JP2000339623A - 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録密度の向上には、渦電流損失が増大する
という問題を解決する事が重要であり、記録ヘッドの上
部コア層及び下部コア層として低磁歪で、且つ高電気抵
抗率、高飽和磁束密度、高透磁率の軟磁性材料が求めら
れている。 【解決手段】 ＴaＭbＸcＮdＯe（但し、添え字のａ〜
ｅは原子量％を示す。ＴはＦｅ系合金の磁性金属、Ｍは
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＸはＹ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、
Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ又はランタン系希土類元素の内夫
々少なくとも１種）なる組成式で表され、ａ〜ｅなる原
子量％が所定の範囲にあり、主として、平均結晶粒径が
１５ｎｍ以下の金属磁性結晶粒と、金属磁性結晶粒を略
覆った粒界生成物よりなり、金属磁性結晶粒の主組成が
Ｔで、また粒界生成物が少なくともＭ及びＸの酸化物ま
たは窒化物を含む物質であり、また飽和磁束密度が０．
８Ｔ以上、電気抵抗率が８０μΩｃｍ以上の磁性膜で形
成された事を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばハードディ
スクなどの磁気応用製品に搭載される薄膜磁気ヘッドに
おいて、特に上部コア層および下部コア層に用いられる
軟磁性膜の材質を改良し、高電気抵抗率化並びに磁気特
性を向上させた薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気デバイスの高周波化に伴い、
１００ＭＨｚ以上の周波数で軟磁気特性に優れた磁性材
料が求められている。磁気ヘッドのコア等に用いられる
軟磁性材料に求められる特性は、高電気抵抗率、高飽和
磁束密度、高透磁率、低保磁力等である。従来、１Ｔ程
度以上の高飽和磁束密度を実現するために、磁性金属粒
の表面に酸化物を形成し、それを焼結した複合材料が特
開平４−２１７３９で提案されており、また酸化物とし
てＭｇ−Ｏ、Ｃａ−Ｏ、Ｓｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ｔｉ−Ｏ
などを用いることが、特開平６−１２００２０で提案さ
れている。一方、磁性体を構成する磁性結晶粒はサイズ
を２０ｎｍ程度以下に微細化することで、軟磁気特性が
向上することが、日本金属学会誌５３（１９８９）２４
１におけるＦｅＮｂＣｕＳｉＢをはじめとする研究によ
り報告されている。また、これらの複合材料と微細化を
兼ね備えることで軟磁気特性の向上と高飽和磁束密度化
を両立した材料として、スパッタリング法により成膜さ
れた、ＦｅＭＮＯ（Ｍ＝Ｂｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ
他）材料が特開平７−８６０３５で提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来提案されたＦｅＭ
ＮＯ材料は、スパッタリング時に成膜したＦｅおよびＭ
元素がそれぞれの元素の酸化あるいは窒化物生成自由エ
ネルギーの差によってＭ元素が選択酸化あるいは選択窒
化することにより、ｂｃｃ結晶構造を持つＦｅ微結晶と
その粒界を形成するＭＯあるいはＭＮ化合物に２相分離
することで作製される。しかしながら、スパッタリング
法は、ターゲット元素を原子あるいは分子レベルに分解
して、基板上で合成を行う手法であり、またスパッタリ
ング時のエネルギーのみで、それぞれの元素が完全な２
相分離を行うことは実質的に困難である。このために成
膜直後では、ＦｅＭＮＯ材料のＦｅ微結晶には必然的に
ＯあるいはＮまたはＭ元素が固溶される。このために、
Ｆｅを主組成とする微結晶がｂｃｃ構造を保っていて
も、材料の磁歪定数が１×１０−５程度以上に大きくな
る、あるいはＦｅの結晶磁気異方性エネルギーが大きく
なるなどのために軟磁気特性が劣化するという課題があ
った。従って工業応用上これらの材料を作製する場合、
僅かな組成ずれなどの影響により、大面積で低磁歪、高
軟磁気特性を制御することが困難である。これは発明者
らによるＦｅＳｉＯ、ＦｅＭｇＯなどの独自検討の結果
明らかになったことである。また２相分離を進行させる
には、ＦｅＭＮＯの成膜時の基板温度を上げる、或いは
成膜後に熱処理を行う等によりほぼ達成できるが、これ
らの必要熱処理温度は一般に４００℃以上となるため
に、結晶粒の粗大化による軟磁気特性の劣化や、それ以
下の低温プロセスが必要なデバイスでは使用できないと
いう課題があった。また一般に、磁気デバイスは、同一
のデバイスでも、そのサイズ、使用周波数などによって
要求される最適な飽和磁束密度と電気抵抗率の関係が異
なることが知られている。しかしながら従来、最適な調
整の方法が知られていない。

【０００４】本発明は、上記の課題を解決し、上部コア
層及び下部コア層に用いられる軟磁性膜の材質を改良し
て、高電気抵抗率で高飽和磁束密度等の磁気特性を向上
させた薄膜磁気ヘッドとその製造方法を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の薄膜磁気ヘッドは、下部シールド層上に磁気
抵抗効果素子層と前記磁気抵抗効果素子層の両側にハー
ドバイアス層、その上面に電極層を成膜形成した再生ヘ
ッド部と、再生ヘッド部の上部シールド機能を兼ね備え
た下部コア層とギャップ層を介して下部コア層に対向す
る上部コア層と下部コア層及び上部コア層に磁界を与え
る巻線コイル層で形成される記録ヘッド部からなる薄膜
磁気ヘッドにおいて、下部コア層及び上部コア層が、Ｔ
ａＭｂＸｃＮｄＯｅ（但し、添え字のａ、ｂ、ｃ、ｄ、
ｅは原子量％を示す。ＴはＦｅあるいは３０％以上のＦ
ｅとＣｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１種からなる合金か
ら選ばれた磁性金属、ＭはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂ
ａから選ばれた少なくとも１種、ＸはＹ、Ｌａ、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａまたはランタン系希土類元
素から選ばれた少なくとも１種）なる組成式で表され、 ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００ ４５≦ａ≦８５ ５.５≦ｂ≦２８ ０.５≦ｃ≦１６ ６≦ｂ＋ｃ≦２８.６ ０.４＜ｂ／ｃ＜５６ ０≦ｄ≦１０ ８≦ｄ＋ｅ≦４０ の範囲であり、主として、平均結晶粒径が１５ｎｍ以下
である金属磁性結晶粒と、前記金属磁性結晶粒を略覆っ
た粒界生成物よりなり、前記金属磁性結晶粒の主組成が
前記Ｔで、また前記粒界生成物が少なくとも前記Ｍ及び
前記Ｘの酸化物又は窒化物を含む物質であり、また飽和
磁束密度が０.８Ｔ以上、電気抵抗率が８０μΩｃｍ以
上である軟磁性材料で形成されるようにした構成を有し
ている。

【０００６】この構成による組成範囲の膜を作製する
と、金属磁性結晶粒子内に固溶するＭあるいはＸが少な
いために、元素固溶による磁歪や結晶磁気異方性エネル
ギーの増大が比較的小さな磁性膜を形成できる。またＭ
あるいはＸは酸化あるいは窒化して主に磁性結晶粒子の
粒成長を抑制するとともに、高抵抗の粒界を形成するこ
とができる。ここでＭおよびＸはＴに対して比較的、難
固溶性の材料である。また何れの元素も酸化あるいは窒
化物生成自由エネルギーがＴより低いという特徴を持つ
が、特にＭは酸化物生成自由エネルギーが大きく、また
Ｘ元素は窒化物生成自由エネルギーが大きい傾向があ
る。このとき本発明ではＭあるいはＸと酸素、窒素の組
み合わせ比率を選択することで、粒界の幅あるいは、磁
性結晶粒子の被覆率を制御できるために、軟磁気特性と
ともに広範な範囲での飽和磁束密度と電気抵抗率を任意
に選択できる。またアルカリ土類金属であるＭは一般に
反応性が非常に高いため、工業上での取り扱い上、安定
な化合物状態で使用することが望ましい。例えば、Ｍが
Ｃａである場合、Ｃａ単体で扱うよりもＣａＯ、さらに
望ましくは、ＭとＸの酸化物であるＣａＴｉＯ３やＣａ
ＺｒＯ３として取り扱う方が容易である。この材料を例
えばＦｅとＣａＴｉＯ３をＡｒ雰囲気下でスパッタリン
グにより合成した場合、発明者らの実験では磁性膜中に
は化学量論比よりも多くのＯが含まれることが分かって
いる。この過剰なＯは、Ｆｅに固溶することで磁歪を増
大させるが、例えばＸの一つであるＴｉを補うことで、
Ｆｅへの過剰固溶を抑制でき、結果として磁歪等を低く
することができる。これらはＣａだけでなくＭに含まれ
る元素に対して全て共通の現象であることを確認してい
る。このように、異なる酸化物、窒化物生成自由エネル
ギーをもつＭおよびＸが、Ｔ中にとけ込む過剰なＯ，Ｎ
と選択的に反応することで、磁性膜の磁歪を制御するこ
とが容易にできる。またＴの量の下限は、飽和磁束密度
を１Ｔ以上にするために、４５％以上であることが必要
で、上限はＴを微細化するＭ、Ｘ、Ｏ、Ｎの必要量から
８５％以下である。ＭとＸの合成は、Ｔを微細化するた
めに少なくとも６％は必要で、飽和磁束密度を十分高く
保つために２８．５％以下であることが必要である。Ｍ
の量は少なくとも５．５％以上、またＸの量は０．５％
以上あれば効果が見られる。またＭとＸの比は０．４〜
５６の範囲であれば、軟磁気特性を有する範囲で様々な
値の電気抵抗率を制御できる。これは、Ｍ−Ｏ酸化物を
用いた磁性膜が比較的低抵抗から軟磁気特性を得られる
のに対し、Ｘ−Ｏ酸化物を用いた磁性膜が、比較的高抵
抗から軟磁性を生じる傾向があるためであると考察して
いる。またＯとＮは電気抵抗率を８０μΩｃｍとするた
めに８％以上必要である。Ｎ元素はＯ元素より添加量に
対する抵抗増加率が少ないために、広範な範囲での電気
抵抗率の制御を可能にする。また、酸素、窒素量の合計
が４０％を超えると、結晶粒界が厚くなりすぎるため
に、磁性結晶粒子同士の交換相互作用が弱くなり、高電
気抵抗率化するものの軟磁気特性が劣化する。

【０００７】また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、前記構
成において、ＴをＦｅ、ＭをＭｇとした、ＦｅａＭｇｂ
ＸｃＮｄＯｅ（但し、添え字のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは原
子量％を示す。ＸはＹ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、
Ｎｂ、Ｔａまたはランタン系希土類元素から選ばれた少
なくとも１種）なる組成式で表され、 ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００ ５０≦ａ≦８５ ５.５≦ｂ≦２５.５ ０.５≦ｃ≦１１ ６≦ｂ＋ｃ≦２６ １≦ｂ／ｃ≦５１ ０≦ｄ≦１０ ８≦ｄ＋ｅ≦３５ の範囲であり、飽和磁束密度が１Ｔ以上である軟磁性材
料で形成されるようにした構成を有している。

【０００８】この構成によって、特に高電気抵抗率、軟
磁気特性とともに高飽和磁束密度を有することができ
る。ここでＭｇはＦｅに対して比較的難固溶であるとと
もにＦｅとの間に金属間化合物を生成し難い。このため
にＦｅへの固溶による磁歪や結晶磁気異方性エネルギー
の増大が比較的小さく、且つＦｅとＭｇ−ＯあるいはＭ
ｇ−Ｎの相分離ばかりでなく、Ｆｅ、Ｍｇそのものが相
分離するために、非磁性元素添加量の全体量が比較的少
なくても、Ｆｅ結晶を微細化できる。その結果として磁
性膜の高飽和磁束密度化と軟磁性が両立できる。またＭ
ｇ、Ｘは酸化あるいは窒化して主に磁性結晶粒子の粒成
長を抑制するとともに、高抵抗の粒界を形成する。特に
Ｍｇと異なる酸化物あるいは窒化物生成自由エネルギ
ー、あるいはＭｇとは異なるα−Ｆｅ中での拡散速度を
持つＸを本発明の組成範囲で組み合わせることで、Ｆｅ
中に溶け込むＯあるいは過剰なＮ量を制御でき、その結
果、磁歪等を調整することもできる。

【０００９】Ｆｅの量の下限は、飽和磁束密度を１Ｔよ
り大きくするために、５０％以上であることが必要で、
上限はＦｅの微細化、膜の高電気抵抗率化をするＭｇ、
Ｘ、Ｏ、Ｎの必要量から８５％以下である。ＭｇとＸの
合計は、Ｆｅを微細化と膜の高電気抵抗率化のために少
なくとも６％は必要である。ここでＸの量は０．５％以
上あれば、効果が見られる。またＭｇの量がＸ以上であ
ることで電気抵抗率の広範な範囲での制御が可能とな
る。またＯとＮは電気抵抗率を８０μΩｃｍとするため
に８％以上必要である。ここでＮ元素はＯ元素より添加
量に対する抵抗増加率が少ないために、広範な範囲での
電気抵抗率の制御を可能にする。また、飽和磁束密度の
観点から酸素、窒素量の合計は３５％を上限とする。

【００１０】また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、前記構
成において、ｄ＝０の時、Ｍの最大価数の酸化物をＭ
Ｏ、Ｘの最大価数の酸化物をＸＯｎ（但し、１≦ｎ≦
２．５）で表すと、 ｅ≦（ｂ×１＋ｃ×ｎ）×１．３５ の範囲であるようにした構成を有している。

【００１１】この構成による磁性膜では、特に低磁歪と
高電気抵抗率が両立できる。ここで、ＭＯは、ＢｅＯ、
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯから選ばれた少なくと
も１種を意味する。ＸがＹ、Ｌａ、ランタン系希土類元
素の酸化物ではｎ＝１．５、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆの酸化物
ではｎ＝２、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａの酸化物ではｎ＝２．５を
とり、これらの中から一種以上選ばれたときは、ｎはそ
の混合比率に従った平均値をとる。ここで、ｅの値が
（ｂ×１＋ｃ×ｎ）×１．３５を超える場合は磁歪が大
きくなる。ｅの値はさらに好ましくは （ｂ×１＋ｃ×ｎ）×０．９≦ｅ≦（ｂ×１＋ｃ×ｎ）
×１．１ の範囲であるときに、さらに低磁歪と高電気抵抗率、軟
磁気特性と高飽和磁束密度の両立が達成できる。

【００１２】また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、ＸがＺ
ｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａであるようにした構成を有してい
る。

【００１３】この構成による磁性膜では、特に添加によ
る磁歪低下の効果が大きい。またその含有量は特に、飽
和磁束密度を優先する場合さらに好ましくは０．５≦ｃ
≦５である。

【００１４】また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、Ｔの５
％以下をＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕか
ら選ばれた少なくとも１種と置換した構成を有してい
る。

【００１５】この構成による磁性膜では、特に飽和磁束
密度が１．４Ｔ以上の磁性膜において、耐食性を高める
ことができる。ここで置換量は好ましくは０．５％以上
で、また置換による飽和磁束密度の低下を抑制するため
に５％以下が好ましい。

【００１６】また本発明の薄膜磁気ヘッドは、膜垂直方
向に、少なくともＭ元素が組成変調されたようにした構
成を有している。

【００１７】この構成による磁性膜では、軟磁気特性と
同時に高飽和磁束密度が実現しやすい。

【００１８】また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、前記組
成変調の周期が１０ｎｍ以下であるようにした構成を有
している。

【００１９】この構成により、さらに軟磁気特性が高い
磁性膜を実現することができる。

【００２０】また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法
は、下部シールド層上に磁気抵抗効果素子層と磁気抵抗
効果素子層の両側にハードバイアス層、その上面に電極
層を成膜形成した再生ヘッド部と、再生ヘッド部の上部
シールド機能を兼ね備えた下部コア層とギャップ層を介
して下部コア層に対向する上部コア層と下部コア層及び
上部コア層に磁界を与える巻線コイル層で形成される記
録ヘッド部からなる薄膜磁気ヘッドにおいて、下部コア
層及び上部コア層が、ＭおよびＯを主として、Ｍ酸化物
をスパッタすることにより形成されるようにした方法を
有している。

【００２１】この方法によって形成される磁性膜は、Ｍ
およびＯを主として、Ｍ酸化物をスパッタすることによ
り、より少ないＭおよびＯの添加量で磁性結晶粒を微細
化できる。

【００２２】また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法
は、下部コア層及び上部コア層が、金属および化合物を
適度に配置した複合タ−ゲットを用いたスパッタリング
法で、タ−ゲットに対し、少なくとも２方向に稼働して
いる基板上に成膜を行うようにした方法を有している。

【００２３】この方法によれば、比較的大面積において
も均一な組成の膜を作製することができる。

【００２４】また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法
は、下部コア層及び上部コア層が、同一電極上で金属お
よび化合物を適度に配置した複合タ−ゲットを用いたス
パッタリング法、或いは少なくとも２つ以上の異なる電
極上の金属タ−ゲットおよび化合物タ−ゲットを用いた
スパッタリング法において、基板側にバイアスを印加し
ながら成膜を行うようにした方法を有している。

【００２５】この方法によって、磁性膜中の主に酸素あ
るいは窒素量を本発明の好ましい範囲に制御することが
容易にできる。

【００２６】また、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法
は、３５０℃以下の熱処理を伴うようにした方法を有し
ている。

【００２７】この方法によって、優れた軟磁気特性を示
す薄膜磁気ヘッドを作成することができる。

【００２８】以上により、前記各構成の磁性膜は、下部
コア層および上部コア層に必要な性質を満たすことので
きる軟磁性材料であるため、これらのうちいずれかの軟
磁性材料の組成比を適正に調節して下部コア層および上
部コア層に使用すれば、高密度記録化および高周波数記
録化に対応可能な薄膜磁気ヘッドを製造することができ
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、下部シールド層上に磁気抵抗効果素子層と前記磁気
抵抗効果素子層の両側にハードバイアス層、その上面に
電極層を成膜形成した再生ヘッド部と、前記再生ヘッド
部の上部シールド機能を兼ね備えた下部コア層とギャッ
プ層を介して下部コア層に対向する上部コア層と下部コ
ア層及び上部コア層に磁界を与える巻線コイル層で形成
される記録ヘッド部からなる薄膜磁気ヘッドにおいて、
下部コア層及び上部コア層が、ＴａＭｂＸｃＮｄＯｅ
（但し、添え字のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは原子量％を示
す。ＴはＦｅあるいは３０％以上のＦｅとＣｏ、Ｎｉの
うちの少なくとも１種からなる合金から選ばれた磁性金
属、ＭはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれた少
なくとも１種、ＸはＹ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、
Ｎｂ、Ｔａまたはランタン系希土類元素から選ばれた少
なくとも１種）なる組成式で表され、 ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００ ４５≦ａ≦８５ ５.５≦ｂ≦２８ ０.５≦ｃ≦１６ ６≦ｂ＋ｃ≦２８.６ ０.４＜ｂ／ｃ＜５６ ０≦ｄ≦１０ ８≦ｄ＋ｅ≦４０ の範囲であり、主として、平均結晶粒径が１５ｎｍ以下
である金属磁性結晶粒と、前記金属磁性結晶粒を略覆っ
た粒界生成物よりなり、前記金属磁性結晶粒の主組成が
前記Ｔで、また前記粒界生成物が少なくとも前記Ｍ及び
前記Ｘの酸化物又は窒化物を含む物質であり、また飽和
磁束密度が０.８Ｔ以上、電気抵抗率が８０μΩｃｍ以
上である軟磁性材料で形成されることを特徴としたもの
であり、組成範囲の膜を作製すると、金属磁性結晶粒子
内に固溶するＭあるいはＸが少ないために、元素固溶に
よる磁歪や結晶磁気異方性エネルギーの増大が比較的小
さな磁性膜を形成できる。またＭあるいはＸは酸化ある
いは窒化して主に磁性結晶粒子の粒成長を抑制するとと
もに、高抵抗の粒界を形成することができる。また、Ｍ
あるいはＸと酸素、窒素の組み合わせ比率を選択するこ
とで、粒界の幅あるいは、磁性結晶粒子の被覆率を制御
できるために、軟磁気特性とともに広範な範囲での飽和
磁束密度と電気抵抗率を任意に選択できる。更に、異な
る酸化物、窒化物生成自由エネルギーをもつＭおよびＸ
が、Ｔ中にとけ込む過剰なＯ，Ｎと選択的に反応するこ
とで、磁性膜の磁歪を制御することが容易にできる。

【００３０】また、本発明の請求項２に記載の発明は、
下部コア層及び上部コア層が、ＦｅａＭｇｂＸｃＮｄＯ
ｅ（但し、添え字のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは原子量％を示
す。ＸはＹ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ
またはランタン系希土類元素から選ばれた少なくとも１
種）なる組成式で表され、 ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００ ５０≦ａ≦８５ ５.５≦ｂ≦２５.５ ０.５≦ｃ≦１１ ６≦ｂ＋ｃ≦２６ １≦ｂ／ｃ≦５１ ０≦ｄ≦１０ ８≦ｄ＋ｅ≦３５ の範囲であり、飽和磁束密度が１Ｔ以上である軟磁性材
料で形成されることを特徴としたものであり、この構成
によって、特に高電気抵抗率、軟磁気特性とともに高飽
和磁束密度を有することができる。ここでＭｇはＦｅに
対して比較的難固溶であるとともにＦｅとの間に金属間
化合物を生成し難い。このためにＦｅへの固溶による磁
歪や結晶磁気異方性エネルギーの増大が比較的小さく、
且つＦｅとＭｇ−ＯあるいはＭｇ−Ｎの相分離ばかりで
なく、Ｆｅ、Ｍｇそのものが相分離するために、非磁性
元素添加量の全体量が比較的少なくても、Ｆｅ結晶を微
細化できる。その結果として磁性膜の高飽和磁束密度化
と軟磁性が両立できる。またＭｇ、Ｘは酸化あるいは窒
化して主に磁性結晶粒子の粒成長を抑制するとともに、
高抵抗の粒界を形成する。特にＭｇと異なる酸化物ある
いは窒化物生成自由エネルギー、あるいはＭｇとは異な
るα−Ｆｅ中での拡散速度を持つＸを本発明の組成範囲
で組み合わせることで、Ｆｅ中に溶け込むＯあるいは過
剰なＮ量を制御でき、その結果、磁歪等を調整すること
もできる。

【００３１】また、本発明の請求項３に記載の発明は、
ｄ＝０の時、Ｍの最大価数の酸化物をＭＯ、Ｘの最大価
数の酸化物をＸＯｎ（但し、１≦ｎ≦２.５）で表す
と、 ｅ≦（ｂ×１＋ｃ×ｎ）×１.３５ の範囲であることを特徴としたものであり、この構成に
よる磁性膜では、特に低磁歪と高電気抵抗率が両立でき
る。

【００３２】また、本発明の請求項４に記載の発明は、
ｄ＝０の時、Ｍの最大価数の酸化物をＭＯ、Ｘの最大価
数の酸化物をＸＯｎ（但し、１≦ｎ≦２.５）で表す
と、 （ｂ×１＋ｃ×ｎ）×０.９≦ｅ≦（ｂ×１＋ｃ×ｎ）
×１.１ の範囲であることを特徴としたものであり、この範囲内
にあるｅの値はより好ましい値となり、さらに低磁歪と
高電気抵抗率、軟磁気特性と高飽和磁束密度の両立が達
成できる。

【００３３】また、本発明の請求項５に記載の発明は、
ＸがＺｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａであることを特徴としたも
のであり、この構成による磁性膜では、特に添加による
磁歪低下の効果が大きく得られる。またその含有量は特
に、飽和磁束密度を優先する場合さらに好ましくは０．
５≦ｃ≦５である。

【００３４】また、本発明の請求項６に記載の発明は、
Ｔの５％以下をＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、
Ａｕから選ばれた少なくとも１種と置換したことを特徴
としたものであり、この構成による磁性膜では、特に飽
和磁束密度が１．４Ｔ以上の磁性膜において、耐食性を
高めることができる。ここで置換量は好ましくは０．５
％以上で、また置換による飽和磁束密度の低下を抑制す
るために５％以下が好ましい。

【００３５】また、本発明の請求項７に記載の発明は、
膜垂直方向に、少なくともＭ元素が組成変調されたこと
を特徴としたものであり、この構成による磁性膜では、
軟磁気特性と同時に高飽和磁束密度が容易に実現でき
る。

【００３６】また、本発明の請求項８に記載の発明は、
組成変調の周期が１０ｎｍ以下であることを特徴とした
ものであり、さらに軟磁気特性が高い磁性膜を実現する
ことができる。

【００３７】また、本発明の請求項９に記載の発明は、
下部シールド層の上に磁気抵抗効果素子層と前記磁気抵
抗効果素子層の両側にハードバイアス層、その上面に電
極層を成膜形成した再生ヘッド部と、再生ヘッド部の上
部シールド機能を兼ね備えた下部コア層とギャップ層を
介して下部コア層に対向する上部コア層と下部コア層及
び上部コア層に磁界を与える巻線コイル層で形成される
記録ヘッド部からなる薄膜磁気ヘッドにおいて、下部コ
ア層及び上部コア層が、ＭおよびＯを主として、Ｍ酸化
物をスパッタすることにより形成されることを特徴とし
たものであり、この方法によって形成される磁性膜は、
より少ないＭおよびＯの添加量で磁性結晶粒を微細化で
きる。

【００３８】また、本発明の請求項１０に記載の発明
は、下部コア層及び上部コア層が、金属及び化合物を適
度に配置した複合ターゲットを用いたスパッタリング法
で、ターゲットに対し、少なくとも２方向に稼働してい
る基板上への成膜により形成されることを特徴としたも
のであり、この方法によれば、比較的大面積においても
均一な組成の膜を作製することができる。

【００３９】また、本発明の請求項１１に記載の発明
は、下部コア層及び上部コア層が、粉末状の金属及び化
合物を焼き固めて形成した焼結ターゲットを用いたスパ
ッタリング法で、ターゲットに対し、少なくとも２方向
に稼働している基板上への成膜により形成されることを
特徴としたものであり、この方法によっても、比較的大
面積においても均一な組成の膜を作製することができ
る。

【００４０】また、本発明の請求項１２に記載の発明
は、下部コア層及び上部コア層が、同一電極上で金属及
び化合物を適度に配置した複合ターゲットを用いたスパ
ッタリング法、或いは粉末状の金属および化合物を焼き
固めて形成した焼結ターゲットを用いたスパッタリング
法、或いは少なくとも２つ以上の異なる電極上の金属タ
ーゲットおよび化合物ターゲットを用いたスパッタリン
グ法において、基板側にバイアスを印加しながら成膜を
行うことにより形成されることを特徴としたものであ
り、この方法によって、磁性膜中の主に酸素あるいは窒
素量を本発明の好ましい範囲に制御することが容易にで
きる。

【００４１】また、本発明の請求項１３に記載の発明
は、３５０℃以下の熱処理を伴うことを特徴としたもの
であり、この方法によって、優れた軟磁気特性を示す薄
膜磁気ヘッドを作成することができる。

【００４２】本発明の構造、組成を持つ磁性薄膜は低ガ
ス圧雰囲気で蒸着法により形成することが最良である。
蒸着法の中では、高周波マグネトロンスパッタリング、
直流スパッタリング、対向タ−ゲットスパッタリング、
イオンビ−ムスパッタリング等に代表されるスパッタリ
ング法や、基板付近に反応性ガス導入部を持つ、反応性
スパッタリング法、あるいは基板付近に反応性ガス導入
部を持ち、蒸着材料を溶解する溶解部をもった反応性蒸
着法等が好ましい。スパッタリング法で本発明を実施す
る際に、特に、酸素あるいは窒素元素の供給源として酸
化物あるいは窒化物を用いる場合、まず本発明の磁性膜
のそれぞれ成膜後の組成を考慮して組成決定した金属ま
たは合金と、酸化物、窒化物、金属元素等の添加元素を
同一電極上に適度に配置した複合タ−ゲットを用いたス
パッタ法、あるいは複数の電極上に配置した金属、合
金、酸化物または窒化物のタ−ゲットを同時放電し、基
板上に元素供給を同時に行うコ・スパッタ法、あるいは
複数の電極上に配置された金属、合金、酸化物または窒
化物のタ−ゲット直上近辺に、基板を順次移動させ成膜
を行うタンデム法等が好ましい。ここで複合タ−ゲット
を使用する場合は、添加物ペレットの配置個所に対応す
る基板内の膜組成分布の影響を押さえるために、基板自
身が、少なくとも２方向に移動することが好ましい。こ
れはコ・スパッタ、タンデムスパッタを行う場合につい
てもそれぞれ組成均一化の効果がある。

【００４３】また、タンデムスパッタを行う際に、それ
ぞれのタ−ゲットからの成膜速度と、各タ−ゲット上で
の基板の滞在あるいは移動時間を調整することで本発明
の磁性膜の好ましい組成変調構造を形成することができ
る。同様に、このような組成変調は、タ−ゲット上の入
射角を周期的に変化させること、あるいは反応性ガスを
スパッタリング時に周期的に導入することでも達成でき
る。また何れの成膜方法を用いる場合においても、基板
に対して一方向に磁界をかけながら成膜を行うこと、あ
るいは一方向に磁界をかけながら、３５０℃以下程度で
熱処理することで磁性膜に一軸異方性を形成することが
できる。

【００４４】以下の実施の形態について、磁性膜はＲＦ
マグネトロンスパッタリングを用いて作製した。基板温
度として、室温から１００℃程度に幅があるのは、成膜
時のエネルギ−による自然昇温であり、実際には３００
℃以下程度であれば本実施の形態に示される例の好まし
い磁性薄膜を作製することが可能である。膜構造はＸ線
回折（ＸＲＤ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて
観察した。また組成分析はＥＰＭＡ、また抗磁力はＢＨ
ル−プトレ−サ−、飽和磁束密度はＶＳＭで評価した。

【００４５】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。

【００４６】（実施の形態１）図１に記録媒体の側から
見た薄膜磁気ヘッドの断面図を示す。下部シールド層１
の上に磁気抵抗効果素子層２が成膜され、その磁気抵抗
効果素子層２の両側にハードバイアス層３が積層成膜さ
れ、更にハードバイアス層３の上面に電極４が成膜さ
れ、再生ヘッド部１１が形成される。次に、磁気抵抗効
果素子層２と電極４の上に下部コア層５が成膜され、更
に下部コア層５の上にギャップ層６を介して下部コア層
５に対向し、かつ他の一部で下部コア層５と接触（接触
部は図示せず）して上部コア層７が成膜され、上部コア
層７が下部コア層５に接触している部分で上部コア層７
を周回して巻線コイル（図示せず）が形成され、記録ヘ
ッド部１２が形成される。下部コア層５は記録ヘッド部
１２のコア機能と再生ヘッド部１１の上部シールド機能
とを兼ね備えている。

【００４７】本発明は上述の下部コア層及び上部コア層
に適した材料組成に関するものであり、下部コア層及び
上部コア層としてのＦｅａＭｂＸｃＮｄＯｅ膜について
検討した結果を示す。

【００４８】実験条件は次の通りである。

【００４９】基板：非磁性セラミックス基板またはＳｉ
基板（Ｓｉ基板は組成分析用） 基板温度：室温〜１００℃ タ−ゲット：３インチのＦｅ上に ５×５ｍｍの酸化物
焼結チップおよび、５×５ｍｍの金属元素のチップを下
記の組成になるように配置。用いた酸化物チップの一部
は、化学量論比よりも酸素量が少ない、酸素欠陥がある
ものを使用した。 タ−ゲットサイズ：３インチ 放電ガス圧：８mTorr 放電電力：２００Ｗ スパッタガス：ＡｒまたはＡｒ＋Ｏ２ 表１に、２５０℃の真空中で熱処理した後の磁性膜の磁
気特性と組成を示す。磁性膜の厚みはすべて１μｍとし
た。また表中実施例と記載しているものは、抗磁力２
（Ｏｅ）以下、電気抵抗率が８０μΩｃｍ以上、飽和磁
束密度が０．８Ｔ以上、且つ磁歪が０．７×１０−５以
下のものを示している。一方、比較例としては、抗磁
力、電気抵抗率、飽和磁束密度、磁歪の何れか１つ以上
が上記の値を満たしていないものを不足物性として書き
記している。

【００５０】

【表１】

【００５１】表１より、ＦｅａＭｂＸｃＮｄＯｅ（但
し、添え字のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは原子量％を示す。Ｍ
はＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれた少なくと
も１種、ＸはＹ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａまたはランタン系希土類元素から選ばれた少なくと
も１種）なる組成式で表され、 ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００ ４５≦ａ≦８５ ５．５≦ｂ≦２８ ０．５≦ｃ≦１６ ６≦ｂ＋ｃ≦２８．５ ０．４＜ｂ／ｃ≦５６ ０≦ｄ≦１０ ８≦ｄ＋ｅ≦４０ の範囲であるときに、高抵抗と高飽和磁束密度を有する
軟磁気特性が得られることがわかる。これらの磁性膜
は、Ｘ線回折とＴＥＭ観察より何れも、主として平均結
晶粒径が１５ｎｍ以下である金属磁性結晶粒とこの金属
磁性結晶粒をほぼ覆った粒界生成物よりなっていること
が分かった。またこの金属磁性結晶粒は主にα−Ｆｅで
できており、また粒界生成物は、少なくともＭおよびＸ
の酸化物または窒化物を含む物質であった。

【００５２】同時に、ｄ＝０の時、Ｍの最大価数の酸化
物をＭＯ、Ｘの最大価数の酸化物をＸＯｎ（但し、１≦
ｎ≦２．５）で表すと、 ｅ≦（ｂ×１＋ｃ×ｎ）×１．３５ の範囲である時に低磁歪が得られ、特に、 （ｂ×１＋ｃ×ｎ）×０．９≦ｅ≦（ｂ×１＋ｃ×ｎ）
×１．１ の範囲であるものは０．５×１０−５以下の優れた軟磁
気特性を示した。

【００５３】また、表１の実施例に示した膜のＦｅの５
％以下をＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕか
ら選ばれた少なくとも１種と置換したところ、飽和磁束
密度や磁気特性の劣化をほとんど起こさずに、耐食性が
向上する効果があることが分かった。

【００５４】また、表１の実施例のＦｅの７０％以下を
Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１種からなる合金で置換
された磁性金属を用いた場合も上記の組成範囲で優れた
高飽和磁束密度と高抵抗、軟磁性を両立することを確認
している。

【００５５】本実施の形態１では磁性膜は室温で成膜を
行っているが、成膜時の基板温度を水冷等を用いて冷却
する、或いは基板温度が２００℃以下、好ましくは１５
０℃以下でも作製できることを他の検討から確認した。

【００５６】また、本実施の形態１では、２５０℃の真
空中で熱処理を行ったが、本実施の形態１で示された磁
性膜は、成膜直後から軟磁性を発現し、３５０℃以下の
熱処理であれば軟磁気特性がほとんど変化しないことを
確認している。

【００５７】特に、一軸磁場中で成膜する、或いは一軸
磁場中で１５０℃以上３５０℃以下の熱処理を行うこと
で、本実施の形態１の膜には一軸磁気異方性が付与され
ることを確認した。またこの結果、これらの磁性膜を本
発明の薄膜磁気ヘッドのように、少なくとも磁化困難軸
方向に励磁するデバイスに応用した場合、１００ＭＨｚ
以上の高周波でも渦電流損失と共鳴損失が少ない高特性
を実現できる。

【００５８】また、本実施の形態１では、タ−ゲット上
に酸化物チップを配置した複合タ−ゲットを用いている
が、例えばＦｅＭＸの焼結タ−ゲットなどをＡｒ＋Ｏ２
混合ガス中等でスパッタするいわゆる反応性スパッタ法
を用いても同様の磁性膜が作製できることを確認してい
る。

【００５９】また、本実施の形態１では、基板はタ−ゲ
ットに対して固定した状態でスパッタリングを行った
が、複合タ−ゲットに対して基板位置を回転（公転、自
転を含む）させるあるいはタ−ゲットに対して前後、左
右など２方向に平行移動する等、少なくとも２方向に稼
働している基板上に成膜を行うことで、組成の均一性が
向上し、磁歪をはじめとする磁気特性が、さらに表１の
実施例の値より向上することを確認している。

【００６０】また、本実施の形態１の様に、同一電極上
で金属および化合物を適度に配置した複合タ−ゲットを
用いたスパッタリング法、あるいは少なくとも２つ以上
の異なる電極上の金属タ−ゲットおよび化合物タ−ゲッ
トを用いたスパッタリング法において、基板側にバイア
スを印加しながら成膜を行うことで、膜中の酸素量を制
御することができ、その結果磁性膜のＯ組成量を、本発
明の範囲の好ましい範囲に制御できることを確認してい
る。

【００６１】（実施の形態２）本発明の実施の形態２と
して、ＦｅａＭｇｂＸｃＮｄＯｅ 膜について検討した
結果を示す。

【００６２】実験条件は次の通りである。

【００６３】基板：非磁性セラミックス基板、Ｓｉまた
はＣ基板（Ｓｉ基板とＣ基板は組成分析用） 基板温度：室温〜１００℃ タ−ゲット：３インチのＦｅ上に ５×５ｍｍのＳｉＯ
２あるいはＭｇＯチップあるいはＭｇ３Ｎ２チップおよ
び、５×５ｍｍの金属元素のチップを下記の組成になる
ように配置。

【００６４】タ−ゲットサイズ：３インチ 放電ガス圧：８mTorr 放電電力：２００Ｗ スパッタガス：Ａｒ 表２に、２５０℃の真空中で熱処理した後の磁性膜の磁
気特性と組成を示す。磁性膜の厚みはすべて１μｍとし
た。

【００６５】表２に示すように、ＦｅＭｇＯ系材料に元
素を添加したところ、Ｆｅと固溶性の高いＳｉやＡｌで
は磁歪が低下せず、実施例bf〜実施例bqに示したよう
に、Ｆｅと難固溶性である元素についてわずか０．５％
の添加から、磁歪の低下とともに、抵抗率の上昇が確認
された。その他、同様に、Ｆｅに対して難固溶性である
ランタン系希土類元素について添加効果を調べたとこ
ろ、同様の効果が見られた。

【００６６】

【表２】

【００６７】また、特に磁歪低下の効果はＺｒ、Ｎｂ、
Ｈｆ、Ｔａで顕著である。以上の実施例の磁性膜の飽和
磁束密度は何れも１Ｔ以上で、Ｘ線回折で求めた磁性結
晶粒子の平均結晶粒径は１５ｎｍ以下であった。このう
ち、実施例ａｍについてＴＥＭ観察したところ、α−Ｆ
ｅの微結晶が、粒界生成物でほぼ覆われた形をした複合
構造を持ち、粒界生成物は、結晶性の低い、非晶質と見
なせる構造を持っていた。またこの粒界生成物の組成
は、少なくとも、ＭｇとＮｂの酸化物を含んでいること
が分かった。

【００６８】次にスパッタガスをＡｒまたは、Ａｒガス
にＯ２またはＮ２を適度に加えた混合ガスを用いて、様
々な組成について、磁気特性を調べた。

【００６９】表３に、２５０℃の真空中で熱処理した後
の磁性膜の磁気特性と組成を示す。磁性膜の厚みはすべ
て１μｍとした。また表中実施例と記載しているものは
抗磁力２（Ｏｅ）以下、電気抵抗率が８０μΩｃｍ以
上、飽和磁束密度が１Ｔ以上且つ磁歪が０．７×１０−
５以下のものを示してる。一方、比較例としては、抗磁
力、電気抵抗率、飽和磁束密度、磁歪の何れか１つ以上
が上記の値を満たしていないものを不足物性として書き
記している。なお、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは何れも磁性膜
をＦｅａＭｇｂＸｃＮｄＯｅ（ＸはＹ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａまたはランタン系希土類元
素）と組成式で表したときの原子量％で、ｎは、ｄ＝０
の時のＭの最大価数の酸化物をＭＯ、Ｘの最大価数の酸
化物をＸＯｎ（但し、１≦ｎ≦２．５）で表したときの
値で、ＸがＹ、Ｌａ、ランタン系希土類元素の酸化物で
は１．５、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆの酸化物では２、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔａの酸化物では２．５をとる。

【００７０】

【表３】

【００７１】表３より、磁性膜をＦｅａＭｇｂＸｃＮｄ
Ｏｅ（但し、添え字のａ、ｂ、ｃ、ｄは原子量％を示
す。ＸはＹ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ
またはランタン系希土類元素）なる組成式で表した場
合、 ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００ ５０≦ａ≦８５ ５．５≦ｂ≦２５．５ ０．５≦ｃ≦１１ ６≦ｂ＋ｃ≦２６ １≦ｂ／ｃ≦５１ ０≦ｄ≦１０ ８≦ｄ＋ｅ≦３５ の範囲であるときに、高抵抗と高飽和磁束密度を有する
軟磁気特性が得られることがわかる。これらの磁性膜
は、Ｘ線回折とＴＥＭ観察より、何れも主として平均結
晶粒径が１５ｎｍ以下である金属磁性結晶粒と、この金
属磁性結晶粒をほぼ覆った粒界生成物よりなっているこ
とが分かった。またこの金属磁性結晶粒は主にα−Ｆｅ
でできており、また粒界生成物は、少なくともＭおよび
Ｘの酸化物または窒化物を含む物質であった。

【００７２】同時に、ｄ＝０の時、Ｍの最大価数の酸化
物をＭＯ、Ｘの最大価数の酸化物をＸＯｎ（但し、１≦
ｎ≦２．５）で表すと、 ｅ≦（ｂ×１＋ｃ×ｎ）×１．３５ の範囲である時に低磁歪が得られ、特に、 （ｂ×１＋ｃ×ｎ）×０．９≦ｅ≦（ｂ×１＋ｃ×ｎ）
×１．１ の範囲であるものは０．５×１０−５以下の優れた軟磁
気特性を示した。

【００７３】また、表３中の実施例に示した膜のＦｅの
５％以下をＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ
から選ばれた少なくとも１種と置換したところ、飽和磁
束密度や磁気特性の劣化をほとんど起こさずに、耐食性
が向上する効果があることが分かった。

【００７４】本実施の形態２では磁性膜は室温で成膜を
行っているが、成膜時の基板温度を水冷等を用いて冷却
にする、或いは基板温度が２００℃以下、好ましくは１
５０℃以下でも作製できることを他の検討から確認し
た。また、本実施の形態２では、２５０℃の真空中で熱
処理を行ったが、表３の実施例で示された磁性膜は、成
膜直後から軟磁性を発現し、３５０℃以下の熱処理であ
れば、軟磁気特性がほとんど変化しないことを確認して
いる。特に一軸磁場中で成膜する、あるいは一軸磁場中
で１５０℃以上３５０℃以下の熱処理を行うことで、実
施例として示された磁性膜には一軸磁気異方性が付与さ
れることを確認した。この結果、これらの磁性膜を本発
明の薄膜磁気ヘッドのように、少なくとも磁化困難軸方
向に励磁するデバイスに応用した場合、１００ＭＨｚ以
上の高周波でも渦電流損失と共鳴損失が少ない高特性を
実現することができる。

【００７５】また本実施の形態２では、タ−ゲット上に
ＭｇＯチップを配置した複合タ−ゲットを用いている
が、例えばＦｅＭｇＸ焼結タ−ゲットなどをＡｒ＋Ｏ２
混合ガス中等でスパッタする、いわゆる反応性スパッタ
法を用いても、同様の磁性膜が作製できることを確認し
ている。また、本実施の形態２では基板はタ−ゲットに
対して、固定した状態でスパッタリングを行ったが、複
合タ−ゲットに対して、基板位置を回転（自転、公転）
させる、あるいはタ−ゲットに対して前後左右などに平
行移動する等、少なくとも２方向に稼働している基板上
に成膜を行うことで、組成の均一性が向上し、磁歪をは
じめとする磁気特性がさらに表２の実施例に示した値よ
り向上することを一部の組成で確認している。

【００７６】また、本実施の形態２に示すように、同一
電極上で金属および化合物を適度に配置した複合タ−ゲ
ットを用いたスパッタリング法、あるいは少なくとも２
つ以上の異なる電極上の金属タ−ゲットおよび化合物タ
−ゲットを用いたスパッタリング法において、基板側に
バイアスを印加しながら成膜を行うことで、膜中の酸素
量を制御することができ、その結果、磁性膜のＯ組成量
を、本発明の範囲の好ましい範囲に制御でき、磁歪をは
じめとする軟磁気特性を制御できることを確認してい
る。

【００７７】（実施の形態３）本発明の実施の形態３に
ついて説明する。

【００７８】異なる２つのタ−ゲットを異なる電極で放
電しながら、それぞれのタ−ゲット直上近辺に基板を交
互に移動させる一種のタンデムスパッタ法を用いて、Ｆ
ｅＭｇＨｆＯ磁性膜を作製した。

【００７９】実験条件は次の通りである。

【００８０】基板：非磁性セラミックス基板、Ｓｉ基板
（Ｓｉ基板は組成分析用） 基板温度：水冷 タ−ゲット：４インチのＦｅ上に５×５ｍｍのＨｆチッ
プをのせた複合タ−ゲットおよび４インチのＭｇタ−ゲ
ット 放電ガス圧：５mTorr 放電電力：Ｆｅ複合タ−ゲット ２２０Ｗ、Ｍｇタ−ゲ
ット ３００Ｗ スパッタガス：基板がＦｅ＋Ｈｆタ−ゲット上ではＡｒ
のみ、基板がＭｇタ−ゲット上ではＡｒ＋Ｏ２ 基板の移動周期を変化させることで、それぞれのタ−ゲ
ット上での一回当たりの通過時間（一回毎の実質的な成
膜時間）を変化させ、ＦｅＨｆ層とＭｇＯ層の成膜周期
を変化させた。

【００８１】何れの磁性膜も全体としての膜組成はほ
ぼ、Fe６１．５Mg１６Hf１．５O２１とした。比較とし
てＦｅタ−ゲット上にＭｇＯチップとＨｆチップを配置
し成膜した無周期（従って周期長は膜厚）のFe６１．５
Mg１６Hf１．５O２１を作製した。

【００８２】表４に２５０℃の真空中で熱処理した後の
磁性膜の磁気特性と組成を示す。磁性膜の厚みはすべて
１μｍとした。

【００８３】

【表４】

【００８４】図２に表４の結果を、横軸を周期長（ｎ
ｍ）、縦軸を磁歪（×１０^-5）にして示す。

【００８５】表４の実施例の膜は、０．１molの食塩水
中に浸食した結果、周期が短くなるにつれ高耐食性を示
した。特に成膜周期長が１０ｎｍ以下の膜では小さな磁
歪と高抵抗を両立していることが分かる。これらの膜を
オ−ジェデプスプロファイルで膜厚方向の組成変調を調
べたこところ、実施例efの膜では実質的に比較例eaと判
別が困難であったが、実施例ee、実施例edでは主として
Ｍｇの組成変調が確認できた。従って、少なくとも膜厚
方向に、Ｍ元素が組成変調された磁性膜でその組成変調
の周期が１０ｎｍ以下であることで、優れた軟磁気特性
とともに高抵抗の磁性膜を実現できることが分かった。

【００８６】本実施の形態３では、タンデムスパッタに
よる組成変調膜の作製例を示したが、その他の実験か
ら、ＦｅＨｆＭｇ焼結タ−ゲット等を、Ａｒガスで放電
中に、周期的に酸素ガスを導入する、パルスリアクティ
ブスパッタリングによっても類似の構造と磁気特性を得
ることを確認している。

【００８７】また、本実施例中の組成に関わらず、本発
明の好ましい組成範囲であれば、同様の効果を得ること
を確認している。

【００８８】

【発明の効果】以上のように本発明は、下部シールド層
上に磁気抵抗効果素子層と磁気抵抗効果素子層の両側に
ハードバイアス層、その上面に電極層を成膜形成した再
生ヘッド部と、再生ヘッド部の上部シールド機能を兼ね
備えた下部コア層とギャップ層を介して下部コア層に対
向する上部コア層と下部コア層及び上部コア層に磁界を
与える巻線コイル層で形成される記録ヘッド部からなる
薄膜磁気ヘッドにおいて、下部コア層及び上部コア層に
本発明の組成及び構造を持つ磁性膜を用いることによ
り、両コア層の材料に適した、磁歪定数が低く、かつ高
周波での軟磁気特性に優れ、高い飽和磁束密度および高
電気抵抗率を有した優れた磁性材料を得ることができる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】記録媒体の側から見た薄膜磁気ヘッドの断面図

【図２】成膜周期長と磁歪の関係を示すグラフ

【符号の説明】

１ 下部シールド層 ２ 磁気抵抗効果素子層 ３ ハードバイアス層 ４ 電極 ５ 下部コア層 ６ ギャップ層 ７ 上部コア層 １１ 再生ヘッド部 １２ 記録ヘッド部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三上 寛祐 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 辻 弘恭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 榊間 博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5D033 BA05 BB43 DA01 DA03 5D034 BA02 BA12 BA18 BB08 BB12 DA07

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部シールド層上に磁気抵抗効果素子層
   と前記磁気抵抗効果素子層の両側にハードバイアス層、
   その上面に電極層を成膜形成した再生ヘッド部と、前記
   再生ヘッド部の上部シールド機能を兼ね備えた下部コア
   層とギャップ層を介して前記下部コア層に対向する上部
   コア層と前記下部コア層及び上部コア層に磁界を与える
   巻線コイル層で形成される記録ヘッド部からなる薄膜磁
   気ヘッドにおいて、前記下部コア層及び前記上部コア層
   が、ＴａＭｂＸｃＮｄＯｅ（但し、添え字のａ、ｂ、
   ｃ、ｄ、ｅは原子量％を示す。ＴはＦｅあるいは３０％
   以上のＦｅとＣｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１種からな
   る合金から選ばれた磁性金属、ＭはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、
   Ｓｒ、Ｂａから選ばれた少なくとも１種、ＸはＹ、Ｌ
   ａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａまたはランタン
   系希土類元素から選ばれた少なくとも１種）なる組成式
   で表され、 ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００ ４５≦ａ≦８５ ５.５≦ｂ≦２８ ０.５≦ｃ≦１６ ６≦ｂ＋ｃ≦２８.６ ０.４＜ｂ／ｃ＜５６ ０≦ｄ≦１０ ８≦ｄ＋ｅ≦４０ の範囲であり、主として、平均結晶粒径が１５ｎｍ以下
   である金属磁性結晶粒と、前記金属磁性結晶粒を略覆っ
   た粒界生成物よりなり、前記金属磁性結晶粒の主組成が
   前記Ｔで、また前記粒界生成物が少なくとも前記Ｍ及び
   前記Ｘの酸化物又は窒化物を含む物質であり、また飽和
   磁束密度が０.８Ｔ以上、電気抵抗率が８０μΩｃｍ以
   上である軟磁性材料で形成されることを特徴とする薄膜
   磁気ヘッド。
2. 【請求項２】 前記下部コア層及び前記上部コア層が、
   ＦｅａＭｇｂＸｃＮｄＯｅ（但し、添え字のａ、ｂ、
   ｃ、ｄ、ｅは原子量％を示す。ＸはＹ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚ
   ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａまたはランタン系希土類元素
   から選ばれた少なくとも１種）なる組成式で表され、 ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００ ５０≦ａ≦８５ ５.５≦ｂ≦２５.５ ０.５≦ｃ≦１１ ６≦ｂ＋ｃ≦２６ １≦ｂ／ｃ≦５１ ０≦ｄ≦１０ ８≦ｄ＋ｅ≦３５ の範囲であり、飽和磁束密度が１Ｔ以上である軟磁性材
   料で形成されることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
3. 【請求項３】 ｄ＝０の時、Ｍの最大価数の酸化物をＭ
   Ｏ、Ｘの最大価数の酸化物をＸＯｎ（但し、１≦ｎ≦
   ２.５）で表すと、 ｅ≦（ｂ×１＋ｃ×ｎ）×１.３５ の範囲であることを特徴とする請求項１或いは請求項２
   のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
4. 【請求項４】 ｄ＝０の時、Ｍの最大価数の酸化物をＭ
   Ｏ、Ｘの最大価数の酸化物をＸＯｎ（但し、１≦ｎ≦
   ２.５）で表すと、 （ｂ×１＋ｃ×ｎ）×０.９≦ｅ≦（ｂ×１＋ｃ×ｎ）
   ×１.１ の範囲であることを特徴とする請求項１或いは請求項２
   のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
5. 【請求項５】 ＸがＺｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａであること
   を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の薄
   膜磁気ヘッド。
6. 【請求項６】 Ｔの５％以下をＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐ
   ｄ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕから選ばれた少なくとも１種と置
   換したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか
   に記載の薄膜磁気ヘッド。
7. 【請求項７】 膜垂直方向に、少なくともＭ元素が組成
   変調されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいず
   れかに記載の薄膜磁気ヘッド。
8. 【請求項８】 組成変調の周期が１０ｎｍ以下であるこ
   とを特徴とする請求項７記載の薄膜磁気ヘッド。
9. 【請求項９】 下部シールド層上に磁気抵抗効果素子層
   と前記磁気抵抗効果素子層の両側にハードバイアス層、
   その上面に電極層を成膜形成した再生ヘッド部と、前記
   再生ヘッド部の上部シールド機能を兼ね備えた下部コア
   層とギャップ層を介して前記下部コア層に対向する上部
   コア層と前記下部コア層及び上部コア層に磁界を与える
   巻線コイル層で形成される記録ヘッド部からなる薄膜磁
   気ヘッドにおいて、 前記下部コア層及び前記上部コア層が、前記Ｍおよび前
   記Ｏを主として、Ｍ酸化物をスパッタすることにより形
   成される請求項１〜請求項８のいずれかに記載の薄膜磁
   気ヘッドの製造方法。
10. 【請求項１０】 前記下部コア層及び前記上部コア層
    が、金属及び化合物を適度に配置した複合ターゲットを
    用いたスパッタリング法で、前記ターゲットに対し、少
    なくとも２方向に稼働している基板上への成膜により形
    成される請求項９記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
11. 【請求項１１】 前記下部コア層及び前記上部コア層
    が、粉末状の金属及び化合物を焼き固めて形成した焼結
    ターゲットを用いたスパッタリング法で、前記ターゲッ
    トに対し、少なくとも２方向に稼働している基板上への
    成膜により形成される請求項９記載の薄膜磁気ヘッドの
    製造方法。
12. 【請求項１２】 前記下部コア層及び上部コア層が、同
    一電極上で金属及び化合物を適度に配置した複合ターゲ
    ットを用いたスパッタリング法、或いは粉末状の金属お
    よび化合物を焼き固めて形成した焼結ターゲットを用い
    たスパッタリング法、或いは少なくとも２つ以上の異な
    る電極上の金属ターゲットおよび化合物ターゲットを用
    いたスパッタリング法において、基板側にバイアスを印
    加しながら成膜を行うことにより形成される請求項９〜
    請求項１１のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方
    法。
13. 【請求項１３】 ３５０℃以下の熱処理を伴う請求項９
    〜請求項１２のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造
    方法。