JP2009283094A - 磁気ヘッドおよび磁気ディスク装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】下部シールド層および上部シールド層といったシールド層を備えた磁気ヘッドにおいて、シールド層の磁区構造に起因するヘッド出力のばらつきを防止し、これによってより安定したヘッド出力を有するとともに、製品のばらつきを抑えて製造歩留まりを向上させることができる磁気ヘッドおよびこれを用いた磁気ディスク装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る磁気ヘッドは、磁気抵抗効果型再生素子を磁気シールドするシールド層と、前記磁気抵抗効果型再生素子を媒体対向面に向かって両側から挟むハード膜と、前記シールド層を媒体対向面に向かって両側から挟む位置もしくはその近傍位置に設けられる軟磁性材料からなる軟磁性層とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】本発明に係る磁気ヘッドは、磁気抵抗効果型再生素子を磁気シールドするシールド層と、前記磁気抵抗効果型再生素子を媒体対向面に向かって両側から挟むハード膜と、前記シールド層を媒体対向面に向かって両側から挟む位置もしくはその近傍位置に設けられる軟磁性材料からなる軟磁性層とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、磁気ヘッドおよび磁気ディスク装置に関し、さらに詳細には、シールド層によって磁気シールドされた磁気抵抗効果型再生素子を備える磁気ヘッドおよび当該磁気ヘッドが搭載された磁気ディスク装置に関する。
近年、磁気ディスク装置等の記憶装置における記憶容量は顕著に増大する傾向にある。これに伴い、さらなる高記録密度化の要請が高まってきている。面記録密度が増大するにしたがって、記録媒体に記録される1ビットの磁気記録情報が占める面積が減少し、記録媒体に記録された磁気記録情報を読み出す磁気ヘッドのセンササイズがそれに応じて縮小してきている。
図11は、記録媒体から磁気記録情報を読み出す状態における記録媒体5と、磁気ヘッド10の位置関係を概略的に示す図である。一般に、磁気ヘッド10は、磁気記録情報を読み出す磁気抵抗効果型再生素子11を下部シールド層12aと上部シールド層12bとで両側から挟んだ配置に形成される。磁気記録情報を読み出す際には、磁気抵抗効果型再生素子11と下部シールド層12aおよび上部シールド層12bの端面を記録媒体5の端面に対向させて記録媒体5に記録されている磁気記録情報を読み出しする。
下部シールド層12aと上部シールド層12bは、読み出し対象のビット以外からの磁化が磁気抵抗効果型再生素子11に作用しないようにシールドし、磁気抵抗効果型再生素子11の直下の磁気記録情報のみをセンシングして所要の分解能を得るためのものである。
従来、これらの下部シールド層12aおよび上部シールド層12bは、ヘッドハイト方向およびコア幅方向で規定される断面の形状が図11に示すように長方形または正方形に形成されている。
従来、これらの下部シールド層12aおよび上部シールド層12bは、ヘッドハイト方向およびコア幅方向で規定される断面の形状が図11に示すように長方形または正方形に形成されている。
図12は、磁気ヘッド10の構成をヘッドスライダの媒体対向面(浮上面)側から見た状態を示す。この磁気ヘッド10は、磁気抵抗効果型再生素子11としてスピンバルブ型のGMR(Giant Magnetoresistance)素子を用いる場合の例である。スピンバルブ型のGMR素子は、反強磁性層101、ピン層102、フリー層103およびキャップ層104を積層して形成されている。反強磁性層101はピン層102と反強磁性結合し、ピン層102の磁化方向をヘッドハイト方向(媒体対向面に垂直な方向)に固定する作用をなす。フリー層103は記録媒体に記録された磁気記録情報にしたがってその磁化方向を自由に変えることができる磁性層である。
スピンバルブ型のGMR素子は、ピン層102とフリー層103の磁化方向の角度に依存して抵抗が変化する作用を利用して、記録媒体に記録されている磁気記録情報をGMR素子の抵抗変化として検出するものである。
スピンバルブ型のGMR素子は、ピン層102とフリー層103の磁化方向の角度に依存して抵抗が変化する作用を利用して、記録媒体に記録されている磁気記録情報をGMR素子の抵抗変化として検出するものである。
図12において、磁気抵抗効果型再生素子11は絶縁層16、18を介して下部シールド層12aと上部シールド層12bとによって厚さ方向に挟む配置にするとともに、磁気抵抗効果型再生素子11の再生効率を向上させるために、磁気抵抗効果型再生素子11の側方に永久磁石材料からなるハード膜20を配置している。このハード膜20は、記録媒体からの磁化が作用しないときの磁気抵抗効果型再生素子11のフリー層103の磁化方向をコア幅方向(図の左右方向)における所定の一方向に揃える作用をなす。ハード膜20にはCo等の比較的保磁力の大きな磁性材料が用いられる。
従来の磁気ヘッド10では、上部シールド層12bが右回り構造になるか左回り構造になるかによって(図13参照)、磁気抵抗効果型再生素子11に作用するバイアス磁界が実質的に変動し、バイアス磁界が変動することによって記録媒体の磁界に対するフリー層103の回転角度が変動し、これによって磁気ヘッドの出力がばらつくという問題が生じていた。
ここで、シールド層の磁区構造に起因するヘッド出力のばらつきを防止し、より安定したヘッド出力を可能とする従来技術として、特許文献1記載の磁気ヘッド100が提案されている(図16参照)。
これによれば、磁気抵抗効果型再生素子111を磁気シールドするシールド層112a、112bを備えた磁気ヘッドにおいて、前記シールド層112a、112bは、平面形状が多角形状に形成され、ハイト方向の形状が非対称に形成されている構成を備えて(図16(a)参照)、シールド層の磁区構造を一意的に定めることができるというものである(図16(b)参照)。
これによれば、磁気抵抗効果型再生素子111を磁気シールドするシールド層112a、112bを備えた磁気ヘッドにおいて、前記シールド層112a、112bは、平面形状が多角形状に形成され、ハイト方向の形状が非対称に形成されている構成を備えて(図16(a)参照)、シールド層の磁区構造を一意的に定めることができるというものである(図16(b)参照)。
本発明は、下部シールド層および上部シールド層といったシールド層を備えた磁気ヘッドにおいて、シールド層の磁区構造に起因するヘッド出力のばらつきを防止し、これによってより安定したヘッド出力を有するとともに、製品のばらつきを抑えて製造歩留まりを向上させることができる磁気ヘッドおよびこれを用いた磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
この磁気ヘッドは、磁気抵抗効果型再生素子を磁気シールドするシールド層と、前記磁気抵抗効果型再生素子を媒体対向面に向かって両側から挟むハード膜と、前記シールド層を媒体対向面に向かって両側から挟む位置もしくはその近傍位置に設けられる軟磁性材料からなる軟磁性層と、を備えることを要件とする。
これによれば、軟磁性層に現れる磁区構造によって、シールド層の磁区構造を、磁気抵抗効果型再生素子に対して一意の方向に制御することが可能となる。
また、前記軟磁性層は、前記シールド層の下に設けられる鍍金ベース層が、当該シールド層の媒体対向面に向かって両端部よりも外方へ延長されて形成されることを要件とする。
これによれば、軟磁性層を鍍金ベース層の成膜と同時に形成することが可能となるため、別途形成プロセスを設ける必要がなく、効率的である。
また、前記軟磁性層の上に、反強磁性材料からなる反強磁性層が形成されることを要件とする。
これによれば、反強磁性層の交換結合作用により、軟磁性層の磁区構造を一意の方向に定める制御をより確実に行うことが可能となる。
また、前記軟磁性層は、ヘッドハイト方向およびコア幅方向で規定される断面の形状が矩形もしくは三角形であることが好適である。
この磁気ディスク装置は、媒体に記録された情報を読み取るための、前記の磁気ヘッドを備えたヘッドスライダと、前記ヘッドスライダを支持するサスペンションと、前記サスペンションの端部を固定し、回動自在なアクチュエータアームと、前記サスペンション及び前記アクチュエータアーム上の絶縁された導電線を通じて、前記磁気抵抗効果型再生素子に電気的に接続され、媒体に記録された情報を読み取るための電気信号を検出する回路と、を有することを要件とする。
これによれば、ヘッド出力がばらつかない磁気ヘッドを用いることによって、出力の安定した磁気ディスク装置を提供することが可能となる。
本発明によれば、磁気ヘッド(再生ヘッド)の製造工程においてなされる着磁処理によってシールド層に現れる磁区構造を一意の方向に定めることができ、これによって磁気ヘッドを構成する磁気抵抗効果型再生素子に作用するバイアス磁界を一定にすることができ、結果としてヘッド出力のばらつきを防止し、安定した出力を有する磁気ヘッドとして提供することができる。また、ヘッド出力のばらつきを抑えることによって製造歩留まりを向上させることができる。
また、本発明に係る磁気ディスク装置は、ヘッド出力が安定した磁気ヘッドを再生ヘッドに使用することにより、信頼性の高い磁気ディスク装置として提供される。
また、本発明に係る磁気ディスク装置は、ヘッド出力が安定した磁気ヘッドを再生ヘッドに使用することにより、信頼性の高い磁気ディスク装置として提供される。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳しく説明する。図1は、本発明の第一の実施の形態に係る磁気ヘッド1の概略構成を示す斜視図である。図2は、その磁気ヘッド1のシールド層12の磁区構造を示す説明図である。図3は、本発明の第二の実施の形態に係る磁気ヘッド1の概略構成を示す斜視図である。図4は、その磁気ヘッド1のシールド層12の磁区構造を示す説明図である。図5は、図1に示す本発明の第一の実施の形態に係る磁気ヘッド1の断面構成を示す説明図である。図6は、本発明の第三の実施の形態に係る磁気ヘッド1の断面構成を示す説明図である。図7〜10は、本発明の第三の実施の形態に係る磁気ヘッドの形成例を示す説明図である。
なお、下部シールド層12aと上部シールド層12bの総称として、シールド層12と表記する。
なお、下部シールド層12aと上部シールド層12bの総称として、シールド層12と表記する。
通常、磁気抵抗効果型再生素子11のフリー層103の磁区制御用にハード膜20を備えた磁気ヘッド10(図12参照)の製造工程では、ハード膜20の磁化方向をコア幅方向に揃えるために、コア幅方向に5[kOe]程度の磁界を印加してハード膜20を着磁させる工程が存在する。この着磁工程で、磁気ヘッド10を構成する磁性体の磁化方向は、一旦、着磁方向を向くが、着磁磁界Hを取り去った状態での各部の磁化方向は以下のようになる。すなわち、ハード膜20は着磁方向とほぼ一致する方向、フリー層103はハード膜20のバイアス磁界によって着磁方向とほぼ一致する方向、ピン層102は反強磁性層101の作用によって着磁方向と関わりなくヘッドハイト方向となる。
一方、下部シールド層12aと上部シールド層12bについては、保磁力が非常に小さな軟磁性体によって形成されるから、着磁磁界Hを取り去った状態でのこれらの磁化パターンは静磁気エネルギーが最小となるような構造となる。すなわち、下部シールド層12aおよび上部シールド層12bを全体として見て、巨視的な磁化がほぼゼロとなる磁区構造となる。すなわち、下部シールド層12aおよび上部シールド層12bで、着磁磁界Hを取り去った後の磁区構造は、図13に示すような右回り磁区(図13(a))あるいは左回り磁区(図13(b))の還流磁区構造となる。
これは、下部シールド層12aおよび上部シールド層12bを着磁している際は、磁化方向は着磁磁界の向きに一致するのであるが、着磁磁界Hを取り去った後は、右回り磁区構造となるか、左回り磁区構造となるかは不定であり、下部シールド層12aと上部シールド層12bとは左右対称であるから、右回り磁区構造と左回り磁区構造の存在確率は1:1となって、右回り磁区構造になる場合と左回り磁区構造となる場合がほぼ均等に現れる。
ところで、下部シールド層12aと上部シールド層12bはコア幅が数十〜100[μm]、ヘッドハイト方向高さが数十[μm]であるのに対して、磁気抵抗効果型再生素子11はコア幅、ヘッドハイト方向高さが共に100[nm]程度であり、磁気抵抗効果型再生素子11の大きさは、これらシールド層と比べるとはるかに小さい(数百分の1〜千分の1)。
このため、磁気抵抗効果型再生素子11からシールド層を見ると、図13(a)に示す右回り磁区構造の場合には左方向に一様に磁化しているものと等価となり、図13(b)に示す左回り磁区構造の場合には右方向に一様に磁化しているものと等価になる。
このため、磁気抵抗効果型再生素子11からシールド層を見ると、図13(a)に示す右回り磁区構造の場合には左方向に一様に磁化しているものと等価となり、図13(b)に示す左回り磁区構造の場合には右方向に一様に磁化しているものと等価になる。
また、磁気抵抗効果型再生素子11としてCIP−GMR(Current In Plane−GMR)素子が用いられる場合等においては、図14に示すように、磁気抵抗効果型再生素子11の両側に電流端子22を形成する等によって、磁気抵抗効果型再生素子11の上面近傍で上部シールド層12bが下に(磁気抵抗効果型再生素子11に向けて)凸となる。このように上部シールド層12bに凸部が形成されると、上述したように、上部シールド層12bが左向きあるいは右向きに磁化していることによって、上部シールド層12bの下に凸となった界面に磁荷が生じ、磁気抵抗効果型再生素子11に対して図の破線で示す磁界が生じる。なお、CIP−GMR素子の上部シールド層に段差が生じる場合を例として説明するが、CIP−GMR素子、CPP−GMR素子もしくはTMR素子の近傍で上部シールド層もしくは下部シールド層に段差が生じる場合には同様のことが言える。
図14(a)は、上部シールド層12bが等価的に左向きに磁化している状態で、この場合には、上部シールド層12bの凸部によって生じる磁界は、ハード膜20によってコア幅方向に作用するバイアス磁界とは逆向きに生じ、バイアス磁界を減じるように作用する。一方、図14(b)は、上部シールド層12bが等価的に右向きに磁化している状態で、この場合には、上部シールド層12bの凸部によって生じる磁界は、ハード膜20によるバイアス磁界と同方向となり、バイアス磁界を増強するようになる。
したがって、前述の通り、従来の磁気ヘッド10では、上部シールド層12bが右回り構造になるか左回り構造になるかによって、磁気抵抗効果型再生素子11に作用するバイアス磁界が実質的に変動し、バイアス磁界が変動することによって記録媒体の磁界に対するフリー層103の回転角度が変動し、これによって磁気ヘッドの出力がばらつくという問題が生じることとなる。
したがって、前述の通り、従来の磁気ヘッド10では、上部シールド層12bが右回り構造になるか左回り構造になるかによって、磁気抵抗効果型再生素子11に作用するバイアス磁界が実質的に変動し、バイアス磁界が変動することによって記録媒体の磁界に対するフリー層103の回転角度が変動し、これによって磁気ヘッドの出力がばらつくという問題が生じることとなる。
以下に開示する、磁気ヘッド1は、シールド層に現れる磁区構造を、一意的に定めることができ、これによって磁気ヘッドの安定した出力の実現を図るものである。
まず、本発明の第一の実施の形態に係る磁気ヘッド1の構成について説明する。
図1は、本発明に係る磁気ヘッド1において特徴的な下部シールド層12aと上部シールド層12bの形状を、磁気抵抗効果型再生素子11と共に示す斜視図である。なお、磁気抵抗効果型再生素子11を構成する積層膜の構成や、磁気ヘッド1を構成する各部の構成は、前述した従来の磁気ヘッド10の構成と基本的に同一である。したがって、以下では、これらの説明を省略する。
ちなみに、磁気抵抗効果型再生素子11には、前述のGMR素子以外にTMR素子等も用いられ、何れの素子においても、その膜構成として種々の構成を採用し得る。
図1は、本発明に係る磁気ヘッド1において特徴的な下部シールド層12aと上部シールド層12bの形状を、磁気抵抗効果型再生素子11と共に示す斜視図である。なお、磁気抵抗効果型再生素子11を構成する積層膜の構成や、磁気ヘッド1を構成する各部の構成は、前述した従来の磁気ヘッド10の構成と基本的に同一である。したがって、以下では、これらの説明を省略する。
ちなみに、磁気抵抗効果型再生素子11には、前述のGMR素子以外にTMR素子等も用いられ、何れの素子においても、その膜構成として種々の構成を採用し得る。
本実施の形態に特徴的な構成として、下部シールド層12aと上部シールド層12bを媒体対向面(浮上面)7に向かって両側から挟む軟磁性材料からなる軟磁性層17を備える。なお、図の簡略化のため、上部シールド層12bのみを記載する(図1参照)。軟磁性層17を構成する軟磁性材料としては、NiFe等が用いられる。
図1に示すように、本実施の形態においては、軟磁性層17は、ヘッドハイト方向における媒体対向面7寄り、すなわち磁気抵抗効果型再生素子11が存在する位置寄りに設けられる。
軟磁性層17の形成例として、図5に示すように、シールド層12の下に設けられる鍍金ベース層21が、当該シールド層12の媒体対向面7に向かって両端部よりも外方へ延長されて形成され、当該延長部分が軟磁性層17を構成する。すなわち、コア幅方向に関して、鍍金ベース層21をシールド層12の幅以上に広く形成することによって、軟磁性層17が設けられる。
したがって、本実施形態においては、軟磁性層17は、鍍金ベース層21の成膜と同時に形成されるため、当該鍍金ベース層21に連続する構成であると共に、厚さも同じとなる。ただし、同時形成に限定される訳ではなく、厚さ、形状も様々に設定し得る。
したがって、本実施形態においては、軟磁性層17は、鍍金ベース層21の成膜と同時に形成されるため、当該鍍金ベース層21に連続する構成であると共に、厚さも同じとなる。ただし、同時形成に限定される訳ではなく、厚さ、形状も様々に設定し得る。
ここで、鍍金ベース層21はシールド層12と同一材料(もしくは同等機能材料)で形成されるのが通常であり、機能的にシールド層12の一部と捉えることができる。したがって、当該シールド層12の媒体対向面7に向かって両端部よりも外方へ延長されて形成される鍍金ベース層21(すなわち軟磁性層17)によって、シールド層12が挟まれる構成が実現されているといえる。
逆に、軟磁性層17は、厳密にシールド層12を媒体対向面7に向かって両側から挟む位置でなくても、挟む位置の近傍(例えばシールド層12の上層もしくは下層を挟む位置)に設けたとしても、本実施の形態と同様の作用効果を奏することが十分に考えられる。
逆に、軟磁性層17は、厳密にシールド層12を媒体対向面7に向かって両側から挟む位置でなくても、挟む位置の近傍(例えばシールド層12の上層もしくは下層を挟む位置)に設けたとしても、本実施の形態と同様の作用効果を奏することが十分に考えられる。
なお、本実施形態においては、図1に示すように、軟磁性層17は、ヘッドハイト方向およびコア幅方向で規定される断面の形状が矩形に形成される。ただし、左右の各軟磁性層17は、同形である場合に限定されない。
図2に、本実施の形態に係る磁気ヘッド1において、シールド層12に着磁して着磁磁界を取り去った場合の磁区構造を示す。図1同様に、図の簡略化のため、上部シールド層12bのみを記載する。図中、Hが着磁磁界の方向である。下部シールド層12aと上部シールド層12bはNiFe等の軟磁性材によって形成されているから、着磁磁界Hを印加した状態では、下部シールド層12aと上部シールド層12bは着磁磁界の方向に磁化されるが、着磁磁界Hを取り去ると、巨視的に見て残留磁化がほぼゼロとなるように環流磁区構造が現れる。
本実施形態において特徴的な点は、下部シールド層12aと上部シールド層12bを媒体対向面に向かって両側から挟む軟磁性材料からなる軟磁性層17が設けられることによって、下部シールド層12aと上部シールド層12bにおける磁気抵抗効果型再生素子11が存在する位置に現れる磁区の方向が一意に定まることである。
本実施形態において特徴的な点は、下部シールド層12aと上部シールド層12bを媒体対向面に向かって両側から挟む軟磁性材料からなる軟磁性層17が設けられることによって、下部シールド層12aと上部シールド層12bにおける磁気抵抗効果型再生素子11が存在する位置に現れる磁区の方向が一意に定まることである。
より詳しくは、着磁磁界Hを取り去ると、シールド層12を媒体対向面7に向かって両側から挟む軟磁性材料からなる軟磁性層17には、図2に示すような磁区構造が現れる。当該軟磁性層17の磁区構造は、シールド層12の磁区構造を図2に示すような向きとなるように作用する。
すなわち、シールド層12において、ヘッドハイト方向における媒体対向面7寄りであって、軟磁性層17に挟まれた位置(磁気抵抗効果型再生素子11が存在する位置でもある)には、本実施形態では媒体対向面7に向かって左向きの磁区が現れ、一方、シールド層12において、軟磁性層17に挟まれていない位置には、図2のような磁区構造が現れる。
すなわち、シールド層12において、ヘッドハイト方向における媒体対向面7寄りであって、軟磁性層17に挟まれた位置(磁気抵抗効果型再生素子11が存在する位置でもある)には、本実施形態では媒体対向面7に向かって左向きの磁区が現れ、一方、シールド層12において、軟磁性層17に挟まれていない位置には、図2のような磁区構造が現れる。
このように、シールド層12(図では、上部シールド層12b)の磁区構造を、磁気抵抗効果型再生素子11に対して一意の方向(本実施形態では媒体対向面に向かって左向き)に制御することが可能となる。もちろん、図示省略した下部シールド層12aについても同様である。
前述の課題において述べたように、下部シールド層12aと上部シールド層12bに現れる磁区構造が一意的に定まらない場合には、磁気抵抗効果型再生素子11が存在する位置において向きが異なる磁界が作用するようになるため、ヘッド出力がばらつく原因となってしまう。
しかし、本実施の形態によれば、シールド層12の磁区構造が、図2に示す向きに一意的に定まることにより、磁気抵抗効果型再生素子11に作用するバイアス磁界がシールド層12の磁区構造によって増減することがなくなり、ヘッド出力がばらつくという問題を解消することが可能となる。
従来の磁区構造を制御する方法と異なり、鍍金ベース層21の形状異方性に基づく制御であるため、より確実にシールド層12の磁区を制御することができる。
しかし、本実施の形態によれば、シールド層12の磁区構造が、図2に示す向きに一意的に定まることにより、磁気抵抗効果型再生素子11に作用するバイアス磁界がシールド層12の磁区構造によって増減することがなくなり、ヘッド出力がばらつくという問題を解消することが可能となる。
従来の磁区構造を制御する方法と異なり、鍍金ベース層21の形状異方性に基づく制御であるため、より確実にシールド層12の磁区を制御することができる。
続いて、本発明の第二の実施の形態に係る磁気ヘッド1について説明する。
基本的な構成は、第一の実施の形態と同様であるが、本実施形態における特徴的な構成として、図3に示すように、軟磁性層17が、ヘッドハイト方向およびコア幅方向で規定される断面の形状が三角形に形成される(図の簡略化のため、上部シールド層12bのみを記載する)。なお、前記第一の実施の形態と同様に、左右の各軟磁性層17は、同形である場合に限定されない。
また、軟磁性層17の形成方法も第一の実施の形態と同様であるが、これに限定されるものではない。
基本的な構成は、第一の実施の形態と同様であるが、本実施形態における特徴的な構成として、図3に示すように、軟磁性層17が、ヘッドハイト方向およびコア幅方向で規定される断面の形状が三角形に形成される(図の簡略化のため、上部シールド層12bのみを記載する)。なお、前記第一の実施の形態と同様に、左右の各軟磁性層17は、同形である場合に限定されない。
また、軟磁性層17の形成方法も第一の実施の形態と同様であるが、これに限定されるものではない。
図4に、本実施の形態に係る磁気ヘッド1において、シールド層に着磁して着磁磁界を取り去った場合の磁区構造を示す。図3同様に、図の簡略化のため、上部シールド層12bのみを記載する。図中、Hが着磁磁界の方向である。
より詳しくは、着磁磁界Hを取り去ると、シールド層12を媒体対向面7に向かって両側から挟む軟磁性材料からなる軟磁性層17には、図4に示すような磁区構造が現れる。当該軟磁性層17の磁区構造は、シールド層12の磁区構造を図4に示すような向きとなるように作用する。
すなわち、シールド層12において、ヘッドハイト方向における媒体対向面7寄りであって、軟磁性層17に挟まれた位置(磁気抵抗効果型再生素子11が存在する位置でもある)には、本実施形態では媒体対向面7に向かって左向きの磁区が現れ、一方、シールド層12において、軟磁性層17に挟まれていない位置には、図4のような磁区構造が現れる。
すなわち、シールド層12において、ヘッドハイト方向における媒体対向面7寄りであって、軟磁性層17に挟まれた位置(磁気抵抗効果型再生素子11が存在する位置でもある)には、本実施形態では媒体対向面7に向かって左向きの磁区が現れ、一方、シールド層12において、軟磁性層17に挟まれていない位置には、図4のような磁区構造が現れる。
このように、シールド層12(図では、上部シールド層12b)の磁区構造を、磁気抵抗効果型再生素子11に対して一意の方向(本実施形態では媒体対向面に向かって左向き)に制御することが可能となり、前記第一の実施形態と同様の効果が得られる。もちろん、図示省略した下部シールド層12aについても同様である。
続いて、本発明の第三の実施の形態に係る磁気ヘッド1について説明する。
基本的な構成は、第一の実施の形態もしくは第二の実施の形態と同様であるが、本実施形態における特徴的な構成として、図6に示すように、例えば図1もしくは図3の形状に形成される軟磁性層17の上に、IrMn等の反強磁性材料からなる反強磁性層19が積層される。
基本的な構成は、第一の実施の形態もしくは第二の実施の形態と同様であるが、本実施形態における特徴的な構成として、図6に示すように、例えば図1もしくは図3の形状に形成される軟磁性層17の上に、IrMn等の反強磁性材料からなる反強磁性層19が積層される。
反強磁性層19は、交換結合作用により軟磁性層17の磁化方向を固定する作用を生じる。その結果、当該軟磁性層17の磁区構造を図2もしくは図4に示す一意の方向に定める制御をより確実に行うことが可能となる。
なお、反強磁性層19の形状は、軟磁性層17の形状に応じて交換結合作用が最適となるように設定すればよい。
なお、反強磁性層19の形状は、軟磁性層17の形状に応じて交換結合作用が最適となるように設定すればよい。
ここで、反強磁性層19の形成例について説明する。なお、前記同様に図の簡略化のため、上部シールド層12bのみを記載するが、下部シールド層12aについても同様である。
先ず、図7に示すように、シールド層12の周囲を取り囲むように軟磁性層17を形成する。前記第一の実施の形態と同様に、シールド層12の下に設けられる鍍金ベース層21を、シールド層12の幅以上に広く延長して形成し、当該延長部分を軟磁性層17とする。
次いで、図8に示すように、シールド層12の周囲に形成された軟磁性層17の全面上に、反強磁性層19を形成する。なお、形成(成膜)方法については特に限定されないが、同時にシールド層12上に形成が行われても問題はない。
次いで、図9に示すように、最終的な軟磁性層17の形状と同一形状のレジスト層30を、反強磁性層19の上にパターニング形成する。
次いで、レジスト層30が形成されている側の全面に対してドライエッチング(一例として、イオンミルプロセス)を実施して、当該レジスト層30でマスクされていない範囲の反強磁性層19および軟磁性層17を除去する。
その後、レジスト層30を除去することによって、図10に示す形状すなわち軟磁性層17の上に反強磁性層19が積層された形状に形成される。この場合の磁区構造は、図2と同様の向きとなる。
なお、軟磁性層17および反強磁性層19が矩形の場合を例にとり説明したが、これに限定されるものではない。
その後、レジスト層30を除去することによって、図10に示す形状すなわち軟磁性層17の上に反強磁性層19が積層された形状に形成される。この場合の磁区構造は、図2と同様の向きとなる。
なお、軟磁性層17および反強磁性層19が矩形の場合を例にとり説明したが、これに限定されるものではない。
以上説明した通り、本実施の形態に係る磁気ヘッドによれば、磁気ヘッドのシールド層に現れる磁区構造を一意の方向に定めることができ、これによってヘッド出力のばらつきを防止し、安定した出力を有する磁気ヘッドとして提供することが可能となる。
なお、本発明は、磁気ヘッドにおいて磁気抵抗効果型再生素子11を挟んで配置される下部シールド層12aと上部シールド層12bを媒体対向面7に向かって両側から挟む軟磁性材料からなる軟磁性層17を設け、当該軟磁性層17に現れる磁区構造によって、シールド層12の磁区構造を一意的に特定の磁区構造となるように制御することを特徴とする。
したがって、本発明は、上述したスピンバルブ型のGMR素子に限らず、下部シールド層12aと上部シールド層12bとを備える磁気ヘッド、例えばMR(Magnetoresistance)素子、TMR(Tunneling Magnetoresistance)素子、CPP−GMR(Current Perpendicular to Plane−GMR)素子等に全く同様に適用することができ、下部シールド層12aと上部シールド層12bの磁区構造を一意的に定めることによって、ヘッド出力のばらつきを防止することが可能となる。
したがって、本発明は、上述したスピンバルブ型のGMR素子に限らず、下部シールド層12aと上部シールド層12bとを備える磁気ヘッド、例えばMR(Magnetoresistance)素子、TMR(Tunneling Magnetoresistance)素子、CPP−GMR(Current Perpendicular to Plane−GMR)素子等に全く同様に適用することができ、下部シールド層12aと上部シールド層12bの磁区構造を一意的に定めることによって、ヘッド出力のばらつきを防止することが可能となる。
また、本実施の形態に係る磁気ヘッドを用いて、磁気ディスク装置、MRAM等を構成することにより、記録密度の増加に対応した高い再生感度の実現、あるいは記憶特性の向上が可能な磁気抵抗デバイスが実現される。
磁気ディスク装置50を例にとれば、図15に示すように、前記の磁気ヘッド1は、磁気記録媒体(磁気記録ディスク)51との間で情報を記録し、情報を再生するヘッドスライダ60に組み込まれる。さらに、ヘッドスライダ60は、ヘッドサスペンション52のディスク面に対向する面に取り付けられ、該サスペンション52の端部を固定し、回動自在なアクチュエータアーム53と、該サスペンション52及び該アクチュエータアーム53上の絶縁された導電線を通じて、前記磁気抵抗効果型再生素子11に電気的に接続され、磁気記録ディスク51に記録された情報を読み取るための電気信号を検出する回路とを有する記憶装置として構成される。その作用として、磁気記録ディスク51が回転駆動されることにより、ヘッドスライダ60がディスク面から浮上し、磁気記録ディスク51との間で情報を記録し、情報を再生する操作がなされる。
本実施の形態に係る磁気ディスク装置によれば、ヘッド出力がばらつかない磁気ヘッドを用いることによって、記録密度の増加に対応しつつ、出力の安定した磁気ディスク装置を提供することが可能となる。
1 磁気ヘッド
7 媒体対向面
11 磁気抵抗効果型再生素子
12 シールド層
12a 下部シールド層
12b 上部シールド層
16、18 絶縁層
17 軟磁性層
19 反強磁性層
20 ハード膜
21 鍍金ベース層
22 電流端子
25、26 絶縁層
30 レジスト層
7 媒体対向面
11 磁気抵抗効果型再生素子
12 シールド層
12a 下部シールド層
12b 上部シールド層
16、18 絶縁層
17 軟磁性層
19 反強磁性層
20 ハード膜
21 鍍金ベース層
22 電流端子
25、26 絶縁層
30 レジスト層
Claims (6)
- 磁気抵抗効果型再生素子を磁気シールドするシールド層と、
前記磁気抵抗効果型再生素子を媒体対向面に向かって両側から挟むハード膜と、
前記シールド層を媒体対向面に向かって両側から挟む位置もしくはその近傍位置に設けられる軟磁性材料からなる軟磁性層と、を備えること
を特徴とする磁気ヘッド。 - 前記軟磁性層は、前記シールド層の下に設けられる鍍金ベース層が、当該シールド層の媒体対向面に向かって両端部よりも外方へ延長されて形成されること
を特徴とする請求項1に記載の磁気ヘッド。 - 前記軟磁性層の上に、反強磁性材料からなる反強磁性層が形成されること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の磁気ヘッド。 - 前記軟磁性層は、ヘッドハイト方向における媒体対向面寄りに設けられること
を特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の磁気ヘッド。 - 前記軟磁性層は、ヘッドハイト方向およびコア幅方向で規定される断面の形状が矩形もしくは三角形であること
を特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の磁気ヘッド。 - 媒体に記録された情報を読み取るための、請求項1〜5のいずれか一項記載の磁気ヘッドを備えたヘッドスライダと、
前記ヘッドスライダを支持するサスペンションと、
前記サスペンションの端部を固定し、回動自在なアクチュエータアームと、
前記サスペンション及び前記アクチュエータアーム上の絶縁された導電線を通じて、前記磁気抵抗効果型再生素子に電気的に接続され、媒体に記録された情報を読み取るための電気信号を検出する回路と、を有する磁気ディスク装置。
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