JP2002025012A - 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周波数特性を大幅に向上することができる、
例えばＴＭＲ素子又はＣＰＰ−ＧＭＲ素子を備えた、Ｍ
Ｒ型薄膜磁気ヘッドを提供する。 【解決手段】 下部シールド層と、下部シールド層上に
形成されており、積層面に垂直方向に電流が流れるＭＲ
積層体と、このＭＲ積層体上に積層形成された非磁性導
電体の上部ギャップ層と、下部シールド層及び上部ギャ
ップ層間に形成された絶縁体の絶縁ギャップ層と、上部
ギャップ層上に積層形成された上部シールド層とを備え
ており、絶縁ギャップ層の膜厚が上部ギャップ層の膜厚
より大きくなるように構成されている。
例えばＴＭＲ素子又はＣＰＰ−ＧＭＲ素子を備えた、Ｍ
Ｒ型薄膜磁気ヘッドを提供する。 【解決手段】 下部シールド層と、下部シールド層上に
形成されており、積層面に垂直方向に電流が流れるＭＲ
積層体と、このＭＲ積層体上に積層形成された非磁性導
電体の上部ギャップ層と、下部シールド層及び上部ギャ
ップ層間に形成された絶縁体の絶縁ギャップ層と、上部
ギャップ層上に積層形成された上部シールド層とを備え
ており、絶縁ギャップ層の膜厚が上部ギャップ層の膜厚
より大きくなるように構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばハードディ
スクドライブ（ＨＤＤ）装置に使用可能であり、電流が
積層面と垂直方向に流れるトンネル磁気抵抗効果（ＴＭ
Ｒ）素子又は垂直方向電流通過型巨大磁気抵抗効果（Ｃ
ＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ
ｔｏ ｔｈｅ Ｐｌａｎｅ）−ＧＭＲ）素子を備えた磁
気抵抗効果（ＭＲ）型薄膜磁気ヘッドに関する。
スクドライブ（ＨＤＤ）装置に使用可能であり、電流が
積層面と垂直方向に流れるトンネル磁気抵抗効果（ＴＭ
Ｒ）素子又は垂直方向電流通過型巨大磁気抵抗効果（Ｃ
ＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ
ｔｏ ｔｈｅ Ｐｌａｎｅ）−ＧＭＲ）素子を備えた磁
気抵抗効果（ＭＲ）型薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＨＤＤ装置の高密度化に伴って、より高
感度及び高出力の磁気ヘッドが要求されている。近年、
この要求に答えるものとして、下部強磁性薄膜層／トン
ネルバリア層／上部強磁性薄膜層という多層構造からな
る強磁性トンネル効果を利用したＴＭＲ素子（例えば、
特開平４−１０３０１４号公報）や、下部強磁性薄膜層
／非磁性金属層／上部強磁性薄膜層という多層構造から
なるＧＭＲ素子の一種であり電流が積層面と垂直方向に
流れるＣＰＰ−ＧＭＲ素子（例えば、Ｗ．Ｐ．Ｐｒａｔ
ｔ，Ｊｒ ｅｔ ａｌ，“Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ
Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｎｃｅ ｏ
ｆ Ａｇ／Ｃｏ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓ”，ＰＨＹＳ
ＩＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ ＬＥＴＴＥＲＳ，Ｖｏｌ．６
６，Ｎｏ．２３，ｐｐ．３０６０−３０６３，Ｊｕｎｅ
１９９１）が注目されている。これらの素子は、電流
が積層面に沿って流れる一般的なＧＭＲ素子（ＣＩＰ
（Ｃｕｒｒｅｎｔ−ＩｎＰｌａｎｅ）−ＧＭＲ素子）に
比較して数倍大きなＭＲ変化率が得られ、しかも狭ギャ
ップを容易に実現できる。なお、下部強磁性薄膜層及び
上部強磁性薄膜層における「下部」及び「上部」とは、
基板との位置関係を示す用語であり、一般に、基板に近
い側が下部、遠い側が上部である。
感度及び高出力の磁気ヘッドが要求されている。近年、
この要求に答えるものとして、下部強磁性薄膜層／トン
ネルバリア層／上部強磁性薄膜層という多層構造からな
る強磁性トンネル効果を利用したＴＭＲ素子（例えば、
特開平４−１０３０１４号公報）や、下部強磁性薄膜層
／非磁性金属層／上部強磁性薄膜層という多層構造から
なるＧＭＲ素子の一種であり電流が積層面と垂直方向に
流れるＣＰＰ−ＧＭＲ素子（例えば、Ｗ．Ｐ．Ｐｒａｔ
ｔ，Ｊｒ ｅｔ ａｌ，“Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ
Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｎｃｅ ｏ
ｆ Ａｇ／Ｃｏ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓ”，ＰＨＹＳ
ＩＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ ＬＥＴＴＥＲＳ，Ｖｏｌ．６
６，Ｎｏ．２３，ｐｐ．３０６０−３０６３，Ｊｕｎｅ
１９９１）が注目されている。これらの素子は、電流
が積層面に沿って流れる一般的なＧＭＲ素子（ＣＩＰ
（Ｃｕｒｒｅｎｔ−ＩｎＰｌａｎｅ）−ＧＭＲ素子）に
比較して数倍大きなＭＲ変化率が得られ、しかも狭ギャ
ップを容易に実現できる。なお、下部強磁性薄膜層及び
上部強磁性薄膜層における「下部」及び「上部」とは、
基板との位置関係を示す用語であり、一般に、基板に近
い側が下部、遠い側が上部である。
【０００３】図１は、一般的な構造を有するＣＩＰ−Ｇ
ＭＲ素子をＡＢＳ（浮上面）方向から見た図である。
ＭＲ素子をＡＢＳ（浮上面）方向から見た図である。
【０００４】同図において、１０は下部シールド層、１
１は絶縁材料で形成された下部ギャップ層、１２は下部
強磁性薄膜層（フリー層）／非磁性金属層／上部強磁性
薄膜層（ピンド層）／反強磁性薄膜層という多層構造か
らなるＧＭＲ積層体、１３は絶縁材料で形成された上部
ギャップ層、１４は上部シールド層、１５はハードバイ
アス層、１６は電極層をそれぞれ示している。
１は絶縁材料で形成された下部ギャップ層、１２は下部
強磁性薄膜層（フリー層）／非磁性金属層／上部強磁性
薄膜層（ピンド層）／反強磁性薄膜層という多層構造か
らなるＧＭＲ積層体、１３は絶縁材料で形成された上部
ギャップ層、１４は上部シールド層、１５はハードバイ
アス層、１６は電極層をそれぞれ示している。
【０００５】センス電流はＧＭＲ積層体１２の積層面と
平行に流れ、下部及び上部シールド層１０及び１４とＧ
ＭＲ積層体１２とは下部及び上部ギャップ層１１及び１
３で電気的に絶縁されている。
平行に流れ、下部及び上部シールド層１０及び１４とＧ
ＭＲ積層体１２とは下部及び上部ギャップ層１１及び１
３で電気的に絶縁されている。
【０００６】このようなＣＩＰ−ＧＭＲ素子において、
狭ギャップ化を実現するためには、非常に薄くかつ絶縁
耐圧が非常に高い絶縁体を下部及び上部ギャップ層１１
及び１３に用いる必要があるが、このような特性の絶縁
体を実現することが難しく、これが高密度化のためのボ
トルネックとなっている。
狭ギャップ化を実現するためには、非常に薄くかつ絶縁
耐圧が非常に高い絶縁体を下部及び上部ギャップ層１１
及び１３に用いる必要があるが、このような特性の絶縁
体を実現することが難しく、これが高密度化のためのボ
トルネックとなっている。
【０００７】図２は、一般的な構造を有するＴＭＲ素子
又はＣＰＰ−ＧＭＲ素子をＡＢＳ方向から見た図であ
る。
又はＣＰＰ−ＧＭＲ素子をＡＢＳ方向から見た図であ
る。
【０００８】同図において、２０は電極兼用の下部シー
ルド層、２１は金属材料で形成された電極兼用の下部ギ
ャップ層、２２は下部強磁性薄膜層（フリー層）／トン
ネルバリア層／上部強磁性薄膜層（ピンド層）／反強磁
性薄膜層という多層構造からなるＴＭＲ積層体、又は下
部強磁性薄膜層（フリー層）／非磁性金属層／上部強磁
性薄膜層（ピンド層）／反強磁性薄膜層という多層構造
からなるＣＰＰ−ＧＭＲ積層体、２３は金属材料で形成
された電極兼用の上部ギャップ層、２４は電極兼用の上
部シールド層、２５はハードバイアス層、２６は絶縁材
料で形成された絶縁ギャップ層をそれぞれ示している。
なお、２２ａはＴＭＲ積層体又はＣＰＰ−ＧＭＲ積層体
から積層面に沿ってハードバイアス層２５方向に延長さ
れた下部強磁性薄膜層（フリー層）である。
ルド層、２１は金属材料で形成された電極兼用の下部ギ
ャップ層、２２は下部強磁性薄膜層（フリー層）／トン
ネルバリア層／上部強磁性薄膜層（ピンド層）／反強磁
性薄膜層という多層構造からなるＴＭＲ積層体、又は下
部強磁性薄膜層（フリー層）／非磁性金属層／上部強磁
性薄膜層（ピンド層）／反強磁性薄膜層という多層構造
からなるＣＰＰ−ＧＭＲ積層体、２３は金属材料で形成
された電極兼用の上部ギャップ層、２４は電極兼用の上
部シールド層、２５はハードバイアス層、２６は絶縁材
料で形成された絶縁ギャップ層をそれぞれ示している。
なお、２２ａはＴＭＲ積層体又はＣＰＰ−ＧＭＲ積層体
から積層面に沿ってハードバイアス層２５方向に延長さ
れた下部強磁性薄膜層（フリー層）である。
【０００９】このようなＴＭＲ素子又はＣＰＰ−ＧＭＲ
素子においては、センス電流を積層面と垂直方向に流す
ために下部シールド層２０及び上部シールド層２４間が
電気的に導通しており、従って、ギャップ層の絶縁破壊
を心配することなく狭ギャップ化の実現が可能である。
その結果、線記録密度を大幅に向上することが可能であ
る。
素子においては、センス電流を積層面と垂直方向に流す
ために下部シールド層２０及び上部シールド層２４間が
電気的に導通しており、従って、ギャップ層の絶縁破壊
を心配することなく狭ギャップ化の実現が可能である。
その結果、線記録密度を大幅に向上することが可能であ
る。
【００１０】ＨＤＤ装置においては、このような高記録
密度化のみならず、高転送速度化も非常に重要な課題と
なっている。転送速度は、磁気ディスクの回転速度に大
きく影響されるが、記録ヘッドや再生ヘッドの周波数特
性にも非常に大きく影響される。
密度化のみならず、高転送速度化も非常に重要な課題と
なっている。転送速度は、磁気ディスクの回転速度に大
きく影響されるが、記録ヘッドや再生ヘッドの周波数特
性にも非常に大きく影響される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】図３はＣＩＰ−ＧＭＲ
素子の等価回路図であり、図４はＴＭＲ素子又はＣＰＰ
−ＧＭＲ素子の等価回路図である。
素子の等価回路図であり、図４はＴＭＲ素子又はＣＰＰ
−ＧＭＲ素子の等価回路図である。
【００１２】図３から明らかのように、ＣＩＰ−ＧＭＲ
素子においては、出力端子間にはＧＭＲ素子の等価抵抗
ＲＧＭＲが存在するのみであり周波数特性を劣化させる
ような本質的な要因はその回路中に存在しない。しかし
ながら、図４から明らかのように、シールド層を電極と
して利用する構造のＴＭＲ素子又はＣＰＰ−ＧＭＲ素子
においては、出力端子間にＴＭＲ素子又はＣＰＰ−ＧＭ
Ｒ素子の等価抵抗ＲＴ ＭＲの他にシールド層間のキャパ
シタンスＣＳｈｉｅｌｄ及びＴＭＲ素子又はＣＰＰ−Ｇ
ＭＲ素子自体のキャパシタンスＣＴＭＲが存在してお
り、これらがローパスフィルタを構成する形となって周
波数特性が著しく劣化してしまう。
素子においては、出力端子間にはＧＭＲ素子の等価抵抗
ＲＧＭＲが存在するのみであり周波数特性を劣化させる
ような本質的な要因はその回路中に存在しない。しかし
ながら、図４から明らかのように、シールド層を電極と
して利用する構造のＴＭＲ素子又はＣＰＰ−ＧＭＲ素子
においては、出力端子間にＴＭＲ素子又はＣＰＰ−ＧＭ
Ｒ素子の等価抵抗ＲＴ ＭＲの他にシールド層間のキャパ
シタンスＣＳｈｉｅｌｄ及びＴＭＲ素子又はＣＰＰ−Ｇ
ＭＲ素子自体のキャパシタンスＣＴＭＲが存在してお
り、これらがローパスフィルタを構成する形となって周
波数特性が著しく劣化してしまう。
【００１３】従って、本発明の目的は、周波数特性を大
幅に向上することができる、例えばＴＭＲ素子又はＣＰ
Ｐ−ＧＭＲ素子を備えた、ＭＲ型薄膜磁気ヘッドを提供
することにある。
幅に向上することができる、例えばＴＭＲ素子又はＣＰ
Ｐ−ＧＭＲ素子を備えた、ＭＲ型薄膜磁気ヘッドを提供
することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、下部シ
ールド層と、下部シールド層上に形成されており、積層
面に垂直方向に電流が流れるＭＲ積層体と、このＭＲ積
層体上に積層形成された非磁性導電体の上部ギャップ層
と、下部シールド層及び上部ギャップ層間に形成された
絶縁体の絶縁ギャップ層と、上部ギャップ層上に積層形
成された上部シールド層とを備えており、絶縁ギャップ
層の膜厚が上部ギャップ層の膜厚より大きくなるように
構成されているＭＲ型薄膜磁気ヘッドが提供される。
ールド層と、下部シールド層上に形成されており、積層
面に垂直方向に電流が流れるＭＲ積層体と、このＭＲ積
層体上に積層形成された非磁性導電体の上部ギャップ層
と、下部シールド層及び上部ギャップ層間に形成された
絶縁体の絶縁ギャップ層と、上部ギャップ層上に積層形
成された上部シールド層とを備えており、絶縁ギャップ
層の膜厚が上部ギャップ層の膜厚より大きくなるように
構成されているＭＲ型薄膜磁気ヘッドが提供される。
【００１５】さらに、本発明によれば、下部シールド層
と、下部シールド層上に積層された非磁性導電体の下部
ギャップ層と、下部ギャップ層上に積層形成されてお
り、積層面に垂直方向に電流が流れるＭＲ積層体と、こ
のＭＲ積層体上に積層形成された非磁性導電体の上部ギ
ャップ層と、下部シールド層及び上部ギャップ層間に形
成された絶縁体の絶縁ギャップ層と、上部ギャップ層上
に積層形成された上部シールド層とを備えており、絶縁
ギャップ層の膜厚が上部ギャップ層の膜厚より大きくな
るように構成されているＭＲ型薄膜磁気ヘッドが提供さ
れる。
と、下部シールド層上に積層された非磁性導電体の下部
ギャップ層と、下部ギャップ層上に積層形成されてお
り、積層面に垂直方向に電流が流れるＭＲ積層体と、こ
のＭＲ積層体上に積層形成された非磁性導電体の上部ギ
ャップ層と、下部シールド層及び上部ギャップ層間に形
成された絶縁体の絶縁ギャップ層と、上部ギャップ層上
に積層形成された上部シールド層とを備えており、絶縁
ギャップ層の膜厚が上部ギャップ層の膜厚より大きくな
るように構成されているＭＲ型薄膜磁気ヘッドが提供さ
れる。
【００１６】ＣＩＰ−ＧＭＲヘッドの場合、絶縁耐圧の
観点から、ＣＩＰ−ＧＭＲ積層体を下部シールド層及び
上部シールド層間のギャップの中央に位置させることが
常識である。これに対して、電流が積層面と垂直方向に
流れるＴＭＲヘッドやＣＰＰ−ＧＭＲヘッドでは、導電
性のギャップ層を薄くしても何等問題は生じない。そこ
で、絶縁ギャップ層の膜厚が上部ギャップ層の膜厚より
大きくなるように構成すれば、その分、絶縁ギャップ層
が厚くなるので、下部シールド層及び上部シールド層間
のキャパシタンスＣＳｈｉｅｌｄが小さくなる。その結
果、薄膜磁気ヘッドの周波数特性が著しく向上する。
観点から、ＣＩＰ−ＧＭＲ積層体を下部シールド層及び
上部シールド層間のギャップの中央に位置させることが
常識である。これに対して、電流が積層面と垂直方向に
流れるＴＭＲヘッドやＣＰＰ−ＧＭＲヘッドでは、導電
性のギャップ層を薄くしても何等問題は生じない。そこ
で、絶縁ギャップ層の膜厚が上部ギャップ層の膜厚より
大きくなるように構成すれば、その分、絶縁ギャップ層
が厚くなるので、下部シールド層及び上部シールド層間
のキャパシタンスＣＳｈｉｅｌｄが小さくなる。その結
果、薄膜磁気ヘッドの周波数特性が著しく向上する。
【００１７】図５は図４に示した等価回路においてシー
ルド層間のキャパシタンスがＣＳｈ ｉｅｌｄ＝６ｐＦの
場合におけるヘッド出力の対周波数特性を示す図であ
り、図６は同じく図４に示した等価回路においてシール
ド層間のキャパシタンスがＣＳ ｈｉｅｌｄ＝１ｐＦの場
合におけるヘッド出力の対周波数特性を示す図である。
ただし、ＴＭＲ素子又はＣＰＰ−ＧＭＲ素子のキャパシ
タンスはＣＴＭＲ＝０．０１ｐＦとし、出力端子に接続
される負荷は１０ＭΩとする。
ルド層間のキャパシタンスがＣＳｈ ｉｅｌｄ＝６ｐＦの
場合におけるヘッド出力の対周波数特性を示す図であ
り、図６は同じく図４に示した等価回路においてシール
ド層間のキャパシタンスがＣＳ ｈｉｅｌｄ＝１ｐＦの場
合におけるヘッド出力の対周波数特性を示す図である。
ただし、ＴＭＲ素子又はＣＰＰ−ＧＭＲ素子のキャパシ
タンスはＣＴＭＲ＝０．０１ｐＦとし、出力端子に接続
される負荷は１０ＭΩとする。
【００１８】図５から明らかのように、シールド層間の
キャパシタンスＣＳｈｉｅｌｄ＝６ｐＦの場合、出力が
３ｄＢ低下するカットオフ周波数ｆｃは、素子抵抗Ｒ
ＴＭＲの増大に伴って減少し、ｆｃ＞５００ＭＨｚとす
るためには、素子抵抗ＲＴＭＲを５０Ω以下にしなけれ
ばならない。１００Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ２以上の記録密度
のＴＭＲ素子においては、このような低い素子抵抗を実
現することは非常に困難である。
キャパシタンスＣＳｈｉｅｌｄ＝６ｐＦの場合、出力が
３ｄＢ低下するカットオフ周波数ｆｃは、素子抵抗Ｒ
ＴＭＲの増大に伴って減少し、ｆｃ＞５００ＭＨｚとす
るためには、素子抵抗ＲＴＭＲを５０Ω以下にしなけれ
ばならない。１００Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ２以上の記録密度
のＴＭＲ素子においては、このような低い素子抵抗を実
現することは非常に困難である。
【００１９】これに対して、図６から明らかのように、
シールド層間のキャパシタンスＣＳ ｈｉｅｌｄ＝１ｐＦ
の場合、素子抵抗ＲＴＭＲが３００Ω以上であってもｆ
ｃ＞５００ＭＨｚとすることが可能となる。即ち、シー
ルド層間のキャパシタンスＣ Ｓｈｉｅｌｄを小さくする
ことにより、素子抵抗ＲＴＭＲが十分に実現可能な３０
０Ω以上であっても薄膜磁気ヘッドの周波数特性を著し
く向上させることができるのである。なお、ＴＭＲ素子
又はＣＰＰ−ＧＭＲ素子のキャパシタンスＣＴ ＭＲは、
シールド層間のキャパシタンスＣＳｈｉｅｌｄに比して
はるかに（２桁以上）小さいため、さほど問題とならな
い。
シールド層間のキャパシタンスＣＳ ｈｉｅｌｄ＝１ｐＦ
の場合、素子抵抗ＲＴＭＲが３００Ω以上であってもｆ
ｃ＞５００ＭＨｚとすることが可能となる。即ち、シー
ルド層間のキャパシタンスＣ Ｓｈｉｅｌｄを小さくする
ことにより、素子抵抗ＲＴＭＲが十分に実現可能な３０
０Ω以上であっても薄膜磁気ヘッドの周波数特性を著し
く向上させることができるのである。なお、ＴＭＲ素子
又はＣＰＰ−ＧＭＲ素子のキャパシタンスＣＴ ＭＲは、
シールド層間のキャパシタンスＣＳｈｉｅｌｄに比して
はるかに（２桁以上）小さいため、さほど問題とならな
い。
【００２０】絶縁ギャップ層の膜厚が上部ギャップ層の
膜厚より大きくなるようにするためには、そのように膜
厚を大きくした下部ギャップ層をＭＲ積層体の下に設け
ることが好ましい。
膜厚より大きくなるようにするためには、そのように膜
厚を大きくした下部ギャップ層をＭＲ積層体の下に設け
ることが好ましい。
【００２１】また、絶縁ギャップ層の膜厚が上部ギャッ
プ層の膜厚より大きくなるようにするためには、ＭＲ積
層体自体の膜厚をより大きくすることも好ましい。この
場合、主に、ＭＲ積層体の反強磁性層を厚くしてＭＲ積
層体全体の膜厚を増大させることがより好ましい。
プ層の膜厚より大きくなるようにするためには、ＭＲ積
層体自体の膜厚をより大きくすることも好ましい。この
場合、主に、ＭＲ積層体の反強磁性層を厚くしてＭＲ積
層体全体の膜厚を増大させることがより好ましい。
【００２２】上部ギャップ層の膜厚ＴＨＧ２と絶縁ギャ
ップ層の膜厚ＴＨＧ１との比ＴＨＧ ２／ＴＨＧ１が１／
５未満であることが、薄膜磁気ヘッドの出力特性上から
好ましい。
ップ層の膜厚ＴＨＧ１との比ＴＨＧ ２／ＴＨＧ１が１／
５未満であることが、薄膜磁気ヘッドの出力特性上から
好ましい。
【００２３】ＭＲ積層体が、トンネルバリア層と、この
トンネルバリア層を挟む一対の強磁性薄膜層とを備えた
ＴＭＲ積層体であるか、又は非磁性金属層と、この非磁
性金属層を挟む一対の強磁性薄膜層とを備えたＣＰＰ−
ＧＭＲ積層体であることも好ましい。
トンネルバリア層を挟む一対の強磁性薄膜層とを備えた
ＴＭＲ積層体であるか、又は非磁性金属層と、この非磁
性金属層を挟む一対の強磁性薄膜層とを備えたＣＰＰ−
ＧＭＲ積層体であることも好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】図７（Ａ）は本発明の一実施形態
としてＴＭＲ型薄膜磁気ヘッドをＡＢＳから見た平面図
であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であ
る。なお、同図では下部シールド層の下面より下側の層
及び上部シールド層の上面より上側の層の図示が省略さ
れている。
としてＴＭＲ型薄膜磁気ヘッドをＡＢＳから見た平面図
であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であ
る。なお、同図では下部シールド層の下面より下側の層
及び上部シールド層の上面より上側の層の図示が省略さ
れている。
【００２５】これらの図において、７０は図示しない基
板上に積層形成された電極兼用の下部シールド層、７１
は下部シールド層７０上にこの下部シールド層７０と電
気的に導通して積層形成された非磁性導電体による電極
兼用の下部ギャップ層、７２は下部ギャップ層７１上に
積層されパターニング形成されたＴＭＲ積層体、７３は
少なくともＴＭＲ積層体７２のフリー層（７２ｄ）の上
に積層形成されており、その先端がＡＢＳに露出してい
るフラックスガイド層、７４はフラックスガイド層７３
上に積層形成された非磁性導電体による電極兼用の上部
ギャップ層、７５は上部ギャップ層７４上にこの上部ギ
ャップ層７４と電気的に導通して積層形成された電極兼
用の上部シールド層、７６は下部シールド層７０及び上
部ギャップ層７４間であってＴＭＲ積層体７２及びフラ
ックスガイド層７３の外側に積層形成された絶縁体によ
る絶縁ギャップ層をそれぞれ示している。
板上に積層形成された電極兼用の下部シールド層、７１
は下部シールド層７０上にこの下部シールド層７０と電
気的に導通して積層形成された非磁性導電体による電極
兼用の下部ギャップ層、７２は下部ギャップ層７１上に
積層されパターニング形成されたＴＭＲ積層体、７３は
少なくともＴＭＲ積層体７２のフリー層（７２ｄ）の上
に積層形成されており、その先端がＡＢＳに露出してい
るフラックスガイド層、７４はフラックスガイド層７３
上に積層形成された非磁性導電体による電極兼用の上部
ギャップ層、７５は上部ギャップ層７４上にこの上部ギ
ャップ層７４と電気的に導通して積層形成された電極兼
用の上部シールド層、７６は下部シールド層７０及び上
部ギャップ層７４間であってＴＭＲ積層体７２及びフラ
ックスガイド層７３の外側に積層形成された絶縁体によ
る絶縁ギャップ層をそれぞれ示している。
【００２６】ＴＭＲ積層体７２は、反強磁性薄膜層７２
ａ、下部強磁性薄膜層（ピンド層）７２ｂ、トンネルバ
リア層７２ｃ及び上部強磁性薄膜層（フリー層）７２ｄ
という基本的な層を少なくとも含む多層構造となってい
る。
ａ、下部強磁性薄膜層（ピンド層）７２ｂ、トンネルバ
リア層７２ｃ及び上部強磁性薄膜層（フリー層）７２ｄ
という基本的な層を少なくとも含む多層構造となってい
る。
【００２７】上部強磁性薄膜層（フリー層）７２ｄは、
基本的には、外部磁場に応答して自由に磁化の向きが変
わるように構成されておりフラックスガイド層７３に磁
気的に結合している。下部強磁性薄膜層（ピンド層）７
２ｂは、反強磁性薄膜層７２ａとの間の交換結合バイア
ス磁界によって、その磁化方向が所定方向に向くように
構成されている。
基本的には、外部磁場に応答して自由に磁化の向きが変
わるように構成されておりフラックスガイド層７３に磁
気的に結合している。下部強磁性薄膜層（ピンド層）７
２ｂは、反強磁性薄膜層７２ａとの間の交換結合バイア
ス磁界によって、その磁化方向が所定方向に向くように
構成されている。
【００２８】なお、図７においては、説明を簡単にする
ため、ＴＭＲ積層体７２の上部強磁性薄膜層（フリー
層）７２ｄの磁区制御を行うためのハードバイアス層の
図示が省略されている。
ため、ＴＭＲ積層体７２の上部強磁性薄膜層（フリー
層）７２ｄの磁区制御を行うためのハードバイアス層の
図示が省略されている。
【００２９】下部シールド層７０及び上部シールド層７
５は、ＮｉＦｅ（パーマロイ）、センダスト、ＣｏＦ
ｅ、ＣｏＦｅＮｉ又はＣｏＺｒＮｂ等の単層構造又は多
層構造で構成される。膜厚は、０．５〜４μｍ、好まし
くは１〜３μｍである。
５は、ＮｉＦｅ（パーマロイ）、センダスト、ＣｏＦ
ｅ、ＣｏＦｅＮｉ又はＣｏＺｒＮｂ等の単層構造又は多
層構造で構成される。膜厚は、０．５〜４μｍ、好まし
くは１〜３μｍである。
【００３０】下部ギャップ層７１及び上部ギャップ層７
４は、非磁性導電体材料、例えばＴａ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｔｉ、ＴｉＷ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｍ
ｇ、Ｒｕ、Ｗ、Ｚｎ、ＰｔＭｎ若しくはＲｕＲｈＭｎ、
又はそれらの合金で構成される。膜厚は、５〜７０ｎ
ｍ、好ましくは１０〜５０ｎｍである。
４は、非磁性導電体材料、例えばＴａ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｔｉ、ＴｉＷ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｍ
ｇ、Ｒｕ、Ｗ、Ｚｎ、ＰｔＭｎ若しくはＲｕＲｈＭｎ、
又はそれらの合金で構成される。膜厚は、５〜７０ｎ
ｍ、好ましくは１０〜５０ｎｍである。
【００３１】ＴＭＲ積層体７２における下部強磁性薄膜
層（ピンド層）７２ｂ及び上部強磁性薄膜層（フリー
層）７２ｄは、高スピン分極材料で構成することが好ま
しく、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦ
ｅ、ＣｏＺｒＮｂ又はＣｏＦｅＮｉ等の単層構造又は多
層構造が用いられる。下部強磁性薄膜層（ピンド層）７
２ｂの膜厚は、１〜１０ｎｍ、好ましくは２〜５ｎｍで
ある。この膜厚が厚くなりすぎると反強磁性薄膜層７２
ａとの交換結合バイアス磁化が弱まり、膜厚が薄くなり
すぎるとＴＭＲ変化率が減少する。上部強磁性薄膜層
（フリー層）７２ｄの膜厚は、２〜５０ｎｍ、好ましく
は４〜３０ｎｍである。この膜厚が厚くなりすぎるとヘ
ッド動作時の出力が低下しかつバルクハウゼンノイズ等
によって出力の不安定性が増大し、膜厚が薄くなりすぎ
るとＴＭＲ効果の劣化に起因する出力低下が生じる。
層（ピンド層）７２ｂ及び上部強磁性薄膜層（フリー
層）７２ｄは、高スピン分極材料で構成することが好ま
しく、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦ
ｅ、ＣｏＺｒＮｂ又はＣｏＦｅＮｉ等の単層構造又は多
層構造が用いられる。下部強磁性薄膜層（ピンド層）７
２ｂの膜厚は、１〜１０ｎｍ、好ましくは２〜５ｎｍで
ある。この膜厚が厚くなりすぎると反強磁性薄膜層７２
ａとの交換結合バイアス磁化が弱まり、膜厚が薄くなり
すぎるとＴＭＲ変化率が減少する。上部強磁性薄膜層
（フリー層）７２ｄの膜厚は、２〜５０ｎｍ、好ましく
は４〜３０ｎｍである。この膜厚が厚くなりすぎるとヘ
ッド動作時の出力が低下しかつバルクハウゼンノイズ等
によって出力の不安定性が増大し、膜厚が薄くなりすぎ
るとＴＭＲ効果の劣化に起因する出力低下が生じる。
【００３２】ＴＭＲ積層体７２におけるトンネルバリア
層７２ｃは、Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＧｄＯ、ＭｇＯ、Ｔ
ａ２Ｏ５、ＭｏＯ２、ＴｉＯ２又はＷＯ２等から構成さ
れる。膜厚は、０．５〜２ｎｍ程度である。このトンネ
ルバリア層７２ｃの膜厚は、素子の低抵抗値化の観点か
ら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流れてしまうので好ま
しくない。
層７２ｃは、Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＧｄＯ、ＭｇＯ、Ｔ
ａ２Ｏ５、ＭｏＯ２、ＴｉＯ２又はＷＯ２等から構成さ
れる。膜厚は、０．５〜２ｎｍ程度である。このトンネ
ルバリア層７２ｃの膜厚は、素子の低抵抗値化の観点か
ら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流れてしまうので好ま
しくない。
【００３３】ＴＭＲ積層体７２における反強磁性薄膜層
７２ａは、例えばＰｔＭｎ、ＲｕＲｈＭｎで構成される
がその他の一般的な反強磁性材料を用いることもでき
る。膜厚は６〜３０ｎｍ程度である。
７２ａは、例えばＰｔＭｎ、ＲｕＲｈＭｎで構成される
がその他の一般的な反強磁性材料を用いることもでき
る。膜厚は６〜３０ｎｍ程度である。
【００３４】フラックスガイド層７３は、上部強磁性薄
膜層（フリー層）７２ｄに磁気的に結合されており、そ
の先端はＡＢＳに露出している。これにより、記録媒体
からの磁界は、フラックスガイド層７３を通って上部強
磁性薄膜層（フリー層）７２ｄに印加される。従って、
フラックスガイド層７３の先端のみをＡＢＳに露出さ
せ、ＴＭＲ積層体７２をＡＢＳより引っ込んだ位置に配
置させることができる。これにより、ＭＲハイト等の研
磨加工時又は研磨加工後にトンネルバリア層７２ｃに電
気的短絡が発生することを防止することができる。
膜層（フリー層）７２ｄに磁気的に結合されており、そ
の先端はＡＢＳに露出している。これにより、記録媒体
からの磁界は、フラックスガイド層７３を通って上部強
磁性薄膜層（フリー層）７２ｄに印加される。従って、
フラックスガイド層７３の先端のみをＡＢＳに露出さ
せ、ＴＭＲ積層体７２をＡＢＳより引っ込んだ位置に配
置させることができる。これにより、ＭＲハイト等の研
磨加工時又は研磨加工後にトンネルバリア層７２ｃに電
気的短絡が発生することを防止することができる。
【００３５】絶縁ギャップ層７６は、一般的にはＡｌ２
Ｏ３で構成される。
Ｏ３で構成される。
【００３６】本実施形態における重要なポイントは、Ｔ
ＭＲ積層体７２の下に積層されている下部ギャップ層７
１の膜厚を大きくして、絶縁ギャップ層７６の膜厚（本
実施形態では、図７に示すようにフラックスガイド層７
３の下面からの膜厚）ＴＨＧ １が上部ギャップ層７４の
膜厚ＴＨＧ２より大きくなるように構成されている点に
ある。絶縁ギャップ層７６の膜厚が大きくなるので、下
部シールド層７０及び上部ギャップ層７５間の距離が大
きくなって下部シールド層７０及び上部シールド層７５
間のキャパシタンスＣＳｈｉｅｌｄが小さくなる。その
結果、薄膜磁気ヘッドの周波数特性が著しく向上する。
ＭＲ積層体７２の下に積層されている下部ギャップ層７
１の膜厚を大きくして、絶縁ギャップ層７６の膜厚（本
実施形態では、図７に示すようにフラックスガイド層７
３の下面からの膜厚）ＴＨＧ １が上部ギャップ層７４の
膜厚ＴＨＧ２より大きくなるように構成されている点に
ある。絶縁ギャップ層７６の膜厚が大きくなるので、下
部シールド層７０及び上部ギャップ層７５間の距離が大
きくなって下部シールド層７０及び上部シールド層７５
間のキャパシタンスＣＳｈｉｅｌｄが小さくなる。その
結果、薄膜磁気ヘッドの周波数特性が著しく向上する。
【００３７】本実施形態の構造において、絶縁ギャップ
層７６の膜厚（フラックスガイド層７３の下面からの膜
厚）ＴＨＧ１と上部ギャップ層７４の膜厚ＴＨＧ２との
比ＴＨＧ２／ＴＨＧ１を従来と同様に１／１とすると、
下部シールド層７０及び上部シールド層７５間のキャパ
シタンスはＣＳｈｉｅｌｄ＝１０．２ｐＦであり、カッ
トオフ周波数はｆｃ＝１２０ＭＨｚであった。ただし、
リード線を含むＴＭＲヘッドの抵抗はＲＨＧＡ＝１３０
Ωである。なお、シールド層間キャパシタンスＣ
Ｓｈｉｅｌｄ及びカットオフ周波数ｆｃは、実測しても
計算で求めてもほぼ一致する。例えばカットオフ周波数
ｆｃはｆｃ＝１／（２πＲＨＧＡＣＳｈｉｅｌ ｄ）から
算出できる。
層７６の膜厚（フラックスガイド層７３の下面からの膜
厚）ＴＨＧ１と上部ギャップ層７４の膜厚ＴＨＧ２との
比ＴＨＧ２／ＴＨＧ１を従来と同様に１／１とすると、
下部シールド層７０及び上部シールド層７５間のキャパ
シタンスはＣＳｈｉｅｌｄ＝１０．２ｐＦであり、カッ
トオフ周波数はｆｃ＝１２０ＭＨｚであった。ただし、
リード線を含むＴＭＲヘッドの抵抗はＲＨＧＡ＝１３０
Ωである。なお、シールド層間キャパシタンスＣ
Ｓｈｉｅｌｄ及びカットオフ周波数ｆｃは、実測しても
計算で求めてもほぼ一致する。例えばカットオフ周波数
ｆｃはｆｃ＝１／（２πＲＨＧＡＣＳｈｉｅｌ ｄ）から
算出できる。
【００３８】ＴＨＧ２／ＴＨＧ１を１／１．５３とする
と、下部シールド層７０及び上部シールド層７５間のキ
ャパシタンスはＣＳｈｉｅｌｄ＝９．２ｐＦであり、カ
ットオフ周波数はｆｃ＝１３３ＭＨｚであった。
と、下部シールド層７０及び上部シールド層７５間のキ
ャパシタンスはＣＳｈｉｅｌｄ＝９．２ｐＦであり、カ
ットオフ周波数はｆｃ＝１３３ＭＨｚであった。
【００３９】ＴＨＧ２／ＴＨＧ１を１／３．９５とする
と、下部シールド層７０及び上部シールド層７５間のキ
ャパシタンスはＣＳｈｉｅｌｄ＝７．６ｐＦであり、カ
ットオフ周波数はｆｃ＝１６１ＭＨｚであった。
と、下部シールド層７０及び上部シールド層７５間のキ
ャパシタンスはＣＳｈｉｅｌｄ＝７．６ｐＦであり、カ
ットオフ周波数はｆｃ＝１６１ＭＨｚであった。
【００４０】図８は、上述した実施形態のごとき構造を
有し、ＴＨＧ２／ＴＨＧ１が異なる種々のＴＭＲヘッド
を実際に作成して測定した、記録媒体のビット位置から
のヘッドの距離に対するヘッド出力特性を表す図であ
る。
有し、ＴＨＧ２／ＴＨＧ１が異なる種々のＴＭＲヘッド
を実際に作成して測定した、記録媒体のビット位置から
のヘッドの距離に対するヘッド出力特性を表す図であ
る。
【００４１】作成したＴＭＲヘッドのサンプルは、その
ＴＭＲ積層体が下地層としてＮｉＣｒ（３ｎｍ）、反強
磁性薄膜層としてＰｔＭｎ（１５ｎｍ）、下部強磁性薄
膜層（ピンド層）としてＣｏＦｅ（１．５ｎｍ）／Ｒｕ
（０．８ｎｍ）／ＣｏＦｅ（１．５ｎｍ）、トンネルバ
リア層としてＡｌ２Ｏ３（０．７ｎｍ）、上部強磁性薄
膜層（フリー層）としてＣｏＦｅ（２ｎｍ）／ＮｉＦｅ
（２ｎｍ）を順次積層した構成を有しており、全厚が２
７ｎｍである。フラックスガイド層としては、Ｎｉ８０
Ｆｅ１０Ｔａ１０（ＡＢＳに露出している先端面の高さ
（膜厚）が６ｎｍ、その先端面の幅が１３０ｎｍ、ＡＢ
Ｓからの奥行き（高さ）が２００ｎｍ）が用いられてい
る。下部シールド層７０の膜厚は３．５μｍであり、上
部シールド層７５の膜厚は２μｍである。ＴＭＲ積層体
は寸法が０．１６×０．１６μｍ ２であり、ＴＭＲ＝１
０％であり、ＲＡ＝８Ωμｍ２であり、シールド層間距
離は５１ｎｍであり、リード線を含むＴＭＲヘッドの抵
抗はＲＨＧＡ＝３１３Ωである。測定時のセンス電流は
１ｍＡである。
ＴＭＲ積層体が下地層としてＮｉＣｒ（３ｎｍ）、反強
磁性薄膜層としてＰｔＭｎ（１５ｎｍ）、下部強磁性薄
膜層（ピンド層）としてＣｏＦｅ（１．５ｎｍ）／Ｒｕ
（０．８ｎｍ）／ＣｏＦｅ（１．５ｎｍ）、トンネルバ
リア層としてＡｌ２Ｏ３（０．７ｎｍ）、上部強磁性薄
膜層（フリー層）としてＣｏＦｅ（２ｎｍ）／ＮｉＦｅ
（２ｎｍ）を順次積層した構成を有しており、全厚が２
７ｎｍである。フラックスガイド層としては、Ｎｉ８０
Ｆｅ１０Ｔａ１０（ＡＢＳに露出している先端面の高さ
（膜厚）が６ｎｍ、その先端面の幅が１３０ｎｍ、ＡＢ
Ｓからの奥行き（高さ）が２００ｎｍ）が用いられてい
る。下部シールド層７０の膜厚は３．５μｍであり、上
部シールド層７５の膜厚は２μｍである。ＴＭＲ積層体
は寸法が０．１６×０．１６μｍ ２であり、ＴＭＲ＝１
０％であり、ＲＡ＝８Ωμｍ２であり、シールド層間距
離は５１ｎｍであり、リード線を含むＴＭＲヘッドの抵
抗はＲＨＧＡ＝３１３Ωである。測定時のセンス電流は
１ｍＡである。
【００４２】表１に各ＴＭＲヘッドサンプルａ〜ｆのＴ
ＨＧ２／ＴＨＧ１及び測定結果に基づく良否判定を示
す。
ＨＧ２／ＴＨＧ１及び測定結果に基づく良否判定を示
す。
【表１】
【００４３】表1及び図８から明らかのように、絶縁ギ
ャップ層７６の膜厚（フラックスガイド層７３の下面か
らの膜厚）ＴＨＧ１と上部ギャップ層７４の膜厚ＴＨ
Ｇ２との比ＴＨＧ２／ＴＨＧ１が０であるサンプルｆ
（上部ギャップ層７４が存在しない場合）は論外とし
て、ＴＨＧ２／ＴＨＧ１が１／５であるサンプルｄは出
力の劣化が生じており、また、ＴＨＧ２／ＴＨＧ１が１
／５であるサンプルｄ及びＴＨＧ２／ＴＨＧ１が１／１
７であるサンプルｅには、出力波形に歪が生じてそのＰ
Ｗ５０値が大きくなってしまっている。従って、サンプ
ルｄ、ｅ及びｆは、たとえ絶縁ギャップ層７６の膜厚が
大きくなりシールド層間のキャパシタンスＣＳ
ｈｉｅｌｄが小さくなる構成であっても、出力特性上望
ましくない。即ち、ＴＨ Ｇ２／ＴＨＧ１が１／５未満で
あれば、ＴＭＲヘッドの出力特性を劣化させることな
く、シールド層間のキャパシタンスＣＳｈｉｅｌｄを小
さくして、周波数特性を大幅に向上させることができる
のである。
ャップ層７６の膜厚（フラックスガイド層７３の下面か
らの膜厚）ＴＨＧ１と上部ギャップ層７４の膜厚ＴＨ
Ｇ２との比ＴＨＧ２／ＴＨＧ１が０であるサンプルｆ
（上部ギャップ層７４が存在しない場合）は論外とし
て、ＴＨＧ２／ＴＨＧ１が１／５であるサンプルｄは出
力の劣化が生じており、また、ＴＨＧ２／ＴＨＧ１が１
／５であるサンプルｄ及びＴＨＧ２／ＴＨＧ１が１／１
７であるサンプルｅには、出力波形に歪が生じてそのＰ
Ｗ５０値が大きくなってしまっている。従って、サンプ
ルｄ、ｅ及びｆは、たとえ絶縁ギャップ層７６の膜厚が
大きくなりシールド層間のキャパシタンスＣＳ
ｈｉｅｌｄが小さくなる構成であっても、出力特性上望
ましくない。即ち、ＴＨ Ｇ２／ＴＨＧ１が１／５未満で
あれば、ＴＭＲヘッドの出力特性を劣化させることな
く、シールド層間のキャパシタンスＣＳｈｉｅｌｄを小
さくして、周波数特性を大幅に向上させることができる
のである。
【００４４】図９（Ａ）は本発明の他の実施形態として
ＴＭＲ型薄膜磁気ヘッドをＡＢＳから見た平面図であ
り、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
なお、同図では下部シールド層の下面より下側の層及び
上部シールド層の上面より上側の層の図示が省略されて
いる。
ＴＭＲ型薄膜磁気ヘッドをＡＢＳから見た平面図であ
り、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
なお、同図では下部シールド層の下面より下側の層及び
上部シールド層の上面より上側の層の図示が省略されて
いる。
【００４５】この実施形態は、下部ギャップ層９１の膜
厚を大きくすることなく、ＴＭＲ積層体９２自体の膜厚
を大きくして、絶縁ギャップ層７６の膜厚（本実施形態
では、図７に示すようにフラックスガイド層７３の下面
からの膜厚）ＴＨＧ１が上部ギャップ層７４の膜厚ＴＨ
Ｇ２より大きくなるように構成されている点にある。絶
縁ギャップ層７６の膜厚が大きくなるので、下部シール
ド層７０及び上部ギャップ層７５間の距離が大きくなっ
て下部シールド層７０及び上部シールド層７５間のキャ
パシタンスＣＳｈｉｅｌｄが小さくなる。その結果、薄
膜磁気ヘッドの周波数特性が著しく向上する。図９の実
施形態のその他の構造は図７の実施形態と全く同様であ
る。従って、図９においては、図７と同等の構成要素に
は同じ参照符号が付されている。
厚を大きくすることなく、ＴＭＲ積層体９２自体の膜厚
を大きくして、絶縁ギャップ層７６の膜厚（本実施形態
では、図７に示すようにフラックスガイド層７３の下面
からの膜厚）ＴＨＧ１が上部ギャップ層７４の膜厚ＴＨ
Ｇ２より大きくなるように構成されている点にある。絶
縁ギャップ層７６の膜厚が大きくなるので、下部シール
ド層７０及び上部ギャップ層７５間の距離が大きくなっ
て下部シールド層７０及び上部シールド層７５間のキャ
パシタンスＣＳｈｉｅｌｄが小さくなる。その結果、薄
膜磁気ヘッドの周波数特性が著しく向上する。図９の実
施形態のその他の構造は図７の実施形態と全く同様であ
る。従って、図９においては、図７と同等の構成要素に
は同じ参照符号が付されている。
【００４６】本実施形態においては、ＴＭＲ積層体９２
は、反強磁性薄膜層９２ａ、下部強磁性薄膜層（ピンド
層）９２ｂ、トンネルバリア層９２ｃ及び上部強磁性薄
膜層（フリー層）９２ｄという基本的な層を少なくとも
含む多層構造となっている。反強磁性薄膜層９２ａは図
７の実施形態における反強磁性薄膜層７２ａより膜厚が
大きく設定されており、これによりＴＭＲ積層体９２全
体の膜厚を大きくしている。下部強磁性薄膜層（ピンド
層）９２ｂ、トンネルバリア層９２ｃ及び上部強磁性薄
膜層（フリー層）９２ｄの構成は、図７の実施形態にお
ける下部強磁性薄膜層（ピンド層）７２ｂ、トンネルバ
リア層７２ｃ及び上部強磁性薄膜層（フリー層）７２ｄ
の場合と同様である。
は、反強磁性薄膜層９２ａ、下部強磁性薄膜層（ピンド
層）９２ｂ、トンネルバリア層９２ｃ及び上部強磁性薄
膜層（フリー層）９２ｄという基本的な層を少なくとも
含む多層構造となっている。反強磁性薄膜層９２ａは図
７の実施形態における反強磁性薄膜層７２ａより膜厚が
大きく設定されており、これによりＴＭＲ積層体９２全
体の膜厚を大きくしている。下部強磁性薄膜層（ピンド
層）９２ｂ、トンネルバリア層９２ｃ及び上部強磁性薄
膜層（フリー層）９２ｄの構成は、図７の実施形態にお
ける下部強磁性薄膜層（ピンド層）７２ｂ、トンネルバ
リア層７２ｃ及び上部強磁性薄膜層（フリー層）７２ｄ
の場合と同様である。
【００４７】本実施形態におけるその他の構造、材料、
膜厚、作用効果及び変更態様等については、前述した図
７の実施形態の場合と同様である。
膜厚、作用効果及び変更態様等については、前述した図
７の実施形態の場合と同様である。
【００４８】以上述べた図７及び図９の実施形態は、Ｔ
ＭＲヘッドに関するものであるが、本発明は、ＴＭＲヘ
ッドのみならず、センス電流を積層面と垂直方向に流す
いかなる構造のＣＰＰ−ＧＭＲ素子についても全く同様
に適用可能である。
ＭＲヘッドに関するものであるが、本発明は、ＴＭＲヘ
ッドのみならず、センス電流を積層面と垂直方向に流す
いかなる構造のＣＰＰ−ＧＭＲ素子についても全く同様
に適用可能である。
【００４９】上述した実施形態において、上部シールド
層と同電位を有するＭＲ素子用リード導体及びそのビア
ホール導体について、それらの下部シールド層上に位置
する部分の面積が小さくなるようにパターニングすれ
ば、下部シールド層及び上部シールド層間のキャパシタ
ンスＣＳｈｉｅｌｄをより小さくすることができ、薄膜
磁気ヘッドの周波数特性をより向上させることができ
る。
層と同電位を有するＭＲ素子用リード導体及びそのビア
ホール導体について、それらの下部シールド層上に位置
する部分の面積が小さくなるようにパターニングすれ
ば、下部シールド層及び上部シールド層間のキャパシタ
ンスＣＳｈｉｅｌｄをより小さくすることができ、薄膜
磁気ヘッドの周波数特性をより向上させることができ
る。
【００５０】さらに、上述した実施形態においては、絶
縁ギャップ層７６は、Ａｌ２Ｏ３で形成されているが、
この部分の全部又は一部をＡｌ２Ｏ３より誘電率の低い
絶縁材料、例えばＳｉ３Ｎ４、Ｃｏ−γＦｅ２Ｏ３（ヘ
マタイト）又はＳｉＯ２で構成することにより、シール
ド層間キャパシタンスＣＳｈｉｅｌｄをさらに低下させ
ることができ、薄膜磁気ヘッドの周波数特性をより向上
させることが可能である。
縁ギャップ層７６は、Ａｌ２Ｏ３で形成されているが、
この部分の全部又は一部をＡｌ２Ｏ３より誘電率の低い
絶縁材料、例えばＳｉ３Ｎ４、Ｃｏ−γＦｅ２Ｏ３（ヘ
マタイト）又はＳｉＯ２で構成することにより、シール
ド層間キャパシタンスＣＳｈｉｅｌｄをさらに低下させ
ることができ、薄膜磁気ヘッドの周波数特性をより向上
させることが可能である。
【００５１】さらにまた、上述した実施形態におけるＴ
ＭＲ積層体７２若しくは９２又はＣＰＰ−ＧＭＲ積層体
が存在しない位置において、下部シールド層７０の上面
側を削って凹部を形成しその凹部内に絶縁体層を埋め込
むか又は絶縁ギャップ層７６の上に部分的に絶縁体層を
付加することにより、下部シールド層及び上部シールド
層間の実質的距離を増大させ、シールド層間キャパシタ
ンスＣＳｈｉｅｌｄをさらに低下させることができ、薄
膜磁気ヘッドの周波数特性をより向上させることが可能
となる。
ＭＲ積層体７２若しくは９２又はＣＰＰ−ＧＭＲ積層体
が存在しない位置において、下部シールド層７０の上面
側を削って凹部を形成しその凹部内に絶縁体層を埋め込
むか又は絶縁ギャップ層７６の上に部分的に絶縁体層を
付加することにより、下部シールド層及び上部シールド
層間の実質的距離を増大させ、シールド層間キャパシタ
ンスＣＳｈｉｅｌｄをさらに低下させることができ、薄
膜磁気ヘッドの周波数特性をより向上させることが可能
となる。
【００５２】以上述べた実施形態においては、２種類の
構造のＴＭＲ積層体又はＣＰＰ−ＧＭＲ積層体を用いて
いるが、本発明は、いかなる構造のＴＭＲ素子又はＣＰ
Ｐ−ＧＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドについても適用
可能である。
構造のＴＭＲ積層体又はＣＰＰ−ＧＭＲ積層体を用いて
いるが、本発明は、いかなる構造のＴＭＲ素子又はＣＰ
Ｐ−ＧＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドについても適用
可能である。
【００５３】以上述べた実施形態は全て本発明を例示的
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。
【００５４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、ＣＩＰ−ＧＭＲヘッドの場合、絶縁耐圧の観点か
ら、ＣＩＰ−ＧＭＲ積層体を下部シールド層及び上部シ
ールド層間のギャップの中央に位置させることが常識で
ある。これに対して、電流が積層面と垂直方向に流れる
ＴＭＲヘッドやＣＰＰ−ＧＭＲヘッドでは、導電性のギ
ャップ層を薄くしても何等問題は生じない。そこで、本
発明のように絶縁ギャップ層の膜厚が上部ギャップ層の
膜厚より大きくなるように構成すれば、その分、絶縁ギ
ャップ層が厚くなるので、下部シールド層及び上部シー
ルド層間のキャパシタンスＣＳｈｉｅｌｄが小さくな
る。その結果、薄膜磁気ヘッドの周波数特性が著しく向
上する。
ば、ＣＩＰ−ＧＭＲヘッドの場合、絶縁耐圧の観点か
ら、ＣＩＰ−ＧＭＲ積層体を下部シールド層及び上部シ
ールド層間のギャップの中央に位置させることが常識で
ある。これに対して、電流が積層面と垂直方向に流れる
ＴＭＲヘッドやＣＰＰ−ＧＭＲヘッドでは、導電性のギ
ャップ層を薄くしても何等問題は生じない。そこで、本
発明のように絶縁ギャップ層の膜厚が上部ギャップ層の
膜厚より大きくなるように構成すれば、その分、絶縁ギ
ャップ層が厚くなるので、下部シールド層及び上部シー
ルド層間のキャパシタンスＣＳｈｉｅｌｄが小さくな
る。その結果、薄膜磁気ヘッドの周波数特性が著しく向
上する。
【図１】一般的な構造を有するＣＩＰ−ＧＭＲ素子をＡ
ＢＳ方向から見た図である。
ＢＳ方向から見た図である。
【図２】一般的な構造を有するＴＭＲ素子又はＣＰＰ−
ＧＭＲ素子をＡＢＳ方向から見た図である。
ＧＭＲ素子をＡＢＳ方向から見た図である。
【図３】ＣＩＰ−ＧＭＲ素子の等価回路図である。
【図４】ＴＭＲ素子又はＣＰＰ−ＧＭＲ素子の等価回路
図である。
図である。
【図５】図４に示した等価回路において、シールド層間
のキャパシタンスがＣＳｈｉｅ ｌｄ＝６ｐＦの場合にお
ける減衰量の対周波数特性を示す図である。
のキャパシタンスがＣＳｈｉｅ ｌｄ＝６ｐＦの場合にお
ける減衰量の対周波数特性を示す図である。
【図６】図４に示した等価回路において、シールド層間
のキャパシタンスがＣＳｈｉｅ ｌｄ＝１ｐＦの場合にお
ける減衰量の対周波数特性を示す図である。
のキャパシタンスがＣＳｈｉｅ ｌｄ＝１ｐＦの場合にお
ける減衰量の対周波数特性を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態としてＴＭＲ型薄膜磁気ヘ
ッドをＡＢＳから見た平面図及びこの平面図のＢ−Ｂ線
断面図である。
ッドをＡＢＳから見た平面図及びこの平面図のＢ−Ｂ線
断面図である。
【図８】ＴＨＧ２／ＴＨＧ１が異なる種々のＴＭＲヘッ
ドを実際に作成して測定した、記録媒体のビット位置か
らのヘッドの距離に対するヘッド出力特性を表す図であ
る。
ドを実際に作成して測定した、記録媒体のビット位置か
らのヘッドの距離に対するヘッド出力特性を表す図であ
る。
【図９】本発明の他の実施形態としてＴＭＲ型薄膜磁気
ヘッドをＡＢＳから見た平面図及びこの平面図のＢ−Ｂ
線断面図である。
ヘッドをＡＢＳから見た平面図及びこの平面図のＢ−Ｂ
線断面図である。
７０ 下部シールド層 ７１、９１ 下部ギャップ層 ７２、９２ ＴＭＲ積層体 ７２ａ、９２ａ 反強磁性薄膜層 ７２ｂ、９２ｂ 下部強磁性薄膜層（ピンド層） ７２ｃ、９２ｃ トンネルバリア層 ７２ｄ、９２ｄ 上部強磁性薄膜層（フリー層） ７３ フラックスガイド層 ７４ 上部ギャップ層 ７５ 上部シールド層 ７６ 絶縁ギャップ層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１０月１０日（２００１．１０．
１０）
１０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】上部ギャップ層の膜厚ＴＨＧ２と絶縁ギャ
ップ層の膜厚ＴＨＧ１との比ＴＨＧ ２／ＴＨＧ１が１／
５より大きいことが、薄膜磁気ヘッドの出力特性上から
好ましい。
ップ層の膜厚ＴＨＧ１との比ＴＨＧ ２／ＴＨＧ１が１／
５より大きいことが、薄膜磁気ヘッドの出力特性上から
好ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４３】表1及び図８から明らかのように、絶縁ギ
ャップ層７６の膜厚（フラックスガイド層７３の下面か
らの膜厚）ＴＨＧ１と上部ギャップ層７４の膜厚ＴＨ
Ｇ２との比ＴＨＧ２／ＴＨＧ１が０であるサンプルｆ
（上部ギャップ層７４が存在しない場合）は論外とし
て、ＴＨＧ２／ＴＨＧ１が１／５であるサンプルｄは出
力の劣化が生じており、また、ＴＨＧ２／ＴＨＧ１が１
／５であるサンプルｄ及びＴＨＧ２／ＴＨＧ１が１／１
７であるサンプルｅには、出力波形に歪が生じてそのＰ
Ｗ５０値が大きくなってしまっている。従って、サンプ
ルｄ、ｅ及びｆは、たとえ絶縁ギャップ層７６の膜厚が
大きくなりシールド層間のキャパシタンスＣＳ
ｈｉｅｌｄが小さくなる構成であっても、出力特性上望
ましくない。即ち、ＴＨ Ｇ２／ＴＨＧ１が１／５より大
きければ、ＴＭＲヘッドの出力特性を劣化させることな
く、シールド層間のキャパシタンスＣＳｈｉｅｌｄを小
さくして、周波数特性を大幅に向上させることができる
のである。
ャップ層７６の膜厚（フラックスガイド層７３の下面か
らの膜厚）ＴＨＧ１と上部ギャップ層７４の膜厚ＴＨ
Ｇ２との比ＴＨＧ２／ＴＨＧ１が０であるサンプルｆ
（上部ギャップ層７４が存在しない場合）は論外とし
て、ＴＨＧ２／ＴＨＧ１が１／５であるサンプルｄは出
力の劣化が生じており、また、ＴＨＧ２／ＴＨＧ１が１
／５であるサンプルｄ及びＴＨＧ２／ＴＨＧ１が１／１
７であるサンプルｅには、出力波形に歪が生じてそのＰ
Ｗ５０値が大きくなってしまっている。従って、サンプ
ルｄ、ｅ及びｆは、たとえ絶縁ギャップ層７６の膜厚が
大きくなりシールド層間のキャパシタンスＣＳ
ｈｉｅｌｄが小さくなる構成であっても、出力特性上望
ましくない。即ち、ＴＨ Ｇ２／ＴＨＧ１が１／５より大
きければ、ＴＭＲヘッドの出力特性を劣化させることな
く、シールド層間のキャパシタンスＣＳｈｉｅｌｄを小
さくして、周波数特性を大幅に向上させることができる
のである。
Claims (9)
- 【請求項１】 下部シールド層と、該下部シールド層上
に形成されており、積層面に垂直方向に電流が流れる磁
気抵抗効果積層体と、該磁気抵抗効果積層体上に積層形
成された非磁性導電体の上部ギャップ層と、前記下部シ
ールド層及び前記上部ギャップ層間に形成された絶縁体
の絶縁ギャップ層と、前記上部ギャップ層上に積層形成
された上部シールド層とを備えており、前記絶縁ギャッ
プ層の膜厚が前記上部ギャップ層の膜厚より大きくなる
ように構成されていることを特徴とする磁気抵抗効果型
薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項２】 前記磁気抵抗効果積層体の下に、前記絶
縁ギャップ層の膜厚を前記上部ギャップ層の膜厚より大
きくするための非磁性導電体による下部ギャップ層が設
けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵
抗効果型薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項３】 下部シールド層と、該下部シールド層上
に積層された非磁性導電体の下部ギャップ層と、該下部
ギャップ層上に積層形成されており、積層面に垂直方向
に電流が流れる磁気抵抗効果積層体と、該磁気抵抗効果
積層体上に積層形成された非磁性導電体の上部ギャップ
層と、前記下部シールド層及び前記上部ギャップ層間に
形成された絶縁体の絶縁ギャップ層と、前記上部ギャッ
プ層上に積層形成された上部シールド層とを備えてお
り、前記絶縁ギャップ層の膜厚が前記上部ギャップ層の
膜厚より大きくなるように構成されていることを特徴と
する磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項４】 前記下部ギャップ層は、前記絶縁ギャッ
プ層の膜厚が前記上部ギャップ層の膜厚より大きくなる
ような膜厚を有していることを特徴とする請求項３に記
載の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項５】 前記磁気抵抗効果積層体は、前記絶縁ギ
ャップ層の膜厚が前記上部ギャップ層の膜厚より大きく
なるような膜厚を有していることを特徴とする請求項１
又は３に記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項６】 前記磁気抵抗効果積層体は反強磁性層を
有しており、該反強磁性層は前記絶縁ギャップ層の膜厚
が前記上部ギャップ層の膜厚より大きくなるような膜厚
を有していることを特徴とする請求項５に記載の磁気抵
抗効果型薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項７】 前記上部ギャップ層の膜厚ＴＨＧ２と前
記絶縁ギャップ層の膜厚ＴＨＧ１との比ＴＨＧ２／ＴＨ
Ｇ１が１／５未満であることを特徴とする請求項１から
６のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッ
ド。 - 【請求項８】 前記磁気抵抗効果積層体が、トンネルバ
リア層と、該トンネルバリア層を挟む一対の強磁性薄膜
層とを備えたトンネル磁気抵抗効果積層体であることを
特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の磁気
抵抗効果型薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項９】 前記磁気抵抗効果積層体が、非磁性金属
層と、該非磁性金属層を挟む一対の強磁性薄膜層とを備
えた垂直方向電流通過型巨大磁気抵抗効果積層体である
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載
の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000208402A JP2002025012A (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド |
| US09/899,935 US6728079B2 (en) | 2000-07-10 | 2001-07-09 | Magnetoresistive effect thin-film magnetic head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000208402A JP2002025012A (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002025012A true JP2002025012A (ja) | 2002-01-25 |
Family
ID=18704989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000208402A Pending JP2002025012A (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6728079B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002025012A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8724264B2 (en) | 2008-09-04 | 2014-05-13 | Tdk Corporation | Thin film magnetic head, magnetic head slider, head gimbal assembly, head arm assembly, magnetic disk device and method of manufacturing thin film magnetic head |
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| JP2002025018A (ja) * | 2000-07-10 | 2002-01-25 | Tdk Corp | 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド及びその製造方法 |
| US7057864B2 (en) * | 2001-07-10 | 2006-06-06 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method and apparatus for achieving physical connection between the flux guide and the free layer and that insulates the flux guide from the shields |
| JP2003178407A (ja) * | 2001-12-11 | 2003-06-27 | Hitachi Ltd | 磁気抵抗効果型ヘッドならびにその製造方法、および磁気記録再生装置 |
| JP3772760B2 (ja) * | 2002-02-25 | 2006-05-10 | 株式会社村田製作所 | 電子部品の製造方法 |
| JP3795841B2 (ja) * | 2002-06-27 | 2006-07-12 | Ｔｄｋ株式会社 | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置 |
| JP3813914B2 (ja) * | 2002-09-27 | 2006-08-23 | Ｔｄｋ株式会社 | 薄膜磁気ヘッド |
| JP2005050842A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Alps Electric Co Ltd | 交換結合膜及びこの交換結合膜の製造方法並びに前記交換結合膜を用いた磁気検出素子 |
| JP2006127634A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | 磁気ヘッド |
| US7446980B2 (en) * | 2004-10-29 | 2008-11-04 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method for manufacturing a stitched “floating” trailing shield for a perpendicular recording head |
| US7551396B2 (en) * | 2005-04-27 | 2009-06-23 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Perpendicular magnetic write head having a studded trailing shield compatible with read/write offset |
| US7639450B2 (en) * | 2005-04-27 | 2009-12-29 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Flux shunt structure for reducing return pole corner fields in a perpendicular magnetic recording head |
| JP2007250061A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Fujitsu Ltd | 磁気センサおよび磁気ディスク装置 |
| JP2008059641A (ja) * | 2006-08-29 | 2008-03-13 | Fujitsu Ltd | 磁気ヘッドおよび記録媒体駆動装置 |
| US8077435B1 (en) | 2008-11-20 | 2011-12-13 | Western Digital (Fremont), Llc | Current perpendicular-to-plane read sensor with back shield |
| JP5497414B2 (ja) * | 2009-12-07 | 2014-05-21 | エイチジーエスティーネザーランドビーブイ | 磁気ヘッド及びその製造方法 |
| US8274761B2 (en) * | 2010-03-05 | 2012-09-25 | Tdk Corporation | Magnetic head including a thermal asperity effect element sensor in a stepped-back position from an air bearing surface |
| US8760821B1 (en) * | 2013-02-25 | 2014-06-24 | HGST Netherlands B.V. | Higher stability read head using a read sensor with a flat back edge |
| US9786302B1 (en) * | 2016-04-08 | 2017-10-10 | Western Digital Technologies, Inc. | Flux-guided tunneling magnetoresistive (TMR) sensor for magnetic tape with reduced likelihood of electrical shorting |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3231313B2 (ja) | 1990-08-22 | 2001-11-19 | 株式会社日立製作所 | 磁気ヘッド |
| JPH05114119A (ja) * | 1991-10-21 | 1993-05-07 | Fujitsu Ltd | 磁気抵抗効果型磁気ヘツド |
| US5696656A (en) * | 1996-09-06 | 1997-12-09 | International Business Machines Corporation | Highly sensitive orthogonal spin valve read head |
| JP3576361B2 (ja) * | 1997-09-18 | 2004-10-13 | 富士通株式会社 | 磁気抵抗効果型ヘッド及び磁気記録再生装置 |
| JP2001006130A (ja) * | 1999-06-24 | 2001-01-12 | Tdk Corp | トンネル磁気抵抗効果型ヘッド |
-
2000
- 2000-07-10 JP JP2000208402A patent/JP2002025012A/ja active Pending
-
2001
- 2001-07-09 US US09/899,935 patent/US6728079B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8724264B2 (en) | 2008-09-04 | 2014-05-13 | Tdk Corporation | Thin film magnetic head, magnetic head slider, head gimbal assembly, head arm assembly, magnetic disk device and method of manufacturing thin film magnetic head |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6728079B2 (en) | 2004-04-27 |
| US20020048126A1 (en) | 2002-04-25 |
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