JP2015219931A - 磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】再生分解能の向上を図った磁気ヘッド、磁気記録再生装置を提供する【解決手段】実施形態の磁気ヘッドは，積層体と、サイドシールドと、第１、第２磁気シールドと、を具備する。前記積層体は、磁化方向が固着されるピン層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化する第１フリー層と、前記第１フリー層と反強磁性的に交換結合し、外部磁界に応じて磁化方向が変化する第２フリー層と、前記第２フリー層と交換結合する反強磁性層と、を有する。前記サイドシールドから前記第１、第２フリー層に磁界が印加され、この磁界の方向が前記第１、第２フリー層の一方の磁化の方向と略平行で、前記第１、第２フリー層の他方の磁化の方向と略反平行であり、前記第１、第２フリー層の一方の磁気ボリュームが、前記第１、第２フリー層の他方の磁気ボリュームよりも大きい。【選択図】図１Ａ
Description
本発明の実施形態は，磁気ヘッド及び磁気記録再生装置に関する。
ＨＤＤ（Hard Disk Drive：ハードディスクドライブ）などの磁気ヘッド（再生素子ヘッド）として、磁気抵抗効果素子が用いられている。外部磁界の影響を低減するために、ＨＤＤの磁気ヘッドでは、磁気シールドの間に磁気抵抗効果素子が配置されるのが通例であり、磁気シールドの間隔で再生分解能が規定される。
ＨＤＤでは、記録密度の向上のために、再生分解能の向上が求められている。しかし、従来の磁気ヘッドでは、構造的に磁気シールドの間隔を縮めることが難しく、記録密度の向上が困難になってきている。
本発明の実施形態は，再生分解能の向上を図った磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置を提供することを目的とする。
実施形態の磁気ヘッドは，積層体と、前記積層体の側面に対向して配置されるサイドシールドと、前記積層体と前記サイドシールドを挟むように配置される第１、第２磁気シールドと、を具備する。
前記積層体は、前記第１磁気シールド上に配置され、磁化方向が固着されるピン層と、前記ピン層上に配置される絶縁層と、前記絶縁層上に配置され、外部磁界に応じて磁化方向が変化する第１フリー層と、前記第１フリー層上に配置され、前記第１フリー層と反強磁性的に交換結合し、外部磁界に応じて磁化方向が変化する第２フリー層と、前記第２フリー層上に配置され、前記第２フリー層と交換結合する反強磁性層と、を有する。
前記サイドシールドから前記第１、第２フリー層に磁界が印加され、この磁界の方向が前記第１、第２フリー層の一方の磁化の方向と略平行で、前記第１、第２フリー層の他方の磁化の方向と略反平行である。前記第１、第２フリー層の一方の磁気ボリュームが、前記第１、第２フリー層の他方の磁気ボリュームよりも大きい。
前記積層体は、前記第１磁気シールド上に配置され、磁化方向が固着されるピン層と、前記ピン層上に配置される絶縁層と、前記絶縁層上に配置され、外部磁界に応じて磁化方向が変化する第１フリー層と、前記第１フリー層上に配置され、前記第１フリー層と反強磁性的に交換結合し、外部磁界に応じて磁化方向が変化する第２フリー層と、前記第２フリー層上に配置され、前記第２フリー層と交換結合する反強磁性層と、を有する。
前記サイドシールドから前記第１、第２フリー層に磁界が印加され、この磁界の方向が前記第１、第２フリー層の一方の磁化の方向と略平行で、前記第１、第２フリー層の他方の磁化の方向と略反平行である。前記第１、第２フリー層の一方の磁気ボリュームが、前記第１、第２フリー層の他方の磁気ボリュームよりも大きい。
以下，図面を参照して，実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１Ａ，図１Ｂは、第１の実施形態に係る磁気ヘッド（差動出力型再生素子ヘッド）１０を示す模式図である。図１Ａは、磁気ヘッド１０の平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ１−Ａ２線の断面図であり、図１Ａの紙面奥行き方向の磁気ヘッド１０を示す。
（第１の実施形態）
図１Ａ，図１Ｂは、第１の実施形態に係る磁気ヘッド（差動出力型再生素子ヘッド）１０を示す模式図である。図１Ａは、磁気ヘッド１０の平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ１−Ａ２線の断面図であり、図１Ａの紙面奥行き方向の磁気ヘッド１０を示す。
ここで、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と以下の各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
磁気ヘッド１０は、例えば、ＨＤＤ（後述の磁気記録再生装置９０）の磁気ヘッド（後述の磁気ヘッド９３）に搭載される。図１Ａの平面図は、例えば、ＨＤＤに搭載される磁気記録媒体（後述の磁気記録媒体９１）の媒体面に垂直な方向から見たときの模式図である。図１Ｂの断面図は、例えば、磁気記録媒体の媒体面に平行な方向から見たときの模式図である。
図１Ａ、図１Ｂに示すように、磁気ヘッド１０は、磁気シールド１１ａ（第１磁気シールド）、磁気シールド１１ｂ（第２磁気シールド）、ピン層１２、絶縁層１３ａ、フリー層１４ａ（第１フリー層）、非磁性層１５ａ（第２非磁性層）、フリー層１４ｂ（第２フリー層）、非磁性層１５ｂ（非磁性層）、磁気シールド１１ｃ（第３磁気シールド）、非磁性層１５ｃ、サイドシールドＳＳ、および絶縁層１３ｂ、１３ｃを含む。磁気シールド１１ｂ、１１ｃ、フリー層１４ａ、１４ｂ、サイドシールドＳＳそれぞれに示される矢印は、各要素の磁化の方向を表す。
ここで、磁気シールド１１ａから磁気シールド１１ｂに向かう方向をＹ軸方向とすると、Ｙ軸方向が膜の成膜方向である。Ｙ軸方向と交差し、磁気シールド１１ａ，１１ｂの成膜面に水平で、サイドシールドＳＳへ向かう方向をＸ軸方向とする。Ｙ軸方向と交差し、Ｘ軸方向とも交差する方向をＺ軸方向とする。
磁気ヘッド１０中、ピン層１２、絶縁層１３ａ、フリー層１４ａ、非磁性層１５ａ、フリー層１４ｂ、非磁性層１５ｂ、および磁気シールド１１ｃは、Ｘ方向およびＺ方向の寸法が略同一（略同一形状の矩形）であり、積層体２０を構成する。
なお、図示していないが、製造工程の影響で（後述の図１１のステップＳ２でのエッチング工程）、磁気ヘッド１０がＹ軸方向にテーパーを有する可能性がある。この場合、Ｘ軸,Ｚ軸方向いずれでも、磁気シールド１１ｃ側の寸法の方が、ピン層１２側より、若干小さくなる可能性がある。即ち、「略同一形状の矩形」には、このようなＹ軸方向でのテーパーを許容する意味合いが含まれ得る。
積層体２０中、ピン層１２、絶縁層１３ａ、フリー層１４ａ、非磁性層１５ａ、フリー層１４ｂは、磁気抵抗効果素子３０を構成する。磁気抵抗効果素子３０は、フリー層１４ａ、ピン層１２間の磁気抵抗効果による信号を出力する。なお、磁気抵抗効果素子３０は、信号磁界に対するフリー層１４ａ、１４ｂの磁化方向の変化の差分に対応する信号を出力する差動型の磁気抵抗効果素子である。
磁気抵抗効果素子３０の再生分解能はフリー層１４ａ、１４ｂの間隔で規定される。すなわち、磁気抵抗効果素子３０は、フリー層が単一の磁気抵抗効果素子（後述の第１比較例の磁気抵抗効果素子３０ｘ）に比べて、高分解能化が容易である。
磁気シールド１１ａ、１１ｂ、および１１ｃは、磁気抵抗効果素子３０の直下から（Ｚ軸方向から）の磁界（磁気記録媒体からの磁界）以外の外部磁界をシールドするシールド機能を有する。磁気シールド１１ａ、１１ｂ、および１１ｃは、特に、Ｙ軸正方向および負方向から磁気抵抗効果素子３０（フリー層１４ａ，１４ｂ）に印加される外部磁界をシールドする。
磁気シールド１１ｃのシールド機能は、磁気シールド１１ａ、１１ｂと同等である必要はなく、これらより弱くても良い。即ち、磁気シールド１１ｃのシールド特性は、磁気シールド１１ａ、１１ｂと同等、もしくは弱くて良い。
磁気シールド１１ａ、１１ｂ、および１１ｃは、磁性体から構成できる。この磁性体には、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＮｂＴａ、ＣｏＺｒＴａＣｒ、及び、ＣｏＺｒＦｅＣｒ（以下、「ＮｉＦｅ等」という）のいずれかを利用できる。磁気シールド１１ａ、１１ｂおよび１１ｃには、ＮｉＦｅ等のいずれかをそれぞれ含む多層膜を用いても良い。
なお、磁気シールド１１ａ、１１ｂ、および１１ｃが互いに異なる磁性体あるいは異なる積層構造を有しても良い。
磁気シールド１１ａ、１１ｂの磁化方向は、外部からの印加磁界が無い場合、つまり初期状態においては、Ｘ軸方向である。磁気シールド１１ａ、１１ｂの内部に、例えば、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎなどの反強磁性層が存在しても良い。さらに、磁気シールド１１ａ、１１ｂの内部に、例えば、Ｒｕの層を配置し、その両側の層を反強磁性結合させてもよい。
磁気シールド１１ａ、磁気シールド１１ｂの厚さ、つまり、Ｙ軸方向の厚さは、例えば、５００ｎｍ以上である。良好なシールド特性を得るためである。
磁気シールド１１ｃは、磁気シールド１１ａ、１１ｂより、薄くてよい。磁気シールド１１ｃのシールド機能は、磁気シールド１１ａ、１１ｂより弱くても良いからである。磁気シールド１１ｃの厚さ（Ｙ軸方向の厚さ）は、１ｎｍ以上１５ｎｍ以下が好ましく、さらには、２ｎｍ以上６ｎｍ以下が好ましい。これらの膜厚範囲であれば、良好なシールド特性を有する。
なお、各部の厚さは、各部位の断面をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察することで、測定可能である。
磁気シールド１１ｃ（第３磁気シールド）は、非磁性層１５ａを介してフリー層１４ｂと交換結合（例えば、反強磁性交換結合）すると共に、非磁性層１５ｃを介して、磁気シールド１１ｂと交換結合（例えば、反強磁性交換結合）している。
交換結合は、複数の磁性層（磁性体）が、これらの界面またはこれらの間に存在する中間層を介して、磁気的に結合することをいう。これら前者、後者の交換結合はそれぞれ、直接的、間接的な磁気結合である。交換結合は、磁性層の端部からの漏れ磁界による静磁界結合とは異なる。
この中間層には、単層（例えば、非磁性層）および多層（例えば、非磁性層と磁性層の交互積層）のいずれも利用可能である。即ち、複数の磁性層が、その間に配置される非磁性層を介して、間接的に結合する磁気結合も交換結合の一種である。非磁性層を介する場合、交換結合は、非磁性層の膜厚に依存し、非磁性層が、例えば、２ｎｍ以下の極薄のときに作用する。
交換結合では、磁性層間に強磁性結合バイアス磁界（または反強磁性結合バイアス磁界）が作用していると考えることができる。例えば、外部からの印加磁界バイアス等が無い場合、この交換結合作用により、磁性層間の磁化の向きが、同じ向き（強磁性結合状態）、または、反対向き（反強磁性結合状態）に揃うことができる。
外部からの印加磁界バイアス等がある場合、この印加磁界バイアス等も磁性層内の磁化に作用する。即ち、外部からの印加磁界バイアス磁界と、交換結合によるバイアス磁界（強磁性結合バイアス磁界成分、または反強磁性結合磁界成分）との合成で決まる方向に、磁性層内の磁化が向く。このとき、交換結合によるバイアス磁界の向きと、磁性層間の磁化の向きとは必ずしも一致しない。
サイドシールドＳＳは、磁気抵抗効果素子３０の直下から（Ｚ軸方向から）の磁界（磁気記録媒体からの磁界）以外の外部磁界をシールドするシールド機能を有する。サイドシールドＳＳは、特に、Ｘ軸正方向および負方向から磁気抵抗効果素子３０（フリー層１４ａ，１４ｂ）に印加される外部磁界をシールドする。
一対のサイドシールドＳＳが積層体２０のＸ方向の両側面それぞれに対向して配置される。これらのサイドシールドＳＳは、フリー層１４ａ，１４ｂのＸ方向端面に対向して配置される。絶縁層１３ｂを介して、サイドシールドＳＳからの磁界がフリー層１４ａ，１４ｂに印加される。後述のように、サイドシールドＳＳからの磁界がフリー層１４ａ，１４ｂの磁化動き量のアンバランス化の要因の一つとなる。
サイドシールドＳＳは磁性体から構成できる。この磁性体には、磁気シールド１１ａ〜１１ｃと同様、例えば、ＮｉＦｅ等のいずれかを利用できる。サイドシールドＳＳには、ＮｉＦｅ等のいずれかをそれぞれ含む多層膜を用いても良い。
サイドシールドＳＳは磁気シールド１１ｂと交換結合している。本実施形態において、サイドシールドＳＳの初期状態、つまり外部からの印加磁界が無い場合における磁化方向は、Ｘ軸正方向を向いている。
但し、サイドシールドＳＳの初期状態での磁化方向をＸ軸負方向とすることも可能である。例えば、後述のように、磁気シールド１１ｂとサイドシールドＳＳ間に非磁性層１５ｃを配置しないことで、サイドシールドＳＳの初期状態での磁化方向をＸ軸負方向とできる。
サイドシールドＳＳと磁気シールド１１ａ間、及びサイドシールドＳＳと積層体２０間に、絶縁層１３ｂが配置される。また、磁気シールド１１ａ、１１ｂ間に、絶縁層１３ｃが配置される。
絶縁層１３ｂには、絶縁材料（例えば、酸化珪素（例えばＳｉＯ２）、窒化珪素、酸窒化珪素、酸化アルミニウム（例えば、Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム、及び、酸窒化アルミニウムの少なくともいずれか）を用いることができる。
絶縁層１３ｃにも、絶縁層１３ｂと同様の絶縁材料を用いることができる。但し、絶縁層１３ｂ、１３ｃの構成材料が異なっても良い。
絶縁層１３ｂの膜厚は、例えば、１ｎｍ以上４ｎｍ以下である。絶縁層１３ｂにより、磁気シールド１１ａ、１１ｂ間で、サイドシールドＳＳに電流を流さず、磁気抵抗効果素子３０だけに電流を流すことが可能となる。これにより、磁気抵抗効果素子３０の高出力化が容易となる。なお、絶縁層１３ｃも磁気抵抗効果素子３０だけに電流を流すことに寄与する。
ピン層１２の磁化方向は、外部磁界が印加されても、実質的に変化せず、固着された状態にある。
ピン層１２は、下地層、反強磁性層、複数の強磁性層、複数の非磁性層からなる積層膜で構成できる。ピン層１２に含まれる反強磁性層、強磁性層の磁化方向は、Ｚ軸方向に向けられる。
下地層には、Ｔａ、Ｃｒ，ＮｉＣｒ、ＦｅＮｉ，Ｔａ／ＮｉＣｒ等を利用できる。下地層の厚さは、１ｎｍ以上４ｎｍ以下である。
反強磁性層には、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎなどを利用できる。反強磁性層の膜厚（Ｙ軸方向の厚さ）は、例えば、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。
強磁性層には、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＢ等を利用できる。強磁性層の膜厚は、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。
非磁性層にはＲｕ、Ｃｕ、Ａｇ等を利用できる。非磁性層の厚さは、例えば、０．３ｎｍ以上２ｎｍ以下である。
ピン層１２は、例えば、下地層（ＮｉＣｒ（１ｎｍ））、反強磁性層（ＩｒＭｎ（８ｎｍ））、強磁性層（ＣｏＦｅ（２ｎｍ））、非磁性層（Ｒｕ（０．４ｎｍ））、強磁性層（ＣｏＦｅ（２．５ｎｍ））を順に積層して構成できる。
絶縁層１３ａには、絶縁材料（ＭｇＯ、ＡｌＯ（Ａｌ酸化物）、ＴｉＯ（Ｔｉ酸化物）等）を利用できる。絶縁層１３ａの膜厚（絶縁層１３ａのＹ軸方向に沿う長さ）は、０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下が好ましい。これらの膜厚範囲であれば、磁気抵抗効果素子３０から高い磁気抵抗効果特性を得ることができる。
非磁性層１５ａ、１５ｂ、および１５ｃには、Ｒｕ，Ｃｕ，Ａｇ等を利用できる。
非磁性層１５ａ、１５ｂ、および１５ｃの厚さは、０．３ｎｍ以上２ｎｍ以下である。非磁性層１５ａ、１５ｂ、および１５ｃがこの膜厚範囲であれば、その両側の層を強磁性的もしくは反強磁性的に交換結合させることができる。
非磁性層１５ａ、１５ｂ、および１５ｃの厚さは、０．３ｎｍ以上２ｎｍ以下である。非磁性層１５ａ、１５ｂ、および１５ｃがこの膜厚範囲であれば、その両側の層を強磁性的もしくは反強磁性的に交換結合させることができる。
本実施形態では、非磁性層１５ａを介して、フリー層１４ａ、１４ｂは反強磁性的に交換結合している。また、非磁性層１５ｂを介して、フリー層１４ｂと磁気シールド１１ｃは反強磁性的に交換結合している。さらに、非磁性層１５ｃを介して、磁気シールド１１ｂは、磁気シールド１１ｃ（およびサイドシールドＳＳ）と反強磁性的に交換結合している。
本実施形態では、磁気シールド１１ｂは、磁気シールド１１ｃおよびサイドシールドＳＳと反強磁性的に交換結合している。このため、磁気シールド１１ｂの磁化の方向は、磁気シールド１１ｃおよびサイドシールドＳＳの方向と逆（略逆方向）になっている。
ここで、磁気シールド１１ｂとサイドシールドＳＳ間に非磁性層１５ｃを配置せず、これらを直接に交換結合させることも可能である。この場合、磁気シールド１１ｂは、サイドシールドＳＳと強磁性的に交換結合する。このときには、磁気シールド１１ｂとサイドシールドＳＳの磁化の方向は略同一となる。即ち、サイドシールドＳＳの初期状態での磁化方向がＸ軸負方向となる。
フリー層１４ａ（第１フリー層）は、絶縁層１３ａ上に配置され、外部磁界に応じて磁化方向が変化する。
フリー層１４ｂ（第２フリー層）は、非磁性層１５ａを介して、フリー層１４ａと反強磁性的に交換結合し、外部磁界に応じて磁化方向が変化する。
フリー層１４ａ、１４ｂには、磁性体が用いられる。磁性体には、例えば、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＭｎ、ＣｏＦｅＭｎＳｉ、ＣｏＦｅＭｎＧｅ、ＣｏＦｅＭｎＧｅＳｉ等を利用できる。フリー層１４ａ、１４ｂは、同一の磁性体である必要はなく、異なる磁性体でもよい。例えば、フリー層１４ａがＣｏＦｅＢで、フリー層１４ｂがＣｏＦｅでもよい。
フリー層１４ａ、１４ｂの膜厚は、２ｎｍ以上８ｎｍ以下である。フリー層１４ａ、１４ｂの膜厚は、同じである必要はなく、異なっていても良い。
本実施形態では、フリー層１４ａの磁気ボリューム（Ｍｓ×Ｖ（飽和磁化と体積の積））は、フリー層１４ｂの磁気ボリュームよりも、小さい方が好ましい。後述のように、外部磁界（例えば、ＨＤＤ装置における磁気記録媒体からの信号磁界）に対する、フリー層１４ａ、１４ｂの磁化動き量のアンバランス化（ベースラインシフト（ＢＬＳ））を抑制できる。
磁気ボリュームは、フリー層１４ａ、１４ｂを構成する磁性体の飽和磁化Ｍｓによって変えることもできるし、フリー層１４ａ、１４ｂの体積Ｖによって変えることもできる。体積Ｖは、例えば、フリー層１４ａ，１４ｂの膜厚によって、変えることができる。
フリー層１４ａ、１４ｂの磁気ボリュームの違いは、例えば、断面ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）による形状観察や、断面ＴＥＭとＥＤＸ（エネルギー分散性Ｘ線回折）による組成分析などを組み合わせることで判断可能である。
（ベースラインシフトの発生およびその抑制）
既述のように、外部磁界に対する、フリー層１４ａ、１４ｂの磁化動き量のアンバランス化によって、ベースラインシフト（ＢＬＳ）が発生する。以下、ベースラインシフト（ＢＬＳ）の発生およびこの抑制の詳細を説明する。
既述のように、外部磁界に対する、フリー層１４ａ、１４ｂの磁化動き量のアンバランス化によって、ベースラインシフト（ＢＬＳ）が発生する。以下、ベースラインシフト（ＢＬＳ）の発生およびこの抑制の詳細を説明する。
（１）ベースラインシフトの発生
図２は、ベースラインシフトを例示するグラフである。グラフの横軸は、磁気記録媒体に対する磁気ヘッド１０（差動出力型磁気再生ヘッド）の相対的な位置（磁気記録媒体上での走行距離）Ｄを表す。また、縦軸は、磁気ヘッド１０からの出力を規格化した規格化出力Ｏｎを表す。なお、ここでは、Ｙ軸方向に磁気ヘッド１０が相対的に移動する。
図２は、ベースラインシフトを例示するグラフである。グラフの横軸は、磁気記録媒体に対する磁気ヘッド１０（差動出力型磁気再生ヘッド）の相対的な位置（磁気記録媒体上での走行距離）Ｄを表す。また、縦軸は、磁気ヘッド１０からの出力を規格化した規格化出力Ｏｎを表す。なお、ここでは、Ｙ軸方向に磁気ヘッド１０が相対的に移動する。
位置Ｄの変化に伴い、出力Ｏｎは負の値から、急激に増加および減少し（ピークＰ）、その後正の値（ベースラインシフトＢＬＳ）となっている。このピークＰは、磁気記録媒体での磁化方向の境界に対応する。磁気ヘッド１０は、２つのフリー層１４ａ，１４ｂでの磁化方向の差分（相違）により動作するため、磁化方向の境界、即ち、磁化状態の変化（磁化状態のＡＣ成分）を検出する。
逆に言えば、磁気ヘッド１０では、磁気記録媒体上、磁化状態が一定の領域（ＤＣ磁化状態）では、出力Ｏｎが事実上ゼロとなるのが好ましい。即ち、磁気ヘッドでは、ピークＰの前後では、出力Ｏｎが事実上ゼロとなることが期待される。
このように、ベースラインシフトＢＬＳは、磁気ヘッド１０において、出力信号が本来期待されない（ゼロとなるべき）一定の磁化状態（ＤＣ磁化状態）において、信号が出力されてしまう現象である。ベースラインシフトＢＬＳの大きさは、一定の磁化状態における、出力ゼロからの差によって表される。
（２）ベースラインシフトの原因
ベースラインシフトは、同一の外部磁界に対して、フリー層１４ａ、１４ｂの磁化動き量が異なること（磁化動き量のアンバランス化）に起因すると考えられる。
ベースラインシフトは、同一の外部磁界に対して、フリー層１４ａ、１４ｂの磁化動き量が異なること（磁化動き量のアンバランス化）に起因すると考えられる。
本実施形態では、このアンバランス化の原因として、次の２つが考えられる。即ち、ａ）サイドシールドＳＳからフリー層１４ａ、１４ｂに印加される漏洩磁界（バイアス磁界）による作用、およびｂ）磁気シールド１１ｃとフリー層１４ｂの相互作用である。後述のように、本実施形態では、ｂ）磁気シールド１１ｃによる影響が大きいと考えられる。
ａ）サイドシールドＳＳに起因するアンバランス化
サイドシールドＳＳに起因して、次のように、磁化動き量がアンバランスとなる。即ち、フリー層１４ａ、１４ｂは、反強磁性結合しており、その磁化方向が異なる（逆方向）ため、サイドシールドＳＳからの漏洩磁界の影響が異なる。フリー層１４ａ、１４ｂの磁化方向が、サイドシールドＳＳからの漏洩磁界と同じ方向の場合、磁化方向が動き難くなり、逆方向の場合、磁化方向が動き易くなる。
サイドシールドＳＳに起因して、次のように、磁化動き量がアンバランスとなる。即ち、フリー層１４ａ、１４ｂは、反強磁性結合しており、その磁化方向が異なる（逆方向）ため、サイドシールドＳＳからの漏洩磁界の影響が異なる。フリー層１４ａ、１４ｂの磁化方向が、サイドシールドＳＳからの漏洩磁界と同じ方向の場合、磁化方向が動き難くなり、逆方向の場合、磁化方向が動き易くなる。
本実施形態においては、フリー層１４ａは動き難く、フリー層１４ｂは動き易くなる傾向にある。フリー層１４ａの磁化の向きはサイドシールドＳＳからの漏洩磁界の向きと同一方向（略平行）であり、フリー層１４ｂの磁化の向きはサイドシールドＳＳからの漏洩磁界の向きと逆方向（略反平行）だからである。
ｂ）磁気シールド１１ｃに起因するアンバランス化
磁気シールド１１ｃに起因して、次のように、動き量がアンバランスとなる。磁気シールド１１ｃからフリー層１４ｂ、磁気シールド１１ａからフリー層１４ａを見た場合の空間的な配置に偏りがあるためである。つまり、フリー層１４ｂと磁気シールド１１ｃ間の距離は、フリー層１４ａと磁気シールド１１ａ間の距離より小さい。このため、磁気シールド１１ｃのシールド効果によって、フリー層１４ｂに入る外部磁界の強度はフリー層１４ａへ入る外部磁界の強度よりも小さくなる。この結果、フリー層１４ａの方がフリー層１４ｂよりも動き易くなり、アンバランス化が生じる。
磁気シールド１１ｃに起因して、次のように、動き量がアンバランスとなる。磁気シールド１１ｃからフリー層１４ｂ、磁気シールド１１ａからフリー層１４ａを見た場合の空間的な配置に偏りがあるためである。つまり、フリー層１４ｂと磁気シールド１１ｃ間の距離は、フリー層１４ａと磁気シールド１１ａ間の距離より小さい。このため、磁気シールド１１ｃのシールド効果によって、フリー層１４ｂに入る外部磁界の強度はフリー層１４ａへ入る外部磁界の強度よりも小さくなる。この結果、フリー層１４ａの方がフリー層１４ｂよりも動き易くなり、アンバランス化が生じる。
ｃ）サイドシールドＳＳ、磁気シールド１１ｃの作用の強弱
以上に示すように、フリー層１４ａ，１４ｂへの動き量アンバランス化の影響は、サイドシールドＳＳと磁気シールド１１ｃとで反対となる。
しかし、本実施形態の場合、サイドシールドＳＳとフリー層１４ａ，１４ｂの距離よりも磁気シールド１１ｃとフリー層１４ｂの距離の方が小さい。このため、磁気シールド１１ｃの影響の方が、サイドシールドＳＳの影響より、大きい。この結果、フリー層１４ａ、１４ｂの磁気ボリュームが等しい場合、フリー層１４ｂの動き量がフリー層１４ａの動き量よりも小さくなる。
以上に示すように、フリー層１４ａ，１４ｂへの動き量アンバランス化の影響は、サイドシールドＳＳと磁気シールド１１ｃとで反対となる。
しかし、本実施形態の場合、サイドシールドＳＳとフリー層１４ａ，１４ｂの距離よりも磁気シールド１１ｃとフリー層１４ｂの距離の方が小さい。このため、磁気シールド１１ｃの影響の方が、サイドシールドＳＳの影響より、大きい。この結果、フリー層１４ａ、１４ｂの磁気ボリュームが等しい場合、フリー層１４ｂの動き量がフリー層１４ａの動き量よりも小さくなる。
本実施形態では、フリー層１４ａの磁化の向きはサイドシールドＳＳからの漏洩磁界の向きと同一方向であり、フリー層１４ｂの磁化の向きはサイドシールドＳＳからの漏洩磁界の向きと逆方向である。
これに対して、既述のように、サイドシールドＳＳの初期状態での磁化方向をＸ軸負方向とすることも可能であり、この場合、フリー層１４ａ、１４ｂの磁化の向きとサイドシールドＳＳからの漏洩磁界の向きの関係が逆転する。即ち、この場合、フリー層１４ａの磁化の向きがサイドシールドＳＳからの漏洩磁界の向きと逆方向であり、フリー層１４ｂの磁化の向きがサイドシールドＳＳからの漏洩磁界の向きと同一方向となる。
この向きの関係が逆であっても、フリー層１４ａ、１４ｂの磁気ボリュームが等しければ、フリー層１４ｂの動き量がフリー層１４ａの動き量よりも小さくなる。この場合、フリー層１４ａ，１４ｂへの動き量アンバランス化の影響が、サイドシールドＳＳと磁気シールド１１ｃとで同一となる。なお、磁気シールド１１ｃの影響の方が、サイドシールドＳＳの影響より、大きいため、サイドシールドＳＳの磁化方向の変化はあまり問題とはならない。
（３）ベースラインシフトの抑制
本実施形態においては、フリー層１４ａの磁気ボリュームをフリー層１４ｂの磁気ボリュームよりも小さくする。即ち、非磁性層１５ａを介してフリー層１４ａへ掛かる反強磁性結合磁界の強度を、フリー層１４ｂへ掛かる反強磁性結合磁界の強度よりも、大きくする。これにより、フリー層１４ａをフリー層１４ｂよりも動き難くして、フリー層１４ａ，１４ｂの磁化動き量のアンバランス化を解消し、ベースラインシフトを抑制できる。その結果、高いＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が得られ、高記録密度化が可能となる。
本実施形態においては、フリー層１４ａの磁気ボリュームをフリー層１４ｂの磁気ボリュームよりも小さくする。即ち、非磁性層１５ａを介してフリー層１４ａへ掛かる反強磁性結合磁界の強度を、フリー層１４ｂへ掛かる反強磁性結合磁界の強度よりも、大きくする。これにより、フリー層１４ａをフリー層１４ｂよりも動き難くして、フリー層１４ａ，１４ｂの磁化動き量のアンバランス化を解消し、ベースラインシフトを抑制できる。その結果、高いＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が得られ、高記録密度化が可能となる。
（第１比較例）
図３Ａ，図３Ｂは、第１比較例に係る磁気ヘッド１０ｘを示す模式図である。図３Ａ，図３Ｂに示すように、磁気ヘッド１０ｘは、磁気シールド１１ａｘ、１１ｂｘ、ピン層１２ｘ、絶縁層１３ａｘ、フリー層１４ｘ、非磁性層１５ｂｘ、非磁性キャップ層１９、非磁性層１５ｃｘ、サイドシールドＳＳ、および絶縁層１３ｂｘ、１３ｃｘを含む。
図３Ａ，図３Ｂは、第１比較例に係る磁気ヘッド１０ｘを示す模式図である。図３Ａ，図３Ｂに示すように、磁気ヘッド１０ｘは、磁気シールド１１ａｘ、１１ｂｘ、ピン層１２ｘ、絶縁層１３ａｘ、フリー層１４ｘ、非磁性層１５ｂｘ、非磁性キャップ層１９、非磁性層１５ｃｘ、サイドシールドＳＳ、および絶縁層１３ｂｘ、１３ｃｘを含む。
磁気ヘッド１０ｘ中、ピン層１２ｘ、絶縁層１３ａｘ、フリー層１４ｘ、非磁性層１５ｂｘ、非磁性キャップ層１９は、Ｘ方向およびＺ方向の寸法が略同一（略同一形状の矩形）であり、積層体２０ｘを構成する。なお、第1の実施形態と同様、「略同一形状の矩形」には、Ｙ軸方向でのテーパーを許容する意味合いが含まれ得る。
積層体２０ｘ中、ピン層１２ｘ、絶縁層１３ａｘ、フリー層１４ｘは、磁気抵抗効果素子３０ｘを構成する。
磁気ヘッド１０ｘは、フリー層１４ｘが単一であることから、非差動型（ＴＭＲ（Tunnel Magneto-Resistance Effect）型）の磁気抵抗効果素子３０ｘの磁気ヘッドであり、外部ノイズの影響を受け易い。したがって、磁気ヘッド１０ｘを高分解能化するためには、磁気シールド１１ａｘ、１１ｂｘの間隔を狭める必要がある。しかし、磁気シールド１１ａｘ、１１ｂｘの間には、磁気抵抗効果素子３０ｘ、非磁性キャップ層１９等があるため、磁気シールド１１ａｘ，１１ｂｘの間隔の低減（狹ギャップ化）に限界がある。
これに対して、第１の実施形態では、磁気ヘッド１０（磁気抵抗効果素子３０）の分解能がフリー層１４ａ、１４ｂ間の距離で規定されるため、高分解能化が容易である。フリー層１４ａ、１４ｂの間隔は、第１比較例の磁気ヘッド１０ｘにおける磁気シールド１１ａｘ，１１ｂｘの間隔と比較して十分に狭い。例えば、フリー層１４ａ、１４ｂの間隔は、例えば、１ｎｍである。これに対して、磁気ヘッド１０ｘの磁気シールド１１ａｘ，１１ｂｘの間隔は、例えば、２５ｎｍ程度である。
また、第１の実施形態では、磁界に対する、フリー層１４ａ、１４ｂの磁化動き量のバランスを取ることができるため、ベースラインシフトの抑制が可能である。この結果、高ＳＮＲを確保でき、高密度記録が容易となる。
（第２比較例）
図４Ａ，図４Ｂは、第２比較例に係る磁気ヘッド１０ｙを示す模式図である。図４Ａ，図４Ｂに示すように、磁気ヘッド１０ｙは、磁気シールド１１ａｙ、１１ｂｙ、ピン層１２ｙ、フリー層１４ａｙ、非磁性層１５ａｙ、フリー層１４ｂｙ、非磁性層１５ｂｙ、ハードバイアスＨＢ１，ＨＢ２，非磁性層１５ｙ、および絶縁層１３ｂｙ、１３ｃｙを含む。
図４Ａ，図４Ｂは、第２比較例に係る磁気ヘッド１０ｙを示す模式図である。図４Ａ，図４Ｂに示すように、磁気ヘッド１０ｙは、磁気シールド１１ａｙ、１１ｂｙ、ピン層１２ｙ、フリー層１４ａｙ、非磁性層１５ａｙ、フリー層１４ｂｙ、非磁性層１５ｂｙ、ハードバイアスＨＢ１，ＨＢ２，非磁性層１５ｙ、および絶縁層１３ｂｙ、１３ｃｙを含む。
磁気ヘッド１０ｙ中、ピン層１２ｙ、フリー層１４ａｙ、非磁性層１５ａｙ、フリー層１４ｂｙ、非磁性層１５ｂｙは、Ｘ方向およびＺ方向の寸法が略同一（略同一形状の矩形）であり、積層体２０ｙを構成する。なお、第1の実施形態と同様、「略同一形状の矩形」には、Ｙ軸方向でのテーパーを許容する意味合いが含まれ得る。
積層体２０ｙ中、ピン層１２ｙ、フリー層１４ａｙ、非磁性層１５ａｙ、フリー層１４ｂｙは、磁気抵抗効果素子３０ｙを構成する。
磁気ヘッド１０ｙは、第１の実施形態の磁気ヘッド１０と同様、２つのフリー層１４ａｙ、１４ｂｙを有する差動出力型である。
磁気ヘッド１０ｙは、フリー層１４ａｙ、１４ｂｙそれぞれに対応して配置されるハードバイアスＨＢ１，ＨＢ２を有する。また、フリー層１４ａｙ、１４ｂｙが磁気シールド１１ａｙ、１１ｂｙの間に対称に配置される。このため、磁気ヘッド１０ｙでは、フリー層１４ａｙ，１４ｂｙの磁化動き量のアンバランス化、即ち、ベースラインシフトが理論上抑制される。
しかし、磁気ヘッド１０ｙは、第１の実施形態の磁気ヘッド１０と比べて、特に、ハードバイアスＨＢ１，ＨＢ２の製造が容易ではない。即ち、フリー層１４ａｙ，１４ｂｙに対応して、ハードバイアスＨＢ１，ＨＢ２をＹ方向に配置することが困難である。
磁気ヘッド１０ｙでは、ハードバイアスＨＢ１，ＨＢ２のＹ方向の位置や幅が少しでもずれると、フリー層１４ａｙ，１４ｂｙとの対応関係が崩れ、フリー層１４ａｙ，１４ｂｙの磁化動き量のアンバランス化を招く。このように、製造上のバラツキを考慮すると、磁気ヘッド１０ｙにおいて、ベースラインシフトを抑制することは必ずしも容易ではない。
第２比較例において、ハードバイアスＨＢ２を用いないことも考えられる。しかし、この場合でも、フリー層１４ａｙとハードバイアスＨＢ１をＹ方向に揃えて配置しなければならず、製造が容易ではない。また、製造上のバラツキに起因するベースラインシフトを抑制することは必ずしも容易ではない。
一方、第１の実施形態に係る磁気ヘッド１０では、サイドシールドＳＳが第２比較例のハードバイアスＨＢ１，ＨＢ２のように区分されていないので、比較的製造が容易である。第２比較例での、フリー層１４ａｙとハードバイアスＨＢ１をＹ方向に揃えて配置するような必要性が低減される。
さらに、フリー層１４ａ，１４ｂの磁気ボリューム（例えば、Ｙ方向の厚さ）を調整することで、フリー層１４ａ、１４ｂの磁化動き量のバランスを取り、比較的容易にベースラインシフトを抑制できる。この結果、高ＳＮＲを確保でき高密度記録が容易となる。
（第２の実施形態）
図５Ａ，図５Ｂは、第２の実施形態に係る磁気ヘッド１０ａを示す模式図である。図５Ａは、磁気ヘッド１０ａの平面図である。図５Ｂは、図５ＡのＡ１−Ａ２線の断面図であり、図５Ａの紙面奥行き方向の磁気ヘッド１０ａを示す。
図５Ａ，図５Ｂは、第２の実施形態に係る磁気ヘッド１０ａを示す模式図である。図５Ａは、磁気ヘッド１０ａの平面図である。図５Ｂは、図５ＡのＡ１−Ａ２線の断面図であり、図５Ａの紙面奥行き方向の磁気ヘッド１０ａを示す。
図５Ａ、図５Ｂに示すように、磁気ヘッド１０ａは、磁気シールド１１ａ、１１ｂ、ピン層１２、絶縁層１３ａ、フリー層１４ａ、ギャップ調整層１６、フリー層１４ｂ、非磁性層１５ｂ、磁気シールド１１ｃ、非磁性層１５ｃ、サイドシールドＳＳ、および絶縁層１３ｂ、１３ｃを含む。
磁気ヘッド１０ａは、磁気ヘッド１０と比べて、非磁性層１５ａに替えて、ギャップ調整層１６が配置される。磁気ヘッド１０ａの積層体２０ａ、磁気抵抗効果素子３０ａも、この点同様である。
ギャップ調整層１６は、フリー層１４ａ、１４ｂの間に挿入され、複数の非磁性層１５と複数の強磁性層１７［非磁性層１５（ｎ）／強磁性層１７（ｎ−１）］（ｎ：積層数）が交互に積層されてなる。図５Ａ，図５Ｂでは、積層数ｎ＝３とし、非磁性層１５（１）、１５（３）、１５（５）を非磁性層１５ａ、１５ｄ、１５ｅ、強磁性層１７（２）、１７（４）を強磁性層１７ａ、１７ｂとして表している。
本実施形態では、ギャップ調整層１６によって、フリー層１４ａ、１４ｂの間隔を調整し、狙いの記録密度に対して分解能の調整が可能である。
ギャップ調整層１６の強磁性層１７間は、非磁性層１５を介して、反強磁性的に交換結合している。フリー層１４ａ、１４ｂも、ギャップ調整層１６を介して反強磁性的に交換結合している。すなわち、ギャップ調整層１６の強磁性層１７は偶数回積層され、非磁性層１５は奇数回積層される。
ギャップ調整層１６の非磁性層１５（図５Ａ，図５Ｂにおいては、非磁性層１５ｄ、非磁性層１５ｅ、（ここでは、非磁性層１５ａを除外する））は、例えばＲｕ，Ｃｕが用いられる。ギャップ調整層１６の非磁性層１５（ここでは、非磁性層１５ａを除外する）の膜厚は、例えば、０．２ｎｍ以上２ｎｍ以下である。
ギャップ調整層１６の強磁性層１７は、例えば、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＮｉＦｅ等を使用することができる。強磁性層１７の膜厚は、例えば、０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下である。
ギャップ調整層１６の非磁性層１５、強磁性層１７がこれらの材料、膜厚範囲であれば、ギャップ調整層１６の強磁性層１７間及び、フリー層１４ａ、１４ｂ間の磁化を反強磁性的に強く交換結合することができる。
ギャップ調整層１６は、例えば、［Ｒｕ（０．４ｎｍ）／ＣｏＦｅ（１ｎｍ）／Ｒｕ（０．４ｎｍ）／ＣｏＦｅ（１ｎｍ）／Ｒｕ（０．４ｎｍ）］である。
なお、図５Ａ，図５Ｂに示す磁気シールド１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、ピン層１２，絶縁層１３ａ、フリー層１４ａ、非磁性層１５ａ、フリー層１４ｂ、非磁性層１５ｂ、非磁性層１５ｃ、サイドシールドＳＳ、および絶縁層１３ｂ、１３ｃの構成材料、膜厚は図１Ａ，図１Ｂと同様なので、記載を省略する。
本実施形態におけるベースラインシフトの発生原因は、第１の実施形態と同様である。即ち、ａ）磁気シールド１１ｃの作用、ｂ）サイドシールドＳＳの作用がベースラインシフトの発生原因であるが、ｂ）磁気シールド１１ｃによる影響の方が大きい。
その結果、本実施形態でも、第１の実施形態と同様、フリー層１４ａの磁気ボリュームがフリー層１４ｂの磁気ボリュームよりも小さいことが好ましい。即ち、非磁性層１５ａを介してフリー層１４ａに印加される反強磁性結合磁界の強度を、フリー層１４ｂに印加される反強磁性結合磁界の強度よりも、大きくする。これにより、フリー層１４ａをフリー層１４ｂよりも動き難くして、フリー層１４ａ，１４ｂの磁化動き量のアンバランス化を解消し、ベースラインシフトを抑制できる。その結果、高いＳＮＲが得られ、高記録密度化が可能となる。
以上のように、第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して、フリー層１４ａとフリー層１４ｂの間にギャップ調整層１６が挿入される。これにより、第１の実施形態よりもフリー層１４ａ，１４ｂの間隔が大きくなるが、第１比較例の磁気ヘッド１０ｘの磁気シールド１１ａｘ，１１ｂｘの間隔、例えば、２５ｎｍ程度と比較すると、十分に高分解能化が得られる。例えば、図５Ａ、図５Ｂの構成においては、フリー層１４ａ、１４ｂの間隔は、例えば、３．２ｎｍである。また、第２の実施形態においては、狙いの記録密度に対して分解能の調整が可能である。
（第３の実施形態）
図６Ａ，図６Ｂは、第３の実施形態に係る磁気ヘッド１０ｂを示す模式図である。図６Ａは、磁気ヘッド１０ｂの平面図である。図６Ｂは、図６ＡのＡ１−Ａ２線の断面図であり、図６Ａの紙面奥行き方向の磁気ヘッド１０ｂを示す。
図６Ａ，図６Ｂは、第３の実施形態に係る磁気ヘッド１０ｂを示す模式図である。図６Ａは、磁気ヘッド１０ｂの平面図である。図６Ｂは、図６ＡのＡ１−Ａ２線の断面図であり、図６Ａの紙面奥行き方向の磁気ヘッド１０ｂを示す。
図６Ａ、図６Ｂに示すように、磁気ヘッド１０ｂは、磁気シールド１１ａ、１１ｂと、ピン層１２、絶縁層１３ａ、フリー層１４ａ、非磁性層１５ａ、フリー層１４ｂ、反強磁性層１８、非磁性層１５ｃ、サイドシールドＳＳ、および絶縁層１３ｂ、１３ｃを含む。
磁気ヘッド１０ｂは、磁気ヘッド１０と比べて、非磁性層１５ｂ、および磁気シールド１１ｃに替えて、反強磁性層１８が配置される。磁気ヘッド１０ｂの積層体２０ｂ、磁気抵抗効果素子３０ｂも、この点同様である。
反強磁性層１８の磁化方向は、Ｘ軸方向（積層体２０の幅方向）であり、フリー層１４ｂと交換結合（例えば、反強磁性交換結合）している。
反強磁性層１８には、ＩｒＭｎ，ＰｔＭｎ等の反強磁性体を使用できる。
反強磁性層１８の膜厚は、ピン層１２と同程度、例えば、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下である。反強磁性層１８の膜厚がこの範囲であれば、磁気シールド１１ａ、１１ｂの間に、フリー層１４ａ、１４ｂを対称に配置することが容易となる（フリー層１４ａ、１４ｂの境界を、磁気シールド１１ａ、１１ｂの間隙の中心とほぼ一致させる）。その結果、磁気シールド１１ａ、１１ｂに起因するフリー層１４ａ、１４ｂの磁化動き量のアンバランス化を抑制できる。
反強磁性層１８の膜厚は、ピン層１２と同程度、例えば、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下である。反強磁性層１８の膜厚がこの範囲であれば、磁気シールド１１ａ、１１ｂの間に、フリー層１４ａ、１４ｂを対称に配置することが容易となる（フリー層１４ａ、１４ｂの境界を、磁気シールド１１ａ、１１ｂの間隙の中心とほぼ一致させる）。その結果、磁気シールド１１ａ、１１ｂに起因するフリー層１４ａ、１４ｂの磁化動き量のアンバランス化を抑制できる。
なお、本実施形態において、磁気シールド１１ａ、１１ｂ、ピン層１２、絶縁層１３ａ，フリー層１４ａ、非磁性層１５ａ、フリー層１４ｂ、非磁性層１５ｃ、サイドシールドＳＳ、および絶縁層１３ｂ、１３ｃの構成材料、膜厚は、第１の実施形態と実質的に同様なので、記載を省略する。
但し、後述のように、フリー層１４ａ、フリー層１４ｂの磁気ボリュームは、第１の実施形態と異なる。
本実施形態におけるベースラインシフトの発生原因とその抑制原理は、第１、第２の実施形態と異なる。即ち、本実施形態では、サイドシールドＳＳの作用がベースラインシフトの発生原因である。
本実施形態では、サイドシールドＳＳの初期状態での磁化方向をＸ軸正方向としている。このため、本実施形態では、第１、第２の実施形態と異なり、フリー層１４ａの磁気ボリュームが、フリー層１４ｂの磁気ボリュームよりも大きいことが好ましい。即ち、非磁性層１５ａを介してフリー層１４ａへ掛かる反強磁性結合磁界の強度を、フリー層１４ｂへ掛かる反強磁性結合磁界の強度よりも小さくする。これにより、フリー層１４ａをフリー層１４ｂよりも動き易くして、フリー層１４ａ，１４ｂの磁化動き量のアンバランス化を解消し、ベースラインシフトを抑制できる。その結果、高いＳＮＲが得られ、高記録密度化が可能となる。
既述のように、サイドシールドＳＳの初期状態での磁化方向をＸ軸負方向とすることも可能である。この場合、第１、第２の実施形態と同様、フリー層１４ａの磁気ボリュームが、フリー層１４ｂの磁気ボリュームよりも小さいことが好ましくなる。
以上のように、サイドシールドＳＳからの磁界の方向がフリー層１４ａ，１４ｂの一方の磁化の方向と略平行（他方の磁化の方向と略反平行）であれば、この一方の磁気ボリュームが、他方の磁気ボリュームよりも大きいことが好ましい。
なお、第３の実施形態は、第１比較例の磁気ヘッド１０ｘと比較して、再生分解能の向上が容易である。
（第４の実施形態）
図７Ａ，図７Ｂは、第４の実施形態に係る磁気ヘッド１０ｃを示す模式図である。図７Ａは、磁気ヘッド１０ｃの平面図である。図７Ｂは、図７ＡのＡ１−Ａ２線の断面図であり、図７Ａの紙面奥行き方向の磁気ヘッド１０ｃを示す。
図７Ａ，図７Ｂは、第４の実施形態に係る磁気ヘッド１０ｃを示す模式図である。図７Ａは、磁気ヘッド１０ｃの平面図である。図７Ｂは、図７ＡのＡ１−Ａ２線の断面図であり、図７Ａの紙面奥行き方向の磁気ヘッド１０ｃを示す。
図７Ａ、図７Ｂに示すように、磁気ヘッド１０ｃは、磁気シールド１１ａ、１１ｂ、ピン層１２、絶縁層１３ａ、フリー層１４ａ、ギャップ調整層１６、フリー層１４ｂ、反強磁性層１８、非磁性層１５ｃ、サイドシールドＳＳ、および絶縁層１３ｂ、１３ｃを含む。
磁気ヘッド１０ｃは、磁気ヘッド１０ｂと比べて、非磁性層１５ａに替えて、ギャップ調整層１６が配置される。磁気ヘッド１０ｃの積層体２０ｃ、磁気抵抗効果素子３０ｃも、この点同様である。
なお、第４の実施形態に用いられる材料条件（材料、膜厚、形状）は、第１、第２及び、第３の実施形態と同様のものを用いることができる。
本実施形態におけるベースラインシフトの発生原因は、第３の実施形態と同様、サイドシールドＳＳに起因する。このため、本実施形態でも、第３の実施形態と同様、サイドシールドＳＳからの磁界の方向がフリー層１４ａ，１４ｂの一方の磁化の方向と略平行（他方の磁化の方向と略反平行）であれば、この一方の磁気ボリュームが、他方の磁気ボリュームよりも大きいことが好ましい。これにより、フリー層１４ａをフリー層１４ｂよりも動き難くして、フリー層１４ａ，１４ｂの磁化動き量のアンバランス化を解消し、ベースラインシフトを抑制できる。その結果、高いＳＮＲが得られ、高記録密度化が可能となる。
以上のように、第６の実施形態は、狙いの記録密度に対して分解能の調整ができる。さらに、ベースラインシフトの抑制、および高分解能化が容易であり、高いＳＮＲを得ることができ、高記録密度化が容易となる。
以上のように、第４の実施形態は、第３の実施形態と比較して、フリー層１４ａとフリー層１４ｂの間にギャップ調整層１６が挿入される。これにより、第３の実施形態よりもフリー層１４ａ，１４ｂの間隔が大きくなるが、第１比較例の磁気ヘッド１０ｘの磁気シールド１１ａｘ，１１ｂｘと比較すると、十分に高分解能化が得られる。また、第４の実施形態においては、狙いの記録密度に対して分解能の調整が可能である。
（第５の実施形態）
図８Ａ，図８Ｂは、第５の実施形態に係る磁気ヘッド１０ｄを示す模式図である。図８Ａは、磁気ヘッド１０ｄの平面図である。図８Ｂは、図８ＡのＡ１−Ａ２線の断面図であり、図８Ａの紙面奥行き方向の磁気ヘッド１０ｄを示す。
図８Ａ，図８Ｂは、第５の実施形態に係る磁気ヘッド１０ｄを示す模式図である。図８Ａは、磁気ヘッド１０ｄの平面図である。図８Ｂは、図８ＡのＡ１−Ａ２線の断面図であり、図８Ａの紙面奥行き方向の磁気ヘッド１０ｄを示す。
図８Ａ、図８Ｂに示すように、磁気ヘッド１０ｄは、磁気シールド１１ａ、１１ｂ、ピン層１２、絶縁層１３ａ、フリー層１４と、非磁性層１５ａ、フリー層１４ｂ、非磁性層１５ｃ、サイドシールドＳＳ、および絶縁層１３ｂ、１３ｃを含む。
磁気ヘッド１０ｄは、磁気ヘッド１０と比べて、非磁性層１５ｂ、磁気シールド１１ｃを有しない。磁気ヘッド１０ｄの積層体２０ｄ、磁気抵抗効果素子３０ｄも、この点同様である。この結果、本実施形態では、積層体２０ｄ、磁気抵抗効果素子３０ｄが実質的に同一となっている。
なお、本実施形態において、磁気シールド１１ａ、１１ｂ、ピン層１２、絶縁層１３ａ，フリー層１４ａ、非磁性層１５ａ、フリー層１４ｂ、非磁性層１５ｃ、サイドシールドＳＳ、および絶縁層１３ｂ、１３ｃの構成材料、膜厚は、第１の実施形態と実質的に同様なので、記載を省略する。
但し、フリー層１４ａ、フリー層１４ｂの磁気ボリュームの値は、第１の実施形態と異なる可能性がある。
本実施形態では、フリー層１４ｂと磁気シールド１１ｂが近接している。この結果、フリー層１４ｂと磁気シールド１１ｂが、非磁性層１５ｃを介して、交換結合（例えば、非磁性交換結合）している。
本実施形態では、磁化動き量のアンバランス化の原因として、次の２つが考えられる。即ち、ａ）サイドシールドＳＳからフリー層１４ａ、１４ｂに印加される漏洩磁界（バイアス磁界）による作用、およびｂ）磁気シールド１１ｂとフリー層１４ｂの相互作用である。次のように、本実施形態では、ｂ）磁気シールド１１ｂによる影響が大きいと考えられる。
本実施形態でも、第1の実施形態と同様、フリー層１４ａ，１４ｂでの動き量アンバランス化の影響は、サイドシールドＳＳと磁気シールド１１ｂとで反対となる。本実施形態において、サイドシールドＳＳとフリー層１４ａ，１４ｂの距離よりも磁気シールド１１ｂとフリー層１４ｂの距離の方が近い。このため、磁気シールド１１ｂの影響の方が大きい。この結果、フリー層１４ａ、１４ｂの磁気ボリュームが等しい場合、フリー層１４ｂの動き量がフリー層１４ａの動き量よりも小さくなる。
本実施形態においては、第１、第２の実施形態と同様、フリー層１４ａの磁気ボリュームがフリー層１４ｂの磁気ボリュームより小さいことが好ましい。即ち、非磁性層１５ａを介してフリー層１４ａへ掛かる反強磁性結合磁界の強度を、フリー層１４ｂへ掛かる反強磁性結合磁界の強度よりも、大きくする。これにより、フリー層１４ａをフリー層１４ｂよりも動き難くして、フリー層１４ａ，１４ｂの磁化動き量のアンバランス化を解消し、ベースラインシフトを抑制できる。その結果、高いＳＮＲが得られ、高記録密度化が可能となる。
以上のように、第５の実施形態は、ベースラインシフトの抑制、および高分解能化が容易であり、高いＳＮＲを得ることができ、高記録密度化が容易となる。
（第６の実施形態）
図９Ａ，図９Ｂは、第６の実施形態に係る磁気ヘッド１０ｅを示す模式図である。図９Ａは、磁気ヘッド１０ｅの平面図である。図９Ｂは、図９ＡのＡ１−Ａ２線の断面図であり、図９Ａの紙面奥行き方向の磁気ヘッド１０ｅを示す。
図９Ａ，図９Ｂは、第６の実施形態に係る磁気ヘッド１０ｅを示す模式図である。図９Ａは、磁気ヘッド１０ｅの平面図である。図９Ｂは、図９ＡのＡ１−Ａ２線の断面図であり、図９Ａの紙面奥行き方向の磁気ヘッド１０ｅを示す。
図９Ａ、図９Ｂに示すように、磁気ヘッド１０ｅは、磁気シールド１１ａ、１１ｂ、ピン層１２、絶縁層１３ａ、フリー層１４ａ、ギャップ調整層１６、フリー層１４ｂ、非磁性層１５ｃ、サイドシールドＳＳ、および絶縁層１３ｂ、１３ｃを含む。
磁気ヘッド１０ｅは、磁気ヘッド１０ａと比べて、非磁性層１５ｂ、磁気シールド１１ｃを有しない。磁気ヘッド１０ｅの積層体２０ｅ、磁気抵抗効果素子３０ｅも、この点同様である。この結果、本実施形態では、積層体２０ｅ、磁気抵抗効果素子３０ｅが実質的に同一となっている。
なお、第６の実施形態に用いられる材料条件（材料、膜厚、形状）は、第２、第５の実施形態と同様のものを用いることができる。
本実施形態におけるベースラインシフトの発生原因とその抑制原理は、第５の実施形態と同様である。即ち、本実施形態でも、第５の実施形態と同様、フリー層１４ａの磁気ボリュームがフリー層１４ｂの磁気ボリュームより小さいことが好ましい。これにより、フリー層１４ａをフリー層１４ｂよりも動き難くして、フリー層１４ａ，１４ｂの磁化動き量のアンバランス化を解消し、ベースラインシフトを抑制できる。その結果、高いＳＮＲが得られ、高記録密度化が可能となる。
以上のように、第６の実施形態は、狙いの記録密度に対して分解能の調整ができる。さらに、ベースラインシフトの抑制、および高分解能化が容易であり、高いＳＮＲを得ることができ、高記録密度化が容易となる。
（第７の実施形態）
図１０は，第７の実施形態に係る磁気記録再生装置（ＨＤＤ（Hard Disk Drive）装置）９０を示す図である。磁気記録再生装置９０は、磁気記録媒体９１、スピンドルモータ９２、磁気ヘッド９３を有する。磁気記録媒体９１には、磁気的に情報が書き込み、読み込みされる。磁気ヘッド９３には、磁気ヘッド１０〜１０ｅいずれかが用いられ、磁気記録媒体９１から磁気的に情報を読み出す。
図１０は，第７の実施形態に係る磁気記録再生装置（ＨＤＤ（Hard Disk Drive）装置）９０を示す図である。磁気記録再生装置９０は、磁気記録媒体９１、スピンドルモータ９２、磁気ヘッド９３を有する。磁気記録媒体９１には、磁気的に情報が書き込み、読み込みされる。磁気ヘッド９３には、磁気ヘッド１０〜１０ｅいずれかが用いられ、磁気記録媒体９１から磁気的に情報を読み出す。
磁気記録再生装置９０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。磁気記録媒体９１は，スピンドルモータ９２に装着され，駆動装置制御部（図示せず）からの制御信号に応答するモータ（図示せず）により回転する。
磁気記録媒体９１が回転すると，サスペンション９４による押付け圧力とヘッドスライダーの媒体対向面（ＡＢＳともいう）で発生する圧力とが釣り合う。その結果，ヘッドスライダーの媒体対向面（磁気ヘッド９３）は，磁気記録媒体９１の表面から所定の浮上量をもって保持される。
サスペンション９４は，駆動コイル（図示せず）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９５の一端に接続されている。アクチュエータアーム９５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９７が設けられている。ボイスコイルモータ９７は，アクチュエータアーム９５のボビン部に巻き上げられた駆動コイル（図示せず）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９５は，軸受部９６の上下２箇所に設けられたボールベアリング（図示せず）によって保持され，ボイスコイルモータ９７により回転摺動が自在にできる。その結果，磁気記録ヘッドを磁気記録媒体９１の任意の位置に移動できる。
（製造方法）
磁気ヘッドの製造方法を説明する。
図１１は、磁気ヘッドの製造方法の一例を表すフロー図である。
図１２〜図２２は、製造中の磁気ヘッドの一例の模式的な断面図を表す。ここでは、第１の実施形態の磁気ヘッド１０の製造方法を示している。図１２〜図１７、図２２は、図１Ａに対応し、図１８〜図２１は、図１Ｂに対応する。
磁気ヘッドの製造方法を説明する。
図１１は、磁気ヘッドの製造方法の一例を表すフロー図である。
図１２〜図２２は、製造中の磁気ヘッドの一例の模式的な断面図を表す。ここでは、第１の実施形態の磁気ヘッド１０の製造方法を示している。図１２〜図１７、図２２は、図１Ａに対応し、図１８〜図２１は、図１Ｂに対応する。
（１）磁気シールド１１ａの形成（ステップＳ１，図１２参照）
図１２に示すように、基板２１上に、磁気シールド１１ａを形成する。この手順の詳細は、例えば、次の通りである。
図１２に示すように、基板２１上に、磁気シールド１１ａを形成する。この手順の詳細は、例えば、次の通りである。
ａ）電気メッキで、基板２１上に磁気シールド１１ａとなる材料の堆積物（磁気シールド膜、例えば、金属層）を形成する。磁気シールド膜の構成材料は、例えば、ＮｉＦｅである。磁気シールド膜のＹ軸方向の厚さは、例えば、１μｍである。
ｂ）磁気シールド膜の表面を研磨する。例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）法で磁気シールド膜の表面の凹凸を平坦化する。
ｃ）その後、磁気シールド膜の上面をエッチングし、酸化層及び汚染層を除去する。酸化層は、例えば、製造工程中に磁気シールド膜に付着したものである。
さらに、磁気シールド膜の上面をエッチングする。例えば、基板２１をチャンバー（図示しない）に搬入し、チャンバー内を減圧し（例えば、真空にし）、磁気シールド膜の上面をイオンビームでエッチングする。
（２）積層体２０（磁気抵抗効果素子３０）の形成（ステップＳ２，図１３〜図２１参照）
磁気シールド１１ａ上に積層体２０（磁気抵抗効果素子３０）を形成する。この手順の詳細は、例えば、次のａ）〜ｉ）の手順に示す通りである。
磁気シールド１１ａ上に積層体２０（磁気抵抗効果素子３０）を形成する。この手順の詳細は、例えば、次のａ）〜ｉ）の手順に示す通りである。
ａ）磁気シールド１１ａ上に、積層体２０（磁気抵抗効果素子３０）となる積層膜２０ｆを例えば、スパッタリングにより形成する（図１３参照）。
積層膜２０ｆには、例えば、図１Ａ，図１Ｂに示すように、ピン層１２、絶縁層１３ａ、フリー層１４ａ、非磁性層１５ａ、フリー層１４ｂ、非磁性層１５ｂ、磁気シールド１１ｃが含まれる。積層膜２０ｆのＹ軸方向の全体的な厚さは、例えば、３６ｎｍである。
ｂ）積層膜２０ｆ上に、マスクパターンＭ１を形成する（図１４参照）。
マスクパターンＭ１として、例えば、レジストマスク、または、Ｔａを含むメタルマスクが用いられる。例えば、光学リソグラフィー技術を用いることにより、マスクパターンＭ１を形成する。マスクパターンＭ１の上面の形状は、積層膜２０ｆのＸ軸方向の幅を規定する。この幅は、例えば、３６ｎｍである。
マスクパターンＭ１として、例えば、レジストマスク、または、Ｔａを含むメタルマスクが用いられる。例えば、光学リソグラフィー技術を用いることにより、マスクパターンＭ１を形成する。マスクパターンＭ１の上面の形状は、積層膜２０ｆのＸ軸方向の幅を規定する。この幅は、例えば、３６ｎｍである。
ｃ）マスクパターンＭ１をマスクとして用い、例えば、イオンビームエッチングにより積層膜２０ｆをエッチングする（図１５参照）。その結果、積層膜２０ｆの一部のパターンが形成される。
ｄ）マスクパターンＭ１と磁気シールド１１ａの上に絶縁層１３ｂ、サイドシールド膜ＳＳｆを順に積層する（図１６参照）。サイドシールド膜ＳＳｆは、サイドシールドＳＳとなる（図１７参照）。
絶縁層１３ｂは、サイドシールドＳＳへの通電を防止するためのものであり、例えば、Ａｌ２Ｏ３から構成できる。絶縁層１３ｂのＹ軸方向の厚さは、例えば、３ｎｍである。サイドシールド膜ＳＳｆの材料は、例えば、ＮｉＦｅである。サイドシールド膜ＳＳｆのＹ軸方向の厚さは、例えば、エッチングされた領域が埋まるようにする。
ｅ）マスクパターンＭ１、マスクパターンＭ１上の絶縁層１３ｂとサイドシールド膜ＳＳｆを、例えばリフトオフ法で除去する（図１７参照）。その後、サイドシールド膜ＳＳｆと積層膜２０ｆの上面が揃うように、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing、化学機械研磨）などで平坦化する。この結果、サイドシールド膜ＳＳｆから、サイドシールドＳＳが形成される。
次に、図１Ｂから見た時の形状を作製する。
ｆ）Ｘ軸方向がパターン化された磁気抵抗効果素子３０となる積層膜２０ｆの上に、図１４と同様にマスクパターンＭ２を積層する（図１８参照）。マスクパターンＭ２の上面形状がＺ軸方向の幅を規定している点が図１４と異なる。
ｆ）Ｘ軸方向がパターン化された磁気抵抗効果素子３０となる積層膜２０ｆの上に、図１４と同様にマスクパターンＭ２を積層する（図１８参照）。マスクパターンＭ２の上面形状がＺ軸方向の幅を規定している点が図１４と異なる。
ｇ）マスクパターンＭ２をマスクとして用いて、イオンビームなどで、積層膜２０ｆをエッチングし、積層体２０を形成する（図１９参照）。
ｈ）マスクパターンと磁気シールド１１ａ膜上に、例えば、Ａｌ２Ｏ３から構成される絶縁層１３ｃを積層する（図２０参照）。絶縁層１３ｃのＹ軸方向の厚さは、エッチングされた領域が埋まるように積層する。図２０では、エッチングされた領域が埋まるように、絶縁層１３ｃを積層する場合を示す。
ｉ）マスクパターンＭ２上の絶縁層１３ｃをリフトオフで除去する（図２１参照）。その後、絶縁層１３ｃと積層体２０の上面が揃うように、ＣＭＰなどで平坦化する。
（３）磁気シールド１１ｂの形成（ステップＳ３，図２２参照）
図２２に示すように、積層体２０、サイドシールドＳＳ上に、例えば、スパッタリングで、非磁性層１５ｃ、磁気シールド１１ｂを順に積層する。図２２は、図１Ａから見た時の形状を表している。
図２２に示すように、積層体２０、サイドシールドＳＳ上に、例えば、スパッタリングで、非磁性層１５ｃ、磁気シールド１１ｂを順に積層する。図２２は、図１Ａから見た時の形状を表している。
磁気シールド１１ｂの構成材料は、例えば、ＮｉＦｅである。磁気シールド１１ｂのＹ軸方向の厚さは、例えば、１μｍである。
以上の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法は、一例であり、かつポイントのみを示している。実際には、その後、書き込みヘッドの形成工程や、ウェハーの切断処理、研磨による磁気記録媒体対向面の形成などの工程が含まれる。これらの工程には、従来の製造方法を適用することができる。これらの従来製造方法については、説明を省略する。
以下、実施例につき説明する。ここでは、第１〜第６の実施形態にそれぞれ対応する実施例１〜６につき、フリー層１４ａ，１４ｂの磁気ボリュームに対するベースラインシフトの依存性およびＳＮＲをシミュレーションで求めた。
（実施例１〜６）
実施例１〜６に係る磁気ヘッドの層構成は、第１〜第６の実施形態と同じである。実施例１〜６に係る磁気ヘッドの主要な層構成は、表１〜表６に示される。実施例１〜６のフリー層１４ａ、１４ｂ、磁気シールド１１ｃのサイズは、３６ｎｍ×３６ｎｍである。
実施例１〜６に係る磁気ヘッドの層構成は、第１〜第６の実施形態と同じである。実施例１〜６に係る磁気ヘッドの主要な層構成は、表１〜表６に示される。実施例１〜６のフリー層１４ａ、１４ｂ、磁気シールド１１ｃのサイズは、３６ｎｍ×３６ｎｍである。
（比較例１）
比較例１に係る磁気ヘッドの特性について説明する。比較例１に係る磁気ヘッドは、図３の第１比較例に係る磁気ヘッド１０ｘである。比較例１に係る磁気ヘッドの主要な層構成は表７に示される。比較例１におけるフリー層１４ａｘのサイズは３６ｎｍで、実施例１のフリー層１４ａと同じである。
比較例１に係る磁気ヘッドの特性について説明する。比較例１に係る磁気ヘッドは、図３の第１比較例に係る磁気ヘッド１０ｘである。比較例１に係る磁気ヘッドの主要な層構成は表７に示される。比較例１におけるフリー層１４ａｘのサイズは３６ｎｍで、実施例１のフリー層１４ａと同じである。
（１）磁気ボリュームに対するベースラインシフトの依存性
実施例１〜６の磁気ヘッドを用いて、ベースラインシフトのフリー層１４ａ，１４ｂの磁気膜厚Ｍｓ×ｔ（＝Ｍｓ×Ｖ／Ｓ，Ｓ：フリー層１４ａ，１４ｂの面積）依存性をシミュレーションした。
実施例１〜６の磁気ヘッドを用いて、ベースラインシフトのフリー層１４ａ，１４ｂの磁気膜厚Ｍｓ×ｔ（＝Ｍｓ×Ｖ／Ｓ，Ｓ：フリー層１４ａ，１４ｂの面積）依存性をシミュレーションした。
ここで、フリー層１４ａの面積Ｓ１とフリー層１４ｂの面積Ｓ２は、Ｓ１＝Ｓ２＝３６ｎｍ×３６ｎｍである。つまり、フリー層１４ａ，１４ｂの磁気膜厚Ｍｓ×ｔを変えることは、フリー層１４ａ，１４ｂの磁気ボリュームを変えることと等価である。
シミュレーションでは、実施例１〜６の再生ヘッドのモデルを作製し、孤立再生波形を計算した。ベースラインシフト量は、磁気記録媒体のＤＣ磁化状態上での出力とした。
図２３〜図２８は、フリー層１４ａとフリー層１４ｂの磁気ボリュームの関係を変えた場合の孤立波形におけるベースラインシフトの変化を示したものである。ここでは、フリー層１４ｂの磁気膜厚Ｍｓ×ｔを５ｎｍＴに固定し、フリー層１４ａの磁気膜厚を変えた。縦軸は、出力で規格化されており、値が絶対値で小さいほど良い。Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ＢＬＳ＝０が好ましい。
図２３、図２４，図２７，図２８に示すように、実施例１、２，５，６では、フリー層１４ａの磁気膜厚（磁気ボリューム）が、フリー層１４ｂの磁気膜厚（磁気ボリューム）よりも小さいところに、ベースラインシフトを抑制できる条件があることが判る。
一方、図２５，図２６に示すように、実施例３，４では、フリー層１４ａの磁気膜厚（磁気ボリューム）が、フリー層１４ｂの磁気膜厚（磁気ボリューム）よりも大きいところで、ベースラインシフトを抑制できる条件があることが判る。
（２）ＳＮＲ
ＳＮＲをシミュレーションした。ＳＮＲは、１０００ｋｆｃｉの磁気記録磁化パターンにおける再生波形を計算し、得られた再生波形を周波数分解したときの信号周波数成分とノイズ成分から算出した。ノイズ成分算出時のカットオフ周波数は、１ＧＨｚとした。
ＳＮＲをシミュレーションした。ＳＮＲは、１０００ｋｆｃｉの磁気記録磁化パターンにおける再生波形を計算し、得られた再生波形を周波数分解したときの信号周波数成分とノイズ成分から算出した。ノイズ成分算出時のカットオフ周波数は、１ＧＨｚとした。
ＳＮＲ算出に用いた磁気ヘッドの磁気膜厚は、ベースラインシフトを抑制できる条件を用いた。即ち、実施例１〜６それぞれを次に示す条件とした。
・実施例１：フリー層１４ａのＭｓ×ｔ＝３．２ｎｍＴ、フリー層１４ｂのＭｓ×ｔ＝５ｎｍＴ
・実施例２：フリー層１４ａのＭｓ×ｔ＝２．８ｎｍＴ、フリー層１４ｂのＭｓ×ｔ＝５ｎｍＴ
・実施例３：フリー層１４ａのＭｓ×ｔ＝５ｎｍＴ、フリー層１４ｂのＭｓ×ｔ＝５．５ｎｍＴ
・実施例４：フリー層１４ａのＭｓ×ｔ＝５ｎｍＴ、フリー層１４ｂのＭｓ×ｔ＝６．４ｎｍＴ
・実施例５：フリー層１４ａのＭｓ×ｔ＝３．８ｎｍＴ、フリー層１４ｂのＭｓ×ｔ＝５ｎｍＴ
・実施例６：フリー層１４ａのＭｓ×ｔ＝２．９ｎｍＴ、フリー層１４ｂのＭｓ×ｔ＝５ｎｍＴ
・実施例１：フリー層１４ａのＭｓ×ｔ＝３．２ｎｍＴ、フリー層１４ｂのＭｓ×ｔ＝５ｎｍＴ
・実施例２：フリー層１４ａのＭｓ×ｔ＝２．８ｎｍＴ、フリー層１４ｂのＭｓ×ｔ＝５ｎｍＴ
・実施例３：フリー層１４ａのＭｓ×ｔ＝５ｎｍＴ、フリー層１４ｂのＭｓ×ｔ＝５．５ｎｍＴ
・実施例４：フリー層１４ａのＭｓ×ｔ＝５ｎｍＴ、フリー層１４ｂのＭｓ×ｔ＝６．４ｎｍＴ
・実施例５：フリー層１４ａのＭｓ×ｔ＝３．８ｎｍＴ、フリー層１４ｂのＭｓ×ｔ＝５ｎｍＴ
・実施例６：フリー層１４ａのＭｓ×ｔ＝２．９ｎｍＴ、フリー層１４ｂのＭｓ×ｔ＝５ｎｍＴ
表８に、実施例１〜６，比較例１のＳＮＲの結果を表す。
表８に示すように、同じ記録密度の磁気記録パターンに対して、実施例１〜６はいずれも比較例１よりも高いＳＮＲ値となっている。つまり、実施例１〜６の再生ヘッド構造は、比較例１の再生ヘッドよりも分解能が高いことを示しており、高記録密度化が容易となっていることがわかる。
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。これら新規な実施形態は，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。これら実施形態やその変形は，発明の範囲や要旨に含まれるとともに，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。
１０〜１０ｅ 磁気ヘッド
１１ａ〜１１ｃ 磁気シールド
１２ ピン層
１３ａ〜１３ｃ 絶縁層
１４ａ，１４ｂ フリー層
１５（１５ａ〜１５ｅ） 非磁性層
１６ ギャップ調整層
１７（１７ａ、１７ｂ） 強磁性層
１８ 反強磁性層
１９ 非磁性キャップ層
２０〜２０ｅ 積層体
３０〜３０ｅ 磁気抵抗効果素子
１１ａ〜１１ｃ 磁気シールド
１２ ピン層
１３ａ〜１３ｃ 絶縁層
１４ａ，１４ｂ フリー層
１５（１５ａ〜１５ｅ） 非磁性層
１６ ギャップ調整層
１７（１７ａ、１７ｂ） 強磁性層
１８ 反強磁性層
１９ 非磁性キャップ層
２０〜２０ｅ 積層体
３０〜３０ｅ 磁気抵抗効果素子
Claims (8)
- 積層体と、
前記積層体の側面に対向して配置されるサイドシールドと、
前記積層体と前記サイドシールドを挟むように配置される第１、第２磁気シールドと、を具備し、
前記積層体が、
前記第１磁気シールド上に配置され、磁化方向が固着されるピン層と、
前記ピン層上に配置される絶縁層と、
前記絶縁層上に配置され、外部磁界に応じて磁化方向が変化する第１フリー層と、
前記第１フリー層上に配置され、前記第１フリー層と反強磁性的に交換結合し、外部磁界に応じて磁化方向が変化する第２フリー層と、
前記第２フリー層上に配置され、前記第２フリー層と交換結合する反強磁性層と、を有し、
前記サイドシールドから前記第１、第２フリー層に磁界が印加され、この磁界の方向が前記第１、第２フリー層の一方の磁化の方向と略平行で、前記第１、第２フリー層の他方の磁化の方向と略反平行であり、
前記第１、第２フリー層の一方の磁気ボリュームが、前記第１、第２フリー層の他方の磁気ボリュームよりも大きい
磁気ヘッド。 - 積層体と、
前記積層体の側面に対向して配置されるサイドシールドと、
前記積層体と前記サイドシールドを挟むように配置される第１、第２磁気シールドと、を具備し、
前記積層体が、
前記第１磁気シールド上に配置され、磁化方向が固着されるピン層と、
前記ピン層上に配置される絶縁層と、
前記絶縁層上に配置され、外部磁界に応じて磁化方向が変化する第１フリー層と、
前記第１フリー層上に配置され、前記第１フリー層と反強磁性的に交換結合し、外部磁界に応じて磁化方向が変化する第２フリー層と、
前記第２フリー層上に配置される非磁性層と、
前記非磁性層上に配置され、前記非磁性層を介して前記第２フリー層と交換結合する第３磁気シールドと、を有し、
前記第１フリー層の磁気ボリュームが、前記第２フリー層の磁気ボリュームよりも小さい
磁気ヘッド。 - 積層体と、
前記積層体の側面に対向して配置されるサイドシールドと、
前記積層体と前記サイドシールドを挟むように配置される第１、第２磁気シールドと、を具備し、
前記積層体が、
前記第１磁気シールド上に配置され、磁化方向が固着されるピン層と、
前記ピン層上に配置される絶縁層と、
前記絶縁層上に配置され、外部磁界に応じて磁化方向が変化する第１フリー層と、
前記第１フリー層上に配置され、前記第１フリー層と反強磁性的に交換結合し、外部磁界に応じて磁化方向が変化する第２フリー層と、を有し、
前記第２フリー層と、前記第２磁気シールドは、交換結合し、
前記第１フリー層の磁気ボリュームが、前記第２フリー層の磁気ボリュームよりも小さい
磁気ヘッド。 - 前記サイドシールドが、前記第１フリー層および前記第２フリー層の端面に対応して配置され、
前記サイドシールドからの磁界が、前記第１フリー層および前記第２フリー層に印加される
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。 - 前記積層体が、前記第１フリー層と前記第２フリー層間に配置される第２非磁性層をさらに有し、
前記第１フリー層と前記第２フリー層が前記第２非磁性層を介して反強磁性的に交換結合する
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。 - 前記積層体が、前記第１フリー層と前記第２フリー層間に配置され、非磁性層と磁性層を交互に積層したギャップ調整層をさらに有し、
前記第１フリー層と前記第２フリー層が前記ギャップ調整層を介して反強磁性的に交換結合する
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。 - 前記磁気ヘッドが、前記第１フリー層および前記第２フリー層の磁化方向の変化の差分に対応する信号を出力する、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。 - 磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体から情報を読み出す請求項１乃至７のいずれか１項に記載の磁気ヘッドと、
を具備する磁気記録再生装置。
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