JP3657916B2

JP3657916B2 - 磁気抵抗効果ヘッドおよび垂直磁気記録再生装置

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Publication number: JP3657916B2
Application number: JP2002026029A
Authority: JP
Inventors: 将寿吉川; 裕三上口; 雅幸高岸; 裕美湯浅
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2022-02-01
Also published as: JP2002319112A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果ヘッドおよび垂直磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＨＤＤなどの磁気記録媒体においては、高記録密度化が急激に進んでいる。高記録密度化に伴って記録媒体に記録される記録ビットサイズが小さくなり、信号磁束も小さくなってきている。このような状況で、従来のリングコア型インダクティブ磁気ヘッドはリングコアを介して電磁誘導効果により媒体磁束を間接的に検出するため、小さな信号磁束に対して十分な感度を確保できなくなっている。このため近年、磁気抵抗効果を利用して媒体磁束を直接感知する磁気抵抗効果ヘッド（ＭＲヘッド）が実用化されてきた。
【０００３】
現在では、［磁化固着層（ピン層）／中間層（スペーサ層）／磁化自由層（フリー層）］という積層膜を有し、さらに巨大な磁気抵抗効果を発生するスピンバルブ型ＭＲ（ＳＶ−ＭＲ）ヘッドが主流をなしている。このＳＶ−ＭＲヘッドはＭＲヘッドに比べて２倍以上の巨大磁気抵抗効果を発揮する。
【０００４】
従来のＳＶ−ＭＲヘッドは、１対の磁気シールドの間に磁気ギャップを介してＳＶ−ＭＲ膜を形成した構造を有する。また、従来のＳＶ−ＭＲヘッドは１対の電極からＳＶ膜の面内にセンス電流を通電する、いわゆるＣＩＰ（Current-in-plane）−ＭＲヘッドとして使用されてきた。
【０００５】
最近では、１対の電極からＳＶ膜面に垂直にセンス電流を通電する、いわゆるＣＰＰ（Current-perpendicular-to-plane）−ＭＲヘッドが提案されている。ＣＰＰ通電することによりさらに磁気抵抗変化率（ＭＲ変化率）が向上するので、高いヘッド出力が期待できる。
【０００６】
一方、面内磁気記録システムにおいては、熱擾乱のために記録密度の向上が限界に近づいている。このため、熱擾乱に強い垂直磁気記録システムが有望視され、垂直記録媒体とＳＶ−ＭＲヘッドとを組み合わせたシステムが提案されている。
【０００７】
図１６（ａ）および（ｂ）は、垂直記録媒体に対して使用することを想定した、すでに提案されているＣＩＰモードのＳＶ−ＭＲヘッドの構造を示す概略図である。図１７（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図１６（ａ）および（ｂ）のＳＶ−ＭＲヘッドにより得られる出力波形を示す図である。
【０００８】
これらのシステムにおいては、出力波形および磁気シールド間の狭ギャップ化が問題となる。すなわち、従来の面内磁気記録システムと同様に、垂直磁気記録システムでも磁化転移でピークを有する出力波形が得られることが好ましい。また、将来の高記録密度化に対応するためには、磁気シールド間に設けられるＳＶ膜の膜厚が薄く、狭ギャップ化を達成できることが好ましい。
【０００９】
図１６（ａ）は垂直磁気記録システムにシングルＳＶ−ＭＲヘッドを適用したものである。図１６（ａ）において、垂直記録層１に対向するように、１つのＳＶ−ＭＲ膜１０が設けられている。ＳＶ−ＭＲ膜１０は、反強磁性層１１／ピン層１２／スペーサ層１３／フリー層１４を積層した基本構造を有する。ＳＶ−ＭＲ膜１０は、１対の磁気シールド１５、１６間に配置されている。
【００１０】
このシステムでは、図１７（ａ）に示されるように、記録ビットに対応して単調に変化する出力波形が得られる。この場合、従来の面内磁気記録システムと同様に磁化転移でピークを有する出力波形を得るためには、再生信号処理部に微分回路を追加しなければならない。しかし、微分回路はノイズを増大させるおそれがある。また、従来のＳＶ−ＭＲヘッドは厚い反強磁性層１１を有するため、将来の高記録密度化に対応して狭ギャップ化することが困難であるという問題があった。
【００１１】
図１６（ｂ）は垂直磁気記録システムにデュアル・ストライプＳＶ−ＭＲヘッドを適用したものである。図１６（ｂ）において、垂直記録層１に対向するように、１対のＳＶ−ＭＲ膜１０が設けられている。各ＳＶ−ＭＲ膜１０は、図１６（ａ）と同様な基本構造を有する。１対のＳＶ−ＭＲ膜１０は、１対の磁気シールド１５、１６間に配置されている。
【００１２】
このシステムでは、２つのＳＶ−ＭＲ膜を差動動作させて、図１７（ｂ）に示されるように従来の面内磁気記録システムで得られるのと同様な出力波形を得るようにしている。しかし、この構造においては、磁気ギャップ中に２つのＳＶ−ＭＲ膜が形成されるため、やはり将来の高記録密度化に対応できないという問題があった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高記録密度化に対応して狭ギャップ化が可能な磁気抵抗効果ヘッド、およびこのようなヘッドを搭載した垂直磁気記録再生装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る磁気抵抗効果ヘッドは、媒体対向面に対して膜面が実質的に垂直に配置された、第１磁化自由層および第２磁化自由層と、これらの磁化自由層の間に挟まれた中間層と、下地層と、保護層とを有し、下地層、第１磁化自由層、中間層、第２磁化自由層、保護層の順に順次積層され、前記第１磁化自由層および第２磁化自由層は媒体からの信号磁束に応じて独立にその磁化方向を変化させ、それぞれの磁化方向の変化に応じて磁気抵抗効果を発揮する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の膜面に対して実質的に垂直に電流を通電するために設けられ、下地層に電気的に接続された第１電極および保護層に電気的に接続された第２電極とを有する。
【００１５】
本発明の他の態様に係る垂直磁気記録再生装置は、垂直磁気記録媒体と、垂直磁気記録媒体に対向して設けられる上記の磁気抵抗効果ヘッドとを有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る磁気ヘッドは、第１磁化自由層（第１フリー層）および第２磁化自由層（第２フリー層）と、これらのフリー層の間に挟まれた中間層（スペーサ層）と、下地層と、保護層とを含む磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜の膜面に対して実質的に垂直に電流を通電する第１電極および第２電極とを有する。すなわち、この磁気抵抗効果膜は、ＣＰＰ−ＭＲ膜である。第１フリー層、中間層および第２フリー層は、媒体対向面に対して膜面が実質的に垂直に配置されている。この磁気抵抗効果膜は、下地層、第1磁化自由層、中間層、第2磁化自由層、保護層の順で基板側から順次積層されている。第１フリー層および第２フリー層の磁化方向は、媒体（好ましくは垂直記録媒体）からの信号磁束に応じて独立に変化する。第１フリー層および第２フリー層は、互いの磁化方向の変化に応じて磁気抵抗効果を発揮する。
【００１７】
本実施形態の磁気ヘッドのセンシング部は、第１電極および第２電極に挟まれた、磁気抵抗効果膜の部分である。このセンシング部は、第１フリー層、中間層および第２フリー層を含むが、絶縁体からなる磁気ギャップ層、反強磁性層および磁化固着層（ピン層）を含まない。このため、本実施形態の磁気ヘッドは、従来のＳＶ−ＭＲ膜に比べて、狭ギャップ化が容易であり、高記録密度化に対応できる。
【００１８】
第１フリー層および第２フリー層に所望の方向に磁気異方性を付与するには、以下のような構造が適用される。
【００１９】
たとえば、第１フリー層、中間層および第２フリー層で形成される磁気抵抗効果膜の両端部に１対のハードバイアス膜を設け、第１フリー層および第２フリー層に実質的に一方向の磁気異方性を付与してもよい。
【００２０】
また、第１フリー層の両端部に接して１対の反強磁性層を設けて第１フリー層の両端部の磁化を固着することにより、第１フリー層の中央部に所望の方向に磁気異方性を付与し、第２フリー層の両端部に接して１対の反強磁性層を設けて第２フリー層の両端部の磁化を固着することにより、第２フリー層の中央部に所望の方向に磁気異方性を付与してもよい。この場合、第１フリー層中央部の磁気異方性の方向と第２フリー層中央部の磁気異方性の方向が、約９０°の角度をなすことが好ましい。ただし、２つのフリー層に付与された磁気異方性の方向のなす角度は、６０°〜１２０°の範囲であればよい。
【００２１】
このようにして磁気異方性が付与された第１フリー層および第２フリー層は、その磁化方向を媒体からの信号磁束に応じて独立に変化させ、互いの磁化方向の変化に応じて磁気抵抗効果を発揮する。その結果、本発明の実施形態に係る磁気ヘッドは、媒体に記録された情報を読み出すことができる。なお、上述した第１フリー層および第２フリー層への磁気異方性の付与の仕方に応じて、異なる原理で媒体磁束が検出されるが、その検出原理については後に詳細に説明する。
【００２２】
フリー層は、例えばＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉからなる金属層またはそれらの合金層を含有する強磁性材料で形成される。フリー層に用いられる強磁性材料は、より具体的には、Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀（ａｔ％）、ＣｏＦｅＮｉ、ＮｉＦｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどである。
【００２３】
フリー層内部においてスピン依存散乱の効果を出すために、第１フリー層および第２フリー層を［強磁性層／強磁性層］の積層構造、［強磁性層／非磁性層］の積層構造、またはこれらの複合構造としてもよい。
【００２４】
［強磁性層／強磁性層］の積層フリー層には、［ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ］、［Ｆｅ／ＮｉＦｅ］、［Ｆｅ／ＣｏＦｅ］などの組み合わせが用いられる。
【００２５】
［強磁性層／非磁性層］の積層フリー層の場合、非磁性層は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔなどの貴金属から選択される。界面での散乱を増大させる［強磁性層／非磁性層］の組み合わせとしては、［ＮｉＦｅ／Ａｕ］、［ＮｉＦｅ／Ａｇ］、［ＣｏＦｅ／Ｃｕ］、［Ｃｏ／Ｃｕ］、［Ｆｅ／Ａｕ］、［Ｎｉ／Ａｕ］などが挙げられる。
【００２６】
また、フリー層に、［磁性層／Ｒｕ／磁性層］からなるフェリカップリング・フリー層（シンセティック・フリー層）を用い、Ｍｓ・ｔ積（飽和磁化・厚み積）を調整してもよい。
【００２７】
本発明の実施形態においては、第１フリー層、中間層および第２フリー層を含む磁気抵抗効果膜を挟むように、下地層と保護層とが設けられる。下地層または保護層としては、Ｔａなどの金属層、フリー層の軟磁気特性を向上させる軟磁性下地層、フリー層の結晶配向性を向上させる配向性制御層、電子の鏡面反射効果を利用するための鏡面反射層（スペキュラー層）が用いられる。軟磁性下地層には、Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀（ａｔ％）合金（パーマロイ）、および非晶質ＣｏＺｒＮｂなどが含まれる。配向性制御層には、［Ｒｕ／Ｃｕ］、［Ａｕ／Ｃｕ］、Ｃｕ、ＮｉＦｅＣｒ合金などが含まれる。軟磁性下地層及び配向制御層に、米国特許５，５４９，９７８に開示されている undercoating film の材料を用いることもできる。スペキュラー層には、γ−Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄などのＦｅ酸化物；Ｔａ酸化物；Ｎｉ酸化物；Ｃｒ₂Ｏ₃やＣｒＯ₂などのＣｒ酸化物；Ｍｎ酸化物などが含まれる。
【００２８】
上述したスペキュラー層は、フリー層または中間層に挿入することが可能である。中間層中にスペキュラー層または上述したような絶縁層が挿入される場合、たとえばＣｒ酸化物などの場合は、非磁性導電性中間層としてはＣｕ層などが良く用いられる。このときの非磁性導電性中間層の厚さは１ｎｍ以下であることが好ましい。非磁性導電性中間層は、絶縁膜の片側だけに形成してもよい。非磁性伝導層の存在により、第１および第２フリー層の軟磁気特性が向上する。
【００２９】
本実施形態においては、磁気抵抗効果膜を１対の磁気シールドの間に設置することが好ましい。磁気抵抗効果膜を１対の磁気シールドの間に設置すれば、出力ピーク半値幅（ＰＷ₅₀）を小さく抑えることができ、さらに良好な線分解能を得ることができる。
【００３０】
この場合、１対の磁気シールドの各々を第１電極または第２電極と電気的に接続することが好ましい。このような構成では、電極およびシールドを一体的に電極として取り扱うことができ、電極部を低抵抗化してＣＰＰ−ＭＲ膜への熱の影響を低減できる。
【００３１】
なお、本発明の実施形態に係る磁気ヘッドにおいて、１対の磁化自由層（フリー層）によって磁気回路を形成し、中間層（スペーサ層）の厚さによって線分解能を決定する磁気ギャップを規定する場合には、シールドを省略することができる。
【００３２】
中間層には、例えばＢｅ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、ＲｕおよびＩｒからなる群より選択される導電性非磁性材料が用いられる。このような導電性非磁性材料を用いれば、約５０ｎｍ以上の十分長いスピン拡散長を得ることができ、フリー層と中間層との間の界面で大きなスピン依存散乱を得ることができる。
【００３３】
中間層は、それぞれ第１磁化自由層または第２磁化自由層と接する１対の第１中間層と、１対の第１中間層に挟まれるように形成された第２中間層とを含む３層構造としてもよい。この場合、第１中間層をＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、ＲｕおよびＩｒからなる群より選択される少なくとも１種の金属で形成し、第２中間層をＢｅ、Ａｌ、ＭｇおよびＣａからなる群より選択される少なくとも１種の金属で形成することが好ましい。上記の第１中間層はフリー層と中間層との間の界面で大きなスピン依存散乱を示す。上記の第２中間層は長いスピン拡散長を示す。
【００３４】
本発明の他の実施形態においては、中間層に酸化物層を用いてもよい。この場合、磁気抵抗効果膜は、第１フリー層、酸化物中間層および第２フリー層を含むトンネル型磁気抵抗効果膜である。酸化物層には、Ａｌ酸化物たとえばＡｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ酸化物たとえばＳｉＯ₂、Ｔａ酸化物、Ｃｒ酸化物たとえばＣｒＯ₂、Ｆｅ酸化物たとえばＦｅ₃Ｏ₄、およびペロブスカイト型酸化物たとえばＬａＳｒＭｎＯ（ＬＳＭＯ）からなる群より選択される少なくとも１層が用いられる。トンネル型磁気抵抗効果膜の素子抵抗を考慮すると、中間層の厚さは約５ｎｍ以下にすることが好ましい。
【００３５】
本発明の他の実施形態においては、中間層に［金属層／酸化物層またはチッ化物層］の積層膜、または［金属層／酸化物層／金属層］もしくは［金属層／チッ化物層／金属層］のサンドイッチ膜で形成してもよい。この場合、上記の酸化物層には、Ａｌ酸化物たとえばＡｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ酸化物たとえばＳｉＯ₂、Ｆｅ酸化物、Ｔａ酸化物、Ｎｉ酸化物、ペロブスカイト型酸化物、およびＣｒ酸化物からなる群より選択される少なくとも１層が用いられる。この場合、上記金属層には、Ｃｕ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、およびＲｈからなる群より選択される少なくとも１層が用いられる。上記の金属層は、フリー層の酸化を抑制・防止する。その結果、フリー層の軟磁気特性が向上し、各フリー層で低保磁力が得られる。
【００３６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態をより詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）は第１の実施形態における垂直通電型磁気抵抗効果（ＣＰＰ−ＭＲ）ヘッドを媒体対向面（ＡＢＳ：air-bearing surface）に垂直な面で切断した断面図である。この図において、ｘはトラック長方向、ｙはトラック幅方向、ｚは媒体対向面に対して垂直な方向を示す。このＣＰＰ−ＭＲヘッドは、垂直磁気記録システムに使用される。
【００３７】
図１（ａ）に示されるように、このＣＰＰ−ＭＲヘッドは、下部磁気シールド２１、第１電極２２、下地層３１、第１磁化自由層（第１フリー層）２３、導電性非磁性材料で形成されたスペーサ層２４、第２磁化自由層（第２フリー層）２５、保護層３２、第２電極２６、および上部磁気シールド２７を順次積層した構造を有する。
【００３８】
ＣＰＰ−ＭＲ膜を構成する、第１フリー層２３と第２フリー層２５、およびそれらに挟まれるスペーサ層２４の膜面は、媒体対向面に対してほぼ垂直になっている。第１フリー層および第２フリー層は、磁気記録媒体に記録されている信号磁束に従って磁化が自由に応答する。後述するように、第１フリー層２３と第２フリー層２５の磁化方向のなす角度により磁気抵抗変化が発生し、媒体磁束を読み取ることができる。
【００３９】
第１電極２２、下地層３１、第１フリー層２３、スペーサ層２４、第２フリー層２５、保護層３２、および第２電極２６のＡＢＳからｚ方向に離れた位置には絶縁膜２８が設けられている。ＣＰＰ−ＭＲ膜には第１電極２２と第２電極２６により膜面に垂直に電流が流される。これらの電極の材料には、主にＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａから選択される金属または合金が用いられる。このＣＰＰ−ＭＲヘッドでは、磁気シールドの有無に関わらず良好な線分解能が得られるので、必ずしも磁気シールドを設ける必要はない。しかし、磁気シールド２１、２７を設けた方が、線分解能をより向上できるので好ましい。
【００４０】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＣＰＰ−ＭＲヘッドのＣＰＰ−ＭＲ膜部分をＡＢＳから見た平面図である。第１フリー層２３、スペーサ層２４および第２フリー層２５を含むＣＰＰ−ＭＲ膜は、１対のハードバイアス膜（ハード膜）２９、３０の間に設置されている。第１フリー層２３および第２フリー層２５は、ハード膜２９、３０により一方向に磁気異方性が付与されるように、バイアス磁界が印加される。
【００４１】
本実施形態のＣＰＰ−ＭＲヘッドの出力機構について説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は、媒体磁束に対する磁気抵抗効果膜の磁化方向の変化を説明する模式図である。これらの図は、トラック長方向に沿って、第１フリー層２３、スペーサ層２４、第２フリー層２５を含むＭＲ膜と、垂直記録層１を示している。図２（ａ）はヘッドがアップ磁化の続く記録磁区の上方を走行する場合、図２（ｂ）はヘッドがアップ磁化とダウン磁化との遷移領域の上方を走行する場合、図２（ｃ）はヘッドがダウン磁化の続く記録磁区の上方を走行する場合を示している。
【００４２】
図２（ａ）〜（ｃ）に示す、ＭＲ膜の媒体に対する相対的位置関係の変化にしたがって、第１フリー層と第２フリー層の磁化方向は、媒体中の記録磁化の方向に応じて以下のように変化する。図２（ａ）に示されるように、媒体中でアップ磁化が続いているときには、第１フリー層および第２フリー層の磁化はともにアップ方向に向き、互いに平行になる。図２（ｂ）に示されるように、媒体磁化の遷移領域においては、リーディング側の第１フリー層の磁化がダウン方向に変化し、トレーリング側の第２フリー層の磁化はアップ方向のまま変化しない。従って、第１および第２のフリー層の磁化方向は互いに反平行になる。図２（ｃ）に示されるように、媒体中でダウン磁化が続いているときには、第１フリー層および第２フリー層の磁化はともにダウン方向に向き、互いに平行になる。
【００４３】
図３に本実施形態のＣＰＰ−ＭＲヘッドの出力波形（ΔＶ＝Ｉ・Δρ）を模式的に示す。図３中の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）で示される出力値は、それぞれ図２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の状態に対応している。
【００４４】
図３に示される出力波形は、従来のＭＲヘッドを用いた面内磁気記録システムで得られるものとほぼ同じである。従って、磁気記録再生システムにおける再生信号処理部の回路およびシステムを変更することなく、記録磁化を感知することが可能である。
【００４５】
図４は図３に示した出力波形が得られる原理を説明する図である。この図は図２（ｂ）に対応しており、第１フリー層の磁化と第２フリー層の磁化は角度θをなしている。
【００４６】
ここで、第１フリー層と第２フリー層の磁化方向が平行であるときの磁気抵抗効果膜の電気抵抗をρ_P、反平行であるときの電気抵抗をρ_AP、最大抵抗変化量をΔρ_maxとする。このとき、抵抗変化Δρは、第１フリー層と第２フリー層の磁化方向がなす図４の角度θを用いて、次式で表される。
【００４７】
Δρ=Δρ_max・cos(θ/2)=(ρ_AP−ρ_P)・cos(θ/2) （１）
なお、ΔρはＭＲ変化率：ＭＲ＝（ρ_AP−ρ_P）／ρ_Pを用いて、Δρ=ρ_P・ＭＲによって表すこともできる。
【００４８】
従って、出力変化ΔＶは次式で表される。
【００４９】
ΔＶ=I・Δρ=I・(ρ_AP-ρ_P)・cos(θ/2) （２）
（２）式からわかるように、第１及び第２フリー層の磁化の動きのみによってΔＶが得られる。しかし、実際にはフリー層の磁化の動きは媒体磁束の分布にも依存する。
【００５０】
ＣＰＰ−ＭＲヘッドを設計する場合、媒体膜の保磁力（Ｈｃ）、媒体上の遷移長（ＴＬ）、磁気的な媒体とヘッド間の距離（ＭＳ）、パルスの半値幅（ＰＷ₅₀、図６に図示されている）、スペーサ層の厚さ（ｔ_spacer）を適切に設定することが重要になる。
【００５１】
スペーサ層の厚さはスペーサ層内でのスピン拡散長によって決定される。スペーサ層の厚さが厚くなると出力パルス幅が広がるため望ましくない。逆に、スペーサ層の厚さが薄くなるとＭＲヘッドの磁束吸い込み効率が低下する。磁束吸い込み効率を向上するためには、ＣＰＰ−ＭＲ膜のディメンションを適切に設定する必要がある。
【００５２】
図５（ａ）に、第１の実施形態におけるＣＰＰ−ＭＲヘッドおよび記録媒体のパラメータを示す。ここで、図５（ａ）に示されるように、ＣＰＰ−ＭＲ素子のデプス（奥行）をＤ、磁束の減衰長をＦＤ、フリー層の厚さをｔ_free1＝ｔ_free2＝ｔｆ、フリー層の透磁率をμ、スペーサ層の厚さをｔ_spacerとする。このとき、シールドを設けていないＣＰＰ−ＭＲヘッドにおける磁束の減衰長は、次式で与えられる。
【００５３】
【数１】

【００５４】
我々の研究によれば、スペーサ層の厚さは２ｎｍ以上５０ｎｍ以下、さらに５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましいことがわかっている。スペーサ層の厚さが２ｎｍ未満であると、磁束吸い込み効率が低下し、出力が低下する。スペーサ層の厚さが５０ｎｍより大きいと、ＭＲ変化率が低下する。
【００５５】
スペーサ層の厚さは、式（３）より次式で与えられる。
【００５６】
【数２】

従って、式（４）の右辺が下記の関係を満たすことが望ましい。
【００５７】
【数３】

【００５８】
１００Ｇｂｐｓｉ以上の記録密度の場合、μ＝１００、ｔｆ＝２ｎｍ〜１０ｎｍとなるので、減衰長ＦＤは１４（ｎｍ）≦ＦＤ≦１６０（ｎｍ）となる。
【００５９】
磁束効率を向上させるためには、ＭＲ膜のデプスＤは減衰長ＦＤよりも大きいことが好ましく、Ｄ≧ＦＤの条件を満たすことが好ましい。この場合、フリー層のデプスのみを長くしてもよい。また、ＭＲ膜のデプスＤを長くするのではなく、図５（ｂ）に図示したようにＭＲ膜２０の後部に後部フラックスガイド３３を設けることによってもＭＲ膜のデプスＤを長くした場合と同様に実効的に磁束効率を向上する効果が得られる。この場合、後部フラックスガイド３３の長さをＧＤとすると、Ｄ＋ＧＤ≧ＦＤの条件を満たすことが好ましい。従って、１００Ｇｂｐｓｉ以上の記録密度では、Ｄ≧１６０ｎｍまたはＤ＋ＧＤ≧１６０ｎｍであることが好ましい。
【００６０】
次に、図５（ａ）に示されるＣＰＰ−ＭＲヘッドを用いた場合の出力を具体的に見積もった例を説明する。
【００６１】
ＣＰＰ−ＭＲ膜については、第１および第２のフリー層２３、２５にＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ、スペーサ層２４にＣｕを用い、フリー層の厚さｔ_free1＝ｔ_free2＝５ｎｍ、スペーサ層の厚さｔ_spacer＝２０ｎｍ、デプスＤ＝１００ｎｍ、トラック幅方向の長さＬ＝１００ｎｍとした。ハードバイアス膜２９、３０（一方向に磁化が固着されている）にはＣｏＣｒＰｔ膜を用い、ハードバイアス膜の厚さｔ_bias＝４０ｎｍ、残留磁化Ｍｒ_bias＝５００ｅｍｕ／ｃｃとした。媒体は垂直記録層１と軟磁性裏打ち層２の積層構造であり、記録層の厚さｔ_record＝１０ｎｍ、残留磁化Ｍｒ_record＝４００ｅｍｕ／ｃｃ、裏打ち層の厚さｔ_soft＝１０ｎｍとした。ビット間の磁化の遷移はｔａｎｈ型で仮定し、遷移長ＴＬ＝１０ｎｍとした。ＣＰＰ−ＭＲヘッドと媒体の磁気的スペーシングＭＳ＝１０ｎｍとした。
【００６２】
図６に上記の条件で得られる出力波形を示す。図６において、（ａ）はシールドなし、（ｂ）はシールドあり（シールド間隔：７０ｎｍ）、（ｃ）はシールドあり（シールド間隔：５０ｎｍ）である。図６に示されるように、シールド間隔が狭くなるにつれて、出力の半値幅であるＰＷ₅₀は小さくなる。なお、シールド間隔が狭くなるにつれて、出力のピーク値も低下するが問題ない程度である。
【００６３】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態におけるＣＰＰ−ＭＲヘッドを媒体対向面と平行な面で切断した断面図である。下部シールド４１上に絶縁層４２が形成され、その一部がエッチングされ、そこに下部シールド４１に接するピラー形状の第１電極４３が埋め込まれている。第１電極４３を中心として、トラック幅方向（ｙ方向）に沿って絶縁層４２の両側部の上に、１対のパターニングされた第１の反強磁性層４４ａ、４４ｂが形成されている。第１電極４３、絶縁層４２および第１の反強磁性層４４ａ、４４ｂ上に、下地層５５が形成されている。下地層５５上に、第１フリー層４５、スペーサ層４６および第２フリー層４７を含むＣＰＰ−ＭＲ膜が形成されている。第２フリー層４７の一部上に保護層５７が形成されている。トラック幅方向（ｙ方向）に沿って第２フリー層４７の両側部に接して、１対のパターニングされた第２の反強磁性層４８ａ、４８ｂが形成されている。保護層５７および第２の反強磁性層４８ａ、４８ｂ上に絶縁層４９が形成され、その一部がエッチングされ、そこに第２フリー層４７に接するピラー形状の第２電極５０が埋め込まれている。絶縁層４９および第２電極５０上に、上部シールド５１が形成されている。
【００６４】
フリー層およびスペーサ層には、第１の実施形態において説明したのと同様な材料を用いることができる。
【００６５】
下地層および保護層の材料としては、非磁性金属たとえばＴａ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｒｕ、ＡｕおよびＣｒなど、ならびに軟磁性材料たとえばＮｉＦｅ（パーマロイ）および非晶質ＣｏＺｒＮｂなどが挙げられる。
【００６６】
反強磁性層としては、ＰｔＭｎ合金、ＰｔＰｄＭｎ合金、ＣｒＭｎ合金、ＣｒＰｔＭｎ合金、ＩｒＭｎ合金、ＲｈＭｎ合金などが用いられる。反強磁性層のパターンは、以下のような方法によりを形成することができる。（i）反強磁性体を成膜し、フォトリソグラフィープロセスによりレジストをパターニングし、レジストをマスクとしてイオンミリングにより反強磁性層のパターンを形成した後、レジストを除去する。（ii）フォトリソグラフィーによりレジストをパターニングし、フリー層上の保護層を除去し、反強磁性体を成膜した後、リフトオフによってレジストおよびその上の反強磁性体を除去することにより、反強磁性層のパターンを形成してもよい。
【００６７】
反強磁性体層と電極との間に形成される絶縁層には、ＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃などが用いられる。なお、反強磁性層がフリー層に対して十分比抵抗が大きい場合には、必ずしも絶縁層を形成しなくてもよい。絶縁層を形成する場合には、少なくともどちらか一方の電極に対して形成すればよいが、両方の電極に対して形成することがさらに好ましい。フリー層と電極との接触部のサイズは、絶縁層の開口部により規定される。
【００６８】
このＣＰＰ−ＭＲヘッドにおいても、センシング部は第１電極４３および第２電極５０に挟まれたＣＰＰ−ＭＲ膜の部分である。このセンシング部は、第１フリー層４５、スペーサ層４６および第２フリー層４７を含む。一方、パターニングされた反強磁性層４４ａ、４４ｂ、４８ａ、４８ｂはセンシング部からはずして形成されている。したがって、このＣＰＰ−ＭＲヘッドでも、第１の実施形態と同様に、狭ギャップを実現できる。
【００６９】
第１の反強磁性層４４ａ、４４ｂは、第１フリー層４５の両端部の磁化を固着することにより、センシング部（図面の中央部）に相当する第１フリー層４４に、媒体対向面に対して所定の角度をなす方向に磁気異方性を付与する。同様に、第２の反強磁性層４８ａ、４８ｂは、第２フリー層４７の両端部の磁化を固着することにより、センシング部（図面の中央部）に相当する第２フリー層４７に、媒体対向面に対して所定の角度をなす方向に磁気異方性を付与する。第１フリー層４５および第２フリー層４７に付与される磁気異方性の方向は、媒体対向面から測ってほぼ４５°をなし、かつ互いにほぼ直交する方向とすることが好ましい。ただし、２つのフリー層に付与される磁気異方性の方向がなす角度は、おおよそ６０°〜１２０°の範囲であればよい。
【００７０】
具体的には、アニーリングによって反強磁性層とフリー層との交換結合を利用して、フリー層に磁気異方性を付与する。このため、第１フリー層４５および第２フリー層４７にそれぞれ磁気異方性を付与するように、２段階のアニールが行われる。このとき、第１フリー層４５に付与された磁気異方性が第２段階のアニーリングによって影響を受けないように、第１の反強磁性層４４ａ、４４ｂと第２の反強磁性層４８ａ、４８ｂとの間で、膜厚を変えるかまたは組成を変え、ブロッキング温度および交換結合磁界の温度特性を調整する。
【００７１】
図７に示すように、１対のパターニングされた反強磁性層によってフリー層の磁気異方性を制御する場合、２つの反強磁性体層間の距離Ｌを適切に設定することが好ましい。２つの反強磁性体層間の距離Ｌは、０．５μｍ以下であることが好ましい。Ｌが０．５μｍより大きいと、２つの反強磁性層間に位置するフリー層の磁気異方性を制御することが困難になり、フリー層に大きな保磁力を発生させ、さらにはバルクハウゼンノイズを引き起こす。また、一般的にはスピン結合長は０．２μｍ以下といわれているので、Ｌは０．２μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００７２】
次に、本実施形態のＣＰＰ−ＭＲヘッドの動作原理を説明する。本実施形態の磁気ヘッドによって媒体磁束を検出するには、例えば以下に示す２つの方法が用いられる。
【００７３】
図８および図９を参照して、媒体磁束を検出するための第１の方法について説明する。
【００７４】
図８は、図７のＣＰＰ−ＭＲヘッドにおける１対のフリー層に付与される磁気異方性の方向の一例を示す図である。理解を容易にするために、この図では第１フリー層４５と第２フリー層４７を横並びにして示している。しかし、実際には第１フリー層４５と第２フリー層４７は重なっている。図８において、第１フリー層４５の磁気異方性の方向は媒体対抗面に対して約＋４５°斜め上向き、第２フリー層４７の磁気異方性の方向は媒体対抗面に対して約−４５°斜め上向きとなっている。したがって、第１フリー層４５の磁気異方性の方向と第２フリー層４７の磁気異方性の方向はほぼ直交している。
【００７５】
図９は、図８のように磁気異方性が付与された１対のフリー層を有するＣＰＰ−ＭＲヘッドによる出力波形を示す図である。
【００７６】
ヘッドがアップ磁化の続く記録磁区の上方を走行する場合、第１フリー層４５の磁化方向と第２フリー層４７の磁化方向はともにアップ方向に向いて互いに平行になるため、出力電圧は−Ｖ_ppという最低値を示す。
【００７７】
ヘッドが磁化遷移領域の上方を走行する場合、第１フリー層４５の磁化方向と第２フリー層４７の磁化方向はほぼ直交したままであるので、出力電圧はほぼ０である。
【００７８】
ヘッドがダウン磁化の続く記録磁区の上方を走行する場合、第１フリー層４５の磁化方向と第２フリー層４７の磁化方向は水平で互いに反平行になるため、出力電圧は＋Ｖ_ppという最高値を示す。
【００７９】
以上のように信号磁束を検出することにより、記録媒体の記録ビットの磁化方向を直接に検出できる。この動作原理を用いる場合、磁束は第１フリー層４５または第２フリー層４７から下部シールド４１または上部シールド５１へと流れるので、１対の磁気シールドを設ける必要がある。
【００８０】
図１０および図１１を参照して、媒体磁束を検出するための第２の方法について説明する。
【００８１】
図１０は、図７のＣＰＰ−ＭＲヘッドにおける１対のフリー層に付与される磁気異方性の方向の他の例を示す図である。図１０において、第１フリー層４５の磁気異方性の方向は媒体対抗面に対して約＋４５°斜め上向き、第２フリー層４７の磁気異方性の方向は媒体対抗面に対して約−４５°斜め下向きとなっている。したがって、第１フリー層４５の磁気異方性の方向と第２フリー層４７の磁気異方性の方向はほぼ直交している。
【００８２】
図１１は、図１０のように磁気異方性が付与された１対のフリー層を有するＣＰＰ−ＭＲヘッドによる出力波形を示す図である。
【００８３】
ヘッドがダウン磁化からアップ磁化への遷移領域の上方を走行する場合、第１フリー層４５の磁化方向と第２フリー層４７の磁化方向はともに水平で平行になるため、出力電圧は−Ｖ_ppという最低値を示す。
【００８４】
ヘッドがアップ磁化またはダウン磁化が続く記録磁区の上方を走行する場合、第１フリー層４５の磁化方向と第２フリー層４７の磁化方向はほぼ直交したままであるので、出力電圧はほぼ０である。
【００８５】
ヘッドがアップ磁化からダウン磁化への遷移領域の上方を走行する場合、第１フリー層４５の磁化方向は上向き、第２フリー層４７の磁化方向は下向きで、互いに反平行になるため、出力電圧は＋Ｖ_ppという最高値を示す。
【００８６】
以上のように信号磁束を検出することにより、記録ビットの遷移領域を検出できる。この動作原理を用いる場合、磁束は第１フリー層４５から第２フリー層４７へ、または第２フリー層４７から第１フリー層４５へと流れるので、１対の磁気シールドは必ずしも設ける必要はない。
【００８７】
（他の実施形態）
図１２は、他の実施形態のＣＰＰ−ＭＲヘッドに用いられるＣＰＰ−ＭＲ膜を媒体対向面に垂直な面で切断した断面図である。図１２のＣＰＰ−ＭＲ膜は、図１（ａ）と同様に、下地層３１、第１フリー層２３、スペーサ層２４、第２フリー層２５、保護層３２が積層されている。しかし、図１２のＣＰＰ−ＭＲ膜では、スペーサ層２４がそれぞれ第１フリー層２３または第２フリー層と接する１対の第１スペーサ層２４ａと、１対の第１スペーサ層２４ａに挟まれるように形成された第２スペーサ層２４ｂとを含む３層構造になっている。
【００８８】
上述したようにスペーサ層の膜厚は本発明の実施形態に係るＣＰＰ−ＭＲヘッドを設計する上で非常に重要である。従って、設計の自由度を増すためにも、スペーサ層にはスピン拡散長を十分に長く設定できるような材料を選ぶことが好ましい。
【００８９】
スピン拡散長が長い材料としてはＡｌ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａのような原子量の小さい元素からなる金属またはそれらを含むような合金が挙げられる。Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａのスピン拡散長は、室温で約２００ｎｍ程度である。従って、スペーサ層の一部にＡｌまたはＭｇ層を用いることが適当である。また、電気伝導率の低いＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒなどの材料もスピン拡散長が長く、スペーサ層の材料として好ましい。我々の研究の結果、これらの材料ではスピン拡散長が５０ｎｍ以上あると考えられる。
【００９０】
特に好ましい積層構造として、［第１スペーサ層／第２スペーサ層／第１スペーサ層］の３層構造が挙げられる。第１スペーサ層には、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕから選択される金属が用いられる。第２スペーサ層には、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａから選択される金属が用いられる。この積層構造では、第２スペーサ層によりスピン拡散長を調整し、第１スペーサ層と第１フリー層または第２フリー層との界面においてスピン依存散乱の効果を与える。
【００９１】
第１スペーサ層の膜厚はスピン拡散長をできるだけ伸ばすために１０ｎｍ以下であることが好ましい。第２スペーサ層の膜厚は、スピン拡散長よりも短くなるように、２００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００９２】
また、フリー層中のスピン拡散長も考慮すると、ＣＰＰ−ＭＲ膜のフリー層とスペーサ層の膜厚の合計は、第２スペーサ層のスピン拡散長の５０％以下であることが好ましい。ここで、フリー層の膜厚とはスピン依存散乱に寄与する部分の膜厚を意味する。すなわち、単純フリー層の場合には全膜厚、シンセティック・フリー層の場合にはＲｕ層の膜厚とスペーサ層側の磁性層の膜厚とを合計した膜厚のことを指す。
【００９３】
本発明の他の実施形態に係る磁気抵抗効果ヘッドには、図１３または図１４に示した磁気抵抗効果膜を用いることもできる。
【００９４】
図１３は、第１フリー層６１、Ａｌ₂Ｏ₃などの酸化物で形成されたスペーサ層６２および第２フリー層６３を積層したトンネル型磁気抵抗効果膜（ＴＭＲ）の断面図である。ＴＭＲ膜では、素子抵抗を考慮するとスペーサ層６２の厚さは５ｎｍ以下であることが好ましい。スペーサ層６２には、たとえばＡｌ₂Ｏ₃などのＡｌ酸化物、Ｆｅ₃Ｏ₄などのＦｅ酸化物、ＬＳＭＯなどのペロブスカイト型酸化物から選択される少なくとも１層を用いることができる。
【００９５】
図１４は、図１３と同様な構造を有するＴＭＲ膜であるが、スペーサ層６２として［金属層６２ａ／酸化物層またはチッ化物層６２ｂ／金属層６２ａ］の積層体を用いている。中間の酸化物層またはチッ化物層６２ｂは必ずしも連続膜である必要はなく、非連続であってもよい。酸化物層またはチッ化物層６２ｂが連続膜になっているか否かは、電子顕微鏡観察によって確認することができる。
【００９６】
次に、本発明に係るＣＰＰ−ＭＲヘッドを搭載した磁気ヘッドアセンブリ、およびこの磁気ヘッドアセンブリを搭載した磁気ディスク装置について説明する。
【００９７】
図１５（ａ）はＣＰＰ−ＭＲヘッドを搭載した磁気ヘッドアセンブリの斜視図である。アクチュエータアーム２０１は、磁気ディスク装置内の固定軸に固定されるための穴が設けられ、図示しない駆動コイルを保持するボビン部等を有する。アクチュエータアーム２０１の一端にはサスペンション２０２が固定されている。サスペンション２０２の先端にはＣＰＰ−ＭＲヘッドを搭載したヘッドスライダ２０３が取り付けられている。また、サスペンション２０２には信号の書き込みおよび読み取り用のリード線２０４が配線され、このリード線２０４の一端はヘッドスライダ２０３に組み込まれたＣＰＰ−ＭＲヘッドの各電極に接続され、リード線２０４の他端は電極パッド２０５に接続されている。
【００９８】
図１５（ｂ）は図１５（ａ）に示す磁気ヘッドアセンブリを搭載した磁気ディスク装置の内部構造を示す斜視図である。磁気ディスク２１１はスピンドル２１２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回転する。アクチュエータアーム２０１は固定軸２１３に固定され、サスペンション２０２およびその先端のヘッドスライダ２０３を支持している。磁気ディスク２１１が回転すると、ヘッドスライダ２０３の媒体対向面は磁気ディスク２１１の表面から所定量浮上した状態で保持され、情報の記録再生を行う。アクチュエータアーム２０１の基端にはリニアモータの１種であるボイスコイルモータ２１４が設けられている。ボイスコイルモータ２１４はアクチュエータアーム２０１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。アクチュエータアーム２０１は固定軸２１３の上下２個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２１４により回転摺動が自在にできるようになっている。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、狭ギャップ化が可能になり、高記録密度化に対応できる磁気抵抗効果ヘッド、およびこの磁気抵抗効果ヘッドを有する磁気記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における垂直通電型磁気抵抗効果（ＣＰＰ−ＭＲ）ヘッドを媒体対向面に垂直な面で切断した断面図、およびこのＣＰＰ−ＭＲヘッドのＣＰＰ−ＭＲ膜を媒体対向面から見た平面図。
【図２】第１の実施形態におけるＣＰＰ−ＭＲヘッドについて媒体磁束に対する磁気抵抗効果膜の磁化方向の変化を説明するための模式図。
【図３】第１の実施形態におけるＣＰＰ−ＭＲヘッドの出力波形を模式的に示す図。
【図４】図３に示した出力波形が得られる原理を説明するための図。
【図５】（ａ）は第１の実施形態におけるＣＰＰ−ＭＲヘッドおよび記録媒体のパラメータを示す図、（ｂ）は第１の実施形態におけるＣＰＰ−ＭＲヘッドに後部フラックスガイドを設けた状態を示す図。
【図６】図５（ａ）の条件で得られる出力波形を示す図。
【図７】第２の実施形態におけるＣＰＰ−ＭＲヘッドを媒体対向面と平行な面で切断した断面図。
【図８】図７のＣＰＰ−ＭＲヘッドにおける１対のフリー層に付与される磁気異方性の方向の一例を示す図。
【図９】図８に示すように磁気異方性が付与された１対のフリー層を有するＣＰＰ−ＭＲヘッドによる出力波形を示す図。
【図１０】図７のＣＰＰ−ＭＲヘッドにおける１対のフリー層に付与される磁気異方性の方向の他の例を示す図。
【図１１】図１０に示すように磁気異方性が付与された１対のフリー層を有するＣＰＰ−ＭＲヘッドによる出力波形を示す図。
【図１２】他の実施形態におけるＣＰＰ−ＭＲ膜の断面図。
【図１３】他の実施形態におけるＴＭＲ膜の断面図。
【図１４】他の実施形態におけるＴＭＲ膜の断面図。
【図１５】本発明の一実施形態に係るＣＰＰ−ＭＲヘッドを搭載した磁気ヘッドアセンブリの斜視図、および磁気ディスク装置の内部構造を示す斜視図。
【図１６】従来のＳＶ−ＭＲヘッドの構造を示す概略図。
【図１７】ＳＶ−ＭＲヘッドにより得られる出力波形を示す図。
【符号の説明】
１…垂直記録層
２…軟磁性裏打ち層
１０…ＳＶ−ＭＲ膜
１１…反強磁性層
１２…ピン層
１３…スペーサ層
１４…フリー層
１５、１６…磁気シールド
２１…下部磁気シールド
２２…第１電極
２３…第１磁化自由層（第１フリー層）
２４…非磁性中間層（スペーサ層）
２５…第２磁化自由層（第２フリー層）
２６…第２電極
２７…上部磁気シールド
２８…絶縁膜
２９、３０…ハードバイアス膜（ハード膜）
３１…下地層
３２…保護層
３３…後部フラックスガイド
４１下部シールド
４２絶縁層
４３第１電極
４４ａ、４４ｂ第１の反強磁性層
４５第１フリー層
４６スペーサ層
４７第２フリー層
４８ａ、４８ｂ第２の反強磁性層
４９絶縁層
５０第２電極
５１上部シールド
５５下地層
５７保護層
６１第１フリー層
６２スペーサ層
６２ａ金属層
６２ｂ酸化物層またはチッ化物層
６３第２フリー層
２０１…アクチュエータアーム
２０２…サスペンション
２０３…ヘッドスライダ
２０４…リード線
２０５…電極パッド
２１１…磁気ディスク
２１２…スピンドル
２１３…固定軸
２１４…ボイスコイルモータ

Claims

媒体対向面に対して膜面が実質的に垂直に配置された、第１磁化自由層および第２磁化自由層と、これらの磁化自由層の間に挟まれた非磁性中間層と、下地層と、保護層とを有し、下地層、第１磁化自由層、非磁性中間層、第２磁化自由層、保護層の順に順次積層され、前記第１磁化自由層および第２磁化自由層は媒体からの信号磁束に応じて独立にその磁化方向を変化させ、それぞれの磁化方向の変化に応じて磁気抵抗効果を発揮する磁気抵抗効果膜と、
前記磁気抵抗効果膜の膜面に対して実質的に垂直に電流を通電するために設けられ、下地層に電気的に接続された第１電極および保護層に電気的に接続された第２電極と、
前記第１磁化自由層の外側の面のトラック幅方向に沿う両端部に形成され、前記第１磁化自由層に所定方向に磁気異方性を付与する１対の第１の反強磁性膜と、前記第２磁化自由層の外側の面のトラック幅方向に沿う両端部に形成され、前記第２磁化自由層に所定方向に磁気異方性を付与する１対の第２の反強磁性膜とを有し、
前記第１の磁化自由層に付与された磁気異方性の方向と前記第２の磁化自由層に付与された磁気異方性の方向は、媒体対向面に対して斜め上向きと斜め下向きの関係にあることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッド。
前記１対の第１の反強磁性膜は前記第１磁化自由層に対して前記第１電極が形成されている面と同じ側の面に前記第１電極を挟むように形成され、前記１対の第２の反強磁性膜は前記第２磁化自由層に対して前記第２電極が形成されている面と同じ側の面に前記第２電極を挟むように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
さらに、前記第１の電極、前記磁気抵抗効果膜および前記第２の電極で形成された構造の両面に設けられた１対の磁気シールドを有する請求項１に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
前記１対の磁気シールドの各々は前記第１または第２電極と電気接続されている請求項３に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
前記非磁性中間層が、導電性非磁性層で形成されている請求項１に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
前記非磁性中間層が、Ｂｅ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、ＲｕおよびＩｒからなる群より選択される少なくとも１種の金属で形成されている請求項５に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
前記非磁性中間層は、それぞれ前記第１磁化自由層または第２磁化自由層と接する１対の第１中間層と、前記１対の第１中間層に挟まれた第２中間層とを含む３層構造を有する請求項１に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
前記第１中間層はＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、ＲｕおよびＩｒからなる群より選択される少なくとも１種の金属から形成され、前記第２中間層はＢｅ、Ａｌ、ＭｇおよびＣａからなる群より選択される少なくとも１種の金属から形成される請求項７に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
前記非磁性中間層が、酸化物層で形成されている請求項１に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
前記酸化物層が、Ａｌ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｃｒ酸化物、Ｔａ酸化物、Ｎｉ酸化物およびペロブスカイト型酸化物からなる群より選択される少なくとも１層で形成されている請求項９に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
前記酸化物層の厚さは約５ｎｍ以下である請求項９に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
前記非磁性中間層が、［金属層／酸化物層またはチッ化物層］の積層膜、または［金属層／酸化物層／金属層］もしくは［金属層／チッ化物層／金属層］のサンドイッチ膜で形成されている請求項１に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
前記酸化物層が、Ａｌ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、ペロブスカイト型酸化物、Ｔａ酸化物、Ｃｒ酸化物およびＮｉ酸化物からなる群より選択される少なくとも１層で形成されている請求項１２に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
前記１対の第１の反強磁性膜によって前記第１磁化自由層に付与される磁気異方性の方向と、前記１対の第２の反強磁性膜によって前記第２磁化自由層に付与される磁気異方性の方向とが、互いに約６０°〜１２０°の角度をなす請求項１に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
前記１対の第１の反強磁性膜間の距離、および前記１対の第２の反強磁性膜間の距離が、約０．５μｍ以下である請求項１に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
前記１対の第１の反強磁性膜間の距離、および前記１対の第２の反強磁性膜間の距離が、約０．２μｍ以下である請求項１５に記載の磁気抵抗効果ヘッド。
垂直磁気記録媒体と、
垂直磁気記録媒体に対向して設けられる請求項１ないし１６のいずれかに記載の磁気抵抗効果ヘッドと
を有する垂直磁気記録再生装置。