JPH07296340A - 磁気抵抗効果素子およびその素子を使用した薄膜磁気ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果素子およびその素子を使用した薄膜磁気ヘッドInfo
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- JPH07296340A JPH07296340A JP6087049A JP8704994A JPH07296340A JP H07296340 A JPH07296340 A JP H07296340A JP 6087049 A JP6087049 A JP 6087049A JP 8704994 A JP8704994 A JP 8704994A JP H07296340 A JPH07296340 A JP H07296340A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】多層膜をCPP モードで利用した磁気抵抗効果素
子およびそれを利用した狭トラック幅の薄膜磁気ヘッド
の提供。 【構成】1. 強磁性金属層と非磁性金属層とを交互に積
層した多層膜(6) と、多層膜の積層方向と垂直方向に多
層膜に隣接して配置された横バイアス印加用永久磁石膜
(7) とを備え、多層膜の断面方向に電流が流されること
を特徴とする磁気抵抗効果素子。 2. 上記の磁気抵抗効果素子を使用した薄膜磁気ヘッド
であって、その磁気抵抗効果素子の多層膜(6) を挟んで
配置された上部電極(8) と下部電極(5) とを備え、か
つ、これらの上部電極と下部電極とがそれぞれ前記多層
膜の一部において接触していることを特徴とする薄膜磁
気ヘッド。
子およびそれを利用した狭トラック幅の薄膜磁気ヘッド
の提供。 【構成】1. 強磁性金属層と非磁性金属層とを交互に積
層した多層膜(6) と、多層膜の積層方向と垂直方向に多
層膜に隣接して配置された横バイアス印加用永久磁石膜
(7) とを備え、多層膜の断面方向に電流が流されること
を特徴とする磁気抵抗効果素子。 2. 上記の磁気抵抗効果素子を使用した薄膜磁気ヘッド
であって、その磁気抵抗効果素子の多層膜(6) を挟んで
配置された上部電極(8) と下部電極(5) とを備え、か
つ、これらの上部電極と下部電極とがそれぞれ前記多層
膜の一部において接触していることを特徴とする薄膜磁
気ヘッド。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高感度磁気センサーや
高密度磁気ディスク装置の記録再生に利用される磁気抵
抗効果素子および薄膜磁気ヘッドに関するものである。
高密度磁気ディスク装置の記録再生に利用される磁気抵
抗効果素子および薄膜磁気ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気ディスク装置における磁気記録の密
度が高くなるにつれ、磁気ディスク装置用薄膜磁気ヘッ
ドの素子として磁気抵抗効果素子が使われ始めた。この
磁気抵抗効果素子を使用した薄膜磁気ヘッドは、従来の
インダクティブ型薄膜磁気ヘッドよりも高い再生出力を
有しており、しかもその出力は磁気ディスクの周速に依
存しないので、インダクティブ型磁気ヘッドを使用する
場合と比較して、磁気ディスク装置を高密度化し小型化
することができる。
度が高くなるにつれ、磁気ディスク装置用薄膜磁気ヘッ
ドの素子として磁気抵抗効果素子が使われ始めた。この
磁気抵抗効果素子を使用した薄膜磁気ヘッドは、従来の
インダクティブ型薄膜磁気ヘッドよりも高い再生出力を
有しており、しかもその出力は磁気ディスクの周速に依
存しないので、インダクティブ型磁気ヘッドを使用する
場合と比較して、磁気ディスク装置を高密度化し小型化
することができる。
【０００３】現在、磁気抵抗効果素子として用いられて
いるNiFeの磁気抵抗変化率は約２％である。しかし、近
年磁気ディスク装置に対してさらに高密度の記録性能が
求められており、それを再生するために従来のものより
大きな磁気抵抗変化率を有する磁気抵抗効果素子の開発
が求められている。
いるNiFeの磁気抵抗変化率は約２％である。しかし、近
年磁気ディスク装置に対してさらに高密度の記録性能が
求められており、それを再生するために従来のものより
大きな磁気抵抗変化率を有する磁気抵抗効果素子の開発
が求められている。
【０００４】パーマロイより大きな磁気抵抗変化率を有
する材料として強磁性金属層と非磁性金属層を交互に積
層した多層膜の使用が検討されている。この多層膜とし
て、例えばCo/Cu 系やNiFe/Cu 系の膜がよく知られてい
る。Co/Cu 系多層膜の参考文献としては、Parkinらの
『フィジカル・レビュー・レターズ、第66巻、第16号、
2152〜2155ページ』があり、NiFe/Cu 系多層膜の参考文
献としては、中谷らの『IEEEトランザクションズ・オン
・マグネティックス、第28巻、第5 号、2668〜2670ペー
ジ』がある。
する材料として強磁性金属層と非磁性金属層を交互に積
層した多層膜の使用が検討されている。この多層膜とし
て、例えばCo/Cu 系やNiFe/Cu 系の膜がよく知られてい
る。Co/Cu 系多層膜の参考文献としては、Parkinらの
『フィジカル・レビュー・レターズ、第66巻、第16号、
2152〜2155ページ』があり、NiFe/Cu 系多層膜の参考文
献としては、中谷らの『IEEEトランザクションズ・オン
・マグネティックス、第28巻、第5 号、2668〜2670ペー
ジ』がある。
【０００５】従来、これらの多層膜を磁気抵抗効果素子
として利用する際には、多層膜の層面と平行な方向に電
流を流していた（以下、多層膜の層と平行に電流を流す
ことをCurrent In Planeモード、略して CIPモードとい
う）。しかし、最近の研究によって、多層膜の積層方
向、すなわち多層膜の断面方向に電流を流した場合（以
下、多層膜の断面方向に電流を流すことをCurrent Perp
endicular Plane モード、略して CPPモードという）の
磁気抵抗変化率は、CIP モードに比べて約３〜13倍の値
を示すことが明らかとなった。すなわち、多層膜を磁気
抵抗効果素子として CPPモードで使用すれば、従来の C
IPモードで使用するものよりも、大きな磁気抵抗変化率
を有する薄膜磁気ヘッドを開発できる可能性が示され
た。
として利用する際には、多層膜の層面と平行な方向に電
流を流していた（以下、多層膜の層と平行に電流を流す
ことをCurrent In Planeモード、略して CIPモードとい
う）。しかし、最近の研究によって、多層膜の積層方
向、すなわち多層膜の断面方向に電流を流した場合（以
下、多層膜の断面方向に電流を流すことをCurrent Perp
endicular Plane モード、略して CPPモードという）の
磁気抵抗変化率は、CIP モードに比べて約３〜13倍の値
を示すことが明らかとなった。すなわち、多層膜を磁気
抵抗効果素子として CPPモードで使用すれば、従来の C
IPモードで使用するものよりも、大きな磁気抵抗変化率
を有する薄膜磁気ヘッドを開発できる可能性が示され
た。
【０００６】ところで、実際の薄膜磁気ヘッドには、磁
気抵抗効果素子を有効に作動させるために横バイアス印
加機構を設ける必要があるが、現在のところ、多層膜を
磁気抵抗効果素子として CPPモードで利用した場合に有
効な横バイアスを印加する機構は見出されていない。従
って、多層膜を CPPモードで利用する磁気抵抗効果素子
は開発されていない。
気抵抗効果素子を有効に作動させるために横バイアス印
加機構を設ける必要があるが、現在のところ、多層膜を
磁気抵抗効果素子として CPPモードで利用した場合に有
効な横バイアスを印加する機構は見出されていない。従
って、多層膜を CPPモードで利用する磁気抵抗効果素子
は開発されていない。
【０００７】また、一般に薄膜磁気ヘッドは、高密度の
磁気記録を処理するために、トラックの幅を狭くするこ
とが望まれている。しかし、現在のところ、実際の使用
に耐えうる狭トラック幅を有する、多層膜を磁気抵抗効
果素子として CPPモードで利用した薄膜磁気ヘッドは開
発されていない。
磁気記録を処理するために、トラックの幅を狭くするこ
とが望まれている。しかし、現在のところ、実際の使用
に耐えうる狭トラック幅を有する、多層膜を磁気抵抗効
果素子として CPPモードで利用した薄膜磁気ヘッドは開
発されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、多
層膜を CPPモードで利用した磁気抵抗効果素子を提供す
ること、および高密度の磁気記録の再生に使用でき
る、狭トラック幅を有する多層膜を磁気抵抗効果素子と
してCPP モードで利用した薄膜磁気ヘッドを提供するこ
とである。
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、多
層膜を CPPモードで利用した磁気抵抗効果素子を提供す
ること、および高密度の磁気記録の再生に使用でき
る、狭トラック幅を有する多層膜を磁気抵抗効果素子と
してCPP モードで利用した薄膜磁気ヘッドを提供するこ
とである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、次の
(1) の磁気抵抗効果素子、および(2) の薄膜磁気ヘッド
にある。
(1) の磁気抵抗効果素子、および(2) の薄膜磁気ヘッド
にある。
【００１０】(1) 強磁性金属層と非磁性金属層とを交互
に積層した多層膜と、多層膜の積層方向と垂直方向に多
層膜に隣接して配置された横バイアス印加用永久磁石膜
とを備え、多層膜の断面方向に電流が流されることを特
徴とする磁気抵抗効果素子。
に積層した多層膜と、多層膜の積層方向と垂直方向に多
層膜に隣接して配置された横バイアス印加用永久磁石膜
とを備え、多層膜の断面方向に電流が流されることを特
徴とする磁気抵抗効果素子。
【００１１】(2) 上記の磁気抵抗効果素子を使用した薄
膜磁気ヘッドであって、その磁気抵抗効果素子の多層膜
を挟んで配置された上部電極と下部電極とを備え、か
つ、これらの上部電極と下部電極とがそれぞれ前記多層
膜の一部において接触していることを特徴とする薄膜磁
気ヘッド。
膜磁気ヘッドであって、その磁気抵抗効果素子の多層膜
を挟んで配置された上部電極と下部電極とを備え、か
つ、これらの上部電極と下部電極とがそれぞれ前記多層
膜の一部において接触していることを特徴とする薄膜磁
気ヘッド。
【００１２】
【作用】本発明者は、多層膜を磁気抵抗効果素子として
CPPモードで利用する場合に、有効に働く横バイアス印
加機構を種々検討した結果、永久磁石膜を多層膜の積層
方向と垂直方向に多層膜に隣接して配置すれば、横バイ
アス印加機構として有効に働くことを見出した。さら
に、多層膜を磁気抵抗効果素子として CPPモードで利用
した薄膜磁気ヘッドのトラック幅を狭くするために、多
層膜に接触させる電極の構造や絶縁層の構造を工夫すれ
ば、狭いトラック幅を有する薄膜磁気ヘッドとなること
を知った。
CPPモードで利用する場合に、有効に働く横バイアス印
加機構を種々検討した結果、永久磁石膜を多層膜の積層
方向と垂直方向に多層膜に隣接して配置すれば、横バイ
アス印加機構として有効に働くことを見出した。さら
に、多層膜を磁気抵抗効果素子として CPPモードで利用
した薄膜磁気ヘッドのトラック幅を狭くするために、多
層膜に接触させる電極の構造や絶縁層の構造を工夫すれ
ば、狭いトラック幅を有する薄膜磁気ヘッドとなること
を知った。
【００１３】本発明は、上記の知見によって完成された
ものである。以下、本発明を詳細に説明する。
ものである。以下、本発明を詳細に説明する。
【００１４】図１は、本発明の薄膜磁気ヘッドの１例を
浮上面側から見た図（図１では正面図と記載している）
と、側面から見た断面を表す図（図１では側面図と記載
している）である。本発明の薄膜磁気ヘッドは、図１に
示すように基板１上に保護膜２が形成され、さらにその
上に、下部シールド膜３、絶縁層４、下部電極５、絶縁
層４、多層膜６、永久磁石膜７、絶縁層４、上部電極
８、絶縁層４、上部シールド膜９および保護膜２が順次
形成されたものである。
浮上面側から見た図（図１では正面図と記載している）
と、側面から見た断面を表す図（図１では側面図と記載
している）である。本発明の薄膜磁気ヘッドは、図１に
示すように基板１上に保護膜２が形成され、さらにその
上に、下部シールド膜３、絶縁層４、下部電極５、絶縁
層４、多層膜６、永久磁石膜７、絶縁層４、上部電極
８、絶縁層４、上部シールド膜９および保護膜２が順次
形成されたものである。
【００１５】図２は、本発明の磁気抵抗効果素子の１例
を示す図１の正面図と同じ方向から見た図である。多層
膜６は、強磁性金属層10と非磁性金属層11とを交互に積
層した膜であって、磁気抵抗効果を有するものである。
強磁性金属の材料としては、Fe、Co、NiFe、NiFeCo、Ni
Co、CoFe等が適している。非磁性金属の材料としては、
Cu、Ag、Cr、Ru等が適している。強磁性金属層10と非磁
性金属層11の１層の厚さは、10〜50Å程度である。ま
た、積層回数は、10〜100 回程度である。
を示す図１の正面図と同じ方向から見た図である。多層
膜６は、強磁性金属層10と非磁性金属層11とを交互に積
層した膜であって、磁気抵抗効果を有するものである。
強磁性金属の材料としては、Fe、Co、NiFe、NiFeCo、Ni
Co、CoFe等が適している。非磁性金属の材料としては、
Cu、Ag、Cr、Ru等が適している。強磁性金属層10と非磁
性金属層11の１層の厚さは、10〜50Å程度である。ま
た、積層回数は、10〜100 回程度である。
【００１６】本発明の磁気抵抗効果素子は、図２に示す
ように、多層膜６の積層方向、すなわち多層膜６の断面
方向に電流を流すために、多層膜６を挟んで上部電極８
と下部電極５が配置されている。このように電極を配置
すれば、図２中の矢印で示すように、電流は多層膜６の
積層方向に流れる。即ち、本発明の薄膜磁気ヘッドは、
内部の多層膜６を磁気抵抗効果素子として CPPモードで
使用するものである。
ように、多層膜６の積層方向、すなわち多層膜６の断面
方向に電流を流すために、多層膜６を挟んで上部電極８
と下部電極５が配置されている。このように電極を配置
すれば、図２中の矢印で示すように、電流は多層膜６の
積層方向に流れる。即ち、本発明の薄膜磁気ヘッドは、
内部の多層膜６を磁気抵抗効果素子として CPPモードで
使用するものである。
【００１７】このように CPPモードで使用した方が、図
９で示すような多層膜６の面と平行に電流を流す CIPモ
ードで使用するよりも、多層膜６の磁気抵抗変化率が大
きくなる。
９で示すような多層膜６の面と平行に電流を流す CIPモ
ードで使用するよりも、多層膜６の磁気抵抗変化率が大
きくなる。
【００１８】本発明の磁気抵抗効果素子および薄膜磁気
ヘッドの横バイアス機構は、図１に示すように、永久磁
石膜７を、多層膜６の積層方向と垂直方向に多層膜６に
隣接して配置したものである。以下、この横バイアス機
構を説明する。
ヘッドの横バイアス機構は、図１に示すように、永久磁
石膜７を、多層膜６の積層方向と垂直方向に多層膜６に
隣接して配置したものである。以下、この横バイアス機
構を説明する。
【００１９】図３の（a)は、磁気抵抗効果素子を CIPモ
ードで使用した場合の横バイアス機構を説明したもので
ある。図３の（b)は、磁気抵抗効果素子を CPPモードで
使用した場合の横バイアス機構を説明したものである。
ードで使用した場合の横バイアス機構を説明したもので
ある。図３の（b)は、磁気抵抗効果素子を CPPモードで
使用した場合の横バイアス機構を説明したものである。
【００２０】図３の（a)で示す従来の横バイアス機構
は、多層膜６の上または下に分離膜12を介してシャント
バイアス膜やソフトバイアス膜13を配置しているもので
ある。
は、多層膜６の上または下に分離膜12を介してシャント
バイアス膜やソフトバイアス膜13を配置しているもので
ある。
【００２１】しかし、この従来の横バイアス方式は、磁
気抵抗効果素子を CPPモードで使用する薄膜磁気ヘッド
には採用することができない。磁気抵抗効果素子を CPP
モードで使用する場合には、多層膜６の上下に多層膜６
の断面方向に電流を流すための電極を配置するので、多
層膜６の上下にバイアス膜を配置することができず、有
効なバイアス磁場が多層膜６に印加されないので多層膜
の磁気抵抗効果が有効に発揮されないのである。
気抵抗効果素子を CPPモードで使用する薄膜磁気ヘッド
には採用することができない。磁気抵抗効果素子を CPP
モードで使用する場合には、多層膜６の上下に多層膜６
の断面方向に電流を流すための電極を配置するので、多
層膜６の上下にバイアス膜を配置することができず、有
効なバイアス磁場が多層膜６に印加されないので多層膜
の磁気抵抗効果が有効に発揮されないのである。
【００２２】本発明の磁気抵抗効果素子および薄膜磁気
ヘッドの横バイアス機構は、図３の(b) で示すように、
多層膜６の積層方向と垂直方向に、薄膜磁気ヘッドの場
合は多層膜６に隣接して浮上面からみて奥に永久磁石膜
７を配置しているものである。従って、電極を多層膜の
上下に配置する CPPモードで使用する場合でも、従来の
横バイアス方式のようにバイアス膜が邪魔になって電極
が配置できないことがない。
ヘッドの横バイアス機構は、図３の(b) で示すように、
多層膜６の積層方向と垂直方向に、薄膜磁気ヘッドの場
合は多層膜６に隣接して浮上面からみて奥に永久磁石膜
７を配置しているものである。従って、電極を多層膜の
上下に配置する CPPモードで使用する場合でも、従来の
横バイアス方式のようにバイアス膜が邪魔になって電極
が配置できないことがない。
【００２３】本発明の磁気抵抗効果素子および薄膜磁気
ヘッドに用いられる永久磁石膜７は、多層膜６の長手方
向に対して垂直方向に磁化されているように配置する。
そうすれば、永久磁石膜７からの漏洩磁束が多層膜６に
進入して、多層膜６の長手方向に向いていた磁化を長手
方向から45度方向に傾け、多層膜６の磁気抵抗効果を有
効に発揮させる働きをする。
ヘッドに用いられる永久磁石膜７は、多層膜６の長手方
向に対して垂直方向に磁化されているように配置する。
そうすれば、永久磁石膜７からの漏洩磁束が多層膜６に
進入して、多層膜６の長手方向に向いていた磁化を長手
方向から45度方向に傾け、多層膜６の磁気抵抗効果を有
効に発揮させる働きをする。
【００２４】本発明の磁気抵抗効果素子および薄膜磁気
ヘッドに使用する永久磁石膜７は、例えば、CoPt、CoCr
Pt、SmCoなどの硬磁性材料であって、厚さは、多層膜の
厚さと同程度にする。
ヘッドに使用する永久磁石膜７は、例えば、CoPt、CoCr
Pt、SmCoなどの硬磁性材料であって、厚さは、多層膜の
厚さと同程度にする。
【００２５】また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、電極の
構造や位置を工夫することにより、高密度の磁気記録を
読み出すための磁場を検出する幅、すなわちトラック幅
を狭くすることができる。
構造や位置を工夫することにより、高密度の磁気記録を
読み出すための磁場を検出する幅、すなわちトラック幅
を狭くすることができる。
【００２６】図４と図５は、本発明の薄膜磁気ヘッド
の、浮上面から見た電極と多層膜の部分のみを表した図
である。
の、浮上面から見た電極と多層膜の部分のみを表した図
である。
【００２７】一般に磁気抵抗効果素子を使用した薄膜磁
気ヘッドは、高密度に記録されている磁気的情報を記録
媒体から読み出すために、磁場を検出する幅（トラック
幅）の狭いものが望まれる。一方、本発明の薄膜磁気ヘ
ッドのような、磁気抵抗効果素子を CPPモードで使用す
る場合は、多層膜の上下に電極を配置する構造を採る
が、その場合、電流は最短経路を流れようとするので、
上部電極８と下部電極５の重なった部分に電流が流れ
る。従って電極が重なる部分の長さを狭くする程、本発
明の薄膜磁気ヘッドのトラック幅を狭くすることができ
る。
気ヘッドは、高密度に記録されている磁気的情報を記録
媒体から読み出すために、磁場を検出する幅（トラック
幅）の狭いものが望まれる。一方、本発明の薄膜磁気ヘ
ッドのような、磁気抵抗効果素子を CPPモードで使用す
る場合は、多層膜の上下に電極を配置する構造を採る
が、その場合、電流は最短経路を流れようとするので、
上部電極８と下部電極５の重なった部分に電流が流れ
る。従って電極が重なる部分の長さを狭くする程、本発
明の薄膜磁気ヘッドのトラック幅を狭くすることができ
る。
【００２８】図４は、多層膜６の表面に、上部電極８と
下部電極５の一部が重なるように、両電極を形成したも
のである。これによって、上部電極８と下部電極５が重
なった部分のみに、多層膜を縦断して電流が流れるの
で、トラック幅を狭くすることができる。
下部電極５の一部が重なるように、両電極を形成したも
のである。これによって、上部電極８と下部電極５が重
なった部分のみに、多層膜を縦断して電流が流れるの
で、トラック幅を狭くすることができる。
【００２９】図５は、トラック部においてのみ、上部電
極８と下部電極５が多層膜６に接するように、トラック
部以外は多層膜と電極の間に絶縁層を置き、かつ電極の
形状を工夫したものである。これによって、多層膜６に
接触している上部電極８と下部電極５の部分のみに、多
層膜を縦断して電流が流れるので、トラック幅を狭まく
することができる。
極８と下部電極５が多層膜６に接するように、トラック
部以外は多層膜と電極の間に絶縁層を置き、かつ電極の
形状を工夫したものである。これによって、多層膜６に
接触している上部電極８と下部電極５の部分のみに、多
層膜を縦断して電流が流れるので、トラック幅を狭まく
することができる。
【００３０】
【実施例１】本発明の磁気抵抗効果素子を作製し、磁気
抵抗効変化率を測定した。
抵抗効変化率を測定した。
【００３１】図６は、作製した磁気抵抗効果素子の模式
図である。基板１にはガラスを用いた。基板１の上に下
部電極５として厚さ 0.3μm のCuをスパッタリングによ
って成膜し、フォトリソグラフィーとウエットエッチン
グにより、下部電極５を図６で示す形状に加工した。次
に下部電極５による段差の影響を防ぐために、リフトオ
フプロセスを用いながら、スパッタリングでアルミナの
絶縁層４を形成した。
図である。基板１にはガラスを用いた。基板１の上に下
部電極５として厚さ 0.3μm のCuをスパッタリングによ
って成膜し、フォトリソグラフィーとウエットエッチン
グにより、下部電極５を図６で示す形状に加工した。次
に下部電極５による段差の影響を防ぐために、リフトオ
フプロセスを用いながら、スパッタリングでアルミナの
絶縁層４を形成した。
【００３２】さらに、その上に永久磁石膜７としてコバ
ルト強磁性膜をスパッタリングで成膜し、リソグラフィ
ーとイオンミリングによって 100μm ×30μm の矩形に
加工した。この永久磁石膜７の保磁力は約１ＫＯｅ、残
留磁束密度は約8000 Gaussであった。次に永久磁石膜７
と上部電極８とを絶縁するためにアルミナの絶縁層４
を、リフトオフプロセスによりスパッタリングで形成し
た。
ルト強磁性膜をスパッタリングで成膜し、リソグラフィ
ーとイオンミリングによって 100μm ×30μm の矩形に
加工した。この永久磁石膜７の保磁力は約１ＫＯｅ、残
留磁束密度は約8000 Gaussであった。次に永久磁石膜７
と上部電極８とを絶縁するためにアルミナの絶縁層４
を、リフトオフプロセスによりスパッタリングで形成し
た。
【００３３】さらにその次に多層膜６を形成した。多層
膜６の材料は、強磁性金属として、Ni80Fe20（wt％）、
非磁性金属としてCuを採用した。多層膜６の成膜にはイ
オンビームスパッタリング法を用い、膜面内で素子長手
方向に平行に 100Ｏｅの磁界を印加しながら膜の形成を
行った。NiFe層の１層の厚みは 1.5nm、Cu層の１層の厚
みは 2.2nm、積層回数は100 回としたので、多層膜６の
総膜厚は0.37μm となった。この多層膜６をフォトリソ
グラフィーとイオンミリング法を用いて 100μm ×３μ
m の矩形に加工した。
膜６の材料は、強磁性金属として、Ni80Fe20（wt％）、
非磁性金属としてCuを採用した。多層膜６の成膜にはイ
オンビームスパッタリング法を用い、膜面内で素子長手
方向に平行に 100Ｏｅの磁界を印加しながら膜の形成を
行った。NiFe層の１層の厚みは 1.5nm、Cu層の１層の厚
みは 2.2nm、積層回数は100 回としたので、多層膜６の
総膜厚は0.37μm となった。この多層膜６をフォトリソ
グラフィーとイオンミリング法を用いて 100μm ×３μ
m の矩形に加工した。
【００３４】最後に上部電極８としてCuをスパッタリン
グとリソグラフィーによって成膜し、イオンミリングに
よって、上部電極８と下部電極５の重なる部分の長さ、
すなわちトラック幅が５μm になるように加工した。
グとリソグラフィーによって成膜し、イオンミリングに
よって、上部電極８と下部電極５の重なる部分の長さ、
すなわちトラック幅が５μm になるように加工した。
【００３５】また、比較のために図７のような、従来の
多層膜の面内方向に電流を流す磁気抵抗効果素子も同様
な手法で作製した。
多層膜の面内方向に電流を流す磁気抵抗効果素子も同様
な手法で作製した。
【００３６】これらの素子に10mAの電流を流し、多層膜
の長手方向に垂直かつ基板に平行に磁場を印加して磁気
抵抗効果を測定した。図８(a) は、本発明の素子の磁気
抵抗効果の測定結果であり、図８(b) は、従来の素子の
結果である。本発明の素子は約18％の磁気抵抗変化率を
示した。この値は、従来の素子と比較して４倍以上の値
であり、本発明の素子が大きな磁気抵抗効果を有するこ
とがわかる。また、本発明の素子のバイアス磁場は、約
100Ｏｅであり、永久磁石膜が多層膜に有効な横バイア
ス磁場を印加していることがわかる。
の長手方向に垂直かつ基板に平行に磁場を印加して磁気
抵抗効果を測定した。図８(a) は、本発明の素子の磁気
抵抗効果の測定結果であり、図８(b) は、従来の素子の
結果である。本発明の素子は約18％の磁気抵抗変化率を
示した。この値は、従来の素子と比較して４倍以上の値
であり、本発明の素子が大きな磁気抵抗効果を有するこ
とがわかる。また、本発明の素子のバイアス磁場は、約
100Ｏｅであり、永久磁石膜が多層膜に有効な横バイア
ス磁場を印加していることがわかる。
【００３７】
【実施例２】本発明の薄膜磁気ヘッドを作製し、再生出
力を評価した。作製した薄膜磁気ヘッドの浮上面側から
見た図（正面図）と、側面から見た断面を図１に示し
た。
力を評価した。作製した薄膜磁気ヘッドの浮上面側から
見た図（正面図）と、側面から見た断面を図１に示し
た。
【００３８】作製は次のような手順で行った。まず、ア
ルチック基板１にアルミナの保護膜２を成膜した。次に
アルミナ保護膜２の上に、めっき法によってNiFeの下部
シールド膜３を形成した。さらに、その上にアルミナの
絶縁層４をスパッタリングで成膜した後、Cuの下部電極
５をスパッタリングで成膜し、リソグラフィーとウエッ
トエッチングで成形した。
ルチック基板１にアルミナの保護膜２を成膜した。次に
アルミナ保護膜２の上に、めっき法によってNiFeの下部
シールド膜３を形成した。さらに、その上にアルミナの
絶縁層４をスパッタリングで成膜した後、Cuの下部電極
５をスパッタリングで成膜し、リソグラフィーとウエッ
トエッチングで成形した。
【００３９】次に、リフトオフプロセスを用いながら、
アルミナの絶縁層４をスパッタリングによって成膜し
た。その後、多層膜６と下部電極５が接する位置のみに
孔を設けるエッチングを行い、下部電極５の多層膜６と
接触するコンタクト部のCuをスパッタリングで成膜し、
リソグラフィーとイオンミリングで形成した。
アルミナの絶縁層４をスパッタリングによって成膜し
た。その後、多層膜６と下部電極５が接する位置のみに
孔を設けるエッチングを行い、下部電極５の多層膜６と
接触するコンタクト部のCuをスパッタリングで成膜し、
リソグラフィーとイオンミリングで形成した。
【００４０】永久磁石膜７と多層膜６を実施例１と同じ
材料、同じ方法を用いて形成した。
材料、同じ方法を用いて形成した。
【００４１】多層膜６の形状は 1μm × 100μm とし
た。
た。
【００４２】上部電極８のコンタクト部、絶縁層４、上
部電極８を前記の方法で形成した。
部電極８を前記の方法で形成した。
【００４３】さらにその上にアルミナの絶縁層４をスパ
ッタリングで成膜し、めっき法によって、NiFeの上部シ
ールド膜９を形成した。最後にアルミナの保護膜２をス
パッタリングで成膜した。
ッタリングで成膜し、めっき法によって、NiFeの上部シ
ールド膜９を形成した。最後にアルミナの保護膜２をス
パッタリングで成膜した。
【００４４】本実施例の薄膜磁気ヘッドのトラック幅は
1.5μm であった。フライングハイトは 0.1μm に設定
した。
1.5μm であった。フライングハイトは 0.1μm に設定
した。
【００４５】比較のために、NiFe単層膜を磁気抵抗効果
膜としてCIP モードで使用した薄膜磁気ヘッド（従来例
１とする）とNiFe／Cuの多層膜を磁気抵抗効果膜として
CIPモードで使用した薄膜磁気ヘッド（従来例２とす
る）も作製した。
膜としてCIP モードで使用した薄膜磁気ヘッド（従来例
１とする）とNiFe／Cuの多層膜を磁気抵抗効果膜として
CIPモードで使用した薄膜磁気ヘッド（従来例２とす
る）も作製した。
【００４６】それぞれの薄膜磁気ヘッドに、15mAのセン
ス電流を流して、ＭＲリードライトテスターを用いて再
生出力を測定した。その結果、従来例１の再生出力を１
として表した場合の従来例２の再生出力の大きさは 1.
9、本発明の薄膜磁気ヘッドの再生出力の大きさは 8.8
であった。このように、本発明の薄膜磁気ヘッドは、従
来のものと比較して、大きな再生出力を有する。
ス電流を流して、ＭＲリードライトテスターを用いて再
生出力を測定した。その結果、従来例１の再生出力を１
として表した場合の従来例２の再生出力の大きさは 1.
9、本発明の薄膜磁気ヘッドの再生出力の大きさは 8.8
であった。このように、本発明の薄膜磁気ヘッドは、従
来のものと比較して、大きな再生出力を有する。
【００４７】
【発明の効果】本発明の磁気抵抗効果素子およびそれを
利用した薄膜磁気ヘッドは、多層膜を磁気抵抗効果素子
として CPPモードで利用しているので、磁場に対する感
度および再生出力が大きいものである。さらに、本発明
の薄膜磁気ヘッドは、トラック幅が狭いので高密度の磁
気記録を再生することができる。
利用した薄膜磁気ヘッドは、多層膜を磁気抵抗効果素子
として CPPモードで利用しているので、磁場に対する感
度および再生出力が大きいものである。さらに、本発明
の薄膜磁気ヘッドは、トラック幅が狭いので高密度の磁
気記録を再生することができる。
【図１】本発明の薄膜磁気ヘッドの浮上面側から見た図
(正面図) と、側面から見た断面図である。
(正面図) と、側面から見た断面図である。
【図２】本発明の磁気抵抗効果素子を示す図である。
【図３】（a)は、磁気抵抗効果素子を CIPモードで使用
した場合の横バイアス機構を説明する図である。（b)
は、磁気抵抗効果素子を CPPモードで使用した場合の横
バイアス機構を説明する図である。
した場合の横バイアス機構を説明する図である。（b)
は、磁気抵抗効果素子を CPPモードで使用した場合の横
バイアス機構を説明する図である。
【図４】本発明の薄膜磁気ヘッドの、浮上面から見た多
層膜および電極の部分のみを示す図である。
層膜および電極の部分のみを示す図である。
【図５】本発明の薄膜磁気ヘッドの、浮上面から見た多
層膜および電極の部分のみを示す図である。
層膜および電極の部分のみを示す図である。
【図６】実施例１で作製した磁気抵抗効果素子の模式図
である。
である。
【図７】従来の、多層膜の面内方向に電流を流す磁気抵
抗効果素子の模式図である。
抗効果素子の模式図である。
【図８】(a) は、本発明の素子の磁気抵抗効果の測定結
果、(b) は、従来の素子の磁気抵抗効果の測定結果であ
る。
果、(b) は、従来の素子の磁気抵抗効果の測定結果であ
る。
【図９】多層膜の面と平行に電流を流すCIP モードを説
明する図である。
明する図である。
1 基板 2 保護膜 3 下部シールド膜 4 絶縁層 5 下部電極 6 多層膜 7 永久磁石膜 8 上部電極 9 上部シールド膜 10 強磁性金属層 11 非磁性金属層 12 分離膜 13 シャントバイアス膜あるいはソフトバイアス膜 14 電極
Claims (2)
- 【請求項１】強磁性金属層と非磁性金属層とを交互に積
層した多層膜と、この多層膜の積層方向と垂直方向にこ
の多層膜に隣接して配置された横バイアス印加用永久磁
石膜とを備え、多層膜の断面方向に電流が流されること
を特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】請求項１に記載の磁気抵抗効果素子を使用
した薄膜磁気ヘッドであって、その磁気抵抗効果素子の
多層膜を挟んで配置された上部電極と下部電極とを備
え、かつ、これらの上部電極と下部電極とがそれぞれ前
記多層膜の一部において接触していることを特徴とする
薄膜磁気ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6087049A JPH07296340A (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | 磁気抵抗効果素子およびその素子を使用した薄膜磁気ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6087049A JPH07296340A (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | 磁気抵抗効果素子およびその素子を使用した薄膜磁気ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07296340A true JPH07296340A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=13904094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6087049A Pending JPH07296340A (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | 磁気抵抗効果素子およびその素子を使用した薄膜磁気ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07296340A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0782129A3 (en) * | 1995-12-29 | 1998-12-09 | Read-Rite Corporation | Magnetoresistive cpp mode transducer with multiple spin valve members |
| EP0768642A3 (en) * | 1995-10-13 | 1998-12-16 | Read-Rite Corporation | Magnetic head with biased GMR element and sense current compensation |
| JPH11316919A (ja) * | 1998-04-30 | 1999-11-16 | Hitachi Ltd | スピントンネル磁気抵抗効果型磁気ヘッド |
| US6198609B1 (en) * | 1998-11-09 | 2001-03-06 | Read-Rite Corporation | CPP Magnetoresistive device with reduced edge effect and method for making same |
| US6219212B1 (en) | 1998-09-08 | 2001-04-17 | International Business Machines Corporation | Magnetic tunnel junction head structure with insulating antiferromagnetic layer |
| US7092223B2 (en) | 2001-05-02 | 2006-08-15 | Fujitsu Limited | Current-perpendicular-to-the-plane structure magnetoresistive element and method of making same |
| JP2007036274A (ja) * | 2001-09-25 | 2007-02-08 | Alps Electric Co Ltd | 磁気検出素子の製造方法 |
| US7312957B2 (en) | 2002-03-20 | 2007-12-25 | Fujitsu Limited | Current-perpendicular-to-the-plane structure magnetoresistive element having sufficient sensitivity |
| JP2011101026A (ja) * | 2001-06-09 | 2011-05-19 | Robert Bosch Gmbh | 磁気抵抗型積層構造体ならびに該構造体を備えたグラジオメータ |
| JP2011176012A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Tdk Corp | 磁気センサー、磁気検出装置、及び磁気ヘッド |
| JP2011176108A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Tdk Corp | 磁気センサー、磁気検出装置、及び磁気ヘッド |
| US9110124B2 (en) | 2010-08-10 | 2015-08-18 | Tdk Corporation | Magnetic sensor and magnetic detection apparatus |
-
1994
- 1994-04-26 JP JP6087049A patent/JPH07296340A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7092223B2 (en) | 2001-05-02 | 2006-08-15 | Fujitsu Limited | Current-perpendicular-to-the-plane structure magnetoresistive element and method of making same |
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| US8872514B2 (en) | 2010-02-23 | 2014-10-28 | Tdk Corporation | Magnetic sensor, magnetic detector, and magnetic head |
| JP2011176108A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Tdk Corp | 磁気センサー、磁気検出装置、及び磁気ヘッド |
| US8488282B2 (en) | 2010-02-24 | 2013-07-16 | Tdk Corporation | Magnetic sensor, magnetic detector, and magnetic head |
| US9110124B2 (en) | 2010-08-10 | 2015-08-18 | Tdk Corporation | Magnetic sensor and magnetic detection apparatus |
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