JP2000228002A - 磁気抵抗効果型デバイス - Google Patents
磁気抵抗効果型デバイスInfo
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- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電流をＭＲ素子面に対し垂直に流して磁気変化
を読取るデバイスで、ＭＲ素子の感度を向上させ、合わ
せてバルクハウゼン雑音対策も可能にする。 【解決手段】ＭＲ素子を導電性の上部ギャップ部材及び
下部ギャップ部材のそれぞれを介して上部シールド部と
下部シールド部に電気的に接続して、電流が上記磁気抵
抗効果素子の面に対して実質的に垂直に流れるように構
成したデバイスであって、上記下部ギャップ部材はタン
タルであり、該タンタルと上記下部シールド部は体心立
方構造の膜部材を介して接合されている。所望により体
心立方構造の膜部材上にハード膜を設けてバルクハウゼ
ンノイズ対策とする。
を読取るデバイスで、ＭＲ素子の感度を向上させ、合わ
せてバルクハウゼン雑音対策も可能にする。 【解決手段】ＭＲ素子を導電性の上部ギャップ部材及び
下部ギャップ部材のそれぞれを介して上部シールド部と
下部シールド部に電気的に接続して、電流が上記磁気抵
抗効果素子の面に対して実質的に垂直に流れるように構
成したデバイスであって、上記下部ギャップ部材はタン
タルであり、該タンタルと上記下部シールド部は体心立
方構造の膜部材を介して接合されている。所望により体
心立方構造の膜部材上にハード膜を設けてバルクハウゼ
ンノイズ対策とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果素子
（ＭＲ素子）を有するのデバイスに関し、より詳しくは
ＭＲ素子の面に対して垂直に電流を流す所謂ＣＰＰ（カ
レント・パーペンディキュラ）タイプの薄膜型デバイス
に関する。
（ＭＲ素子）を有するのデバイスに関し、より詳しくは
ＭＲ素子の面に対して垂直に電流を流す所謂ＣＰＰ（カ
レント・パーペンディキュラ）タイプの薄膜型デバイス
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＲ素子を利用した薄膜型デバイスとし
ての従来の磁気再生ヘッドが図１に示されている。同図
では係る薄膜ヘッドにより読取り、或いは検出がなされ
る磁気記録媒体側から該薄膜型ヘッドの概要構成を示し
ており、図の左右方向が読取り再生を行う磁気記録媒体
のトラックの幅方向である。同図において101 は上部シ
ールド部を、102 は下部シールド部を示している。これ
ら２つのシールド部はNiFe等の軟磁性体で形成されてい
る。これらシールド部101 、102 の間に形成されるギャ
ップ内にＭＲ素子100 が、上部ギャップ部材103 及び下
部ギャップ部材104 それぞれを介して、上部シールド部
101 と下部シールド部102 に接合されている。この上部
ギャップ部材103 及び下部ギャップ部材104 は絶縁性の
アルミナ等の膜として形成されている。
ての従来の磁気再生ヘッドが図１に示されている。同図
では係る薄膜ヘッドにより読取り、或いは検出がなされ
る磁気記録媒体側から該薄膜型ヘッドの概要構成を示し
ており、図の左右方向が読取り再生を行う磁気記録媒体
のトラックの幅方向である。同図において101 は上部シ
ールド部を、102 は下部シールド部を示している。これ
ら２つのシールド部はNiFe等の軟磁性体で形成されてい
る。これらシールド部101 、102 の間に形成されるギャ
ップ内にＭＲ素子100 が、上部ギャップ部材103 及び下
部ギャップ部材104 それぞれを介して、上部シールド部
101 と下部シールド部102 に接合されている。この上部
ギャップ部材103 及び下部ギャップ部材104 は絶縁性の
アルミナ等の膜として形成されている。
【０００３】また，ＭＲ素子100 の左右両端部には、該
ＭＲ素子100 の磁気抵抗変化を電気的に検出するための
リード線105A、105Bが接合されている。そしてさらに、
各リード線105A、105Bの下部と上記下部シールド部102
との間には、バルクハウゼン雑音対策用のCoPt等からな
るハード膜106A,106B が設けられている。この種のヘッ
ドでは、ＭＲ素子100 に付されているリード線105A、10
5B間に電流を流しながら、その電圧を監視すれば電圧変
化としてＭＲ素子の磁気抵抗変化を検知できるものであ
る。したがって、このヘッドとしてのデバイスをハード
ディスク等の磁気記録媒体に接近させれば，この媒体か
らの磁界変化によりデバイス内のＭＲ素子の磁気抵抗に
変化が生じ、これを電圧変化として読取、検出すること
ができる。
ＭＲ素子100 の磁気抵抗変化を電気的に検出するための
リード線105A、105Bが接合されている。そしてさらに、
各リード線105A、105Bの下部と上記下部シールド部102
との間には、バルクハウゼン雑音対策用のCoPt等からな
るハード膜106A,106B が設けられている。この種のヘッ
ドでは、ＭＲ素子100 に付されているリード線105A、10
5B間に電流を流しながら、その電圧を監視すれば電圧変
化としてＭＲ素子の磁気抵抗変化を検知できるものであ
る。したがって、このヘッドとしてのデバイスをハード
ディスク等の磁気記録媒体に接近させれば，この媒体か
らの磁界変化によりデバイス内のＭＲ素子の磁気抵抗に
変化が生じ、これを電圧変化として読取、検出すること
ができる。
【０００４】なお、図１に示されるヘッドは上述したよ
うに、電流がリード線105AからＭＲ素子の面内、そして
リード線105Bへと流れるのでＣＩＰ（カレント・イン・
プレイン）タイプの薄膜ヘッドと称されものである。次
に、特開平9-288807号には他の従来技術による薄膜ヘッ
ドが開示されている。図２に示された、このタイプの薄
膜ヘッドはＣＰＰ（カレント・パーペンディキュラ）タ
イプと称されるもので，上述した図１のタイプとは異な
り、ＭＲ素子の面に対して電流が垂直方向（図２の紙面
で上下方向）に流れるタイプである。
うに、電流がリード線105AからＭＲ素子の面内、そして
リード線105Bへと流れるのでＣＩＰ（カレント・イン・
プレイン）タイプの薄膜ヘッドと称されものである。次
に、特開平9-288807号には他の従来技術による薄膜ヘッ
ドが開示されている。図２に示された、このタイプの薄
膜ヘッドはＣＰＰ（カレント・パーペンディキュラ）タ
イプと称されるもので，上述した図１のタイプとは異な
り、ＭＲ素子の面に対して電流が垂直方向（図２の紙面
で上下方向）に流れるタイプである。
【０００５】同図に基づいて説明すると、111 は上部シ
ールド部、112 は下部シールド部で、導電性を有する金
属磁性材料で形成されている。この両シールド部111 、
112の間に形成されるギャップ内に、上部ギャップ部材1
13 及び下部ギャップ部材114 のそれぞれを介して上記
上部シールド部111 と下部シールド部112 に電気的に接
続されるＭＲ素子110 が配設されている。ここで、上記
上部ギャップ部材113及び下部ギャップ部材114 はＣｕ
等の導電性部材である。
ールド部、112 は下部シールド部で、導電性を有する金
属磁性材料で形成されている。この両シールド部111 、
112の間に形成されるギャップ内に、上部ギャップ部材1
13 及び下部ギャップ部材114 のそれぞれを介して上記
上部シールド部111 と下部シールド部112 に電気的に接
続されるＭＲ素子110 が配設されている。ここで、上記
上部ギャップ部材113及び下部ギャップ部材114 はＣｕ
等の導電性部材である。
【０００６】図２に示されるヘッドでの電流の流れは、
上部シールド部111 から上部ギャップ部材113 へ、そし
てＭＲ素子110 を垂直方向に横切って、下部ギャップ部
材114 に入り、最後に下部シールド部112 へと至るもの
である。なお、同図でＭＲ素子110 の左右両端部に接
し，上部シールド部111 と下部シールド部112 のギャッ
プを埋めるように設けられているのはアルミナ等からな
る絶縁部材117A、117Bである。
上部シールド部111 から上部ギャップ部材113 へ、そし
てＭＲ素子110 を垂直方向に横切って、下部ギャップ部
材114 に入り、最後に下部シールド部112 へと至るもの
である。なお、同図でＭＲ素子110 の左右両端部に接
し，上部シールド部111 と下部シールド部112 のギャッ
プを埋めるように設けられているのはアルミナ等からな
る絶縁部材117A、117Bである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】記録媒体上に記録され
るデータは、近年特に高密度化してきており、線記記録
密度（BIP ）の向上に対しデバイスのギャップを狭める
必要がある。そこで上記図１に示される従来技術にあっ
ては、絶縁性の上部ギャップ部材103 及び下部ギャップ
部材104 を薄くして対応してきた。しかしながら、絶縁
性確保の点からは１μｍ程度の膜厚が必要であり、これ
以上の薄膜化は困難となっていた。
るデータは、近年特に高密度化してきており、線記記録
密度（BIP ）の向上に対しデバイスのギャップを狭める
必要がある。そこで上記図１に示される従来技術にあっ
ては、絶縁性の上部ギャップ部材103 及び下部ギャップ
部材104 を薄くして対応してきた。しかしながら、絶縁
性確保の点からは１μｍ程度の膜厚が必要であり、これ
以上の薄膜化は困難となっていた。
【０００８】さらに、このタイプのデバイスは、上述し
たようにＭＲ素子の面に対してその面内方向に電流を流
すＣＩＰタイプである。近年、従来型のＭＲ素子よりも
再生感度の高い巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子が提案
されてきているが、このＧＭＲ素子で汎用性の高いスピ
ンバルブタイプのものはその面に対して、垂直に電流を
流すと感度が向上するとの知見がある。しかし、図1 の
タイプのデバイスはＣＩＰタイプであり、この効果を獲
得できない。また、トンネルタイプのＧＭＲ素子にあっ
てはその素子面に対して垂直に電流を流すことが必須で
あり、図１のデバイスのＭＲ素子としては採用すること
ができない。
たようにＭＲ素子の面に対してその面内方向に電流を流
すＣＩＰタイプである。近年、従来型のＭＲ素子よりも
再生感度の高い巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子が提案
されてきているが、このＧＭＲ素子で汎用性の高いスピ
ンバルブタイプのものはその面に対して、垂直に電流を
流すと感度が向上するとの知見がある。しかし、図1 の
タイプのデバイスはＣＩＰタイプであり、この効果を獲
得できない。また、トンネルタイプのＧＭＲ素子にあっ
てはその素子面に対して垂直に電流を流すことが必須で
あり、図１のデバイスのＭＲ素子としては採用すること
ができない。
【０００９】ここで、上述のＣＩＰタイプのデバイスで
問題とされていた、シールド部材間のギャップをより狭
めること、及びＭＲ素子面に対して電流が垂直に流れる
ようすることを可能にしたのが、図２に示された従来の
ＣＰＰタイプの薄膜ヘッドであると言える。しかし、係
るヘッドにおいても、電流を効率よくに垂直方向に流し
てＭＲ素子を効果的に使用したいとする点からは未だ満
足できるものではなく。さらに、バルクハウゼン雑音の
対策もなされていないといった問題を有している。ま
た、図２のデバイスではＭＲ素子のフリー層の軟磁気特
性が下地の材質によっては劣化するという問題をも有し
ている。
問題とされていた、シールド部材間のギャップをより狭
めること、及びＭＲ素子面に対して電流が垂直に流れる
ようすることを可能にしたのが、図２に示された従来の
ＣＰＰタイプの薄膜ヘッドであると言える。しかし、係
るヘッドにおいても、電流を効率よくに垂直方向に流し
てＭＲ素子を効果的に使用したいとする点からは未だ満
足できるものではなく。さらに、バルクハウゼン雑音の
対策もなされていないといった問題を有している。ま
た、図２のデバイスではＭＲ素子のフリー層の軟磁気特
性が下地の材質によっては劣化するという問題をも有し
ている。
【００１０】なお、ここで図２のヘッドに図１で開示さ
れたハード膜を単に適用すれば、バルクハウゼン雑音の
対策が容易になされるように思われる。しかし、図１に
示されたハード膜には、ＭＲ素子と上部ギャップ部材と
の電気的なショートが原因で歩留が低下するとい問題を
有しており、単に図２のヘッドに従来のハード膜を適用
しても好ましい効果を得ることができなった。
れたハード膜を単に適用すれば、バルクハウゼン雑音の
対策が容易になされるように思われる。しかし、図１に
示されたハード膜には、ＭＲ素子と上部ギャップ部材と
の電気的なショートが原因で歩留が低下するとい問題を
有しており、単に図２のヘッドに従来のハード膜を適用
しても好ましい効果を得ることができなった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の磁気抵抗効果素子を利用する薄膜デバイス
にあっては、上部シールド部と下部シールド部との間の
ギャップに磁気抵抗効果素子を配設すると共に、該磁気
抵抗効果素子を導電性の上部ギャップ部材及び下部ギャ
ップ部材のそれぞれを介して上記上部シールド部と下部
シールド部に電気的に接続して、電流が上記磁気抵抗効
果素子の面に対して実質的に垂直に流れるように構成し
た磁気抵抗効果型デバイスであって、上記下部ギャップ
部材はタンタルであり、該タンタルと上記下部シールド
部は体心立方構造の膜部材を介して接合されている磁気
抵抗効果型デバイスとして構成される。
に、本発明の磁気抵抗効果素子を利用する薄膜デバイス
にあっては、上部シールド部と下部シールド部との間の
ギャップに磁気抵抗効果素子を配設すると共に、該磁気
抵抗効果素子を導電性の上部ギャップ部材及び下部ギャ
ップ部材のそれぞれを介して上記上部シールド部と下部
シールド部に電気的に接続して、電流が上記磁気抵抗効
果素子の面に対して実質的に垂直に流れるように構成し
た磁気抵抗効果型デバイスであって、上記下部ギャップ
部材はタンタルであり、該タンタルと上記下部シールド
部は体心立方構造の膜部材を介して接合されている磁気
抵抗効果型デバイスとして構成される。
【００１２】本件発明者等は鋭意研究をなした結果、下
部ギャップ部材タンタル（Ta）の下地として体心立方構
造有する膜部材を設け、更にこのTa上にＭＲ素子を配す
ると、電流がＭＲ素子の面に対して垂直に効率よく流
れ、ＭＲ素子自体の感度も向上することを見出し本発明
に至ったものである。ここで体心立方構造の膜部材上の
Taは比抵抗を低くする機能を果たし、Ta上のＭＲ素子は
そのフリー層の軟磁気特性向上が図られることで、係る
本発明の著しい効果が得られると考えられる。
部ギャップ部材タンタル（Ta）の下地として体心立方構
造有する膜部材を設け、更にこのTa上にＭＲ素子を配す
ると、電流がＭＲ素子の面に対して垂直に効率よく流
れ、ＭＲ素子自体の感度も向上することを見出し本発明
に至ったものである。ここで体心立方構造の膜部材上の
Taは比抵抗を低くする機能を果たし、Ta上のＭＲ素子は
そのフリー層の軟磁気特性向上が図られることで、係る
本発明の著しい効果が得られると考えられる。
【００１３】上記体心立方構造の膜部材は、該結晶構造
を有するタングステン、チタン、クロム、鉄、リチウ
ム、バナジウム及びモリブデンの群から選択されるいず
れか１つの金属、又はこれらから合成される体心立方の
結晶構造を有する合金を使用することができる。ここ
で、好ましい膜部材はタングステンである。そして、上
記上部ギャップ部材は銅、金、タングステン、ルテニウ
ム、白金、パラジウム及びタンタルの群から選択される
いずれか１つ金属、又はこれらから合成される合金を使
用することができる。ここで、かかる上部ギャップ部材
としては比抵抗が低い材料が好ましい。好適な上部ギャ
ップ部材としては銅である。
を有するタングステン、チタン、クロム、鉄、リチウ
ム、バナジウム及びモリブデンの群から選択されるいず
れか１つの金属、又はこれらから合成される体心立方の
結晶構造を有する合金を使用することができる。ここ
で、好ましい膜部材はタングステンである。そして、上
記上部ギャップ部材は銅、金、タングステン、ルテニウ
ム、白金、パラジウム及びタンタルの群から選択される
いずれか１つ金属、又はこれらから合成される合金を使
用することができる。ここで、かかる上部ギャップ部材
としては比抵抗が低い材料が好ましい。好適な上部ギャ
ップ部材としては銅である。
【００１４】さらに、上記の磁気抵抗効果型デバイスに
ついて、前記磁気抵抗効果素子が読取りをするトラック
幅に対応した所望のコア幅を有し、該幅方向において磁
気抵抗効果素子の両端部に前記上部シールド部から下部
シールド部まで続く絶縁部材が配設され、前記体心立方
構造の膜部材は上記絶縁部材の下部まで延在し、上記膜
部材と上記絶縁部材は、該絶縁部材の下部に設けられる
コバルト系合金から成るハード膜を介して接合されてい
る磁気抵抗効果型デバイスとして構成されるならば、Ｃ
ｏ系合金の良好な硬磁気特性が得られるためバルクハウ
ゼン雑音への対策を兼ね備えた磁気抵抗効果型デバイス
とすることができる。
ついて、前記磁気抵抗効果素子が読取りをするトラック
幅に対応した所望のコア幅を有し、該幅方向において磁
気抵抗効果素子の両端部に前記上部シールド部から下部
シールド部まで続く絶縁部材が配設され、前記体心立方
構造の膜部材は上記絶縁部材の下部まで延在し、上記膜
部材と上記絶縁部材は、該絶縁部材の下部に設けられる
コバルト系合金から成るハード膜を介して接合されてい
る磁気抵抗効果型デバイスとして構成されるならば、Ｃ
ｏ系合金の良好な硬磁気特性が得られるためバルクハウ
ゼン雑音への対策を兼ね備えた磁気抵抗効果型デバイス
とすることができる。
【００１５】上記のように、体心立方構造の膜部材を幅
方向に延在させ、その上にコバルト系合金から成るハー
ド膜を設けることで、上述の効果と合わせて、薄膜デバ
イスについて雑音の発生を抑制しつつリーク電流を有効
に防止するという効果をも合わせて享受できる。ここ
で、上記体心立方構造の膜部材は、該結晶構造を有する
タングステン、チタン、クロム、鉄、リチウム、バナジ
ウム及びモリブデンの群から選択されるいずれか１つ金
属、又はこれらから合成される体心立方の結晶構造を有
する合金を使用することができる。ここで、好ましい膜
部材はタングステンである。
方向に延在させ、その上にコバルト系合金から成るハー
ド膜を設けることで、上述の効果と合わせて、薄膜デバ
イスについて雑音の発生を抑制しつつリーク電流を有効
に防止するという効果をも合わせて享受できる。ここ
で、上記体心立方構造の膜部材は、該結晶構造を有する
タングステン、チタン、クロム、鉄、リチウム、バナジ
ウム及びモリブデンの群から選択されるいずれか１つ金
属、又はこれらから合成される体心立方の結晶構造を有
する合金を使用することができる。ここで、好ましい膜
部材はタングステンである。
【００１６】またここで、上記ハード膜としては、非導
電性で保磁力500Hc 以上の高磁性のCoFe2O4 又はCoPt-S
iO2 が好ましい。これによりバルクハウゼン雑音を防止
すると共に、電流のリークも確実に抑制できる。このよ
うにハード膜を絶縁体とすることで安定化バイアスとし
て使用でき、ＭＲ素子端部からの電気的なショートを抑
制でき、歩留まりを向上させることができる。
電性で保磁力500Hc 以上の高磁性のCoFe2O4 又はCoPt-S
iO2 が好ましい。これによりバルクハウゼン雑音を防止
すると共に、電流のリークも確実に抑制できる。このよ
うにハード膜を絶縁体とすることで安定化バイアスとし
て使用でき、ＭＲ素子端部からの電気的なショートを抑
制でき、歩留まりを向上させることができる。
【００１７】さらに、本発明にはＣＰＰタイプの薄膜デ
バイスでバルクハウゼン雑音対策を主に考えた、上部シ
ールド部と下部シールド部との間のギャップに所望のコ
ア幅を有する磁気抵抗効果素子を配設すると共に、該磁
気抵抗効果素子を導電性の上部ギャップ部材及び下部ギ
ャップ部材のそれぞれを介して上記上部シールド部と下
部シールド部に電気的に接続し、さらに上記磁気抵抗効
果素子の幅方向において該磁気抵抗効果素子の両端部に
上記上部シールド部から下部シールド部まで続く絶縁部
材を配設して、電流が上記磁気抵抗効果素子の面に対し
て実質的に垂直に流れるように構成した磁気抵抗効果型
デバイスであって、上記絶縁部材はコバルト系合金から
成るハード膜を下部に有し、該ハード膜は体心立方構造
の膜部材を介して上記下部シールド部に接合されている
磁気抵抗効果型デバイス、のように構成した薄膜デバイ
スも含まれる。
バイスでバルクハウゼン雑音対策を主に考えた、上部シ
ールド部と下部シールド部との間のギャップに所望のコ
ア幅を有する磁気抵抗効果素子を配設すると共に、該磁
気抵抗効果素子を導電性の上部ギャップ部材及び下部ギ
ャップ部材のそれぞれを介して上記上部シールド部と下
部シールド部に電気的に接続し、さらに上記磁気抵抗効
果素子の幅方向において該磁気抵抗効果素子の両端部に
上記上部シールド部から下部シールド部まで続く絶縁部
材を配設して、電流が上記磁気抵抗効果素子の面に対し
て実質的に垂直に流れるように構成した磁気抵抗効果型
デバイスであって、上記絶縁部材はコバルト系合金から
成るハード膜を下部に有し、該ハード膜は体心立方構造
の膜部材を介して上記下部シールド部に接合されている
磁気抵抗効果型デバイス、のように構成した薄膜デバイ
スも含まれる。
【００１８】またここで、上記ハード膜としては、非導
電性で磁気保磁力500Hc 以上の硬磁性のCoFe2O4 又はCo
Pt-SiO2 が特に好ましい。上述した本発明に係る薄膜デ
バイスには特に、磁気抵抗効果素子はスピンバルブ型又
はトンネル型の巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子を使用する
ことが好ましい。これらのＭＲ素子はその素子面に対し
て電流を垂直に流すことで、高感度なＭＲ素子となりよ
り一層の小型化、薄膜化が可能となる。
電性で磁気保磁力500Hc 以上の硬磁性のCoFe2O4 又はCo
Pt-SiO2 が特に好ましい。上述した本発明に係る薄膜デ
バイスには特に、磁気抵抗効果素子はスピンバルブ型又
はトンネル型の巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子を使用する
ことが好ましい。これらのＭＲ素子はその素子面に対し
て電流を垂直に流すことで、高感度なＭＲ素子となりよ
り一層の小型化、薄膜化が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。図３に本発明のデバイスを薄膜ヘッドとし
て採用した一実施形態に係るＣＰＰタイプのヘッドの概
要構成が示されている。同図では係る薄膜ヘッドにより
読取りがなされる磁気記録媒体側から該薄膜型ヘッドの
概要構成を示しており、図の左右方向が読取り再生を行
う磁気記録媒体のトラックの幅方向である。
て説明する。図３に本発明のデバイスを薄膜ヘッドとし
て採用した一実施形態に係るＣＰＰタイプのヘッドの概
要構成が示されている。同図では係る薄膜ヘッドにより
読取りがなされる磁気記録媒体側から該薄膜型ヘッドの
概要構成を示しており、図の左右方向が読取り再生を行
う磁気記録媒体のトラックの幅方向である。
【００２０】同図において11は上部シールド部を、12は
下部シールド部を示している。これら２つのシールド部
はFeZrN 等の軟磁性体で形成されている。これらシール
ド部11、12の間に形成されるギャップ内にＧＭＲ素子10
が、上部ギャップ部材13及び下部ギャップ部材14それぞ
れを介して、上部シールド部11と下部シールド部12に接
合されている。
下部シールド部を示している。これら２つのシールド部
はFeZrN 等の軟磁性体で形成されている。これらシール
ド部11、12の間に形成されるギャップ内にＧＭＲ素子10
が、上部ギャップ部材13及び下部ギャップ部材14それぞ
れを介して、上部シールド部11と下部シールド部12に接
合されている。
【００２１】ここでＧＭＲ素子10としては、種々のタイ
プのものが使用可能であるが、トンネルタイプのＧＭＲ
素子として例えばNiFe（2 ）／Co（1 ）／Al2O3 （5 ）
／Co（2 ）／PdPtMn（20）又は、スピンバルブタイプの
ＧＭＲ素子として例えば中間層がCuであるNiFe（2 ）／
CoFeB （4 ）／Cu（3 ）／CoFeB （2.2 ）／PdPtMn（2
5）／Ta（6 ）を好適なものとして使用できる。なおカ
ッコ内の数字は各層の厚さを示し、単位はnmである。
プのものが使用可能であるが、トンネルタイプのＧＭＲ
素子として例えばNiFe（2 ）／Co（1 ）／Al2O3 （5 ）
／Co（2 ）／PdPtMn（20）又は、スピンバルブタイプの
ＧＭＲ素子として例えば中間層がCuであるNiFe（2 ）／
CoFeB （4 ）／Cu（3 ）／CoFeB （2.2 ）／PdPtMn（2
5）／Ta（6 ）を好適なものとして使用できる。なおカ
ッコ内の数字は各層の厚さを示し、単位はnmである。
【００２２】上記上部ギャップ部材13は導電性の銅、
金、タングステン、ルテニウム、白金、パラジウム及び
タンタルの群から選択されるいずれか１つ又はこれらか
ら合成される合金を使用できるが、銅が好ましく例えば
約3nm 程度の膜厚で形成される。また、上記下部ギャッ
プ部材14は、特に導電性のタンタルが膜として形成さ
れ、例えば約20nm程度の膜厚で形成される。さらに、本
発明ではこの下部ギャップ部材であるタンタルの下に、
さらにギャップ下地18として特に、体心立方構造を有す
るの膜部材が設けられている。使用可能なものとしては
タングステン、チタン、クロム、鉄、リチウム、バナジ
ウム及びモリブデンの群から選択されるいずれか１つ金
属、又はこれらから合成される体心立方の結晶構造を有
する合金である。ここで、好ましい膜部材はタングステ
ンであり、例えば約10nm程度の膜厚で形成される。
金、タングステン、ルテニウム、白金、パラジウム及び
タンタルの群から選択されるいずれか１つ又はこれらか
ら合成される合金を使用できるが、銅が好ましく例えば
約3nm 程度の膜厚で形成される。また、上記下部ギャッ
プ部材14は、特に導電性のタンタルが膜として形成さ
れ、例えば約20nm程度の膜厚で形成される。さらに、本
発明ではこの下部ギャップ部材であるタンタルの下に、
さらにギャップ下地18として特に、体心立方構造を有す
るの膜部材が設けられている。使用可能なものとしては
タングステン、チタン、クロム、鉄、リチウム、バナジ
ウム及びモリブデンの群から選択されるいずれか１つ金
属、又はこれらから合成される体心立方の結晶構造を有
する合金である。ここで、好ましい膜部材はタングステ
ンであり、例えば約10nm程度の膜厚で形成される。
【００２３】なおここで、下記表１に示されるように、
タングステン（Ｗ）上のタンタル（Ｔａ）が好ましい比
抵抗となることが明らかである。
タングステン（Ｗ）上のタンタル（Ｔａ）が好ましい比
抵抗となることが明らかである。
【００２４】
【表１】
【００２５】Ta の下地依存性、（DCスパッタ成膜） 次に、同図３でＧＭＲ素子10の左右両端部に接し，上部
シールド部11と下部シールド部12のギャップを埋めるよ
うに設けられているのはアルミナ等で構成される絶縁部
材17A 、17B である。そしてさらに、各絶縁部材17A 、
17B の下部と上記ギャップ下地18との間には、バルクハ
ウゼン雑音対策用のハード膜16A,16B が設けられてい
る。
シールド部11と下部シールド部12のギャップを埋めるよ
うに設けられているのはアルミナ等で構成される絶縁部
材17A 、17B である。そしてさらに、各絶縁部材17A 、
17B の下部と上記ギャップ下地18との間には、バルクハ
ウゼン雑音対策用のハード膜16A,16B が設けられてい
る。
【００２６】上記本発明のデバイスでは、上部シールド
部11、下部シールド部12が導電性を有する金属磁性材料
で形成されている。この両シールド部11、12の間に形成
されるギャップ内に、上部ギャップ部材13及び下部ギャ
ップ部材14のそれぞれを介して上記上部シールド部11と
下部シールド部12に電気的に接続されるＧＭＲ素子10が
配設されている。このＧＭＲ素子10の面に垂直に電流を
流しながら、その電圧を監視すれば電圧変化として磁気
抵抗変化を高感度で検知できる。 したがって、このデ
バイスをヘッドとしてハードディスク等の磁気記録媒体
に接近させれば，この媒体からの磁界変化によりデバイ
ス内のＧＭＲ素子の磁気抵抗に変化が生じ、これを電圧
変化として読取ることができる。
部11、下部シールド部12が導電性を有する金属磁性材料
で形成されている。この両シールド部11、12の間に形成
されるギャップ内に、上部ギャップ部材13及び下部ギャ
ップ部材14のそれぞれを介して上記上部シールド部11と
下部シールド部12に電気的に接続されるＧＭＲ素子10が
配設されている。このＧＭＲ素子10の面に垂直に電流を
流しながら、その電圧を監視すれば電圧変化として磁気
抵抗変化を高感度で検知できる。 したがって、このデ
バイスをヘッドとしてハードディスク等の磁気記録媒体
に接近させれば，この媒体からの磁界変化によりデバイ
ス内のＧＭＲ素子の磁気抵抗に変化が生じ、これを電圧
変化として読取ることができる。
【００２７】次に、上記デバイスの製造法の一例につい
て、図４（その1 ）及び図５（その2 ）に基づいて説明
をする。アルチック基板上にスパッタ法により、下部シ
ールド部材12としてFeZrN が約2 μｍで形成される。こ
の上に下部ギャップ下地18としてタングステンが10nm、
さらに更にその上に下部ギャップ部材14としてタンタル
が約20nmの厚さで成膜する。
て、図４（その1 ）及び図５（その2 ）に基づいて説明
をする。アルチック基板上にスパッタ法により、下部シ
ールド部材12としてFeZrN が約2 μｍで形成される。こ
の上に下部ギャップ下地18としてタングステンが10nm、
さらに更にその上に下部ギャップ部材14としてタンタル
が約20nmの厚さで成膜する。
【００２８】上記タンタル上に使用するＧＭＲ素子に対
応した、素材を順次成膜して積層する。例えばトンネル
タイプのＧＭＲ素子採用するのであればNiFe（2 nm）／
Co（1 nm）／Al2O3 （5 nm）／Co（2 nm）／PdPtMn（20
nm ）のように順次スパッタ法で積層を行う。スピンバ
ルブタイプを採用する場合も同様である。このＧＭＲ素
子上に上部ギャップ部材13としてCuを約3 nm形成する。
上記成膜の工程は連続或いは不連続によっても実施でき
る（図４（Ａ））。
応した、素材を順次成膜して積層する。例えばトンネル
タイプのＧＭＲ素子採用するのであればNiFe（2 nm）／
Co（1 nm）／Al2O3 （5 nm）／Co（2 nm）／PdPtMn（20
nm ）のように順次スパッタ法で積層を行う。スピンバ
ルブタイプを採用する場合も同様である。このＧＭＲ素
子上に上部ギャップ部材13としてCuを約3 nm形成する。
上記成膜の工程は連続或いは不連続によっても実施でき
る（図４（Ａ））。
【００２９】ここで、上部ギャップ部材13のCu上に、幅
約1 μｍ、高さ約3 μｍのレジストをパターニングする
（図４（Ｂ））。次に、Ａｒによるドライエッチング法
にて上記下部ギャップ下地18としてのタングステンが検
出されるまでエッチングを行う。ここで、ＧＭＲ素子10
及びタンタル14は読取り、検出を行うべき記録媒体のト
ラック幅等が考慮され、コア幅として例えば約1 μｍ程
度にパターニングされる（図４（Ｃ））。
約1 μｍ、高さ約3 μｍのレジストをパターニングする
（図４（Ｂ））。次に、Ａｒによるドライエッチング法
にて上記下部ギャップ下地18としてのタングステンが検
出されるまでエッチングを行う。ここで、ＧＭＲ素子10
及びタンタル14は読取り、検出を行うべき記録媒体のト
ラック幅等が考慮され、コア幅として例えば約1 μｍ程
度にパターニングされる（図４（Ｃ））。
【００３０】上記ドライエッチングに続いて、CoPtから
成るハード膜又は絶縁性の高いCoFe 2O4 からなるハード
膜をスパッタ法で成膜し、更にこの上にアルミナ（Al2O
3 ）を成膜する（図４（Ｄ））。なお、絶縁部材17はCo
系のハード膜が存在しても効果的に電流のリークを防止
できるものであるが、 CoFe2Ｏ4 によるハード膜は比抵
抗が高く良好な絶縁特性を示す。このように絶縁性が高
いハード膜の場合は、更に絶縁性が高く、歩留まりが高
くなり生産性が向上する。
成るハード膜又は絶縁性の高いCoFe 2O4 からなるハード
膜をスパッタ法で成膜し、更にこの上にアルミナ（Al2O
3 ）を成膜する（図４（Ｄ））。なお、絶縁部材17はCo
系のハード膜が存在しても効果的に電流のリークを防止
できるものであるが、 CoFe2Ｏ4 によるハード膜は比抵
抗が高く良好な絶縁特性を示す。このように絶縁性が高
いハード膜の場合は、更に絶縁性が高く、歩留まりが高
くなり生産性が向上する。
【００３１】この後、レジストをリフトオフすること
で、ＧＭＲ素子10の両端にハード膜16A 、16B 及び絶縁
層17A 、17B が形成され（図４（Ｅ））、その上に上部
シールド部11となるFeZrN 膜を成膜すれば本発明のデバ
イスとなる（図４（Ｆ））。次に、図６に基づき、本発
明に係る他のデバイスの例を説明する。ここでは重複し
た説明を避けるため、同一の部材には前述の図３と同一
の符号を付して説明を省略する。
で、ＧＭＲ素子10の両端にハード膜16A 、16B 及び絶縁
層17A 、17B が形成され（図４（Ｅ））、その上に上部
シールド部11となるFeZrN 膜を成膜すれば本発明のデバ
イスとなる（図４（Ｆ））。次に、図６に基づき、本発
明に係る他のデバイスの例を説明する。ここでは重複し
た説明を避けるため、同一の部材には前述の図３と同一
の符号を付して説明を省略する。
【００３２】前述の例と比較して、本例の特徴はハード
膜26として、CoPt−SiO2を採用している。本発明で採用
するハード膜はバルクハウゼン雑音の対策としてＧＭＲ
素子の軟磁性膜を単磁区化させる共に、絶縁性を有しリ
ーク電流を非常に少なく抑制できるものである。係るハ
ード膜としては磁気異方性が大きく、磁気保持性Hcが大
きく、残留磁化Brが大きいものが好ましい。上述した C
oFe 2O4 によるハード膜は残留磁化Brが約2000G であ
り、好ましい部材にひとつであるが、本例のCoPt−Si2
は残留磁化Brが約4000G と更に大きく軟磁性膜をより強
固に単磁区化させることが可能となる。なお、係るハー
ド膜の素材として、絶縁性の高いＭＦｅ2Ｏ4 （ここでM
は２価の金属）で表されるフェライト系のものや、γ
−Fe2O3 （ガンマ鉄）を採用することができる。
膜26として、CoPt−SiO2を採用している。本発明で採用
するハード膜はバルクハウゼン雑音の対策としてＧＭＲ
素子の軟磁性膜を単磁区化させる共に、絶縁性を有しリ
ーク電流を非常に少なく抑制できるものである。係るハ
ード膜としては磁気異方性が大きく、磁気保持性Hcが大
きく、残留磁化Brが大きいものが好ましい。上述した C
oFe 2O4 によるハード膜は残留磁化Brが約2000G であ
り、好ましい部材にひとつであるが、本例のCoPt−Si2
は残留磁化Brが約4000G と更に大きく軟磁性膜をより強
固に単磁区化させることが可能となる。なお、係るハー
ド膜の素材として、絶縁性の高いＭＦｅ2Ｏ4 （ここでM
は２価の金属）で表されるフェライト系のものや、γ
−Fe2O3 （ガンマ鉄）を採用することができる。
【００３３】なお、図７は本例でハード膜として採用し
た、 CoPt −SiO2の磁気特性を表したグラフである。こ
こで横軸は磁界で、縦軸は膜の持つ磁化量である。Ｂｓ
は6300Ｇであり、Ｂｒは4000Ｇである。なお、上述した
本発明の一実施形態としての図３及び図６に示されたデ
バイスでは、タングステン等の体心立方構造の膜部材上
にタンタルの膜を形成し、その上にＭＲ素子を配置し、
ＭＲ素子の感度向上を図りつつ、これと併せてハード膜
を設ける例を示している。しかしこの実施形態は必須の
ものではなく、バルクハウゼン雑音対策のみを主に意図
して、タングステン等の体心立方構造の膜部材上にCo系
のハード膜を形成するといった形態で実施できる事は言
うまでもない。
た、 CoPt −SiO2の磁気特性を表したグラフである。こ
こで横軸は磁界で、縦軸は膜の持つ磁化量である。Ｂｓ
は6300Ｇであり、Ｂｒは4000Ｇである。なお、上述した
本発明の一実施形態としての図３及び図６に示されたデ
バイスでは、タングステン等の体心立方構造の膜部材上
にタンタルの膜を形成し、その上にＭＲ素子を配置し、
ＭＲ素子の感度向上を図りつつ、これと併せてハード膜
を設ける例を示している。しかしこの実施形態は必須の
ものではなく、バルクハウゼン雑音対策のみを主に意図
して、タングステン等の体心立方構造の膜部材上にCo系
のハード膜を形成するといった形態で実施できる事は言
うまでもない。
【００３４】また、上述の例は磁気記録媒体の再生専用
のヘッドに適用したものとなっているが、本デバイスに
従来のインダクティブ型の薄膜ヘッドを併設すれば記録
・再生ヘッドとすることができるのは、明らかである。
以上、本発明の好ましい例について説明をしたが、本発
明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内におい
て、様々な変形・変更が可能である。
のヘッドに適用したものとなっているが、本デバイスに
従来のインダクティブ型の薄膜ヘッドを併設すれば記録
・再生ヘッドとすることができるのは、明らかである。
以上、本発明の好ましい例について説明をしたが、本発
明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内におい
て、様々な変形・変更が可能である。
【００３５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の磁気抵抗
効果型デバイスによれば、電流がＭＲ素子の面に対して
垂直に効率よく流れ、ＭＲ素子自体の感度も向上する。
ここで体心立方構造の膜部材上のTaは比抵抗を低くする
機能を果たし、Ta上のＭＲ素子はそのフリー層の軟磁気
特性向上が図られる。
効果型デバイスによれば、電流がＭＲ素子の面に対して
垂直に効率よく流れ、ＭＲ素子自体の感度も向上する。
ここで体心立方構造の膜部材上のTaは比抵抗を低くする
機能を果たし、Ta上のＭＲ素子はそのフリー層の軟磁気
特性向上が図られる。
【００３６】更に、上記体心立方構造の膜部材を幅方向
に延在させ、その上にコバルト系合金から成るハード膜
を設けることで、上述の効果と合わせて、薄膜デバイス
について雑音の発生を抑制しつつリーク電流を有効に防
止するという効果をも合わせて享受できる。なお、、本
発明の薄膜デバイスのハード膜だけを上記体心立方構造
の膜部材に設けて、バルクハウゼン雑音対策と合わせて
リーク電流を有効に防止するという構成にしても、充分
な効果を享受できる。
に延在させ、その上にコバルト系合金から成るハード膜
を設けることで、上述の効果と合わせて、薄膜デバイス
について雑音の発生を抑制しつつリーク電流を有効に防
止するという効果をも合わせて享受できる。なお、、本
発明の薄膜デバイスのハード膜だけを上記体心立方構造
の膜部材に設けて、バルクハウゼン雑音対策と合わせて
リーク電流を有効に防止するという構成にしても、充分
な効果を享受できる。
【図１】従来の磁気再生ヘッドについて説明する図であ
る。
る。
【図２】他の従来技術によるヘッドについて説明する図
である。
である。
【図３】本発明のデバイスを薄膜ヘッドとして採用した
一実施形態を説明する図である。
一実施形態を説明する図である。
【図４】本発明のデバイスの製造する方法について説明
する図（その１）である。
する図（その１）である。
【図５】本発明のデバイスの製造する方法について説明
する図（その２）である。
する図（その２）である。
【図６】本発明のデバイスを薄膜ヘッドとして採用した
他の実施形態を説明する図である。
他の実施形態を説明する図である。
【図７】CoPt−SiＯ2 の磁気特性を示す図である。
１０ ＭＲ素子 １１ 上部シールド部 １２ 下部シールド部 １３ 上部ギャップ部材 １４ 下部ギャップ部材 １６Ａ、１６Ｂ ハード膜 １７Ａ、１７Ｂ 絶縁部材 １８ 体心立方構造の膜部材
Claims (10)
- 【請求項１】上部シールド部と下部シールド部との間の
ギャップに磁気抵抗効果素子を配設すると共に、該磁気
抵抗効果素子を導電性の上部ギャップ部材及び下部ギャ
ップ部材のそれぞれを介して上記上部シールド部と下部
シールド部に電気的に接続して、電流が上記磁気抵抗効
果素子の面に対して実質的に垂直に流れるように構成し
た磁気抵抗効果型デバイスであって、 上記下部ギャップ部材はタンタルであり、該タンタルと
上記下部シールド部は体心立方構造の膜部材を介して接
合されている磁気抵抗効果型デバイス。 - 【請求項２】前記体心立方構造の膜部材は、該結晶構造
を有するタングステン、チタン、クロム、鉄、リチウ
ム、バナジウム及びモリブデンの群から選択されるいず
れか１つ又はこれらから合成される該結晶構造を有する
合金であることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗
効果型デバイス。 - 【請求項３】前記上部ギャップ部材は銅、金、タングス
テン、ルテニウム、白金、パラジウム及びタンタルの群
から選択されるいずれか１つ又はこれらから合成される
合金であることを特徴とする請求項１又は２項に記載の
磁気抵抗効果型デバイス。 - 【請求項４】請求項１に記載の磁気抵抗効果型デバイス
であって、 前記磁気抵抗効果素子は所望のコア幅を有し、該幅方向
において磁気抵抗効果素子の両端部に前記上部シールド
部から下部シールド部まで続く絶縁部材が配設され、 前記体心立方構造の膜部材は上記絶縁部材の下部まで延
在し、上記膜部材と上記絶縁部材は、該絶縁部材の下部
に設けられるコバルト系合金から成るハード膜を介して
接合されている磁気抵抗効果型デバイス。 - 【請求項５】前記体心立方構造の膜部材は、該結晶構造
を有するタングステン、チタン、クロム、鉄、リチウ
ム、バナジウム及びモリブデンの群から選択されるいず
れか１つ又はこれらから合成される該結晶構造を有する
合金であることを特徴とする請求項４に記載の磁気抵抗
効果型デバイス。 - 【請求項６】前記ハード膜は、非導電性のCoFe2O4 又は
CoPt-SiO2 であることを特徴とする請求項４又は５に記
載の磁気抵抗効果型デバイス。 - 【請求項７】上部シールド部と下部シールド部との間の
ギャップに所望のコア幅を有する磁気抵抗効果素子を配
設すると共に、該磁気抵抗効果素子を導電性の上部ギャ
ップ部材及び下部ギャップ部材のそれぞれを介して上記
上部シールド部と下部シールド部に電気的に接続し、さ
らに上記磁気抵抗効果素子の幅方向において該磁気抵抗
効果素子の両端部に上記上部シールド部から下部シール
ド部まで続く絶縁部材を配設して、電流が上記磁気抵抗
効果素子の面に対して実質的に垂直に流れるように構成
した磁気抵抗効果型デバイスであって、 上記絶縁部材下部はコバルト系合金から成るハード膜を
下部に有し、該ハード膜は体心立方構造の膜部材を介し
て上記下部シールド部に接合されている磁気抵抗効果型
デバイス。 - 【請求項８】前記体心立方構造の膜部材は、該結晶構造
を有するタングステン、チタン、クロム、鉄、リチウ
ム、バナジウム及びモリブデンの群から選択されるいず
れか１つ又はこれらから合成される該結晶構造を有する
合金であることを特徴とする請求項７に記載の磁気抵抗
効果型デバイス。 - 【請求項９】前記ハード膜は、非導電性のCoFe2O4 又は
CoPt-SiO2 であることを特徴とする請求項７又は８に記
載の磁気抵抗効果型デバイス。 - 【請求項１０】前記磁気抵抗効果素子はスピンバルブ型
又はトンネル型の巨大磁気抵抗素子であることを特徴と
する請求項１から９のいずれかに記載の磁気抵抗効果型
デバイス。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02923699A JP3987226B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 磁気抵抗効果型デバイス |
| US09/411,354 US6249407B1 (en) | 1999-02-05 | 1999-10-01 | Magnetoresistive device having a tantalum layer connected to a shielding layer via a layer of a body-centered cubic structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02923699A JP3987226B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 磁気抵抗効果型デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000228002A true JP2000228002A (ja) | 2000-08-15 |
| JP3987226B2 JP3987226B2 (ja) | 2007-10-03 |
Family
ID=12270609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02923699A Expired - Fee Related JP3987226B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 磁気抵抗効果型デバイス |
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|---|---|
| US (1) | US6249407B1 (ja) |
| JP (1) | JP3987226B2 (ja) |
Cited By (5)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2004509460A (ja) * | 2000-09-18 | 2004-03-25 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | スピンバルブ構造を製造する方法 |
| US6829122B2 (en) | 2001-02-15 | 2004-12-07 | Fujitsu Limited | Magnetic head of a magnetoresistance type having an underlying layer having a laminated structure of a tungsten-group metal layer formed on a tantalum-group metal layer |
| EP1215738A3 (en) * | 2000-12-12 | 2005-07-20 | Fujitsu Limited | Magnetoresistive transducer |
| US6982854B2 (en) | 2000-06-22 | 2006-01-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetoresistance effect device and magnetoresistance effect head comprising the same, and magnetic recording/reproducing apparatus |
Families Citing this family (30)
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|---|---|---|---|---|
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