磁电阻效应型磁头及其制造方法技术

本发明专利技术涉及磁电阻（ＭＲ）效应型磁头及其制造方法。本发明专利技术提供一种通过在室温施加磁场的处理使固定层的磁矩相对于大的外部磁场稳定、并能控制固定层的磁化方向的结构及施加磁场的处理方法。本发明专利技术的磁电阻效应型磁头的特征在于，固定层由相互反铁磁性结合的２个强磁性膜Ａ及强磁性膜Ｂ，和分离２个强磁性膜Ａ及Ｂ的反铁磁性结合膜组成，使强磁性膜Ａ的单独的矫顽力为２００Ｏｅ以上，使强磁性膜Ｂ的单独的矫顽力为２０Ｏｅ以下，强磁性膜Ａ和强磁性膜Ｂ的组成为，以Ｃｏ↓［１００－Ｙ］Ｆｅ↓［Ｙ］（原子％）来表示时，强磁性膜Ａ为８０≥Ｙ≥４０；强磁性膜Ｂ为２０≥Ｙ≥０，与强磁性膜Ａ接触的膜的材料为Ｒｕ、Ｔａ、ＮｉＦｅＣｒ、Ｃｕ、ＮｉＦｅ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁电阻(MR)效应型磁头、制造方法、使用该磁头的磁记录再生装置、磁电阻(MR)传感器。
技术介绍
近年来伴随着磁记录装置的高密度，在再生用的传感器中采用了自旋阀型磁电阻传感器。在专利文献1—美国专利5159513号中公开了自旋阀型传感器。自旋阀型磁电阻传感器的本质特征是，其基本的结构具有称为固定层(pinned layer)的强磁性层、称为自由层(free layer)的强磁性软磁性层、与这两层直接相邻并被在中间的导电层、与固定层直接接触的交换结合层(即，具有顺序为自由层、导电层、固定层、交换结合层的多层结构)，通常交换结合层用的是反铁磁性材料。另外，在这些层里具有通过电流的电极，和为抑制源于被称为巴克豪森噪音(Barkhausen Noise)的自由层磁化的不均匀性的噪音用于施加纵向偏磁场的纵偏磁层。纵偏磁层通常用的是Co基的永磁性膜。该传感器通常设在以称为磁屏蔽层的2个强磁性体所夹的微小空间(称为磁隙)内，以高分辨率再生记录介质的磁化信号。固定层在与记录介质相对的面(磁头浮起面)垂直的方向上，磁化被固定、相对于介质磁场及记录时施加在传感器膜上的磁场使其磁化方向不发生改变。自由层磁化根据来自记录介质的磁场改变其朝向，结果，因固定层磁化和自由层磁化所成的角度产生变化而导致磁电阻的变化。以该电阻变化作为信号进行再生是自旋阀型磁头的工作原理。交换结合层与固定层相邻并给与固定层强的偏磁场。通过利用该偏磁场使固定层的磁化固定，其磁化方向不会随来自记录介质的磁场和来自记录磁头的磁场而改变。交换结合层通常用的是反铁磁性材料，在传感器的工作温度范围内给与固定层的交换结合磁场必须足够大。为了满足该要求实际应用的主要是铂金和锰按1∶1组成的有序合金PtMn。另外，在专利文献2—美国专利5583752号及专利文献3—日本特开2000-113418号中公开了没有与固定层邻接的交换结合层的结构所构成的方案。为了有效地感知来自记录在介质上的磁比特的磁场，该磁电阻传感器膜露出于磁头的与介质相对的面，在它之上覆盖有ABS保护膜。为了将磁头做成这种结构，分成在基板上形成元件的工序，和在形成了元件的基板上切下各元件，加工成被称为浮动块的适宜于在记录介质上浮起的形状的浮动块加工工序。在浮动块加工工序中，由机械加工在称为棒的带有数个元件的小单位方块上切出基板。该棒在由称为计算机研磨的研磨工序所研磨出的接触介质的面上使该磁电阻传感器露出。该工序称为浮起面加工工序。另外，在专利文献4—日本特开2000-20926号中公开了有关叠层固定层的具体结构的各种研究结果。为了实现100Gb/in2级的高密度的记录需要使该磁电阻传感器膜微细化，尝试了微细化到磁道宽度0.1微米×传感器高度0.1微米的程度。在这里，所谓传感器高度是指在传感器膜的与记录介质相对的面垂直的方向上的宽度。在这样微细化的过程中存在的大问题是，在对该传感器高度进行浮起面加工直到0.1微米的尺寸时，传感器膜的固定层受到损伤的问题。该固定层的损伤发生在离浮起面30～50纳米的区域，在传感器高度为0.1微米(100纳米)的场合其30～50％受到损伤，结果，传感器膜的磁电阻变化与本来应该显示的值相比仅为30～50％。因此，在再生记录介质的记录信息时，再生信号小至本来应有值的30～50％，而导致再生不能正确地进行。将来记录密度进一步变大的话，传感器高度进一步微细化，问题就更为严重。传感器高度为50纳米以下的话，传感器膜的所有区域都会受到损伤，就会使得几乎完全得不到传感器膜的磁电阻变化，因此该问题对将来的高密度记录化成为极大的障碍。加工浮起面时固定层损伤的原因是因可以认为是在浮起面加工工序时因研磨而削去作为浮动块材料的陶瓷时因摩擦而使传感器膜温度局部上升，及在浮动块材料被削去之际在传感器膜上产生峰值大电流，由该电流产生大的磁场施加到传感器膜上。在具有交换结合层用PtMn的自旋阀传感器膜的磁头的场合，由于该固定层的损伤在强磁场中加热到200℃以上的话就能恢复，因而可以知道该损伤不是因膜的原子扩散等而导致的结构的损伤而是磁结构的损伤。然而，若经受高温处理，由于记录磁头的磁极就会冒出到浮起面上等，及别的副作用，因而不能采用这种方法。因此，现状是难以使记录密度进一步提高。另一方面，在原来没有交换结合层的自旋阀型磁头(专利文献2及专利文献3中所公开的)中，在加工浮起面时会产生固定层的磁矩反转。在这种类型的磁头的场合，虽然不会像上述交换结合层用PtMn的磁头那样产生再生信号的极端地减少，但是在再生相同方向磁化了的磁比特的场合，会产生磁头的信号输出正负号不同的问题。因此，很明显，需要有在加工浮起面时使磁矩反转了的固定层的磁矩返回原来方向的手段。然而，在上述公知的例子中并没有公开用于使反转了的磁矩返回原来方向的具体的构成手段。另外，在专利文献4中对‘具备具有交换结合层的叠层固定层的自旋阀型磁头’进行了各种研究，然而并没有公开在室温下恢复固定层的磁结构的损伤的具体方法及适宜于该恢复的具体的磁头的结构。
技术实现思路
本专利技术提供了一种通过在室温下施加磁场的处理使固定层的磁化方向可以控制的磁电阻传感器膜的结构及施加磁场的方法。这样，例如能够不对磁头进行加热而通过在室温状态施加适当的磁场来恢复在加工浮起面时产生的固定层的损伤区域。为了解决上述问题，本专利技术主要采用了以下结构。在具有叠层型固定层，其具有形成于基板上的、相互反铁磁结合的2个强磁性膜A及强磁性膜B，和以膜面分离上述2个强磁性膜A及B并使强磁性膜A及B的磁矩反平行地结合的反铁磁性结合膜；非磁性隔离层，其以膜面邻接上述叠层型固定层的强磁性膜B而形成；具有软磁特性的强磁性层，其以膜面邻接上述非磁性隔离层而形成；具有衬底膜的永磁性膜，其以截面邻接由上述叠层型固定层和上述非磁性隔离层及上述强磁性层构成的被加工成一定形状的自旋阀膜；电极膜，其以膜面邻接上述永磁性膜，的基于自旋阀效应的磁电阻效应型磁头中，设定上述强磁性膜A和上述强磁性膜B的矫顽力为规定的差。最好使单独一层上述强磁性膜A的矫顽力为200Oe以上，使单独一层上述强磁性膜B的矫顽力为20Oe以下。另外，要使强磁性膜A的单层膜和强磁性膜B的单层膜的矫顽力在上述范围内，它们的组成范围应满足以下关系式强磁性膜A的组成Co100-XFeX(原子％)80≥X≥40强磁性膜B的组成Co100-YFeY(原子％)20≥Y≥0另外，要使强磁性膜A的矫顽力进一步增大，与强磁性膜A直接接触的层的材料最好为Ru、Ta、Cu、NiFeCr之中的任何一种。另外，为了使强磁性膜A和强磁性膜B反平行地结合的结合力足够大使固定层在实际使用时对介质磁场和记录磁场十分稳定，希望以Ru作为反铁磁性结合膜且使其膜厚为3.0～4.0埃()。另外，使强磁性膜A的磁矩比强磁性膜B的磁矩更大。这样，就能够通过施加适当磁场使在加工浮起面时受到的固定层的损伤得到恢复。对于用于恢复固定层的损伤的适当的磁场施加是以以下两个阶段的磁场施加来进行的。在与磁头浮起面垂直的方向在强磁性膜A的磁矩所要求的方向上施加磁场的第1磁场施加工序，和在与磁头浮起面平行的方向在磁道宽度方向施加磁场的第2磁场施加工序。以强磁性膜A和强磁性膜B相互反平行朝向时磁矩的饱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁电阻效应型磁头，该磁头具有固定层、自由层、及形成于上述固定层和上述自由层之间的非磁性隔离层，其特征在于：上述固定层具有通过反铁磁性结合膜而相互以反铁磁性结合的第１强磁性膜和第２强磁性膜；上述第１强磁性膜的矫顽力为２００Ｏｅ以上，上述第２强磁性膜的矫顽力为２０Ｏｅ以下。

【技术特征摘要】
JP 2003-3-27 2003-0869101.一种磁电阻效应型磁头，该磁头具有固定层、自由层、及形成于上述固定层和上述自由层之间的非磁性隔离层，其特征在于上述固定层具有通过反铁磁性结合膜而相互以反铁磁性结合的第1强磁性膜和第2强磁性膜；上述第1强磁性膜的矫顽力为200Oe以上，上述第2强磁性膜的矫顽力为20Oe以下。2.一种磁电阻效应型磁头，该磁头具有固定层、自由层、及形成于上述固定层和上述自由层之间的非磁性隔离层，其特征在于上述固定层具有通过反铁磁性结合膜而相互以反铁磁性结合的第1强磁性膜和第2强磁性膜；上述第1强磁性膜的组成为Co100-xFex(原子％)，其中，X为40≤X≤80范围内的任何一个值；上述第2强磁性膜的组成为Co100-YFeY(原子％)，其中，Y为0≤Y≤20范围内的任何一个值。3.如权利要求1或2所述的磁电阻效应欣磁头，其特征在于上述反铁磁性结合膜为Ru，其膜厚在从3.0到4.0埃的范围。4.如权利要求1或2所述的磁电阻效应型磁头，其特征在于具有与第2强磁性膜的磁矩相等的磁矩时的第1强磁性膜的假想膜厚DA0与第1强磁性膜的膜厚DA的关系满足下式0.0227≤(DA-DA0)/DA0≤0.136。5.如权利要求4所述的磁电阻效应型磁头，其特征在于上述第1强磁性膜的磁矩比上述第2强磁性膜的磁矩更大。6.如权利要求1或2所述的磁电阻效应型磁头，其特征在于，与上述第1强磁性膜接触的层为Ru、Ta、Cu、NiFeCr之中的任何一种。7.如权利要求1至6中任何一项所述的磁电阻效应型磁头，其特征在于其结构为上述自由层在基板侧，上述固定层在比该自由层更远离基板一侧，具有与上述自由层相邻的衬底层，上述衬底层在基板侧具有NiFeCr膜。8.如权利要求1至6中任何一项所述的磁电阻效应型磁头，其特征在于其结构为上述固定层在基板侧，上述自由层在比该固定层更远离基板一侧，在上述第1强磁性膜的基板侧相邻的衬底膜是从基板侧NiFeCr和Ru的叠层，或NiFeCr和Ru及NiFe的叠层、或NiFeCr、Ru和NiFe及Cu的叠层。9.如权利要求1至6中任何一项所述的磁电阻效应型磁头，其特征在于其结构为上述固定层在基板侧，上述自由层在比该固定层更远离基板一侧，在上述第1强磁性膜的基板侧相邻的衬底膜是从基板侧NiFeCr、NiFe和PtMn及Ru的叠层，或NiFe...

【专利技术属性】
技术研发人员：西冈浩一，重松惠嗣，
申请(专利权)人：日立环球储存科技日本有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]