JP2014146405A - 磁気抵抗効果型の磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高感度でノイズを抑制した磁気抵抗効果型の磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置を提供する。
【解決手段】本実施形態による磁気ヘッドは、対向する第１および第２の磁気シールドと、前記第１の磁気シールドと前記第２の磁気シールドとの間に設けられ、Ｆｅ元素を９０ａｔ％以上含む第１の金属層および第１のホイスラー合金層を含む第１の磁性層と、前記第１のホイスラー合金層に対向するように配置される第２の磁性層と、前記第１のホイスラー合金層と前記第２の磁性層との間に設けられた中間層と、を有する磁気抵抗膜と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、磁気抵抗効果型の磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置に関する。

磁気記録再生装置において、ハードディスクドライブ等の磁気記録媒体に保存された情報が、磁気抵抗効果型の磁気ヘッドによって読み出される。記録密度を向上したときに、高感度すなわち大きな抵抗変化率を有しかつ低ノイズの読み出しセンサー（磁気抵抗効果型の磁気ヘッド）が必要になる。

米国特許公開第２００１／００３０８４１号明細書

本実施形態は、高感度でノイズを抑制した磁気抵抗効果型の磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置を提供する。

本実施形態による磁気ヘッドは、対向する第１および第２の磁気シールドと、前記第１の磁気シールドと前記第２の磁気シールドとの間に設けられ、Ｆｅ元素を９０ａｔ％以上含む第１の金属層および第１のホイスラー合金層を含む第１の磁性層と、前記第１のホイスラー合金層に対向するように配置される第２の磁性層と、前記第１のホイスラー合金層と前記第２の磁性層との間に設けられた中間層と、を有する磁気抵抗膜と、を備えている。

第１実施形態による磁気ヘッドの再生部を示す平面図。 第１実施形態による磁気ヘッドの再生部の断面図。 Ｆｅ層とホイスラー合金層との積層膜におけるＭＲ比および磁気歪の、Ｆｅ層およびホイスラー合金層の厚さ依存性を示す図。 実施例１および比較例１における磁気歪の、Ｆｅ層およびＦｅＣｏ層の厚さ依存性を示す図。 実施例１および比較例２におけるＭＲ比のＣｏＦｅＭｎＳｉ層の厚さ依存性を示す図。 Ｆｅ層とホイスラー合金層との積層膜を有する再生部におけるＭＲ比および磁気歪と、Ｆｅ層およびホイスラー合金層の厚さとの関係を示す図。 第２実施形態による磁気ヘッドの再生部を示す平面図。 Ｆｅ層とホイスラー合金層との間にＣｕ層を挿入した場合における磁気歪のＣｕ層の厚さ依存性を示す図。 第３実施形態による磁気ヘッドの再生部を示す平面図。 第３実施形態による磁気ヘッドの再生部の断面図。 第４実施形態による磁気記録再生装置の概略を示す斜視図。 ヘッドスライダが搭載されるヘッドスタックアセンブリを示す斜視図。

以下に図面を参照して実施形態について詳細に説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態による磁気ヘッドは、再生部を備えている。この再生部を図１および図２に示す。図１は磁気記録媒体から見た再生部１の平面図、すなわち媒体対向面（以下、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）ともいう）から見た平面図であり、図２は図１に示す切断線Ａ−Ａで切断した再生部１の断面図である。図１、図２において、ｘ方向は再生部１から磁気記録媒体４０に向かう方向を示し、ｙ方向は磁気記録媒体４０のトラックの進行方向を示し、ｚ方向は磁気記録媒体４０のトラックの幅方向を示す。再生部１は、磁気抵抗効果を発現する磁性体の積層構造を含む磁気抵抗膜（以下、ＭＲ膜ともいう）１０と、このＭＲ膜１０を挟むように設けられた第１および第２磁気シールド２１、２２と、を備えている。ＭＲ膜１０は、下地層１１と、第１磁性層１２と、中間層１３と、第２磁性層１４と、キャップ層１５と、を備えている。図１に示すように、ＭＲ膜１０は、磁気シールド２１から磁気シールド２２に向かう方向、すなわちトラック幅方向に沿って、構成する層の幅が狭くなるテーパ形状を有する。通常のプロセスを用いて形成した場合は、テーパ形状となるが、テーパ形状でなくともよい。この場合は、構成する層の幅は同一となる。また、図２に示すように、ＭＲ膜１０は、磁気シールド２１から磁気シールド２２に向かう方向に沿って、すなわちトラック進行方向に沿って、構成する層のＡＢＳからの高さが小さくなる形状を有する。

本実施形態においては、第１および第２磁性層１２、１４はそれぞれ、Ｆｅ層と、ホイスラー合金層との積層構造を有している。例えば、第１磁性層１２は、下地層１１と中間層１３との間に設けられたホイスラー合金層１２ａと、下地層１１とホイスラー合金層１２ａとの間に設けられたＦｅ層１２ｂとを備えている。第２磁性層１４は、中間層１３とキャップ層１５との間に設けられたホイスラー合金層１４ａと、ホイスラー合金層１４ａとキャップ層１５との間に設けられたＦｅ層１４ｂと、を備えている。すなわち、ホイスラー合金層１４ａ、１４ｂはそれぞれ、Ｆｅ層１２ｂ、１４ｂよりも中間層１３に近接して設けられている。

下地層１１としては、例えばＴａ、Ｒｕ、Ｃｕなどの非磁性金属層が用いられる。また、下地層１１としては、複数の材料層を積層した構成でも良い。特に、Ｔａ層とＣｕ層とを順次積層した積層膜が、高いＭＲ(Magnetoresistive Ratio)比を得るために望ましい。

中間層１３としては、Ｃｕ、Ａｇなどの非磁性金属層、またはＭｇＯ、ＧａＯ、ＺｎＯなどの酸化物層であってもよい。また、絶縁層中に磁性金属（Ｆｅ、Ｃｏなど）あるいは非磁性金属（Ｃｕなど）からなる微細導電領域を設けた構成であってもよい。

キャップ層１５としては、例えばＴａ、Ｒｕ、Ｃｕなどの非磁性金属層が用いられる。

Ｆｅ層１２ｂとホイスラー合金層１２ａは磁気的に結合しており、磁気記録媒体４０からの磁界に応じて磁化方向が変化する。第１磁性層１２をフリー層ともいう。一方、Ｆｅ層１４ｂとホイスラー合金層１４ａも同様に磁気的に結合しており、磁気記録媒体４０からの磁界に応じて磁化方向が変化する。第２磁性層１４をフリー層ともいう。中間層１３を介した２つのフリー層１２、１４の磁化が磁気記録媒体４０の磁界に応じて変化することにより、再生出力を得る。

ホイスラー合金層１２ａ、１４ａは、Ａ−Ｂ−Ｃ合金が用いられる。ここで、Ａは４０ａｔ％以上６０ａｔ％以下のＣｏの組成、Ｂは２０ａｔ％以上３０ａｔ％以下のＦｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖの群から選択された少なくとも１種の元素の組成、Ｃは２０ａｔ％以上３０ａｔ％以下のＳｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｓｂの群から選択された少なくとも１種の元素の組成で表される。Ｂサイトの元素の組成を２０ａｔ％〜３０ａｔ％、Ｃサイトの元素の組成を２０ａｔ％〜３０ａｔ％にすると、磁気ヘッド作製工程で使用可能なほぼ３００℃の熱処理で規則相が形成可能となり、高いＭＲ比が実現できる。特に、ＡサイトにＣｏを用い、ＢサイトにＦｅとＭｎの比が６：４となるように構成したものを用い、ＣサイトにＳｉを用いたＣｏＦｅＭｎＳｉ合金は、低い保磁力を有しかつ高いＭＲ比が実現できるので望ましい。

Ｆｅ層１２ｂ、１４ｂは、負の磁気歪あるいは小さな正の磁気歪を有するなら、Ｆｅ以外の元素を１０ａｔ％未満含んでいてもよい。Ｆｅ以外の元素を１０ａｔ％以上含む場合は、含まない場合に比べて磁気歪みが数倍増大する。したがって、Ｆｅ層１２ｂ、１４ｂはＦｅを９０ａｔ％以上含んでいることが好ましい。

なお、図１および図２は図示していないが、ＭＲ膜１０のトラック幅の両端部には、サイドシールド層（例えばＮｉＦｅ層等）を配置して、トラック幅の端部からのノイズを除去してもよい。磁気シールド２１、２２にはＮｉＦｅ合金などが用いられる。

また、本実施形態においては、図２に示すように、ＭＲ膜１０の媒体対向面とは反対側に、アルミナなどの絶縁層３０を介して、ハードバイアス膜５０が設けられている。ハードバイアス膜５０は、磁気抵抗膜１０に隣接して設けられている。２つの磁性層１２、１４にハードバイアス膜５０からのバイアス磁界が加わることにより、磁気記録媒体４０から磁界に対する線形応答動作を実現することができ、歪みのない再生出力を得ることができる。

（実施例１）
次に、第１磁性層１２におけるホイスラー合金層１２ａおよびＦｅ層１２ｂの好適な厚さについて説明する。まず、第１実施形態と同じ構成の再生部のサンプルを複数個作成する。これらのサンプルの各層の材料および厚さは以下の通りである。下地層１１は、磁気シールド２１上に形成された厚さが１ｎｍのＴａ層およびこのＴａ層上に形成された厚さが２ｎｍのＣｕ層からなる積層膜であり、第１磁性層１２はＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層１２ａおよびＦｅ層１２ｂの積層膜であってこの積層膜の厚さを６ｎｍであり、中間層１３は厚さが２ｎｍのＣｕ層であり、第２磁性層１４はＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層１４ａおよびＦｅ層１４ｂの積層膜であってこの積層膜の厚さを６ｎｍであり、キャップ層１５は第２磁性層１４上に形成された厚さが１ｎｍのＣｕ層およびこのＣｕ層上に形成された厚さが２ｎｍのＴａ層の積層構造である。そして、これらのサンプルはＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層１２ａ、１４ａの厚さがそれぞれ異なり、１ｎｍ、１．５ｎｍ、２ｎｍ、３ｎｍ、４ｎｍ、４．５ｎｍ、５ｎｍ、６ｎｍの８種類のサンプルを用意した。すなわちこれらのサンプルは、Ｆｅ層１２ｂ、１４ｂの厚さはそれぞれ、５ｎｍ、４．５ｎｍ、４ｎｍ、３ｎｍ、１ｎｍ、０ｎｍである。なお、同一サンプル中のＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層１２ａ、１４ａの厚さは同じである。また、Ｆｅ層およびホイスラー合金層の積層構造からなる第１および第２磁性層１２、１４のＦｅ層１２ｂ、１４ｂの結晶配向は（１１０）である。低磁気歪効果を得るために、Ｆｅ層１２ｂ、１４ｂの結晶配向を（１１０）にすることが好ましい。

サンプルの一辺のサイズは略０．１μｍであり、これらのサンプルを熱処理温度３２０℃で行って、それぞれのＭＲ比および磁気歪を調べた結果を図３に示す。

図３からわかるように、Ｆｅ層１２ｂ、１４ｂの厚さが１．５ｎｍ以上にすると、磁気歪の低減効果が発現する。

一方、ＭＲ比は、ＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層１２ａの厚さが２ｎｍまではわずかに低下するが、１．５ｎｍ以下にすると急激に低下する。すなわち、高ＭＲ比と低磁気歪を両立するには、Ｆｅ層１２ｂ、１４ｂの厚さを１．５ｎｍ以上、ＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層１２ａ、１４ａの厚さを２ｎｍ以上にする必要がある。Ｆｅの磁気歪の低減効果は、Ｆｅ単層の磁気歪が負またはゼロ近傍であり、一方、ＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層１２ａ、１４ａの磁気歪は＋１０ｐｐｍ近傍であるため、Ｆｅ層１２ｂ、１４ｂとＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層１２ａ、１４ａの相殺効果で実現できたと考えられる。

（比較例１）
比較例１として、実施例１の再生部において、Ｆｅ層１２ｂ、１４ｂの代わりにＦｅ_５０Ｃｏ_５０合金を用いた再生部を作製した。この比較例１の再生部の、磁気歪とＦｅＣｏ合金の厚さとの関係を図４に示す。Ｆｅ_５０Ｃｏ_５０合金の磁気歪は＋３０ｐｐｍである。なお、図４では、Ｆｅ層１２ｂ、１４ｂを用いた本実施例の場合の、磁気歪とＦｅ層１２ｂ、１４ｂの厚さとの関係も示している。図４からわかるように、比較例１の再生部は、ＦｅＣｏ合金の厚みが増大すると、Ｆｅ層を用いた本実施例とは対照的に、磁気歪が増大することがわかる。

（比較例２）
さらに、比較例２として、実施例１の再生部において、Ｆｅ層１２ｂ、１４ｂを除去して、下地層１１のＣｕ層上にＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層１２ａを直接成膜するとともに、ＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層１４ａ上にキャップ層１５を直接成膜した再生部を作製した。比較例２の再生部の、ＭＲ比とＣｏＦｅＭｎＳｉ合金の厚さとの関係を図５に示す。なお、図５では、Ｆｅ層１２ｂ、１４ｂを用いた本実施例の場合の、ＭＲ比とＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層１２ｂ、１４ｂの厚さとの関係も示している。図５からわかるように、比較例２の再生部は、ＣｏＦｅＭｎＳｉ合金の厚みが５ｎｍ以下になると、概ね線形にＭＲ比が低下する。

これに対して、Ｆｅ層１２ｂ、１４ｂを用いた本実施例の場合は、薄いＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層１２ａ、１４ａでも高いＭＲ比が得られることがわかる。ＣｏＦｅＭｎＳｉ合金を用いた場合における高ＭＲ比の実現には、良好な規則化結晶相が必要である。Ｆｅ層１２ｂ、１４ｂを用いた実施例１では薄いＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層１２ａ、１４ａでも結晶層の規則化が、低い熱処理温度で容易に起こり、その結果、高ＭＲ比が実現できる。

さらに、１．５Ｔｂ／ｉｎ^２の高記録密度のＨＤＤを実現するには、微細ビット長の高分解再生が必要であり、そのためには、磁気シールド２１と磁気シールド２２との間隔を２０ｎｍ程度以下に狭めることが必要である。図３に示したように、下地層１１の厚さを３ｎｍ、中間層１３の厚さを２ｎｍ、キャップ層１５の厚さを３ｎｍとすると、上下のフリー層１２、１４の厚さがそれぞれ４ｎｍ〜６ｎｍであれば、磁気シールド２１、２２の間隔としては、１６ｎｍ〜２０ｎｍが実現できる。

更に中間層１３を１ｎｍに、キャップ層１５を２ｎｍに、下地層１１を２ｎｍにまで薄くすると、フリー層１２、１４の厚さが８ｎｍであれば、磁気シールド２１、２２の間隔は２１ｎｍとなり、概ね１．５Ｔｂｐ／ｉｎ^２級の再生分解能が可能になる。高感度且つ低ノイズのフリー層１２、１４のそれぞれの最小厚みは、Ｆｅ層１２ｂ、１４ｂの厚さ１．５ｎｍと、ＣｏＦｅＭｎＳｉ層１２ａ、１４ａの厚さ２ｎｍと、を合わせた３．５ｎｍとなる。

（実施例２）
実施例２として、フリー層１２、１４の厚さが４ｎｍの場合の、磁気歪とＭＲ比を図６に示す。中間層１３、下地層１１、キャップ層１５の材料および厚さは図３に示した場合と同様である。この図６からわかるように、高ＭＲ比の実現には、ＣｏＦｅＭｎＳｉ層１２ａ、１４ａの厚さが２ｎｍ以上、磁気歪の低減のために、Ｆｅ層１２ｂ、１４ｂの厚さが１．５ｎｍ以上必要であることがわかる。

以上説明したように、第１実施形態においては、第１および第２磁性層１２、１４のＦｅ層１２ｂ、１４ｂの厚さを１．５ｎｍ以上にすることにより、磁気歪を低減することが可能となり、ノイズを低減することができる。

また、第１および第２磁性層１２、１４のホイスラー合金層１２ａ、１４ａの厚さを２ｎｍ以上にすることにより、高いＭＲ比を得ることができる。

また、第１および第２磁性層１２、１４のそれぞれの厚さを３．５ｎｍ以上８ｎｍ以下にすることにより、微細記録ビットを高い分解能で再生することができる。

以上により第１実施形態によれば、高感度でノイズを抑制した磁気抵抗効果型の磁気ヘッドを提供することができる。

なお、第１実施形態においては、下地層１１上に第１磁性層１２を設け、第１磁性層１２上に中間層１３を設け、中間層１３上に第２磁性層１４を設けた構成であったが、下地層１１上に第２磁性層１４を設け、第２磁性層１４上に中間層１３を設け、中間層１３上に第１磁性層１２を設けた構成であってもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態による磁気ヘッドについて図７を参照して説明する。この第２実施形態の磁気ヘッドは、図７に示す再生部１Ａを備えている。この再生部１Ａは、図１、図２に示す第１実施形態に係る再生部１においてＭＲ膜１０をＭＲ膜１０Ａに置き換えた構成を有している。ＭＲ膜１０Ａは、ＭＲ膜１０において、第１磁性層１２としてＦｅ層１２ｂとホイスラー合金層（ＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層）１２ａとの間にＣｕ層１２ｃを挿入し、第２磁性層１４としてホイスラー合金層（ＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層）１４ａとＦｅ層１４ｂとの間にＣｕ層１４ｃを挿入した構成を備えている。なお、Ｃｕ層１２ｃおよびＣｕ層１４ｃの代わりにそれぞれＲｕ層を用いても同様の効果を得ることができる。

次に、第２実施形態に係る再生部１ＡのようにＦｅ層とＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層との間にＣｕ層を挿入した場合における磁気歪のＣｕ層の厚さ依存性について図８を参照して説明する。

まず、Ｔａ層、Ｃｕ層、Ｆｅ（４ｎｍ）層、Ｃｕ層、ＣｏＦｅＭｎＳｉ合金（２ｎｍ）層、Ｃｕ層、Ｔａ層をこの順序で積層した４種類のサンプルを用意する。４種類のサンプルはそれぞれ、Ｆｅ（４ｎｍ）層とＣｏＦｅＭｎＳｉ合金（２ｎｍ）層との間に挟まれたＣｕ層の厚さが異なっており、このＣｕ層の厚さは０ｎｍ、０．３ｎｍ、０．５ｎｍ、１ｎｍである。これらのサンプルのそれぞれの磁気歪を求めた結果を図８に示す。図８からわかるように、Ｆｅ層とＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層との間にＣｕ層を挿入すると、磁気歪は低下する。

第２実施形態のように、Ｆｅ層１２ｂとＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層１２ａとの間に厚さが１ｎｍのＣｕ層を挿入するとともにＦｅ層１４ｂとＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層１４ａとの間に厚さが１ｎｍのＣｕ層を挿入したＭＲ膜１０Ａを有する再生部１Ａを作製し、ＭＲ特性を調べる。その結果、Ｃｕ層を挿入しない第１実施形態に係る再生部と同様のＭＲ比を得られる。挿入するＣｕ層の厚さを２ｎｍにすると、Ｆｅ層とＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層との磁気結合が大変小さくなるので、フリー層を構成するＦｅ層およびＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層が、同一磁化状態を保って磁気記録媒体からの磁界に応答することが困難になり、動作が不安定になる。したがって、挿入するＣｕ層の厚さは０．３ｎｍ以上１ｎｍ以下であることが好ましく、この範囲のＣｕ層をＦｅ層とＣｏＦｅＭｎＳｉ合金層との間に挿入すると、磁気歪を第１実施形態の磁気ヘッドに比べて低下することができるとともに安定した動作を得ることができる。

この第２実施形態の磁気ヘッドも第１実施形態と同様に、高感度でノイズを抑制した磁気抵抗効果型の磁気ヘッドを提供することができる。

なお、第２実施形態においては、下地層１１上に第１磁性層１２を設け、第１磁性層１２上に中間層１３を設け、中間層１３上に第２磁性層１４を設けた構成であったが、下地層１１上に第２磁性層１４を設け、第２磁性層１４上に中間層１３を設け、中間層１３上に第１磁性層１２を設けた構成であってもよい。

（第３実施形態）
第３実施形態による磁気ヘッドは再生部を備えている。この再生部を図９および図１０に示す。図９は磁気記録媒体から見た再生部１Ｂの平面図、すなわち媒体対向面（ＡＢＳ）から見た平面図であり、図１０は図９に示す切断線Ａ−Ａで切断した再生部１Ｂの断面図である。図９、図１０において、ｘ方向は再生部１Ｂから磁気記録媒体４０に向かう方向を示し、ｙ方向は磁気記録媒体４０のトラックの進行方向を示し、ｚ方向は磁気記録媒体４０のトラックの幅方向を示す。

再生部１Ｂは、図１および図２に示す再生部１において、ＭＲ膜１０をＭＲ膜１０Ｂに置き換えるとともに、反強磁性層１６を新たに設けた構成となっている。ＭＲ膜１０Ｂは、ＭＲ膜１０において、第２磁性層１４を第２磁性層１４Ａに置き換えた構成を有している。第２磁性層１４Ａは、例えばＣｏＦｅ合金あるいは第１実施形態で説明したホイスラー合金からなる厚さが２ｎｍの磁性層１４Ａａと、例えばＲｕからなる厚さが０．８ｎｍ〜１ｎｍの中間層１４Ａｃと、例えばＣｏＦｅ合金からなる厚さが２ｎｍの磁性層１４Ａｂとを有する積層構造を有している。磁性層１４Ａａは磁性層１４Ａｂよりも中間層１３の近くに配置される。磁性層１４Ａａと磁性層１４Ａｂは中間層１４Ａｃを介して反強磁性結合し、磁化が固定される。第２磁性層１４Ａは図１０に示すように、ＡＢＳと反対側に延在するように形成されている。延在している第２磁性層１４Ａの部分は、絶縁層３１、３２による磁気シールド２１、２２と絶縁される。すなわち、第２磁性層１４Ａの延在部の磁性層１４Ａａと磁気シールド２１との間に絶縁層３１が設けられ、第２磁性層１４Ａの延在部の磁性層１４Ａｂと磁気シールド２２との間に絶縁層３２が設けられる。そして、第２磁性層１４Ａの延在部の磁性層１４Ａｂと絶縁層３２との間に、例えばＩｒＭｎからなる厚さが５ｎｍから８ｎｍの反強磁性層１６が形成される。この反強磁性層１６により、磁性層１４Ａｂの磁化が一方向に固定される。反強磁性層１６により、第２磁性層１４の磁化の固定を強固にすることができる。また、図１０に示すように、反強磁性層１６をＡＢＳから後退させて形成することにより、磁気シールド２１、２２の間隔を２０ｎｍ程度にすることが可能となり、磁性層１４Ａｂとキャップ層１５との間に反強磁性層１６を挿入する場合に比べて、より狭くすることができる。

この第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、第１磁性層１２のＦｅ層１２ｂの厚さを１．５ｎｍ以上にすることにより、磁気歪を低減することが可能となり、ノイズを低減することができる。

また、第１磁性層１２のホイスラー合金層１２ａの厚さを２ｎｍ以上にすることにより、高いＭＲ比を得ることができる。

また、第１磁性層１２の厚さを３．５ｎｍ以上８ｎｍ以下にすることにより、微細記録ビットを高い分解能で再生することができる。

以上により第３実施形態によれば、高感度でノイズを抑制した磁気抵抗効果型の磁気ヘッドを提供することができる。

なお、第３実施形態においては、下地層１１上に第１磁性層１２を設け、第１磁性層１２上に中間層１３を設け、中間層１３上に第２磁性層１４Ａを設けた構成であったが、下地層１１上に第２磁性層１４Ａを設け、第２磁性層１４Ａ上に中間層１３を設け、中間層１３上に第１磁性層１２を設けた構成であってもよい。この場合も、第２磁性層１４Ａ上に反強磁性層１６が設けられる。

（第４実施形態）
第４実施形態による磁気記録再生装置について説明する。

上述した第１乃至第３実施形態のいずれかに記載の磁気ヘッドは、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。なお、本実施形態による磁気記録再生装置は、再生機能を有することもできるし、記録機能と再生機能の両方を有することもできる。

図１１は、第４実施形態による磁気記録再生装置の構成を例示する模式的斜視図である。図１１に示すように、本実施形態による磁気記録装置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１８０は、スピンドルモータ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。本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、複数の記録用媒体ディスク１８０を備えたものとしても良い。

記録用媒体ディスク１８０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、前述した実施形態のいずれかによる磁気ヘッドを、磁気シールドとともに、その先端付近に搭載している。

記録用媒体ディスク１８０が回転すると、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）は、記録用媒体ディスク１８０の表面から所定の浮上量をもって保持される。なお、ヘッドスライダ１５３が記録再生用媒体ディスク１８０と接触するいわゆる「接触走行型」としても良い。

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及び対向ヨークからなる磁気回路とから構成することができる。

アクチュエータアーム１５５は、軸受部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。

図１２は、本実施形態に係る磁気記録再生装置の一部の構成を例示しており、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１６０をディスク側から眺めた拡大斜視図である。図１２に示したように、磁気ヘッドアセンブリ１６０は、軸受部１５７と、この軸受部１５７から延出したヘッドジンバルアセンブリ（以下、ＨＧＡと称する）１５８と、軸受部１５７からＨＧＡと反対方向に延出しているとともにボイスコイルモータのコイルを支持した支持フレームを有している。ＨＧＡは、軸受部１５７から延出したアクチュエータアーム１５５と、アクチュエータアーム１５５から延出したサスペンション１５４と、を有する。

サスペンション１５４の先端には、既に説明した第１乃至第３実施形態のいずれかによる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。

すなわち、本実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリ１６０は、第１乃至第３実施形態のいずれかによる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを一端に搭載するサスペンション１５４と、サスペンション１５４の他端に接続されたアクチュエータアーム１５５と、を備えている。

サスペンション１５４は信号の書き込み及び読み取り用のリード線（図示しない）を有し、このリード線とヘッドスライダ１５３に組み込まれた磁気記録ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。また、図示しない電極パッドが、磁気ヘッドアセンブリ１６０に設けられる。

そして、磁気記録ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う、図示しない信号処理部１９０が設けられる。信号処理部１９０は、例えば、図１１に示した磁気記録装置１５０の図面中の背面側に設けられる。信号処理部１９０の入出力線は、電極パッドに接続され、磁気記録ヘッドと電気的に結合される。

このように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、第１乃至第３実施形態のいずれかによる磁気ヘッドと、磁気記録媒体と磁気ヘッドとを離間させ、または、接触させた状態で対峙させながら相対的に移動可能とした可動部（移動制御部）と、磁気ヘッドを磁気記録媒体の所定記録位置に位置合せする位置制御部と、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部と、を備える。すなわち、上記の磁気記録媒体として、記録用媒体ディスク１８０が用いられる。上記の可動部は、ヘッドスライダ１５３を含むことができる。また、上記の位置制御部は、磁気ヘッドアセンブリ１６０を含むことができる。

磁気ディスク１８０を回転させ、ボイスコイルモータ１５６にアクチュエータアーム１５５を回転させてヘッドスライダ１５３を磁気ディスク１８０上にロードすると、磁気ヘッドに搭載したヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）が磁気ディスク１８０の表面から所定の浮上量をもって保持される。この状態で、上述したような原理に基づいて、磁気ディスク１８０に記録された情報を読み出すことができる。

以上説明したように、第４実施形態によれば、高感度でノイズを抑制した磁気抵抗効果型の磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１、１Ａ、１Ｂ 再生部
１０、１０Ａ、１０Ｂ 磁気抵抗膜（ＭＲ膜）
１１ 下地層
１２ 第１磁性層
１２ａ ホイスラー合金層
１２ｂ Ｆｅ層
１２ｃ Ｃｕ層
１３ 中間層
１４ 第２磁性層
１４ａ ホイスラー合金層
１４ｂ Ｆｅ層
１４ｃ Ｃｕ層
１４Ａ 第２磁性層
１４Ａａ ＣｏＦｅ合金層あるいはホイスラー合金層
１４Ａｂ ＣｏＦｅ合金層
１４Ａｃ 中間層
１５ キャップ層
１６ 反強磁性層
２１ 磁気シールド
２２ 磁気シールド
３０ 絶縁層
３１ 絶縁層
３２ 絶縁層
４０ 磁気記録媒体
５０ ハードバイアス膜

（第１実施形態）
第１実施形態による磁気ヘッドは、再生部を備えている。この再生部を図１および図２に示す。図１は磁気記録媒体から見た再生部１の平面図、すなわち媒体対向面（以下、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）ともいう）から見た平面図であり、図２は図１に示す切断線Ａ−Ａで切断した再生部１の断面図である。図１、図２において、ｘ方向は再生部１から磁気記録媒体４０に向かう方向を示し、ｙ方向は磁気記録媒体４０のトラックの幅方向を示し、ｚ方向は磁気記録媒体４０のトラックの長手（進行）方向を示す。再生部１は、磁気抵抗効果を発現する磁性体の積層構造を含む磁気抵抗膜（以下、ＭＲ膜ともいう）１０と、このＭＲ膜１０を挟むように設けられた第１および第２磁気シールド２１、２２と、を備えている。ＭＲ膜１０は、下地層１１と、第１磁性層１２と、中間層１３と、第２磁性層１４と、キャップ層１５と、を備えている。図１に示すように、ＭＲ膜１０は、磁気シールド２１から磁気シールド２２に向かう方向、すなわちトラックの進行方向に沿って、構成する層の幅が狭くなるテーパ形状を有する。通常のプロセスを用いて形成した場合は、テーパ形状となるが、テーパ形状でなくともよい。この場合は、構成する層の幅は同一となる。また、図２に示すように、ＭＲ膜１０は、磁気シールド２１から磁気シールド２２に向かう方向に沿って、すなわちトラック進行方向に沿って、構成する層のＡＢＳからの高さが小さくなる形状を有する。

本実施形態においては、第１および第２磁性層１２、１４はそれぞれ、Ｆｅ層と、ホイスラー合金層との積層構造を有している。例えば、第１磁性層１２は、下地層１１と中間層１３との間に設けられたホイスラー合金層１２ａと、下地層１１とホイスラー合金層１２ａとの間に設けられたＦｅ層１２ｂとを備えている。第２磁性層１４は、中間層１３とキャップ層１５との間に設けられたホイスラー合金層１４ａと、ホイスラー合金層１４ａとキャップ層１５との間に設けられたＦｅ層１４ｂと、を備えている。すなわち、ホイスラー合金層１２ａ、１４ａはそれぞれ、Ｆｅ層１２ｂ、１４ｂよりも中間層１３に近接して設けられている。

（第３実施形態）
第３実施形態による磁気ヘッドは再生部を備えている。この再生部を図９および図１０に示す。図９は磁気記録媒体から見た再生部１Ｂの平面図、すなわち媒体対向面（ＡＢＳ）から見た平面図であり、図１０は図９に示す切断線Ａ−Ａで切断した再生部１Ｂの断面図である。図９、図１０において、ｘ方向は再生部１Ｂから磁気記録媒体４０に向かう方向を示し、ｙ方向は磁気記録媒体４０のトラックの幅方向を示し、ｚ方向は磁気記録媒体４０のトラックの進行方向を示す。

Claims (13)

1. 対向する第１および第２の磁気シールドと、
   前記第１の磁気シールドと前記第２の磁気シールドとの間に設けられ、Ｆｅ元素を９０ａｔ％以上含む第１の金属層および第１のホイスラー合金層を含む第１の磁性層と、前記第１のホイスラー合金層に対向するように配置される第２の磁性層と、前記第１のホイスラー合金層と前記第２の磁性層との間に設けられた中間層と、を有する磁気抵抗膜と、
   を備えている磁気ヘッド。
2. 前記第１の金属層の厚さが１．５ｎｍ以上であり、前記第１のホイスラー合金層の厚さが２ｎｍ以上である請求項１記載の磁気ヘッド。
3. 前記第１の磁性層の厚さが３．５ｎｍ以上８ｎｍ以下である請求項１または２記載の磁気ヘッド。
4. 前記第１のホイスラー合金層は、Ａ−Ｂ−Ｃ合金が用いられ、Ａは４０ａｔ％以上６０ａｔ％以下のＣｏの組成、Ｂは２０ａｔ％以上３０ａｔ％以下のＦｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖの群から選択された少なくとも１種の元素の組成、Ｃは２０ａｔ％以上３０ａｔ％以下のＳｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｓｂの群から選択された少なくとも１種の元素の組成を表す請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気ヘッド。
5. 前記第１の磁性層は、外部磁界に応じて磁化の方向が変化可能である請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気ヘッド。
6. 前記第１の磁性層は、前記第１の金属層と前記第１のホイスラー合金層との間に第１のＣｕ層およびＲｕ層のいずれか一方を含む請求項１乃至５のいずれかに記載の磁気ヘッド。
7. 前記第２の磁性層は、前記中間層上に設けられた第２のホイスラー合金層と、前記第２のホイスラー合金層上に設けられた第２のＦｅ層と、を含む請求項１乃至６のいずれかに記載の磁気ヘッド。
8. 前記第１および第２の磁気シールド間に前記磁気抵抗膜と離間して設けられたハードバイアス膜を更に備えている請求項１乃至７のいずれかに記載の磁気ヘッド。
9. 前記第１および第２の磁気シールド間に設けられ前記第２の磁性層の磁化を固定する反強磁性層を更に備え、
   前記第２の磁性層は、前記第１の磁気シールドから前記第２の磁気シールドに向かう方向に交差する方向に沿って前記第１の磁性層および前記中間層に比べて長く延在し、
   前記反強磁性層は、前記第２の磁性層の延在している部分に近接して配置される請求項１乃至７のいずれかに記載の磁気ヘッド。
10. 前記第１の磁気シールドと前記磁気抵抗膜との間に下地層が設けられている請求項１乃至９のいずれかに記載の磁気ヘッド。
11. 前記第２の磁性層は、外部磁界に応じて磁化の方向が変化可能である請求項１乃至１０のいずれかに記載の磁気ヘッド。
12. 前記第２の磁性層は、磁化の方向が固定されている請求項１乃至１０のいずれかに記載の磁気ヘッド。
13. 磁気記録媒体と、
    請求項１乃至１２のいずれかに記載の磁気ヘッドと、
    前記磁気記録媒体と前記磁気ヘッドとが浮上または接触の状態で対峙しながら相対的に移動するように制御する移動制御部と、
    前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体の所定記録位置に位置するように制御する位置制御部と、
    前記磁気ヘッドを用いて前記磁気記録媒体への書き込み信号および前記磁気記録媒体からの読み出し信号を処理する信号処理部と、
    を備えている磁気記録再生装置。

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