JP2004127420A - 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記録再生装置 - Google Patents
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記録再生装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】磁気シールド膜の磁化変化の影響を受けにくいＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供する。
【解決手段】第１の磁気シールド膜２５はＭＲ膜３０の膜厚方向の一面側に配置され、第２の磁気シールド膜２６は、ＭＲ膜３０の膜厚方向の他面側に配置されている。反強磁性膜２７１、２７２は、第１及び第２の磁気シールド膜２５、２６の間に配置され、第１または第２の磁気シールド膜２５、２６の少なくとも一方に隣接し、交換結合を生じる。
【選択図】 図１
【解決手段】第１の磁気シールド膜２５はＭＲ膜３０の膜厚方向の一面側に配置され、第２の磁気シールド膜２６は、ＭＲ膜３０の膜厚方向の他面側に配置されている。反強磁性膜２７１、２７２は、第１及び第２の磁気シールド膜２５、２６の間に配置され、第１または第２の磁気シールド膜２５、２６の少なくとも一方に隣接し、交換結合を生じる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
時代とともに急速に進展するハ−ドディスク（ＨＤＤ）の高密度記録化に伴い、薄膜磁気ヘッドの性能向上も、それに追従すべく、絶え間ない研究開発の努力がなされてきた。薄膜磁気ヘッドとしては、磁気抵抗効果素子（以下ＭＲ素子と称する）を用いた読み取り素子と、誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを内蔵する複合型薄膜磁気ヘッドが、一般に用いられる。
【０００３】
読み取り素子として用いられるＭＲ素子は、スピンバルブ膜（以下ＳＶ膜と称する）及び強磁性トンネル接合膜（以下ＴＭＲ膜と称する）などの巨大磁気抵抗効果膜（以下ＧＭＲ膜と称する）を用いたものが現在の主流である。ＳＶ膜を用いたものとしては、膜面に平行な方向にセンス電流を流す方式のほか、膜面に垂直な方向にセンス電流を流すＣＰＰ−ＧＭＲ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ ａ Ｐｌａｎｅ ｏｆ ａ Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）も知られている。
【０００４】
この種のＧＭＲ膜は、磁化方向が固定されたピンド層と、非磁性層と、外部磁界に応答する磁界応答層（以下フリ−層と称する）とを有し、フリー層の磁化方向が外部磁界に応答して回転したとき、ピンド層の固定された磁化方向に対するフリ−層の磁化方向の回転角度に応じて、非磁性層を通るセンス電流に対する抵抗値が大きく変化する特性を利用している。
【０００５】
ＧＭＲ素子は、ＭＲ変化率が極めて高いから、外乱磁界に応答しないような磁気シールド構造が必要である。その手段として、ＭＲ膜を、第１の磁気シールド膜と第２の磁気シールド膜とでサンドイッチした構造が採られている。第１の磁気シールド膜と第２の磁気シールド膜との間の間隔は、一般に、シールドギャップと称されている。
【０００６】
従来、第１の磁気シールド膜及び第２の磁気シールド膜は、ＧＭＲ膜から分離して配置するのが一般的であったが、高密度記録の進展により、シールドギャップのより一層の狭小化が要求され、この要求に応えるべく、近年は、ＧＭＲ膜にセンス電流を流す一対の電極膜を、導電性を有する強磁性材料によって構成し、電極膜を、第１の磁気シールド及び第２の磁気シールド膜として兼用する構造が主流になっている（特許文献３参照）。
【０００７】
しかし、電極膜を、第１の磁気シールド膜及び第２の磁気シールド膜として兼用する構造の場合は、磁気記録媒体から生じる読み取り磁界以外の磁界、記録磁界、及び、ＧＭＲ膜に流れるセンス電流の作る磁界などによって、第１の磁気シールド膜及び第２の磁気シールド膜の磁化が変化し、ＧＭＲ膜がその磁化変化による影響を受け、再生出力の不安定性及びアシンメトリー変動を惹起するという問題点があった。このため、従来の薄膜磁気ヘッドでは、再生出力変動率を５．０％に抑えるのが精一杯であった。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−７４６２６号公報（図１〜図６）
【特許文献２】
特開２００１−６１２７号公報（図１）
【特許文献３】
特開２００２−１１７５１０号公報（図４、図５）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、磁気シールド膜の磁化変化の影響を受けにくいＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生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】
上述した課題を解決するため、本発明に係るＭＲ素子は、磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）と、磁区制御膜と、第１の磁気シールド膜と、第２の磁気シールド膜と、反強磁性膜とを含む。前記磁区制御膜は、前記ＭＲ膜の幅方向の両側部に配置され、前記ＭＲ膜に対して磁区制御を加える。
【００１１】
第１の磁気シールド膜は、前記ＭＲ膜の膜厚方向の一面側に配置されており、前記第２の磁気シールド膜は、前記ＭＲ膜の膜厚方向の他面側に配置されている。
【００１２】
反強磁性膜は、前記第１の磁気シールド膜と前記第２の磁気シールド膜との間に配置され、前記第１または第２の磁気シールド膜の少なくとも一方に隣接し、交換結合を生じる。
【００１３】
上述したように、本発明に係るＭＲ素子は、ＭＲ膜を含む。ＭＲ膜としては、特に、ＧＭＲ膜が好ましい。ＧＭＲ膜の例は、ＳＶ膜またはＴＭＲ膜である。ＳＶ膜またはＴＭＲ膜は、少なくとも１つのフリー層を含んでおり、フリ−層に発生することのあるバルクハウゼンノイズを抑制しなければならない。本発明に係るＭＲ素子は、磁区制御膜を含んでおり、磁区制御膜は、ＧＭＲ膜の幅方向の両側部に配置され、フリ−層の磁区を制御する。従って、バルクハウゼンノイズを抑制することができる。
【００１４】
本発明に係るＭＲ素子は、第１の磁気シールド膜と、第２の磁気シールド膜とを含んでおり、第１の磁気シールド膜はＧＭＲ膜の膜厚方向の一面側に配置されており、第２の磁気シールド膜はＧＭＲ膜の膜厚方向の他面側に配置されている。従って、ＧＭＲ膜を第１の磁気シールド膜と第２の磁気シールド膜とによるシールドギャップ間に配置し、ＧＭＲ膜を、外乱磁界の影響から遮蔽することができる。本来的に検知すべき磁気記録媒体からの読み取り磁界は、第１及び第２の磁気シールド膜の間に形成されるシールドギャップ内のＧＭＲ膜によって、高感度で検知される。
【００１５】
本発明に係るＭＲ素子は、その特徴的構造要件として、反強磁性膜を含んでいる。反強磁性膜は、第１の磁気シールド膜と第２の磁気シールド膜との間に配置され、第１または第２の磁気シールド膜の少なくとも一方に隣接し、交換結合を生じる。このため、第１及び第２の磁気シールド膜のうち、反強磁性膜と交換結合を生じている磁気シールド膜の磁化が安定し、磁気シールド膜の磁化の変化に起因する再生出力の不安定性や、アシンメトリー変動などを抑制することができる。磁気シールド膜の磁化の変化は、磁気記録媒体から生じる磁界、記録磁界、及び、ＧＭＲ膜に流れるセンス電流の作る磁界などによって惹起されるものであるから、本発明によれば、これらの外乱磁界による影響を受けなくなる。
【００１６】
ＧＭＲ膜は、一般的構造として、センス電流を供給するための第１の電極膜と、第２の電極膜とを備えている。ＧＭＲ膜に対する第１及び第２の電極膜の接続構造としては、第１の電極膜がＧＭＲ膜の膜厚方向の一面に隣接し、第２の電極膜がＧＭＲ膜の膜厚方向の他面に隣接する構造が好ましい。そのようなＧＭＲ膜の例は、ＣＰＰタイプのＳＶ膜またはＴＭＲ膜である。
【００１７】
ＧＭＲ膜が、ＣＰＰタイプのＳＶ膜またはＴＭＲ膜である場合、第１の電極膜を第１の磁気シールド膜として兼用し、第２の電極膜を第２の磁気シールド膜として兼用することが好ましい。この構造によれば、シールドギャップを最小化し、高密度記録に対応することができる。
【００１８】
第１及び第２の電極膜を、それぞれ、第１及び第２の磁気シールド膜として兼用する場合、反強磁性膜は第１の磁気シールド膜に隣接し交換結合させるか、第２の磁気シールド膜に隣接し交換結合させるか、または、第１及び第２の磁気シールド膜の両者に隣接し、両者と交換結合させる。この場合、反強磁性膜はＧＭＲ膜の幅方向の両側に配置される。反強磁性膜は、電気絶縁性を有する材料組成であってもよいし、導電性を有する材料組成てもよい。更に、磁区制御膜と、第１及び第２の磁気シールド膜との間を、反強磁性膜によって埋め、反強磁性膜を、磁区制御膜と交換結合させる構成を採用することもできる。
【００１９】
反強磁性膜が電気絶縁性を有する場合も、導電性を有する場合も、反強磁性膜と磁区制御膜との間に電気絶縁層を有する構成とすることができる。
【００２０】
本発明は、更に、上記ＭＲ素子を読み取り素子として用いた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドとヘッド支持装置とを組み合わせた磁気ヘッド装置、及び、磁気ヘッド装置と磁気ディスクとを組み合わせた磁気記録再生装置をも開示する。これらの場合も、上述したＭＲ素子の有する作用効果をそのまま発揮し得る。
【００２１】
【発明の実施の形態】
１．ＭＲ素子
図１は本発明に係るＭＲ素子の一実施例を示す断面図である。図示実施例のＭＲ素子は、ＧＭＲ膜３０と、磁区制御膜２１、２２と、第１の磁気シールド膜２５と、第２の磁気シールド膜２６と、反強磁性膜２７１、２７２とを含む。ＧＭＲ膜３０は、外部磁界に応答するフリー層（図示しない）を含んでおり、磁区制御膜２１、２２は、ＧＭＲ膜３０の幅方向の両側部に配置され、フリー層の磁区を制御する。
【００２２】
磁区制御膜２１、２２は、この実施例では、硬磁性膜（マグネット）で構成されている。具体的には、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＰｔなどである。この他、反強磁性膜によって構成することもできる。膜厚は１５〜６０ｎｍの範囲に設定できる。
【００２３】
第１の磁気シールド膜２５は、ＧＭＲ膜３０の膜厚方向の一面側に配置されており、第２の磁気シールド膜２６は、ＧＭＲ膜３０の膜厚方向の他面側に配置されている。
【００２４】
ＧＭＲ膜３０は、センス電流を供給するための第１の電極膜２５と、第２の電極膜２６とを備えている。第１の電極膜２５はＧＭＲ膜３０の膜厚方向の一面に隣接し、第２の電極膜２６は、ＧＭＲ膜３０の膜厚方向の他面に隣接している。このようなＧＭＲ膜３０の例は、ＴＭＲ膜またはＣＰＰタイプのＳＶ膜である。
【００２５】
図示実施例では、第１の電極膜２５が、第１の磁気シールド膜２５として兼用され、第２の電極膜２６が第２の磁気シールド膜２６として兼用されている。この構造によれば、シールドギャップを最小化し、高密度記録に対応することができる。第１の磁気シールド膜２５及び第２の磁気シールド膜２６を電極膜として利用する場合、適した材料の具体例としては、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ等がある。膜厚は５〜３０ｎｍの範囲に設定できる。
【００２６】
反強磁性膜２７１、２７２は、第１の磁気シールド膜２５に隣接し、交換結合を生じる。反強磁性膜２７１、２７２はＧＭＲ膜３０の幅方向の両側に配置される。
【００２７】
反強磁性膜２７１、２７２は、電気絶縁性を有する材料組成であってもよいし、導電性を有する材料組成てもよい。電気絶縁性を有する反強磁性膜２７１、２７２は、ＮｉＯ、ＣｏＯ及びＦｅ２Ｏ３から選択された少なくとも１種で構成できる。膜厚は１０〜５０ｎｍの範囲である。
【００２８】
導電性を有する反強磁性膜２７１、２７２は、例えば、ＦｅＭｎ、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＭｎ及びＣｒＰｔＭｎから選択された少なくとも１種で構成できる。
【００２９】
反強磁性膜２７１、２７２が電気絶縁性を有する場合も、導電性を有する場合も、反強磁性膜２７１、２７２と磁区制御膜２１、２２との間に絶縁層２３、２４を有する構成とすることができる。絶縁層２３、２４は、一般には、金属酸化物でなる。具体的には、Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２等である。膜厚は５〜５０ｎｍの範囲に設定できる。
【００３０】
上述したように、本発明に係るＭＲ素子は、ＧＭＲ膜３０を含む。ＧＭＲ膜３０はフリー層を含んでおり、フリ−層に発生することのあるバルクハウゼンノイズを抑制しなければならない。本発明に係るＭＲ素子は、磁区制御膜２１、２２を含んでおり、磁区制御膜２１、２２は、ＧＭＲ膜３０の幅方向の両側部に配置され、ＧＭＲ膜３０に含まれるフリ−層の磁区を制御する。従って、バルクハウゼンノイズを抑制することができる。
【００３１】
本発明に係るＭＲ素子は、第１の磁気シールド膜２５と、第２の磁気シールド膜２６とを含んでおり、第１の磁気シールド膜２５はＧＭＲ膜３０の膜厚方向の一面側に配置されており、第２の磁気シールド膜２６はＧＭＲ膜３０の膜厚方向の他面側に配置されている。従って、第１の磁気シールド膜２５と第２の磁気シールド膜２６とによるシールドギャップ間に、ＧＭＲ膜３０を配置し、ＧＭＲ膜３０を、外乱磁界の影響から遮蔽することができる。本来的に検知すべき磁気記録媒体からの読み取り磁界は、第１及び第２の磁気シールド膜２５、２６の間に形成されるシールドギャップ内のＧＭＲ膜３０によって、高感度で検知される。
【００３２】
本発明に係るＭＲ素子は、その特徴的構造要件として、反強磁性膜２７１、２７２を含んでいる。反強磁性膜２７１、２７２は、第１の磁気シールド膜２５に隣接し、交換結合を生じる。このため、反強磁性膜２７１、２７２と交換結合を生じている第１の磁気シールド膜２５の磁化が安定し、第１の磁気シールド膜２５における磁化の変化に起因する再生出力の不安定性や、アシンメトリー変動などを抑制することができる。図１に示した実施例の再生出力変動率は、１．１％であった。
【００３３】
第１の磁気シールド膜２５における磁化の変化は、磁気記録媒体から生じる磁界、記録磁界、及び、ＧＭＲ膜３０に流れるセンス電流の作る磁界などによって惹起されるものであるから、本発明によれば、これらの外乱磁界による影響を受けなくなる。
【００３４】
実施例において、磁区制御膜２１、２２は、ＧＭＲ膜３０の幅方向の両側部に、間隔ΔＷ１１、ΔＷ１２を隔てて配置されている。絶縁層２３、２４は、磁区制御膜２１、２２と、第２の電極膜２６、反強磁性膜２７１、２７２及びＧＭＲ膜３０との間を埋めている。具体的には、絶縁層２３、２４は、磁区制御膜２１、２２と、第２の電極膜２６及び反強磁性膜２７１、２７２との間では、層状に配置され、磁区制御膜２１、２２とＧＭＲ膜３０との間では、両者間に生じる間隔ΔＷ１１、ΔＷ１２を埋めている。
【００３５】
図示実施例のＭＲ素子の場合、第１及び第の電極膜２５、２６のそれぞれは、ＧＭＲ膜３０の両面に隣接している。したがって、ＧＭＲ膜３０の膜面に対して垂直方向にセンス電流を流すＭＲ素子を得ることができる。そのようなＭＲ素子の例は、既に述べたように、ＣＰＰタイプのＳＶ膜またはＴＭＲ膜である。
【００３６】
絶縁層２３、２４は、磁区制御膜２１、２２と、電極膜２５、２６との間に層状に介在し、ＧＭＲ膜３０との間では、両者間に生じる間隔ΔＷ１１、ΔＷ１２を埋めている。この構造によれば、電極膜２５、２６及びＧＭＲ膜３０から磁区制御膜２１、２２へのセンス電流の漏洩を、絶縁層２３、２４によって、確実に防止することができる。
【００３７】
図２は本発明に係るＭＲ素子の別の実施例を示す断面図である。図において、図１に表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、実施例では、反強磁性膜２７３、２７４は、第２の磁気シールド膜２６に隣接し、交換結合を生じる。このため、反強磁性膜２７３、２７４と交換結合を生じている第２の磁気シールド膜２６の磁化が安定し、第２の磁気シールド膜２６における磁化の変化に起因する再生出力の不安定性や、アシンメトリー変動などを抑制することができる。図２に示した実施例の再生出力変動率は、１．０％であった。
【００３８】
図３は本発明に係るＭＲ素子の更に別の実施例を示す断面図である。図において、図１に表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２の磁気シールド膜２６に反強磁性膜２７０が隣接して交換結合を生じている。反強磁性膜２７０は導電性を有する材料で構成されている。この実施例の場合、反強磁性膜２７０と交換結合を生じている第２の磁気シールド膜２６の磁化が安定し、第２の磁気シールド膜２６における磁化の変化に起因する再生出力の不安定性や、アシンメトリー変動などを抑制することができる。反強磁性膜２７０は、ＧＭＲ膜３０に含まれる強磁性層と交換結合し、その磁化方向を固定する反強磁性層としても用いることができる。
【００３９】
図４は本発明に係るＭＲ素子の更に別の実施例を示す断面図である。図において、図１に表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の磁気シールド膜２５に反強磁性膜２７１、２７２が隣接して交換結合を生じ、第２の磁気シールド膜２６に強磁性膜２７３、２７４が隣接して交換結合を生じている。このため、反強磁性膜２７１、２７２と交換結合を生じている第１の磁気シールド膜２５の磁化、および、反強磁性膜２７３、２７４と交換結合を生じている第２の磁気シールド膜２６の磁化が安定し、第１及び第２の磁気シールド膜２５、２６における磁化の変化に起因する再生出力の不安定性や、アシンメトリー変動などを抑制することができる。図４に示した実施例の再生出力変動率は、０．３％であった。
【００４０】
図５は本発明に係るＭＲ素子の更に別の実施例を示す断面図である。図において、図１に表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、反強磁性膜２７１、２７２は、磁区制御膜２１、２２と、第１の磁気シールド膜２５、第２の磁気シールド膜２６及びＧＭＲ膜３０との間を埋め、磁区制御膜２１、２２と交換結合する。反強磁性膜２７１、２７２は、勿論、第１の磁気シールド膜２５及び第２の磁気シールド膜２６と交換結合する。
【００４１】
この実施例の場合、反強磁性膜２７１、２７２は、磁区制御膜２１、２２と交換結合することによる磁界によって、ＧＭＲ膜３０に対して、磁区制御を加えることができる。反強磁性膜２７１、２７２は、電気絶縁性材料でなければならない。そのような具体例は、前述ＮｉＯである。反強磁性膜２７１、２７２をＮｉＯで構成した場合、これと交換結合を生ずべき磁区制御膜２１、２２は、ＣｏＦｅで構成する。図５に示した実施例の再生出力変動率は、０．３％であった。
【００４２】
以上述べたように、本発明によれば、再生出力変動率を、０．３〜１．１％の範囲に抑制したＭＲ素子を提供することができる。従来の薄膜磁気ヘッドでは、再生出力変動率を５．０％に抑えるのが精一杯であったことを考慮すると、本発明の効果は、きわめて顕著であるといえる。
【００４３】
２．薄膜磁気ヘッド
図６は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの斜視図、図７は図６に示した薄膜磁気ヘッドの電磁変換素子部分の拡大断面図、図８は図７の８−８線に沿った断面図である。図６〜図８に示す薄膜磁気ヘッドは、図１〜図５に示したＭＲ素子のうち、図１に示したものを、読み取り素子として適用したものであるが、図２〜図５に示したＭＲ素子も同様に適用できる。何れの図面においても、寸法、プロポ−ション等は、図示の都合上、誇張されまたは省略されている。
【００４４】
図示された薄膜磁気ヘッドは、スライダ基体５と、電磁変換素子３、４とを含む。スライダ基体５は、媒体対向面に浮上特性制御用の幾何学的形状を有している。そのような幾何学的形状の代表例として、実施例では、レ−ル５１、５２を示してある。レ−ル５１、５２の表面は、空気ベアリング面（以下ＡＢＳと称する）５３、５４となる。レ−ル５１、５２の形状は、図示の単純な直線状輪郭の他、複雑な輪郭や、負圧を発生される輪郭など多種、多様であり、本発明には何れも適用できる。スライダ基体５は、例えば、アルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等のセラミック材料からなる。
【００４５】
図６〜図８を参照すると、スライダ基体１の端面には絶縁層５０１が設けられている。絶縁層５０１は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなり、１〜５μｍの厚みである。
【００４６】
電磁変換素子３、４は、再生素子を構成するＭＲ素子３と、記録素子４とを含む。再生素子を構成するＭＲ素子３は、ＳＶ膜またはＴＭＲ膜を含んでいる。ＳＶ膜の場合は、膜面に垂直に電流を流すＣＰＰ−ＧＭＲが用いられる。ＴＭＲ膜は、本来、膜面に垂直にセンス電流を流すものである。
【００４７】
記録素子４は、例えば、誘導型磁気変換素子あり、書き込み用磁極端がＡＢＳ５３、５４に面している。記録素子４は、再生素子を構成するＭＲ素子３と近接して配置され、保護膜４９によって覆われている。
【００４８】
記録素子４は、第１の磁極層４１と、第２の磁極層４５と、記録ギャップ層４２と、薄膜コイル４３、４７とを含む。第１の磁極層４１は上部シ−ルド層４１として兼用されている。
【００４９】
第１の磁極層４１は、絶縁層４６の上に形成され、第２の磁極層４５と磁気的に連結されている。記録ギャップ層４２は第１の磁極層４１の磁極部分と、第２の磁極層４５の磁極部分との間に設けられている。薄膜コイル４３、４７は、第１の磁極層４１及び第２の磁極層４５の間のインナーギャップ間の絶縁層４８内に配設されている。
【００５０】
再生素子を構成するＭＲ素子３は、ＧＭＲ膜３０と、第１及び第２の電極膜２５、２６と、絶縁層２３、２４と、反強磁性膜２７１、２７２を含む。
【００５１】
図８を参照すると、ＧＭＲ膜３０は、フリ−層３０１を含み、フリ−層３０１に非磁性層３０２が隣接し、非磁性層３０２の上に、ピンド層３０３が隣接している。ピンド層３０３の上には反強磁性層３０４が設けられている。ピンド層３０３は、反強磁性層３０４との交換結合により、磁化方向が固定される。
【００５２】
フリ−層３０１、非磁性層３０２、ピンド層３０３及び反強磁性層３０４の膜構造及び組成材料等については、既に知られている技術を、任意に適用できる。一例をあげると、フリ−層３０１及びピンド層３０３は、例えば、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ等で構成され、反強磁性層３０４はＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＭｎ、ＣｒＰｔＭｎなどによって構成される。
【００５３】
非磁性層３０２は、ＣＰＰタイプのＳＶ膜の場合はＣｕ等を主成分とする導電性材料層で構成され、ＴＭＲ膜の場合は、酸化アルミニウム層などの絶縁性材料層で構成される。
【００５４】
第１の電極膜２５は、絶縁層５０１の上に形成され、一面側がＧＭＲ膜３０のフリー層３０１に隣接している。この第１の電極膜２５は、第１の磁気シールド層２５として兼用されている。
【００５５】
第２の電極膜２６は、一面側がＧＭＲ膜３０の反強磁性層３０４に隣接し、第２の磁気シールド層２６として兼用されている。
【００５６】
反強磁性膜２７１、２７２は、第１の磁気シールド膜２５に隣接し、交換結合を生じる。反強磁性膜２７１、２７２はＧＭＲ膜３０の幅方向の両側に配置される。上記構造によれば、反強磁性膜２７１、２７２と交換結合を生じている第１の磁気シールド膜２５の磁化が安定し、第１の磁気シールド膜２５における磁化の変化に起因する再生出力の不安定性や、アシンメトリー変動などを抑制することができる。
【００５７】
磁区制御膜２１、２２は、ＧＭＲ膜３０の幅方向の両側部に、絶縁層２３、２４による間隔を隔てて配置されている。磁区制御膜２１、２２は、フリ−層３０１の磁区を制御する。
【００５８】
絶縁層２３、２４は、磁区制御膜２１、２２と、第１及び第２の電極膜２５、２６及びＧＭＲ膜３０との間を埋めている。具体的には、絶縁層２３、２４は、磁区制御膜２１、２２と第１及び第２の電極膜２５、２６との間では、層状に配置され、磁区制御膜２１、２２とＧＭＲ膜３０との間では、両者間に生じる間隔を埋めている。
【００５９】
ＣＰＰタイプのＳＶ膜またはＴＭＲ膜は、フリ−層３０１を含んでおり、フリ−層３０１に発生することのあるバルクハウゼンノイズを抑制しなければならない。図示実施例のＭＲ素子は、磁区制御膜２１、２２を含んでおり、磁区制御膜２１、２２は、ＧＭＲ膜３０の幅方向の両側部に配置され、フリ−層３０１の磁区を制御する。したがって、バルクハウゼンノイズを抑制することができる。
【００６０】
絶縁層２３、２４は、磁区制御膜２１、２２と、第１及び第２の電極膜２５、２６との間に層状に介在し、ＧＭＲ膜３０との間では、両者間に生じる間隔ΔＷ１１、ΔＷ１２を埋めている。この構造によれば、第１及び第２の電極膜２５、２６及びＧＭＲ膜３０から磁区制御膜２１、２２へのセンス電流の漏洩を、絶縁層２３、２４によって、確実に防止することができる。
【００６１】
３．磁気ヘッド装置
図９は本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図、図１０は図９に示した磁気ヘッド装置の底面図である。図示された磁気ヘッド装置は、図６〜図８に示した薄膜磁気ヘッド４０と、ヘッド支持装置５０とを含む。ヘッド支持装置５０は、金属薄板でなる支持体５１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５２を取付け、この可撓体５２の下面に薄膜磁気ヘッド４０を取付けた構造となっている。
【００６２】
具体的には、可撓体５２は、支持体５１の長手方向軸線と略平行して伸びる２つの外側枠部５２１、５２２と、支持体５１から離れた端において外側枠部５２１、５２２を連結する横枠５２３と、横枠５２３の略中央部から外側枠部５２１、５２２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５２４とを有する。横枠５２３のある方向とは反対側の一端は、支持体５１の自由端付近に溶接等の手段によって取付けられている。
【００６３】
支持体５１の下面には、例えば半球状の荷重用突起５２５が設けられている。この荷重用突起５２５により、支持体５１の自由端から舌状片５２４へ荷重力が伝えられる。
【００６４】
薄膜磁気ヘッド４０は、舌状片５２４の下面に接着等の手段によって取付けられている。薄膜磁気ヘッド４０は、ピッチ動作及びロール動作が許容されるように支持されている。
【００６５】
本発明に適用可能なヘッド支持装置５０は、上記実施例に限定するものではなく、これまで提案され、またはこれから提案されることのあるヘッド支持装置を、広く適用できる。例えば、支持体５１と舌状片５２４とを、タブテープ（ＴＡＢ）等のフレキシブルな高分子系配線板を用いて一体化したもの等を用いることもできる。また、従来より周知のジンバル構造を持つものを自由に用いることができる。
【００６６】
４．磁気記録再生装置
図１１は図９、図１０に示した磁気ヘッド装置を用いた磁気記録再生装置の平面図である。図示された磁気記録再生装置は、図９、図１０に示した磁気ヘッド装置６と、位置決め装置８と、磁気ディスク７とを含む。位置決め装置８は、ロータリ・アクチュエータ方式であり、ヘッド支持装置５０の他端側を支持している。
【００６７】
本実施例において、磁気ディスク７は磁気ヘッド装置６と協働して磁気記録再生を行う。磁気ディスク７は、図示しない回転駆動機構により、矢印Ｆ１の方向に高速で回転駆動される。
【００６８】
薄膜磁気ヘッド４０は、ヘッド支持装置５０、アーム９及び位置決め装置８により、矢印Ｂ１またはＢ２の方向に駆動され、所定のトラック上で、磁気ディスク７への書き込み及び読み出しを行う。
【００６９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、磁気シールド膜の磁化変化の影響を受けにくいＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生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ＭＲ素子の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明に係るＭＲ素子の別の実施例を示す断面図である。
【図３】本発明に係るＭＲ素子の更に別の実施例を示す断面図である。
【図４】本発明に係るＭＲ素子の更に別の実施例を示す断面図である。
【図５】本発明に係るＭＲ素子の更に別の実施例を示す断面図である。
【図６】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの斜視図である。
【図７】図６に示した薄膜磁気ヘッドの電磁変換素子部分の拡大断面図である。
【図８】図７の８−８線に沿った断面図である。
【図９】本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図である。
【図１０】図９に示した磁気ヘッド装置の底面図である。
【図１１】図９、図１０に示した磁気ヘッド装置を用いた磁気記録再生装置の平面図である。
【符号の説明】
２１、２２ 磁区制御膜
２５ 第１の電極膜または第１の磁気シールド膜
２６ 第２の電極膜または第の磁気シールド膜
３０ ＧＭＲ膜
２７０〜２７４ 反強磁性膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、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記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
時代とともに急速に進展するハ−ドディスク（ＨＤＤ）の高密度記録化に伴い、薄膜磁気ヘッドの性能向上も、それに追従すべく、絶え間ない研究開発の努力がなされてきた。薄膜磁気ヘッドとしては、磁気抵抗効果素子（以下ＭＲ素子と称する）を用いた読み取り素子と、誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを内蔵する複合型薄膜磁気ヘッドが、一般に用いられる。
【０００３】
読み取り素子として用いられるＭＲ素子は、スピンバルブ膜（以下ＳＶ膜と称する）及び強磁性トンネル接合膜（以下ＴＭＲ膜と称する）などの巨大磁気抵抗効果膜（以下ＧＭＲ膜と称する）を用いたものが現在の主流である。ＳＶ膜を用いたものとしては、膜面に平行な方向にセンス電流を流す方式のほか、膜面に垂直な方向にセンス電流を流すＣＰＰ−ＧＭＲ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ ａ Ｐｌａｎｅ ｏｆ ａ Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）も知られている。
【０００４】
この種のＧＭＲ膜は、磁化方向が固定されたピンド層と、非磁性層と、外部磁界に応答する磁界応答層（以下フリ−層と称する）とを有し、フリー層の磁化方向が外部磁界に応答して回転したとき、ピンド層の固定された磁化方向に対するフリ−層の磁化方向の回転角度に応じて、非磁性層を通るセンス電流に対する抵抗値が大きく変化する特性を利用している。
【０００５】
ＧＭＲ素子は、ＭＲ変化率が極めて高いから、外乱磁界に応答しないような磁気シールド構造が必要である。その手段として、ＭＲ膜を、第１の磁気シールド膜と第２の磁気シールド膜とでサンドイッチした構造が採られている。第１の磁気シールド膜と第２の磁気シールド膜との間の間隔は、一般に、シールドギャップと称されている。
【０００６】
従来、第１の磁気シールド膜及び第２の磁気シールド膜は、ＧＭＲ膜から分離して配置するのが一般的であったが、高密度記録の進展により、シールドギャップのより一層の狭小化が要求され、この要求に応えるべく、近年は、ＧＭＲ膜にセンス電流を流す一対の電極膜を、導電性を有する強磁性材料によって構成し、電極膜を、第１の磁気シールド及び第２の磁気シールド膜として兼用する構造が主流になっている（特許文献３参照）。
【０００７】
しかし、電極膜を、第１の磁気シールド膜及び第２の磁気シールド膜として兼用する構造の場合は、磁気記録媒体から生じる読み取り磁界以外の磁界、記録磁界、及び、ＧＭＲ膜に流れるセンス電流の作る磁界などによって、第１の磁気シールド膜及び第２の磁気シールド膜の磁化が変化し、ＧＭＲ膜がその磁化変化による影響を受け、再生出力の不安定性及びアシンメトリー変動を惹起するという問題点があった。このため、従来の薄膜磁気ヘッドでは、再生出力変動率を５．０％に抑えるのが精一杯であった。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−７４６２６号公報（図１〜図６）
【特許文献２】
特開２００１−６１２７号公報（図１）
【特許文献３】
特開２００２−１１７５１０号公報（図４、図５）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、磁気シールド膜の磁化変化の影響を受けにくいＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生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】
上述した課題を解決するため、本発明に係るＭＲ素子は、磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）と、磁区制御膜と、第１の磁気シールド膜と、第２の磁気シールド膜と、反強磁性膜とを含む。前記磁区制御膜は、前記ＭＲ膜の幅方向の両側部に配置され、前記ＭＲ膜に対して磁区制御を加える。
【００１１】
第１の磁気シールド膜は、前記ＭＲ膜の膜厚方向の一面側に配置されており、前記第２の磁気シールド膜は、前記ＭＲ膜の膜厚方向の他面側に配置されている。
【００１２】
反強磁性膜は、前記第１の磁気シールド膜と前記第２の磁気シールド膜との間に配置され、前記第１または第２の磁気シールド膜の少なくとも一方に隣接し、交換結合を生じる。
【００１３】
上述したように、本発明に係るＭＲ素子は、ＭＲ膜を含む。ＭＲ膜としては、特に、ＧＭＲ膜が好ましい。ＧＭＲ膜の例は、ＳＶ膜またはＴＭＲ膜である。ＳＶ膜またはＴＭＲ膜は、少なくとも１つのフリー層を含んでおり、フリ−層に発生することのあるバルクハウゼンノイズを抑制しなければならない。本発明に係るＭＲ素子は、磁区制御膜を含んでおり、磁区制御膜は、ＧＭＲ膜の幅方向の両側部に配置され、フリ−層の磁区を制御する。従って、バルクハウゼンノイズを抑制することができる。
【００１４】
本発明に係るＭＲ素子は、第１の磁気シールド膜と、第２の磁気シールド膜とを含んでおり、第１の磁気シールド膜はＧＭＲ膜の膜厚方向の一面側に配置されており、第２の磁気シールド膜はＧＭＲ膜の膜厚方向の他面側に配置されている。従って、ＧＭＲ膜を第１の磁気シールド膜と第２の磁気シールド膜とによるシールドギャップ間に配置し、ＧＭＲ膜を、外乱磁界の影響から遮蔽することができる。本来的に検知すべき磁気記録媒体からの読み取り磁界は、第１及び第２の磁気シールド膜の間に形成されるシールドギャップ内のＧＭＲ膜によって、高感度で検知される。
【００１５】
本発明に係るＭＲ素子は、その特徴的構造要件として、反強磁性膜を含んでいる。反強磁性膜は、第１の磁気シールド膜と第２の磁気シールド膜との間に配置され、第１または第２の磁気シールド膜の少なくとも一方に隣接し、交換結合を生じる。このため、第１及び第２の磁気シールド膜のうち、反強磁性膜と交換結合を生じている磁気シールド膜の磁化が安定し、磁気シールド膜の磁化の変化に起因する再生出力の不安定性や、アシンメトリー変動などを抑制することができる。磁気シールド膜の磁化の変化は、磁気記録媒体から生じる磁界、記録磁界、及び、ＧＭＲ膜に流れるセンス電流の作る磁界などによって惹起されるものであるから、本発明によれば、これらの外乱磁界による影響を受けなくなる。
【００１６】
ＧＭＲ膜は、一般的構造として、センス電流を供給するための第１の電極膜と、第２の電極膜とを備えている。ＧＭＲ膜に対する第１及び第２の電極膜の接続構造としては、第１の電極膜がＧＭＲ膜の膜厚方向の一面に隣接し、第２の電極膜がＧＭＲ膜の膜厚方向の他面に隣接する構造が好ましい。そのようなＧＭＲ膜の例は、ＣＰＰタイプのＳＶ膜またはＴＭＲ膜である。
【００１７】
ＧＭＲ膜が、ＣＰＰタイプのＳＶ膜またはＴＭＲ膜である場合、第１の電極膜を第１の磁気シールド膜として兼用し、第２の電極膜を第２の磁気シールド膜として兼用することが好ましい。この構造によれば、シールドギャップを最小化し、高密度記録に対応することができる。
【００１８】
第１及び第２の電極膜を、それぞれ、第１及び第２の磁気シールド膜として兼用する場合、反強磁性膜は第１の磁気シールド膜に隣接し交換結合させるか、第２の磁気シールド膜に隣接し交換結合させるか、または、第１及び第２の磁気シールド膜の両者に隣接し、両者と交換結合させる。この場合、反強磁性膜はＧＭＲ膜の幅方向の両側に配置される。反強磁性膜は、電気絶縁性を有する材料組成であってもよいし、導電性を有する材料組成てもよい。更に、磁区制御膜と、第１及び第２の磁気シールド膜との間を、反強磁性膜によって埋め、反強磁性膜を、磁区制御膜と交換結合させる構成を採用することもできる。
【００１９】
反強磁性膜が電気絶縁性を有する場合も、導電性を有する場合も、反強磁性膜と磁区制御膜との間に電気絶縁層を有する構成とすることができる。
【００２０】
本発明は、更に、上記ＭＲ素子を読み取り素子として用いた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドとヘッド支持装置とを組み合わせた磁気ヘッド装置、及び、磁気ヘッド装置と磁気ディスクとを組み合わせた磁気記録再生装置をも開示する。これらの場合も、上述したＭＲ素子の有する作用効果をそのまま発揮し得る。
【００２１】
【発明の実施の形態】
１．ＭＲ素子
図１は本発明に係るＭＲ素子の一実施例を示す断面図である。図示実施例のＭＲ素子は、ＧＭＲ膜３０と、磁区制御膜２１、２２と、第１の磁気シールド膜２５と、第２の磁気シールド膜２６と、反強磁性膜２７１、２７２とを含む。ＧＭＲ膜３０は、外部磁界に応答するフリー層（図示しない）を含んでおり、磁区制御膜２１、２２は、ＧＭＲ膜３０の幅方向の両側部に配置され、フリー層の磁区を制御する。
【００２２】
磁区制御膜２１、２２は、この実施例では、硬磁性膜（マグネット）で構成されている。具体的には、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＰｔなどである。この他、反強磁性膜によって構成することもできる。膜厚は１５〜６０ｎｍの範囲に設定できる。
【００２３】
第１の磁気シールド膜２５は、ＧＭＲ膜３０の膜厚方向の一面側に配置されており、第２の磁気シールド膜２６は、ＧＭＲ膜３０の膜厚方向の他面側に配置されている。
【００２４】
ＧＭＲ膜３０は、センス電流を供給するための第１の電極膜２５と、第２の電極膜２６とを備えている。第１の電極膜２５はＧＭＲ膜３０の膜厚方向の一面に隣接し、第２の電極膜２６は、ＧＭＲ膜３０の膜厚方向の他面に隣接している。このようなＧＭＲ膜３０の例は、ＴＭＲ膜またはＣＰＰタイプのＳＶ膜である。
【００２５】
図示実施例では、第１の電極膜２５が、第１の磁気シールド膜２５として兼用され、第２の電極膜２６が第２の磁気シールド膜２６として兼用されている。この構造によれば、シールドギャップを最小化し、高密度記録に対応することができる。第１の磁気シールド膜２５及び第２の磁気シールド膜２６を電極膜として利用する場合、適した材料の具体例としては、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ等がある。膜厚は５〜３０ｎｍの範囲に設定できる。
【００２６】
反強磁性膜２７１、２７２は、第１の磁気シールド膜２５に隣接し、交換結合を生じる。反強磁性膜２７１、２７２はＧＭＲ膜３０の幅方向の両側に配置される。
【００２７】
反強磁性膜２７１、２７２は、電気絶縁性を有する材料組成であってもよいし、導電性を有する材料組成てもよい。電気絶縁性を有する反強磁性膜２７１、２７２は、ＮｉＯ、ＣｏＯ及びＦｅ２Ｏ３から選択された少なくとも１種で構成できる。膜厚は１０〜５０ｎｍの範囲である。
【００２８】
導電性を有する反強磁性膜２７１、２７２は、例えば、ＦｅＭｎ、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＭｎ及びＣｒＰｔＭｎから選択された少なくとも１種で構成できる。
【００２９】
反強磁性膜２７１、２７２が電気絶縁性を有する場合も、導電性を有する場合も、反強磁性膜２７１、２７２と磁区制御膜２１、２２との間に絶縁層２３、２４を有する構成とすることができる。絶縁層２３、２４は、一般には、金属酸化物でなる。具体的には、Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２等である。膜厚は５〜５０ｎｍの範囲に設定できる。
【００３０】
上述したように、本発明に係るＭＲ素子は、ＧＭＲ膜３０を含む。ＧＭＲ膜３０はフリー層を含んでおり、フリ−層に発生することのあるバルクハウゼンノイズを抑制しなければならない。本発明に係るＭＲ素子は、磁区制御膜２１、２２を含んでおり、磁区制御膜２１、２２は、ＧＭＲ膜３０の幅方向の両側部に配置され、ＧＭＲ膜３０に含まれるフリ−層の磁区を制御する。従って、バルクハウゼンノイズを抑制することができる。
【００３１】
本発明に係るＭＲ素子は、第１の磁気シールド膜２５と、第２の磁気シールド膜２６とを含んでおり、第１の磁気シールド膜２５はＧＭＲ膜３０の膜厚方向の一面側に配置されており、第２の磁気シールド膜２６はＧＭＲ膜３０の膜厚方向の他面側に配置されている。従って、第１の磁気シールド膜２５と第２の磁気シールド膜２６とによるシールドギャップ間に、ＧＭＲ膜３０を配置し、ＧＭＲ膜３０を、外乱磁界の影響から遮蔽することができる。本来的に検知すべき磁気記録媒体からの読み取り磁界は、第１及び第２の磁気シールド膜２５、２６の間に形成されるシールドギャップ内のＧＭＲ膜３０によって、高感度で検知される。
【００３２】
本発明に係るＭＲ素子は、その特徴的構造要件として、反強磁性膜２７１、２７２を含んでいる。反強磁性膜２７１、２７２は、第１の磁気シールド膜２５に隣接し、交換結合を生じる。このため、反強磁性膜２７１、２７２と交換結合を生じている第１の磁気シールド膜２５の磁化が安定し、第１の磁気シールド膜２５における磁化の変化に起因する再生出力の不安定性や、アシンメトリー変動などを抑制することができる。図１に示した実施例の再生出力変動率は、１．１％であった。
【００３３】
第１の磁気シールド膜２５における磁化の変化は、磁気記録媒体から生じる磁界、記録磁界、及び、ＧＭＲ膜３０に流れるセンス電流の作る磁界などによって惹起されるものであるから、本発明によれば、これらの外乱磁界による影響を受けなくなる。
【００３４】
実施例において、磁区制御膜２１、２２は、ＧＭＲ膜３０の幅方向の両側部に、間隔ΔＷ１１、ΔＷ１２を隔てて配置されている。絶縁層２３、２４は、磁区制御膜２１、２２と、第２の電極膜２６、反強磁性膜２７１、２７２及びＧＭＲ膜３０との間を埋めている。具体的には、絶縁層２３、２４は、磁区制御膜２１、２２と、第２の電極膜２６及び反強磁性膜２７１、２７２との間では、層状に配置され、磁区制御膜２１、２２とＧＭＲ膜３０との間では、両者間に生じる間隔ΔＷ１１、ΔＷ１２を埋めている。
【００３５】
図示実施例のＭＲ素子の場合、第１及び第の電極膜２５、２６のそれぞれは、ＧＭＲ膜３０の両面に隣接している。したがって、ＧＭＲ膜３０の膜面に対して垂直方向にセンス電流を流すＭＲ素子を得ることができる。そのようなＭＲ素子の例は、既に述べたように、ＣＰＰタイプのＳＶ膜またはＴＭＲ膜である。
【００３６】
絶縁層２３、２４は、磁区制御膜２１、２２と、電極膜２５、２６との間に層状に介在し、ＧＭＲ膜３０との間では、両者間に生じる間隔ΔＷ１１、ΔＷ１２を埋めている。この構造によれば、電極膜２５、２６及びＧＭＲ膜３０から磁区制御膜２１、２２へのセンス電流の漏洩を、絶縁層２３、２４によって、確実に防止することができる。
【００３７】
図２は本発明に係るＭＲ素子の別の実施例を示す断面図である。図において、図１に表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、実施例では、反強磁性膜２７３、２７４は、第２の磁気シールド膜２６に隣接し、交換結合を生じる。このため、反強磁性膜２７３、２７４と交換結合を生じている第２の磁気シールド膜２６の磁化が安定し、第２の磁気シールド膜２６における磁化の変化に起因する再生出力の不安定性や、アシンメトリー変動などを抑制することができる。図２に示した実施例の再生出力変動率は、１．０％であった。
【００３８】
図３は本発明に係るＭＲ素子の更に別の実施例を示す断面図である。図において、図１に表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２の磁気シールド膜２６に反強磁性膜２７０が隣接して交換結合を生じている。反強磁性膜２７０は導電性を有する材料で構成されている。この実施例の場合、反強磁性膜２７０と交換結合を生じている第２の磁気シールド膜２６の磁化が安定し、第２の磁気シールド膜２６における磁化の変化に起因する再生出力の不安定性や、アシンメトリー変動などを抑制することができる。反強磁性膜２７０は、ＧＭＲ膜３０に含まれる強磁性層と交換結合し、その磁化方向を固定する反強磁性層としても用いることができる。
【００３９】
図４は本発明に係るＭＲ素子の更に別の実施例を示す断面図である。図において、図１に表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の磁気シールド膜２５に反強磁性膜２７１、２７２が隣接して交換結合を生じ、第２の磁気シールド膜２６に強磁性膜２７３、２７４が隣接して交換結合を生じている。このため、反強磁性膜２７１、２７２と交換結合を生じている第１の磁気シールド膜２５の磁化、および、反強磁性膜２７３、２７４と交換結合を生じている第２の磁気シールド膜２６の磁化が安定し、第１及び第２の磁気シールド膜２５、２６における磁化の変化に起因する再生出力の不安定性や、アシンメトリー変動などを抑制することができる。図４に示した実施例の再生出力変動率は、０．３％であった。
【００４０】
図５は本発明に係るＭＲ素子の更に別の実施例を示す断面図である。図において、図１に表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、反強磁性膜２７１、２７２は、磁区制御膜２１、２２と、第１の磁気シールド膜２５、第２の磁気シールド膜２６及びＧＭＲ膜３０との間を埋め、磁区制御膜２１、２２と交換結合する。反強磁性膜２７１、２７２は、勿論、第１の磁気シールド膜２５及び第２の磁気シールド膜２６と交換結合する。
【００４１】
この実施例の場合、反強磁性膜２７１、２７２は、磁区制御膜２１、２２と交換結合することによる磁界によって、ＧＭＲ膜３０に対して、磁区制御を加えることができる。反強磁性膜２７１、２７２は、電気絶縁性材料でなければならない。そのような具体例は、前述ＮｉＯである。反強磁性膜２７１、２７２をＮｉＯで構成した場合、これと交換結合を生ずべき磁区制御膜２１、２２は、ＣｏＦｅで構成する。図５に示した実施例の再生出力変動率は、０．３％であった。
【００４２】
以上述べたように、本発明によれば、再生出力変動率を、０．３〜１．１％の範囲に抑制したＭＲ素子を提供することができる。従来の薄膜磁気ヘッドでは、再生出力変動率を５．０％に抑えるのが精一杯であったことを考慮すると、本発明の効果は、きわめて顕著であるといえる。
【００４３】
２．薄膜磁気ヘッド
図６は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの斜視図、図７は図６に示した薄膜磁気ヘッドの電磁変換素子部分の拡大断面図、図８は図７の８−８線に沿った断面図である。図６〜図８に示す薄膜磁気ヘッドは、図１〜図５に示したＭＲ素子のうち、図１に示したものを、読み取り素子として適用したものであるが、図２〜図５に示したＭＲ素子も同様に適用できる。何れの図面においても、寸法、プロポ−ション等は、図示の都合上、誇張されまたは省略されている。
【００４４】
図示された薄膜磁気ヘッドは、スライダ基体５と、電磁変換素子３、４とを含む。スライダ基体５は、媒体対向面に浮上特性制御用の幾何学的形状を有している。そのような幾何学的形状の代表例として、実施例では、レ−ル５１、５２を示してある。レ−ル５１、５２の表面は、空気ベアリング面（以下ＡＢＳと称する）５３、５４となる。レ−ル５１、５２の形状は、図示の単純な直線状輪郭の他、複雑な輪郭や、負圧を発生される輪郭など多種、多様であり、本発明には何れも適用できる。スライダ基体５は、例えば、アルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等のセラミック材料からなる。
【００４５】
図６〜図８を参照すると、スライダ基体１の端面には絶縁層５０１が設けられている。絶縁層５０１は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなり、１〜５μｍの厚みである。
【００４６】
電磁変換素子３、４は、再生素子を構成するＭＲ素子３と、記録素子４とを含む。再生素子を構成するＭＲ素子３は、ＳＶ膜またはＴＭＲ膜を含んでいる。ＳＶ膜の場合は、膜面に垂直に電流を流すＣＰＰ−ＧＭＲが用いられる。ＴＭＲ膜は、本来、膜面に垂直にセンス電流を流すものである。
【００４７】
記録素子４は、例えば、誘導型磁気変換素子あり、書き込み用磁極端がＡＢＳ５３、５４に面している。記録素子４は、再生素子を構成するＭＲ素子３と近接して配置され、保護膜４９によって覆われている。
【００４８】
記録素子４は、第１の磁極層４１と、第２の磁極層４５と、記録ギャップ層４２と、薄膜コイル４３、４７とを含む。第１の磁極層４１は上部シ−ルド層４１として兼用されている。
【００４９】
第１の磁極層４１は、絶縁層４６の上に形成され、第２の磁極層４５と磁気的に連結されている。記録ギャップ層４２は第１の磁極層４１の磁極部分と、第２の磁極層４５の磁極部分との間に設けられている。薄膜コイル４３、４７は、第１の磁極層４１及び第２の磁極層４５の間のインナーギャップ間の絶縁層４８内に配設されている。
【００５０】
再生素子を構成するＭＲ素子３は、ＧＭＲ膜３０と、第１及び第２の電極膜２５、２６と、絶縁層２３、２４と、反強磁性膜２７１、２７２を含む。
【００５１】
図８を参照すると、ＧＭＲ膜３０は、フリ−層３０１を含み、フリ−層３０１に非磁性層３０２が隣接し、非磁性層３０２の上に、ピンド層３０３が隣接している。ピンド層３０３の上には反強磁性層３０４が設けられている。ピンド層３０３は、反強磁性層３０４との交換結合により、磁化方向が固定される。
【００５２】
フリ−層３０１、非磁性層３０２、ピンド層３０３及び反強磁性層３０４の膜構造及び組成材料等については、既に知られている技術を、任意に適用できる。一例をあげると、フリ−層３０１及びピンド層３０３は、例えば、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ等で構成され、反強磁性層３０４はＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＭｎ、ＣｒＰｔＭｎなどによって構成される。
【００５３】
非磁性層３０２は、ＣＰＰタイプのＳＶ膜の場合はＣｕ等を主成分とする導電性材料層で構成され、ＴＭＲ膜の場合は、酸化アルミニウム層などの絶縁性材料層で構成される。
【００５４】
第１の電極膜２５は、絶縁層５０１の上に形成され、一面側がＧＭＲ膜３０のフリー層３０１に隣接している。この第１の電極膜２５は、第１の磁気シールド層２５として兼用されている。
【００５５】
第２の電極膜２６は、一面側がＧＭＲ膜３０の反強磁性層３０４に隣接し、第２の磁気シールド層２６として兼用されている。
【００５６】
反強磁性膜２７１、２７２は、第１の磁気シールド膜２５に隣接し、交換結合を生じる。反強磁性膜２７１、２７２はＧＭＲ膜３０の幅方向の両側に配置される。上記構造によれば、反強磁性膜２７１、２７２と交換結合を生じている第１の磁気シールド膜２５の磁化が安定し、第１の磁気シールド膜２５における磁化の変化に起因する再生出力の不安定性や、アシンメトリー変動などを抑制することができる。
【００５７】
磁区制御膜２１、２２は、ＧＭＲ膜３０の幅方向の両側部に、絶縁層２３、２４による間隔を隔てて配置されている。磁区制御膜２１、２２は、フリ−層３０１の磁区を制御する。
【００５８】
絶縁層２３、２４は、磁区制御膜２１、２２と、第１及び第２の電極膜２５、２６及びＧＭＲ膜３０との間を埋めている。具体的には、絶縁層２３、２４は、磁区制御膜２１、２２と第１及び第２の電極膜２５、２６との間では、層状に配置され、磁区制御膜２１、２２とＧＭＲ膜３０との間では、両者間に生じる間隔を埋めている。
【００５９】
ＣＰＰタイプのＳＶ膜またはＴＭＲ膜は、フリ−層３０１を含んでおり、フリ−層３０１に発生することのあるバルクハウゼンノイズを抑制しなければならない。図示実施例のＭＲ素子は、磁区制御膜２１、２２を含んでおり、磁区制御膜２１、２２は、ＧＭＲ膜３０の幅方向の両側部に配置され、フリ−層３０１の磁区を制御する。したがって、バルクハウゼンノイズを抑制することができる。
【００６０】
絶縁層２３、２４は、磁区制御膜２１、２２と、第１及び第２の電極膜２５、２６との間に層状に介在し、ＧＭＲ膜３０との間では、両者間に生じる間隔ΔＷ１１、ΔＷ１２を埋めている。この構造によれば、第１及び第２の電極膜２５、２６及びＧＭＲ膜３０から磁区制御膜２１、２２へのセンス電流の漏洩を、絶縁層２３、２４によって、確実に防止することができる。
【００６１】
３．磁気ヘッド装置
図９は本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図、図１０は図９に示した磁気ヘッド装置の底面図である。図示された磁気ヘッド装置は、図６〜図８に示した薄膜磁気ヘッド４０と、ヘッド支持装置５０とを含む。ヘッド支持装置５０は、金属薄板でなる支持体５１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５２を取付け、この可撓体５２の下面に薄膜磁気ヘッド４０を取付けた構造となっている。
【００６２】
具体的には、可撓体５２は、支持体５１の長手方向軸線と略平行して伸びる２つの外側枠部５２１、５２２と、支持体５１から離れた端において外側枠部５２１、５２２を連結する横枠５２３と、横枠５２３の略中央部から外側枠部５２１、５２２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５２４とを有する。横枠５２３のある方向とは反対側の一端は、支持体５１の自由端付近に溶接等の手段によって取付けられている。
【００６３】
支持体５１の下面には、例えば半球状の荷重用突起５２５が設けられている。この荷重用突起５２５により、支持体５１の自由端から舌状片５２４へ荷重力が伝えられる。
【００６４】
薄膜磁気ヘッド４０は、舌状片５２４の下面に接着等の手段によって取付けられている。薄膜磁気ヘッド４０は、ピッチ動作及びロール動作が許容されるように支持されている。
【００６５】
本発明に適用可能なヘッド支持装置５０は、上記実施例に限定するものではなく、これまで提案され、またはこれから提案されることのあるヘッド支持装置を、広く適用できる。例えば、支持体５１と舌状片５２４とを、タブテープ（ＴＡＢ）等のフレキシブルな高分子系配線板を用いて一体化したもの等を用いることもできる。また、従来より周知のジンバル構造を持つものを自由に用いることができる。
【００６６】
４．磁気記録再生装置
図１１は図９、図１０に示した磁気ヘッド装置を用いた磁気記録再生装置の平面図である。図示された磁気記録再生装置は、図９、図１０に示した磁気ヘッド装置６と、位置決め装置８と、磁気ディスク７とを含む。位置決め装置８は、ロータリ・アクチュエータ方式であり、ヘッド支持装置５０の他端側を支持している。
【００６７】
本実施例において、磁気ディスク７は磁気ヘッド装置６と協働して磁気記録再生を行う。磁気ディスク７は、図示しない回転駆動機構により、矢印Ｆ１の方向に高速で回転駆動される。
【００６８】
薄膜磁気ヘッド４０は、ヘッド支持装置５０、アーム９及び位置決め装置８により、矢印Ｂ１またはＢ２の方向に駆動され、所定のトラック上で、磁気ディスク７への書き込み及び読み出しを行う。
【００６９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、磁気シールド膜の磁化変化の影響を受けにくいＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生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ＭＲ素子の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明に係るＭＲ素子の別の実施例を示す断面図である。
【図３】本発明に係るＭＲ素子の更に別の実施例を示す断面図である。
【図４】本発明に係るＭＲ素子の更に別の実施例を示す断面図である。
【図５】本発明に係るＭＲ素子の更に別の実施例を示す断面図である。
【図６】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの斜視図である。
【図７】図６に示した薄膜磁気ヘッドの電磁変換素子部分の拡大断面図である。
【図８】図７の８−８線に沿った断面図である。
【図９】本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図である。
【図１０】図９に示した磁気ヘッド装置の底面図である。
【図１１】図９、図１０に示した磁気ヘッド装置を用いた磁気記録再生装置の平面図である。
【符号の説明】
２１、２２ 磁区制御膜
２５ 第１の電極膜または第１の磁気シールド膜
２６ 第２の電極膜または第の磁気シールド膜
３０ ＧＭＲ膜
２７０〜２７４ 反強磁性膜
Claims (19)
- 磁気抵抗効果膜と、磁区制御膜と、第１の磁気シールド膜と、第２の磁気シールド膜と、反強磁性膜とを含む磁気抵抗効果素子であって、
前記磁区制御膜は、前記磁気抵抗効果膜の幅方向の両側部に配置され、前記磁気抵抗効果膜に対して磁区制御を加えるものであり、
前記第１の磁気シールド膜は、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向の一面側に配置されており、
前記第２の磁気シールド膜は、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向の他面側に配置されており、
前記反強磁性膜は、前記第１の磁気シールド膜と前記第２の磁気シールド膜との間に配置され、前記第１または第２の磁気シールド膜の少なくとも一方に隣接し、交換結合を生じる
磁気抵抗効果素子。 - 請求項１に記載された磁気抵抗効果素子であって、
前記磁気抵抗効果膜は、第１の電極膜と、第２の電極膜とを備えており、
前記第１の電極膜は、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向の一面に隣接しており、
前記第２の電極膜は、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向の他面に隣接している
磁気抵抗効果素子。 - 請求項２に記載された磁気抵抗効果素子であって、
前記第１の電極膜は、前記第１の磁気シールド膜として兼用され、
前記第２の電極膜は、前記第２の磁気シールド膜として兼用されている
磁気抵抗効果素子。 - 請求項３に記載された磁気抵抗効果素子であって、
前記反強磁性膜は、前記第１の磁気シールド膜に隣接し、交換結合する
磁気抵抗効果素子。 - 請求項３に記載された磁気抵抗効果素子であって、
前記反強磁性膜は、前記第２の磁気シールド膜に隣接し、交換結合する
磁気抵抗効果素子。 - 請求項３に記載された磁気抵抗効果素子であって、
前記反強磁性膜は、前記第１及び第２の磁気シールド膜に隣接し、交換結合する
磁気抵抗効果素子。 - 請求項４乃至６の何れかに記載された磁気抵抗効果素子であって、
前記反強磁性膜は、前記磁気抵抗効果膜の幅方向の両側に配置されている
磁気抵抗効果素子。 - 請求項４乃至７の何れかに記載された磁気抵抗効果素子であって、
前記反強磁性膜は、電気絶縁性を有する
磁気抵抗効果素子。 - 請求項８に記載された磁気抵抗効果素子であって、
前記反強磁性膜は、ＮｉＯ、ＣｏＯ及びＦｅ２Ｏ３から選択された少なくとも１種でなる
磁気抵抗効果素子。 - 請求項４乃至９の何れかに記載された磁気抵抗効果素子であって、
前記反強磁性膜と、前記磁区制御膜との間に電気絶縁層を有する
磁気抵抗効果素子。 - 請求項６に記載された磁気抵抗効果素子であって、
前記反強磁性膜は、前記磁区制御膜と、前記第１及び第２の磁気シールド膜との間を埋め、前記磁区制御膜と交換結合する
磁気抵抗効果素子。 - 請求項４乃至７の何れかに記載された磁気抵抗効果素子であって、
前記反強磁性膜は、導電性を有する
磁気抵抗効果素子。 - 請求項１２に記載された磁気抵抗効果素子であって、
前記反強磁性膜は、ＦｅＭｎ、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＭｎ及びＣｒＰｔＭｎから選択された少なくとも１種でなる
磁気抵抗効果素子。 - 請求項１２または１３に記載された磁気抵抗効果素子であって、
前記反強磁性膜と、前記磁区制御膜との間に電気絶縁層を有する
磁気抵抗効果素子。 - 請求項１乃至１４の何れかに記載された磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果膜はスピンバルブ膜である磁気抵抗効果素子。
- 請求項１乃至１４の何れかに記載された磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果膜は強磁性トンネル接合膜である磁気抵抗効果素子。
- 磁気抵抗効果素子と、スライダとを含む薄膜磁気ヘッドであって、
前記磁気抵抗効果素子は、請求項１乃至１６の何れかに記載されたものでなり、
前記スライダは、前記磁気抵抗効果素子を支持する
薄膜磁気ヘッド。 - 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１７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。 - 磁気ヘッド装置と、磁気ディスクとを含む磁気記録再生装置であって、
前記磁気ヘッド装置は、請求項１８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協働により、磁気記録の書き込み及び読み出しを行う
磁気記録再生装置。
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