KR100246550B1

KR100246550B1 - 자기 저항 효과 소자

Info

Publication number: KR100246550B1
Application number: KR1019960046105A
Authority: KR
Inventors: 가즈히꼬 하야시; 히데후미 야마모또; 준이찌 후지까따; 구니히꼬 이시하라
Original assignee: 가네꼬 히사시; 닛본 덴기 가부시끼가이샤
Priority date: 1995-10-15
Filing date: 1996-10-15
Publication date: 2000-03-15
Also published as: KR970022969A; US5942341A

Abstract

본 발명은 종래의 퍼멀로이계 MR 헤드에 비해 출력을 향상시키며 또 종래의 FeMn계 스핀 벌브막에 비해 내식성을 향상시킨 자기 저항 효과 소자를 제공하는 것이다. 이를 위해 비자성 박막층을 통해 적층된 적어도 2개의 자성층을 가지며 이 2개의 자성층의 보자력이 상이한 자기 저항 효과 소자에 있어서, 한쪽의 자성층이 CoCr, CoCrPt, CoCrTa, SmCo 또는 NdFe를 포함하는 단층막 또는 다층막으로 이루어지는 자기 저항 효과 소자를 제공한다. 또, 검출되는 자계의 변화로서 상기 자기 저항 효과 소자의 저항 변화율을 감지(검출)하는 수단을 구비한 자기 저항 감지(검출) 시스템을 제공한다.

Description

자기 저항 효과 소자

본 발명은 자기 저항 효과 소자, 특히 자기 매체 등에서 자계 강도를 신호로서 판독하기 위한 자기 저항 효과 소자에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 작은 외부 자장에서 저항 변화율이 크며 2층 이상의 자성층이 비자성층을 통해 적층된 인공 격자 자기 저항 효과막을 사용한 자기 저항 효과 헤드, 및 검출되는 자계의 변화로서 상기 자기 저항 효과 소자의 저항 변화율을 감지(검출)하는 수단을 구비한 자기 저항 감지(검출) 시스템에 관한 것이다.

최근 들어 자기 센서의 고감도화 및 자기 기록에서의 고밀도화가 진행되면서 이에 따라 자기 저항 효과형 자기 센서(이하, "MR 센서"라고 함) 및 자기 저항 효과형 자기 헤드(이하, "MR 헤드"라고 함)의 개발이 활발히 진행되고 있다.

상기 MR 센서나 MR 헤드 모두 자성 재료로 이루어지는 판독 센서부의 저항 변화에 의해 외부 자계 신호를 판독하는 것인데, 이 MR 센서 및 MR 헤드는 기록 매체와의 상대 속도가 재생 출력에 의존하지 않으므로 MR 센서에서는 고감도가 얻어지며 또 MR 헤드에서는 고밀도 자기 기록에서도 높은 출력이 얻어진다는 특성을 갖고 있다.

그런데, 비자성 박층을 통해 적층된 적어도 2층의 자성 박막을 갖는 자기 저항 효과 소자로서 보자력이 다른 자성 박층이 비자성 박막층을 통해 적층되어 있는 자기 저항 효과 소자에 대해서는, 예컨대 일본 특허 출원 제92-218982호에서 제안되어 있다.

종래의 "비자성층을 통해 적층된 2층의 자성층을 구비하며 2개의 자성층의 보자력이 다른 것을 특징으로 하는" MR 소자는 각 자성층의 보자력차가 그다지 커지지 않는다.

종래의 상기 MR 소자에서는 이와 같이 보자력차가 커지지 않기 때문에 예컨대 검출 자계가 큰 경우, 보자력이 작은 쪽의 자성층만이 아니라 보자력이 큰 쪽의 자성층도 반전하게 되어 그 이하의 자기 저항 변화율이 작아지거나 검출 자계의 극성이 역전하는 문제가 있었다.

상기 문제점을 해결하는 수단으로서 한쪽 자성층에 FeMn 반강자성층을 접하도록 배치하고 교환 결합의 일방향 이방성을 가해 그 자성층의 변화를 고정시키는 방법도 제안되어 있다.

그러나, FeMn은 부식하기 쉽고 자기 저항 효과 소자를 센서로 가공할 때의 신뢰성이나 장기 보존성 확보가 어렵다는 결점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점과 결점을 감안하여 이루어진 것으로 본 발명의 기술적 과제는 주로 종래의 퍼멀로이계 MR 헤드에 비해 출력 향상을 도모하며 또한 종래의 FeMn계 스핀 벌브막에 비해 내식성 향상을 도모하는 점에 있으며,

첫째, 특히 출력 향상, 내식성 향상의 작용 효과를 나타내는 자기 저항 효과 소자 및 그 제조 방법을 제공하고,

둘째, 이 자기 저항 효과 소자를 이용한 "요크형 또는 실드형 MR 헤드"를 제공하며

셋째, 마찬가지로 "자기 저항 감지 시스템", "자기 기록 재생 시스템"을 제공한다.

본 발명에 따른 자기 저항 효과 소자는,

「보자력이 다른 자성층이 비자성 박막층을 통해 적층되며, 제1 자성층과 이 제1 자성층에 인접하도록 설치된 제2 자성층/비자성층/제3 자성층으로 이루어지는 자기 저항 효과 소자 또는 제1 자성층과 이 제1 자성층에 인접하도록 설치된 비자성층/제3 자성층으로 이루어지는 자기 저항 효과 소자에 있어서, 상기 제1 자성층은 CoCr, CoCrPt, CoCrTa, SmCo, NdFe 또는 이들을 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 한다(청구항 1, 2).

그리고, 상기 자기 저항 효과 소자의 실시 형태로서는,

· 상기 제1 자성층은 CoCr, CoCrPt 또는 CoCrTa로 구성되며 또 이 제1 자성층의 하지층으로서 Cr을 사용하는 것(청구항 3),

· 상기 제2 자성층 또는 상기 제3 자성층은 NiFe, NiFeCo, FeCo, Co 또는 이들을 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 것(청구항 4, 5),

· 상기 비자성층은 Cu, Au, Ag 또는 이들을 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 것(청구항 6∼8)

을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자기 저항 효과 소자의 제조 방법은,

「상기 자기 저항 효과 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제1 자성층으로서 CoCr, CoCrPt, CoCrTa, SmCo 또는 NdFe를 사용하여 150∼250℃의 온도 범위에서 열처리하는」

것을 특징으로 한다(청구항 9).

본 발명에 따른 MR 헤드는,

· 상기 자기 저항 효과 소자를 「MR 소자를 ABS 면으로부터 후퇴시킨 요크형 MR 헤드」에 이용하는 것(청구항 10),

· 상기 자기 저항 효과 소자를 「MR 소자를 연자성층 실드막으로 끼운 실드형 MR 헤드」에 이용하는 것(청구항 11)

을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자기저항 감지 시스템은 검출될 자계의 변화로서 상기 자기 저항 효과 소자의 저항변화율을 감지(검출)하는 수단을 구비한 자기저항 감지(검출) 시스템으로서,

「제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 기재된 상기 제2 자성층 및 제3 자성층의 적어도 한쪽이 NiFe, NiFeCo, FeCo, Co로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 재료로 형성되어 있는 자기저항 센서, 이 자기저항 센서에 전류를 흘리는 수단, 검출해야 할 자장에 따른 상기 제2 자성층의 변화의 방향이 상기 제3 자성층의 변화의 회전차에 기초하는, 상기 자기저항 센서의 비저항에서의 변화를 감지하는 수단을 구비하는」

것을 특징으로 한다(청구항 12).

그리고, 상기 자기저항 감지 시스템의 실시 형태로서는,

· 상기 제2 자성층은 Co 또는 NiFeCo로 이루어지며, 상기 제3 자성층은 NiFe 또는 NiFeCo로 이루어지 것(청구항 13),

· 비자성층은 Cu, Au, Ag, 이들을 주성분으로 하는 합금, 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 재료로 형성되어 있는 것(청구항 14)

을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자기 기록 재생 시스템은,

「데이타의 기록을 위한 복수개의 트랙을 갖는 자기 기록 매체,

자계 강도를 전기적 강도로 변환하는 자기변환기를 포함하는 변환 장치 ―상기 자기변환기는, 상기 자기 기록 매체와 상기 변환 장치 사이의 상대 운동중에 상기 자기 기록 매체에 대해 밀접한 간격으로 유지되며 또 비자성 금속 재료 층에 의해 분리된 강자성체의 제1, 제2 및 제3 층으로 이루어지는데, 상기 제2 및 제3 층은 상기 자기 기록 매체에 대해 수직인 강자성체이고 제1 자성층은 제2 층에 인접하는 CoCr, CoCrPt, CoCrTa, SmCo, NdFe 또는 이들을 주성분으로 하는 합금으로 이루어짐―,

상기 자기변환기를 상기 자기 기록 매체의 선택된 트랙으로 이동시키기 위한 상기 자기변환기에 결합된 액추에이터 수단, 및

상기 자기변환기가 상기 기록 매체에 기록되어 있는 자구(magnetic domain)로부터 초래되는 자계에 의한 상기 자기변환기 내의 저항 변화를 검출하기 위해 상기 자기변환기에 접속되어 있는 검출 수단」으로 이루어지는

것을 특징으로 한다(청구항 15).

그리고, 상기 자기 기록 재생 시스템의 실시 형태로서는,

· 저항 센서가 상기 제3 자성층 상에 부착된 캡핑층, 상기 자기변환기를 상기 검출 수단에 접속하기 위해 상기 캡핑층 상에 부착된 리드선 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다(청구항 16).

도 1은 「유리/Cr/CoCrPt막」의 면내 방향의 M-H 루프를 도시하는 도면.

도 2는 「유리/Cr/CoCrPt막」 상의 「Cu/NiFe막」의 M-H 루프를 도시하는 도면.

도 3은 MR비와 Cu층 막 두께의 관계를 도시하는 도면.

도 4는 「유리/Cr/CoCrPt/Co/Cu/NiFe막」의 M-H 루프를 도시하는 도면.

도 5는 MR비와 Co층 막 두께의 관계를 도시하는 도면.

도 6은 MR비와 열처리 온도의 관계를 도시하는 도면.

도 7은 요크형 MR 헤드의 개념도.

도 8은 실드형 MR 헤드의 개념도.

도 9는 요크형 MR 헤드의 제조 공정을 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 기판

2 : 하부 요크

3 : 절연 재료

4 : 하지층

5 : MR막

6 : 절연층

7 : 상부 요크

8 : 보호층

11 : 기판

12 : 하부 실드

13 : 하부 갭

14 : MR막

15 : 상부 갭

16 : 상부 실드

17 : 보호막

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 자기 저항 효과 소자에서는 제1 자성층을 형성하는 재료로서 상술한 바와 같이 CoCr, CoCrPt, CoCrTa, SmCo, NdFe 또는 이들을 주성분으로 하는 합금을 이용하는 것을 특징으로 하는데, 이들은 구체적으로 다음과 같은 조성으로 이루어지는 것이 바람직하다.

· CoCr층에서는 Cr : 6∼20%, 잔여부 : Co 및 CoCr을 주성분으로 하는 합금이며,

· CoCrPt층에서는 Cr : 0∼20%, Pt : 0∼30%, 잔여부 : Co 및 CoCrPt를 주성분으로 하는 합금이며,

· CoCrTa층에서는 Cr : 6∼20%, Ta : 0∼8%, 잔여부 : Co 및 CoCrTa를 주성분으로 하는 합금이며,

· SmCo층에서는 Sm : 0∼50%, 잔여부 : Co 및 SmCo를 주성분으로 하는 합금이며,

· NdFe층에서는 Nd : 0∼50%, 잔여부 : Fe 및 NdFe를 주성분으로 하는 합금인 것이 양호하다. 또, 본 발명에서는 상술한 조성에만 한정되는 것은 아니다.

또, 각 자성 박막의 막 두께의 상한은 300 옹스트롬이다. 한편, 각 자성 박막의 막 두께의 하한에 대해서는 본 발명에서 특별히 한정하지는 않지만 4 옹스트롬 이하에서는 큐리점이 실온보다 낮아져서 실용성이 없어지므로 바람직하지 않다.

자성 박막의 막 두께를 4 옹스트롬 이상으로 하면, 막 두께를 균일하게 유지하는 것이 용이하며 막 두께도 양호하게 된다. 또, 포화 자화의 크기가 너무 작아지는 경우도 없다. 또, 막 두께를 200 옹스트롬 이상으로 해도 효과는 떨어지지 않으나 막 두께의 증가에 따라 효과가 증대하지도 않고 막의 제작상의 낭비가 많아져서 비경제적이다.

본 발명에 따른 자기 저항 효과 소자에 있어서, 비자성층으로서는 Cu, Au, Ag 또는 이들을 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 것이 바람직한데, 이 비자성 박막의 두께는 50 옹스트롬 이하가 바람직하다. 일반적으로 이 막 두께가 50 옹스트롬을 넘으면, 비자성 박막에 의해 저항이 결정되어 스핀에 의존하는 산란 효과가 상대적으로 작아지며 그 결과 자기 저항 변화율이 작아지므로 바람직하지 않다.

한편, 비자성 박막의 막 두께가 4 옹스트롬 이하가 되면, 자성 박막간의 자기 상호 작용이 너무 커지며 또 자기적인 직접 접촉 상태(핀홀)의 발생을 피할 수 없으므로 양자성 박막의 자화 방향의 반평행 상태가 생기기 어려움으로 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 자기 저항 효과 소자에서는 비자성 박막층을 통해 적층된 2층의 자성층을 가지며 또 2개의 자성층의 보자력이 다른 자기 저항 효과 소자에 있어서, 한쪽의 자성층이 CoCr, CoCrPt, CoCrTa, SmCo, NdFe를 포함하는 단층막 또는 다층막으로 이루어지는 것에 의한 것이다. 그리고, 이 자성층인 CoCr, CoCrPt, CoCrTa, SmCo, NdFe는 스퍼터 또는 증착으로 제작한 경우에 면내 방향으로 700Oe 정도 이상의 큰 보자력을 갖는 것이다.

또, 이들 CoCr, CoCrPt, CoCrTa, SmCo, NdFe는 Co, NiFe, NiFeCo 등의 연자성 재료와 조합하여 적층막을 형성한 경우에 이들 재료와 용이하게 강자성적 커플링을 일으키며, 결과로서 CoCrPt와 접하는 자성층의 보자력을 증대시킬 수 있는 것이다.

또, CoCrPt는 스핀 벌브막에 이용되는 FeMn 등에 비해 훨씬 활성화 에너지가 작은 재료이므로 비약적으로 내식성이 우수한 것이다. 또, CoCr, CoCrTa, SmCo, NdFe도 마찬가지이다.

<실시예>

다음에, 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만 본 발명은 다음의 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

본 발명의 실시예 1은 제1 자성층(CoCrPt)과 이 제1 자성층에 인접하도록 설치된 비자성층(Cu)/제3 자성층(NiFe)으로 이루어지며, 제1 자성층 "CoCrPt"의 하지층으로서 "Cr"을 이용한 자기 저항 효과 소자의 예이다. 즉, 이 실시예 1은 「유리/Cr/CoCrPt/Cu/NiFe」로 이루어지는 자기 저항 효과 소자이다.

또, 실시예 1에 있어서, 제1 자성층의 "CoCrPt"는 그 조성이 「Co : 72%, Cr : 16%, Pt : 12%」로 이루어진 것이다.

이 실시예 1의 자기 저항 효과 소자에 대해 도 1 내지 도 3을 참조해서 설명한다. 우선, 도 1은 유리/Cr(50Å)/CoCrPt(150Å)막의 면내 방향의 M-H 루프를 도시하는 도면이다. 이 막의 반전 자계는 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이 1000Oe 부근이 되며, 이것은 CoCrPt 단층막의 특성을 도시한 것이다.

도 2는 유리/Cr/CoCrPt막상에 Cu(25Å)/NiFe(100Å)막을 설치한 M-H 루프를 도시한 도면이다. 이것은 유리/Cr/CoCrPt막상에 Cu(25Å)/NiFe(100Å)막을 형성하고 그 M-H 루프를 측정한 것이다. 또, M은 M의 최대값 "Mmax"로 규격화되어 있다.

도 2로부터 M-H 루프는 영자계 부근의 반전과 1kOe 부근의 반전으로 이루어지는 2단 루프로 되어 있다. 전자(영자계 부근의 반전)는 NiFe층의 반전에 의한 것이며 후자(1kOe 부근의 반전)는 CoCrPt층의 반전에 의한 것이다.

도 2로부터 알 수 있는 바와 같이 이 다층막에 있어서, NiFe층 및 CoCrPt층의 각 자화의 평행-반평행 천이가 용이하게 실현되는 것을 이해할 수 있다.

도 3은 MR비와 Cu층(비자성층) 두께의 관계를 도시한 것이다. MR비는 Cu층 두께의 상승에 따라 증대하여 35Å 부근에서 극대값을 나타내며, 그 후 감소하는 경향을 나타냈다. MR비의 최대값은 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이 약 3%였다.

(실시예 2)

본 발명의 실시예 2는 제1 자성층(CoCrPt)과 이 제1 자성층에 인접하도록 설치된 제2 자성층(Co)/비자성층(Cu)/제3 자성층(NiFe)으로 이루어지며, 제1 자성층 "CoCrPt"의 하지층으로서 "Cr"을 이용한 자기 저항 효과 소자의 예이다. 즉, 이 실시예 2는 「유리/Cr/CoCrPt/Co/Cu/NiFe」로 이루어지는 자기 저항 효과 소자이다.

또, 이 실시예 2에 있어서 제1 자성층의 "CoCrPt"는 그 조성이 「Co : 78%, Cr : 14%, Pt : 8%」로 이루어진 것이다.

이 실시예 2의 자기 저항 효과 소자에 대해 도 4 및 도 4를 참조해서 설명한다.

이 실시예 2에서는 유리/Cr/CoCrPt/Co(30Å)/Cu(35Å)/NiFe(100Å)막을 제작하고 그 막의 M-H 루프를 측정했다. 그 측정 결과를 도 4에 도시한다.

도 4로부터 M-H 루프는 0Oe 부근과 800Oe 부근의 2단 루프로 되어 있다. 전자(0Oe 부근)는 NiFe층의 반전이며 후자(800Oe 부근)는 CoCrPt/Co층의 반전이다.

이 다층막에서도 NiFe층 및 CoCrPt층의 각 자화의 평행-반평행 천이가 용이하게 실현되는 것을 이해할 수 있다.

도 5는 Co층(제2 자성층)의 두께를 바꾼 경우의 MR비의 변화를 도시한 도면이다. MR비는 Co층 두께의 증대에 따라 증가하며 20∼30Å에서 급격히 상승하여 30Å 부근에서 극대값을 나타내고 그 후 감소하는 경향을 나타냈다. MR비의 최대값은 도 5에 도시한 바와 같이 약 4%였다.

(실시예 3)

본 발명의 실시예 3은 제1 자성층(SmCo)과 이 제1 자성층에 인접하도록 설치된 제2 자성층(NiFe)/비자성층(Cu)/제3 자성층(NiFe)으로 이루어지는 자기 저항 효과 소자의 예이다. 즉, 이 실시예 3은 「유리/SmCo/NiFe/Cu/NiFe」의 자기 저항 효과 소자이다.

제1 자성층인 "SmCo층"은 기판을 500℃로 가열하고 이 기판면 내에 약 1kOe의 인가 자계를 가한 상태에서 스퍼터링을 행하여 막을 형성했다.

이 SmCo막의 면내 방향의 M-H 루프를 측정한 결과, 반전 자계는 700Oe 정도가 되었다. 또, 이 SmCo막을 사용하여 「유리/SmCo(200Å)/NiFe(50Å)/Cu(25Å)/NiFe(50Å) 인공 격자」를 제작하고, 그 MR 측정을 수행한 결과 4%의 저항 변화율을 나타냈다. 마찬가지로, 「유리/NdFe(200Å)/NiFe(50Å)/Cu(25Å)/NiFe(50Å) 인공 격자」에서는 3.5%의 저항 변화율을 나타냈다.

(실시예 4)

본 발명의 실시예 4에서는 본 발명의 「자기 저항 효과 소자의 제조 방법」을 설명하기 위한 예이다.

도 6은 MR비와 열처리 온도의 관계를 도시하는 도면으로 상기 실시예 2의 매체를 시트 상에서 열처리한 경우의 "저항 변화율과 열처리 온도의 관계를 도시하는 도면"이다. 여기서, 열처리하는 것은 스퍼터로 제작한 것이다. 또, 열처리 시간은 1시간으로 했다.

도 6에 도시한 바와 같이 저항 변화율(MR비)은 열처리 온도의 상승에 따라 완만하게 상승하여 210℃ 부근에서 극대값(5% 이상)을 나타내며 그 후 완만하게 감소하여 350℃와 400℃ 사이에서 급격히 감소했다.

도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이 열처리 온도가 150∼250℃ 사이에서 5% 이상의 MR비가 얻어졌으므로 본 발명의 「자기 저항 효과 소자의 제조 방법」에서는 열처리 온도로서는 이 범위가 적당한 것을 이해할 수 있다. 또, 열처리 온도 0℃, 즉 열처리를 행하지 않고도 MR비는 높을 것이다.

이 실시예 4에서는 상기 실시예 2의 매체를 시트 상에서 열처리한 경우에 대해 행한 것인데, 상기 실시예 1의 매체를 시트 상에서 열처리한 경우도 마찬가지였다.

(실시예 5)

본 발명의 실시예 5는 본 발명의 자기 저항 효과 소자에 대한 「고온 다습 환경하에서의 영향(수명)」에 대해 설명하기 위한 시험예이다.

이 실시예 5에서는 본 발명의 일실시예인 "Cr/CoCrPt/Co/Cu/NiFe막"을 「고온 다습 환경 시험기에 의한 가속 시험」을 행하여 온도 : 25℃, 습도 : 80%에서의 수명을 추정했다. 또, MR비가 절반이 되는데 필요한 시간을 "수명"으로 정의하고 수명 추정을 행한 것이다.

더우기, 비교를 위해 "Ta/NiFe/Cu/NiFe/FeMn 스핀 벌브막에 대해 상기와 동일한 시험을 행하여 그 수명을 추정했다.

그 결과, 비교예인 "Ta/NiFe/Cu/NiFe/FeMn 스핀 벌브막"은 겨우 10일간의 수명인 반면, 본 발명의 실시예인 "Cr/CoCrPt/Co/Cu/NiFe막"에서는 21년이라는 극히 장수명인 것이 확인되었다.

(실시예 6)

본 발명의 실시예 6은 본 발명의 「요크형 MR 헤드」에 관한 일실시예를 나타낸 것이다.

여기서, 이 실시예 6의 설명에 앞서 「요크형 MR 헤드」의 구조 및 그 제조 방법에 대해 도 7(이 헤드의 개념도) 및 도 9(이 헤드의 제조 공정도)에 기초하여 설명한다.

요크형 MR 헤드는 도 7에 도시한 바와 같이, 기판(1), 하부 요크(2), 절연 재료(3), 하지층(4), MR막(5), 절연층(6), 상부 요크(7), 보호층(8)으로 구성되어 있다. 그리고, 이 요크형 헤드는 도 9에 도시한 바와 같이 「기판 홈 넣기→하부 요크막 형성→하부 요크 특성 개선을 위한 열처리→절연 재료 흘려 넣기→랩핑→MR막 형성→MR막 열처리→MR막 PR→전극 재료 막 형성→전극 PR→절연층 막 형성→상부 용크 막 형성→상부 요크 PR→보호층 막 형성」의 순서로 제조된다.

이 실시예 6에서는 본 발명의 「자기 저항 효과 소자」의 일실시예인 "(1); Cr/CoCrPt/Co/Cu/NiFe막" 및 다른 실시예인 "(2); Cr/CoCrTa/Co/Cu/NiFe막"을 앞의 도 7에 도시한 요크형 MR 헤드의 MR 소자부에 적응시켰다(그 제조 방법에 대해서는 앞의 도 9를 참조).

상기 (1), (2)를 적응시킨 헤드를 이용해서 "유리/(Ta/NiFe)5/Cr/CoCrTa/C"라는 구성으로 이루어지는 수직 기록용 매체에 대해 접촉 기록을 행한 결과, (1)의 예에서는 「1.2mV」, (2)의 예에서는 「1.1mV」라는 출력이 얻어졌다. 또, 기록 마크의 길이는 5㎛이다.

비교를 위해 퍼멀로이를 MR 소자에 사용한 실드형 MR 헤드를 부상형으로 이용해서 기록을 행한 결과, 출력은 「0.25mV」였다.

따라서, 이 실시예 6의 (1)의 예에서는 상기 비교예에 비해 4.8배(1.2/0.25)의 출력 개선이 이루어지며 또 (2)의 예에서는 4.4배(1.1/0.25)의 출력 개선이 이루어지게 된다.

(실시예 7)

본 발명의 실시예 7은 본 발명의 「실드형 MR 헤드」에 관한 일실시예를 나타낸 것이다.

여기서, 이 실시예 7의 설명에 앞서 「실드형 MR 헤드」의 구조에 대해 도 8(이 헤드의 모식 단면도)에 기초하여 설명한다.

실드형 MR 헤드는 도 8에 도시한 바와 같이 기판(11), 하부 실드(12), 하부 갭(13), MR막(14), 상부 갭(15), 상부 실드(16) 및 보호막(17)으로 구성되어 있다.

이 실시예 7에서는 본 발명의 「자기 저항 효과 소자」의 일실시예인 "Cr/CoCrPt/Co/Cu/NiFe막"을 앞의 도 8에 도시한 실드형 MR 헤드의 MR 소자부터 적응시켰다.

이 MR 헤드를 이용해서 자기 신호의 재생을 행한 결과, 트랙 폭 1㎛당 400㎶/㎛이며 종래의 이방성 MR막을 이용한 실드형 MR 헤드에 비해 약 2배의 출력이 얻어진 것을 확인했다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 자성층인 CoCr, CoCrPt, CoCrTa, SmCo, NdFe는 스퍼터로 제작한 경우에 면내 방향으로 700Oe 정도 이상의 큰 보자력을 가지므로 비자성층을 통해 적층된 2층의 자성층의 보자력차가 커지며, 그 결과 검출 자계가 커져도 보자력이 작은 쪽의 층만이 아니라 보자력이 큰 쪽의 층도 반전하는 경우는 없으며 검출 자계의 극성이 역전하는 경우도 없으므로 출력이 향상하는 효과가 생긴다.

또, 종래의 「FeMn 반강자성 재료를 사용한 스핀 벌브막」과 비교하여 비약적으로 내식성에 우수한 MR 재료를 제공할 수 있다.

더우기, 상기 MR 재료를 사용한 본 발명에 따른 요크형 헤드에서는 그 출력은 종래의 헤드와 비교하여 4∼5배 정도 우수한 것이며 또 종래의 퍼멀로이계 MR 헤드에 비해 출력이 향상되며 아울러 종래의 FeMn계 스핀 벌브막에 비해 내식성이 향상된다는 효과를 나타내는 것이다.

Claims

보자력이 다른 자성층이 비자성 박막층을 통해 적층되며, 제1 자성층과 이 제1 자성층에 인접하도록 설치된 제2 자성층/비자성층/제3 자성층으로 이루어지는 자기 저항 효과 소자 또는 제1 자성층과 이 제1 자성층에 인접하도록 설치된 비자성층/제3 자성층으로 이루어지는 자기 저항 효과 소자에 있어서, 상기 제1 자성층은 CoCr, CoCrPt, CoCrTa 또는 이들을 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.
보자력이 다른 자성층이 비자성 박막층을 통해 적층되며, 제1 자성층과 이 제1 자성층에 인접하도록 설치된 제2 자성층/비자성층/제3 자성층으로 이루어지는 자기 저항 효과 소자 또는 제1 자성층과 이 제1 자성층에 인접하도록 설치된 비자성층/제3 자성층으로 이루어지는 자기 저항 효과 소자에 있어서, 상기 제1 자성층은 SmCo, NdFe 또는 이들을 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.
제1항에 있어서, 상기 제1 자성층을 구성하는 CoCr, CoCrPt 또는 CoCrTa의 하지층으로서 Cr을 사용하는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.
제1항에 있어서, 상기 제2 자성층은 NiFe, NiFeCo, FeCo, Co 또는 이들을 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.
제1항에 있어서, 상기 제3 자성층은 NiFe, NiFeCo, FeCo, Co 또는 이들을 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.
제1항에 있어서, 상기 비자성층은 Cu 또는 Cu를 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.
제1항에 있어서, 상기 비자성층은 Au 또는 Au를 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.
제1항에 있어서, 상기 비자성층은 Ag 또는 Ag를 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.
제1 자성층과 이 제1 자성층에 인접하도록 형성된 제2 자성층/비자성층/제3 자성층 또는 제1 자성층과 이 제1 자성층에 인접하도록 형성된 비자성층/제3 자성층으로 이루어지는, 보자력이 다른 자성층이 비자성 박막층을 통해 적층되어 있는 자기 저항 효과 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제1 자성층으로서 CoCr, CoCrPt, CoCrTa, SmCo 또는 NdFe를 사용하여 150∼250℃의 온도 범위에서 열처리하는 것을 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자의 제조 방법.
MR 소자를 ABS 면으로부터 후퇴시킨 요크형 MR 헤드에 있어서, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 자기 저항 효과 소자를 사용한 것을 특징으로 하는 요크형 MR 헤드.
MR 소자를 연자성층 실드막으로 끼운 실드형 MR 헤드에 있어서, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 자기 저항 효과 소자를 사용한 것을 특징으로 하는 실드형 MR 헤드.
(정정) 제1 또는 제2항 중 어느 한 항에 기재된 제2 자성층 및 제3 자성층의 적어도 한쪽이 NiFe, NiFeCo, FeCo, Co로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 재료로 형성되어 있는 자기저항 센서, 이 자기저항 센서에 전류를 흘리는 수단, 및 검출해야 할 자장에 따른 상기 제2 자성층의 자화의 방향이 상기 제3 자성층의 자화의 회전차에 기초하는, 상기 자기저항 센서의 비저항에서의 변화를 감지하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 자기 저항 감지 시스템.
제12항에 있어서, 상기 제2 자성층은 Co 또는 NiFeCo로 이루어지며, 상기 제3 자성층은 NiFe 또는 NiFeCo로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 저항 감지 시스템.
제12항에 있어서, 상기 자기 저항 센서에 있어서, 상기 비자성층은 Cu, Au, Ag 또는 이들을 주성분으로 하는 합금, 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 저항 감지 시스템.
(정정) 데이타의 기록을 위한 복수개의 트랙을 갖는 자기 기록 매체,

자계 강도를 전기적 강도로 변환하는 자기변환기를 포함하는 변환 장치 ―상기 자기변환기는, 상기 자기 기록 매체와 상기 변환 장치 사이의 상대 운동중에 상기 자기 기록 매체에 대해 밀접한 간격으로 유지되며 또 비자성 금속 재료 층에 의해 분리된 강자성체의 제1, 제2 및 제3 층으로 이루어지는데, 상기 제2 및 제3 층은 상기 자기 기록 매체에 대해 수직인 강자성체이고 제1 자성층은 제2 층에 인접하는 CoCr, CoCrPt, CoCrTa, SmCo, NdFe 또는 이들을 주성분으로 하는 합금으로 이루어짐―,

상기 자기변환기를 상기 자기 기록 매체의 선택된 트랙으로 이동시키기 위한 상기 자기변환기에 결합된 액추에이터 수단, 및

상기 자기변환기가 상기 기록 매체에 기록되어 있는 자구(magnetic domain)로부터 초래되는 자계에 의한 상기 자기변환기 내의 저항 변화를 검출하기 위해 상기 자기변환기에 접속되어 있는 검출 수단

으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 시스템.
제15항에 있어서, 저항 센서가 상기 제3 자성층 상에 부착된 캡핑층, 상기 자기변환기를 상기 검출 수단에 접속하기 위해 상기 캡핑층 상에 부착된 리드선 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제2 자성층은 NiFe, NiFeCo, FeCo, Co 또는 이들을 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.
제2항에 있어서, 상기 제3 자성층은 NiFe, NiFeCo, FeCo, Co 또는 이들을 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.
제2항에 있어서, 상기 비자성층은 Cu 또는 Cu를 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.
제2항에 있어서, 상기 비자성층은 Au 또는 Au를 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.
제2항에 있어서, 상기 비자성층은 Ag 또는 Ag를 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.