JPH04285713A - 磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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】磁気記録媒体の磁性面から高い感度でデ
ータを読み取ることができる磁気ヘッドとして、磁気抵
抗効果型磁気ヘッドが知られている。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。

【０００３】磁気抵抗効果型磁気ヘッドの主要な問題は
、磁気抵抗効果膜に存在する磁壁が、信号磁界によって
不規則に移動することによって、バルクハウゼンノイズ
と呼ばれるノイズが発生することである。

【０００４】米国特許第４１０３３１５号には、磁気抵
抗効果膜の磁壁を消滅させ、ノイズを抑制するため、磁
気抵抗効果膜の片面全体に反強磁性層を設け、長さ方向
の一様な縦バイアス磁界を発生させ、反強磁性−強磁性
の磁気的交換結合を利用することが開示されている。

【０００５】ここで、本明細書では、磁気抵抗効果膜に
おける磁壁の発生を抑制することを目的として、長さ方
向の縦バイアス磁界を印加するために、特別に設けられ
た層を磁区制御層と定義する。また、磁気的交換結合と
は、反強磁性膜と強磁性膜との界面近傍における反強磁
性膜のスピンの向きに、強磁性膜のスピンの向きを一致
させることをいう。

【０００６】上記米国特許第４１０３３１５号に開示さ
れているように、磁区制御層として反強磁性膜を磁気抵
抗効果膜の片面全体に渡って積層させた構造においては
、磁気的交換結合が大きくなり、その結果、磁気抵抗効
果膜の磁化の方向が、磁気記録媒体からの信号磁界によ
って回転するには、大きな信号磁界を必要とすることに
なる。従って、信号磁界に対する、磁気抵抗効果膜の感
度は低下するという問題がある。

【０００７】上記従来技術の問題点は、磁区制御層をパ
ターン化し、磁気抵抗効果膜の端部上側（本明細書では
、成膜工程において、先に成膜する方を下側とする。）
にだけ配置するという発明によって解決された。 この発明は、磁気抵抗性読み取り変換器に関する米国特
許第４６６３６８５号に開示されている。この発明は、
磁気抵抗効果膜の端部上側だけに、磁気抵抗効果膜の長
さ方向にバイアス磁界を印加する磁区制御層を配設し、
この端部を単一磁区状態に維持するというものである。 この端部の単一磁区状態は、磁気抵抗効果膜の中央にあ
る感磁部にも単一磁区状態を誘発する。この発明の実施
例には、磁気抵抗効果膜の端部上側に、磁区制御層とし
て作用をする反強磁性膜を、直接、形成し、磁気抵抗効
果膜の端部上側を単一磁区状態に維持する技術が開示さ
れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術には、以
下に述べるような問題がある。この従来技術においては
、磁気抵抗効果膜の端部上側だけに、磁区制御層として
作用をする反強磁性膜を形成している。このためには、
予め、磁気抵抗効果膜を所定の寸法にパターニングした
後に、この磁気抵抗効果膜の上に磁区制御層とする反強
磁性膜を形成しなければならない。一方、磁気抵抗効果
膜とする強磁性膜と、反強磁性膜とは、両層間に磁気的
交換結合を生じさせる必要がある。この磁気的交換結合
力の到達距離は短い（約１原子層）ので、磁気的交換結
合が生じるには、２つの膜を原子的に密着形成させなけ
ればならない。従って、磁気抵抗効果膜のパターニング
工程において、酸化物等によって汚染された磁気抵抗効
果膜の表面を、なんらかの方法によってクリーニングし
、その後、このクリーニングされた磁気抵抗効果膜上に
反強磁性膜を形成する必要がある。

【０００９】このクリーニングを行う場合の問題につい
て説明する。磁気抵抗効果膜の表面をクリーニングする
ことは、工程上複雑になり、さらに、磁気抵抗効果膜は
、通常、数１００Åと非常に薄いので、クリーニングに
よって磁気抵抗効果膜は損傷されるおそれが高い。その
結果、磁気抵抗効果膜の磁気特性は損なわれてしまう。 また、この表面クリーニングの程度がほぼ一定であれば
よいが、変動した場合は、磁気抵抗効果膜の膜厚も変動
し、その結果、多数の磁気ヘッド間において、磁気特性
のバラツキが生じる。さらに、この表面クリーニングが
弱いと、磁気抵抗効果膜と反強磁性膜との間の磁気的交
換結合の強さが不十分となり、磁気抵抗効果膜の端部が
単一磁区とならない場合もある。端部が単一磁区となら
ない場合は、磁気抵抗効果膜に磁壁が存在することにな
り、磁壁の不規則な移動によってバルクハウゼンノイズ
が発生することになる。このような磁気ヘッドは、高密
度磁気記録装置用の磁気ヘッドには適さない。

【００１０】次に、磁気抵抗効果膜の材料選定上の問題
について説明する。従来技術では、磁気抵抗効果膜上に
反強磁性膜を、直接、形成するので、反強磁性膜として
使用できる材料は、磁気抵抗効果膜と同一の結晶構造を
持つ材料に限定されるという問題がある。この原因は、
強磁性膜である磁気抵抗効果膜と反強磁性膜との磁気的
交換結合は不安定であるので、同じ結晶構造にして、強
磁性膜である磁気抵抗効果膜と、反強磁性膜との界面を
安定な構造にし、良好な磁気的交換結合を形成させる必
要があるからである。

【００１１】次に、磁気的交換結合の大きさを制御でき
ないという問題について説明する。従来技術では、磁気
抵抗効果膜の上側に、磁区制御層として作用する反強磁
性膜を、直接、形成するので、磁気抵抗効果膜と反強磁
性膜との間の磁気的交換結合の大きさは、磁気抵抗効果
膜および反強磁性膜の材料によって、一義的に決定され
てしまう。一方、磁気的交換結合の大きさは、磁気抵抗
効果膜の縦バイアス磁界に関係するものであり、磁気抵
抗効果型磁気ヘッドの構造に適する最適な値に制御すべ
き量である。しかし、従来技術では、材料を変更する以
外は、磁気的交換結合の大きさを制御することができな
いという問題がある。本発明の第１の目的は、磁気抵抗
効果型磁気ヘッドの特性のバラツキやノイズの原因とな
る、磁気抵抗効果膜のクリーニング等を必要とせずに、
磁抵抗効果膜の端部に、磁区制御層を形成した磁気抵抗
効果型磁気ヘッドを提供することにある。

【００１２】また、本発明の第２の目的は、反強磁性材
料の選択が限定されずに、比較的自由に選べ、磁気抵抗
効果膜および反強磁性膜材料を変更することなく、磁気
的交換結合の大きさを調整できる磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドを提供することにある。

【００１３】また、本発明の第３の目的は、磁区制御層
の特性のバラツキによって生じる、複数の磁気抵抗効果
型磁気ヘッド間における性能のバラツキを抑えることが
できる磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法を提供する
ことにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記第１および第２の目
的は、磁気抵抗効果膜を単一磁区状態にする磁区制御層
を、磁気抵抗効果膜の両端部に備えて構成される磁気抵
抗効果型磁気ヘッドにおいて、上記磁区制御層は、磁気
抵抗効果膜の下地側に形成され、磁気抵抗効果膜を単一
磁区状態にする多層膜である磁気抵抗効果型磁気ヘッド
によって達成できる。

【００１５】また、上記第３の目的は、磁気抵抗効果膜
を単一磁区状態にする磁区制御層を、磁気抵抗効果膜の
両端部に形成する磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法
において、上記磁区制御層を形成する工程と、この磁区
制御層をエッチングして目的の形状にする工程と、この
磁区制御層上に磁気抵抗効果膜を形成する工程とを含む
磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法によって達成でき
る。

【００１６】上記磁区制御層は、第１の強磁性膜と反強
磁性膜と第２の強磁性膜とを順次積層して構成される３
層膜でもよい。また、上記磁区制御層は、反強磁性膜と
強磁性膜とを順次積層して構成される２層膜でもよい。 また、上記磁区制御層は、非磁性結晶性膜と反強磁性膜
と強磁性膜とを順次積層して構成される３層膜でもよい
。また、上記磁区制御層は、第１の強磁性膜と反強磁性
膜と第２の強磁性膜と第３の強磁性膜とを順次積層して
構成される４層膜でもよい。

【００１７】また、磁区制御層をスパッタ法や真空蒸着
法等によって作製する場合において、スパッタ法で作製
するときは、同一の真空容器中に２つ以上のターゲット
を配置した装置を、真空蒸着法のときは、同一真空容器
中に２つ以上の蒸着源を配置した装置を用いて、真空容
器中から被処理物を出すこと無く、連続的に形成するこ
とによって、磁区制御層の特性のバラツキを抑える目的
は達成される。

【００１８】また、磁区制御層をイオンミリング法等で
一括してパターニングしてもよい。

【００１９】

【作用】本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおい
ては、磁気抵抗効果膜の端部下側に、最上膜に強磁性膜
を備える磁区制御層を形成しているので、記録媒体から
の磁気的信号を検出する磁気抵抗効果膜の中央領域は、
反強磁性膜と、直接には、磁気的交換結合をしていない
。このため、磁気抵抗効果膜の中央領域では、磁気抵抗
効果膜の異方性磁界の増加がないので、磁気抵抗効果素
子の感度が低下することはない。

【００２０】また、磁気抵抗効果膜の端部下側に設けら
れた磁区制御層から生じる縦バイアス磁界によって、磁
気抵抗効果膜中央部に磁壁が発生するのを抑制するので
、磁壁の不規則な移動が原因であるバルクハウゼンノイ
ズを抑えることができる。さらに、この磁区制御層の最
上膜を強磁性膜とし、強磁性膜を介して、反強磁性膜の
スピン配列を磁気抵抗効果膜に伝達するので、磁区制御
層を、特別に、クリーニングすることなく、安定した縦
バイアス磁界を得ることができる。この理由は、強磁性
膜−強磁性膜間の磁気的交換結合力は、反強磁性膜−強
磁性膜間の磁気的交換結合力に比べ、安定かつ強いので
、磁区制御層の表面状態にあまり依存しないからである
。

【００２１】また、磁区制御層の最上膜となる強磁性膜
の膜厚を変化させることによって、磁気抵抗効果膜に印
加する縦バイアス磁界の大きさを調整することが可能で
ある。この理由は、反強磁性膜と磁気抵抗効果膜との間
の磁気的交換結合力が、これらの膜の間に存在する強磁
性膜の膜厚によって調整することが可能だからである。

【００２２】また、反強磁性膜と磁気抵抗効果膜とを、
直接、接触させる場合においては、反強磁性膜は、Ｎｉ
−Ｆｅ合金およびＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金等の磁気抵抗効
果膜と、磁気的交換結合をする材料、例えば、Ｆｅ−Ｍ
ｎ合金等に限られる。しかし、本発明に係る磁気抵抗効
果型磁気ヘッドの磁区制御層においては、反強磁性膜の
上側、下側の強磁性膜あるいは非磁性結晶性層を適当に
選択することによって、Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｃｒ−Ｍｎ合
金、酸化Ｎｉ等の磁気抵抗効果膜と、直接には、磁気的
交換結合することが困難な反強磁性材料を、反磁性膜の
材料として使用できる。

【００２３】本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
磁区制御層は、磁気抵抗効果膜の形成前に、形成・加工
される。従って、磁区制御層の形成工程において、磁気
抵抗効果膜を損傷する恐れは全くない。このため、磁区
制御層を、イオンミリング法等で一括してパターニング
することができ、作製が容易である。また、本発明に係
る磁気抵抗効果型磁気ヘッドの磁区制御層は、磁気的交
換結合が不安定な反強磁性−強磁性部分を、大気に触れ
させることなく製造することができる。従って、磁区制
御層を、安定に再現性良く、容易に製造できる。

【００２４】

【実施例】実施例として、本発明に係る磁気抵抗効果型
磁気ヘッドを適用した磁気ディスク装置２００について
、図６を用いて説明する。図６は、この磁気ディスク装
置２００の概略構造を示す斜視図である。

【００２５】この磁気ディスク装置２００の概略構造を
説明する。同図に示すように、磁気ディスク装置２００
は、等間隔で一軸（スピンドル２０２）上に積層された
複数の磁気ディスク２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２
０４ｄ，２０４ｅと、スピンドル２０２を駆動するモー
タ２０３と、移動可能なキャリッジ２０６に保持された
磁気ヘッド群２０５ａ，２０５ｂ等と、このキャリッジ
２０６を駆動するボイスコイルモータ２１３を構成する
マグネット２０８およびボイスコイル２０７と、これら
を支持するベース２０１とを備えて構成される。また、
磁気ディスク制御装置等の上位装置２１２から送出され
る信号に従って、ボイスコイルモータ２１３を制御する
ボイスコイルモータ制御回路２０９を備えている。また
、上位装置２１２から送られてきたデータを書き込み方
式に対応し、磁気ヘッドに流すべき電流に変換する機能
と、磁気ディスク２０４ａ等から送られてきたデータを
増幅し、ディジタル信号に変換する機能とを持つライト
／リード回路２１０を備え、このライト／リード回路２
１０は、インターフェイス２１１を介して、上位装置２
１２と接続されている。

【００２６】次に、この磁気ディスク装置２００の動作
を、読出しの場合を例として説明する。上位装置２１２
から、インターフェイス２１１を介して、ボイスコイル
モータ制御回路２０９に、読出すべきデータの指示を与
える。ボイスコイルモータ制御回路２０９からの制御電
流によって、ボイスコイルモータ２１３がキャリッジ２
０６を駆動させ、指示されたデータが記憶されているト
ラックの位置に、磁気ヘッド群２０５ａ，２０５ｂ等を
高速で移動させ、正確に位置付けする。この位置付けは
、ボイスコイルモータ制御回路２０９と接続されている
位置決め用磁気ヘッド２０５ｂが、磁気ディスク２０４
ｃ上の位置を検出して提供し、データ用磁気ヘッド２０
５ａの位置制御を行うことによって行われる。また、ベ
ース２０１に支持されたモータ２０３は、スピンドル２
０２に取り付けた直径３．５インチの複数の磁気ディス
ク２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄ，２０４ｅ
を回転させる。次に、ライト／リード回路２１０からの
信号に従って、指示された所定の磁気ヘッドを選択し、
指示された領域の先頭位置を検出後、磁気ディスク上の
データ信号を読出す。この読出しは、ライト／リード回
路２１０に接続されているデータ用磁気ヘッド２０５ａ
が、磁気ディスク２０４ｄとの間で信号の授受を行うこ
とにより行われる。読みだされたデータは、所定の信号
に変換され、上位装置２１２に送出される。

【００２７】高性能磁気ディスク装置としては、磁気デ
ィスク上の面記録密度は１立方インチ当り５０メガビッ
ト以上、線記録密度は１インチ当り２５キロビット以上
、トラック密度は１インチ当り２０００トラック以上で
あることが望ましい。下記の本発明に係る磁気抵抗効果
型磁気ヘッドは、磁壁を生じない結果バルクハウゼンノ
イズが無く、高感度であるので、このヘッドを使用して
磁気ディスク装置を作製することによって、記録密度が
３００〜４００Ｍｂｉｔ／ｉｎｃｈであり、残留磁化が
０．５〜０．８Ｔである磁気ディスクを使用した磁気デ
ィスク装置を作製することができる。

【００２８】次に、上記磁気ディスク装置２００に使用
する磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００について、図１お
よび図７を用いて説明する。図１は、本発明に係る磁気
抵抗効果型磁気ヘッド１００の一部の概略構造を示す斜
視図である。図７は、この磁気抵抗効果型磁気ヘッド１
００の全体像を浮上面側から見た斜視図である。

【００２９】この磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００は、
図６，７に示すように、下部磁気シールド層１０と、こ
の下部磁気シールド層１０の上に形成される下部ギャッ
プ膜２０と、この下部ギャップ膜２０上の所定場所に所
定の間隔をおいて形成される一対の層からなる磁区制御
層３０と、この磁区制御層３０の上面を覆って上記一対
の層の間の上記下部ギャップ膜２０に接して形成される
磁気抵抗効果膜４０と、この磁気抵抗効果膜４０の上に
形成されるシャント膜５０と、このシャント膜５０上に
形成される信号取出し用電極６０と、上記各膜２０，４
０，５０、各層１０，３０および信号取出し用電極６０
を覆うように形成される上部ギャップ膜７０と、この上
部ギャップ膜７０の上に形成される上部磁気シールド層
８０とを備えて構成される。なお、図１では、上部ギャ
ップ膜７０および上部磁気シールド層８０は省略してい
る。

【００３０】各層および各膜の作用、材料等を次に説明
する。上部，下部磁気シールド層８０，１０は、磁気抵
抗効果膜４０に、信号磁界以外の磁界が影響するのを防
止し、磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００の信号分解能を
高める作用を行う。その材料は、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｏ
系の非晶質等の軟磁性であり、膜厚はおおよそ０．５〜
３μｍである。

【００３１】上記磁気シールド層８０，１０に隣接して
、磁気抵抗効果膜４０と信号取出し用電極導体６０と磁
区制御層３０とからなる磁気抵抗効果素子をはさみ込む
ように配置される上部，下部ギャップ膜７０，２０は、
上記磁気抵抗効果素子と、上部，下部磁気シールド層８
０，１０とを電気的、磁気的に隔離する作用をし、ガラ
ス，アルミナ等の非磁性、絶縁物よりなる。上部，下部
ギャップ膜７０，２０の膜厚は、磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッド１００の再生分解能に影響するため、磁気ヘッドに
望まれる記録密度に依存し、通常は、０．４〜０．１０
μｍの範囲である。

【００３２】この上部，下部ギャップ膜７０，２０の間
に形成される磁気抵抗効果素子は、上記のように、磁界
に対してその電気抵抗が変化する磁気抵抗効果膜４０と
、この磁気抵抗効果膜４０に信号検出電流を流すための
信号取出し用電極導体６０と、磁気抵抗効果膜４０の両
端にあり、この両端を単磁区化するに十分なレベルに、
磁気的に縦バイアスするための磁区制御層３０とからな
る。

【００３３】この磁区制御層３０は、磁気抵抗効果膜４
０の両端部にだけ形成され、磁気抵抗効果膜４０の端部
を単一磁区状態に維持するために、長さ方向の縦バイア
ス磁界を磁気抵抗効果膜４０に与える作用をする。この
結果、磁気抵抗効果膜４０に磁壁が生じることは無く、
磁壁の発生に起因するバルクハウゼンノイズを低減する
。磁区制御層３０を、磁気抵抗効果膜４０の端部に限定
して設けるのは、磁気抵抗効果膜４０の中央領域の長さ
が長すぎない限り、この端部を単一磁区状態に維持する
と、上記中央領域も強制的に単一磁区になるからである
。また、このような構造では、上記中央領域の磁気モー
メントの方向が容易に変化するので、磁気抵抗効果膜全
体に磁区制御層を形成したときに生じる感度の低下をも
たらすことがない。

【００３４】磁気抵抗効果膜４０は、Ｎｉ−Ｆｅ合金、
Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金等のような、磁
化の方向によって電気抵抗が変化する強磁性薄膜で形成
される。その膜厚は、約０．０１〜０．０４５μｍであ
る。

【００３５】信号取出し用電極導体６０は、磁気抵抗効
果膜４０に十分な電流（例えば、約１×１０６〜１×１
０７Ａ／ｃｍ２）を流すため、通常、電気抵抗が十分小
さい銅や金等の薄膜が用いられる。

【００３６】シャント膜５０は、磁気抵抗効果膜４０を
高感度にするに十分なレベルに、磁気的横バイアスを印
加する作用を行う。磁気的横バイアスを印加するために
、シャント膜を用いる方法を、シャントバイアス法とい
う。シャントバイアス法においては、シャント膜として
、磁気抵抗効果膜４０上に、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，
Ｗ等の薄い金属膜を形成する。通常、その膜厚は、０．
０１〜０．０４μｍ程度である。また、シャントバイア
ス法においては、シャント膜５０に流れる電流によって
横バイアス磁界が変化するので、シャント膜５０の膜厚
とともに、比抵抗も調整することが必要である。このシ
ャント膜５０の比抵抗の値は、通常、磁気抵抗効果膜の
比抵抗の値の１〜４倍程度である。

【００３７】このシャントバイアス法以外に、高密度磁
気記録用の磁気抵抗効果型磁気ヘッドに適した、磁気抵
抗効果膜を高感度にするに十分なレベルに、磁気的横バ
イアスを印加する方法として、例えば、セルフバイアス
法とソフト膜バイアス法とがある。いずれの方法も、磁
気的横バイアスを印加する層を、磁気抵抗効果素子に隣
接して形成する方法である。

【００３８】セルフバイアス法は、磁気抵抗効果素子に
流れる電流によって発生する磁界を利用する方法であり
、隣接して形成された磁気シールド層によって、横バイ
アス磁界が増強されるので、磁気抵抗効果膜を磁気シー
ルド層に近接させることが重要である。

【００３９】ソフト膜バイアス法は、非磁性層を介して
、磁気抵抗効果膜に隣接して、軟磁気特性を有する強磁
性膜を形成し、磁気抵抗効果膜に流れる電流によって発
生する磁界を、効率良く、磁気抵抗効果膜に印加する方
法である。これらの方法は単独で用いられるばかりでな
く、これらの方法を適当に組み合わせた複合バイアス法
も用いられる。

【００４０】次に、磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００の
製造方法について説明する。なお、下記の薄膜形成法お
よびパターニング方法は、周知の技術であるスパッタリ
ング法やエッチング法等を用いた。

【００４１】最初に、下部磁気シールド層１０とするＮ
ｉ−Ｆｅ合金を２μｍの厚さに形成し、その後、その上
部に、下部ギャップ膜２０とするアルミナを０．３μｍ
の厚さに形成する。そして、この下部磁気シールド層１
０と下部ギャップ膜２０とを所定の形状に加工する。こ
こで、下部磁気シールド層１０の端部は、図７に示すよ
うに、基板面に対して傾斜するように加工する。これは
下部磁気シールド層１０を覆う形に形成される信号取出
し用電極導体６０が、下部磁気シールド層１０の端部で
断線するのを防止するためである。次に、下部ギャップ
膜２０上に、磁区制御層３０を形成する。磁区制御層の
形成については後述する。この磁区制御層３０を、磁気
抵抗効果膜４０の端部に相当する部分だけが残存するよ
うにパターニングする。この結果、磁区制御層３０は、
一対の層となる。次に、磁区制御層３０上と、磁区制御
層３０を構成する一対の層の間の下部ギャップ膜２０上
とに、磁気抵抗効果膜４０とするＮｉ−Ｆｅ合金膜を４
００Åの厚さに形成し、続いて、シャント膜５０とする
ニオブ膜を４００Åの厚さに形成する。このシャント膜
５０は、この膜を流れる電流で生ずる磁界によって、磁
気抵抗効果膜４０を高感度にするのに十分なレベルに、
横バイアス磁界を印加するためのものである。その後、
信号取出し用電極導体６０とする金とチタンの２層膜を
０．１μｍの厚さに形成した後、加工し、さらに、その
上部に、上部ギャップ膜７０とするアルミナを０．３μ
ｍの厚さに形成する。次に、上部磁気シールド層８０と
するＮｉ−Ｆｅ合金膜を２μｍの厚さに形成し、保護膜
としてアルミナを形成し、磁気抵抗効果型磁気ヘッド１
００の作成を完了する。図１では、上部ギャップ膜７０
、上部磁気シールド８０、および保護膜は省略している
。図７では、保護膜を省略している。

【００４２】本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッドは
、磁気抵抗効果膜の端部に磁区制御層を有しており、こ
の磁区制御層によって、磁気抵抗効果膜の端部が単一磁
区状態になるのに十分なレベルに、長さ方向の縦バイア
ス磁界が印加される。この結果、磁気抵抗効果膜の中央
部の感磁領域にも、磁区の発生が抑圧され、バルクハウ
ゼンノイズの発生が抑えられる。

【００４３】また、後述するように、本発明に係る磁気
抵抗効果型磁気ヘッドにおいては、磁区制御層を形成後
、磁気抵抗効果膜を形成しているので、磁区制御層の最
上層である強磁性膜と強磁性の磁気抵抗効果膜とが接触
し、このために、磁区制御層の表面をクリーニングする
ことなく、安定で強い磁気的結合が得られる。

【００４４】次に、上記した本発明に係る磁気抵抗効果
型磁気ヘッドの構成要素の一つである磁区制御層の構造
について述べる。

【００４５】この磁区制御層の特徴は、第１に、反強磁
性膜と強磁性膜との界面近傍における反強磁性膜のスピ
ンの配列を利用して、強磁性膜のスピンの向きを、反強
磁性膜の界面近傍のスピンの向きにほぼ一致させる磁気
的交換結合によって、強磁性膜の磁化を単一方向に向け
させ、、それによって、磁気抵抗効果膜を単一磁化状態
にするという点である。第２は、この磁区制御層の最上
層（磁気抵抗効果膜と接触する層）を強磁性膜とした点
である。磁区制御層の最上層を強磁性膜とすると、磁区
制御層の反強磁性膜と磁気抵抗効果膜とは、強磁性膜を
介して、結合することになる。この結果、磁区制御層の
パターニングに際して、その表面が多少汚染されても、
磁区制御層と磁気抵抗効果膜との結合の強さに大きな変
化はない。この理由は、反強磁性−強磁性間の結合は弱
いので、表面が清浄でなければ結合しないが、強磁性−
強磁性間の結合は強く、その表面状態に大きく依存する
ことはないからである。

【００４６】以下、図を用いて、具体例をあげて磁区制
御層について説明する。

【００４７】図２は、本発明に係る磁区制御層の一例を
示す断面図である。図２に示す磁区制御層３００は、第
１の強磁性膜３０１と、反強磁性膜３０２と、第２の強
磁性膜３０３とを積層した構造である。

【００４８】この磁区制御層３００を製造する際には、
同一の真空容器内において、連続的に成膜することが望
ましい。この理由は、磁区制御層３００は、反強磁性−
強磁性結合を含み、この結合の強さは表面の清浄さに敏
感に影響されるので、形成された薄膜の汚染を防止する
ためである。従って、同一の真空容器内に、Ｆｅ−Ｍｎ
合金とＮｉ−Ｆｅ合金との２つのターゲットを備えたス
パッタ装置を用いて、磁区制御層の各々の薄膜を連続的
に形成している。この結果、磁区制御層を、安定に、再
現性よく作製することができる。成膜には、通常のフォ
トリソグラフィー技術を用いて、レジストパターンを形
成し、例えば、イオンミリング法等のエッチング技術を
用いて、一括して、パターニングすることによって行う
。これらの方法は、簡単であり、また、寸法精度も高く
、安定に磁区制御層を加工することができるので、得ら
れる磁区制御層の品質は安定している。

【００４９】具体的には、まず、第１の強磁性膜３０１
とするＮｉ−Ｆｅ合金を２００Åの厚さに形成し、次に
、反強磁性膜３０２とするＦｅ−Ｍｎ合金を１００〜４
００Åの厚さに形成し、さらに、その上に第２の強磁性
膜３０３とするＮｉ−Ｆｅ合金を１００〜４００Åの厚
さに形成する。その後、所定の形状に、パターニングす
る。

【００５０】第１の強磁性膜３０１は、反強磁性膜３０
２形成の際に、磁気抵抗効果膜の長さ方向に、磁気的に
飽和させた状態に維持しておく。この理由は、反強磁性
膜３０２のスピンが第１の強磁性膜３０１の磁化の方向
、すなわち、反強磁性膜３０２形成時に印加する外部磁
界の方向に整列するのを容易にするためである。

【００５１】また、第１の強磁性膜３０１は、反強磁性
膜３０２とするＦｅ−Ｍｎ合金層形成の際の下地層とし
ての役割も果たしている。周知のように、Ｆｅ−Ｍｎ合
金においては、室温以上のネール温度を有するのは面心
立方構造のガンマ相のみである。しかし、このガンマ相
は、安定に存在する温度が高いので、スパッタ法などの
通常の作製法によっては、安定な相として形成されない
。磁区制御層３００においては、第１の強磁性膜３０１
とするＮｉ−Ｆｅ合金層が面心立方構造である。従って
、面心立方構造である第１の強磁性膜３０１上にＦｅ−
Ｍｎ合金層を形成すると、反強磁性膜３０２とするＦｅ
−Ｍｎ合金層はエピタキシャル的に成長するので、安定
に、面心立方構造であるガンマ相が形成される。しかし
、Ｆｅ−Ｍｎ合金層の厚さが厚くなると、結晶本来のも
つ構造の固有性のため、Ｆｅ−Ｍｎ合金層の上部では、
ガンマ相から室温以上にネール温度を有しないアルファ
相に遷移する。この磁区制御層３００では、この遷移が
生ずるＦｅ−Ｍｎ合金層の限界の膜厚は約１０００Åで
あることが判明した。従って、約１０００Å以上の膜厚
においては、Ｆｅ−Ｍｎ合金層からなる反強磁性膜３０
２はアルファ相となるので、この反強磁性膜３０２と第
２の強磁性膜３０３との間で、反強磁性−強磁性結合が
生じない場合が多く、磁区制御層の形成が不可能である
ことが明らかになった。

【００５２】次に、上記第２の強磁性膜３０３の厚さと
結合磁界の大きさとの関係を、図３を用いて示す。図３
は、強磁性膜３０３の厚さと結合磁界の大きさとの関係
を示すグラフである。縦軸は結合磁界の大きさを示し、
横軸は第２の強磁性膜の膜厚を示す。ここで、結合磁界
の大きさとは、強磁性膜とするＮｉ−Ｆｅ合金層と、反
強磁性膜とするＦｅ−Ｍｎ合金層との間の反強磁性−強
磁性結合によって、強磁性膜の磁化曲線が反強磁性膜の
スピンの配列した方向にシフトする量をいう。ここでは
、Ｂ−Ｈループトレーサーで測定した磁化曲線の原点か
らのシフト量を結合磁界とした。

【００５３】図３に示す値は、第１の強磁性膜とするＮ
ｉ−Ｆｅ合金を２００Å、反強磁性膜とするＦｅ−Ｍｎ
合金を１００Å、第２の強磁性膜とするＮｉ−Ｆｅ合金
を１００〜６００Åの厚さに形成して磁区制御層とし、
その上に磁気抵抗効果膜に相当するものとして、Ｎｉ−
Ｆｅ層を４００Åの厚さに形成し、その結合磁界の大き
さを、第２の強磁性膜の厚さに対して示したものである
。図に示すように、第２の強磁性膜の膜厚によって結合
磁界の大きさは変化する。結合磁界の大きさは、磁気抵
抗効果膜の端部を単一磁区状態にするのに十分な大きさ
があればよく、必要以上に大きな結合磁界は、磁気抵抗
効果膜の感度を低下させる要因となるので、磁区制御層
の形状によって調整可能なことか望ましい。

【００５４】本磁区制御層は、第２の強磁性膜の膜厚を
変化させることによって、この結合磁界の大きさを変化
させることができ、磁気抵抗効果素子を最適設計するこ
とが可能である。また、この例では、第２の強磁性膜を
形成した後、これを真空槽中から取り出し、一旦、大気
中に放置し、その後、再び、真空槽中に入れて、磁気抵
抗効果膜とするＮｉ−Ｆｅ層を形成している。結合磁界
の大きさは、第２の強磁性膜を形成後、大気に触れさせ
ること無く、連続的に、磁気抵抗効果膜とする膜を形成
した場合と全く違いは見られなかった。この結果、第２
の強磁性膜を介しての、反強磁性膜と磁気抵抗効果膜と
の反強磁性ー強磁性結合が、第２の強磁性膜の表面の汚
染によらず、安定なものであることがわかった。

【００５５】次に、磁区制御層の寸法と磁気抵抗効果膜
の磁区状態との関係について、図を用いて説明する。図
８は、磁区制御層の有無による磁気抵抗効果膜の磁区構
造の違いを示す説明図である。図９は、磁区制御層と磁
気抵抗効果膜との概略構造を示す斜視図である。

【００５６】図８においては、磁区制御層が無い場合８
０１を上に示し、磁区制御層が有る場合８０２を下に示
す。図９に示すように、磁気抵抗効果膜８０６の幅ｈは
１０μｍ、全体の長さ（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ２）は９０μｍ
である。磁区制御層８０５は、磁気抵抗効果膜８０６の
両端３０μｍの部分（Ｌ２で示す部分）に形成されてい
る。また、磁区制御層８０５は、第１の強磁性膜８１０
とするＮｉ−Ｆｅ合金層を２００Åの厚さ、反強磁性膜
８２０とするＦｅ−Ｍｎ合金層を１００Åの厚さ、第２
の強磁性膜８３０とするＮｉ−Ｆｅ合金層を１００Åの
厚さに形成した３層膜で構成されている。磁気抵抗効果
膜８０６の膜厚は４００Åである。磁区構造はビッター
法で観察した。

【００５７】図８に示すように、磁区制御層の無い場合
８０１は、磁気抵抗効果膜８０６の端部に磁区８０３が
発生する。このような磁区８０３が発生すると、その磁
壁８０４が媒体からの信号磁界によって不規則に移動す
るため、信号再生時にバルクハウゼンノイズと呼ばれる
ノイズが発生する原因となる。

【００５８】一方、磁区制御層８０５を磁気抵抗効果膜
８０６の両端部に形成した場合８０２には、磁気抵抗効
果膜８０６には磁区８０３は発生しない。この理由は、
磁気抵抗効果膜８０６の端部に設けられた磁区制御層８
０５によって、磁気抵抗効果膜８０６の端部が単一磁区
状態になり、その結果、中央部の信号検出部（長さＬ１
に相当する部分）も単一磁区状態になるからである。従
って、磁壁は生じないので、信号再生時にノイズの発生
はない。

【００５９】次に、磁区制御層および磁気抵抗効果膜の
寸法によって、磁気抵抗効果膜の磁区状態がどのように
変化するかを、図を用いて示す。

【００６０】図１０は、磁区制御層および磁気抵抗効果
膜の寸法によって磁気抵抗効果膜の磁区状態がどのよう
に変化するかを示すグラフである。同図において、横軸
は磁区制御層の第２の強磁性膜（図９に示す第２の強磁
性膜８３０）の膜厚であり、縦軸は磁気抵抗効果膜の中
央の磁区制御層の付いていない部分の長さ（図９におけ
るＬ１に相当する。）である。実験に用いた試料は図９
に示すものと、Ｌ１以外は、同じであり、磁気抵抗効果
膜の幅ｈは１０μｍで、磁区制御層は磁気抵抗効果膜の
両端の長さＬ２＝３０μｍの部分に形成している。また
、同図中、白丸は単磁区となった場合示し、黒丸は磁区
が発生した場合を示す。

【００６１】本実験においては、磁区制御層は磁気抵抗
効果膜の端部にだけ形成されているので、磁気抵抗効果
膜の中央部分の長さが長い場合は、十分な縦バイアス磁
界が磁気抵抗効果膜の中央部に印加されず、磁区が発生
しやすいことがわかった。また、磁区制御層の第２の強
磁性膜の膜厚が厚い場合は、磁気抵抗効果膜と磁区制御
層の間の交換結合の大きさが小さくなるので、磁区が発
生しやすくなることがわかった。本実験では、図１０の
斜線８４０よりも右上の領域では、磁区制御層を設けて
も磁気抵抗効果膜は単一磁区状態にならないことがわか
った。この結果から、例えば、磁気抵抗効果膜の中央部
分の長さＬ１＝３０μｍの場合には、磁区制御層の第２
の強磁性膜の膜厚を６００Å以下にすれば、磁気抵抗効
果膜を単一磁区状態にすることができることがわかった
。

【００６２】本実験においては、作製法上の利便を考慮
して、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜として、磁気抵
抗効果膜と同じＮｉ−Ｆｅ層を用い、また、反強磁性膜
にはＦｅ−Ｍｎ層を用いているが、これらの材料は、反
強磁性−強磁性結合を生ずるものならば、どのような材
料であってもよく、上記の材料に限定されない。反強磁
性膜と結合する第２の強磁性膜は、単に、反強磁性膜の
スピン配列を、その上部の磁気抵抗効果膜に伝達する働
きを行えばよいので、保磁力や異方性磁界などの磁気特
性に拘束されない。よって、第２の強磁性膜とする材料
の選定の幅が広がる。

【００６３】しかし、第２の強磁性膜が、例えば、Ｆｅ
のように体心立方構造を有する場合には、第２の強磁性
膜の結晶構造が、磁気抵抗効果膜として用いられるＮｉ
−Ｆｅ合金層の結晶構造と異なるので、Ｎｉ−Ｆｅ合金
層の結晶構造が乱れ、この結果、磁気特性が損なわれて
しまう。

【００６４】このように、第２の強磁性膜と磁気抵抗効
果膜との結晶構造が異なる場合には、両層の間に第３の
強磁性膜として、特定の結晶構造をもたない非晶質磁性
合金層を挿入することで、この問題を解決できる。上記
ＦｅとＮｉ−Ｆｅ合金の場合は、その間に、非晶質磁性
合金として、ＣｏとＺｒとＭｏの合金膜を２００Å挿入
することによって、磁気抵抗効果膜の磁気特性を損なう
ことなく、磁区制御層を磁気抵抗効果膜と磁気的に結合
させることができる。

【００６５】次に、反強磁性膜として用いる材料につい
て説明する。反強磁性膜としては、本例では、Ｆｅ−Ｍ
ｎ合金を用いているが、このＦｅ−Ｍｎ合金は著しく耐
食性が悪い。このＦｅ−Ｍｎ合金に、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ
、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｅから選ばれた１つの金属を約
１０％添加することで、耐食性を大幅に改善することが
できる。このように、Ｐｔ等を添加した場合も、Ｆｅ−
Ｍｎ合金の場合と全く同様にして、磁区制御層を製造す
ることができる。

【００６６】また、反強磁性膜の材料としては、Ｆｅ−
Ｍｎ合金のほかに、例えば、酸化ＮｉやＣｒ−Ｍｎ合金
などを使用することが可能である。しかし、この場合に
は、第１の強磁性膜と第２の強磁性膜とを、反強磁性材
料に適合した材料に替えることが必要である。これを反
強磁性膜の材料としてＣｒ−Ｍｎ合金を用いる場合を例
にして説明する。

【００６７】Ｃｒ−Ｍｎ合金は、結晶構造が体心立方構
造である。従って、第１の強磁性膜としてＮｉ−Ｆｅ合
金層を用いると、その結晶構造が面心立方構造であるの
で、反強磁性膜となるＣｒ−Ｍｎ合金層の結晶構造が乱
れ、安定に反強磁性が発原しない。同様の理由で、Ｃｒ
−Ｍｎ合金層上に形成する第２の強磁性膜も、Ｃｒ−Ｍ
ｎ層と同様の結晶構造とすることが望ましい。このため
、Ｃｒ−Ｍｎ合金を反強磁性膜として用いるときは、第
１、第３の強磁性体は、例えば、Ｆｅなどの体心立方構
造を有する金属とすることが望ましい。

【００６８】なお、第２の強磁性膜を体心立方構造の磁
性金属とする場合は、磁気抵抗効果膜とするＮｉ−Ｆｅ
合金の結晶構造と異なるので、磁気抵抗効果膜であるＮ
ｉ−Ｆｅ合金の結晶構造が乱されることになる。そのた
め、第２の強磁性膜の上に、さらに、第３の強磁性膜と
して非晶質磁性金属を形成することが望ましい。または
、第２の強磁性膜を非晶質合金層としても同様の効果が
ある。

【００６９】次に、磁気抵抗効果膜の材料について説明
する。これまでは、磁気抵抗効果膜として、Ｎｉ−Ｆｅ
合金を用いる場合について述べてきたが、このＮｉ−Ｆ
ｅ合金よりも磁界の変化に対して、電気抵抗の変化の大
きい合金である、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金も磁気抵抗効果
膜として使用することができる。Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金
を磁気抵抗効果膜に用いる場合には、磁区制御層の第２
の強磁性膜も同じＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金とした方が、磁
気抵抗効果膜の結晶構造の乱れが少なく、その結果、磁
気的結合が安定になる。

【００７０】次に、上記した反強磁性ー強磁性結合によ
る強磁性膜の磁化曲線のシフト量を示す結合磁界の大き
さと、磁気抵抗効果膜との関係について説明する。磁区
制御層による結合磁界の大きさは、本来、磁気抵抗効果
膜の膜厚、その幅および長さなどの寸法によって最適値
が存在する。結合磁界の大きさが、磁気抵抗効果膜の端
部を単一磁区状態に維持するに十分なレベル以下であり
、この端部に、縦バイアス磁界を印加するのに必要な値
よりも小さければ、磁気抵抗効果膜に磁区が発生してし
まう。一方、必要な値よりも大きすぎれば、磁気抵抗効
果膜の磁界検出感度を低下させてしまう。上記のように
、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいては、
結合磁界の大きさを、磁区制御層の第２の強磁性膜の膜
厚によって変化させることができる。狭トラック磁気抵
抗効果型磁気ヘッドとしての、一般的な、磁気抵抗効果
膜の寸法である、幅５ミクロン、長さ９０ミクロン、端
部（磁区制御層のある部分）の長さ３０ミクロン、中央
感磁領域の長さ３０ミクロン、膜厚４００Åでは、結合
磁界の大きさは、１０エルステッド以上でなくては磁気
抵抗効果膜は単一磁区化しない。このためには、図３に
示すように、第２の強磁性膜の膜厚を４００Å以下とす
ることが必要である。また、本発明に係る磁気抵抗効果
型磁気ヘッドにおける磁区制御層は、磁気抵抗効果膜の
端部に段差を生じさせることになり、この段差は、磁気
抵抗効果膜が単一磁区化することを阻害するように作用
する。従って、反強磁性膜の厚さを４００Å以下として
、段差が全体として磁気抵抗効果膜の２倍程度となるよ
うに抑えることが望ましい。

【００７１】次に、磁区制御層の他の例について、図を
用いて説明する。図４は、磁区制御層３５０の構造を示
す拡大断面図である。この磁区制御層３５０は、２層構
造であり、下の層（先に形成する層）は反強磁性膜３１
１、その上の層は強磁性膜３１２である。その製造方法
は、第１の反強磁性膜３１１を１００〜４００Åの厚さ
に形成する。次に、第２の強磁性膜３１２を１００〜４
００Åの厚さに形成する。いずれの層も、周知の成膜技
術を使用する。

【００７２】次に、これらの層の材料について説明する
。反強磁性膜３１１としては、特別な下地層等が存在し
なくても安定な反強磁性膜を形成できる、例えば、酸化
ＮｉやＣｒ−Ｍｎ合金等が使用可能である。Ｆｅ−Ｍｎ
合金等のように固有の結晶構造の下地層を付与しなけれ
ば安定に反強磁性相が形成されない材料は、本例の磁区
制御層として用いることはできない。また、反強磁性膜
３１１と強磁性膜３１２とは、結晶構造が同一であるこ
とが望ましい。例えば、反強磁性膜の材料としてＣｒ−
Ｍｎ合金を用いる場合には、強磁性膜の材料としては、
同様の結晶構造をとる磁性金属、例えば、Ｆｅを用いる
。しかし、この場合には、強磁性膜の結晶構造が、磁気
抵抗効果膜に用いられるＮｉ−Ｆｅ合金と異なるため、
磁気抵抗効果膜の磁気特性が損なわれる。このようなと
きは、強磁性膜の上部に、非晶質磁性合金、例えば、Ｃ
ｏ−Ｚｒ−Ｍｏ膜を厚さ２００Å程度挿入すればよい。

【００７３】本例では、製造工程において、反強磁性膜
３１１の形成時に、そのスピンの方向（磁気モーメント
の向き？）を特定の方向に整列させるための強磁性膜が
存在しない。このため、反強磁性膜３１１のスピンを整
列させるために、製造した磁区制御層３５０を反強磁性
膜３１１のネール温度以上まで加熱し、磁場を印加しな
がらネール温度以下まで冷却することが必要である。

【００７４】次に、磁区制御層のさらに他の例について
、図を用いて説明する。図５は、磁区制御層３６０の構
造を示す拡大断面図である。この磁区制御層３６０は、
３層構造であり、下の層（先に形成する層）は非磁性結
晶性膜３２１、その上の層は反強磁性膜３２２、さらに
、その上の層は強磁性膜３２３である。

【００７５】その製造方法は、周知の成膜技術を用いて
、まず、非磁性結晶性層３２１を形成し、その上に反強
磁性膜３２２を形成し、さらに、その上に強磁性膜３２
３を形成する。

【００７６】この磁区制御層３６０においては、反強磁
性膜３２２を安定に形成するために、反強磁性膜３２２
と同じ結晶構造をもつ非磁性結晶性膜３２１を下地層と
して、予め、形成する。例えば、反強磁性膜３２２とし
て、Ｆｅ−Ｍｎ合金を用いる場合には、非磁性結晶性層
３２１として、同じ面心立方構造の銅を用いる。また、
反強磁性膜３２２として、Ｃｒ−Ｍｎ合金を用いる場合
には、やはり、同様のＣｒを非磁性結晶性層３２１とし
て用いることによって、安定に、反強磁性膜３２２を形
成することができる。この場合においても、上記の例の
場合と同様に、スピンの方向を整列させるための強磁性
膜が存在しないので、反強磁性膜３２２のスピンを整列
させるために、磁区制御層３６０を反強磁性膜３２２の
ネール温度以上まで加熱し、磁場を印加しながらネール
温度以下まで冷却することが必要である。

【００７７】

【発明の効果】本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッド
においては、磁区制御層が磁気抵抗効果膜の端部下側に
だけ形成されるので、磁気抵抗効果膜の中央部の信号検
出部分における異方性磁界が増大することはない。この
ため、磁気抵抗効果素子の信号検出感度は磁区制御層を
設けない場合と同程度であり、磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドの持つ高感度特性を損なうことはない。また、この磁
区制御層は、磁気抵抗効果膜の端部を単一磁区状態に維
持し、その結果、磁気抵抗効果膜中央部の信号検出部に
おいても、磁区の発生を抑制し、磁壁が生じることはな
い。従って、磁気抵抗効果膜において、磁壁の移動によ
って生じるバルクハウゼンノイズの発生が抑制される。

【００７８】さらに、磁区制御層の形成・加工は、磁気
抵抗効果膜の形成以前に行われ、磁区制御層の形成工程
においては、磁気抵抗効果膜は形成されていないので、
磁区制御層の形成工程で、磁気抵抗効果膜が損傷を与え
られることはない。また、磁区制御層の最上膜を強磁性
膜としているので、特別な、クリーニング手段を用いる
ことなく、磁区制御層と磁気抵抗効果膜とを磁気的に結
合させることができる。従って、本発明に係る磁気抵抗
効果型磁気ヘッドには、磁気抵抗効果膜の損傷は無く、
また、クリーニングによって生ずる、磁気抵抗効果膜の
厚さの変動やその膜の表面状態の不安定が除かれている
ので、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの特性が安定になる。 この結果、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッドを用
いれば、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの歩留まりが向上す
るという効果がある。また、特性の安定した磁気抵抗効
果型磁気ヘッドを作製できるという効果がある。

【００７９】本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッドに
おける磁区制御層では、反強磁性膜上に形成された強磁
性膜の膜厚を変えることによって、反磁性膜と磁気抵抗
効果膜との結合磁界の大きさを調整することができるの
で、この結合磁界の大きさを任意の値に設定することが
できる。この結果、結合磁界の値を、磁気抵抗効果膜と
磁区制御層との寸法によって定まる最適な結合磁界の値
に設定できる。

【００８０】さらに、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気
ヘッドにおける磁区制御層では、反強磁性膜の下側の層
、および、上側の強磁性膜を種々変えることによって、
反強磁性膜として様々な材料を用いることができる。こ
のため、直接には、磁気抵抗効果膜と磁気的交換結合を
しないような、例えば、Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｃｒ−Ｍｎ合
金、酸化Ｎｉなどの耐食性に優れた材料を反強磁性膜の
材料として使用でき、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの信頼
性を向上させるという効果がある。

【００８１】本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
製造方法においては、交換結合の不安定な反強磁性−強
磁性の結合部分を、同一真空容器中で大気に触れさせる
ことなく連続して作製できる。この結果、反強磁性−強
磁性膜の結合は再現性がよいので、磁気抵抗効果型磁気
ヘッドの歩留まりを向上させるという効果がある。また
、上記製造方法では、磁気抵抗効果膜を損傷すること無
く、一括してパターニングできる。この結果、磁気抵抗
効果型磁気ヘッドの作成法が容易になる効果がある。

【００８２】本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッドは
、磁気抵抗効果膜の磁壁移動に起因するバルクハウゼン
ノイズの発生がなく、また、磁気的特性が均一であるの
で、高い記録密度で、記録媒体上に記録・再生ができる
。従って、この磁気抵抗効果型磁気ヘッドを使用した高
密度磁気記録の大容量磁気記録装置等の磁気ディスク装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッドの一部
の概略構造を示す斜視図

【図２】磁区制御層の一例を示す断面図

【図３】強磁性
膜の厚さと結合磁界の大きさとの関係を示すグラフ

【図４】磁区制御層の構造を示す拡大断面図

【図５】磁
区制御層の構造を示す拡大断面図

【図６】本発明に係る
磁気ディスク装置の概略構造を示す斜視図

【図７】本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッドの全体
像を浮上面側から見た斜視図

【図８】磁区制御層の有無による磁気抵抗効果膜におけ
る磁区構造の違いを示す説明図

【図９】磁区制御層と磁気抵抗効果膜との概略構造を示
す斜視図

【図１０】磁気抵抗効果膜における磁区状態の変化を示
すグラフ

【符号の説明】

１０…下部磁気シールド層、２０…下部ギャップ膜、３
０，８０５…磁区制御層、４０，８０６…磁気抵抗効果
膜、５０…シャント膜、６０…信号取出し用電極導体、
７０…上部ギャップ膜、８０…上部磁気シールド層、１
００…磁気抵抗効果型磁気ヘッド、２００…磁気ディス
ク装置、８０３…磁区、８０４…磁壁

Claims (41)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気抵抗効果膜を単一磁区状態にする磁区
   制御層を、磁気抵抗効果膜の両端部に備えて構成される
   磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、上記磁区制御層は
   、磁気抵抗効果膜の下地側に形成され、磁気抵抗効果膜
   を単一磁区状態にする多層膜であることを特徴とする磁
   気抵抗効果型磁気ヘッド。
2. 【請求項２】上記磁区制御層は、第１の強磁性膜と反強
   磁性膜と第２の強磁性膜とを順次積層して構成される３
   層膜であることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効
   果型磁気ヘッド。
3. 【請求項３】上記磁区制御層は、反強磁性膜と強磁性膜
   とを順次積層して構成される２層膜であることを特徴と
   する請求項１記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
4. 【請求項４】上記磁区制御層は、非磁性結晶性膜と反強
   磁性膜と強磁性膜とを順次積層して構成される３層膜で
   あることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果型磁
   気ヘッド。
5. 【請求項５】上記磁区制御層は、第１の強磁性膜と反強
   磁性膜と第２の強磁性膜と第３の強磁性膜とを順次積層
   して構成される４層膜であることを特徴とする請求項１
   記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
6. 【請求項６】上記第１の強磁性膜および第２の強磁性膜
   は同一で、ＮｉーＦｅ合金およびＮｉーＦｅーＣｏ合金
   のうちのいずれかの合金を用いることを特徴とする請求
   項２記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
7. 【請求項７】上記第２の強磁性膜は、非晶質Ｃｏ合金か
   らなることを特徴とする請求項２記載の磁気抵抗効果型
   磁気ヘッド。
8. 【請求項８】上記第１の強磁性膜は、ＮｉーＦｅ合金お
   よびＮｉーＦｅーＣｏ合金のうちのいずれかの合金を用
   いるとともに、上記第２の強磁性膜は非晶質Ｃｏ合金を
   用いることを特徴とする請求項２記載の磁気抵抗効果型
   磁気ヘッド。
9. 【請求項９】上記反強磁性膜は、ＦｅーＭｎ合金，Ｆｅ
   ーＭｎーＰｄ合金，ＦｅーＭｎーＰｔ合金，ＦｅーＭｎ
   ーＲｈ合金，ＦｅーＭｎーＩｒ合金，ＦｅーＭｎーＲｕ
   合金，ＦｅーＭｎーＯｓ合金，およびＦｅーＭｎーＲｅ
   合金のうちのいずれかの合金を用いることを特徴とする
   請求項２，６，７，または８記載の磁気抵抗効果型磁気
   ヘッド。
10. 【請求項１０】上記反強磁性膜は、その結晶構造が、第
    ２の強磁性膜の結晶構造と同じ結晶構造であることを特
    徴とする請求項２記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
11. 【請求項１１】上記反強磁性膜の膜厚は、４００Å以下
    であることを特徴とする請求項２，６，７，８，９また
    は１０記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
12. 【請求項１２】上記第２の強磁性膜の膜厚は、４００Å
    以下であることを特徴とする請求項２，６，７，８，９
    ，１０または１１記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
13. 【請求項１３】上記磁区制御層は、磁気抵抗効果膜のト
    ラック部より外側に形成されることを特徴とする請求項
    ２，６，７，８，９，１０，１１または１２記載の磁気
    抵抗効果型磁気ヘッド。
14. 【請求項１４】上記第２の強磁性膜と反強磁性膜との結
    合磁界の大きさは、１０エルステッド以上であることを
    特徴とする請求項２，６，７，８，９，１０，１１、１
    ２または１３記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
15. 【請求項１５】上記強磁性膜は、ＮｉーＦｅ合金，Ｎｉ
    ーＦｅーＣｏ合金および非晶質Ｃｏ合金のうちのいずれ
    かの合金を用いることを特徴とする請求項３記載の磁気
    抵抗効果型磁気ヘッド。
16. 【請求項１６】上記反強磁性膜は、その結晶構造が、強
    磁性膜の結晶構造と同じ結晶構造であることを特徴とす
    る請求項３または１５記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
    。
17. 【請求項１７】上記反強磁性膜の膜厚は、４００Å以下
    であることを特徴とする請求項３，１５または１６記載
    の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
18. 【請求項１８】上記強磁性膜の膜厚は、４００Å以下で
    あることを特徴とする請求項３，１５，１６または１７
    記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
19. 【請求項１９】上記磁区制御層は、磁気抵抗効果膜のト
    ラック部より外側に形成されることを特徴とする請求項
    ３，１５，１６，１７または１８記載の磁気抵抗効果型
    磁気ヘッド。
20. 【請求項２０】上記強磁性膜と反強磁性膜との結合磁界
    の大きさは、１０エルステッド以上であることを特徴と
    する請求項３，１５，１６，１７，１８または１９記載
    の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
21. 【請求項２１】上記強磁性膜は、ＮｉーＦｅ合金，Ｎｉ
    ーＦｅーＣｏ合金および非晶質Ｃｏ合金のうちのいずれ
    かの合金を用いることを特徴とする請求項４記載の磁気
    抵抗効果型磁気ヘッド。
22. 【請求項２２】上記非磁性結晶成膜の結晶構造と、上記
    反強磁性膜の結晶構造とは同じであることを特徴とする
    請求項４記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
23. 【請求項２３】上記反強磁性膜は、ＦｅーＭｎ合金，Ｆ
    ｅーＭｎーＰｄ合金，ＦｅーＭｎーＰｔ合金，ＦｅーＭ
    ｎーＲｈ合金，ＦｅーＭｎーＩｒ合金，ＦｅーＭｎーＲ
    ｕ合金，ＦｅーＭｎーＯｓ合金，およびＦｅーＭｎーＲ
    ｅ合金のうちのいずれかの合金を用いることを特徴とす
    る請求項４，２１または２２記載の磁気抵抗効果型磁気
    ヘッド。
24. 【請求項２４】上記反強磁性膜の結晶構造は、上記強磁
    性膜の結晶構造と同じであることを特徴とする請求項４
    記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
25. 【請求項２５】上記反強磁性膜の膜厚は、４００Å以下
    であることを特徴とする請求項４，２１，２２，２３ま
    たは２４記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
26. 【請求項２６】上記強磁性膜の膜厚は、４００Å以下で
    あることを特徴とする請求項４，２１，２２，２３，２
    ４または２５記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
27. 【請求項２７】上記磁区制御層は、磁気抵抗効果膜のト
    ラック部より外側に形成されることを特徴とする請求項
    ４，２１，２２，２３，２４，２５または２６記載の磁
    気抵抗効果型磁気ヘッド。
28. 【請求項２８】上記強磁性膜と反強磁性膜との結合磁界
    の大きさは、１０エルステッド以上であることを特徴と
    する請求項４，２１，２２，２３，２４，２５，２６ま
    たは２７記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
29. 【請求項２９】上記第１の強磁性膜および第２の強磁性
    膜は、ＮｉーＦｅ合金およびＮｉーＦｅーＣｏ合金のう
    ちのいずれかの合金を用いるとともに、第３の強磁性膜
    は、非晶質Ｃｏ合金を用いることを特徴とする請求項５
    記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
30. 【請求項３０】磁気抵抗効果膜を単一磁区状態にする磁
    区制御層を、磁気抵抗効果膜の両端部に形成する磁気抵
    抗効果型磁気ヘッドの製造方法において、上記磁区制御
    層を形成する工程と、この磁区制御層をエッチングして
    目的の形状にする工程と、この磁区制御層上に磁気抵抗
    効果膜を形成する工程とを含む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。
31. 【請求項３１】上記磁区制御層の形成工程は、第１の強
    磁性膜を形成する第１の工程と、この第１の強磁性膜上
    に反強磁性膜を形成する第２の工程と、この反強磁性膜
    の上に第２の強磁性膜を形成する第３の工程とを含むこ
    とを特徴とする請求項３０記載の磁気抵抗効果型磁気ヘ
    ッドの製造方法。
32. 【請求項３２】上記磁区制御層の形成工程は、反強磁性
    膜を形成する第１の工程と、この反強磁性膜の上に強磁
    性膜を形成する第２の工程とを含むことを特徴とする請
    求項３０記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法。
33. 【請求項３３】上記磁区制御層の形成工程は、非磁性結
    晶膜を形成する第１の工程と、この非磁性結晶膜の上に
    反強磁性膜を形成する第２の工程と、この反強磁性膜の
    上に強磁性膜を形成する第３の工程とを含むことを特徴
    とする請求項３０記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製
    造方法。
34. 【請求項３４】上記磁区制御層の形成工程は、第１の強
    磁性膜を形成する第１の工程と、この第１の強磁性膜の
    上に反強磁性膜を形成する第２の工程と、この反強磁性
    膜の上に第２の強磁性膜を形成する第３の工程と、この
    第２の強磁性膜の上に第３の強磁性膜を形成する第４の
    工程とを含むことを特徴とする請求項３０記載の磁気抵
    抗効果型磁気ヘッドの製造方法。
35. 【請求項３５】上記反強磁性膜と、この反強磁性膜上に
    形成される強磁性膜とを、同一真空容器内において、連
    続形成することを特徴とする請求項３１，３２，３３ま
    たは３４記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法。
36. 【請求項３６】磁気抵抗効果膜を単一磁区状態にする磁
    区制御層を、磁気抵抗効果膜の両端部に備えて構成され
    る磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、磁気抵抗効果膜
    に信号磁界以外の磁界が影響するのを防止する上部およ
    び下部磁気シールド層を備え、この層の間に、下部磁気
    シールド層側から、上記下部磁気シールド層を電気的・
    磁気的に隔離する下部ギャップ膜と、この下部ギャップ
    膜上の目的の場所に所定の間隔をおいて形成される一対
    の層からなる磁区制御層と、この磁区制御層の上面を覆
    って上記一対の層の間の上記下部ギャップ膜に接して形
    成される磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜に磁気的横
    バイアスを印加するシャント膜と、磁気抵抗効果膜に信
    号検出電流を流すための信号取出し用電極と、上部磁気
    シールド層を電気的・磁気的に隔離する上部ギャップ膜
    とを有することを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド
    。
37. 【請求項３７】請求項１，２，３，４，５，６，７，８
    ，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１
    ７，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５
    ，２６，２７，２８，２９または３６記載の磁気抵抗効
    果型磁気ヘッドを備えて構成されることを特徴とする磁
    気ディスク装置。
38. 【請求項３８】磁気抵抗効果膜を単一磁区状態にする磁
    区制御層を、磁気抵抗効果膜の両端に備えて構成される
    磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、上記磁区制御層が
    上記磁気抵抗効果膜の下方に形成されることを特徴とす
    る磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
39. 【請求項３９】磁気抵抗効果膜を単一磁区状態にする磁
    区制御層を、磁気抵抗効果膜の両端に備えて構成される
    磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、上記磁区制御層上
    に形成された磁気抵抗効果膜を有し、バルクハウゼンノ
    イズを抑制したことを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘ
    ッド。
40. 【請求項４０】磁気ディスクに記録された情報を再生す
    る磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッドを
    搭載する磁気ディスク装置において、上記磁気ディスク
    の記録密度が３００Ｍｂｉｔ／ｉｎｃｈ以上４００Ｍｂ
    ｉｔ／ｉｎｃｈ以下であって、上記磁気ディスクの磁性
    膜の厚さが１００Å以上３００Å以下であることを特徴
    とする磁気ディスク装置。
41. 【請求項４１】磁気ディスクに記録された情報を再生す
    る磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッドを
    搭載する磁気ディスク装置において、上記磁気ディスク
    の記録密度が３００Ｍｂｉｔ／ｉｎｃｈ以上４００Ｍｂ
    ｉｔ／ｉｎｃｈ以下であって、上記磁気ディスクの残留
    磁化が０．５Ｔ以上０．８Ｔ以下であることを特徴とす
    る磁気ディスク装置。