과 후의 특성들을 비교한 도면이다.
단방향 비등방성에 의한 상기 결합 자계는 도면의 우측 루프의 변이량으로 나타난다. 열 처리 전의 결합 자계는 300 Oe이고, 250℃에서 3시간의 열 처리 후에는 380 Oe이다. 니켈-철 층의 두께와 자화의 크기를 고려하면, 종래 기술에서 보인 것과 그 크기가 동일하다.
도 17은 45 at % 크롬-45 at % 망간-10 at % 백금의 반강자성막/ 코발트막을 사용한 상기 자기 적층체를 갖는 스핀 밸브막을 열 처리하기 전과 후의 특성들을 비교한 도면이다.
열 처리 전의 결합 자계는 도 1 에서 300 Oe 의 경우와 거의 같다. 250 。C에서 3시간 동안 열 처리 후에 결합 자계는 그 전과 비교해서 약 두배인 600 Oe 가 된다. 코발트층의 두께와 자화의 크기를 고려하면, 도 1 에서 도시한 결합 자계의 약 두배의 크기이다.
도 18은 상기 스핀 밸브 자기 저항 효과막으로서 자기 적층체를 사용한 본 발명의 또 다른 구조예이다.
상기 반강자성막(30) (45 at % Cr-45 at % Mn-10 at % Pt), 상기에 부착하고 반강자성막(30)과 직접 접촉하는 Co층(111), 양질의 자기 특성을 갖는 연 자성층(112)(81 at % Ni-19 at % Fe)로 구성되는 경자성층(65), 그리고 비자성층(62)(Cu)과 직접 접촉하며 거대 자기 저항 효과를 발생하는 Co층(113)이 있다. 기초막(64)은 방위와 다른 막의 결정 입도(grain size)를 조절하기 위한 기초층이며, 연 자성층(63)(81 at % Ni-19 at % Fe)은 자유층이다.
상기 코발트층을 상기 반강자성막과 비자성막의 접합 부분에 배치하지만, 고정된 층으로서 상기 경 자성층(65)의 자기 특성은 악화되지 않고, 상기 경 자성층(65)의 특성과 두께는 전체 층의 자화량을 증가시키지 않고 유지될 수 있다.
따라서, 상기 연 자성층(112)은 양질의 자기 특성과 코발트로 이루어진 상기층들(111과 113)의 포화 자속 밀도 보다 더 작은 값을 갖는 것이 바람직 한데, 그 일례는 1 테슬라의 포화 자속 밀도의 니켈 81 철 19 막이다.
또한, 상기 포화 자속 밀도는 0.5 테슬라 정도까지 감소될 수 있는데, 예를 들면 NiFe-Cr막이 적절하며, 이 NiFe-Cr막은 0 내지 20 at % Cr을 함유한 NiFe 합금으로 이루어지고, 이 NiFe 합금은 75 내지 95 % Ni, 그 나머지는 Fe로 이루어져 있다.
(제3 실시예)
도 19는 제2 실시예에 도시한 기록 재생 분할 패턴(recording reproducing sectional pattern)을 사용한 자기 디스크 유니트(magnetic disc unit)의 전체 도면이다.
모터에 의해 회전된 자기 디스크로서의 기록 매체(203) 상에서 헤드 포지셔닝 프레임(202, head positioning frame)에 의해 기록 매체(203) 상의 위치를 기록 재생 분리형 자기 헤드(201)가 조정하며, 상기 기록 재생 분리형 자기 헤드(201)는 재생 신호 프로세서(204)와 접속된다.
상기 장치는 자기 디스크를 회전시키기 위한 DC 모터, 정보를 기입하고 판독하는 자기 헤드, 이 자기 헤드를 지지하고 상기의 위치를 자기 디스크로 변화시키기 위한 포지셔닝 장치, 즉 액추에이터(actuator)와 보이스 코일 모터(voice coil motor), 및 장치 내부를 청결하게 하기 위한 공기 필터로 구성된다.
상기 액추에이터는 캐리지, 레일과 베어링으로 구성되며, 상기 보이스 코일 모터는 보이스 코일과 영구 자석으로 구성된다.
상기 도면에서 동일한 회전축으로 설치된, 예를 들면 큰 기억 용량을 갖는 8 조각의 자기 디스크가 도시되어 있다.
자기 디스크는 100 Å 이하, 양호하게는 50Å 이하의 표면 요철 R MAX를 갖는 양질의 표면으로 구성된다.
자기 디스크는 상기 경화 기판의 표면 상에 진공막 형성법에 의해 형성된 자기 기록층을 갖는다.
상기 자기 박막은 자기 기록층으로 사용한다.
진공막 형성법에 의해 형성된 자기 기록층의 막 두께는 0.5㎛ 이하이기 때문에, 경화 기판(hard substrate)의 표면 상태는 상기 기록층의 상태를 정확히 반영한다.
따라서, 100Å 이하의 표면 요철 R MAX를 갖는 기판으로는 상기 경화 기판이 사용된다.
이러한 경화 기판으로서, 유리, 화학적으로 강화된 소다-알루미나 실리카 유리 또는 세라믹이 그의 주성분으로 사용된다.
또한, 금속 또는 합금으로 이루어진 자성층의 경우에는 표면 상에 또는 산화막을 갖는 표면에 대해 산화물층 또는 질화물층을 제공하는 것이 양호하다. 또한, 탄소 보호 피막을 사용하는 것도 바람직하다. 이러한 방법으로 헤드를 형성함으로써, 자기 기록층의 내구성이 향상되고, 극도로 낮은 부동 용량, 또는 접촉, 기동 또는 정지 시에 기록 및 재생을 행해지는 경우에 자기 디스크의 충격을 방지할 수 있다.
상술한 본 발명에 의한 기록 헤드의 성능을 측정한 결과(과기입 특성) 40MHz 이상의 고주파 영역에서도 약 -50dB 정도의 우수한 기록 성능이 제공된다.
본 실시예에 따르면, 고 보자력 매체에 대하여는 고주파 영역에서도 충분히 기록될 수 있고, 비등방성 자기 저항에 기초하여 15MB/sec 이상의 전달 속도, 45MHz 이상의 기록 주파수, 자기 디스크 4000 rpm 이상의 데이타를 전송하는 고속 전송, 억세스 시간 단축, 기록 용량의 증가와 같은 우수한 MR 효과를 갖는 고감도의 MR 센서가 제공되어서, 3Gb/in2이상의 자기 디스크 유니트가 표면 기록 밀도로서 제공된다.
상술한 본 발명에 따르면, 기록 헤드의 자극의 적어도 한 부분이 고비저항 막으로 구성되고, 고주파수에 있어서 기록 성능을 저하하지 않기 때문에 고 기록 밀도의 자기 저장 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 충분한 결합 자계와 고온 안정도를 갖는 자성 적층체가 제공되어, 충분한 재생 용량 및 저 노이즈 특성을 갖는 재생 헤드, 및 고신뢰성의 고밀도 자기 저항 장치가 제공될 수 있다.

Claims (10)

  1. 비자성 갭막의 각각의 대향측 상에 배열된 상부 자성막 및 하부 자성막을 갖는 박막 자기 헤드에 있어서,
    상기 상부 자성막 또는 상기 하부 자성막의 적어도 한 단부는 적어도 상기 비자성 갭막에 인접한 자성막의 제1층, 및 상기 비자성 갭막으로부터 상기 제1층보다 더 멀리 배열된 자성막의 제2층으로 구성되며, 상기 제2층의 폭은 볼록 형상을 형성하도록 상기 제1층의 폭보다 넓고,
    상기 제2층의 비저항은 상기 제1층의 비저항 보다 높은 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2층의 포화 자속 밀도는 상기 제1층의 포화 자속 밀도 보다 작은 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드.
  3. 비자성 갭막의 각각의 대향측 상에 배열된 상부 자성막 및 하부 자성막을 갖는 박막 자기 헤드에 있어서,
    상기 상부 자성막 및 상기 하부 자성막의 단부 중 적어도 하나는 적어도 상기 비자성 갭막에 접속된 자성막의 제1층, 및 상기 비자성 갭막으로부터 상기 제1층보다 멀리 배열된 자성막의 제2층으로 구성되고, 상기 제2층의 폭은 볼록 형상을형성하도록 상기 제1층의 폭보다 넓고,
    상기 제2층의 비저항은 50μΩ㎝ 이상이며, 상기 제1층의 비저항보다 높은 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드.
  4. 정보 기입용 기록 헤드, 정보 판독용 재생 헤드 및 이들 사이에 제공되는 자기 차폐부를 갖는 기록 재생 분리형 자기 헤드에 있어서,
    상기 기록 헤드는 비자성 자기 갭막의 각각의 대향측 상에 배열된 상부 자성막 및 하부 자성막을 갖고 있고,
    상기 상부 자성막 또는 상기 하부 자성막의 적어도 한 단부는 적어도 상기 비자성 갭막에 인접한 자성막의 제1층, 및 상기 비자성 갭막으로부터 상기 제1층보다 더 멀리 배열된 자성막의 제2층으로 구성되며, 상기 제2층의 폭은 볼록 형상을 형성하도록 상기 제1층의 폭보다 넓고,
    상기 제2층의 비저항은 상기 제1층의 비저항 보다 높은 것을 특징으로 하는 기록 재생 분리형 자기 헤드.
  5. 정보 기입용 기록 헤드, 정보 판독용 재생 헤드 및 이들 사이에 제공되는 자기 차폐부를 갖는 기록 재생 분리형 자기 헤드에 있어서,
    상기 기록 헤드는 비자성 자기 갭막의 대향측 상에 배열된 상부 자성막 및 하부 자성막을 갖고 있고,
    상기 상부 자성막 및 상기 하부 자성막의 단부 중 적어도 하나는 적어도 상기 비자성 갭막에 인접한 자성막의 제1층, 및 상기 비자성 갭막으로부터 상기 제1층보다 멀리 배열된 자성막의 제2층으로 구성되며, 상기 제2층의 폭은 볼록 형상을 형성하도록 상기 제1층의 폭보다 넓고,
    상기 제2층의 비저항은 50μΩ㎝ 이상이며, 상기 제1층의 비저항보다 높은 것을 특징으로 하는 기록 재생 분리형 자기 헤드.
  6. 정보 기입용 기록 헤드, 정보 판독용 재생 헤드 및 이들 사이에 제공되는 자기 차폐부를 갖는 기록 재생 분리형 자기 헤드에 있어서,
    상기 기록 헤드는 비자성 자기 갭막의 대향측 상에 배열된 상부 자성막 및 하부 자성막을 갖고 있고,
    상기 상부 자성막 또는 상기 하부 자성막의 적어도 한 단부는 적어도 상기 비자성 갭막에 인접한 자성막의 제1층, 및 상기 비자성 갭막으로부터 상기 제1층보다 멀리 배열된 자성막의 제2층으로 구성되며, 상기 제2층의 폭은 볼록 형상을 형성하도록 상기 제1층의 폭보다 넓고,
    상기 제2층의 비저항은 상기 제1층의 비저항 보다 높으며, 50μΩ㎝ 이상의 비저항을 갖고 있고,
    상기 재생 헤드는 강자성체, 및 상기 강자성체에 접속된 단방향-비등방성(uni-directional anisotropism)을 갖는 반강자성체를 갖고 있으며, 상기 반강자성체의 적어도 일부가 Cr-Mn 합금으로 이루어져 있고, 상기 강자성체의 상기 반강자성재에 접속된 적어도 일부분이 Co 또는 Co 합금으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 기록 재생 분리형 자기 헤드.
  7. 박막 자기 디스크가 기록/재생시에 4000rpm 이상의 속도로 회전하고 기록 주파수가 45㎒ 이상인 자기 기억 장치에 있어서,
    상기 박막 자기 디스크를 회전시키는 회전 수단,
    부동형 슬라이더 상에 제공되어 정보를 기입하는 기록 헤드와 정보를 판독하는 재생 헤드를 갖고 있는 기록 재생 분리형 자기 헤드, 및
    상기 막 자기 디스크용 상기 부동형 슬라이더를 지지하고 이송하는 이송 수단을 구비하고,
    상기 기록 헤드는 비자성 자기 갭막의 대향측 상에 배열된 상부 자성막 및 하부 자성막을 갖고 있고, 상기 상부 자성막 또는 상기 하부 자성막의 적어도 한 단부는 적어도 상기 비자성 갭막에 인접한 자성막의 제1층, 및 상기 비자성 갭막으로부터 상기 제1층보다 멀리 배열된 자성막의 제2층으로 구성되며, 상기 제2층의 폭은 볼록 형상을 형성하도록 상기 제1층의 폭보다 넓고,
    상기 제2층의 비저항은 50μΩ㎝ 이상이며, 상기 제1층의 비저항보다 높은 것을 특징으로 하는 자기 기억 장치.
  8. 박막 자기 디스크가 기록/재생시에 4000rpm 이상의 속도로 회전하고 기록 주파수가 45㎒ 이상인 자기 기억 장치에 있어서,
    상기 박막 자기 디스크를 회전시키는 회전 수단,
    부동형 슬라이더 상에 제공되어 정보를 기입하는 기록 헤드와 정보를 판독하는 재생 헤드를 갖는 기록 재생 분리형 자기 헤드, 및
    상기 막 자기 디스크용 상기 부동형 슬라이더를 지지하고 이송하는 이송 수단을 구비하고,
    상기 기록 헤드는 비자성 자기 갭막의 대향측 상에 배열된 상부 자성막 및 하부 자성막을 갖고 있고, 상기 상부 자성막 또는 상기 하부 자성막의 적어도 한 단부는 적어도 상기 비자성 갭막에 인접한 자성막의 제1층, 및 상기 비자성 갭막으로부터 상기 제1층보다 멀리 배열된 자성막의 제2층으로 구성되며, 상기 제2층의 폭은 볼록 형상을 형성하도록 상기 제1층의 폭보다 넓고,
    상기 제2층의 비저항은 50μΩ㎝ 이상이며, 상기 제1층의 비저항보다 높고,
    상기 재생 헤드는 강자성체 및 상기 강자성체에 접속된 단방향-비등방성을 갖는 반강자성체를 가지며, 상기 반강자성체의 적어도 일부가 Cr-Mn 합금으로 이루어져 있고, 상기 강자성체의 상기 반강자성재에 접속된 적어도 일부분이 Co 또는 Co 합금으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 자기 기억 장치.
  9. 박막 자기 헤드에 있어서,
    상부 자기막,
    하부 자기막, 및
    상기 상부 자기막 및 상기 하부 자기막 사이에 구성된 비자성 갭막을 포함하며,
    상기 상부 자성막 또는 상기 하부 자성막의 적어도 한 단부는 적어도 상기 비자성 갭막에 인접한 자성막의 제1층, 및 상기 비자성 갭막으로부터 상기 제1층보다 멀리 배열된 자성막의 제2층으로 구성되며, 상기 제2층의 폭은 볼록 형상을 형성하도록 상기 제1층의 폭보다 넓고,
    상기 제2층의 비저항은 상기 제1층의 비저항보다 높은 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드.
  10. 제9항에 있어서,
    높은 비저항을 갖는 상기 제2층의 포화 자속 밀도는 상기 제1층의 포화 자속 밀도보다 작은 것을 특징으로 하는 박막 자기 헤드.
KR1019970074419A 1996-12-25 1997-12-26 박막자기헤드,기록재생분리형자기헤드,및이들을이용한자기기록재생장치 KR100319035B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34494196 1996-12-25
JP96-344995 1996-12-25
JP96-344941 1996-12-25
JP34499596 1996-12-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980064691A KR19980064691A (ko) 1998-10-07
KR100319035B1 true KR100319035B1 (ko) 2002-02-19

Family

ID=26577918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970074419A KR100319035B1 (ko) 1996-12-25 1997-12-26 박막자기헤드,기록재생분리형자기헤드,및이들을이용한자기기록재생장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6034847A (ko)
EP (1) EP0851411B1 (ko)
KR (1) KR100319035B1 (ko)
DE (1) DE69731177T2 (ko)
SG (1) SG55435A1 (ko)

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10334409A (ja) * 1997-05-27 1998-12-18 Tdk Corp 薄膜磁気ヘッド
JPH10340430A (ja) * 1997-06-10 1998-12-22 Fujitsu Ltd スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気記憶装置
SG68063A1 (en) * 1997-07-18 1999-10-19 Hitachi Ltd Magnetoresistive effect type reproducing head and magnetic disk apparatus equipped with the reproducing head
US6510024B2 (en) 1998-06-30 2003-01-21 Fujitsu Limited Magnetic head and method of manufacturing the same
JP3755560B2 (ja) * 1998-06-30 2006-03-15 富士通株式会社 磁気ヘッド及びその製造方法
JP3721262B2 (ja) * 1998-07-23 2005-11-30 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ 薄膜磁気ヘッドの製造方法および磁気ヘッド
US6195240B1 (en) * 1998-07-31 2001-02-27 International Business Machines Corporation Spin valve head with diffusion barrier
JP2000057520A (ja) * 1998-08-04 2000-02-25 Hitachi Ltd 磁気ヘッド及びそれを用いた磁気記憶装置
JP2000113437A (ja) * 1998-10-08 2000-04-21 Read Rite Smi Kk 磁気ヘッド装置の製造方法、磁気ヘッド装置、並びに、磁気ヘッド装置の中間製造物
JP2000207707A (ja) * 1999-01-08 2000-07-28 Hitachi Ltd 薄膜磁気ヘッド及びこれを用いた磁気ディスク装置
US6765756B1 (en) 1999-03-12 2004-07-20 Western Digital (Fremont), Inc. Ultra-short yoke and ultra-low stack height writer and method of fabrication
JP3455155B2 (ja) * 1999-06-28 2003-10-14 アルプス電気株式会社 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法
JP2001060307A (ja) * 1999-08-24 2001-03-06 Tdk Corp 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法
WO2001059768A2 (en) * 1999-10-05 2001-08-16 Seagate Technology Llc High data rate writer poles
JP2001110008A (ja) * 1999-10-06 2001-04-20 Nec Corp 磁気ヘッドおよびその製造方法、および磁気記録再生装置
US6417990B1 (en) * 1999-12-06 2002-07-09 Seagate Technology Llc Composite core structure for high efficiency writer
US7002776B2 (en) * 1999-12-06 2006-02-21 Tdk Corporation Thin film magnetic head and method of manufacturing same
US6473960B1 (en) * 2000-01-07 2002-11-05 Storage Technology Corporation Method of making nitrided active elements
US6807031B2 (en) 2000-02-08 2004-10-19 Seagate Technology Llc Single domain state laminated thin film structure for use as a magnetic layer of a transducing head
US6548186B1 (en) 2000-05-19 2003-04-15 International Business Machines Corporation High resistivity films for AP layers in spin valves
US6539610B1 (en) * 2000-07-14 2003-04-01 International Business Machines Corporation Method for manufacturing a magnetic write head
US6972932B2 (en) * 2000-09-06 2005-12-06 Seagate Technology Llc High-efficiency single-turn write head for high-speed recording
US6778357B2 (en) 2000-11-10 2004-08-17 Seagate Technology Llc Electrodeposited high-magnetic-moment material at writer gap pole
KR100394993B1 (ko) * 2001-02-20 2003-08-19 한국과학기술연구원 ＦｅＣｏＮｉＮ계 연자성 박막합금 조성물
JP4365547B2 (ja) * 2001-08-20 2009-11-18 富士フイルム株式会社 磁気記録再生方法
WO2003060883A1 (en) * 2002-01-08 2003-07-24 Seagate Technology Llc Low saturation induction material for magnetic recording head write pole
US7573677B2 (en) * 2002-03-01 2009-08-11 International Business Machines Corporation Reduction of interference pickup in heads for magnetic recording by minimizing parasitic capacitance
US7688545B1 (en) 2002-09-11 2010-03-30 Seagate Technology Llc Recording head writer with high magnetic moment material at the writer gap and associated process
JP4183554B2 (ja) * 2002-09-12 2008-11-19 Ｔｄｋ株式会社 軟磁性膜の製造方法と薄膜磁気ヘッドの製造方法
JP3691833B2 (ja) * 2003-07-28 2005-09-07 株式会社Ｎｅｏｍａｘ 薄膜磁気ヘッド用基板およびその製造方法
US7506428B2 (en) * 2003-09-30 2009-03-24 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Ion mill process with sacrificial mask layer to fabricate pole tip for perpendicular recording
US7323215B2 (en) * 2004-05-14 2008-01-29 Headway Technologies, Inc. Free layer design for CPP GMR enhancement
JP2006012250A (ja) * 2004-06-23 2006-01-12 Tdk Corp 垂直磁気記録用磁気ヘッド
US7354505B2 (en) * 2004-08-25 2008-04-08 Board Of Trustees Of Michigan State University Epitaxial ferromagnetic Ni3FeN
US7367110B2 (en) * 2004-09-27 2008-05-06 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method of fabricating a read head having shaped read sensor-biasing layer junctions using partial milling
US7431961B2 (en) * 2004-12-10 2008-10-07 Headway Technologies, Inc. Composite free layer for CIP GMR device
US7821736B2 (en) * 2006-04-06 2010-10-26 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. Shaped trailing shield of a perpendicular recording write element
US8259410B1 (en) 2008-05-23 2012-09-04 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for providing a magnetic head using a composite magnetic material in the recording transducer
JP5338711B2 (ja) * 2010-02-23 2013-11-13 Ｔｄｋ株式会社 磁気センサー、磁気検出装置、及び磁気ヘッド
US10247790B2 (en) * 2015-03-12 2019-04-02 Tdk Corporation Magnetic sensor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992016935A1 (en) * 1991-03-25 1992-10-01 Eastman Kodak Company Thin film laminated magnetic record/playback head for high bit densities and data transfer rates

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3689534T2 (de) * 1985-10-14 1994-05-05 Hitachi Ltd Dünnschichtmagnetkopf.
US5126907A (en) * 1989-05-24 1992-06-30 Hitachi, Ltd. Thin film magnetic head having at least one magnetic core member made at least partly of a material having a high saturation magnetic flux density
US5590008A (en) * 1991-04-25 1996-12-31 Hitachi, Ltd. Magnetic disc unit having a plurality of magnetic heads which include multilayer magnetic films
JPH05120630A (ja) * 1991-04-25 1993-05-18 Hitachi Ltd 磁気デイスク装置
US5315468A (en) * 1992-07-28 1994-05-24 International Business Machines Corporation Magnetoresistive sensor having antiferromagnetic layer for exchange bias
US5301079A (en) * 1992-11-17 1994-04-05 International Business Machines Corporation Current biased magnetoresistive spin valve sensor
US5343422A (en) * 1993-02-23 1994-08-30 International Business Machines Corporation Nonvolatile magnetoresistive storage device using spin valve effect
US5465185A (en) * 1993-10-15 1995-11-07 International Business Machines Corporation Magnetoresistive spin valve sensor with improved pinned ferromagnetic layer and magnetic recording system using the sensor
US5435053A (en) * 1994-03-02 1995-07-25 International Business Machines Corporation Simplified method of making merged MR head
US5438747A (en) * 1994-03-09 1995-08-08 International Business Machines Corporation Method of making a thin film merged MR head with aligned pole tips
JP2784431B2 (ja) * 1994-04-19 1998-08-06 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション 薄膜磁気書込みヘッド、読取り／書込み磁気ヘッド、ディスク駆動装置及び薄膜磁気書込みヘッドの製造方法
JP3267046B2 (ja) * 1994-04-21 2002-03-18 株式会社日立製作所 磁気記憶装置
JPH08339508A (ja) * 1995-06-14 1996-12-24 Nec Corp 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法ならびに磁気記憶装 置
US5805391A (en) * 1996-10-28 1998-09-08 International Business Machines Corporation Write head with recessed stitched yoke on a planar portion of an insulation layer defining zero throat height

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992016935A1 (en) * 1991-03-25 1992-10-01 Eastman Kodak Company Thin film laminated magnetic record/playback head for high bit densities and data transfer rates

Also Published As

Publication number Publication date
EP0851411A3 (en) 1998-09-16
DE69731177D1 (de) 2004-11-18
KR19980064691A (ko) 1998-10-07
DE69731177T2 (de) 2005-10-20
EP0851411A2 (en) 1998-07-01
EP0851411B1 (en) 2004-10-13
SG55435A1 (en) 1998-12-21
US6034847A (en) 2000-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100319035B1 (ko) 박막자기헤드,기록재생분리형자기헤드,및이들을이용한자기기록재생장치
JP3990751B2 (ja) 磁気抵抗効果型磁気ヘッド及び磁気記録再生装置
US6507465B1 (en) Magnetoresistive effect head
US7072155B2 (en) Magnetoresistive sensor including magnetic domain control layers having high electric resistivity, magnetic head and magnetic disk apparatus
US6530141B2 (en) Method of forming thin film magnetic recording head with narrow track width performing high density recording at high driving frequency
US6151193A (en) Thin film magnetic head
US6337784B2 (en) Magnetoresistive effect type reproducing head and magnetic disk apparatus equipped with the reproducing head
JP2001076315A (ja) 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法
JP2001319312A (ja) 薄膜コイルおよびその製造方法ならびに薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法
JPH10283616A (ja) 磁気抵抗効果型複合ヘッド及びその製造方法並びに磁気記憶装置
US6798620B2 (en) Magneto-resistive element, magnetic head, and magnetic recording and reproduction apparatus
JP2004103215A (ja) 書き込みギャップに高磁気モーメント材料を有する記録ヘッドライタおよび関連する方法
JP2849354B2 (ja) 磁気変換素子及び薄膜磁気ヘッド
KR100382865B1 (ko) 기록헤드, 기록헤드의 제조방법, 복합헤드 및자기기록재생장치
US6731478B2 (en) Magnetoresistive effect head
JPH10241125A (ja) 薄膜磁気ヘッド及び記録再生分離型磁気ヘッドとそれを用いた磁気記憶再生装置
JP3640916B2 (ja) 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法
JP2005038508A (ja) 薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、及び、ハードディスク装置
JP3660633B2 (ja) 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法
KR19980081615A (ko) 박막 자기 헤드, 기록/재생 분리형 헤드 및 이를 이용한 자기기록 및 재생 장치
JP3474533B2 (ja) 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法
JPH09231525A (ja) 磁性積層体とそれを用いた磁気センサ及び磁気記録再生装置
JP2005063643A (ja) 磁気抵抗効果型磁気ヘッド及び磁気記録再生装置
JPH08153313A (ja) 磁気抵抗効果型ヘッド及び磁気ディスク装置
JP2004087123A (ja) 記録ヘッド、記録ヘッドの製造方法、及び複合ヘッド並びに磁気記録再生装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20071204

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee