JPH07101487B2 - 磁気抵抗効果ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記憶媒体に書き込
まれた磁気的情報を、強磁性磁気抵抗効果を利用して読
み出す強磁性磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と略
す）を具備した磁気抵抗効果ヘッド（以下、ＭＲヘッド
と略す）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のごとく、ＭＲ素子は高い出力が得
られ、出力が素子と記録媒体との相対速度に依存しない
ため、小型高密度の磁気記録装置の再生用ヘッドへの応
用が期待されている。しかし、ＭＲ素子を磁気記録の信
号再生用ヘッドとして実用化するためには、２つの基本
的な要請を満足する必要がある。

【０００３】まず第１点は、ＭＲ素子を磁気記憶媒体に
書き込まれた磁気的情報に対して線形応答させることで
ある。このため、ＭＲヘッドはＭＲ素子に流すセンス電
流ＩとＭＲ素子の磁化Ｍの成す角度θ（以下、バイアス
角度と呼ぶ）を所定の値（望ましくは４５度）に設定す
るようセンス電流と直交する方向にバイアス磁界を加え
る必要がある（以下、横方向バイアス磁界と呼ぶ）。上
述のバイアス磁界を与えるバイアス手段としては、種々
の方法が開示されている。米国特許第３８６４７５１号
明細書に軟磁性バイアス補助層とＭＲ素子が絶縁層を挟
んで積層された構造が開示されている。またこの米国特
許明細書には、ＭＲ素子にセンス電流を供給して軟磁性
バイアス補助層を磁化するとともに、軟磁性バイアス補
助層が発生する磁界でＭＲ素子に横方向バイアス磁界を
印加する方法が示されている。また、他のバイアス手段
として実開昭６０−１５９５１８号公報には、非晶質軟
磁性バイアス補助層とＭＲ素子が非磁性導体層を挟んで
積層された構造が開示されている。この構成では、非晶
質軟磁性バイアス補助層の比抵抗がＭＲ素子の比抵抗に
比較して著しく高いので、センス電流の大部分がＭＲ素
子を流れ、実効的に非晶質軟磁性バイアス補助層とＭＲ
素子が絶縁されている構成と同等のバイアス効果が得ら
れる。更に、このバイアス方法では、非晶質軟磁性バイ
アス補助層とＭＲ素子の絶縁を保つ必要がないため、非
磁性導体層の膜厚を薄くした、コンパクトなＭＲヘッド
が形成される。

【０００４】次に第２点は、再生信号のノイズの主因と
なり、再生信号の再現性を低下させるバルクハウゼンノ
イズを抑制することである。バルクハウゼンノイズの原
因は、ＭＲ素子端部での反磁界によって生じる磁壁の移
動であると考えられる。このため、ＭＲ素子部を単磁区
化して磁壁をなくす方法が数多く提案されている。特開
昭６２−４０６１０号公報には、ＭＲ素子の両端にＦｅ
Ｍｎからなる反強磁性材料を置いて、反強磁性材料の交
換相互作用によってセンス電流方向にバイアス磁界（以
下、縦方向バイアス磁界と呼ぶ）を加える構造が開示さ
れている。

【０００５】反強磁性材料によってバイアス磁界を発生
させるためには、いくつかの制約がある。第１点は、交
換力によってバイアス磁界を発生しているので、強磁性
磁気抵抗効果層と直接的に接して反強磁性層を成膜する
必要がある点である。第２点として、ＭＲ素子の両端部
にのみ反強磁性材料が存在するようにパターン形成する
必要がある。これは、ＭＲ素子全体に交換力が働くと、
反強磁性層の大きな異方性磁界によってＭＲ素子の応答
性が低下するためである。この２つの制約を満たすため
には、一般に強磁性磁気抵抗効果層と反強磁性層を高真
空中で連続成膜し、その後で反強磁性層のみをエッチン
グする製造方法が用いられている。

【０００６】特開平４−１２４０２４号公報には、Ｆｅ
Ｍｎを主成分とする反強磁性層の一部にのみ面心立方構
造を有する下地層を設けた構造が開示されている。素子
の構成を図２に示す。図２において、１は非磁性基板、
２は軟磁性バイアス補助層、３は下地層、４は反強磁性
層、５は強磁性磁気抵抗効果層、６は電極、７は非磁性
導体層である。ＦｅＭｎを主成分とする反強磁性層４
は、磁気特性が結晶構造に依存し、室温以上で反強磁性
相が安定となるのは、面心立方構造を有するいわゆるγ
相であるが、このγ相は、同じ面心立方構造を有する下
地層３の上にしか安定に成長しない。従って、この構成
のＭＲヘッドでは、交換力によるバイアス磁界を発生さ
せたい部分にだけ、面心立方構造を有する下地層３を設
けることによって、反強磁性層４をパターン化するのと
同等の効果が得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図２の構成に
おいては、強磁性磁気抵抗効果層と軟磁性バイアス補助
層を磁気的に分離する非磁性導体層を設ける必要がある
ため、製造プロセスが複雑になるという問題点があっ
た。

【０００８】本発明の目的は、バルクハウゼンノイズが
小さく、かつ、簡易な構造をもつ磁気抵抗効果ヘッドを
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明のＭＲヘッドでは強磁性磁気抵抗効果層
と、前記強磁性磁気抵抗効果層との間に交換力によって
縦方向バイアス磁界を生じさせるためのＦｅＭｎ、また
はＦｅＭｎを主成分とする反強磁性層と、前記強磁性磁
気抵抗効果層に横方向バイアス磁界を生じさせるための
軟磁性バイアス補助層とを有する磁気抵抗効果ヘッドに
おいて、前記軟磁性バイアス補助層が面心立方構造以外
の結晶構造を有し、前記反強磁性層の一部にのみ面心立
方構造を有する下地層を設け、かつ、前記軟磁性バイア
ス補助層、前記下地層、前記反強磁性層、前記強磁性磁
気抵抗効果層を順次この順番に積層する。さらに、前記
強磁性磁気抵抗効果層と下地層の材料を同一とする。

【００１０】

【作用】縦方向バイアス磁界を発生させるＦｅＭｎを主
成分とする反強磁性材料は、磁気特性が結晶構造に依存
し、室温以上で反強磁性相が安定となるのは、面心立方
構造を有するγ相である。このγ相は、比較的不安定で
あり、同じ面心立方構造を有する下地相の上にしか安定
に成長しない。本発明のＭＲヘッドでは、交換力による
バイアス磁界を発生させたい部分にだけ面心立方構造を
有する下地層を設けることによって、反強磁性層をパタ
ーン化するのと同等の効果が得られる。また、軟磁性バ
イアス層は面心立方構造以外の構造を有しているため、
ＦｅＭｎを主成分とする反強磁性層の軟磁性バイアス層
に接して成膜された部分は磁性を持たないので、軟磁性
バイアス層と強磁性磁気抵抗効果層を磁気的に分離する
層として作用する。従って、強磁性磁気抵抗効果層と軟
磁性バイアス層を磁気的に分離する非磁性導体層を別に
設ける必要がなく、製造プロセスを簡素化することがで
きる。また、さらに強磁性磁気抵抗効果層、および、下
地層として同一の材料、例えば、ＮｉＦｅを用いること
により、ターゲット数を減らすことができる。

【００１１】以下に図面を参照して本発明をさらに詳細
に説明する。図１は本発明のＭＲヘッドの一例を示す構
造図である。このＭＲヘッドは、次のようにして作られ
る。非磁性基板１上に軟磁性バイアス補助層２を成膜す
る。この上に面心立方構造を有する下地層３を成膜し、
所定の形状にパターン化する。この上に反強磁性層４、
強磁性磁気抵抗効果層５を順次積層する。これらの積層
体を所定の形状にパターン形成した後、電極６を取り付
けてＭＲヘッドとする。

【００１２】非磁性基板１の材料には、ガラス，Ｓｉ，
Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＴｉＣ，ＳｉＣ，Ａｌ₂ Ｏ₃ とＴｉＣとの
焼結体，フェライト等を用いることができる。また、軟
磁性バイアス補助層２には、ＣｏＺｒ，ＣｏＺｒＮｂ，
ＣｏＺｒＭｏ，ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＴａ等の非晶質軟磁
性材料を用いることができる。下地層３には、Ｃｕ，Ｎ
ｉＣｒ，ＮｉＦｅ等の面心立方構造を有する合金、また
はこれらに添加物を加えたものを用いることができる。
反強磁性層４には、ＦｅＭｎ，ＦｅＭｎＣｒ等の反強磁
性合金、またはこれらに添加物を加えたものを用いるこ
とができる。強磁性磁気抵抗効果層５には、Ｃｏ，Ｎｉ
またはＮｉ−Ｆｅ，Ｃｏ−Ｆｅ，Ｃｏ−Ｎｉ等の強磁性
合金、あるいはこれらに添加物を加えたものを用いるこ
とができる。

【００１３】

【実施例】ガラスを用いた基板１上に、スパッタ法を用
いて軟磁性バイアス層２となる厚さ４００オングストロ
ームのＣｏＺｒＭｏ層、さらに下地層３となる厚さ１０
０オングストロームのＮｉＦｅ層を成膜した。この上に
所定のフォトレジストパターンを形成し、Ａｒガス雰囲
気でイオンエッチングを行い、ＮｉＦｅ層を長さ方向に
１０μｍの間隔を有する２つの長さ２０μｍ，幅５μｍ
の矩形パターンに加工した。さらにこの上にスパッタ法
により、反強磁性層４として、厚さ２００オングストロ
ームのＦｅＭｎ層を、続いて強磁性磁気抵抗効果層５と
して、厚さ４００オングストロームのパーマロイ（Ｎｉ
８２％−Ｆｅ１８％重量％）層を積層した。その後、こ
の積層体上に所定のフォトレジストパターンを形成し、
Ａｒガス雰囲気でイオンエッチングを行い、長さ５０μ
ｍ，幅５μｍの矩形状のパターンに加工した。この時、
この矩形パターンが下地層３のパターンと重なるように
した。次いで、前述の積層体にセンス電流を供給する電
極６をＡｕを用いて形成し、実施例１とした。この時、
電極６の位置は矩形パターンの中心から両側３μｍと
し、電極の間隔は６μｍとした。

【００１４】また、下地層３のパターン化工程を省略
し、それ以外は実施例１とまったく同様の工程でＭＲヘ
ッドを作製し、比較例１とした。

【００１５】さらに、下地層を設けず、それ以外は実施
例２とまったく同様の工程でＭＲヘッドを作製し、比較
例２とした。

【００１６】以上のようなＭＲヘッドにセンス電極１０
ｍＡを流して外部磁界を印加し、電気抵抗−磁界（Ｒ−
Ｈ）曲線を測定し、ＭＲヘッドの感度の指標となるＲ−
Ｈ曲線の半値幅の値とバルクハウゼンノイズの有無を表
１にまとめた。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１の結果から明らかなように、本発明の
ＭＲヘッドは高い感度を有し、バルクハウゼンノイズが
見られず、優れた性能を有していることがわかる。

【００１９】なお、本実施例においては、強磁性磁気抵
抗効果層、及び、下地層として、ＮｉＦｅを用いている
ため、ターゲットが少なくて済むという特徴もある。な
お、下地層として他の面心立方格子構造を有する合金を
用いても同様の特性が得られることはいうまでもない。

【００２０】

【発明の効果】本発明の磁気抵抗効果ヘッドは、反強磁
性層のうち、下側に下地層のある部分を縦方向バイアス
磁界を生じさせるための層、下地層の無い部分を強磁性
磁気抵抗効果層と軟磁性バイアス層を磁気的に分離する
層として機能させることにより、シンプルで再生感度に
優れ、バルクハウゼンノイズの無い磁気抵抗効果ヘッド
が得られるという効果がある。さらに、強磁性磁気抵抗
効果層と下地層の材料を等しくすることが可能であるた
め、ターゲットを減らす効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気抵抗効果ヘッドの構造の一例を示
す断面図である。

【図２】従来の磁気抵抗効果ヘッドの構造を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ 非磁性基板 ２ 軟磁性バイアス補助層 ３ 下地層 ４ 反強磁性層 ５ 強磁性磁気抵抗効果層 ６ 電極 ７ 非磁性導体層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】強磁性磁気抵抗効果層と、前記強磁性磁気
   抵抗効果層との間に交換力によって縦方向バイアス磁界
   を生じさせるための反強磁性層と、前記強磁性磁気抵抗
   効果層に横方向バイアス磁界を生じさせるための軟磁性
   バイアス補助層とを有する磁気抵抗効果ヘッドにおい
   て、 前記軟磁性バイアス補助層が面心立方構造以外の結晶構
   造を有し、前記反強磁性層の一部にのみ面心立方構造を
   有する下地層が設けられており、かつ、前記軟磁性バイ
   アス補助層、前記下地層、前記反強磁性層、前記強磁性
   磁気抵抗効果層が順次この順番に積層されていることを
   特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
2. 【請求項２】前記強磁性磁気抵抗効果層と前記下地層が
   同一の材料であることを特徴とする請求項１記載の磁気
   抵抗効果ヘッド。
3. 【請求項３】前記反強磁性層は、ＦｅＭｎ、またはＦｅ
   Ｍｎを主成分とする材料から成ることを特徴とする請求
   項１または２記載の磁気抵抗効果ヘッド。