JP3896366B2 - 薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み取るためのデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗素子を有する薄膜磁気ヘッド、ならびにその薄膜磁気ヘッドを含むヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置に関する。

近年、ハードディスク装置の面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能の向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、基板に対して、読み出し専用の磁気抵抗効果素子（以下、単にＭＲ（Magneto-resistive）素子と簡略に記すことがある）を有する再生ヘッドと、書き込み専用の誘導型磁気変換素子を有する記録ヘッドと、を積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く使用されている。

ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗(Anisotropic Magneto-resistive)効果を用いたＡＭＲ素子や、巨大磁気抵抗(Giant Magneto-resistive)効果を用いたＧＭＲ素子や、トンネル磁気抵抗(Tunnel-type Magneto-resistive)効果を用いたＴＭＲ素子等が挙げられる。

ＧＭＲ素子としては、スピンバルブ型ＧＭＲ素子が多く用いられている。スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、非磁性層と、この非磁性層の一方の面に形成された軟磁性層と、非磁性層の他方の面に形成された強磁性層と、非磁性層とは反対に位置する側の強磁性層の上に形成されたピンニング層（一般には反強磁性層）とを有している。軟磁性層は外部からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化するよう作用する層である。これに対して強磁性層は磁化の方向が固定された層であり、ピンニング層（反強磁性層）からの磁界によって交換結合され、一方向（pinned方向）に磁化方向が制御されている。

このような交換結合力、および交換結合力の熱安定性はヘッドの特性や信頼性に大きな影響を及ぼすことからできるだけ大きな交換結合力を発生させることが要求される。また、反強磁性層と接する強磁性体層を従来までの単層構造から、強磁性層／非磁性金属層／強磁性層の３層構造とすることで二つの強磁性体層間に強い交換結合（積層フェリ構造）を誘起させて、反強磁性体層からの交換結合を実効的に増大させるという提案もなされている（特開２０００−１３７９０６号公報、特開２０００−１１３４１８号公報）。

また、出力の向上という観点から、従来のスピンバルブセンサを２つ重ねたデュアル・スピンバルブという構造も提案されている（特開平９−１４７３２６号公報、特開２００２−１８５０６０号公報）。すなわち、デュアル・スピンバルブ構造であれば、２つのＣｕ等の非磁性層が存在するために、ＧＭＲ変化率を向上させるための界面が４つに増え、さらにトータルとしてセンス電流を多く流すことができるようになる。さらに、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）からの奥行き深さに相当する素子高さ（ＭＲ height）も、シングル・スピンバルブ構造のものと比べて短くすることができる。

しかしながら、デュアル・スピンバルブ構造では、磁化方向を固定するための反強磁性層を下層側と上層側とにそれぞれ形成して合計２層の反強磁性層を形成する必要がある。本発明者らがこれらの反強磁性層の膜構造について鋭意研究を進めた結果、本発明に想到するに至る一つのヒントとして、下地層側に近い反強磁性層は、下地層の影響を受けて信頼性の高い良好な膜の形成ができるが、上層の位置するもう一つの反強磁性層は、下に位置する反強磁性層の膜質とは異なり耐熱性、耐衝撃性が十分でなく信頼性の低い膜となる傾向にあることを見出している。

従って、上層側に位置する反強磁性層によるピンニング効果は不安点要素が多く、ピン方向の信頼性が不足するという傾向がある。

このような理由に加えて、デュアル・スピンバルブ構造膜の膜厚をさらに薄くするために、一方の反強磁性層を用いることなく別の方法で、片側の強磁性層のピン止め効果を発現させる手法の提案がなされている（特開２０００−２７６７１４号公報、特開２０００−１４９２２９号公報）。より具体的には、反強磁性膜などによる固定機能を有さないで磁性膜の端部の静磁気的な結合と感知電流による電流バイアス磁界によって固定バイアス特性を発揮するスピンバルブ型磁気センサーの提案がなされている。しかしながら、これらの技術において、センス電流により発生する磁界のみを利用して強磁性層のピン方向を固定するピンド操作は現時点での技術ではピン固定の安定性に欠けており、商品化の現実性が乏しいと言える。また、さらに、デュアル・スピンバルブ構造膜の片側のみに反強磁性層を配置して、反強磁性層と交換結合する強磁性層から漏れる静磁界を利用することも示唆されている。

しかしながら、より狭ギャップ化、狭トラック化を図りつつ再生出力が大きく、かつピン固定の安定性を高めて信頼性の高い製品の実現化を図るための具体的な構成は示されていないのが現状である。

特開２０００−２７６７１４号公報 特開２０００−１４９２２９号公報 特開平９−１４７３２６号公報 特開２００２−１８５０６０号公報 特開２０００−１３７９０６号公報 特開２０００−１１３４１８号公報

このような実状のもとに本発明は創案されたものであって、その目的は、狭ギャップ化、狭トラック化を図りつつ再生出力が大きく、かつピン固定の安定性を高めてより信頼性の高い薄膜磁気ヘッドを提供すること、ならびにこのように改善された薄膜磁気ヘッドを備えるヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置を提供することにある。

特に、ピン固定の安定性に関しては、（１）薄膜磁気ヘッド動作時に、薄膜磁気ヘッドと記録媒体との接触などによるＨＤＩ（Hard Disk Interface）ダメージや、（２）薄膜磁気ヘッドをウエーハから多数個取りのバー状態に切り出し、さらにその多数個取りのバー状態から個々の磁気ヘッド材料に切り出す加工ストレス等があっても、ピン止めされた磁性層のピン方向が反転することなく正規の向き方向を維持することができ動作の安定性および信頼性があること、すなわち、動作中に極性が反転するピン反転不良率が少ないこと、並びに研磨加工後においてピン方向が所望の位置に存在していないピン方向不良率が少ないという特性を備える薄膜磁気ヘッドを提供することにある。

このような課題を解決するために、本発明は、デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗素子を有する薄膜磁気ヘッドであって、
前記デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗素子は、第１の反強磁性層、第１の固定磁性層、第１の非磁性層、軟磁性層、第２の非磁性層、第２の固定磁性層とを有するデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜を有し、
前記第１の固定磁性層は、前記第１の反強磁性層に接し、前記第１の反強磁性層と交換結合磁界により磁化方向が固定される第１の磁性層と、この第１の磁性層に対して非磁性中間層を介して積層される第２の磁性層とで形成される積層フェリ型固定層として構成されており、
前記第２の固定磁性層は、前記第２の非磁性層側に位置する第３の磁性層と、この第３の磁性層に対して非磁性中間層を介して積層される第４の磁性層とで形成される積層フェリ型固定層として構成されており、
前記第１の固定磁性層は、その端部から発せられる静磁界が前記第２の固定磁性層の磁化をアシストして第２の固定磁性層の磁化を固定するように作用するとともに、デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜に印加されるセンス電流の電流値は、１．５〜４．０ミリアンペア（ｍＡ）であり、その電流磁界が前記第２の固定磁性層の磁化をアシストして第２の固定磁性層の磁化を固定するように作用してなり、
前記第１の固定磁性層を構成する第１の磁性層および第２の磁性層、並びに前記第２の固定磁性層を構成する第３の磁性層および第４の磁性層は、それぞれ、Ｃｏ ₈₀ Ｆｅ ₂₀ の同じ材料から構成されており、
前記第１の固定磁性層を構成する第１の磁性層および第２の磁性層の厚さをそれぞれ、ｔ１およびｔ２とし、前記第２の固定磁性層を構成する第３の磁性層および第４の磁性層の厚さをそれぞれ、ｔ３およびｔ４とした場合、
ｔ１＝ｔ３、ｔ２＝ｔ４であり、
ｔ１とｔ２との膜厚の差の絶対値である｜ｔ１−ｔ２｜値が２〜６Åであり、
ｔ３とｔ４との膜厚の差の絶対値である｜ｔ３−ｔ４｜値が２〜６Åであり、
前記第２の固定磁性層を構成する第３の磁性層および第４の磁性層は、その磁歪定数の絶対値が、５×１０^-6以下の物性を備えてなるように構成される。

また、本発明の好ましい態様として、前記ｔ１、ｔ２、ｔ３、およびｔ４の膜厚が５〜３０Åの範囲内に設定されるように構成される。

また、本発明の好ましい態様として、前記ｔ１、ｔ２、ｔ３、およびｔ４の膜厚が１０〜１８Åの範囲内に設定されるように構成される。

また、本発明の好ましい態様として、前記第１の反強磁性層はＩｒＭｎから構成される。

また、本発明の好ましい態様として、前記デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜の積層厚さは１５０〜３５０Åに設定される。

また、本発明の好ましい態様として、前記デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜は、下地層側から第１の反強磁性層、第１の固定磁性層、第１の非磁性層、軟磁性層、第２の非磁性層、第２の固定磁性層を順次備えてなるように構成される。

本発明のヘッドジンバルアセンブリは、上記の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、を備えてなるように構成される。

本発明のハードディスク装置は、上記の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向するように配置されるスライダと、前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、を備えてなるように構成される。

本発明の薄膜磁気ヘッドは、デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗素子を有する薄膜磁気ヘッドであって、前記デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗素子は、第１の反強磁性層、第１の固定磁性層、第１の非磁性層、軟磁性層、第２の非磁性層、第２の固定磁性層とを有するデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜を有し、前記第１の固定磁性層は、前記第１の反強磁性層に接し、前記第１の反強磁性層と交換結合磁界により磁化方向が固定される第１の磁性層と、この第１の磁性層に対して非磁性中間層を介して積層される第２の磁性層とで形成される積層フェリ型固定層として構成されており、
前記第２の固定磁性層は、前記第２の非磁性層側に位置する第３の磁性層と、この第３の磁性層に対して非磁性中間層を介して積層される第４の磁性層とで形成される積層フェリ型固定層として構成されており、
前記第１の固定磁性層は、その端部から発せられる静磁界が前記第２の固定磁性層の磁化をアシストして第２の固定磁性層の磁化を固定するように作用するとともに、デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜に印加されるセンス電流の電流値は、１．５〜５．０ミリアンペア（ｍＡ）であり、その電流磁界が前記第２の固定磁性層の磁化をアシストして第２の固定磁性層の磁化を固定するように作用してなり、
前記第１の固定磁性層を構成する第１の磁性層および第２の磁性層の厚さをそれぞれ、ｔ１およびｔ２とし、前記第２の固定磁性層を構成する第３の磁性層および第４の磁性層の厚さをそれぞれ、ｔ３およびｔ４とした場合、
ｔ１＞ｔ２の時、ｔ３＞ｔ４となる関係があり、
ｔ２＞ｔ１の時、ｔ４＞ｔ３となる関係があり、
ｔ１とｔ２との膜厚の差の絶対値である｜ｔ１−ｔ２｜値が２〜６Åであり、
ｔ３とｔ４との膜厚の差の絶対値である｜ｔ３−ｔ４｜値が２〜６Åであり、
前記第２の固定磁性層を構成する第３の磁性層および第４の磁性層は、その磁歪定数の絶対値が、５×１０^-6以下の物性を備えてなるように構成されているので、狭ギャップ化、狭トラック化を図りつつ再生出力が大きく、かつピン固定の安定性を高めてより信頼性の高い薄膜磁気ヘッドが得られる。

特に、ピン固定の安定性に関しては、薄膜磁気ヘッド動作時に、薄膜磁気ヘッドと記録媒体との接触などによるＨＤＩ（hard disk interface）ダメージや、薄膜磁気ヘッドを多数個取りのバー状態から個々の磁気ヘッド材料に切り出す加工ストレス等があっても、ピン止めされた磁性層のピン方向が反転することなく正規の向き方向を維持することができ動作の安定性および信頼性が極めて高い。

以下、本発明の具体的実施の形態について詳細に説明する。
本発明は、デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗素子を有する薄膜磁気ヘッドに関するものであって、その要部は再生ヘッドに組み込まれた磁気抵抗素子を構成するデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗多層膜の構造にある。

図１は、本発明の実施の形態における再生ヘッドの要部を示す平面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図であり、図３は図１におけるＢ−Ｂ線断面図であり、図４は図１におけるＣ−Ｃ線断面図である。図５は、図２におけるデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗多層膜の部分を拡大して模式的に記載したものであり、図６は、図３におけるデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗多層膜の部分を拡大して模式的に記載したものである。

図５に示されるようにデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗素子（ＭＲ素子）を構成するデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜５は、ボトム側から第１の反強磁性層５１、第１の固定磁性層５０、第１の非磁性層５５、軟磁性層５６、第２の非磁性層４５、第２の固定磁性層４０とを有している。

図５の図面の下方に位置する第１の固定磁性層５０は、いわゆる積層フェリ型固定層として構成されている。そして、第１の固定磁性層５０は、第１の反強磁性層５１に接するとともにこの第１の反強磁性層５１と交換結合磁界により磁化方向が固定される第１の磁性層５２と、この第１の磁性層５２に対して非磁性中間層５３を介して積層される第２の磁性層５４とで構成されている。第１の固定磁性層５０における第１の磁性層５２と、第２の磁性層５４は、非磁性中間層５３を介して互いの強磁性層の磁化が反平行に配列する反強磁性的な結合を有している。

同様に、図５の図面の上方に位置する第２の固定磁性層４０も積層フェリ型固定層として構成されている。すなわち、第２の固定磁性層４０は、第２の非磁性層４５側に位置する第３の磁性層４２と、この第３の磁性層４２に対して非磁性中間層４３を介して積層される第４の磁性層４４とで構成されており、第３の磁性層４２と、第４の磁性層４４は、非磁性中間層４３を介して互いの強磁性層の磁化が反平行に配列する反強磁性的な結合を有している。

本発明における第２の固定磁性層４０側には、磁化方向を固定するための反強磁性層は存在していない。そのため、本発明においては、図６に示されるように図面の下方に位置する第１の固定磁性層５０の端部から発せられる静磁界ＭＳ（図面上、点線で模式的に描いてある）が、前記第２の固定磁性層４０の磁化をアシストして第２の固定磁性層４０の磁化を固定するように作用している。また、図６において、センス電流は、その電流が作る磁界が第２の固定磁性層４０を構成する第３の強磁性層４２と第４の強磁性層４４の磁化固定をアシストする方向、すなわち、図６における紙面の奥域側から紙面の手前側に向けて流される。センス電流の電流値は、１．５〜５．０ミリアンペア（ｍＡ）、好ましくは、２．０〜４．０ミリアンペア（ｍＡ）とされる。センス電流による磁化固定アシスト効果は、強磁性層の端部から出る静磁界による磁化固定アシスト効果よりも大きく支配的であると考えられる。

本発明において、図５や図６に示されるように下方に位置する第１の固定磁性層５０を構成する第１の磁性層５２の厚さをｔ１、第２の磁性層５４の厚さをｔ２とし、上方に位置する第２の固定磁性層４０を構成する第３の磁性層４２の厚さをｔ３、第４の磁性層４４の厚さをｔ４とした場合、
（ｉ） ｔ１＞ｔ２の時、ｔ３＞ｔ４となる関係があり、
（ii） ｔ２＞ｔ１の時、ｔ４＞ｔ３となる関係が成立するように構成される。
これらの層による繰り返しの多層成膜を考慮すると、成膜の簡便さや膜構成の設計の容易性から、これらの層の組成は同一とすることが望ましく、上記（ｉ）（ii）で示されるような不等号関係が成立しないと、デュアル・スピンバルブのピンド層として実質的に機能する第２の磁性層５４と第３の磁性層４２との磁化固定方向（ピンド方向）が同一方向とならず出力が出なくなってしまう。

このような膜厚の比較の不等号関係の制約に加えて、さらに以下の厚さの制約が課される。
すなわち、ｔ１とｔ２との膜厚の差の絶対値である｜ｔ１−ｔ２｜値が２〜６Åの範囲内であり、ｔ３とｔ４との膜厚の差の絶対値である｜ｔ３−ｔ４｜値が２〜６Åの範囲内となるように構成される。

｜ｔ１−ｔ２｜値が２Å未満となると、例えば、ヘッド動作中に極性が反転するピン反転不良が発生する割合が極端に高くなってしまうという不都合が生じる。また、｜ｔ１−ｔ２｜値が、６Åを超えると、スピンバルブのシャント・ロスが大きくなり、出力が劣化する傾向が生じてしまう。同様に、｜ｔ３−ｔ４｜値が２Å未満となると、例えば、ヘッド動作中に極性が反転するピン反転不良が発生する割合が臨界的に高くなってしまうという不都合が生じる。また、｜ｔ３−ｔ４｜値が、６Åを超えると、スピンバルブのシャント・ロスが大きくなり、出力が劣化する傾向が生じてしまう。

さらに、本発明においては、第２の固定磁性層４０を構成する第３の磁性層４２および第４の磁性層４４は、その磁歪定数λの絶対値｜λ｜が、５×１０^-6以下、特に、０×１０^-6〜３×１０^-6、さらに好ましくは０．５×１０^-6〜１．５×１０^-6とするのが良い。

この磁歪定数の絶対値が、５×１０^-6を超えて磁歪定数が大きくなり過ぎると、ピン方向が所定の位置に存在していない、いわゆるピン反転不良が生じ易くなってしまう傾向がある。つまり、磁歪定数が大きい場合、薄膜磁気ヘッドをウエーハから多数個取りのバー状態に切り出し、さらにその多数個取りのバー状態から個々の磁気ヘッド材料に切り出す加工ストレス等により、ピン止めされた磁性層のピン方向がズレたり、あるいはピン方向が反転したまま正規の向き方向に戻らない現象などが生じてしまう。磁歪定数の絶対値が大きい場合、加工歪みにより誘導される保磁力によって、ある確率（例えば、５０％）でピン方向が好ましくない方向に固着されてしまい、一方の反強磁性層に固着された磁性層側からの静磁界、加えて、センス電流磁界では制御不能になってしまうためではないかと考えられる。

本発明において、積層フェリ型固定層である第１の固定磁性層５０を構成する第１の磁性層５２および第２の磁性層５４、並びに積層フェリ型固定層である第２の固定磁性層４０を構成する第３の磁性層４２および第４の磁性層４４は、前述したように同じ組成材料から構成することが好ましい。好ましい材料としては、ＣｏＦｅ（Ｃｏ含有割合は７０〜
８９ａｔ％、好ましくは７０〜８５ａｔ％、さらに好ましくは７０〜８０ａｔ％）等が挙げられる。ＣｏＦｅに関して言えば、ＣｏＦｅのＣｏ含有割合を７０〜８９ａｔ％の好ましい範囲とすることにより、この材料が関係する本願発明の所定の膜厚領域で、確実な本願発明範囲内の正磁歪が得られるという効果が発現する。

第１の磁性層５２の厚さｔ１は、５〜３０Å、好ましくは１０〜１８Åの範囲とすることが望ましい。第２の磁性層５４の厚さｔ２は、５〜３０Å、好ましくは１０〜１８Åの範囲とすることが望ましい。第３の磁性層４２の厚さｔ３は、５〜３０Å、好ましくは１０〜１８Åの範囲とすることが望ましい。第４の磁性層４４の厚さｔ４は、５〜３０Å、好ましくは１０〜１８Åの範囲とすることが望ましい。これらのｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の範囲を１０〜１８Åの好ましい範囲とすることにより、上述したＣｏＦｅの組成範囲との組み合わせで本願所望の磁歪が得られるという効果が発現する。

積層フェリ型固定層の中間層である非磁性中間層４３、５３は、ＲｕまたはＲｕ−Ｃｒ合金から構成することが好ましく、その膜厚は例えば、５〜８Åとすることが望ましい。Ｒｕの他に、Ｉｒ、Ｒｈなども非磁性中間層４３、５３の材料として用いることができる。

前記第１の反強磁性層５１は、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＰｔおよびＮｉのグループから選択された少なくとも１種とＭｎとの合金系（好適にはＩｒＭｎ、ＭｎＰｔ）や、あるいはＮｉＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＣｏＯなどを好適例として例示することができる。このような第１の反強磁性層５１は、隣接する第１の強磁性層５２に交換結合による一方向異方性を印加し、第１の強磁性層５２の磁化方向を実質的に固定するように作用する。

このような第１の反強磁性層５１の厚さは例えば、７０Å程度とされる。

第１の非磁性層５５および第２の非磁性層４５は、それぞれ、例えばＣｕ膜などの非磁性導電膜から構成される。膜厚は、例えば、１７Å程度とされる。

第１の非磁性層５５および第２の非磁性層４５に挟まれる位置関係にある軟磁性層５６は、記録媒体からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化する層（いわゆるフリー層）であり、通常、軟磁性膜から構成される。軟磁性層５６は１層のみの構成に限定されることなく軟磁性膜的作用をする多層膜の構造としてもよい。膜厚は、例えば、２０Å程度とされる。

このような構成からなるデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜の積層全体厚さは１５０〜３５０Åとされる。

以下、本発明の要部の作用について、もう一度整理して説明しておく。
（本発明の要部の作用についての説明）
図６に示されるように第１の反強磁性層５１は、隣接する第１の強磁性層５２に交換結合による一方向異方性を印加し、第１の強磁性層５２の磁化方向を実質的に固定している（矢印α１）。第２の強磁性層５４は第１の磁性層５２と非磁性中間層５３を介して互いの強磁性層の磁化が反平行に配列する反強磁性的な結合を有している（矢印α２）。第１の強磁性層５２と第２の強磁性層５４の端部に発生する静磁界によって、第３の強磁性層４２と第４の強磁性層４４とが磁化され（矢印α３およびα４）、従来の反強磁性膜による固定を必然としてたスピンバルブ構造とは異なり、反強磁性層なしで、第２の固定磁性層４０を構成する第３の強磁性層４２と第４の強磁性層４４の磁化を固定するようにしている。そして、図６において、センス電流は、紙面の奥域側から紙面の手前側に向けて流されており、その電流が作る磁界が第２の固定磁性層４０を構成する第３の強磁性層４２と第４の強磁性層４４の磁化固定をアシストする方向に働いている。

第２の強磁性層５４の磁化方向（矢印α２）と第３の強磁性層４２の磁化方向（矢印α３）は、順方向であり、感知すべき磁界にほぼ平行で、軟磁性層５６（フリー層）の磁化方向と磁界零でおよそ垂直になる。これにより、第２の強磁性層５４および軟磁性層５６（フリー層）がスピンバルブとして動作するとともに同時に第３の強磁性層４２および軟磁性層５６（フリー層）がスピンバルブとして動作し、いわゆるデュアル・スピンバルブとして動作する。本発明においては、デュアル・スピンバルブ構造に伴う抵抗変化率の向上を、片側１枚の反強磁性層５１で実現させているのである。

このようなデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗素子（ＭＲ素子）を構成するデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜は、例えば、図２に示されるように下地層２５の上に形成される。下地層２５は、多層膜の下部に位置する第１の反強磁性層５１の結晶性や配向性を考慮して設けることが望ましい。例えば、ＮｉＣｒなどが好適に用いられる。

デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜の上には、通常、保護膜４９が形成される。保護膜４９の材料としては、例えば、Ｔａが用いられる。

そして、図２に示されるように本発明におけるデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗素子（ＭＲ素子）を構成する磁気抵抗効果膜５の少なくとも軟磁性層５６の両端部５ｅ、５ｆには、それぞれ、軟磁性層５６に縦バイアス磁界を与えるための一対のバイアス磁界印加層２１、２１が配置され、この上にＭＲ素子を構成する磁気抵抗効果膜５に対して磁気的信号検出用の電流であるセンス電流を流すための２つの電極層６、６が形成されている。

バイアス磁界印加層２１は、例えば永久磁石や、強磁性層と反強磁性層との積層体によって構成される。電極層６は、例えばＡｕ等の導電性材料によって形成される。

（再生ヘッドの他の構成部分についての説明）
次いで、図１〜図４に示される再生ヘッドの構成について、簡単に補足説明しておく。

図１〜図４に示される実施の形態においては、ＭＲ素子におけるエアベアリング面２０とは反対側に配置され、記録媒体からの信号磁束をＭＲ素子に導くための磁束誘導層２３を絶縁層２２を介して形成させた再生ヘッドが例示されている。本発明において、この磁束誘導層２３は必須のものではなく、磁束誘導層２３を備えていないタイプの再生ヘッドとしてもよいことは勿論である。

また、ＭＲ素子を構成する磁気抵抗効果膜５は、互いに反対側を向く２つの面５ａ、５ｂと、エアベアリング面２０に配置された端部５ｃと、端部５ｃとは反対側の端部５ｄと、２つの側部５ｅ、５ｆとを有している。

２つのバイアス磁界印加層２１は、上述したようにそれぞれ、ＭＲ素子を構成する磁気抵抗効果膜５の側部５ｅ、５ｆに隣接するように配置されている。電極層６はバイアス磁界印加層２１の上に配置されているが、バイアス磁界印加層２１のない領域では、電極層６は後述する下部シールドギャップ膜の上に配置されている。

本発明の好適な態様として形成されている磁束誘導層２３は、２つのバイアス磁界印加層２１の間および２つの電極層６の間に配置されている。磁束誘導層２３の材料としては、軟磁気特性に優れた軟磁性材料を用いることが好ましい。

図２ないし図４では、ＭＲ素子を構成する磁気抵抗効果膜５、バイアス磁界印加層２１および絶縁層２２が、下地層２５の上に配置されている例を示している。下地層２５は後述する下部シールドギャップ膜の上に配置されている。なお、下地層２５を設けずに、ＭＲ素子を構成する磁気抵抗効果膜５、バイアス磁界印加層２１および絶縁層２２を、下部シールドギャップ膜の上に配置するようにしてもよい。

ところで、本発明におけるデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗素子（ＭＲ素子）の多層膜構造は、前述した図２や図５に示されるような第１の反強磁性層５１をボトム側に位置させたデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜構成に限定される。素子全体の薄層化が進むなかで、下地層側に近い反強磁性層は、下地層の影響を受けて信頼性の高い良好な膜の形成ができる。

（薄膜磁気ヘッドの全体構成の説明）
次いで、上述してきた磁気抵抗効果素子を備えてなる薄膜磁気ヘッドの全体構成について説明する。図７および図８は本発明の好適な一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成について説明するための図面であり、図７は、薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面および基板に垂直な断面を示し、図８は、薄膜磁気ヘッドの磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示している。ここで、エアベアリング面とは、磁気記録媒体と対向する薄膜磁気ヘッドの対向面をいう。

薄膜磁気ヘッドの全体構造は、その製造工程に沿って説明することによりその構造が容易に理解できると思われる。そのため、以下、製造工程を踏まえて薄膜磁気ヘッドの全体の構造を説明する。

まず、アルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１の上に、スパッタ法等によって、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）等の絶縁材料からなる絶縁層２を形成する。厚さは、例えば０．５〜２０μｍ程度とする。

次に、この絶縁層２の上に、磁性材料からなる再生ヘッド用の下部シールド層３を形成する。厚さは、例えば０．１〜５μｍ程度とする。このような下部シールド層３に用いられる磁性材料としては、例えば、ＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ等が挙げられる。下部シールド層３は、スパッタ法またはめっき法等によって形成される。

次に、下部シールド層３の上に、スパッタ法等によって、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂等の絶縁材料からなる下部シールドギャップ膜４を形成する。厚さは、例えば１０〜２００ｎｍ程度とする。

次に、下部シールドギャップ膜４の上に、デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗素子（ＭＲ素子）を形成するために、再生用のデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜と、図示していないバイアス磁界印加層と、電極層をそれぞれ、形成する。

次に、ＭＲ素子および下部シールドギャップ膜４の上に、スパッタ法等によって、アルミナ等の絶縁材料よりなす上部シールドギャップ膜７を例えば１０〜２００ｎｍの厚さに形成する。

次に、上部シールドギャップ膜７の上に、磁性材料からなり、記録ヘッドの下部磁極層を兼ねた再生ヘッドの上部シールド層８を、例えば３〜４μｍ程度の厚さに形成する。なお、上部シールド膜８に用いられる磁性材料は、上述した下部シールド層３と同様な材料を用いればよい。上部シールド膜８はスパッタ法またはメッキ法等によって形成される。

なお、上部シールド層８の代わりに、上部シールド層と、この上部シールド層の上にスパッタ法等によって形成されたアルミナ等の非磁性材料よりなる分離層と、この分離層の上に形成された下部磁性層とを設けるように構成してもよい。磁極とシールドの機能を兼用させることなく、別個に分けて構成した場合の構成例である。

次に、上部シールド層８の上に、スパッタ法等によって、アルミナ等の絶縁材料からなる記録ギャップ層９を、例えば５０〜３００ｎｍの厚さに形成する。

次に、磁路形成のために、後述する薄膜コイルの中心部において、記録ギャップ層９を部分的にエッチングしてコンタクトホール９ａを形成する。

次に、記録ギャップ層９の上に、例えば銅（Ｃｕ）からなる薄膜コイルの第１層部分１０を、例えば２〜３μｍの厚さに形成する。なお、図９において、符号１０ａは、第１層部分１０のうち、後述する薄膜コイルの第２層部分１５に接続される接続部を示している。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回される。

次に、薄膜コイルの第１層部分１０およびその周辺の記録ギャップ層９を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機材料からなる絶縁層１１を所定のパターンに形成する。

次に、絶縁層１１の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。

次に、絶縁層１１のうちの後述するエアベアリング面２０側の斜面部分からエアベアリング面２０側にかけての領域において、記録ギャップ層９および絶縁層１１の上に、記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁極層１２のトラック幅規定層１２ａを形成する。上部磁極層１２は、このトラック幅規定層１２ａと、後述する連結部分層１２ｂおよびヨーク部分層１２ｃとで構成される。

トラック幅規定層１２ａは、記録ギャップ層９の上に形成され上部磁極層１２の磁極部分となる先端部と、絶縁層１１のエアベアリング面２０側の斜面部分の上に形成されヨーク部分層１２ｃに接続される接続部と、を有している。先端部の幅は記録トラック幅と等しくなっている。接続部の幅は、先端部の幅よりも大きくなっている。

トラック幅規定層１２ａを形成する際には、同時にコンタクトホール９ａの上に磁性材料からなる連結部分層１２ｂを形成するとともに、接続部１０ａの上に磁性材料からなる接続層１３を形成する。連結部分層１２ｂは、上部磁極層１２のうち、上部シールド層８に磁気的に連結される部分を構成する。

次に、磁極トリミングを行なう。すなわち、トラック幅規定層１２ａの周辺領域において、トラック幅規定層１２ａをマスクとして、記録ギャップ層９および上部シールド層８の磁極部分における記録ギャップ層９側の少なくとも一部をエッチングする。これにより、図８に示されるごとく、上部磁極層１２の磁極部分、記録ギャップ層９および上部シールド層８の磁極部分の少なくとも一部の各幅が揃えられたトリム（Trim）構造が形成される。このトリム構造によれば、記録ギャップ層９の近傍における磁束の広がりによる実効的なトラック幅の増加を防止することができる。

次に、全体に、アルミナ等の無機絶縁材料からなる絶縁層１４を、例えば３〜４μｍ厚さに形成する。

次に、この絶縁層１４を、例えば化学機械研摩によって、トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂ、接続層１３の表面に至るまで研摩して平坦化する。

次に、平坦化された絶縁層１４の上に、例えば銅（Ｃｕ）からなる薄膜コイルの第２層部分１５を、例えば２〜３μｍの厚さに形成する。なお、図７において、符号１５ａは、第２層部分１５のうち、接続層１３を介して薄膜コイルの第１層部分１０の接続部１０ａに接続される接続部を示している。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回される。

次に、薄膜コイルの第２層部分１５およびその周辺の絶縁層１４を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機材料からなる絶縁層１６を所定のパターンに形成する。

次に、絶縁層１６の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。

次に、トラック幅規定層１２ａ、絶縁層１４、１６および連結部分層１２ｂの上にパーマロイ等の記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁性層１２のヨーク部分を構成するヨーク部分層１２ｃを形成する。ヨーク部分層１２ｃのエアベアリング面２０側の端部は、エアベアリング面２０から離れた位置に配置されている。また、ヨーク部分層１２ｃは、連結部分層１２ｂを介して上部シールド層８に接続されている。

次に、全体を覆うように、例えばアルミナからなるオーバーコート層１７を形成する。最後に、上記各層を含むスライダの機械加工を行い、記録ヘッドおよび再生ヘッドを含む薄膜ヘッドのエアベアリング面２０を形成して、薄膜磁気ヘッドが完成する。

このようにして製造される薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する対向面（エアベアリング面２０）と、再生ヘッドと、記録ヘッド（誘導型磁気変換素子）とを備えている。再生ヘッドは、ＭＲ素子（磁気抵抗効果膜５）と、エアベアリング面２０側の一部がＭＲ素子（磁気抵抗効果膜５）を挟んで対向するように配置された、ＭＲ素子（をシールドするための下部シールド層３および上部シールド層８とを有している。

記録ヘッドは、エアベアリング面２０側において互いに対向する磁極部分を含むとともに、互いに磁気的に連結された下部磁極層（上部シールド層８）および上部磁極層１２と、この下部磁極層の磁極部分と上部磁極層１２の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層９と、少なくとも一部が下部磁極層および上部磁極層１２の間に、これらに対して絶縁された状態で配置された薄膜コイル１０、１５と、を有している。この薄膜磁気ヘッドでは、図７に示されるように、エアベアリング面２０から、絶縁層１１のエアベアリング面側の端部までの長さが、スロートハイト（図面上、符号ＴＨで示される）となる。なお、スロートハイトとは、エアベアリング面２０から、２つの磁極層の間隔が開き始める位置までの長さ（高さ）をいう。

（薄膜磁気ヘッドの作用の説明）
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの作用について説明する。薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって記録媒体に情報を記録し、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生する。

再生ヘッドにおいて、バイアス磁界印加層２１による縦バイアス磁界によって、軟磁性層５６に実質的に印加される実質的縦バイアス磁界の方向は、エアベアリング面２０に垂直な方向と直交している。ＭＲ素子を構成する磁気抵抗効果膜５において、信号磁界がない状態では、軟磁性層５６磁化の方向は、バイアス磁界の方向に揃えられている。一方、第２の強磁性層５４および第３の強磁性層４２の磁化の方向は同一方向であり、かつエアベアリング面２０に垂直な方向に固定されている。

ＭＲ素子を構成する磁気抵抗効果膜５では、記録媒体からの信号磁界に応じて軟磁性層５６の磁化の方向が変化し、これにより、軟磁性層５６の磁化の方向と、第２の強磁性層５４および第３の強磁性層４２の磁化の方向との間の相対角度が変化し、その結果、ＭＲ素子の抵抗値が変化する。ＭＲ素子の抵抗値は、２つの電極層６によってＭＲ素子にセンス電流を流したときの２つの電極層６間の電位差より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。

（ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置についての説明）
以下、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置について説明する。

まず、図９を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。ハードディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に図７における基板１およびオーバーコート１７からなる基体２１１を備えている。

基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、ハードディスクに対向するようになっている。この一面には、エアベアリング２０が形成されている。

ハードディスクが図９におけるｚ方向に回転すると、ハードディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図９におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図９におけるｘ方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。
スライダ２１０の空気流出側の端部（図９における左下の端部）の近傍には、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１００が形成されている。

次に、図１０を参照して、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。

ベースプレート２２４は、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。

ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。

図１０は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。

次に図１１および図１２を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施の形態に係るハードディスク装置について説明する。

図１１はハードディスク装置の要部を示す説明図、図１２はハードディスク装置の平面図である。

ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、ハードディスク装置に組み込まれる。

ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。各ハードディスク２６２毎に、ハードディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。

スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応しスライダ２１０を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。

本実施の形態に係るハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０をハードディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、ハードディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、ハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。

本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置は、前述の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドと同様の効果を奏する。

また、実施の形態では、基本側に再生ヘッドを形成し、その上に、記録ヘッドを積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。また、読み取り専用として用いる場合には、薄膜磁気ヘッドを、再生ヘッドだけを備えた構成としてもよい。

以下に示すような具体的な実験例に基づいて、上述してきた本発明の薄膜磁気ヘッドをさらに詳細に説明する。

〔実験例１〕
図２および図５に示されるようなデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜を備える素子を有する再生ヘッドサンプルを作製した。以下、実施の要部のみ記載する。

図７に示されるごとく下部シールド層３をＮｉＦｅで形成し、この上に下部シールドギャップ膜４をＡｌ₂Ｏ₃で形成し、この上にデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果素子を構成する積層膜を形成した。

すなわち、Ａｌ₂Ｏ₃からなる下部シールドギャップ膜４の上に、下地層２５（ＮｉＣｒ；厚さ５０Å）、第１の反強磁性層５１（ＩｒＭｎ反強磁性層；厚さ７０Å）、第１の固定磁性層５０（（第１の磁性層５２（Ｃｏ₈₀Ｆｅ₂₀；厚さは下記表１のパラメータＸ（Å）で表示）／非磁性中間層５３（Ｒｕ；厚さ８Å）／第２の磁性層５４（Ｃｏ₈₀Ｆｅ₂₀；厚さ１５Å））、第１の非磁性層５５（Ｃｕ；厚さ１７Å）、軟磁性層５６（Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀；厚さ２０Å）、第２の非磁性層４５（Ｃｕ；厚さ１７Å）、第２の固定磁性層４０（（第３の磁性層４２（Ｃｏ₈₀Ｆｅ₂₀；厚さは下記表１のパラメータＸ（Å）で表示）／非磁性中間層４３（Ｒｕ；厚さ８Å）／第４の磁性層４４（Ｃｏ₈₀Ｆｅ₂₀；厚さ１５Å））、保護層４９（Ｔａ；厚さ２０Å）からなる積層膜を形成した。

第１の反強磁性層５１による第１の磁性層５２の磁化の固定は、真空中において、温度２７０℃、印加磁場７９０ｋＡ／ｍ（１０ｋＯｅ）、処理時間５時間の磁場中熱処理によって行なった。

このような第１の磁性層５２の磁界の向きを固定する磁場中熱処理行なった後に、磁気抵抗効果膜の上に、エッチングによってＭＲ素子の形状を定めるためのマスクを形成した。このマスクは２つの有機膜からなるレジスト層をパターニングして、底面が上面よりも小さくなるようにアンダーカットを有する形状とした。

このマスクを用いて磁気抵抗効果膜を選択的にイオンミリング等のドライエッチングしてパターニングされた磁気抵抗効果素子を得た。次いで、下地層２５の上にバイアス磁界印加層２１（材質：ＣｏＣｒＰｔ；厚さ：２０ｎｍ）を形成した。次いで、バイアス磁界印加層２１の上に電極層６（材質：Ａｕ；厚さ：４０ｎｍ）を形成した。

再生トラック幅の大きさは、光学トラック幅１００ｎｍ、実行トラック幅１２５ｎｍであった。

なお、上記バイアス磁界印加層２１は、室温にて９４８ｋＡ／ｍ（１２ｋＯｅ）の磁場中で６０秒の着磁条件で着磁して、軟磁性層５６に対して、縦バイアス磁界を付与した。

このようなＭＲ素子の上に、Ａｌ₂Ｏ₃からなる上部シールドギャップ層およびＮｉＦｅからなる上部シールド層を形成し、下記表１に示されるような第１の磁性層５２および第３の磁性層４２厚さであるＸ値（Å）が異なる種々の再生ヘッドサンプルを作製した。

このようにして作製した再生ヘッドサンプルを用いて、下記の要領で（１）孤立波出力（ｍＶ／ｐｐ）、および（２）ピン反転不良率（％）を求めた。

（１）孤立波出力（ｍＶ／ｐｐ）
スピンスタンドを用いて、３．５インチの媒体を７２００ｒｐｍで回転させ、そこに試作ヘッドを浮上させ、１ＭＨｚの周波数で記録媒体の１トラックに書き込みを行った。その後、試作サンプルヘッドに３ｍＡの測定電流を流し、１トラックの平均の再生出力を測定した。

（２）ピン反転不良率（％）
動作中に極性が反転してしまった場合を不良として判断した。サンプル数は１００個とし、具体的には、本発明者らが提示している特開平１０−２２８６１４号に開示の手法を用いてピンの極性を判断した。ピン反転不良を発生させるために、以下のような加速的試験的な手段でヘッドに力学的ダメージを与えた。すなわち、まずＣＳＳ(Constant Start and Stop)ゾ−ンを有する媒体を用意し、１０００ｒｐｍで回転させ、そこに試作ヘッドを浮上させる。同時に書き込み動作も行い、スピンバルブ素子部をＡＢＳに対して熱で突出させる。このようにして１分間、スピンバルブ素子部にダメージを与え、その前後でのピンの極性を判定した。

結果を下記表１に示すとともに、この結果が視認し易いように表１の結果を図１３のグラフに示した。

〔実験例２〕
上記実験例１において用いた第１の固定磁性層５０の構造を、（第１の磁性層５２（Ｃｏ₈₀Ｆｅ₂₀；厚さ１５Å）／非磁性中間層５３（Ｒｕ；厚さ８Å）／第２の磁性層５４（Ｃｏ₈₀Ｆｅ₂₀；厚さは下記表２のパラメータＸ（Å）で表示））に変えた。

さらに、上記実験例１において用いた第２の固定磁性層４０の構造を、（第３の磁性層４２（Ｃｏ₈₀Ｆｅ₂₀；厚さ１５Å）／非磁性中間層４３（Ｒｕ；厚さ８Å）／第４の磁性層４４（Ｃｏ₈₀Ｆｅ₂₀；厚さは下記表２のパラメータＸ（Å）で表示））に変えて、下記表２に示されるような第２の磁性層５４および第４の磁性層４４の厚さであるＸ値（Å）が異なる種々の再生ヘッドサンプルを作製した。

このようにして作製した再生ヘッドサンプルを用いて、上述した要領で（１）孤立波出力（ｍＶ／ｐｐ）、および（２）ピン反転不良率（％）を求めた。

結果を下記表２に示すとともに、この結果が視認し易いように表２の結果を図１４のグラフに示した。

表１および表２に示される結果、並びに図１３および図１４に示される結果より、第１の固定磁性層５０を構成する第１の磁性層５２および第２の磁性層５４の厚さをそれぞれ、ｔ１およびｔ２とし、第２の固定磁性層４０を構成する第３の磁性層４２および第４の磁性層４４の厚さをそれぞれ、ｔ３およびｔ４とした場合、高出力を得るためにはｔ１とｔ２との膜厚の差の絶対値である｜ｔ１−ｔ２｜値が６Å以下、ｔ３とｔ４との膜厚の差の絶対値である｜ｔ３−ｔ４｜値が６Å以下とする必要があることがわかる。そしてピン反転不良率を低く抑えるためには、｜ｔ１−ｔ２｜値が２Å以上、ｔ３とｔ４との膜厚の差の絶対値である｜ｔ３−ｔ４｜値が２Å以上とする必要があることがわかる。

なお上記表１および表２に示される実験は、ｔ１＝ｔ３、ｔ２＝ｔ４の条件のもとに行った実験であるが、これらの条件に限定されるものではない。すなわち、ｔ１とｔ３の値が異なる場合、およびｔ２とｔ４の値が異なる場合であっても、ｔ１〜ｔ４の関係要件が本発明の要件を満たす限りにおいて、表１および表２に示される結果と同様な傾向の効果が発現することが確認されている。

なお、ピンを安定化させるにはセンス電流を増やしても良いが、エレクトロマイグレーションの制限からあまり大きな電流を流すことはできない。

なお、実験例１および実験例２で用いた第２の固定磁性層を構成する第３の磁性層および第４の磁性層は、その磁歪定数の絶対値が、２．５×１０^-6の物性を有する。

〔実験例３〕
上記実験例１において用いた第１の固定磁性層５０の構造を、（第１の磁性層５２（Ｃｏ₈₀Ｆｅ₂₀；厚さ１９Å）／非磁性中間層５３（Ｒｕ；厚さ８Å）／第２の磁性層５４（Ｃｏ₈₀Ｆｅ₂₀；厚さは１５（Å））に変えた。

さらに、上記実験例１において用いた第２の固定磁性層４０の構造を、（第３の磁性層４２（Ｃｏ_yＦｅ_100-y（ｙは原子％（at％）を示し、下記表３におけるパラメータで表示）；厚さ１９Å）／非磁性中間層４３（Ｒｕ；厚さ８Å）／第４の磁性層４４（Ｃｏ₈₀Ｆｅ₂₀；厚さは１５（Å））に変えて、下記表３に示されるようなｙ値（at％）の異なる種々の再生ヘッドサンプルを作製した。

このようにして作製した再生ヘッドサンプルを用いて、（３）加工ピン反転不良率（％）を求めた。ここでいう「加工ピン反転不良率（％）」とは、ウエーハから薄膜磁気ヘッドを多数個取りのバー状態に切り出し、この状態からさらに個々の磁気ヘッド材料に切り出す加工ストレスによってピン方向が所望の位置に存在していないピン方向不良の発生率をいう。サンプル数は、２００個とし、具体的には、本発明者らが提示している特開平１０−２２８６１４号に開示の手法を用いてピンの極性を判断した。

結果を下記表３に示すとともに、この結果が視認し易いように表３の結果を図１５のグラフに示した。

表３および図１５に示される結果より、静磁界によってピン方向が固定される第２の固定磁性層を構成する第３の磁性層のＣｏＦｅ層におけるＣｏの組成が７０at％未満となると、磁歪定数が極端に増大する。Ｃｏ₇₀Ｆｅ₃₀における磁歪は４．７×１０^-6であり、磁歪が５．０×１０^-6を超えると加工ピン反転不良に大きな影響を及ぼすことが分かる。磁歪定数が大きい場合には、研磨加工後にヘッドに存在する歪み等に誘導される保磁力により、１／２の確率でピン方向が好ましくない方向に固着されてしまい、静磁界や電流磁界によっても制御不可能になってしまうものと考えられる。

これに対して、磁歪が５．０×１０^-6以内となると、誘導される保磁力も小さいので、静磁界や電流磁界で制御可能であり、加工ピン反転不良率が小さくなるものと考えられる。

〔実験例４〕
上記実験例１と同様な手法で上記実験例１と同様なサンプルを作製した。すなわち、下記表４に示されるような第１の磁性層５２および第３の磁性層４２厚さであるＸ値（Å）が異なる種々の再生ヘッドサンプルを作製した。

これらのサンプルについて、デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜に印加されるセンス電流の電流値の影響を調べる実験をおこなった。すなわち、作製した再生ヘッドサンプルを用いて、センス電流の電流値を３ｍＡから２ｍＡに変更して（１）孤立波出力（ｍＶ／ｐｐ）、および（２）ピン反転不良率（％）を求めた。

結果を下記表４に示すとともに、この結果が視認し易いように表４の結果を図１６のグラフに示した。

表４に示される結果、および図１６に示される結果より、第１の固定磁性層５０を構成する第１の磁性層５２および第２の磁性層５４の厚さをそれぞれ、ｔ１およびｔ２とし、第２の固定磁性層４０を構成する第３の磁性層４２および第４の磁性層４４の厚さをそれぞれ、ｔ３およびｔ４とした場合、高出力を得るためにはｔ１とｔ２との膜厚の差の絶対値である｜ｔ１−ｔ２｜値が６Å以下、ｔ３とｔ４との膜厚の差の絶対値である｜ｔ３−ｔ４｜値が６Å以下とする必要がある傾向が見られることがわかる。そしてピン反転不良率を低く抑えるためには、｜ｔ１−ｔ２｜値が２Å以上、ｔ３とｔ４との膜厚の差の絶対値である｜ｔ３−ｔ４｜値が２Å以上とする必要がある傾向が見られることがわかる。

なお、これらの傾向は、上記実験例２の要領で、第２の磁性層５４および第４の磁性層４４の厚さをＸ値（Å）とした場合の実験でも同様であることが確認できた。

〔実験例５〕
上記実験例１と同様な手法で上記実験例１と同様なサンプルを作製した。すなわち、下記表５に示されるような第１の磁性層５２および第３の磁性層４２厚さであるＸ値（Å）が異なる種々の再生ヘッドサンプルを作製した。

これらのサンプルについて、デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜に印加されるセンス電流の電流値の影響を調べる実験をおこなった。すなわち、作製した再生ヘッドサンプルを用いて、センス電流の電流値を３ｍＡから４ｍＡに変更して（１）孤立波出力（ｍＶ／ｐｐ）、および（２）ピン反転不良率（％）を求めた。

結果を下記表５に示すとともに、この結果が視認し易いように表５の結果を図１７のグラフに示した。

表５に示される結果、および図１７に示される結果より、第１の固定磁性層５０を構成する第１の磁性層５２および第２の磁性層５４の厚さをそれぞれ、ｔ１およびｔ２とし、第２の固定磁性層４０を構成する第３の磁性層４２および第４の磁性層４４の厚さをそれぞれ、ｔ３およびｔ４とした場合、高出力を得るためにはｔ１とｔ２との膜厚の差の絶対値である｜ｔ１−ｔ２｜値が６Å以下、ｔ３とｔ４との膜厚の差の絶対値である｜ｔ３−ｔ４｜値が６Å以下とする必要がある傾向が見られることがわかる。そしてピン反転不良率を低く抑えるためには、｜ｔ１−ｔ２｜値が２Å以上、ｔ３とｔ４との膜厚の差の絶対値である｜ｔ３−ｔ４｜値が２Å以上とする必要がある傾向が見られることがわかる。

なお、これらの傾向は、上記実験例２の要領で、第２の磁性層５４および第４の磁性層４４の厚さをＸ値（Å）とした場合の実験でも同様であることが確認できた。

〔実験例６〕
上記実験例１と同様な手法で上記実験例１と同様なサンプルを作製した。すなわち、下記表６に示されるような第１の磁性層５２および第３の磁性層４２厚さであるＸ値（Å）が異なる種々の再生ヘッドサンプルを作製した。

これらのサンプルについて、デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜に印加されるセンス電流の電流値の影響を調べる実験をおこなった。すなわち、作製した再生ヘッドサンプルを用いて、センス電流の電流値を３ｍＡから１．５ｍＡに変更して（１）孤立波出力（ｍＶ／ｐｐ）、および（２）ピン反転不良率（％）を求めた。

結果を下記表６に示すとともに、この結果が視認し易いように表６の結果を図１８のグラフに示した。

表６に示される結果、および図１８に示される結果より、第１の固定磁性層５０を構成する第１の磁性層５２および第２の磁性層５４の厚さをそれぞれ、ｔ１およびｔ２とし、第２の固定磁性層４０を構成する第３の磁性層４２および第４の磁性層４４の厚さをそれぞれ、ｔ３およびｔ４とした場合、高出力を得るためにはｔ１とｔ２との膜厚の差の絶対値である｜ｔ１−ｔ２｜値が６Å以下、ｔ３とｔ４との膜厚の差の絶対値である｜ｔ３−ｔ４｜値が６Å以下とする必要がある傾向が見られることがわかる。そしてピン反転不良率を低く抑えるためには、｜ｔ１−ｔ２｜値が２Å以上、ｔ３とｔ４との膜厚の差の絶対値である｜ｔ３−ｔ４｜値が２Å以上とする必要がある傾向が見られることがわかる。

なお、これらの傾向は、上記実験例２の要領で、第２の磁性層５４および第４の磁性層４４の厚さをＸ値（Å）とした場合の実験でも同様であることが確認できた。

〔実験例７〕
強磁性層のピン止めに関し、センス電流の影響を調べる確認実験を以下の要領で行った。
上記実験例１の要領で、Ａｌ₂Ｏ₃からなる下部シールドギャップ膜４の上に、下地層（ＮｉＣｒ；厚さ５０Å）、軟磁性層（Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀；厚さ２０Å）、非磁性層（Ｃｕ；厚さ１７Å）、固定磁性層（（Ｃｏ₈₀Ｆｅ₂₀；厚さ１９Å）／非磁性中間層（Ｒｕ；厚さ８Å）／（Ｃｏ₈₀Ｆｅ₂₀；厚さ１５Å））、保護層（Ｔａ；厚さ２０Å）からなる積層膜を有する再生ヘッドサンプルを作製した。

このようなサンプルについて、センス電流を１．０ｍＡ、１．５ｍＡ、２．０ｍＡ、２．５ｍＡ、３．０ｍＡに種々変え、センス電流によるピン止め効果の確認実験を行った。

具体的な確認方法としては、センス電流値を一定とした場合の印加方向を通常の場合から（符号プラス「＋」表示）、逆方向に印加させ（符号マイナス「−」表示）、これらの各ケース（例えば＋２．０ｍＡと−２．０ｍＡ）における、外部磁界に対する出力の状況を見て判断している。

（１）図１９（ａ），（ｂ）には、それぞれ、センス電流＋１．０ｍＡおよびセンス電流−１．０ｍＡを印加した場合の、外部磁場（グラフの横軸）に対する出力電圧（グラフの縦軸）の関係が示されている。双方のグラフを比較するに、センス電流が１．０ｍＡでは電流方向を変えても実質的な出力の出方に変動はない。つまり、電流の逆転によるピン止め方向の逆転が見られておらず、センス電流が１．０ｍＡでは電流によるピン止め効果が発現していないことがわかる。

（２）図２０（ａ），（ｂ）には、それぞれ、センス電流＋１．５ｍＡおよびセンス電流−１．５ｍＡを印加した場合の、外部磁場（グラフの横軸）に対する出力電圧（グラフの縦軸）の関係が示されている。双方のグラフを比較するに、センス電流が１．５ｍＡでは電流方向を変えると、出力の出方は大きく変動し逆転する傾向が見られる。つまり、電流の逆転によるピン止め方向の逆転がおこり、センス電流が１．５ｍＡでは電流によるピン止め効果が発現していることがわかる。

（３）図２１（ａ），（ｂ）には、それぞれ、センス電流＋２．０ｍＡおよびセンス電流−２．０ｍＡを印加した場合の、外部磁場（グラフの横軸）に対する出力電圧（グラフの縦軸）の関係が示されている。双方のグラフを比較するに、センス電流が２．０ｍＡでは電流方向を変えると、出力の出方は大きく変動し逆転する傾向が見られる。つまり、電流の逆転によるピン止め方向の逆転がおこり、センス電流が２．０ｍＡでは電流によるピン止め効果が発現していることがわかる。

（４）図２２（ａ），（ｂ）には、それぞれ、センス電流＋２．５ｍＡおよびセンス電流−２．５ｍＡを印加した場合の、外部磁場（グラフの横軸）に対する出力電圧（グラフの縦軸）の関係が示されている。双方のグラフを比較するに、センス電流が２．５ｍＡでは電流方向を変えると、出力の出方は大きく変動し逆転する傾向が見られる。つまり、電流の逆転によるピン止め方向の逆転がおこり、センス電流が２．５ｍＡでは電流によるピン止め効果が発現していることがわかる。

（５）図２３（ａ），（ｂ）には、それぞれ、センス電流＋３．０ｍＡおよびセンス電流−３．０ｍＡを印加した場合の、外部磁場（グラフの横軸）に対する出力電圧（グラフの縦軸）の関係が示されている。双方のグラフを比較するに、センス電流が３．０ｍＡでは電流方向を変えると、出力の出方は大きく変動し逆転する傾向が見られる。つまり、電流の逆転によるピン止め方向の逆転がおこり、センス電流が３．０ｍＡでは電流によるピン止め効果が発現していることがわかる。

磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果素子を備えるハードディスク装置の産業に利用できる。

図１は、本発明の実施の形態における再生ヘッドの要部を示す平面図である。 図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。 図３は、図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。 図４は、図１におけるＣ−Ｃ線断面図である。 図５は、図２におけるデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗多層膜の部分を拡大して模式的に記載したものである。 図６は、図３におけるデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗多層膜の部分を拡大して模式的に記載したものである。 図７は、本発明の好適な一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成について説明するための図面であり、薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面および基板に垂直な断面を示した図面である。 図８は、本発明の好適な一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成について説明するための図面であり、薄膜磁気ヘッドの磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示した図面である。 図９は、本発明の一実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。 図１０は、本発明の一実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリを含むヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。 図１１は、本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の要部を示す説明図である。 図１２は、本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の平面図である。 図１３は、表１の結果をグラフに示したものである。 図１４は、表２の結果をグラフに示したものである。 図１５は、表３の結果をグラフに示したものである。 図１６は、表４の結果をグラフに示したものである。 図１７は、表５の結果をグラフに示したものである。 図１８は、表６の結果をグラフに示したものである。 図１９（ａ），（ｂ）は、それぞれ、センス電流＋１．０ｍＡおよびセンス電流−１．０ｍＡを印加した場合の、外部磁場（グラフの横軸）に対する出力電圧（グラフの縦軸）の関係を示すグラフである。 図２０（ａ），（ｂ）は、それぞれ、センス電流＋１．５ｍＡおよびセンス電流−１．５ｍＡを印加した場合の、外部磁場（グラフの横軸）に対する出力電圧（グラフの縦軸）の関係を示すグラフである。 図２１（ａ），（ｂ）は、それぞれ、センス電流＋２．０ｍＡおよびセンス電流−２．０ｍＡを印加した場合の、外部磁場（グラフの横軸）に対する出力電圧（グラフの縦軸）の関係を示すグラフである。 図２２（ａ），（ｂ）は、それぞれ、センス電流＋２．５ｍＡおよびセンス電流−２．５ｍＡを印加した場合の、外部磁場（グラフの横軸）に対する出力電圧（グラフの縦軸）の関係を示すグラフである。 図２３（ａ），（ｂ）は、それぞれ、センス電流＋３．０ｍＡおよびセンス電流−３．０ｍＡを印加した場合の、外部磁場（グラフの横軸）に対する出力電圧（グラフの縦軸）の関係を示すグラフである。

符号の説明

１…基板
２…絶縁層
３…下部シールド層
４…下部シールドギャップ膜
５…磁気抵抗効果膜
６…電極層
７…上部シールドギャップ層
８…上部シールド層
９…記録ギャップ層
１０…薄膜コイルの第１層部分
１２…上部磁極層
１５…薄膜コイル第２層部分
１７…オーバーコート層
２０…エアベアリング面
２１…バイアス磁界印加層
２２…絶縁層
４０…第２の固定磁性層
４２…第３の磁性層
４３…非磁性中間層
４４…第４の磁性層
４５…第２の非磁性層
４９…保護層
５０…第１の固定磁性層
５１…第１の反強磁性層
５２…第１の磁性層
５３…非磁性中間層
５４…第２の磁性層
５５…第１の非磁性層
５６…軟磁性層（フリー層）

Claims (8)

1. デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗素子を有する薄膜磁気ヘッドであって、
   前記デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗素子は、第１の反強磁性層、第１の固定磁性層、第１の非磁性層、軟磁性層、第２の非磁性層、第２の固定磁性層とを有するデュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜を有し、
   前記第１の固定磁性層は、前記第１の反強磁性層に接し、前記第１の反強磁性層と交換結合磁界により磁化方向が固定される第１の磁性層と、この第１の磁性層に対して非磁性中間層を介して積層される第２の磁性層とで形成される積層フェリ型固定層として構成されており、
   前記第２の固定磁性層は、前記第２の非磁性層側に位置する第３の磁性層と、この第３の磁性層に対して非磁性中間層を介して積層される第４の磁性層とで形成される積層フェリ型固定層として構成されており、
   前記第１の固定磁性層は、その端部から発せられる静磁界が前記第２の固定磁性層の磁化をアシストして第２の固定磁性層の磁化を固定するように作用するとともに、デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜に印加されるセンス電流の電流値は、１．５〜４．０ミリアンペア（ｍＡ）であり、その電流磁界が前記第２の固定磁性層の磁化をアシストして第２の固定磁性層の磁化を固定するように作用してなり、
   前記第１の固定磁性層を構成する第１の磁性層および第２の磁性層、並びに前記第２の固定磁性層を構成する第３の磁性層および第４の磁性層は、それぞれ、Ｃｏ ₈₀ Ｆｅ ₂₀ の同じ材料から構成されており、
   前記第１の固定磁性層を構成する第１の磁性層および第２の磁性層の厚さをそれぞれ、ｔ１およびｔ２とし、前記第２の固定磁性層を構成する第３の磁性層および第４の磁性層の厚さをそれぞれ、ｔ３およびｔ４とした場合、
   ｔ１＝ｔ３、ｔ２＝ｔ４であり、
   ｔ１とｔ２との膜厚の差の絶対値である｜ｔ１−ｔ２｜値が２〜６Åであり、
   ｔ３とｔ４との膜厚の差の絶対値である｜ｔ３−ｔ４｜値が２〜６Åであり、
   前記第２の固定磁性層を構成する第３の磁性層および第４の磁性層は、その磁歪定数の絶対値が、５×１０^-6以下の物性を備えてなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. 前記ｔ１、ｔ２、ｔ３、およびｔ４の膜厚が５〜３０Åの範囲内である請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
3. 前記ｔ１、ｔ２、ｔ３、およびｔ４の膜厚が１０〜１８Åの範囲内である請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
4. 前記第１の反強磁性層はＩｒＭｎである請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
5. 前記デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜の積層厚さは１５０〜３５０Åである請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
6. 前記デュアル・スピンバルブ型磁気抵抗効果多層膜は、下地層側から第１の反強磁性層、第１の固定磁性層、第１の非磁性層、軟磁性層、第２の非磁性層、第２の固定磁性層を順次備えてなる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
7. 前記請求項１ないし請求項６のいずれかに記載された薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
   前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
   を備えてなることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
8. 前記請求項１ないし請求項６のいずれかに記載された薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
   前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、
   を備えてなることを特徴とするハードディスク装置。

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