JP2000011331A - 磁気抵抗効果素子及び薄膜磁気ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果素子及び薄膜磁気ヘッドInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 センス電流、外乱磁界等に影響されずに、一
定の横バイアスを加え得る磁気変換素子を提供する。 【解決手段】 ＭＲ膜１１と、横バイアス膜１２とを含
む。横バイアス膜１２は、センス電流Ｉｓの流れる方向
を縦方向とし、縦方向と交差する方向を横方向としたと
き、横方向に磁化Ｍ１されている。磁化Ｍ１の方向は固
定されており、かつ、大きさが一定である。この横バイ
アス膜１２は、ＭＲ膜１１に流れるセンス電流Ｉｓに依
存しない横バイアス（−Ｍ１）をＭＲ膜１１に加える。
定の横バイアスを加え得る磁気変換素子を提供する。 【解決手段】 ＭＲ膜１１と、横バイアス膜１２とを含
む。横バイアス膜１２は、センス電流Ｉｓの流れる方向
を縦方向とし、縦方向と交差する方向を横方向としたと
き、横方向に磁化Ｍ１されている。磁化Ｍ１の方向は固
定されており、かつ、大きさが一定である。この横バイ
アス膜１２は、ＭＲ膜１１に流れるセンス電流Ｉｓに依
存しない横バイアス（−Ｍ１）をＭＲ膜１１に加える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果を用
いた磁気抵抗効果素子（以下ＭＲ素子と称する）及びこ
のＭＲ素子を含む薄膜磁気ヘッドに関する。
いた磁気抵抗効果素子（以下ＭＲ素子と称する）及びこ
のＭＲ素子を含む薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気ディスクドライブ装置が小型化され
る傾向の中で、ＭＲ素子を読み取り素子として用いた薄
膜磁気ヘッドは、出力が磁気ディスクとの間の相対速度
に関係しないため、高記録密度で磁気記録媒体に記憶さ
れている情報を読み取るのに適した磁気変換器として従
来より知られている。
る傾向の中で、ＭＲ素子を読み取り素子として用いた薄
膜磁気ヘッドは、出力が磁気ディスクとの間の相対速度
に関係しないため、高記録密度で磁気記録媒体に記憶さ
れている情報を読み取るのに適した磁気変換器として従
来より知られている。
【０００３】薄膜磁気ヘッドに用いられるＭＲ素子は、
例えば、特開平3ー125311号公報等で知られている。この
文献に開示された磁気抵抗読み取り器は、中心能動領域
と、一対の端部受動領域とを有する。中心能動領域は、
磁気抵抗効果膜（以下ＭＲ膜と称する）、磁気分離膜
（非磁性スペーサ膜）及び軟磁性膜を含み、軟磁性膜が
ＭＲ膜に横方向の磁気バイアス（横バイアス）を加え
る。
例えば、特開平3ー125311号公報等で知られている。この
文献に開示された磁気抵抗読み取り器は、中心能動領域
と、一対の端部受動領域とを有する。中心能動領域は、
磁気抵抗効果膜（以下ＭＲ膜と称する）、磁気分離膜
（非磁性スペーサ膜）及び軟磁性膜を含み、軟磁性膜が
ＭＲ膜に横方向の磁気バイアス（横バイアス）を加え
る。
【０００４】一対の端部受動領域は、縦バイアス膜と、
リード導電膜とを含む。縦バイアス膜はＭＲ膜に縦方向
の磁気バイアスを加えるものであって、それぞれは、中
心能動領域の相対する両側に配置される。リード導電膜
は縦バイアス膜の上に付着される。
リード導電膜とを含む。縦バイアス膜はＭＲ膜に縦方向
の磁気バイアスを加えるものであって、それぞれは、中
心能動領域の相対する両側に配置される。リード導電膜
は縦バイアス膜の上に付着される。
【０００５】軟磁性膜による横バイアスは、ＭＲ膜にセ
ンス電流を流したときに発生する磁界によって、軟磁性
膜を、磁化容易軸の方向に磁化し、その磁化によって生
じる磁界を利用して与えられる。ＭＲ膜の磁化方向は、
横バイアスに応じて、縦方向から横方向にある角度だけ
回転する。これにより、磁気ディスク等に磁気的に記録
されたデータを読み取る際の線形動作を確保する。
ンス電流を流したときに発生する磁界によって、軟磁性
膜を、磁化容易軸の方向に磁化し、その磁化によって生
じる磁界を利用して与えられる。ＭＲ膜の磁化方向は、
横バイアスに応じて、縦方向から横方向にある角度だけ
回転する。これにより、磁気ディスク等に磁気的に記録
されたデータを読み取る際の線形動作を確保する。
【０００６】縦バイアス膜は、ＭＲ膜に縦方向の磁気バ
イアス（縦バイアス）を加え、バルクハウゼンノイズを
防止するために備えられる。米国特許4,024,489号明細
書は、縦バイアス膜として、硬磁性バイアス膜を用いた
ＭＲセンサを開示している。
イアス（縦バイアス）を加え、バルクハウゼンノイズを
防止するために備えられる。米国特許4,024,489号明細
書は、縦バイアス膜として、硬磁性バイアス膜を用いた
ＭＲセンサを開示している。
【０００７】磁気記録媒体上の磁気記録データから生じ
る磁界が、ＭＲ膜に対し、ＭＲ膜の磁化の方向と交叉す
る方向に加わると、ＭＲ膜の磁化の方向が変化する。そ
して磁化の方向に応じてＭＲ膜の抵抗値が変化し、それ
に対応したセンス電流が流れる。磁気記録媒体上の磁気
記録データから生じる磁界がＭＲ膜の磁化の方向と一致
するときは、磁化の方向が変化しないので、ＭＲ膜の抵
抗値は殆ど変化しない。
る磁界が、ＭＲ膜に対し、ＭＲ膜の磁化の方向と交叉す
る方向に加わると、ＭＲ膜の磁化の方向が変化する。そ
して磁化の方向に応じてＭＲ膜の抵抗値が変化し、それ
に対応したセンス電流が流れる。磁気記録媒体上の磁気
記録データから生じる磁界がＭＲ膜の磁化の方向と一致
するときは、磁化の方向が変化しないので、ＭＲ膜の抵
抗値は殆ど変化しない。
【０００８】この明細書において、縦方向とはＭＲ膜に
おいてセンス電流の流れる方向をいい、横方向とは縦方
向と交差する方向をいう。
おいてセンス電流の流れる方向をいい、横方向とは縦方
向と交差する方向をいう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の薄膜磁気ヘッドでは、ＭＲ膜にセンス電流を流したと
きに発生する磁界によって、軟磁性膜を磁化容易軸の方
向に磁化し、その磁化によって生じる磁界を利用して、
横バイアスを与える構成であるため、個々の薄膜磁気ヘ
ッド毎に、横バイアス量（方向及び大きさ）が不均一に
なり易く、出力信号の非対称性や、出力変動等を生じ易
い。これらは、薄膜磁気ヘッドの歩留低下を招く要因と
なる。横バイアス量の不均一性の原因を指摘すると、次
のようになる。 （ａ）ＭＲ膜、磁気分離膜及び軟磁性膜の膜厚に対し
て、横バイアス量が敏感に反応し、膜厚の変動に伴う横
バイアス量の不均一性を招く。 （ｂ）使用状態において、外部磁界による影響を受け、
横バイアス量が変化し易い。 （ｃ）センス電流の発生する磁界によって、軟磁性膜を
磁化容易軸の方向に磁化し、その磁化によって生じる磁
界を利用して、横バイアスを与える構成であるため、横
バイアス量が軟磁性膜の磁気異方性分散の影響を受け易
い。このため、横バイアス量が不均一になる。
の薄膜磁気ヘッドでは、ＭＲ膜にセンス電流を流したと
きに発生する磁界によって、軟磁性膜を磁化容易軸の方
向に磁化し、その磁化によって生じる磁界を利用して、
横バイアスを与える構成であるため、個々の薄膜磁気ヘ
ッド毎に、横バイアス量（方向及び大きさ）が不均一に
なり易く、出力信号の非対称性や、出力変動等を生じ易
い。これらは、薄膜磁気ヘッドの歩留低下を招く要因と
なる。横バイアス量の不均一性の原因を指摘すると、次
のようになる。 （ａ）ＭＲ膜、磁気分離膜及び軟磁性膜の膜厚に対し
て、横バイアス量が敏感に反応し、膜厚の変動に伴う横
バイアス量の不均一性を招く。 （ｂ）使用状態において、外部磁界による影響を受け、
横バイアス量が変化し易い。 （ｃ）センス電流の発生する磁界によって、軟磁性膜を
磁化容易軸の方向に磁化し、その磁化によって生じる磁
界を利用して、横バイアスを与える構成であるため、横
バイアス量が軟磁性膜の磁気異方性分散の影響を受け易
い。このため、横バイアス量が不均一になる。
【００１０】本発明の課題は、センス電流や、外乱磁界
に影響されずに、常に一定の横バイアスを加え得るＭＲ
素子及び薄膜磁気ヘッドを提供することである。
に影響されずに、常に一定の横バイアスを加え得るＭＲ
素子及び薄膜磁気ヘッドを提供することである。
【００１１】本発明のもう一つの課題は、素子間の特性
ばらつきが小さく、従って、高歩留で製造し得るＭＲ素
子及び薄膜磁気ヘッドを提供することである。
ばらつきが小さく、従って、高歩留で製造し得るＭＲ素
子及び薄膜磁気ヘッドを提供することである。
【００１２】本発明のもう一つの課題は、ノイズの少な
い高品質のＭＲ素子及び薄膜磁気ヘッドを提供すること
である。
い高品質のＭＲ素子及び薄膜磁気ヘッドを提供すること
である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本発明に係るＭＲ素子は、ＭＲ膜と、横バイアス膜
とを含む。前記横バイアス膜は、前記センス電流の流れ
る方向を縦方向とし、前記縦方向と交差する方向を横方
向としたとき、横方向に磁化されていて、磁化方向が固
定されている。この横バイアス膜は、前記ＭＲ膜に流れ
るセンス電流に依存しない横方向の磁気バイアス（横バ
イアス）を、前記ＭＲ膜に加える。
め、本発明に係るＭＲ素子は、ＭＲ膜と、横バイアス膜
とを含む。前記横バイアス膜は、前記センス電流の流れ
る方向を縦方向とし、前記縦方向と交差する方向を横方
向としたとき、横方向に磁化されていて、磁化方向が固
定されている。この横バイアス膜は、前記ＭＲ膜に流れ
るセンス電流に依存しない横方向の磁気バイアス（横バ
イアス）を、前記ＭＲ膜に加える。
【００１４】上述したように、横バイアス膜は、横バイ
アスを、ＭＲ膜に加える。従って、例えば、磁気記録媒
体上の磁気記録データから生じる磁界により、ＭＲ膜の
磁化の方向を変化させ、それに応じてＭＲ膜の抵抗値を
変化させ、磁気記録データを出力電圧の変化として読み
取ることができる。
アスを、ＭＲ膜に加える。従って、例えば、磁気記録媒
体上の磁気記録データから生じる磁界により、ＭＲ膜の
磁化の方向を変化させ、それに応じてＭＲ膜の抵抗値を
変化させ、磁気記録データを出力電圧の変化として読み
取ることができる。
【００１５】横バイアス膜は、磁化されていて、磁化方
向が固定されている。この横バイアス膜は、ＭＲ膜に流
れるセンス電流に依存しない横バイアスを、ＭＲ膜に加
える。従って、ＭＲ膜に対する横バイアス量を、横バイ
アス膜自体の磁化に応じた一定の安定した値に設定する
ことができる。横バイアスの方向及び大きさが、センス
電流、及び、外部から入る磁界によって変動することも
ない。
向が固定されている。この横バイアス膜は、ＭＲ膜に流
れるセンス電流に依存しない横バイアスを、ＭＲ膜に加
える。従って、ＭＲ膜に対する横バイアス量を、横バイ
アス膜自体の磁化に応じた一定の安定した値に設定する
ことができる。横バイアスの方向及び大きさが、センス
電流、及び、外部から入る磁界によって変動することも
ない。
【００１６】上述の横バイアス膜は、反強磁性膜、及
び、前記反強磁性と交換結合を生じる磁性膜を含む構成
によって実現することができる。これとは異なって、横
バイアス膜は、硬磁性膜（マグネット）を含んでいても
よい。
び、前記反強磁性と交換結合を生じる磁性膜を含む構成
によって実現することができる。これとは異なって、横
バイアス膜は、硬磁性膜（マグネット）を含んでいても
よい。
【００１７】一般的な構成として、ＭＲ素子は、磁気分
離膜を含む。前記磁気分離膜は、前記ＭＲ膜と、前記横
バイアス膜との間に備えられる。
離膜を含む。前記磁気分離膜は、前記ＭＲ膜と、前記横
バイアス膜との間に備えられる。
【００１８】横バイアス膜は、一つの好ましい態様とし
て、縦方向の両端が、ＭＲ膜の縦方向の両端よりも外側
に位置するような平面積を有する。こうすることによ
り、横バイアス膜の形状や、反強磁性結合の不安定性に
起因する磁気異方性の分散の影響を、横バイアス量に反
映させないＭＲ素子を得ることができる。
て、縦方向の両端が、ＭＲ膜の縦方向の両端よりも外側
に位置するような平面積を有する。こうすることによ
り、横バイアス膜の形状や、反強磁性結合の不安定性に
起因する磁気異方性の分散の影響を、横バイアス量に反
映させないＭＲ素子を得ることができる。
【００１９】本発明に係るＭＲ素子は、具体的態様とし
て、リード導電膜を含む。前記リード導電膜は前記ＭＲ
膜に導通する。
て、リード導電膜を含む。前記リード導電膜は前記ＭＲ
膜に導通する。
【００２０】本発明に係るＭＲ素子は、更に、縦バイア
ス膜を含むことができる。前記縦バイアス膜は、前記Ｍ
Ｒ素子に対し、縦バイアスを加える。縦バイアス膜は、
硬磁性膜で構成することもできるし、反強磁性結合によ
って構成することもできる。
ス膜を含むことができる。前記縦バイアス膜は、前記Ｍ
Ｒ素子に対し、縦バイアスを加える。縦バイアス膜は、
硬磁性膜で構成することもできるし、反強磁性結合によ
って構成することもできる。
【００２１】本発明に係るＭＲ素子の代表的適用例は、
薄膜磁気ヘッドである。本発明に係るＭＲ素子は、薄膜
磁気ヘッドにおいて、読み取り素子として用いられる。
薄膜磁気ヘッドである。本発明に係るＭＲ素子は、薄膜
磁気ヘッドにおいて、読み取り素子として用いられる。
【００２２】本発明の他の目的、構成及び利点について
は、添付図面を参照して更に詳しく説明する。添付図面
は、単に、例を示すに過ぎない。
は、添付図面を参照して更に詳しく説明する。添付図面
は、単に、例を示すに過ぎない。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係るＭＲ素子の構
成を示す分解斜視図である。実施例に示されたＭＲ素子
は、ＭＲ膜１１と、横バイアス膜１２と、磁気分離膜１
３とを含む。これらは、順次に重ねられる。ＭＲ膜１１
は磁気異方性磁気抵抗効果膜で構成される。ＭＲ膜１１
には縦方向にセンス電流Ｉｓが流れる。
成を示す分解斜視図である。実施例に示されたＭＲ素子
は、ＭＲ膜１１と、横バイアス膜１２と、磁気分離膜１
３とを含む。これらは、順次に重ねられる。ＭＲ膜１１
は磁気異方性磁気抵抗効果膜で構成される。ＭＲ膜１１
には縦方向にセンス電流Ｉｓが流れる。
【００２４】横バイアス膜１２は、磁化Ｍ１されてい
る。磁化Ｍ１の方向は固定されており、かつ、大きさが
一定である。この横バイアス膜１２は、ＭＲ膜１１に流
れるセンス電流Ｉｓに依存しない横バイアス（−Ｍ１）
を、ＭＲ膜１１に加える。
る。磁化Ｍ１の方向は固定されており、かつ、大きさが
一定である。この横バイアス膜１２は、ＭＲ膜１１に流
れるセンス電流Ｉｓに依存しない横バイアス（−Ｍ１）
を、ＭＲ膜１１に加える。
【００２５】ＭＲ膜１１は、横バイアス（−Ｍ１）が加
わっていないとき、縦方向に磁化（Ｍ２）されている。
横バイアス（−Ｍ１）が加わると、ＭＲ膜１１の磁化方
向は、縦方向磁化（Ｍ２）と横バイアス（−Ｍ１）との
ベクトル合成により、縦方向磁化（Ｍ２）から、ある角
度だけ回転した磁化Ｍ３の方向となる。図１において、
磁化Ｍ１、Ｍ２及びＭ３は、ベクトル表示となっている
が、その大きさ及び方向は、単に説明のために選択され
たもので、実際の大きさ及び方向を表示するものではな
い。ＭＲ膜１１は例えばパーマロイによって形成され
る。その組成、厚み及び製造方法等は、当該技術分野の
通常の知識を有するものにとって周知である。
わっていないとき、縦方向に磁化（Ｍ２）されている。
横バイアス（−Ｍ１）が加わると、ＭＲ膜１１の磁化方
向は、縦方向磁化（Ｍ２）と横バイアス（−Ｍ１）との
ベクトル合成により、縦方向磁化（Ｍ２）から、ある角
度だけ回転した磁化Ｍ３の方向となる。図１において、
磁化Ｍ１、Ｍ２及びＭ３は、ベクトル表示となっている
が、その大きさ及び方向は、単に説明のために選択され
たもので、実際の大きさ及び方向を表示するものではな
い。ＭＲ膜１１は例えばパーマロイによって形成され
る。その組成、厚み及び製造方法等は、当該技術分野の
通常の知識を有するものにとって周知である。
【００２６】磁気分離膜１３はＭＲ膜１１と、横バイア
ス膜１２との間に備えられる。磁気分離膜１３は例えば
２ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚を有するＴａ膜によって構成さ
れる。磁気分離膜１３は、例えば、Al2O3、AlN、SiO2、
SiN、BN、AlON 等の非磁性絶縁膜によって構成するこ
ともできる。
ス膜１２との間に備えられる。磁気分離膜１３は例えば
２ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚を有するＴａ膜によって構成さ
れる。磁気分離膜１３は、例えば、Al2O3、AlN、SiO2、
SiN、BN、AlON 等の非磁性絶縁膜によって構成するこ
ともできる。
【００２７】上述したように、横バイアス膜１２は横バ
イアス（−Ｍ）を、ＭＲ膜１１に加える。従って、例え
ば、磁気記録媒体上の磁気記録データから生じる磁界Ｅ
ｘにより、ＭＲ膜１１の磁化Ｍ３の方向を変化させ、そ
れに応じてＭＲ膜１１の抵抗値を変化させ、磁気記録デ
ータを出力電圧の変化として読み取ることができる。
イアス（−Ｍ）を、ＭＲ膜１１に加える。従って、例え
ば、磁気記録媒体上の磁気記録データから生じる磁界Ｅ
ｘにより、ＭＲ膜１１の磁化Ｍ３の方向を変化させ、そ
れに応じてＭＲ膜１１の抵抗値を変化させ、磁気記録デ
ータを出力電圧の変化として読み取ることができる。
【００２８】横バイアス膜１２は、磁化Ｍ１されてい
る。磁化Ｍ１の方向は固定されており、かつ、大きさが
一定である。この横バイアス膜１２は、ＭＲ膜１１に流
れるセンス電流Ｉｓに依存しない横バイアス（−Ｍ１）
を、ＭＲ膜１１に加える。従って、ＭＲ膜１１に対する
横バイアス（−Ｍ１）の大きさを、横バイアス膜自体の
磁化Ｍ１に応じた一定の安定した値に設定することがで
きる。横バイアス（−Ｍ１）の大きさは、センス電流Ｉ
ｓによって変動することも、外部から入る磁界によって
変動することもない。
る。磁化Ｍ１の方向は固定されており、かつ、大きさが
一定である。この横バイアス膜１２は、ＭＲ膜１１に流
れるセンス電流Ｉｓに依存しない横バイアス（−Ｍ１）
を、ＭＲ膜１１に加える。従って、ＭＲ膜１１に対する
横バイアス（−Ｍ１）の大きさを、横バイアス膜自体の
磁化Ｍ１に応じた一定の安定した値に設定することがで
きる。横バイアス（−Ｍ１）の大きさは、センス電流Ｉ
ｓによって変動することも、外部から入る磁界によって
変動することもない。
【００２９】上述の横バイアス膜１２は、反強磁性膜１
２２、及び、反強磁性膜１２２と交換結合を生じる磁性
膜１２１とを含む構成によって実現することができる。
この膜構造によれば、反強磁性結合により、磁性膜１２
１の磁化方向を固定することができる。磁性膜１２１
は、ＣｏまたはＣｏと少なくとも１種の金属成分とを含
む化合物、NiFeまたはNiFeと少なくとも１種の金属とを
含む合金、ＦｅまたはＦｅと少なくとも一種の金属成分
とを含み、更に、場合によっては、Ｎ、Ｃ、Ｂの各元素
の少なくとも１種を含む化合物によって構成できる。磁
性膜１２１は、例えば、２ｎｍ〜３０ｎｍ程度の膜厚と
なるように形成する。
２２、及び、反強磁性膜１２２と交換結合を生じる磁性
膜１２１とを含む構成によって実現することができる。
この膜構造によれば、反強磁性結合により、磁性膜１２
１の磁化方向を固定することができる。磁性膜１２１
は、ＣｏまたはＣｏと少なくとも１種の金属成分とを含
む化合物、NiFeまたはNiFeと少なくとも１種の金属とを
含む合金、ＦｅまたはＦｅと少なくとも一種の金属成分
とを含み、更に、場合によっては、Ｎ、Ｃ、Ｂの各元素
の少なくとも１種を含む化合物によって構成できる。磁
性膜１２１は、例えば、２ｎｍ〜３０ｎｍ程度の膜厚と
なるように形成する。
【００３０】反強磁性膜１２２は、Ｍｎと少なくとも一
種の金属との合金、例えばPtMn、NiMnによって構成でき
る。反強磁性膜１２２の別の例としては、反強磁性を示
す金属酸化物、例えば、NiOまたはCoO等を挙げることが
できる。反強磁性膜１２２の更に別の例としては、αー
Fe2O3またはαーFe2O3を含有する化合物を挙げることが
できる。反強磁性膜１２２は、例えば、５ｎｍ〜４０ｎ
ｍ程度の膜厚となるように形成する。
種の金属との合金、例えばPtMn、NiMnによって構成でき
る。反強磁性膜１２２の別の例としては、反強磁性を示
す金属酸化物、例えば、NiOまたはCoO等を挙げることが
できる。反強磁性膜１２２の更に別の例としては、αー
Fe2O3またはαーFe2O3を含有する化合物を挙げることが
できる。反強磁性膜１２２は、例えば、５ｎｍ〜４０ｎ
ｍ程度の膜厚となるように形成する。
【００３１】これとは異なって、横バイアス膜１２は、
硬磁性膜（マグネット）を含んでいてもよい。硬磁性膜
は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、または、これらの少なくとも一
種を含む合金によって構成することができる。例として
は、CoPtCr、CoPtまたはCoFe等を挙げることができる。
硬磁性膜（マグネット）を含んでいてもよい。硬磁性膜
は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、または、これらの少なくとも一
種を含む合金によって構成することができる。例として
は、CoPtCr、CoPtまたはCoFe等を挙げることができる。
【００３２】図２は本発明に係るＭＲ素子の更に具体的
な構造を示す断面図である。図において、図１に示され
た構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符
号を付してある。ＭＲ膜１１、横バイアス膜１２及び磁
気分離膜１３は非磁性絶縁支持体１０の上に搭載されて
いる。実施例において、一対のリード導電膜１４、１５
を含む。リード導電膜１４、１５はＭＲ膜１１に導通
し、ＭＲ膜１１にセンス電流Ｉｓを流す。リード導電膜
１４、１５は例えばTiW/Taの積層膜よりなる。
な構造を示す断面図である。図において、図１に示され
た構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符
号を付してある。ＭＲ膜１１、横バイアス膜１２及び磁
気分離膜１３は非磁性絶縁支持体１０の上に搭載されて
いる。実施例において、一対のリード導電膜１４、１５
を含む。リード導電膜１４、１５はＭＲ膜１１に導通
し、ＭＲ膜１１にセンス電流Ｉｓを流す。リード導電膜
１４、１５は例えばTiW/Taの積層膜よりなる。
【００３３】図３は本発明に係るＭＲ素子の他の実施例
を示す断面図である。この実施例では、ＭＲ膜１１を最
下層に配置し、その上に、磁気分離膜１３及び横バイア
ス膜１２を積層してある。横バイアス膜１２のうち、磁
化を固定する層磁性膜１２１は磁気分離膜１３に隣接
し、磁性膜１２１の上に反強磁性膜１２２が積層されて
いる。
を示す断面図である。この実施例では、ＭＲ膜１１を最
下層に配置し、その上に、磁気分離膜１３及び横バイア
ス膜１２を積層してある。横バイアス膜１２のうち、磁
化を固定する層磁性膜１２１は磁気分離膜１３に隣接
し、磁性膜１２１の上に反強磁性膜１２２が積層されて
いる。
【００３４】図４は本発明に係るＭＲ素子の他の実施例
を示す断面図である。この実施例では、横バイアス膜１
２のうち、反強磁性膜１２２が磁気分離膜１３に隣接
し、反強磁性膜１２２の上に磁化を固定する層磁性膜１
２１が積層されている。
を示す断面図である。この実施例では、横バイアス膜１
２のうち、反強磁性膜１２２が磁気分離膜１３に隣接
し、反強磁性膜１２２の上に磁化を固定する層磁性膜１
２１が積層されている。
【００３５】図５は本発明に係るＭＲ素子の他の実施例
を示す断面図である。この実施例に示されたＭＲ素子
は、縦バイアス膜１６、１７を含む。縦バイアス膜１
６、１７は、ＭＲ膜１１に対し、縦バイアスを加える。
縦バイアス膜１６、１７は硬磁性膜によって構成でき
る。この場合には、着磁された硬磁性膜より生じる磁場
を利用して、ＭＲ膜１１に均一な縦方向バイアスを加
え、磁区の動きに起因するバルクハウゼンノイズの発生
を阻止できる。硬磁性膜の例はCoPtCrであり、例えば２
０ｎｍ前後の膜厚として形成される。
を示す断面図である。この実施例に示されたＭＲ素子
は、縦バイアス膜１６、１７を含む。縦バイアス膜１
６、１７は、ＭＲ膜１１に対し、縦バイアスを加える。
縦バイアス膜１６、１７は硬磁性膜によって構成でき
る。この場合には、着磁された硬磁性膜より生じる磁場
を利用して、ＭＲ膜１１に均一な縦方向バイアスを加
え、磁区の動きに起因するバルクハウゼンノイズの発生
を阻止できる。硬磁性膜の例はCoPtCrであり、例えば２
０ｎｍ前後の膜厚として形成される。
【００３６】縦バイアス膜１６、１７は反強磁性膜によ
って構成できる。この場合には、反強磁性膜とＭＲ膜１
１との間に生じる交換結合を利用して、ＭＲ膜１１に均
一な縦方向バイアスを加え、磁区の動きに起因するバル
クハウゼンノイズを防止できる。
って構成できる。この場合には、反強磁性膜とＭＲ膜１
１との間に生じる交換結合を利用して、ＭＲ膜１１に均
一な縦方向バイアスを加え、磁区の動きに起因するバル
クハウゼンノイズを防止できる。
【００３７】図６は本発明に係るＭＲ素子の他の実施例
を示す断面図である。この実施例では、磁気分離膜１３
を、例えばAl2O3等の非磁性絶縁膜によって構成し、横
バイアス膜１２をリード電極１４、１５及びＭＲ素子１
１から電気的に分離してある。従って、横バイアス膜１
２は、センス電流Ｉｓの影響を全く受けなくなる。
を示す断面図である。この実施例では、磁気分離膜１３
を、例えばAl2O3等の非磁性絶縁膜によって構成し、横
バイアス膜１２をリード電極１４、１５及びＭＲ素子１
１から電気的に分離してある。従って、横バイアス膜１
２は、センス電流Ｉｓの影響を全く受けなくなる。
【００３８】図７は本発明に係るＭＲ素子の他の実施例
を示す分解斜視図である。図において、図１に示された
構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号
を付してある。横バイアス膜１２は、縦方向の両端が、
ＭＲ膜１１の縦方向の両端よりも、寸法△ｄ１だけ外側
に位置するような平面積を有する。こうすることによ
り、横バイアス膜１２の形状や、磁性膜１２１と反強磁
性膜１２２との間の交換結合の不安定性に起因する磁気
異方性の分散の影響を、横バイアス量に反映させないＭ
Ｒ素子を得ることができる。寸法△ｄ１は、０．１μｍ
以上に選定する。寸法△ｄ１のとり得る範囲は、主とし
て、ＭＲ素子１２の縦方向長さ（トラック幅）によって
定まる。ＭＲ素子１２のトラック幅が１．０μｍ以上で
ある場合は、寸法△ｄ１は、好ましくは、０．２〜２．
０μｍに選定する。ＭＲ素子１２のトラック幅が１．０
μｍ未満である場合は、寸法△ｄ１は、好ましくは、
０．１０〜１．２０μｍの範囲に選定する。
を示す分解斜視図である。図において、図１に示された
構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号
を付してある。横バイアス膜１２は、縦方向の両端が、
ＭＲ膜１１の縦方向の両端よりも、寸法△ｄ１だけ外側
に位置するような平面積を有する。こうすることによ
り、横バイアス膜１２の形状や、磁性膜１２１と反強磁
性膜１２２との間の交換結合の不安定性に起因する磁気
異方性の分散の影響を、横バイアス量に反映させないＭ
Ｒ素子を得ることができる。寸法△ｄ１は、０．１μｍ
以上に選定する。寸法△ｄ１のとり得る範囲は、主とし
て、ＭＲ素子１２の縦方向長さ（トラック幅）によって
定まる。ＭＲ素子１２のトラック幅が１．０μｍ以上で
ある場合は、寸法△ｄ１は、好ましくは、０．２〜２．
０μｍに選定する。ＭＲ素子１２のトラック幅が１．０
μｍ未満である場合は、寸法△ｄ１は、好ましくは、
０．１０〜１．２０μｍの範囲に選定する。
【００３９】図８は図７に示したＭＲ素子の具体的な構
造を示す断面図である。図において、図７に示された構
成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を
付してある。横バイアス膜１２は、支持体１０の一面上
に形成されており、その表面に磁気分離膜１３が付着さ
れている。ＭＲ素子１１は磁気分離層１３の上に形成さ
れている。また、横バイアス膜１２は、縦方向の両端
が、ＭＲ膜１１の縦方向の両端よりも、△ｄ１だけ外側
に位置する。図７、図８の実施例おいてもＭＲ膜１１及
びリード導体膜１４、１５を支持体１０の上に形成し、
その上に横バイアス層１２を形成してもよい。
造を示す断面図である。図において、図７に示された構
成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を
付してある。横バイアス膜１２は、支持体１０の一面上
に形成されており、その表面に磁気分離膜１３が付着さ
れている。ＭＲ素子１１は磁気分離層１３の上に形成さ
れている。また、横バイアス膜１２は、縦方向の両端
が、ＭＲ膜１１の縦方向の両端よりも、△ｄ１だけ外側
に位置する。図７、図８の実施例おいてもＭＲ膜１１及
びリード導体膜１４、１５を支持体１０の上に形成し、
その上に横バイアス層１２を形成してもよい。
【００４０】図９は図７に示したＭＲ素子の更に別の具
体的な構造を示す断面図である。図において、図７及び
図８に示された構成部分と同一の構成部分については同
一の参照符号を付してある。この実施例に示されたＭＲ
素子は、縦バイアス膜１６、１７を含む。縦バイアス膜
１６、１７の機能については既に述べた通りである。次
に、図７〜図９に示したＭＲ素子の製造方法について、
図１０〜図１４を参照して説明する。まず、図１０に示
すように、支持体１０の表面に、磁性膜１２１及び反強
磁性膜１２２を、スパッタ等の手段によって成膜する。
磁性膜１２１及び反強磁性膜１２２の組成、材料及び厚
み等は、既に述べた通りである。
体的な構造を示す断面図である。図において、図７及び
図８に示された構成部分と同一の構成部分については同
一の参照符号を付してある。この実施例に示されたＭＲ
素子は、縦バイアス膜１６、１７を含む。縦バイアス膜
１６、１７の機能については既に述べた通りである。次
に、図７〜図９に示したＭＲ素子の製造方法について、
図１０〜図１４を参照して説明する。まず、図１０に示
すように、支持体１０の表面に、磁性膜１２１及び反強
磁性膜１２２を、スパッタ等の手段によって成膜する。
磁性膜１２１及び反強磁性膜１２２の組成、材料及び厚
み等は、既に述べた通りである。
【００４１】次に、図１１に示すように、横バイアス膜
１２を、必要な縦方向寸法となるようにパターンニング
する。パターンニングは、フォトリソグラフィ工程及び
ミリングまたはケミカルエッチング等を適用して行う。
１２を、必要な縦方向寸法となるようにパターンニング
する。パターンニングは、フォトリソグラフィ工程及び
ミリングまたはケミカルエッチング等を適用して行う。
【００４２】次に、図１２に示すように、横バイアス膜
１２の表面に、磁気分離膜１３をスパッタ等の手段によ
って付着させる。
１２の表面に、磁気分離膜１３をスパッタ等の手段によ
って付着させる。
【００４３】次に、図１３に示すように、磁気分離膜１
３の表面にＭＲ膜１１を成膜する。ＭＲ膜１１は、スパ
ッタ及びメッキの併用によって成膜することができる次
に、図１４に示すように、ＭＲ膜１１をパターンニング
する。パターンニングは、フォトリソグラフィ工程及び
ミリングまたはケミカルエッチング等を適用して行う。
これにより、ＭＲ膜１１の縦方向の両端が、横バイアス
膜１２の縦方向の両端から、それぞれ、△ｄ１だけ内側
に位置するパターンが得られる。この後、リード電極、
縦バイアス膜等を成膜する。
３の表面にＭＲ膜１１を成膜する。ＭＲ膜１１は、スパ
ッタ及びメッキの併用によって成膜することができる次
に、図１４に示すように、ＭＲ膜１１をパターンニング
する。パターンニングは、フォトリソグラフィ工程及び
ミリングまたはケミカルエッチング等を適用して行う。
これにより、ＭＲ膜１１の縦方向の両端が、横バイアス
膜１２の縦方向の両端から、それぞれ、△ｄ１だけ内側
に位置するパターンが得られる。この後、リード電極、
縦バイアス膜等を成膜する。
【００４４】図１〜図６に示したＭＲ素子を得る場合
は、図１０〜図１３の工程まで進んだ後、図１４のパタ
ーンニング工程において、横バイアス膜１２、磁気分離
膜１３及びＭＲ膜１１の縦方向寸法を合わせる。
は、図１０〜図１３の工程まで進んだ後、図１４のパタ
ーンニング工程において、横バイアス膜１２、磁気分離
膜１３及びＭＲ膜１１の縦方向寸法を合わせる。
【００４５】本発明に係るＭＲ素子の代表的適用例は、
薄膜磁気ヘッドである。本発明に係るＭＲ素子は、薄膜
磁気ヘッドにおいて、読み取り素子として用いられる。
図１５は上述したＭＲ素子を読み取り素子として用い、
誘導型ＭＲ素子を書き込み素子として用いた薄膜磁気ヘ
ッドの拡大断面図を示している。図示の薄膜磁気ヘッド
は、スライダ１の上に本発明に係るＭＲ素子で構成され
た読み取り素子３及び誘導型ＭＲ素子でなる書き込み素
子２を有する。
薄膜磁気ヘッドである。本発明に係るＭＲ素子は、薄膜
磁気ヘッドにおいて、読み取り素子として用いられる。
図１５は上述したＭＲ素子を読み取り素子として用い、
誘導型ＭＲ素子を書き込み素子として用いた薄膜磁気ヘ
ッドの拡大断面図を示している。図示の薄膜磁気ヘッド
は、スライダ１の上に本発明に係るＭＲ素子で構成され
た読み取り素子３及び誘導型ＭＲ素子でなる書き込み素
子２を有する。
【００４６】スライダ１はセラミック構造体で構成さ
れ、Al2O3-TiC等でなる基体の上にAl2O3またはSiO2等で
なる絶縁膜３２が設けられている。スライダ１は磁気デ
ィスクと対向する一面側に空気ベアリング面（以下ＡＢ
Ｓと称する）を有する。スライダ１としては、磁気ディ
スクと対向する面側にレール部を設け、レール部の表面
をＡＢＳとして利用するタイプの外に、磁気ディスクと
対向する面側がレール部を持たない平面状であって、平
面のほぼ全面をＡＢＳとして利用するタイプ等も知られ
ている。参照符号ａ１は磁気ディスク回転方向を示す。
れ、Al2O3-TiC等でなる基体の上にAl2O3またはSiO2等で
なる絶縁膜３２が設けられている。スライダ１は磁気デ
ィスクと対向する一面側に空気ベアリング面（以下ＡＢ
Ｓと称する）を有する。スライダ１としては、磁気ディ
スクと対向する面側にレール部を設け、レール部の表面
をＡＢＳとして利用するタイプの外に、磁気ディスクと
対向する面側がレール部を持たない平面状であって、平
面のほぼ全面をＡＢＳとして利用するタイプ等も知られ
ている。参照符号ａ１は磁気ディスク回転方向を示す。
【００４７】読み取り素子３は、絶縁膜３２の内部に埋
設されている。参照符号１４、１５はＭＲ素子３に給電
するリード導電膜である。参照符号３１は下部シールド
膜であり、センダスト、パーマロイまたは窒化鉄などの
磁性膜によって構成されている。参照符号２１は上部シ
ールド膜（下部磁性膜を兼ねている）であり、パーマロ
イまたは窒化鉄などの磁性膜によって構成されている。
設されている。参照符号１４、１５はＭＲ素子３に給電
するリード導電膜である。参照符号３１は下部シールド
膜であり、センダスト、パーマロイまたは窒化鉄などの
磁性膜によって構成されている。参照符号２１は上部シ
ールド膜（下部磁性膜を兼ねている）であり、パーマロ
イまたは窒化鉄などの磁性膜によって構成されている。
【００４８】読み取り素子３は、図１〜図１３を参照
し、これまで説明してきた本発明に係るＭＲ素子３で構
成されている。このため、本発明に係るＭＲ素子の有す
る作用、効果がそのまま発揮される。
し、これまで説明してきた本発明に係るＭＲ素子３で構
成されている。このため、本発明に係るＭＲ素子の有す
る作用、効果がそのまま発揮される。
【００４９】書き込み素子２は、上部シールド膜を兼ね
ている下部磁性膜２１、上部磁性膜２２、コイル膜２
３、アルミナ等でなるギャップ膜２４、有機樹脂で構成
された絶縁膜２５及び保護膜２６などを有して、絶縁膜
３２の上に積層されている。下部磁性膜２１及び上部磁
性膜２２の先端部は微小厚みのギャップ膜２４を隔てて
対向するポール部Ｐ１、Ｐ２となっており、ポール部Ｐ
１、Ｐ２において書き込みを行なう。下部磁性膜２１及
び上部磁性膜２２は、そのヨーク部がポール部Ｐ１、Ｐ
２とは反対側にあるバックギャップ部において、磁気回
路を完成するように互いに結合されている。絶縁膜２５
の上に、ヨーク部の結合部のまわりを渦巻状にまわるよ
うに、コイル膜２３を形成してある。
ている下部磁性膜２１、上部磁性膜２２、コイル膜２
３、アルミナ等でなるギャップ膜２４、有機樹脂で構成
された絶縁膜２５及び保護膜２６などを有して、絶縁膜
３２の上に積層されている。下部磁性膜２１及び上部磁
性膜２２の先端部は微小厚みのギャップ膜２４を隔てて
対向するポール部Ｐ１、Ｐ２となっており、ポール部Ｐ
１、Ｐ２において書き込みを行なう。下部磁性膜２１及
び上部磁性膜２２は、そのヨーク部がポール部Ｐ１、Ｐ
２とは反対側にあるバックギャップ部において、磁気回
路を完成するように互いに結合されている。絶縁膜２５
の上に、ヨーク部の結合部のまわりを渦巻状にまわるよ
うに、コイル膜２３を形成してある。
【００５０】図１５は本発明の適用できる薄膜磁気ヘッ
ドの一例を示すに過ぎない。本発明に係るＭＲ素子は、
読み取り素子として、各種のタイプの薄膜磁気ヘッドに
適用できる。
ドの一例を示すに過ぎない。本発明に係るＭＲ素子は、
読み取り素子として、各種のタイプの薄膜磁気ヘッドに
適用できる。
【００５１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば次の
ような効果を得ることができる。 （ａ）センス電流や、外乱磁界に影響されずに、常に一
定の横バイアスを加え得るＭＲ素子及び薄膜磁気ヘッド
を提供することができる。 （ｂ）素子間の特性ばらつきが小さく、従って、高歩留
で製造し得るＭＲ素子及び薄膜磁気ヘッドを提供するこ
とができる。 （ｃ）ノイズの少ない高品質のＭＲ素子及び薄膜磁気ヘ
ッドを提供することができる。
ような効果を得ることができる。 （ａ）センス電流や、外乱磁界に影響されずに、常に一
定の横バイアスを加え得るＭＲ素子及び薄膜磁気ヘッド
を提供することができる。 （ｂ）素子間の特性ばらつきが小さく、従って、高歩留
で製造し得るＭＲ素子及び薄膜磁気ヘッドを提供するこ
とができる。 （ｃ）ノイズの少ない高品質のＭＲ素子及び薄膜磁気ヘ
ッドを提供することができる。
【図１】本発明に係るＭＲ素子の構成を示す分解斜視図
である。
である。
【図２】本発明に係るＭＲ素子の更に具体的な構造を示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】本発明に係るＭＲ素子の他の実施例を示す断面
図である。
図である。
【図４】本発明に係るＭＲ素子の他の実施例を示す断面
図である。
図である。
【図５】本発明に係るＭＲ素子の他の実施例を示す断面
図である。
図である。
【図６】本発明に係るＭＲ素子の他の実施例を示す断面
図である。
図である。
【図７】本発明に係るＭＲ素子の他の実施例を示す分解
斜視図である。
斜視図である。
【図８】本発明に係るＭＲ素子の製造方法に含まれる工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図９】図８の工程の後の工程を示す図である。
【図１０】図９の工程の後の工程を示す図である。
【図１１】図１０の工程の後の工程を示す図である。
【図１２】図１１の工程の後の工程を示す図である。
【図１３】図１２の工程の後の工程を示す図である。
【図１４】図１３の工程の後の工程を示す図である。
【図１５】本発明に係るＭＲ素子を読み取り素子として
用いた薄膜磁気ヘッドの拡大断面図である。
用いた薄膜磁気ヘッドの拡大断面図である。
１１ ＭＲ膜 １２ 横バイアス膜 １３ 磁気分離膜 １４、１５ リード導電膜
Claims (12)
- 【請求項１】 磁気抵抗効果膜と、横バイアス膜とを含
む磁気抵抗効果素子であって、 前記磁気抵抗効果膜は、センス電流が供給され、 前記横バイアス膜は、前記磁気抵抗効果膜において前記
センス電流の流れる方向を縦方向とし、前記縦方向と直
交する方向を横方向としたとき、横方向に磁化されてい
て、その磁化方向が固定され、前記磁気抵抗効果膜に流
れるセンス電流に依存しない横方向のバイアス磁界を、
前記磁気抵抗効果膜に加える磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載された磁気抵抗効果素子
であって、 更に、磁気分離膜を含んでおり、前記磁気分離膜は、前
記磁気抵抗効果膜と、前記横バイアス膜との間に備えら
れている磁気抵抗効果素子。 - 【請求項３】 請求項１または２の何れかに記載された
磁気抵抗効果素子であって、 前記横バイアス膜は、前記磁気抵抗効果膜の上側に備え
られている磁気抵抗効果素子。 - 【請求項４】 請求項１または２の何れかに記載された
磁気抵抗効果素子であって、 前記横バイアス膜は、前記磁気抵抗効果膜の下側に備え
られている磁気抵抗効果素子。 - 【請求項５】 請求項１乃至４の何れかに記載された磁
気抵抗効果素子であって、 前記横バイアス膜は、縦方向の両端が、前記磁気抵抗効
果膜の縦方向の両端よりも外側に位置する磁気抵抗効果
素子。 - 【請求項６】 請求項１乃至５の何れかに記載された磁
気抵抗効果素子であって、 前記横バイアス膜は、反強磁性膜、及び、前記反強磁性
膜との間で交換結合を生じる磁性膜を含む磁気抵抗効果
素子。 - 【請求項７】 請求項１乃至６の何れかに記載された磁
気抵抗効果素子であって、 前記横バイアス膜は、硬磁性膜を含む磁気抵抗効果素
子。 - 【請求項８】 請求項１乃至７の何れかに記載された磁
気抵抗効果素子であって、 更に、縦バイアス膜を含んでおり、前記縦バイアス膜
は、前記磁気抵抗効果素子に対し、縦方向の磁気バイア
スを加える磁気抵抗効果素子。 - 【請求項９】 請求項８に記載された磁気抵抗効果素子
であって、 前記縦バイアス膜は、硬磁性膜でなる磁気抵抗効果素
子。 - 【請求項１０】 請求項８に記載された磁気抵抗効果素
子であって、 前記縦バイアス膜は、反強磁性膜を含む磁気抵抗効果素
子。 - 【請求項１１】 請求項１乃至１０の何れかに記載され
た磁気抵抗効果素子であって、 更に、リード導電膜を含み、前記リード導電膜は前記磁
気抵抗効果膜に導通する磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１２】 スライダと、磁気抵抗効果素子とを含
む薄膜磁気ヘッドであって、 前記スライダは、前記磁気抵抗効果素子を支持してお
り、 前記磁気抵抗効果素子は、請求項１乃至１１の何れかに
記載されたものでなる薄膜磁気ヘッド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10170814A JP2000011331A (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 磁気抵抗効果素子及び薄膜磁気ヘッド |
| US09/334,932 US6353316B1 (en) | 1998-06-18 | 1999-06-17 | Magneto-resistive element and thin film magnetic head comprising the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10170814A JP2000011331A (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 磁気抵抗効果素子及び薄膜磁気ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000011331A true JP2000011331A (ja) | 2000-01-14 |
Family
ID=15911839
Family Applications (1)
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