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JP2812826B2 - 磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびその製造方法

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JP2812826B2
JP2812826B2 JP3224346A JP22434691A JP2812826B2 JP 2812826 B2 JP2812826 B2 JP 2812826B2 JP 3224346 A JP3224346 A JP 3224346A JP 22434691 A JP22434691 A JP 22434691A JP 2812826 B2 JP2812826 B2 JP 2812826B2
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magnetic
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盛明 府山
真治 成重
浩一 西岡
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録装置、特に、
磁気ディスク装置に用いられる磁気抵抗効果を利用した
磁気抵抗効果型磁気ヘッドならびにその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】磁気記録媒体の磁性面から高い感度でデ
ータを読み取ることができる磁気ヘッドとして、磁気抵
抗効果膜を用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッドが知られて
いる。この磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、磁気抵抗効果
膜の電気抵抗が、磁気記録媒体の磁化の方向によって変
化する磁気抵抗効果を利用して、記録媒体上の磁気的信
号を電気的信号に変換する。
【０００３】しかし、磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおい
ては、磁気抵抗効果膜に存在する磁壁が、記録媒体の信
号磁界によって、不規則に移動することが原因で、バル
クハウゼンノイズと呼ばれるノイズを発生するという問
題がある。
【０００４】このノイズを抑制するために、磁気抵抗効
果膜の片面全体に反強磁性層を設け、長さ方向の一様な
縦バイアス磁界を発生させ、反強磁性−強磁性の磁気的
交換結合を利用して、磁気抵抗効果膜の磁壁を消滅させ
ることが、米国特許第４１０３３１５号に開示されてい
る。ここで磁気的交換結合とは、反強磁性膜と強磁性膜
との界面近傍において、反強磁性膜のスピンの向きを、
強磁性膜のスピンの向きに、一致させる結合をいう。以
下、磁気抵抗効果膜における磁壁の発生を抑制すること
を目的として、長さ方向の縦バイアス磁界を印加するた
めに設けられた層を、本明細書では、磁区制御層とい
う。
【０００５】しかし、上述の磁区制御層の反強磁性膜
を、磁気抵抗効果膜の片面全体に、積層させる構造は、
反強磁性−強磁性の磁気交換結合が大きく、磁気抵抗効
果膜の磁化の方向が、回転しにくくなる。そのため、磁
気抵抗効果膜の磁化の方向は、媒体からの信号磁界によ
って回転しにくく、媒体の信号磁界に対する磁気抵抗効
果膜の感度は、低下してしまう。
【０００６】この問題を解決するために、磁気抵抗性読
み取り変換器に関する米国特許第４６６３６８５号が提
案されている。この発明は、磁気抵抗効果膜の両端部だ
けに、磁区制御層を形成し、媒体からの信号磁界に対す
る磁気抵抗効果膜の感度を、低下させることなく、バル
クハウゼンノイズを防止しようとするものである。磁区
制御膜用材料として、反強磁性材料であるＦｅ−Ｍｎ合
金、永久磁石材料であるＣｏ−Ｐｔ合金が検討されてい
る。両端部の磁区制御層によって保持される単一磁区状
態は、磁区制御層を設置していない中央部の感磁部をも
単磁区化させる。両端部の磁区制御層が、中央部をも単
磁区化する条件として、結合磁界が大きいこと、磁区制
御層と磁気抵抗効果膜の接触面積が広いこと、磁気抵抗
効果膜の両端部に設置されている磁区制御層間の距離が
小さいことが必要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のような、磁気抵
抗効果膜の両端部だけに、磁区制御層として作用する反
強磁性膜を形成する構成は、実験室レベルでは、磁気抵
抗膜全体を単磁区化することが可能である。しかし、実
用レベルでは、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの下地基板に
凹凸が存在したり、磁気抵抗効果膜にピンホ−ル等の不
均一性が存在したり、磁気抵抗効果膜に隣接する膜にピ
ンホ−ルが存在したり、磁気抵抗効果膜が段差のある膜
上に形成されていると、磁壁が生じてバルクハウゼンノ
イズが発生してしまう。
【０００８】また、従来の磁気抵抗効果型磁気ヘッド
は、浮上面に、磁区制御層の反強磁性材料のＦｅ−Ｍｎ
合金、または、永久磁石材料のＣｏ−Ｐｔ合金を直接露
出する構造である。Ｆｅ−Ｍｎ合金は耐食性が悪く、浮
上面にＦｅ−Ｍｎ合金が露出している場合には、磁区制
御の特性を悪化させ、磁気抵抗効果膜に磁壁が生じるだ
けではなく、さらに、磁気抵抗効果膜や隣接するシャン
ト膜、ソフト膜を著しく腐食させる原因となり、磁気抵
抗効果型磁気ヘッド全体の特性を劣化させてしまう。ま
た、Ｃｏ−Ｐｔ合金は強磁性体であり、浮上面にＣｏ−
Ｐｔ合金が露出した場合、記録媒体を減磁させてしまう
という問題がある。
【０００９】本発明の第１の目的は、磁区制御層を磁気
抵抗効果膜の両端部に設置した構造を有する磁気抵抗効
果型磁気ヘッドにおいて、実用レベルでバルクハウゼン
ノイズを防止することができる磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドを提供することにある。
【００１０】本発明の第２の目的は、耐食性が良く、記
録媒体を減磁させることのない磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ドを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
れば、磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に
変換する磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜に信号検出
電流を流すための一対の電極と、前記磁気抵抗効果膜の
両端部に配置された、前記磁気抵抗効果膜に磁気的に縦
バイアスを印加するための一対の第１の磁区制御層とを
有する磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、前記磁気抵
抗効果膜に磁気的に縦バイアスを印加するための第２の
磁区制御層をさらに有することを特徴とする磁気抵抗効
果型磁気ヘッドが提供される。
【００１２】本発明の第２の態様によれば、磁気抵抗効
果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗
効果膜と、磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための
一対の電極と、前記磁気抵抗効果膜の両端部に配置さ
れ、前記磁気抵抗効果膜に磁気的に縦バイアスを印加す
るための第１の磁区制御層とを有し、前記磁気抵抗効果
膜の一部を、前記磁気的信号を読み取るための浮上面に
露出した形状を有する磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおい
て、前記第１の磁区制御膜を前記浮上面から遠ざけて配
置したことを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッドが提
供される。
【００１３】
【作用】本発明の第１の態様による磁気抵抗効果型磁気
ヘッドにおいては、磁気抵抗効果膜の両端部に、磁気的
に縦バイアスを印加する第１の磁区制御層を設置してい
るほか、磁気抵抗効果膜中央部にも、磁気的に弱い縦バ
イアスを印加する第２の磁区制御層を、磁気抵抗効果膜
の上側、あるいは下側に形成している。このため、磁気
抵抗効果膜に多少のピンホールが存在していたり、不均
一性が存在していたり、第１の磁区制御層のところで磁
気抵抗効果膜に段切れが生じても、磁気抵抗効果膜の中
央部に接して形成されている弱結合の磁区制御膜が、磁
極の発生を妨げる。従ってバルクハウゼンノイズを抑え
ることができる。
【００１４】また、第１の磁区制御層による縦バイアス
に比較して、第２の磁区制御層による縦バイアスは相対
的に弱いものである。従って、磁気抵抗効果膜中央部で
ある感磁部が、第２の磁区制御層と直接、接触しても、
異方性磁界の増加は無視できるレベルであり、これによ
る磁気抵抗効果素子の再生感度の低下はない。
【００１５】第２の磁区制御層は、Ｃｒ−Ｍｎ合金、Ｃ
ｒ−Ａｌ合金、Ｃｒ−Ｒｕ、Ｃｒ−Ｒｅ合金、Ｃｒ−Ｍ
ｎ−Ｆｅ合金、Ｃｒ−Ｍｎ−Ｖ合金、Ｃｒ−Ａｌ−Ｆｅ
合金、Ｃｒ−Ａｌ−Ｖ合金、Ｎｉ−Ｍｎ合金、Ｎｉ−Ｍ
ｎ−Ｃｒ合金、酸化ニッケル、ヘマタイトのうちいずれ
かの合金、酸化物を用いることが可能である。
【００１６】本発明の第２の態様による磁気抵抗効果型
磁気ヘッドにおいては、磁気抵抗効果膜の両端部に配置
され、前記両端部に磁気的に縦バイアスを印加する第１
の磁区制御層を、浮上面から遠ざけて配置した。これに
より、腐食されやすいＦｅ−Ｍｎ合金を第１の磁区制御
層に用いた場合にも、耐食性を著しく改善することがで
き、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの信頼性を高くすること
ができる。永久磁石材料のＣｏ−Ｐｔ合金を第１の磁区
制御層に用いた場合にも、Ｃｏ−Ｐｔ合金が出す強い磁
界によって、記録媒体を減磁することがなく、実用性の
高い磁気抵抗効果型磁気ヘッドを提供することができ
る。
【００１７】また、本発明の第１の態様と第２の態様
を、同時に用いた磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて
は、両端部の第１の磁区制御層を浮上面から遠ざけると
共に、磁気抵抗効果膜の両端部も浮上面から遠ざけて、
折れ曲がった形状にしても良い。従来の第１の磁区制御
層のみを有する磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいては、
磁気抵抗効果膜が折れ曲がった形状である場合、折れ曲
がった地点から磁区が発生してしまうため単磁区に保つ
ことができない。しかし本発明では、第２の磁区制御層
により、磁気抵抗効果膜の中央部の感磁部を、単磁区状
態に保つことができるので、折れ曲がった形状の磁気抵
抗効果膜を用いた場合にも、バルクハウゼンノイズの発
生を防ぐことができる。
【００１８】
【実施例】本発明の第１の実施例として、磁気抵抗効果
型磁気ヘッド１００を図１、図２、図３を用いて説明す
る。図１、図２、図３からわかるように、磁気抵抗効果
型磁気ヘッド１００は、基板１と、基板上に形成される
下部シールド層１０と、この下部シールド層１０の上に
形成される下部ギャップ膜２０と備えている。この下部
ギャップ膜２０の両端部上には、一対の第１の磁区制御
層３０が形成され、この第１の磁区制御層３０と下部ギ
ャップ膜２０に接して、磁気抵抗効果膜４０が形成され
ている。この磁気抵抗効果膜４０の上には、第２の磁区
制御層４５と、シャント膜５０と、ソフト膜５５とが形
成されている。ソフト膜５５の上には、所定場所に所定
の間隔をおいて信号取り出し用電極６０が形成され、更
にその上には、上部ギャップ膜７０と、上部磁気シール
ド層８０とが形成されている。
【００１９】各層、各膜の作用および材料を次に説明す
る。下部シールド層１０および上部シールド層８０は、
磁気抵抗効果膜４０に、記録媒体の信号磁界以外の磁界
が影響するのを防止し、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの信
号分解能を高める作用を有する。その材料は、Ｎｉ−Ｆ
ｅ合金、Ｃｏ系非晶質合金等の軟磁性材料で構成され、
膜厚は、おおよそ０．５〜３μｍである。
【００２０】下部ギャップ膜２０および上部ギャップ膜
７０は、下部ギャップ膜２０と上部ギャップ膜７０の間
の各層で構成される磁気抵抗効果素子と、下部シールド
層１０および上部シールド層８０とを電気的、磁気的に
隔離する作用を有する。その材料は、ガラス、アルミナ
等の非磁性な、絶縁物より構成される。下部ギャップ膜
２０および上部ギャップ膜７０の膜厚は、磁気抵抗効果
型磁気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、通常は、０．４〜０．１
μｍの範囲である。
【００２１】磁気抵抗効果膜４０は、記録媒体の磁化の
方向によって、その電気抵抗が変化し、磁気信号を電気
信号に変換する。磁気抵抗効果膜４０は、Ｎｉ−Ｆｅ合
金、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金等のよう
な、強磁性薄膜で形成される。その膜厚は、約０．０１
〜０．０４５μｍである。
【００２２】一対の信号取り出し用電極６０は、磁気抵
抗効果膜４０の電気抵抗を検出するために、磁気抵抗効
果膜４０に十分な電流（例えば約１×１０6〜２×１０7
Ａ／ｃｍ2）を流す。信号取り出し用電極６０は、通
常、電気抵抗が小さい銅や、金などの薄膜が用いられ
る。
【００２３】シャント膜５０とソフト膜５５は、磁気抵
抗効果膜４０に、磁気的横バイアスを印加し、高感度に
する作用を有する。シャント膜５０は、シャント膜５０
に流れる電流によって生じる横バイアス磁界を、磁気抵
抗効果膜４０に、印加する。材料としては、Ｔｉ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ等の金属が用いられ、膜厚は、０．
０１〜０．０４μｍである。シャント膜５０の比抵抗の
値は、磁気抵抗効果膜４０の比抵抗の値の１〜４倍程度
である。シャント膜５０は、膜厚とともに比抵抗が変化
するので、膜厚を設計して用いる。ソフト膜は、磁気抵
抗効果膜４０に流れる電流によって発生する磁界を、効
率良く、磁気抵抗効果膜４０に印加する。ソフト膜５５
の材料としては、比抵抗が大きく、軟磁気特性を持つ結
晶質の強磁性体や、Ｃｏ系非晶質合金等の強磁性体が用
いられる。ソフト膜は、非磁性層（本実施例ではシャン
ト膜５０）を介して、磁気抵抗効果膜４０の上に形成さ
れる。
【００２４】第１の磁区制御層３０は、磁気抵抗効果膜
４０の両端に形成され、両端部に磁気的に強い縦バイア
スを印加することにより、磁気抵抗効果膜４０の両端部
を単一磁区状態に維持する。両端部の単一磁区状態は、
第１の磁区制御層３０が形成されていない中央部の領域
をも、強制的に単一磁区にする。磁気抵抗効果膜４０の
中央部の磁気モーメントが固定され、磁気抵抗効果膜の
感度の低下するのを防ぐために、本発明では、第１の磁
区制御層を、磁気抵抗効果膜４０の端部に限定して設け
ている。図８は、第１の磁区制御層３０の断面図であ
り、図８からわかるように、第１の磁区制御層３０は、
強磁性膜３０１、反強磁性膜３０２、強磁性膜３０３の
３層膜で構成される。強磁性膜３０３と反強磁性膜３０
２との界面付近においては、強磁性膜３０３のスピンの
向きを、反強磁性膜３０２の界面付近のスピンの向きに
一致させる磁気的交換結合が働き、強磁性膜３０３は、
単一磁区状態となる。単一磁区状態の強磁性膜３０３
は、強磁性−強磁性間の強い結合により、強磁性膜３０
３上の磁気抵抗効果膜４０の両端部を単一磁区状態にす
る。
【００２５】強磁性膜３０３を形成せず、直接、反強磁
性膜３０２が、磁気抵抗効果膜４０と接する構造にし
て、磁気的交換結合により磁気抵抗効果膜４０を、単一
磁区状態にすることも可能である。しかし、反強磁性−
強磁性間の結合は弱いので、界面が清浄でなければ結合
できないため、製造時のプロセスに注意が必要である。
強磁性膜３０３を介すると、製造プロセスで、第１の磁
区制御層３０をパターニングする際に、第１の磁区制御
層３０の表面が多少汚染されても、強磁性−強磁性間の
強い結合により、磁区制御層３０と磁気抵抗効果膜４０
との結合を強くすることができる。反強磁性膜３０２
は、Ｆｅ−Ｍｎ合金薄膜で形成され、通常その膜厚は、
０．０１〜０．０５μｍである。強磁性膜３０１、３０
３はＮｉ−Ｆｅ合金で形成され、通常その膜厚は０．０
１〜０．０５μｍである。
【００２６】第２の磁区制御層４５は、磁気抵抗効果膜
４０に接して形成され、磁気抵抗効果膜４０と膜面内で
同じ形状を持って配置される。第２の磁区制御層４５
は、磁気抵抗効果膜４０と磁気的に弱く結合する反強磁
性膜で形成され、磁気抵抗効果膜４０の端部だけでな
く、中央領域にも直接長さ方向に、弱い縦バイアス磁界
を与える作用をする。磁気抵抗効果膜４０と第２の磁区
制御層４５との界面においては、弱い磁気的交換結合が
働き、磁気抵抗効果膜４０、単一磁区状態が維持され
る。第２の磁区制御層４５を構成する反強磁性材料とし
ては、Ｃｒ−Ｍｎ合金、Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｃｒ−Ｒｕ合
金、Ｃｒ−Ｒｅ合金、Ｎｉ−Ｍｎ合金、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃ
ｒ合金のいずれかの合金が用いられ、通常その膜厚は
０．０１〜０．０５μｍである。第２の磁区制御層４５
は、磁気抵抗効果膜４０と、シャント膜５０の間に位置
する構成であるので、半導体あるいは絶縁体である酸化
ニッケル、ヘマタイトなどの反強磁性材料は用いられな
い。これらを用いた場合、磁気抵抗効果膜４０が電気的
に絶縁され、磁気抵抗効果膜中に十分な電流が流れ込ま
ない。
【００２７】従来の、磁気抵抗効果膜４０の下側両端部
に、第１の磁区制御層３０のみを有する磁気抵抗効果型
磁気ヘッドは、磁気抵抗効果膜４０の中央領域が短けれ
ば、実験室レベルでは、単磁区化状態が維持でき、バル
クハウゼンノイズを防止できる。しかし、従来の、磁気
抵抗効果膜４０の上側両端部に、第１の磁区制御層３０
を有するヘッドは、実験室レベルにおいても、バルクハ
ウゼンノイズが観測される。つまり、下側両端部に第１
の磁区制御層３０を形成した構造が、上側両端部に第１
の磁区制御層３０を形成した構造と比較し、ノイズ防止
に優れているのである。これは、磁気抵抗効果膜４０と
第１の磁区制御層３０との結合が、強磁性−反強磁性膜
の強い磁気的な結合に起因しているだけでなく、上述し
た強磁性膜３０３、反強磁性膜３０２、強磁性膜３０１
の３層膜で構成される第１の磁区制御層３０において、
最上層と最下層の強磁性膜３０３および３０１が、永久
磁石的な役割を果たし、磁気抵抗効果膜に長さ方向に強
い磁束を与えているためと考えられる。しかし、下側両
端部に第１の磁区制御層を形成した構造においても、磁
気抵抗効果膜４０に凹凸が存在したり、不純物が存在し
たり、磁気抵抗効果膜４０に段ぎれが生じてたり、磁気
抵抗効果膜４０が薄いために空孔が存在したりすると、
そこを核に磁極が発生し、磁壁が生じて、バルクハウゼ
ンノイズが発生するため、量産性が悪く、実用化するこ
とができない。
【００２８】本発明では、磁気抵抗効果膜４０の両端部
に第１の磁区制御層３０を備え、さらに全面に、弱く磁
気的に結合する第２の磁区制御層４５を形成することに
より、磁気抵抗効果膜４０を、完全に単磁区化すること
ができる。Ｃｒ−Ｍｎ合金等の前述の反強磁性材料を用
いた第２の磁区制御層４５が形成する縦バイアス磁界
は、前述のＦｅ−Ｍｎを用いた第１の磁区制御層３０が
形成する縦バイアス磁界と比較すると、非常に弱いの
で、磁気抵抗効果膜４０全面に第２の磁区制御層４５を
形成しても、磁気抵抗効果膜４５の検出感度の低下をも
たらすことはない。従って、本発明の磁気抵抗効果型磁
気ヘッド１００は、検出感度を低下させることなく、磁
気抵抗効果膜４０に多少の凹凸、不純物、空孔が存在し
ていても、磁気抵抗効果膜４０に磁極の発生を防止する
ことができる。従って、本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッド１００は、高い検出感度を有し、かつ、バルクハウ
ゼンノイズを発生せず、また、量産性、信頼性に優れて
いる。
【００２９】次に、本実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ド１００の製造方法を説明する。なお、下記の薄膜形成
法、およびパタ−ニング法は、周知の技術であるスパッ
タリング法及び、フォトリソグラフィ−の技術を用い
る。
【００３０】まず、ジルコニア製の基板１の上に、下部
シールド層１０とするＮｉ−Ｆｅ合金を２μｍの厚さに
形成する。その後、その上部に、下部ギャップ膜２０と
するアルミナを０．３μｍの厚さに形成する。そして、
この下部シールド層１０と下部ギャップ膜２０とを所定
の形状に加工する。ここで、下部磁気シールド層１０の
端部は、図１に示すように、基板面に対して傾斜するよ
うに加工する。これは下部磁気シールド層１０を覆う形
に形成される信号取りだし用電極６０が、下部磁気シー
ルド層１０の端部で断線するのを防止するためである。
【００３１】さらに、下部ギャップ膜２０上に、一対の
第１の磁区制御層３０を形成する。第１の磁区制御層３
０により、磁気抵抗効果膜４０の磁気モーメントの方向
を長さ方向に揃えるためには、第１の磁区制御層３０の
反強磁性膜３０２の磁気スピンの方向を長さ方向に揃え
なければならない。このような、異方性を有する第１の
磁区制御層３０は以下のようなプロセスで形成される図
８に示すように、第１の磁区制御層３０は、最下層に強
磁性膜３０１、中間層に反強磁性膜３０２、最上層に強
磁性３０３からなる３層膜で構成される。これら３層膜
は、外部から一方向に磁化を加えながら、同一の真空容
器内で連続形成される。最初に、最下層である強磁性膜
３０１が形成される。このとき、一方向に磁界が印加さ
れている状態で強磁性膜３０１が形成されるので、強磁
性膜３０１内の磁気モ−メントは、外部から与えられて
いる磁界の方向に向いている。これを磁気異方性とい
う。
【００３２】この上に、反強磁性膜３０２が形成され
る。反強磁性体は、強磁性体と異なり外部磁界に対し磁
化されにくい。このため、外部磁界を与えるだけでは反
強磁性体内の磁気スピンの向きを制御することは難し
い。しかし、反強磁性膜３０２の下側に、ある特定の方
向に磁気モ−メントの向きが揃えられている強磁性膜３
０１が形成されているため、反強磁性膜３０２と強磁性
膜３０１界面の反強磁性膜３０２の多くのスピンが、こ
の界面の強磁性膜３０１の磁気スピンの方向に向けられ
る。この理由は、界面で強磁性体が反強磁性膜に内部磁
場を与えているからである。反強磁性膜に、一度、磁気
的に異方性が与えられると、今度は強磁性−反強磁性界
面で、反強磁性膜３０２の磁気スピンが、強磁性膜３０
１の磁気スピンを、界面での反強磁性膜の磁気スピンの
方向に揃えようとする。これにより、強磁性膜３０１の
磁気スピンは特定の方向に整列する。
【００３３】さらに、反強磁性膜３０２の上に、強磁性
膜３０３が形成される。このときも、強磁性膜３０３の
磁気スピンの方向は、強磁性膜３０３−反強磁性膜３０
２界面での反強磁性膜３０２の多くの磁気スピンの向き
に揃えられる。反強磁性膜３０２は、通常多結晶体であ
るため、この膜面内で、すべての磁気スピンが同じ方向
に整列してはいない。強磁性−反強磁性界面で、反強磁
性体の磁気スピンの方向を効果的に整列させるために、
この３層膜は、反強磁性膜３０２を構成する反強磁性体
のネール温度より高い温度で形成される。これにより、
強磁性膜３０１と強磁性膜３０３の磁気スピンの方向
が、効果的に一方向に揃えられ、強磁性膜３０１と強磁
性膜３０３に、一方向に強い磁気異方性が与えられる。
【００３４】このとき、強磁性膜３０１、反強磁性膜３
０２、強磁性膜３０３は、同一の真空容器内で連続形成
されなければならない。この理由は、反強磁性膜−強磁
性膜の磁気交換結合は界面付近だけで行われ、強磁性膜
や反強磁性膜に不純物が付着していたり、酸化物が形成
されていたりすると、磁気交換結合は極度に弱まるから
である。
【００３５】また、強磁性膜３０１は、反強磁性膜３０
２のＦｅ−Ｍｎ合金形成の際の、下地層としての役割も
果たしている。周知のように、Ｆｅ−Ｍｎ合金において
は、室温以上のネール温度を有するのは面心立方構造の
ガンマ相のみである。しかし、このガンマ相は、安定に
存在する温度が高いので、スパッタ法などの通常の作成
法によっては、安定な層として形成されない。磁区制御
層３０においては、強磁性膜３０１は、面心立方構造で
ある。従って、面心立方構造である強磁性膜３０１の上
に、Ｆｅ−Ｍｎ合金層を形成すると、反強磁性膜３０２
とするＦｅ−Ｍｎ合金層はエピタキシャル的に成長する
ので、安定に、面心立方構造であるガンマ相が形成され
る。しかし、Ｆｅ−Ｍｎ合金層の上部では、ガンマ相か
ら室温以上にネール温度を有しないアルファ相に遷移す
る。この磁区制御層３０では、この遷移が生じるＦｅ−
Ｍｎ合金層の限界膜厚は約１０００Ａ（Ａはオングスト
ロームを表す）である。従って、約１０００Ａ以上の膜
厚においては、Ｆｅ−Ｍｎ合金層からなる反強磁性膜３
０２は、アルファ相となるので、この反強磁性膜３０２
と強磁性膜３０３との間で、反強磁性−強磁性結合が生
じない場合が多く、磁区制御層の形成が不可能となるの
で、反強磁性層３０２は、約１０００Ａ以内にすること
が望ましい。
【００３６】上述のようにして形成した第１の磁区制御
層３０の３層の膜を、磁気抵抗効果膜４０の端部に相当
する部分だけが残存するようにパターニングする。この
パターニングのプロセス工程で、強磁性膜３０３の表面
が、外気に触れることになるが、この上に形成される磁
気抵抗効果膜４０との間の強磁性−強磁性結合は、かな
り強いので、強磁性膜３０３と磁気抵抗効果膜４０との
間に、多少の不純物が付着しても、これらの磁気的結合
は弱められることはない。
【００３７】次に、第１の磁区制御層３０と、第１の磁
区制御層３０の間の下部ギャップ膜２０上とに、磁気抵
抗効果膜４０のＮｉ−Ｆｅ合金膜を４００Ａの厚さに形
成し、続いて、第２の磁区制御層を構成する反強磁性膜
を形成する。磁気抵抗効果膜４０と第２の磁区制御層４
５は、強磁性−反強磁性結合であるので、界面の清浄を
保つために、同一の真空容器内で連続形成される。既に
形成された第１の磁区制御層３０により、磁気抵抗効果
膜４０には、長さ方向に強い磁気異方性が与えられてお
り、磁気スピンの方向が揃えられている。従って、磁気
抵抗効果膜４０と第２の磁区制御層４５の界面では、第
２の磁区制御層４５の反強磁性膜の多くの磁気スピン
が、長さ方向に揃えられる。これにより、磁気抵抗効果
膜４０に磁気異方性が与えられる。
【００３８】続いて、シャント膜５０のＮｂ膜を４００
Ａの厚さに形成し、その上にソフト膜５５を４００Ａの
厚さに形成する。その後、信号取り出し用電極導体６０
とする金とチタンの２層膜を０．１μｍの厚さに形成し
た後、加工し、さらに、その上部に、上部ギャップ膜７
０とするアルミナを０．３μｍの厚さに形成する。次
に、上部磁気シールド層８０とするＮｉ−Ｆｅ合金膜を
２μｍの厚さに形成し、保護膜としてアルミナを形成
し、磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００の作成を完了す
る。
【００３９】次に、本発明の第２の実施例である磁気抵
抗効果型磁気ヘッド２００を図４、図５を用いて説明す
る。磁気抵抗効果型磁気ヘッド２００は、図４、図５か
らわかるように、基板１と、基板上に形成される下部シ
ールド層１０と、この下部ギャップ層１０の上に形成さ
れる下部ギャップ膜２０と、さらにその上に形成される
第２の磁区制御膜４５とを備えている。この第２の磁区
制御層４５の上の両端部には、一対の第１の磁区制御層
３０が形成され、この第１の磁区制御層３０と、第２の
磁区制御層４５に接して、磁気抵抗効果膜４０が形成さ
れている。この磁気抵抗効果膜４０の上には、シャント
膜５０と、ソフト膜５５とが形成されている。ソフト膜
５５の上に、所定場所に所定の間隔をおいて信号取り出
し用電極６０が形成され、更にその上には、上部ギャッ
プ膜７０と、上部磁気シールド層８０とが形成されてい
る。
【００４０】本実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘッド２０
０において、第２の磁区制御層４５を構成する反強磁性
材料としては、Ｃｒ−Ｍｎ合金、Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｃｒ
−Ｒｕ合金、Ｃｒ−Ｒｅ合金、Ｎｉ−Ｍｎ合金、Ｎｉ−
Ｍｎ−Ｃｒ合金、酸化ニッケル、ヘマタイトのいずれか
の合金あるいは酸化物が用いられる。実施例１の磁気抵
抗効果型磁気ヘッド１００と異なり、第２の磁区制御層
４５は、磁気抵抗効果膜４０とシャント膜５０との間に
位置しないので、半導体あるいは絶縁体である酸化ニッ
ケル、ヘマタイトなどの反強磁性材料を用いることがで
きる。この他の各層、各膜の作用および材料は、第１の
実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００と同様である
ので、説明を省略する。
【００４１】磁気抵抗効果型磁気ヘッド２００において
は、図４、５に示すように、第２の磁区制御層４５が、
下部ギャップ膜２０の上側に形成される。第１の磁区制
御層３０は、磁気抵抗効果膜４０に強い縦バイアス磁界
を印加し、さらに、第２の磁区制御層４５は、磁気抵抗
効果膜４０と、弱い磁気的交換結合を形成している。し
たがって、実施例１の磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００
と同様に、磁気抵抗効果型磁気ヘッド２００では、磁気
抵抗効果膜に多少の凹凸、不純物、空孔、段ぎれが存在
していても、磁気抵抗効果膜４０の中央部が第２の磁区
制御膜に接して縦バイアス磁界が印加されているので、
これらに起因する磁極の発生が妨げられ、磁壁の発生に
伴うバルクハウゼンノイズの発生が抑制できる。第２の
磁区制御層４５が形成する縦バイアス磁界は、第１の磁
区制御層３０が形成する縦バイアス磁界と比較すると、
非常に弱いので、磁気抵抗効果膜４５の検出感度の低下
をもたらすことはない。
【００４２】次に、本発明に係る磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッド２００の製造方法を説明する。まず、基板１の上
に、順に、下部シールド層１０、下部ギャップ膜２０を
形成する。これらの形成方法、膜厚、および加工につい
ては第１の実施例と同様であるので、説明を省略する。
下部ギャップ膜２０上に、第２の磁区制御層４５を形成
する。この上に、第１の実施例と同様に、第１の磁区制
御層３０を、外部から一方向に磁化を加えながら、強磁
性膜３０１、反強磁性膜３０２、強磁性膜３０３の３層
膜を順に形成した後、第２の磁区制御層４５の端部に相
当する部分だけが残存するようにパターニングする。第
２の磁区制御層と、第１の磁区制御層３０の強磁性膜３
０３の表面を、スパッタクリーニングし、その後連続し
て、スパッタリングにより、磁気抵抗効果膜４０のＮｉ
−Ｆｅ合金膜を４００Ａの厚さに形成する。これは、パ
ターニング時に、強磁性膜３０３、第２の磁気抵抗効果
膜４５の表面が外気にさらされて、これらの表面に吸着
した不純物や、形成した酸化物を取り除くことにより、
第２の磁区制御層と磁気抵抗効果膜４０の強磁性−反強
磁性の磁気結合を、妨げないようにするためである。
【００４３】第２の磁区制御層４５は、下層に強磁性膜
を有さない構成であるため、第２の磁区制御層４５を形
成した段階では、第２の磁区制御層４５の反強磁性体の
磁気モーメントは、特定の方向に、揃ってはいない。そ
のため、磁気抵抗効果膜４０をスパッタリングにより形
成する時、第２の磁区制御層４５の最表面の温度が、第
２の磁区制御層４５を構成している反強磁性物質のネー
ル温度以上に上昇するようにする。これにより、反強磁
性膜の最表面のスピンが長さ方向に向くため、磁気抵抗
効果膜４０と第２の磁区制御層４５との界面で、弱い磁
気交換結合が生じる。一方、第１の磁区制御層３０と、
磁気抵抗効果膜４０との磁気結合は、磁気抵抗効果型磁
気ヘッド１００で上述したように、強磁性膜３０３によ
って磁気抵抗効果膜４０の磁気スピンが長さ方向に整列
する。
【００４４】続いて、磁気抵抗効果膜４０上に、シャン
ト膜５０、ソフト膜５５、信号取り出し用電極導体６
０、上部ギャップ膜７０、上部磁気シ−ルド層８０を形
成し、磁気抵抗効果型磁気ヘッド２００の作成を完了す
る。材料、形成方法、加工方法および膜厚については、
第１の実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００４５】次に、本発明の第３の実施例である磁気抵
抗効果型磁気ヘッド３００の構造を、図６、７を用いて
説明する。磁気抵抗効果型磁気ヘッド３００は、図６、
７に示すように、基板１と、基板１上に形成される下部
シールド層１０と、この下部シールド層の上に形成され
る下部ギャップ膜２０を備えている。この下部ギャップ
膜２０の上の両端部には、一対の第１の磁区制御層３０
が形成され、この第１の磁区制御層３０と、第１の磁区
制御層３０の間の上記下部ギャップ膜２０とに接して、
第２の磁区制御層４５が形成されている。この第２の磁
区制御層４５の上には、磁気抵抗効果膜４０と、シャン
ト膜５０と、ソフト膜５５が形成されている。ソフト膜
５５の上に、所定場所に所定の間隔をおいて信号取り出
し用電極６０が形成され、更にその上には、上部ギャッ
プ膜７０と上部磁気シールド層８０とが形成されてい
る。
【００４６】磁気抵抗効果型磁気ヘッド３００におい
て、第１の磁区制御層３０は、磁気抵抗効果膜４０と、
第２の磁区制御層４５をはさんで隔離された構造である
ために、磁気抵抗効果膜４０と第１の磁区制御層３０
は、磁気交換結合しない。この構造で、第１の磁区制御
層３０は永久磁石的な役割を果たし、磁気抵抗効果膜４
０に長さ方向に強い磁束を供給することにより、磁気抵
抗効果４０に、強い縦バイアス磁界を印加する。第１の
磁区制御層３０の材料は、第１の実施例と同様である。
第１の磁区制御層３０以外の各膜の作用および材料は、
第２の実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘッド２００と同様
であるので、説明を省略する。
【００４７】磁気抵抗効果型磁気ヘッド３００において
は、第２の磁区制御層４５が、下部ギャップ膜２０と、
この上側両端部に配置された第１の磁区制御層３０を覆
う形で形成される。第２の磁区制御層４５と磁気抵抗効
果膜４０との界面付近においては、弱い磁気的交換結合
によって、信号検出部である磁気抵抗効果膜４０中央部
の単磁区状態が保たれる。第１の磁区制御層３０は、上
述のように、磁気抵抗効果４０の両端部に、強い縦バイ
アス磁界を印加する。従って、磁気抵抗効果型磁気ヘッ
ド３００では、磁気抵抗効果膜４０は、第１の磁区制御
層３０により、単一の磁区に制御される。更に、第２の
磁区制御層４５により、磁気抵抗効果膜４０の中央部
に、縦バイアス磁界が印加されているので、多少の凹
凸、不純物、空孔、段ぎれが存在していても、これらに
起因する磁極の発生が妨げられ、磁壁の発生に伴うバル
クハウゼンノイズの発生が抑制できる。第２の磁区制御
層４５が形成する縦バイアス磁界は、第１の磁区制御層
３０が形成する縦バイアス磁界と比較すると、非常に弱
いので、磁気抵抗効果膜４５の検出感度の低下をもたら
すことはない。
【００４８】次に、磁気抵抗効果型磁気ヘッド３００の
製造プロセスを説明する。まず、基板１上に、順に、下
部シールド層１０、下部ギャップ膜２０を形成する。こ
れらの材質、膜厚、形成方法および加工方法について
は、第１の実施例と同様であるので説明を省略する。下
部ギャップ膜２０の上に、第１の実施例と同様に、第１
の磁区制御膜３０を、外部から一方向に磁化を加えなが
ら、強磁性膜３０１、反強磁性膜３０２、強磁性膜３０
３の３層膜を順に形成した後、パターニングして、下部
ギャップ膜２０の両端部にのみ第１の磁区制御層３０を
形成する。第１の磁区制御層３０と下部ギャップ膜２０
の表面を、スパッタクリーニングした後、連続して、第
２の磁区制御層４５、磁気抵抗効果膜４０のＮｉ−Ｆｅ
合金膜を４００Ａの厚さに形成する。磁気抵抗効果型磁
気ヘッド２００と同様に、磁気抵抗効果膜４０をスパッ
タリングにより形成する時、第２の磁区制御膜４５の最
表面の温度が、第２の反強磁性膜４５を構成している反
強磁性物質のネール温度以上に上昇するようにする。こ
れにより、反強磁性膜の最表面のスピンが長さ方向に向
くため、磁気抵抗効果膜４０と第２の磁区制御層４５と
の界面で、弱い磁気交換結合が与えられる。
【００４９】続いて、シャント膜５０、ソフト膜５５、
信号取り出し用電極導体６０、上部ギャップ膜７０およ
び上部磁気シ−ルド層８０を形成し、磁気抵抗効果型磁
気ヘッド３００の作成を完了する。これらの材質、膜
厚、形成方法及び加工方法については第１の実施例と同
様であるので、説明を省略する。
【００５０】次に、本発明の第４の実施例である磁気抵
抗効果型磁気ヘッド４００について、図９、図１０を用
いて説明する。上述の磁気抵抗効果型磁気ヘッド２００
において、第２の磁区制御層４５として、上記反強磁性
材料のＣｒ−Ｍｎ合金、Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｃｒ−Ｒｕ合
金、Ｃｒ−Ｒｅ合金、Ｎｉ−Ｍｎ合金、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃ
ｒ合金が用いられ、これらは導体であるためにシャント
膜５０を兼ねることができる。図９、図１０に示すよう
に、磁気抵抗効果型磁気ヘッド４００は、第２の磁区制
御層４５が、シャント膜を兼ねた構造を有している。第
２の磁区制御膜４５は、磁気抵抗効果膜４０と弱く磁気
的交換結合して、磁気抵抗効果膜４０の中央部の単磁区
化を保つ作用をすると同時に、磁気抵抗効果膜４０を高
感度にするに十分なレベルに、磁気的横バイアスを印加
する作用をするシャント膜として作用する。第２の磁区
制御層の材質としては、磁気抵抗効果型磁気ヘッド２０
０の第２の磁区制御層４５と同様に、上述の反強磁性の
導体を用いることができる。この他の各層の、作用およ
び材質は、第２の実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘッド２
００と同様であるので説明を省略する。
【００５１】磁気抵抗効果型磁気ヘッド４００は、磁気
抵抗効果型磁気ヘッド１００、２００、３００と同様
に、検出感度を低下させることなく、バルクハウゼンノ
イズを防止することができる。さらに、磁気抵抗効果型
磁気ヘッド１００、２００、３００よりも、コンパクト
になるため、磁気抵抗効果型磁気ヘッド４００の構造
は、高密度磁気記録化に適している。また、磁気抵抗効
果型磁気ヘッド４００は、製造プロセスにおいて、磁気
抵抗効果型磁気ヘッド１００、２００、３００よりも、
シャント膜を形成しないため、少ない製造プロセスで製
造することができるため、高い製造効率で、コストを低
く抑えて製造することができる。
【００５２】磁気抵抗効果型磁気ヘッド４００の製造プ
ロセスは、第２の実施例で述べた磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッド２００の製造プロセスから、シャント膜５０の形成
を除いたものであるので、詳細な説明を省略する。
【００５３】上述の第１、２、３、４の実施例におい
て、磁気抵抗効果型磁気ヘッド１００、２００、３０
０、４００では、第１の磁区制御層３０として、図８の
ような反強磁性膜３０２と強磁性膜３０１、３０３の３
層膜を用いたが、永久磁石材料の膜を用いて形成するこ
とも可能である。この方法は、上記３層膜が、強磁性−
反強磁性の交換結合を利用したのに対し、永久磁石材料
の発生する強い磁束を利用して、磁気抵抗効果膜４０の
長さ方向に、縦バイアスを印加する。永久磁石材料とし
て、Ｃｏ−Ｐｔを用いることができる。通常その膜厚は
０．０１〜０．０５μｍである。
【００５４】上述した磁気抵抗効果型磁気ヘッド１０
０、２００、３００、４００では、Ｆｅ−Ｍｎ合金を用
いた第１の磁区制御層３０と磁気抵抗効果膜４０との、
磁気交換結合の大きさは、３０エルステッド以上であ
る。これに対し、Ｃｒ−Ｍｎ合金等の上述した材料の第
２の磁区制御層４５と磁気抵抗効果膜４０との、磁気交
換結合の大きさは１〜２エルステッドであるので、磁気
抵抗効果膜４０の感磁部に、強い縦バイアス磁界が印加
された場合、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの再生感度が低
下させることがなく適当である。
【００５５】次に、本発明の第５の実施例の磁気抵抗効
果型磁気ヘッド１０００、２０００、３０００および４
０００について、図１１、１２、１３、１４を用いて説
明する。磁気抵抗効果型磁気ヘッド１０００、２００
０、３０００および４０００においては、磁気抵抗効果
膜４０の両端部が折れ曲がり浮上面の内側に配置され、
これに伴なって、第１の磁区制御層３０が浮上面の内側
に配置されている。磁気抵抗効果膜４０の中央部である
感磁部のみが、浮上面に露出している。膜構成は、磁気
抵抗効果型磁気ヘッド１０００、２０００、３０００お
よび４０００が、各々、磁気抵抗効果型磁気ヘッド１０
０、２００、３００および４００と、同じになってい
る。
【００５６】このような構造にすることにより、第１の
磁区制御層３０は、浮上面に露出せず、従って、外気に
触れることがなく、記録媒体から遠ざけた位置に配置す
ることができる。従って、上述の構造にすることによ
り、耐食性の良くないＦｅ−Ｍｎ合金を第１の磁区制御
層３０に用いた場合に、外気から遮断することができる
ため、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの耐久性を高めること
ができる。また、第１の磁区制御層３０に永久磁石材料
のＣｏ−Ｐｔ合金を用いた場合にも、上述のような構造
にすることにより、記録媒体から遠ざけた位置に配置で
きる、記録媒体を減磁することがなく、実用性のある磁
気抵抗効果型磁気ヘッドを提供することができる。第２
の磁区制御層に用いられる反強磁性材料は、耐食性があ
るので、特に、浮上面から遠ざける必要はない。
【００５７】一般に、図１１、１２、１３、１４のよう
な、折れ曲がった形状の磁気抵抗効果膜４０は、両端の
第１の磁区制御層３０が印加する縦バイアス磁界の方向
が、磁気抵抗効果膜４０の中央部の長さ方向と異なり、
弱められるため、折れ曲がった部分を核として、磁極が
発生し、磁壁が生じやすい。しかし、本実施例の磁気抵
抗効果型磁気ヘッド１０００、２０００、３０００、４
０００では、第１の磁区制御層３０の他に、第２の磁区
制御層４５が、磁気抵抗効果膜４０の中央部にも接して
形成されており、磁気抵抗効果膜４０の中央部にも弱い
縦バイアス磁界が直接印加されている。このため、本実
施例の磁気抵抗効果型磁気ヘッド１０００、２０００、
３０００、４０００では磁気抵抗効果膜４０が多少折れ
曲がった構造をしていても、磁気抵抗効果膜４０と、長
さ方向に直接磁気結合している第２の磁区制御層４５が
磁極の発生を防ぐため、磁気抵抗効果膜４０には磁壁が
生じない。これにより、磁気抵抗効果膜の形状が、折れ
曲がっていても、バルクハウゼンノイズを防止すること
ができる。また、第２の磁区制御層４５の縦バイアス
は、弱いので、上述の磁気抵抗効果型磁気ヘッド１０
０、２００、３００、４００と同様に、磁気抵抗効果膜
４０の検出感度の低下をもたらすことはない。
【００５８】本実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘッド１０
００、２０００、３０００の製造プロセスにおいて、磁
気抵抗効果膜４０、第２の磁区制御層４５、シャント膜
５０、ソフト膜５５の形状を、図１１、１２、１３のよ
うに、パターニングする。磁気抵抗効果型磁気ヘッド４
０００では、磁気抵抗効果膜４０、第２の磁区制御層４
５、ソフト膜５５の形状を、図１４のようにパターニン
グする。この他の各層の製造プロセス、作用、材質、膜
厚は、それぞれ既に述べた磁気抵抗効果型磁気ヘッド１
００、２００、３００および４００の製造プロセスと同
様であるので説明を省略する。
【００５９】次に、本発明の第６の実施例である磁気抵
抗効果型磁気ヘッドについて、図１５を用いて説明す
る。本実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、図１５の
ように、基板（図示せず）上に、下部シールド層（図示
せず）を備え、その上に、下部ギャップ膜２０を有して
いる。下部ギャップ膜２０の両端部には、第１の磁区制
御層３０が配置されており、これらの上に、両端を浮上
面から遠ざけて折れ曲がった形状をした幅約１μｍの磁
気抵抗効果膜４０が配置されている。更に、その上には
シャント膜、ソフト膜、信号取り出し用電極、上部ギャ
ップ膜、上部シールド層（図示せず）が配置されてい
る。
【００６０】各層の材質、作用は、磁気抵抗効果型磁気
ヘッド２００と同様であるので説明を省略する。磁気抵
抗効果膜４０は、通常、磁区形成に、１μmより広い幅
を必要とするが、本実施例の構造においては、磁気抵抗
効果膜４０は、幅が１μｍより小さいため、多磁区状態
にはなりえず、単磁区状態が維持される。さらに、両端
に第１の磁区制御層３０が配置され、縦バイアスを印加
しているので、磁気抵抗効果膜４０の単磁区状態は、よ
り確実なものになっている。従って、本実施例の磁気抵
抗効果型磁気ヘッドにおいては、バルクハウゼンノイズ
を防止することができる。また、磁気抵抗効果膜４０の
感磁部は、磁気交換結合していないので、検出感度が低
下することもない。
【００６１】さらに、第１の磁区制御層３０は、既に述
べた磁気抵抗効果型磁気ヘッド２０００と同じく、浮上
面から遠ざけた構造を有しているので、Ｆｅ−Ｍｎ合金
等の反強磁性材料で第１の磁区制御層３０を形成した場
合にも、耐食性が良く、また、Ｃｏ−Ｐｔ合金等の永久
磁石材料で形成した場合にも、記録媒体を減磁させる可
能性がない。また、本実施例の磁気抵抗効果型磁気へッ
ドは、第２の磁区制御層を有していないので、製造プロ
セスにおいて、下部ギャップ膜２０の上側に第１の磁区
制御層３０を所定の位置にパターニングした後、磁気抵
抗効果膜４０、シャント膜、ソフト膜を順次積層し、図
１５に示す形状にパターニングするだけでよく、第２の
磁区制御層の製造プロセスを省略することができる。し
たがって、製造効率を上げることが可能であり、製造コ
ストを抑えることができる。
【００６２】次に、本発明の第７の実施例の磁気抵抗効
果型磁気ヘッドを、図１６を用いて説明する。図１６の
ように、本実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、基板
（図示せず）上に下部シールド層（図示せず）を備え、
その上に下部ギャップ膜２０が形成されている。下部ギ
ャップ膜の両端部には、浮上面から約１μｍ離れて、第
１の磁区制御層３０が配置されており、これらの上に、
磁気抵抗効果膜４０が配置されている。更に、その上に
はシャント膜、ソフト膜、信号取り出し用電極、上部ギ
ャップ膜、上部シールド層（図示せず）が配置されてい
る。
【００６３】各層の材質、作用は、磁気抵抗効果型磁気
ヘッド２００と同様であるので説明を省略する。本実施
例において、磁気抵抗効果膜４０は、磁気抵抗効果膜４
０の両端部に形成されている第１の磁区制御層３０によ
る強い縦方向バイアス磁界によって磁気抵抗効果膜４０
内の単一磁区状態が維持される。浮上面から１μｍ以内
の磁気抵抗効果膜４０内の磁気スピンは、比較的自由で
あり、安定な方向、つまり第１の磁区制御層３０によっ
て磁気抵抗効果膜４０内のスピンが誘導されている方向
とは逆方向に向こうとする。しかし、逆方向に向く磁区
を形成するためには、自由なスピンを持つ磁気抵抗効果
膜の幅を最低１μｍ以上必要であるので磁区を形成する
ことができない。従って、このように第１の磁区制御層
３０が浮上面から１μｍ以下の距離に配置して形成する
場合には、磁気抵抗効果膜４０の磁気スピンは、第１の
磁区制御層３０による強い縦方向バイアス磁界によって
磁気抵抗効果膜４０の単一磁区状態が維持される。従っ
て、本実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいては、
バルクハウゼンノイズを防止することができる。また、
磁気抵抗効果膜４０の感磁部は、磁気交換結合していな
いので、検出感度が低下することもない。
【００６４】さらに、第１の磁区制御層３０は、既に述
べた磁気抵抗効果型磁気ヘッド２０００と同じく、浮上
面から遠ざけた構造を有しているので、第６の実施例で
述べたのと同様に、耐食性が良く、記録媒体を減磁させ
る可能性もない。また、第６の実施例と同様に、本実施
例の磁気抵抗型磁気ヘッドは、第２の磁区制御層を有し
ていないので、製造プロセスにおいて、製造効率を上げ
ることが可能であり、製造コストを抑えることができる
のみならず、磁気抵抗効果膜４０の形状が、簡単な形状
であるのでパターニングを容易に行うことができる。
【００６５】また、本実施例の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１００、２００、３０
０、４００と同様に第２の磁区制御層を、備えてること
も可能である。この場合、磁気抵抗効果膜４０に多少の
凹凸、不純物、空孔が存在していても、磁気抵抗効果膜
４０に磁極の発生を防止することができる。
【００６６】上述の第５、６および７実施例において、
第１の磁区制御層３０は、浮上面から１μｍ程度以上遠
ざけて、内側に配置されていれば良い。この時、第１の
磁区制御層の断面は、上下の層により十分に覆われ、浮
上面に露出しないため、第１の磁区制御層３０の腐食
や、記録媒体の減磁を防ぐことができる。第５、６の実
施例では、磁気抵抗効果膜４０は、第１の磁区制御層３
０の配置に伴って、両端を浮上面から遠ざけて配置され
るために、折れ曲がった形状を有する。磁気抵抗効果膜
４０の磁区の発生は、磁気抵抗効果膜４０の幅や、折れ
曲がった形状に依存するので、磁区の発生を計算または
実験により求めて、一対の第１の磁区制御層３０の間隔
並びに膜の構成等を設計することができる。
【００６７】
【発明の効果】上述のように、本発明の第１の態様によ
る磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいては、磁気抵抗効果
膜の両端部の第１の磁区制御層の他に、磁気抵抗効果膜
の中央部に第２の磁区制御層が設けられている。これに
より、磁気抵抗効果膜に多少の凹凸、不純物、空孔が存
在していても、磁気抵抗効果膜に磁極の発生を防止する
ことができる。従って、磁気抵抗効果膜において、実用
レベルで磁壁の移動によって生じるバルクハウゼンノイ
ズの発生を抑制することができる。また、第２の磁区制
御層と磁気抵抗効果膜の磁気結合は弱いので、磁気抵抗
効果型磁気ヘッドの持つ高感度特性を損なうことはな
い。
【００６８】また、上述のように、本発明の第２の態様
による磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいては、第１の磁
気制御層を、浮上面から遠ざけて配置したので、耐食性
に優れ、また、記録媒体を減磁することがない。
【００６９】以上のように、本発明によれば、実用レベ
ルでバルクハウゼンノイズを防止することができ、ま
た、高い耐食性を有し、記録媒体を減磁することのな
い、信頼性のある高密度磁気記録用の磁気抵抗効果型磁
気ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドの、一部のシールド層８０および上部ギャップ膜７
０を切り欠いた斜視図。
【図２】図１に示した磁気抵抗効果型磁気ヘッドの主要
部の斜視図。
【図３】図１に示した磁気抵抗効果型磁気ヘッドの断面
図。
【図４】本発明の第２の実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドの主要部の斜視図。
【図５】図４に示した磁気抵抗効果型磁気ヘッドの断面
図。
【図６】本発明の第３の実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドの主要部の斜視図。
【図７】図６に示した磁気抵抗効果型磁気ヘッドの断面
図。
【図８】本発明の第１の磁区制御層３０の構成を示す断
面図。
【図９】本発明の第４の実施例の磁気抵抗効果型磁気ヘ
ッドの主要部の斜視図。
【図１０】図９に示した磁気抵抗効果型磁気ヘッドの断
面図。
【図１１】本発明の第５の実施例の磁気抵抗効果型磁気
ヘッド１０００の主要部の斜視図。
【図１２】本発明の第５の実施例の磁気抵抗効果型磁気
ヘッド２０００の主要部の斜視図。
【図１３】本発明の第５の実施例の磁気抵抗効果型磁気
ヘッド３０００の主要部の斜視図。
【図１４】本発明の第５の実施例の磁気抵抗効果型磁気
ヘッド４０００の主要部の斜視図。
【図１５】本発明の第６の実施例の磁気抵抗効果型磁気
ヘッドの主要部の構成を示す説明図。
【図１６】本発明の第７の実施例の磁気抵抗効果型磁気
ヘッドの主要部の構成を示す説明図。
【符号の説明】
１……基板、１０……下部シールド層、２０……下部ギ
ャップ膜、３０……第１の磁区制御層、４０……磁気抵
抗効果膜、４５……第２の磁区制御層、５０……シャン
ト膜、５５……ソフト膜、６０……信号取り出し用導
体、７０……上部ギャップ膜、８０……上部シールド
層、３０１……下部強磁性膜、３０２……反強磁性膜、
３０３……上部強磁性膜
フロントページの続き (72)発明者 芦田 栄次 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 府山 盛明 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 成重 真治 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社 日立製作所 小田原工場内 (72)発明者 西岡 浩一 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社 日立製作所 小田原工場内 (56)参考文献 特開 平１−319113（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−268207（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G11B 5/39

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的
    信号に変換する磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜に信
    号検出電流を流すための一対の電極と、前記磁気抵抗効
    果膜の両端部に配置された、前記磁気抵抗効果膜に磁気
    的に縦バイアスを印加するための一対の第１の磁区制御
    層とを有する磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、 前記磁気抵抗効果膜に磁気的に縦バイアスを印加するた
    めの第２の磁区制御層をさらに有することを特徴とする
    磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
  2. 【請求項２】請求項１において、前記第１の磁区制御層
    を前記浮上面から遠ざけて配置したことを特徴とする磁
    気抵抗効果型磁気ヘッド。
  3. 【請求項３】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的
    信号に変換する磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜に信
    号検出電流を流すための一対の電極とを有し、前記磁気
    抵抗効果膜の一部を、前記磁気的信号を読み取るための
    浮上面に露出した形状を有する磁気抵抗効果型磁気ヘッ
    ドにおいて、 前記磁気抵抗効果膜の幅は、１μｍ以内であることを特
    徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
  4. 【請求項４】請求項３において、前記磁気抵抗効果膜の
    両端部に配置された、磁気的に縦バイアスを印加するた
    めの第１の磁区制御層をさらに有し、前記第１の磁区制
    御層を前記浮上面から遠ざけて配置したことを特徴とす
    る磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
  5. 【請求項５】請求項２または４において、前記磁気抵抗
    効果膜の両端部を、前記浮上面から遠ざけて配置したこ
    とを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
  6. 【請求項６】請求項４において、前記磁気抵抗効果膜に
    磁気的に縦バイアスを印加するための第２の磁区制御層
    を、さらに有することを特徴とする磁気抵抗効果型磁気
    ヘッド。
  7. 【請求項７】請求項１または６において、前記第２の磁
    区制御層の印加する縦バイアスは、前記第１の磁区制御
    層の印加する縦バイアスと比較して、相対的に弱いもの
    であることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
  8. 【請求項８】請求項１、６または７において、前記第２
    の磁区制御層は、前記磁気抵抗効果膜のうち少なくとも
    中央部に配置されていることを特徴とする磁気抵抗効果
    型磁気ヘッド。
  9. 【請求項９】請求項１、６、７または８において、基板
    と、基板上に形成された磁気シールドするためのシール
    ド層と、シールド層上に形成された絶縁するためのギャ
    ップ膜とをさらに備え、 前記ギャップ膜上に、間隔をあけて前記一対の第１の磁
    区制御層を設け、次に、前記一対の第１の磁区制御層間
    の前記ギャップ膜上に、前記磁気抵抗効果膜を両端がそ
    れぞれ第１の磁区制御層に接するように設け、さらにそ
    の上に、前記第２の磁区制御層を設けられていることを
    特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
  10. 【請求項１０】請求項１、６、７または８において、基
    板と、基板上に形成された磁気シールドするためのシー
    ルド層と、シールド層上に形成された絶縁するためのギ
    ャップ膜とをさらに備え、 前記ギャップ膜上に前記第２の磁区制御層を設け、次
    に、前記第２の磁区制御層上に、間隔をあけて前記一対
    の第１の磁区制御層を設け、さらに、前記一対の第１の
    磁区制御層間の前記第２の磁区制御層上に、前記磁気抵
    抗効果膜を両端がそれぞれ第１の磁区制御層に接するよ
    うに設けられていることを特徴とする磁気抵抗効果型磁
    気ヘッド。
  11. 【請求項１１】請求項１、６、７または８において、基
    板と、基板上に形成された磁気シールドするためのシー
    ルド層と、シールド層上に形成された絶縁するためのギ
    ャップ膜とをさらに備え、 前記ギャップ膜上に、間隔をあけて前記一対の第１の磁
    区制御層を設け、次に、前記一対の第１の磁区制御層間
    の前記ギャップ膜上に、前記第２の磁区制御層を両端が
    それぞれ第１の磁区制御層に接するように設け、さらに
    その上に、前記磁気抵抗効果膜を設けられていることを
    特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
  12. 【請求項１２】請求項９において、前記第２の磁区制御
    層は、前記磁気抵抗効果膜に磁気的に横バイアスを印加
    するためのシャント膜を兼ねていることを特徴とする磁
    気抵抗効果型磁気ヘッド。
  13. 【請求項１３】請求項９において、前記第２の磁区制御
    層上に、前記磁気抵抗効果膜に磁気的に横バイアスを印
    加するためのソフト膜をさらに設けられていることを特
    徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
  14. 【請求項１４】請求項１３において、前記第２の磁区制
    御層と前記ソフト膜の間に、前記磁気抵抗効果膜に磁気
    的に横バイアスを印加するためのシャント膜をさらに設
    けられていることを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッ
    ド。
  15. 【請求項１５】請求項１、６、７、８、１０または１１
    において、前記第２の磁区制御層は、Ｃｒ−Ｍｎ合金、
    Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｃｒ−Ｒｕ、Ｃｒ−Ｒｅ合金、Ｃｒ−
    Ｍｎ−Ｆｅ合金、Ｃｒ−Ｍｎ−Ｖ合金、Ｃｒ−Ａｌ−Ｆ
    ｅ合金、Ｃｒ−Ａｌ−Ｖ合金、Ｎｉ−Ｍｎ合金、Ｎｉ−
    Ｍｎ−Ｃｒ合金、酸化ニッケル、ヘマタイトのうちいず
    れかの合金、酸化物を用いることを特徴とする磁気抵抗
    効果型磁気ヘッド。
  16. 【請求項１６】請求項９、１２、１３または１４におい
    て、前記第２の磁区制御層は、Ｃｒ−Ｍｎ合金、Ｃｒ−
    Ａｌ合金、Ｃｒ−Ｒｕ、Ｃｒ−Ｒｅ合金、Ｃｒ−Ｍｎ−
    Ｆｅ合金、Ｃｒ−Ｍｎ−Ｖ合金、Ｃｒ−Ａｌ−Ｆｅ合
    金、Ｃｒ−Ａｌ−Ｖ合金、Ｎｉ−Ｍｎ合金、Ｎｉ−Ｍｎ
    −Ｃｒ合金のうちいずれかの合金、酸化物を用いること
    を特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
  17. 【請求項１７】基板と、磁気シールドするためのシール
    ド層と、絶縁するためのギャップ膜と、磁気抵抗効果を
    用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果
    膜と、前記磁気抵抗効果膜に磁気的に縦バイアスを印加
    するための一対の第１の磁区制御層と、前記磁気抵抗効
    果膜に前記第１の磁区制御層より相対的に弱い縦バイア
    スを印加するための、反強磁性材料を有する第２の磁区
    制御層を、 前記基板、前記シールド層、前記ギャップ膜、前記第１
    の磁区制御層、前記磁気抵抗効果膜、前記第２の磁区制
    御層の順に、形成する磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造
    方法において、 前記磁気抵抗効果膜を形成した後、真空を破らずに連続
    して前記第２の反強磁性膜を形成することを特徴とする
    磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法。
  18. 【請求項１８】基板と、磁気シールドするためのシール
    ド層と、絶縁するためのギャップ膜と、磁気抵抗効果を
    用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果
    膜と、前記磁気抵抗効果膜に磁気的に縦バイアスを印加
    するための一対の第１の磁区制御層と、前記磁気抵抗効
    果膜に前記第１の磁区制御層より相対的に弱い縦バイア
    スを印加するための、反強磁性材料を有する第２の磁区
    制御層を、 前記基板、前記シールド層、前記ギャップ膜、前記第２
    の磁区制御層、前記第１の磁区制御層、前記磁気抵抗効
    果膜の順に、形成する磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造
    方法において、 前記第２の磁区制御層、前記第１の磁区制御層を順に形
    成した後、スパッタエッチングし、連続して、前記磁気
    抵抗効果膜を、前記第２の磁区制御層の最表面の温度を
    第２の磁区制御層の反強磁性体材料のネール点以上に保
    持しつつ形成することを特徴とする磁気抵抗効果型磁気
    ヘッドの製造方法。
  19. 【請求項１９】基板と、磁気シールドするためのシール
    ド層と、絶縁するためのギャップ膜と、磁気抵抗効果を
    用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果
    膜と、前記磁気抵抗効果膜に磁気的に縦バイアスを印加
    するための一対の第１の磁区制御層と、前記磁気抵抗効
    果膜に前記第１の磁区制御層より相対的に弱い縦バイア
    スを印加するための、反強磁性材料を有する第２の磁区
    制御層を、 前記基板、前記シールド層、前記ギャップ膜、前記第１
    の磁区制御層、前記第２の磁区制御層、前記磁気抵抗効
    果膜の順に、形成する磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造
    方法において、 前記一対の第１の磁区制御層を形成した後、スパッタエ
    ッチングし、連続して、前記第２の磁区制御層を形成
    し、さらに連続して、前記第２の磁区制御層の最表面の
    温度が第２の磁区制御層の反強磁性体材料のネール点以
    上に保持しつつ、前記磁気抵抗効果膜を形成することを
    特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッドの製造方法。
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