JPH1011718A - 磁気抵抗効果型ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果型ヘッドInfo
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- JPH1011718A JPH1011718A JP16272296A JP16272296A JPH1011718A JP H1011718 A JPH1011718 A JP H1011718A JP 16272296 A JP16272296 A JP 16272296A JP 16272296 A JP16272296 A JP 16272296A JP H1011718 A JPH1011718 A JP H1011718A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ヘッド性能が安定で、信頼性の高いノイズフリ
ー、高記録密度用磁気抵抗効果型ヘッドを提供する。 【解決手段】MRセンサ部及び、MRセンサ部の両脇に
隔置した硬磁性膜ともに下地である下部ギャップ膜上に
凹凸を付与している構成からなる磁区制御膜を用いた磁
気抵抗効果型ヘッド。本発明により信頼性が高く、ノイ
ズが無い高記録密度用磁気抵抗効果型ヘッドを提供出来
る。
ー、高記録密度用磁気抵抗効果型ヘッドを提供する。 【解決手段】MRセンサ部及び、MRセンサ部の両脇に
隔置した硬磁性膜ともに下地である下部ギャップ膜上に
凹凸を付与している構成からなる磁区制御膜を用いた磁
気抵抗効果型ヘッド。本発明により信頼性が高く、ノイ
ズが無い高記録密度用磁気抵抗効果型ヘッドを提供出来
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気記録媒体から情
報信号を読み取るための磁気変換器であって、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ヘッドに関するものである。
報信号を読み取るための磁気変換器であって、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ヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】磁気抵抗効果型ヘッドの主要課題は高出
力化とバルクハウゼンノイズ制御である。そのため、従
来技術は磁気抵抗効果素子(MRセンサ)が最適に動作
するように2つのバイアス磁界が磁気抵抗効果膜に付与
されなければならないことを教示している。1つは高出
力化を目的に磁気記録媒体からの磁界に対する応答が線
形となるように磁気抵抗効果膜に印加されるバイアス磁
界であり、横バイアス磁界と呼ばれている。もう1つの
バイアス磁界はバルクハウゼンノイズの抑制を目的に磁
気抵抗効果膜内を単磁区化するように印加されるもので
あり、縦バイアス磁界と呼ばれている。
力化とバルクハウゼンノイズ制御である。そのため、従
来技術は磁気抵抗効果素子(MRセンサ)が最適に動作
するように2つのバイアス磁界が磁気抵抗効果膜に付与
されなければならないことを教示している。1つは高出
力化を目的に磁気記録媒体からの磁界に対する応答が線
形となるように磁気抵抗効果膜に印加されるバイアス磁
界であり、横バイアス磁界と呼ばれている。もう1つの
バイアス磁界はバルクハウゼンノイズの抑制を目的に磁
気抵抗効果膜内を単磁区化するように印加されるもので
あり、縦バイアス磁界と呼ばれている。
【0003】横バイアス磁界は、一例として磁気抵抗
層、金属層と前記磁気抵抗層にバイアスを印加する軟磁
性層が積層した三層構造に、電流を通して印加すること
は周知の通りである。一方、上記横バイアス磁界を印加
する三層構造体を用いて、縦バイアス磁界を印加する一
手法が特開平3−125311号明細書に記載されてい
る。この明細書によれば、前記三層構造体を一定の形状
にパターニング後、その両脇に縦バアイス磁界を印加す
る硬磁性膜を配置することが記載されている。その硬磁
性体の層は電極構造体と同じ広がりをもつ先端領域で前
記三層構造体からなるMRセンサ部と接し、硬磁性体の
層とMRセンサの間の交換結合によって縦バイアスを実
現する。従って、MRセンサは、そのパターン長手方向
に沿った特定の方向で磁化されている。この方法の問題
点は、MRセンサを構成する軟磁性膜と硬磁性膜が交換
結合すると、硬磁性膜の角形比と保磁力が低下すること
にある。
層、金属層と前記磁気抵抗層にバイアスを印加する軟磁
性層が積層した三層構造に、電流を通して印加すること
は周知の通りである。一方、上記横バイアス磁界を印加
する三層構造体を用いて、縦バイアス磁界を印加する一
手法が特開平3−125311号明細書に記載されてい
る。この明細書によれば、前記三層構造体を一定の形状
にパターニング後、その両脇に縦バアイス磁界を印加す
る硬磁性膜を配置することが記載されている。その硬磁
性体の層は電極構造体と同じ広がりをもつ先端領域で前
記三層構造体からなるMRセンサ部と接し、硬磁性体の
層とMRセンサの間の交換結合によって縦バイアスを実
現する。従って、MRセンサは、そのパターン長手方向
に沿った特定の方向で磁化されている。この方法の問題
点は、MRセンサを構成する軟磁性膜と硬磁性膜が交換
結合すると、硬磁性膜の角形比と保磁力が低下すること
にある。
【0004】磁区制御膜用硬磁性膜の磁気特性向上策の
一つが、特願平7−188812号明細書に記載されて
いる。この明細書には硬磁性膜は強磁性下地上に形成す
ることが記載されている。強磁性下地とすることによ
り、MRセンサを構成する軟磁性膜との直接な交換結合
を防止出来るので硬磁性膜の磁気特性を劣化させない作
用をする。上記発明を適用することにより、かなり高い
レベルでバルクハウゼンノイズを抑制出来るようになっ
たが、完全なレベルに至ってない。
一つが、特願平7−188812号明細書に記載されて
いる。この明細書には硬磁性膜は強磁性下地上に形成す
ることが記載されている。強磁性下地とすることによ
り、MRセンサを構成する軟磁性膜との直接な交換結合
を防止出来るので硬磁性膜の磁気特性を劣化させない作
用をする。上記発明を適用することにより、かなり高い
レベルでバルクハウゼンノイズを抑制出来るようになっ
たが、完全なレベルに至ってない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記公知例では硬磁性
膜の角形比を向上させることにより、MRセンサ端部近
くまで硬磁性膜から生じるポールを導くことが可能とな
った。ポールから生じる縦バイアス磁界が強くなると、
MRセンサで誘起されるバルクハウゼンノイズの抑制効
果は向上する。前記ポールを経時的安全性で維持するこ
とが課題となっている。というのも、媒体からの磁界及
び、記録磁界はMRセンサのみではなく、MRセンサの
両脇に隔置された硬磁性膜にも当然のことながら影響を
及ぼすことによる。この影響を最小限にするには、外部
磁界に対して硬磁性膜の磁気特性の影響を小さくするこ
と、即ち、硬磁性膜の保磁力を大きくする必要がある。
膜の角形比を向上させることにより、MRセンサ端部近
くまで硬磁性膜から生じるポールを導くことが可能とな
った。ポールから生じる縦バイアス磁界が強くなると、
MRセンサで誘起されるバルクハウゼンノイズの抑制効
果は向上する。前記ポールを経時的安全性で維持するこ
とが課題となっている。というのも、媒体からの磁界及
び、記録磁界はMRセンサのみではなく、MRセンサの
両脇に隔置された硬磁性膜にも当然のことながら影響を
及ぼすことによる。この影響を最小限にするには、外部
磁界に対して硬磁性膜の磁気特性の影響を小さくするこ
と、即ち、硬磁性膜の保磁力を大きくする必要がある。
【0006】従来の媒体の開発では、記録用磁性膜の下
地膜としてCr及びCrTi等の非磁性膜を設けたり、
更に、前記記録用磁性膜及び、その下地非磁性膜を形成
する基板上に凹凸を付加することにより、硬磁性膜の角
形比及び保磁力を改善出来ることは良く知られている。
しかし、MRセンサ端部の硬磁性膜は軟磁性膜上に形成
されており、その硬磁性膜の磁気特性が基板上の凹凸に
影響されるという従来技術は知られていない。
地膜としてCr及びCrTi等の非磁性膜を設けたり、
更に、前記記録用磁性膜及び、その下地非磁性膜を形成
する基板上に凹凸を付加することにより、硬磁性膜の角
形比及び保磁力を改善出来ることは良く知られている。
しかし、MRセンサ端部の硬磁性膜は軟磁性膜上に形成
されており、その硬磁性膜の磁気特性が基板上の凹凸に
影響されるという従来技術は知られていない。
【0007】本発明の目的は磁区制御膜の磁気特性向
上、即ち、硬磁性膜の角形比が低下せず、保磁力を高め
た磁気抵抗効果型ヘッドを提供することにある。
上、即ち、硬磁性膜の角形比が低下せず、保磁力を高め
た磁気抵抗効果型ヘッドを提供することにある。
【0008】本発明の他の目的は、MRセンサの能動領
域の最適縦バイアスをもたせるように磁区制御した磁気
抵抗効果型ヘッドを提供することにある。
域の最適縦バイアスをもたせるように磁区制御した磁気
抵抗効果型ヘッドを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る磁区制御膜
は、中央の能動領域を形成するMRセンサ部の両脇に隔
置されている。磁区制御膜は前記MRセンサ部に縦方向
バイアスを印加するためのものである。本発明に係る磁
区制御膜は、MRセンサ端部まで所要の縦バイアス磁界
を印加することを目的に、軟磁性膜上でも角形比を損ね
ず、MRセンサと交換結合して磁区制御する必要があ
る。更に、外部磁界に対する磁気抵抗効果型ヘッドの安
定性を確保するため、一層の保磁力向上が必要となって
いる。
は、中央の能動領域を形成するMRセンサ部の両脇に隔
置されている。磁区制御膜は前記MRセンサ部に縦方向
バイアスを印加するためのものである。本発明に係る磁
区制御膜は、MRセンサ端部まで所要の縦バイアス磁界
を印加することを目的に、軟磁性膜上でも角形比を損ね
ず、MRセンサと交換結合して磁区制御する必要があ
る。更に、外部磁界に対する磁気抵抗効果型ヘッドの安
定性を確保するため、一層の保磁力向上が必要となって
いる。
【0010】本発明に係る磁気抵抗効果型ヘッドは、媒
体磁界とライト磁界の両者の外部磁界の影響を受け、そ
の影響下でも常に安定したヘッド特性となることが要求
される。そのため、本発明に係る磁区制御膜にもMRセ
ンサ部に付与する縦バイアス磁界の安定性が要求され
る。即ち、外部磁界の方向及び回数の繰り返しに対して
磁区制御膜の角形比が一定の値で維持するためには、外
部磁界の強さに対抗出来るように磁区制御膜の保磁力を
大きくすることが肝要となる。
体磁界とライト磁界の両者の外部磁界の影響を受け、そ
の影響下でも常に安定したヘッド特性となることが要求
される。そのため、本発明に係る磁区制御膜にもMRセ
ンサ部に付与する縦バイアス磁界の安定性が要求され
る。即ち、外部磁界の方向及び回数の繰り返しに対して
磁区制御膜の角形比が一定の値で維持するためには、外
部磁界の強さに対抗出来るように磁区制御膜の保磁力を
大きくすることが肝要となる。
【0011】磁区制御膜を高保磁力化するには、従来よ
り下記3点の方法で開発されていることが良くしられて
いる。(1)磁区制御膜を構成する硬磁性膜の組成最適
化、(2)Cr及び、CrTi等の下地膜の選定による硬
磁性膜の配向性の制御、(3)基板上の凹凸を利用した硬
磁性膜の配向性の制御がある。但し、MRセンサ端部の
硬磁性膜は軟磁性膜上に形成されており、その硬磁性膜
の磁気特性が基板上の凹凸に影響されるという従来技術
は知られていない、従って、磁区制御膜用硬磁性膜の高
保磁力化には、硬磁性膜を形成する下部ギャップ膜上の
凹凸を制御すれば可能になる。
り下記3点の方法で開発されていることが良くしられて
いる。(1)磁区制御膜を構成する硬磁性膜の組成最適
化、(2)Cr及び、CrTi等の下地膜の選定による硬
磁性膜の配向性の制御、(3)基板上の凹凸を利用した硬
磁性膜の配向性の制御がある。但し、MRセンサ端部の
硬磁性膜は軟磁性膜上に形成されており、その硬磁性膜
の磁気特性が基板上の凹凸に影響されるという従来技術
は知られていない、従って、磁区制御膜用硬磁性膜の高
保磁力化には、硬磁性膜を形成する下部ギャップ膜上の
凹凸を制御すれば可能になる。
【0012】本発明に係る磁区制御膜は、下部ギャップ
膜形成後、スクラッチ傷を付与し、その下部ギャップ膜
上に形成される硬磁性膜からなる。ここで、スクラッチ
傷は面内不特定の方向というより、MRセンサ部を介し
て両脇に隔置された磁区制御膜の方向、又は磁区制御膜
を構成する硬磁性膜の着磁方向に特定してスクラッチ傷
を付与した方が望ましい。というのも、前記MRセンサ
部の両脇に隔置された磁区制御膜の着磁方向にスクラッ
チ傷で誘起された異方性が付与されることにより、硬磁
性膜の保磁力が一層大きくなることを利用する。また、
付与するスクラッチ傷の深さが大きくなると、MRセン
サ部内にも影響し、クラッチ傷の深さとしては10nm
程度までが限界となる。即ち、10nm以上の傷深さと
なると、MRセンサ部で磁気抵抗効果膜とソフトバイア
ス強磁性膜との間でオレンジピール結合が生じ、バルク
ハウゼンノイズ発生の原因となりうるからである。
膜形成後、スクラッチ傷を付与し、その下部ギャップ膜
上に形成される硬磁性膜からなる。ここで、スクラッチ
傷は面内不特定の方向というより、MRセンサ部を介し
て両脇に隔置された磁区制御膜の方向、又は磁区制御膜
を構成する硬磁性膜の着磁方向に特定してスクラッチ傷
を付与した方が望ましい。というのも、前記MRセンサ
部の両脇に隔置された磁区制御膜の着磁方向にスクラッ
チ傷で誘起された異方性が付与されることにより、硬磁
性膜の保磁力が一層大きくなることを利用する。また、
付与するスクラッチ傷の深さが大きくなると、MRセン
サ部内にも影響し、クラッチ傷の深さとしては10nm
程度までが限界となる。即ち、10nm以上の傷深さと
なると、MRセンサ部で磁気抵抗効果膜とソフトバイア
ス強磁性膜との間でオレンジピール結合が生じ、バルク
ハウゼンノイズ発生の原因となりうるからである。
【0013】上記磁区制御膜を構成する硬磁性膜は、M
Rセンサ部に所要の縦バイアス磁界を印加するために強
磁性下地の硬磁性膜とした方が望ましい。これは、強磁
性下地の硬磁性膜がMRセンサと交換結合するだけでな
く、軟磁性膜上でも硬磁性膜の角形比を損ねないことに
よる。これは、MRセンサ端部では軟磁性膜が裾引き構
造となっているが、MRセンサ端部まで縦バイアス磁界
を印加出来るように所要のポール発生が可能となる。高
角形比の硬磁性膜とすることが出来ることによる。もち
ろん、強磁性下地膜がない硬磁性膜でも形成条件を選定
すれば、良好な角形比を付与出来るので、特に強磁性下
地膜とする必要はない。
Rセンサ部に所要の縦バイアス磁界を印加するために強
磁性下地の硬磁性膜とした方が望ましい。これは、強磁
性下地の硬磁性膜がMRセンサと交換結合するだけでな
く、軟磁性膜上でも硬磁性膜の角形比を損ねないことに
よる。これは、MRセンサ端部では軟磁性膜が裾引き構
造となっているが、MRセンサ端部まで縦バイアス磁界
を印加出来るように所要のポール発生が可能となる。高
角形比の硬磁性膜とすることが出来ることによる。もち
ろん、強磁性下地膜がない硬磁性膜でも形成条件を選定
すれば、良好な角形比を付与出来るので、特に強磁性下
地膜とする必要はない。
【0014】本発明に係わる磁気抵抗効果型ヘッドでは
適当な縦バイアス磁界がMRセンサ部に安定して印加さ
れているので、バルクハウゼンノイズのないヘッド特性
を得ることが出来るだけでなく、経時安定性に優れたヘ
ッド特性を得ることが出来る。
適当な縦バイアス磁界がMRセンサ部に安定して印加さ
れているので、バルクハウゼンノイズのないヘッド特性
を得ることが出来るだけでなく、経時安定性に優れたヘ
ッド特性を得ることが出来る。
【0015】
【発明の実施の形態】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を、
図3を用いて説明する。
抵抗効果型磁気ヘッドを適用した磁気ディスク装置を、
図3を用いて説明する。
【0016】図3は、磁気ディスク装置の概略構造を示
す斜視図である。本装置は、スピンドル202に保持さ
れる円板203(図中では1枚表示)と該スピンドル2
02を駆動するモータと、移動可能なキャリッジ205
に保持された磁気ヘッド204と、このキャリッジ20
5を駆動するボイスコイルモータと、これらを支持する
ベース201とを備える。また、図には表示していない
が、磁気ディスク制御装置などの上位装置から送り出さ
れる信号にしたがって、ボイスコンルモータを制御する
ボイスコイルモータ制御回路を備えている。
す斜視図である。本装置は、スピンドル202に保持さ
れる円板203(図中では1枚表示)と該スピンドル2
02を駆動するモータと、移動可能なキャリッジ205
に保持された磁気ヘッド204と、このキャリッジ20
5を駆動するボイスコイルモータと、これらを支持する
ベース201とを備える。また、図には表示していない
が、磁気ディスク制御装置などの上位装置から送り出さ
れる信号にしたがって、ボイスコンルモータを制御する
ボイスコイルモータ制御回路を備えている。
【0017】また、本装置は、上位装置から送られてき
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、円板203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/リード回路及びインターフェイスを備える。
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、円板203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/リード回路及びインターフェイスを備える。
【0018】次に、この磁気ディスク装置の動作を、読
出しの場合を例として説明する。上位装置からインター
フェイスを介して制御回路に読みだすべきデータの指示
が与えられると、本装置は、ボイスコイルモータ制御回
路からの制御電流によって、ボイスコイルモータがキャ
リッジを駆動させ、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204を高速で移動さ
せ、正確に位置決めする。この位置決めには、データ面
サーボ方式を用いる。即ち、円板203上にデータと共
にサーボ情報が記憶されており、サーボ情報により位置
決めの精度を向上している。また、ベース201に支持
されたモータは、スピンドル202に取り付けた直径
3.5インチ以下の円板203を回転させる。次に、ラ
イト/リード回路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、円板上のデータ信号を読出す。この読出しは、ラ
イト/リード回路に接続されているデータ用磁気ヘッド
204が、円板203との間で信号の授受を行うことに
より行われる。読出されたデータは、所定の信号に変換
される。
出しの場合を例として説明する。上位装置からインター
フェイスを介して制御回路に読みだすべきデータの指示
が与えられると、本装置は、ボイスコイルモータ制御回
路からの制御電流によって、ボイスコイルモータがキャ
リッジを駆動させ、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204を高速で移動さ
せ、正確に位置決めする。この位置決めには、データ面
サーボ方式を用いる。即ち、円板203上にデータと共
にサーボ情報が記憶されており、サーボ情報により位置
決めの精度を向上している。また、ベース201に支持
されたモータは、スピンドル202に取り付けた直径
3.5インチ以下の円板203を回転させる。次に、ラ
イト/リード回路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、円板上のデータ信号を読出す。この読出しは、ラ
イト/リード回路に接続されているデータ用磁気ヘッド
204が、円板203との間で信号の授受を行うことに
より行われる。読出されたデータは、所定の信号に変換
される。
【0019】次に、上記磁気ディスク装置に使用する、
本発明の一実施例である磁気抵抗効果型ヘッド100に
ついて、図1及び、図2を用いて説明する。
本発明の一実施例である磁気抵抗効果型ヘッド100に
ついて、図1及び、図2を用いて説明する。
【0020】図1は、本発明に係る磁気抵抗効果型ヘッ
ド100からなるデュアルヘッドの概略構造を示す斜視
図である。なお、図1では、上部シールド膜90より上
側のライトヘッドの片側半面を省略している。また、図
2は、この磁気抵抗効果型ヘッド100の感磁部を拡大
した斜視図である。なお、図2では、上部ギャップ膜と
上部シールド膜90とを省略している。
ド100からなるデュアルヘッドの概略構造を示す斜視
図である。なお、図1では、上部シールド膜90より上
側のライトヘッドの片側半面を省略している。また、図
2は、この磁気抵抗効果型ヘッド100の感磁部を拡大
した斜視図である。なお、図2では、上部ギャップ膜と
上部シールド膜90とを省略している。
【0021】この磁気抵抗効果型ヘッド100は、図
1、図2に示すように、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上に形成されるソ
フトバイアス膜30と、このソフトバイアス膜30の上
に形成されるシャント金属膜40と、このシャント金属
膜40の上に形成される磁気抵抗効果膜50と、この磁
気抵抗効果膜50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60と、この磁区
制御層60と同一にリフトオフ法で形成される信号取り
出し用電極70と、上記各膜、各層、および信号取り出
し電極を覆うように形成される上部ギャップ膜80と、
この上部ギャップ膜上に形成される上部磁気シールド層
90とを備えて構成される。なお、図1では、上部磁気
シールド層90はライトヘッドの下部磁気コアを兼用し
た構造を示しており、磁気抵抗効果型ヘッド100の上
側に絶縁膜、コイルを形成後、上部磁気コア110を形
成したライトヘッドからなるデュアルヘッドを示す。
1、図2に示すように、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上に形成されるソ
フトバイアス膜30と、このソフトバイアス膜30の上
に形成されるシャント金属膜40と、このシャント金属
膜40の上に形成される磁気抵抗効果膜50と、この磁
気抵抗効果膜50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60と、この磁区
制御層60と同一にリフトオフ法で形成される信号取り
出し用電極70と、上記各膜、各層、および信号取り出
し電極を覆うように形成される上部ギャップ膜80と、
この上部ギャップ膜上に形成される上部磁気シールド層
90とを備えて構成される。なお、図1では、上部磁気
シールド層90はライトヘッドの下部磁気コアを兼用し
た構造を示しており、磁気抵抗効果型ヘッド100の上
側に絶縁膜、コイルを形成後、上部磁気コア110を形
成したライトヘッドからなるデュアルヘッドを示す。
【0022】各層、角膜の作用、材料等を次に説明す
る。上部、下部磁気シート層90、10は、磁気抵抗効
果膜50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、Co
系非晶質、Co系結晶質及び、Fe系結晶質等の軟磁性
であり、膜厚はおおよそ2〜4μmである。
る。上部、下部磁気シート層90、10は、磁気抵抗効
果膜50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、Co
系非晶質、Co系結晶質及び、Fe系結晶質等の軟磁性
であり、膜厚はおおよそ2〜4μmである。
【0023】上記磁気シールド層90、10に隣接し
て、ソフトバイアス膜30、シャント金属膜40及び、
磁気抵抗効果膜50とからなる磁気抵抗効果素子(MR
センサ)及び、磁区制御層60と信号取り出し電極導体
70をはさみ込むように配置される上部、下部ギャップ
膜80、20は、上記MRセンサと、上部、下部磁気シ
ールド層90、10とを電気的、磁気的に隔離する作用
をし、アルミナ膜等の非磁性、絶縁物よりなる。上部、
下部ギャップ膜80、20の膜厚は、磁気抵抗効果型ヘ
ッド100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、0.4〜0.1μ
mの範囲のシールド間隔である。ここで、高記録密度に
対応するにはシールド間隔を狭くして高周波領域の出力
低下を抑制することが必要である。ところが、上部、下
部ギャップ膜厚が0.1μmオーダになると、耐圧不良
となる問題が生じる。この課題の対策として、膜形成時
にバイアスを印加したり、スパッタリングガスとしてA
rにH2や、Heを混合したガス中で膜形成したり、ア
ルミナにSiO2またはTa2O5を添加することにより
膜中のピンホールを低減して、アルミナの膜質を改善
し、耐圧を向上している。
て、ソフトバイアス膜30、シャント金属膜40及び、
磁気抵抗効果膜50とからなる磁気抵抗効果素子(MR
センサ)及び、磁区制御層60と信号取り出し電極導体
70をはさみ込むように配置される上部、下部ギャップ
膜80、20は、上記MRセンサと、上部、下部磁気シ
ールド層90、10とを電気的、磁気的に隔離する作用
をし、アルミナ膜等の非磁性、絶縁物よりなる。上部、
下部ギャップ膜80、20の膜厚は、磁気抵抗効果型ヘ
ッド100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、0.4〜0.1μ
mの範囲のシールド間隔である。ここで、高記録密度に
対応するにはシールド間隔を狭くして高周波領域の出力
低下を抑制することが必要である。ところが、上部、下
部ギャップ膜厚が0.1μmオーダになると、耐圧不良
となる問題が生じる。この課題の対策として、膜形成時
にバイアスを印加したり、スパッタリングガスとしてA
rにH2や、Heを混合したガス中で膜形成したり、ア
ルミナにSiO2またはTa2O5を添加することにより
膜中のピンホールを低減して、アルミナの膜質を改善
し、耐圧を向上している。
【0024】また、磁区制御層60は、MRセンサの両
端部にだけ形成され、磁気抵抗効果膜50を硬磁性膜を
用いて単一磁区状態に維持するように、長さ方向の縦バ
イアス磁界を磁気抵抗効果膜に付与する。この結果、磁
気抵抗効果膜50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60を、磁気抵抗効果膜50の端部に限定して
設けるのは、この端部を単一磁区状態に維持すると、上
記中央領域も強制的に単一磁区状態になることを利用す
るためである。また、このような構造では、上記中央領
域の磁気モーメントが容易に角度変化することができる
ので、磁気抵抗効果膜50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防止できる。
端部にだけ形成され、磁気抵抗効果膜50を硬磁性膜を
用いて単一磁区状態に維持するように、長さ方向の縦バ
イアス磁界を磁気抵抗効果膜に付与する。この結果、磁
気抵抗効果膜50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60を、磁気抵抗効果膜50の端部に限定して
設けるのは、この端部を単一磁区状態に維持すると、上
記中央領域も強制的に単一磁区状態になることを利用す
るためである。また、このような構造では、上記中央領
域の磁気モーメントが容易に角度変化することができる
ので、磁気抵抗効果膜50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防止できる。
【0025】磁気抵抗効果膜50は、Ni−Fe合金、
Ni−Co合金、Ni−Fe−Co合金等を用いて、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、0.01〜0.04μmである。
Ni−Co合金、Ni−Fe−Co合金等を用いて、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、0.01〜0.04μmである。
【0026】信号取り出し用電極導体70は、磁気抵抗
効果膜50に充分な電流(例えば、1×106〜1×1
08A/cm2)を流すため、通電耐量が高いTa薄膜が
望ましい。
効果膜50に充分な電流(例えば、1×106〜1×1
08A/cm2)を流すため、通電耐量が高いTa薄膜が
望ましい。
【0027】シャントバイアス用金属膜40及び、ソフ
トバイアス用強磁性膜30は磁気抵抗効果膜50を高感
度とするに充分なレベルに横バイアス磁界を印加する作
用を行う。この横バイアス磁界の印加方向は本発明に係
わる磁区制御膜60によって付与される方向と垂直であ
る。シャントバイアス用金属膜としてはTi、Ta、N
b、Moなどの材料が用いられる。通常、その膜厚は1
0〜40nmである。また、ソフトバイアス用強磁性膜
としてはNiFeRh、NiFeRu、NiFeCr、
CoZrMoなどの飽和磁束密度及び比抵抗が比較的高
い材料が用いられる。というのも、飽和磁束密度が高い
と膜厚が薄く出来ることにより、また比抵抗が高くなる
ことにより、磁気抵抗効果膜への分流比を大きく出来、
出力向上につながるためである。そのためには、NiF
e金属中にZrO2またはAl2O3などのセラミックス
材料を添加した複合材料を用いることも可能である。
トバイアス用強磁性膜30は磁気抵抗効果膜50を高感
度とするに充分なレベルに横バイアス磁界を印加する作
用を行う。この横バイアス磁界の印加方向は本発明に係
わる磁区制御膜60によって付与される方向と垂直であ
る。シャントバイアス用金属膜としてはTi、Ta、N
b、Moなどの材料が用いられる。通常、その膜厚は1
0〜40nmである。また、ソフトバイアス用強磁性膜
としてはNiFeRh、NiFeRu、NiFeCr、
CoZrMoなどの飽和磁束密度及び比抵抗が比較的高
い材料が用いられる。というのも、飽和磁束密度が高い
と膜厚が薄く出来ることにより、また比抵抗が高くなる
ことにより、磁気抵抗効果膜への分流比を大きく出来、
出力向上につながるためである。そのためには、NiF
e金属中にZrO2またはAl2O3などのセラミックス
材料を添加した複合材料を用いることも可能である。
【0028】次に、図1に記載の磁気抵抗効果ヘッドの
製造方法について説明する。尚、下記の薄膜形成法及び
パターニング法はスパッタリング、フォトリソグラフィ
ー及びイオンミリング、ドライエッチングなどを用いて
行われる。
製造方法について説明する。尚、下記の薄膜形成法及び
パターニング法はスパッタリング、フォトリソグラフィ
ー及びイオンミリング、ドライエッチングなどを用いて
行われる。
【0029】最初に、下部シールド膜10とする非晶質
材であるCoNbZr膜を2μm厚に形成し、その上に
下部ギャップ膜20とするアルミナ膜を0.05〜0.
20μm厚形成する。その後、下部ギャップ膜上にスク
ラッチ傷を付与する。傷を付与する方向は特に限定され
るものでないが、MRセンサ部を介して両脇に隔置され
た磁区制御膜の方向に限定する方が望ましい。これによ
り、下部ギャップ膜上に形成した硬磁性膜がスクラッチ
傷による誘起異方性を持ち、硬磁性膜の磁気特性改善に
つながることによる。次に、下部シールド膜10と下部
ギャップ膜20とを所定形状にパターニングする。ここ
で、下部シールド膜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パターニングする。これは、
下部シールド膜10を覆う形に形成される信号検出電極
70が、下部シールド膜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の上側にソ
フトバイアス用強磁性膜30としてNiFeCr膜を2
5nm厚形成し、引き続き、シャントバイアス用金属膜
40のTa膜を8nm厚形成後、磁気抵抗効果膜50の
NiFe合金膜を20nm厚形成する。その後、図1の
形状に一括でイオンミリングし、MRセンサ部52を形
成する。続いて、磁区制御膜及び、電極を所定形状にリ
フトオフ法で形成する前に、接触抵抗増大防止のためM
Rセンサ部を軽くドライエッチングしてMRセンサ部の
表面酸化膜を取り除くプロセスをいれる。磁区制御膜6
0は強磁性下地膜62のFeCr膜5nm形成した上
に、硬磁性膜64としてCoCrPtを48nm厚形成
する。その後、信号検出電極70とするTaW膜上にT
a膜の二層膜をリフトオフ法で0.15μm厚に形成す
る。その後、上部ギャップ膜80、さらに上部シールド
膜90とするNiFe合金膜を3〜4μm厚形成し、保
護膜としてアルミナ膜を10μm厚形成する。
材であるCoNbZr膜を2μm厚に形成し、その上に
下部ギャップ膜20とするアルミナ膜を0.05〜0.
20μm厚形成する。その後、下部ギャップ膜上にスク
ラッチ傷を付与する。傷を付与する方向は特に限定され
るものでないが、MRセンサ部を介して両脇に隔置され
た磁区制御膜の方向に限定する方が望ましい。これによ
り、下部ギャップ膜上に形成した硬磁性膜がスクラッチ
傷による誘起異方性を持ち、硬磁性膜の磁気特性改善に
つながることによる。次に、下部シールド膜10と下部
ギャップ膜20とを所定形状にパターニングする。ここ
で、下部シールド膜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パターニングする。これは、
下部シールド膜10を覆う形に形成される信号検出電極
70が、下部シールド膜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の上側にソ
フトバイアス用強磁性膜30としてNiFeCr膜を2
5nm厚形成し、引き続き、シャントバイアス用金属膜
40のTa膜を8nm厚形成後、磁気抵抗効果膜50の
NiFe合金膜を20nm厚形成する。その後、図1の
形状に一括でイオンミリングし、MRセンサ部52を形
成する。続いて、磁区制御膜及び、電極を所定形状にリ
フトオフ法で形成する前に、接触抵抗増大防止のためM
Rセンサ部を軽くドライエッチングしてMRセンサ部の
表面酸化膜を取り除くプロセスをいれる。磁区制御膜6
0は強磁性下地膜62のFeCr膜5nm形成した上
に、硬磁性膜64としてCoCrPtを48nm厚形成
する。その後、信号検出電極70とするTaW膜上にT
a膜の二層膜をリフトオフ法で0.15μm厚に形成す
る。その後、上部ギャップ膜80、さらに上部シールド
膜90とするNiFe合金膜を3〜4μm厚形成し、保
護膜としてアルミナ膜を10μm厚形成する。
【0030】ここで、本発明に係わる磁気抵抗効果型ヘ
ッドとしては図1に示したデュアルヘッド(上記磁気抵
抗効果型ヘッドの上部に記録ヘッドが配置)である。記
録ヘッドは従来の自己録再型薄膜磁気ヘッドと基本構造
は同一である。
ッドとしては図1に示したデュアルヘッド(上記磁気抵
抗効果型ヘッドの上部に記録ヘッドが配置)である。記
録ヘッドは従来の自己録再型薄膜磁気ヘッドと基本構造
は同一である。
【0031】本発明に係る磁気抵抗効果型ヘッドはMR
センサ部及び、その両脇に隔置した硬磁性膜の下地に凹
凸を付与しているところに特長がある。図4に本磁区制
御膜を有する磁気抵抗効果型ヘッドの出力変動率の度数
分布を示す。同図には、比較用として本発明前(下部ギ
ャップ膜上にスクラッチ傷に起因する凹凸なし)の磁区
制御膜を用いた磁気ヘッドの結果も合わせて示す。ここ
で、いずれの場合も縦バイアス磁化比(硬磁性膜のBr
・tと磁気抵抗効果膜のBs・tとの比)は1.7と同
一にしてある。出力変動率は、リード/ライト評価を10
00回繰り返し、1000回測定の間で最大/最小となる出力
の比で表示してある。本発明の磁区制御膜を有する磁気
抵抗効果型ヘッドの方が変動発生レベルの平均値が6%
程度と低く、良好であることが分かる。上記特性差は硬
磁性膜の保磁力差と考えられる。
センサ部及び、その両脇に隔置した硬磁性膜の下地に凹
凸を付与しているところに特長がある。図4に本磁区制
御膜を有する磁気抵抗効果型ヘッドの出力変動率の度数
分布を示す。同図には、比較用として本発明前(下部ギ
ャップ膜上にスクラッチ傷に起因する凹凸なし)の磁区
制御膜を用いた磁気ヘッドの結果も合わせて示す。ここ
で、いずれの場合も縦バイアス磁化比(硬磁性膜のBr
・tと磁気抵抗効果膜のBs・tとの比)は1.7と同
一にしてある。出力変動率は、リード/ライト評価を10
00回繰り返し、1000回測定の間で最大/最小となる出力
の比で表示してある。本発明の磁区制御膜を有する磁気
抵抗効果型ヘッドの方が変動発生レベルの平均値が6%
程度と低く、良好であることが分かる。上記特性差は硬
磁性膜の保磁力差と考えられる。
【0032】図5は硬磁性膜の保磁力と硬磁性膜形成前
のスクラッチ傷の深さとの関係を示す。スクラッチ傷を
付与することにより、保磁力は高くなるが、傷深さを深
くしすぎても保磁力を更に高く出来ない。これに対し、
傷深さが10nm以上に深くなりすぎると、MRセンサ
部で磁気抵抗効果膜とソフトバイアス強磁性膜との間で
オレンジピール結合が生じ、バルクハウゼンノイズ発生
の要因となりうることは別途確認してある。
のスクラッチ傷の深さとの関係を示す。スクラッチ傷を
付与することにより、保磁力は高くなるが、傷深さを深
くしすぎても保磁力を更に高く出来ない。これに対し、
傷深さが10nm以上に深くなりすぎると、MRセンサ
部で磁気抵抗効果膜とソフトバイアス強磁性膜との間で
オレンジピール結合が生じ、バルクハウゼンノイズ発生
の要因となりうることは別途確認してある。
【0033】本発明は図1のみに限定されるものではな
い。別の実施例を図6に示す。
い。別の実施例を図6に示す。
【0034】この発明では硬磁性膜64の下地が下部ギ
ャップ膜であり、強磁性下地膜62がない例である。本
発明を用いれば、強磁性下地膜がなくても硬磁性膜の角
形比及び保磁力を向上出来る。別実施例としての効果は
図4に示した結果と同程度レベルである。
ャップ膜であり、強磁性下地膜62がない例である。本
発明を用いれば、強磁性下地膜がなくても硬磁性膜の角
形比及び保磁力を向上出来る。別実施例としての効果は
図4に示した結果と同程度レベルである。
【0035】さらに、本発明の磁気抵抗効果ヘッドは磁
気ディスク装置用に限定されるものでなく、磁気テープ
用さらには各種磁界検出用磁気センサーにも適用される
ものである。
気ディスク装置用に限定されるものでなく、磁気テープ
用さらには各種磁界検出用磁気センサーにも適用される
ものである。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、信頼性が高く、ノイズ
が無い高記録密度用磁気抵抗効果型ヘッドを実現出来
る。
が無い高記録密度用磁気抵抗効果型ヘッドを実現出来
る。
【0037】さらに、本発明によるとプロセス安定性が
高く、上記ヘッド性能のバラツキを抑制した磁気抵抗効
果型ヘッドを実現出来る。
高く、上記ヘッド性能のバラツキを抑制した磁気抵抗効
果型ヘッドを実現出来る。
【図1】本発明が係る磁区制御膜を有するデュアルヘッ
ドの構成を示す概略図である。
ドの構成を示す概略図である。
【図2】本発明の一実施例の磁気抵抗効果型ヘッドを示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図3】本発明の磁気ディスク装置の構成を示す概略図
である。
である。
【図4】本発明の磁区制御膜を有する磁区抵抗効果型ヘ
ッドの出力変動率の度数分布である。
ッドの出力変動率の度数分布である。
【図5】硬磁性膜の保磁力と硬磁性膜形成前のスクラッ
チ傷の深さとの関係を示す線図である。
チ傷の深さとの関係を示す線図である。
【図6】本発明の他の実施例の磁気抵抗効果ヘッドを示
す斜視図である。
す斜視図である。
10…下部磁気シールド層、 20…下部ギャップ
膜、30…ソフトバイアス強磁性膜、 40…シャント
金属膜、50…磁気抵抗効果膜、 52…MR
センサ、60…磁区制御層、 62…磁性
膜、64…硬磁性膜、 70…信号検出
電極、80…上部ギャップ膜、 90…上部磁
気シールド膜、100…磁気抵抗効果型ヘッド、 11
0…ライトヘッド用上部磁気コア、201…ベース、
202…スピンドル、203…円板、
204…磁気ヘッド、205…キャリ
ッジ。
膜、30…ソフトバイアス強磁性膜、 40…シャント
金属膜、50…磁気抵抗効果膜、 52…MR
センサ、60…磁区制御層、 62…磁性
膜、64…硬磁性膜、 70…信号検出
電極、80…上部ギャップ膜、 90…上部磁
気シールド膜、100…磁気抵抗効果型ヘッド、 11
0…ライトヘッド用上部磁気コア、201…ベース、
202…スピンドル、203…円板、
204…磁気ヘッド、205…キャリ
ッジ。
Claims (1)
- 【請求項1】(1) 強磁性体の薄い磁気抵抗層と、前記磁
気抵抗層に接する薄い金属層及び、前記磁気抵抗層にバ
イアスを印加するための薄い軟磁性層が積層した構造体
が外部からの磁界に対して能動領域となり、その能動領
域を構成する前記構造体の磁性膜を単磁区状態に維持す
るように磁区制御する硬磁性膜を能動領域の両脇に配置
した磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記構造体を磁区制
御する硬磁性膜下に加工傷を有することを特徴とする磁
気抵抗効果型ヘッド。 (2) 特許請求の範囲第1項記載の磁気抵抗効果型ヘッド
において、磁区制御する硬磁性膜の下地を前記磁区制御
膜の着磁方向と同一方向に加工傷を有することを特徴と
する磁気抵抗効果型ヘッド。 (3) 特許請求の範囲第1項記載の磁気抵抗効果型ヘッド
において、磁区制御する硬磁性膜の下地への加工傷が前
記強磁性体の薄い磁気抵抗層、その磁気抵抗層に接する
薄い金属層及び、磁気抵抗層にバイアスを印加するため
の薄い軟磁性層が積層した構造体を形成する前に、前記
構造体の下地となる下部ギャップ絶縁膜上に形成される
プロセスからなることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッ
ド。 (4) 特許請求の範囲第1項、第2項及び、第3項記載の
磁気抵抗効果型ヘッドを搭載したことを特徴とする磁気
ディスク装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16272296A JPH1011718A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 磁気抵抗効果型ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16272296A JPH1011718A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 磁気抵抗効果型ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1011718A true JPH1011718A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15760039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16272296A Pending JPH1011718A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 磁気抵抗効果型ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1011718A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013147738A (ja) * | 2011-12-22 | 2013-08-01 | Kobe Steel Ltd | Taを含有する酸化アルミニウム薄膜 |
-
1996
- 1996-06-24 JP JP16272296A patent/JPH1011718A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013147738A (ja) * | 2011-12-22 | 2013-08-01 | Kobe Steel Ltd | Taを含有する酸化アルミニウム薄膜 |
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