JPH0366012A - 磁気抵抗効果ヘッド - Google Patents

磁気抵抗効果ヘッド

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JPH0366012A
JPH0366012A JP20120389A JP20120389A JPH0366012A JP H0366012 A JPH0366012 A JP H0366012A JP 20120389 A JP20120389 A JP 20120389A JP 20120389 A JP20120389 A JP 20120389A JP H0366012 A JPH0366012 A JP H0366012A
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は磁気記憶媒体に書き込まれた磁気的情報を、磁
気抵抗効果を利用して読み出す強磁性磁気抵抗効果素子
(以下、MR素子と略記する〉を具備した磁気抵抗効果
ヘッド(以下、MRヘッドと略記する〉に関するもので
ある。
[従来の技術] 周知の如く、MR素子を磁気記憶媒体に書き込まれた磁
気的情報に対して線形応答性を呈する高効率の再生専用
磁気ヘッドとして使用する場合には、MR素子に流すセ
ンス電流IとMR素子の磁化Mのなす角度θ(以下、バ
イアス角度と呼ぶ〉を所定の値(望ましくは45度〉に
設定するバイアス手段を具備しなければならない。
上述のバイアス手段としては、種々の方法が開示されて
いるが、この中で実願昭59−048201号あるいは
特願昭62−072054@に開示されたMRヘッドに
おいては、MR素子上に非磁性導体層と非晶質軟磁性体
層(例えばCOZrMO膜)とを順次積層した構造によ
り良好なバイアス角度θが得られ、線形応答性に優れた
MRヘッドが実現できることが示されている。
即ち、第4図に示すように、ガラス、フェライト等から
なる表面の滑らかな絶縁性基板(図示せず〉上に、スパ
ッタ法ないしは蒸着法により、強磁性体薄膜からなるM
R素子1(例えば膜厚200〜500A(7)N i 
Fe合金)を形成し、前記MR素子1上にTi、MO,
Cr等の非磁性導体層2を同様の方法で形成し、さらに
前記非磁性導体層2上に非晶質軟磁性体層5を同様な方
法で形成した構造を有するMRヘッドを開示している。
ここで、6はMR素子1、非磁性導体@2および非晶質
軟磁性体層5の積層体に通電するための端子である。
このようなMRヘッドにおいては、端子6から供給され
るセンス電流■は、MR素子1にのみならず非磁性導体
層2および非晶質軟磁性体@5にも分流する。従って、
このような構造においては、MR素子1および非磁性導
体層2に分流したセンス電流■により、非晶質軟磁性体
層5の面内を通りかつセンス電流Iの方向と垂直方向の
磁界が発生し、この磁界により非晶質軟磁性体層5の磁
化方向が回転する。このため、非晶質軟磁性体層5にお
ける磁化は、非晶質軟磁性体層5の周囲に前記磁化の方
向とは逆方向の磁界を生じ、その一部はMR素子1に印
加される。一方、非晶質軟磁性体層5および非磁性導体
層2に分流したセンス電流■により、MR素子1の面内
を通りセンス電流Iと垂直方向の磁界が生じ、この磁界
の方向は前述の非晶質軟磁性体層5の磁化によって発生
する磁界の方向と一致する。つまり、非晶質軟磁性体層
5の磁化によって発生する磁界とセンス電流Iによって
生じる磁界が、MR素子にバイアス磁界として印加され
る。このバイアス磁界は、MR素子1の磁化をセンス電
流Iに対して回転させ、MR素子のバイアス角度θを所
定の値(理想的には45度)とし、線形応答性に優れた
MRヘッドを実現する。
[発明が解決しようとする課題] ところで1.前述の構造、即ちMR素子1、非磁性導体
層2および非晶質軟磁性体層5を積層した構造を有する
MRヘッドにおいては、非磁性導体層2をTi膜、MO
膜ないしはC「膜とした場合、製造プロセ゛ス中の加熱
工程(300〜350’C)で非晶質軟磁性体層5ある
いはMR素子1の磁気特性が劣化し、MRヘッドの再生
効率が低下するという問題点があった。
製造プロセス中の加熱工程は、非晶質軟磁性体層5の磁
気特性を改善するため、および非晶質軟磁性体層5の磁
化容易軸方向とMR素子1の磁化容易軸方向を同一方向
に揃えて良好なバイアスレベルを実現するために必要な
工程で、MRヘッドの製造プロセスでは必須の工程であ
る。従って、加熱によって磁気特性が劣化することのな
いMRヘッドであることが必要である。
本発明は、以上述べたような従来の課題を解決するため
になされたもので、加熱工程でのMR素子1および非晶
質軟磁性体層5の磁気特性の劣化の生じない磁気抵抗効
果ヘッドを提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明は、強磁性磁気抵抗効果素子と非晶質軟磁性体層
とが非磁性導体層を介して積層され、かつ前記非磁性導
体層が窒化チタニウム膜からなることを特徴とする磁気
抵抗効果ヘッドである。
[作用] 本発明者の検討によれば、加熱工程にあける特性の劣化
の原因は、前述のMRヘッド製造プロセスの加熱工程で
、非磁性導体層2とMR素子1との界面、あるいは非磁
性導体層2と非晶質軟磁性体層5との界面で拡散が生じ
るためであることがわかった。以下、この点に関して詳
細に言及する。
第3図は、Sil板上に約500AのN i Fe膜(
MR素子1に対応する〉および約30OAのT膜(非磁
性導体層2に対応する〉を、この順序に積層した試料の
加熱処理前後のオージェ分析装置による深さ方向の分析
結果の例である。ここで、加熱処理条件は、300℃、
1時間であり、加熱処理は真空中(真空度: 2 X 
10−6 丁orr)で行った。
第3図(a)は、加熱処理前のオージェ分析結果である
が、各元素の分布は深さ約300Aを境にして明瞭であ
り、NiFe膜とli膜はほとんど拡散していないと言
える。一方、第3図(b)は加熱処理後の分析結果であ
るが、第3図(a)に比較して各元素の分布は深さ方向
に広く分布しており、特にTiは深さ600A程度まで
拡散している。
また、膜厚約30OAのTi膜上に膜厚約500AのC
OZrMO膜(非晶質軟磁性体層5に対応する)を積層
した試料を上記と同様に300 ’C11時問、真空中
(真空度:2X10−6Torr)で加熱処理したあと
においても同様なT1の拡散が認められた。
以上のように、オージェ分析結果によれば、MRヘッド
の製造プロセス中の加熱工程により、非磁性導体層2と
MR素子1ないしは非磁性導体層2と非晶質軟磁性体層
5との間に拡散が生じ、これによりMR素子1あるいは
非晶質軟磁性体層5の磁気特性、例えば飽和磁化、異方
性磁界、抵抗変化率等が劣化したと考えられる。
Ti膜の代わりにMO膜やCr膜を用いた試料において
も、はぼ同様な分析結果が得られており、これらの材料
を非磁性導体層2として用いた場合の特性劣化も拡散が
原因と考えられる。
一方、第2図は3i基板上に約50OAのNiFe膜(
MR素子1に対応する)および約30OAのTiN膜(
非磁性導体層2に対応する)を、この順序に積層した試
料の加熱処理後のオージェ分析装置による深さ方向の分
析結果の例である。ここで、加熱処理条件は、350℃
、2時間であり、加熱処理は真空中(真空度: 2 X
 10−6 Torr)で行った。第2図から明らかな
通り、加熱処理後においても各元素の分布は深さ約30
OAを境にして明瞭であり、N i Fe膜とTiN膜
はほとんど拡散していない。また、膜厚約300Aの丁
IN膜上に膜厚約5()OAのCoZrMo膜を積層し
た試料を350℃、2時間、真空中(真空度: 2 X
 10−6 Torr)で加熱処理したあとにおいても
、はぼ同様な結果が得られた。
このように、TiN膜を非磁性導体層として用いること
により、非磁性導体層とMR素子ないしは非磁性導体層
と非晶質軟磁性体層との間の拡散が防止でき、その結果
、MRヘッド作製プロセス中の加熱工程でのMR素子あ
るいは非晶質軟磁性体層の特性劣化を、回避することが
できる。
[実施例] 次に、本発明の実施例について説明する。
実施例 第1図は本発明の一実施例の構成図である。
第1図において、ガラス等の非磁性基板(図示せず〉上
に八「ガス雰囲気中でのスパッタ法を用いてMR素子1
となる膜厚400Aのパーマロイ(Ni82%−101
8%、重量%)膜を成膜した。なお、蒸着時には100
0eの磁界を永久磁石で印加し、パーマロイ膜に一軸異
方性を付与した。
次いで、Arガスと窒素ガスの混合雰囲気中(流量換算
でA r :  100 SCCm 、 N2  : 
6sccm)でスパッタ法を用いて非磁性導体層となる
膜厚300AのTiN膜7を前記パーマロイ膜上に成膜
した。なお、成膜時には基板側に一80Vのバイアス電
圧を印加し、TiN膜中の不純物、特に酸素を除去して
TiN膜の比抵抗を小ざくした。成膜したTiN膜の比
抵抗は約110μΩ・cmであった。
ざらに、非晶質軟磁性体層5として膜厚300A、異方
性磁界(口k)50eのCoZrMo膜からなる非晶質
軟磁性体層7(膜組成はCo82%−・Zr6%−MO
12%、原子%〉を前述のTiN膜7上にA「ガス雰囲
気中でのスパッタ法により成膜した。
その後、非晶質軟磁性体層5(CoZrMo膜〉に−軸
異方性を付与するため、前述したパーマロイ膜、TiN
膜、CoZrMo膜の積層体に対して、350℃、2時
間、4800eの磁界をパーマロイ膜の磁化容易軸方向
と同一方向に印加しながら、真空中で加熱処理を行った
。
次いで、この積層体上に所定形状のフォトレジストパタ
ーンを形成し、Arガス雰囲気中でイオンエツチングを
行い、長さ50jJIr1、幅5iiInの矩形状のパ
ターンに加工した。ここで、エツチング条件は、加速電
圧:  500V、Arガス圧カニ0.1mTorrで
ある。
次いで、前述の積層体にセンス電流■を供給する端子6
を集積化薄膜技術を用いて形成し、MRヘッドを作製し
た。なお、端子6はTiとAuの積層蒸着膜を使用し、
膜厚は各々50 A、0.5間とした。
以上のような構成を持つ本実施例によるMRヘッドにお
いては、センス電流■が5〜15mAでMR素子1のバ
イアス角度θがほぼ45度に設定できることが確認され
、良好な線形応答性と高い再生効率を有するMRヘッド
が実現された。
なお、上記実施例においては、MR素子(パーマロイ膜
>、’rrN膜層、非晶質軟磁性体層をこの順序で積層
する例のみについて言及したが、非晶質軟磁性体層、T
iN膜層、MR素子の順序で積層したMRヘッドにおい
ても優れた線形応答性と高い再生効率が得られた。また
、非晶質軟磁性体層をなす材料はCOZrMO膜に限定
されるものではなく、例えばCOTaMO膜、Cozr
Ta膜等を使用しても構わない。
更に、実施例中のTiN膜の成膜方法・成膜条件は一例
であり、他の方法・条件を用いても構わない。勿論この
場合、TiN膜の比抵抗が極端に大きいと導電性が損な
われたり、ジュール熱による発熱の問題が生じるため、
成膜したTiN膜の比抵抗の値に注意すべきである。T
iN膜の比抵抗値については、本発明の適用されるMR
ヘッドの設計・仕様やヒートシンクの状態に大きく依存
するため一概に言えないが、200μΩ・cm以下の比
抵抗であることが望ましい。
比較例 TiN膜を11膜とした以外は実施例と全く同様にして
MRヘッドを作製した。
このMRヘッドにおいては、非晶質軟磁性体層に一軸異
方性を付与する350℃、2時間の加熱工程でMR素子
1となるパーマロイ膜あるいは非晶質軟磁性体層2とな
るCOZrMO膜の磁気特性が劣化したため、センス電
流を35〜40mA程度流しても十分なバイアスがMR
素子に印加されず、本発明によるMRヘッドに比較して
、再生効率が30〜50%程度小さく、実用に供し得な
いことが明らかとなった。
また、Cr膜、MO膜をTiN膜の代わりとして用いた
MRヘッドも作製したが、本比較例で述べたMRヘッド
と同様に十分なバイアスレベルが得られず、やはり本発
明の実施例で述べたMRヘッドに比較して再生効率が小
・さがった。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば拡散性の低いTi
N膜を非磁性導体層とする゛構成により、MRヘッド!
l!造プロセス中の加熱工程におけるMR素子あるいは
非晶質軟磁性体層の特性劣化を回避でき、優れた線形応
答性と高い再生効率を持つ磁気抵抗効果ヘッドが実現さ
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図はNiFe
膜とTiN膜を積層した試料の加熱処理後のオージェ分
析による深さ方向の濃度分布を示す図、第3図はNiF
e膜とTi膜を積層した試料の加熱処理前後のオージェ
分析による深さ方向の濃度分布を示す図、第4図はMR
ヘッドを説明するための説明図である。 1・・・MR素子      2・・・非磁性導体層5
・・・非晶質軟磁性体層  6・・・端子、7・・・窒
化チタニウム層 第1図 工・・ノナニジ・り・・深で=+!) 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)強磁性磁気抵抗効果素子と非晶質軟磁性体層とが
    非磁性導体層を介して積層され、かつ前記非磁性導体層
    が窒化チタニウム膜からなることを特徴とする磁気抵抗
    効果ヘッド。
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