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JP2006269563A - Magnetoresistive element, thin film magnetic head, magnetic head device, and magnetic recording / reproducing apparatus - Google Patents

Magnetoresistive element, thin film magnetic head, magnetic head device, and magnetic recording / reproducing apparatus Download PDF

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JP2006269563A
JP2006269563A JP2005082781A JP2005082781A JP2006269563A JP 2006269563 A JP2006269563 A JP 2006269563A JP 2005082781 A JP2005082781 A JP 2005082781A JP 2005082781 A JP2005082781 A JP 2005082781A JP 2006269563 A JP2006269563 A JP 2006269563A
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film
magnetic head
magnetic
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free layer
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Application number
JP2005082781A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Tsuchiya
芳弘 土屋
Koji Shimazawa
幸司 島沢
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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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1
An 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。
特開2002−185060号公報 特開2003−324225号公報
In addition, the free magnetic layer of Patent Document 2 has a synthetic structure, and when this free layer is applied to a dual type MR element, the magnetization directions of the upper and lower pinned layers must be antiparallel to each other, and the manufacturing process is complicated. It becomes.
JP 2002-185060 A JP 2003-324225 A

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 layer 140, an antiferromagnetic film 130, a nonmagnetic conductive film 150, and a free layer 160. The antiferromagnetic film 130 is provided adjacent to one surface of the base film (Buffer) 120 attached to the surface of the insulator 110. In the illustrated embodiment, the antiferromagnetic film 130 is made of an IrMn film, and the base film 120 is made of NiCr or the like.

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 layer 140 includes a first ferromagnetic film 141, a second ferromagnetic film 143, and a nonmagnetic metal film 142. One surface of the first ferromagnetic film 141 is adjacent to the antiferromagnetic film 130 and generates exchange coupling. One surface of the second ferromagnetic film 143 is adjacent to one surface of the nonmagnetic conductive film 150. In the embodiment, the second ferromagnetic film 143 is made of CoFe. The first ferromagnetic film 141 is also made of the same CoFe. With this structure, synthetic. A pinned structure is obtained.

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 nonmagnetic metal film 142 is adjacent to the other surface of the second ferromagnetic film 143, and the other surface is adjacent to the first ferromagnetic film 141. The first ferromagnetic film 141 and the second ferromagnetic film 143 are exchange coupled via the nonmagnetic metal film 142 so that the magnetization directions are antiparallel to each other. In addition, exchange coupling is generated between the first ferromagnetic film 141 and the antiferromagnetic film 130 so as to fix the first ferromagnetic film 141 in one direction. The magnetization of 141 is fixed in the M11 direction, and the magnetization of the second ferromagnetic film 143 is magnetized M12 so as to be antiparallel to the magnetization M11 and pinned. The nonmagnetic metal film 142 is made of ruthenium Ru.

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 conductive film 150 is adjacent to the second ferromagnetic film 143. One surface of the free layer 160 is adjacent to the other surface of the nonmagnetic conductive film 150. The free layer 160 in the illustrated embodiment is a laminated film of a first film 161 made of FeNi, a second film 162 made of CoFe, and a third film 163 made of CoFe, and the second film 162 is non-layered. Adjacent to the magnetic conductive film 150. The surface of the free layer 160 is covered with a protective film (Cap) 170 made of Ta or the like.

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 conductive film 150, the pinned layer 140, and the antiferromagnetic film 130, known techniques can be applied. For example, the pinned layer 140 is made of, for example, FeNi, FeNiCo, CoFe, or the like, and the antiferromagnetic film 130 is made of FeMn, MnIr, PtMn, NiMn, PtMnCr, or the like. The nonmagnetic conductive film 150 is made of a conductive material whose main component is Cu or the like.

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 free layer 160 rotates in response to the external magnetic field, the magnetization direction of the free layer 160 in the pinned layer 140 with respect to the direction of the fixed magnetization M12 of the second ferromagnetic film 143. The resistance value of the GMR element changes greatly according to the rotation angle. The characteristics such as the output of the thin film magnetic head or the like are determined by the angle between the direction of the pinned magnetization M12 of the pinned layer 140 partitioned by the nonmagnetic conductive film 150 and the magnetization direction of the free layer 160.

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 layer 140 has a synthetic pinned structure of the first ferromagnetic film 141 / nonmagnetic metal film 142 / second ferromagnetic film 143, the first ferromagnetic film 141 and the second strong film 140 Strong exchange coupling is provided between the magnetic film 143 and the exchange coupling force from the antiferromagnetic film 130 can be effectively increased. In this synthetic pinned structure, since the leakage magnetic field can be made zero in principle, it is easy to secure the operating point.

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 first film 161 constituting the free layer 160 contains Fe and Ni, and Ni in FeNi is in the range of 25 to 45 (at%). According to the above film composition, an MR element with improved soft magnetic characteristics of the free layer 160 can be obtained while maintaining a high MR ratio.

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 first film 161 has a thickness of 1 nm or less. By selecting such a thin film thickness, the first film 161 is coupled with the setting of Ni in FeNi in the range of 25 to 45 (at%), while maintaining the MR ratio at a high value, The coercive force Hc of the free layer 160 can be significantly reduced as compared with the conventional case. The thicknesses of the second film 161 and the third film 163 are preferably in the range of 0.5 to 1 nm.

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 free layer 160 includes the first film 161, the second film 162, and the third film 163 in which the magnetization directions are in the same direction. 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。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 layer 140 and a second pinned layer 180, a first nonmagnetic conductive film 150, and a second nonmagnetic conductive film 151. It has two nonmagnetic conductive films.

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 layer 140 has one surface adjacent to one surface of the first nonmagnetic conductive film 150, one surface of the free layer 160 adjacent to the other surface of the first nonmagnetic conductive film 150, and the free layer 160. One surface of the second pinned layer 180 is adjacent to the other surface.

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 layer 140 and the second pinned layer 180 have the film structure shown in FIG. First, the first pinned layer 140 includes a first ferromagnetic film 141, a second ferromagnetic film 143, and a nonmagnetic metal film 142. One surface of the first ferromagnetic film 141 is adjacent to one surface of the antiferromagnetic film 130 to generate exchange coupling. The magnetization direction of the first ferromagnetic film 141 is fixed in the M11 direction by exchange coupling with the antiferromagnetic film 130.

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 nonmagnetic metal film 142 is adjacent to the other surface of the first ferromagnetic film 141, and one surface of the second ferromagnetic film 143 is adjacent to the other surface of the nonmagnetic metal film 142. One surface of the nonmagnetic conductive film 150 is adjacent to the other surface of the ferromagnetic film 143. With this structure, the first ferromagnetic film 141 and the second ferromagnetic film 143 are exchange-coupled through the nonmagnetic metal film 142 so that the magnetization directions are antiparallel to each other. Here, since the magnetization direction of the first ferromagnetic film 141 is fixed in the M11 direction by the antiferromagnetic film 130, the second ferromagnetic film 143 is connected to the M11 direction via the nonmagnetic metal film 142. Are pinned in the M12 direction, which is antiparallel.

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 layer 180 also has the same structure as the first pinned layer 140. That is, the second pinned layer 180 includes a third ferromagnetic film 181, a fourth ferromagnetic film 183, and a nonmagnetic metal film 182. One surface of the third ferromagnetic film 181 is adjacent to one surface of the antiferromagnetic film 131 to generate exchange coupling. The magnetization direction of the third ferromagnetic film 181 is fixed in the M21 direction by exchange coupling with the antiferromagnetic film 131.

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 nonmagnetic metal film 182 is adjacent to the other surface of the third ferromagnetic film 181, and one surface of the fourth ferromagnetic film 183 is adjacent to the other surface of the nonmagnetic metal film 182. One surface of the nonmagnetic conductive film 151 is adjacent to the other surface of the ferromagnetic film 183. With this structure, the third ferromagnetic film 181 and the fourth ferromagnetic film 183 are exchange-coupled via the nonmagnetic metal film 182 so that the magnetization directions are antiparallel to each other. Here, since the magnetization direction of the third ferromagnetic film 181 is fixed in the M21 direction by the antiferromagnetic film 131, the fourth ferromagnetic film 183 has the M21 direction through the nonmagnetic metal film 182. Are pinned in the M22 direction, which is antiparallel.

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 free layer 160 rotates in response to the external magnetic field, the second ferromagnetic film 143 and the second ferromagnetic film 143 in the first pinned layer 140 and the second pinned layer 180 The resistance value of the GMR element changes greatly according to the rotation angle of the magnetization direction of the free layer 160 with respect to the directions of the fixed magnetizations M12 and M22 of the fourth ferromagnetic film 183. The characteristics such as the output of the thin film magnetic head or the like are determined by the angle formed by the magnetization M12 of the first pinned layer 140 and the magnetization M22 of the second pinned layer 180 and the magnetization direction of the free layer 160.

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 layer 140 has a synthetic pinned structure of the first ferromagnetic film 141 / nonmagnetic metal film 142 / second ferromagnetic film 143. Therefore, strong exchange coupling is provided between the first ferromagnetic film 141 and the second ferromagnetic film 143, and the exchange coupling force from the antiferromagnetic film 130 can be effectively increased.

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 layer 180 also has a synthetic pinned structure of the third ferromagnetic film 181 / nonmagnetic metal film 182 / fourth ferromagnetic film 183. Therefore, strong exchange coupling is provided between the third ferromagnetic film 181 and the fourth ferromagnetic film 183, and the exchange coupling force from the antiferromagnetic film 131 can be effectively increased.

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 first film 161 constituting the free layer 160 contains Fe and Ni, and Ni in FeNi is set in a range of 25 to 45 (at%). The first film 161 is set to a thickness of 1 nm or less. By selecting such a thin film thickness, the MR ratio of the first film 161 is set to 17 to 19.4 (%) in combination with the setting of Ni in FeNi in the range of 25 to 45 (at%). ) And the coercive force Hc falls within a low value of 31.6 to 55.3 (A / m).

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 free layer 160, in the case of the conventional technique having a three-layer film structure, Ni in FeNi is generally set to 80 (at%) or more. In this case, the coercive force Hc is 790. It becomes a value of ~ 1975 (A / m). From this result, the remarkable superiority of the present invention can be understood.

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.
Underlayer 120; NiCr film with a thickness of 4 nm First antiferromagnetic film 130; IrMn film with a thickness of 7.0 nm First pinned layer 140
First ferromagnetic film 141; CoFe film with a thickness of 1.5 nm
Nonmagnetic metal film 142; Ru film with a thickness of 0.8 nm Second ferromagnetic film 143; CoFe film with a thickness of 1.5 nm First nonmagnetic conductive film 150; Cu film with a thickness of 1.7 nm Free layer 160
First film 161; refer to Table 1 for FeNi, film thickness and composition ratio
Second film 162; see Table 1 for CoFe, film thickness and composition ratio
3rd film | membrane 163; See Table 1 for CoFe, film thickness, and composition ratio 2nd nonmagnetic electrically conductive film 151; Cu film | membrane with a film thickness of 1.7 nm 2nd pinned layer 180
Third ferromagnetic film 181; CoFe film with a thickness of 1.5 nm
Nonmagnetic metal film 182; Ru film with a thickness of 0.8 nm Fourth ferromagnetic film 183; CoFe film with a thickness of 1.5 nm Second antiferromagnetic film 131; IrMn film with a thickness of 7 nm In the film configuration described above Samples were manufactured by changing the Ni content and film thickness of the first film 161 constituting the free layer 160. The film thicknesses of the second film 162 and the third film 163 were changed as shown in Table 1. About the obtained samples 1-20, MR ratio and coercive force Hc were measured. The obtained measurement data is shown in Table 1.

<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 first film 161 in the free layer 160 is set outside the scope of the present invention, or the film thickness of the first film 161 is set as an implementation exception of the present invention. Samples 21 and 22 were obtained in the same manner as in Example 20. The MR ratio and coercive force Hc of samples 21 and 22 were measured. Table 1 shows the results.

Figure 2006269563
Figure 2006269563

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 first film 161 constituting the free layer 160, Samples 21 and 22 in which Ni in FeNi is 83 (at%) are 17.9 (%) and 17.0 ( %), The coercive force Hc is as high as 1896 (A / m) and 1067 (A / m), respectively, and the soft magnetic properties are poor. This means that an MR element excellent in S / N cannot be manufactured with high productivity.

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 first film 161, samples 1 to 20 in which Ni in FeNi is in the range of 25 to 45 (at%) have a coercive force Hc of 31.6 to 55.3 (A / m). ) And low. In addition, Samples 1 to 17 in which the thickness of the first film 161 is in the range of 1 nm or less have a high MR ratio of 17 to 19.4 (%).

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 free layer 160 can be improved while maintaining a high MR ratio, and high-quality MR elements with high S / N can be mass-produced with high yield. From the comparison with the prior art, the significant advantages of the present invention can be understood.

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 samples 3, 5, 7, 8, 11, and 12 of the above-described examples and the sample 22 of the comparative example, n = 100 samples were prepared for each sample, and the relationship between the reproduction output and S / N was measured. Then, a reference value of S / N to be satisfied in each reproduction output is set, and a ratio (X / n) between the number X having a lower S / N than the reference value and the total number n is obtained. N scatter ratio. The results are shown in Table 2. The reproduction output is an average value of n = 100.

Figure 2006269563
Figure 2006269563

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 samples 3, 5, and 7 of the examples according to the present invention. , 8, 11, and 12, the number corresponding to defective products is 2 to 6 (%), which is an extremely low number. That is, an MR element having an excellent S / N can be obtained with a high yield.

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 slider base 5 and electromagnetic transducers 4 and 30. The slider base 5 is made of a ceramic material such as AlTiC (Al 2 O 3 —TiC), for example, and has a geometric shape for controlling the flying characteristics on the medium facing surface. As a representative example of such a geometric shape, in the embodiment, a first step portion 51, a second step portion 52, a third step portion 53, and a fourth step are formed on the base surface 50 of the slider base 5. The example provided with the part 54 and the 5th step part 55 is shown. The basal plane 50 serves as a negative pressure generating portion with respect to the air flow direction indicated by the arrow A, and the second step portion 52 and the third step portion 53 constitute a stepped air bearing rising from the first step portion 51. To do. The surface of the 2nd step part 52 and the 3rd step part 53 becomes ABS100.

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 fourth step portion 54 rises in a step shape from the base surface 50, and the fifth step portion 55 rises in a step shape from the fourth step portion 54. The electromagnetic conversion elements 4 and 30 are provided in the fifth step portion 55.

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 MR element 30 constituting a reproducing element and a recording element 4. The recording element 4 is, for example, an inductive magnetic conversion element, and the writing magnetic pole end faces the ABS 100. The recording element 4 is disposed in the vicinity of the MR element 30 constituting the reproducing element and is covered with a protective film 49.

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 magnetic pole film 41, an upper magnetic pole film 45, a recording gap film 42, and thin film coils 43 and 47. The lower magnetic pole film 41 is magnetically coupled to the upper magnetic pole film 45. The recording gap film 42 is provided between the magnetic pole part of the lower magnetic pole film 41 and the magnetic pole part of the upper magnetic pole film 45. The thin film coils 43 and 47 are disposed in an insulated state in an insulating film 48 in an inner gap between the lower magnetic pole film 41 and the upper magnetic pole film 45. The recording element 4 is not limited to the above form, and can take various forms.

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 MR element 30, the first shield film 460, the first and second gap films 461 and 462, the second shield film 463, and the insulating film 464 include the recording element 4, It is arranged between the slider base 5. The MR element 30 includes the SV film shown in FIGS. Therefore, according to this embodiment, all the operational effects of the MR element described with reference to FIGS.

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 MR element 30 includes magnetic domain control films 33 and 34 and lead electrode films 35 and 36. The lead electrode films 35 and 36 are provided on the magnetic domain control films 33 and 34.

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 domain control films 33 and 34 are for preventing Barkhausen noise of the first film 161 to the third film 163 constituting the free layer. In addition to using a hard magnetic film, the magnetic domain control films 33 and 34 are stronger than the antiferromagnetic film. An exchange coupling film with a magnetic film may be used. The lead electrode films 35 and 36 are for supplying a sense current and are made of, for example, Au.

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 first film 161 constituting the free layer contains Fe and Ni, and Ni in FeNi is set in the range of 25 to 45 (at%), and the film thickness is The range is set to 1 nm or less. Therefore, the effect of the present invention can be obtained. Although not shown, the MR element shown in FIG. 2 can be used in accordance with the arrangement shown in FIG.

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 magnetic head 400 shown in FIGS. 3 to 6 and the head support device 6. The head support device 6 has a flexible body 62 made of a metal thin plate attached to a free end at one end in the longitudinal direction of a support body 61 made of a thin metal plate, and a thin film magnetic head 400 attached to the lower surface of the flexible body 62. It has a structure.

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 flexible body 62 connects the two outer frame portions 621 and 622 extending substantially parallel to the longitudinal axis of the support body 61 and the outer frame portions 621 and 622 at the end away from the support body 61. And a tongue-like piece 624 extending from a substantially central portion of the horizontal frame 623 so as to be substantially parallel to the outer frame portions 621 and 622 and having a free end at the tip. One end of the side opposite to the direction in which the horizontal frame 623 is present is attached to the vicinity of the free end of the support 61 by means such as welding.

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 hemispherical load protrusion 625 is provided on the lower surface of the support 61. The load projection 625 transmits a load force from the free end of the support 61 to the tongue-like piece 624.

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 magnetic head 400 is attached to the lower surface of the tongue-like piece 624 by means such as adhesion. The thin film magnetic head 400 is supported so that pitch operation and roll operation are allowed.

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 head support device 6 applicable to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and head support devices that have been proposed or may be proposed in the future can be widely applied. For example, a support body 61 and a tongue-like piece 624 integrated with a flexible polymer wiring board such as a tab tape (TAB) can be used. Moreover, what has a conventionally well-known gimbal structure can be used freely.

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 magnetic head 400 has the MR elements shown in FIGS. 1 and 2 and has the structure shown in FIGS. 3 to 6. Therefore, the magnetic head device shown in FIGS. 1. There exists an effect demonstrated with reference to FIG.

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 axis 70, a thin film magnetic head 72 that records and reproduces information on the magnetic disk 71, and a thin film magnetic head 72 that is magnetized. An assembly carriage device 73 for positioning on the track of the disk 71 is provided.

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.

本発明に係るMR素子の膜構造を示す図である。It is a figure which shows the film | membrane structure of MR element based on this invention. デュアルタイプのMR素子の膜構造を示す図である。It is a figure which shows the film | membrane structure of a dual type MR element. 本発明に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面側の平面図である。2 is a plan view of the thin film magnetic head according to the present invention on the medium facing surface side. FIG. 図3に示した薄膜磁気ヘッドの正面断面図である。FIG. 4 is a front sectional view of the thin film magnetic head shown in FIG. 3. 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。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of an element portion of the thin film magnetic head shown in FIGS. 3 and 4. 図1に示したMR素子を用いた場合の実施例である。It is an Example at the time of using the MR element shown in FIG. 本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図である。1 is a front view of a magnetic head device according to the present invention. 図7に示した磁気ヘッド装置の底面図である。FIG. 8 is a bottom view of the magnetic head device shown in FIG. 7. 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の斜視図である。9 is a perspective view of a magnetic recording / reproducing apparatus using the magnetic head device shown in FIGS. 7 and 8. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

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 antiferromagnetic film 140 pinned layer 141 first ferromagnetic film 142 nonmagnetic metal film 143 second ferromagnetic film 150 nonmagnetic conductive film 160 free layer 161 first film 162 second film 163 third film

Claims (11)

ピンド層と、非磁性導電膜と、フリー層とを含む磁気抵抗効果素子であって、
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.
請求項1に記載された磁気抵抗効果素子であって、前記第1の膜は、膜厚が1nm以下の範囲にある磁気抵抗効果素子。   2. The magnetoresistive effect element according to claim 1, wherein the first film has a film thickness in a range of 1 nm or less. 請求項1又は2に記載された磁気抵抗効果素子であって、前記第2の膜及び第3の膜は、膜厚が0.5〜1nmの範囲にある磁気抵抗効果素子。   3. The magnetoresistance effect element according to claim 1, wherein the second film and the third film have a film thickness in a range of 0.5 to 1 nm. 請求項1乃至3の何れかに記載された磁気抵抗効果素子であって、前記ピンド層は、シンセティック構造を有する磁気抵抗効果素子。   4. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein the pinned layer has a synthetic structure. 5. 請求項1乃至4の何れかに記載された磁気抵抗効果素子であって、前記ピンド層は、反強磁性膜と隣接している磁気抵抗効果素子。   5. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein the pinned layer is adjacent to an antiferromagnetic film. 請求項1乃至5の何れかに記載された磁気抵抗効果素子であって、前記フリー層は、前記第1の膜、前記第2の膜及び前記第3の膜の磁化方向が同一方向を向いている磁気抵抗効果素子。   6. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein in the free layer, the magnetization directions of the first film, the second film, and the third film are in the same direction. Magnetoresistive effect element. 請求項1乃至6の何れかに記載された磁気抵抗効果素子であって、
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.
磁気抵抗効果素子と、スライダとを含む薄膜磁気ヘッドであって、
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.
請求項8に記載された薄膜磁気ヘッドであって、更に書込素子を有する薄膜磁気ヘッド。   9. The thin film magnetic head according to claim 8, further comprising a writing element. 薄膜磁気ヘッドと、ヘッド支持装置とを含む磁気ヘッド装置であって、
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.
磁気ヘッド装置と、磁気ディスクとを含む磁気記録再生装置であって、
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.
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