JP2009176400A - Ｃｐｐ型磁気抵抗効果素子および磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁区構造の安定性に優れ、シールド層の影響による再生ヘッドの出力バラツキを抑えて安定した出力を得ることができる新規な素子構造を提供する。
【解決手段】第１のシールド層３および第２のシールド層５と、を有し、積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ構造の磁気抵抗効果素子で、第１のシールド層および第２のシールド層の少なくとも一方は、Ｘ−Ｙ平面が、フロント枠構成部５１と、バック枠構成部５５とを有した窓枠形状体に形成されており、バック枠構成部の奥域長さは、フロント枠構成部の奥域長さよりも大きく、バック枠構成部は、非磁性ギャップ層１５５とバイアス磁界印加層１５６との組合わせ体を部分的に備え、非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体は、前記窓枠形状体を磁束がぐるりと回る閉磁路を形成し、フロント枠構成部の磁化を単磁区化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果素子、その磁気抵抗効果素子を備える薄膜磁気ヘッド、ならびにその薄膜磁気ヘッドを含むヘッドジンバルアセンブリおよび磁気ディスク装置に関する。

薄膜磁気ヘッドは、読み出し用の磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）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、を備えて構成される。

ＭＲ素子の代表的な要部構成としては、反強磁性層／第１の強磁性層／非磁性中間層／第２の強磁性層、の積層体構造が挙げられる。

第１の強磁性層の磁化方向は、隣接する反強磁性層によって一方向に固定されており磁化固定層とも呼ばれている。それに対して、第２の強磁性層の磁化方向は、外部磁場の変化に対して敏感に反応して磁化方向が変化するためにフリー層と呼ばれている。

また、上記ＭＲ素子の積層体を上下に挟み込むように、下部電極兼シールド層および上部電極兼シールド層（以下、単に、「シールド層」と称すこともある）がそれぞれ設けられ、隣接する記録データからの漏れ磁束をカットできるように構成されている。

ＭＲ素子の積層体の上下に配置されるシールド層は、軟磁性薄膜から構成され、一般に、ＭＲ素子のトラック幅方向と同一方向に磁化容易軸を有する還流磁区構造を形成するように構成される。この時、シールド層の磁区構造が安定に形成されず、ヘッド個体毎にばらつきが生じた場合、ＭＲ素子に印加されているバイアス状態（特に、フリー層に印加されているバイアス）もばらついてしまい、製造歩留まりの向上が妨げられるという問題が生じる。

磁気記録密度の増加に伴って、ＭＲ素子サイズも必然的に狭トラック化、狭リードギャップ化が要求されるようになっている。この狭リードギャップ化が進むにつれて、シールド層と、ＭＲ素子部を構成するフリー層の距離も著しく減少し、シールド層がＭＲ素子部のバイアス状態により強く影響を与えるようになってきている。具体的には、外部磁場によりシールド層の磁区構造が変化することが生じてしまえば、ＭＲ素子としての出力変動が生じてしまう。すなわち、外部磁場耐性（耐磁場性）が悪化することとなる。

シールド層の磁区構造を安定にするために、特開平８−２１２５２１号公報では、磁気シールドに対し磁区安定化のための磁区制御層を設ける技術が開示されている。具体的には磁気シールドに対して反強磁性膜あるいは硬磁性膜を形成し、単一の磁化方向を有する単磁区構造を実現する方法が開示されている。

また、同様の効果を得る方法として、特開平８−１６９０２３号公報では、磁気シールドを、軟磁性膜と非磁性膜の積層体からなる多層膜構造とする事が開示されている。

しかしながら、これらの方法は、いずれも製造工程上、非常に難しく、実用性の観点で問題があった。具体的には、前者は、シールド層厚１μｍ程度に対して、反強磁性膜や硬磁性膜の交換結合を用いて単磁区化させる事は非常に難しい。後者も、単磁区化するための積層回数が非常に多くなり、現実性に乏しいと言える。

また、特開２００７−２４２１４０号公報には、再生ヘッドのシールド部の平面形状を環状に形成するように構成し、シールド部の磁区構造を制御し、シールドの影響による再生ヘッドの出力バラツキを抑えて、安定した出力を得るための技術の開示がなされている。

しかしながら、上記の提案に開示された技術の内容だけでは、シールド部の磁区構造の制御は十分なものとは言えず、さらに、シールドの影響による再生ヘッドの出力バラツキを抑えて安定した出力を得ることへの新規な技術の提案が要望されている。

特開２００２−１２３９１２ 特開２００４−３１９７０９ 特開２００２−１７５６１１ 特開平８−２１２５２１ 特開２００７−２４２１４０

このような実状のもとに、本願発明は創案されたものであって、その目的は、数千Å〜数μｍオーダーのシールド層の単磁区化を容易かつ安定に実現でき、磁区構造の安定性に優れ、シールド層の影響による再生ヘッドの出力バラツキを抑えて安定した出力を得ることができる新規な素子構造を提案することにある。

上記課題を解決するために、本願発明は、磁気抵抗効果部と、前記磁気抵抗効果部を上下に挟むようにして配置形成され、下方に位置する実質的に軟磁性からなる第１のシールド層および上方に位置する実質的に軟磁性からなる第２のシールド層と、を有し、この積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果部は、非磁性中間層と、この非磁性中間層を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層および第２の強磁性層とを有し、前記下方に位置する第１のシールド層および上方に位置する第２のシールド層の少なくとも一方は、素子の幅方向と長さ方向で規定される平面形状（Ｘ−Ｙ平面）が、窓枠形状体に形成されており、前記窓枠形状体は、前方の媒体対向面側であって、磁気抵抗効果部が位置する近傍に配置されるフロント枠構成部と、このフロント枠構成部の後方に配置されるバック枠構成部とを有し、前記バック枠構成部の奥域長さは、前記フロント枠構成部の奥域長さよりも大きく形成されており、前記バック枠構成部は、非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体を部分的に備え、前記非磁性ギャップ層は、前記バイアス磁界印加層から発せられる磁束を、効率よく前記フロント枠構成部側まで送り出す作用をするように設計配置されており、前記非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体は、前記窓枠形状体を磁束がぐるりと回る閉磁路を形成するとともに、前記フロント枠構成部の磁化を単磁区化するように構成される。

また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記バイアス磁界印加層から流出される全磁束量をΦｂ、前記磁気抵抗効果素子部が位置するフロント枠構成部の磁化を飽和させるための磁束の飽和量をΦｆ(s)、とした場合、Φｂ／Φｆ(s)＝０．３〜２．０の範囲に設定される。

また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記バック枠構成部の奥域長さが、前記フロント枠構成部の奥域長さの１．４〜１０倍であるように構成される。

また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記非磁性ギャップ層は、前記バック枠構成部に埋設されており、当該非磁性ギャップ層に接してバイアス磁界印加層が形成されるように構成される。

また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記上方に位置する第２のシールド層は、素子の幅方向と長さ方向で規定される平面形状（Ｘ−Ｙ平面）が、窓枠形状体に形成されており、前記窓枠形状体は、前方の媒体対向面側であって、磁気抵抗効果部が位置する近傍に配置されるフロント枠構成部と、このフロント枠構成部の後方に配置されるバック枠構成部とを有し、前記バック枠構成部の奥域長さＹ₁は、前記フロント枠構成部の奥域長さＹ₂よりも大きく形成されており（Ｙ₁＞Ｙ₂）、前記バック枠構成部は、非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体を部分的に備え、前記非磁性ギャップ層は、前記バイアス磁界印加層から発せられる磁束を、効率よく前記フロント枠構成部側まで送り出す作用をするように設計配置されており、前記非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体は、前記第１のシールド層を構成する窓枠形状体を磁束がぐるりと回る閉磁路を形成するとともに、前記フロント枠構成部の磁化を単磁区化するように構成されており、前記下方に位置する第１のシールド層は、素子の幅方向と長さ方向で規定される平面形状（Ｘ−Ｙ平面）が、窓枠形状体に形成されており、前記窓枠形状体は、前方の媒体対向面側であって、磁気抵抗効果部が位置する近傍に配置されるフロント枠構成部と、このフロント枠構成部の後方に配置されるバック枠構成部とを有し、前記バック枠構成部の奥域長さＹ₁₁は、前記フロント枠構成部の奥域長さＹ₂₂よりも大きく形成されており（Ｙ₁₁＞Ｙ₂₂）、前記バック枠構成部は、非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体を部分的に備え、前記非磁性ギャップ層は、前記バイアス磁界印加層から発せられる磁束を、効率よく前記フロント枠構成部側まで送り出す作用をするように設計配置されており、前記非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体は、前記第１のシールド層を構成する窓枠形状体を磁束がぐるりと回る閉磁路を形成するとともに、前記フロント枠構成部の磁化を単磁区化するように構成される。

また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記第２のシールド層において、前記バック枠構成部の奥域長さＹ₁が、前記フロント枠構成部の奥域長さＹ₂の１．４〜１０倍であり、前記第１のシールド層において、前記バック枠構成部の奥域長さＹ₁₁が、前記フロント枠構成部の奥域長さＹ₂₂の１．４〜１０倍であるように構成される。

また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記第１および第２のシールド層において、各々の前記非磁性ギャップ層は、前記バック枠構成部に埋設されており、当該非磁性ギャップ層に接してバイアス磁界印加層が形成されるよう構成される。

また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記第１のシールド層および第２のシールド層の厚さが、０．５〜２．０μｍであり、バイアス磁界印加層の厚さが０．１〜０．３μｍであるように構成される。

また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記磁気抵抗効果部の幅方向（Ｘ方向）両端部には、フリーとして機能する第１の強磁性層または第２の強磁性層に、バイアス磁界を印加するための素子バイアス印加層が配置されて構成される。

また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記バイアス磁界印加層および素子バイアス印加層は、一括同時に着磁操作され、幅方向（Ｘ方向）に着磁されて構成される。

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、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上記の磁気抵抗効果素子と、を有して構成される。

本発明のヘッドジンバルアセンブリは、上記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、を備えてなるように構成される。

本発明の磁気ディスク装置は、上記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、前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、を備えて構成される。

本発明は、磁気抵抗効果部と、前記磁気抵抗効果部を上下に挟むようにして配置形成され、下方に位置する実質的に軟磁性からなる第１のシールド層および上方に位置する実質的に軟磁性からなる第２のシールド層と、を有し、この積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果部は、非磁性中間層と、この非磁性中間層を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層および第２の強磁性層とを有し、前記下方に位置する第１のシールド層および上方に位置する第２のシールド層の少なくとも一方は、素子の幅方向と長さ方向で規定される平面形状（Ｘ−Ｙ平面）が、窓枠形状体に形成されており、前記窓枠形状体は、前方の媒体対向面側であって、磁気抵抗効果部が位置する近傍に配置されるフロント枠構成部と、このフロント枠構成部の後方に配置されるバック枠構成部とを有し、前記バック枠構成部の奥域長さは、前記フロント枠構成部の奥域長さよりも大きく形成されており、前記バック枠構成部は、非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体を部分的に備え、前記非磁性ギャップ層は、前記バイアス磁界印加層から発せられる磁束を、効率よく前記フロント枠構成部側まで送り出す作用をするように設計配置されており、前記非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体は、前記窓枠形状体を磁束がぐるりと回る閉磁路を形成するとともに、前記フロント枠構成部の磁化を単磁区化するように構成されているので、シールド層の単磁区化を容易かつ安定に実現でき、磁区構造の安定性に優れ、シールド層の影響による再生ヘッドの出力バラツキを抑えて安定した出力を得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
本発明の磁気抵抗効果素子は、薄膜磁気ヘッドの、特に再生ヘッドに好適に用いられる。

以下の本発明の説明において、各図面に示されるＸ軸方向の寸法を「幅」、Ｙ軸方向の寸法を「長さ」、Ｚ軸方向の寸法を「厚さ」とそれぞれ表記する。また、Ｙ軸方向のうちのエアベアリング面（記録媒体と対向する薄膜磁気ヘッドの面）に近い側を「前方」、その反対側（奥域側）を「後方」と表記する。また、素子の積層膜を積み上げる方向を「上方」または「上側」、その反対方向を「下方」または「下側」と称する。

図１は、本発明の実施の形態における磁気抵抗効果素子のＡＢＳ（Air Bearing Surface）から見た斜視図である。ＡＢＳとは、素子が記録媒体と対向する面（以下、媒体対向面ともいう）に相当する。本発明でいうＡＢＳは素子の積層構造が明瞭に観察できる位置での断面までを含む趣旨であり、例えば、厳密な意味での媒体対向面に位置しているＤＬＣ等の保護層（素子を覆う保護層）は必要に応じて省略して考えることができる。

図２は、図１における磁気抵抗効果素子を構成する一部材であって、上方に位置する実質的に軟磁性からなる第２のシールド層のみを取り出した状態を示す斜視図である。

図３は、図２のＡ−Ａ断面矢視図である。

〔磁気抵抗効果素子の構造の説明〕
本発明の磁気抵抗効果素子は、図１に示されるように、磁気抵抗効果部８と、この磁気抵抗効果部８を上下に挟むようにして配置形成され、下方に位置する実質的に軟磁性からなる第１のシールド層３（下部シールド層３と呼ぶ場合もある）、および上方に位置する実質的に軟磁性からなる第２のシールド層５（上部シールド層５と呼ぶ場合もある）とを有し構成されている。

そして、本発明の磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果部８の積層方向（Ｚ方向）にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子である。

磁気抵抗効果部８は、非磁性中間層１４０と、この非磁性中間層１４０を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０を有している。

本発明において、上方に位置する第２のシールド層５は、図１に示されるように素子の幅方向と長さ方向で規定される平面形状（Ｘ−Ｙ平面）が、窓枠形状体に形成されている。さらに、本発明の実施形態では、下方に位置する第１のシールド層３も、第２のシールド層５と同様に、窓枠形状体に形成されている。そして、図１における、第１のシールド層３および第２のシールド層５は、それぞれ、シールド層３，５に組み込まれたバイアス磁界印加層により、磁化方向が制御されている。

上方に位置する第２のシールド層５と下方に位置する第１のシールド層３は、双方、窓枠形状体に形成されていることが好ましいのであるが、上方に位置する第２のシールド層５もしくは下方に位置する第１のシールド層３のどちらか一方は、窓枠形状でなない通常の長方形の形状、例えば、平面形状（Ｘ−Ｙ平面）寸法が３０μｍ×１５μｍ程度の長方形の形状とすることもできる。

以下、これらの本発明の各構成について詳細に説明する。
（第１のシールド層３および第２のシールド層５の説明）
本発明の実施形態における第１のシールド層３（下部シールド層３と呼ぶ場合もある）および第２のシールド層５（上部シールド層５と呼ぶ場合もある）は、それぞれ、
（１）外部磁界からの磁気シールド機能、および
（２）電極として機能、を有している。
上記（２）の機能は特になくてもよい。別途、新たな電極層を付加する形態を採用することにより対応可能であるからである。本発明で特に、強調すべきは、外部磁界からの磁気シールド機能を高め、耐磁場性を良好にするために、従来には見られない特殊な形態および構造を採択している点にある。以下、詳細に説明する。

本発明の実施例において、第１のシールド層３およびおよび第２のシールド層５は、同じ構造および形態から構成されている一つの実施態様が示されており、ここでは、まず、第２のシールド層５を代表させて、以下に説明していく。

本発明において、上方に位置する第２のシールド層５は、素子の幅方向と長さ方向で規定される平面形状（Ｘ−Ｙ平面）が、窓枠形状体に形成されている。別の表現をすれば、長方形の板から中央部に、略四角形状の窓を打抜いた形態をなしている。図２には、上方に位置する第２のシールド層５のみを抽出して描いた斜視図が示される。

第２のシールド層５の窓枠形状体は、図１や図２に示されるように、前方の媒体対向面（ＡＢＳ）側であって、磁気抵抗効果部８が位置する近傍に配置されるフロント枠構成部５１と、このフロント枠構成部５１の後方に略平行に配置されるバック枠構成部５５とを有している。

バック枠構成部５５の奥域長さＹ₁は、フロント枠構成部５１の奥域長さＹ₂よりも大きく形成されている（Ｙ₁＞Ｙ₂）。より好ましくは、バック枠構成部の奥域長さＹ₁が、前記フロント枠構成部の奥域長さＹ₂の１．４〜１０倍となるように構成される。

バック枠構成部５５とフロント枠構成部５１とを繋いでいる側枠構成部５３の幅Ｙ₃は、フロント枠構成部５１の奥域長さＹ₂よりも大きく形成されている（Ｙ₃＞Ｙ₂）。より好ましくは、側枠構成部５３の幅Ｙ₃が、前記フロント枠構成部５１の奥域長さＹ₂の１．２〜２．０倍となるように構成される。

これらの要件が必要となることは、後述する（１）シールドに形成されるバイアス磁界印加層１５６の成膜厚さと、第２のシールド層５の（フロント枠構成部５１の）成膜厚さとの関係に端を発し、（２）最終的に、後述するバイアス磁界印加層１５６から流出される全磁束量Φｂと、磁気抵抗効果素子部８が位置するフロント枠構成部５１の磁化を飽和させるための磁束の飽和量Φｆ(s)との関係、に起因するものでもある。

第２のシールド層５の後方に位置するバック枠構成部５５は、図１〜図３に示されるように、非磁性ギャップ層１５５とバイアス磁界印加層１５６との組合わせ体を部分的に備えている。第２のシールド層５において、非磁性ギャップ層１５５とバイアス磁界印加層１５６との組合わせ体以外の部材は、透磁率の高い軟磁性材料から構成されており、これが、本願発明において「実質的に軟磁性からなる第２のシールド層５」と記載する理由である。

図２および図３に示されるように、非磁性ギャップ層１５５は、バック枠構成部５５に埋設されており、この非磁性ギャップ層１５５に接してバイアス磁界印加層１５６が形成されている。図示の形態では、非磁性ギャップ層１５５の上にバイアス磁界印加層１５６が形成されている。また、図示の形態では、非磁性ギャップ層１５５により、第２のシールド層５の軟磁性部材が一部、分断されているが、図４や図５に示されるように、非磁性ギャップ層１５５とバイアス磁界印加層１５６との積層体によって、第２のシールド層５の軟磁性部材を一部分、分断するようにしてもよい。

本発明においては、非磁性ギャップ層１５５の作用が特に重要であり、非磁性ギャップ層１５５は、バイアス磁界印加層１５６から発せられる磁束を、効率よく前記フロント枠構成部５１側まで送り出す作用をするように設計配置されることが重要である。

もし、仮に、図３において、非磁性ギャップ層１５５を無くし、非磁性ギャップ層１５５の箇所が、第２のシールド層５の軟磁性部材に置換されているならば、バイアス磁界印加層１５６から発せられる磁束の大部分は、置換された軟磁性部材の箇所を通って逆戻りをしてしまうという不都合が生じることがある。つまり、バイアス磁界印加層１５６から発せられる磁束を、効率よく前記フロント枠構成部５１側まで送り出す作用ができなくなってしまう。

このような観点から、本発明における非磁性ギャップ層１５５とバイアス磁界印加層１５６との組合わせ体は、第２のシールド層５を構成する窓枠形状体を磁束がぐるりと回る閉磁路を形成するとともに、磁気抵抗効果素子部８が位置するフロント枠構成部５１の磁化を単磁区化するように設計・構成される。非磁性ギャップ層１５５のＸ方向長さＧｐは、シールド膜厚Ｔｆ以上となるように設定することが好ましい。またバイアス磁界印加層１５６のＸ方向の長さは、バイアス磁界印加層１５６の膜厚Ｔｂのおよそ５倍以上となるように設定することが好ましい。非磁性ギャップ層１５５のＸ方向長さＧｐおよびバイアス磁界印加層１５６のＸ方向の長さ、の双方の上限値は、それぞれ、シールド形状により規定され、中央部に打ち抜かれた略四角形状のおよそ幅ｄ（図２）以下とすることが好ましい。

特に、本発明においては、磁気抵抗効果素子部８が位置するフロント枠構成部５１の磁化を単磁区化するために、バイアス磁界印加層１５６から流出される全磁束量をΦｂ、磁気抵抗効果素子部８が位置するフロント枠構成部５１の磁化を飽和させるための磁束の飽和量をΦｆ(s)とした場合、Φｂ／Φｆ(s)の値は、０．３〜２．０の範囲、好ましくは、０．８〜２．０の範囲に設定される。

バイアス磁界印加層１５６から流出される全磁束量Φｂは、バイアス磁界印加層１５６を構成する材料の残留磁束密度Ｂｒｂと、バイアス磁界印加層１５６から流出する磁束の断面積Ｓｂとの積として表される。つまり、Φｂ＝Ｂｒｂ×Ｓｂである。なお、断面積ＳｂはＹ−Ｚ平面であり、図２に示される厚さＴｂ×奥域長さＹｂで（＝Ｙ₁）表される（Ｓｂ＝Ｔｂ×Ｙｂ）。

磁気抵抗効果素子部８が位置するフロント枠構成部５１の磁化を飽和させるための磁束の飽和量Φｆ(s)は、フロント枠構成部５１を構成する材料の飽和磁束密度Ｂｓｆと、フロント枠構成部５１の断面積Ｓｆとの積として表される。つまり、Φｆ(s)＝Ｂｓｆ×Ｓｆである。なお、断面積ＳｆはＹ−Ｚ平面であり、図２に示される厚さＴｆ×奥域長さＹ₂表される（Ｓｆ＝Ｔｆ×Ｙ₂）。

第２のシールド層５の厚さと同じであるフロント枠構成部５１の厚さＴｆは、０．５〜２.０μｍとされる。この膜厚は、いわゆる磁気シールド機能を発揮するために必要な膜厚であり、当該膜は、いわゆるめっき法により形成される。

これに対して、バイアス磁界印加層１５６の厚さＴｂは、０．１〜０．３μｍとされる。
当該バイアス磁界印加層１５６の膜はスパッタ法により成膜されるために、上限値を超えて厚くすることは経済的ロスが大きくなってしまい、また、下限未満とすることはバイアス磁界印加の本来の効果が発揮しにくくなってしまう。

このような膜厚Ｔｆ、Ｔｂの違いのもとに、バイアス磁界印加層１５６から流出される磁束が、磁気抵抗効果素子部８が位置するフロント枠構成部５１にまで到達することができ、かつ、フロント枠構成部５１の磁化を単磁区化することが出来るまでに必要な磁束が得られるように、上記所望の数値要件を満たすことが必要となる。

なお、フロント枠構成部５１の大きさの一例を挙げると、Ｙ₂＝５μｍ、Ｔｆ＝１μｍ、Ｘ方向幅＝３０μｍである。

バイアス磁界印加層１５６は、例えば、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が用いられる。具体的には、前者としてＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔを例示することができ、後者は、ＣｏＦｅとＩｒＭｎとの積層体を例示することができる。

また、非磁性ギャップ層１５５としては、アルミナ、シリカ等の酸化物；アルミナナイトライド、シリコンナイトライド等の窒化物；Ｃｒ、Ｔａ、ＮｉＣｒ、Ａｕ、Ｃｕ等の非磁性金属；を用いることができる。

また、非磁性ギャップ層１５５のとバイアス磁界印加層１５６との間には、下地層およびバッファ層を設けることが望ましい。つまり、好ましい態様として、非磁性ギャップ層１５５の上には、下地層、バッファ層が順次形成され、バッファ層の上に、バイアス磁界印加層１５６が形成される。

下地層は、主として、非磁性ギャップ層１５５の表面を平坦化させるために形成され、Ｔｉ、Ｔａ等が用いられる。膜厚は、１〜５ｎｍ程度とされる。

バッファ層は、バイアス磁界印加層１５６の結晶性や配向性を向上させる目的で用いられる。バイアス磁界印加層１５６が硬磁性層（ハードマグネット）から構成される場合、バッファ層の材料としては、Ｃｒ、ＣｒＴｉ等が用いられ、膜厚は２〜１０ｎｍ程度とされる。また、バイアス磁界印加層１５６が強磁性層と反強磁性層との積層体から構成される場合、バッファ層の材料としては、Ｒｕ、ＮｉＣｒ等が用いられ、膜厚は２〜１０ｎｍ程度とされる。

このような下地層やバッファ層は、双方、用いることが好適ではあるが、下地層やバッファ層のいずれか一方のみを用いてもよい。また、双方使用しない場合であってもよい。

第２のシールド層５の実質的に軟磁性からなる材料としては、ＮｉＦｅ（パーマロイ）、ＣｏＺｒＴａ、センダスト、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＺｒＮｂ等を例示することができる。

第１のシールド層３もまた、上述してきた第２のシールド層５と同様な形態から構成されることが望ましい。より確実に、シールドの影響による再生ヘッドの出力バラツキを抑えて安定した出力を得ることができるようにするためである。

すなわち、下方に位置する第１のシールド層３は、素子の幅方向と長さ方向で規定される平面形状（Ｘ−Ｙ平面）が、窓枠形状体に形成されており、前記窓枠形状体は、前方の媒体対向面側であって、磁気抵抗効果部が位置する近傍に配置されるフロント枠構成部と、このフロント枠構成部の後方に配置されるバック枠構成部とを有し、前記バック枠構成部の奥域長さＹ₁₁（図２のＹ₁に相当）は、前記フロント枠構成部の奥域長さＹ₂₂（図２のＹ₂に相当）よりも大きく形成されており（Ｙ₁₁＞Ｙ₂₂）、前記バック枠構成部は、非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体を部分的に備え、前記非磁性ギャップ層は、前記バイアス磁界印加層から発せられる磁束を、効率よく前記フロント枠構成部側まで送り出す作用をするように設計配置されており、前記非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体は、前記第１のシールド層を構成する窓枠形状体を磁束がぐるりと回る閉磁路を形成するとともに、前記フロント枠構成部の磁化を単磁区化するように構成されるのがよい。

そのため、第１のシールド層３において、バイアス磁界印加層から流出される全磁束量をΦ´ｂ、磁気抵抗効果素子部が位置するフロント枠構成部の磁化を飽和させるための磁束の飽和量をΦ´ｆ（ｓ）、とした場合、Φ´ｂ／Φ´ｆ（ｓ）は、０．３〜２．０の範囲、好ましくは０．８〜２．０の範囲に設定される。

また、第１のシールド層３において、バック枠構成部の奥域長さＹ₁₁（図２のＹ₁に相当）が、前記フロント枠構成部の奥域長さＹ₂₂（図２のＹ₂に相当）の１．４〜１０倍となるように構成される。

また、第１のシールド層３においても前述した第２のシールド層５で述べたのと同様な、非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体の態様を採択することができる。

〔磁気抵抗効果部８の説明〕
本実施の形態における磁気抵抗効果素子は、図１に示されるように所定の間隔を開けて図面の上下に対向配置された第１のシールド層３および第２のシールド層５と、これら第１のシールド層３と第２のシールド層５との間に配置されたＣＰＰ構造の磁気抵抗効果素子部８と、磁気抵抗効果素子部８の２つの側部およびこの側部に沿って第１のシールド層３の上面の一部を覆う絶縁膜１４４と、絶縁膜１４４を介して磁気抵抗効果部８の両側部に隣接する２つの素子バイアス印加層１６０と、を有している。

磁気抵抗効果部８としては、巨大磁気抵抗(Giant Magneto-resistive)効果を用いたＣＰＰ−ＧＭＲ素子部や、トンネル磁気抵抗(Tunnel-type Magneto-resistive)効果を用いたＴＭＲ素子部等が挙げられ、図１に示されるように、非磁性中間層１４０と、この非磁性中間層１４０を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０を有し、構成される。

図１において、例えば、第１の強磁性層１３０は、磁化の方向が固定された磁化固定層１３０として機能するように構成されており、第２の強磁性層１５０は、外部からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化するよう作用するフリー層１５０として機能するように構成されている。

すなわち、図１において例示される磁気抵抗効果部８は、第１のシールド層３の上に下地層１２１を介して形成されたピンニング層としての反強磁性層１２２と、この反強磁性層１２２の上に形成された磁化固定層１３０と、この磁化固定層１３０の上に形成された非磁性中間層１４０と、この非磁性中間層１４０の上に形成されたフリー層１５０と、このフリー層１５０の上に形成されたキャップ層１２６（保護層１２６）が順次積層形成された多層膜として構成されている。

この多層膜は、第１のシールド層３と第２のシールド層５のＡＢＳ側のフロント枠構成部によって挟持されており、第１のシールド層３と第２のシールド層５との間に電圧が印加されることによって、多層膜の厚さ方向にセンス電流が流れるようになっている。
以下、磁気抵抗効果部８を構成する各層について、さらに詳細に説明を行う。

（磁化固定層１３０の説明）
本発明における磁化固定層１３０は、第１のシールド層３の上に形成された下地層２１を介して形成されたピンニング作用を果たす反強磁性層１２２の上に形成されている。

磁化固定層１３０は、単層膜あるいは積層膜のいずれの形態であってもよい。

好適な態様である積層膜の場合を例にとって説明すると、磁化固定層１３０は、反強磁性層１２２側から、アウター層、非磁性層、およびインナー層が順次積層された構成、すなわち、いわゆるシンセティックピンド層を形成するように構成される。アウター層およびインナー層は、例えば、ＣｏやＦｅを含む強磁性材料から構成される。アウター層とインナー層は、反強磁性的に結合し、互いの磁化の方向が逆方向となるように固定されている。

アウター層およびインナー層は、例えば、Ｃｏ₇₀Ｆｅ₃₀（原子％）の合金層とすることが好ましい。アウター層の厚さは、３〜７ｎｍ程度、インナー層の厚さは３〜１０ｎｍ程度とすることが好ましい。非磁性層は、例えば、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｒｅ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｃｕのグループから選ばれた少なくとも１種を含む非磁性材料から構成される。非磁性層の厚さは、例えば０．３５〜１．０ｎｍ程度とされる。

（フリー層１５０およびキャップ層１２６の説明）
フリー層１５０は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化する層であり、保磁力が小さい強磁性層（軟磁性層）により構成される。フリー層１５０の厚さは、例えば２〜１０ｎｍ程度とされる。単層のみで構成することもできるが、積層された複数の強磁性層を含んだ多層膜としてもよい。

このようなフリー層１５０の上には、図１に示されるごとく、例えばＴａやＲｕ層からなるキャップ層１２６（保護層１２６）が形成される。その厚さは、０．５〜２０ｎｍ程度とされる。

（非磁性中間層１４０の説明）
本発明における素子としては、いわゆるＣＰＰ−ＧＭＲ素子およびＴＭＲ素子が好適例となっている。そのため、非磁性中間層１４０は、例えば、Ａｌ₂Ｏ_X、ＭｇＯ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＺｎＯ、ＴｉＯ_X、ＳｉＯ₂、ＨｆＯ_X、ＺｒＯ_X等のグループから選択された１種の材料から構成される。その厚さは、１．０〜３．０ｎｍ程度とされる。

（反強磁性層１２２の説明）
ピンニング層として機能する反強磁性層１２２は、上述したように磁化固定層１３０との交換結合により、磁化固定層１３０の磁化の方向を固定するように作用している。

反強磁性層１２２は、例えば、Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｉｒ，ＣｒおよびＦｅのグループの中から選ばれた少なくとも１種からなる元素Ｍ´と、Ｍｎとを含む反強磁性材料から構成される。Ｍｎの含有量は３５〜９５原子％とすることが好ましい。反強磁性材料の中には、（１）熱処理しなくても反強磁性を示して強磁性材料との間で交換結合磁界を誘起する非熱処理系反強磁性材料と、（２）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。本発明においては（１）、（２）のいずれのタイプを用いても良い。非熱処理系反強磁性材料としては、ＲｕＲｈＭｎ，ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ等が例示できる。熱処理系反強磁性材料としては、ＰｔＭｎ，ＮｉＭｎ，ＰｔＲｈＭｎ等が例示できる。

反強磁性層１２２の厚さは、４〜３０ｎｍ程度とされる。
なお、磁化固定層１３０の磁化の方向を固定するための層として、上記反強磁性層に代えてＣｏＰｔ等の硬磁性材料からなる硬磁性層を設けるようにしてもよい。

また、反磁性層１２２の下に形成されている下地層１２１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るための層であり、特に、反強磁性層１２２と磁化固定層１３０との交換結合を良好にするために設けられる。このような下地層１２１としては、例えばＴａ層とＮｉＣｒ層との積層体が用いられる。下地層１２１の厚さは、例えば２〜６ｎｍ程度とされる。

さらに、図１に示される絶縁層１４４を構成する材料としては、例えばアルミナが用いられる。素子バイアス印加層１６０としては、例えば、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が用いられ、具体的には、ＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔを例示することができる。

なお、本発明においては、図１に示されるように、素子バイアス印加層１６０の着磁方向と、シールド層のバック枠構成部５５に形成されているバイアス磁界印加層１５６との着磁方向は、幅方向（Ｘ方向）の同一方向とすることができる。そのため、これらのバイアス層１６０、１５６の着磁は、一括で同時に着磁操作することができ、製造プロセスの簡便性を考慮すると、大きなメリットとなっている。

〔薄膜磁気ヘッドの全体構造についての説明〕
図６には、いわゆるエアベアリング面（ＡＢＳ）に平行な薄膜磁気ヘッドの断面図（Ｙ−Ｚ平面での断面）が示されている。

図６に示される薄膜磁気ヘッド１００は、媒体進行方向Ｍに移動する例えばハードディスクなどの記録媒体１０に磁気的な処理を施すために、例えばハードディスクドライブなどの磁気記録装置に搭載されて使用される。

図面に例示されている薄膜磁気ヘッド１００は、磁気的処理として記録処理および再生処理の双方を実行可能ないわゆる複合型ヘッドであり、その構造は、図６に示されるように、例えばアルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）などのセラミック材料より構成されたスライダ基板１の上に、磁気ヘッド部１０１が形成された構成を有している。

磁気ヘッド部１０１は、磁気抵抗（ＭＲ:Magneto-Resistive）効果を利用して記録された磁気情報の再生処理を行う再生ヘッド部１００Ａと、例えば、垂直記録方式の記録処理を実行するシールド型の記録ヘッド部１００Ｂとが、積層された構成を有している。

以下さらに詳細に説明する。

第１のシールド層３と第２のシールド層５は、スライダ基板１の側面１ａに略平行となるように形成された平面的な層であり、また、これらの層３、５は、媒体対向面７０であるＡＢＳの一部を形成している。

磁気抵抗効果部８は、第１のシールド層３および第２のシールド層５に挟まれるように配置されており、媒体対向面７０の一部を形成している。そして、媒体対向面７０に垂直方向（Ｙ方向）のハイトがＭＲハイト（ＭＲ−ｈ）となる。

第１のシールド層３および第２のシールド層５は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき等によって形成される。なお、図面では明示してないが、第１のシールド層３および第２のシールド層５は、上述してきた本発明の作用効果を発現するように構成されている必要がある。

磁気抵抗効果部８は、スライダ基板１の側面１ａに略平行となるように形成された積層膜であり、媒体対向面７０の一部を構成している。

磁気抵抗効果部８は、例えば、その積層面と垂直方向にセンス電流が流れる膜面垂直型（ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane））の積層膜であり、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ(Tunnel Magneto Resistance)）膜や、ＣＰＰ型ＧＭＲ(Giant Magneto Resistance)膜を好適に用いることができる。磁気抵抗効果部８としてこのような磁気抵抗効果膜を用いることで、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受することが可能となる。
磁気抵抗効果部８として、ＴＭＲ素子を用いる場合、反強磁性層、磁化固定層、トンネルバリア層および磁化自由層（フリー層）が、順次積層された構造を備えている。反強磁性層としては、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ等からなる厚さ５〜１５ｎｍ程度の膜が用いられる。磁化固定層としては、例えば、強磁性材料であるＣｏＦｅなどや、あるいはＲｕ等の非磁性金属層を２層のＣｏＦｅ等で挟んだ、いわゆるシンセティックピンド層構成のものが例示できる。トンネルバリア層としては、例えばＡｌ、ＡｌＣｕ、Ｍｇ等からなる厚さ０．５〜１ｎｍ程度の金属膜を酸化させた膜が用いられる。酸化方法としては、例えば真空装置内に導入された酸素によって酸化させてもよいし、あるいは自然酸化によって酸化させたものでもよい。磁化自由層（フリー層）は、例えば、強磁性材料である厚さ１ｎｍ程度のＣｏＦｅ等と、厚さ３〜４ｎｍ程度のＮｉＦｅ等との２層膜から構成される。磁化自由層（フリー層）は、トンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル接合をなしている。磁気抵抗効果部８として、いわゆるＣＰＰ型ＧＭＲ膜を用いる場合、上述のＴＭＲ膜におけるトンネルバリア層を、Ｃｕ等からなる厚さ１〜３ｎｍ程度の非磁性導電層に置換させた構造とされる。

また、図６に示されるように、第１のシールド層３と磁気抵抗効果部８の間、および磁気抵抗効果部８と第２のシールド層５の間には、それぞれ、下部メタルギャップ層（下地層）１２１および上部メタルギャップ層（キャップ層）１２６が設けられている。これらの各層１２１、１２６は、例えば、ＲｕやＴａ等の非磁性材料から構成される。

また、図６に示されるように、第２のシールド層５と記録ヘッド部１００Ｂとの間には、第２のシールド層５と同様の材料からなる素子間シールド層９が形成されている。

素子間シールド層９は、センサーとして機能する磁気抵抗効果部８を、記録ヘッド部１００Ｂより発生する磁界から遮断して、読み出しの際の外来ノイズを防止する役割を果たしている。また、素子間シールド層９と記録ヘッド部１００Ｂとの間に、さらにバッキングコイル部が形成されていてもよい。バッキングコイル部は、記録ヘッド部１００Ｂから発生して磁気抵抗効果部８の上下電極層を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させるものであり、磁気ディスクへの不要な書き込み、または消去動作である広域隣接トラック消去（ＷＡＴＥ）現象の抑制を図るように作用する。

磁気抵抗効果部８の媒体対向面７０とは反対側の第１および第２シールド層３、５の間隙；並びに第１および第２シールド層３、５、および素子間シールド層９の媒体対向面７０とは反対側である後方部位；並びに第１のシールド層３とスライダ基板１との間隙；並びに素子間シールド層９と記録ヘッド部１００Ｂとの間隙、にはそれぞれアルミナ等から形成された絶縁層４、４４が形成されている。

記録ヘッド部１００Ｂは、垂直磁気記録用として構成されることが好ましく、図６に示されるように、主磁極層１５、ギャップ層１８、コイル絶縁層２６、コイル層２３、および補助磁極層２５を有している。

主磁極層１５は、コイル層２３によって誘導された磁束を、書き込みがなされる磁気記録媒体１０の記録層まで収束させながら導くための導磁路として構成される。ここで主磁極層１５の媒体対向面７０側の端部において、トラック幅方向（図６のＸ軸に沿った方向）の幅、および積層方向（図６のＺ軸に沿った方向）の厚さは、他の部分に比べて小さくすることが好ましい。この結果、高記録密度化に対応した微細で強い書き込み用磁界を発生させることが可能となる。

主磁極層１５に磁気的に結合した補助磁極層２５の媒体対向面７０側の端部は、補助磁極層２５の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部を形成している。図６に示されるように、補助磁極層２５は、アルミナ等の絶縁材料により形成されたギャップ層１８、およびコイル絶縁層２６を介在させて、主磁極層１５の媒体対向面７０側の端部と対向配置されている。

このような補助磁極層２５を設けることによって、媒体対向面７０近傍における補助磁極層２５と主磁極層１５との間において磁界勾配をより急峻にさせることができる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートを小さくすることができる。

補助磁極層２５は、例えば、フレームめっき法、スパッタリング法等を用いて、例えば、厚さ約０．５〜５μｍに形成される。使用材料としては、例えば、Ｎｉ、ＦｅおよびＣｏのうち、いずれか２つ若しくは３つからなる合金を用いたり、あるいは、これらを主成分として所定の元素が添加された合金等から構成される。

ギャップ層１８は、コイル層２３と主磁極層１５とを離間させるように形成される。ギャップ層１８は、例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて形成された、例えば、厚さ０．０１〜０．５μｍ程度のＡｌ₂Ｏ₃、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等から構成される。

〔ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置についての説明〕
次いで、上述してきた薄膜ヘッドが搭載されて使用されるヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置の一例について説明する。

まず、図７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。ハード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ハード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、主に基板およびオーバーコートからなる基体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、ハードディスクに対向するようになっている。この一面には、媒体対向面７０が形成されている。

ハードディスクが図７におけるｚ方向に回転すると、ハード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７におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図７におけるｘ方向は、ハード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７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が形成されている。

次に、図８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をハードディスク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８は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。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９および図１０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ハードディスク装置について説明する。

図９はハードディスク装置の要部を示す説明図、図１０はハード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、ハードディスク装置に組み込まれる。

ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。各ハードディスク２６２毎に、ハードディスク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を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。

本実施の形態に係るハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０をハードディスク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、ハードディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、ハードディスク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およびハードディスク装置は、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。

また、実施の形態では、基体側に再生ヘッド部を形成し、その上に、垂直記録ヘッド部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、再生専用の薄膜ヘッドとして用いる場合には、再生ヘッド部だけを備えた構成としてもよい。

以下に、本発明の磁気抵抗効果素子に関する具体的実験例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。

（実験例１）
図１に示される形態であって、かつ、下記表１に示されるような構成からなる磁気抵抗効果素子の実験用サンプルを作製した。

すなわち、下記表１に示されるように、実質的にＮｉＦｅ（飽和磁束密度Ｂｓ＝１Ｔ）からなる第１のシールド層３の上に、表１に示される積層構成からなる磁気抵抗効果部８を形成し、この磁気抵抗効果部８の上に、実質的にＮｉＦｅ（飽和磁束密度Ｂｓ＝１Ｔ）からなる第２のシールド層５を形成した。

第１のシールド層３および第２のシールド層５は、それぞれ、同じ形態で同じ寸法とした。

第２のシールド層５を代表にとって説明すると、第２のシールド層５は、厚さ１μｍ（Ｚ軸方向の寸法）、幅３０μｍ（Ｘ軸方向の寸法）、Ｙ軸方向の寸法である長さはバック枠構成部５５の奥域長さＹ₁を考慮して任意の長さ、からなる長方形の板から、中央部に、略四角形状（１５μｍ×１０μｍ）の窓を打抜いた形態である窓枠形状体とした。

磁気抵抗効果部８が近接して形成されている第２のシールド層５のフロント枠構成部５１の奥域長さＹ₂は、５μｍとした（Ｙ₂＝５μｍ）。なお、側枠構成部５３の幅Ｙ₃は、７．５μｍとした。

第２のシールド層５のバック枠構成部５５に、図１〜図３に示されるごとく非磁性ギャップ層１５５およびバイアス磁界印加層１５６との組合わせ体を形成した。なお、非磁性ギャップ層１５５とバイアス磁界印加層１５６との間には、非磁性ギャップ層１５５側から、Ｔａからなる下地層（厚さ３ｎｍ）およびＣｒＴｉからなるバッファ層（厚さ５ｎｍ）を介在させた。

非磁性ギャップ層１５５およびバイアス磁界印加層１５６の奥域長さＹｂは、バック枠構成部５５の奥域長さＹ₁と、同じとした。非磁性ギャップ層１５５のＸ方向の幅Ｇｐは、１０μｍとした。バイアス磁界印加層１５６のＸ方向の幅も同じく１０μｍとした。

非磁性ギャップ層１５５は、アルミナから構成した。

バイアス磁界印加層１５６は、ＣｏＣｒＰｔ（残留磁束密度Ｂｒ＝１Ｔ）の硬磁性材料をスパッタ法により厚さ０．２μｍに成膜して構成した。

非磁性ギャップ層１５５およびバイアス磁界印加層１５６との組合わせ体に相当する
箇所の構成は、下記表１−２を参照のこと。

なお、フリー層にバイアスを印加するための素子バイアス印加層１６０は、ＣｒＴｉ／ＣｏＣｒＰｔから形成した。

バイアス磁界印加層１５６の奥域長さＹｂ（バック枠構成部５５の奥域長さＹ₁と同じ）を、１〜５０μｍの間で種々変えることによって、第２のシールド層５におけるΦｂ／Φｆ(s)（第１のシールド層３におけるΦ´ｂ／Φ´ｆ(s）の値を変え、この値が、長手方向（Ｘ方向）における耐磁場性に与える影響を調べた。

（長手方向の耐磁場性評価方法）
再生磁気ヘッドの２００素子に対して、バーＱＳＴ（Quasi-Static-Test）を±５００ Ｏｅにて行い、出力Ａｍｐ_beforeを調べた。

次いで、再生磁気ヘッドの２００素子に対して、長手方向に対するストレス磁界５００ Ｏｅを印加した。

その後、２００素子に対して、バーＱＳＴ（Quasi-Static-Test）を±５００ Ｏｅにて行い、出力Ａｍｐ_afterを調べた。

Ａｍｐ_afterと、Ａｍｐ_beforeの値を用いて、出力変動を下記のように定義し、出力変動が±１０％の範囲を外れる素子（ー１０％〜＋１０％の範囲外であった素子）を不良素子として判定した。

出力変動＝（Ａｍｐ_after−Ａｍｐ_before）／Ａｍｐ_before×１００ （％）
不良の発生割合を不良率（％）として、表示した。
結果を下記表２に示した。

なお、比較例１−４＊は、従来より一般的に使用されているシールドであって、平面形状が３０μｍ×１５μｍの長方形形状で、厚さ１μｍの長方形シールドを用いた。
表１に示される結果より、本願発明の範囲内のものは、過酷な測定条件の下、従来例である比較例に比べて、不良率発生が低減されていることがわかる。

（実験例２）
上記実験例１の実施例１−５サンプルにおいて、第１のシールド層３および第２のシールド層５のバック枠構成部に部分的に用いた非磁性ギャップ層１５５をＮｉＦｅに変えて、比較例２−５^*サンプルを作製した。つまり、比較例２−５^*サンプルは、図３において、非磁性ギャップ層１５５の部分が透磁率の高いシールド材料で構成されており、連続したＮｉＦｅ材料からなる窓枠形状体の一部にバイアス磁界印加層１５６が形成された形態をなしている（ＪＰ特開２００７−２４２１４０の図３と類似する形態）。

この比較例２−５^*サンプルについて、上記の要領で不良率（％）を求め、実施例１−５サンプルの不良率（％）と比較した。結果を下記表３に示した。

（実験例３）
上記実験例１の実施例１−５サンプルにおいて、第１のシールド層３および第２のシールド層５のバック枠構成部に部分的に用いた非磁性ギャップ層１５５をバイアス磁界印加層１５６に置換して、比較例３−５^*サンプルを作製した。つまり、比較例３−５^*サンプルは、図３において、非磁性ギャップ層１５５の部分がバイアス磁界印加層１５６となる（ＪＰ特開２００７−２４２１４０の図４と類似する形態）。

この比較例３−５^*サンプルについて、上記の要領で不良率（％）を求め、実施例１−５サンプルの不良率（％）と比較した。結果を下記表４に示した。

以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
すなわち、本発明は、磁気抵抗効果部と、前記磁気抵抗効果部を上下に挟むようにして配置形成され、下方に位置する実質的に軟磁性からなる第１のシールド層および上方に位置する実質的に軟磁性からなる第２のシールド層と、を有し、この積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果部は、非磁性中間層と、この非磁性中間層を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層および第２の強磁性層とを有し、前記下方に位置する第１のシールド層および上方に位置する第２のシールド層の少なくとも一方は、素子の幅方向と長さ方向で規定される平面形状（Ｘ−Ｙ平面）が、窓枠形状体に形成されており、前記窓枠形状体は、前方の媒体対向面側であって、磁気抵抗効果部が位置する近傍に配置されるフロント枠構成部と、このフロント枠構成部の後方に配置されるバック枠構成部とを有し、前記バック枠構成部の奥域長さは、前記フロント枠構成部の奥域長さよりも大きく形成されており、前記バック枠構成部は、非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体を部分的に備え、前記非磁性ギャップ層は、前記バイアス磁界印加層から発せられる磁束を、効率よく前記フロント枠構成部側まで送り出す作用をするように設計配置されており、前記非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体は、前記窓枠形状体を磁束がぐるりと回る閉磁路を形成するとともに、前記フロント枠構成部の磁化を単磁区化するように構成されているので、シールド層の単磁区化を容易かつ安定に実現でき、磁区構造の安定性に優れ、シールド層の影響による再生ヘッドの出力バラツキを抑えて安定した出力を得ることができる。

本発明の産業上の利用可能性として、本発明は、磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果素子を備える磁気ディスク装置の産業に利用できる。

図１は、本発明の実施の形態における磁気抵抗効果素子のＡＢＳ（Air Bearing Surface）から見た斜視図である。 図２は、図１における磁気抵抗効果素子を構成する一部材であって、上方に位置する第２のシールド層を、取り出した状態を示す斜視図である。 図３は、図２のＡ−Ａ断面矢視図である。 図４は、図３の変形例を示す図面である。 図５は、図３の変形例を示す図面である。 図６は、いわゆるエアベアリング面（ＡＢＳ）に平行な薄膜磁気ヘッドの断面図を示したものである。 図７は、本発明の一実施の形態におけ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。 図８は、本発明の一実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリを含むヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。 図９は、本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の要部を示す説明図である。 図１０は、本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の平面図である。

符号の説明

３…第１のシールド層
５…第２のシールド層
８…磁気抵抗効果部
５１…フロント枠構成部
５５…バック枠構成部
１３０…第１の強磁性層
１４０…非磁性中間層
１５０…第２の強磁性層
１５５…非磁性ギャップ層
１５６…バイアス磁界印加層

Claims (13)

1. 磁気抵抗効果部と、
   前記磁気抵抗効果部を上下に挟むようにして配置形成され、下方に位置する実質的に軟磁性からなる第１のシールド層および上方に位置する実質的に軟磁性からなる第２のシールド層と、を有し、この積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子であって、
   前記磁気抵抗効果部は、非磁性中間層と、この非磁性中間層を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層および第２の強磁性層とを有し、
   前記下方に位置する第１のシールド層および上方に位置する第２のシールド層の少なくとも一方は、素子の幅方向と長さ方向で規定される平面形状（Ｘ−Ｙ平面）が、窓枠形状体に形成されており、
   前記窓枠形状体は、前方の媒体対向面側であって、磁気抵抗効果部が位置する近傍に配置されるフロント枠構成部と、このフロント枠構成部の後方に配置されるバック枠構成部とを有し、
   前記バック枠構成部の奥域長さは、前記フロント枠構成部の奥域長さよりも大きく形成されており、
   前記バック枠構成部は、非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体を部分的に備え、
   前記非磁性ギャップ層は、前記バイアス磁界印加層から発せられる磁束を、効率よく前記フロント枠構成部側まで送り出す作用をするように設計配置されており、
   前記非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体は、前記窓枠形状体を磁束がぐるりと回る閉磁路を形成するとともに、前記フロント枠構成部の磁化を単磁区化するように構成されることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
2. 前記バイアス磁界印加層から流出される全磁束量をΦｂ、前記磁気抵抗効果素子部が位置するフロント枠構成部の磁化を飽和させるための磁束の飽和量をΦｆ(s)、とした場合、Φｂ／Φｆ(s)＝０．３〜２．０の範囲に設定される請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
3. 前記バック枠構成部の奥域長さが、前記フロント枠構成部の奥域長さの１．４〜１０倍である請求項１または請求項２に記載の磁気抵抗効果素子。
4. 前記非磁性ギャップ層は、前記バック枠構成部に埋設されており、当該非磁性ギャップ層に接してバイアス磁界印加層が形成されている請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
5. 前記上方に位置する第２のシールド層は、素子の幅方向と長さ方向で規定される平面形状（Ｘ−Ｙ平面）が、窓枠形状体に形成されており、
   前記窓枠形状体は、前方の媒体対向面側であって、磁気抵抗効果部が位置する近傍に配置されるフロント枠構成部と、このフロント枠構成部の後方に配置されるバック枠構成部とを有し、
   前記バック枠構成部の奥域長さＹ₁は、前記フロント枠構成部の奥域長さＹ₂よりも大きく形成されており（Ｙ₁＞Ｙ₂）、
   前記バック枠構成部は、非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体を部分的に備え、
   前記非磁性ギャップ層は、前記バイアス磁界印加層から発せられる磁束を、効率よく前記フロント枠構成部側まで送り出す作用をするように設計配置されており、
   前記非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体は、前記第１のシールド層を構成する窓枠形状体を磁束がぐるりと回る閉磁路を形成するとともに、前記フロント枠構成部の磁化を単磁区化するように構成されており、
   前記下方に位置する第１のシールド層は、素子の幅方向と長さ方向で規定される平面形状（Ｘ−Ｙ平面）が、窓枠形状体に形成されており、
   前記窓枠形状体は、前方の媒体対向面側であって、磁気抵抗効果部が位置する近傍に配置されるフロント枠構成部と、このフロント枠構成部の後方に配置されるバック枠構成部とを有し、
   前記バック枠構成部の奥域長さＹ₁₁は、前記フロント枠構成部の奥域長さＹ₂₂よりも大きく形成されており（Ｙ₁₁＞Ｙ₂₂）、
   前記バック枠構成部は、非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体を部分的に備え、
   前記非磁性ギャップ層は、前記バイアス磁界印加層から発せられる磁束を、効率よく前記フロント枠構成部側まで送り出す作用をするように設計配置されており、
   前記非磁性ギャップ層とバイアス磁界印加層との組合わせ体は、前記第１のシールド層を構成する窓枠形状体を磁束がぐるりと回る閉磁路を形成するとともに、前記フロント枠構成部の磁化を単磁区化するように構成される請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
6. 前記第２のシールド層において、前記バック枠構成部の奥域長さＹ₁が、前記フロント枠構成部の奥域長さＹ₂の１．４〜１０倍であり、
   前記第１のシールド層において、前記バック枠構成部の奥域長さＹ₁₁が、前記フロント枠構成部の奥域長さＹ₂₂の１．４〜１０倍である請求項５に記載の磁気抵抗効果素子。
7. 前記第１および第２のシールド層において、各々の前記非磁性ギャップ層は、前記バック枠構成部に埋設されており、当該非磁性ギャップ層に接してバイアス磁界印加層が形成されている請求項５に記載の磁気抵抗効果素子。
8. 前記第１のシールド層および第２のシールド層の厚さが、０．５〜２．０μｍであり、バイアス磁界印加層の厚さが０．１〜０．３μｍである請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
9. 前記磁気抵抗効果部の幅方向（Ｘ方向）両端部には、フリーとして機能する第１の強磁性層または第２の強磁性層に、バイアス磁界を印加するための素子バイアス印加層が配置される請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
10. 前記バイアス磁界印加層および素子バイアス印加層は、一括同時に着磁操作され、幅方向（Ｘ方向）に着磁されてなる請求項９に記載の磁気抵抗効果素子。
11. 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ないし請求項１０のいずれかに記載された磁気抵抗効果素子と、
    を有してなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
12. 請求項１１に記載された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、
    を備えてなることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
13. 請求項１１に記載された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、
    前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、
    を備えてなることを特徴とする磁気ディスク装置。

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