(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルバリア層と、トンネルバリア層を挟むようにして形成された強磁性フリー層と強磁性ピンド層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁気抵抗効果型ヘッドであって、
前記強磁性フリー層は、トンネル多層膜の一部を実質的に構成するフリー層主要部と、このフリー層主要部の前後にそれぞれ延設されるフロントフラックスガイド部とバックフラックスガイド部とを一体的に有し、
前記フロントフラックスガイド部は、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）の一部を構成し、
前記フリー層主要部の幅方向長さＬmは、フロントフラックスガイド部の幅方向の長さＬfとバックフラックスガイド部の幅方向長さＬbよりも長く設定されており、
前記強磁性ピンド層の幅方向長さＬpは、フロントフラックスガイド部の幅方向の長さＬfと等しいかあるいはＬfよりも大きく、かつ前記フリー層主要部の幅方向長さＬmよりも小さく設定されており、
前記強磁性ピンド層のフロントフラックスガイド部の幅方向端部よりも余分に突出した長さＤ（Ｄ＝（Ｌp−Ｌf）／２）は、０≦Ｄ≦０．１５μｍであることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項２】
トンネルバリア層と、トンネルバリア層を挟むようにして形成された強磁性フリー層と強磁性ピンド層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁気抵抗効果型ヘッドであって、
前記強磁性フリー層は、トンネル多層膜の一部を実質的に構成するフリー層主要部と、このフリー層主要部の前後にそれぞれ延設されるフロントフラックスガイド部とバックフラックスガイド部とを一体的に有し、
前記フロントフラックスガイド部は、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）の一部を構成し、
前記フリー層主要部の幅方向長さＬmは、フロントフラックスガイド部の幅方向の長さＬfとバックフラックスガイド部の幅方向長さＬbよりも長く設定されており、
前記強磁性ピンド層の幅方向長さＬpは、フロントフラックスガイド部の幅方向長さＬfよりも大きく、かつ前記フリー層主要部の幅方向長さＬmよりも小さく設定されており、
前記強磁性ピンド層のフロントフラックスガイド部の幅方向端部よりも余分に突出した長さＤ（Ｄ＝（Ｌp−Ｌf）／２）は、０＜Ｄ≦０．１５μｍであることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項３】
トンネルバリア層と、トンネルバリア層を挟むようにして形成された強磁性フリー層と強磁性ピンド層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁気抵抗効果型ヘッドであって、
前記強磁性フリー層は、トンネル多層膜の一部を実質的に構成するフリー層主要部と、このフリー層主要部の前後にそれぞれ延設されるフロントフラックスガイド部とバックフラックスガイド部とを一体的に有し、
前記フロントフラックスガイド部は、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）の一部を構成し、
前記フリー層主要部の幅方向長さＬmは、フロントフラックスガイド部の幅方向の長さＬfとバックフラックスガイド部の幅方向長さＬbよりも長く設定されており、
前記強磁性ピンド層の幅方向長さＬpは、フロントフラックスガイド部の幅方向長さＬfよりも大きく、かつ前記フリー層主要部の幅方向長さＬmよりも小さく設定されており、
前記強磁性ピンド層のフロントフラックスガイド部の幅方向端部よりも余分に突出した長さＤ（Ｄ＝（Ｌp−Ｌf）／２）は、０．０５μｍ≦Ｄ≦０．１５μｍであることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項４】
トンネルバリア層と、トンネルバリア層を挟むようにして形成された強磁性フリー層と強磁性ピンド層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁気抵抗効果型ヘッドであって、
前記強磁性フリー層は、トンネル多層膜の一部を実質的に構成するフリー層主要部と、このフリー層主要部の前後にそれぞれ延設されるフロントフラックスガイド部とバックフラックスガイド部とを一体的に有し、
前記フロントフラックスガイド部は、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）の一部を構成し、
前記フリー層主要部の幅方向長さＬmは、フロントフラックスガイド部の幅方向の長さＬfとバックフラックスガイド部の幅方向長さＬbよりも長く設定されており、
前記トンネル多層膜は、当該トンネル多層膜を積層方向に挟むように対向配置された一対の電極と電気的に接合されており、
前記一対の電極は、それぞれ、前記トンネル多層膜の幅方向に伸びるフロント電極部分と、フロント電極部分の両端からそれぞれ奥行き（ＡＢＳに垂直方向）伸びるサイド電極部分を一体的に備える形状をなし、実質的に構成される４本のサイド電極部分で電流および電圧の４ターミナル測定が行える形状を備えてなることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項５】
トンネルバリア層と、トンネルバリア層を挟むようにして形成された強磁性フリー層と強磁性ピンド層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁気抵抗効果型ヘッドであって、
前記強磁性フリー層は、トンネル多層膜の一部を実質的に構成するフリー層主要部と、このフリー層主要部の前後にそれぞれ延設されるフロントフラックスガイド部とバックフラックスガイド部とを一体的に有し、
前記フロントフラックスガイド部は、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）の一部を構成し、
前記フリー層主要部の幅方向長さＬmは、フロントフラックスガイド部の幅方向の長さＬfとバックフラックスガイド部の幅方向長さＬbよりも長く設定されており、
前記トンネル多層膜は、当該トンネル多層膜を積層方向に挟むように対向配置された一対の電極と電気的に接合されており、
前記一対の電極を挟むように一対のシールド層が対向配置され、
前記強磁性フリー層のバックフラックスガイドの後端部は、少なくとも一方のシールド層に接続されてなることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項６】
トンネルバリア層と、トンネルバリア層を挟むようにして形成された強磁性フリー層と強磁性ピンド層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁気抵抗効果型ヘッドであって、
前記強磁性フリー層は、トンネル多層膜の一部を実質的に構成するフリー層主要部と、このフリー層主要部の前後にそれぞれ延設されるフロントフラックスガイド部とバックフラックスガイド部とを一体的に有し、
前記フロントフラックスガイド部は、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）の一部を構成し、
前記フリー層主要部の幅方向長さＬmは、フロントフラックスガイド部の幅方向の長さＬfとバックフラックスガイド部の幅方向長さＬbよりも長く設定されており、
前記強磁性フリー層は、合成フェリ磁石(synthetic ferrimagnet)であることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項７】
前記フリー層主要部の中央部分に前記トンネルバリア層および強磁性ピンド層が積層形成され実質的にトンネル多層膜が形成されてなる請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項８】
前記フリー層主要部の幅方向両端部にそれぞれバイアス付与手段が接続形成され、当該バイアス付与手段によって強磁性フリー層の幅方向にバイアス磁界が印加されるようになっている請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項９】
前記フロントフラックスガイド部の奥行き（ＡＢＳに垂直方向）長さＨが、０．０１〜０．３μｍである請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１０】
前記強磁性フリー層のフリー層主要部の幅方向両端部にそれぞれ接続配置されるバイアス付与手段は、フリー層主要部の幅方向両端部の上または下に接触して形成され、かつ前記強磁性ピンド層の幅方向端部から一定のスペースＧを確保して形成されてなる請求項８に記載のトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１１】
前記一定のスペースＧは、０．０２μｍ以上である請求項１０に記載のトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１２】
前記一定のスペースＧは、０．０２μｍ以上０．３μｍ以下である請求項１０に記載のトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１３】
前記一定のスペースＧは、０．０２μｍ以上０．１５μｍ未満である請求項１０に記載のトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１４】
前記強磁性フリー層の厚さは、２０〜５００Åの範囲に設定される請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載のトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１５】
前記バイアス手段は、高保磁力材料もしくは反強磁性材料、または反強磁性層と１ないし幾層かの強磁性層との積層体から構成される請求項８に記載のトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１６】
前記強磁性ピンド層の磁化をピンニングするためのピン止め層が、前記強磁性ピンド層のトンネルバリア層と接する側と反対の面に積層されてなる請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載のトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み取るためのトンネル磁気抵抗効果型ヘッド（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｔｕｎｎｅｌ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  ｈｅａｄ）に関する。特に、超高密度記録に適用できるように新規な強磁性フリー層の構造を有するトンネル磁気抵抗効果ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
異方性磁気抵抗（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：  ＡＭＲ）効果あるいはスピンバルブ（Ｓｐｉｎ−Ｖａｌｖｅ：  ＳＶ）効果に基づくＭＲセンサは、磁気記録の読み出しトランスデューサとして良く知られている。ＭＲセンサは、磁気材料からなる読み出し部の抵抗変化で、記録媒体に記録された信号の変化を検出することができる。ＡＭＲセンサの抵抗変化率ΔＲ／Ｒは低く、１〜３％程度である。これに対して、ＳＶセンサの抵抗変化率ΔＲ／Ｒは２〜７％程度と高い。このようにより高い感度を示すＳＶ磁気読み出しヘッドは、ＡＭＲ読み出しヘッドに取って代わり、非常に高い記録密度、例えば、数ギガビット／インチ２（Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ２）の記録密度の読み出しを可能としている。
【０００３】
近年、さらに超高密度記録に対応できる可能性を秘めた新しいＭＲセンサが、注目を浴びている。すなわち、トンネル磁気抵抗効果接合（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｔｕｎｎｅｌ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎｓ  ：ＭＲＴＪあるいはＴＭＲとも呼ばれ、これらは同義である）においては、１２％以上の抵抗変化率ΔＲ／Ｒを示すことが報告されている。このようなＴＭＲセンサは、ＳＶセンサに代わる次世代のセンサとして期待されているものの、磁気ヘッドへの応用はまだ始まったばかりであり、当面の課題の一つとしてＴＭＲ特性を最大限生かせる新規なヘッド構造の開発が挙げられる。すなわち、ＴＭＲセンサそのものが、積層膜の厚さ方向に電流を流す、いわゆるＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｐｌａｎｅ）幾何学的構造をとるために従来提案されていない新しいヘッド構造の設計（ｄｅｓｉｇｎ）が要求されている。
【０００４】
ところで、すでに実用化の目処が立っているＳＶセンサに関しては、例えばＵ．Ｓ．Ｐ．  ５，１５９，５１３に記載されているように、２つの強磁性層が一つの非磁性層を介して形成されている構造を有する。交換層（ＦｅＭｎ）は、さらに一つの強磁性層に隣接して形成される。交換層とこれに隣接して形成される強磁性層は、交換結合され、強磁性層の磁化は、一方向に強くピン止めされる。この一方で、他の強磁性層における磁化は、小さな外部磁場に応答して自由に回転することができるようになっている。そして、２つの強磁性層の磁化が平行から反平行に変化する時、センサの抵抗は増大して、抵抗変化率ΔＲ／Ｒは２〜７％程度となる。
【０００５】
このようなＳＶセンサ構造とＴＭＲセンサ構造を比べた場合、ＴＭＲセンサ構造は、ＳＶセンサ構造の非磁性金属層を絶縁層であるトンネルバリア層に置き換えた点、およびセンス電流を強磁性層の膜面に垂直方法に流す点、を除いては、極めて類似の構造を取っている。ＴＭＲセンサにおいて、トンネルバリア層を介して流れるセンス電流は、２つの強磁性層のスピン分極状態に左右され、２つの強磁性層の磁化が反平行の場合、トンネル電流の確率は低くなり、高い接合抵抗（ｈｉｇｈ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が得られる。これとは反対に、２つの強磁性層の磁化が平行の場合、トンネル電流の確率は高くなり、低い接合抵抗（ｌｏｗ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が得られる。
【０００６】
ＴＭＲセンサ（素子）を磁気ヘッド構造に応用した従来例が、Ｕ．Ｓ．Ｐ．  ５，７２９，４１０、Ｕ．Ｓ．Ｐ．  ５，８９８，５４７、Ｕ．Ｓ．Ｐ．  ５，８９８，５４８、Ｕ．Ｓ．Ｐ．  ５，９０１，０１８などに記載されている。これらの公報では、主として超高密度記録に対応できるように技術的な改善が提案されている。しかしながら、超高密度記録に対するＴＭＲ磁気ヘッドの開発要求は、より高度なものとなり、従来にも増して高性能であるＴＭＲ磁気ヘッドの提案が待ち望まれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような実状のものに創案されたものであって、その目的は、ＴＭＲヘッド性能の向上、特に、耐蝕性に優れることはもとより、ＴＭＲ変化率の低下が少なく、ヘッド出力が大きく、超高密度記録に適用できるトンネル磁気抵抗効果ヘッドを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明は、トンネルバリア層と、トンネルバリア層を挟むようにして形成された強磁性フリー層と強磁性ピンド層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁気抵抗効果型ヘッドであって、前記強磁性フリー層は、トンネル多層膜の一部を実質的に構成するフリー層主要部と、このフリー層主要部の前後にそれぞれ延設されるフロントフラックスガイド部とバックフラックスガイド部とを一体的に有し、前記フロントフラックスガイド部は、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）の一部を構成し、前記フリー層主要部の幅方向長さＬmは、フロントフラックスガイド部の幅方向の長さＬfとバックフラックスガイド部の幅方向長さＬbよりも長く設定されており、前記強磁性ピンド層の幅方向長さＬpは、フロントフラックスガイド部の幅方向の長さＬfと等しいかあるいはＬfよりも大きく、かつ前記フリー層主要部の幅方向長さＬmよりも小さく設定されており、前記強磁性ピンド層のフロントフラックスガイド部の幅方向端部よりも余分に突出した長さＤ（Ｄ＝（Ｌp−Ｌf）／２）は、０≦Ｄ≦０．１５μｍとなるように構成される。
【０００９】
また、本発明は、トンネルバリア層と、トンネルバリア層を挟むようにして形成された強磁性フリー層と強磁性ピンド層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁気抵抗効果型ヘッドであって、前記強磁性フリー層は、トンネル多層膜の一部を実質的に構成するフリー層主要部と、このフリー層主要部の前後にそれぞれ延設されるフロントフラックスガイド部とバックフラックスガイド部とを一体的に有し、前記フロントフラックスガイド部は、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）の一部を構成し、前記フリー層主要部の幅方向長さＬmは、フロントフラックスガイド部の幅方向の長さＬfとバックフラックスガイド部の幅方向長さＬbよりも長く設定されており、前記強磁性ピンド層の幅方向長さＬpは、フロントフラックスガイド部の幅方向長さＬfよりも大きく、かつ前記フリー層主要部の幅方向長さＬmよりも小さく設定されており、前記強磁性ピンド層のフロントフラックスガイド部の幅方向端部よりも余分に突出した長さＤ（Ｄ＝（Ｌp−Ｌf）／２）は、０＜Ｄ≦０．１５μｍとなるように構成される。
【００１０】
また、本発明は、トンネルバリア層と、トンネルバリア層を挟むようにして形成された強磁性フリー層と強磁性ピンド層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁気抵抗効果型ヘッドであって、前記強磁性フリー層は、トンネル多層膜の一部を実質的に構成するフリー層主要部と、このフリー層主要部の前後にそれぞれ延設されるフロントフラックスガイド部とバックフラックスガイド部とを一体的に有し、前記フロントフラックスガイド部は、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）の一部を構成し、前記フリー層主要部の幅方向長さＬmは、フロントフラックスガイド部の幅方向の長さＬfとバックフラックスガイド部の幅方向長さＬbよりも長く設定されており、前記強磁性ピンド層の幅方向長さＬpは、フロントフラックスガイド部の幅方向長さＬfよりも大きく、かつ前記フリー層主要部の幅方向長さＬmよりも小さく設定されており、前記強磁性ピンド層のフロントフラックスガイド部の幅方向端部よりも余分に突出した長さＤ（Ｄ＝（Ｌp−Ｌf）／２）は、０．０５μｍ≦Ｄ≦０．１５μｍとなるように構成される。
【００１１】
また、本発明は、トンネルバリア層と、トンネルバリア層を挟むようにして形成された強磁性フリー層と強磁性ピンド層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁気抵抗効果型ヘッドであって、前記強磁性フリー層は、トンネル多層膜の一部を実質的に構成するフリー層主要部と、このフリー層主要部の前後にそれぞれ延設されるフロントフラックスガイド部とバックフラックスガイド部とを一体的に有し、前記フロントフラックスガイド部は、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）の一部を構成し、前記フリー層主要部の幅方向長さＬmは、フロントフラックスガイド部の幅方向の長さＬfとバックフラックスガイド部の幅方向長さＬbよりも長く設定されており、前記トンネル多層膜は、当該トンネル多層膜を積層方向に挟むように対向配置された一対の電極と電気的に接合されており、前記一対の電極は、それぞれ、前記トンネル多層膜の幅方向に伸びるフロント電極部分と、フロント電極部分の両端からそれぞれ奥行き（ＡＢＳに垂直方向）伸びるサイド電極部分を一体的に備える形状をなし、実質的に構成される４本のサイド電極部分で電流および電圧の４ターミナル測定が行える形状を備えてなるように構成される。
【００１２】
また、本発明は、トンネルバリア層と、トンネルバリア層を挟むようにして形成された強磁性フリー層と強磁性ピンド層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁気抵抗効果型ヘッドであって、前記強磁性フリー層は、トンネル多層膜の一部を実質的に構成するフリー層主要部と、このフリー層主要部の前後にそれぞれ延設されるフロントフラックスガイド部とバックフラックスガイド部とを一体的に有し、前記フロントフラックスガイド部は、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）の一部を構成し、前記フリー層主要部の幅方向長さＬmは、フロントフラックスガイド部の幅方向の長さＬfとバックフラックスガイド部の幅方向長さＬbよりも長く設定されており、前記トンネル多層膜は、当該トンネル多層膜を積層方向に挟むように対向配置された一対の電極と電気的に接合されており、前記一対の電極を挟むように一対のシールド層が対向配置され、前記強磁性フリー層のバックフラックスガイドの後端部は、少なくとも一方のシールド層に接続されてなるように構成される。
【００１３】
また、本発明は、トンネルバリア層と、トンネルバリア層を挟むようにして形成された強磁性フリー層と強磁性ピンド層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁気抵抗効果型ヘッドであって、前記強磁性フリー層は、トンネル多層膜の一部を実質的に構成するフリー層主要部と、このフリー層主要部の前後にそれぞれ延設されるフロントフラックスガイド部とバックフラックスガイド部とを一体的に有し、前記フロントフラックスガイド部は、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）の一部を構成し、前記フリー層主要部の幅方向長さＬmは、フロントフラックスガイド部の幅方向の長さＬfとバックフラックスガイド部の幅方向長さＬbよりも長く設定されており、前記強磁性フリー層は、合成フェリ磁石(synthetic ferrimagnet)として構成される。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様として、前記フリー層主要部の中央部分に前記トンネルバリア層および強磁性ピンド層が積層形成され実質的にトンネル多層膜が形成されてなるように構成される。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様として、前記フリー層主要部の幅方向両端部にそれぞれバイアス付与手段が接続形成され、当該バイアス付与手段によって強磁性フリー層の幅方向にバイアス磁界が印加されるように構成される。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様として、前記フロントフラックスガイド部の奥行き（ＡＢＳに垂直方向）長さＨが、０．０１〜０．３μｍとなるように構成される。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様として、前記強磁性フリー層のフリー層主要部の幅方向両端部にそれぞれ接続配置されるバイアス付与手段は、フリー層主要部の幅方向両端部の上または下に接触して形成され、かつ前記強磁性ピンド層の幅方向端部から一定のスペースＧを確保して形成されてなるように構成される。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様として、前記一定のスペースＧは、０．０２μｍ以上となるように構成される。
【００１９】
また、本発明の好ましい態様として、前記一定のスペースＧは、０．０２μｍ以上０．３μｍ以下となるように構成される。
【００２０】
また、本発明の好ましい態様として、前記一定のスペースＧは、０．０２μｍ以上０．１５μｍ未満となるように構成される。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様として、前記強磁性フリー層の厚さは、２０〜５００Åの範囲に設定されるように構成される。
【００２２】
また、本発明の好ましい態様として、前記バイアス手段は、高保磁力材料もしくは反強磁性材料、または反強磁性層と１ないし幾層かの強磁性層との積層体から構成される。
【００２３】
また、本発明の好ましい態様として、前記強磁性ピンド層の磁化をピンニングするためのピン止め層が、前記強磁性ピンド層のトンネルバリア層と接する側と反対の面に積層されてなるように構成される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
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。
【００２７】
図１は、本発明のトンネル磁気抵抗効果型ヘッド１（以下、単に「ＴＭＲヘッド１」と称す）の好適な一例を示す斜視図であり、図２は図１の平面図である。これらの図１および図２におけるヘッド構造は、本発明のヘッド構造の特徴部分の理解が容易になるように、磁気ヘッドとして完全にアセンブルされたものではなく、アセンブル途中の状態であって本発明の説明に特に必要である部材を示している。図３は、図２の磁気ヘッドのＩ−Ｉ断面矢視図（ただし、磁気ヘッドとしては完成された状態にある）であり、図４は図３のＩＩ−ＩＩ断面矢視図である。
【００２８】
図１〜図３に示されるＡＢＳ（ＡＢＳ：Ａｉｒ  Ｂｅａｒｉｎｇ  Ｓｕｒｆａｃｅ）は、磁気情報である外部磁場を発する記録媒体と実質的に対向するように配置される面であり、いわゆる感磁部分を備える面に相当する。
【００２９】
この実施の形態において、ＴＭＲヘッド１は、特に図３および図４に明確に示されているようにスピントンネル磁気抵抗効果を示すトンネル多層膜３を備えている。すなわち、トンネル多層膜３は、トンネルバリア層３０と、トンネルバリア層３０を挟むようにして形成された強磁性フリー層２０と強磁性ピンド層４０が積層された多層膜構造を有している。強磁性フリー層２０は、基本的に磁気情報である外部磁場に応答して自由（フリー）に磁化の向きが変えられるように作用する。また、強磁性ピンド層４０は、その磁化方向が、すべて一定方向を向くようにピン止めされている（図４の場合、ピン止めされる磁化の方向は紙面の奥行き方向）。そのため、通常、図１に示されるように強磁性ピンド層４０の磁化をピンニングするためのピン止め層５０が、前記強磁性ピンド層４０のトンネルバリア層３０と接する側と反対の面に積層される。
【００３０】
本発明に用いられる強磁性フリー層２０は、図２に示されるようにトンネル多層膜３の一部を実質的に構成するフリー層主要部２２と、このフリー層主要部２２の前後（ＡＢＳ側が前）にそれぞれ延設されるフロントフラックスガイド部２１とバックフラックスガイド部２３とを一体的に有し、全体形状としては、いわゆる十字形状をなしている。この形態をより分かり易くするために図２の状態から強磁性フリー層２０のみをピックアップした平面図が図１０に示される。
【００３１】
図２および図１０に示されるように、フロントフラックスガイド部２１は、その先端部２１ａがＡＢＳ（Ａｉｒ  Ｂｅａｒｉｎｇ  Ｓｕｒｆａｃｅ）の一部を構成している。そして、フリー層主要部２２の幅方向（以下、矢印（α）‐（α）方向を示す）長さＬｍは、フロントフラックスガイド部２１の幅方向の長さＬｆおよびバックフラックスガイド部２３の幅方向長さＬｂよりも長く設定されている。そして、フリー層主要部２２の中央部分に前記トンネルバリア層３０および強磁性ピンド層４０、さらにはピン止め層５０が順次積層形成され実質的にトンネル多層膜３が形成される。さらに、フリー層主要部２２の幅方向両端部には、それぞれバイアス付与手段６１，６１が接続形成され、当該バイアス付与手段６１，６１によって強磁性フリー層２０（特にフリー層主要部２２）の幅方向にバイアス磁界が印加されるようになっている。
【００３２】
フリー層主要部２２の上部に形成される強磁性ピンド層４０の幅方向長さＬｐは、フロントフラックスガイド部２１の幅方向の長さＬｆと等しいかあるいはＬｆよりも大きく、かつ前記フリー層主要部２２の幅方向長さＬｍよりも小さく設定されている。そして、強磁性ピンド層４０の、フロントフラックスガイド部２１の両端部よりも幅方向に余分に突出した長さをＤ（Ｄ＝（Ｌｐ‐Ｌｆ）／２）とすると、このＤの値は、０≦Ｄ≦０．１５μｍ、好ましくは０＜Ｄ≦０．１５μｍ、より好ましくは、０．０５μｍ≦Ｄ≦０．１５μｍに設定される。このＤ値が、０μｍ未満となると、接合抵抗が増大してしまい、さらには流入する信号磁束を１００％捕らえられなくなり、ヘッド出力が低下する傾向が生じる。この一方で、Ｄ値が０．１５μｍを超えると、流入する信号磁束に対して必要以上に接合面積が増大するため、磁界ヘッド出力が低下する傾向が生じてしまう。
【００３３】
なお、本発明におけるフリー層主要部２２の幅方向長さＬｍは、０．５〜４μｍ程度、フロントフラックスガイド部２１の幅方向の長さＬｆは、０．１〜２μｍ程度、バックフラックスガイド部２３の幅方向長さＬｂは、０．１〜３μｍ程度とされる。
【００３４】
さらに、図１，図２および図１０に示されるフロントフラックスガイド部２１の奥行き（ＡＢＳに垂直方向）長さＨは、０．０１〜０．３μｍ、好ましくは、０．０１〜０．２μｍ、さらに好ましくは、０．０１〜０．１μｍに設定される。このＨ値は限りなく０に近い方がよいが、小さくなるにつれ、静電破壊（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｓｔａｔｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ  ：ＥＳＤ）の危険性が生じたり、あるいは研磨工程（ラッピング工程）における、フリー層２０とピンド層４０との電気的ショートの危険性が生じる。従って、下限値は、０．０１μｍ程度とするのがよい。一方、このＨ値が、０．３μｍを超えると、ヘッド出力が低下したり、幅方向のバイアス磁界が不充分となりバルクハウゼンノイズが生じたりしてしまう。
【００３５】
図３および図４に示されるようにトンネル多層膜３の積層方向の上下には、当該多層膜３を挟むように一対の電極１１１，１１５が対向配置され、トンネル多層膜３と電気的に接合される。この一対の電極１１１，１１５によりトンネル多層膜３にセンス電流が流される。
【００３６】
一対の電極１１１，１１５は、本実施形態において、それぞれ、コの字形状をしている。すなわち、図２〜図４に示されるように、前記トンネル多層膜３の幅方向に伸びるフロント電極部分１１１ａ，１１５ａ（図３および図４に示される部分であり、図２において、フロント電極部分１１１ａはトンネル多層膜３の下側に位置しており、この一方でフロント電極部分１１５ａはトンネル多層膜３の上側に位置するために現れていない）と、フロント電極部分１１１ａ，１１５ａの両端からそれぞれ奥行き（ＡＢＳに垂直方向）伸びるサイド電極部分１１１ｂ，１１１ｂおよび１１５ｂ，１１５ｂをそれぞれ一体的に備える形状をなしている。このように、実質的に構成される４本のサイド電極部分１１１ｂ，１１１ｂおよび１１５ｂ，１１５ｂによって電流および電圧の４ターミナル測定が行える形状を備えている。４ターミナル測定が行えるデザインとすることにより、より高いＴＭＲ変化率が得られ、さらにはノイズを減らせることができる。
【００３７】
このような一対の電極１１１，１１５は図３および図４に示されるように、一対の絶縁層１０１，１０５で覆われ、さらにこれらをそれぞれ覆うように一対の（磁気）シールド層８１、８５が対向配置される。そして、前述した強磁性フリー層２０のバックフラックスガイド２３の後端部は、少なくとも一方のシールド層８５に接続されてなるように構成することが好ましい（図３）。これにより、信号磁界の感磁効率が増大し、ヘッド出力が増大するというメリットが生じる。
【００３８】
本発明における前記強磁性フリー層２０は、図３に示されるようにその幅方向（矢印（α）‐（α）方向：紙面の左右方向）両端部にそれぞれ積層され接続配置されたバイアス付与手段６１，６１によって、強磁性フリー層２０の幅方向にバイアス磁界が印加されるようになっている。すなわち、強磁性フリー層２０のフリー層主要部２２の幅方向長さＬｍは、前記強磁性ピンド層４０の幅方向長さＬｐよりも大きく設定されており、フリー層主要部２２は、その長さＬｍが強磁性ピンド層４０の長さＬｐよりも長い分だけ、その両端部に、拡張部位をそれぞれ備えた形態となっている。
【００３９】
このようなフリー層主要部２２の両端の拡張部位に、バイアス付与手段６１，６１が積層状態で接続される。バイアス付与手段６１，６１が積層された部分は、フリー層主要部２２の拡張部位と交換結合され、磁化方向は矢印（α）方向に固着される。バイアス付与手段６１，６１は、それぞれ、図１および図２に示されるように前記強磁性ピンド層４０の幅方向両端部からそれぞれ一定のスペースＧを確保して形成されている。
【００４０】
このような一定のスペースＧは、ヘッドの設計仕様を決定する際に、ＴＭＲ変化率を実質的に低下させないようにするために所定範囲に定めることが望ましい。具体的数値は、ヘッド仕様、例えば、用いる構成部材の材質や、寸法設定等により適宜設定することが望ましい。特に、より好ましい態様として実験的に見出された数値を挙げるならば、前記一定のスペースＧは、０．０２μｍ以上、特に、０．０２μｍ以上０．３μｍ以下の範囲、さらには０．０２μｍ以上０．１５μｍ未満の範囲（０．１５μｍを含まない）とすることが好ましい。
【００４１】
このＧの値が、０．０２μｍ未満となると、ＴＭＲ変化率が低下する傾向にある。この一方で、このＧ値が大きくなり過ぎて、０．３μｍを超えると、有効トラック幅が広がってしまい高記録密度化への将来の要求に合致しなくなる傾向が生じる。
【００４２】
また、本発明における前記強磁性フリー層２０の厚さは、特に限定されないが、２０〜５００Å、好ましくは、４０〜３００Å、より好ましくは６０〜２００Åの範囲に設定するのがよい。この厚さが、２０Å未満となると、前記フリー層主要部２２の幅方向の長さＬｍを十分な大きさとすることが成膜技術上、困難になる。また、この厚さが５００Åを超えると、強磁性フリー層内部の特性のばらつきにより、電子分極率の分散が生じ、結果的にＴＭＲ変化率が減少してしまうという不都合が生じる。
【００４３】
強磁性フリー層２０や強磁性ピンド層４０を構成する材質は、高いＴＭＲ変化率が得られるように高スピン分極材料が好ましく、例えば、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，ＦｅＣｏ，ＮｉＦｅ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＣｏＮｉ等が用いられる。これらは２層以上の積層体であってもよい。強磁性フリー層２０の膜厚は、前述したように２０〜５００Å、好ましくは６０〜２００Åとされる。膜厚が厚くなりすぎると、ヘッド動作時の出力が低下する傾向があり、また、膜厚が薄くなりすぎると、磁気特性が不安定となりヘッド動作時のノイズが増大するという不都合が生じる。強磁性ピンド層４０の膜厚は、１０〜１００Å、好ましくは２０〜５０Åとされる。膜厚が厚くなりすぎると、ピン止め層５０による磁化のピンニングが弱まり、また、膜厚が薄くなりすぎると、ＴＭＲ変化率が減少する傾向が生じる。
【００４４】
強磁性ピンド層４０の磁化をピン止めするピン止め層５０は、そのピン止め機能を果たすものであれば、特に限定されないが、通常、反強磁性材料が用いられる。厚さは、通常、６０〜２００Å程度とされる。
【００４５】
ここで、強磁性トンネル磁気抵抗効果について簡単に説明しておく。強磁性トンネル磁気抵抗効果とは、トンネルバリア層３０を挟む一対の強磁性層２０，４０間の積層方向に電流を流す場合に、両方の強磁性層２０，４０間における互いの磁化の相対角度に依存してトンネルバリア層を流れるトンネル電流が変化する現象をいう。この場合のトンネルバリア層３０は、薄い絶縁膜であって、トンネル磁気抵抗効果によりスピンを保存しながら電子が通過できるものである。両強磁性層２０，４０間における互いの磁化が平行である場合（あるいは互いの磁化の相対角度が小さい場合）、電子のトンネル確率は高くなるので、両者間に流れる電流の抵抗は小さくなる。これとは逆に、両強磁性層２０，４０間における互いの磁化が反平行である場合（あるいは互いの磁化の相対角度が大きい場合）、電子のトンネル確率は低くなるので、両者間に流れる電流の抵抗は大きくなる。このような磁化の相対角度の変化に基づく抵抗変化を利用して、例えば外部磁場の検出動作が行われる。
【００４６】
２つの強磁性層２０，４０によって挟まれるトンネルバリア層３０は、Ａｌ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＧｄＯ，ＭｇＯ，Ｔａ２Ｏ５，ＭｏＯ２，ＴｉＯ２，ＷＯ２等から構成される。トンネルバリア層３０の厚さは、素子の低抵抗化のためできるだけ薄いことが望ましいが、あまり薄すぎてピンホールが生じるとリーク電流がながれてしまい好ましくない。一般には、５〜２０Å程度とされる。
【００４７】
本発明において、強磁性フリー層２０を、例えば、ＮｉＦｅ層（厚さ２０Å）／Ｒｕ層（厚さ７Å）／ＮｉＦｅ層（厚さ２５Å）の３層積層体で例示される合成フェリ磁石（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｆｅｒｒｉｍａｇｎｅｔ）とすることも好ましい態様の一つである。この場合には、上下のＮｉＦｅ層およびＮｉＦｅ層の磁化方向はそれぞれ、互いに逆方向となっている。合成フェリ磁石を用いた場合、実効的なフリー層の厚さを薄く設定することができるため、磁場感度が向上し、ヘッド出力が大きくなるというメリットがある。また、このような合成フェリ磁石は、前記強磁性ピンド層４０にも適用できる。
【００４８】
また、上記の実施の形態において、バイアス付与手段６１，６１は、強磁性フリー層２０の両端部の上側に配置されているが、これに限定されることなく下側に配置してもよい。
【００４９】
次いで、上述してきた本発明の磁気ヘッドの基本的な製造方法を図５〜図８を参照しつつ簡単に説明する。図５（Ａ）は、図２のＩ−Ｉ断面矢視方向から見た図に類する断面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視図である。図６（Ａ）は、図２のＩ−Ｉ断面矢視方向から見た図に類する断面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＩＶ−ＩＶ断面矢視図である。図７（Ａ）は、図２のＩ−Ｉ断面矢視方向から見た図に類する断面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＶ−Ｖ断面矢視図である。図８（Ａ）は、図２のＩ−Ｉ断面矢視方向から見た図に類する断面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＶＩ−ＶＩ断面矢視図である。磁気ヘッドの製造に際しては、フォトレジスト法，イオンミリング、リフトオフ、スパッタ成膜法等の公知の種々の薄膜パターン形成技術が用いられるが、ここでは個別的な詳細手法の説明は省略する。
【００５０】
まず最初に、図５（Ａ），（Ｂ）に示されるようにシールド層８１の上に所定の電極形成用の凹部パターンが形成され、その後、絶縁層１０１が成膜される。次いで所定の電極形成用の凹部パターンに電極部材が埋設され、電極１１１が形成される。
【００５１】
次いで、図６（Ａ），（Ｂ）に示されるように、強磁性フリー層２０、トンネルバリア層３０、強磁性ピンド層４０、ピン止め層５０が順次積層される。
【００５２】
次いで、図７（Ａ），（Ｂ）に示されるように、強磁性フリー層２０、トンネルバリア層３０、強磁性ピンド層４０、ピン止め層５０は所定の形状および寸法に成形され、強磁性フリー層２０の幅方向両端には、それぞれバイアイス付与手段６１，６１が形成される。
【００５３】
次いで、図８（Ａ），（Ｂ）に示されるように、絶縁層１０９が形成され、さらにこの上に電極１１５が所定パターンに形成され、この電極１１５の上に絶縁層１０５が形成される。さらに、絶縁層１０５の上に、シールド層８５が形成され、図３および図４の状態に至る。
【００５４】
上記のごとく磁気ヘッドの形態が完成した後、さらにピン−アニ−ル工程が行なわれる。すなわち、適当な磁場中でクールダウンさせながらピン止め層５０による強磁性ピンド層４０の磁化のピン止めが行なわれる。最後に、バイアス付与手段６１による強磁性フリー層２０へのバイアス付与操作（例えば、その一例としてピンニング操作）が行われる。
【００５５】
図９（Ａ）、（Ｂ）には、図１に示されるＴＭＲ磁気ヘッド１構造の変形例が示される。図９（Ａ）は、図４と同様な断面に相当する図面であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ断面矢視図である。図９（Ａ）、（Ｂ）に示されるＴＭＲ磁気ヘッド２の構造が、図１に示されるそれと基本的に異なる点は、前記トンネル多層膜３の積層方向の両側には、トンネル多層膜３にセンス電流をながすための電極と磁気シールドの両方の機能を果たす、電極−シールド兼用層（ｃｏｍｍｏｎ  ｌｅａｄ  ａｎｄ  ｓｈｉｅｌｄ  ｌａｙｅｒ）８２，８６が、それぞれ、電気的に接合（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｏｎｔａｃｔ）されている点にある。このような電極−シールド兼用層（ｃｏｍｍｏｎ  ｌｅａｄ  ａｎｄ  ｓｈｉｅｌｄ  ｌａｙｅｒ）８２，８６を用いることにより、リードギャップは大幅に縮小でき、さらに、トンネル多層膜中の不均一な電流の流れを容易に防止することができる。
【００５６】
このような電極−シールド兼用層（ｃｏｍｍｏｎ  ｌｅａｄ  ａｎｄ  ｓｈｉｅｌｄ  ｌａｙｅｒ）８２，８６は、ＮｉＦｅ（パーマロイ）、センダスト、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉから構成される。このような電極−シールド兼用層（ｃｏｍｍｏｎ  ｌｅａｄ  ａｎｄ  ｓｈｉｅｌｄ  ｌａｙｅｒ）８２，８６にセンス用の電流が流され、これらの層８２，８６に電気的に接合されているトンネル多層膜３の積層方向にセンス電流が流れるようになっている。
【００５７】
このような電極−シールド兼用層８２，８６は、直接、トンネル多層膜３と接触するように形成されてもよいし、あるいは図９の実施の形態に示されるように、非磁性かつ導電性のあるギャップ層１０２を介して電極−シールド兼用層８２とトンネル多層膜３とを電気的に接合するようにしてもよい（片側のみギャップ層１０２が介在される）。ギャップ層を設けずに直接に接合する場合には、シールド−シールド間距離を限界にまで短くすることができ、高密度記録化に大きな貢献ができるというメリットがある。この一方で、ギャップ層を介して間接的に接合する場合には、電極−シールド兼用層側への磁気リークをより一層確実に防止することができるというメリットがある。
【００５８】
前記ギャップ層１０２は、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｃｒ，Ｉｎ，Ｉｒ，Ｍｇ，Ｒｕ，Ｗ，Ｚｎあるいはこれらとの合金から構成され、当該ギャップ層１０２は、特に、シールド−シールド間距離の調整およびＴＭＲ多層膜位置の調整という機能や、トンネル電流が不均一になるのを防止するという機能を果たす。ギャップ層１０２の膜厚は、５０〜７００Å程度とされる。なお、図９における符号１０６はアルミナ等からなる絶縁層を示している。
【００５９】
【実施例】
上述してきたトンネル磁気抵抗効果型ヘッドの発明を、以下に示す具体的実施例によりさらに詳細に説明する。
【００６０】
（実験例Ｉ）
【００６１】
図１〜図４に示されるヘッド構造と実質的に同様な構造を有するトンネル磁気抵抗効果型ヘッドのサンプルを作製した。すなわち、ＮｉＦｅ（厚さ１００Å）とＣｏ（厚さ２０Å）の２層積層体からなる強磁性フリー層２０、トンネルバリア層３０（酸化アルミニウム；厚さ１２Å）、磁化方向が検出磁界方向にピン固定された強磁性ピンド層４０（Ｃｏ；厚さ３０Å）、強磁性層４０の磁化をピンニングするためのピン止め層５０（ＲｕＲｈＭｎ；厚さ１００Å）からなるトンネル多層膜３を備える磁気ヘッドサンプルを作製した。
【００６２】
強磁性フリー層２０は、いわゆる本発明の要件を満たす十字形状に形成した。すなわち、強磁性フリー層２０は、トンネル多層膜の一部を実質的に構成するフリー層主要部２２と、このフリー層主要部２２の前後にそれぞれ延設されるフロントフラックスガイド部２１とバックフラックスガイド部２３とを一体的に有する形状とした。もちろん、フロントフラックスガイド部２１は、ＡＢＳ（Ａｉｒ  Ｂｅａｒｉｎｇ  Ｓｕｒｆａｃｅ）の一部を構成するように形成した。
【００６３】
フリー層主要部２２の幅方向長さＬｍは、２．５μｍ、フロントフラックスガイド部２１の幅方向の長さＬｆは、０．５μｍ、バックフラックスガイド部２３の幅方向長さＬｂは、０．７μｍとした。前記強磁性ピンド層４０の幅方向長さＬｐは、０．７μｍに設定してフロントフラックスガイド部の幅方向の長さＬｆよりも大きくした。また、強磁性ピンド層４０のフロントフラックスガイド部２１より余分に突出した長さＤ（Ｄ＝（Ｌｐ‐Ｌｆ）／２）は、０．１μｍとした。また、フロントフラックスガイド部２１の奥行き（ＡＢＳに垂直方向）長さＨは、０．０５μｍとした。
【００６４】
トンネル多層膜３に電流を流すための電極１１１，１１５はＴａ（厚さ３００Å）から構成し、磁気シールド層８１，８５はパーマロイから構成した。ただし、当該実験においては、バックフラックスガイド部２３の後端は、磁気シールド層８１，８５と接合させなかった（この点、以下実験例ＩＩ〜実験例ＩＩＩも同様とした）。
【００６５】
強磁性フリー層２０（特に、フリー層主要部２２）の幅方向両端部の上には、それぞれバイアス付与手段として、ＣｏＰｔからなるパーマネントマグネット６１，６１がオーバーラッピングされ、当該バイアス付与手段６１，６１によって、強磁性フリー層２０（特に、フリー層主要部２２）の幅方向にバイアス磁界（例えば矢印（α）方向）を印加した。このオーバーラッピングされた部分の接合距離は、０．８８μｍとし、スペース値Ｇは、０．０２μｍとした。
【００６６】
なお、絶縁層１０１，１０５および１０９の形態は図１〜図４に示される形態と同じにして、アルミナ材料から形成した。以上の構成で形成されたサンプルを本発明サンプルＩ−１とした。
【００６７】
また、このような本発明サンプルＩ−１との性能比較のため、比較サンプルＩ−１として、強磁性フリー層の形状を矩形にしたサンプルを作製した。すなわち、Ｌｍ＝Ｌｆ＝Ｌｂ＝は、０．５μｍとした。前記強磁性ピンド層４０の幅方向長さＬｐは、０．７μｍに設定してフロントフラックスガイド部の幅方向の長さＬｆよりも大きくした。また、この比較例ではＤは、存在せず、Ｈに類する数値として、ＡＢＳから強磁性ピンド層４０の先端部（ＡＢＳに近い側）までの距離を、上記Ｈと同じ距離である０．０５μｍとした。
【００６８】
上記本発明サンプルＩ−１および比較サンプルＩ−１のＴＭＲヘッドを用いて下記の要領でヘッド出力をそれぞれ測定した。
【００６９】
（１）ヘッド出力の測定
【００７０】
ＤＰテスター（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｔｅｓｔｅｒ）を用いてヘッド出力を測定した。
【００７１】
実験の結果、本発明サンプルＩ−１では、７５０μＶの出力が得られ、比較サンプルＩ−１では、５９０μＶの出力が得られた。ちなみに、本発明サンプルＩ−１の出力は、比較サンプルＩ−１のそれの約１．２７倍であった。
【００７２】
（実験例ＩＩ）
【００７３】
上記実験例Ｉで作製した本発明サンプルＩ−１において、強磁性ピンド層４０の幅方向長さＬｐを変えて、強磁性ピンド層４０のフロントフラックスガイド部２１より余分に突出した長さＤ（Ｄ＝（Ｌｐ‐Ｌｆ）／２）を種々変えたサンプルを作製し、Ｄ値が磁気ヘッド出力に及ぼす影響を実験的に確認した。
【００７４】
結果を下記表１に示した。なお、表１中には、評価項目として、上記（１）ヘッド出力に加えて、下記の要領で測定した（２）抵抗値Ｒおよび（３）Ｓ／Ｎ比も併記した。
【００７５】
（２）抵抗値Ｒ（Ω）
【００７６】
ヘッド全体の抵抗（ＨＧＡ抵抗）より電極材料分の抵抗、および接合抵抗を抵抗を差し引いて、ＴＭＲ接合部（多層膜３）の抵抗を見積もった。
【００７７】
（３）Ｓ／Ｎ比（ｄＢ）
【００７８】
ＤＰテスターを用い、通常の方法にてＳｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ（Ｓ／Ｎ比）を求めた。通常、この値は２５ｄＢ以上が望ましく、２０ｄＢ未満となるとヘッド動作上、問題が生じてしまう。
【００７９】
【表１】
0003592140.tif 000002
【００８０】
上記表１の結果より、所定レベルの出力が得られ、かつ大きなＳ／Ｎ比が得られる好適なＤの値は、０≦Ｄ≦０．１５μｍ、好ましくは０＜Ｄ≦０．１５μｍ、より好ましくは、０．０５μｍ≦Ｄ≦０．１５μｍであることがわかる。
【００８１】
（実験例ＩＩＩ）
【００８２】
上記実験例Ｉで作製した本発明サンプルＩ−１において、フロントフラックスガイド部２１の奥行き（ＡＢＳに垂直方向）長さＨを種々変えたサンプルを作製し、Ｈの値が磁気ヘッド出力に及ぼす影響を実験的に確認した。
【００８３】
結果を下記表２に示した。なお、表２中には、評価項目として、上記（１）ヘッド出力に加えて、下記の要領で測定した（４）バルクハウゼンノイズも併記した。
【００８４】
（４）バルクハウゼンノイズ
【００８５】
いわゆるＭＲヘッド、ＧＭＲヘッドの評価方法と同様な方法にてバルクハウゼンノイズを評価した。実用上差し支えないレベルを「○」で表示し、実用上問題となるレベルを「×」で表示した。
【００８６】
【表２】
0003592140.tif 000003
【００８７】
上記表２の結果より、バルクハウゼンノイズの発生を有効に防止し、かつ大きなヘッド出力を得るためには、前記フロントフラックスガイド部の奥行き（ＡＢＳに垂直方向）長さＨを、０．０１〜０．３μｍの範囲に設定することが望ましいことがわかる。
【００８８】
（実験例ＩＶ）
【００８９】
上記実験例ＩＩＩで作製した各サンプルにおいて、バックフラックスガイド部２３の後端を、磁気シールド層８５と接合させた（図３）。それ以外は、上記実験例ＩＩＩと同様にして実験例ＩＶの各サンプルを作製し、ヘッド出力への影響を調べる実験を行った。
【００９０】
結果を下記表３に示した。なお、表３中の括弧内に記載されているヘッド出力値は、参考までに挙げた表２のデータである。
【００９１】
【表３】
0003592140.tif 000004
【００９２】
上記表３の結果より、バックフラックスガイド部２３の後端を、磁気シールド層８５と接合させた場合にはさらに出力の向上が図られることがわかる。
【００９３】
（実験例Ｖ）
【００９４】
上記実験例Ｉで作製した本発明サンプルにおいて、電極をシールド層と兼用したタイプ（図９）に変え、ヘッド出力を求めた。その結果、ヘッド出力は同等で同様な効果が確認できた。
【００９５】
【発明の効果】
上記の結果より本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明は、トンネルバリア層と、トンネルバリア層を挟むようにして形成された強磁性フリー層と強磁性ピンド層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁気抵抗効果型ヘッドであって、前記強磁性フリー層は、トンネル多層膜の一部を実質的に構成するフリー層主要部と、このフリー層主要部の前後にそれぞれ延設されるフロントフラックスガイド部とバックフラックスガイド部とを一体的に有し、前記フロントフラックスガイド部は、ＡＢＳ（Ａｉｒ  Ｂｅａｒｉｎｇ  Ｓｕｒｆａｃｅ）の一部を構成し、前記フリー層主要部の幅方向長さＬｍは、フロントフラックスガイド部の幅方向の長さＬｆとバックフラックスガイド部の幅方向長さＬｂよりも長く設定されているので、ＴＭＲヘッド性能の向上、特に、耐蝕性に優れることはもとより、ＴＭＲ変化率の低下が少なく、ヘッド出力が大きく超高密度記録に適用できるという極めて優れた効果が発現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のトンネル磁気抵抗効果型ヘッドの好適な一例を示す斜視図である。
【図２】図２は図１の平面図である。
【図３】図３は、図２のＩ−Ｉ断面矢視図である。
【図４】図４は、図３のＩＩ−ＩＩ断面矢視図である。
【図５】図５（Ａ）は、図２のＩ−Ｉ断面矢視方向から見た図に類する断面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視図である。
【図６】図６（Ａ）は、図２のＩ−Ｉ断面矢視方向から見た図に類する断面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＩＶ−ＩＶ断面矢視図である。
【図７】図７（Ａ）は、図２のＩ−Ｉ断面矢視方向から見た図に類する断面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＶ−Ｖ断面矢視図である。
【図８】図８（Ａ）は、図２のＩ−Ｉ断面矢視方向から見た図に類する断面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＶＩ−ＶＩ断面矢視図である。
【図９】図９（Ａ），（Ｂ）は、本発明のトンネル磁気抵抗効果型ヘッドの好適な他の一例を示す断面図であり、図９（Ａ）は、図４に類する断面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＶＩ−ＶＩ断面矢視図である。
【図１０】図１０は、強磁性フリー層の形状が理解し易いように、強磁性フリー層のみを現した概略平面図である。
【符号の説明】
１，２…トンネル磁気抵抗効果型ヘッド
３…トンネル多層膜
２０…強磁性フリー層
２１…フロントフラックスガイド部
２２…フリー層主要部
２３…バックフラックスガイド部
３０…トンネルバリア層
４０…強磁性ピンド層
５０…ピン止め層
６１，６１…バイアス付与手段
８１，８５…（磁気）シールド層
１１１，１１５…電極
１１１ａ，１１５ａ…フロント電極部分
１１１ｂ，１１５ｂ…サイド電極部分
【図１】
0003592140.tif 000005
【図２】
0003592140.tif 000006
【図３】
0003592140.tif 000007
【図４】
0003592140.tif 000008
【図５】
0003592140.tif 000009
【図６】
0003592140.tif 000010
【図７】
0003592140.tif 000011
【図８】
0003592140.tif 000012
【図９】
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【図１０】
0003592140.tif 000014