(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、反強磁性層、第１強磁性層、非磁性中間層、第２強磁性層が順に積層されてなる磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、
前記反強磁性層の前記基板側に直接結合し、ＮｉまたはＮｉＦｅ合金を主成分とし、Ｃｒ，Ｎｂ，Ｒｈ，Ｐｄの少なくとも一つが添加されてなる下地層を有し、前記下地層の添加物は１７％以上であることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項２】
前記下地層の膜厚は、１ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項３】
前記下地層の膜厚が２ｎｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項４】
前記反強磁性体層は、ＮｉＭｎ，ＰｄＭｎ，ＰｔＭｎ，ＰｄＰｔＭｎであることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項５】
前記下地層は、ＮｉＦｅＣｒであることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項６】
前記下地層の前記基板側に直接結合し、Ｔａからなる第２下地層を有することを特徴とする請求項１〜７いずれかに記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項７】
基板上に、Ｔａ下地層、ＮｉＦｅＣｒ下地層、規則系ＰｄＰｔＭｎ反強磁性層、強磁性層、非磁性中間層、第２強磁性層が順に形成されてなり、
前記下地層は、前記反強磁性層の前記基板側に直接接合し、比抵抗が６０μΩｃｍ以上、飽和磁束密度が６０００ガウス以下であり、前記下地層のＣｒは１７％以上であることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は
【０００２】
【従来の技術】
スピンバルブ型の磁気抵抗効果型ヘッドは、反強磁性体を有する磁気抵抗効果型ヘッドの一つである。このスピンバルブ型は、例えば、特開平２−６１５７２号（米国特許第４，９４９，０３９号）に開示されている。第１強磁性層、非磁性中間層、第２強磁性層が積層されてなるＭＲ層は、第１及び第２強磁性層間の磁化方向の角度差に応じて、ＭＲ層の電気抵抗が変化する。実用的なスピンバルブ型は、一方の強磁性層の磁化方向が固定され、他方の強磁性層の磁化方向が記録媒体の磁化方向に応じて自由に回転するように構成される。強磁性層の磁化方向を固定する際、強磁性体に直接結合する反強磁性層を設け、反強磁性層の磁気的交換結合により、強磁性体の磁化方向を固定することが提案されている。
【０００３】
反強磁性層は、例えば、当出願人による特開平９−１６９１５号（米国出願第６３０，１１６号）によれば、ＮｉＭｎ層が使用され、その下地層として、Ｔａ層／ＮｉＦｅ層が使用される。ＭＲ層の層構造は、例えば、基板側より、Ｔａ下地層／ＮｉＦｅ下地層／ＮｉＭｎ反強磁性層／ＮｉＦｅピン層／Ｃｕ非磁性中間層／ＮｉＦｅフリー層となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
反強磁性層の下地層として、ＮｉＦｅ層を使用すると、将来、さらに高密度記録になると、次の２点が課題になる。
第１に、磁気抵抗効果に寄与しない反強磁性層及びその下地層による電流ロスである。高密度記録により記録媒体からの磁界が低下すると、磁気抵抗効果による電流変化量も低下するので、磁気抵抗効果に起因しない層での電流ロスを抑えなければならない。
【０００５】
第２に、バイアス特性の悪化である。磁気抵抗効果型ヘッドのセンス電流により発生する磁界が、ＮｉＦｅ下地層をピン層と同じ方向に磁化させると、フリー層は、反強磁性層による静磁的カップリングだけでなく、ＮｉＦｅ下地層による静磁的カップリングにる影響を受け、フリー層の磁化方向が回転する。従って、フリー層とピン層の磁化方向が望ましい角度にならず、バイアス特性が悪化するのである。
【０００６】
本発明の目的は、効率的に磁気抵抗効果を得ることである。
本発明の他の目的は、良好なバイアス特性を得ることである。
本発明の具体的な目的は、磁気抵抗効果に寄与しない反強磁性体層及びその下地層での電流のロスを防止することである。
本発明の他の具体的な目的は、反強磁性層の下地層がフリー層の磁化方向に影響を及ぼすことを防止することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題は、基板上に、反強磁性層、第１強磁性層、非磁性中間層、第２強磁性層が順に積層されてなる磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、反強磁性層の基板側に直接結合し、ＮｉまたはＮｉＦｅ合金を主成分とし、Ｃｒ，Ｎｂ，Ｒｈ，Ｐｄの少なくとも一つが添加されてなる下地層を有することにより解決される。
下地層の添加物は、４％以上であることが望ましく、さらには１７％以上であることが望ましい。また、下地層の膜厚は、１ｎｍ以上であることが望ましく、さらには２ｎｍ以上であることが望ましい。さらに、下地層は、ＮｉＦｅＣｒであることが望ましい。
【０００９】
さらに別の観点によれば、上述した課題は、基板上に、Ｔａ下地層、ＮｉＦｅＣｒ下地層、規則系ＰｄＰｔＭｎ反強磁性層、強磁性層、非磁性中間層、第２強磁性層が順に形成され、下地層のＣｒは１７％以上である磁気抵抗効果型ヘッドにより解決される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１(a) は、磁気抵抗効果型ヘッドの外観斜視図であり、図１(b) は、その透視図であり、図１(c) は、その分解斜視図である。
磁気抵抗効果型ヘッド１０は、図示しない絶縁膜付き基板の上に、下部シールド層１１、第１ギャップ層１２、第１ギャップ盛上げ層１３、後に詳述するＭＲ層２０、引出し導体層１４、第２ギャップ層１５、第２ギャップ盛上げ層１６、上部シールド層１７がスパッタリングにより形成される。第１及び第２ギャップ盛上げ層１３，１６は、その厚みを増すことにより、第１及び第２ギャップ層１２，１５のピンホールに起因する、引出し導体層１４と下部又は上部シールド層１１，１７との短絡を防止するためのものである。引出し導体層１４は、センス電流Ｉｓが供給される。図１(a) 中、符号１９は、磁気抵抗効果型ヘッド１０の浮上面であり、この位置まで研磨される。
【００１１】
各層の材料と厚さは、下部シールド層１１／第１ギャップ層１２／第１ギャップ盛上げ層１３／引出し導体層１４／第２ギャップ層１５／第２ギャップ盛上げ層１６／上部シールド１７が、ＮｉＦｅ（１０００ｎｍ）／Ａｌ２Ｏ３（１００ｎｍ）／Ａｌ２Ｏ３（３００ｎｍ）／Ｔａ（１００ｎｍ）／Ａｌ２Ｏ３（１００ｎｍ）／Ａｌ２Ｏ３（３００ｎｍ）／ＮｉＦｅ（１０００ｎｍ）である。ＭＲ層２０の各層の材料及び厚さは、後述する。
【００１２】
図示しない基板は、例えば、厚さ４ｍｍのＡｌ２Ｏ３・ＴｉＣ（アルミナチタンカーバイト）基板に厚さ１０μｍのＡｌ２Ｏ３（アルミナ）絶縁層が成膜されたものである。
図２(a) は、ＭＲ層の断面図であり、図２(b) は、ＭＲ層の各層の材料及び厚さを示す図である。基板側より、下部保護層２１／下地層２２／反強磁性層２３／ピン層２４／中間層２５／下側フリー層２６／上側フリー層２７／上部保護層２８であり、Ｔａ（５ｎｍ）／ＮｉＦｅＣｒ（３ｎｍ）／ＰｄＰｔＭｎ（２５ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（２．２ｎｍ）／Ｃｕ（３．２ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（２．５ｎｍ）／ＮｉＦｅ（４ｎｍ）／Ｔａ（１０ｎｍ）である。下地層２２は、（Ｎｉ８０Ｆｅ２０）７５．７Ｃｒ２４．３ａｔ％である。ＭＲ層２０の幅（トラック幅方向）は１μｍであり、高さも１μｍである。ＭＲ層２０の両端には、硬磁性層２９及び引出し導体層１４が積層される。
【００１３】
ピン層及びフリー層にＣｏＦｅＢ層を使用する点は、特願平８−２５０７０８号（米国出願第７８３４６４号）に開示されている。また、ピン層またはフリー層にＣｏＦｅ系合金とＮｉＦｅ系合金の２層構造とする点は、特開平９−５４９１６号（米国出願第６４９１２５号）に開示されている。また、ＭＲ層の製造方法は、特開平９−７３６１０号（米国出願第６６９６１０号）に開示された、有機膜と無機膜をマスクに使用する方法を使用する。
【００１４】
図３は、ＮｉＦｅＣｒ下地層のＣｒ量と、その比抵抗ρ及び飽和磁束密度Ｂｓの関係を示すグラフである。比抵抗ρは、Ｃｒ量が増加すると共に増加し、望ましくは６０μΩｃｍ以上、即ちＣｒ量４ａｔ％以上が良い。さらに望ましくは、Ｃｒ量１７ａｔ％以上が良い。例えば、Ｃｒ量が２４．３ａｔ％の時、比抵抗が１２０μΩｃｍであり、Ｃｒ量ゼロ（比抵抗２３．４μΩｃｍ）の時に比べ、比抵抗が５倍以上となる。磁気抵抗効果に寄与するピン層２４、中間層２５、フリー層２６への電流分流比を試算すると、Ｃｒ量ゼロの時５２．２％であるのに対し、Ｃｒ量２３．４ａｔ％の時５９．８％までに向上する。従って、磁気抵抗効果に寄与しない反強磁性層２３と下地層２２への電流分流が少なく、そこでの電流ロスを小さくできる。
【００１５】
一方、図３において、飽和磁束密度Ｂｓは、Ｃｒ量が増加すると共に低下し、望ましくは６０００ｇａｕｓｓ以下、即ちＣｒ量４ａｔ％以下が良い。さらに望ましくは、Ｃｒ量１７ａｔ％以上が良い。例えば、Ｃｒ量２４．３ａｔ％の時、飽和磁束密度がゼロになる。磁気抵抗効果のバイアス特性の観点においては、ＮｉＦｅＣｒ下地層２２の飽和磁束密度がゼロであるため、センス電流が供給されても、ＮｉＦｅＣｒ下地層２２が磁化されない。よって、ＮｉＦｅＣｒ下地層２２は、フリー層２６，２７の磁化方向に何ら影響を与えることはなく、従来に比べ、バイアス特性を改善することが可能になる。
【００１６】
図４は、ＮｉＦｅＣｒ下地膜のＣｒ量と、磁気抵抗効果型ヘッドの一方向異方性磁界の大きさＨｕａ及び磁気抵抗効果率ＭＲ比の関係を示すグラフである。磁気抵抗効果型ヘッドを２８０℃、３時間、無磁界でアニールした後の、Ｈｕａ及びＭＲ比を測定した。ＮｉＦｅにＣｒを添加することにより、Ｈｕａ及びＭＲ比が増加している。特に、Ｃｒ量２４．３ａｔ％の時、Ｈｕａが６７０（Ｏｅ）であり、ＭＲ比が５．３％である。Ｃｒ量ゼロの時に比べ、ＭＲ比が１４％増加している。また、Ｈｕａも増加しており、Ｃｒ量が増加しても、反強磁性層の特性が悪化することなく、向上していることが分かる。
【００１７】
図５は、磁気抵抗効果型素子のX 線回折による結晶配向性の解析結果を示すグラフである。図中、細線がＴａ下地層のみの場合、太線がＴａ／ＮｉＦｅ下地層の場合、点線がＴａ／ＮｉＦｅＣｒ層の場合の、Ｘ線の入射角の倍角２Θを変化させた時の回折強度を示したものである。ＰｄＰｔＭｎ反強磁性のｆｃｃ(face centered cubic) 構造は、Ｔａ下地層のみの場合、非常に少ないが、Ｔａ／ＮｉＦｅ下地層の場合、ある程度分布する。一方、Ｔａ／ＮｉＦｅＣｒ下地層の場合、ｆｃｃ構造の分布はさらに大きくなり、ＰｄＰｔＭｎ反強磁性層の規則性をさらに向上している。
【００１８】
以上、ＮｉＦｅＣｒ下地層／規則系ＰｄＰｔＭｎ反強磁性層について説明したが、ＮｉＦｅを主成分として、Ｃｒを添加する代わりに、Ｎｂ，Ｒｈ，Ｐｄを添加しても同様の効果があることが確認されている。また、主成分をＮｉＦｅの代わりに、Ｎｉとしても同様である。さらに、反強磁性層は、規則系ＰｄＰｔＭｎの代わりに、ＮｉＭｎ，ＰｄＭｎ，ＰｔＭｎとしても同様である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気抵抗効果に寄与しない反強磁性層及びその下地層に流れる電流を低くすることが可能であり、信号品質を向上し、高密度記録を可能にする。また、磁気抵抗効果型ヘッドのバイアス特性を向上しながら、反強磁性層の磁気的交換結合の特性も向上しており、同様に、信号品質を向上し、高密度記録を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１(a) は、磁気抵抗効果型ヘッドの外観斜視図であり、図１(b) は、その透視図であり、図１(c) は、その分解斜視図である。
【図２】図２(a) は、ＭＲ層の断面図であり、図２(b) は、ＭＲ層の各層の材料及び厚さを示す図である。
【図３】図３は、ＮｉＦｅＣｒ下地層のＣｒ量と、その比抵抗ρ及び飽和磁束密度Ｂｓの関係を示すグラフである。
【図４】図４は、ＮｉＦｅＣｒ下地膜のＣｒ量と、磁気抵抗効果型ヘッドの一方向異方性磁界の大きさＨｕａ及び磁気抵抗効果率ＭＲ ratioの関係を示すグラフである。
【図５】図５は、磁気抵抗効果型素子のX 線回折による結晶配向性の解析結果を示すグラフである。
【符号の説明】
２１  Ｔａ下地層
２２  ＮｉＦｅＣｒ下地層
２３  ＰｄＰｔＭｎ反強磁性層
２４  ＣｏＦｅＢピン層
２５  Ｃｕ非磁性金属中間層
２６  ＣｏＦｅＢ下側フリー層
２７  ＮｉＦｅ上側フリー層
２８  Ｔａキャップ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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