(57)【要約】【課題】再生波形出力を低下させず、その対称性を向上させ、バラツキを低減させるようにした磁気ヘッドを提供すること。【解決手段】フリー層６にバイアス磁界を与えるハードバイアス層１１先端の膜厚を１１ｎｍ以上とする。または、ハードバイアス層１１の先端部とフリー層６との距離を５ｎｍ以上、かつ１４ｎｍ以下にする。或いは、フリー層の飽和磁化Ｍｓ＿ｆと、ハードバイアス層１１の飽和磁化Ｍｓ＿ｂとの関係を、Ｍｓ＿ｆ≦０．８＊Ｍｓ＿ｂを満たすように構成する。【選択図】図２
2008065926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル磁気抵抗膜と、
フリー層と、
前記トンネル磁気抵抗膜及び前記フリー層の両端側面部に形成されたテーパ面に対置して設けられ、前記フリー層にバイアス磁界を与えるハードバイアス層とを備え、
前記ハードバイアス層先端の膜厚を１１ｎｍ以上とすることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
前記ハードバイアス層先端の膜厚は、前記フリー層の中央面を延長した面と前記ハードバイアス層との交点を基準に約１０ｎｍの位置における、記録媒体のトラック方向に向けた前記ハードバイアス層の厚さである、ことを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
トンネル磁気抵抗膜と、
フリー層と、
前記トンネル磁気抵抗膜及び前記フリー層の両端側面部に形成されたテーパ面に対置して設けられ、前記フリー層にバイアス磁界を与えるハードバイアス層とを備え、
前記ハードバイアス層の先端部と前記フリー層との距離を５ｎｍ以上、かつ１４ｎｍ以下とすることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項４】
前記ハードバイアス層の先端部と前記フリー層との距離は、前記フリー層の中央面を延長した面が前記ハードバイアス層を挟み込むように配置された絶縁層と接する接点と、前記中央面を延長した面が前記ハードバイアス層と接する接点と、の距離であることを特徴とする請求項３記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
トンネル磁気抵抗膜と、
フリー層と、
前記トンネル磁気抵抗膜及び前記フリー層の両端側面部に形成されたテーパ面に対置して設けられ、前記フリー層にバイアス磁界を与えるハードバイアス層とを備え、
前記フリー層の飽和磁化をＭｓ＿ｆ、前記ハードバイアス層先端の飽和磁化をＭｓ＿ｂとしたとき、Ｍｓ＿ｆ≦０．８＊Ｍｓ＿ｂを満たすように、前記フリー層と前記ハードバイアス層とを構成することを特徴とする磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ヘッドに関する。詳しくは、再生出力を低下させずに、再生波形の非対称性およびそのバラツキを少なくするようにした磁気ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ハードバイアス方式の磁気ヘッドは、所謂トンネル磁気抵抗膜を有し、ＡＢＳ面側（媒体対向面側）を正面として、その抵抗膜の側面両端部にテーパ面が形成される。そして、テーパ面に対向して強磁性層が対置され、その強磁性層により一対のハードバイアス層が構成される。また、トンネル磁気抵抗膜層は、その上層面に形成されたフリー層（軟磁性層）と、下層面に形成されたピン層に挟持された構成となっている。
【０００３】
このように構成された磁気ヘッドは、記録媒体面による磁界の向きに応じてフリー層が動作するが、ハードバイアス層による磁界（バイアス磁界）によりフリー層の磁化状態が安定化し、記録媒体の磁界による再生波形特性（対称性）が良好な状態となる。
【０００４】
従って、ハードバイアス層からのバイアス磁界を大きくすれば、フリー層の磁化状態の安定性は向上し、フリー層からの再生波形の対称性は良くなり、再生波形のバラツキも低下する。
【０００５】
しかし、バイアス磁界を大きくし過ぎると、磁化のバイアス磁界方向成分が大きくなり、記録媒体からの信号磁界に対する磁化方向変化量が少なくなり、再生波形出力（磁気ヘッドの再生信号感度）が低下する。
【０００６】
一方、磁気ヘッドに関する従来技術としては、例えば、ＭＲ（磁気抵抗）層とその両側にある硬磁性バイアス層との接合部をテーパ形状とした磁気抵抗読み取り器の製造方法が開示されている（例えば、以下の特許文献１）。
【０００７】
また、ハードバイアス層をＣｏ−Ｃｒ−Ｔａの磁性膜により形成して磁気抵抗層に十分なバイアス磁界を与えるとともに、ハードバイアス層の下地層と上地層とをＣｒ膜としてハードバイアス層の磁気特性に悪影響を与えないようにした薄膜磁気ヘッドも開示されている（例えば、以下の特許文献２）。
【０００８】
更に、バイアス磁界印加膜をＣｏ系硬磁性層と磁性下地層とを積層して構成し、バルクハウゼンノイズと呼ばれるノイズを有効に除去した磁気抵抗効果ヘッドも開示されている（例えば、以下の特許文献３）。
【特許文献１】特開平３−１２５３１１１号公報
【特許文献２】特開平８−４５０３５号公報
【特許文献３】特開平１０−３１２５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献のいずれにおいても、バイアス磁界が大きくなった場合の対策は何ら施されていない。従って上記特許文献の構成では、バイアス磁界が大きいと再生波形出力が低下し、そのバラツキが大きくなってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、再生波形出力を低下させず、その対称性を向上させ、バラツキを低減させるようにした磁気ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一実施態様によれば、トンネル磁気抵抗膜と、フリー層と、前記トンネル磁気抵抗膜及び前記フリー層の両端側面部に形成されたテーパ面に対置して設けられ、前記フリー層にバイアス磁界を与えるハードバイアス層とを備え、前記ハードバイアス層先端の膜厚を１１ｎｍ以上とする磁気ヘッドであることを特徴とする。
【００１２】
また、前記磁気ヘッドにおいて、前記ハードバイアス層先端の膜厚は、前記フリー層の中央面を延長した面と前記ハードバイアス層との交点を基準に約１０ｎｍの位置における、記録媒体のトラック方向に向けた前記ハードバイアス層の厚さであることを特徴とする。
【００１３】
更に、上記目的を達成するために、本発明の他の実施態様によれば、トンネル磁気抵抗膜と、フリー層と、前記トンネル磁気抵抗膜及び前記フリー層の両端側面部に形成されたテーパ面に対置して設けられ、前記フリー層にバイアス磁界を与えるハードバイアス層とを備え、前記ハードバイアス層の先端部と前記フリー層との距離を５ｎｍ以上、かつ１４ｎｍ以下とする磁気ヘッドであることを特徴とする。
【００１４】
更に、前記磁気ヘッドにおいて、前記ハードバイアス層の先端部と前記フリー層との距離は、前記フリー層の中央面を延長した面が前記ハードバイアス層を挟み込むように配置された絶縁層と接する接点と、前記中央面を延長した面が前記ハードバイアス層と接する接点と、の距離であることを特徴とする。
【００１５】
更に、上記目的を達成するために、本発明の他の実施態様によれば、トンネル磁気抵抗膜と、フリー層と、前記トンネル磁気抵抗膜及び前記フリー層の両端側面部に形成されたテーパ面に対置して設けられ、前記フリー層にバイアス磁界を与えるハードバイアス層とを備え、前記フリー層の飽和磁化をＭｓ＿ｆ、前記ハードバイアス層先端の飽和磁化をＭｓ＿ｂとしたとき、Ｍｓ＿ｆ≦０．８＊Ｍｓ＿ｂを満たすように、前記フリー層と前記ハードバイアス層とを構成する磁気ヘッドであることを特徴とする。
【００１６】
更に、前記磁気ヘッドにおいて、前記ハードバイアス層の先端は、下層に下地層のないハードバイアス層であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれは、再生波形出力を低下させず、その対称性を向上させ、バラツキを低減させるようにした磁気ヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１９】
図１は、本発明が適用される磁気ヘッド２０の一構成例を示す図である。図１は、磁気ヘッド２０を、ディスク状の記録媒体の対向方向から見た図である。図面上、「ｘ」方向が記録媒体のトラック方向であり、「ｙ」方向がトラックの進行方向となる。
【００２０】
図１に示すように、磁気ヘッド２０は、下部シールド１と、下地層２と、反強磁性層（ＡＦＭ）３と、ピン層４と、トンネル磁気抵抗膜５と、フリー層６と、上地層７、８とを備える。また、磁気ヘッド２０は、絶縁層９と、下地層１０と、ハードバイアス層（強磁性層）１１と、絶縁層１２、及び上部シールド１３を備える。
【００２１】
反強磁性層３、ピン層４、トンネル磁気抵抗膜５、及びフリー層６が「ｙ」方向に向けてこの順で積層され、更に、これらが下地層２と上地層７、８に狭持される。この下地層２から上地層８までにより、所謂磁気抵抗層が形成される。
【００２２】
この中でフリー層６は、外部磁界に対して敏感に反応する性質があり、ディスク媒体面上に記録された磁界の向きに従って動作するため、センサとしての役割を果たす。
【００２３】
尚、反強磁性層３は互いに反対方向に磁界の向きを有し、フリー層６等の磁界を安定化させる。また、上下部シールド１、１３は外部からの磁界を防御するためのシールドである。
【００２４】
一方、ハードバイアス層１１は、２つの絶縁層９、１２に狭持され、更にその下側（「−ｙ方向」側）に下地層１０が配置される。更に、ハードバイアス層１１は、トンネル磁気抵抗膜５とフリー層６の両端側面部に形成されたテーパ面に対置して設けられている。
【００２５】
ハードバイアス層１１は、フリー層６に対して磁界の向きをある一定の方向に方向付け（例えば、「−ｘ」方向など）をすることで、フリー層６から安定した再生出力を得るようにしている。
【００２６】
すなわち、フリー層６はディスク媒体面上の位置によってはその信号磁界により急に回転してしまう場合があり、再生出力の出力特性が非線形となる場合がある。そこで、ハードバイアス層１１からバイアス磁界をフリー層６に与えることで、再生出力を線形にして、媒体に記録された磁界に追従するようにしている。
【００２７】
上述したように、このバイアス磁界を大きくすれば、フリー層６の磁化状態は安定化し再生出力波形の対称性は良くなるものの、フリー層６においてバイアス磁界成分が大きくなり信号磁界に対する磁化方向変化量が少なくなり、再生波形出力が低下してしまう。
【００２８】
図２（Ａ）は、このようなトレードオフの影響を少なくし、出力を低下させずに対称性を向上させそのバラつきを低減させるようにした磁気ヘッド２０の一構成例を示す図である。図１に対して要部を拡大した図である。
【００２９】
すなわち、ハードバイアス層１１先端の膜厚を「１１ｎｍ」以上厚くした例である。図２（Ａ）に示すように、フリー層６の中央面を延長した面とハードバイアス層１１との交点を基準に、記録媒体のトラック方向（「ｘ」方向）に約「１０ｎｍ」の距離にあって、記録媒体のトラック進行方向（「ｙ」方向）に対するハードバイアス層１１の膜厚を「１１ｎｍ」以上とした例である。
【００３０】
本出願人は、このような構成の磁気ヘッド２０に対してシミュレーションを行った。図４及び図５はその結果を示すグラフである。
【００３１】
まず、図４（Ａ）はハードバイアス層１１先端の膜厚（横軸「ハードバイアス層厚さ」）と再生出力（縦軸「出力」）との関係を示すグラフである。下地層２と上地層８との間に正弦波状の一周期分の磁界を与え、そのときに下地層２と上地層８間に発生する再生出力（電圧）である。尚、以下に示すグラフも全てこのように外部磁界を与えたときの結果を示している。
【００３２】
図４（Ａ）に示すように、ハードバイアス層１１先端の膜厚を除々に厚くすると、その再生出力は除々に低下している。ただし、膜厚「１１ｎｍ」以上ではその再生出力は略低下しない結果が得られた。
【００３３】
図４（Ｂ）は、ハードバイアス層１１先端の膜厚とその再生出力のバラツキ（縦軸：「出力バラツキ」、平均再生出力に対するバラツキ又は標準偏差）を示すグラフである。膜厚が約「１１ｎｍ」で最も再生出力のバラツキが少なくなった。
【００３４】
また、図５（Ａ）は、ハードバイアス層１１先端の膜厚と再生出力の非対称性（縦軸：「信号の非対称性」、再生出力の非対称性を表す指標であり「０」に近い程、対称性がよいことを示している）との関係を示す図である。膜厚が約「１１ｎｍ」以上で再生出力の対称性がよくなっている。
【００３５】
更に、図５（Ｂ）は、ハードバイアス層１１先端の膜厚と非対称性のバラツキ（縦軸：「信号の非対称性のバラツキ」、平均「信号の非対称性」に対するバラツキ又は標準偏差）との関係を示す図である。膜厚が約「１１ｎｍ」で最も再生出力の対称性がよい、即ち、再生信号の品質のバラツキが最も小さいことを示している。
【００３６】
以上から、図２（Ａ）に示すように、ハードバイアス層１１先端の膜厚を「１１ｎｍ」以上とすることで、再生出力の低下を小さく抑えることができ（図４（Ａ））、再生出力波形の対称性も向上し（図５（Ａ））、そのバラツキを低減させる（図５（Ｂ））ことができる。
【００３７】
図２（Ｂ）は、出力を低下させずに対称性を向上させそのバラつきを低減させるようにした磁気ヘッド２０の他の構成例である。そのシミュレーション結果は図６乃至図７に示す。
【００３８】
図２（Ｂ）に示す例は、ハードバイアス層１１先端部とフリー層６との間の距離を、約「５ｎｍ」以上約「１４ｎｍ」以下にした例である。即ち、フリー層６の中央面と絶縁層９との接点から、その中央面を延長した面とハードバイアス層１１との接点、までの距離を約「５ｎｍ」以上約「１４ｎｍ」以下にした例である。
【００３９】
図６（Ａ）は距離（横軸：「ハードバイアス層−フリー層間距離」）と再生出力との関係、同図（Ｂ）は距離と再生出力のバラツキとの関係、図７（Ａ）は距離と再生波形の非対称性との関係、同図（Ｂ）は距離と非対称性のバラツキとの関係、を夫々示すグラフである。
【００４０】
図６（Ａ）に示すように、距離が約「１４ｎｍ」以下では、距離の増加に伴って再生出力は増加するが、「１４ｎｍ」を超えると、距離に依らずほぼ一定値となる。一方、距離と再生出力のバラツキ、および距離と再生波形の非対称性のバラツキとの関係は、夫々、図６（Ｂ）および図７（Ｂ）に示すように、「１４ｎｍ」を越えても距離の増加に伴ってバラツキは増加している。従って、出力を低下させずにバラツキを低減させるという観点から、距離は「１４ｎｍ」以下であることが望ましい。ところで、距離を小さくし過ぎると、絶縁層が薄くなり過ぎ、機能上問題になる。図６（Ａ），（Ｂ）および図７（Ａ），（Ｂ）より、距離が「５ｎｍ」以下では、各特性値はほぼ一定値をとり、変化がない。従って、フリー層６とハードバイアス層１１との間にある絶縁層が薄くなり過ぎることを考慮すれば、距離は「５ｎｍ」以上が望ましい。
【００４１】
図３も、同様に他の磁気ヘッド２０の他の構成例を示す図である。この磁気ヘッド２０は、フリー層６の飽和磁化（磁化が一定値で飽和したときのその値）Ｍｓ＿ｂと、ハードバイアス層１１先端部の飽和磁化Ｍｓ＿ｆとの関係を、
Ｍｓ＿ｆ≦０．８＊Ｍｓ＿ｂ      ・・・（１）
となるようにしている。
【００４２】
このような関係をとるように磁気ヘッド２０を構成することで、上述した例と同様に、再生出力の低下等を抑えることができる。
【００４３】
なお、ハードバイアス層１１の下層には下地層１０が存在するが、先端部ではこの下地層１０が存在せず、直接絶縁層９と接触している部分がある（図１、図３）。図３のおけるハードバイアス層１１先端部とは、下層に下地層１０のないハードバイアス層１１の部分をいう。
【００４４】
図８乃至図９はそのシミュレーション結果のグラフである。上述した例と略同様に、図８（Ａ）は飽和磁化（横軸：Ｍｓ＿ｆ／Ｍｓ＿ｂ）と再生出力の関係、同図（Ｂ）は飽和磁化と再生出力のバラツキの関係、図９（Ａ）は飽和磁化と再生波形の非対称性の関係、同図（Ｂ）は飽和磁化と非対称性のバラツキの関係、をそれぞれ示すグラフである。
【００４５】
図８（Ａ）に示すように、「Ｍｓ＿ｆ／Ｍｓ＿ｂ」を「０．８」以上としても、「０．８」以下と比較してそれほど再生出力の変化は見られなかった。ただし、図８（Ｂ）に示すようにその再生出力のバラツキは「０．８」以下では少ない。
【００４６】
また、図９（Ａ）に示すように再生波形の対称性は、「０．８」以下では良好であるが、これを超えると急激に非対称となる。同図（Ｂ）に示すようにその対称性のバラツキは、「０．８」以下ではバラツキが少なく、それを超えると大きくなる結果を得た。
【００４７】
以上から、磁気ヘッド２０を式（１）に示す関係を満足するように構成することで、再生出力の低下を小さく抑え（図８（Ａ））、再生波形の対称性を向上させ（図９（Ａ））、そのバラツキを低減させる（同図（Ｂ））ことができる。
【００４８】
上述したいずれの例においても、磁気ヘッド２０はハードディスクに対する磁気ヘッドに適用して好適であるが、それ以外の磁気記録媒体に対する磁気ヘッドとしても上述した例と同様の作用効果を奏する
以上まとめると付記のようになる。
【００４９】
（付記１）
トンネル磁気抵抗膜と、
フリー層と、
前記トンネル磁気抵抗膜及び前記フリー層の両端側面部に形成されたテーパ面に対置して設けられ、前記フリー層にバイアス磁界を与えるハードバイアス層とを備え、
前記ハードバイアス層先端の膜厚を１１ｎｍ以上とすることを特徴とする磁気ヘッド。
【００５０】
（付記２）
前記ハードバイアス層先端の膜厚は、前記フリー層の中央面を延長した面と前記ハードバイアス層との交点を基準に約１０ｎｍの位置における、記録媒体のトラック方向に向けた前記ハードバイアス層の厚さである、ことを特徴とする付記１記載の磁気ヘッド。
【００５１】
（付記３）
トンネル磁気抵抗膜と、
フリー層と、
前記トンネル磁気抵抗膜及び前記フリー層の両端側面部に形成されたテーパ面に対置して設けられ、前記フリー層にバイアス磁界を与えるハードバイアス層とを備え、
前記ハードバイアス層の先端部と前記フリー層との距離を５ｎｍ以上、かつ１４ｎｍ以下とすることを特徴とする磁気ヘッド。
【００５２】
（付記４）
前記ハードバイアス層の先端部と前記フリー層との距離は、前記フリー層の中央面を延長した面が前記ハードバイアス層を挟み込むように配置された絶縁層と接する接点と、前記中央面を延長した面が前記ハードバイアス層と接する接点と、の距離であることを特徴とする付記３記載の磁気ヘッド。
【００５３】
（付記５）
トンネル磁気抵抗膜と、
フリー層と、
前記トンネル磁気抵抗膜及び前記フリー層の両端側面部に形成されたテーパ面に対置して設けられ、前記フリー層にバイアス磁界を与えるハードバイアス層とを備え、
前記フリー層の飽和磁化をＭｓ＿ｆ、前記ハードバイアス層先端の飽和磁化をＭｓ＿ｂとしたとき、Ｍｓ＿ｆ≦０．８＊Ｍｓ＿ｂを満たすように、前記フリー層と前記ハードバイアス層とを構成することを特徴とする磁気ヘッド。
【００５４】
（付記６）
前記ハードバイアス層の先端は、下層に下地層のないハードバイアス層であることを特徴とする付記５記載の磁気ヘッド。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】磁気ヘッドの構成例を示す図である。
【図２】磁気ヘッドの構成例を示す図である。
【図３】磁気ヘッドの構成例を示す図である。
【図４】シミュレーション結果を示すグラフである。
【図５】シミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】シミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】シミュレーション結果を示すグラフである。
【図８】シミュレーション結果を示すグラフである。
【図９】シミュレーション結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
１  下部シールド、  ２  下地層、  ３  反強磁性層（ＡＦＭ）、  ４  ピン層、  ５  トンネル磁気抵抗膜、  ６  フリー層、  ７、８  上地層、  ９  絶縁層、  １０  下地層、  １１  ハードバイアス層、  １２  絶縁層、  １３  上部シールド
【図１】
2008065926.tif 000003
【図２】
2008065926.tif 000004
【図３】
2008065926.tif 000005
【図４】
2008065926.tif 000006
【図５】
2008065926.tif 000007
【図６】
2008065926.tif 000008
【図７】
2008065926.tif 000009
【図８】
2008065926.tif 000010
【図９】
2008065926.tif 000011