(57)【要約】【課題】従来よりも簡易な構成で、情報記録媒体に対する磁気記録又は再生が可能であり、磁化自由領域の単磁区化や磁化固定領域の磁化固定が微小くびれ部（微小接点）付近においても正確に行われている磁気ヘッドを得る。【解決手段】磁気ヘッド１０においては、磁化自由領域１ａと磁化固定領域１ｂとが微小くびれ部１ｃを介した連続体として形成されたＢＭＲ素子１と、ＢＭＲ素子１を端部表面上に有する基板２と、磁化固定領域１ｂ表面に形成された厚さが薄い自然酸化膜１ｄを介して磁化固定領域１ｂと通電可能に接触しているコイル３と、コイル３に接続されている電源４とを備えている。【選択図】図１
2008016089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の基体の表面上に、磁化自由領域と磁化固定領域とが微小くびれ部を介した連続体として形成された磁気抵抗効果素子と、前記磁化自由領域の磁化方向を揃えるような磁界を前記磁気抵抗効果素子に印加するコイルとを備えていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
前記コイルが、前記磁化固定領域に近設され、前記磁化固定領域の磁化方向と同方向に磁界を印加するものであり、
前記コイルにより発生した磁界の大きさが、前記磁化自由領域の保磁力以上であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記コイルにより発生した磁界が、３９７９Ａ／ｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
前記コイルが巻き数１未満のコイルであり、前記コイルと前記磁化固定領域とが、前記磁化固定領域表面に形成された自然酸化膜を介して接触していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
前記コイルと前記磁化固定領域との間に絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報記録媒体や磁気カードリーダ等に対して磁気記録又は再生を行うことができる磁気ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗効果素子の応用範囲は広く、例えば磁気記録再生装置、磁気カードリーダ、医療器具等に用いられている。中でも外部磁界により電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子は、微小領域の高感度磁気センサーとして利用できるため、磁気記録再生装置の磁気センサーとして特に需要が大きい。
【０００３】
近年、数百％以上の大きな磁気抵抗比率を得る新しい磁気抵抗効果素子として、弾道磁気抵抗（ＢＭＲ）を利用した素子が提案されている。このようなＢＭＲ素子は、磁化方向が外部磁場に合わせて変化する第１の磁性体と、磁化方向が外部磁場によらず一定である第２の磁性体から構成され、かつ前記第１、第２の磁性体は互いに微小な接点で接していることを特徴とする。このようなＢＭＲ素子を磁気センサーとして用いる場合、前記第１の磁性体が外部磁場を感知し磁化反転させた状態で、センス電流を流すことで可能となる。すなわち第１、第２の磁性体の磁化方向が反平行の場合、平行の場合に比べ抵抗値は高いことから外部磁場の方向を決定できる。そして、前記第１、第２の磁性体の磁化方向が異なるとき、前記微小接点において磁壁が形成されることで、前記第１、第２の磁性体の磁気結合は分断される。ここで磁壁とは磁区と磁区との境界であり、スピンが徐々に回転することにより形作られている領域を指す。このように磁壁が微小な接点に形成されやすい理由は、接点のような幅狭の領域においては周辺に存在する磁性原子の数が少なく、相対的に交換結合力が低下しているため（磁化方向を一定とする力も低減され）、そのような領域では連続的にスピン（磁化方向）が回転しやすいからである。ここで磁壁幅が広いと、磁壁を通過するセンス電流（スピン電子）は磁壁を通過中に徐々にスピン回転を行うため、スピン依存散乱が薄れ、大きな磁気抵抗は発現しない。しかし、磁壁幅が狭ければ狭いほどスピンの変化が急峻であり、磁気抵抗は大きくなる。更に前記微小接点の大きさが電子フェルミ波長程度であると、電子スピンは原子からの散乱をほとんど受けることなく弾道的に前記微小接点を伝導するため、純粋にスピン依存性散乱が現れるため（余計な抵抗が含まれないため）大きな磁気抵抗を示すと言われている。
【０００４】
しかし、このような磁気抵抗効果素子（磁性体）は、反磁界の影響により複数の磁区が形成されることで第１の磁性体が磁化反転の際、第１の磁性体内において磁壁移動を伴ういわゆるバルクハウゼンノイズが発生する問題がある。よって、実使用においては、第１の磁性体を単磁区化するなどの磁区構造制御が重要である。下記特許文献１では、第１の磁性体と第２の磁性体との磁気異方性方向が直交するタイプであり、かつ前記第１の磁性体を挟むように永久磁石層を配置することで、前記第１の磁性体の単磁区化を行っており、また前記第２の磁性体に対しても、永久磁石層を用いることで磁化固定を行っている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１０９２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の単磁区化や磁化固定を行うための永久磁石は、微小接点近傍に配置することが極めて重要である。何故なら、磁気抵抗が発現するのは、そのような微小接点近傍（磁壁が形成される領域であり、接点中心から約１００ｎｍ以内）であるため、その部分を単磁区化、もしくは磁化固定する必要がある。しかし、上記特許文献１では、微小接点近傍まで永久磁石の層を近づけて形成することは、位置合わせ精度の点で困難であり、微小接点近傍の単磁区化、磁化固定を正確に行うことは難しい。
【０００７】
また、第１の磁性体の異方性（磁化方向）が第２の磁性体と同じく縦向き（媒体のほうを向く）ＢＭＲ素子においては、第１の磁性体を単磁区化するための永久磁石の層は、縦方向に第１の磁性体を挟んで配置する必要があるが、記録媒体との間にこのような永久磁石層を配置することは再生動作に支障がでるため困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、従来のものよりも簡易な構成で、情報記録媒体に対する磁気記録又は再生が可能であり、磁化自由領域（微小接点近傍も含む）の単磁区化、磁化固定領域（微小接点近傍も含む）の磁化固定を正確に行うことができる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及び効果】
【０００９】
（１）  本発明の磁気ヘッドは、磁化自由領域と磁化固定領域とが微小くびれ部を介した連続体として形成された磁気抵抗効果素子と、前記磁化自由領域の磁化方向を揃えるような磁界を前記磁気抵抗効果素子に印加するコイルとを備えている。
【００１０】
上記（１）の構成によれば、従来の永久磁石を用いる場合のような位置合わせ精度を必要とせずに、磁化自由領域の磁化方向を揃えることができる。したがって、従来のものよりも簡易な構成で、情報記録媒体に対する磁気記録又は再生が可能であり、磁化自由領域（微小くびれ部（微小接点）近傍も含む）が単磁区化されて、バルクハウゼンノイズが低減されるとともに、磁化固定領域（微小くびれ部（微小接点）近傍も含む）の磁化固定を正確に行うことができる磁気ヘッドを提供できる。
【００１１】
（２）  上記（１）の磁気ヘッドにおいては、前記コイルが、前記磁化固定領域に近設され、前記磁化固定領域の磁化方向と同方向に磁界を印加するものであり、前記コイルにより発生した磁界の大きさが、前記磁化自由領域の保磁力以上であることが好ましい。
【００１２】
上記（２）の構成によれば、磁化固定領域の磁化方向をより安定させるとともに、コイルで発生した磁界が磁化固定領域から磁気抵抗効果素子の全体に誘導され、磁化自由領域の磁化方向を容易且つ確実に揃えることができる。また、コイルで発生させる磁界を大きくすれば、直近の記録媒体まで磁化印加できるので、この記録媒体の磁化反転を行って磁気ビットを形成できる。したがって、容易に情報記録媒体に記録することもできる磁気ヘッドを提供できる。
【００１３】
（３）  上記（２）の磁気ヘッドにおいては、前記コイルにより発生した磁界が、３９７９Ａ／ｍ（５０Ｏｅ）以下であることが好ましい。
【００１４】
上記（３）の構成によれば、極度に磁化自由領域の磁化を安定させてしまうことがなく、記録媒体からの漏洩磁場を感知（再生）できなくなることがない。したがって、コイルにより発生した磁界が、磁化自由領域の保磁力以上、３９７９Ａ／ｍ（５０Ｏｅ）以下であるので、磁化自由領域を単磁区化できるとともに、この磁化自由領域で記録媒体からの漏洩磁場を確実に感知（再生）できる磁気ヘッドを提供できる。なお、一般に記録媒体からの漏洩磁場は３９７９Ａ／ｍ（５０Ｏｅ）以下であるが、このとき、コイルにより発生した磁界が３９７９Ａ／ｍ（５０Ｏｅ）を超えるものであると、磁化自由領域は常に（媒体からの漏洩磁場とは無関係に）コイルからの磁場の向きに磁化されるため再生ができなくなる。これらのことを一般化すると、（磁化自由領域の保磁力）＜（コイルからの発生磁場）＜（記録媒体からの漏洩磁場）の関係を満たすように設計された磁気ヘッドであることが必要である。
【００１５】
（４）  上記（１）〜（３）の磁気ヘッドにおいては、前記コイルが巻き数１未満のコイルであり、前記コイルと前記磁化固定領域とが、前記磁化固定領域表面に形成された自然酸化膜を介して通電可能に接触していることが好ましい。これにより、磁界を発生できると共に、磁気抵抗効果素子にセンス電流を流すための電極用配線としてもコイルを利用できる。
【００１６】
（５）  上記（１）〜（４）の磁気ヘッドにおいては、前記コイルと前記磁化固定領域との間に絶縁層が形成されていてもかまわない。コイルに流した電流は、絶縁層を避けて流れるため、磁化固定領域には移動せずコイル内をほぼすべてが流れる。したがって、コイルにおいて、アンペールの法則Ｈ＝Ｉ／Ｌ（Ｈ：磁界の大きさ、Ｉ：電流、Ｌ：電流路の周の長さ）におけるＩが向上し、Ｌが減少するため、より大きな磁界Ｈを発生でき、磁界の発生効率が向上する。つまり、より少ない電力で所望する大きさの磁界を発生させることができるので、省電力型の磁気ヘッドを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る磁気ヘッドについて説明する。図１は、情報記録媒体と、本発明の第１実施形態に係る磁気ヘッドの概略構成とを示した図であって、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。図２（ａ）は、図１の磁気ヘッドのうち弾道磁気抵抗効果素子、コイル、及び、電源の配置構成を説明するために用いる正面図であって、図２（ｂ）は図２（ａ）のI−I矢視断面図である。
【００１８】
図１に示す磁気ヘッド１０においては、弾道磁気抵抗効果素子１（以下、ＢＭＲ素子１とする）を端部表面上に有する基体としての基板２と、後述するＢＭＲ素子１の磁化固定領域と通電可能に接触しているコイル３と、コイル３に接続されている電源４（図１（ｂ）には図示せず）とを備えている。また、磁気ヘッド１０においては、情報記録再生装置（図示せず）に用いられる際、ＢＭＲ素子１及び基板２の端面が、情報記録媒体５の表面に対向するよう設置される。
【００１９】
図１及び図２に示すＢＭＲ素子１においては、基板２の表面上に形成された、台形状の磁化自由領域１ａと、アスペクト比が磁化自由領域１ａより高い台形状の磁化固定領域１ｂと、磁化自由領域１ａと磁化固定領域１ｂとを接続していると共に、基板２表面に平行な一方向と直交する方向に関する長さが磁化自由領域１ａ及び磁化固定領域１ｂよりも短い微小くびれ部１ｃとで構成され、これらの表面には、厚さが薄い自然酸化膜１ｄが形成されている。磁化自由領域１ａ、磁化固定領域１ｂ、微小くびれ部１ｃは、便宜上分割して説明するが、実際は連続体として一体形成されているものである。
【００２０】
磁化自由領域１ａは、保磁力が（磁化固定領域１ｂに比べ）より小さく、外部磁界に対して容易に磁化方向が回転できる、いわゆる磁化を自由に制御できる領域である。磁化固定領域１ｂにおいては、保磁力が（磁化自由領域１ａに比べ）より大きく、外部磁界に対して磁化方向が回転しない、いわゆる磁化が固定された領域である。このような保磁力の違いは、例えば、非特許文献 K.Miyake. et. al., JouＬ. Appl. Phys., Vol.91, p3468 (2002). にも紹介されているように、形状によりもたらせる異方性（形状異方性）によって調節することができる。すなわち、各磁性領域の横方向の幅を広くすることで保磁力を低減、狭めることで増加させることができる。例えば、磁化自由領域１ａの横方向（磁化自由領域１ａ、微小くびれ部１ｃ、磁化固定領域１ｂの中心を結ぶ直線に垂直な方向）の長さを広めることで縦方向（横方向に垂直な方向）に磁化の異方性が低減し、また、磁化固定領域１ｂの横方向の長さを狭めることで異方性が増加する結果、同じ材料で構成した場合でも、磁化を自由に制御できる領域と、磁化を固定した領域とを形成することができる。より具体的に、本実施形態における磁化自由領域１ａ及び磁化固定領域１ｂについて説明する。
【００２１】
本実施形態においては、磁化自由領域１ａと磁化固定領域１ｂとは、形状異方性の大きさが違うように設計してある。ここで言う形状異方性の大きさとは、横方向の長さと縦方向の長さとの比（アスペクト比）であり、図２に示すように、磁化自由領域１ａと磁化固定領域１ｂとはアスペクト比が異なる。また、微小くびれ部１ｃを頂点として、磁化自由領域１ａのなす角θ１および磁化固定領域１ｂのなす角θ２がともに９０°以下であって、θ１＞θ２（θ１＝５３°、θ２＝３３°のものが一例として挙げられる。）である。そのため、磁化自由領域１ａと磁化固定領域１ｂとの（形状）異方性の向きは同じであり、容易磁化方向が同じとなる。したがって、微小くびれ部１ｃにて形成される磁壁は１８０°磁化の方向が変わる１８０°磁壁であり、スピン依存散乱が大きいため、大きな磁気抵抗を得ることができる。
【００２２】
微小くびれ部１ｃは、この微小くびれ部１ｃ近傍に対し幅狭であり、そのため磁壁が形成されやすい領域となっている。また、電気的には導通するが、磁気的な結合は弱い（若しくは途絶える）領域と考えることもできる。微小くびれ部１ｃの幅は、好ましくは３０ｎｍ以下である。更に好ましくは、前記幅は１０ｎｍ以下である。このように狭くなればなるほど、磁壁は小さくかつ安定して微小くびれ部１ｃに形成されやすくなる。このような磁壁においては、原子スピンの方向が急峻に変化するため、そこを通過するスピン電流にとっては、上述したように純粋なスピン依存散乱を受ける。よって、磁壁幅が狭いほど大きな磁気抵抗を得ることができる。
【００２３】
基板２としては、電気的絶縁性があり、表面が平坦なもの（平均粗さとして０．５ｎｍ以下）が用いられる。また、磁気ヘッド１０のスライダとして用いるため、基板２は適度な硬さを備える。このような基板２としては、表面熱酸化処理を施したＳｉ（シリコン）基板、ＧａＮ（窒化ガリウム）基板、ガラス基板等が挙げられる。
【００２４】
コイル３は、磁化固定領域１ｂの端部付近部分の上部表面及び側部表面を覆うように形成された巻き数１未満のコイルである（図２（ｂ）参照）。また、磁化固定領域１ｂ表面に形成された自然酸化膜１ｄを介して磁化固定領域１ｂに通電可能に接触しているので、磁界を発生できると共に、ＢＭＲ素子１にセンス電流を流す電極配線としても用いることができる。コイル３からの磁界方向は、磁化固定領域１ｂの（固定）磁化方向と同じであり、磁界の大きさは磁化自由領域１ａの保磁力以上であり、かつ、情報記録媒体からの漏洩磁場を超えない程度の大きさである必要がある。なぜなら、磁界の大きさが大きすぎる場合は、磁化自由領域１ａの磁化が極度に安定化し、媒体からの漏洩磁場を感知できなくなるためである。したがって、磁化自由領域１ａの単磁区化が可能であり、かつ、情報記録媒体の漏洩磁場を感知できる発生磁場量として、磁化自由領域１ａの保磁力より大きく、媒体からの漏洩磁場を超えない７９５．８Ａ／ｍ〜３９７９Ａ／ｍ（１０Ｏｅ〜５０Ｏｅ）とする。
【００２５】
なお、一変形例として、コイル３を磁化自由領域１ａに接するように形成してもかまわない。このような構成でも、単磁区化の効果を得ることはできる。しかし、磁化固定領域１ｂは、磁化自由領域１ａに比べ長さの自由度が高く（磁化固定領域１ｂはアスペクト比を高くできるため、長さを長くすることができる）、スペースの制約も考慮すると、コイル３は磁化固定領域１ｂに形成する方が好ましい。また、他の変形例として、コイル３は、上述のように磁化固定領域１ｂの上部及び側部を覆うようなものでなく、磁化固定領域１ｂ上を通過する直線状のものでもよい。このような直線状のコイルであっても、同様に磁界を磁化固定領域１ｂに印加することができる。
【００２６】
次に、磁気ヘッド１０の製造方法について、図３（ａ）〜（ｄ）を用いて具体的に説明する。ここで、図３（ａ）〜（ｄ）のそれぞれは、磁気ヘッド１０の製造工程を示す図であって、左図が正面図、右図が左図の矢視断面図である。
【００２７】
まず、基板２としての表面熱酸化処理を施したＳｉ基板を有機溶剤で洗浄した後、スピナーを用いてレジスト（膜厚：約１００ｎｍ）の塗布を行う。レジストには、ＺＥＰ（日本ゼオン（株）製）をシンナーで希釈したものを用いる。電子ビームによる露光後、専用の薬液により現像を行って、磁化自由領域１ａ、磁化固定領域１ｂ、微小くびれ部１ｃからなるＢＭＲ素子１（連続体）形成用のレジストパターン２１を形成する（図３（ａ）参照）。なお、磁化自由領域１ａ用パターンの横方向の長さについては２００ｎｍ、磁化固定領域１ｂ用パターンの横方向の長さについては１００ｎｍとしている。
【００２８】
次に、レジストパターン２１が表面に形成された基板２上に、スパッタリング法によって磁性体であるＮｉを５０ｎｍ積層する。このスパッタリング成膜により連続体としてのＢＭＲ素子１が一体形成される。なお、基板２として熱酸化シリコンを用いたが、一変形例として、基板２とＮｉとの密着性を向上させるため、それらの間にＴｉ（チタン）などの酸化物との親和性が高い金属を密着層として形成してもよい。
【００２９】
そして、専用の薬液を用いリフトオフを行うことで、磁性体部分（ＢＭＲ素子１）の形成を完了する（図３（ｂ）参照）。
【００３０】
続いて、コイル３を形成する。具体的には、ＢＭＲ素子１を形成した後、再びリソグラフィープロセスにより、短手方向（ＢＭＲ素子１の長手方向）の長さを１００ｎｍとしてレジストパターン２２（磁化固定領域１ｂの長手方向に直交するような略直方体状の溝を有するパターン）を形成し（図３（ｃ）参照）、次に厚さを５０ｎｍとしてＡｕ（金）からなる細線を磁化固定領域１ｂに直交するようスパッタリング形成した後、リフトオフを行ってコイル３を形成する（図３（ｄ）参照）。なお、スパッタリングの際は、基板２のＢＭＲ素子１が形成されている側の端面に対して、斜め方向に運動しているスパッタ粒子により、磁化固定領域１ｂの側部にまでＡｕの層を形成することができる。それにより、磁化固定領域１ｂに差し掛かる部分は、磁化固定領域１ｂの層厚分だけ段になるため、巻き数１未満のコイル３とすることができる。
【００３１】
ここで、Ａｕの電気伝導率（２０℃における値）は４５．５×１０６ジーメンス／ｍ、Ｎｉの電気伝導率（２０℃における値）は１４．５×１０６ジーメンス／ｍであり、両者には約３倍の差があることに加え、磁化固定領域１ｂの表面かつ側面には薄い自然酸化膜１ｄが形成されている。これは、磁化固定領域１ｂが形成された後、一旦大気に曝されたからであり、当然、磁化自由領域１ａや微小くびれ部１ｃにおいても同様である。このような自然酸化膜１ｄ部分は絶縁体であるため電流が流れにくいので、電流の大部分（３分の２以上）はＡｕのコイル３を通過する。よって、磁化固定領域１ｂに対してコイル３に偏って電流が流れるため、所望する強さの磁界Ｈを発生できる。
【００３２】
次に、磁化自由領域１ａから磁化固定領域１ｂにかけてＡｕ（金）からなる電極（図示せず）と、コイル３に電流を流すためのＡｕ（金）からなる電極（図示せず）とをそれぞれ形成する。
【００３３】
最後に、スライダ加工を行う。まず、スライダ面（情報記録媒体に対向する面であり、磁化自由領域１ａ端部側の基板２の端面）を研磨工程により平坦化する。この際、磁化自由領域１ａが研磨され始めたとき、つまり、研磨が磁化自由領域１ａに差し掛かったときに研磨工程を終了する。それにより、磁化自由領域１ａを情報記録媒体５の表面に最も近づけることができるため、高感度の磁気ヘッド１０とすることができる（図１参照）。その後、図示しないが、スライダを浮上させるためのスライダ加工、配線、サスペンションの取り付けなどを行うことで、磁気ヘッド１０が完成する。
【００３４】
次に、磁気ヘッド１０の再生動作について説明する。再生の際は、まず、コイル３に常に電流１１を流し、磁界１２を発生させる。発生した磁界１２は、磁化固定領域１ｂから磁化自由領域１ａへと誘導され、保磁力の小さい磁化自由領域１ａは磁化（単磁区化）される。その際、コイル３から発せられる磁界１２の向きは、磁化固定領域１ｂの（固定）磁化方向と同じであり、磁界１２の大きさは磁化自由領域１ａの保磁力以上であり、かつ、記録媒体からの漏洩磁場を超えない大きさに調整されている。コイル３に流した電流は、磁化固定領域１ｂの表面かつ側面に形成されている薄い自然酸化膜を少なからず通過し、磁化固定領域１ｂへと流れるが、図２（ｂ）に示したように、電流１１として大部分はコイル３を流れる。なお、磁化固定領域１ｂへと流れた電流は、ＢＭＲ素子１のセンス電流とすることができる。
【００３５】
ここで、Ｌは電流路の周りの長さであり、例えばコイル３の短手方向（ＢＭＲ素子１の長手方向）の長さが１００ｎｍ、厚みが５０ｎｍとした場合、Ｌ＝１００ｎｍ×２（上部面及び下部面の長さ）＋５０ｎｍ（厚み分の長さ）×２＝３００ｎｍである。電流をＩ＝１．０ｍＡとした場合、Ｈ＝１．０〔ｍＡ〕／３００〔ｎｍ〕＝３．３ｋ〔Ａ／ｍ〕＝４２〔Ｏｅ〕の磁界１２が発生、磁化自由領域１ａへ誘導することができる。単磁区化を行うには７９５．８Ａ／ｍ〜３９７９Ａ／ｍ（１０Ｏｅ〜５０Ｏｅ）の磁界を目安に電流を流せばよいが、磁化自由領域１ａの形状や磁気特性により、通常最適な発生磁界は異なる。そのような場合にも本実施形態の磁区制御はコイルを用いて行うため、単磁区化するに至らない場合は電流量を増加させたり、単磁区化が安定しすぎて媒体の漏洩磁場を感知できない場合は電流量を減らしたりする等の調節が可能である。
【００３６】
次に、磁気ヘッド１０の記録動作について説明する。記録の際は、コイル３に流す電流１１を大幅に増加させ、図１に示した情報記録媒体５の保磁力を超える磁界を発生させる必要がある。発生した磁界は、磁化固定領域１ｂから磁化自由領域１ａに誘導され、磁化自由領域１ａがいわゆる磁気ポールの役目を果たし、情報記録媒体５に磁気ビットを形成する。この場合、磁化固定領域１ｂの保磁力を超えるため、磁化固定領域１ｂの磁化方向が変化する。しかし、その場合でも、磁気ヘッド１０が搭載されている磁気記録再生装置（図示せず）のメモリなどに、そのときの磁化固定領域１ｂの磁化方向（書き込みのために発生した磁場方向）を記録しておくことで、再生動作には支障をきたさない。つまり、再生の際、情報記録媒体５の磁気ビットの磁化方向は、磁気抵抗が大きい場合には磁化固定領域１ｂと逆向き、磁気抵抗が小さい場合には同じ向きであるため、磁気ビットの方向を判別できる。そして、記録の際のコイル３に流す電流量としては、アンペールの法則により、例えばＬ＝３００ｎｍの場合、Ｉ＝１００ｍＡとすることで、Ｈ＝１００〔ｍＡ〕／３００〔ｎｍ〕＝３３３ｋ〔Ａ／ｍ〕＝４．２ｋ〔Ｏｅ〕の磁界１２が発生し、磁化自由領域１ａへ誘導することができる。それにより、磁化自由領域１ａの横方向の長さ及び層厚に等しい大きさの磁気ビットを形成できる。
【００３７】
なお、コイル３は、発生磁界が弱いため、情報記録媒体５に磁気ビットを形成するのに磁界が不足しているおそれがある。このときは、情報記録媒体５を加熱して、情報記録媒体５の保磁力を低下させることにより印加磁界が弱くとも記録を容易にする（小さな磁界印加でも磁化反転が可能）ことができる。特開平４−１７６０３４号公報には、略室温に補償点を有するｎ形フェリ磁性体の磁気記録媒体およびこれを用いたレーザー光による熱アシスト記録再生方式が開示されている。該方式によれば、磁気記録再生時に情報記録媒体に対し、レーザー光による熱のアシスト加熱を行う。それにより、記録時は情報記録媒体の保磁力が減少するため、磁気ビットの形成が可能（容易）となることが記載されている。
【００３８】
本実施形態によれば、従来の永久磁石を用いる場合のような位置合わせ精度を必要とせずに、磁化自由領域１ａの磁化方向を揃えることができる。したがって、従来のものよりも簡易な構成で、磁化自由領域１ａが単磁区化されて、バルクハウゼンノイズが低減されるとともに、磁化固定領域１ｂの磁化固定を正確に行うことができる、磁気記録又は再生が可能な磁気ヘッド１０を提供できる。
【００３９】
また、コイル３が、磁化固定領域１ｂに近設され、磁化固定領域１ｂの磁化方向と同方向に磁界を印加するものであり、コイル３により発生した磁界の大きさが、磁化自由領域１ａの保磁力以上であるので、磁化固定領域１ｂの磁化方向をより安定させるとともに、コイル３で発生した磁界１２が磁化固定領域１ｂからＢＭＲ素子１の全体に誘導され、磁化自由領域１ａの磁化方向を容易且つ確実に揃えることができる。また、コイル３で発生させる磁界１２を大きくすれば、直近の情報記録媒体５まで磁化印加できるので、この情報記録媒体５の磁化反転を行って磁気ビットを形成できる。したがって、容易に情報記録媒体５に記録することもできる磁気ヘッドを提供できる。
【００４０】
さらに、コイル３により発生する磁界を３９７９Ａ／ｍ（５０Ｏｅ）以下とすることで、極度に磁化自由領域１ａの磁化を安定させてしまうことがなく、情報記録媒体５からの漏洩磁場を感知（再生）できなくなることがない。したがって、コイル３により発生した磁界１２が、磁化自由領域１ａの保磁力以上、５０Ｏｅ以下であるので、磁化自由領域１ａを単磁区化できるとともに、この磁化自由領域１ａで情報記録媒体５からの漏洩磁場を確実に感知（再生）できる磁気ヘッド１０を提供できる。
【００４１】
＜第１実施形態の変形例＞
次に、本発明の第１実施形態の変形例に係る磁気ヘッドについて説明する。図４は、本発明の第１実施形態の変形例に係る磁気ヘッドの磁化固定領域の断面図である。
【００４２】
本変形例の磁気ヘッドは、ＢＭＲ素子の表面に薄い自然酸化膜が形成されておらず、基板３１上に形成されたコイル３２と磁化固定領域３３との間に絶縁層３４が形成されている点で第１実施形態の磁気ヘッド１０と異なっている。その他の構成は、第１実施形態の磁気ヘッド１０と同構成であるので、ここではその説明を省略する。
【００４３】
絶縁層３４に１０ｎｍ厚のＳｉＯ２（二酸化珪素）を成膜することで、磁化固定領域３３に電流を流さないようにするものである。つまり、ほぼすべての電流（電流３５）をコイル３２に流すことができる。なお、ここでは、絶縁層３４に１０ｎｍ厚のＳｉＯ２を用いたが、一変形例として、５ｎｍ以上の厚さの絶縁体からなる層であれば、どのようなものであってもよい。この場合でも、トンネル効果による電流の漏洩は薄らぎ、電気的絶縁効果を奏することができる。
【００４４】
本変形例によれば、ＢＭＲ素子１にセンス電流を流すための電極用配線としては利用できないこと以外は、第１実施形態の磁気ヘッド１０と同様の効果を奏することができる。また、磁化固定領域３３に電流がほとんど通電することがなく、コイル３２内をほとんどの電流（電流３５）が流れることから、第１実施形態の磁気ヘッド１０に比べ、磁化固定領域３３に磁界３６を効率よく発生させることができるので、磁化自由領域の単磁区化の効率を向上させることができる。
【００４５】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る磁気ヘッド４０について説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る磁気ヘッドの概略構成を示した図であって、（ａ）が正面図、（ｂ）が（ａ）のVI−VI矢視断面図である。なお、第１実施形態の符号１、２、４と同様の部分には、順に符号４１、４２、４４を付し、その説明を省略することがある。
【００４６】
本実施形態の磁気ヘッド４０は、（１）コイル４３が一巻きのコイルであって、ＢＭＲ素子４１と通電可能に接触していない点、（２）コイル４３の中心にコア４５が形成されている点、（３）コイル４３及びコア４５の周囲（コア４５の一端面を除く）が絶縁層４６で覆われている点、（４）ＢＭＲ素子の表面に薄い自然酸化膜が形成されずに、ＢＭＲ素子４１の磁化固定領域４１ｂとコア４５とが接触するように形成されている点で、第１実施形態の磁気ヘッド１０と異なっている。
【００４７】
次に、磁気ヘッド４０の製造方法について、図６（ａ）〜（ｄ）を用いて具体的に説明する。ここで、図６（ａ）〜（ｄ）のそれぞれは、磁気ヘッド１０の製造工程を示す図であって、左図が正面図、右図が左図の矢視断面図である。
【００４８】
まず基板４２上にリソグラフィープロセスにより径を１００ｎｍとした円柱形状穴を有するレジストパターンを形成し、該円柱形状穴にＮｉＦｅからなる軟磁性体（コア４５となるもの）をスパッタリングにより形成した後、専用の薬液を用いリフトオフを行って、コア４５を形成する（図６（ａ）参照）。
【００４９】
次にリソグラフィープロセスによりコイル用レジストパターンを形成し、スパッタリングにより、金などの伝導率の高い金属の成膜を行った後、専用の薬液を用いリフトオフを行って、薄膜状のコイル４３を形成する（図６（ｂ）参照）。
【００５０】
続いて、スパッタリングにより絶縁層をコア４５が完全に埋もれるまで成膜した後、コア４５が現れるまで、絶縁層表面を研磨により平坦にして、絶縁層４６を形成する（図６（ｃ）参照）。
【００５１】
次に、コア４５が磁化固定領域４１ｂに接するように、リソグラフィーの位置調整を行い、第１実施形態におけるＢＭＲ素子１と同様の方法によってＢＭＲ素子４１を形成することにより、磁気ヘッド４０が完成する（図５参照）。
【００５２】
このような磁気ヘッド４０においては、電流が流れたコイル４３によって発生した磁界が、コア４５から磁化固定領域４１ｂ、磁化自由領域４１ａへと順に誘導されるため、磁化自由領域４１ａの単磁区化を行うことができる。この動作以外は、第１実施形態の磁気ヘッド１０と同様の動作を行うことで、情報記録媒体への記録又は再生が可能となる。
【００５３】
本実施形態によれば、ＢＭＲ素子１にセンス電流を流すための電極用配線としては利用できないこと以外は、第１実施形態の磁気ヘッド１０と同様の効果を奏することができる。
【００５４】
なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態や実施例に限定されるものではない。例えば、第１実施形態において、自然酸化膜１ｄとコイル３との間に絶縁層を設けて、ほとんどＢＭＲ素子に電流を流さないようにすれば、第１実施形態の変形例の磁気ヘッドに比べ、磁化固定領域に磁界をより効率よく発生させることができるので、磁化自由領域の単磁区化の効率をより向上させることができる。
【００５５】
また、第２実施形態において、コイル４３は１回巻きコイルを用いたが、同心円状に複数回巻きのコイルとすることはスペースの許す限り可能である。このように複数回巻きのコイルとすることで大きな磁界を得ることができ、容易に磁化自由領域４１ａの単磁区化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】情報記録媒体と、本発明の第１実施形態に係る磁気ヘッドの概略構成とを示した図であって、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。
【図２】（ａ）は、図１の磁気ヘッドのうち弾道磁気抵抗効果素子、コイル、及び、電源の配置構成を説明するために用いる正面図、（ｂ）は（ａ）のI−I矢視断面図である。
【図３（ａ）】図１の磁気ヘッドの製造工程を示す図であって、左図が基板上にレジストパターンを形成した際の状態を示す正面図、右図が左図のII−II矢視断面図である。
【図３（ｂ）】左図が図３（ａ）のレジストパターン上からスパッタリング成膜後、リフトオフしてＢＭＲ素子を形成した後の状態を示す正面図、右図が左図のIII−III矢視断面図である。
【図３（ｃ）】左図が図３（ｂ）の基板及びＢＭＲ素子上にレジストパターンを形成した際の状態を示す正面図、右図が左図のIV−IV矢視断面図である。
【図３（ｄ）】左図が図３（ｃ）のレジストパターン上からスパッタリング成膜後、リフトオフしてコイルを形成した後の状態を示す正面図、右図が左図のV−V矢視断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の変形例に係る磁気ヘッドの磁化固定領域の断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る磁気ヘッドの概略構成を示した図であって、（ａ）が正面図、（ｂ）が（ａ）のVI−VI矢視断面図である。
【図６（ａ）】図５の磁気ヘッドの製造工程を示す図であって、左図が基板上にコアを形成した後の状態を示す正面図、右図が左図のVII−VII矢視断面図である。
【図６（ｂ）】左図が図６（ａ）のコアの周囲にコイルを形成した後の状態を示す正面図、右図が左図のVIII−VIII矢視断面図である。
【図６（ｃ）】左図が図６（ｂ）のコア及びコイルを覆う絶縁層を基板上に形成した後の状態を示す正面図、右図が左図のIX−IX矢視断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１、４１    弾道磁気抵抗効果（ＢＭＲ）素子
１ａ、４１ａ    磁化自由領域
１ｂ、３３、４１ｂ    磁化固定領域
１ｃ    微小くびれ部
２、３１、４２    基板
３、３２、４３           コイル
４    電源
５    情報記録媒体
１０、４０    磁気ヘッド
１１、３５    電流
１２、３６    磁界
２１、２２    レジストパターン
３４、４６    絶縁層
４５    コア
【図１】
2008016089.tif 000003
【図２】
2008016089.tif 000004
【図３（ａ）】
2008016089.tif 000005
【図３（ｂ）】
2008016089.tif 000006
【図３（ｃ）】
2008016089.tif 000007
【図３（ｄ）】
2008016089.tif 000008
【図４】
2008016089.tif 000009
【図５】
2008016089.tif 000010
【図６（ａ）】
2008016089.tif 000011
【図６（ｂ）】
2008016089.tif 000012
【図６（ｃ）】
2008016089.tif 000013