JP2798016B2 - 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型磁気ヘッド及びその製造方法 - Google Patents
磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型磁気ヘッド及びその製造方法Info
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Description
子、磁気抵抗型磁気ヘッド及びその製造方法に関し、さ
らに詳細に述べれば、永久磁石膜で磁化安定を行って磁
気的雑音を低減する磁気抵抗効果型感磁素子において、
製造歩留まりを向上する素子構造に関するものである。
い、その記録再生に用いる磁気ヘッドとして、磁気抵抗
効果型磁気ヘッド(以下MRヘッドと略称する)が実用
に供されるようになってきた。このMRヘッドの形状
は、一般に図5に示すように、磁気抵抗効果を示す磁性
膜の感磁部1と、感磁部1にセンス電流Jを印加するセ
ンス電流印加手段(電流源)Iと、感磁部1の電気抵抗
変化を検出する感磁部抵抗検出手段(電圧計測部)Vと
から成っている。また、感磁部1の構造は、図6に示す
ように、磁気抵抗効果膜(以下、MR膜と略称する)1
1と非磁性膜12及びMR膜11に適当なバイアス磁化
を付与する隣接軟磁性膜(以下、Soft Adjacent Layer;
SAL膜と略称する)13とから成る。
線性を確保するために、MR膜の印加電流Jに対する磁
化の角度αをおよそ45゜に設定する。このとき、MR
膜11の飽和磁束密度及び膜厚を各々Bm ,tm とし、
SAL膜13の飽和磁束密度及び膜厚を各々Bs ,ts
とすると、SAL膜13の飽和磁束密度と膜厚との積
(Bs ・ts )は、あらかじめ(Bm ・tm )sin4
5゜にほぼ等しくなるように設定される。
も、図7の抵抗−磁界応答曲線に示すように、感磁部1
のMR膜11が特定の磁界で急激に抵抗変化を生じる現
象がしばしば見られた。このようなMR膜11の抵抗の
急激な変化を生じる現象をバルクハウゼンノイズとい
う。このバルクハウゼンノイズの発生原因は、MR膜1
1内に磁区が存在し、その磁区の境界である磁壁が急激
に移動することによるものである。
ては、図5及び図6に示すように、感磁部1の両側に永
久磁石膜2を設け、永久磁石膜2から発生する磁界によ
り感磁部1のMR膜11を単磁区化することが一般的に
行われている。この場合の条件として、永久磁石膜2の
飽和磁束密度及び膜厚を各々Bh ,th とすると、磁束
の連続性を良好に保つためには、永久磁石膜2の飽和磁
束密度と膜厚との積(Bh ・th )を(Bm ・tm )c
os45゜に等しくすることが必要となる。そうする
と、図8に示すような良好なMR抵抗−磁界応答曲線が
得られ、MRヘッドとして望ましい応答曲線になる。
クハウゼンノイズを防止するには、永久磁石膜の飽和磁
束密度及び膜厚を精度よく制御することが必要である。
この永久磁石膜の飽和磁束密度と膜厚は、MRヘッドの
製造工程中で設定する。バルクハウゼンノイズの発生の
有無は、少なくともMRヘッドの素子が形成した後でな
ければ確認できない。従って、その時点でバルクハウゼ
ンノイズの存在が確認されれば、そのMRヘッドの素子
ウェーハは不良とせざるを得ない。
行なうには、既に完了した永久磁石膜の特性を変更する
必要があるが、一般にはこれは、製造プロセス上極めて
困難である。すなわち、従来の永久磁石バイアス型のM
Rヘッドでは、歩留まりを向上し、かつ製造コストを低
減するのは困難であった。
法として、永久磁石膜から発生する磁界を充分に強くす
ることも効果的ではあるが、発生磁界を強くすると、図
8に示す抵抗−磁界応答曲線の半値幅が拡がり、磁界検
出感度が低下するという欠点がある。
気抵抗効果を示す磁性膜で形成される感磁部と、この感
磁部に印加されるセンス電流と、感磁部の両側に設けた
永久磁石膜で形成される磁区安定パタンとを有するMR
素子において、磁区安定パタンの磁化方向とセンス電流
の印加方向とが実質的に非平行であることを特徴とす
る。
膜厚を各々Bm ,tm 、磁性膜の磁化方向とセンス電流
の印加方向とのなす角をα、センス電流の印加方向と永
久磁石膜の磁化方向とのなす角をθ、永久磁石膜の飽和
磁束密度及び膜厚を各々Bh,th とするとき、 (Bm ・tm )cosα≧(Bh ・th )cosθ を満たすように、前記θを定めてもよく、感磁部の磁性
膜の飽和磁束密度及び膜厚を各々Bm ,tm 、磁性膜の
磁化方向と前記センス電流の印加方向とのなす角αがほ
ぼ45°、永久磁石膜の飽和磁束密度及び膜厚を各々B
h ,th とするとき、 (Bm ・tm )cosα<(Bh ・th ) を満たすようにしてもよい。
MR素子と、このMR素子を膜厚方向に両側から磁気シ
ールドとを備えることを特徴とする。
R素子に交流磁界を印加しながらMR素子の抵抗−磁界
応答を測定し、かつこの測定結果に基づいてMR素子の
永久磁石膜の着磁方向を任意に変更し、永久磁石膜の磁
化方向を最適化するようにしたことを特徴とする。
す磁性膜で形成される感磁部と、この感磁部に印加され
るセンス電流と、感磁部の両側に設けた永久磁石膜で形
成される磁区安定パタンを有するMR素子において、磁
区安定パタンの磁化方向が、センス電流印加方向と実質
的に非平行に設定し、その非平行の角度をMR素子形成
後に変化させることにより、磁界検出感度の低下を招く
ことなくバルクハウゼンノイズを抑制する。
して説明する。 (第1の実施の形態)図1は、本発明の第1の実施の形
態を示す構成図である。図1を参照すると、第1の実施
の形態は、飽和磁束密度Bm ,膜厚tm を持つMR膜で
形成される感磁部1の両側に永久磁石膜2を配置する。
また、永久磁石膜2には、それぞれセンス電流印加手段
(電流源)Iと感磁部抵抗測定手段(電圧計測部)Vと
が接続されている。そして、符号15は感磁部1の磁化
方向、符号Jは感磁部1のMR膜(図示せず)に印加さ
れるセンス電流の方向、符号25は永久磁石膜2の磁化
方向をそれぞれ示している。
Bh ,膜厚th は、その積が成膜工程の公差や余裕度を
考慮し、あらかじめ (Bm ・tm )cos45°<(Bh ・th ) ……………… (1) となるように設定しておく。また、大きさについては特
に厳しい制限は必要がない。従って、成膜工程中では飽
和磁束密度,膜厚についての厳しい制御を行なう必要が
ないため、工程の歩留りは向上する。 (第2の実施の形態)図2は、本発明の第2の実施の形
態を示す構成図である。図2を参照すると、第2の実施
の形態では、感磁部1のMR膜の印加センス電流Jと磁
化15とのなす角度をαとする。この角度αは、例え
ば、図8に示すように、抵抗−磁界応答曲線において最
適のバイアスが得れれるように、ほぼ45°に設定す
る。そして、この設定には、図3に示すSAL13の飽
和磁束密度Bs と膜厚ts との積を、あらかじめ、MR
膜の飽和磁束密度Bm と膜厚tm との積のsinα≒s
in45°=2-1/2倍とする。すなわち、 (Bs ・ts )≒(Bm ・tm )sin45° ……………… (2) となる。
磁石膜2の飽和磁束密度及び膜厚を各々Bh ,th とし
たとき、飽和磁束密度Bh と膜厚th との積を(Bm ・
tm)cos45°よりも余裕を持って大きく設定して
いる。従って、このまま、永久磁石膜2の磁化方向25
をセンス電流方向Jと同じ向きに設定するすると、余分
な磁束が発生し、感磁部1に不必要な磁界が電流方向に
加わり、図8に示す磁界−抵抗曲線の半値幅が増大して
感磁感度が低下する。
部のMR膜のセンス電流方向の磁束と、永久磁石膜の同
方向の磁束が等しくなるように、永久磁石膜の磁化25
の方向を設定する。すなわち、永久磁石膜の磁化方向を
θとすると、 (Bh ・th )cosθ≒(Bm ・tm )cos45° …… (3) にθを設定している。 (第3の実施の形態)図4は、本発明の第3の実施の形
態を示す構成図である。図4を参照すると、第3の実施
の形態は、MR素子の具体的な材料構成に関するもので
ある。MR膜11はNiFe膜から成り、Bm ≒850
0G,tm ≒20nmである。また、非磁性膜12には
膜厚10nmのTa膜を用いる。さらに、SAL膜13
は非晶質CoZrMo膜から成り、飽和磁束密度Bs ≒
6000G,膜厚ts ≒20nmである。この場合は条
件式(2) を満足している。
r膜を下地として、飽和磁束密度Bh ≒8000GのC
oCrPt膜を、膜厚th ≒20nmでスパッタ成膜法
により作製している。これは条件式(1) を満足してい
る。そして、さらに条件式(3)を満足するように角度θ
を設定する。
th )≒160000G・nmであり、また、MR膜1
1は(Bm ・tm )cos45°≒120000G・n
mであるので、θ≒41゜に設定すると、条件式(3) を
満足する。 (実施の形態4)図9を参照して本発明の実施の形態4
について説明する。本実施の形態4は、永久磁石膜を感
磁部のMR膜の磁区安定化のバイアス膜とした、MR効
果型磁気ヘッドの例である。本例は、実施の形態3で示
した膜構造の感磁部1と永久磁石膜2とから成るMR素
子を、厚さ2μmのNiFe合金膜の下シールド31
と、厚さ3μmのNiFe合金膜の上シールド32との
間に絶縁層を介して設けたシールド型MRヘッドであ
る。
の高い再生用のMRヘッドを得る。なお、本例では、記
録素子は省略されているが、記録素子と結合した複合型
MRヘッドでも、本発明は容易に実施できることは明白
である。 (実施の形態5) 図10及び図11を参照して本発明の実施の形態5につ
いて説明する。本実施の形態5は、永久磁石膜の着磁に
より磁化方向を決定する製造方法に関するものである。
まず、図10に示すように、本発明にかかわるMRヘッ
ドに、センス電流印加手段IとMR素子の抵抗変化を検
出する電圧検知手段Vを接続する。さらに、磁界−抵抗
応答曲線を得るための抵抗−磁界測定手段、外部交流磁
界Hを印加する交流磁界印加手段、永久磁石膜の磁化方
向を決定する磁化方向回転手段、永久磁石膜に着磁用直
流磁界Hh を印加する着磁手段を備える。
セスを説明する構成図である。図11を参照すると、本
プロセスにかかわる着磁手段は、MR素子(感磁部1,
永久磁石膜2)に交流磁界Hを印加する交流磁界印加手
段41と、抵抗−磁界応答を測定する抵抗−磁界測定手
段42と、その応答からバルクハウゼンノイズの有無を
判定するバルクハウゼン判定回路43と、この判定結果
により着磁磁界の方向を変更する磁界方向回転手段44
と、永久磁石膜2に着磁磁界Hh を印可する着磁手段4
5とから成る。そして、抵抗−磁界測定手段42から求
めた抵抗−磁界応答曲線により、バルクハウゼンノイズ
が生じなくなるように、着磁方向を変更することによ
り、永久磁石膜2の磁化方向をθを最適化する。
により、磁界検出感度の低下を招くことなく、歩留まり
が高くかつバルクハウゼンノイズの発生を抑制したMR
素子、MRヘッド及びその製造方法を提供できる。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
応答曲線を示す図である。
る。
る。
である。
Claims (7)
- 【請求項1】 磁気抵抗効果を示す磁性膜で形成される
感磁部と、この感磁部に印加されるセンス電流と、前記
感磁部の両側に設けた永久磁石膜で形成される磁区安定
パタンとを有する磁気抵抗効果素子において、 前記磁区安定パタンの磁化方向と前記センス電流の印加
方向とが実質的に非平行であることを特徴とする磁気抵
抗効果素子。 - 【請求項2】 前記感磁部の磁性膜の飽和磁束密度及び
膜厚を各々Bm ,tm 、前記磁性膜の磁化方向と前記セ
ンス電流の印加方向とのなす角をα、前記センス電流の
印加方向と前記永久磁石膜の磁化方向とのなす角をθ、
前記永久磁石膜の飽和磁束密度及び膜厚を各々Bh ,t
h とするとき、 (Bm ・tm )cosα≧(Bh ・th )cosθ を満たすように、前記θを定めることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項3】 前記感磁部の磁性膜の飽和磁束密度及び
膜厚を各々Bm ,tm 、前記磁性膜の磁化方向と前記セ
ンス電流の印加方向とのなす角αがほぼ45°、前記永
久磁石膜の飽和磁束密度及び膜厚を各々Bh ,th とす
るとき、 (Bm ・tm )cosα<(Bh ・th ) であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の磁
気抵抗効果素子。 - 【請求項4】 請求項1記載の磁気抵抗効果素子と、こ
の磁気抵抗効果素子を膜厚方向に両側から磁気シールド
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5】 請求項2記載の磁気抵抗効果素子と、こ
の磁気抵抗効果素子を膜厚方向に両側から磁気シールド
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6】 請求項3記載の磁気抵抗効果素子と、こ
の磁気抵抗効果素子を膜厚方向に両側から磁気シールド
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7】 請求項4から6のいずれか1項記載の磁
気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法であって、 前記磁気抵抗効果素子に交流磁界を印加しながら前記磁
気抵抗効果素子の抵抗−磁界応答を測定し、かつこの測
定結果に基づいて前記磁気抵抗効果素子の永久磁石膜の
着磁方向を任意に変更し、前記永久磁石膜の磁化方向を
最適化するようにしたことを特徴とする磁気抵抗効果型
磁気ヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7241572A JP2798016B2 (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型磁気ヘッド及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP7241572A JP2798016B2 (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型磁気ヘッド及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0991627A JPH0991627A (ja) | 1997-04-04 |
JP2798016B2 true JP2798016B2 (ja) | 1998-09-17 |
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ID=17076327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP7241572A Expired - Fee Related JP2798016B2 (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型磁気ヘッド及びその製造方法 |
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3498737B2 (ja) * | 2001-01-24 | 2004-02-16 | ヤマハ株式会社 | 磁気センサの製造方法 |
JP4016857B2 (ja) | 2002-10-18 | 2007-12-05 | ヤマハ株式会社 | 磁気センサ及びその製造方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08221715A (ja) * | 1995-02-17 | 1996-08-30 | Hitachi Ltd | 磁気抵抗効果型磁気ヘッド |
-
1995
- 1995-09-20 JP JP7241572A patent/JP2798016B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0991627A (ja) | 1997-04-04 |
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