KR20020013577A - 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 및 이것을 이용한 복합형자기 헤드 및 자기 기록 매체 구동장치 - Google Patents

스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 및 이것을 이용한 복합형자기 헤드 및 자기 기록 매체 구동장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20020013577A
KR20020013577A KR1020017015971A KR20017015971A KR20020013577A KR 20020013577 A KR20020013577 A KR 20020013577A KR 1020017015971 A KR1020017015971 A KR 1020017015971A KR 20017015971 A KR20017015971 A KR 20017015971A KR 20020013577 A KR20020013577 A KR 20020013577A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
cobalt
magnetic
hard ferromagnetic
head
Prior art date
Application number
KR1020017015971A
Other languages
English (en)
Inventor
노마겐지
가나이히토시
가네준이치
아오시마겐이치
Original Assignee
아끼구사 나오유끼
후지쯔 가부시끼가이샤
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 아끼구사 나오유끼, 후지쯔 가부시끼가이샤 filed Critical 아끼구사 나오유끼
Publication of KR20020013577A publication Critical patent/KR20020013577A/ko

Links

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
    • G11B5/33—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
    • G11B5/399—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 with intrinsic biasing, e.g. provided by equipotential strips
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
    • 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
    • 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
    • G11B5/398—Specially shaped layers
    • 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

Abstract

경질 강자성층을 이용한 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 및 이를 이용한 자기 기록 매체 구동장치에 관한 것이다. 특히, 적어도 자유 자성층, 비자성 금속층, 고정 자성층, 반평행 결합 중간층 및 경질 강자성층을 포함하고, 그 고정 자성층의 자화 방향과 경질 강자성층의 자화 방향을 반 평행하게 설정하기 위해 반평행 결합 중간층을 사용하는 스핀 밸브 자기저항 효과 헤드, 및 그 헤드를 사용하는 자기 기록 매체 구동장치에 관한 것이다.

Description

스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 및 이것을 이용한 복합형 자기 헤드 및 자기 기록 매체 구동장치{SPIN BULB MAGNETORESISTANCE EFFECT HEAD AND COMPOUND MAGNETIC HEAD AND COMPOUND MAGNETIC HEAD USING IT AND MAGNETIC RECORDING MEDIUM DRIVE UNIT}
기술 분야
본 발명은 스핀 밸브 자기 저항 효과형 헤드에 관한 것으로, 특히 고정 자성층(固定 磁性層)의 자화 방향의 고정에 경질 강자성층(硬質 强磁性層)을 사용한 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 및 이것을 탑재한 자기 기록 매체 구동장치에 관한 것이다.
배경 기술
현재 하드 디스크 구동장치(HDD : Hard Disk Drive)등의 자기 기록 매체 구동장치에 탑재되어 있는 자기 헤드에는 이방성 자기 저항 효과(AMR : Anisotropic Magnetoresistive)소자가 가장 많이 사용되고 있다. 그러나 기록 밀도의 향상에 수반하여 보다 감도가 높은 스핀 밸브 자기 저항 효과(SVMR : Spin Valve Magnetoresistive)소자를 사용한 스핀 밸브 자기 저항 효과형의 자기 헤드(이하 SVMR 헤드라 함)의 실용화의 움직임이 본격화되어 제품화되기 시작하고 있다.
이러한 SVMR 헤드에는 크게 나누어 종래부터 2개의 타입이 존재하고 있다. 즉, 일반적으로 넓게 채용하고 있는 고정 자성층에 한방향 이방성을 부여하기 위해서 반강자성층을 채용한 타입과, 반강자성층 대신해 경질 강자성층을 채용한 타입이다.
우선, 반강자성층을 채용한 타입의 SVMR 헤드(100)는 예를 들면 도 1에 나타낸 바와 같은 구조이다. 도 1에서는 기판(l01) 상에 반강자성층(102: 反强磁性層), 고정 자성층(103), 비자성층(104: 非磁性層), 자유 자성층(105: 自由磁性層)이 순서대로 적층되어 SVMR 소자부가 형성되어 있다. SVMR 소자부는 하드 디스크등의 자기 기록 매체로부터의 신호 자계 (Hsig)를 검지하는 센스 영역(S)이 자기 기록 매체의 트랙폭에 대응하도록 형성되어 있다. 그리고, 이 트랙폭 방향으로 SVMR 소자부의 양단에는 각자 단자부가 부설되어 있다. 이들의 단자부는 예를 들면 경질 강자성층(107A, 107B)의 각각의 상부에 도전성의 전극 단자(106A, 106B)가 적층되어 형성되어 있다.
상기 SVMR 헤드(100)의 동작시에는 2개의 전극 단자(106A, 106B)의 사이에 센스 영역(S)에 센스 전류(Is)가 흐르게 된다. 이 상태에서 자기 기록 매체로서의 하드 디스크(도시하지 않음)의 근방을 따라 SVMR 헤드(100)를 이동시키면, 하드 디스크로부터의 신호 자계(Hsig)에 대응해 자유 자성층(105)의 자화 방향이 회전하기 때문에 SVMR 헤드(100)의 전기 저항이 순서대로 변화한다. 따라서, 하드 디스크에 기록된 자화 데이터를 전극 단자(106A, 106B)간의 전압 변화로서 검출할 수 있게 된다.
도 2에는 경질 강자성층을 채용한 다른 타입의 SVMR 헤드(200)가 나타나 있다. 이 SVMR 헤드(200)는 기판(201) 상에 하지층(202), 경질 강자성층(203), 고정자성층 (204), 비자성층(205), 자유 자성층(206)이 순서대로 적층되어 SVMR 소자부가 형성되어 있다. 그리고, 양측의 단자부에는 도 1에 나타낸 SVMR 헤드(100)와 마찬가지로 경질 강자성층(208A, 208B) 각각의 상부에 전극 단자(207A, 207B)가 형성되어 있다. 이 SVMR 헤드(200)도 하드 디스크등의 자기 기록 매체로부터의 신호 자계(Hsig)를 검지하는 센스 영역(S)이 자기 기록 매체의 트랙폭에 대응하도록 형성된다.
그런데, 상기와 같은 SVMR 헤드(100, 200)에 있어서는, 자기 기록 매체로부터의 신호 자계(Hsig)에 대한 SVMR 소자의 저항 변화를 선형으로 하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 도 1 및 도 2에 있어서 상기 고정 자성층(103 또는 204)의 자화 방위는 화살표의 기호로 나타낸 바와 같이, X방향(지면에 대하여 수직인 방향)에서 앞쪽 방향으로 고정된다. 그리고, 자기 기록 매체로부터의 신호 자계(Hsig)가 영일 때에 상기 자유 자성층(105, 206)의 자화 방향을 Y방향(지면에 대하여 수평한 방향)을 향하도록 설정하고 있다. 그 이유는 고정 자성층(103, 204)의 자화 방향과 자유 자성층(105, 206)의 자화 방향이 거의 직각인 것이 최적 조건이기 때문이다. 이러한 고정 자성층과 자유 자성층의 관계를 유지할 수 있다면, 외부의 자기 기록 매체로부터의 신호 자계(Hsig)에 대하여 자유 자성층의 자화의 방향이 회전하여 SVMR 소자의 저항값을 선형으로 변화시킬 수 있다. 더욱이 Y방향은 자유 자성층(105, 206)의 자화가 용이한 축 방향이다.
여기서, 상기에서 나타낸 2개의 타입의 SVMR 헤드(100, 200)의 본질적인 차이는 한쪽은 SVMR 소자에 반강자성층을 채용한 교환 결합 자계로 고정 자성층의 자화의 방향을 고정하는 것에 대하여, 다른 쪽은 SVMR 소자에 경질강자성층을 채용한 교환 자계로 고정 자성층의 자화의 발향을 고정하는 점이다.
더욱이 본 명세서에서는 화살표 등으로 소정의 방향을 의미하도록 한 경우에는「방위」란 말을 사용하고, 그 전후 방향에서 방향을 고려하지 않는 경우는「방향」이란 말을 사용하고 있다.
그런데, 상기 반강자성층 타입의 SVMR 헤드(100)에서는 소자부의 반강자성층 재료로서 넬 온도(Neel temperature)가 높은 규칙계 망간(Mn)합금을 사용하는 경우와, 넬 온도가 낮은 불규칙계 망간 합금 또는 산화 니켈(Ni0)등의 산화물을 사용하는 경우가 있다. 여기서 규칙계 Mn합금을 사용하는 SVMR 헤드는 수백 에르스텟(Oe)의 높은 교환 결합 자계와 내열성을 가지는 이점이 있다. 그러나, 고정 자성층의 자화 방위를 확실히 고정하려면 200Å이상의 막두께가 필요하다. 그러나, 기록 밀도를 증가시키기 위해서는 SVMR 소자를 보다 박막화할 필요가 있고, 장래에 있어서 박막화로의 요청에 대응할 수 없다고 하는 결점을 가지고 있다.
그리고, 불규칙계 망간 합금 또는 산화물을 사용하는 SVMR 헤드에서는 소자부의 반강자성층이 50Å정도의 박층에서도 필요한 반강자성을 얻을 수 있지만, 내열성이 떨어지고 결합 자계도 작다고 하는 결점을 가지고 있다.
한편, 상기 경질 강자성층 타입의 SVMR 헤드(200)는 소자부의 경질 강자성층의 층 두께가 50Å에서도 수백 Oe의 결합 자계를 나타내고, 더욱이 내열성도 높다고 하는 장점을 가지고 있다. 즉, 상술한 반강자성층 타입의 SVMR 헤드에서 기재한 모든 결점이 해소되게 된다. 그 때문에, 경질 강자성층을 단층 또는 2층으로하여 고정 자성층의 자화 방향을 고정하는 SVMR 헤드가 안출될 수 있다. 그러나, 경질강자성 층 타입의 SVMR 헤드는 높은 보자력을 갖는 경질 강자성재를 채용했기 때문에, 반강자성층 타입의 SVMR 헤드와는 달리 이하의 3개의 문제를 가지고 있다.
즉, 첫 번째로 경질 강자성층으로부터 누설되는 정자계(靜磁界)가 자기 기록 매체에 기록된 자기 데이터에 악영향을 주는 경우가 있고, 두 번째로 경질 강자성층으로부터 누설되는 정자계가 자유 자성층에도 영향을 미치게 하여 재생 파형의 대칭성이 잃게 되는 경우가 있고, 게다가 세 번째로 100 ~ 200 Oe정도인 자기 기록 매체로부터의 신호 자계(Hsig)의 영향으로 경질 강자성층 자체의 자화 방향이 기울어지고 결과적으로 고정 자성층의 자화 방향이 기울어져 버리는 경우가 있다.
발명의 개시
그러므로, 본 발명의 목적은 이러한 종래의 경질 강자성층 타입의 SVMR 헤드가 가지고 있는 3개의 문제점을 해소한 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 및 이 헤드를 탑재한 자기 기록 매체 구동 장치를 제공하는데 있다.
상기의 목적은 청구의 범위 제 1항에 기재된 바와 같이 적어도 자유 자성층, 비자성 금속층, 고정 자성층, 그 고정 자성층의 자화 방향을 고정하기 위해서 고정 자성층에 바이어스 자계를 인가하는 경질 강자성층, 및 상기 고정 자성층과 상기 경질 강자성층의 사이에 배설되어 상기 경질 강자성층으로부터의 상기 바이어스 자계의 자화 방위를 경질 강자성층의 자화 방위와는 거의 반 평행하게 하여 상기 고정 자성층에 작용 시키는 반평행 결합 중간층을 포함하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드에 의해 달성된다.
청구의 범위 제 1항에 기재된 발명에 있어서, 반평행 결합 중간층은 경질 강자성층과 고정 자성층의 사이에 배치되면, 경질강자성 층으로부터의 바이어스 자화의 자화 방위를 평행으로 역방향(이하, 반평행이라 함)으로 하여 고정 자성층에 인가하는 기능을 가진다. 그 때문에, 고정 자성층과 경질 강자성층은 반평행 결합 중간층을 사이에 끼워 반평행 상태로 자기적으로 결합된다. 경질 강자성층의 자화의 방위와 경질 강자성층의 자화의 방위가 역으로 되기 때문에 자기적인 루프가 닫히게 되어, 고정 자성층과 경질 강자성층이 자기적으로 강하게 결합된다. 따라서 경질 강자성층으로부터 외부로 누설되는 자계가 큰폭으로 억제되고, 외부로의 악영향이 경감된다. 또한 고정 자성층 및 경질 강자성층이 외부 자계의 영향을 받아 자화 방향이 기우는 것을 방지 할 수 있다.
또한, 필요에 따라서 상기 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드에 보호층, 절연층, 갭층 등을 추가해도 좋다.
또한, 청구의 범위 제 2항에 기재된 바와 같이, 청구의 범위 제 1항에 기재된 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드는 상기 경질 강자성층이 단층으로 적어도 600 Oe 이상의 보자력(Hc)을 가지고 있는 것이 바람직하다. 적어도 600 Oe의 보자력(Hc)을 가짐으로써, 외부 자계로부터의 영향으로 경질 강자성층의 자화 방향이 기우는 것을 억제할 수 있다.
더욱이, 청구의 범위 제 3항에 기재된 바와 같이, 청구의 범위 제 2항에 기재된 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드는 상기 경질 강자성층과 상기 고정 자성층은 재질이 상이하고 그 경질 강자성층은 그 고정 자성층 보다도 보자력(Hc)이 크고,또한 자기 모멘트(tBr)는 동일하거나 또는 크게 설정되어 있는 것이 바람직하다.
경질 강자성층의 자기 모멘트를 크게 설정함으로써 고정 자성층의 실효 이방성 자계(Hua)를 증가시킬 수 있다.
이 점에 대해서 상술한다. 상기 구성을 가지는 적층은 본 발명의 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드로서 기능을 하기 위해서는 경질 강자성층이 신호 자계(Hsig)에 대해 가능한 한 부동 상태인 것이 바람직하다. 그 때문에 우선 경질 강자성층의 보자력(Hc)은 적어도 600 Oe로 하는 것이 바람직하다. 이에 대하여 고정 자성층의 보자력(Hc)은 경질 강자성층의 보자력(Hc)보다 작고 예를 들면 수십 Oe 이하인 것이 바람직하다.
스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드의 제조상 경질 강자성층의 자화 방향을 신호자계(Hsig)와 같은 방향으로 가지런히 하기 위해서 외부 자계를 인가하여 착자(着磁)하는 공정이 포함된다. 그 때 고정 자성층으로부터 받은 교환 결합자계가 약 2 내지 6 kOe이기 때문에 이를 넘는 외부자계를 인가하지 않으면 경질 강자성층을 소망하는 방향으로 고정할 수 없다. 이 착자시에 고정 자성층이 높은 유지력을 가지고 있다면, 착자후 외부 자계를 영으로 해도 고정 자성층과 경질 강자성층이 거의 반평행을 향하지 않게 된다.
도 3은 동일한 자기 모멘트(B)와 보자력(H)을 가지는 2개의 코발트-백금(PtCo)막의 사이에 반평행 결합 중간층으로서 루테늄(Ru)을 사이에 끼운 적층체의 B-H 루프이다. 상기 착자 공정에서는 우선(1)에서 교환 결합 자계를 상회하는 외부 자계, 예를 들면 12 kOe의 자계를 인가한 후, (2)에서 영(零)자장으로 되돌아가지만 CoPt 막의 보자력이 높기 때문에 교환 결합 자계에 의해서도 반평행으로 할 수 없고 양쪽 CoPt 막이 착자 방향으로 기울어져 고정되어 있다. 이것으로는 바람직한 효과를 얻을 수 없다.
도 4의 (A), (B) 및 (C)는 고정 자성층으로서 NiFe막, 경질 강자성층으로서 CoPt 막을 이용한 경우의 B-H 루프이다. (A)는 CoPt 막의 자기 모멘트가 NiFe에 비해서 큰 경우, (B)는 CoPt 막의 자기모메트가 NiFe와 동일한 경우, (C)는 CoPt 막의 자기 모멘트가 NiFe에 비해서 작은 경우에 대해서 나타내고 있다.
상기와 같은 착자 공정으로 한 경우, (1)에서 착자 후 (2)의 상태로 쌍방의 자화는 반평행을 향하고 있다. (A) 와 (B)의 CoPt 막의 자기 모멘트가 NiFe 막과 동일하거나, 이 보다 큰 경우에는 신호 자계(Hsig)로서 ±200 Oe가 인가된 것 만으로는 고정 자성층과 경질 강자성층의 자화의 방위는 (2)로부터 변화하지 않는다. 한편, (C)에서 CoPt 막의 자기 모멘트가 NiFe 막보다 작은 경우에는 착자 후에는 (2)의 상태로 있지만, (A) 및 (B)와 비교하여 경질 강자성층을 반전시키기 위한 자계(Hc*)가 상대적으로 낮게 되어, 고정 자성층을 멈추게하는 힘이 약해져 버린다. 이것은 고정 자성층의 모멘트가 크게 된 것 만큼, 외부 자화에 대하여 보다 강하게 반응하기 때문이다. 그 때문에 고정 자성층의 자화는 회전이 용이해진다. 그 결과로서 경질 강자성층에 걸리는 교환 결합 자계가 상대적으로 강하게 되어 반전이 용이해진다.
이상의 점으로부터, 경질 강자성층은 고정 자성층 보다 보자력(Hc)이 크고, 또한 자기 모멘트(tBr)가 동일하거나 또는 커지도록 설정되어 있는 것이 바람직한것으로 이해된다.
또한, 청구의 범위 제 4항에 기재된 바와 같이, 청구의 범위 제 3항에 기재된 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드는 상기 고정 자성층이 코발트-철(CoFe) 또는 코발트-철-붕소(CoFeB)를 포함하는 층으로 이루어지고, 상기 경질 강자성층은 코발트(Co), 코발트-크롬(CoCr), 코발트-백금(CoPt), 코발트-크롬-탄탈(CoCrTa), 코발트-크롬-백금(CoCrPt), 코발트-크롬-탄탈-백금(CoCrTaPt) 및 사마륨-코발트(SmCo) 및 코발트-철-산화물(Co-Fe-0xide)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 층으로 이루어지고, 상기 반평행 결합 중간층은 루테늄(Ru)을 포함하는 층으로 할 수 있다.
또한, 청구의 범위 제 5항에 기재된 바와 같이, 청구의 범위 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나에 기재된 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드는 상기 고정 자성층의 실효 이방성 자계(Hua)가 600 Oe 이상이고, 또한 외부 자계가 영인 경우에 있어서 상기 고정 자성층의 자화의 방향과 상기 자유 자성층의 자화 방향이 직각 혹은 그 직각으로부터 전후 20 도 이내로 설정되는 것이 보다 바람직하다.
상기 고정 자성층의 실효 이방성 자계(Hua)가 600 Oe이상이면 외부로부터 자계의 영향으로 고정 자성층의 자화 방향이 기우는 것이 억제되고, 고정 자성층의 자화 방향과 자유 자성층의 자화 용이축이 직각 또는 그 직각으로부터 전후 2O도 이내 이면, 자기 기록 매체로부터의 신호 자계(Hsig)에 대해서, 자유 자성층의 자화 방향이 양호한 감도로 회전하여 SVMR 소자의 저항값을 선형으로 변화 시킬 수 있다.
또한, 청구의 범위 제 6항에 기재된 바와 같이, 청구의 범위 제 3항에 기재된 스핀밸브 자기 저항 효과 헤드는 트랙폭 방향으로 소자부의 양단에 적어도 도전성층과 반강자성층으로 이루어진 적층을 포함하는 단자부가 부설되어도 좋다. 이 경우, 단자부의 반강자성층으로부터의 교환 결합 자계로 자유 자성층이 자화 용이축 방향으로 자화된다.
또한, 청구의 범위 제 7항에 기재된 바와 같이, 청구의 범위 제 6항에 기재된 스핀밸브 자기 저항 효과 헤드는 상기 소자부의 고정 자성층은 코발트-철 또는 코발트-철-붕소를 포함하는 층으로 이루어지고 경질 강자성층은 코발트, 코발트-크롬, 코발트-백금, 코발트-크롬-탄탈, 코발트-크롬-백금, 코발트-크롬-탄탈-백금, 사마륨 -코발트 및 코발트-철-산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 층으로 이루어지고, 반평행 결합중간층은 루테늄을 포함하는 층으로 이루어지고 상기 단자부의 반강자성층은 팔라듐-백금-망간(PdPtMn), 백금-망간(PtMn), 팔라듐-망간(PdMn), 니켈-망간(NiMn), 크롬-망간(CrMn) 및 산화니켈(Ni0)로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 층으로 할 수 있다.
또한, 청구의 범위 제 8항에 기재된 바와 같이, 청구의 범위제 3항에 기재된 스핀밸브 자기 저항 효과 헤드는 트랙폭 방향으로 소자부의 양단에 적어도 도전성층과 경질 강자성층으로 이루어진 적층을 포함하는 단자부가 부설되어도 좋다. 이 경우, 단자부의 경질 강자성층으로부터의 정자계로 자유 자성층이 자화 용이축 방향으로 자화된다.
또한, 청구의 범위 제 9항에 기재된 바와 같이, 청구의 범위 제 8항에 기재된 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드의 소자부의 경질 강자성층과 단자부의 경질 강자성층은 다른 재질로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해 소자부의 경질 강자성층의 자화 방향과 단자부의 경질 강자성층의 자화 방향을 거의 직각 상태로 설정하는 것이 용이해진다.
이 경우, 청구의 범위 제 10항에 기재된 바와 같이, 청구의 범위 제 9항에 기재된 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드는 상기 소자부의 고정 자성층이 코발트-철 또는 코발트-철-붕소를 포함하는 층으로 이루어지고, 경질 강자성층은 코발트, 코발트-크롬, 코발트-백금, 코발트-크롬-탄탈, 코발트-크롬-백금, 코발트-크롬-탄탈-백금, 사마륨-코발트 및 코발트-철-산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 1개를 포함하는 층으로 이루어지고, 반평행 결합 중간층은 루테늄을 포함하는 층으로 이루어지고, 상기 단자부의 경질 강자성층은 코발트, 코발트-크롬, 코발트-백금, 코발트-크롬-탄탈, 코발트-크롬-백금, 코발트-크롬-탄탈-백금. 사마륨-코발트 및 코발트-철-산화물(CoFeO)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 1개를 포함하는 층으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에는 청구의 범위 제 11항에 기재된 바와 같이, 재생용의 자기 헤드와 기록용의 자기 헤드를 가지고, 재생용의 자기 헤드가 적어도 자유 자성층, 비자성 금속층, 고정 자성층, 그 고정 자성층의 자화 방향을 고정 하기 위해서 고정 자성층에 바이어스 자계를 인가하는 경질 강자성층, 및 상기 고정 자성층과 상기 경질 강자성층의 사이에 배설되어 상기 경질 강자성층으로부터의 상기 바이어스 자계의 자화 방위를 경질 강자성층의 자화 방위와는 거의 반평행으로 하여 상기 고정 자성층에 작용 시키는 반평행 결합 중간층을 포함하고, 상기 경질 강자성층은 단층으로 적어도 600 Oe이상의 보자력(Hc)을 가지고, 상기 경질 강자성층과 상기 고정 자성층은 재질이 상이하고, 그 경질 강자성층은 그 고정 자성층 보다 보자력(Hc)이 크고 또한 자기 모멘트(tBr)가 동일하거나 또는 크게 설정되어 있는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드인 복합형 자기 헤드도 포함된다.
또한, 본 발명에는 청구의 범위 제 12항에 기재된 바와 같이, 자기 기록 매체 및 기록 매체의 표면에 대향하여 기록 · 재생을 행하기 위한 복합형 자기 헤드를 포함하고 상기 복합형 자기 헤드의 재생 자기 헤드부로서 적어도 자유 자성층, 비자성 금속층, 고정 자성층, 그 고정 자성층의 자화 방향을 고정 하기 위해서 고정 자성층에 바이어스 자계를 인가하는 경질 강자성층, 및 상기 고정 자성층과 상기 경질 강자성층의 사이에 배설되어 상기 경질 강자성층으로부터의 상기 바이어스 자계의 자화 방위를 경질 강자성 층의 자화 방위와는 거의 반평행으로 하여 상기 고정 자성층에 작용 시키는 반평행 결합 중간층을 포함하고, 상기 경질 강자성층은 단층으로 적어도 600 Oe이상의 보자력(Hc)을 가지고, 상기 경질 강자성층과 상기 고정 자성층은 재질이 상이하고, 그 경질 강자성층은 그 고정 자성층 보다 보자력(Hc)이 크고 또한 자기 모멘트(tBr)는 동일하거나 또는 크게 설정되고 있는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드를 탑재한 자기 기록 매체 구동장치도 포함한다.
도 1은 종래의 반강자성층을 채용한 타입의 SVMR 헤드의 구조예를 나타낸 도면이고,
도 2는 종래의 경질 강자성층을 채용한 타입의 SVMR 헤드의 구조예를 나타낸 도면이고,
도 3은 동일한 자기 모멘트(B)와 보자력(H)을 가지는 2개의 코발트-백금(PtCo)막의 사이에 반평행 결합 중간층으로서 루테늄(Ru)을 사이에 끼운 적층체의 B-H 루프를 나타낸 도면이고,
도 4는 고정 자성층으로서 NiFe 막, 경질 강자성층으로서 CoPt 막을 이용한 경우의 B-H 루프를 나타내고, (A)는 CoPt 막의 자기 모멘트가 NiFe에 비해서 큰 경우, (B)는 CoPt 막의 자기 모멘트가 NiFe와 동일한 경우, (C)는 CoPt 막의 자기 모멘트가 NiFe에 비하여 작은 경우에 대해서 나타낸 도면이고,
도 5는 제 1실시 예의 SVMR 헤드의 주요부 단면도,
도 6은 제 1실시 예의 SVMR 헤드를 하드 디스크 구동장치에 조립한 도면이고,
도 7은 복합형 자기 헤드에 채용된 SVMR 헤드의 제조 플로를 나타낸 도면이고,
도 8은 제 2실시 예의 SVMR 헤드의 주요부를 나타낸 사시도이고,
도 9는 본 발명의 SVMR 헤드를 포함하는 자기 헤드를 탑재한 자기 기록 매체 구동장치의 주요부를 나타낸 도면이다.
발명의 실시를 하기 위한 최선의 실시예
이하, 본 발명의 제 1실시예를 도 5에 근거하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 제 1실시예의 SVMR 헤드(10)의 주요부 단면도이다. 본 실시예는 본 발명의 SVMR헤드의 단자부에 반강자성층을 이용하여, 이 반강자성층으로부터의 교환 결합 자계에 의해 자유 자성층의 자화를 생기게 한 예를 나타낸다.
SVMR 헤드(10)의 본체가 되는 SVMR 소자부는 절연성의 알루미늄 또는 세라믹제의 기판(11) 상에 하지 층(12), 경질 강자성층(13), 반평행 결합 중간층(14), 고정 자성층(15), 비자성층(16) 및 자유 자성층(17)을 포함하고, 이 들은 밑에서부터 순차로 적층되어 형성되어 있다.
경질 강자성층(13)은 바이어스 자계를 고정 자성층(15)에 인가하여 그 자화 방위를 소정한대로 고정 하도록 배설되어 있다.
경질 강자성층(13)은 반평행 결합 중간층(14)을 사이에 끼워서 고정 자성층(15)과 자기적으로 결합된다. 고정 자성층(15)의 자화의 방위는 반평행 결합 중간층(14) 사이로 함으로써 경질 강자성층(13)으로부터 인가되는 바이어스 자화의 자화 방위와 거의 반평행이 된다. 그 때문에 경질 강자성층(13)과 고정 자성층(15)은 폐자계(閉磁界)를 형성하게 되고, 경질 강자성층(13) 및 고정 자성층(15)으로부터 외부로 누설되는 자계가 억제된다. 게다가, 경질 강자성층(13) 및 고정 자성층(15)은 스스로의 자화 방위에 영향을 부여하도록 외부 자계에 대해서 그 양자가 자기적으로 결합하고 있기 때문에 서로 보조하는 관계가 된다. 구체적으로는 고정 자성층(15)이 기울일 수 있는 외부 자계를 받았을 때에는 경질강성층(13)과의 자기적 결합의 존재에 의해 고정 자성층(15)의 자화 방향이 기우는 것이 방지된다. 경질 강자성층(13)이 외부 자계를 받았을 때에도 같은 관계로 기우는 것이 방지된다.
또한, 상기 반평행 결합 중간층(14)에 의해 거의 반평행으로 되는, 경질 강자성층(13)의 자화 방향과 고정 자성층(15)의 자화 방향은 서로 10 이내의 각도의 어긋남을 허용한 반평행 상태이면 좋다. 도 5에서는 예로서 경질 강자성층(13)의 자화의 방향이 X방향에서 앞쪽이고, 고정 자성층(15)의 자화의 방위가 X방향에서 들어가는 방향인 것을 화살표의 방향으로 표시하고 있다.
여기에서, 하지층(12)으로서는 크롬(Cr)을 사용할 수 있다. 경질강자성층(13)으로서는 코발트(Co), 코발트-크롬(CoCr), 코발트-백금(CoPt), 코발트-크롬-탄탈(CoCrTa), 코발트-크롬-백금(CoCrPt), 코발트-크롬-탄탈-백금(CoCrTaPt) 및 사마륨-코발트(SmCo) 중 어느 하나를 포함하는 층을 사용 할 수 있다. 반평행 결합 중간층(14)으로서는 루테늄(Ru)을 포함하는 층을 사용 할 수 있다. 고정 자성층(15)으로서는 코발트-철(CoFe) 또는 코발트-철-붕소(CoFeB)를 포함하는 층을 사용할 수 있다. 비자성층(16)으로서는 동(Cu)을 포함하는 층을 사용 할 수 있다. 자유 자성층(17)으로서는 니켈-철(NiFe),코발트-철(CoFe), 코발트-철-붕소(CoFeB)를 포함하는 층을 사용 할 수 있다. 필요에 따라서 보호층, 절연층, 갭층 등을 추가해도 좋다.
또한, 경질 강자성층(13)은 단층으로 적어도 600 Oe이상의 높은 보자력(Hc)을 가지고 있다. 보자력(Hc)과 자기 모멘트(tBr)에 관해서, 경질 강자성층(13) 쪽이 고정 자성층(15) 보다 크게 되도록 설정되어 있다. 한편, 고정 자성층(15)의 실효 이방성 자계(Hua)를 작게 하면 외부로의 누설 자계를 보다 작게 하는 효과가 있다. 따라서 이들 효과의 밸런스를 고려하여 경질 강자성층(13)의 자기 모멘트와고정 자성층(15)의 자기 모멘트를 정한다. 또한, 통상 경질 강자성층(13)과 고정 자성층 (15)에는 상이한 재질을 채용한다. 예를 들면, 경질 강자성층(13)으로서 코발트-백금, 고정 자성층(15)로서 코발트-철-붕소의 조합을 채용할 수 있다.
상기 SVMR 헤드(10)의 양단에는 단자부가 부설된다. 이 단자부는 각각 하지층(21A, 21B), 반강자성층(20A, 20B), 보호층(19A, 19B) 및 도전성의 전극 단자(18A. 18B)를 포함해서 밑에서부터 순서대로 적층되어 형성된다.
필요에 따라서 보호층, 절연층 등이 추가된다.
상기 반강자성층(20A 및 20B)은 자유 자성층(17)에 고정 자성층(15)의 자화 방향과는 거의 직각인 교환 결합 자계를 부여한다. 반강자성층(20)으로서는 팔라듐-백금-망간(PdPtMn), 백금-망간(PtMn), 팔라듐-망간(PdMn), 니켈-망간(NiMn), 크롬-망간(CrMn)및 산화-니켈(NiO)로부터 선택되는 1개를 포함하는 층을 사용할 수 있다. 여기서의 하지층(21)으로서는 니켈-철(NiFe)을 포함하는 층을 사용할 수 있다. 보호층(19)으로서는 탄탈(Ta)을 포함하는 층을 사용할 수 있다. 전극 단자(18)로서는 금(Au)을 포함하는 층을 사용할 수 있고, 이 전극 단자(18A, 18B) 사이에는 자기 기록 매체로부터의 신호 자계(Hsig)를 검출하기 위해서 센스 전류(Is)가 흐른다.
본 제 1실시 예의 SVMR 헤드에 의하면 도 5로 나타낸 바와 같이 경질 강자성층(13)과 경질 강자성층(15)의 방위는 X방향으로 서로 거의 반평행이 되도록 자기적으로 결합되어 있다. 따라서 경질 강자성층(13)과 경질 강자성층(15)의 자화 방위는 자기 기록 매체로부터 X방향으로 입력되는 신호 자계(Hsig)에 대해서 거의 평행 또는 거의 반평행이 된다. 또한, 외부 자계가 제로인 상태에서 자유 자성층(17)의 자화의 방향은 양 단자부에 배치된 반강자성층(20)으로부터의 교환 결합 자계를 받아 Y방향, 즉 신호 자계(Hsig)에 대해서 수직으로 유지된다.
따라서 외부로부터 신호 자계(Hsig)가 인가되면 자유 자성층(17)의 자화 방향은 신호 자계(Hsig)의 방향으로 회전하지만, 고정 자성층(15)의 자화 방향은 고정된 채로 있고, 자유 자성층(17)의 자화 방향과 고정 자성층(15)의 자화 방향으로 각도가 생기고 그 각도의 여현(余弦)에 비례한 저항 변화가 단자 전극에 흐르는 센스 전류가 변화되어 나타난다. 즉, 자기 기록 매체로부터의 신호 자계(Hsig)를 전압 변화로서 검출할 수 있게 된다.
그런데, 종래의 SVMR 헤드의 소자부에 반강자성층을 채용한 반강자성 타입으로, 예를 들면 반강자성층으로서 팔라듐-백금-망간(PdPtMn), 고정 자성층으로서 코발트-철-붕소(CoFeB)로 한 경우에는 고정 자성층의 실효 이방성 자계(Hua)를 600 Oe이상으로 하기 위해서는 전체 층 두께로 430Å정도의 층 두께로 되어 있다. 또한, 고정 자성층을 루테늄(Ru)을 중간층으로한 3층 구성의 고정 자성층(CoFeB/Ru/CoFeB)의 적층형의 페리막(ferry film)을 이용한 경우에도 320Å의 층 두께로 되어 있다.
또한, 종래의 경질 강자성층을 채용한 경질 자성 타입으로는 자기 헤드에 이용한 경우 경질 강자성층과 고정 자성층의 자화 방향이 동일하고, 누설 자계를 될수록 작아지도록 경질 강자성층을 얇게 할 필요가 있었다. 그러나, 고정 자성층으로서 코발트-백금(CoPt)을 채용한 경우 100Å이상의 층 두께가 필요하고, 누설 자계의 문제를 해결 할 수 없었다.
또한, 경질 강자성층의 자화의 방위를 본래의 방위로 고정하게 하는 부재는 배치되어 있지 않았다. 또한, 자기 기록 매체로부터의 신호 자계(Hsig)에는 경질 강자성층의 자화의 방위와 역방향의 자화가 존재하기 때문에, 신호 자계(Hsig)의 영향으로 경질 강자성층 자체의 자화 방향이 기울어졌었다. 이에 의해, 고정 자성층의 자화의 방향도 기울어지고 재생 파형이 왜곡되게 되어 있었다.
그러나, 본 발명의 SVMR 헤드에서는 상술한 바와 같이 경질 강자성층(13)과 고정 자성층(15)을 반평행 결합 중간층(14)을 개재하여 자기적으로 결합시킴으로써, 경질 강자성층(13)과 고정 자성층(15)의 정자계가 1개의 닫힌 루프를 그리게 되어 누설 자계를 극력 억제 할 수 있고, 그 한편 외부로부터의 자계에 대해서는 경질 강자성층(13)과 고정 자성층(15)이 서로 보조하는 관계가 되어 자화 방향이 기우는 것이 방지된다. 게다가, 경질 강자성층(13)및 고정 자성층(15)의 박층화가 될 수 있다.
본 실시예에서는 경질 강자성층(13)으로서 코발트-백금(CoPt)을 50Å, 경질 강자성층(15)으로서 코발트-철-붕소(CoFeB)를 22Å으로 하여, SVMR 헤드를 형성했다. 이 SVMR 헤드는 전체 두께 230Å의 박층임에도 불구하고 고정 자성층(15)의 실효 이방성 자계(Hua)를 600 Oe로 할 수 있었다.
상기 제 1 실시예의 SVMR 헤드(10)는 재생용의 자기 헤드로서 채용되고, 이러한 자기 헤드는 자기 기록 구동장치로서의 하드 디스크 구동장치에 탑재되어 사용된다. 이하에서는 본 발명의 SVMR 헤드(10)의 구성과 제조법에 대해서 설명한다.
도 6은 상기 도 5의 SVMR 헤드(10)를 하드 디스크 구동장치의 재생 자기 헤드로서 조립함과 동시에 자기 기록용의 유도형의 자기 헤드를 병존 시킨, 복합형 자기 헤드(30) 전체의 구성을 하고 있다. 아울러 이 복합형 자기 헤드(30)에 대향하여 배치되어 있는 자기 기록 매체로서의 하드 디스크(27)를 나타내고 있다.
SVMR 헤드(10)는 복합형 자기 헤드(30) 중 재생 자기 헤드(31)로서 채용되어 있다. 복합형 자기 헤드(30)는 크게 나누어 재생 자기 헤드(31)과 기록 자기 헤드(32)로 구성되고 재생 자기 헤드(31)의 재생 상부 실링(22)이 기록 자기 헤드(32)의 기록 하부 자극(하부 코어)을 겸용하는 머지형으로 재생 자기 헤드(31)의 뒤쪽에는 기록 자기 헤드(32)를 부가하는 피기백(piggyback) 구조로 되어 있다.
즉, 도 6에 나타낸 바와 같이, 재생 자기 헤드(31)는 SVMR 소자를 포함하고, 이 SVMR 소자 및 이 양단부에 부설된 전극 단자(18A, 18B) 및 그 양측에 배치된 재생 하부 실드(28) 및 재생 상부 실드(22)로 이루어진다.
상기 자기 기록 헤드(32)는 자기 기록 코일(25) 및 이 기록 코일의 주위를 포위하는 유기 절연층(24)과, 이 유기 절연층(24)과 자성 갭막(23)의 양측에 배치된 기록 하부 자극(22)과 기록 상부 자극(26)을 가지고 있다. 이 때, 재생 하부 실드(22)는 기록부의 기록 하부 자극과 겸용되어 있다. 기록 상부 자극(22)은 이와 대향해서 배치된 기록 상부 자극(26)과의 사이에 유기 절연층(24) 및 자극 갭막(23)을 개재하여 고정된다. 상기 유기 절연층(24)내에는 기록 코일(25)이 매설되어 있다. 이와 같이, 본 복합형 자기 헤드(30)에는 재생 자기 헤드(31)와 기록 자기 헤드(32)가 일체적으로 형성된다.
다음으로, 도 7에는 상기 복합형 자기 헤드(30)의 제조 플로에 근거하여 본 발명의 SVMR 헤드의 제조법을 맞추어 설명한다.
우선, 스텝(S40)에서 재생 하부 실드(28)막을 형성한다. 이 재생 하부 실드(28)는 예를 들면 질소-철 계 재료 Fe-N 막으로 이루어진다.
스텝(S41)에서 재생 하부 갭막을 형성한다. 재생 하부 갭막은 예를 들면 산화 알루미늄(A12O3)로 이루어진다.
스텝(S42)에서 도 5에 나타낸 SVMR 헤드(10)의 소자부의 각층을 형성하고 이것을 패터닝하고 소자부의 양단에 단자부를 부설한다.
즉, 세라믹 기판(11) 상에 연질(軟質) 경자성재로 이루어진 하부 실드층 및 절연층을 마련한다. 그 위에 SVMR 헤드(10)의 소자부, 예를 들면, 하지층(12)으로서 30Å의 크롬(Cr), 경질 강자성층(13)으로서 50Å의 코발트-백금(CoPt), 반평행 결합 중간층(14)으로서 8Å의 루테늄(Ru), 고정 자성층(15)으로서 22Å의 코발트-철-붕소(CoFeB), 비자성층(16)으로서 30Å의 동(Cu), 자유 자성층(17)으로서 15Å의 코발트-철(CoFe)과 20Å의 니켈-철(NiFe), 보호층으로서 탄탈(Ta)을 순서대로 적층하여 형성한다. 이 적층은 예를 들면 스퍼터링 방법에 의해 성막된다. 성막된 SVMR 소자부는 통상의 사진 제판 기술(리소그래피법)을 이용하여 전체를 평면의 직사각형으로 패터닝된다. 그 후, SVMR 헤드(10)의 단자부도 마찬가지로 하지층(21A, 21B), 반강자성층(20A, 20B), 보호층(19A, 19B)의 순서대로 적층되고, 마지막에 보호층(19A, 19B) 상에 한 쌍의 전극 단자(18A, 18B)가 형성된다.여기서, 예를 들면 하지층(21)으로서 20Å의 니켈-철(NiFe), 반강자성층(20)으로서 50Å의 팔라듐-백금-망간(PdPtMn), 보호층(19)으로서 탄탈(Ta), 전극 단자(18)용의 금(Au)을 사용 할 수 있다.
더욱이, 반강자성층(20)에 팔라듐-백금-망간(PdPtMn)등의 규칙계 합금을 사용했을 때에는 단자부까지 성막한 뒤에 트랙폭방향으로 자계를 인가하여 규칙계 합금의 규칙화 온도 이상으로 규칙화의 어닐을 행한다. 이 처리에 의해서 자유 자성층(17)의 자화 방향이 자화 용이축 방향(Y방향)으로 향해진다. 여기에서 자유 자성층(17)의 자화 방향이 고정 자성층(15)의 자화 방향과 직각 또는 그 직각으로부터 전후 20도 이내가 되도록 상기 어닐의 처리 온도, 처리 시간 및 인가 자장의 조건이 설정된다. 그 후, 소자부측의 경질 강자성층(13)의 자화 방향을 가지런히 하도록 착자 처리가 행해지고, 이에 아울러서 고정 자성층(15)의 자화 방향이 고정된다.
스텝(S43)에서 재생 상부 갭막을 형성한다. 이 재생 상부 갭막은 예를 들면, 산화 알루미늄(A12O3)으로 이루어 진다.
스텝(S44)에서 재생 상부 실드(22)를 형성한다. 이 재생 상부 실링드(22)는 예를 들면 니켈-철(NiFe)로 이루어진다.
스텝(S45)에서 기록 갭층을 형성한다.
스텝(S46)에서 기록 코일(25)을 형성한다.
스텝(S47)에서 상부 기록 자극(26)을 형성한다.
스텝(S48)에서 보호막을 형성한다.
다음으로, 본 발명의 제 2실시예를 도 8에 의거하여 설명한다. 도 8은 제 2실시 예의 SVMR헤드의 한쪽 반을 나타낸 사시도이다. 도 8에서는 SVMR 헤드(50)의 단자부에 경질 강자성층을 이용하여 이 경질 강자성층으로부터의 정자계에 의해서 자유 자성층의 자화를 생기게 한 예를 나타낸다.
도 5에 나타낸 구성과 동일한 부분에는 동일 부호를 부여하고 있다. 본 실시예에서는 SVMR 헤드의 소자부는 상술한 제 1실시예와 동일하기 때문에 중복 설명을 생략하고, 특징 부분을 중심으로 설명한다.
본 제 2실시예의 SVMR 헤드(50)에서는 양단부에 배설되는 단자부의 구성이 다르다. 즉, 하지층51B(A), 경질 강자성층52B(A), 보호층19B(A), 단자 전극18B(A)가 적층된다. 여기서 단자부의 경질 강자성층(52)은 코발트(Co), 코발트-크롬(CoCr), 코발트-백금(CoPt), 코발트-크롬-탄탈(CoCrTa), 코발트-크롬-백금(CoCrPt), 코발트-크롬-탄탈-백금(CoCrTaPt) 및 사마륨-코발트(SmCo) 및 코발트-철-산화물(CoFeO)로부터 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 하지층(51)으로서 30Å의 철(Fe), 경질 강자성층(52)으로서 400Å의 사마륨-코발트(SmCo)를 사용 할 수 있다. 보호층(19)과 단자 전극(18)은 제 1실시예와 동일하고, 가각 탄탈(Ta)과 금(Au)이 채용될 수 있다.
본 실시예의 SVMR 헤드의 제조는 제 1실시예에서 설명한 제조법에 준하여 이루어진다. 단, 본 실시예에서는 경질 강자성층(52)을 채용하고 있기 때문에, SVMR 헤드(50)의 소자부와 단자부에 경질 강자성층을 채용하게 된다. 한쪽의 경질 강자성층(13)은 고정 자성층(15)의 자화 방향을 신호 자계(Hsig)와 거의 평행하게 하는 기능을 한다. 다른 쪽의 경질 강자성층(52)은 자유 자성층(17)의 자화 방향을 고정 자성층(15)의 자화 방향과는 거의 직각으로 향하게 하는 기능을 한다.
그 때문에 단자부까지의 성막 후에 단자부의 경질 강자성층(52)의 자화 방향을 한쪽 방향(Y방향)으로 가지런히 하기 위해서 자장 중에서 열처리하고 나서, SVMR 소자부의 경질 강자성층(13)의 자화 방향을 Y방향에 대하여 직각인 X방향으로 자장 중 열처리를 행한다. 그러나, 최초의 Y방향으로의 착자 처리와 후의 X방향으로의 착차처리를 동일 조건으로 행하면, 후 처리의 영향으로 단자부측의 경질 강자성층(52)의 Y방향으로 정한 자화 방향이 기울 우려가 있다. 따라서 통상은 상기 경질 강자성층(13)과 경질 강자성층(52)의 재질은 다른 것이 선택되고, 처리 온도, 처리 시간, 인가 자장을 변경하여 부적절한 경우가 생기지 않도록 처리 조건을 설정한다. 더욱이 단자부와 소자부에 선정하는 경질 강자성층에 의해서는 착자에 즈음하여 가열을 필요로 하지 않은 경우도 있다.
본 실시예에서는 경질 강자성층(13)으로서 50Å의 코발트-백금(CoPt), 경질 강자성층(52)으로서는 400Å의 사마륨-코발트(SmCo)가 채용되고 있다. 따라서, 단자부의 경질 강자성층(52)의 착자 처리 후, SVMR 소자부의 경질 강자성층(13)을 신호 자계(Hsig)와 평행하게 착자시키는 경우에 인가 자계는 단자부의 경질 강자성층(52)의 자화 방향이 회전 하지 않는 크기로 설정된다
본 제 2실시예의 SVMR 헤드(50)도 상기 제 1실시예의 SVMR 소자(10)와 마찬가지로 자기 기록 매체의 재생용 자기 헤드로서 단독으로 혹은 기록 헤드와 맞추어사용된다.
마지막으로 본 발명의 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드를 탑재한 자기 기록 매체 구동장치에 대해서 간단하게 설명한다. 도 9는 자기 기록 매체 구동장치의 주요부를 나타내는 도면이다. 자기 기록 매체 구동장치(60)에는 자기 기록 매체로서의 하드 디스크(61)가 탑재되고, 회전 구동되도록 되어 있다. 이 하드 디스크(61)의 표면에 대향하여 소정의 부상양(浮上量)으로 예를 들면 상술한 본 발명의 복합형 자기 헤드(30)가 배치되고, 자기 기록과 재생동작이 행해진다. 더욱이 복합형 자기 헤드(30)는 아암(123)으로부터 뻗는 스라이더(122)의 전단부에 고정되어 있다. 자기 헤드(30)의 위치 결정은 통상의 액츄에이터와 전자식 미동 액츄에이터를 조합한 2단식 액츄에이터가 채용될 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상술했지만, 본 발명은 관계되는 특정의 실시예에 한정되는 것이 아니고, 후술하는 청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위내에서 각종 변형 · 변경이 가능하다.
이상 상술한 바로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 SVMR 헤드에 의하면, 경질 강자성층의 자화의 방위와 경질 강자성층의 자화의 방위가 역으로 되기 때문에 자기적인 루프가 닫히게 되고, 고정 자성층과 경질 강자성층이 자기적으로 강하게 결합된다. 이에 의해서 경질 강자성층에서 외부로 누설되는 자계가 억제되므로 외부에 악영향을 거의 미치지 않게 한다. 또한, 그 한쪽에서 고정 자성층 및 경질 강자성층이 외부로부터의 자계의 영향을 받아서 자화 방향이 기우는 것도 억제된다.
따라서, 본 발명의 SVMR 헤드를 사용하면 자기 기록 매체로부터의 신호 자계(Hsig)에 대해서 자유 자성층의 자화 방향이 회전하여 SVMR 소자의 저항값을 선형으로 변화 시킬수 있다.

Claims (12)

  1. 적어도 자유 자성층, 비자성 금속층, 고정 자성층, 그 고정 자성층의 자화 방향을 고정 하기 위해서 고정 자성층에 바이어스 자계를 인가하는 경질 강자성층, 및 상기 고정 자성층과 상기 경질 강자성층 사이에 배설되어 상기 경질 강자성층으로부터의 상기 바이어스 자계의 자화 방위를 경질 강자성층의 자화 방위와는 거의 반평행으로 하여 상기 고정 자성층에 작용 시키는 반평행 결합 중간층을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경질 강자성층은 단층으로 적어도 600 Oe이상의 보자력(Hc)을 가지는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 경질 강자성층과 상기 고정 자성층은 재질이 상이하고, 그 경질 강자성층은 상기 고정 자성층보다 보자력(Hc)이 크고 자기 모멘트(tBr)는 동일하거나 또는 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고정 자성층은 코발트-철 또는 코발트-철-붕소를 포함하는 층으로 이루어지고, 상기 경질 강자성층은 코발트, 코발트-크롬, 코발트-백금, 코발트-크롬-탄탈, 코발트-크롬-백금, 코발트-크롬-탄탈-백금, 사마륨-코발트 및 코발트-철-산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 층으로 이루어지고, 상기 반평행 결합 중간층은 루테늄을 포함하는 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 자성층의 실효 이방성 자계는 600 Oe이상이고, 또한 외부 자계가 영인 경우에 상기 고정 자성층의 자화의 방향과 상기 자유 자성층의 자화 방향이 직각 또는 그 직각으로부터 전후 20도 이내로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  6. 제 3 항에 있어서,
    트랙폭 방향으로 소자부의 양단에 적어도 도전성층과 반강자성층에 의해 이루어진 적층을 포함하는 단자부가 부설되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 소자부의 고정 자성층은 코발트-철 또는 코발트-철-붕소를 포함하는 층으로 이루어지고, 경질 강자성층은 코발트, 코발트-크롬, 코발트-백금, 코발트-크롬-탄탈, 코발트-크롬-백금, 코발트-크롬-탄탈-백금 및 사마륨-코발트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 층으로 이루어지고, 반평행 결합 중간층은 루테늄을 포함하는 층으로 이루어지고, 상기 단자부의 반강자성층은 팔라듐-백금-망간, 백금-망간, 팔라듐-망간, 니켈-망간, 크롬-망간 및 산화니켈로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  8. 제 3 항에 있어서,
    트랙폭 방향으로 소자부의 양단에 적어도 도전성층과 경질 강자성층에 의해 이루어진 적층을 포함하는 단자부가 부설되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  9. 제 8 항에 있어서,
    스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드의 소자부의 경질 강자성층과 단자부의 경질 강자성층은 상이한 재질인 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 소자부의 고정 자성층은 코발트-철 또는 코발트-철-붕소를 포함하는 층으로 이루어지고, 경질 강자성층은 코발트, 코발트-크롬, 코발트-백금, 코발트-크롬-탄탈, 코발트-크롬-백금, 코발트-크롬-탄탈-백금 및 사마륨-코발트로 이루어진군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 층으로 이루어지고, 반평행 결합 중간층은 루테늄을 포함하는 층으로 이루어지고, 상기 단자부의 경질 강자성층은 코발트, 코발트-크롬, 코발트-백금, 코발트-크롬-탄탈, 코발트-크롬-백금, 코발트-크롬-탄탈-백금, 사마륨-코발트 및 코발트-철-산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드.
  11. 재생용의 자기 헤드와 기록용의 자기 헤드를 가지고, 재생용의 자기 헤드는 적어도 자유 자성층, 비자성 금속층, 고정 자성층, 그 고정 자성층의 자화 방향을 고정하기 위해서 고정 자성층에 바이어스 자계를 인가하는 경질 강자성층, 및 상기 고정 자성층과 상기 경질 강자성층 사이에 배설되어 상기 경질 강자성층으로부터의 상기 바이어스 자계의 자화 방위를 경질 강자성층의 자화 방위와는 거의 반평행으로 하여 상기 고정 자성층에 작용 시키는 반평행 결합 중간층을 포함하고, 상기 경질 강자성층은 단층으로 적어도 600 Oe이상의 보자력(Hc)을 가지고, 상기 경질 강자성층과 상기 고정 자성층은 재질이 상이하고, 그 경질 강자성층은 그 고정 자성층보다 보작력(Hc)이 크고 또한 자기 모멘트(tBr)는 동일하거나 또는 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기저항 효과 헤드인 복합형 자기 헤드.
  12. 자기 기록 매체 및 기록 매체의 표면에 대향하여 기록 · 재생을 행하기 위한 복합형 자기 헤드를 포함하고,
    상기 복합형 자기 헤드의 재생 자기 헤드부로서 적어도 자유 자성층, 비자성 금속층, 고정 자성층, 그 고정 자성층의 자화 방향을 고정 하기 위해서 고정 자성층에 바이어스 자계를 인가하는 경질 강자성층, 및 상기 고정 자성층과 상기 경질 강자성층의 사이에 배설되어 상기 경질 강자성층으로부터의 상기 바이어스 자계의 자화 방위를 경질 강자성층의 자화 방위와는 거의 반평행으로 하여 상기 고정 자성층에 작용 시키는 반평행 결합 중간층을 포함하고, 상기 경질 강자성층은 단층으로 적어도 600 Oe이상의 보자력(Hc)을 가지고, 상기 경질 강자성층과 상기 고정 자성층은 재질이 상이하고, 그 경질 강자성층은 그 고정 자성층보다 보자력(Hc)이 크고 또한 자기 모멘트(tBr)는 동일하거나 또는 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드를 탑재한 자기 기록 매체 구동장치.
KR1020017015971A 1999-07-05 1999-07-05 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 및 이것을 이용한 복합형자기 헤드 및 자기 기록 매체 구동장치 KR20020013577A (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP1999/003614 WO2001003131A1 (fr) 1999-07-05 1999-07-05 Tete a effet magnetoresistant a modulation de spin, tete magnetique composee l'utilisant et unite d'entrainement de support d'enregistrement magnetique

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20020013577A true KR20020013577A (ko) 2002-02-20

Family

ID=14236166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020017015971A KR20020013577A (ko) 1999-07-05 1999-07-05 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 및 이것을 이용한 복합형자기 헤드 및 자기 기록 매체 구동장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20020044397A1 (ko)
EP (1) EP1193693A4 (ko)
KR (1) KR20020013577A (ko)
CN (1) CN1352791A (ko)
WO (1) WO2001003131A1 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7330339B2 (en) * 2003-07-25 2008-02-12 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Structure providing enhanced self-pinning for CPP GMR and tunnel valve heads
US7072154B2 (en) * 2003-07-29 2006-07-04 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method and apparatus for providing a self-pinned bias layer that extends beyond the ends of the free layer
US7375932B2 (en) * 2004-11-30 2008-05-20 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Disk drive read head for reading cross-track magnetizations
US7079344B2 (en) * 2004-11-30 2006-07-18 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Magnetic recording disk drive with data written and read as cross-track magnetizations
US7394619B2 (en) * 2004-11-30 2008-07-01 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Disk drive write head for writing cross-track magnetizations
US20060146452A1 (en) * 2005-01-04 2006-07-06 Min Li CIP GMR enhanced by using inverse GMR material in AP2
US7821747B2 (en) * 2006-02-10 2010-10-26 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method and apparatus for providing improved pinning structure for tunneling magnetoresistive sensor
US8623452B2 (en) * 2010-12-10 2014-01-07 Avalanche Technology, Inc. Magnetic random access memory (MRAM) with enhanced magnetic stiffness and method of making same
CN103887422A (zh) * 2012-12-20 2014-06-25 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 磁阻存储器及其形成方法
CN103367632A (zh) * 2013-05-27 2013-10-23 盐城彤晖磁电有限公司 自旋阀磁电阻传感器材料的制备方法
JP6296155B2 (ja) * 2014-05-30 2018-03-20 株式会社村田製作所 異方性磁気抵抗素子、磁気センサおよび電流センサ
CN109279888B (zh) * 2018-10-22 2022-01-21 河南师范大学 一种自旋阀型磁阻复合材料CoFe2O4-Fe3O4的简易合成方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5549978A (en) * 1992-10-30 1996-08-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistance effect element
JP2784457B2 (ja) * 1993-06-11 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 磁気抵抗センサ装置
JPH0774022A (ja) * 1993-09-01 1995-03-17 Hitachi Ltd 多層磁気抵抗効果膜及び磁気ヘッド
US5898546A (en) * 1994-09-08 1999-04-27 Fujitsu Limited Magnetoresistive head and magnetic recording apparatus
JPH0877519A (ja) * 1994-09-08 1996-03-22 Fujitsu Ltd 磁気抵抗効果型トランスジューサ
JPH08180327A (ja) * 1994-12-21 1996-07-12 Fujitsu Ltd 磁気抵抗効果素子
JPH09282613A (ja) * 1996-04-10 1997-10-31 Sony Corp 磁気抵抗効果型磁気ヘッド

Also Published As

Publication number Publication date
CN1352791A (zh) 2002-06-05
EP1193693A1 (en) 2002-04-03
EP1193693A4 (en) 2006-05-03
WO2001003131A1 (fr) 2001-01-11
US20020044397A1 (en) 2002-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3793669B2 (ja) 巨大磁気抵抗効果ヘッド、薄膜磁気ヘッドならびに磁気記録再生装置
JP2002025013A (ja) 磁気トンネル接合積層型ヘッド及びその製法
JP2002183915A (ja) ２素子型再生センサ、垂直磁気記録再生用薄膜磁気ヘッド及び垂直磁気記録再生装置
KR20020013577A (ko) 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 및 이것을 이용한 복합형자기 헤드 및 자기 기록 매체 구동장치
JP2004039869A (ja) 磁気抵抗センサ、磁気ヘッド、ならびに磁気記録装置
KR100553489B1 (ko) 스핀 밸브 자기 저항 효과 헤드 및 이것을 사용한 복합형자기 헤드 및 자기 기록 매체 구동 장치
JP2000215421A (ja) スピンバルブ型薄膜磁気素子及び薄膜磁気ヘッド及びスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法
JP2004103806A (ja) 交換結合膜、スピンバルブ膜、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置
JPH0991629A (ja) 薄膜磁気ヘッド
JP3456409B2 (ja) 薄膜磁気ヘッドの製造方法
JP3541245B2 (ja) 磁気ヘッド及びそれを有する磁気記憶装置
JP2001274479A (ja) スピンバルブ構造，磁気抵抗効果素子および薄膜磁気ヘッド
JP2001307308A (ja) 磁気抵抗効果型ヘッドおよび情報再生装置
JPH0944819A (ja) 磁気変換素子及び薄膜磁気ヘッド
JPH1186235A (ja) 磁気記録再生装置
JP3190193B2 (ja) 薄膜磁気ヘッドの使用方法
JP2002123912A (ja) 磁気抵抗効果素子及び磁気ディスク装置
JP3325853B2 (ja) スピンバルブ型薄膜磁気素子及び薄膜磁気ヘッド及びスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法
JPH1125431A (ja) 磁気抵抗効果型再生ヘッドならびに磁気記録再生装置
US20060209474A1 (en) Magneto-resistive head
JP2006261259A (ja) 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果素子の製造方法及び磁気ヘッド、磁気情報再生装置
JP3260735B2 (ja) 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果ヘッド、および磁気記録再生装置
JP2001101624A (ja) スピンバルブ型磁気抵抗効果型素子
JPH10320717A (ja) 磁気センサ
JP3764361B2 (ja) 磁気抵抗効果素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid