JPH06267032A - Magnetoresistance effect type magnetic head - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a magnetoresistance effect type magnetic head which makes possible the prevention of Barkhausen noise and the production of a higher output simultaneously by eliminating the need for the cleaning of a magnetoresistance effect film as the cause of variations in characteristic and noises of the magnetoresistance effect type magnetic head. CONSTITUTION:A magnetic domain control layer 30 is arranged below both end parts of a central area of a magnetoresistance effect film 40 to be a double layer film structure in which a ferromagnetic film 301 and an anti-ferromagnetic film 302 are laminated sequentially. Then, the product of a saturation magnetic flux density and a thickness of the ferromagnetic film 301 is smaller than those of the magnetoresistance effect film 40.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録装置、特に、
磁気ディスク装置に用いられる磁気抵抗効果を利用した
磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a magnetic recording device, and more particularly to
The present invention relates to a magnetoresistive effect magnetic head utilizing a magnetoresistive effect used in a magnetic disk device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来技術は、磁気抵抗（ＭＲ）センサ、
または、磁気抵抗効果型磁気ヘッドと呼ばれる磁気トラ
ンスデューサを開示している。このようなセンサは、大
きな線形密度の磁気ディスク表面からデータを読み取る
ことができることが開示されている。磁気抵抗効果型磁
気ヘッドは、磁気抵抗効果を示す磁性膜から作った読み
取り素子の抵抗変化を使い、磁界信号を、素子が感知す
る磁束の量及び方向の関数として検出するものである。2. Description of the Related Art The prior art is a magnetoresistive (MR) sensor,
Alternatively, a magnetic transducer called a magnetoresistive effect magnetic head is disclosed. It is disclosed that such a sensor can read data from a magnetic disk surface of large linear density. A magnetoresistive head uses the resistance change of a read element made of a magnetic film that exhibits a magnetoresistive effect to detect magnetic field signals as a function of the amount and direction of magnetic flux sensed by the element.

【０００３】また、従来技術は、磁気抵抗効果素子が最
適に動作するためには、二つのバイアス磁界をかける必
要があることを教示している。The prior art also teaches that two bias fields must be applied in order for the magnetoresistive effect element to operate optimally.

【０００４】一つには、縦バイアス磁界と呼ばれるもの
で、磁気ディスク媒体の表面に平行で、かつ、磁気抵抗
効果膜の長さ方向に平行に延びるものである。縦バイア
ス磁界の機能は、磁気抵抗効果膜の多磁区作用によるバ
ルクハウゼンノイズを抑制することである。One is a so-called longitudinal bias magnetic field, which extends parallel to the surface of the magnetic disk medium and parallel to the length direction of the magnetoresistive effect film. The function of the longitudinal bias magnetic field is to suppress Barkhausen noise due to the multi-domain effect of the magnetoresistive film.

【０００５】米国特許第4663685 号は、磁気抵抗効果膜
の磁壁を消滅させ、このノイズを抑制するために、磁気
抵抗効果膜の両端部上側に磁区制御層とするＦｅＭｎ系
反強磁性膜を設けることを開示している。この発明は、
磁気抵抗効果膜両端部に反強磁性膜を設置し、この端部
を単一磁区状態に維持するというものである。この端部
の単一磁区状態は、磁気抵抗効果膜の中央領域にある感
磁部にも単一磁区状態を誘発し、バルクハウゼンノイズ
を抑制することができる。US Pat. No. 4,663,685 discloses a FeMn antiferromagnetic film serving as a magnetic domain control layer above both ends of the magnetoresistive film in order to eliminate the magnetic domain wall of the magnetoresistive film and suppress this noise. Is disclosed. This invention
Antiferromagnetic films are provided on both ends of the magnetoresistive film, and the ends are maintained in a single magnetic domain state. This single magnetic domain state at the end portion can induce the single magnetic domain state also in the magnetic sensitive section in the central region of the magnetoresistive film, and can suppress Barkhausen noise.

【０００６】磁気抵抗効果型磁気ヘッドで通常用いられ
るもう一つのバイアス磁界は、磁束に対する応答が線形
になるように用いられる横バイアス磁界である。この横
バイアス磁界は、磁気ディスク媒体の面に垂直で、平面
状磁気抵抗効果素子の表面に平行である。軟磁性バイア
ス方式を高密度磁気ディスク媒体の読み取りに利用する
ことは古くから行われており、当技術分野では周知であ
る。軟磁性バイアス方式とは、磁気抵抗効果膜の上側あ
るいは下側に非磁性スペーサ層を介して軟磁性膜を配置
するものである。たとえば、米国特許第4771349 号は、
ニッケル−鉄（ＮｉＦｅまたはパーマロイ），タンタ
ル、及びニッケル鉄ロジウム軟磁性膜を有する磁気抵抗
トランスデューサを開示している。磁気抵抗効果膜の両
端に電極を接続すると、電流が磁気抵抗効果膜を通過で
きるようになる。磁気抵抗効果膜を通過する電流の流れ
が、磁界を生成して軟磁性膜を磁化させる。磁化された
軟磁性膜が、横バイアス磁界を磁気抵抗効果膜に付与す
る。従って、「軟磁性バイアス式磁気抵抗」センサとい
う名が付けられている。また、磁気抵抗効果膜の磁気モ
ーメントを磁気抵抗効果膜長手方向に対し、４５度傾け
るよう横バイアスするのが最も高感度となることを開示
している。Another bias magnetic field normally used in the magnetoresistive head is a lateral bias magnetic field used so that the response to the magnetic flux becomes linear. This lateral bias magnetic field is perpendicular to the surface of the magnetic disk medium and parallel to the surface of the planar magnetoresistive effect element. Utilization of the soft magnetic bias method for reading high density magnetic disk media has been performed for a long time and is well known in the art. The soft magnetic bias system is a method in which a soft magnetic film is arranged above or below the magnetoresistive film with a nonmagnetic spacer layer interposed therebetween. For example, U.S. Pat.
A magnetoresistive transducer having nickel-iron (NiFe or permalloy), tantalum, and nickel iron rhodium soft magnetic films is disclosed. When electrodes are connected to both ends of the magnetoresistive film, current can pass through the magnetoresistive film. The flow of current through the magnetoresistive film produces a magnetic field that magnetizes the soft magnetic film. The magnetized soft magnetic film applies a lateral bias magnetic field to the magnetoresistive film. Therefore, it is named "soft magnetic bias type magnetoresistive" sensor. Moreover, it is disclosed that the highest sensitivity is obtained by laterally biasing the magnetic moment of the magnetoresistive film with respect to the longitudinal direction of the magnetoresistive film by 45 degrees.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術には、以
下に述べる問題がある。この従来技術では、縦バイアス
磁界を印加するために、磁気抵抗効果膜の両端部上側だ
けに磁区制御層として作用するＦｅＭｎ系の反強磁性膜
を形成している。このためには、予め、磁気抵抗効果膜
を所定の寸法にパターニングした後、この磁気抵抗効果
膜の上に磁区制御層とするＦｅＭｎ系反強磁性膜を形成
しなければならない。一方、磁気抵抗効果膜とする強磁
性膜と、ＦｅＭｎ系の反強磁性膜とは、両層間に交換結
合を生じさせる必要がある。この交換結合が生じるに
は、二つの膜を原子的に密着形成させなければならな
い。従って、磁気抵抗効果膜の表面をなんらかの方法、
たとえば、スパッタエッチなどによってクリーニング
し、その後、このクリーニングされた磁気抵抗効果膜上
にＦｅＭｎ系反強磁性膜を形成する必要がある。磁気抵
抗効果膜の表面をクリーニングすることは、工程上複雑
となり、さらに、磁気抵抗効果膜は、通常、数百Åと非
常に薄いので、クリーニングによって磁気抵抗効果膜は
損傷されるおそれが高い。その結果、磁気抵抗効果膜の
磁気特性は損なわれてしまう。また、表面クリーニング
の程度がほぼ一定であればよいが、変動した場合には、
磁気抵抗効果膜の膜厚も変動し、その結果、多数の磁気
ヘッド間において、磁気特性のばらつきが生じる。さら
に、この表面クリーニングが弱いと、磁気抵抗効果膜と
反強磁性膜との間の交換結合の強さが不十分となり、磁
気抵抗効果膜の端部が単一磁区とならない場合もある。
端部が単一磁区とならない場合は、磁気抵抗効果膜に磁
壁が存在することになり、磁壁の不規則な移動によって
バルクハウゼンノイズが発生することになる。このよう
な磁気ヘッドは、高密度磁気記録用の磁気ヘッドには適
さない。The above-mentioned prior art has the following problems. In this conventional technique, in order to apply a longitudinal bias magnetic field, an FeMn-based antiferromagnetic film acting as a magnetic domain control layer is formed only on the upper sides of both ends of the magnetoresistive effect film. For this purpose, the magnetoresistive effect film must be patterned in advance to a predetermined size, and then the FeMn-based antiferromagnetic film serving as a magnetic domain control layer must be formed on the magnetoresistive effect film. On the other hand, the ferromagnetic film serving as the magnetoresistive film and the FeMn-based antiferromagnetic film need to generate exchange coupling between the two layers. In order for this exchange coupling to occur, the two films must be atomically intimately formed. Therefore, the surface of the magnetoresistive film should be
For example, it is necessary to perform cleaning by sputter etching or the like, and then form a FeMn-based antiferromagnetic film on the cleaned magnetoresistive effect film. Cleaning the surface of the magnetoresistive effect film is complicated in the process, and the magnetoresistive effect film is usually very thin, i.e., several hundred liters, so that the magnetoresistive effect film is likely to be damaged by the cleaning. As a result, the magnetic characteristics of the magnetoresistive film are impaired. Also, it is sufficient if the degree of surface cleaning is substantially constant, but if it changes,
The film thickness of the magnetoresistive film also changes, and as a result, magnetic characteristics vary among a large number of magnetic heads. Further, if this surface cleaning is weak, the strength of the exchange coupling between the magnetoresistive effect film and the antiferromagnetic film becomes insufficient, and the end portion of the magnetoresistive effect film may not be a single magnetic domain.
When the end portion does not have a single magnetic domain, a domain wall exists in the magnetoresistive film, and Barkhausen noise is generated due to the irregular movement of the domain wall. Such a magnetic head is not suitable as a magnetic head for high density magnetic recording.

【０００８】さらに、ＦｅＭｎ系反強磁性膜は耐食性に
乏しく、磁気ヘッド加工プロセスを通過させるのを困難
にさせている。Further, the FeMn-based antiferromagnetic film has poor corrosion resistance, which makes it difficult to pass through the magnetic head processing process.

【０００９】さらに、磁気ディスク装置の信頼性を確保
しにくいという問題もある。Further, there is a problem that it is difficult to secure the reliability of the magnetic disk device.

【００１０】また、最近まで縦バイアス磁界の大きさと
磁気抵抗効果素子の感度との関係についてはあまり考慮
が払われていなかった。本発明によると、磁区制御層か
ら中央領域に伝わる縦バイアス磁界が大きすぎる場合に
は、バルクハウゼンノイズを安定性よく防止できるとい
う利点があるものの、横バイアス磁界が加わりにくくな
り、磁気抵抗効果素子を高感度とできない問題があるこ
とがわかった。Until recently, much attention has been paid to the relationship between the magnitude of the longitudinal bias magnetic field and the sensitivity of the magnetoresistive effect element. According to the present invention, when the longitudinal bias magnetic field transmitted from the magnetic domain control layer to the central region is too large, there is an advantage that Barkhausen noise can be stably prevented, but a lateral bias magnetic field is less likely to be applied and a magnetoresistive effect element is obtained. I found that there is a problem with high sensitivity.

【００１１】本発明の目的は、磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドの特性のばらつきやノイズの原因となる、磁気抵抗効
果膜のクリーニングを必要とせずに、磁気抵抗効果膜の
中央領域の両側に、磁気抵抗効果膜の下側に一対の磁区
制御層を形成した、バルクハウゼンノイズ防止と高感度
化とを両立できる磁気抵抗効果型磁気ヘッドを提供する
ことにある。An object of the present invention is to provide a magnetic film on both sides of the central region of the magnetoresistive film without requiring cleaning of the magnetoresistive film, which causes variations in the characteristics of the magnetoresistive magnetic head and noise. It is an object of the present invention to provide a magnetoresistive effect magnetic head in which a pair of magnetic domain control layers are formed below a resistance effect film and which can achieve both Barkhausen noise prevention and high sensitivity.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的は、磁気抵抗効
果膜の中央領域の両側下部に磁区制御層を配置し、この
磁区制御層を、強磁性膜と反強磁性膜とを、順次、積層
した二層膜で構成し、かつ、前記強磁性膜の飽和磁束密
度（Ｂ_DC）を前記磁気抵抗効果膜の飽和磁束密度
（Ｂ_MR）よりも小とすることにより達成できる。The above-mentioned object is to arrange a magnetic domain control layer under both sides of a central region of a magnetoresistive film, and to arrange the magnetic domain control layer in a ferromagnetic film and an antiferromagnetic film in order. This can be achieved by using a laminated two-layer film and making the saturation magnetic flux density (B _DC ) of the ferromagnetic film smaller than the saturation magnetic flux density (B _MR ) of the magnetoresistive film.

【００１３】さらに、磁気抵抗効果膜の中央領域の両側
下部に磁区制御層を配置し、この磁区制御層を、強磁性
膜と反強磁性膜とを、順次、積層した二層膜で構成し、
かつ、前記強磁性膜の膜厚（ｔ_DC）を前記磁気抵抗効果
膜の膜厚（ｔ_MR）よりも小とすることにより達成でき
る。Further, magnetic domain control layers are arranged on both lower sides of the central region of the magnetoresistive film, and the magnetic domain control layers are composed of a two-layer film in which a ferromagnetic film and an antiferromagnetic film are sequentially laminated. ,
Further, it can be achieved by making the film thickness (t _DC ) of the ferromagnetic film smaller than the film thickness (t _MR ) of the magnetoresistive film.

【００１４】さらに、磁気抵抗効果膜の中央領域の両側
下部に磁区制御層を配置し、この磁区制御層を、強磁性
膜と反強磁性膜とを、順次、積層した二層膜で構成し、
かつ、前記強磁性膜の飽和磁束密度(Ｂ_DC)と膜厚
（ｔ_DC）との積を前記磁気抵抗効果膜の飽和磁束密度
(Ｂ_MR)と膜厚（ｔ_MR）との積よりも小とすることにより
達成できる。Further, magnetic domain control layers are arranged on both lower sides of the central region of the magnetoresistive film, and the magnetic domain control layers are composed of a two-layer film in which a ferromagnetic film and an antiferromagnetic film are sequentially laminated. ,
The product of the saturation magnetic flux density (B _DC ) and the film thickness (t _DC ) of the ferromagnetic film is the saturation magnetic flux density of the magnetoresistive film.
This can be achieved by making it smaller than the product of (B _MR ) and film thickness (t _MR ).

【００１５】反強磁性膜は、酸化ニッケルが望ましく、
強磁性膜は、ＮｉＦｅ系合金等の軟磁性合金膜が望まし
い。The antiferromagnetic film is preferably nickel oxide,
The ferromagnetic film is preferably a soft magnetic alloy film such as NiFe alloy.

【００１６】[0016]

【作用】本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッドでは、
磁区制御層を磁気抵抗効果膜の中央領域の両側下部に設
置してある。本発明に係る磁区制御層は、強磁性膜と反
強磁性膜とを、順次、積層した二層膜で構成しており、
これら二層膜自らが、強磁性−反強磁性の交換結合を形
成するため、磁区制御層自身で永久磁石的な作用を行う
ことができる。このため、磁区制御層は、一方向の磁束
を発することができ、磁気抵抗効果膜の中央領域に一方
向の磁束を付与する作用を行うことができる。これによ
り、中央領域を単一磁区状態とでき、バルクハウゼンノ
イズを防止できる。In the magnetoresistive effect magnetic head according to the present invention,
The magnetic domain control layers are provided under both sides of the central region of the magnetoresistive film. The magnetic domain control layer according to the present invention comprises a ferromagnetic film and an antiferromagnetic film, which are sequentially laminated to form a two-layer film,
These two-layer films themselves form a ferromagnetic-antiferromagnetic exchange coupling, so that the magnetic domain control layer itself can act as a permanent magnet. Therefore, the magnetic domain control layer can emit a magnetic flux in one direction, and can act to give a magnetic flux in one direction to the central region of the magnetoresistive film. As a result, the central region can be in a single magnetic domain state, and Barkhausen noise can be prevented.

【００１７】しかし、一方向の磁束が強い場合、磁気抵
抗効果膜中央領域を安定性よく単一磁区状態に維持でき
る利点を所持するものの、高感度磁気抵抗効果素子を形
成するには不利である。磁気抵抗効果膜ならびに横バイ
アス磁界を印加するための軟磁性膜の磁気モーメントが
磁気ディスク媒体からの磁界信号に対して回転しにくく
なり、高感度化に適さないからである。このため、高感
度化とバルクハウゼンノイズレスを両立するには、磁気
抵抗効果素子の中央領域に流入する一方向の磁束を制限
する必要がある。However, when the magnetic flux in one direction is strong, it has the advantage that the central region of the magnetoresistive effect film can be stably maintained in a single domain state, but it is disadvantageous in forming a high-sensitivity magnetoresistive effect element. . This is because the magnetic moments of the magnetoresistive film and the soft magnetic film for applying the lateral bias magnetic field are less likely to rotate with respect to the magnetic field signal from the magnetic disk medium, and are not suitable for high sensitivity. Therefore, in order to achieve both high sensitivity and Barkhausen noiseless, it is necessary to limit the unidirectional magnetic flux flowing into the central region of the magnetoresistive effect element.

【００１８】本発明によると、磁気抵抗効果膜の飽和磁
束密度よりも上記磁区制御層の構成要素である強磁性膜
の飽和磁束密度を小とすることにより、磁気抵抗効果素
子の感度を向上できる作用がある。According to the present invention, the sensitivity of the magnetoresistive effect element can be improved by making the saturation magnetic flux density of the ferromagnetic film, which is a constituent element of the magnetic domain control layer, smaller than the saturation magnetic flux density of the magnetoresistive effect film. It has an effect.

【００１９】さらに、本発明によると、磁気抵抗効果膜
の膜厚よりも上記磁区制御層の構成要素である強磁性膜
の膜厚を小とすることにより、磁気抵抗効果素子の感度
を向上できる作用がある。Further, according to the present invention, the sensitivity of the magnetoresistive effect element can be improved by making the film thickness of the ferromagnetic film, which is a constituent element of the magnetic domain control layer, smaller than the film thickness of the magnetoresistive effect film. It has an effect.

【００２０】さらに、本発明によると、磁気抵抗効果膜
の飽和磁束密度と膜厚との積よりも上記磁区制御層の構
成要素である強磁性膜の飽和磁束密度と膜厚との積を小
とすることにより、磁気抵抗効果素子の感度を向上でき
る作用がある。Further, according to the present invention, the product of the saturation magnetic flux density and the film thickness of the ferromagnetic film, which is a constituent element of the magnetic domain control layer, is smaller than the product of the saturation magnetic flux density and the film thickness of the magnetoresistive effect film. By this, the sensitivity of the magnetoresistive effect element can be improved.

【００２１】さらに、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気
ヘッドの磁区制御層は、磁気抵抗効果膜の形成前に、形
成，加工される。従って、磁区制御層の形成工程におい
て、磁気抵抗効果膜を損傷する恐れは全くなく、多数の
磁気ヘッド間の性能のばらつきを抑え、大量生産に有利
とできる。また、磁区制御層は、イオンミリング法など
で一括してパターニングすることができ、作製が容易で
ある。Further, the magnetic domain control layer of the magnetoresistive effect type magnetic head according to the present invention is formed and processed before the formation of the magnetoresistive effect film. Therefore, in the process of forming the magnetic domain control layer, there is no possibility of damaging the magnetoresistive effect film, variation in performance among a large number of magnetic heads is suppressed, and it is advantageous for mass production. Further, the magnetic domain control layer can be patterned collectively by an ion milling method or the like, and is easy to manufacture.

【００２２】さらに、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気
ヘッドでは、反強磁性膜として酸化ニッケルを用いてい
る。これにより、耐食性を著しく改善することができ、
磁気ヘッド加工プロセスを容易とできる利点もある。Further, in the magnetoresistive effect magnetic head according to the present invention, nickel oxide is used as the antiferromagnetic film. This can significantly improve the corrosion resistance,
There is also an advantage that the magnetic head processing process can be facilitated.

【００２３】[0023]

【実施例】実施例として、本発明に係る磁気抵抗効果型
磁気ヘッドを適用した磁気ディスク装置２００につい
て、図３を用いて説明する。図３は、この磁気ディスク
装置２００の構造を示す斜視図である。EXAMPLE As an example, a magnetic disk device 200 to which the magnetoresistive effect magnetic head according to the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the magnetic disk device 200.

【００２４】この磁気ディスク装置２００の概略構造を
説明する。同図に示すように、磁気ディスク装置２００
は、等間隔で一軸（スピンドル２０２）上に積層された
複数の磁気ディスク２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２
０４ｄ，２０４ｅと、スピンドル２０２を駆動するモー
タ２０３と、移動可能なキャリッジ２０６に保持された
磁気ヘッド群２０５ａ，２０５ｂ等と、このキャリッジ
２０６を駆動するボイスコイルモータ２１３を構成する
マグネット２０８及びボイスコイル２０７と、これらを
支持するベース２０１とを備えて構成される。また、磁
気ディスク制御装置などの上位装置２１２から送出され
る信号に従って、ボイスコイルモータ２１３を制御する
ボイスコイルモータ制御回路２０９を備えている。ま
た、上位装置２１２から送られてきたデータを書き込み
方式に対応し、磁気ヘッドに流すべき電流に変換する機
能と、磁気ディスク２０４ａなどから送られてきたデー
タを増幅し、ディジタル信号に変換する機能とを持つラ
イト／リード回路２１０を備え、このライト／リード回
路２１０は、インターフェイス２１１を介して、上位装
置２１２と接続されている。The schematic structure of the magnetic disk device 200 will be described. As shown in FIG.
Is a plurality of magnetic disks 204a, 204b, 204c, 2 stacked on one axis (spindle 202) at equal intervals.
04d and 204e, a motor 203 that drives the spindle 202, magnetic head groups 205a and 205b held by a movable carriage 206, a magnet 208 and a voice coil that constitute a voice coil motor 213 that drives the carriage 206. 207 and a base 201 that supports them are configured. Further, a voice coil motor control circuit 209 for controlling the voice coil motor 213 is provided in accordance with a signal sent from a higher-level device 212 such as a magnetic disk control device. Further, a function of converting the data sent from the higher-order device 212 into a current corresponding to the writing method and a function of amplifying the data sent from the magnetic disk 204a and converting it into a digital signal. And a write / read circuit 210 having a. The write / read circuit 210 is connected to a higher-level device 212 via an interface 211.

【００２５】次に、この磁気ディスク装置２００の動作
を、読み出しの場合を例として説明する。上位装置２１
２から、インターフェイス２１１を介して、ボイスコイ
ルモータ制御回路２０９に、読み出すべきデータの支持
を与える。ボイスコイルモータ制御回路２０９からの制
御電流によって、ボイスコイルモータ２１３がキャリッ
ジ２０６を駆動させ、指示されたデータが記憶されてい
るトラックの位置に、磁気ヘッド群２０５ａ，２０５ｂ
等を高速で移動させ、正確に位置付けする。この位置付
けは、ボイスコイルモータ制御回路２０９と接続されて
いる位置決め用磁気ヘッド２０５ｂが、磁気ディスク２
０４ｃ上の位置を検出して提供し、データ用磁気ヘッド
２０５ａの位置制御を行うことによって行われる。ま
た、ベース２０１に支持されたモータ２０３は、スピン
ドル２０２に取り付けた直径３.５インチの複数の磁気
ディスク２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ,２０４ｄ,２０
４ｅを回転させる。次に、ライト／リード回路２１０か
らの信号に従って、指示された所定の磁気ヘッドを選択
し、指示された領域の先頭位置を検出後、磁気ディスク
上のデータ信号を読み出す。この読み出しは、ライト／
リード回路２１０に接続されているデータ用磁気ヘッド
２０５ａが、磁気ディスク２０４ｄとの間で信号の授受
を行うことにより行われる。読み出されたデータは、所
定の信号に変換され、上位装置２１２に送出される。Next, the operation of the magnetic disk device 200 will be described by taking the case of reading as an example. Upper device 21
From 2 through the interface 211, the voice coil motor control circuit 209 is provided with support for the data to be read. The voice coil motor 213 drives the carriage 206 by the control current from the voice coil motor control circuit 209, and the magnetic head groups 205a and 205b are moved to the positions of the tracks where the instructed data is stored.
Move them at high speed and position them accurately. In this positioning, the positioning magnetic head 205b connected to the voice coil motor control circuit 209 causes the magnetic disk 2 to move.
This is performed by detecting and providing the position on 04c and controlling the position of the data magnetic head 205a. The motor 203 supported by the base 201 includes a plurality of 3.5-inch diameter magnetic disks 204a, 204b, 204c, 204d, 20 mounted on the spindle 202.
Rotate 4e. Next, according to a signal from the write / read circuit 210, a specified predetermined magnetic head is selected, and after detecting the head position of the specified area, the data signal on the magnetic disk is read. This read is a write /
This is performed by the data magnetic head 205a connected to the read circuit 210 exchanging signals with the magnetic disk 204d. The read data is converted into a predetermined signal and sent to the upper device 212.

【００２６】高性能磁気ディスク装置としては、線記録
密度は１インチ当り２５キロビット以上，トラック密度
は１インチ当り２０００トラック以上であることが望ま
しい。下記の本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッド
は、磁壁を生じない結果バルクハウゼンノイズが無く、
高感度であるので、このヘッドを使用して磁気ディスク
装置を作成することによって、面記録密度が１平方イン
チ当り２００〜５００Ｍｂｉｔの磁気ディスク装置を作
製することができる。For a high performance magnetic disk device, it is desirable that the linear recording density is 25 kilobits or more per inch, and the track density is 2000 tracks or more per inch. The magnetoresistive effect magnetic head according to the present invention described below has no Barkhausen noise as a result of not generating a domain wall,
Since the magnetic disk device has high sensitivity, a magnetic disk device having an areal recording density of 200 to 500 Mbit per square inch can be manufactured by using this head to manufacture a magnetic disk device.

【００２７】次に、磁気ディスク装置２００に使用す
る、本発明の一実施例である磁気抵抗効果型磁気ヘッド
１００について、図１および図２を用いて説明する。図
１は、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００の
概略構造を示す斜視図である。なお、図１では、磁気抵
抗効果型磁気ヘッド片側半面で上部ギャップ膜７０と上
部シールド膜８０とを省略している。また、図２は、こ
の磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００を拡大した斜視図で
ある。なお、図２では、上部ギャップ膜７０と上部シー
ルド膜８０とを省略している。Next, a magnetoresistive head 100 used in the magnetic disk device 200 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of a magnetoresistive effect magnetic head 100 according to the present invention. In FIG. 1, the upper gap film 70 and the upper shield film 80 are omitted on the half surface of the magnetoresistive head. FIG. 2 is an enlarged perspective view of the magnetoresistive effect magnetic head 100. In FIG. 2, the upper gap film 70 and the upper shield film 80 are omitted.

【００２８】この磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００は、
図１，図２に示すように、非磁性基板１の上方に、下部
磁気シールド層１０と、この下部磁気シールド層１０の
上に形成される下部ギャップ膜２０と、この下部ギャッ
プ膜２０上の所定場所に所定の間隔をおいて形成される
一対の層からなる磁区制御層３０と、この磁区制御層３
０の上面を覆って一対の層の間の下部ギャップ膜２０に
接して形成される磁気抵抗効果膜４０と、この磁気抵抗
効果膜４０の上に形成されるシャント膜５０と、このシ
ャント膜５０の上に形成されるソフト膜５５と、このソ
フト膜５５上に形成される信号取り出し用電極６０と、
各膜，各層、および信号取り出し電極６０を覆うように
形成される上部ギャップ膜７０と、この上部ギャップ膜
７０の上に形成される上部磁気シールド層８０とを備え
て構成される。The magnetoresistive effect magnetic head 100 is
As shown in FIGS. 1 and 2, a lower magnetic shield layer 10 above the non-magnetic substrate 1, a lower gap film 20 formed on the lower magnetic shield layer 10, and a lower gap film 20 on the lower gap film 20. A magnetic domain control layer 30 composed of a pair of layers formed at predetermined locations with a predetermined space, and the magnetic domain control layer 3
The magnetoresistive effect film 40 formed so as to contact the lower gap film 20 between the pair of layers, the shunt film 50 formed on the magnetoresistive effect film 40, and the shunt film 50. A soft film 55 formed on the soft film 55, a signal extracting electrode 60 formed on the soft film 55,
An upper gap film 70 is formed so as to cover each film, each layer, and the signal extraction electrode 60, and an upper magnetic shield layer 80 formed on the upper gap film 70.

【００２９】各層，各膜の作用，材料等を次に説明す
る。上部，下部磁気シールド層８０，１０は、磁気抵抗
効果膜４０に、信号検出電極以外の磁界が影響するのを
防止し、磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００の信号分解能
を高める作用を行う。その材料は、ＮｉＦｅ系合金，Ｃ
ｏ系の非晶質等の軟磁性であり、膜厚はおおよそ０.５
〜３μｍである。The functions and materials of the layers and films will be described below. The upper and lower magnetic shield layers 80 and 10 serve to prevent the magnetic resistance effect film 40 from being affected by a magnetic field other than the signal detection electrodes, and enhance the signal resolution of the magnetoresistive effect magnetic head 100. The material is NiFe alloy, C
It is a soft magnetic material such as o-type amorphous, and the film thickness is approximately 0.5.
Is about 3 μm.

【００３０】磁気シールド層８０，１０に隣接して、磁
気抵抗効果膜４０と信号取り出し電極導体６０と磁区制
御層３０とからなる磁気抵抗効果素子をはさみ込むよう
に配置される上部，下部ギャップ膜７０，２０は、磁気
抵抗効果素子と、上部，下部磁気シールド層８０，１０
とを電気的，磁気的に隔離する作用をし、ガラス，アル
ミナ等の非磁性，絶縁物よりなる。上部，下部ギャップ
膜７０，２０の膜厚は、磁気抵抗効果型磁気ヘッド１０
０の再生分解能に影響するため、磁気ヘッドに望まれる
記録密度に依存し、通常は、０.４〜０.１μｍの範囲で
ある。Adjacent to the magnetic shield layers 80 and 10, upper and lower gap films arranged so as to sandwich the magnetoresistive effect element composed of the magnetoresistive effect film 40, the signal extraction electrode conductor 60 and the magnetic domain control layer 30. Reference numerals 70 and 20 denote magnetoresistive effect elements and upper and lower magnetic shield layers 80 and 10.
It acts to electrically and magnetically isolate and from each other, and is made of a non-magnetic or insulating material such as glass or alumina. The film thicknesses of the upper and lower gap films 70 and 20 are the same as those of the magnetoresistive effect magnetic head 10.
Since it affects the reproduction resolution of 0, it depends on the recording density desired for the magnetic head and is usually in the range of 0.4 to 0.1 μm.

【００３１】この上部，下部ギャップ膜７０，２０の間
に形成される磁気抵抗効果素子は、このように、磁界に
対してその電気抵抗が変化する磁気抵抗効果膜４０と、
この磁気抵抗効果膜４０に信号検出電流を流すための信
号取り出し用電極導体６０と、磁気抵抗効果膜４０中央
領域の両端にあり、この両端を単磁区化するに充分なレ
ベルに、磁気的に縦バイアスするための磁区制御層３０
とからなる。The magnetoresistive effect element formed between the upper and lower gap films 70 and 20 has the magnetoresistive effect film 40 whose electric resistance changes with respect to the magnetic field as described above.
A signal extracting electrode conductor 60 for flowing a signal detection current through the magnetoresistive film 40 and both ends of the central region of the magnetoresistive film 40 are magnetically magnetized to a level sufficient to make both ends into a single magnetic domain. Magnetic domain control layer 30 for longitudinal bias
Consists of.

【００３２】磁区制御層３０は、磁気抵抗効果膜４０中
央領域の両端部下側にだけ形成され、この部分に縦バイ
アス磁界が付与される。この縦バイアス磁界は、磁気抵
抗効果膜４０中央領域にも伝わり、中央領域を単一磁区
状態に維持することができる。この結果、磁気抵抗効果
膜４０に磁壁が発生するのを防止でき、磁壁発生に起因
するバルクハウゼンノイズを抑止できる。The magnetic domain control layer 30 is formed only below both ends of the central region of the magnetoresistive effect film 40, and a longitudinal bias magnetic field is applied to this portion. This longitudinal bias magnetic field is also transmitted to the central region of the magnetoresistive effect film 40, and the central region can be maintained in a single magnetic domain state. As a result, it is possible to prevent the domain wall from being generated in the magnetoresistive effect film 40, and to suppress Barkhausen noise due to the domain wall generation.

【００３３】磁気抵抗効果膜４０は、Ｎｉ−Ｆｅ合金，
Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金等のような、磁
化の方向によって電気抵抗が変化する強磁性薄膜で形成
される。その膜厚は、約０.０１〜０.０４５μｍであ
る。The magnetoresistive film 40 is made of a Ni--Fe alloy,
It is formed of a ferromagnetic thin film such as a Ni-Co alloy or a Ni-Fe-Co alloy whose electric resistance changes depending on the direction of magnetization. The film thickness is about 0.01 to 0.045 μm.

【００３４】信号取り出し用電極導体６０は、磁気抵抗
効果膜４０に充分な電流（例えば、約１×１０⁶〜１×
１０⁷Ａ／cm² ）を流すため、通常、電気抵抗が十分小
さい銅や金等の薄膜が用いられる。The signal extracting electrode conductor 60 has a sufficient current (for example, about 1 × 10 ⁶ to 1 ×) for the magnetoresistive film 40.
In order to pass 10 ⁷ A / cm ² ), a thin film of copper, gold or the like having a sufficiently low electric resistance is usually used.

【００３５】シャント膜５０は、磁気抵抗効果膜４０を
高感度にするに十分なレベルに、磁気的横バイアスを印
加する作用を行う。磁気的横バイアスを印加するため
に、シャント膜を用いる方法を、シャントバイアス法と
いう。シャントバイアス法では、シャント膜として、磁
気抵抗効果膜４０上に、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ等
の薄い金属膜を形成する。通常、その膜厚は、０.０１
〜０.０４μｍ程度である。また、シャントバイアス法
では、シャント膜５０に流れる電流によって横バイアス
磁界が変化するので、シャント膜５０の膜厚とともに、
比抵抗も調節することが必要である。このシャント膜５
０の比抵抗の値は、通常、磁気抵抗効果膜の比抵抗の値
の１〜４倍程度である。The shunt film 50 acts to apply a magnetic lateral bias to a level sufficient to make the magnetoresistive film 40 highly sensitive. A method of using a shunt film for applying a magnetic lateral bias is called a shunt bias method. In the shunt bias method, a thin metal film of Ti, Nb, Ta, Mo, W or the like is formed on the magnetoresistive effect film 40 as a shunt film. Normally, the film thickness is 0.01
It is about 0.04 μm. Further, in the shunt bias method, the lateral bias magnetic field changes due to the current flowing through the shunt film 50.
It is also necessary to adjust the specific resistance. This shunt film 5
The specific resistance value of 0 is usually about 1 to 4 times the specific resistance value of the magnetoresistive film.

【００３６】このシャントバイアス法以外に、高密度磁
気記録用の磁気抵抗効果型磁気ヘッドに適したバイアス
法としてソフト膜バイアス法がある。ソフト膜バイアス
法は、図１，図２に示すように、非磁性層（ここではシ
ャント膜５０）を介して、磁気抵抗効果膜４０に流れる
電流によってソフト膜５５に発生する磁界を、効率良
く、磁気抵抗効果膜４０に印加する方法である。これら
の方法は、単独で用いられるばかりでなく、シャントバ
イアス法とソフト膜バイアス法を組み合わせた複合バイ
アス法（軟磁性バイアス方式）が効果的である。In addition to the shunt bias method, there is a soft film bias method as a bias method suitable for a magnetoresistive effect type magnetic head for high density magnetic recording. As shown in FIGS. 1 and 2, the soft film bias method efficiently causes a magnetic field generated in the soft film 55 by a current flowing in the magnetoresistive film 40 through a nonmagnetic layer (here, the shunt film 50). This is a method of applying to the magnetoresistive film 40. Not only these methods are used alone, but the composite bias method (soft magnetic bias method) combining the shunt bias method and the soft film bias method is effective.

【００３７】次に、磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００の
製造方法を説明する。なお、下記の薄膜形成方法および
パターニング方法は、周知の技術であるスパッタリング
法やエッチング法を用いた。Next, a method of manufacturing the magnetoresistive head 100 will be described. As the thin film forming method and the patterning method described below, a well-known technique such as a sputtering method or an etching method was used.

【００３８】最初に、非磁性基板１上に下部磁気シール
ド層１０とするＮｉＦｅ合金を２μｍの厚さに形成し、
その後、その上部に、下部ギャップ膜２０とするアルミ
ナを０.３μｍ の厚さに形成する。そして、この下部磁
気シールド層１０と下部ギャップ膜２０とを所定の形状
に加工する。次に、下部ギャップ膜２０上に、磁区制御
層３０を形成する。磁区制御層３０は、下部ギャップ膜
２０上に、強磁性膜３０１，反強磁性膜３０２をスパッ
タリング法などにより順次積層した後、磁気抵抗効果膜
４０中央領域の両端部に相当する部分だけが残存するよ
うにパターニングする。パターニング後、イオンミリン
グ法などにより加工する。その結果、磁区制御層３０
は、一対の層となる。次に、磁区制御層３０上と、磁区
制御層３０を構成する一対の層の間の下部ギャップ膜２
０上に、磁気抵抗効果膜４０とするＮｉＦｅ合金膜を４
００Åの厚さに形成し、続いて、シャント膜５０とする
Ｎｂ膜を４００Åの厚さに形成する。続いて、ソフト膜
５５とするＮｉＦｅＮｂ膜を４００Åの厚さに形成す
る。その後、信号取り出し用電極導体６０とする金とチ
タンの二層膜を０.１μｍ の厚さに形成した後、加工
し、さらに、その上部に、上部ギャップ膜７０とするア
ルミナを０.３μｍ の厚さに形成する。次に、上部磁気
シールド層８０とするＮｉＦｅ合金膜を２μｍの厚さに
形成し、保護膜としてアルミナを形成し、磁気抵抗効果
型磁気ヘッド１００の作成を完了する。そして、一般に
は、この磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００の上方に記録
専用のライトヘッドを形成し、記録再生分離ヘッドとし
て磁気ディスク装置に搭載する。上記のように、本発明
に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００は、一対の磁区
制御層３０を形成後、この上方に、磁気抵抗効果膜４０
を形成している。このため、磁気抵抗効果膜４０をクリ
ーニングする工程を含まず、製造工程中に磁気抵抗効果
膜４０にダメージを与えることはない。磁気抵抗効果膜
４０が損傷する恐れがないため、磁気特性の良好な磁気
抵抗効果膜４０を形成することができ、安定性よく磁気
抵抗効果型磁気ヘッドの製造ができる。さらに、磁気抵
抗効果膜４０の膜厚変動を抑えることができるため、多
数の磁気ヘッド間の電気的，磁気的特性のばらつきを抑
えることができ、大量生産に適している。First, a NiFe alloy to be the lower magnetic shield layer 10 is formed to a thickness of 2 μm on the non-magnetic substrate 1.
After that, alumina to be the lower gap film 20 is formed in a thickness of 0.3 μm on the upper portion thereof. Then, the lower magnetic shield layer 10 and the lower gap film 20 are processed into a predetermined shape. Next, the magnetic domain control layer 30 is formed on the lower gap film 20. After the ferromagnetic film 301 and the antiferromagnetic film 302 are sequentially stacked on the lower gap film 20 by a sputtering method or the like, the magnetic domain control layer 30 is left only at the portions corresponding to both ends of the central region of the magnetoresistive effect film 40. Pattern so that After patterning, it is processed by an ion milling method or the like. As a result, the magnetic domain control layer 30
Is a pair of layers. Next, the lower gap film 2 on the magnetic domain control layer 30 and between the pair of layers forming the magnetic domain control layer 30.
On top of the NiFe alloy film as the magnetoresistive film 40.
It is formed to a thickness of 00Å, and then an Nb film to be the shunt film 50 is formed to a thickness of 400Å. Then, a NiFeNb film as the soft film 55 is formed to a thickness of 400 Å. After that, a two-layer film of gold and titanium to be the electrode conductor 60 for signal extraction is formed to a thickness of 0.1 μm and then processed, and on top of that, alumina to be the upper gap film 70 of 0.3 μm is formed. Form to thickness. Next, a NiFe alloy film to be the upper magnetic shield layer 80 is formed to a thickness of 2 μm, and alumina is formed as a protective film to complete the production of the magnetoresistive effect magnetic head 100. Then, in general, a write head dedicated to recording is formed above the magnetoresistive effect magnetic head 100 and mounted in a magnetic disk device as a recording / reproducing separation head. As described above, in the magnetoresistive effect magnetic head 100 according to the present invention, after the pair of magnetic domain control layers 30 is formed, the magnetoresistive effect film 40 is formed above the pair of magnetic domain control layers 30.
Is formed. Therefore, the step of cleaning the magnetoresistive effect film 40 is not included, and the magnetoresistive effect film 40 is not damaged during the manufacturing process. Since the magnetoresistive effect film 40 is not likely to be damaged, the magnetoresistive effect film 40 having good magnetic characteristics can be formed, and the magnetoresistive effect type magnetic head can be manufactured with good stability. Further, since it is possible to suppress variation in the film thickness of the magnetoresistive film 40, it is possible to suppress variations in electrical and magnetic characteristics among a large number of magnetic heads, which is suitable for mass production.

【００３９】次に、本発明に係る一対の磁区制御層３０
の機能について説明する。Next, the pair of magnetic domain control layers 30 according to the present invention.
The function of will be described.

【００４０】図４は、本発明に係る一対の磁区制御層３
０と磁気抵抗効果膜４０との位置関係を示す拡大断面図
である。一対の磁区制御層３０を覆う形で磁気抵抗効果
膜４０が形成されており、磁区制御層３０に隣接してセ
ンス部であるところの磁気抵抗効果膜４０中央領域があ
る。本発明に係る一対の磁区制御層３０は、自らが強磁
性−反強磁性の交換結合を形成しており、永久磁石的な
作用を行うことができる。磁区制御層３０と磁気抵抗効
果膜４０の中央領域は隣接しているため、磁区制御層３
０から発した一方向の磁束は磁気抵抗効果膜４０の中央
領域にも流入できる。このため、一対の磁区制御層３０
間の距離が長すぎない限りは、中央領域をも強制的に単
一磁区状態に維持できる。FIG. 4 shows a pair of magnetic domain control layers 3 according to the present invention.
3 is an enlarged cross-sectional view showing the positional relationship between 0 and the magnetoresistive effect film 40. FIG. A magnetoresistive effect film 40 is formed so as to cover the pair of magnetic domain control layers 30, and a central region of the magnetoresistive effect film 40, which is a sense portion, is adjacent to the magnetic domain control layer 30. The pair of magnetic domain control layers 30 according to the present invention themselves form a ferromagnetic-antiferromagnetic exchange coupling and can perform a permanent magnet-like action. Since the central regions of the magnetic domain control layer 30 and the magnetoresistive effect film 40 are adjacent to each other, the magnetic domain control layer 3
The unidirectional magnetic flux generated from 0 can also flow into the central region of the magnetoresistive film 40. Therefore, the pair of magnetic domain control layers 30
As long as the distance between them is not too long, the central region can be forcibly maintained in a single domain state.

【００４１】ここで、本発明は、安定性よく単一磁区状
態を維持するためには、強磁性膜３０１の飽和磁束密度
（Ｂ_DC）と膜厚（ｔ_DC）とを大きくし、また、一対の磁
区制御層３０間の距離を短くして、磁気抵抗効果膜４０
の中央領域に流入する一方向の磁束量を大きくすればよ
いことを教示している。Here, according to the present invention, in order to maintain a stable single magnetic domain state, the saturation magnetic flux density (B _DC ) and the film thickness (t _DC ) of the ferromagnetic film 301 are increased, and By shortening the distance between the pair of magnetic domain control layers 30, the magnetoresistive film 40 is formed.
It is taught that the amount of magnetic flux flowing in the central region of the one direction should be increased.

【００４２】しかし、このような条件下では、バルクハ
ウゼンノイズを安定性よく防止できるという目的は達成
できるものの、磁気抵抗効果素子の感度を大きく低下さ
せてしまう問題が発生した。これは、磁区制御層３０か
ら磁気抵抗効果素子中央領域に流入する一方向の磁束が
強すぎるためであった。中央領域に流入する磁束量が強
い場合、磁気抵抗効果膜４０の磁気モーメントが磁気デ
ィスクからの磁界信号に応じて急峻に回転できなくり、
感度を低下させてしまった。また、横バイアス磁界印加
手段として軟磁性バイアス方式を用いる場合、一方向の
磁束はソフト膜５５にも流入し、ソフト膜５５の磁気モ
ーメントをも回転しにくくさせた。その結果、磁気抵抗
効果膜４０を横バイアスできず高感度化できなくなる問
題があった。However, under such conditions, although the objective of stably preventing Barkhausen noise can be achieved, there is a problem that the sensitivity of the magnetoresistive effect element is significantly lowered. This is because the unidirectional magnetic flux flowing from the magnetic domain control layer 30 into the central region of the magnetoresistive effect element is too strong. When the amount of magnetic flux flowing into the central region is strong, the magnetic moment of the magnetoresistive effect film 40 cannot be rapidly rotated according to the magnetic field signal from the magnetic disk,
I have reduced the sensitivity. Further, when the soft magnetic bias method is used as the transverse bias magnetic field applying means, the magnetic flux in one direction also flows into the soft film 55, and the magnetic moment of the soft film 55 is made difficult to rotate. As a result, there has been a problem that the magnetoresistive film 40 cannot be laterally biased and the sensitivity cannot be increased.

【００４３】バルクハウゼンノイズを抑止し、かつ、十
分に横バイアスして磁気抵抗効果素子を線形領域で動作
させるためには、バルクハウゼンノイズを抑止できる範
囲内で磁区制御層３０から中央領域に流入する一方向の
磁束量を制限する必要がある。In order to suppress Barkhausen noise and to operate the magnetoresistive effect element in the linear region with sufficient lateral bias, the magnetic domain control layer 30 flows into the central region within the range in which Barkhausen noise can be suppressed. It is necessary to limit the amount of magnetic flux in one direction.

【００４４】ここで、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気
ヘッドでは、一対の磁区制御層３０間の距離を長くする
ことによっては、磁束量を小とできない制約があった。
なぜならば、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッドで
は、構造上、磁気抵抗効果膜４０の信号検出電極６０付
近に大きな応力が加わっており、応力誘起異方性が発生
している。応力誘起異方性が大きい場合には、磁気異方
性は乱され、多磁区状態を誘発しやすくなるためであ
る。このため、図５のように（ａ）一対の信号検出電極
６０の外側ぎりぎりの位置に一対の磁区制御層３０を配
置するか、（ｂ）一対の信号検出電極６０外側の下側に
入り込むように一対の磁区制御層３０を配置するか、
（ｃ）一対の信号検出電極６０と一対の磁区制御層３０
の間隔を同程度にして配置するか、（ｄ），（ｅ）一対
の磁区制御層３０を一対の信号検出電極６０の内側に配
置するなどして、一対の磁区制御層３０間の距離を短く
して配置し、応力誘起異方性の影響を極力小としなけれ
ばならない。Here, in the magnetoresistive effect magnetic head according to the present invention, there is a restriction that the amount of magnetic flux cannot be reduced by increasing the distance between the pair of magnetic domain control layers 30.
This is because in the magnetoresistive effect magnetic head according to the present invention, a large stress is applied to the magnetoresistive effect film 40 in the vicinity of the signal detection electrode 60 due to its structure, and stress-induced anisotropy occurs. This is because when the stress-induced anisotropy is large, the magnetic anisotropy is disturbed and the multi-domain state is easily induced. For this reason, as shown in FIG. 5, (a) the pair of magnetic domain control layers 30 should be arranged at positions just outside the pair of signal detection electrodes 60, or (b) be located below the outside of the pair of signal detection electrodes 60. A pair of magnetic domain control layers 30 are arranged in
(C) A pair of signal detection electrodes 60 and a pair of magnetic domain control layers 30
Or (e) by arranging the pair of magnetic domain control layers 30 inside the pair of signal detection electrodes 60. It should be placed short to minimize the effect of stress-induced anisotropy.

【００４５】しかし、一対の磁区制御層３０間の距離を
小とすることは、既に述べたように、磁気抵抗効果素子
中央領域に強すぎる一方向の磁束を付与することとな
り、磁気抵抗効果素子を線形領域で動作させることを困
難とさせた。バルクハウゼンノイズを抑止し、かつ、線
形領域で動作させるためには、一対の磁区制御層３０間
の距離を短くして設置し、信号検出電極６０付近を直接
磁区制御した上で、中央領域に流入する一方向の磁束量
を小さく制限する必要があった。However, if the distance between the pair of magnetic domain control layers 30 is made small, as already described, a too strong magnetic flux in one direction is applied to the central region of the magnetoresistive effect element, and thus the magnetoresistive effect element. Made it difficult to operate in the linear region. In order to suppress Barkhausen noise and to operate in the linear region, the distance between the pair of magnetic domain control layers 30 is set to be short, the magnetic domain control in the vicinity of the signal detection electrode 60 is performed directly, and then the central region is controlled. It was necessary to limit the amount of magnetic flux flowing in one direction to a small value.

【００４６】本発明によると、中央領域に流入する一方
向の磁束量は、磁気抵抗効果膜４０の飽和磁束密度（Ｂ
_MR）よりも強磁膜３０１の飽和磁束密度（Ｂ_DC）が小と
なるように設計することにより小とできることがわかっ
た。According to the present invention, the amount of magnetic flux flowing in the central region in one direction is determined by the saturation magnetic flux density (B
It has been found that the saturation magnetic flux density (B _DC ) of the strong magnetic film 301 can be made smaller than that of _MR ).

【００４７】さらに、磁気抵抗効果膜４０の膜厚よりも
強磁性膜３０１の膜厚が小となるように設計することに
よっても小とできることがわかった。Further, it has been found that the thickness can be made smaller by designing the ferromagnetic film 301 to have a smaller film thickness than the magnetoresistive film 40.

【００４８】さらには、磁気抵抗効果膜４０の飽和磁束
密度（Ｂ_MR）と膜厚（ｔ_MR）との積よりも、強磁性膜３
０１の飽和磁束密度（Ｂ_DC）と膜厚（ｔ_DC）の積を小と
すると効果的であった。Furthermore, the ferromagnetic film 3 is more than the product of the saturation magnetic flux density (B _MR ) and the film thickness (t _MR ) of the magnetoresistive film 40.
It was effective to make the product of the saturation magnetic flux density (B _DC ) of 01 and the film thickness (t _DC ) small.

【００４９】図６に、本発明の一実施例であるところの
磁気抵抗効果型磁気ヘッドの磁気バイアスの様子を説明
する。図６（ａ）は中央領域に流入する一方向の磁束が
強すぎる悪い一例であり（強磁性膜３０１の飽和磁束密
度，膜厚が大きい場合）、図６（ｂ）は本発明に係る、
中央領域に流入する一方向の磁束量を本発明に従って適
量に制限した場合の磁気バイアスの様子を示す。図６の
矢印は、磁気抵抗効果素子の磁区制御部分及びセンス領
域である中央領域の磁気抵抗効果膜４０及びソフト膜５
５の磁気モーメントの向きを模式的に表わしたものであ
る。図６（ａ）のように、一方向の磁束が強い場合に
は、磁気抵抗効果膜４０とソフト膜５５の中央領域も強
く縦バイアスされる。中央領域が強く縦バイアスされる
と、磁気抵抗効果膜４０およびソフト膜５５の中央領域
の磁気モーメントはともに磁気抵抗効果膜長手方向に強
く固定され、横バイアスできなくなってしまう。同業者
なら周知のように、横バイアスできないと磁気抵抗効果
素子は線形領域で動作できず、磁気抵抗効果素子の感度
が低下することになる。このようなヘッドは高密度磁気
記録用には適さない。一方、本発明に係る図６（ｂ）で
は、中央領域に流入する一方向の磁束を上記方法に従っ
て適量に調節してあり、磁気抵抗効果膜４０とソフト膜
５５の磁気モーメントを磁気抵抗効果膜長手方向と垂直
な方向に急峻に回転させやすくしてある。横バイアスさ
せやすくなるため、磁気抵抗効果素子を線形領域で動作
させることができる。これにより、バルクハウゼンノイ
ズレスと感度向上の両立が図れ、高密度磁気記録用の磁
気抵抗効果型磁気ヘッドが提供できる。FIG. 6 illustrates the state of the magnetic bias of the magnetoresistive head, which is one embodiment of the present invention. FIG. 6A is an example in which the magnetic flux flowing in the central region in one direction is too strong (when the saturation magnetic flux density and the film thickness of the ferromagnetic film 301 are large), and FIG. 6B relates to the present invention.
The magnetic bias when the magnetic flux in one direction flowing into the central region is limited to an appropriate amount according to the present invention is shown. The arrows in FIG. 6 indicate the magnetoresistive film 40 and the soft film 5 in the central region which is the magnetic domain control part and the sense region of the magnetoresistive effect element.
5 schematically shows the direction of the magnetic moment of No. 5. As shown in FIG. 6A, when the magnetic flux in one direction is strong, the central regions of the magnetoresistive film 40 and the soft film 55 are also strongly longitudinally biased. When the central region is strongly longitudinally biased, the magnetic moments of the central regions of the magnetoresistive effect film 40 and the soft film 55 are both strongly fixed in the longitudinal direction of the magnetoresistive effect film, and the lateral bias cannot be performed. As known to those skilled in the art, if the lateral bias cannot be applied, the magnetoresistive effect element cannot operate in the linear region, and the sensitivity of the magnetoresistive effect element is lowered. Such a head is not suitable for high density magnetic recording. On the other hand, in FIG. 6B according to the present invention, the magnetic flux in one direction flowing into the central region is adjusted to an appropriate amount according to the above method, and the magnetic moments of the magnetoresistive film 40 and the soft film 55 are adjusted. It makes it easy to rotate sharply in the direction perpendicular to the longitudinal direction. Since it becomes easy to laterally bias, the magnetoresistive effect element can be operated in a linear region. This makes it possible to achieve both Barkhausen noiselessness and improved sensitivity, and to provide a magnetoresistive effect magnetic head for high-density magnetic recording.

【００５０】さらに、本発明によると、同じ層構成，磁
気特性を所持した磁区制御層３０を用いた場合には、一
対の磁区制御層３０の間隔を小とすることにより、中央
領域に流入する磁束の量が増え、横バイアスさせにくく
なる。従って、一対の磁区制御層３０間の距離に応じて
強磁性膜の飽和磁束密度と膜厚を調節し、磁気抵抗効果
膜４０中央領域に流入する一方向の磁束の量を、実験な
らびに計算によりバルクハウゼンノイズを防止できる範
囲で小さく調節して最適化を計る必要がある。次に、強
磁性膜３０１，反強磁性膜３０２の材料について説明す
る。Further, according to the present invention, when the magnetic domain control layers 30 having the same layer structure and magnetic characteristics are used, the distance between the pair of magnetic domain control layers 30 is made small so that the magnetic domain control layers 30 flow into the central region. The amount of magnetic flux increases and it becomes difficult to laterally bias. Therefore, the saturation magnetic flux density and the film thickness of the ferromagnetic film are adjusted according to the distance between the pair of magnetic domain control layers 30, and the amount of the magnetic flux in one direction flowing into the central region of the magnetoresistive effect film 40 is experimentally and calculated. It is necessary to make small adjustments within the range in which Barkhausen noise can be prevented for optimization. Next, materials of the ferromagnetic film 301 and the antiferromagnetic film 302 will be described.

【００５１】強磁性膜３０１は、軟磁性合金膜が望まし
い。硬磁性合金膜とすると反強磁性膜３０２との磁気交
換結合形成時、異方性が分散してしまうからである。強
磁性膜３０１の材料は、優れた軟磁気特性を示すＮｉＦ
ｅ系合金膜が望ましく、磁歪定数が５×１０^-7〜−５×
１０^-7の範囲にある合金膜が最も望ましい。ＮｉＦｅ系
合金膜は、反強磁性膜３０２との界面で生じる磁気交換
結合により、一方向異方性を所持することができ、強磁
性膜３０１内部のスピンの方向を一方向に揃えることが
できるため、磁区制御層３０自らが永久磁石を形成でき
る。The ferromagnetic film 301 is preferably a soft magnetic alloy film. This is because when a hard magnetic alloy film is used, anisotropy is dispersed when magnetic exchange coupling with the antiferromagnetic film 302 is formed. The material of the ferromagnetic film 301 is NiF that exhibits excellent soft magnetic characteristics.
An e-based alloy film is desirable, and the magnetostriction constant is 5 × 10 ⁻⁷ to ⁻⁵ ×
Most preferred are alloy films in the range of 10 ^-7 . The NiFe-based alloy film can have unidirectional anisotropy by magnetic exchange coupling generated at the interface with the antiferromagnetic film 302, and the spin directions inside the ferromagnetic film 301 can be aligned in one direction. Therefore, the magnetic domain control layer 30 itself can form a permanent magnet.

【００５２】ＮｉＦｅ系合金膜の飽和磁束密度を小さく
するには、ニッケルと鉄を主成分とし、これにＮｂ，Ｔ
ａ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｒｈ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｃｏ等を少量添加
した合金膜とすればよい。さらに、ＣｏＺｒ，ＦｅＺｒ
を主とし、これに、Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｚｒなどを添加
した非晶質合金でも代用可能と推定できる。In order to reduce the saturation magnetic flux density of the NiFe alloy film, nickel and iron are the main components, and Nb, T
An alloy film to which a small amount of a, Mo, Zr, Rh, Pt, Au, Co or the like is added may be used. Furthermore, CoZr, FeZr
It can be presumed that an amorphous alloy mainly composed of AlN and added with Nb, Ta, Mo, Zr or the like can be substituted.

【００５３】一方、反強磁性膜３０２は、酸化ニッケル
が望ましい。本発明に係る酸化ニッケル膜は、耐食性が
極めて良いという利点を所持していた。On the other hand, the antiferromagnetic film 302 is preferably nickel oxide. The nickel oxide film according to the present invention has the advantage that it has extremely good corrosion resistance.

【００５４】また、ＮｉＯに少量のＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，
Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅ
ｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｅｕなどを添加しても代用可能と推定
できる。In addition, a small amount of Fe, Co, Ni, Ni,
La, Ce, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, E
It can be estimated that substitution can be made even if r, Tm, Yb, Eu, etc. are added.

【００５５】さらに、本発明に係る磁区制御層は、強磁
性膜と反強磁性膜との層構成を逆転し、反強磁性膜と強
磁性膜とを順次積層した構成としてもよい。Further, the magnetic domain control layer according to the present invention may have a structure in which the layer structure of the ferromagnetic film and the antiferromagnetic film is reversed and the antiferromagnetic film and the ferromagnetic film are sequentially laminated.

【００５６】さらに、本発明に係る磁区制御層は、シー
ルド膜を備えてＭＲヘッドを構成しているが、ノンシー
ルド型ＭＲヘッド，ヨークタイプＭＲヘッド、さらに、
単なる強磁性膜の磁気抵抗効果を利用した磁気センサに
も、本発明は適用可能である。Further, the magnetic domain control layer according to the present invention comprises a shield film to form an MR head, and a non-shield type MR head, a yoke type MR head, and
The present invention is also applicable to a magnetic sensor that simply uses the magnetoresistive effect of a ferromagnetic film.

【００５７】[0057]

【発明の効果】本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘッド
は、磁気抵抗効果膜の磁壁移動に起因するバルクハウゼ
ンノイズの発生がなく、また、線形領域で動作できるの
で高い記録密度でも再生ができる。従って、この磁気抵
抗効果型磁気ヘッドを使用することにより高密度磁気記
録用の大容量磁気ディスク装置を提供することができ
る。The magnetoresistive effect type magnetic head according to the present invention does not generate Barkhausen noise due to the domain wall movement of the magnetoresistive effect film and can operate in a linear region so that reproduction can be performed at a high recording density. . Therefore, by using this magnetoresistive magnetic head, a large capacity magnetic disk device for high density magnetic recording can be provided.

【００５８】さらに、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気
ヘッドの製造方法は、磁区制御層を所定の位置にパター
ニング後、磁気抵抗効果膜４０を形成している。このた
め、磁気抵抗効果膜４０にダメージを与えることなく磁
気抵抗効果型磁気ヘッドを形成できるので、磁気抵抗効
果膜の電気的，磁気的特性を損なうことはない。Further, in the method of manufacturing a magnetoresistive effect magnetic head according to the present invention, the magnetoresistive effect film 40 is formed after the magnetic domain control layer is patterned at a predetermined position. Therefore, the magnetoresistive effect type magnetic head can be formed without damaging the magnetoresistive effect film 40, so that the electrical and magnetic characteristics of the magnetoresistive effect film are not impaired.

【００５９】さらに、磁区制御層を耐食性に優れる酸化
ニッケル膜で構成しているため、高信頼性の磁気抵抗効
果型磁気ヘッドを提供することができる。Further, since the magnetic domain control layer is composed of a nickel oxide film having excellent corrosion resistance, a highly reliable magnetoresistive magnetic head can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の一実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a magnetoresistive effect magnetic head according to an embodiment of the present invention.

【図２】本発明の一実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a magnetoresistive magnetic head according to an embodiment of the present invention.

【図３】本発明の磁気ディスク装置及び情報処理システ
ムの構成を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing the configurations of a magnetic disk device and an information processing system according to the present invention.

【図４】本発明の磁区制御層を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a magnetic domain control layer of the present invention.

【図５】本発明の磁区制御層と信号検出電極の位置関係
を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a magnetic domain control layer and a signal detection electrode of the present invention.

【図６】本発明の磁気バイアスの様子の説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of a magnetic bias according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…非磁性基板、１０…下部シールド層、２０…下部ギ
ャップ膜、３０…磁区制御層、４０…磁気抵抗効果膜、
５０…シャント膜、５５…ソフト膜、６０…信号検出電
極、７０…上部ギャップ膜、８０…上部シールド膜、３
０１…強磁性膜、３０２…反強磁性膜。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Non-magnetic substrate, 10 ... Lower shield layer, 20 ... Lower gap film, 30 ... Domain control layer, 40 ... Magnetoresistive film,
50 ... Shunt film, 55 ... Soft film, 60 ... Signal detection electrode, 70 ... Upper gap film, 80 ... Upper shield film, 3
01 ... Ferromagnetic film, 302 ... Antiferromagnetic film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今川 尊雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Takao Imagawa 7-1-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的
信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜
に信号検出電流を流すための一対の電極と、前記磁気抵
抗効果膜中央領域の両側下部に、強磁性膜と反強磁性膜
とを、順次、積層した二層膜で構成される磁区制御層を
配置した磁気抵抗効果型磁気ヘッドであって、前記強磁
性膜の飽和磁束密度が、前記磁気抵抗効果膜の飽和磁束
密度よりも小であることを特徴とする磁気抵抗効果型磁
気ヘッド。1. A magnetoresistive effect film for converting a magnetic signal into an electrical signal by using a magnetoresistive effect, a pair of electrodes for flowing a signal detection current through the magnetoresistive effect film, and the magnetoresistive effect film. A magnetoresistive effect magnetic head in which a magnetic domain control layer composed of a two-layer film in which a ferromagnetic film and an antiferromagnetic film are sequentially laminated is arranged at the lower part on both sides of the central region, A magnetoresistive effect magnetic head having a saturation magnetic flux density lower than that of the magnetoresistive effect film. 【請求項２】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的
信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜
に信号検出電流を流すための一対の電極と、前記磁気抵
抗効果膜中央領域の両側下部に、強磁性膜と反強磁性膜
とを、順次、積層した二層膜で構成される磁区制御層を
配置した磁気抵抗効果型磁気ヘッドであって、前記強磁
性膜の膜厚が、前記磁気抵抗効果膜の膜厚よりも小であ
ることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。2. A magnetoresistive film for converting a magnetic signal into an electric signal by using a magnetoresistive effect, a pair of electrodes for flowing a signal detection current through the magnetoresistive film, and the magnetoresistive film. A magnetoresistive effect magnetic head in which a magnetic domain control layer composed of a two-layer film in which a ferromagnetic film and an antiferromagnetic film are sequentially laminated is arranged at the lower part on both sides of the central region, A magnetoresistive head, wherein the film thickness is smaller than that of the magnetoresistive film. 【請求項３】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的
信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜
に信号検出電流を流すための一対の電極と、前記磁気抵
抗効果膜中央領域の両側下部に、強磁性膜と反強磁性膜
とを、順次、積層した二層膜で構成される磁区制御層を
配置した磁気抵抗効果型磁気ヘッドであって、前記強磁
性膜の飽和磁束密度と前記強磁性膜の膜厚との積が、前
記磁気抵抗効果膜の飽和磁束密度と前記磁気抵抗効果膜
の膜厚との積よりも小であることを特徴とする磁気抵抗
効果型磁気ヘッド。3. A magnetoresistive effect film for converting a magnetic signal into an electrical signal by using a magnetoresistive effect, a pair of electrodes for supplying a signal detection current to the magnetoresistive effect film, and the magnetoresistive effect film. A magnetoresistive effect magnetic head in which a magnetic domain control layer composed of a two-layer film in which a ferromagnetic film and an antiferromagnetic film are sequentially laminated is arranged at the lower part on both sides of the central region, The product of the saturation magnetic flux density and the film thickness of the ferromagnetic film is smaller than the product of the saturation magnetic flux density of the magnetoresistive film and the film thickness of the magnetoresistive film. Type magnetic head. 【請求項４】請求項１，２または３に記載の前記磁気抵
抗効果型磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置。4. A magnetic disk device having the magnetoresistive effect magnetic head according to claim 1, 2, or 3.