JPH10320718A

JPH10320718A - 磁気抵抗効果型磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH10320718A
Application number: JP12749297A
Authority: JP
Inventors: Tadayuki Honda; 忠行本田; Akio Takada; 昭夫高田; Moriaki Abe; 守晃阿部; Takuji Shibata; 拓二柴田; Kosuke Narisawa; 浩亮成沢
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】インピーダンスを増加させずに、磁気抵抗効
果層に一様なバイアス磁界を印加することができ、再生
出力が向上された高品質な磁気抵抗効果型磁気ヘッドを
提供する。【解決手段】磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、磁気記録
媒体に対向する面１４に対して略垂直方向に磁化された
磁性層１１と、上記磁性層１１上に形成された非磁性絶
縁層１２と、上記非磁性絶縁層１２上に形成されてな
り、磁気抵抗効果を示す磁気抵抗効果層１３とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスク装
置等に好適な、磁気抵抗効果によって再生信号を検出す
る磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】ハードディスク装置等のような磁気記録
装置においては、大容量化を図るために、更なる高密度
記録が求められている。そこで、近年、高密度記録を進
めるために、狭トラック化に適した磁気ヘッドである磁
気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッドと称す
る。）が採用されるようになってきている。このＭＲヘ
ッドは、磁気記録媒体からの磁界によって磁性薄膜の抵
抗率が変わることを利用して、この抵抗変化を再生出力
電圧として検出するものである。この原理から媒体が停
止していても磁束に感応した電気抵抗値を示すので、ハ
ードディスクの読み取りヘッド等として用いられてい
る。

【０００３】ＭＲヘッドでは、記録された磁気情報の再
生に磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と称する。）が
用いられている。ＭＲ素子の出力の向上及び非線形性の
改善を行うためには、均一でかつ最適な大きさのバイア
ス磁界を印加する必要がある。

【０００４】ところで、本発明者は、ＭＲヘッドの長手
方向を媒体に対向する面に対して垂直方向に配置させる
方式の磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、縦型ＭＲヘッ
ドと称する。）を提案している。この縦型ＭＲヘッドに
おいては、バイアス磁界を印加するために、磁気抵抗効
果層の近傍にバイアス電流用線を配しこれに電流を流す
ことによって、磁気抵抗効果層に一様なバイアス磁界を
印加するという、いわゆるバイアス電流によるバイアス
印加方法が用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のバイアス印加方
法は、ＭＲ素子とバイアス電流用端子とを直列に接続し
た直列接続型のバイアス電流方式を用いたものである。
よって、センス電流を用いることにより、センス電流に
おける本来の使用目的である再生出力の検出だけでな
く、バイアス磁界をも自動的に印加することが可能とな
り、効率の点で好ましい。つまり、センス電流をバイア
ス電流としても用いることができるということである。

【０００６】しかしながら、センス電流を上述したよう
にバイアス電流として用いる場合、ＭＲ素子とバイアス
電流用端子とを直列に接続しているため、インピーダン
スが増加してしまうといった問題があった。

【０００７】そこで、本発明は、このような従来の実情
に鑑みて提案されたものであり、インピーダンスを増加
させずに、磁気抵抗効果層に一様なバイアス磁界を印加
することができ、再生出力が向上された高品質な磁気抵
抗効果型磁気ヘッドを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、磁気記録媒体
に対向する面に対して略垂直方向に磁化された磁性層
と、上記磁性層上に形成された非磁性絶縁層と、上記非
磁性絶縁層上に形成されてなり、磁気抵抗効果を示す磁
気抵抗効果層とを備えることを特徴とする。

【０００９】また、上記磁性層は、軟磁性膜と反強磁性
膜とを少なくとも有すると好ましい。なお、上記磁性層
は、硬磁性膜を有してもよい。

【００１０】さらに、上記磁気抵抗効果層の両側面に、
磁性層が配されていると好ましく、この磁性層が硬磁性
膜を有すると、より好ましい。

【００１１】以上のように構成された本発明に係る磁気
抵抗効果型磁気ヘッドは、磁気記録媒体に対向する面に
対して略垂直方向に磁化された磁性層と、磁気抵抗効果
を示す磁気抵抗効果層とを備えることによって、上記磁
性層から発生する磁界により、上記磁気抵抗効果層にバ
イアス磁界を印加することができる。したがって、バイ
アス電流によるバイアス印加方法を用いないため、イン
ピーダンスが増加するのを防ぐことができ、この磁気抵
抗効果層に一様なバイアス磁界を印加することができ
る。

【００１２】さらに、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気
ヘッドにおいては、磁性層が軟磁性膜と反強磁性膜とを
少なくとも有するようにすることにより、反強磁性膜が
軟磁性膜の磁化方向を固定する。これにより、反強磁性
膜が、再生出力を得るために用いられるセンス電流によ
り発生する磁界の影響を受けて軟磁性膜の磁化方向が回
転するのを防ぐことができる。

【００１３】また、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドにおいては、磁気抵抗効果層の両側面に磁性層が配
されることにより、磁気抵抗効果層の端部に生じる反磁
界を打ち消して磁気抵抗効果層の磁化をより安定化する
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した具体的な
実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。

【００１５】ＭＲヘッドは、基本的には、図１に示すよ
うに、磁界の大きさによって抵抗率が変化する磁気抵抗
効果層を有する磁気抵抗効果素子１の両端に電極２が取
り付けられて構成される。そして、この磁気抵抗効果素
子１に対して両端の電極２からセンス電流を供給するこ
とにより、磁気記録媒体からの信号磁界による磁気抵抗
効果素子１の抵抗変化を検出し、この抵抗変化に基づい
て再生出力を得る。このようなＭＲヘッドにおいては、
再生出力が媒体速度に依存せず、媒体速度が遅くても高
再生出力が得られる。

【００１６】本発明を適用した磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドは、磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子１を備
えたＭＲヘッドであり、図２に示すように、下層シール
ド３と、下層シールド３上に形成された下部ギャップ層
４と、下部ギャップ層４上に形成された磁気抵抗効果素
子１及び非磁性絶縁層５と、磁気抵抗効果素子１上の先
端部１ａと後端部１ｂ以外の部分に形成された保護層６
と、磁気抵抗効果素子１の後端部１ｂ上から非磁性絶縁
層５上にわたって形成されたセンス電流導体層７と、磁
気抵抗効果素子１及びセンス電流導体層７上に形成され
た非磁性絶縁層８と、磁気抵抗効果素子１と先端部１ａ
において接続するように磁気抵抗効果素子１の先端部１
ａ上から非磁性絶縁層８上にわたって形成された上部ギ
ャップ層９と、上部ギャップ層９上に形成された上層シ
ールド１０とから構成される。

【００１７】上記ＭＲヘッドにおいて、下層シールド３
と上層シールド１０は磁性材料からなり、下部ギャップ
層４は非磁性絶縁材料からなり、上部ギャップ層１０は
電気的に良導体である非磁性材料からなる。そして、下
層シールド３、上層シールド１０、下部ギャップ層４及
び上部ギャップ層９は、磁気記録媒体からの信号磁界の
うち、再生対象外の磁界が磁気抵抗効果素子１に引き込
まれないように機能する。すなわち、下層シールド３及
び上層シールド１０が、磁気抵抗効果素子１の上下に下
部ギャップ層４及び上部ギャップ層９を介して配されて
いるため、磁気記録媒体からの信号磁界のうち、再生対
象以外の磁界は下層シールド３及び上層シールド１０に
導かれ、再生対象の磁界だけが磁気抵抗効果素子１に引
き込まれる。

【００１８】一方、センス電流用導体層７及び上部ギャ
ップ層９は、磁気抵抗効果素子１の両端にそれぞれ接続
された一対の電極となり、磁気抵抗効果素子１にセンス
電流を供給するように機能する。すなわち、磁気抵抗効
果素子１は、後端部１ｂにおいてセンス電流用導体層７
と電気的に接続されており、かつ先端部１ａにおいて上
部ギャップ層９と電気的に接続されている。そして、磁
気記録媒体から信号磁界を検出する際に、これらを介し
て磁気抵抗効果素子１にセンス電流が流れる。

【００１９】ここで、磁気抵抗効果素子１は、後述する
ように、磁性層と非磁性絶縁層と磁気抵抗効果層とが順
次積層形成されてなる。

【００２０】このように構成されたＭＲヘッドにおいて
は、センス電流用導体層７及び上部ギャップ層９とが一
対の電極となり、磁気抵抗効果素子１にこのセンス電流
が流れる。そして、このＭＲヘッドは、磁気記録媒体か
らの磁界によって、磁気抵抗効果素子１内の磁気抵抗効
果層における抵抗率が変わることを利用して、この抵抗
変化を再生出力として検出するものである。

【００２１】上述のＭＲヘッドを図２中矢印Ｚで示すよ
うに磁気記録媒体に対向する面側から見た図を図３に示
す。この図３に示すように、磁気抵抗効果素子１は、磁
性層１１と、非磁性絶縁層１２と、磁気抵抗効果層１３
とが積層形成されてなる。

【００２２】この磁気抵抗効果素子１は、両側面に非磁
性絶縁体５が配されており、この非磁性絶縁体５に埋め
込まれたような状態となっている。ここで、非磁性絶縁
体５は、媒体と対向する面に露出するため、走行特性に
優れた材料からなることが好ましく、例えば、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ_X（Ｓｉ₃Ｎ₄等）のような材料が
好適である。

【００２３】そして、この磁気抵抗効果素子１の上面の
両端部において、磁気抵抗効果素子１と電極とが接続さ
れている。すなわち、図２に示すように、磁気抵抗効果
素子１の先端部１ａにおいて、磁気抵抗効果層１３の上
面と上部ギャップ層９とが電気的に接続されるととも
に、磁気抵抗効果素子１の後端部１ｂにおいて、磁気抵
抗効果層１３の上面とセンス電流用導体層７とが電気的
に接続されている。ここで、磁性層１１は、図３に示す
ように非磁性絶縁体５によって絶縁され、上面が非磁性
絶縁層１２によって絶縁されているので、センス電流が
流れることはない。

【００２４】また、このような磁気抵抗効果素子１を用
いたＭＲヘッドでは、磁気抵抗効果層１３と磁性層１１
との間に静磁結合作用が生じるので、磁気抵抗効果層１
３の磁気的安定性が高まり、バルクハウゼンノイズが低
減される。

【００２５】このＭＲヘッドでは、磁気抵抗効果層１３
だけにセンス電流が供給されるため、この磁気抵抗効果
層１３だけが感磁部として作用する。したがって、この
ＭＲヘッドにおいて、再生出力に寄与する部分の厚さ
は、磁気抵抗効果層１３の厚さだけになる。そのため、
このＭＲヘッドでは、磁性層１１にもセンス電流が流れ
るようなＭＲヘッドに比べて、再生出力に寄与する部分
の厚さを半減することができ、このＭＲヘッドでは高い
再生出力を得ることが可能である。

【００２６】特に、本発明を適用した磁気抵抗効果素子
１に用いられる磁性層１１は、図３に示すように、磁気
記録媒体と対向する面１４に対して略垂直方向である図
中Ｙ方向に、磁界を印加して磁化されている。なお、こ
の磁化方向は、図３に示す方向と正反対の方向、つまり
磁気記録媒体と対向する面とは反対側の面から略垂直方
向にＭＲヘッド内部に向かう方向であってもよい。ここ
で、磁性層１１は、磁気抵抗効果層１３と静磁結合し、
磁気抵抗効果層１３の磁気的安定性の向上に寄与する。

【００２７】また、磁気抵抗効果層１３は、例えば、Ｎ
ｉＦｅ等からなる磁気抵抗効果を有する単層膜であって
もよいし、あるいは、Ｔａ等からなる下地膜上にＮｉＦ
ｅ等からなる磁気抵抗効果膜が積層されたものであって
もよい。

【００２８】次に、図４において、本発明を適用したＭ
Ｒヘッドにおける磁気抵抗効果素子の他の例について説
明する。

【００２９】本発明を適用したＭＲヘッドの磁気抵抗効
果素子１は、図４に示すように、磁性層１１が軟磁性膜
１５と反強磁性膜１６とを有し、この軟磁性膜１５と反
強磁性膜１６と非磁性絶縁層１７と磁気抵抗効果層１８
とが、順次積層形成されていることが好ましい。なお、
軟磁性膜１５と反強磁性膜１６とは、上記の順に形成さ
れていなくてもよく、つまり反強磁性膜１６上に軟磁性
膜１５が形成されていてもよい。

【００３０】ここで、軟磁性膜１５は、磁気記録媒体と
対向する面に略垂直方向である図中１４の方向に、磁界
が印加されて磁化されている。また、軟磁性膜１５の材
料としては、Ｃｏ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ−Ｘ
（Ｘ＝Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｂ）等の軟磁性体が挙げられる。

【００３１】一方、反強磁性膜１６は、磁気抵抗効果層
１８に流れる電流により発生する磁場の影響を受けて軟
磁性膜１５の磁化方向が回転してしまうのを防ぐことが
でき、その結果軟磁性膜１５の磁化方向を固定して安定
化する。また、反強磁性膜１６の材料としては、ＦｅＭ
ｎ、ＩｒＭｎ、ＣｒＭｎＰｔ、ＮｉＯ等が挙げられる。
特に、軟磁性膜１５と反強磁性膜１６との位置が反対の
場合、つまり反強磁性膜１６上に軟磁性膜１５が形成さ
れる場合、反強磁性膜１６の材料としては、ＮｉＯが好
ましい。

【００３２】さらに、図５において、本発明を適用した
ＭＲヘッドにおける磁気抵抗効果素子１の他の例につい
て説明する。

【００３３】本発明を適用したＭＲヘッドの磁気抵抗効
果素子１は、図４に示す磁気抵抗効果素子１と同様に磁
性層１１が軟磁性膜１９と反強磁性膜２０とからなり、
軟磁性膜１９と反強磁性膜２０と非磁性絶縁層２１と磁
気抵抗効果層２２とが順次積層形成されているととも
に、図５に示すように、矩形状の磁気抵抗効果層２２の
両側面に、磁性層２３が配されていることがより好まし
い。

【００３４】磁性層２３は、磁気抵抗効果層２２の端部
に生じる反磁界を打ち消して、磁気抵抗効果膜２２の磁
化方向を安定化することができる。特に、本発明を適用
したＭＲヘッドにおける磁気抵抗効果素子１の上記磁性
層２３としては、例えば、ＣｏＰｔ、ＣｏＰｔＣｒ又は
ＣｏＮｉ等の硬磁性体からなる硬磁性層が好ましい。し
かも、磁気抵抗効果膜２２との抵抗比が約１×１０⁶倍
以上である硬磁性層がより好ましい。このため、磁気抵
抗効果層２２に供給されるセンス電流が磁性層２３から
損失するのを防ぐこともできる。

【００３５】なお、この磁性層２３は、図５のように磁
気抵抗効果素子１の両側面の全面に対して形成されてい
なくても、磁気抵抗効果層２２の磁化方向を安定化する
ように形成されていればよく、つまり図６に示すよう
に、少なくとも磁気抵抗効果層２２の両側面に形成され
ていればよい。このとき、軟磁性膜１９、反強磁性膜２
０及び非磁性絶縁層２１の両側面は、非磁性絶縁体２４
とされていると良い。

【００３６】なお、本発明を適用したＭＲヘッドの磁気
抵抗効果素子１については、図７に示すように、硬磁性
層２５と非磁性絶縁層２６と磁気抵抗効果層２７とが順
次積層形成されていてもよい。このとき硬磁性層２６に
用いられる材料は、上述した硬磁性層２３と同様であ
る。

【００３７】以上のように構成された本発明を適用した
磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおける磁気抵抗効果素子１
は、以下に示すようにバイアス磁界が印加される。ここ
で、磁気抵抗効果素子１として、図５に示すような軟磁
性膜１９と反強磁性膜２０と絶縁膜２１と磁気抵抗効果
膜２２とが順次積層形成されるとともに、その両側面に
硬磁性膜を有する磁性層２３が形成されているものを用
いて説明する。

【００３８】軟磁性膜１９においては、アニールが施さ
れた反強磁性膜２０により、軟磁性膜１９の磁化方向が
固定されている。ここで、軟磁性膜１９の磁化方向は、
磁気記録媒体と対向する面と略垂直方向である。例え
ば、図８に示すように、ＭＲヘッド内部から磁気記録媒
体と対向する面に向かう略垂直方向、つまり図中Ａ₁方
向である。そして、図中Ａ₁方向に磁化された上記軟磁
性膜１９からの磁界は、磁気抵抗効果層２２上に図中Ａ
₂方向の磁界を及ぼす。そして、磁気抵抗効果層２２
は、バイアス磁界が印加されて、図中ａ方向に磁化され
る。

【００３９】磁性層２３については、例えば、磁化方向
が磁気記録媒体と対向する面に対して平行な方向、つま
り図中Ｂ方向となるように着磁する。すると、磁気抵抗
効果層２２は、磁性層２３と同様な方向、つまり図中ｂ
方向に磁界が印加されて磁化される。

【００４０】このようにして、磁気抵抗効果膜２３に
は、図中ａ及びｂ方向の磁化によって、最終的に図中Ｘ
方向の磁化方向を有するバイアス磁界が印加されること
になる。

【００４１】つまり、本発明を適用した磁気抵抗効果型
磁気ヘッドに用いられる磁気抵抗効果素子１は、上述の
所定方向に磁化された軟磁性膜１９に生じる磁場の影響
を受けて、磁気抵抗効果層２３に線形バイアス磁界を印
加することができる。しかも、所定の磁化方向に着磁さ
れた磁性層２３を磁気抵抗効果素子１の両側面に配する
ことによって、上記磁気抵抗効果層２３の線形バイアス
磁界による磁化方向を所望の方向に制御し、安定化する
ことが可能となる。

【００４２】なお、図３、図４及び図７に示すように、
磁性層２３が形成されていない場合は、図中ｂ方向の磁
化が無くなるだけであり、バイアス磁界の印加は、上述
したものと同様に行われる。

【００４３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、磁気記録媒体に対向す
る面に略垂直方向に磁化された磁性層と、上記磁性層上
に形成された非磁性絶縁層と、上記非磁性絶縁層上に形
成されてなり、磁気抵抗効果を示す磁気抵抗効果層とを
備える。

【００４４】これにより、バイアス電流によるバイアス
印加方法を用いないため、インピーダンスを増加させず
に、この磁気抵抗効果層に一様なバイアス磁界を印加す
ることができ、再生出力の向上が図れて高品質とするこ
とができる。

【００４５】また、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドにおいては、磁性層を軟磁性膜と反強磁性膜とから
構成することにより、反強磁性膜が軟磁性膜の磁化方向
を固定する。よって、センス電流により発生する磁場に
よって軟磁性膜の磁化方向が回転するのを防ぐことがで
きて、軟磁性膜の磁化方向を安定化することが可能とな
り、その結果磁気抵抗効果層に安定なバイアス磁界を印
加することができる。

【００４６】さらに、本発明に係る磁気抵抗効果型ヘッ
ドにおいては、磁気抵抗効果層の両側面に磁性層を配す
ることによって、磁性層がセンス電流の損失を防ぐとと
もに、磁気抵抗効果層の端部に生じる反磁界を打ち消し
て磁気抵抗効果層の磁化をより安定化することができ、
再生出力の向上を図ることができる。ここで、特に、磁
気抵抗効果層の両側面に配された磁性層として、硬磁性
膜を有する磁性層を用いることにより、更なる再生出力
特性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気抵抗効果型磁気ヘッドの基本的な構成の一
例を示す模式図である。

【図２】磁気抵抗効果型磁気ヘッドの一例を示す要部断
面図である。

【図３】本発明を適用した磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
一例を媒体と対向する面から見た要部正面図である。

【図４】本発明を適用した磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
他の例を媒体と対向する面から見た要部正面図である。

【図５】本発明を適用した磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
他の例を媒体と対向する面から見た要部正面図である。

【図６】本発明を適用した磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
他の例を媒体と対向する面から見た要部正面図である。

【図７】本発明を適用した磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
他の例を媒体と対向する面から見た要部正面図である。

【図８】本発明を適用した磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１磁気抵抗効果素子、７センス電流用導体層、１
１,２３磁性層、１２,１７,２１,２６非磁性絶縁
層、１３,１８,２２,２７磁気抵抗効果層、１５,１９
軟磁性膜、２５硬磁性層、１６,２０反強磁性膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柴田拓二東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者成沢浩亮東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気記録媒体に対向する面に対して略垂
直方向に磁化された磁性層と、上記磁性層上に形成された非磁性絶縁層と、上記非磁性絶縁層上に形成されてなり、磁気抵抗効果を
示す磁気抵抗効果層とを備えることを特徴とする磁気抵
抗効果型磁気ヘッド。
【請求項２】上記磁性層は、反強磁性膜と、磁気記録
媒体に対向する面に対して略垂直方向に磁化された軟磁
性膜とを少なくとも有することを特徴とする請求項１記
載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項３】上記磁性層は、少なくとも硬磁性膜を有
することを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果型磁
気ヘッド。
【請求項４】上記磁気抵抗効果層は、略矩形状であ
り、上記磁気抵抗効果層の両側面に、磁性層が配されて
いることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果型磁
気ヘッド。
【請求項５】上記磁気抵抗効果層の両側面に配された
磁性層が、少なくとも硬磁性膜を有することを特徴とす
る請求項４記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。