JPH1074308A - 磁気スイッチング素子及びそれを用いた磁気センサと磁気記録再生装置 - Google Patents

磁気スイッチング素子及びそれを用いた磁気センサと磁気記録再生装置

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JPH1074308A
JPH1074308A JP22970296A JP22970296A JPH1074308A JP H1074308 A JPH1074308 A JP H1074308A JP 22970296 A JP22970296 A JP 22970296A JP 22970296 A JP22970296 A JP 22970296A JP H1074308 A JPH1074308 A JP H1074308A
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JP
Japan
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magnetic
film
switching element
recording
element according
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JP22970296A
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Hiroyuki Hoshiya
裕之 星屋
Hiromasa Takahashi
宏昌 高橋
Yoshio Suzuki
良夫 鈴木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高記録密度,高転送速度の磁気記録再生装置を
得る。 【解決手段】半導体基体上のトランジスタを直接に磁気
抵抗効果膜で駆動する磁気センサ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気スイッチング
素子および磁気センサに係り、特に、高記録密度磁気記
録再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】米国特許US−5,432,373 号にはマグネ
ティックスピントランジスタ、およびそれを用いた磁気
ヘッド,メモリセル,電流スイッチの記載がある。
【0003】特開平6−97531号公報には、p−n接合を
磁性体層で挾んだ磁気抵抗効果素子の記載がある。
【0004】フィジックス トゥデイ誌APRIL,1
995(Physics Today,April,1995)にはスピントランジ
スタの記載がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、記録
密度の充分に高い磁気記録装置,記録媒体上での線記録
密度の高く、さらに十分に高い駆動周波数で動作する磁
気ヘッドを実現することが出来ず、記録装置としての機
能を実現することが困難であった。
【0006】磁界を検出して電気信号を変える方法とし
ては、ホール素子を用いて、磁界によって変化するホー
ル電圧を検出する、などの半導体センサを用いる方法
や、磁気抵抗効果素子と呼ばれる、磁界によって電気抵
抗が変化する物質に電流を印加し、電気抵抗の変化を電
圧に変換する方法がしられている。
【0007】しかしながら上記の方法については実用上
の問題がある。前者についてはホール素子などの半導体
磁界センサは磁界に関する感度が低く、弱い磁界、例え
ば磁気ディスク装置の記録媒体から漏洩する磁界を検出
するような用途には使用できない。また、後者では、磁
気抵抗効果素子に電流を通して出力を得るため、発熱に
よる出力の低下や破損が生じる。特に、磁気抵抗効果素
子の電気抵抗が高い場合には顕著であり、電気抵抗の高
い物質は、磁気抵抗効果が大きくてもこの理由により使
えないという問題があった。
【0008】本発明の目的は、半導体を用いる利点と、
磁気抵抗効果素子の感度の良さを生かし、高密度記録に
対応した磁気記録装置、特に高周波特性に優れ、かつ製
造の容易な磁気ヘッドおよびその製造方法を提供するこ
とにある。本方法は特に、磁気抵抗効果を有する電気抵
抗の高い物質を適用できる。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、半導体
の利点と、磁気抵抗効果素子の感度の良さを活かす点に
ある。本発明のポイントは電気抵抗の高い磁気抵抗効果
薄膜を、電力を浪費しないで駆動することにある。
【0010】上記課題を解決するための手段は、本発明
の磁気センサをスライダ兼用のシリコンウェハ上のトラ
ンジスタと、このトランジスタを駆動するスイッチとし
ての磁気抵抗効果膜という構成である。
【0011】外部からの磁界で電気抵抗が変化する磁気
抵抗効果膜をトランジスタのベース部に形成し、ベース
にかかる電圧を磁気抵抗効果膜の電気抵抗の変化でスイ
ッチングする。磁気抵抗効果膜の電気抵抗が例えば磁界
の有無によって104 から107μΩcmに変化するなら
ば、ベース部にかかる電圧を103倍変化させることが
できる。
【0012】本発明ではこのように磁気抵抗効果膜をベ
ース部に接続したトランジスタを、磁気センサとして採
用することにより、その結果、高感度と高周波特性に優
れた磁気ヘッドを得、高記録密度,高速転送が可能な磁
気記録装置を実現できる。
【0013】
【発明の実施の形態】
(実施例1)本発明の磁気ヘッドを構成する磁気抵抗効
果膜はイオンビームスパッタリング装置により以下のよ
うに作製した。100方位のp型シリコンウェハ上にイ
オン打ち込みによりn型部を作製し、基板とする。ラン
タン,カルシウム,マンガン,酸素からなる焼結ターゲ
ットを用い、キセノンイオンビームをこのターゲット上
に照射して膜形成を行った。スパッタ条件は以下であっ
た。
【0014】 基体上の素子の形成はフォトレジスト工程およびイオン
ミリングによってパターニングした。その後、ウェハは
スライダ加工し、磁気記録装置に搭載した。
【0015】以下に本発明の具体的な実施例を図を追っ
て説明する。
【0016】図1は本発明の磁気センサの説明図であ
る。磁気抵抗効果膜10は、例えばLaCaMnO単結
晶膜からなり、例えばシリコンウェハからなる半導体基
体50上に形成され、特にエピタキシャル成長してな
る。半導体基体50は、p−n接合を形成してなる。ベ
ース電極40を磁気抵抗効果膜10上に、またエミッタ
電極41およびコレクタ電極42をシリコンウェハのイ
オン打ち込みした領域上に形成し、トランジスタを形成
する。すなわち、外部からの磁界に感応して、磁気抵抗
効果膜10の電気抵抗が変化する、望ましくは絶縁体/
導体転移すると、ベース電極を通じて電圧が印加され、
エミッタ電極に電流が通ずるのである。本実施例ではp
−n接合の形成にイオン打込み法を用いたが、拡散法な
どで作製しても良い。また本実施例では磁気抵抗効果膜
10をシリコンウェハ上に直接設けたが、適当な酸化
膜,中間膜を用いて、電気的な効果を高めたり、磁気抵
抗効果膜の形成時の結晶の成長を容易にしても良い。或
いは磁気抵抗効果膜の抵抗変化を、トランジスタの駆動
に最適な電圧変化に変換する回路を同時に形成しても良
い。本実施例では磁気抵抗効果膜にLaCaMnO膜を
用いたが、この代わりに、磁性膜/非磁性膜/磁性膜の
構成を有する磁気抵抗効果膜や、異常磁気抵抗効果を示
す磁性膜,磁性膜と酸化物などの絶縁体或いは半導体と
の混合分散膜等、磁界によって電気抵抗の変化する膜で
あれば同等の効果を得ることができる。薄膜は多結晶体
であっても本発明の用途に反するものではないが、単結
晶薄膜であるとより高性能にすることができる。薄膜の
作製法としては本実施例のように単結晶基板上にエピタ
キシャル成長させることが望ましいが、適切な中間薄膜
を用いて、これの上に形成しても良い。
【0017】図2は本磁気スイッチング素子を用いた磁
気ヘッドの斜視図である。スライダ90上には下部磁気
シールド85,上部磁気シールド兼及び下部磁極86,
上部磁極87およびコイル44を形成して、磁気シール
ド及び記録用磁気ヘッドを構成してなる。半導体基体5
0は磁気シールドに挟まれて配置することで、磁気的な
分解能を向上することができる。磁気抵抗効果膜10は
記録用磁気ヘッドと同一のトラックを占めるように配置
され、即ち、この部分が磁気的な感知部分に対応する。
【0018】図3は本発明の磁気ヘッドを用いた磁気記
録再生装置の説明図である。図では簡略のため記録用磁
気ヘッドは省略した。スライダ90上に配置した半導体
基体50上には、磁気抵抗効果膜10,コレクタ,エミ
ッタ,ベース電極42,41,40を形成し、さらに電
極43で、他の素子部、例えば電圧供給電極などに接続
する。磁気ヘッド96をディスク上の記録媒体91の記
録トラック44に位置決めして再生を行う。ヘッドスラ
イダ90はディスク上の記録媒体91の上を、対向面6
3を対向して0.2μm 以下の高さ、或いは接触状態で
対向して相対運動する。この機構により、磁気抵抗効果
膜10はディスク上の記録媒体91に記録された磁気的
信号を、その漏れ磁界64から読み取ることのできる位
置に設定される。
【0019】図4は本発明の磁気記録再生装置の構成例
である。磁気的に情報を記録する記録媒体91を保持す
るディスク95をスピンドルモータ93で回転させ、ア
クチュエータ92によって磁気ヘッド96をディスク9
1のトラック上に誘導する。即ち磁気ディスク装置では
磁気ヘッド上に形成したスイッチング素子、及び記録用
磁気ヘッドがこの機構に依ってディスク95上の所定の
記録位置に近接して相対運動し、信号を順次書き込み、
及び読み取るのである。記録信号は信号処理系94を通
じて記録ヘッドで媒体上に記録し、スイッチング素子の
出力を信号処理系94を経て信号として得る。さらに磁
気ヘッド96を所望の記録トラック上へ移動せしめるに
際して、本再生ヘッドからの高感度な出力を用いてトラ
ック上の位置を検出し、アクチュエータ92を制御し
て、磁気ヘッド96の位置決めを行うことができる。本
図では磁気ヘッド96,ディスク95を各1個示した
が、これらは複数であってもよい。またディスク95は
両面に記録媒体91を有して情報を記録してもよい。情
報の記録がディスク両面の場合磁気ヘッド96はディス
クの両面に配置する。
【0020】本発明の磁気ヘッドおよびこれを搭載した
磁気記録再生装置を試験した結果、充分な出力と、低ノ
イズ特性を示し、また動作の信頼性も良好であった。本
発明の磁気スイッチング素子は、また、そのトランジス
タとしての特性上、単独の磁気センサ,磁気メモリの読
みだし、または演算素子としても機能させることができ
る。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば磁界に敏感で、高周波数
で動作し、電力消費の少ない磁気センサを作製すること
ができ、高記録密度,高転送速度の磁気記録装置を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施例1の磁気センサの説明図。
【図2】本発明の磁気スイッチング素子を用いた磁気ヘ
ッドの斜視図。
【図3】本発明の磁気ヘッドの動作の説明図。
【図4】本発明の磁気記録再生装置の説明図。
【符号の説明】
10…磁気抵抗効果膜、40…ベース電極、41…エミ
ッタ電極、42…コレクタ電極、43…電極、50…半
導体基体。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基体上に形成されたトランジスタ或
    いはダイオードの半導体素子に信号を入力するエミッタ
    或いはゲート部に、磁界によって電気特性の変化する薄
    膜を有し、上記素子に印加される磁界によって応答の異
    なる特性を有することを特徴とする磁気スイッチング素
    子。
  2. 【請求項2】前記薄膜は前記エミッタ或いはゲート部に
    直接積層している請求項1に記載の磁気スイッチング素
    子。
  3. 【請求項3】前記薄膜が磁気抵抗効果を有する磁気抵抗
    効果膜である請求項1又は2に記載の磁気スイッチング
    素子。
  4. 【請求項4】前記磁気抵抗効果膜が磁性膜/非磁性膜/
    磁性膜の構造を有する請求項3に記載の磁気スイッチン
    グ素子。
  5. 【請求項5】前記磁気抵抗効果膜が酸化物からなる共有
    結合性化合物、もしくは半導体と磁性体を混合分散した
    物質からなる請求項3に記載の磁気スイッチング素子。
  6. 【請求項6】前記磁気抵抗効果部がペロブスカイト型化
    合物からなる請求項3に記載の磁気スイッチング素子。
  7. 【請求項7】前記磁気抵抗効果部がA−M−O(A=L
    a,Y,Ho,Dy,Yb,Gd,Eu,Ca,Sr,
    Bi,Tl,Ba,Pb,K:M=V,Ti,Cr,M
    n,Fe,Co,Ni,Cu,Sn,Zn)型酸化物か
    らなる請求項3の磁気スイッチング素子。
  8. 【請求項8】前記半導体基体が単結晶からなり、上記磁
    気抵抗効果膜が上記単結晶にエピタキシャルした単結晶
    薄膜である請求項1,2,3,4,6または7の磁気ス
    イッチング素子。
  9. 【請求項9】上記半導体基体が単結晶からなり、上記磁
    気抵抗効果部が、上記単結晶と、中間層を介してエピタ
    キシャルした単結晶である請求項1,2,3,4,6ま
    たは7の磁気スイッチング素子。
  10. 【請求項10】請求項1,2,3,4,5,6,7,8
    または9のスイッチング素子を用いた磁気センサ。
  11. 【請求項11】信号を磁気的に記録した記録媒体を有す
    るディスクに近接して記録媒体から漏洩する磁界を検出
    する磁気センサを備えた磁気ヘッドおよびヘッドスライ
    ダを有する磁気記録再生装置において、上記磁気センサ
    が請求項10の磁気センサである磁気記録再生装置。
  12. 【請求項12】磁性膜のビットパターンに情報を磁気的
    に記録したメモリで磁性膜に隣接して請求項1,2,
    3,4,5,6,7,8または9の磁気スイッチング素
    子を配置し、情報の読み取りを前記磁気スイッチング素
    子で行う不揮発記録媒体。
  13. 【請求項13】請求項1,2,3,4,5,6,7,8
    または9のスイッチング素子を用いた演算素子。
JP22970296A 1996-08-30 1996-08-30 磁気スイッチング素子及びそれを用いた磁気センサと磁気記録再生装置 Pending JPH1074308A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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