JP2003303406A - 磁気抵抗効果ヘッド及び磁気ヘッド - Google Patents

磁気抵抗効果ヘッド及び磁気ヘッド

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諭 森永
Koichi Nishioka
浩一 西岡
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孝佳 大津
Norifumi Miyamoto
詔文 宮本
Shuichi Kojima
修一 小島
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Abstract

(57)【要約】 【課題】磁気ヘッドの自由層の両側に強磁性膜を配置し
て磁区制御を行うと、自由層端部に不感帯領域が発生
し、磁性膜の素子上面への乗り上げにより、自由層端部
近傍で、磁区制御磁界がうねりを生じて減少する。ま
た、反強磁性膜と自由層との交換結合磁界を用いた磁区
制御を行うと、磁区制御磁界が小さいので、自由層の端
部領域に感度を持ってしまい、読み滲みが発生して隣接
トラックの記録を読んでしまい、エラーレートが劣化し
てしまうという問題があった。 【解決手段】GMR、CPP-GMR、またはTMR磁気ヘッドの磁
気抵抗効果積層体に隣接する積層膜M1は、非磁性膜15を
介して反強磁性結合した少なくとも二枚の磁性膜14及び
16を備え、または、GMR磁気ヘッドの磁気抵抗効果積層
体の自由層端部領域上部に位置する積層膜M2は、上記と
同様の材料または合金である非磁性膜27を介して自由層
2と反強磁性結合する磁性層を備えた磁区制御構造であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気抵抗効果を利用
して磁気記録媒体からの情報の再生を行う磁気抵抗効果
ヘッド、及び記録再生を行う磁気ヘッドに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】ハードディスクドライブ（HDD）中にあ
る磁気ヘッドは、磁気記録媒体（ハードディスク）に磁
化信号として情報を記録する記録ヘッドと、磁気記録媒
体に磁化信号として記録された信号を読み取る再生ヘッ
ドとから構成されている。再生ヘッドは複数の磁性薄膜
及び非磁性薄膜からなる磁気抵抗効果積層体から構成さ
れており、磁気抵抗効果を利用して信号を読み取るた
め、磁気抵抗効果ヘッドと呼ばれる。磁気抵抗効果ヘッ
ドの積層構造にはいくつかの種類があり、その用いる磁
気抵抗の原理からAMRヘッド、GMRヘッド、CPP-GMRヘッ
ド、TMRヘッドなどに分類される。それぞれAMR（磁気抵
抗効果）、GMR（巨大磁気抵抗効果）、CPP-GMR効果(Cur
rent Perpendicular Plane GMR効果)、TMR（トンネル磁
気抵抗効果）を用いて、磁気記録媒体から再生ヘッドに
入ってくる入力磁界を電圧変化として取り出している。
【０００３】磁気抵抗効果ヘッドの磁気抵抗効果積層体
の中で、磁気記録媒体からの入力磁界（外部磁界）を受
け磁化回転する磁性層である自由層が、単磁区化してお
らず磁区を持っていると、磁気記録媒体からの入力磁界
を受けて磁壁移動が発生しノイズの原因となる。バルク
ハウゼンノイズなどの各種ノイズを抑制するため、ある
いは出力の非対称性制御のためには自由層をトラック幅
方向に単磁区化することが重要となる。
【０００４】自由層を単磁区化するための磁区制御の方
法として、例えば特開平3-125311号公報及び図9に示す
ように、反強磁性膜5、軟磁性膜4（固定層と呼ぶ）、非
磁性層3、自由層2及びキャップ層1で構成される磁気抵
抗効果積層体がある。磁気抵抗効果積層体の各層に隣接
するように、下地膜9と強磁性の磁性膜8とを備えた積層
膜が、その上部に下地膜7を介して電極6が、配置され
る。このように、磁性膜8から生じるトラック幅方向の
磁界を用いる方法をハードバイアスと呼ぶ。
【０００５】他の代表的な磁区制御方法として、米国特
許第4663685号公報及び図10に示すように、反強磁性膜
5、軟磁性膜4（固定層と呼ぶ）、非磁性層3、自由層2及
びキャップ層1で構成される磁気抵抗効果積層体があ
る。自由層1の両端上部に、反強磁性膜12に下地膜11を
挟んで電極10が積層し、反強磁性膜12と自由層5との交
換結合を用いるパターンドエクスチェンジと呼ばれる方
法がある。
【０００６】また、高い再生出力を実現するために、電
極間隔を自由層のトラック幅間隔より小さくすることに
よって、積層膜から発生する強い磁界強度を有する磁界
によって、自由層の磁化方向が回転しにくくなる、自由
層のトラック幅方向端部の不感帯領域を読み取りに用い
ないようにする方式が、例えば特開平9-282618号公報、
特開平11-53716号公報あるいは米国特許第5739990号公
報に提案されている。また、特開平11-203634号公報に
示されたように、自由層全面に一様な厚さの反強磁性膜
を積層する方法などもある。
【０００７】更に特開平2001-84527号公報に示されてい
るように、磁区制御膜を高保磁力膜と、強磁性膜と反強
磁性膜との内の少なくとも一方の積層膜とによって構成
する方式も提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自由層
の両側に強磁性膜を備えた積層膜を配置する図9に示し
たような磁区制御方式では、素子の安定性を確保するた
めに強磁性膜を厚くすると不感帯領域が増加する。不感
帯領域を減少させるには、単純には強磁性膜の膜厚を減
らすなどの方法により磁区制御力を弱くすれば良いが、
このようにした場合、逆にバルクハウゼンノイズや波形
変動が発生するか、あるいは出力の非対称性が大きくな
るなどの不具合が生じるため、これらの問題を生じさせ
ないための磁区制御力は必要となる。
【０００９】不感帯領域の問題と同時に、強磁性膜の素
子上面への乗り上げも大きな問題となる。乗り上げ部分
の磁性膜は磁区制御磁界と反対方向の磁界を生じ、図12
に示す自由層2トラック幅Twr方向に渡る磁区制御磁界分
布で、自由層2トラックTwr幅方向端部で、磁性膜8が位
置する部分近傍にうねりを生じさせるとともに、自由層
2トラック幅Twr方向端部領域に加わる磁界を減少させ
る。そのため、素子の不安定性を増加させる結果とな
る。なお、不安定性を抑制するために、必要以上に磁性
膜8を厚くしなくてはならず、その結果自由層2全体を見
ると必要以上に大きい磁界が印加されることになり、感
度を損う。磁性膜8の乗り上げはプロセス上の問題から
完全になくすことは難しく、磁区制御構造を工夫する必
要がある。
【００１０】一方反強磁性膜を配置する図10のような磁
区制御方法では、反強磁性膜12と自由層2とが接してい
る部分だけに結合磁界が作用するため、不感帯の問題は
発生せず、狭トラック化に対しては有利であり、また磁
性膜の素子への乗り上げの影響もない。しかし、反強磁
性膜12と自由層2との交換結合磁界は、磁性膜8を用いた
場合に比べ小さい。
【００１１】図12に示すように、感磁部部分は磁界がか
かっておらず理想的ではあるが、磁性膜8を使用したと
きの自由層2トラック幅Twr方向端部磁界と比較して、磁
界強度は著しく小さくなっている。更に、HDDなどの装
置の動作時、磁気抵抗効果素子の発熱により反強磁性膜
12と自由層2端部との交換磁界が劣化し、磁区制御磁界
が更に低下するという問題がある。このため、固定され
ているはずの自由層2の端部領域も感度を持ち、読み滲
みが発生して隣接トラックの記録を読んでしまい、エラ
ーレートが劣化してしまうという問題があった。また、
実効トラック幅である感磁部幅Twが広がるため、幾何ト
ラックTwrをより小さくしなければならないというプロ
セス上の問題も生じる。
【００１２】なお、特開平9-282618号公報、特開平11-5
3716号公報あるいは米国特許第5739990号公報に開示さ
れている方法は不感体領域の問題による再生出力への影
響を低減しているが、電極の下に位置する自由層のトラ
ック幅方向端部部分にかかる磁区制御力が弱いために、
読み滲みが大きくサイドリードやクロストーク特性が悪
化し、かつ実効トラック幅が広くなる等の問題がある。
【００１３】また、特開平11-203634号公報に示された
磁気ヘッドについて、現在のヘッドはトラック幅が非常
に狭いため自由層全面を一様な磁界で固定するのは感度
の低下につながってしまう上、磁区制御が特に必要な、
自由層のトラック幅方向端部の磁区制御磁界は逆に不足
してしまう懸念がある。
【００１４】更に特開平2001-84527号公報に示された磁
気ヘッドは、反強磁性膜と高保磁力膜とは直接、もしく
は強磁性膜を介して結合しているため、結合力が十分で
はない。
【００１５】したがって、本発明の目的は、狭トラック
化に対して、同じ強さの磁界を有する磁区制御膜を備え
た従来の構成に比べて大きな感度を持ち、安定性が高い
磁気抵抗効果ヘッド及び磁気ヘッドを提供することであ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、GMR、CPP-GMR
またはTMR磁気抵抗効果ヘッドであって、磁気抵抗効果
積層体に隣接する積層膜は、非磁性膜を介して反強磁性
結合した少なくとも二枚の磁性膜を備える積層膜を有す
る磁区制御構造である。または、反強磁性膜と自由層と
の交換結合磁界を用いる磁区制御方法を用いたGMR磁気
抵抗効果ヘッドであって、この磁気抵抗効果積層体の前
記自由層端部領域上部に位置する積層膜は、非磁性膜を
介して自由層と反強磁性結合した磁性膜を備える積層膜
を有する磁区制御構造である。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の構造は上記従来例のいず
れの構造とも異なる。本発明では結合力が遥かに大きい
非磁性結合を介した反強磁性結合を用いることにより、
読み滲みや実効トラック幅の増加などの問題を解決する
ことができる。以下、本発明に係る磁気抵抗効果ヘッド
における磁区制御方式の実施形態について、図を用いて
説明する。 ［実施例1］図1に本発明に係るGMR磁気抵抗効果素子
を、浮上面から見た図を示す。まず、固定層4が反強磁
性体5によって磁化方向が固定されている。この固定層4
の上部に、磁化方向が外部磁界により回転する自由層2
が、例えばCuで、膜厚が20Å程度である非磁性層3を挟
んで位置する。この自由層2の上部に、自由層2の酸化を
防止するためのキャップ膜1がある。1、2、3、4、5で構
成される磁気抵抗効果積層体の端部はイオンミリング等
で削られ、磁気抵抗効果積層体は台形状をしている。
【００１８】この積層体の両端部に下地層17を挟んで磁
性膜16があり、その上部に非磁性膜15を挟んで更に磁性
膜14がある。磁性膜14の上部に磁性膜14の磁化方向を一
方向に固定するための反強磁性膜13がある。ただし、こ
の反強磁性膜13は、着磁等の条件で磁性膜及び磁性膜の
間に介在する非磁性膜の材料や膜厚を選択する等の工夫
をすることにより使用しないこともできる。その上部に
下地層11を挟んで電極10がある。この下地層11はなくて
も良い。このような13〜17の積層膜M1が自由層の磁区制
御を行う。
【００１９】磁性膜14、磁性膜16はFeもしくはNiを含有
していて、軟磁性を有する磁性膜であることが望まし
い。非磁性膜15を介して磁性膜16と磁性膜14とが反強磁
性結合する。この磁性膜14と磁性膜16との磁化を図中の
矢印に示すように反平行に結合するためには、非磁性膜
15は、Ru、Cr、Ir、Rh、Os、Re、Au、Ag、Cuのうちのい
ずれか一種の材料または二種以上の合金であり、この非
磁性膜15の膜厚は10Å以下であることが好ましい。
【００２０】磁性膜14を最終的に磁区制御磁界がかかる
方向と逆方向に着磁させるか、もしくは反強磁性膜13に
よってこの方向に磁化を揃えることで、磁気抵抗効果積
層体に近い磁性膜16が反強磁性結合により制御され、磁
区制御が可能になる。なお、図中の矢印のように自由層
2の磁化方向を右側に向けたい場合、磁性膜16の膜厚に
磁性膜14よりも強い磁区制御磁界の強い材料を用いて、
あるいは磁性膜14及び16に用いる材料が同じ場合は、磁
性膜16の膜厚を磁性膜14の膜厚よりも厚くして、互いに
反平行である磁性膜14と磁性膜16との磁化の差分が右側
を向くようにすることができる。
【００２１】磁性膜16はFeやNiを含有する軟磁性膜であ
るため、強磁性膜のみからなる従来の磁区制御方法と比
較して、自由層端部の磁化が回転しやすく、磁気抵抗効
果ヘッドの感度が大きくなるという利点がある。
【００２２】また、反強磁性結合力が保たれながらも弱
くなるように、非磁性膜厚を変えることにより制御する
ことで、磁性膜14及び16の磁化方向が、多方向からの磁
束を吸い取るように動き回るようになるので、磁性膜14
及び16をサイドシールドとして働かせることもできる。
これによって、媒体上の記録状態が不安定な記録トラッ
ク端部や、隣接トラックからの余分な磁束が自由層に流
入することを防止することができ、狭トラック化に対し
て有利である。
【００２３】更に、本実施例のように非磁性膜15を介し
て磁性膜16と磁性膜14とを多層化して反強磁性結合力を
強くすることによって、磁区制御膜M1は安定化し、熱に
よる影響を受けにくくなる。 ［実施例2］図2に本発明に係るGMR磁気抵抗効果素子
を、浮上面から見た図を示す。磁化方向が外部磁界によ
り回転する自由層2が下地層33の上部にある。この自由
層2の上部に、反強磁性体5によって磁化方向が固定され
ている固定層4が、例えばCuで、膜厚が20Å程度である
非磁性層3を挟んで位置する。この固定層4の上部に酸化
防止用のキャップ膜1がある。1、2、3、4、5、33の磁気
抵抗効果素子積層体の端部はイオンミリング等で削ら
れ、磁気抵抗効果積層体は台形状をしている。
【００２４】1〜5及び33で構成される積層体の両端部に
下地層17を挟んで磁性膜16があり、その上部に非磁性膜
15を挟んで磁性膜14がある。磁性膜14の上に非磁性膜19
があり、その上部には更に磁性膜18がある。磁性膜18の
上部に磁性膜18の磁化方向を一方向に固定するための反
強磁性膜13がある。ただし、この反強磁性膜13は、着磁
等の条件で磁性膜及び磁性膜の間に介在する非磁性膜の
材料や膜厚を選択する等の工夫をすることにより使用し
ないこともできる。このような13〜19の積層膜M1が自由
層2の磁区制御を行う。
【００２５】磁性膜14、磁性膜16、磁性膜18はFeもしく
はNiを含有している軟磁性を有する磁性膜であることが
望ましい。非磁性膜15、19を介してそれぞれ磁性膜16と
磁性膜14、及び磁性膜14と磁性膜18が反強磁性結合す
る。磁性膜14と磁性膜16及び磁性膜14と磁性膜18の磁化
を図中の矢印に示すように反平行に結合するためには、
非磁性膜15、非磁性膜19はRu、Cr、Ir、Rh、Os、Re、A
u、Ag、Cuのうちのいずれか一種の材料または二種以上
の合金であり、これらの非磁性膜15、19の膜厚は10Å以
下であることが好ましい。
【００２６】磁性膜18を最終的に磁区制御磁界がかかる
方向と同方向に着磁させるか、もしくは反強磁性膜13に
よってこの方向に磁化を揃えることで、磁性膜14がこれ
と反平行に結合し、さらに磁気抵抗効果積層体に最も近
い磁性膜16が反平行に結合し磁区制御されることによ
り、自由層2の磁区制御が可能になる。なお、本実施例
では、固定層の磁化方向を揃える反強磁性体が磁気抵抗
効果積層体内で自由層に対して上部に位置している構造
の磁気抵抗効果ヘッドであるが、本実施例の構成を固定
層の磁化方向を固定する反強磁性体が磁気体抵抗効果積
層体内で自由層に対して下部に位置する構造に磁気抵抗
効果ヘッドに適用しても同様の効果が得られる。
【００２７】また本実施例と実施例１との磁性膜の総膜
厚が同じである場合、本実施例は非磁性膜を介して磁性
膜を実施例１に比べて多層に積層しているので、一層当
たりの磁性膜の膜厚が減少し、反強磁性強度は膜厚に反
比例して大きくなるため、積層膜内の結合力が強くなり
安定する。この結果熱に対しても影響を受けにくくなる
という効果も得られる。
【００２８】一方、本実施例のように非磁性膜を介して
磁性膜を実施例１に比べて多層に積層し、実施例1の構
成に比べて磁性膜18の分だけ膜厚が厚くなる場合でも、
磁性膜のサイドシールドとしての特性を向上することが
できる。 ［実施例3］図3に本発明に係るCPP−GMR磁気抵抗効果素
子を、浮上面から見た図を示す。図3に示される1、2、
3、4、5、13、14、15、16、17については、図1に示す実
施例1の構成と同じである。また、1、2、3、4、5で構成
される積層体の上下に電極10がある。
【００２９】1〜5で構成される積層体の両端部に絶縁層
30があり、その上部に下地層17を挟んで磁性膜16があ
り、その上部に非磁性膜15を挟んで磁性膜14がある。こ
の磁性膜14の上に非磁性膜19があり、その上部に更に磁
性膜18がある。磁性膜18の上部に磁性膜18の磁化方向を
一方向に固定するための反強磁性膜13がある。ただし、
この反強磁性膜13は、着磁等の条件で磁性膜及び磁性膜
の間に介在する非磁性膜の材料や膜厚を選択する等の工
夫をすることにより使用しないこともできる。このよう
な13〜19の積層膜M1が自由層2の磁区制御を行う。更に
この積層膜M1の上部に絶縁層31を積層する。この絶縁層
31はなくても良い。
【００３０】磁性膜14、磁性膜16、磁性膜18はFeもしく
はNiを含有している軟磁性を有する磁性膜であることが
望ましい。非磁性膜15、19を介してそれぞれ磁性膜16と
磁性膜14、及び磁性膜14と磁性膜18が反強磁性結合す
る。磁性膜14と磁性膜16及び磁性膜14と磁性膜18の磁化
を図中の矢印に示すように反平行に結合するためには、
非磁性膜15、19はRu、Cr、Ir、Rh、Os、Re、Au、Ag、Cu
のうちのいずれか一種または二種以上の合金であり、こ
れらの非磁性膜15、19の膜厚は10Å以下であることが好
ましい。
【００３１】磁性膜18を最終的に磁区制御磁界がかかる
方向と同方向に着磁させるか、もしくは反強磁性膜13に
よってこの方向に磁化を揃えることで、磁性膜14がこれ
と反平行に結合し、さらに磁気抵抗効果積層体に最も近
い磁性膜16が反平行に結合し磁区制御されることによ
り、CCP-GMRでも自由層2の磁区制御が可能になる。 ［実施例4］図4に本発明に係るGMR磁気抵抗効果素子
を、浮上面から見た図を示す。図4に示される1、2、3、
4、5、10、11については、図1に示す実施例1の構成と同
じである。
【００３２】1〜5で構成される積層体の両端部に下地層
9を挟んで磁性膜8があり、その上部に非磁性膜21を挟ん
で更に磁性膜20がある。その上部に下地層11を挟んで電
極10がある。この下地層11はなくても良い。このような
8、9、20、21から成る積層膜M1が自由層2の磁区制御を
行う。
【００３３】磁性膜8は少なくともPtの原子%が4〜30%で
あるCoPt合金であるか、更にCrの原子%が2〜15%であるC
oCrPt合金もしくはCoCrPt-ZrO2もしくはCoCrPt-SiO2で
ある強磁性膜であることが望ましい。また、磁性膜20は
FeもしくはNiを含有している軟磁性を有する磁性膜であ
ることが望ましい。非磁性膜21を介して磁性膜8と磁性
膜20が反強磁性結合する。磁性膜8と磁性膜20の磁化を
図中の矢印に示すように反平行に結合するためには、非
磁性膜21は、Ru、Cr、Ir、Rh、Os、Re、Au、Ag、Cuのう
ちのいずれか一種または二種以上の合金であり、この非
磁性膜21の膜厚は10Å以下であることが好ましい。
【００３４】硬磁性をもつ磁性膜は磁気抵抗効果積層体
の上部に乗り上げると、乗り上げ部分から生じる磁界は
磁区制御磁界の方向と反対方向となるため、自由層端部
磁区制御磁界が減少してしまうという不具合がある。磁
性膜8の上部に非磁性膜21を介して反強磁性結合した磁
性膜20を積層させて、磁性膜8と磁性膜20との磁区制御
磁界がかかる方向を反平行にすることによって、磁性膜
8の乗り上げ部分の余分な磁束をこの磁性膜20に還流さ
せ、上記の不具合を解決することができる。
【００３５】また、反強磁性結合の強度を、非磁性膜厚
を変化させながら、両者の磁化の反平行状態が崩れない
程度に弱くしてやることで、素子高さ方向の透磁率を確
保し、磁性膜20をサイドシールドとして用いることがで
きる。
【００３６】なお、本実施例をCPP−GMR及びTMR磁気抵
抗効果ヘッドに適用しても同様の効果が得られる。 ［実施例5］図5に本発明に係るTMR磁気抵抗効果素子
を、浮上面から見た図を示す。図5に示される1、2、4、
5、13、14、15、17については、図1に示す実施例1の構
成と同じである。本実施例では、図1に示す非磁性層3の
代わりに絶縁層32が、固定層4の上部にあり、絶縁層32
の上部に磁化方向が外部磁界により回転する自由層2が
ある。また、1、2、32、4、5で構成される積層体の上下
に電極10がある。
【００３７】この積層体の両端部に絶縁層30があり、そ
の上部に下地層9を挟んで磁性膜8がある。この磁性膜8
の上部に非磁性膜21を挟んで磁性膜20がある。磁性膜20
の上部に非磁性膜23を挟んで更に磁性膜22がある。この
上部に反強磁性膜13があり、磁性膜22の磁化方向制御を
行うが、この反強磁性膜13は着磁等の条件で磁性膜及び
磁性膜の間に介在する非磁性膜の材料や膜厚を選択する
等の工夫をすることで使わないことも可能になる。この
ような8、9、13、20〜23から成る積層膜M1が自由層2の
磁区制御を行う。更にこの積層膜M1の上部に絶縁層3１
を積層する。この絶縁層31はなくてもよい。
【００３８】磁性膜8は少なくともPtの原子%が4〜30%で
あるCoPt合金であるか、更にCrの原子%が2〜15%であるC
oCrPt合金もしくはCoCrPt-ZrO2もしくはCoCrPt-SiO2で
あることが望ましい。また、磁性膜20、22はFeもしくは
Niを含有している軟磁性を有する磁性膜であることが望
ましい。非磁性膜21、23を介してそれぞれ磁性膜8と磁
性膜20、磁性膜20と磁性膜22が反強磁性結合する。磁性
膜14と磁性膜17及び磁性膜14と磁性膜18の磁化を図中の
矢印に示すように反平行に結合するためには、非磁性膜
21、23はRu、Cr、Ir、Rh、Os、Re、Au、Ag、Cuのうちの
いずれか一種の材料または二種以上の合金であり、これ
らの非磁性膜21、23の膜厚は10Å以下であることが好ま
しい。
【００３９】磁性膜22を最終的に磁区制御磁界がかかる
方向と同方向に着磁させるか、もしくは反強磁性膜13に
よってこの方向に磁化を揃えることで、磁性膜20がこれ
と反平行に結合し、さらに磁気抵抗効果積層体に最も近
い磁性膜8が反平行に結合し磁区制御されることによ
り、TMRでも自由層2の磁区制御が可能になる。
【００４０】また本実施例と実施例4との磁性膜の総膜
厚が同じである場合、本実施例は非磁性膜を介して磁性
膜を実施例4に比べて多層に積層しているので、一層当
たりの磁性膜の膜厚が減少し、反強磁性強度は膜厚に反
比例して大きくなるため、積層膜内の結合力が強くなり
安定する。この結果熱に対しても影響を受けにくくなる
という効果も得られる。
【００４１】一方、本実施例のように非磁性膜を介して
磁性膜を実施例4に比べて多層に積層し、実施例4の構成
に比べて磁性膜22の分だけ膜厚が厚くなる場合でも、磁
性膜のサイドシールドとしての特性を向上することがで
きる。これらの効果は、本実施例の構成をTMRでなく、G
MR及びCPP-GMRに適用した場合でも同様に得られる。 ［実施例6］図6に本発明に係るGMR磁気抵抗効果素子
を、浮上面から見た図を示す。図6に示される1、2、3、
4、5、10、11については、図1に示す実施例1の構成と同
じである。
【００４２】１〜5で構成される積層体の両端部に下地
層9を挟んで磁性膜8があり、その上部に非磁性膜25を挟
んで更に磁性膜24がある。その上部に下地層11を挟んで
電極10がある。この下地層11はなくても良い。
【００４３】このような8、9、24、25の積層膜M1が自由
層2の磁区制御を行う。CPP-GMRやTMRの場合はM1と磁気
抵抗効果積層体の間にアルミナ等から成る絶縁膜を配置
し、電極10をM1の上下に磁気抵抗効果積層体に接するよ
うに配置する。
【００４４】磁性膜8、25は少なくともPtの原子%が4〜3
0%であるCoPt合金であるか、更にCrの原子%が2〜15%で
あるCoCrPt合金もしくはCoCrPt-ZrO2もしくはCoCrPt-Si
O2であることが望ましい。これらの磁性膜8、25は、共
に強磁性であるので、磁性膜が軟磁性膜の場合に比べ
て、磁化方向が安定して強い磁区制御磁界によって自由
層2の磁区制御を行うことができる。
【００４５】また、非磁性膜25を介して磁性膜8と磁性
膜24が反強磁性結合する。磁性膜8と磁性膜24の磁化を
図中の矢印に示すように反平行に結合するためには、非
磁性膜25は、Ru、Cr、Ir、Rh、Os、Re、Au、Ag、Cuのう
ちのいずれか一種の材料または二種以上の合金であり、
この非磁性膜25の膜厚は10Å以下であることが好まし
い。
【００４６】通常、硬磁性を持つ磁性膜は磁気抵抗効果
積層体の上部に乗り上げると、乗り上げ部分から生じる
磁界が磁区制御磁界の方向と反対方向であるため、自由
層端部磁区制御磁界が減少してしまうという不具合があ
る。磁性膜8の上部に非磁性膜25を介して反強磁性結合
した磁性膜24を積層させて、磁性膜8と磁性膜24の磁区
制御磁界がかかる方向を反平行にすることによって、磁
性膜8の乗り上げ部分の余分な磁束をこの磁性膜24に還
流させ、上記の不具合を解決することができる。
【００４７】本実施例において、マクロに見た場合の磁
区制御力は、磁性膜8と磁性膜24それぞれ磁化膜厚積の
差となる。なお、磁性膜8及び磁性膜24の総膜厚は厚す
ぎると、磁気シールド間隔が広がってしまい、高分解能
が得られないため、このような場合はそれぞれの磁性膜
に用いる材料を適宜変えることで磁区制御力を保持しな
がら総膜厚を減らす必要がある。
【００４８】本実施例と図9に示す従来例が磁性膜に同
じ材料を用い、かつ磁性膜の総膜厚が同じで、磁区制御
力が同じである場合、本実施例の構造では自由層端部で
のうねりが減ることによって磁界が増加するので、磁気
抵抗効果ヘッドの出力の安定性が増す。更に磁界勾配も
増加して、自由層内の磁区制御磁界が小さくなるため、
磁気抵抗効果ヘッドの感度が上昇する。非磁性膜を介し
て磁性膜同士が反強磁性結合しているため、この積層膜
M1は安定である。
【００４９】また、一層の強磁性膜で磁区制御を行う従
来の磁区制御方式の場合、感度を大きくするために膜厚
を小さくしていくと、磁気抵抗効果積層体の端部はミリ
ング等で削られて角度が大きいため、平坦部での膜厚が
端部近くまで保持されない。結果として磁区制御力のば
らつきとなり、不安定性の増加要因となる。磁区制御力
を二層の厚い強磁性膜の差分とすることで、磁区制御力
ばらつきを小さくすることが可能である。
【００５０】なお、本実施例をCPP-GMR及びTMR磁気抵抗
効果ヘッドに適用しても、同様の効果が得られる。
【００５１】実施例1〜6の磁区制御構造の積層体M1を適
用した磁気抵抗効果ヘッドの自由層位置において磁区制
御磁界分布が改善される様子を図13に示す。自由層2ト
ラック幅Twr方向端部での磁界のうねりが減ることによ
って磁界が増加して、磁界強度が図9に示す従来例の磁
界強度95500(A/m)(=1200(0e))より大きくなり、磁気抵
抗効果膜ヘッドの出力の安定性が増す一方磁界勾配も増
加しており、自由層2内部の磁区制御磁界が小さくなる
ため、磁気抵抗効果ヘッドの感度は上昇する。非磁性膜
を介して強磁性膜と磁性膜は反強磁性結合しているた
め、この積層膜M1は非常に安定である。 ［実施例7］図7に本発明に係るGMR磁気抵抗効果素子
を、浮上面から見た図を示す。まず、固定層4が、反強
磁性体5によって磁化方向が固定されている。この固定
層4の上部に、磁化方向が外部磁界により回転する自由
層2が、非磁性層3を挟んで位置する。自由層2の上部に
は磁性膜と非磁性膜からなる積層膜があるが、この積層
膜は自由層トラック端部上の特定長さ領域にのみ存在す
ることが望ましい。
【００５２】積層膜は自由層2の上部に非磁性層27を挟
んで磁性膜26、その上部に更に非磁性膜29を挟み磁性膜
28を有する。磁性膜28の上部に磁性膜28の磁化方向を自
由層2と同方向に固定するための反強磁性膜12がある。
この非磁性膜27から反強磁性膜12までの積層体を積層膜
M2と呼ぶ。ただし、この反強磁性膜12は、着磁等の条件
で磁性膜及び磁性膜の間に介在する非磁性膜の材料や膜
厚を選択する等の工夫をすることにより使用しないこと
もできる。この積層膜の上部に下地層11を介して電極10
がある。この下地膜11はなくても良い。
【００５３】磁性膜26、28はFeもしくはNiを含有してい
る軟磁性を有する磁性膜であることが望ましい。非磁性
膜27、29はRu、Cr、Ir、Rh、Os、Re、Au、Ag、Cuのうち
のいずれか一種の材料または二種以上の合金であること
が望ましい。
【００５４】この積層膜の作成方法として、例えば自由
層2の上に順に非磁性膜27、磁性膜26、非磁性膜29、磁
性膜28、反強磁性膜12、下地膜11、電極10を順に積層
し、感磁部の電極及び積層膜を、非磁性膜27をストッパ
ー膜としてRIE等によって除去することにより作成でき
る。このとき、非磁性膜27が感磁部の上に薄く残っても
ヘッドの特性に大きな問題はない。
【００５５】図9に示された従来の磁性膜8で磁区制御を
行う方式の場合、磁性膜8の近傍に発生する磁界は非常
に大きく、自由層の磁化回転を妨げるため、広い不感帯
が生じ、素子の感度を下げる。また、図10に示すような
反強磁性膜を用いた磁区制御では、反強磁性膜と自由層
間の交換結合が弱いため読み滲みを生じ、クロストーク
やサイドリード特性が悪化し、また、ノイズ特性が悪化
する。
【００５６】これらに対して、図7に示した構造では、
磁性層26、28が非磁性層27、29を挟んだ反強磁性結合で
自由層2の両端部の磁化を固定する。この反強磁性結合
は、従来の反強磁性膜3と自由層2との結合と比較して十
分に大きいため、上記の読み滲みの問題が生じない。ま
た、そもそも強磁性膜を用いていないため、自由層2端
部の磁化回転が阻害されることもない。
【００５７】磁区制御磁界分布を図14に示す。自由層2
感磁部Twに磁界がかからないため感度が上昇する一方、
感磁部両端の積層膜M2から発生する制御磁界の強度は、
図10に示す従来例の構造の制御磁界強度31830〜47800(A
/m)(=400〜600(0e))に比べて、79600〜15900(A/m)(=100
0〜2000(0e))となり、安定性は改善される。
【００５８】このように、いわゆるパターンドエクスチ
ェンジと呼ばれる構成のGMR磁気抵抗効果素子でも、非
磁性層を挟んで磁性層が反強磁性結合しているような積
層膜M2を用い、自由層2の磁区制御を反強磁性結合によ
って従来例に比べて強く磁区制御磁界で行うことによ
り、大きな感度を持ちながら、かつ読み滲みやノイズ特
性が良い磁気抵抗ヘッドを実現することができる。 ［実施例8］図8に本発明に係るGMR磁気抵抗効果素子
を、浮上面から見た図を示す。図8に示される2、3、4、
10、11、26については、図7に示される実施例7の構成と
同じである。本実施例において、積層膜は自由層2の上
部に非磁性膜27を挟み磁性膜26を有する。磁性膜26の上
部に磁性膜26の磁化方向を自由層2と逆方向に固定する
ための反強磁性膜12がある。この非磁性膜27から反強磁
性膜12までの積層体を積層膜M2と呼ぶ。ただし、この反
強磁性膜12は、着磁等の条件で磁性膜及び磁性膜の間に
介在する非磁性膜の材料や膜厚を選択する等の工夫をす
ることにより使用しないこともできる。この積層膜M2の
作成方法については、実施例7に記載の方法と同様であ
る。
【００５９】磁性膜26はFeもしくはNiを含有している軟
磁性を有する磁性膜であることが望ましい。非磁性膜27
はRu、Cr、Ir、Rh、Os、Re、Au、Ag、Cuのうちのいずれ
か一種の材料または二種以上の合金であることが望まし
い。
【００６０】このように、いわゆるパターンドエクスチ
ェンジと呼ばれる構成のGMR磁気抵抗効果素子で、自由
層2に非磁性膜27を介して一枚の磁性膜26を積層するだ
けでも、自由層2の磁区制御を反強磁性結合によって大
きな磁区制御磁界で行うことが可能になる。
【００６１】図11に、本発明の磁区制御構造を持つ再生
ヘッドを組み込んだ磁気ヘッドの全体図を示す。下部シ
ールド34の上部に絶縁層35を介して磁気抵抗効果を有す
る磁気抵抗効果積層体36があり、その両端斜面に隣接し
て積層膜M1、もしくは磁気抵抗効果積層体の一部をなす
自由層の両端上部に積層膜M2がある。積層膜M1あるいは
M2の上部には電極10がある。電極10の上部に絶縁層37を
介して上部シールド38がある。上部シールド38の上部に
絶縁層39を介して下部磁極40aがある。下部磁極の一部
は突起状の構造40bをなしており、この部分で記録動作
を行う。下部磁極40aの上部にはコイル42と上部磁極41
a、41bがある。上部磁極41aの先端部は浮上面からリセ
スされており、上部磁極41bの先端より奥に入った構造
をなす。上部磁極を41a、41bのように分割することによ
り、コイル42を流れる電流によって磁極内に発生する磁
束を効果的に先端部分に集め、記録特性を向上させるこ
とが出来る。この記録ヘッドは主磁極と副磁極を有する
垂直記録用のものでも良い。
【００６２】なお、磁気抵抗効果積層体がTMR効果ある
いはCPP-GMR効果を持つ場合は、上述の通り、絶縁層3
5、絶縁層37は電極でも良く、積層膜M1の上下は絶縁層
で覆われていても良い。このように、上述のような磁区
制御構造を持つ再生ヘッドを用いることで、高感度で、
読み滲みが少なく、ノイズ特性が良い磁気ヘッドを提供
できる。
【００６３】図15に、本発明の磁区制御構造を持つ磁気
ヘッドを組み込んだ磁気ディスク装置の全体図を示す。
磁気記録装置は、スピンドルモータ51によって回転する
スピンドル52に備え付けられた情報を記録する磁気ディ
スク53を有し、ヴォイスコイルモータ55によって駆動さ
れるロータリー・アクチュエータ・アーム56にサスペン
ション57が接続し、サスペンション57がスライダ58を保
持し、スライダ58が磁気ヘッド54をディスク面に対して
動くように取り付けられるように具備され、磁気ヘッド
54がディスク上のトラックの磁気データを読み書きす
る。
【００６４】本発明の磁気ヘッド54を磁気ディスク装置
に用いて、不感帯領域をなくしたり、自由層トラック幅
方向端部の磁界のうねりを減少したりすることによっ
て、磁気ディスク53上の磁気データを高出力で記録再生
を行うことが出来るので、磁気ディスク装置は、トラッ
ク幅の狭い磁気ディスクを用いることができ、高密度磁
気記録を実現することができる。特に、軟磁性膜を自由
層の磁区制御を行う積層膜に用いた場合は、非磁性膜の
膜厚を制御して、隣接トラックからのクロストークを防
止できるので、磁気ディスク装置は、高信頼性も同時に
実現することができる。
【００６５】
【発明の効果】本発明のような磁気抵抗ヘッドの自由層
の磁区制御方式を用いることで、狭トラック化に対して
も従来の磁区制御方法の素子に比較して大きな感度を持
ちながら、かつ読み滲みやノイズ特性が良く、安定性が
高い磁気抵抗効果ヘッド及び磁気ヘッドを実現すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るGMR磁気抵抗効果
素子を浮上面から見た図。
【図2】本発明の第2の実施形態に係るGMR磁気抵抗効果
素子を浮上面から見た図。
【図3】本発明の第3の実施形態に係るCPP-GMR磁気抵抗
効果素子を浮上面から見た図。
【図4】本発明の第4の実施形態に係るGMR磁気抵抗効果
素子を浮上面から見た図。
【図5】本発明の第5の実施形態に係るTMR磁気抵抗効果
素子を浮上面から見た図。
【図6】本発明の第6の実施形態に係るGMR磁気抵抗効果
素子を浮上面から見た図。
【図7】本発明の第7の実施形態に係る反強磁性膜を用い
た磁区制御方式を適用したGMR磁気抵抗効果素子を浮上
面から見た図。
【図8】本発明の第8の実施形態に係る反強磁性膜を用い
た磁区制御方式を適用したGMR磁気抵抗効果素子を浮上
面から見た図。
【図9】従来の磁性膜を用いた磁区制御方式を適用したG
MR磁気抵抗効果素子を浮上面から見た図。
【図10】従来の反強磁性膜を用いた磁区制御方式を適用
したGMR磁気抵抗効果素子を浮上面から見た図。
【図11】本発明の磁区制御構造を持つ再生ヘッドを組み
込んだ磁気ヘッドの全体図。
【図12】従来の磁区制御構造を上から見た簡略図、及び
それぞれの自由層位置での磁区制御磁界分布を示した
図。
【図13】本発明の磁区制御構造で、自由層位置において
磁区制御磁界分布が改善される様子を説明する図。
【図14】本発明の磁区制御構造で、自由層位置において
磁区制御磁界分布が改善される様子を説明する図。
【図15】本発明の磁区制御構造を持つ磁気ヘッドを組み
込んだ磁気ディスク装置の全体図。
【符号の説明】
1・・・キャップ層、2・・・自由層、3・・・非磁性
層、4・・・固定層、5・・・反強磁性層、6、10・・・
電極、7、11・・・電極の下地膜、8、24・・・磁性膜、
9・・・下地膜、12・・・磁区制御反強磁性膜、13・・
・積層膜磁性膜の磁区制御用の反強磁性膜、17・・・磁
性膜の下地膜、14、16、18、20、22・・・磁区制御磁性
膜、15、19、21、23、25・・・非磁性膜、26、28・・・
磁区制御磁性膜、27、29・・・非磁性膜、30、31、32・
・・絶縁層、33・・・下地層、34・・・下部シールド、
35・・・絶縁層、36・・・磁気抵抗効果積層体、37・・
・絶縁層、38・・・上部シールド、39・・・絶縁層、40
a・・・下部磁極、40b・・・下部磁極突起、41a・・・
上部磁極1、41b・・・上部磁極2、42・・・コイル、Twr
・・・幾何トラック幅、Tw・・・感磁部領域幅、M1・・
・実施例1〜6における積層膜、M2・・・実施例7、8にお
ける積層膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大津 孝佳 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージ事業部内 (72)発明者 宮本 詔文 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージ事業部内 (72)発明者 小島 修一 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージ事業部内 Ｆターム(参考） 5D034 BA04 BA09 BB08 BB12 CA08

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】磁化方向が外部磁界により回転する自由層
    と、この自由層に対して非磁性層を介して位置する磁化
    方向が固定された固定層とを備える磁気抵抗効果積層体
    と、この磁気抵抗効果積層体に隣接して、非磁性膜を介
    して反強磁性結合した少なくとも二枚の磁性膜を備える
    積層膜と、前記磁気抵抗効果積層体に電流を供給する一
    対の電極とを備えた磁気抵抗効果ヘッド。
  2. 【請求項２】前記積層膜は、前記磁気抵抗効果積層体の
    各層に接している請求項１に記載の磁気対抗効果ヘッ
    ド。
  3. 【請求項３】前記積層膜は、前記磁気抵抗効果積層体に
    対して絶縁層を介して位置し、前記電極は、前記磁気抵
    抗効果積層体を挟んで位置する請求項１に記載の磁気抵
    抗効果ヘッド。
  4. 【請求項４】磁化方向が外部磁界により回転する自由層
    と、この自由層に対して絶縁層を介して位置する磁化方
    向が固定された固定層とを備える磁気抵抗効果積層体
    と、この磁気抵抗効果積層体に対して絶縁層を介して位
    置し、非磁性膜を介して反強磁性結合した少なくとも二
    枚の磁性膜を備える積層膜と、前記磁気抵抗効果積層体
    を挟んで位置し、電流を供給する一対の電極とを備えた
    磁気抵抗効果ヘッド。
  5. 【請求項５】磁化方向が外部磁界により回転する自由層
    と、この自由層に対して非磁性層を介して位置する磁化
    方向が固定された固定層とを備える磁気抵抗効果積層体
    と、この磁気抵抗効果積層体の前記自由層端部領域上部
    に位置し、非磁性膜を介して前記自由層と反強磁性結合
    した磁性膜を備える積層膜と、前記磁気抵抗効果積層体
    に電流を供給する一対の電極とを備えた磁気抵抗効果ヘ
    ッド。
  6. 【請求項６】前記積層膜は、更に前記磁性膜に非磁性膜
    を介して反強磁性結合した磁性膜を備えた請求項５に記
    載の磁気抵抗効果ヘッド。
  7. 【請求項７】前記積層膜は、更に反強磁性膜を備えた請
    求項１乃至６のいずれか1項に記載の磁気抵抗効果ヘッ
    ド。
  8. 【請求項８】前記磁性膜は、Ptの原子％が4〜30％であ
    るCoPt合金であるか、更にCrの原子％が2〜15％であるC
    oCrPt合金もしくはCoCrPt-SiO2である請求項１乃至４、
    あるいは７のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果ヘッ
    ド。
  9. 【請求項９】前記二枚の磁性膜は、FeあるいはNiを含有
    している軟磁性を有する磁性膜と、Ptの原子％が4〜30
    ％であるCoPt合金であるか、更にCrの原子％が2〜15％
    であるCoCrPt合金もしくはCoCrPt-SiO2である磁性膜と
    の組合せである請求項１乃至４、あるいは7あるいは８
    のいずれか1項に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
  10. 【請求項１０】前記磁性膜は、FeあるいはNiを含有して
    いる軟磁性を有する磁性膜である請求項１乃至９のいず
    れか１項に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
  11. 【請求項１１】前記非磁性膜は、Ru、Cr、Ir、Rh、Os、
    Re、Au、Ag、Cuのうちのいずれか一種の材料または二種
    以上の合金である請求項１乃至１０のいずれか１項に記
    載の磁気抵抗効果ヘッド。
  12. 【請求項１２】第一の磁気シールドと第二の磁気シール
    ドとの間に挟まれた、外部磁界により磁化方向が回転す
    る自由層と、この自由層に対して非磁性層を介して位置
    する磁化方向が固定された固定層とを備える磁気抵抗効
    果積層体と、この磁気抵抗効果積層体に隣接して、非磁
    性膜を介して反強磁性結合した少なくとも二枚の磁性膜
    を備える積層膜と、前記磁気抵抗効果積層体に電流を供
    給する一対の電極を有する再生ヘッドと、前記第二の磁
    気シールドに対して絶縁層を介して位置する第一の磁極
    と、この第一の磁極にコイルを介して位置する第二の磁
    極とを備えた記録ヘッドとを備えた磁気ヘッド。
  13. 【請求項１３】前記積層膜は、前記磁気抵抗効果積層体
    の各層に接している請求項１２に記載の磁気ヘッド。
  14. 【請求項１４】前記積層膜は、前記磁気抵抗効果積層体
    に対して絶縁層を介して位置し、前記電極は、前記磁気
    抵抗効果積層体を挟んで位置する請求項１２に記載の磁
    気ヘッド。
  15. 【請求項１５】第一の磁気シールドと第二の磁気シール
    ドとの間に挟まれた、外部磁界により磁化方向が回転す
    る自由層と、この自由層に対して絶縁層を介して位置す
    る磁化方向が固定された固定層とを備える磁気抵抗効果
    積層体と、この磁気抵抗効果積層体に対して絶縁層を介
    して位置し、非磁性膜を介して反強磁性結合した少なく
    とも二枚の磁性膜を備える積層膜と、前記磁気抵抗効果
    積層体を挟んで位置し、電流を供給する一対の電極とを
    備えた再生ヘッドと、前記第二の磁気シールドに対して
    絶縁層を介して位置する第一の磁極と、この第一の磁極
    にコイルを介して位置する第二の磁極とを備えた記録ヘ
    ッドとを備えた磁気ヘッド。
  16. 【請求項１６】第一の磁気シールドと第二の磁気シール
    ドとの間に挟まれた、磁化方向が外部磁界により回転す
    る自由層と、この自由層に対して非磁性層を介して位置
    する磁化方向が固定された固定層とを備える磁気抵抗効
    果積層体と、この磁気抵抗効果積層体の前記自由層端部
    領域上部に位置し、非磁性膜を介して前記自由層と反強
    磁性結合した磁性膜を備える積層膜と、前記磁気抵抗効
    果積層体に電流を供給する一対の電極とを備えた再生ヘ
    ッドと、前記第二の磁気シールドに対して絶縁層を介し
    て位置する第一の磁極と、この第一の磁極にコイルを介
    して位置する第二の磁極とを備えた記録ヘッドとを備え
    た磁気ヘッド。
  17. 【請求項１７】前記積層膜は、更に前記磁性膜に非磁性
    膜を介して反強磁性結合した磁性膜を備えた請求項１６
    に記載の磁気ヘッド。
  18. 【請求項１８】前記積層膜は、更に反強磁性膜を備えた
    請求項１２乃至１７のいずれか1項に記載の磁気ヘッ
    ド。
  19. 【請求項１９】前記磁性膜は、Ptの原子％が4〜30％で
    あるCoPt合金であるか、更にCrの原子％が2〜15％であ
    るCoCrPt合金もしくはCoCrPt-SiO2である請求項１２乃
    至１５、あるいは１８のいずれか１項に記載の磁気ヘッ
    ド。
  20. 【請求項２０】前記二枚の磁性膜は、FeあるいはNiを含
    有している軟磁性を有する磁性膜と、Ptの原子％が4〜3
    0％であるCoPt合金であるか、更にCrの原子％が2〜15％
    であるCoCrPt合金もしくはCoCrPt-SiO2である磁性膜と
    の組合せである請求項１２乃至１５、あるいは１８ある
    いは１９のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
  21. 【請求項２１】前記磁性膜は、FeあるいはNiを含有して
    いる軟磁性を有する磁性膜である請求項１２乃至２０の
    いずれか１項に記載の磁気ヘッド。
  22. 【請求項２２】前記非磁性膜は、Ru、Cr、Ir、Rh、Os、
    Re、Au、Ag、Cuのうちのいずれか一種の材料または二種
    以上の合金である請求項１２乃至２１のいずれか１項に
    記載の磁気ヘッド。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007173506A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Alps Electric Co Ltd 磁気検出素子
JP2012234617A (ja) * 2011-05-06 2012-11-29 Seagate Technology Llc 磁気抵抗シールド
JP2014010883A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Seagate Technology Llc 装置、磁気素子、および変換ヘッド
JP2014010884A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Seagate Technology Llc 装置、磁気素子、および変換ヘッド

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7333307B2 (en) * 2003-07-03 2008-02-19 Headway Technologies, Inc. Double layer longitudinal bias structure
JP2005203063A (ja) * 2004-01-19 2005-07-28 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv 磁気ヘッド及び磁気記録再生装置
US7268985B2 (en) * 2004-05-28 2007-09-11 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. Magnetic head having a layered hard bias layer exhibiting reduced noise
JP2006085794A (ja) * 2004-09-15 2006-03-30 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv 磁気抵抗効果型ヘッドおよびその製造方法、記録再生分離型磁気ヘッド
US7515388B2 (en) * 2004-12-17 2009-04-07 Headway Technologies, Inc. Composite hard bias design with a soft magnetic underlayer for sensor applications
US7446987B2 (en) * 2004-12-17 2008-11-04 Headway Technologies, Inc. Composite hard bias design with a soft magnetic underlayer for sensor applications
JP2006344728A (ja) * 2005-06-08 2006-12-21 Alps Electric Co Ltd 磁気検出素子及びその製造方法
US7697244B2 (en) * 2006-06-12 2010-04-13 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Magnetic head with stabilized ferromagnetic shield
JP2008047795A (ja) * 2006-08-21 2008-02-28 Fujitsu Ltd 磁気抵抗効果素子とその製造方法
HUP0700391A2 (en) * 2007-06-05 2008-12-29 Zsombor Lazar Method of determining an intrusion into a monitored area and system for generating output signals in response to such intrusion
US20090083669A1 (en) * 2007-09-26 2009-03-26 Autodesk, Inc. Navigation system for a 3d virtual scene
US20120250189A1 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 Tdk Corporation Magnetic head including side shield layers on both sides of a mr element
US20120327537A1 (en) * 2011-06-23 2012-12-27 Seagate Technology Llc Shield Stabilization Configuration With Applied Bias
US8611054B1 (en) * 2012-04-11 2013-12-17 Western Digital (Fremont), Llc Antiferromagnetically-coupled soft bias magnetoresistive read head, and fabrication method therefore
US8873203B2 (en) 2012-12-21 2014-10-28 HGST Netherlands B.V. Magnetic head having a soft magnetic layer formed behind a tunneling magnetoresistance (TMR) sensor in an element height direction
US8885300B2 (en) 2013-02-07 2014-11-11 Seagate Technology Llc Magnetic element with a bi-layer side shield
US8995096B2 (en) 2013-03-16 2015-03-31 Seagate Technology Llc Magnetic element side shield with diffusion barrier
KR102451098B1 (ko) 2015-09-23 2022-10-05 삼성전자주식회사 자기 메모리 장치 및 이의 제조 방법

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4663685A (en) 1985-08-15 1987-05-05 International Business Machines Magnetoresistive read transducer having patterned longitudinal bias
US5018037A (en) 1989-10-10 1991-05-21 Krounbi Mohamad T Magnetoresistive read transducer having hard magnetic bias
US5018307A (en) * 1990-04-25 1991-05-28 Schlegel Corporation Self-draining threshold for an out-swinging door
JP3787403B2 (ja) 1996-02-14 2006-06-21 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ 磁気抵抗効果型ヘッド
US5739990A (en) 1996-11-13 1998-04-14 Read-Rite Corporation Spin-valve GMR sensor with inbound exchange stabilization
JP3131575B2 (ja) 1997-08-01 2001-02-05 株式会社日立製作所 磁気抵抗効果型ヘッド及び製造方法並びにそれを用いた磁気記録再生装置
JPH11203634A (ja) 1998-01-16 1999-07-30 Hitachi Metals Ltd 磁気抵抗効果型ヘッド
JP2000076625A (ja) 1998-08-27 2000-03-14 Sharp Corp 磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果素子の製造方法
JP3710349B2 (ja) 1999-06-03 2005-10-26 アルプス電気株式会社 スピンバルブ型薄膜磁気素子及び薄膜磁気ヘッド及びスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法
JP3981856B2 (ja) 1999-09-14 2007-09-26 富士通株式会社 薄膜磁気ヘッド
US6266218B1 (en) * 1999-10-28 2001-07-24 International Business Machines Corporation Magnetic sensors having antiferromagnetically exchange-coupled layers for longitudinal biasing

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007173506A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Alps Electric Co Ltd 磁気検出素子
JP4622847B2 (ja) * 2005-12-22 2011-02-02 Ｔｄｋ株式会社 磁気検出素子
JP2012234617A (ja) * 2011-05-06 2012-11-29 Seagate Technology Llc 磁気抵抗シールド
JP2014010883A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Seagate Technology Llc 装置、磁気素子、および変換ヘッド
JP2014010884A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Seagate Technology Llc 装置、磁気素子、および変換ヘッド

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