JP2006134931A - 磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置 - Google Patents

磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置 Download PDF

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Abstract

【課題】トンネル磁気抵抗効果を用いたＭＲ素子において、ＭＲ比を大きくし且つ自由層の保磁力を小さくする。
【解決手段】ＭＲ素子５は、互いに反対側を向く２つの面を有するトンネルバリア層２４と、トンネルバリア層２４における一方の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層２５と、トンネルバリア層２４の他方の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された強磁性層である固定層２３とを備えている。自由層２５は、トンネルバリア層２４における一方の面に接して隣接するように配置された第１の軟磁性層４１と、この第１の軟磁性層４１におけるトンネルバリア層２４とは反対側に配置された高分極率層４２と、この高分極率層４２における第１の軟磁性層４１とは反対側に配置された第２の軟磁性層４３とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、トンネル磁気抵抗効果を用いた磁気抵抗効果素子、ならびに、この磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置に関する。
近年、磁気ディスク装置の面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、基板に対して、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子とも記す。）を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。
ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗（Anisotropic Magnetoresistive）効果を用いたＡＭＲ素子や、巨大磁気抵抗（Giant Magnetoresistive）効果を用いたＧＭＲ素子や、トンネル磁気抵抗（Tunneling Magnetoresistive）効果を用いたＴＭＲ素子等がある。
再生ヘッドの特性としては、高感度および高出力であることが要求される。この要求を満たす再生ヘッドとして、既に、スピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いたＧＭＲヘッドが量産されている。最近では、面記録密度の更なる向上に対応するために、ＴＭＲ素子を用いた再生ヘッドの開発が進められている。
ＴＭＲ素子は、一般的には、互いに反対側を向く２つの面を有するトンネルバリア層と、このトンネルバリア層の一方の面に隣接するように配置された自由層と、トンネルバリア層の他方の面に隣接するように配置された固定層と、この固定層におけるトンネルバリア層とは反対側の面に隣接するように配置された反強磁性層とを有している。トンネルバリア層は、トンネル効果によりスピンを保存した状態で電子が通過できる非磁性絶縁層である。自由層は信号磁界に応じて磁化の方向が変化する強磁性層である。固定層は、磁化の方向が固定された強磁性層である。反強磁性層は、固定層との交換結合により、固定層における磁化の方向を固定する層である。
ＴＭＲ素子では、記録媒体からの信号磁界に応じて自由層の磁化の方向が変化し、これにより、自由層の磁化の方向と固定層の磁化の方向との間の相対角度が変化する。この相対角度が変化すると、スピンを保存した状態で電子がトンネルバリア層を通過する確率が変化し、その結果、ＴＭＲ素子の抵抗値が変化する。そして、このＴＭＲ素子の抵抗値の変化を検出することにより、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。
ＴＭＲ素子において、抵抗に対する磁気抵抗変化の比率である磁気抵抗変化率（以下、ＭＲ比と記す。）は、理論的には、自由層と固定層の各スピン分極率をそれぞれＰ１，Ｐ２としたときに、２Ｐ１Ｐ２／（１−Ｐ１Ｐ２）で表される。従って、スピン分極率Ｐ１，Ｐ２が大きいほど、ＭＲ比は増加する。
そこで、ＴＭＲ素子において、大きなＭＲ比を得るために、自由層と固定層の材料としてスピン分極率の大きな強磁性材料を用いることが考えられる。しかしながら、自由層の材料としてスピン分極率の大きな強磁性材料を用いた場合には、以下のような問題が生じる。スピン分極率の大きな一般的な強磁性材料としては、ＣｏおよびＦｅを含む合金や、ＮｉおよびＦｅを含む合金であってＦｅの割合の大きいものがある。このような強磁性材料を自由層の材料に用いた場合、大きなＭＲ比を得ることはできるが、自由層の軟磁気特性が劣化してしまう。軟磁気特性が劣化するというのは、具体的には、保磁力が大きくなることである。ＴＭＲ素子を再生ヘッドに用いる場合には、ＴＭＲ素子には、大きなＭＲ比を有すること、大きな磁界感度（磁気抵抗変化／外部磁界変化）を有することが要求される。ここで、前述のように、自由層の軟磁気特性が劣化すると、ＴＭＲ素子の磁界感度が低下すると共に、ＴＭＲ素子の出力信号が不安定になりやすくなるという問題が生じる。
特許文献１には、上記の問題を解決するために、自由層を、トンネルバリア層に接する高分極率膜と、この高分極率膜におけるトンネルバリア層とは反対側に配置された軟磁性層の２つの層で構成する技術が記載されている。
特許第３０５０１８９号公報
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、ＴＭＲ素子のＭＲ比を大きくすると自由層の保磁力も大きくなり、自由層の保磁力を小さくするとＴＭＲ素子のＭＲ比も小さくなり、ＴＭＲ素子のＭＲ比を大きくすることと自由層の保磁力を小さくすることを両立することが難しいという問題点がある。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、トンネル磁気抵抗効果を用いた磁気抵抗効果素子であって、ＭＲ比を大きくし且つ自由層の保磁力を小さくすることを可能にした磁気抵抗効果素子、ならびに、この磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置を提供することにある。
本発明の磁気抵抗効果素子は、互いに反対側を向く２つの面を有するトンネルバリア層と、トンネルバリア層における一方の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層と、トンネルバリア層の他方の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された強磁性層である固定層とを備えている。
本発明の磁気抵抗効果素子において、自由層は、トンネルバリア層における一方の面に隣接するように配置された第１の軟磁性層と、第１の軟磁性層におけるトンネルバリア層とは反対側に配置された高分極率層と、高分極率層における第１の軟磁性層とは反対側に配置された第２の軟磁性層とを有している。高分極率層は、第１および第２の軟磁性層に比べてスピン分極率が大きい強磁性層である。第１および第２の軟磁性層は、高分極率層に比べて保磁力が小さい強磁性層である。
本発明の磁気抵抗効果素子では、自由層が、第１の軟磁性層、高分極率層および第２の軟磁性層を有することにより、ＭＲ比を大きくし且つ自由層の保磁力を小さくすることが可能になる。
本発明の磁気抵抗効果素子において、高分極率層は、鉄（Ｆｅ）のみよりなるものであってもよいし、鉄を含む合金または鉄およびコバルト（Ｃｏ）を含む合金よりなるものであってもよい。また、高分極率層は、鉄をａ原子％、コバルトを（１００−ａ）原子％含み、ａが４０以上、１００未満である合金よりなるものであってもよい。
また、本発明の磁気抵抗効果素子において、第１および第２の軟磁性層は、ニッケル（Ｎｉ）と鉄の少なくとも一方を含む金属また合金よりなるものであってもよい。また、第１および第２の軟磁性層の保磁力は、５×７９．６Ａ／ｍ以下であってもよい。
また、本発明の磁気抵抗効果素子において、第１の軟磁性層の厚さは、０．２ｎｍ以上、５ｎｍ以下であってもよい。また、第１の軟磁性層の厚さは、０．２ｎｍ以上、３ｎｍ以下であることが好ましい。
本発明の薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面と、記録媒体からの信号磁界を検出するために媒体対向面の近傍に配置された本発明の磁気抵抗効果素子とを備えたものである。
本発明のヘッドジンバルアセンブリは、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションとを備えたものである。
本発明のヘッドアームアセンブリは、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションと、スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームとを備え、サスペンションがアームに取り付けられているものである。
本発明の磁気ディスク装置は、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを支持すると共に記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えたものである。
本発明の磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリあるいは磁気ディスク装置によれば、自由層が、第１の軟磁性層、高分極率層および第２の軟磁性層を有することにより、磁気抵抗効果素子のＭＲ比を大きくし且つ磁気抵抗効果素子における自由層の保磁力を小さくすることが可能になるという効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図２および図３を参照して、本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成および製造方法の概略について説明する。図２は薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面および基板に垂直な断面を示す断面図、図３は薄膜磁気ヘッドの磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。
本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、まず、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１の上に、スパッタ法等によって、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の絶縁材料よりなる絶縁層２を、例えば１〜５μｍの厚みに形成する。次に、絶縁層２の上に、めっき法等によって、ＮｉＦｅ、ＦｅＡｌＳｉ等の磁性材料よりなる再生ヘッド用の第１のシールド層３を、所定のパターンに形成する。次に、図示しないが、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成する。次に、例えば化学機械研磨（以下、ＣＭＰという。）によって、第１のシールド層３が露出するまで絶縁層を研磨して、第１のシールド層３および絶縁層の上面を平坦化する。
次に、第１のシールド層３の上に、再生用のＭＲ素子５と、このＭＲ素子５の２つの側部に隣接するように配置される２つのバイアス磁界印加層６と、ＭＲ素子５およびバイアス磁界印加層６の周囲に配置される絶縁層７とを形成する。絶縁層７は、アルミナ等の絶縁材料によって形成される。
次に、ＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および絶縁層７の上に、磁性材料からなる、再生ヘッド用の第２のシールド層８を形成する。第２のシールド層８は、例えばめっき法またはスパッタ法によって形成される。次に、第２のシールド層８の上に、スパッタ法等によって、アルミナ等の非磁性材料よりなる分離層１８を形成する。次に、この分離層１８の上に、例えばめっき法またはスパッタ法によって、磁性材料よりなる、記録ヘッド用の下部磁極層１９を形成する。第２のシールド層８および下部磁極層１９に用いる磁性材料は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の軟磁性材料である。なお、第２のシールド層８、分離層１８および下部磁極層１９の代わりに、下部磁極層を兼ねた第２のシールド層を設けてもよい。
次に、下部磁極層１９の上に、スパッタ法等によって、アルミナ等の非磁性材料よりなる記録ギャップ層９を、例えば５０〜３００ｎｍの厚みに形成する。次に、磁路形成のために、後述する薄膜コイルの中心部分において、記録ギャップ層９を部分的にエッチングしてコンタクトホール９ａを形成する。
次に、記録ギャップ層９の上に、例えば銅（Ｃｕ）よりなる薄膜コイルの第１層部分１０を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。なお、図２において、符号１０ａは、第１層部分１０のうち、後述する薄膜コイルの第２層部分１５に接続される接続部を表している。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回される。
次に、薄膜コイルの第１層部分１０およびその周辺の記録ギャップ層９を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１１を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１１の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。
次に、絶縁層１１のうちの後述するエアベアリング面２０側の斜面部分からエアベアリング面２０側にかけての領域において、記録ギャップ層９および絶縁層１１の上に、記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁極層１２のトラック幅規定層１２ａを形成する。上部磁極層１２は、このトラック幅規定層１２ａと、後述する連結部分層１２ｂおよびヨーク部分層１２ｃとで構成される。
トラック幅規定層１２ａは、記録ギャップ層９の上に形成され、上部磁極層１２の磁極部分となる先端部と、絶縁層１１のエアベアリング面２０側の斜面部分の上に形成され、ヨーク部分層１２ｃに接続される接続部とを有している。先端部の幅は記録トラック幅と等しくなっている。接続部の幅は、先端部の幅よりも大きくなっている。
トラック幅規定層１２ａを形成する際には、同時に、コンタクトホール９ａの上に磁性材料よりなる連結部分層１２ｂを形成すると共に、接続部１０ａの上に磁性材料よりなる接続層１３を形成する。連結部分層１２ｂは、上部磁極層１２のうち、下部磁極層１９に磁気的に連結される部分を構成する。
次に、磁極トリミングを行う。すなわち、トラック幅規定層１２ａの周辺領域において、トラック幅規定層１２ａをマスクとして、記録ギャップ層９および下部磁極層１９の磁極部分における記録ギャップ層９側の少なくとも一部をエッチングする。これにより、図３に示したように、上部磁極層１２の磁極部分、記録ギャップ層９および下部磁極層１９の磁極部分の少なくとも一部の各幅が揃えられたトリム（Trim）構造が形成される。このトリム構造によれば、記録ギャップ層９の近傍における磁束の広がりによる実効的なトラック幅の増加を防止することができる。
次に、全体に、アルミナ等の無機絶縁材料よりなる絶縁層１４を、例えば３〜４μｍの厚みに形成する。次に、この絶縁層１４を、例えばＣＭＰによって、トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂおよび接続層１３の表面に至るまで研磨して平坦化する。
次に、平坦化された絶縁層１４の上に、例えば銅（Ｃｕ）よりなる薄膜コイルの第２層部分１５を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。なお、図２において、符号１５ａは、第２層部分１５のうち、接続層１３を介して薄膜コイルの第１層部分１０の接続部１０ａに接続される接続部を表している。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回される。
次に、薄膜コイルの第２層部分１５およびその周辺の絶縁層１４を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１６を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１６の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。
次に、トラック幅規定層１２ａ、絶縁層１４，１６および連結部分層１２ｂの上に、パーマロイ等の記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁極層１２のヨーク部分を構成するヨーク部分層１２ｃを形成する。ヨーク部分層１２ｃのエアベアリング面２０側の端部は、エアベアリング面２０から離れた位置に配置されている。また、ヨーク部分層１２ｃは、連結部分層１２ｂを介して下部磁極層１９に接続されている。
次に、全体を覆うように、例えばアルミナよりなるオーバーコート層１７を形成する。最後に、上記各層を含むスライダの機械加工を行って、記録ヘッドおよび再生ヘッドを含む薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面２０を形成して、薄膜磁気ヘッドが完成する。
このようにして製造される薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面としてのエアベアリング面２０と再生ヘッドと記録ヘッドとを備えている。再生ヘッドの構成については、後で詳しく説明する。
記録ヘッドは、エアベアリング面２０側において互いに対向する磁極部分を含むと共に、互いに磁気的に連結された下部磁極層１９および上部磁極層１２と、この下部磁極層１９の磁極部分と上部磁極層１２の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層９と、少なくとも一部が下部磁極層１９および上部磁極層１２の間に、これらに対して絶縁された状態で配設された薄膜コイル１０，１５とを有している。この薄膜磁気ヘッドでは、図２に示したように、エアベアリング面２０から、絶縁層１１のエアベアリング面２０側の端部までの長さが、スロートハイトＴＨとなる。なお、スロートハイトとは、エアベアリング面２０から、２つの磁極層の間隔が大きくなり始める位置までの長さ（高さ）をいう。
次に、図１を参照して、本実施の形態における再生ヘッドの構成について詳しく説明する。図１は再生ヘッドのエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。図１に示したように、再生ヘッドは、所定の間隔を開けて配置された第１のシールド層３および第２のシールド層８と、第１のシールド層３と第２のシールド層８との間に配置されたＭＲ素子５とを備えている。ＭＲ素子５および第２のシールド層８は第１のシールド層３に積層されている。
再生ヘッドは、更に、ＭＲ素子５の２つの側部に隣接するように配置され、ＭＲ素子５に対してバイアス磁界を印加する２つのバイアス磁界印加層６と、ＭＲ素子５およびバイアス磁界印加層６の周囲に配置された絶縁層７とを備えている。バイアス磁界印加層６は、硬磁性層（ハードマグネット）や、強磁性層と反強磁性層との積層体等を用いて構成される。絶縁層７は、絶縁膜７ａ，７ｂを有している。絶縁膜７ａは、第１のシールド層３およびＭＲ素子５と、バイアス磁界印加層６との間に介在して、これらの間を絶縁する。絶縁膜７ｂは、バイアス磁界印加層６と第２のシールド層８との間に介在して、これらの間を絶縁する。
ＭＲ素子５は、トンネル磁気抵抗効果を用いるＴＭＲ素子である。ＭＲ素子５は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて抵抗値が変化する。第１および第２のシールド層３，８は、ＭＲ素子５に磁気的信号検出用の電流であるセンス電流を流すために用いられる。センス電流は、ＭＲ素子５を構成する各膜の面に対して垂直な方向に流れる。ＭＲ素子５の抵抗値はセンス電流より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。
図１には、ＭＲ素子５の構成の一例を示している。このＭＲ素子５は、互いに反対側を向く２つの面を有するトンネルバリア層２４と、トンネルバリア層２４における一方の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層２５と、トンネルバリア層２４の他方の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された強磁性層である固定層２３とを備えている。図１に示した例では、固定層２３と自由層２５のうち、固定層２３の方が第１のシールド層３に近い位置に配置されている。しかし、逆に、自由層２５の方が第１のシールド層３に近い位置に配置されていてもよい。ＭＲ素子５は、更に、固定層２３におけるトンネルバリア層２４とは反対側に配置された反強磁性層２２と、第１のシールド層３と反強磁性層２２との間に配置された下地層２１と、自由層２５と第２のシールド層８との間に配置された保護層２６とを備えている。図１に示したＭＲ素子５では、第１のシールド層３の上に、下地層２１、反強磁性層２２、固定層２３、トンネルバリア層２４、自由層２５および保護層２６が順に積層されている。
反強磁性層２２は、固定層２３との交換結合により、固定層２３における磁化の方向を固定する層である。下地層２１は、その上に形成される各層の結晶性や配向性を向上させ、特に、反強磁性層２２と固定層２３との交換結合を良好にするために設けられる。保護層２６は、その下の各層を保護するための層である。
下地層２１の厚さは、例えば２〜６ｎｍである。下地層２１としては、例えば、Ｔａ層と、ＮｉＣｒ層、ＮｉＦｅ層あるいはＮｉＦｅＣｒ層との積層体が用いられる。
反強磁性層２２の厚さは、例えば５〜３０ｎｍである。反強磁性層２２は、例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｉｒ、ＣｒおよびＦｅからなる群のうちの少なくとも１種ＭIIと、Ｍｎとを含む反強磁性材料により構成されている。このうちＭｎの含有量は３５原子％以上９５原子％以下、その他の元素ＭIIの含有量は５原子％以上６５原子％以下であることが好ましい。この反強磁性材料には、熱処理しなくても反強磁性を示し、強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する非熱処理系反強磁性材料と、熱処理により反強磁性を示すようになる熱処理系反強磁性材料とがある。この反強磁性層２２は、そのどちらにより構成されていてもよい。
なお、非熱処理系反強磁性材料にはγ相を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎあるいはＩｒＭｎ等がある。熱処理系反強磁性材料には規則結晶構造を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎおよびＰｔＲｈＭｎ等がある。
固定層２３では、反強磁性層２２との界面における交換結合により、磁化の向きが固定されている。固定層２３は、例えば、反強磁性層２２側から順に、第１の強磁性層３１、結合層３２および第２の強磁性層３３を、この順に積層した構造を有している。第１の強磁性層３１および第２の強磁性層３３は、例えば、ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくともＣｏを含む強磁性材料により構成されている。特に、この強磁性材料の（１１１）面は積層方向に配向していることが好ましい。２つの強磁性層３１，３３を合わせた厚さは、例えば１．５〜５ｎｍである。２つの強磁性層３１，３３は、反強磁性結合し、磁化の方向が互いに逆方向に固定されている。
固定層２３における結合層３２の厚さは、例えば０．２〜１．２ｎｍである。結合層３２は、例えば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｃｒ、ＺｒおよびＣｕからなる群のうち少なくとも１種を含む非磁性材料により構成されている。この結合層３２は、第１および第２の強磁性層３１，３３の間に反強磁性交換結合を生じさせ、第１の強磁性層３１の磁化と第２の強磁性層３３の磁化とを互いに逆方向に固定するためのものである。なお、第１の強磁性層３１の磁化と第２の強磁性層３３の磁化が互いに逆方向というのは、これら２つの磁化の方向が互いに１８０°異なる場合のみならず、２つの磁化の方向が１８０°±２０°異なる場合を含む。
トンネルバリア層２４は、トンネル効果によりスピンを保存した状態で電子が通過できる非磁性絶縁層である。トンネルバリア層２４の厚さは、例えば０．５〜２ｎｍである。トンネルバリア層２４の材料としては、例えばＡｌ、Ｎｉ、Ｇｄ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、ＨｆまたはＺｒの酸化物または窒化物が用いられる。
自由層２５は、トンネルバリア層２４における一方の面に接して隣接するように配置された第１の軟磁性層４１と、この第１の軟磁性層４１におけるトンネルバリア層２４とは反対側に配置された高分極率層４２と、この高分極率層４２における第１の軟磁性層４１とは反対側に配置された第２の軟磁性層４３とを有している。高分極率層４２は、第１および第２の軟磁性層４１，４３に比べてスピン分極率が大きい強磁性層である。第１および第２の軟磁性層４１，４３は、高分極率層４２に比べて保磁力が小さい強磁性層である。
高分極率層４２は、例えば、Ｆｅのみ、Ｆｅ含む合金、ＦｅおよびＣｏを含む合金、あるいはＦｅ、ＣｏおよびＮｉを含む合金よりなる。また、高分極率層４２は、Ｆｅをａ原子％、Ｃｏを（１００−ａ）原子％含み、ａが４０以上、１００未満であるＦｅＣｏ合金よりなるものであってもよい。高分極率層４２の材料としてＦｅＣｏ合金を用いる場合、Ｆｅの割合を４０原子％以上、１００原子％未満とすることにより、Ｆｅの割合を０原子％以上、４０原子％未満とする場合に比べて、ＭＲ素子５のＭＲ比を大幅に大きくすることができる。ａは５０以上であることが好ましい。高分極率層４２の厚さは、例えば、０．５〜３ｎｍである。
第１および第２の軟磁性層４１，４３は、例えば、ＮｉとＦｅの少なくとも一方を含む金属また合金よりなる。第１および第２の軟磁性層４１，４３の保磁力は、５Ｏｅ（５×７９．６Ａ／ｍ）以下であることが好ましく、１Ｏｅ（１×７９．６Ａ／ｍ）以下であることがより好ましい。第１および第２の軟磁性層４１，４３の保磁力は、小さいほど（０に近いほど）好ましいが、現実的な値としては、０．１Ｏｅ（０．１×７９．６Ａ／ｍ）以上であってもよい。
第１の軟磁性層４１の厚さは、０．２ｎｍ以上、５ｎｍ以下であることが好ましく、０．２ｎｍ以上、３ｎｍ以下であることがより好ましい。その理由は、後で説明する。第２の軟磁性層４３の厚さは、例えば、０．５〜５ｎｍである。
保護層２６の厚さは、例えば０．５〜１０ｎｍである。保護層２６の材料としては、例えばＴａが用いられる。また、保護層２６は、Ｔａ層、Ｒｕ層等の組み合わせの２積層構造や、Ｔａ層、Ｒｕ層、Ｔａ層の組み合わせや、Ｒｕ層、Ｔａ層、Ｒｕ層の組み合わせ等の３積層構造としてもよい。
次に、図１に示した再生ヘッドの製造方法について説明する。この再生ヘッドの製造方法では、まず、絶縁層２の上に、めっき法等によって、所定のパターンの第１のシールド層３を形成する。次に、第１のシールド層３の上に、例えばスパッタ法によって、ＭＲ素子５を構成する各層となる膜を順に形成する。次に、これらの膜をエッチングによってパターニングして、ＭＲ素子５を形成する。次に、例えばスパッタ法によって、絶縁膜７ａ、バイアス磁界印加層６、絶縁膜７ｂを順に形成する。次に、ＭＲ素子５および絶縁膜７ｂの上に、例えばめっき法またはスパッタ法によって、第２のシールド層８を形成する。
次に、本実施の形態に係るＭＲ素子５および薄膜磁気ヘッドの作用について説明する。薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって記録媒体に情報を記録し、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生する。
再生ヘッドにおいて、バイアス磁界印加層６によるバイアス磁界の方向は、エアベアリング面２０に垂直な方向と直交している。ＭＲ素子５において、信号磁界がない状態では、自由層２５の磁化の方向は、バイアス磁界の方向に揃えられている。一方、固定層２３の磁化の方向は、エアベアリング面２０に垂直な方向に固定されている。
ＭＲ素子５では、記録媒体からの信号磁界に応じて自由層２５の磁化の方向が変化し、これにより、自由層２５の磁化の方向と固定層２３の磁化の方向との間の相対角度が変化し、その結果、ＭＲ素子５の抵抗値が変化する。ＭＲ素子５の抵抗値は、第１および第２のシールド層３，８によってＭＲ素子５にセンス電流を流したときのシールド層３，８間の電位差より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。
本実施の形態に係るＭＲ素子５では、自由層２５は、第１の軟磁性層４１、高分極率層４２および第２の軟磁性層４３を有している。このＭＲ素子５では、第１および第２の軟磁性層４１，４３に比べてスピン分極率が大きい高分極率層４２を含むことから、高分極率層４２を含まないＭＲ素子に比べてＭＲ比を大きくすることができる。更に、このＭＲ素子５では、高分極率層４２に比べて保磁力が小さい第１および第２の軟磁性層４１，４３が、高分極率層４２を挟むように設けられていることから、自由層の全体が高分極率層からなる場合に比べて、自由層２５の保磁力を小さくすることができる。
また、本実施の形態に係るＭＲ素子５では、自由層が、トンネルバリア層に接する高分極率膜と、この高分極率膜におけるトンネルバリア層とは反対側に配置された軟磁性層の２つの層で構成されている場合に比べて、ＭＲ比の減少を抑えながら、自由層２５の保磁力を大幅に小さくすることができる。
以上のことから、本実施の形態によれば、ＭＲ素子５のＭＲ比を大きくし且つ自由層２５の保磁力を小さくすることが可能になる。従って、本実施の形態によれば、大きなＭＲ比と大きな磁界感度とを有すると共に、安定した出力信号が得られるＭＲ素子５を実現することができる。
以下、本実施の形態に係るＭＲ素子５の効果を確認するために行った第１および第２の実験の結果について説明する。まず、第１の実験では、第１および第２の比較例のＭＲ素子と第１ないし第３の実施例のＭＲ素子の５つの試料について、ＭＲ比および保磁力を求めた。各試料は、自由層の構成のみが異なっている。
各試料における自由層以外の層の構成は、以下の通りである。下地層は、厚さ５ｎｍのＴａ層と厚さ２ｎｍのＮｉＦｅ層の積層体である。反強磁性層は、厚さ１５ｎｍのＰｔＭｎ層である。固定層は、厚さ２ｎｍのＦｅＣｏ層と厚さ０．８ｎｍのＲｕ層と厚さ３ｎｍのＦｅＣｏ層の積層体である。トンネルバリア層は、厚さ１ｎｍのＡｌの酸化物よりなる層である。保護層は、厚さ１０ｎｍのＴａ層である。
第１の実験において、自由層を構成する層の材料としては、ＮｉＦｅ（Ｎｉ：８２原子％、Ｆｅ：１８原子％）、ＦｅＣｏ（Ｆｅ：１０原子％、Ｃｏ：９０原子％）およびＦｅＣｏ（Ｆｅ：５０原子％、Ｃｏ：５０原子％）の３種類の材料を使用した。以下、これらの材料を、それぞれ、Ｎｉ82Ｆｅ18、Ｆｅ10Ｃｏ90、Ｆｅ50Ｃｏ50と記す。
第１および第２の比較例における自由層は、トンネルバリア層に接する第１層と、この第１層におけるトンネルバリア層とは反対側に配置された第２層とで構成されている。第１および第２の比較例における各層の材料と厚さを以下の表に示す。
Figure 2006134931
第１ないし第３の実施例における自由層は、第１の軟磁性層、高分極率層および第２の軟磁性層とで構成されている。第１ないし第３の実施例における各層の材料と厚さを以下の表に示す。
Figure 2006134931
また、第１の実験で使用したＮｉ82Ｆｅ18、Ｆｅ10Ｃｏ90、Ｆｅ50Ｃｏ50の保磁力の大小関係は、次の通りである。Ｆｅ50Ｃｏ50の保磁力が最も大きく、Ｎｉ82Ｆｅ18の保磁力が最も小さく、Ｆｅ10Ｃｏ90、の保磁力は、これらの中間の値である。具体的には、Ｎｉ82Ｆｅ18、Ｆｅ10Ｃｏ90、Ｆｅ50Ｃｏ50の保磁力は、それぞれ、数Ｏｅ（×７９．６Ａ／ｍ）、数十Ｏｅ（×７９．６Ａ／ｍ）、５０〜１００Ｏｅ（×７９．６Ａ／ｍ）程度である。
また、第１の実験で使用したＮｉ82Ｆｅ18、Ｆｅ10Ｃｏ90、Ｆｅ50Ｃｏ50のスピン分極率の大小関係は、次の通りである。Ｆｅ50Ｃｏ50のスピン分極率が最も大きく、Ｎｉ82Ｆｅ18のスピン分極率が最も小さく、Ｆｅ10Ｃｏ90、のスピン分極率は、これらの中間の値である。なお、スピン分極率は、測定方法や膜厚や成膜方法によって変わるため、具体的な数値を特定することは難しいが、同じ条件の下でＮｉ82Ｆｅ18、Ｆｅ10Ｃｏ90、Ｆｅ50Ｃｏ50のスピン分極率を比較すれば、上記の関係が得られる。
上記の５つの試料について実験により求めたＭＲ比と自由層の保磁力を、以下の表に示す。また、図８は５つの試料のＭＲ比を示し、図９は５つの試料における自由層の保磁力を示している。
Figure 2006134931
比較例１と比較例２のＭＲ比を比較すると分かるように、自由層の第１層の材料として、スピン分極率の大きな材料であるＦｅ50Ｃｏ50を用いることにより、自由層の第１層の材料としてＦｅ50Ｃｏ50よりもスピン分極率の小さな材料であるＦｅ10Ｃｏ90を用いた場合に比べて、ＭＲ比を大幅に増加させることができる。しかし、比較例１と比較例２における自由層の保磁力を比較すると分かるように、自由層の第１層の材料としてＦｅ50Ｃｏ50を用いると、自由層の保磁力も大幅に増加してしまう。
これに対し、実施例１ないし実施例３によれば、比較例２に比べてＭＲ比の減少を抑えながら、自由層の保磁力を大幅に小さくすることができる。また、実施例１ないし実施例３によれば、保磁力を比較例１と同程度に小さくしたまま、ＭＲ比を大きくできる。第１の実験の結果から、本実施の形態によれば、ＭＲ素子５のＭＲ比を大きくし且つ自由層２５の保磁力を小さくすることができることが分かる。
次に、第１の実験の結果から、第１の軟磁性層４１の厚みの好ましい範囲について考える。図１０は、第１の実験結果から求めた、第１の軟磁性層４１の厚みとＭＲ比との関係を示している。図１１は、第１の実験結果から求めた、第１の軟磁性層４１の厚みと自由層２５の保磁力との関係を示している。なお、図１０および図１１において、符号５１で示す点は第１の比較例に対応し、符号５２で示す点は第２の比較例に対応し、符号６１で示す点は第１の実施例に対応し、符号６２で示す点は第２の実施例に対応し、符号６３で示す点は第３の実施例に対応している。第２の比較例は、第１の軟磁性層４１の厚みがゼロの場合に相当する。
図１０から分かるように、第１の軟磁性層４１の厚さが０ｎｍから１ｎｍの範囲では、第１の軟磁性層４１の厚さが増加するとＭＲ比は低下している。しかし、第１の軟磁性層４１の厚さが１ｎｍ〜３ｎｍの範囲では、第１の軟磁性層４１の厚さが増加してもＭＲ比はほとんど低下していない。従って、第１の軟磁性層４１の厚さが３ｎｍ以上の範囲においても、第１の軟磁性層４１の厚さが増加してもＭＲ比はほとんど低下しないと予想される。
また、図１１から分かるように、第１の軟磁性層４１の厚さが０．５ｎｍの場合には、第１の軟磁性層４１の厚さが０ｎｍの場合に比べて、自由層２５の保磁力は大幅に減少している。このことから、トンネルバリア層２４と高分極率層４２との間に、わずかな厚さでも、第１の軟磁性層４１が存在することにより、第１の軟磁性層４１がない場合に比べて、自由層２５の保磁力を低減できると考えられる。また、第１の軟磁性層４１の厚さが０．５ｎｍ〜３ｎｍの範囲では、第１の軟磁性層４１の厚さが増加しても、自由層２５の保磁力はほとんど変化していない。従って、第１の軟磁性層４１の厚さが３ｎｍ以上の範囲においても、第１の軟磁性層４１の厚さが増加しても、自由層２５の保磁力はほとんど変化しないと予想される。
これらのことから、第１の軟磁性層４１は、わずかな厚さでも存在していればよい。しかし、第１の軟磁性層４１を極端に薄く形成すること技術的に困難であることから、第１の軟磁性層４１の厚さは、成膜可能な厚さの下限に近い０．２ｎｍ以上であることが好ましい。
また、第１の軟磁性層４１の厚さは、３ｎｍよりも大きくしても、特性面では問題がないと考えられる。しかし、第１の軟磁性層４１の厚さをあまり大きくすることは実用的ではないことから、第１の軟磁性層４１の厚さは、５ｎｍ以下であることが好ましく、３ｎｍ以下であることがより好ましい。
次に、第２の実験について説明する。第２の実験では、それぞれ第３の比較例の自由層、４の比較例の自由層、第４の実施例の自由層を含む３つの試料について、保磁力を求めた。各試料は、自由層の構成のみが異なっている。第２の実験は、自由層の保磁力を求めることを目的としたため、各試料において、トンネルバリア層より基板側の層の構成は、簡易的な構成とした。
第２の実験において、自由層を構成する層の材料としては、ＮｉＦｅ（Ｎｉ：８２原子％、Ｆｅ：１８原子％）およびＦｅＣｏ（Ｆｅ：４５原子％、Ｃｏ：５５原子％）の２種類の材料を使用した。以下、これらの材料を、それぞれ、Ｎｉ82Ｆｅ18、Ｆｅ45Ｃｏ55と記す。
第３および第４の比較例における自由層は、トンネルバリア層に接する第１層と、この第１層におけるトンネルバリア層とは反対側に配置された第２層とで構成されている。第３および第４の比較例における各層の材料と厚さを以下の表に示す。
Figure 2006134931
第４の実施例における自由層は、第１の軟磁性層、高分極率層および第２の軟磁性層とで構成されている。第４の実施例における各層の材料と厚さを以下の表に示す。
Figure 2006134931
第４の比較例における自由層は、第３の比較例における自由層に比べて、Ｎｉ82Ｆｅ18よりなる第２層の厚さを１．０ｎｍだけ大きくしたものである。第４の実施例における自由層の構成は、第３の比較例における自由層の第１層とトンネルバリア層との間に、厚さ１．０ｎｍのＮｉ82Ｆｅ18層を挿入したものとみることができる。このように、第３の比較例における自由層を基準にして考えると、第４の比較例と第４の実施例における各自由層は、いずれも、第３の比較例における自由層に対して厚さ１．０ｎｍのＮｉ82Ｆｅ18層を付加しているが、付加した位置が異なっているものとみることができる。第４の比較例と第４の実施例における各自由層の厚さは等しい。
第２の実験で求めた自由層の保磁力は、第３の比較例では８３．３Ｏｅ（×７９．６Ａ／ｍ）、第４の比較例では５８．６Ｏｅ（×７９．６Ａ／ｍ）、第４の実施例では４．０Ｏｅ（×７９．６Ａ／ｍ）であった。この結果から、自由層が第１層および第２層よりなる構成において第２層の厚さを大きくするよりも、本実施の形態のように第１の軟磁性層を設けた方が、自由層の保磁力を大幅に小さくすることができることが分かる。
以下、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置について説明する。まず、図４を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。磁気ディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体である磁気ディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に図２における基板１およびオーバーコート層１７からなる基体２１１を備えている。基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、磁気ディスクに対向するようになっている。この一面には、エアベアリング面２０が形成されている。磁気ディスクが図４におけるｚ方向に回転すると、磁気ディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図４におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によって磁気ディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図４におけるｘ方向は、磁気ディスクのトラック横断方向である。スライダ２１０の空気流出側の端部（図４における左下の端部）の近傍には、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１００が形成されている。
次に、図５を参照して、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。
ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。
図５は、本実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。
次に、図６および図７を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施の形態に係る磁気ディスク装置について説明する。図６は磁気ディスク装置の要部を示す説明図、図７は磁気ディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、磁気ディスク装置に組み込まれる。磁気ディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚の磁気ディスク２６２を有している。各磁気ディスク２６２毎に、磁気ディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。
スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応し、スライダ２１０を支持すると共に磁気ディスク２６２に対して位置決めする。
本実施の形態に係る磁気ディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０を磁気ディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、磁気ディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、磁気ディスク２６２に記録されている情報を再生する。
本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置は、前述の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドと同様の効果を奏する。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明の磁気抵抗効果素子における自由層は、少なくとも、第１の軟磁性層、高分極率層および第２の軟磁性層を有していればよい。従って、これら各層の間や、第２の軟磁性層における高分極率層とは反対側に、更に他の層が設けられていてもよい。
また、実施の形態では、基体側に再生ヘッドを形成し、その上に、記録ヘッドを積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。
また、読み取り専用として用いる場合には、薄膜磁気ヘッドを、再生ヘッドだけを備えた構成としてもよい。
また、本発明の磁気抵抗効果素子は、薄膜磁気ヘッドにおける再生ヘッドに限らず、磁気センサ等の他の用途にも用いることができる。
本発明の一実施の形態における再生ヘッドのエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面および基板に垂直な断面を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置の要部を説明するための説明図である。 本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置の平面図である。 本発明の一実施の形態に係るＭＲ素子の効果を確認するために行った第１の実験の結果を示す特性図である。 本発明の一実施の形態に係るＭＲ素子の効果を確認するために行った第１の実験の結果を示す特性図である。 本発明の一実施の形態に係るＭＲ素子の効果を確認するために行った第１の実験の結果を示す特性図である。 本発明の一実施の形態に係るＭＲ素子の効果を確認するために行った第１の実験の結果を示す特性図である。
符号の説明
１…基板、２…絶縁層、３…第１のシールド層、５…ＭＲ素子、６…バイアス磁界印加層、７…絶縁層、８…第２のシールド層、９…記録ギャップ層、１０…薄膜コイルの第１層部分、１２…上部磁極層、１５…薄膜コイルの第２層部分、１７…オーバーコート層、１８…分離層、１９…下部磁極層、２０…エアベアリング面、２２…反強磁性層、２３…固定層、２４…トンネルバリア層、２５…自由層、４１…第１の軟磁性層、４２…高分極率層、４３…第２の軟磁性層。

Claims (11)

  1. 互いに反対側を向く２つの面を有するトンネルバリア層と、
    前記トンネルバリア層における一方の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層と、
    前記トンネルバリア層の他方の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された強磁性層である固定層とを備えた磁気抵抗効果素子であって、
    前記自由層は、前記トンネルバリア層における前記一方の面に隣接するように配置された第１の軟磁性層と、前記第１の軟磁性層における前記トンネルバリア層とは反対側に配置された高分極率層と、前記高分極率層における前記第１の軟磁性層とは反対側に配置された第２の軟磁性層とを有し、
    前記高分極率層は、前記第１および第２の軟磁性層に比べてスピン分極率が大きい強磁性層であり、
    前記第１および第２の軟磁性層は、前記高分極率層に比べて保磁力が小さい強磁性層であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
  2. 前記高分極率層は、鉄のみ、鉄を含む合金、または鉄およびコバルトを含む合金よりなることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
  3. 前記高分極率層は、鉄をａ原子％、コバルトを（１００−ａ）原子％含み、ａが４０以上、１００未満である合金よりなることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
  4. 前記第１および第２の軟磁性層は、ニッケルと鉄の少なくとも一方を含む金属また合金よりなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
  5. 前記第１および第２の軟磁性層の保磁力は、５×７９．６Ａ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
  6. 前記第１の軟磁性層の厚さは、０．２ｎｍ以上、５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
  7. 前記第１の軟磁性層の厚さは、０．２ｎｍ以上、３ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
  8. 記録媒体に対向する媒体対向面と、
    前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子と
    を備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
  9. 請求項８記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
    前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと
    を備えたことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
  10. 請求項８記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
    前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
    前記スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームと
    を備え、前記サスペンションが前記アームに取り付けられていることを特徴とするヘッドアームアセンブリ。
  11. 請求項８記載の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
    前記スライダを支持すると共に前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と
    を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008227499A (ja) * 2007-03-08 2008-09-25 Magic Technologies Inc 磁気トンネル接合素子およびその形成方法、磁気ランダムアクセスメモリ
US7898776B2 (en) 2006-08-03 2011-03-01 Tdk Corporation Tunneling magnetic sensing element including enhancing layer having high Fe concentration in the vicinity of barrier layer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3050189B2 (ja) 1997-10-30 2000-06-12 日本電気株式会社 磁気抵抗効果素子及びその製造方法
JP3473016B2 (ja) 1999-08-25 2003-12-02 日本電気株式会社 強磁性トンネル接合素子と磁気ヘッドと磁気メモリ
US6783635B2 (en) * 1999-12-09 2004-08-31 International Business Machines Corporation Spin valve sensor free layer structure with a cobalt based layer that promotes magnetic stability and high magnetoresistance
US6661626B2 (en) * 2001-03-20 2003-12-09 International Business Machines Corporation Tunnel valve sensor having a pinned layer structure with an iron oxide (Fe3O4) layer
US6747852B2 (en) * 2001-08-17 2004-06-08 International Business Machines Corporation Magnetoresistance sensors with Pt-Mn transverse and longitudinal pinning layers and a decoupling insulation layer
US7023670B2 (en) * 2001-11-19 2006-04-04 Alps Electric Co., Ltd. Magnetic sensing element with in-stack biasing using ferromagnetic sublayers
US6831816B2 (en) * 2002-07-15 2004-12-14 International Business Machines Corporation CPP sensor with in-stack biased free layer
US7256971B2 (en) * 2004-03-09 2007-08-14 Headway Technologies, Inc. Process and structure to fabricate CPP spin valve heads for ultra-high recording density
US7602590B2 (en) * 2005-01-12 2009-10-13 Headway Technologies, Inc. Tunneling magneto-resistive spin valve sensor with novel composite free layer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7898776B2 (en) 2006-08-03 2011-03-01 Tdk Corporation Tunneling magnetic sensing element including enhancing layer having high Fe concentration in the vicinity of barrier layer
JP2008227499A (ja) * 2007-03-08 2008-09-25 Magic Technologies Inc 磁気トンネル接合素子およびその形成方法、磁気ランダムアクセスメモリ

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