JP3600545B2 - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気検出素子の上下にギャップ層を介してシールド層を有する薄膜磁気ヘッドに係り、特に前記磁気検出素子の再生特性を向上させることが可能な薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の薄膜磁気ヘッドを記録媒体の対向面側から見た部分断面図である。
【０００３】
符号１は、例えばＮｉＦｅ合金で形成された下部シールド層である。前記下部シールド層１上には、例えばＡｌ２Ｏ３で形成された下部ギャップ層２が形成されている。
【０００４】
図８に示すように、前記下部ギャップ層２の上には磁気検出素子３が形成されている。前記磁気検出素子３は、多層膜４とトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に形成されたハードバイアス層５と電極層６とで構成される。
【０００５】
前記磁気検出素子３は、前記多層膜４が、例えば反強磁性層９、固定磁性層１０、非磁性導電層１１及びフリー磁性層１２で形成されたスピンバルブ型薄膜素子である。
【０００６】
図８に示すように、前記磁気検出素子３の上には、例えばＡｌ２Ｏ３などで形成された上部ギャップ層７が形成され、前記上部ギャップ層７の上には、例えばＮｉＦｅ合金で形成された上部シールド層８が形成されている。前記下部シールド層１から上部シールド層８までで再生用のＭＲヘッドが構成される。
【０００７】
また前記上部シールド層８は、記録用のインダクティブヘッドの下部コア層も兼用しており、前記上部シールド層８の上には、Ａｌ２Ｏ３などで形成されたギャップ層１３の上にＮｉＦｅ合金などで形成された上部コア層１４が形成されている。
【０００８】
ところで図８に示す磁気検出素子では、前記固定磁性層１０の磁化は反強磁性層９との間で発生する交換結合磁界によってハイト方向（図示Ｙ方向）に固定されている。
【０００９】
また前記フリー磁性層１２の磁化はハードバイアス層５からの縦バイアス磁界を受けてトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられている。
【００１０】
前記磁気検出素子３に、記録媒体からの漏れ磁界が例えば図示Ｙ方向に与えられると、前記フリー磁性層１２の磁化は図示Ｘ方向から図示Ｙ方向に変動する。このフリー磁性層１２内での磁化方向の変動と、固定磁性層１０の固定磁化方向との関係で、電気抵抗が変化（これを磁気抵抗効果という）し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの漏れ磁界が検出される。
【００１１】
また、記録用のインダクティブヘッドでは、図示しないコイル層に記録電流が与えられと、下部コア層（上部シールド層８）および上部コア層１４に記録磁界が誘導され、記録媒体との対向面では、ギャップ層１３を介して対向する上部コア層１４の先端部と下部コア層間からの漏れ磁界により、記録媒体に磁気信号が記録されるようになっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで今後の高記録密度化に伴い、下部シールド層１と上部シールド層８間のギャップ長Ｇｌを短くする必要があるが、これにより以下のような問題点が発生した。
【００１３】
すなわち前記シールド層１、８の磁区変化の影響を、磁気検出素子３のフリー磁性層１２が受けやすくなり、これによってバルクハウゼンノイズが発生するなど、再生特性に悪影響を及ぼしたのである。
【００１４】
前記シールド層１、８の役割は、再生時において、外部ノイズが磁気検出素子３に流入しないように、前記外部ノイズを吸収する点にある。
【００１５】
しかしながら前記シールド層１、８の磁化状態が適切に制御されていないと、再生時において、前記シールド層１、８は、不規則に磁区変化を起し、この不規則な磁区変化の影響を、ギャップ長Ｇｌが短くなることにより前記シールド層１、８と距離的に短くなったフリー磁性層１２の磁化が受けてしまい、これによって前記フリー磁性層１２の単磁区化構造が崩れて、上記したバスクハウゼンノイズの発生など再生特性に悪影響を及ぼすのである。
【００１６】
また図８のように再生用のＭＲヘッドのみならず記録用のインダクティブヘッドが複合形成された薄膜磁気ヘッドでは、記録しているときに、下部コア層（上部シールド層８）は、前記下部コア層に流れる記録磁界によって不規則な磁区変化を起すため、その影響を受けて前記フリー磁性層１２の単磁区化構造は崩れてしまい、その結果、再生時にバルクハウゼンノイズの発生など再生特性が悪化しやすくなっていた。
【００１７】
上記した問題を解決するには、前記シールド層１、８の磁化方向を適切に磁化容易軸方向（図示Ｘ方向）に揃えて単磁区化し、前記シールド層１，８の磁化反転（磁気的な可逆性）を良好にする必要があると考えられた。
【００１８】
前記シールド層１、８の単磁区化を実現するためには、従来では、例えば前記シールド層１、８を形成するとき、図示Ｘ方向に磁界を与えながら磁場中成膜や磁場中熱処理をしていた。
【００１９】
しかし磁場中で成膜や熱処理を施しても、前記シールド層１、８は非常に厚い膜厚（例えば１μｍ程度）であるために、完全に前記シールド層１、８を単磁区化することはできない。このため前記シールド層１、８内は微視的には磁気異方性が分散した状態（異方性分散）となっており、依然として再生時や記録時に、シールド層１、８は不規則な磁区変化を起しやすく、フリー磁性層１２の磁化がこの影響を受けることによるバルクハウゼンノイズの発生などの再生特性の悪化を適切に解消することはできなかった。
【００２０】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、シールド層の構造を改良することで、前記シールド層の磁化を適切に単磁区化して磁化状態の安定化を図ることができ、よってバルクハウゼンノイズの発生の抑制など再生特性の向上を効果的に図ることが可能な薄膜磁気ヘッドを提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁気検出素子の上下にギャップ層を介してシールド層を有する薄膜磁気ヘッドにおいて、
少なくとも一方の前記シールド層は、２層以上の磁性層と、前記磁性層間に介在する非磁性の中間層とで構成される積層フェリ構造であり、最も前記磁気検出素子から離れた磁性層の磁気検出素子対向面と逆面側には反強磁性層が設けられていることを特徴とするものである。
【００２２】
上記のように本発明では前記シールド層を積層フェリ構造としている。これにより前記シールド層を構成する２層以上の磁性層の磁化は、対向する磁性層との間で生じるＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界により互いに反平行にされる。
【００２３】
また本発明では、最も磁気検出素子から離れた磁性層の磁気検出素子対向面と逆面側に反強磁性層を設けている。
【００２４】
これにより最も磁気検出素子から離れた磁性層と前記反強磁性層との間には交換異方性磁界が発生し、前記磁性層は適切にトラック幅方向に単磁区化され固定される。そして他の磁性層は上記したＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって、磁化が反平行状態になって適切に単磁区化される。
【００２５】
このように本発明では、反強磁性層との間で発生する交換異方性磁界と、磁性層間で発生するＲＫＫＹ相互作用における交換結合磁界との相乗効果によって、前記シールド層を構成する全ての磁性層の磁化を効果的に単磁区化でき、前記シールド層の磁気的な可逆性を良好にすることができる。
【００２６】
従って、今後の高記録密度化においてＭＲヘッドの狭ギャップ化が促進されても、前記シールド層の磁気的な可逆性は良好で、従来のように前記シールド層は、不規則な磁区変化を起さないので、磁気検出素子を構成するフリー磁性層の単磁区化構造を適切に保つことができ、バルクハウゼンノイズの発生を適切に抑制できるなど再生特性の向上を効果的に図ることが可能になっている。
【００２７】
また本発明では、前記磁性層のうち、最も磁気検出素子に近い位置に設けられた磁性層の膜厚は、他の磁性層の膜厚に比べて厚く形成されていることが好ましい。
【００２８】
これによって、前記シールド層は適切にシールド機能を保ちながら、前記シールド層の磁化状態のさらなる安定化を図ることが可能になっている。
【００２９】
なお本発明では、最も磁気検出素子に近い位置に設けられた前記磁性層の膜厚は０．３μｍ以上で３μｍ以下で形成されることが好ましい。
【００３０】
また本発明では、最も磁気検出素子に遠い位置に設けられた磁性層の膜厚は、０．０１μｍ以上で０．１μｍ以下で形成されることが好ましい。
【００３１】
また本発明では、一方のシールド層のみが前記積層フェリ構造で形成され、一方のシールド層の合成磁気モーメントの方向と、他方のシールド層の磁化方向とがトラック幅方向に反平行状態となっていることが好ましい。
【００３２】
これにより双方のシールド層をトラック幅方向の端部間を良好に静磁結合（カップリング）させることができ、これにより前記シールド層の磁化状態のさらなる安定化を図ることができると共に、前記シールド層から出る漏れ磁界が、前記磁気検出素子に流入するのを最小限に抑えることができる。
【００３３】
また本発明では、両方のシールド層が前記積層フェリ構造で形成され、双方のシールド層の合成磁気モーメントが互いにトラック幅方向に反平行状態となっていることが好ましい。
【００３４】
これにより双方のシールド層をトラック幅方向における端部間を良好に静磁結合（カップリング）させることができ、これにより前記シールド層の磁化状態のさらなる安定化を図ることができると共に、前記シールド層から出る漏れ磁界が前記磁気検出素子に流入するのを最小限に抑えることができる。
【００３５】
また本発明では、両方のシールド層のトラック幅方向における長さは等しい寸法で形成されていることが好ましい。これにより双方のシールド層のトラック幅方向における端部間を良好に静磁結合（カップリング）させることができ、これにより前記シールド層の磁化状態のさらなる安定化を図ることができると共に、前記シールド層から出る漏れ磁界が、前記磁気検出素子に流入するのを最小限に抑えることができる。
【００３６】
また本発明では、前記反強磁性層は、トラック幅方向に所定の間隔を開けて形成されていてもよい。
【００３７】
また本発明では、前記磁気検出素子の上に形成された上部シールド層上には分離層を介して記録用のインダクティブヘッドが設けられていることが好ましい。
【００３８】
このように本発明における薄膜磁気ヘッドが、再生用のＭＲヘッドと記録用のインダクティブヘッドとが複合形成された形態であっても、本発明におけるシールド層の磁化状態は適切に単磁区化されて安定化しているため、前記インダクティブヘッドからの記録磁界の影響を受けても前記シールド層の単磁区化構造は崩れず、従って磁気検出素子のフリー磁性層の単磁区化構造も適切に保たれ、良好な再生特性を維持することができる。
【００３９】
また本発明では、前記磁気検出素子の上に形成された上部シールド層は、記録用のインダクティブヘッドの下部コア層として兼用され、前記上部シールド層の上にギャップ層を介して上部コア層が対向している構成であってもよい。
【００４０】
かかる場合であってもインダクティブヘッドからの記録磁界の影響によって前記上部シールド層の単磁区化構造が崩れ難く、前記上部シールド層の磁化状態を安定に保つことができて、良好な再生特性を維持できると共に、製造工程を簡略化することができる。
【００４１】
また本発明では、前記反強磁性層は、Ｘ−Ｍｎ（ただしＸは、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔのうちいずれか１種または２種以上）合金で形成されることが好ましい。
【００４２】
これら反強磁性材料は組成比によって熱処理を施さなくても磁場中成膜で、磁性層との間で交換異方性磁界を発生させることができる。このように熱処理を必要としないことで製造行程を簡略化することができる。
【００４３】
またこれら反強磁性層材料は、磁性層の上下どちらに形成された場合でも前記磁性層との間で適切に交換異方性磁界を発生させることが可能な材料である。
【００４４】
また本発明では、前記非磁性の中間層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の非磁性材料で形成されることが好ましい。前記非磁性材料で形成された中間層を用いることで、前記中間層の上下に形成される磁性層間で効果的に大きなＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界を発生させることができ、前記磁性層の磁化を互いに反平行状態にして適切に単磁区化することができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施形態の薄膜磁気ヘッドを示すものであり、記録媒体の対向面側から見た部分断面である。なお、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向はＺ方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向はＹ方向である。
【００４６】
図１に示す薄膜磁気ヘッドは、浮上式ヘッドを構成するスライダのトレーリング側端面に形成されたものであり、再生用のＭＲヘッドｈ１と、記録用のインダクティブヘッドｈ２とが積層されたものとなっている。
【００４７】
ＭＲヘッドｈ１は、磁気抵抗効果を利用してハードディスクなどの記録媒体からの洩れ磁界を検出し、記録信号を読み取るものである。
【００４８】
図１に示すように、最も下に形成された層は、スライダのトレーリング側端面に設けられたＡｌ２Ｏ３などで形成された絶縁層２０であり、この絶縁層２０の上に下部反強磁性層２１が形成されている。
【００４９】
図１に示すように前記下部反強磁性層２１の上には、積層フェリ構造から成る下部シールド層２５が形成されている。
【００５０】
前記下部シールド層２５は、下から第１磁性層２２、中間層２３、および第２磁性層２４の３層構造から成る。
【００５１】
前記第１磁性層２２及び第２磁性層２４は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏなどの磁性材料で形成される。これら磁性材料は軟磁気特性に優れる。シールド機能を発揮させるには軟磁気特性が良好であることが重要であり、これら磁性材料を使用することで下部シールド層２５のシールド機能を向上させることができる。
【００５２】
一方、前記第１磁性層２２と第２磁性層２４間に形成された中間層２３は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の非磁性材料で形成されることが好ましい。
【００５３】
図１に示すように、前記第２磁性層２４の上にはＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成された下部ギャップ層２６が形成されている。
【００５４】
図１に示すように前記下部ギャップ層２６の上には磁気検出素子２７が形成されている。この実施形態では前記磁気検出素子２７は多層膜２８と、前記多層膜２８のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に形成されたハードバイアス層２９とその上に重ねられた電極層３０とで構成されている。
【００５５】
前記多層膜２８の構造については後で詳しく説明するが、例えば前記多層膜２８は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層及びフリー磁性層の４層構造で形成されたシングルスピンバルブ型構造である。
【００５６】
次に図１に示すように、前記磁気検出素子２７上、および下部ギャップ層２６上には、Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などで形成された上部ギャップ層３１が形成されている。
【００５７】
次に前記上部ギャップ層３１上には、上部シールド層３５が形成されている。前記上部シールド層３５は、下部シールド層２５と同じく積層フェリ構造である。
【００５８】
図１に示すように、前記上部シールド層３５は、下から第２磁性層３２、中間層３３、および第１磁性層３４の順で積層形成されている。
【００５９】
前記第１磁性層３４及び第２磁性層３２の材質は、下部シールド層２５を構成する第１磁性層２２及び第２磁性層２４と同じである。また前記上部シールド層３５を構成する中間層３３の材質は、下部シールド層２５を構成する中間層２３の材質と同じである。
【００６０】
次に図１に示すように、前記上部シールド層３５の第１磁性層３４の上には上部反強磁性層３６が形成されている。
【００６１】
そして、前記上部反強磁性層３６の上には、Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成された分離層３７を介して記録用のインダクティブヘッドｈ２が設けられている。
【００６２】
前記インダクティブヘッドｈ２は、ＮｉＦｅ合金などで形成された下部コア層３８と、前記下部コア層３８の上面中央に形成されたＮｉＦｅ合金などの下部磁極層３９、ＮｉＰなどの非磁性のギャップ層４０、ＮｉＦｅ合金などの上部磁極層４１と、前記下部磁極層３９から上部磁極層４１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に形成されたＡｌ２Ｏ３などの絶縁層４２と、前記上部磁極層４１上から前記絶縁層４２上にかけて形成されたＮｉＦｅ合金などの上部コア層４３と、図示Ｙ方向後方に形成されたコイル層（図示しない）とを有して構成されている。
【００６３】
上記したように本発明では、下部シールド層２５及び上部シールド層３５が積層フェリ構造で形成されている。なお積層フェリ構造にするには、各シールド層２５、３５を構成する磁性層２２、２４、３２、３４の単位面積当たりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）を互いに異ならせることが必要である。
【００６４】
さらに本発明では、各シールド層２５、３５を構成する最も磁気検出素子２７から離れた位置の磁性層、すなわち第１磁性層２２、３４の磁気検出素子対向面２２ａ、３４ａと逆面２２ｂ、３４ｂ側には、それぞれ反強磁性層２１、３６が設けられている。
【００６５】
上記構成により、前記第１磁性層２２、３４の磁化は、前記反強磁性層２１、３６間で発生する交換異方性磁界により、トラック幅方向に向けられ固定される。
【００６６】
一方、磁気検出素子２７に近い位置に形成された磁性層の磁化、すなわち第２磁性層２４、３２の磁化は、前記第１磁性層２２、３４との間で働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって前記第１磁性層２２、３４とは反平行に磁化される。
【００６７】
このように本発明では、前記シールド層２５、３５を積層フェリ構造にし、しかも磁気検出素子２７から遠い側の第１磁性層２２、３４の磁気検出素子対向面２２ａ、３４ａと逆面２２ｂ、３４ｂ側に反強磁性層２１、３６を設けたことで、前記反強磁性層２１、３６との間で発生する交換異方性磁界と、磁性層間で働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界との相乗効果によって、前記シールド層２５、３５を構成する各磁性層２２、２４、３２、３４の磁化を適切に単磁区化でき、安定した磁化状態を得ることが可能である。
【００６８】
従って、再生時や記録時に、前記シールド層２５、３５の磁化反転（磁気的な可逆性）を良好にでき、従来のように前記シールド層２５、３５に不規則な磁区変化は生じず、よって今後の高記録密度化によりシールド層２５、３５間のギャップ長Ｇｌ１が短くなっても、前記磁気検出素子２７を構成するフリー磁性層は適切に単磁区化構造を維持することができ、バルクハウゼンノイズの発生などを抑制できる再生特性に優れた薄膜磁気ヘッドを製造することが可能になる。
【００６９】
次に図１における下部シールド層２５及び上部シールド層３５の特徴的構造について説明する。
【００７０】
まず前記シールド層２５、３５を構成する最も磁気検出素子２７に近い磁性層、すなわち第２磁性層２４、３２の膜厚ｔ１、ｔ２は、他の磁性層、すなわち第１磁性層２２、３４の膜厚ｔ３、ｔ４に比べて厚く形成されていることが好ましい。
【００７１】
前記第１磁性層２２、３４の膜厚ｔ３、ｔ４は、第２磁性層２４、３２に比べて薄い膜厚で形成されているため、前記反強磁性層２１、３６との間で発生する交換異方性磁界によって、前記第１磁性層２２、３４の磁化は適切にトラック幅方向に単磁区化され、そして強固に固定される。
【００７２】
一方、前記第２磁性層２４、３２の磁化は第１磁性層２２、３４との間で働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって、前記第１磁性層２２、３４の磁化方向とは反平行になって適切に単磁区化される。
【００７３】
このとき前記第２磁性層２４、３２の膜厚ｔ１、ｔ２は、第１磁性層２２、３４に比べて厚く形成されるため、第２磁性層２４、３２の磁気検出素子対向面２４ａ、３２ａと逆面側付近Ａ、Ｂでは、磁化が上記のＲＫＫＹ相互作用の影響を強く受けてトラック幅方向に強固に固定され、一方、前記逆面側付近Ａ、Ｂ以外の領域Ｃ、Ｄでは、領域ＡとＣとの間、領域ＢとＤとの間で強磁性結合が存在し、また領域Ｃ、Ｄでは、ＲＫＫＹ相互作用の影響は弱くなるが、ゼロにはならず残っているので、前記領域Ｃ、Ｄの第２磁性層２４、３２もトラック幅方向に適切に単磁区化された状態になる。この実施形態では、前記逆面側付近Ａ、Ｂ以外の領域Ｃ、Ｄの第２磁性層２４、３２の磁化は、トラック幅方向に強く固定されておらず、外部磁界に対し磁化反転しやすくなっている。
【００７４】
すなわち図１に示す実施形態では、各シールド層２５、３５を構成する磁性層２２、２４、３２、３４全てがシールドとしての機能を持ち合わせず、前記第２磁性層２４、３２の前記磁気検出素子対向面２４ａ、３２ａに近い領域Ｃ、Ｄのみが実質的にシールド機能を有するものとなっている。
【００７５】
上記の構成により前記シールド層２５、３５の磁化状態のさらなる安定化を図ることができる。
【００７６】
例えば本発明とは逆に、第１磁性層２２、３４を第２磁性層２４、３２よりも厚く形成すると、膜厚の厚い第１磁性層２２、３４と反強磁性層２１、３６との間で発生する交換異方性磁界は、前記第１磁性層２２、３４が薄い場合に比べて弱まることがわかっている。
【００７７】
このため前記第１磁性層２２、３４は弱い交換異方性磁界のために全体が適切な単磁区化構造とならない可能性があり、このため特に前記第１磁性層２２、３４の磁気検出素子対向面付近には局部的に磁化分散領域が生じやくなると考えられる。従って第２磁性層２４、３２にも同様に局部的な磁化分散領域が生じ易くなり、前記シールド層２５、３５は外部磁界の影響を受けることで不規則な磁区変化が生じ易くなって、この影響をフリー磁性層が受けることで再生特性の低下を招く虞がある。
【００７８】
また本発明のようにシールド層２５、３５を積層フェリ構造にせず、単層構造で反強磁性層を用いた場合でも、本発明に比べて前記シールド層２５、３５の単磁区化を適切に促進させることはできない。
【００７９】
一方、本発明のように反強磁性層３６、２１と接する第１磁性層２２、３４を第２磁性層２４、３２よりも薄い膜厚とすると、前記第１磁性層２２、３４と反強磁性層２１、３６との間で発生する交換異方性磁界は強まる。従って前記第１磁性層２２、３４全体の磁化を前記反強磁性層２１、３６との交換異方性磁界によって適切に単磁区化し強固に固定できる。このため、第２磁性層２４、３２の領域Ａ、Ｂの磁化をＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって適切に単磁区化し固定でき、このとき前記第２磁性層２４、３２の膜厚を厚くしても、領域Ｃ、Ｄの第２磁性層２４、３２を適切な単磁区化状態にでき、しかも前記第２磁性層２４、３２の磁気検出素子対向面２４ａ、３２ａ付近の領域Ｃ、Ｄの磁化は、外部磁界に対して磁化反転しやすく、この部分にシールド機能を持たせることが可能となるのである。このように本発明では、シールド機能を有するとともに磁化状態の安定化をより促進させることが可能なシールド構造を提供することができるのである。
【００８０】
また本発明では最も磁気検出素子に遠い位置に設けられた磁性層、すなわち第１磁性層２２、３４の膜厚ｔ３、ｔ４は、０．０１μｍ以上で０．１μｍ以下であることが好ましい。
【００８１】
前記膜厚ｔ３、ｔ４が０．０１μｍよりも小さくなると第１磁性層２２、３４の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ×ｔ）と第２磁性層２４、３２の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ×ｔ）との差が大きくなりすぎ、第２磁性層２４、３２の磁化方向を所定方向に揃えきれないといった問題が発生する。
【００８２】
一方、前記膜厚ｔ３、ｔ４が０．１μｍよりも大きくなると、前記反強磁性層２１、３６との間で生じる交換異方性磁界が急激に弱くなって前記第１磁性層２２、３４の磁化を単磁区化して強固に固定できなくなる。
【００８３】
次に、本発明では最も磁気検出素子に近い位置に設けられた磁性層、すなわち第２磁性層２４、３２の膜厚ｔ１、ｔ２は、０．３μｍ以上で３．０μｍ以下であることが好ましい。
【００８４】
前記膜厚ｔ１、ｔ２が０．３μｍよりも小さくなると、前記第２磁性層２４、３２全体の磁化が固定されやすくなり、前記第２磁性層２４、３２に適切にシールド機能を持たせることができなくなる。
【００８５】
また前記膜厚ｔ１、ｔ２が３．０μｍよりも大きくなると、第１磁性層２２、３４の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ×ｔ）と第２磁性層２４、３２の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ×ｔ）との差が大きくなりすぎ、第２磁性層２４、３２の磁化方向を所定方向に揃えきれないといった問題が発生する。
【００８６】
次にシールド層２５、３５の磁化方向について説明する。
図１に示す実施形態では、下部シールド層２５の第１磁性層２２がトラック幅方向の図示左方向に磁化されており、そのため前記下部シールド層２５の第２磁性層２４は図示右側に磁化された状態になっている。
【００８７】
一方、上部シールド層３５の第１磁性層３４の磁化はトラック幅方向の図示右方向に磁化されており、そのため前記上部シールド層３５の第２磁性層３２の磁化は図示左方向に磁化された状態になっている。
【００８８】
ここで、第２磁性層２４、３２は、第１磁性層２２、３４よりも厚い膜厚で形成されているから、前記第２磁性層２４、３２の方が第１磁性層２２、３４よりも単位面積当たりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は大きくなっている。
【００８９】
このため、第１磁性層２２、３４と第２磁性層２４、３２の単位面積当たりの磁気モーメントのベクトル和からなる合成磁気モーメントは、下部シールド層２５では、図示右側に、上部シールド層３５では図示左側に向いている。
【００９０】
このように下部シールド層２５と上部シールド層３５とで合成磁気モーメントの方向を反平行にすることで、下部シールド層２５と上部シールド層３５のトラック幅方向における端部間を、静磁結合（カップリング）Ｅ、Ｆさせることが可能になる。図１に示す実施形態では、磁気モーメントの支配的な前記第２磁性層２４、３２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における端部間が、静磁結合（カップリング）しているものと考えられる。
【００９１】
このように前記シールド層２５、３５間を静磁結合させることで、前記シールド層２５、３５を構成する磁性層２２、２４、３２、３４、の磁化状態の安定化をさらに促進させることができると共に、前記第２磁性層２４、３２から漏れる磁界が前記磁気検出素子２７に流入することを抑制でき、さらなる再生特性の向上を図ることができる。
【００９２】
さらに上記構成に加えて、以下の構成を有することで、さらに下部シールド層２５と上部シールド層３５間における静磁結合を強めることができる。
【００９３】
図１に示す実施形態では、前記下部シールド層２５を構成する第１磁性層２２、第２磁性層２４、および前記上部シールド層３５を構成する第１磁性層３４、第２磁性層３２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における長さ寸法は等しくＬ１である。
【００９４】
これにより、下部シールド層２５と上部シールド層３５とのトラック幅方向における端部間での静磁結合を強めることができ、前記シールド層２５、３５を構成する磁性層２２、２４、３２、３４の磁化状態の安定化をさらに促進させることができると共に、前記第２磁性層２４、３２から漏れる磁界が前記磁気検出素子２７に流入することを抑制でき、さらなる再生特性の向上を図ることができる。
【００９５】
上記のシールド層の磁化方向を調整するには、例えば磁場中で下部反強磁性層２１と下部シールド層２５の第１磁性層２２を成膜して、図１のような下部シールド層２５の磁化状態を得る。このときの磁場の大きさはいくらでも良い。
【００９６】
例えば下部シールド層２５の第１磁性層２２と第２磁性層２４とのフェリ状態が崩れるときの磁界（スピンフロップ磁界）よりも十分に大きな磁場（飽和磁界以上）を与え、磁場方向を図示左方向とすると第１磁性層２２と第２磁性層２４は共に図示左方向を向く。このとき第１磁性層２２の磁化は下部反強磁性層２１との間での交換異方性磁界によって、図示左方向に固定される。一方、第２磁性層２４は、磁場を取り除くと第１磁性層２２とのＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって図示右方向を向く。
【００９７】
次に上部シールド層３５の第１磁性層３４を成膜してその上に上部反強磁性層３６を成膜するとき、下部シールド層２５の第１磁性層２２と第２磁性層２４とのフェリ状態が崩れるときの磁界（スピンフロップ磁界）よりも十分に小さい磁場を与え、また磁場の向きを図示左方向とする。
【００９８】
スピンフロップ磁界よりも十分に小さい磁界であれば、下部シールド層２５のフェリ状態は崩れることはない。一方、上部シールド層３５では、支配的な磁気モーメントを有する第２磁性層３２は、左磁場の影響で左方向を向き、ＲＫＫＹ相互作用によって第１磁性層３４は図示右方向を向く。そして前記第１磁性層３４の磁化は上部反強磁性層３６との間で発生する交換異方性磁界によって強く固定されるのである。
【００９９】
次に反強磁性層２１、３６の材質及び組成比について説明する。
本発明では前記反強磁性層２１、３６はＸ−Ｍｎ（ただしＸは、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔのうちいずれか１種または２種以上）合金で形成されることが好ましい。
【０１００】
これら反強磁性材料は、組成比によっては熱処理を施さなくても、磁場中成膜のみで前記第１磁性層２２、３４との間で交換異方性磁界を発生させることができる材質である。
【０１０１】
前記元素Ｘに、Ｉｒを選択した場合、Ｉｒの組成比は、１０原子％以上で４０原子％以下であることが好ましい。
【０１０２】
また元素Ｘに、Ｒｕを選択した場合、Ｒｕの組成比は１０原子％以上で４５原子％以下であることが好ましい。
【０１０３】
また元素Ｘに、Ｒｈを選択した場合、Ｒｈの組成比は、１０原子％以上で４０原子％以下であることが好ましい。
【０１０４】
また元素Ｘに、Ｐｄを選択した場合、Ｐｄの組成比は、１０原子％以上で２５原子％以下であることが好ましい。
【０１０５】
また元素Ｘに、Ｐｔを選択した場合、Ｐｔの組成比は、１０原子％以上で２５原子％以下であることが好ましい。
【０１０６】
また原子Ｘに２種以上を選択した場合、２種以上の原子の総合組成比は１０原子％以上で４５原子％以下であることが好ましい。
【０１０７】
上記組成比で形成されたＸ−Ｍｎ合金は、耐食性に優れるとともに、前記第１磁性層２２、３４間で発生する交換異方性磁界の温度変化による変化を小さくでき、よって使用環境の変化に強い薄膜磁気ヘッドを製造できる。
【０１０８】
また上記したように、Ｘ−Ｍｎ合金は、熱処理を施さなくても、磁場中成膜によって、第１磁性層２２、３４との間で交換異方性磁界を発生し得る材料である。したがって薄膜磁気ヘッドの製造工程の簡略化を図ることができる。
【０１０９】
さらに上記したＸ−Ｍｎ合金は、第１磁性層２２、３４の上下のどちらに形成された場合でも前記第１磁性層２２、３４との間で適切に交換異方性磁界を発揮し得る材料である。したがって、下部反強磁性層２１と上部反強磁性層３６に同じ材質のＸ−Ｍｎ合金を使用することが可能であり、薄膜磁気ヘッドの製造工程の簡略化を図ることができる。
【０１１０】
なお熱処理を施さなくても、第１磁性層２２、３４との間で交換異方性磁界を発生し得る反強磁性材料としては、他にＦｅＭｎ、α−Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯなどがある。これら反強磁性材料を使用してもかまわないが、Ｘ−Ｍｎ合金のように第１磁性層２２、３４の上下のどちらでも交換異方性磁界を発生し得る材料ではないので、下部反強磁性層２１と上部反強磁性層３６とで反強磁性材料を変える必要がある。
【０１１１】
なお熱処理の必要が無い上記Ｘ−Ｍｎ合金で反強磁性層２１、３６を形成するとき、前記反強磁性層２１、３６を磁場中成膜で形成する。
【０１１２】
また熱処理を施さなければ第１磁性層２２、３４との間で交換異方性磁界を発生し得ない材料、具体的にはＮｉＭｎ合金やＰｔＭｎ合金などを使用してもかまわない。なおＰｔＭｎ合金は熱処理なしでも上記組成範囲であれば交換異方性磁界を発生させることができるが、熱処理をすることでさらに大きな交換異方性磁界を発生させることができ、また交換異方性磁界を発生し得る組成範囲を広げることができる。
【０１１３】
次に第１磁性層２２、３４と第２磁性層２４、３２との間に形成された中間層２３、３３について以下に説明する。
【０１１４】
上記したように、前記中間層２３、３３は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種または２種以上の非磁性材料で形成されることが好ましい。前記非磁性材料を中間層２３、３３に使用することで、前記第１磁性層２２、３４と第２磁性層２４、３２間にＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界を適切に発生させることができ、前記第１磁性層２２、３４の磁化方向と第２磁性層２４、３２の磁化方向を適切に反平行状態に保つことができる。
【０１１５】
また前記中間層２３、３３の膜厚は３Å以上で１２Å以下であることが好ましい。これにより前記第１磁性層２２、３４と第２磁性層２４、３２間に発生するＲＫＫＹ相互作用における交換結合磁界を大きくでき、前記第１磁性層２２、３４の磁化方向と第２磁性層２４、３２の磁化方向を適切に反平行状態に保つことができる。
【０１１６】
以下、本発明における他の薄膜磁気ヘッドの構造について説明する。
図２は本発明における第２実施形態の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。なお図１に示す符号と同じ符号がつけられている層は図１と同じ層を示している。
【０１１７】
図２に示す実施形態は、上部反強磁性層４４の構造、およびインダクティブヘッドの構造が図１に示す実施形態と異なっている。
【０１１８】
図２に示すように前記上部反強磁性層４４は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に所定の間隔Ｌ２を開けて、上部シールド層３５の第１磁性層３４の両側端部上に形成されている。
【０１１９】
また前記上部反強磁性層４４上から前記第１磁性層３４上にかけて、Ａｌ２Ｏ３などで形成された非磁性のギャップ層４５が形成され、前記ギャップ層４５の上に上部コア層４６が形成されている。
【０１２０】
この実施形態においても図１と同様の効果を得ることができる。すなわち本発明では、前記シールド層２５、３５を積層フェリ構造にし、しかも磁気検出素子２７から遠い側の第１磁性層２２、３４の磁気検出素子対向面と逆面側に反強磁性層２１、４４を設けたことで、前記反強磁性層２１、４４との間で発生する交換異方性磁界と、磁性層間で働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界との相乗効果によって、前記シールド層２５、３５を構成する各磁性層２２、２４、３２、３４の磁化を適切に単磁区化でき、安定した磁化状態を得ることが可能である。
【０１２１】
従って、再生時や記録時に、前記シールド層２５、３５の磁化反転（磁気的な可逆性）を良好にでき、従来のように前記シールド層２５、３５に不規則な磁区変化が起こらず、よって今後の高記録密度化によりシールド層２５、３５間のギャップ長Ｇｌ１が短くなっても、前記磁気検出素子２７を構成するフリー磁性層は適切に単磁区化構造を維持することができ、バルクハウゼンノイズの発生などを抑制できる再生特性に優れた薄膜磁気ヘッドを製造することが可能になる。
【０１２２】
また図２に示すように磁気検出素子２７に近い側の第２磁性層２４、３２の膜厚を、第１磁性層２２、３４の膜厚よりも厚くすることで、薄い膜厚の第１磁性層２２、３４の磁化を、前記反強磁性層２１、４４との間で発生する交換異方性磁界によって適切に単磁区化し強固に固定できる。このため、第２磁性層２４、３２の第１磁性層２２、３４に近い付近の磁化をＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって適切に単磁区化し固定でき、しかも前記第２磁性層２４、３２の磁気検出素子対向面付近の磁化は、外部磁界に対して磁化反転しやすく、この部分にシールド機能を持たせることが可能となる。このように本発明では、シールド機能を有するとともに磁化状態の安定化をより促進させることが可能なシールド構造を提供することができる。
【０１２３】
また図２のように、上部シールド層３５の第１磁性層３４上における反強磁性層４４間に所定の間隔Ｌ２を空けることで、前記間隔Ｌ２内から露出する第１磁性層３４上にギャップ層４５を介して上部コア層４６を対向させることができる。
【０１２４】
このときインダクティブヘッドｈ２を構成する下部コア層は、前記上部シールド層３５の第１磁性層３４であり、前記インダクティブヘッドｈ２は、前記第１磁性層３４、ギャップ層４５、および上部コア層４６を有して構成されることになる。図１の場合は、上部反強磁性層３６上に分離層３７を設けて下部コア層３８を設ける必要があったが、図２の実施形態は図１の実施形態に比べて薄膜磁気ヘッドの製造工程を簡略化することができる。
【０１２５】
なお、前記上部反強磁性層４４間の間隔Ｌ２は、前記上部コア層４６のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法で決定されるトラック幅Ｔｗよりも大きいことが好ましい。これにより前記間隔Ｌ２内に露出する第１磁性層３４上にギャップ層４５を介して上部コア層４６を適切に対向させることができ、前記ギャップ層４５の膜厚で決定されるギャップ長Ｇｌ２の狭ギャップ化を実現することができる。
【０１２６】
なお図２に示す下部反強磁性層２１が、所定の間隔を空けて前記下部シールド層２５を構成する第１磁性層２２の両側端部下に形成されていてもよい。
【０１２７】
また図２に示すように、前記上部反強磁性層４４が、所定の間隔Ｌ２を空けて上部シールド層３５を構成する第１磁性層３４の両側端部上に形成されている場合でも、図１と同じように分離層３７を設けてインダクティブヘッドｈ２を形成してもよい。
【０１２８】
図３は本発明における第３実施形態の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。なお図１と同じ符号がつけられている層は図１と同じ層を示している。
【０１２９】
この実施形態では、下部シールド層４７が、図１の下部シールド層２５のように積層フェリ構造ではなく、従来と同じ単層構造である。
【０１３０】
すなわち図３における実施形態では、上部シールド層３５側のみが積層フェリ構造になっている。
【０１３１】
上部シールド層３５には、その上に形成されるインダクティブヘッドｈ２からの記録磁界が一部流入しやすい。記録磁界は数千Ｏｅ（数万（Ａ／ｍ）〜数十万（Ａ／ｍ））の非常に大きな磁界であるためにシールド層のどちらか一方を積層フェリ構造とする場合、下部シールド層４７よりも上部シールド層３５側を積層フェリ構造にして、前記上部シールド層３５の磁化状態を安定化させた方が、再生時のみならず記録時においても、磁気検出素子２７を構成するフリー磁性層の単磁区化構造を適切に保つことができ、バルクハウゼンノイズの発生などを低減できる再生特性に優れた薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【０１３２】
また図３のように、前記上部シールド層３５を構成する第２磁性層３２は図示左方向に磁化され、第１磁性層３４は図示右方向に磁化されており、膜厚が大きな第２磁性層３２は第１磁性層３４よりも単位面積当たりの磁気モーメントが支配的となっているので、前記第１磁性層３４と第２磁性層３２との単位面積当りの磁気モーメントのベクトル和で求めることができる合成磁気モーメントは図示左方向を向いている。
【０１３３】
このため図１と同様に、上部シールド層３５と下部シールド層４７との端部間を静磁結合を生じさせるために、前記下部シールド層４７の磁化を図示右方向に磁化して、前記上部シールド層３５の合成磁気モーメントと下部シールド層４７の磁化方向とを反平行状態にすることが好ましい。これにより前記上部シールド層３５及び下部シールド層４７の磁化状態をより安定化させることができ、また前記下部シールド層４７及び上部シールド層３５から漏れる磁界が前記磁気検出素子２７に流入するのを抑制することができ、再生特性の向上をより適切に図ることができる。
【０１３４】
また図３に示す実施形態では、前記下部シールド層４７が単層構造で形成されているが、前記下部シールド層４７の下に反強磁性層を設けることが、前記反強磁性層を設けない場合に比べて、前記下部シールド層４７の磁化状態を安定化させることができるので好ましい。また前記下部シールド層４７の下に形成される前記反強磁性層は、図２のようにトラック幅方向に所定の間隔を空けて形成されてもよい。
【０１３５】
またＭＲヘッドｈ１とインダクティブヘッドｈ２とが形成された複合型薄膜磁気ヘッドにおいて、上部シールド層が従来と同じ単層構造でも、下部シールド層４７側を積層フェリ構造にすることで、従来に比べれば再生特性の安定性を図ることができる。またかかる場合、上部シールド層を下部コア層と兼用させて、前記上部シールド層の上にギャップ層を介して上部コア層を形成してもよいし、また前記上部シールド層の上に反強磁性層を設けてもよい。
【０１３６】
図４は本発明における第４実施形態の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。なお図１と同じ符号がつけられている層は図１と同じ層を示している。
【０１３７】
この実施形態では、下部シールド層５０及び上部シールド層５２は共に積層フェリ構造であるが、前記下部シールド層５０及び上部シールド層５２を構成する磁性層はそれぞれ３層となっている。
【０１３８】
前記下部シールド層５０では、磁性層２２（図１では第１磁性層２２と呼んでいたがここでは単に磁性層２２と呼ぶ）、磁性層４８及び磁性層２４（図１では第２磁性層２４と呼んでいたがここでは単に磁性層２４と呼ぶ）が設けられ、各磁性層の間にＲｕなどで形成された中間層２３、４９が設けられている。磁気検出素子２７から最も離れた位置にある磁性層２２の磁気検出素子対向面と逆面側には下部反強磁性層２１が設けられている。
【０１３９】
下部反強磁性層２１と前記磁性層２２間で発生する交換異方性磁界によって前記磁性層２２の磁化はトラック幅方向に、例えば図４の場合では図示右方向に単磁区化され固定される。そうすると中間層２３を介して前記磁性層２２に対向する磁性層４８の磁化はＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって図示左方向に単磁区化され固定される。
【０１４０】
さらに前記磁性層４８と中間層４９を介して対向する磁性層２４の磁化は、ＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって図示右方向に単磁区化されるのである。
【０１４１】
一方、上部シールド層５２には、磁性層３２（図１では第２磁性層３２と呼んでいたがここでは単に磁性層と呼ぶ）、磁性層５１、及び磁性層３４（図１では第１磁性層３４と呼んでいたがここでは単に磁性層と呼ぶ）が設けられ、前記磁性層間にはＲｕなどで形成された中間層３３、５５が介在している。そして磁気検出素子２７から最も離れた位置にある磁性層３４の磁気検出素子対向面と逆面側には上部反強磁性層３６が設けられている。
【０１４２】
上部反強磁性層３６と前記磁性層３４間で発生する交換異方性磁界によって前記磁性層３４の磁化はトラック幅方向に、例えば図４の場合では図示左方向に単磁区化され固定される。そうすると中間層３３を介して前記磁性層３４に対向する磁性層５１の磁化はＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって図示右方向に単磁区化され固定される。
【０１４３】
さらに前記磁性層５１と中間層５５を介して対向する磁性層３２の磁化は、ＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって図示左方向に単磁区化されるのである。
【０１４４】
図４のように、各シールド層５０、５２を構成する磁性層を３層にすることで図１のように各シールド層２５、３５を構成する磁性層を２層にした場合に比べて、さらに各シールド層５０、５２を構成する磁性層の磁化を適切に単磁区化でき、磁化状態の安定性を図ることができる。
【０１４５】
従って、再生時や記録時に、前記シールド層５０、５２の磁化反転（磁気的な可逆性）を良好にでき、従来のように前記シールド層５０、５２に不規則な磁区変化が起こらず、よって今後の高記録密度化によりシールド層５０、５２間のギャップ長Ｇｌが短くなっても、前記磁気検出素子２７を構成するフリー磁性層は適切に単磁区化構造を維持することができ、バルクハウゼンノイズの発生などを抑制できる再生特性に優れた薄膜磁気ヘッドを製造することが可能になる。
【０１４６】
また図４に示すように磁気検出素子２７に近い側の磁性層２４、３２の膜厚を、前記磁気検出素子２７から遠い磁性層２２、３４の膜厚よりも厚くすることで、薄い膜厚の第１磁性層２２、３４の磁化を、前記反強磁性層２１、３６との間で発生する交換異方性磁界によって適切に単磁区化し強固に固定できる。このため、中間に位置する磁性層４８、５１を介して、磁気検出素子に最も近い磁性層２４、３２の磁化もＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって適切に単磁区化でき、しかも前記磁性層２４、３２の磁気検出素子対向面付近の磁化は、外部磁界に対して磁化反転しやすく、この部分にシールド機能を持たせることが可能となる。このように本発明では、シールド機能を有するとともに磁化状態の安定化をより促進させることが可能なシールド構造を提供することができる。
【０１４７】
なお中間に位置する磁性層４８、５１の膜厚であるが、この磁性層４８、５１の膜厚は、少なくとも磁気検出素子２７に最も近い位置に形成された磁性層２４、３２よりも薄い膜厚とする。ただし、適切なフェリ構造を保つようにするには、対向する磁性層との間で単位面積当たりの磁気モーメントを異ならせる必要があり、例えば各磁性層の材質が同じである場合に、対向する磁性層の膜厚を異ならせなければならない。このため例えば中間に位置する磁性層４８、５１の膜厚を、磁気検出素子２７から最も遠い位置に形成された磁性層２２、３４よりも若干、厚い膜厚とする。
【０１４８】
ここで、下部シールド層５０の各磁性層の単位面積当たりの磁気モーメントのベクトル和からなる合成磁気モーメントは図示右側方向を向いており、上部シールド層５２の各磁性層の単位面積当たりの磁気モーメントのベクトル和からなる合成磁気モーメントは図示左方向を向いており、すなわち下部シールド層５０と上部シールド層５２とで合成磁気モーメントの方向を反平行にすることで、下部シールド層５０と上部シールド層５２との端部間を、静磁結合（カップリング）Ｅ、Ｆさせることが可能になる。なお図４に示す実施形態では、磁気モーメントの支配的な前記磁性層２４、３２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における端部間が、静磁結合（カップリング）されるものと考えれる。このように前記シールド層５０、５２間を互いに静磁結合させることで、前記シールド層２５、３５を構成する磁性層の磁化状態の安定化を促進させることができると共に、前記シールド層５０、５２から漏れる磁界が前記磁気検出素子２７に流入するのを適切に抑制でき、さらなる再生特性の向上を図ることができる。
【０１４９】
なお図１で説明した材質や組成比、あるいは図１のみにおいて説明した好ましい構造等は、図２ないし図４のいずれの実施形態でも適用できるものである。
【０１５０】
なお図１ないし図４ではいずれもＭＲヘッドｈ１の他にインダクティブヘッドｈ２が設けられているが、本発明では前記インダクティブヘッドｈ２が設けられていなくてもよい。
【０１５１】
また本発明では、シールド層を構成する磁性層は２層以上であればよい。
最後に、本発明における磁気検出素子２７の具体的な構造を図面を参照しながら説明する
図５は、本発明の一実施形態の磁気検出素子２７の構成を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１５２】
図５に示す磁気検出素子２７はシングルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれる構造である。
【０１５３】
図５に示す多層膜２８は下から反強磁性層６０、固定磁性層６１、非磁性導電層６２、フリー磁性層６３の順で形成されている。
【０１５４】
前記反強磁性層６０は例えばＰｔＭｎ合金などで形成される。またこの実施形態では前記固定磁性層６１が、磁性層６４／非磁性中間層６５／磁性層６６の膜構成で形成された積層フェリ構造となっている。前記磁性層６４、６６は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏなどの磁性材料で形成される。また非磁性中間層６５は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の非磁性材料で形成される。
【０１５５】
積層フェリ構造では、磁性層６４と磁性層６６の磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）が互いに異なるように調整され、磁性層６４の磁化は例えば図示Ｙ方向と逆方向に磁化され、反強磁性層６０との間で発生する交換結合磁界によってピン止めされると、もう一方の磁性層６６の磁化は、磁性層６４との間で発生するＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって、図示Ｙ方向を向き前記磁性層６４の磁化と反平行状態になってピン止めされる。
【０１５６】
またこの実施形態ではフリー磁性層６３も固定磁性層６１と同じように積層フェリ構造となっている。前記フリー磁性層６３は例えば磁性層６７／非磁性中間層６８／磁性層６９の３層構造である。
【０１５７】
前記磁性層６７及び６９は互いに異なる磁気モーメントを有している。図５に示すように前記磁性層６７のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側にはＣｏＰｔなどで形成されたハードバイアス層２９が形成され、前記ハードバイアス層２９からの縦バイアス磁界の影響を受けて前記磁性層６７の磁化が図示Ｘ方向と逆方向に向くと、前記磁性層６９の磁化は、前記磁性層６７との間で発生するＲＫＫＹ相互作用における交換結合磁界によって図示Ｘ方向を向き、前記磁性層６７の磁化と反平行状態にされる。
【０１５８】
図５に示すように、前記ハードバイアス層２９の下には例えばＣｒなどで形成された配向膜７１が形成されており、また前記ハードバイアス層２９の上にはＷ（タングステン）やＣｕなどで形成された電極層３０が形成されている。
【０１５９】
なおこの図５に示す磁気検出素子２７では、多層膜２８の順番が下から反強磁性層６０、固定磁性層６１、非磁性中間層６２、およびフリー磁性層６３となっているが、これが逆の順番であってもよい。
【０１６０】
また固定磁性層６１及び／またはフリー磁性層６３は積層フェリ構造である必要はなく、例えば磁性材料の単層構造あるいは多層構造であってもよい。
【０１６１】
また電極層３０は、ハードバイアス層２９の上に形成されているが、前記多層膜２８の両側に下から電極層３０、ハードバイアス層２９の順に積層形成されていてもよい。
【０１６２】
図６は本発明における別の実施形態の磁気検出素子２７の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１６３】
図６に示す磁気検出素子２７の構造はトンネル型磁気抵抗効果型素子と呼ばれる構造である。図５との違いは、図５における非磁性中間層６２はＣｕなどの非磁性導電材料で形成されていたが、図６では固定磁性層６１とフリー磁性層６３との間にＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成された中間層７３が形成されている。
【０１６４】
また図６に示す磁気検出素子２７では、前記多層膜２８の上下に電極層７４、７４が形成されている。トンネル型磁気抵抗効果型素子では、２つの磁性層（ここでは固定磁性層６１とフリー磁性層６３）に電圧を印加すると、中間層７３を電流（トンネル電流）が流れ、トンネル効果が発揮される。
【０１６５】
前記トンネル型磁気抵抗効果型素子は、このトンネル効果の原理を利用して記録媒体からの洩れ磁界を検出するものである。
【０１６６】
この実施形態でも図５と同様に多層膜２８のトラック幅方向の両側にはハードバイアス層２９が形成されているが、前記ハードバイアス層２９と電極層７４間には絶縁層７５、７５が形成されており、前記絶縁層７５により前記電極層７４からのセンス電流が前記ハードバイアス層２９に分流しないようになっている。
【０１６７】
なお図６と同じ構造であって、中間層７３の部分が図５と同じ非磁性中間層６２で形成されたＣＰＰ型のスピンバルブ型薄膜素子というものがある。かかる磁気検出素子でも本発明を適用できる。
【０１６８】
図７は、本発明における他の実施形態の磁気検出素子２７の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１６９】
図７に示す実施形態では、フリー磁性層６３の上下に非磁性中間層６２、６２、固定磁性層６１、６１、および反強磁性層６０、６０が１層づつ形成された、いわゆるデュアルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれる構造である。
【０１７０】
この実施形態では、前記フリー磁性層６３は、ＣｏＦｅ合金やＣｏなどで形成された磁性層７６、７６、およびＮｉＦｅ合金などで形成された磁性層７７の３層構造である。前記磁性層７６は、前記非磁性中間層６２と前記磁性層７７間で金属元素が拡散することを防止するための拡散防止層であり、抵抗変化量（ΔＲ）及び抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を図ることができる。なお前記フリー磁性層６３は、図５と同じように積層フェリ構造で形成されていてもよい。
【０１７１】
この実施形態でも前記多層膜２８のトラック幅方向における両側には、下からＣｒなどの配向膜７１、ハードバイアス層２９、および電極層３０が形成されている。
【０１７２】
なお図７に示す多層膜２８を利用して、前記多層膜２８の上下に電極層３０、３０が形成されたＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ ｔｈｅ ｐｌａｎｅ）型のデュアルスピンバルブ型薄膜素子においても本発明を適用でき、また多層膜２８の非磁性中間層６２を絶縁層の中間層７３に代えて前記多層膜２８の上下に電極層３０、３０が形成されたデュアル型のトンネル型磁気抵抗効果型素子においても本発明を適用できる。
【０１７３】
また図５ないし図７以外の磁気検出素子の構造としては、ＮｉＦｅ合金などで形成された磁気抵抗層（ＭＲ層）と、Ｔａなどで形成されたシャント層と、ＮｉＦｅ合金などで形成されたＳＡＬ層との３層で形成された異方性磁気抵抗効果を用いたＡＭＲ型磁気抵抗効果素子であってもよい。
【０１７４】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、少なくとも一方のシールド層を２層以上の磁性層と、磁性層間に非磁性の中間層が介在する積層フェリ構造としている。これにより前記シールド層を構成する２層以上の磁性層の磁化は、対向する磁性層との間で生じるＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界により互いに反平行にされる。
【０１７５】
また本発明では、最も磁気検出素子から離れた磁性層の磁気検出素子対向面と逆面側に反強磁性層を設けている。
【０１７６】
これにより最も磁気検出素子から離れた磁性層と前記反強磁性層との間には交換異方性磁界が発生し、前記磁性層は適切にトラック幅方向に単磁区化され固定される。そして他の磁性層は上記したＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって、磁化が反平行状態になって適切に単磁区化される。
【０１７７】
このように本発明では、反強磁性層との間で発生する交換異方性磁界と、磁性層間で発生するＲＫＫＹ相互作用における交換結合磁界との相乗効果によって、前記シールド層を構成する全ての磁性層の磁化を効果的に単磁区化でき、前記シールド層の磁気的な可逆性を良好にすることができる。
【０１７８】
従って、今後の高記録密度化においてＭＲヘッドの狭ギャップ化が促進されても、前記シールド層の磁気的な可逆性は良好で、従来のように前記シールド層は、不規則な磁区変化を起さないので、磁気検出素子を構成するフリー磁性層の単磁区化構造を適切に保つことができ、バルクハウゼンノイズの発生を適切に抑制できるなど再生特性の向上を効果的に図ることが可能になっている。
【０１７９】
また本発明では、前記磁性層のうち、最も磁気検出素子に近い位置に設けられた磁性層の膜厚は、他の磁性層の膜厚に比べて厚く形成されていることが好ましい。これによって、前記シールド層は適切にシールド機能を保ちながら、前記シールド層の磁化状態の安定化をさらに図ることが可能になっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の構造の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図２】本発明の第２実施形態の構造の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図３】本発明の第３実施形態の構造の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図４】本発明の第４実施形態の構造の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図５】本発明における磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図６】本発明における別の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図７】本発明における別の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図８】従来の薄膜磁気ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【符号の説明】
２１ 下部反強磁性層
２２、３４ 第１磁性層
２３、３３ 中間層
２４、３２ 第２磁性層
２５、４７、５０ 下部シールド層
２６ 下部ギャップ層
２７ 磁気検出素子
３１ 上部ギャップ層
３５、５２ 上部シールド層
３６、４４ 上部反強磁性層
ｈ１ ＭＲヘッド
ｈ２ インダクティブヘッド
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気検出素子の上下にギャップ層を介してシールド層を有する薄膜磁気ヘッドに係り、特に前記磁気検出素子の再生特性を向上させることが可能な薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の薄膜磁気ヘッドを記録媒体の対向面側から見た部分断面図である。
【０００３】
符号１は、例えばＮｉＦｅ合金で形成された下部シールド層である。前記下部シールド層１上には、例えばＡｌ２Ｏ３で形成された下部ギャップ層２が形成されている。
【０００４】
図８に示すように、前記下部ギャップ層２の上には磁気検出素子３が形成されている。前記磁気検出素子３は、多層膜４とトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に形成されたハードバイアス層５と電極層６とで構成される。
【０００５】
前記磁気検出素子３は、前記多層膜４が、例えば反強磁性層９、固定磁性層１０、非磁性導電層１１及びフリー磁性層１２で形成されたスピンバルブ型薄膜素子である。
【０００６】
図８に示すように、前記磁気検出素子３の上には、例えばＡｌ２Ｏ３などで形成された上部ギャップ層７が形成され、前記上部ギャップ層７の上には、例えばＮｉＦｅ合金で形成された上部シールド層８が形成されている。前記下部シールド層１から上部シールド層８までで再生用のＭＲヘッドが構成される。
【０００７】
また前記上部シールド層８は、記録用のインダクティブヘッドの下部コア層も兼用しており、前記上部シールド層８の上には、Ａｌ２Ｏ３などで形成されたギャップ層１３の上にＮｉＦｅ合金などで形成された上部コア層１４が形成されている。
【０００８】
ところで図８に示す磁気検出素子では、前記固定磁性層１０の磁化は反強磁性層９との間で発生する交換結合磁界によってハイト方向（図示Ｙ方向）に固定されている。
【０００９】
また前記フリー磁性層１２の磁化はハードバイアス層５からの縦バイアス磁界を受けてトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられている。
【００１０】
前記磁気検出素子３に、記録媒体からの漏れ磁界が例えば図示Ｙ方向に与えられると、前記フリー磁性層１２の磁化は図示Ｘ方向から図示Ｙ方向に変動する。このフリー磁性層１２内での磁化方向の変動と、固定磁性層１０の固定磁化方向との関係で、電気抵抗が変化（これを磁気抵抗効果という）し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの漏れ磁界が検出される。
【００１１】
また、記録用のインダクティブヘッドでは、図示しないコイル層に記録電流が与えられと、下部コア層（上部シールド層８）および上部コア層１４に記録磁界が誘導され、記録媒体との対向面では、ギャップ層１３を介して対向する上部コア層１４の先端部と下部コア層間からの漏れ磁界により、記録媒体に磁気信号が記録されるようになっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで今後の高記録密度化に伴い、下部シールド層１と上部シールド層８間のギャップ長Ｇｌを短くする必要があるが、これにより以下のような問題点が発生した。
【００１３】
すなわち前記シールド層１、８の磁区変化の影響を、磁気検出素子３のフリー磁性層１２が受けやすくなり、これによってバルクハウゼンノイズが発生するなど、再生特性に悪影響を及ぼしたのである。
【００１４】
前記シールド層１、８の役割は、再生時において、外部ノイズが磁気検出素子３に流入しないように、前記外部ノイズを吸収する点にある。
【００１５】
しかしながら前記シールド層１、８の磁化状態が適切に制御されていないと、再生時において、前記シールド層１、８は、不規則に磁区変化を起し、この不規則な磁区変化の影響を、ギャップ長Ｇｌが短くなることにより前記シールド層１、８と距離的に短くなったフリー磁性層１２の磁化が受けてしまい、これによって前記フリー磁性層１２の単磁区化構造が崩れて、上記したバスクハウゼンノイズの発生など再生特性に悪影響を及ぼすのである。
【００１６】
また図８のように再生用のＭＲヘッドのみならず記録用のインダクティブヘッドが複合形成された薄膜磁気ヘッドでは、記録しているときに、下部コア層（上部シールド層８）は、前記下部コア層に流れる記録磁界によって不規則な磁区変化を起すため、その影響を受けて前記フリー磁性層１２の単磁区化構造は崩れてしまい、その結果、再生時にバルクハウゼンノイズの発生など再生特性が悪化しやすくなっていた。
【００１７】
上記した問題を解決するには、前記シールド層１、８の磁化方向を適切に磁化容易軸方向（図示Ｘ方向）に揃えて単磁区化し、前記シールド層１，８の磁化反転（磁気的な可逆性）を良好にする必要があると考えられた。
【００１８】
前記シールド層１、８の単磁区化を実現するためには、従来では、例えば前記シールド層１、８を形成するとき、図示Ｘ方向に磁界を与えながら磁場中成膜や磁場中熱処理をしていた。
【００１９】
しかし磁場中で成膜や熱処理を施しても、前記シールド層１、８は非常に厚い膜厚（例えば１μｍ程度）であるために、完全に前記シールド層１、８を単磁区化することはできない。このため前記シールド層１、８内は微視的には磁気異方性が分散した状態（異方性分散）となっており、依然として再生時や記録時に、シールド層１、８は不規則な磁区変化を起しやすく、フリー磁性層１２の磁化がこの影響を受けることによるバルクハウゼンノイズの発生などの再生特性の悪化を適切に解消することはできなかった。
【００２０】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、シールド層の構造を改良することで、前記シールド層の磁化を適切に単磁区化して磁化状態の安定化を図ることができ、よってバルクハウゼンノイズの発生の抑制など再生特性の向上を効果的に図ることが可能な薄膜磁気ヘッドを提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁気検出素子の上下にギャップ層を介してシールド層を有する薄膜磁気ヘッドにおいて、
少なくとも一方の前記シールド層は、２層以上の磁性層と、前記磁性層間に介在する非磁性の中間層とで構成される積層フェリ構造であり、最も前記磁気検出素子から離れた磁性層の磁気検出素子対向面と逆面側には反強磁性層が設けられていることを特徴とするものである。
【００２２】
上記のように本発明では前記シールド層を積層フェリ構造としている。これにより前記シールド層を構成する２層以上の磁性層の磁化は、対向する磁性層との間で生じるＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界により互いに反平行にされる。
【００２３】
また本発明では、最も磁気検出素子から離れた磁性層の磁気検出素子対向面と逆面側に反強磁性層を設けている。
【００２４】
これにより最も磁気検出素子から離れた磁性層と前記反強磁性層との間には交換異方性磁界が発生し、前記磁性層は適切にトラック幅方向に単磁区化され固定される。そして他の磁性層は上記したＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって、磁化が反平行状態になって適切に単磁区化される。
【００２５】
このように本発明では、反強磁性層との間で発生する交換異方性磁界と、磁性層間で発生するＲＫＫＹ相互作用における交換結合磁界との相乗効果によって、前記シールド層を構成する全ての磁性層の磁化を効果的に単磁区化でき、前記シールド層の磁気的な可逆性を良好にすることができる。
【００２６】
従って、今後の高記録密度化においてＭＲヘッドの狭ギャップ化が促進されても、前記シールド層の磁気的な可逆性は良好で、従来のように前記シールド層は、不規則な磁区変化を起さないので、磁気検出素子を構成するフリー磁性層の単磁区化構造を適切に保つことができ、バルクハウゼンノイズの発生を適切に抑制できるなど再生特性の向上を効果的に図ることが可能になっている。
【００２７】
また本発明では、前記磁性層のうち、最も磁気検出素子に近い位置に設けられた磁性層の膜厚は、他の磁性層の膜厚に比べて厚く形成されていることが好ましい。
【００２８】
これによって、前記シールド層は適切にシールド機能を保ちながら、前記シールド層の磁化状態のさらなる安定化を図ることが可能になっている。
【００２９】
なお本発明では、最も磁気検出素子に近い位置に設けられた前記磁性層の膜厚は０．３μｍ以上で３μｍ以下で形成されることが好ましい。
【００３０】
また本発明では、最も磁気検出素子に遠い位置に設けられた磁性層の膜厚は、０．０１μｍ以上で０．１μｍ以下で形成されることが好ましい。
【００３１】
また本発明では、一方のシールド層のみが前記積層フェリ構造で形成され、一方のシールド層の合成磁気モーメントの方向と、他方のシールド層の磁化方向とがトラック幅方向に反平行状態となっていることが好ましい。
【００３２】
これにより双方のシールド層をトラック幅方向の端部間を良好に静磁結合（カップリング）させることができ、これにより前記シールド層の磁化状態のさらなる安定化を図ることができると共に、前記シールド層から出る漏れ磁界が、前記磁気検出素子に流入するのを最小限に抑えることができる。
【００３３】
また本発明では、両方のシールド層が前記積層フェリ構造で形成され、双方のシールド層の合成磁気モーメントが互いにトラック幅方向に反平行状態となっていることが好ましい。
【００３４】
これにより双方のシールド層をトラック幅方向における端部間を良好に静磁結合（カップリング）させることができ、これにより前記シールド層の磁化状態のさらなる安定化を図ることができると共に、前記シールド層から出る漏れ磁界が前記磁気検出素子に流入するのを最小限に抑えることができる。
【００３５】
また本発明では、両方のシールド層のトラック幅方向における長さは等しい寸法で形成されていることが好ましい。これにより双方のシールド層のトラック幅方向における端部間を良好に静磁結合（カップリング）させることができ、これにより前記シールド層の磁化状態のさらなる安定化を図ることができると共に、前記シールド層から出る漏れ磁界が、前記磁気検出素子に流入するのを最小限に抑えることができる。
【００３６】
また本発明では、前記反強磁性層は、トラック幅方向に所定の間隔を開けて形成されていてもよい。
【００３７】
また本発明では、前記磁気検出素子の上に形成された上部シールド層上には分離層を介して記録用のインダクティブヘッドが設けられていることが好ましい。
【００３８】
このように本発明における薄膜磁気ヘッドが、再生用のＭＲヘッドと記録用のインダクティブヘッドとが複合形成された形態であっても、本発明におけるシールド層の磁化状態は適切に単磁区化されて安定化しているため、前記インダクティブヘッドからの記録磁界の影響を受けても前記シールド層の単磁区化構造は崩れず、従って磁気検出素子のフリー磁性層の単磁区化構造も適切に保たれ、良好な再生特性を維持することができる。
【００３９】
また本発明では、前記磁気検出素子の上に形成された上部シールド層は、記録用のインダクティブヘッドの下部コア層として兼用され、前記上部シールド層の上にギャップ層を介して上部コア層が対向している構成であってもよい。
【００４０】
かかる場合であってもインダクティブヘッドからの記録磁界の影響によって前記上部シールド層の単磁区化構造が崩れ難く、前記上部シールド層の磁化状態を安定に保つことができて、良好な再生特性を維持できると共に、製造工程を簡略化することができる。
【００４１】
また本発明では、前記反強磁性層は、Ｘ−Ｍｎ（ただしＸは、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔのうちいずれか１種または２種以上）合金で形成されることが好ましい。
【００４２】
これら反強磁性材料は組成比によって熱処理を施さなくても磁場中成膜で、磁性層との間で交換異方性磁界を発生させることができる。このように熱処理を必要としないことで製造行程を簡略化することができる。
【００４３】
またこれら反強磁性層材料は、磁性層の上下どちらに形成された場合でも前記磁性層との間で適切に交換異方性磁界を発生させることが可能な材料である。
【００４４】
また本発明では、前記非磁性の中間層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の非磁性材料で形成されることが好ましい。前記非磁性材料で形成された中間層を用いることで、前記中間層の上下に形成される磁性層間で効果的に大きなＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界を発生させることができ、前記磁性層の磁化を互いに反平行状態にして適切に単磁区化することができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施形態の薄膜磁気ヘッドを示すものであり、記録媒体の対向面側から見た部分断面である。なお、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向はＺ方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向はＹ方向である。
【００４６】
図１に示す薄膜磁気ヘッドは、浮上式ヘッドを構成するスライダのトレーリング側端面に形成されたものであり、再生用のＭＲヘッドｈ１と、記録用のインダクティブヘッドｈ２とが積層されたものとなっている。
【００４７】
ＭＲヘッドｈ１は、磁気抵抗効果を利用してハードディスクなどの記録媒体からの洩れ磁界を検出し、記録信号を読み取るものである。
【００４８】
図１に示すように、最も下に形成された層は、スライダのトレーリング側端面に設けられたＡｌ２Ｏ３などで形成された絶縁層２０であり、この絶縁層２０の上に下部反強磁性層２１が形成されている。
【００４９】
図１に示すように前記下部反強磁性層２１の上には、積層フェリ構造から成る下部シールド層２５が形成されている。
【００５０】
前記下部シールド層２５は、下から第１磁性層２２、中間層２３、および第２磁性層２４の３層構造から成る。
【００５１】
前記第１磁性層２２及び第２磁性層２４は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏなどの磁性材料で形成される。これら磁性材料は軟磁気特性に優れる。シールド機能を発揮させるには軟磁気特性が良好であることが重要であり、これら磁性材料を使用することで下部シールド層２５のシールド機能を向上させることができる。
【００５２】
一方、前記第１磁性層２２と第２磁性層２４間に形成された中間層２３は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の非磁性材料で形成されることが好ましい。
【００５３】
図１に示すように、前記第２磁性層２４の上にはＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成された下部ギャップ層２６が形成されている。
【００５４】
図１に示すように前記下部ギャップ層２６の上には磁気検出素子２７が形成されている。この実施形態では前記磁気検出素子２７は多層膜２８と、前記多層膜２８のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に形成されたハードバイアス層２９とその上に重ねられた電極層３０とで構成されている。
【００５５】
前記多層膜２８の構造については後で詳しく説明するが、例えば前記多層膜２８は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層及びフリー磁性層の４層構造で形成されたシングルスピンバルブ型構造である。
【００５６】
次に図１に示すように、前記磁気検出素子２７上、および下部ギャップ層２６上には、Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などで形成された上部ギャップ層３１が形成されている。
【００５７】
次に前記上部ギャップ層３１上には、上部シールド層３５が形成されている。前記上部シールド層３５は、下部シールド層２５と同じく積層フェリ構造である。
【００５８】
図１に示すように、前記上部シールド層３５は、下から第２磁性層３２、中間層３３、および第１磁性層３４の順で積層形成されている。
【００５９】
前記第１磁性層３４及び第２磁性層３２の材質は、下部シールド層２５を構成する第１磁性層２２及び第２磁性層２４と同じである。また前記上部シールド層３５を構成する中間層３３の材質は、下部シールド層２５を構成する中間層２３の材質と同じである。
【００６０】
次に図１に示すように、前記上部シールド層３５の第１磁性層３４の上には上部反強磁性層３６が形成されている。
【００６１】
そして、前記上部反強磁性層３６の上には、Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成された分離層３７を介して記録用のインダクティブヘッドｈ２が設けられている。
【００６２】
前記インダクティブヘッドｈ２は、ＮｉＦｅ合金などで形成された下部コア層３８と、前記下部コア層３８の上面中央に形成されたＮｉＦｅ合金などの下部磁極層３９、ＮｉＰなどの非磁性のギャップ層４０、ＮｉＦｅ合金などの上部磁極層４１と、前記下部磁極層３９から上部磁極層４１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に形成されたＡｌ２Ｏ３などの絶縁層４２と、前記上部磁極層４１上から前記絶縁層４２上にかけて形成されたＮｉＦｅ合金などの上部コア層４３と、図示Ｙ方向後方に形成されたコイル層（図示しない）とを有して構成されている。
【００６３】
上記したように本発明では、下部シールド層２５及び上部シールド層３５が積層フェリ構造で形成されている。なお積層フェリ構造にするには、各シールド層２５、３５を構成する磁性層２２、２４、３２、３４の単位面積当たりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）を互いに異ならせることが必要である。
【００６４】
さらに本発明では、各シールド層２５、３５を構成する最も磁気検出素子２７から離れた位置の磁性層、すなわち第１磁性層２２、３４の磁気検出素子対向面２２ａ、３４ａと逆面２２ｂ、３４ｂ側には、それぞれ反強磁性層２１、３６が設けられている。
【００６５】
上記構成により、前記第１磁性層２２、３４の磁化は、前記反強磁性層２１、３６間で発生する交換異方性磁界により、トラック幅方向に向けられ固定される。
【００６６】
一方、磁気検出素子２７に近い位置に形成された磁性層の磁化、すなわち第２磁性層２４、３２の磁化は、前記第１磁性層２２、３４との間で働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって前記第１磁性層２２、３４とは反平行に磁化される。
【００６７】
このように本発明では、前記シールド層２５、３５を積層フェリ構造にし、しかも磁気検出素子２７から遠い側の第１磁性層２２、３４の磁気検出素子対向面２２ａ、３４ａと逆面２２ｂ、３４ｂ側に反強磁性層２１、３６を設けたことで、前記反強磁性層２１、３６との間で発生する交換異方性磁界と、磁性層間で働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界との相乗効果によって、前記シールド層２５、３５を構成する各磁性層２２、２４、３２、３４の磁化を適切に単磁区化でき、安定した磁化状態を得ることが可能である。
【００６８】
従って、再生時や記録時に、前記シールド層２５、３５の磁化反転（磁気的な可逆性）を良好にでき、従来のように前記シールド層２５、３５に不規則な磁区変化は生じず、よって今後の高記録密度化によりシールド層２５、３５間のギャップ長Ｇｌ１が短くなっても、前記磁気検出素子２７を構成するフリー磁性層は適切に単磁区化構造を維持することができ、バルクハウゼンノイズの発生などを抑制できる再生特性に優れた薄膜磁気ヘッドを製造することが可能になる。
【００６９】
次に図１における下部シールド層２５及び上部シールド層３５の特徴的構造について説明する。
【００７０】
まず前記シールド層２５、３５を構成する最も磁気検出素子２７に近い磁性層、すなわち第２磁性層２４、３２の膜厚ｔ１、ｔ２は、他の磁性層、すなわち第１磁性層２２、３４の膜厚ｔ３、ｔ４に比べて厚く形成されていることが好ましい。
【００７１】
前記第１磁性層２２、３４の膜厚ｔ３、ｔ４は、第２磁性層２４、３２に比べて薄い膜厚で形成されているため、前記反強磁性層２１、３６との間で発生する交換異方性磁界によって、前記第１磁性層２２、３４の磁化は適切にトラック幅方向に単磁区化され、そして強固に固定される。
【００７２】
一方、前記第２磁性層２４、３２の磁化は第１磁性層２２、３４との間で働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって、前記第１磁性層２２、３４の磁化方向とは反平行になって適切に単磁区化される。
【００７３】
このとき前記第２磁性層２４、３２の膜厚ｔ１、ｔ２は、第１磁性層２２、３４に比べて厚く形成されるため、第２磁性層２４、３２の磁気検出素子対向面２４ａ、３２ａと逆面側付近Ａ、Ｂでは、磁化が上記のＲＫＫＹ相互作用の影響を強く受けてトラック幅方向に強固に固定され、一方、前記逆面側付近Ａ、Ｂ以外の領域Ｃ、Ｄでは、領域ＡとＣとの間、領域ＢとＤとの間で強磁性結合が存在し、また領域Ｃ、Ｄでは、ＲＫＫＹ相互作用の影響は弱くなるが、ゼロにはならず残っているので、前記領域Ｃ、Ｄの第２磁性層２４、３２もトラック幅方向に適切に単磁区化された状態になる。この実施形態では、前記逆面側付近Ａ、Ｂ以外の領域Ｃ、Ｄの第２磁性層２４、３２の磁化は、トラック幅方向に強く固定されておらず、外部磁界に対し磁化反転しやすくなっている。
【００７４】
すなわち図１に示す実施形態では、各シールド層２５、３５を構成する磁性層２２、２４、３２、３４全てがシールドとしての機能を持ち合わせず、前記第２磁性層２４、３２の前記磁気検出素子対向面２４ａ、３２ａに近い領域Ｃ、Ｄのみが実質的にシールド機能を有するものとなっている。
【００７５】
上記の構成により前記シールド層２５、３５の磁化状態のさらなる安定化を図ることができる。
【００７６】
例えば本発明とは逆に、第１磁性層２２、３４を第２磁性層２４、３２よりも厚く形成すると、膜厚の厚い第１磁性層２２、３４と反強磁性層２１、３６との間で発生する交換異方性磁界は、前記第１磁性層２２、３４が薄い場合に比べて弱まることがわかっている。
【００７７】
このため前記第１磁性層２２、３４は弱い交換異方性磁界のために全体が適切な単磁区化構造とならない可能性があり、このため特に前記第１磁性層２２、３４の磁気検出素子対向面付近には局部的に磁化分散領域が生じやくなると考えられる。従って第２磁性層２４、３２にも同様に局部的な磁化分散領域が生じ易くなり、前記シールド層２５、３５は外部磁界の影響を受けることで不規則な磁区変化が生じ易くなって、この影響をフリー磁性層が受けることで再生特性の低下を招く虞がある。
【００７８】
また本発明のようにシールド層２５、３５を積層フェリ構造にせず、単層構造で反強磁性層を用いた場合でも、本発明に比べて前記シールド層２５、３５の単磁区化を適切に促進させることはできない。
【００７９】
一方、本発明のように反強磁性層３６、２１と接する第１磁性層２２、３４を第２磁性層２４、３２よりも薄い膜厚とすると、前記第１磁性層２２、３４と反強磁性層２１、３６との間で発生する交換異方性磁界は強まる。従って前記第１磁性層２２、３４全体の磁化を前記反強磁性層２１、３６との交換異方性磁界によって適切に単磁区化し強固に固定できる。このため、第２磁性層２４、３２の領域Ａ、Ｂの磁化をＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって適切に単磁区化し固定でき、このとき前記第２磁性層２４、３２の膜厚を厚くしても、領域Ｃ、Ｄの第２磁性層２４、３２を適切な単磁区化状態にでき、しかも前記第２磁性層２４、３２の磁気検出素子対向面２４ａ、３２ａ付近の領域Ｃ、Ｄの磁化は、外部磁界に対して磁化反転しやすく、この部分にシールド機能を持たせることが可能となるのである。このように本発明では、シールド機能を有するとともに磁化状態の安定化をより促進させることが可能なシールド構造を提供することができるのである。
【００８０】
また本発明では最も磁気検出素子に遠い位置に設けられた磁性層、すなわち第１磁性層２２、３４の膜厚ｔ３、ｔ４は、０．０１μｍ以上で０．１μｍ以下であることが好ましい。
【００８１】
前記膜厚ｔ３、ｔ４が０．０１μｍよりも小さくなると第１磁性層２２、３４の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ×ｔ）と第２磁性層２４、３２の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ×ｔ）との差が大きくなりすぎ、第２磁性層２４、３２の磁化方向を所定方向に揃えきれないといった問題が発生する。
【００８２】
一方、前記膜厚ｔ３、ｔ４が０．１μｍよりも大きくなると、前記反強磁性層２１、３６との間で生じる交換異方性磁界が急激に弱くなって前記第１磁性層２２、３４の磁化を単磁区化して強固に固定できなくなる。
【００８３】
次に、本発明では最も磁気検出素子に近い位置に設けられた磁性層、すなわち第２磁性層２４、３２の膜厚ｔ１、ｔ２は、０．３μｍ以上で３．０μｍ以下であることが好ましい。
【００８４】
前記膜厚ｔ１、ｔ２が０．３μｍよりも小さくなると、前記第２磁性層２４、３２全体の磁化が固定されやすくなり、前記第２磁性層２４、３２に適切にシールド機能を持たせることができなくなる。
【００８５】
また前記膜厚ｔ１、ｔ２が３．０μｍよりも大きくなると、第１磁性層２２、３４の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ×ｔ）と第２磁性層２４、３２の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ×ｔ）との差が大きくなりすぎ、第２磁性層２４、３２の磁化方向を所定方向に揃えきれないといった問題が発生する。
【００８６】
次にシールド層２５、３５の磁化方向について説明する。
図１に示す実施形態では、下部シールド層２５の第１磁性層２２がトラック幅方向の図示左方向に磁化されており、そのため前記下部シールド層２５の第２磁性層２４は図示右側に磁化された状態になっている。
【００８７】
一方、上部シールド層３５の第１磁性層３４の磁化はトラック幅方向の図示右方向に磁化されており、そのため前記上部シールド層３５の第２磁性層３２の磁化は図示左方向に磁化された状態になっている。
【００８８】
ここで、第２磁性層２４、３２は、第１磁性層２２、３４よりも厚い膜厚で形成されているから、前記第２磁性層２４、３２の方が第１磁性層２２、３４よりも単位面積当たりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は大きくなっている。
【００８９】
このため、第１磁性層２２、３４と第２磁性層２４、３２の単位面積当たりの磁気モーメントのベクトル和からなる合成磁気モーメントは、下部シールド層２５では、図示右側に、上部シールド層３５では図示左側に向いている。
【００９０】
このように下部シールド層２５と上部シールド層３５とで合成磁気モーメントの方向を反平行にすることで、下部シールド層２５と上部シールド層３５のトラック幅方向における端部間を、静磁結合（カップリング）Ｅ、Ｆさせることが可能になる。図１に示す実施形態では、磁気モーメントの支配的な前記第２磁性層２４、３２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における端部間が、静磁結合（カップリング）しているものと考えられる。
【００９１】
このように前記シールド層２５、３５間を静磁結合させることで、前記シールド層２５、３５を構成する磁性層２２、２４、３２、３４、の磁化状態の安定化をさらに促進させることができると共に、前記第２磁性層２４、３２から漏れる磁界が前記磁気検出素子２７に流入することを抑制でき、さらなる再生特性の向上を図ることができる。
【００９２】
さらに上記構成に加えて、以下の構成を有することで、さらに下部シールド層２５と上部シールド層３５間における静磁結合を強めることができる。
【００９３】
図１に示す実施形態では、前記下部シールド層２５を構成する第１磁性層２２、第２磁性層２４、および前記上部シールド層３５を構成する第１磁性層３４、第２磁性層３２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における長さ寸法は等しくＬ１である。
【００９４】
これにより、下部シールド層２５と上部シールド層３５とのトラック幅方向における端部間での静磁結合を強めることができ、前記シールド層２５、３５を構成する磁性層２２、２４、３２、３４の磁化状態の安定化をさらに促進させることができると共に、前記第２磁性層２４、３２から漏れる磁界が前記磁気検出素子２７に流入することを抑制でき、さらなる再生特性の向上を図ることができる。
【００９５】
上記のシールド層の磁化方向を調整するには、例えば磁場中で下部反強磁性層２１と下部シールド層２５の第１磁性層２２を成膜して、図１のような下部シールド層２５の磁化状態を得る。このときの磁場の大きさはいくらでも良い。
【００９６】
例えば下部シールド層２５の第１磁性層２２と第２磁性層２４とのフェリ状態が崩れるときの磁界（スピンフロップ磁界）よりも十分に大きな磁場（飽和磁界以上）を与え、磁場方向を図示左方向とすると第１磁性層２２と第２磁性層２４は共に図示左方向を向く。このとき第１磁性層２２の磁化は下部反強磁性層２１との間での交換異方性磁界によって、図示左方向に固定される。一方、第２磁性層２４は、磁場を取り除くと第１磁性層２２とのＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって図示右方向を向く。
【００９７】
次に上部シールド層３５の第１磁性層３４を成膜してその上に上部反強磁性層３６を成膜するとき、下部シールド層２５の第１磁性層２２と第２磁性層２４とのフェリ状態が崩れるときの磁界（スピンフロップ磁界）よりも十分に小さい磁場を与え、また磁場の向きを図示左方向とする。
【００９８】
スピンフロップ磁界よりも十分に小さい磁界であれば、下部シールド層２５のフェリ状態は崩れることはない。一方、上部シールド層３５では、支配的な磁気モーメントを有する第２磁性層３２は、左磁場の影響で左方向を向き、ＲＫＫＹ相互作用によって第１磁性層３４は図示右方向を向く。そして前記第１磁性層３４の磁化は上部反強磁性層３６との間で発生する交換異方性磁界によって強く固定されるのである。
【００９９】
次に反強磁性層２１、３６の材質及び組成比について説明する。
本発明では前記反強磁性層２１、３６はＸ−Ｍｎ（ただしＸは、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔのうちいずれか１種または２種以上）合金で形成されることが好ましい。
【０１００】
これら反強磁性材料は、組成比によっては熱処理を施さなくても、磁場中成膜のみで前記第１磁性層２２、３４との間で交換異方性磁界を発生させることができる材質である。
【０１０１】
前記元素Ｘに、Ｉｒを選択した場合、Ｉｒの組成比は、１０原子％以上で４０原子％以下であることが好ましい。
【０１０２】
また元素Ｘに、Ｒｕを選択した場合、Ｒｕの組成比は１０原子％以上で４５原子％以下であることが好ましい。
【０１０３】
また元素Ｘに、Ｒｈを選択した場合、Ｒｈの組成比は、１０原子％以上で４０原子％以下であることが好ましい。
【０１０４】
また元素Ｘに、Ｐｄを選択した場合、Ｐｄの組成比は、１０原子％以上で２５原子％以下であることが好ましい。
【０１０５】
また元素Ｘに、Ｐｔを選択した場合、Ｐｔの組成比は、１０原子％以上で２５原子％以下であることが好ましい。
【０１０６】
また原子Ｘに２種以上を選択した場合、２種以上の原子の総合組成比は１０原子％以上で４５原子％以下であることが好ましい。
【０１０７】
上記組成比で形成されたＸ−Ｍｎ合金は、耐食性に優れるとともに、前記第１磁性層２２、３４間で発生する交換異方性磁界の温度変化による変化を小さくでき、よって使用環境の変化に強い薄膜磁気ヘッドを製造できる。
【０１０８】
また上記したように、Ｘ−Ｍｎ合金は、熱処理を施さなくても、磁場中成膜によって、第１磁性層２２、３４との間で交換異方性磁界を発生し得る材料である。したがって薄膜磁気ヘッドの製造工程の簡略化を図ることができる。
【０１０９】
さらに上記したＸ−Ｍｎ合金は、第１磁性層２２、３４の上下のどちらに形成された場合でも前記第１磁性層２２、３４との間で適切に交換異方性磁界を発揮し得る材料である。したがって、下部反強磁性層２１と上部反強磁性層３６に同じ材質のＸ−Ｍｎ合金を使用することが可能であり、薄膜磁気ヘッドの製造工程の簡略化を図ることができる。
【０１１０】
なお熱処理を施さなくても、第１磁性層２２、３４との間で交換異方性磁界を発生し得る反強磁性材料としては、他にＦｅＭｎ、α−Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯなどがある。これら反強磁性材料を使用してもかまわないが、Ｘ−Ｍｎ合金のように第１磁性層２２、３４の上下のどちらでも交換異方性磁界を発生し得る材料ではないので、下部反強磁性層２１と上部反強磁性層３６とで反強磁性材料を変える必要がある。
【０１１１】
なお熱処理の必要が無い上記Ｘ−Ｍｎ合金で反強磁性層２１、３６を形成するとき、前記反強磁性層２１、３６を磁場中成膜で形成する。
【０１１２】
また熱処理を施さなければ第１磁性層２２、３４との間で交換異方性磁界を発生し得ない材料、具体的にはＮｉＭｎ合金やＰｔＭｎ合金などを使用してもかまわない。なおＰｔＭｎ合金は熱処理なしでも上記組成範囲であれば交換異方性磁界を発生させることができるが、熱処理をすることでさらに大きな交換異方性磁界を発生させることができ、また交換異方性磁界を発生し得る組成範囲を広げることができる。
【０１１３】
次に第１磁性層２２、３４と第２磁性層２４、３２との間に形成された中間層２３、３３について以下に説明する。
【０１１４】
上記したように、前記中間層２３、３３は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種または２種以上の非磁性材料で形成されることが好ましい。前記非磁性材料を中間層２３、３３に使用することで、前記第１磁性層２２、３４と第２磁性層２４、３２間にＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界を適切に発生させることができ、前記第１磁性層２２、３４の磁化方向と第２磁性層２４、３２の磁化方向を適切に反平行状態に保つことができる。
【０１１５】
また前記中間層２３、３３の膜厚は３Å以上で１２Å以下であることが好ましい。これにより前記第１磁性層２２、３４と第２磁性層２４、３２間に発生するＲＫＫＹ相互作用における交換結合磁界を大きくでき、前記第１磁性層２２、３４の磁化方向と第２磁性層２４、３２の磁化方向を適切に反平行状態に保つことができる。
【０１１６】
以下、本発明における他の薄膜磁気ヘッドの構造について説明する。
図２は本発明における第２実施形態の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。なお図１に示す符号と同じ符号がつけられている層は図１と同じ層を示している。
【０１１７】
図２に示す実施形態は、上部反強磁性層４４の構造、およびインダクティブヘッドの構造が図１に示す実施形態と異なっている。
【０１１８】
図２に示すように前記上部反強磁性層４４は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に所定の間隔Ｌ２を開けて、上部シールド層３５の第１磁性層３４の両側端部上に形成されている。
【０１１９】
また前記上部反強磁性層４４上から前記第１磁性層３４上にかけて、Ａｌ２Ｏ３などで形成された非磁性のギャップ層４５が形成され、前記ギャップ層４５の上に上部コア層４６が形成されている。
【０１２０】
この実施形態においても図１と同様の効果を得ることができる。すなわち本発明では、前記シールド層２５、３５を積層フェリ構造にし、しかも磁気検出素子２７から遠い側の第１磁性層２２、３４の磁気検出素子対向面と逆面側に反強磁性層２１、４４を設けたことで、前記反強磁性層２１、４４との間で発生する交換異方性磁界と、磁性層間で働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界との相乗効果によって、前記シールド層２５、３５を構成する各磁性層２２、２４、３２、３４の磁化を適切に単磁区化でき、安定した磁化状態を得ることが可能である。
【０１２１】
従って、再生時や記録時に、前記シールド層２５、３５の磁化反転（磁気的な可逆性）を良好にでき、従来のように前記シールド層２５、３５に不規則な磁区変化が起こらず、よって今後の高記録密度化によりシールド層２５、３５間のギャップ長Ｇｌ１が短くなっても、前記磁気検出素子２７を構成するフリー磁性層は適切に単磁区化構造を維持することができ、バルクハウゼンノイズの発生などを抑制できる再生特性に優れた薄膜磁気ヘッドを製造することが可能になる。
【０１２２】
また図２に示すように磁気検出素子２７に近い側の第２磁性層２４、３２の膜厚を、第１磁性層２２、３４の膜厚よりも厚くすることで、薄い膜厚の第１磁性層２２、３４の磁化を、前記反強磁性層２１、４４との間で発生する交換異方性磁界によって適切に単磁区化し強固に固定できる。このため、第２磁性層２４、３２の第１磁性層２２、３４に近い付近の磁化をＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって適切に単磁区化し固定でき、しかも前記第２磁性層２４、３２の磁気検出素子対向面付近の磁化は、外部磁界に対して磁化反転しやすく、この部分にシールド機能を持たせることが可能となる。このように本発明では、シールド機能を有するとともに磁化状態の安定化をより促進させることが可能なシールド構造を提供することができる。
【０１２３】
また図２のように、上部シールド層３５の第１磁性層３４上における反強磁性層４４間に所定の間隔Ｌ２を空けることで、前記間隔Ｌ２内から露出する第１磁性層３４上にギャップ層４５を介して上部コア層４６を対向させることができる。
【０１２４】
このときインダクティブヘッドｈ２を構成する下部コア層は、前記上部シールド層３５の第１磁性層３４であり、前記インダクティブヘッドｈ２は、前記第１磁性層３４、ギャップ層４５、および上部コア層４６を有して構成されることになる。図１の場合は、上部反強磁性層３６上に分離層３７を設けて下部コア層３８を設ける必要があったが、図２の実施形態は図１の実施形態に比べて薄膜磁気ヘッドの製造工程を簡略化することができる。
【０１２５】
なお、前記上部反強磁性層４４間の間隔Ｌ２は、前記上部コア層４６のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法で決定されるトラック幅Ｔｗよりも大きいことが好ましい。これにより前記間隔Ｌ２内に露出する第１磁性層３４上にギャップ層４５を介して上部コア層４６を適切に対向させることができ、前記ギャップ層４５の膜厚で決定されるギャップ長Ｇｌ２の狭ギャップ化を実現することができる。
【０１２６】
なお図２に示す下部反強磁性層２１が、所定の間隔を空けて前記下部シールド層２５を構成する第１磁性層２２の両側端部下に形成されていてもよい。
【０１２７】
また図２に示すように、前記上部反強磁性層４４が、所定の間隔Ｌ２を空けて上部シールド層３５を構成する第１磁性層３４の両側端部上に形成されている場合でも、図１と同じように分離層３７を設けてインダクティブヘッドｈ２を形成してもよい。
【０１２８】
図３は本発明における第３実施形態の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。なお図１と同じ符号がつけられている層は図１と同じ層を示している。
【０１２９】
この実施形態では、下部シールド層４７が、図１の下部シールド層２５のように積層フェリ構造ではなく、従来と同じ単層構造である。
【０１３０】
すなわち図３における実施形態では、上部シールド層３５側のみが積層フェリ構造になっている。
【０１３１】
上部シールド層３５には、その上に形成されるインダクティブヘッドｈ２からの記録磁界が一部流入しやすい。記録磁界は数千Ｏｅ（数万（Ａ／ｍ）〜数十万（Ａ／ｍ））の非常に大きな磁界であるためにシールド層のどちらか一方を積層フェリ構造とする場合、下部シールド層４７よりも上部シールド層３５側を積層フェリ構造にして、前記上部シールド層３５の磁化状態を安定化させた方が、再生時のみならず記録時においても、磁気検出素子２７を構成するフリー磁性層の単磁区化構造を適切に保つことができ、バルクハウゼンノイズの発生などを低減できる再生特性に優れた薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【０１３２】
また図３のように、前記上部シールド層３５を構成する第２磁性層３２は図示左方向に磁化され、第１磁性層３４は図示右方向に磁化されており、膜厚が大きな第２磁性層３２は第１磁性層３４よりも単位面積当たりの磁気モーメントが支配的となっているので、前記第１磁性層３４と第２磁性層３２との単位面積当りの磁気モーメントのベクトル和で求めることができる合成磁気モーメントは図示左方向を向いている。
【０１３３】
このため図１と同様に、上部シールド層３５と下部シールド層４７との端部間を静磁結合を生じさせるために、前記下部シールド層４７の磁化を図示右方向に磁化して、前記上部シールド層３５の合成磁気モーメントと下部シールド層４７の磁化方向とを反平行状態にすることが好ましい。これにより前記上部シールド層３５及び下部シールド層４７の磁化状態をより安定化させることができ、また前記下部シールド層４７及び上部シールド層３５から漏れる磁界が前記磁気検出素子２７に流入するのを抑制することができ、再生特性の向上をより適切に図ることができる。
【０１３４】
また図３に示す実施形態では、前記下部シールド層４７が単層構造で形成されているが、前記下部シールド層４７の下に反強磁性層を設けることが、前記反強磁性層を設けない場合に比べて、前記下部シールド層４７の磁化状態を安定化させることができるので好ましい。また前記下部シールド層４７の下に形成される前記反強磁性層は、図２のようにトラック幅方向に所定の間隔を空けて形成されてもよい。
【０１３５】
またＭＲヘッドｈ１とインダクティブヘッドｈ２とが形成された複合型薄膜磁気ヘッドにおいて、上部シールド層が従来と同じ単層構造でも、下部シールド層４７側を積層フェリ構造にすることで、従来に比べれば再生特性の安定性を図ることができる。またかかる場合、上部シールド層を下部コア層と兼用させて、前記上部シールド層の上にギャップ層を介して上部コア層を形成してもよいし、また前記上部シールド層の上に反強磁性層を設けてもよい。
【０１３６】
図４は本発明における第４実施形態の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。なお図１と同じ符号がつけられている層は図１と同じ層を示している。
【０１３７】
この実施形態では、下部シールド層５０及び上部シールド層５２は共に積層フェリ構造であるが、前記下部シールド層５０及び上部シールド層５２を構成する磁性層はそれぞれ３層となっている。
【０１３８】
前記下部シールド層５０では、磁性層２２（図１では第１磁性層２２と呼んでいたがここでは単に磁性層２２と呼ぶ）、磁性層４８及び磁性層２４（図１では第２磁性層２４と呼んでいたがここでは単に磁性層２４と呼ぶ）が設けられ、各磁性層の間にＲｕなどで形成された中間層２３、４９が設けられている。磁気検出素子２７から最も離れた位置にある磁性層２２の磁気検出素子対向面と逆面側には下部反強磁性層２１が設けられている。
【０１３９】
下部反強磁性層２１と前記磁性層２２間で発生する交換異方性磁界によって前記磁性層２２の磁化はトラック幅方向に、例えば図４の場合では図示右方向に単磁区化され固定される。そうすると中間層２３を介して前記磁性層２２に対向する磁性層４８の磁化はＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって図示左方向に単磁区化され固定される。
【０１４０】
さらに前記磁性層４８と中間層４９を介して対向する磁性層２４の磁化は、ＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって図示右方向に単磁区化されるのである。
【０１４１】
一方、上部シールド層５２には、磁性層３２（図１では第２磁性層３２と呼んでいたがここでは単に磁性層と呼ぶ）、磁性層５１、及び磁性層３４（図１では第１磁性層３４と呼んでいたがここでは単に磁性層と呼ぶ）が設けられ、前記磁性層間にはＲｕなどで形成された中間層３３、５５が介在している。そして磁気検出素子２７から最も離れた位置にある磁性層３４の磁気検出素子対向面と逆面側には上部反強磁性層３６が設けられている。
【０１４２】
上部反強磁性層３６と前記磁性層３４間で発生する交換異方性磁界によって前記磁性層３４の磁化はトラック幅方向に、例えば図４の場合では図示左方向に単磁区化され固定される。そうすると中間層３３を介して前記磁性層３４に対向する磁性層５１の磁化はＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって図示右方向に単磁区化され固定される。
【０１４３】
さらに前記磁性層５１と中間層５５を介して対向する磁性層３２の磁化は、ＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって図示左方向に単磁区化されるのである。
【０１４４】
図４のように、各シールド層５０、５２を構成する磁性層を３層にすることで図１のように各シールド層２５、３５を構成する磁性層を２層にした場合に比べて、さらに各シールド層５０、５２を構成する磁性層の磁化を適切に単磁区化でき、磁化状態の安定性を図ることができる。
【０１４５】
従って、再生時や記録時に、前記シールド層５０、５２の磁化反転（磁気的な可逆性）を良好にでき、従来のように前記シールド層５０、５２に不規則な磁区変化が起こらず、よって今後の高記録密度化によりシールド層５０、５２間のギャップ長Ｇｌが短くなっても、前記磁気検出素子２７を構成するフリー磁性層は適切に単磁区化構造を維持することができ、バルクハウゼンノイズの発生などを抑制できる再生特性に優れた薄膜磁気ヘッドを製造することが可能になる。
【０１４６】
また図４に示すように磁気検出素子２７に近い側の磁性層２４、３２の膜厚を、前記磁気検出素子２７から遠い磁性層２２、３４の膜厚よりも厚くすることで、薄い膜厚の第１磁性層２２、３４の磁化を、前記反強磁性層２１、３６との間で発生する交換異方性磁界によって適切に単磁区化し強固に固定できる。このため、中間に位置する磁性層４８、５１を介して、磁気検出素子に最も近い磁性層２４、３２の磁化もＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって適切に単磁区化でき、しかも前記磁性層２４、３２の磁気検出素子対向面付近の磁化は、外部磁界に対して磁化反転しやすく、この部分にシールド機能を持たせることが可能となる。このように本発明では、シールド機能を有するとともに磁化状態の安定化をより促進させることが可能なシールド構造を提供することができる。
【０１４７】
なお中間に位置する磁性層４８、５１の膜厚であるが、この磁性層４８、５１の膜厚は、少なくとも磁気検出素子２７に最も近い位置に形成された磁性層２４、３２よりも薄い膜厚とする。ただし、適切なフェリ構造を保つようにするには、対向する磁性層との間で単位面積当たりの磁気モーメントを異ならせる必要があり、例えば各磁性層の材質が同じである場合に、対向する磁性層の膜厚を異ならせなければならない。このため例えば中間に位置する磁性層４８、５１の膜厚を、磁気検出素子２７から最も遠い位置に形成された磁性層２２、３４よりも若干、厚い膜厚とする。
【０１４８】
ここで、下部シールド層５０の各磁性層の単位面積当たりの磁気モーメントのベクトル和からなる合成磁気モーメントは図示右側方向を向いており、上部シールド層５２の各磁性層の単位面積当たりの磁気モーメントのベクトル和からなる合成磁気モーメントは図示左方向を向いており、すなわち下部シールド層５０と上部シールド層５２とで合成磁気モーメントの方向を反平行にすることで、下部シールド層５０と上部シールド層５２との端部間を、静磁結合（カップリング）Ｅ、Ｆさせることが可能になる。なお図４に示す実施形態では、磁気モーメントの支配的な前記磁性層２４、３２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における端部間が、静磁結合（カップリング）されるものと考えれる。このように前記シールド層５０、５２間を互いに静磁結合させることで、前記シールド層２５、３５を構成する磁性層の磁化状態の安定化を促進させることができると共に、前記シールド層５０、５２から漏れる磁界が前記磁気検出素子２７に流入するのを適切に抑制でき、さらなる再生特性の向上を図ることができる。
【０１４９】
なお図１で説明した材質や組成比、あるいは図１のみにおいて説明した好ましい構造等は、図２ないし図４のいずれの実施形態でも適用できるものである。
【０１５０】
なお図１ないし図４ではいずれもＭＲヘッドｈ１の他にインダクティブヘッドｈ２が設けられているが、本発明では前記インダクティブヘッドｈ２が設けられていなくてもよい。
【０１５１】
また本発明では、シールド層を構成する磁性層は２層以上であればよい。
最後に、本発明における磁気検出素子２７の具体的な構造を図面を参照しながら説明する
図５は、本発明の一実施形態の磁気検出素子２７の構成を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１５２】
図５に示す磁気検出素子２７はシングルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれる構造である。
【０１５３】
図５に示す多層膜２８は下から反強磁性層６０、固定磁性層６１、非磁性導電層６２、フリー磁性層６３の順で形成されている。
【０１５４】
前記反強磁性層６０は例えばＰｔＭｎ合金などで形成される。またこの実施形態では前記固定磁性層６１が、磁性層６４／非磁性中間層６５／磁性層６６の膜構成で形成された積層フェリ構造となっている。前記磁性層６４、６６は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏなどの磁性材料で形成される。また非磁性中間層６５は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の非磁性材料で形成される。
【０１５５】
積層フェリ構造では、磁性層６４と磁性層６６の磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）が互いに異なるように調整され、磁性層６４の磁化は例えば図示Ｙ方向と逆方向に磁化され、反強磁性層６０との間で発生する交換結合磁界によってピン止めされると、もう一方の磁性層６６の磁化は、磁性層６４との間で発生するＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって、図示Ｙ方向を向き前記磁性層６４の磁化と反平行状態になってピン止めされる。
【０１５６】
またこの実施形態ではフリー磁性層６３も固定磁性層６１と同じように積層フェリ構造となっている。前記フリー磁性層６３は例えば磁性層６７／非磁性中間層６８／磁性層６９の３層構造である。
【０１５７】
前記磁性層６７及び６９は互いに異なる磁気モーメントを有している。図５に示すように前記磁性層６７のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側にはＣｏＰｔなどで形成されたハードバイアス層２９が形成され、前記ハードバイアス層２９からの縦バイアス磁界の影響を受けて前記磁性層６７の磁化が図示Ｘ方向と逆方向に向くと、前記磁性層６９の磁化は、前記磁性層６７との間で発生するＲＫＫＹ相互作用における交換結合磁界によって図示Ｘ方向を向き、前記磁性層６７の磁化と反平行状態にされる。
【０１５８】
図５に示すように、前記ハードバイアス層２９の下には例えばＣｒなどで形成された配向膜７１が形成されており、また前記ハードバイアス層２９の上にはＷ（タングステン）やＣｕなどで形成された電極層３０が形成されている。
【０１５９】
なおこの図５に示す磁気検出素子２７では、多層膜２８の順番が下から反強磁性層６０、固定磁性層６１、非磁性中間層６２、およびフリー磁性層６３となっているが、これが逆の順番であってもよい。
【０１６０】
また固定磁性層６１及び／またはフリー磁性層６３は積層フェリ構造である必要はなく、例えば磁性材料の単層構造あるいは多層構造であってもよい。
【０１６１】
また電極層３０は、ハードバイアス層２９の上に形成されているが、前記多層膜２８の両側に下から電極層３０、ハードバイアス層２９の順に積層形成されていてもよい。
【０１６２】
図６は本発明における別の実施形態の磁気検出素子２７の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１６３】
図６に示す磁気検出素子２７の構造はトンネル型磁気抵抗効果型素子と呼ばれる構造である。図５との違いは、図５における非磁性中間層６２はＣｕなどの非磁性導電材料で形成されていたが、図６では固定磁性層６１とフリー磁性層６３との間にＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成された中間層７３が形成されている。
【０１６４】
また図６に示す磁気検出素子２７では、前記多層膜２８の上下に電極層７４、７４が形成されている。トンネル型磁気抵抗効果型素子では、２つの磁性層（ここでは固定磁性層６１とフリー磁性層６３）に電圧を印加すると、中間層７３を電流（トンネル電流）が流れ、トンネル効果が発揮される。
【０１６５】
前記トンネル型磁気抵抗効果型素子は、このトンネル効果の原理を利用して記録媒体からの洩れ磁界を検出するものである。
【０１６６】
この実施形態でも図５と同様に多層膜２８のトラック幅方向の両側にはハードバイアス層２９が形成されているが、前記ハードバイアス層２９と電極層７４間には絶縁層７５、７５が形成されており、前記絶縁層７５により前記電極層７４からのセンス電流が前記ハードバイアス層２９に分流しないようになっている。
【０１６７】
なお図６と同じ構造であって、中間層７３の部分が図５と同じ非磁性中間層６２で形成されたＣＰＰ型のスピンバルブ型薄膜素子というものがある。かかる磁気検出素子でも本発明を適用できる。
【０１６８】
図７は、本発明における他の実施形態の磁気検出素子２７の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１６９】
図７に示す実施形態では、フリー磁性層６３の上下に非磁性中間層６２、６２、固定磁性層６１、６１、および反強磁性層６０、６０が１層づつ形成された、いわゆるデュアルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれる構造である。
【０１７０】
この実施形態では、前記フリー磁性層６３は、ＣｏＦｅ合金やＣｏなどで形成された磁性層７６、７６、およびＮｉＦｅ合金などで形成された磁性層７７の３層構造である。前記磁性層７６は、前記非磁性中間層６２と前記磁性層７７間で金属元素が拡散することを防止するための拡散防止層であり、抵抗変化量（ΔＲ）及び抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を図ることができる。なお前記フリー磁性層６３は、図５と同じように積層フェリ構造で形成されていてもよい。
【０１７１】
この実施形態でも前記多層膜２８のトラック幅方向における両側には、下からＣｒなどの配向膜７１、ハードバイアス層２９、および電極層３０が形成されている。
【０１７２】
なお図７に示す多層膜２８を利用して、前記多層膜２８の上下に電極層３０、３０が形成されたＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ ｔｈｅ ｐｌａｎｅ）型のデュアルスピンバルブ型薄膜素子においても本発明を適用でき、また多層膜２８の非磁性中間層６２を絶縁層の中間層７３に代えて前記多層膜２８の上下に電極層３０、３０が形成されたデュアル型のトンネル型磁気抵抗効果型素子においても本発明を適用できる。
【０１７３】
また図５ないし図７以外の磁気検出素子の構造としては、ＮｉＦｅ合金などで形成された磁気抵抗層（ＭＲ層）と、Ｔａなどで形成されたシャント層と、ＮｉＦｅ合金などで形成されたＳＡＬ層との３層で形成された異方性磁気抵抗効果を用いたＡＭＲ型磁気抵抗効果素子であってもよい。
【０１７４】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、少なくとも一方のシールド層を２層以上の磁性層と、磁性層間に非磁性の中間層が介在する積層フェリ構造としている。これにより前記シールド層を構成する２層以上の磁性層の磁化は、対向する磁性層との間で生じるＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界により互いに反平行にされる。
【０１７５】
また本発明では、最も磁気検出素子から離れた磁性層の磁気検出素子対向面と逆面側に反強磁性層を設けている。
【０１７６】
これにより最も磁気検出素子から離れた磁性層と前記反強磁性層との間には交換異方性磁界が発生し、前記磁性層は適切にトラック幅方向に単磁区化され固定される。そして他の磁性層は上記したＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界によって、磁化が反平行状態になって適切に単磁区化される。
【０１７７】
このように本発明では、反強磁性層との間で発生する交換異方性磁界と、磁性層間で発生するＲＫＫＹ相互作用における交換結合磁界との相乗効果によって、前記シールド層を構成する全ての磁性層の磁化を効果的に単磁区化でき、前記シールド層の磁気的な可逆性を良好にすることができる。
【０１７８】
従って、今後の高記録密度化においてＭＲヘッドの狭ギャップ化が促進されても、前記シールド層の磁気的な可逆性は良好で、従来のように前記シールド層は、不規則な磁区変化を起さないので、磁気検出素子を構成するフリー磁性層の単磁区化構造を適切に保つことができ、バルクハウゼンノイズの発生を適切に抑制できるなど再生特性の向上を効果的に図ることが可能になっている。
【０１７９】
また本発明では、前記磁性層のうち、最も磁気検出素子に近い位置に設けられた磁性層の膜厚は、他の磁性層の膜厚に比べて厚く形成されていることが好ましい。これによって、前記シールド層は適切にシールド機能を保ちながら、前記シールド層の磁化状態の安定化をさらに図ることが可能になっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の構造の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図２】本発明の第２実施形態の構造の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図３】本発明の第３実施形態の構造の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図４】本発明の第４実施形態の構造の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図５】本発明における磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図６】本発明における別の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図７】本発明における別の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図８】従来の薄膜磁気ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【符号の説明】
２１ 下部反強磁性層
２２、３４ 第１磁性層
２３、３３ 中間層
２４、３２ 第２磁性層
２５、４７、５０ 下部シールド層
２６ 下部ギャップ層
２７ 磁気検出素子
３１ 上部ギャップ層
３５、５２ 上部シールド層
３６、４４ 上部反強磁性層
ｈ１ ＭＲヘッド
ｈ２ インダクティブヘッド
Claims (12)
- 磁気検出素子の上下にギャップ層を介してシールド層を有する薄膜磁気ヘッドにおいて、
少なくとも一方の前記シールド層は、２層以上の磁性層と、前記磁性層間に介在する非磁性の中間層とで構成される積層フェリ構造であり、最も前記磁気検出素子から離れた磁性層の磁気検出素子対向面と逆面側には反強磁性層が設けられていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 - 前記磁性層のうち、最も磁気検出素子に近い位置に設けられた磁性層の膜厚は、他の磁性層の膜厚に比べて厚く形成されている請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
- 最も磁気検出素子に近い位置に設けられた前記磁性層の膜厚は０．３μｍ以上で３μｍ以下で形成される請求項２記載の薄膜磁気ヘッド。
- 最も磁気検出素子に遠い位置に設けられた磁性層の膜厚は、０．０１μｍ以上で０．１μｍ以下で形成される請求項２または３に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 一方のシールド層のみが前記積層フェリ構造で形成され、一方のシールド層の合成磁気モーメントの方向と、他方のシールド層の磁化方向とがトラック幅方向に反平行状態となっている請求項１ないし４のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
- 両方のシールド層が前記積層フェリ構造で形成され、双方のシールド層の合成磁気モーメントが互いにトラック幅方向に反平行状態となっている請求項１ないし４のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
- 両方のシールド層のトラック幅方向における長さは等しい寸法で形成されている請求項５または６に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記反強磁性層は、トラック幅方向に所定の間隔を開けて形成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記磁気検出素子の上に形成された上部シールド層上には分離層を介して記録用のインダクティブヘッドが設けられている請求項１ないし８のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記磁気検出素子の上に形成された上部シールド層は記録用のインダクティブヘッドの下部コア層として兼用され、前記上部シールド層の上にギャップ層を介して上部コア層が対向している請求項８記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記反強磁性層は、Ｘ−Ｍｎ（ただしＸは、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔのうちいずれか１種または２種以上）合金で形成される請求項１ないし１０のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記非磁性の中間層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の非磁性材料で形成される請求項１ないし１１のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
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