JPH11306514A - Magneto-resistive magnetic head - Google Patents
Magneto-resistive magnetic headInfo
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- JPH11306514A JPH11306514A JP10888698A JP10888698A JPH11306514A JP H11306514 A JPH11306514 A JP H11306514A JP 10888698 A JP10888698 A JP 10888698A JP 10888698 A JP10888698 A JP 10888698A JP H11306514 A JPH11306514 A JP H11306514A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録に用いら
れる磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magneto-resistance effect type magnetic head used for magnetic recording.
【０００２】[0002]
【従来の技術】コンピュータのデータ記録装置として用
いられている磁気記録装置は、回転するデイスク表面の
磁気変化によってデータを記録し読み取るものであり、
年々その記録密度が増大している。高密度に書き込まれ
た信号を再生する素子として、磁気抵抗効果素子を用い
たヘッド（ＭＲ、ＧＭＲヘッド）が最近採用されてお
り、これらはその出力抵抗が磁界の変化とともに変化す
る原理を利用し、素子に所定のセンス電流を流すことに
よって磁気変化に起因する抵抗値変化を電圧信号へ変換
し、データの読み取りを実行するものである。2. Description of the Related Art A magnetic recording device used as a data recording device of a computer records and reads data by a magnetic change on the surface of a rotating disk.
The recording density is increasing year by year. Heads (MR, GMR heads) using magnetoresistive elements have recently been adopted as elements for reproducing signals written at high density, and they use the principle that the output resistance changes with a change in the magnetic field. In addition, by passing a predetermined sense current through the element, a change in resistance value caused by a magnetic change is converted into a voltage signal, and data is read.
【０００３】しかしながら上記原理では電気抵抗という
物理量を利用するため、本来の磁場による素子の抵抗値
変化に加えて、なんらかの原因で発生する素子の温度変
化に起因する抵抗値の変化による信号値変動の補正とい
う問題が不可避となる。However, in the above-described principle, since a physical quantity called electrical resistance is used, in addition to a change in resistance of an element due to an original magnetic field, a change in signal value due to a change in resistance caused by a change in temperature of the element caused by some cause. The problem of correction is inevitable.
【０００４】一般に磁気記録装置の温度変化には以下に
示す２種類のものが考えられる。In general, the following two types of temperature changes of a magnetic recording device can be considered.
【０００５】（Ａ）磁気ヘッドを搭載したスライダと記
録ディスク、信号処理電気回路および動作機構よりなる
記録装置は、その動作時に自らの発熱によって穏やかで
はあるが、系の温度が室温に比べて数十度上昇すること
がある。また近年の高密度実装された計算機に組み込ん
で用いる場合は、周辺装置からの熱の流入による温度上
昇も無視できない。(A) A recording apparatus comprising a slider on which a magnetic head is mounted, a recording disk, a signal processing electric circuit, and an operating mechanism is moderate due to its own heat during operation, but the system temperature is several times higher than room temperature. May rise ten degrees. In addition, in the case of using it by incorporating it in a computer which has been mounted at a high density in recent years, a temperature rise due to inflow of heat from peripheral devices cannot be ignored.
【０００６】（Ｂ）スライダはディスク回転に起因する
空気の圧力によって記録面より浮上しているが、近年の
浮上量の低減に伴いディスク面との接触という問題点が
発生する。すなわち数十ｎｍという浮上量では外乱によ
るスライダとディスクの接触を完全に避けることは困難
であり、データ読み取り時にヘッドがディスク表面に衝
突するとそのときに発生する摩擦熱によって、一瞬だけ
磁気抵抗効果素子近傍の温度が数十度も上昇してしま
う。この現象をサーマルアスペリティと呼んでいる。(B) The slider flies above the recording surface due to the air pressure caused by the rotation of the disk. However, with the recent reduction in the amount of floating, the slider comes into contact with the disk surface. That is, it is difficult to completely avoid contact between the slider and the disk due to disturbance at a flying height of several tens of nanometers, and when the head collides with the disk surface during data reading, the magnetoresistance effect element is momentarily generated due to frictional heat generated at that time. The temperature in the vicinity rises by several tens of degrees. This phenomenon is called thermal asperity.
【０００７】上記のような場合に得られる信号は、温度
上昇による磁気抵抗効果素子の抵抗値の増加によってそ
のレベルや形状が変化する。[0007] The level and shape of the signal obtained in the above case change due to an increase in the resistance value of the magnetoresistive element due to a rise in temperature.
【０００８】（Ａ）の場合には、外部の信号処理回路に
その緩やかな温度上昇に起因するレベルのシフトに対処
するため、通常のＩＣチップなどで用いられるような温
度補償回路を取り入れなければならなく、結果としてコ
ストの上昇を招いている。In the case (A), in order to cope with a level shift caused by a gradual rise in the temperature, an external signal processing circuit must incorporate a temperature compensation circuit used in an ordinary IC chip or the like. However, this has resulted in higher costs.
【０００９】（Ｂ）の場合には、その信号の変化は
（１）の場合と違い、再生信号の周波数と同程度なほど
急峻に発生するため、通常の温度補償回路では修正不可
能である。In the case of (B), unlike the case of (1), the change of the signal occurs so steeply as to be the same as the frequency of the reproduction signal, so that it cannot be corrected by a normal temperature compensation circuit. .
【００１０】そこで、上記問題点を解決するために磁気
抵抗効果素子を用いたヘッドに関する下記技術が開示さ
れている。In order to solve the above-mentioned problems, the following technology relating to a head using a magnetoresistive element has been disclosed.
【００１１】（１）特開平９−７１４８号公報、特開平
９−２５１７２７号公報、特開平９−２５１７２８号公
報では、得られた信号に対して特殊な信号変化が起こっ
たと判断したとき、その場所を不良個所であると推定し
て常にその場所を使用しないようにするか、あるいは不
良原因（ごみや突起等）を取り除く動作を行うことを提
案している。(1) In JP-A-9-7148, JP-A-9-251727, and JP-A-9-251728, when it is determined that a special signal change has occurred with respect to the obtained signal, It has been proposed to presume that the location is a defective location and not to use the location at all times, or to perform an operation to remove the cause of the failure (such as dust or protrusions).
【００１２】（２）特開平９−２１９００１号公報で
は、得られた信号に対してフィルタ処理をすることによ
って、磁気信号と熱信号を分離することを提案してい
る。(2) JP-A-9-219001 proposes to separate a magnetic signal and a heat signal by filtering the obtained signal.
【００１３】（３）特開平９−３５２１７号公報では、
本来の磁気抵抗効果素子に、さらに別の磁気抵抗効果素
子あるいは熱感知素子を追加して、それぞれの信号を検
出し外部回路によって差動モードで動作させることによ
り、熱の影響を除去することが記載されている。(3) In JP-A-9-35217,
By adding another magnetoresistive element or heat sensing element to the original magnetoresistive element and detecting each signal and operating it in differential mode by an external circuit, the effects of heat can be eliminated. Are listed.
【００１４】[0014]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技
術においては、なお以下のような問題を有している。However, the above technique still has the following problems.
【００１５】（１）の場合には、単なる接触をもディス
クの不良領域であると仮定しており実際の使用条件とは
かけ離れたものであると言わざるを得ない。In the case of (1), even a mere contact is assumed to be a defective area of the disk, and it must be said that this is far from the actual use conditions.
【００１６】（２）の場合には、実際の信号における熱
信号の形状は多岐にわたっており、そのうえ変化率を周
波数としてみた場合、本来の磁気信号に近いものもあ
り、単に高域通過フィルタで完全に分離することは困難
である。In the case of (2), the shape of the heat signal in the actual signal is various, and when the rate of change is viewed as a frequency, some of the heat signal is close to the original magnetic signal. Is difficult to separate.
【００１７】（３）の場合には、２つの定電流源が必要
でかつ、磁気抵抗効果素子の信号と熱感知素子の信号を
比較して処理するという余計な処理回路が必要となる。
また複数の磁気抵抗効果素子を用いた場合には、その工
程数の増加および歩留りが大きな問題となる。In the case of (3), two constant current sources are required, and an extra processing circuit for comparing and processing the signal of the magnetoresistive element and the signal of the heat sensing element is required.
When a plurality of magnetoresistive elements are used, the increase in the number of steps and the yield are serious problems.
【００１８】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであって、その目的とするところは、特別な信
号処理回路を付加することなく、また素子構造を大幅に
変更することなく、温度変化に起因する信号の変化に対
して、特別な信号処理を必要としないレベルまで変動値
を低減するとともに、データの再読み取りを行う必要性
をなくし、アクセス時間の増加を防ぐ磁気抵抗効果型磁
気ヘッドを提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has as its object to add a special signal processing circuit and not to significantly change the element structure. A magnetoresistive type that reduces the fluctuation value of a signal caused by temperature change to a level that does not require special signal processing, eliminates the need to reread data, and prevents an increase in access time It is to provide a magnetic head.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドにおいて、温度係数をｋ１とする磁気抵抗効果素子の
近傍に、ｋ１＞ｋ２なる関係を満足する温度係数ｋ２を
もつ抵抗素子を形成し、該抵抗素子を前記磁気抵抗効果
素子と電気的に接続してなる構造を有することを特徴と
する。According to a first aspect of the present invention, there is provided a magnetoresistance effect type magnetic head, wherein k1> k2 is provided near a magnetoresistance effect element having a temperature coefficient of k1. A resistance element having a temperature coefficient k2 satisfying the following relationship is formed, and the resistance element is electrically connected to the magnetoresistive element.
【００２０】本発明の請求項２に係る磁気抵抗効果型磁
気ヘッドは、請求項１記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
において、磁気抵抗効果素子の抵抗値をＲ１、温度係数
をｋ１とし、抵抗素子の抵抗値をＲ２、温度係数をｋ２
とし、基準温度からの上昇温度をΔＴ、センス電流をＩ
とするとき、式（Ｒ１×（１＋ｋ１×ΔＴ）×Ｒ２×
（１＋ｋ２×ΔＴ）／（Ｒ１×（１＋ｋ１×ΔＴ）＋Ｒ
２×（１＋ｋ２×ΔＴ））―Ｒ１×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ
２））×Ｉの絶対値が、前記温度上昇範囲内で磁気抵抗
効果素子の信号振幅に比べて小さい値となる抵抗値Ｒ２
および温度係数ｋ２の値をもつ抵抗素子を、磁気抵抗効
果素子と並列に電気的に接続してなる構造を有すること
を特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a magnetoresistance effect type magnetic head according to the first aspect, wherein the resistance value of the magnetoresistance effect element is R1, the temperature coefficient is k1, and the resistance element is the resistance element. Is the resistance value of R2 and the temperature coefficient is k2
Where ΔT is the temperature rise from the reference temperature and I is the sense current
Where R1 × (1 + k1 × ΔT) × R2 ×
(1 + k2 × ΔT) / (R1 × (1 + k1 × ΔT) + R
2 × (1 + k2 × ΔT)) − R1 × R2 / (R1 + R
2)) The resistance value R2 at which the absolute value of × I is smaller than the signal amplitude of the magnetoresistive element within the temperature rise range.
And a resistance element having a value of a temperature coefficient k2 electrically connected in parallel with the magnetoresistive element.
【００２１】本発明の請求項３に係る磁気抵抗効果型磁
気ヘッドは、請求項１記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
において、磁気抵抗効果素子の抵抗値をＲ１、温度係数
をｋ１とし、抵抗素子の抵抗値をＲ２、温度係数をｋ２
とし、基準温度からの上昇温度をΔＴ、センス電流をＩ
とするとき、式（（Ｒ１×（１＋ｋ１×ΔＴ）＋Ｒ２×
（１＋ｋ２×ΔＴ））−（Ｒ１＋Ｒ２））×Ｉ＝０を満
足する抵抗値Ｒ２および温度係数ｋ２の値をもつ抵抗素
子を、磁気抵抗効果素子と直列に電気的に接続してなる
構造を有することを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a magnetoresistance effect type magnetic head according to the first aspect, wherein the resistance value of the magnetoresistance effect element is R1, the temperature coefficient is k1, and the resistance element is a resistance element. Is the resistance value of R2 and the temperature coefficient is k2
Where ΔT is the temperature rise from the reference temperature and I is the sense current
Then, the formula ((R1 × (1 + k1 × ΔT) + R2 ×
(1 + k2 × ΔT)) − (R1 + R2)) × a structure in which a resistance element having a resistance value R2 and a temperature coefficient k2 satisfying I = 0 is electrically connected in series with the magnetoresistive element. It is characterized by the following.
【００２２】本発明の請求項４に係る磁気抵抗効果型磁
気ヘッドは、請求項１乃至３のいずれか記載の磁気抵抗
効果型磁気ヘッドにおいて、抵抗値Ｒ２および温度係数
ｋ２をもつ抵抗素子は、該温度係数ｋ２が磁気抵抗効果
素子の温度係数ｋ１以下の値であり、不純物を拡散した
多結晶シリコンからなることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a magnetoresistance effect type magnetic head according to any one of the first to third aspects, wherein the resistance element having the resistance value R2 and the temperature coefficient k2 is: The temperature coefficient k2 is a value equal to or lower than the temperature coefficient k1 of the magnetoresistive element, and is made of polycrystalline silicon in which impurities are diffused.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明における磁気抵抗効
果型磁気ヘッドについての実施の形態について図面およ
び表を用いて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a magnetoresistive head according to the present invention will be described with reference to the drawings and tables.
【００２４】（第１の実施例）本発明の第１の実施例に
ついて図１〜図７を用いて説明する。(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【００２５】図１は、本実施例での磁気抵抗効果型磁気
ヘッドの要部断面図であり、ＡＬＴＩＣ基板１、絶縁膜
２、２’、下部シールド膜３、抵抗素子４、磁気抵抗効
果素子５、磁区制御膜６、電極膜７、上部シールド膜８
から構成されている。なお、磁気抵抗効果素子５として
は、ＧＭＲ素子を用いている。また、本実施例の磁気抵
抗効果型磁気ヘッドは、抵抗素子４をＧＭＲ素子５と並
列に電気的に接続してなる構成のものとする。FIG. 1 is a sectional view of a main part of a magnetoresistive effect type magnetic head according to the present embodiment, which shows an ALTIC substrate 1, insulating films 2, 2 ', a lower shield film 3, a resistive element 4, a magnetoresistive element. 5, magnetic domain control film 6, electrode film 7, upper shield film 8
It is composed of Note that a GMR element is used as the magnetoresistive element 5. The magnetoresistive head of this embodiment has a configuration in which the resistance element 4 is electrically connected in parallel with the GMR element 5.
【００２６】次に、上記磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製
造方法について図２を用いて説明する。Next, a method of manufacturing the above-described magnetoresistive head will be described with reference to FIG.
【００２７】図２（ａ）に示すように、ＡＬＴＩＣ基板
１上に絶縁膜２としてアルミナを３μｍ堆積し、その上
に図示していないが密着層としてＣｒ等を５０ｎｍ堆積
し、さらにその上に下部シールド膜３としてＦｅＡｌＳ
ｉを２μｍ堆積する。As shown in FIG. 2A, 3 μm of alumina is deposited on the ALTIC substrate 1 as an insulating film 2, and 50 nm of Cr or the like is deposited thereon as an adhesion layer (not shown). FeAlS as lower shield film 3
Deposit i by 2 μm.
【００２８】図２（ｂ）に示すように、下部シールド膜
３の上に絶縁膜２’としてアルミナを１００ｎｍ堆積さ
せた後、例えば砒素濃度が１×１０20／ｃｍ3である多
結晶シリコン膜をＣＶＤ法によって１００ｎｍ成長させ
る。このとき多結晶シリコンに含まれる砒素の濃度を調
整することによって、温度係数を自由に設定することが
できる。ここで多結晶シリコンに不純物を拡散させる方
法としては、イオン注入法とアニール処理を用いてもよ
いし、それ以外の方法であってもよい。このように多結
晶シリコンの一定の領域を残すようにパターンエッチン
グを行うことによって、所定の抵抗値をもつ抵抗素子４
を形成することができる。As shown in FIG. 2B, after depositing 100 nm of alumina as an insulating film 2 ′ on the lower shield film 3, for example, a polycrystalline silicon film having an arsenic concentration of 1 × 10 20 / cm 3. Is grown to a thickness of 100 nm by the CVD method. At this time, the temperature coefficient can be freely set by adjusting the concentration of arsenic contained in the polycrystalline silicon. Here, as a method of diffusing impurities into the polycrystalline silicon, an ion implantation method and an annealing treatment may be used, or another method may be used. By performing the pattern etching so as to leave a certain region of the polycrystalline silicon, the resistance element 4 having a predetermined resistance value can be formed.
Can be formed.
【００２９】図２（ｃ）に示すように、上記抵抗素子４
を含めて下部シールド膜３の全面に絶縁膜２’としてア
ルミナを１００ｎｍ堆積させた後、その絶縁膜２’上に
ＧＭＲ膜５を約５０ｎｍ積層して所定のパターンに加工
し、磁気感知部であるＧＭＲ素子５を作製する。As shown in FIG. 2C, the resistance element 4
Is deposited on the entire surface of the lower shield film 3 including alumina as an insulating film 2 ′, and then a GMR film 5 is laminated on the insulating film 2 ′ to a thickness of about 50 nm and processed into a predetermined pattern. A certain GMR element 5 is manufactured.
【００３０】図２（ｄ）に示すように、アルミナ絶縁膜
２’の所定の領域に抵抗素子４との電気コンタクト用の
窓１０を開けた後、磁区制御膜６としてＣｏＰｔ、電極
膜７としてＣｕ等をスパッタ法により堆積し、パターニ
ングによって所定の形状に加工する。As shown in FIG. 2D, after opening a window 10 for electrical contact with the resistance element 4 in a predetermined region of the alumina insulating film 2 ', CoPt as the magnetic domain control film 6 and CoPt as the electrode film 7 are formed. Cu or the like is deposited by a sputtering method and processed into a predetermined shape by patterning.
【００３１】その後、さらに上記ＧＭＲ素子５及び電極
膜７を含めて全面に絶縁膜２’としてアルミナを１００
ｎｍ堆積させた後、上部シールド膜８としてＮｉＦｅを
３μｍ堆積させパターニングを行う。Thereafter, alumina is further applied to the entire surface including the GMR element 5 and the electrode film 7 as an insulating film 2 ′.
Then, NiFe is deposited as the upper shield film 8 to a thickness of 3 μm and patterning is performed.
【００３２】この結果、図１に示す本発明の磁気抵抗効
果型磁気ヘッドの構造が得られる。なお、最終的には機
械研磨法等によってヘッドの先端面を加工して、ＧＭＲ
素子５を所定の幅にする必要がある。As a result, the structure of the magnetoresistive head of the present invention shown in FIG. 1 is obtained. In addition, finally, the tip surface of the head is processed by a mechanical polishing method or the like, and GMR is performed.
The element 5 needs to have a predetermined width.
【００３３】以上、本構造は従来の素子構造を大幅に変
更することなく製造プロセス上、容易に実現できる効果
を有している。As described above, the present structure has an effect that it can be easily realized in the manufacturing process without largely changing the conventional element structure.
【００３４】次に、磁気抵抗効果素子の温度特性につい
て、その原理を以下に説明する。Next, the principle of the temperature characteristic of the magnetoresistive element will be described below.
【００３５】一般的に、各種物質における抵抗値の温度
依存性は、温度係数ｋ［ｐｐｍ／℃］なる値を用いて次
式で近似される。ただし、Ｒ0［Ω］は基準となる温
度での抵抗値、ΔＴ［℃］は基準となる温度からの温度
差である。Generally, the temperature dependence of the resistance value of various substances is approximated by the following equation using a value of a temperature coefficient k [ppm / ° C.]. Here, R 0 [Ω] is a resistance value at a reference temperature, and ΔT [° C.] is a temperature difference from the reference temperature.
【００３６】Ｒ＝Ｒ0×（１＋ｋ×ΔＴ） … 導電体では、その電導率が温度によって規定される原子
の振動状態に反比例するためにｋは正の値を持ってお
り、半導体などで用いられる単結晶シリコンに不純物を
拡散して形成した抵抗素子では約１０００〜３０００程
度の値をもっている。R = R 0 × (1 + k × ΔT) In a conductor, k has a positive value because its conductivity is inversely proportional to the vibrational state of atoms defined by temperature. The resistance element formed by diffusing impurities into the obtained single crystal silicon has a value of about 1000 to 3000.
【００３７】ここで図３は、比較のために抵抗素子４を
含まない従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの構造であ
り、この抵抗素子４を含まない以外は図１と同じ構造で
ある。FIG. 3 shows the structure of a conventional magnetoresistive magnetic head not including the resistance element 4 for comparison, and has the same structure as that of FIG. 1 except that the resistance element 4 is not included.
【００３８】また図４は、磁気抵抗効果素子５としてス
ピンバルブ構造ＧＭＲ膜を用いた場合の抵抗値Ｒの温度
特性を示したものである。例えば、この場合の温度係数
ｋは１４００ｐｐｍ／℃である。FIG. 4 shows the temperature characteristics of the resistance value R when a GMR film having a spin valve structure is used as the magnetoresistive element 5. For example, the temperature coefficient k in this case is 1400 ppm / ° C.
【００３９】この磁気抵抗効果素子５は、図４のような
特性をもつため、素子に熱が加わり温度が上昇すると抵
抗値Ｒが大きくなってしまい、感知した記録信号に対す
る抵抗値Ｒが変動してしまう。この結果、センス電流に
よって得られる出力信号電圧の値が変動してしまい、正
確にデータを読み取ることができなくなる。例えば、図
５は本来の正常時の出力波形であり、図６はサーマルア
スペリティが発生したときの出力波形である。Since the magnetoresistive element 5 has characteristics as shown in FIG. 4, when the element is heated and the temperature rises, the resistance R increases, and the resistance R with respect to the sensed recording signal varies. Would. As a result, the value of the output signal voltage obtained by the sense current fluctuates, and data cannot be read accurately. For example, FIG. 5 shows an output waveform in a normal state, and FIG. 6 shows an output waveform when a thermal asperity occurs.
【００４０】しかしながら、物質によって温度係数ｋの
値は大きく異なり、中には特異な値をもつものも存在す
る。例えば、ＮｉＣｒ合金のｋの値はほとんどゼロであ
る。また不純物（リン、硼素、砒素等）を拡散した多結
晶シリコンでは、表１に示すように温度係数ｋは負の値
をもっていることが知られており、その不純物濃度や分
布等をコントロールすることで所定の温度係数に制御す
ることが可能である。However, the value of the temperature coefficient k varies greatly depending on the substance, and some have a unique value. For example, the value of k of the NiCr alloy is almost zero. It is known that, in polycrystalline silicon in which impurities (phosphorus, boron, arsenic, etc.) are diffused, the temperature coefficient k has a negative value as shown in Table 1, and it is necessary to control the impurity concentration and distribution. Can be controlled to a predetermined temperature coefficient.
【００４１】[0041]
【表１】 [Table 1]
【００４２】このため本実施例では、図１に示すように
磁気抵抗効果素子５近傍に温度係数ｋが磁気抵抗効果素
子５のそれよりも十分小さい物質、例えば上記表１のよ
うな適当な抵抗値Ｒと温度係数ｋをもつように不純物を
拡散した多結晶シリコンよりなる抵抗素子４を配置して
磁気抵抗効果素子５と電気的に接続する。このようにす
れば系の温度変化（ΔＴ）が発生したときに磁気抵抗素
子５の抵抗値Ｒは上昇するが、多結晶シリコンではその
抵抗値Ｒの低下が起こり、電流経路全体から得られる信
号値をほぼ一定に保つことが可能となる。その結果とし
て本来の記録信号を読み取ることが可能となるものであ
る。図５は、上記構成に基づいた磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドにてデータを読み取た場合の出力波形である。な
お、これは上記で説明した従来の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドにてデータを読み取た場合の本来の正常時の出力波
形と同じとなる。For this reason, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a substance having a temperature coefficient k sufficiently smaller than that of the magnetoresistive element 5 near the magnetoresistive element 5, for example, an appropriate resistance as shown in Table 1 above. A resistance element made of polycrystalline silicon in which impurities are diffused so as to have a value of R and a temperature coefficient of k is arranged and electrically connected to a magnetoresistive element. In this way, the resistance value R of the magnetoresistive element 5 increases when a temperature change (ΔT) of the system occurs, but the resistance value R decreases in polycrystalline silicon, and a signal obtained from the entire current path is generated. The value can be kept almost constant. As a result, the original recording signal can be read. FIG. 5 shows an output waveform when data is read by a magnetoresistive head based on the above configuration. Note that this is the same as the original normal output waveform when data is read by the conventional magnetoresistive head described above.
【００４３】次に、上記原理にしたがって、抵抗素子４
を含まない図３に示す従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
の構造の場合と図１に示す本実施例での磁気抵抗効果型
磁気ヘッドの構造の場合との、発熱による温度上昇が出
力信号に及ぼす影響を比較してみる。Next, according to the above principle, the resistance element 4
In the case of the structure of the conventional magnetoresistive magnetic head shown in FIG. 3, which does not include the structure, and in the case of the structure of the magnetoresistive magnetic head of this embodiment shown in FIG. Let's compare the effects.
【００４４】（１）従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの
構造の場合 ＧＭＲ素子５の抵抗値Ｒ１0が５０Ωで温度係数ｋ１が
１４００ｐｐｍ／℃のとき、５ｍＡのセンス電流Ｉ０を
流した場合の基準温度３０℃での出力電圧Ｖ１0は、 Ｖ１0＝Ｉ０×Ｒ１0＝５×５０＝２５０ｍＶ である。ここで何らかの要因で温度が基準温度３０℃か
ら１００℃に上昇（ΔＴ＝７０）があった場合にＧＭＲ
素子５の抵抗値Ｒ１は、式より Ｒ１＝５０×（１＋１．４×１０-3×７０）＝５４．９
Ω となり、出力電圧Ｖ１Tは、 Ｖ１T＝Ｉ０×Ｒ１＝５×５４．９＝２７４．５ｍＶ となる。すなわち出力電圧の変動量は最大で基準温度時
の値の１０％である２４．５ｍＶにも達する。これでは
信号を正しく処理することは不可能である。[0044] (1) when the resistance value R1 0 when GMR element 5 of the structure of the conventional magnetoresistive head temperature coefficient k1 in 50Ω of 1400 ppm / ° C., the reference in the case where the sense current I0 of 5mA the output voltage V1 0 at temperature 30 ° C. is, V1 0 = I0 × R1 0 = 5 × 50 = is 250mV. Here, if the temperature rises from the reference temperature of 30 ° C. to 100 ° C. (ΔT = 70) for some reason, GMR
From the equation, the resistance value R1 of the element 5 is R1 = 50 × (1 + 1.4 × 10 −3 × 70) = 54.9.
Ω, and the output voltage V1 T is V1 T = I0 × R1 = 5 × 54.9 = 274.5 mV. That is, the fluctuation amount of the output voltage reaches a maximum of 24.5 mV which is 10% of the value at the reference temperature. This makes it impossible to process the signal correctly.
【００４５】（２）本実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドの構造の場合本実施例では、ＧＭＲ素子５の抵抗値を
Ｒ１、温度係数をｋ１とし、抵抗素子４の多結晶シリコ
ン部の抵抗値をＲ２、温度係数をｋ２とした場合、下式
Ｒ１×（１＋ｋ１×ΔＴ）×Ｒ２×（１＋ｋ２×ΔＴ）
／（Ｒ１×（１＋ｋ１ ×ΔＴ）＋Ｒ２×（１＋ｋ２×ΔＴ））―Ｒ１×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２） … の計算結果の絶対値が十分小さくなるように、抵抗素子
４の多結晶シリコン部を設定して形成しなければならな
い。(2) In the case of the structure of the magneto-resistance effect type magnetic head of this embodiment In this embodiment, the resistance value of the GMR element 5 is R1, the temperature coefficient is k1, and the resistance of the polycrystalline silicon portion of the resistance element 4 is When the value is R2 and the temperature coefficient is k2, the following equation is used: R1 × (1 + k1 × ΔT) × R2 × (1 + k2 × ΔT)
/ (R1 × (1 + k1 × ΔT) + R2 × (1 + k2 × ΔT)) − R1 × R2 / (R1 + R2) The polycrystalline silicon portion of the resistance element 4 is set such that the absolute value of the calculation result becomes sufficiently small. Must be formed.
【００４６】上記（１）と同じように、ＧＭＲ素子５の
抵抗値Ｒ１0が５０Ωで温度係数ｋ１が１４００ｐｐｍ
／℃のとき、上記式を用いて計算した結果、抵抗素子
４の多結晶シリコン部の抵抗値Ｒ２0を５０Ω、温度係
数ｋ２を−１２００ｐｐｍ／℃となるよう条件を設定し
て形成する。[0046] As with the above (1), the temperature coefficient k1 resistance R1 0 is at 50Ω of the GMR element 5 is 1400ppm
When / ° C., the results were calculated using the above equation, the resistance value R2 0 of the polycrystalline silicon of the resistor element 4 50 [Omega, formed by setting conditions so that the temperature coefficient k2 and -1200ppm / ℃.
【００４７】このとき１０ｍＡのセンス電流Ｉ０を流し
た場合、基準温度３０℃でＧＭＲ素子５を流れる電流Ｉ
１0は、 Ｉ１0＝Ｉ０×Ｒ１0／（Ｒ１0＋Ｒ２0）＝１０×５０／
（５０＋５０）＝５ｍＡ となり、ＧＭＲ素子５の出力電圧Ｖ１0は上記（１）の
従来の場合と同じく、 Ｖ１0＝Ｉ１0×Ｒ１0＝５×５０＝２５０ｍＶ となる。At this time, when a sense current I0 of 10 mA flows, a current I flowing through the GMR element 5 at a reference temperature of 30 ° C.
1 0, I1 0 = I0 × R1 0 / (R1 0 + R2 0) = 10 × 50 /
(50 + 50) = 5 mA, and the output voltage V1 0 of the GMR element 5 as in the case of the conventional (1), and V1 0 = I1 0 × R1 0 = 5 × 50 = 250mV.
【００４８】なお、このときに抵抗素子４を流れる電流
Ｉ２0は、 Ｉ２0＝Ｉ０×Ｒ２0／（Ｒ１0＋Ｒ２0）＝１０×５０／
（５０＋５０）＝５ｍＡ となる。At this time, the current I2 0 flowing through the resistance element 4 is given by I2 0 = I0 × R2 0 / (R1 0 + R2 0 ) = 10 × 50 /
(50 + 50) = 5 mA.
【００４９】ここで前記（１）と同様に温度が基準温度
３０℃から１００℃に上昇（ΔＴ＝７０）があった場合
のＧＭＲ素子５の抵抗値Ｒ１、多結晶シリコン部の抵抗
値Ｒ２は、式よりそれぞれ、 Ｒ１＝５０×（１＋１．４×１０-3×７０）＝５４．９Ω Ｒ２＝５０×（１−１．２×１０-3×７０）＝４５．８Ω となり、ＧＭＲ素子５を流れる電流Ｉ１は、 Ｉ１＝Ｉ０×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＝１０×４５．８／
（５４．９＋４５．８）＝４．５４８ｍＡ となり、ＧＭＲ素子５の出力電圧Ｖ１Tは、 Ｖ１T＝Ｉ１×Ｒ１＝４．５４８×５４．９＝２４９．
７ｍＶ となる。Here, similarly to the above (1), when the temperature rises from the reference temperature of 30 ° C. to 100 ° C. (ΔT = 70), the resistance value R1 of the GMR element 5 and the resistance value R2 of the polycrystalline silicon portion are: R1 = 50 × (1 + 1.4 × 10 −3 × 70) = 54.9Ω R2 = 50 × (1-1.2 × 10 −3 × 70) = 45.8Ω, and the GMR element 5 I1 = I0 × R2 / (R1 + R2) = 10 × 45.8 /
(54.9 + 45.8) = 4.548 mA, and the output voltage V1 T of the GMR element 5 is as follows: V1 T = I1 × R1 = 4.548 × 54.9 = 249.
7 mV.
【００５０】このときの電圧変化量はわずかに約０．３
ｍＶであり、そのためその後の信号処理に影響を与える
ことはない。At this time, the amount of voltage change is only about 0.3
mV, and therefore does not affect subsequent signal processing.
【００５１】また図７は、上記と同様にして温度が３０
℃から１００℃まで変化する間の電圧変化量を計算した
結果を示したものであり、図からこの温度範囲内での電
圧変化量は最大でも０．４ｍＶであることが確認でき
る。FIG. 7 shows that the temperature is 30
It shows the result of calculating the voltage change during the change from 100 ° C. to 100 ° C. From the figure, it can be confirmed that the voltage change within this temperature range is at most 0.4 mV.
【００５２】なお、このときの本来の信号出力振幅は、
ＧＭＲ素子５の抵抗変化率を例えば１．２％とすると、
温度が３０℃のときには、 ５０．０×０．０１２×５．０００＝３．０００ｍＶ 温度が１００℃になったときには、 ５４．９×０．０１２×４．５４８＝２．９９６ｍＶ となり、本来の信号についてはほとんど影響を及ぼさな
いことが確認できた。The original signal output amplitude at this time is:
Assuming that the resistance change rate of the GMR element 5 is, for example, 1.2%,
When the temperature is 30 ° C., 50.0 × 0.012 × 5,000 = 3.00 mV When the temperature becomes 100 ° C., 54.9 × 0.012 × 4.548 = 2.996 mV It was confirmed that the signal had almost no effect.
【００５３】なお、通常の信号処理回路の能力から勘案
すると、その変動量は１０％以下であることが望まし
い。Considering the performance of a normal signal processing circuit, it is desirable that the amount of the fluctuation is 10% or less.
【００５４】以上、本実施例のように、抵抗素子４をＧ
ＭＲ素子５と並列に電気的に接続してなる構成としたこ
とから、複雑な信号処理回路を付加することなく、温度
変化に左右されることなしに、出力信号の温度補償が行
える磁気抵抗効果型磁気ヘッドを実現できる。さらに、
これによってデータの再読み取りを行う必要性もなくな
り、アクセス時間の増加を防ぐことができる。As described above, as in this embodiment, the resistance element 4 is
The magnetoresistive effect allows the temperature of the output signal to be compensated without adding a complicated signal processing circuit and without being affected by a temperature change because the configuration is such that it is electrically connected in parallel with the MR element 5. Type magnetic head can be realized. further,
This eliminates the need to re-read the data, thereby preventing an increase in access time.
【００５５】（第２の実施例）本発明の第２の実施例に
ついて図面を用いて説明する。(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００５６】図８は、本実施例での磁気抵抗効果型磁気
ヘッドの要部断面図である。なお基本的な構造および製
造工程は、前記第１の実施例に準じているので、ここで
は異なっている部分のみ説明する。FIG. 8 is a sectional view of a main part of a magnetoresistive head according to this embodiment. Since the basic structure and manufacturing steps are in accordance with the first embodiment, only different parts will be described here.
【００５７】本実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、
抵抗素子４がＧＭＲ素子５と電極との間に直列に挿入接
続されている。The magneto-resistance effect type magnetic head of this embodiment is
A resistance element 4 is inserted and connected in series between the GMR element 5 and the electrode.
【００５８】本実施例においても、ＧＭＲ素子５の抵抗
値をＲ１、温度係数ｋ１とし、抵抗素子４の多結晶シリ
コン部の抵抗値Ｒ２、温度係数ｋ２をとした場合、下式 （Ｒ１×（１＋ｋ１×ΔＴ）＋Ｒ２×（１＋ｋ２×ΔＴ））−（Ｒ１＋Ｒ２） … の計算結果の絶対値が十分小さくなる、つまりゼロもし
くはそれに限りなく近い値になるように、抵抗素子４の
多結晶シリコン部を設定して形成しなければならない。Also in this embodiment, when the resistance value of the GMR element 5 is R1 and the temperature coefficient k1 and the resistance value R2 and the temperature coefficient k2 of the polycrystalline silicon portion of the resistance element 4 are R1 × (R1 × ( 1 + k1.times..DELTA.T) + R2.times. (1 + k2.times..DELTA.T))-(R1 + R2)... Must be set and formed.
【００５９】前記第１の実施例の場合と同様に、ＧＭＲ
素子５の抵抗値Ｒ１が５０Ωで温度係数ｋ１が１４００
ｐｐｍ／℃のとき、上記式を用いて計算した結果、抵
抗素子４の多結晶シリコン部の抵抗値Ｒ２を５０Ω、温
度係数ｋ２を−１４００ｐｐｍ／℃となるよう条件を設
定して形成する。この結果、互いの抵抗変化を打ち消し
合い、素子の全抵抗値は常に５０＋５０＝１００Ωにな
り、出力電圧の変動量はなくなる。As in the case of the first embodiment, the GMR
The resistance value R1 of the element 5 is 50Ω and the temperature coefficient k1 is 1400.
At the time of ppm / ° C., the resistance value R2 of the polycrystalline silicon portion of the resistance element 4 is set to 50Ω and the temperature coefficient k2 is set to −1400 ppm / ° C. as a result of calculation using the above equation. As a result, the mutual resistance changes are canceled out, the total resistance value of the elements is always 50 + 50 = 100Ω, and the output voltage does not fluctuate.
【００６０】以上、本実施例のように、抵抗素子４をＧ
ＭＲ素子５と直列に電気的に接続してなる構成としたこ
とから、前記第１の実施例と同様に、複雑な信号処理回
路を付加することなく、温度変化に左右されることなし
に、出力信号の温度補償が行える磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドを実現できる。さらに、これによってデータの再読
み取りを行う必要性もなくなり、アクセス時間の増加を
防ぐことができる。As described above, the resistance element 4 is
Since it is configured to be electrically connected in series with the MR element 5, as in the first embodiment, without adding a complicated signal processing circuit and without being affected by a temperature change, A magnetoresistive head capable of performing temperature compensation of an output signal can be realized. Furthermore, this eliminates the need to re-read the data, thereby preventing an increase in access time.
【００６１】なお、上記各実施例での構造は、抵抗素子
がＧＭＲ素子の近傍で電気的に並列あるいは直列に接続
できるものであるならば本実施例の位置に限定されるも
のではない。The structure in each of the above embodiments is not limited to the position of this embodiment as long as the resistance element can be electrically connected in parallel or in series near the GMR element.
【００６２】[0062]
【発明の効果】本発明における磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドは、各請求項において以下の効果が得られる。The magnetoresistive head according to the present invention has the following advantages.
【００６３】本発明の請求項１においては、複雑な信号
処理回路を付加することなく、出力信号の温度補償が行
える効果を有している。According to the first aspect of the present invention, there is an effect that the temperature of the output signal can be compensated without adding a complicated signal processing circuit.
【００６４】本発明の請求項２あるいは３においては、
温度変化に起因する信号の変化に対して、特別な信号処
理を必要としないレベルまで変動値を低減することがで
きることから、データの再読み取りを行う必要性をなく
し、アクセス時間の増加を防ぐ効果を有している。In claim 2 or 3 of the present invention,
Variation values can be reduced to a level that does not require special signal processing for signal changes caused by temperature changes, eliminating the need to re-read data and preventing an increase in access time have.
【００６５】本発明の請求項４においては、従来の素子
構造を大幅に変更することなく製造プロセス上、容易に
実現できる効果を有している。According to the fourth aspect of the present invention, there is an effect that it can be easily realized in the manufacturing process without largely changing the conventional element structure.
【図１】本発明による第１の実施例での磁気抵抗効果型
磁気ヘッドを説明するための断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a magneto-resistance effect type magnetic head according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明による第１の実施例での磁気抵抗効果型
磁気ヘッドの製造工程を説明するための構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram for explaining a manufacturing process of the magneto-resistance effect type magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
【図３】比較のための従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional magnetoresistance effect type magnetic head for comparison.
【図４】スピンバルブ構造ＧＭＲ膜の抵抗値の温度特性
の一例を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a temperature characteristic of a resistance value of a GMR film having a spin valve structure.
【図５】本発明による磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおけ
るサーマルアスペリティ発生時の再生信号の一例を示し
た図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a reproduction signal when a thermal asperity occurs in a magnetoresistive head according to the present invention.
【図６】比較のための従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
におけるサーマルアスペリティ発生時の再生信号の一例
を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a reproduction signal when a thermal asperity occurs in a conventional magnetoresistive magnetic head for comparison.
【図７】本発明による第１の実施例での磁気抵抗効果型
磁気ヘッドの電圧変化量と温度との関係を示した図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a voltage change amount and a temperature of the magnetoresistive head according to the first embodiment of the present invention.
【図８】本発明による第２の実施例での磁気抵抗効果型
磁気ヘッドを説明するための断面図である。FIG. 8 is a sectional view for explaining a magnetoresistive head according to a second embodiment of the present invention.
１ 基板 ２ 絶縁膜 ３ 下部シールド ４ 抵抗素子 ５ ＧＭＲ素子（磁気抵抗効果素子） ６ 磁区制御膜 ７ 電極 ８ 上部シールド膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Insulating film 3 Lower shield 4 Resistance element 5 GMR element (magnetoresistive element) 6 Magnetic domain control film 7 Electrode 8 Upper shield film
フロントページの続き (72)発明者 薦田 智久 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内Continued on the front page (72) Inventor Tomohisa Koda 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation
Claims (4)
＞ｋ２なる関係を満足する温度係数ｋ２をもつ抵抗素子
を形成し、該抵抗素子を前記磁気抵抗効果素子と電気的
に接続してなる構造を有することを特徴とする磁気抵抗
効果型磁気ヘッド。1. A magneto-resistance effect type magnetic head, wherein k1 is located near a magneto-resistance effect element having a temperature coefficient of k1.
A magnetic element having a temperature coefficient k2 satisfying a relationship of> k2, and electrically connecting the resistance element to the magnetoresistive element.
係数をｋ１とし、抵抗素子の抵抗値をＲ２、温度係数を
ｋ２とし、基準温度からの上昇温度をΔＴ、センス電流
をＩとするとき、式 （Ｒ１×（１＋ｋ１×ΔＴ）×Ｒ２×（１＋ｋ２×Δ
Ｔ）／（Ｒ１×（１＋ｋ１×ΔＴ）＋Ｒ２×（１＋ｋ２
×ΔＴ））―Ｒ１×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））×Ｉ の絶対値が、前記温度上昇範囲内で磁気抵抗効果素子の
信号振幅に比べて小さい値となる抵抗値Ｒ２および温度
係数ｋ２の値をもつ抵抗素子を、磁気抵抗効果素子と並
列に電気的に接続してなる構造を有することを特徴とす
る請求項１記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。2. The resistance value of the magnetoresistive element is R1, the temperature coefficient is k1, the resistance value of the resistance element is R2, the temperature coefficient is k2, the temperature rise from the reference temperature is ΔT, and the sense current is I. Then, the equation (R1 × (1 + k1 × ΔT) × R2 × (1 + k2 × Δ
T) / (R1 × (1 + k1 × ΔT) + R2 × (1 + k2
× ΔT))-R1 × R2 / (R1 + R2)) × I The values of the resistance value R2 and the temperature coefficient k2, which are smaller than the signal amplitude of the magnetoresistive effect element within the temperature rise range, 2. A magnetoresistive head according to claim 1, wherein said magnetoresistive element has a structure in which said resistive element is electrically connected in parallel with said magnetoresistive element.
係数をｋ１とし、抵抗素子の抵抗値をＲ２、温度係数を
ｋ２とし、基準温度からの上昇温度をΔＴ、センス電流
をＩとするとき、式 （（Ｒ１×（１＋ｋ１×ΔＴ）＋Ｒ２×（１＋ｋ２×Δ
Ｔ））−（Ｒ１＋Ｒ２））×Ｉ＝０ を満足する抵抗値Ｒ２および温度係数ｋ２の値をもつ抵
抗素子を、磁気抵抗効果素子と直列に電気的に接続して
なる構造を有することを特徴とする請求項１記載の磁気
抵抗効果型磁気ヘッド。3. The resistance value of the magnetoresistive element is R1, the temperature coefficient is k1, the resistance value of the resistance element is R2, the temperature coefficient is k2, the temperature rise from the reference temperature is ΔT, and the sense current is I. Then, the formula ((R1 × (1 + k1 × ΔT) + R2 × (1 + k2 × Δ
T))-(R1 + R2)). Times.I = 0, characterized by having a structure in which a resistance element having a resistance value R2 and a temperature coefficient k2 satisfying the following condition is electrically connected in series with the magnetoresistive element. 2. A magnetoresistive head according to claim 1, wherein:
抗素子は、該温度係数ｋ２が磁気抵抗効果素子の温度係
数ｋ１以下の値であり、不純物を拡散した多結晶シリコ
ンからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。4. A resistance element having a resistance value R2 and a temperature coefficient k2, wherein the temperature coefficient k2 is a value equal to or lower than the temperature coefficient k1 of the magnetoresistive element, and is made of polycrystalline silicon in which impurities are diffused. The magnetoresistive head according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10888698A JPH11306514A (en) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | Magneto-resistive magnetic head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10888698A JPH11306514A (en) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | Magneto-resistive magnetic head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11306514A true JPH11306514A (en) | 1999-11-05 |
Family
ID=14496098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10888698A Pending JPH11306514A (en) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | Magneto-resistive magnetic head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11306514A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8144427B2 (en) | 2008-11-20 | 2012-03-27 | Tdk Corporation | Magnetic head, head assembly and magnetic recording/reproducing apparatus |
| JP2012109006A (en) * | 2010-11-16 | 2012-06-07 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | Noise and particle shield for contact sensor in slider |
| JP2015075362A (en) * | 2013-10-07 | 2015-04-20 | 大同特殊鋼株式会社 | Unit element pair and thin film magnetic sensor |
-
1998
- 1998-04-20 JP JP10888698A patent/JPH11306514A/en active Pending
Cited By (3)
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