(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部シールドと、
前記下部シールドの上に配置された上部シールドと、
前記下部シールドと前記上部シールドの間に配置されたセンサ積層体と、
前記下部シールドの上方且つ前記上部シールドの下方で前記センサ積層体に隣接して配置された側面シールドと、
を含む読み取りヘッドセンサであって、
前記センサ積層体が、
磁化固定層と、
前記磁化固定層の上方に配置されたスペーサ層と、
前記スペーサ層の上方に配置された磁化自由層と、
前記磁化自由層の上に配置された二重キャッピング層であって、非磁性層の上に配置された磁性層を含む二重キャッピング層を含み、
前記上部シールドが、
第１の磁性層及び前記第１の磁性層の上に配置された第２の磁性層を含む底部磁性層と、
前記底部磁性層の上に配置された第１の非磁性層と、
前記第１の非磁性層に配置され、且つ３層磁性積層膜を含む頂部磁性層と、
前記頂部磁性層の上に配置された反強磁性層と、を更に含む、読み取りヘッドセンサ。
【請求項２】
前記二重キャッピング層内の前記磁性層がＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、又はＮｉＣｏＦｅを含んでいる請求項１に記載の読み取りヘッドセンサ。
【請求項３】
前記非磁性層がＴａである、請求項１に記載の読み取りヘッドセンサ。
【請求項４】
前記非磁性層の厚さが１ｎｍ未満である、請求項１に記載の読み取りヘッドセンサ。
【請求項５】
前記底部磁性層内の前記第１の及び前記第２の磁性層が、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、又はＮｉＣｏＦｅのうち少なくとも１つから選択されている、請求項１に記載の読み取りヘッドセンサ。
【請求項６】
前記第２の磁性層がＣｏＦｅであり、前記第１の磁性層がＮｉＦｅである、請求項５に記載の読み取りヘッドセンサ。
【請求項７】
前記頂部磁性層内の前記３層磁性積層膜が、複数のＣｏＦｅ層の間に挟まれたＮｉＦｅ層を含む、請求項１に記載の読み取りヘッドセンサ。
【請求項８】
前記側面シールドに結合されたコイル構造を更に含む、請求項７に記載の読み取りヘッドセンサ。
【請求項９】
前記側面シールドに結合されたコイル構造を更に含む、請求項１に記載の読み取りヘッドセンサ。
【請求項１０】
下部シールドと、
前記下部シールドの上に配置された上部シールドと、
前記下部シールドと前記上部シールドの間に配置されたセンサ積層体と、
前記下部シールドの上方且つ前記上部シールドの下方に配置されたセンサ積層体に隣接して配置された側面シールドと、を含む読み取りヘッドセンサであって、
前記上部シールドが、
第１の磁性層及び前記第１の磁性層の上に配置された第２の磁性層を含む底部磁性層と、
前記底部磁性層の上に配置された第１の非磁性層と、
前記第１の非磁性層の上に配置され、且つ３層磁性積層膜を含む頂部磁性層と、
前記頂部磁性層の上に配置された反強磁性層と、を含む、読み取りヘッドセンサ。
【請求項１１】
前記底部磁性層内の前記第１の及び前記第２の磁性層が、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、又はＮｉＣｏＦｅのうち少なくとも１つから選択される、請求項１０に記載の読み取りヘッドセンサ。
【請求項１２】
前記第２の磁性層がＣｏＦｅであり、前記第１の磁性層がＮｉＦｅである、請求項１０に記載の読み取りヘッドセンサ。
【請求項１３】
前記頂部磁性層内の前記３層磁性積層膜が、複数のＣｏＦｅ層の間に挟まれたＮｉＦｅ層を含む、請求項１０に記載の読み取りヘッドセンサ。
【請求項１４】
前記センサ積層体が
磁化固定層と、
前記磁化固定層の上方に配置されたスペーサ層と、
前記スペーサ層の上方に配置された磁化自由層と、
前記磁化自由層の上に配置された二重キャッピング層であって、非磁性層の上に配置された磁性層を含む二重キャッピング層を更に含む、請求項１０に記載の読み取りヘッドセンサ。
【請求項１５】
前記二重キャッピング層内の磁性層が、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、又はＮｉＣｏＦｅを含む、請求項１４に記載の読み取りヘッドセンサ。
【請求項１６】
前記非磁性層がＴａである、請求項１４に記載の読み取りヘッドセンサ。
【請求項１７】
前記非磁性層の厚さが１ｎｍ未満である、請求項１４に記載の読み取りヘッドセンサ。
【請求項１８】
下部シールドと、
前記下部シールドの上に配置された上部シールドと、
前記下部シールドと前記上部シールドの間に配置されたセンサ積層体と、
前記下部シールドの上方且つ前記上部シールドの下方に配置された前記センサ積層体に隣接して配置された側面シールドと、
前記側面シールドに結合して配置されたコイル構造と、を含み、
前記上部シールドが、
第１の磁性層及び前記第１の磁性層の上に配置された第２の磁性層を含む底部磁性層と、
前記底部磁性層の上に配置された第１の非磁性層と、
前記第１の非磁性層に配置され、且つ３層磁性積層膜を含む頂部磁性層と、
前記頂部磁性層の上に配置された反強磁性層と、を更に含む、読み取りヘッドセンサ。
【請求項１９】
前記センサ積層体が
磁化固定層と、
前記磁化固定層の上方に配置されたスペーサ層と、
前記スペーサ層の上方に配置された磁化自由層と、
前記磁化自由層の上に配置され、且つＴａ層の上に配置されたＮｉＦｅ層を含む二重キャッピング層と、を更に含む、請求項１８に記載の読み取りヘッドセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は一般に、ハードディスクドライブに用いる磁気読み取りヘッドセンサに関する。読み取りヘッドセンサは磁気抵抗効果型である。特に、これらの実施形態はセンサに二重キャッピング層を用いる読み取りヘッドセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの中核は、回転磁気ディスク、読み取り及び書き込みヘッドを有するスライダ、回転ディスク上方のサスペンションアーム、及びサスペンションアームをスイングさせて回転ディスク上の選択された円形トラック上に読み取り及び／又は書き込みヘッドを乗せるアクチュエータアームを典型的に含む磁気ディスクドライブである。サスペンションアームは、ディスクが回転していなければディスクの表面にスライダを押し付けるが、ディスクが回転していればスライダの空気ベアリング面（ＡＢＳ）に隣接して回転するディスクにより空気が渦巻くため、スライダは回転するディスクの表面から僅かに上方で空気ベアリングに乗る。スライダが空気ベアリングに乗ると、書き込み及び読み取りヘッドを用いてホストデータに対応する書き込み及び読み取り磁気転移が行われる。読み取り及び書き込みヘッドは、書き込み及び読み取り機能を実装すべくコンピュータプログラムに従い動作する信号処理回路に接続されている。
【０００３】
ハードディスクドライブの読み取りヘッドは、磁気抵抗効果を用いるスピンバルブ素子を含んでいる。中間層を挟む磁化自由層及び磁化固定層等の２枚の強磁性薄膜の相対的な磁化を検出することにより、磁気情報を、ディスク上のナノスケールの磁石から読み取ることができる。センサ素子の各種寸法の小型化及びフィルム特徴の向上が記録密度の向上に寄与し、現在の記録トラックの幅を約１００ナノメートル未満にすることが実現されている。しかし、トラック幅が狭くなるに従い、磁化自由層を磁化する間における熱振動により生じるノイズ（磁気ノイズ）がヘッドの信号対ノイズ比（ＳＮＲ）に及ぼす影響が極端に大きくなる。磁気ノイズは、再生出力の増大に比例して増大するため、ヘッドＳＮＲはある最大値で飽和する。従って、磁気ノイズを減少させることが益々重要になっている。磁化自由層の磁気バイアス（磁区制御）が磁気結合の低下させる制御と合わせて、磁気ノイズの減少に効果的である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、センサ構造において磁気結合の低下と共に磁気ノイズを最小限に抑制可能なセンサ構造技術が当分野において必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は一般に、磁気記録ヘッドの読み取りヘッドセンサに関する。読み取りヘッドセンサは、当該読み取りヘッドセンサ内の磁気バイアス磁場を強化する、例えば磁区制御を行うべく磁気結合を減少させることができる二重キャッピング層を含んでいる。更に、異なるフィルム特性を有する複数の積層膜を有する上部シールドを利用して読み取りヘッドセンサのバイアス磁場生成を強化することができる。また、側面シールドに隣接してコイル構造が配置されていてよい。信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を効率的に制御して読み取りヘッドセンサの磁区制御を向上させるべく、側面シールドに隣接して配置されたコイル構造により、センサに生じたバイアス磁場を効果的に変化させて調整することができる。
【０００６】
一実施形態において、読み取りヘッドセンサは、下部シールドと、下部シールドの上に配置された上部シールドと、下部シールドと上部シールドの間に配置されたセンサ積層体と、下部シールドの上方且つ上部シールドの下方でセンサ積層体に隣接して配置された側面シールドとを含み、センサ積層体は、磁化固定層と、磁化固定層の上方に配置されたスペーサ層と、スペーサ層の上方に配置された磁化自由層と、磁化自由層の上に配置された二重キャッピング層とを含み、二重キャッピング層は非磁性層の上に配置された磁性層を含んでいる。
【０００７】
別の実施形態において、読み取りヘッドセンサは、下部シールドと、下部シールドの上に配置された上部シールドと、下部シールドと上部シールドの間に配置されたセンサ積層体と、下部シールドの上方且つ頂部シールドの下方に配置されたセンサ積層体隣接し配置された側面シールドとを含み、上部シールドは、第１の磁性層及び第１の磁性層の上に配置された第２の磁性層を含む底部磁性層と、底部磁性層の上に配置された第１の非磁性層と、第１の非磁性層の上に配置され、且つ３層磁性積層膜を含む頂部磁性層と、頂部磁性層の上に配置された反強磁性層とを含んでいる。
【０００８】
別の実施形態において、読み取りヘッドセンサは、下部シールドと、下部シールドの上に配置された上部シールドと、下部シールドと上部シールドの間に配置されたセンサ積層体と、下部シールドの上方且つ上部シールドの下方に配置されたセンサ積層体に隣接して配置された側面シールドと、側面シールドに結合して配置されたコイル構造とを含んでいる。
【０００９】
本開示の上述の特徴をより詳細に理解されるよう、上で要約した本開示のより具体的な記述を実施形態を参照しながら行い、その幾つかを添付の図面に示す。しかし、本開示は他の同等に効果的な実施形態をも受容するため、添付の図面は本開示の典型的な実施形態を例示するに過ぎず、従って本開示の範囲を限定するものと考えてはならないことに注意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の一実施形態による、例示的な磁気ディスクドライブを示す。
【図２】本開示の一実施形態による、図１のディスクドライブの読み取り／書き込みヘッド図及び磁気ディスクの側面である。
【図３】一実施形態による読み取りヘッドの模式図である。
【図４】別の実施形態による読み取りヘッドの模式図である。
【図５】非磁性層の厚さの変化と、読み取りヘッドセンサで生じたバイアス磁場の強さとの関係を表すグラフである。
【図６】一実施形態による、図３又は４の読み取りヘッドセンサ上に配置された側面シールドの３次元模式図であり、側面シールドに隣接してコイル構造が配置されている。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
理解を容易にすべく、複数の図面で共通の同一要素を指示するために、可能な場合に同一の参照番号を用いている。一実施形態に開示された要素が、特段明示しない限り別の実施形態でも有利に利用できるものと考える。しかし、本開示は、磁気センサを含む他の任意の分野で同等に効果的な実施形態をも受容するため、添付の図面は本開示の典型的な実施形態を例示するに過ぎず、従って本開示の範囲を限定するものと考えてはならないことに注意されたい。
【００１２】
以下において、本開示の実施形態を参照する。しかし、本開示が記述する特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。むしろ、以下の特徴及び要素の任意の組合せが、異なる実施形態に関するか否かに拘わらず、本開示を実装及び実施するものと考えられる。更に、本開示の実施形態が他の可能な解決策及び／又は従来技術よりも優れた利点をもたらす可能性があるが、所与の実施形態が特定の利点をもたらすか否かにより本開示が限定されるものではない。従って、以下の態様、特徴、実施形態及び利点は単に説明目的であって、請求項（群）に明示的に記述していない限り、添付の請求の要素又は制約であると考えてはならない。同様に、「本開示」への言及が本明細書に開示するいかなる発明の内容を一般化するものとして解釈してはならず、請求項（群）に明示的に記述していない限り、添付の請求の要素又は制約であると考えてはならない。
【００１３】
本開示は一般に、磁気記録ヘッドの読み取りヘッドセンサに関する。読み取りヘッドセンサは、上部シールドと下部のシールドとの間に挟まれたセンサ積層体に加え、側面シールドを含んでいる。上部シールドは、反強磁性結合を有する多層構造である。上部シールドからのセンサ積層体への磁気結合は、生じる磁気バイアス磁場を強めると共に、センサ積層体に形成された自由層の磁区制御を向上させるよう低く制御される。一実施形態において、センサ積層体の自由層の上に形成された頂部二重キャッピング層を利用することにより、磁気結合を低下させることができる。また、異なるフィルム特性構成を有する複数のフイルム層を上部シールドに用いてもよい。また、バイアス磁場生成を強化すべく側面シールドに隣接してコイル構造が配置されていてもよい。
【００１４】
図１に、本開示の一実施形態による、例示的なハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１００の上面図を示す。同図に示すように、ＨＤＤ１００は１つ以上の磁気ディスク１１０、アクチュエータ１２０、各々の磁気ディスク１１０に関連付けられたアクチュエータアーム１３０、及びシャーシ１５０に取り付けられたスピンドルモーター１４０を含んでいてよい。１つ以上の磁気ディスク１１０は、図１に示すように垂直に配置されていてよい。更に、１つ以上の磁気ディスク１１０は、スピンドルモーター１４０に結合されていてよい。
【００１５】
磁気ディスク１１０は、ディスク１１０の上面及び底面の両方にデータの円形トラックを含んでいてよい。磁気ヘッド１８０は、アクチュエータアーム１３０に搭載結合されている。各ディスク１１０が回転するに従い、データをデータトラックに書き込む、及び／又はデータトラックから読み取ることができる。アクチュエータアーム１３０は、アクチュエータ軸１３１の回りに回転して磁気ヘッド１８０をディスク１１０の特定のデータトラックに置くように構成されていてよい。
【００１６】
図２は、磁気ディスク２０２に対向する読み取り／書き込みヘッド２００の中心を通る部分断面側面図である。読み取り／書き込みヘッド２００及び磁気ディスク２０２は各々図１で、磁気ヘッド１８０及び磁気ディスク１１０に対応していてよい。幾つかの実施形態において、磁気ディスク２０２は、「柔軟な」すなわち相対的に保磁力が低い磁気透過性下層（ＰＬ）２０６上に垂直な磁気データ記録層２０４（ＲＬ）を含む「二重層」媒体であってよい。読み取り／書き込みヘッド２００は、空気ベアリング面（ＡＢＳ）、磁気書き込みヘッド２２０及び磁気読み取りセンサ２２２等の媒体対向面（ＭＦＳ）２０９を含み、媒体対向面（ＭＦＳ）２０９が磁気ディスク２０２に対向するように搭載されている。図２において、ディスク２０２は、矢印２３２で示す方向にヘッド２００を通過して移動する。磁気データ記録層（ＲＬ）２０４を、垂直記録又は磁化領域２１２と共に示し、隣接領域２１２は、磁気データ記録層（ＲＬ）２０４に置かれた矢印２１１で表すように、磁化方向を有している。隣接する磁化領域２１２の磁場は、検出素子２３０により記録ビットとして検出可能である。書き込みヘッド２２０は、主磁極２３２及び非磁性材料２１９に埋め込まれた断面に示す薄膜コイル２１８からなる磁気回路２２４を含んでいる。
【００１７】
本明細書に記述する実施形態において、読み取りヘッドセンサ２２２は、側面シールド読み取りヘッドセンサである。側面シールド読み取りヘッドセンサは、スピンバルブ素子のトラック幅方向に軟磁性体を含んでいるため、トラック幅方向における読み取り感度分布のスカート領域で感度が低下する。スカート領域における読み取り感度分布の減少は、スピンバルブ素子が記録トラックの中心部で生じる磁場を捕捉することに起因して生じ、軟磁性体により形成された磁気シールドが、記録トラックの中心部以外の部分で生じた磁場を吸収する。感度分布のスカートを減少させることにより、隣接トラックの読み取りノイズ及び干渉を減少させることができるため、トラック密度を向上させることができる。
【００１８】
読み取りヘッドセンサ２２２が上部シールドＳ２と磁気的に強く結合している実施形態において、データの読み取り／書き込み容量に悪影響を及ぼす高い信号ノイズが往々にして見られる。従って、読み取りヘッドセンサ２２２と上部シールドＳ２の間の磁気結合を低く維持することで、その間に生じるバイアス磁場が好ましく強化され、従って領域制御性が向上する。
【００１９】
図３は、センサ積層体３５０に形成された二重キャッピング層３１４を有する、図２に示す読み取り／書き込みヘッド２００と同様の磁気読み取りヘッドセンサ３００の媒体対向面（ＭＦＳ）を示す。読み取りヘッド３００は、図２に関して上で述べたように、下部シールドＳ１と上部シールドＳ２の間に形成されたセンサ積層体３５０を含んでいる。センサ積層体３５０は、下部シールドＳ１上に配置された第１の反強磁性層３０２及び下層３０１を含んでいる。下層３０１は、Ｔａ、Ｒｕ又はＴａとＲｕの化合物を含んでいてよく、厚さが約３ｎｍである。一実施形態において、第１の反強磁性層３０２は、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＮｉＭｎ又はこれらの組合せを含んでいてよく、厚さが約６０オングストロームである。一実施形態において、第１の反強磁性層３０２の長さ約４ｎｍである。次いで磁化固定層３０４が第１の反強磁性層３０２上に配置される。磁化固定層３０４の厚さは約２ｎｍであってよい。磁化固定層３０４は、単純固定、逆平行固定、自己固定、又は反強磁性固定センサ等、数種類の固定層の一つを含んでいてよい。固定及び基準層は、例えばＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、又は希薄磁性合金等、幾つかの磁性材料から製造可能である。
【００２０】
スペーサ層３０６は、トンネル接合磁気抵抗（ＴＭＲ）センサの場合は酸化物障壁層であるか、又は巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサの場合は導電層であってよく、磁化自由層３０８の下方で磁化固定層３０４上に配置されている。読み取りヘッド３００がＴＭＲセンサである場合、スペーサ層３０６はＭｇＯ、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、又はＡｌ２Ｏ３を含んでいてよい。読み取りヘッド３００がＧＭＲセンサである場合、スペーサ層３０６は銅のような非磁性導電材料を含んでいてよい。スペーサ層３０６の厚さは約１ｎｍであってよい。
【００２１】
磁化自由層３０８は、スペーサ層３０６上に配置されている。磁化自由層３０８は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｂ、又はこれらの組合せであるＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、又はＣｏＦｅＮｉＢ等を含んでいてよい。磁化自由層３０８の厚さは、約１５オングストローム〜約７５オングストロームであってよい。一実施形態において、厚さは約６ｎｍである。
【００２２】
次いで二重キャッピング層３１４が磁化自由層３０８上に形成される。一実施形態において、二重キャッピング層３１４は、非磁性層３１０上に配置された磁性層３１２を含んでいる。従来の磁気キャッピング層とは異なり、二重キャッピング層３１４は非磁性層３１０上に配置された磁性層３１２を含んでいる。二重キャッピング層３１４に含まれる非磁性層３１０は、磁化自由層３０８と上部シールドＳ２の間の磁気結合を効率的に減少させ、これによりセンサ積層体３５０に隣接して生じるバイアス磁場が増大するものと考えられる。生じた磁気結合が不都合な磁気ノイズの増大、及び信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の低下を引き起こす恐れがあるため、磁気結合を最小限に維持することが望まれる。従って、磁化自由層３０８上で内部に形成された非磁性層３１０を含む二重キャッピング層３１４を利用することにより、磁性減結合が効率的に実現され、これによりセンサ積層体３５０に生じるバイアス磁場を増大させると共に、磁化自由層３０８における領域制御性を向上させることができる。このように、磁化自由層３０８の上方にある二重キャッピング層３１４の非磁性層３１０を利用することにより、磁化自由層３０８と上部シールドＳ１の間の磁気結合を効率的に弱められ（例：磁性減結合）、これにより磁気ノイズが除去されて領域制御性が向上する。非磁性層３１０はまた、磁化自由層３０８と上部シールドＳ２の間に追加的な磁気スペーシングを設けて、その間における磁気結合を弱めることができる。データ密度を不都合に低下させる恐れのある読み取りギャップをなくすべく、非磁性層３１０により生じる追加的な磁気スペーシングは最小限（例：非磁性層３１０の厚さを薄く）維持することができる。一実施形態において、非磁性層３１０の厚さは０．８ｎｍ未満、例えば約０．１ｎｍ〜約０．５ｎｍであるように１ｎｍ未満に制御される。
【００２３】
一実施形態において、非磁性層３１０は、Ｔａ、Ｍｇ等を含むグループから選択された非磁性材料（例：消磁材料）から作成されていてよい。一例において、非磁性層３１０は厚さが約０．１ｎｍ〜約０．５ｎｍのＴａ層である。
【００２４】
更に、非磁性層３１０上に配置された磁性層３１２はまた、必要に応じて磁気バイアスを強めるために、上部シールドＳ２に強磁性的に結合できる選択された磁性材料から作成されていてよい。一実施形態において、磁性層３１２は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、及びＦｅＣｏＮｉを含むグループから選択された磁性材料から作成されていてよい。一実施形態において、磁性層３１２は、厚さが約１ｎｍ〜約６ｎｍのＮｉＦｅ層である。
【００２５】
センサ積層体３５０の上下に配置された下部シールドＳ１及び上部シールドＳ２は、センサ積層体３５０にセンス電流を供給する導線として機能すると共に磁気シールドとしても機能できる導電材料から形成されている。一実施形態において、下部シールドＳ１は、ＮｉＦｅ等の磁性材料により形成されている。
【００２６】
上部シールドＳ２は複数の層を含んでいてよい。上部シールドＳ２は、非磁性スペーサ層３１８により分離された底部磁性層３１６及び頂部磁性層３２０を含んでいてよい。第２の反強磁性層３３０が頂部磁性層３２０上に配置されている。第２の反強磁性層３３０は、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＮｉＭｎ、又はこれらの組合せを含み、厚さが約６０オングストロームである。非磁性スペーサ層３１８は、Ｔａ、ＴａＯ、Ｒｕ、Ｒｈ、ＮｉＣｒ、ＳｉＣ、又はＡｌ２Ｏ３を含んでいてよい。底部磁性層３１６及び頂部磁性層３２０は各々強磁性材料を含んでいてよい。使用できる適当な強磁性材料には、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＮｉＣｏ、ＣｏＦｅ、及びこれらの組合せが含まれる。頂部磁性層３２０は底部磁性層３１６に反強磁性的に結合されていて、頂部磁性層３２０の磁化は第２の反強磁性層３３０により一方向に固定されている。一実施形態において、上部シールドＳ２は３個の層構造としてＩｒＭｎ／ＮｉＦｅ／Ｒｕ／ＮｉＦｅを含んでいる。
【００２７】
絶縁層３２１が、センサ積層体３５０の側壁に沿って、且つ下部シールドＳ１の上方に配置されていてよい。絶縁層３２１は、酸化アルミニウム又は窒化ケイ素等の絶縁材料を含んでいてよい。絶縁層３２１は、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、及びイオンビームスパッタリング（ＩＢＤ）等の公知の堆積法により堆積されていてよい。
【００２８】
側面シールド３２２が絶縁層３２１上に配置されている。側面シールド３２２は、強磁性材料を含んでいてよい。使用できる適当な強磁性材料として、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＮｉＣｏ、ＣｏＦｅ、及びこれらの組合せが含まれる。上部シールドＳ２の底部磁性層３１６と側面シールド３２２は強磁性的に結合されている。このような構造を採用する理由は、スピンバルブ素子内の磁化自由層３０８の充分な領域安定性を実現するためである。上部シールドＳ２は、反強磁性結合構造により磁気的に安定している。側面シールド３２２もまた、安定上部シールドＳ２に強磁性的に結合されているために安定している。この状況において、側面シールド３２２から磁化自由層３０８に向かうバイアス磁場は安定し、磁化自由層の充分な領域安定性を有する。
【００２９】
図４に、上部シールドＳ２の異なる複数の膜構造を有する読み取りヘッドセンサ４００の別の実施形態を、センサ積層体３５０に形成された二重キャッピング層３１４と共に示す。特別に選択された材料からなる上部シールドＳ２の複数の層を利用することにより、反強磁性的結合構造に起因する不都合な減少が生じることなく、所望の範囲の磁気透過性が維持されるものと考えられる。反強磁性結合構造に起因する上部シールドＳ２の磁気的安定状態は潜在的に磁気透過性を減少させ得る。磁気透過性が低い場合、シールド効果が低下するため読み取り解像度が下がる。記録された信号を読み取る際に、読み取り解像度が低いほど、磁気転移ノイズの増大に起因して信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が低下するため、誤差率が大きくなる。従って、図４に示す読み取りヘッドセンサ４００内の上部シールドＳ２の複数の膜構造を利用することにより、充分な領域安定性を与えながら、高い読み取り解像度と共に所望の範囲の磁気透過性が得られる。
【００３０】
一実施形態において、読み取りヘッドセンサ４００の上部シールドＳ２は、図３に示す非磁性スペーサ層３１８と同様に、非磁性スペーサ層３１８により分離された底部磁性層４０８及び頂部磁性層４０５を有していてよい。第２の反強磁性層３３０が頂部磁性層４０５上に配置されている。第２の反強磁性層３３０は、ＰｔＭｎ、ＭｎＩｒ、ＰｔＰｄＭｎ、ＮｉＭｎ、又はこれらの組合せを含み、厚さが約６０オングストロームである。非磁性スペーサ層３１８は、Ｔａ、ＴａＯ、Ｒｕ、Ｒｈ、ＮｉＣｒ、ＳｉＣ又はＡｌ２Ｏ３を含んでいてよい。
【００３１】
図３に示す底部磁性層３１６及び頂部磁性層３２０の単層構造とは異なり、読み取りヘッドセンサ４００の底部磁性層４０８及び頂部磁性層４０５は複数の層を含んでいる。一実施形態において、底部磁性層４０８は、第２の磁性層４０７上に配置された第１の磁性層４０６を含んでいる。頂部磁性層４０５は、３種の磁性材料４０３、４０２、４０１を含む積層膜を有する複合構造を含んでいる。各々の磁性材料４０１、４０２、４０３、４０６、４０７は強磁性材料を含んでいてよい。使用できる適当な強磁性材料には、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＮｉＣｏ、ＣｏＦｅ、及びこれらの組合せが含まれる。具体的な一実施形態において、頂部磁性層４０５はＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ積層膜（磁性層４０３、４０２、４０１）を含み、底部磁性層４０８はＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ積層膜（磁性層４０６、４０７）を含んでいる。従って、読み取りヘッドセンサ４００の上部シールドＳ２は、頂部の第２の反強磁性層３３０から底部磁性層４０８まで、ＭｎＩｒ／ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ膜構造を含んでいる。
【００３２】
図３〜４において、磁化自由層３０８内のバイアス磁場の方向は、上部シールドＳ２の底部磁性層３１６、４０８の磁化方向とは逆平行である。上部シールドＳ２の底部磁気３１６層、４０８の磁気異方性及び磁気結合は、逆方向のバイアス磁場により効果的に弱められる。従って、上部シールドＳ２の磁気透過性が増大する結果、読み取り解像度が向上する。
【００３３】
センサ積層体３５０内の二重キャッピング層３１４を利用することにより、磁化自由層３０８と上部シールドＳ２の間の磁気結合が弱められるため、バイアス磁場が増大する。図５に示すように、磁性層３１０上に配置された磁性層３１２を含む二重キャッピング層３１４は、非磁性層３１０が無い状態で約２０Ｏｅである従来のキャッピング層（丸い点）と比較して、非磁性層３１０の厚さが薄い状態でバイアス磁場（正方形の点）を約８０Ｏｅまで効率的に増大させることができる。二重キャッピング層３１４内の磁性層３１２と合わせて非磁性層３１０を利用することにより、従来の実施方式と比較して、バイアス磁場の強さを約２倍〜４倍増大させる。その結果、バイアス磁場が増大するに従い、磁化自由層３０８の領域制御性が読み取り解像度と共に向上する。
【００３４】
図６に、図３又は４の読み取りヘッド３００、４００上に配置された側面シールド３２２の３次元模式図を示す、一実施形態によれば側面シールド３２２に隣接してコイル構造６０２が配置されている。側面シールド３２２は、センサ積層体３５０の側壁に沿って、下部シールドＳ１の上方、且つ上部シールドＳ２の下方に配置されている。上述のように、磁気ノイズを低く保つために、磁化自由層３０８と上部シールドＳ２の間の磁気結合が低く維持されるため、その間に生じるバイアス磁場が増大する。更に、生じるバイアス磁場が、側面シールド３２２から寄与される磁場と密接に関連しているものと思われる。従って、側面シールド３２２に隣接して配置されたコイル構造６０２を追加することにより、側面シールドからの磁場が、コイル構造６０２の強化を通じて、エネルギーが与えられた際に増大した場合にバイアス磁場の強さを更に増大及び調整することができる。
【００３５】
一実施形態において、コイル構造６０２は螺旋状に構成された複数のコイル巻線６０４を含んでいる。コイル構造６０２は、側面シールド３２２の外周の回りに巻かれている。コイル構造６０２は、センサ積層体３５０に対するバイアス磁場生成のレベルに影響及び寄与し得る側面シールド３２２から生じる磁場の位置制御を強化すべく側面シールド３２２に近い任意の適当な位置に配置されていてよい。コイル構造６０２は動作中に、電源６０６を通してコイル構造６０２に供給される電力によりエネルギーを与えられる。コイル構造６０２に印加される電力は、側面シールド３２２から生じる磁場のレベルに影響を及ぼし得る。側面シールド３２２からの寄与を受ける磁場の強さ（例：大きさ）が変動及び増大するに従い、センサ積層体３５０に生じるバイアス磁場も強化及び増大し得る。従って、側面シールド３２２に隣接して配置されたコイル構造６０２及びコイル構造６０２に印加された電力レベルを利用することにより、磁気記憶密度と合わせて信号対ノイズ比を向上及び最適化すべくセンサ積層体３５０で生じる異なるレベルのバイアス磁場を制御することができる。一実施形態において、コイル構造６０２は、側面シールド３２２に対する磁場生成を強化し得る金属的材料から作成されていてよい。一実施形態において、コイル構造６０２は、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、ニッケル、これらの合金等からなるグループから選択された材料から作成されていてよい。
【００３６】
従って、二重キャッピング層３１４と合わせて上部シールドＳ２に複数の層を利用することにより、磁気結合を弱めることができる。更に、読み取りヘッドセンサ３００、４００のセンサ積層体３５０に対するバイアス磁場生成を強化すべく、側面シールド３２２に隣接して（例：周囲に巻かれた状態で）コイル構造が更に配置されていてもよい。このような読み取りヘッドセンサは、読み取り部の感度が制御可能である。低い磁気結合及び側面シールドから生じる強い磁場を維持することにより、強いバイアス磁場が得られる。従って、次世代製品は、超高密記録構造を採用することができる。
【００３７】
上の記述は本開示の実施形態に向けられたものであるが、本開示の他の、及び更なる実施形態も本開示の基本範囲から逸脱することなく想到可能であり、その範囲は以下の請求項により決定される。
【符号の説明】
【００３８】
１００  ハードディスクドライブ
１１０  磁気ディスク
１２０  アクチュエータ
１３０  アクチュエータアーム
１３１  アクチュエータ軸
１４０  スピンドルモーター
１５０  シャーシ
２００  読み取り／書き込みヘッド
２０２  磁気ディスク
２０４  磁気データ記録層
２０６  磁気透過性下層
２０９  媒体対向面
２１１  矢印
２１２  磁化領域
２１８  薄膜コイル
２１９  非磁性材料
２２０  磁気書き込みヘッド
２２２  磁気読み取りセンサ
２２４  磁気回路
２３０  検出素子
２３２  主磁極
３００  読み取りヘッド
３０１  下層
３０２  センサ積層体
３０４  磁化固定層
３０６  スペーサ層
３０８  磁化自由層
３１０  非磁性層
３１２  磁性層
３１４  二重キャッピング層
３１６  底部磁性層
３１８  非磁性スペーサ層
３２０  頂部磁性層
３２１  絶縁層
３２２  側面シールド
３３０  第２の反強磁性層
３５０  センサ積層体
４００  読み取りヘッドセンサ
４０１、４０２、４０３、４０６、４０７  磁性層
４０５  頂部磁性層
４０８  底部磁性層
６０２  コイル構造
６０４  コイル巻線
６０６  電源
Ｓ１  下部シールド
Ｓ２  上部シールド
【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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