JP2897725B2 - 磁気抵抗効果型ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果型ヘッドInfo
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- Magnetic Heads (AREA)
Description
込まれた磁気的情報を磁気抵抗効果を利用して読み出す
磁気抵抗素子(以下、MR素子と記す)を具備した磁気
抵抗効果型ヘッド(以下、MRヘッドと記す)に関す
る。
ヘッド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としての研究開発
が盛んに行われている。MRヘッドを高トラック密度の
磁気記録の信号再生用ヘッドとして用いるためには、M
Rヘッドのトラック幅を精度よく定める必要がある。ま
た、トラック幅が狭い場合に特に顕著になるバルクハウ
ゼンノイズを抑制するために、MR素子の単磁区化を実
現させるための構造を付加しセンス電流方向にバイアス
磁界(以下、縦バイアス磁界と記す)を加える必要があ
る。
から見た断面図である。
1に開示されているものであり、MR素子の幅そのもの
でトラック幅が規定されている。また、このMRヘッド
では縦方向バイアス磁界はMR素子の両側に成膜された
永久磁石膜により加えられている。次に、この従来のM
Rヘッドの作成法について説明する。
ップ2が後述する実施例1と同様に作成される。
20nmのCoZrMo、分離層としてのTa膜10nm、磁気
抵抗効果層としてのNiFe膜15nmからなるMR素子層
4がスパッタリング法により成膜される。
付けた後、イオンミリングにより幅2μmにパターン化
される。この際、MR素子層4は次に成膜する永久磁石
層との電気的な結合を保証するために約10度のテーパ
に加工されている。
側に、次に成膜する永久磁石膜が面内に配向するための
下地(図示せず)として厚さ10nmのCr膜がスパッタ
リング法により成膜される。
永久磁石層5およびAuからなる厚さ0.2μmの電極層
6がスバッタリングされ、レジストが除去される。
上ギャップ7、上シールド8、が作成される。
Rヘッドの構成においてはMR素子層4と永久磁石膜5
を磁気的および電気的に結合する必要があるために、M
R素子層4を緩やかなテーパに加工する必要があり、プ
ロセスが困難であるという問題があった。さらに、トラ
ック幅の精度はこの緩やかなテーパ加工の精度に依存す
るため、狭トラックのヘッドの製造においては歩留まり
が悪くなるという問題があった。また、MR素子層4と
永久磁石膜5の接触状態に依存して素子抵抗のばらつき
や、バルクハウゼンノイズの有無にばらつきを生じると
いう問題もあった。
ので、トラック幅を精度よく決定でき、再生出力、素子
抵抗、バルクハウゼンノイズの有無のばらつきの少ない
磁気抵抗効果型ヘッド(MRヘッド)を提供することを
目的とする。
めに、本発明のMRヘッドではMR素子、縦バイアス磁
界を加えるための構造および電極のうち少なくとも2つ
以上を導電性の下地層の上に作成する。さらに、第1の
構成ではMR素子が単独でパターン化され、その両側に
縦バイアス磁界を加えるための構造が磁気的な結合を保
って配置される。第2の構成ではMR素子と縦バイアス
磁界を加えるための構造が同一形状にパターン化され、
その両側に電極に直接あるいはある間隔をもって配置さ
れる。
を加えるための構造として永久磁石膜を用いることがで
きる。この場合、導電性の下地層として永久磁石膜の下
地となる材料を用いることができる。MR素子としては
強磁性磁気抵抗効果膜と横バイアス磁界を加えるための
構造からなる構成、あるいは、反強磁性層によりピンニ
ングされた第1の強磁性層、導電性の中間層、第2の強
磁性層からなる構成をとることができる。
アス磁界を加えるための構造が強磁性磁気抵抗効果膜、
永久磁石膜、および強磁性磁気抵抗効果膜と永久磁石膜
を磁気的に分離するための膜からなり、上記永久磁石膜
により強磁性磁気抵抗効果膜に横バイアス磁界および縦
バイアス磁界の両方を加えることができる。また、導電
性の下地層としては磁性層をピンニングするための反強
磁性層を用いることもできる。この場合、MR素子とし
て第1の強磁性層、導電性の中間層、第2の強磁性層か
らなる構造、あるいは、縦バイアス磁界を加えるための
構造として反強磁性層と結合した軟磁性膜を用いること
ができる。
電性の下地によって保証されるため、MR素子と電極あ
るいは永久磁石膜などの縦バイアス磁界を加えるための
構造の間の電気的な結合を考慮することなくヘッド構造
を設計することができる。そのため、MR素子を緩い角
度のテーパに加工する必要がなく、トラック幅を精度よ
く決定することができる。また、素子の抵抗のばらつき
は下地層経由の電流経路が確保されるため小さくなる。
縦バイアス磁界を加えるための構造として永久磁石膜を
用い、導電性の下地層として永久磁石の下地となる材料
を用いた場合、永久磁石の磁化方向がMR素子と同一面
内になるため、安定した縦バイアスをMR素子に供給す
ることができる。
よる電流分流効果により、下地層がない場合と比較し
て、再生出力が低下する。この再生出力が低下は、MR
素子でのパワ−(抵抗×電流2 )を一定とした時、 Vu/Vm=(1+Rm/Ru)-3/2 (2) とあらわせる。ここでRu、Rmは下地層とMR素子の
シ−ト抵抗、Vu、Vmは下地層のある場合とない場合
の出力である。従って磁気記録システムにおいて許容さ
れる出力低下に応じて下地層のシ−ト抵抗を選ぶことに
より、再生出力低下の影響の少ないMRヘッド提供する
ことができた。
図面にもとづいて説明する。
のディスク対抗面から見た断面図である。
上(図示せず)に厚さ2μmのNiFeを用いた下シールド
1がメッキ法により成膜され、イオンミリングにより幅
60μmにパターン化される。その上に、厚さ0.2μ
mのAl2O3 を用いた下ギャップ2がスパッタリング法に
より成膜される。
mのCr膜がスパッタリング法により成膜される。このCr
膜は後で成膜されるCoCrPt膜が面内に配向するための下
地の役割も果たしている。
20nmのCoZrMo、中間層としてのTa膜10nm、強磁
性磁気抵抗効果層としてのNiFe膜15nmからなるMR
素子層4がスパッタリング法により成膜される。
ジストを付けた後、イオンミリングにより幅2μmにパ
ターン化される。
CoCrPt膜からなる厚さ50nmの永久磁石層5およびAu
からなる0.2μmの電極層6がスバッタリングされ、
レジストが除去される。
を用いた上ギャップ7がスパッタリング法により成膜さ
れる。
ルド8がメッキ法により成膜され、イオンミリングによ
り幅60μmにパターン化される。
のディスク対抗面から見た断面図である。
上(図示せず)に厚さ2μmのNiFeを用いた下シールド
1がメッキ法により成膜され、イオンミリングにより幅
60μmにパターン化される。その上に、厚さ0.2μ
mのAl2O3 を用いた下ギャップ2がスパッタリング法に
より成膜される。
mのCr膜が成膜される。
CrPt膜をスパッタリング法により成膜する。この永久磁
石膜5はトラック幅方向に対して45度に着磁されるこ
とにより、磁気抵抗効果膜に横バイアス磁界と縦バイア
ス磁界の両方が加わる。
性磁気抵抗効果層10としてのNiFe膜15nmがスパッ
タリング法により成膜される。そして永久磁石膜5、中
間層9、強磁性磁気抵抗効果層10はステンシル型のレ
ジストを付けた後、イオンミリングにより幅2μmにパ
ターン化される。
Auからなる0.2μmの電極層6がスバッタリングさ
れ、レジストが除去される。
を用いた上ギャップ7がスパッタリング法により成膜さ
れる。
た上シールド8がメッキ法により成膜され、イオンミリ
ングにより幅60μmにパターン化される。
のディスク対抗面から見た断面図である。
上(図示せず)に厚さ2μmのNiFeを用いた下シールド
1がメッキ法により成膜され、イオンミリングにより幅
60μmにパターン化される。その上に、厚さ0.2μ
mのAl2O3 を用いた下ギャップ2がスパッタリング法に
より成膜される。
mのNiMn膜がスパッタリング法により成膜される。
0nmのNiFe、中間層12としての厚さ5nmのCu層、
第2の強磁性層13としての厚さ10nmのNiFeがスパ
ッタリング法により成膜される。ここで第1の強磁性層
11は下地のNiMn層によりMR高さ方向にピンニングさ
れる。
後、第1の強磁性層11、中間層12、第2の強磁性層
13はイオンミリングにより幅2μmにパターン化され
る。さらに永久磁石膜の下地層(図示せず)として厚さ
10nmのCr膜と横バイアスを加えるための永久磁石膜
5として厚さ10nmのCoCrPt膜、およびAuからなる厚
さ0.2μmの電極層6がスバッタリングされ、レジス
トが除去される。
を用いた上ギャップ7がスパッタリング法により成膜さ
れる。
ルド8がメッキ法により成膜され、イオンミリングによ
り幅60μmにパターン化される。
て、永久磁石の下地層としての効果もあるCr層を用い
た。また、実施例3においては導電性の下地層として、
反強磁性膜であるNiMnを用いた。しかしながら、導電性
の膜であれば、この下地層に他の膜、たとえばTa、Ti、
Cu等を用いることができるのは言うまでもない。
下地層のシ−ト抵抗は(2)式で定まるものより大きい
必要がある。MR素子のシ−ト抵抗が15Ωであり、許
容される出力低下が70%である場合、下地層のシ−ト
抵抗は56Ω以上である必要がある。これを名材料の比
低抗を用いて、膜厚に換算すると下地層の膜厚の上限は
表1のようになる。
0%) 材料 比低抗(μΩcm) 膜厚上限(nm) Cr 60 10.7 NiMn 70 12.5 Ta 200 35.8 Ti 50 8.9 Cu 20 3.6 実施例2において、電極とMR素子は接触しているが、
接触していなくても再生特性に影響を与えない。ただ
し、この場合、電流が下地層だけに流れる部分が生じる
ので、素子抵抗が大きくなる。実施例1、3においては
永久磁石膜とMR素子は電気的に接触する必要はない
が、磁気的には接触していなくはならない。実施例にお
いて、評価は記録と再生を別のヘッドによっておこなっ
たが、本発明が上シールドの上に記録ヘッドを積層させ
た磁気ヘッドに応用可能であることは勿論である。
るための構造として、永久磁石膜を用いたが、これは軟
磁性材料を反強磁性材料でピンニングしたものに置き換
えることができる。
よび従来例のMRヘッドをそれぞれ100個ずつスライ
ダー加工し、再生出力およびオフトラック特性を測定し
た。媒体には保磁力2000Oe、飽和磁束密度500
0Gauss、厚さ30nmのCoCrPt薄膜長手媒体を用
い、浮上量は0.08μmとした。また、記録は同一の
薄膜ヘッドによって行った。表2に再生出力、および実
行トラック幅(オフトラック特性の半値値で定義した)
の平均値と偏差σの測定結果を示した。
よび実行トラック幅の偏差が小さく、歩留まりよくMR
ヘッドを生産することができる。一方、従来例では再生
出力および実効トラック幅のばらつきが大きくなってい
る。これは、永久磁石層とMR素子の接触部の形状や抵
抗値のばらつきを反映していると考えられる。また、バ
ルクハウゼンノイズは実施例のヘッドでは全く観察され
なかったのに対し、従来例のヘッドでは10%の割合で
観察された。
子、縦バイアス磁界を加えるための構造および電極が導
電性の下地層の上に配置されているので、MR素子と電
極あるいは縦バイアス磁界を加えるための構造が電気的
に接触しているかどうかに依らず、MR素子に電流を流
すことができる。そのため、MR素子と電極あるいは縦
バイアス磁界を加えるための構造の間の構造をシンプル
にすることができ、歩留まりのよいMRヘッドを生産す
ることができる。
対抗面から見た断面図である。
対抗面から見た断面図である。
対抗面から見た断面図である。
面図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 磁気抵抗効果素子層、縦バイアス磁界を
加えるための構造および電極からなる磁気抵抗効果型ヘ
ッドにおいて、上記磁気抵抗効果素子層、縦バイアス磁
界を加えるための構造、電極のうち少なくとも2つ以上
が導電性の下地層の上に配置されていることを特徴とす
る磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項2】 縦バイアス磁界を加えるための構造が磁
気抵抗効果素子の両側に磁気的な結合を保って配置され
ていることを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗効果
型ヘッド。 - 【請求項3】 磁気抵抗効果素子層と縦バイアス磁界を
加えるための構造が同一形状にパターン化され、その両
側に電極が接触あるいは間隔をもって配置されることを
特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項4】 縦バイアス磁界を加えるための構造が主
に永久磁石膜よりなることを特徴とする請求項1〜3に
記載の磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項5】 導電性の下地層として永久磁石膜の下地
となる材料を用いたことを特徴とする請求項4に記載の
磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項6】 磁気抵抗効果素子層と縦バイアス磁界を
加えるための構造が強磁性磁気抵抗効果膜、永久磁石
膜、および強磁性磁気抵抗効果膜と永久磁石膜を磁気的
に分離するための膜からなり、上記永久磁石膜により強
磁性磁気抵抗効果膜に横バイアス磁界および縦バイアス
磁界が加わることを特徴とする請求項3に記載の磁気抵
抗効果型ヘッド。 - 【請求項7】 磁気抵抗効果素子層が強磁性磁気抵抗効
果膜と横バイアス磁界を加えるための構造からなること
を特徴とする請求項1〜5に記載の磁気抵抗効果型ヘッ
ド。 - 【請求項8】 磁気抵抗効果素子が反強磁性層によりピ
ンニングされた第1の強磁性層、導電性の中間層、第2
の強磁性層からなることを特徴とする請求項1〜5に記
載の磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項9】 導電性の下地層として反強磁性膜を用い
たことを特徴とする請求項1〜3に記載の磁気抵抗効果
型ヘッド。 - 【請求項10】 磁気抵抗効果素子が第1の強磁性層、
導電性の中間層、第2の強磁性層からなることを特徴と
する請求項9に記載の磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項11】 縦バイアス磁界を加えるための構造が
反強磁性層と結合した軟磁性膜からなることを特徴とす
る請求項9に記載の磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項12】 導電性の下地層のシ−ト抵抗をRu、
MR素子のシ−ト抵抗をRm、下地層のある場合とない
場合の出力をVu、Vmとした時、導電性の下地層の抵
抗が であることを特徴とする請求項1〜11に記載の磁気抵
抗効果型ヘッド。
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JP7-171716 | 1995-07-07 | ||
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1996
- 1996-06-20 JP JP15952796A patent/JP2897725B2/ja not_active Expired - Fee Related
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