JP3618601B2 - 磁気抵抗効果型ヘッド及び磁気再生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果型ヘッド及び磁気再生装置に関する。より詳細には、本発明は、磁気ヨークと磁気抵抗効果素子との磁気的な結合を改善することにより高効率化させ高出力化した磁気抵抗効果型ヘッド及びこれを用いた磁気再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気記録の高記録密度化が進み、ＨＤＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｃ ｄｒｉｖｅ）では数Ｇ ｂｐｓｉを越える高記録密度のシステムが実用化されており、さらなる高記録密度化が要求されている。このような高記録密度な磁気記録再生システムにおいては、再生ヘッドとして、ある種の磁性体膜の電気抵抗が外部磁界により変化する磁気抵抗効果（ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔ）を利用した、「磁気抵抗効果ヘッド （以下、「ＭＲヘッド」と称する）」が注目されている。中でも、特に大きな磁気抵抗効果を示すものとして、「スピンバルブ型磁気抵抗効果素子（以下、「ＳＶ素子」と称する）」を搭載した「スピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド（以下、「ＳＶヘッド」と称する）」が提案されている。
【０００３】
ＳＶ素子は、少なくとも１層以上の磁化固着された磁化固着層（ピン層）と、磁化が自由に動ける磁化自由層（フリー層）と、それらに挟まれる非磁性中間層（スペーサ層）とからなる積層構造を有する素子である。
【０００４】
以下に、従来のＳＶヘッドの代表例として４種類の構造について説明する。
【０００５】
まず、図１３及び図１４は、従来のシールド型ＳＶヘッドの構造を概念的に表す斜視図である。すなわち、図１３に表したヘッド１００Ａは、いわゆる「横型」のＳＶヘッドであり、図１４に表したヘッド１００Ｂは、いわゆる「縦型」のＳＶヘッドである。
【０００６】
いずれのＳＶヘッドも、ＳＶ素子部１０２と、その両端に設置されたセンス電流を通電するための一対の電極１０３、１０３ａ、１０３ｂと、線記録密度方向にＳＶ素子部１０２の両側に設置されたシールド部１０５とを有する。記録媒体２００は、図示したようにヘッドの下方に配置され、ヘッドとの間で相対的に移動可能とされる。
【０００７】
また、センス電流は矢印Ｃで表され、ＳＶ素子１０２の磁化固着層の磁化固着の方向は矢印Ｐで表されている。
【０００８】
次に、図１５及び図１６は、従来の平面ヨーク型ＳＶヘッドの概略構造の斜視図を示す。すなわち、図１５に表したヘッド１００Ｃは、いわゆる「横型」のヨーク型ＳＶヘッドであり、図１６に表したヘッド１００Ｄは、いわゆる「縦型」のヨーク型ＳＶヘッドである。
【０００９】
図１５に表した平面ヨーク型ヘッド１００Ｃは、同一平面上に形成され磁気ギャップを介して形成された一対の磁気ヨーク１０７、１０７と、それらに磁気的に結合した状態で配置されるＳＶ素子部１０２と、ＳＶ素子部の両端に配置される一対の電極１０３、１０３から構成される。
【００１０】
また、図１６に表した縦型のヨーク型ＳＶヘッド１００Ｄは、フロントヨーク１０７Ａと、バックヨーク１０７Ｂと、ボトムヨーク１０７Ｃと、フロントヨークとバックヨークとに磁気的に結合されたＳＶ素子１０２と、その両端に設置された一対の電極１０３Ａ、１０３Ｂとからなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１３乃至図１６に例示ような従来のＳＶヘッドは、いずれの構造においても、記録媒体２００の記録密度を高密度化すると、十分な出力が得られなくなるという問題を有していた。
【００１２】
図１７は、図１３乃至図１６に表したＳＶヘッドに設けられるＳＶ素子１０２の構造を表す概念斜視図である。同図に表したように、ＳＶ素子１０２は、磁化自由層１０２Ａと、磁化固着層１０２Ｃと、それらに挟まれる非磁性中間層１０２Ｂとにより構成されている。そして、これらいずれの層も、平面且つ均一な膜厚の薄膜状に形成されている。
【００１３】
記録媒体２００の高記録密度化が進展するに従い、書き込まれる記録ビットのサイズが小さくなるために、記録ビットからの信号磁界すなわち磁気ヘッド側からいうと媒体検出磁界が非常に小さくなる。これに対して、ＳＶヘッドでは、ＳＶ素子の磁化自由層１０２Ａの膜厚を薄くすることにより外部磁界に対する感度を向上させる必要がある。また、出力を上げるために非磁性中間層１０２Ｂの膜厚を薄くすることも検討されている。
【００１４】
磁化自由層１０２Ａが薄くなるほど、ＳＶ素子１０２そのものの感度は向上する。しかし、膜厚が薄くなると磁化自由層１０２Ａの磁気的抵抗が増加するため、ＳＶヘッドにおいてＳＶ素子部１０２に侵入する信号磁界の侵入効率が低下する。従って、図１３乃至図１４に例示したようなシールド型ＳＶヘッド１００Ａ、１００Ｂの場合には、磁気的抵抗の相対的な差から、媒体からの信号磁界のほとんどがシールド部１０５に吸い上げられることになる。つまり、ＳＶ素子部１０２には十分な信号磁界が侵入せず、ＳＶヘッドの出力が低下するという問題が生ずる。
【００１５】
同様の問題は、ヨーク型ヘッドの場合にも生ずる。すなわち、図１５乃至図１６に例示したヨーク型磁気抵抗効果ヘッド１００Ｃ、１００Ｄは、いずれの場合も記録信号磁界を磁気ヨークから間接的にＳＶ素子１０２に導かなければならない。従って、ＳＶ素子の磁化自由層１０２Ａの膜厚を薄くするとＳＶ素子１０２の磁気的抵抗が非常に高くなり、磁気ヨークからＳＶ素子１０２の感磁部に磁束がほとんど入らずに、磁気ヨークとＳＶ素子の間で信号磁界が漏洩してしまい、ヘッドとして出力の向上が望めない。
【００１６】
以上詳述したように、従来のＳＶヘッドでは、高密度化に伴うＳＶ素子の磁化自由層厚が薄膜化により磁気的な抵抗が増大し、十分な信号磁界をＳＶ素子のセンス部に導くことが困難となり、ＳＶヘッドの高出力は望めなかった。
【００１７】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものである。すなわち、その目的は、磁気的な抵抗が低く且つ感度が高く効率の良い磁化自由層を有するＳＶ素子を搭載することにより高出力化が可能なＳＶヘッド型の磁気抵抗効果ヘッド及び磁気再生装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気記録媒体からの信号磁界を検出する磁気抵抗効果型ヘッドであって、磁化固着層と、磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間に設けられた非磁性中間層と、を有する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の両端に接続された一対の電極と、を備え、
前記信号磁界は前記磁気抵抗効果素子の脇部から中央部に流入し、前記磁気抵抗効果素子の前記脇部における前記磁化自由層の膜厚が前記中央部における膜厚よりも厚くされたことを特徴とする。
【００１９】
または、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気記録媒体からの信号磁界を検出する磁気抵抗効果型ヘッドであって、磁化固着層と、磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間に設けられた非磁性中間層と、を有する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の両端に接続された一対の電極と、を備え、前記信号磁界は前記磁気抵抗効果素子の脇部から中央部に流入し、前記磁気抵抗効果素子の前記脇部においては前記磁化自由層は第１の飽和磁化を有する材料により形成され、前記磁気抵抗効果素子の前記中央部においては前記磁化自由層は前記第１の飽和磁化よりも小さい第２の飽和磁化を有する材料により形成されたことを特徴とする。
【００２０】
または、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気記録媒体からの信号磁界を検出する磁気抵抗効果型ヘッドであって、磁化固着層と、磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間に設けられた非磁性中間層と、を有する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の両端に接続された一対の電極と、を備え、前記信号磁界は前記磁気抵抗効果素子の脇部から中央部に流入し、前記磁気抵抗効果素子の前記脇部においては前記磁化自由層を構成する材料の飽和磁化とその膜厚との積が第１の値を有し、前記磁気抵抗効果素子の中央部においては前記磁化自由層を構成する材料の飽和磁化とその膜厚との積が前記第１の値よりも小さい第２の値を有することを特徴とする。
【００２１】
図２に例示したものは、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの磁気抵抗効果素子の概略構造の斜視図である。同図に表したように磁気抵抗効果素子は、軟磁性体からなる磁化自由層と、磁化固着層と、それらに挟まれる非磁性中間層から基本的には構成される。磁化固着層は反強磁性体膜、あるいは、硬磁性体膜により磁化方向が一方向に固着される。最近では、２層の軟磁性層の間に非磁性中間層を積層した反平行型磁化固着層がある。本発明のＳＶヘッドの磁化自由層は、Ｍｓ・ｔ積の大きさにより中央部と端部（または「脇部」）に分けられる。端部のＭｓ・ｔ積は、中央部のそれよりも大きい。端部のＭｓ・ｔ積を大きくするには、磁化自由層に用いられる軟磁性層のＭｓを高くするか、あるいは、膜厚を厚くすることが有効である。これにより、端部から効率的に中央部に信号磁界を導くことができる。
【００２２】
ここで、図２にも表したように中央部と端部は、ある傾斜を有する部分を経て接続されることが好ましい。これにより、媒体からの信号磁界を効率的に感磁部に導ける。
【００２３】
さらに中央部のみが感磁部となるように一対の電極を中央部に設置するのが好ましい。これにより、磁化自由層に導かれる磁束の密度が高く、磁化自由層の磁化回転が大きい部分を感磁部として規定でき、ＳＶヘッドの出力の向上につながる。
【００２４】
さらに中央部の透磁率は端部の透磁率より大きいかあるいは略同一であることが好ましい。これにより、効率的に吸い上げられた信号磁界をシールド部に逃がさずに、効率的に感磁部となる中央部に導ける。
【００２５】
ここで、本発明の実施の形態として、前記磁気抵抗効果素子が、同一平面上に磁気ギャップを介して対向するように形成された一対の磁気ヨークに磁気的に結合するよう配置されているものとすることができる。
【００２６】
さらに、前記磁化自由層の両端部が磁気的等方性を有するものとすることがてきる。
【００２７】
このタイプの磁気抵抗効果型ヘッドの場合、媒体からの信号磁界は磁気ヨーク を通して間接的にＳＶ素子部に導かれる。従って、磁気ヨークの低磁気的抵抗化および高透磁率化はもちろんのこと、磁気ヨークからいかにしてＳＶ素子部に引き込めるかが重要となる。従って、ＳＶ素子部の磁化自由層の両端のＭｓ・ｔ積を大きくすることにより磁気的抵抗を下げることが可能となるので好ましい。さらに磁気ヨークとのオーバーラップ部分は、Ｍｓ・ｔ積が大きいことが好ましい。
【００２８】
また、磁化自由層端部の磁気異方性を等方的にすることにより、さらにＳＶ素子方向への磁気的抵抗を低減でき、効率的に磁気ヨークからの信号磁界をＳＶ素子部に導くことが可能となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる磁気ヘッドを表す概念図である。すなわち、同図（ａ）は、本発明による平面ヨーク型磁気抵抗効果型ヘッドの概略構造を表す一部透視平面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【００３１】
磁気抵抗効果型ヘッド１０Ａは、ＡｌＯｘ・Ｔｉ・Ｃ（アルチック）等からなる基板１１Ａ上に形成される。基板１１Ａの上にはＡｌＯｘからなる絶縁層１１Ｂが形成される。この絶縁層１１Ｂの上には、磁気ギャップ１５を介して、磁性体からなる一対の磁気ヨーク１７、１７が形成される。この一対の磁気ヨークは、基板１１Ａの主面と平行な同一面上に形成される。一対の磁気ヨーク１７、１７は、例えばＮｉＦｅ合金、アモルファスＣｏＺｒＮｂ合金などの軟磁性体の単層からなるものとするか、または、これら軟磁性膜と反強磁性体膜とからなる積層膜からなるものとすることができる。磁気ヨーク１７の磁気異方性は、一方向異方性かあるいは等方性となるように制御されている。
【００３２】
ＳＶ素子１２は、一対の磁気ヨーク１７、１７に磁気的に結合するように一部分が磁気ヨーク１７にオーバーラップして配置される。
【００３３】
図２は、本実施形態の磁気ヘッドに搭載されるＳＶ素子１２を表す斜視概念図である。
【００３４】
同図に表したようにＳＶ素子１２は、基本的には、磁化自由層（フリー層）１２Ａ、非磁性中間層（スペーサ層）１２Ｂ、磁化固着層（ピン層）１２Ｃにより形成される。磁化自由層１２Ａは軟磁性体からなり、磁化固着層１２Ｃは反強磁性体膜あるいは硬磁性体膜により磁化方向が一方向に固着される。また、磁化固着層１２Ｃの構成として、２層の軟磁性層の間に第２の非磁性中間層を積層した反平行型の構造も採用することができる。
【００３５】
本発明のＳＶヘッドの磁化自由層１２Ａは、Ｍｓ・ｔ積（飽和磁化と膜厚との積）の大きさにより中央部Ｃと端部（または「脇部」）Ｅとに分けられる。端部ＥにおけるＭｓ・ｔ積は、中央部Ｃのそれよりも大きい。本実施形態においては、図１及び図２に表したように、端部（脇部）Ｅにおいて磁化自由層１２Ａの膜厚を厚くした場合を例示した。これ以外にも、後に詳述するように、端部Ｅにおいて磁化自由層１２ＡのＭｓを大きくしても良い。または、これらの方策を組み合わせても良い。
【００３６】
図１に表したように、両端部ＥのＭｓ・ｔ積が大きい部分は、磁気ヨーク１７とオーバーラップしている。これにより、端部Ｅから効率的に中央部に信号磁界を導くことができる。
【００３７】
一方、中央部Ｃにおいては、磁化自由層１２Ａの膜厚は薄く且つ一定とされている。これにより、信号磁界に対する感度を上げることができる。
【００３８】
また、図１乃至図２にも表したように、ＳＶ素子１２の中央部Ｃと端部Ｅは、傾斜を有する部分を経て接続されることが好ましい。これにより、信号磁界を磁気ヨーク１７から効率的に中央部Ｃすなわち感磁部に導ける。
【００３９】
一方、両端部Ｅにおける磁気異方性は、ＮｉＦｅ／ＩｒＭｎのような強磁性体膜／反強磁性体膜の積層膜により等方性を有するものとすることが望ましい。このようにすれば、Ｍｓ・ｔ積を大きくしただけの場合よりもさらにＳＶ素子の中央部Ｃすなわち感磁部方向への磁気的抵抗を小さくすることができる。
【００４０】
ＳＶ素子１２の両端には、センス電流を通電するための一対の電極１３、１３が電気的に接続され設置されている。電極１３は、Ｔａ（タンタル），Ｃｕ（銅），Ａｕ（金），Ｔｉ（チタン），Ｗ（タングステン）等の材料からなる。一対の電極１３、１３の間隔によって「感磁部」が規定される。感磁部は、一対の磁気ヨーク１７、１７よりも内側に設定されるように電極１３、１３を配置するのがよい。但し、さらなる高出力を確保する場合はその限りではない。
【００４１】
さらに、ＳＶ素子の磁化自由層１２Ａに発生する磁区を制御するため、すなわち磁化自由層１２Ａを単磁区化するために、ＳＶ素子１２の両端には磁気バイアス膜１８、１８が設けられている。
【００４２】
図３は、バイアス膜１８の作用を説明する概念図である。本実施形態の平面ヨーク型磁気抵抗効果型ヘッドにおいては、磁気バイアス膜１８は、磁化自由層１２Ａと磁気的に結合し、図中にＭで表した方向にバイアス磁界を印加することによって磁化自由層１２Ａの磁区の発生を抑制しバルクハウゼンノイズの発生を防ぐ役割を有する。
【００４３】
また、ここで、磁化固着層１２Ｃの磁化固着方向とセンス電流ｉの通電方向が略平行となるように磁化固着層１２Ｃの磁化固着方向が設定されている。このようにすれば、センス電流ｉによる磁界Ｈｉがバイアス点に影響を及ぼすことがなくなり、センス電流として大電流を通電できるために出力を上げることができる。
【００４４】
さらに、図３に表したように、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドにおいては、センス電流ｉはセンス電流磁界Ｈｉが磁気バイアス膜１８の磁化方向Ｍと同じになるように通電される。これと逆方向に通電すると、磁気バイアス膜１８の効果を打ち消すように、磁化自由層１２Ａにセンス電流磁界Ｈｉが作用し、バイアス効果が薄れてしまう。その結果として、磁化自由層１２Ａに磁区が形成され、バルクハウゼンノイズが発生しやすくなる。
【００４５】
これに対して、図３に表した方向にセンス電流ｉを通電すると、バルクハウゼンノイズを抑制できると共に、磁化固着層１２Ｃにかかる磁気バイアス磁界を打ち消すように作用し、磁化固着層磁化方向を安定化する効果も得られる。
【００４６】
磁気バイアス膜１８は、硬磁性体からなり、例えばＦｅ・Ｃｏ・Ｏからなる硬磁性フェライト膜やＣｏＰｔ・ＳｉＯｘ等の高電気抵抗膜あるいは絶縁膜を用いることが望ましい。磁気バイアス膜１８は、その上に形成する電極１３と電気的に絶縁することが望ましい。両者の絶縁を確保する方法としては、磁気バイアス膜１８の上にＡｌＯｘ等からなる図示しない絶縁膜を形成するか、あるいは、電極１３との接触部分をＦＩＢ（ｆｏｃｕｓｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ）等の加工方法を用いて切断する方法がある。
【００４７】
再び図１に戻って説明すると、ＳＶ素子１２は、磁気ヨーク１７上のＡＢＳ面（ａｎｔｉ−ｂｅａｒｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ：媒体対向面）から所定の距離だけ後退させた磁気ギャップ上に形成される。これによりＡＢＳ面上にＳＶ素子１２が露出することがなく、磁気ヘッド１０Ａが記録媒体上を走行する場合、媒体と接触して磨耗により削り落とされることがなくなる。また、媒体と接触したときに発生する熱によるヘッドの出力変動、すなわち、サーマルアスペリティを回避できる。
【００４８】
図４は、本発明の磁気ヘッドと従来の磁気ヘッドにおいて、磁気ヨークからＳＶ素子に信号磁界が流入する様子を概念的に表す斜視図である。同図（ｂ）に表した従来の磁気ヘッドにおいては、ＳＶ素子１０２の磁化自由層１０２Ａの膜厚は均一であり、高感度化のために磁化自由層の膜厚を薄くすると、磁気的な抵抗が増加して、磁気ヨーク２０７からの信号磁界Ｈの流入が妨げられて、外部に漏洩してしまう。
【００４９】
これに対して、本発明の磁気ヘッドにおいては、磁気ヨーク１７との接触部において磁化自由層１２ＡのＭｓ・ｔ積が大きくされている。つまり、磁気的抵抗が低くされているため、図４（ａ）に表したように、磁気ヨーク１７からの信号磁界Ｈの流入を妨げることがない。磁気的な抵抗が低い端部Ｅにおいて磁化自由層１２Ａに流入した信号磁界Ｈは、Ｍｓ・ｔ積の傾斜部を介して円滑に中央部Ｃすなわち感磁部に導入される。その結果として、磁化自由層を高感度化させつつ、信号磁界Ｈを十分に取り込んで高出力を確保することができる。
【００５０】
本発明者の検討の結果、本発明の平面ヨーク型磁気抵抗効果型ヘッドと従来のＳＶ素子を用いた平面ヨーク型磁気抵抗ヘッドの出力を比較した場合、従来のヘッドの場合よりも１．５倍以上の出力が得られることが確認できた。
【００５１】
次に、本実施形態の磁気抵抗効果型ヘッドの作成方法について説明する。
【００５２】
図５は、本実施形態の磁気抵抗効果型ヘッドの要部製造工程を表す概略工程図である。すなわち、図５（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ各工程における平面図とそのＡ−Ａ線断面図を表す。
【００５３】
磁気抵抗効果型ヘッドの製造にあたっては、まず、図５（ａ）に表したように、基板上に磁気ヨークとなるべき材料を堆積する。具体的には、ＡｌＯｘ・Ｔｉ・Ｃ（アルチック）等からなる基板１１Ａ上にＡｌＯｘなどからなる絶縁層１１Ｂを形成し、その上に、磁気ヨーク層１７ａを蒸着法あるいはスパッタリング法などの方法により成膜する。磁気ヨーク層１７ａとしては、例えば、Ｔａ／ＮｉＦｅ／ＩｒＭｎ／ＮｉＦｅからなる積層膜を用いることができる。
【００５４】
次に、図５（ｂ）に表したように、磁気ヨーク層１７ａをパターニングする。具体的には、フォトリソグラフィ技術により、磁気ヨーク層１７ａの上に磁気ヨーク１７のパターンのレジストマスクを形成し、ドライエッチングにより磁気ヨーク層１７ａをエッチングし、レジストを除去する。ここで、磁気ギャップ１５の間隙は微細であるので、ＦＩＢ等で加工することが望ましい。その後、磁気ギャップ１５にＳｉＯｘ等の非磁性絶縁体を埋め込み、平坦化を行う。
【００５５】
次に、図５（ｃ）に表したように、磁化自由層１２Ａの一部１２ＡＥを形成する。具体的には、まず、ＳＶ素子１２の端部Ｅの磁化自由層の一部となるべき軟磁性層Ｔａ／ＩｒＭｎ／ＮｉＦｅを成膜する。そして、磁化自由層の中央部Ｃにあたる部分を選択的にエッチング除去する。例えば、フォトリソグラフィー技術により磁化自由層１２Ａの両端をレジストマスクで覆い、この状態でイオンミリングやリアクティブイオンエッチング等のドライエッチングを施すことによって、図５（ｃ）に表したように、両端部Ｅにのみ磁化自由層の一部を残すことができる。
【００５６】
次に、図５（ｄ）に表したように、ＳＶ膜を成膜する。ＳＶ膜の積層構造は、例えばＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ／Ｃｕ／ＣｏＦｅ／ＰｔＭｎ／Ｔａとすることができる。ＳＶ膜を堆積した後、フォトリソグラフィーとドライエッチングによりパターニングして、ＳＶ素子１２を形成する。
【００５７】
この後、図示しない磁気バイアス膜１８を成膜、パターニングし、さらに電極１３をリフトオフ法によって形成する。
【００５８】
以上のウェーハ工程終了後、２７０℃−１０時間のＳＶ素子磁化固着層固着アニール、２００℃−５時間の磁気ヨークおよび磁化自由層端部の等方化アニールを行い、最後に磁気バイアス膜の磁化固着層磁化方向と略直角な方向への着磁を行うことにより、磁気ヘッドが完成する。
【００５９】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００６０】
図６は、本発明の第２の実施の形態にかかる磁気ヘッドを表す概念図である。すなわち、同図（ａ）は、本発明による平面ヨーク型磁気抵抗効果型ヘッドの概略構造を表す一部透視平面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。図６については、図１乃至図５に関して前述した部分と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６１】
本実施形態の磁気抵抗効果型ヘッド１０Ｂも、基板１１Ａ上に絶縁層１１Ｂが形成され、その上に、磁気ギャップ１５を介して一対の磁気ヨーク１７、１７が形成され、その上に形成されたＳＶ素子２２、電極１３、１３及びバイアス膜１８、１８を有する。
【００６２】
本実施形態においても、ＳＶ素子２２は、基本的に磁化自由層２２Ａ、非磁性中間層２２Ｂ及び磁化固着層２２Ｃを積層した構成を有する。但し、本実施形態においては、磁化自由層２２Ａの両端部（両脇部）Ｅは、膜厚が厚くされる代わりに、飽和磁化Ｍｓが高い材料により形成されている。つまり、磁化自由層２２Ａは、両端部ＥはＭｓが相対的に高い材料により形成され、中央部ＣはＭｓが相対的に低い材料により形成されている。具体的には、例えば、磁化自由層２２Ａの両端部ＥをＣｏ９０Ｆｅ１０（Ｍｓ＝１．８キロガウス）により形成し、中央部ＣをＮｉ８０Ｆｅ２０（Ｍｓ＝１キロガウス）により形成することができる。
【００６３】
このようにＭｓの高い材料を用いることによっても、磁気抵抗を下げることができる。その結果として、磁化自由層２２Ａの膜厚を薄くしても、磁気ヨーク１７からの信号磁界の流入を妨げることがなくなる。つまり、磁気的な抵抗が低い端部（脇部）Ｅにおいて磁気ヨーク１７から磁化自由層２２Ａに信号磁界を円滑に流入させ、中央部Ｃすなわち感磁部に導入することができる。その結果として、磁化自由層を薄膜化して高感度化させつつ、信号磁界を十分に取り込んで高出力を確保することができる。
【００６４】
次に、本実施形態の磁気抵抗効果型ヘッド１０Ｂの製造方法について説明する。
【００６５】
図７は、本実施形態の磁気抵抗効果型ヘッド１０Ｂの要部製造工程を表す工程断面図である。
【００６６】
同図（ａ）に表した状態は、図５（ｃ）に表した状態に対応する。すなわち、第１実施形態に関して前述したように、基板１１Ａの上に絶縁層１１Ｂを形成し、さらに磁気ヨーク１７と磁気ギャップ１５を形成する。そして、この上に、磁化自由層の端部２２ＡＥとして、Ｃｏ９０Ｆｅ１０などのＭｓの高い材料を堆積し、パターニングする。
【００６７】
次に、図７（ｂ）に表したように、Ｎｉ８０Ｆｅ２０などのＭｓの低い材料を堆積する。
【００６８】
次に、図７（ｃ）に表したように、表面を平坦化する。具体的には、ＣＭＰ（ｃｈｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｔｃｈｉｎｇ：化学機械研磨）などの方法によりそのままエッチングしても良く、または、中央部Ｃをマスキングして端部Ｅの上の層２２ＡＥエッチング除去しても良い。
【００６９】
次に、図７（ｄ）に表したように、非磁性中間層２２Ｂと磁化固着層２２Ｃをこの順に堆積する。この後に、第１実施形態に関して前述したような工程を施すことにより、磁気ヘッドが完成する。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態によっても、磁気的な抵抗が低い端部Ｅにおいて磁気ヨーク層から磁化自由層に信号磁界を円滑に流入させ、中央部Ｃすなわち感磁部に導入することかできる。その結果として、磁化自由層を高感度化させつつ、信号磁界を十分に取り込んで高出力を確保することができる。
【００７１】
さらに、本実施形態によれば、磁化自由層の膜厚を一定にすることも可能となる。つまり、ＳＶ素子２２の表面に段差が形成されることを防ぎ、電極１３の「段切れ」などの問題を解消することもできる。
【００７２】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００７３】
図８は、本発明の第３の実施の形態にかかる磁気抵抗効果型ヘッドの要部を概念的に表す一部透視斜視図である。すなわち、同図の磁気ヘッド１０Ｃは、ＳＶ素子を用いた横型磁気抵抗効果型ヘッドであり、媒体２００上に横方向に設けられたＳＶ素子３０と、その両端に接続された一対の電極１３、１３とを有する。ＳＶ素子３０は、磁化自由層３０Ａと非磁性中間層３０Ｂと磁化固着層３０Ｃとを有し、ＡＢＳ面側において磁化自由層３０Ａ端部Ｅの膜厚が厚くされ、Ｍｓ・ｔ積が大きくされている。このようにすれば、媒体２００からの磁束を磁化自由層３０Ａに円滑に導入することが可能となる。つまり、磁化自由層３０Ａのより多くの信号磁界を受けることが可能となる。
【００７４】
また、磁気ヘッド１０Ｃにおいては、電極１３が磁化自由層３０Ａの膜厚が薄い部分すなわち低Ｍｓ・ｔ積の部分に接続されている。このようにすれば、磁化自由層３０Ａのうちで、膜厚が薄く感度が高い部分を「感磁部」とすることができる。すなわち、磁化自由層３０Ａのうちで膜厚の厚い端部は、信号磁界を集める役割を果たし、膜厚が薄い部分は、集められた信号磁界を電気信号に変換するための検出部としての役割を果たす。
【００７５】
本実施形態は、縦型の磁気抵抗効果型ヘッドについても同様に適用可能である。
【００７６】
図９は、本実施形態の変型例にかかる磁気抵抗効果型ヘッドの要部を概念的に表す一部透視斜視図である。すなわち、同図の磁気ヘッド１０Ｄは、ＳＶ素子を用いた縦型磁気抵抗効果型ヘッドであり、媒体２００上に縦方向に設けられたＳＶ素子４０と、その両端に接続された一対の電極１３ａ、１３ｂとを有する。
【００７７】
ＳＶ素子４０は、磁化自由層４０Ａと非磁性中間層４０Ｂと磁化固着層４０Ｃとを有し、ＡＢＳ面側において磁化自由層４０Ａ端部Ｅの膜厚が厚くされ、Ｍｓ・ｔ積が大きくされている。本変型例においても、媒体２００からの磁束を磁化自由層４０Ａに円滑に導入することが可能となる。つまり、磁化自由層４０Ａのより多くの信号磁界を受けることが可能となる。
【００７８】
また、磁気ヘッド１０Ｄにおいても、電極１３ａ、１３ｂが磁化自由層４０Ａの膜厚が薄い部分すなわち低Ｍｓ・ｔ積の部分に通電するように接続されている。このようにすれば、磁化自由層４０Ａのうちで、膜厚が薄く感度が高い部分を「感磁部」とすることができる。すなわち、磁化自由層４０Ａのうちで膜厚の厚い端部は、信号磁界を集める役割を果たし、膜厚が薄い部分は、集められた信号磁界を電気信号に変換するための検出部としての役割を果たす。
【００７９】
さらに、本変型例においては、ＡＢＳ面側の電極１３ｂを接地することにより、記録媒体２００と接触した際にも静電破壊を起こすことが抑制される。さらに、熱拡散に優れるためにサーマルアスペリティにも強くなる。
【００８０】
なお、図８及び図９においては、ＡＢＳ面側において磁化自由層の膜厚を厚くする具体例を表したが、本発明はこれに限定されない。これ以外にも、例えば、第２実施形態に関して前述したように、ＡＢＳ面側において磁化自由層のＭｓが高くなるように材料を選択しても良い。
【００８１】
または、ＡＢＳ面側において磁化自由層のＭｓ・ｔ積が高くなるように磁化自由層の膜厚と材料とを同時に変化させても良い。
【００８２】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態として、本発明の磁気再生装置について説明する。図１乃至図９に関して前述した本発明の磁気ヘッドは、例えば、記録再生一体型の磁気ヘッドアセンブリに組み込まれ、磁気再生装置に搭載することができる。
【００８３】
図１０は、このような磁気記録装置の概略構成を例示する要部斜視図である。すなわち、本発明の磁気記録再生装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において、長手記録用または垂直記録用磁気ディスク２００は、スピンドル１５２に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示しないモータにより矢印Ａの方向に回転する。磁気ディスク２００は、長手記録用または垂直記録用の記録層を有する記録媒体である。磁気ディスク２００は、磁気ディスク２００に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダ１５３は、薄膜状のサスペンション１５４の先端に取り付けられている。ここで、ヘッドスライダ１５３は、例えば、前述したいずれかの実施の形態にかかる磁気ヘッドをその先端付近に搭載している。
【００８４】
磁気ディスク２００が回転すると、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）は磁気ディスク２００の表面から所定の浮上量をもって保持される。
【００８５】
サスペンション１５４は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は、アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。
【００８６】
アクチュエータアーム１５５は、固定軸１５７の上下２箇所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。
【００８７】
図１１は、アクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図である。すなわち、磁気ヘッドアッセンブリ１６０は、例えば駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５１を有し、アクチュエータアーム１５５の一端にはサスペンション１５４が接続されている。
【００８８】
サスペンション１５４の先端には、図１乃至図９に関して前述したいずれかの再生用磁気抵抗効果型ヘッドを具備するヘッドスライダ１５３が取り付けられている。記録用ヘッドを組み合わせても良い。サスペンション１５４は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線１６４を有し、このリード線１６４とヘッドスライダ１５３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中１６５は磁気ヘッドアッセンブリ１６０の電極パッドである。
【００８９】
ここで、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）と磁気ディスク２００の表面との間には、所定の浮上量が設定されている。
【００９０】
図１２（ａ）は、浮上量が所定の正の値の場合のヘッドスライダ１５３と磁気ディスク２００との関係を表す概念図である。同図に例示したように、通常、多くの磁気記録装置においては、磁気ヘッド１０を搭載したスライダ１５３は、磁気ディスク２００の表面から所定の距離だけ浮上した状態で動作する。本発明においては、このような「浮上走行型」の磁気記録装置においても、従来よりも高分解能且つ高出力で低ノイズの再生を行うことができる。すなわち、図１乃至図９に関して前述したいずれかの磁気抵抗効果型ヘッドを採用することにより、ＳＶ素子の感度を上げつつ信号磁界を円滑に導入させることができる。つまり、従って、磁気ディスク２００の記録密度を上げて媒体磁化が小さくなった場合でも、高感度且つ高出力で低ノイズの再生が可能となる。
【００９１】
一方、記録密度がさらに上がると、浮上高を低下させて、より磁気ディスク２００に近いところを滑空させて情報を読み取る必要が生ずる。例えば、１インチ平方あたり３０Ｇ（ギガ）ビット程度の記録密度を得るためには、もはや、浮上にしていることによるスペーシングロスが大きくなり過ぎ、極低浮上によるヘッド１０と磁気ディスク２００とのクラッシュの問題も無視できなくなる。
【００９２】
そのため、磁気ヘッド１０と磁気ディスク２００とを逆に積極的に接触させて、走行させる方式も考えられる。
【００９３】
図１２（ｂ）は、このような「接触走行型」のヘッドスライダ１５３と磁気ディスク２００との関係を表す概念図である。本発明の磁気ヘッドにおいても、媒体との接触面にＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ−Ｃａｒｂｏｎ）潤滑膜などを設けることにより 「接触走行型」のスライダに搭載することが可能である。従って、図１２（ｂ）に例示したような「接触走行型」の磁気再生装置においても、高密度化により縮小された記録ビットからの微小な信号磁界を確実に入力し、高い感度で検出することにより低ノイズで安定した再生を行うことができるようになる。
【００９４】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、磁気抵抗効果素子は、磁化自由層と非磁性中間層と磁化固着層とを有していれば、具体例として挙げたものの他にも、当業者が選択しうるあらゆる構造、材料から選択して用いることが可能である。
【００９５】
同様に、磁気ヘッドを構成する各要素の材料や形状などに関しても、具体例として前述したものには限定されず、当業者が選択しうる範囲のすべてを同様に用いて同様の効果を奏し得る。
【００９６】
また、磁気再生装置に関しても、再生のみを実施するものでも、記録・再生を実施するものあっても良く、また、媒体は、ハードディスクには限定されず、その他、フレキシブルディスクや磁気カードなどのあらゆる磁気記録媒体を用いることが可能である。さらに、磁気記録媒体を装置から取り外し可能した、いわゆる「リムーバブル」の形式の装置であっても良い。
【００９７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、記録媒体からの信号磁界を効率的にＳＶ素子の磁化自由層に導くことが可能となり、微小な記録ビットからの微弱な信号磁界を確実に再生することができるようになる。その結果として、磁気記録媒体の記録密度を大幅に向上することを可能とする磁気抵抗効果型ヘッド及びそれを用いた磁気再生装置を提供することが可能となり、磁気記録関連産業上のメリットは非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる磁気ヘッドを表す概念図である。すなわち、同図（ａ）は、本発明による平面ヨーク型磁気抵抗効果型ヘッドの概略構造を表す一部透視平面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の磁気ヘッドに搭載されるＳＶ素子１２を表す斜視概念図である。
【図３】バイアス膜１８の作用を説明する概念図である。
【図４】本発明の磁気ヘッドと従来の磁気ヘッドにおいて、磁気ヨークからＳＶ素子に信号磁界が流入する様子を概念的に表す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態の磁気抵抗効果型ヘッドの要部製造工程を表す概略工程図である。すなわち、図５（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ各工程における平面図とそのＡ−Ａ線断面図を表す。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかる磁気ヘッドを表す概念図である。すなわち、同図（ａ）は、本発明による平面ヨーク型磁気抵抗効果型ヘッドの概略構造を表す一部透視平面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態の磁気抵抗効果型ヘッド１０Ｂの要部製造工程を表す工程断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態にかかる磁気抵抗効果型ヘッドの要部を概念的に表す一部透視斜視図である。
【図９】本発明の第３実施形態の変型例にかかる磁気抵抗効果型ヘッドの要部を概念的に表す一部透視斜視図である。
【図１０】本発明の磁気記録装置の概略構成を例示する要部斜視図である。
【図１１】アクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図である。
【図１２】（ａ）は、浮上量が所定の正の値の場合のヘッドスライダ１５３と磁気ディスク２００との関係を表す概念図であり、（ｂ）は、このような「接触走行型」のヘッドスライダ１５３と磁気ディスク２００との関係を表す概念図である。
【図１３】従来の「横型」のシールド型ＳＶヘッドの構造を概念的に表す斜視図である。
【図１４】従来の「縦型」のシールド型ＳＶヘッドの構造を概念的に表す斜視図である。
【図１５】従来の「横型」のヨーク型ＳＶヘッドを表す斜視図である。
【図１６】従来の「縦型」のヨーク型ＳＶヘッドを表す斜視図である。
【図１７】図１３乃至図１６に表したＳＶヘッドに設けられるＳＶ素子１０２の構造を表す概念斜視図である。
【符号の説明】
１０Ａ〜１０Ｄ、１００Ａ〜Ｄ 磁気抵抗効果型ヘッド
１１Ａ 基板
１１Ｂ 絶縁膜
１２、２２、３０、４０１０２ スピンバルブ素子（ＳＶ素子）
１２Ａ、２２Ａ、３０Ａ、４０Ａ、１０２Ａ 磁化自由層（フリー層）
１２Ｂ、２２Ｂ、３０Ｂ、４０Ｂ、１０２Ｂ 非磁性中間層（スペーサ層）
１２Ｃ、２２Ｃ、３０Ｃ、４０Ｃ、１０２Ｃ 磁化固着層（ピン層）
１３、１０３ 電極
１５ 磁気ギャップ
１７、１０７ 磁気ヨーク
１８ 磁気バイアス部
１５０ 磁気記録再生装置
１５２ スピンドル
１５３ ヘッドスライダ
１５４ サスペンション
１５５ アクチュエータアーム
１５６ ボイスコイルモータ
１６０ 磁気ヘッドアセンブリ
２００ 媒体（磁気記録ディスク）
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果型ヘッド及び磁気再生装置に関する。より詳細には、本発明は、磁気ヨークと磁気抵抗効果素子との磁気的な結合を改善することにより高効率化させ高出力化した磁気抵抗効果型ヘッド及びこれを用いた磁気再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気記録の高記録密度化が進み、ＨＤＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｃ ｄｒｉｖｅ）では数Ｇ ｂｐｓｉを越える高記録密度のシステムが実用化されており、さらなる高記録密度化が要求されている。このような高記録密度な磁気記録再生システムにおいては、再生ヘッドとして、ある種の磁性体膜の電気抵抗が外部磁界により変化する磁気抵抗効果（ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔ）を利用した、「磁気抵抗効果ヘッド （以下、「ＭＲヘッド」と称する）」が注目されている。中でも、特に大きな磁気抵抗効果を示すものとして、「スピンバルブ型磁気抵抗効果素子（以下、「ＳＶ素子」と称する）」を搭載した「スピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッド（以下、「ＳＶヘッド」と称する）」が提案されている。
【０００３】
ＳＶ素子は、少なくとも１層以上の磁化固着された磁化固着層（ピン層）と、磁化が自由に動ける磁化自由層（フリー層）と、それらに挟まれる非磁性中間層（スペーサ層）とからなる積層構造を有する素子である。
【０００４】
以下に、従来のＳＶヘッドの代表例として４種類の構造について説明する。
【０００５】
まず、図１３及び図１４は、従来のシールド型ＳＶヘッドの構造を概念的に表す斜視図である。すなわち、図１３に表したヘッド１００Ａは、いわゆる「横型」のＳＶヘッドであり、図１４に表したヘッド１００Ｂは、いわゆる「縦型」のＳＶヘッドである。
【０００６】
いずれのＳＶヘッドも、ＳＶ素子部１０２と、その両端に設置されたセンス電流を通電するための一対の電極１０３、１０３ａ、１０３ｂと、線記録密度方向にＳＶ素子部１０２の両側に設置されたシールド部１０５とを有する。記録媒体２００は、図示したようにヘッドの下方に配置され、ヘッドとの間で相対的に移動可能とされる。
【０００７】
また、センス電流は矢印Ｃで表され、ＳＶ素子１０２の磁化固着層の磁化固着の方向は矢印Ｐで表されている。
【０００８】
次に、図１５及び図１６は、従来の平面ヨーク型ＳＶヘッドの概略構造の斜視図を示す。すなわち、図１５に表したヘッド１００Ｃは、いわゆる「横型」のヨーク型ＳＶヘッドであり、図１６に表したヘッド１００Ｄは、いわゆる「縦型」のヨーク型ＳＶヘッドである。
【０００９】
図１５に表した平面ヨーク型ヘッド１００Ｃは、同一平面上に形成され磁気ギャップを介して形成された一対の磁気ヨーク１０７、１０７と、それらに磁気的に結合した状態で配置されるＳＶ素子部１０２と、ＳＶ素子部の両端に配置される一対の電極１０３、１０３から構成される。
【００１０】
また、図１６に表した縦型のヨーク型ＳＶヘッド１００Ｄは、フロントヨーク１０７Ａと、バックヨーク１０７Ｂと、ボトムヨーク１０７Ｃと、フロントヨークとバックヨークとに磁気的に結合されたＳＶ素子１０２と、その両端に設置された一対の電極１０３Ａ、１０３Ｂとからなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１３乃至図１６に例示ような従来のＳＶヘッドは、いずれの構造においても、記録媒体２００の記録密度を高密度化すると、十分な出力が得られなくなるという問題を有していた。
【００１２】
図１７は、図１３乃至図１６に表したＳＶヘッドに設けられるＳＶ素子１０２の構造を表す概念斜視図である。同図に表したように、ＳＶ素子１０２は、磁化自由層１０２Ａと、磁化固着層１０２Ｃと、それらに挟まれる非磁性中間層１０２Ｂとにより構成されている。そして、これらいずれの層も、平面且つ均一な膜厚の薄膜状に形成されている。
【００１３】
記録媒体２００の高記録密度化が進展するに従い、書き込まれる記録ビットのサイズが小さくなるために、記録ビットからの信号磁界すなわち磁気ヘッド側からいうと媒体検出磁界が非常に小さくなる。これに対して、ＳＶヘッドでは、ＳＶ素子の磁化自由層１０２Ａの膜厚を薄くすることにより外部磁界に対する感度を向上させる必要がある。また、出力を上げるために非磁性中間層１０２Ｂの膜厚を薄くすることも検討されている。
【００１４】
磁化自由層１０２Ａが薄くなるほど、ＳＶ素子１０２そのものの感度は向上する。しかし、膜厚が薄くなると磁化自由層１０２Ａの磁気的抵抗が増加するため、ＳＶヘッドにおいてＳＶ素子部１０２に侵入する信号磁界の侵入効率が低下する。従って、図１３乃至図１４に例示したようなシールド型ＳＶヘッド１００Ａ、１００Ｂの場合には、磁気的抵抗の相対的な差から、媒体からの信号磁界のほとんどがシールド部１０５に吸い上げられることになる。つまり、ＳＶ素子部１０２には十分な信号磁界が侵入せず、ＳＶヘッドの出力が低下するという問題が生ずる。
【００１５】
同様の問題は、ヨーク型ヘッドの場合にも生ずる。すなわち、図１５乃至図１６に例示したヨーク型磁気抵抗効果ヘッド１００Ｃ、１００Ｄは、いずれの場合も記録信号磁界を磁気ヨークから間接的にＳＶ素子１０２に導かなければならない。従って、ＳＶ素子の磁化自由層１０２Ａの膜厚を薄くするとＳＶ素子１０２の磁気的抵抗が非常に高くなり、磁気ヨークからＳＶ素子１０２の感磁部に磁束がほとんど入らずに、磁気ヨークとＳＶ素子の間で信号磁界が漏洩してしまい、ヘッドとして出力の向上が望めない。
【００１６】
以上詳述したように、従来のＳＶヘッドでは、高密度化に伴うＳＶ素子の磁化自由層厚が薄膜化により磁気的な抵抗が増大し、十分な信号磁界をＳＶ素子のセンス部に導くことが困難となり、ＳＶヘッドの高出力は望めなかった。
【００１７】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものである。すなわち、その目的は、磁気的な抵抗が低く且つ感度が高く効率の良い磁化自由層を有するＳＶ素子を搭載することにより高出力化が可能なＳＶヘッド型の磁気抵抗効果ヘッド及び磁気再生装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気記録媒体からの信号磁界を検出する磁気抵抗効果型ヘッドであって、磁化固着層と、磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間に設けられた非磁性中間層と、を有する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の両端に接続された一対の電極と、を備え、
前記信号磁界は前記磁気抵抗効果素子の脇部から中央部に流入し、前記磁気抵抗効果素子の前記脇部における前記磁化自由層の膜厚が前記中央部における膜厚よりも厚くされたことを特徴とする。
【００１９】
または、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気記録媒体からの信号磁界を検出する磁気抵抗効果型ヘッドであって、磁化固着層と、磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間に設けられた非磁性中間層と、を有する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の両端に接続された一対の電極と、を備え、前記信号磁界は前記磁気抵抗効果素子の脇部から中央部に流入し、前記磁気抵抗効果素子の前記脇部においては前記磁化自由層は第１の飽和磁化を有する材料により形成され、前記磁気抵抗効果素子の前記中央部においては前記磁化自由層は前記第１の飽和磁化よりも小さい第２の飽和磁化を有する材料により形成されたことを特徴とする。
【００２０】
または、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気記録媒体からの信号磁界を検出する磁気抵抗効果型ヘッドであって、磁化固着層と、磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間に設けられた非磁性中間層と、を有する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の両端に接続された一対の電極と、を備え、前記信号磁界は前記磁気抵抗効果素子の脇部から中央部に流入し、前記磁気抵抗効果素子の前記脇部においては前記磁化自由層を構成する材料の飽和磁化とその膜厚との積が第１の値を有し、前記磁気抵抗効果素子の中央部においては前記磁化自由層を構成する材料の飽和磁化とその膜厚との積が前記第１の値よりも小さい第２の値を有することを特徴とする。
【００２１】
図２に例示したものは、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの磁気抵抗効果素子の概略構造の斜視図である。同図に表したように磁気抵抗効果素子は、軟磁性体からなる磁化自由層と、磁化固着層と、それらに挟まれる非磁性中間層から基本的には構成される。磁化固着層は反強磁性体膜、あるいは、硬磁性体膜により磁化方向が一方向に固着される。最近では、２層の軟磁性層の間に非磁性中間層を積層した反平行型磁化固着層がある。本発明のＳＶヘッドの磁化自由層は、Ｍｓ・ｔ積の大きさにより中央部と端部（または「脇部」）に分けられる。端部のＭｓ・ｔ積は、中央部のそれよりも大きい。端部のＭｓ・ｔ積を大きくするには、磁化自由層に用いられる軟磁性層のＭｓを高くするか、あるいは、膜厚を厚くすることが有効である。これにより、端部から効率的に中央部に信号磁界を導くことができる。
【００２２】
ここで、図２にも表したように中央部と端部は、ある傾斜を有する部分を経て接続されることが好ましい。これにより、媒体からの信号磁界を効率的に感磁部に導ける。
【００２３】
さらに中央部のみが感磁部となるように一対の電極を中央部に設置するのが好ましい。これにより、磁化自由層に導かれる磁束の密度が高く、磁化自由層の磁化回転が大きい部分を感磁部として規定でき、ＳＶヘッドの出力の向上につながる。
【００２４】
さらに中央部の透磁率は端部の透磁率より大きいかあるいは略同一であることが好ましい。これにより、効率的に吸い上げられた信号磁界をシールド部に逃がさずに、効率的に感磁部となる中央部に導ける。
【００２５】
ここで、本発明の実施の形態として、前記磁気抵抗効果素子が、同一平面上に磁気ギャップを介して対向するように形成された一対の磁気ヨークに磁気的に結合するよう配置されているものとすることができる。
【００２６】
さらに、前記磁化自由層の両端部が磁気的等方性を有するものとすることがてきる。
【００２７】
このタイプの磁気抵抗効果型ヘッドの場合、媒体からの信号磁界は磁気ヨーク を通して間接的にＳＶ素子部に導かれる。従って、磁気ヨークの低磁気的抵抗化および高透磁率化はもちろんのこと、磁気ヨークからいかにしてＳＶ素子部に引き込めるかが重要となる。従って、ＳＶ素子部の磁化自由層の両端のＭｓ・ｔ積を大きくすることにより磁気的抵抗を下げることが可能となるので好ましい。さらに磁気ヨークとのオーバーラップ部分は、Ｍｓ・ｔ積が大きいことが好ましい。
【００２８】
また、磁化自由層端部の磁気異方性を等方的にすることにより、さらにＳＶ素子方向への磁気的抵抗を低減でき、効率的に磁気ヨークからの信号磁界をＳＶ素子部に導くことが可能となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる磁気ヘッドを表す概念図である。すなわち、同図（ａ）は、本発明による平面ヨーク型磁気抵抗効果型ヘッドの概略構造を表す一部透視平面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【００３１】
磁気抵抗効果型ヘッド１０Ａは、ＡｌＯｘ・Ｔｉ・Ｃ（アルチック）等からなる基板１１Ａ上に形成される。基板１１Ａの上にはＡｌＯｘからなる絶縁層１１Ｂが形成される。この絶縁層１１Ｂの上には、磁気ギャップ１５を介して、磁性体からなる一対の磁気ヨーク１７、１７が形成される。この一対の磁気ヨークは、基板１１Ａの主面と平行な同一面上に形成される。一対の磁気ヨーク１７、１７は、例えばＮｉＦｅ合金、アモルファスＣｏＺｒＮｂ合金などの軟磁性体の単層からなるものとするか、または、これら軟磁性膜と反強磁性体膜とからなる積層膜からなるものとすることができる。磁気ヨーク１７の磁気異方性は、一方向異方性かあるいは等方性となるように制御されている。
【００３２】
ＳＶ素子１２は、一対の磁気ヨーク１７、１７に磁気的に結合するように一部分が磁気ヨーク１７にオーバーラップして配置される。
【００３３】
図２は、本実施形態の磁気ヘッドに搭載されるＳＶ素子１２を表す斜視概念図である。
【００３４】
同図に表したようにＳＶ素子１２は、基本的には、磁化自由層（フリー層）１２Ａ、非磁性中間層（スペーサ層）１２Ｂ、磁化固着層（ピン層）１２Ｃにより形成される。磁化自由層１２Ａは軟磁性体からなり、磁化固着層１２Ｃは反強磁性体膜あるいは硬磁性体膜により磁化方向が一方向に固着される。また、磁化固着層１２Ｃの構成として、２層の軟磁性層の間に第２の非磁性中間層を積層した反平行型の構造も採用することができる。
【００３５】
本発明のＳＶヘッドの磁化自由層１２Ａは、Ｍｓ・ｔ積（飽和磁化と膜厚との積）の大きさにより中央部Ｃと端部（または「脇部」）Ｅとに分けられる。端部ＥにおけるＭｓ・ｔ積は、中央部Ｃのそれよりも大きい。本実施形態においては、図１及び図２に表したように、端部（脇部）Ｅにおいて磁化自由層１２Ａの膜厚を厚くした場合を例示した。これ以外にも、後に詳述するように、端部Ｅにおいて磁化自由層１２ＡのＭｓを大きくしても良い。または、これらの方策を組み合わせても良い。
【００３６】
図１に表したように、両端部ＥのＭｓ・ｔ積が大きい部分は、磁気ヨーク１７とオーバーラップしている。これにより、端部Ｅから効率的に中央部に信号磁界を導くことができる。
【００３７】
一方、中央部Ｃにおいては、磁化自由層１２Ａの膜厚は薄く且つ一定とされている。これにより、信号磁界に対する感度を上げることができる。
【００３８】
また、図１乃至図２にも表したように、ＳＶ素子１２の中央部Ｃと端部Ｅは、傾斜を有する部分を経て接続されることが好ましい。これにより、信号磁界を磁気ヨーク１７から効率的に中央部Ｃすなわち感磁部に導ける。
【００３９】
一方、両端部Ｅにおける磁気異方性は、ＮｉＦｅ／ＩｒＭｎのような強磁性体膜／反強磁性体膜の積層膜により等方性を有するものとすることが望ましい。このようにすれば、Ｍｓ・ｔ積を大きくしただけの場合よりもさらにＳＶ素子の中央部Ｃすなわち感磁部方向への磁気的抵抗を小さくすることができる。
【００４０】
ＳＶ素子１２の両端には、センス電流を通電するための一対の電極１３、１３が電気的に接続され設置されている。電極１３は、Ｔａ（タンタル），Ｃｕ（銅），Ａｕ（金），Ｔｉ（チタン），Ｗ（タングステン）等の材料からなる。一対の電極１３、１３の間隔によって「感磁部」が規定される。感磁部は、一対の磁気ヨーク１７、１７よりも内側に設定されるように電極１３、１３を配置するのがよい。但し、さらなる高出力を確保する場合はその限りではない。
【００４１】
さらに、ＳＶ素子の磁化自由層１２Ａに発生する磁区を制御するため、すなわち磁化自由層１２Ａを単磁区化するために、ＳＶ素子１２の両端には磁気バイアス膜１８、１８が設けられている。
【００４２】
図３は、バイアス膜１８の作用を説明する概念図である。本実施形態の平面ヨーク型磁気抵抗効果型ヘッドにおいては、磁気バイアス膜１８は、磁化自由層１２Ａと磁気的に結合し、図中にＭで表した方向にバイアス磁界を印加することによって磁化自由層１２Ａの磁区の発生を抑制しバルクハウゼンノイズの発生を防ぐ役割を有する。
【００４３】
また、ここで、磁化固着層１２Ｃの磁化固着方向とセンス電流ｉの通電方向が略平行となるように磁化固着層１２Ｃの磁化固着方向が設定されている。このようにすれば、センス電流ｉによる磁界Ｈｉがバイアス点に影響を及ぼすことがなくなり、センス電流として大電流を通電できるために出力を上げることができる。
【００４４】
さらに、図３に表したように、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドにおいては、センス電流ｉはセンス電流磁界Ｈｉが磁気バイアス膜１８の磁化方向Ｍと同じになるように通電される。これと逆方向に通電すると、磁気バイアス膜１８の効果を打ち消すように、磁化自由層１２Ａにセンス電流磁界Ｈｉが作用し、バイアス効果が薄れてしまう。その結果として、磁化自由層１２Ａに磁区が形成され、バルクハウゼンノイズが発生しやすくなる。
【００４５】
これに対して、図３に表した方向にセンス電流ｉを通電すると、バルクハウゼンノイズを抑制できると共に、磁化固着層１２Ｃにかかる磁気バイアス磁界を打ち消すように作用し、磁化固着層磁化方向を安定化する効果も得られる。
【００４６】
磁気バイアス膜１８は、硬磁性体からなり、例えばＦｅ・Ｃｏ・Ｏからなる硬磁性フェライト膜やＣｏＰｔ・ＳｉＯｘ等の高電気抵抗膜あるいは絶縁膜を用いることが望ましい。磁気バイアス膜１８は、その上に形成する電極１３と電気的に絶縁することが望ましい。両者の絶縁を確保する方法としては、磁気バイアス膜１８の上にＡｌＯｘ等からなる図示しない絶縁膜を形成するか、あるいは、電極１３との接触部分をＦＩＢ（ｆｏｃｕｓｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ）等の加工方法を用いて切断する方法がある。
【００４７】
再び図１に戻って説明すると、ＳＶ素子１２は、磁気ヨーク１７上のＡＢＳ面（ａｎｔｉ−ｂｅａｒｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ：媒体対向面）から所定の距離だけ後退させた磁気ギャップ上に形成される。これによりＡＢＳ面上にＳＶ素子１２が露出することがなく、磁気ヘッド１０Ａが記録媒体上を走行する場合、媒体と接触して磨耗により削り落とされることがなくなる。また、媒体と接触したときに発生する熱によるヘッドの出力変動、すなわち、サーマルアスペリティを回避できる。
【００４８】
図４は、本発明の磁気ヘッドと従来の磁気ヘッドにおいて、磁気ヨークからＳＶ素子に信号磁界が流入する様子を概念的に表す斜視図である。同図（ｂ）に表した従来の磁気ヘッドにおいては、ＳＶ素子１０２の磁化自由層１０２Ａの膜厚は均一であり、高感度化のために磁化自由層の膜厚を薄くすると、磁気的な抵抗が増加して、磁気ヨーク２０７からの信号磁界Ｈの流入が妨げられて、外部に漏洩してしまう。
【００４９】
これに対して、本発明の磁気ヘッドにおいては、磁気ヨーク１７との接触部において磁化自由層１２ＡのＭｓ・ｔ積が大きくされている。つまり、磁気的抵抗が低くされているため、図４（ａ）に表したように、磁気ヨーク１７からの信号磁界Ｈの流入を妨げることがない。磁気的な抵抗が低い端部Ｅにおいて磁化自由層１２Ａに流入した信号磁界Ｈは、Ｍｓ・ｔ積の傾斜部を介して円滑に中央部Ｃすなわち感磁部に導入される。その結果として、磁化自由層を高感度化させつつ、信号磁界Ｈを十分に取り込んで高出力を確保することができる。
【００５０】
本発明者の検討の結果、本発明の平面ヨーク型磁気抵抗効果型ヘッドと従来のＳＶ素子を用いた平面ヨーク型磁気抵抗ヘッドの出力を比較した場合、従来のヘッドの場合よりも１．５倍以上の出力が得られることが確認できた。
【００５１】
次に、本実施形態の磁気抵抗効果型ヘッドの作成方法について説明する。
【００５２】
図５は、本実施形態の磁気抵抗効果型ヘッドの要部製造工程を表す概略工程図である。すなわち、図５（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ各工程における平面図とそのＡ−Ａ線断面図を表す。
【００５３】
磁気抵抗効果型ヘッドの製造にあたっては、まず、図５（ａ）に表したように、基板上に磁気ヨークとなるべき材料を堆積する。具体的には、ＡｌＯｘ・Ｔｉ・Ｃ（アルチック）等からなる基板１１Ａ上にＡｌＯｘなどからなる絶縁層１１Ｂを形成し、その上に、磁気ヨーク層１７ａを蒸着法あるいはスパッタリング法などの方法により成膜する。磁気ヨーク層１７ａとしては、例えば、Ｔａ／ＮｉＦｅ／ＩｒＭｎ／ＮｉＦｅからなる積層膜を用いることができる。
【００５４】
次に、図５（ｂ）に表したように、磁気ヨーク層１７ａをパターニングする。具体的には、フォトリソグラフィ技術により、磁気ヨーク層１７ａの上に磁気ヨーク１７のパターンのレジストマスクを形成し、ドライエッチングにより磁気ヨーク層１７ａをエッチングし、レジストを除去する。ここで、磁気ギャップ１５の間隙は微細であるので、ＦＩＢ等で加工することが望ましい。その後、磁気ギャップ１５にＳｉＯｘ等の非磁性絶縁体を埋め込み、平坦化を行う。
【００５５】
次に、図５（ｃ）に表したように、磁化自由層１２Ａの一部１２ＡＥを形成する。具体的には、まず、ＳＶ素子１２の端部Ｅの磁化自由層の一部となるべき軟磁性層Ｔａ／ＩｒＭｎ／ＮｉＦｅを成膜する。そして、磁化自由層の中央部Ｃにあたる部分を選択的にエッチング除去する。例えば、フォトリソグラフィー技術により磁化自由層１２Ａの両端をレジストマスクで覆い、この状態でイオンミリングやリアクティブイオンエッチング等のドライエッチングを施すことによって、図５（ｃ）に表したように、両端部Ｅにのみ磁化自由層の一部を残すことができる。
【００５６】
次に、図５（ｄ）に表したように、ＳＶ膜を成膜する。ＳＶ膜の積層構造は、例えばＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ／Ｃｕ／ＣｏＦｅ／ＰｔＭｎ／Ｔａとすることができる。ＳＶ膜を堆積した後、フォトリソグラフィーとドライエッチングによりパターニングして、ＳＶ素子１２を形成する。
【００５７】
この後、図示しない磁気バイアス膜１８を成膜、パターニングし、さらに電極１３をリフトオフ法によって形成する。
【００５８】
以上のウェーハ工程終了後、２７０℃−１０時間のＳＶ素子磁化固着層固着アニール、２００℃−５時間の磁気ヨークおよび磁化自由層端部の等方化アニールを行い、最後に磁気バイアス膜の磁化固着層磁化方向と略直角な方向への着磁を行うことにより、磁気ヘッドが完成する。
【００５９】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００６０】
図６は、本発明の第２の実施の形態にかかる磁気ヘッドを表す概念図である。すなわち、同図（ａ）は、本発明による平面ヨーク型磁気抵抗効果型ヘッドの概略構造を表す一部透視平面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。図６については、図１乃至図５に関して前述した部分と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６１】
本実施形態の磁気抵抗効果型ヘッド１０Ｂも、基板１１Ａ上に絶縁層１１Ｂが形成され、その上に、磁気ギャップ１５を介して一対の磁気ヨーク１７、１７が形成され、その上に形成されたＳＶ素子２２、電極１３、１３及びバイアス膜１８、１８を有する。
【００６２】
本実施形態においても、ＳＶ素子２２は、基本的に磁化自由層２２Ａ、非磁性中間層２２Ｂ及び磁化固着層２２Ｃを積層した構成を有する。但し、本実施形態においては、磁化自由層２２Ａの両端部（両脇部）Ｅは、膜厚が厚くされる代わりに、飽和磁化Ｍｓが高い材料により形成されている。つまり、磁化自由層２２Ａは、両端部ＥはＭｓが相対的に高い材料により形成され、中央部ＣはＭｓが相対的に低い材料により形成されている。具体的には、例えば、磁化自由層２２Ａの両端部ＥをＣｏ９０Ｆｅ１０（Ｍｓ＝１．８キロガウス）により形成し、中央部ＣをＮｉ８０Ｆｅ２０（Ｍｓ＝１キロガウス）により形成することができる。
【００６３】
このようにＭｓの高い材料を用いることによっても、磁気抵抗を下げることができる。その結果として、磁化自由層２２Ａの膜厚を薄くしても、磁気ヨーク１７からの信号磁界の流入を妨げることがなくなる。つまり、磁気的な抵抗が低い端部（脇部）Ｅにおいて磁気ヨーク１７から磁化自由層２２Ａに信号磁界を円滑に流入させ、中央部Ｃすなわち感磁部に導入することができる。その結果として、磁化自由層を薄膜化して高感度化させつつ、信号磁界を十分に取り込んで高出力を確保することができる。
【００６４】
次に、本実施形態の磁気抵抗効果型ヘッド１０Ｂの製造方法について説明する。
【００６５】
図７は、本実施形態の磁気抵抗効果型ヘッド１０Ｂの要部製造工程を表す工程断面図である。
【００６６】
同図（ａ）に表した状態は、図５（ｃ）に表した状態に対応する。すなわち、第１実施形態に関して前述したように、基板１１Ａの上に絶縁層１１Ｂを形成し、さらに磁気ヨーク１７と磁気ギャップ１５を形成する。そして、この上に、磁化自由層の端部２２ＡＥとして、Ｃｏ９０Ｆｅ１０などのＭｓの高い材料を堆積し、パターニングする。
【００６７】
次に、図７（ｂ）に表したように、Ｎｉ８０Ｆｅ２０などのＭｓの低い材料を堆積する。
【００６８】
次に、図７（ｃ）に表したように、表面を平坦化する。具体的には、ＣＭＰ（ｃｈｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｔｃｈｉｎｇ：化学機械研磨）などの方法によりそのままエッチングしても良く、または、中央部Ｃをマスキングして端部Ｅの上の層２２ＡＥエッチング除去しても良い。
【００６９】
次に、図７（ｄ）に表したように、非磁性中間層２２Ｂと磁化固着層２２Ｃをこの順に堆積する。この後に、第１実施形態に関して前述したような工程を施すことにより、磁気ヘッドが完成する。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態によっても、磁気的な抵抗が低い端部Ｅにおいて磁気ヨーク層から磁化自由層に信号磁界を円滑に流入させ、中央部Ｃすなわち感磁部に導入することかできる。その結果として、磁化自由層を高感度化させつつ、信号磁界を十分に取り込んで高出力を確保することができる。
【００７１】
さらに、本実施形態によれば、磁化自由層の膜厚を一定にすることも可能となる。つまり、ＳＶ素子２２の表面に段差が形成されることを防ぎ、電極１３の「段切れ」などの問題を解消することもできる。
【００７２】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００７３】
図８は、本発明の第３の実施の形態にかかる磁気抵抗効果型ヘッドの要部を概念的に表す一部透視斜視図である。すなわち、同図の磁気ヘッド１０Ｃは、ＳＶ素子を用いた横型磁気抵抗効果型ヘッドであり、媒体２００上に横方向に設けられたＳＶ素子３０と、その両端に接続された一対の電極１３、１３とを有する。ＳＶ素子３０は、磁化自由層３０Ａと非磁性中間層３０Ｂと磁化固着層３０Ｃとを有し、ＡＢＳ面側において磁化自由層３０Ａ端部Ｅの膜厚が厚くされ、Ｍｓ・ｔ積が大きくされている。このようにすれば、媒体２００からの磁束を磁化自由層３０Ａに円滑に導入することが可能となる。つまり、磁化自由層３０Ａのより多くの信号磁界を受けることが可能となる。
【００７４】
また、磁気ヘッド１０Ｃにおいては、電極１３が磁化自由層３０Ａの膜厚が薄い部分すなわち低Ｍｓ・ｔ積の部分に接続されている。このようにすれば、磁化自由層３０Ａのうちで、膜厚が薄く感度が高い部分を「感磁部」とすることができる。すなわち、磁化自由層３０Ａのうちで膜厚の厚い端部は、信号磁界を集める役割を果たし、膜厚が薄い部分は、集められた信号磁界を電気信号に変換するための検出部としての役割を果たす。
【００７５】
本実施形態は、縦型の磁気抵抗効果型ヘッドについても同様に適用可能である。
【００７６】
図９は、本実施形態の変型例にかかる磁気抵抗効果型ヘッドの要部を概念的に表す一部透視斜視図である。すなわち、同図の磁気ヘッド１０Ｄは、ＳＶ素子を用いた縦型磁気抵抗効果型ヘッドであり、媒体２００上に縦方向に設けられたＳＶ素子４０と、その両端に接続された一対の電極１３ａ、１３ｂとを有する。
【００７７】
ＳＶ素子４０は、磁化自由層４０Ａと非磁性中間層４０Ｂと磁化固着層４０Ｃとを有し、ＡＢＳ面側において磁化自由層４０Ａ端部Ｅの膜厚が厚くされ、Ｍｓ・ｔ積が大きくされている。本変型例においても、媒体２００からの磁束を磁化自由層４０Ａに円滑に導入することが可能となる。つまり、磁化自由層４０Ａのより多くの信号磁界を受けることが可能となる。
【００７８】
また、磁気ヘッド１０Ｄにおいても、電極１３ａ、１３ｂが磁化自由層４０Ａの膜厚が薄い部分すなわち低Ｍｓ・ｔ積の部分に通電するように接続されている。このようにすれば、磁化自由層４０Ａのうちで、膜厚が薄く感度が高い部分を「感磁部」とすることができる。すなわち、磁化自由層４０Ａのうちで膜厚の厚い端部は、信号磁界を集める役割を果たし、膜厚が薄い部分は、集められた信号磁界を電気信号に変換するための検出部としての役割を果たす。
【００７９】
さらに、本変型例においては、ＡＢＳ面側の電極１３ｂを接地することにより、記録媒体２００と接触した際にも静電破壊を起こすことが抑制される。さらに、熱拡散に優れるためにサーマルアスペリティにも強くなる。
【００８０】
なお、図８及び図９においては、ＡＢＳ面側において磁化自由層の膜厚を厚くする具体例を表したが、本発明はこれに限定されない。これ以外にも、例えば、第２実施形態に関して前述したように、ＡＢＳ面側において磁化自由層のＭｓが高くなるように材料を選択しても良い。
【００８１】
または、ＡＢＳ面側において磁化自由層のＭｓ・ｔ積が高くなるように磁化自由層の膜厚と材料とを同時に変化させても良い。
【００８２】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態として、本発明の磁気再生装置について説明する。図１乃至図９に関して前述した本発明の磁気ヘッドは、例えば、記録再生一体型の磁気ヘッドアセンブリに組み込まれ、磁気再生装置に搭載することができる。
【００８３】
図１０は、このような磁気記録装置の概略構成を例示する要部斜視図である。すなわち、本発明の磁気記録再生装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において、長手記録用または垂直記録用磁気ディスク２００は、スピンドル１５２に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示しないモータにより矢印Ａの方向に回転する。磁気ディスク２００は、長手記録用または垂直記録用の記録層を有する記録媒体である。磁気ディスク２００は、磁気ディスク２００に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダ１５３は、薄膜状のサスペンション１５４の先端に取り付けられている。ここで、ヘッドスライダ１５３は、例えば、前述したいずれかの実施の形態にかかる磁気ヘッドをその先端付近に搭載している。
【００８４】
磁気ディスク２００が回転すると、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）は磁気ディスク２００の表面から所定の浮上量をもって保持される。
【００８５】
サスペンション１５４は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は、アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。
【００８６】
アクチュエータアーム１５５は、固定軸１５７の上下２箇所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。
【００８７】
図１１は、アクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図である。すなわち、磁気ヘッドアッセンブリ１６０は、例えば駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５１を有し、アクチュエータアーム１５５の一端にはサスペンション１５４が接続されている。
【００８８】
サスペンション１５４の先端には、図１乃至図９に関して前述したいずれかの再生用磁気抵抗効果型ヘッドを具備するヘッドスライダ１５３が取り付けられている。記録用ヘッドを組み合わせても良い。サスペンション１５４は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線１６４を有し、このリード線１６４とヘッドスライダ１５３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中１６５は磁気ヘッドアッセンブリ１６０の電極パッドである。
【００８９】
ここで、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）と磁気ディスク２００の表面との間には、所定の浮上量が設定されている。
【００９０】
図１２（ａ）は、浮上量が所定の正の値の場合のヘッドスライダ１５３と磁気ディスク２００との関係を表す概念図である。同図に例示したように、通常、多くの磁気記録装置においては、磁気ヘッド１０を搭載したスライダ１５３は、磁気ディスク２００の表面から所定の距離だけ浮上した状態で動作する。本発明においては、このような「浮上走行型」の磁気記録装置においても、従来よりも高分解能且つ高出力で低ノイズの再生を行うことができる。すなわち、図１乃至図９に関して前述したいずれかの磁気抵抗効果型ヘッドを採用することにより、ＳＶ素子の感度を上げつつ信号磁界を円滑に導入させることができる。つまり、従って、磁気ディスク２００の記録密度を上げて媒体磁化が小さくなった場合でも、高感度且つ高出力で低ノイズの再生が可能となる。
【００９１】
一方、記録密度がさらに上がると、浮上高を低下させて、より磁気ディスク２００に近いところを滑空させて情報を読み取る必要が生ずる。例えば、１インチ平方あたり３０Ｇ（ギガ）ビット程度の記録密度を得るためには、もはや、浮上にしていることによるスペーシングロスが大きくなり過ぎ、極低浮上によるヘッド１０と磁気ディスク２００とのクラッシュの問題も無視できなくなる。
【００９２】
そのため、磁気ヘッド１０と磁気ディスク２００とを逆に積極的に接触させて、走行させる方式も考えられる。
【００９３】
図１２（ｂ）は、このような「接触走行型」のヘッドスライダ１５３と磁気ディスク２００との関係を表す概念図である。本発明の磁気ヘッドにおいても、媒体との接触面にＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ−Ｃａｒｂｏｎ）潤滑膜などを設けることにより 「接触走行型」のスライダに搭載することが可能である。従って、図１２（ｂ）に例示したような「接触走行型」の磁気再生装置においても、高密度化により縮小された記録ビットからの微小な信号磁界を確実に入力し、高い感度で検出することにより低ノイズで安定した再生を行うことができるようになる。
【００９４】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、磁気抵抗効果素子は、磁化自由層と非磁性中間層と磁化固着層とを有していれば、具体例として挙げたものの他にも、当業者が選択しうるあらゆる構造、材料から選択して用いることが可能である。
【００９５】
同様に、磁気ヘッドを構成する各要素の材料や形状などに関しても、具体例として前述したものには限定されず、当業者が選択しうる範囲のすべてを同様に用いて同様の効果を奏し得る。
【００９６】
また、磁気再生装置に関しても、再生のみを実施するものでも、記録・再生を実施するものあっても良く、また、媒体は、ハードディスクには限定されず、その他、フレキシブルディスクや磁気カードなどのあらゆる磁気記録媒体を用いることが可能である。さらに、磁気記録媒体を装置から取り外し可能した、いわゆる「リムーバブル」の形式の装置であっても良い。
【００９７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、記録媒体からの信号磁界を効率的にＳＶ素子の磁化自由層に導くことが可能となり、微小な記録ビットからの微弱な信号磁界を確実に再生することができるようになる。その結果として、磁気記録媒体の記録密度を大幅に向上することを可能とする磁気抵抗効果型ヘッド及びそれを用いた磁気再生装置を提供することが可能となり、磁気記録関連産業上のメリットは非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる磁気ヘッドを表す概念図である。すなわち、同図（ａ）は、本発明による平面ヨーク型磁気抵抗効果型ヘッドの概略構造を表す一部透視平面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の磁気ヘッドに搭載されるＳＶ素子１２を表す斜視概念図である。
【図３】バイアス膜１８の作用を説明する概念図である。
【図４】本発明の磁気ヘッドと従来の磁気ヘッドにおいて、磁気ヨークからＳＶ素子に信号磁界が流入する様子を概念的に表す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態の磁気抵抗効果型ヘッドの要部製造工程を表す概略工程図である。すなわち、図５（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ各工程における平面図とそのＡ−Ａ線断面図を表す。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかる磁気ヘッドを表す概念図である。すなわち、同図（ａ）は、本発明による平面ヨーク型磁気抵抗効果型ヘッドの概略構造を表す一部透視平面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態の磁気抵抗効果型ヘッド１０Ｂの要部製造工程を表す工程断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態にかかる磁気抵抗効果型ヘッドの要部を概念的に表す一部透視斜視図である。
【図９】本発明の第３実施形態の変型例にかかる磁気抵抗効果型ヘッドの要部を概念的に表す一部透視斜視図である。
【図１０】本発明の磁気記録装置の概略構成を例示する要部斜視図である。
【図１１】アクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図である。
【図１２】（ａ）は、浮上量が所定の正の値の場合のヘッドスライダ１５３と磁気ディスク２００との関係を表す概念図であり、（ｂ）は、このような「接触走行型」のヘッドスライダ１５３と磁気ディスク２００との関係を表す概念図である。
【図１３】従来の「横型」のシールド型ＳＶヘッドの構造を概念的に表す斜視図である。
【図１４】従来の「縦型」のシールド型ＳＶヘッドの構造を概念的に表す斜視図である。
【図１５】従来の「横型」のヨーク型ＳＶヘッドを表す斜視図である。
【図１６】従来の「縦型」のヨーク型ＳＶヘッドを表す斜視図である。
【図１７】図１３乃至図１６に表したＳＶヘッドに設けられるＳＶ素子１０２の構造を表す概念斜視図である。
【符号の説明】
１０Ａ〜１０Ｄ、１００Ａ〜Ｄ 磁気抵抗効果型ヘッド
１１Ａ 基板
１１Ｂ 絶縁膜
１２、２２、３０、４０１０２ スピンバルブ素子（ＳＶ素子）
１２Ａ、２２Ａ、３０Ａ、４０Ａ、１０２Ａ 磁化自由層（フリー層）
１２Ｂ、２２Ｂ、３０Ｂ、４０Ｂ、１０２Ｂ 非磁性中間層（スペーサ層）
１２Ｃ、２２Ｃ、３０Ｃ、４０Ｃ、１０２Ｃ 磁化固着層（ピン層）
１３、１０３ 電極
１５ 磁気ギャップ
１７、１０７ 磁気ヨーク
１８ 磁気バイアス部
１５０ 磁気記録再生装置
１５２ スピンドル
１５３ ヘッドスライダ
１５４ サスペンション
１５５ アクチュエータアーム
１５６ ボイスコイルモータ
１６０ 磁気ヘッドアセンブリ
２００ 媒体（磁気記録ディスク）
Claims (4)
- 磁気記録媒体からの信号磁界を検出する磁気抵抗効果型ヘッドであって、
磁化固着層と、磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間に設けられた非磁性中間層と、を有する磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子の両端に接続された一対の電極と、
を備え、
前記信号磁界は前記磁気抵抗効果素子の脇部から中央部に流入し、
前記磁気抵抗効果素子の前記脇部における前記磁化自由層の膜厚が前記中央部における膜厚よりも厚くされたことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。 - 磁気記録媒体からの信号磁界を検出する磁気抵抗効果型ヘッドであって、
磁化固着層と、磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間に設けられた非磁性中間層と、を有する磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子の両端に接続された一対の電極と、
を備え、
前記信号磁界は前記磁気抵抗効果素子の脇部から中央部に流入し、
前記磁気抵抗効果素子の前記脇部においては前記磁化自由層は第１の飽和磁化を有する材料により形成され、
前記磁気抵抗効果素子の前記中央部においては前記磁化自由層は前記第１の飽和磁化よりも小さい第２の飽和磁化を有する材料により形成されたことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。 - 磁気記録媒体からの信号磁界を検出する磁気抵抗効果型ヘッドであって、
磁化固着層と、磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間に設けられた非磁性中間層と、を有する磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子の両端に接続された一対の電極と、
を備え、
前記信号磁界は前記磁気抵抗効果素子の脇部から中央部に流入し、
前記磁気抵抗効果素子の前記脇部においては前記磁化自由層を構成する材料の飽和磁化とその膜厚との積が第１の値を有し、
前記磁気抵抗効果素子の前記中央部においては前記磁化自由層を構成する材料の飽和磁化とその膜厚との積が前記第１の値よりも小さい第２の値を有することを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。 - 請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気抵抗効果型ヘッドを備え、
磁気記録媒体に格納された磁化情報を再生可能とした磁気再生装置。
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| JP27847899A JP3618601B2 (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 磁気抵抗効果型ヘッド及び磁気再生装置 |
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