JP2793732B2

JP2793732B2 - 磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびその製造方法、ならびに、磁気信号再生装置

Info

Publication number: JP2793732B2
Application number: JP34145691A
Authority: JP
Inventors: 進添谷; 茂田所; 尊雄今川; 栄次芦田; 盛明府山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-12-24
Filing date: 1991-12-24
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: JPH05174334A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録装置、特に、
磁気ディスク装置に用いられる磁気抵抗効果を利用した
磁気抵抗効果型磁気ヘッドならびにその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、磁
気抵抗効果膜の上下には、外部からの磁気をシールドす
るための薄膜である下部シールド膜と上部シールド膜と
が設けられている。従来、シールド膜の材質としては、
高い飽和磁束密度、高い透磁率を有する材料が用いられ
ている。最も多く用いられているのは、高い飽和磁束密
度、高い透磁率を有し、低保持力特性、低磁歪特性に優
れているニッケル−鉄合金である。

【０００３】また、ニッケル−鉄合金よりもさらに高い
飽和磁束密度、および透磁率のシールド膜の材料の開発
が進められている。たとえば、特開昭59-90222号公報で
は、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの磁気シールド膜とし
て、スパッタリング法により作製されるＣｏとＺｒとＮ
ｂの３成分系の非晶質合金を用いることが開示されてい
る。

【０００４】同様に、特開昭60-22726号公報、特開昭60
-22727号公報、特開昭60-22728号公報では、それぞれ、
磁気シールド膜として、スパッタリング法により作製さ
れるＣｏとＨｆとＮｂの３成分系、ＣｏとＨｆとＴａの
３成分系、ＣｏとＨｆとＷの３成分系の非晶質合金を用
いることにより、磁気シールド膜の透磁率を、従来のニ
ッケル−鉄合金以上に高められることが開示されてい
る。

【０００５】また、特開昭59-90222号公報では、Ｃｏと
ＺｒとＮｂの３成分系の非晶質合金に高い透磁率を持た
せ、かつ、この高い透磁率を熱的に安定な状態に維持す
る方法として、スパッタリング後、回転磁界内で熱処理
する製造方法が開示されている。

【０００６】さらに、下部シールド膜を目的としたもの
ではないが、特開平2-70042号公報ではＣｏと少量のＺ
ｒを基本とし、これに少量のＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎ
ｂ、およびＴａの中から選ばれる何れか１種、または２
種以上よりなる非晶質合金がニッケル-鉄合金以上の飽
和磁束密度、高い透磁率を示し、磁心用材料に有効であ
ることが記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、磁気抵
抗効果型磁気ヘッドの磁気シールド膜として、高い飽和
磁束密度、高い透磁率を持つ磁性合金を用いた場合、強
い磁気シールド力を有することができるが、その反面、
磁気抵抗効果型磁気ヘッドの再生感度を低下させてしま
うという問題があった。

【０００８】さらに、特開昭59-90222号公報、特開昭60
-22726号公報、特開昭60-22727号公報、特開昭60-22728
号公報に記載されているシールド膜は、耐食性が好まし
くなく、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造時、特に加工
時の高度の腐食環境に耐えることができなかった。

【０００９】本発明は、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの再
生感度を低下させることのないシールド膜の材料を提供
することにより、再生感度の高い磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、基板上に、順に、下部シールド膜
と、磁気抵抗効果膜と、上部シールド膜を備えて構成さ
れる磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、前記上部シー
ルド膜および下部シールド膜の少なくとも一方の透磁率
は、前記磁気抵抗効果膜の透磁率より小さいことを特徴
とする磁気抵抗効果型磁気ヘッドが提供される。

【００１１】前記下部シールド膜は、さらに非晶質であ
ることができる。また、前記上部シールド膜および下部
シールド膜の耐食性は、前記磁気抵抗効果膜の耐食性よ
りも大きいものであることができる。

【００１２】上記目的を達成するために本発明の別の態
様によれば、基板上に、順に、下部シールド膜と、磁気
抵抗効果膜と、上部シールド膜を備えて構成される磁気
抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、前記下部シールド膜
は、ジルコニウムを６原子％以上、クロムを８原子％以
上含有し、かつ、コバルトとジルコニウムとを合計した
量が１８原子％以上であるコバルトを主成分とすること
を特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッドが提供される。

【００１３】

【作用】磁気記録媒体の磁性面から高い感度でデ−タを
読み取ることができる磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、磁
気抵抗効果膜の電気抵抗が、磁化の方向によって変化す
る現象を利用して、記録媒体上の磁気的信号を電気的信
号に変換するものである。磁気抵抗効果型磁気ヘッド
は、基板上に、順に、下部シールド膜と、磁気抵抗効果
膜と、上部シールド膜を備えて構成される。下部シール
ド膜および上部シールド膜は、ヘッドが読み取るべき磁
気信号の磁束以外の、ノイズとなる磁束を吸収する。こ
れにより、磁気抵抗効果膜にノイズとなる磁束が浸入す
るのを防ぐ。

【００１４】下部シールド膜と磁気抵抗効果膜との間
や、磁気抵抗効果膜と上部シールド膜との間には、非磁
性のギャップ膜や、磁気抵抗効果膜に横方向バイアス磁
界を印加するシャント膜およびソフト膜や、磁気抵抗効
果膜を単一磁区状態に維持すべく配置される磁区制御膜
を備えて構成されることもある。このような構成の磁気
抵抗効果型磁気ヘッドは、再生専用の薄膜磁気ヘッドで
あり、通常、記録専用に用いられる電磁誘導型の薄膜磁
気ヘッドと対となって記録再生分離型磁気ヘッドを構成
し、たとえば電子計算機の外部記憶装置に用いられる。

【００１５】従来のシールド膜は、磁気シールド力を高
めるために高い飽和磁束密度と高い透磁率を有するもの
が用いられ、またさらに高い飽和磁束密度と高い透磁率
を有するシールド材料が提案されている。発明者らは、
このような高い飽和磁束密度と高い透磁率を有するシー
ルド材料を用いた場合に生じる再生感度の低下は、本来
磁気抵抗効果膜に取り込まれるべき磁束をも、シールド
膜が吸収してしまうことに起因することを見出した。

【００１６】すなわち、通常の磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドを、磁気ディスクの再生に用いる場合、磁気抵抗効果
膜に取り込まれるべき磁束とは、読み取るべきトラック
の磁気信号の磁束であり、ノイズとなる磁束は、読み取
るべきトラックと隣接するとラックの磁気信号の磁束で
ある。シールド膜は、これら隣接するトラックの磁束を
吸収することにより、ノイズとなる磁束が磁気抵抗効果
膜に浸入するのを防ぐが、シールド膜の透磁率が高過ぎ
ると、磁気抵抗効果膜が読み取るべき磁束をも吸収して
しまう。そのため、読み取るべき磁束の一部は透磁率の
高いシールド膜に流れ、磁気抵抗効果膜に流れる磁束は
減少し、これが再生感度を低下させてしまう。したが
って、本発明者らにより提供される磁気抵抗効果型磁気
ヘッドは、前記上部シールド膜および下部シールド膜の
少なくとも一方の透磁率を、前記磁気抵抗効果膜の透磁
率より小さくした。これにより、読み取るべきトラック
の磁束は、シールド膜より透磁率が高く、読み取るべき
トラックに最も近いところに位置する磁気抵抗効果膜に
流れ、再生感度が低下することはない。また、隣接する
トラックの磁束は、磁気抵抗効果膜に達する前に、隣接
するトラックに近い方のシールド膜が吸収するので、磁
気抵抗効果膜には及ばない。このように、磁気抵抗効果
膜の透磁率より小さい透磁率を有するシールド膜を読み
取るべき磁気抵抗効果型磁気ヘッドの磁気シールド膜に
用いることにより、必要トラック以外からの磁束、すな
わちノイズの原因となる外部磁束のみを効果的に吸収す
ることができる。例えば、磁気抵抗効果膜にＮｉ−Ｆｅ
合金を用いた場合、磁気抵抗効果膜が読み取るべき磁束
のみを効果的に取り込むためには、シールド膜の透磁率
は４００〜１０００が適している。

【００１７】また、本発明において、上部シールド膜お
よび下部シールド膜の少なくとも一方の透磁率を、前記
磁気抵抗効果膜の透磁率より小さくし、かつ、下部シー
ルド膜を非晶質とすることができる。磁気抵抗効果膜の
厚さは、通常４００Å以下と非常に薄く、下部シールド
膜の上側に、非磁性である下部ギャップ膜を挟んで形成
される。

【００１８】本発明者らは、磁気抵抗効果膜が、下部シ
ールド膜の凹凸の影響を受け、下部シールド膜に凹凸が
ある場合には、磁気抵抗効果膜に凹凸が生じ、磁気特
性、磁気抵抗変化率が低下することに気付いた。また、
さらに、シールド膜の凹凸が合金のシールド膜中の微結
晶に起因することを見出した。本発明の磁気抵抗効果型
磁気ヘッドでは、下部シールド膜を十分に非晶質状態に
することにより、下部シールド膜を平滑し、磁気抵抗効
果効果膜の磁気特性および磁気抵抗変化率を向上させる
ことができる。また、磁気抵抗効果膜の表面平滑性の向
上に伴い、耐マイグレ-ション性が向上するために、磁
気抵抗効果膜に流すことのできる許容電流密度が向上
し、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの再生出力を向上させる
ことができる。一方、上部シールド膜においては、下
部シールド膜のような表面平滑性を必要としない。磁気
特性を安定にするためには、十分に非晶質状態にするの
が望ましいが、下部シールド膜のように十分に非晶質に
なっていなくても良い。

【００１９】また、本発明において、下部シールド膜お
よび上部シールド膜は、耐食性が、磁気抵抗効果膜より
高いものとすることができる。従来のシールド膜材料
は、材料を設計する上で高飽和磁束密度および高透磁率
が重視されていたため、耐食性を考慮されておらず、耐
食性が高くなかった。また、どの程度の耐食性が必要で
あるかも知られていなかった。本発明では、磁気抵抗効
果型磁気ヘッドの製造工程を考慮した結果、シールド膜
が磁気抵抗効果膜よりも高い耐食性を有することにより
ヘッドの浮上面の研磨工程においても、シールド膜が腐
食されることのない、耐久性の高い磁気ヘッドを提供す
ることができる。

【００２０】つぎに、本発明の別の態様の、ジルコニウ
ムを６原子％以上、クロムを８原子％以上含有し、か
つ、コバルトとジルコニウムとを合計した量が１８原子
％以上であるコバルトを主成分とするシールド膜の作用
について説明する。Ｃｏと少量のＺｒとＣｒの３成分か
らなる合金膜において、各元素は以下の働きを示す。Ｃ
ｏは、飽和磁束密度を向上させる。Ｚｒは、非晶質にす
るために不可欠な元素である。Ｃｒは合金膜の表面に皮
膜を作り、内部を保護する機能を持っている。また、Ｚ
ｒとＣｒは、磁歪を低減するのに有効な働きを示す。

【００２１】したがって、本発明のＣｏと少量のＺｒと
Ｃｒの３成分からなる合金膜は、高い飽和磁束密度を有
し、高い耐食性を示し、かつ非晶質のシールド膜を提供
することができる。さらに、Ｚｒ量とＣｒ量の総和を１
８原子％以上にすることにより、飽和磁束密度を減少さ
せ、高すぎる透磁率を下げることができる。このよう
に、本発明のＣｏと少量のＺｒとＣｒの３成分からなる
合金膜を用いることにより、透磁率が磁気抵抗効果膜よ
り低く、かつ非晶質であり、かつ高い耐食性を示すシー
ルド膜を実現できる。透磁率が磁気抵抗効果膜より低
く、かつ非晶質であり、かつ高い耐食性を示すシールド
膜の磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおける作用について
は、上述の本発明の第１の態様の作用ですでに述べたの
で、ここでの説明を省略する。

【００２２】Ｃｏと少量のＺｒとＣｒの３成分からなる
非晶質合金膜において、Ｚｒ量を原子比率で６％より少
なくすると、アモルファス状態が不安定になるため、Ｚ
ｒ量は原子比率で６％以上にする。また、Ｚｒ量を原子
比率で１２％より多くすると、飽和磁束密度が極度に小
さくなり、強磁性が失われて磁気特性が劣化するため、
Ｚｒ量は原子比率で１２％以下にすることが望ましい。

【００２３】Ｃｒは少量でも含まれていると、含まれて
いない合金より耐食性を向上させることができる。本発
明のＣｏ−Ｚｒ−Ｃｒ３成分系合金において、Ｃｒ量を
原子比率で８％よりも少なくすると耐食性が、磁気抵抗
効果を示すＮｉ−Ｆｅ合金（パーマロイ）より悪くな
る。このため、磁気抵抗効果膜としてＮｉ−Ｆｅ合金を
用いた場合、Ｃｒ量は原子比率で８％以上にする。Ｃｒ
量を原子比率で８％以上含んでいる場合、ＰＨ２〜１０
の腐食環境にも十分に耐えられ、高度の腐食環境下の加
工工程に耐えるシールド膜を提供することができる。Ｃ
ｒ量を原子比率で１４％より多くすると、飽和磁束密度
が極度に小さくなり、強磁性が失われて磁気特性が劣化
するので、Ｃｒ量は原子比率で１４％以下にすることが
望ましい。また、Ｚｒと類似の物理的、及び化学的特性
を示す元素であるＨｆをＺｒの代わりに用い、スパッタ
リング法により作成されるＣｏ−Ｈｆ−Ｃｒ３成分系の
非晶質合金膜でシールド膜を構成しても同様の作用があ
るものと推定される。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００２５】図１、および図２のように、本発明の磁気
抵抗効果型磁気ヘッドは、非磁性の基板１上に、基板１
側からのノイズ磁気をシールドする下部シールド膜１０
と、磁気抵抗効果を有する磁気抵抗効果膜４０と、基板
と反対側からの外部磁気をシールドする上部シールド膜
８０とを順に備えている。下部シールド膜１０と磁気抵
抗効果膜４０の間には、下部シールド側から順に、非磁
性の下部ギャップ膜２０と、磁気抵抗効果膜４０に縦方
向のバイアス磁界を印加する一対の磁区制御層３０とを
さらに備えている。また、磁気抵抗効果膜４０と上部シ
ールド膜８０との間には、磁気抵抗効果膜４０に横方向
バイアス磁界を印加するシャント膜５０と、ソフト膜５
５と、一対の信号取りだし用電極６０と、上部ギャップ
膜７０とをさらに備えている。一対の磁区制御層３０
は、磁気抵抗効果膜４０の長手方向に磁束を流し、磁気
的に強い縦バイアスを印加することにより、磁気抵抗効
果膜４０の磁気モ−メントの向きを揃えて単一磁区状態
に維持して、バルクハウゼンノイズを防止する。

【００２６】本実施例の特徴は、下部シールド膜１０と
上部シールド膜８０として、透磁率が磁気抵抗効果膜４
０より小さい材料を用いたことにある。つまり、下部シ
ールド膜１０と上部シールド膜８０に要求される磁気特
性としては、従来技術に見られるような高い飽和磁束密
度、高い透磁率を必ずしも必要としない。本来、シール
ド膜１０および８０は、磁気ヘッドが磁気記録媒体の磁
性面を読み取る際において、必要トラック以外からの磁
束、つまりノイズの要因となる外部磁束を吸収するため
に形成される。本発明者らは、シールド膜１０および８
０の透磁率を変えて、再生感度の測定を行ったところ、
磁気シールド膜の透磁率が高すぎる場合、必要トラック
からの、つまり、本来は磁気抵抗効果膜４０が読み込む
べき磁束まで、下部シールド膜１０と上部シールド膜８
０が吸収して、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの再生感度を
低下させてしまうことがわかった。

【００２７】また、下部シールド膜１０と上部シールド
膜８０が高すぎる透磁率を持つ場合、磁区制御層３０
が、磁気抵抗効果膜４０の長手方向に流すはずの磁束
が、下部シールド膜１０と上部シールド膜８０に流れて
しまい、磁気抵抗効果膜４０の磁区制御が困難となり、
バルクハウゼンノイズが発生してしまう原因となること
がわかった。このように、下部シールド膜１０および上
部シールド膜８０には、従来技術や磁心材料のような高
い透磁率は必要とされず、かえって磁気抵抗効果型磁気
ヘッドの再生感度を低下し、信頼性を低下させる原因と
なっていた。

【００２８】本発明者らの実験では、磁気抵抗効果膜４
０としてＮｉ−Ｆｅ合金を用いた場合、下部シールド膜
１０と上部シールド膜８０の透磁率は、磁気抵抗効果膜
４０の透磁率の半分以下の約４００〜１０００が望まし
かった。このような透磁率を有する下部シールド膜１０
と上部シールド膜８０の材料としては、種々の材料を用
いることが可能であるが、本実施例ではＣｏ−Ｚｒ−Ｃ
ｒの３成分系の合金を用いた。以下、下部シールド膜１
０および上部シールド膜８０としてＣｏ−Ｚｒ−Ｃｒの
３成分系の合金膜を用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッドに
ついて説明する。

【００２９】図１の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方
法について説明する。基板１上に、下部シールド膜１０
と下部ギャップ膜２０と磁区制御層３０を順にスパッタ
リング法により形成した。つぎに、フォトリソグラフィ
により磁区制御層３０のみをパターニングした。さらに
磁気抵抗効果膜４０とシャント膜５０とソフト膜５５を
スパッタリング法により積層した。磁気抵抗効果膜４０
とシャント膜５０とソフト膜５５をフォトリソグラフィ
法により図１の形状にパターニングした。つぎに、電極
６０をスパッタリング法により形成し、フォトリソグラ
フィ法により電極形状にパターニングした。さらにその
上に、上部ギャップ膜７０と上部シールド膜８０を積層
した。最後に、図１の矢印の方向に研磨を行って、浮上
面を作製した。

【００３０】Ｃｏ−Ｚｒ−Ｃｒの３成分系合金で構成さ
れる下部シールド膜１０と上部シールド膜８０の、成膜
方法についてさらに詳細に説明する。まず、２×１０~⁶
ｔｏｒｒまで、スパッタ装置内を真空排気した後、Ａｒ
ガスを導入し、３×１０~³ｔｏｒｒのＡｒガス圧で、約
５０Ｏｅの磁界中で基板１を水冷しながらスパッタリ
ングを行なった。スパッタリングのターゲットは、Ｃｏ
ターゲット上にＺｒチップとＣｒチップとを任意の個数
配置して用いた。そしてＣｏとＺｒとＣｒとを同時にス
パッタリングして、任意の組成比のＣｏ−Ｚｒ−Ｃｒ合
金膜を作製した。つぎに、作製した合金膜を容易軸方向
の５０Ｏｅの外部磁界中で３時間熱処理を施した。Ｃ
ｏ−Ｚｒ−Ｃｒの３成分系合金のキュリー温度は、約５
００℃であったので、熱処理温度は２５０℃とした。

【００３１】この方法で作製したシールド膜１０および
８０は、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｃｒの３成分系で、Ｚｒ量とＣｒ
量の総和が原子比率で１８％以上の時、望ましい透磁率
の４００〜１０００となった。そして、このように透磁
率が磁気抵抗効果膜４０より小さい膜を下部シールド膜
１０および上部シールド膜８０に用いることにより、磁
気抵抗効果型磁気ヘッドの読み取るべき磁束を下部シー
ルド膜１０および上部シールド膜８０が吸収することが
なく、再生感度を高めることができた。

【００３２】また、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｃｒ３成分系合金膜に
おいて、発明者らは、Ｚｒ量を種々変えたシールド膜１
０を形成し結晶構造を調べたところ、Ｚｒ量が原子比率
で６％以上のとき、非晶質合金膜になることがわかっ
た。さらに、非晶質合金膜と結晶合金膜とは、表面粗さ
が異なり、下部シールド膜１０としてこれらを用いた場
合、磁気抵抗効果膜４０の磁気特性が変化した。図３
に、従来下部シールド膜１０として多く用いられてきた
結晶質のニッケル−鉄合金膜の表面プロファイルと、本
実施例のＺｒ量が、原子比率で６％以上のＣｏ−Ｚｒ−
Ｃｒ３成分系の非晶質合金膜の表面プロファイルを示
す。膜厚は両者とも２マイクロメ−トルのものを用い
た。図３のように、従来の結晶質のニッケル−鉄合金膜
の表面凹凸が平均１５０Åであったのに対し、本発明の
Ｚｒ量が原子比率が６％以上のＣｏ−Ｚｒ−Ｃｒ３成分
系非晶質合金膜は、表面の凹凸が平均３０Å、最大でも
５０Å以下であり、結晶質のニッケル−鉄合金に比べて
平滑な膜表面になっていた。

【００３３】図１および図２に示すように、磁気抵抗効
果膜４０は、下部シールド膜１０の上に、下部ギャップ
膜２０を介して形成される。通常、下部ギャップ膜２０
は表面が平滑なアモルファス酸化物で構成されるため、
下部シールド膜１０の表面の凹凸はそのまま下部ギャッ
プ膜２０の表面の凹凸に反映される。

【００３４】磁気ディスク用磁気抵抗効果型磁気ヘッド
に用いられる磁気抵抗効果膜４０の膜厚は、通常、４０
０Å以下と非常に薄いため、凹凸のある膜上に形成され
ると、磁気抵抗効果膜自体が凹凸のある膜となる。磁気
抵抗効果膜４０に凹凸のある場合、保磁力が高くなり磁
気抵抗効果膜としての磁気特性が劣化する。したがっ
て、従来の結晶質のニッケル−鉄合金膜で構成される下
部シールド膜１０の上に、下部ギャップ膜２０を介して
形成される磁気抵抗効果膜４０の保磁力は大きく、磁気
特性は好ましいものではなかった。しかし、本実施例の
Ｚｒ量の原子比率が６％以上のＣｏ−Ｚｒ−Ｃｒ３成分
系の非晶質合金膜は、表面凹凸が３０Åであり、最大で
も５０Å以下であるので、磁気抵抗効果膜４０の表面凹
凸は小さく、磁気抵抗効果膜４０の保磁力は小さく、優
れた軟磁気特性を示した。

【００３５】このように本実施例のＣｏ−Ｚｒ−Ｃｒ３
成分系の合金膜において、Ｚｒ量とＣｒ量の総和が原子
比率で１８％以上で、かつＺｒ量が原子比率で６％以上
の合金膜を用いた場合、透磁率を４００〜１０００で、
かつ表面が平滑な非晶質合金膜を得ることができた。こ
のような合金膜を下部シールド膜１０に用いることによ
り、磁気抵抗効果膜４０の保磁力を下げ、かつ、磁気記
録媒体の読み取るべきトラックからの磁束を下部シール
ド膜１０が吸収することがないので、再生感度を高める
ことができた。

【００３６】このとき、上部シールド膜は、磁気抵抗効
果膜４０の凹凸に影響を与えないので、表面が平滑であ
る必要はなく、透磁率等の磁気特性が下部シールド膜１
０と同等であればよい。したがって、Ｚｒ量が原子比率
で６％以上に制限する必要はない。また、下部シールド
膜１０および上部シールド膜８０において、Ｚｒ量を原
子比率で１２％より多くすると、飽和磁束密度が極度に
減少し、異方性磁界が増加するため、シールド膜として
好ましくなかった。

【００３７】また、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｃｒ３成分系非晶質合
金膜のアモルファス状態を安定にするには、下部ギャッ
プ膜２０の膜厚は、０．５マイクロメートル以上あるこ
とが望ましかった。Ｃｏ−Ｚｒ−Ｃｒ３成分系非晶質合
金膜の膜厚を０．５マイクロメートルより小さくする
と、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｃｒ３成分系非晶質合金膜のアモルフ
ァス状態が不安定になった。０．５マイクロメ−トルよ
り小さな膜厚を持つＣｏ−Ｚｒ−Ｃｒ３成分系合金膜で
は、Ｘ線回折測定では非晶質に見えるが、膜内に微小な
結晶質の合金が存在しており、この微結晶により表面が
荒れていた。また、微小な結晶質合金の出現に伴い、保
磁力が若干増加し、磁気特性が劣化した。このため、下
部シールド膜１０に、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｃｒ３成分系非晶質
合金膜を用いる場合には、膜厚を０．５マイクロメ−ト
ル以上にすることが望ましい。一方、上部シールド膜に
関しては、下部シールド膜のように表面平滑性に関して
厳しい制限はなく、また、膜厚の減少に伴う磁気特性の
劣化は許容範囲内であるため、材料学的観点で膜厚を規
制する必要はなかった。

【００３８】また、非晶質の下部シールド膜１０として
用いて、磁気抵抗効果膜４０が平滑な膜になった場合、
保磁力が下がるだけではなく、磁気抵抗効果膜のエレク
トロマイグレーション現象を防止することができるとい
う効果もあった。これについて説明する。磁気抵抗効果
膜４０が、表面凹凸のある下部シールド膜１０上に形成
されていると、図６（ｂ）のように、磁気抵抗効果膜４
０に膜厚の厚い部分ｔ１と薄い部分ｔ２が生じる。磁気
抵抗効果型磁気ヘッドは、高電流密度下で使用した方が
再生出力が大きいので、磁気抵抗効果膜４０に高い電流
密度で通電すると、膜厚の薄い部分ｔ２では、局部的に
見かけよりも高い電流密度となる。そのため、膜厚の薄
い部分ｔ２では、大量の電子が、磁気抵抗効果膜４０の
原子に衝突して、磁気抵抗効果膜４０の原子を陽極側に
叩き出し、最後には陰極側の磁気抵抗効果膜４０に穴が
でき、磁気抵抗効果膜４０を断線させてしまう。これを
エレクトロマイグレーション現象という。このため、凹
凸のある下部シールド膜１０上に形成された磁気抵抗効
果膜４０に流すことのできる最大の電流密度すなわち許
容電流密度は、膜厚の薄い部分ｔ２の部分の許容電流密
度に制限されて、小さくなる。

【００３９】しかし、本実施例の平滑なシールド膜１０
を用いた場合、図６（ａ）のように磁気抵抗効果膜４０
の膜厚はｔ３で一定になり、磁気抵抗効果膜４０に流せ
る許容電流密度は、大きくなる。したがって、磁気抵抗
効果膜４０に高い電流密度で通電することが可能にな
り、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの再生出力を大きくする
ことができる。

【００４０】また、本実施例のＣｏ−Ｚｒ−Ｃｒの合金
膜において、Ｚｒ量およびＣｒ量を変化させた膜を作製
し、耐食性試験を行った。まず、Ｚｒ量およびＣｒ量を
変化させた種々のＣｏ−Ｚｒ−Ｃｒの合金膜をＰＨ２〜
１２の腐食液に浸し、侵食されて残った部分の膜厚と、
腐食液に浸さなかった部分の膜厚とを測定した。つぎ
に、この２つの膜厚の差をもとめ、これを侵食された厚
さとした。この結果を図５に示した。図５から明らかな
ように、原子比率でＣｒを７％以上含むＣｏ−Ｚr−Ｃ
ｒ３成分系非晶質合金膜では、従来例で磁気シールド膜
に多く用いられてきた結晶質のニッケル−鉄合金膜より
優れた耐食性を示した。この実験では、Ｚｒ量を６〜１
０％としたので、実験に用いた本実施例のＣｏ−Ｚr−
Ｃｒの３成分系の合金膜は、非晶質であった。特に、原
子比率でＣｒを８％以上含むＣｏ-Ｚｒ-Ｃｒ３成分系非
晶質合金膜は、ＰＨ２〜１０の範囲で全く腐食されなか
った。

【００４１】また、下部シールド膜１０および上部シー
ルド膜８０として、Ｃｒ量が原子比率で８％以上のＣｏ
−Ｚr−Ｃｒの３成分系の合金膜を用いたところ、製造
工程における浮上面の研磨時にも腐食されることなく、
優れた耐久性を示した。したがって、本実施例のＣｏ−
Ｚｒ−Ｃｒ３成分系の合金膜において、Ｚｒ量とＣｒ量
の総和が原子比率で１８％以上で、かつＺｒ量が原子比
率で６％以上で、かつＣｒ量が原子率で８％以上の合金
膜を用いることにより、透磁率を４００〜１０００で、
かつ表面が平滑な非晶質合金膜でかつ耐食性の高い合金
膜を得ることができた。

【００４２】Ｃｒを含むＣｏ−Ｚｒ−Ｃｒ３成分系合金
膜が、腐食環境下で優れた耐食性を示す理由は、Ｃｏ−
Ｚｒ−Ｃｒ３成分系合金膜の表面にＣｒが酸化皮膜を作
り、内部を保護するからであると考えられる。Ｃｏ−Ｚ
ｒにＣｒ以外の種々の元素を添加した合金を作製して、
同様の耐食性の測定を行ったが、Ｃｒより耐食性を向上
させる元素は他に見つからなかった。また、Ｃｒ量が原
子比率で１４％を越えると飽和磁束密度の低下が著しく
なる傾向があったので、磁気特性を劣化させないため
に、Ｃｒ量は原子比率で１４％以下にすることが望まし
い。

【００４３】また、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｃｒの３成分系で、Ｚ
ｒ量を原子比率で６〜８％に固定し、Ｃｒ量を０〜２０
％まで変化させたところ、図４に示すように、Ｃｒが増
加するにつれ飽和磁束密度が減少し、異方性磁界が減少
し、磁歪が小さくなった。これから、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｃｒ
３成分系非晶質合金膜において、Ｃｒは、異方性磁界を
低減し、磁歪を低減する効果も有することがわかった。

【００４４】このように、本実施例の磁気抵抗効果型磁
気ヘッドは、磁気抵抗効果膜４０よりも透磁率の小さい
下部シールド膜１０および上部シールド膜８０を用いる
ことにより、記録媒体のヘッドが読み取るべき磁束が、
シールド膜１０および８０に流れ込むことを防ぎ、磁気
抵抗効果型磁気ヘッドの再生感度を向上させることがで
きる。上述の実施例では、下部シールド膜１０および上
部シールド膜８０の両方に磁気抵抗効果膜４０より小さ
い透磁率の膜を用いたが、下部シールド膜１０および上
部シールド膜８０の一方を、磁気抵抗効果膜４０より小
さい透磁率の膜を用いても良い。この場合にも、従来の
ものより再生感度を向上させることができる。

【００４５】また、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの上部シ
ールド膜８０の上側には、記録専用の電磁誘導型の薄膜
磁気ヘッドが形成することができる。このような構造に
した場合、電磁誘導型の薄膜磁気ヘッドの残留磁界が、
磁気抵抗効果膜４０に及び、磁気抵抗効果型磁気ヘッド
の再生感度が劣化するおそれがある。しかし、上部シー
ルド膜に本発明の透磁率の小さな膜を用いた場合には、
上部シールド膜８０が薄膜磁気ヘッドの残留磁界をシー
ルドし、磁気抵抗効果膜４０に残留磁界が及ばないの
で、再生感度の劣化を防ぐことができる。また、このよ
うな構造のヘッドの場合、下部シールド膜１０及び上部
シールド膜８０には、薄膜磁気ヘッドの磁界により大き
な応力がかかる。この応力によって下部シールド膜１
０、及び上部シールド膜８０の磁気特性が変化しないた
めには、下部シールド膜１０と上部シールド膜８０の磁
歪は、１０~⁷台が望ましい。

【００４６】また、上述のように、シールド膜１０およ
び８０に、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｃｒの３成分系合金膜を用いた
場合には、各成分の原子比率を調節することにより、透
磁率が磁気抵抗効果膜より低く、かつ、表面が平滑な非
晶質で、かつ、耐久性が高いシールド膜を提供すること
ができる。したがって、このようなシールド膜を用いる
ことにより、再生感度と耐久性とが高い磁気抵抗効果型
磁気ヘッドを得ることができる。

【００４７】また、上述の実施例において、磁気抵抗効
果型磁気ヘッド製造工程で熱処理を行ったが、熱処理に
際しては、熱処理前後で透磁率が変動するので、あらか
じめこの変動幅を考慮に入れ、合金の組成を選定する。
原子比率でＺｒ量を６〜１２％、Ｃｒ量を８〜１４％含
み、かつ、Ｚｒ量とＣｒ量の総和が１８％以上であり、
残部が実質的にＣｏで構成される合金膜が、熱処理後の
透磁率４００〜１０００を示し、かつ非晶質であり、か
つ耐食性が高く、これに加えて低保持力、低磁歪特性を
示した。

【００４８】また、本発明は、透磁率を下げることに主
眼をおいているため、従来技術のように、回転磁界中で
熱処理を行うことは、透磁率が上昇するため望ましくな
い。本実施例では、容易軸方向に磁界を加えて、熱処理
をすることにより、透磁率を上昇させることなく、熱的
に安定なＣｏ−Ｚｒ−Ｃｒ３成分系合金膜を得ることが
できた。

【００４９】本実施例のＣｏ−Ｚｒ−Ｃｒ合金膜は、熱
処理温度が２５０℃と低く、熱処理時間が３時間程度の
短い時間でも十分に熱処理の効果があるために、製造コ
ストが安くてすむという利点がある。また、磁気抵抗効
果型磁気ヘッドは多数の膜を積層させて構成されるた
め、３００℃を越える製造プロセスが存在する場合、各
膜間、及び各層間での相互拡散が問題になるが、本発明
に係る非晶質合金では熱処理温度が２５０℃と低く、ま
た短時間ですむため、相互拡散を心配せずに磁気シール
ド膜を製造できるという利点もある。

【００５０】また、本実施例においてＣｏ−Ｚｒ−Ｃｒ
合金膜をスパッタリング法で成膜したが、真空蒸着法、
イオンビ−ムスパッタ法によっても製造可能である。真
空蒸着法は、装置が安価であるという利点がある。ま
た、イオンビームスパッタ法は、合金の組成比を高精度
にコントロールすることができる。大量生産時には、組
成変動が少なく、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｃｒ３成分系非晶質合金
膜を容易に作製できるという点でスパッタが適してい
る。

【００５１】また、本実施例ではＺｒを含むＣｏ−Ｚｒ
−Ｃｒ３成分系合金膜を用いたが、Ｚｒを物理的及び化
学的に類似した元素であるＨｆに置き換えても、同様の
効果を持つと推定される。

【００５２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の磁気抵抗効
果型磁気ヘッドは、磁気抵抗効果膜より透磁率の小さい
シールド膜を用いることにより、再生感度を向上させる
ことができる。

【００５３】このようなシールド膜としては、例えばＣ
ｏ−Ｚｒ−Ｃｒ３成分系合金膜を用いることが可能であ
る。この場合、３成分の組成比を変えることにより、シ
ールド膜の表面平滑性が向上させることが可能であり、
これによりさらに再生感度を向上させることができる。
また、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｃｒ３成分系合金膜を用いた場合に
は、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの耐食性を向上させるこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの一実施例
の斜視図。

【図２】図１の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの浮上面側の
断面図。

【図３】ニッケル−鉄結晶質合金膜と本実施例のＣｏ−
Ｚｒ−Ｃｒ非晶質合金膜の表面粗さの測定値を立体的に
示すグラフ。

【図４】Ｃｏ−Ｚｒ−Ｃｒ非晶質合金膜における磁気特
性のＣｒ量依存性を示すグラフ。

【図５】ニッケル−鉄結晶質合金膜およびＣｏ−Ｚｒ−
Ｃｒ非晶質合金膜の腐食試験結果を示すグラフ。

【図６】Ｃｏ−Ｚｒ−Ｃｒ非晶質合金膜およびニッケル
−鉄結晶質合金膜上に形成した磁気抵抗効果膜の膜厚を
示す断面図。

【符号の説明】

１０…下部シ−ルド膜、２０…下部ギャップ膜、３０…
磁区制御層、４０…磁気抵抗効果膜、５０…シャント
膜、５５…ソフト膜、６０…信号取り出し用電極、７０
…上部ギャップ膜、８０…上部シ−ルド膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者芦田栄次茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者府山盛明茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 5/39 G11B 5/31

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、順に、下部シールド膜と、磁気
抵抗効果膜と、上部シールド膜を備えて構成される磁気
抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、前記上部シールド膜および下部シールド膜の少なくとも
一方の透磁率は、前記磁気抵抗効果膜の透磁率より小さ
いことを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項２】請求項１において、前記下部シールド膜
は、非晶質であることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気
ヘッド。
【請求項３】請求項２において、前記上部シールド膜お
よび下部シールド膜の耐食性は、前記磁気抵抗効果膜の
耐食性よりも大きいことを特徴とする磁気抵抗効果型磁
気ヘッド。
【請求項４】請求項１において、前記上部シールド膜お
よび下部シールド膜の少なくとも一方の透磁率は、１０
００以下であることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッド。
【請求項５】請求項１において、前記下部シールド膜
は、クロムとジルコニウムとを合計した量を１８原子％
以上含むコバルトを主成分とすることを特徴とする磁気
抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項６】請求項２または５において、前記下部シー
ルド膜は、ジルコニウムを６原子％以上含むコバルトを
主成分とすることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ド。
【請求項７】請求項３において、前記上部シールド膜お
よび下部シールド膜は、クロムを８原子％以上含むコバ
ルトを主成分とすることを特徴とする磁気抵抗効果型磁
気ヘッド。
【請求項８】基板上に、順に、下部シールド膜と、磁気
抵抗効果膜と、上部シールド膜を備えて構成される磁気
抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、前記下部シールド膜は、ジルコニウムを６原子％以上、
クロムを８原子％以上含有し、かつ、コバルトとジルコ
ニウムとを合計した量が１８原子％以上であるコバルト
を主成分とすることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッド。
【請求項９】請求項１または８において、前記下部シー
ルド膜の膜厚は、０．５マイクロメ−トル以上であるこ
とを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項１０】基板上に、下部シールド膜と、磁気抵抗
効果膜と、上部シールド膜を備え、前記下部シールド膜
および上部シールド膜の少なくとも一方は、コバルトと
ジルコニウムとクロムとを主成分とする合金膜で構成さ
れる磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法であって、前記合金膜を成膜した後、前記合金膜の磁化容易軸方向
の磁界中で前記合金膜を熱処理することを特徴とする磁
気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１１】磁気記録媒体を支持する支持手段と、基
板上に下部シールド膜と磁気抵抗効果膜と上部シールド
膜を順に備え、前記磁気記録媒体上の磁気信号を再生す
る磁気抵抗効果型磁気ヘッドとを有する磁気信号再生装
置において、前記上部シールド膜および下部シールド膜の少なくとも
一方の透磁率は、前記磁気抵抗効果膜の透磁率より小さ
いことを特徴とする磁気信号再生装置。