JP2002232038A

JP2002232038A - 垂直通電型磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、および磁気記録再生装置

Info

Publication number: JP2002232038A
Application number: JP2001026048A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Takagishi; 雅幸高岸; Tomoki Funayama; 知己船山; Masahisa Yoshikawa; 将寿吉川; Koichi Tateyama; 公一館山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2002-08-16

Abstract

(57)【要約】【課題】素子サイズが小さくなっても、良好な再生感
度を示し、バルクハウゼンノイズを抑制できる垂直通電
型磁気抵抗効果素子を提供する。【解決手段】磁気抵抗効果膜（１４）と、磁気抵抗効
果膜（１４）の上下膜面に接続された一対の電極（１
３、１５）と、一対の電極（１３、１５）から供給され
るセンス電流が磁気抵抗効果膜（１４）を流れる経路の
延長線上にセンス電流と反対方向の垂直補助電流が流れ
る補助領域（１２）とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、垂直通電型磁気抵
抗効果素子、磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ハードディスク装置などの磁気記録装置
は、近年において急速に小型・高密度化が進んでおり、
今後さらに高密度化されることが見込まれている。磁気
記録において高密度化を行うには、記録トラック幅を狭
くして記録トラック密度を高めるとともに、長手方向の
記録密度すなわち線記録密度を高める必要がある。

【０００３】しかし、面内の長手記録方式では記録密度
が高くなるにつれ反磁界が大きくなるため、再生出力が
低下するうえに安定な記録が行えなくなるという問題点
がある。これらの問題点を改善するものとして垂直記録
方式が提案されている。垂直記録方式は記録媒体面と垂
直方向に磁化して記録するものであり、長手方向の記録
に比べて記録密度を高めても反磁界の影響が少なく、再
生出力の低下などは抑制される。

【０００４】一方、再生素子としては、記録密度の向上
に伴い記録ビットサイズが小さくなっても十分な再生信
号出力が得られるように、従来用いられてきた異方性磁
気抵抗効果（ＡＭＲ）を応用したＡＭＲヘッドに代わ
り、最近では巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を応用した再
生感度の高いスピンバルブ型ＧＭＲヘッドが用いられる
ようになっている。また、高い再生感度を期待して、ト
ンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）を応用した磁気ヘッドの
開発と実用化のための研究が進められている。さらに、
ＴＭＲは抵抗が高く素子サイズに制限があるため、抵抗
が低いＣＰＰ−ＧＭＲ素子が提案されている。このよう
に再生感度の高い磁気ヘッドが開発され、それらを用い
ることによって、記録ビットサイズがごく小さくなって
も記録信号の再生が可能になってきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】現状使われているＡＭ
Ｒ素子やＧＭＲ素子では、素子を形成している薄膜の面
内方向にセンス電流を流し、記録媒体から発生する磁場
に応じた感磁層の磁化変化による抵抗変化を感知してい
る。このセンス電流は感磁層面内方向にバイアス磁場を
発生させ、バイアスポイントを変化させてしまう。しか
し、このバイアス磁場は素子面内方向であるため、ピン
層から発生する磁場など、センス電流に起因して発生す
る磁場以外の素子面内方向の磁場とキャンセルさせてバ
イアスポイントを調整することができた。

【０００６】他方、次世代のＴＭＲ素子やＣＰＰ−ＧＭ
Ｒ素子は、薄膜素子の膜面に垂直にセンス電流を流し抵
抗変化を感知する垂直通電方式である。こうした垂直通
電方式を採用すると、センス電流に起因して発生する磁
場は感磁層上で渦状になり、特にセンス電流通電領域の
エッジ部で強い磁場が発生する。図１に、この様子を示
す。

【０００７】図１において、１は磁気抵抗効果膜、２は
電極である。この図では、電極２の領域に紙面の裏側か
ら手前の方向に、磁気抵抗効果膜１の膜面に垂直にセン
ス電流が流されている。このように電極２のエッジ部で
強い磁場が発生すると、出力波形にヒステリシスが生じ
てバルクハウゼンノイズの原因となり、記録媒体から出
る磁場に対する出力感度が悪化するなどの問題が生じ
る。この磁場の大きさは、垂直通電領域のサイズに反比
例するため、通電領域のサイズが小さくなれば、すなわ
ち高密度化が進めばそれだけ大きくなり、より深刻な問
題になる。特に、通電領域サイズが０．３μｍより小さ
い場合にはより顕著な問題となる。

【０００８】本発明の目的は、素子サイズが小さくなっ
ても、良好な再生感度を示し、バルクハウゼンノイズを
抑制できる垂直通電型磁気抵抗効果素子を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る垂直通電型
磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗
効果膜の上下膜面に接続された一対の電極と、前記一対
の電極から供給されるセンス電流が前記磁気抵抗効果膜
を流れる経路の延長線上に前記センス電流と反対方向の
垂直補助電流が流れる補助領域とを具備したことを特徴
とする。

【００１０】この素子では、前記垂直補助電流を通電さ
せる領域に第２の磁気抵抗効果膜が形成されていてもよ
い。

【００１１】本発明に係る他の垂直通電型磁気抵抗効果
素子は、磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の上下
膜面に接続された一対の電極とを備え、前記一対の電極
の一方を介して前記磁気抵抗効果膜に対向する磁性層が
前記磁気抵抗効果膜の上下片側のみに形成されているこ
とを特徴とする。

【００１２】本発明に係るさらに他の垂直通電型磁気抵
抗効果素子は、感磁層を備える磁気抵抗効果膜と、前記
磁気抵抗効果膜の膜面に垂直にセンス電流を通電するた
めの電極と、前記磁気抵抗効果膜を挟むように上下に設
けられた１対の磁性層とを具備し、前記感磁層が、前記
磁性層間の中心より前記磁性層間の距離の１０％以上３
３％以下分離れた位置に形成されていることを特徴とす
る。

【００１３】本発明に係る磁気ヘッドは、上述した垂直
通電型磁気抵抗効果素子を備えたことを特徴とする。

【００１４】本発明に係る磁気記録再生装置は、磁気記
録媒体と、前記磁気記録媒体に対向するように設けられ
る上記の磁気ヘッドとを具備したことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明において用いられる磁気抵
抗効果膜は、例えば少なくとも信号磁束に応じて磁化の
方向が自由に変化する磁化自由層（フリー層）、非磁性
中間層（スペーサー層）および実質的に磁化が固着され
た磁化固着層（ピンド層）を有するスピンバルブ膜（Ｓ
Ｖ膜）である。ピンド層の磁化は、たとえば反強磁性層
により固着されている。これらの層のほかに、下地層や
保護層などを設けてもよい。

【００１６】本発明の一実施形態に係る垂直通電型磁気
抵抗効果素子は、磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜の
上下膜面に接続された一対の電極と、一対の電極から供
給されるセンス電流が前記磁気抵抗効果膜を流れる経路
の延長線上に前記センス電流と反対方向の垂直補助電流
が流れる補助領域とを有する。補助領域は１つまたは２
つ以上設けられる。この素子では、補助領域にセンス電
流と反対方向の垂直補助電流を通電させることにより、
センス電流に起因するバイアス磁場をキャンセルするこ
とができる。

【００１７】図２に、一実施形態に係る垂直通電型磁気
抵抗効果素子の基本構造を示す。図２において、下部電
極１１上に、補助領域１２、中間電極１３、素子部１
４、および上部電極１５が形成されている。センス電流
が中間電極１３から素子部１４の膜面に垂直に通電され
て上部電極１５に至る。また、センス電流と反対方向の
垂直補助電流が中間電極１３から補助領域１２に通電さ
れて下部電極１１に至る。なお、補助領域１２に別の素
子部を設けてもよい。また、下部電極１１、中間電極１
３、上部電極１５間の補助領域１２、素子部１４の脇に
は図示せぬ絶縁層が設けられる。

【００１８】素子部１４の膜面に垂直に通電されるセン
ス電流により素子部１４にはバイアス磁場が発生する
が、補助領域１２に通電される、センス電流と反対方向
の垂直補助電流により上記のバイアス磁場と逆方向の磁
場を発生させてバイアス磁場をキャンセルすることがで
きる。例えば、ＳＶ膜の通電領域が０．１μｍ角、ＳＶ
膜の厚みが２０ｎｍで、センス電流が１０ｍＡの場合、
フリー層に最大で約２００Ｏｅの磁場が発生するが、補
助領域１２への通電によりこの磁場をキャンセルするこ
とができる。

【００１９】図３に、図２の構造を有する垂直通電型磁
気抵抗効果素子について、中間電極の厚みとフリー層に
かかる最大磁場との関係を示す。なお、図３のデータ
は、補助領域１２の厚みが素子部１４と同じ２０ｎｍ、
補助電流の大きさがセンス電流と同じ１０ｍＡという条
件での計算値である。

【００２０】図３から、中間電極１３が薄く補助領域１
２が素子部１４に近いほど、バイアス磁場を有効に抑制
できることがわかる。しかし、中間電極１３が薄すぎる
と、素子部１４の電流分布が悪くなるなどの悪影響があ
る。素子部１４と電極の抵抗にも依存するが、中間電極
１３の厚みは素子またはセンス電流領域断面サイズの１
５％程度より厚いとよい。補助領域１２と素子部１４と
の距離が、センス電流領域断面サイズ（この場合１００
ｎｍ）よりも離れると、バイアス磁場の抑制効果は低く
なる。したがって、効果的な中間電極１３の厚みはセン
ス電流領域断面サイズの１５％〜１００％程度と考えら
れる。

【００２１】また、補助電流をコントロールすることに
よってバイアス磁場を抑制することもできる。図４に、
中間電極の厚みを２０ｎｍまたは５０ｎｍ、その他は上
記と同じ条件として、補助電流を変化させたときのフリ
ー層にかかる最大磁場の変化を示す。図４に示されるよ
うに、いずれの場合にもバイアス磁場が最小になる補助
電流の最適値が現れる。

【００２２】本発明の他の実施形態に係る垂直通電型磁
気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜
の上下膜面に接続された一対の電極と、一対の電極の一
方を介して磁気抵抗効果膜の上または下の片側のみに形
成された磁性層とを有する。この素子では、磁性層で発
生するセンス電流の鏡像電流が上述した補助電流と同等
の作用を示し、センス電流に起因するバイアス磁場をキ
ャンセルすることができる。ただし、鏡像電流はセンス
電流と同じ大きさなので、上述したような電流調節はで
きない。

【００２３】図５に、この実施形態に係る垂直通電型磁
気抵抗効果素子の基本構造を示す。図５において、鏡像
電流を発生させる磁性層１６上に、中間電極１３、素子
部１４、および上部電極１５が形成されている。素子部
１４の脇の電極１３、１５間には絶縁層が形成されてい
る。センス電流が中間電極１３から素子部１４の膜面に
垂直に通電されて上部電極１５に至る。このとき、磁性
層１６にセンス電流の鏡像電流が発生する。

【００２４】素子部１４の膜面に垂直に通電されるセン
ス電流により素子部１４にはバイアス磁場が発生する
が、磁性層１６で発生する鏡像電流により上記のバイア
ス磁場と逆方向の磁場を発生させてバイアス磁場をキャ
ンセルすることができる。バイアス磁場は、磁性層１６
が中間電極１３と絶縁されていても、導通状態であって
も発生する。また、磁性層１６は素子部１４の直下、あ
るいは直上に形成されていれば大きさ（素子部１４の膜
面と平行な面の大きさ）は適宜変更可能である。さら
に、磁性層１６に発生する鏡像電流を導く導線を磁性層
１６に接続してもよい。

【００２５】本発明のさらに他の実施形態に係る垂直通
電型磁気抵抗効果素子は、感磁層を備える磁気抵抗効果
膜と、磁気抵抗効果膜の膜面に垂直にセンス電流を通電
するための電極と、磁気抵抗効果膜を挟むように上下に
設けられた１対の磁性層とを具備し、前記感磁層が、前
記磁性層間の中心より前記磁性層間の距離の１０％以上
３３％以下分離れた位置に形成されている。この素子
は、磁気抵抗効果膜を１対の磁性層で挟み込んだ、いわ
ゆるシールドタイプである。この素子では、上下の磁性
層に鏡像電流が発生するためセンス電流に起因するバイ
アス磁場をキャンセルする効果が高い。しかし、通常の
シールドタイプのように、フリー層をシールド間のギャ
ップの中心に配置すると、フリー層から鏡像電流が発生
する領域までの距離が大きくなるため上記の効果が低く
なる。そこで、フリー層に近い側の電極を薄くし、フリ
ー層から遠い側の電極を厚くした非対称構造にすること
により、フリー層から鏡像電流が発生する領域までの距
離を小さくして上記の効果を高めることができる。

【００２６】図６に、この実施形態に係る垂直通電型磁
気抵抗効果素子の基本構造を示す。図６において、磁性
層（下部シールド）１６上に、中間電極１３、素子部１
４、上部電極１５、および磁性層（上部シールド）１７
が形成されている。素子部１４においてフリー層は下部
に形成されている。また、中間電極１３は上部電極１５
よりも薄く形成されている。センス電流が中間電極１３
から素子部１４の膜面に垂直に通電されて上部電極１５
に至る。このとき、磁性層（下部シールド）１６および
磁性層（上部シールド）１７にそれぞれセンス電流の鏡
像電流が発生する。

【００２７】素子部１４の膜面に垂直に通電されるセン
ス電流により素子部１４にはバイアス磁場が発生する
が、磁性層（下部シールド）１６および磁性層（上部シ
ールド）１７で発生する鏡像電流により上記のバイアス
磁場と逆方向の磁場を発生させてバイアス磁場をキャン
セルすることができる。そして、中間電極１３を薄くす
ることにより磁性層（下部シールド）１６の近くに素子
部１４のフリー層が配置されており、上記の効果を十分
に得ることができる。

【００２８】図７に、フリー層中心から下部磁性層１６
までの距離と、フリー層にかかる最大磁場との関係を示
す。なお、図７のデータは、下部磁性層と上部磁性層と
の間隔（ギャップ）を８０ｎｍとし、ギャップ内でフリ
ー層の位置を変化させたときの計算により得られたもの
である。図７から、フリー層と下部磁性層の距離がギャ
ップの１／３程度以下のときに、フリー層に発生する磁
場の抑制効果が顕著になっている。ただし、フリー層が
下部磁性層に近づきすぎると効率が悪くなるので、フリ
ー層と下部磁性層の距離はギャップの１０％以上とする
ことが効果的である。

【００２９】以下、本発明の実施形態を説明する。以下
においては、磁気抵抗効果膜をヨークとともに磁気回路
の一部として組み込んだヨークタイプ（第１〜第４の実
施形態）と、磁気抵抗効果膜を磁気シールドで挟み込ん
だシールドタイプ（第５〜第７の実施形態）を示す。

【００３０】（第１の実施形態）図８に本実施形態に係
るヨークタイプのＣＰＰ−ＭＲヘッドの平面図を示す。
図９に図８の一点鎖線に沿う断面図を示す。

【００３１】図８に示すように、媒体対向面（ＡＢＳ
面）でギャップを規定するように、一対のヨーク２４、
２４が形成されている。ＡＢＳ面から後退した位置で一
対のヨーク２４、２４を跨ぐようにスピンバルブ膜（Ｓ
Ｖ膜）２７が形成され、その上に上部電極３１が形成さ
れている。ギャップから吸い上げられた媒体磁束はヨー
ク２４、２４を通してＳＶ膜２７に導入される。また、
ヨーク２４、２４にはそれぞれ電極３２、３２が接続さ
れている。

【００３２】図９に示すように、下部電極２１上にアル
ミナなどからなる絶縁膜２２が形成されている。この絶
縁膜２２に開口部が設けられ、この開口部に良導体を埋
め込み、表面を平坦化することにより補助領域２３が形
成されている。この絶縁膜２２上にヨーク２４、２４が
所定のパターンで形成されている。ヨーク２４、２４間
の中央部の補助領域２３上に、銅、金などからなる良導
体膜２５、下地膜２６、スピンバルブ膜（ＳＶ膜）２
７、保護膜２８が順次形成されている。ＳＶ膜２７は、
少なくともフリー層、スペーサー層およびピンド層を含
む。ＳＶ膜２７のフリー層は補助領域２３に近くなるよ
うに下部に形成するほうがセンス電流磁場を抑制する効
果が大きい。フリー層内の電流分布を均一にするため
に、下地膜２６および保護膜２８はＴａやＲｕなどの高
抵抗物質からなる薄膜とすることが好ましい。また、ヨ
ーク２４、２４上には、両側からＳＶ膜２７を挟み込む
ように、第２ヨーク２９、２９が形成されている。本実
施形態では、ヨーク２４、２４およびＳＶ膜２７を含む
磁気回路に挿入されている良導体膜２５が磁気回路の効
率の低下させる原因になるが、第２ヨーク２９、２９を
設けることにより磁気回路の効率の低下をある程度抑え
ることができる。第２ヨーク２９、２９および保護膜２
８上には絶縁膜３０が形成されており、ＳＶ膜２７の中
央部に対応する位置にコンタクトホールが形成されてい
る。絶縁膜３０には保護膜２８と接続するように上部電
極３１が形成されている。

【００３３】本実施形態では、ヨーク２４、２４および
良導体膜２５が図２の中間電極１３に相当する機能を示
す。電極３２、３２からヨーク２４、２４および良導体
膜２５を通してＳＶ膜２７の膜面に垂直にセンス電流が
供給されて上部電極３１に至る。また、センス電流と反
対方向の垂直補助電流がヨーク２４、２４および良導体
膜２５を通して補助領域２３に通電されて下部電極２１
に至るため、センス電流起因のバイアス磁場をキャンセ
ルすることができる。

【００３４】本実施形態では、アンプなどの電流供給源
に至る回路に高抵抗部を設ければ、補助領域２３の電流
を調節することができ、ノイズや低出力の原因となるセ
ンス電流起因のバイアス磁場の抑制が容易になる。この
場合、補助領域２３に流れる電流が一見無駄に思える
が、電流の上限を規定しているのはＳＶ膜２７に通電さ
れる電流により発生する熱であり、補助領域２３には多
少の電流が流れてもよい。

【００３５】（第２の実施形態）図１０に本実施形態に
係るヨークタイプのＣＰＰ−ＭＲヘッドの断面図を示
す。図９と同様に、下部電極２１上に絶縁膜２２が形成
され、この絶縁膜２２の開口部に補助領域２３が形成さ
れている。この絶縁膜２２上に良導体膜２５とヨーク２
４、２４がアバッテッド構造をなすように形成されてい
る。その上に下地膜２６、スピンバルブ膜（ＳＶ膜）２
７および保護膜２８が順次形成されている。その上に、
絶縁膜３０と、保護膜２８と接続する上部電極３１が形
成されている。図９と異なり、本実施形態では第２ヨー
クを設けない。

【００３６】第１の実施形態では良導体膜２５が磁気回
路の効率を低下させる原因となっていたが、図１０のよ
うにヨーク２４、２４と良導体膜２５をアバッテッド構
造にしてスムーズに接続することによりヨーク２４、２
４とＳＶ膜２７との間の磁気効率を第１の実施形態より
も向上させることができる。

【００３７】（第３の実施形態）図１１に本実施形態に
係るヨークタイプのＣＰＰ−ＭＲヘッドの断面図を示
す。この実施形態では、補助領域２３と中間電極となる
良導体膜２５との間に、下地層３３、第２のＳＶ膜３４
および保護膜３５が形成されている。下地層３３、第２
のＳＶ膜３４、保護膜３５および良導体膜２５とヨーク
２４、２４はアバッテッド接続されている。その他の構
造は図１０と同様である。

【００３８】本実施形態では、第１および第２の実施形
態と異なり、第２のＳＶ膜３４および補助領域２３にＳ
Ｖ膜２７と同等の電流を流すことが最も効果的である。
この場合、センス電流起因のバイアス磁場の抑制効果は
第１および第２の実施形態より劣るが、ＳＶ膜２７と第
２のＳＶ膜３４でピンド層の固着方向をそろえた場合に
は半分のセンス電流で第１および第２の実施形態と同等
の出力が得られるため、センス電流磁場も抑えられる。

【００３９】また、本実施形態の場合、ＳＶ膜２７と第
２のＳＶ膜３４でピンド層の固着方向を逆にすれば差動
素子として使用でき、ノイズ低減に大きな効果がある。

【００４０】（第４の実施形態）図１２に本実施形態に
係るヨークタイプのＣＰＰ−ＭＲヘッドの断面図を示
す。この実施形態は、図９の補助領域２３の代わりに、
センス電流の鏡像電流を発生させる磁性層３６を設けて
いる。また、下部電極は設けない。その他の構造は図９
と同様である。

【００４１】本実施形態では、ヨーク２４、２４および
良導体膜２５を通してＳＶ膜２７の膜面に垂直にセンス
電流が供給されて上部電極３１に至る。このとき、磁性
層３６にセンス電流と反対方向の鏡像電流が発生するた
め、センス電流起因のバイアス磁場をキャンセルするこ
とができる。この場合、ヨーク２４、２４およびＳＶ膜
２７を含む磁気回路と並列にヨーク２４、２４および磁
性層３６を含む磁気回路が形成され、ＳＶ膜２７に流れ
る磁束が減少するので、これを防ぐためＣｕなどの非磁
性良導体膜２５を設けることが好ましい。

【００４２】本実施形態では、第１の実施形態と異な
り、鏡像電流を調節することはできないので、センス電
流起因のバイアス磁場を抑制する効果を最適に設定する
ことは困難であるが、下部電極を省けるためコストを削
減できる。

【００４３】（第５の実施形態）図１３に本実施形態に
係るシールドタイプのＣＰＰ−ＭＲヘッドをＡＢＳ面か
ら見た図を示す。

【００４４】図１３に示すように、下部電極を兼ねる下
部シールド５１上に絶縁膜５２が形成されている。この
絶縁膜５２に設けられた開口部に良導体膜５３が形成さ
れている。絶縁膜５２上に、良導体膜５３と接続する下
地層５４、ＳＶ膜５５、保護膜５６、良導体膜５７およ
び高抵抗膜５８が順次形成されている。下地層５４、Ｓ
Ｖ膜５５、保護膜５６、良導体膜５７および高抵抗膜５
８に対してアバッテッド構造をなすように、ＳＶ膜５５
のフリー層に磁気異方性を付与するハード膜５９、５９
および中間電極６０、６０が形成されている。その上に
絶縁膜６１が形成されている。絶縁膜６１に設けられた
開口部に高抵抗膜５８と接続する補助領域６２が形成さ
れている。その上に補助領域６２と接続するように、上
部電極を兼ねる上部シールド６３が形成されている。

【００４５】本実施形態では、中間電極６１から良導体
膜５７へスムーズに電流を流すために補助領域６２を上
部に配置している。また、補助領域６２の電流を調節す
るために抵抗調節用の高抵抗膜５８を設けているが、素
子部の発熱を大きくするおそれがある。発熱の問題を避
けるためには、第１の実施形態で説明したように、アン
プの電流供給源までの間に抵抗を挿入するほうが好まし
い。

【００４６】（第６の実施形態）図１４に本実施形態に
係るシールドタイプのＣＰＰ−ＭＲヘッドをＡＢＳ面側
から見た図を示す。図１５に図１４を補助電極領域の位
置で切断した断面図を示す。

【００４７】本実施形態では２つのＳＶ膜を用い、ＳＶ
膜、良導体膜およびＳＶ膜を積層した構造を有する。た
だし、これらの積層体をＡＢＳ面に露出させると、厚み
が厚いためシールド間隔が大きくなり、高い線密度に対
応できなくなる。このため、ＳＶ膜についてはフリー層
だけをＡＢＳ面に露出させ、フリー層以外はＡＢＳ面よ
り後退させて形成している。

【００４８】すなわち、図１４において図１３と異なる
点は、中心部の構造がＳＶ膜７１、高抵抗膜７２、良導
体膜７３、高抵抗膜７４、第２のＳＶ膜７５の積層構造
となっていることである。そして、図１５に示すよう
に、ＡＢＳ面においてＳＶ膜７１および第２のＳＶ膜７
５のフリー層７１ａ、７５ａのみを露出させ、フリー層
以外はＡＢＳ面より後退させている。

【００４９】（第７の実施形態）図１６に他の実施形態
に係るシールドタイプのＣＰＰ−ＭＲヘッドの断面図を
示す。

【００５０】図１６に示すように、下部電極を兼ねる下
部シールド８１上に良導体膜８２、高抵抗膜８３、ＳＶ
膜８４が形成されている。その上に絶縁膜８５が形成さ
れ、この絶縁膜８５に設けられた開口部に良導体膜８６
が形成されている。その上に良導体膜８６と接続するよ
うに、上部電極を兼ねる上部シールド８７が形成されて
いる。本実施形態ではＳＶ膜８４の膜面に垂直にセンス
電流が通電されると、下部シールド８１に鏡像電流が発
生する。

【００５１】本実施形態では、フリー層８４ａが鏡像電
流に近づくように、フリー層中心から下部シールド８１
までの距離をフリー層中心から上部シールド８７までの
距離より小さくすることが効果的である。ただし、フリ
ー層８４ａがギャップ中心からはずれると出力波形がひ
ずむため、ＳＶ膜８４のフリー層のみをＡＢＳ面に露出
させ、フリー層以外はＡＢＳ面より後退させて形成し、
ＡＢＳ面でフリー層８４ａがギャップの中心近くに配置
されるようにすることが望ましい。

【００５２】次に、本発明に係るＣＰＰ−ＭＲヘッドを
搭載した磁気ヘッドアセンブリ、およびこの磁気ヘッド
アセンブリを搭載した磁気ディスク装置について説明す
る。

【００５３】図１７（ａ）はＣＰＰ−ＭＲヘッドを搭載
した磁気ヘッドアセンブリの斜視図である。アクチュエ
ータアーム２０１は、磁気ディスク装置内の固定軸に固
定されるための穴が設けられ、図示しない駆動コイルを
保持するボビン部等を有する。アクチュエータアーム２
０１の一端にはサスペンション２０２が固定されてい
る。サスペンション２０２の先端にはＣＰＰ−ＭＲヘッ
ドを搭載したヘッドスライダ２０３が取り付けられてい
る。また、サスペンション２０２には信号の書き込みお
よび読み取り用のリード線２０４が配線され、このリー
ド線２０４の一端はヘッドスライダ２０３に組み込まれ
たＣＰＰ−ＭＲヘッドの各電極に接続され、リード線２
０４の他端は電極パッド２０５に接続されている。

【００５４】図１７（ｂ）は図１７（ａ）に示す磁気ヘ
ッドアセンブリを搭載した磁気ディスク装置の内部構造
を示す斜視図である。磁気ディスク２１１はスピンドル
２１２に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制
御信号に応答する図示しないモータにより回転する。ア
クチュエータアーム２０１は固定軸２１３に固定され、
サスペンション２０２およびその先端のヘッドスライダ
２０３を支持している。磁気ディスク２１１が回転する
と、ヘッドスライダ２０３の媒体対向面は磁気ディスク
２１１の表面から所定量浮上した状態で保持され、情報
の記録再生を行う。アクチュエータアーム２０１の基端
にはリニアモータの１種であるボイスコイルモータ２１
４が設けられている。ボイスコイルモータ２１４はアク
チュエータアーム２０１のボビン部に巻き上げられた図
示しない駆動コイルとこのコイルを挟み込むように対向
して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気
回路とから構成される。アクチュエータアーム２０１は
固定軸２１３の上下２個所に設けられた図示しないボー
ルベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ２
１４により回転摺動が自在にできるようになっている。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、素
子サイズが小さくなっても、良好な再生感度を示し、バ
ルクハウゼンノイズを抑制できる垂直通電型磁気抵抗効
果素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】垂直通電型磁気抵抗効果素子におけるセンス電
流起因の磁場を示す図。

【図２】本発明の一実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗
効果素子の基本構造を示す図。

【図３】図２の素子において中間電極厚みとフリー層に
発生する最大磁場との関係を示す図。

【図４】図２の素子において補助電流の大きさとフリー
層に発生する最大磁場との関係を示す図。

【図５】本発明の他の実施形態に係る垂直通電型磁気抵
抗効果素子の基本構造を示す図。

【図６】本発明の他の実施形態に係る垂直通電型磁気抵
抗効果素子の基本構造を示す図。

【図７】図６の素子においてフリー層と下部磁性層の距
離に対するフリー層に発生する最大磁場の関係の関係を
示す図。

【図８】本発明の第１の実施形態に係るヨークタイプの
ＣＰＰ−ＭＲヘッドの平面図。

【図９】第１の実施形態に係るヨークタイプのＣＰＰ−
ＭＲヘッドの断面図。

【図１０】第２の実施形態に係るヨークタイプのＣＰＰ
−ＭＲヘッドの断面図。

【図１１】第３の実施形態に係るヨークタイプのＣＰＰ
−ＭＲヘッドの断面図。

【図１２】第４の実施形態に係るヨークタイプのＣＰＰ
−ＭＲヘッドの断面図。

【図１３】第５の実施形態に係るシールドタイプのＣＰ
Ｐ−ＭＲヘッドをＡＢＳ面から見た図。

【図１４】第６の実施形態に係るシールドタイプのＣＰ
Ｐ−ＭＲヘッドをＡＢＳ面から見た図。

【図１５】図１４のＣＰＰ−ＭＲヘッドの断面図。

【図１６】第７の実施形態に係るシールドタイプのＣＰ
Ｐ−ＭＲヘッドの断面図。

【図１７】本発明の一実施形態に係るＣＰＰ−ＭＲヘッ
ドを搭載した磁気ヘッドアセンブリの斜視図、および磁
気ディスク装置の内部構造を示す斜視図。

【符号の説明】

１１…下部電極１２…補助領域１３…中間電極１４…素子部１５…上部電極１６…磁性層（下部シールド）１７…磁性層（上部シールド）２１…下部電極２２…絶縁膜２３…補助領域２４…ヨーク２５…良導体膜２６…下地膜２７…スピンバルブ膜（ＳＶ膜）２８…保護膜２９…第２ヨーク３０…絶縁膜３１…上部電極３２…電極３３…下地層３４…第２のＳＶ膜３５…保護膜３６…磁性層５１…下部シールド５２…絶縁膜５３…良導体膜５４…下地層５５…ＳＶ膜５６…保護膜５７…良導体膜５８…高抵抗膜５９…ハード膜６０…中間電極６１…絶縁膜６２…補助領域６３…上部シールド７１…ＳＶ膜７２…高抵抗膜７３…良導体膜７４…高抵抗膜７５…第２のＳＶ膜８１…下部シールド８２…良導体膜８３…高抵抗膜８４…ＳＶ膜８５…絶縁膜８６…良導体膜８７…上部シールド２０１…アクチュエータアーム２０２…サスペンション２０３…ヘッドスライダ２０４…リード線２０５…電極パッド２１１…磁気ディスク２１２…スピンドル２１３…固定軸２１４…ボイスコイルモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉川将寿神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者館山公一神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内Ｆターム(参考） 2G017 AA10 AD55 5D034 AA02 BA03 BA08 BA12 BB01 CA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜
の上下膜面に接続された一対の電極と、前記一対の電極
から供給されるセンス電流が前記磁気抵抗効果膜を流れ
る経路の延長線上に前記センス電流と反対方向の垂直補
助電流が流れる補助領域とを具備したことを特徴とする
垂直通電型磁気抵抗効果素子。
【請求項２】前記補助領域に第２の磁気抵抗効果膜が
形成されていることを特徴とする請求項１に記載の垂直
通電型磁気抵抗効果素子。
【請求項３】磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜
の上下膜面に接続された一対の電極とを備え、前記一対
の電極の一方を介して前記磁気抵抗効果膜に対向する磁
性層が前記磁気抵抗効果膜の上下片側のみに形成されて
いることを特徴とする垂直通電型磁気抵抗効果素子。
【請求項４】感磁層を備える磁気抵抗効果膜と、前記
磁気抵抗効果膜の膜面に垂直にセンス電流を通電するた
めの電極と、前記磁気抵抗効果膜を挟むように上下に設
けられた１対の磁性層とを具備し、前記感磁層が、前記
磁性層間の中心より前記磁性層間の距離の１０％以上３
３％以下分離れた位置に形成されていることを特徴とす
る垂直通電型磁気抵抗効果素子。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１項に記載
の垂直通電型磁気抵抗効果素子を備えたことを特徴とす
る磁気ヘッド。
【請求項６】磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に対
向するように設けられる請求項５に記載の磁気ヘッドと
を具備したことを特徴とする磁気記録再生装置。