JP3243078B2 - 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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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置やＶ
ＴＲ等に用いられる磁気抵抗効果型ヘッドに係り、特に
バルクハウゼンノイズの抑制が可能で、高感度、高Ｓ／
Ｎ、高分解能が達成可能な磁気抵抗効果型ヘッドに関す
る。
ＴＲ等に用いられる磁気抵抗効果型ヘッドに係り、特に
バルクハウゼンノイズの抑制が可能で、高感度、高Ｓ／
Ｎ、高分解能が達成可能な磁気抵抗効果型ヘッドに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗効果型ヘッドは、従来の誘導型
の磁気ヘッドに代わる次世代の再生ヘッドとして近年高
い注目を集めている。このうちシールド型磁気抵抗効果
型ヘッドは、高透磁率を有するシールド層と磁気抵抗効
果素子との間の電気的な絶縁を確保するために、絶縁層
の厚みをある一定値以下にすることが困難であり、絶縁
層の厚みで規定される線記録分解能を向上させることが
難しかった。このような問題を解決する手段として、一
対の異方性磁気抵抗効果素子を非磁性絶縁層または非磁
性金属層からなる非磁性中間膜を介して積層した構造の
デュアルエレメントタイプの磁気抵抗効果型ヘッドが提
案されている（特公昭53-57204号公報）。このタイプの
磁気抵抗効果型ヘッドでは、例えば一対の磁気抵抗効果
素子の記録トラック幅方向に同一極性のセンス電流を流
すと、互いに逆極性でかつ媒体対向面に垂直な方向に動
作点バイアスが付与される。そのため、一対の磁気抵抗
効果素子は、それぞれ同一極性の信号磁界に対しては、
逆極性の電気抵抗変化を示し、これらが相殺するために
出力が発生しない。また、互いに逆極性の信号磁界を受
けたときは、同極性の電気抵抗変化を生じるため、これ
らが強め合うことにより出力が得られる。
の磁気ヘッドに代わる次世代の再生ヘッドとして近年高
い注目を集めている。このうちシールド型磁気抵抗効果
型ヘッドは、高透磁率を有するシールド層と磁気抵抗効
果素子との間の電気的な絶縁を確保するために、絶縁層
の厚みをある一定値以下にすることが困難であり、絶縁
層の厚みで規定される線記録分解能を向上させることが
難しかった。このような問題を解決する手段として、一
対の異方性磁気抵抗効果素子を非磁性絶縁層または非磁
性金属層からなる非磁性中間膜を介して積層した構造の
デュアルエレメントタイプの磁気抵抗効果型ヘッドが提
案されている（特公昭53-57204号公報）。このタイプの
磁気抵抗効果型ヘッドでは、例えば一対の磁気抵抗効果
素子の記録トラック幅方向に同一極性のセンス電流を流
すと、互いに逆極性でかつ媒体対向面に垂直な方向に動
作点バイアスが付与される。そのため、一対の磁気抵抗
効果素子は、それぞれ同一極性の信号磁界に対しては、
逆極性の電気抵抗変化を示し、これらが相殺するために
出力が発生しない。また、互いに逆極性の信号磁界を受
けたときは、同極性の電気抵抗変化を生じるため、これ
らが強め合うことにより出力が得られる。
【０００３】このように、デュアルエレメントタイプの
磁気抵抗効果型ヘッドは、いわゆる差動動作型の出力応
答を示す再生ヘッドである。しかも、非磁性中間膜の膜
厚で線分解能を規定できるために、シールド層を設ける
必要がなく、従って簡単な構造で高分解能かつ高Ｓ／Ｎ
の信号再生が可能となる。
磁気抵抗効果型ヘッドは、いわゆる差動動作型の出力応
答を示す再生ヘッドである。しかも、非磁性中間膜の膜
厚で線分解能を規定できるために、シールド層を設ける
必要がなく、従って簡単な構造で高分解能かつ高Ｓ／Ｎ
の信号再生が可能となる。
【０００４】しかしながら、このタイプの磁気抵抗効果
型ヘッドに対して、簡単な構造を維持したまま、効果的
に交換バイアスを一対の磁気抵抗効果素子に付与して、
バルクハウゼンノイズを抑制する技術が見出されていな
いため、現状では実用化が難しく、その解決策が望まれ
ていた。
型ヘッドに対して、簡単な構造を維持したまま、効果的
に交換バイアスを一対の磁気抵抗効果素子に付与して、
バルクハウゼンノイズを抑制する技術が見出されていな
いため、現状では実用化が難しく、その解決策が望まれ
ていた。
【０００５】また最近では、例えば磁性膜／非磁性膜／
磁性膜なる積層構造を有するスピンバルブ膜等におい
て、従来の磁気抵抗効果よりも高感度の巨大磁気抵抗効
果が発見されており、この効果を利用した磁気抵抗効果
素子の再生ヘッドへの応用が研究されている。しかし、
今のところ、前述のように出力応答が差動動作するタイ
プで、しかも高信頼性、高分解能、高Ｓ／Ｎが同時に満
足されるような素子構造やヘッド構造は見出されていな
い。
磁性膜なる積層構造を有するスピンバルブ膜等におい
て、従来の磁気抵抗効果よりも高感度の巨大磁気抵抗効
果が発見されており、この効果を利用した磁気抵抗効果
素子の再生ヘッドへの応用が研究されている。しかし、
今のところ、前述のように出力応答が差動動作するタイ
プで、しかも高信頼性、高分解能、高Ｓ／Ｎが同時に満
足されるような素子構造やヘッド構造は見出されていな
い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、出力
応答が差動動作型の磁気抵抗効果型ヘッドは、非磁性中
間膜の膜厚で線分解能を規定できるため、簡単な構造
で、高分解能、高Ｓ／Ｎの信号再生を可能にする再生ヘ
ッドとして期待されているものの、効果的に交換バイア
ス磁界を付与してバルクハウゼンノイズを抑制する技術
が見出されていないため、実用化には至っていない。
応答が差動動作型の磁気抵抗効果型ヘッドは、非磁性中
間膜の膜厚で線分解能を規定できるため、簡単な構造
で、高分解能、高Ｓ／Ｎの信号再生を可能にする再生ヘ
ッドとして期待されているものの、効果的に交換バイア
ス磁界を付与してバルクハウゼンノイズを抑制する技術
が見出されていないため、実用化には至っていない。
【０００７】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、バルクハウゼンノイズの抑制が容易
で、高感度、高Ｓ／Ｎ、高線分解能、高信頼性が得ら
れ、しかも構造が簡単な磁気抵抗効果型ヘッドを提供す
ることを目的としている。
になされたもので、バルクハウゼンノイズの抑制が容易
で、高感度、高Ｓ／Ｎ、高線分解能、高信頼性が得ら
れ、しかも構造が簡単な磁気抵抗効果型ヘッドを提供す
ることを目的としている。
【０００８】本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、第１の
磁性膜と第２の磁性膜とこれら第１および第２の磁性膜
の間に介在する第１の非磁性膜とを有する第１の磁気抵
抗効果素子と、第３の磁性膜と第４の磁性膜とこれら第
３および第４の磁性膜の間に介在する第２の非磁性膜と
を有する第２の磁気抵抗効果素子と、これら第１および
第２の磁気抵抗効果素子の間に配置され、前記第２およ
び第３の磁性膜に接して設けられる非磁性中間膜と、前
記第１の磁性膜に接して設けられ、該磁性膜の磁化を固
着する第１の反強磁性膜と、前記第４の磁性膜に接して
設けられ、該磁性膜の磁化を固着する第２の反強磁性膜
とを具備し、前記磁化固着された第１および第４の磁性
膜における磁化方向の媒体対向面と垂直な方向の成分が
互いに反平行であることを特徴としている。
磁性膜と第２の磁性膜とこれら第１および第２の磁性膜
の間に介在する第１の非磁性膜とを有する第１の磁気抵
抗効果素子と、第３の磁性膜と第４の磁性膜とこれら第
３および第４の磁性膜の間に介在する第２の非磁性膜と
を有する第２の磁気抵抗効果素子と、これら第１および
第２の磁気抵抗効果素子の間に配置され、前記第２およ
び第３の磁性膜に接して設けられる非磁性中間膜と、前
記第１の磁性膜に接して設けられ、該磁性膜の磁化を固
着する第１の反強磁性膜と、前記第４の磁性膜に接して
設けられ、該磁性膜の磁化を固着する第２の反強磁性膜
とを具備し、前記磁化固着された第１および第４の磁性
膜における磁化方向の媒体対向面と垂直な方向の成分が
互いに反平行であることを特徴としている。
【０００９】本発明に用いる磁気抵抗効果素子として
は、磁性膜と非磁性膜との積層構造を有するスピンバル
ブ膜のように巨大磁気抵抗効果を示す素子が挙げられ
る。
は、磁性膜と非磁性膜との積層構造を有するスピンバル
ブ膜のように巨大磁気抵抗効果を示す素子が挙げられ
る。
【００１０】また、本発明に用いる磁化固着層として
は、FeMn、Ni酸化物、PdMn合金等からなる反強磁性膜が
挙げられる。本発明において、この磁化固着層（反強磁
性膜）の膜厚は5〜25nmとすることが好ましく、磁気抵
抗効果素子の好ましい膜厚は、スピンバルブ膜では0.2
〜5nmである。さらに、非磁性中間膜には、TiN、AlN、T
i、V等を用いることができ、膜厚は0.5〜10nmに設定す
ることが好ましい。
は、FeMn、Ni酸化物、PdMn合金等からなる反強磁性膜が
挙げられる。本発明において、この磁化固着層（反強磁
性膜）の膜厚は5〜25nmとすることが好ましく、磁気抵
抗効果素子の好ましい膜厚は、スピンバルブ膜では0.2
〜5nmである。さらに、非磁性中間膜には、TiN、AlN、T
i、V等を用いることができ、膜厚は0.5〜10nmに設定す
ることが好ましい。
【００１１】
【作用】本発明の磁気抵抗効果型ヘッドにおいては、非
磁性中間膜を介して積層した一対の磁気抵抗効果素子の
それぞれの外側に磁化固着層を設けることによって、一
対の磁気抵抗効果素子にそれぞれ所定方向と所定強度の
交換バイアス磁界を付与している。これにより、一対の
磁気抵抗効果素子をそれぞれ単磁区化することができる
ため、バルクハウゼンノイズを解消することができる。
このように、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドによれば、
磁気抵抗効果素子のそれぞれの外側に磁化固着層を設け
るだけの簡単な構造で、バルクハウゼンノイズを解消す
ることが可能となる。
磁性中間膜を介して積層した一対の磁気抵抗効果素子の
それぞれの外側に磁化固着層を設けることによって、一
対の磁気抵抗効果素子にそれぞれ所定方向と所定強度の
交換バイアス磁界を付与している。これにより、一対の
磁気抵抗効果素子をそれぞれ単磁区化することができる
ため、バルクハウゼンノイズを解消することができる。
このように、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドによれば、
磁気抵抗効果素子のそれぞれの外側に磁化固着層を設け
るだけの簡単な構造で、バルクハウゼンノイズを解消す
ることが可能となる。
【００１２】また、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドで
は、一対の磁気抵抗効果素子が非磁性中間膜を介してい
るので独立して動作可能である。さらに、上記交換バイ
アス磁界とセンス電流による同一極性または逆極性の動
作点バイアス磁界とによって、一対の磁気抵抗効果素子
において、磁化が固着される磁性膜における磁化方向の
媒体対向面と垂直な方向の成分が互いに反平行となるよ
うに、より好ましくはこれらの磁化方向が信号磁界と同
一方向でかつ互いに反平行となるように、磁化が向けら
れている。従って、一対の磁気抵抗効果素子に対する信
号磁界が同一極性の場合には、それぞれ逆極性の抵抗変
化を示して出力が発生せず、また信号磁界が逆極性の場
合には、それぞれ同極性の抵抗変化を示して出力が得ら
れるという、差動動作型の出力応答を示す。そして上述
したように、簡単な構造でバルクハウゼンノイズが解消
可能であるため、高線分解能、高感度、高Ｓ／Ｎ、高信
頼性の実用的な再生ヘッドが実現可能となる。
は、一対の磁気抵抗効果素子が非磁性中間膜を介してい
るので独立して動作可能である。さらに、上記交換バイ
アス磁界とセンス電流による同一極性または逆極性の動
作点バイアス磁界とによって、一対の磁気抵抗効果素子
において、磁化が固着される磁性膜における磁化方向の
媒体対向面と垂直な方向の成分が互いに反平行となるよ
うに、より好ましくはこれらの磁化方向が信号磁界と同
一方向でかつ互いに反平行となるように、磁化が向けら
れている。従って、一対の磁気抵抗効果素子に対する信
号磁界が同一極性の場合には、それぞれ逆極性の抵抗変
化を示して出力が発生せず、また信号磁界が逆極性の場
合には、それぞれ同極性の抵抗変化を示して出力が得ら
れるという、差動動作型の出力応答を示す。そして上述
したように、簡単な構造でバルクハウゼンノイズが解消
可能であるため、高線分解能、高感度、高Ｓ／Ｎ、高信
頼性の実用的な再生ヘッドが実現可能となる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１４】実施例１ まず、図１および図２を参照して、この実施例の磁気抵
抗効果型ヘッドの構成について述べる。図１は、この実
施例の磁気抵抗効果型ヘッドの構成を示す断面図であ
り、図２は磁気抵抗効果型ヘッドの概略を磁気記録媒体
との相対位置を含めて示す斜視図である。
抗効果型ヘッドの構成について述べる。図１は、この実
施例の磁気抵抗効果型ヘッドの構成を示す断面図であ
り、図２は磁気抵抗効果型ヘッドの概略を磁気記録媒体
との相対位置を含めて示す斜視図である。
【００１５】図１および図２において、１は TiN非磁性
中間膜であり、この TiN非磁性中間膜１を介して一対の
磁気抵抗効果素子としてスピンバルブユニット２、３が
積層配置されている。ここで、これらスピンバルブユニ
ット２、３は、それぞれCo90Fe10磁性膜４、５間にCu非
磁性膜６を介在させた積層構造としたが、本発明ではこ
れら以外の磁性膜／非磁性膜／磁性膜の積層構造とし
て、Co/Cu/Co、Co/Ru/Co、Fe/Cr/Fe、NiFe/Cu/NiFe、Ni
Fe/Ag/NiFe等が挙げられる。
中間膜であり、この TiN非磁性中間膜１を介して一対の
磁気抵抗効果素子としてスピンバルブユニット２、３が
積層配置されている。ここで、これらスピンバルブユニ
ット２、３は、それぞれCo90Fe10磁性膜４、５間にCu非
磁性膜６を介在させた積層構造としたが、本発明ではこ
れら以外の磁性膜／非磁性膜／磁性膜の積層構造とし
て、Co/Cu/Co、Co/Ru/Co、Fe/Cr/Fe、NiFe/Cu/NiFe、Ni
Fe/Ag/NiFe等が挙げられる。
【００１６】そして、スピンバルブユニット２、３のそ
れぞれの外側に、磁化固着層としてFe50Mn50反強磁性膜
７、８が、スピンバルブユニット２、３における外側の
Co90Fe10磁性膜４、４に接して積層されていると共に、
一方のFe50Mn50反強磁性膜７上にリード９が取り付けら
れて、この実施例の磁気抵抗効果型ヘッドが構成されて
いる。
れぞれの外側に、磁化固着層としてFe50Mn50反強磁性膜
７、８が、スピンバルブユニット２、３における外側の
Co90Fe10磁性膜４、４に接して積層されていると共に、
一方のFe50Mn50反強磁性膜７上にリード９が取り付けら
れて、この実施例の磁気抵抗効果型ヘッドが構成されて
いる。
【００１７】具体的な積層膜構造は、基板２０側からFe
50Mn50反強磁性膜８を15nm、Co90Fe10磁性膜４を 5nm、
Cu非磁性膜５を 2nm、Co90Fe10磁性膜６を 5nm、 TiN非
磁性中間膜１を30nm、Co90Fe10磁性膜６を 5nm、Cu非磁
性膜５を 2nm、Co90Fe10磁性膜４を 5nm、Fe50Mn50反強
磁性膜７を15nmとした。この積層膜の形成方法として
は、スパッタ法、イオンビームスパッタ法、蒸着法等の
いずれの方法を用いることも可能である。また、ここで
は図示されるように、記録幅トラック方向が信号磁界方
向よりも長い形状異方性を有しており、このためのパタ
ーニングにあたっては、通常のレジスト塗布、露光、現
像、イオンミリング等の工程を利用することができる。
なお、プロセス時の腐食防止のために、保護層を最上層
に設けることも効果的である。
50Mn50反強磁性膜８を15nm、Co90Fe10磁性膜４を 5nm、
Cu非磁性膜５を 2nm、Co90Fe10磁性膜６を 5nm、 TiN非
磁性中間膜１を30nm、Co90Fe10磁性膜６を 5nm、Cu非磁
性膜５を 2nm、Co90Fe10磁性膜４を 5nm、Fe50Mn50反強
磁性膜７を15nmとした。この積層膜の形成方法として
は、スパッタ法、イオンビームスパッタ法、蒸着法等の
いずれの方法を用いることも可能である。また、ここで
は図示されるように、記録幅トラック方向が信号磁界方
向よりも長い形状異方性を有しており、このためのパタ
ーニングにあたっては、通常のレジスト塗布、露光、現
像、イオンミリング等の工程を利用することができる。
なお、プロセス時の腐食防止のために、保護層を最上層
に設けることも効果的である。
【００１８】この実施例の磁気抵抗効果型ヘッドにおい
て、センス電流Ｉs は、図中矢印Ａ1 で示すように、記
録トラック幅方向に流れ、磁気記録媒体１０からの信号
磁界ＨSIG は、図中矢印Ｂ1 で示すように、積層膜界面
に平行で、かつセンス電流Ｉs と垂直な方向から入る。
図１および図２に示した積層膜各層の磁化方向を図３の
斜視図に示す。センス電流Ｉs は、上記したように記録
トラック幅方向に流れ、そのセンス電流磁界の方向に一
致させて、両端のFe50Mn50反強磁性膜７、８には磁気異
方性（図中、矢印ａ1 、ａ2 で示す）が付与されてい
る。また、これらFe50Mn50反強磁性膜７、８と交換結合
されているCo90Fe10磁性膜４、４は、それらと接するFe
50Mn50反強磁性膜７、８と同方向の磁気異方性（図中、
矢印ｂ1 、ｂ2 で示す）が付与されて磁化が固着されて
いる。従って、両端のFe50Mn50反強磁性膜７、８、およ
びスピンバルブユニット２、３におけるCo90Fe10磁性膜
４、４は、磁化方向が互いに反転している。
て、センス電流Ｉs は、図中矢印Ａ1 で示すように、記
録トラック幅方向に流れ、磁気記録媒体１０からの信号
磁界ＨSIG は、図中矢印Ｂ1 で示すように、積層膜界面
に平行で、かつセンス電流Ｉs と垂直な方向から入る。
図１および図２に示した積層膜各層の磁化方向を図３の
斜視図に示す。センス電流Ｉs は、上記したように記録
トラック幅方向に流れ、そのセンス電流磁界の方向に一
致させて、両端のFe50Mn50反強磁性膜７、８には磁気異
方性（図中、矢印ａ1 、ａ2 で示す）が付与されてい
る。また、これらFe50Mn50反強磁性膜７、８と交換結合
されているCo90Fe10磁性膜４、４は、それらと接するFe
50Mn50反強磁性膜７、８と同方向の磁気異方性（図中、
矢印ｂ1 、ｂ2 で示す）が付与されて磁化が固着されて
いる。従って、両端のFe50Mn50反強磁性膜７、８、およ
びスピンバルブユニット２、３におけるCo90Fe10磁性膜
４、４は、磁化方向が互いに反転している。
【００１９】上記磁気異方性の付与方法に関しては、成
膜時に直流外部磁界を印加することで、その方向に磁気
異方性を付与することができる。なお、付与する磁気異
方性は、外部より印加する直流磁界の方向を変化させる
ことで、その方向を変えることができる。また、両端の
反強磁性膜のブロッキング温度を変化させることで、成
膜後の磁界中加熱で磁気異方性に変化を与えることがで
きる。すなわち、両端の反強磁性膜のブロッキング温度
をそれぞれＴ1 、Ｔ2 （Ｔ1 ＞Ｔ2 ）とし、磁界中加熱
温度をＴとすると、Ｔ＞Ｔ1 の温度で磁界中加熱を行
い、両端の反強磁性膜にある方向の磁気異方性を付与
し、次にＴ1 ＞Ｔ＞Ｔ2 の温度で磁界中加熱を行うこと
で、一方の反強磁性膜とは異なる方向の磁気異方性を、
他方の反強磁性膜に付与することができる。
膜時に直流外部磁界を印加することで、その方向に磁気
異方性を付与することができる。なお、付与する磁気異
方性は、外部より印加する直流磁界の方向を変化させる
ことで、その方向を変えることができる。また、両端の
反強磁性膜のブロッキング温度を変化させることで、成
膜後の磁界中加熱で磁気異方性に変化を与えることがで
きる。すなわち、両端の反強磁性膜のブロッキング温度
をそれぞれＴ1 、Ｔ2 （Ｔ1 ＞Ｔ2 ）とし、磁界中加熱
温度をＴとすると、Ｔ＞Ｔ1 の温度で磁界中加熱を行
い、両端の反強磁性膜にある方向の磁気異方性を付与
し、次にＴ1 ＞Ｔ＞Ｔ2 の温度で磁界中加熱を行うこと
で、一方の反強磁性膜とは異なる方向の磁気異方性を、
他方の反強磁性膜に付与することができる。
【００２０】Cu非磁性膜５を挟んで設けられたCo90Fe10
磁性膜６は、センス電流方向、すなわち積層膜界面に平
行で、かつ媒体対向面に対して平行な方向に磁化容易軸
が設定されている。従って、図中矢印ｃ1、ｃ2で示す方
向に、それぞれの磁化は向いている。Fe50Mn50反強磁性
膜７、８と接したCo90Fe10磁性膜４、４は、それぞれ交
換バイアスで磁化固着されているため、外部から信号磁
界が入ってきた場合に、磁化が信号磁界に反応するのは
Co90Fe10磁性膜６、６である。
磁性膜６は、センス電流方向、すなわち積層膜界面に平
行で、かつ媒体対向面に対して平行な方向に磁化容易軸
が設定されている。従って、図中矢印ｃ1、ｃ2で示す方
向に、それぞれの磁化は向いている。Fe50Mn50反強磁性
膜７、８と接したCo90Fe10磁性膜４、４は、それぞれ交
換バイアスで磁化固着されているため、外部から信号磁
界が入ってきた場合に、磁化が信号磁界に反応するのは
Co90Fe10磁性膜６、６である。
【００２１】信号磁界ＨSIG は、図示したように、積層
膜界面に平行でかつセンス電流Ｉsに垂直方向から入
る。従って、 TiN非磁性中間膜３の両側で信号磁界が同
極性で入った場合には、例えば図３中の破線矢印ｄ1 、
ｄ2 で示すような磁化方向変化がCo90Fe10磁性膜６、６
に発生する。図４に 2つのスピンバルブユニット２、３
における抵抗値Ｒの信号磁界ＨSIG 依存性を示し、この
磁気抵抗効果型ヘッドの差動動作を説明する。図示され
るように、それぞれのスピンバルブユニット２、３に、
同極性の信号磁界が入った場合、一方は抵抗増加を示
し、もう一方は抵抗減少を示す。その結果、磁気抵抗効
果型ヘッドの抵抗は相殺されて、抵抗変化として現れて
こない。一方、逆相で信号磁界が入った場合、それぞれ
高抵抗同士もしくは低抵抗同士となり、磁気抵抗効果型
ヘッドの抵抗変化として現れる。すなわち、この実施例
の磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気記録媒体上の磁化反転
領域を差動出力で検出する再生ヘッドとして動作する。
膜界面に平行でかつセンス電流Ｉsに垂直方向から入
る。従って、 TiN非磁性中間膜３の両側で信号磁界が同
極性で入った場合には、例えば図３中の破線矢印ｄ1 、
ｄ2 で示すような磁化方向変化がCo90Fe10磁性膜６、６
に発生する。図４に 2つのスピンバルブユニット２、３
における抵抗値Ｒの信号磁界ＨSIG 依存性を示し、この
磁気抵抗効果型ヘッドの差動動作を説明する。図示され
るように、それぞれのスピンバルブユニット２、３に、
同極性の信号磁界が入った場合、一方は抵抗増加を示
し、もう一方は抵抗減少を示す。その結果、磁気抵抗効
果型ヘッドの抵抗は相殺されて、抵抗変化として現れて
こない。一方、逆相で信号磁界が入った場合、それぞれ
高抵抗同士もしくは低抵抗同士となり、磁気抵抗効果型
ヘッドの抵抗変化として現れる。すなわち、この実施例
の磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気記録媒体上の磁化反転
領域を差動出力で検出する再生ヘッドとして動作する。
【００２２】そして、この実施例の磁気抵抗効果型ヘッ
ドにおいては、スピンバルブユニット２、３のそれぞれ
の外側のCo90Fe10磁性膜４、４に対して、Fe50Mn50反強
磁性膜７、８により交換バイアス磁界が付与されてお
り、Co90Fe10磁性膜６、６は共に記録幅トラック方向に
磁気異方性を有しているため、スピンバルブユニット
２、３はそれぞれ単磁区化され、バルクハウゼンノイズ
を解消することができる。また、差動動作型の出力応答
を示すため、高線分解能、高感度、高Ｓ／Ｎ、高信頼性
を得ることができる。
ドにおいては、スピンバルブユニット２、３のそれぞれ
の外側のCo90Fe10磁性膜４、４に対して、Fe50Mn50反強
磁性膜７、８により交換バイアス磁界が付与されてお
り、Co90Fe10磁性膜６、６は共に記録幅トラック方向に
磁気異方性を有しているため、スピンバルブユニット
２、３はそれぞれ単磁区化され、バルクハウゼンノイズ
を解消することができる。また、差動動作型の出力応答
を示すため、高線分解能、高感度、高Ｓ／Ｎ、高信頼性
を得ることができる。
【００２３】実施例２ 実施例１と同一積層膜構造の磁気抵抗効果型ヘッドに対
して、図５に示すように、図中矢印ａ3 、ｂ3 、ａ4 、
ｂ4 で示す方向に磁気異方性を付与し、Co90Fe10磁性膜
４、４の磁化を固着せしめた。信号磁界ＨSIG はこれら
と同一方向、センス電流Ｉs は垂直方向とする。この実
施例では、Fe50Mn50反強磁性膜７、８からの交換バイア
スを受けないCo90Fe10磁性膜６、６に付与される磁気異
方性の方向が実施例１と90度異なり、それぞれの方向は
センス電流Ｉs と垂直方向を向き、互いに反平行であ
る。すなわち、スピンバルブユニット２においては、セ
ンス電流磁界の方向でかつ上向き（図中、矢印ｃ3 で示
す）であり、スピンバルブユニット３においては、セン
ス電流磁界の方向でかつ下向き（図中、矢印ｃ4 で示
す）である。
して、図５に示すように、図中矢印ａ3 、ｂ3 、ａ4 、
ｂ4 で示す方向に磁気異方性を付与し、Co90Fe10磁性膜
４、４の磁化を固着せしめた。信号磁界ＨSIG はこれら
と同一方向、センス電流Ｉs は垂直方向とする。この実
施例では、Fe50Mn50反強磁性膜７、８からの交換バイア
スを受けないCo90Fe10磁性膜６、６に付与される磁気異
方性の方向が実施例１と90度異なり、それぞれの方向は
センス電流Ｉs と垂直方向を向き、互いに反平行であ
る。すなわち、スピンバルブユニット２においては、セ
ンス電流磁界の方向でかつ上向き（図中、矢印ｃ3 で示
す）であり、スピンバルブユニット３においては、セン
ス電流磁界の方向でかつ下向き（図中、矢印ｃ4 で示
す）である。
【００２４】図６に、信号磁界ＨSIG と磁気抵抗効果型
ヘッドの抵抗Ｒとの関係を示し、この磁気抵抗効果型ヘ
ッドの差動動作を説明する。スピンバルブユニット２、
３の抵抗Ｒは、信号磁界に反応するCo90Fe10磁性膜６が
磁化反転で磁化方向を変化させるため、図６に示すよう
に、ＨSIG 〜±Ｈc で抵抗Ｒが変化するヒステリシスを
有する。図６には、それぞれのスピンバルブユニット
２、３のヒステリシスを破線矢印（ユニット２）と実線
矢印（ユニット３）で示した。ヒステリシスは、センス
電流磁界により、スピンバルブユニット３で正方向、ス
ピンバルブユニット２で負方向にシフトする。例えば、
＋Ｈc を超える信号磁界が同相でスピンバルブユニット
２、３に入った場合、スピンバルブユニット２は低抵抗
に、またスピンバルブユニット３は高抵抗になり、抵抗
変化は相殺され、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗変化とし
ては現れない。一方、逆相で信号磁界が入った場合、そ
れぞれのスピンバルブユニット２、３が高抵抗同士また
は低抵抗同士となり、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗変化
として現れる。すなわち、差動型の磁気抵抗効果型ヘッ
ドとして動作する。
ヘッドの抵抗Ｒとの関係を示し、この磁気抵抗効果型ヘ
ッドの差動動作を説明する。スピンバルブユニット２、
３の抵抗Ｒは、信号磁界に反応するCo90Fe10磁性膜６が
磁化反転で磁化方向を変化させるため、図６に示すよう
に、ＨSIG 〜±Ｈc で抵抗Ｒが変化するヒステリシスを
有する。図６には、それぞれのスピンバルブユニット
２、３のヒステリシスを破線矢印（ユニット２）と実線
矢印（ユニット３）で示した。ヒステリシスは、センス
電流磁界により、スピンバルブユニット３で正方向、ス
ピンバルブユニット２で負方向にシフトする。例えば、
＋Ｈc を超える信号磁界が同相でスピンバルブユニット
２、３に入った場合、スピンバルブユニット２は低抵抗
に、またスピンバルブユニット３は高抵抗になり、抵抗
変化は相殺され、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗変化とし
ては現れない。一方、逆相で信号磁界が入った場合、そ
れぞれのスピンバルブユニット２、３が高抵抗同士また
は低抵抗同士となり、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗変化
として現れる。すなわち、差動型の磁気抵抗効果型ヘッ
ドとして動作する。
【００２５】この実施例の磁気抵抗効果型ヘッドにおい
ても、実施例１と同様に、バルクハウゼンノイズを解消
することができると共に、高線分解能、高感度、高Ｓ／
Ｎ、高信頼性が実現可能となる。
ても、実施例１と同様に、バルクハウゼンノイズを解消
することができると共に、高線分解能、高感度、高Ｓ／
Ｎ、高信頼性が実現可能となる。
【００２６】実施例３ この実施例の磁気抵抗効果型ヘッドは、図７に示すよう
に、積層膜構造自体は実施例１と同様であるが、図８に
示すように、センス電流Ｉs （図中、矢印Ａ2で示す）
が信号磁界ＨSIG （図中、矢印Ｂ2 で示す）と平行で逆
向きの方向に流れるように、磁気記録媒体１０との相対
位置を設定している。すなわち、信号磁界ＨSIG は、セ
ンス電流方向に出入りする。
に、積層膜構造自体は実施例１と同様であるが、図８に
示すように、センス電流Ｉs （図中、矢印Ａ2で示す）
が信号磁界ＨSIG （図中、矢印Ｂ2 で示す）と平行で逆
向きの方向に流れるように、磁気記録媒体１０との相対
位置を設定している。すなわち、信号磁界ＨSIG は、セ
ンス電流方向に出入りする。
【００２７】この実施例の磁気抵抗効果型ヘッドにおけ
る積層膜各層の磁化方向を図９の斜視図に示す。センス
電流Ｉs は、図中矢印Ａ2 で示される方向に流れ、その
センス電流Ｉs の方向に一致させて、Fe50Mn50反強磁性
膜７、８およびそれらと交換結合したCo90Fe10磁性膜
４、４の磁気異方性を付与する。このときスピンバルブ
２においては、交換バイアスをセンス電流方向と一致さ
せ、Co90Fe10磁性膜４の磁化方向を媒体対向面（図中、
矢印ｂ5 で示す）に向けて磁化を固着させる。一方、ス
ピンバルブユニット３においては、交換バイアス方向を
センス電流方向と逆方向とし、Co90Fe10磁性膜４の磁化
方向も逆方向（図中、矢印ｂ6 で示す）に向けて磁化を
固着させる。
る積層膜各層の磁化方向を図９の斜視図に示す。センス
電流Ｉs は、図中矢印Ａ2 で示される方向に流れ、その
センス電流Ｉs の方向に一致させて、Fe50Mn50反強磁性
膜７、８およびそれらと交換結合したCo90Fe10磁性膜
４、４の磁気異方性を付与する。このときスピンバルブ
２においては、交換バイアスをセンス電流方向と一致さ
せ、Co90Fe10磁性膜４の磁化方向を媒体対向面（図中、
矢印ｂ5 で示す）に向けて磁化を固着させる。一方、ス
ピンバルブユニット３においては、交換バイアス方向を
センス電流方向と逆方向とし、Co90Fe10磁性膜４の磁化
方向も逆方向（図中、矢印ｂ6 で示す）に向けて磁化を
固着させる。
【００２８】信号磁界に反応するCo90Fe10磁性膜６の磁
化方向は、センス電流磁界の方向と一致させる。すなわ
ち、スピンバルブユニット２では下向き（図中、矢印ｃ
5 で示す）、スピンバルブユニット３では上向き（図
中、矢印ｃ6 で示す）である。信号磁界ＨSIG は、図示
したように、積層膜界面に平行でかつセンス電流Ｉs に
平行な方向から入る。従って、 TiN非磁性中間膜１の両
側で信号磁界が同極性で入った場合には、例えば図９中
の破線矢印ｄ3 、ｄ4 で示したような磁化方向変化がCo
90Fe10磁性膜６、６に発生する。
化方向は、センス電流磁界の方向と一致させる。すなわ
ち、スピンバルブユニット２では下向き（図中、矢印ｃ
5 で示す）、スピンバルブユニット３では上向き（図
中、矢印ｃ6 で示す）である。信号磁界ＨSIG は、図示
したように、積層膜界面に平行でかつセンス電流Ｉs に
平行な方向から入る。従って、 TiN非磁性中間膜１の両
側で信号磁界が同極性で入った場合には、例えば図９中
の破線矢印ｄ3 、ｄ4 で示したような磁化方向変化がCo
90Fe10磁性膜６、６に発生する。
【００２９】この場合、実施例１で示した図４と同様
な、 2つのスピンバルブユニット２、３における抵抗値
Ｒの信号磁界ＨSIG 依存性において、それぞれのスピン
バルブユニット２、３に同極性の信号磁界が入った場合
には、一方は抵抗増加を示し、もう一方は抵抗減少を示
す。その結果、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗は、それぞ
れ相殺されて、抵抗変化として現れてこない。一方、逆
相で信号磁界が入った場合、それぞれ高抵抗同士もしく
は低抵抗同士となり、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗変化
として現れる。すなわち、磁気記録媒体上の磁化反転領
域を差動出力で検出する磁気抵抗効果型ヘッドとして動
作する。
な、 2つのスピンバルブユニット２、３における抵抗値
Ｒの信号磁界ＨSIG 依存性において、それぞれのスピン
バルブユニット２、３に同極性の信号磁界が入った場合
には、一方は抵抗増加を示し、もう一方は抵抗減少を示
す。その結果、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗は、それぞ
れ相殺されて、抵抗変化として現れてこない。一方、逆
相で信号磁界が入った場合、それぞれ高抵抗同士もしく
は低抵抗同士となり、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗変化
として現れる。すなわち、磁気記録媒体上の磁化反転領
域を差動出力で検出する磁気抵抗効果型ヘッドとして動
作する。
【００３０】この実施例の磁気抵抗効果型ヘッドにおい
ても、実施例１と同様に、バルクハウゼンノイズを解消
することができると共に、高線分解能、高感度、高Ｓ／
Ｎ、高信頼性が実現可能となる。
ても、実施例１と同様に、バルクハウゼンノイズを解消
することができると共に、高線分解能、高感度、高Ｓ／
Ｎ、高信頼性が実現可能となる。
【００３１】実施例４ 実施例３と同一積層膜構造の磁気抵抗効果型ヘッドに対
して、図１０に示すように、図中矢印ａ7 、ｂ7 、
ａ8 、ｂ8 で示す方向に磁気異方性を付与した。なお、
センス電流Ｉs および信号磁界ＨSIG は同一方向とす
る。すなわち、スピンバルブユニット３においては、Fe
50Mn50反強磁性膜８による交換バイアスの方向をセンス
電流Ｉs に一致させ、Co90Fe10磁性膜４の磁化方向をセ
ンス電流方向と一致（図中、矢印ｃ8 で示す）させて磁
化を固着させる。一方、スピンバルブユニット２におい
ては、逆に交換バイアスをセンス電流Ｉs と逆方向に向
けて、Co90Fe10磁性膜４の磁化方向をセンス電流方向と
反転（図中、矢印ｃ7 で示す）させて磁化を固着させ
る。なお、スピンバルブユニット２、３におけるCo90Fe
10磁性膜６、６の磁化方向は、センス電流Ｉs と一致さ
せる。
して、図１０に示すように、図中矢印ａ7 、ｂ7 、
ａ8 、ｂ8 で示す方向に磁気異方性を付与した。なお、
センス電流Ｉs および信号磁界ＨSIG は同一方向とす
る。すなわち、スピンバルブユニット３においては、Fe
50Mn50反強磁性膜８による交換バイアスの方向をセンス
電流Ｉs に一致させ、Co90Fe10磁性膜４の磁化方向をセ
ンス電流方向と一致（図中、矢印ｃ8 で示す）させて磁
化を固着させる。一方、スピンバルブユニット２におい
ては、逆に交換バイアスをセンス電流Ｉs と逆方向に向
けて、Co90Fe10磁性膜４の磁化方向をセンス電流方向と
反転（図中、矢印ｃ7 で示す）させて磁化を固着させ
る。なお、スピンバルブユニット２、３におけるCo90Fe
10磁性膜６、６の磁化方向は、センス電流Ｉs と一致さ
せる。
【００３２】次に、信号磁界ＨSIG と磁気抵抗効果型ヘ
ッドの抵抗Ｒとの関係を示し、この磁気抵抗効果型ヘッ
ドの差動動作を説明する。このような磁気抵抗効果型ヘ
ッドに対して信号磁界が入ってくると、それぞれのスピ
ンバルブユニット２、３の抵抗Ｒは図１１に示すように
変化する。すなわち、スピンバルブユニット２、３の抵
抗Ｒは、信号磁界に反応するCo90Fe10磁性膜６が磁化反
転で磁化方向を変化させるため、図１１に示すように、
ＨSIG 〜±Ｈｃで抵抗Ｒが変化するヒステリシスを持
つ。図１１には、それぞれのスピンバルブユニット２、
３のヒステリシスを破線矢印（ユニット２）と実線矢印
（ユニット３）で示した。例えば、＋Ｈcを越える信号
磁界が、同相でスピンバルブユニット２、３に入った場
合、スピンバルブユニット２は低抵抗に、スピンバルブ
ユニット３は高抵抗になり、抵抗変化は相殺されて、磁
気抵抗効果型ヘッドの抵抗変化としては現れない。一
方、逆相で信号磁界が入った場合、それぞれのスピンバ
ルブユニット２、３が高抵抗同士または低抵抗同士とな
り、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗変化として現れる。す
なわち、差動型の磁気抵抗効果型ヘッドとして動作す
る。
ッドの抵抗Ｒとの関係を示し、この磁気抵抗効果型ヘッ
ドの差動動作を説明する。このような磁気抵抗効果型ヘ
ッドに対して信号磁界が入ってくると、それぞれのスピ
ンバルブユニット２、３の抵抗Ｒは図１１に示すように
変化する。すなわち、スピンバルブユニット２、３の抵
抗Ｒは、信号磁界に反応するCo90Fe10磁性膜６が磁化反
転で磁化方向を変化させるため、図１１に示すように、
ＨSIG 〜±Ｈｃで抵抗Ｒが変化するヒステリシスを持
つ。図１１には、それぞれのスピンバルブユニット２、
３のヒステリシスを破線矢印（ユニット２）と実線矢印
（ユニット３）で示した。例えば、＋Ｈcを越える信号
磁界が、同相でスピンバルブユニット２、３に入った場
合、スピンバルブユニット２は低抵抗に、スピンバルブ
ユニット３は高抵抗になり、抵抗変化は相殺されて、磁
気抵抗効果型ヘッドの抵抗変化としては現れない。一
方、逆相で信号磁界が入った場合、それぞれのスピンバ
ルブユニット２、３が高抵抗同士または低抵抗同士とな
り、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗変化として現れる。す
なわち、差動型の磁気抵抗効果型ヘッドとして動作す
る。
【００３３】この実施例の磁気抵抗効果型ヘッドにおい
ても、実施例１と同様に、バルクハウゼンノイズを解消
することができると共に、高線分解能、高感度、高Ｓ／
Ｎ、高信頼性が実現可能となる。
ても、実施例１と同様に、バルクハウゼンノイズを解消
することができると共に、高線分解能、高感度、高Ｓ／
Ｎ、高信頼性が実現可能となる。
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気抵抗
効果型ヘッドによれば、簡単な構造でバルクハウゼンノ
イズを抑制することができると共に、差動動作型の出力
応答を示すため、高感度、高Ｓ／Ｎ、高線分解能、高信
頼性が得られ、その工業的価値は大なるものがある。
効果型ヘッドによれば、簡単な構造でバルクハウゼンノ
イズを抑制することができると共に、差動動作型の出力
応答を示すため、高感度、高Ｓ／Ｎ、高線分解能、高信
頼性が得られ、その工業的価値は大なるものがある。
【図１】 本発明による実施例１の磁気抵抗効果型ヘッ
ドの構成を示す断面図である。
ドの構成を示す断面図である。
【図２】 図１に示す磁気抵抗効果型ヘッドの概略を磁
気記録媒体との相対位置を含めて示す斜視図である。
気記録媒体との相対位置を含めて示す斜視図である。
【図３】 図１に示す磁気抵抗効果型ヘッドの磁化方向
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図４】 図１に示す磁気抵抗効果型ヘッドの差動動作
を説明するための特性図である。
を説明するための特性図である。
【図５】 本発明による実施例２の磁気抵抗効果型ヘッ
ドの磁化方向を示す斜視図である。
ドの磁化方向を示す斜視図である。
【図６】 図５に示す磁気抵抗効果型ヘッドの差動動作
を説明するための特性図である。
を説明するための特性図である。
【図７】 本発明による実施例３の磁気抵抗効果型ヘッ
ドの構成を示す断面図である。
ドの構成を示す断面図である。
【図８】 図７に示す磁気抵抗効果型ヘッドの概略を磁
気記録媒体との相対位置を含めて示す斜視図である。
気記録媒体との相対位置を含めて示す斜視図である。
【図９】 図７に示す磁気抵抗効果型ヘッドの磁化方向
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図１０】 本発明による実施例４の磁気抵抗効果型ヘ
ッドの磁化方向を示す斜視図である。
ッドの磁化方向を示す斜視図である。
【図１１】 図１０に示す磁気抵抗効果型ヘッドの差動
動作を説明するための特性図である。
動作を説明するための特性図である。
１……TiN非磁性中間膜 ２、３……スピンバルブユニット ４、６……Co90Fe10磁性膜 ５……Cu非磁性膜 ７、８……Fe50Mn50反強磁性膜 １０……磁気記録媒体
Claims (4)
- 【請求項１】 第１の磁性膜と第２の磁性膜とこれら第
１および第２の磁性膜の間に介在する第１の非磁性膜と
を有する第１の磁気抵抗効果素子と、 第３の磁性膜と第４の磁性膜とこれら第３および第４の
磁性膜の間に介在する第２の非磁性膜とを有する第２の
磁気抵抗効果素子と、 これら第１および第２の磁気抵抗効果素子の間に配置さ
れ、前記第２および第３の磁性膜に接して設けられる非
磁性中間膜と、 前記第１の磁性膜に接して設けられ、該磁性膜の磁化を
固着する第１の反強磁性膜と、 前記第４の磁性膜に接して設けられ、該磁性膜の磁化を
固着する第２の反強磁性膜とを具備し、 前記磁化固着された第１および第４の磁性膜における磁
化方向の媒体対向面と垂直な方向の成分が互いに反平行
である ことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項２】 前記第２および第３の磁性膜のそれぞれ
の磁化方向は、外部信号磁界が入った場合に、前記磁気
抵抗効果素子の積層膜界面に対して平行で、かつ媒体対
向面に対して平行な方向から変化することを特徴とする
請求項１記載の磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項３】 前記磁気抵抗効果型ヘッドを磁気記録媒
体上に配置した際に、センス電流が前記磁気記録媒体の
記録トラック幅方向に流れるように、前記第１の反強磁
性膜上にリードが設けら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ヘッド。 - 【請求項４】 前記第１および第２の反強磁性膜はブロ
ッキング温度が異なることを特徴とする請求項１記載の
磁気抵抗効果型ヘッド。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22718593A JP3243078B2 (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 磁気抵抗効果型ヘッド |
| US08/472,487 US5576915A (en) | 1993-03-15 | 1995-06-07 | Magnetoresistive head with antiferromagnetic sublayers interposed between first and second spin-valve units to exchange bias inner magnetic films thereof |
| US08/568,437 US5768066A (en) | 1993-03-15 | 1995-12-06 | Magnetoresistive head having an antiferromagnetic layer interposed between first and second magnetoresistive elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22718593A JP3243078B2 (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 磁気抵抗効果型ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0785426A JPH0785426A (ja) | 1995-03-31 |
| JP3243078B2 true JP3243078B2 (ja) | 2002-01-07 |
Family
ID=16856826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22718593A Expired - Fee Related JP3243078B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-09-13 | 磁気抵抗効果型ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3243078B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08221719A (ja) * | 1995-02-16 | 1996-08-30 | Tdk Corp | スピンバルブ磁気抵抗ヘッド及びその製造方法 |
| US5701222A (en) * | 1995-09-11 | 1997-12-23 | International Business Machines Corporation | Spin valve sensor with antiparallel magnetization of pinned layers |
| US5768069A (en) * | 1996-11-27 | 1998-06-16 | International Business Machines Corporation | Self-biased dual spin valve sensor |
| US6469873B1 (en) | 1997-04-25 | 2002-10-22 | Hitachi, Ltd. | Magnetic head and magnetic storage apparatus using the same |
| KR20030076904A (ko) * | 2002-03-23 | 2003-09-29 | (주)맥스소프트 | 중간 시점 영상 합성 방법 |
-
1993
- 1993-09-13 JP JP22718593A patent/JP3243078B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0785426A (ja) | 1995-03-31 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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