CN1503228A - 磁记录头及磁记录再现装置 - Google Patents

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Abstract

对于100nm级以下的窄轨道宽度，通过减小侧面读取，可提供制作容易且灵敏度高的磁记录头，从而可提供高记录密度的磁记录再现装置。所述磁头具有上部屏蔽层31、下部屏蔽层32、配置在其间的磁电阻效应膜10、电耦合在磁电阻效应膜10上的一对电极31、32。在磁电阻效应膜10的两侧面，形成由上部屏蔽层31的一部分构成的一对侧面屏蔽层，并使侧面屏蔽层与磁电阻效应膜10之间的间隔形成为比上部屏蔽层31与下部屏蔽层32之间的间隔的2倍窄。由此，可使侧面读取量小于由上下屏蔽间隔和磁头－媒体间的磁隙决定的现有值。

Description

磁记录头及磁记录再现装置
技术领域
本发明涉及一种用于磁记录再现装置的磁头及使用该磁头的磁记录再现装置。
背景技术
磁记录再现装置具备磁记录信息的媒体；用于向/从该媒体中记录及再现信息的磁头；在根据来自磁头的输出信号再现信息的同时、根据输入信号来记录信息的记录再现动作控制电路；使媒体旋转或移动的机构；和用于确定磁头相对于媒体的位置的位置确定机构等。
构成磁头的记录元件具备发生磁束的线圈；聚集磁束的一对磁芯；和为了产生磁场而配置在一对磁芯之间的记录间隙。在磁芯中，通常使用Ni80Fe20、Fe55Ni45等镍铁合金膜、Fe70Co30、Fe50Co50等铁钴合金膜、钴基合金膜、或将这些膜层叠两层的膜。各芯的膜厚在水平记录头的情况下，多设定在1-5微米的厚度。在垂直记录头的情况下，多将主磁极设定在50-200nm的厚度，将副磁极设定在1-数微米的厚度。通过向媒体施加由于线圈中流过记录电流而在记录间隙中产生的磁场来进行记录动作。
构成磁头的再现元件具备一对磁屏蔽层；位于其间、与各屏蔽层间隔预定距离配置的磁电阻效应膜；和电耦合在磁电阻效应膜上的一对电极。为了根据记录信息以高分辨率来检测从媒体泄漏的磁场变化而存在一对磁屏蔽层。因为一对屏蔽层的间隔越窄，分辨率越高，所以具有随着今后的磁记录再现装置的高记录密度化，屏蔽间隔日益变窄的倾向。此外，磁屏蔽层还承担着将由于流过检测电流而从磁电阻效应膜中发生的热排到外部的任务。在磁屏蔽层中多使用Ni80Fe20膜或Ni80Fe20基的合金膜。另外，在衬底侧的屏蔽层(下部屏蔽层)中还使用仙台铁硅铝磁性合金(Fe-Al-Si)、钴基非结晶等合金膜。通常各屏蔽层的膜厚被设定为1-5微米的厚度。
在面记录密度超出每平方英寸100G比特的磁记录再现装置的情况下，使用将利用巨磁电阻效应的GMR膜或利用隧道磁电阻效应的TMR膜作为磁电阻效应膜等的高灵敏度传感器。
GMR膜由层叠膜构成，该层叠膜包括其磁化方向随从媒体泄漏的磁场而变化的厚度为1-10nm的第一铁磁性层；其磁化方向基本固定、厚度为0.5-5nm的第二铁磁性层；和插入在第一铁磁性层与第二铁磁性层之间、厚度为0.5-5nm的非磁性导体层。
TMR膜由层叠膜构成，该层叠膜具有：其磁化方向随从媒体泄漏的磁场而变化、厚度为1-10nm的第一铁磁性层；其磁化方向基本固定、厚度为0.5-5nm的第二铁磁性层；和插入在第一铁磁性层与第二铁磁性层之间、厚度为0.5-1nm的阻挡层(barrier layer)。虽然TMR膜的元件电阻比GMR膜高，但因为灵敏度较高，所以认为有望实现磁记录再现装置的高记录密度化。
在磁记录再现装置中，通过向这些磁电阻效应膜施加检测电流，可将磁电阻效应膜的电阻变化作为输出(电压)信号而检测出来。
在GMR元件的情况下，施加电流的方向比较自由。至此主要利用的是在GMR膜的平面内施加电流的类型。在面内流过电流的情况下，提出在轨道宽度方向上流过电流的方式(横向型)、和在与之垂直的元件高度方向上流过电流的方式(纵向型)，但在要求更高灵敏度的磁盘装置中，基本所有磁头都采用在轨道宽度方向上流过电流的方式(横向型)。这是因为在元件高度方向上流过电流的纵向型的情况下，必需在媒体相对面侧配置一个电极，不能将灵敏度最高的媒体相对面附近的传感器部顺利利用为输出，从而灵敏度不足。因此，在GMR膜的轨道宽度方向上的两端配置电极的横向型电极为当前的主流。
但是，在采用于面内方向上施加电流的方式时，若为了随着今后磁记录再现装置的高记录密度化而使屏蔽间隔变窄，则会由于静电引起的损害等而破坏一侧或两侧的屏蔽层与磁电阻效应膜或耦合在磁电阻效应膜上的电极之间的绝缘，使再现信号振幅大幅度减少(振幅基本上变为0的情况也很多)或噪声增加的概率变高，这成为导致磁盘装置的误动作或磁头的合格率下降的原因。为了解决这些问题，提议在GMR膜的上下配置一对电极以便在GMR膜的膜厚方向上施加检测电流的CPP(current perpendicular to the plane)方式。
此时，因为可由屏蔽层来兼作电极，所以不必注意屏蔽层与GMR膜、或屏蔽层与电极之间的绝缘。另外，通过设为CPP型，也可进一步提高GMR膜的磁电阻变化率，将CPP-GMR膜与TMR膜并列被认为是用于实现下一代高灵敏度磁头的有力替补。
在TMR元件的情况下，必需对阻挡层沿膜厚方向施加电流。从而，电极配置在TMR膜的上下。此时，可由一个软磁性金属来兼用电极和屏蔽层。TMR元件也是一个CPP传感器，适用于今后的窄屏蔽间隔化。
为了减少记录位置与再现用磁电阻效应膜的错位宽度，并且进一步使记录在磁记录再现装置中的信息高密度化，多使用使记录元件与再现元件在同一衬底上层叠的磁头。在这种一体型磁头的情况下，为了确保再现动作的稳定性或抑制噪声，多在记录元件与再现元件之间插入一层亚微细粒膜厚的铝等非磁性膜，以磁性分离记录元件和再现元件。
在一体型磁头的情况下，不能通过非磁性分离膜完全地磁性分离记录元件和再现元件。由此，为了防止磁记录再现装置的误动作，将磁头构造成具有用于将构成磁电阻效应膜的第一铁磁性层保持为单一磁畴(domain)结构的磁畴控制层。由此使第一铁磁性层的磁畴结构即使在由于记录元件的影响而变形的情况下，也可通过磁畴控制层的作用而再次返回单一的磁畴结构。在第一铁磁性层不是单一磁畴结构的情况下，当进行记录动作时，由于再现波形的振幅或形状发生变化，使得磁记录再现装置不能正常地动作。
作为磁畴控制结构，已知有在磁电阻效应膜的轨道宽度方向上的两端部上配置由永久磁铁构成的一对磁畴控制层(例如参照专利文献1)。在该结构中，由永久磁铁层产生的磁场将第一铁磁性层感应为单一磁畴状态。另外，还提出使用铁磁性膜与反铁磁性膜的层叠膜来代替永久磁铁层(例如参照专利文献2。)。
并且，还提出了在磁电阻效应膜为TMR膜的情况下，将由永久磁铁构成的磁畴控制层层叠在TMR膜上的结构(例如参照专利文献3。)。另外，还提出有将由铁磁性膜与反铁磁性膜的层叠膜构成的磁畴控制层层叠在磁电阻效应膜上的结构(例如参照专利文献4。)。
为了进一步高密度化记录在磁记录再现装置中的信息，磁头必需在1)屏蔽间隔变窄的同时，2)使记录元件和再现元件的磁道宽度变窄。这是因为通过使屏蔽间隔变窄，可以较高的线记录密度来记录再现信息，或通过使轨道宽度变窄，可以较高的磁道密度来记录再现信息。至此，通过主要较窄地形成记录元件的磁极宽度，并同时较窄地形成磁电阻效应膜的宽度或电极间隔，可对应于窄磁道化。
另外，为了达到降低磁电阻效应型再现元件中的串音分量并提高再现信号的S/N的目的，提出将没有磁电阻效应膜的部分中的一对磁屏蔽层的间隔设为有磁电阻效应膜的部分中的屏蔽间隔的一半以下(例如参照专利文献5。)。通过采用该结构，可将在所谓整个屏蔽宽度的较宽范围(若以当前磁头为例，典型地为从10-100微米左右)中检测到的、大小为-25dB的由电磁感应等引起的串音分量减小到-30dB左右，从而有效地提高S/N。
专利文献1：特开平3-125311号公报
专利文献2：特开平7-57223号公报
专利文献3：特开平11-259824号公报
专利文献4：美国专利第6023395号说明书
专利文献5：特开平6-267027号公报
非专利文献：[IEEE Transactions On Magnetics]，1994，vol.30，pp.303-308
如上所述，至此通过将元件尺寸形成得很小，可对应于再现元件的窄磁道化。但是，本发明人发现，为了实现面记录密度超过每平方英寸100G比特的磁记录再现装置，当再现元件的磁道宽度比100nm还窄时，即使缩小元件尺寸，磁道宽度也不会与之成正比地缩小，元件尺寸必需比目标磁道宽度小得多。
例如假设每平方英寸100G比特的面记录密度，且磁电阻效应膜的宽度为100nm、屏蔽间隔为60nm、磁头-媒体间的磁隙为15nm时，磁再现轨道宽度为150nm左右。这里，如下定义磁道宽度。使用记录在细微记录磁道中的信号来测定再现头的出轨特性、即灵敏度分布(大致为高斯分布的形状)，由为最大输出的20％(-14dB)的位置宽度来定义磁道宽度。
将磁再现轨道宽度与磁电阻效应膜的高度之差称为侧面读取(読みにじみ：side reading)，此时，观测到50nm、即元件尺寸50％大小的侧面读取。本发明人制作各种尺寸的磁头，并在各种条件下测定结果，发现侧面读取量大致等于在屏蔽间隔的一半上加上磁头-媒体间的磁隙的值。
在屏蔽间隔为60nm、磁头-媒体间的磁隙为15nm的情况下，理论上的侧面读取量为45nm左右，所以为了将磁道宽度设为100nm，必需将元件尺寸细微化到55nm左右。此时，侧面读取量增大为元件尺寸的大致100％的值。在可引领细微图案形成技术的半导体产业界中，当前开发了低于100nm的图案批量生产技术，但即使具有该最前端技术，也很难以50nm级的轨道宽度来批量生产磁头，而且在实现100nm级的磁道宽度中必需其它新技术。此时，因为侧面读取量为45nm左右，所以认为基本上不可能实现小于50nm的磁道宽度。
例如在专利文献5中提出将没有磁电阻效应元件的部分的上下磁屏蔽间隔设为有磁电阻效应元件的部分的上下磁屏蔽间隔的一半以下。但是，从专利文献2记载的图2等可知，专利文献5记载的发明目的在于通过降低在遍及整个屏蔽宽度的较宽范围中检测到的串音噪声来提高S/N，而不是提供适用于窄轨道宽度的磁头。从该图可知，被视为问题的串音噪声大小在屏蔽宽度全域中沿宽度方向大致一定，与所谓背景噪声等效。从而，在再现元件的轨道宽度变窄的情况下，完全未提示这个尤其深刻的问题，从而不能照此实现100nm级的磁道宽度。
为了确认，根据非专利文献1来调查当时研究的再现头的尺寸，并检查当时的侧面读取的比例。根据该文章，磁电阻效应膜的宽度为4000nm，屏蔽间隔为420nm，磁头-媒体间的磁隙为105nm。根据上述关系可知此时的侧面读取量为315nm。这相当于元件尺寸的大约8％。这表示在几千nm级的磁道宽度的情况下，侧面读取基本上不成问题。即，因为当时侧面读取的比例小，所以可由元件尺寸来大致确定磁道宽度。
但是，如上所述，若下次变为100nm级的窄磁道，则因为磁道越窄，侧面读取越大，所以即使元件尺寸减小，磁道宽度也基本上不变小，从而可知难以如此实现对应于窄磁道的磁头。由此可容易地预测出在侧面读取大的状态下，即使假设实现极细微的元件尺寸并从而得到很窄的磁道宽度，也因为磁头的输出与元件尺寸大致成正比，所以此时仅能得到极小的输出，故由于灵敏度不足，磁记录再现装置不能正常动作。
发明内容
本发明的目的在于在100nm级的窄轨道宽度中，通过使侧面读取小于根据屏蔽间隔和磁隙而确定的理论值，来提供一种容易制作的对应窄磁道的磁记录头，实现面记录密度超过每平方英寸100G比特的磁记录再现装置。另外，通过将侧面读取抑制为小于理论值，提供了窄磁道且高灵敏度的磁记录头，并提供即使记录密度高、误动作也少的磁记录再现装置。
为了实现上述目的，本发明的主要特征在于：具备形成在一对上部和下部磁屏蔽层之间的磁电阻效应膜；和电耦合在磁电阻效应膜上的一对电极，通过在磁电阻效应膜的轨道宽度方向两侧面上形成一对侧面磁屏蔽层，并最佳设定这些侧面磁屏蔽层与所述磁电阻效应膜的轨道宽度方向端部的间隔，使磁电阻效应膜引起的再现元件的侧面读取小于根据屏蔽间隔和磁隙而规定的理论值，使磁再现轨道宽度也小于根据理论侧面读取量和元件尺寸而确定的宽度。
尤其是，最好使侧面磁屏蔽层与磁电阻效应膜的轨道宽度方向端部的间隔被形成为比所述一对上下磁屏蔽层的间隔的2倍还窄。更好是，使侧面磁屏蔽层与磁电阻效应膜的轨道宽度方向端部的间隔被形成为比所述一对上下磁屏蔽层的间隔窄。
在适用本发明的磁头中，具备形成在一对上部和下部磁屏蔽层之间的磁电阻效应膜；和电耦合在磁电阻效应膜上的一对电极。通过在磁电阻效应膜的轨道宽度方向两侧面上形成一对侧面磁屏蔽层，并最佳设定这些侧面磁屏蔽层与所述磁电阻效应膜的轨道宽度方向端部的间隔，使磁电阻效应膜引起的再现元件的侧面读取小于根据屏蔽间隔和磁隙而规定的理论值，使磁再现轨道宽度也小于根据理论侧面读取量和元件尺寸而确定的宽度。
根据本发明的1个方面，使侧面磁屏蔽层与磁电阻效应膜的轨道宽度方向端部的间隔被形成为比所述一对上下磁屏蔽层的间隔的2倍还窄。更好是，使侧面磁屏蔽层与磁电阻效应膜的轨道宽度方向端部的间隔被形成为比所述一对上下磁屏蔽层的间隔窄。
例如专利文献5中也教导了上部磁屏蔽层的一部分存在于磁电阻效应膜的轨道宽度方向的延长线上，但完全未教导通过使磁屏蔽层非常接近磁电阻效应膜的两端部，可使侧面读取小于现有值。在实现专利文献5所记载的发明目的的过程中，只要将没有磁电阻效应元件的部分中的上下磁屏蔽间隔设为有磁电阻效应元件的部分中的上下磁屏蔽间隔的一半以下即可，不必使磁屏蔽层非常接近磁电阻效应膜的两端部。
上述侧面屏蔽层也可与磁屏蔽层不同地重新制作，但为了简化起见，与形成磁电阻效应膜的位置中的磁屏蔽层的间隔相比，通过最佳化位于未形成磁电阻效应膜的轨道宽度方向外侧的位置中的磁屏蔽层的形状，形成为磁屏蔽层的一部分也存在于磁电阻效应膜的正侧面，可得到同样的效果。
如上所述，侧面屏蔽层形成于磁电阻效应膜的轨道宽度方向两侧面附近，更详细地，将所述磁电阻效应膜形成为具有按第一铁磁性层、非磁性层、第二铁磁性层、反铁磁性层的顺序形成的层叠膜或按反铁磁性层、第二铁磁性层、非磁性层、第一铁磁性层的顺序形成的层叠膜的结构，并使所述一对侧面屏蔽层形成于第一铁磁性层的正侧面、即轨道宽度方向延长线上的附近。
本发明的目的在于实现面记录密度超过每平方英寸100G比特的磁记录再现装置，此时，屏蔽间隔在100nm以下。由此，侧面磁屏蔽层与磁电阻效应膜的轨道宽度方向端部的间隔必需在200nm以下。
在此前主要利用的横向型(施加面内电流)GMR膜的情况下，在GMR膜的左右分别存在宽度为10微米(10000nm)左右的电极。另外，因为GMR膜的磁道端部左右还存在磁畴控制用永久磁铁层，所以很难在GMR膜的正侧面中的有效位置(200nm以内)上配置侧面屏蔽层。
因此，因为排除了位于磁电阻效应膜左右的电极，所以希望采用CPP方式的TMR膜或CPP-GMR膜等作为磁电阻效应膜。这是因为通过设为CPP方式，能将电极层叠在磁电阻效应膜上。
并且，因为排除了位于磁电阻效应膜左右的磁畴控制层，所以希望构成为在磁电阻效应膜上层叠磁畴控制层。
为了抑制再现波形的振幅或形状变动，从而使具有侧面屏蔽的磁头稳定动作，希望使侧面屏蔽层的磁畴结构稳定化。这是因为由于侧面屏蔽层与磁电阻效应膜与以前相比大幅度接近，所以磁电阻效应膜受到很大影响。因此，在侧面屏蔽层的磁畴结构变形的情况下，磁电阻效应膜的磁化状态随从磁壁产生的磁场而发生较大变化，并且再现输出出现变动。
为了稳定化侧面屏蔽层的磁畴结构，使侧面屏蔽层构成为具有按铁磁性层、非磁性层、铁磁性层的顺序而形成的层叠膜，或具有按铁磁性层、反铁磁性层的顺序而形成的层叠膜，或具有按铁磁性层、非磁性层、反铁磁性层的顺序而形成的层叠膜。
在上述目的中，为了实现在高记录密度的情况下误动作也少的磁记录再现装置，构成如下磁记录再现装置，该装置具备：磁头，该磁头具有配备一对磁芯和线圈的记录元件；和具有所述侧面磁屏蔽层的再现元件；以及记录再现动作控制部件，用于根据来自磁头的输入输出信号记录再现信息。
并且，在磁头的与媒体相对的面中的记录磁芯宽度中，较窄一方的磁芯宽度与再现元件的磁再现轨道宽度相同，或者比其更宽。具体而言，较窄一方的记录磁芯宽度与磁电阻效应膜的宽度Twr加上磁头与媒体间的磁隙d和侧面屏蔽-磁电阻效应膜间隔x的1/2后的值(Twr+d+x/2)相同，或比其更宽。这是因为记录在媒体上的信号宽度(磁记录轨道宽度)为磁再现轨道宽度以上。在磁记录轨道宽度较窄的情况下，由于磁头的位置确定误差等，在再现输出变小的同时读取相邻写入的磁道信号分量，从而装置误动作的概率变高。
附图说明
图1是表示本发明实施例1中的磁头的媒体相对面、尤其是磁电阻效应膜附近的放大模式图。
图2是表示本发明实施例1中的磁头的媒体相对面、尤其是磁电阻效应膜附近的放大模式图。
图3是表示本发明实施例1中的磁头的制作过程的示意模式图。
图4是表示本发明的磁头中侧面读取量与侧面屏蔽-磁电阻效应膜间隔x之间的关系的特性图。
图5是表示本发明实施例1中的磁头的媒体相对面、尤其是磁电阻效应膜周围的放大模式图。
图6是本发明实施例1中的磁头的平面图。
图7是表示本发明实施例1中的磁头整体的媒体相对面的模式图。
图8是本发明实施例1中的磁头的斜视截面图。
图9是表示本发明实施例1中的磁头的媒体相对面、尤其是磁电阻效应膜附近的放大模式图。
图10是表示本发明实施例1中的磁头的媒体相对面、尤其是磁电阻效应膜附近的放大模式图。
图11是表示本发明实施例2中的磁头整体的媒体相对面的模式图。
图12是本发明实施例2中的磁头的斜视截面图。
图13是表示本发明实施例3中的磁记录头的媒体相对面、尤其是磁电阻效应膜附近的放大模式图。
图14是表示本发明实施例3中的磁头的媒体相对面、尤其是磁电阻效应膜周围的放大模式图。
图15是表示本发明实施例3中的磁头的媒体相对面、尤其是磁电阻效应膜附近的放大模式图。
图16是表示本发明实施例3中的磁头的媒体相对面、尤其是磁电阻效应膜附近的放大模式图。
图17是表示本发明实施例4中的磁头的媒体相对面、尤其是磁电阻效应膜附近的放大模式图。
图18是表示本发明实施例4中的磁头的媒体相对面、尤其是磁电阻效应膜周围的放大模式图。
图19是本发明一实施例中的磁记录再现装置的斜视图。
图20是在本发明一实施例中的磁盘装置中，磁头附近的放大模式图。
具体实施方式
下面，根据具体实施例来详细说明适用本发明的磁头及磁记录装置。
实施例1
图1是放大表示作为本发明一实施例的磁头中再现元件的磁电阻效应膜附近的图。下面，用图7、图8来描述磁头的概况。
在衬底上，经厚度为几个微米的氧化铝基层(未图示)形成由厚度为3微米的Ni80Fe20构成的下部屏蔽层32。下部屏蔽层32用作电耦合在磁电阻效应膜上的一个电极。在下部屏蔽层32上，与之电耦合地形成TMR膜。
TMR膜的结构从衬底侧开始、为厚度为9nm的导电性底层15、由厚度为15nm的Pt50Mn50构成的反铁磁性层14、由厚度为2nm的Co70Fe30、厚度为1nm的Ru和厚度为1nm的Co70Fe30层叠而成的第二铁磁性层13、由厚度为1nm的铝构成的阻挡层12、由厚度为2nm的Co90Fe10构成的第一铁磁性层11。
在本实施例中，虽使用TMR膜来作为磁电阻效应膜的实例，但也可变更为CPP-GMR膜。在该情况下，也可使用厚度为2nm左右的Cu层来代替阻挡层12。可根据情况省略反铁磁性层14。
为了使将第一铁磁性层11保持单一的磁畴结构，在第一铁磁性层11上，经过由厚度为1nm的Cu和厚度为1nm的Ru的层叠膜构成的分离层21，形成由厚度为2nm的Co70Fe30等铁磁性层22与厚度为15nm的Pt50Mn50等反铁磁性层23层叠而成的磁畴控制层。在反铁磁性层23上层叠厚度为10nm的导电性覆盖(cap)层24。通过配置磁畴控制层，即使在第一铁磁性层的磁畴结构因记录元件的影响而变形的情况下，也可通过磁畴控制层的作用而再次返回单一的磁畴结构。
布图上述TMR膜、磁畴控制层等层叠膜，使阻挡层12的宽度变为期望的值。在本实施例中设为100nm。在布图时，在上述层叠膜上配置形成规定宽度的光刻胶等，并将其作为掩膜，蚀刻掉不需要的周边部。此时，同时通过蚀刻，尽可能将下部屏蔽层32上的一部分刻入适当的厚度45。在本实施例中，刻入量45为30nm。之后，在去除掩膜前，形成由铝或硅氧化物等构成的绝缘性间隙层41。设间隙层41平坦部的膜厚G2为40nm。
去除所述掩膜，并在所述布图后的层叠膜上与之电耦合地层叠由厚度为2微米的Ni80Fe20构成的上部屏蔽层31。上部屏蔽层31也用作电耦合于磁电阻效应膜上的一个电极。存在TMR膜部分中的上部屏蔽层31与下部屏蔽层32之间的间隔G1为60nm。在调整屏蔽间隔G1的情况下，也可通过主要使导电性底层15、反铁磁性层14、反铁磁性层23或导电性覆盖层24的膜厚变化来进行调整。
上部屏蔽层31不仅形成在由厚度为60nm的TMR膜等构成的层叠膜上、也可形成于在刻入30nm的下部屏蔽层上形成的厚度为40nm的间隙层41上。从而，构成TMR膜的第一铁磁性层11实际上由上部屏蔽层31包围。上部屏蔽层31存在于第一磁性层11的正侧面，即存在于轨道宽度方向的延长线上附近，且第一磁性层11与上部屏蔽层31的距离x约为20nm。从而，间隔x被形成为窄于屏蔽间隔G1。
使本实施例的侧面屏蔽层的磁头上浮，以使与磁盘媒体之间的磁隙变为15nm，并评价其记录再现特性。即使TMR膜的宽度窄至100nm也无妨，由于检测电流为1mA左右，从而得到1mV以上的高输出。另外，在媒体上形成记录信号的细微磁道，并测定本磁头的再现元件的灵敏度分布。在最大输出为1，以变为最大输出的20％的位置宽度来定义磁道宽度的地方，磁道宽度约为125nm。从而，本实施例的侧面读取为25nm。
为了比较，制作将间隙层41的平坦部的膜厚G2设为与TMR膜存在部分中的屏蔽间隔G1相等的60nm的比较用磁头，并评价其记录再现特性。因为G1与G2相等，所以在第一铁磁性层11的正侧面不存在上部屏蔽层31。虽然输出大致为1mV以上，但磁道宽度约为145nm，侧面读取大到45nm。因此，在本实施例中，通过使侧面屏蔽接近TMR膜的正侧面，可不损害较高的再现输出灵敏度地将侧面读取降低到由屏蔽间隔与磁隙规定的理论值的大约一半。
上面说明了图1所示的一实施例的磁头，但下部屏蔽层32的刻入量45实际上为零也无妨。图2示出此时的一实施例。使平坦部中的间隙层41的膜厚G2为20nm，以使上部屏蔽层31的一部分在第一铁磁性层11的正侧面上。与图1的实例相比，由于可以不刻入下部屏蔽层32，所以简化了制造工艺。另外，因为下部屏蔽层32中没有台阶状错位，所以磁畴结构稳定，且可实现再现波形的稳定化。
但是，因为间隙层41的厚度G2薄了未刻入的部分，所以用作一对电极的上部屏蔽层31与下部屏蔽层32之间的绝缘被破坏的概率变高。因此，若考虑以上情况，则刻入量45最好为从0到100nm左右，并应考虑到磁头的可靠性和工序的费用等来综合判断。
下面，用图3来概述图1所示头结构的制造工艺。
(a)：分别以所述材料和膜厚依次层叠下部屏蔽层32、导电性底层15、反铁磁性层14、第二铁磁性层13、阻挡层12、第一铁磁性层11、分离层21、铁磁性层22、反铁磁性层23、导电性覆盖层24。
(b)在这些层上层叠由具有给定宽度(在本实施例中为100nm)的光刻胶等构成的掩膜5。另外，将导电性底层15、反铁磁性层14、第二铁磁性层13、阻挡层12、第一铁磁性层11、分离层21、铁磁性层22、反铁磁性层23、导电性覆盖层24称为层叠膜10。
(c)使用掩膜5，通过离子铣削来蚀刻层叠膜10与下部屏蔽层32的上层的一部分。
(d)从其上堆积绝缘层41。绝缘层41不仅堆积在层叠膜10或下部屏蔽层32上，而且还堆积在掩膜5上。
(e)通过剥离法等去除掩膜5。同时，还去除掩膜5上的绝缘层41。
(f)通过在其上堆积上部屏蔽层31，可得到图1的结构。
图4中示出了侧面屏蔽层位于轨道宽度方向的哪个位置上有效的检测结果。图4中示出了通过使第一铁磁性层11与上部屏蔽层31之间的距离x变化，侧面读取如何变化。
图的横轴距离x由G1来标准化表示。在距离x为零的情况下，侧面读取为15nm。在距离x很小的情况下，侧面读取与距离x成正比地变大，距离x变大时，侧面读取逐渐接近45nm。从而，通过使距离x变化，侧面读取变化了30nm。变化量的5％左右是可以测定的。为了使侧面读取减少作为30nm的5％的1.5nm以上，从图中可知使距离x小于屏蔽间隔G1的2倍(x/G1小于2.0)即可。从而，将侧面屏蔽层与磁电阻效应膜的轨道宽度方向端部之间的间隔形成为窄于上下磁屏蔽层的间隔G1的2倍即可。
为了使侧面读取更小，所以期望距离x小于屏蔽间隔G1(x/G1小于1.0)。从图4可知，若延长x在零附近的斜率，则在x/G1＝1.0的地方侧面读取为45nm。从而，通过使距离x小于屏蔽间隔G1，可进一步提高降低侧面读取的效果。
用图5来说明上部屏蔽层31的形状。图5与图1和图2一样，是从媒体相对面侧看本实施例的磁头再现元件的平面图。上部屏蔽层31和下部屏蔽层32用作磁电阻效应膜10的电极。上部屏蔽层31的宽度约为30微米，下部屏蔽层32的宽度约为35微米。因为磁电阻效应膜10的两侧面的屏蔽间隔G2为非常窄的20-40nm，所以在上部屏蔽层31和下部屏蔽层32相对的整个部分为该间隔的情况下，位于该部分的绝缘性间隙层41的绝缘可能被破坏。
在绝缘被破坏的情况下，检测电流的大部分不通过磁电阻效应膜10，而在该部分中短路。因此，再现输出降低很多，作为磁头不能正常动作。另外，由于作为夹持着20-40nm左右的绝缘物41的金属膜的上部屏蔽层31和下部屏蔽层32方向一致，所以该部分作为电容动作。在电容的容量大的情况下，由于形成低通滤波器，所以再现的高频特性恶化。
为了避免上述绝缘破坏的概率，和保持降低电容的容量，如图5所示，将上下屏蔽层的间隔在外侧拓宽为G3。间隔G3的厚度最好在100nm-1000nm的范围内适当选择。由于间隔G2增大到G3，所以在形成绝缘间隙层41时，仅在外侧重叠形成由铝等构成的间隙层42。通过接着形成上部屏蔽层31，可得到期望的屏蔽间隔G2＜G3。
另外，上下屏蔽层以间隔G2相对的部分的宽度51可以为100nm以上，10微米以下，而且更期望为几个微米以下。相对部分的宽度越窄，则绝缘破坏的概率越低。另外，虽然可以降低容量，但太窄则难以制作，而且因为透磁率变低，则不能充分用作侧面屏蔽。
图6中示出存在第一铁磁性层11的面中的本实施例的磁头平面图。在第一铁磁性层11的两侧面中，存在与之间隔距离x、以宽度51由上部屏蔽层31的一部分构成的侧面屏蔽层33。由于一对电极或磁畴控制层层叠形成在第一铁磁性膜11上，所以在图示的平面中不存在。从而，可将距离x最小设定为20nm。
图7中示出从本实施例的磁头中的媒体相对面看到的整体结构。使用面内方向用记录元件，作为记录元件。从衬底(未图示)侧，依次形成下部屏蔽层32、磁电阻效应膜10、上部屏蔽层31，如上所述，在远离磁电阻效应膜10的形成区域的平坦部分的上部屏蔽层31和下部屏蔽层32之间，形成由绝缘间隙层41和42层叠而成的间隙层40。
在该再现元件上形成由厚度为500nm的铝构成的非磁性分离层64，并在其上形成由厚度为2微米的Co-Fe-Ni合金等构成的下部磁芯62，并层叠记录元件。下部磁芯62在最上侧具有凸部，该部分使用饱和磁束密度约为2.4特斯拉的Fe-C0合金。在该凸部上形成由厚度为100nm的铝构成的非磁性间隙层63，并在其上形成由厚度为1微米的Fe-Co合金和厚度为2微米的Co-Fe-Ni合金的层叠膜构成的上部磁芯61。上部磁芯61与下部磁芯62相对的部分的记录磁芯宽度53为150nm。
图8示出本实施例的磁头的示意斜视截面。图8的截面相当于沿图7中的中心线的截面。在上部磁芯61与下部磁芯62之间形成产生磁束用的线圈80，通过在其中通以所期望图案的记录电流，使上下磁芯61、62之间的记录间隙中产生记录磁场101，以期望的图案施加到记录媒体上，并在媒体200上写入具有期望磁化方向的磁化强度信息201。另外，通过由磁电阻效应膜10检测从写入媒体200中的磁化强度信息泄漏的磁场，来再现信息。
如上所述，记录元件与再现元件层叠在同一衬底上一体形成，由于二者比较接近，所以从记录元件中产生的记录磁场会影响再现元件，而成为再现波形或输出等变动的原因。在本实施例中，如图1所示，因为在磁电阻效应膜上层叠磁畴控制层22、23，所以在重复了1000次记录再现动作的情况下，再现输出的变动幅度也在10％以内，这在实际使用上是很低的值。而在省略磁畴控制层的情况下，输出变为基准值的一半，从而变动幅度成倍增长。由此可确认得到稳定的动作是磁畴控制层22、23的效果。
为了进一步降低再现输出的变动幅度，使上部屏蔽层31的磁畴结构稳定化是有效的。在本实施例的磁头中，因为上部屏蔽层31与磁电阻效应膜10与以前相比大幅度接近，所以磁电阻效应膜10受其影响很大。因此，记录元件产生的记录磁场影响上部屏蔽层31，在上部屏蔽层31的磁畴结构变形的情况下，磁电阻效应膜10的磁化状态随从磁壁产生的磁场而变动较大，且再现输出也发生变动。
为了稳定上部屏蔽层31的磁畴结构，可以使上部屏蔽层31的结构为具有按铁磁性层、非磁性层、铁磁性层的顺序形成的层叠膜，或具有按铁磁性层、反铁磁性层的顺序形成的层叠膜，或具有按铁磁性层、非磁性层、反铁磁性层的顺序形成的层叠膜的结构。
图9中示出由依次层叠铁磁性层、非磁性层、铁磁性层而形成的层叠膜构成上部屏蔽层31的例子。上部屏蔽层31通过交替层叠由厚度为10nm的Ni80Fe20构成的铁磁性层311和由厚度为2nm的Ni80Cr20构成的非磁性层312而形成。上部屏蔽层31整体可以由上述层叠膜构成，但为了更易于制造，可仅由上述层叠膜构成接近于磁电阻效应膜的下面侧100nm左右，其余部分可由例如Ni80Fe20等铁磁性层构成。非磁性层312也可由Ta形成。Ni80Cr20和Ta可用于提高形成于其上的铁磁性膜的结晶定向性，从而有效提高软磁特性。因此，最适于作为非磁性层312。
通过使用这种层叠膜311、312作为接近记录元件的上部屏蔽层31，可以将铁磁性膜的磁畴结构分断得较小。另外，因为夹持非磁性层的铁磁性层的磁化静磁地结合，所以磁畴结构变得稳定。由此，因为磁电阻效应膜10的磁化状态没有变形，所以能够使再现输出稳定。
可设所述非磁性层312为厚度从1nm到数个nm的Ir、或Ru、或Rh、或Cu。在使用这些金属作为层叠膜的中间层的情况下，具有使层叠在其上的铁磁性层311的磁化彼此反平行结合的作用。由此，可进一步稳定铁磁性层311的磁畴结构。但是，在该反平行结合的作用很强的情况下，屏蔽层的透磁率(可以为100以上，期望为500以上)变低。可通过变化非磁性层312的膜厚来调整透磁率。
图10中示出由依次层叠铁磁性层、非磁性层、反铁磁性层而形成的层叠膜构成上部屏蔽层31的例子。以依次层叠由厚度为20nm的Ni80Fe20构成的铁磁性层316、由厚度为0.5nm的Cu构成的非磁性层317、和由厚度为10nm的IrMn构成的反铁磁性层318为一个层叠单位重复层叠5次，并在其上层叠由厚度为850 nm的Ni80Fe20构成的铁磁性层(图10中未示出)而形成上部屏蔽层31。可由上述层叠膜构成上部屏蔽层31的整体，但为了进一步易于制造，可仅以上述层叠膜构成接近磁电阻效应膜10的下面侧。反铁磁性层318也可使用PtMn或CrMnPt。
通过使用这种层叠膜，铁磁性膜316的磁畴结构稳定，并可大致固定进入其中的磁壁的位置。因此，上部屏蔽层31的磁畴结构不因记录元件产生的记录磁场而变形，从而可得到稳定的再现输出。
所述非磁性层317用于适当确保屏蔽层31的透磁率，但也可为了简化工序而省略。此时，可以通过改变铁磁性层316的膜厚，来适当地调整透磁率。
如上所述，因为上部屏蔽层31的磁畴结构稳定，所以即使在重复1000次记录再现动作的情况下，再现输出的变动幅度也在几个百分点以内，且表示出稳定的动作。
实施例2
在上一实施例中，示例说明了使用面内方向用记录元件作为记录元件的磁头，但在本实施例中，示出垂直记录用磁头的一例。图11示出本实施例中磁头的媒体相对面。从衬底(未图示)侧开始，依次形成下部屏蔽层32、磁电阻效应膜10、上部屏蔽层31。在位于远离磁电阻效应膜10的形成区域的平坦部的上部屏蔽层31与下部屏蔽层32之间，形成由绝缘间隙层41和42层叠而成的间隙层40。
在该再现元件上形成由厚度为500nm的铝构成的非磁性分离层64，并在其上形成由厚度为2微米的Ni-Fe合金构成的副磁极72。在副磁极的上部形成由厚度为200nm的Fe-Co合金构成的主磁极71。主磁极71如图中放大表示所示，形成为上部宽度宽下部宽度窄的倒梯形，设上部宽度、即记录磁芯宽度54为130nm。主磁极71与副磁极72间的距离约为5微米。
图12示出本实施例的磁头的示意斜视截面。在主磁极71与副磁极72之间形成用于产生磁束的线圈80，通过在其中通以期望图案的记录电流，在主磁极71与副磁极72之间的磁隙中产生记录磁场101，并以期望的图案施加到媒体200上，在媒体200中写入磁化强度信息201。为了使磁头产生的磁场更有效地用于垂直记录，在媒体200的基底上形成厚度为5nm左右的非磁性分离膜210、并在其下形成厚度为200nm左右的软磁性底层220。通过由磁电阻效应膜10根据写入媒体200中的磁化强度信息210检测泄漏的磁场来进行信息再现。
本实施例的情况也与上一实施例一样，为了稳定再现波形，作为磁电阻效应膜10而层叠磁畴控制层22、23是重要的，另外，使上部屏蔽层31的结构如下是有效的，即，具有依次层叠铁磁性层、非磁性层、铁磁性层的而形成层叠膜，或具有依次层叠铁磁性层、反铁磁性层而形成的层叠膜，或具有依次层叠铁磁性层、非磁性层、反铁磁性层而形成的层叠膜。
实施例3
在此前的实施例中，由上部屏蔽层的一部分形成侧面屏蔽层，而这里用图13示出通过其它工艺形成侧面屏蔽层的例子。
图13是放大表示作为本发明一实施例的磁头中再现元件的磁电阻效应膜附近的图。本实施例的磁头概况与先前图7、图8或图11、图12所示的一样。
经厚度为几个微米的氧化铝基层(未图示)，在衬底上形成由厚度为3微米的Ni80Fe20构成的下部屏蔽层32。下部屏蔽层32用作电耦合在磁电阻效应膜上的一个电极。在下部屏蔽层32上，与其电耦合地形成由导电性底层15、反铁磁性层14、第二铁磁性层13、阻挡层12、第一铁磁性层11构成的TMR膜。TMR膜的详细结构与实施例1相同。另外，通过使用厚度为2nm的Cu层代替阻挡层12，可将TMR膜变更为CPP-GMR膜。
在TMR膜上，为了使第一铁磁性层11确保为单一的磁畴结构，在其上层叠分离层21并形成由Co70Fe30膜等构成的铁磁性层22与反铁磁性层23层叠而成的磁畴控制层。在磁畴控制层上，为了使屏蔽间隔G1达到作为期望值的60nm，其上层叠厚度为10nm的导电性覆盖层24。磁畴控制层的详细结构与实施例1一样。通过配置磁畴控制层，即使在第一铁磁性层的磁畴结构因记录元件的影响而变形的情况下，也可通过磁畴控制层的作用而再次返回单一的磁畴结构。
布图上述TMR膜、磁畴控制层等的层叠膜，以使阻挡层12的宽度达到期望值。在本实施例中设为100nm。在布图时，在上述层叠膜上配置以规定宽度形成的光刻胶等，并将其作为掩膜，蚀刻掉不需要的周边部。
之后，在去除该掩膜前，形成由铝或硅氧化物等构成的膜厚为20nm的绝缘性间隙层41。并在其上依次层叠形成由厚度为50nm的Ni80Fe20等构成的侧面屏蔽层33、厚度为10nm的绝缘性间隙层43。
接着，去除所述掩膜，并在经所述布图后的层叠膜上与之电耦合地层叠由厚度为2微米的Ni80Fe20构成的上部屏蔽层31。上部屏蔽层31也用作电耦合于磁电阻效应膜上的一个电极。在存在TMR膜的部分上的上部屏蔽层31与下部屏蔽层32之间的间隔G1为60nm。在变更屏蔽间隔G1的情况下，也可通过主要使反铁磁性层14、反铁磁性层23或间隙层24的膜厚变化来进行变更。
因为侧面屏蔽层33形成于厚度为20nm的间隙层41上，所以存在于第一磁性层11的正侧面，即存在于轨道宽度方向的延长线上附近，且第一磁性层11与侧面屏蔽层33之间的距离x约为20nm。在本实施例中，距离x比屏蔽间隔G1窄。
使本实施例的磁头上浮于旋转的磁盘媒体上，以使其与磁盘媒体之间的磁隙变为15nm，并评价其记录再现特性。与实施例1的情况一样，得到了大于1mV的高输出。另外，磁道宽度约为125nm，侧面读取为25nm。从上面可知，本实施例也具有高再现灵敏度，并且能够降低侧面读取地对应于窄磁道。
用图14来描述上部屏蔽层31和侧面屏蔽层33的形状。上部屏蔽层31和下部屏蔽层32也用作磁电阻效应膜10的电极。上部屏蔽层31的宽度约为30微米，下部屏蔽层32的宽度约为35微米。因为位于侧面屏蔽层33上下的间隙层41、43的厚度分别窄至20nm、10nm，所以担心这些间隙层的绝缘被破坏。另外，上部屏蔽层31、侧面屏蔽层33、下部屏蔽层32相对的部分充当电容。在电容的容量很大的情况下，由于形成了低通滤波器，所以再现的高频特性被恶化。
为了避免上述绝缘被破坏的概率，并保持降低作为电容的容量，如图14所示，在侧面屏蔽层33的外侧，将上下屏蔽层的间隔拓宽为G3。间隔G3的厚度最好在100nm-1000nm的范围内适当选择。为了使屏蔽间隔增大到G3，在形成所述间隙层41、43时，仅在侧面屏蔽层的外侧重叠形成由铝等构成的间隙层42。期望侧面屏蔽层33的宽度52为100nm以下，10微米以下。上下屏蔽层相对部分的宽度越窄，则绝缘被破坏的概率越低，另外，虽然电容量降低，但太窄则难以制作，而且因为透磁率变低，而不能充分用作侧面屏蔽。
在侧面屏蔽层33的磁畴结构因记录元件所产生的记录磁场的影响而变形的情况下，磁电阻效应膜10的磁化状态由于从磁壁产生的磁场而变动较大，从而再现输出发生变动。为了稳定侧面屏蔽层33的磁畴结构，侧面屏蔽层33的结构如下是有效的，即，具有依次层叠铁磁性层、非磁性层、铁磁性层而形成的层叠膜，或具有依次层叠铁磁性层、反铁磁性层而形成的层叠膜，或具有依次层叠铁磁性层、非磁性层、反铁磁性层而形成的层叠膜。
图15中示出由依次层叠铁磁性层、非磁性层、铁磁性层而形成的层叠膜构成侧面屏蔽层33的例子。通过交替层叠由厚度为10nm的Ni80Fe20构成的铁磁性层331和由厚度为2nm的Ni80Cr20构成的非磁性层332而形成侧面屏蔽层33。非磁性层332也可由Ta形成。另外，也可由厚度从1nm到几个nm的Ir、Ru、Rh、或Cu形成。
图16中示出由依次层叠铁磁性层、非磁性层、反铁磁性层而形成的层叠膜构成侧面屏蔽层33的例子。通过以依次层叠由厚度为10nm的Ni80Fe20构成的铁磁性层336、由厚度为0.7nm的Cu构成的非磁性层337和由厚度为10nm的IrMn构成的反铁磁性层338为一个层叠单位，在层叠数次该单位后形成侧面屏蔽层33。反铁磁性层338也可使用PtMn或CrMnPt。另外，也可为了简化工艺而省略非磁性层337。
通过上述结构，即使在重复1000次记录再现动作的情况下，由于再现输出的变动幅度也在几个百分点以内，这在实际使用上是足够低的值。
实施例4
在上面的实施例3中，在侧面屏蔽层33的上下形成绝缘间隙层41、43。如图17所示，可省略绝缘间隙层中的上部间隙层43。通过省略，不仅使简化了工艺的磁头制作更容易，而且可使侧面屏蔽层33与上部屏蔽层31磁耦合。因此，可使侧面屏蔽层33的磁畴结构更稳定。
在本实施例的情况下，为了避免上部屏蔽层31与下部屏蔽层32之间的绝缘被破坏的概率增大，以及保持降低在此作为电容的容量，如图18所示，也期望在侧面屏蔽层33的外侧，拓宽上下屏蔽间隔，使其变为G3。G3的厚度可以为100nm-1000nm左右。
在本实施例的情况下，为了避免上部屏蔽层31与下部屏蔽层32之间的绝缘被破坏，可由高电阻率的软磁性材料形成侧面屏蔽层33。作为高电阻率软磁性材料，例如可使用1)由厚度为2nm左右的CoFe膜与使其自然氧化的CoFe氧化膜层叠而成的多层膜、2)由厚度为1.5nm左右的CoFe与铝膜交替层叠而成的不连续层叠膜、3)CoFe与铝的混合膜或Fe与SiO2的混合膜等。通过最佳化形成条件等，这些高电阻率的软磁性材料可将电阻率确保为1-10mΩ·cm左右的高值，并可将透磁率设定为100-1000左右的高值。另外，还可得到具有100mΩ·cm以上的高电阻率的膜。
在电阻率为100mΩ·cm以上的情况下，也可省略形成在侧面屏蔽层33与下部屏蔽层32之间的间隙层41。但是，此时，期望在其间形成分离层，以使磁电阻效应膜10与侧面屏蔽层33不直接接触。
实施例5
可使用此前的磁头来实现高记录密度的磁记录再现装置。图19中示出作为本发明一实施例的磁盘装置。
磁盘装置具备：用于磁记录信息的磁盘200；用于使其旋转的部件(例如主轴电机)420、用于将信号记录在磁盘200中、并从中再现信号的磁头(例如在衬底上层叠再现元件和记录元件的一体型薄膜磁头)100、支撑磁头的由弹性体构成的悬臂110、用于确定磁头100的位置的部件(例如托架致动器)410、以及装载记录再现信号处理电路的电路模块300等。
通过如上述构成磁头，即使在磁再现轨道宽度为100nm以下的窄磁道的情况下，也可使输出稳定地超过1mV。另外，即使在重复记录再现动作的情况下，也可得到稳定的再现输出。结果，可得到面记录密度为每平方英寸100G比特以上的磁盘装置。
图20放大表示磁盘装置中上浮在旋转磁盘200之上的磁头100的附近。位于磁头100的媒体相对面上的磁性金属层与磁盘200的磁性层之间的距离、即磁隙500为15nm。通过平衡由磁盘200旋转得到的浮力与支撑磁头100的悬臂110的压力来实现该距离。
为了减少磁盘装置的误动作，也可使记录元件的记录磁芯宽度53或54形成为与再现元件的磁再现轨道宽度相同或比其更宽。具体而言，使记录磁芯宽度与磁电阻效应膜的宽度Tw r加上磁头与媒体之间的磁隙d和侧面屏蔽-磁电阻效应膜间隔x的1/2之后的值(Twr+d+x/2)相等、或比其更宽。
在实施例1中，设面内方向用记录元件的记录磁芯宽度53为150nm，在实施例2中设垂直用记录元件的记录磁芯宽度54为130nm。在任一情况下，由于磁电阻效应膜10的宽度Twr为100nm，磁头与盘媒体间的磁隙d为15nm，侧面屏蔽-磁电阻效应膜间隔x为20nm，所以Twr+d+x/2为125nm。因为上述磁芯宽度53、54均大于此值，所以在再现输出变小的同时读取相邻写入的磁道的信号分量时，装置不会因磁头的位置确定误差等而误动作。
本发明提供一种磁记录再现装置，包括：磁头，所述磁头具有：记录元件，具备发生磁束的线圈和聚集所述磁束的一对磁芯；以预定间隔形成的一对磁屏蔽层；和经预定膜厚的导电层形成在该一对磁屏蔽层之间的磁电阻效应膜，所述磁电阻效应膜具有按第一铁磁性层、非磁性层、第二铁磁性层、反铁磁性层的顺序形成的层叠膜，或按反铁磁性层、第二铁磁性层、非磁性层、第一铁磁性层之间的顺序形成的层叠膜；形成在所述磁电阻效应膜在轨道宽度方向上的两侧面上的一对侧面磁屏蔽层；使该侧面磁屏蔽层与所述磁电阻效应膜在轨道宽度方向上的端部之间的间隔窄于所述一对上下部磁屏蔽层之间的间隔的2倍的再现元件；和记录再现动作控制部件，用于在根据输入的信号，使用所述磁头将信息记录在媒体上的同时，根据来自所述磁记录头的输出信号，再现信息。
本发明也提供这样一种磁记录再现装置，包括：磁头，所述磁头具有：记录元件，具备发生磁束的线圈和聚集所述磁束的一对磁芯；以预定间隔形成的一对磁屏蔽层；和经预定膜厚的导电层形成在该一对磁屏蔽层之间的磁电阻效应膜，所述磁电阻效应膜具有按第一铁磁性层、非磁性层、第二铁磁性层、反铁磁性层的顺序形成的层叠膜，或按反铁磁性层、第二铁磁性层、非磁性层、第一铁磁性层之间的顺序形成的层叠膜；与形成所述磁电阻效应膜的位置上的所述磁屏蔽层的间隔相比，在所述磁电阻效应膜的轨道宽度方向外侧未形成所述磁电阻效应膜的位置上的所述磁屏蔽层之间的间隔更窄，由此该磁屏蔽层的一部分也存在于所述第一铁磁性层在轨道宽度方向上的延长线上；使存在于所述延长线上的所述磁屏蔽层与所述第一铁磁性层的磁道端部之间的间隔窄于形成所述磁电阻效应膜的位置上的所述磁屏蔽层之间的间隔的2倍的再现元件；和记录再现动作控制部件，用于在根据输入的信号，使用所述磁头将信息记录在媒体上的同时，根据来自所述磁记录头的输出信号，再现信息。
所述磁头具有与所述媒体相对的面(air bearing surface)，在构成所述记录元件的所述磁芯在该与媒体相对的面中的宽度中，较窄一方的磁芯宽度与所述磁电阻效应膜的宽度Twr加上所述磁记录头与所述媒体间的磁隙d和所述间隔x的1/2的值(Twr+d+x/2)相等、或比其更宽。
如上所述，根据本发明，在磁电阻效应膜的轨道宽度方向两侧面形成一对侧面磁屏蔽层，并通过适当地设定侧面磁屏蔽层与磁电阻效应膜的轨道宽度方向端部的间隔，使磁电阻效应膜引起的再现元件的侧面读取小于根据屏蔽间隔和磁隙规定的理论值，具体而言，比上下磁屏蔽层的间隔的2倍还窄，更好是，通过形成侧面磁屏蔽层与磁电阻效应膜的轨道宽度方向端部的间隔小于上下磁屏蔽层的间隔，即使是100nm级的窄轨道宽度，也可减小侧面读取，并提供容易制作的对应于窄磁道的磁记录头。由此，可实现具有较高的面记录密度的磁记录再现装置。
另外，因为无论对应窄磁道与否，都能将磁电阻效应膜的宽度拓宽对应于侧面读取所变小的部分，所以即使为窄磁道也可提供高灵敏度的磁记录头。从而，可提供记录密度高但误动作少的磁记录再现装置。

Claims (16)

1、一种磁头，其特征在于所述磁头包括：
以预定间隔形成的一对上部和下部磁屏蔽层；
在该一对上下磁屏蔽层之间，与所述上下磁屏蔽层间隔预定距离而形成的磁电阻效应膜；和
电耦合在该磁电阻效应膜上的一对电极，
其中在所述磁电阻效应膜在轨道宽度方向上的两侧面上，形成一对侧面磁屏蔽层，
设定所述侧面磁屏蔽层与所述磁电阻效应膜在轨道宽度方向上的端部之间的间隔，以使所述磁电阻效应膜产生的再现元件的侧面读取小于由所述屏蔽间隔与磁隙规定的值。
2、根据权利要求1所述的磁头，其特征在于：
所述侧面磁屏蔽层与所述磁电阻效应膜在轨道宽度方向上的端部之间的间隔窄于所述一对上下磁屏蔽层之间的间隔的2倍。
3、根据权利要求2所述的磁头，其特征在于：
所述侧面磁屏蔽层与所述磁电阻效应膜在轨道宽度方向上的端部之间的间隔窄于所述一对上下磁屏蔽层之间的间隔。
4、一种磁头，其特征在于所述磁头包括：
以预定间隔形成的一对上部和下部磁屏蔽层；
在该一对上下磁屏蔽层之间，与所述上下磁屏蔽层间隔预定距离而形成的磁电阻效应膜；和
电耦合在该磁电阻效应膜上的一对电极，
其中在所述磁电阻效应膜在轨道宽度方向上的两侧面上，形成一对侧面磁屏蔽层，
该侧面磁屏蔽层与所述磁电阻效应膜在轨道宽度方向上的端部之间的间隔窄于所述上部磁屏蔽层与所述下部磁屏蔽层之间间隔的2倍。
5、根据权利要求1或4所述的磁头，其特征在于：
所述磁电阻效应膜具有按第一铁磁性层、非磁性层、第二铁磁性层、反铁磁性层的顺序形成的层叠膜，或按反铁磁性层、第二铁磁性层、非磁性层、第一铁磁性层的顺序形成的层叠膜。
6、根据权利要求1或4所述的磁头，其特征在于：
所述一对侧面磁屏蔽层形成在所述第一铁磁性层在轨道宽度方向上的延长线上。
7、根据权利要求1或4所述的磁头，其特征在于：
所述一对电极层叠在一起以经金属膜或不经金属膜而直接与所述磁电阻效应膜接合，并且检测电流沿所述磁电阻效应膜的膜厚方向流过。
8、根据权利要求1或4所述的磁头，其特征在于：
所述侧面磁屏蔽层具有依次层叠铁磁性层、非磁性层、铁磁性层而形成的层叠膜，或具有依次层叠铁磁性层、反铁磁性层而形成的层叠膜，或具有依次层叠铁磁性层、非磁性层、反铁磁性层而形成的层叠膜。
9、一种磁头，其特征在于所述磁头包括：
以预定间隔形成的一对磁屏蔽层；和
在该一对磁屏蔽层之间，经预定膜厚的导电层而形成的磁电阻效应膜，
所述磁电阻效应膜具有按第一铁磁性层、非磁性层、第二铁磁性层、反铁磁性层的顺序形成的层叠膜，或按反铁磁性层、第二铁磁性层、非磁性层、第一铁磁性层的顺序形成的层叠膜，
与形成所述磁电阻效应膜的位置上的所述磁屏蔽层之间的间隔相比，在所述磁电阻效应膜的轨道宽度方向外侧未形成所述磁电阻效应膜的位置上的所述磁屏蔽层之间的间隔更窄，由此该磁屏蔽层的一部分也存在于所述第一铁磁性层在轨道宽度方向的延长线上，
存在于所述延长线上的所述磁屏蔽层与所述第一铁磁性层的磁道端部之间的间隔窄于形成所述磁电阻效应膜的位置上的所述磁屏蔽层之间的间隔的2倍。
10、根据权利要求9所述的磁头，其特征在于：
所述一对磁屏蔽层中的至少一个具有依次层叠铁磁性层、非磁性层、铁磁性层而形成的层叠膜，或具有依次层叠铁磁性层、反铁磁性层而形成的层叠膜，或具有依次层叠铁磁性层、非磁性层、反铁磁性层而形成的层叠膜。
11、根据权利要求9所述的磁头，其特征在于：
用于稳定化所述第一铁磁性层的磁畴结构的磁畴控制层经非磁性层层叠在所述第一铁磁性层上。
12、根据权利要求11所述的磁头，其特征在于：
所述磁畴控制层具有铁磁性层与反铁磁性层的层叠结构。
13、根据权利要求9所述的磁头，其特征在于：
所述磁电阻效应膜的轨道宽度为100nm以下。
14、一种磁记录再现装置，包括：
磁头，所述磁头具有：记录元件，具备发生磁束的线圈和聚集所述磁束的一对磁芯；以预定间隔形成的一对磁屏蔽层；和经预定膜厚的导电层形成在该一对磁屏蔽层之间的磁电阻效应膜，所述磁电阻效应膜具有按第一铁磁性层、非磁性层、第二铁磁性层、反铁磁性层的顺序形成的层叠膜，或按反铁磁性层、第二铁磁性层、非磁性层、第一铁磁性层之间的顺序形成的层叠膜；形成在所述磁电阻效应膜在轨道宽度方向上的两侧面上的一对侧面磁屏蔽层；使该侧面磁屏蔽层与所述磁电阻效应膜在轨道宽度方向上的端部之间的间隔窄于所述一对上下部磁屏蔽层之间的间隔的2倍的再现元件；和
记录再现动作控制部件，用于在根据输入的信号，使用所述磁头将信息记录在媒体上的同时，根据来自所述磁记录头的输出信号，再现信息。
15、一种磁记录再现装置，包括：
磁头，所述磁头具有：记录元件，具备发生磁束的线圈和聚集所述磁束的一对磁芯；以预定间隔形成的一对磁屏蔽层；和经预定膜厚的导电层形成在该一对磁屏蔽层之间的磁电阻效应膜，所述磁电阻效应膜具有按第一铁磁性层、非磁性层、第二铁磁性层、反铁磁性层的顺序形成的层叠膜，或按反铁磁性层、第二铁磁性层、非磁性层、第一铁磁性层之间的顺序形成的层叠膜；与形成所述磁电阻效应膜的位置上的所述磁屏蔽层的间隔相比，在所述磁电阻效应膜的轨道宽度方向外侧未形成所述磁电阻效应膜的位置上的所述磁屏蔽层之间的间隔更窄，由此该磁屏蔽层的一部分也存在于所述第一铁磁性层在轨道宽度方向上的延长线上；使存在于所述延长线上的所述磁屏蔽层与所述第一铁磁性层的磁道端部之间的间隔窄于形成所述磁电阻效应膜的位置上的所述磁屏蔽层之间的间隔的2倍的再现元件；和
记录再现动作控制部件，用于在根据输入的信号，使用所述磁头将信息记录在媒体上的同时，根据来自所述磁记录头的输出信号，再现信息。
16、根据权利要求14或15所述的磁记录再现装置，其特征在于：
所述磁头具有与所述媒体相对的面，在构成所述记录元件的所述磁芯在该与媒体相对的面中的宽度中，较窄一方的磁芯宽度与所述磁电阻效应膜的宽度Twr加上所述磁记录头与所述媒体间的磁隙d和所述间隔x的1/2的值(Twr+d+x/2)相等、或比其更宽。
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