JP2009123287A - リードヘッド、磁気ヘッドおよび磁気記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】リード素子が小型化した場合でもリードヘッドの特性を劣化させることなく、磁気記憶媒体の記録密度の増大に好適に対応することができるリードヘッド、磁気ヘッドおよび磁気記憶装置を提供する。
【解決手段】フリー層を備えるリード素子１０と、前記フリー層を磁区制御する磁区制御層２０ａ、２０ｂとを備え、前記磁区制御層２０ａ、２０ｂは、Ｆｅ、Co、Niの少なくとも一種を含む軟磁性材からなり、該磁区制御層２０ａ、２０ｂのコア幅方向の長さａ、ハイト方向の長さｂの比ａ／ｂが５以上、磁区制御層２０ａ、２０ｂのハイト方向の長さｂが１００nm以下に設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】フリー層を備えるリード素子１０と、前記フリー層を磁区制御する磁区制御層２０ａ、２０ｂとを備え、前記磁区制御層２０ａ、２０ｂは、Ｆｅ、Co、Niの少なくとも一種を含む軟磁性材からなり、該磁区制御層２０ａ、２０ｂのコア幅方向の長さａ、ハイト方向の長さｂの比ａ／ｂが５以上、磁区制御層２０ａ、２０ｂのハイト方向の長さｂが１００nm以下に設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明はリードヘッドとリードヘッドを備える磁気ヘッド、および磁気ヘッドを備える磁気記憶装置に関する。
磁気記憶装置に用いられる磁気ヘッドのリードヘッドには、MR（Magnetoresistance）、spin-valve GMR（Giant Magnetoresistance）、TMR（Tunneling Magnetoresistance）、CPP-GMR（Current perpendicular plane-GMR)等のリード素子が用いられている。これらのリード素子は、媒体の磁気記録情報（磁場）によって磁化方向が変化するフリー層と、磁化方向が固定されたピン層とを備える。フリー層にはバイアス磁界が印加され、外部磁場が作用しないときには、磁化の向きが、ピン層の磁化方向とは直交する方向となるように制御される。
図１０は、TMR型のリードヘッドの従来の構成を示している。このリードヘッドではリード素子１０をコア幅方向に挟む配置に、リード素子１０に形成されたフリー層にバイアス磁界を作用させフリー層を磁区制御する磁区制御層１２ａ、１２ｂが配置されている。磁区制御層１２ａ、１２ｂには、CoCrPt、CoCrといった保磁力の大きな、いわゆる硬磁性材が用いられる。
また、リード素子１０を厚さ方向に挟む配置に下部シールド層１４および上部シールド層１６が設けられる。リード素子１０の側面と側面から側方に延出する下部シールド層１４の表面は、下部シールド層１４と上部シールド層１６との間でセンス電流が通流するように絶縁層１８によって被覆されている。磁区制御層１２ａ、１２ｂおよび上部シールド層１６は下地層１２１、１６１上に形成される。
特開平１０−３３５７１４号公報
特開２００６−１９０３６０号公報
ところで、磁気記録密度が向上するとともに、より微小な範囲で磁界を検出する必要があり、リード素子自体がきわめて小さくなってきた。一般に、リード素子が小さくなると磁界を検出するフリー層は反磁界の影響を強く受けるようになり、フリー層は単一の磁区構造から多様な磁区構造をとりやすくなる。その結果、リード素子の出力が安定しなくなり、ノイズが大きくなるという問題が生じる。
本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、リード素子が小型化した場合でもリードヘッドの特性を劣化させることなく、磁気記憶媒体の記録密度の増大に好適に対応することができるリードヘッド、磁気ヘッドおよびこの磁気ヘッドを用いた磁気記憶装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を備える。
すなわち、磁気ヘッドのリードヘッドの構成として、フリー層を備えるリード素子と、前記フリー層を磁区制御する磁区制御層とを備え、前記磁区制御層は、Ｆｅ、Co、Niの少なくとも一種を含む軟磁性材からなり、該磁区制御層のコア幅方向の長さａ、ハイト方向の長さｂの比ａ／ｂが５以上、磁区制御層のハイト方向の長さｂが１００nm以下であることを特徴とする。
すなわち、磁気ヘッドのリードヘッドの構成として、フリー層を備えるリード素子と、前記フリー層を磁区制御する磁区制御層とを備え、前記磁区制御層は、Ｆｅ、Co、Niの少なくとも一種を含む軟磁性材からなり、該磁区制御層のコア幅方向の長さａ、ハイト方向の長さｂの比ａ／ｂが５以上、磁区制御層のハイト方向の長さｂが１００nm以下であることを特徴とする。
前記磁区制御層を構成する軟磁性材としてはFeCoからなる軟磁性膜が効果的な磁気異方性と、高いBs値を有することから好適に使用することができる。
前記磁区制御層は、飽和磁束密度Bsが１Ｔ以上の軟磁性材からなることにより、磁気制御層を薄く形成してもフリー層に対する好適な磁区制御をなすことができる。
また、前記磁区制御層は、コーナー部がアール状に形成されていることにより、磁区制御層を安定させて単一磁区構造とすることができ、効果的にフリー層の磁区制御を行うことができる。
また、前記磁区制御層は、前記リード素子と略同厚の平坦層に形成されていることにより、上部シールド層への磁束の漏洩を抑え、フリー層の磁区制御を有効になすことができる。
前記磁区制御層は、飽和磁束密度Bsが１Ｔ以上の軟磁性材からなることにより、磁気制御層を薄く形成してもフリー層に対する好適な磁区制御をなすことができる。
また、前記磁区制御層は、コーナー部がアール状に形成されていることにより、磁区制御層を安定させて単一磁区構造とすることができ、効果的にフリー層の磁区制御を行うことができる。
また、前記磁区制御層は、前記リード素子と略同厚の平坦層に形成されていることにより、上部シールド層への磁束の漏洩を抑え、フリー層の磁区制御を有効になすことができる。
これらの構成を備えるリードヘッドは、リードヘッドとライトヘッドを備える磁気ヘッドの構成として有効に利用することができる。また、磁気記憶装置にこの磁気ヘッドを搭載することによって、高密度記録が可能な磁気記憶装置として提供することができる。
本発明によれば、リード素子のフリー層を磁区制御する磁区制御層として軟磁性膜を使用し、かつ軟磁性膜のサイズ効果を利用することによって、リード素子のフリー層に効果的にバイアス磁界を作用させることが可能になる。これによって、リード素子のサイズが微小になった際に有効に利用できるリードヘッドの構造として提供することができ、磁気記録密度の増大に対応できる磁気ヘッド、磁気記憶装置として提供することが可能となる。
（リードヘッド）
図１は、磁気ヘッドを構成するリードヘッドの構成例としてTMR型のリードヘッド３０の構成を示す。図は、リードヘッドをヘッドスライダーの浮上面側から見た状態である。リードヘッド３０は、リード素子１０と、リード素子１０を厚さ方向に挟んで配置された下部シールド層１４と上部シールド層１６とを備える。磁区制御層２０ａ、２０ｂは、リード素子１０の両側方に、下部シールド層１４と上部シールド層１６とに挟まれて配置されている。
リード素子１０の側面とリード素子１０の側面から側方に延出する下部シールド層１４の表面には絶縁層１８が被覆されている。絶縁層１８の表面を被覆する下地層２１は、めっきにより磁区制御層２０ａ、２０ｂを形成する際に用いるシード層である。下地層２１は、磁区制御層２０ａ、２０ｂを所定の結晶面方向に成長させる作用を有する。下地層１６１は上部シールド層１６をめっきによって成膜する際に用いられるシード層である。
図１は、磁気ヘッドを構成するリードヘッドの構成例としてTMR型のリードヘッド３０の構成を示す。図は、リードヘッドをヘッドスライダーの浮上面側から見た状態である。リードヘッド３０は、リード素子１０と、リード素子１０を厚さ方向に挟んで配置された下部シールド層１４と上部シールド層１６とを備える。磁区制御層２０ａ、２０ｂは、リード素子１０の両側方に、下部シールド層１４と上部シールド層１６とに挟まれて配置されている。
リード素子１０の側面とリード素子１０の側面から側方に延出する下部シールド層１４の表面には絶縁層１８が被覆されている。絶縁層１８の表面を被覆する下地層２１は、めっきにより磁区制御層２０ａ、２０ｂを形成する際に用いるシード層である。下地層２１は、磁区制御層２０ａ、２０ｂを所定の結晶面方向に成長させる作用を有する。下地層１６１は上部シールド層１６をめっきによって成膜する際に用いられるシード層である。
本実施形態のリードヘッドにおいては、リード素子１０の側方に配置する磁区制御層２０ａ、２０ｂを、その上面の位置が、リード素子１０の最上層の高さ位置に一致するように、リード素子１０の厚さと略同厚となる平坦層状に形成する。これによって、上部シールド層１６が平坦状、すなわち、上部シールド層１６の面方向が下部シールド層１４の面方向と平行になる。
このように、磁区制御層２０ａ、２０ｂを平坦層とし上部シールド層１６を平坦状にすると、磁区制御層２０ａ、２０ｂの磁束が上部シールド層１６に漏洩することを抑制でき、磁区制御層２０ａ、２０ｂによるバイアス磁界をリード素子のフリー層に有効に作用させることができる。
このように、磁区制御層２０ａ、２０ｂを平坦層とし上部シールド層１６を平坦状にすると、磁区制御層２０ａ、２０ｂの磁束が上部シールド層１６に漏洩することを抑制でき、磁区制御層２０ａ、２０ｂによるバイアス磁界をリード素子のフリー層に有効に作用させることができる。
図１０に示す従来のリードヘッドでは、リード素子１０から離間するにしたがって磁区制御層１２ａ、１２ｂが徐々に厚くなるように形成されている。これは、磁区制御層１２ａ、１２ｂの厚さを厚くすることによって、バイアス磁界を大きくできるからである。磁区制御層１２ａ、１２ｂが所要の磁区制御作用をなすには、磁区制御層１２ａ、１２ｂが、所定の保磁力HｃとｔBs（膜厚×飽和磁束密度）値を有している必要がある。磁区制御層１２ａ、１２ｂを厚く形成することは、ｔBs値を大きくする上で有効である。
しかしながら、磁区制御層１２ａ、１２ｂの膜厚を厚くしていくと、図１０に示すように、磁区制御層１２ａ、１２ｂが上部シールド層１６に突出するようになるから、磁区制御層１２ａ、１２ｂの上部側で上部シールド層１６に磁束が漏洩しやすくなる。リード素子１０が小型化してコア幅が狭くなると、リード素子１０を挟んで配置されている磁区制御層１２ａ、１２ｂはより接近し、磁区制御層１２ａ、１２ｂから上部シールド層１６に磁束がさらに漏洩しやすくなる。
これに対して、本実施形態のリードヘッド３０では、上部シールド層１６が平坦状に形成され、リード素子１０の側方に配置した磁区制御層２０ａ、２０ｂはリード素子１０の厚さと同じくなるように形成されているから、磁区制御層２０ａ、２０ｂから上部シールド層１６に磁束が漏洩することを抑えることができる。
しかしながら、磁区制御層２０ａ、２０ｂの厚さをリード素子１０の厚さ程度にすると、磁区制御層の厚さを厚く形成した場合と比較してｔBs値は抑えられることになるから、図１に示すようなリードヘッドの構成を採用する場合には、従来よりも大きなBs値を有する材料が必要となる。
しかしながら、磁区制御層２０ａ、２０ｂの厚さをリード素子１０の厚さ程度にすると、磁区制御層の厚さを厚く形成した場合と比較してｔBs値は抑えられることになるから、図１に示すようなリードヘッドの構成を採用する場合には、従来よりも大きなBs値を有する材料が必要となる。
本実施形態では、図１に示すリードヘッドの構成において、リード素子１０のフリー層に対して磁区制御作用を及ぼす磁区制御層２０ａ、２０ｂとして軟磁性材を使用することが特徴的である。通常、軟磁性材単独では、磁区制御層に求められる保磁力HcおよびｔBs値を満足することができないから、磁区制御層に軟磁性層を使用する場合は反強磁性層と組み合わせて使用される（特開2006-190360）。これに対して、本発明では磁区制御層２０ａ、２０ｂとして、軟磁性層を単独で使用する。ただし、本発明においては、軟磁性層を単独で使用して磁区制御作用を発揮させるため、軟磁性層のサイズ効果を利用して磁区制御層２０ａ、２０ｂとする。
図２は、本発明に係るリードヘッドを構成する磁区制御層２０ａ、２０ｂを、平面形状で長方形に形成した例である。
本発明者は、磁区制御層２０ａ、２０ｂのコア幅方向の長さをａ、ハイト方向の長さをｂ、厚さをｔとした場合に、ハイト方向の長さｂを１００nm以下程度にすると、軟磁性材からなる磁区制御層であっても形状異方性があらわれ、硬磁性層と同等の高い保磁力が得られることを見出した。本実施形態のリードヘッドは、このような軟磁性層の大きさを限定することによって磁気異方性を発揮させ、これを利用して磁区制御層２０ａ、２０ｂとするものである。
すなわち、単層では磁区制御層としては用いることができないと考えられる軟磁性材料を、所定の条件にすることで、単層でも磁区制御層として用いることができる技術である。
本発明者は、磁区制御層２０ａ、２０ｂのコア幅方向の長さをａ、ハイト方向の長さをｂ、厚さをｔとした場合に、ハイト方向の長さｂを１００nm以下程度にすると、軟磁性材からなる磁区制御層であっても形状異方性があらわれ、硬磁性層と同等の高い保磁力が得られることを見出した。本実施形態のリードヘッドは、このような軟磁性層の大きさを限定することによって磁気異方性を発揮させ、これを利用して磁区制御層２０ａ、２０ｂとするものである。
すなわち、単層では磁区制御層としては用いることができないと考えられる軟磁性材料を、所定の条件にすることで、単層でも磁区制御層として用いることができる技術である。
図１に示すリードヘッド３０はTMR型のリードヘッドであり、リード素子１０は、磁化方向が固定された固定磁化層、トンネル効果による電流通過層である絶縁層、磁気記録媒体からの磁界の作用によって磁化方向が回転するフリー層を備えている。リード素子１０を構成する磁性層、絶縁層、反強磁性層等の構成については、従来、種々の構成が提案されている。本発明に係るリードヘッドは、リード素子１０の構成についてはとくに限定されるものではなく、種々タイプのリード素子の構成をとることができる。
下部シールド層１４および上部シールド層１６は、磁気記憶媒体での隣接する磁気情報をシールドするためのもので、NiFe等の軟磁性材によって形成される。TMR型のリードヘッドでは下部シールド層１４および上部シールド層１６はセンス電流を通流させる電極を兼ねている。
絶縁層１８は、下部シールド層１４と上部シールド層１６とを電気的に絶縁するためのもので、AlO、MgO、SiO2等の絶縁体によって形成される。
絶縁層１８は、下部シールド層１４と上部シールド層１６とを電気的に絶縁するためのもので、AlO、MgO、SiO2等の絶縁体によって形成される。
軟磁性材からなる磁区制御層２０ａ、２０ｂとして本実施形態ではFeCoを使用した。
アルチック（Al-TiC)基板からなるワーク（ウエハ）に、所要の磁性層等を複数層に成膜してリード素子１０を形成し、ワークの表面にたとえばアルミナを被着させて絶縁層１８を形成した後、下地層２１としてCrをスパッタリングし、下地層２１をめっき給電層としてFeCoをめっき盛り上げすることによって、軟磁性材のFeCoからなる磁区制御層２０ａ、２０ｂを形成することができる。なお、下地層２１には、Cr、W、Ti、Mo、Pd、Hf、Si、Ruから選択された１種あるいは２種以上の合金を使用することができる。また、これらの金属あるいは合金に、B、Ga、Zr、Nb、Hfを１種あるいは２種以上添加して用いることができる。
次いで、ワークの表面に下地層１６１を成膜し、下地層１６１をめっき給電層として、たとえばNiFeを所定の厚さにめっき盛り上げして上部シールド層１６を形成することによってリードヘッド３０が形成される。
アルチック（Al-TiC)基板からなるワーク（ウエハ）に、所要の磁性層等を複数層に成膜してリード素子１０を形成し、ワークの表面にたとえばアルミナを被着させて絶縁層１８を形成した後、下地層２１としてCrをスパッタリングし、下地層２１をめっき給電層としてFeCoをめっき盛り上げすることによって、軟磁性材のFeCoからなる磁区制御層２０ａ、２０ｂを形成することができる。なお、下地層２１には、Cr、W、Ti、Mo、Pd、Hf、Si、Ruから選択された１種あるいは２種以上の合金を使用することができる。また、これらの金属あるいは合金に、B、Ga、Zr、Nb、Hfを１種あるいは２種以上添加して用いることができる。
次いで、ワークの表面に下地層１６１を成膜し、下地層１６１をめっき給電層として、たとえばNiFeを所定の厚さにめっき盛り上げして上部シールド層１６を形成することによってリードヘッド３０が形成される。
なお、上記実施形態ではCPP型のリードヘッドとしてTMR型のリードヘッドの構成を示したが、軟磁性材からなる磁区制御層２０ａ、２０ｂを利用してリード素子のフリー層を磁区制御する作用については、CIP（Current in plane)型のリードヘッドについてもまったく同様に適用できる。
図３は、軟磁性材からなる磁区制御層２０ａ、２０ｂを備えた、CIP型のリードヘッド４０の構成例を示す。このリードヘッド４０では、リード素子１１を挟んで配置されたリード端子４１ａ、４１ｂを介してセンス電流が通流する。下部シールド層１４と磁区制御層２０ａ、２０ｂとは絶縁層４２によって電気的に絶縁され、上部シールド層１６とリード端子４１ａ、４１ｂとの間も絶縁層４３によって電気的に絶縁される。
図３は、軟磁性材からなる磁区制御層２０ａ、２０ｂを備えた、CIP型のリードヘッド４０の構成例を示す。このリードヘッド４０では、リード素子１１を挟んで配置されたリード端子４１ａ、４１ｂを介してセンス電流が通流する。下部シールド層１４と磁区制御層２０ａ、２０ｂとは絶縁層４２によって電気的に絶縁され、上部シールド層１６とリード端子４１ａ、４１ｂとの間も絶縁層４３によって電気的に絶縁される。
（軟磁性材の磁気異方性）
図４は、図２に示した平面形状が長方形の磁区制御層（軟磁性膜）の性質について調べるため、軟磁性膜の長辺：ａと短辺：ｂの長さの比（ａ／ｂ）＝５として、長辺の長さａと短辺の長さｂを変えて作成した６サンプルについて、磁化曲線を調べた結果を示す。なお、測定に使用した軟磁性膜はFeCo膜であり、いずれのサンプルも膜厚ｔ＝１５nmである。現在使用されているリード素子の厚さは３０nm以下程度である。サンプルの膜厚１５nmは、TMR素子の普通の厚さである。図４では、比較のために、サイズ効果が生じないベタ膜のFeCo膜について測定した結果（図のRef.:Wf）を合わせて示す。
図４は、図２に示した平面形状が長方形の磁区制御層（軟磁性膜）の性質について調べるため、軟磁性膜の長辺：ａと短辺：ｂの長さの比（ａ／ｂ）＝５として、長辺の長さａと短辺の長さｂを変えて作成した６サンプルについて、磁化曲線を調べた結果を示す。なお、測定に使用した軟磁性膜はFeCo膜であり、いずれのサンプルも膜厚ｔ＝１５nmである。現在使用されているリード素子の厚さは３０nm以下程度である。サンプルの膜厚１５nmは、TMR素子の普通の厚さである。図４では、比較のために、サイズ効果が生じないベタ膜のFeCo膜について測定した結果（図のRef.:Wf）を合わせて示す。
測定で使用した６つのサンプルの長辺と短辺の長さは、それぞれ200×40nm、250×50nm、300×60nm、350×70nm、4000×80nm、500×100nmである。これらのサンプルでは、長辺と短辺の長さの比（ａ／ｂ）＝５として固定しているから、各々のサンプルは長辺と短辺の長さが異なっている。
この測定結果は、磁区制御層として軟磁性膜を使用した場合、短辺の長さを１００nm以下にすると、軟磁性膜（FeCo膜）の保磁力Hｃが磁区制御層の保磁力として必要とされている1200(Oe)以上という条件を満足することを示している。すなわち、FeCo膜を磁区制御層として使用する場合、軟磁性膜のコア幅方向の長さをａ、ハイト方向の長さをｂとすると、（ａ／ｂ）＝５とする条件で、ハイト方向の長さを１００nm以下とすることによって、効果的な磁区制御作用を生じさせることができる。
この測定結果は、磁区制御層として軟磁性膜を使用した場合、短辺の長さを１００nm以下にすると、軟磁性膜（FeCo膜）の保磁力Hｃが磁区制御層の保磁力として必要とされている1200(Oe)以上という条件を満足することを示している。すなわち、FeCo膜を磁区制御層として使用する場合、軟磁性膜のコア幅方向の長さをａ、ハイト方向の長さをｂとすると、（ａ／ｂ）＝５とする条件で、ハイト方向の長さを１００nm以下とすることによって、効果的な磁区制御作用を生じさせることができる。
図５は、FeCoからなる平面形状が長方形の軟磁性膜について、短辺の長さを５０nmに固定し、長辺：ａと短辺：ｂの比を変えた６種類のサンプルについて磁化曲線を測定した結果を示す。各サンプルは、厚さｔ＝１５nm、（ａ／ｂ）＝２、３、４、６、８、１０である。
この測定結果は、長辺：ａと、短辺：ｂの比（ａ／ｂ）が６以上の場合には、磁化曲線が角形となるのに対して、（ａ／ｂ）が４以下になると磁化曲線が角形形状から外れてくることを示している。したがって、軟磁性膜として好適な磁気異方性が得られるようにするには、軟磁性膜の長辺：ａと、短辺：ｂの比（ａ／ｂ）を５以上に設定するとよい。
この測定結果は、長辺：ａと、短辺：ｂの比（ａ／ｂ）が６以上の場合には、磁化曲線が角形となるのに対して、（ａ／ｂ）が４以下になると磁化曲線が角形形状から外れてくることを示している。したがって、軟磁性膜として好適な磁気異方性が得られるようにするには、軟磁性膜の長辺：ａと、短辺：ｂの比（ａ／ｂ）を５以上に設定するとよい。
図４、５の測定結果は、平面形状が長方形の軟磁性膜を磁区制御層２０ａ、２０ｂとして使用する場合に、磁区制御層のコア幅方向の長さａとハイト方向の長さｂの比（ａ／ｂ）を５以上とし、ハイト方向の長さｂを１００nm以下とすることによって、軟磁性層単独で磁区制御層に求められる保磁力を満足することができ、リード素子のフリー層を磁区制御する磁区制御層として好適に用いることが可能であることを示している。軟磁性層としてFeCo膜を使用する場合は、FeCoのBs値が２．４Tときわめて高いから、磁区制御層２０ａ、２０ｂの厚さが薄くなっても磁区制御層に求められるｔBs値を満足することができる。軟磁性層からなる磁区制御層に求められるBs値としては１T以上程度である。
磁気記憶媒体の記録密度の高密度化とともにリード素子はますます微小化している。本発明は、リードヘッドを構成する磁区制御層のハイト方向の長さを１００nm以下にするといったように、磁区制御層を微小化することによって、サイズ効果による磁気異方性を得るものであり、より小さなリードヘッドに適用する場合に有効に利用できる技術として有用である。
なお、上記実施形態では磁区制御層２０ａ、２０ｂに使用する軟磁性膜としてFeCo膜を使用する例について説明したが、FeCo以外の軟磁性膜についても同様な考え方によって適用することができる。軟磁性膜としては、たとえばFe、Co、Niのうちの少なくとも１種を含む軟磁性膜が使用できる。
（磁区制御層の平面形状）
図６は、リードヘッドに形成する磁区制御層２０ａ、２０ｂの構成例を示す。図６（ａ）は、上述した平面形状が長方形となる磁区制御層２０ａ、２０ｂの例である。磁区制御層２０ａ、２０ｂは、磁気ヘッドの最終製造工程で、外部から着磁磁場を作用させ、一方向に磁化させる操作がなされる。この着磁操作によって、磁区制御層２０ａ、２０ｂは単一の磁区になるが、外部から作用する磁場等の影響によって、磁区制御層２０ａ、２０ｂが単一の磁区構成から複数の磁区に分かれてしまう場合がある。
図６は、リードヘッドに形成する磁区制御層２０ａ、２０ｂの構成例を示す。図６（ａ）は、上述した平面形状が長方形となる磁区制御層２０ａ、２０ｂの例である。磁区制御層２０ａ、２０ｂは、磁気ヘッドの最終製造工程で、外部から着磁磁場を作用させ、一方向に磁化させる操作がなされる。この着磁操作によって、磁区制御層２０ａ、２０ｂは単一の磁区になるが、外部から作用する磁場等の影響によって、磁区制御層２０ａ、２０ｂが単一の磁区構成から複数の磁区に分かれてしまう場合がある。
磁区制御層２０ａ、２０ｂが複数の磁区に分かれると、磁区制御層２０ａ、２０ｂからリード素子に作用するバイアス磁界は、単一磁区構成の場合と比較して弱くなるから、磁区制御層２０ａ、２０ｂは、安定して単一磁区構成を保持できることが望ましい。磁性層は、周縁部に鋭角部があると、その鋭角部を起点として複数の磁区に分かれやすくなる。したがって、磁区制御層２０ａ、２０ｂを形成する場合には、磁区制御層２０ａ、２０ｂの端部の鋭角部をなくすようにすることで、磁区制御層２０ａ、２０ｂの単一磁区構成を安定させることができる。
図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図６（ａ）の長方形の磁区制御層２０ａ、２０ｂのコーナー部の鋭角部分をアール状として、磁区制御層２０ａ、２０ｂが全体として単一磁区構成を維持しやすい形態とした例である。図６（ｂ）は、磁区制御層２０ａ、２０ｂの長手方向の両端部を半円形状に形成した例、図６（ｃ）は、磁区制御層２０ａ、２０ｂの両端部を楕円形の曲線状に形成した例、図６（ｄ）は、磁区制御層２０ａ、２０ｂの全体を楕円形状とした例である。これらの磁区制御層２０ａ、２０ｂにおいても、磁区制御層２０ａ、２０ｂの短手方向（ハイト方向）の長さｂを１００nm以下とし、長手方向と短手方向との比を５倍以上にすることで、軟磁性材からなる磁区制御層２０ａ、２０ｂの磁気異方性を得ることができる。
（磁気ヘッド、磁気記憶装置）
図７は、上述したリードヘッド３０を備える磁気ヘッドの構成を、浮上面に垂直方向から見た断面図として示している。この磁気ヘッド６０は垂直磁気記録型の磁気ヘッドの例である。磁気ヘッド６０は、リードヘッド３０とライトヘッド５０とを備える。前述した軟磁性材からなるリードヘッド３０は、下部シールド層１４および上部シールド層１６によってリード素子１０を挟む配置の積層構造に形成される。磁区制御層（不図示）はリード素子１０の側方に配置される。
ライトヘッド５０は、ライトギャップ５１を挟んで配置された主磁極５２とリターンヨーク５３とを備える。５４は記録用のコイルである。
図７は、上述したリードヘッド３０を備える磁気ヘッドの構成を、浮上面に垂直方向から見た断面図として示している。この磁気ヘッド６０は垂直磁気記録型の磁気ヘッドの例である。磁気ヘッド６０は、リードヘッド３０とライトヘッド５０とを備える。前述した軟磁性材からなるリードヘッド３０は、下部シールド層１４および上部シールド層１６によってリード素子１０を挟む配置の積層構造に形成される。磁区制御層（不図示）はリード素子１０の側方に配置される。
ライトヘッド５０は、ライトギャップ５１を挟んで配置された主磁極５２とリターンヨーク５３とを備える。５４は記録用のコイルである。
図８は、磁気ヘッド６０を搭載したヘッドスライダー７０の斜視図である。ヘッドスライダー７０の磁気ディスクに対向する面（ＡＢＳ面）には浮上用レール７２ａ、７２ｂが設けられ、磁気ヘッド６０はヘッドスライダー７０の前端側に、保護膜７４により被覆されて配置されている。
図９は上記磁気ヘッドを搭載した磁気記憶装置の全体構成を示す。磁気記憶装置８０は、ケーシング８１内に、スピンドルモータによって回転駆動される複数枚の磁気記録ディスク８２を備える。磁気記録ディスク８２の側方にはキャリッジアーム８３が揺動可能に配置され、キャリッジアーム８３の先端にヘッドサスペンション８４が取り付けられ、ヘッドサスペンション８４の先端にヘッドスライダー７０が取り付けられている。
図９は上記磁気ヘッドを搭載した磁気記憶装置の全体構成を示す。磁気記憶装置８０は、ケーシング８１内に、スピンドルモータによって回転駆動される複数枚の磁気記録ディスク８２を備える。磁気記録ディスク８２の側方にはキャリッジアーム８３が揺動可能に配置され、キャリッジアーム８３の先端にヘッドサスペンション８４が取り付けられ、ヘッドサスペンション８４の先端にヘッドスライダー７０が取り付けられている。
ヘッドスライダー７０は、ヘッドサスペンション８４によりディスク面に向けて弾性的に付勢される。スピンドルモータにより磁気記録ディスク８２が回転駆動されることによって生じる気流によりヘッドスライダー７０がディスク面から浮き上がる作用と前記付勢力とがバランスしてヘッドスライダー７０はディスク面と一定距離離間し、その状態で磁気記録ディスク８２との間で情報を記録し、再生する処理がなされる。
（付記１）
フリー層を備えるリード素子と、前記フリー層を磁区制御する磁区制御層とを備え、前記磁区制御層は、Ｆｅ、Co、Niの少なくとも一種を含む軟磁性材からなり、該磁区制御層のコア幅方向の長さａ、ハイト方向の長さｂの比ａ／ｂが５以上、磁区制御層のハイト方向の長さｂが１００nm以下であることを特徴とするリードヘッド。
（付記２）
前記磁区制御層は、FeCoからなることを特徴とする付記１記載のリードヘッド。
（付記３）
前記磁区制御層は、飽和磁束密度Bsが１Ｔ以上の軟磁性材からなることを特徴とする付記１または２記載のリードヘッド。
（付記４）
前記磁区制御層は、コーナー部がアール状に形成されていることを特徴とする付記１〜３のいずれか一項記載のリードヘッド。
（付記５）
前記磁区制御層は、前記リード素子と略同厚の平坦層に形成されていることを特徴とする付記１〜４のいずれか一項記載のリードヘッド。
（付記６）
リードヘッドとライトヘッドとを備えた磁気ヘッドであって、前記リードヘッドは、フリー層を備えるリード素子と、前記フリー層を磁区制御する磁区制御層とを備え、前記磁区制御層は、、Ｆｅ、Co、Niの少なくとも一種を含む軟磁性材からなり、該磁区制御層のコア幅方向の長さａ、ハイト方向の長さｂの比ａ／ｂが５以上、磁区制御層のハイト方向の長さｂが１００nm以下であることを特徴とする磁気ヘッド。
（付記７）
前記磁区制御層は、FeCoからなることを特徴とする付記６記載の磁気ヘッド。
（付記８）
前記磁区制御層は、飽和磁束密度Bsが１Ｔ以上の軟磁性材からなることを特徴とする付記６または７記載の磁気ヘッド。
（付記９）
前記磁区制御層は、コーナー部がアール状に形成されていることを特徴とする付記６〜８のいずれか一項記載の磁気ヘッド。
（付記１０）
前記磁区制御層は、前記リード素子と略同厚の平坦層に形成されていることを特徴とする付記６〜９のいずれか一項記載のリードヘッド。
（付記１１）
磁気ヘッドを搭載した磁気記憶装置であって、前記磁気ヘッドは、リードヘッドとライトヘッドとを備え、前記リードヘッドは、フリー層を備えるリード素子と、前記フリー層を磁区制御する磁区制御層とを備え、前記磁区制御層は、、Ｆｅ、Co、Niの少なくとも一種を含む軟磁性材からなり、該磁区制御層のコア幅方向の長さａ、ハイト方向の長さｂの比ａ／ｂが５以上、磁区制御層のハイト方向の長さｂが１００nm以下であることを特徴とする磁気記憶装置。
（付記１２）
前記磁区制御層は、FeCoからなることを特徴とする付記１１記載の磁気ディスク装置。
（付記１３）
前記磁区制御層は、飽和磁束密度Bsが１Ｔ以上の軟磁性材からなることを特徴とする付記９または１２記載の磁気ディスク装置。
（付記１４）
前記磁区制御層は、コーナー部がアール状に形成されていることを特徴とする付記１１〜１３のいずれか一項記載の磁気ディスク装置。
（付記１５）
前記磁区制御層は、前記リード素子と略同厚の平坦層に形成されていることを特徴とする付記１１〜１４のいずれか一項記載の磁気ディスク装置。
（付記１）
フリー層を備えるリード素子と、前記フリー層を磁区制御する磁区制御層とを備え、前記磁区制御層は、Ｆｅ、Co、Niの少なくとも一種を含む軟磁性材からなり、該磁区制御層のコア幅方向の長さａ、ハイト方向の長さｂの比ａ／ｂが５以上、磁区制御層のハイト方向の長さｂが１００nm以下であることを特徴とするリードヘッド。
（付記２）
前記磁区制御層は、FeCoからなることを特徴とする付記１記載のリードヘッド。
（付記３）
前記磁区制御層は、飽和磁束密度Bsが１Ｔ以上の軟磁性材からなることを特徴とする付記１または２記載のリードヘッド。
（付記４）
前記磁区制御層は、コーナー部がアール状に形成されていることを特徴とする付記１〜３のいずれか一項記載のリードヘッド。
（付記５）
前記磁区制御層は、前記リード素子と略同厚の平坦層に形成されていることを特徴とする付記１〜４のいずれか一項記載のリードヘッド。
（付記６）
リードヘッドとライトヘッドとを備えた磁気ヘッドであって、前記リードヘッドは、フリー層を備えるリード素子と、前記フリー層を磁区制御する磁区制御層とを備え、前記磁区制御層は、、Ｆｅ、Co、Niの少なくとも一種を含む軟磁性材からなり、該磁区制御層のコア幅方向の長さａ、ハイト方向の長さｂの比ａ／ｂが５以上、磁区制御層のハイト方向の長さｂが１００nm以下であることを特徴とする磁気ヘッド。
（付記７）
前記磁区制御層は、FeCoからなることを特徴とする付記６記載の磁気ヘッド。
（付記８）
前記磁区制御層は、飽和磁束密度Bsが１Ｔ以上の軟磁性材からなることを特徴とする付記６または７記載の磁気ヘッド。
（付記９）
前記磁区制御層は、コーナー部がアール状に形成されていることを特徴とする付記６〜８のいずれか一項記載の磁気ヘッド。
（付記１０）
前記磁区制御層は、前記リード素子と略同厚の平坦層に形成されていることを特徴とする付記６〜９のいずれか一項記載のリードヘッド。
（付記１１）
磁気ヘッドを搭載した磁気記憶装置であって、前記磁気ヘッドは、リードヘッドとライトヘッドとを備え、前記リードヘッドは、フリー層を備えるリード素子と、前記フリー層を磁区制御する磁区制御層とを備え、前記磁区制御層は、、Ｆｅ、Co、Niの少なくとも一種を含む軟磁性材からなり、該磁区制御層のコア幅方向の長さａ、ハイト方向の長さｂの比ａ／ｂが５以上、磁区制御層のハイト方向の長さｂが１００nm以下であることを特徴とする磁気記憶装置。
（付記１２）
前記磁区制御層は、FeCoからなることを特徴とする付記１１記載の磁気ディスク装置。
（付記１３）
前記磁区制御層は、飽和磁束密度Bsが１Ｔ以上の軟磁性材からなることを特徴とする付記９または１２記載の磁気ディスク装置。
（付記１４）
前記磁区制御層は、コーナー部がアール状に形成されていることを特徴とする付記１１〜１３のいずれか一項記載の磁気ディスク装置。
（付記１５）
前記磁区制御層は、前記リード素子と略同厚の平坦層に形成されていることを特徴とする付記１１〜１４のいずれか一項記載の磁気ディスク装置。
１０ リード素子
１１ リード素子
１２ａ、１２ｂ 磁区制御層
１４ 下部シールド層
１６ 上部シールド層
１８ 絶縁層
２０ａ、２０ｂ 磁区制御層
２１ 下地層
３０、４０ リードヘッド
４１ａ、４１ｂ リード端子
４２、４３ 絶縁層
５０ ライトヘッド
５１ ライトギャップ
５２ 主磁極
５３ リターンヨーク
６０ 磁気ヘッド
７０ ヘッドスライダー
８０ 磁気記憶装置
１１ リード素子
１２ａ、１２ｂ 磁区制御層
１４ 下部シールド層
１６ 上部シールド層
１８ 絶縁層
２０ａ、２０ｂ 磁区制御層
２１ 下地層
３０、４０ リードヘッド
４１ａ、４１ｂ リード端子
４２、４３ 絶縁層
５０ ライトヘッド
５１ ライトギャップ
５２ 主磁極
５３ リターンヨーク
６０ 磁気ヘッド
７０ ヘッドスライダー
８０ 磁気記憶装置
Claims (6)
- フリー層を備えるリード素子と、
前記フリー層を磁区制御する磁区制御層とを備え、
前記磁区制御層は、Ｆｅ、Co、Niの少なくとも一種を含む軟磁性材からなり、
該磁区制御層のコア幅方向の長さａ、ハイト方向の長さｂの比ａ／ｂが５以上、磁区制御層のハイト方向の長さｂが１００nm以下であることを特徴とするリードヘッド。 - リードヘッドとライトヘッドとを備えた磁気ヘッドであって、
前記リードヘッドは、
フリー層を備えるリード素子と、
前記フリー層を磁区制御する磁区制御層とを備え、
前記磁区制御層は、、Ｆｅ、Co、Niの少なくとも一種を含む軟磁性材からなり、
該磁区制御層のコア幅方向の長さａ、ハイト方向の長さｂの比ａ／ｂが５以上、磁区制御層のハイト方向の長さｂが１００nm以下であることを特徴とする磁気ヘッド。 - 前記磁区制御層は、FeCoからなることを特徴とする請求項２記載の磁気ヘッド。
- 前記磁区制御層は、飽和磁束密度Bsが１Ｔ以上の軟磁性材からなることを特徴とする請求項２または３記載の磁気ヘッド。
- 前記磁区制御層は、コーナー部がアール状に形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項記載の磁気ヘッド。
- 磁気ヘッドを搭載した磁気記憶装置であって、
前記磁気ヘッドは、リードヘッドとライトヘッドとを備え、
前記リードヘッドは、
フリー層を備えるリード素子と、
前記フリー層を磁区制御する磁区制御層とを備え、
前記磁区制御層は、、Ｆｅ、Co、Niの少なくとも一種を含む軟磁性材からなり、
該磁区制御層のコア幅方向の長さａ、ハイト方向の長さｂの比ａ／ｂが５以上、磁区制御層のハイト方向の長さｂが１００nm以下であることを特徴とする磁気記憶装置。
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