JP2004192744A - Magnetic head and magnetic recording device - Google Patents

Magnetic head and magnetic recording device Download PDF

Info

Publication number
JP2004192744A
JP2004192744A JP2002361306A JP2002361306A JP2004192744A JP 2004192744 A JP2004192744 A JP 2004192744A JP 2002361306 A JP2002361306 A JP 2002361306A JP 2002361306 A JP2002361306 A JP 2002361306A JP 2004192744 A JP2004192744 A JP 2004192744A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
magnetization
ferromagnetic layer
magnetic
ferromagnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002361306A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3989368B2 (en
Inventor
Yuichi Osawa
裕一 大沢
Shiho Nakamura
志保 中村
Shigeru Haneda
茂 羽根田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2002361306A priority Critical patent/JP3989368B2/en
Publication of JP2004192744A publication Critical patent/JP2004192744A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3989368B2 publication Critical patent/JP3989368B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Magnetic Heads (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic cell in which a reverse current when magnetization is reversed by direct driving by a current can be reduced, and further provide a magnetic memory cell using it. <P>SOLUTION: This cell is a magnetic cell provided with a first ferromagnetic layer C1 of which the magnetization (M1) direction is fixed substantially a first direction, a second ferromagnetic layer C2 of which the magnetization (M2) direction is fixed substantially a second direction being opposite to the first direction, a third ferromagnetic layer A which is provided between the first and the second ferromagnetic layers and of which the magnetization direction is variable, a first intermediate layer B1 provided between the first and the third ferromagnetic layers, and a second intermediate layer B2 provided between the second and the third ferromagnetic layers. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ヘッドに関し、特に、磁気ディスク装置等に用いることができ、高密度記録が可能な磁気ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ハードディスクドライブにおける磁気記録密度は急激に上昇し、それに伴い、要求される記録周波数も数100MHzにまで上昇している。
【0003】
再生ヘッドに関しては、スピン依存散乱を動作原理に用いたGMR(Giant Magnet-Resistance)ヘッドの出現により、飛躍的に出力を上げることで高記録密度化に対応した。また、さらなる高記録密度化に対応するため、多くの構造が提案されている。その目的に対応した形で多層膜積層面に垂直に通電するタイプの再生素子が提案されている。例えば、TMR(Tunneling-junction Magnet-Resistance)ヘッドやCPPGMR(Current Perpendicular to the Plane GMR)ヘッドなどが、それらの再生素子に相当する。
【0004】
この素子設計に当たっては、磁化固着されたピン層と外部磁界に反応するフリー層との磁化直交配列や、フリー層の軟磁性化設計や、さらに出力を上げるための界面散乱およびバルク散乱を顕著にするための設計などが重要となる。フリー層の上下をピン層で挟んだ形のCPPGMR構造は、フリー層上下で界面散乱が発生するため出力の向上が見込まれる。そのためには、上下に挟んだピン層の磁化は、フリー層と直交し、さらに上下のピン層が同一の方向を向いている必要がある。また、外部磁界に敏感に反応するためにはその飽和磁化量を下げる方向が望ましい。
【0005】
さらに一般的なシールド型ヘッドの場合には、その両脇をシールドで挟み、素子総合膜厚がシールドに収まり、フリー層が略シールドの中間に位置する必要がある。記録ヘッドに比較した光学的なトラック幅方向のパターニングプロセスに関しては、構造が比較的単純であるため焦点深度を浅くしたより微細フォトリソグラフィーがしやすいなどメリットがある。
【0006】
一方、記録ヘッドにおいては、薄膜工程を経て形成されたコイルに交流電流を流し、コイルに鎖交する記録用磁性体を励磁し、信号情報を記録する原理を用いる。
【0007】
なお、磁性体に電流を流すことにより磁化反転を起こす技術については、例えば、非特許文献1に開示されている。しかし、これは、磁気ヘッドに関するものではない。
【0008】
【非特許文献1】
F. J. Albert, et al., Appl. Phy. Lett. 77, 3809 (2000)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
記録ヘッドにおいては、高密度化が困難になりつつある。すなわち、従来のコイルを用いた方式の場合、外部磁界に対する記録材料の磁化応答はコイルおよび磁気回路のインダクタンスにより制限され、それ以上の高周波対応が原理的に困難である。高周波に対応するためには、磁気回路のインダクタンスを小さくする必要があり、全体に小さく形成しなければならない。トラック幅は、コイルがあるために約10ミクロンに達する高い段差を越えて加工する必要がある。このため、フォトリソグラフィーの焦点深度の関係から多くの中間プロセスが必要となったり、トラック幅規定工程の歩留まりが悪くなったりと、コスト的な増大を招く。
【0010】
このように、従来、記録ヘッドは、記録信号をコイルに電流で流し励磁された信号磁界を磁性体に伝達して記録する原理を用いてきて、高記録密度化はそのサイズを小さくすることにより対応してきたが、ここにきて、その原理・構造から壁に突き当たる様相を呈している。
【0011】
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、従来のコイル方式とは根本的に異なる原理により書き込み磁界を発生させ飛躍的な高密度記録が可能な磁気ヘッドを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、磁性体に対してスピン偏極した電流を流すことにより、その磁化を制御する手法を用いて、従来よりも高密度な磁気記録が可能な磁気ヘッドを提供する。スピン偏極した電子を記録磁極に注入することによって磁気ヘッドの磁極の磁化反転を行う。こうすることにより、高周波記録が可能となり、さらに記録コイルが不要になるため狭トラック化が容易となる。また、プロセス数の低減によるコスト的メリットも生ずる。
【0013】
すなわち、本発明の第1の磁気ヘッドは、磁化が第1の方向に実質的に固定された第1の強磁性体層と、磁化の方向が可変の第2の強磁性体層と、前記第1の強磁性体層と前記第2の強磁性体層との間に設けられた第1の中間層と、を備え、
前記第1及び第2の強磁性体層の間で電流を流すことによりスピン偏極した電子を前記第2の強磁性層に作用させて前記第2の強磁性層の磁化の方向を前記電流の向きに応じた方向に決定し、
前記決定された前記第2の強磁性体層の前記磁化により発生する記録磁界によって磁気記録媒体に情報を磁気的に記録可能としたことを特徴とする。
【0014】
上記構成によれば、従来のコイル方式とは根本的に異なる原理により書き込み磁界を発生させ飛躍的な高密度記録が可能な磁気ヘッドを提供することができる。
【0015】
また、本発明の第2の磁気ヘッドは、磁化が第1の方向に実質的に固定された第1の強磁性体層と、磁化の方向が可変の第2の強磁性体層と、前記第1の強磁性体層と前記第2の強磁性体層との間に設けられた第1の中間層と、を備え、
前記第1及び第2の強磁性体層の間で電流を流すことによりスピン偏極した電子を前記第2の強磁性層に作用させて前記第2の強磁性層の磁化の方向を前記電流の向きに応じた方向に決定し、
前記第2の強磁性体層から磁気記録媒体に前記スピン偏極した電子を流すことにより磁気記録媒体の磁化を決定して情報を記録可能としたことを特徴とする。
【0016】
上記構成によっても、従来のコイル方式とは根本的に異なる原理により書き込み磁界を発生させ飛躍的な高密度記録が可能な磁気ヘッドを提供することができる。
【0017】
これら第1及び第2の磁気ヘッドにおいて、前記第1の強磁性体層から前記第2の強磁性体層に電子電流を流した場合には、前記第2の強磁性体層の前記磁化の方向は前記第1の方向とされ、前記第2の強磁性体層から前記第1の強磁性体層に電子電流を流した場合には、前記第2の強磁性体層の前記磁化の方向は前記第1の方向とは反対の方向とされるものとすることができる。
【0018】
また、本発明の第3の磁気ヘッドは、磁化が第1の方向に実質的に固定された第1の強磁性体層と、磁化が前記第1の方向とは反対の第2の方向に実質的に固定された第3の強磁性体層と、前記第1の強磁性体層と前記第3の強磁性体層との間に設けられ、磁化の方向が可変の第2の強磁性体層と、前記第1の強磁性体層と前記第2の強磁性体層との間に設けられた第1の中間層と、前記第2の強磁性体層と前記第3の強磁性体層との間に設けられた第2の中間層と、を備え、
前記第1及び第3の強磁性層の間で電流を流すことによりスピン偏極した電子を前記第2の強磁性層に作用させて前記第2の強磁性層の磁化の方向を前記電流の向きに応じた方向に決定し、
前記決定された前記第2の強磁性体層の前記磁化により発生する記録磁界によって磁気記録媒体に情報を磁気的に記録可能としたことを特徴とする。
【0019】
上記構成によっても、従来のコイル方式とは根本的に異なる原理により書き込み磁界を発生させ飛躍的な高密度記録が可能な磁気ヘッドを提供することができる。
【0020】
また、本発明の第4の磁気ヘッドは、磁化が第1の方向に実質的に固定された第1の強磁性体層と、磁化が前記第1の方向とは反対の第2の方向に実質的に固定された第3の強磁性体層と、前記第1の強磁性体層と前記第3の強磁性体層との間に設けられ、磁化の方向が可変の第2の強磁性体層と、前記第1の強磁性体層と前記第2の強磁性体層との間に設けられた第1の中間層と、前記第2の強磁性体層と前記第3の強磁性体層との間に設けられた第2の中間層と、を備え、
前記第1及び第3の強磁性層の間で電流を流すことによりスピン偏極した電子を前記第2の強磁性層に作用させて前記第2の強磁性層の磁化の方向を前記電流の向きに応じた方向に決定し、
前記第2の強磁性体層から磁気記録媒体に前記スピン偏極した電子を流すことにより磁気記録媒体の磁化を決定して情報を記録可能としたことを特徴とする。
【0021】
上記構成によっても、従来のコイル方式とは根本的に異なる原理により書き込み磁界を発生させ飛躍的な高密度記録が可能な磁気ヘッドを提供することができる。 これら第3及び第4の磁気ヘッドにおいて、前記第1の強磁性体層から前記第2の強磁性体層を介して前記第3の強磁性体層に向けて電子電流を流した場合には、前記第2の強磁性体層の前記磁化の方向は前記第1の方向とされ、
前記第3の強磁性体層から前記第2の強磁性体層を介して前記第1の強磁性体層に向けて電子電流を流した場合には、前記第2の強磁性体層の前記磁化の方向は前記第2の方向とされるものとすることができる。
【0022】
また、上記のいずれの磁気ヘッドにおいても、前記第2の強磁性体層の前記磁化は、前記電流を流さない状態においては前記第1の方向と略直交した方向を向いているものとすることができる。
【0023】
一方、本発明の第5の磁気ヘッドは、磁化が第1の方向に実質的に固定された第1の強磁性体層と、磁化の方向が可変の第2の強磁性体層と、前記第1の強磁性体層と前記第2の強磁性体層との間に設けられた第1の中間層と、を備え、
磁気記録媒体から前記第2の強磁性体層に電子電流を流入させて前記第2の強磁性体層の前記磁化を前記電子電流のスピン偏極状態に応じた方向とし、
前記第1の強磁性体の前記磁化の方向と前記第2の強磁性体の前記磁化の方向の相対的な関係に応じて決定される前記第1及び第2の強磁性体層の間の抵抗の変化を検出することにより前記磁気記録媒体に記録された情報の読みとりを可能としたことを特徴とする。
【0024】
上記構成によれば、従来のコイル方式とは根本的に異なる原理により書き込み磁界を発生させ飛躍的な高密度記録が可能な読みとり用の磁気ヘッドを提供すること
上記第5の磁気ヘッドにおいて、前記第1の中間層は、微小穴を有する絶縁体からなり、前記第1及び第2の強磁性体層は、前記微小穴を介して接続されてなるものとすることができる。
【0025】
また、上記いずれの磁気ヘッドにおいても、前記第1の強磁性層は、隣接して設けられた反強磁性体層によりその磁化方向が固定されてなるものとすることができる。
【0026】
また、前記第1及び第3の強磁性層の少なくともいずれかは、隣接して設けられた反強磁性体層によりその磁化方向が固定されてなるものとしてもよい。
【0027】
一方、本発明の磁気記録装置は、上記いずれかの磁気ヘッドを備え、磁気記録媒体に情報を磁気的に記録可能としたことを特徴とする。
【0028】
または、本発明の磁気記録装置は、上記第5の磁気ヘッドを備え、磁気記録媒体に磁気的に記録された情報を再生可能としたことを特徴とする。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【0030】
図1は、本発明の実施の形態にかかる記録用の磁気ヘッドの要部の基本的な断面構造を例示する模式図である。この磁気ヘッドは、磁化が実質的に一方向に固着された磁性体からなる磁化固着層Cと、非磁性体からなる中間層Bと、磁化固着層Cよりも磁気的にソフトな軟磁性体層Aと、が積層された構造を有する。つまり、磁化固着層の磁化1は、一方向に固定され、軟磁性体層Aの磁化Mは、反転可能とされている。
【0031】
磁化固着層Cは、例えば、軟磁性体層Aよりも磁気的なハード(硬い)な磁性体により形成できる。また、磁化固着層Cの材料が、軟磁性体層Aよりも磁気的なハードな磁性体ではない場合には、反強磁性体(図示せず)などによりその磁化M1を所定の方向に固着したものでもよい。この点については、後に実施例を参照しつつ詳述する。
【0032】
磁化固着層C、中間層B及び軟磁性体層Aには、それぞれ図示しない電流供給手段により、同図に矢印で示したいずれかの方向に電流Iが流される。そして、この電流Iにより軟磁性体層Aの磁化Mを所定の方向に向け、その磁化Mにより、記録媒体Rに記録磁界を与えて所定の情報を磁気的に記録することができる。つまり、スピン偏極電流によって、軟磁性体層Aの磁化を反転させる。そして、軟磁性体層Aは、磁気ヘッドの「書き込み磁極」または「記録磁極」として作用する。
【0033】
図2は、本具体例の磁気ヘッドにおける磁化反転のメカニズムを説明する模式図である。
【0034】
すなわち、まず同図(a)に表したように、磁化固着層Cから軟磁性体層Aに向けて電子電流Iを流すと、軟磁性体層Aの磁化Mを、磁化固着層Cの磁化M1と同方向に反転させることができる。つまり、この方向に電子電流Iを流した場合、電子のスピンはまず、磁化固着層Cにおいてその磁化M1の方向に応じて偏極される。つまり、磁化固着層Cは、「スピン偏極電子エミッタ」として作用する。そして、このようにスピン偏極された電子が軟磁性体層Aに流入して、その磁化Mを磁化固着層Cの磁化M1と同方向に反転させる。
【0035】
これに対して、図2(b)に表したように、軟磁性体層Aから磁化固着層Cに向けて電子電流Iを流すと、これとは逆方向に書き込むことができる。すなわち、磁化固着層Cの磁化M1に対応したスピン電子は、磁化固着層Cを容易に通過できのに対して、磁化M1と逆方向のスピン電子は、中間層Bと磁化固着層Cとの界面において高い確率で反射される。そして、このように反射されたスピン偏極電子が軟磁性体層Aに戻ることにより、軟磁性体層Aの磁化Mを、磁化固着層Cの磁化M1とは逆の方向に反転させる。
【0036】
このように、電流の方向に応じて軟磁性体層Aの磁化Mを所定の方向に向け、その磁化Mを記録媒体Rに作用させることにより、磁気記録が可能となる。
【0037】
また、後に実施例を参照しつつ詳述するように、本発明においては、軟磁性体層Aから記録媒体Rに対してスピン偏極した電流を流すことにより記録媒体Rに情報を記録することも可能である。
【0038】
このように、本発明においては、スピン偏極電流による電流直接駆動型の磁化反転機構によって、軟磁性体層Aの磁化Mを所定の方向に反転させることができる。このため、コイルからの漏洩電流磁界を用いる従来の磁気ヘッドと比較して、はるかに高速な磁化反転が可能となる。その結果として、超高密度磁気記録に必要な高い動作周波数を実現することができる。さらにまた、そのサイズも、コイルを用いた場合と比べて大幅にコンパクトとすることができ、トラック幅や記録ビットサイズを縮小することが容易となる。
【0039】
図3は、本発明のもう一つの実施形態にかかる磁気ヘッドの要部の基本的な断面構造を例示する模式図である。この磁気ヘッドも記録用のヘッドであり、硬磁性体からなる磁化固着層C1と、非磁性体からなる中間層B1と、磁化固着層Cよりも磁気的にソフトな軟磁性体層Aと、非磁性体からなる中間層B2と、硬磁性体からなる磁化固着層C2と、がこの順に積層された構造を有する。磁化固着層C1、C2は、その磁化M1、M2が互いに反平行な方向に実質的に固着されている。また、軟磁性体層Aは、その磁化Mが可変とされている。
【0040】
本具体例の磁気ヘッドも、両端の磁化固着層C1、C2間に電流Iを流すことによって、軟磁性体層Aの磁化Mの方向を制御することができる。そして、このようにして、軟磁性体層Aの磁化Mに対応した記録磁界により記録媒体Rに情報を磁気的に書き込むことができる。
【0041】
図4は、図3に表した磁気ヘッドにおける「磁化反転」のメカニズムを説明するための模式断面図である。2つの磁化固着層C1、C2を設け、これらの界面を横切るように電流Iを流して、軟磁性体層Aの磁化Mを反転せさるメカニズムは、次のとおりである。
【0042】
まず、図4(a)において、磁化M1を有する第1の磁化固着層C1を通過した電子は、磁化M1の方向のスピンをもつようになり、これが軟磁性体層Aへ流れると、このスピンのもつ角運動量が軟磁性体層Aへ伝達され、磁化Mに作用する。一方、第2の磁化固着層C2の磁化M2は、磁化M1とは逆向きである。このため、電子の流れが第2の磁化固着層C2へ入る界面においては、磁化M1と同方向のスピン(同図において上向き)を有する電子は反射され、第2の磁化固着層C2に接した中間層B2に溜まる。この逆向きスピンは、やはり軟磁性体層Aに作用する。すなわち、第1の磁化固着層C1を通過してきたスピン電子が、軟磁性体層Aに対して2回作用するため、実質的に2倍の書き込み作用が得られる。その結果として、軟磁性体層Aに対する書き込みを、図1に表した磁気ヘッドよりも小さい電流で実施できる。
【0043】
また、図4(b)は、電流Iを反転させた場合を表す。この場合には、電流Iを構成する電子は、まず、第2の磁化固着層C2の磁化M2の作用を受けて、この方向(同図において下向き)のスピンを有する。このスピン電子は、軟磁性体層Aにおいてその磁化Mに作用する。さらに、スピン電子は、それとは逆向きの磁化M1を有する第1の磁化固着層C1との界面において反射されて、中間層B2に溜まり、もう一度、軟磁性体層Aの磁化Mに作用する。
【0044】
以上説明したように、本実施形態によれば、2つの磁化固着層の磁化M1、M2を反平行としたことにより、軟磁性体層Aへ働くスピン方向は最終的に同一方向となり、2倍の作用が働く。その結果として、軟磁性体層Aの磁化の反転のための電流を低減することが可能となる。
【0045】
次に、本発明の実施の形態にかかる再生用の磁気ヘッドについて説明する。
【0046】
図5は、本発明の実施形態の再生用の磁気ヘッドを表す模式断面図である。すなわち、再生用の磁気ヘッドの場合、磁化固着層Cと軟磁性体層Aとの間には絶縁層ILが設けられ、この絶縁層ILに形成された微小穴NHによって磁化固着層Cと軟磁性体層Aとは接触している。なお、図5においては微小穴NHをひとつのみ表したが、本発明はこれには限定されず、複数の微小穴NHが設けられていてもよい。また、磁化固着層Cは、例えば、硬磁性体により形成することができる。
【0047】
このように、磁化固着層Cと軟磁性体層Aとが微小穴NHを介して接続されていると、いわゆる「磁性ポイントコンタクト」が形成され、極めて大きい磁気抵抗効果が得られる。従って、この微小穴NHを介した両側の磁性層の間での磁気抵抗効果を検出することにより、軟磁性体層Aの磁化Mの方向を容易に判定することができる。
【0048】
すなわち、この磁気ヘッドの軟磁性体層Aから電極EL1に電流が流れる場合のコンダクタンスは、軟磁性体層Aの磁化Mと、磁化固着層Cとの磁化M1との相対的な方向に依存する。図5に表した具体例の場合、もし、軟磁性体層Aの磁化MがABSの方を向いていた時には、磁化固着層Cの磁化M1の向きと平行になる。この場合には、微小穴NHにおける磁化固着層Cと軟磁性体層Aとの界面には、磁壁が存在しない。
【0049】
一方、もし軟磁性体層Aの磁化Mが磁化固着層Cの磁化M1と逆方向の場合には、微小穴NHにおける軟磁性体層Aと磁化固着層Cとの界面には、磁壁が存在する。この場合、軟磁性体層Aと磁化固着層Cとの接触部が微小穴NHで絞られているため急峻な磁壁が存在することとなる。このため、軟磁性体層Aと電極EL1との間のコンダクタンスは、磁化が並行の場合をCp、反平行の場合をCapとすると、Cp>Capとなる。
【0050】
軟磁性体層Aの磁化Mは、媒体の記録層RLに記録されている信号磁界を受けてその方向に回転される。その磁化Mの方向を、上述の如く微小穴NHを介したコンダクタンスの変化により検出できる。
【0051】
一方、軟磁性体層Aは、媒体の記録層RLからスピン偏極電子を受け取って、その磁化Mの方向を変えることもできる。すなわち、磁気ヘッドを媒体Rに対して接触走行させた場合、媒体Rを電気的に接地し、磁気ヘッドの電極EL1の電位をアース(接地電位)より上げた電気回路を構成することで、媒体Rから軟磁性体層Aへ電子が流入することとなる。すなわち、記録層RLの記録磁化に応じたスピン偏極電子が軟磁性体層Aに流入する。すると、軟磁性体層Aの磁化Mの方向は、このスピン偏極電子により制御される。その結果として、記録層RLの記録磁化が磁化固着層Cと同方向の場合のコンダクタンスはCp(抵抗小)となり、逆方向の場合のコンダクタンスはCap(抵抗大)となる。
【0052】
ここで、軟磁性体層Aの磁化Mの方向を変化させる力は、記録層RLから流入するスピン偏極電子によるトルクと、記録層RLに記録されている信号磁界によるトルクの2つである。信号磁界に関しては、その記録ビット以外からの漏れ信号によるノイズ(いわゆる「サイドリーディング」または「クロストーク」)が入ってしまう可能性がある。
【0053】
これに対して、スピン偏極電子による読みとりの場合、軟磁性体層Aの保磁力Hcを適宜大きくすることで信号磁界のサイドリーディングを防ぎつつ、電気的に接触している記録ビットのみの記録信号を読み取ることができる。このように、スピン偏極電子によるトルクによって軟磁性体層Aの磁化Mを回転させるようにすれば、接触している記録ビットのみの信号磁界を読むことが容易であり、磁束を検出して信号を再生する方式と比べて外乱に強く、分解能に優れ、トラック幅方向やトラック長手方向のシールドを不要とすることもできる。
【0054】
ここで、微小穴NHの開口径は、概ね20nm以下であることが望ましい。また、微小穴NHの開口形状は、円錐状、円柱状、球状、多角錘状、多角柱状などの各種の形状を取りうる。また、微小穴NHの数は、1個でも複数でもよい。
【0055】
次に、本発明の記録用または再生用の磁気ヘッドを構成する各要素について詳述する。
【0056】
まず、磁化固着層C、C1、C2と、軟磁性体層Aの材料としては、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、または、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)及びクロム(Cr)よりなる群から選択された少なくともいずれかの元素を含む合金、「パーマロイ」と呼ばれるNiFe系合金、あるいはCoNbZr系合金、FeTaC系合金、CoTaZr系合金、FeAlSi系合金、FeB系合金、CoFeB系合金などの軟磁性材料、ホイスラー合金、磁性半導体、CrO、Fe、La1―XSrMnOなどのハーフメタル磁性体酸化物(あるいはハーフメタル磁性体窒化物)のいずれかを用いることができる。
【0057】
ここで「磁性半導体」としては、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)の少なくともいずれかの磁性元素と、化合物半導体または酸化物半導体とからなるものを用いることができ、具体的には、例えば、(Ga、Cr)N、(Ga、Mn)N、MnAs、CrAs、(Ga、Cr)As、ZnO:Fe、(Mg、Fe)Oなどを挙げることができる。
【0058】
本発明においては、磁化固着層C、C1、C2、軟磁性体層Aの材料として、これらのうちから用途に応じた磁気特性を有するものを適宜選択して用いればよい。
【0059】
また、これら磁性層に用いる材料としては、連続的な磁性体でもよく、あるいは非磁性マトリクス中に磁性体からなる微粒子が析出あるいは形成されてなる複合体構造を用いることもできる。このような複合体構造としては、例えば、「グラニュラー磁性体」などと称されるものを挙げることができる。
【0060】
またさらに、軟磁性体層Aの材料として、[(CoあるいはCoFe合金)/(NiFeあるいはNiFeCoからなるパーマロイ合金あるいはNi)]からなる2層構造、あるいは[(CoあるいはCoFe合金)/(NiFeあるいはNiFeCoからなるパーマロイ合金あるいはNi)/(CoあるいはCoFe合金)]からなる3層構造の積層体を用いることもできる。
【0061】
一方、中間層B、B1、B2の材料としては、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、ルテニウム(Ru)あるいはこれらのいずれか一種以上を含む合金をはじめとし、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、シリコン(Si)及び鉄(Fe)よりなる群から選択された少なくともいずれかの元素を含む酸化物あるいは窒化物、フッ化物からなる絶縁体を用いることができる。また、これら中間層に酸素等の異種元素が添加していてもよい。さらに、絶縁層の場合にはピンホールが形成され、そこに磁性層が進入していてもよい。
【0062】
また一方、本発明においては、磁化固着層C、C1、C2の磁化を反強磁性体により固着することもできる。この場合に用いることができる反強磁性体の材料としては、鉄マンガン(FeMn)、白金マンガン(PtMn)、パラジウム・マンガン(PdMn)、パラジウム白金マンガン(PdPtMn)、イリジウムマンガン(IrMn)、白金イリジウムマンガン(PtIrMn)などを用いることが望ましい。また、層間結合を使って固着させる際の中間層としては、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、ルテニウム(Ru)あるいはこれらのいずれか一種以上を含む合金が好ましい。
【0063】
以下、実施例を参照しつつ、本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明する。
【0064】
(第1の実施例)
図6は、本発明の第1の実施例にかかる記録用の磁気ヘッドの要部を表す断面図である。
すなわち、本実施例の磁気ヘッドは、電極EL1、中間層B1、軟磁性体層A、中間層B2、硬磁性体層C、電極EL2、リターンヨークRYをこの順に積層した構造を有する。記録媒体Rとの対向面の裏側には、絶縁層ILを介してバックヨークBYが設けられている。
【0065】
本実施例における軟磁性体層Aの磁化Mの反転のメカニズムは、図2に関して前述した通りである。すなわち、電極EL1とリターンヨークRYとの間で所定の向き記録信号電流RSを流すことにより、軟磁性体層Aの磁化Mを適宜反転させ、その磁界により、記録媒体Rに情報を書き込むことができる。
【0066】
記録媒体Rは、例えば、図示した如く、軟磁性体からなる裏打ち層BLの上に磁性体記録層RLが設けられたものを用いることができる。この場合、磁気ヘッドの「書き込み磁極」すなわち軟磁性体層Aから放出された記録磁界は、裏打ち層BLからリターンヨークRY、バックヨークBYを介して軟磁性体層Aに環流し、閉磁気回路を形成できる点で有利である。以下、本実施例の磁気ヘッドの構成について、その製造工程を参照しつつさらに詳細に説明する。
【0067】
図6に表した磁気ヘッドのリターンヨークRYは、例えば、この磁気ヘッドに隣接して設けられる再生ヘッド(図示せず)の磁気シールドと兼用することができる。そして、この場合には、図示しない再生ヘッドを形成した後に、このリターンヨークRYの上に図6の磁気ヘッドを形成することができる。
【0068】
すなわち、まず、リターンヨークRYの上に、モリブデン・タングステン(MoW)からなる電極EL2(膜厚30nm)を形成する。次に、硬磁性体層Cの下地膜となるクロム(Cr)層(膜厚5nm)を形成し、その上に、硬磁性体層Cとして、飽和磁束密度1T(テスラ)のコバルト白金(CoPt)合金層(膜厚30nm)を形成する。このCoPt層は、その保磁力Hcが1.5KOe(キロエルステッド)となる条件で形成することができる。
【0069】
さらに、中間層B2として銅(Cu)層(膜厚5nm)を形成し、その上に軟磁性体層Aとして飽和磁束密度2.3Tの鉄コバルト・ニッケル(FeCoNi)合金層を膜厚10nmとなるように形成する。次に、中間層B1として銅(Cu)層を15nm成膜し、その後、トラック幅方向のパターニングを行う。
【0070】
パターニングは、電子線(EB)レジストを所定のトラック幅(例えば、50nm)にパターニングして、イオンミリングにより電極EL2の表面までエッチングし、さらにMoW電極EL2はフレオン系ガスによるRIE(Reactive Ion
Etching)により加工することができる。
【0071】
次に、エッチングした部分(例えば、深さが95nm程度)を埋め込むようにSiO膜を成膜し、EBレジストをリフトオフする。これによりトラック幅の規定とSiO絶縁膜によるトラックまわりの平坦化ができる。
【0072】
次に、バックヨーク側のパターニングを行うため、マスクとしてフォトレジストを約3μm幅で形成する。そして、トラック幅加工と同じようにイオンミリングとRIEを用いて電極EL2までエッチングを行う。そして、絶縁層ILとしてSiO膜(膜厚5nm)を堆積し、さらにバックヨークBYとしてニッケル鉄(NiFe)合金膜(膜厚90nm)を堆積し、さらにSiO膜(膜厚25nm)を形成してリフトオフする。このようにして裏面側も絶縁層ILおよびバックヨークBYにて埋めこみ平坦化できる。バックヨークBYは、絶縁層ILによって硬磁性体層Cや軟磁性体層Aなどと絶縁される。
【0073】
その後、電極EL1としてMoW合金層(膜厚0.2μm)を形成し、電極の形状に加工する。その後、通常のヘッドのように媒体走行面(air bearing surface:ABS)を形成するための切断・研磨加工を行うことで、ABSに硬磁性体層Cおよび軟磁性体層Aが現れ、磁気ヘッドの要部が完成する。
【0074】
このようにして形成した磁気ヘッドは、図1及び図2に関して前述したように電流により書き込み磁界を適宜反転生成することができる。すなわち、電極EL1から硬磁性体層Cを介して軟磁性体層Aの方向に電子電流を流すことにより、硬磁性体層Cからスピン偏極した電子が軟磁性体層Aに流入し、軟磁性体層Aの磁化Mの方向は、硬磁性体層Cの磁化M1の方向と同じ方向となる。
【0075】
一方、電極EL2から電極EL1に向けて電子電流を流した場合には、硬磁性体層Cの界面に入射したスピン偏極電子のうち硬磁性体層Cと逆向きのスピンを有するのものは反射されて軟磁性体層Aに流入する。その結果として、軟磁性体層Aの磁化Mは硬磁性体層Cの磁化M1とは逆方向を向くこととなる。つまり、軟磁性体層Aと硬磁性体層Cの磁化の方向が逆方向の場合には、軟磁性体層Aの磁化反転は起こらず、両者が同方向の場合に磁化反転が生じる。
【0076】
このように、軟磁性体層Aに流れ込む電子のスピン偏極方向を制御することで、高飽和磁束密度を有する軟磁性体層Aの磁化方向を制御することができる。この軟磁性体層Aは磁気ヘッドの「記録磁極」または「書き込み磁極」として作用することとなる。
【0077】
一方、記録媒体Rとしては、図示したように、軟磁性裏打ち層BLと垂直磁気記録層RLとを有する垂直記録媒体を用いることができる。この記録媒体Rの上を、例えば浮上量2nmにて本実施例の記録ヘッドを浮上走行させることができる。軟磁性裏打ち層BLが設けられた記録媒体を使用することで、磁気ヘッドの記録磁極である2.3Tと高い飽和磁束密度を有する軟磁性体層Aからの磁束により媒体に記録することができる。記録媒体の保磁力Hcは、軟磁性体層Aからの磁束により記録が可能であり、且つ、低飽和磁束密度である硬磁性体層Cからの磁束では記録されないように設定すればよい。
【0078】
記録磁極(軟磁性体層A)から放出された記録磁束は、記録媒体の記録層RLに磁化情報を記録し、軟磁性裏打ち層BLを通り、リターンヨークRYに吸い上げられ、バックヨークBYを通り、記録磁極に戻る。
【0079】
ここで、記録媒体Rへの書き込み時以外の書き込みを防止するために、電流が流されていない状態において、軟磁性体層Aの磁化Mが、硬磁性体層Cの磁化M1と略直交方向になるような磁気バイアスを加えてもよい。
【0080】
ただし、軟磁性体層Aが磁区安定化のためにバイアスを加えられることで、磁化回転のための必要トルクは上昇する。したがって、その分だけ偏極電子の電流量も増加させる必要がある。特に、軟磁性体層Aを磁化固着層と逆方向に磁化回転させる場合(電子が軟磁性体層Aから磁化固着層へ流入する方向)、磁化固着層での電子反射確率やスピン偏極率の問題から、磁化固着層方向への磁化回転の場合よりもより多くの電子電流が必要になる。
【0081】
これに対して、図3及び図4に関して前述した構造を採用すれば、書き込み電流を低減できる。
【0082】
図7は、書き込み電流を低減できる磁気ヘッドを表す模式断面図である。すなわち、軟磁性体層Aの両側に、それぞれ中間層B1、B2を介して硬磁性体層C1、C2を設ける。これらの磁化M1、M2の向きを互いに逆向きにしておくことで、図3及び図4に関して前述したように、書き込み電流を低減できる。
【0083】
以下、本具体例の磁気ヘッドについて、その製造工程を参照しつつ説明する。
【0084】
まず、図示しない再生ヘッドを形成し、その磁気シールドを兼用するリターンヨークRYの上に、電極EL2としてMoW層(膜厚30nm)を形成する。
【0085】
次に、硬磁性体層C2の下地膜となるCr層(膜厚5nm)を形成し、その上に硬磁性体層C2として、飽和磁束密度1TのCoPt合金(膜厚30nm)を形成する。このCoPtは、例えば、保磁力Hcが1.5KOeとなる条件で形成することができる。さらに、中間層B2として銅(Cu)層(膜厚5nm)を形成し、その上に軟磁性体層Aとして、飽和磁束密度2.3Tを有するFeCoNi合金層を10nm形成する。さらに、硬磁性体層C1として、飽和磁束密度1TのCo層(膜厚30nm)を形成する。硬磁性体層C1の保磁力Hcは、例えば1KOeとなる条件で形成できる。
【0086】
この段階で、硬磁性体層C1を2KOeの磁界で媒体走行面(ABS)の方向に着磁し、さらに1.2KOeの磁界をABSとは逆向きに印加することによりと硬磁性体層C2を着磁する。このようにして、硬磁性体層C1、C2の磁化方向を互いに逆向きになるようにすることができる。
【0087】
次に、図6に表した磁気ヘッドに関して前述したものと同様の工程により、トラック幅方向のパターニングを行い、さらに絶縁層ILとバックヨークBYを形成する。
【0088】
その後、電極EL1として、MoW合金層(膜厚0.2μm)を形成して、電極形状に加工する。さらに、媒体走行面をだすための切断・研磨加工を行うことで、ABSに互いに逆方向に磁化された硬磁性体層C1、C2および軟磁性体層Aが現れる。
【0089】
このようにして形成した磁気ヘッドは、図3及び図4に関して前述したように、スピン偏極電流により記録磁界を反転させることができる。すなわち、電極EL1から電極EL2に向けて電子電流を流すことにより、軟磁性体層Aの磁化Mは硬磁性体層C1の磁化M1と同じ方向になる。一方、電極EL2から電極EL1に向けて電子電流を流すと、軟磁性体層Aの磁化Mは硬磁性体層C2の磁化M2の方向を向くこととなる。
【0090】
この時、図4に関して前述したように、軟磁性体層Aを通過したスピン偏極電子のうちで硬磁性体層の界面で反射された電子が再び軟磁性体層Aに作用するため、電流書き込み効果が倍増し、小さな書き込み電流で軟磁性体層Aの磁化反転が可能となる。
【0091】
一方、本発明においては、磁化固着層として、硬磁性体層の代わりに反強磁性体層により磁化固着した軟磁性体層を用いることもできる。
【0092】
図8は、反強磁性体層により磁化固着させた磁気ヘッドを例示する模式断面図である。同図については、図1乃至図7に関して前述したものと同様の要素については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0093】
本具体例の磁気ヘッドの場合、磁化固着層C1、C2は、それぞれ軟磁性体により形成されている。そして、これらに隣接して設けられた反強磁性体層AF1、AF2により、磁化M1、M2が固着されている。以下、この磁気ヘッドの構造について、その製造工程を参照しつつ説明する。
【0094】
まず、図示しない再生ヘッドの磁気シールドを兼用するリターンヨークRYの上に、MoWからなる電極EL2(膜厚30nm)を形成する。次に、反強磁性体層AF2として、白金マンガン(PtMn)合金層(膜厚15nm)を形成し、さらにその上に磁化固着層C2を構成する軟磁性体として飽和磁化Bsが約1TのNiFe合金層を10nm形成する。さらに、中間層B2として銅(Cu)層(膜厚5nm)を形成し、その上に軟磁性体層Aとして飽和磁束密度2.3Tを有するFeCoNi合金層を10nm形成する。
【0095】
次に、中間層B1としてCu層(膜厚5nm)を形成し、さらに磁化固着層C1を構成する軟磁性体として飽和磁化Bsが約1TのNiFe合金層を10nm形成し、さらにその上にイリジウム・マンガン(IrMn)合金からなる反強磁性体層AF1(膜厚10nm)を形成する。
【0096】
この際、ABS(媒体対向面)が形成される方向に磁界を印加しながら成膜を行った。すなわち、ABSと逆方向に10KOeの磁界を印加しながら270℃で10時間の加熱処理を行った。これにより、反強磁性体層AF2を構成するPtMn合金層に隣接した軟磁性体からなる磁化固着層C2の磁化M2は、ABSと反対方向に固着される。
【0097】
次に、ABS方向に10KOeの磁界を印加しながら200℃で1時間の熱処理を加えた。これにより、反強磁性体層AF1を構成するIrMn合金層に隣接した軟磁性体からなる磁化固着層C1の磁化M1は、ABS方向を向いて固着される。
【0098】
このような磁化配列を与えることにより、電子がABS方向に磁化固着された磁化固着層C1から記録磁極である軟磁性体層Aに流入するときは、軟磁性体層Aの磁化MはABS向きとなり、逆に、ABSと反対方向に磁化固着された磁化固着層C2から軟磁性体層Aに電子が流入するときは、軟磁性体層Aの磁化MはABSと逆方向を向くこととなる。
【0099】
このように、硬磁性体の代わりに反強磁性体層と薄い軟磁性体層とを組み合わせて磁化固着させることができる。また、一対の磁化固着層C1、C2のうちのいずれか一方のみを硬磁性体により形成してもよい。
【0100】
図6乃至図8に表した磁気ヘッドの場合、トラック幅方向の加工の後に、その部分を絶縁層で埋め込んだ構造を有する。その絶縁層で埋め込んだ部分に、バイアス層を埋めこんで、軟磁性体層Aの磁化Mを媒体面に平行な方向に磁気バイアスすると、スムーズでノイズフリーな磁化回転が得られる。
【0101】
図9乃至図12は、このようなバイアス層を設けた磁気ヘッドを表す模式断面図である。すなわち、これらの図は、媒体対向面から見た断面図である。
【0102】
図9乃至図12に表した磁気ヘッドは、磁化固着層C1、C2の磁化固着を反強磁性体層AF1、AF2により行う構造を有する。そして、トラック幅の加工を電極EL1まで行った後、軟磁性体層Aを直交バイアスするため、SiOからなる絶縁層ILと、コバルト白金(CoPt)からなる磁気バイアス層HMと、SiOからなる絶縁層ILを積層させて形成することができる。
【0103】
そして、これら磁気バイアス層HMからのバイアス磁界MBにより、軟磁性体層Aの磁化Mは、媒体対向面に対して略平行な方向にバイアスされている。このようにすると、記録電流を流して軟磁性体層Aの磁化Mを磁化固着層C1またはC2の磁化方向に磁化反転させる時に、磁化の回転量が約90度と小さくなり、磁化回転がスムーズで且つ磁気ノイズも低減する。さらに、無通電状態で軟磁性体層Aの磁化が媒体方向を向くことによる媒体情報の消去を防ぐことができる。
【0104】
図9に表した磁気ヘッドは、トラック幅加工を電極EL1まで行った後、SiO絶縁層IL(膜厚7nm)、CoPt磁気バイアス層HM(膜厚80nm)、SiO絶縁層IL(膜厚20nm)を形成し、最後に電極EL2を形成したものである。磁気バイアス層HMの回りを絶縁層ILで覆っているのは、記録電流が磁気バイアス層HMへリークして効率を低下させないためのものである。磁気バイアス層HMの材料としてCoPtの代わりにガンマヘマタイトのように高抵抗の硬磁性材料を使うことにより、絶縁層ILを省くことも可能である。
【0105】
図10に表した磁気ヘッドは、トラック幅加工を中間層B1までで止めた構造を有する。こうすることで、トラック幅加工の深さを浅くすることができ、その結果としてトラック幅加工に伴うトラック幅の誤差を小さくすることができる。また、通電される微小領域の長さが短くなるために発熱を低下させ、その結果、より大電流を流して確実な軟磁性体層Aの磁化回転を起こさせたり、発熱に伴う信頼性の低下を防ぐことができる。なお、図10においては、中間層B1の全体を加工しているが、中間層B1の途中までの加工でも同様の効果が得られる。
【0106】
図11に表した磁気ヘッドの場合、トラック幅に加工された部分は中間層B1、軟磁性体層A、中間層B2に限定されている。このようにすると、発熱領域を軟磁性体層Aの部分に限定できるため、発熱を低下させ、その結果、より大電流を流して確実な軟磁性体層Aの磁化回転を起こさせたり、発熱に伴う信頼性の低下を防ぐことができる。
【0107】
この場合、中間層B2まで成膜した後、トラック幅の加工、さらに磁気バイアス層HMの成膜を行い、改めて軟磁性体からなる磁化固着層C2、反強磁性体層AF2を形成することができる。
【0108】
図12に表した磁気ヘッドは、軟磁性体層Aまで成膜の後、トラック幅の加工および磁気バイアス層HMの成膜を行い、その後、中間層B2、軟磁性体からなる磁化固着層C2、反強磁性体層AF2を形成したものである。このように一対の磁気バイアス層HMを上に盛り上がらせて、その間に中間層B2を埋め込むと、その次に埋め込まれる磁化固着層C2(軟磁性体)の埋め込み幅(TW2)は、トラック幅加工した軟磁性体層Aの幅(TW1)よりも狭くなる。このように、一方の磁化固着層C2の幅を小さくすることで、軟磁性体層Aにおける通電領域を制限することができる。そのため、実質的な磁極の幅を、リソグラフィーを用いたトラック幅加工サイズよりも小さくすることが可能となり、より高密度な磁気記録が可能となる。
【0109】
(第2の実施例)
図13は、本発明の第2の実施例にかかる記録用の磁気ヘッドを媒体対向面から眺めた平面図である。また、図14は、図13のA−A線断面図であり、図15は、図14のB−B線断面図である。これらの図面についても、図1乃至図12に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。なおここで、「デプス方向」とは、媒体対向面ABSに対して垂直な方向を意味する。
【0110】
図13から分かるように、本実施例の磁気ヘッドは、媒体対向面において、記録磁極として作用する軟磁性体層Aの先端が露出し、その周囲は絶縁層ILにより覆われている。
【0111】
一方、図14及び図15から分かるように、軟磁性体層Aの上下には、中間層B1、M2を介して磁化固着層C1、C2が設けられている。これら磁化固着層C1、C2は、硬磁性体からなり、その磁化は互いに反平行方向に固着されている。
【0112】
この磁気ヘッドに電極EL1から電極EL2の方向に電子電流を流すと、軟磁性体層Aの磁化は磁化固着層C1の磁化の方向に向けられる。一方、電極EL2から電極EL1の方向に電子電流を流すと、軟磁性体層Aの磁化は磁化固着層C2の磁化の方向を向くこととなる。
【0113】
以下、本実施例の磁気ヘッドについて、その製造工程を参照しつつさらに詳細に説明する。
【0114】
まず、図示しない再生ヘッドの上部シールド(図示せず)の上に、アルミナ絶縁層(図示せず)を約0.2μmの厚みに形成し、さらにMoW合金からなる電極EL2(膜厚0.1μm)を形成する。そのMoW層をフォトレジストを用いて電極パターン形状にエッチング加工する。すなわち、フレオン系ガスを用いたRIEによってアルミナ膜の表面までエッチングし、まわりにアルミナを新たに0.1μm埋めこみ、レジストをリフトオフして平坦化する。
【0115】
次に、磁化固着層C2の下地となるCr層(膜厚5nm)を形成し、その上に磁化固着層C2を構成する硬磁性体として、飽和磁束密度1TのCoPt合金(膜厚30nm)を形成する。ここでは、このCoPtの保磁力Hcが1.5KOeとなる条件で形成することができる。さらに、中間層B2としてCu層(膜厚5nm)を形成する。ここで2KOeの磁界でABSと逆向きに磁化固着層C2を着磁する。
【0116】
ここまでの積層膜を形成したところで、幅と長さがそれぞれ1μmのフォトレジストでパターニングを行う。これをイオンミリングを用いて中間層B2のCu、磁化固着層C2のCoPt(Bs〜1T、Hc〜1.5KOeに設定)およびその下地のCrをエッチングし、その下のMoWをフレオン系ガスを用いたRIEによりアルミナ膜の表面までエッチングする。その後、アルミナ膜を約40nm形成しフォトレジストをリフトオフすることで、1ミクロン角の金属積層膜の周りをアルミナ絶縁膜で囲った平坦面が形成される。
【0117】
次に、記録磁極となる軟磁性体層Aとして、FeCoNi合金層(膜厚10nm:Bs〜2.3T)を形成する。この合金層を、EBリソグラフィーにより、幅40nm、長さ1.5μmで、下の金属積層膜(1ミクロン角)の中央位置に配置されるように長さ方向は0.25μmずつ出るようにパターニングする。
【0118】
次に、イオンミリングを用いてFeCoNi合金層(軟磁性体層A)をエッチングする。その後、アルミナ層(膜厚10nm)を形成し、レジストをリフトオフする。この工程により、40nm×1.5μmのFeCoNi合金からなる軟磁性体層A(記録磁極)が中間層B2に電気的にコンタクトして配置され、その周りはアルミナ絶縁膜で平坦化されたことになる。
【0119】
次に、中間層B1としてCu層(膜厚5nm)を形成し、その上に磁化固着層C1を構成する硬磁性体として飽和磁束密度1TのCo層(膜厚30nm)を形成する。磁化固着層C1の保磁力Hcは、1KOeとなる条件で形成することができる。この時点で、1.2KOeの磁界をABS向きに印加して、磁化固着層C1を着磁し、磁化固着層C1とC2の磁化方向を互いに逆向きに付与する。
【0120】
次に、1μm角のフォトレジストマスクを形成して中間層B1、磁化固着層C1をイオンミリングにてエッチングする。さらに、アルミナ膜を35nm形成してリフトオフして平坦化する。そしてこの上に、MoW合金層(膜厚0.1μm)を電極EL1として形成し、フレオン系ガスを用いたRIEにて電極の形状にパターニングする。
【0121】
このようにして形成した積層体を所定の箇所で切断・研磨加工することにより、ABSを形成する。この際、図13に表したように、ABSには、記録磁極(軟磁性体層A)のみがトラック幅40nm、厚さ10nmのサイズで現われる。
【0122】
以上の加工プロセスを経ることで、電気的には電極EL1から電極EL2までが接続され、ABSには記録磁極のみが現われる記録ヘッドが形成される。このような構造にすることで、記録磁極(軟磁性体層A)以外から媒体に電子電流が流れることによる書き込み、さらに磁化固着層(C1、C2)からの磁界による媒体への書き込みを防止することができる。
【0123】
図16は、記録媒体Rに書き込みを行う状態を例示する模式断面図である。電極EL1、EL2の間で流す電流の向きに応じて、軟磁性体層Aの磁化Mが磁化固着層C1、C2の磁化M1、M2のいずれかの向きとされる。このように、軟磁性体層Aに流れ込む電子の流入方向を制御することで、硬飽和磁束密度を有する軟磁性体層Aの磁化Mの方向を制御することができる。そして、その磁化Mにより記録媒体Rに磁気記録層RLに記録ビットを形成することができる。
【0124】
また、図17に例示した如く、磁化固着層Cを一層のみとしてもよい。この場合も、図1及び図2に関して前述したように、電流の通電方向で軟磁性体層Aの磁化Mの方向をコントロールできる。
【0125】
また本実施例においても、磁化固着層C1、C2として、硬磁性体の代わりに、反強磁性体により磁化固着した軟磁性体を用いることもできる。
【0126】
図18及び図19は、反強磁性体により磁化固着させた磁気ヘッドを表す模式断面図である。すなわち、これらの図は、それぞれ図14と図15に対応した断面図である。図18の向かって横方向は、デプス方向(媒体対向面ABSに対して垂直な方向)に対応し、また、図19の向かって横方向は、記録トラックの幅方向に対応する。
また、図18の矢印TWは、記録トラックの幅方向に対応する。
【0127】
これらの図に表したように、磁化固着層C1、C2は、軟磁性体により形成され、隣接した反強磁性体層AF1、AF2により磁化が固着されている。ここで、図19に表した反強磁性体層AF1は、紙面の手前方向に着磁され、反強磁性体層AF2は、紙面の奥行き方向に着磁されている。
【0128】
また、軟磁性体層Aの磁化Mを、磁化固着層C1、C2の磁化方向に対して直交方向にバイアスするための磁気バイアス層HMが、軟磁性体層Aの両脇に設けられている。磁気バイアス層HMは、例えばガンマヘマタイトなどの高抵抗な硬磁性体により形成できる。
【0129】
図19に表したように、軟磁性体層Aをトラックの幅方向にパターニングすることにより、記録電流はこの部分において軟磁性体層Aに集中して流れるため発熱を最小限に抑えることができる。また、媒体走行面には記録磁極(軟磁性体層A)のみが現れるので、磁化固着層などから記録媒体に電流がリークすることを防ぐことができる。またさらに、電気抵抗の高い磁気バイアス層HMにより軟磁性体層Aに直交バイアスが印加されているため、磁化回転が円滑になり、書き込み時以外の記録を防ぐことができる。
【0130】
ここで再び図16、図17に戻って説明を続けると、記録媒体Rとしては、導電性の裏打ち層BLが裏面側に設けられ、垂直記録層RLを有する垂直記録媒体を用いることができる。この媒体上を、記録ヘッドを所定の浮上量だけ離した状態で走行させてもよく、または、実質的に接触した状態で走行させることもできる。
【0131】
電極EL1またはEL2から流入する電子は、前述したように、その流れる方向に応じて軟磁性体層Aの磁化Mの方向を規定する。またさらに、記録ヘッドを接触状態で走行させた場合、軟磁性体層A(記録磁極)と媒体Rとが電気的に接触するため、軟磁性体層Aの磁化M方向にスピン偏極した電子の一部が記録層RLに流入し、導電性裏打ち層BLに流れ出る。このスピン偏極した電子により、記録媒体Rの記録層RLは、その方向にスピンをそろえ、結果として軟磁性体層Aと同じ方向に磁化記録されることとなる。つまり、接触走行の場合、電極EL1またはEL2から電流を流すことで軟磁性体層Aの磁化Mの方向を制御し、さらに軟磁性体層Aから媒体Rにスピン偏極電子を流すことで媒体記録層RLにさらに効率的に情報を書き込むことができる。
【0132】
磁気的に書き込みを行う場合には、軟磁性体層Aとして飽和磁化Bsが2.3T(テスラ)程度のFeCoNi合金を用いることが望ましい。しかし、接触走行によりスピン偏極電子を記録媒体に流す場合には、スピン偏極電子からのスピントランスファによる書き込みも併用できる。そのため、軟磁性体層Aの材料は、高いBs材料に限ることはなく、より軟磁性が得られやすいFeNi合金などを用いることができる。軟磁性が得られやすい材料を用いると、軟磁性体層Aの反転電流を低減させることができ、発熱も低減するという効果が得られる。
【0133】
なお、図6に関して前述したように記録媒体Rに軟磁性の裏打ち層BLを設けた場合も、裏打ち層の導電性が確保できれば、同様の効果が得られる。
【0134】
また、接触走行により軟磁性体層Aから媒体Rに流すスピン偏極電子で記録する場合には、図6に例示したようなリターンヨークRYやバックヨークBYなどは本質的には必要としない。このため、磁気ヘッドの構造が簡単になり、より微細なトラック幅などのパターンの形成が容易となる。また、製造高歩留まりも高くなりコスト的なメリットも発生する。
【0135】
(第3の実施例)
次に、本発明の第3の実施例として、スピン偏極電子電流により再生を行う磁気ヘッドについて説明する。
【0136】
図20は、本発明の第3の実施例の磁気ヘッドを表す模式断面図である。同図についても、図1乃至図19に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0137】
本実施例の磁気ヘッドの場合、磁化固着層Cと軟磁性体層Aとの間には絶縁層ILが設けられ、この絶縁層ILに形成された微小穴NHによって磁化固着層Cと軟磁性体層Aとは接触している。なお、図20においては微小穴NHをひとつのみ表したが、本発明はこれには限定されず、複数の微小穴NHが設けられていてもよい。また、磁化固着層Cは、例えば、硬磁性体により形成することができる。
【0138】
この再生用の磁気ヘッドの場合、図5に関して前述したように、微小穴NHを介した電流コンダクタンスの変化により記録ビットの磁化を読み出すことができる。
【0139】
そして、磁気ヘッドを媒体Rに対して接触走行させた場合、媒体Rを電気的に接地し、磁気ヘッドの電極EL1の電位をアース(接地電位)より上げた電気回路を構成することで、媒体Rから軟磁性体層Aへ電子が流入することとなる。すなわち、記録層RLの記録磁化に応じたスピン偏極電子が軟磁性体層Aに流入する。すると、軟磁性体層Aの磁化Mの方向は、このスピン偏極電子により制御される。その結果として、記録層RLの記録磁化が磁化固着層Cと同方向の場合のコンダクタンスはCp(抵抗小)となり、逆方向の場合のコンダクタンスはCap(抵抗大)となる。
【0140】
スピン偏極電子による読みとりの場合、軟磁性体層Aの保磁力Hcを適宜大きくすることで信号磁界のサイドリーディングを防ぎつつ、電気的に接触している記録ビットのみの記録信号を読み取ることができる。このように、スピン偏極電子によるトルクによって軟磁性体層Aの磁化Mを回転させるようにすれば、接触している記録ビットのみの信号磁界を読むことが容易であり、磁束を検出して信号を再生する方式と比べて外乱に強く、分解能に優れ、トラック幅方向やトラック長手方向のシールドを不要とすることもできる。
【0141】
次に、本実施例の磁気ヘッドの製造工程について説明する。
【0142】
まず、図示しない基板上にアルミナ絶縁層(膜厚約0.2μm)を形成する(図示せず)。次に、電流コレクタとなるFeNi合金層(膜厚5nm)を軟磁性体層Aとして形成する。さらにその上に、SiO層(膜厚5nm)を絶縁層ILとして形成する。次に、EBリソグラフィーで幅40nm、長さ1.5μmにパターニングする。次に、そのレジストマスクにてイオンミリングを用いてSiO層、FeNi合金層(軟磁性体層A)をエッチングする。その後、アルミナ層(膜厚10nm)を形成し、レジストをリフトオフする。この工程により40nm×1.5μmのFeNi合金からなる軟磁性体層Aと、SiOからなる絶縁層ILがパターニングされ平坦化される。
【0143】
次に、真空中で絶縁層ILの表面にXeFガスをノズルで吹きつけながら約5nm径に絞った電子線(EB)を照射してSiO絶縁層ILに、直径約5nmの微小穴NHをあける。
【0144】
次に、磁化固着層Cとして飽和磁束密度1Tのコバルト(Co)層(膜厚30nm)を形成する。磁化固着層Cの保磁力Hcは1KOeとなる条件で形成した。また、この時に、1.2KOeの磁界を印加して、磁化固着層CをABS向きに着磁した。
【0145】
これを第1実施例に関して前述したように、切断・研磨加工してABSを形成する。その際、第2実施例に関して前述したように、ABSには電流コレクタとなる軟磁性体層Aのみが、トラック幅40nm、厚さ5nmで現われる形状とする。以上説明したプロセスを経ることで、電気的には電極EL1から軟磁性体層Aまでが接続され、ABSには再生コレクタとなる軟磁性体層Aの先端のみが現われた再生磁気ヘッドが形成される。
【0146】
(第4の実施例)
次に、本発明の第4の実施例として、記録媒体との接触状態が変動しても安定した再生が可能なスピン偏極電流検出型の磁気ヘッドについて説明する。
【0147】
図21は、本発明の第4の実施例の磁気ヘッドを表す模式断面図である。同図についても、図1乃至図20に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0148】
本実施例の磁気ヘッドは、軟磁性体層Aの両側に磁化固着層C1、C2が設けられ、これらは、絶縁層ILに形成された微小穴NHによって接触している。
【0149】
この磁気ヘッドにおいても、軟磁性体層Aから電極EL1に電流が流れる場合のコンダクタンスは、軟磁性体層Aの磁化Mと磁化固着層C1の磁化M1との相対的な方向に依存する。図21の具体例の場合、もし、軟磁性体層Aの磁化Mの方向がABS方向を向いていた時は、磁化固着層C1の磁化M1と平行になる。従って、磁化固着層C1と軟磁性体層Aとの界面(微小穴NH)には磁壁が存在しないため、電子は散乱されずに移動する。このときのコンダクタンスをCpとする。
【0150】
一方、この場合に、軟磁性体層Aの磁化Mと磁化固着層C2の磁化M2とは相対的な逆向きになるので、その界面には接触部が微小穴NHで絞られているため急峻な磁壁が存在する。このため、電子は磁壁により散乱されてコンダクタンスCapは低下する。その結果として、両側のコンダクタンスを比較すると、Cp>Capとなる。
【0151】
記録媒体Rを電気的に接地し、電極EL1とEL2の電位を接地電位よりも上げた状態で、磁気ヘッドを媒体Rに対して接触走行させると、記録層RLの磁化方向に応じたスピン偏極電子が媒体から軟磁性体層Aへ流入し、軟磁性体層Aの磁化Mを決定する。また、軟磁性体層Aに流入した電子は、前述したコンダクタンスに従って電極EL1とEL2とに分流する。この場合、電極EL1とEL2の2つのコンダクタンス比を調べることによって、軟磁性体層Aの磁化の方向を判断できる。このため、記録媒体Rと軟磁性体層Aとの間の接触抵抗の影響を排除でき、高いS/Nでの再生が可能となる。
【0152】
次に、本実施例の磁気ヘッドの製造工程について説明する。
【0153】
まず、図示しないアルミナ絶縁層(膜厚約0.2μm)の上に、MoW合金からなる電極EL2(膜厚0.1μm)を形成する。このMoW層を、フォトレジストをマスクとして、フレオン系ガスを用いたRIEによりアルミナ絶縁層の表面までエッチングして、電極パターンを形成する。
【0154】
次に、この電極EL2の周囲にアルミナを0.1μm程度の厚みに埋めこみ、レジストをリフトオフして平坦化する。次に、磁化固着層C2の下地となるCr層(膜厚5nm)を形成し、その上に磁化固着層C2として、飽和磁束密度1TのCoPt合金層(膜厚30nm)を形成する。このCoPt層は、その保磁力Hcが1.5KOeとなる条件で形成することができる。
【0155】
次に、絶縁層IL2としてSiO層(膜厚5nm)を形成する。ここで、2KOeの磁界を印加することより、磁化固着層C2をABSと逆向きに着磁する。次に、この積層構造を、幅と長さがそれぞれ1μmのフォトレジストでパターニングする。次に、イオンミリングを用いて絶縁層IL2のSiO層と磁化固着層C2のCoPt層(Bs〜1T,Hc〜1.5KOeに設定)およびその下地膜のCr層をエッチングする。そして、アルミナ層を約40nm形成しフォトレジストをリフトオフすることで、1ミクロン角の金属積層膜の周りをアルミナ絶縁層で囲った平坦面が形成される。
【0156】
次に、真空中で絶縁層IL2の表面にXeF2ガスをノズルで吹きつけながら約5nm径に絞った電子線(EB)を照射してSiOからなる絶縁層IL2に約5nm径の微小穴NHをあける。
【0157】
次に、軟磁性体層AとなるFeNi合金層(膜厚10nm、Hc<1Oe)を形成する。さらにその上に、絶縁層IL1としてSiO層(膜厚5nm)を形成する。次に、EBリソグラフィーで、幅40nm、長さ1.5μmで先の金属積層膜(1ミクロン角)の中央位置にくるように長さ方向は0.25μmずつ出るようにパターニングする。
【0158】
次に、そのレジストマスクにてイオンミリングを用いてFeNi合金膜(軟磁性体層A)をエッチングする。その後、アルミナ層(膜厚10nm)を形成し、レジストをリフトオフする。この工程により、40nm×1.5μmのFeNi合金からなる軟磁性体層A(電流コレクタ)の周りはアルミナ絶縁層で平坦化されたことになる。
【0159】
次に、真空中で絶縁層IL1の表面にXeF2ガスをノズルで吹きつけながら約5nm径に絞った電子線(EB)を照射してSiOからなる絶縁層IL1に約5nm径の微小穴NHをあける。
【0160】
次に、磁化固着層C1として飽和磁束密度1Tのコバルト(Co)層(膜厚30nm)を形成する。磁化固着層C1の保磁力Hcは、例えば1KOeとなる条件で形成できる。この時点で、1.2KOeの磁界を印加して、磁化固着層C1をABS向きに着磁し、磁化固着層C1と磁化固着層C2の磁化の方向を互いに逆向きになるようにする。
【0161】
次に、1μm角のフォトレジストマスクを形成して絶縁層IL1、下地層、磁化固着層C1をイオンミリングにてエッチングする。さらに、アルミナ層を40nm形成してリフトオフして平坦化する。さらにこの上に、MoW合金層(膜厚0.1μm)を電極EL1としてを形成し、フレオン系ガスをによるRIEによって電極形状にパターニングする。
【0162】
これを第1実施例に関して前述したように、切断・研磨加工してABSを形成する。その際、第2実施例に関して前述したように、ABSには電流コレクタとなる軟磁性体層Aのみが、トラック幅40nm、厚さ10nmで現われる形状とする。以上説明したプロセスを経ることで、電気的には電極EL1からEL2までが接続され、ABSには再生コレクタとなる軟磁性体層Aの先端のみが現われた再生磁気ヘッドが形成される。
【0163】
(第5の実施例)
次に、本発明の第5の実施例として、記録用磁気ヘッドと再生用磁気ヘッドとを組み合わせた記録再生型の磁気ヘッドについて説明する。
【0164】
図22は、本発明の第5の実施例の磁気ヘッドを表す模式断面図である。同図についても、図1乃至図21に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0165】
本実施例の磁気ヘッドは、媒体Rから所定の浮上量だけ浮上させた状態で記録再生が可能である。但し、接触走行させても記録、再生は同様に可能である。
【0166】
まず、記録ヘッドとしては、図7に関して前述したものと同様の原理で動作する。すなわち、電極EL1から磁化固着層C1さらに微小穴NHを介して電極EL2の方向に電子電流を流すことで、軟磁性体層3の磁化Mは、磁化固着層C1の磁化M1と方向と同じ方向を向く。一方、電極EL2から磁化固着層C2を介して電極EL1に電子電流を流すことで、軟磁性体層Aの磁化Mは磁化固着C2の磁化M2の方向を向くこととなる。このように、高Bsの軟磁性体層Aに流れ込む電子のスピン偏極方向を制御することで、微小穴NHの有無に係わらず記録磁極となる軟磁性体層Aの磁化Mの方向を制御できる。
【0167】
一方、再生ヘッドとしては、抵抗値は微小穴NHが設けられた部分の電流コンダクタンスにより再生ができる。すなわち、軟磁性体層Aは、媒体Rの記録層RLからの信号磁界によりその磁化Mが回転する。そして、軟磁性体層Aの磁化Mの向きが磁化固着層C1と平行の時は、微小穴NHは低抵抗を示し、その両側の磁化(MとM1)が反平行の時は高抵抗を示す。すなわち、微小穴NHを介した磁化固着層C1と軟磁性体層Aとの間のコンダクタンスの変化が大きいため、実質的にこれら二つの磁性体層の磁化の平行・反平行の関係により磁気ヘッドの再生出力が決定される。
【0168】
但し、このような抵抗変化を検出するためのセンス電流は、センス電流によるスピン注入トルクで軟磁性体層Aの磁化Mが反転しないように、記録時に比べて低く押さえる必要がある。すなわち、本実施例の記録再生型磁気ヘッドは、同じ磁性素子構造を利用しつつ、流す電流の大(記録時)、小(再生時)で記録動作と再生動作とを使い分けることができる。
【0169】
図23は、本実施例の変形例の磁気ヘッドを表す模式断面図である。同図についても、図1乃至図22に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0170】
本実施例の磁気ヘッドは、図16に関して前述した記録ヘッドと、図22に関して前述した再生ヘッドとを組み合わせた構造を有する。
【0171】
すなわち、記録ヘッドとしては、電極EL1とEL2との間に、所定の記録電流を流す。図20に関して前述したように、電流の方向に応じて、所定のスピン偏極を有する電子が軟磁性体層Aに流入し、その磁化Mを対応する方向に回転させる。さらに、このスピン偏極電子の一部は、軟磁性体層Aから記録媒体の記録層RLに流入し、記録ビットの磁化に作用する。すなわち、スピン偏極電子を記録層RLに流すことにより、その磁化を所定の方向に向けて記録ができる。この際に、軟磁性体層Aの磁化による書き込み磁界を併用してもよい。
【0172】
一方、再生ヘッドとしては、図22に関して前述したものと同様に動作する。すなわち、すなわち、微小穴NHを介した磁化固着層C1と軟磁性体層Aとの間のコンダクタンスの変化が大きいため、実質的にこれら二つの磁性体層の磁化の平行・反平行の関係により磁気ヘッドの再生出力が決定される。
【0173】
なお、再生ヘッドとして、図20に表した磁気ヘッドと同様の動作を行わせることも可能である。すなわち、媒体Rの記録層RLからその磁化に応じたスピン偏極電子を軟磁性体層Aに受け取って磁化Mを回転させ、微小穴NHを介したコンダクタンスの変化を検出することにより、記録層RLの記録ビットの磁化を検出することができる。
【0174】
(第6の実施例)
次に、本発明の第6の実施例として以上説明した磁気ヘッドを搭載した磁気記録再生装置について説明する。すなわち、前述した本発明の磁気ヘッドは、例えば、記録再生一体型の磁気ヘッドアセンブリに組み込まれ、磁気記録再生装置に搭載することができる。
【0175】
図24は、このような磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。すなわち、本発明の磁気記録再生装置150は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において、記録用媒体ディスク200は、スピンドル152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矢印Aの方向に回転する。本発明の磁気記録再生装置150は、複数の媒体ディスク200を備えたものとしてもよい。
【0176】
媒体ディスク200に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダ153は、薄膜状のサスペンション154の先端に取り付けられている。ここで、ヘッドスライダ153は、例えば、前述したいずれかの磁気ヘッドをその先端付近に搭載している。
【0177】
媒体ディスク200が回転すると、ヘッドスライダ153の媒体対向面(ABS)は媒体ディスク200の表面から所定の浮上量をもって保持される。あるいはスライダが媒体ディスク200と接触する「接触走行型」であってもよい。
【0178】
サスペンション154は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム155の一端に接続されている。アクチュエータアーム155の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ156が設けられている。ボイスコイルモータ156は、アクチュエータアーム155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。
【0179】
アクチュエータアーム155は、スピンドル157の上下2箇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156により回転摺動が自在にできるようになっている。
【0180】
図25は、アクチュエータアーム155から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図である。すなわち、磁気ヘッドアッセンブリ160は、例えば駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム155を有し、アクチュエータアーム155の一端にはサスペンション154が接続されている。
サスペンション154の先端には、図1乃至図23に関して前述したいずれかの磁気ヘッドを具備するヘッドスライダ153が取り付けられている。サスペンション154は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線164を有し、このリード線164とヘッドスライダ153に組み込まれた磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中165は磁気ヘッドアッセンブリ160の電極パッドである。
【0181】
本発明によれば、図1乃至図23に関して前述したような磁気ヘッドを具備することにより、従来よりも高い記録密度で媒体ディスク200に磁気的に情報を記録し、または記録された情報を高感度で確実に読みとることが可能となる。
【0182】
なお、本実施例においても、磁化固着層C1、C2としては、硬磁性体を用いてもよく、または反強磁性体により磁化固着した軟磁性体を用いてもよい。
【0183】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、磁気ヘッドを構成する強磁性体層、絶縁層、反強磁性体層、非磁性金属層、電極などの具体的な材料や、膜厚、形状、寸法などに関しては、当業者が適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができるものも本発明の範囲に包含される。
【0184】
さらに、本発明を用いる磁気記録再生装置は、特定の記録媒体を定常的に備えたいわゆる固定式のものでも良く、一方、記録媒体が差し替え可能ないわゆる「リムーバブル」方式のものでも良い。
【0185】
その他、本発明の実施の形態として上述した磁気ヘッドを基にして、当業者が適宜設計変更して実施しうるすべての磁気ヘッドも同様に本発明の範囲に属する。
【0186】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、スピン偏極電流による電流直接駆動型の磁化反転機構によって、軟磁性体層の磁化を所定の方向に反転させることができる。このため、コイルからの漏洩電流磁界を用いる従来の磁気ヘッドと比較して、はるかに高速な磁化反転が可能となる。その結果として、超高密度磁気記録に必要な高い動作周波数を実現することができる。さらにまた、そのサイズも、コイルを用いた場合と比べて大幅にコンパクトとすることができ、トラック幅や記録ビットサイズを縮小することが容易となる。
【0187】
すなわち、本発明によれば、従来よりも高い記録密度の磁気ヘッドを提供することができ産業上のメリットは多大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる記録用の磁気ヘッドの要部の基本的な断面構造を例示する模式図である。
【図2】図1の磁気ヘッドにおける磁化反転のメカニズムを説明する模式図である。
【図3】本発明のもう一つの実施形態にかかる磁気ヘッドの要部の基本的な断面構造を例示する模式図である。
【図4】図3に表した磁気ヘッドにおける「磁化反転」のメカニズムを説明するための模式断面図である。
【図5】本発明の実施形態の再生用の磁気ヘッドを表す模式断面図である。
【図6】本発明の第1の実施例にかかる記録用の磁気ヘッドの要部を表す断面図である。
【図7】書き込み電流を低減できる磁気ヘッドを表す模式断面図である。
【図8】反強磁性体層により磁化固着させた磁気ヘッドを例示する模式断面図である。
【図9】磁気バイアス層を設けた磁気ヘッドを表す模式断面図である。
【図10】磁気バイアス層を設けた磁気ヘッドを表す模式断面図である。
【図11】磁気バイアス層を設けた磁気ヘッドを表す模式断面図である。
【図12】磁気バイアス層を設けた磁気ヘッドを表す模式断面図である。
【図13】本発明の第2の実施例にかかる記録用の磁気ヘッドを媒体対向面から眺めた平面図である。
【図14】図13のA−A線断面図である。
【図15】図13のB−B線断面図である。
【図16】記録媒体Rに書き込みを行う状態を例示する模式断面図である。
【図17】磁化固着層Cを一層のみとした磁気ヘッドを表す模式断面図である。
【図18】反強磁性体により磁化固着させた磁気ヘッドを表す模式断面図である。
【図19】反強磁性体により磁化固着させた磁気ヘッドを表す模式断面図である。
【図20】本発明の第3の実施例の磁気ヘッドを表す模式断面図である。
【図21】本発明の第4の実施例の磁気ヘッドを表す模式断面図である。
【図22】本発明の第5の実施例の磁気ヘッドを表す模式断面図である。
【図23】第5実施例の変形例の磁気ヘッドを表す模式断面図である。
【図24】磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。
【図25】アクチュエータアーム155から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図である。
【符号の説明】
150 磁気記録再生装置
152 スピンドル
153 ヘッドスライダ
154 サスペンション
155 アクチュエータアーム
156 ボイスコイルモータ
157 スピンドル
160 磁気ヘッドアッセンブリ
164 リード線
200 媒体ディスク
A 軟磁性体層
ABS 媒体対向面
AF1、AF2 反強磁性体層
B、B1、B2 中間層
BL 裏打ち層
BY バックヨーク
C、C1、C2 磁化固着層
EL1、EL2 電極
I 電流
IL、IL1、IL2 絶縁層
M、M1、M2 磁化
HM 磁気バイアス層
MB バイアス磁界
NH 微小穴
R 記録媒体
RL 磁気記録層
RY リターンヨーク
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic head, and more particularly, to a magnetic head that can be used in a magnetic disk device or the like and that can perform high-density recording.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the magnetic recording density of hard disk drives has rapidly increased, and the required recording frequency has also increased to several hundred MHz.
[0003]
With respect to the reproducing head, with the advent of a GMR (Giant Magnet-Resistance) head using spin-dependent scattering as an operation principle, the output has been drastically increased to cope with high recording density. Also, many structures have been proposed to cope with higher recording density. In order to meet the purpose, there has been proposed a reproducing element of a type in which a current is supplied perpendicularly to a multilayer film laminated surface. For example, a TMR (Tunneling-junction Magnet-Resistance) head, a CPPGMR (Current Perpendicular to the Plane GMR) head, and the like correspond to those reproducing elements.
[0004]
In this element design, the magnetization orthogonal arrangement of the pinned layer and the free layer that responds to the external magnetic field, the soft magnetic design of the free layer, and the interface scattering and bulk scattering to further increase the output are remarkable. The design to do so is important. The output of the CPPGMR structure in which the upper and lower portions of the free layer are sandwiched by the pinned layer is expected because interface scattering occurs between the upper and lower portions of the free layer. For this purpose, the magnetization of the pin layers sandwiched between the upper and lower layers needs to be orthogonal to the free layer, and the upper and lower pin layers must be oriented in the same direction. Further, in order to respond sensitively to an external magnetic field, it is desirable to lower the saturation magnetization.
[0005]
Further, in the case of a general shield type head, it is necessary that the both sides thereof are sandwiched by the shield, the total film thickness of the element is contained in the shield, and the free layer is located substantially in the middle of the shield. The optical patterning process in the track width direction compared to the recording head has advantages such as easier microfine photolithography as compared to the case where the depth of focus is reduced because the structure is relatively simple.
[0006]
On the other hand, in a recording head, a principle is used in which an alternating current is applied to a coil formed through a thin film process to excite a recording magnetic material interlinked with the coil to record signal information.
[0007]
A technique for causing magnetization reversal by passing a current through a magnetic body is disclosed in, for example, Non-Patent Document 1. However, this is not for the magnetic head.
[0008]
[Non-patent document 1]
FJ Albert, et al., Appl.Phy. Lett. 77, 3809 (2000)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In a recording head, it is becoming difficult to increase the recording density. That is, in the case of the conventional method using a coil, the magnetization response of the recording material to an external magnetic field is limited by the inductance of the coil and the magnetic circuit, and it is difficult in principle to cope with a higher frequency. In order to cope with high frequencies, it is necessary to reduce the inductance of the magnetic circuit, and the entire magnetic circuit must be formed small. The track width needs to be machined over high steps, up to about 10 microns due to the presence of the coil. For this reason, many intermediate processes are required due to the depth of focus of photolithography, and the yield of the track width defining step is reduced, resulting in an increase in cost.
[0010]
As described above, conventionally, the recording head uses the principle that a recording signal is applied to a coil by an electric current and the excited signal magnetic field is transmitted to a magnetic material to perform recording. To increase the recording density, the size is reduced by reducing the size. It has responded, but now it appears to hit the wall due to its principle and structure.
[0011]
The present invention has been made based on the recognition of such a problem, and it is an object of the present invention to provide a magnetic head capable of generating a write magnetic field by a fundamentally different principle from the conventional coil system and capable of dramatically increasing high-density recording. .
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a magnetic head capable of performing higher-density magnetic recording than in the past by using a technique of controlling the magnetization by passing a spin-polarized current to a magnetic material. The magnetization of the magnetic pole of the magnetic head is reversed by injecting the spin-polarized electrons into the recording magnetic pole. By doing so, high-frequency recording becomes possible, and furthermore, a recording coil becomes unnecessary, so that track narrowing becomes easy. In addition, there is a cost advantage by reducing the number of processes.
[0013]
That is, the first magnetic head of the present invention includes a first ferromagnetic layer whose magnetization is substantially fixed in a first direction, a second ferromagnetic layer whose magnetization direction is variable, A first intermediate layer provided between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer,
A current is caused to flow between the first and second ferromagnetic layers to cause spin-polarized electrons to act on the second ferromagnetic layer, thereby changing the direction of magnetization of the second ferromagnetic layer to the current. Determine the direction according to the direction of
Information can be magnetically recorded on a magnetic recording medium by a recording magnetic field generated by the determined magnetization of the second ferromagnetic layer.
[0014]
According to the above configuration, it is possible to provide a magnetic head capable of generating a write magnetic field by a fundamentally different principle from the conventional coil system and capable of achieving a remarkable high-density recording.
[0015]
Further, the second magnetic head of the present invention includes a first ferromagnetic layer whose magnetization is substantially fixed in a first direction, a second ferromagnetic layer whose magnetization direction is variable, A first intermediate layer provided between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer,
A current is caused to flow between the first and second ferromagnetic layers to cause spin-polarized electrons to act on the second ferromagnetic layer, thereby changing the direction of magnetization of the second ferromagnetic layer to the current. Determine the direction according to the direction of
The information is recordable by determining the magnetization of the magnetic recording medium by flowing the spin-polarized electrons from the second ferromagnetic layer to the magnetic recording medium.
[0016]
According to the above configuration, it is also possible to provide a magnetic head capable of generating a writing magnetic field by a principle fundamentally different from that of the conventional coil system and capable of dramatically increasing high-density recording.
[0017]
In these first and second magnetic heads, when an electron current flows from the first ferromagnetic layer to the second ferromagnetic layer, the magnetization of the second ferromagnetic layer is reduced. The direction is the first direction, and when an electron current flows from the second ferromagnetic layer to the first ferromagnetic layer, the direction of the magnetization of the second ferromagnetic layer is May be opposite to the first direction.
[0018]
The third magnetic head according to the present invention may further include a first ferromagnetic layer whose magnetization is substantially fixed in the first direction, and a magnetization in a second direction opposite to the first direction. A substantially fixed third ferromagnetic layer, and a second ferromagnetic layer provided between the first and third ferromagnetic layers and having a variable magnetization direction. Body layer, a first intermediate layer provided between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer, the second ferromagnetic layer and the third ferromagnetic layer. A second intermediate layer provided between the body layer and the body layer,
A current is caused to flow between the first and third ferromagnetic layers to cause spin-polarized electrons to act on the second ferromagnetic layer to change the direction of magnetization of the second ferromagnetic layer. Determine the direction according to the direction,
Information can be magnetically recorded on a magnetic recording medium by a recording magnetic field generated by the determined magnetization of the second ferromagnetic layer.
[0019]
According to the above configuration, it is also possible to provide a magnetic head capable of generating a writing magnetic field by a principle fundamentally different from that of the conventional coil system and capable of dramatically increasing high-density recording.
[0020]
The fourth magnetic head according to the present invention may further include a first ferromagnetic layer whose magnetization is substantially fixed in the first direction, and a second ferromagnetic layer whose magnetization is in a second direction opposite to the first direction. A substantially fixed third ferromagnetic layer, and a second ferromagnetic layer provided between the first and third ferromagnetic layers and having a variable magnetization direction. Body layer, a first intermediate layer provided between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer, the second ferromagnetic layer and the third ferromagnetic layer. A second intermediate layer provided between the body layer and the body layer,
A current is caused to flow between the first and third ferromagnetic layers to cause spin-polarized electrons to act on the second ferromagnetic layer to change the direction of magnetization of the second ferromagnetic layer. Determine the direction according to the direction,
The information is recordable by determining the magnetization of the magnetic recording medium by flowing the spin-polarized electrons from the second ferromagnetic layer to the magnetic recording medium.
[0021]
According to the above configuration, it is also possible to provide a magnetic head capable of generating a writing magnetic field by a principle fundamentally different from that of the conventional coil system and capable of dramatically increasing high-density recording. In the third and fourth magnetic heads, when an electron current flows from the first ferromagnetic layer to the third ferromagnetic layer via the second ferromagnetic layer, The direction of the magnetization of the second ferromagnetic layer is the first direction;
When an electron current is passed from the third ferromagnetic layer to the first ferromagnetic layer via the second ferromagnetic layer, the electron current of the second ferromagnetic layer The direction of the magnetization may be the second direction.
[0022]
In any of the above magnetic heads, the magnetization of the second ferromagnetic layer is oriented in a direction substantially perpendicular to the first direction when the current is not flowing. Can be.
[0023]
On the other hand, a fifth magnetic head according to the present invention includes a first ferromagnetic layer whose magnetization is substantially fixed in a first direction, a second ferromagnetic layer whose magnetization direction is variable, A first intermediate layer provided between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer,
Allowing an electron current to flow from the magnetic recording medium into the second ferromagnetic layer so that the magnetization of the second ferromagnetic layer has a direction corresponding to a spin-polarized state of the electron current;
The distance between the first and second ferromagnetic layers determined according to a relative relationship between the direction of the magnetization of the first ferromagnetic material and the direction of the magnetization of the second ferromagnetic material. The information recorded on the magnetic recording medium can be read by detecting a change in resistance.
[0024]
According to the above configuration, it is possible to provide a reading magnetic head capable of generating a writing magnetic field based on a fundamentally different principle from the conventional coil system and capable of dramatically increasing high-density recording.
In the fifth magnetic head, the first intermediate layer is made of an insulator having minute holes, and the first and second ferromagnetic layers are connected to each other through the minute holes. can do.
[0025]
In any of the above magnetic heads, the first ferromagnetic layer may have a magnetization direction fixed by an adjacent antiferromagnetic layer.
[0026]
In addition, at least one of the first and third ferromagnetic layers may have a magnetization direction fixed by an adjacent antiferromagnetic layer.
[0027]
On the other hand, a magnetic recording apparatus of the present invention includes any one of the magnetic heads described above, and is capable of magnetically recording information on a magnetic recording medium.
[0028]
Alternatively, a magnetic recording apparatus according to the present invention includes the fifth magnetic head, and is capable of reproducing information magnetically recorded on a magnetic recording medium.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0030]
FIG. 1 is a schematic view illustrating a basic cross-sectional structure of a main part of a magnetic head for recording according to an embodiment of the present invention. This magnetic head includes a magnetization fixed layer C made of a magnetic material whose magnetization is substantially fixed in one direction, an intermediate layer B made of a nonmagnetic material, and a soft magnetic material magnetically softer than the magnetization fixed layer C. And a layer A. That is, the magnetization 1 of the pinned layer is fixed in one direction, and the magnetization M of the soft magnetic layer A is reversible.
[0031]
The magnetization fixed layer C can be formed of, for example, a magnetic material that is magnetically harder (harder) than the soft magnetic material layer A. When the material of the magnetization fixed layer C is not a magnetic material harder than the soft magnetic material layer A, the magnetization M1 is fixed in a predetermined direction by an antiferromagnetic material (not shown) or the like. May be done. This point will be described later in detail with reference to examples.
[0032]
A current I flows in the magnetization fixed layer C, the intermediate layer B, and the soft magnetic layer A in any direction indicated by an arrow in FIG. Then, the magnetization M of the soft magnetic layer A is directed in a predetermined direction by the current I, and a recording magnetic field is applied to the recording medium R by the magnetization M, whereby predetermined information can be magnetically recorded. That is, the magnetization of the soft magnetic layer A is reversed by the spin polarization current. The soft magnetic layer A acts as a “write magnetic pole” or a “recording magnetic pole” of the magnetic head.
[0033]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the mechanism of magnetization reversal in the magnetic head of this example.
[0034]
That is, first, as shown in FIG. 2A, when an electron current I flows from the magnetization fixed layer C to the soft magnetic layer A, the magnetization M of the soft magnetic layer A is changed to the magnetization of the magnetization fixed layer C. It can be reversed in the same direction as M1. That is, when the electron current I flows in this direction, the electron spin is first polarized in the magnetization fixed layer C according to the direction of the magnetization M1. That is, the magnetization fixed layer C functions as a “spin-polarized electron emitter”. Then, the spin-polarized electrons flow into the soft magnetic layer A, and the magnetization M is reversed in the same direction as the magnetization M1 of the magnetization fixed layer C.
[0035]
On the other hand, as shown in FIG. 2B, when an electron current I flows from the soft magnetic layer A to the magnetization fixed layer C, writing can be performed in the opposite direction. In other words, the spin electrons corresponding to the magnetization M1 of the magnetization fixed layer C can easily pass through the magnetization fixed layer C, while the spin electrons in the opposite direction to the magnetization M1 generate It is reflected at the interface with a high probability. Then, the spin-polarized electrons reflected in this way return to the soft magnetic layer A, thereby reversing the magnetization M of the soft magnetic layer A in a direction opposite to the magnetization M1 of the magnetization fixed layer C.
[0036]
As described above, the magnetic recording can be performed by directing the magnetization M of the soft magnetic layer A in a predetermined direction in accordance with the direction of the current and applying the magnetization M to the recording medium R.
[0037]
Further, as will be described later in detail with reference to Examples, in the present invention, information is recorded on the recording medium R by flowing a spin-polarized current from the soft magnetic layer A to the recording medium R. Is also possible.
[0038]
As described above, in the present invention, the magnetization M of the soft magnetic layer A can be reversed in a predetermined direction by the current direct drive type magnetization reversal mechanism using the spin-polarized current. For this reason, a much faster magnetization reversal becomes possible as compared with a conventional magnetic head using a leakage current magnetic field from a coil. As a result, a high operating frequency required for ultra-high-density magnetic recording can be realized. Furthermore, the size can be significantly reduced as compared with the case where the coil is used, and the track width and the recording bit size can be easily reduced.
[0039]
FIG. 3 is a schematic view illustrating a basic cross-sectional structure of a main part of a magnetic head according to another embodiment of the present invention. This magnetic head is also a recording head, and includes a magnetization fixed layer C1 made of a hard magnetic material, an intermediate layer B1 made of a nonmagnetic material, a soft magnetic material layer A magnetically softer than the magnetization fixed layer C, It has a structure in which an intermediate layer B2 made of a nonmagnetic material and a magnetization fixed layer C2 made of a hard magnetic material are stacked in this order. The magnetization fixed layers C1 and C2 have their magnetizations M1 and M2 substantially fixed in directions antiparallel to each other. The magnetization M of the soft magnetic layer A is variable.
[0040]
Also in the magnetic head of this specific example, the direction of the magnetization M of the soft magnetic layer A can be controlled by passing the current I between the magnetization fixed layers C1 and C2 at both ends. In this manner, information can be magnetically written on the recording medium R by a recording magnetic field corresponding to the magnetization M of the soft magnetic layer A.
[0041]
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the mechanism of “magnetization reversal” in the magnetic head shown in FIG. The mechanism for providing the two magnetization fixed layers C1 and C2 and passing the current I across the interface to reverse the magnetization M of the soft magnetic layer A is as follows.
[0042]
First, in FIG. 4A, electrons that have passed through the first magnetization pinned layer C1 having the magnetization M1 have a spin in the direction of the magnetization M1. Is transmitted to the soft magnetic layer A, and acts on the magnetization M. On the other hand, the magnetization M2 of the second magnetization fixed layer C2 is opposite to the magnetization M1. Therefore, at the interface where the flow of electrons enters the second magnetization fixed layer C2, the electrons having the spin (upward in the figure) in the same direction as the magnetization M1 are reflected and come into contact with the second magnetization fixed layer C2. It accumulates in the middle layer B2. This reverse spin also acts on the soft magnetic layer A. That is, since the spin electrons that have passed through the first magnetization pinned layer C1 act twice on the soft magnetic layer A, the writing action is substantially doubled. As a result, writing to the soft magnetic layer A can be performed with a smaller current than the magnetic head shown in FIG.
[0043]
FIG. 4B shows a case where the current I is inverted. In this case, the electrons constituting the current I first have a spin in this direction (downward in the drawing) under the action of the magnetization M2 of the second magnetization fixed layer C2. The spin electrons act on the magnetization M in the soft magnetic layer A. Furthermore, the spin electrons are reflected at the interface with the first magnetization pinned layer C1 having the magnetization M1 in the opposite direction to the spin electrons, accumulate in the intermediate layer B2, and act again on the magnetization M of the soft magnetic layer A.
[0044]
As described above, according to the present embodiment, since the magnetizations M1 and M2 of the two magnetization fixed layers are made antiparallel, the spin directions acting on the soft magnetic layer A eventually become the same direction, which is twice as large. Works. As a result, the current for reversing the magnetization of the soft magnetic layer A can be reduced.
[0045]
Next, a reproducing magnetic head according to an embodiment of the present invention will be described.
[0046]
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a reproducing magnetic head according to the embodiment of the present invention. That is, in the case of the reproducing magnetic head, the insulating layer IL is provided between the magnetization fixed layer C and the soft magnetic layer A, and the magnetization fixed layer C and the soft magnetic layer A are formed by the minute holes NH formed in the insulating layer IL. It is in contact with the magnetic layer A. Although only one micro hole NH is shown in FIG. 5, the present invention is not limited to this, and a plurality of micro holes NH may be provided. The magnetization fixed layer C can be formed of, for example, a hard magnetic material.
[0047]
As described above, when the magnetization fixed layer C and the soft magnetic layer A are connected via the minute holes NH, a so-called “magnetic point contact” is formed, and an extremely large magnetoresistance effect is obtained. Therefore, the direction of the magnetization M of the soft magnetic layer A can be easily determined by detecting the magnetoresistance effect between the magnetic layers on both sides through the minute holes NH.
[0048]
That is, the conductance when a current flows from the soft magnetic layer A of the magnetic head to the electrode EL1 depends on the relative direction between the magnetization M of the soft magnetic layer A and the magnetization M1 with the magnetization fixed layer C. . In the case of the specific example shown in FIG. 5, if the magnetization M of the soft magnetic layer A is directed toward the ABS, it becomes parallel to the direction of the magnetization M1 of the fixed magnetization layer C. In this case, no domain wall exists at the interface between the magnetization fixed layer C and the soft magnetic layer A in the minute hole NH.
[0049]
On the other hand, if the magnetization M of the soft magnetic layer A is in the opposite direction to the magnetization M1 of the pinned layer C, a domain wall exists at the interface between the soft magnetic layer A and the pinned layer C in the minute hole NH. I do. In this case, a steep domain wall exists because the contact portion between the soft magnetic layer A and the magnetization fixed layer C is narrowed by the minute holes NH. Therefore, the conductance between the soft magnetic layer A and the electrode EL1 is Cp> Cap, where Cp is the case where the magnetization is parallel and Cap is the case where the magnetization is antiparallel.
[0050]
The magnetization M of the soft magnetic layer A is rotated in that direction by receiving a signal magnetic field recorded on the recording layer RL of the medium. The direction of the magnetization M can be detected from the change in conductance through the minute hole NH as described above.
[0051]
On the other hand, the soft magnetic layer A can also receive spin-polarized electrons from the recording layer RL of the medium and change the direction of its magnetization M. That is, when the magnetic head is caused to travel in contact with the medium R, the medium R is electrically grounded, and an electric circuit in which the potential of the electrode EL1 of the magnetic head is higher than the ground (ground potential) is formed. Electrons flow from R into the soft magnetic layer A. That is, spin-polarized electrons corresponding to the recording magnetization of the recording layer RL flow into the soft magnetic layer A. Then, the direction of the magnetization M of the soft magnetic layer A is controlled by the spin-polarized electrons. As a result, when the recording magnetization of the recording layer RL is in the same direction as the magnetization fixed layer C, the conductance is Cp (small resistance), and when the recording magnetization is in the opposite direction, the conductance is Cap (large resistance).
[0052]
Here, there are two forces that change the direction of the magnetization M of the soft magnetic layer A, namely, torque due to spin-polarized electrons flowing from the recording layer RL and torque due to the signal magnetic field recorded in the recording layer RL. . Regarding the signal magnetic field, there is a possibility that noise (so-called “side reading” or “cross talk”) due to a leak signal from a bit other than the recording bit may enter.
[0053]
On the other hand, in the case of reading using spin-polarized electrons, the coercive force Hc of the soft magnetic layer A is appropriately increased to prevent side reading of the signal magnetic field and to record only the recording bits that are in electrical contact. The signal can be read. As described above, if the magnetization M of the soft magnetic layer A is rotated by the torque generated by the spin-polarized electrons, it is easy to read the signal magnetic field of only the recording bit that is in contact, and the magnetic flux is detected. Compared with a signal reproducing method, the method is more resistant to external disturbances, has better resolution, and does not require a shield in the track width direction or the track length direction.
[0054]
Here, it is desirable that the opening diameter of the minute hole NH is approximately 20 nm or less. In addition, the opening shape of the minute hole NH can take various shapes such as a conical shape, a cylindrical shape, a spherical shape, a polygonal pyramid shape, and a polygonal column shape. Further, the number of the minute holes NH may be one or plural.
[0055]
Next, each element constituting the recording or reproducing magnetic head of the present invention will be described in detail.
[0056]
First, iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), or iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni) are used as materials for the magnetization fixed layers C, C1, and C2 and the soft magnetic layer A. (Ni), an alloy containing at least one element selected from the group consisting of manganese (Mn) and chromium (Cr), a NiFe alloy called "Permalloy", a CoNbZr alloy, a FeTaC alloy, a CoTaZr alloy , FeAlSi-based alloys, soft magnetic materials such as FeB-based alloys, CoFeB-based alloys, Heusler alloys, magnetic semiconductors, CrO 2 , Fe 3 O 4 , La 1-X Sr X MnO 3 Any of the half metal magnetic oxides (or half metal magnetic nitrides) can be used.
[0057]
Here, the “magnetic semiconductor” includes at least one of iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), and manganese (Mn), and a compound semiconductor or an oxide semiconductor. For example, (Ga, Cr) N, (Ga, Mn) N, MnAs, CrAs, (Ga, Cr) As, ZnO: Fe, (Mg, Fe) O And the like.
[0058]
In the present invention, the material of the magnetization fixed layers C, C1, C2, and the soft magnetic layer A may be appropriately selected from those having magnetic characteristics according to the intended use.
[0059]
Further, as a material used for these magnetic layers, a continuous magnetic material may be used, or a composite structure in which fine particles made of a magnetic material are deposited or formed in a non-magnetic matrix may be used. As such a composite structure, for example, a structure called “granular magnetic material” can be given.
[0060]
Further, as a material of the soft magnetic layer A, a two-layer structure of [(Co or CoFe alloy) / (NiFe or NiFeCo or Ni)] or [(Co or CoFe alloy) / (NiFe or A permalloy alloy of NiFeCo or a laminate having a three-layer structure of Ni) / (Co or CoFe alloy) can also be used.
[0061]
On the other hand, the materials of the intermediate layers B, B1, and B2 include copper (Cu), gold (Au), silver (Ag), ruthenium (Ru), and alloys containing at least one of these, and aluminum (Al). ), An oxide or a nitride containing at least one element selected from the group consisting of titanium (Ti), tantalum (Ta), cobalt (Co), nickel (Ni), silicon (Si) and iron (Fe). And an insulator made of fluoride. Further, a different element such as oxygen may be added to these intermediate layers. Furthermore, in the case of an insulating layer, a pinhole may be formed, into which the magnetic layer may enter.
[0062]
On the other hand, in the present invention, the magnetizations of the magnetization fixed layers C, C1, and C2 can be fixed by an antiferromagnetic material. The material of the antiferromagnetic material that can be used in this case is iron manganese (FeMn), platinum manganese (PtMn), palladium manganese (PdMn), palladium platinum manganese (PdPtMn), iridium manganese (IrMn), platinum iridium It is desirable to use manganese (PtIrMn) or the like. In addition, as the intermediate layer when fixing using interlayer bonding, copper (Cu), gold (Au), silver (Ag), ruthenium (Ru), or an alloy containing at least one of these is preferable.
[0063]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0064]
(First embodiment)
FIG. 6 is a sectional view showing a main part of a recording magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
That is, the magnetic head of this embodiment has a structure in which the electrode EL1, the intermediate layer B1, the soft magnetic layer A, the intermediate layer B2, the hard magnetic layer C, the electrode EL2, and the return yoke RY are stacked in this order. On the back side of the surface facing the recording medium R, a back yoke BY is provided via an insulating layer IL.
[0065]
The mechanism of the reversal of the magnetization M of the soft magnetic layer A in the present embodiment is as described above with reference to FIG. That is, by passing a recording signal current RS in a predetermined direction between the electrode EL1 and the return yoke RY, the magnetization M of the soft magnetic layer A is appropriately reversed, and information can be written on the recording medium R by the magnetic field. it can.
[0066]
As the recording medium R, for example, as shown in the figure, a recording medium in which a magnetic recording layer RL is provided on a backing layer BL made of a soft magnetic substance can be used. In this case, the “write magnetic pole” of the magnetic head, that is, the recording magnetic field emitted from the soft magnetic layer A flows from the backing layer BL to the soft magnetic layer A via the return yoke RY and the back yoke BY, and returns to the closed magnetic circuit. Is advantageous in that it can be formed. Hereinafter, the configuration of the magnetic head of the present embodiment will be described in more detail with reference to the manufacturing steps.
[0067]
The return yoke RY of the magnetic head shown in FIG. 6 can also be used, for example, as a magnetic shield of a reproducing head (not shown) provided adjacent to the magnetic head. Then, in this case, the magnetic head of FIG. 6 can be formed on the return yoke RY after the formation of the reproducing head (not shown).
[0068]
That is, first, an electrode EL2 (thickness: 30 nm) made of molybdenum / tungsten (MoW) is formed on the return yoke RY. Next, a chromium (Cr) layer (film thickness: 5 nm) is formed as a base film of the hard magnetic layer C, and a cobalt platinum (CoPt) having a saturation magnetic flux density of 1 T (tesla) is formed thereon as the hard magnetic layer C. ) An alloy layer (thickness: 30 nm) is formed. This CoPt layer can be formed under the condition that the coercive force Hc is 1.5 KOe (kilo Oersted).
[0069]
Further, a copper (Cu) layer (thickness: 5 nm) is formed as the intermediate layer B2, and an iron-cobalt-nickel (FeCoNi) alloy layer having a saturation magnetic flux density of 2.3T is formed thereon as the soft magnetic layer A to a thickness of 10 nm. It forms so that it may become. Next, a copper (Cu) layer having a thickness of 15 nm is formed as the intermediate layer B1, and thereafter, patterning is performed in the track width direction.
[0070]
In patterning, an electron beam (EB) resist is patterned to a predetermined track width (for example, 50 nm), etched to the surface of the electrode EL2 by ion milling, and the MoW electrode EL2 is subjected to RIE (Reactive Ion) using a Freon-based gas.
Etching).
[0071]
Next, SiO2 is embedded so as to bury the etched portion (for example, the depth is about 95 nm). 2 A film is formed, and the EB resist is lifted off. This allows the definition of the track width and the SiO 2 The periphery of the track can be flattened by the insulating film.
[0072]
Next, in order to perform patterning on the back yoke side, a photoresist is formed with a width of about 3 μm as a mask. Then, similarly to the track width processing, etching is performed up to the electrode EL2 by using ion milling and RIE. Then, SiO 2 is used as the insulating layer IL. 2 A film (thickness: 5 nm) is deposited, and a nickel iron (NiFe) alloy film (thickness: 90 nm) is deposited as a back yoke BY. 2 A film (thickness: 25 nm) is formed and lifted off. In this manner, the back side can be buried with the insulating layer IL and the back yoke BY to be flattened. The back yoke BY is insulated from the hard magnetic layer C and the soft magnetic layer A by the insulating layer IL.
[0073]
Thereafter, a MoW alloy layer (film thickness 0.2 μm) is formed as the electrode EL1 and processed into an electrode shape. Thereafter, the hard magnetic layer C and the soft magnetic layer A appear on the ABS by performing a cutting and polishing process for forming a medium running surface (air bearing surface: ABS) like a normal head. Is completed.
[0074]
The magnetic head thus formed can appropriately generate the write magnetic field by inverting the current as described above with reference to FIGS. That is, by passing an electron current from the electrode EL1 toward the soft magnetic layer A via the hard magnetic layer C, spin-polarized electrons from the hard magnetic layer C flow into the soft magnetic layer A, The direction of the magnetization M of the magnetic layer A is the same as the direction of the magnetization M1 of the hard magnetic layer C.
[0075]
On the other hand, when an electron current flows from the electrode EL2 toward the electrode EL1, among the spin-polarized electrons incident on the interface of the hard magnetic layer C, those having a spin opposite to that of the hard magnetic layer C are The light is reflected and flows into the soft magnetic layer A. As a result, the magnetization M of the soft magnetic layer A faces in the opposite direction to the magnetization M1 of the hard magnetic layer C. That is, when the magnetization directions of the soft magnetic layer A and the hard magnetic layer C are opposite to each other, the magnetization reversal of the soft magnetic layer A does not occur, and when both directions are the same, the magnetization reversal occurs.
[0076]
Thus, by controlling the spin polarization direction of the electrons flowing into the soft magnetic layer A, the magnetization direction of the soft magnetic layer A having a high saturation magnetic flux density can be controlled. The soft magnetic layer A functions as a "recording magnetic pole" or a "writing magnetic pole" of the magnetic head.
[0077]
On the other hand, as the recording medium R, as shown, a perpendicular recording medium having a soft magnetic underlayer BL and a perpendicular magnetic recording layer RL can be used. The recording head of this embodiment can be caused to fly over the recording medium R at a flying height of 2 nm, for example. By using the recording medium provided with the soft magnetic backing layer BL, recording can be performed on the medium by the magnetic flux from the soft magnetic layer A having a high saturation magnetic flux density of 2.3 T, which is the recording magnetic pole of the magnetic head. . The coercive force Hc of the recording medium may be set so that recording is possible with the magnetic flux from the soft magnetic layer A and is not recorded with the magnetic flux from the hard magnetic layer C having a low saturation magnetic flux density.
[0078]
The recording magnetic flux emitted from the recording magnetic pole (soft magnetic layer A) records magnetization information on the recording layer RL of the recording medium, passes through the soft magnetic backing layer BL, is sucked up by the return yoke RY, and passes through the back yoke BY. Return to the recording pole.
[0079]
Here, in order to prevent writing other than when writing to the recording medium R, the magnetization M of the soft magnetic layer A is substantially perpendicular to the magnetization M1 of the hard magnetic layer C in a state where no current is flowing. A magnetic bias may be applied such that
[0080]
However, when a bias is applied to the soft magnetic layer A for stabilizing the magnetic domain, the torque required for the magnetization rotation increases. Therefore, it is necessary to increase the amount of current of the polarized electrons accordingly. In particular, when the magnetization of the soft magnetic layer A is rotated in the direction opposite to that of the magnetization fixed layer (the direction in which electrons flow from the soft magnetic layer A to the magnetization fixed layer), the electron reflection probability and the spin polarization rate in the magnetization fixed layer. Because of the problem described above, more electron current is required than in the case of magnetization rotation in the direction of the magnetization fixed layer.
[0081]
On the other hand, if the structure described above with reference to FIGS. 3 and 4 is adopted, the write current can be reduced.
[0082]
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a magnetic head capable of reducing a write current. That is, the hard magnetic layers C1 and C2 are provided on both sides of the soft magnetic layer A via the intermediate layers B1 and B2, respectively. By setting the directions of the magnetizations M1 and M2 to be opposite to each other, the write current can be reduced as described above with reference to FIGS.
[0083]
Hereinafter, the magnetic head of this specific example will be described with reference to its manufacturing process.
[0084]
First, a read head (not shown) is formed, and a MoW layer (thickness: 30 nm) is formed as an electrode EL2 on the return yoke RY also serving as a magnetic shield.
[0085]
Next, a Cr layer (thickness: 5 nm) serving as a base film of the hard magnetic layer C2 is formed, and a CoPt alloy (thickness: 30 nm) having a saturation magnetic flux density of 1 T is formed thereon as the hard magnetic layer C2. This CoPt can be formed, for example, under the condition that the coercive force Hc is 1.5 KOe. Further, a copper (Cu) layer (thickness: 5 nm) is formed as the intermediate layer B2, and an FeCoNi alloy layer having a saturation magnetic flux density of 2.3 T is formed thereon as the soft magnetic layer A to a thickness of 10 nm. Further, a Co layer (thickness: 30 nm) having a saturation magnetic flux density of 1T is formed as the hard magnetic layer C1. The coercive force Hc of the hard magnetic layer C1 can be formed, for example, under the condition of 1 KOe.
[0086]
At this stage, the hard magnetic layer C1 is magnetized in the direction of the medium running surface (ABS) with a magnetic field of 2 KOe, and a magnetic field of 1.2 KOe is applied in a direction opposite to that of the ABS. Magnetize. Thus, the magnetization directions of the hard magnetic layers C1 and C2 can be made opposite to each other.
[0087]
Next, patterning in the track width direction is performed by the same steps as those described above with respect to the magnetic head shown in FIG. 6, and further, an insulating layer IL and a back yoke BY are formed.
[0088]
Thereafter, a MoW alloy layer (film thickness 0.2 μm) is formed as the electrode EL1 and processed into an electrode shape. Further, by performing a cutting and polishing process for forming a medium running surface, the hard magnetic material layers C1 and C2 and the soft magnetic material layer A magnetized in opposite directions appear on the ABS.
[0089]
As described above with reference to FIGS. 3 and 4, the magnetic head thus formed can reverse the recording magnetic field by the spin-polarized current. That is, by flowing an electron current from the electrode EL1 to the electrode EL2, the magnetization M of the soft magnetic layer A is in the same direction as the magnetization M1 of the hard magnetic layer C1. On the other hand, when an electron current flows from the electrode EL2 to the electrode EL1, the magnetization M of the soft magnetic layer A is directed to the direction of the magnetization M2 of the hard magnetic layer C2.
[0090]
At this time, among the spin-polarized electrons passing through the soft magnetic layer A, the electrons reflected at the interface of the hard magnetic layer again act on the soft magnetic layer A as described above with reference to FIG. The write effect is doubled, and the magnetization reversal of the soft magnetic layer A becomes possible with a small write current.
[0091]
On the other hand, in the present invention, instead of the hard magnetic material layer, a soft magnetic material layer magnetically fixed by an antiferromagnetic material layer can be used as the magnetization fixed layer.
[0092]
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating a magnetic head fixed by magnetization with an antiferromagnetic layer. In this figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0093]
In the case of the magnetic head of this specific example, the magnetization fixed layers C1 and C2 are each formed of a soft magnetic material. The magnetizations M1 and M2 are fixed by the antiferromagnetic layers AF1 and AF2 provided adjacent to these. Hereinafter, the structure of the magnetic head will be described with reference to its manufacturing process.
[0094]
First, an electrode EL2 (thickness: 30 nm) made of MoW is formed on a return yoke RY also serving as a magnetic shield of a reproducing head (not shown). Next, a platinum manganese (PtMn) alloy layer (thickness: 15 nm) is formed as the antiferromagnetic layer AF2, and NiFe having a saturation magnetization Bs of about 1T is formed thereon as a soft magnetic material constituting the magnetization fixed layer C2. An alloy layer is formed to a thickness of 10 nm. Further, a copper (Cu) layer (thickness: 5 nm) is formed as the intermediate layer B2, and a FeCoNi alloy layer having a saturation magnetic flux density of 2.3 T is formed thereon as the soft magnetic layer A to a thickness of 10 nm.
[0095]
Next, a Cu layer (thickness: 5 nm) is formed as the intermediate layer B1, and a 10 nm thick NiFe alloy layer having a saturation magnetization Bs of about 1 T is formed as a soft magnetic material constituting the pinned layer C1, and iridium is further formed thereon. An antiferromagnetic layer AF1 (thickness: 10 nm) made of a manganese (IrMn) alloy is formed.
[0096]
At this time, film formation was performed while applying a magnetic field in the direction in which the ABS (medium facing surface) was formed. That is, the heat treatment was performed at 270 ° C. for 10 hours while applying a magnetic field of 10 KOe in the opposite direction to the ABS. Thereby, the magnetization M2 of the magnetization fixed layer C2 made of a soft magnetic material adjacent to the PtMn alloy layer constituting the antiferromagnetic layer AF2 is fixed in the opposite direction to the ABS.
[0097]
Next, heat treatment was performed at 200 ° C. for 1 hour while applying a magnetic field of 10 KOe in the ABS direction. As a result, the magnetization M1 of the magnetization fixed layer C1 made of a soft magnetic material adjacent to the IrMn alloy layer constituting the antiferromagnetic layer AF1 is fixed in the ABS direction.
[0098]
By giving such a magnetization arrangement, when electrons flow from the magnetization pinned layer C1 which is magnetization-fixed in the ABS direction to the soft magnetic layer A which is a recording magnetic pole, the magnetization M of the soft magnetic layer A is oriented in the ABS direction. Conversely, when electrons flow into the soft magnetic layer A from the pinned layer C2, which is pinned in the opposite direction to the ABS, the magnetization M of the soft magnetic layer A is directed in the opposite direction to the ABS. .
[0099]
In this manner, the magnetization can be fixed by combining the antiferromagnetic layer and the thin soft magnetic layer instead of the hard magnetic substance. Further, only one of the pair of magnetization fixed layers C1 and C2 may be formed of a hard magnetic material.
[0100]
The magnetic head shown in FIGS. 6 to 8 has a structure in which the portion is buried with an insulating layer after processing in the track width direction. When a bias layer is buried in the portion buried with the insulating layer and the magnetization M of the soft magnetic layer A is magnetically biased in a direction parallel to the medium surface, a smooth and noise-free magnetization rotation can be obtained.
[0101]
9 to 12 are schematic cross-sectional views showing a magnetic head provided with such a bias layer. That is, these drawings are cross-sectional views as viewed from the medium facing surface.
[0102]
The magnetic head shown in FIGS. 9 to 12 has a structure in which the magnetization fixed layers C1 and C2 are fixed by the antiferromagnetic layers AF1 and AF2. Then, after processing the track width up to the electrode EL1, the soft magnetic material layer A is subjected to an orthogonal bias. 2 An insulating layer IL of cobalt, a magnetic bias layer HM of cobalt platinum (CoPt), and SiO 2 Can be formed by stacking insulating layers IL made of.
[0103]
The magnetization M of the soft magnetic layer A is biased in a direction substantially parallel to the medium facing surface by the bias magnetic field MB from the magnetic bias layer HM. In this manner, when the recording current is applied to reverse the magnetization M of the soft magnetic layer A to the magnetization direction of the magnetization fixed layer C1 or C2, the rotation amount of the magnetization is reduced to about 90 degrees, and the magnetization rotation is smooth. And also reduces magnetic noise. Further, it is possible to prevent the erasure of the medium information due to the magnetization of the soft magnetic layer A being oriented in the medium direction in the non-energized state.
[0104]
In the magnetic head shown in FIG. 9, after the track width processing has been performed up to the electrode EL1, 2 Insulating layer IL (thickness: 7 nm), CoPt magnetic bias layer HM (thickness: 80 nm), SiO 2 An insulating layer IL (film thickness: 20 nm) is formed, and finally an electrode EL2 is formed. The reason why the magnetic bias layer HM is covered with the insulating layer IL is to prevent the recording current from leaking to the magnetic bias layer HM and lowering the efficiency. By using a high-resistance hard magnetic material such as gamma hematite instead of CoPt as the material of the magnetic bias layer HM, the insulating layer IL can be omitted.
[0105]
The magnetic head shown in FIG. 10 has a structure in which track width processing is stopped at the intermediate layer B1. By doing so, the depth of the track width processing can be reduced, and as a result, errors in the track width due to the track width processing can be reduced. In addition, since the length of the minute region to be energized becomes short, heat generation is reduced, and as a result, a larger current is applied to cause reliable magnetization rotation of the soft magnetic layer A, and reliability associated with heat generation is reduced. Drop can be prevented. In FIG. 10, the entire intermediate layer B1 is processed, but the same effect can be obtained by processing the intermediate layer B1 halfway.
[0106]
In the case of the magnetic head shown in FIG. 11, the portion processed to the track width is limited to the intermediate layer B1, the soft magnetic layer A, and the intermediate layer B2. In this way, since the heat generation region can be limited to the portion of the soft magnetic layer A, the heat generation is reduced. As a result, a larger current is applied to cause the magnetization rotation of the soft magnetic layer A to occur reliably, Can be prevented from deteriorating in reliability.
[0107]
In this case, after the film is formed up to the intermediate layer B2, the track width is processed and the magnetic bias layer HM is formed, and the magnetization fixed layer C2 and the antiferromagnetic layer AF2 made of a soft magnetic material are formed again. it can.
[0108]
In the magnetic head shown in FIG. 12, after the film is formed up to the soft magnetic layer A, the track width is processed and the magnetic bias layer HM is formed, and then the intermediate layer B2 and the magnetization fixed layer C2 made of the soft magnetic material are formed. And an antiferromagnetic layer AF2. As described above, when the pair of magnetic bias layers HM is raised upward and the intermediate layer B2 is buried between them, the buried width (TW2) of the magnetization pinned layer C2 (soft magnetic material) to be buried next becomes the track width processing. Becomes smaller than the width (TW1) of the soft magnetic layer A. In this way, by reducing the width of one magnetization pinned layer C2, the current-carrying region in the soft magnetic layer A can be limited. For this reason, the substantial width of the magnetic pole can be made smaller than the track width processing size using lithography, and higher-density magnetic recording becomes possible.
[0109]
(Second embodiment)
FIG. 13 is a plan view of a recording magnetic head according to a second embodiment of the present invention as viewed from the medium facing surface. 14 is a sectional view taken along line AA of FIG. 13, and FIG. 15 is a sectional view taken along line BB of FIG. Also in these drawings, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 12 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted. Here, the “depth direction” means a direction perpendicular to the medium facing surface ABS.
[0110]
As can be seen from FIG. 13, in the magnetic head of this embodiment, the front end of the soft magnetic layer A acting as a recording magnetic pole is exposed on the medium facing surface, and the periphery is covered with the insulating layer IL.
[0111]
On the other hand, as can be seen from FIGS. 14 and 15, magnetization fixed layers C1 and C2 are provided above and below the soft magnetic layer A via intermediate layers B1 and M2. These magnetization fixed layers C1 and C2 are made of a hard magnetic material, and their magnetizations are fixed in antiparallel directions to each other.
[0112]
When an electron current is passed through the magnetic head from the electrode EL1 to the electrode EL2, the magnetization of the soft magnetic layer A is directed to the direction of the magnetization of the magnetization fixed layer C1. On the other hand, when an electron current flows from the electrode EL2 to the electrode EL1, the magnetization of the soft magnetic layer A is directed to the direction of the magnetization of the magnetization fixed layer C2.
[0113]
Hereinafter, the magnetic head of this embodiment will be described in more detail with reference to the manufacturing process.
[0114]
First, an alumina insulating layer (not shown) is formed to a thickness of about 0.2 μm on an upper shield (not shown) of a read head (not shown), and an electrode EL2 (0.1 μm thick) made of a MoW alloy is formed. ) Is formed. The MoW layer is etched into an electrode pattern using a photoresist. That is, the surface of the alumina film is etched by RIE using a Freon-based gas, alumina is newly buried around the surface by 0.1 μm, and the resist is lifted off for flattening.
[0115]
Next, a Cr layer (thickness: 5 nm) serving as a base of the magnetization fixed layer C2 is formed, and a CoPt alloy (thickness: 30 nm) having a saturation magnetic flux density of 1 T is formed thereon as a hard magnetic material constituting the magnetization fixed layer C2. Form. Here, the CoPt can be formed under the condition that the coercive force Hc is 1.5 KOe. Further, a Cu layer (thickness: 5 nm) is formed as the intermediate layer B2. Here, the magnetization fixed layer C2 is magnetized in a direction opposite to the ABS by a magnetic field of 2KOe.
[0116]
After forming the laminated film up to this point, patterning is performed with a photoresist having a width and a length of 1 μm each. This is etched by ion milling to Cu of the intermediate layer B2, CoPt of the magnetization fixed layer C2 (set to Bs-1T, Hc-1.5KOe) and Cr of the base, and MoW thereunder is replaced with Freon-based gas. The surface of the alumina film is etched by the used RIE. Thereafter, an alumina film is formed to a thickness of about 40 nm, and the photoresist is lifted off to form a flat surface surrounded by an alumina insulating film around the metal laminated film of 1 micron square.
[0117]
Next, an FeCoNi alloy layer (thickness: 10 nm: Bs to 2.3T) is formed as the soft magnetic layer A serving as the recording magnetic pole. This alloy layer is patterned by EB lithography so as to have a width of 40 nm and a length of 1.5 μm, and to be arranged at a central position of a metal laminated film (1 μm square) below in a length direction of 0.25 μm. I do.
[0118]
Next, the FeCoNi alloy layer (soft magnetic layer A) is etched using ion milling. Thereafter, an alumina layer (film thickness: 10 nm) is formed, and the resist is lifted off. By this step, the soft magnetic layer A (recording magnetic pole) made of a FeCoNi alloy of 40 nm × 1.5 μm was placed in electrical contact with the intermediate layer B2, and the periphery thereof was flattened with an alumina insulating film. Become.
[0119]
Next, a Cu layer (thickness: 5 nm) is formed as the intermediate layer B1, and a Co layer (thickness: 30 nm) having a saturation magnetic flux density of 1T is formed thereon as a hard magnetic material constituting the magnetization fixed layer C1. The coercive force Hc of the magnetization fixed layer C1 can be formed under the condition of 1 KOe. At this point, a magnetic field of 1.2 KOe is applied in the ABS direction to magnetize the pinned layer C1, and the magnetization directions of the pinned layers C1 and C2 are applied in opposite directions.
[0120]
Next, a 1 μm square photoresist mask is formed, and the intermediate layer B1 and the magnetization fixed layer C1 are etched by ion milling. Further, an alumina film having a thickness of 35 nm is formed, lifted off, and flattened. Then, a MoW alloy layer (thickness: 0.1 μm) is formed thereon as an electrode EL1, and is patterned into an electrode shape by RIE using a Freon-based gas.
[0121]
An ABS is formed by cutting and polishing the laminate thus formed at a predetermined location. At this time, as shown in FIG. 13, only the recording magnetic pole (soft magnetic layer A) appears on the ABS with a track width of 40 nm and a thickness of 10 nm.
[0122]
Through the above processing process, the electrodes EL1 and EL2 are electrically connected, and a recording head in which only the recording magnetic pole appears on the ABS is formed. With such a structure, writing due to the flow of the electron current from the medium other than the recording magnetic pole (soft magnetic layer A) to the medium and writing to the medium due to the magnetic field from the magnetization fixed layers (C1, C2) are prevented. be able to.
[0123]
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view illustrating a state in which writing is performed on the recording medium R. In accordance with the direction of the current flowing between the electrodes EL1 and EL2, the magnetization M of the soft magnetic layer A is set to one of the magnetizations M1 and M2 of the magnetization fixed layers C1 and C2. As described above, by controlling the inflow direction of electrons flowing into the soft magnetic layer A, the direction of the magnetization M of the soft magnetic layer A having a hard saturation magnetic flux density can be controlled. Then, a recording bit can be formed on the magnetic recording layer RL on the recording medium R by the magnetization M.
[0124]
Further, as illustrated in FIG. 17, only one layer of the magnetization fixed layer C may be provided. Also in this case, as described above with reference to FIGS. 1 and 2, the direction of the magnetization M of the soft magnetic layer A can be controlled by the direction of current flow.
[0125]
Also in this embodiment, as the magnetization fixed layers C1 and C2, instead of the hard magnetic material, a soft magnetic material magnetization-fixed by an antiferromagnetic material can be used.
[0126]
FIG. 18 and FIG. 19 are schematic cross-sectional views showing a magnetic head magnetized and fixed by an antiferromagnetic material. That is, these figures are cross-sectional views corresponding to FIGS. 14 and 15, respectively. The horizontal direction in FIG. 18 corresponds to the depth direction (the direction perpendicular to the medium facing surface ABS), and the horizontal direction in FIG. 19 corresponds to the width direction of the recording track.
The arrow TW in FIG. 18 corresponds to the width direction of the recording track.
[0127]
As shown in these figures, the magnetization fixed layers C1 and C2 are formed of a soft magnetic material, and magnetization is fixed by the adjacent antiferromagnetic layers AF1 and AF2. Here, the antiferromagnetic material layer AF1 shown in FIG. 19 is magnetized in the front direction of the drawing, and the antiferromagnetic material layer AF2 is magnetized in the depth direction of the drawing.
[0128]
Magnetic bias layers HM for biasing the magnetization M of the soft magnetic layer A in a direction orthogonal to the magnetization directions of the magnetization fixed layers C1 and C2 are provided on both sides of the soft magnetic layer A. . The magnetic bias layer HM can be formed of a high-resistance hard magnetic material such as gamma hematite.
[0129]
As shown in FIG. 19, by patterning the soft magnetic layer A in the track width direction, the recording current flows intensively to the soft magnetic layer A in this portion, so that heat generation can be minimized. . Further, since only the recording magnetic pole (soft magnetic layer A) appears on the medium running surface, it is possible to prevent current from leaking from the magnetization fixed layer or the like to the recording medium. Further, since the orthogonal bias is applied to the soft magnetic layer A by the magnetic bias layer HM having a high electric resistance, the magnetization rotation becomes smooth, and recording other than at the time of writing can be prevented.
[0130]
Here, returning to FIGS. 16 and 17 again, as the recording medium R, a perpendicular recording medium having a perpendicular recording layer RL in which a conductive backing layer BL is provided on the back surface side can be used. The recording head may be run on the medium while being separated by a predetermined flying height, or may be run while being substantially in contact with the recording head.
[0131]
As described above, the electrons flowing from the electrodes EL1 or EL2 determine the direction of the magnetization M of the soft magnetic layer A according to the flowing direction. Further, when the recording head is run in a contact state, the soft magnetic layer A (recording magnetic pole) and the medium R are in electrical contact with each other, so that the electron spin-polarized in the magnetization M direction of the soft magnetic layer A. Flows into the recording layer RL and flows out into the conductive backing layer BL. Due to the spin-polarized electrons, the recording layer RL of the recording medium R aligns spins in that direction, and as a result, magnetization is recorded in the same direction as the soft magnetic layer A. In other words, in the case of contact running, the direction of the magnetization M of the soft magnetic layer A is controlled by passing a current from the electrode EL1 or EL2, and the spin-polarized electrons are passed from the soft magnetic layer A to the medium R to cause the medium to rotate. Information can be more efficiently written to the recording layer RL.
[0132]
When writing magnetically, it is desirable to use an FeCoNi alloy having a saturation magnetization Bs of about 2.3 T (tesla) as the soft magnetic layer A. However, when spin-polarized electrons are caused to flow through a recording medium by contact traveling, writing by spin transfer from spin-polarized electrons can also be used. Therefore, the material of the soft magnetic layer A is not limited to a high Bs material, but may be an FeNi alloy or the like from which soft magnetism can be easily obtained. The use of a material from which soft magnetism can be easily obtained can reduce the reversal current of the soft magnetic layer A and reduce heat generation.
[0133]
Note that, as described above with reference to FIG. 6, even when the soft under layer BL is provided on the recording medium R, the same effect can be obtained if the conductivity of the under layer can be ensured.
[0134]
In the case of recording with spin-polarized electrons flowing from the soft magnetic layer A to the medium R by contact traveling, the return yoke RY and the back yoke BY as illustrated in FIG. 6 are not essentially required. This simplifies the structure of the magnetic head, and facilitates the formation of finer patterns such as track width. In addition, the manufacturing yield is increased, and there is a cost advantage.
[0135]
(Third embodiment)
Next, as a third embodiment of the present invention, a magnetic head that performs reproduction by using a spin-polarized electron current will be described.
[0136]
FIG. 20 is a schematic sectional view showing a magnetic head according to the third embodiment of the present invention. Also in this figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 19 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
[0137]
In the case of the magnetic head of the present embodiment, an insulating layer IL is provided between the magnetization fixed layer C and the soft magnetic layer A, and the magnetization fixed layer C and the soft magnetic layer are formed by the minute holes NH formed in the insulating layer IL. It is in contact with the body layer A. Although only one minute hole NH is shown in FIG. 20, the present invention is not limited to this, and a plurality of minute holes NH may be provided. The magnetization fixed layer C can be formed of, for example, a hard magnetic material.
[0138]
In the case of the reproducing magnetic head, as described above with reference to FIG. 5, the magnetization of the recording bit can be read by the change in the current conductance through the minute hole NH.
[0139]
When the magnetic head is driven to contact the medium R, the medium R is electrically grounded, and an electric circuit in which the potential of the electrode EL1 of the magnetic head is higher than the ground (ground potential) is formed. Electrons flow from R into the soft magnetic layer A. That is, spin-polarized electrons corresponding to the recording magnetization of the recording layer RL flow into the soft magnetic layer A. Then, the direction of the magnetization M of the soft magnetic layer A is controlled by the spin-polarized electrons. As a result, when the recording magnetization of the recording layer RL is in the same direction as the magnetization fixed layer C, the conductance is Cp (small resistance), and when the recording magnetization is in the opposite direction, the conductance is Cap (large resistance).
[0140]
In the case of reading using spin-polarized electrons, it is possible to prevent a signal magnetic field from side-reading by appropriately increasing the coercive force Hc of the soft magnetic layer A, and to read a recording signal of only recording bits in electrical contact. it can. As described above, if the magnetization M of the soft magnetic layer A is rotated by the torque generated by the spin-polarized electrons, it is easy to read the signal magnetic field of only the recording bit that is in contact, and the magnetic flux is detected. Compared with a signal reproducing method, the method is more resistant to external disturbances, has better resolution, and does not require a shield in the track width direction or the track length direction.
[0141]
Next, the manufacturing process of the magnetic head of this embodiment will be described.
[0142]
First, an alumina insulating layer (thickness: about 0.2 μm) is formed on a substrate (not shown) (not shown). Next, an FeNi alloy layer (thickness: 5 nm) serving as a current collector is formed as the soft magnetic layer A. Furthermore, on top of that, SiO 2 A layer (thickness: 5 nm) is formed as an insulating layer IL. Next, patterning is performed to a width of 40 nm and a length of 1.5 μm by EB lithography. Next, using the resist mask by ion milling, 2 The layer and the FeNi alloy layer (soft magnetic layer A) are etched. Thereafter, an alumina layer (film thickness: 10 nm) is formed, and the resist is lifted off. By this step, a soft magnetic layer A made of a 40 nm × 1.5 μm FeNi alloy and SiO 2 2 Is patterned and flattened.
[0143]
Next, XeF is applied to the surface of the insulating layer IL in a vacuum. 2 Irradiating electron beam (EB) with a diameter of about 5 nm while blowing gas with a nozzle 2 A minute hole NH having a diameter of about 5 nm is formed in the insulating layer IL.
[0144]
Next, a cobalt (Co) layer (thickness: 30 nm) having a saturation magnetic flux density of 1 T is formed as the magnetization fixed layer C. The coercive force Hc of the magnetization fixed layer C was formed under the condition of 1 KOe. At this time, a magnetic field of 1.2 KOe was applied to magnetize the magnetization fixed layer C in the ABS direction.
[0145]
This is cut and polished to form an ABS as described above with reference to the first embodiment. At this time, as described above with respect to the second embodiment, the ABS is formed so that only the soft magnetic layer A serving as a current collector appears with a track width of 40 nm and a thickness of 5 nm. Through the above-described process, the electrode EL1 is electrically connected to the soft magnetic layer A, and a read magnetic head in which only the tip of the soft magnetic layer A serving as a read collector appears is formed on the ABS. You.
[0146]
(Fourth embodiment)
Next, as a fourth embodiment of the present invention, a description will be given of a spin-polarized current detection type magnetic head capable of performing stable reproduction even when the contact state with the recording medium fluctuates.
[0147]
FIG. 21 is a schematic sectional view showing a magnetic head according to a fourth embodiment of the present invention. Also in this figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 20 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0148]
In the magnetic head of this embodiment, the magnetization fixed layers C1 and C2 are provided on both sides of the soft magnetic layer A, and these are in contact with each other by the minute holes NH formed in the insulating layer IL.
[0149]
Also in this magnetic head, the conductance when a current flows from the soft magnetic layer A to the electrode EL1 depends on the relative direction between the magnetization M of the soft magnetic layer A and the magnetization M1 of the magnetization fixed layer C1. In the case of the specific example shown in FIG. 21, if the direction of the magnetization M of the soft magnetic layer A is directed to the ABS direction, the direction becomes parallel to the magnetization M1 of the magnetization fixed layer C1. Accordingly, since there is no domain wall at the interface (the minute hole NH) between the magnetization fixed layer C1 and the soft magnetic layer A, electrons move without being scattered. The conductance at this time is defined as Cp.
[0150]
On the other hand, in this case, since the magnetization M of the soft magnetic material layer A and the magnetization M2 of the magnetization fixed layer C2 are in opposite directions, the contact portion is narrowed at the interface by the minute hole NH, so that it is sharp. Domain walls exist. For this reason, the electrons are scattered by the domain wall, and the conductance Cap decreases. As a result, when the conductances on both sides are compared, Cp> Cap.
[0151]
When the magnetic head is brought into contact with the recording medium R in a state where the recording medium R is electrically grounded and the potentials of the electrodes EL1 and EL2 are higher than the ground potential, a spin bias corresponding to the magnetization direction of the recording layer RL is obtained. Polar electrons flow from the medium into the soft magnetic layer A, and determine the magnetization M of the soft magnetic layer A. Further, the electrons that have flowed into the soft magnetic layer A are diverted to the electrodes EL1 and EL2 according to the above-described conductance. In this case, the direction of magnetization of the soft magnetic layer A can be determined by examining the two conductance ratios of the electrodes EL1 and EL2. For this reason, the influence of the contact resistance between the recording medium R and the soft magnetic layer A can be eliminated, and reproduction with a high S / N can be performed.
[0152]
Next, the manufacturing process of the magnetic head of this embodiment will be described.
[0153]
First, an electrode EL2 (0.1 μm thick) made of a MoW alloy is formed on an alumina insulating layer (thickness: about 0.2 μm) not shown. The MoW layer is etched to the surface of the alumina insulating layer by RIE using a Freon-based gas using a photoresist as a mask to form an electrode pattern.
[0154]
Next, alumina is buried around the electrode EL2 to a thickness of about 0.1 μm, and the resist is lifted off to be flattened. Next, a Cr layer (thickness: 5 nm) serving as a base of the magnetization fixed layer C2 is formed, and a CoPt alloy layer (thickness: 30 nm) having a saturation magnetic flux density of 1T is formed thereon as the magnetization fixed layer C2. This CoPt layer can be formed under the condition that the coercive force Hc is 1.5 KOe.
[0155]
Next, SiO 2 is used as the insulating layer IL2. 2 A layer (5 nm in thickness) is formed. Here, by applying a magnetic field of 2 KOe, the magnetization fixed layer C2 is magnetized in the opposite direction to the ABS. Next, the laminated structure is patterned with a photoresist having a width and a length of 1 μm each. Next, the SiO 2 of the insulating layer IL2 is formed by ion milling. 2 The layer and the CoPt layer (set to Bs-1T, Hc-1.5KOe) of the magnetization fixed layer C2 and the Cr layer of the underlying film are etched. Then, an alumina layer is formed to a thickness of about 40 nm, and the photoresist is lifted off, thereby forming a flat surface surrounded by an alumina insulating layer around the metal laminated film of 1 micron square.
[0156]
Next, while spraying a XeF2 gas with a nozzle on the surface of the insulating layer IL2 in a vacuum, an electron beam (EB) narrowed down to a diameter of about 5 nm is irradiated to form SiO2. 2 A fine hole NH having a diameter of about 5 nm is formed in the insulating layer IL2 made of.
[0157]
Next, an FeNi alloy layer (10 nm in thickness, Hc <1 Oe) serving as the soft magnetic layer A is formed. Further thereon, as the insulating layer IL1, SiO 2 is used. 2 A layer (5 nm in thickness) is formed. Next, patterning is performed by EB lithography so as to have a width of 40 nm and a length of 1.5 μm so as to reach the center position of the metal laminated film (1 μm square) in the length direction by 0.25 μm.
[0158]
Next, the FeNi alloy film (soft magnetic layer A) is etched by ion milling using the resist mask. Thereafter, an alumina layer (film thickness: 10 nm) is formed, and the resist is lifted off. By this step, the periphery of the soft magnetic layer A (current collector) made of the FeNi alloy of 40 nm × 1.5 μm was flattened with the alumina insulating layer.
[0159]
Next, while spraying a XeF2 gas with a nozzle on the surface of the insulating layer IL1 in a vacuum, an electron beam (EB) narrowed to a diameter of about 5 nm is irradiated to SiO2. 2 A minute hole NH having a diameter of about 5 nm is formed in the insulating layer IL1 made of.
[0160]
Next, a cobalt (Co) layer (thickness: 30 nm) having a saturation magnetic flux density of 1 T is formed as the magnetization fixed layer C1. The coercive force Hc of the magnetization fixed layer C1 can be formed, for example, under the condition of 1 KOe. At this time, a magnetic field of 1.2 KOe is applied to magnetize the magnetization fixed layer C1 in the ABS direction so that the magnetization directions of the magnetization fixed layer C1 and the magnetization fixed layer C2 are opposite to each other.
[0161]
Next, a 1 μm square photoresist mask is formed, and the insulating layer IL1, the underlying layer, and the magnetization fixed layer C1 are etched by ion milling. Further, an alumina layer is formed to a thickness of 40 nm, and lift-off is performed for flattening. Further, a MoW alloy layer (thickness: 0.1 μm) is formed thereon as an electrode EL1, and is patterned into an electrode shape by RIE using a Freon-based gas.
[0162]
This is cut and polished to form an ABS as described above with reference to the first embodiment. At this time, as described above with respect to the second embodiment, the ABS is formed so that only the soft magnetic layer A serving as a current collector appears with a track width of 40 nm and a thickness of 10 nm. Through the above-described process, the electrodes EL1 and EL2 are electrically connected, and a read magnetic head in which only the tip of the soft magnetic layer A serving as a read collector is formed on the ABS is formed.
[0163]
(Fifth embodiment)
Next, as a fifth embodiment of the present invention, a recording / reproducing magnetic head in which a recording magnetic head and a reproducing magnetic head are combined will be described.
[0164]
FIG. 22 is a schematic sectional view showing a magnetic head according to a fifth embodiment of the present invention. Also in this figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 21 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
[0165]
The magnetic head of this embodiment can perform recording and reproduction in a state where the magnetic head is floated from the medium R by a predetermined flying height. However, recording and reproduction can be performed in the same manner even when the vehicle runs in contact.
[0166]
First, the recording head operates on the same principle as that described above with reference to FIG. That is, by passing an electron current from the electrode EL1 toward the electrode EL2 through the pinned layer C1 and the minute hole NH, the magnetization M of the soft magnetic layer 3 is in the same direction as the direction of the magnetization M1 of the pinned layer C1. Turn to. On the other hand, when an electron current flows from the electrode EL2 to the electrode EL1 via the magnetization fixed layer C2, the magnetization M of the soft magnetic layer A is directed to the direction of the magnetization M2 of the magnetization fixed C2. As described above, by controlling the spin polarization direction of the electrons flowing into the high Bs soft magnetic material layer A, the direction of the magnetization M of the soft magnetic material layer A serving as the recording magnetic pole is controlled regardless of the presence or absence of the minute holes NH. it can.
[0167]
On the other hand, as for the reproducing head, the resistance value can be reproduced by the current conductance of the portion where the minute hole NH is provided. That is, the magnetization M of the soft magnetic layer A is rotated by the signal magnetic field from the recording layer RL of the medium R. When the direction of the magnetization M of the soft magnetic layer A is parallel to the magnetization pinned layer C1, the minute holes NH show a low resistance, and when the magnetizations (M and M1) on both sides thereof are antiparallel, a high resistance is obtained. Show. That is, since the change in conductance between the magnetization fixed layer C1 and the soft magnetic layer A via the minute holes NH is large, the magnetic head is substantially formed by the parallel / anti-parallel relationship of the magnetization of these two magnetic layers. Is determined.
[0168]
However, the sense current for detecting such a resistance change needs to be kept lower than during recording so that the magnetization M of the soft magnetic layer A is not reversed by the spin injection torque due to the sense current. That is, the recording / reproducing type magnetic head of this embodiment can use the recording operation and the reproducing operation selectively by using a large magnetic current (at the time of recording) and small (at the time of reproduction) while using the same magnetic element structure.
[0169]
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view illustrating a magnetic head according to a modification of the present embodiment. Also in this figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 22 are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted.
[0170]
The magnetic head of this embodiment has a structure in which the recording head described above with reference to FIG. 16 and the reproducing head described above with reference to FIG. 22 are combined.
[0171]
That is, a predetermined recording current flows between the electrodes EL1 and EL2 as the recording head. As described above with reference to FIG. 20, electrons having a predetermined spin polarization flow into the soft magnetic layer A according to the direction of the current, and rotate the magnetization M in the corresponding direction. Further, part of the spin-polarized electrons flows from the soft magnetic layer A into the recording layer RL of the recording medium, and acts on the magnetization of the recording bit. That is, by flowing the spin-polarized electrons to the recording layer RL, recording can be performed with the magnetization directed in a predetermined direction. At this time, a write magnetic field due to the magnetization of the soft magnetic layer A may be used together.
[0172]
On the other hand, the reproducing head operates in the same manner as described above with reference to FIG. That is, since the change in conductance between the magnetization fixed layer C1 and the soft magnetic layer A via the minute holes NH is large, the magnetization is substantially due to the parallel / anti-parallel relationship between the two magnetic layers. The reproduction output of the magnetic head is determined.
[0173]
Note that the same operation as the magnetic head shown in FIG. 20 can be performed as the reproducing head. That is, the soft magnetic layer A receives spin-polarized electrons corresponding to the magnetization from the recording layer RL of the medium R, rotates the magnetization M, and detects a change in conductance through the minute holes NH. The magnetization of the recording bit of the RL can be detected.
[0174]
(Sixth embodiment)
Next, a description will be given of a magnetic recording / reproducing apparatus equipped with the magnetic head described above as a sixth embodiment of the present invention. That is, the above-described magnetic head of the present invention can be incorporated in, for example, a recording / reproducing integrated magnetic head assembly and mounted on a magnetic recording / reproducing apparatus.
[0175]
FIG. 24 is a perspective view of an essential part illustrating a schematic configuration of such a magnetic recording / reproducing apparatus. That is, the magnetic recording / reproducing device 150 of the present invention is a device using a rotary actuator. In the figure, a recording medium disk 200 is mounted on a spindle 152 and is rotated in the direction of arrow A by a motor (not shown) responsive to a control signal from a drive controller (not shown). The magnetic recording / reproducing device 150 of the present invention may include a plurality of media disks 200.
[0176]
A head slider 153 for recording and reproducing information stored in the medium disk 200 is attached to a tip of a thin-film suspension 154. Here, the head slider 153 has, for example, one of the above-described magnetic heads mounted near the tip thereof.
[0177]
When the medium disk 200 rotates, the medium facing surface (ABS) of the head slider 153 is held with a predetermined flying height from the surface of the medium disk 200. Alternatively, a “contact traveling type” in which the slider contacts the medium disk 200 may be used.
[0178]
The suspension 154 is connected to one end of an actuator arm 155 having a bobbin for holding a drive coil (not shown). At the other end of the actuator arm 155, a voice coil motor 156, which is a type of linear motor, is provided. The voice coil motor 156 includes a drive coil (not shown) wound around a bobbin portion of the actuator arm 155, and a magnetic circuit including a permanent magnet and an opposing yoke which are arranged opposite to sandwich the coil.
[0179]
The actuator arm 155 is held by ball bearings (not shown) provided at two positions above and below the spindle 157, and can be rotated and slid by a voice coil motor 156.
[0180]
FIG. 25 is an enlarged perspective view of the magnetic head assembly ahead of the actuator arm 155 viewed from the disk side. That is, the magnetic head assembly 160 has an actuator arm 155 having, for example, a bobbin for holding a drive coil, and the suspension 154 is connected to one end of the actuator arm 155.
A head slider 153 having one of the magnetic heads described above with reference to FIGS. 1 to 23 is attached to the tip of the suspension 154. The suspension 154 has leads 164 for writing and reading signals, and the leads 164 are electrically connected to the respective electrodes of the magnetic head incorporated in the head slider 153. In the figure, reference numeral 165 denotes an electrode pad of the magnetic head assembly 160.
[0181]
According to the present invention, by providing the magnetic head as described above with reference to FIGS. 1 to 23, information is magnetically recorded on the medium disk 200 at a higher recording density than before, or the recorded information is highly recorded. It becomes possible to read reliably with sensitivity.
[0182]
Also in this embodiment, as the magnetization fixed layers C1 and C2, a hard magnetic material may be used, or a soft magnetic material magnetization-fixed by an antiferromagnetic material may be used.
[0183]
The embodiments of the invention have been described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, those skilled in the art can appropriately select specific materials such as a ferromagnetic layer, an insulating layer, an antiferromagnetic layer, a nonmagnetic metal layer, an electrode, and the like, a film thickness, a shape, and a dimension which constitute a magnetic head. By doing so, the present invention can be implemented in the same manner and a similar effect can be obtained, which is included in the scope of the present invention.
[0184]
Further, the magnetic recording / reproducing apparatus using the present invention may be a so-called fixed type having a specific recording medium constantly, or a so-called “removable” type in which the recording medium can be replaced.
[0185]
In addition, all magnetic heads that can be implemented by a person skilled in the art with appropriate design changes based on the magnetic head described above as an embodiment of the present invention also belong to the scope of the present invention.
[0186]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the magnetization of the soft magnetic material layer can be reversed in a predetermined direction by a current direct drive type magnetization reversal mechanism using a spin-polarized current. For this reason, a much faster magnetization reversal becomes possible as compared with a conventional magnetic head using a leakage current magnetic field from a coil. As a result, a high operating frequency required for ultra-high-density magnetic recording can be realized. Furthermore, the size can be significantly reduced as compared with the case where the coil is used, and the track width and the recording bit size can be easily reduced.
[0187]
That is, according to the present invention, a magnetic head having a higher recording density than the conventional one can be provided, and the industrial advantage is great.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view illustrating a basic cross-sectional structure of a main part of a recording magnetic head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a mechanism of magnetization reversal in the magnetic head of FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic view illustrating a basic cross-sectional structure of a main part of a magnetic head according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic sectional view for explaining a mechanism of “magnetization reversal” in the magnetic head shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a reproducing magnetic head according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a main part of a recording magnetic head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic sectional view illustrating a magnetic head capable of reducing a write current.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating a magnetic head fixed by magnetization with an antiferromagnetic layer.
FIG. 9 is a schematic sectional view showing a magnetic head provided with a magnetic bias layer.
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a magnetic head provided with a magnetic bias layer.
FIG. 11 is a schematic sectional view showing a magnetic head provided with a magnetic bias layer.
FIG. 12 is a schematic sectional view showing a magnetic head provided with a magnetic bias layer.
FIG. 13 is a plan view of a recording magnetic head according to a second embodiment of the present invention as viewed from a medium facing surface.
FIG. 14 is a sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 15 is a sectional view taken along line BB of FIG. 13;
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view illustrating a state in which writing is performed on a recording medium R.
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a magnetic head having only one pinned layer C;
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a magnetic head fixed by magnetization with an antiferromagnetic material.
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a magnetic head fixed by magnetization with an antiferromagnetic material.
FIG. 20 is a schematic sectional view showing a magnetic head according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a schematic sectional view illustrating a magnetic head according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a schematic sectional view illustrating a magnetic head according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a schematic sectional view showing a magnetic head according to a modification of the fifth embodiment.
FIG. 24 is a perspective view of an essential part illustrating a schematic configuration of a magnetic recording / reproducing apparatus.
FIG. 25 is an enlarged perspective view of the magnetic head assembly ahead of the actuator arm 155 as viewed from the disk side.
[Explanation of symbols]
150 Magnetic recording / reproducing device
152 spindle
153 Head slider
154 suspension
155 Actuator arm
156 Voice coil motor
157 spindle
160 magnetic head assembly
164 lead wire
200 media disk
A Soft magnetic layer
ABS medium facing surface
AF1, AF2 Antiferromagnetic layer
B, B1, B2 Intermediate layer
BL backing layer
BY back yoke
C, C1, C2 magnetization fixed layer
EL1, EL2 electrodes
I current
IL, IL1, IL2 insulating layer
M, M1, M2 magnetization
HM magnetic bias layer
MB bias magnetic field
NH micro hole
R recording medium
RL magnetic recording layer
RY return yoke

Claims (13)

磁化が第1の方向に実質的に固定された第1の強磁性体層と、
磁化の方向が可変の第2の強磁性体層と、
前記第1の強磁性体層と前記第2の強磁性体層との間に設けられた第1の中間層と、
を備え、
前記第1及び第2の強磁性体層の間で電流を流すことによりスピン偏極した電子を前記第2の強磁性層に作用させて前記第2の強磁性層の磁化の方向を前記電流の向きに応じた方向に決定し、
前記決定された前記第2の強磁性体層の前記磁化により発生する記録磁界によって磁気記録媒体に情報を磁気的に記録可能としたことを特徴とする磁気ヘッド。
A first ferromagnetic layer having a magnetization substantially fixed in a first direction;
A second ferromagnetic layer whose magnetization direction is variable;
A first intermediate layer provided between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer;
With
A current is caused to flow between the first and second ferromagnetic layers to cause spin-polarized electrons to act on the second ferromagnetic layer, thereby changing the direction of magnetization of the second ferromagnetic layer to the current. Determine the direction according to the direction of
A magnetic head, wherein information can be magnetically recorded on a magnetic recording medium by a recording magnetic field generated by the determined magnetization of the second ferromagnetic layer.
磁化が第1の方向に実質的に固定された第1の強磁性体層と、
磁化の方向が可変の第2の強磁性体層と、
前記第1の強磁性体層と前記第2の強磁性体層との間に設けられた第1の中間層と、
を備え、
前記第1及び第2の強磁性体層の間で電流を流すことによりスピン偏極した電子を前記第2の強磁性層に作用させて前記第2の強磁性層の磁化の方向を前記電流の向きに応じた方向に決定し、
前記第2の強磁性体層から磁気記録媒体に前記スピン偏極した電子を流すことにより磁気記録媒体の磁化を決定して情報を記録可能としたことを特徴とする磁気ヘッド。
A first ferromagnetic layer having a magnetization substantially fixed in a first direction;
A second ferromagnetic layer whose magnetization direction is variable;
A first intermediate layer provided between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer;
With
A current is caused to flow between the first and second ferromagnetic layers to cause spin-polarized electrons to act on the second ferromagnetic layer, thereby changing the direction of magnetization of the second ferromagnetic layer to the current. Determine the direction according to the direction of
A magnetic head characterized in that information can be recorded by determining the magnetization of the magnetic recording medium by flowing the spin-polarized electrons from the second ferromagnetic layer to the magnetic recording medium.
前記第1の強磁性体層から前記第2の強磁性体層に電子電流を流した場合には、前記第2の強磁性体層の前記磁化の方向は前記第1の方向とされ、
前記第2の強磁性体層から前記第1の強磁性体層に電子電流を流した場合には、前記第2の強磁性体層の前記磁化の方向は前記第1の方向とは反対の方向とされることを特徴とする請求項1または2に記載の磁気ヘッド。
When an electron current flows from the first ferromagnetic layer to the second ferromagnetic layer, the direction of the magnetization of the second ferromagnetic layer is the first direction,
When an electron current flows from the second ferromagnetic layer to the first ferromagnetic layer, the direction of the magnetization of the second ferromagnetic layer is opposite to the first direction. The magnetic head according to claim 1, wherein the direction is set to a direction.
磁化が第1の方向に実質的に固定された第1の強磁性体層と、
磁化が前記第1の方向とは反対の第2の方向に実質的に固定された第3の強磁性体層と、
前記第1の強磁性体層と前記第3の強磁性体層との間に設けられ、磁化の方向が可変の第2の強磁性体層と、
前記第1の強磁性体層と前記第2の強磁性体層との間に設けられた第1の中間層と、
前記第2の強磁性体層と前記第3の強磁性体層との間に設けられた第2の中間層と、
を備え、
前記第1及び第3の強磁性層の間で電流を流すことによりスピン偏極した電子を前記第2の強磁性層に作用させて前記第2の強磁性層の磁化の方向を前記電流の向きに応じた方向に決定し、
前記決定された前記第2の強磁性体層の前記磁化により発生する記録磁界によって磁気記録媒体に情報を磁気的に記録可能としたことを特徴とする磁気ヘッド。
A first ferromagnetic layer having a magnetization substantially fixed in a first direction;
A third ferromagnetic layer having a magnetization substantially fixed in a second direction opposite to the first direction;
A second ferromagnetic layer provided between the first ferromagnetic layer and the third ferromagnetic layer and having a variable direction of magnetization;
A first intermediate layer provided between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer;
A second intermediate layer provided between the second ferromagnetic layer and the third ferromagnetic layer;
With
A current is caused to flow between the first and third ferromagnetic layers to cause spin-polarized electrons to act on the second ferromagnetic layer to change the direction of magnetization of the second ferromagnetic layer. Determine the direction according to the direction,
A magnetic head, wherein information can be magnetically recorded on a magnetic recording medium by a recording magnetic field generated by the determined magnetization of the second ferromagnetic layer.
磁化が第1の方向に実質的に固定された第1の強磁性体層と、
磁化が前記第1の方向とは反対の第2の方向に実質的に固定された第3の強磁性体層と、
前記第1の強磁性体層と前記第3の強磁性体層との間に設けられ、磁化の方向が可変の第2の強磁性体層と、
前記第1の強磁性体層と前記第2の強磁性体層との間に設けられた第1の中間層と、
前記第2の強磁性体層と前記第3の強磁性体層との間に設けられた第2の中間層と、
を備え、
前記第1及び第3の強磁性層の間で電流を流すことによりスピン偏極した電子を前記第2の強磁性層に作用させて前記第2の強磁性層の磁化の方向を前記電流の向きに応じた方向に決定し、
前記第2の強磁性体層から磁気記録媒体に前記スピン偏極した電子を流すことにより磁気記録媒体の磁化を決定して情報を記録可能としたことを特徴とする磁気ヘッド。
A first ferromagnetic layer having a magnetization substantially fixed in a first direction;
A third ferromagnetic layer having a magnetization substantially fixed in a second direction opposite to the first direction;
A second ferromagnetic layer provided between the first ferromagnetic layer and the third ferromagnetic layer and having a variable direction of magnetization;
A first intermediate layer provided between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer;
A second intermediate layer provided between the second ferromagnetic layer and the third ferromagnetic layer;
With
A current is caused to flow between the first and third ferromagnetic layers to cause spin-polarized electrons to act on the second ferromagnetic layer to change the direction of magnetization of the second ferromagnetic layer. Determine the direction according to the direction,
A magnetic head characterized in that information can be recorded by determining the magnetization of the magnetic recording medium by flowing the spin-polarized electrons from the second ferromagnetic layer to the magnetic recording medium.
前記第1の強磁性体層から前記第2の強磁性体層を介して前記第3の強磁性体層に向けて電子電流を流した場合には、前記第2の強磁性体層の前記磁化の方向は前記第1の方向とされ、
前記第3の強磁性体層から前記第2の強磁性体層を介して前記第1の強磁性体層に向けて電子電流を流した場合には、前記第2の強磁性体層の前記磁化の方向は前記第2の方向とされることを特徴とする請求項4または5に記載の磁気ヘッド。
When an electron current flows from the first ferromagnetic layer to the third ferromagnetic layer via the second ferromagnetic layer, the electron current of the second ferromagnetic layer The direction of the magnetization is the first direction,
When an electron current flows from the third ferromagnetic layer to the first ferromagnetic layer via the second ferromagnetic layer, the electron current of the second ferromagnetic layer The magnetic head according to claim 4, wherein the direction of magnetization is the second direction.
前記第2の強磁性体層の前記磁化は、前記電流を流さない状態においては前記第1の方向と略直交した方向を向いていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。7. The method according to claim 1, wherein the magnetization of the second ferromagnetic layer is oriented in a direction substantially orthogonal to the first direction when the current is not flowing. 3. The magnetic head according to claim 1. 磁化が第1の方向に実質的に固定された第1の強磁性体層と、
磁化の方向が可変の第2の強磁性体層と、
前記第1の強磁性体層と前記第2の強磁性体層との間に設けられた第1の中間層と、
を備え、
磁気記録媒体から前記第2の強磁性体層に電子電流を流入させて前記第2の強磁性体層の前記磁化を前記電子電流のスピン偏極状態に応じた方向とし、
前記第1の強磁性体の前記磁化の方向と前記第2の強磁性体の前記磁化の方向の相対的な関係に応じて決定される前記第1及び第2の強磁性体層の間の抵抗の変化を検出することにより前記磁気記録媒体に記録された情報の読みとりを可能としたことを特徴とする磁気ヘッド。
A first ferromagnetic layer having a magnetization substantially fixed in a first direction;
A second ferromagnetic layer whose magnetization direction is variable;
A first intermediate layer provided between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer;
With
Allowing an electron current to flow from the magnetic recording medium into the second ferromagnetic layer so that the magnetization of the second ferromagnetic layer has a direction corresponding to a spin-polarized state of the electron current;
Between the first and second ferromagnetic layers determined according to a relative relationship between the direction of the magnetization of the first ferromagnetic material and the direction of the magnetization of the second ferromagnetic material. A magnetic head characterized in that information recorded on the magnetic recording medium can be read by detecting a change in resistance.
前記第1の中間層は、微小穴を有する絶縁体からなり、前記第1及び第2の強磁性体層は、前記微小穴を介して接続されてなることを特徴とする請求項8記載の磁気ヘッド。9. The device according to claim 8, wherein the first intermediate layer is made of an insulator having fine holes, and the first and second ferromagnetic layers are connected through the fine holes. Magnetic head. 前記第1の強磁性層は、隣接して設けられた反強磁性体層によりその磁化方向が固定されてなることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。10. The magnetic head according to claim 1, wherein the magnetization direction of the first ferromagnetic layer is fixed by an antiferromagnetic layer provided adjacent to the first ferromagnetic layer. 前記第1及び第3の強磁性層の少なくともいずれかは、隣接して設けられた反強磁性体層によりその磁化方向が固定されてなることを特徴とする請求項4〜6のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。7. The magnetic recording medium according to claim 4, wherein at least one of said first and third ferromagnetic layers has its magnetization direction fixed by an antiferromagnetic layer provided adjacently. The magnetic head according to any one of the above. 請求項1〜7のいずれか1つに記載の磁気ヘッドを備え、
磁気記録媒体に情報を磁気的に記録可能としたことを特徴とする磁気記録装置。
A magnetic head according to any one of claims 1 to 7,
A magnetic recording apparatus wherein information can be magnetically recorded on a magnetic recording medium.
請求項8または9に記載の磁気ヘッドを備え、
磁気記録媒体に磁気的に記録された情報を再生可能としたことを特徴とする磁気記録装置。
A magnetic head according to claim 8 or 9,
A magnetic recording device wherein information magnetically recorded on a magnetic recording medium can be reproduced.
JP2002361306A 2002-12-12 2002-12-12 Magnetic head and magnetic recording apparatus Expired - Fee Related JP3989368B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002361306A JP3989368B2 (en) 2002-12-12 2002-12-12 Magnetic head and magnetic recording apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002361306A JP3989368B2 (en) 2002-12-12 2002-12-12 Magnetic head and magnetic recording apparatus

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006221210A Division JP4231068B2 (en) 2006-08-14 2006-08-14 Magnetic head and magnetic recording apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004192744A true JP2004192744A (en) 2004-07-08
JP3989368B2 JP3989368B2 (en) 2007-10-10

Family

ID=32760110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002361306A Expired - Fee Related JP3989368B2 (en) 2002-12-12 2002-12-12 Magnetic head and magnetic recording apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3989368B2 (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7359146B2 (en) 2003-07-16 2008-04-15 Tdk Corporation Perpendicular magnetic recording element having stacked FM and AFM films applying magnetic bias along easy axis of soft magnetic film
JP2009070439A (en) * 2007-09-11 2009-04-02 Toshiba Corp Magnetic recording head and magnetic recording device
US8238060B2 (en) 2007-08-22 2012-08-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording head and magnetic recording apparatus
US8238058B2 (en) 2008-08-06 2012-08-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording head, magnetic head assembly, and magnetic recording apparatus
US8264799B2 (en) 2007-04-27 2012-09-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording head
US8270112B2 (en) 2007-09-25 2012-09-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic head with spin oscillation device(s) and magnetic recording device
US8295009B2 (en) 2007-08-22 2012-10-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording head and magnetic recording apparatus
US8320079B2 (en) 2008-06-19 2012-11-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic head assembly and magnetic recording/reproducing apparatus
US8325442B2 (en) 2008-11-06 2012-12-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Spin torque oscillator, magnetic recording head, magnetic head assembly and magnetic recording apparatus
US8654480B2 (en) 2007-09-25 2014-02-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic head with spin torque oscillator and magnetic recording head
US8687321B2 (en) 2008-06-19 2014-04-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic head assembly
US8767346B2 (en) 2008-11-28 2014-07-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording head, magnetic head assembly, magnetic recording apparatus, and magnetic recording method
US9196268B2 (en) 2012-03-26 2015-11-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic head manufacturing method forming sensor side wall film by over-etching magnetic shield

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7359146B2 (en) 2003-07-16 2008-04-15 Tdk Corporation Perpendicular magnetic recording element having stacked FM and AFM films applying magnetic bias along easy axis of soft magnetic film
US8264799B2 (en) 2007-04-27 2012-09-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording head
US8400734B2 (en) 2007-08-22 2013-03-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording head and magnetic recording apparatus
US8238060B2 (en) 2007-08-22 2012-08-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording head and magnetic recording apparatus
US8295009B2 (en) 2007-08-22 2012-10-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording head and magnetic recording apparatus
US8547662B2 (en) 2007-08-22 2013-10-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording head and magnetic recording apparatus
JP2009070439A (en) * 2007-09-11 2009-04-02 Toshiba Corp Magnetic recording head and magnetic recording device
US8270112B2 (en) 2007-09-25 2012-09-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic head with spin oscillation device(s) and magnetic recording device
US8654480B2 (en) 2007-09-25 2014-02-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic head with spin torque oscillator and magnetic recording head
US8687321B2 (en) 2008-06-19 2014-04-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic head assembly
US8320079B2 (en) 2008-06-19 2012-11-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic head assembly and magnetic recording/reproducing apparatus
US8238058B2 (en) 2008-08-06 2012-08-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording head, magnetic head assembly, and magnetic recording apparatus
US8325442B2 (en) 2008-11-06 2012-12-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Spin torque oscillator, magnetic recording head, magnetic head assembly and magnetic recording apparatus
US8767346B2 (en) 2008-11-28 2014-07-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording head, magnetic head assembly, magnetic recording apparatus, and magnetic recording method
US8995085B2 (en) 2008-11-28 2015-03-31 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording head, magnetic head assembly, magnetic recording apparatus, and magnetic recording method
US9129617B2 (en) 2008-11-28 2015-09-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording head, magnetic head assembly, magnetic recording apparatus, and magnetic recording method
US9378756B2 (en) 2008-11-28 2016-06-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic recording head, magnetic head assembly, magnetic recording apparatus, and magnetic recording method
US9196268B2 (en) 2012-03-26 2015-11-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic head manufacturing method forming sensor side wall film by over-etching magnetic shield

Also Published As

Publication number Publication date
JP3989368B2 (en) 2007-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4231068B2 (en) Magnetic head and magnetic recording apparatus
JP3891540B2 (en) Magnetoresistive memory, method for recording / reproducing information recorded in magnetoresistive memory, and MRAM
US6950290B2 (en) Magnetoresistive effect transducer having longitudinal bias layer directly connected to free layer
JP3680035B2 (en) Magnetic recording apparatus and magnetic recording method
US7072155B2 (en) Magnetoresistive sensor including magnetic domain control layers having high electric resistivity, magnetic head and magnetic disk apparatus
US20030179510A1 (en) Magnetic head, magnetic head gimbal assembly, magnetic recording and reproducing apparatus, and magnetic memory
JP3916908B2 (en) Magnetoresistive element, magnetic memory, and magnetic head
JP3813914B2 (en) Thin film magnetic head
JP2006073875A (en) Magnetoresistance effect element, magnetic head, magnetic recording/reproducing device, and magnetic memory
US7719799B2 (en) Magnetoresistive element, magnetic head and magnetic recording/reproducing apparatus
JP2003008103A (en) Magnetoresistive effect element, magnetic head, and magnetic reproducing device
JP2006332340A (en) Magnetoresistance effect element, magnetic head, magnetic recording/reproducing apparatus, and magnetic memory
KR100389598B1 (en) Magnetoresistive sensor, magnetoresistive head, and magnetic recording/reproducing apparatus
JP3989368B2 (en) Magnetic head and magnetic recording apparatus
JP2000306221A (en) Magneto-resistance effect head and its manufacture
KR100502752B1 (en) Magneto-resistive element, magneto-resistive head, and magnetic recording/reproducing apparatus
US7173797B2 (en) Thin-film magnetic head
JP2001134910A (en) Magneto resistance sensor and thin film magnetic head
JPH09282618A (en) Magneto-resistive head and magnetic recording and reproducing device
US8049998B2 (en) Magnetoresistance effect device and method for manufacturing same, magnetic memory, magnetic head, and magnetic recording apparatus
US7057861B2 (en) Electromagnetic transducer laminate with different widths for the semi-hard magnetic layer and the first ferromagnetic layer
JP2002074622A (en) Yoke magnetic head and magnetic disk device
JP3779666B2 (en) Magnetic reproducing head and magnetic reproducing apparatus
JP3592662B2 (en) Magnetoresistive element, method of manufacturing the same, and magnetic recording / reproducing apparatus
JP2002232036A (en) Vertical conducting type magnetoresistance effect element, vertical conducting type magnetoresistance effect head and magnetic recorder/reproducer

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20040528

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040730

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060529

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060615

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060814

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070222

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070423

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20070524

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070711

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070717

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100727

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110727

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120727

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130727

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees