JP2001307307A - トンネル磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気ディスク装置 - Google Patents

トンネル磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気ディスク装置

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JP2001307307A JP2000118447A JP2000118447A JP2001307307A JP 2001307307 A JP2001307307 A JP 2001307307A JP 2000118447 A JP2000118447 A JP 2000118447A JP 2000118447 A JP2000118447 A JP 2000118447A JP 2001307307 A JP2001307307 A JP 2001307307A
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幸司 島沢
Takeshi Umehara
剛 梅原
Satoru Araki
悟 荒木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】フリー層に印加されるバイアス磁界を増強し得
るＴＭＲ素子を提供する。 【解決手段】強磁性トンネル効果膜１は、トンネルバリ
ア層１１がフリー層１２とピンド層１３とによって挟ま
れた構造を有する。磁気バイアス手段２１、２３、２４
は、フリー層１２にバイアス磁界ＦＸを印加する。第１
の導電層Ａまたは第２の導電層Ｂの少なくとも一方は、
自己に流れるセンス電流ＩＳにより、バイアス磁界ＦＸ
と同一方向の磁界成分ＦＸ１、ＦＸ２を生じさせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル磁気抵抗
効果素子（以下ＴＭＲ素子と称する）、薄膜磁気ヘッ
ド、磁気ヘッド装置及び磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハードディスク（ＨＤＤ）の高密度化に
伴い、高感度、高出力のヘッドが要求されている。ＴＭ
Ｒ素子はこの要求に応えるものとして注目されている。
ＴＭＲ素子は、強磁性層／トンネルバリア層／強磁性層
という多層構造からなる強磁性トンネル効果膜を利用し
ている。強磁性トンネル効果とは、トンネルバリア層を
挟む一対の強磁性層間に電流を流す場合に、トンネルバ
リア層を流れるトンネル電流が、両方の強磁性層の磁化
の相対角度に依存して変化する現象を言う。この場合の
トンネルバリア層は、薄い絶縁膜であって、トンネル効
果によりスピンを保存しながら電子が通過できるもので
ある。
【０００３】ＴＭＲ素子においては、１２％以上の抵抗
変化率△Ｒ／Ｒを示すことが報告されている。このよう
なＴＭＲ素子は、スピンバルブ膜（Spin Valve膜、以下
ＳＶ膜と称する）を用いたセンサに代わる次世代のセン
サとして期待されているものの、磁気ヘッドヘの応用は
まだ始まったばかりであり、当面の課題の一つとしてＴ
ＭＲ特性を最大限生かせる新規なヘッド構造の開発が挙
げられる。すなわち、強磁性トンネル効果膜そのもの
が、積層膜の厚さ方向に電流を流す幾何学的構造をとる
ために、従来提案されていない新しいヘッド構造の設計
が要求される。
【０００４】ＴＭＲ素子を磁気ヘッド構造に応用した従
来例は、U.S.P.5,729,410、U.S.P.5,898,547、U.S.P.5,
898,548、U.S.P.5,901,018などに記載されている。これ
らの公報では、主として超高密度記録に対応できるよう
に技術的な改善が提案されている。しかしながら、超高
密度記録に対するＴＭＲ磁気ヘッドの開発要求は、より
高度なものとなり、従来にも増して高性能であるＴＭＲ
磁気ヘッドの提案が待ち望まれている。
【０００５】例えば、ＴＭＲ素子を薄膜磁気ヘッドの読
み取り素子として用いる場合、フリー層へバイアス磁界
を印加する手段をどのように構成するかは、安定動作を
確保するために、極めて重要である。ＴＭＲ素子の場
合、電流は膜面垂直に流れるため、ＧＭＲヘッドと同様
に素子端部にハードマグネットを接触させると、ＴＭＲ
素子がハードマグネットによって短絡されてしまい、ト
ンネルバリア層に電流が流れなくなる。その結果ＴＭＲ
変化率が得られなくなり、ヘッド出力が得られなくなる
という問題が発生する。
【０００６】このようなことを避けるため、U.S.P.5,72
9,410は、ハードマグネットとＴＭＲ素子の間を薄い絶
縁層で絶縁する構造を開示している。また、本発明者ら
は、フラックスプローブ部を構成する軟磁性膜をＴ状の
形状とし、フラックスプローブ部の基部を、トラック幅
方向に延長し、強磁性トンネル効果膜よりも幅の広い形
状とし、その両端部分にハードマグネットもしくは反強
磁性層を形成する構造を提案した（特願平１１ー１７１
８６９号）。
【０００７】しかしながら、記録の高密度化に伴い、メ
ディアに記録される磁気的な記録パターンが縮小され、
それに伴い、再生ヘッドに搭載するＴＭＲ素子の面積も
縮小しなくてはならない。例えば、４０Gbspiの記録密
度に適応させるためには、ＴＭＲ素子は０．４×０．４
（μｍ2）程度のサイズにまで縮小しなくてはならな
い。当然、フリー層にバイアス磁界を印加するハードマ
グネットや反強磁性膜のサイズも小さくならざるを得
ず、上述した先行技術を適用したとしても、フリー層に
十分なバイアス磁界を印加することが困難になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、超高
密度記録に適用できるＴＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁
気ヘッド装置及び磁気ディスク装置を提供することにあ
る。
【０００９】本発明のもう一つの課題は、フリー層に印
加されるバイアス磁界を増強し得るＴＭＲ素子、薄膜磁
気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気ディスク装置を提供
することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明に係るＴＭＲ素子は、強磁性トンネル
効果膜と、磁気バイアス手段と、第１の導電層と、第２
の導電層とを含む。
【００１１】前記強磁性トンネル効果膜は、トンネルバ
リア層を、フリー層とピンド層とによって挟んだ構造を
有する。前記磁気バイアス手段は、前記フリー層にバイ
アス磁界を印加する。
【００１２】前記第１の導電層は、前記強磁性トンネル
効果膜の一面側に配置され前記強磁性トンネル効果膜に
電気的に導通し、前記第２の導電層は、前記強磁性トン
ネル効果膜の他面側に配置され前記強磁性トンネル効果
膜に電気的に導通する。
【００１３】前記第１の導電層または第２の導電層の少
なくとも一方は、自己に流れるセンス電流により、前記
バイアス磁界と同一方向の磁界成分を生じさせる。
【００１４】本発明に係るＴＭＲ素子は、フリー層／ト
ンネルバリア層／ピンド層という多層構造からなる強磁
性トンネル効果膜を有しており、トンネルバリア層を挟
むフリー層とピンド層との間に電流を流した場合、トン
ネルバリア層を流れるトンネル電流が、フリー層及びピ
ンド層の間の磁化の相対角度に依存して変化する（ＴＭ
Ｒ効果）。ピンド層の磁化の方向は固定であるが、フリ
ー層の磁化の方向は、外部磁界に応じて変化する。従っ
て、ＴＭＲ素子に流れる電流またはその変化率を検出す
ることにより、外部磁界を検出することができる。
【００１５】本発明に係るＴＭＲ素子は、磁気バイアス
手段を含む。磁気バイアス手段は、前記フリー層にバイ
アス磁界を印加する。これにより、フリー層におけるバ
ルクハウゼンノイズを除去し、高品質の検出信号を得る
ことができる。
【００１６】本発明に係るＴＭＲ素子は、第１の導電層
と、第２の導電層とを含む。前記第１の導電層は、前記
強磁性トンネル効果膜の一面側に配置され前記強磁性ト
ンネル効果膜に電気的に導通し、電極層及び磁気シール
ド層として兼用される。前記第２の導電層は、前記強磁
性トンネル効果膜の他面側に配置され前記強磁性トンネ
ル効果膜に電気的に導通する。従って、第１及び第２の
導電層により、強磁性トンネル効果膜１にセンス電流を
供給することができる。
【００１７】前記第１の導電層または第２の導電層の少
なくとも一方は、自己に流れるセンス電流により、前記
バイアス磁界と同一方向の磁界成分を生じさせる。従っ
て、第１の導電層または第２の導電層に流れるセンス電
流の作る磁界を利用して、フリー層に印加すべきバイア
ス磁界を増強することができる。
【００１８】このため、高密度記録に対応して、ＴＭＲ
素子の面積が縮小され、それに追従して、フリー層にバ
イアス磁界を印加するハードマグネットや反強磁性膜の
サイズが縮小された場合も、フリー層に十分なバイアス
磁界を印加することが可能になる。
【００１９】本発明は、また、強磁性トンネル効果膜に
電流を流すための電極構造、強磁性トンネル効果膜に対
するシールド構造、更には、ＴＭＲ素子を読み出し素子
として用いた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを用
いた磁気ヘッド装置及び磁気ディスク装置についても開
示する。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係るＴＭＲ素子の
一実施例を示す斜視図、図２は図１に示したＴＭＲ素子
の部分拡大平面図、図３は図１、図２に示したＴＭＲ素
子の正面断面図、図４は図３の４ー４線に沿った断面図
である。これらの図は、本発明の特徴部分を容易に理解
できるように、誇張して図示されている。図３及び図４
において、ハッチングで示された部分の周囲は、セラミ
ックス等でなる非磁性絶縁層によって覆われている。
【００２１】図示されたＴＭＲ素子は、強磁性トンネル
効果膜１と、磁気バイアス手段２１、２３、２４と、第
１の導電層Ａと、第２の導電層Ｂとを含む。
【００２２】図３、４を参照すると、強磁性トンネル効
果膜１は、トンネルバリア層１１と、フリー層１２と、
ピンド層１３とを含む。トンネルバリア層１１は、フリ
ー層１２とピンド層１３とによって挟まれている。
【００２３】フリー層１２は、磁気情報である外部磁場
に応答して磁化の向きが変化する。また、ピンド層１３
は、その磁化方向が一定方向を向くようにピン止めされ
ている。そのため、通常、ピンド層１３の磁化をピンニ
ングするためのピン止め層１４が、ピンド層１３のトン
ネルバリア層１１と接する側と反対の面に積層される。
図示実施例において、強磁性トンネル効果膜１は、フリ
ー層１２、トンネルバリア層１１及びピンド層１３の順
に積層されている。
【００２４】フリー層１２の厚さは、特に限定されない
が、１〜８ｎｍ、好ましくは、１〜６ｎｍ、より好まし
くは１〜４ｎｍの範囲に設定するのがよい。この厚さ
が、１ｎｍ未満となると、バイアス磁界誘導層２１の幅
方向の幅Ｌｍを十分な大きさとすることが成膜技術上、
困難になる。また、この厚さが５０ｎｍを超えると、フ
リー層１２内部の特性のばらつきにより、電子スピン分
極率の分散が生じ、結果的にＴＭＲ変化率が減少してし
まうという不都合が生じる。
【００２５】フリー層１２やピンド層１３を構成する材
質は、高いＴＭＲ変化率が得られる高スピン分極材料が
好ましく、例えば、Fe、Co、Ni、FeCo、NiFe、CoZrNb、
FeCoNi等が用いられる。これらは２層以上の積層体であ
ってもよい。フリー層１２の膜厚は、前述したように１
〜８ｎｍ、好ましくは１〜４ｎｍとされる。膜厚が厚く
なりすぎると、出力が低下する傾向があり、また、膜厚
が薄くなりすぎると、磁気特性が不安定となりヘッド動
作時のノイズが増大するという不都合が生じる。ピンド
層１３の膜厚は、１〜１０ｎｍ、好ましくは２〜５ｎｍ
とされる。膜厚が厚くなりすぎると、ピン止め層１４に
よる磁化のピンニングが弱まり、また、膜厚が薄くなり
すぎると、ＴＭＲ変化率が減少する傾向が生じる。
【００２６】ピンド層１３の磁化をピン止めするピン止
め層１４は、そのピン止め機能を果たすものであれば、
特に限定されないが、通常、反強磁性材料が用いられ
る。厚さは、通常、６０〜５ｎｍ程度とされる。
【００２７】トンネルバリア層１１は、A1203、NiO、Gd
O、MgO、Ta2O5、MoO2、TiO2、WO2等から構成される。ト
ンネルバリア層１１の厚さは、素子の低抵抗化のためで
きるだけ薄いことが望ましいが、あまり薄すぎてピンホ
ールが生じるとリーク電流がながれてしまい好ましくな
い。一般には、０．５〜２ｎｍ程度とされる。
【００２８】本発明において、フリー層１２を、例え
ば、NiFe層（厚さ２ｎｍ）／Ru層（厚さ０．７ｎｍ）／
NiFe層（厚さ２．５ｎｍ）の３層積層体で例示される合
成フェリ磁石（synthetic ferrimagnet）とすることも
好ましい態様の一つである。この場合には、上下のNiFe
層およびNiFe層の磁化方向はそれぞれ、互いに逆方向と
なる。合成フェリ磁石を用いた場合、実効的なフリー層
１２の厚さを薄く設定することができるため、磁場感度
が向上し、出力が大きくなるというメリットがある。ま
た、このような合成フェリ磁石は、ピンド層１３にも適
用できる。
【００２９】上記強磁性トンネル効果膜１において、ト
ンネルバリア層１１を挟むフリー層１２とピンド層１３
との間にセンス電流ＩＳを流した場合、トンネルバリア
層１１を流れるトンネル電流が、フリー層１２及びピン
ド層１３の間の磁化の相対角度に依存して変化する。ピ
ンド層１３の磁化の方向は固定であるが、フリー層１２
の磁化の方向は、外部磁界に応じて変化する。従って、
ＴＭＲ素子に流れる電流またはその変化率を検出するこ
とにより、外部磁界を検出することができる。
【００３０】磁気バイアス手段２１、２３、２４は、フ
リー層１２にバイアス磁界ＦＸを印加するものであっ
て、実施例では、バイアス磁界誘導層２１と、バイアス
付与手段２３、２４とを有する。強磁性トンネル効果膜
１はバイアス磁界誘導層２１の一面に付着されている。
実施例では、強磁性トンネル効果膜１は、フリー層１
２、トンネルバリア層１１及びピンド層１３の順に積層
されているので、フリー層１２がバイアス磁界誘導層２
１の一面に接することになる。バイアス磁界誘導層２１
は、バイアス磁界ＦＸの方向Ｘで見た幅が強磁性トンネ
ル効果膜１の幅よりも大きくなっている。
【００３１】バイアス付与手段２３、２４は、バイアス
磁界ＦＸの方向Ｘで見て、バイアス磁界誘導層２１の両
端に、強磁性トンネル効果膜１から間隔を隔てて、備え
られている。バイアス付与手段２３、２４によって発生
されたバイアス磁界ＦＸは、バイアス磁界誘導層２１を
介して、フリー層１２に印加される。バイアス付与手段
２３、２４は、高保磁力材料、反強磁性材料、または反
強磁性層と少なくとも一層の強磁性層との積層体から構
成され得る。
【００３２】第１の導電層Ａは、強磁性トンネル効果膜
１の一面側に配置され、強磁性トンネル効果膜１に電気
的に導通する。第２の導電層Ｂは、強磁性トンネル効果
膜１の他面側に配置され、強磁性トンネル効果膜１に電
気的に導通する。従って、第１及び第２の導電層Ａ、Ｂ
により、強磁性トンネル効果膜１にセンス電流ＩＳを供
給することができる。
【００３３】実施例の場合、強磁性トンネル効果膜１
が、フリー層１２、トンネルバリア層１１及びピンド層
１３の順に積層され、ピンド層１３の上にピン止め層１
４を積層した構造となっており、この構造を有する強磁
性トンネル効果膜１をバイアス磁界誘導層２１の一面に
付着させた構造となっているので、第１の導電層Ａがフ
リー層１２に接するバイアス磁界誘導層２１に接し、第
２の導電層Ｂがピン止め層１４に接する構造となる。
【００３４】第１の導電層Ａまたは第２の導電層Ｂの少
なくとも一方は、自己に流れるセンス電流ＩＳにより、
バイアス磁界ＦＸと同一方向の磁界成分ＦＸ１またはＦ
Ｘ２を生じさせる。従って、第１の導電層Ａまたは第２
の導電層Ｂに流れるセンス電流ＩＳの作る磁界成分ＦＸ
１またはＦＸ２を利用して、フリー層１２に印加すべき
バイアス磁界ＦＸを増強することができる。
【００３５】このため、高密度記録に対応して、ＴＭＲ
素子の面積が縮小され、それに追従して、フリー層１２
にバイアス磁界ＦＸを印加するハードマグネットや反強
磁性膜のサイズが縮小された場合も、フリー層１２に十
分なバイアス磁界ＦＸを印加することが可能になる。
【００３６】図示実施例において、第１の導電層Ａ及び
第２の導電層Ｂの両者が、自己に流れるセンス電流ＩＳ
により、バイアス磁界ＦＸと同一方向の磁界成分ＦＸ
１、ＦＸ２を生じさせる。従って、第１の導電層Ａに流
れるセンス電流ＩＳの作る磁界成分ＦＸ１、及び、第２
の導電層Ｂに流れるセンス電流ＩＳの作る磁界成分ＦＸ
Ｉを利用して、フリー層１２に印加すべきバイアス磁界
ＦＸを増強することができる。
【００３７】次に、図２〜図４を参照し、具体的な構造
とともに、電流磁界成分ＦＸ１、ＦＸ２の発生メカニズ
ムについて説明する。図２は、前述したように、図１に
図示したＴＭＲ素子の平面図であるから、図２に図示さ
れた各部は、立体的構造を持つＴＭＲ素子の平面投影と
して表現されている。例えば、参照符号X、Y、XY1、XY
2、IX1、IX2、IY1、IY2、DX1、DX2、α1、α2等は、全
て、平面投影として表示されている。以下の説明で、上
述した参照符号に言及するときは、全て平面投影による
ものである。
【００３８】図２〜図４を参照すると、第１の導電層Ａ
は、第１の電極／磁気シールド部２５、２７と、第１の
リード電極部２９１とを含んでいる。第１の電極／磁気
シールド部２５、２７は、電極層２５と、磁気シールド
層２７とを含む。電極層２５の一面がバイアス磁界誘導
層２１に面接触し、電極層２５の他面が磁気シールド層
２７の一面に面接触する構造となっている。従って、第
１の導電層Ａは電極層及び磁気シールド層として兼用さ
れる。
【００３９】第２の導電層Ｂも、第２の電極／磁気シー
ルド部２６、２８と、第２のリード電極部２９２とを含
んでいる。第２の電極／磁気シールド部２６、２８は、
電極層２６と、磁気シールド層２８とを含み、電極層２
６の一面がピン止め層１４の一面に面接触し、電極層２
６の他面が磁気シールド層２８の一面に面接触する構造
となっている。従って、第２の導電層Ｂも電極層及び磁
気シールド層として兼用される。
【００４０】第１のリード電極部２９１は、第１の電極
／磁気シールド部２５、２７を構成する電極層２５に電
気的に連続する。第１のリード電極部２９１は、第１の
電極／磁気シールド部２５、２７に流れるセンス電流Ｉ
Ｓがバイアス磁界ＦＸと同一方向の磁界成分ＦＸ１を生
じさせる位置において、第１の電極／磁気シールド部２
５、２７の一部に電気的に連続する。
【００４１】より具体的には、第１のリード電極部２９
１は、バイアス磁界ＦＸの方向Ｘと直交する強磁性トン
ネル効果膜１の中心線Ｙから、バイアス磁界ＦＸの方向
Ｘに、距離ＤＸ１だけ離れた位置において、第１の電極
／磁気シールド部２５、２７の上縁（図において）の一
部に、第１の電極／磁気シールド部２５、２７の幅より
も十分に短い限定された境界長Ｌ１を有して、電気的に
連続する。第１のリード電極部２９１は第１の電極／磁
気シールド部２５、２７と同一の連続膜として形成して
もよいし、異なる膜として形成してもよい。距離ＤＸ１
は、前述したように、平面に投影された距離である。
【００４２】これにより、第１の電極／磁気シールド部
２５、２７及び第１のリード電極部２９１の間に生じる
境界線上に、境界長Ｌ１の中点として設定された第１の
中心点Ｐ１と、強磁性トンネル効果膜１に設定された中
心点Ｐ０とを結ぶ線分ＸＹ１が、バイアス磁界ＦＸの方
向Ｘに引かれた線分に対して、平面角α１で交差するよ
うになる。本発明において、平面角とは、平面に投影さ
れた角度であって０°以上９０°以下の範囲にある角度
を言う。即ち、平面角α１は０°≦α１≦９０°の角度
範囲において表現される。
【００４３】上記構成において、第１の中心点Ｐ１から
強磁性トンネル効果膜１の中心点Ｐ０に引かれた線分
（最短距離）ＸＹ１に沿って流れるセンス電流ＩＳを想
定した場合、センス電流ＩＳはバイアス磁界ＦＸに平行
な方向Ｘの電流成分ＩＸ１と、バイアス磁界ＦＸに垂直
な方向Ｙの電流成分ＩＹ１とに分解して考えることがで
きる。電流成分ＩＹ１は、図３に示すように、バイアス
磁界ＦＸと同一の方向Ｘの電流磁界成分ＦＸ１を生じさ
せる。このため、磁界成分ＦＸＩを利用して、フリー層
１２に印加すべきバイアス磁界ＦＸを増強することがで
きる。
【００４４】実施例の場合、第２のリード電極部２９２
は、第２の電極／磁気シールド部２６、２８を構成する
電極層２６に電気的に連続する。第２のリード電極部２
９２は、第２の電極／磁気シールド部２６、２８に流れ
るセンス電流ＩＳがバイアス磁界ＦＸと同一方向の磁界
成分ＦＸ２を生じさせる位置において、第２の電極／磁
気シールド部２６、２８の一部に電気的に連続する。
【００４５】より具体的には、第２のリード電極部２９
２は、バイアス磁界ＦＸの方向Ｘと直交する強磁性トン
ネル効果膜１の中心線Ｙから、バイアス磁界ＦＸの方向
Ｘに、距離ＤＸ２だけ離れた位置において、第２の電極
／磁気シールド部２６、２８の一部に、第２の電極／磁
気シールド部２６、２８の幅よりも十分に短い限定され
た境界長Ｌ２を有して、電気的に連続する。第２のリー
ド電極部２９２は第１の電極／磁気シールド部２５、２
７と同一の連続膜として形成してもよいし、異なる膜と
して形成してもよい。
【００４６】これにより、第２の電極／磁気シールド部
２６、２８及び第２のリード電極部２９２の間に生じる
境界線上に、境界長Ｌ２の中点として設定された第２の
中心点Ｐ２と、強磁性トンネル効果膜１に設定された中
心点Ｐ０とを結ぶ線分ＸＹ２が、バイアス磁界ＦＸの方
向Ｘに引かれた線分に対して、平面角α２で交差するよ
うになる。
【００４７】上記構成において、第２の中心点Ｐ２から
強磁性トンネル効果膜１の中心点Ｐ０に引かれた線分
（最短距離）ＸＹ２に沿って流れるセンス電流ＩＳを想
定した場合、センス電流ＩＳは、バイアス磁界ＦＸに平
行な方向Ｘの電流成分ＩＸ２と、バイアス磁界ＦＸに垂
直な方向Ｙの電流成分ＩＹ２とに分解して考えることが
できる。電流成分ＩＹ２は、図３に示すように、バイア
ス磁界ＦＸと同一の方向Ｘの電流磁界成分ＦＸ２を生じ
る。このため、磁界成分ＦＸＩを利用して、フリー層１
２に印加すべきバイアス磁界ＦＸを増強することができ
る。平面角α１、α２は５°以上であればよい。
【００４８】第１の電極／磁気シールド部２５、２７に
対する第１のリード電極部２９１の接続位置、及び、第
２の電極／磁気シールド部２６、２８に対する第２のリ
ード電極部２９２の接続位置は、第１の導電層Ａ、及
び、第２の導電層Ｂに流れるセンス電流により、バイア
ス磁界Ｆ１と同一方向の磁界成分ＦＸ１、ＦＸ２を生じ
させることができる位置であればよい。図１〜図４に示
した実施例では、 第１のリード電極部２９１、及び、
第２のリード電極部２９２は、中心線Ｙの両側に分けて
配置されている。この配置によれば、第１の導電層Ａ及
び第２の導電層Ｂの両者において、バイアス磁界ＦＸと
同一の方向Ｘの電流磁界成分ＦＸ１、ＦＸ２を生じさせ
得ることは、前述した通りである。
【００４９】図１〜図４に図示されたＴＭＲ素子は、バ
イアス磁界誘導層２１を含み、バイアス磁界誘導層２１
により、フリー層１２にバイアス磁界ＦＸを印加するか
ら、フリー層１２におけるバルクハウゼンノイズを除去
し、高品質の検出信号を得ることができる。バイアス磁
界誘導層２１は、バイアス磁界ＦＸの方向Ｘで見た幅が
強磁性トンネル効果膜１の幅よりも大きくなっているか
ら、バイアス磁界誘導層２１の幅方向の両端部分に、強
磁性トンネル効果膜１から間隔を隔てて、バイアス付与
手段２３、２４を形成することができる。このため、バ
イアス付与手段２３、２４によるフリー層１２ーピンド
層１３間の電気的ショート等を回避することができる。
【００５０】強磁性トンネル効果膜１とバイアス付与手
段２３、２４との間の間隔は、ＴＭＲ変化率を実質的に
低下させないようにするために所定範囲に定めることが
望ましい。好ましい態様として実験的に見出された数値
を挙げるならば、前記間隔は、０．０２μｍ以上、特
に、０．０２μｍ以上０．３μｍ以下の範囲、さらには
０．０２μｍ以上０．１５μｍ未満の範囲とすることが
好ましい。
【００５１】間隔の値が、０．０２μｍ未満となると、
ＴＭＲ変化率が低下する傾向にある。この一方で、この
Ｇ値が大きくなり過ぎて、０．３μｍを超えると、有効
トラック幅が広がってしまい高記録密度化への将来の要
求に合致しなくなる傾向が生じる。
【００５２】また、上記の実施の形態において、バイア
ス付与手段２３、２４は、フリー層１２の両端部の上側
に配置されているが、これに限定されることなく下側に
配置してもよい。
【００５３】更に、バイアス磁界誘導層２１は、一端が
フラックスプローブ部２２１を構成する。このフラック
スプローブ部２２１はバイアス磁界誘導層２１から突出
している。外部磁界は、フラックスプローブ部２２１か
らバイアス磁界誘導層２１に導入され、更にフリー層１
２に印加される。従って、薄膜磁気ヘッドへの適用等に
おいて、フラックスプローブ部２２１を空気ベアリング
面ＡＢＳに位置させ、強磁性トンネル効果膜１は、空気
ベアリング面ＡＢＳから引っ込んだ位置に配置すること
ができる。このため、研磨加工時、もしくは研磨加工後
において、トンネルバリア層１１に電気的ショートが発
生するのを回避することができる。
【００５４】フラックスプローブ部２２１は、その幅
が、バイアス磁界誘導層２１の幅よりも狭く、バイアス
磁界誘導層２１から突出しているから、当該ＴＭＲ素子
を、薄膜磁気ヘッドの読み取り素子として用いた場合、
ヘッドの再生トラック幅はフラックスプローブ部２２１
の幅で決定される微小値に設定できる。
【００５５】強磁性トンネル効果膜１の幅は、フラック
スプローブ部２２１の幅と等しいかあるいは大きく、か
つ、バイアス磁界誘導層２１の幅よりも小さく設定され
ている。バイアス磁界誘導層２１の幅は、０．５〜４μ
ｍ程度、フラックスプローブ部２２１の幅は、０．１〜
２μｍ程度とされる。
【００５６】さらに、フラックスプローブ部２２１の突
出量は、０．０１〜０．３μｍ、好ましくは、０．０１
〜０．２μｍ、さらに好ましくは、０．０１〜０．１μ
ｍに設定される。この値は限りなく０に近い方がよい
が、小さくなるにつれ、静電破壊の危険性が生じたり、
あるいは研磨工程における、フリー層１２とピンド層１
３との電気的ショートの危険性が生じる。従って、下限
値は、０．０１μｍ程度とするのがよい。一方、突出量
が、０．３μｍを超えると、出力が低下したり、幅方向
のバイアス磁界ＦＸが不充分となりバルクハウゼンノイ
ズが生じたりしてしまう。
【００５７】図５は第１のリード電極部２９１及び第２
のリード電極部２９２の別の配置を示す平面図である。
図において、図２に現れた構成部分と同一の構成部分に
ついては、同一の参照符号を付してある。この実施例で
は、第１のリード電極部２９１は、平面角α１＝９０
°、距離ＤＸ１＝０となる位置に配置されている。第２
のリード電極部２９２の位置は、図２の場合とほぼ同じ
である。この場合にも、第１の導電層Ａ及び第２の導電
層Ｂの両者において、バイアス磁界ＦＸと同一の方向Ｘ
の電流磁界成分ＦＸ１、ＦＸ２を生じさせ得る。
【００５８】図６は第１のリード電極部２９１及び第２
のリード電極部２９２の更に別の配置を示す平面図であ
る。図において、図２に現れた構成部分と同一の構成部
分については、同一の参照符号を付してある。この実施
例では、第１のリード電極部２９１及び第２のリード電
極部２９２は、共に、中心線Ｙの片側（図において中心
線Ｙよりも左側）に位置する。この場合にも、第１の導
電層Ａ及び第２の導電層Ｂの両者において、バイアス磁
界ＦＸと同一の方向Ｘの電流磁界成分ＦＸ１、ＦＸ２を
生じさせ得る。
【００５９】図７は第１のリード電極部２９１及び第２
のリード電極部２９２の更に別の配置を示す平面図であ
る。図において、図２に現れた構成部分と同一の構成部
分については、同一の参照符号を付してある。この実施
例では、第１のリード電極部２９１は、バイアス磁界Ｆ
Ｘの方向Ｘにある一側面において、第１の導電層Ａに連
続し、第２のリード電極部２９２は、バイアス磁界ＦＸ
の方向Ｘにある他側面において、第２の導電層Ｂに連続
している。第１のリード電極部２９１及び第２のリード
電極部２９２の位置は、第１の導電層Ａ及び第２の導電
層Ｂの側面に沿い、図において、上下方向に移動し得
る。この場合にも、α１、α２＞０°、好ましくはα
１、α２≧５°の角度範囲において、バイアス磁界ＦＸ
と同一の方向Ｘの電流磁界成分ＦＸ１、ＦＸ２を生じさ
せ得る。
【００６０】第１のリード電極部２９１及び第２のリー
ド電極部２９２の配置に関しては、図１〜図７に図示さ
れものの組み合わせ、または、これらか自明な組み合わ
せが、種々存在することは明らかである。
【００６１】図８は本発明に係るＴＭＲ素子の別の実施
例を示す斜視図、図９は図８に示したＴＭＲ素子の正面
断面図、図１０はず９の１０ー１０線に沿った断面図で
ある。図において、先に説明した図面に現れた構成部分
と同一の構成部分については、同一の参照符号を付して
ある。図示されたＴＭＲ素子は、フラックスガイド層２
２を含む。フラックスガイド層２２は、フリー層１２に
磁気的に結合され、その一端がフラックスプローブ部２
２１を構成する。このフラックスプローブ部２２１はバ
イアス磁界誘導層２１から突出している。外部磁界は、
フラックスプローブ部２２１から導入され、フラックス
ガイド層２２を通って、フリー層１２に印加される。従
って、薄膜磁気ヘッドへの適用等において、フラックス
プローブ部２２１を空気ベアリング面ＡＢＳに位置さ
せ、強磁性トンネル効果膜１は、空気ベアリング面ＡＢ
Ｓから引っ込んだ位置に配置することができる。このた
め、研磨加工時、もしくは研磨加工後において、トンネ
ルバリア層１１に電気的ショートが発生するのを回避す
ることができる。
【００６２】フラックスプローブ部２２１は、その幅
が、バイアス磁界誘導層２１の幅よりも狭く、バイアス
磁界誘導層２１から突出しているから、当該ＴＭＲ素子
を、薄膜磁気ヘッドの読み取り素子として用いた場合、
ヘッドの再生トラック幅はフラックスプローブ部２２１
の幅で決定される微小値に設定できる。
【００６３】しかも、フラックスガイド層２２は、バイ
アス磁界誘導層２１とは別の層となっているから、フラ
ックスガイド層２２は、バイアス磁界誘導層２１とは別
の成膜プロセスによって、形成することができる。
【００６４】フラックスガイド層２２は、バイアス磁界
誘導層２１のバイアス磁界ＦＸの方向Ｘと交差してお
り、一端がフラックスプローブ部２２１を構成してい
る。従って、フラックスガイド層２２が、その端部にお
いて、丸みを生じた場合にも、その丸み部分を除去し、
幅寸法の安定した中間部分を、フラックスプローブ部２
２１として利用することができる。このため、高精度の
読み取りトラック幅を有するＴＭＲ素子を得ることがで
きる。
【００６５】図８〜図１０に示した実施例においても、
第１のリード電極部２９１は、第１の電極／磁気シール
ド部２５、２７に流れるセンス電流ＩＳがバイアス磁界
ＦＸと同一方向の磁界成分ＦＸ１を生じさせる位置にお
いて、第１の電極／磁気シールド部２５、２７の一部に
電気的に連続する。第２のリード電極部２９２は、第２
の電極／磁気シールド部２６、２８を構成する電極層２
６に電気的に連続する。第２のリード電極部２９２は、
第２の電極／磁気シールド部２６、２８に流れるセンス
電流ＩＳがバイアス磁界ＦＸと同一方向の磁界成分ＦＸ
２を生じさせる位置において、第２の電極／磁気シール
ド部２６、２８の一部に電気的に連続する。これによ
り、磁界成分ＦＸＩ、ＦＸ２（図９参照）を利用して、
フリー層１２に印加すべきバイアス磁界ＦＸを増強する
ことができる。
【００６６】図１１は本発明に係るＴＭＲ素子の別の実
施例を示す斜視図、図１２は図１１に示したＴＭＲ素子
の拡大断面図、図１３は図１２の１３ー１３線に沿った
断面図である。図において、図１〜３に現れた構成部分
と同一の構成部分については、同一の参照符号を付して
ある。この実施例では、強磁性トンネル効果膜１は、フ
リー層１２、トンネルバリア層１１及びピンド層１３の
順に積層されている。フラックスガイド層２２は、フリ
ー層１２と同体に形成されている。フラックスガイド層
２２は、フリー層１２と同体であるが、バイアス磁界誘
導層２１とは別層であり、バイアス磁界誘導層２１の上
に積層されている。
【００６７】第１のリード電極部２９１は、第１の電極
／磁気シールド部２５、２７に流れるセンス電流ＩＳが
バイアス磁界ＦＸと同一方向の磁界成分ＦＸ１を生じさ
せる位置において、第１の電極／磁気シールド部２５、
２７の一部に電気的に連続する。
【００６８】第２のリード電極部２９２は、第２の電極
／磁気シールド部２６、２８を構成する電極層２６に電
気的に連続する。第２のリード電極部２９２は、第２の
電極／磁気シールド部２６、２８に流れるセンス電流Ｉ
Ｓがバイアス磁界ＦＸと同一方向の磁界成分ＦＸ２を生
じさせる位置において、第２の電極／磁気シールド部２
６、２８の一部に電気的に連続する。これにより、磁界
成分ＦＸＩ、ＦＸ２（図１２参照）を利用して、フリー
層１２に印加すべきバイアス磁界ＦＸを増強することが
できる。
【００６９】図１４は本発明に係るＴＭＲ素子の別の実
施例を示す正面断面図、図１５は図１４の１５ー１５線
に沿った断面図である。図において、図１〜３に現れた
構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号
を付してある。この実施例では、強磁性トンネル効果膜
１は、ピンド層１３、トンネルバリア層１１及びフリー
層１２の順に積層した構造を有する。バイアス磁界誘導
層２１はフリー層１２に隣接し、フラックスガイド層２
２はバイアス磁界誘導層２１の上に積層されている。フ
ラックスガイド層２２は、バイアス磁界誘導層２１とは
別層である。
【００７０】第１のリード電極部２９１は、第１の電極
／磁気シールド部２５、２７に流れるセンス電流ＩＳが
バイアス磁界ＦＸと同一方向の磁界成分ＦＸ１を生じさ
せる位置において、第１の電極／磁気シールド部２５、
２７の一部に電気的に連続する。
【００７１】第２のリード電極部２９２は、第２の電極
／磁気シールド部２６、２８を構成する電極層２６に電
気的に連続する。第２のリード電極部２９２は、第２の
電極／磁気シールド部２６、２８に流れるセンス電流Ｉ
Ｓがバイアス磁界ＦＸと同一方向の磁界成分ＦＸ２を生
じさせる位置において、第２の電極／磁気シールド部２
６、２８の一部に電気的に連続する。これにより、磁界
成分ＦＸＩ、ＦＸ２（図１４参照）を利用して、フリー
層１２に印加すべきバイアス磁界ＦＸを増強することが
できる。
【００７２】図１６は本発明に係るＴＭＲ素子の別の実
施例を示す正面断面図、図１７は図１６の１７ー１７線
に沿った断面図である。図において、図１〜３に現れた
構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号
を付してある。この実施例では、強磁性トンネル効果膜
１は、ピンド層１３、トンネルバリア層１１及びフリー
層１２の順に積層した構造を有する。バイアス磁界誘導
層２１は、フリー層１２と同体に形成されている。フラ
ックスガイド層２２は、バイアス磁界誘導層２１とは別
層であり、バイアス磁界誘導層２１の上に積層されてい
る。
【００７３】第１のリード電極部２９１は、第１の電極
／磁気シールド部２５、２７に流れるセンス電流ＩＳが
バイアス磁界ＦＸと同一方向の磁界成分ＦＸ１を生じさ
せる位置において、第１の電極／磁気シールド部２５、
２７の一部に電気的に連続する。
【００７４】第２のリード電極部２９２は、第２の電極
／磁気シールド部２６、２８を構成する電極層２６に電
気的に連続する。第２のリード電極部２９２は、第２の
電極／磁気シールド部２６、２８に流れるセンス電流Ｉ
Ｓがバイアス磁界ＦＸと同一方向の磁界成分ＦＸ２を生
じさせる位置において、第２の電極／磁気シールド部２
６、２８の一部に電気的に連続する。これにより、磁界
成分ＦＸＩ、ＦＸ２（図１６参照）を利用して、フリー
層１２に印加すべきバイアス磁界ＦＸを増強することが
できる。
【００７５】図８〜図１７に示した実施例においても、
第１及び第２のリード電極部２９１、２９２は、図５〜
図７を参照して説明した位置を採り得ることは自明であ
る。
【００７６】図１８は上述したＴＭＲ素子を読み出し素
子として用い、誘導型電磁変換素子を書き込み素子とし
て用いた面内記録用薄膜磁気ヘッドの斜視図、図１９は
図１８に示した薄膜磁気ヘッドの拡大断面図を示してい
る。図示の薄膜磁気ヘッドは、スライダ４の上に本発明
に係るＴＭＲ素子で構成された読み出し素子６及び誘導
型磁気変換素子でなる書き込み素子５を有する。矢印Ａ
１は媒体走行方向を示す。図において、寸法は部分的に
誇張されており、実際の寸法とは異なる。
【００７７】スライダ４は、媒体対向面側にレール４
１、４２を有し、レールの表面がＡＢＳ４３、４４とし
て利用される。レール４１、４２は２本に限らない。１
〜３本のレールを有することがあり、レールを持たない
平面となることもある。また、浮上特性改善等のため
に、媒体対向面に種々の幾何学的形状が付されることも
ある。何れのタイプのスライダ４であっても、本発明の
適用が可能である。また、スライダ４は、レールの表面
に、例えば８〜１０ｎｍ程度の膜厚を有するＤＬＣ等の
保護膜を備えることもあり、このような場合は保護膜の
表面がＡＢＳ４３、４４となる。スライダ４はAl2O3ーTi
C等でなる基体４１０の表面にAl2O3、SiO2等の無機絶縁
膜４２０を設けたセラミック構造体である。
【００７８】書き込み素子５及び読み取り素子６は、レ
ール４１、４２の一方または両者のトレーリング．エッ
ジＴＲの側に備えられている。書き込み素子５及び読み
取り素子６は、スライダ４に備えられ、電磁変換のため
の端部がＡＢＳ４３、４４と近接した位置にある。トレ
ーリング．エッジＴＲの側にあるスライダ側面には、書
き込み素子５に接続された取り出し電極４５、４６及び
読み取り素子６に接続された取り出し電極４７、４８が
それぞれ設けられている。
【００７９】書き込み素子５は、読み取り素子６に対す
る第２のシールド膜を兼ねている第１の磁性膜５１、第
２の磁性膜５２、コイル膜５３、アルミナ等でなるギャ
ップ膜５４、絶縁膜５５及び保護膜５６などを有してい
る。第２のシールド膜は、第１の磁性膜５１から独立し
て備えられていてもよい。
【００８０】第１の磁性膜５１及び第２の磁性膜５２の
一端部（先端部）５１０、５２０は微小厚みのギャップ
膜５４を隔てて対向するポール部となっており、ポール
部において書き込みを行なう。第１及び第２の磁性膜５
１、５２は、単層であってもよいし、複層膜構造であっ
てもよい。第１及び第２の磁性膜５１、５２の複層膜化
は、例えば、特性改善を目的として行われることがあ
る。ポール部の構造に関しても、トラック幅の狭小化、
記録能力の向上等の観点から、種々の改良、及び、提案
がなされている。本発明においては、これまで提案され
た何れのポール構造も採用できる。ギャップ膜５４は非
磁性金属膜またはアルミナ等の無機絶縁膜によって構成
される。
【００８１】第２の磁性膜５２は、ポール部の側におい
て、ギャップ膜５４の面と平行な面に対して、ある角度
で傾斜して立ち上がる。第２の磁性膜５２は、更に、第
１の磁性膜５１との間にインナーギャップを保って、Ａ
ＢＳ４３、４４の後方に延び、後方において第２の磁性
膜５２に結合されている。これにより、第１の磁性膜５
１、第２の磁性膜５２及びギャップ膜５４を巡る薄膜磁
気回路が完結する。
【００８２】コイル膜５３は、第１及び第２の磁性膜５
１、５２の間に挟まれ、後方結合部の周りを渦巻き状に
回る。コイル膜５３の両端は、取り出し電極４５、４６
に導通されている（図３７参照）。コイル膜５３の巻数
および層数は任意である。コイル膜５３は絶縁膜５５の
内部に埋設されている。
【００８３】絶縁膜５５は第１及び第２の磁性膜５１、
５２の間のインナーギャップの内部に充填されている。
絶縁膜５５の表面には第２の磁性膜５２が備えられてい
る。絶縁膜５５は、有機絶縁樹脂膜またはセラミック膜
で構成する。セラミック膜の代表例は、Al2O3膜またはS
iO2膜である。絶縁膜５５をセラミック膜によって構成
すると、有機絶縁膜を用いた場合に比較して、絶縁膜５
５の熱膨張が小さくなるので、最大突出量を低減するの
によい結果が得られる。
【００８４】保護膜５６は、保護膜５６は書き込み素子
５の全体を覆っている。これにより、書き込み素子５の
全体が、保護膜５６によって保護されることになる。保
護膜５６はAl2O3またはSiO2等の無機絶縁材料で構成さ
れている。
【００８５】読み取り素子６は、本発明に係るＴＭＲ素
子で構成されている。この読み取り素子６は、第１のシ
ールド膜６１と、第２のシールド膜６３との間におい
て、絶縁膜６３の内部に配置されている。絶縁膜６３は
アルミナ等によって構成されている。読み取り素子６は
第１のシールド膜６１及び第２のシールド膜６２に導通
する取り出し電極４７、４８に接続されている（図１８
参照）。
【００８６】図２０は垂直記録用薄膜磁気ヘッドの拡大
断面図である。図示された垂直記録用薄膜磁気ヘッドに
おいて、第２の磁性膜５２は、主磁極５２５と、補助磁
極５２６とを含んでいる。主磁極５２５は垂直書き込み
ポール部を構成し、補助磁極５２６は主磁極５２５及び
第１の磁性膜５１を磁気的に結合する。第１の磁性膜５
１は主磁極５２５から生じた磁束の戻り磁路を構成す
る。コイル膜５３は主磁極５２５及び補助磁極５２６の
周りに巻かれている。他の構造は、図１８に示した面内
記録用薄膜磁気ヘッドと実質的に同じであるので、説明
は省略する。垂直記録用薄膜磁気ヘッドを用いた磁気記
録の特徴は、磁気ディスクの磁気記録膜を、膜面と垂直
となる方向に磁化して磁気記録を行うので、極めて高い
記録密度を実現できることである。
【００８７】図２１は本発明に係る磁気ヘッド装置の一
部を示す正面図、図２２は図４１に示した磁気ヘッド装
置の底面図である。磁気ヘッド装置は、薄膜磁気ヘッド
８と、ヘッド支持装置７とを含んでいる。薄膜磁気ヘッ
ド８は図１８〜図２０を参照して説明した本発明に係る
薄膜磁気ヘッドである。
【００８８】ヘッド支持装置７は、金属薄板でなる支持
体７３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７１を取付け、この可撓体７１の下面に
薄膜磁気ヘッド８を取付けた構造となっている。
【００８９】可撓体７１は、支持体７３の長手方向軸線
と略平行して伸びる２つの外側枠部７５、７６と、支持
体７３から離れた端において外側枠部７５、７６を連結
する横枠７４と、横枠７４の略中央部から外側枠部７
５、７６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７２とを有する。
【００９０】舌状片７２のほぼ中央部には、支持体７３
から隆起した、例えば半球状の荷重用突起７７が設けら
れている。この荷重用突起７７により、支持体７３の自
由端から舌状片７２へ荷重力が伝えられる。
【００９１】舌状片７２の下面に薄膜磁気ヘッド８を接
着等の手段によって取付けてある。薄膜磁気ヘッド８
は、空気流出側端側が横枠７４の方向になるように、舌
状片７２に取付けられている。本発明に適用可能なヘッ
ド支持装置７は、上記実施例に限らない。
【００９２】図２３は本発明に係る磁気ディスク装置の
構成を模式的に示す図である。図示された磁気ディスク
装置は、磁気ヘッド装置９と、磁気ディスク１０とを含
む。磁気ヘッド装置９は図２１、２２に図示したもので
ある。磁気ヘッド装置９は、ヘッド支持装置７の一端が
位置決め装置１１によって支持され、かつ、駆動され
る。磁気ヘッド装置の薄膜磁気ヘッド８は、ヘッド支持
装置７によって支持され、磁気ディスク１０の磁気記録
面と対向するように配置される。
【００９３】磁気ディスク１０が、図示しない駆動装置
により、矢印Ａ１の方向に回転駆動されると、薄膜磁気
ヘッド８が、微小浮上量で、磁気ディスク１０の面から
浮上する。図２３に図示された磁気ディスク装置はロー
タリー．アクチュエータ方式と称される駆動方式であ
り、ヘッド支持装置７の先端部に取り付けられた薄膜磁
気ヘッド８は、ヘッド支持装置７を回転駆動する位置決
め装置１１により、磁気ディスク１０の径方向ｂ１また
はｂ２に駆動され、磁気ディスク１０上の所定のトラッ
ク位置に位置決めされる。そして、所定のトラック上
で、書き込み素子５による磁気記録、及び、ＴＭＲ素子
を有する読み取り素子６による読み取り動作が行われ
る。
【００９４】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。
【００９５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。 （ａ）超高密度記録に適用できるＴＭＲ素子、薄膜磁気
ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気ディスク装置を提供す
ることができる。 （ｂ）フリー層に印加されるバイアス磁界を増強し得る
ＴＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気
ディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＴＭＲ素子の一実施例を示す斜視
図である。
【図２】図１に示したＴＭＲ素子の部分拡大平面図であ
る。
【図３】図１、図２に示したＴＭＲ素子の正面断面図で
ある。
【図４】図３の４ー４線に沿った断面図である。
【図５】本発明に係るＴＭＲ素子における第１のリード
電極部及び第２のリード電極部の別の配置を示す平面図
である。
【図６】本発明に係るＴＭＲ素子における第１のリード
電極部及び第２のリード電極部の更に別の配置を示す平
面図である。
【図７】本発明に係るＴＭＲ素子における第１のリード
電極部及び第２のリード電極部の更に別の配置を示す平
面図である。
【図８】本発明に係るＴＭＲ素子の別の実施例を示す斜
視図である。
【図９】図８に示したＴＭＲ素子の部分拡大平面図であ
る。
【図１０】図９の１０ー１０線に沿った断面図である。
【図１１】本発明に係るＴＭＲ素子の更に別の実施例を
示す斜視図である。
【図１２】図１１に示したＴＭＲ素子の正面断面図であ
る。
【図１３】図１２の１３ー１３線に沿った断面図であ
る。
【図１４】本発明に係るＴＭＲ素子の更に別の実施例を
示す正面断面図である。
【図１５】図１４の１３ー１３線に沿った断面図であ
る。
【図１６】本発明に係るＴＭＲ素子の更に別の実施例を
示す正面断面図である。
【図１７】図１６の１７ー１７線に沿った断面図であ
る。
【図１８】本発明に係るＴＭＲ素子を読み出し素子とし
て用い、誘導型電磁変換素子を書き込み素子として用い
た面内記録用薄膜磁気ヘッドの斜視図ある。
【図１９】図１８に示した薄膜磁気ヘッドの拡大断面図
である。
【図２０】本発明に係るＴＭＲ素子を読み出し素子とし
て用いた垂直記録用薄膜磁気ヘッドの拡大断面図であ
る。
【図２１】本発明に係る磁気ヘッド装置の一部を示す正
面図である。
【図２２】本発明に係る磁気ヘッド装置の一部を示す正
面図である。
【図２３】本発明に係る磁気ディスク装置の構成を模式
的に示す図である。
【符号の説明】
１ 強磁性トンネル効果膜 １１ トンネルバリア層 １２ フリー層 １３ ピンド層 ２５、２７ 第１の電極／磁気シールド部 ２６、２８ 第２の電極／磁気シールド部 ２９１ 第１のリード電極部 ２９２ 第２のリード電極部 Ａ 第１の導電層 Ｂ 第２の導電層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒木 悟 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5D033 BA01 BB43 5D034 BA03 BA04 BA08 BB08 BB12

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 強磁性トンネル効果膜と、磁気バイアス
    手段と、第１の導電層と、第２の導電層とを含むトンネ
    ル磁気抵抗効果素子であって、 前記強磁性トンネル効果膜は、トンネルバリア層を、フ
    リー層とピンド層とによって挟んだ構造を有しており、 前記磁気バイアス手段は、前記フリー層にバイアス磁界
    を印加するものであり、 前記第１の導電層は、前記強磁性トンネル効果膜の一面
    側に配置され前記強磁性トンネル効果膜に電気的に導通
    し、 前記第２の導電層は、前記強磁性トンネル効果膜の他面
    側に配置され前記強磁性トンネル効果膜に電気的に導通
    し、 前記第１の導電層または第２の導電層の少なくとも一方
    は、自己に流れるセンス電流により、前記バイアス磁界
    と同一方向の磁界成分を生じさせるトンネル磁気抵抗効
    果素子。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載されたトンネル磁気抵抗
    効果素子であって、 前記第１の導電層は、第１の電極／磁気シールド部と、
    第１のリード電極部とを含んでおり、 前記第１の電極／磁気シールド部は、前記強磁性トンネ
    ル効果膜の一面側に配置されており、 前記第１のリード電極部は、前記第１の電極／磁気シー
    ルド部に流れるセンス電流が前記バイアス磁界と同一方
    向の磁界成分を生じさせる位置において、前記第１の電
    極／磁気シールド部の一部に電気的に連続するトンネル
    磁気抵抗効果素子。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載されたトンネル磁気抵抗
    効果素子であって、 前記第１のリード電極部は、前記バイアス磁界の方向と
    直交する前記強磁性トンネル効果膜の中心線から、前記
    バイアス磁界の方向に、離れた位置において、前記第１
    の電極／磁気シールド部の一部に電気的に連続するトン
    ネル磁気抵抗効果素子。
  4. 【請求項４】 請求項２または３の何れかに記載された
    トンネル磁気抵抗効果素子であって、 前記第２の導電層は、第２の電極／磁気シールド部と、
    第２のリード電極部とを含んでおり、 前記第２の電極／磁気シールド部は、前記強磁性トンネ
    ル効果膜の他面側に配置されており、 前記第２のリード電極部は、前記第２の電極／磁気シー
    ルド部に流れるセンス電流が前記バイアス磁界と同一方
    向の磁界成分を生じさせる位置において、前記第２の電
    極／磁気シールド部の一部に電気的に連続するトンネル
    磁気抵抗効果素子。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載されたトンネル磁気抵抗
    効果素子であって、 前記第２のリード電極部は、前記バイアス磁界の方向と
    直交する前記強磁性トンネル効果膜の中心線から、前記
    バイアス磁界の方向に、離れた位置において、前記第２
    の電極／磁気シールド部の一部に電気的に連続するトン
    ネル磁気抵抗効果素子。
  6. 【請求項６】 請求項４または５の何れかに記載された
    トンネル磁気抵抗効果素子であって、 前記第１のリード電極部、及び、前記第２のリード電極
    部は、前記中心線の両側に分けて配置されているトンネ
    ル磁気抵抗効果素子。
  7. 【請求項７】 請求項４または５の何れかに記載された
    トンネル磁気抵抗効果素子であって、 前記第１のリード電極部、及び、前記第２のリード電極
    部は、前記中心線の片側に位置するトンネル磁気抵抗効
    果素子。
  8. 【請求項８】 請求項６または７の何れかに記載された
    トンネル磁気抵抗効果素子であって、 前記第１の電極／磁気シールド部及び前記第１のリード
    電極部の間に生じる境界線上に境界長の中点として設定
    された第１の中心点、または、前記第２の電極／磁気シ
    ールド部及び前記第２のリード電極部の間に生じる境界
    線上に境界長の中点として設定された第２の中心点と、
    前記強磁性トンネル効果膜に設定された中心点とを結ぶ
    線分が、前記バイアス磁界の方向に引かれた線分に対し
    てなす平面角が５°以上であるトンネル磁気抵抗効果素
    子。
  9. 【請求項９】 請求項１乃至８の何れかに記載されたト
    ンネル磁気抵抗効果素子であって、 前記磁気バイアス手段は、バイアス付与手段と、バイア
    ス磁界誘導層とを含み、 前記バイアス付与手段は、前記バイアス磁界誘導層にバ
    イアス磁界を印加するものであり、 前記バイアス磁界誘導層は、前記フリー層にバイアス磁
    界を印加するものでああるトンネル磁気抵抗効果素子。
  10. 【請求項１０】 請求項１乃至９の何れかに記載された
    トンネル磁気抵抗効果素子であって、 前記バイアス磁界誘導層は、フラックスガイド部を含
    み、前記フラックスガイド部は一端がフラックスプロー
    ブ部を構成し、前記フラックスプローブ部は前記磁気バ
    イアス手段の全幅よりも狭い幅で突出しているトンネル
    磁気抵抗効果素子。
  11. 【請求項１１】 請求項１乃至９の何れかに記載された
    トンネル磁気抵抗効果素子であって、 前記磁気バイアス手段は、バイアス付与手段と、バイア
    ス磁界誘導層と、フラックスガイド層とを含み、 前記バイアス付与手段は、前記バイアス磁界誘導層にバ
    イアス磁界を印加するものであり、 前記バイアス磁界誘導層は、前記フリー層にバイアス磁
    界を印加するものであり、 前記フラックスガイド層は、前記バイアス磁界誘導層の
    バイアス磁界の方向と交差するようにして、前記バイア
    ス磁界誘導層と積層されるとともに、前記フリー層に磁
    気的に結合され、一端がフラックスプローブ部を構成
    し、前記フラックスプローブ部はその幅が前記バイアス
    磁界誘導層の幅よりも狭く、前記バイアス磁界誘導層か
    ら突出しているトンネル磁気抵抗効果素子。
  12. 【請求項１２】 少なくとも１つの読み出し素子を含む
    薄膜磁気ヘッドであって、 前記読み出し素子は、請求項１乃至１０の何れかに記載
    されたトンネル磁気抵抗効果素子でなる薄膜磁気ヘッ
    ド。
  13. 【請求項１３】 請求項１２に記載された薄膜磁気ヘッ
    ドであって、 更に、少なくとも１つの書き込み素子を含む薄膜磁気ヘ
    ッド。
  14. 【請求項１４】 請求項１３に記載された薄膜磁気ヘッ
    ドであって、 前記書き込み素子は、誘導型電磁変換素子であり、前記
    誘導型電磁変換素子は、第１の磁性膜、第２の磁性膜及
    びギャップ膜を含んでおり、 前記第１の磁性膜及び前記第２の磁性膜は、それぞれの
    一端が前記ギャップ膜によって隔てられ、書き込みポー
    ル部を構成している薄膜磁気ヘッド。
  15. 【請求項１５】 請求項１３に記載された薄膜磁気ヘッ
    ドであって、 前記書き込み素子は、誘導型電磁変換素子であり、前記
    誘導型電磁変換素子は、第１の磁性膜と、第２の磁性膜
    とを含み、 前記第１の磁性膜は、主磁極と、補助磁極とを含んでお
    り、 前記主磁極は、垂直書き込みポール部を構成しており、 前記補助磁極は、前記主磁極及び前記第１の磁性膜を磁
    気的に結合している薄膜磁気ヘッド。
  16. 【請求項１６】 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１２乃至１５の何れかに
    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。
  17. 【請求項１７】 磁気ヘッド装置と、磁気ディスクとを
    含む磁気ディスク装置であって、 前記磁気ヘッド装置は、請求項１６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間で、磁
    気記録、及び、再生を行う磁気ディスク装置。
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