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JPH08138216A - Magnetic head - Google Patents

Magnetic head

Info

Publication number
JPH08138216A
JPH08138216A JP23639395A JP23639395A JPH08138216A JP H08138216 A JPH08138216 A JP H08138216A JP 23639395 A JP23639395 A JP 23639395A JP 23639395 A JP23639395 A JP 23639395A JP H08138216 A JPH08138216 A JP H08138216A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetization
layer
magnetic
film
head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP23639395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Reiko Kondo
玲子 近藤
Hiroaki Yoda
博明 與田
Yuichi Osawa
裕一 大沢
Hitoshi Iwasaki
仁志 岩崎
Yuzo Kamiguchi
裕三 上口
Susumu Hashimoto
進 橋本
Masashi Sahashi
政司 佐橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP23639395A priority Critical patent/JPH08138216A/en
Publication of JPH08138216A publication Critical patent/JPH08138216A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Magnetic Heads (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動作点部分を抵抗変化の中心にシフトさせ、
信号磁界に対して良好な線形性を確保する。 【解決手段】 磁化固着層およびヘッドトラック幅方向
に磁化容易軸を有する磁化回転層、およびこの磁化固着
層と磁化回転層の間に介在する非磁性層とを含む磁性積
層体を具備した磁気ヘッドであって、信号磁界がほぼ0
で磁化固着層の磁化と磁化回転層の磁化が直交するよう
に、磁化固着膜の磁化方向がヘッドデプス方向から磁化
回転層の磁化方向に向かって 30 度未満傾斜している、
または磁化回転層の磁化容易軸がヘッドトラック幅方向
から磁化固着層の磁化方向に向かって30度未満傾斜して
いることを特徴とする磁界抵抗効果膜を用いた磁気ヘッ
ド。
(57) [Abstract] [Problem] Shifting the operating point to the center of resistance change,
Ensures good linearity with respect to the signal magnetic field. A magnetic head includes a magnetic pinned layer, a magnetic rotation layer having an easy axis of magnetization in the head track width direction, and a magnetic stack including a non-magnetic layer interposed between the magnetic pinned layer and the magnetic rotation layer. And the signal magnetic field is almost zero.
The magnetization direction of the magnetization pinned film is inclined by less than 30 degrees from the head depth direction to the magnetization direction of the magnetization rotation layer so that the magnetization of the magnetization pinned layer and the magnetization of the magnetization rotation layer are orthogonal to each other.
Alternatively, a magnetic head using a magnetic field resistance effect film, wherein the easy axis of magnetization of the magnetization rotation layer is inclined from the head track width direction toward the magnetization direction of the magnetization pinned layer by less than 30 degrees.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果膜を
用いた磁気ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic head using a magnetoresistive effect film.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気記録媒体に記録された信号を読み出
すには、コイルを有する読取りヘッドを記録媒体に対し
て相対運動させ、電磁誘導によってコイルに誘起される
電圧を検出する方法が広く知られている。一方、ある種
の強磁性体の電気抵抗が、外部磁界の強さに応じて変化
する現象を利用した磁気抵抗効果型ヘッドも、記録媒体
の信号磁界を検出する高感度ヘッドとして知られている
(IEEE MAG-7,150,(1971) )。そして近年、小型大容量
の磁気記録装置の要求が高まり、読取りヘッドと記録媒
体の相対速度が小さくなるにつれ、相対速度に依存せず
大きな出力が取り出せる磁気抵抗効果型ヘッドの重要性
が高まっている。
2. Description of the Related Art To read a signal recorded on a magnetic recording medium, a method is widely known in which a read head having a coil is moved relative to the recording medium and the voltage induced in the coil by electromagnetic induction is detected. ing. On the other hand, a magnetoresistive head that utilizes a phenomenon in which the electric resistance of a certain type of ferromagnetic material changes according to the strength of an external magnetic field is also known as a high-sensitivity head that detects the signal magnetic field of a recording medium. (IEEE MAG-7,150, (1971)). In recent years, as the demand for a small-sized and large-capacity magnetic recording device has increased and the relative speed between the read head and the recording medium has decreased, the importance of a magnetoresistive head capable of producing a large output independent of the relative speed has increased. .

【0003】従来、この磁気抵抗効果型ヘッドにおい
て、外部磁界を感知して抵抗が変化するMRエレメント
部分は 80at%Ni− 20at%Fe合金(パーマロイと略称
する)が一般に使用されていた。パーマロイは良好な軟
磁気特性を有するものの最大でも磁気抵抗変化率が 3%
程度であり、より高感度な磁気抵抗変化を示す材料が望
まれていた。近年、人工格子型と呼ばれるFe/Crや
Co/Cuなど強磁性金属層と非磁性金属層の多層膜に
おいて、巨大な磁気抵抗変化が現れ、また最大で100%
を越える大きな磁気抵抗変化率も報告されている(Phy
s.Rev.Lett.,Vol.61,2472(1998)およびPhys.Rev.Lett.,
Vol.64,2304(1990))。また、非磁性層厚を変化させる
と外部磁界のない状態で磁気抵抗変化率が周期的に振動
することが報告され、それらは非磁性層厚により隣接す
る強磁性金属層が強磁性結合もしくは反強磁性結合する
ために生じると説明されている。このとき多層膜の電気
抵抗は、磁性層の磁化が互いに反平行の反強磁性結合状
態で高く、磁性層の磁化が互いに平行の強磁性結合状態
で低い。そこで外部磁界のない状態で反強磁性結合さ
せ、飽和磁界以上の外部磁界を加えて強磁性結合させる
ことにより磁気抵抗変化を得ている。
In the conventional magnetoresistive head, an 80at% Ni-20at% Fe alloy (abbreviated as permalloy) is generally used for the MR element portion whose resistance changes by sensing an external magnetic field. Permalloy has good soft magnetic properties, but has a maximum magnetoresistance change of 3%
A material exhibiting a magnetoresistance change with a higher sensitivity has been desired. In recent years, a huge magnetoresistance change has appeared in a multilayer film of a ferromagnetic metal layer such as Fe / Cr or Co / Cu called an artificial lattice type and a non-magnetic metal layer, and a maximum of 100%
A large rate of change in magnetoresistance exceeding 100 is also reported (Phy
s. Rev. Lett., Vol. 61, 2472 (1998) and Phys. Rev. Lett.,
Vol. 64, 2304 (1990)). Moreover, it was reported that the rate of change in magnetoresistance periodically oscillates in the absence of an external magnetic field when the thickness of the non-magnetic layer is changed. It is explained that it occurs because of ferromagnetic coupling. At this time, the electric resistance of the multilayer film is high in the antiferromagnetically coupled state in which the magnetic layers are antiparallel to each other, and is low in the ferromagnetically coupled state in which the magnetic layers are parallel to each other. Therefore, the magnetoresistance change is obtained by antiferromagnetically coupling in the absence of an external magnetic field, and by ferromagnetically coupling by applying an external magnetic field higher than the saturation magnetic field.

【0004】一方、前述の反強磁性結合状態を用いる
と、その結合力が大きいことから飽和磁界が大きくなっ
てしまう。そこで反強磁性結合状態を用いず、磁化が平
行の状態と反平行の状態で抵抗が異なることを利用した
方式がいくつか報告されている。第一に保磁力の異なる
2種の層を用い、この保磁力の差を利用して両磁性層の
磁化を反平行状態にすることで磁気抵抗変化を実現した
例(日本応用磁気学会誌Vol.15,No.5 813(1991))、第
二に非磁性層を挟んだ 2つの強磁性層の一方に反強磁性
層による交換バイアスをおよぼして磁化を固着し、もう
一方の強磁性層が外部磁界で磁化反転することにより、
非磁性層を挟んで強磁性層の磁化が互いに平行および反
平行な状態を作り出して、大きな磁気抵抗変化を実現し
た例である(Phys.Rev.B.,Vol.45806(1992) および J.A
ppl.Phys.,Vol.69,4774(1991) )。特にスピンバルブ型
磁性層では、反強磁性層の着磁方向と固着されていない
強磁性層の容易軸を直交させ、動作点バイアスの必要の
ない素子が提案されている(特開平4−35831
0)。
On the other hand, when the above-mentioned antiferromagnetic coupling state is used, the saturation magnetic field becomes large because the coupling force is large. Therefore, some methods have been reported that do not use the antiferromagnetic coupling state but utilize the difference in resistance between the parallel magnetization state and the antiparallel magnetization state. First, different coercive force
An example of realizing a magnetoresistance change by using two types of layers and making the magnetizations of both magnetic layers antiparallel to each other by utilizing this difference in coercive force (Journal of Applied Magnetics, Vol.15, No.5 813). (1991)), secondly, the magnetization is fixed by applying an exchange bias by the antiferromagnetic layer to one of the two ferromagnetic layers sandwiching the nonmagnetic layer, and the other ferromagnetic layer reverses the magnetization by an external magnetic field. By
This is an example of realizing a large magnetoresistance change by creating parallel and antiparallel states of the magnetizations of the ferromagnetic layers with the nonmagnetic layer sandwiched (Phys. Rev. B., Vol. 45806 (1992) and JA.
ppl.Phys., Vol.69,4774 (1991)). Particularly, in the spin-valve type magnetic layer, an element has been proposed in which the magnetization direction of the antiferromagnetic layer and the easy axis of the unfixed ferromagnetic layer are made orthogonal to each other and no operating point bias is required (Japanese Patent Laid-Open No. 4-35831).
0).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このようにスピン依存
散乱を用いた磁気抵抗効果素子はいくつか提案されてい
る。しかしこれらの磁気抵抗効果素子を、実際の磁気ヘ
ッドで用いる矩形状のパターンに加工した場合、磁化固
着層と磁化回転層(信号磁界によって磁化回転する軟磁
性層)との間で設計時の磁化の直交状態が実現できなく
なり、動作点シフトが大きくなる。その結果、媒体磁界
に対して固着されていない強磁性層の磁化が応答できな
くなり、信号磁界に対して良好な線形性が得られないた
め、出力に歪みがでる問題があった。
As described above, some magnetoresistive effect elements using spin-dependent scattering have been proposed. However, when these magnetoresistive effect elements are processed into a rectangular pattern used in an actual magnetic head, the magnetization at the time of design is fixed between the magnetization fixed layer and the magnetization rotation layer (soft magnetic layer that rotates by the signal magnetic field). It becomes impossible to realize the orthogonal state and the operating point shift becomes large. As a result, the magnetization of the ferromagnetic layer that is not fixed to the medium magnetic field cannot respond, and good linearity cannot be obtained with respect to the signal magnetic field, resulting in a problem that the output is distorted.

【0006】本発明は、このような問題に対処するため
になされたもので、動作点部分を抵抗変化の中心にシフ
トさせることにより、信号磁界に対して良好な線形性を
確保することのできる磁気抵抗効果膜を使用した磁気ヘ
ッドを提供することを目的とする。
The present invention has been made to address such a problem. By shifting the operating point to the center of resistance change, good linearity with respect to the signal magnetic field can be ensured. An object is to provide a magnetic head using a magnetoresistive film.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の磁気ヘッ
ドは、磁化固着層、ヘッドトラック幅方向に磁化容易軸
を有する磁化回転層および磁化固着層と磁化回転層の間
に介在する非磁性層とを含む磁性積層体を具備した磁気
ヘッドであって、信号磁界が0の場合磁化固着層の磁化
と磁化回転層の磁化が直交するように、磁化固着膜の磁
化方向がヘッドデプス方向から磁化回転層の磁化方向に
向かって 30 度未満傾斜していることを特徴とする。
A first magnetic head of the present invention is a magnetic pinned layer, a magnetic rotation layer having an easy axis of magnetization in the head track width direction, and a non-magnetic layer interposed between the magnetic pinned layer and the magnetic rotation layer. A magnetic head comprising a magnetic stack including a magnetic layer, wherein the magnetization direction of the magnetization pinned layer is perpendicular to the magnetization direction of the magnetization pinned layer so that the magnetization of the magnetization pinned layer is orthogonal to the magnetization of the magnetization pinned layer when the signal magnetic field is zero. Is inclined by less than 30 degrees toward the magnetization direction of the magnetization rotation layer.

【0008】本発明の第2の磁気ヘッドは、ヘッドデプ
ス方向に着磁方向を有する磁化固着層、磁化回転層およ
び磁化固着層と磁化回転層の間に介在する非磁性層とを
含む磁性積層体を具備した磁気ヘッドであって、信号磁
界が0の場合磁化固着層の磁化と磁化回転層の磁化が直
交するように、磁化回転層の磁化容易軸がヘッドトラッ
ク幅方向から磁化固着層の磁化方向に向かって 30 度未
満傾斜していることを特徴とする。
A second magnetic head of the present invention is a magnetic laminated layer including a magnetization pinned layer having a magnetization direction in the head depth direction, a magnetization rotation layer, and a non-magnetic layer interposed between the magnetization rotation layer and the magnetization rotation layer. In a magnetic head including a body, when the signal magnetic field is 0, the magnetization easy axis of the magnetization fixed layer is perpendicular to the direction of the head track width so that the magnetization of the magnetization fixed layer and the magnetization of the magnetization fixed layer are orthogonal to each other. It is characterized by being inclined less than 30 degrees toward the magnetization direction.

【0009】本発明の第3の磁気ヘッドは、ヘッドデプ
ス方向に着磁方向を有する磁化固着層、ヘッドトラック
幅方向に磁化容易軸を有する磁化回転層および磁化固着
層と磁化回転層の間に介在する非磁性層とを含む磁性積
層体を具備した磁気ヘッドであって、磁化固着層または
この磁化固着層によって固着された強磁性層の飽和磁化
と体積との積をV1 、磁化回転層の飽和磁化と体積との
積をV2 とするとき、V2 /V1 ≧ 3であることを特徴
とする。
A third magnetic head of the present invention has a magnetization pinned layer having a magnetization direction in the head depth direction, a magnetization rotation layer having an easy axis of magnetization in the head track width direction, and between the magnetization pinned layer and the magnetization rotation layer. A magnetic head comprising a magnetic laminated body including an intervening non-magnetic layer, wherein a product of saturation magnetization and volume of a magnetization pinned layer or a ferromagnetic layer pinned by this magnetization pinned layer is V 1 , and a magnetization rotation layer. V 2 / V 1 ≧ 3, where V 2 is the product of the saturation magnetization and the volume.

【0010】本発明の第4の磁気ヘッドは、ヘッドデプ
ス方向に着磁方向を有する磁化固着層、ヘッドトラック
幅方向に磁化容易軸を有する磁化回転層および磁化固着
層と磁化回転層の間に介在する非磁性層とを含む磁性積
層体を具備した磁気ヘッドであって、前記磁性積層体に
磁性層が積層され、この磁性層の磁化の方向が磁化固着
層の磁化の方向と略反平行となるように磁化固着膜と静
磁的に結合して、磁化固着層と磁化回転層の磁化がほぼ
直交することを特徴とする。
According to a fourth magnetic head of the present invention, a magnetization pinned layer having a magnetization direction in the head depth direction, a magnetization rotation layer having an easy axis of magnetization in the head track width direction, and between the magnetization pinned layer and the magnetization rotation layer. A magnetic head comprising a magnetic laminated body including an intervening non-magnetic layer, wherein a magnetic layer is laminated on the magnetic laminated body, and the direction of magnetization of the magnetic layer is approximately antiparallel to the direction of magnetization of the magnetization pinned layer. It is characterized in that the magnetization of the magnetization pinned layer and that of the magnetization rotation layer are substantially perpendicular to each other by being magnetostatically coupled to the magnetization pinned film so that

【0011】本発明の第5の磁気ヘッドは、強磁性下地
膜の上に形成された信号磁界により磁化が回転する磁化
回転膜、ここで信号磁界が概ね0でその磁化はトラック
幅方向に向いている、信号磁界では磁化が実質的に動か
ない磁化固着膜、その磁化はほぼ信号磁界流入方向に固
着されている、および前記磁化回転膜と磁化固着膜との
間に介在する非磁性膜からなるスピン依存散乱を利用し
た磁気抵抗効果素子と、前記磁界回転膜における記録ト
ラックからの信号磁界に応じて磁化回転する部分から外
れた両側で前記強磁性下地膜の膜面直下に形成された一
対のバイアス膜(ハード膜等)と、前記磁気抵抗効果
にセンス電流を供給するための電極から構成されるこ
とを特徴とする。
A fifth magnetic head of the present invention is a magnetization rotation film formed on a ferromagnetic underlayer, the magnetization of which is rotated by a signal magnetic field. Here, the signal magnetic field is approximately 0 and the magnetization is oriented in the track width direction. The magnetization pinned film whose magnetization does not substantially move in the signal magnetic field, the magnetization is pinned in the signal magnetic field inflow direction, and the non-magnetic film interposed between the magnetization rotation film and the magnetization pinned film And a pair of magnetoresistive effect elements using spin-dependent scattering and a pair of magnetic field rotating films formed directly below the surface of the ferromagnetic underlayer on both sides of the magnetic field rotating film, which are separated from the portions that rotate in response to a signal magnetic field from a recording track. Bias film (hard film, etc.) and the magnetoresistive element
It is characterized in that it is composed of electrodes for supplying a sense current to the child .

【0012】以上の第1から第5の磁気ヘッドについて
以下にさらに詳述する。
The above-mentioned first to fifth magnetic heads will be described in more detail below.

【0013】基本構成は、磁化回転層/非磁性層/磁化
固着層の積層体である。膜厚は、それぞれ、好ましく
は、0.5 〜20nm、0.5 〜10nm、0.5 〜20nmである。また
複数の積層体を用いたり、各層が複数層からなる構成で
あっても構わない。
The basic structure is a laminated body of a magnetization rotation layer / a non-magnetic layer / a magnetization fixed layer. The film thicknesses are preferably 0.5 to 20 nm, 0.5 to 10 nm, and 0.5 to 20 nm, respectively. Further, a plurality of laminated bodies may be used, or each layer may be composed of a plurality of layers.

【0014】まず、磁気抵抗効果素子を実際の磁気ヘッ
ドで用いる矩形状のパターンに加工した場合、磁化固着
層と磁化回転層とから構成される 2層膜の間で設計時の
磁化の直交状態が維持できなくなり、動作点がシフトす
る現象について説明する。2層膜のエネルギーとして、
異方性エネルギー、静磁エネルギー、層間の交換結合エ
ネルギー、自己減磁エネルギー、層間の静磁結合エネル
ギーを考える。この 2層膜の一方をM1 、他方をM2
し、矩形状のパターンの長手方向に対するM1 、M2
磁化の方向がなす角度をそれぞれθ1 、θ2 、およびM
2 の磁化の容易軸方向をそれぞれ図1に示すように設定
する。ここで矩形状のパターンの長手方向はヘッドトラ
ック幅方向を表す。このときM1 は固着されて磁化は動
かないものと仮定する(すなわちθ1 =90°)。また 2
層膜M1 、M2 の層厚をそれぞれt1 、t2 とする。こ
れらのエネルギーの和を最小にするとき、磁化が固着さ
れていない層(M2 )の磁化角度θ2 は以下の(1)式
で表される。ここでHexは印加磁界、Hinは層間の交換
結合磁界、Hd1 は固着層の反磁界、Hd2 は磁化回転
する層の反磁界、Kuは磁化回転する層の誘導磁気異方
性エネルギー、Msは磁化回転する層の飽和磁化量であ
る。
First, when the magnetoresistive effect element is processed into a rectangular pattern used in an actual magnetic head, the orthogonal state of the magnetization at the time of design is formed between the two layers of the magnetization fixed layer and the magnetization rotation layer. The phenomenon that the operating point cannot be maintained and the operating point shifts will be described. As the energy of the two-layer film,
Consider anisotropic energy, magnetostatic energy, interlayer exchange coupling energy, self-demagnetization energy, and interlayer magnetostatic coupling energy. One of the two-layer films is M 1 and the other is M 2, and the angles formed by the magnetization directions of M 1 and M 2 with respect to the longitudinal direction of the rectangular pattern are θ 1 , θ 2 and M, respectively.
The direction of the easy axis of the magnetization of 2 is set as shown in FIG. Here, the longitudinal direction of the rectangular pattern represents the head track width direction. At this time, it is assumed that M 1 is fixed and the magnetization does not move (that is, θ 1 = 90 °). Again 2
The layer thicknesses of the layer films M 1 and M 2 are t 1 and t 2 , respectively. When the sum of these energies is minimized, the magnetization angle θ 2 of the layer (M 2 ) where the magnetization is not fixed is represented by the following equation (1). Here, H ex is the applied magnetic field, H in is the exchange coupling magnetic field between layers, Hd 1 is the demagnetizing field of the pinned layer, Hd 2 is the demagnetizing field of the magnetization rotating layer, and Ku is the induced magnetic anisotropy energy of the magnetization rotating layer. , Ms is the saturation magnetization amount of the layer that rotates in magnetization.

【0015】[0015]

【数1】 また、巨大磁気抵抗効果の抵抗値Rは以下の(2)式で
表される。ここでR0はM1 とM2 との磁化が直交して
いる場合の抵抗値、ΔRは最大の抵抗変化量を表す。こ
こで固着層(FeMn層によって磁化が固着された強磁
性層、または高保磁力層)の磁化は動かないと仮定し
た。
[Equation 1] Further, the resistance value R of the giant magnetoresistive effect is expressed by the following equation (2). Here, R 0 represents the resistance value when the magnetizations of M 1 and M 2 are orthogonal, and ΔR represents the maximum resistance change amount. Here, it is assumed that the magnetization of the pinned layer (the ferromagnetic layer whose magnetization is pinned by the FeMn layer or the high coercive force layer) does not move.

【0016】[0016]

【数2】 (1)式を(2)に代入して求めたRのHex依存性を図
2に示す。ここでHin−Hd1 は素子が通常の矩形状で
あれば、負の値となるため、R−Hカーブは図2に示す
ように動作点がシフトする。このシフトは、Hex= 0
で、θが0 から外れるために、即ち、磁化固着層と磁
化回転層の磁化方向関係が直交から外れるために生じる
ものである。たとえば素子形状が 3×80μm の矩形状、
層厚が 5nmの場合、Hin= 400A/m 、Hd1 =2000A/m
となるのでHin−Hd1 =−1600A/m となる。
[Equation 2] FIG. 2 shows the H ex dependency of R obtained by substituting the equation (1) into the equation (2). Here, H in −H d 1 has a negative value if the element has a normal rectangular shape, and therefore the operating point of the RH curve shifts as shown in FIG. This shift is H ex = 0.
Then, θ 2 deviates from 0, that is, the magnetization direction relationship between the magnetization pinned layer and the magnetization rotation layer deviates from the orthogonality. For example, the element shape is a rectangular shape of 3 × 80 μm,
When the layer thickness is 5 nm, H in = 400 A / m, Hd 1 = 2000 A / m
Therefore, H in −Hd 1 = −1600 A / m.

【0017】このため、本発明の磁気ヘッドは、静磁結
合による動作点シフトを抑え、あるいは静磁結合や反磁
界等のエネルギー安定時に磁化固着層の磁化方向と磁化
回転層の磁化方向のなす角度が略直交する(即ち、θ
=0 )磁気抵抗効果層を用いることを特徴とする。
Therefore, in the magnetic head of the present invention, the shift of the operating point due to magnetostatic coupling is suppressed, or the magnetization direction of the magnetization pinned layer and the magnetization direction of the magnetization rotation layer are set when the energy such as magnetostatic coupling or demagnetizing field is stabilized. The angles are substantially orthogonal (ie, θ 2
= 0) It is characterized by using a magnetoresistive effect layer.

【0018】本発明に係わるヘッドデプス方向とは、実
質的に信号磁界の流入方向であって、図4において矢印
方向Xで示される。また、ヘッドトラック幅方向とは同
じく矢印方向Yで示される。
The head depth direction according to the present invention is substantially an inflow direction of a signal magnetic field, and is indicated by an arrow direction X in FIG. The head track width direction is also indicated by the arrow direction Y.

【0019】磁化固着層の着磁方向を傾けた場合の磁化
状態を固着層からの静磁結合を無視して簡単な計算式で
示すと以下のようになる。巨大磁気抵抗効果の比抵抗値
ρは以下の(3)式で表される。ここでρ0 は磁化が直
交している場合の比抵抗値、Δρは最大の比抵抗変化、
θ1 は固着層(FeMn層によって固着された強磁性
層、または高保磁力層)の磁化の角度、θ2は軟磁性層
の磁化の角度とし、それぞれ図1のように設定した。
The magnetization state when the magnetization direction of the magnetization pinned layer is tilted is shown below by a simple calculation formula, ignoring the magnetostatic coupling from the pinned layer. The specific resistance value ρ of the giant magnetoresistive effect is expressed by the following equation (3). Where ρ 0 is the resistivity value when the magnetizations are orthogonal, Δρ is the maximum resistivity change,
θ 1 is the magnetization angle of the pinned layer (the ferromagnetic layer pinned by the FeMn layer or the high coercive force layer), and θ 2 is the magnetization angle of the soft magnetic layer, which are set as shown in FIG.

【0020】[0020]

【数3】 さらに軟磁性層の磁化回転は均一磁化回転とし、このと
き磁化M2 は以下の(4)式のように表される。ここで
Hkは異方性磁界で、膜の異方性や形状による反磁界等
を含む。
(Equation 3) Further, the magnetization rotation of the soft magnetic layer is uniform magnetization rotation, and the magnetization M 2 at this time is expressed by the following equation (4). Here, Hk is an anisotropic magnetic field, which includes a demagnetizing field due to the anisotropy and shape of the film.

【0021】[0021]

【数4】 これらの式から比抵抗の変化割合ρ´は以下の(5)式
のように表される。
[Equation 4] From these equations, the change rate ρ ′ of the specific resistance is expressed by the following equation (5).

【0022】[0022]

【数5】 この式から各θ1 (固着層の傾き)における、ρ´のH
による変化を図3に示す(ここでHk(反磁界を含む)
は約6000A/m とした)。図3より、適度に固着層の磁化
を傾けることにより固着層と磁化回転層の直交磁化条件
(図3では比抵抗の変化の変化の割合が0の箇所を意味
する)が正磁界側(高抵抗側)にシフトすることが判
る。したがって、図2で示した固着層からの静磁結合の
影響で負磁界側にシフトした直交磁化条件を印加磁界=
0側に戻すことができる。その結果、巨大磁気抵抗効果
による高感度と信号磁界に対して良好な線形応答が得ら
れる。 このような効果は、本発明の第2の磁気ヘッド
に示すように、磁化回転層の磁化方向をヘッドトラック
幅方向から磁化固着層の磁化方向に向かって30度未満傾
斜させても、得ることができる。なお、本発明におい
て、磁化固着層は、反強磁性層による交換バイアスで磁
化固着された強磁性層もしくは高保磁力層または高保磁
力層と強磁性層との積層膜であることが好ましい。また
磁化固着方法は素子作製後に、磁界を印加しながらたと
えば 150〜 200℃の温度で熱処理することによって行う
ことが好ましい。
(Equation 5) From this equation, H of ρ'at each θ 1 (inclination of the fixed layer)
Fig. 3 shows the change due to (here, Hk (including demagnetizing field)
Is about 6000 A / m). As shown in FIG. 3, the magnetization of the pinned layer is appropriately tilted so that the orthogonal magnetization condition of the pinned layer and the magnetization rotation layer (in FIG. 3, the change rate of the specific resistance is 0) means that the positive magnetic field side is high (high). You can see that it shifts to the resistance side. Therefore, the applied magnetic field is set to the orthogonal magnetization condition shifted to the negative magnetic field side due to the influence of the magnetostatic coupling from the pinned layer shown in FIG.
It can be returned to the 0 side. As a result, high sensitivity due to the giant magnetoresistive effect and excellent linear response to the signal magnetic field can be obtained. Such an effect can be obtained even when the magnetization direction of the magnetization rotation layer is inclined less than 30 degrees from the head track width direction toward the magnetization direction of the magnetization pinned layer as shown in the second magnetic head of the present invention. You can In the present invention, the magnetization pinned layer is preferably a ferromagnetic layer or a high coercive force layer or a laminated film of a high coercive force layer and a ferromagnetic layer, the magnetization of which is pinned by the exchange bias of the antiferromagnetic layer. In addition, the magnetization fixing method is preferably performed by heat-treating at a temperature of, for example, 150 to 200 ° C. while applying a magnetic field after the element is manufactured.

【0023】本発明の第3の磁気ヘッドは、磁化固着層
またはこの磁化固着層によって固着された強磁性層の飽
和磁化と体積との積をV1 、磁化回転層の飽和磁化と体
積との積をV2 とするとき、V2 /V1 ≧ 3とすること
によって、動作点シフトを制御する。以下、その理由に
ついて説明する。前述の式(1)において、印加磁界が
0 のとき(すなわちHexがほぼ 0のとき) 、また層間の
交換結合磁界を無視できるとき(すなわちHinがほぼ 0
のとき)、さらに誘導磁気異方性エネルギー、すなわち
異方性磁界( 2Ku/Ms)が約800A/m のとき、θ2
が 0から30度未満となるためには、t2 /t1 ≧ 3とな
ることが導かれる。なお、一般に磁気抵抗効果素子にお
いて磁化固着層と磁化回転層との平面形状は同一とする
ことが多いので、磁化固着層の層厚をt1 、磁化回転層
の層厚をt2 とするとき、磁化固着層および磁化回転層
の体積をt1 およびt2 で置き換えることもできる。θ
2 の範囲をより好ましい値とするために、V2 /V1
のより好ましい範囲は 3.5倍以上である。さらに、フリ
ー層は非磁性層と接する反対側に高抵抗(Co系アモルフ
ァス合金やNiFeCr合金など)の磁性層を積層した多層構
成とすることにより、フリー層厚を増加してもΔR/R の
低下を抑制でき高感度な再生が可能になる。
In the third magnetic head of the present invention, the product of the saturation magnetization and volume of the magnetization pinned layer or the ferromagnetic layer pinned by this magnetization pinned layer is V 1 , and the saturation magnetization and volume of the magnetization rotation layer are When the product is V 2 , the operating point shift is controlled by setting V 2 / V 1 ≧ 3. The reason will be described below. In the above formula (1), the applied magnetic field is
0 (that is, when H ex is almost 0), and when the inter-layer exchange coupling magnetic field can be ignored (that is, H in is almost 0).
, And the induced magnetic anisotropy energy, that is, the anisotropic magnetic field (2 Ku / Ms) is about 800 A / m, θ 2
In order to be 0 to less than 30 degrees, it follows that t 2 / t 1 ≧ 3. Generally, in a magnetoresistive element, the magnetization pinned layer and the magnetization rotation layer often have the same planar shape. Therefore, when the layer thickness of the magnetization pinned layer is t 1 and the layer thickness of the magnetization rotation layer is t 2. , And the volumes of the magnetization pinned layer and the magnetization rotation layer can be replaced by t 1 and t 2 . θ
In order to make the range of 2 more preferable, the more preferable range of V 2 / V 1 ratio is 3.5 times or more. Furthermore, the free layer has a multilayer structure in which a high resistance magnetic layer (Co-based amorphous alloy, NiFeCr alloy, etc.) is laminated on the opposite side in contact with the non-magnetic layer, so that even if the free layer thickness increases, ΔR / R It is possible to suppress the deterioration and enable highly sensitive reproduction.

【0024】第3の磁気ヘッドにおいて、磁化固着層が
反強磁性層と強磁性層との積層膜の場合、V1 はこの反
強磁性層によって固着された強磁性層の飽和磁化×体積
となり、磁化固着層が高保磁力層と強磁性層との積層膜
の場合は、この高保磁力層によって固着された強磁性層
と高保磁力層の総和の磁化×体積となる。このように動
作点シフトを制御するためには、着磁方向が固着された
強磁性層の層厚と磁化回転層の層厚とを変える方法や、
磁化固着層の着磁方向を傾ける方法があり、それらをそ
れぞれ単独に用いることができる。さらに、両者を組み
合わせて用いるとさらに良好な結果が得られる。
In the third magnetic head, when the magnetization pinned layer is a laminated film of an antiferromagnetic layer and a ferromagnetic layer, V 1 is the saturation magnetization × volume of the ferromagnetic layer pinned by this antiferromagnetic layer. When the magnetization fixed layer is a laminated film of a high coercive force layer and a ferromagnetic layer, the total magnetization x volume of the ferromagnetic layer and the high coercive force layer fixed by the high coercive force layer is obtained. In order to control the operating point shift in this way, a method of changing the layer thickness of the ferromagnetic layer whose magnetization direction is fixed and the layer thickness of the magnetization rotation layer,
There is a method of inclining the magnetization direction of the magnetization fixed layer, and each of them can be used independently. Furthermore, if both are used in combination, even better results are obtained.

【0025】本発明の第4の磁気ヘッドは、磁化固着層
または磁化回転層に好ましくは非磁性層を介して別の磁
性層が積層され、この磁性層の磁化の方向を磁化固着層
の磁化の方向と概ね反平行に向くことにより、信号磁界
〜0で磁化固着層と磁化回転層の磁化を概ね直交化で
き、動作点シフトが良くできる。これは、固着層と別の
磁性層との静磁結合により(固着層からの漏洩磁界が別
の磁性層に吸収される)、固着層と磁化回転層の静磁結
合が弱まるためである。この別の磁性層としては固着層
の磁化方向とは反対方向に着磁されたハード膜であって
も良く、また固着層からの漏洩磁界で容易に磁化方向が
変化するソフト膜であっても良い。センス電流の分流を
抑制するために(センス電流が、分流すると抵抗変化率
が減少する)別の磁性層はできるだけ高抵抗であること
が望ましい。
In the fourth magnetic head of the present invention, another magnetic layer is laminated on the magnetization pinned layer or the magnetization rotation layer, preferably via a non-magnetic layer, and the direction of magnetization of this magnetic layer is set to the magnetization of the magnetization pinned layer. By substantially antiparallel to the direction of, the magnetization of the magnetization pinned layer and the magnetization rotation layer can be made substantially orthogonal at a signal magnetic field of 0, and the operating point shift can be improved. This is because the magnetostatic coupling between the pinned layer and another magnetic layer (the leakage magnetic field from the pinned layer is absorbed by another magnetic layer) weakens the magnetostatic coupling between the pinned layer and the magnetization rotation layer. The other magnetic layer may be a hard film magnetized in a direction opposite to the magnetization direction of the pinned layer, or a soft film whose magnetization direction is easily changed by a leakage magnetic field from the pinned layer. good. In order to suppress the shunting of the sense current (when the sense current is shunted, the rate of change in resistance decreases), it is desirable that the other magnetic layer have a resistance as high as possible.

【0026】上述の第1ないし第4の構成とすることに
より、磁化固着層の磁化の方向と磁化回転層における磁
化の方向とを略直交させることができる。
With the above-mentioned first to fourth structures, the magnetization direction of the magnetization pinned layer and the magnetization direction of the magnetization rotation layer can be made substantially orthogonal to each other.

【0027】このような構成にすることで、磁気抵抗効
果素子に加工した場合に生じる動作点のシフトを緩和で
きるとともに、動作点部分を抵抗変化の中心にシフトさ
せることができる。その結果、高い抵抗変化率を有効に
生かすことができるため、信号磁界に対して良好な線形
性が得られる。よって高感度、高周波対応の優れた磁気
ヘッドを作製できる。
With such a structure, the shift of the operating point that occurs when the magnetoresistive effect element is processed can be alleviated, and the operating point can be shifted to the center of the resistance change. As a result, a high resistance change rate can be effectively utilized, and good linearity can be obtained with respect to the signal magnetic field. Therefore, an excellent magnetic head having high sensitivity and high frequency can be manufactured.

【0028】本発明の第5の磁気ヘッドは、強磁性下地
膜の上に形成された信号磁界により磁化が回転する磁化
回転膜、信号磁界では磁化が実質的に動かない磁化固着
膜、および磁化回転膜と磁化固着膜の間にかいざいする
非磁性膜からなるスピン依存散乱を利用した磁気抵抗効
果素子と、前記磁化回転膜における記録トラックからの
信号磁界に応じて磁化回転する部分から外れた両側で前
記強磁性下地膜の膜面直下に形成された一対のバイアス
膜(ハード膜等)と、前記磁気抵抗効果膜にセンス電流
を供給するための電極から構成されている。
A fifth magnetic head of the present invention is a magnetization rotating film, whose magnetization is rotated by a signal magnetic field formed on a ferromagnetic underlayer, a magnetization fixed film whose magnetization does not substantially move in the signal magnetic field, and a magnetization. A magnetoresistive effect element utilizing spin-dependent scattering composed of a non-magnetic film sandwiched between a rotating film and a magnetically pinned film, and a part of the magnetically rotating film which is magnetized and rotated in response to a signal magnetic field from a recording track. It is composed of a pair of bias films (hard films or the like) formed on both sides immediately below the surface of the ferromagnetic underlayer, and electrodes for supplying a sense current to the magnetoresistive film.

【0029】従来のスピンバルブGMRヘッドでは、磁
化回転層にバルクハウゼンノイズ抑制のためにスピンバ
ルブ膜の両端の近接配置するハード膜により縦バイアス
磁界を加えていたが、この構造を作製するには(例えば
USP5079035) スピンバルブ膜のArイオンミリングでパ
ターニングした時に用いたレジストでハード膜をリフト
オフ形成するので、レジストテーパ分に付着したハード
膜がスピンバルブ端部に残存し易くシールドとスピンバ
ルブとの絶縁不良が起こり易く、今後の線記録密度アッ
プに不可欠な狭ギャップ化が困難になる。またハード膜
の漏れ磁界がスピンバルブ膜に悪影響を及ぼすので特に
2 μm 以下にトラック幅を狭めると感度が低下する。
In the conventional spin valve GMR head, a longitudinal bias magnetic field was applied to the magnetization rotation layer by hard films arranged close to both ends of the spin valve film in order to suppress Barkhausen noise. (For example
(USP5079035) Since the hard film is formed by lift-off with the resist used when patterning the spin valve film by Ar ion milling, the hard film attached to the resist taper is likely to remain at the spin valve end, and the insulation between the shield and the spin valve is poor. Is likely to occur, and it will be difficult to narrow the gap, which is essential for increasing the linear recording density in the future. In addition, since the stray magnetic field of the hard film adversely affects the spin valve film,
If the track width is reduced to 2 μm or less, the sensitivity will decrease.

【0030】一方、本発明では、通常の成膜、フォトリ
ソグラフィー、エッチング、レジスト除去によりハード
膜パターンを形成した後、通常の成膜、フォトリソグラ
フィー、エッチング、レジスト除去によりスピンバルブ
パターンを作製できるので、上記の絶縁不良が発生し難
い。また、再生トラック幅を規定する電極間隔に比べて
ハード膜の間隔を広げることにより、ハード膜からの漏
洩磁界はシールド膜に流入してスピンバルブ部の感磁部
(電極の間)に流入しないので、狭トラック再生におけ
る感度低下が防止できる。
On the other hand, in the present invention, the spin valve pattern can be produced by the ordinary film formation, photolithography, etching and resist removal after the hard film pattern is formed by ordinary film formation, photolithography, etching and resist removal. The above-mentioned insulation failure is unlikely to occur. In addition, by increasing the distance between the hard films as compared with the electrode distance that defines the reproduction track width, the leakage magnetic field from the hard film does not flow into the magnetic sensitive part (between the electrodes) of the spin valve part. Therefore, it is possible to prevent a decrease in sensitivity during narrow track reproduction.

【0031】具体的には、ギャップ膜の厚みが0.15μm
以下では、ハード膜間隔を電極間隔よりも1 μm 以上広
げると1 μm の狭い電極間隔でもハード膜漏洩磁界によ
る感度低下は大幅に低減できる。
Specifically, the thickness of the gap film is 0.15 μm.
In the following, if the hard film gap is expanded by 1 μm or more than the electrode gap, even if the electrode gap is as narrow as 1 μm, the sensitivity degradation due to the hard film leakage magnetic field can be significantly reduced.

【0032】従来の異方性磁気抵抗効果を用いるMRヘ
ッドでは、ハード膜間隔を電極間隔よりも広げると隣接
トラックからのクロストークが問題となるが、磁化回転
層の磁化を媒体磁界と直交する方向(トラック幅方向)
に揃えることで動作点シフトだけでなくクロストークも
防止できる。また、従来のスピンバルブ膜ではTaなど
の非磁性下地を用いているので、Ta下地が妨害してハ
ード膜と磁化回転層との磁気的結合が困難になりバルク
ハウゼンノイズの抑制が必ずしも十分にできないが、強
磁性下地膜を用いる本発明のスピンバルブ膜ではそのよ
うな問題点が発生しない。
In the conventional MR head using the anisotropic magnetoresistive effect, crosstalk from adjacent tracks becomes a problem when the hard film spacing is made wider than the electrode spacing, but the magnetization of the magnetization rotation layer is orthogonal to the medium magnetic field. Direction (track width direction)
By aligning with, it is possible to prevent not only the operating point shift but also crosstalk. In addition, since the conventional spin valve film uses a non-magnetic underlayer such as Ta, the Ta underlayer interferes with the magnetic coupling between the hard film and the magnetization rotation layer, making it difficult to suppress Barkhausen noise. However, such a problem does not occur in the spin valve film of the present invention using the ferromagnetic underlayer.

【0033】強磁性下地膜としては、その上の金属膜の
平滑性を改善するCo系アモルファス膜等とfcc(1
11)配向を促進するfcc系の磁性膜であるNiFe
やNiFeCrなどの磁性積層構成が望ましい。そり結
果、平滑な界面による大きな抵抗変化率とのfcc(1
11)配向によるCo系膜の良好な軟磁性が実現でき
る。
As the ferromagnetic base film, a Co type amorphous film or the like for improving the smoothness of the metal film thereon and fcc (1
11) NiFe, which is an fcc-based magnetic film that promotes orientation
A magnetic laminated structure such as NiFeCr or NiFeCr is desirable. As a result of the warpage, fcc (1
11) Good soft magnetism of the Co-based film due to orientation can be realized.

【0034】さらに、磁化回転層に用いるCo系合金、
非磁性膜に用いるCu,磁化固着膜に用いるCoあるい
はCo系合金、磁化固着膜の磁化の固定するために用い
るFeMn反強磁性バイアス膜は耐蝕性が必ずしも十分
ではないので、磁化回転膜、非磁性膜、バイアス膜を含
む磁化固着膜の一部または全てがヘッドの磁性下地膜や
ハード膜に比べて媒体対向面から後方に後退(リセス)
しておりスライダー加工時に直接外部に露出しない構成
が望ましい。このリセス構成では、縦バイアス用バイア
ス膜が磁性下地膜と同様に媒体対向面近傍まで存在する
ことにより、磁性下地膜とスピンバルブ膜の磁化回転層
のバルクハウゼンノイズを抑制できる。
Further, a Co type alloy used for the magnetization rotation layer,
Since Cu used for the non-magnetic film, Co or Co-based alloy used for the magnetization pinned film, and FeMn antiferromagnetic bias film used for pinning the magnetization of the magnetization pinned film do not necessarily have sufficient corrosion resistance, the magnetization rotation film, Part or all of the magnetic pinned film including the magnetic film and bias film recedes backward from the medium facing surface compared to the magnetic underlayer film and hard film of the head (recess).
Therefore, it is desirable that the slider is not exposed directly to the outside during processing. In this recess configuration, the longitudinal biasing bias film is present up to the vicinity of the medium facing surface like the magnetic underlayer film, and thus Barkhausen noise of the magnetic underlayer and the magnetization rotation layer of the spin valve film can be suppressed.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

【0036】[0036]

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。 実施例1 本実施例は磁化固着層を有する強磁性層の層厚と、磁化
回転層の層厚を変えた場合について説明する。高保磁力
層2を端部に配置したスピンバルブ型MR素子100 μm
× 5μm を基板4上に作製し、矩形状に加工した後、C
u約 200nmからなるリード3を形成した。平面図を図4
Aに、A−A断面図を図4Bに示す。スピンバルブ積層
膜1は支持基板4上に、下強磁性層(CoFe)11を
15nm、中間層(Cu)12を 3nm、上強磁性層(CoF
e)13を 5nm、反強磁性層(FeMn)14を 8nm、
保護層(Ti)15を10nm、それぞれ順に積層した。ま
た高保磁力層2はCoPtを約40nm成膜し、着磁は図5
に示す方向に着磁した。この場合、V/V =3であ
った。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Example 1 In this example, a case in which the layer thickness of a ferromagnetic layer having a magnetization fixed layer and the layer thickness of a magnetization rotation layer are changed will be described. Spin-valve MR element with high coercive force layer 2 at the end 100 μm
× 5 μm was formed on the substrate 4, processed into a rectangular shape, and then C
u A lead 3 having a thickness of about 200 nm was formed. Figure 4 is a plan view
FIG. 4B is a sectional view taken along line AA and FIG. The spin valve laminated film 1 has a lower ferromagnetic layer (CoFe) 11 on the supporting substrate 4.
15 nm, intermediate layer (Cu) 12 3 nm, upper ferromagnetic layer (CoF
e) 13 is 5 nm, antiferromagnetic layer (FeMn) 14 is 8 nm,
A protective layer (Ti) 15 having a thickness of 10 nm was laminated in that order. The high coercive force layer 2 is formed of CoPt with a thickness of about 40 nm and is magnetized as shown in FIG.
It was magnetized in the direction shown in. In this case, V 2 / V 1 = 3.

【0037】得られた磁気ヘッドの抵抗値−印加磁界カ
ーブ(以下、R−Hカーブと略称)を図6に示す。後述
する比較例1のR−Hカーブ(図9)に比較してシフト
は大幅に緩和された。このため、負の信号磁界が印加さ
れた場合にも、図9に比べ抵抗変化を得ることができ
る。
The resistance value-applied magnetic field curve (hereinafter referred to as RH curve) of the obtained magnetic head is shown in FIG. The shift was significantly eased as compared with the RH curve of Comparative Example 1 (FIG. 9) described later. Therefore, even when a negative signal magnetic field is applied, a resistance change can be obtained as compared with FIG.

【0038】なお、本発明において、中間層12材料と
してはCu以外に、Au、Ag、あるいはこれらを主成
分とする合金が挙げられる。反強磁性層14材料として
は、FeMn以外に、NiMn、CoMn、PtMn、
PdMn等の反強磁性合金が挙げられる。保護層15材
料としてはTi以外に、W、Mo、Cr、Nb、Ta等
を使用することができる。
In the present invention, examples of the material of the intermediate layer 12 include Cu, Au, Ag, and alloys containing these as main components. As the material of the antiferromagnetic layer 14, in addition to FeMn, NiMn, CoMn, PtMn,
An antiferromagnetic alloy such as PdMn may be used. As the material of the protective layer 15, W, Mo, Cr, Nb, Ta or the like can be used in addition to Ti.

【0039】また磁化回転層および磁化固着層として
は、Co,Fe,Niなどを含む強磁性体を用いること
ができ、特にCo1−xFe(0 <x≦ 0.4at) のよ
うなCo合金が好ましい。さらにPd,Cu,Au,A
g,Ir,Rhなどを添加しても差支えない。
For the magnetization rotation layer and the magnetization pinned layer, a ferromagnetic material containing Co, Fe, Ni or the like can be used, and particularly Co 1-x Fe x (0 <x ≤ 0.4 at) is used. Alloys are preferred. Furthermore, Pd, Cu, Au, A
It does not matter if g, Ir, Rh, etc. are added.

【0040】実施例2 本実施例は磁化固着層を有する強磁性層の層厚と、磁化
回転層の層厚を変えた場合に加え、さらに磁化固着層の
着磁方向を傾けた場合について説明する。図7に示すよ
うに、反強磁性層(FeMn)14の着磁方向を高保磁
力層2の着磁方向側に20度傾ける以外は実施例1と同一
の構成を有する磁気ヘッドを得た。
Example 2 In this example, the case where the layer thickness of the ferromagnetic layer having the magnetization pinned layer and the layer thickness of the magnetization rotation layer are changed and the magnetization direction of the magnetization pinned layer is further tilted will be described. To do. As shown in FIG. 7, a magnetic head having the same configuration as in Example 1 was obtained except that the magnetization direction of the antiferromagnetic layer (FeMn) 14 was inclined 20 degrees toward the magnetization direction of the high coercive force layer 2.

【0041】得られた磁気ヘッドのR−Hカーブを図8
に示す。図6に比較してR−Hカーブのシフトはさらに
大幅に緩和された。したがって、強い負の信号磁界が侵
入した場合においても、巨大磁気抵抗効果の特質であ
る、高い抵抗変化率は十分に生かすことができ、出力に
歪みが生じることがない。
The RH curve of the obtained magnetic head is shown in FIG.
Shown in Compared to FIG. 6, the shift of the RH curve was further alleviated. Therefore, even when a strong negative signal magnetic field invades, the high resistance change rate, which is a characteristic of the giant magnetoresistive effect, can be fully utilized and the output is not distorted.

【0042】実施例3 本実施例は磁化固着層の着磁方向を傾けた場合について
説明する。下強磁性層(CoFe)11を 5nmとする以
外は実施例2と同一の構成を有する磁気ヘッドを得た。
得られた磁気ヘッドのR−Hカーブのシフトは実施例1
と実施例2とのほぼ中間の値を示した。
Example 3 In this example, the case where the magnetization direction of the magnetization fixed layer is inclined will be described. A magnetic head having the same configuration as in Example 2 was obtained except that the lower ferromagnetic layer (CoFe) 11 had a thickness of 5 nm.
The shift of the RH curve of the obtained magnetic head is shown in Example 1.
And an almost intermediate value between Example 2 and Example 2.

【0043】比較例1 下強磁性層(CoFe)11を 5nmとする以外は実施例
1と同一の構成を有する磁気ヘッドを得た。得られた磁
気ヘッドのR−Hカーブを図9に示す。図9に示すよう
にR−Hカーブは大きくシフトし、印加磁界(H)が 0
の時に、抵抗が大きくなる側、すなわち磁化が反平行と
なる状態になっていることがわかる。この磁界は媒体か
らの信号磁界となるため、負の信号磁界が印加されたと
きには、ほとんど抵抗変化が得られない。このように、
磁化固着層(本比較例では反強磁性層)によって固着さ
れた強磁性層(本比較例では上強磁性層)の層厚と、磁
化回転層(本比較例では下強磁性層)の層厚が等しく、
さらに反強磁性層の着磁方向を傾けていない場合には、
R−Hカーブは大きくシフトする。
Comparative Example 1 A magnetic head having the same structure as in Example 1 except that the lower ferromagnetic layer (CoFe) 11 was 5 nm was obtained. The RH curve of the obtained magnetic head is shown in FIG. As shown in FIG. 9, the R-H curve shifts greatly and the applied magnetic field (H) is 0
At the time of, it can be seen that the resistance is increased, that is, the magnetization is antiparallel. Since this magnetic field is the signal magnetic field from the medium, almost no resistance change is obtained when a negative signal magnetic field is applied. in this way,
The layer thickness of the ferromagnetic layer (the upper ferromagnetic layer in this comparative example) fixed by the magnetization pinned layer (the antiferromagnetic layer in this comparative example) and the layer of the magnetization rotation layer (lower ferromagnetic layer in this comparative example) Equal thickness,
Furthermore, when the magnetization direction of the antiferromagnetic layer is not tilted,
The RH curve shifts significantly.

【0044】比較例2 反強磁性層(FeMn)の着磁方向を図10に示すよう
に高保磁力層2の着磁方向とは反対側に20度傾ける以外
は実施例2と同一の構成を有する磁気ヘッドを得た。得
られた磁気ヘッドのR−Hカーブを図11に示す。図1
1に示すように図8と比べてR−Hカーブのシフトは助
長され、磁界 0ではほぼ両強磁性層の磁化は反平行とな
ってしまい、負の信号磁界に対して、磁化の応答が全く
ない状態となり、かつR−Hカーブの線形性にも歪みが
生じてしまった。
Comparative Example 2 The same structure as in Example 2 was used except that the magnetization direction of the antiferromagnetic layer (FeMn) was tilted by 20 degrees to the side opposite to the magnetization direction of the high coercive force layer 2 as shown in FIG. A magnetic head having the above was obtained. The RH curve of the obtained magnetic head is shown in FIG. FIG.
As shown in FIG. 1, the shift of the RH curve is promoted as compared with FIG. 8, and the magnetizations of both ferromagnetic layers are almost antiparallel in the magnetic field 0, and the response of the magnetization to the negative signal magnetic field is increased. There was nothing at all, and the linearity of the RH curve was distorted.

【0045】これらの磁化固着層の着磁方向の傾けるべ
き角度、および各強磁性層の層厚比は、素子形状、各磁
性層の飽和磁化量、異方性磁界等に起因するが、磁化固
着層の着磁方向の傾けるべき角度を 30 度未満、磁化固
着層、磁化回転層の層厚をそれぞれt1 、t2 、飽和磁
化量をそれぞれM1 、M2 とするときt2 ・M2 /t1
・M1 ≧ 3とすることにより、R−Hカーブのシフトを
大幅に緩和することができる。したがって、高い抵抗変
化率は十分に生かすことができる。
The tilt angle of the magnetization direction of these magnetization pinned layers and the layer thickness ratio of each ferromagnetic layer depend on the element shape, the saturation magnetization amount of each magnetic layer, the anisotropic magnetic field, etc. When the inclination angle of the magnetization direction of the pinned layer is less than 30 degrees, the layer thicknesses of the magnetization pinned layer and the magnetization rotation layer are t 1 and t 2 , and the saturation magnetization amounts are M 1 and M 2 , respectively, t 2 · M 2 / t 1
・ By setting M 1 ≧ 3, the shift of the RH curve can be significantly alleviated. Therefore, the high resistance change rate can be fully utilized.

【0046】実施例4 下強磁性層11をCoFe( 5nm)/CoZrNb( 5
nm)の積層膜とし、上強磁性層(CoFe)13を 3nm
の厚さとする以外は実施例1と同一の構成を有する磁気
ヘッドを得た。ここでV/V1b = 3.1 である。
Example 4 The lower ferromagnetic layer 11 was formed of CoFe (5 nm) / CoZrNb (5
nm) and the upper ferromagnetic layer (CoFe) 13 is 3 nm
A magnetic head having the same structure as in Example 1 except that the thickness was Here, V 2 / V 1b = 3.1.

【0047】得られた磁気ヘッドのR−Hカーブを図1
2に示す。図12に示すように動作点はR−Hカーブの
中央付近となり、シフトは大幅に緩和された。本実施例
に示すように、下磁性層は強磁性層の積層膜でも良好な
結果が得られる。
The RH curve of the obtained magnetic head is shown in FIG.
It is shown in FIG. As shown in FIG. 12, the operating point was near the center of the RH curve, and the shift was significantly eased. As shown in this embodiment, good results can be obtained even when the lower magnetic layer is a laminated film of ferromagnetic layers.

【0048】なお、強磁性層の着磁方向を固着させるた
めに本実施例では反強磁性層を用いているが、反強磁性
層の代わりにCoPtやCoNiなどの高保磁力層を用
いることもできる。その場合は、高保磁力層とこれに固
着される強磁性層の層厚と飽和磁化量との積(V1a
と、磁化回転層の層厚と飽和磁化量との積(V2 )との
比をV2 /V1a≧ 3とする必要がある。また、この高保
磁力層/強磁性層の積層膜を高保磁力層単層膜とする場
合には、この高保磁力層の層厚と飽和磁化量との積(V
1b)と、磁化回転層の層厚と飽和磁化量との積(V2
との比をV2 /V1b≧ 3とする必要がある。
Although the antiferromagnetic layer is used in this embodiment to fix the magnetization direction of the ferromagnetic layer, a high coercive force layer such as CoPt or CoNi may be used instead of the antiferromagnetic layer. it can. In that case, the product (V 1a ) of the layer thickness of the high coercive force layer and the ferromagnetic layer fixed thereto and the saturation magnetization amount.
And the ratio of the product (V 2 ) of the layer thickness of the magnetization rotation layer to the saturation magnetization amount must be V 2 / V 1a ≧ 3. When the laminated film of the high coercive force layer / ferromagnetic layer is a high coercive force layer single layer film, the product of the layer thickness of the high coercive force layer and the saturation magnetization amount (V
1b ) and the product of the layer thickness of the magnetization rotation layer and the saturation magnetization (V 2 ).
It is necessary to set the ratio to V 2 / V 1b ≧ 3.

【0049】さらにこのようにして反強磁性層の代わり
に高保磁力層を用いる場合でも、着磁方向を傾けること
で、実施例2および実施例3と同様の効果が得られる。
しかし、図3に示すように、傾ける角度が大きくなると
R−Hカーブに歪みが生じてくる。このとき実際のヘッ
ドを作製した際、再生信号の 2次歪みの大きさが−20d
B程度に抑えられるようにするためには、傾ける角度を
30度未満、すなわち 0度<θ1 <70度とする必要があ
る。V1aとV2 などの関係から適宜角度を決めることが
できるが、実質的には 1 〜25度とすることが望まし
い。
Further, even when the high coercive force layer is used instead of the antiferromagnetic layer in this way, by tilting the magnetization direction, the same effects as those of the second and third embodiments can be obtained.
However, as shown in FIG. 3, the RH curve becomes distorted as the tilting angle increases. At this time, when the actual head is manufactured, the magnitude of the second-order distortion of the reproduced signal is -20d.
In order to be able to suppress it to around B,
It must be less than 30 degrees, that is, 0 degrees <θ 1 <70 degrees. The angle can be appropriately determined based on the relationship between V 1a and V 2, etc., but it is preferable that the angle is substantially 1 to 25 degrees.

【0050】実施例5 本実施例は磁化固着層を有する強磁性層の層厚と、磁化
回転層の層厚を変えた場合に加えて、さらに磁化回転層
の磁化方向(磁化容易軸方向)を傾けた場合について説
明する。
Embodiment 5 In this embodiment, in addition to the case where the layer thickness of the ferromagnetic layer having the magnetization pinned layer and the layer thickness of the magnetization rotation layer are changed, the magnetization direction of the magnetization rotation layer (direction of easy axis of magnetization) is further added. The case of tilting will be described.

【0051】実施例1と同一の構成を有し、磁化回転層
の磁化(容易軸)方向を傾けた磁気ヘッドを作製した。
磁化回転層の磁化方向(容易軸)はバイアス磁界中で成
膜を行うか、または成膜後か素子作製後に磁界中で 200
〜 300℃の温度で熱処理を行うこと等で傾けることがで
きる。よって成膜時に図13に示すように反強磁性層
(FeMn)の着磁方向へ20度傾けて、バイアス磁界を
印加するか、または反強磁性層(FeMn)の着磁方向
へ20度傾けて、バイアス磁界を印加しながら熱処理を行
うことで、磁化方向(容易軸)を傾けることができる。
この 2種の方法は同時に用いることもできる。このとき
バイアス磁界中での成膜はスピンバルブ積層膜の上下強
磁性層とも同様に行っても良いし、磁化回転層のみ磁化
方向(容易軸)を傾けても良い。このような構造にする
ことで、R−Hカーブのシフトを緩和することができ
る。実施例6 本実施例は磁化固着層を有する強磁性層の層厚と、磁化
回転層の層厚を変えた場合に加えて、さらに縦バイアス
の着磁方向を傾けた場合について説明する。実施例1と
同一の構成を有し、磁化回転層の磁化方向を傾けた磁気
ヘッドを作製した。高保磁力層の着磁は素子作製後、外
部から磁界を加えることで着磁できる。この外部から加
える磁界の大きさは、高保磁力層の保磁力より十分に大
きい必要がある。本実施例に用いた高保磁力層の保磁力
は約80kA/m ( 1kOe)程度であったため、着磁は240kA/m
(3KOe) の磁界を印加し行なった。このとき実施例5と
同様に磁界印加方向を反強磁性層(FeMn)の着磁方
向へ20度傾けることで、高保磁力層の着磁方向を傾け
た。
A magnetic head having the same structure as in Example 1 and having the magnetization (easy axis) direction of the magnetization rotation layer inclined was manufactured.
The magnetization direction (easy axis) of the magnetization rotation layer is either 200 nm in the bias magnetic field, or 200 nm in the magnetic field after film formation or after device fabrication.
It can be tilted by performing heat treatment at a temperature of up to 300 ° C. Therefore, at the time of film formation, as shown in FIG. 13, a bias magnetic field is applied by tilting the antiferromagnetic layer (FeMn) by 20 degrees, or by tilting the antiferromagnetic layer (FeMn) by 20 degrees. By performing heat treatment while applying a bias magnetic field, the magnetization direction (easy axis) can be tilted.
These two methods can also be used simultaneously. At this time, the film formation in the bias magnetic field may be performed similarly to the upper and lower ferromagnetic layers of the spin valve laminated film, or the magnetization direction (easy axis) may be inclined only in the magnetization rotation layer. With such a structure, the shift of the RH curve can be alleviated. Example 6 In this example, a case where the magnetization direction of the longitudinal bias is further tilted in addition to the case where the layer thickness of the ferromagnetic layer having the magnetization fixed layer and the layer thickness of the magnetization rotation layer are changed will be described. A magnetic head having the same structure as in Example 1 and having the magnetization direction of the magnetization rotation layer tilted was manufactured. The high coercive force layer can be magnetized by applying a magnetic field from the outside after manufacturing the element. The magnitude of the magnetic field applied from the outside must be sufficiently larger than the coercive force of the high coercive force layer. Since the coercive force of the high coercive force layer used in this example was about 80 kA / m (1 kOe), the magnetization was 240 kA / m.
A magnetic field of (3 KOe) was applied to perform this. At this time, as in Example 5, the magnetic field application direction was tilted by 20 degrees to the magnetization direction of the antiferromagnetic layer (FeMn), thereby tilting the magnetization direction of the high coercive force layer.

【0052】このような構造にすることで、R−Hカー
ブのシフトを緩和することができる。実施例7 実施例7から実施例16および比較例3は、非磁性層を
介して磁性層を積層させた場合について説明する。実施
例7の磁気ヘッドの平面図を図14(a)に、A−A断
面図を図14(b)に示す。支持基板4上に高保磁力層
(CoPt)2を 5nm成膜し、非磁性層(SiO2)5
を 2nm成膜後、スピンバルブ積層膜1を作製した。スピ
ンバルブ積層膜1は、下強磁性層(CoFe)11を 5
nm、中間層(Cu)12を 3nm、上強磁性層(CoF
e)13を 5nm、反強磁性層(FeMn)14を 8nm、
保護層(Ti)15を10nm、それぞれ順に積層した。こ
の積層膜を図14(a)に示すように矩形状に加工し、
Cu約 200nmからなるリード3を形成して磁気ヘッドを
得た。高保磁力層2、固着層である上強磁性層13の磁
化は図14(b)に示す方向に着磁した。磁化回転層で
ある下強磁性層11の磁化容易軸は図中矢印の方向に付
与した。ここで、記号○、×、→は磁化の方向を表し、
記号○は磁化が紙面奥から手前に向いている場合、記号
×は磁化が紙面手前から奥へ向いている場合、記号→は
磁化が左から右へ向いている場合を示す。以下の実施例
においても同一記号とする。
With such a structure, the shift of the RH curve can be alleviated. Example 7 Examples 7 to 16 and Comparative Example 3 describe the case where magnetic layers are stacked with a non-magnetic layer in between. A plan view of the magnetic head of Example 7 is shown in FIG. 14 (a), and a sectional view taken along the line AA is shown in FIG. 14 (b). A high coercive force layer (CoPt) 2 having a thickness of 5 nm is formed on the supporting substrate 4, and a nonmagnetic layer (SiO 2 ) 5
Was formed to a thickness of 2 nm, and then a spin valve laminated film 1 was produced. The spin-valve laminated film 1 includes a lower ferromagnetic layer (CoFe) 11 5
nm, intermediate layer (Cu) 12 is 3 nm, upper ferromagnetic layer (CoF
e) 13 is 5 nm, antiferromagnetic layer (FeMn) 14 is 8 nm,
A protective layer (Ti) 15 having a thickness of 10 nm was laminated in that order. This laminated film is processed into a rectangular shape as shown in FIG.
A lead 3 made of Cu about 200 nm was formed to obtain a magnetic head. The magnetization of the high coercive force layer 2 and the upper ferromagnetic layer 13, which is the pinned layer, was magnetized in the direction shown in FIG. The easy axis of magnetization of the lower ferromagnetic layer 11, which is the magnetization rotation layer, is given in the direction of the arrow in the figure. Here, the symbols ○, ×, → represent the direction of magnetization,
The symbol O indicates that the magnetization is from the back to the front of the paper, the symbol X indicates that the magnetization is from the front to the back of the paper, and the symbol → indicates that the magnetization is from the left to the right. The same symbols are used in the following examples.

【0053】得られた磁気ヘッドのR−Hカーブを図1
5に示す。後述する比較例3のR−Hカーブ(図17)
に比較してシフトは大幅に緩和された。このため、正の
信号磁界が印加された場合にも、図17に比べ十分に抵
抗変化を得ることができる。
The RH curve of the obtained magnetic head is shown in FIG.
5 shows. RH curve of Comparative Example 3 described later (FIG. 17)
The shift was significantly eased compared to. Therefore, even when a positive signal magnetic field is applied, a sufficient resistance change can be obtained as compared with FIG.

【0054】本実施例では非磁性層5としてSiO2
用いたが、Al2 3 等を用いることもできる。このよ
うに、非磁性層としては非導電性層を用いることが望ま
しい。たとえばCu等の導電性層を用いると、センス電
流が分流し抵抗変化率が落ちてしまう。
Although SiO 2 is used as the non-magnetic layer 5 in this embodiment, Al 2 O 3 or the like may be used. Thus, it is desirable to use a non-conductive layer as the non-magnetic layer. For example, if a conductive layer such as Cu is used, the sense current is shunted and the rate of change in resistance is reduced.

【0055】高保磁力層2の着磁方向は、素子幅方向
(ヘッドデプス方向)で、かつ反強磁性層の着磁方向と
逆向きの方向であることが好ましい。しかし、素子長手
方向(ヘッドトラック幅方向)成分を有しても良い。
The magnetization direction of the high coercive force layer 2 is preferably the element width direction (head depth direction) and the direction opposite to the magnetization direction of the antiferromagnetic layer. However, it may have a component in the element longitudinal direction (head track width direction).

【0056】本実施例におけるバイアス層は、磁化固着
層(CoFe)との飽和磁化×体積によって決定され
る。よって動作点シフトは、たとえば、磁化固着層の飽
和磁化×体積が、バイアス層の飽和磁化×体積に比べ、
本実施例のように等しい場合にはほぼ中間となり(ただ
しバイアス層と磁化固着層との距離(非磁性層厚等)に
も依存)、大きければ高抵抗側、小さければ低抵抗側と
なるため、飽和磁化と体積によって、動作点シフト量を
制御することができる。
The bias layer in this embodiment is determined by the saturation magnetization × volume with the magnetization pinned layer (CoFe). Therefore, the operating point shift is, for example, when the saturation magnetization × volume of the magnetization pinned layer is larger than the saturation magnetization × volume of the bias layer,
When they are equal as in this embodiment, they are almost in the middle (however, depending on the distance between the bias layer and the magnetization pinned layer (nonmagnetic layer thickness, etc.)). The operating point shift amount can be controlled by the saturation magnetization and the volume.

【0057】比較例3 支持基板4上に高保磁力層(CoPt)および非磁性層
を成膜することなく、スピンバルブ積層膜1を作製する
以外は実施例7と同一の構成を有する磁気ヘッドを得
た。その磁気ヘッドの断面図を図16に示す。得られた
磁気ヘッドのR−Hカーブを図17に示す。図17に示
すようにR−Hカーブは大きくシフトし、印加磁界
(H)が 0の時に、抵抗が大きくなる側、すなわち磁化
が反平行となる状態になっていることがわかる。この磁
界は媒体からの信号磁界となるため、正の信号磁界が印
加されたときには、ほとんど抵抗変化が得られない。
Comparative Example 3 A magnetic head having the same structure as in Example 7 except that the spin valve laminated film 1 was formed without forming a high coercive force layer (CoPt) and a nonmagnetic layer on the supporting substrate 4. Obtained. A cross-sectional view of the magnetic head is shown in FIG. The RH curve of the obtained magnetic head is shown in FIG. As shown in FIG. 17, it can be seen that the R-H curve is largely shifted, and when the applied magnetic field (H) is 0, the resistance is increased, that is, the magnetization is antiparallel. Since this magnetic field becomes a signal magnetic field from the medium, almost no resistance change is obtained when a positive signal magnetic field is applied.

【0058】実施例8 高保磁力層(CoPt)2の成膜厚さを 2.5nmとする以
外は実施例7と同一の構成を有する磁気ヘッドを得た。
得られた磁気ヘッドのR−Hカーブを図18に示す。図
18に示すようにR−Hカーブは高抵抗側へのシフトは
やや残っているが、R−Hカーブのシフトは緩和されて
いる。
Example 8 A magnetic head having the same structure as in Example 7 except that the film thickness of the high coercive force layer (CoPt) 2 was 2.5 nm was obtained.
The RH curve of the obtained magnetic head is shown in FIG. As shown in FIG. 18, the RH curve has a slight shift to the high resistance side, but the shift of the RH curve is moderated.

【0059】実施例9 高保磁力層(CoPt)2の成膜厚さを 10 nmとする以
外は実施例7と同一の構成を有する磁気ヘッドを得た。
得られた磁気ヘッドのR−Hカーブを図19に示す。図
19に示すようにR−Hカーブのシフトは逆に低抵抗側
となった。
Example 9 A magnetic head having the same structure as in Example 7 except that the film thickness of the high coercive force layer (CoPt) 2 was set to 10 nm was obtained.
The RH curve of the obtained magnetic head is shown in FIG. As shown in FIG. 19, the shift of the RH curve was on the contrary to the low resistance side.

【0060】実施例10 支持基板4上にスピンバルブ積層膜1を作製し、この上
に非磁性層(SiO2またはTiN)5を 2nm成膜後、
高保磁力層(CoPt)2を 5nm成膜した。スピンバル
ブ積層膜1の構成は保護層15を積層しない以外実施例
7と同一である。この積層膜1を実施例7と同一の矩形
状に加工し、Cu約 200nmからなるリード3を形成して
磁気ヘッドを得た。磁気ヘッドの断面を図20に示す。
高保磁力層2、上強磁性層13および下強磁性層11の
着磁は図20に示す方向に着磁した。
Example 10 A spin valve laminated film 1 was formed on a supporting substrate 4, and a nonmagnetic layer (SiO 2 or TiN) 5 was formed thereon to a thickness of 2 nm.
A high coercive force layer (CoPt) 2 having a thickness of 5 nm was formed. The structure of the spin valve laminated film 1 is the same as that of the seventh embodiment except that the protective layer 15 is not laminated. This laminated film 1 was processed into the same rectangular shape as in Example 7, and leads 3 made of Cu about 200 nm were formed to obtain a magnetic head. A cross section of the magnetic head is shown in FIG.
The high coercive force layer 2, the upper ferromagnetic layer 13 and the lower ferromagnetic layer 11 were magnetized in the directions shown in FIG.

【0061】得られた磁気ヘッドのR−Hカーブはほぼ
図15に等しかった。よって正の信号磁界が印加された
場合にも十分に抵抗変化が得られる。高保磁力層2の着
磁方向は、素子幅方向(ヘッドデプス方向)で、かつ反
強磁性層の着磁方向と逆向きの方向であることが好まし
い。しかし、素子長手方向(ヘッドトラック幅方向)成
分を有してもよい。
The RH curve of the obtained magnetic head was almost equal to that in FIG. Therefore, even when a positive signal magnetic field is applied, a sufficient resistance change can be obtained. The magnetization direction of the high coercive force layer 2 is preferably the element width direction (head depth direction) and the direction opposite to the magnetization direction of the antiferromagnetic layer. However, it may have a component in the element longitudinal direction (head track width direction).

【0062】実施例11 支持基板4上に反強磁性層(FeMn)14を 8nm、強
磁性層(NiFe)16を 8nm、非磁性層(SiO2
5を 2nm順次成膜後、その上にスピンバルブ積層膜1を
作製した。スピンバルブ積層膜1の構成は実施例7と同
一である。この積層膜1を実施例7と同一の矩形状に加
工し、Cu約 200nmからなるリード3を形成して磁気ヘ
ッドを得た。磁気ヘッドの断面を図21に示す。強磁性
層16、上強磁性層13および下強磁性層11の着磁は
図21に示す方向に着磁した。
Example 11 An antiferromagnetic layer (FeMn) 14 having a thickness of 8 nm, a ferromagnetic layer (NiFe) 16 having a thickness of 8 nm, and a nonmagnetic layer (SiO 2 ) were formed on a supporting substrate 4.
5 was sequentially formed in a thickness of 2 nm, and a spin valve laminated film 1 was formed thereon. The structure of the spin valve laminated film 1 is the same as that of the seventh embodiment. This laminated film 1 was processed into the same rectangular shape as in Example 7, and leads 3 made of Cu about 200 nm were formed to obtain a magnetic head. FIG. 21 shows a cross section of the magnetic head. The ferromagnetic layer 16, the upper ferromagnetic layer 13, and the lower ferromagnetic layer 11 were magnetized in the directions shown in FIG.

【0063】得られた磁気ヘッドのR−Hカーブはほぼ
図15に等しかった。よって正の信号磁界が印加された
場合にも十分に抵抗変化が得られる。
The RH curve of the obtained magnetic head was almost equal to that shown in FIG. Therefore, even when a positive signal magnetic field is applied, a sufficient resistance change can be obtained.

【0064】2つの反強磁性層により固着された2つの
強磁性体膜の磁化方向は、互いに素子幅方向(ヘッドデ
プス方向)に対して反平行であることが好ましい。
The magnetization directions of the two ferromagnetic films fixed by the two antiferromagnetic layers are preferably antiparallel to each other in the element width direction (head depth direction).

【0065】さらに反強磁性層の着磁は磁化固着される
方の強磁性層がNiFeか、CoFeかによってブロッ
キング温度が異なるため、たとえば、高い温度でCoF
e/FeMnを磁界中熱処理後、低い温度でNiFe/
FeMnを着磁する際、印加磁界方向を変えて、磁界熱
処理をすればよい。またバイアス層(NiFe/FeM
n)と磁化固着層(CoFe/FeMn)との飽和磁化
×体積は実施例7で述べたような関係があるため、飽和
磁化と体積によって動作点シフト量は制御可能である。
Further, the magnetization of the antiferromagnetic layer has a different blocking temperature depending on whether the ferromagnetic layer whose magnetization is fixed is NiFe or CoFe.
After heat treatment of e / FeMn in a magnetic field, NiFe /
When magnetizing FeMn, the magnetic field heat treatment may be performed by changing the applied magnetic field direction. In addition, the bias layer (NiFe / FeM
n) and the magnetization pinned layer (CoFe / FeMn) have a relationship of saturation magnetization × volume as described in Example 7, and thus the operating point shift amount can be controlled by the saturation magnetization and volume.

【0066】実施例12 支持基板4上にCoZrNb層17を 5nm、非磁性層
(SiO2 )5を 2nm順次成膜後、その上にスピンバル
ブ積層膜1を作製した。スピンバルブ積層膜1の構成は
実施例7と同一である。この積層膜1を実施例7と同一
の矩形状に加工し、Cu約 200nmからなるリード3を形
成して磁気ヘッドを得た。磁気ヘッドの断面を図22に
示す。
Example 12 A CoZrNb layer 17 having a thickness of 5 nm and a nonmagnetic layer (SiO 2 ) 5 having a thickness of 2 nm were sequentially formed on a supporting substrate 4, and then a spin valve laminated film 1 was formed thereon. The structure of the spin valve laminated film 1 is the same as that of the seventh embodiment. This laminated film 1 was processed into the same rectangular shape as in Example 7, and leads 3 made of Cu about 200 nm were formed to obtain a magnetic head. A cross section of the magnetic head is shown in FIG.

【0067】得られた磁気ヘッドのR−Hカーブを図2
3に示す。比較例3のR−Hカーブ(図17)に比較し
てシフトは緩和された。これは、CoZrNb層17の
磁化が固着層磁化と反平行となるように磁化回転したた
めに、固着層から漏洩磁界が磁化回転層に加わり難くな
ったためである。このため、正の信号磁界が印加された
場合にも、図17に比べ十分に抵抗変化を得ることがで
きる。さらにCoZrNb層の容易軸方向は、素子幅方
向(ヘッドデプス方向)でも良いし、素子長手方向(ヘ
ッドトラック幅方向)でもよい。
The RH curve of the obtained magnetic head is shown in FIG.
3 shows. The shift was moderated as compared with the RH curve of Comparative Example 3 (FIG. 17). This is because the magnetization of the CoZrNb layer 17 was rotated so that the magnetization was antiparallel to the magnetization of the pinned layer, so that the leakage magnetic field from the pinned layer was hard to be applied to the magnetization rotating layer. Therefore, even when a positive signal magnetic field is applied, a sufficient resistance change can be obtained as compared with FIG. Further, the easy axis direction of the CoZrNb layer may be the element width direction (head depth direction) or the element longitudinal direction (head track width direction).

【0068】実施例13 支持基板4上にスピンバルブ積層膜1を作製し、この上
に非磁性層(SiO2またはTiN)5を 2nm成膜後、
CoZrNb層17を 5nm成膜した。スピンバルブ積層
膜1の構成は保護層15を積層しない以外実施例7と同
一である。この積層膜1を実施例7と同一の矩形状に加
工し、Cu約 200nmからなるリード3を形成して磁気ヘ
ッドを得た。磁気ヘッドの断面を図24に示す。
Example 13 A spin valve laminated film 1 was formed on a supporting substrate 4, a nonmagnetic layer (SiO 2 or TiN) 5 was formed thereon to a thickness of 2 nm, and
The CoZrNb layer 17 was formed to a thickness of 5 nm. The structure of the spin valve laminated film 1 is the same as that of the seventh embodiment except that the protective layer 15 is not laminated. This laminated film 1 was processed into the same rectangular shape as in Example 7, and leads 3 made of Cu about 200 nm were formed to obtain a magnetic head. A cross section of the magnetic head is shown in FIG.

【0069】得られた磁気ヘッドのR−Hカーブはほぼ
図23に等しかった。よって正の信号磁界が印加された
場合にも十分に抵抗変化が得られる。なおこの場合、ス
ピンバルブ積層膜1の反強磁性層14とCoZrNb層
17とは磁気的に結合しないため、非磁性層5を形成し
ない以外は同一構造の磁気ヘッドについてもほぼ同等の
特性が得られた。
The RH curve of the obtained magnetic head was almost equal to that shown in FIG. Therefore, even when a positive signal magnetic field is applied, a sufficient resistance change can be obtained. In this case, since the antiferromagnetic layer 14 of the spin valve laminated film 1 and the CoZrNb layer 17 are not magnetically coupled to each other, almost the same characteristics can be obtained with the magnetic head having the same structure except that the nonmagnetic layer 5 is not formed. Was given.

【0070】実施例14 支持基板4上にCoZrNb層を10nm成膜し、酸素 20
%の雰囲気中、 200℃の温度で熱処理を行い、CoZr
Nb層表面に約5nm の酸化層18を生成させる。この上
に実施例7と同一のスピンバルブ積層膜1を成膜した。
この積層膜1を実施例7と同一の矩形状に加工し、Cu
約 200nmからなるリード3を形成して磁気ヘッドを得
た。磁気ヘッドの断面を図25に示す。CoZrNb層
17、上強磁性層13および下強磁性層11の着磁は図
25に示す方向に着磁した。
Example 14 A CoZrNb layer having a thickness of 10 nm was formed on a supporting substrate 4 and oxygen was added to the substrate.
% Atmosphere, heat treatment at a temperature of 200 ℃, CoZr
An oxide layer 18 of about 5 nm is formed on the surface of the Nb layer. The same spin valve laminated film 1 as in Example 7 was formed on this.
This laminated film 1 was processed into the same rectangular shape as in Example 7, and Cu
A lead 3 having a thickness of about 200 nm was formed to obtain a magnetic head. A cross section of the magnetic head is shown in FIG. The CoZrNb layer 17, the upper ferromagnetic layer 13, and the lower ferromagnetic layer 11 were magnetized in the directions shown in FIG.

【0071】得られた磁気ヘッドのR−Hカーブはほぼ
図23に等しかった。よって正の信号磁界が印加された
場合にも十分に抵抗変化が得られる。
The RH curve of the obtained magnetic head was almost equal to that in FIG. Therefore, even when a positive signal magnetic field is applied, a sufficient resistance change can be obtained.

【0072】実施例15 支持基板4上に下強磁性層(CoFe)11を 5nm、中
間層(Cu)12aを3nm、上強磁性層(CoFe)1
3を 5nm成膜し、その上に中間層(Cu)12bを 1n
m、強磁性層(CoFe)13aを 5nm、反強磁性層
(FeMn)14を8nmを順に成膜し、保護層(Ti)
15を積層した。この積層膜を実施例7と同一の矩形状
に加工し、Cu約 200nmからなるリード3を形成して磁
気ヘッドを得た。磁気ヘッドの断面を図26に示す。下
強磁性層11、上強磁性層13および強磁性層13aの
着磁は図25に示す方向に着磁した。
Example 15 A lower ferromagnetic layer (CoFe) 11 having a thickness of 5 nm, an intermediate layer (Cu) 12a having a thickness of 3 nm, and an upper ferromagnetic layer (CoFe) 1 are formed on a supporting substrate 4.
3 is formed to a thickness of 5 nm, and the intermediate layer (Cu) 12b is formed on the layer to 1 n.
m, a ferromagnetic layer (CoFe) 13a having a thickness of 5 nm, and an antiferromagnetic layer (FeMn) 14 having a thickness of 8 nm are sequentially formed to form a protective layer (Ti).
15 were laminated. This laminated film was processed into the same rectangular shape as in Example 7, and the lead 3 made of Cu about 200 nm was formed to obtain a magnetic head. FIG. 26 shows a cross section of the magnetic head. The lower ferromagnetic layer 11, the upper ferromagnetic layer 13, and the ferromagnetic layer 13a were magnetized in the directions shown in FIG.

【0073】得られた磁気ヘッドのR−Hカーブはほぼ
図15に等しかった。よって正の信号磁界が印加された
場合にも十分に抵抗変化は得られる。本実施例は信号磁
界に対して駆動する層は下強磁性層11であり、さらに
上強磁性層13と13aは互いに反強磁性結合してい
る。この反強磁性結合は従来技術で示した人工格子で見
られるものであり、よって中間層(Cu)12bの層厚
に依存する。
The RH curve of the obtained magnetic head was almost equal to that in FIG. Therefore, even when a positive signal magnetic field is applied, a sufficient resistance change can be obtained. In this embodiment, the layer driven by the signal magnetic field is the lower ferromagnetic layer 11, and the upper ferromagnetic layers 13 and 13a are antiferromagnetically coupled to each other. This antiferromagnetic coupling is found in the artificial lattice shown in the prior art, and therefore depends on the layer thickness of the intermediate layer (Cu) 12b.

【0074】スピンバルブ膜としては、FeMn/Co
Fe/Cu/CoFeについての実施例を示したが反強
磁性層を用いない場合、たとえばCo/Cu/NiFe
等の保磁力の異なる強磁性層を 2層以上用いた巨大磁気
抵抗効果層についても、本発明の構造を用いることがで
きる。さらに反強磁性層を用いる場合についてはFeM
n/CoFe/Cu/CoFe以外に、FeMn/Ni
Fe/Cu/NiFe等、反強磁性層/強磁性層/非磁
性導電層/強磁性層の構造であれば、材料によらず本発
明の構造を用いることができる。また、反強磁性層を用
いない場合についても、Co/Cu/NiFeのいずれ
の巨大磁気抵抗効果層についても、本実施例で示す材料
と異なる場合でも高保磁力層/非磁性導電層/軟磁性層
の構造であれば、材料によらず本発明の構造を用いるこ
とができる。
FeMn / Co was used as the spin valve film.
Although an example of Fe / Cu / CoFe is shown, when no antiferromagnetic layer is used, for example, Co / Cu / NiFe
The structure of the present invention can also be applied to a giant magnetoresistive layer including two or more ferromagnetic layers having different coercive forces. Further, when using an antiferromagnetic layer, FeM
FeMn / Ni other than n / CoFe / Cu / CoFe
As long as it has a structure of antiferromagnetic layer / ferromagnetic layer / nonmagnetic conductive layer / ferromagnetic layer such as Fe / Cu / NiFe, the structure of the present invention can be used regardless of the material. Further, even when the antiferromagnetic layer is not used and the Co / Cu / NiFe giant magnetoresistive layer is different from the material shown in this embodiment, the high coercive force layer / nonmagnetic conductive layer / soft magnetic layer is obtained. As long as it has a layer structure, the structure of the present invention can be used regardless of the material.

【0075】実施例16 反強磁性層(FeMn)14の着磁方向を下強磁性層
(CoFe)11の着磁方向側に20度傾ける以外は実施
例7と同一の構成を有する磁気ヘッドを得た。
Example 16 A magnetic head having the same structure as in Example 7 except that the magnetization direction of the antiferromagnetic layer (FeMn) 14 is inclined 20 degrees toward the magnetization direction of the lower ferromagnetic layer (CoFe) 11 Obtained.

【0076】得られた磁気ヘッドのR−Hカーブは、図
15とほぼ同等であり、シフトは大幅に緩和され、正の
信号磁界が印加された場合にも、十分に抵抗変化を得る
ことができる。
The RH curve of the obtained magnetic head is almost the same as that of FIG. 15, the shift is remarkably relaxed, and a sufficient resistance change can be obtained even when a positive signal magnetic field is applied. it can.

【0077】実施例17 図27に示すように、プラスチック基板4に縦バイアス
用のCoPt高保磁力膜2(20nm厚)をスパッタ成膜し
てイオンミリングにより一対のパターンを形成した(間
隔が 3μm 、トラック幅方向に長い 3μm × 40 μm の
形状)。
Example 17 As shown in FIG. 27, a CoPt high coercive force film 2 (20 nm thick) for longitudinal bias was sputter-deposited on a plastic substrate 4 to form a pair of patterns by ion milling (the interval was 3 μm, 3 μm × 40 μm shape that is long in the track width direction).

【0078】次に第1の磁性下地膜16−1(4nm 厚C
oZrNbアモルファス膜)、第2の磁性下地膜16−
2(Crを5 at% 添加したNi80Fe20膜、4nm
厚)、磁性回転膜11(Co90Fe10膜、3nm
厚)、非磁性膜5(Cu膜、3nm 厚)、磁化固着膜13
(Co90Fe10膜、2.5nm 厚)、磁化固着用の反強
磁性バイアス膜14(Ir25Mn75膜、10nm厚)、
保護膜15(TiN膜、20nm厚)を順次スパツタ形成し
て、トラック幅方向に長いストライブ形状にイオンミリ
ングにより微細加工した(2 μm × 80 μm )。
Next, the first magnetic underlayer film 16-1 (4 nm thick C
oZrNb amorphous film), second magnetic underlayer film 16-
2 (Ni 80 Fe 20 film added with 5 at% of Cr, 4 nm
Thickness), magnetic rotation film 11 (Co 90 Fe 10 film, 3 nm
Thickness), non-magnetic film 5 (Cu film, 3 nm thickness), magnetization pinned film 13
(Co 90 Fe 10 film, 2.5 nm thickness), antiferromagnetic bias film 14 for fixing magnetization (Ir 25 Mn 75 film, 10 nm thickness),
A protective film 15 (TiN film, 20 nm thick) was sequentially formed by sputtering, and finely processed by ion milling into a striped shape long in the track width direction (2 μm × 80 μm).

【0079】さらにTa(10nm厚)/Cu(100nm 厚)
/Ta(10nm厚)積層電極3をスパッタ成膜して、イオ
ンミリングにより間隔(再生トラック幅に相当)が1 μ
m に微細加工した。
Further, Ta (10 nm thickness) / Cu (100 nm thickness)
/ Ta (10 nm thick) laminated electrode 3 is formed by sputtering, and the interval (corresponding to the reproduction track width) is 1 μ by ion milling.
Finely processed to m.

【0080】この後、250 ℃× 1時間の回転磁界中で熱
処理後、250 ℃× 5分間のスピンバルブ膜ストライプ長
手方向への静磁界中熱処理を行ない、冷却途中の220 ℃
(IrMn膜のブロッキング温度に相当)で静磁界方向
を90°回転させる熱処理を施し、室温に冷却後、ハード
膜の着磁をMRストライプ長手方向(250 ℃× 5分間の
アニールでの静磁界方向)に行なった。
After that, after heat treatment in a rotating magnetic field of 250 ° C. × 1 hour, heat treatment in a static magnetic field in the longitudinal direction of the spin valve film stripe is performed at 250 ° C. × 5 minutes, and 220 ° C. during cooling.
Heat treatment that rotates the static magnetic field direction by 90 ° (corresponding to the blocking temperature of the IrMn film) is performed, and after cooling to room temperature, the hard film is magnetized in the longitudinal direction of the MR stripe (the static magnetic field direction during annealing at 250 ° C x 5 minutes). ) Was done.

【0081】その結果、固着膜の磁化は概ね信号磁界が
流入するスピンバルブ膜ストライプ幅方向(ヘッドデプ
ス方向)に固着され、磁化回転層の磁化はスピンバルブ
膜ストライプ長手に存在する。プラスマイナス200 Oe磁
界レンジで測定したこのスピンバルブ素子の抵抗ー磁界
特性を図28に示す。センス電流10mAを図27において
左から右に流した。ΔR/R(定義:(最大抵抗ー最小
抵抗)/最小抵抗)は6% であり、ヒステリシスがな
く、動作点シフトが殆ど無い線形性の良好な抵抗ー磁界
特性を示した。
As a result, the magnetization of the pinned film is pinned approximately in the width direction of the spin valve film stripe (head depth direction) into which the signal magnetic field flows, and the magnetization of the magnetization rotation layer exists along the length of the spin valve film stripe. FIG. 28 shows the resistance-magnetic field characteristics of this spin valve element measured in the plus-minus 200 Oe magnetic field range. A sense current of 10 mA was passed from left to right in FIG. ΔR / R (definition: (maximum resistance-minimum resistance) / minimum resistance) was 6%, which showed a good linear resistance-magnetic field characteristic with no hysteresis and almost no operating point shift.

【0082】そこで、このスピンバルブ素子を用いたシ
ールド型磁気ヘッドを作製した。上下シールド膜にはス
パッタで成膜したアモルファスCoZrNb膜を、上下
ギャップ膜にはSi(10nm)/ SiO(10nm)/ アル
ミナ(50nm)の積層膜を用いた。50% スライダー形状に
機械加工して(スピンバルブ膜の幅:2 μm )、Hc =25
00 Oe でMrδ(Mr:残留磁界、δ:媒体記録層の厚
み)= 1 menu/cm2 のCoPt媒体を用いて、フライン
グバイト40nmの条件で記録再生特性を測定した。記録
は、飽和磁束密度 1.6 TのFeTaN膜を用いたMIG
ヘッドにより行なった。
Therefore, a shield type magnetic head using this spin valve element was manufactured. An amorphous CoZrNb film formed by sputtering was used for the upper and lower shield films, and a laminated film of Si (10 nm) / SiO x (10 nm) / alumina (50 nm) was used for the upper and lower gap films. Machined to 50% slider shape (spin valve film width: 2 μm), Hc = 25
The recording / reproducing characteristics were measured at a flying bite of 40 nm using a CoPt medium with Mr δ (Mr: residual magnetic field, δ: medium recording layer thickness) = 1 menu / cm 2 at 00 Oe. The recording is MIG using a FeTaN film with a saturation magnetic flux density of 1.6 T.
It was performed by the head.

【0083】その結果、図29に示すような良好な線形
応答に起因するバルクハウゼンノイズフリーの波形非対
称の少ない再生波形が得られた(センス電流:10mA)。
また0.8 mVpp/ μm の規格化再生出力が得られた。また
50 = 150 KFCl の良好な線記録密度が得られた。
さらに、0.5 μm のマイクロトラックを媒体に記録して
再生出力のオフトラック特性を調べたところ、図30に
示す結果を得た。出力が半減(6 dBダウン) する実効再
生トラック幅がほぼ電極間隔の1 μm の相当する狭トラ
ック幅再生が実現できていることが判る。
As a result, a Barkhausen noise-free reproduced waveform with little waveform asymmetry due to a good linear response as shown in FIG. 29 was obtained (sense current: 10 mA).
Also, a standardized reproduction output of 0.8 mVpp / μm was obtained. Also, a good linear recording density of D 50 = 150 KFCl was obtained.
Further, when a 0.5 μm micro track was recorded on the medium and the off-track characteristic of the reproduction output was examined, the results shown in FIG. 30 were obtained. It can be seen that the effective playback track width at which the output is halved (6 dB down) is achieved with a narrow track width playback corresponding to approximately 1 μm of the electrode interval.

【0084】以上の結果から、磁化回転層と磁性下地の
膜厚×飽和磁界の値を磁化固着膜の膜厚×飽和磁界の3
倍以上大きく設定することにより、動作点シフトのない
良好な線形応答の再生ヘッドが、さらに、感磁部から外
れたエッジ部にのみ磁性下地膜と交換結合した電極間隔
よりも広いハード膜を設けることにより、クロストーク
のない0.1 μm 以下の狭ギャップ、1 μm の狭トラック
で高感度なスピルバルブGMRヘッドが実現できること
が判る。
From the above results, the value of the film thickness of the magnetization rotation layer and the magnetic underlayer × the saturation magnetic field can be calculated by multiplying the film thickness of the magnetization fixed film × the saturation magnetic field by 3
By setting the value more than twice, the reproducing head with good linear response without operating point shift is provided with the hard film wider than the electrode interval exchange-coupled with the magnetic underlayer only on the edge part deviated from the magnetic sensitive part. This shows that a spill valve GMR head with a narrow gap of 0.1 μm or less and a narrow track of 1 μm without crosstalk can be realized with high sensitivity.

【0085】実施例18 図31にスピンバルブ素子が媒体対向面から後退してい
る本発明の実施例を示す。基板4に必要に応じてシール
ドやギャップ膜を形成後(図示せず)、一対のハードバ
イアス膜2、実施例17で示したような磁性下地膜1
6、媒体対向面から後退したスピンバルブ素子(磁化回
転層11、非磁性層5、磁化固着層13、バイアス膜1
4が順次積層)、一対の電極3が形成される。スピンバ
ルブ素子を媒体対向面から後退させるには、下地膜16
とスピンバルブ素子を連続成膜後、スピンバルブ素子の
みを化学エッチングなどにより選択的に除去するか、磁
性下地膜16のみを残してミリングする方法などがあ
る。
Embodiment 18 FIG. 31 shows an embodiment of the present invention in which the spin valve element is retracted from the medium facing surface. After forming a shield and a gap film (not shown) on the substrate 4 as required, a pair of hard bias films 2 and a magnetic underlayer film 1 as shown in Example 17 are formed.
6, spin valve element receding from the medium facing surface (magnetization rotation layer 11, nonmagnetic layer 5, magnetization pinned layer 13, bias film 1
4 are sequentially laminated), and a pair of electrodes 3 is formed. In order to retract the spin valve element from the medium facing surface, the base film 16
Then, after spin-valve elements are continuously formed, only the spin-valve elements are selectively removed by chemical etching or the magnetic underlayer film 16 is left alone for milling.

【0086】スピンバルブ素子で非磁性層に用いるCu
やバイアス膜14に用いるFeMn膜等は耐蝕性に問題
があり、媒体対向面に露出していると信頼性に問題が生
じる。しかしながら、この実施例によると、スピンバル
ブ素子を媒体対向面から後退させることにより、アルミ
ナ上ギャップ膜でスピンバルブ素子の保護が可能になり
スピンバルブ素子の信頼性を確保でき、且つ、磁性下地
膜16と交換結合して磁化回転層が形成されるので、媒
体対向面から後退していても有効に信号磁界をスピンバ
ルブ素子磁界に引き込めるので高感度な再生を維持でき
る。
Cu used for the non-magnetic layer in the spin valve element
The FeMn film and the like used for the bias film 14 and the like have a problem in corrosion resistance, and if exposed to the medium facing surface, a problem occurs in reliability. However, according to this embodiment, by retracting the spin valve element from the medium facing surface, the spin valve element can be protected by the gap film on alumina, the reliability of the spin valve element can be ensured, and the magnetic underlayer film can be secured. Since the magnetization rotation layer is formed by exchange coupling with 16, the signal magnetic field can be effectively drawn into the magnetic field of the spin valve element even if it recedes from the medium facing surface, so that highly sensitive reproduction can be maintained.

【0087】高感度な再生を維持するには、スピンバル
ブ素子の後退量は信号磁界が減衰する次式で示される特
性長λより小さいことが望ましい。
In order to maintain high-sensitivity reproduction, it is desirable that the amount of receding of the spin valve element is smaller than the characteristic length λ expressed by the following equation in which the signal magnetic field is attenuated.

【0088】λ=(g μt/2 )0.5 μ:磁性下地膜の透磁率、g :シールドとMRの間隔、
t:磁性下地膜の厚み 例えば、g = 0.1μm 、μ=1000、t =10nmの場合に
は、λは約0.7 μm となり、これ以下の後退量が望まし
い。この後退量はスライダー加工における高精度研磨に
より可能な値である。
Λ = (g μt / 2) 0.5 μ: Permeability of the magnetic underlayer, g: Interval between shield and MR,
t: Thickness of magnetic underlayer For example, when g = 0.1 μm, μ = 1000, and t = 10 nm, λ is about 0.7 μm, and a recession amount less than this is desirable. This amount of retreat is a value that can be achieved by high precision polishing in slider processing.

【0089】[0089]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の磁気ヘッ
ドは、磁化固着層の磁化の方向と磁化回転層における磁
化容易軸の磁化の方向とを略直交させることができるの
で、動作点をシフトさせることができる。その結果、高
い抵抗変化率を有効に利用することができるとともに、
信号磁界に対して良好な線形性を得ることができるた
め、高感度、高周波対応の磁気ヘッドが得られる。
As described in detail above, in the magnetic head of the present invention, the magnetization direction of the magnetization pinned layer and the magnetization direction of the easy axis of magnetization in the magnetization rotation layer can be made substantially orthogonal to each other, so that the operating point Can be shifted. As a result, it is possible to effectively use the high resistance change rate,
Since good linearity can be obtained with respect to the signal magnetic field, a magnetic head having high sensitivity and high frequency can be obtained.

【0090】また、上述に定義したV2 /V1 ≧ 3とす
ることによって、動作点をシフトさせることができる。
The operating point can be shifted by setting V 2 / V 1 ≧ 3 defined above.

【0091】さらに、磁化固着層または前記磁化回転層
に非磁性層を介して磁性層が積層することによっても動
作点をシフトさせることができる。
Further, the operating point can be shifted also by stacking a magnetic layer on the magnetization fixed layer or the magnetization rotation layer with a nonmagnetic layer interposed therebetween.

【0092】以上の結果、高い抵抗変化率を有効に利用
することができるとともに、信号磁界に対して良好な線
形性を得ることができるため、高感度、高周波対応の磁
気ヘッドが得られる。
As a result, a high resistance change rate can be effectively used and good linearity can be obtained with respect to the signal magnetic field, so that a magnetic head with high sensitivity and high frequency can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】矩形状のパターンを有する磁気抵抗効果膜にお
いて動作点がシフトする現象を説明するための図であ
る。
FIG. 1 is a diagram for explaining a phenomenon in which an operating point shifts in a magnetoresistive film having a rectangular pattern.

【図2】巨大磁気抵抗効果の抵抗値Rの印加磁界Hex
存性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the dependency of the resistance value R of the giant magnetoresistive effect on the applied magnetic field H ex .

【図3】磁化固着層の傾きにおける、比抵抗の変化分ρ
´の磁界Hによる変化を示す図である。
FIG. 3 shows a change ρ in specific resistance depending on the inclination of the magnetization pinned layer.
It is a figure which shows the change by the magnetic field H of '.

【図4】実施例1の磁気ヘッド構成を示す図で、Aは平
面図、Bは断面図である。
4A and 4B are views showing the configuration of a magnetic head of Example 1, where A is a plan view and B is a sectional view.

【図5】実施例1の着磁方向を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a magnetization direction of Example 1.

【図6】実施例1で得られた磁気ヘッドの印加磁界と抵
抗の関係(以下R−Hカーブと呼称する)を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the applied magnetic field and the resistance (hereinafter referred to as the RH curve) of the magnetic head obtained in Example 1.

【図7】実施例2の着磁方向を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a magnetization direction of Example 2.

【図8】実施例2で得られた磁気ヘッドのR−Hカーブ
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an RH curve of the magnetic head obtained in Example 2;

【図9】比較例1で得られた磁気ヘッドのR−Hカーブ
を示す図である。
9 is a diagram showing an RH curve of the magnetic head obtained in Comparative Example 1. FIG.

【図10】比較例2の着磁方向を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a magnetization direction of Comparative Example 2.

【図11】比較例2で得られた磁気ヘッドのR−Hカー
ブを示す図である。
11 is a diagram showing an RH curve of the magnetic head obtained in Comparative Example 2. FIG.

【図12】実施例4で得られた磁気ヘッドのR−Hカー
ブを示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an RH curve of the magnetic head obtained in Example 4;

【図13】実施例5の着磁方向を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a magnetization direction of Example 5;

【図14】実施例7の磁気ヘッド構成を示す図でAは平
面図、Bは断面図である。
14A and 14B are views showing the configuration of a magnetic head of Example 7, where A is a plan view and B is a sectional view.

【図15】実施例7で得られた磁気ヘッドのR−Hカー
ブを示す図である。
15 is a diagram showing an RH curve of the magnetic head obtained in Example 7. FIG.

【図16】比較例3の磁気ヘッドの断面図である。16 is a sectional view of a magnetic head of Comparative Example 3. FIG.

【図17】比較例3で得られた磁気ヘッドのR−Hカー
ブを示す図である。
17 is a diagram showing an RH curve of the magnetic head obtained in Comparative Example 3. FIG.

【図18】実施例8で得られた磁気ヘッドのR−Hカー
ブを示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing an RH curve of the magnetic head obtained in Example 8;

【図19】実施例9で得られた磁気ヘッドのR−Hカー
ブを示す図である。
19 is a diagram showing an RH curve of the magnetic head obtained in Example 9. FIG.

【図20】実施例10の磁気ヘッドの断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view of the magnetic head of Example 10.

【図21】実施例11の磁気ヘッドの断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view of a magnetic head of Example 11.

【図22】実施例12の磁気ヘッドの断面図である。22 is a sectional view of a magnetic head of Example 12. FIG.

【図23】実施例12で得られた磁気ヘッドのR−Hカ
ーブを示す図である。
23 is a diagram showing an RH curve of the magnetic head obtained in Example 12. FIG.

【図24】実施例13の磁気ヘッドの断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view of a magnetic head of Example 13.

【図25】実施例14の磁気ヘッドの断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view of a magnetic head of Example 14.

【図26】実施例15の磁気ヘッドの断面図である。FIG. 26 is a sectional view of a magnetic head of Example 15.

【図27】実施例17のスピンバルブ素子を含む磁気ヘ
ッドの概略構成を示す斜視図である。
FIG. 27 is a perspective view showing a schematic configuration of a magnetic head including a spin valve element of Example 17.

【図28】実施例17のスピンバルブ素子の抵抗−磁界
特性を示す図である。
28 is a diagram showing resistance-magnetic field characteristics of the spin valve element of Example 17. FIG.

【図29】実施例17の磁気ヘッドの再生波形。FIG. 29 is a reproduction waveform of the magnetic head of Example 17.

【図30】実施例17の磁気ヘッドの再生出力のオフト
ラック特性。
FIG. 30 shows off-track characteristics of reproduction output of the magnetic head of the seventeenth embodiment.

【図31】実施例18の磁気ヘッドにおけるスピンバル
ブ素子の配置を示す斜視図。
31 is a perspective view showing the arrangement of spin valve elements in the magnetic head of Example 18. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1………スピンバルブ積層膜、2………高保磁力膜、3
………リード、4………支持基板、5………非磁性層、
11………下強磁性層、12………中間層、13………
上強磁性層、14………反強磁性層、15………保護
層、16………強磁性層、17………CoZrNb層、
18………CoZrNbの酸化層。
1 ………… Spin valve laminated film, 2 ………… High coercive force film, 3
… Lead, 4 ………… Support substrate, 5 ………… Non-magnetic layer,
11 ... Lower ferromagnetic layer, 12 ... Intermediate layer, 13 ...
Upper ferromagnetic layer, 14 ... antiferromagnetic layer, 15 ... protective layer, 16 ... ferromagnetic layer, 17 ... CoZrNb layer,
18 ... An oxide layer of CoZrNb.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 仁志 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 上口 裕三 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 橋本 進 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 佐橋 政司 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hitoshi Iwasaki 1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Research & Development Center, Ltd. (72) Inventor Yuzo Ueguchi Komukai, Kouki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa TOSHIBA-Cho No. 1 in stock company Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Susumu Hashimoto Komukai, Kozaki-ku, Kanagawa Koumu TOSHIBA-Cho 1 company in stock company Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Masaji Sahashi Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Toshiba Research & Development Center

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁化固着層、ヘッドトラック幅方向に磁
化容易軸を有する磁化回転層およびこの磁化固着層と磁
化回転層の間に介在する非磁性層とを含む磁性積層体を
具備した磁気ヘッドであって、 信号磁界が 0の場合における前記磁化固着層の磁化と前
記磁化回転層の磁化が直交するように、前記磁化固着膜
の磁化方向がヘッドデプス方向から前記磁化回転層の磁
化方向に向かって 30 度未満傾斜していることを特徴と
する磁気ヘッド。
1. A magnetic head comprising a magnetic pinned layer, a magnetization rotating layer having an easy axis of magnetization in the head track width direction, and a magnetic laminate including a nonmagnetic layer interposed between the magnetization fixed layer and the magnetization rotating layer. The magnetization direction of the magnetization pinned layer is changed from the head depth direction to the magnetization direction of the magnetization rotation layer so that the magnetization of the magnetization pinned layer and the magnetization of the magnetization rotation layer are orthogonal to each other when the signal magnetic field is 0. A magnetic head characterized by an inclination of less than 30 degrees.
【請求項2】 前記磁化固着層またはこの磁化固着層に
よって固着された強磁性層の飽和磁化と体積との積をV
1 、前記磁化回転層の飽和磁化と体積との積をV2 とす
るとき、V2 /V1 ≧ 3であることを特徴とする請求項
1記載の磁気ヘッド。
2. The product of the saturation magnetization and the volume of the magnetization pinned layer or the ferromagnetic layer pinned by the magnetization pinned layer is V
1. The magnetic head according to claim 1 , wherein V 2 / V 1 ≧ 3, where V 2 is the product of the saturation magnetization and the volume of the magnetization rotation layer.
【請求項3】 前記磁化固着膜の磁化方向がヘッドデプ
ス方向から前記磁化回転層の磁化方向に向かっての 1度
から25度の範囲で傾斜していることを特徴とする請求項
1記載の磁気ヘッド。
3. The magnetization direction of the magnetization pinned film is inclined in the range of 1 to 25 degrees from the head depth direction to the magnetization direction of the magnetization rotation layer. Magnetic head.
【請求項4】 ヘッドデプス方向に着磁方向を有する磁
化固着層、磁化回転層およびこの磁化固着層と磁化回転
層の間に介在する非磁性層とを含む磁性積層体を具備し
た磁気ヘッドであって、 信号磁界が 0の場合における
前記磁化固着層の磁化と前記磁化回転層の磁化が直交す
るように、前記磁化回転層の磁化容易軸がヘッドトラッ
ク幅方向から前記磁化固着層の磁化方向に向かって 30
度未満傾斜していることを特徴とする磁気ヘッド。
4. A magnetic head including a magnetic pinned layer having a magnetization direction in the head depth direction, a magnetic rotation layer, and a magnetic laminated body including a non-magnetic layer interposed between the magnetization fixed layer and the magnetic rotation layer. Then, when the signal magnetic field is 0, the magnetization easy axis of the magnetization fixed layer is perpendicular to the magnetization direction of the magnetization fixed layer so that the magnetization of the magnetization fixed layer is orthogonal to the magnetization of the magnetization fixed layer. Towards 30
A magnetic head characterized by being inclined to less than a degree.
【請求項5】 前記磁化固着層の飽和磁化と体積との積
をV1 、前記磁化回転層の飽和磁化と体積との積をV2
とするとき、V2 /V1 ≧ 3であることを特徴とする請
求項4記載の磁気ヘッド。
5. The product of the saturation magnetization and the volume of the magnetization pinned layer is V 1 , and the product of the saturation magnetization and the volume of the magnetization rotation layer is V 2
The magnetic head according to claim 4, wherein V 2 / V 1 ≧ 3.
【請求項6】 前記磁化固着膜の磁化方向がヘッドデプ
ス方向から前記磁化回転層の磁化方向に向かっての 1度
から25度の範囲で傾斜していることを特徴とする請求項
4記載の磁気ヘッド。
6. The magnetization direction of the magnetization pinned film is inclined in the range of 1 degree to 25 degrees from the head depth direction toward the magnetization direction of the magnetization rotation layer. Magnetic head.
【請求項7】 ヘッドデプス方向に着磁方向を有する磁
化固着層、ヘッドトラック幅方向に磁化容易軸を有する
磁化回転層およびこの磁化固着層と磁化回転層の間に介
在する非磁性層とを含む磁性積層体を具備した磁気ヘッ
ドであって、 前記磁化固着層の飽和磁化と体積との積をV1 、前記磁
化回転層の飽和磁化と体積との積をV2 とするとき、V
2 /V1 ≧ 3であることを特徴とする磁気ヘッド。
7. A magnetization fixed layer having a magnetization direction in the head depth direction, a magnetization rotation layer having an easy axis of magnetization in the head track width direction, and a nonmagnetic layer interposed between the magnetization fixed layer and the magnetization rotation layer. A magnetic head comprising a magnetic layered body including V, where V 1 is the product of the saturation magnetization of the magnetization pinned layer and the volume, and V 2 is the product of the saturation magnetization of the magnetization rotation layer and the volume.
A magnetic head characterized in that 2 / V 1 ≧ 3.
【請求項8】 ヘッドデプス方向に着磁方向を有する磁
化固着層、ヘッドトラック幅方向に磁化容易軸を有する
磁化回転層およびこの磁化固着層と磁化回転層の間に介
在する非磁性層とを含む磁性積層体を具備した磁気ヘッ
ドであって、 前記磁性積層体に磁性層が積層され、この磁性層の磁化
の方向が前記磁化固着層の磁化の方向と略反平行となる
ように磁化固着膜と静磁的に結合して、前記磁化固着層
と前記磁化回転層の磁化がほぼ直交することを特徴とす
る磁気ヘッド。
8. A magnetization pinned layer having a magnetization direction in the head depth direction, a magnetization rotation layer having an easy axis of magnetization in the head track width direction, and a nonmagnetic layer interposed between the magnetization rotation layer and the magnetization rotation layer. A magnetic head comprising a magnetic layered body including a magnetic layer, wherein a magnetic layer is laminated on the magnetic layered body, and the magnetization direction of the magnetic layer is substantially antiparallel to the magnetization direction of the magnetization pinned layer. A magnetic head, wherein the magnetization of the magnetization pinned layer and the magnetization of the magnetization rotation layer are substantially orthogonal to each other by being magnetostatically coupled to the film.
【請求項9】 強磁性下地膜の上に形成された信号磁界
により磁化が回転する磁化回転膜、ここで前記信号磁界
が概ね0でその磁化はトラック幅長手方向に向いてい
る、信号磁界では磁化が実質的に動かない磁化固着膜、
ここで前記磁化固着膜における磁化はほぼ信号磁界流入
方向に固着されている、および前記磁化回転膜と前記磁
化固着膜との間に介在する非磁性膜からなるスピン依存
散乱を利用した磁気抵抗効果素子と、前記磁化回転膜に
おける記録トラックからの信号磁界に応じて磁化回転す
る部分から外れた両側で前記強磁性下地膜の膜面直下に
形成された一対のバイアス膜と、前記磁気抵抗効果膜に
センス電流を供給するための電極から構成されることを
特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
9. A magnetization rotating film whose magnetization is rotated by a signal magnetic field formed on a ferromagnetic underlayer, wherein the signal magnetic field is substantially 0 and the magnetization is oriented in the track width longitudinal direction. Magnetization pinned film whose magnetization does not move substantially,
Here, the magnetization in the magnetization pinned film is pinned substantially in the signal magnetic field inflow direction, and a magnetoresistive effect utilizing spin-dependent scattering formed of a non-magnetic film interposed between the magnetization rotation film and the magnetization pinned film. An element, a pair of bias films formed immediately below the surface of the ferromagnetic underlayer on both sides of the magnetization rotation film, which are separated from the portion of the magnetization rotation film that rotates in response to a signal magnetic field from a recording track, and the magnetoresistive film. A magnetoresistive head comprising an electrode for supplying a sense current to the head.
【請求項10】 前記強磁性下地膜は、Co系アモルフ
ァス合金膜と、NiFeおよびNiFeXから選ばれた
少なくとも1種からなる合金膜を積層してなることを特
徴とする請求項12記載の磁気抵抗効果型ヘッド、ここ
でXはTa、Zr、Nb、Hf、Cr、Rh、Ir、R
e、Ru、Pd、Pt、Cu、AuおよびAgの群から
選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする請求項
9記載の磁気ヘッド。。
10. The magnetoresistive film according to claim 12, wherein the ferromagnetic underlayer film is formed by laminating a Co-based amorphous alloy film and an alloy film made of at least one selected from NiFe and NiFeX. Effect type head, where X is Ta, Zr, Nb, Hf, Cr, Rh, Ir, R
The magnetic head according to claim 9, wherein the magnetic head is at least one selected from the group consisting of e, Ru, Pd, Pt, Cu, Au, and Ag. .
【請求項11】 前記強磁性下地膜と前記バイアス膜に
比べて、前記磁界検出膜、非磁性膜および磁化固着膜の
一部または全てがヘッドの媒体対向面から後方にリセス
していることを特徴とする請求項9記載の磁気抵抗効果
型ヘッド。
11. A part or all of the magnetic field detection film, the non-magnetic film and the magnetization fixed film are recessed rearward from the medium facing surface of the head as compared with the ferromagnetic underlayer film and the bias film. The magnetoresistive head according to claim 9, wherein the head is a magnetoresistive head.
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KR100287464B1 (en) * 1997-09-19 2001-05-02 아끼구사 나오유끼 Manufacturing method of spin valve magnetoresistance effect type head and spin valve magnetoresistance effect type head manufactured by the manufacturing method

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