JP6309796B2 - 磁気ヘッド、磁気記録再生装置、および磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は，磁気ヘッド、磁気記録再生装置、および磁気ヘッドの製造方法に関する。
ＨＤＤ（Hard Disk Drive：ハードディスクドライブ）などの再生素子として、磁気抵抗効果素子が用いられている。ＨＤＤでは、記録密度の向上のために、再生分解能の向上に加え、ノイズの低減が求められている。このため、１つの磁気ヘッドに複数の磁気抵抗効果素子を搭載する、マルチ磁気ヘッド（マルチ再生ヘッド）が検討されている。
このようなマルチ磁気ヘッドによって、同一の被再生信号を複数回積分することが可能となり、白色系のノイズ成分を低減できる。この結果、高いＳＮＲ（Signal Noise Ratio）が得られ、記録密度を向上することができる。
ここで、マルチ磁気ヘッドでは、スキューにより、オフトラックとなる可能性がある。即ち、磁気ヘッドがトラックに対して角度を持つと、一対の磁気抵抗素子の一方が狙いの被再生トラックから外れる可能性がある。この場合、白色系ノイズの低減が困難となる。
従って、スキューを有する場合でも、一対の磁気抵抗効果素子が同一のトラック上に載るように、磁気抵抗効果素子の間隔を狭くする必要がある。このため、磁気抵抗効果素子間にある磁気シールド電極を薄くすることが検討されている。
しかし、磁気シールド電極を薄くすると、シールド性能が劣化し、磁気抵抗効果素子が外部ノイズの影響を受け易くなる。
本発明の実施形態は、磁気抵抗効果素子間の間隔の低減を図った磁気ヘッド、磁気記録再生装置、および磁気ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
実施形態の磁気ヘッドは，磁気シールド性を有する磁性体である第1電極と、前記第1電極上に配置され、差動出力型の磁気抵抗効果素子である第１信号検出部と、前記第１信号検出部上に配置される第２電極と、前記第２電極上に配置される絶縁層と、前記絶縁層上に配置される第３電極と、前記第３電極上に配置され、差動出力型の磁気抵抗効果素子である第２信号検出部と、前記第２信号検出部上に配置され、磁気シールド性を有する磁性体である第４電極と、を具備する。前記第２電極および前記第３電極の少なくとも一方が非磁性金属である。
以下，図面を参照して，実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１Ａ，図１Ｂは、第１の実施形態に係るマルチ再生素子１０の一例を示す模式図である。図１Ａは、マルチ再生素子（磁気ヘッド）１０の平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＡ１−Ａ２線断面図であり、図１Ａの紙面奥行き方向のマルチ再生素子１０の形状を示す。
（第１の実施形態）
図１Ａ，図１Ｂは、第１の実施形態に係るマルチ再生素子１０の一例を示す模式図である。図１Ａは、マルチ再生素子（磁気ヘッド）１０の平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＡ１−Ａ２線断面図であり、図１Ａの紙面奥行き方向のマルチ再生素子１０の形状を示す。
ここで、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書および以下の各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
なお、本願明細書および以下の各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
マルチ再生素子１０は、例えば、ＨＤＤ（後述の磁気記録再生装置９０）の磁気ヘッド（後述の磁気ヘッド９３）に搭載される。したがって、図１Ａの平面図は、例えばＨＤＤに搭載される磁気記録媒体（後述の磁気記録媒体９１）の媒体対向面から見たときの模式図である。図１Ｂの断面図は、例えば、磁気記録媒体対向面に垂直方向から見たときの模式図である。
図１Ａ、図１Ｂに示すように、マルチ再生素子１０は、第１再生素子部２０と絶縁層３０と第２再生素子部４０と第１サイドシールド２４と第２サイドシールド４４を含む。絶縁層３０は、第１再生素子部２０と第２再生素子部４０の間に設けられる。
第１再生素子部２０は、第１電極２１と第１信号検出部２３と第２電極２２を含む。第１信号検出部２３は、第１電極２１と第２電極２２の間に設けられる。
第２再生素子部４０は、第３電極４１と第２信号検出部４３と第４電極４２を含む。第２信号検出部４３は、第３電極４１と第４電極４２の間に設けられる。
第２再生素子部４０は、第３電極４１と第２信号検出部４３と第４電極４２を含む。第２信号検出部４３は、第３電極４１と第４電極４２の間に設けられる。
第１信号検出部２３と第２信号検出部４３は、差動出力型の磁気抵抗効果素子である。なお、差動出力型の磁気抵抗効果素子の詳細は後述する。
ここで、第１電極２１から第４電極４２に向かう方向をＹ軸とすると、Ｙ軸が膜の成膜方向である。Ｙ軸方向と交差し、第１信号検出部２３及び第２信号検出部４３から、第１サイドシールド２４及び第２サイドシールド４４へ向かう方向をＸ軸方向とし、Ｙ軸方向と交差し、Ｘ軸方向とも交差する方向をＺ軸方向とする。
第１電極２１、第２電極２２、および第４電極４２は磁性体から構成される。この磁性体には、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＮｂＴａ、ＣｏＺｒＴａＣｒ、及び、ＣｏＺｒＦｅＣｒ（以下、「ＮｉＦｅ等」という）のいずれかを利用できる。第１電極２１、第２電極２２、および第４電極４２には、ＮｉＦｅ等のいずれかをそれぞれ含む多層膜を用いても良い。
なお、第１電極２１、第２電極２２、および第４電極４２が互いに異なる磁性体あるいは異なる積層構造を有しても良い。
なお、第１電極２１、第２電極２２、および第４電極４２が互いに異なる磁性体あるいは異なる積層構造を有しても良い。
第１電極２１と第２電極２２と第４電極４２は、シールド機能を有する。第２電極２２は、第１再生素子部２０と第２再生素子部４０それぞれでシールドとして共有され、第１再生素子部２０と第２再生素子部４０を磁気的に分離している。これにより、第１再生素子部２０と第２再生素子部４０との相互作用による再生信号劣化を効果的に防ぐことができる。
後述するように、差動出力型の磁気抵抗効果素子である第１信号検出部２３と第２信号検出部４３のＹ軸方向分解能は、シールド間距離の他に、それぞれが有する２枚のフリー層（後述の第１フリー層６２および第２フリー層６４）間の距離にも大きく依存する。したがって、第２電極２２のシールド機能は、第１電極２１及び第４電極４２と同等である必要はない。第２電極２２のシールド機能は、第１電極２１及び第４電極４２のシールド機能よりも弱くても良い。即ち、第２電極２２の厚さ（第２電極２２のＹ軸方向に沿う長さ）は、第１電極２１及び第４電極４２の厚さより小さくても良い。
第２電極２２の厚さは、１０ｎｍ以上６０ｎｍ以下が好ましい（さらには、２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下がより好ましい）。これらの膜厚範囲であれば、第１信号検出部２３、第２信号検出部４３がそれぞれ感じる第２電極２２のシールド機能を最適化できる。その上、第２電極２２上に絶縁層３０を介して積層される第３電極４１の表面凹凸を小さくすることできる。このため、第３電極４１の結晶性も良くなる。その結果として、結晶性、表面凹凸などの外的要因に起因する第３電極４１の比抵抗の増加を抑制することができる。
ここで、第２電極２２の膜厚とは、第１信号検出部２３と接する領域の界面から、Ｙ軸方向に沿い絶縁層３０に接する界面までの距離で規定される。例えば、第２電極２２の断面をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察することで、その膜厚を測定可能である。
また、第１電極２１、第２電極２２、第４電極４２の磁化方向は、外部からの印加磁界が無い場合、つまり初期状態においては、Ｘ軸方向に向けられている。そのため、それぞれの電極の内部に、例えば、ＩｒＭｎなどの反強磁性層が存在しても良い。
第３電極４１は、第１電極２１と第４電極４２よりも比抵抗の小さい材料が用いられる。第３電極４１は、非磁性金属から構成される。この非磁性金属には、例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｗ、Ｍｏ、およびＲｕ（以下、「Ｃｕ等」という）を利用できる。この非磁性金属には、Ｃｕ等の合金を用いても良い。第３電極４１は、Ｃｕ等をそれぞれ含む多層膜を用いても良い。
第３電極４１として、これらの材料を用いることで、第３電極４１の膜厚（第３電極４１のＹ軸方向に沿う長さ）を、エレクトロマイグレーションを抑制しつつ薄くすることが可能となる。その結果、第１再生素子部２０と第２再生素子部４０間の距離を低減することが容易となる。
第３電極４１の膜厚は、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい（さらには、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下がより好ましい）。第３電極４１の平坦性を維持して、表面凹凸などの外的要因による比抵抗上昇によるエレクトロマイグレーションを抑制できる。
なお、第２再生素子部４０の結晶性の観点から、第３電極４１には、第２再生素子部４０の下地層となる層を用いても良い。また、第３電極４１として、例えば、第２電極２２と同じ材料を１０ｎｍ以下で積層させても良い。一例として、ＮｉＦｅ（５ｎｍ）を積層させても良い。この層は、シールド機能を有していても、有していなくても良い。また、この層に、例えば、１０ｎｍ以下のＴａ／Ｒｕの２層膜を用いても良い。
絶縁層３０は、酸化珪素（例えばＳｉＯ２）、窒化珪素、酸窒化珪素、酸化アルミニウム（例えばＡｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム、及び、酸窒化アルミニウムの少なくともいずれかを用いることができる。
絶縁層３０の膜厚（絶縁層３０のＹ軸方向に沿う長さ）は、５ｎｍ以上４０ｎｍ以下が好ましい。これらの膜厚範囲であれば、第１再生素子部２０と第２再生素子部４０の間の良好な電気的絶縁性を得ることができる。その上、この上に積層される第３電極４１が表面荒れなど外的要因によって、比抵抗が上昇することを抑制することができる。これにより、第３電極４１のエレクトロマイグレーションを抑制できる。
第１サイドシールド２４及び第２サイドシールド４４は磁性体から構成される。この磁性体には、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＮｂＴａ、ＣｏＺｒＴａＣｒ、及び、ＣｏＺｒＦｅＣｒ（以下、「ＮｉＦｅ等」という）のいずれかを利用できる。第１サイドシールド２４及び第２サイドシールド４４には、ＮｉＦｅ等のいずれかをそれぞれ含む多層膜を用いても良い。
第１サイドシールド２４及び第２サイドシールド４４はそれぞれ、第２電極２２及び第４電極４２と交換結合している。交換結合は、例えば、磁性層と磁性層との直接接合を含む。交換結合は、例えば、複数の磁性層において、複数の磁性層の間に設けられる極薄非磁性層を介して作用する複数の磁性層間の磁気結合を含む。交換結合は、磁性層と磁性層との間の界面、または、磁性層と非磁性層との間の界面を介する効果である。磁性層と非磁性層との間の界面を介する場合、交換結合は、その非磁性層の膜厚に依存し、非磁性層の厚さが２ｎｍ以下で作用する。
交換結合は、磁性層の端部からの漏れ磁界による静磁界結合とは異なる。交換結合では、磁性層間に強磁性結合バイアス磁界（または反強磁性結合バイアス磁界）が作用していると考えることができる。例えば、外部からの印加磁界バイアス等が無い場合、この交換結合作用により、磁性層間の磁化の向きが、同じ向きに揃う（強磁性結合状態）、または、反対向きに揃う（反強磁性結合状態）ことができる。
外部からの印加磁界バイアス等がある場合は、外部からの印加磁界バイアス磁界と、交換結合によるバイアス磁界と、の合成で決まる方向に、磁化が向く。このため、外部からの印加磁界バイアス等がある場合は、交換結合による強磁性結合バイアス磁界成分、または、反強磁性結合磁界成分が作用する。このとき、交換結合によるバイアス磁界の向きと、磁性層間の磁化の向きとは必ずしも一致しない。
本実施形態において、第１サイドシールド２４及び第２サイドシールド４４の初期状態、つまり外部からの印加磁界が無い場合における磁化方向は、Ｘ軸方向を向いている。第１サイドシールド２４と第２サイドシールド４４は、省略することも可能である。但し、第１サイドシールド２４と第２サイドシールド４４があれば、Ｘ軸方向における再生分解能を向上することができる。
第１信号検出部２３及び第２信号検出部４３は、差動出力型の磁気抵抗効果素子が用いられる。差動出力型の磁気抵抗効果素子は、空間磁界分布の変化に反応して出力を出す磁気抵抗効果素子である。例えば、垂直磁気記録方式ＨＤＤの場合、通常のＴＭＲ（tunnel magnetoresistance）素子では、各記録ビットの磁化の向きに応じて出力が生成され、記録ビットの位置で最大出力が得られる。一方、差動出力型の磁気抵抗効果素子の場合は、記録ビットの磁化の向きが変化する遷移領域に反応して出力され、ビットの遷移領域の位置で最大出力が得られる。
図２Ａ〜図４Ｂは、本実施形態に用いられる信号検出部の一例であり、３種類の差動出力型の磁気抵抗効果素子を示している。
図２Ａは、差動出力型の磁気抵抗効果素子の一例を表す。図２Ｂは、図２ＡのＡ１−Ａ２線断面図であり、図２Ａの紙面奥行き方向の形状を示す。この磁気抵抗効果素子は、下地層５１，第1反強磁性層５２，第１ピン層５３、第1絶縁層６１、第1フリー層６２，非磁性層６３，第２フリー層６４，第２絶縁層６５、第２ピン層７１、第２反強磁性層７２，Ｃａｐ層７３，およびハードバイアスＨＢ（ＨＢ１，ＨＢ２）を有する。
下地層５１は、ＭＲ素子の被着面からの汚染（コンタミネーション）などの影響を低減することと、この上に形成する成膜の結晶配向性を良好にするためのものである。下地層５１には、例えば、Ｔａ、ＮｉＣｒ、ＦｅＮｉ，Ｔａ／ＮｉＣｒ等を利用できる。下地層５１の膜厚は、例えば、１〜４ｍとすることができる。
第１反強磁性層５２および第２反強磁性層７２は、反強磁性体から構成される。この反強磁性体には、例えば、ＩｒＭｎ，ＰｔＭｎ等を利用できる。第１反強磁性層５２および第２反強磁性層７２の膜厚は、例えば、５〜１５ｎｍとすることができる。
第１ピン層（第１磁気固着層）５３および第２ピン層（第２磁気固着層）７１は、強磁性体から構成される。この強磁性体には、例えば、ＣｏＦｅ，ＣｏＦｅＢ，ＮｉＦｅもしくは、Ｒｕをそれらの２つの組み合わせで挟んで積層させた積層構造（例えば、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅ等）を利用できる。第１ピン層５３および第２ピン層７１の膜厚は、例えば、１〜１０ｎｍとすることができる。
第１絶縁層６１は、例えば、ＭｇＯ、ＡｌＯ（Ａｌ酸化物層）、ＴｉＯ（Ｔｉ酸化物層）を利用できる。第１絶縁層６１の膜厚は、例えば、１〜２ｎｍとすることができる。
第１フリー層（第１磁気自由層）６２および第２フリー層（第２磁気自由層）６４は、例えば、ＣｏＦｅ，ＣｏＦｅＢ，ＮｉＦｅ等を利用できる。第１フリー層（第１磁気自由層）６２および第２フリー層（第２磁気自由層）６４の膜厚は、例えば、２〜６ｎｍとすることができる。
また、非磁性層６３は、例えば、Ｃｕ，Ｒｕ等を利用できる。非磁性層６３の膜厚は、例えば、０．３〜１０ｎｍとすることができる。
Ｃａｐ層７３は、例えば、Ｃｕ，Ｒｕ，Ｔａ等を利用できる。Ｃａｐ層７３の膜厚は、例えば、１〜５ｎｍとすることができる。
ハードバイアスＨＢ１，ＨＢ２はそれぞれ、第１フリー層（第１磁気自由層）６２および第２フリー層（第２磁気自由層）６４にそれぞれ対応する。ハードバイアスＨＢ１，ＨＢ２は、例えば、ＣｏＰｔを利用できる。ハードバイアスＨＢ１，ＨＢ２の磁化方向は、Ｘ軸方向である。ハードバイアスＨＢ１，ＨＢ２の膜厚は、第１フリー層（第１磁気自由層）６２および第２フリー層（第２磁気自由層）６４に掛かる磁界の大きさにより適宜調整される。ハードバイアスＨＢ１、ＨＢ２の膜厚を例えば、５〜１５ｎｍとすることができる。
ハードバイアスＨＢ１，ＨＢ２の間に、薄い非磁性金属（例えば、１ｎｍのＲｕやＰｔ）を挿入し、反強磁性結合させても良い。もしくは、ハードバイアスＨＢ１，ＨＢ２の間に、薄い絶縁層（例えば、２ｎｍのＡｌ２Ｏ３）を挿入しても良い。もしくは、ハードバイアスＨＢ１，ＨＢ２を直接接合させても良い。ハードバイアスＨＢ１，ＨＢ２と積層体（下地層５１，第１反強磁性層５２，第１ピン層５３、第１絶縁層６１、第１フリー層６２，非磁性層６３，第２フリー層６４，第２絶縁層６５、第２ピン層７１、第２反強磁性層７２，Ｃａｐ層７３）の間に、薄い絶縁層（例えば、２ｎｍのＡｌ２Ｏ３）が挿入され、絶縁される。
図３Ａは、差動出力型の磁気抵抗効果素子の別の一例を表す。図３Ｂは、図３ＡのＡ１−Ａ２線断面図であり、図３Ａの紙面奥行き方向の形状を示す。この磁気抵抗効果素子は、下地層５１，第1フリー層６２，非磁性層６３，第２フリー層６４，Ｃａｐ層７３，およびハードバイアスＨＢを有する。
第1フリー層６２、非磁性層６３、第２フリー層６４の構成材料、膜厚も、図２Ａ、図２Ｂと同様のものを利用可能である。さらに、第1フリー層６２と第２フリー層６４に、例えば、ＣｏＦｅＭｎＳｉ、ＣｏＭｎＳｉ、ＣｏＦｅＭｎＧｅ、ＣｏＭｎＧｅ、ＣｏＦｅＡｌＳｉ、ＣｏＦｅＧｅＧａ等を利用できる。第１フリー層６２と第２フリー層６４の膜厚は、例えば、２〜６ｎｍとすることができる。
非磁性層６３は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、ＭｇＯ、ＡｌＯ、ＴｉＯ等を利用できる。非磁性層６３の膜厚は、例えば、１〜１０ｎｍとすることができる。
非磁性層６３は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、ＭｇＯ、ＡｌＯ、ＴｉＯ等を利用できる。非磁性層６３の膜厚は、例えば、１〜１０ｎｍとすることができる。
なお、図３Ａ，図３Ｂに示す下地層５１，Ｃａｐ層７３，およびハードバイアスＨＢの構成材料、膜厚は図２Ａ，図２Ｂと同様なので、記載を省略する。
図４Ａは、差動出力型の磁気抵抗効果素子の別の一例を表す。図４Ｂは、図４ＡのＡ１−Ａ２線断面図であり、図４Ａの紙面奥行き方向の形状を示す。この磁気抵抗効果素子は、下地層５１，第1反強磁性層５２，第1ピン層５３、第1絶縁層６１、第1フリー層６２，非磁性層６３，第２フリー層６４，Ｃａｐ層７３，およびハードバイアスＨＢを有する。
非磁性層６３も図２Ａ、図２Ｂと同様の構成材料、膜厚を利用できる。しかし、例えば、極薄いＲｕと磁性層の積層構造（例えば、［Ｒｕ（０．４ｎｍ）／ＣｏＦｅ（１ｎｍ）］ｎ（ｎは積層回数））を利用できる。このようにすることで、第１フリー層６２と第２フリー層６４間の距離の調整、つまり分解能の調整が可能である。
図２Ａ〜図４Ａはいずれも差動出力型の磁気抵抗効果素子であり、それぞれ同様の出力特性を示すが、含有する反強磁性層の数に関してそれぞれ構造的特徴を有する。例えば、図２Ａの構造は、１つの磁気抵抗効果素子について２つの反強磁性層（第１反強磁性層５２，第２反強磁性層７２）を有する。図３Ａの構造では反強磁性層を１つも含まず、図４Ａの構造は１つの反強磁性層（反強磁性層５２）を含む。磁気抵抗効果素子が有する反強磁性層の数が少ないほど、その製造容易性は高い。
なお、図４Ａ，図４Ｂに示す下地層５１，第1反強磁性層５２，第1ピン層５３、第1絶縁層６１、第1フリー層６２，第２フリー層６４，Ｃａｐ層７３，およびハードバイアスＨＢ１，ＨＢ２の構成材料、膜厚は図２Ａ，図２Ｂと同様なので、記載を省略する。
第１信号検出部２３及び第２信号検出部４３は、例えば、これらの少なくともいずれかが用いられる。第１信号検出部２３と第２信号検出部４３は、差動出力型であれば、同じ構造の磁気抵抗効果素子である必要はない。互いに異なる構造の磁気抵抗効果素子の組み合わせとしても良い。
図２Ａ，図３Ａ，図４Ａには、ハードバイアスＨＢ（ＨＢ１，ＨＢ２）が示されているが、ハードバイアスＨＢの有無は、第１サイドシールド２４及び第２サイドシールド４４の有無によって選択される。つまり、例えば、第１サイドシールド２４が省略される場合は、図２Ａ，図３Ａ，図４Ａのいずれかで示される第１信号検出部２３において、ハードバイアスＨＢが用いられる。例えば、第２サイドシールド４４が省略される場合は、図２Ａ，図３Ａ，図４Ａのいずれかで示される第２信号検出部４３において、ハードバイアスＨＢを有する。また、例えば、第１サイドシールド２４を有する場合は、図２Ａ，図３Ａ，図４Ａのいずれかで示される第１信号検出部２３において、ハードバイアスＨＢは省略される。
図２Ａ〜図４Ｂに示すように、差動出力型の磁気抵抗効果素子は、一般に、第1フリー層６２，非磁性層６３，第２フリー層６４を有する。その分解能は、差動出力型の磁気抵抗効果素子を上下で挟む磁気シールド間の距離と、２つのフリー層（第1フリー層６２，第２フリー層６４）間の距離に依存する。差動出力型の磁気抵抗効果素子のＹ軸方向における分解能は、特に、第1フリー層６２，第２フリー層６４間の距離に大きく依存する。
また、第1フリー層６２，第２フリー層６４間で差動信号を生成することから、第1フリー層６２，第２フリー層６４の双方に印加される比較的低周波の外部ノイズがキャンセルされ易い。即ち、差動出力型の磁気抵抗効果素子は、比較的ノイズに強い。
本実施形態によれば、高い再生分解能を維持しつつ、大きなスキュー角度θまで白色系ノイズを低減することができる。つまり高いＳＮＲを得ることが可能となる。これにより、高記録密度化が容易となる。
これは次のように、第３電極４１および第２電極２２を薄くすることが可能であり、第１信号検出部２３と第２信号検出部４３間の距離を低減できるため、スキューの影響が小さいからである。
即ち、第３電極４１は、シールドとして機能することを予定せず、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下の非磁性金属を利用できる。
また、第２電極２２は、ある程度のシールド性があった方が好ましいが、１０ｎｍ以上６０ｎｍ以下の磁性金属を利用できる。
即ち、第３電極４１は、シールドとして機能することを予定せず、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下の非磁性金属を利用できる。
また、第２電極２２は、ある程度のシールド性があった方が好ましいが、１０ｎｍ以上６０ｎｍ以下の磁性金属を利用できる。
第１信号検出部２３、第２信号検出部４３が共に差動型であるため、それぞれのＹ軸方向における分解能は、特に、第1フリー層６２，第２フリー層６４間の距離に大きく依存する。また、それぞれ比較的低周波のノイズの除去が容易となる。この結果、第１信号検出部２３、第２信号検出部４３間での強固な磁気シールドを必要とはしない。
以上のように、第１信号検出部２３、第２信号検出部４３が差動型であることから、第３電極４１および第２電極２２を薄くすることが容易となり、スキューの影響を低減できる。
（比較例）
図５は、比較例に係るマルチ再生素子（磁気ヘッド）１０ｘを示す模式図である。図５に示すように、マルチ再生素子１０ｘは、第１再生素子部２０ｘと絶縁層３０と第２再生素子部４０ｘと第１サイドシールド２４と第２サイドシールド４４を含む。
図５は、比較例に係るマルチ再生素子（磁気ヘッド）１０ｘを示す模式図である。図５に示すように、マルチ再生素子１０ｘは、第１再生素子部２０ｘと絶縁層３０と第２再生素子部４０ｘと第１サイドシールド２４と第２サイドシールド４４を含む。
第１再生素子部２０ｘは、第１電極２１と第１信号検出部２３ｘと第２電極２２ｘを含む。
第２再生素子部４０ｘは、第３電極４１ｘと第２信号検出部４３ｘと第４電極４２を含む。
第２再生素子部４０ｘは、第３電極４１ｘと第２信号検出部４３ｘと第４電極４２を含む。
ここで、第１信号検出部２３ｘと第２信号検出部４３ｘは、非差動型（例えば、ＴＭＲ型）の磁気抵抗効果素子である。
また、第１電極２１、第２電極２２ｘ、第３電極４１ｘ、第４電極４２の全てが磁性体であり、磁気シールド機能を有する。即ち、第１信号検出部２３ｘと第２信号検出部４３ｘは、非差動型であることから、外部ノイズの影響を受け易く、第２電極２２ｘ、第３電極４１ｘの双方に磁気シールド機能が要求される。
このため、第２電極２２ｘ、第３電極４１ｘの双方を厚くする必要があり、第１信号検出部２３ｘと第２信号検出部４３ｘの間隔が大きくなる。この結果、マルチ再生素子（磁気ヘッド）１０ｘは、スキューの影響を受け易くなる。
また、第１電極２１、第２電極２２ｘ、第３電極４１ｘ、第４電極４２の全てが磁性体であり、磁気シールド機能を有する。即ち、第１信号検出部２３ｘと第２信号検出部４３ｘは、非差動型であることから、外部ノイズの影響を受け易く、第２電極２２ｘ、第３電極４１ｘの双方に磁気シールド機能が要求される。
このため、第２電極２２ｘ、第３電極４１ｘの双方を厚くする必要があり、第１信号検出部２３ｘと第２信号検出部４３ｘの間隔が大きくなる。この結果、マルチ再生素子（磁気ヘッド）１０ｘは、スキューの影響を受け易くなる。
図６に示すように、磁気ヘッド９３によって、磁気記録媒体９１上のトラックＴの情報を読み取ることを考える。このとき、そのトラックＴが磁気記録媒体９１の内周寄りまたは外周寄りに位置すると、磁気ヘッド９３がトラックＴに対して角度（スキュー角度）θを有することになる（スキューの発生）。
図６（ａ），（ｂ）がそれぞれ、スキューの無い場合、有る場合を表す。スキューが有る場合、第１信号検出部２３ｘと第２信号検出部４３ｘの間隔ｄが大きければ、第１信号検出部２３ｘと第２信号検出部４３ｘが読み取るトラックＴが一致しなくなる。このときには、同一の被再生信号を複数回積分することによる、白色系のノイズ成分の低減が困難となる。
これに対して、第１の実施形態では、第２電極２２および第３電極４１を薄くすることができる。この結果、第１信号検出部２３と第２信号検出部４３の間隔が小さくなり、スキューがあっても、オフトラックとなる可能性が低くなる。即ち、第１信号検出部２３と第２信号検出部４３が読み取るトラックが一致し易くなる。この結果、同一の被再生信号を複数回積分することによる、白色系のノイズ成分の低減が容易となる。
（第２の実施形態）
図７Ａ，図７Ｂは、第２の実施形態に係るマルチ再生素子１０ａの一例を示す模式図である。図７Ａは、平面図であり、図７Ｂは、図７ＡのＡ１−Ａ２線断面図であり、図７Ａの紙面奥行き方向の形状を示す。マルチ再生素子１０ａは、例えば、ＨＤＤの磁気ヘッドに搭載される。したがって、図７Ａの平面図は、例えばＨＤＤに搭載される磁気記録媒体の媒体対向面から見た模式図である。図７Ｂの断面図は、例えば、磁気記録媒体対向面に垂直方向の形状の模式図である。
図７Ａ，図７Ｂは、第２の実施形態に係るマルチ再生素子１０ａの一例を示す模式図である。図７Ａは、平面図であり、図７Ｂは、図７ＡのＡ１−Ａ２線断面図であり、図７Ａの紙面奥行き方向の形状を示す。マルチ再生素子１０ａは、例えば、ＨＤＤの磁気ヘッドに搭載される。したがって、図７Ａの平面図は、例えばＨＤＤに搭載される磁気記録媒体の媒体対向面から見た模式図である。図７Ｂの断面図は、例えば、磁気記録媒体対向面に垂直方向の形状の模式図である。
図７Ａ，図７Ｂに示すように、マルチ再生素子１０ａは、第１再生素子部２０と絶縁層３０と第２再生素子部４０を含む。
第１再生素子部２０は、第１電極２１と第１信号検出部２３と第２電極２２ａを含む。第１信号検出部２３は、第１電極２１と第２電極２２ａの間に設けられる。
第２再生素子部４０は、第３電極４１と第２信号検出部４３と第４電極４２を含む。第２信号検出部４３は、第３電極４１と第４電極４２の間に設けられる。
第２再生素子部４０は、第３電極４１と第２信号検出部４３と第４電極４２を含む。第２信号検出部４３は、第３電極４１と第４電極４２の間に設けられる。
ここで、第１電極２１から第４電極４２に向かう方向をＹ軸とすると、Ｙ軸が膜の成膜方向である。図７ＡにおいてＹ軸方向と交差し、紙面に平行な方向をＸ軸方向とし、Ｙ軸方向と交差し、Ｘ軸方向とも交差する方向をＺ軸方向とする。
第１の実施形態では第２電極２２が磁性体から構成されるのに対し、本実施形態では第２電極２２ａが非磁性体から構成される。即ち、本実施形態では、第２電極２２ａおよび第３電極４１の双方が、非磁性金属から構成される。
第２電極２２ａは、第１電極２１と第４電極４２よりも比抵抗の小さい材料が用いられる。第２電極２２ａは、非磁性金属から構成される。この非磁性金属には、例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｗ、Ｍｏ、およびＲｕ（以下、「Ｃｕ等」という）を利用できる。この非磁性金属には、Ｃｕ等の合金を用いても良い。第２電極２２ａは、Ｃｕ等をそれぞれ含む多層膜を用いても良い。
第２電極２２ａとして、これらの材料を用いることで、第２電極２２ａの膜厚（第２電極２２ａのＹ軸方向に沿う長さ）を、エレクトロマイグレーションを抑制しつつ薄くすることが可能となる。その結果、第１再生素子部２０と第２再生素子部４０間の距離をさらに低減することが可能となる。
第２電極２２ａの膜厚は、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい（さらには、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下がより好ましい）。第２電極２２ａの平坦性を維持して、表面凹凸などの外的要因による比抵抗上昇によるエレクトロマイグレーションを抑制することができる。
なお、第２電極２２ａとして、第１電極２１と同じ材料を１０ｎｍ以下で積層させても良い。例えば、ＮｉＦｅ（１０ｎｍ）を積層させても良い。このとき、第２電極２２ａは、シールド機能を有しても、有さなくても良い。
第１の実施形態と同様、第１サイドシールド２４および、第２サイドシールド４４は無くても良い。第１サイドシールド２４を有する場合、第２電極２２ａには、例えば、上記の非磁性金属とＮｉＦｅを積層して用いる。このとき、ＮｉＦｅは、第１サイドシールド２４側に積層する。
第１信号検出部２３及び、第２信号検出部４３は、差動出力型の磁気抵抗効果素子が用いられる。第１信号検出部２３及び、第２信号検出部４３は、例えば、図２Ａ、図２Ｂ，図３Ａ，図３Ｂ，図４Ａ，図４Ｂに示す差動出力型の磁気抵抗効果素子のいずれかが用いられる。
その他の材料条件（材料、膜厚、形状）は、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。
その他の材料条件（材料、膜厚、形状）は、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。
本実施形態によれば、第２電極２２ａをより薄くできるので、高い再生分解能を維持しつつ、より大きなスキュー角度θまで白色系ノイズを低減することができる。つまり、さらに高いＳＮＲを得ることが可能である。これにより、さらなる高記録密度が可能となる。
（第３の実施形態）
図８Ａ，図８Ｂは、第３の実施形態に係るマルチ再生素子１０ｂの一例を示す模式図である。図８Ａは、平面図であり、図８Ｂは、図８ＡのＡ１−Ａ２線断面図であり、図８Ａの紙面奥行き方向の形状を示す。マルチ再生素子１０ｂは、例えば、ＨＤＤの磁気ヘッドに搭載される。したがって、図８Ａの平面図は、例えばＨＤＤに搭載される磁気記録媒体の媒体対向面から見た模式図である。図８Ｂの断面図は、例えば、磁気記録媒体対向面に垂直方向の形状の模式図である。
図８Ａ，図８Ｂは、第３の実施形態に係るマルチ再生素子１０ｂの一例を示す模式図である。図８Ａは、平面図であり、図８Ｂは、図８ＡのＡ１−Ａ２線断面図であり、図８Ａの紙面奥行き方向の形状を示す。マルチ再生素子１０ｂは、例えば、ＨＤＤの磁気ヘッドに搭載される。したがって、図８Ａの平面図は、例えばＨＤＤに搭載される磁気記録媒体の媒体対向面から見た模式図である。図８Ｂの断面図は、例えば、磁気記録媒体対向面に垂直方向の形状の模式図である。
図８Ａ，図８Ｂに示すように、マルチ再生素子１０ｂは、第１再生素子部２０と絶縁層３０と第２再生素子部４０を含む。
第１再生素子部２０は、第１電極２１と第１信号検出部２３と第２電極２２ａを含む。第１信号検出部２３は、第１電極２１と第２電極２２ａの間に設けられる。
第２再生素子部４０は、第３電極４１ａと第２信号検出部４３と第４電極４２を含む。第２信号検出部４３は、第３電極４１ａと第４電極４２の間に設けられる。
第２再生素子部４０は、第３電極４１ａと第２信号検出部４３と第４電極４２を含む。第２信号検出部４３は、第３電極４１ａと第４電極４２の間に設けられる。
ここで、第１電極２１から第４電極４２に向かう方向をＹ軸とすると、Ｙ軸が膜の成膜方向である。図８ＡにおいてＹ軸方向と交差し、紙面に平行な方向をＸ軸方向とし、Ｙ軸方向と交差し、Ｘ軸方向とも交差する方向をＺ軸方向とする。
第２の実施形態では第３電極４１が非磁性体から構成されるのに対し、本実施形態では第３電極４１ａが磁性体から構成される。即ち、本実施形態では、第２電極２２ａが非磁性体から構成され、第３電極４１ａは磁性体から構成される。
第３電極４１ａは磁性体から構成される。この磁性体には、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＮｂＴａ、ＣｏＺｒＴａＣｒ、及び、ＣｏＺｒＦｅＣｒ（以下、「ＮｉＦｅ等」という）のいずれかを利用できる。第３電極４１ａには、ＮｉＦｅ等のいずれかをそれぞれ含む多層膜を用いても良い。
第３電極４１ａは、シールド機能を有する。第３電極４１ａは、第１再生素子部２０と第２再生素子部４０それぞれでシールドとして共有され、第１再生素子部２０と第２再生素子部４０を磁気的に分離している。これにより、第１再生素子部２０と第２再生素子部４０との相互作用による再生信号劣化を効果的に防ぐことができる。
既述のように、差動出力型の磁気抵抗効果素子である第１信号検出部２３と第２信号検出部４３のＹ軸方向分解能は、シールド間距離の他に、それぞれが有する２枚のフリー層間の距離にも大きく依存する。したがって、第３電極４１ａのシールド機能は、第１電極２１及び第４電極４２と同等である必要はない。第３電極４１ａのシールド機能は、第１電極２１及び第４電極４２のシールド機能よりも弱くても良い。即ち、第３電極４１ａの厚さ（第３電極４１ａのＹ軸方向に沿う長さ）は、第１電極２１及び第４電極４２の厚さより小さくても良い。
第３電極４１ａの厚さは、１０ｎｍ以上６０ｎｍ以下が好ましい（さらには、２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下がより好ましい）。これらの膜厚範囲であれば、第１信号検出部２３、第２信号検出部４３がそれぞれ感じる第３電極４１ａのシールド機能を最適化できる。
ここで、第３電極４１ａの膜厚とは、第２信号検出部４３と接する領域の界面から、Ｙ軸方向に沿い絶縁層３０に接する界面までの距離で規定される。例えば、第３電極４１ａの断面をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察することで、その膜厚を測定可能である。
また、第１電極２１、第３電極４１ａ、第４電極４２の磁化方向は、外部からの印加磁界が無い場合、つまり初期状態においては、Ｘ軸方向に向けられている。そのため、それぞれの電極の内部に、例えば、ＩｒＭｎなどの反強磁性層が存在しても良い。
その他の材料条件（材料、膜厚、形状）は、第１の実施形態及び、第２の実施形態と同様のものが用いられる。
（第４の実施形態）
図９は、第４の実施形態に係るマルチ再生素子１０ｃの一例を示す模式図である。図９は、図１Ａに対応する平面図である。
図９は、第４の実施形態に係るマルチ再生素子１０ｃの一例を示す模式図である。図９は、図１Ａに対応する平面図である。
図９に示すように、マルチ再生素子１０ｃは、第１再生素子部２０、絶縁層３０、３１，第２再生素子部４０、および第３再生素子部４０ａを含む。絶縁層３０と第２再生素子部４０の間に第３再生素子部４０ａおよび絶縁層３１が配置されている。第３再生素子部４０ａは、第５電極４１ａと第３信号検出部４３ａと第６電極４２ａを含む。第３信号検出部４３ａは、第５電極４１ａと第６電極４２ａの間に設けられる。
マルチ再生素子１０ｃは、３つの再生素子部（第１，第２、第３再生素子部２０，４０、４０ａ）を有し、同一のトラックを３つの再生素子部で順次再生できる。３つの再生信号を積分することで、２つの再生信号を積分する場合に比べて、白色系のノイズ成分をより低減できる。
なお、絶縁層３０と第２再生素子部４０の間に、さらに再生素子部および絶縁層を追加し、マルチ再生素子が４つの再生素子部を有するようにしても良い。このようにすることで、４つの再生信号を積分し、白色系のノイズ成分をさらに低減できる。
（第５の実施形態）
図１０は、第５の実施形態に係る磁気記録再生装置が有する信号演算部の一例を示すブロック図である。図１０に示すように、マルチ再生素子１０の第１信号検出部２３及び第２信号検出部４３の出力信号は、それぞれヘッドアンプ８１，８２にて増幅される。ヘッドアンプ８１の出力信号は、同期回路８３へ入力される。同期回路８３でキャッシュされた後、所定のタイミング、例えば、ヘッドアンプ８２の出力信号との同位相組み合わせ信号として、データ復調器８４へ入力し、読み出し信号Ｓが得られる。
このようにすることで、第１信号検出部２３及び第２信号検出部４３の出力信号を用いて、白色系のノイズ成分が低減された読み出し信号Ｓを得ることができる。
図１０は、第５の実施形態に係る磁気記録再生装置が有する信号演算部の一例を示すブロック図である。図１０に示すように、マルチ再生素子１０の第１信号検出部２３及び第２信号検出部４３の出力信号は、それぞれヘッドアンプ８１，８２にて増幅される。ヘッドアンプ８１の出力信号は、同期回路８３へ入力される。同期回路８３でキャッシュされた後、所定のタイミング、例えば、ヘッドアンプ８２の出力信号との同位相組み合わせ信号として、データ復調器８４へ入力し、読み出し信号Ｓが得られる。
このようにすることで、第１信号検出部２３及び第２信号検出部４３の出力信号を用いて、白色系のノイズ成分が低減された読み出し信号Ｓを得ることができる。
第５の実施形態に係る磁気記録再生装置では、マルチ再生素子１０の第1信号検出部２３と、第２信号検出部４３の出力信号を、組み合わせ処理することで読み出し信号Ｓを得ることができる。図１０は、あくまで信号演算部の一例である。例えば、第1信号検出部２３の出力信号を同期回路８３へ入力し、第２信号検出部４３の出力信号との組み合わせ信号とした後に、ヘッドアンプ８１で増幅して、データ復調器８４に入力してもよい。
（第６の実施形態）
図１１は，第６の実施形態に係る磁気記録再生装置（ＨＤＤ装置）９０を示す図である。磁気記録再生装置９０は、磁気記録媒体９１、スピンドルモータ９２、磁気ヘッド９３を有する。磁気ヘッド９３には、マルチ再生素子１０〜１０ｃいずれかが用いられる。また、図１０に示すヘッドアップ８１，８２，同期回路８３，データ復調器８４を備える。
図１１は，第６の実施形態に係る磁気記録再生装置（ＨＤＤ装置）９０を示す図である。磁気記録再生装置９０は、磁気記録媒体９１、スピンドルモータ９２、磁気ヘッド９３を有する。磁気ヘッド９３には、マルチ再生素子１０〜１０ｃいずれかが用いられる。また、図１０に示すヘッドアップ８１，８２，同期回路８３，データ復調器８４を備える。
磁気記録再生装置９０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。磁気記録媒体９１は，スピンドルモータ９２に装着され，駆動装置制御部（図示せず）からの制御信号に応答するモータ（図示せず）により回転する。
磁気記録媒体９１が回転すると，サスペンション９４による押付け圧力とヘッドスライダーの媒体対向面（ＡＢＳともいう）で発生する圧力とが釣り合う。その結果，ヘッドスライダーの媒体対向面（磁気ヘッド９３）は，磁気記録媒体９１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９４は，駆動コイル（図示せず）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９５の一端に接続されている。アクチュエータアーム９５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９７が設けられている。ボイスコイルモータ９７は，アクチュエータアーム９５のボビン部に巻き上げられた駆動コイル（図示せず）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及び対向ヨークからなる磁気回路とから構成することができる。
アクチュエータアーム９５は，軸受部９６の上下２箇所に設けられたボールベアリング（図示せず）によって保持され，ボイスコイルモータ９７により回転摺動が自在にできる。その結果，磁気記録ヘッドを磁気記録媒体９１の任意の位置に移動できる。
以上の第１〜第４の実施形態に係るマルチ再生素子、及び、第５、第６の実施形態で搭載されるマルチ再生素子において、第1信号検出部２３と第２信号検出部４３間でのＸ軸方向のずれは、−１０ｎｍ〜＋１０ｎｍであることが好ましい（さらに、−５ｎｍ〜＋５ｎｍであることがより好ましい）。この範囲内であれば、大きなスキュー角度θまで、白色系ノイズを低減できる。
（製造方法）
磁気ヘッドの製造方法を説明する。
図１２は、磁気ヘッドの製造方法を表すフロー図である。図１３〜図２５は、製造中の磁気ヘッドの一例の模式的な断面図を表す。ここでは、第１の実施形態の磁気ヘッドの製造方法を示している。図１３〜図１８は、図１Ａに対応し、図１９〜図２２は、図１Ｂに対応する。
磁気ヘッドの製造方法を説明する。
図１２は、磁気ヘッドの製造方法を表すフロー図である。図１３〜図２５は、製造中の磁気ヘッドの一例の模式的な断面図を表す。ここでは、第１の実施形態の磁気ヘッドの製造方法を示している。図１３〜図１８は、図１Ａに対応し、図１９〜図２２は、図１Ｂに対応する。
（１）第１電極２１の形成（ステップＳ１、図１３参照）
図１３に示すように、基板１１上に、第１電極２１（電極層）を形成する。例えば、電気メッキで、基板１１上に第１電極２１となる材料の堆積物（金属層）を形成した後に、その表面を研磨する。例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）法で金属層の表面の凹凸を平坦化する。第１電極２１の構成材料は、例えば、ＮｉＦｅである。第１電極２１のＹ軸方向の厚さは、例えば、１μｍである。
図１３に示すように、基板１１上に、第１電極２１（電極層）を形成する。例えば、電気メッキで、基板１１上に第１電極２１となる材料の堆積物（金属層）を形成した後に、その表面を研磨する。例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）法で金属層の表面の凹凸を平坦化する。第１電極２１の構成材料は、例えば、ＮｉＦｅである。第１電極２１のＹ軸方向の厚さは、例えば、１μｍである。
その後、基板１１をチャンバー（図示しない）に搬入する。チャンバー内を減圧し（例えば、真空にし）、第１電極２１の上面をイオンビームでエッチングする。これにより、第１電極２１の上面に形成された酸化層及び汚染層が除去される。酸化層は、例えば、製造工程中に付着したものである。
（２）第１信号検出部２３の形成（ステップＳ２、図１４〜図２２参照）
図１４に示すように、チャンバー内を減圧したまま、第１電極２１の上に、例えば、スパッタリングにより第１信号検出部２３となる積層膜Ｌ１を形成する。第１信号検出部２３は、例えば図４Ａ，図４Ｂに示す差動出力型の磁気抵抗効果素子であって、下地層５１、反強磁性層５２、絶縁層６１、第1フリー層６２、第２フリー層６４、Ｃａｐ層（非磁性層）７３などが含まれる。積層膜Ｌ１（第１信号検出部２３）のＹ軸方向の全体的な厚さは、例えば、２６ｎｍである。
図１４に示すように、チャンバー内を減圧したまま、第１電極２１の上に、例えば、スパッタリングにより第１信号検出部２３となる積層膜Ｌ１を形成する。第１信号検出部２３は、例えば図４Ａ，図４Ｂに示す差動出力型の磁気抵抗効果素子であって、下地層５１、反強磁性層５２、絶縁層６１、第1フリー層６２、第２フリー層６４、Ｃａｐ層（非磁性層）７３などが含まれる。積層膜Ｌ１（第１信号検出部２３）のＹ軸方向の全体的な厚さは、例えば、２６ｎｍである。
図１５に示すように、第１信号検出部２３となる積層膜Ｌ１の上に、マスクパターンＭ１を形成する。マスクパターンＭ１として、例えば、レジストマスク、または、Ｔａを含むメタルマスクが用いられる。例えば、光学リソグラフィー技術を用いることにより、マスクパターンＭ１を形成する。マスクパターンＭ１の上面の形状は、第１信号検出部２３となる積層膜Ｌ１のＸ軸方向の幅を規定する。この幅は、例えば、３５ｎｍである。
図１６に示すように、マスクパターンＭ１をマスクとして用い、例えば、イオンビームエッチングにより第１信号検出部２３となる積層膜Ｌ１をエッチングする。その結果、第１信号検出部２３となる積層膜Ｌ１の一部のパターンが形成される。
図１７に示すように、マスクパターンＭ１と第１電極２１の上に絶縁膜Ｉを積層した後、第１サイドシールド２４となる膜Ｌ２を積層する。
絶縁膜Ｉは、第１サイドシールド２４への通電を防止するためのものであり、例えば、Ａｌ２Ｏ３から構成される。絶縁膜ＩのＹ軸方向の厚さは、例えば、３ｎｍである。第１サイドシールド２４膜の材料は、例えば、ＮｉＦｅである。第１サイドシールド２４となる膜Ｌ２のＹ軸方向の厚さは、例えば、エッチングされた領域が埋まるようにする。
絶縁膜Ｉは、第１サイドシールド２４への通電を防止するためのものであり、例えば、Ａｌ２Ｏ３から構成される。絶縁膜ＩのＹ軸方向の厚さは、例えば、３ｎｍである。第１サイドシールド２４膜の材料は、例えば、ＮｉＦｅである。第１サイドシールド２４となる膜Ｌ２のＹ軸方向の厚さは、例えば、エッチングされた領域が埋まるようにする。
なお、図１７では判り易さのために簡略化して表しているが、マスクパターンＭ１は実際にはアンダーカットされている。このため、マスクパターンＭ１の側面に絶縁膜Ｉおよび膜Ｌ２は形成されていない。
図１８に示すように、マスクパターンＭ１と、マスクパターンＭ１上の絶縁膜Ｉと第１サイドシールド２４となる膜Ｌ２を、例えば、リフトオフ法で除去する。その後、第１サイドシールド２４となる膜Ｌ２と第１信号検出部２３となる積層膜Ｌ１の上面が揃うように、ＣＭＰなどで平坦化する。
次に、図１Ｂから見た時の形状を作製する。図１９に示すように、Ｘ軸方向がパターン化された第１信号検出部２３となる積層膜Ｌ１の上に、図１５と同様にマスクパターンＭ２を積層する。マスクパターンＭ２の上面形状がＺ軸方向の幅を規定している点が図１５との違いである。
図２０に示すように、マスクパターンＭ２をマスクとして用いて、イオンビームエッチングなどで、第１信号検出部２３を形成する。
図２１に示すように、マスクパターンＭ２と第１電極２１上に例えばＡｌ２Ｏ３から構成される絶縁膜Ｌ３を積層する。絶縁層Ｌ３のＹ軸方向の厚さは、エッチングされた領域が埋まるように積層する場合もあるし、３ｎｍ程度の厚さにして、その上からハードバイアス層、つまり磁性層を積層する場合もある。図２１では、絶縁膜Ｌ３をエッチングされた領域が埋まるように積層する場合を示す。
図２２に示すように、マスクパターンＭ２と、マスクパターンＭ２上の絶縁膜Ｌ３をリフトオフで除去する。その後、絶縁層Ｌ３と第１信号検出部２３の上面が揃うように、ＣＭＰなどで平坦化する。
（３）第２電極２２、絶縁層３０、第３電極４１の形成（ステップＳ３、図２３参照）
図２３に示すように、第１信号検出部２３、第１サイドシールド２４からなる平面上に、例えば、スパッタリングで、第２電極２２、絶縁層３０、第３電極４１を順に積層する。
図２３に示すように、第１信号検出部２３、第１サイドシールド２４からなる平面上に、例えば、スパッタリングで、第２電極２２、絶縁層３０、第３電極４１を順に積層する。
第２電極２２の構成材料は、例えば、ＮｉＦｅである。第２電極２２のＹ軸方向の厚さは、例えば２０ｎｍである。絶縁層３０の構成材料は、例えば、Ａｌ２Ｏ３である。絶縁層３０のＹ軸方向の厚さは、例えば、１５ｎｍである。第３電極４１の構成材料は、例えば、Ｃｕである。第３電極４１のＹ軸方向の厚さは、例えば、５ｎｍである。
（４）第２信号検出部４３の形成（ステップＳ４、図２４参照）
図２４に示すように、第３電極４１上に第２信号検出部４３となる積層膜を積層し、その後パターン形成していく。これらの工程は、図１４〜図２２の工程と同様であるので、詳細な説明を省略する。
図２４に示すように、第３電極４１上に第２信号検出部４３となる積層膜を積層し、その後パターン形成していく。これらの工程は、図１４〜図２２の工程と同様であるので、詳細な説明を省略する。
（５）第４電極４２の形成（ステップＳ５、図２５参照）
図２５に示すように、第２信号検出部４３、第２サイドシールド４４からなる平面上に、第４電極４２を形成する。第４電極４２は、例えば、電気メッキで形成する。
図２５に示すように、第２信号検出部４３、第２サイドシールド４４からなる平面上に、第４電極４２を形成する。第４電極４２は、例えば、電気メッキで形成する。
以上の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法は、一例であり、かつポイントのみを示している。実際には、その後、書き込みヘッドの形成工程や、ウェハーの切断処理、研磨による磁気記録媒体対向面の形成などの工程が含まれる。これらの工程には、従来の製造方法を適用することができる。これらの従来製造方法については、説明を省略する。
以下、実施例につき説明する。
（実施例１）
実施例１に係る磁気ヘッドの特性について説明する。実施例１に係る磁気ヘッドの層構成は、第１の実施形態と同じである。実施例１に係る磁気ヘッドの層構成は、表１に示される。
（実施例１）
実施例１に係る磁気ヘッドの特性について説明する。実施例１に係る磁気ヘッドの層構成は、第１の実施形態と同じである。実施例１に係る磁気ヘッドの層構成は、表１に示される。
第１信号検出部２３、第２信号検出部４３として、図４Ａ、図４Ｂに示す差動出力型の磁気抵抗効果素子が用いられる。第１信号検出部２３及び第２信号検出部４３の層構成は、表２に示される。
第１信号検出部２３と第２信号検出部４３の図１Ａ中Ｘ軸方向の位置ずれは、ほぼ０ｎｍである。第１信号検出部２３及び第２信号検出部４３に含まれる４つのフリー層のサイズは、３５ｎｍ×３５ｎｍである。
実施例１の磁気ヘッドを用いて、１０００ｋｆｃｉの磁気記録パターンにおけるＳＮＲのスキュー角度θ依存性をスピンスタンドで測定した。測定時の印加電圧は、第１信号検出部２３、第２信号検出部４３ともに１００ｍＶとした。再生信号は、第１信号検出部２３及び第２信号検出部４３のそれぞれの出力波形をソフトウェア的に信号同期し、組み合わせ処理して取得した。
（比較例１）
比較例１に係る磁気ヘッドの特性について説明する。比較例１に係る磁気ヘッドは、図５に示すように、上下磁気シールドで挟まれたＴＭＲ素子が絶縁層を挟んで積層される。比較例１に係る磁気ヘッドの層構成は表３に示される。
比較例１に係る磁気ヘッドの特性について説明する。比較例１に係る磁気ヘッドは、図５に示すように、上下磁気シールドで挟まれたＴＭＲ素子が絶縁層を挟んで積層される。比較例１に係る磁気ヘッドの層構成は表３に示される。
ここで、２つのＴＭＲ素子の図５中Ｘ軸方向の位置ずれは、ほぼ０ｎｍである。ＴＭＲ素子の層構成は、表４に示される。
２つのＴＭＲ素子に含まれるフリー層のサイズは、共に３５ｎｍ×３５ｎｍである。
実施例１と同様に、１０００ｋｆｃｉの磁気記録パターンにおけるＳＮＲのスキュー角度θ依存性をスピンスタンドで測定した。測定時の印加電圧は、実施例１と同様、１００ｍＶとしている。比較例１における再生信号についても、実施例１と同様にソフトウェア的に信号処理し、取得した。
表５は、実施例１と比較例１のＳＮＲのスキュー角度θ依存性を比較したものである。これにより、実施例１は比較例１よりも、より大きなスキュー角度θまで白色系ノイズの低減効果、つまり、高いＳＮＲを得られており、高記録密度化が容易になっていることがわかる。
（実施例２：非磁性金属の材料依存性）
実施例２に係る磁気ヘッドの特性について説明する。実施例２では、第３電極４１の構成材料（非磁性金属）を変化させている。表６は、第３電極４１の構成材料を示す。
実施例２に係る磁気ヘッドの特性について説明する。実施例２では、第３電極４１の構成材料（非磁性金属）を変化させている。表６は、第３電極４１の構成材料を示す。
第１信号検出部２３と第２信号検出部４３の図１Ａ中Ｘ軸方向の位置ずれは、実施例１と同様、ほぼ０ｎｍである。第１信号検出部２３、第２信号検出部４３に含まれるフリー層のサイズも実施例１と同様、３５ｎｍ×３５ｎｍである。
実施例２でも、実施例１と同様に、ＳＮＲのスキュー角度θ依存性を測定した。
実施例２でも、実施例１と同様に、ＳＮＲのスキュー角度θ依存性を測定した。
（比較例２：非磁性金属がＮｉＦｅ（５ｎｍ）の場合）
比較例２に係る磁気ヘッドの特性について説明する。比較例２では、第３電極４１の構成材料（非磁性金属）をＮｉＦｅ（５ｎｍ）としている。
比較例２でも、実施例２と同様に、ＳＮＲのスキュー角度θ依存性を測定した。しかし、比較例２においては、印加電圧１００ｍＶでは、第２信号検出部４３側で断線が生じ、信号を取得することができなかった。
比較例２に係る磁気ヘッドの特性について説明する。比較例２では、第３電極４１の構成材料（非磁性金属）をＮｉＦｅ（５ｎｍ）としている。
比較例２でも、実施例２と同様に、ＳＮＲのスキュー角度θ依存性を測定した。しかし、比較例２においては、印加電圧１００ｍＶでは、第２信号検出部４３側で断線が生じ、信号を取得することができなかった。
表７は、実施例２と比較例２のＳＮＲのスキュー角度θ依存性を比較して示している。これにより、実施例２の第３電極４１材料の有効性が示されている。
（実施例３：第２電極２２と第３電極４１が共に非磁性金属である場合）
実施例３に係る磁気ヘッドの特性について説明する。実施例３に係る磁気ヘッドの層構成は、第２の実施形態と同じであって、表８に示される。
実施例３に係る磁気ヘッドの特性について説明する。実施例３に係る磁気ヘッドの層構成は、第２の実施形態と同じであって、表８に示される。
第１信号検出部２３、第２信号検出部４３は、実施例１に示す差動出力型の磁気抵抗効果素子が用いられる。第１信号検出部２３及び、第２信号検出部４３の層構成は、表２に示される。
第１信号検出部２３と第２信号検出部４３の図７Ａ中Ｘ軸方向の位置ずれは、実施例２と同様、ほぼ０ｎｍである。第１信号検出部２３、第２信号検出部４３に含まれる４つのフリー層のサイズは、３５×３５ｎｍである。
実施例３の磁気ヘッドを用いて、１０００ｋｆｃｉの磁気記録パターンにおけるＳＮＲのスキュー角度θ依存性をスピンスタンドで測定した。測定時の印加電圧は、第１信号検出部２３、第２信号検出部４３ともに１００ｍＶとした。再生信号は、第１信号検出部２３及び第２信号検出部４３のそれぞれの出力波形をソフトウェア的に信号同期し、組み合わせ処理することで取得した。
表９は、実施例３と比較例１のＳＮＲのスキュー角度θ依存性を比較したものである。これにより、実施例３は比較例１よりも、より大きなスキュー角度θまで白色系ノイズの低減効果、つまり、高いＳＮＲを得られており、高記録密度化が容易になっていることがわかる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが，これらの実施形態は，例として提示したものであり，発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は，その他の様々な形態で実施されることが可能であり，発明の要旨を逸脱しない範囲で，種々の省略，置き換え，変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は，発明の範囲や要旨に含まれるとともに，特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０ マルチ再生素子
２０ 第１再生素子部
２１ 第１電極
２２ 第２電極
２３ 第１信号検出部
２４ 第１サイドシールド
３０ 絶縁層
４０ 第２再生素子部
４１ 第３電極
４２ 第４電極
４３ 第２信号検出部
４４ 第２サイドシールド
４０ａ 第３再生素子部
４１ａ 第５電極
４２ａ 第６電極
４３ａ 第３信号検出部
５１ 下地層
５２ 反強磁性層
５３ 第１ピン層
６１ 第１絶縁層
６２ 第１フリー層
６３ 非磁性層
６４ 第２フリー層
６５ 第２絶縁層
７１ 第２ピン層
７２ 反強磁性層
７３ Ｃａｐ層
８１，８２ ヘッドアンプ
８３ 同期回路
８４ データ復調器
９０ 磁気記録再生装置
９１ 磁気記録媒体
９２ スピンドルモータ
９３ 磁気ヘッド
９４ サスペンション
９５ アクチュエータアーム
９６ 軸受部
９７ ボイスコイルモータ
２０ 第１再生素子部
２１ 第１電極
２２ 第２電極
２３ 第１信号検出部
２４ 第１サイドシールド
３０ 絶縁層
４０ 第２再生素子部
４１ 第３電極
４２ 第４電極
４３ 第２信号検出部
４４ 第２サイドシールド
４０ａ 第３再生素子部
４１ａ 第５電極
４２ａ 第６電極
４３ａ 第３信号検出部
５１ 下地層
５２ 反強磁性層
５３ 第１ピン層
６１ 第１絶縁層
６２ 第１フリー層
６３ 非磁性層
６４ 第２フリー層
６５ 第２絶縁層
７１ 第２ピン層
７２ 反強磁性層
７３ Ｃａｐ層
８１，８２ ヘッドアンプ
８３ 同期回路
８４ データ復調器
９０ 磁気記録再生装置
９１ 磁気記録媒体
９２ スピンドルモータ
９３ 磁気ヘッド
９４ サスペンション
９５ アクチュエータアーム
９６ 軸受部
９７ ボイスコイルモータ
Claims (10)
- 磁性体を含む第1電極と、
磁性体を含む第４電極と、
前記第１電極と前記第４電極の間に配置される第２電極と、
前記第２電極と前記第４電極の間に配置される第３電極と、
前記第１電極と前記第２電極の間に配置される第１のサイドシールドおよび第２のサイドシールドと、
前記第１電極と前記第２電極の間で前記第１のサイドシールドと前記第２のサイドシールドの間に配置され、差動出力型の磁気抵抗効果素子を含む第１信号検出部と、
前記第２電極と前記第３電極の間に配置される絶縁層と、
前記第３電極と前記第４電極の間に配置され、差動出力型の磁気抵抗効果素子を含む第２信号検出部と、を具備し、
前記第２電極は磁性金属を含み、前記第３電極は非磁性金属を含む
磁気ヘッド。 - 前記第２電極の厚さは、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下である
請求項１記載の磁気ヘッド。 - 前記第３電極の厚さは、１０ｎｍ以上６０ｎｍ以下である
請求項１または２に記載の磁気ヘッド。 - 前記非磁性金属が、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｗ、Ｍｏ、およびＲｕの少なくともいずれかを含む、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。 - 前記第１信号検出部および第２信号検出部がそれぞれ、非磁性層と、この非磁性層の両側に配置される一対のフリー層を有する
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。 - 前記絶縁層と前記第３電極の間に配置される第５電極と、
前記第５電極と前記第３電極の間に配置され、差動出力型の磁気抵抗効果素子を含む第３信号検出部と、
前記第３信号検出部と前記第３電極の間に配置される第６電極と、
前記第６電極と前記第３電極の間に配置される第２絶縁層と、をさらに具備し、
前記第５電極および前記第６電極の少なくとも一方が非磁性金属を含む、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。 - 前記第５電極および前記第６電極の他方が磁性体を含む
請求項６記載の磁気ヘッド。 - 前記第５電極および前記第６電極の双方が非磁性金属を含む
請求項６記載の磁気ヘッド。 - 請求項１乃至８に記載の磁気ヘッドと、
前記第１信号検出部と前記第２信号検出部からそれぞれ出力される第１信号および第２信号に基づいて、第３信号を出力する信号出力部と、
を具備する磁気記録再生装置。 - 磁性体を含む第１電極上に、差動出力型の磁気抵抗効果素子を含む第１信号検出部、第１のサイドシールドおよび第２のサイドシールドを形成する工程と、
前記第１信号検出部上に、第２電極を形成する工程と、
前記第２電極上に、絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上に、第３電極を形成する工程と、
前記第３電極の上に、差動出力型の磁気抵抗効果素子を含む第２信号検出部を形成する工程と、
前記第２信号検出部上に、磁性体を含む第４電極を形成する工程と、を具備し、
前記第1のサイドシールドおよび前記第２のサイドシールドは、前記第１電極と前記第２電極の間に配置され、
前記第１信号検出部は、前記第１のサイドシールドと前記第２のサイドシールドの間に配置され、
前記第２電極が磁性金属を含み、前記第３電極が非磁性金属を含む
磁気ヘッドの製造方法。
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