JP2010146650A5

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Publication number: JP2010146650A5
Application number: JP2008323473A
Authority: JP
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2012-01-12
Anticipated expiration: 2028-12-19

Description

好ましい構成において、前記Ｃｏ系アモルファス金属層は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｗ、Ｂの少なくとも一つの元素を含む。好ましい構成において、前記自由層は、さらに、金属結晶の軟磁性層を有し、前記軟磁性層と前記ホイスラ合金層との間に前記Ｃｏ系アモルファス金属層が形成されている。さらに、前記Ｃｏ系アモルファス金属層は、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｘ：ＸはＴａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｗ、Ｂの内の一つもしくは複数の元素である。さらに、前記Ｃｏ系アモルファス金属層の厚みは、前記軟磁性層及び前記ホイスラ合金層の厚みよりも一桁以上薄い。あるいは、前記Ｃｏ系アモルファス金属層の厚みの桁数は、前記ホイスラ合金層の厚みの桁数以上である。

好ましい構成において、前記Ｃｏ系アモルファス金属層は、Ｃｏ−Ｘ：ＸはＴａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｗ、Ｂの内の一つもしくは複数の元素である。また、前記固定層はホイスラ合金層を含む。前記自由層は、さらに、ＢＣＣ構造をもつナノ磁性層を有し、非磁性中間層、前記ナノ磁性層、前記ホイスラ合金層の順に形成され、前記ナノ磁性層の厚みは、前記ホイスラ合金層の厚みよりも１桁以上薄い。前記ナノ磁性層がＣｏ−Ｆｅ合金で、Ｆｅ組成が３０ａｔ％以上である。

図２は、本形態の磁気抵抗センサ構造を適用可能なＣＰＰリード・ヘッド１１の構造・構成の一例を模式的に示す断面図である。図２は、ヘッド・スライダの磁気ディスク対抗面２１側から見た断面構造を模式的に示している。図２における下側がリーディング側であり、上側がトレーリング側となる。本明細書においては、リード・ヘッド１１が形成されるアルチック基板側、つまりスライダ２側を下側とし、その反対側であるトレーリング側を上側とする。リード・ヘッド１１の各層は、下側から順次形成されていることになる。本形態のリード・ヘッド１１は、ＣＰＰ−ＭＲ（Magneto Resistance）ヘッド（ＣＰＰリード・ヘッド）であり、センス電流は、膜面の積層方向（図２における上下方向であって、膜面に垂直な方向）に流れる。

磁気抵抗センサ１１２は、下層側から順次積層された、センサ下地層２１１、反強磁性層２１２、固定層２１３、非磁性中間層２１４、自由層２１５及びセンサ・キャップ膜２１６を有している。各層は、隣接する層と物理的に接触している。センサ下地層２１１はＴａや、ＮｉＦｅＣｏ合金などの非磁性材料で形成され、単層で形成する、あるいは積層構造としてもよい。

固定層２１３には、反強磁性層２１２との交換相互作用が働き、その磁化方向が固定される。自由層２１５のトラック幅はＴｗｆで示されている。磁気抵抗効果ヘッドは、固定層２１３の磁化方向に対する自由層２１５の相対的な磁化方向の変化によって抵抗が変化する事を利用し動作する。すなわち、固定層２１３の磁化方向に対し自由層２１５の磁化方向が、磁気ディスクからの情報磁界によって変化すると、磁気抵抗センサ１１２の抵抗値（電流値）が変化する。リード・ヘッド１１は、磁気抵抗センサ１１２の抵抗値（電流値）を検知する事により、狭小化した外部情報磁界を検出することができる。

磁気抵抗センサ１１２の左右両側には、自由層２１５の磁区不均一性に起因するバルクハウゼン・ノイズなどを抑制するため、ハードバイアス膜１１５が存在する。典型的には、ハードバイアス膜１１５はＣｏ合金で形成されており、ＣｏＣｒＰｔ合金やＣｏＰｔ合金などで形成されている。ハードバイアス膜１１５からのバイアス磁界が、自由層２１５に印加され、自由層２１５を単磁区化するように働き、自由層の磁化動作を安定化させる。

ハードバイアス膜１１５は、ハードバイアス下地膜１１６の上に形成されている。ハードバイアス下地膜１１６の下層として、ジャンクション絶縁膜１１７が形成されている。ジャンクション絶縁膜１１７は、ハードバイアス下地膜１１６と下部シールド膜１１１及び磁気抵抗センサ１１２の間に存在し、センス検知電流が磁気抵抗センサ１１２の外側を流れないようにする。ジャンクション絶縁膜１１７は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３で形成する。なお、本形態の磁気抵抗センサは、他のハードバイアス膜構造を有するリード・ヘッドに適用することができる。

反強磁性層２１２はＰｔＭｎやＭｎＩｒなどの反強磁性材料で形成される。固定層２１３は一般に積層固定層であり、ＣｏＦｅ合金などからなる二層の強磁性層と、それらの間のＲｕなどからなる非磁性層とから構成されている。二層の強磁性層は交換相互作用によって結合し、磁化の固定が安定化される。下層側の強磁性層には、反強磁性層２１２との交換相互作用が働き、その磁化方向が固定される。なお、固定層２１３を単層構造としてもよい。非磁性中間層２１４は、一般に、Ｃｕなどの非磁性導体を使用して形成される。キャップ層２１６はＴａなどの非磁性導電材料で形成される。

図３（ａ）、（ｂ）に示す自由層構造においては、ホイスラ合金層５１１が非磁性中間層２１４側に形成され、Ｃｏ系アモルファス金属層５１２と非磁性中間層２１４との間にホイスラ合金層５１１が形成されている。ホイスラ合金層５１１によりＭＲ出力を高めるためには、ホイスラ合金層５１１がＣｏ系アモルファス金属層５１２よりも非磁性中間層２１４の近い位置にあることが好ましい。また、ホイスラ合金層５１１により高ＭＲ出力を得るためには、ＢＣＣ構造をもちホイスラ合金層５１１の厚みよりも１桁以上薄い厚みのナノ磁性層をホイスラ合金層の形成前に形成する、つまり、ナノ磁性層、ホイスラ合金層の順に形成することが好ましい。更にナノ磁性層は、ＢＣＣ構造が得られるＦｅ組成が３０ａｔ％以上のＣｏ−Ｆｅ合金層が高ＭＲ比の点で好ましい。

図４は、図３（ａ）の積層構造を有する磁気抵抗センサ１１２の好ましい例を示している。反強磁性層２１２はＭｎ_２２Ｉｒで形成されている。固定層２１３は、上層の第１固定層３１１と下層の第２固定層３１２を有し、それぞれ、ホイスラ合金のＣｏＭｎＧｅとＣｏ_２５Ｆｅで形成されている。二つの固定層３１１、３１２の間には、反強磁性結合層のＲｕ層が形成されている。固定層２１３は、ホイスラ合金層を有していることが好ましい。これにより、より高いＭＲ比を得ることができる。典型的には、固定層２１３内のホイスラ合金層は、自由層２１５におけるホイスラ合金層と同一組成である。非磁性中間層２１４は、上下のＣｕ層とそれらの間のＡｌ _１０Ｃｕ層で構成されている。キャップ層２１６は、Ｃｕ層とＲｕ層で構成されている。

図４の構造に示すように、Ｃｏ系アモルファス金属層５１２がホイスラ合金層５１１と同等の厚みを有する場合、Ｃｏ−Ｆｅ−ＸよりもＣｏ−Ｘを使用することが好ましい。Ｃｏ−Ｘは、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｘと比較して、より低い磁歪定数を有しているからである。Ｃｏ−Ｘを使用することで、Ｃｏ系アモルファス金属層５１２の膜厚が厚くなっても、磁気抵抗センサ１１２のより優れた低磁歪特性を実現することができる。

Claims

磁気抵抗センサを有し、前記磁気抵抗センサの積層方向に検知電流を流す磁気リード・ヘッドであって、前記磁気抵抗センサ膜は、
外部磁界によって磁化方向が変化する自由層と、
前記自由層と積層されており、磁化方向が固定された固定層と、
前記自由層と前記固定層との間にある非磁性中間層とを有し、
前記自由層は、
ホイスラ合金層と、
Ｃｏ系アモルファス金属層と、
を有する、磁気リード・ヘッド。
前記Ｃｏ系アモルファス金属層は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｗ、Ｂの少なくとも一つの元素を含む、
請求項１に記載の磁気リード・ヘッド。
前記自由層は、さらに、金属結晶の軟磁性層を有し、
前記軟磁性層と前記ホイスラ合金層との間に前記Ｃｏ系アモルファス金属層が形成されている、
請求項１に記載の磁気リード・ヘッド。
前記Ｃｏ系アモルファス金属層は、
Ｃｏ−Ｆｅ−Ｘ：ＸはＴａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｗ、Ｂの内の一つもしくは複数の元素、
である、請求項３に記載の磁気リード・ヘッド。
前記Ｃｏ系アモルファス金属層の厚みは、前記軟磁性層及び前記ホイスラ合金層の厚みよりも一桁以上薄い、
請求項４に記載の磁気リード・ヘッド。
前記Ｃｏ系アモルファス金属層の厚みの桁数は、前記ホイスラ合金層の厚みの桁数以上である、
請求項３に記載の磁気リード・ヘッド。
前記Ｃｏ系アモルファス金属層は、
Ｃｏ−Ｘ：ＸはＴａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｗ、Ｂの内の一つもしくは複数の元素
である、請求項１に記載の磁気リード・ヘッド。
前記固定層はホイスラ合金層を含む、
請求項１に記載の磁気リード・ヘッド。
前記自由層は、さらに、ＢＣＣ構造をもつナノ磁性層を有し、
非磁性中間層、前記ナノ磁性層、前記ホイスラ合金層の順に形成され、
前記ナノ磁性層の厚みは、前記ホイスラ合金層の厚みよりも１桁以上薄い、
請求項１に記載の磁気リード・ヘッド。
前記ナノ磁性層がＣｏ−Ｆｅ合金で、Ｆｅ組成が３０ａｔ％以上である、
請求項９に記載の磁気リード・ヘッド。