JP2003208708A - 磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記憶装置 - Google Patents

磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記憶装置

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JP2003208708A
JP2003208708A JP2002308548A JP2002308548A JP2003208708A JP 2003208708 A JP2003208708 A JP 2003208708A JP 2002308548 A JP2002308548 A JP 2002308548A JP 2002308548 A JP2002308548 A JP 2002308548A JP 2003208708 A JP2003208708 A JP 2003208708A
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Nobuyuki Ishiwata
延行 石綿
Hiroyuki Ohashi
啓之 大橋
Hisanao Tsuge
久尚 柘植
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＭＲヘッドを用いることが出来なかったサー
マルアスペリティの頻発する磁気記憶装置にＭＲヘッド
を適用することを可能とすることによって、大容量な磁
気記憶装置を実現する。 【解決手段】 磁気記録媒体と当該磁気記録媒体と所定
の間隔を介して配置設定される磁気記録再生を行うヘッ
ドとから構成された磁気記憶装置に於て、当該磁気記録
再生ヘッドを構成する再生ヘッド部は、第１の強磁性層
１１と第２の強磁性層１４と当該第１と第２の強磁性層
１１、１４間に狭持されたトンネルバリア層１３とから
構成された強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜１００で
構成されており、且つ当該強磁性トンネル接合磁気抵抗
効果膜１００は、温度変化にもかかわらず、当該膜の抵
抗値が５×１０-5Ωｃｍ2 以下の略一定値を呈する様に
構成された気記録再生ヘッド２００。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ヘッドならび
に磁気記憶装置に関し、特に、強磁性トンネル接合によ
る磁気抵抗効果を利用した磁気ヘッド、ならびにそれを
用いた磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気記憶装置の小型化、大容量化にとも
なって、再生出力が大きい磁気抵抗効果型ヘッド（以
下、ＭＲヘッドと記す）が実用化されている。このＭＲ
ヘッドについては、「ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍ
ａｇｎ，．ＭＡＧ７（１９７１）１５０」において「Ａ
Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ Ｒｅａｄｏ
ｕｔ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ」として論じられている。
ここで用いられているＭＲ効果は、ＮｉＦｅ合金膜によ
る異方性ＭＲ（以下、ＡＭＲと記す）効果であり、これ
によるＭＲヘッドをＡＭＲヘッドという。
【０００３】近年、このＡＭＲヘッドに対して、大幅な
高出力化により記録密度の向上が実現できる巨大磁気抵
抗効果（以下、ＧＭＲと記す）を用いたＧＭＲヘッドが
注目されている。このＧＭＲに於いて、特に、抵抗の変
化が２枚の隣接する磁性層の磁化方向間の余弦と対応す
る、一般にスピンバルブ効果と呼ばれる磁気抵抗効果
は、小さな動作磁界で大きな抵抗変化をすることから、
次世代のＭＲヘッドとして期待されている。このスピン
バルブ効果を用いたＭＲヘッドについては「ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇｎ，．Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．
６（１９９４）３８０１」において「Ｄｅｓｉｇｎ，Ｆ
ａｂｒｉｃａｔｉｏｎ＆Ｔｅｓｔｉｎｇｏｆ Ｓｐｉｎ
−Ｖａｌｖｅ Ｒｅａｄ Ｈｅａｄｓ ｆｏｒ Ｈｉｇ
ｈ ＤｅｎｓｉｔｙＲｅｃｏｒｄｉｎｇ」として論じら
れている。
【０００４】しかしながら、ＧＭＲヘッドを含め、一般
にＭＲヘッドの最大の欠点は、再生ＭＲ素子の抵抗が、
磁気媒体上に記録された磁気信号からの磁束により変化
するのみならず、素子の温度変化によっても容易に変化
する点である。すなわち、ＭＲヘッドは、磁気センサで
あるとともに、温度センサでもある。この温度センサと
しての特徴は、磁気ディスク装置のように、ガラスやア
ルミニウム等の硬度の高い基体を用いた磁気媒体を高速
回転している際に、ＭＲヘッドが媒体表面に接触した場
合の温度の上昇によって顕著に現れ、サーマルアスペリ
ティと呼ばれ、磁気ディスク装置のトラブル発生の原因
として問題となっている。
【０００５】サーマルアスペリティについては、「ＩＥ
ＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇｎ．，ＭＡＧ−１０
（１９７４）８９９」において「Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓ
ｉｓｔｉｖｅ Ｒｅａｄｉｎｇ ｏｆ 」として、ま
た、「ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇｎ．，ＭＡ
Ｇ−１１（１９７５）１２２４」において「Ａｎａｌｙ
ｓｉｓ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｓｐｉｋ
ｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ」などとして論じられて
いる。
【０００６】磁気記録密度の向上に伴って、磁気媒体と
磁気ヘッドとの間隙が狭くなるに従い、このサーマルア
スペリティの発生は顕著となる。特に、この間隙が４０
ｎｍ以下の領域では、サーマルアスペリティの発生が顕
著となり、磁気媒体表面を特別に平滑化したり、複雑な
補償回路を設けるなどの必要が発生している。その結
果、磁気記憶装置としては製造コストの増大を招くこと
となっていた。
【０００７】また、ポリエチレンテレフタレートなどの
プラスチック基体上に磁気記録層を形成した柔軟な磁気
記録媒体を用いる、磁気テープ装置やフロッピー（Ｒ）
ディスク装置等では、積極的に磁気記録媒体と磁気ヘッ
ドとを接触させたり、また、エアベアリングで間隙を設
けるにしても、柔軟な媒体であるためにヘッドの接触が
頻繁となる。その結果、サーマルアスペリティの発生が
著しく、特に、フロッピー（Ｒ）ディスク装置では、Ｍ
Ｒヘッドが採用された例はない。
【０００８】一方、近年、トンネルバリア層にＡｌの表
面酸化膜を用いることによって、２０％近い磁気抵抗変
化率を示すＴＭＲ素子が得られる報告がなされている。
こうした大きな磁気抵抗変化率を報告している例とし
て、「1996年４月、ジャーナル・オブ・アプライド・フ
ィジックス、７９巻、4724〜4729頁（Journal of Appli
ed Physics, vol.79, 4724〜4729, 1996）」がある。
【０００９】この内容は、蒸着マスクを用いてガラス基
板上にＣｏＦｅからなる第１の強磁性層を真空蒸着し、
引き続きマスクを交換して１．２〜２．０ｎｍ厚のＡｌ
層を蒸着する。このＡｌ層表面を酸素グロー放電に曝す
ことによって、アルミナからなるトンネルバリア層を形
成する。最後に、このトンネルバリア層を介して第１の
強磁性層と重なるようにＣｏからなる第２の強磁性層を
成膜して十字電極型の強磁性トンネル接合素子を完成さ
せる。この方法では、磁気抵抗変化率として最大１８％
という大きな値が得られている。
【００１０】その他の公知例として、特開平５−６３２
５４号公報、特開平６−２４４４７７号公報、特開平８
−７０１４８号公報、特開平８−７０１４９号公報、特
開平８−３１６５４８号公報及び１９９７年、日本応用
磁気学会誌、２１巻、４９３〜４９６頁などの報告があ
る。ここでは、トンネルバリア層の形成方法として、Ａ
ｌ層を成膜した後、大気中に曝してアルミナを成長させ
る方法が提案されている。
【００１１】処で、ＴＭＲ素子を磁気ヘッドや磁気メモ
リなどのデバイスに適用するためには、熱雑音の影響を
低減するために、実用素子寸法である程度低い抵抗値が
必要であるが、前述した従来のトンネルバリア形成法で
はその実現が不可能であった。例えば、磁気ヘッドに適
用される２μｍ×２μｍ程度の面積での抵抗値は１０ｋ
Ω近くにもなってしまい、５０Ω程度の抵抗値である必
要がある磁気ヘッドとしては全く使えない。
【００１２】また、高密度化に対応した磁気ヘッドへの
応用では信号出力電圧の大きさが鍵を握るが、従来技術
では素子特性を損なうことなく十分な電流密度が得られ
ないという課題もあった。さらに、従来技術ではウエハ
内やロット間の素子特性のばらつきが大きく、実用に供
するだけの十分な製造歩留まりを得ることは難しかっ
た。
【００１３】これらの課題は、主に従来のトンネルバリ
ア層の形成方法に起因すると考えられる。酸素グロー放
電を用いる方法では、イオンやラジカル状態の活性酸素
を導電層の酸化に用いるため薄い酸化膜厚の制御すなわ
ち素子抵抗の制御が難しいといった問題や、同時に発生
する活性化された不純物ガスによってトンネルバリア層
が汚染され接合品質が劣化するという問題がある。
【００１４】一方、大気中自然酸化による方法では、大
気中の粉塵でトンネルバリア層にピンホールを生じた
り、水分、炭素酸化物、窒素酸化物等の汚染を受けるこ
とによって酸素グロー放電と同様に多くの問題を抱えて
いた。更に、日本応用磁気学会誌（２２巻、Ｎｏ．２−
４、頁５６１〜５６４（１９９８）には、ＴＭＲが温度
に依存しないことを示す実験結果が報告されている。
【００１５】然しながら、上記報告に於いては、当該上
下電極とその間に挿入された、トンネル障壁層としての
酸化されたアルミニウム層とからなるトンネル磁気抵抗
効果膜に於いて、その製造工程に於けるアニール時の温
度によってはＴＭＲ比と抵抗Ｒの値が変化しない事を示
してはいるが、当該磁気再生ヘッドの使用時点に於ける
発熱に対する影響に関しては開示が見られない。
【００１６】更に、当該日本応用磁気学会誌に於いて
は、得られたトンネル磁気抵抗効果膜の抵抗値は、一般
的に磁気記録再生装置のヘッドに使用しえる限界抵抗値
よりも２桁〜３桁も大きな抵抗値を示しており、従っ
て、係る日本応用磁気学会誌の記載により得られた当該
トンネル磁気抵抗効果膜は、磁気記録再生装置のセンサ
として使用しえるものではなく、またそれを示唆する記
載も無い。
【００１７】その他、特開平１０−２０８２１８号公報
或いは特開平１０−９３１５９号公報等が見られるが、
何れもトンネルバリアに発生するピンホールを減少させ
て、より大きな磁気変化率を得る様に、当該バリア層に
下部強磁性体層と非磁性体層の何れとも合金を形成しな
い不活性金属層を介挿させるか、非磁性体層と下部強磁
性体層との接合領域の直下で当該下部強磁性体層を基板
に直接接触させる構成を採用する技術が示されている
が、温度依存性のないトンネル磁気抵抗効果膜に関して
は開示は無い。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】一般に、ＭＲヘッドは
その高出力特性により、磁気記憶装置の記録密度を向上
させることができることから、大容量記憶装置における
キーデバイスであると言える。しかしながら、前述した
通り、温度センサとしての側面を併せ持つために、サー
マルアスペリティの顕著な領域、すなわち、磁気媒体と
ヘッドとの間隙が４０ｎｍを下回る場合や、柔軟な磁気
記録媒体を用いる場合では、使用することが極めて困難
であった。
【００１９】そのため、ポリエチレンテレフタレートな
どのプラスチック基体上に磁気記録層を形成した柔軟な
磁気記録媒体を用いる、磁気テープ装置やフロッピー
（Ｒ）ディスク装置等では、顕著なサーマルアスペリテ
ィのためにＭＲヘッドの使用が困難、あるいは不可能で
あったために、記録密度を向上させることが困難となっ
ていた。
【００２０】また、高硬度な磁気媒体を用いる磁気ディ
スク装置であっても、磁気媒体とヘッドとの間隙が４０
ｎｍを下回る高密度記録領域では、特別な対策をしない
限り、ＭＲヘッドの使用が困難、あるいは不可能であっ
た。従って、本発明の目的は、上記した従来技術の欠点
を改良し、以上のような従来使用されているＭＲヘッド
の本質的な欠点であるサーマルアスペリティの問題を解
決し、従来使用されているＭＲヘッドを用いることが出
来なかった領域にも当該ＭＲヘッドを適用することを可
能とすることによって、大容量な磁気記憶装置を実現す
るためのものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には、以下に記載されたような技
術構成を採用するものである。即ち、本発明に係る第１
の態様は、第１の強磁性層と第２の強磁性層と当該第１
と第２の強磁性層間に狭持されたトンネルバリア層とか
ら構成された強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜を用い
た磁気ヘッドであって、当該強磁性トンネル接合磁気抵
抗効果膜は、温度変化にもかかわらず、当該膜の抵抗値
が５×１０-5Ωｃｍ2以下であり、さらに、略一定値を
呈する様に構成された磁気ヘッドであり、又、本発明に
係る第２の態様としては、磁気記録媒体と磁気ヘッドと
によって情報記録再生を行う磁気記憶装置において、前
記磁気ヘッドが、磁気抵抗効果を発生させる第１の強磁
性層と第２の強磁性層の間にトンネルバリア層を挟んだ
構造を持つ強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜を用い、
当該強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜の抵抗が５×１
０-5Ωｃｍ2以下である様に構成された磁気記憶装置で
ある。
【００２２】更に、本発明に係る別の態様の当該磁気ヘ
ッドは、特に当該記録媒体が硬質の記録媒体である場合
には、当該記録媒体と当該磁気ヘッドとの間の間隙が４
０ｎｍ以下となる状態での動作を許容されている磁気ヘ
ッドである。
【００２３】更に、本発明に係る別の態様としては、特
に、記録媒体が硬質の記録媒体である場合には、当該記
録媒体と当該磁気ヘッドとの間の間隙を４０ｎｍ以下と
なる条件で駆動可能となる様に設定されている磁気記憶
装置である。
【００２４】
【発明の実施の形態】つまり、本発明における磁気ヘッ
ドに用いられる強磁性トンネル接合は、二つの強磁性層
の間に数ｎｍ厚の薄い絶縁体からなるトンネルバリア層
を挟んだ構造を持ち、且つ当該トンネルバリア層は、抵
抗値が低く且つ当該抵抗値の温度依存性が実質的にない
特性を有するもので構成したものである。
【００２５】即ち、この構成では強磁性層間に一定の電
流を流した状態で強磁性層面内に外部磁界を印加した場
合、両磁性層の磁化の相対角度に応じて抵抗値が変化す
る磁気抵抗効果現象が現れることから、強磁性トンネル
接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）と呼ばれており、この磁化
の向きが平行である場合には抵抗値は最小となり、反平
行である場合には抵抗値が最大となる。従って、両磁性
層に保磁力差を付与することによって、磁界の強さに応
じて磁化の平行及び反平行状態を実現できるため、抵抗
値の変化による磁界検出が可能となるが、本発明に於け
る上記したトンネル磁気抵抗効果膜を使用する事によっ
て、サーマルアスペリティの発生が少なく、従って当該
磁気再生ヘッドを記録媒体に極めて接近させても、信号
の誤検出の恐れがないと言う磁気再生ヘッド或いは当該
磁気再生ヘッドを使用した磁気記憶装置を容易に得る事
が可能となる。
【００２６】
【実施例】以下に、本発明に係る磁気ヘッド及び磁気記
憶装置の一具体例の構成を図面を参照しながら詳細に説
明する。即ち、図１（ｄ）及び図２（ｆ）は、本発明に
係る磁気ヘッドの一具体例の構成を示したものであっ
て、図中、磁気記録媒体と当該磁気記録媒体と所定の間
隔を介して配置設定される磁気記録再生を行うヘッドと
から構成された磁気記憶装置に於て、当該磁気ヘッドを
構成する再生ヘッド部は、第１の強磁性層１１と第２の
強磁性層１４と当該第１と第２の強磁性層１１、１４間
に狭持されたトンネルバリア層１３、２４とから構成さ
れた強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜１００で構成さ
れており、且つ当該強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜
１００は、温度変化にもかかわらず、当該膜の抵抗値が
５×１０ -5Ωｃｍ2以下の略一定値を呈する様に構成さ
れた磁気記録再生ヘッド２００が示されている。
【００２７】尚、本発明に係る当該磁気ヘッドの全体の
構成の一具体例は、図３或いは図４に示されている通り
であって、上記した強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜
１００は、図３の３３若しくは図４の３３で示される部
分に使用されるものである。本発明に於て使用される当
該磁気ヘッド２００に使用される当該強磁性トンネル接
合磁気抵抗効果膜１００の温度係数は、例えば±０．１
５％／℃以内である事が好ましく、より好ましくは、当
該強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜１００の温度係数
が、±０．０４％／℃以内である。
【００２８】更に、本発明に於て使用される当該トンネ
ルバリア層の膜厚は出来るだけ薄い事が必要であり、一
般的には数ｎｍ以下、具体的には、例えば、５ｎｍ以
下、より好ましくは２ｎｍ以下である。本発明に於ける
当該磁気ヘッド２００が対象として使用する当該磁気記
録媒体（図示せず）は、ポリエチレンテレフタレート系
等の合成樹脂などの基体上に磁気記録層を形成した柔軟
な磁気記録媒体であっても良く、又、ガラス或いはアル
ミニウム或いは硬質合成樹脂等の基板で構成された硬質
磁気記録媒体であっても良い。
【００２９】本発明に於ける当該強磁性トンネル接合磁
気抵抗効果膜１００は、上記した様に低抵抗性を有する
と同時に、当該抵抗の温度依存性が殆ど無いので、当該
磁気ヘッド２００が、記録再生操作を実行中に、記録媒
体等と接触して、当該磁気ヘッド２００が発熱した場合
でも、当該抵抗値の変化が少ないので、従来問題となっ
ていたサーマルアスペリティの発生が有効に抑制される
ので、特に柔軟性を有する記録媒体に対して記録再生操
作を実行する場合に有効であり、又当該記録媒体が、硬
質記録媒体である場合には、記録再生操作が実行されて
いる間に於ける、当該磁気ヘッド部２００と図示されて
いない当該記録媒体との間隙を従来よりも小さな間隙に
設定する事が可能となる。
【００３０】より具体的には、当該間隙は例えば４０ｎ
ｍ若しくはそれ以下に設定する事が可能となる。本発明
に係る当該磁気ヘッド部２００は、前記した図１（ｄ）
及び図２（ｆ）に示す様に、第１の強磁性層１１と第２
の強磁性層１４と当該第１と第２の強磁性層１１、１４
間に狭持されたトンネルバリア層１３、２４とから構成
された強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜１００で構成
されており、当該強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜１
００により磁気媒体上に記録された磁気信号からの磁束
を感磁するものである。
【００３１】本発明に係る当該磁気ヘッド部２００は、
上記した強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜１００を例
えば図３に３３として示す部分に配置されるものであ
り、更には、当該磁気再生ヘッド２００の全体の構成と
しては、図３若しくは図４に示す様に、更に励磁コイル
３８を挟んだ磁気コア３７の磁気ギャップから発生する
漏れ磁束により図示しない磁気媒体上に磁気信号を記録
する記録ヘッド部３００を含んでいるものである。
【００３２】本発明に於ける当該強磁性トンネル接合磁
気抵抗効果膜１００の一部を構成する当該トンネルバリ
ア層１３又は２４は、金属または半金属からなる導電層
の少なくとも表面に、酸素によって形成された自然酸化
膜が存在していることが望ましい。本発明に於ける当該
自然酸化膜は、真空状態下で供給される酸素により形成
されたものである事が好ましい。
【００３３】本発明に於ける当該トンネルバリア層１３
又は２４を構成する当該金属または半金属からなる導電
層は、真空中での物理的気相成長法により形成された金
属または半金属からなる層である事が望ましい。更に、
本発明に於て、当該トンネルバリア層１３又は２４は、
真空中での物理的気相成長法により形成された金属また
は半金属からなる層を、当該真空状態を破壊することな
く、継続して真空中で酸素の存在下に自然酸化処理して
形成されたものである事が望ましい。
【００３４】一方、本発明に於いては、当該金属または
半金属からなる層に自然酸化膜を形成する方法の他に、
例えば、真空中での物理的気相成長法により形成された
金属または半金属からなる層を窒素によって自然窒化し
て形成されたものであっても良い。その場合にも真空中
で窒化処理する事が望ましい。
【００３５】又、本発明に於ける当該トンネルバリア層
を構成する当該金属または半金属からなる層は、アルミ
ニウム（Ａｌ）であることが好ましい。更に、本発明に
於いては、当該トンネルバリア層を構成する当該金属ま
たは半金属からなる層としてアルミニウム（Ａｌ）の他
に、Ｍｇ或いはランタノイドを使用する事も可能であ
る。
【００３６】本発明に於ける当該磁気ヘッド２００が使
用される当該磁気記録媒体の形状としては特に限定され
るものではないが、例えば当該記録媒体の形状は、円盤
形状であっても良く、更には、テープ状であっても良
い。此処で、本発明に係る当該磁気ヘッド２００の全体
の構成の一例を図３若しくは図４を参照しながらより詳
細に説明する。
【００３７】即ち、当該磁気ヘッド２００に於て、スラ
イダとなるセラミック上に、順に積層された２枚の対向
する第１の磁気シールドＳ１および第２の磁気シールド
Ｓ２と、この二枚の対向する第１と第２の磁気シールド
Ｓ１およびＳ２間に存在する前記強磁性トンネル接合磁
気抵抗効果膜１００を用いた再生素子による再生ヘッド
２００で有って、更に当該二枚の第１の磁気シールド膜
Ｓ１および第２の磁気シールド膜Ｓ２の内の一方の磁気
シールド、例えば、第２の磁気シールドＳ２を一方の磁
極膜、例えば第１の磁極膜Ｐ１と兼用し、この第１の磁
極膜Ｐ１の前記磁気抵抗効果再生素子１００と反対側
に、絶縁体（図示せず）で挟まれたコイル３８ともう一
方の磁極、つまり第２の磁極膜Ｐ２とが前記第１の磁極
膜Ｐ１に対して積層され、当該第１と第２の磁極膜Ｐ１
およびＰ２間に設けられた磁気ギャップから発生する漏
れ磁束により磁気媒体上に磁気信号を記録する記録ヘッ
ド３００とからなる磁気記録再生ヘッドである。
【００３８】尚、本発明に於て使用される当該記録媒体
を構成する磁気記録層の構成は特に限定されるものでは
ないが、例えば、当該磁気記録層は、物理的気相成長法
により形成された磁性薄膜である事が望ましい。従来の
欠点を除去する事を目的として、実用に必要な抵抗値及
び信号出力電圧特性を備え、製造歩留まりを改善した強
磁性トンネル接合素子１００を有する磁気ヘッド２００
の製造方法の基本的な構成の一具体例を以下に説明す
る。
【００３９】即ち、第１の強磁性層１１と第２の強磁性
層１４の間にトンネルバリア層１３を挟んだ構造を持つ
強磁性トンネル接合素子１００の製造方法において、第
１の強磁性層１１、トンネルバリア層１３、第２の強磁
性層１４を真空中で連続形成する工程に於て、第１の強
磁性層１１を形成した後、金属または半導体からなる導
電層を成膜した後、真空中に酸素を導入し、この導体層
表面を自然酸化してトンネルバリア層を形成する工程、
及びその後に第２の強磁性層１４を形成する工程とを含
むことを特徴とする。
【００４０】また、本発明に於いては、第１の強磁性層
１１と第２の強磁性層１４の間にトンネルバリア層１３
を挟んだ構造を持つ強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜
１００（ＴＭＲ膜）の製造方法において、第１の強磁性
層１１、トンネルバリア層１００、第２の強磁性層１４
を真空中で連続形成する工程に於て、前記第１の強磁性
層１１を成膜した後、真空中に酸素を導入してこの第１
の強磁性層１１表面を酸化する工程、及び金属または半
導体からなる導電層を成膜した後、真空中に酸素を導入
し、この導体層表面を自然酸化してトンネルバリア層を
形成する工程、及びその後に第２の強磁性層１４を形成
する工程とを含むことを特徴とする。
【００４１】以下に本発明にかかる上記磁気ヘッド２０
０の製造方法に付いて詳細に説明する。図１に示すよう
に、下地層（１０）、第１の強磁性層（１１）、導電層
（１２）を真空中で連続成膜した後（図１（ａ））、真
空を破ることなく純酸素を導入し、導電層１２の表面を
自然酸化してトンネルバリア層１３を形成する（図１
（ｂ））。
【００４２】図１（ｂ）には導電層の酸化後でも第１の
強磁性層（１１）との界面に導電層の未酸化部分が残さ
れている場合を示しているが、当然、酸化条件次第で完
全に酸化させることも可能である。酸素を排気した後、
第２の強磁性層（１４）を成膜する（図１（ｃ））。図
１（ｄ）では更に、第２の強磁性層上に反強磁性層（１
５）を形成している。
【００４３】この反強磁性層と第２の強磁性層との界面
に発生する交換結合磁界によって、第２の強磁性層の磁
化が固定される。外部磁界に対しては第１の強磁性層の
みが感度を持つようになり、第１の強磁性層と第２の強
磁性層との磁化の方向の変化に対応した磁気抵抗効果が
得られる。以上の方法では、不純物ガスの影響を受けな
い清浄な雰囲気で熱平衡状態を保ったまま酸化層の成長
が可能であるため、高品質のトンネルバリア層を制御性
よく形成することができる。また、酸素圧力や基板温度
の制御によって磁気ヘッドなどのデバイス応用に必要な
低抵抗値及び高電流密度の素子を得ることができる。さ
らに、ウエーハ内の素子特性の均一性やロット間の再現
性に優れた素子が得られる。
【００４４】強磁性層にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉまたはそれら
を含む合金を用いた場合には、導電層として強磁性層の
表面自由エネルギーより小さな値を持つＡｌを選択する
ことにより、下地となる第１の強磁性層に対して良好な
被覆性が可能となる。その結果、完成された素子ではピ
ンホールによる強磁性層間の電気的ショートのない良好
な特性が得られる。また、Ａｌの酸素一原子当たりの生
成自由エネルギーはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉよりも大きいた
め、トンネルバリア層となるアルミナは接合界面で熱的
に安定である。
【００４５】導電層にＭｇやランタノイドに属する金属
を選択した場合には、同様な理由から下地となる第１の
強磁性層(11)に対する良好な被覆性とともに、さらに熱
的に安定なトンネルバリア層が得られる。以上の方法で
得られたＴＭＲ膜の抵抗値の素子寸法依存性の１例を図
５に示す。
【００４６】図５でトラック幅とは、ＴＭＲを磁気ヘッ
ドに適用した場合を想定しており、実質、ＴＭＲ膜の寸
法を示す。この場合、例えば、トラック幅２μｍは２μ
ｍ×２μｍの寸法を、１０μｍは１０μｍ×１０μｍを
意味する。２μｍ×２μｍの寸法で抵抗値は数十Ωと実
用的である。また、本方法によれば、不純物ガスの影響
を受けない清浄な雰囲気で熱平衡状態を保ったままトン
ネルバリア酸化層の成長が可能であるため、高品質のト
ンネルバリア層を制御性よく形成することができること
から、酸素圧力や基板温度の制御によって、さらに抵抗
の低い薄いトンネルバリア層を持ったＴＭＲ膜を得るこ
とが出来る。
【００４７】本方法ではまた、図１に示すように、下地
層（１０）、第１の強磁性層（１１）、導電層（１２）
を真空中で連続成膜した後（図１（ａ））、真空を破る
ことなく純窒素を導入し、導電層１２の表面を自然窒化
してトンネルバリア層１３を形成する（図１（ｂ））こ
とも出来る。窒化膜も酸化膜同様、トンネルバリア層と
なり得る。
【００４８】この場合も、酸化の場合と同様、強磁性層
にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉまたはそれらを含む合金を用いた場
合には、導電層として強磁性層の表面自由エネルギーよ
り小さな値を持つＡｌを選択することにより、下地とな
る第１の強磁性層に対して良好な被覆性が可能となる。
その結果、完成された素子ではピンホールによる強磁性
層間の電気的ショートのない良好な特性が得られる。
【００４９】また、Ａｌの窒素一原子当たりの生成自由
エネルギーはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉよりも大きいため、トン
ネルバリア層となる窒化アルミニウムは接合界面で熱的
に安定である。導電層にＭｇやランタノイドに属する金
属を選択した場合には、同様な理由から下地となる第１
の強磁性層（１１）に対する良好な被覆性とともに、さ
らに熱的に安定なトンネルバリア層が得られる。
【００５０】次に本発明の第２の実施形態について図２
を参照して説明する。図２に示すように、第１の強磁性
層（１１）を成膜した後、真空中に酸素を導入してこの
表面に酸化層（２１）を形成する工程を加えると、次の
工程で導電層（１２）を成膜する際に第１の強磁性層
（１１）から導電層（１２）に酸素拡散が起こり、導電
層（１２）側にも酸化層（２３）が形成される。
【００５１】この方法では、強磁性層に接する両方の界
面に導電層（１２）の酸化層（２４）が形成されるた
め、より熱安定性に優れた素子が実現される。導電層
（１２）側に安定な酸化層を形成するためには、導電層
（１２）の酸素一原子当たりの生成自由エネルギーが第
１の強磁性層（１１）を構成する元素よりも大きいこと
が必要である。
【００５２】強磁性層にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉまたはそれら
を含む合金を用いた場合には、導電層（１２）としてＡ
ｌ、Ｍｇ、ランタノイドに属する金属を用いることが有
効である。また、この方法の場合も、酸素に代えて窒素
を用いることが出来る。以上の製造方法により形成され
たＴＭＲを用いたヘッドを初めて作製し、その磁気抵抗
効果特性を詳細に調べた。
【００５３】１μｍ×１μｍのＴＭＲ膜の寸法でも、ト
ンネルバリア膜を調整することによって数十Ωの素子が
得られ実用的であった。本方法によるＴＭＲ膜の抵抗値
は、トンネルバリア膜の制御により、５×１０-5Ωｃｍ
2以下であった。更に、驚くべきことに、この実用的な
抵抗値を有する素子は、温度を変化させても抵抗値が変
化しないことが明らかとなった。
【００５４】これは、従来、ＴＭＲ膜の抵抗値が高いこ
とからヘッドとしての開発が実際には全くなされておら
ず、実用的な抵抗値のヘッドが報告されていないことか
ら、ＴＭＲヘッドとしては全く指摘されていなかった新
しい発見である。図６はその実験結果、および、従来報
告されていたスピンバルブヘッドでの結果である。今回
試作した素子では、低温領域から１００℃を超える実用
的な領域まで、抵抗値がほとんど一定であることが確認
された。
【００５５】抵抗値の温度係数は±０．１５％／℃以
内、良好には±０．０４％／℃以内と極めて小さいのも
であった。それに対して、従来から知られているスピン
バルブヘッドでは、図６のように温度とともに抵抗は単
調増加し、サーマルアスペリティを裏付ける特性を示し
ている。抵抗値の温度係数は＋０．２７％／℃と大き
い。
【００５６】スピンバルブではない通常のＭＲヘッドで
は、抵抗値の温度係数は「ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ｏｎ
Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．１（１９９６）３
８」において＋０．１５％／℃の値が述べられている。
また、従来のＴＭＲ素子では、抵抗値が２桁から３桁大
きく、そもそも磁気ヘッドへの適用は考えられず、当然
のことながら、ＭＲヘッドの大きな問題であるサーマル
アスペリティの解決には成り得なかった。
【００５７】これに対して、今回、本発明に於いて作製
したヘッドでは、初めて純粋なトンネルバリアによる電
気伝導が実現したことにより、サーマルアスペリティを
無くするＭＲヘッドが実現した。次に、本発明に於ける
当該磁気再生ヘッド２００のサーマルアスペリティ特性
を従来技術の磁気ヘッドと比較する為、比較実験を行っ
た結果を図７及び図８に示す。
【００５８】即ち、図７（Ａ）は、従来技術で製造され
た磁気ヘッドに於ける磁気ヘッドの浮上量を、例えば２
０ｎｍの浮上量に設定した場合での、スピンバルブヘッ
ドに於ける抵抗値についての再生波形の一部の形態を示
すものであり、図から明らかな様に、再生波形は、当該
磁気ヘッドが一旦記録媒体に接触すると、初期には一旦
抵抗値が低下するが、直ぐに当該接触の結果発生する熱
の影響で、抵抗値が急増し、以後抵抗値は次第に減少す
るカーブを描いている。
【００５９】尚、図７（Ａ）に於ける波形に見られる突
起状波形部は、磁気信号を検出した状態を示すものであ
る。従って、当該磁気ヘッドが、記録媒体と接触する事
によって当該磁気ヘッドの温度が上昇すると、当該磁気
信号部の検出に誤動作が生じ、情報エラーが発生する事
になる。
【００６０】従って、従来に於いては、磁気ヘッドを柔
軟性のある記録媒体に使用する場合には、当該磁気ヘッ
ドを当該記録媒体にあまり接近させる事が出来ず、情報
の記録密度を向上させる事が不可能であり、又誤検出も
多かった。又、同様に、硬質記録媒体を使用する場合で
も、同様の理由から、当該磁気ヘッドを当該記録媒体に
極端に接近させて記録再生操作を行う事が不可能であ
り、情報の記録密度を大幅に向上させることが困難であ
った。
【００６１】それに対し、本発明に係る当該磁気ヘッド
２００に於いては、図７（Ｂ）に示す様に、当該強磁性
トンネル接合磁気抵抗効果膜１００の抵抗値は温度依存
性は全く見られず、仮に当該磁気ヘッド２００が当該記
録媒体に接触して当該磁気ヘッド２００の温度が上昇し
た場合でも、抵抗値が変化しない事を示すものであり、
その結果、本発明に於ける磁気ヘッド２００は、柔軟性
のある記録媒体に使用する事も可能であり、且つ硬質記
録媒体を使用する場合には、当該磁気ヘッドを当該記録
媒体により極端に接近させて記録再生操作を行う事が可
能であり、逆には、当該記録媒体に於ける記録密度を大
幅に向上させる事が可能である事を示している。
【００６２】よって、従来、サーマルアスペリティの問
題でＭＲヘッドが使えなかった領域にＴＭＲ膜を用いた
ＭＲヘッドを適用することによって、記録容量を大幅に
増大させた磁気記憶装置を実現させることが可能となっ
た。具体的には、ポリエチレンテレフタレートなどのプ
ラスチック基体上に磁気記録層を形成した柔軟な磁気記
録媒体を用いる、磁気媒体と磁気ヘッドとの接触が頻繁
な磁気テープ装置やフロッピー（Ｒ）ディスク装置等、
あるいはまた、高硬度な磁気媒体を用いる磁気ディスク
装置であっても、磁気媒体とヘッドとの間隙が４０ｎｍ
を下回る高密度記録領域である。
【００６３】すなわち、本発明の形態としては、磁気記
録再生を行うヘッドと磁気記録媒体との間隙が４０ｎｍ
以下の、通常のＭＲヘッドではサーマルアスペリティが
頻発する領域での磁気記憶装置に使用する磁気ヘッドに
おいて、前記磁気ヘッドが、磁気抵抗効果を発生させる
第１の強磁性層と第２の強磁性層の間にトンネルバリア
層を挟んだ構造を持つ強磁性トンネル接合磁気抵抗効果
膜を用いた再生素子により磁気媒体上に記録された磁気
信号からの磁束を感磁する再生ヘッドと、励磁コイルを
挟んだ磁気コアの磁気ギャップから発生する漏れ磁束に
より磁気媒体上に磁気信号を記録する記録ヘッドとから
なる磁気記録再生ヘッドである。
【００６４】係る磁気記録再生を行うヘッドと磁気記録
媒体との間隙の変化とベースライン変動量に関して、従
来の磁気ヘッドと本発明に係る磁気ヘッドとを使用して
測定した結果を図８に示す。即ち、図８は、当該磁気再
生ヘッドの浮上量に対するサーマルアスペリティとの関
連を示す比較実験であって、実験に使用された記録媒体
は、アルミニウム基板上にＮｉＰメッキ層を形成した後
に、Ｃｒ／ＣｏＣｒＰｔとからなる保磁力が２２００エ
ルステッド（Ｏｅ）の記録層を形成し、カーボン保護膜
を形成したディスク媒体を用いた。
【００６５】媒体表面のフライトハイトは３０ｎｍであ
る。前記の媒体を回転数を変える事によって、磁気ヘッ
ドスライダとの間隙を変化させた。図８は、この浮上量
とヘッド信号のベースラインの変動量（変動の発生しな
い浮上量でのノイズ分に対するｄＢ表示）との関係を示
したものである。
【００６６】図中、本発明に係る磁気ヘッド（ＴＭＲ）
と従来の磁気ヘッド（ＭＲ）との双方をグラフで示して
いる。図８から明らかな様に、当該磁気ヘッドの浮上量
が４０ｎｍを下回る所から、従来の磁気ヘッド（ＭＲ）
でのベースラインの変動量が急激に増大する事が判る。
【００６７】係る原因は、当該従来の磁気ヘッド（Ｍ
Ｒ）に於いては、記録媒体と接触する頻度が急激に増加
する結果、従来の磁気ヘッド（ＭＲ）素子の温度変化に
対応した出力が検出される為であり、一般にサーマルア
スペリティと呼ばれる現象である。これに対し、本発明
に係る磁気ヘッド（ＴＭＲ）では、従来の磁気ヘッド
（ＭＲ）に見られたベースラインの変動が殆ど発生しな
い事が判る。
【００６８】また、本発明に係る磁気ヘッド２００の強
磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜１００の抵抗が５×１
０-5Ωｃｍ2以下であることを特徴とした、磁気ヘッド
である。本発明に於ける当該強磁性トンネル接合磁気抵
抗効果膜１００が上記の様な低抵抗値を有しているの
は、例えば、前記の磁気ヘッド２００のトンネルバリア
層１３が、真空中での物理的気相成長法により金属また
は半金属からなる層を形成した後に、真空中に酸素を導
入し、前記金属または半金属からなる層を自然酸化して
形成されている事によるものと考えられる。
【００６９】更に、本発明に於いては、他の態様とし
て、上記した磁気ヘッド２００を使用した磁気記憶再生
ヘッド４００がある。つまり、図３及び図４に示す様
に、磁気記録媒体と磁気記録再生ヘッドとによって情報
記録再生を行う磁気記憶再生ヘッド４００において、当
該磁気記憶再生ヘッド４００は、磁気抵抗効果を発生さ
せる第１の強磁性層１１と第２の強磁性層１４の間にト
ンネルバリア層１３を挟んだ構造を持つ強磁性トンネル
接合磁気抵抗効果膜１００を用いた再生素子により磁気
媒体上に記録された磁気信号からの磁束を感磁する磁気
再生ヘッド２００と、励磁コイル３８を挟んだ磁気コア
３７の磁気ギャップから発生する漏れ磁束により磁気媒
体上に磁気信号を記録する磁気記録ヘッド３００とから
構成されており、当該磁気ヘッド２００の強磁性トンネ
ル接合磁気抵抗効果膜の抵抗が５×１０-5Ωｃｍ2以下
である磁気記憶再生ヘッド４００である。
【００７０】本発明に係る当該磁気記録再生ヘッド４０
０に於いては、当該強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜
の温度係数が、±０．１５％／℃以内である事が望まし
く、より望ましくは、当該強磁性トンネル接合磁気抵抗
効果膜の温度係数が、±０．０４％／℃以内である。更
に、本発明に係る当該磁気記録再生ヘッド４００におい
て使用される当該トンネルバリア層の膜厚が５ｎｍ以下
である事が望ましく、より望ましくは、２ｎｍ以下であ
る事が望ましい。
【００７１】又、上記した本発明に係る態様と同様に、
本発明に係る当該磁気記録再生ヘッド４００に於て使用
される当該磁気記録媒体が、合成樹脂などの基体上に磁
気記録層を形成した柔軟な磁気記録媒体であっても良
く、又、当該磁気記録媒体が、硬質な基体上に磁気記録
層を形成した硬質磁気記録媒体であっても良い。従っ
て、本発明に係る当該磁気記録再生ヘッド４００に於い
ては、当該磁気記録再生ヘッドは、当該記録媒体との間
隙が４０ｎｍ以下となる状態での動作を許容されている
ものである。
【００７２】更に、本発明に於て使用される当該トンネ
ルバリア層１３は、金属または半金属からなる導電層の
少なくとも表面に、酸素によって形成された自然酸化膜
が存在している事が好ましく、当該自然酸化膜は、真空
状態下で供給される酸素により形成されたものである事
が望ましい。一方、当該トンネルバリア層を構成する当
該金属または半金属からなる導電層は、真空中での物理
的気相成長法により形成された金属または半金属からな
る層である事が好ましい。
【００７３】又、上記したと同様に、当該トンネルバリ
ア層１３は、真空中での物理的気相成長法により形成さ
れた金属または半金属からなる層を真空中で酸素の存在
下に自然酸化処理して形成されたものであっても良く、
又は、当該磁気記録再生ヘッドに於ける当該磁気再生ヘ
ッドのトンネルバリア層が、真空中での物理的気相成長
法により形成された金属または半金属からなる層を窒素
によって自然窒化して形成されたものであっても良い。
【００７４】更に、本発明に係る当該磁気記録再生ヘッ
ド４００に於いても、当該磁気記録再生ヘッドに於て、
スライダとなるセラミック上に、積層された２枚の対向
する第１の磁気シールド及び第２の磁気シールドと、当
該二枚の対向する第１及び第２の磁気シールド間に存在
する前記強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜を用いた再
生素子による再生ヘッドと、前記した第１と第２の磁気
シールド膜の内の一方の磁気シールドを第１の磁極膜と
兼用し、当該第１の磁極膜の前記磁気抵抗効果再生素子
と反対側に、絶縁体で挟まれたコイルと第２の磁極膜と
が当該第１の磁極に対して積層され、当該第１と第２の
磁極間に設けられた磁気ギャップから発生する漏れ磁束
により磁気媒体上に磁気信号を記録する記録ヘッドとか
らなることが望ましい。
【００７５】同様に、本発明に係る本具体例に於て使用
される当該記録媒体を構成する磁気記録層が、スパッタ
法などによる物理的気相成長法により形成された磁性薄
膜であるが望ましい。以下、本発明の具体例を図を参照
しながら更に詳細に説明する。実施例１図９を用いて、
本発明の第１の実施例を説明する。図９は本発明による
強磁性トンネル接合磁気抵抗効膜を用いた磁気記録再生
ヘッドを示す。
【００７６】スライダを構成するＡｌ2Ｏ3 −ＴｉＯ複
合セラミック基体２９に記録再生素子３０が形成され、
アルミナ保護膜３２によって保護されている。さらに記
録、再生おのおのの電極３１が形成されている。この記
録再生素子の構成の例は図３に示されている様な構成が
適用出来る。図３に示す素子は、スライダを構成するＡ
ｌ2Ｏ3 −ＴｉＯ複合セラミック基体上に形成される。
平行した２枚の磁性膜からなる磁気シールド３６（第１
の磁気シールドＳ１及び第２の磁気シールドＳ２）にお
いて、下側の磁気シールドＳ１は、スパッタ法により膜
厚１μｍのＣｏ−Ｔａ−Ｚｒ−Ｃｒ膜を形成しパタン化
した。
【００７７】このＣｏ−Ｔａ−Ｚｒ−Ｃｒ膜の形成時に
は図９の左右方向に一方向性の磁界を印加した。この
後、このＣｏ−Ｔａ−Ｚｒ−Ｃｒ膜の磁化容易軸方向に
５００Ｏｅの一方向磁界を印加しつつ３５０℃で１時間
の初期熱処理を行った。上側の磁気シールドＳ２はフレ
ームめっき法によりＮｉ−Ｆｅ膜をパタン形成した。こ
の２枚の磁気シールドＳ１及びＳ２を上下の電極とし
て、２枚の磁気シールドＳ１及びＳ２の間に強磁性トン
ネル接合磁気抵抗効果膜１００（ＴＭＲ膜）のパタン３
３、および、このフリー層の磁区を制御するための磁界
印加膜３４、３５を形成した。
【００７８】強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜（ＴＭ
Ｒ膜）としては、図１に示すように、まず下シールド側
から順に、３０ｎｍ厚の下地Ｔａ膜１０、媒体磁界に対
して感度を持つフリー層として１０ｎｍ厚のＮｉ−Ｆｅ
膜からなる第１の強磁性層１１、２ｎｍ厚のＡｌ膜から
なる導電層１２を連続してスパッタ蒸着した。この成膜
には４インチφターゲット４基を備えた高周波マグネト
ロンスパッタ装置を用いた。スパッタ条件はすべてバッ
クグランド圧力1x10-7Ｔｏｒｒ以下、Ａｒ圧力３ｍＴｏ
ｒｒ、高周波電力２００Ｗであった。
【００７９】次に、スパッタ装置内に純酸素を導入し、
酸素圧力を１０ｍＴｏｒｒ〜２００Ｔｏｒｒの範囲で１
０分間保持して、Ａｌ導電層表面を酸化してトンネルバ
リア層１３を形成した。酸素を排気してバックグランド
圧力に到達した後、２０ｎｍ厚のＣｏ−Ｆｅ膜からなる
第２の強磁性層１４、２０ｎｍ厚のＰｔ−Ｍｎ膜からな
る反強磁性膜１５をスパッタ蒸着し、ＴＭＲ膜を完成さ
せた。
【００８０】この方法では、不純物ガスの影響を受けな
い清浄な雰囲気で熱平衡状態を保ったまま酸化層の成長
が可能であるため、高品質のトンネルバリア層を制御性
よく形成することができる。また、酸素圧力や基板温度
の制御によって必要な低抵抗値及び高電流密度の素子を
得ることができる。さらに、ウエハ内の素子特性の均一
性やロット間の再現性に優れた素子が得られる。さら
に、上記の酸化層を形成する際に、ウエハ表面に、活性
種であるオゾンや酸素イオンなどを、適量を制御性良く
アシストすることも有効である。活性種の発生手法とし
ては、紫外線照射や、Ｘ線照射などが有効である。これ
らは酸化させようとするウエハの面内に均一に、かつ、
制御性、再現性良く照射されること、また、この際、こ
れらによって真空チャンバ壁から不純物ガスが放出され
ないことが必要である。そのためには高度に制御された
装置システムとしなければならない。従来、酸素グロー
放電を用いることによって直接に酸化を行った場合に
は、低抵抗で良質なトンネルバリア層を形成することが
出来なかった。これは、この方法がもともと、酸化の制
御が難しいことに加えて、不純物ガスの発生、ウエハ面
内での不均一な酸化なども大きな原因となっていたと考
えられる。表１に、本方法によるＴＭＲ膜とその特性、
および、従来方法でのＴＭＲ膜、ＡＭＲ膜、ＧＭＲ（ス
ピンバルブ）膜とその特性を一覧した。本方法のＴＭＲ
膜では、従来のＴＭＲ膜に比較して低抵抗であり、か
つ、抵抗の温度依存性が極めて小さい。バリア層厚とし
ては、５ｎｍ以下で５×１０-5Ωｃｍ2以下の低抵抗が
得られる。さらに好ましくは、２ｎｍ以下で低抵抗と高
ＭＲ比とが得られる。また、１×１０-8Ωｃｍ2を下回
る低抵抗が実現する領域では、ＭＲ比が小さくなる傾向
となる。
【００８１】
【表１】
【００８２】この後、第２の強磁性層１４と反強磁性層
１５との間に交換結合磁界を発生させ、第２の強磁性層
１４の磁化を図９のＡＢＳ面に対して垂直方向に固定す
るために、ＡＢＳ面に対して垂直方向に３ｋＯｅの一方
向磁界を印加しつつ２３０℃で３時間の熱処理を行っ
た。この磁界の方向は先に下シールドを熱処理した時の
磁界の方向とは直交している。
【００８３】しかしながら、下シールドであるＣｏ−Ｔ
ａ−Ｚｒ−Ｃｒ膜は予め３５０℃で熱処理されているた
め、この熱処理を行っても、その磁化容易軸方向は変化
することなく、異方性磁界Ｈｋとしては８Ｏｅ（８エル
ステッド）と磁気シールドとしては十分な大きさを保っ
ていた。次に、当該強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜
（ＴＭＲ膜）をパタン化して形成する中央領域とその両
端にあって強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜（ＴＭＲ
膜）のフリー層の磁区を制御するための磁界印加膜３
４、３５による端部領域を形成した。
【００８４】磁界印加膜３４、３５はＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ
からなる永久磁石膜である。この永久磁石膜がＴＭＲパ
タンの側壁に接することで、トンネルバリア膜を介した
第１の磁性層と第２の磁性層とが短絡しないようにする
ことが重要であった。また、永久磁石膜はその上下の磁
気シールドとは磁気的に分離するよう、永久磁石膜と磁
気シールド間に非磁性体を挿入することが必要であっ
た。こののち、前述のように、電極としても兼用される
磁気シールドとして、フレームめっき法により膜厚３μ
ｍのＮｉ−Ｆｅ膜をパタン形成した。
【００８５】さらに図３を用いて、本発明に於ける以後
の工程、つまり磁気記録再生装置を製造する工程を説明
する。フレームメッキ法により、上シールドを構成する
膜厚３μｍのＮｉ−Ｆｅ膜を形成した後、アルミナによ
る磁気ギャップを形成後、記録磁界発生用コイル３８を
形成した。このコイルはフォトレジストにより上下を挟
まれて絶縁されている。
【００８６】まず、下側の絶縁体となるフォトレジスト
パタンを前記のアルミナ磁気ギャップ上に形成し、これ
を２５０℃で１時間熱硬化した。次にフレームメッキ法
によりＣｕコイルを形成し、上側の絶縁体となるフォト
レジストパタンを形成した。この熱硬化の際にも２５０
℃で１時間熱処理した。更に、記録磁極Ｐ２を構成する
膜厚４μｍのＮｉ−Ｆｅ膜をフレームめっき法で形成し
た。記録磁極Ｐ２である上磁極３７を形成後、磁気シー
ルドの磁化容易軸方向に磁界を１ｋＯｅ印加し、２００
℃で１時間熱処理した。これにより上磁極３７の磁気異
方性が安定化した。
【００８７】次に再生部や記録部の電極の引き回しパタ
ン３９、４０を形成した後、図９に示すように素子全体
をアルミナスパッタ膜により保護した。この後に、再
度、前記のＴＭＲ膜の反強磁性層およびこれと接する第
２の強磁性層の磁化を揃えるために、ＡＢＳ面に垂直方
向に３ｋＯｅの一方向磁界を印加しつつ２５０℃で１時
間の熱処理を行った。
【００８８】以上の素子をウエハから切り出し、図９に
示す磁気ディスク装置用のスライダ形状に加工し、ジン
バルバネ付きのアームに組み込み、記録再生評価を行っ
た。本ヘッドでは１μｍ×１μｍのＴＭＲ膜の寸法で
も、トンネルバリア膜を調整することによって数十Ωの
素子が得られ実用的であった。本方法によるＴＭＲ膜の
抵抗値は、トンネルバリア膜の制御により、５×１０-5
Ωｃｍ2以下であった。
【００８９】記録再生評価の結果、磁気記録媒体と本ヘ
ッドとの間隙を変化させ、その大きさが４０ｎｍ以下の
領域となっても、従来のＭＲヘッドでは顕著となったサ
ーマルアスペリティと呼ばれる、媒体とヘッドとの接触
によりＭＲ素子温度が変化することに起因する誤り信号
の発生が、本ヘッドでは認められないことが明らかとな
った。
【００９０】この原因を明らかにするために本ヘッドの
再生素子の抵抗の温度変化を測定した。その結果、驚く
べきことに、この素子は温度を変化させても抵抗値が変
化しないＭＲ素子であることが明らかとなった。これは
実用的な抵抗値を有するＴＭＲヘッドとしては、従来全
く指摘されていなかった新しい発見である。図６はその
実験結果、および、従来報告されていたスピンバルブ素
子での結果である。今回試作した素子では、液体ヘリウ
ム温度から１００℃を超える実用的な領域まで、抵抗値
がほとんど一定であることが確認された。抵抗値の温度
係数は−０．０１％／℃程度と極めて小さいのもであっ
た。
【００９１】それに対して、従来から知られているスピ
ンバルブヘッドでは、図６のように温度とともに抵抗は
単調増加し、サーマルアスペリティの発生を裏付ける特
性を示している。抵抗値の温度係数は＋０．２７％／℃
と大きい。スピンバルブではない通常のＭＲヘッドで
は、抵抗値の温度係数は「ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ｏｎＭ
ａｇｎ．，Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．１（１９９６）３８」
において＋０．１５％／℃の値が述べられている。
【００９２】また、従来のＴＭＲ素子では、抵抗値が２
桁から３桁大きく、そもそも磁気ヘッドへの適用は考え
られず、当然のことながら、ＭＲヘッドの大きな問題で
あるサーマルアスペリティの解決には成り得なかった。
それに対して、今回作製したヘッドでは、初めて純粋な
トンネルバリアによる電気伝導が実現したことにより、
サーマルアスペリティを無くするＭＲヘッドが実現す
る。
【００９３】以上のように、磁気記録再生を行うヘッド
と磁気記録媒体との間隙が４０ｎｍ以下の磁気記憶装置
に使用する磁気記録再生ヘッドにおいて、前記磁気記録
再生ヘッドが、磁気抵抗効果を発生させる第１の強磁性
層と第２の強磁性層の間にトンネルバリア層を挟んだ構
造を持つ強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜を用いた再
生素子により磁気媒体上に記録された磁気信号からの磁
束を感磁する再生ヘッドと、励磁コイルを挟んだ磁気コ
アの磁気ギャップから発生する漏れ磁束により磁気媒体
上に磁気信号を記録する記録ヘッドとからなる磁気記録
再生ヘッドが実現する。
【００９４】本ヘッドの特徴は、磁気記録再生ヘッドの
強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜の抵抗が５×１０-5
Ωｃｍ2以下であることであり、これを実現するために
は磁気記録再生ヘッドのトンネルバリア層が、真空中で
の物理的気相成長法により金属または半金属からなる層
を形成した後に、真空中に酸素を導入し、前記金属また
は半金属からなる層を自然酸化して形成されたトンネル
バリア層であることである。さらに好ましくは、前記の
金属または半金属からなる層が、アルミニウム（Ａｌ）
であることである。
【００９５】また、ＴＭＲ膜のトンネルバリア層が、真
空中での物理的気相成長法により金属または半金属から
なる層を形成した後に、真空中に窒素を導入し、前記金
属または半金属からなる層を自然窒化して形成されたト
ンネルバリア層である場合でも同様の効果が得られる。
さらに好ましくは、前記のＴＭＲ膜の金属または半金属
からなる層が、アルミニウム（Ａｌ）であることであ
る。
【００９６】また、本磁気ヘッドと組み合わせられる磁
気記録媒体が、ポリエチレンテレフタレートなどの基体
上に磁気記録層を形成した柔軟な磁気記録媒体であり、
ヘッドと媒体との間隙が４０ｎｍ以下であることであ
る。また、前記の磁気記録層が磁性粒子を塗布した磁気
記録層であることである。また、前記の磁気記録媒体
が、円盤形状であることである。あるいは、前記の磁気
記録媒体が、テープ状であることである。
【００９７】また、前記の磁気記録層が、スパッタ法な
どによる物理的気相成長法により形成された磁性薄膜で
あることである。前記の磁気記録媒体が、円盤形状であ
ることである。あるいは、前記の磁気記録媒体が、テー
プ状であることである。また、前記の磁気記録媒体が、
ガラスやアルミニウムなどの高硬度な基体上に磁気記録
層が形成されている磁気記録媒体であることである。ま
た、前記の磁気記録媒体の磁気記録層が、スパッタ法な
どによる物理的気相成長法により形成された磁性薄膜で
あることである。また、前記の磁気記録媒体が、円盤形
状であることである。
【００９８】本発明の結果、本磁気ヘッドと組み合わせ
られる磁気記録媒体がポリエチレンテレフタレートなど
の基体上に磁気記録層を形成した柔軟な磁気記録媒体の
場合、１平方インチ当たり５００Ｍｂを超える高密度な
記録再生ヘッドが実現する。また、磁気記録媒体が、ガ
ラスやアルミニウムなどの高硬度な基体上に磁気記録層
が形成されている磁気記録媒体の場合、サーマルアスペ
リティに対処するための特別な工夫をしなくとも、１平
方インチ当たり１０Ｇｂを超える高密度な記録再生ヘッ
ドが実現する。
【００９９】本発明の磁気ヘッドの構造として、図４に
示す構造でも同様の結果が得られる。すなわち、図４で
は対向する２枚の磁気シールド３６の間隙に、シールド
とは兼用されない個別の電極４１を持つＴＭＲ素子を形
成した場合である。本具体例に於て、当該下シールド層
Ｓ１の膜厚としては、例えば０．３μｍから３μｍの範
囲で選択する事が可能であり、又強磁性トンネル接合磁
気抵抗効果膜（ＴＭＲ）としては、下地Ｔａ膜１０の膜
厚が２ｎｍから２００ｎｍ、フリー層１１の膜厚は１ｎ
ｍから５０ｎｍの範囲で適宜選択する事が可能である。
【０１００】一方、トンネルバリア層１３として使用さ
れるアルミニウム（Ａｌ）の膜厚は、０．３ｎｍから３
ｎｍの範囲、当該磁化固定層１４の膜厚は１ｎｍから５
０ｎｍの範囲、当該反強磁性膜１５の膜厚は、５ｎｍか
ら２００ｎｍの範囲からそれぞれ任意に選択する事が可
能である。又、ＣｏＣｒＰｔからなる磁界印加膜３４、
３５の膜厚は３ｎｍから３００ｎｍ、磁気シールドＳ２
の膜厚は、０．３μｍから４μｍの範囲でそれぞれ任意
に選択可能である。
【０１０１】又、記録磁極３７の膜厚は０．５μｍから
５μｍの範囲内で任意に選択する事が可能である。実施
例２図１０に、実施例１で示した磁気ヘッド（図９）を
用いた磁気記憶装置を示す。
【０１０２】図１０において、駆動用のモータ１で回転
する磁気媒体２の、磁気記憶面に対向して本発明の磁気
記録再生ヘッド３が、サスペンション４、アーム５によ
り取り付けられ、ヴォイスコイルモータ（ＶＣＭ）６で
トラッキングされる。記録再生動作は、ヘッドへの記録
再生チャネル７からの信号により行われ、この記録再生
チャネル、ヘッドの位置決めを行うＶＣＭ、および媒体
を回転させる駆動モータは、制御ユニット８により連動
している。
【０１０３】以上の基本構成を持つ磁気記憶装置におい
て、磁気記録媒体が、ポリエチレンテレフタレートなど
の基体上に磁気記録層を形成した柔軟な磁気記録媒体で
ある装置を図１１に示す。磁気媒体２６は磁気ヘッドを
組み込んだアセンブリ２５により記録再生され、装置２
７に対して、取り出すことも出来る。
【０１０４】実施例１で示した磁気ヘッド（図９）を用
いることによって、媒体とヘッドとの間隙が４０ｎｍ以
下の領域で、サーマルアスペリティのない記録再生系を
もつ記憶装置が実現する。また、前記の磁気記録層が磁
性粒子を塗布した磁気記録層であることである。また、
前記の磁気記録層が、スパッタ法などによる物理的気相
成長法により形成された磁性薄膜であることでもよい。
【０１０５】実施例３図１０に、実施例１で示した磁気
ヘッド（図９）を用いた磁気記憶装置を示す。図１０に
おいて、駆動用のモータ１で回転する磁気媒体２の、磁
気記憶面に対向して本発明のヘッド３が、サスペンショ
ン４、アーム５により取り付けられ、ヴォイスコイルモ
ータ（ＶＣＭ）６でトラッキングされる。
【０１０６】記録再生動作は、ヘッドへの記録再生チャ
ネル７からの信号により行われ、この記録再生チャネ
ル、ヘッドの位置決めを行うＶＣＭ、および媒体を回転
させる駆動モータは、制御ユニット８により連動してい
る。以上の基本構成を持つ磁気記憶装置において、磁気
記録媒体が、ガラスやアルミニウムなどの高硬度な基体
上に磁気記録層が形成されている磁気記録媒体であり、
また、前記の磁気記録媒体の磁気記録層が、スパッタ法
などによる物理的気相成長法により形成された磁性薄膜
であり、また、前記の磁気記録媒体が、円盤形状である
装置を図１２に示す。
【０１０７】磁気媒体５７は磁気ヘッドを組み込んだア
センブリ５８により記録再生される。実施例１で示した
磁気ヘッド（図９）を用いることによって、媒体とヘッ
ドとの間隙が４０ｎｍ以下の領域で、サーマルアスペリ
ティのない記録再生系をもつ記憶装置が実現する。実施
例４図１３に、磁気記録媒体がポリエチレンテレフタレ
ートなどの基体上に磁気記録層を形成した柔軟な磁気記
録媒体であり、ヘッドと媒体との間隙が４０ｎｍ以下で
あり、磁気記録媒体がテープ状である磁気記憶装置の構
成を示す。
【０１０８】前記の磁気記録層は、磁性粒子を塗布した
磁気記録層であることでも、また、前記の磁気記録層
は、スパッタ法などによる物理的気相成長法により形成
された磁性薄膜であることでもよい。本装置では、テー
プ供給リール４５から供給されたテープ状の磁気記録媒
体４４が、ローラ４６、ローラ４７、ローラ４８、ロー
ラ４９、およびキャプスタンモータ５１により回転数を
制御されたキャプスタン５０等で走行を制御されて、磁
気ヘッド４３の装着された回転ドラム４２の側面に安定
に接触し、最終的に巻き取りリール５２に巻き取られ
る。
【０１０９】本装置に適用される磁気ヘッドは、図１４
に示す形状である。記録再生を行う素子５４は、実施例
１で述べた構成であり、スライダとなる基体５３上に形
成され、アルミナによる保護膜５６で保護されている。
また、記録電流、再生電流を流すための端子５５が形成
されている。図１４の上面の曲線部がテープ状の磁気媒
体と滑らかに接触するが、ヘッドと媒体との相対速度に
より、薄い空気相が形成される。本装置では、この空気
相厚を４０ｎｍ以下としても、サーマルアスペリティの
ない記録再生系をもつ記憶装置が実現する。
【０１１０】本発明に係る更に他の態様としては、上記
した各具体例の説明から明らかな様に、例えば、磁気記
録媒体と磁気記録再生ヘッドとによって情報記録再生を
行う磁気記憶装置において使用される当該磁気記録再生
ヘッドであって、第１の強磁性層と第２の強磁性層の間
にトンネルバリア層を挟んだ構造を持つ強磁性トンネル
接合磁気抵抗効果膜を用いた再生素子により磁気媒体上
に記録された磁気信号からの磁束を感磁する再生ヘッド
を製造するに際し、当該磁気記録再生ヘッドのトンネル
バリア層を、真空中での物理的気相成長法により金属ま
たは半金属からなる層を形成した後に、真空中に酸素を
導入し、前記金属または半金属からなる層を自然酸化さ
せる様に構成された磁気記録再生ヘッドの製造方法であ
り、又、磁気記録媒体と磁気記録再生ヘッドとによって
情報記録再生を行う磁気記憶装置において使用される当
該磁気記録再生ヘッドであって、第１の強磁性層と第２
の強磁性層の間にトンネルバリア層を挟んだ構造を持つ
強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜を用いた再生素子に
より磁気媒体上に記録された磁気信号からの磁束を感磁
する再生ヘッドを製造するに際し、当該磁気記録再生ヘ
ッドのトンネルバリア層を、真空中での物理的気相成長
法により金属または半金属からなる層を形成した後に、
真空中に窒素を導入し、前記金属または半金属からなる
層を窒化させる様に構成された磁気記録再生ヘッドの製
造方法である。
【０１１１】更に、本発明にかかる更に別の態様として
は、磁気記録媒体と磁気記録再生ヘッドとによって情報
記録再生を行う磁気記憶装置を製造するに際し、前記磁
気記録再生ヘッドが、第１の強磁性層と第２の強磁性層
の間にトンネルバリア層を挟んだ構造を持つ強磁性トン
ネル接合磁気抵抗効果膜を用いた再生素子により磁気媒
体上に記録された磁気信号からの磁束を感磁する再生ヘ
ッドを使用するものであり、かつ、当該磁気記録再生ヘ
ッドのトンネルバリア層を、真空中での物理的気相成長
法により金属または半金属からなる層を形成した後に、
真空中に酸素を導入し、前記金属または半金属からなる
層を自然酸化させる様に構成された磁気記憶装置の製造
方法であり、更には、磁気記録媒体と磁気記録再生ヘッ
ドとによって情報記録再生を行う磁気記憶装置を製造す
るに際し、前記磁気記録再生ヘッドが、第１の強磁性層
と第２の強磁性層の間にトンネルバリア層を挟んだ構造
を持つ強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜を用いた再生
素子により磁気媒体上に記録された磁気信号からの磁束
を感磁する再生ヘッドを使用するものであり、かつ、当
該磁気記録再生ヘッドのトンネルバリア層を、真空中で
の物理的気相成長法により金属または半金属からなる層
を形成した後に、真空中に窒素を導入し、前記金属また
は半金属からなる層を窒化させる様に構成された磁気記
憶装置の製造方法である。
【０１１２】
【発明の効果】本発明に係る磁気ヘッド及び磁気記憶装
置は、上記したような技術構成を採用しているので、従
来技術の欠点を改良し、温度依存性の無い然も低抵抗で
あると言う特性を有し、その結果、従来使用されている
ＭＲヘッドの本質的な欠点であるサーマルアスペリティ
の問題が解決でき、従来使用されているＭＲヘッドを用
いることが出来なかった領域にも当該ＭＲヘッドを適用
することを可能になると言う効果を得る事が出来る。
【０１１３】更に、本発明に於いては、サーマルアスペ
リティの問題が解決できるので、磁気媒体とヘッドとの
間隙が４０ｎｍを下回る高密度磁気記録領域で、媒体表
面を極度に平滑化したり、補償回路を設けるなどの特別
な対策をせずに、ＭＲヘッドを適用し、大容量な磁気記
憶装置を実現することを可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明による磁気ヘッドの製造方法
の一具体例に於ける工程手順を説明する断面図である。
【図２】 図２は、本発明による磁気ヘッドの製造方法
の他の具体例に於ける工程手順を説明する断面図であ
る。
【図３】 図３は、本発明に於ける磁気ヘッドの一具体
例に於ける全体の構成の概略を説明する斜視図である。
【図４】 図４は、本発明に於ける磁気ヘッドの他の具
体例に於ける全体の構成の概略を説明する斜視図であ
る。
【図５】 図５は、本発明による強磁性トンネル接合磁
気抵抗効果膜１００を用いた磁気ヘッド（ＴＭＲ）の抵
抗値とトラック幅の関係を示すグラフである。
【図６】 図６は、本発明の磁気ヘッド（ＴＭＲ）およ
び従来のスピンバルブヘッドの抵抗値の温度依存性を示
すグラフである。
【図７】 図７（Ａ）は、従来の磁気ヘッド（ＭＲ）に
於ける抵抗値の再生波形の例を示し、図７（Ｂ）は、本
発明の磁気ヘッド（ＴＭＲ）に於ける抵抗値の再生波形
の例を示すグラフである。
【図８】 図８は、従来の磁気ヘッド（ＭＲ）と本発明
の磁気ヘッド（ＴＭＲ）に於ける浮上量とベースライン
変動量との関係を示すグラフである。
【図９】 図９は、本発明による磁気ヘッドの一具体例
に於ける構成の例を示す斜視図である。
【図１０】 図１０は、本発明による磁気ヘッド（ＴＭ
Ｒヘッド）を用いた磁気記憶装置の一具体例の構成を示
す概略図である。
【図１１】 図１１は、本発明による磁気ヘッド（ＴＭ
Ｒヘッド）を用いた磁気記憶装置の一具体例の構成を示
す概略図である。
【図１２】 図１２は、本発明による磁気ヘッド（ＴＭ
Ｒヘッド）を用いた磁気記憶装置の一具体例の構成を示
す概略図である。
【図１３】 図１３は、本発明による磁気ヘッド（ＴＭ
Ｒ）を用いたテープ等の細幅記録媒体を使用する為の磁
気記憶装置の概略図である。
【図１４】 図１４は、本発明によるＴＭＲを用いたテ
ープ等の細幅記録媒体を使用する為磁気ヘッドの一具体
例の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…駆動用のモータ ２…磁気媒体 ３…磁気記録再生ヘッド ４…サスペンション ５…アーム ６…ヴォイスコイルモータ（ＶＣＭ） ７…記録再生チャネル ８…制御ユニット ２５…磁気ヘッドを組み込んだアセンブリ ２６…磁気媒体 ２７…装置 ４３…磁気ヘッド ４２…回転ドラム ４４…テープ状の磁気記録媒体 ４５…テープ供給リール ４６…ローラ ４７，４８，４９…ローラ ５０…キャプスタン ５１…キャプスタンモータ ５２…巻き取りリール ５３…基体 ５４…記録再生素子 ５５…端子 ５６…保護膜 ５７…磁気媒体 ５８…アセンブリ ２９…複合セラミック基体 ３０…記録再生素子 ３２…アルミナ保護膜 ３１…電極 １００…強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜 ２００…磁気ヘッド ３００…記録ヘッド ４００…磁気記録再生装置 １１…第１の強磁性層 １４…第２の強磁性層 １３、２４…トンネルバリア層 ３３、４１…磁気再生ヘッド部 ３４、３５…磁界印加膜 ３６…磁気シールド電極（Ｓ１、Ｓ２） ３７…磁気コア（Ｐ２） ３８…励磁コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柘植 久尚 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA03 BB08 BB12 CA03 5D042 NA02 PA05 PA09 QA05 5E049 BA12 DB06

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の強磁性層と第２の強磁性層と当該
    第１と第２の強磁性層間に狭持されたトンネルバリア層
    とから構成された強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜を
    用いた磁気ヘッドであって、当該強磁性トンネル接合磁
    気抵抗効果膜は、抵抗値が５×１０-5Ωｃｍ2以下であ
    る事を特徴とする磁気ヘッド。
  2. 【請求項２】 前記強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜
    の抵抗値が５×１０-5Ωｃｍ2以下の略一定値を呈する
    ことを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
  3. 【請求項３】 当該強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜
    の温度係数が、±０．０４％／℃以内である事を特徴と
    する請求項１または２記載の磁気ヘッド。
  4. 【請求項４】 当該トンネルバリア層の膜厚が３ｎｍ以
    下である事を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
    載の磁気ヘッド。
  5. 【請求項５】 当該トンネルバリア層の膜厚が２ｎｍ以
    下である事を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
    載の磁気ヘッド。
  6. 【請求項６】 当該トンネルバリア層は、金属または半
    金属からなる導電層の少なくとも表面に、酸素によって
    形成された自然酸化膜を含むことを特徴とする請求項１
    乃至５の何れかに記載の磁気ヘッド。
  7. 【請求項７】 当該トンネルバリア層を構成する当該金
    属または半金属からなる層は、アルミニウム（Ａｌ）、
    Ｍｇ或いはランタノイドから選択された一つであること
    を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の磁気ヘッ
    ド。
  8. 【請求項８】 当該磁気ヘッドに於て、スライダとなる
    セラミック上に、積層された２枚の対向する第１の磁気
    シールド及び第２の磁気シールドと、当該二枚の対向す
    る第１及び第２の磁気シールド間に存在する前記強磁性
    トンネル接合磁気抵抗効果膜を用いた再生素子による再
    生ヘッドと、第１の磁極膜と、絶縁体で挟まれたコイル
    と、第２の磁極膜とを用い、当該第１と第２の磁極間に
    設けられた磁気ギャップから発生する漏れ磁束により磁
    気媒体上に磁気信号を記録する記録ヘッドとからなるこ
    とを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の磁気ヘ
    ッド。
  9. 【請求項９】 磁気記録媒体と磁気ヘッドとによって情
    報記録再生を行う磁気記憶装置において、前記磁気ヘッ
    ドが、磁気抵抗効果を発生させる第１の強磁性層と第２
    の強磁性層の間にトンネルバリア層を挟んだ構造を持つ
    強磁性トンネル接合磁気抵抗効果膜を用い、該強磁性ト
    ンネル接合磁気抵抗効果膜の抵抗が５×１０-5Ωｃｍ2
    以下であることを特徴とした磁気記憶装置。
  10. 【請求項１０】 前記強磁性トンネル接合磁気抵抗効果
    膜の抵抗値が５×１０-5Ωｃｍ2以下の略一定値を呈す
    ることを特徴とする請求項９記載の磁気記憶装置。
  11. 【請求項１１】 当該強磁性トンネル接合磁気抵抗効果
    膜の温度係数が、±０．０４％／℃以内である事を特徴
    とする請求項９または１０記載の磁気記憶装置。
  12. 【請求項１２】 当該トンネルバリア層の膜厚が３ｎｍ
    以下である事を特徴とする請求項９乃至１１のいずれか
    に記載の磁気記憶装置。
  13. 【請求項１３】 当該トンネルバリア層の膜厚が２ｎｍ
    以下である事を特徴とする請求項９乃至１１のいずれか
    に記載の磁気記憶装置。
  14. 【請求項１４】 当該磁気記録媒体が、合成樹脂などの
    基体上に磁気記録層を形成した柔軟な磁気記録媒体であ
    ることを特徴とした請求項９乃至１３の何れかに記載の
    磁気記憶装置。
  15. 【請求項１５】 当該磁気記録媒体が、硬質な基体上に
    磁気記録層を形成した硬質磁気記録媒体であることを特
    徴とした磁気記憶装置に使用する、請求項９乃至１３の
    何れかに記載の磁気記憶装置。
  16. 【請求項１６】 当該磁気ヘッドは、当該記録媒体との
    間隙が４０ｎｍ以下となる状態での動作を許容されてい
    る事を特徴とする請求項９乃至１５の何れかに記載の磁
    気記憶装置。
  17. 【請求項１７】 当該トンネルバリア層は、金属または
    半金属からなる導電層の少なくとも表面に、自然酸化膜
    が存在していることを特徴とする請求項９乃至１６の何
    れかに記載の磁気記憶装置。
  18. 【請求項１８】 当該トンネルバリア層を構成する当該
    金属または半金属からなる層は、アルミニウム（Ａ
    ｌ）、Ｍｇ或いはランタノイドから選択された一つであ
    ることを特徴とする請求項９乃至１７の何れかに記載の
    磁気記憶装置。
  19. 【請求項１９】 当該磁気記録媒体が、円盤形状である
    ことを特徴とした磁気記憶装置に使用する、請求項９乃
    至１８の何れかに記載の磁気記憶装置。
  20. 【請求項２０】 当該磁気記録媒体が、テープ状である
    ことを特徴とした磁気記憶装置に使用する、請求項９乃
    至１８の何れかに記載の磁気記憶装置。
  21. 【請求項２１】 当該磁気ヘッドに於て、スライダとな
    るセラミック上に、積層された２枚の対向する第１の磁
    気シールド及び第２の磁気シールドと、当該二枚の対向
    する第１及び第２の磁気シールド間に存在する前記強磁
    性トンネル接合磁気抵抗効果膜を用いた再生素子による
    再生ヘッドと、第１の磁極膜と、絶縁体で挟まれたコイ
    ルと、第２の磁極膜とを用い、当該第１と第２の磁極間
    に設けられた磁気ギャップから発生する漏れ磁束により
    磁気媒体上に磁気信号を記録する記録ヘッドとからなる
    ことを特徴とする請求項９乃至２０の何れかに記載の磁
    気記憶装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110462814A (zh) * 2018-03-08 2019-11-15 Tdk株式会社 自旋元件及磁存储器

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