JP2006269563A - Magnetoresistive element, thin film magnetic head, magnetic head device, and magnetic recording / reproducing apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】高いMR比を保持したままで、フリー層の軟磁気特性を改善し、(S/N)の高いMR素子を提供すること。
【解決手段】ピンド層140は非磁性導電膜150の一面に隣接し、フリー層160は、非磁性導電膜150の他面に隣接する。フリー層160は、第1の膜161と、第2の膜162と、第3の膜163とを含んでいる。第1の膜161は、第2の膜162と第3の膜163の間に配置されている。第2の膜162及び第3の膜163は、Coを主成分とする。第1の膜161は、Fe及びNiを含み、FeNi中のNiが25〜45(at%)の範囲にある。
【選択図】 図1An object of the present invention is to provide an MR element having a high (S / N) by improving the soft magnetic characteristics of a free layer while maintaining a high MR ratio.
A pinned layer is adjacent to one surface of a nonmagnetic conductive film, and a free layer is adjacent to the other surface of the nonmagnetic conductive film. The free layer 160 includes a first film 161, a second film 162, and a third film 163. The first film 161 is disposed between the second film 162 and the third film 163. The second film 162 and the third film 163 contain Co as a main component. The first film 161 contains Fe and Ni, and Ni in FeNi is in the range of 25 to 45 (at%).
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置に関する。 The present invention relates to a magnetoresistive element, a thin film magnetic head, a magnetic head device, and a magnetic recording / reproducing apparatus.
磁気抵抗効果素子(以下MR素子と称する)は、磁気記憶素子、磁気センサまたは薄膜磁気ヘッドなどに用いられる。MR素子としては、磁性トンネル接合膜(以下TMR膜と称する)及び、スピンバルブ膜(以下SV膜と称する)を用いた巨大磁気抵抗効果素子(以下GMR素子と称する)が知られている。 Magnetoresistive elements (hereinafter referred to as MR elements) are used for magnetic memory elements, magnetic sensors, thin film magnetic heads, and the like. As the MR element, a giant magnetoresistive effect element (hereinafter referred to as GMR element) using a magnetic tunnel junction film (hereinafter referred to as TMR film) and a spin valve film (hereinafter referred to as SV film) is known.
GMR素子を用いた薄膜磁気ヘッドは、特許文献1、2などでよく知られているように、磁化自由層(フリー層)、非磁性導電膜、磁化固着層(ピンド層)および反強磁性膜を含んでいる。 As is well known in Patent Documents 1 and 2, etc., a thin film magnetic head using a GMR element includes a magnetization free layer (free layer), a nonmagnetic conductive film, a magnetization pinned layer (pinned layer), and an antiferromagnetic film. Is included.
ヘッドの出力等の特性は、非磁性導電膜の薄膜によって仕切られたピンド層の磁化方向とフリー層の磁化方向のなす角度、及び、その軟磁気特性によって決まる。そこで、フリー層を3層構造とし、MR比の改善及び軟磁気特性の改善を図ろうとする技術が提案されている。特許文献1に記載された技術もその一例である。 The characteristics such as the output of the head are determined by the angle between the magnetization direction of the pinned layer and the magnetization direction of the free layer partitioned by the thin film of the nonmagnetic conductive film, and the soft magnetic characteristics. Therefore, a technique has been proposed in which the free layer has a three-layer structure to improve the MR ratio and soft magnetic characteristics. The technique described in Patent Document 1 is an example.
また、特許文献2は、第1主強磁性層及び第1界面強磁性層を積層した第1フリー磁性層と、第2主強磁性層及び第2界面強磁性層を積層した第2フリー磁性層との間に非磁性中間層を配置し、非磁性中間層の一面を第1界面強磁性層に隣接させ、他面を第2界面強磁性層に隣接させた構成を開示している。 Patent Document 2 discloses a first free magnetic layer in which a first main ferromagnetic layer and a first interface ferromagnetic layer are stacked, and a second free magnetic layer in which a second main ferromagnetic layer and a second interface ferromagnetic layer are stacked. A configuration is disclosed in which a nonmagnetic intermediate layer is disposed between the nonmagnetic intermediate layer, one surface of the nonmagnetic intermediate layer is adjacent to the first interface ferromagnetic layer, and the other surface is adjacent to the second interface ferromagnetic layer.
しかし、特許文献1で知られている技術を適用したとしても、軟磁気特性に影響を与える保磁力Hcの値が、例えば、1896(A/m)以上にも達し、高MR比を維持したままで、保磁力Hcを低下させることが困難であった。保磁力Hcが高いと、必然的にS/N(シグナル/ノイズ)が劣化し、品質の安定したMR素子を、高歩留まりで得ることができない。 However, even when the technique known in Patent Document 1 is applied, the value of the coercive force Hc that affects the soft magnetic characteristics reaches, for example, 1896 (A / m) or more, and a high MR ratio is maintained. It was difficult to reduce the coercive force Hc. When the coercive force Hc is high, S / N (signal / noise) is inevitably deteriorated, and an MR element with stable quality cannot be obtained with a high yield.
また、特許文献2のフリー磁性層はシンセティック構造であり、デュアルタイプのMR素子にこのフリー層を適用する場合、上下のピンド層の磁化方向を互いに反平行にする必要があり、製造プロセスが複雑となる。
本発明の課題は、高いMR比を保持したままで、フリー層の軟磁気特性を改善し、(S/N)の高いMR素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an MR element, a thin film magnetic head, a magnetic head device, and a magnetic recording / reproducing device having a high (S / N) by improving the soft magnetic characteristics of the free layer while maintaining a high MR ratio. That is.
上述した課題を解決するため、本発明に係るMR素子は、ピンド層と、非磁性導電膜と、フリー層とを含む。前記ピンド層は、前記非磁性導電膜の一面に隣接する。前記フリー層は、前記非磁性導電膜の他面に隣接し、第1の膜と、第2の膜と、第3の膜とを含んでいる。前記第1の膜は、前記第2の膜と第3の膜の間に配置されている。前記第2の膜及び前記第3の膜はCoを主成分とし、前記第1の膜は、Fe及びNiを含み、FeNi中のNiが、25〜45(at%)の範囲にある。 In order to solve the above-described problems, an MR element according to the present invention includes a pinned layer, a nonmagnetic conductive film, and a free layer. The pinned layer is adjacent to one surface of the nonmagnetic conductive film. The free layer is adjacent to the other surface of the nonmagnetic conductive film, and includes a first film, a second film, and a third film. The first film is disposed between the second film and the third film. The second film and the third film contain Co as a main component, the first film contains Fe and Ni, and Ni in FeNi is in the range of 25 to 45 (at%).
本発明に係るMR素子は、ピンド層と、非磁性導電膜と、フリー層とを含む。即ち、GMR素子である。ピンド層は、反強磁性膜と隣接して交換結合を生じ、磁化方向がピン止め(固定)される。非磁性導電膜は、ピンド層の一面に隣接しており、フリー層は非磁性導電膜の他面と隣接している。 The MR element according to the present invention includes a pinned layer, a nonmagnetic conductive film, and a free layer. That is, it is a GMR element. The pinned layer generates exchange coupling adjacent to the antiferromagnetic film, and the magnetization direction is pinned (fixed). The nonmagnetic conductive film is adjacent to one surface of the pinned layer, and the free layer is adjacent to the other surface of the nonmagnetic conductive film.
上記のGMR素子において、フリー層の磁化方向が外部磁界に応答して回転したとき、ピンド層の固定された磁化方向に対するフリー層の磁化方向の回転角度に応じて、GMR素子の抵抗値が大きく変化する。薄膜磁気ヘッド等の出力等の特性は、非磁性導電膜によって仕切られたピンド層の磁化方向とフリー層の磁化方向のなす角度によって決まる。 In the above GMR element, when the magnetization direction of the free layer rotates in response to an external magnetic field, the resistance value of the GMR element increases according to the rotation angle of the magnetization direction of the free layer with respect to the fixed magnetization direction of the pinned layer. Change. Characteristics such as output of a thin film magnetic head or the like are determined by an angle formed by the magnetization direction of the pinned layer partitioned by the nonmagnetic conductive film and the magnetization direction of the free layer.
フリー層は、第1の膜と、第2の膜と、第3の膜とを含んでいる。第1の膜は、第2の膜と第3の膜の間に配置されている。ここで、本発明の特徴として、第2の膜及び第3の膜は、Coを主成分とし、第1の膜は、Fe及びNiを含み、FeNi中のNiが、25〜45(at%)の範囲にある。この膜組成によると、高いMR比を保持したままで、フリー層の軟磁気特性を改善し、S/Nを改善したMR素子を得ることができる。 The free layer includes a first film, a second film, and a third film. The first film is disposed between the second film and the third film. Here, as a feature of the present invention, the second film and the third film are mainly composed of Co, the first film contains Fe and Ni, and Ni in FeNi is 25 to 45 (at%). ). According to this film composition, it is possible to obtain an MR element with improved free magnetic properties and improved S / N while maintaining a high MR ratio.
好ましくは、フリー層に含まれる第1の膜は、膜厚が1nm以下の範囲にある。このような薄い膜厚に選定することにより、第1の膜は、Fe及びNiを含み、FeNi中のNiを25〜45(at%)の範囲に設定したことと相まって、MR比が17〜19.4(%)の高い値の範囲に収まり、保磁力Hcが31.6〜55.3(A/m)の低い値に収まるようになる。 Preferably, the first film included in the free layer has a thickness of 1 nm or less. By selecting such a thin film thickness, the first film contains Fe and Ni, and combined with the fact that Ni in FeNi is set in the range of 25 to 45 (at%), the MR ratio is 17 to It falls within the range of the high value of 19.4 (%), and the coercive force Hc falls within the low value of 31.6 to 55.3 (A / m).
フリー層の膜構造について、3層膜構造を有する従来技術の場合、FeNi中のNiを、80(at%)以上に設定するのが一般的であり、この場合の保磁力Hcは、790〜1975(A/m)の値になる。この結果から、本発明の著しい優位性が理解できよう。 In the case of the prior art having a three-layer film structure with respect to the film structure of the free layer, it is common to set Ni in FeNi to 80 (at%) or more, and the coercive force Hc in this case is 790 to The value is 1975 (A / m). From this result, the remarkable superiority of the present invention can be understood.
本発明に係るMR素子において、フリー層は、第1の膜、第2の膜及び第3の膜の磁化方向が同一方向を向いている。つまり、シンセティック.フリー構造ではない。 In the MR element according to the present invention, in the free layer, the magnetization directions of the first film, the second film, and the third film are in the same direction. That is, synthetic. It is not a free structure.
本発明に係るMR素子は、デュアルタイプであってもよい。デュアルタイプのMR素子では、ピンド層は2つであり、非磁性導電膜も2つである。 The MR element according to the present invention may be a dual type. In the dual type MR element, there are two pinned layers and two nonmagnetic conductive films.
第1のピンド層と第1の非磁性導電膜は、互いに隣接し、第2のピンド層と第2の非磁性導電膜は、互いに隣接する。フリー層は、第1の非磁性導電膜と第2の非磁性導電膜とによって挟まれている。 The first pinned layer and the first nonmagnetic conductive film are adjacent to each other, and the second pinned layer and the second nonmagnetic conductive film are adjacent to each other. The free layer is sandwiched between the first nonmagnetic conductive film and the second nonmagnetic conductive film.
本発明は、更に上述したMR素子を用いた薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置についても開示する。 The present invention also discloses a thin film magnetic head, a magnetic head device, and a magnetic recording / reproducing apparatus using the MR element described above.
以上述べたように、本発明によれば、高いMR比を保持したままで、フリー層の軟磁気特性を改善し、S/Nの高いMR素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, the soft magnetic characteristics of the free layer are improved while maintaining a high MR ratio, and the MR element, thin film magnetic head, magnetic head device, and magnetic recording / reproducing with a high S / N ratio are improved. An apparatus can be provided.
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は単なる例示に過ぎない。 Other objects, configurations and advantages of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings are merely examples.
1.MR素子
図1は本発明に係るMR素子の膜構造を示す図である。図示は、ピンド層140と、反強磁性膜130と、非磁性導電膜150と、フリー層160とを含むGMR素子を示している。反強磁性膜130は、絶縁体110の表面に付着された下地膜(Buffer)120の一面に隣接して設けられている。図示実施例において、反強磁性膜130はIrMn膜によって構成され、下地膜120はNiCrなどで構成されている。
1. MR Element FIG. 1 is a diagram showing a film structure of an MR element according to the present invention. The figure shows a GMR element including a pinned
ピンド層140は、第1の強磁性膜141と、第2の強磁性膜143と、非磁性金属膜142とを含んでいる。第1の強磁性膜141は、一面が反強磁性膜130と隣接して交換結合を生じる。第2の強磁性膜143は、一面が非磁性導電膜150の一面と隣接している。第2の強磁性膜143は、実施例では、CoFeによって構成されている。第1の強磁性膜141も同じCoFeで構成されている。この構造により、シンセティック.ピンド構造が得られる。
The pinned
非磁性金属膜142は、一面が第2の強磁性膜143の他面に隣接し、他面は、第1の強磁性膜141に隣接している。第1の強磁性膜141及び第2の強磁性膜143は、磁化方向が、非磁性金属膜142を介して、互いに反平行になるように交換結合している。また、第1の強磁性膜141と反強磁性膜130との間には、第1の強磁性膜141を一方向に固定するように交換結合が生じているため、第1の強磁性膜141の磁化はM11方向に固着され、第2の強磁性膜143の磁化は、磁化M11とは反平行になるように磁化M12され、ピン止めされる。非磁性金属膜142は、ルテニウムRuによって構成される。
One surface of the
非磁性導電膜150は、一面が第2の強磁性膜143に隣接している。フリー層160は、一面が非磁性導電膜150の他面と隣接している。図示実施例のフリー層160は、FeNiで成る第1の膜161と、CoFeでなる第2の膜162と、CoFeでなる第3の膜163の積層膜でなり、第2の膜162が非磁性導電膜150に隣接している。フリー層160の表面は、Taなどで成る保護膜(Cap)170によって覆われている。
One surface of the nonmagnetic
非磁性導電膜150、ピンド層140及び反強磁性膜130の膜構造及び組成材料等については、既に知られている技術を適用できる。一例をあげると、ピンド層140は、例えば、FeNi、FeNiCo、CoFe等で構成され、反強磁性膜130は、FeMn、MnIr、PtMn、NiMn、PtMnCrなどによって構成される。非磁性導電膜150は、Cu等を主成分とする導電性材料で構成される。
For the film structures and composition materials of the nonmagnetic
上記のGMR素子において、フリー層160の磁化方向が外部磁界に応答して回転したとき、ピンド層140において、第2の強磁性膜143の固定された磁化M12の方向に対するフリー層160の磁化方向の回転角度に応じて、GMR素子の抵抗値が大きく変化する。薄膜磁気ヘッド等の出力等の特性は、非磁性導電膜150によって仕切られたピンド層140のピン止めされた磁化M12の方向と、フリー層160の磁化方向のなす角度によって決まる。
In the above GMR element, when the magnetization direction of the
また、ピンド層140が、第1の強磁性膜141/非磁性金属膜142/第2の強磁性膜143のシンセティック・ピンド構造となるから、第1の強磁性膜141と、第2の強磁性膜143との間に強い交換結合を与え、反強磁性膜130からの交換結合力を実効的に増大させることができる。このシンセティック・ピンド構造では漏洩磁界を原理的にはゼロにできるので、動作点の確保が容易である。
Further, since the pinned
本発明の特徴的な構成として、フリー層160を構成する第1の膜161は、Fe及びNiを含み、FeNi中のNiが、25〜45(at%)の範囲にある。上記の膜組成によると、高いMR比を保持したままで、フリー層160の軟磁気特性を改善したMR素子を得ることができる。
As a characteristic configuration of the present invention, the
好ましくは、第1の膜161は、膜厚が1nm以下の範囲にある。このような薄い膜厚に選定することにより、第1の膜161について、FeNi中のNiを25〜45(at%)の範囲に設定したことと相まって、MR比を高い値に維持しつつ、フリー層160の保磁力Hcを従来よりも著しく低下させることができる。第2の膜161及び第3の膜163の膜厚は、0.5〜1nmの範囲であることが好ましい。
Preferably, the
本発明に係るMR素子において、フリー層160は、第1の膜161、第2の膜162及び第3の膜163の磁化方向が同一方向を向いていること、つまり、シンセティック.フリー構造ではない。
In the MR element according to the present invention, the
本発明に係るMR素子は、デュアルタイプであってもよい。次に、デュアルタイプのMR素子の具体例について、図面を参照して説明する。 The MR element according to the present invention may be a dual type. Next, a specific example of the dual type MR element will be described with reference to the drawings.
図2はデュアルタイプのMR素子の膜構造を示す図である。デュアルタイプのMR素子は、第1のピンド層140と、第2のピンド層180との2つのピンド層、及び、第1の非磁性導電膜150と、第2の非磁性導電膜151との2つの非磁性導電膜を有している。
FIG. 2 is a diagram showing a film structure of a dual type MR element. The dual type MR element includes two pinned layers of a first pinned
第1のピンド層140は、一面が第1の非磁性導電膜150の一面に隣接し、第1の非磁性導電膜150の他面にフリー層160の一面が隣接し、更に、フリー層160の他面に、第2のピンド層180の一面が隣接している。
The first pinned
第1のピンド層140及び第2のピンド層180は、図2に示した膜構造を有する。まず、第1のピンド層140は、第1の強磁性膜141と、第2の強磁性膜143と、非磁性金属膜142とを含んでいる。第1の強磁性膜141は、一面が反強磁性膜130の一面と隣接して交換結合を生じる。第1の強磁性膜141の磁化方向は、反強磁性膜130との交換結合によってM11方向に固着される。
The first pinned
第1の強磁性膜141の他面には、非磁性金属膜142の一面が隣接し、非磁性金属膜142の他面には、第2の強磁性膜143の一面が隣接し、第2の強磁性膜143の他面には非磁性導電膜150の一面が隣接している。この構造により、第1の強磁性膜141及び第2の強磁性膜143は、非磁性金属膜142を介して、磁化方向が、互いに反平行になるように交換結合する。ここで、第1の強磁性膜141の磁化方向が反強磁性膜130によってM11方向に固着されているため、第2の強磁性膜143は、非磁性金属膜142を介して、M11方向とは反平行となるM12方向にピン止めされる。
One surface of the
第2のピンド層180も第1のピンド層140と同様の構造を持つ。即ち、第2のピンド層180は、第3の強磁性膜181と、第4の強磁性膜183と、非磁性金属膜182とを含んでいる。第3の強磁性膜181は、一面が反強磁性膜131の一面と隣接して交換結合を生じる。第3の強磁性膜181の磁化方向は、反強磁性膜131との交換結合によってM21方向に固着される。
The second pinned
第3の強磁性膜181の他面には、非磁性金属膜182の一面が隣接し、非磁性金属膜182の他面には、第4の強磁性膜183の一面が隣接し、第4の強磁性膜183の他面には非磁性導電膜151の一面が隣接している。この構造により、第3の強磁性膜181及び第4の強磁性膜183は、非磁性金属膜182を介して、磁化方向が、互いに反平行になるように交換結合する。ここで、第3の強磁性膜181の磁化方向が反強磁性膜131によってM21方向に固着されているため、第4の強磁性膜183は、非磁性金属膜182を介して、M21方向とは反平行となるM22方向にピン止めされる。
One surface of the
上記のデュアルタイプのGMR素子において、フリー層160の磁化方向が外部磁界に応答して回転したとき、第1のピンド層140及び第2のピンド層180において、第2の強磁性膜143及び第4の強磁性膜183の固定された磁化M12、M22の方向に対するフリー層160の磁化方向の回転角度に応じて、GMR素子の抵抗値が大きく変化する。薄膜磁気ヘッド等の出力等の特性は、第1のピンド層140の磁化M12、及び、第2のピンド層180の磁化M22の方向と、フリー層160の磁化方向のなす角度によって決まる。
In the dual type GMR element described above, when the magnetization direction of the
第1のピンド層140において、第1の強磁性膜141/非磁性金属膜142/第2の強磁性膜143のシンセティック・ピンド構造となる。このため、第1の強磁性膜141と、第2の強磁性膜143との間に強い交換結合を与え、反強磁性膜130からの交換結合力を実効的に増大させることができる。
The first pinned
第2のピンド層180においても、第3の強磁性膜181/非磁性金属膜182/第4の強磁性膜183のシンセティック・ピンド構造となる。このため、第3の強磁性膜181と、第4の強磁性膜183との間に強い交換結合を与え、反強磁性膜131からの交換結合力を実効的に増大させることができる。
The second pinned
デュアルタイプのMR素子においても、フリー層160を構成する第1の膜161は、Fe及びNiを含み、FeNi中のNiが、25〜45(at%)の範囲に設定する。また、第1の膜161は、膜厚が1nm以下の範囲に設定する。このような薄い膜厚に選定することにより、第1の膜161について、FeNi中のNiを25〜45(at%)の範囲に設定したことと相まって、MR比が17〜19.4(%)の高い値の範囲に収まり、保磁力Hcが31.6〜55.3(A/m)の低い値に収まるようになる。
Also in the dual type MR element, the
フリー層160の膜構造について、3層膜構造を有する従来技術の場合、FeNi中のNiを、80(at%)以上に設定するのが一般的であり、この場合の保磁力Hcは、790〜1975(A/m)の値になる。この結果から、本発明の著しい優位性が理解できよう。
Regarding the film structure of the
次にデータを参照して本発明に係るMR素子の効果を説明する。
<サンプル1〜20について>
図2に示した構造のデュアルタイプのMR素子において、膜構造を次のとおりにした。
下地膜120 ;膜厚4nmのNiCr膜
第1の反強磁性膜130 ;膜厚7.0nmのIrMn膜
第1のピンド層140
第1の強磁性膜141;膜厚1.5nmのCoFe膜
非磁性金属膜142;膜厚0.8nmのRu膜
第2の強磁性膜143;膜厚1.5nmのCoFe膜
第1の非磁性導電膜150 ;膜厚1.7nmのCu膜
フリー層160
第1の膜161;FeNi、膜厚及び組成比については表1参照
第2の膜162;CoFe、膜厚及び組成比については表1参照
第3の膜163;CoFe、膜厚及び組成比については表1参照
第2の非磁性導電膜151 ;膜厚1.7nmのCu膜
第2のピンド層180
第3の強磁性膜181;膜厚1.5nmのCoFe膜
非磁性金属膜182;膜厚0.8nmのRu膜
第4の強磁性膜183;膜厚1.5nmのCoFe膜
第2の反強磁性膜131 ;膜厚7nmのIrMn膜
上述した膜構成において、フリー層160を構成する第1の膜161のNi含有量及び膜厚をかえてサンプルを製造した。第2の膜162及び第3の膜163についても、その膜厚を、表1に示すように変えた。得られたサンプル1〜20について、MR比及び保磁力Hcを測定した。得られた測定データを表1に示す。
Next, the effect of the MR element according to the present invention will be described with reference to data.
<About Samples 1-20>
In the dual type MR element having the structure shown in FIG. 2, the film structure is as follows.
First
3rd film |
Third
<サンプル21、22について>
フリー層160における第1の膜161のNi含有量を、本発明の範囲外に設定するか、又は、第1の膜161の膜厚を本発明の実施例外に設定したほかは、サンプル1〜20と同様にして、サンプル21、22を得た。サンプル21、22のMR比及び保磁力Hcを測定した。表1にその結果を示す。
<About Samples 21 and 22>
Samples 1 to 1 except that the Ni content of the
表1を参照するに、フリー層160を構成する第1の膜161において、FeNi中のNiが、83(at%)であるサンプル21、22は、17.9(%)、17.0(%)のMR比を示すものの、保磁力Hcが、それぞれ、1896(A/m)、1067(A/m)と高く、軟磁気特性が悪い。これは、S/Nに優れたMR素子を量産性よく製造できないことを意味する。
Referring to Table 1, in the
これに対して、第1の膜161において、FeNi中のNiが、25〜45(at%)の範囲にあるサンプル1〜20は、保磁力Hcが31.6〜55.3(A/m)と低い。しかも、第1の膜161の膜厚が、1nm以下の範囲にあるサンプル1〜17は、MR比が17〜19.4(%)と高い。
In contrast, in the
以上の結果から、本発明によれば、高いMR比を保持したままで、フリー層160の軟磁気特性を改善し、S/Nの高い高品質のMR素子を、歩留まりよく量産できること明らかであり、従来との対比において、本発明の著しい優位性が理解できよう。
From the above results, according to the present invention, it is clear that the soft magnetic characteristics of the
次に、S/Nの点から歩留まりの指標となるS/N scatter ratioについて、データを参照して説明する。 Next, the S / N scatter ratio, which is a yield index from the point of S / N, will be described with reference to data.
前掲の実施例のサンプル3、5、7、8、11、12と、比較例のサンプル22について、サンプル毎にn=100個を準備し、再生出力とS/Nとの関係を測定した。そして、各再生出力において満たすべきS/Nの基準値を設定し、この基準値よりも、S/Nの低い個数Xと、全数nとの比(X/n)を求め、これをS/N scatter ratioとした。結果を表2に示す。再生出力はn=100の平均値である。
For the
表2のS/N scatter ratioを検討するに、比較例のサンプル22では、不良品に相当するものが、28%にも達するのに対し、本発明に係る実施例のサンプル3、5、7、8、11、12では、、不良品に相当するものは2〜6(%)の極めて低い数となる。つまり、S/Nの優れたMR素子を、歩留まりよく得ることができるのである。
Examining the S / N scatter ratio in Table 2, in the sample 22 of the comparative example, the equivalent to defective products reaches 28%, whereas the
2.薄膜磁気ヘッド
図3は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面側の平面図、図4は図3に示した薄膜磁気ヘッドの正面断面図、図5は図3、図4に示した薄膜磁気ヘッドの素子部分の拡大断面図である。何れの図面においても、寸法、プロポーション等は、図示の都合上、誇張されまたは省略されている。
2. 3 is a plan view of the thin film magnetic head according to the present invention on the side of the medium facing surface, FIG. 4 is a front sectional view of the thin film magnetic head shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a thin film shown in FIGS. It is an expanded sectional view of the element part of a magnetic head. In any of the drawings, dimensions, proportions, etc. are exaggerated or omitted for convenience of illustration.
図示された薄膜磁気ヘッドは、スライダ基体5と、電磁変換素子4、30とを含む。スライダ基体5は、例えば、アルティック(Al2O3−TiC)等のセラミック材料からなり、媒体対向面に浮上特性制御用の幾何学的形状を有している。そのような幾何学的形状の代表例として、実施例では、スライダ基体5の基底面50に、第1の段部51、第2の段部52、第3の段部53、第4の段部54、及び、第5の段部55を備える例を示してある。基底面50は、矢印Aで示す空気の流れ方向に対する負圧発生部となり、第2の段部52及び第3の段部53は、第1の段部51から立ち上がるステップ状の空気軸受けを構成する。第2の段部52及び第3の段部53の表面は、ABS100となる。
The illustrated thin film magnetic head includes a
第4の段部54は、基底面50からステップ状に立ち上がり、第5の段部55は第4の段部54からステップ状に立ちあがっている。電磁変換素子4、30は第5の段部55に設けられている。
The
電磁変換素子は、再生素子を構成するMR素子30と、記録素子4とを含む。記録素子4は、例えば、誘導型磁気変換素子であり、書込用磁極端がABS100に面している。記録素子4は、再生素子を構成するMR素子30と近接して配置され、保護膜49によって覆われている。
The electromagnetic conversion element includes an
記録素子4は、下部磁極膜41と、上部磁極膜45と、記録ギャップ膜42と、薄膜コイル43、47とを含む。下部磁極膜41は上部磁極膜45と磁気的に連結されている。記録ギャップ膜42は下部磁極膜41の磁極部分と、上部磁極膜45の磁極部分との間に設けられている。薄膜コイル43、47は下部磁極膜41及び上部磁極膜45の間のインナーギャップ内の絶縁膜48内に、絶縁された状態で配設されている。記録素子4は、上記形態に限定されず、種々の形態をとることができる。
The recording element 4 includes a lower
図示実施例において、MR素子30のほか、第1のシールド膜460、第1、2のギャップ膜461、462、第2のシールド膜463及び絶縁膜464を含み、これらは、記録素子4と、スライダ基体5との間に配置されている。MR素子30は、図1、2に図示したSV膜を含んでいる。従って、この実施例によれば、図1、2を参照して説明したMR素子の作用効果をすべて得ることができる。
In the illustrated embodiment, in addition to the
図6は、図1に示したMR素子を用いた場合の実施例である。MR素子30は、磁区制御膜33、34と、リード電極膜35、36とを備えている。リード電極膜35、36は磁区制御膜33、34の上に設けられる。
FIG. 6 shows an embodiment in which the MR element shown in FIG. 1 is used. The
磁区制御膜33、34は、フリー層を構成する第1の膜161〜第3の膜163のバルクハウゼンノイズを防止するためのもので、硬磁性膜が用いられるほか、反強磁性膜と強磁性膜との交換結合膜を用いてもよい。リード電極膜35、36はセンス電流を供給するためのもので、例えば、Auなどによって構成される。
The magnetic
上述した薄膜磁気ヘッドにおいて、フリー層を構成する第1の膜161は、Fe及びNiを含み、FeNi中のNiが、25〜45(at%)の範囲に設定されており、その膜厚が1nm以下の範囲に設定されている。従って、本発明の作用効果を得ることができる。図示は省略するが、図6に図示した配置に従って、図2に図示したMR素子を用いることもできる。
In the thin film magnetic head described above, the
3.磁気ヘッド装置
図7は本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図、図8は図7に示した磁気ヘッド装置の底面図である。図示された磁気ヘッド装置は、図3〜図6に示した薄膜磁気ヘッド400と、ヘッド支持装置6とを含む。ヘッド支持装置6は、金属薄板でなる支持体61の長手方向の一端にある自由端に、同じく金属薄板でなる可撓体62を取付け、この可撓体62の下面に薄膜磁気ヘッド400を取付けた構造となっている。
3. 7 is a front view of a magnetic head device according to the present invention, and FIG. 8 is a bottom view of the magnetic head device shown in FIG. The illustrated magnetic head device includes the thin film
具体的には、可撓体62は、支持体61の長手方向軸線と略平行して伸びる2つの外側枠部621、622と、支持体61から離れた端において外側枠部621、622を連結する横枠623と、横枠623の略中央部から外側枠部621、622に略平行するように延びていて先端を自由端とした舌状片624とを有する。横枠623のある方向とは反対側の一端は、支持体61の自由端付近に溶接等の手段によって取付けられている。
Specifically, the
支持体61の下面には、例えば半球状の荷重用突起625が設けられている。この荷重用突起625により、支持体61の自由端から舌状片624へ荷重力が伝えられる。
For example, a
薄膜磁気ヘッド400は、舌状片624の下面に接着等の手段によって取付けられている。薄膜磁気ヘッド400は、ピッチ動作及びロール動作が許容されるように支持されている。
The thin film
本発明に適用可能なヘッド支持装置6は、上記実施例に限定するものではなく、これまで提案され、またはこれから提案されることのあるヘッド支持装置を、広く適用できる。例えば、支持体61と舌状片624とを、タブテープ(TAB)等のフレキシブルな高分子系配線板を用いて一体化したもの等を用いることもできる。また、従来より周知のジンバル構造を持つものを自由に用いることができる。
The
薄膜磁気ヘッド400は、図1、図2に示したMR素子を有し、図3〜6に示した構造を有しており、従って、図7、図8に示した磁気ヘッド装置は、図1、図2を参照して説明した作用効果を奏する。
The thin-film
4.磁気記録再生装置
図9は、図7、図8に示した磁気ヘッド装置を用いた磁気記録再生装置(磁気ディスク装置)の斜視図である。図示された磁気記録再生装置は、軸70の回りに回転可能に設けられた磁気ディスク71と、磁気ディスク71に対して情報の記録及び再生を行う薄膜磁気ヘッド72と、薄膜磁気ヘッド72を磁気ディスク71のトラック上に位置決めするためのアッセンブリキャリッジ装置73とを備えている。
4). Magnetic Recording / Reproducing Device FIG. 9 is a perspective view of a magnetic recording / reproducing device (magnetic disk device) using the magnetic head device shown in FIGS. The illustrated magnetic recording / reproducing apparatus includes a magnetic disk 71 rotatably provided around an
アセンブリキャリッジ装置73は、軸74を中心にして回動可能なキャリッジ75と、このキャリッジ75を回動駆動する例えばボイスコイルモータ(VCM)からなるアクチュエータ76とから主として構成されている。 The assembly carriage device 73 is mainly composed of a carriage 75 that can be rotated about a shaft 74 and an actuator 76 that is, for example, a voice coil motor (VCM) that drives the carriage 75 to rotate.
キャリッジ75には、軸74の方向にスタックされた複数の駆動アーム77の基部が取り付けられており、各駆動アーム77の先端部には、薄膜磁気ヘッド72を搭載したヘッドサスペンションアッセンブリ78が固着されている。各ヘッドサスペンションアセンブリ78は、その先端部に有する薄膜磁気ヘッド72が、各磁気ディスク71の表面に対して対向するように駆動アーム77の先端部に設けられている。 A base portion of a plurality of drive arms 77 stacked in the direction of the shaft 74 is attached to the carriage 75, and a head suspension assembly 78 on which a thin film magnetic head 72 is mounted is fixed to the distal end portion of each drive arm 77. ing. Each head suspension assembly 78 is provided at the tip of the drive arm 77 so that the thin film magnetic head 72 at the tip of the head suspension assembly 78 faces the surface of each magnetic disk 71.
駆動アーム77、ヘッドサスペンションアッセンブリ78及び薄膜磁気ヘッド72が、図7、図8を参照して説明した磁気ヘッド装置を構成する。薄膜磁気ヘッド72は、図1、図2に示したMR素子を有し、図3〜6に示した構造を有しており、従って、図9に示した磁気記録再生装置は、図1、図2、図6を参照して説明した作用効果を奏する。 The drive arm 77, the head suspension assembly 78, and the thin film magnetic head 72 constitute the magnetic head device described with reference to FIGS. The thin film magnetic head 72 has the MR elements shown in FIGS. 1 and 2 and has the structure shown in FIGS. 3 to 6. Therefore, the magnetic recording / reproducing apparatus shown in FIG. The effects described with reference to FIGS. 2 and 6 are achieved.
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。 Although the contents of the present invention have been specifically described above with reference to the preferred embodiments, it is obvious that those skilled in the art can take various modifications based on the basic technical idea and teachings of the present invention. It is.
130 反強磁性膜
140 ピンド層
141 第1の強磁性膜
142 非磁性金属膜
143 第2の強磁性膜
150 非磁性導電膜
160 フリー層
161 第1の膜
162 第2の膜
163 第3の膜
130
Claims (11)
前記ピンド層は、前記非磁性導電膜の一面に隣接し、
前記フリー層は、前記非磁性導電膜の他面に隣接し、第1の膜と、第2の膜と、第3の膜とを含んでおり、
前記第1の膜は、前記第2の膜と前記第3の膜の間に配置されており、
前記第2の膜及び前記第3の膜は、Coを主成分とし、
前記第1の膜は、Fe及びNiを含み、FeNi中のNiが、25〜45(at%)の範囲にある、
磁気抵抗効果素子。 A magnetoresistive effect element including a pinned layer, a nonmagnetic conductive film, and a free layer,
The pinned layer is adjacent to one surface of the nonmagnetic conductive film,
The free layer is adjacent to the other surface of the nonmagnetic conductive film, and includes a first film, a second film, and a third film,
The first film is disposed between the second film and the third film;
The second film and the third film are mainly composed of Co,
The first film includes Fe and Ni, and Ni in FeNi is in a range of 25 to 45 (at%).
Magnetoresistive effect element.
前記ピンド層及び前記非磁導電膜の組み合わせを2つ持ち、
前記フリー層は、前記ピンド層及び前記非磁導電膜の各組み合わせによって挟まれ、両面が前記非磁性導電膜と隣接している、
磁気抵抗効果素子。 The magnetoresistive effect element according to any one of claims 1 to 6,
Having two combinations of the pinned layer and the nonmagnetic conductive film,
The free layer is sandwiched between each combination of the pinned layer and the nonmagnetic conductive film, and both surfaces are adjacent to the nonmagnetic conductive film.
Magnetoresistive effect element.
前記磁気抵抗効果素子は、請求項1乃至7の何れかに記載されたものでなり、
前記スライダは、前記磁気抵抗効果素子を支持する、
薄膜磁気ヘッド。 A thin film magnetic head including a magnetoresistive element and a slider,
The magnetoresistive effect element is described in any one of claims 1 to 7,
The slider supports the magnetoresistive element;
Thin film magnetic head.
前記薄膜磁気ヘッドは、請求項8または9に記載されたものでなり、
前記ヘッド支持装置は、前記薄膜磁気ヘッドを支持する、
磁気ヘッド装置。 A magnetic head device including a thin film magnetic head and a head support device,
The thin film magnetic head is the one described in claim 8 or 9,
The head support device supports the thin film magnetic head;
Magnetic head device.
前記磁気ヘッド装置は、請求項10に記載されたものでなり、
前記磁気ディスクは、前記磁気ヘッド装置との協働により、磁気記録の書込及び読み出しを行う、
磁気記録再生装置。 A magnetic recording / reproducing apparatus including a magnetic head device and a magnetic disk,
The magnetic head device is the one described in claim 10.
The magnetic disk writes and reads magnetic records in cooperation with the magnetic head device.
Magnetic recording / reproducing device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005082781A JP2006269563A (en) | 2005-03-22 | 2005-03-22 | Magnetoresistive element, thin film magnetic head, magnetic head device, and magnetic recording / reproducing apparatus |
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