JPH06103536A - 磁気抵抗効果型磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁気抵抗効果型磁気ヘッドの特性のばらつきや
ノイズの原因となる、磁気抵抗効果膜のクリーニングを
必要とせずに、バルクハウゼンノイズを防止でき、か
つ、高出力とできる磁気抵抗効果型磁気ヘッドを提供す
ることにある。 【構成】磁気抵抗効果膜４０端部下側に磁区制御層３０
を配置し、この磁区制御層３０を、強磁性膜３０１と反
強磁性膜３０２とを順次積層して構成される２層膜とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録装置、特に、
磁気ディスク装置に用いられる磁気抵抗効果を利用した
磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録媒体の磁性面から高い感度でデ
ータを読み取ることができる磁気ヘッドとして、磁気抵
抗効果型磁気ヘッドが知られている。磁気抵抗効果型磁
気ヘッドは、磁気抵抗効果膜の電気抵抗が、磁化の方向
によって変化する現象を利用して、記録媒体上の磁気的
信号を電気的信号に変換するものである。

【０００３】磁気抵抗効果型磁気ヘッドの主要な問題
は、磁気抵抗効果膜に存在する磁壁が、信号磁界によっ
て不規則に移動することによって、バルクハウゼンノイ
ズと呼ばれるノイズが発生することである。

【０００４】米国特許第4103315 号には、磁気抵抗効果
膜の磁壁を消滅させ、ノイズを抑制するため、磁気抵抗
効果膜の片面全体に反強磁性層を設け、長さ方向の一様
な縦バイアス磁界を発生させ、反強磁性−強磁性の磁気
交換結合を利用することが開示されている。

【０００５】ここで、本発明では、磁気抵抗効果膜にお
ける磁壁の発生を抑制することを目的として、長さ方向
の縦バイアス磁界を印加するために、特別に設けられた
層を磁区制御層と定義する。また、磁気交換結合とは、
反強磁性膜と強磁性膜との界面付近における反強磁性膜
のスピンの向きに、強磁性膜のスピンの向きを一致させ
ることをいう。さらに、反強磁性膜と強磁性膜の磁気交
換結合が消失する温度をブロッキング温度と定義する。

【０００６】米国特許第4103315 号に開示されているよ
うに、磁区制御層として反強磁性膜を磁気抵抗効果膜の
片面全体にわたって積層させた構造では、磁気交換結合
が大きくなり、その結果、磁気抵抗効果膜の磁化の方向
が、磁気記録媒体からの信号磁界によって回転するに
は、大きな信号磁界を必要とすることになる。従って、
信号磁界に対する、磁気抵抗効果膜の感度は低下すると
いう問題がある。

【０００７】従来技術の問題点は、磁区制御層をパター
ン化し、磁気抵抗効果膜の端部上側（本明細書では、成
膜工程において、先に成膜する方を下側とする。）にだ
け配置するという発明によって解決された。この発明
は、磁気抵抗性読み取り変換器に関する米国特許第4663
685 号に開示されている。この発明は、磁気抵抗効果膜
の端部上側だけに、磁気抵抗効果膜の長さ方向にバイア
ス磁界を印加する磁区制御層を配設し、この端部を単一
磁区状態に維持するというものである。この端部の単一
磁区状態は、磁気抵抗効果膜の中央にある感磁部にも単
一磁区状態を誘発する。この発明の実施例には、磁気抵
抗効果膜の端部上側に、磁区制御層として作用する反強
磁性膜を、直接、形成し、磁気抵抗効果膜の端部上側を
単一磁区状態に維持する技術が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術には、以
下に述べるような問題がある。この従来技術では、磁気
抵抗効果膜の端部上側だけに、磁区制御層として作用す
るＦｅＭｎ系の反強磁性膜を形成している。このために
は、予め、磁気抵抗効果膜を所定の寸法にパターニング
した後に、この磁気抵抗効果膜の上に磁区制御層とする
ＦｅＭｎ系反強磁性膜を形成しなければならない。一
方、磁気抵抗効果膜とする強磁性膜と、FeMn系の反強磁
性膜とは、両層間に磁気的交換結合を生じさせる必要が
ある。この磁気的交換結合が生じるには、二つの膜を原
子的に密着形成させなければならない。従って、磁気抵
抗効果膜の表面をなんらかの方法、たとえば、スパッタ
エッチなどによってクリーニングし、その後、このクリ
ーニングされた磁気抵抗効果膜上にＦｅＭｎ系反強磁性
膜を形成する必要がある。

【０００９】このクリーニングを行う場合の問題につい
て説明する。磁気抵抗効果膜の表面をクリーニングする
ことは、工程上複雑になり、さらに、磁気抵抗効果膜
は、通常、数百Åと非常に薄いので、クリーニングによ
って磁気抵抗効果膜は損傷されるおそれが高い。その結
果、磁気抵抗効果膜の磁気特性は損なわれてしまう。ま
た、表面クリーニングの程度がほぼ一定であればよい
が、変動した場合には、磁気抵抗効果膜の膜厚も変動
し、その結果、多数の磁気ヘッド間において、磁気特性
のばらつきが生じる。さらに、この表面クリーニングが
弱いと、磁気抵抗効果膜と反強磁性膜との間の磁気的交
換結合の強さが不十分となり、磁気抵抗効果膜の端部が
単一磁区とならない場合もある。端部が単一磁区となら
ない場合は、磁気抵抗効果膜に磁壁が存在することにな
り、磁壁の不規則な移動によってバルクハウゼンノイズ
が発生することになる。このような磁気ヘッドは、高密
度磁気記録用の磁気ヘッドには適さない。

【００１０】本発明の目的は、磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドの特性のばらつきやノイズの原因となる、磁気抵抗効
果膜のクリーニングを必要とせずに、磁気抵抗効果膜の
端部に磁区制御層を形成した、バルクハウゼンノイズを
防止でき、かつ、高出力とできる磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、磁気抵抗効
果膜両端部下側に磁区制御層を配置し、上記磁区制御層
は、強磁性膜と反強磁性膜とを順次積層して構成される
２層膜で構成することにより達成できる。

【００１２】上記反強磁性膜は、酸化ニッケルが望まし
く、上記強磁性膜は、ＮｉＦｅ合金等の軟磁性合金膜が
望ましい。

【００１３】

【作用】本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッドでは、
磁気抵抗効果膜の両端部下側に、磁区制御層を設置して
おり、記録媒体からの磁気的信号を検出する磁気抵抗効
果膜の中央領域は、反強磁性膜と、直接には、磁気交換
結合をしていない。このため、磁気抵抗効果膜の中央領
域では、磁気抵抗効果膜の異方性磁界の増加がないの
で、磁気抵抗効果素子の感度が低下することはなく、高
出力の磁気ヘッドとできる。

【００１４】また、磁気抵抗効果膜両端部下側に設けら
れた磁区制御層と磁気抵抗効果膜との磁気交換結合によ
り生じる縦バイアス磁界によって、磁気抵抗効果膜中央
部に磁壁が発生するのを抑制できるので、磁壁の不規則
な移動が原因であるバルクハウゼンノイズを抑えること
ができる。

【００１５】また、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドの磁区制御層は、最下層を強磁性膜としている。こ
の強磁性膜は、磁気抵抗効果膜に一方向の磁束を流す作
用を行う永久磁石的な作用を行うことができ、磁区制御
層最上層である反強磁性膜と磁気抵抗効果膜との磁気的
交換結合の結果生じる縦バイアス磁界を、効果的に磁気
抵抗効果膜中央領域に伝える作用をすることができる。
このため、バルクハウゼンノイズを安定性よく防止でき
る。

【００１６】さらに、磁気抵抗効果膜両端部に配置され
た磁区制御層間の距離を調節することにより、磁気抵抗
効果膜中央部に伝達される縦バイアス磁界の大きさを、
任意の大きさに調節することが可能であり、高出力、か
つ、バルクハウゼンノイズレスの磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドを容易に製造することができる。

【００１７】さらに、本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドの磁区制御層は、磁気抵抗効果膜の形成前に、形成，
加工される。従って、磁区制御層の形成工程において、
磁気抵抗効果膜を損傷する恐れは全くなく、多数の磁気
ヘッド間の性能のばらつきを抑え、大量生産に有利とで
きる。また、磁区制御層は、イオンミリング法などで一
括してパターニングすることができ、作製が容易であ
る。

【００１８】

【実施例】実施例として、本発明に係る磁気抵抗効果型
磁気ヘッドを適用した磁気ディスク装置２００につい
て、図３を用いて説明する。図３は、この磁気ディスク
装置２００の概略構造を示す斜視図である。

【００１９】この磁気ディスク装置２００の概略構造を
説明する。同図に示すように、磁気ディスク装置２００
は、等間隔で一軸（スピンドル２０２）上に積層された
複数の磁気ディスク２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２
０４ｄ，２０４ｅと、スピンドル２０２を駆動するモー
タ２０３と、移動可能なキャリッジ２０６に保持された
磁気ヘッド群２０５ａ，２０５ｂ等と、このキャリッジ
２０６を駆動するボイスコイルモータ２１３を構成する
マグネット２０８及びボイスコイル２０７と、これらを
支持するベース２０１とを備えて構成される。また、磁
気ディスク制御装置などの上位装置２１２から送出され
る信号に従って、ボイスコイルモータ２１３を制御する
ボイスコイルモータ制御回路２０９を備えている。ま
た、上位装置２１２から送られてきたデータを書き込み
方式に対応し、磁気ヘッドに流すべき電流に変換する機
能と、磁気ディスク２０４ａなどから送られてきたデー
タを増幅し、ディジタル信号に変換する機能とを持つラ
イト／リード回路２１０を備え、このライト／リード回
路２１０は、インターフェイス２１１を介して、上位装
置２１２と接続されている。

【００２０】次に、この磁気ディスク装置２００の動作
を、読みだしの場合を例として説明する。上位装置２１
２から、インターフェイス２１１を介して、ボイスコイ
ルモータ制御回路２０９に、読みだすべきデータの支持
を与える。ボイスコイルモータ制御回路２０９からの制
御電流によって、ボイスコイルモータ２１３がキャリッ
ジ２０６を駆動させ、指示されたデータが記憶されてい
るトラックの位置に、磁気ヘッド群２０５ａ，２０５ｂ
等を高速で移動させ、正確に位置付けする。この位置付
けは、ボイスコイルモータ制御回路２０９と接続されて
いる位置決め用磁気ヘッド２０５ｂが、磁気ディスク２
０４ｃ上の位置を検出して提供し、データ用磁気ヘッド
２０５ａの位置制御を行うことによって行われる。ま
た、ベース２０１に支持されたモータ２０３は、スピン
ドル２０２に取り付けた直径３.５インチの複数の磁気
ディスク２０４ａ,２０４ｂ,２０４ｃ，２０４ｄ，２０
４ｅを回転させる。次に、ライト／リード回路２１０か
らの信号に従って、指示された所定の磁気ヘッドを選択
し、指示された領域の先頭位置を検出後、磁気ディスク
上のデータ信号を読みだす。この読み出しは、ライト／
リード回路２１０に接続されているデータ用磁気ヘッド
２０５ａが、磁気ディスク２０４ｄとの間で信号の授受
を行うことにより行われる。読みだされたデータは、所
定の信号に変換され、上位装置２１２に送出される。

【００２１】高性能磁気ディスク装置としては、線記録
密度は１インチ当り２５キロビット以上、トラック密度
は１インチ当り２０００トラック以上であることが望ま
しい。下記の本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッド
は、磁壁を生じない結果バルクハウゼンノイズが無く、
高感度であるので、このヘッドを使用して磁気ディスク
装置を作成することによって、面記録密度が１平方イン
チ当り２００〜５００Ｍｂｉｔの磁気ディスク装置を作
製することができる。

【００２２】次に、磁気ディスク装置２００に使用す
る、本発明の一実施例である磁気抵抗効果型磁気ヘッド
１００について、図１および図２を用いて説明する。図
１は、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００の
概略構造を示す斜視図である。なお、図１では、磁気抵
抗効果型磁気ヘッド片側半面で上部ギャップ膜７０と上
部シールド膜８０とを省略している。また、図２は、こ
の磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００を拡大した斜視図で
ある。なお、図２では、上部ギャップ膜７０と上部シー
ルド膜８０とを省略している。

【００２３】この磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００は、
図１，図２に示すように、非磁性基板１の上方に、下部
磁気シールド層１０と、この下部磁気シールド層１０の
上に形成される下部ギャップ膜２０と、この下部ギャッ
プ膜２０上の所定場所に所定の間隔をおいて形成される
一対の層からなる磁区制御層３０と、この磁区制御層３
０の上面を覆って一対の層の間の上記下部ギャップ膜２
０に接して形成される磁気抵抗効果膜４０と、この磁気
抵抗効果膜４０の上に形成されるシャント膜５０と、こ
のシャント膜５０の上に形成されるソフト膜５５と、こ
のソフト膜５５上に形成される信号取り出し用電極６０
と、上記各膜，各層、および信号取り出し電極６０を覆
うように形成される上部ギャップ膜７０と、この上部ギ
ャップ膜７０の上に形成される上部磁気シールド層８０
とを備えて構成される。

【００２４】各層，各膜の作用，材料等を次に説明す
る。上部，下部磁気シールド層８０，１０は、磁気抵抗
効果膜４０に、信号検出電極以外の磁界が影響するのを
防止し、磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００の信号分解能
を高める作用を行う。その材料は、ＮｉＦｅ系合金，Ｃ
ｏ系の非晶質等の軟磁性であり、膜厚はおおよそ０.５
〜３μｍである。

【００２５】磁気シールド層８０，１０に隣接して、磁
気抵抗効果膜４０と信号取り出し電極導体６０と磁区制
御層３０とからなる磁気抵抗効果素子をはさみ込むよう
に配置される上部，下部ギャップ膜７０，２０は、磁気
抵抗効果素子と、上部，下部磁気シールド層８０，１０
とを電気的，磁気的に隔離する作用をし、ガラス，アル
ミナ等の非磁性，絶縁物よりなる。上部，下部ギャップ
膜７０，２０の膜厚は、磁気抵抗効果型磁気ヘッド１０
０の再生分解能に影響するため、磁気ヘッドに望まれる
記録密度に依存し、通常は、０.４〜０.１μｍの範囲で
ある。

【００２６】この上部，下部ギャップ膜７０，２０の間
に形成される磁気抵抗効果素子は、上記のように、磁界
に対してその電気抵抗が変化する磁気抵抗効果膜４０
と、この磁気抵抗効果膜４０に信号検出電流を流すため
の信号取り出し用電極導体６０と、磁気抵抗効果膜４０
の両端にあり、この両端を単磁区化するに充分なレベル
に、磁気的に縦バイアスするための磁区制御層３０とか
らなる。

【００２７】この磁区制御層３０は、磁気抵抗効果膜４
０両端部にだけ形成され、磁気抵抗効果膜４０の端部を
単一磁区状態に維持するために、長さ方向の縦バイアス
磁界を磁気抵抗効果膜４０に与える作用をする。この結
果、磁気抵抗効果膜４０に磁壁が発生するのを防止で
き、磁壁発生に起因するバルクハウゼンノイズを低減で
きる。磁区制御層３０を、磁気抵抗効果膜４０の端部に
限定して設けるのは、磁気抵抗効果膜４０の中央領域の
長さが長すぎない限り、この端部を単一磁区状態に維持
すると、中央領域も強制的に単一磁区状態になるからで
ある。また、このような構造では、中央領域の磁気モー
メントの方向が容易に変化することができるので、磁気
抵抗効果膜４０全体に磁区制御層を形成したときに生じ
る感度の低下をもたらすことはなく、磁気ヘッドを高出
力とできる。

【００２８】磁気抵抗効果膜４０は、Ｎｉ−Ｆｅ合金，
Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金等のような、磁
化の方向によって電気抵抗が変化する強磁性薄膜で形成
される。その膜厚は、約０.０１〜０.０４５μｍであ
る。

【００２９】信号取り出し用電極導体６０は、磁気抵抗
効果膜４０に充分な電流（例えば、約１×１０⁶〜１×
１０⁷Ａ／cm² ）を流すため、通常、電気抵抗が十分小
さい銅や金等の薄膜が用いられる。

【００３０】シャント膜５０は、磁気抵抗効果膜４０を
高感度にするに十分なレベルに、磁気的横バイアスを印
加する作用を行う。磁気的横バイアスを印加するため
に、シャント膜を用いる方法を、シャントバイアス法と
いう。シャントバイアス法においては、シャント膜とし
て、磁気抵抗効果膜４０上に、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍ
ｏ，Ｗ等の薄い金属膜を形成する。通常、その膜厚は、
０.０１〜０.０４μｍ程度である。また、シャントバイ
アス法では、シャント膜５０に流れる電流によって横バ
イアス磁界が変化するので、シャント膜５０の膜厚とと
もに、比抵抗も調節することが必要である。このシャン
ト膜５０の比抵抗の値は、通常、磁気抵抗効果膜の比抵
抗の値の１〜４倍程度である。

【００３１】このシャントバイアス法以外に、高密度磁
気記録用の磁気抵抗効果型磁気ヘッドに適したバイアス
法としてソフト膜バイアス法がある。ソフト膜バイアス
法は、図１，図２に示すように、非磁性層（ここではシ
ャント膜５０）を介して、磁気抵抗効果膜４０に流れる
電流によってソフト膜５５に発生する磁界を、効率良
く、磁気抵抗効果膜４０に印加する方法である。これら
の方法は、単独で用いられるばかりでなく、シャントバ
イアス法とソフト膜バイアス法を組み合わせた複合バイ
アス法が効果的である。

【００３２】次に、磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００の
製造方法を説明する。なお、下記の薄膜形成方法および
パターニング方法は、周知の技術であるスパッタリング
法やエッチング法を用いた。

【００３３】最初に、非磁性基板１上に下部磁気シール
ド層１０とするＮｉＦｅ合金を２μｍの厚さに形成し、
その後、その上部に、下部ギャップ膜２０とするアルミ
ナを０.３μｍ の厚さに形成する。そして、この下部磁
気シールド層１０と下部ギャップ膜２０とを所定の形状
に加工する。ここで、下部磁気シールド層１０の端部
は、図１に示すように、基板面に対して傾斜するように
加工する。これは、下部磁気シールド層１０を覆う形に
形成される信号取り出し用電極導体６０が、下部磁気シ
ールド層１０の端部で断線するのを防止するためであ
る。次に、下部ギャップ膜２０上に、磁区制御層３０を
形成する。磁区制御層３０は、下部ギャップ膜２０上
に、強磁性膜３０１，反強磁性膜３０２をスパッタリン
グ法などにより順次積層した後、磁気抵抗効果膜４０の
端部に相当する部分だけが残存するようにパターニング
する。パターニング後、イオンミリング法などにより加
工する。その結果、磁区制御層３０は、一対の層とな
る。次に、磁区制御層３０上と、磁区制御層３０を構成
する一対の層の間の下部ギャップ膜２０上に、磁気抵抗
効果膜４０とするＮｉＦｅ合金膜を４００Åの厚さに形
成し、続いて、シャント膜５０とするＮｂ膜を４００Å
の厚さに形成する。その後、信号取り出し用電極導体６
０とする金とチタンの２層膜を０.１μｍ の厚さに形成
した後、加工し、さらに、その上部に、上部ギャップ膜
７０とするアルミナを０.３μｍ の厚さに形成する。次
に、上部磁気シールド層８０とするＮｉＦｅ合金膜を２
μｍの厚さに形成し、保護膜としてアルミナを形成し、
磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００の作成を完了する。

【００３４】上記のように、本発明に係る磁気抵抗効果
型磁気ヘッドは、磁区制御層３０を形成後、この上方
に、磁気抵抗効果膜４０を形成している。このため、磁
気抵抗効果膜４０をクリーニングする工程を含まず、製
造工程中に磁気抵抗効果膜４０にダメージを与えること
はない。磁気抵抗効果膜４０が損傷する恐れがないた
め、磁気特性の良好な磁気抵抗効果膜４０を形成するこ
とができ、安定性よく磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造
ができる。さらに、磁気抵抗効果膜４０の膜厚変動を抑
えることができるため、多数の磁気ヘッド間の電気的，
磁気的特性のばらつきを抑えることができ、大量生産に
適している。

【００３５】次に、本発明に係る磁区制御層３０の機能
について説明する。

【００３６】図４は、本発明に係る磁区制御層３０を示
す拡大断面図である。本発明は、磁区制御層３０を、強
磁性膜３０１と反強磁性膜３０２とを、順次、積層した
２層膜構造としているところに特徴があり、二つの磁気
交換結合を利用しているところに最も特徴がある。一つ
は、磁気抵抗効果膜４０と反強磁性膜３０２との界面で
発生する強磁性−反強磁性の磁気交換結合であり、他の
一つは、反強磁性膜３０２と強磁性膜３０１との界面で
発生する反強磁性−強磁性の磁気交換結合である。

【００３７】二つの磁気交換結合の作用について詳細に
説明する。

【００３８】図５に、磁気交換結合の様子を模式的に示
す。図５の矢印は、磁気抵抗効果膜４０，反強磁性膜３
０２，強磁性膜３０１のスピンの向きを表わしている。
なお、図５以降では、非磁性基板１，下部シールド層１
０，シャント膜５０，ソフト膜５５，上部ギャップ膜７
０，上部シールド膜８０を省略する。

【００３９】反強磁性膜３０２と磁気抵抗効果膜４０と
の磁気交換結合により、磁気抵抗効果膜４０両端部の磁
気抵抗効果膜４０のスピンは一方向に揃えられる。この
部分でスピンの向きが揃えられると、交換バイアスは磁
気抵抗効果膜４０中央領域（センス部分）にも伝わり、
中央領域のスピンをも強制的に一方向に揃えることがで
きる。これにより、磁気抵抗効果膜４０中央領域での磁
壁の発生を抑圧することができ、バルクハウゼンノイズ
を防止できる。

【００４０】しかし、上述したように、本発明に係る磁
区制御層３０は、下部ギャップ膜２０上に強磁性膜３０
１と反強磁性膜３０２とを順次積層後、イオンミリング
法などの手法を用いて所定の位置に形成している。イオ
ンミリング法で加工した場合には、図５に示すような磁
区制御層３０下方の下部ギャップ膜２０のオーバーミリ
ングを避けることができない。このため、磁気抵抗効果
膜４０が、磁区制御層３０に乗り上げる部分で段差が大
きくなり、磁気抵抗効果膜４０に段切れが発生しやすく
なる。段差のある部分で段切れが無い場合、磁気抵抗効
果膜４０両端部における反強磁性膜３０２と磁気抵抗効
果膜４０とで生じた交換バイアスが、磁気抵抗効果膜４
０中央領域にも伝わり、バルクハウゼンノイズを防止で
きるが、段切れが発生した場合には、段切れ部分で交換
バイアスが断ちきられてしまうため、磁気抵抗効果膜４
０中央領域を単一磁区状態とすることができず、バルク
ハウゼンノイズを防止できなくなってしまう。このよう
なヘッドは、大量生産に適していない。

【００４１】だが、本発明に係る強磁性膜３０１は、磁
気抵抗効果膜４０に、万一、段切れが発生した場合に
も、磁気抵抗効果膜４０中央領域に縦バイアス磁界を付
与できる作用を所持している。

【００４２】強磁性膜３０１は、その上方の反強磁性膜
３０２と、反強磁性−強磁性の磁気交換結合を形成して
おり、強磁性膜３０１のスピンは、一方向に揃うことが
できる。このため、最下層の強磁性膜３０１は、永久磁
石的な作用を行うことができる。すなわち、強磁性膜３
０１は一方向の磁束を流すことができる。磁気抵抗効果
膜４０に段切れが生じ、交換バイアスが段切れ部分で断
ち切られてしまった場合においても、本発明に係る強磁
性膜３０１が、磁気抵抗効果膜４０中央領域に一方向の
磁束を流す作用をするため、中央領域を単一磁区状態に
維持でき、バルクハウゼンノイズを抑止できる。

【００４３】さらに、本発明によると、強磁性膜３０１
からの一方向の磁束を、磁気抵抗効果膜４０中央領域に
効率よく流すためには、強磁性膜３０１の厚さは磁気抵
抗効果膜４０の厚さよりも厚いことが必要である。

【００４４】このように、磁区制御層３０を２層膜構造
とすることにより、安定性よくバルクハウゼンノイズを
防止することができ、大量生産に適している。

【００４５】さらに、本発明によると、磁気抵抗効果膜
４０両端部に配置された一対の磁区制御層３０間の距離
を調節することにより、磁気抵抗効果膜４０中央領域に
伝達される縦バイアス磁界の大きさを、任意の大きさに
調節することが可能であり、高出力、かつ、バルクハウ
ゼンノイズレスの磁気抵抗効果型磁気ヘッドを容易に製
造することができる。

【００４６】磁気抵抗効果膜４０中央領域に付与される
縦バイアス磁界の値と、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの再
生出力は相反関係にある。中央領域での縦バイアス磁界
が大きすぎる場合には、バルクハウゼンノイズを安定性
よく防止できるものの、磁気抵抗効果膜４０内の磁気モ
ーメントが記録媒体からの磁気的信号に応じて急俊に応
答することができず、再生出力は低下してしまう。一
方、縦バイアス磁界が小さすぎる場合には、中央領域で
の磁気モーメントの回転が自由となるため、再生出力を
大きくできるが、磁気抵抗効果膜４０中央領域を単一磁
区状態に維持することができず、バルクハウゼンノイズ
が発生してしまう。このため、バルクハウゼンノイズレ
ス、かつ、高出力の磁気抵抗効果型磁気ヘッドとするた
めには、最適な縦バイアス磁界が磁気抵抗効果膜４０中
央領域に印加されるように、一対の磁区制御層３０間の
距離を調節しなければならない。この最適な一対の磁区
制御層３０間の距離は、磁気抵抗効果膜４０の種類，厚
さ，長さ、および、幅，反強磁性膜３０２の種類などに
より異なるため、実験により、最適間隔を見出す必要が
ある。本実施例によれば、最適な一対の磁区制御層３０
の間隔は、一対の磁区制御層３０の間隔を調節したマス
クパターンを用いて磁区制御層３０を形成することによ
り容易に調べられ、縦バイアス磁界の大きさを最適値に
調節することが可能である。

【００４７】次に、強磁性膜３０１，反強磁性膜３０２
の材料について説明する。

【００４８】強磁性膜３０１は、軟磁性合金膜が望まし
い。硬磁性合金膜とすると反強磁性膜３０２との磁気交
換結合形成時、異方性が分散してしまうからである。強
磁性膜３０１の材料は、優れた軟磁気特性を示すＮｉＦ
ｅ合金膜が望ましく、組成は、磁歪定数が５×１０^-7〜
−５×１０^-7の範囲にあるＮｉが８０〜８２原子％で残
部Ｆｅよりなる組成が最も望ましい。ＮｉＦｅ合金膜
は、反強磁性膜３０２との界面で生じる磁気交換結合に
より、一方向異方性を所持することができ、強磁性膜３
０１内部のスピンの方向を一方向に揃えることができ
る。

【００４９】さらに、ニッケルと鉄を主成分とし、これ
にＮｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｒｈ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｃｏ等
を少量添加した合金膜でも代用可能と推定できる。

【００５０】さらに、ＣｏＺｒ，ＦｅＺｒを主とした非
晶質合金でも代用可能と推定できる。

【００５１】一方、反強磁性膜３０２は、酸化ニッケル
が望ましい。

【００５２】本発明に係る磁区制御層３０は、強磁性膜
３０１，反強磁性膜３０２を真空槽にて、順次、積層
後、これを大気中に取り出し、パターニングを行ってい
る。そして、イオンミリングなどによって所定の形状に
加工した後、再度真空槽にて磁気抵抗効果膜４０を形成
し、磁区制御層３０最上層の反強磁性膜３０２と磁気抵
抗効果膜４０との磁気交換結合を得ている。このため、
反強磁性膜３０２は、表面が大気中にさらされても磁気
抵抗効果膜４０と十分に磁気交換結合できる材料が望ま
しい。さらに、室温以上に高いブロッキング温度を所持
する材料が望ましい。

【００５３】発明者らは、酸化ニッケルをひとたび大気
中に取り出し、その後、磁気抵抗効果膜４０との結合磁
界を測定したところ、酸化ニッケルと磁気抵抗効果膜４
０とを真空中で連続積層した値と変化がなく、実用に耐
える値を示すことを確認した。さらに、磁区制御層３０
を加工する際、酸化ニッケル膜上方にレジストが塗布さ
れるが、イオンミリング終了後、レジストを剥離し、そ
の上方に磁気抵抗効果膜４０を形成しても、その結合磁
界の大きさは真空中で連続積層した値と変化がないこと
を確認した。さらに、酸化ニッケルのブロッキング温度
は約２００℃〜２５０℃の範囲であり、実用上問題がな
いことを確認した。

【００５４】さらに、本発明に係る酸化ニッケル膜は、
耐食性が極めて良いという利点を所持していた。

【００５５】また、ＮｉＯに少量のＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，
Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅ
ｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｅｕなどを添加しても代用可能と推定
できる。

【００５６】その他の反強磁性膜３０２の材料として
は、米国特許第4103315 号に開示されているＦｅＭｎ系
反強磁性合金膜でも代用できる。しかし、この場合に
は、磁気抵抗効果膜４０をＦｅＭｎ系反強磁性合金膜上
方に形成する前に、スパッタエッチング法などにより、
ＦｅＭｎ系反強磁性膜の表面酸化層をクリーニング除去
しなければならない。

【００５７】さらに、本発明によると、磁区制御層３０
は、図６のように、磁気抵抗効果素子を介して信号検出
電極６０下方に配設した方が、バルクハウゼンノイズを
安定性よく抑止するために望ましい。磁気抵抗効果膜４
０の信号検出電極６０付近には、大きな応力が印加され
ており、応力誘起異方性が発生する。応力誘起異方性が
大きい場合には、せっかく磁区制御層３０により磁気抵
抗効果膜４０に付与された縦バイアス磁界が、磁気抵抗
効果膜４０中央領域に伝わりにくくなってしまう。縦バ
イアス磁界が、応力誘起異方性によって乱された場合に
は、磁気抵抗効果膜４０中央領域を単一磁区状態に維持
できず、バルクハウゼンノイズを抑止できなくなってし
まう。信号検出電極６０に対して、磁区制御層３０を、
図６のような位置関係で配設することにより、異方性が
乱されやすい信号検出電極６０付近を直接磁区制御で
き、バルクハウゼンノイズを安定性よく抑止することが
できる。

【００５８】さらに、図７に示すように、磁区制御層３
０を、一対の信号検出電極６０の内側まで入り込むよう
に配設してもよい。この場合、磁気ヘッドのトラック幅
は一対の信号検出電極６０の間隔では決まらず、一対の
磁区制御層３０の間隔で定まる。磁区制御層３０上方に
配設されている磁気抵抗効果膜４０内のスピンは、図７
の一対の信号検出電極６０の内側でも、反強磁性膜３０
２により直接磁区制御されているため、この部分でのス
ピンは記録媒体からの信号に応じて動きにくい。このた
め、実質的なトラック幅は、スピンの動きが比較的自由
となる一対の磁区制御層３０の間隔で決まる。このた
め、本発明は、一対の磁区制御層３０でトラック幅を決
めることができることを含めなければならない。

【００５９】次に、本発明に係る磁区制御層３０の形状
について説明する。

【００６０】本発明に係る磁区制御層３０は、強磁性膜
３０１，反強磁性膜３０２とを順次積層後、レジスト塗
布後のベーク温度，イオンミリング時のイオン入射角を
適度とすることにより、磁区制御層３０に、図８に示す
ようなテーパ角度を付与することができる。

【００６１】磁区制御層３０に、テーパ角度を付与する
ことにより、磁気抵抗効果膜４０の段切れを防止するこ
とができる。段切れが防止できるので、磁気抵抗効果膜
４０と反強磁性膜３０２との間で生じた交換バイアス
を、磁気抵抗効果膜４０中央領域に安定性よく伝えるこ
とができる。このため、磁区制御層３０を強磁性膜30
1，反強磁性膜３０２の２層構造とし、この磁区制御層
３０にテーパ角度を付与することにより、反強磁性膜３
０２と磁気抵抗効果膜４０とで生じる交換バイアスと、
強磁性膜３０１から発生する一方向の磁束との両方を、
磁気抵抗効果膜４０中央領域に伝えることができるの
で、センス部分を安定性よく単一磁区状態に維持でき
る。

【００６２】さらに、この場合、段切れを防止できるの
で、磁区制御層３０最下層の強磁性膜３０１は配設せ
ず、磁区制御層３０を反強磁性膜３０２の単層膜で構成
してもよい。

【００６３】さらに、本発明によると、磁気抵抗効果膜
４０中央領域の単一磁区状態は、上述したような反強磁
性膜３０２と磁気抵抗効果膜４０との磁気交換結合と、
強磁性膜３０１からの一方向の磁束の他に、テーパ角度
が付与されている磁区制御層３０の斜面部分でも磁気交
換結合を獲得することができるため、斜面部分からの交
換バイアスも磁気抵抗効果膜４０中央領域の単一磁区状
態に寄与できる効果もある。このため、磁気抵抗効果膜
４０両端部で付与された強い一方向異方性を磁気抵抗効
果膜４０中央領域に安定性よく伝えることができ、バル
クハウゼンノイズを安定性よく防止できる。

【００６４】さらに、本発明によると、テーパ角度は、
６０°以下とするのが望ましく、３０°以下とするのが
最も望ましい。

【００６５】さらに、図８のテーパ角度を付与した磁区
制御層３０を、図６，図７に示した位置に配設してもよ
い。

【００６６】さらに、本発明に係る磁区制御層は、シー
ルド膜を備えてＭＲヘッドを構成しているが、ノンシー
ルド型ＭＲヘッド，ヨークタイプＭＲヘッド、さらに、
単なる強磁性膜の磁気抵抗効果を利用した磁気センサに
も、本発明は適用可能である。

【００６７】

【発明の効果】本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッド
は、磁気抵抗効果膜の磁壁移動に起因するバルクハウゼ
ンノイズの発生がないので、高い記録密度で記録媒体上
に記録，再生ができる。従って、この磁気抵抗効果型磁
気ヘッドを使用した高密度磁気記録の大容量磁気記録装
置などの磁気ディスク装置を提供することができる。

【００６８】さらに、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気
ヘッドの製造方法では、磁区制御層を所定の位置にパタ
ーニング後、磁気抵抗効果膜４０を形成している。この
ため、磁気抵抗効果膜４０にダメージを与えることなく
磁気抵抗効果型磁気ヘッドを形成できるので、磁気抵抗
効果膜の電気的，磁気的特性を損なうことはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
を示す斜視図。

【図２】本発明の一実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
を示す拡大斜視図。

【図３】本発明の磁気ディスク装置及び情報処理システ
ムの構成を示す説明図。

【図４】本発明の磁区制御層を示す拡大断面図。

【図５】本発明の磁区制御層の機能を示す拡大断面図。

【図６】本発明の磁区制御層の機能を示す拡大断面図。

【図７】本発明の磁区制御層の機能を示す拡大断面図。

【図８】本発明の磁区制御層の機能を示す拡大断面図。

【符号の説明】

１…非磁性基板、１０…下部シールド層、２０…下部ギ
ャップ膜、３０…磁区制御層、４０…磁気抵抗効果膜、
５０…シャント膜、６０…信号検出電極、７０…上部ギ
ャップ膜、８０…上部シールド膜。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的
   信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜
   に信号検出電流を流すための一対の電極と、前記磁気抵
   抗効果膜の下側両端部に配置した磁区制御層とを有する
   磁気抵抗効果型磁気ヘッドであって、前記磁区制御層
   は、強磁性膜と反強磁性膜とを順次積層して構成される
   ２層膜であることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッ
   ド。
2. 【請求項２】請求項１において、前記反強磁性膜は、酸
   化ニッケル（ＮｉＯ）である磁気抵抗効果型磁気ヘッ
   ド。
3. 【請求項３】請求項１において、前記強磁性膜は、Ｎｉ
   Ｆｅ系軟磁性合金である磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
4. 【請求項４】請求項１において、前記強磁性膜の厚さ
   は、磁気抵抗効果膜よりも厚い磁気抵抗効果型磁気ヘッ
   ド。
5. 【請求項５】請求項１において、前記磁区制御層はテー
   パ角度を有する磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
6. 【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
   前記磁気抵抗効果型磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク
   装置。