JP2833586B2 - 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 - Google Patents
磁気抵抗効果素子及びその製造方法Info
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- JP2833586B2 JP2833586B2 JP15400296A JP15400296A JP2833586B2 JP 2833586 B2 JP2833586 B2 JP 2833586B2 JP 15400296 A JP15400296 A JP 15400296A JP 15400296 A JP15400296 A JP 15400296A JP 2833586 B2 JP2833586 B2 JP 2833586B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果型ヘ
ッド（以下、「ＭＲヘッド」という。）に関し、特に磁
気ディスク装置、磁気テープ装置などの磁気記録装置内
で磁気記録媒体に記録された磁化情報を、磁気抵抗効果
を利用して読み出すＭＲヘッドにおける磁気抵抗効果素
子（以下、「ＭＲ素子」という。）に関するものであ
る。
ッド（以下、「ＭＲヘッド」という。）に関し、特に磁
気ディスク装置、磁気テープ装置などの磁気記録装置内
で磁気記録媒体に記録された磁化情報を、磁気抵抗効果
を利用して読み出すＭＲヘッドにおける磁気抵抗効果素
子（以下、「ＭＲ素子」という。）に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ＭＲ素子は、磁化の方向とセンス電流の
方向とのなす角度によって抵抗が変化することを利用し
て情報を検出する素子であり、磁界の変化に対して高感
度を有することから磁気記録装置の再生ヘッドとして用
いられている。磁気抵抗効果を有する材料としては、軟
磁性材料のＮｉＦｅ等が用いられている。
方向とのなす角度によって抵抗が変化することを利用し
て情報を検出する素子であり、磁界の変化に対して高感
度を有することから磁気記録装置の再生ヘッドとして用
いられている。磁気抵抗効果を有する材料としては、軟
磁性材料のＮｉＦｅ等が用いられている。
【０００３】磁気記録媒体に書き込まれた磁気的情報に
対して、線形応答性を示す効率のよい再生ヘッドとして
ＮｉＦｅを使用するには、ＮｉＦｅに流すセンス電流と
ＮｉＦｅの磁化方向のなす角度（以下、「バイアス角
度」という。）を所定の値（望ましくは４５度）に設定
するためのバイアス手段を具備しなければならない。こ
のようなバイアス手段としては、種々の技術が開示され
ているが、この中で実願昭５９−４８２０１号公報に開
示されたＭＲヘッドにおいては、軟磁性体横バイアス層
上に非磁性導電体層と磁気抵抗効果層（以下、「ＭＲ
層」という。）とを順次積層した構造により、良好なバ
イアス角度が得られ、線形応答性に優れたＭＲヘッドが
実現できることが示されている。
対して、線形応答性を示す効率のよい再生ヘッドとして
ＮｉＦｅを使用するには、ＮｉＦｅに流すセンス電流と
ＮｉＦｅの磁化方向のなす角度（以下、「バイアス角
度」という。）を所定の値（望ましくは４５度）に設定
するためのバイアス手段を具備しなければならない。こ
のようなバイアス手段としては、種々の技術が開示され
ているが、この中で実願昭５９−４８２０１号公報に開
示されたＭＲヘッドにおいては、軟磁性体横バイアス層
上に非磁性導電体層と磁気抵抗効果層（以下、「ＭＲ
層」という。）とを順次積層した構造により、良好なバ
イアス角度が得られ、線形応答性に優れたＭＲヘッドが
実現できることが示されている。
【０００４】例えば、図９に示すような磁区制御膜２８
１，２８２を有する一般的なシールド型ＭＲヘッドにお
いて、センス電流は電極膜２９１、２９２からＭＲ層２
７のみならず非磁性導電体層２６及び軟磁性体横バイア
ス層２５にも分流する。したがって、このような構造に
おいては、ＭＲ層２７及び非磁性導電体層２６に分流し
たセンス電流により、軟磁性体横バイアス層２５の面内
を通りかつセンス電流の方向に対して垂直方向の磁界が
発生し、この磁界により軟磁性体横バイアス層２５の磁
化方向が回転する。このため、センス電流の方向に対し
て垂直方向に磁化した軟磁性体横バイアス層２５は、そ
の周囲に磁界を発生し、その一部がＭＲ層２７に印加さ
れる。一方、軟磁性体横バイアス層２５及び非磁性導電
体層２６に分流したセンス電流により、ＭＲ層２７の面
内を通り、センス電流の方向と垂直方向の磁界が生じ、
この磁界の方向は前述の軟磁性体横バイアス層２５の磁
化によって発生する磁界の方向と一致する。つまり、軟
磁性体横バイアス層２５の磁化によって発生する磁界と
センス電流によって生じる磁界とがＭＲ層２７にバイア
ス磁界として印加される。このバイアス磁界は、ＭＲ層
２７の磁化をセンス電流に対して回転させ、ＭＲ層２７
のバイアス角度を所定の値（理想的には４５度）とし、
線形応答性に優れたＭＲヘッドを実現する。なお、図９
のシールド型ＭＲヘッドでは、前述の構成要素の他に、
基板２１、基板保護膜２２、第１のシールド膜２３、第
１のギャップ膜２４、第２のギャップ膜３０、第２のシ
ールド膜３１、保護膜３２等を備えている。
１，２８２を有する一般的なシールド型ＭＲヘッドにお
いて、センス電流は電極膜２９１、２９２からＭＲ層２
７のみならず非磁性導電体層２６及び軟磁性体横バイア
ス層２５にも分流する。したがって、このような構造に
おいては、ＭＲ層２７及び非磁性導電体層２６に分流し
たセンス電流により、軟磁性体横バイアス層２５の面内
を通りかつセンス電流の方向に対して垂直方向の磁界が
発生し、この磁界により軟磁性体横バイアス層２５の磁
化方向が回転する。このため、センス電流の方向に対し
て垂直方向に磁化した軟磁性体横バイアス層２５は、そ
の周囲に磁界を発生し、その一部がＭＲ層２７に印加さ
れる。一方、軟磁性体横バイアス層２５及び非磁性導電
体層２６に分流したセンス電流により、ＭＲ層２７の面
内を通り、センス電流の方向と垂直方向の磁界が生じ、
この磁界の方向は前述の軟磁性体横バイアス層２５の磁
化によって発生する磁界の方向と一致する。つまり、軟
磁性体横バイアス層２５の磁化によって発生する磁界と
センス電流によって生じる磁界とがＭＲ層２７にバイア
ス磁界として印加される。このバイアス磁界は、ＭＲ層
２７の磁化をセンス電流に対して回転させ、ＭＲ層２７
のバイアス角度を所定の値（理想的には４５度）とし、
線形応答性に優れたＭＲヘッドを実現する。なお、図９
のシールド型ＭＲヘッドでは、前述の構成要素の他に、
基板２１、基板保護膜２２、第１のシールド膜２３、第
１のギャップ膜２４、第２のギャップ膜３０、第２のシ
ールド膜３１、保護膜３２等を備えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述の構造（図９参
照）、すなわち軟磁性体横バイアス層２５、非磁性導電
体層２６及びＭＲ層２７を積層した構造を有するＭＲヘ
ッドにおいては、ＭＲヘッドの出力を増大させるため
に、軟磁性体横バイアス層２５、非磁性導電体層２６及
びＭＲ層２７の薄膜化が進められている。例えば、ＭＲ
層２７については、従来２５［ｎｍ］〜３０［ｎｍ］程
度の膜厚が一般に用いられていたが、薄膜化に伴い、例
えば１５［ｎｍ］〜２０［ｎｍ］程度の膜厚とされる。
これによって、ＭＲ層２７に適切なバイアス磁界を印加
するためには、軟磁性体横バイアス層２５の膜厚も薄く
する必要がある。
照）、すなわち軟磁性体横バイアス層２５、非磁性導電
体層２６及びＭＲ層２７を積層した構造を有するＭＲヘ
ッドにおいては、ＭＲヘッドの出力を増大させるため
に、軟磁性体横バイアス層２５、非磁性導電体層２６及
びＭＲ層２７の薄膜化が進められている。例えば、ＭＲ
層２７については、従来２５［ｎｍ］〜３０［ｎｍ］程
度の膜厚が一般に用いられていたが、薄膜化に伴い、例
えば１５［ｎｍ］〜２０［ｎｍ］程度の膜厚とされる。
これによって、ＭＲ層２７に適切なバイアス磁界を印加
するためには、軟磁性体横バイアス層２５の膜厚も薄く
する必要がある。
【０００６】しかし、従来の軟磁性体横バイアス層２５
は、図１０に示すように膜厚が約２０［ｎｍ］程度にな
ると飽和磁束密度（以下、「Ｂs 」という。) が急激に
小さくなり、ＭＲ層に適切なバイアス磁界を印加できな
くなる。これを補うために膜厚を増やすという方法が用
いられているが、この方法ではヘッドの再生出力の低下
を招くという問題がある。
は、図１０に示すように膜厚が約２０［ｎｍ］程度にな
ると飽和磁束密度（以下、「Ｂs 」という。) が急激に
小さくなり、ＭＲ層に適切なバイアス磁界を印加できな
くなる。これを補うために膜厚を増やすという方法が用
いられているが、この方法ではヘッドの再生出力の低下
を招くという問題がある。
【０００７】その理由について説明する。ＭＲヘッドの
再生出力（Ｖ）は、ＭＲ層２７に流れる電流（Ｉ）とＭ
Ｒ層２７の抵抗変化量（△Ｒ）の積（Ｖ＝Ｉ×△Ｒ）で
表される。つまり、ＶはＩに比例する。一方、Ｉは電極
膜２９１，２９２に流れるセンス電流によって規定され
るが、電極膜２９１，２９２からのセンス電流はＭＲ膜
２７だけでなく軟磁性体横バイアス層２５及び非磁性導
電体層２６にも分流する。その分流量は、それぞれの膜
厚が厚く、また比抵抗が小さいほど多くなる。ここで、
軟磁性体横バイアス層２５の膜厚を薄くすると、図１０
に示すようにＢs が減少してしまうので、これを補うた
めに膜厚を増やさざるを得ず、また、比抵抗も膜厚の増
大とともに減少する傾向がある。これらの作用が重なっ
て軟磁性体横バイアス層２５に分流する電流が増大し、
ＭＲ膜２７のＩが減少する。つまり、再生出力を低下さ
せてしまう。
再生出力（Ｖ）は、ＭＲ層２７に流れる電流（Ｉ）とＭ
Ｒ層２７の抵抗変化量（△Ｒ）の積（Ｖ＝Ｉ×△Ｒ）で
表される。つまり、ＶはＩに比例する。一方、Ｉは電極
膜２９１，２９２に流れるセンス電流によって規定され
るが、電極膜２９１，２９２からのセンス電流はＭＲ膜
２７だけでなく軟磁性体横バイアス層２５及び非磁性導
電体層２６にも分流する。その分流量は、それぞれの膜
厚が厚く、また比抵抗が小さいほど多くなる。ここで、
軟磁性体横バイアス層２５の膜厚を薄くすると、図１０
に示すようにＢs が減少してしまうので、これを補うた
めに膜厚を増やさざるを得ず、また、比抵抗も膜厚の増
大とともに減少する傾向がある。これらの作用が重なっ
て軟磁性体横バイアス層２５に分流する電流が増大し、
ＭＲ膜２７のＩが減少する。つまり、再生出力を低下さ
せてしまう。
【０００８】また、ＭＲ層２７に適切なバイアス磁界を
印加させるもう一つの方法として、軟磁性体横バイアス
層２５のＢs を増加させるという方法がある。具体的に
は軟磁性体横バイアス層２５中の強磁性体元素の添加量
を増加させる方法であるが、強磁性体元素の添加量をむ
やみに増加させると、センス電流による磁界では磁化が
飽和せずＭＲ層に適切なバイアス磁界を印加できないこ
と、及びヘッドの出力波形にノイズを生じさせるなどの
問題がある。
印加させるもう一つの方法として、軟磁性体横バイアス
層２５のＢs を増加させるという方法がある。具体的に
は軟磁性体横バイアス層２５中の強磁性体元素の添加量
を増加させる方法であるが、強磁性体元素の添加量をむ
やみに増加させると、センス電流による磁界では磁化が
飽和せずＭＲ層に適切なバイアス磁界を印加できないこ
と、及びヘッドの出力波形にノイズを生じさせるなどの
問題がある。
【０００９】その理由について説明する。軟磁性体横バ
イアス層２５のＢs を増加させるために、軟磁性体横バ
イアス層２５中の強磁性体元素の添加量をむやみに増加
させると軟磁性体横バイアス層２５の異方性磁界（以
下、「Ｈk 」という。）も増大してしまう。その結果、
ＭＲ層２７に流れるＩによる磁界では磁化が飽和しなく
なり、ＭＲ層２７に適切なバイアス磁界を印加できなく
なる。また、磁化困難軸方向の保磁力（以下、
「Ｈc,h 」という。）も増大し、大きな磁気ヒステリシ
スによってヘッドの出力波形にノイズを生じさせてしま
う。
イアス層２５のＢs を増加させるために、軟磁性体横バ
イアス層２５中の強磁性体元素の添加量をむやみに増加
させると軟磁性体横バイアス層２５の異方性磁界（以
下、「Ｈk 」という。）も増大してしまう。その結果、
ＭＲ層２７に流れるＩによる磁界では磁化が飽和しなく
なり、ＭＲ層２７に適切なバイアス磁界を印加できなく
なる。また、磁化困難軸方向の保磁力（以下、
「Ｈc,h 」という。）も増大し、大きな磁気ヒステリシ
スによってヘッドの出力波形にノイズを生じさせてしま
う。
【００１０】
【発明の目的】本発明の目的は、薄い膜厚においても大
きなＢs （例えば６５００［Ｇａｕｓｓ］以上）、小さ
なＨk （例えば８［Ｏｅ］以下）及び小さなＨc,h （例
えば０．５［Ｏｅ］以下）を有することによって、薄い
膜厚でもＭＲ膜２７に安定した適切なバイアス磁界を印
加でき、さらに磁化の飽和が早くヘッドの出力波形にノ
イズを生じさせないような軟磁性体横バイアス層を有す
るＭＲ素子及びその製造方法を提供することである。
きなＢs （例えば６５００［Ｇａｕｓｓ］以上）、小さ
なＨk （例えば８［Ｏｅ］以下）及び小さなＨc,h （例
えば０．５［Ｏｅ］以下）を有することによって、薄い
膜厚でもＭＲ膜２７に安定した適切なバイアス磁界を印
加でき、さらに磁化の飽和が早くヘッドの出力波形にノ
イズを生じさせないような軟磁性体横バイアス層を有す
るＭＲ素子及びその製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係るＭＲ素子
は、軟磁性体横バイアス層、非磁性導電体層、ＭＲ層を
備えたものである。そして、軟磁性体横バイアス層は、
Ｔａ層とＣｏＺｒＭｏ層との積層体（以下、「Ｔａ／Ｃ
ｏＺｒＭｏ」という。）を１構成単位として２構成単位
以上の多層膜である。軟磁性体横バイアス膜中のＣｏＺ
ｒＭｏの組成は、例えばＣｏ100-x-y Ｚｒx Ｍｏy （３
≦ｘ≦１３）［原子百分率］の範囲内である。また、上
記ＭＲ素子に対して、例えば、３０［Ｏｅ］以上の外部
磁場を印加しながら、２００℃以上３５０℃以下の温度
で、１時間以上２０時間以下の熱処理を行うことを特徴
とする。
は、軟磁性体横バイアス層、非磁性導電体層、ＭＲ層を
備えたものである。そして、軟磁性体横バイアス層は、
Ｔａ層とＣｏＺｒＭｏ層との積層体（以下、「Ｔａ／Ｃ
ｏＺｒＭｏ」という。）を１構成単位として２構成単位
以上の多層膜である。軟磁性体横バイアス膜中のＣｏＺ
ｒＭｏの組成は、例えばＣｏ100-x-y Ｚｒx Ｍｏy （３
≦ｘ≦１３）［原子百分率］の範囲内である。また、上
記ＭＲ素子に対して、例えば、３０［Ｏｅ］以上の外部
磁場を印加しながら、２００℃以上３５０℃以下の温度
で、１時間以上２０時間以下の熱処理を行うことを特徴
とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明に係るＭＲ素子の一実施形
態における軟磁性体横バイアス層の諸特性について詳述
する。
態における軟磁性体横バイアス層の諸特性について詳述
する。
【００１３】まず、ガラス基板上に、スパッタ法を用い
て、第１のＴａ層、第１のＣｏＺｒＭｏ層、第２のＴａ
層、第２のＣｏＺｒＭｏ層、及びＴａ層を、図１に示す
ような層厚及びＣｏＺｒＭｏ組成で、順次積層成膜した
評価用試料Ａ、Ｂ、Ｃを作製した。このとき、スパッタ
成膜時に７５［Ｏｅ］の磁界を印加することによって、
ＣｏＺｒＭｏ層に一軸磁気異方性を付与した。
て、第１のＴａ層、第１のＣｏＺｒＭｏ層、第２のＴａ
層、第２のＣｏＺｒＭｏ層、及びＴａ層を、図１に示す
ような層厚及びＣｏＺｒＭｏ組成で、順次積層成膜した
評価用試料Ａ、Ｂ、Ｃを作製した。このとき、スパッタ
成膜時に７５［Ｏｅ］の磁界を印加することによって、
ＣｏＺｒＭｏ層に一軸磁気異方性を付与した。
【００１４】また、このようにして用意された試料Ａ、
Ｂ、Ｃについて、振動試料型磁力計を用いて、Ｂs 、Ｈ
k 、Ｈc,h 及び磁化容易軸方向の保持力（以下、「Ｈ
c,e 」という。）を測定した。
Ｂ、Ｃについて、振動試料型磁力計を用いて、Ｂs 、Ｈ
k 、Ｈc,h 及び磁化容易軸方向の保持力（以下、「Ｈ
c,e 」という。）を測定した。
【００１５】測定後、これらの試料を８×１０-5［Ｐ
ａ］以下の真空中で磁化容易軸方向に８００［Ｏｅ］の
外部磁場を印加しながら２７０℃で１時間熱処理した。
熱処理後、同時にＢs 、Ｈk 、Ｈc,h 及びＨc,e を測定
した。図２にそれらの結果を示す。
ａ］以下の真空中で磁化容易軸方向に８００［Ｏｅ］の
外部磁場を印加しながら２７０℃で１時間熱処理した。
熱処理後、同時にＢs 、Ｈk 、Ｈc,h 及びＨc,e を測定
した。図２にそれらの結果を示す。
【００１６】図２に示すようにＣｏＺｒＭｏの膜厚が１
０［ｎｍ］の場合でも、Ｔａ膜を下地として積層するこ
とによって、また成膜後に磁場中熱処理をすることによ
って、Ｂs ≧６５００［Ｇａｕｓｓ］、Ｈk ≦８［Ｏ
ｅ］、Ｈc,h ≦０．５［Ｏｅ］の特性が実現しているこ
とがわかる。磁場中熱処理は、Ｈk とＨc,h を減少させ
る効果がある。
０［ｎｍ］の場合でも、Ｔａ膜を下地として積層するこ
とによって、また成膜後に磁場中熱処理をすることによ
って、Ｂs ≧６５００［Ｇａｕｓｓ］、Ｈk ≦８［Ｏ
ｅ］、Ｈc,h ≦０．５［Ｏｅ］の特性が実現しているこ
とがわかる。磁場中熱処理は、Ｈk とＨc,h を減少させ
る効果がある。
【００１７】また、軟磁性体横バイアス層は、Ｔａ／Ｃ
ｏＺｒＭｏを１構成単位として上記のように２構成単位
とする場合のみに限らず、例えば３構成単位の場合でも
下記に示すように同様の結果が得られた。
ｏＺｒＭｏを１構成単位として上記のように２構成単位
とする場合のみに限らず、例えば３構成単位の場合でも
下記に示すように同様の結果が得られた。
【００１８】ガラス基板上にスパッタ法を用いて、第１
のＴａ層、第１のＣｏＺｒＭｏ層、第２のＴａ層、第２
のＣｏＺｒＭｏ層、第３のＴａ層、第３のＣｏＺｒＭｏ
層、及びＴａ層を、図３に示すような層厚及びＣｏＺｒ
Ｍｏ組成で、順次積層成膜し、評価用試料Ｄを作製し
た。なお、このとき、スパッタ成膜時に７５０［Ｏｅ］
の磁界を印加することによって、ＣｏＺｒＭｏ層に一軸
磁気異方性を付与した。次に、これらの試料を、８×１
０-5［Ｐａ］以下の真空中で磁化容易軸方向に５５０
［Ｏｅ］の外部磁場を印加しながら２５０℃で１７時間
熱処理した。
のＴａ層、第１のＣｏＺｒＭｏ層、第２のＴａ層、第２
のＣｏＺｒＭｏ層、第３のＴａ層、第３のＣｏＺｒＭｏ
層、及びＴａ層を、図３に示すような層厚及びＣｏＺｒ
Ｍｏ組成で、順次積層成膜し、評価用試料Ｄを作製し
た。なお、このとき、スパッタ成膜時に７５０［Ｏｅ］
の磁界を印加することによって、ＣｏＺｒＭｏ層に一軸
磁気異方性を付与した。次に、これらの試料を、８×１
０-5［Ｐａ］以下の真空中で磁化容易軸方向に５５０
［Ｏｅ］の外部磁場を印加しながら２５０℃で１７時間
熱処理した。
【００１９】このようにして用意された試料Ｄについ
て、振動試料型磁力計を用いて、Ｂs、Ｈk 、Ｈc,h 及
びＨc,e を測定したところ、図４に示すような結果が得
られた。
て、振動試料型磁力計を用いて、Ｂs、Ｈk 、Ｈc,h 及
びＨc,e を測定したところ、図４に示すような結果が得
られた。
【００２０】すなわち、図４に示すように、ＣｏＺｒＭ
ｏの膜厚が６．７［ｎｍ］でかつ軟磁性体横バイアス層
がＴａ／ＣｏＺｒＭｏを１構成単位として３構成単位の
場合においても、Ｂs ≧６５００［Ｇａｕｓｓ］、Ｈk
≦８［Ｏｅ］、Ｈc,h ≦０．５［Ｏｅ］の特性が実現し
ていることがわかる。
ｏの膜厚が６．７［ｎｍ］でかつ軟磁性体横バイアス層
がＴａ／ＣｏＺｒＭｏを１構成単位として３構成単位の
場合においても、Ｂs ≧６５００［Ｇａｕｓｓ］、Ｈk
≦８［Ｏｅ］、Ｈc,h ≦０．５［Ｏｅ］の特性が実現し
ていることがわかる。
【００２１】また、試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを８×１０
-5［Ｐａ］以下の真空中で磁化容易軸方向に５５０［Ｏ
ｅ］の外部磁場を印加しながら４００℃で１時間熱処理
し、振動試料型磁力計でＨc,h 及びＨc,e を測定したと
ころ、どちらも１０［Ｏｅ］以上となった。これは、軟
磁性体横バイアス層の構造変化によってＨc,h 及びＨ
c,eが増加したものと考えられるため、熱処理温度は３
５０℃以下であることが望ましい。熱処理時間が２０時
間を越える場合についても同様にＨc,h 及びＨc,e の増
大が見られた。
-5［Ｐａ］以下の真空中で磁化容易軸方向に５５０［Ｏ
ｅ］の外部磁場を印加しながら４００℃で１時間熱処理
し、振動試料型磁力計でＨc,h 及びＨc,e を測定したと
ころ、どちらも１０［Ｏｅ］以上となった。これは、軟
磁性体横バイアス層の構造変化によってＨc,h 及びＨ
c,eが増加したものと考えられるため、熱処理温度は３
５０℃以下であることが望ましい。熱処理時間が２０時
間を越える場合についても同様にＨc,h 及びＨc,e の増
大が見られた。
【００２２】次に比較例として、軟磁性体横バイアス層
がＣｏＺｒＭｏだけの場合及びＴａ／ＣｏＺｒＭｏの１
構成単位だけの場合の特性について述べる。ガラス基板
上に、スパッタ法を用いて、第１のＴａ層（またはＴａ
層なし）、第１のＣｏＺｒＭｏ層、及びＴａ層の順に、
図５に示すような層厚及びＣｏＺｒＭｏ組成で評価用試
料Ｅ、Ｆ、Ｇを作製した。なお、このとき、スパッタ成
膜時に７５［Ｏｅ］の磁界を印加することによってＣｏ
ＺｒＭｏ層に一軸磁気異方性を付与した。
がＣｏＺｒＭｏだけの場合及びＴａ／ＣｏＺｒＭｏの１
構成単位だけの場合の特性について述べる。ガラス基板
上に、スパッタ法を用いて、第１のＴａ層（またはＴａ
層なし）、第１のＣｏＺｒＭｏ層、及びＴａ層の順に、
図５に示すような層厚及びＣｏＺｒＭｏ組成で評価用試
料Ｅ、Ｆ、Ｇを作製した。なお、このとき、スパッタ成
膜時に７５［Ｏｅ］の磁界を印加することによってＣｏ
ＺｒＭｏ層に一軸磁気異方性を付与した。
【００２３】また、このようにして用意された試料Ｅ、
Ｆ、Ｇについて、振動試料型磁力計を用いて、Ｂs 、Ｈ
k 、Ｈc,h 、及びＨc,e を測定した。測定後、これらの
試料を、８×１０-5［Ｐａ］以下の真空中で磁化容易軸
方向に８００［Ｏｅ］の外部磁場を印加しながら２７０
℃で１時間熱処理した。熱処理後、同様にＢs 、Ｈk、
Ｈc,h 、及びＨc,e を測定した。図６にそれらの結果を
示す。
Ｆ、Ｇについて、振動試料型磁力計を用いて、Ｂs 、Ｈ
k 、Ｈc,h 、及びＨc,e を測定した。測定後、これらの
試料を、８×１０-5［Ｐａ］以下の真空中で磁化容易軸
方向に８００［Ｏｅ］の外部磁場を印加しながら２７０
℃で１時間熱処理した。熱処理後、同様にＢs 、Ｈk、
Ｈc,h 、及びＨc,e を測定した。図６にそれらの結果を
示す。
【００２４】図６の結果より、Ｔａ下地膜が無い場合
（試料Ｅ）は第１のＴａ膜がある場合（試料Ｆ、Ｇ）の
ような熱処理によるＨk の減少は見られず、しかも第１
のＴａ膜がある場合と比べてＨc,h が大きいことがわか
る。すなわち、第１のＴａ膜は、Ｈk を熱処理によって
減少させる効果、及びＨc,h を小さくする効果がある。
（試料Ｅ）は第１のＴａ膜がある場合（試料Ｆ、Ｇ）の
ような熱処理によるＨk の減少は見られず、しかも第１
のＴａ膜がある場合と比べてＨc,h が大きいことがわか
る。すなわち、第１のＴａ膜は、Ｈk を熱処理によって
減少させる効果、及びＨc,h を小さくする効果がある。
【００２５】また、試料Ｆ、Ｇのように軟磁性体横バイ
アス層がＴａ／ＣｏＺｒＭｏの１構成単位の場合では、
磁場中熱処理後に、Ｂs ≧６５００［Ｇａｕｓｓ］、Ｈ
k ≦８［Ｏｅ］、Ｈc,h ≦０．５［Ｏｅ］の特性を全て
実現させるには軟磁性体横バイアス層をＴａ／ＣｏＺｒ
Ｍｏを１構成単位として２構成単位以上の多層膜にする
必要がある。
アス層がＴａ／ＣｏＺｒＭｏの１構成単位の場合では、
磁場中熱処理後に、Ｂs ≧６５００［Ｇａｕｓｓ］、Ｈ
k ≦８［Ｏｅ］、Ｈc,h ≦０．５［Ｏｅ］の特性を全て
実現させるには軟磁性体横バイアス層をＴａ／ＣｏＺｒ
Ｍｏを１構成単位として２構成単位以上の多層膜にする
必要がある。
【００２６】次に、ＣｏＺｒＭｏの組成をＣｏ100-x-y
Ｚｒx Ｍｏy （３≦ｘ≦５、１１≦ｙ≦１３）［原子百
分率］に限定した理由について述べる。まず、Ｂs はＣ
ｏの添加量に依存し添加量が多い程大きいので、Ｂs ≧
６５００［Ｇａｕｓｓ］の特性を実現させるためには、
ＣｏＺｒＭｏを８２［原子百分率］以上にすることが好
ましい。また、Ｈk はＭｏの添加量に依存し添加量が多
い程小さいので、Ｈk≦８［Ｏｅ］の特性を実現させる
ためには、ＣｏＺｒＭｏ中のＭｏを１１［原子百分率］
以上にすることが好ましい。しかし、Ｍｏの添加量を増
加させるとキュリー温度が低下し、１３［原子百分率］
を越えてしまうとキュリー温度が約３００℃以下にまで
低下してしまう。そのため、Ｂs も減少し、Ｂs ≧６５
００［Ｇａｕｓｓ］が実現できなくなってしまう。した
がって、Ｍｏの添加量は１１〜１３［原子百分率］にす
ることが好ましい。また、Ｈc,h はＺｒの添加量に依存
し、添加量が少ないとＨc,h が大きくなる。Ｈc,h ≦
０．５［Ｏｅ］の特性を実現するには、Ｚｒの添加量を
３［原子百分率］以上にすることが好ましい。
Ｚｒx Ｍｏy （３≦ｘ≦５、１１≦ｙ≦１３）［原子百
分率］に限定した理由について述べる。まず、Ｂs はＣ
ｏの添加量に依存し添加量が多い程大きいので、Ｂs ≧
６５００［Ｇａｕｓｓ］の特性を実現させるためには、
ＣｏＺｒＭｏを８２［原子百分率］以上にすることが好
ましい。また、Ｈk はＭｏの添加量に依存し添加量が多
い程小さいので、Ｈk≦８［Ｏｅ］の特性を実現させる
ためには、ＣｏＺｒＭｏ中のＭｏを１１［原子百分率］
以上にすることが好ましい。しかし、Ｍｏの添加量を増
加させるとキュリー温度が低下し、１３［原子百分率］
を越えてしまうとキュリー温度が約３００℃以下にまで
低下してしまう。そのため、Ｂs も減少し、Ｂs ≧６５
００［Ｇａｕｓｓ］が実現できなくなってしまう。した
がって、Ｍｏの添加量は１１〜１３［原子百分率］にす
ることが好ましい。また、Ｈc,h はＺｒの添加量に依存
し、添加量が少ないとＨc,h が大きくなる。Ｈc,h ≦
０．５［Ｏｅ］の特性を実現するには、Ｚｒの添加量を
３［原子百分率］以上にすることが好ましい。
【００２７】したがって、ＣｏＺｒＭｏの組成はＣｏ
100-x-y Ｚｒx Ｍｏy ( ３≦ｘ≦５、１１≦ｙ≦１３）
［原子百分率］の範囲内であることが好ましい。
100-x-y Ｚｒx Ｍｏy ( ３≦ｘ≦５、１１≦ｙ≦１３）
［原子百分率］の範囲内であることが好ましい。
【００２８】以上述べてきたように、軟磁性体横バイア
ス層としてＴａ／ＣｏＺｒＭｏを１構成単位として２層
構成単位以上からなる多層膜を用い、ＣｏＺｒＭｏをＣ
ｏ10 0-x-y Ｚｒx Ｍｏy ( ３≦ｘ≦５、１１≦ｙ≦１
３）［原子百分率］の範囲内の組成にすることによっ
て、軟磁性体横バイアス層の厚みが２０［ｎｍ］以下と
薄くなっても６５００［Ｇａｕｓｓ］以上の大きなＢs
及び０．５［Ｏｅ］以下の小さなＨc,h を有する軟磁性
体横バイアス層が得られる。
ス層としてＴａ／ＣｏＺｒＭｏを１構成単位として２層
構成単位以上からなる多層膜を用い、ＣｏＺｒＭｏをＣ
ｏ10 0-x-y Ｚｒx Ｍｏy ( ３≦ｘ≦５、１１≦ｙ≦１
３）［原子百分率］の範囲内の組成にすることによっ
て、軟磁性体横バイアス層の厚みが２０［ｎｍ］以下と
薄くなっても６５００［Ｇａｕｓｓ］以上の大きなＢs
及び０．５［Ｏｅ］以下の小さなＨc,h を有する軟磁性
体横バイアス層が得られる。
【００２９】また、上記軟磁性体横バイアス層を、３０
［Ｏｅ］以上の外部磁場を印加しながら、２００℃以上
３５０℃以下の温度で、１時間以上２０時間以下の熱処
理を実施することによって、軟磁性体横バイアス層の厚
みが２０［ｎｍ］以下と薄くなっても８「Ｏｅ」以下の
小さなＨk を有する軟磁性体横バイアス層が得られる。
［Ｏｅ］以上の外部磁場を印加しながら、２００℃以上
３５０℃以下の温度で、１時間以上２０時間以下の熱処
理を実施することによって、軟磁性体横バイアス層の厚
みが２０［ｎｍ］以下と薄くなっても８「Ｏｅ」以下の
小さなＨk を有する軟磁性体横バイアス層が得られる。
【００３０】
【実施例】本発明の実施例について、図面を参照して詳
細に説明する。
細に説明する。
【００３１】図７に示すように、Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ系
のセラミック基板上に予め設けられたＮｉＦｅからなる
厚さ１μｍの第１のシールド膜（図７では省略してあ
る）上に、厚さ０．１μｍのＡｌ2 Ｏ3 からなるギャッ
プ膜１を作製した。さらに、スパッタ法を用いて１［ｎ
ｍ］の厚さを有する第１のＴａ層２、１０［ｎｍ］の厚
さを有する第１のＣｏＺｒＭｏ層３、１［ｎｍ］の厚さ
を有する第２のＴａ層４、及び１０［ｎｍ］の厚さを有
する第２のＣｏＺｒＭｏ層５を順に積層成膜した。そし
てその上に、厚さ２０［ｎｍ］の非磁性導電体層６、及
び厚さ２０［ｎｍ］のＭＲ層７を、永久磁石による７５
［Ｏｅ］の均一磁界下において成膜した。図７には記載
されていないが、さらにそのＭＲ層７の両端に、２０
［ｎｍ］の厚さの反強磁性を示すＦｅＭｎ層からなる磁
区制御膜と、厚さ１００［ｎｍ］のＡｕからなる電極膜
とを配設した。そして、その磁区制御膜、電極膜おびＭ
Ｒ層７を覆うように、厚さ０．１μｍのＡｌ2 Ｏ3 から
なるギャップ膜と、ＮｉＦｅからなる厚さ１μｍの第２
のシールド膜と、厚さ０．１μｍのＡｌ2 Ｏ3 からなる
保護膜とを積層成膜することによってＭＲ素子を作製し
た。さらに、このＭＲ素子を、８×１０-5［Ｐａ］以下
の真空中で５５０［Ｏｅ］の外部磁場を印加しながら２
７０℃で１時間熱処理した。
のセラミック基板上に予め設けられたＮｉＦｅからなる
厚さ１μｍの第１のシールド膜（図７では省略してあ
る）上に、厚さ０．１μｍのＡｌ2 Ｏ3 からなるギャッ
プ膜１を作製した。さらに、スパッタ法を用いて１［ｎ
ｍ］の厚さを有する第１のＴａ層２、１０［ｎｍ］の厚
さを有する第１のＣｏＺｒＭｏ層３、１［ｎｍ］の厚さ
を有する第２のＴａ層４、及び１０［ｎｍ］の厚さを有
する第２のＣｏＺｒＭｏ層５を順に積層成膜した。そし
てその上に、厚さ２０［ｎｍ］の非磁性導電体層６、及
び厚さ２０［ｎｍ］のＭＲ層７を、永久磁石による７５
［Ｏｅ］の均一磁界下において成膜した。図７には記載
されていないが、さらにそのＭＲ層７の両端に、２０
［ｎｍ］の厚さの反強磁性を示すＦｅＭｎ層からなる磁
区制御膜と、厚さ１００［ｎｍ］のＡｕからなる電極膜
とを配設した。そして、その磁区制御膜、電極膜おびＭ
Ｒ層７を覆うように、厚さ０．１μｍのＡｌ2 Ｏ3 から
なるギャップ膜と、ＮｉＦｅからなる厚さ１μｍの第２
のシールド膜と、厚さ０．１μｍのＡｌ2 Ｏ3 からなる
保護膜とを積層成膜することによってＭＲ素子を作製し
た。さらに、このＭＲ素子を、８×１０-5［Ｐａ］以下
の真空中で５５０［Ｏｅ］の外部磁場を印加しながら２
７０℃で１時間熱処理した。
【００３２】続いて、このＭＲ素子は、周知の技術によ
りスライダ加工を施すとともに、加圧バネ、支持アーム
等の取付け及び電極への配線等を行ってＭＲヘッドを作
製した。このようにして作製されたＭＲヘッドについて
再生特性を調べたところ、８ｍＡの小さなセンス電流で
軟磁性体横バイアス膜８の磁化が飽和しＭＲ層７に適切
なバイアス磁界が印加されることによって得られる再生
出力を示し、さらに出力波形にノイズのない良好な再生
特性が得られた。
りスライダ加工を施すとともに、加圧バネ、支持アーム
等の取付け及び電極への配線等を行ってＭＲヘッドを作
製した。このようにして作製されたＭＲヘッドについて
再生特性を調べたところ、８ｍＡの小さなセンス電流で
軟磁性体横バイアス膜８の磁化が飽和しＭＲ層７に適切
なバイアス磁界が印加されることによって得られる再生
出力を示し、さらに出力波形にノイズのない良好な再生
特性が得られた。
【００３３】また、他の実施例として図８に示すよう
に、Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ系のセラミック基板上に予め設
けられたＮｉＦｅからなる厚さ１μｍの第１のシールド
膜（図８では省略してある）上に、厚さ０．１μｍのＡ
ｌ2 Ｏ3 からなるギャップ膜１０を作製した。さらにス
パッタ法を用いて１［ｎｍ］の厚さを有する第１のＴａ
層１１、６．７［ｎｍ］の厚さを有する第１のＣｏＺｒ
Ｍｏ層１２、１［ｎｍ］の厚さを有する第２のＴａ層１
３、６．７［ｎｍ］の厚さを有する第２のＣｏＺｒＭｏ
層１４、１［ｎｍ］の厚さを有する第３のＴａ層１５、
６．７［ｎｍ］の厚さを有する第３のＣｏＺｒＭｏ１６
を順に積層成膜した。そしてその上に、厚さ１０［ｎ
ｍ］の非磁性導電体層１７、厚さ２０［ｎｍ］の非磁性
導伝導体１７、及び厚さ２０［ｎｍ］のＭＲ層１８を、
永久磁石による７５［Ｏｅ］の均一磁界下において成膜
した。図８には記載されていないが、さらにそのＭＲ層
１８の両端に、５０［ｎｍ］の厚さの反強磁性を示すＮ
ｉＭｎ層からなる磁区制御膜と、厚さ１００［ｎｍ］の
Ａｕからなる電極膜とを配置し、その磁区制御膜、電極
及びＭＲ層１８を覆うように、厚さ０．１μｍのＡｌ2
Ｏ3 からなるギャップ層と、厚さ１μｍのＮｉＦｅから
なる第２のシールド膜と、厚さ０．１μｍのＡｌ2 Ｏ3
からなる保護膜とを積層成膜することによって、ＭＲ素
子を作製した。さらに、このＭＲ素子を、８×１０
-5［Ｐａ］以下の真空中で８００［Ｏｅ］の外部磁場を
印加しながら２７０℃で１７時間熱処理した。
に、Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ系のセラミック基板上に予め設
けられたＮｉＦｅからなる厚さ１μｍの第１のシールド
膜（図８では省略してある）上に、厚さ０．１μｍのＡ
ｌ2 Ｏ3 からなるギャップ膜１０を作製した。さらにス
パッタ法を用いて１［ｎｍ］の厚さを有する第１のＴａ
層１１、６．７［ｎｍ］の厚さを有する第１のＣｏＺｒ
Ｍｏ層１２、１［ｎｍ］の厚さを有する第２のＴａ層１
３、６．７［ｎｍ］の厚さを有する第２のＣｏＺｒＭｏ
層１４、１［ｎｍ］の厚さを有する第３のＴａ層１５、
６．７［ｎｍ］の厚さを有する第３のＣｏＺｒＭｏ１６
を順に積層成膜した。そしてその上に、厚さ１０［ｎ
ｍ］の非磁性導電体層１７、厚さ２０［ｎｍ］の非磁性
導伝導体１７、及び厚さ２０［ｎｍ］のＭＲ層１８を、
永久磁石による７５［Ｏｅ］の均一磁界下において成膜
した。図８には記載されていないが、さらにそのＭＲ層
１８の両端に、５０［ｎｍ］の厚さの反強磁性を示すＮ
ｉＭｎ層からなる磁区制御膜と、厚さ１００［ｎｍ］の
Ａｕからなる電極膜とを配置し、その磁区制御膜、電極
及びＭＲ層１８を覆うように、厚さ０．１μｍのＡｌ2
Ｏ3 からなるギャップ層と、厚さ１μｍのＮｉＦｅから
なる第２のシールド膜と、厚さ０．１μｍのＡｌ2 Ｏ3
からなる保護膜とを積層成膜することによって、ＭＲ素
子を作製した。さらに、このＭＲ素子を、８×１０
-5［Ｐａ］以下の真空中で８００［Ｏｅ］の外部磁場を
印加しながら２７０℃で１７時間熱処理した。
【００３４】そして、このＭＲ素子は、周知の技術によ
りスライダ加工を施すとともに、加圧バネ、支持アーム
等の取付け及び電極への配線を行ってＭＲヘッドを作製
した。このようにして作製されたＭＲヘッドについて再
生特性を調べたところ、８ｍＡの小さなセンス電流で軟
磁性体横バイアス膜１９の磁化が飽和しＭＲ層１８に適
切なバイアス時間が印加されることによって得られる再
生出力を示し、さらに出力波形にノイズのない良好な再
生特性が得られた。
りスライダ加工を施すとともに、加圧バネ、支持アーム
等の取付け及び電極への配線を行ってＭＲヘッドを作製
した。このようにして作製されたＭＲヘッドについて再
生特性を調べたところ、８ｍＡの小さなセンス電流で軟
磁性体横バイアス膜１９の磁化が飽和しＭＲ層１８に適
切なバイアス時間が印加されることによって得られる再
生出力を示し、さらに出力波形にノイズのない良好な再
生特性が得られた。
【００３５】以上、本発明において適する２つの実施例
について記述してきたが、本実施例以外においても本発
明に該当する範囲内で様々な変更が可能であることはい
うまでもないことである。
について記述してきたが、本実施例以外においても本発
明に該当する範囲内で様々な変更が可能であることはい
うまでもないことである。
【００３６】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明に係わる
ＭＲ素子及びその製造方法を用いることにより、薄い膜
厚においても大きなＢs （例えば６５００［Ｇａｕｓ
ｓ］以上）、小さなＨk （例えば８［Ｏｅ］以下）及び
小さなＨc,h （例えば０．５［Ｏｅ］以下）を有する軟
磁性体横バイアス膜が得られる。したがって、ＭＲ膜に
安定した適切なバイアス磁界を印加でき、さらにセンス
電流によって作られる小さな磁界も磁化が飽和し、磁気
ヒステリシスも小さいため、ヘッドの出力波形にノイズ
を生じさせないようなＭＲ素子が得られる。
ＭＲ素子及びその製造方法を用いることにより、薄い膜
厚においても大きなＢs （例えば６５００［Ｇａｕｓ
ｓ］以上）、小さなＨk （例えば８［Ｏｅ］以下）及び
小さなＨc,h （例えば０．５［Ｏｅ］以下）を有する軟
磁性体横バイアス膜が得られる。したがって、ＭＲ膜に
安定した適切なバイアス磁界を印加でき、さらにセンス
電流によって作られる小さな磁界も磁化が飽和し、磁気
ヒステリシスも小さいため、ヘッドの出力波形にノイズ
を生じさせないようなＭＲ素子が得られる。
【図１】本発明に係るＭＲ素子の一実施形態における、
軟磁性体横バイアス層の膜厚及び組成を示す図表であ
る。
軟磁性体横バイアス層の膜厚及び組成を示す図表であ
る。
【図２】図１のＭＲ素子における測定結果を示す図表で
ある。
ある。
【図３】本発明に係るＭＲ素子の他の実施形態におけ
る、軟磁性体横バイアス層の膜厚及び組成を示す図表で
ある。
る、軟磁性体横バイアス層の膜厚及び組成を示す図表で
ある。
【図４】図３のＭＲ素子における測定結果を示す図表で
ある。
ある。
【図５】本発明に係るＭＲ素子の比較例における、軟磁
性体横バイアス層の膜厚及び組成を示す図表である。
性体横バイアス層の膜厚及び組成を示す図表である。
【図６】図５のＭＲ素子における測定結果を示す図表で
ある。
ある。
【図７】本発明に係るＭＲ素子の一実施例を示す断面図
である。
である。
【図８】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９】従来のＭＲ素子を示す断面図である。
【図１０】従来のＭＲ素子における、飽和磁束密度の軟
磁性体横バイアス層膜厚依存性を示すグラフである。
磁性体横バイアス層膜厚依存性を示すグラフである。
１，１０ ギャップ膜 ２，１１ 第１のＴａ層 ３，１２ 第１のＣｏＺｒＭｏ層 ４，１３ 第２のＴａ層 ５，１４ 第２のＣｏＺｒＭｏ層 ６，１７，２６ 非磁性導電体層 ７，１８，２７ ＭＲ層 ８，１９，２５ 軟磁性体横バイアス層 ９，２０ ＭＲ素子 １５ 第３のＴａ層 １６ 第３のＣｏＺｒＭｏ層 ２１ 基板 ２２ 基板保護膜 ２３ 第１のシールド膜 ２４ 第１のギャップ膜 ３０ 第２のギャップ膜 ３１ 第２のシールド膜 ３２ 保護膜 ２８１，２８２ 磁区制御膜 ２９１，２９２ 電極膜
Claims (3)
- 【請求項１】 軟磁性体横バイアス層、非磁性導電体層
及び磁気抵抗効果層を備えた磁気抵抗効果素子におい
て、 前記軟磁性体横バイアス層は、Ｔａ層とＣｏＺｒＭｏ層
との積層体を１構成単位として２構成単位以上の多層膜
からなることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 前記軟磁性体横バイアス層中のＣｏＺｒ
Ｍｏの組成が、Ｃｏ100-x-y Ｚｒx Ｍｏy （３≦ｘ≦
５、１１≦ｙ≦１３［原子百分率］）の範囲内であるこ
とを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項３】 前記磁気抵抗効果素子に対して、３０
［Ｏｅ］以上の外部磁場を印加しながら、２００℃以上
３５０℃以下の温度で、１時間以上２０時間以下の熱処
理を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の磁気抵
抗効果素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15400296A JP2833586B2 (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15400296A JP2833586B2 (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH103619A JPH103619A (ja) | 1998-01-06 |
| JP2833586B2 true JP2833586B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=15574774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15400296A Expired - Fee Related JP2833586B2 (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2833586B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4799497A (en) * | 1984-01-16 | 1989-01-24 | Riley Ii James W | Apparatus for measuring knee laxity |
| US7136264B2 (en) | 2003-04-10 | 2006-11-14 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. | Use of gold leads in lead overlaid type of GMR sensor |
-
1996
- 1996-06-14 JP JP15400296A patent/JP2833586B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH103619A (ja) | 1998-01-06 |
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