JPH10320717A - 磁気センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バイアス特性が良好で、素子高さ依存性を抑制
したスピンバルブ型磁気ヘッドを提供する。 【解決手段】スピンバルブ型磁気抵抗効果積層膜の固定
層の磁界を打ち消し、自由層のバイアスを調整するため
の横バイアス膜を対向面の奥側に配置し、反強磁性膜で
交換結合を印加する磁気センサにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録再生装置
および磁気抵抗効果素子に関し、特に、高記録密度磁気
記録再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開平2−61572号は、中間層によって分
離した強磁性薄膜の、その磁化の互いになす角度によっ
て電気抵抗が変化する積層膜およびそれを用いた磁場セ
ンサ、磁気記録装置の記載があり、鉄−マンガン合金薄
膜の記載がある。

【０００３】第１９回日本応用磁気学会学術講演概要集
（１９９５）ｐｐ３５２にはクロム−マンガン合金膜と
ニッケル−鉄合金膜との交換結合について示されてい
る。

【０００４】特開平8−102417 号には、クロム−マンガ
ン合金膜と強磁性体とを密着した磁気トランスデューサ
ーの記載がある。

【０００５】特開平8−249616 号には、マンガン−イリ
ジウム合金膜を用いたスピンバルブ膜とセンサの記載が
ある。

【０００６】特開平7−65328号にはＰｄ−Ｍｎを主成分
とする交換バイアス層の記述がある。

【０００７】特開平5−347013 号には酸化ニッケルを用
いたスピンバルブ膜の記述がある。特開平8−55312号に
はスピンバルブ構造から薄いスペーサ層で隔てられた、
スピンバルブ構造の磁化方向と実質的に逆方向の固定磁
化方向を持つキーパ層を有するセンサ装置の記述があ
る。

【０００８】特開平8−7235 号にはスピンバルブ膜の固
定層を逆平行整合に磁化が配列したＣｏ／Ｒｕ／Ｃｏで
形成した磁気抵抗効果素子の記述がある。

【０００９】特開平6−325328 号には磁気抵抗効果素子
の記録媒体対向面側の反対側にこの効果素子に磁気的に
結合された磁界制御用の磁性膜を配置した薄膜ヘッドの
記述がある。

【００１０】特開平4−339309 号にはバイアス印加手段
を有する多層磁気抵抗効果素子の記述がある。

【００１１】特開平8−293107 号には横バイアス膜を配
置したスピンバルブ膜を有する磁気記録再生装置の記述
がある。

【００１２】特開平8−339514 号には磁気抵抗効果素子
の後端部に軟磁性膜からなるフラックスガイドを有する
磁気記録再生装置の記述がある。

【００１３】特開平5−334630 号には磁気抵抗効果素子
の後端部に強磁性金属からなる電極を配した磁気ヘッド
の記載がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、記録
密度の充分に高い磁気記録装置、特にその再生部に外部
磁界に対して十分な感度と出力で作用する磁気抵抗効果
素子を実現し、さらに出力の対称性が十分に制御された
良好な特性を得ることが出来ず、記憶装置としての機能
を実現することが困難であった。

【００１５】近年、強磁性金属層を非磁性金属層を介し
て積層した多層膜の磁気抵抗効果、いわゆる巨大磁気抵
抗が大きいことが知られている。この場合、磁気抵抗効
果は、非磁性層で隔てられた強磁性層の磁化と磁化のな
す角度によって電気抵抗が変化する。この巨大磁気抵抗
効果を磁気抵抗効果素子として用いる場合には、スピン
バルブとよばれる構造が提唱されている。即ち、反強磁
性膜／強磁性層／非磁性層／軟磁性層の構造を有し、反
強磁性膜／強磁性層界面に発生する交換結合磁界によっ
て反強磁性膜と密着した強磁性層の磁化を実質的に固定
し、他方の軟磁性層が外部磁界によって磁化回転するこ
とで出力を得ることができる。上記固定の効果を固定バ
イアス、この効果を生じる反強磁性膜を固定バイアス膜
とよぶことにする。また、上記磁化が実質的に固定され
る強磁性層を固定層、もしくは強磁性固定層と呼ぶこと
にする。同様に外部磁場によって磁化回転する軟磁性膜
を自由層もしくは軟磁性自由層と呼ぶことにする。

【００１６】以上述べたように、高記録密度に対応した
磁気ヘッドとしては巨大磁気抵抗効果を応用し、スピン
バルブ型の磁気抵抗効果積層膜を適用する構成が望まし
い。ここで、感知すべき磁界の方向を横方向、これに略
垂直で磁気抵抗効果積層膜の膜面に平行な方向を縦方向
と呼ぶことにする。磁気ヘッドとして用いる場合には、
横方向を素子高さ方向，縦方向をトラック幅方向とする
ことが一般的である。その際、磁気抵抗積層膜のパター
ンの素子高さ方向の幅を素子高さ、トラック幅方向の幅
をトラック幅と呼ぶ。また、磁気抵抗積層膜に電流を印
加するために、トラック幅方向に一対の電極を配置し
て、磁気抵抗効果による抵抗変化を検出する構成が一般
的である。スピンバルブ素子が磁気センサとして対称性
の良好な特性を有するためには、駆動状態において、ゼ
ロ磁界での磁化状態が、強磁性固定層が横方向に、軟磁
性自由層が縦方向に、それぞれ向いている必要がある。
強磁性固定層は、その固定されている性質上、比較的
に、この横方向に向いていると考えて良い。しかしなが
ら、軟磁性自由層は、その回転しやすい性質上、縦方向
に厳密にむけることが困難である。軟磁性自由層がこの
縦方向に厳密に向かない場合、磁気抵抗効果素子の出力
は感知すべき磁界の正負に対して非対称な出力を生じて
しまうのである。この磁気抵抗効果の対称性に関与する
要素は単純に言って３つ挙げることができる。第一に磁
気抵抗効果積層膜自身、あるいはその周辺に流れる電流
によって発生する磁界によるバイアス効果、第二に磁気
抵抗積層膜の層間に存在する磁気的な相互作用、第三に
パターニングされた磁気抵抗積層膜の端部から漏洩する
静磁界、特に強磁性固定層の磁化に起因する静磁界によ
るバイアス効果である。

【００１７】磁気記録の記録密度が高くなったときに特
に問題となるのは最後の強磁性固定層の磁化に因るバイ
アス効果である。すなわち、記録密度を高くして磁気抵
抗効果素子のサイズを小さくすると、磁気抵抗積層膜の
端部から漏洩する磁界の影響はより大きくなるからであ
る。この問題を解決するために、他の磁性層を積層して
強磁性固定層の磁化を打ち消す構成や、横バイアス印加
手段を配置する構成が考案されている。しかしながら、
これらの構成では実用的に多くの問題がある。例えば、
横バイアス印加手段として硬磁性膜を配置して、その端
部からの漏洩磁界によって磁気抵抗積層膜に横バイアス
を印加する構成の場合について説明する。磁気抵抗効果
素子には、磁区構造を制御するための構成、例えば縦バ
イアス膜を配置するのが一般的である。この縦バイアス
膜は硬磁性膜か、あるいは反強磁性膜と積層して交換結
合した強磁性膜が用いられる。横バイアス印加手段とし
て硬磁性膜を用いると、その磁化方向は横方向であり、
縦バイアス膜の方向とは垂直である。また一方で、スピ
ンバルブ膜の強磁性固定層を固定するために用いられて
いる反強磁性膜があり、その磁化の固定方向は横方向で
ある。反強磁性膜と硬磁性膜とを用いれば、これら２つ
までは独立に制御することはできるが、縦，横の２つの
バイアスに加えて強磁性固定層の磁化の３つの要素をそ
れぞれの方向に向けたセンサを実現する必要があるので
ある。一つの方向を決定する工程が他の工程と干渉する
ことを防止して、おのおのの磁化の方向を決定できる構
成を実現しなければならない。

【００１８】本発明の目的は高密度記録に対応した磁気
抵抗効果型磁気センサおよび磁気記録装置を提供するこ
とにあり、より具体的には反強磁性膜を用いた横バイア
ス印加手段を持ちいたスピンバルブ磁気センサと、それ
を用いた磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置とを提供す
ることにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明では高記録密度に
対応する手段として、巨大磁気抵抗効果を用いた磁気セ
ンサを磁気ヘッドに搭載した磁気記録装置を用いる。上
記磁気センサとして、軟磁性自由層／非磁性導電層／強
磁性固定層／反強磁性膜の積層構造を有するスピンバル
ブ型巨大磁気抵抗効果膜からなる磁気抵抗効果素子を用
いる。ここでスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜とは、
軟磁性自由層／非磁性中間層／強磁性固定層／反強磁性
層の積層構成を有し、上記反強磁性層が上記強磁性固定
層に交換結合磁界を印加していて、外部の磁界に応じて
前記軟磁性自由層の磁化が回転し、前記強磁性固定層の
磁化との相対角度が変わって磁気抵抗効果を生じること
を特徴とする。即ち、本発明は後端部に交換結合バイア
ス膜を有するスピンバルブセンサを用いた磁気記録再生
装置にある。

【００２０】本発明の課題は、磁気抵抗効果素子の横バ
イアスの向上である。課題を解決するための手段とし
て、本発明では第一に、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗積
層体の対向面からみて後ろ側の端部に隣接して、横バイ
アス膜を配置する。ここで、対向面とは、磁気抵抗効果
素子からなる磁気センサが感応すべき磁界を検出するた
めの、磁気抵抗効果積層膜の膜面と略直交していてかつ
感知すべき磁界の方向と略垂直な面であって、磁気抵抗
効果積層膜のパターニングされた片端部が露出している
面である。第三に上記横バイアス膜を、横バイアス用反
強磁性膜と横バイアス用強磁性膜との積層体から構成す
る。ここで、横バイアス用反強磁性膜と横バイアス用強
磁性膜との間には交換結合磁界が存在する構成とする。
上記交換結合磁界の方向は、横方向、いいかえるならば
素子高さ方向であり、磁気抵抗効果積層膜の反強磁性膜
と強磁性固定層の間の交換結合磁界と略同じ方向、すな
わち、平行で同一方向とする。このような構成とするこ
とで、磁気抵抗効果積層膜の反強磁性膜と強磁性固定層
の交換結合と、横バイアス膜の交換結合が、同一の工程
で決定できることになり、互いの干渉による狂いを生じ
なくなるのである。第四に、磁気抵抗積層膜の素子高
さ、すなわち横方向のパターニング幅を１ミクロン以下
とする。これにより、磁気抵抗効果積層膜のパターニン
グされた端部の対向面側および後端側の距離を短くし、
磁気抵抗効果積層膜全体でのバイアス特性を良好に得る
ことができるのである。

【００２１】第５に、磁気抵抗効果積層膜に縦方向バイ
アスを印加し、磁区制御する。特に、この磁区制御は硬
磁性膜を磁気抵抗効果積層膜のトラック幅方向端部に配
置することで実現することが望ましい。すなわち、他の
反強磁性膜によるバイアス効果と独立に制御可能にする
ためである。

【００２２】第６に、上記のような手段を用いて横バイ
アス特性を向上した磁気センサを、磁気ヘッドに搭載す
ることで、良好な出力と対称性を有する磁気ヘッドおよ
び磁気記録再生装置を得ることができる。

【００２３】本発明は、上述のようにスピンバルブ型磁
気抵抗効果積層膜の固定層の磁界を打ち消し、自由層の
バイアスを調整するための横バイアス膜を対向面の奥側
に配置し、反強磁性膜で交換結合を印加する磁気センサ
にある。

【００２４】横バイアスと固定バイアスが同一方向な構
成で、製造工程中の熱処理などでも変動しにくく、素子
高さの変動による非対称性の変動を抑制できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の磁性積層体，磁気記録媒
体、および磁気抵抗効果素子を構成する膜は高周波マグ
ネトロンスパッタリング装置により以下のように作製し
た。アルゴン６ミリトールの雰囲気中にて、厚さ１ミ
リ、直径３インチのセラミックス基板に以下の材料を順
次積層して作製した。スパッタリングターゲットとして
タンタル、ニッケル−２０ａｔ％鉄合金，銅，コバル
ト，クロム−５０ａｔ％マンガン，鉄−５０ａｔ％マン
ガン，酸化ニッケルの各ターゲットを用いた。ターゲッ
ト上には添加元素の１センチ角のチップを配置して組成
を調整した。チップは、白金，ニッケル，鉄，コバル
ト，イリジウム，パラジウムを用いた。

【００２６】積層膜は、各ターゲットを配置したカソー
ドに各々高周波電力を印加して装置内にプラズマを発生
させておき、各カソードごとに配置されたシャッターを
一つずつ開閉して順次各層を形成した。膜形成時には永
久磁石を用いて基板に平行におよそ８０エルステッドの
磁界を印加して、一軸異方性をもたせるとともに、クロ
ム−マンガン膜などの交換結合磁界の方向をそれぞれの
方向に誘導した。基体上の素子の形成はフォトレジスト
工程によってパターニングした。その後、基体はスライ
ダー加工し、磁気記録装置に搭載した。

【００２７】以下に本発明の具体的な実施例を図を追っ
て説明する。

【００２８】図１は本発明の磁気抵抗効果素子の基体面
上からみた構成例を示した図である。磁気抵抗効果素子
３２は、基体上５０に磁気抵抗効果積層膜１０，電極４
０，横バイアス膜２０を形成してなる。また、この図に
は現れていないが、磁区制御膜，磁気シールド，再生ギ
ャップまで含めて磁気抵抗効果素子、あるいは磁気セン
サと考えても良い。電極４０は磁気抵抗効果素子３２の
縦方向７１に一対設ける。この方向はトラック幅方向６
１と同一である。強磁性固定層１５と反強磁性層１１の
間の交換結合磁界の方向、および横バイアス用強磁性膜
２５と横バイアス用反強磁性膜２１の間の交換結合磁界
の方向は、共に横方向７２とする。この方向は素子高さ
方向６２と同一である。横バイアス膜２０は、磁気抵抗
効果積層膜１０の対向面６０側の反対側の端部と、横バ
イアス膜２０の対向面６０側の端部を隣接して接するよ
うに配置してなる。このようにすることで、横バイアス
膜２０の残留磁化による漏洩磁界を磁気抵抗効果積層膜
１０の対向面６０側の反対側の端部に導入することがで
きる。これはまた、磁気抵抗効果積層膜１０の強磁性固
定層の残留磁化により対向面６０側の反対側の端部から
漏洩する磁界を、横バイアス膜２０の対向面６０側の端
部に導き、無効化することにもなる。ここで、横バイア
ス膜２０の残留磁化及び、磁気抵抗効果積層膜１０の強
磁性固定層の残留磁化の方向を決める交換結合の方向
は、強磁性固定層の交換結合磁界の方向６３及び横バイ
アス膜の交換結合の方向６４とする。これらの方向は感
知すべき磁界の方向６５と平行である。これらの交換結
合の方向は、積層膜形成時の印加磁界の方向によって決
定するか、あるいは膜形成後に適切な磁界中熱処理を行
うことによって当該方向に決定することができる。

【００２９】図２は本発明の磁気抵抗効果素子の断面構
造を示した図である。図１のＡ−Ａ′線で示した部分の
断面図となっている。基体５０上に形成した下部シール
ド膜３５は、上部シールド膜３６と共に再生ギャップ３
７を形成している。ギャップ内は、非磁性で絶縁性であ
るギャップ膜３３，３４を形成してなる。対向面６０に
一方の端部を露出した磁気抵抗効果積層膜１０の反対側
の端部には横バイアス膜２０の端部が磁気的に接して配
置してなる。横バイアス膜２０の反対側の端部は再生ギ
ャップ３７のより深い方向にあり、この構造によって磁
気抵抗効果積層膜１０の素子高さ方向６２の幅、いわゆ
る素子高さが、実質的に大きいことと同等の磁気的な効
果があるのである。さらに、横バイアス膜２０の残留磁
化成分の大きさを適宜調整することによって、磁気抵抗
効果積層膜１０の軟磁性自由層にもバイアス効果を与え
ることもできる。

【００３０】図３は本発明の磁気抵抗効果素子の磁気的
接合部の断面構造の詳細例を示した図である。磁気抵抗
効果積層膜１０は、下地膜１４，軟磁性自由層１３，非
磁性導電層１２，強磁性固定層１５，反強磁性膜１１，
保護膜３０を連続積層してなる。保護膜３０は省略して
も良い。各層の具体的な構成要素は、例えばそれぞれＴ
ａ５ｎｍ，ＮｉＦｅ５ｎｍ，Ｃｕ２.５ｎｍ ，Ｃｏ４ｎ
ｍ，ＭｎＩｒ７ｎｍ、およびＴａ５ｎｍである。ここで
ＮｉＦｅ膜の組成はＮｉ８１ａｔ％−Ｆｅ１９ａｔ％，
ＭｎＩｒ膜の組成はＭｎ７８ａｔ％−Ｉｒ２２ａｔ％で
ある。横バイアス膜２０は、横バイアス用下地膜２４，
横バイアス用強磁性膜２５，横バイアス用反強磁性膜２
１および横バイアス用保護膜３１を積層してなる。各層
の具体的な構成要素は、例えば、図に示したように、Ｔ
ａ５ｎｍ，Ｃｏ６ｎｍ，ＭｎＩｒ７ｎｍ、およびＴａ５
ｎｍである。横バイアス用保護膜３１は省略しても良
い。また適切な作製方法を用いれば横バイアス用下地膜
２４も省略することが可能である。この例では、反強磁
性膜１１および横バイアス用反強磁性膜２１は共にＭｎ
Ｉｒ膜としたが、例えば、反強磁性膜１１をＣｒ４５ａ
ｔ％−Ｍｎ４５ａｔ％−Ｐｔ１０ａｔ％ ３０ｎｍ とす
るなど、異なる材料を用いても良い。特に、横バイアス
用反強磁性膜２１は、反強磁性膜１１に比べて、対向面
に露出せず、再生ギャップ３７の奥に位置するために大
きな交換結合磁界を必要としない。このため、耐食性が
良好でない材料や、交換結合の小さい材料、温度特性の
優れない材料でも使用が可能である。横バイアス用反強
磁性膜２１に最も必要な特性は、磁気抵抗積層膜と比較
して電流の分岐が少ないよう、電気抵抗が高く、また厚
さの小さいことが要求される。電気抵抗については、横
バイアス用強磁性膜についても同様である。磁気抵抗効
果積層膜１０及び横バイアス膜２０の端部の接合構造
は、例えばリフトオフ法などによって良好な位置あわせ
構造を得、あるいはその接合の距離や厚さの分配を適切
なものにすることができる。また、ミリング工程のオー
バーエッチング量の調整や、あるいはギャップ膜の再形
成などの工程によって、横バイアス膜と磁気抵抗積層膜
の厚さ方向の位置関係を調節して、磁気的な接合の程度
を変えることもできる。

【００３１】図４は本発明の磁気抵抗効果素子の対向面
からみた構造例の図である。下部及び上部シールド３
５，３６に挟まれた再生ギャップ３７内に磁気抵抗効果
積層膜１０と横バイアス膜とを隣接して配置してなる。
対向面には磁気抵抗効果積層膜１０の一方の端部が露出
している。電気抵抗効果積層膜１０のトラック幅方向の
端部に接して磁区制御膜４１を配置して、磁気抵抗効果
積層膜１０に縦バイアスを印加してなる。磁区制御膜４
１は、例えば硬磁性膜によって形成してその端部から、
残留磁化に応じて漏洩する磁界を磁気抵抗効果積層膜１
０に導入してバイアスを印加するが、この際、残留磁化
の方向はトラック幅方向６１であることが望ましい。こ
の方向に残留磁化を決定するには、例えば磁区制御膜４
１の形成後に強磁界をトラック幅方向６１に平行に印加
する着磁処理を行うことが望ましい。一対の電極４０は
磁気抵抗効果積層膜１０に電流を印加すると共に電気抵
抗の変化を検出し、再生出力を供給する。

【００３２】図５は横バイアス膜の有無による素子応答
曲線の差異を示す図である。横バイアス膜なしの応答曲
線は、磁界に対して負側に応答がずれているのに対し、
横バイアス膜を有する素子では応答曲線はゼロ磁界を中
心にほぼ対称になっている。すなわち、磁気センサとし
て良好な対称性が本発明の横バイアス膜を有する素子で
は得られることがわかる。

【００３３】図６は本発明の磁気抵抗効果素子の横バイ
アス用強磁性膜の厚さを変えた場合の素子出力とバイア
ス特性を示す図である。横バイアス用強磁性膜の厚さが
大きくなると、バイアス磁界は大きくなっていき、適当
な厚さの横バイアス用強磁性膜を用いるとバイアス磁界
ゼロの良好な特性を得ることができる。しかしながら、
横バイアス用強磁性膜を厚くするに伴って、素子出力は
単純に低下している。これは、磁気抵抗効果素子に印加
している電流が横バイアス膜にも分岐するために、横バ
イアス用強磁性膜を厚くすると、その分、分流の増加に
よって素子の出力は低下するのである。この分流の大き
さは、もちろん、磁気抵抗積層膜と横バイアス膜の構成
によって変化するが、本図で示した例でみると、良好な
バイアス特性の得られる厚さでの出力低下分は、初期値
の１５％以下であるので、これは十分に実用の範囲内で
ある。というのは、横バイアス用強磁性膜一層を有する
横バイアス膜の電気抵抗は、その構成上、強磁性固定
層，非磁性中間層，軟磁性自由層の３層を有する磁気抵
抗積層膜の電気抵抗に比べて大きくなるのが自明である
からである。

【００３４】図７は本発明の磁気抵抗効果素子を再生ヘ
ッドに用いた磁気記録再生装置の磁気抵抗積層膜の素子
高さを変えたときの再生出力と波形の非対称性を示した
図である。横バイアス膜の素子高さ方向の幅は１ミクロ
ンで一定とした。比較のため、本発明の横バイアス膜を
用いない場合の結果を同時に示してある。横バイアス膜
を有さない再生ヘッドの出力は、素子高さが小さくなる
と高くなるが、このとき再生出力の非対称性は同時に大
きくなっている。これは素子高さが小さくなるほど、磁
気抵抗効果素子の対向面側および反対側の端部から漏洩
する磁界のバイアス効果が大きくなるためである。一
方、本発明の横バイアス膜を用いた場合には、非対称性
は素子高さに対して緩やかに変化している。これは磁気
抵抗効果素子の対向面側の反対側の端部に存在する横バ
イアス膜の漏洩磁界が、磁気抵抗効果素子の端部の磁界
を相殺するためで、横バイアス膜の磁化の大きさを変え
ることで、この変化の度合いは制御することができる。
この時、出力は素子高さが小さくなると一度高くなり、
その後低下していく。これは極端に素子高さが小さくな
ると、バイアス特性が補正しきれなくなるのに加えて、
横バイアス膜への分流が大きくなるためである。これを
防ぐには横バイアス膜の磁化の量と、電気抵抗と、横バ
イアス膜の素子高さ方向の幅を適宜設計する必要があ
る。

【００３５】図８は本発明の磁気抵抗効果素子による磁
気センサーを搭載した磁気ヘッドの概念図である。基体
５０上に磁気抵抗効果積層膜１０，電極４０，下部シー
ルド膜３５，上部シールド膜３６，再生ギャップ３７，
下部コア８４，コイル４２，上部コア８３を形成してな
る。

【００３６】図９は本発明の磁気ヘッドを用いた磁気記
録再生装置の概念図である。ヘッドスライダー９０を兼
ねる基体５０上に磁気抵抗効果積層膜１０，横バイアス
膜２０，磁区制御膜４１，電極４０を形成し、これらか
らなる磁気ヘッドを記録媒体９１を有するディスク９５
上の記録トラック４４上に位置決めして再生を行う。ヘ
ッドスライダー９０はディスク９５の上を、対向面６０
を対向して０.２ ミクロン以下の高さに浮上、もしくは
接触して相対運動する。この機構により、磁気抵抗効果
積層膜１０はディスク９５上の記録媒体９１に記録され
た磁気的信号を、記録媒体９１の漏れ磁界６６から読み
取ることができるのである。

【００３７】図１０は本発明の磁気記録再生装置の構成
例である。磁気的に情報を記録する記録媒体９１を保持
するディスク９５をスピンドルモーター９３にて回転さ
せ、アクチュエーター９２によってヘッドスライダー９
０をディスク９５のトラック上に誘導する。即ち磁気デ
ィスク装置においてはヘッドスライダー９０上に形成し
た再生ヘッド、及び記録ヘッドがこの機構に依ってディ
スク９５上の所定の記録位置に近接して相対運動し、信
号を順次書き込み、及び読み取るのである。アクチュエ
ーター９２はロータリーアクチュエーターであるのがよ
い。記録信号は信号処理回路系９４を通じて記録ヘッド
にて媒体上に記録し、再生ヘッドの出力を信号処理回路
系９４を経て信号として得る。さらに再生ヘッドを所望
の記録トラック上へ移動せしめるに際して、本再生ヘッ
ドからの高感度な出力を用いてトラック上の位置を検出
し、アクチュエーターを制御して、ヘッドスライダーの
位置決めを行うことができる。本図ではヘッドスライダ
ー９０，ディスク９５を各１個示したが、これらは複数
であっても構わない。またディスク９５は両面に記録媒
体を有して情報を記録してもよい。情報の記録がディス
ク両面の場合ヘッドスライダー９０はディスクの両面に
配置する。

【００３８】上述したような構成について、本発明の磁
気ヘッドおよびこれを搭載した磁気記録再生装置を試験
した結果、充分な出力と、良好なバイアス特性を示し、
また動作の信頼性も良好であった。また、再生ヘッドの
対向面の加工精度によって再生出力の非対称の変動が小
さいものである。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば良
好なバイアス特性と、特に素子高さの精度に対して柔軟
な磁気センサを提供でき、ひいては高い記録密度におい
て良好な再生出力とバイアス特性を有する磁気ヘッドお
よび高密度磁気記録再生装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気抵抗効果素子による磁気センサの
面内の構成例を示した図である。

【図２】本発明の磁気抵抗効果素子による磁気センサの
断面の構成例を示した図である。

【図３】本発明の磁気抵抗効果素子による磁気センサの
膜構成及び磁気的接合部の断面の構成例を示した図であ
る。

【図４】本発明の磁気抵抗効果素子による磁気センサの
対向面からみた構成例を示した図である。

【図５】本発明の横バイアス膜を用いた磁気センサと、
横バイアス膜のない磁気センサの応答特性を比較した図
である。

【図６】本発明の磁気センサの横バイアス用強磁性膜の
厚さを変えたときの出力とバイアス特性の変化を示す図
である。

【図７】本発明の横バイアス膜を用いた磁気センサと、
横バイアス膜のない磁気センサの素子高さを変えたとき
の出力とバイアス特性の変化を示す図である。

【図８】本発明の磁気センサを用いた磁気ヘッドの構成
例を示した図である。

【図９】本発明の磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装置
の概念図である。

【図１０】本発明の磁気記録再生装置の構成例である。

【符号の説明】

１０…磁気抵抗効果積層膜、１２…非磁性導電層、１３
…軟磁性自由層、１４…下地膜、１５…強磁性固定層、
１６…軟磁性膜、１７…Ｃｏ膜、１８…分離膜、１９…
高保磁力膜、２０…横バイアス膜、２１…横バイアス用
反強磁性膜、２４…横バイアス用下地膜、２５…横バイ
アス用強磁性膜、３１…横バイアス用保護膜、３３…下
部ギャップ、３４…上部ギャップ、３５…下部シールド
膜、３６…上部シールド膜、３７…再生ギャップ、４０
…電極、４１…磁区制御膜、４２…コイル、５０…基
体、６０…対向面、６１…トラック幅方向、６２…素子
高さ方向、６３…強磁性固定層の交換結合磁界の方向、
６４…横バイアス膜の交換結合の方向、６５…感知すべ
き磁界の方向、６６…記録媒体からの漏れ磁界、７１…
縦方向、７２…横方向、８４…下部コア、８５…上部コ
ア、９０…スライダー、９１…記録媒体、９２…アクチ
ュエーター、９３…スピンドルモーター、９４…信号処
理回路系。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軟磁性自由層／非磁性中間層／強磁性固定
   層／反強磁性層の積層構成を有し、上記反強磁性層が上
   記強磁性固定層に交換結合磁界を印加しているスピンバ
   ルブ膜を有していて、外部の磁界に応じて前記軟磁性自
   由層の磁化が回転し、前記強磁性固定層の磁化との相対
   角度が変わって磁気抵抗効果を生じ、感応すべき磁界を
   検出し、上記積層構成の膜面と略直交していてかつ上記
   感知すべき磁界の方向と略垂直な対向面を有し、上記対
   向面に上記積層構成の片端部が露出している磁気センサ
   において、上記積層構成の上記対向面の反対側の端部に
   端部同士で接触して上記積層構成に、上記積層構成の上
   記感知すべき磁界の方向に略平行な横方向の成分を持つ
   横バイアス磁界を印加する横バイアス膜を上記積層構成
   と略平行な膜面を有するように上記積層構成と並べて配
   置してなることを特徴とする磁気センサ。
2. 【請求項２】軟磁性自由層／非磁性中間層／強磁性固定
   層／反強磁性層の積層構成を有し、上記反強磁性層が上
   記強磁性固定層に交換結合磁界を印加しているスピンバ
   ルブ膜を有していて、外部の磁界に応じて前記軟磁性自
   由層の磁化が回転し、前記強磁性固定層の磁化との相対
   角度が変わって磁気抵抗効果を生じ、感応すべき磁界を
   検出し、上記積層構成の膜面と略直交していてかつ上記
   感知すべき磁界の方向と略垂直な対向面を有し、上記対
   向面に上記積層構成の片端部が露出している磁気センサ
   において、上記積層構成の上記対向面の反対側の端部に
   端部同士で接触して上記積層構成に、上記積層構成の上
   記感知すべき磁界の方向に略平行な横方向の成分を持つ
   横バイアス磁界を印加するための横バイアス膜を上記積
   層構成と略平行な膜面を有するように上記積層構成と並
   べて配置してなり、上記横バイアス膜が横バイアス用磁
   性膜と横バイアス用反強磁性膜の積層膜からなり、上記
   横バイアス用磁性膜と上記横バイアス用反強磁性膜の間
   に交換結合磁界が印加されており、上記横バイアス膜の
   交換結合磁界と、上記積層構成の交換結合磁界が略上記
   感知すべき磁界の方向で略同一方向であることを特徴と
   する磁気センサ。
3. 【請求項３】上記積層構成の、上記感知すべき磁界の方
   向に略垂直でかつ上記積層構成の膜面と略平行な縦方向
   と呼ばれる方向に、上記積層構成のパターニングされた
   端部に接触して上記積層構成に上記縦方向の成分の縦バ
   イアス磁界を印加するための縦バイアス膜を配置してな
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気センサ。
4. 【請求項４】上記縦バイアス膜が硬磁性膜からなること
   を特徴とする請求項３記載の磁気センサ。
5. 【請求項５】上記積層構成の上記横方向の素子高さが１
   ミクロン以下であることを特徴とする請求項１〜４のい
   ずれかに記載の磁気センサ。
6. 【請求項６】上記バイアス膜の上記感知すべき磁界の方
   向に略平行な方向の幅であるところのバイアス高さが１
   ミクロン以下であることを特徴とする請求項１〜５のい
   ずれかに記載の磁気センサ。
7. 【請求項７】上記反強磁性層及び上記バイアス用反強磁
   性膜のいずれかの少なくとも一部がクロム４０から５８
   原子％、マンガン３０から４８原子％、および白金，
   銅，イリジウム，ロジウム，ルテニウム，オスミウム，
   レニウムの貴金属のいずれか、または複数の貴金属を４
   から２０原子％の組成で、体心立方か、もしくはこれが
   ０〜５％以内でわずかに歪んだ構造を有することを特徴
   とする請求項１〜６のいずれかに記載の磁気センサ。
8. 【請求項８】上記反強磁性層及び上記バイアス用反強磁
   性膜のいずれかの少なくとも一部が鉄４０から５５原子
   ％、マンガン５０から５５原子％、あるいは白金，銅，
   イリジウム，ロジウム，ルテニウム，オスミウム，レニ
   ウムの貴金属のいずれか、または複数の貴金属を０から
   １０原子％の組成で、面心立方か、もしくはこれが０〜
   ５％以内でわずかに歪んだ構造を有することを特徴とす
   る請求項１〜６のいずれかに記載の磁気センサ。
9. 【請求項９】上記反強磁性層及び上記バイアス用反強磁
   性膜のいずれかの少なくとも一部がマンガン４０から９
   ５原子％、および白金，銅，イリジウム，ロジウム，ル
   テニウム，オスミウム，レニウムの貴金属のいずれかお
   よびニッケル、またはこれらの複数の合計で、５から６
   ０原子％の組成で、面心立方か、もしくはこれが０〜５
   ％以内でわずかに歪んだ構造を有することを特徴とする
   請求項１〜６のいずれかに記載の磁気センサ。
10. 【請求項１０】上記反強磁性層及び上記バイアス用反強
    磁性膜のいずれかの少なくとも一部がニッケル，鉄，コ
    バルト，マンガン，クロムのいずれかまたはこれらの複
    数の混合物の、酸化物もしくは窒化物であることを特徴
    とする請求項１〜６のいずれかに記載の磁気センサ。
11. 【請求項１１】上記軟磁性自由層，強磁性固定層，バイ
    アス用磁性膜のいずれかの少なくとも一部がニッケル−
    鉄，コバルト，コバルト−鉄，コバルト−ニッケル−鉄
    のいずれかまたはこれらの積層体であることを特徴とす
    る請求項１〜１０のいずれかに記載の磁気センサ。
12. 【請求項１２】上記非磁性中間層が銅または銅，金，銀
    のいずれかを主成分とすることを特徴とする請求項１〜
    １１のいずれかに記載の磁気センサ。
13. 【請求項１３】請求項１〜１２のいずれかに記載の磁気
    センサを再生ヘッドに用いたことを特徴とする磁気記録
    再生装置。