JP3204223B2 - 情報再生ヘッド装置及び情報記録再生システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気媒体に記録した
情報信号を読み取るための情報再生ヘッド装置及び当該
情報再生ヘッド装置を使用した情報記録再生システムに
関するものであり、特に詳しくは、先端ヨーク部と下部
電極部との位置的な干渉を排除して、先端ヨーク部の動
磁路としての特性下部電極部の導電路としての特性を両
立させる事が可能な情報再生ヘッド装置及び情報記録再
生システムを提供することにある。

【０００２】

【従来の技術】従来技術では，磁気抵抗（ＭＲ）センサ
またはヘッドと呼ばれる磁気読み取り変換器が開示され
ており，これは，大きな線形密度で磁性表面からデータ
を読み取れることがわかっている。ＭＲセンサは、読み
取り素子によって感知される磁束の強さと方向の関数と
しての抵抗変化を介して磁界信号を検出する。

【０００３】こうした従来技術のＭＲセンサは、読み取
り素子の抵抗の１成分が磁化方向と素子中を流れる感知
電流の方向の間の角度の余弦の２乗に比例して変化す
る、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果に基づいて動作す
る。ＡＭＲ効果のより詳しい説明は、Ｄ．Ａ．トムソン
（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）等の論文（“Memory, Storage 、
and Related Applications" IEEE Trans. on Mag.MAG-1
1，p.1039 (1975））に出ている。

【０００４】ＡＭＲ効果を用いた磁気ヘッドではバルク
ハウゼンノイズを押えるために縦バイアスを印加するこ
とが多いが、この縦バイアス印加材料として、ＦｅＭ
ｎ、ＮｉＭｎ、ニッケル酸化物などの反強磁性材料を用
いる場合がある。さらに最近には、積層磁気センサの抵
抗変化が、非磁性層を介する磁性層間での電導電子のス
ピン依存性伝送、及びそれに付随する層界面でのスピン
依存性散乱に帰される、より顕著な磁気抵抗効果が記載
されている。

【０００５】この磁気抵抗効果は、「巨大磁気抵抗効
果」や「スピン・バルブ効果」など様々な名称で呼ばれ
ている。このような磁気抵抗センサは適当な材料で出来
ており、ＡＭＲ効果を利用するセンサで観察されるより
も、感度が改善され、抵抗変化が大きい。この種のＭＲ
センサでは、非磁性層で分離された１対の強磁性体層の
間の平面内抵抗が、２つの層の磁化方向間の角度の余弦
に比例して変化する。

【０００６】一方、特開平２−６１５７２号公報には、
磁性層内の磁化の反平行整列によって生じる高いＭＲ変
化をもたらす積層磁性構造が記載されている。当該積層
構造で使用可能な材料として、上記明細書には強磁性の
遷移金属及び合金が挙げられており、また、中間層によ
り分離している少なくとも２層の強磁性層の一方に固定
させる層を付加した構造および固定させる層としてＦｅ
Ｍｎが適当であることが開示されている。

【０００７】更に、特開平４−３５８３１０号公報に
は、非磁性金属体の薄膜層によって仕切られた強磁性体
の２層の薄膜層を有し、印加磁界が零である場合に２つ
の強磁性薄膜層の磁化方向が直交し、２つの非結合強磁
性体層間の抵抗が２つの層の磁化方向間の角度の余弦に
比例して変化し、センサ中を通る電流の方向とは独立
な、ＭＲセンサが開示されている。

【０００８】又、特開平４−１０３０１４号公報には、
強磁性に他の中間層を挿入して多層膜とした強磁性トン
ネル接合素子において、少なくとも一層の強磁性層に反
強磁性体からのバイアス磁界が印加されていることを特
徴とする強磁性トンネル効果膜についての記載がある。
一方、ノンカップリング型ＧＭＲ素子を磁気抵抗効果素
子に用いたヨーク型ヘッド装置に於て、２つの電極の長
辺が互いに平行な場合については、例えば、特許公報第
２７０１７４８号公報に記載が見られる。

【０００９】更には、トンネル接合素子の自由磁性層と
してＣｏ、固定磁性層としてＮｉＦｅを用いた例が、日
本応用磁気学会学術講演集、１９９６年、１３５ページ
に記載がある。又、特開平１０−１６２３２７号公報に
は、磁気トンネル接合装置及び磁気抵抗読み取りヘッド
の構成に関して記載されているが、当該磁気トンネル接
合装置は、所謂シールド方式の磁気抵抗読み取りヘッド
に関して記載されており、ヨーク型の情報再生ヘッド装
置に於て、縦バイアスを特定の条件の基に、トンネル接
合素子に接合させる構成に関しては開示がない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】処で、強磁性トンネル
接合を用いた磁気抵抗効果素子としては、従来では、強
磁性トンネル接合を構成する要素のうち、自由磁性層の
もしくは固定磁性層をそれぞれ上電極および下電極と共
用していた。しかし、このような素子においては、素子
抵抗がトンネル抵抗だけでなく、電極として用いている
下部、上部強磁性体層の電極抵抗の影響も受ける。

【００１１】そのため、抵抗変化が小さくなり、さらに
トンネル接合素子内を電流が均一に流れないという問題
があった。そこで、自由磁性層および固定磁性層をその
まま電極に用いるだけでなく、抵抗の小さい層を上電極
及び下電極として別に設けることが必要であった。一
方、ヨーク型ヘッドにおいては先端ヨークがひろった媒
体からの磁束をできるだけ効率的に自由磁性層へ導くこ
とがより大きな再生出力を得るために必要である。

【００１２】そのためにはヨークの端部と自由磁性層の
端部ができるだけ近い位置にあることが重要である。磁
気抵抗効果素子として、自由磁性層／非磁性層／固定磁
性層／固定させる層という構成の強磁性トンネル接合素
子を用いた場合には、自由磁性層のすぐ下に一部重なる
ようにヨークを配置する必要がある。

【００１３】ところが、下電極も強磁性トンネル接合素
子の下部に位置しなければならないので、配置位置的に
競合し、設計上ではきちんと作成できるような工程にし
ても、素子作成の精度上の問題により、ヨークと電極と
の重なり合いが生じ、電極特性、磁極としての特性、お
よびその後のヘッド試作工程に支障をきたすことがあっ
た。

【００１４】従って、本発明の目的は、上記した従来技
術の欠点を改良し、先端ヨークと下部電極部とが位置的
に干渉しない様な構成を採用することによって、結果と
して先端ヨークの導磁路としての特性と下電極の導電路
としての特性を両立できるような構成のヨーク型情報再
生ヘッド装置、及びそれを用いた情報記録再生システム
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、以下に記載されたような技術構成を採用
するものである。即ち、本発明に係る態様としては、基
板上に非磁性絶縁層を介して磁気センサ部が設けられる
と共に、当該磁気センサ部にヨーク部が接続されている
ヨーク型情報再生ヘッド装置であって、当該磁気センサ
部は強磁性トンネル接合素子を上部電極部及び下部電極
部とで狭持した構成を有するヨーク型情報再生ヘッド装
置に於て、トンネル接合素子に対して媒体が存在する位
置側の方向に設けられた先端ヨーク部と、当該トンネル
接合素子に対して媒体が存在する位置とは反対側の方向
に設けられた後端ヨーク部とから構成されており、且つ
少なくとも当該先端ヨーク部の一部と当該下部電極部の
少なくとも一部とが、当該トンネル接合素子に対して互
いに反対側の面に位置している情報再生ヘッド装置であ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】即ち、本発明に係る情報再生ヘッ
ド装置及び情報記録再生システムは、上記した様な基本
的な技術構成を採用していることから、ヨーク型磁気抵
抗効果ヘッドにおいて、その磁気センサ部に、例えば、
固定させる層／固定磁性層／非磁性層／自由磁性層とい
う構成のトンネル接合素子を用い、トンネル接合の上部
に位置する上電極部と下部に位置する下電極部を有し、
下部電極の少なくとも一部と先端ヨークの少なくとも一
部がトンネル接合素子を介して反対側に位置するように
する。

【００１７】これにより、トンネル接合素子内を電流が
均一に流れるようになり、先端ヨークと下電極とが位置
的に干渉しないことから、先端ヨークの導磁路としての
特性と下電極の導電路としての特性を両立できるように
なる。

【００１８】

【実施例】以下に、本発明に係る情報再生ヘッド装置及
び情報記録再生システムの一具体例の構成を図面を参照
しながら詳細に説明する。即ち、図１は、本発明に係る
当該情報再生ヘッド装置１００の一具体例の構成を示す
断面図であり、図中、基板１上に非磁性絶縁層２を介し
て磁気センサ部３が設けられると共に、当該磁気センサ
部３にヨーク部４が接続されているヨーク型情報再生ヘ
ッド装置１００であって、当該磁気センサ部３は強磁性
トンネル接合素子５を上部電極部６及び下部電極部７と
で狭持した構成を有するヨーク型情報再生ヘッド装置１
００に於て、トンネル接合素子５に対して媒体５３が存
在する位置側の方向に設けられた先端ヨーク部４−１
と、当該トンネル接合素子５に対して媒体５３が存在す
る位置とは反対側の方向に設けられた後端ヨーク部４−
２とから構成されており、且つ少なくとも当該先端ヨー
ク部４−１の一部と当該下部電極部７の少なくとも一部
とが、当該トンネル接合素子５に対して互いに反対側の
面に位置している情報再生ヘッド装置１００が示されて
いる。

【００１９】本発明に於いては、当該先端ヨーク部４−
１の一部と当該下部電極部７の一部とは、当該トンネル
接合素子５を介して、互いに重なり合う様に配置せしめ
られている事が望ましい。更に、本発明に係る当該情報
再生ヘッド装置１００に於て、当該先端ヨーク部４−１
の端部と当該トンネル接合素子５の端部とが互いに当接
して接合せしめられているものであっても良い。

【００２０】一方、本発明に於いては、当該先端ヨーク
部４−１の端部と当該トンネル接合素子の端部との接合
面２０は、テーパー状の接合面を形成している事も望ま
しい。又、本発明に於いては、当該先端ヨーク部４−１
の当該端部は、当該トンネル接合素子５の端部と、図２
或は図４に示す様に、屈曲状に係合せしめられている事
が望ましい。

【００２１】更に、本発明に於いては、当該ヨーク部４
と直交する方向に磁区制御用バイアス層８が形成されて
いる事も望ましいことである。本発明に於いては、情報
を記録するのための複数個のトラックを有する磁気記憶
媒体と，当該磁気記憶媒体上に情報を記憶させるための
磁気記録装置と，上記した構成を有する情報再生ヘッド
装置１００、及び当該磁気記録装置および当該情報再生
ヘッド装置１００を当該磁気記憶媒体５３の選択された
トラックへ移動させるために、当該磁気記録装置及び当
該情報再生ヘッド装置１００とに結合されたアクチュエ
ータ手段（図示せず）とから構成されている情報記録再
生システム２００が構成されるものである。

【００２２】本発明に係る当該情報再生ヘッド装置１０
０の構成に付いて、より具体的に説明するならば、本発
明を適用したヨーク型情報再生ヘッド装置１００として
は図１〜図４のような断面形状のものを用いることがで
きる。いずれの構成も、下部電極７の少なくとも一部と
先端ヨーク４−１の少なくとも一部がトンネル接合素子
５を介して互いに反対側に位置するようになっている。

【００２３】強磁性体基板１（例えば、ＮｉＺｎフェラ
イト、ＭｎＺｎフェライト、ＭｇＺｎフェライト等）に
は溝１６が形成され、この溝１６には非磁性絶縁体２
（例えば、Ａｌ酸化物、Ｓｉ酸化物、窒化アルミニウ
ム、窒化シリコン、ダイヤモンドライクカーボン）が充
填される。この非磁性絶縁体２上に、非磁性絶縁層２
１、磁気抵抗効果素子５、上下電極層６、７、ヨーク部
４を形成する。

【００２４】図５は、図３に示す断面図を有する当該情
報再生ヘッド装置１００に於けるヨーク型情報再生ヘッ
ド装置を上から見た図である。図５中のＡ〜Ｎの各ポイ
ントの膜構成は以下のとおりである。以下に、上記した
本発明に係る情報再生ヘッド装置１００のより詳細な構
成に付いて説明する。

【００２５】即ち、図５中のＡ〜Ｍの各ポイントの膜構
成は以下のとおりであり、各ポイントに於て、基板１か
ら如何なる膜層が、如何なる順番で積層されているかを
説明しているものである。 Ａ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／下電極層 Ｂ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／下電極層／磁区制御
用縦バイアス層 Ｃ、強磁性体基板／非磁性絶縁体 Ｄ、強磁性体基板 Ｅ、強磁性体基板／非磁性絶縁層／先端ヨーク層 Ｆ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／非磁性絶縁層／先端
ヨーク層 Ｇ、強磁性体基板／非磁性絶縁層／下電極層／強磁性ト
ンネル接合素子／上電極層 Ｈ、強磁性体基板／非磁性絶縁層／下電極層／強磁性ト
ンネル接合素子／先端ヨーク層 Ｉ、強磁性体基板／非磁性絶縁層／後部ヨーク層 Ｊ、強磁性体基板／軟磁性層／後部ヨーク層 Ｋ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／非磁性絶縁層／後部
ヨーク層 Ｌ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／下電極膜／強磁性ト
ンネル接合素子／後部ヨーク層 Ｍ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／膜厚調整層／磁区制
御用縦バイアス層／上電極層 Ｎ、強磁性体基板／非磁性絶縁体／膜厚調整層／上電極
層 又、本発明に於て使用される各膜層を構成する材料とし
ては以下のものが有力な候補となる。 １、強磁性体基板 ＮｉＺｎフェライト、ＭｎＺｎフェライト、ＭｇＺｎフ
ェライト ２、非磁性絶縁体 Ａｌ酸化物、Ｓｉ酸化物、窒化アルミニウム、窒化シリ
コン、ダイヤモンドライクカーボン ３、磁区制御用縦バイアス層 ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、Ｆ
ｅＭｎ、ＮｉＭｎ、Ｎｉ酸化物、ＮｉＣｏ酸化物、Ｉｒ
Ｍｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ、ＰｔＭｎ ４、磁極及び軟磁性層 ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ,またはＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭ
ｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ,ＣｏＨ
ｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒ
Ｎｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏ
Ｎｉ合金、ＦｅＡｌＳｉ、窒化鉄系材料、ＭｎＺｎフェ
ライト、ＮｉＺｎフェライト、ＭｇＺｎフェライト ５、下電極膜及び上電極膜 Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ ６、膜厚調整層（ヨーク部の配置位置を調整する為に挿
入される層である。）Ａｌ酸化物、Ｓｉ酸化物、窒化ア
ルミニウム、窒化シリコン、ダイヤモンドライクカーボ
ン 前記した様に、本発明に係る縦バイアス層８とトンネル
接合素子との配置の位置関係としては図６〜図８に示さ
れる様な３つの方法がが考えられる。

【００２６】つまり、図６は強磁性トンネル接合素子５
の端部に接するように縦バイアス層８を設置している。
図７は強磁性トンネル接合素子の端部に一部重なるよう
に縦バイアス層を設置している。図８は全面に重なるよ
うに縦バイアス層を設置した例である。本発明に使用さ
れる強磁性トンネル接合素子として機能する磁気抵抗効
果素子５としては、図１（Ｂ）に概略的に説明した構成
の他に、例えば以下の構成のものを用いることができ
る。

【００２７】尚、本発明に係る当該情報再生ヘッド装置
１００に於て当該磁気センサ部３に使用されるトンネル
接合素子５として、前記した構成に於ける当該固定させ
る層は、当該固定磁性層１１に於ける磁化の方向を固定
する為の機能を有するものであって、図１（Ｂ）の固定
磁性層１１の一部に含まれるものである。

【００２８】つまり、（１） 基体／下地層／固定させる層／固定磁性層／非磁
性層／フリー磁性層／保護層（２） 基体／下地層／固定させる層／固定磁性層／第１
ＭＲエンハンス層／非磁性層／フリー磁性層／保護層（３） 基体／下地層／固定させる層／固定磁性層／非磁
性層／第２ＭＲエンハンス層／フリー磁性層／保護層（４） 基体／下地層／固定させる層／固定磁性層／第１
ＭＲエンハンス層／非磁性層／第２ＭＲエンハンス層／
フリー磁性層／保護層 本発明に於ける上記各層を構成する材料としての例を以
下に示す。

【００２９】（Ａ）下地層としては、金属、酸化物、窒
化物からなる単層膜、混合膜、又は多層膜を使用する事
が出来る。具体例としては、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃ
ｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃ
ｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎ
ｂ、Ｖ及びこれらの材料の酸化物あるいは窒化物からな
る単層膜、混合膜、又は多層膜を使用する事が出来る。

【００３０】添加元素として、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、
Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃ
ｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎ
ｂ、Ｖを用いる事も出来る。尚、本発明に於いては、下
地層を使用しない場合もある。 （Ｂ）フリー磁性層としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、Ｎ
ｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、Ｃ
ｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、Ｃｏ
Ｔａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、Ｃ
ｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金
またはアモルファス磁性材料を用いることができる。

【００３１】（Ｃ）非磁性層としては、金属、酸化物、
窒化物、酸化物と窒化物の混合物もしくは金属／酸化物
２層膜、金属／窒化物２層膜、金属／（酸化物と窒化物
との混合物）２層膜、を用いる。Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃ
ｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、
Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉ
ｒ、Ｐｔ、Ａｕ、または、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａのグ
ループからなる酸化物および窒化物の単体もしくは混合
物、またはＴａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、
Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒ
ｈ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｖ、Ｙのグループ
の少なくとも１つの元素からなる、単体もしくは合金を
上記酸化物および窒化物の単体もしくは混合物と組み合
わせた２層膜が有力な候補となる。

【００３２】（Ｄ）第１および第２ＭＲエンハンス層と
しては、Ｃｏ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ等、またはＣｏ
ＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、Ｃｏ
ＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮ
ｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮ
ｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金またはアモルファス磁性材料
を用いる。

【００３３】又、本発明に於て、ＭＲエンハンス層を用
いない場合は、用いた場合に比べて若干ＭＲ比が低下す
るが、用いない分だけ作製に要する工程数は低減する。 （Ｅ）固定磁性層としては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅをベース
にするグループからなる単体、合金、または積層膜を用
いる。 （Ｆ）固定させる層としては、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、Ｉ
ｒＭｎ、ＲｈＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ、ＰｔＭ
ｎ、ＰｔＣｒＭｎ、ＣｒＭｎ、ＣｒＡｌ、ＴｂＣｏ、Ｎ
ｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｎｉ酸化物とＣｏ酸化物の混合
物、Ｎｉ酸化物とＦｅ酸化物の混合物、Ｎｉ酸化物／Ｃ
ｏ酸化物２層膜、Ｎｉ酸化物／Ｆｅ酸化物２層膜、Ｃｏ
Ｃｒ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＰｔＣｏなどを用
いることができる。

【００３４】又、ＰｔＭｎもしくはＰｔＭｎにＴｉ、
Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、
Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒ
ｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ
を添加した材料は有力な候補であるｑ （Ｇ）保護層としては、金属、酸化物、窒化物、酸化物
と窒化物の混合物もしくは金属／酸化物２層膜、金属／
窒化物２層膜、金属／（酸化物と窒化物との混合物）２
層膜、を用いる。Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、
Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａ
ｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、
または、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａのグループからなる酸
化物および窒化物の単体もしくは混合物、またはＴａ、
Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉ
ｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ａ
ｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｖ、Ｙのグループの少なくとも
１つの元素からなる、単体もしくは合金を上記酸化物お
よび窒化物の単体もしくは混合物と組み合わせた２層膜
が有力な候補となる。

【００３５】本発明に於て、ヨーク型素子５はインダク
ティブコイルによる書き込みヘッド部を形成させること
により、記録再生一体型ヘッドである情報記録再生シス
テム２００として用いることができるようになる。つま
り、図９及び図１０は、本発明に係る記録再生ヘッドを
構成する情報記録再生システム２００の構成の概略を説
明する斜視図である。

【００３６】本発明に係る当該情報記録再生システム２
００は、本発明の強磁性トンネル接合素子５を用いた情
報再生ヘッド装置１００と、インダクティブ型の記録ヘ
ッドである磁気記録装置４７からなる。ここでは長手磁
気記録用の記録ヘッドとの搭載例を示したが、本発明の
磁気抵抗効果素子５を垂直磁気記録用ヘッドと組み合わ
せ、垂直記録に用いてもよい。

【００３７】当該情報記録用ヘッドである磁気記録装置
４７は、下磁極４３、コイル４１、上磁極４４からなる
記録ヘッドとから形成されており、当該情報再生ヘッド
装置１００と当該磁気記録装置４７とが基体４２上に図
６に示す様な関係を有して固定配置されて構成されるも
のである。この際、情報再生ヘッド装置である再生ヘッ
ド４５の上部シールド膜と、磁気記録装置である記録ヘ
ッド部４７の下磁極は、互いに共通にしても良く又、別
に設けてもかまわない。

【００３８】このヘッドにより、図１０に示す様に、記
録媒体５３上に信号を書き込み、また、記録媒体５３か
ら信号を読み取るのである。再生ヘッドの感知部分と、
記録ヘッドの磁気ギャップは、図示のように同一スライ
ダ上に重ねた位置に形成することで、同一とラックに同
時に位置決めができる。このヘッドをスライダに加工
し、磁気記録再生装置を含む情報記録再生システムに搭
載した。

【００３９】つまり、図１０は本発明の磁気抵抗効果素
子を用いた磁気記録再生装置の概念図である。ヘッドス
ライダーを兼ねる基板４２上に、再生ヘッド１００およ
び記録ヘッド４７を形成し、これを記録媒体５３上に位
置決めして再生を行う。記録媒体５３は回転し、ヘッド
スライダーは記録媒体５３の上を、０．２μｍ以下の高
さ、あるいは接触状態で対抗して相対運動する。

【００４０】この機構により、情報再生ヘッド装置１０
０は記録媒体５３に記録された磁気的信号を、その漏れ
磁界５４から読み取ることのできる位置に設定されるの
である。更に、本発明に係る当該情報記録再生システム
２００に於いては、図示されてはいないが、当該磁気記
録装置４７および当該情報再生ヘッド装置１００を当該
磁気記憶媒体５３の選択されたトラックへ任意に移動さ
せるために、当該磁気記録装置４７及び当該情報再生ヘ
ッド装置１００とに結合された公知のアクチュエータ手
段を含む事が望ましい。

【００４１】以下に、上記した本発明に係る当該情報再
生ヘッド装置１００に関する詳細な具体例を図を参照し
ながら説明する。即ち、図１〜図４に示したタイプのヨ
ーク型素子を個別に試作した。トンネル接合膜５として
は、／Ｔａ（３ｎｍ) ／Ｐｔ４６Ｍｎ（２５ｎｍ) ／Ｃ
ｏ９０Ｆｅ１０（５ｎｍ）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ) ／Ｃ
ｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ) ／Ｎｉ８２Ｆｅ１８（８ｎ
ｍ) ／Ｔａ（３ｎｍ）を用いた。

【００４２】膜形成後には２５０℃、５時間の熱処理を
成膜時の磁界とは直交する方向に５００Ｏｅの磁界を印
加しつつ行った。５００ｎｍのＣｏＣｒＴａからなる縦
バイアス膜の配置としては図６のものを用いた。再生ヘ
ッドを構成する各要素の寸法としては、図１１のものを
用いた。基体にはＭｎＺｎフェライト、先端ヨークおよ
び後部ヨークとしては、Ｔａ（５ｎｍ）とＮｉ８０Ｆｅ
２０( ２０ｎｍ）を交互に積層して、トータルの膜厚を
２００ｎｍにしたものを用いた。

【００４３】非磁性絶縁体としては酸化Ｓｉ、下電極と
してはＭｏ５ｎｍでＡｕ（５０ｎｍ) をサンドイッチし
た膜、軟磁性層としてはＮｉ８０Ｆｅ２０、膜厚調整層
としてはAl酸化物を用いた。このヘッドを図６のような
記録再生一体型ヘッドに加工およびスライダ加工し、Ｃ
ｏＣｒＴａ系媒体上にデータを記録再生した。

【００４４】この際、書き込みトラック幅は１．５μ
ｍ、書き込みギャップは０．２μｍ、読み込みトラック
幅は0 ．７μｍとした。書き込みヘッド部のコイル部作
成時のフォトレジスト硬化工程は２５０℃、２時間とし
た。この工程により本来は素子高さ方向を向いていなけ
ればならない固定層および固定させる層の磁化方向が回
転し、磁気抵抗効果素子として正しく動作しなくなった
ので、再生ヘッド部および記録ヘッド部作成終了後に、
２００℃、５００Ｏｅ磁界中、１時間の着磁熱処理を行
った。

【００４５】この着磁熱処理による自由磁性層の磁化容
易軸の着磁方向への回転は、磁化曲線からほとんど観測
されなかった。媒体の保磁力は2 ．８ｋＯｅとした。試
作したヘッドを用いて、再生出力、Ｓ／Ｎ、再生出力が
半減するマーク長（周波数）、ビットエラーレートを測
定した。

【００４６】それぞれの場合の測定結果を以下に示す。
再生出力、再生出力が半減するマーク長、Ｓ／Ｎ、ビッ
トエラーレートともに、以下に示す様な良好な値が得ら
れていることがわかる。 図１の構成の場合 再生出力2 ．9 ｍＶ、再生出力が半減するマーク長２１
０ｋＦＣＩ、Ｓ／Ｎが３４ｄＢ、ビットエラーレート１
×１０^-6以下。 図２の構成の場合 再生出力3 ．2 ｍＶ、再生出力が半減するマーク長２６
７ｋＦＣＩ、Ｓ／Ｎが３５ｄＢ、ビットエラーレート１
×１０^-6以下。 図３の構成の場合 再生出力3 ．3 ｍＶ、再生出力が半減するマーク長２５
４ｋＦＣＩ、Ｓ／Ｎが３７ｄＢ、ビットエラーレート１
×１０^-6以下。 図４の構成の場合 再生出力3 ．4 ｍＶ、再生出力が半減するマーク長２５
９ｋＦＣＩ、Ｓ／Ｎが３６ｄＢ、ビットエラーレート１
×１０^-6以下。

【００４７】次に本発明を適用して試作された情報記録
再生システム２００の説明をする。本発明に係る当該情
報記録再生システム２００に於いては、例えば、磁気デ
ィスク装置はベース上に３枚の磁気ディスクを備え、ベ
ース裏面にヘッド駆動回路および信号処理回路と入出力
インターフェイスとを収めている。外部とは３２ビット
のバスラインで接続される。磁気ディスクの両面には６
個のヘッドが配置されている。

【００４８】ヘッドを駆動するためのロータリーアクチ
ュエータとその駆動及び制御回路、ディスク回転用スピ
ンドル直結モータが搭載されている。ディスクの直径は
４６ｍｍであり、データ面は直径１０ｍｍから４０ｍｍ
までを使用する。埋め込みサーボ方式を用い、サーボ面
を有しないため高密度化が可能である。本装置は、小型
コンピューターの外部記憶装置として直接接続が可能に
なってる。入出力インターフェイスには、キャッシュメ
モリを搭載し、転送速度が毎秒５から２０メガバイトの
範囲であるバスラインに対応する。また、外部コントロ
ーラを置き、本装置を複数台接続することにより、大容
量の磁気ディスク装置を構成することも可能である。

【００４９】

【発明の効果】本発明に係る情報再生ヘッド装置及び情
報記録再生システムに於いては、先端ヨークと下電極と
が位置的に干渉しないことから、先端ヨークの導磁路と
しての特性と下電極の導電路としての特性を両立できる
ような構成のヨーク型磁気抵抗効果素子を実現すること
ができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は、本発明にかかる情報再生ヘッド
装置の構成の一具体例を示す断面図であり、図１（Ｂ）
は、磁気センサ部の拡大図である。

【図２】図２は、本発明にかかる情報再生ヘッド装置の
構成の他の具体例を示す断面図である。

【図３】図３は、本発明にかかる情報再生ヘッド装置の
構成の別の具体例を示す断面図である。

【図４】図４は、本発明にかかる情報再生ヘッド装置の
構成の更に別の具体例を示す断面図である。

【図５】図５は、本発明にかかる情報再生ヘッド装置の
別の具体例に於ける構成を示す平面図である。

【図６】図６は、本発明にかかる情報再生ヘッド装置の
一具体例に於けるトンネル接合素子とバイアス層との接
合状態を説明する平面図である。

【図７】図７は、本発明にかかる情報再生ヘッド装置の
他の具体例に於けるトンネル接合素子とバイアス層との
接合状態を説明する平面図である。

【図８】図８は、本発明にかかる情報再生ヘッド装置の
更に他の具体例に於けるトンネル接合素子とバイアス層
との接合状態を説明する平面図である。

【図９】図９は、本発明にかかる情報記録再生システム
に使用される記録再生ヘッドの構成の一例を示す斜視図
である。

【図１０】図１０は、本発明にかかる情報記録再生シス
テムに使用される記録再生ヘッドの使用例を説明する斜
視図である。

【図１１】図１１は、本発明にかかる情報再生ヘッド装
置の一具体例に於ける寸法を例示した平面図である。

【符号の説明】

１…基板 ２、２１…非磁性絶縁層 ３…磁気センサ部 ４…ヨーク部 ４−１…先端ヨーク部 ４−２…後端ヨーク部 ５…強磁性トンネル接合素子 ６…上部電極部 ７…下部電極部 ８…バイアス層 １０…センサー基板 １１…固定層 １２…バリア層 １３…自由磁性層 １５…軟磁性層 １６…溝部 １００…情報再生ヘッド装置 ２００…情報記録再生システム ４７…磁気記録装置（ヘッド部） ４３…下磁極 ４１…コイル ４４…上磁極 ４２…基体 ４５…再生ヘッド ５３…記録媒体 ５４…もれ磁界

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に非磁性絶縁層を介して磁気センサ
   部が設けられると共に、当該磁気センサ部にヨーク部が
   接続されているヨーク型情報再生ヘッド装置であって、
   当該磁気センサ部は、少なくとも固定させる層／固定磁
   性層／非磁性層／フリー磁性層をこの順に積層してなる
   強磁性トンネル接合素子を上部電極部及び下部電極部と
   で狭持した構成を有するヨーク型情報再生ヘッド装置に
   於て、トンネル接合素子に対して媒体が存在する位置側
   の方向に設けられた先端ヨーク部と、当該トンネル接合
   素子に対して媒体が存在する位置とは反対側の方向に設
   けられた後端ヨーク部とから構成されており、且つ少な
   くとも当該先端ヨーク部の一部と当該下部電極部の少な
   くとも一部とが、当該トンネル接合素子に対して互いに
   反対側の面に位置している事を特徴とする情報再生ヘッ
   ド装置。
2. 【請求項２】当該先端ヨーク部の一部と当該下部電極部
   の一部とは、当該トンネル接合素子を介して、互いに重
   なり合う様に配置せしめられている事を特徴とする請求
   項１記載の情報再生ヘッド装置。
3. 【請求項３】当該先端ヨーク部の端部と当該トンネル接
   合素子の端部とが互いに当接して接合せしめられている
   事を特徴とする請求項１又は２に記載の情報再生ヘッド
   装置。
4. 【請求項４】当該先端ヨーク部の端部と当該トンネル接
   合素子の端部との接合面は、テーパー状の接合面を形成
   している事を特徴とする請求項３記載の情報再生ヘッド
   装置。
5. 【請求項５】当該先端ヨーク部の当該端部は、当該トン
   ネル接合素子の端部と係合せしめられている事を特徴と
   する請求項１乃至４の何れかに記載の情報再生ヘッド装
   置。
6. 【請求項６】当該ヨーク部と直交する方向にバイアス層
   が形成されている事を特徴とする請求項１乃至５の何れ
   かに記載の情報再生ヘッド装置。
7. 【請求項７】情報を記録するのための複数個のトラック
   を有する磁気記憶媒体と，当該磁気記憶媒体上に情報を
   記憶させるための磁気記録装置と，上記請求項１乃至６
   の何れかに於て規定された情報再生ヘッド装置、及び当
   該磁気記録装置および当該情報再生ヘッド装置を当該磁
   気記憶媒体の選択されたトラックへ移動させるために、
   当該磁気記録装置及び当該情報再生ヘッド装置とに結合
   されたアクチュエータ手段とから構成されている事を特
   徴とする情報記録再生システム。