JP2722991B2 - Magnetoresistive head - Google Patents
Magnetoresistive headInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は磁気記録媒体から情報を
読み取るための磁気ヘッドに関し、さらに詳細には磁気
抵抗(以下、MRと称する。)効果により読み取ること
を特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic head for reading information from a magnetic recording medium, and more particularly, to a magneto-resistive head characterized in that the information is read by a magneto-resistive (hereinafter referred to as MR) effect. About.
【0002】[0002]
【従来の技術】磁気記録媒体からの情報を高い感度で読
み取ることのできる磁気抵抗(MR)効果を用いた磁気
ヘッドは、MR素子にバルクハウゼン雑音が生じること
により実用性が制限されていた。この雑音は、MR素子
中の磁気抵抗効果を生じる部分(MR層)に複数の磁区
が生じ、ランダムな変化をすることによる。この問題の
解決策は、米国特許第4663685号の“Magnetores
istive Head Transducer Having Patterned Longitudin
al Bias”に記載されている。これは、MR層の端部領
域のみに反強磁性体膜による一方向交換結合バイアス磁
界を発生させ、これによってMR層の端部領域を単磁区
化し、この単磁区状態によって読取を行う中央領域での
単磁区状態を誘導する。磁区発生が抑制されるために、
バルクハウゼン雑音は消滅する。さらに、このバルクハ
ウゼン雑音は、MR層の外部磁界からの応答性能を向上
させるために設けられた軟磁性層(横バイアス用膜)の
磁化状態の不安定性によっても発生することが指摘され
た。この問題の解決策は米国特許第4713708号に
記載されている。これは前述した反強磁性体膜による一
方向交換結合バイアス磁界をMR層とともに軟磁性層に
も印加し、軟磁性層の磁化の安定化を図るものである。
以上の従来例では、いずれも反強磁性体膜としてFeM
n合金膜を使用している。MR層の単磁区化に対して適
当なFeMn合金膜としては、米国特許第410331
5号や同第4782413号や同第5014147号な
どに記載されている。これらにおいては、FeMn膜の
組成、膜厚、結晶相について規定している。2. Description of the Related Art A magnetic head using a magnetoresistance (MR) effect capable of reading information from a magnetic recording medium with high sensitivity has been limited in its practicality due to Barkhausen noise generated in an MR element. This noise is caused by a plurality of magnetic domains being generated in a portion (MR layer) of the MR element where the magnetoresistance effect is generated, and a random change occurs. A solution to this problem is described in U.S. Pat.
istive Head Transducer Having Patterned Longitudin
al Bias ”. This generates a one-way exchange coupling bias magnetic field by the antiferromagnetic film only in the end region of the MR layer, thereby turning the end region of the MR layer into a single magnetic domain. A single magnetic domain state is used to induce a single magnetic domain state in the central region where reading is performed.
Barkhausen noise disappears. Further, it has been pointed out that this Barkhausen noise is also generated by the instability of the magnetization state of a soft magnetic layer (transverse bias film) provided to improve the response performance of the MR layer from an external magnetic field. A solution to this problem is described in U.S. Pat. No. 4,713,708. This is intended to stabilize the magnetization of the soft magnetic layer by applying the one-way exchange coupling bias magnetic field by the antiferromagnetic film to the soft magnetic layer together with the MR layer.
In each of the above conventional examples, FeM is used as the antiferromagnetic film.
An n alloy film is used. An FeMn alloy film suitable for making the MR layer into a single magnetic domain is disclosed in US Pat.
No. 5, No. 4,782,413 and No. 5,014,147. In these, the composition, thickness and crystal phase of the FeMn film are specified.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】図2に従来のMR素子
の断面図を示す。このうち図2(a)は、米国特許第4
663685号で示されている素子構成である。22で
示されるNiFe系合金膜(MR膜)には、21で示さ
れるFeMn反強磁性膜により交換結合バイアス磁界
(Hex)が印加されるが、23で示される横バイアス用
膜である軟磁性膜にはHexは印加されず、バルクハウゼ
ン雑音が発生する。図2(b)は、米国特許第4713
708号で示されている素子構成である。この場合はF
eMn反強磁性膜21によって軟磁性膜23にHexが印
加され、そのままMR膜22にもHexが印加される構成
である。しかしながら、軟磁性膜をNiFeを主成分と
した合金とした場合はHexが印加されるが、Coを母材
としたアモルファス軟磁性膜を用いた場合にはHexはゼ
ロである。Coを母材とした軟磁性膜は、軟磁気特性が
極めて良好であり、かつ、比抵抗が150μΩcmと高
いことから、横バイアス用膜としては最適である。しか
しながら、図2(b)の構成の素子では、Co系アモル
ファス膜には本質的にFeMn膜によるHexがゼロであ
ることからバイアス印加できず、MR膜にもHexが印加
されない。結果としてバルクハウゼン雑音の多い素子と
なる。図2(c)、図2(d)は図2(b)と同様の理
由により、Co系アモルファス膜を横バイアス用膜に用
いた場合はバルクハウゼン雑音の多い素子となる。図2
(e)は米国特許第4771340号で示されている素
子構成である。軟磁性膜を短くすることによって軟磁性
膜からの雑音を防ぐ構成となっている。しかしながら、
素子作製プロセスにリフトオフ法を用いる必要があり、
工程が複雑化している。また、素子が膜の構成上貧弱で
あり、製造歩留り、素子信頼性が低い。さらに、反強磁
性膜21がMnを多く含む場合、膜の酸化が著しいた
め、プロセス中に反強磁性膜21をエッチングなどで加
工する工程がある場合、製造歩留りが低下する。よっ
て、図2(e)の構成は実用性に欠ける。また、反強磁
性膜21をエッチングなどで加工する工程は図2
(b)、図2(c)の素子にも含まれ、これらの場合も
製造歩留りを低下させる。FIG. 2 is a sectional view of a conventional MR element. FIG. 2 (a) shows U.S. Pat.
This is an element configuration shown in US Pat. An exchange coupling bias magnetic field (Hex) is applied to the NiFe-based alloy film (MR film) indicated by 22 by the FeMn antiferromagnetic film indicated by 21, but the soft magnetic film indicated by 23 is a transverse bias film. Hex is not applied to the film, and Barkhausen noise is generated. FIG. 2 (b) shows a U.S. Pat.
No. 708. In this case F
Hex is applied to the soft magnetic film 23 by the eMn antiferromagnetic film 21 and Hex is applied to the MR film 22 as it is. However, Hex is applied when the soft magnetic film is made of an alloy containing NiFe as a main component, but Hex is zero when an amorphous soft magnetic film made of Co as a base material is used. A soft magnetic film containing Co as a base material has an extremely good soft magnetic characteristic and a high specific resistance of 150 μΩcm, and is therefore most suitable as a film for a lateral bias. However, in the element having the configuration shown in FIG. 2B, no bias can be applied to the Co-based amorphous film because Hex due to the FeMn film is essentially zero, and no Hex is applied to the MR film. As a result, an element having much Barkhausen noise is obtained. 2 (c) and 2 (d) show elements having a large amount of Barkhausen noise when a Co-based amorphous film is used for the lateral bias film for the same reason as in FIG. 2 (b). FIG.
(E) is an element configuration shown in U.S. Pat. No. 4,771,340. The configuration is such that noise from the soft magnetic film is prevented by shortening the soft magnetic film. However,
It is necessary to use a lift-off method in the device fabrication process,
The process is complicated. Further, the device is poor in film configuration, and the production yield and device reliability are low. Further, when the antiferromagnetic film 21 contains a large amount of Mn, the oxidation of the film is remarkable. Therefore, when there is a step of processing the antiferromagnetic film 21 by etching or the like during the process, the manufacturing yield is reduced. Therefore, the configuration of FIG. 2E lacks practicality. The process of processing the antiferromagnetic film 21 by etching or the like is shown in FIG.
2B, and are included in the element of FIG. 2C, and in these cases, the production yield is also reduced.
【0004】以上のように、図2に示した従来の素子構
成の場合、横バイアス用膜に軟磁気特性が良好で高抵抗
なCo系アモルファス膜を用いようとすると、反強磁性
膜による交換バイアス磁界を印加することができず、素
子のバルクハウゼン雑音を抑制することができない。ま
た、バルクハウゼン雑音の低い構成の従来素子は製造歩
留り、素子信頼性が低い。本発明は以上の問題点を解決
するためになされたもので、MR素子の信頼性、製造歩
留りを高く保ち、かつCo系アモルファス膜を横バイア
ス用膜とした場合でもバルクハウゼン雑音のない磁気抵
抗効果型ヘッドを提供することを目的とする。As described above, in the case of the conventional device configuration shown in FIG. 2, if an attempt is made to use a Co-based amorphous film having good soft magnetic characteristics and high resistance as the lateral bias film, the exchange by the antiferromagnetic film is required. A bias magnetic field cannot be applied, and Barkhausen noise of the element cannot be suppressed. Further, a conventional device having a low Barkhausen noise configuration has a low production yield and low device reliability. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has a high MR resistance without a Barkhausen noise even when a Co-based amorphous film is used as a lateral bias film while maintaining the reliability and manufacturing yield of an MR element. It is an object to provide an effect type head.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、磁気抵抗効果
膜と横バイアス用軟磁性膜と反強磁性膜とを有する磁気
抵抗効果型ヘッドにおいて、横バイアス用軟磁性膜がC
oとM(MはTi、V、Cr,Zr、Nb、Mo、H
f、Ta、Y、Ru、Rh、Pd、Cu、Ag、Auお
よびptの群から選択される少なくとも一種類の元素)
を主成分とした非晶質合金であり、反強磁性膜がFeM
n合金あるいはFeMnにTi、Cr、Ni、Zr、N
b、Mo、Ru、Rh、Hf、Ta、W、Re、Osお
よびIrの群から選択される少なくとも一種類の元素を
添加した合金であって、前記反強磁性膜の結晶構造が面
心立方格子を含み、この面心立方格子からなる結晶組織
が膜内で占める割合が膜面方向で変化することを特徴と
し、前記横バイアス用軟磁性膜と前記反強磁性膜との間
にNiとFeを主成分とした膜、Ni膜あるいはNiを
主成分とした膜を膜厚方向に挟み込んだ構造を有するこ
とを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド、あるいは、横バ
イアス用軟磁性膜がNiとFeを主成分とした合金であ
り、反強磁性膜がFeMn合金あるいはFeMnにT
i、Cr、Ni、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、H
f、Ta、W、Re、OsおよびIrの群から選択され
る少なくとも一種類の元素を添加した合金であって、前
記反強磁性膜の結晶構造が面心立方格子を含み、この面
心立方格子からなる結晶組織が膜内で占める割合が膜面
方向で変化することを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド
である。 According to the present invention, there is provided a magnetoresistive head having a magnetoresistive film, a soft magnetic film for lateral bias and an antiferromagnetic film, wherein the soft magnetic film for lateral bias is C
o and M (M is Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, H
f, Ta, Y, Ru, Rh, Pd, Cu, Ag, Au,
And at least one element selected from the group of pt)
Is an amorphous alloy whose main component is FeM
n alloy or FeMn with Ti, Cr, Ni, Zr, N
b, Mo, Ru, Rh, Hf, Ta, W, Re, Os
And at least one element selected from the group of Ir
An alloy added, wherein the crystal structure of the antiferromagnetic film is
Crystal structure including the face-centered cubic lattice
Characterized in that the ratio of occupying in the film changes in the direction of the film surface.
Between the soft magnetic film for lateral bias and the antiferromagnetic film.
Film containing Ni and Fe as main components, Ni film or Ni
It must have a structure in which a film as the main component is sandwiched in the thickness direction.
Or a magnetoresistive head or horizontal bar
The soft magnetic film for EAS is an alloy containing Ni and Fe as main components.
The antiferromagnetic film is made of FeMn alloy or FeMn
i, Cr, Ni, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, H
selected from the group of f, Ta, W, Re, Os and Ir
Alloy containing at least one element selected from the group consisting of
The crystal structure of the antiferromagnetic film includes a face-centered cubic lattice.
The proportion of the crystal structure consisting of the centered cubic lattice in the film is the film surface
Magnetoresistive head characterized by changing in direction
It is.
【0006】[0006]
【0007】さらに上記発明において、反強磁性膜が磁
気抵抗効果膜と横バイアス用軟磁性膜とに膜厚方向で挟
まれた構造を有する磁気抵抗効果型ヘッドであることを
好適とする。Further, in the above invention, it is preferable that the antiferromagnetic film is a magnetoresistive head having a structure sandwiched between a magnetoresistive film and a soft magnetic film for lateral bias in the film thickness direction.
【0008】[0008]
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。 実施例1 図1(a)は本発明による磁気抵抗効果型ヘッドのMR
素子部の一実施例の断面図である。Al2O3−TiC系
のセラミック基板上に図1(a)に示す構成のMR素子
を形成した。膜形成はスパッタ法を用い、アルゴンプラ
ズマにより各種合金ターゲットをスパッタして行った。
軟磁性膜13はCoZrMoアモルファス膜であり、膜
厚は40nmである。バイアス補助膜14として膜厚7
nmのNiFe膜を形成した。さらにこのNiFe膜1
4をパターン化した。図1(a)において、14のパタ
ーン間隔は3μmである。反強磁性膜11としてはFe
Mn膜を15nm形成した。これによりFeMn膜によ
りバイアス補助膜を介してCoZrMo膜に印加される
交換結合磁界(Hex)は図4に示すように20Oeとな
る。更に、30nm厚のNiFe膜をMR膜12として
形成し、MR素子とした。FeMn膜11はNiFe膜
14上に形成された場合には面心立方格子(γ相)を形
成し、Hexを発生させる。FeMn膜にγ相が形成され
るのは、NiFe膜が面心立方格子であることから、F
eMn膜がNiFe膜上にエピタキシャル成長すること
による。よって、図1(a)において、NiFe膜14
の上下方向にあるCoZrMo膜13部分と、MR膜1
2部分にはHexが発生する。それに対して、アモルファ
ス膜13に接しているFeMn膜11部分にはγ相が形
成されず、Hexには寄与しない体心立方格子(α相)ま
たはアモルファス相が形成されるため、その上下方向に
あるCoZrMo膜13部分と、MR膜12部分にはH
exが発生しない。よって、NiFe膜14のない部分は
MRヘッドの再生部(トラック)として機能し、その両
側のMR膜とCoZrMo膜とはHexにより単磁区化さ
れる。このMR素子の両端にAuによる電極を形成した
MRヘッドの再生特性を調べたところ、バルクハウゼン
雑音のない、良好な再生波形が得られた。Next, an embodiment of the present invention will be described. Embodiment 1 FIG. 1A shows an MR of a magnetoresistive head according to the present invention.
It is sectional drawing of one Example of an element part. An MR element having the structure shown in FIG. 1A was formed on an Al 2 O 3 —TiC-based ceramic substrate. The film was formed by sputtering various alloy targets by argon plasma using a sputtering method.
The soft magnetic film 13 is a CoZrMo amorphous film and has a thickness of 40 nm. Film thickness 7 as bias auxiliary film 14
A NiFe film having a thickness of nm was formed. Further, the NiFe film 1
4 was patterned. In FIG. 1A, the pattern interval of 14 is 3 μm. As the antiferromagnetic film 11, Fe
A Mn film was formed to a thickness of 15 nm. Thus, the exchange coupling magnetic field (Hex) applied to the CoZrMo film by the FeMn film via the bias auxiliary film becomes 20 Oe as shown in FIG. Further, a 30 nm thick NiFe film was formed as the MR film 12 to obtain an MR element. When formed on the NiFe film 14, the FeMn film 11 forms a face-centered cubic lattice (γ phase) and generates Hex. The γ phase is formed in the FeMn film because the NiFe film has a face-centered cubic lattice.
This is because the eMn film is epitaxially grown on the NiFe film. Therefore, in FIG.
Of the CoZrMo film 13 in the vertical direction of the
Hex occurs in two parts. On the other hand, no γ phase is formed in the portion of the FeMn film 11 in contact with the amorphous film 13 and a body-centered cubic lattice (α phase) or an amorphous phase which does not contribute to Hex is formed. A certain portion of the CoZrMo film 13 and the MR film 12 have H
ex does not occur. Therefore, a portion without the NiFe film 14 functions as a reproducing portion (track) of the MR head, and the MR film and the CoZrMo film on both sides thereof are made into a single magnetic domain by Hex. When the reproduction characteristics of an MR head having electrodes formed of Au at both ends of the MR element were examined, a good reproduction waveform without Barkhausen noise was obtained.
【0009】なお、図1(a)の構成のMR素子におい
て、バイアス補助膜14にNi膜を用いた場合のMRヘ
ッドにおいても、同様にバルクハウゼン雑音のない、良
好な再生波形が得られた。Ni膜を用いた場合には膜厚
が1nmと薄くてもCoZrMo膜に印加されるHexは
30Oeと大きく、効率がよい。In the MR element having the structure shown in FIG. 1A, a good reproduction waveform free of Barkhausen noise was also obtained in an MR head using a Ni film as the bias auxiliary film 14. . When a Ni film is used, Hex applied to the CoZrMo film is as large as 30 Oe even at a thin film thickness of 1 nm, which is efficient.
【0010】実施例2 図1(b)は本発明による磁気抵抗効果型ヘッドのMR
素子部の一実施例の断面図である。Al2O3−TiC系
のセラミック基板上に図1(b)に示す構成のMR素子
を形成した。膜形成はスパッタ法を用い、アルゴンプラ
ズマにより各種合金ターゲットをスパッタして行った。
軟磁性膜13はNiFeNb膜であり、膜厚は40nm
である。非磁性膜15として膜厚5nmのTa膜を形成
した。さらにこのTa膜15を3μm幅にパターン化し
た。次いで、反強磁性膜11としてFeMn膜を15n
m形成した。更に、30nm厚のNiFe膜をMR膜1
2として形成し、MR素子とした。FeMn膜11はN
iFeNb膜13上に形成された場合には面心立方格子
(γ相)を形成し、Hexを発生させる。FeMn膜にγ
相が形成されるのは、NiFeNb膜が面心立方格子で
あることから、FeMn膜がNiFeNb膜上にエピタ
キシャル成長することによる。それに対して、Ta膜1
5上のFeMn膜11はγ相を形成せずHexの発生はな
くなる。これは、Ta膜表面にはFeMn膜のγ相をエ
ピタキシャル成長させる要因が無かった、あるいは極め
て希薄であったことによると考えられる。Ta膜をパタ
ーン化した際にTa膜表面に形成されたアモルファス的
な酸化物層の存在もその一つとして挙げられる。よっ
て、図1(b)において、FeMn膜11に接している
NiFeNb膜13の部分と、その上層部のMR膜12
にはHexが印加される。それに対して、Ta膜15に接
するNiFeNb膜13とその上層部のMR膜12には
Hexが印加されず、トラック部分として機能する。この
MR素子の両端にAuによる電極を形成したMRヘッド
の再生特性を調べたところ、バルクハウゼン雑音のな
い、良好な再生波形が得られた。Embodiment 2 FIG. 1B shows an MR of a magnetoresistive head according to the present invention.
It is sectional drawing of one Example of an element part. An MR element having the structure shown in FIG. 1B was formed on an Al 2 O 3 —TiC-based ceramic substrate. The film was formed by sputtering various alloy targets by argon plasma using a sputtering method.
The soft magnetic film 13 is a NiFeNb film having a thickness of 40 nm.
It is. As the nonmagnetic film 15, a Ta film having a thickness of 5 nm was formed. Further, this Ta film 15 was patterned into a width of 3 μm. Next, an FeMn film is formed as the antiferromagnetic film 11 by 15 n.
m was formed. Further, a 30 nm thick NiFe film is applied to the MR film 1.
2 as an MR element. The FeMn film 11 is made of N
When formed on the iFeNb film 13, a face-centered cubic lattice (γ phase) is formed to generate Hex. Γ on FeMn film
The phase is formed by the epitaxial growth of the FeMn film on the NiFeNb film because the NiFeNb film has a face-centered cubic lattice. In contrast, the Ta film 1
The FeMn film 11 on No. 5 does not form a γ phase, and generation of Hex is eliminated. This is presumably because the Ta film surface did not have a factor for epitaxially growing the γ phase of the FeMn film, or was extremely diluted. One example is the existence of an amorphous oxide layer formed on the surface of the Ta film when the Ta film is patterned. Therefore, in FIG. 1B, the portion of the NiFeNb film 13 in contact with the FeMn film 11 and the MR film 12 in the upper portion thereof
Hex is applied to. On the other hand, Hex is not applied to the NiFeNb film 13 in contact with the Ta film 15 and the MR film 12 above the NiFeNb film 13 and functions as a track portion. When the reproduction characteristics of an MR head having electrodes formed of Au at both ends of the MR element were examined, a good reproduction waveform without Barkhausen noise was obtained.
【0011】実施例3 図1(c)は本発明による磁気抵抗効果型ヘッドのMR
素子部の一実施例の断面図である。Al2O3−TiC系
のセラミック基板上に図1(c)に示す構成のMR素子
を形成した。膜形成はスパッタ法を用い、アルゴンプラ
ズマにより各種合金ターゲットをスパッタして行った。
本構成ではまず、MR膜12を初めに形成する。MR膜
12は膜厚30nmのNiFe膜とした。次に、非磁性
膜15として膜厚5nmのTa膜を形成した。さらにこ
のTa膜15を3μm幅にパターン化した。次いで、反
強磁性膜11としてFeMnCr膜を15nm形成し
た。更に、バイアス補助膜14として膜厚7nmのNi
Fe膜を形成し、その上にCoTaZrアモルファス膜
13を形成した。FeMnCr膜11はNiFe膜12
上に形成された場合には面心立方格子(γ相)を形成
し、Hexを発生させる。FeMnCr膜にγ相が形成さ
れるのは、NiFe膜が面心立方格子であることから、
FeMnCr膜がNiFe膜上にエピタキシャル成長す
ることによる。それに対して、Ta膜15上のFeMn
Cr膜11はγ相を形成せずHexの発生はなくなる。こ
れは、Ta膜表面にはFeMnCr膜のγ相をエピタキ
シャル成長させる要因が無かった、あるいは極めて希薄
であったことによると考えられる。Ta膜をパターン化
した際にTa膜表面に形成されたアモルファス的な酸化
物層の存在もその一つとして挙げられる。よって、図1
(c)において、FeMnCr膜11に接しているNi
Fe膜12の部分と、その上層部のバイアス補助膜14
を介したCoTaZrアモルファス膜13部分にはHex
が印加される。それに対して、Ta膜15に接するNi
Fe膜12とその上層部のバイアス補助膜14を介した
CoTaZr膜13にはHexが印加されず、トラック部
分として機能する。このMR素子の両端に、Auによる
電極を形成したMRヘッドの再生特性を調べたところ、
バルクハウゼン雑音のない、良好な再生波形が得られ
た。更にまた、このMR素子構成はMR膜に段差が生じ
ないため、素子の信頼性、性能を高めることに有効であ
る。Embodiment 3 FIG. 1C shows the MR of a magnetoresistive head according to the present invention.
It is sectional drawing of one Example of an element part. An MR element having the configuration shown in FIG. 1C was formed on an Al 2 O 3 —TiC-based ceramic substrate. The film was formed by sputtering various alloy targets by argon plasma using a sputtering method.
In this configuration, first, the MR film 12 is formed first. The MR film 12 was a 30 nm thick NiFe film. Next, a Ta film having a thickness of 5 nm was formed as the nonmagnetic film 15. Further, this Ta film 15 was patterned into a width of 3 μm. Next, a 15 nm FeMnCr film was formed as the antiferromagnetic film 11. Further, a 7 nm-thick Ni
An Fe film was formed, and a CoTaZr amorphous film 13 was formed thereon. The FeMnCr film 11 is a NiFe film 12
When formed above, a face-centered cubic lattice (γ phase) is formed to generate Hex. The γ phase is formed in the FeMnCr film because the NiFe film has a face-centered cubic lattice.
This is because the FeMnCr film grows epitaxially on the NiFe film. On the other hand, FeMn on the Ta film 15
The Cr film 11 does not form a γ phase, and generation of Hex is eliminated. This is presumably because the Ta film surface did not have a factor for epitaxially growing the γ phase of the FeMnCr film, or was extremely diluted. One example is the existence of an amorphous oxide layer formed on the surface of the Ta film when the Ta film is patterned. Therefore, FIG.
In (c), Ni in contact with the FeMnCr film 11
The Fe film 12 and the bias assist film 14 on the Fe film 12
Hex in the CoTaZr amorphous film 13
Is applied. On the other hand, Ni in contact with the Ta film 15
Hex is not applied to the FeTa film 12 and the CoTaZr film 13 via the bias auxiliary film 14 above the Fe film 12, and functions as a track portion. When the reproduction characteristics of an MR head having electrodes formed of Au at both ends of the MR element were examined,
A good reproduced waveform without Barkhausen noise was obtained. Furthermore, since this MR element configuration does not cause a step in the MR film, it is effective in improving the reliability and performance of the element.
【0012】図1(d)に示したMR素子は、図1
(c)においてバイアス補助膜14をパターン化した場
合であり、本質的には図1(c)と同等である。ただ
し、図1(d)の場合、CoTaZrアモルファス膜1
3にも段差が生じなくなり、素子の高性能化、高信頼化
に有益である。The MR element shown in FIG.
FIG. 1C shows a case where the bias auxiliary film 14 is patterned, and is essentially equivalent to FIG. 1C. However, in the case of FIG. 1D, the CoTaZr amorphous film 1
No step is generated in 3 as well, which is useful for improving the performance and reliability of the device.
【0013】実施例4 図3は本発明による磁気抵抗効果型ヘッドのMR素子部
の一実施例の断面図である。Al2O3−TiC系のセラ
ミック基板上に図3に示す構成のMR素子を形成した。
膜形成はスパッタ法を用い、アルゴンプラズマにより各
種合金ターゲットをスパッタして行った。本構成では、
MR膜32を初めに形成する。MR膜32は膜厚30n
mのNiFe膜とした。次に、非磁性膜35として膜厚
5nmのTa膜を形成した。さらにこのTa膜35を3
μm幅にパターン化した。この後、軟磁性膜33として
CoNbHf膜を40nm形成し、その上にバイアス補
助膜34としてNiFe膜を10nm形成した。このN
iFe膜34はTa膜に対応してパターン化した。最後
に反強磁性膜31としてFeMn膜を20nm形成し
た。FeMn膜31はNiFe膜34上に形成された部
分は、面心立方格子(γ相)を形成し、Hexを発生させ
る。FeMn膜にγ相が形成されるのは、NiFe膜が
面心立方格子であることから、FeMn膜がNiFe膜
上にエピタキシャル成長することによる。それに対し
て、CoNbHf膜33上のFeMn膜31は、γ相を
形成せずHexの発生はなくなる。これは、CoNbHf
アモルファス膜表面ではFeMn膜のγ相がエピタキシ
ャル成長できないためである。このときのFeMn膜は
α相とアモルファス相との混合であった。よって、図3
において、FeMn膜31に接しているバイアス補助膜
であるNiFe膜34を介したCoNbHf膜33と、
その下部のMR膜32とはHexが印加される。それに対
して、Ta膜35に接するMR膜32とその上層部のC
oNbHf膜33にはHexが印加されず、トラック部分
として機能する。このMR素子の両端にAuによる電極
を形成したMRヘッドの再生特性を調べたところ、バル
クハウゼン雑音のない、良好な再生波形が得られた。Embodiment 4 FIG. 3 is a sectional view of an embodiment of an MR element portion of a magnetoresistive head according to the present invention. An MR element having the configuration shown in FIG. 3 was formed on an Al 2 O 3 —TiC-based ceramic substrate.
The film was formed by sputtering various alloy targets by argon plasma using a sputtering method. In this configuration,
First, the MR film 32 is formed. The MR film 32 has a thickness of 30 n
m NiFe film. Next, a Ta film having a thickness of 5 nm was formed as the nonmagnetic film 35. Further, this Ta film 35 is
Patterned to a μm width. Thereafter, a CoNbHf film having a thickness of 40 nm was formed as the soft magnetic film 33, and a NiFe film having a thickness of 10 nm was formed thereon as the bias auxiliary film. This N
The iFe film 34 was patterned corresponding to the Ta film. Finally, a 20 nm FeMn film was formed as the antiferromagnetic film 31. The portion of the FeMn film 31 formed on the NiFe film 34 forms a face-centered cubic lattice (γ phase) to generate Hex. The γ phase is formed in the FeMn film because the NiFe film has a face-centered cubic lattice, and the FeMn film grows epitaxially on the NiFe film. On the other hand, the FeMn film 31 on the CoNbHf film 33 does not form a γ phase, and does not generate Hex. This is CoNbHf
This is because the γ phase of the FeMn film cannot be epitaxially grown on the surface of the amorphous film. At this time, the FeMn film was a mixture of the α phase and the amorphous phase. Therefore, FIG.
A CoNbHf film 33 via a NiFe film 34 as a bias auxiliary film in contact with the FeMn film 31;
Hex is applied to the lower MR film 32. On the other hand, the MR film 32 in contact with the Ta film 35 and the C
Hex is not applied to the oNbHf film 33 and functions as a track portion. When the reproduction characteristics of an MR head having electrodes formed of Au at both ends of the MR element were examined, a good reproduction waveform without Barkhausen noise was obtained.
【0014】[0014]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁気抵抗性膜と横バイアス用軟磁性膜と反強磁性膜から
なる磁気抵抗効果(MR)素子を有する磁気抵抗効果型
ヘッドにおいて、MR素子の信頼性、歩留りを高く保
ち、かつ、Co系アモルファス膜を横バイアス用軟磁性
膜とした場合でもバルクハウゼン雑音のない素子を得る
ことができる。As described above, according to the present invention,
In a magnetoresistive head having a magnetoresistive effect (MR) element comprising a magnetoresistive film, a soft magnetic film for lateral bias, and an antiferromagnetic film, the reliability and yield of the MR element are kept high, and the Co amorphous is used. Even when the film is a soft magnetic film for lateral bias, an element free of Barkhausen noise can be obtained.
【図1】本発明による磁気抵抗効果型ヘッドのMR素子
部の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an MR element portion of a magnetoresistive head according to the present invention.
【図2】従来例によるMR素子の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a conventional MR element.
【図3】本発明による磁気抵抗効果型ヘッドのMR素子
部の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of an MR element portion of the magnetoresistive head according to the present invention.
【図4】バイアス補助膜をNiFe膜とした場合にFe
Mn膜からバイアス補助膜を介してCoZrMoアモル
ファス膜に印加される交換結合磁界(Hex)のバイアス
補助膜厚依存性を示す図である。FIG. 4 shows a case where a bias assist film is made of a NiFe film;
FIG. 4 is a diagram showing the dependence of the exchange coupling magnetic field (Hex) applied from the Mn film to the CoZrMo amorphous film via the bias auxiliary film on the bias auxiliary film thickness.
11 反強磁性膜 12 MR膜 13 軟磁性膜 14 バイアス補助膜 15 非磁性膜 21 反強磁性膜 22 MR膜 23 軟磁性膜 24 非磁性膜 31 反強磁性膜 32 MR膜 33 軟磁性膜 34 バイアス補助膜 35 非磁性膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Antiferromagnetic film 12 MR film 13 Soft magnetic film 14 Bias auxiliary film 15 Nonmagnetic film 21 Antiferromagnetic film 22 MR film 23 Soft magnetic film 24 Nonmagnetic film 31 Antiferromagnetic film 32 MR film 33 Soft magnetic film 34 Bias Auxiliary film 35 Non-magnetic film
Claims (3)
と反強磁性膜とを有する磁気抵抗効果型ヘッドにおい
て、横バイアス用軟磁性膜がCoとM(MはTi、V、
Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Y、Ru、R
h、Pd、Cu、Ag、AuおよびPtの群から選択さ
れる少なくとも一種類の元素)を主成分とした非晶質合
金であり、反強磁性膜がFeMn合金あるいはFeMn
にTi、Cr、Ni、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、
Hf、Ta、W、Re、OsおよびIrの群から選択さ
れる少なくとも一種類の元素を添加した合金であって、
前記反強磁性膜の結晶構造が面心立方格子を含み、この
面心立方格子からなる結晶組織が膜内で占める割合が膜
面方向で変化することを特徴とし、前記横バイアス用軟
磁性膜と前記反強磁性膜との間にNiとFeを主成分と
した膜、Ni膜あるいはNiを主成分とした膜を膜厚方
向に挟み込んだ構造を有することを特徴とする磁気抵抗
効果型ヘッド。In a magnetoresistive head having a magnetoresistive film, a soft magnetic film for lateral bias and an antiferromagnetic film, the soft magnetic film for lateral bias is Co and M (M is Ti, V,
Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Y, Ru, R
h, Pd, Cu, Ag, Au and Pt.
Alloy containing at least one element selected from the group consisting of
Gold, and the antiferromagnetic film is made of FeMn alloy or FeMn
, Ti, Cr, Ni, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh,
Selected from the group of Hf, Ta, W, Re, Os and Ir
An alloy to which at least one element is added,
The crystal structure of the antiferromagnetic film includes a face-centered cubic lattice,
The proportion of the crystal structure consisting of the face-centered cubic lattice in the film
Characterized in that it varies in the plane direction,
Ni and Fe as main components between the magnetic film and the antiferromagnetic film
Film, Ni film or Ni-based film
A magneto-resistive head having a structure sandwiched in a direction .
と反強磁性膜とを有する磁気抵抗効果型ヘッドにおい
て、横バイアス用軟磁性膜がNiとFeを主成分とした
合金であり、反強磁性膜がFeMn合金あるいはFeM
nにTi、Cr、Ni、Zr、Nb、Mo、Ru、R
h、Hf、Ta、W、Re、OsおよびIrの群から選
択される少なくとも一種類の元素を添加した合金であっ
て、前記反強磁性膜の結晶構造が面心立方格子を含み、
この面心立方格子からなる結晶組織が膜内で占める割合
が膜面方向で変化することを特徴とする磁気抵抗効果型
ヘッド。2. A magnetoresistive film and a soft magnetic film for lateral bias.
Of a magnetoresistive head having a magnetic layer and an antiferromagnetic film
The soft magnetic film for lateral bias is an alloy containing Ni and Fe as main components, and the antiferromagnetic film is a FeMn alloy or FeMn.
n is Ti, Cr, Ni, Zr, Nb, Mo, Ru, R
an alloy to which at least one element selected from the group consisting of h, Hf, Ta, W, Re, Os, and Ir is added, wherein the crystal structure of the antiferromagnetic film includes a face-centered cubic lattice;
A magnetoresistive head, wherein the proportion of the crystal structure composed of the face-centered cubic lattice in the film changes in the film surface direction.
ス用軟磁性膜とに膜厚方向で挟まれた構造である請求項
1または2記載の磁気抵抗効果型ヘッド。3. A process according to claim antiferromagnetic film has a structure sandwiched between the film thickness direction and the magnetoresistive film and the transverse bias soft magnetic film
3. The magnetoresistive head according to 1 or 2 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP5122187A JP2722991B2 (en) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | Magnetoresistive head |
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JP5122187A JP2722991B2 (en) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | Magnetoresistive head |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06309631A JPH06309631A (en) | 1994-11-04 |
JP2722991B2 true JP2722991B2 (en) | 1998-03-09 |
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---|---|---|---|---|
US5909345A (en) * | 1996-02-22 | 1999-06-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetoresistive device and magnetoresistive head |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05250642A (en) * | 1992-01-10 | 1993-09-28 | Toshiba Corp | Magnetoresist effect sensor |
-
1993
- 1993-04-27 JP JP5122187A patent/JP2722991B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH05250642A (en) * | 1992-01-10 | 1993-09-28 | Toshiba Corp | Magnetoresist effect sensor |
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JPH06309631A (en) | 1994-11-04 |
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