(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極として作用する磁性体基板と、
前記磁性体基板の表面の一部に形成された多層膜と、
前記多層膜の側面を覆う層間絶縁膜と、
前記多層膜および前記層間絶縁膜の表面に形成されたフラックスガイドと、
前記フラックスガイドの表面に形成された非磁性導電層と、
前記非磁性導電層の表面に形成された第２電極と
を備えた磁気ヘッドであって、
前記多層膜は、
前記磁性体基板の表面の一部に形成され、固定層を含んでいる第１磁性層と、
前記第１磁性層の表面に形成された非磁性層と、前記非磁性層の表面に形成され、自由層を含んでいる第２磁性層と
を備え、
前記磁気ヘッドにより読みとられる磁気記録媒体からの外部磁界は、前記フラックスガイドを経由して前記第２磁性層に含まれる自由層の磁化方向を変化させ、これにより前記第１磁性層と前記第２磁性層との間の磁化相対角が変化し、前記磁性相対角の変化を電流の変化として前記第１電極として作用する磁性体基板と前記第２電極とにより検出し、
前記層間絶縁膜の少なくとも一部は、前記フラックスガイドと前記磁性体基板との間に位置しており、
前記多層膜が２つ以上設けられている、磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録または光磁気記録用の磁気抵抗素子、磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置に関し、特に磁性体基板を用いた磁気抵抗素子、磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル放送を初めとする画像情報の増大等により、磁気記録密度のさらなる向上が求められている。特に磁気テ−プを用いた磁気ヘッドの分野では、磁気ギャップの近傍において飽和磁束密度が高いメタル磁性膜を用いた、ＭＩＧ（メタル・イン・ギャップ）ヘッドが広く用いられている。
【０００３】
一方、記録情報の高転送レート化の要求は１００ＭＨｚに近づきつつある。ＭＩＧヘッドを初めとするインダクティブ型磁気ヘッドでは、渦電流損失と強磁性共鳴の限界から、高周波になるに従い、再生能力の著しい低下が課題となってきている。
【０００４】
この課題を克服するヘッドとして、ＧＭＲ素子を用いたヨ−ク型の薄膜磁気ヘッドの研究が進められている。このヨ−ク型の薄膜磁気ヘッドは、高飽和磁束密度材料によってヨ−クを形成しているために、高周波における損失が少ないという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、薄膜化した磁性材料を用いた磁気ヘッドをテ−プメディアに応用する場合、耐摩耗性が著しく悪いという課題がある。この耐摩耗性は、ヘッド寿命に影響を及ぼす。
【０００６】
また高飽和磁束密度材料によって形成されたヨ−クを用い、ＧＭＲ素子を磁気抵抗素子に用いたヘッドでは、ヨ−クに設けたギャップ中に置かれたＧＭＲ素子の自由層が数ｎｍの厚さであるために、磁気飽和しやすいので、ヨ−クによって形成される磁気回路の磁気抵抗が大きくなる結果、ヘッド効率が低下するという課題がある。
【０００７】
本発明は、優れた耐摩耗性とヘッド効率とを持つ磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る磁気ヘッドは、第１電極として作用する磁性体基板と、前記磁性体基板の表面の一部に形成された多層膜と、前記多層膜の側面を覆う層間絶縁膜と、前記多層膜および前記層間絶縁膜の表面に形成されたフラックスガイドと、前記フラックスガイドの表面に形成された非磁性導電層と、前記非磁性導電層の表面に形成された第２電極とを備えた磁気ヘッドであって、前記多層膜は、前記磁性体基板の表面の一部に形成され、固定層を含んでいる第１磁性層と、前記第１磁性層の表面に形成された非磁性層と、前記非磁性層の表面に形成され、自由層を含んでいる第２磁性層とを備え、前記磁気ヘッドにより読みとられる磁気記録媒体からの外部磁界は、前記フラックスガイドを経由して前記第２磁性層に含まれる自由層の磁化方向を変化させ、これにより前記第１磁性層と前記第２磁性層との間の磁化相対角が変化し、前記磁性相対角の変化を電流の変化として前記第１電極として作用する磁性体基板と前記第２電極とにより検出し、前記層間絶縁膜の少なくとも一部は、前記フラックスガイドと前記磁性体基板との間に位置し、前記多層膜が２つ以上設けられており、そのことにより上記目的が達成される。
【００５９】
本発明によれば、磁性体基板の軟磁気特性を生かした磁気抵抗素子ができる。
【００６０】
また磁性体基板が例えば酸化物であるとき、マグネタイトが拡散しにくい。また磁性体基板が酸化物単結晶であるときエピタキシャル成長が可能になる。
【００６１】
磁性層がＯ、Ｎ、Ｐ、Ｃ、Ｂから選ばれた少なくとも１種の元素を含む磁性体であることで、特に磁性体基板が酸化物であるとき相互拡散などの磁気特性を劣化させる反応が抑制される
本発明の磁気抵抗素子の非磁性層がトンネル層であるトンネル磁気抵抗効果を用いた素子であるとき、例えば磁性体基板が導電性を持つ場合でも、従来のＧＭＲ素子のようにシャント効果によるＭＲの低下が起こらない。また磁性体基板の磁気特性を生かしたトンネル磁気抵抗素子ができる。
【００６２】
また本発明の磁気抵抗素子の非磁性層が金属非磁性体でＧＭＲ効果を用いた素子であるとき、例えば磁性体基板が高抵抗であるとき、シャント効果によるＭＲの低下がなく、また磁性体基板の磁気を生かしたＧＭＲ型の磁気抵抗素子ができる。
【００６３】
また本発明の磁気ヘッドによれば、磁性体基板の優れた磁気特性をヨ−クに用いるので磁性体基板特有の耐摩耗性をもたせた磁気ヘッドができる。
【００６４】
また本発明の磁気ヘッドによれば、記録ギャップ近傍に高飽和磁束密度材料を用いるので、電磁コイルより発生させた記録磁界で磁気媒体に記録できるとともに、再生特性に優れた磁気抵抗素子を用いながら、耐摩耗性に優れた磁気ヘッドを実現できる。
【００６５】
また本発明の磁気記録再生装置によれば、漏れ電流を高抵抗化処理するＤＬＣ膜により磁気記録再生装置への電流の分流がないために、電流分流による磁気抵抗効果の低下が抑制される。
【００６６】
【発明の実施の形態】
図１は、実施の形態に係る磁気ヘッド１００の構成を示す。磁気ヘッド１００は、ヨーク１１１を備えている。このヨーク１１１は、一対の磁性体基板２０１Ａおよび２０１Ｂによって構成されている。各磁性体基板２０１Ａおよび２０１Ｂは、凹部が形成されたＣ型形状になっており、各凹部が対向するように配置されている。各磁性体基板２０１Ａおよび２０１Ｂは、フェライトによって形成されている。各磁性体基板２０１Ａおよび２０１Ｂは、酸化物および酸化物単結晶のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。一対の磁性体基板２０１Ａおよび２０１Ｂにおける磁気記録媒体１２１側の一端には、非磁性体によって形成された磁気ギャップ２０４が設けられている。磁性体基板２０１Ａにおける磁性体基板２０１Ｂの反対側の表面の一部には、多層膜１１３が設けられている。
【００６７】
図２は、この多層膜１１３によって構成される磁気抵抗素子１５０の断面図である。磁性体基板２０１Ａにおける磁性体基板２０１Ｂの反対側の表面と多層膜１１３との間には、磁性体基板２０１Ａの表面に形成された高飽和磁束密度軟磁性層２１２と高飽和磁束密度軟磁性層２１２上の一部に形成された反強磁性層２３３とが、この順番に積層されている。この高飽和磁束密度軟磁性層２１２は、１．０テスラ（Ｔ）以上の飽和磁束密度を有している。磁性体基板２０１Ａは、外部磁界に対して磁化回転が容易な自由層を含んでいる。反強磁性層２３３の上の一部および反強磁性層２３３から露出した高飽和磁束密度軟磁性層２１２を覆うように、非磁性層２１３が形成されている。この非磁性層２１３は、トンネル層によって形成されている。非磁性層２１３は、金属非磁性体によって形成されていてもよい。この非磁性層２１３の上には磁性層２１４と反強磁性層２１５とがこの順番で積層されている。この磁性層２１４は、反強磁性層２１５からの交換バイアスにより外部磁界に対する磁化回転が自由層よりも困難になる。磁性層２１４は、マグネタイトを含んでいてもよいし、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｃ、Ｂから選ばれた少なくとも１種の元素によって形成されていてもよい。この非磁性層２１３、磁性層（固定層）２１４および反強磁性層２１５とによって多層膜１１３が構成されている。
【００６８】
反強磁性層２３３の上の他の一部には、多層膜１１３の側面を覆うように層間絶縁膜２１７が形成されている。この多層膜１１３は、層間絶縁膜２１７内に埋設した状態に形成されている。層間絶縁膜２１７の上面には、ほぼ全面にわたって電極２１６が積層されており、これにより、層間絶縁膜２１７から露出した多層膜１１３の上面と電極２１６とが接触される。このように電極２１６を形成することにより、この多層膜１１３の膜面に対して垂直な方向に電流が流れる構成となり、非磁性層２１４がトンネル層からなるとＴＭＲ素子となり、金属非磁性体からなると垂直電流型ＧＭＲ素子となる。これらの磁性体基板２０１Ａ、高飽和磁束密度軟磁性層２１２、反強磁性層２３３、多層膜１１３、層間絶縁膜２１７および電極２１６によって、磁気抵抗素子１５０が構成されている。この磁気抵抗素子１５０を構成する磁性体基板２０１Ａは磁気ヘッド１００のヨーク１１１の一部を兼ねている。反強磁性層２１５の替わりにＣｏＰｔ合金、ＣｏＰｔＣｒ合金、ＦｅＰｔ合金等の磁気異方性の大きな高保持力磁性層２１９（例えば、保持力として１００エルステッド以上）を用いてもよい。また、２つの磁性層が非磁性層を介して積層された多層膜を含む積層フェリ２１８を用いてもよい。ここで、積層フェリとは、非磁性層を介して反強磁性的交換結合により２つの磁性層の磁化が反平行を向くのが安定な積層体のことである。また、さらに、図２において、反強磁性層２１５と磁性層２１４との間に積層フェリ２１８を挿入した構造としてももちろんよい。
【００６９】
このような構成を有する磁気抵抗素子１５０においては、磁気記録媒体１２１から発生した外部磁界は、磁気ギャップ２０４を通って磁性体基板２０１Ａに到達する。この磁性体基板２０１Ａは、外部磁界に対して磁化回転が可能な自由層を含んでいるので、この外部磁界の変化に応じてその磁化方向が変化する。磁性層２１４は、外部磁界に対して自由層よりも困難な固定層を含んでいるので、この外部磁界が変化しても、その磁化方向が変化しない。従って、この磁性体基板２０１Ａと磁性層２１４との間の磁化相対角が変化し、この磁化相対角の変化に応じて、磁気抵抗素子１５０の磁気抵抗が変化する。
【００７０】
電極２１６と下部電極として作用する磁性体基板２０１Ａとの間に、多層膜１１３の膜面に対して垂直な方向に沿って電流を流すと、この磁性体基板２０１Ａと磁性層２１４との間の磁化相対角の変化に応じた電圧の変化が検出される。電極２１６と磁性体基板２０１Ａとの間に、多層膜１１３の膜面に対して垂直な方向に沿って電圧を印加すると、磁化相対角の変化に応じた電流の変化が検出される。
【００７１】
図３は、実施の形態に係る他の磁気ヘッド２００の構成を示す。図１および図２で説明した磁気ヘッド１００の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素についての詳細な説明は省略する。
【００７２】
磁気ヘッド２００は、ヨーク１１１を備えている。このヨーク１１１は、一対の磁性体基板２０１Ａおよび２０１Ｂによって構成されている。各磁性体基板２０１Ａおよび２０１Ｂは、凹部が形成されたＣ型形状になっており、各凹部が対向するように配置されている。
【００７３】
一対の磁性体基板２０１Ａおよび２０１Ｂにおける磁気記録媒体１２１側の一端には、非磁性体によって形成された磁気ギャップ２０４が設けられている。磁性体基板２０１Ａにおける磁性体基板２０１Ｂの反対側の表面には、磁性層１０２が設けられている。この磁性層１０２に対して磁性体基板２０１Ａの反対側には、多層膜２０３が設けられている。
【００７４】
図４は、この多層膜２０３によって構成される磁気抵抗素子２５０の断面図である。図３において説明した磁気ヘッド２００の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素についての詳細な説明は省略する。
【００７５】
磁性体基板２０１Ａにおける磁性体基板２０１Ｂの反対側の表面には、高飽和磁束密度軟磁性層２１２が積層されている。この高飽和磁束密度軟磁性層２１２の上の一部には、高飽和磁束密度軟磁性層２１２の上の他の一部を露出するように反強磁性層２３３が積層されている。磁性層１０２は、この反強磁性層２３３および露出された高飽和磁束密度軟磁性層２１２を覆うように、積層されている。この磁性層１０２は、外部磁界に対して磁化回転が容易な自由層を含んでいる。この磁性層１０２と磁性体基板２０１Ａとは、磁気的に結合しており、磁性体基板２０１Ａの磁化方向と磁性層１０２の磁化方向とが互いに平行な強磁性的結合により結合している。磁性層１０２と磁性体基板２０１Ａとは、磁性体基板２０１Ａの磁化方向と磁性層１０２の磁化方向とが互いに反平行な反強磁性的結合により結合していてもよく、静磁性的結合により結合していてもよい。
【００７６】
磁性層１０２の上の一部には、非磁性層２１３Ａが積層されている。この非磁性層２１３Ａの上には、磁性層２１４と反強磁性層２１５とがこの順番に積層されている。この磁性層２１４は、反強磁性層２１５からの交換バイアスにより外部磁界に対する磁化回転が自由層よりも困難になる。自由層２１４は、マグネタイトを含んでいてもよいし、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｃ、Ｂから選ばれた少なくとも１種の元素によって形成されていてもよい。この非磁性層２１３Ａ、磁性層（固定層）２１４および反強磁性層２１５によって多層膜２０３が構成されている。この多層膜２０３上に図４のように電極２１６を形成することにより、その膜面に対して垂直な方向に沿って電流を流す構成とすることができる。反強磁性層２１５の替わりにＣｏＰｔ合金、ＣｏＰｔＣｒ合金、ＦｅＰｔ合金等の磁気異方性の大きな高保持力磁性層２１９（例えば、保持力として１００エルステッド以上）を用いてもよい。また、２つの磁性層が非磁性層を介して積層された多層膜を含む積層フェリ２１８を用いてもよい。ここで積層フェリとは、非磁性層を介して反強磁性的交換結合により２つの磁性層の磁化が反平行を向くのが安定な積層体のことである。また、さらに、図４において、反強磁性層２１５と磁性層２１４との間に積層フェリ２１８を挿入した構造としてももちろんよい。
【００７７】
磁性層１０２の上の他の一部には、多層膜２０３の側面を覆うように層間絶縁膜２１７が形成されている。この多層膜２０３は、層間絶縁膜２１７内に埋設した状態に形成されている。層間絶縁膜２１７の上面には、ほぼ全面にわたって電極２１６が積層されており、これにより、層間絶縁膜２１７から露出した多層膜２０３の上面と電極２１６とが接触される。これらの磁性体基板２０１Ａ、高飽和磁束密度軟磁性層２１２、反強磁性層２３３、磁性層１０２、多層膜２０３、層間絶縁膜２１７および電極２１６によって、磁気抵抗素子２５０が構成されている。この磁気抵抗素子２５０を構成する磁性体基板２０１Ａは磁気ヘッド２００のヨーク１１１の一部を兼ねている。
【００７８】
このＴＭＲ素子によって構成される多層膜２０３の替わりに、ＧＭＲ素子によって構成される多層膜を図１、図３、図７および図９の磁気ヘッドに用いてもよい。図５は、ＧＭＲ素子の多層膜４０３によって構成される磁気抵抗素子３５０の斜視図であり、図６は、図５に示される面Ａに沿って見た断面図である。図３および図４において説明した磁気ヘッド２００および磁気抵抗素子２５０の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素についての詳細な説明は省略する。
【００７９】
磁性体基板２０１Ａおよび２０１Ｂは、フェライトによって形成されている。磁性体基板２０１Ａにおける磁性体基板２０１Ｂの反対側の表面には、高飽和磁束密度軟磁性層２１２が積層されている。この高飽和磁束密度軟磁性層２１２の上の一部には、ＧＭＲ素子によって構成される多層膜４０３が設けられている。この多層膜４０３の両側には、ハードバイアス層２２０が多層膜４０３の側面を覆うように形成されている。各ハードバイアス層２２０の上には、電極２１６がそれぞれ設けられている。多層膜４０３は、自由層として作用する磁性層４０２を有している。この磁性層４０２（自由層）は、高飽和磁束密度軟磁性層２１２の上に形成されている。この磁性層４０２（自由層）の上には、非磁性層４１３、固定層として作用する磁性層４１４および反強磁性層４１５が、この順番に積層されている。磁性層４１４と反強磁性層４１５との間には、交換バイアス磁界が生じている。
【００８０】
この構成により、一方の電極２１６から流入した電流は一方のハードバイアス層２２０を介して、多層膜４０３の膜面に対して平行な方向に沿って多層膜４０３を流れ、他方のハードバイアス層２２０を介して他方の電極２１６へ流出する。このように、この多層膜４０３は、その膜面に対して平行な方向に沿って電流が流れるＧＭＲ素子である。これらの磁性体基板２０１Ａ、高飽和磁束密度軟磁性層２１２、多層膜４０３、ハードバイアス層２２０、および電極２１６によって磁気抵抗素子３５０が構成されている。この磁気抵抗素子３５０を構成する磁性体基板２０１Ａは磁気ヘッド２００のヨーク１１１の一部を兼ねている。
【００８１】
磁性層４１４に対して磁性体基板２０１Ａの反対側には、反強磁性層４１５と磁気的に結合する積層フェリをさらに設ける構成としてもよい。磁性体基板２０１Ａおよび２０１Ｂは、酸化物および酸化物単結晶のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。磁性層４０２（自由層）は、マグネタイトを含んでいてもよく、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｃ、Ｂから選ばれた少なくとも１種の元素を含んでいてもよい。非磁性層４１３は、金属非磁性体によって形成されていてもよい。高飽和磁束密度軟磁性層２１２と電極２１６との間には、図５に示すように、絶縁層２２１が形成されていてもよい。高飽和磁束密度軟磁性層２１２とハードバイアス層２２０との間に絶縁層２２１が形成されていてもよい。
【００８２】
図７は、実施の形態に係るさらに他の磁気ヘッド３００の構成を示す。図３および図４において説明した磁気ヘッド２００の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素についての詳細な説明は省略する。
【００８３】
磁気ヘッド３００は、ヨーク３０７を備えている。このヨーク３０７は、磁性体基板３０１および３０６によって構成されている。磁性体基板（Ｃ形状コア）３０１は、凹部が形成されたＣ型形状になっており、磁性体基板（Ｉ形状コア）３０６は、Ｉ型形状になっている。Ｉ型形状の磁性体基板３０６は、Ｃ型形状の磁性体基板３０１に形成された凹部と対向する位置に配置されている。磁性体基板３０１および３０６は、フェライト基板によってそれぞれ形成されている。
【００８４】
一対の磁性体基板３０１および３０６における磁気記録媒体１２１側の一端には、非磁性体によって形成された磁気ギャップ３０４が設けられている。Ｉ型形状の磁性体基板３０６におけるＣ型形状の磁性体基板３０１に対向する面およびＣ型形状の磁性体基板３０１におけるＩ型形状の磁性体基板３０６に対向する面には、高飽和磁束密度軟磁性膜２１２がそれぞれ形成されている。
【００８５】
Ｉ型形状の磁性体基板３０６に形成された高飽和磁束密度軟磁性膜２１２におけるＣ型形状の磁性体基板３０１に形成された凹部に対応する位置には、多層膜２０３が設けられている。Ｃ型形状の磁性体基板３０１の凹部に対応する部分には、電磁コイル３０５が巻かれている。
【００８６】
図８は、図７に示す磁気ヘッド３００に形成された磁気ギャップ３０４を磁気記録媒体１２１の側（図７の矢印１２２に沿った方向）から見た図である。
【００８７】
図８に示すように、磁気ヘッド３００をギャップ３０４側から見ると、ギャップ３０４の近部では、Ｃ型形状の磁性体基板３０１およびＩ型形状の磁性体基板３０６の形状が絞り込まれている。磁性体基板３０１に形成されたギャップ面３０１Ａおよび側面３０１Ｂならびに磁性体基板３０６に形成されたギャップ面３０６Ａおよび側面３０６Ｂには高飽和磁束密度軟磁性膜２１２がそれぞれ形成されている。この高飽和磁束密度軟磁性膜２１２は、磁性体基板３０１および３０６の飽和磁束密度よりも高い飽和磁束密度を有している。
【００８８】
図９は、実施の形態に係るさらに他の磁気ヘッド４００の構成を示す。図３および図４で説明した磁気ヘッド２００の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素についての詳細な説明は省略する。
【００８９】
磁気ヘッド４００は、ヨーク１１１を備えている。このヨーク１１１は、一対の磁性体基板２０１Ａおよび２０１Ｂによって構成されている。各磁性体基板２０１Ａおよび２０１Ｂは、凹部が形成されたＣ型形状になっており、各凹部が対向するように配置されている。
【００９０】
一対の磁性体基板２０１Ａおよび２０１Ｂにおける磁気記録媒体１２１側の一端には、非磁性体によって形成された磁気ギャップ２０４が設けられている。磁性体基板２０１Ａにおける磁性体基板２０１Ｂの反対側の表面には、絶縁層７０１が設けられている。この絶縁層７０１に対して磁性体基板２０１Ａの反対側には、多層膜２０３が設けられている。
【００９１】
図１０は、実施の形態に係る他の多層膜２０３Ａによって構成される磁気抵抗素子２５０Ａの断面図である。磁性体基板２０１Ａの表面の一部には、第１磁性層６０１が積層されている。この第１磁性層６０１の上には、非磁性層６０２および第２磁性層６０３がこの順番で積層されている。この第２磁性層６０３は、外部磁界に対して磁化回転が容易な自由層を含んでおり、第１磁性層６０１は、外部磁界に対して磁化回転が第２磁性層６０３よりも困難な固定層を含んでいる。この第１磁性層６０１と非磁性層６０２と第２磁性層６０３とによって、多層膜２０３Ａが構成されている。磁性体基板２０１Ａの表面の他の一部には、この多層膜２０３Ａの両側面を覆うように層間絶縁膜６０７が形成されている。第１磁性層６０１と非磁性層６０２と第２磁性層６０３とによって構成される多層膜２０３Ａは、外部磁界の変化に応じて磁気抵抗が変化する。この多層膜２０３Ａは、図１０のように１つ形成されていてもよいが、紙面に対して垂直な方向に沿って２つ以上独立に形成されていてもよい。このように２つ以上の多層膜２０３Ａを用いると、これらの多層膜２０３Ａは、外部磁界から実質的に等しい距離にあるために、磁気抵抗素子内に発生するノイズ成分を互いにキャンセルすることができるので、より高いＳ／Ｎ比を有する磁気ヘッドを得ることができる。
【００９２】
多層膜２０３Ａおよび層間絶縁膜６０７の上には、フラックスガイド６０４が積層されている。このフラックスガイド６０４は、透磁率が１０以上の軟磁性材料、例えばＮｉＦｅ、ＦｅＳｉＡｌ、ＣｏＮｉＦｅによって形成されている。フラックスガイド６０４の好ましい厚みは、フラックスがデプスまたは高さ方向（多層膜２０３Ａの膜面に対して垂直な方向）に沿って多層膜２０３Ａの内部にまで進入することができるように、１ミクロン以下である。
【００９３】
このフラックスガイド６０４の上には、非磁性導電層６０５と上部電極６０６とがこの順番に積層されている。上部電極６０６は、ＮｉＦｅ等の磁性体によって形成することが好ましく、蒸着法またはメッキ法を用いて作製される。この磁性体によって形成される上部電極６０６と下部電極として作用する磁性体基板２０１Ａとは、好ましくない外部磁界（例えば、読取るべき磁気記録媒体１２１の記録ビットから発生するフラックス以外のフラックスに基づく外部磁界）をシールドする働きを持つ。フラックスガイド６０４と上部電極６０６との間に設けられた非磁性導電層６０５は、好ましくない外部磁界とフラックスガイド６０４によって導かれる好ましい外部磁界（読取るべき磁気記録媒体の記録ビットから発生するフラックスに基づく外部磁界）とを完全に分離する働きを持つ。
【００９４】
このような構成を有する磁気抵抗素子２５０Ａにおいては、磁気記録媒体１２１から発生した外部磁界は、層間絶縁膜６０７と非磁性導電層６０５とによって挟まれたフラックスガイド６０４を通って、第２磁性層６０３に到達する。この第２磁性層６０３は、外部磁界に対して磁化回転が容易な自由層を含んでいるので、この外部磁界の変化に応じてその磁化方向が変化する。第１磁性層６０１は、外部磁界に対して磁化回転が第２磁性層６０３よりも困難な固定層を含んでいるので、この外部磁界が変化しても、その磁化方向が変化しない。従って、この第１磁性層６０１と第２磁性層６０３との間の磁化相対角が変化し、この磁化相対角の変化に応じて、多層膜２０３Ａの磁気抵抗が変化する。
【００９５】
上部電極６０６と下部電極として作用する磁性体基板２０１Ａとの間に、多層膜２０３Ａの膜面に対して垂直な方向に沿って電流を流すと、この第１磁性層６０１と第２磁性層６０３との間の磁化相対角の変化に応じた電圧の変化が検出される。上部電極６０６と磁性体基板２０１Ａとの間に、多層膜２０３Ａの膜面に対して垂直な方向に沿って電圧を印加すると、磁化相対角の変化に応じた電流の変化が検出される。
【００９６】
なお、第１磁性層６０１と下部電極として作用する磁性体基板２０１Ａとの間に非磁性導電層を設けても良い。また、図１０では再生素子部のみを示しているが、上部電極６０６の上面に、この上部電極６０６を記録磁極の一部として用いる記録素子部が形成されていてもよい。
【００９７】
図１１は、図１０に示す磁気抵抗素子２５０Ａの詳細な断面図であり、磁性層６０１の構成を詳細に示している。第１磁性層６０１は、非磁性層８０４を有しており、この非磁性層８０４は、磁性体基板２０１Ａの表面の一部に積層されている。この非磁性層８０４の上には、反強磁性材料８０２と反強磁性交換結合用磁性層８０３と反強磁性交換結合用非磁性層８０１と高スピン分極材料磁性層８０５とがこの順番に積層されている。高スピン分極材料磁性層８０５の上には、非磁性層６０２が積層されている。
【００９８】
この反強磁性材料８０２は、下部電極として作用する磁性体基板２０１Ａと磁気的な結合することを防ぐ目的、および反強磁性材料８０２の結晶性を高める目的などのために、非磁性層（下地層）８０４を介して下部電極として作用する磁性体基板２０１Ａと接している。この高スピン分極材料磁性層８０５は、反強磁性交換結合用非磁性層８０１を介して、反強磁性材料８０２と接した反強磁性交換結合用磁性層８０３と反強磁性的に結合することによって磁気的に固定されている。
【００９９】
反強磁性交換結合用非磁性層８０１は、例えばＲｕ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ｒｈ等によって構成されており、特にＲｕによって構成されるときは、その厚みが０．６ｎｍ以上０．９ｎｍ以下になっている。反強磁性材料８０２は、例えば、ＰｔＭｎ，ＩｒＭ等をはじめとするネール温度が３００Ｋ以上の材料によって構成されている。反強磁性交換結合用磁性層８０３は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉからなるグループから選ばれた金属磁性元素を５０％以上含んでいる。
【０１００】
図１２は、実施の形態に係るさらに他の磁気抵抗素子２５０Ｂの断面図である。図１０で説明した磁気抵抗素子２５０Ａの構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素についての詳細な説明は省略する。この磁気抵抗素子２５０Ｂにおいては、フラックスガイド６０４が多層膜２０３Ａに対して磁性体基板２０１Ａ側に形成されている。
【０１０１】
磁性体基板２０１Ａの表面には、非磁性導電層６０５が積層されている。この非磁性導電層６０５の上には、このこの非磁性導電層６０５の全面を覆うようにフラックスガイド６０４が積層されている。このフラックスガイド６０４の上の一部には、第２磁性層６０３が積層されている。この第２磁性層６０３の上には、非磁性層６０２と第１磁性層６０１とがこの順番に積層されている。この第１磁性層６０１、非磁性層６０２および第２磁性層６０３によって、多層膜２０３Ａが構成されている。フラックスガイド６０４の上の他の一部には、この多層膜２０３Ａの側面を覆うように層間絶縁層６０７が積層されている。多層膜２０３Ａを構成する第１磁性層６０１および層間絶縁層６０７の上には、上部電極６０６が積層されている。
【０１０２】
図１３は、実施の形態に係るさらに他の磁気抵抗素子２５０Ｃの断面図である。図１０で説明した磁気抵抗素子２５０Ａの構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素についての詳細な説明は省略する。磁気抵抗素子２５０Ｃでは、２つの多層膜２０３Ａ（第１磁性層６０１と非磁性層６０２と第２磁性層６０３）が、フラックスガイド６０４の長手方向に沿って並んで形成されている。この２つの磁気抵抗素子部２０３Ａのフラックスガイド６０４からの磁気的な距離は実質的に同じである。図１３では、２つの多層膜２０３Ａが、フラックスガイド６０４の長手方向に沿って並んで形成されている例を示しているが、本発明はこれに限定されない。３つ以上の多層膜２０３Ａがフラックスガイド６０４の長手方向に沿って並んで形成されてもよい。
【０１０３】
図１４は、実施の形態に係るさらに他の磁気抵抗素子２５０Ｄの断面図である。図１０で説明した磁気抵抗素子２５０Ａの構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素についての詳細な説明は省略する。磁気抵抗素子２５０Ｄでは、２つの多層膜２０３Ａ（第１磁性層６０１と非磁性層６０２と第２磁性層６０３）が、フラックスガイド６０４の長手方向に対して垂直な方向に沿って形成されている。図１４では、２つの多層膜２０３Ａがフラックスガイド６０４の長手方向に対して垂直な方向に沿って形成されている例を示してるが、本発明はこれに限定されない。３つ以上の多層膜２０３Ａがフラックスガイド６０４の長手方向に対して垂直な方向に沿って形成されてもよい。
【０１０４】
本実施の形態に係る磁気抵抗素子を構成する反強磁性層、磁性層および電極は、ＩＢＤ（イオンビ−ムデポジション）、スパッタリング、ＭＢＥおよびイオンプレ−ティング法を始めとする真空蒸着法によって容易に作製することができる。本実施の形態に係る磁気抵抗素子を構成する非磁性層が化合物であるときは、その化合物そのものをタ−ゲットにして成膜する。あるいはこの非磁性層を構成する化合物は、反応性蒸着法、反応性スパッタリング法、イオンアシスト、ＣＶＤ、あるいは適当な分圧の反応ガス雰囲気に反応すべき元素を適当な温度で所定時間放置する方法など、通常の化合物作製方法によって容易に作製することができる。
【０１０５】
本実施の形態に係る磁気抵抗素子は、通常の半導体プロセスにおいて用いられるイオンミリング、ＲＩＥ、ＥＢ、ＦＩＢ等の物理的あるいは化学的エッチング方法を用いて作製することができる。微細プロセス中において成膜した膜表面を平坦化する必要があれば、ＣＭＰ法、または必要な線幅に応じた微細加工を用いたフォトリソグラフィ−法を用いて作製することができる。また、成膜時に、成膜した膜表面を平坦にするために真空中においてクラスタ−イオンビ−ムエッチングを用いて、引き続いて成膜することも、ＭＲ比を向上させるために効果的である。
【０１０６】
さらに本実施の形態に係る磁気抵抗素子を構成する磁性体基板は、ＭＣＬ（メカノケミカルラッピング）等のラッピング技術を用いて、基板の表面を平滑化することができる。ダイシングソ−、レ−ザ−加工、放電加工などの微細加工技術を用いると、磁性体基板の形状を整形することができる。またヘッドを形成するために一対のコアとして一対の磁性体基板を接着するときには、低融点ガラスまたは低融点金属合金を用いた接着技術によって張り合わせることができる。
【０１０７】
図１５は、本実施の形態に係る磁気抵抗素子を備えた磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装置７００の斜視図である。本実施の形態に係る磁気ヘッドを用いてＨＤＤ等の磁気記録再生装置を構成することができる。図１５に示すように、磁気記録再生装置７００は、磁気記録媒体７０３に情報を記録再生する磁気ヘッド７０１と、磁気ヘッド７０１を搭載したアーム７０５と、アーム７０５を駆動する駆動部７０２と、磁気ヘッド７０１によって磁気記録媒体７０３から再生された信号および磁気ヘッド７０１によって磁気記録媒体７０３へ記録する信号を処理する信号処理部７０４とを備えている。磁気記録媒体７０３の表面には、ＤＬＣ（ダイアモンド・ライク・カ−ボン）膜により表面処理が施されている。
【０１０８】
駆動部７０２は、磁気記録媒体７０３上の所定の位置に磁気ヘッド７０１を位置決めするようにアーム７０５を駆動する。再生動作においては、磁気ヘッド７０１は、磁気記録媒体７０３に記録された信号を読み出す。信号処理部７０４は、磁気ヘッド７０１によって磁気記録媒体７０３から読み出された信号を再生処理する。記録動作においては、信号処理部７０４は磁気記録媒体７０３に記録すべき信号を記録処理する。磁気ヘッド７０１は、信号処理部７０４によって記録処理された信号を磁気記録媒体７０３に記録する。
【０１０９】
図１６は、本実施の形態に係る磁気抵抗素子を備えた磁気ヘッドを用いた他の磁気記録再生装置８００の構成図である。本実施の形態に係る磁気ヘッドを用いてＶＴＲ等の磁気記録再生装置を構成することができる。磁気記録再生装置８００は、回転ドラム装置８１３と供給リール８０７と巻き取りリール８２２と回転ポスト８０８、８１０、８１１、８１６、８１７および８１９と傾斜ポスト８１２および８１５とキャプスタン８１８とピンチローラ８２０とテンションポストを支持するテンションアーム８０９とを備えている。回転ドラム装置８１３の外周面には、本発明に係る磁気ヘッド８０５が配置されている。
【０１１０】
図１７は、この回転ドラム装置８１３の斜視図である。この回転ドラム装置８１３は、下ドラム８０６および上回転ドラム８０２を有している。上回転ドラム８０２の外周面には、磁気ヘッド８０５が設けられている。下ドラム８０６には、リード８０４が形成されている。図１７に示していない磁気テープは、このリード８０４に沿って上回転ドラム８０２の回転軸に対して傾斜して走行している。磁気ヘッド８０５は、磁気テープの走行方向に対して傾斜して回転する。上回転ドラム８０２の外周面には、磁気テープが上回転ドラム８０２と密着しながら安定して走行するように、複数の溝８０１が形成されている。磁気テープと上回転ドラム８０２との間に巻き込まれた空気は、この溝８０１から排出される。
【０１１１】
供給リール８０７に巻かれた磁気テープ８２１は、キャプスタン８１８と、このキャプスタン８１８に圧着されたピンチローラ８２０とによって駆動されて走行し、傾斜ポスト８１２および８１５によって案内されて、回転ドラム装置８１３に搭載された磁気ヘッド８０５に押し付けられ、ピンチローラ８２０とキャプスタン８１８との間を通って巻き取りリール８２２に巻き取られていく。回転ドラム装置８１３は、上回転ドラム方式であり、本発明にかかる磁気ヘッド８０５は、回転ドラム装置８１３の外周面から２０ミクロン程度突き出すように取り付けられている。
【０１１２】
実施の形態に係る磁気記録再生装置においては、本発明に係るヨーク型磁気ヘッドを使用しているために、ヘリカルスキャン方式において問題になる磨耗によるＭＲ素子の形状変化が起こらない。また、接触摺動によるＭＲ素子の静電破壊、および磁気テープ、大気中等からの化学反応物質によるＭＲ素子の腐食等のおそれが極めて少ないために、高い信頼性を確保することができる。さらに、従来の磁気ヘッドよりも優れた性能を持つ巨大磁気抵抗効果膜あるいはトンネル磁気抵抗効果膜を利用した磁気ヘッドを搭載しているために、高い記録密度を達成することができる。
【０１１３】
【実施例】
（実施例１）
図１８（ａ）〜（ｆ）は、本発明に係る磁気ヘッドの製造工程の説明図である。図１８（ａ）に示すフェライト基板１０１にトラック加工を施して、図１８（ｂ）に示すフェライト基板１０１Ａを形成した。パイレックス（登録商標）ガラスとＣｒとを成膜することによって、磁気ギャップを形成し、図１８（ｃ）に示すように、２個のフェライト基板１０１Ａを、５００℃においてガラスボンディングによって貼り合わせた。
【０１１４】
そして、図１８（ｄ）に示すように、フェライト基板１０１Ａの一方の表面上に、ＲＦマグネトロンスパッタリングを用いて、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）によって構成される磁性層１０２を３０ｎｍの厚みに成膜した。フェライト基板１０１Ａの基板温度は、３００℃であった。
【０１１５】
そして、マグネタイトによって構成される磁性層１０２上にアルミナを１ｎｍの厚みに形成し、さらにそのアルミナの上に、
ＦｅＣｏ（３）／Ｒｕ（０．７）／ＦｅＣｏ（３）／ＰｔＭｎ（３０）／Ｔａ（５）、  （以下、かっこ内の数値は膜厚を示し、単位はｎｍである）
によって構成される多層膜を形成した。マグネタイトによって構成される磁性層１０２を２０ｎｍの厚みだけ残すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、この多層膜をメサ型にミリングし、層間絶縁膜としてアルミナを成膜した後、Ｔａの上に設けられたレジストをリフトオフし、Ｔａをミリングによって除去した後、上部電極としてＴａ（３）／Ｃｕ（５００）／Ｐｔ（５）を成膜し、図１８（ｅ）に示すように多層膜２０３（ＴＭＲ素子）を形成した。
【０１１６】
そして、２８０℃の真空中において、ヨ−ク磁路方向に沿って５ＫＯｅの大きさの磁場中においてＰｔＭｎを着磁したのち、図１８（ｅ）に示される多層膜２０３が形成されたフェライト基板１０１Ａをダイシングソ−を用いてチップに切り出すことによって、フェライト基板２０１Ａおよび２０１Ｂをヨ−クとする図１８（ｆ）および図３に示すような磁気ヘッド２００を作製した。
【０１１７】
また同様のプロセスによって、マグネタイトによって構成される磁性層１０２を成膜せずに、フェライト基板１０１Ａ上に直接アルミナを１ｎｍの厚みに成膜して作製したフェライト基板２０１Ａおよび２０１Ｂをヨ−クとする磁気ヘッド２００Ａを作製した。なお、磁気ヘッド２００、磁気ヘッド２００Ａともにフェライト基板２０１Ａ自身が電極も兼ねている。
【０１１８】
従来例として、磁気ヘッド２００、磁気ヘッド２００Ａと同様の形状を有しており、多層膜のない従来例磁気ヘッドを作製した。この磁気ヘッド２００、磁気ヘッド２００Ａおよび従来例磁気ヘッドのヨ−ク窓に巻き線を１０タ−ンそれぞれ巻き、ＤＬＣコ−ティングを施した磁気テ−プの再生特性を測定した。尚、何れの磁気ヘッドの磁気ギャップも２００ｎｍとした。
【０１１９】
再生信号の周波数２０ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの範囲において、ビット誤り率を測定したところ、従来例磁気ヘッドではビット誤り率が１０−５であった。一方、本実施例のフェライト基板をヨ−クに用いた磁気ヘッド２００、２００Ａともにビット誤り率は、従来例磁気ヘッドのビット誤り率よりも２桁小さい１０−７レベルであった。また、本実施例の磁気ヘッド２００、２００Ａは、従来例磁気ヘッドよりも良好な耐摩耗性を示した。なお、本実施例の磁気ヘッド２００、２００Ａにおける磁気テープに対向する面には、ＤＬＣ膜による表面処理（ＤＬＣコーティング）が施されてもよい。
【０１２０】
（実施例２）
図７に示すように、Ｉ型形状の磁性体基板３０６とＣ型形状の磁性体基板３０１とよりなるヨーク３０７を用いて、多層膜２０３にＴＭＲ素子を用いた磁気ヘッド３００を作製した。Ｃ型形状の磁性体基板３０１とＩ型形状の磁性体基板３０６とのそれぞれの内側に、反応防止膜（下地層）としてのアルミナを２ｎｍの厚みに成膜した。そして、磁路方向に対して垂直な方向、すなわち図７では紙面に対して垂直な方向に沿って１００Ｏｅの大きさを有する磁場中において、高飽和磁束密度軟磁性膜２１２としてＦｅＴａＮ膜（１．９Ｔ）をこのアルミナの上に５μｍの厚みにそれぞれ成膜した。
【０１２１】
さらに、Ｉ型形状の磁性体基板３０６上に成膜した高飽和磁束密度軟磁性膜２１２であるＦｅＴａＮ膜の上に、ＣｏＦｅ（３）／Ａｌ（０．４）を成膜した。そして、酸素雰囲気２００Ｔｏｒｒにおいて１分間酸化し、さらに、Ａｌ（０．３）を成膜した後、酸素雰囲気２００Ｔｏｒｒにおいて１分間酸化し、その上にＣｏＦｅ（３）／Ｒｕ（０．７）／ＣｏＦｅ（３）／ＰｔＭｎ（３０）／Ｔａ（３）／Ｐｔ（２０）を成膜した。そして、磁路方向に沿ってＰｔＭｎを着磁した後、高飽和磁束密度軟磁性膜２１２であるＦｅＴａＮ膜を残すようにこの多層膜をミリングすることによってメサ形状にした。
【０１２２】
次に、Ｉ型形状の磁性体基板（Ｉ形状コア）３０６とＣ型形状の磁性体基板（Ｃ形状コア）３０１とをメタル接合によって接合し、さらにＣ形状コア３０１に電磁コイル３０５を巻き、高飽和磁束密度軟磁性膜２１２であるＦｅＴａＮを形成したＣ形状コア３０１とＩ形状コア３０６とをヨーク３０７とする磁気ヘッド３００を作製した。この磁気ヘッド３００をギャップ３０４側から矢印１２２に沿って見た構成は図８に示すように、ギャップ３０４の近部ではフェライト（Ｃ形状コア３０１およびＩ形状コア３０６）が絞り込まれた形で、ギャップ面３０１Ａと側面３０１Ｂには高飽和磁束密度軟磁性膜２１２が形成されている。
【０１２３】
従来例として、磁気ヘッド３００と同様の形状を有しており、高飽和磁束密度軟磁性膜２１２にＦｅＴａＮを用いたＭＩＧヘッドを作製した。磁気ヘッド３００および従来例のＭＩＧヘッドについて、ＤＬＣコ−ティングを施した磁気テ−プの記録再生特性を測定した。尚、何れのヘッドの磁気ギャップも２００ｎｍとした。測定周波数２０ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの範囲においてそれぞれのヘッドのビット誤り率を測定した。従来例のＭＩＧヘッドでは、ビット誤り率は１０−５．５であった。一方、本実施例のＣ形状コア３０１とＩ形状コア３０６とをヨーク３０７とする磁気ヘッド３００では、ビット誤り率は従来例のＭＩＧヘッドよりも小さい１０−８であった。また、本実施例の磁気ヘッドは、従来例のＭＩＧヘッドよりも良好な耐摩耗性を示した。なお本実施例における磁気ヘッドの磁気テープに対向する面には、ＤＬＣコ−ティングが施されてもよい。
【０１２４】
（実施例３）
実施例２と同様に、図７に示すＩ形状コア３０６とＣ形状コア３０１よりなるヨーク３０７を用い、多層膜２０３にＴＭＲ素子を用いた磁気ヘッド３００を作製した。
【０１２５】
Ｃ形状コア３０１の内側には、反応防止膜（下地層）としてアルミナを２ｎｍの厚みに成膜した。そして、磁路方向に対して垂直な方向、すなわち図７では紙面に対して垂直な方向に沿って１００Ｏｅの大きさを有する磁場中において、このアルミナの上に高飽和磁束密度軟磁性膜２１２としてＦｅＡｌＮ（２．０Ｔ）を基板温度２００℃において５μｍの厚みに成膜した。
【０１２６】
Ｉ形状コア３０６の内側にも、Ｃ形状コア３０１と同様に、反応防止膜（下地層２２１）としてアルミナを２ｎｍの厚みに成膜した。そして、高飽和磁束密度軟磁性膜２１２としてＦｅＡｌＮを基板温度２００℃、磁場中において５μｍの厚みに成膜した。そして、ＥＢ露光を用いたパタ−ンニングとリフトオフとにより、ハードバイアス膜としてＣｏＰｔＣｒを形成した。引き続いてＣｏＦｅ（３）／Ａｌ（０．４）を成膜した後、酸素雰囲気２００Ｔｏｒｒにおいて１分間酸化し、さらに、Ａｌ（０．３）を成膜した後、酸素雰囲気２００Ｔｏｒｒにおいて１分間酸化し、引き続き、ＣｏＦｅ（３）／Ｒｕ（０．７）／ＣｏＦｅ（３）／ＰｔＭｎ（３０）／Ｔａ（３）／Ｐｔ（２０）を成膜した。２８０℃、５ｋＯｅにおいてＩ形状コア３０６にＰｔＭｎを磁路方向に沿って着磁した後、磁場の向きを９０度変え、２００℃、２００Ｏｅの磁場中においてＣｏＰｔＣｒに着磁して直交化アニ−ルを行った。次に、この多層膜を、高飽和磁束密度軟磁性膜２１２であるＦｅＡｌＮ層を残すようにミリングすることによってメサ加工し、図４に示すような磁気抵抗素子（ＴＭＲ素子）に加工した。図４において、紙面に対して垂直な方向が磁路方向であり、ＰｔＭｎは紙面に対して垂直な方向に沿って異方性を形成しており、ＣｏＰｔＣｒは紙面に対して左右方向に沿って異方性を形成している。次にＩ形状コア３０６とＣ形状コア３０１とをメタル接合によって接合し、さらにＣ形状コア３０１に電磁コイル３０５を巻き、磁気ヘッド３００とした。
【０１２７】
従来例として、磁気ヘッド３００と同様の形状で多層膜のないＦｅＡｌＮを用いたＭＩＧヘッドを作製した。磁気ヘッド３００および従来例のＭＩＧヘッドについて、ＤＬＣコ−ティングを施した磁気テ−プの記録再生特性を測定した。尚、何れの磁気ギャップも２００ｎｍとした。測定周波数２０ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの範囲においてそれぞれのヘッドのビット誤り率を測定した。従来例のＭＩＧヘッドでは、ビット誤り率は、１０−５．５であった。また、本実施例のＣ形状コア３０１とＩ形状コア３０６とをヨーク３０７とする磁気ヘッド３００では、ビット誤り率は、従来例のＭＩＧヘッドよりも小さい１０−８．５であった。また、本実施例の磁気ヘッドは、従来例のＭＩＧヘッドよりも良好な耐摩耗性を示した。なお本実施例の磁気ヘッドのテープに対向する面には、ＤＬＣコ−ティングが施されてもよい。
【０１２８】
実施例２及び３では、磁性層（高飽和磁束密度軟磁性膜２１２）として窒化物磁性体（ＦｅＴａＮ、ＦｅＡｌＮ）を用い、また実施例１では磁性層として酸化物磁性体であるマグネタイトを用いているが、ＦｅＴａＣ，ＦｅＨｆＣ、ＦｅＨｆＰｔＣの様な炭化物磁性体、またはＦｅＳｉＢ等の硼化物磁性体、あるいは燐化物磁性体などを用いることによっても、プロセス熱処理時の基板と磁性層との反応による磁気劣化が少ない磁気ヘッドを作製することができた。
【０１２９】
また実施例２及び３では、反応防止膜（下地層）として２ｎｍの厚みのアルミナを用いたが、０．５ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の厚みの非磁性層、反強磁性層、または高保持力をもつ強磁性層を下地層として用いてもよい。
【０１３０】
本実施例では磁性層１０２のサイドに反強磁性層２３３を形成したが、磁性層１０２の直下に反強磁性層２３３を形成することでも、磁化方向を磁路方向に対して直交化することができ、本実施例と同様に優れたビット誤り率を得た。
【０１３１】
また磁性層１０２の下に高飽和磁束密度軟磁性層２１２を形成した場合、この高飽和磁束密度軟磁性層２１２の厚みが０．５〜２ｎｍ以下のときは、磁性体基板２０１Ａと磁性層１０２との間に反強磁性カップリングを生じることによって磁性層１０２において単磁区化が起こった。一方、２ｎｍ〜５０ｎｍの厚みのときは、磁性体基板２０１Ａと磁性層１０２との間に静磁結合が発生することによって磁性層１０２において単磁区化が起こった。これらの高飽和磁束密度軟磁性層２１２を用いた磁気抵抗素子を用いた磁気ヘッドは、従来のＭＩＧヘッドよりも優れたビット誤り率を得ることができた。
【０１３２】
また、本実施例では、非磁性層（トンネル層）２１３としてアルミナを用いたが、酸化物、窒化物、炭素化物、硼化物、あるいは半導体を用いても、良好なヘッド特性を得た。
【０１３３】
また本実施例では磁性体基板２０１Ａにスピネル型酸化物を用いたフェライトを用いたが、ガ−ネット型酸化物を用いた場合でも良好なヘッド特性を得た。またフェライトの中では特にＭｎＺｎフェライトが良好であった。
【０１３４】
（実施例４）
実施例２と同様に、図７に示すＩ形状コア３０６とＣ形状コア３０１よりなるヨーク３０７を用い、多層膜２０３の替わりに、図５および図６に示すＧＭＲ素子によって構成された多層膜４０３を用いた磁気ヘッドを作製した。
【０１３５】
Ｃ形状コア３０１の内側には、反応防止膜（下地膜）としてアルミナを１．５ｎｍの厚みに成膜した。そして、磁路方向に対して垂直な方向、すなわち図７では紙面に対して垂直な方向に沿って１００Ｏｅの大きさを有する磁場中において、高飽和磁束密度軟磁性膜２１２としてＦｅＡｌＮ（１．６Ｔ）をこのアルミナの上に５μｍの厚みに成膜した。
【０１３６】
Ｉ型形状コア３０６の内側には、高飽和磁束密度軟磁性膜２１２としてＦｅＡｌＮを成膜した。そして、その表面を約５０オングストロームだけＥＣＲエッチングによってエッチングして、その表面を平坦化した。そして、マグネトロンスパッタリング法によって、
ＮｉＦｅ（５）／ＣｏＦｅ（１）／Ｃｕ（３）／ＣｏＦｅ（３）／Ｒｕ（０．８）／ＣｏＦｅ（３）／ＰｔＭｎ（２０）／Ｔａ（３）、
によって構成される多層膜（ＧＭＲ素子）を成膜した。このＧＭＲ素子を成膜した後、２８０℃において約５時間、磁路方向に沿って５ｋＯｅの大きさを有している磁界中においてアニールして、ＣｏＦｅ／ＰｔＭｎに異方性を付与した。そして、２００℃において約１時間、磁路方向に対して直交する方向に沿って１００Ｏｅの大きさを有する磁界を印加して、ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅに異方性を付与した。フォトリソグラフィー法およびアルゴンミリング法によって、高飽和磁束密度軟磁性膜２１２であるＦｅＡｌＮを残すように、図６に示すような台形のメサ形状に多層膜（ＧＭＲ素子）を加工した。磁路方向に対して直交する方向に沿って３００Ｏｅの磁界を印加しながら、ハードバイアス層２２０としてＣｏＰｔＣｒを作製した。そして、電極２１６としてＣｒ／Ａｕを形成した。図６において、磁路方向は、紙面に対して垂直な方向である。ＣｏＦｅ／ＰｔＭｎは、この紙面に対して垂直な方向に沿って異方性を有しており、ＣｏＰｔＣｒは、紙面に対して左右方向に沿って異方性を有している。次にＩ形状コア３０６とＣ形状コア３０１とをメタル接合によって接合し、さらにＣ形状コア３０１に電磁コイル３０５を巻き、磁気ヘッド３００を完成する。
【０１３７】
従来例として、実施例に係る磁気ヘッドと同様の形状で多層膜のないＦｅＡｌＮを用いたＭＩＧヘッドを作製した。この実施例に係る磁気ヘッドおよび従来例のＭＩＧヘッドについて、ＤＬＣコ−ティングを施した磁気テ−プの記録再生特性を測定した。尚、何れの磁気ギャップも２００ｎｍとした。測定周波数２０ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの範囲においてそれぞれのヘッドのビット誤り率を測定した。従来例のＭＩＧヘッドでは、ビット誤り率は、１０−６であった。また、本実施例の磁気ヘッドでは、ビット誤り率は、従来例のＭＩＧヘッドよりも小さい１０−８であった。また、本実施例の磁気ヘッドは、従来例のＭＩＧヘッドよりも良好な耐摩耗性を示した。なお本実施例の磁気ヘッドのテープに対向する面には、ＤＬＣコ−ティングが施されてもよい。
【０１３８】
（実施例５）
図９に示すように、Ｃ型形状を有しておりフェライトによって形成された磁性体基板２０１Ａおよび２０１Ｂを用い、多層膜２０３にＴＭＲ素子を用いた磁気ヘッド４００を作製した。フェライトによって形成される磁性体基板２０１Ａに、この磁性体基板２０１Ａと多層膜２０３とを絶縁するために、アルミナからなる絶縁層７０１を、ＩＢＤを用いて２０ｎｍの厚みに成膜した。そして、その上に、ＴＭＲ素子では、ＮｉＦｅ（６）／Ｃｏ（１）／Ａｌ（０．４）を成膜した後、酸素雰囲気２００Ｔｏｒｒで１分間酸化し、さらにＡｌ（０．３）を成膜した後、酸素雰囲気２００Ｔｏｒｒで１分間酸化してＡｌ−Ｏトンネル層を形成して、引き続きＣｏＦｅ（２．５）／ＰｔＭｎ（２０）／Ｔａ（３）／Ｐｔ（２０）を成膜した。ＧＭＲ素子の膜構成はＮｉＦｅ（６）／ＣｏＦｅ（１）／Ｃｕ（２．５）／ＣｏＦｅ（２．５）／ＰｔＭｎ（２０）／Ｔａ（３）である。次に、２６０℃、５ｋＯｅの条件下においてＰｔＭｎの磁気異方性を付与する熱処理を行い、引き続いて、２００℃、およびＰｔＭｎに付与した磁界とは直交するような１００Ｏｅの磁界を印加する条件下において、直交化熱処理を行った。この多層膜２０３をフォトリソグラフィーとイオンミリング等により素子のパターニングを行い、図９に示すような多層膜２０３によって構成されるＴＭＲ素子およびＧＭＲ素子を用いた磁気ヘッド４００を作製した。なお、ここで、ＴＭＲ素子は膜面に垂直に電流を流す構造とし、ＧＭＲ素子は、膜面に平行に電流を流す構造となるように電極を配置した。この磁気ヘッド４００と、多層膜２０３がなく、磁気ヘッド４００と同様の形状を有しており、ヨ−ク窓に電磁コイルを１０タ−ン巻いた従来例のフェライトヘッドとの再生特性を比較した。
【０１３９】
本実施例の磁気ヘッド４００と従来例のフェライトヘッドとについて、ＤＬＣコ−ティングを施した磁気テ−プの再生特性を測定した。尚、何れのヘッドの磁気ギャップも２００ｎｍとした。
【０１４０】
周波数２０ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの範囲においてビット誤り率を測定したところ、従来例のフェライトヘッドにおいては、ビット誤り率は１０−５であった。一方、本実施例に係るフェライトによって形成される磁性体基板をヨ−クに用いた磁気ヘッド４００においては、ビット誤り率は従来例のフェライトヘッドよりも小さい１０−７レベルであった。また、本実施例の磁気ヘッド４００は、従来例のフェライトヘッドよりも良好な耐摩耗性を示した。なお本実施例の磁気ヘッドにおける磁気テープに対向する面には、ＤＬＣコ−ティングが施されてもよい。
【０１４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、磁性体基板上に磁気抵抗素子を形成することで優れた耐摩耗性とヘッド特性を持つ磁気抵抗素子、磁気ヘッドおよび磁気記録装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る磁気ヘッドの構成図
【図２】実施の形態に係る磁気抵抗素子の断面図
【図３】実施の形態に係る他の磁気ヘッドの構成図
【図４】実施の形態に係る他の磁気抵抗素子の断面図
【図５】実施の形態に係るさらに他の磁気抵抗素子の斜視図
【図６】実施の形態に係るさらに他の磁気抵抗素子の断面図
【図７】実施の形態に係るさらに他の磁気ヘッドの構成図
【図８】実施の形態に係るさらに他の磁気ヘッドの磁気ギャップを媒体方向から見た図
【図９】実施の形態に係るさらに他の磁気ヘッドの構成図
【図１０】実施の形態に係るさらに他の磁気抵抗素子の断面図
【図１１】実施の形態に係るさらに他の磁気抵抗素子の詳細な断面図
【図１２】実施の形態に係るさらに他の磁気抵抗素子の断面図
【図１３】実施の形態に係るさらに他の磁気抵抗素子の断面図
【図１４】実施の形態に係るさらに他の磁気抵抗素子の断面図
【図１５】実施の形態に係る磁気記録再生装置の斜視図
【図１６】実施の形態に係る他の磁気記録再生装置の構成図
【図１７】実施の形態に係る他の磁気記録再生装置の回転ドラム装置の斜視図
【図１８】実施の形態に係る磁気ヘッドの製造工程の説明図
（ａ）フェライト基板の斜視図
（ｂ）トラック加工を施したフェライト基板の斜視図
（ｃ）ガラスボンディングによって貼り合わせられたフェライト基板の斜視図
（ｄ）磁性層を成膜したフェライト基板の斜視図
（ｅ）多層膜を形成したフェライト基板の斜視図
（ｆ）ダイシングソーを用いてチップに切り出した実施の形態に係る磁気ヘッドの斜視図
【符号の説明】
１０２  磁性層
２０１Ａ  磁性体基板
２１３  非磁性層
２１４  磁性層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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