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JP2002203304A - Tmr head - Google Patents

Tmr head

Info

Publication number
JP2002203304A
JP2002203304A JP2000402875A JP2000402875A JP2002203304A JP 2002203304 A JP2002203304 A JP 2002203304A JP 2000402875 A JP2000402875 A JP 2000402875A JP 2000402875 A JP2000402875 A JP 2000402875A JP 2002203304 A JP2002203304 A JP 2002203304A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
ferromagnetic layer
fixed
conductive lead
recording medium
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2000402875A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Furuya
啓一 古谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2000402875A priority Critical patent/JP2002203304A/en
Publication of JP2002203304A publication Critical patent/JP2002203304A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a TMR head for a magnetic recording system, capable of preventing problems including short-circuiting between both ends of a tunnel barrier layer, the corrosion of a tunnel barrier layer or an antiferromagnetic substance, and the like because of the edge of a magnetic tunnel junction element exposed on an ABS surface. SOLUTION: The TMR head is provided with a first conductive lead layer 104 formed on a substrate, and a detection ferromagnetic layer 105, an insulating tunnel barrier layer 107, a fixed ferromagnetic layer 108, an antiferromagnetic layer 109 and a second conductive lead layer 111 which are sequentially formed on the first conductive lead layer 104. A medium opposite surface on a TMR element including the detection ferromagnetic layer 105, the insulating tunnel barrier layer 107, the fixed ferromagnetic layer 108 and the antiferromagnetic layer 109 is formed to be inclined to the inside of a head main body more than the medium opposite surface 2 of the first conductive lead layer 104.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録データを
読み取るための磁気抵抗(Magneto-Resistivity)ヘッ
ド(以下「MR」ヘッドという。)にトンネル磁気抵抗
(Tunneling Magneto-Resistivity;以下「TMR」と
いう。)素子を使用したTMRヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magneto-resistance (Magneto-Resistivity) head (hereinafter referred to as "MR" head) for reading magnetic recording data, and a tunneling magneto-resistance (hereinafter referred to as "TMR"). .) The present invention relates to a TMR head using an element.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、磁気トンネル接合素子は、薄い
絶縁トンネル障壁層によって分離された2つの強磁性層
からなり、磁気分極電子トンネル現象を利用したもので
ある。したがって、2つの強磁性層のうち一方の強磁性
層は、他方の強磁性層よりも飽和保磁力が高いために、
一方向により高い飽和磁界を有することになる。
2. Description of the Related Art Generally, a magnetic tunnel junction device is composed of two ferromagnetic layers separated by a thin insulating tunnel barrier layer, and utilizes a magnetic polarization electron tunnel phenomenon. Therefore, one of the two ferromagnetic layers has a higher coercivity than the other ferromagnetic layer,
It will have a higher saturation field in one direction.

【0003】また、磁気トンネル接合素子における絶縁
トンネル障壁層については、強磁性層間に上記磁気分極
電子トンネル現象が起こるのに十分な薄さ(0.5nm
〜2nm)を有することになる。
Further, an insulating tunnel barrier layer in a magnetic tunnel junction element is thin enough (0.5 nm) between the ferromagnetic layers to cause the above-mentioned magnetic polarization electron tunneling phenomenon.
22 nm).

【0004】かかる磁気トンネル接合素子を、その高感
度性を利用したトンネル磁気抵抗ヘッド(以下、「TM
Rヘッド」という。)として採用することが広く検討さ
れている。
[0004] Such a magnetic tunnel junction element is connected to a tunnel magnetoresistive head (hereinafter referred to as "TM") utilizing its high sensitivity.
R head ". ) Has been widely studied.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】TMRヘッドでは、検
知強磁性層とトンネル障壁層と固定強磁性層はすべてヘ
ッドの検知面において、すなわちTMRヘッドを磁気記
録ディスク・ドライブで使用した場合における空気軸受
スライダの空気軸受面(Air Bringing Surface;以下
「ABS」という。)において、露出した縁部を有する
ことになる。したがって、TMRヘッドをラッピングし
てABSを形成した場合においては、ABSにおいて自
由強磁性層と固定強磁性層から材料がスミアしてしま
い、トンネル障壁層両端間で短絡してしまうおそれがあ
るという問題点があった。
In the TMR head, the sensing ferromagnetic layer, the tunnel barrier layer, and the fixed ferromagnetic layer are all located on the sensing surface of the head, that is, the air bearing when the TMR head is used in a magnetic recording disk drive. The slider has an exposed edge on an air bearing surface (hereinafter referred to as “ABS”) of the slider. Therefore, when the ABS is formed by wrapping the TMR head, the smear of the material from the free ferromagnetic layer and the fixed ferromagnetic layer in the ABS may cause a short circuit between both ends of the tunnel barrier layer. There was a point.

【0006】また、固定強磁性層の磁気モーメントを固
定するために使用される多くの反強磁性体にはマンガン
(Mn)が含まれており、それによってABSラッピン
グ・プロセス中に腐食を起こす可能性も残されている。
[0006] Many antiferromagnets used to pin the magnetic moment of the pinned ferromagnetic layer also contain manganese (Mn), which can cause corrosion during the ABS lapping process. Sex is also left.

【0007】さらに、トンネル障壁層は一般には酸化ア
ルミニウムで形成されていることから、これも同様にA
BSラッピング・プロセス中に腐食を起こす可能性が残
されている。
Further, since the tunnel barrier layer is generally formed of aluminum oxide, the same applies to A
The potential remains for corrosion during the BS wrapping process.

【0008】かかる問題点を解消するべく、上記スミア
や腐食を防止するため、特開平11−213349号公
報においては、自由強磁性層を磁束ガイドと共用してA
BS面に露出させ、トンネル障壁層や固定強磁性層及び
反強磁性層の縁部をABS面から後退させる方法が開示
されている。
In order to solve the above problem, in order to prevent the above-mentioned smear and corrosion, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-213349 discloses a method in which a free ferromagnetic layer is shared with a magnetic flux guide.
A method is disclosed in which the edges of the tunnel barrier layer, the fixed ferromagnetic layer, and the antiferromagnetic layer are exposed from the BS surface and receded from the ABS surface.

【0009】しかしながら、特開平11−213349
号公報に開示されている方法においては、トンネル障壁
層とABS面側絶縁層の高さをそろえることが困難とな
ってしまうことから、自由強磁性層の平坦性を得ること
ができず、再生出力の低下が起こってしまうという問題
点、あるいは磁束ガイドが長くなると磁束ガイド中での
磁束密度の減衰が起こるために再生出力の低下が起こる
という問題点が新たに生ずることとなる。
However, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-213349 discloses
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-157, it is difficult to make the heights of the tunnel barrier layer and the ABS-side insulating layer uniform, so that the flatness of the free ferromagnetic layer cannot be obtained, A new problem arises in that the output decreases, or when the magnetic flux guide is lengthened, the magnetic flux density in the magnetic flux guide is attenuated, so that the reproduction output decreases.

【0010】本発明は、上記問題点に鑑み、ABS面に
おいて露出した磁気トンネル接合素子の縁部を有するこ
とに伴うトンネル障壁層両端間での短絡及びトンネル障
壁層や反強磁性体の腐食等の問題が生じない磁気記録シ
ステム用のTMRヘッドを提供することを目的とする。
In view of the above problems, the present invention has a short circuit between both ends of a tunnel barrier layer due to having an edge of a magnetic tunnel junction element exposed on an ABS surface, corrosion of a tunnel barrier layer and an antiferromagnetic material, and the like. It is an object of the present invention to provide a TMR head for a magnetic recording system in which the problem described above does not occur.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にかかるTMRヘッドは、磁気的に記録された
データを検知するときに記録媒体の表面に対してほぼ平
行に位置合わせされる検知面を有し、センス回路に接続
されているときに記録媒体上に磁気的に記録されたデー
タを検知するTMRヘッドであって、検知面の一部を形
成する縁部を有する基板と、基板上に形成された第1の
導電リード層と、記録媒体からの印加磁界が存在すると
きであっても、磁化方向が固定される固定強磁性層と、
第1の導電リード層上に形成され、記録媒体からの印加
磁界がないときには、磁化方向が固定強磁性層の磁化方
向に対してほぼ垂直の方向に向けられ、記録媒体からの
印加磁界が存在するときには、磁化方向を自由に設定で
きる検知強磁性層と、固定強磁性層と検知強磁性層との
間に固定磁性層と検知強磁性層と接触して配置され、固
定強磁性層と検知強磁性層とに対してほぼ垂直の方向の
トンネル電流を生じさせる絶縁トンネル障壁層と、固定
強磁性層上に形成された第2の導電リード層を含み、検
知強磁性層と絶縁トンネル障壁層と固定強磁性層を含む
TMR素子における媒体対向面が、第1の導電リード層
における媒体対向面よりもヘッド本体の内側へと傾斜し
て形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a TMR head according to the present invention is aligned substantially parallel to the surface of a recording medium when detecting magnetically recorded data. A TMR head having a detection surface and detecting data magnetically recorded on a recording medium when connected to a sense circuit, the substrate having an edge forming a part of the detection surface; A first conductive lead layer formed on a substrate, a fixed ferromagnetic layer having a fixed magnetization direction even when an applied magnetic field from a recording medium is present,
When formed on the first conductive lead layer and there is no applied magnetic field from the recording medium, the magnetization direction is oriented substantially perpendicular to the magnetization direction of the fixed ferromagnetic layer, and the applied magnetic field from the recording medium is present. In this case, the fixed ferromagnetic layer, whose magnetization direction can be freely set, and the fixed ferromagnetic layer and the detection ferromagnetic layer are disposed between and in contact with the fixed ferromagnetic layer. An insulating tunnel barrier layer for generating a tunnel current in a direction substantially perpendicular to the ferromagnetic layer; and a second conductive lead layer formed on the fixed ferromagnetic layer. And a medium facing surface of the TMR element including the fixed ferromagnetic layer and the medium facing surface of the first conductive lead layer is formed to be inclined inwardly of the head body.

【0012】かかる構成により、TMR素子における媒
体対向面が第1の導電リード層における媒体対向面よ
り、すなわちABS面より後退しているために、ABS
面側からのラッピングを行ったときに生じうるトンネル
障壁層両端間での短絡や反強磁性層の腐食を抑制するこ
とが可能となる。
[0012] With this configuration, the medium facing surface of the TMR element is recessed from the medium facing surface of the first conductive lead layer, that is, the ABS surface.
It is possible to suppress a short circuit between both ends of the tunnel barrier layer and corrosion of the antiferromagnetic layer, which may occur when lapping is performed from the surface side.

【0013】また、本発明にかかるTMRヘッドは、傾
斜する角度θが、第1の導電リード層における媒体対向
面と30°≦θ≦50°を満たすことが好ましい。θが
30°より小さければ再生出力の不良発生率が急増する
とともに、50°より大きければMR比率の低下が生じ
るからである。
In the TMR head according to the present invention, it is preferable that the inclination angle θ satisfies 30 ° ≦ θ ≦ 50 ° with the medium facing surface of the first conductive lead layer. If θ is smaller than 30 °, the rate of occurrence of defective reproduction output sharply increases, and if θ is larger than 50 °, the MR ratio decreases.

【0014】次に、上記目的を達成するために本発明に
かかるTMRヘッドは、磁気的に記録されたデータを検
知するときに記録媒体の表面に対してほぼ平行に位置合
わせされる検知面を有し、センス回路に接続されている
ときに記録媒体上に磁気的に記録されたデータを検知す
るTMRヘッドであって、検知面の一部を形成する縁部
を有する基板と、基板上に形成された第1の導電リード
層と、記録媒体からの印加磁界が存在するときであって
も、磁化方向が固定される固定強磁性層と、固定強磁性
層と接触し、界面交換結合によって固定強磁性層の磁化
方向を、記録媒体からの印加磁界が存在するときに固定
する反強磁性層と、第1の導電リード層上に形成され、
記録媒体からの印加磁界がないときには、磁化方向が固
定強磁性層の磁化方向に対してほぼ垂直の方向に向けら
れ、記録媒体からの印加磁界が存在するときには、磁化
方向を自由に設定できる検知強磁性層と、固定強磁性層
と検知強磁性層との間に固定磁性層と検知強磁性層と接
触して配置され、固定強磁性層と検知強磁性層とに対し
てほぼ垂直の方向のトンネル電流を生じさせる絶縁トン
ネル障壁層と、固定強磁性層上に形成された第2の導電
リード層を含み、検知強磁性層と絶縁トンネル障壁層と
固定強磁性層と反強磁性層を含むTMR素子における媒
体対向面が、第1の導電リード層における媒体対向面よ
りもヘッド本体の内側へと傾斜して形成されていること
を特徴とする。
Next, in order to achieve the above object, a TMR head according to the present invention has a detection surface which is positioned substantially parallel to the surface of a recording medium when detecting magnetically recorded data. A TMR head for detecting data magnetically recorded on a recording medium when connected to a sense circuit, comprising: a substrate having an edge forming a part of a detection surface; The first conductive lead layer thus formed, a fixed ferromagnetic layer having a fixed magnetization direction even when an applied magnetic field from a recording medium is present, and a contact with the fixed ferromagnetic layer. An antiferromagnetic layer for fixing the magnetization direction of the fixed ferromagnetic layer when an applied magnetic field from the recording medium is present, and an antiferromagnetic layer formed on the first conductive lead layer;
When there is no applied magnetic field from the recording medium, the magnetization direction is oriented substantially perpendicular to the magnetization direction of the fixed ferromagnetic layer. When there is an applied magnetic field from the recording medium, the magnetization direction can be set freely. The ferromagnetic layer is disposed between the fixed ferromagnetic layer and the sensing ferromagnetic layer in contact with the fixed magnetic layer and the sensing ferromagnetic layer, and is substantially perpendicular to the fixed ferromagnetic layer and the sensing ferromagnetic layer. And a second conductive lead layer formed on the fixed ferromagnetic layer, wherein the sensing ferromagnetic layer, the insulating tunnel barrier layer, the fixed ferromagnetic layer, and the antiferromagnetic layer are formed. The medium facing surface of the included TMR element is formed so as to be inclined more inward of the head body than the medium facing surface of the first conductive lead layer.

【0015】かかる構成によっても、TMR素子におけ
る媒体対向面が第1の導電リード層における媒体対向面
より、すなわちABS面より後退しているために、AB
S面側からのラッピングを行ったときに生じうるトンネ
ル障壁層両端間での短絡や反強磁性層の腐食を抑制する
ことが可能となる。
According to this structure, the medium facing surface of the TMR element is recessed from the medium facing surface of the first conductive lead layer, that is, the ABS surface.
It is possible to suppress a short circuit between both ends of the tunnel barrier layer and corrosion of the antiferromagnetic layer which may occur when lapping is performed from the S surface side.

【0016】また、本発明にかかるTMRヘッドは、傾
斜する角度θが、第1の導電リード層における媒体対向
面と30°≦θ≦50°を満たすことが好ましい。θが
30°より小さければ再生出力の不良発生率が急増する
とともに、50°より大きければMR比率の低下が生じ
るからである。
In the TMR head according to the present invention, it is preferable that the inclination angle θ satisfies 30 ° ≦ θ ≦ 50 ° with the medium facing surface in the first conductive lead layer. If θ is smaller than 30 °, the rate of occurrence of defective reproduction output sharply increases, and if θ is larger than 50 °, the MR ratio decreases.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態にかか
るTMRヘッドについて、図面を参照しながら説明す
る。図1は本発明の実施の形態にかかるTMRヘッドの
断面図であり、図2は本発明の実施の形態にかかるTM
Rヘッドの正面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a TMR head according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a TMR head according to an embodiment of the present invention, and FIG.
It is a front view of an R head.

【0018】まず、図1は記録媒体1に記録されている
情報を読み取る場合を示しており、媒体対向面2(磁気
記録ディスクドライブの場合にはABS面)を記録媒体
1と略並行に位置した場合における断面図である。図1
において、101は基板を、102は第1磁気シールド
層を、103は絶縁層を、104は下部リード層を、そ
れぞれ示している。
First, FIG. 1 shows a case where information recorded on the recording medium 1 is read, and the medium facing surface 2 (ABS surface in the case of a magnetic recording disk drive) is positioned substantially in parallel with the recording medium 1. It is sectional drawing in the case of having done. FIG.
In the figure, 101 indicates a substrate, 102 indicates a first magnetic shield layer, 103 indicates an insulating layer, and 104 indicates a lower lead layer.

【0019】また、図1及び図2において、105は検
知強磁性層を、106は硬質磁性層を、107はトンネ
ル障壁層を、108は固定強磁性層を、109は反強磁
性層を、110は絶縁体を、111は上部リード層を、
それぞれ示している。
1 and 2, reference numeral 105 denotes a sensing ferromagnetic layer, 106 denotes a hard magnetic layer, 107 denotes a tunnel barrier layer, 108 denotes a fixed ferromagnetic layer, 109 denotes an antiferromagnetic layer, 110 is an insulator, 111 is an upper lead layer,
Each is shown.

【0020】検知強磁性層105は、下部リード層10
4上に形成され、記録媒体からの印加磁界がないときに
は、磁化方向が固定強磁性層108の磁化方向に対して
ほぼ垂直の方向に向けられており、記録媒体からの印加
磁界が存在するときには、自由に回転することができる
ものである。
The sensing ferromagnetic layer 105 is formed on the lower lead layer 10.
4, when the applied magnetic field is not applied from the recording medium, the magnetization direction is oriented substantially perpendicular to the magnetization direction of the fixed ferromagnetic layer 108. When the applied magnetic field is applied from the recording medium, , Which can rotate freely.

【0021】固定強磁性層108は、記録媒体からの印
加磁界が存在する場合であっても、その磁化方向が変化
しないように固定される必要がある。
The fixed ferromagnetic layer 108 needs to be fixed so that its magnetization direction does not change even when an applied magnetic field from a recording medium is present.

【0022】反強磁性層109は、固定強磁性層108
と接触し、界面交換結合によって固定強磁性層108の
磁化方向を、記録媒体からの印加磁界が存在するときに
回転が実施的に妨げられるように好ましい方向に沿って
固定するものであって、スピンバルブ方式のTMRヘッ
ドにおいて必須の層である。
The antiferromagnetic layer 109 includes a fixed ferromagnetic layer 108
And fixing the magnetization direction of the fixed ferromagnetic layer 108 by interfacial exchange coupling along a preferred direction so that rotation is effectively prevented when an applied magnetic field from the recording medium is present, This is an essential layer in a spin valve type TMR head.

【0023】トンネル障壁層107は、固定強磁性層1
08と検知強磁性層109との間に固定磁性層108と
検知強磁性層109と接触して配置される薄い絶縁層で
あり、固定強磁性層108と検知強磁性層109とに対
してほぼ垂直の方向のトンネル電流を生じるものであ
る。
The tunnel barrier layer 107 is composed of the fixed ferromagnetic layer 1
08 and the sensing ferromagnetic layer 109, a thin insulating layer disposed in contact with the fixed ferromagnetic layer 108 and the sensing ferromagnetic layer 109. It produces a tunnel current in the vertical direction.

【0024】また、TMR素子部としては、検知強磁性
層105と、トンネル障壁層107と、固定強磁性層1
08で構成される、あるいは検知強磁性層105と、ト
ンネル障壁層107と、固定強磁性層108と、反強磁
性層109で構成されている。そして、かかるTMR素
子部が媒体対向面2と30°以上50°以下の傾斜角θ
を有する構造となっている点に特徴を有している。な
お、112は絶縁体を、113は上部シールド層を、そ
れぞれ示している。
The TMR element includes a sensing ferromagnetic layer 105, a tunnel barrier layer 107, a fixed ferromagnetic layer 1
08, or a sensing ferromagnetic layer 105, a tunnel barrier layer 107, a fixed ferromagnetic layer 108, and an antiferromagnetic layer 109. Then, the TMR element portion forms an inclination angle θ of 30 ° or more and 50 ° or less with the medium facing surface 2.
Is characterized in that it has a structure having Reference numeral 112 denotes an insulator, and 113 denotes an upper shield layer.

【0025】ここで、図15に傾斜角θと、傾斜角θに
対するスミアが原因と考えられる再生出力不良の発生率
の関係を示す。図15からも明らかなように、傾斜角θ
が30°以上とすることによって、再生出力不良の発生
率を20%以下に抑制することが可能となる。また、3
0°以下においては急激に不良発生率が悪化することか
ら、傾斜角θは30°以上であることが望ましいものと
考えられる。
FIG. 15 shows the relationship between the inclination angle θ and the rate of occurrence of a reproduction output defect that is considered to be caused by smear with respect to the inclination angle θ. As is clear from FIG. 15, the inclination angle θ
Is 30 ° or more, it is possible to suppress the occurrence rate of reproduction output failure to 20% or less. Also, 3
It is considered that the inclination angle θ is desirably equal to or greater than 30 ° since the failure occurrence rate rapidly deteriorates when the angle is equal to or less than 0 °.

【0026】また、図16に傾斜角θとMR比率の関係
を示す。図16からも明らかなように傾斜角θが増える
に従ってMR比率は上昇しているが、40°から50°
にかけて低下傾向に転じ、ピーク時と考えられる30°
から40°におけるMR比率よりも10%程度も低下し
ていることがわかる。しかも、それ以上の傾斜角におい
てはMR比率の上昇は見られていない。したがって、傾
斜角θは50°以下であることがより望ましいものと考
えることができる。
FIG. 16 shows the relationship between the tilt angle θ and the MR ratio. As is clear from FIG. 16, the MR ratio increases as the inclination angle θ increases, but from 40 ° to 50 °.
30 ° which is considered to be the peak time
It can be seen from FIG. 7 that the MR ratio at 40 ° is lower by about 10%. In addition, no increase in the MR ratio is observed at more inclination angles. Therefore, it can be considered that the inclination angle θ is more preferably equal to or less than 50 °.

【0027】また、図1及び図2において、下部磁気シ
ールド層102と上部磁気シールド層113の材料とし
ては、Ni−Fe合金やCo系アモルファス等の軟磁性
材料を用いることが考えられる。下部リード層104と
上部リード層111の材料としては、Al、Ta、C
u、W、Au、Pt等の様々な導電材料が考えられる。
In FIGS. 1 and 2, the lower magnetic shield layer 102 and the upper magnetic shield layer 113 may be made of a soft magnetic material such as a Ni—Fe alloy or a Co-based amorphous. The material of the lower lead layer 104 and the upper lead layer 111 is Al, Ta, C
Various conductive materials such as u, W, Au, and Pt are conceivable.

【0028】さらに、検知強磁性層105と固定強磁性
層108の材料としては、Co(100−x)Fe
(x)(xは約70)等の軟磁性材料を用いることが考
えられる。反強磁性層109の材料としては、Fe−M
n、Ni−Mn、Pt−Mn、Ir−Mn等の様々な反
強磁性材料を用いることが考えられる。
Further, the material of the sensing ferromagnetic layer 105 and the pinned ferromagnetic layer 108 is Co (100-x) Fe
It is conceivable to use a soft magnetic material such as (x) (x is about 70). The material of the antiferromagnetic layer 109 is Fe-M
It is conceivable to use various antiferromagnetic materials such as n, Ni-Mn, Pt-Mn, and Ir-Mn.

【0029】また、硬質磁性層106の材料としては、
Co−Pt−Cr合金、Co−Cr合金、Co−Cr−
Ta合金等の様々な高保磁力特性を持つ強磁性材料を用
いることが考えられる。絶縁層103、110、112
にはAl23やSiO2等の絶縁材料を用いることが考
えられる。
The material of the hard magnetic layer 106 is as follows.
Co-Pt-Cr alloy, Co-Cr alloy, Co-Cr-
It is conceivable to use a ferromagnetic material having various high coercive force characteristics such as a Ta alloy. Insulating layers 103, 110, 112
It is conceivable to use an insulating material such as Al 2 O 3 or SiO 2 .

【0030】なお、通常、絶縁層103、110、11
2、リード層104、111、検知強磁性層105、固
定強磁性層108、反強磁性層109及び硬質磁性層1
06は、高周波又は直流マグネトロンスパッタ法によっ
て成膜される。
Usually, the insulating layers 103, 110, 11
2. Lead layers 104 and 111, sensing ferromagnetic layer 105, fixed ferromagnetic layer 108, antiferromagnetic layer 109, and hard magnetic layer 1.
06 is formed by a high frequency or DC magnetron sputtering method.

【0031】次に、図3から図11において、本発明の
実施の形態にかかるTMRヘッドの製造工程が示されて
いる。以下、図3から図11を参照しながら、本実施の
形態にかかるTMRヘッドの製造方法について説明す
る。
Next, FIGS. 3 to 11 show a manufacturing process of the TMR head according to the embodiment of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing the TMR head according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

【0032】まず図3において、非磁性基板101(A
23−TiC)上に第1磁気シールド層102、絶縁
層103、下部リード層104、検知強磁性層105を
順次成膜して積層する。そして、かかる積層膜をイオン
ミリング法を用いて所定の形状にパターニングする。
First, in FIG. 3, the non-magnetic substrate 101 (A
A first magnetic shield layer 102, an insulating layer 103, a lower lead layer 104, and a sensing ferromagnetic layer 105 are sequentially formed and stacked on (l 2 O 3 —TiC). Then, the laminated film is patterned into a predetermined shape by using an ion milling method.

【0033】次に、図4に示すように、リフトオフプロ
セス法を用いて、フォトレジストパターンを形成し、硬
質磁性膜を成膜してからフォトレジストを除去するとい
う処理を行うことによって、検知強磁性層105の磁区
を制御する硬質磁性層106を形成する。
Next, as shown in FIG. 4, a photoresist pattern is formed by a lift-off process, a hard magnetic film is formed, and then the photoresist is removed. The hard magnetic layer 106 for controlling the magnetic domain of the magnetic layer 105 is formed.

【0034】さらに、図5に示すように、Alの成膜後
の酸化プロセス(プラズマ酸化法や自然酸化法)又はA
23の成膜等によってトンネル障壁層107を形成し
てから、図6に示すように、固定強磁性層108、反強
磁性層109の順に成膜を行った後、エッチング法を用
いて所望の形状を形成する。
Further, as shown in FIG. 5, an oxidation process (plasma oxidation method or natural oxidation method) after Al film formation or A
After forming the tunnel barrier layer 107 by forming l 2 O 3 or the like, as shown in FIG. 6, the fixed ferromagnetic layer 108 and the antiferromagnetic layer 109 are formed in this order, and then an etching method is used. To form a desired shape.

【0035】次に、イオンミリング法等により、図7に
示すような媒体対向面2と30°以上50°以下の傾斜
角θとなるように傾斜を形成することにより、TMR素
子部を形成する。
Next, a TMR element portion is formed by forming an inclination with the medium facing surface 2 as shown in FIG. 7 so as to have an inclination angle θ of 30 ° or more and 50 ° or less by ion milling or the like. .

【0036】そして、図8に示すように、絶縁体によっ
てTMR素子を埋めた後、TMR素子の反強磁性層10
9が現れるまで平坦化処理を行い、図9に示すようにリ
ード膜を成膜し、パターニングとエッチングを行い、上
部リード層111を形成する。
Then, as shown in FIG. 8, after filling the TMR element with an insulator, the antiferromagnetic layer 10
A flattening process is performed until 9 appears, a lead film is formed as shown in FIG. 9, and patterning and etching are performed to form an upper lead layer 111.

【0037】次に、図10に示すように絶縁体によって
上部リード層111を覆い、平坦化処理を行うととも
に、図11に示すように絶縁体の上に磁気ヨークを兼用
した上部シールド層113の成膜を行う。
Next, as shown in FIG. 10, the upper lead layer 111 is covered with an insulator to perform a flattening process, and as shown in FIG. 11, an upper shield layer 113 serving also as a magnetic yoke is formed on the insulator. A film is formed.

【0038】このような製造工程をおこなうことによっ
てTMRヘッドが形成される。なお、実際には、図12
に示すように、TMR素子205の上部シールド層11
3の上に、コイル208、及び上部コア209を形成す
ることで、記録用インダクティブヘッドが構成されるこ
とになる。
By performing such a manufacturing process, a TMR head is formed. Actually, FIG.
As shown in the figure, the upper shield layer 11 of the TMR element 205
By forming the coil 208 and the upper core 209 on 3, a recording inductive head is configured.

【0039】以上のように本実施の形態によれば、TM
R素子の媒体対向面が、ヘッド本体の媒体対向面から3
0°以上50°以下の傾斜角θを有するように、トンネ
ル障壁層107、固定強磁性層108、及び反強磁性層
109が傾斜対向面(ABS面)2から後退して形成さ
れているため、ABSラッピング時に起こるトンネル障
壁層107両端間における短絡や反強磁性層109の腐
食を抑制することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, TM
The medium facing surface of the R element is 3 ° from the medium facing surface of the head body.
The tunnel barrier layer 107, the fixed ferromagnetic layer 108, and the antiferromagnetic layer 109 are formed so as to recede from the inclined opposing surface (ABS surface) 2 so as to have an inclination angle θ of 0 ° or more and 50 ° or less. In addition, it is possible to suppress a short circuit between both ends of the tunnel barrier layer 107 and corrosion of the antiferromagnetic layer 109 which occur at the time of ABS lapping.

【0040】また、図13に示されるように、基板10
1上に固定強磁性層108、トンネル障壁層107、検
知強磁性層105の順に形成されている場合や、図14
に示されるような基板101上に反強磁性層109、固
定強磁性層108、トンネル障壁層107、検知強磁性
層105の順に形成している場合のように、TMR素子
の構成層の順序が逆転して形成されるものであっても良
い。ただし、これらの場合には、傾斜角θが本実施の形
態とは逆方向(媒体対向面2と傾斜角−θの傾斜)とな
る。
Further, as shown in FIG.
14, a fixed ferromagnetic layer 108, a tunnel barrier layer 107, and a sensing ferromagnetic layer 105 are formed in this order.
In the case where the antiferromagnetic layer 109, the fixed ferromagnetic layer 108, the tunnel barrier layer 107, and the sensing ferromagnetic layer 105 are formed in this order on the substrate 101 as shown in FIG. It may be formed by reversing. However, in these cases, the inclination angle θ is in the opposite direction to that of the present embodiment (inclination of the medium facing surface 2 and the inclination angle −θ).

【0041】なお、TMR素子としては、各種の構造や
材料のものが考えられるが、本実施の形態においては特
に限定されるものではなく、どのような構造や材料であ
っても良い。
Although various structures and materials can be considered as the TMR element, it is not particularly limited in the present embodiment, and any structure and material may be used.

【0042】また、検知強磁性層と固定強磁性層の間に
検知強磁性層と固定強磁性層に接触するよう非磁性導電
層を配置し、検知強磁性層と固定強磁性層に対してほぼ
垂直方向にセンス電流を流すことを特徴とするCPP型
(Current Perpendicular tothe Plane型)GMR(Gia
nt Magneto-Resistivity)素子にTMR素子を置き換え
たとしても、スミア抑制の効果という観点からは同様で
あるため、本実施の形態と同様の効果が期待できる。
A nonmagnetic conductive layer is disposed between the detection ferromagnetic layer and the fixed ferromagnetic layer so as to contact the detection ferromagnetic layer and the fixed ferromagnetic layer. A CPP type (Current Perpendicular to the Plane type) GMR (Gia
Even if the TMR element is replaced with the TMR element, the same effect can be expected from the present embodiment because the effect is the same from the viewpoint of the smear suppression effect.

【0043】さらに、本発明は、再生専用のMRヘッド
に適用しても良いし、インダクティブヘッドと組み合わ
せた複合型磁気ヘッドに適用しても良い。また、対象と
なる媒体も磁気ディスクに限定されるものではない。
Further, the present invention may be applied to a read-only MR head or a composite magnetic head combined with an inductive head. The target medium is not limited to a magnetic disk.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上のように本発明にかかるTMRヘッ
ドによれば、媒体対向面には磁気抵抗素子の検知強磁性
層しか露出していないため、ABSラッピング時に起こ
るトンネル障壁層両端間での短絡や反強磁性層の腐食を
抑制することが可能となる。
As described above, according to the TMR head according to the present invention, only the sensing ferromagnetic layer of the magnetoresistive element is exposed on the medium facing surface, and thus the TMR head between the two ends of the tunnel barrier layer which occurs at the time of ABS lapping. Short circuits and corrosion of the antiferromagnetic layer can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態にかかるTMRヘッドの
縦断面図
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a TMR head according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態にかかるTMRヘッドの
正面図
FIG. 2 is a front view of the TMR head according to the embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態にかかるTMRヘッドの
主要製造工程を示す斜視図
FIG. 3 is a perspective view showing main manufacturing steps of the TMR head according to the embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施の形態にかかるTMRヘッドの
主要製造工程を示す斜視図
FIG. 4 is a perspective view showing main manufacturing steps of the TMR head according to the embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態にかかるTMRヘッドの
主要製造工程を示す斜視図
FIG. 5 is a perspective view showing main manufacturing steps of the TMR head according to the embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態にかかるTMRヘッドの
主要製造工程を示す斜視図
FIG. 6 is a perspective view showing main manufacturing steps of the TMR head according to the embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施の形態にかかるTMRヘッドの
主要製造工程を示す斜視図
FIG. 7 is a perspective view showing main manufacturing steps of the TMR head according to the embodiment of the present invention;

【図8】 本発明の実施の形態にかかるTMRヘッドの
主要製造工程を示す斜視図
FIG. 8 is a perspective view showing main manufacturing steps of the TMR head according to the embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施の形態にかかるTMRヘッドの
主要製造工程を示す斜視図
FIG. 9 is a perspective view showing main manufacturing steps of the TMR head according to the embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の実施の形態にかかるTMRヘッド
の主要製造工程を示す斜視図
FIG. 10 is a perspective view showing main manufacturing steps of the TMR head according to the embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の実施の形態にかかるTMRヘッド
の主要製造工程を示す斜視図
FIG. 11 is a perspective view showing main manufacturing steps of the TMR head according to the embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の実施の形態にかかるTMRヘッド
の縦断面図
FIG. 12 is a longitudinal sectional view of a TMR head according to an embodiment of the present invention.

【図13】 本発明の実施の形態にかかるTMRヘッド
の縦断面図
FIG. 13 is a longitudinal sectional view of the TMR head according to the embodiment of the present invention.

【図14】 本発明の実施の形態にかかるTMRヘッド
の縦断面図
FIG. 14 is a longitudinal sectional view of a TMR head according to an embodiment of the present invention.

【図15】 傾斜角θに対する再生出力不良発生率の関
係を示す図
FIG. 15 is a diagram showing a relationship between a reproduction output failure rate and an inclination angle θ.

【図16】 傾斜角θに対するMR比率の関係を示す図FIG. 16 is a diagram showing a relationship between an MR ratio and an inclination angle θ;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 記録媒体 2 媒体対向面(ABS面) 101 基板 102 第1磁気シールド層 103、110、112 絶縁層 104 下部リード層 105 検知強磁性層 106 硬質磁性層 107 トンネル障壁層 108 固定強磁性層 109 反強磁性層 111 上部リード層 113 上部シールド層 205 TMR素子 208 コイル 209 上部コア REFERENCE SIGNS LIST 1 recording medium 2 medium facing surface (ABS surface) 101 substrate 102 first magnetic shield layer 103, 110, 112 insulating layer 104 lower lead layer 105 sensing ferromagnetic layer 106 hard magnetic layer 107 tunnel barrier layer 108 fixed ferromagnetic layer 109 Ferromagnetic layer 111 Upper lead layer 113 Upper shield layer 205 TMR element 208 Coil 209 Upper core

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁気的に記録されたデータを検知すると
きに記録媒体の表面に対してほぼ平行に位置合わせされ
る検知面を有し、センス回路に接続されているときに前
記記録媒体上に磁気的に記録されたデータを検知するT
MRヘッドであって、 検知面の一部を形成する縁部を有する基板と、 前記基板上に形成された第1の導電リード層と、 前記記録媒体からの印加磁界が存在するときであって
も、磁化方向が固定される固定強磁性層と、 前記第1の導電リード層上に形成され、前記記録媒体か
らの印加磁界がないときには、磁化方向が前記固定強磁
性層の磁化方向に対してほぼ垂直の方向に向けられ、前
記記録媒体からの印加磁界が存在するときには、磁化方
向を自由に設定できる検知強磁性層と、 前記固定強磁性層と前記検知強磁性層との間に前記固定
磁性層と前記検知強磁性層と接触して配置され、前記固
定強磁性層と前記検知強磁性層とに対してほぼ垂直の方
向のトンネル電流を生じさせる絶縁トンネル障壁層と、 前記固定強磁性層上に形成された第2の導電リード層を
含み、 前記検知強磁性層と前記絶縁トンネル障壁層と前記固定
強磁性層を含むTMR素子における媒体対向面が、前記
第1の導電リード層における媒体対向面よりもヘッド本
体の内側へと傾斜して形成されていることを特徴とする
TMRヘッド。
1. A recording device comprising: a detection surface which is positioned substantially parallel to a surface of a recording medium when detecting magnetically recorded data; T to detect magnetically recorded data on
An MR head, comprising: a substrate having an edge forming a part of a detection surface; a first conductive lead layer formed on the substrate; and a magnetic field applied from the recording medium. Also, a fixed ferromagnetic layer having a fixed magnetization direction, and formed on the first conductive lead layer, and when there is no applied magnetic field from the recording medium, the magnetization direction is the same as the magnetization direction of the fixed ferromagnetic layer. When the applied magnetic field from the recording medium is present, the sensing ferromagnetic layer can freely set the magnetization direction, and the sensing ferromagnetic layer is disposed between the fixed ferromagnetic layer and the sensing ferromagnetic layer. An insulating tunnel barrier layer disposed in contact with the fixed magnetic layer and the sensing ferromagnetic layer to generate a tunnel current in a direction substantially perpendicular to the fixed ferromagnetic layer and the sensing ferromagnetic layer; The first layer formed on the magnetic layer Wherein the medium facing surface of the TMR element including the sensing ferromagnetic layer, the insulating tunnel barrier layer, and the fixed ferromagnetic layer is closer to the medium body than the medium facing surface of the first conductive lead layer. A TMR head formed to be inclined inward.
【請求項2】 前記傾斜する角度θが、前記第1の導電
リード層における媒体対向面と30°≦θ≦50°を満
たす請求項1記載の磁気抵抗ヘッド。
2. The magnetoresistive head according to claim 1, wherein the inclination angle θ satisfies 30 ° ≦ θ ≦ 50 ° with the medium facing surface of the first conductive lead layer.
【請求項3】 磁気的に記録されたデータを検知すると
きに記録媒体の表面に対してほぼ平行に位置合わせされ
る検知面を有し、センス回路に接続されているときに前
記記録媒体上に磁気的に記録されたデータを検知するT
MRヘッドであって、 検知面の一部を形成する縁部を有する基板と、 前記基板上に形成された第1の導電リード層と、 前記記録媒体からの印加磁界が存在するときであって
も、磁化方向が固定される固定強磁性層と、 前記固定強磁性層と接触し、界面交換結合によって前記
固定強磁性層の磁化方向を、前記記録媒体からの印加磁
界が存在するときに固定する反強磁性層と、 前記第1の導電リード層上に形成され、前記記録媒体か
らの印加磁界がないときには、磁化方向が前記固定強磁
性層の磁化方向に対してほぼ垂直の方向に向けられ、前
記記録媒体からの印加磁界が存在するときには、磁化方
向を自由に設定できる検知強磁性層と、 前記固定強磁性層と前記検知強磁性層との間に前記固定
磁性層と前記検知強磁性層と接触して配置され、前記固
定強磁性層と前記検知強磁性層とに対してほぼ垂直の方
向のトンネル電流を生じさせる絶縁トンネル障壁層と、 前記固定強磁性層上に形成された第2の導電リード層を
含み、 前記検知強磁性層と前記絶縁トンネル障壁層と前記固定
強磁性層と前記反強磁性層を含むTMR素子における媒
体対向面が、前記第1の導電リード層における媒体対向
面よりもヘッド本体の内側へと傾斜して形成されている
ことを特徴とするTMRヘッド。
3. A magnetic head having a detection surface which is positioned substantially parallel to a surface of a recording medium when magnetically recorded data is detected, and which is connected to a sense circuit on the recording medium. T to detect magnetically recorded data on
An MR head, comprising: a substrate having an edge forming a part of a detection surface; a first conductive lead layer formed on the substrate; and a magnetic field applied from the recording medium. Also, a fixed ferromagnetic layer having a fixed magnetization direction, and being in contact with the fixed ferromagnetic layer and fixing the magnetization direction of the fixed ferromagnetic layer by interfacial exchange coupling when an applied magnetic field from the recording medium is present. An antiferromagnetic layer formed on the first conductive lead layer, and when there is no applied magnetic field from the recording medium, the magnetization direction is oriented substantially perpendicular to the magnetization direction of the fixed ferromagnetic layer. When there is an applied magnetic field from the recording medium, a sensing ferromagnetic layer whose magnetization direction can be freely set, and the fixed magnetic layer and the sensing ferromagnetic layer between the fixed ferromagnetic layer and the sensing ferromagnetic layer. Placed in contact with the magnetic layer An insulating tunnel barrier layer that generates a tunnel current in a direction substantially perpendicular to the fixed ferromagnetic layer and the sensing ferromagnetic layer; and a second conductive lead layer formed on the fixed ferromagnetic layer, The medium facing surface of the TMR element including the sensing ferromagnetic layer, the insulating tunnel barrier layer, the fixed ferromagnetic layer, and the antiferromagnetic layer is located inside the head body relative to the medium facing surface of the first conductive lead layer. A TMR head characterized in that it is formed so as to be inclined.
【請求項4】 前記傾斜する角度θが、前記第1の導電
リード層における媒体対向面と30°≦θ≦50°を満
たす請求項3記載の磁気抵抗ヘッド。
4. The magnetoresistive head according to claim 3, wherein the inclination angle θ satisfies 30 ° ≦ θ ≦ 50 ° with the medium facing surface of the first conductive lead layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006323992A (en) * 2005-05-19 2006-11-30 Quantum Corp Magnetoresistive read head, method for manufacturing magnetoresistive sensor, and method for manufacturing magnetic head

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