JP3944492B2

JP3944492B2 - 磁気抵抗効果素子および再生ヘッド

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Publication number: JP3944492B2
Application number: JP2004100606A
Authority: JP
Inventors: 口裕三上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: JP2005286223A

Description

本発明は磁気記録システムに用いられる再生ヘッドおよび磁気抵抗効果素子に関する。

ある種の強磁性体では、電気抵抗が外部磁界の強さに応じて変化するという現象が知られており、磁気抵抗効果と呼ばれている。この効果は外部磁場の検出に使うことができ、そのような磁場検出素子を磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子）と呼ぶ。

このようなＭＲ素子は、産業的には、ハードディスクや磁気テープ等の磁気記録装置で、磁気記録媒体に記憶された情報の読み出しに利用されており、そのような磁気ヘッドはＭＲヘッドと呼ばれている。

ところで近年、これらのＭＲ素子が利用されている磁気記録装置、特にハードディスク装置においては、磁気記録密度の高密度化が進められており、１ビットのサイズが小さくなり、ビットからの漏れ磁束の量がますます減少している。このため、より低磁界でも大きな抵抗変化率を得ることが出来る高感度で高Ｓ／Ｎ比のＭＲ素子を作ることが、磁気媒体に書き込んだ情報の読み出しには必須となってきており、記録密度向上のための重要な基盤技術となっている。

ここで高感度とは、ＭＲ変化量、すなわち単位磁界（Ｏｅ）あたりの抵抗変化量（Ω）が大きいことを意味しており、より大きなＭＲ変化量をもち、より軟磁気特性に優れているＭＲ素子ほど高感度になる。また、高Ｓ／Ｎ比を実現するためには、熱雑音を出来るだけ低減することが重要となる。このため素子抵抗自体はあまり大きくなることは好ましくなく、ハードディスク用読み取りセンサーとして用いる場合、良好なＳ／Ｎ比を実現するためには、素子抵抗としては１０Ω〜２００Ω程度の値とすることが望まれている。

このような背景のなか、現在ではハードディスク用ＭＲヘッドに用いるＭＲ素子としては、大きなＭＲ変化率を得ることができるスピンバルブ膜を用いたＭＲ素子を用いることが一般化している。スピンバルブ膜とは、非磁性材料からなる中間層を挟んだ、磁気的に非結合な状態にある２つの強磁性層のうち、一方の強磁性層（磁化固着層とも云う）は反強磁性層を用いた交換バイアス等により磁化を固着しておき、もう片方の強磁性層（磁化自由層とも云う）は外部磁界（信号磁界等）により容易に磁化回転出来るようにしておく。これにより、外部磁界によって磁化自由層の磁化のみを回転させることにより、２つの強磁性層の磁化方向の相対的な角度を変化させ、大きな磁気抵抗効果を得ることのできる膜である（例えば、非特許文献１参照）。スピンバルブ膜は低磁場で磁化を回転させることが出来るため、高感度化が可能であり、ＭＲヘッド用のＭＲ素子に適している。

現在は、このようなスピンバルブ膜に対して、センス電流を一方の電極からＭＲ膜の膜面に平行に他方の電極に流し、膜面平行方向の抵抗を測定する方式が一般に用いられている。この方法は一般にＣＩＰ(Current In Plane)方式とよばれている。

このＣＩＰ方式では、ＭＲ変化率としては１０％〜２０％程度の値を得ることが可能となっている。また現在一般に用いられているシールドタイプのＭＲヘッドでは、スピンバルブ膜はほぼ正方形に近い形状で用いられるため、ＭＲ素子の抵抗はほぼスピンバルブ膜の面電気抵抗値に等しくなる。このため、ＣＩＰ方式のスピンバルブ膜では面電気抵抗値を１０Ω〜３０Ωにすることにより良好なＳ／Ｎ特性を得ることが可能となる。このことはスピンバルブ膜全体の膜厚を薄くすることにより比較的簡単に実現することが出来る。これらの利点から、現時点ではＣＩＰ方式のスピンバルブ膜がＭＲヘッド用のＭＲ素子として一般的に用いられている。

しかしながら、５００Ｇｂｐｓｉ(Gigabit per square inch)から１Ｔｂｐｓｉ（Terabit per square inch）の高記録密度での情報再生を実現するためにはＭＲ変化率として５０％を越える値が必要とされてくると予想される。これに対して従来のスピンバルブ膜では、ＭＲ変化率として２０％を越える値を得ることは難しい。このため、いかにこのＭＲ変化率を大きく出来るかが、更なる記録密度の向上のための大きな技術課題となっている。

このような技術課題を解決するための手段として、センス電流を一方の電極からＭＲ膜の膜面に垂直に他方の電極に流し、ＭＲ膜の膜面垂直方向の抵抗を測定する方法が知られている。この方法は一般にＣＰＰ(Current Perpendicular to Plane)方式と呼ばれている。ＣＰＰ方式のＭＲ素子は大きく分けると３つに分類することが出来る。一つは中間層に非磁性金属を用いた一般にＣＰＰ−スピンバルブ膜と呼ばれている構造である。二つ目は中間層に非磁性絶縁体を用いた一般に磁気トンネルＭＲ膜と呼ばれている構造である。三つ目は中間層が磁性体同士のポイントコンタクトで構成されている一般にポイントコンタクトＭＲ膜と呼ばれている構造である。

ＣＰＰ方式では、２つの磁性層間の磁化相対角度の変化に対応して（１）非磁性金属または（２）非磁性絶縁体または（３）ポイントコンタクトを介して接合された２つの磁性層間のコンダクタンスが大きく変化することを利用して大きなＭＲ変化率を得ることが動作原理になっている。すなわち電流を垂直に流すことにより電流の大部分が磁性層／中間層／磁性層を横切るようにし、良好な界面効果を利用することが可能となる。このため上記の３つの素子では原理的には５０％を超える大きなＭＲ変化率が得られることが知られている。このため５００Ｇｂｐｓｉから１Ｔｂｐｓｉの高い磁気記録密度に対応したＭＲヘッドにはいわゆるＣＰＰ方式のＭＲ素子を用いることが必須と成っている。

以上述べたように、５００Ｇｂｐｓｉを越える高記録密度では、ＭＲ膜の膜面に対して垂直に通電することにより大きなＭＲ変化率を得ることができるＣＰＰ−ＭＲ素子を用いることが必須となっている。特に、ＣＰＰ−スピンバルブ素子は低抵抗過ぎるという欠点を持っているが、高いＭＲ変化率が期待されるので、この欠点を回避しつつ使いこなすことが期待されている。

一方、ＭＲヘッドの構造としては、従来、シールド間に媒体に対向してＭＲ素子が設けられたシールド型ＭＲヘッドが主流となっている。しかしこのようなシールド型ＭＲヘッドでは、幾つかの問題があり、５００Ｇｂｐｓｉから１Ｔｂｐｓｉの記録密度での使用は困難であると考えられている。

そのひとつはギャップ間隔の問題である。従来のシールド型ＭＲヘッドでは線記録密度をシールド間のギャップ間隔により規定しているのだが、５００Ｇｂｐｓｉを超える高密度では、ギャップ間隔を３０ｎｍより小さい、極めて微小な値にする必要が出てくる。しかしながらそのような微小なギャップ間にＭＲ素子を挟み込むことが極めて困難になってくる。これはＭＲ素子だけの厚さを見ても２０ｎｍ近くあるからである。このため、絶縁膜、保護膜等を考慮すると、再生ギャップを３０ｎｍ以下にすることは非常に困難であり、線記録密度として十分な分解能を得ることが困難になってくる。

２つめはデプス加工の問題で、シールド型ＭＲヘッドでは最終的には研磨によりＭＲ素子のデプスを決める。しかし５００Ｇｂｐｓｉを超える高密度では、研磨追い込み後のＭＲ素子のデプスを１０ｎｍ以下の精度で制御する必要が出てくる。しかし、機械加工によってこのような精度を達成することは容易ではない。

３つめは再生効率の問題である。従来のシールド型ＭＲヘッドではシールド間のギャップ中にＭＲ素子を挿入することにより、必要な線分解能をえていた。しかしながら、一方ではトラック幅を１００ｎｍ以下にする必要があるため、ＭＲ膜の形状は１００ｎｍスクエア程度以下の微小な形状にする必要がある。そうすると反磁界の効果が強くなり、ＭＲ膜の有効透磁率は極めて悪化する。そうすると、媒体の磁化遷移点からＭＲ膜に流入した磁束は急速にシールドに逃げるようになってしまい、再生効率が急速に悪化してしまう。一般には再生ヘッドからの再生出力としては孤立再生波で１ｍＶピークツウピークの大きさが必要であるが、上述のような理由により再生効率が劣化する為、５００Ｇｂｐｓｉから１Ｔｂｐｓｉにおいて、必要な再生出力を得ることが困難になってしまう。

このため、５００Ｇｂｐｓｉから１Ｔｂｐｓｉの高密度記録に対応するには、微細な分解能を備えたシールド型ＭＲヘッドに変わる新しい高感度なＭＲヘッド構造が要求されている。

一方で垂直磁気記録への対応にも以下に述べるような課題がある。

現在の磁気記録装置の記録再生方式は一般的に長手記録方式を使用している。長手記録方式では記録密度が高くなるにつれ反磁界が大きくなり、再生出力の低下や安定な記録が行えなくなるという問題点がある。これらの問題点を改善するものとして垂直記録方式が提案されている。この垂直記録方式では記録媒体面と垂直方向に磁化して記録するものであり、長手方向の記録に対し記録密度を高めても反磁界の影響が少なく、再生出力の低下等は抑制される。このため垂直記録方式が有力視されている。

長手記録と垂直記録とでは、信号処理がされていない生の再生波形形状には違いがあり、垂直記録を使用して再生の信号処理を行う場合には、今まで培われてきた長手記録の再生信号処理技術に変更を加える必要がある。変更の方法は大きく２つ考えられていて、生の再生波形を微分処理して長手記録と同様の単峰波形にして以降は長手記録用の信号処理技術を用いる方法と、垂直記録用の技術をトータルで構築する方法である。前者の方が簡単ではあるが、エラーレートは後者より劣る可能性が大きい。

垂直記録方式がいずれの方法で信号処理されたとしても、高記録密度を達成するためには生の再生波形をシャープにする必要がある。再生波形のシャープさの指標としては、長手記録方式や、垂直記録方式の微分波形のような単峰波の場合、パルスの半値幅を示すＰＷ５０が垂直記録のような単調波の場合Ｔ５０（出力２５％から７５％までの距離）が用いられる。この値はＰＷ５０としては２．０〜３．０×ビット長、Ｔ５０としては１．４〜２．０×ビット長程度に制御して、所望のエラーレートを得る。この値は再生ギャップ長さに大きく依存し、線密度を大きくするには、すなわちビット長を小さくするには、再生ギャップ長さを小さくする必要がある。

しかし、先ほども触れたように、再生ギャップ長さを小さくすることは限界に近づきつつある。製品レベルで使用されているＭＲ膜のトータル膜厚は、現状では少なく見ても２０ｎｍ程度であり、絶縁層の厚さをたすと、現行での再生ギャップの限界は５０ｎｍである。絶縁層の耐電圧が大きくなる、あるいはＣＰＰ素子等が用いられると考えても再生ギャップ３０ｎｍが限界と考えられるので、現行シールドタイプの適用限界は４００Ｇｂｐｓｉ程度と見積もれる。これを超えてさらなる高記録密度を達成する為には、現行のシールドタイプの再生ヘッドを用いるのであれば、信号処理系のブレークスルー等が必要になると考えられる。

この様な問題を解決する手段として、シールドを用いない再生ヘッドを用いることが考えられる。シールドを用いない再生ヘッドとしては従来、ヨークタイプが考えられている。ヨークタイプ再生ヘッドは、ＡＢＳ（媒体対向面）とＭＲ膜の距離を離すことで媒体からの磁束が直接にＭＲ膜に流れ込むのを防ぎ、さらにヨークと呼ばれる軟磁性体（多くの場合一対の磁性体）をＡＢＳに露出させ、それをＭＲ膜に接続して磁束をＭＲ膜に導いている。これによりヨークのＡＢＳでの露出部付近に感度が集中して読み取り分解能が向上し、さらに対で設けられたヨークにより差動が働いて分解能が増すと考えられる。また直接にはＭＲ膜部は感度を持たないので、ＭＲ素子部を大きくでき、製造上のメリットがある。さらにヨークでの差分は再生波形に対し、再生信号処理での微分回路と同様の作用を及ぼし、特に垂直磁気記録に用いた場合、シールドタイプ再生ヘッドを長手記録方式で用いたと同様の単峰波の波形になる。このため微分回路を使用せずに従来の長手記録方式と同じ再生信号処理系を用いることができると考えられる。

しかし、ヨークタイプの再生ヘッドは、実際にはＡＢＳから離れた部分も感度を持ち、特に垂直記録方式で使用した場合は、所定のエラーレートが得られるほど分解能が得られないという欠点があることが鋭意検討した結果明らかになった。ヨークタイプヘッドを垂直記録方式で使用する場合、ギャップが磁化遷移点にある時にヨークの感じる磁束は最大となり、再生波形は単峰波となる。磁化遷移ポイントから外れると、本来出力はゼロになることが期待されるが、媒体からの磁束がＡＢＳ面から離れたヨーク上部まで届いてしまうため、空間分解能は著しく低下することが研究の結果明らかになった。

以上の問題点を一挙に解決する方法として、ハント型露出水平ヘッドとＣＰＰ−ＧＭＲ素子を組み合わせたプラナーＣＰＰヘッドが本発明者によって提案されている。

このヘッド構造においては、２つの対向する主表面を有し一方が媒体対向面に略平行にされる磁化自由層と、この磁化自由層の媒体と反対側の面上に、上記磁化自由層に接するように形成された中間層と、この非磁性層の前記磁化自由層と反対側の面上に、上記中間層に接しかつ外側に向かって延在するように形成された一対の磁化固着層と、を備え、センス電流が前記磁化自由層と前記一対の磁化固着層との間で流れるように構成されている。

このプラナーＣＰＰヘッド構造においては、シールドを用いていないため、ギャップ中にＭＲ素子を挿入できないという困難を回避することができる。

また、この構造においては、ＣＰＰ−ＭＲ素子が平面上に展開した構造になっているため、ＣＰＰ−ＧＭＲ効果を十分に活用することが可能となっており、上記構造を有するＣＰＰ−ＭＲ素子以前のＣＰＰ−ＧＭＲ素子では実現が難しかった、１００Ω程度の良好な抵抗値と５０％程度の大きなＭＲ変化率を得ることができ、大きな再生出力を得ることが可能となっている。

また、上記構造を有するＣＰＰ−ＭＲ素子の磁化自由層自体が媒体に対して対向した形になっており、媒体からの磁束は磁化自由層中を還流する構造となっている為、再生効率が極めて高く、１Ｔｂｐｓｉの記録密度においても３０％〜５０％の再生効率を得ることが可能となっている。

この高いＭＲ変化率と高い再生効率によって、プラナーＣＰＰヘッドは高い再生感度を持ち、１Ｔｂｐｓｉの記録密度においても、２〜３ｍＶピークツウピークの再生出力を得ることが可能となっている。この値は従来のシールド型ＭＲヘッドでは達成するのが困難な超高感度となっている。
Phys. Rev. B45, 806(1992), J. Appl. Phys. 69, 4774(1991)

しかしながら、このプラナーＣＰＰヘッド構造では、シールドを用いていないため、１Ｔｂｐｓｉの高密度磁気記録システムで用いるためには、やや線分解能が悪いという問題点があることが本発明者が鋭意検討した結果明らかになった。

これを解決する為には、パターンドメディアのような媒体と組み合わせて用いることが最適であり、その場合は１Ｔｂｉｔ／ｉｎ^２においても使用可能であることが、明らかになった。

しかし、連続媒体のように、媒体の磁化遷移幅が大きい媒体を用いた場合には、線分解能が劣化してしまい、１Ｔｂｉｔ／ｉｎ^２の高記録密度を達成するには、線分解能がやや足りないことが分かってきた。

しかしながら、プラナーＣＰＰヘッド構造は、他のヘッド構造では達成することが困難な、超高感度特性を持っているため、連続媒体を用いたハードディスクシステムにおいても、活用できるようになることが望まれている。

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、高記録密度でも良好なエラーレートが達成できる感度を備えた磁気抵抗効果素子および再生ヘッドを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様による磁気抵抗効果素子は、２つの対向する主表面を有し一方が媒体対向面となる磁化自由層と、この磁化自由層の前記媒体対向面と反対側の面上に、前記磁化自由層に接するように形成された中間層と、この非磁性層の前記磁化自由層と反対側の面上に、前記中間層に接しかつ外側に向かって延在するように形成された一対の磁化固着層と、前記磁化自由層の媒体走行方向の両側面と前記磁化自由層の前記媒体対向面の反対側の面とを覆うリング型のシールドを備え、センス電流が前記磁化自由層と前記一対の磁化固着層との間で流れるように構成されていることを特徴とする。

なお、前記リング型シールドの媒体対向面と磁化自由層の媒体対向面は略同一平面上にあることが望ましい。

なお、前記磁化自由層と前記磁化固着層の磁化が略直交していることが好ましい。

なお、前記磁化自由層のトラック幅方向の幅が前記媒体の記録線幅とほぼ一致していることが好ましい。

また、本発明の第２の態様による再生ヘッドは、上記磁気抵抗効果素子を有するヘッドを備えており、前記ヘッドの媒体対向面と前記磁化自由層の前記媒体対向面との距離が３０ｎｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、高記録密度でも良好なエラーレートを達成できる。

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。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による磁気抵抗効果素子の構成を図１（ａ）、（ｂ）に示す。図１（ａ）、（ｂ）は本実施形態による磁気抵抗効果素子の断面図、下面図である。本実施形態による磁気抵抗効果素子は、プラナーＣＰＰ素子１と、シールド３０とを備え、裏打ち層１０１上に磁性体からなる記録層１０２が形成された垂直媒体１００に対して用いられる。プラナーＣＰＰ素子１は、垂直媒体１００に略平行に対抗した磁化自由層２と、磁化自由層２の媒体対向面と反対側の面の両側に中間層４を介して外側に延在するように接続された２つの磁化固着層６ａ、６ｂとを備えている。そして、プラナーＣＰＰ素子１を囲むようにしてシールド３０が配置されている。このシールド３０は磁化自由層２の側部に形成されたシールド層３１ａ、３１ｂと、シールド層３１ａ、３１ｂ上にそれぞれ設けられたシールド層３２ａ、３２ｂと、シールド層３２ａ、３２ｂ上に磁気抵抗効果素子を跨ぐように形成されたシールド層３３とを備えている。なお、シールド層３１ａ、３１ｂの媒体対向面と磁化自由層２の媒体対向面は概略同一平面内にあることが望ましい。なお、シールド層３１ａ、３１ｂはなくても、ある程度の効果が期待される。その場合はシールド層３２ａ、３２ｂの媒体対向面と磁化自由層２の媒体対向面が概略同一平面内にあることが好ましい。

図１においては、プラナーＣＰＰ素子１の構成を簡略に示しているが、その詳細な構成を図８に示す。このプラナーＣＰＰ素子１は、磁化自由層２と、磁化自由層２の媒体対向面と反対側の面の両側に中間層４ａ、４ｂを介して外側に延在するように接続された２つの磁化固着層６ａ、６ｂと、磁化固着層６ａ、６ｂに反強磁性層８ａ、８ｂを介して接続された電極１０ａ、１０ｂとを備えている。磁化固着層６ａ、６ｂの磁化は反強磁性層８ａ、８ｂにより固着されており、磁化自由層２の磁化は、磁化自由層２の横に配置したハードバイアス膜３ａ、３ｂによって単磁区化されている。磁化自由層２の磁化と磁化固着層６の磁化は直交するように配置されている。このような磁化配置において、媒体１００からの信号磁束が磁化自由層２に入ることにより、磁化自由層２の磁化が回転し、磁化固着層６と磁化自由層２の磁化の相対角度が略直交状態から変化する。これに伴いＧＭＲ効果が生じ、センス電流から再生出力を得ることができる。なお、本実施形態においては、磁化自由層２が渡してある溝に沿った方向と磁化固着層６ａ、６ｂの磁化固着方向が平行となっている。また、図８においては、中間層４ａ、４ｂは、磁化自由層２上で分離して設けられていたが、一体となるように設けても良い。

なお磁化の固着方向は図１（ａ）、（ｂ）に示したように固着しても良いが、図２（ａ）、（ｂ）に示すように配置することも出来る。なお、図２（ａ）、（ｂ）は本実施形態の変形例による磁気抵抗効果素子の断面図、下面図をそれぞれ示す。図２（ａ）、（ｂ）に示す変形例の構造では磁化の配列のしかたが図１（ａ）、（ｂ）に示す本実施形態の構造と９０度回転している。またプラナーＣＰＰ素子１の方向も９０度回転した位置関係になっている。図２（ａ）、（ｂ）に示す変形例の構造では磁化自由層２が渡してある溝に沿った方向と磁化固着層６ａ、６ｂの磁化固着方向が直交しているため、磁化固着層６ａ、６ｂからの漏れ磁束により、溝の部分には溝幅方向に磁界が発生してしまう。このため溝に位置している磁化自由層２はこの磁場の影響を受けてしまうため、設計に注意が必要となる。

磁化固着層６ａ、６ｂの磁化は反強磁性層によって固着されているため、再生効率、再生分解能には影響せず、再生効率、分解能は磁化自由層の形状と、シールド３０の形状によって決定される。

シールド３０の形状としては、例えば通常のシールド型ＧＭＲヘッドのように、２層の磁性層を対向させて、そのギャップにＧＭＲ素子を挿入する等、色々な形態を考えることが出来るが、鋭意検討した結果、プラナーＣＰＰ型のＧＭＲ素子と組み合わせる場合には、上述したようないわゆるリング型のシールド３０が最適であることが分かった。ここでリング型シールドとは磁化自由層の両側面と、磁化自由層の媒体対向面の反対側の面を覆うシールドである。

このようなリング型シールド３０においては記録層１０２に書き込まれている磁化転移点１０４がリング型シールド３０のギャップからずれている場合には媒体１００からの磁束はシールド内で還流することになるため、遠方からの磁束をカットオフすることが可能になり、線分解能を向上させることが出来る。

特にリング型であることから、リング型シールド３０のギャップの端部に磁化転移点１０４がきているような状況においても、磁束は磁気抵抗の小さなリング型シールド３０のほうに積極的に吸い込まれるため、実際のリング型シールド３０のギャップ幅よりもさらに狭い範囲に磁化転移点１０４が存在している場合についてのみ、磁化自由層２に媒体１００からの磁束が流入する。このため、リング型シールド３０のギャップ長は極端に小さくする必要はなく、作成が可能な大きさにすることができる。

また、リング型シールド３０とプラナーＣＰＰ素子の組み合わせの場合、プラナーＣＰＰ素子１の磁化自由層２とシールド層３１ａ、３１ｂの間の間隔は特に狭くする必要はない。このため、本実施形態においては、シールドを用いてはいるが、従来のシールド型ＭＲヘッドのように媒体の磁化遷移点から磁化自由層に流入した磁束が急速にシールドに流出することはなく、媒体１００からの磁束を効率よく磁化自由層２に流入させることが可能である。このため良好な再生効率を保つことが可能であり、１Ｔｂｐｓｉの記録密度において、２０％から３０％の再生効率を実現することが可能となる。

また、シールドがリング型であることから、シールドを含めて薄膜プロセスで作成することが可能となっており、デプス研磨が必要ない。このため、プラナーＣＰＰ素子のようなプラナー型の素子と組み合わせることにより、デプス研磨を行わないで薄膜工程のみでヘッドを作成することが可能になる。

また、動作原理を周波数成分の観点から考えると、リング型シールドは低域カットフィルターになっており、媒体からの磁束の低域成分をカットオフする機能を持っていることがわかる。一方、プラナーＣＰＰ素子の磁化自由層は、それ自身が高域通過フィルターの役目をもっているが、周波数特性としては余りシャープでなく、やや低域に裾を引く形になっている。従って、リング型シールドと組み合わせた場合、磁化自由層の低域の裾をカットオフすることができ、これにより全体としての線分解能を向上させることが可能になっている。従って、線分解能の大まかなところは磁化自由層の形状自体で決まっており、その形状を整え分解能を向上させる補佐としてリングシールドが機能している。

このため、磁化自由層の形状の規定により５００Ｇｂｐｓｉ以上の記録密度に対応できる空間分解能を得ることができる。

本実施形態によるＭＲヘッドはとくに垂直記録方式で使用した場合、単峰波の再生波形となって、再生信号処理に非常に都合がよい。さらに大きなヨークを持たないため、ヨークタイプの再生ヘッドよりも格段に分解率がよい。

磁化自由層はリング型シールドのギャップ中で、直接感度をもつ位置に設置する必要がある。特に媒体から磁化自由層までの距離（磁気的浮上量）は空間分解能に直接影響する。この磁気的浮上量は通常、ビット長の２倍程度を超えると急激に空間分解能が悪くなるので、ＡＢＳ面から磁化自由層までの距離を押さえる必要がある。ビット長としては現行３０ｎｍ程度であるので、ＡＢＳから磁化自由層までの距離は物理浮上量も考慮にいれると少なくとも３０ｎｍ程度以内とする必要がある。また１Ｔｂｐｓｉではビット長は１０ｎｍ程度になるため望ましくは１０ｎｍ程度とするのが良い。

図３（ａ）、（ｂ）に本実施形態による磁気抵抗効果素子の再生原理をより詳細に示す。なお、図３（ａ）、（ｂ）ではシールド３０のうちシールド層３２ａ、３２ｂ、３１ａ、３１ｂは示してあるが、シールド層３３は表示していない。しかし、実際には図３（ａ）、（ｂ）では、シールド層３２ａ、３２ｂに相当する部分に接してシールド層３３が配置される。本実施形態による磁気抵抗効果素子においては、図３（ａ）に示すように、媒体の磁化遷移点１０４の位置が、プラナーＣＰＰ素子１の磁化自由層２の直下にあるときに、媒体からの磁束が、磁化自由層２を通って還流しているのが分かる。また一度磁化自由層２に流入した磁束はリング型シールド３０に流出することなく直接媒体へと戻っていることが見て取れる。このように本実施形態による磁気抵抗効果素子においては媒体の磁化遷移点１０４からの磁束を効率よく磁化自由層２に流入させ、シールド３０に流出させること無く利用することが可能で、シールド３０を用いながら２０％から３０％の良好な再生効率を実現することが可能となっている。

一方、図３（ｂ）に示すように、媒体の磁化遷移点１０４の位置がプラナーＣＰＰ素子１の磁化自由層２の直下からずれている場合には、媒体からの磁束は、磁化自由層２を通らず、シールド３０を通って還流しているのが見て取れる。このため磁化遷移点１０４が磁化自由層２の近傍にある場合以外では出力はでない。したがって本実施形態による磁気抵抗効果素子においては、リング型シールド３０を付加したことにより、良好な線分解能を実現することが可能となっている事が見て取れる。

図４に本実施形態による磁気抵抗効果素子の孤立再生波を示す。横軸は磁化遷移点からの距離、縦軸は再生出力を示す。比較のために（１）シールドを用いていない、露出型プラナーＣＰＰヘッドの孤立再生波ｇ１と、（２）図１（ａ）、（ｂ）で示したサイドギャップの値を２５ｎｍとし、リング型シールド３０を付加したプラナーＣＰＰヘッドの孤立再生波ｇ２、（３）サイドギャップの値を１５ｎｍとし、リング型シールド３０を付加したプラナーＣＰＰヘッドの孤立再生波ｇ３を示しておいた。

線分解能を評価する上では、孤立再生波の半値幅であるＰＷ５０が重要な指標となる。図４から分かるように、半値幅はそれぞれ、（１）露出型で３６ｎｍ、（２）サイドギャップ２５ｎｍで２５ｎｍ、（３）サイドギャップ１５ｎｍで２２ｎｍとなることが分かった。１Ｔｂｐｓｉの記録密度を実現するためにはＰＷ５０を約２６ｎｍにする必要があるが、（１）の露出型では、それが実現できていないのに対して、（２）のサイドギャップ２５ｎｍの場合には１Ｔｂｐｓｉの値をクリアしているのが分かる。さらに（３）のサイドギャップ１５ｎｍのサンプルでは余裕をもって１Ｔｂｐｓｉの目標値をクリアできているのが分かる。

また、再生出力を比較すると、（１）の露出型に比べると（２）のサイドギャップ２５ｎｍの場合には約７０％程度に減少している。また（３）のサイドギャップ１５ｎｍの場合には約５５％程度まで減少しているのが分かる。しかしながらもともとの再生効率が極めて高い為、（３）のサイドギャップ１５ｎｍの場合でも、再生出力として、１ｍＶピークツウピークの値を得ることが可能となる。

従って、プラナーＣＰＰ素子とリング型シールドを組み合わせることにより、５００Ｇｂｐｓｉから１Ｔｂｐｓｉの高密度磁気記録システムにおいて、必要な線分解能と再生出力を併せ持った、良好なヘッドを提供することが出来ることがわかる。

本実施形態によるヘッドにおいてはヨークタイプのように大きな感磁部がないため、磁気分解能が良くなる。また離れた距離からの磁束の影響は、媒体からハイト方向に距離が離れるにしたがって相対的に強くなるが、シールドタイプのようにハイト方向の広がりがないため線分解能を確保しやすい。

再生原理は従来のシールドタイプと全く異なり、再生原理自体はシールドを使っているにも関わらす、ヨークタイプに近い。しかし、ヨークタイプのように磁束を磁気抵抗素子まで引き込むと言う発想はなく、大きなＭＲ変化率が期待できるプラナーＣＰＰ素子とリング型シールドを組み合わせた結果得られた、全く新しい発想のヘッド形状である。

なお、本実施形態におけるヘッドにおいては、リング型シールドを、幾つかの薄膜の積層構造として形成することが可能である。そうすることにより、デプス加工のような機械加工工程を行うことなく、リソグラフィ等の薄膜工程のみを用いてリード素子部を形成することが可能になる。図１、図２に示した構造例では、リング型シールド３０を３つの膜の積層によって形成している。この構造では図中のシールド３３をまず形成したのち、シールド３２ａ、３２ｂを薄膜工程により形成し、シールド３１ａ、３１ｂは磁化自由層２を形成するときに磁化自由層２と同一の材料を用いて同時に形成している。そのようにすることにより、磁化自由層２とリング型シールド３０との間のサイドギャップの値をリソグラフィによって正確に決めることが可能となり、良好な生産再現性を得ることが可能になる。また、シールド３２ａ、３２ｂよりもシールド３１を突出させることにより、リング型シールド３０中に磁化固着層６を十分な余裕をもって配置しながら、サイドギャップの値を小さく保つことが可能となる。またプラナーＣＰＰ素子からリードを取り出す必要があることから、シールド３２ａ、３２ｂとシールド３１のトラック幅方向の幅はシールド３３の幅よりも小さくしておくことが望ましい。また、トラック方向においては、シールド層３２ａ、３２ｂとシールド層３３の端部は同一位置にある必要はなく、シールド層３３はシールド層３２ａ、３２ｂよりも十分に広くしてもかまわない。また、逆にシールド層３２ａ、３２ｂの端部よりシールド層３３の端部が内側にきていてもかまわない。

このとき、リング型シールド３０の各層は非磁性層を介することなく、直接積層されていることが望ましい。これは各層のあいだに非磁性層が挿入されると磁気的ギャップとなってしまい、リング型シールド３０の透磁率が悪化し、磁化自由層２の直下からずれた磁化遷移点からの磁束を十分にシールドで吸収することができなくなり、線分解能が劣化してしまう為だ。しかしながら製造プロセスによってはリング型シールド３０を形成する各層の間に非磁性層を形成することが望ましい場合もある。その場合でも非磁性層の厚さは１０ｎｍ以下とすることが望ましい。

次に、プラナーＣＰＰヘッドにシールドを付加する方法としては、幾つかの方法が考えられるが、他タイプのシールドとの組み合わせにおいては、十分な線分解能と大きな再生出力を両立することは難しく、リングヘッドとの組み合わせがもっとも優れていることを以下に説明する。

まず、容易な類推としては図５に示したように、プラナーＣＰＰヘッドに対して、従来のシールド型ＭＲヘッドで用いられているような、２つのシールド層３６ａ、３６ｂからなるシールド３６を用いることが考えられる。しかしこのようなシールド３６を用いた場合には、磁化自由層２とシールド３６の間のギャップが、シールド３６ａ、３６ｂ間のギャップよりも小さいことから、磁化遷移点が、磁化自由層２とシールド３６の間のギャップにある場合に、磁束はシールド３６には吸い込まれず、磁化自由層２のほうに流れてしまう。このため、このような容易な組み合わせにおいては、シールド３６ａとシールド３６ｂの間隔によって線分解能が決まってしまい、シールド３６を付加しても十分に高い線分解能を得ることはできない。またこのような構造を形成するためには、シールド３６を形成して、ＡＢＳ(Air Bearing Surface)面を機械加工によって形成した後に、ＡＢＳ面からのプロセスによって、プラナーＣＰＰヘッドを形成する必要がある。しかしながら、そのような製造過程を行うためには、基板をスライダにカッティングした後に薄膜プロセスを通す必要があり、そのようなことは実質上、工業生産としては不可能である。

また、その他のシールド構造としては、図６に示したように、アッパーシールド３８を用いることも考えられる。この場合は、磁化遷移点１０４が、磁化自由層２の直下から外れている場合には、磁束が、アッパーシールド３８中を還流し、磁化自由層２中を流れないようにして、線分解能を高くすることを目的としている。またこの構造ではデプス研磨を必要とせず、一括して薄膜工程により作成できるというメリットがある。しかしながら、このような構造で、高線分解能を達成する為には、アッパーシールド３８の下面と媒体１００の上面との間のギャップを３０ｎｍ以下にする必要がある。これよりもアッパーシールド３０の下面と媒体１００の上面のギャップが大きいと、磁化遷移点１０４が磁化自由層２の直下にない場合にもアッパーシールド３８中を還流するより、磁化自由層２中を流れるほうが容易になってしまい、磁束は磁化自由層２中に流れてしまい、高い線分解能を得ることはできない。しかしながらプラナーＣＰＰ素子１自体が、３０ｎｍ程度の厚さを持っているため、従来のシールド型ＭＲヘッドの場合と同様の理由により、このギャップ中にプラナーＣＰＰ素子を挿入することは不可能である。このため、アッパーシールドを用いたヘッドも実質上、工業生産は不可能である。

また、その他のシールド構造としては、図７に示したように、薄膜シールド３９ａ、３９ｂをプラナーＣＰＰ素子１の両脇におく方法が考えられる。この場合は、磁化遷移点１０４が、磁化自由層２の直下から離れ、シールド３９ａ、３９ｂに近い場所にあるときには、磁束が、薄膜シールド３９ａ、３９ｂ中を還流し、磁化自由層２中を流れないようにして、高線分解能を得ることを目的としている。またこの構造ではデプス研磨を必要とせず、一括して薄膜工程により作成できるというメリットがある。しかしながらこの様な構造では、磁化遷移点１０４が十分に薄膜シールド３９ａ、３９ｂよりにあったとしても、図中に示したような磁束の流れができてしまう為に、磁化自由層２中を磁束が流れてしまい、十分な線分解能を得ることは困難である。このため、この様な薄膜シールド３９ａ、３９ｂでは、プラナーＣＰＰヘッドの線分解能を向上させることはできない。

以上説明したように、本実施形態以外のシールド構造では、本実施形態で得られるような、高記録密度で良好なエラーレートが達成できる高感度で、高分解能なリードヘッドを得ることはできない。

以上、線分解能を中心に説明を行ったが、５００Ｇｂｐｓｉから１Ｔｂｐｓｉの高記録密度を実現する為には、トラック密度を高くする必要がある。プラナーＣＰＰ素子とリングシールドを組み合わせたヘッドでは、トラック幅方向の分解能は、磁化自由層の幅によって規定することが出来る。したがって、磁化自由層の幅は媒体の記録線幅と略等しいことが望ましい。

なお、本実施形態においては、媒体１００として連続垂直媒体を用いた場合の動作原理を説明したが、媒体としてはパターンド垂直媒体を用いても同様な動作を得ることができる。また、このヘッドの動作原理はここに説明した動作が最適ではあるが、これに限定する必要はなく、面内記録媒体と共に用いることも可能である。

次に、本実施形態によるＭＲヘッドに用いるＭＲ素子について説明する。

本実施形態によるＭＲヘッドにおいてはＣＰＰ−ＭＲ素子としてプラナーＣＰＰ素子を用いる。センス電流は、電極から反強磁性層を介して磁化固着層に流れ、磁化固着層から中間層を介して磁化自由層に流れ、磁化自由層から中間層を介して逆側の磁化固着層に流れ、磁化固着層から反強磁性層を介して電極に流れるこのため、センス電流は２度、磁化固着層と磁化自由層の界面を通過することになり、このときに大きな界面磁気抵抗効果、ＣＰＰ−ＭＲ効果により、大きな再生出力を得ることが可能になる。

ＣＰＰ−ＭＲ効果としては、ＣＰＰ−スピンバルブ効果、磁気トンネルＭＲ効果、磁気ポイントコンタクトＭＲ効果のいずれを用いることも可能だが、５００Ｇｂｐｓｉから１Ｔｂｐｓｉの高密度記録密度においては、低抵抗で大きなＭＲ変化率が期待できるＣＰＰ−スピンバルブ膜を有するＭＲ素子を用いることが望ましい。なお、ＣＰＰ−スピンバルブ効果を用いた磁気抵抗効果素子の中間層は非磁性層であり、磁気トンネルＭＲ効果を用いた磁気抵抗効果素子の中間層は、絶縁層（トンネルバリア層）であり、磁気ポイントコンタクトＭＲ効果を用いた磁気抵抗効果素子の中間層は磁性体層である。

本実施形態によるＭＲヘッドにおいて、ＣＰＰ−ＭＲ素子としてＣＰＰ−スピンバルブ効果を用いる場合、磁化固着層としてはＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅおよびその合金等の磁性材料を用いることができる。特に、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金を用いることがＭＲ変化率の上からは望ましい。また、界面のスピン分極率を向上させるため、ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ／Ｃｏ、ＮｉＦｅ／Ｆｅ等の積層構造を用いることが出来る。また磁化固着層の磁化固着特性を向上させるためには、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅ積層構造のようないわゆるシンセティック反強磁性体構造を用いることができる。また更に高抵抗変化率を実現するためにはハーフメタルを用いても良い。ハーフメタルとしては、ＮｉＭｎＳｂ，ＰｔＭｎＳｂ等のホイスラー合金、ＣｒＯ_２等の酸化物磁性体、ペロブスカイト系ハーフメタル、ＣｒＡｓ等のダイヤモンド構造材料を用いることができる。

また、磁化固着用の反強磁性層としてはＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ，ＩｒＭｎ等の反強磁性材料を用いることができる。またＮｉＯのような絶縁性反強磁性材料を用いることもできる。

なお、磁化自由層としては磁化固着層で述べたのと同様な材料を用いることができる。

ＣＰＰ−ＭＲ素子として磁気トンネル効果を用いる場合には、中間層として酸化物バリアを用いることが望ましい。具体的にはＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等のギャップエネルギーの高い絶縁物を用いることが出来る。但し素子抵抗の増大を押さえる為には絶縁物からなる中間層の膜厚は２ｎｍ以下とすることが望ましい。またバリアとしてはギャップエネルギーの小さいＮｉＯ等の酸化物を用いることもできる。

また、ＣＰＰ−ＭＲ素子としてＣＰＰ−スピンバルブ効果を用いる場合には、中間層として非磁性金属層を用いることが望ましい。具体的にはＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ等の貴金属、およびその合金、もしくはその積層構造を用いることができる。中間層の膜厚は１ｎｍ〜５０ｎｍ程度にすることにより良好な磁気的結合の切断と、スピン分極の伝達を両立することが可能となる。

またＣＰＰ−ＭＲ素子として磁気ポイントコンタクト効果を用いる場合には、中間層としては直径の最大値が１０ｎｍ以下の微小な磁性体を用いることができる。材料として磁化固着層、磁化自由層で述べた材料と同様な材料を用いることができる。

なお、中間層は、磁化自由層全体に積層されていても良いし、中間層は磁化固着層全体に積層されていても良いし、中間層は、磁化固着層に跨るように存在しても良い。但し最適には接合部だけにあることが望ましい。

なお、ＣＰＰ−ＭＲ素子としてＣＰＰ−スピンバルブ効果を用いる場合には、磁化自由層の媒体対向面に、直接、またはＡｕ、Ａｇ、Ｃｕもしくはその合金層を介して、酸化物層を積層することができる。このような構成にすることにより酸化物層による電子反射効果、いわゆるスペキュラー効果を利用することが可能になり、ＭＲ変化率には寄与しない、余分な磁性体表面での電子散乱効果を押さえ、より大きなＭＲ変化率を得ることが可能になる。また、電子反射効果を有する酸化物層を磁化自由層の媒体対抗面と反対側に更に形成することも可能である。また、磁化自由層が積層膜、例えば強磁性層と非磁性層との積層膜である場合、酸化物層は磁化自由層の内部に形成することも可能である。また磁化固着層においても磁化自由層と同様に磁化固着層の両表面および内部に酸化物層を更に形成することが可能である。またこれらの酸化物層の一部は磁気抵抗効果素子の保護層の一部となっていても良い。

なお、磁化固着層と、磁化自由層の接合面は必ずしも膜面に水平になっている必要はない。すなわち、上記接合面が媒体対向面に対して傾いていても良い。ただし、磁化自由層は媒体に対して略平行に相対する必要があるため、磁化固着層よりも出っ張っている必要がある。

極端な構造としては、磁化自由層と磁化固着層の接合面が媒体対向面に対して略９０度傾いているように形成され、磁化自由層と磁化固着層間に中間層が設けられた構造も考えられる。しかしこの構造だと、磁化自由層と磁化固着層の接合部分の面積が極端に小さくなってしまうため、抵抗が大きくなりすぎてしまう可能性がある。また、磁化自由層と磁化固着層が同一平面になってしまう。なお、磁化自由層と磁化固着層および中間層の膜厚が略同じであったが、磁化自由層の膜厚が磁化固着層および中間層の膜厚よりも厚くなっていても良い。

（実施例１）
基板上に、まず電極を形成し、その間にシールド層としてＮｉＦｅ５０ｎｍを形成した。そして、プラナーＣＰＰ素子を形成するための幅１００ｎｍの溝をＦＩＢ加工により形成し、リング型シールドを形成した。溝上にはアルミナを１０ｎｍ成膜し、シールドとプラナーＣＰＰ素子の絶縁を確保した。その上に下地Ｔａ２ｎｍ／ＰｔＭｎ１０ｎｍ／ＣｏＦｅ５ｎｍの磁化固着層を形成した。そしてＦＩＢ加工により１０ｎｍ幅のトレンチを加工し、その間をつなぐ形でＥＢリソグラフィーを用いたリフトオフ工程により１０ｎｍ×４０ｎｍの矩形の穴を形成し、リフトオフによりＣｕ３ｎｍ／ＣｏＦｅ２ｎｍ／ＮｉＦｅ３ｎｍの磁化自由層を成膜した。そしてその横にハードバイアス膜を形成した。

その結果、素子抵抗が９０オームで、ＭＲ変化率４０％の素子を作成することができた。

ここで従来のシールドタイプの作成方法と比較する。従来のシールドタイプでは上下シールド層、ギャップを形成するための非磁性層を積層し、研磨等の技術でＡＢＳを形成して保護層をつける必要がある。それに対して本実施例では、シールド／研磨を必要としないためプロセスを非常に簡略化できる。また、従来のヘッドでは、出力特性に大きく影響するストライプハイトを研磨で決定するため、ストライプハイトのコントロールが大きな問題となっている。

それに対して、本実施例は、分解能を規定している磁化自由層とシールド層の形状をすべてリソグラフィ等のウエファ行程内で行っているため、出力、分解能のコントロールが非常に良いという特徴がある。

ここでシールド層のないプラナーＣＰＰヘッドとの比較を行うために、前記実施例と同一構造で、ただしリングシールドを形成していないヘッドを作成した。

図５にシールドありのヘッドと、シールドなしのヘッドを用いて、孤立再生波の測定を行った結果を示した。本発明の一実施形態のシールドありのヘッドではシールドなしのヘッドに比べて半値幅の小さな再生出力を得ることができ、高い線分解能を得られることが分かった。

以上説明したように本発明の一実施形態によれば、５００Ｇｂｐｓｉから１Ｔｂｐｓｉの高記録密度で、良好なエラーレートが達成可能な、高感度で高分解能なＭＲヘッドを提供することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による磁気記録再生装置について説明する。第１実施形態による磁気抵抗効果素子を有する磁気ヘッドは、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、磁気記録再生装置に搭載することができる。

図９は、このような磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。すなわち、本実施形態による磁気記録再生装置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。磁気ディスク２００は、磁気ディスク２００に格納され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、前述した実施形態による磁気ヘッドをその先端付近に搭載している。

磁気ディスク２００が回転すると、ヘッドスライダ１５３の媒体走行面（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。

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。

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。

図１０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。

サスペンション１５４の先端には、前述した磁気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。再生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。

本実施形態においては、磁気記録再生装置について述べたが、再生のみを実施するものであってもよい。また、媒体はハードディスクの限定されず、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にした、いわゆる「リムーバブル」の形式の装置であってもよい。

本発明の一実施形態による磁気抵抗効果素子の構成を示す図。本発明の一実施形態の変形例による磁気抵抗効果素子の構成を示す図。本発明の一実施形態による磁気抵抗効果素子の磁束密度の分布を示す断面図。本発明の一実施形態による磁気抵抗効果素子の孤立再生波波形を示す図。比較例としてプラナーＣＰＰ素子に従来型のシールド構造を付加したＭＲヘッドの側面図。比較例としてプラナーＣＰＰ素子にアッパーシールド構造を付加したＭＲヘッドの側面図。比較例としてプラナーＣＰＰ素子に薄膜シールド構造を付加したＭＲヘッドの側面図。プラナーＣＰＰ素子の構成を示す図。磁気記録再生装置の概略構成を示す要部斜視図。アクチュエータアーム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。

符号の説明

１プラナーＣＰＰ素子
２磁化自由層
３ハードバイアス膜
４中間層
４ａ、４ｂ中間層
６ａ、６ｂ磁化固着層
８ａ、８ｂ反強磁性層
１０ａ、１０ｂ電極
３０シールド
３１ａ、３１ｂシールド層
３２ａ、３２ｂシールド層
３３シールド層
３６シールド
３８アッパーシールド
３９ａ、３９ｂ薄膜シールド
１００媒体
１０１裏打ち層
１０２記録層
１０４磁化遷移点

Claims

磁化の方向が外部磁界に応じて変化する磁化自由層と、
前記磁化自由層の一つの主面上に、前記磁化自由層に接するように形成された非磁性層と、
前記非磁性層の前記磁化自由層と反対側の面上に、前記非磁性層を介して前記磁化自由層と重なり合う接合領域と前記磁化自由層の端部を超えて延在するように形成された領域を有し、磁化の方向が実質的に一方向に固着され、対向して配置された一対の磁化固着層と、
前記磁化自由層および前記磁化固着層とは直接接合されておらず、前記磁化自由層の少なくとも２つの異なる側面に対して略対向した面を有し、前記磁化自由層の一つの主面を覆うように前記２つの側面が磁性体で連結されている磁性体シールドと、
を備え、前記磁化固着層の前記磁化方向と前記磁化自由層の前記磁化の方向との相対角度に応じて抵抗が変化し、前記抵抗の変化を検出するためのセンス電流が前記磁化自由層と前記一対の磁化固着層との間で流れるように構成されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
一対の前記磁化固着層の間に溝が設けられ、前記溝に沿う方向と前記磁化固着層の磁化の方向は略直交することを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
一対の前記磁化固着層の間に溝が設けられ、前記溝に沿う方向と前記磁化固着層の磁化の方向は略並行であることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
前記外部磁界が印加されていないときに前記磁化自由層と前記磁化固着層の磁化が略直交していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子を用いており、前記磁化自由層の一つの主面が記録媒体と対向するように配置され、この主面と前記記録媒体との距離が、前記磁性体シールドの前記記録媒体に最も近い面と前記記録媒体との間の距離とほぼ一致していることを特徴とする再生ヘッド。
前記磁化自由層の、前記一対の磁化固着層が対向する方向と直交する方向の長さである幅が前記記録媒体の記録線幅とほぼ一致していることを特徴とする請求項５記載の再生ヘッド。
ヘッドの、前記記録媒体に対向し前記記録媒体に最も近い面と、前記記録媒体との距離が３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５乃至６のいずれかに記載の再生ヘッド。