JPH08115511A - Flux guide type gmr head - Google Patents
Flux guide type gmr headInfo
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- JPH08115511A JPH08115511A JP6249092A JP24909294A JPH08115511A JP H08115511 A JPH08115511 A JP H08115511A JP 6249092 A JP6249092 A JP 6249092A JP 24909294 A JP24909294 A JP 24909294A JP H08115511 A JPH08115511 A JP H08115511A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、１０ｋＴＰＩ以上のト
ラック密度に適用する狭トラック対応の磁気ヘッドに係
り、特に、高出力化、高信頼性が可能なフラックスガイ
ド型のＧＭＲヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a narrow track magnetic head applicable to track densities of 10 kTPI or higher, and more particularly to a flux guide type GMR head capable of high output and high reliability.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に磁気ディスク装置に適用される磁
気抵抗効果（ＭＲ）型薄膜磁気ヘッドは、ＭＲ膜の電気
抵抗が磁気ディスクからの磁界により変化する現象を利
用した再生専用の磁気ヘッドであり、通常は書き込み用
のインダクティブ型磁気ヘッドと組み合わせたＭＲ・イ
ンダクティブ複合磁気ヘッドとして使用される。このＭ
Ｒヘッドは、磁気ディスク装置の構成を示す図８の様に
使用され、ヘッド構成は図１に示すように、磁性体から
なる下部磁気シールド１０びインダクティブ型磁気ヘッ
ドの上部磁気コア１１０が形成された上部磁気シールド
９０との間に、ＭＲ素子として配置される。2. Description of the Related Art A magnetoresistive (MR) type thin film magnetic head generally applied to a magnetic disk drive is a read-only magnetic head utilizing a phenomenon in which the electric resistance of the MR film is changed by a magnetic field from the magnetic disk. Usually, it is used as an MR / inductive composite magnetic head in combination with an inductive magnetic head for writing. This M
The R head is used as shown in FIG. 8 showing the structure of a magnetic disk device. As shown in FIG. 1, the R head has a lower magnetic shield 10 made of a magnetic material and an upper magnetic core 110 of an inductive magnetic head. An MR element is arranged between the upper magnetic shield 90 and the upper magnetic shield 90.
【０００３】このＭＲ素子は、ＭＲ膜と該ＭＲ膜に横バ
イアス磁界を加えるためのバイアス膜からなる積層膜で
あり、更に前記ＭＲ膜に縦バイアス磁界を印加して単一
磁区状態に保つための磁区制御層及び電極が左右端部に
配置される。This MR element is a laminated film composed of an MR film and a bias film for applying a transverse bias magnetic field to the MR film, and further applies a longitudinal bias magnetic field to the MR film to maintain a single magnetic domain state. Magnetic domain control layers and electrodes are arranged at the left and right ends.
【０００４】このようなＭＲヘッドは、ＭＲ膜にバイア
ス膜からの横バイアス磁界を印加しながら電極からの検
出電流により、磁気ディスク上を相対運動することによ
って、磁気ディスクからの磁界をうけてＭＲ膜に流れる
検出電流の抵抗値変化を検出してデータを再生するもの
である。ＭＲヘッドは、ＭＲ膜の電気抵抗が、磁化の方
向によって変化する現象を利用して、記録媒体上の磁気
的信号を電気的信号に変換するものである。この変化は
異方的な磁気抵抗（ＡＭＲ）効果とよばれ、ＭＲ膜の磁
化ベクトルと信号磁界との角度に対してcos2で与えられ
る。In such an MR head, while applying a lateral bias magnetic field from the bias film to the MR film, the MR head relatively moves on the magnetic disk by the detected current from the electrodes, and thus the MR field receives the magnetic field from the magnetic disk. The data is reproduced by detecting the change in the resistance value of the detection current flowing through the film. The MR head converts a magnetic signal on the recording medium into an electric signal by utilizing a phenomenon that the electric resistance of the MR film changes depending on the direction of magnetization. This change is called an anisotropic magnetoresistive (AMR) effect, and is given by cos 2 with respect to the angle between the magnetization vector of the MR film and the signal magnetic field.
【０００５】最近、上記ＡＭＲ効果のＭＲ変化より大き
い、エンハーンスされたＭＲ効果を得る技術が報告され
た。この技術を報告した文献の一つに、"Enhanced Magn
etoresistance in Layered Magnetic Structures with
Antiferromagnetic Interlayere Exchange", G.Binash
et al., Phys. Rev. B. 4828(1989)があり、磁性膜と非
磁性膜の多層構造体とすることにより磁化の反平行配列
で生じるエンハーンスされたＭＲ効果を得る方法が記述
されている。しかし、この抵抗変化を得るのに必要な飽
和磁界は高く、非線形であり、この報告に記述された膜
構造のみではすぐに前記ＭＲヘッドの改良磁気ヘッドと
して使用出来ない。Recently, a technique for obtaining an enhanced MR effect, which is larger than the MR change of the AMR effect, has been reported. One of the references that reported this technology is "Enhanced Magn
etoresistance in Layered Magnetic Structures with
Antiferromagnetic Interlayere Exchange ", G. Binash
et al., Phys. Rev. B. 4828 (1989), describes a method for obtaining an enhanced MR effect caused by antiparallel arrangement of magnetization by forming a multilayer structure of a magnetic film and a non-magnetic film. There is. However, the saturation magnetic field required to obtain this resistance change is high and non-linear, and the film structure described in this report cannot be immediately used as an improved magnetic head for the MR head.
【０００６】この課題を解決するための一方法が特開平
４−３５８３１０号に記載されている。前記特許の目的
は、ＡＭＲよりエンハーンスされ、しかも小さな印加磁
界で十分な線形応答性を持つＭＲ効果を示すスピンバル
ブ型ＧＭＲヘッドの提供である。即ち、この技術を用い
たヘッド構造は薄い非磁性金属層で分離された第１の強
磁性膜と第２の強磁性膜より構成され、少なくとも一方
の強磁性膜の磁化方向を固定する手段を持つ磁気ヘッド
を開示しており、一種のＧＭＲヘッドである。A method for solving this problem is described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-358310. The object of the above patent is to provide a spin-valve type GMR head that is enhanced by AMR and exhibits an MR effect having a sufficient linear response with a small applied magnetic field. That is, the head structure using this technique is composed of a first ferromagnetic film and a second ferromagnetic film separated by a thin nonmagnetic metal layer, and has a means for fixing the magnetization direction of at least one of the ferromagnetic films. A magnetic head having the same is disclosed, which is a kind of GMR head.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】将来の高トラック密度
化に対し出力低下を防ぐため、ＡＭＲ効果からエンハー
ンスされたＭＲ効果を有するスピンバルブ型磁気ヘッド
に移行する。しかし、上記従来技術には、以下に述べる
ような問題がある。前記エンハーンスされたＭＲ効果を
得るには強磁性膜と非磁性膜からなる多層膜を用いるこ
とが必須であり、それに伴う磁気ヘッド適用上の信頼性
が懸念される。というのも、素子形成プロセス中の温度
履歴による多層膜界面での拡散の問題及び、加工プロセ
スでの腐食の問題等が生じるためである。さらに、１０
ｋＴＰＩ以上の高トラック密度ではトラック幅がサブミ
クロン領域となるため出力低下が余儀なくなり、その対
策が必要とされる。In order to prevent a decrease in output in the future increase in track density, the spin valve type magnetic head having an MR effect enhanced from the AMR effect is used. However, the above conventional technique has the following problems. In order to obtain the enhanced MR effect, it is indispensable to use a multilayer film including a ferromagnetic film and a non-magnetic film, and there is a concern about the reliability of application of the magnetic head. This is because problems such as diffusion at the interface of the multilayer film due to temperature history during the element forming process and corrosion during the processing process occur. Furthermore, 10
At a high track density of kTPI or more, the track width is in the submicron region, so that the output is inevitably reduced, and a countermeasure is required.
【０００８】本発明の目的は、エンハーンスされたＭＲ
効果を有するＧＭＲヘッドを用い、磁気ヘッド適用上の
信頼性に問題もなく、さらに、１０ｋＴＰＩ以上の高ト
ラック密度での出力低下に対応出来るヘッド構造を提供
することにある。The object of the present invention is to enhance the enhanced MR.
It is an object of the present invention to provide a head structure which uses a GMR head having an effect and has no problem in reliability when applied to a magnetic head, and which can cope with a reduction in output at a high track density of 10 kTPI or more.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、フラックスガイドを設けたＧＭＲヘッドであ
ることを第１の特徴とする。ここで、前記フラックスガ
イドの膜厚がリードヘッドとなるＧＭＲ膜厚より薄いこ
とを特徴とする。また、本発明では前記フラックスガイ
ドがＧＭＲ膜を構成する多層膜の一部の強磁性膜からな
ることを第２の特徴とする。さらに、縦バイアス及び横
バイアス磁界を印加する磁区制御層に永久磁石膜又は反
強磁性膜の少なくとも一方を適用し、両者とも永久磁石
膜の場合保磁力が異なり、反強磁性膜の場合ブロッキン
グ温度が異なることを第３の特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention has a first feature that it is a GMR head provided with a flux guide. Here, it is characterized in that the film thickness of the flux guide is thinner than the GMR film thickness serving as a read head. A second feature of the present invention is that the flux guide is made of a ferromagnetic film that is a part of a multilayer film that constitutes the GMR film. Furthermore, at least one of a permanent magnet film and an antiferromagnetic film is applied to the magnetic domain control layer that applies a longitudinal bias and a transverse bias magnetic field. Both of them have different coercive force in the case of a permanent magnet film and blocking temperature in the case of an antiferromagnetic film. Is the third feature.
【００１０】さらに本発明は、前記第１又は第２の特徴
による磁気ヘッドにおいて、前記ＧＭＲ膜を構成する強
磁性膜が、Ｆｅ，ＣｏまたはＮｉのうち少なくとも一種
を含有した磁性合金膜であることを第４の特徴とし、前
記エンハーンスＭＲ膜を構成する非磁性膜が前記強磁性
膜を分離し、前記非磁性膜が銅、銀、金およびそれら二
種以上の合金または積層膜となることを第５の特徴とす
る。Further, according to the present invention, in the magnetic head according to the first or second characteristic, the ferromagnetic film forming the GMR film is a magnetic alloy film containing at least one of Fe, Co or Ni. The fourth feature is that the nonmagnetic film forming the enhancement MR film separates the ferromagnetic film, and the nonmagnetic film is copper, silver, gold and an alloy or a laminated film of two or more kinds of them. The fifth characteristic.
【００１１】上記本発明の手段により、ＧＭＲヘッドの
素子形成プロセスを安定化できるだけでなく、１０ｋＴ
ＰＩ以上の高トラック密度での出力低下に対応出来るヘ
ッド構造が可能となる。According to the above-mentioned means of the present invention, not only the element forming process of the GMR head can be stabilized, but also 10 kT
A head structure capable of coping with a reduction in output at a high track density of PI or higher becomes possible.
【００１２】[0012]
【作用】前記第１及び第２の特徴では、媒体対向面にフ
ラックスガイドを設けていることにより、エンハーンス
ＭＲ膜への加工プロセス時の影響がなくなり、腐食に関
する信頼性低下の問題は解決できる。また、本磁気ヘッ
ドでは、フラックスガイドを用いて媒体の記録磁界をＧ
ＭＲ膜に誘導する構成であることより、ＧＭＲ膜の感磁
部をトラック幅よりも広くでき、狭トラック化による出
力低下を防止できる。In the first and second features, since the flux guide is provided on the medium facing surface, the influence on the enhancement layer MR film during the processing process is eliminated, and the problem of reliability deterioration due to corrosion can be solved. Further, in this magnetic head, the recording magnetic field of the medium is changed to G by using the flux guide.
Due to the structure of guiding to the MR film, the magnetic sensitive portion of the GMR film can be made wider than the track width, and the reduction in output due to the narrow track can be prevented.
【００１３】第２の特徴では、前記フラックスガイドが
ＧＭＲ膜を構成する多層膜の一部の強磁性膜より形成さ
れていることより、媒体からの信号磁界を有効にＧＭＲ
膜まで誘導出来、その結果広いトラック幅の磁気ヘッド
が適用できる。これにより、大きな抵抗変化が使えるの
でヘッド出力を向上出来る。さらに、フラックスガイド
を構成する強磁性膜がギャップ膜との間に下地膜を設け
ることが望ましい。これは、ＧＭＲ膜を構成する多層膜
の一部の強磁性膜を形成する際、基板温度が低くても良
好な軟磁気特性が得られることによる。この低基板温度
化の利点は、ＧＭＲ膜形成時の積層膜の界面制御性のマ
ージンが拡がることによる。下地膜はＴa，Ｈfが望まし
い。In the second feature, the flux guide is formed of a ferromagnetic film which is a part of the multilayer film forming the GMR film, so that the signal magnetic field from the medium can be effectively used.
It is possible to guide up to the film, so that a magnetic head with a wide track width can be applied. As a result, a large resistance change can be used and the head output can be improved. Furthermore, it is desirable to provide a base film between the ferromagnetic film forming the flux guide and the gap film. This is because good soft magnetic characteristics can be obtained even when the substrate temperature is low when forming a part of the ferromagnetic film of the multi-layered film forming the GMR film. The advantage of lowering the substrate temperature is that the margin of interface controllability of the laminated film at the time of forming the GMR film is expanded. The base film is preferably Ta or Hf.
【００１４】また、前記第１及び第２の特徴による磁気
ヘッドでは、ＧＭＲ膜を構成する強磁性膜と非磁性膜の
材質及び厚さを適正化することによりＧＭＲ膜の抵抗変
化量を大きくし、且つ磁界感度を高くできる。上記利点
とフラックスガイド型とすることによりＧＭＲヘッドの
リードトラック幅を拡大出来、一層の出力向上が可能と
なる。Further, in the magnetic heads according to the first and second characteristics, the resistance change amount of the GMR film is increased by optimizing the materials and thicknesses of the ferromagnetic film and the nonmagnetic film forming the GMR film. In addition, the magnetic field sensitivity can be increased. By adopting the above advantages and the flux guide type, the read track width of the GMR head can be expanded and the output can be further improved.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、本発明のフラックスガイド型ＧＭＲヘ
ッドの一実施例を図面を参照して詳細に説明する。図１
は本実施例によるＧＭＲヘッドを含むデュアルヘッドを
説明するための図であり、図２は、本実施例によるＧＭ
Ｒ膜部の拡大斜視図である。尚、図１では上部シールド
膜９０より上側のライトヘッドの片側半面を省略し、図
２では上部ギャップ膜と上部シールド膜９０とを省略し
て図示している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the flux guide type GMR head of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG.
2 is a diagram for explaining a dual head including a GMR head according to this embodiment, and FIG. 2 is a GM according to this embodiment.
It is an expansion perspective view of an R film part. Note that in FIG. 1, one half surface of the write head above the upper shield film 90 is omitted, and in FIG. 2, the upper gap film and the upper shield film 90 are omitted.
【００１６】図１に示したデュアルヘッドは、インダク
ティブ型磁気ヘッドの上部磁気コア１１０が搭載された
下部磁気コア兼用上部磁気シールド９０と、該上部磁気
シールド９０と下部磁気シールド１０との間に設けられ
た本発明の特徴であるフラックスガイド１００とＧＭＲ
膜６０と、該ＭＲ膜に検出電流を印加するための一対の
電極７０とを備える。The dual head shown in FIG. 1 is provided between an upper magnetic shield 90 serving also as a lower magnetic core on which an upper magnetic core 110 of an inductive magnetic head is mounted, and between the upper magnetic shield 90 and the lower magnetic shield 10. The flux guide 100 and the GMR which are the features of the present invention
The film 60 and a pair of electrodes 70 for applying a detection current to the MR film are provided.
【００１７】前記フラックスガイドはＧＭＲ膜を構成す
る軟磁気特性を示す強磁性膜からなることが望ましい。
これは、記録媒体からの信号磁界を効率よくＧＭＲ膜ま
で誘導できることによる。フラックスガイド型ＧＭＲヘ
ッドの詳細構成は、図２に示すように、該下部ギャップ
膜２０上に薄い金属膜（下地膜）１０２で分離された第
１の強磁性膜より構成される。ここで、ＧＭＲ膜６０は
少なくとも一方の強磁性膜の磁化方向を固定する手段を
もつスピンバルブ型である。このＧＭＲ膜上の所定場所
に所定の間隔をおいてリフトオフ法で形成される一対の
信号取り出し用の電極７０と、前記各膜／層／電極を覆
うように形成される上部ギャップ膜と、この上部ギャッ
プ膜上に形成される上部磁気シールド層とを備える。It is desirable that the flux guide is made of a ferromagnetic film having a soft magnetic characteristic which constitutes the GMR film.
This is because the signal magnetic field from the recording medium can be efficiently guided to the GMR film. As shown in FIG. 2, the detailed structure of the flux guide type GMR head is composed of a first ferromagnetic film separated by a thin metal film (base film) 102 on the lower gap film 20. Here, the GMR film 60 is a spin valve type having means for fixing the magnetization direction of at least one ferromagnetic film. A pair of signal extracting electrodes 70 formed by a lift-off method at predetermined positions on the GMR film at predetermined intervals, an upper gap film formed so as to cover each film / layer / electrode, and And an upper magnetic shield layer formed on the upper gap film.
【００１８】次に、各層／膜の作用及び材料等を説明す
る。Next, the function and material of each layer / film will be described.
【００１９】まず、前記上部／下部磁気シールド層９
０及び１０は、ＧＭＲ膜６０に磁気ディスクからの漏洩
磁界の影響を防止し、ＧＭＲ膜６０の信号分解能を高め
るために配置され、その材料として、ＮｉＦｅ系合金／
Ｃｏ系非晶質／Ｃｏ系結晶質及びＦｅ系結晶質等の軟磁
気特性を示す強磁性合金膜であり、膜厚は概略０．５〜
３μｍが望ましい。First, the upper / lower magnetic shield layer 9
0 and 10 are arranged on the GMR film 60 to prevent the influence of the leakage magnetic field from the magnetic disk and to improve the signal resolution of the GMR film 60.
It is a ferromagnetic alloy film exhibiting soft magnetic characteristics such as Co-based amorphous / Co-based crystalline and Fe-based crystalline, and the film thickness is approximately 0.5 to
3 μm is desirable.
【００２０】上部及び下部ギャップ膜８０及び２０
は、フラックスガイド型ＧＭＲ膜６０をはさみ込むよう
に配置され、該ＧＭＲ膜６０と上部／下部磁気シールド
層９０／１０とを電気的に隔離し、アルミナ膜及びアル
ミナに別の酸化物を添加した膜の非磁性且つ絶縁性材料
よりなる。膜厚は、ＧＭＲヘッド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、例え
ば１０ｋＴＰＩ以上の高記録密度領域で使用する場合に
はギャップ膜厚が０．２〜０．０５μｍの範囲内にあ
る。Upper and lower gap films 80 and 20
Is arranged so as to sandwich the flux guide type GMR film 60, electrically isolates the GMR film 60 from the upper / lower magnetic shield layers 90/10, and adds another oxide to the alumina film and alumina. The film is made of a non-magnetic and insulating material. Since the film thickness affects the reproduction resolution of the GMR head, it depends on the recording density desired for the magnetic head. For example, when used in a high recording density region of 10 kTPI or more, the gap film thickness is 0.2 to 0.05 μm. Is within the range of.
【００２１】尚、これら上部／下部ギャップ膜８０／２
０の各膜厚が０．２μｍ以下になると耐圧低下が生じる
ため膜形成時にバイアスを印加したり、スパッタリング
ガスとしてＡｒにＨ2やＨｅを混合したガス中で膜形成
したり、アルミナにＳｉＯ2またはＴａ2Ｏ5を添加する
ことにより膜中のピンホールを低減及び、アルミナの膜
質改善により耐圧を向上して適用する。Incidentally, these upper / lower gap films 80/2
When the film thickness of 0 is 0.2 μm or less, the breakdown voltage is lowered. Therefore, a bias is applied during film formation, the film is formed in a gas in which H 2 or He is mixed with Ar as a sputtering gas, or SiO 2 is formed on alumina. Alternatively, Ta 2 O 5 is added to reduce the pinholes in the film and improve the film quality of alumina to improve the breakdown voltage.
【００２２】ＧＭＲ膜では、図３に示すように、磁化
ベクトルが信号磁界に対して動作する第１の強磁性膜３
５と磁化ベクトルが一方向に固定された第２の強磁性膜
４５を用い、信号磁界の有無により、磁化方向が平行／
反平行となることを利用している。この磁化ベクトルの
挙動を説明する。In the GMR film, as shown in FIG. 3, the first ferromagnetic film 3 whose magnetization vector operates in response to the signal magnetic field.
5 and the second ferromagnetic film 45 whose magnetization vector is fixed in one direction, the magnetization directions are parallel /
It utilizes anti-parallelism. The behavior of this magnetization vector will be described.
【００２３】図５は、図３に示した感磁部の構成を模式
的に示したもので、電流アを印加した場合での第１／第
２の強磁性膜３５／４５の磁化ベクトルを太矢印イ／ウ
により表している。図中、矢印イは信号磁界に対して感
応する自由層の強磁性膜３５の磁化ベクトルの変化を、
矢印ウは信号磁界に対して感応しない様に強磁性膜４５
の磁化ベクトルを固定する反強磁性膜又は永久磁石膜５
０と隣接しており、磁化ベクトルは信号磁界に対し一方
向に固定されていることを示している。FIG. 5 schematically shows the structure of the magnetically sensitive portion shown in FIG. 3, and shows the magnetization vectors of the first / second ferromagnetic films 35/45 when a current is applied. It is indicated by a thick arrow I / U. In the figure, arrow a indicates the change of the magnetization vector of the ferromagnetic film 35 of the free layer, which is sensitive to the signal magnetic field.
The arrow c indicates the ferromagnetic film 45 so that it is not sensitive to the signal magnetic field.
Antiferromagnetic film or permanent magnet film 5 for fixing the magnetization vector of
It is adjacent to 0, indicating that the magnetization vector is fixed in one direction with respect to the signal magnetic field.
【００２４】上記ＧＭＲ膜は、スピンバルブ型ＭＲヘッ
ドと呼ばれているが、本発明はこれに限るものでなく、
強磁性膜３５と非磁性膜４０を多層化した通常のＧＭＲ
膜にも適用できる。The GMR film is called a spin valve MR head, but the present invention is not limited to this.
Ordinary GMR in which a ferromagnetic film 35 and a non-magnetic film 40 are multilayered
It can also be applied to membranes.
【００２５】本実施例の特徴であるフラックスガイド１
００は、前記ＧＭＲ膜を構成する強磁性膜より形成され
るのが望ましい。これは、本発明の構成とすることで、
信号磁界をＧＭＲ膜に有効に誘導出来るためである。こ
の作用については後述する。Flux guide 1 which is a feature of this embodiment
00 is preferably formed of a ferromagnetic film forming the GMR film. This is due to the configuration of the present invention,
This is because the signal magnetic field can be effectively guided to the GMR film. This action will be described later.
【００２６】次に、ＧＭＲ膜６０を構成する第１／第２
の強磁性膜３５／４５間の磁気的結合と前記強磁性膜を
分離する非磁性膜厚との関係を図６に示す。強磁性膜間
の磁気的結合力は５〜１０Åの周期で反強磁性−強磁性
に振動し、非磁性膜厚が２０Åでほぼゼロになることを
示す。この振動の様子は強磁性膜と非磁性膜とを積層し
たＧＭＲ膜と同様であり、ここで示したスピンバルブ型
のＧＭＲ膜でも強磁性層間の結合が振動し、この結果よ
り、本発明に用いるＧＭＲ膜を構成する非磁性膜厚が、
強磁性膜間の磁気的結合力がゼロに近く、抵抗変化量が
低減しない、２０Åが望ましい。Next, the first / second part of the GMR film 60 is formed.
FIG. 6 shows the relationship between the magnetic coupling between the ferromagnetic films 35/45 and the non-magnetic film thickness separating the ferromagnetic films. It is shown that the magnetic coupling force between the ferromagnetic films vibrates antiferromagnetically-ferromagnetically in a cycle of 5 to 10 Å, and the nonmagnetic film thickness becomes almost zero at 20 Å. The state of this vibration is similar to that of a GMR film in which a ferromagnetic film and a non-magnetic film are laminated. In the spin valve type GMR film shown here, the coupling between the ferromagnetic layers also vibrates. The non-magnetic film thickness of the GMR film used is
20Å is desirable because the magnetic coupling force between the ferromagnetic films is close to zero and the amount of resistance change does not decrease.
【００２７】更に、非磁性膜厚の変動により強磁性層間
の結合が変化することより、素子形成プロセスの熱履歴
による非磁性膜と磁性膜間の拡散に伴う非磁性膜厚の変
動の影響が懸念される。しかし、２００℃までの熱履歴
では上記磁気的な結合が変化しないことは別途確認して
おり、ヘッド素子形成プロセスの最高温度を２００℃以
下とする必要がある。Furthermore, since the coupling between the ferromagnetic layers changes due to the change in the non-magnetic film thickness, the influence of the change in the non-magnetic film thickness due to the diffusion between the non-magnetic film and the magnetic film due to the thermal history of the element forming process. I'm worried. However, it has been separately confirmed that the magnetic coupling does not change at a thermal history up to 200 ° C., and it is necessary to set the maximum temperature of the head element forming process to 200 ° C. or less.
【００２８】ＧＭＲ膜は図３に示した膜構造だけでな
く、図４に示す膜構造でも実現出来る。しかし、膜形成
条件のマージンの点では図３に示す膜構造の方が優れて
いる。というのも、図４の膜構造では第１／第２の強磁
性膜３５／４５の内、磁化固定層５０が自由層の強磁性
膜３５に対して積層膜の下側にするという制限が付加さ
れるためである。また、図３のヘッド構造ではＧＭＲ膜
をパターニングしており、そのパターニング精度により
トラック幅精度が決まるという利点がある。The GMR film can be realized not only with the film structure shown in FIG. 3 but also with the film structure shown in FIG. However, the film structure shown in FIG. 3 is superior in terms of the margin of film forming conditions. This is because the film structure of FIG. 4 has a limitation that the magnetization fixed layer 50 is located below the laminated film with respect to the free ferromagnetic film 35 in the first / second ferromagnetic films 35/45. This is because it is added. Further, in the head structure of FIG. 3, the GMR film is patterned, and the track width accuracy is determined by the patterning accuracy.
【００２９】次に、本発明のフラックスガイド型ＧＭＲ
ヘッドの製造方法の一例を説明する。尚、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及びリフトオフ法を用い
ているが、他の手法によっても製造することも出来る。Next, the flux guide type GMR of the present invention
An example of the head manufacturing method will be described. Although the following thin film forming method and patterning method use the well-known techniques such as the sputtering method, the etching method, and the lift-off method, they can be manufactured by other methods.
【００３０】最初に、非磁性基板上に下部磁気シールド
層１０とする２μｍ厚のパーマロイ膜を形成し、その上
に下部ギャップ膜２０を形成する０．１μｍ厚のアルミ
ナ膜を形成する。その後、図３に示すように、下部ギャ
ップ膜２０上に、ＧＭＲ膜の下地膜３０を形成し、導電
性の第１の強磁性膜３５、導電性非磁性膜４０、第２の
強磁性膜４５、反強磁性膜又は永久磁石膜５０をスパッ
タリング法、蒸着法などにより順次積層する。イオンミ
リング法を用い、前記積層膜を所定形状にパターニング
する。その後、リフトオフプロセス法を用い、ホトレジ
ストーＰＩ２層塗布、ホトレジストーＰＩパターン成
形、Ｄｅｅｐ ＵＶキュア、スパッタリング法又は蒸着
法による反強磁性膜又は永久磁石膜５０’及び、導体膜
７０を形成、ホトレジストーＰＩを除去することによ
り、磁区制御層及び電極を形成する。ここで、導電性反
強磁性膜を磁区制御膜５０／５０’に用いる場合、同一
材料では素子形成時に磁化ベクトルを制御出来ないため
ブロッキング温度が異なる少なくとも二種類の導電性反
強磁性材料が必要である。例えば、ＦｅＭｎ，ＮｉＭ
ｎ，ＣｒＭｎ等がよくしられている。続いて、下部磁気
シールド１０と下部ギャップ膜２０とを所定の形状にパ
ターニングし、上部ギャップ膜８０を形成するアルミナ
膜を０.1μｍの厚さを形成する。更に、上部磁気シール
ド層９０とするパーマロイ膜を２μｍの厚さに形成後、
アルミナ保護膜を形成し、ＧＭＲヘッド形成を完了す
る。このように本発明に係るＧＭＲヘッドでは、磁区制
御膜と電極膜とをリフトオフ法を用いて形成するため製
造工程中でＧＭＲ膜にダメージをに与えることがないこ
とより、磁気特性の良好なＧＭＲ膜を形成することが出
来、性能が安定したＧＭＲヘッドを製造することが出来
る。First, a 2 μm thick permalloy film to be the lower magnetic shield layer 10 is formed on a non-magnetic substrate, and a 0.1 μm thick alumina film to form the lower gap film 20 is formed thereon. After that, as shown in FIG. 3, a base film 30 of a GMR film is formed on the lower gap film 20, and a conductive first ferromagnetic film 35, a conductive nonmagnetic film 40, and a second ferromagnetic film are formed. 45, an antiferromagnetic film or a permanent magnet film 50 are sequentially laminated by a sputtering method, a vapor deposition method or the like. The laminated film is patterned into a predetermined shape by using an ion milling method. Then, using a lift-off process method, photoresist PI two-layer coating, photoresist PI pattern forming, deep UV cure, antiferromagnetic film or permanent magnet film 50 'by sputtering or vapor deposition method, and conductor film 70 are formed, and photoresist PI is removed. By doing so, the magnetic domain control layer and the electrode are formed. Here, when the conductive antiferromagnetic film is used for the magnetic domain control film 50/50 ′, at least two kinds of conductive antiferromagnetic materials having different blocking temperatures are required because the magnetization vector cannot be controlled when the element is formed with the same material. Is. For example, FeMn, NiM
n, CrMn, etc. are well known. Subsequently, the lower magnetic shield 10 and the lower gap film 20 are patterned into a predetermined shape, and an alumina film forming the upper gap film 80 is formed to a thickness of 0.1 μm. Further, after forming a permalloy film as the upper magnetic shield layer 90 to a thickness of 2 μm,
An alumina protective film is formed, and the GMR head formation is completed. As described above, in the GMR head according to the present invention, since the magnetic domain control film and the electrode film are formed by using the lift-off method, the GMR film is not damaged during the manufacturing process, so that the GMR having good magnetic characteristics is obtained. A film can be formed and a GMR head with stable performance can be manufactured.
【００３１】また、フラックスガイド型ＧＭＲヘッドは
図７に示すインダクティブヘッドを基板側に設けたヘッ
ド構造でも同一の効果が期待出来る。The flux guide type GMR head can be expected to have the same effect even with a head structure in which the inductive head shown in FIG. 7 is provided on the substrate side.
【００３２】次に、前記実施例によるフラックスガイド
型ＧＭＲヘッドが適用される磁気ディスク装置の一例を
図８を用いて説明する。Next, an example of a magnetic disk device to which the flux guide type GMR head according to the above embodiment is applied will be described with reference to FIG.
【００３３】図８は、この磁気ディスク装置の内部構造
を示す概略斜視図であり、本装置は、スピンドル２０２
に保持される円板２０３（図中では１枚表示）と該スピ
ンドル２０２を駆動するモータと、移動可能なキャリッ
ジ２０５に保持された磁気ヘッド２０４と、このキャリ
ッジ２０５を駆動するボイスコイルモータと、これらを
支持するベース２０１とを備える。また、図には表示し
ていないが、磁気ディスク制御装置などの上位装置から
送り出される信号にしたがって、ボイスコイルモータを
制御するボイスコイルモータ制御回路を備えている。FIG. 8 is a schematic perspective view showing the internal structure of this magnetic disk device.
A disk 203 (one shown in the figure) held by the motor, a motor for driving the spindle 202, a magnetic head 204 held by a movable carriage 205, and a voice coil motor for driving the carriage 205. The base 201 which supports these is provided. Although not shown in the figure, a voice coil motor control circuit for controlling the voice coil motor according to a signal sent from a higher-level device such as a magnetic disk control device is provided.
【００３４】また、本装置は、上位装置から送られてき
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、円板２０３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／リード回路及びインターフェイスを備える。Further, this device corresponds to the writing method for the data sent from the host device, has a function of converting the data sent to the magnetic head into a current, and amplifies the data sent from the disk 203 to generate a digital signal. A write / read circuit having a function of converting into a signal and an interface are provided.
【００３５】次に、この磁気ディスク装置の動作を、読
みだしの場合を例として説明する。上位装置からインタ
ーフェイスを介して制御回路に読みだすべきデータの指
示が与えらると、本装置は、ボイスコイルモータ制御回
路からの制御電流によって、ボイスコイルモータがキャ
リッジを駆動させ、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２０４等を高速で移動
させ、正確に位置付けする。この位置付けには、データ
面サーボ方式を用いる。即ち、円板２０３上にデータと
共にサーボ情報が記録されており、サーボ情報により位
置決めの精度を向上している。また、ベース２０１に支
持されたモータは、スピンドル２０２に取り付けた直径
３．５インチ以下の円板２０３を回転させる。次に、ラ
イト／リード回路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、円板上のデータ信号を読みだす。この読み出し
は、ライト／リード回路に接続されているデータ用磁気
ヘッド２０４が、円板２０３との間で信号の授受を行う
ことにより行われる。読みだされたデータは、所定の信
号に変換される。Next, the operation of the magnetic disk device will be described by taking the case of reading as an example. When an instruction for data to be read is given from the host device to the control circuit via the interface, this device uses the control current from the voice coil motor control circuit to drive the carriage by the voice coil motor and to send the instructed data. The magnetic head group 204 or the like is moved at a high speed to the position of the track where is stored, and the position is accurately positioned. A data surface servo system is used for this positioning. That is, servo information is recorded together with the data on the disk 203, and the positioning accuracy is improved by the servo information. Further, the motor supported by the base 201 rotates a disc 203 having a diameter of 3.5 inches or less attached to the spindle 202. Next, according to a signal from the write / read circuit, a designated predetermined magnetic head is selected, the head position of the designated area is detected, and then the data signal on the disk is read. This reading is performed by the data magnetic head 204 connected to the write / read circuit exchanging signals with the disk 203. The read data is converted into a predetermined signal.
【００３６】本発明に係わる磁気ヘッドの効果を発揮す
るには、トラック密度が１インチ当り１０ｋトラック以
上となる磁気ディスク装置に搭載することが望ましい。
図９では浮上量に対するヘッド感度の変化を示している
が、本発明によるＧＭＲ膜を構成する自由層の軟磁気特
性を示す強磁性膜をフラックスガイドに用いた磁気ヘッ
ドと従来公知のフラックスガイドを形成した磁気ヘッド
特性を併記する。同図は浮上量と感度変化の関係を示
し、本発明の磁気ヘッドでは浮上量が狭いほど、感度が
低下しないことが分かる。このことは、本発明を用いた
磁気ヘッドが狭スペーシングに適していることを意味す
る。In order to exert the effect of the magnetic head according to the present invention, it is desirable to mount the magnetic head on a magnetic disk device having a track density of 10 k tracks or more per inch.
FIG. 9 shows the change in head sensitivity with respect to the flying height. A magnetic head using a ferromagnetic film showing the soft magnetic characteristics of the free layer constituting the GMR film according to the present invention as a flux guide and a conventionally known flux guide are shown. The characteristics of the formed magnetic head are also shown. The figure shows the relationship between the flying height and the change in sensitivity, and it can be seen that in the magnetic head of the present invention, the smaller the flying height, the lower the sensitivity. This means that the magnetic head using the present invention is suitable for narrow spacing.
【００３７】[0037]
【発明の効果】シールド間に形成されたＧＭＲ膜の内、
磁化方向が固定されていない強磁性膜をフラックスガイ
ドとして用い、前記フラックスガイドに用いる磁化方向
が固定されていない強磁性膜と、磁化方向が固定された
強磁性膜とを薄い金属層で分離した積層膜、もしくは前
記積層膜を一組としてさらに組ごとに順次積層した多層
膜からなるフラックスガイド型ＧＭＲヘッドにより、１
０ｋＴＰＩ以上の高トラック密度でも十分なＳ／Ｎ比が
得られ、ノイズフリーとなる信頼性の高い磁気ディスク
装置を提供することができる。Of the GMR film formed between the shields,
A ferromagnetic film whose magnetization direction is not fixed is used as a flux guide, and a ferromagnetic film whose magnetization direction is not fixed and a ferromagnetic film whose magnetization direction is fixed are separated by a thin metal layer. A flux guide type GMR head composed of a laminated film or a multilayer film in which the laminated films as one set are further laminated in sequence
A sufficient S / N ratio can be obtained even at a high track density of 0 kTPI or higher, and a highly reliable magnetic disk device that is noise-free can be provided.
【００３８】さらに、本発明に係るフラックスガイド型
ＧＭＲヘッドの製造方法においては、リフトオフ法を用
いて形成しているので、ＧＭＲヘッドに素子形成時のダ
メージを与えることなくＧＭＲヘッドを形成でき、その
結果、ＧＭＲ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 the flux guide type GMR head according to the present invention, since the lift-off method is used, the GMR head can be formed without damaging the GMR head during element formation. As a result, the electrical and magnetic properties of the GMR film are not impaired.
【図１】本発明の一実施例のフラックスガイド型ＧＭＲ
ヘッドを示す斜視図。FIG. 1 is a flux guide type GMR according to an embodiment of the present invention.
The perspective view which shows a head.
【図２】本発明の一実施例のＧＭＲ膜部の拡大斜視図。FIG. 2 is an enlarged perspective view of a GMR film part according to an embodiment of the present invention.
【図３】ＧＭＲ膜の磁束変化検出部の拡大斜視図。FIG. 3 is an enlarged perspective view of a magnetic flux change detector of the GMR film.
【図４】ＧＭＲ膜の磁束変化検出部の別の実施例を示す
拡大斜視図。FIG. 4 is an enlarged perspective view showing another embodiment of the magnetic flux change detection unit of the GMR film.
【図５】本発明を構成するＧＭＲ膜の磁気的結合と非磁
性膜厚との関係を示す線図。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the magnetic coupling and the non-magnetic film thickness of the GMR film that constitutes the present invention.
【図６】ＧＭＲ膜の磁区制御層の機能を説明するための
模式図。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the function of the magnetic domain control layer of the GMR film.
【図７】本発明のフラックスガイド型ＧＭＲヘッドの別
の実施例を示す斜視図。FIG. 7 is a perspective view showing another embodiment of the flux guide type GMR head of the present invention.
【図８】本発明のフラックスガイド型ＧＭＲヘッドを用
いた磁気ディスク装置の内部概略図。FIG. 8 is an internal schematic diagram of a magnetic disk device using the flux guide type GMR head of the present invention.
【図９】ヘッド感度と浮上量との関係を示す線図。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between head sensitivity and flying height.
【符号の説明】 １０…下部磁気シールド膜、 ２０…下部ギャップ
膜、３５，１０４…第１の自由層の軟磁気特性を示す強
磁性膜、４０…導電性非磁性膜、４５…第２の磁化ベク
トルが固定されている強磁性膜、５０…反強磁性膜また
は永久磁石膜、５０’…縦バイアス磁界を印加する反強
磁性膜または永久磁石膜、７０…信号検出電極、 ８
０…上部ギャップ膜、９０…上部磁気シールド膜、 １
００…フラックスガイド、１０２…下地金属膜、 １１
０…ライトヘッド用上部磁気コア、２０１…ベース、
２０２…スピンドル、 ２０３…円板、２０４…磁気ヘ
ッド、 ２０５…キャリッジ。[Description of Reference Signs] 10 ... Lower magnetic shield film, 20 ... Lower gap film, 35, 104 ... Ferromagnetic film showing soft magnetic characteristics of the first free layer, 40 ... Conductive non-magnetic film, 45 ... Second Ferromagnetic film whose magnetization vector is fixed, 50 ... Antiferromagnetic film or permanent magnet film, 50 '... Antiferromagnetic film or permanent magnet film for applying a longitudinal bias magnetic field, 70 ... Signal detection electrode, 8
0 ... upper gap film, 90 ... upper magnetic shield film, 1
00 ... Flux guide, 102 ... Base metal film, 11
0 ... upper magnetic core for write head, 201 ... base,
202 ... Spindle, 203 ... Disc, 204 ... Magnetic head, 205 ... Carriage.
Claims (8)
強磁性膜と非磁性膜との多層膜及び磁区制御膜から構成
されたリードヘッドよりなり、記録媒体からの磁界を前
記リードヘッドに誘導するように媒体対向面にフラック
スガイドを設けた磁気ヘッドにおいて、前記フラックス
ガイドの膜厚が前記リードヘッドの膜厚より薄いことを
特徴とするフラックスガイド型ＧＭＲヘッド。1. A read head comprising a write head on a substrate and a multi-layered film of a ferromagnetic film and a non-magnetic film and a magnetic domain control film between shields, and a magnetic field from a recording medium is induced to the read head. In the magnetic head having the flux guide on the medium facing surface as described above, the film thickness of the flux guide is smaller than the film thickness of the read head.
強磁性膜と非磁性膜との多層膜及び磁区制御膜から構成
されたリードヘッドよりなり、記録媒体からの磁界を前
記リードヘッドに誘導するように媒体対向面にフラック
スガイドを設けた磁気ヘッドにおいて、媒体対向面に設
けた前記フラックスガイドがリードヘッドを構成する多
層膜の一部の強磁性膜からなることを特徴とするフラッ
クスガイド型ＧＭＲヘッド。2. A read head comprising a write head on a substrate and a multilayer film of a ferromagnetic film and a non-magnetic film and a magnetic domain control film between shields, and a magnetic field from a recording medium is induced to the read head. In the magnetic head having the flux guide on the medium facing surface as described above, the flux guide provided on the medium facing surface is composed of a part of a ferromagnetic film of a multilayer film forming the read head. GMR head.
が、リードヘッドを構成する多層膜の下地金属膜上に形
成したことを特徴とする請求項１，２に記載のフラック
スガイド型ＧＭＲヘッド。3. The flux guide type GMR head according to claim 1, wherein the ferromagnetic film forming the flux guide is formed on a base metal film of a multilayer film forming the read head.
おいて、前記磁化制御膜として永久磁石膜又は反強磁性
膜の内一種類以上の組み合わせ又は、保磁力の異なる二
種類以上の永久磁石膜の組み合わせ又は、ブロッキング
温度が異なる二種類以上の導電性反強磁性膜の組み合わ
せのいずれかを用いることを特徴とする請求項１，２に
記載のフラックスガイド型ＧＭＲヘッド。4. A magnetization control film constituting the read head, wherein as the magnetization control film, a combination of at least one of a permanent magnet film and an antiferromagnetic film, or two or more permanent magnet films having different coercive forces. The flux guide type GMR head according to claim 1, wherein the combination or two or more kinds of conductive antiferromagnetic films having different blocking temperatures are used.
Ｆｅ，ＣｏまたはＮｉのうち少なくとも一種を含有した
磁性合金からなることを特徴とする請求項１，２に記載
のフラックスガイド型ＧＭＲヘッド。5. The ferromagnetic film forming the read head is
The flux guide type GMR head according to claim 1, wherein the flux guide type GMR head is made of a magnetic alloy containing at least one of Fe, Co and Ni.
磁性層を分離しており、前記非磁性膜が、銀、銅、金お
よび、それら二種以上の合金またはそれぞれの積層膜で
あることを特徴とする請求項１，２に記載のフラックス
ガイド型ＧＭＲヘッド。6. The non-magnetic film constituting the read head separates a ferromagnetic layer, and the non-magnetic film is silver, copper, gold, and an alloy of two or more kinds thereof or a laminated film of each of them. The flux guide type GMR head according to claim 1, wherein
び、非磁性膜厚が５Å以上１００Å以下であることを特
徴とする請求項１，２に記載のフラックスガイド型ＧＭ
Ｒヘッド。7. The flux guide type GM according to claim 1, wherein the ferromagnetic film thickness and the non-magnetic film thickness of the read head are 5 Å or more and 100 Å or less.
R head.
ＭＲヘッドを搭載した磁気ディスク装置であって、１０
ｋＴＰＩ以上のトラック密度となることを特徴とする磁
気ディスク装置。8. A flux guide type G according to claim 1 or 2.
A magnetic disk device equipped with an MR head, comprising:
A magnetic disk device having a track density of kTPI or more.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6249092A JPH08115511A (en) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | Flux guide type gmr head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6249092A JPH08115511A (en) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | Flux guide type gmr head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08115511A true JPH08115511A (en) | 1996-05-07 |
Family
ID=17187866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6249092A Pending JPH08115511A (en) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | Flux guide type gmr head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08115511A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0809237A1 (en) * | 1996-05-20 | 1997-11-26 | Hitachi, Ltd. | Magnetic head and magnetic disk apparatus provided therewith |
| US6542343B1 (en) | 2000-08-09 | 2003-04-01 | International Business Machines Corporation | Tunnel valve head design to lower resistance |
| US6724587B2 (en) | 2001-06-11 | 2004-04-20 | International Business Machines Corporation | Low temperature yoke type tunnel valve sensor |
| US7057864B2 (en) | 2001-07-10 | 2006-06-06 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method and apparatus for achieving physical connection between the flux guide and the free layer and that insulates the flux guide from the shields |
| US7068475B2 (en) | 2001-02-27 | 2006-06-27 | Fujitsu Limited | Magnetic head having a flux-guide regulating film regulating a magnetic domain of a flux guide |
| US7163755B2 (en) | 2000-08-21 | 2007-01-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magneto-resistive element |
-
1994
- 1994-10-14 JP JP6249092A patent/JPH08115511A/en active Pending
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| US7237322B2 (en) | 2001-07-10 | 2007-07-03 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method for making a tunnel valve head with a flux guide |
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