(57)【要約】【課題】巨大磁気抵抗効果ヘッドの再生実効トラック幅を低減するとともに、再生出力を向上する。【解決手段】固定層、中間層及び自由層を備える磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に電流を印加する一対の端子と、前記自由層に磁区制御用のバイアス磁界を印加するバイアス印加手段とを有し、前記自由層は、感磁部と前記感磁部の両端に一対の感磁部外領域とを有し、一方の感磁部外領域の磁化方向と他方の感磁部外領域の磁化方向とが異なる素子高さ方向成分をもち、且つ一方の感磁部外領域の磁化と他方の感磁部外領域の磁化とが感磁部を介して略対称とする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定層、中間層及び自由層を備える磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に電流を印加する一対の端子と、前記自由層に磁区制御用のバイアス磁界を印加するバイアス印加手段とを有し、
前記自由層は、感磁部と前記感磁部の両端に一対の感磁部外領域とを有し、
一方の感磁部外領域の磁化方向と他方の感磁部外領域の磁化方向とが異なる素子高さ方向成分をもち、且つ一方の感磁部外領域の磁化と他方の感磁部外領域の磁化とが感磁部を介して略対称であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
固定層、中間層及び自由層とを備える磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜に電流を印加する一対の端子と、前記自由層に磁区制御用のバイアス磁界を印加するバイアス印加手段とを有し、
トラック幅方向をｘ軸、トラック幅方向に直交する素子高さ方向をｙ軸、自由層の磁化方向をｘプラス方向、媒体摺動面反対方向をｙプラス方向とするとき、
上記自由層のｘマイナス側の領域ではｙプラス方向成分のバイアス磁界を、ｘプラス側の領域ではｙマイナス方向成分のバイアス磁界を発生せしめる手段を含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
上記座標系における上記自由層の磁化方向を（sinθ,cosθ）とし、ｘ軸のプラス方向を（０，１）とするとき、
ｘマイナス側の領域でｙプラス方向成分のバイアス磁界が印加された自由層の磁化方向は０°＜θ＜９０°であり、ｘプラス側の領域でｙマイナス方向成分のバイアス磁界が印加された自由層の磁化方向は２７０°＜θ＜３６０°である請求項２記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記固定層は、第１の反強磁性層により磁化の方向が固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記自由層に磁区制御用のバイアス磁界を印加するバイアス印加手段を、前記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向の両端部に配置してなり、前記バイアス印加手段が前記自由層に交換結合した第２の反強磁性層もしくは硬磁性膜からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
上記磁気抵抗効果素子のｙ軸方向の長さを素子高さとしたとき、
上記バイアス印加手段およびこれに交換結合した自由層の高さが、バイアス印加手段に挟まれた領域における自由層の高さと同じか、これよりも大きいことを特徴とする請求項５記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
上記バイアス印加手段の第２の反強磁性層の左右の膜厚差Δｔが、１ｎｍ≦Δｔ≦１０ｎｍである請求項５記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
上記バイアス印加手段の第２の反強磁性層が左右で異なる材料からなる請求項５記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項９】
上記電流を印加する一対の端子を、金属膜を介してもしくは介さず直接、上記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に積層して上記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流す構成とし、前記電流によりバイアス磁界を発生させることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１０】
上記固定層のトラック幅方向の長さを、上記自由層のトラック幅方向の長さより小さくすることで、信号を検知する領域の長さを上記固定層の長さとし、
上記電流を印加する一対の端子のトラック幅方向の長さが、上記固定層のトラック幅方向の長さより大きい構成とした、請求項９記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１１】
上部シールドと、下部シールドと、該上部シールドと下部シールドとの間に配設された磁気抵抗効果素子とを備え、
前記磁気抵抗効果素子は、固定層、中間層及び自由層を備える磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に電流を印加する一対の端子と、前記自由層に磁区制御用のバイアス磁界を印加するバイアス印加手段とを有し、
前記自由層は、感磁部と前記感磁部の両端に一対の感磁部外領域とを有し、
一方の感磁部外領域の磁化方向と他方の感磁部外領域の磁化方向とが異なる素子高さ方向成分をもち、且つ一方の感磁部外領域の磁化と他方の感磁部外領域の磁化とが感磁部を介して略対称であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１２】
上部シールドと、下部シールドと、該上部シールドと下部シールドとの間に配設された磁気抵抗効果素子とを備え、
前記磁気抵抗効果素子は、固定層、中間層及び自由層とを備える磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜に電流を印加する一対の端子と、前記自由層に磁区制御用のバイアス磁界を印加するバイアス印加手段とを有し、
トラック幅方向をｘ軸、トラック幅方向に直交する素子高さ方向をｙ軸、自由層の磁化方向をｘプラス方向、媒体摺動面反対方向をｙプラス方向とするとき、
上記自由層のｘマイナス側の領域ではｙプラス方向成分のバイアス磁界を、ｘプラス側の領域ではｙマイナス方向成分のバイアス磁界を発生せしめる手段を含むことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１３】
上記座標系における上記自由層の磁化方向を（sinθ,cosθ）とし、ｘ軸のプラス方向を（０，１）とするとき、
ｘマイナス側の領域でｙプラス方向成分のバイアス磁界が印加された自由層の磁化方向は０°＜θ＜９０°であり、ｘプラス側の領域でｙマイナス方向成分のバイアス磁界が印加された自由層の磁化方向は２７０°＜θ＜３６０°である請求項１２記載の磁気ヘッド。
【請求項１４】
前記固定層は、第１の反強磁性層により磁化の方向が固定されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の磁気ヘッド。
【請求項１５】
前記自由層に磁区制御用のバイアス磁界を印加するバイアス印加手段を、前記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向の両端部に配置してなり、前記バイアス印加手段が前記自由層に交換結合した第２の反強磁性層もしくは硬磁性膜からなることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の磁気ヘッド。
【請求項１６】
上記磁気抵抗効果素子のｙ軸方向の長さを素子高さとしたとき、
上記バイアス印加手段およびこれに交換結合した自由層の高さが、バイアス印加手段に挟まれた領域における自由層の高さと同じか、これよりも大きいことを特徴とする請求項１５記載の磁気ヘッド。
【請求項１７】
上記バイアス印加手段の第２の反強磁性層の左右の膜厚差Δｔが、１ｎｍ≦Δｔ≦１０ｎｍである請求項１５記載の磁気ヘッド。
【請求項１８】
上記バイアス印加手段の第２の反強磁性層が左右で異なる材料からなる請求項１５記載の磁気ヘッド。
【請求項１９】
上記電流を印加する一対の端子を、金属膜を介してもしくは介さずに直接、上記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に積層して上記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流す構成とし、前記電流によりバイアス磁界を発生させることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の磁気ヘッド。
【請求項２０】
上記固定層のトラック幅方向の長さを、上記自由層のトラック幅方向の長さより小さくすることで、信号を検知する領域の長さを上記固定層の長さとし、
上記電流を印加する一対の端子のトラック幅方向の長さが、上記固定層のトラック幅方向の長さより大きい構成とした、請求項１９記載の磁気ヘッド。
【請求項２１】
磁気記録媒体と、
上部シールドと、下部シールドと、該上部シールドと下部シールドとの間に配設された磁気抵抗効果素子とを備える磁気ヘッドと、
該磁気ヘッドを駆動する磁気ヘッド駆動部と、
該磁気記録媒体を駆動する磁気記録媒体駆動部と、
該磁気ヘッドにより再生された該磁気記録媒体の信号を処理する再生信号処理系とを備え、
前記磁気抵抗効果素子は、固定層、中間層及び自由層を備える磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に電流を印加する一対の端子と、前記自由層に感磁部外用のバイアス磁界を印加するバイアス印加手段とを有し、
前記自由層は、感磁部と前記感磁部の両端に一対の感磁部外領域とを有し、
一方の感磁部外領域の磁化方向と他方の感磁部外領域の磁化方向とが異なる素子高さ方向成分をもち、且つ一方の感磁部外領域の磁化と他方の感磁部外領域の磁化とが感磁部を介して略対称であることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２２】
磁気記録媒体と、
上部シールドと、下部シールドと、該上部シールドと下部シールドとの間に配設された磁気抵抗効果素子とを備える磁気ヘッドと、
該磁気ヘッドを駆動する磁気ヘッド駆動部と、
該磁気記録媒体を駆動する磁気記録媒体駆動部と、
該磁気ヘッドにより再生された該磁気記録媒体の信号を処理する再生信号処理系とを備え、
前記磁気抵抗効果素子は、固定層、中間層及び自由層とを備える磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜に電流を印加する一対の端子と、前記自由層に磁区制御用のバイアス磁界を印加するバイアス印加手段とを有し、
トラック幅方向をｘ軸、トラック幅方向に直交する素子高さ方向をｙ軸、自由層の磁化方向をｘプラス方向、媒体摺動面反対方向をｙプラス方向とするとき、
上記自由層のｘマイナス側の領域ではｙプラス方向成分のバイアス磁界を、ｘプラス側の領域ではｙマイナス方向成分のバイアス磁界を発生せしめる手段を含むことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２３】
上記座標系における上記自由層の磁化方向を（sinθ,cosθ）とし、ｘ軸のプラス方向を（０，１）とするとき、
ｘマイナス側の領域でｙプラス方向成分のバイアス磁界が印加された自由層の磁化方向は０°＜θ＜９０°であり、ｘプラス側の領域でｙマイナス方向成分のバイアス磁界が印加された自由層の磁化方向は２７０°＜θ＜３６０°である請求項２２記載の磁気記録再生装置。
【請求項２４】
前記固定層は、第１の反強磁性層により磁化の方向が固定されていることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の磁気記録再生装置。
【請求項２５】
自由層に磁区制御用のバイアス磁界を印加するバイアス印加手段を、上記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向の両端部に配置してなり、上記バイアス印加手段が上記自由層に交換結合した第２の反強磁性層もしくは硬磁性膜からなることを特徴とする請求項２１又は２２記載の磁気記録再生装置。
【請求項２６】
上記電流を印加する一対の端子を、金属膜を介してもしくは介さずに直接、上記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に積層して上記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流す構成とし、前記電流によりバイアス磁界を発生させることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の磁気記録再生装置。
【請求項２７】
第１の反強磁性層と、固定層と、非磁性中間層と、自由層と、該自由層上に第２の反強磁性層と、レジストパターンを形成する工程と、
該レジストパターンをマスクとして、第２の反強磁性層をミリングする工程と、
第２のレジストパターンを形成する工程と、
該第２のレジストパターンをマスクとして、第２の反強磁性層を着磁するための永久磁石膜を形成する工程と、
該レジストパターンを除去する工程と、
反強磁性層を着磁後、永久磁石膜を取り除く工程とを備えることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。
【請求項２８】
第１の反強磁性層と、固定層と、非磁性中間層と、自由層と、該自由層上に第２の反強磁性層と、レジストパターンを形成する工程と、
該レジストパターンをマスクとして、第２の反強磁性層をミリングする工程と、
該レジストパターンを除去する工程と
第２のレジストパターンを形成する工程と、
該第２のレジストパターンをマスクとして、第２の反強磁性層をミリングする工程と
該レジストパターンを除去する工程とを備えることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。
【請求項２９】
第１の反強磁性層と、固定層と、非磁性中間層と、自由層と、該自由層上に第２の反強磁性層と、レジストパターンを形成する工程と、
該レジストパターンをマスクとして、第２の反強磁性層をミリングする工程と、
再度、反強磁性層を形成する工程と、
該レジストパターンを除去する工程とを備えることを特徴とする磁気抵抗効果ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定層と非磁性中間層と自由層とが積層されてなる磁気抵抗効果素子及びそれを備える磁気抵抗効果ヘッド、並びにそれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置の高密度化に伴い、感度の高い再生用磁気ヘッドが求められている。高感度の再生磁気ヘッドとしては、非特許文献１に記載のように、２層の強磁性層を非磁性金属層で分離し、一方の強磁性層の磁化を固定するために、これに反強磁性層からの交換バイアス磁界を印加する構造が知られている。
【０００３】
このような多層膜において、抵抗Rは、２層の強磁性層における磁化の間の角θの関数として、cosθに比例して変化する成分を有することが、上記論文に示されている。そして、このような効果を巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）またはスピン・バルブ効果と呼んでいる。また、このような多層膜を磁気抵抗効果膜と呼んでいる。
【０００４】
巨大磁気抵抗効果ヘッドは、膜面に平行に検出電流を流す場合（Current in plane、以下ＣＩＰと称する。）と、膜面に垂直に電流を流す場合（Current perpendicular to the plane、以下ＣＰＰと称する。）とがある。ＣＩＰモードに比べてＣＰＰモードのＭＲ比は、室温において２倍以上に向上することが知られている。CPPモードの巨大磁気抵抗効果ヘッドに関する記載は、例えば特許文献１および特許文献２にある。
【０００５】
これらの再生ヘッドでは、良好な再生電圧を得るために、磁気抵抗効果膜を構成する強磁性層を単磁区化する必要がある。このため、例えば特許文献３に記載されているハードバイアス構造と呼ばれる磁区制御方法がある。この方法は、磁気抵抗効果膜の両端部に永久磁石膜を配設し、磁気抵抗効果膜に対してトラック幅方向に磁区制御用の縦バイアス磁界を印加することにより、強磁性層を単磁区化して磁区構造から生じるバルクハウゼンノイズを抑えるものである。
【０００６】
強磁性層を単磁区化する他の方法としては、例えば特許文献４に記載のパーターンドエクスチェンジと呼ばれる磁区制御方法がある。この方法では、反強磁性層を強磁性層の上部で直接接するように、左右両端部領域に離間して配設する。これにより、強磁性層の両端部領域の磁化を反強磁性層との交換結合により固定して、強磁性層を単磁区化するものである。通常、強磁性層の両端部領域の磁化はトラック幅方向とされている。
【０００７】
ただし、特許文献５には、強磁性層の両端部領域の磁化をトラック幅方向から傾けることにより、再生感度を向上したヘッドの記載がある。このヘッドは、再生感度の向上を目的として、左右の磁化を同方向に傾けている。
【０００８】
パーターンドエクスチェンジにより磁区制御された従来のＣＩＰモードの巨大磁気抵抗効果ヘッドを、図１６に示す。このヘッドは、自由層３５、非磁性金属層（Ｃｕ層）４０、固定層４５及び反強磁性層５０が積層されてなる磁気抵抗効果膜（ＧＭＲ膜）３０を備えている。固定層４５の磁化は、反強磁性層５０からの交換バイアス磁界によって、素子高さ方向に固定される。一般に、自由層３５の磁化容易方向は、ヘッドのトラック幅方向と平行とされる。
【０００９】
ＣＩＰモードの巨大磁気抵抗効果ヘッドを作製するには、まず、基板５上に、磁気シールド層１０、磁気ギャップ層２０及び磁気抵抗効果膜（ＧＭＲ膜）３０を積層する。磁気抵抗効果膜３０の上に反強磁性膜６０及び電極膜７０を積層した後これらをパターニングする。次に、電極膜７０上に、磁気ギャップ層８０を介して磁気シールド膜９０を形成する。
【００１０】
【特許文献１】
米国特許第５６６８６８８号
【特許文献２】
特開２０００−２２８００４号公報
【特許文献３】
特開平３−１２５３１１号公報
【特許文献４】
米国特許第４６６３６８５号
【特許文献５】
特開平８−１４７６３１号公報
【非特許文献１】
Physical Review B、第４３巻、１２９７〜１３００頁「軟磁性多層膜における巨大磁気抵抗効果」
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
磁気記録の分野では、記録密度が向上するに伴い、磁気ヘッドのトラック幅の減少および再生感度の向上が求められている。しかしながら、磁気ヘッドのトラック幅を小さくすると、磁気抵抗効果素子の両端部に配設されている磁区制御用の永久磁石膜や反強磁性層（バイアス印加膜）の影響が大きくなる。このため、信号磁界に対する自由層の磁化回転が小さくなり、再生感度が減少してしまうという問題がある。そこで、自由層のトラック中心部には、縦バイアス磁界を可能な限り小さく印加して、感度を良好に確保することが好ましい。
【００１２】
また再生ヘッドでは、実効的な再生トラック幅が電極間幅で定義される幾何学的なトラック幅より大きくなるという、読みにじみの問題がある。磁気ヘッドのトラック幅が減少すると、トラック幅に対する読みにじみ量の割合が増大して影響が大きくなる。このため、トラック幅方向の読みにじみ量を低減することが重要な課題となる。
【００１３】
本発明は、狭トラック化されていても、再生感度が高く、且つ、読みにじみが小さい磁気抵抗効果素子及びそれを備える磁気抵抗効果ヘッド、磁気抵抗効果ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、上述の磁気抵抗効果ヘッドを備え、記録密度の高い磁気記録媒体と組み合わせることが可能である磁気記憶装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドは、
固定層、中間層及び自由層を備える磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜に電流を印加する一対の端子と、自由層に磁区制御用のバイアス磁界を印加するバイアス印加手段とを有し、自由層は、感磁部と感磁部の両端に一対の感磁部外領域とを有し、一方の感磁部外領域の磁化方向と他方の感磁部外領域の磁化方向とが異なる素子高さ方向成分をもち、且つ一方の感磁部外領域の磁化と他方の感磁部外領域の磁化とが感磁部を介して略対称であることを主な特徴とするものである。
【００１５】
より具体的には、本発明に係る磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドは、固定層、中間層及び自由層とを備える磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜に電流を印加する一対の端子と、前記自由層に磁区制御用のバイアス磁界を印加するバイアス印加手段とを有し、トラック幅方向をｘ軸、トラック幅方向に直交する素子高さ方向をｙ軸、自由層の磁化方向をｘプラス方向、媒体摺動面反対方向をｙプラス方向とするとき、上記自由層のｘマイナス側の領域ではｙプラス方向成分のバイアス磁界を、ｘプラス側の領域ではｙマイナス方向成分のバイアス磁界を発生せしめる手段を含むことを主な特徴とする。
【００１６】
図１（ａ）に、従来のパターンドエクスチェンジ構造における、自由層の磁化分布をシミュレーションにより計算した結果を示す。反強磁性層と交換結合させたトラック幅の左右両端部は、トラック幅方向のバイアス磁界が印加されて、これにより、磁化はトラック幅方向を向く。通常、交換結合磁界は５００Ｏｅから１０００Ｏｅであるため、オフトラック時に、トラック端部に媒体磁界が印加されると、交換結合部の自由層磁化が回転する。トラック端部の磁化回転は自由層内のエクスチェンジによりトラック幅に相当する感磁部に伝播されるため、読みにじみが増大する。
【００１７】
一方、本発明によるバイアス磁界の方向を変えたヘッドでは、自由層の磁化が図１（ｂ）に示すような分布となる。このようなヘッドでは、オフトラック時に、トラック端部に印加された媒体からの磁界は、磁化と直行する方向、すなわち感磁部から外側へ向かう方向へ伝わりやすく、磁化の回転は感磁部領域には伝わりにくい構造となっている。このため、読みにじみを低減でき、実効的な再生トラック幅を小さくすることができる。
【００１８】
さらに、交換結合部の自由層磁化が素子高さ方向へ傾くことにより、感磁部領域に印加されるバイアス磁界が低減できるため、ヘッドの再生出力が向上するという利点もある。感磁部領域に印加されるバイアス磁界は、自由層を単磁区化するために必要であるが、強すぎると媒体磁界に対する自由層の磁化回転が小さくなり、再生出力が減少する。
【００１９】
また、本発明に係る時期抵抗効果素子、磁気ヘッドは、電流を印加する一対の端子を、金属膜を介して、もしくは介さずに直接に、上記磁気抵抗効果膜と積層することで、電流を上記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に流す構成とし、上記電流により発生するバイアス磁界が、上記自由層のｘマイナス側の領域ではｙプラス方向成分のバイアス磁界を、ｘプラス側の領域ではｙマイナス方向成分のバイアス磁界を発生せしめる手段を含む磁気抵抗効果素子を搭載したことを主な特徴とする。
【００２０】
特に、固定層のトラック幅方向の長さを上記自由層のトラック幅方向の長さより小さくすることで、信号を検知する領域の長さを固定層の長さとし、さらに電流を印加する一対の端子のトラック幅方向の長さを上記固定層のトラック幅方向の長さより大きい構成とすることで、トラック端部にバイアス磁界を効率良く印加することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用するのに望ましい磁気抵抗効果ヘッドについて、詳細に説明する。
【００２２】
＜実施例１＞
本発明を適用した磁気抵抗効果ヘッドは、例えばＣＩＰモードの磁気ヘッドの場合、基板上に、下部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）、磁気ギャップ形成用絶縁膜（Ａｌ２Ｏ３膜）及び磁気抵抗効果素子がこの順に積層されている。さらに、この磁気抵抗効果素子上には、Ｎｂ／Ａｕ／Ｎｂからなり、磁気抵抗効果膜に電流を供給する電極が積層されている。そして、磁気抵抗効果素子及び電極上には、磁気ギャップ形成用絶縁膜（Ａｌ２Ｏ３膜）、上部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）が、この順に積層されている。
【００２３】
磁気抵抗効果素子は、第１の反強磁性層と、第２の強磁性層（以下、固定層と称する）と、非磁性中間層と、第１の強磁性層（以下、自由層と称する）とがこの順に積層され、さらに、自由層の両端部には、自由層に交換結合した第２の反強磁性膜（ＭｎＰｔ膜）が配設されて、バイアス印加膜を構成する。
【００２４】
ここで、固定層とは、第１の反強磁性層により磁化が一定方向に固定されている磁性層のことである。また、自由層とは、記録媒体からの信号磁界を受けて、自由に磁化の方向を変えることの可能な磁性層のことである。また、トラック幅方向とは、媒体面に平行な方向において、磁気ヘッドが記録媒体に対して相対的に移動する方向に垂直な方向である。
【００２５】
そして、本発明を適用するのに望ましい磁気抵抗効果素子の実施の形態として、以下のように構成されることを特徴とする。
【００２６】
即ち、自由層は、感磁部と前記感磁部の両端に一対の感磁部外領域とを有し、一方の感磁部外領域の磁化方向と他方の感磁部外領域の磁化方向とが異なる素子高さ方向成分をもち、且つ一方の感磁部外領域の磁化と他方の感磁部外領域の磁化とが感磁部を介して略対称であることを特徴とする。
【００２７】
ここで、感磁部外領域とは、バイアス印加膜によりバイアス磁界が印加されて磁区制御されている領域のことである。
【００２８】
具体的には、トラック幅方向をｘ軸、トラック幅方向に直交する素子高さ方向をｙ軸、自由層の磁化方向をｘプラス方向、媒体摺動面反対方向をｙプラス方向とするとき、ｘマイナス側のバイアス印加膜はｙプラス方向成分のバイアス磁界を、ｘプラス側のバイアス印加膜はｙマイナス方向成分のバイアス磁界を発生せしめる構成であることを特徴とする。
【００２９】
さらに、上記バイアス磁界によって決まる自由層の磁化方向を（sinθ,cosθ）とし、ｘ軸のプラス方向を（０，１）とするとき、ｘマイナス側のバイアス印加膜に交換結合した自由層の磁化方向は０°＜θ＜９０°であり、ｘプラス側のバイアス印加膜に交換結合した自由層の磁化方向は２７０°＜θ＜３６０°であることが望ましい。
【００３０】
一般に、パターンドエクスチェンジ構造では、媒体からの磁界によって交換結合部における自由層の磁化が回転すると、この磁化の挙動がエクスチェンジによりトラック幅に相当する感磁部に伝わるため、読みにじみが増大する。そこで本発明では、ｘマイナス側のバイアス印加膜はｙプラス方向成分のバイアス磁界を、ｘプラス側のバイアス印加膜はｙマイナス方向成分のバイアス磁界を発生せしめる構成とする。これにより、交換結合部に印加される媒体からの磁界を感磁部領域に伝わりにくくし、読みにじみを低減する。
【００３１】
尚、ｘマイナス側のバイアス印加膜に交換結合した自由層の磁化方向が全領域にわたって９０°≦θ≦２７０°となると、自由層を単磁区化するためのバイアス磁界が十分にかからず、バルクハウゼンノイズが発生する。また、２７０°＜θ≦３６０°となると、読みにじみを低減する効果が得られない。同様に、ｘプラス側の交換結合部における自由層の磁化方向が全領域にわたって０°≦θ＜９０°となると、読みにじみを低減する効果が得られず、９０°≦θ≦２７０°となると、自由層を単磁区化するためのバイアス磁界が十分にかからない。以上のことから、バイアス印加膜に交換結合した自由層の磁化方向（sinθ,cosθ）は、ｘマイナス側では、０°＜θ＜９０°、ｘプラス側では、２７０°＜θ＜３６０°であることが望ましい。
【００３２】
また、本実施の形態の磁気抵抗効果素子における自由層の交換結合部の高さHは、例えば図２（ａ）に示すように、感磁部の高さｈと同じであってもよい。
【００３３】
ここで、Hは交換結合部の高さの最大値、ｈは感磁部の高さの最大値と定義する。
【００３４】
さらに、図２（ｂ）に示すように、左右の交換結合部の高さの最大値をそれぞれH１、H２とすると、H１、H２を感磁部の高さｈより大きくすることで、交換結合部における自由層の磁化が、より素子高さ方向を向きやすくなり、読みにじみを低減すると共に、再生出力が増大する効果が大きくなる。
【００３５】
また、図２（ｃ）に示すように、片側の交換結合部の高さH１が感磁部の高さｈより大きいものであってもよい。
【００３６】
さらにまた、図２（ｄ）に示すように、交換結合部において、高さがH１または、H２より小さい傾斜部を有するものであってもよい。
【００３７】
尚、図２ではH１＝H２の場合についてのみ説明したが、H１とH２が異なる大きさであってもよい。
【００３８】
さらにまた、自由層の端部で交換結合させるバイアス印加膜は硬磁性膜であってもよい。以上のように構成される実施の形態の磁気抵抗効果素子では、感磁部の外側で生じた磁化回転が感磁部には伝わりにくくなると共に、媒体磁界による感磁部内の磁化回転を大きくすることができる。
【００３９】
したがって、この磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドは、読みにじみを低減できるとともに高い再生出力を達成できる。また、本発明を適用した磁気ヘッドは、狭トラック化されて、例えば電極間隔で定義されるトラック幅が０．０５〜０．１μｍとなるときにおいても、読みにじみを低減できるとともに高い再生出力を達成できるものとなる。
【００４０】
ところで、上述した磁気抵抗効果ヘッドを備える磁気記憶装置は、例えば図３に示すように、磁気記録媒体と、磁気記録媒体を駆動する磁気記録媒体駆動部と、磁気抵抗効果ヘッドを備える磁気ヘッドを駆動する磁気ヘッド駆動部と、磁気ヘッドにより再生された磁気記録媒体の信号を処理する再生信号処理系とを備える。
【００４１】
また、磁気抵抗効果ヘッドは、誘導型薄膜磁気ヘッドと一体化されていてもよい。ここで、誘導型薄膜磁気ヘッドは、例えば図４に示すように、下部磁気コアと、下部磁気コアに対向して設けられた上部磁気コアと、上部磁気コアと下部磁気コアとの間に配置されたコイルとを備えるものである。
【００４２】
以上のように構成される磁気記憶装置は、上述の磁気抵抗効果素子を有する磁気ヘッドを備えているので、記録密度が非常に高い、つまりトラック幅が狭い磁気記録媒体と組み合わせても、読みにじみが小さく、高再生出力を達成する。例えば、ＣＩＰ−ＧＭＲヘッドならば、１００Ｇｂ／ｉｎ２程度の記録密度を持つ磁気記録媒体に組み合わせることが、可能となる。また、ＣＰＰ−ＧＭＲヘッドならば、１５０Ｇｂ／ｉｎ２以上の記録密度を持つ磁気記録媒体と組み合わせることが可能となる。
【００４３】
本発明を適用した磁気ヘッドとして、図5に示すように、基板５上に下部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）１０、磁気ギャップ形成用絶縁膜（Ａｌ２Ｏ３膜）２０を形成した後、巨大磁気抵抗効果膜（ＧＭＲ膜）３０を形成してなるＣＩＰモードの磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドを作製した。
【００４４】
ここで、磁気抵抗効果素子は、図６の（ａ）及び図７の（ａ）に示すプロセスに従って、以下のようにして形成した。
【００４５】
まず、工程ａ１では、反強磁性層（ＭｎＰｔ）５０、固定層（Ｃｏ/Ｒu/Ｃｏ積層膜）４５、非磁性中間層（Ｃｕ）４０、自由層（ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ積層膜）３５からなるＧＭＲ膜３０と、反強磁性層（ＭｎＰｔ）６０、電極膜（Ｎｂ／Ａｕ／Ｎｂ）７０を順次積層した。反強磁性層６０の膜厚は１５ｎｍとした。
【００４６】
次に、工程ａ２で、有機レジスト膜１００を積層した後、工程ａ３で、電極膜７０と反強磁性層６０をイオンミリングによりパターニングして、電極間隔で定義されるトラック幅（以下、Ｔｗｒと称する。）を０．１μｍとした。
【００４７】
ここで、Ｔｗｒの両側の電極膜下における、反強磁性膜が、磁区制御用のバイアス印加膜となる。
【００４８】
次に、工程ａ４で、有機レジスト膜１００を除去した。
【００４９】
工程ａ５では、電極間領域と片側のバイアス印加膜上に有機レジスト膜１００を積層した。
【００５０】
工程ａ６では、有機レジスト膜１００をマスクとして、電極膜７０と反強磁性膜６０をイオンミリングによりパターニングして、片側の反強磁性膜６０の膜厚がもう一方の反強磁性膜６０の膜厚より薄くなるようにした。片側の反強磁性膜の膜厚は３ｎｍパターニングして１２ｎｍとした。
【００５１】
さらに、工程ａ７では、パターニングした反強磁性膜の上部に再度、電極膜７０を積層した後、有機レジスト膜１００を除去した。その後、磁気ギャップ形成用絶縁膜（Ａｌ２Ｏ３膜）８０、上部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）９０を積層して、磁気ヘッドを作製した。尚、交換結合部における自由層の高さは、感磁部の自由層の高さ（ｈＭＲ）と同じとし、ｈＭＲは０．１μｍとした。尚、高さとは、磁気抵抗効果素子の面内において、トラック幅方向に垂直な方向、即ちｙ軸方向の膜の大きさである。
【００５２】
本実施例のヘッドは、バイアス印加膜である反強磁性膜の膜厚を左右で変えてあるため、異なる条件の熱処理を２回行う事で、バイアス印加膜の着磁方向を左右で異なる方向とすることができる。図８（ａ）の平面図に示すように、自由層の磁化方向をｘプラス方向とすると、この方向からθ１傾けた着磁方向１に、１kOeの磁界を印加しながら、２７０℃、３０分の熱処理を行った。これにより、膜厚が１５ｎｍの反強磁性膜からなる、ｘマイナス側のバイアス印加膜を着磁した。次に、ｘプラス方向からθ２傾けた着磁方向２に、１kOeの磁界を印加しながら、２７０℃、９時間の熱処理を行った。これにより、膜厚が１２ｎｍの反強磁性膜からなる、ｘプラス側のバイアス印加膜を着磁した。本実施例ではθ１を８０°、θ２を２８０°とした。
【００５３】
以上、２回の熱処理により、バイアス印加膜に交換結合した左右の磁化方向は、図８（ｂ）の模式図に示す方向となった。
【００５４】
このような磁化の方向は、ヘッドの浮上面から磁気力顕微鏡（MFM）を用いて、観察することができる。
【００５５】
また、図５に示すような磁気ヘッドの断面の形状は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、詳細に観察することができ、反強磁性膜の膜厚が、左右で異なる事がわかる。
【００５６】
尚、左右の反強磁性膜の膜厚差Δｔを０．５ｎｍから１２ｎｍまで変化させて複数作製したが、Δｔが１ｎｍより小さい場合は、左右の着磁の方向が同一方向となり、所望の方向に着磁できなかった。一方、Δｔが１０ｎｍより大きいヘッドでは、反強磁性膜の膜厚が大きい側で、静電耐圧の不足によるショート不良が発生した。以上の結果から、左右の反強磁性膜の膜厚差Δｔは１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下に制御されることが望ましいことが確かめられた。
【００５７】
また、上記実施例１の磁気ヘッドの着磁方向を、ｘマイナス側では０°＜θ＜９０°、ｘプラス側では２７０°＜θ＜３６０°となるように左右の着磁方向θを適宜変化させ、交換結合部の自由層の磁化方向が異なる磁気ヘッドを複数作製した。本実施例では、ｘマイナス側の着磁方向をθ１、xプラス側の着磁方向をθ２としたとき、θ２＝３６０−θ１となるように制御したが、上記範囲であれば、θ１とθ２の値は相関なく決めてもよい。
【００５８】
＜比較例１＞
片側の反強磁性膜の膜厚を薄くする工程を含まないこと以外は実施例１と同様にして、従来型の巨大磁気抵抗効果ヘッドを作製した。従来型ヘッドのバイアス印加膜の着磁方向はトラック幅方向（θ＝０）とした。尚、従来型の巨大磁気抵抗効果ヘッドにおけるＴｗｒ及びｈＭＲは、実施例１と同様である。
【００５９】
以上のようにして作製した実施例１及び比較例１に対し、３ｍＡの電流を流して、再生出力と再生実効トラック幅を比較した。
【００６０】
ここで、再生実効トラック幅は、ヘッドのトラック幅方向の感度分布を積分した値の５％から９５％に相当する幅で定義した。トラック幅方向の感度分布は、電極間隔Ｔｗｒの１／１０以下のトラック幅の媒体を、巨大磁気抵抗効果ヘッドに対して、トラック幅方向に移動させたときのヘッドの再生出力を測定したものである。ここで、トラック幅が狭い媒体は、通常のトラック幅の記録ヘッドを用いて記録した後、記録ヘッドをトラック幅方向で移動して、記録トラックの端部をDCイレーズすることによって作製した。
【００６１】
測定結果を、図９に示す。図９から、θを大きくするほど、従来ヘッド（θ＝０）より、実効トラック幅が小さく、しかも、再生出力が増大することが確かめられた。特に、実施例１のθが８０°のヘッドは、従来ヘッドに比べて、実効トラック幅が約１５ｎｍ小さく、再生出力が、約２０％向上した。
【００６２】
次に、本実施例と同じ工程を用いて、交換結合部の自由層の高さが感磁部の自由層の高さより大きい巨大磁気抵抗効果ヘッドを、バイアス印加膜の着磁方向を変えて複数作製した。感磁部の自由層の高さは０．１μｍ、交換結合部の自由層の高さは０．５μｍとした。その他の条件は図５に示すヘッドと同じとした。再生出力と実効トラック幅を測定して、従来ヘッド（θ＝０）と比較した結果を図１０に示す。
【００６３】
この場合も、従来ヘッドより再生実効トラック幅が小さく、しかも、再生出力が増大することが確かめられた。さらに、交換結合部の高さが感磁部の高さと同じ図９の結果と比較すると、交換結合部の高さを大きくすることで、実効トラック幅低減および再生出力増大の効果がより大きくなることが確かめられた。例えば、θが８０°の場合、従来ヘッドに比べて、再生実効トラック幅は約２０ｎｍ小さくなり、再生出力は、約２５％向上した。
【００６４】
尚、実施例１のＧＭＲ膜３０の自由層３５を、酸化膜層を含むスペキュラ構造の自由層と置き換えても、バルクハウゼンノイズがなく出力も高いな巨大磁気抵抗効果ヘッドを得られることが、本発明者等により確認された。
【００６５】
尚、バイアス印加膜を構成する反強磁性膜はＭｎＰｔとしたが、ＭｎIｒ等のその他の材料を用いてもよい。
【００６６】
また、ＧＭＲ膜を製膜する際に、反強磁性層６０、自由層３５、非磁性中間層４０、固定層４５、反強磁性層５０の順に積層することもできるが、本発明におけるＧＭＲ膜は、本実施例に示す順序で積層する方が製造しやすい。
【００６７】
＜実施例２＞
図１１に示すように、基板５上に下部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）１０、磁気ギャップ形成用絶縁膜（Ａｌ２Ｏ３膜）２０を形成した後、巨大磁気抵抗効果膜（ＧＭＲ膜）３０を形成してなるＣＩＰモードの磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドを作製した。
【００６８】
ここで、磁気抵抗効果素子は、図６の（ｂ）及び図７の（ｂ）に示すプロセスに従って、以下のようにして形成した。
【００６９】
まず、工程ｂ１では、反強磁性層（ＭｎＰｔ）５０、固定層（Ｃｏ/Ｒu/Ｃｏ積層膜）４５、非磁性中間層（Ｃｕ）４０、自由層（ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ積層膜）３５からなるＧＭＲ膜３０と、反強磁性層（ＭｎＩｒ）６０、電極膜（Ｎｂ／Ａｕ／Ｎｂ）７０を順次積層した。
【００７０】
次に、工程ｂ２で、有機レジスト膜１００を積層した後、工程ｂ３で、電極膜７０と反強磁性層６０をイオンミリングによりパターニングして、Ｔｗｒを０．１μｍとした。
【００７１】
次に、工程ｂ４で、有機レジスト膜１００を除去した。
【００７２】
工程ｂ５では、有機レジスト膜１００を積層した後、片側のバイアス印加膜を着磁するための永久磁石膜（ＣｏＣｒＰｔ膜）１２０を形成した。工程ｂ５における有機レジスト膜１００と永久磁石膜１２０を形成する平面位置は図１２（ａ）に示す。永久磁石膜のBrは１．１Ｔ、膜厚は１００ｎｍとした。
【００７３】
さらに工程ｂ６で、有機レジスト膜１００を除去した。その後、磁気ギャップ形成用絶縁膜（Ａｌ２Ｏ３膜）８０、上部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）９０を積層して、磁気ヘッドを作製した。尚、ｈＭＲは０．１μｍとした。
【００７４】
本実施例では、永久磁石膜を用いることにより、バイアス印加膜を左右で異なる方向に着磁した。自由層の磁化方向が図１２（ｂ）の場合、まず、図１２（ｂ）に示す着磁方向１に磁界を１０ｋＯｅ印加して、永久磁石膜を着磁した。次に、着磁方向２に、２００Oeの磁界を印加しながら、２７０℃、３０分の熱処理を行った。着磁方向２のθ２は、３００°とした。
【００７５】
これにより、ｘプラス側のバイアス印加膜は着磁方向２の方向に着磁された。一方、ｘマイナス側のバイアス印加膜には、永久磁石膜からの最大約５ｋＯｅの強い磁界が、着磁方向１に印加されるので、結果として図８（ｂ）に示した磁化分布となった。永久磁石からの磁界はシールドによって弱まるが、バイアス印加膜の上下のシールド間隔は、約１５０ｎｍと広いので、高さ方向にも、十分な着磁磁界が印加される。
【００７６】
上記の方法によりバイアス印加膜を着磁した後、ヘッドの摺動面加工とともに、永久磁石膜は除去される。
【００７７】
本実施例においても、従来ヘッドと比較して実効トラック幅が約２０ｎｍ小さく、再生出力が約２５％高い再生ヘッドが得られた。
【００７８】
＜実施例３＞
図１３に示すように、基板５上に下部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）１０、磁気ギャップ形成用絶縁膜（Ａｌ２Ｏ３膜）２０を形成した後、巨大磁気抵抗効果膜（ＧＭＲ膜）３０を形成してなるＣＩＰモードの巨大磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドを作製した。
【００７９】
ここで、磁気抵抗効果素子は、図６の（ｃ）及び図７の（ｃ）に示すプロセスに従って、以下のようにして形成した。
【００８０】
まず、工程ｃ１では、反強磁性層（ＭｎＰｔ）５０、固定層（Ｃｏ/Ｒu/Ｃｏ積層膜）４５、非磁性中間層（Ｃｕ）４０、自由層（ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ積層膜）３５からなるＧＭＲ膜３０と、反強磁性層（ＭｎＰｔ）６０、電極膜（Ｎｂ／Ａｕ／Ｎｂ）７０を順次積層した。反強磁性層６０の膜厚は１５ｎｍとした。
【００８１】
次に、工程ｃ２で、有機レジスト膜１００を積層した後、工程ｃ３では、片側のバイアス印加膜に相当する領域のみを残すように、電極膜７０と反強磁性層６０をイオンミリングによりパターニングした。
【００８２】
次に、工程ｃ４で、有機レジスト膜１００を除去した。
【００８３】
工程ｃ５では、電極間隔に相当する領域と上記バイアス印加膜上に有機レジスト膜１００を積層した。
【００８４】
工程ｃ６では、有機レジスト膜１００をマスクとして、もう一方の反強磁性膜（ＭｎＩｒ）６１と電極膜を形成した。新たに形成した反強磁性層６１はすでにある反強磁性層６０とは異なる材料とし、膜厚は１５ｎｍとした。
【００８５】
さらに、工程ｃ７では、有機レジスト膜１００を除去した。その後、磁気ギャップ形成用絶縁膜（Ａｌ２Ｏ３膜）８０、上部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）９０を積層して、磁気ヘッドを作製した。尚、ｈＭＲは０．１μｍとした。
【００８６】
本実施例のヘッドは、反強磁性膜の材料を左右で変えたため、異なる条件の熱処理を複数回行う事で、バイアス印加膜の着磁方向を左右で異なる方向とすることができる。
【００８７】
まず、MｎPｔ反強磁性膜からなるｘマイナス側のバイアス印加膜を着磁するために、第１の熱処理を以下のように行った。図８（ａ）の平面図に示すように、自由層の磁化方向をｘプラス方向とすると、この方向からθ１傾けた着磁方向１に、１kOeの磁界を印加しながら、２７０℃、３０分の熱処理を行った。これにより、MｎPｔ反強磁性膜からなる、ｘマイナス側のバイアス印加膜は着磁方向１に着磁された。
【００８８】
次に、MｎIr反強磁性膜からなるｘプラス側のバイアス印加膜を着磁するために、第２および第３の熱処理を以下のように行った。まず第２の熱処理は、図８（ａ）のｘプラス方向からθ１傾けた着磁方向１に、１kOeの磁界を印加しながら、２７０℃、３時間行った。さらに、第３の熱処理は、ｘプラス方向からθ２傾けた着磁方向２に、２００Oeの磁界を印加しながら、２５０℃、３０分行った。これにより、MｎIｒ反強磁性膜からなる、ｘプラス側のバイアス印加膜は着磁方向２に着磁された。本実施例ではθ１を８０°、θ２を２８０°とした。
【００８９】
以上のように構成された実施例３の磁気ヘッドによれば、実効トラック幅が小さく、再生出力が高い再生ヘッドが得られることが、本発明者等により確認された。
【００９０】
尚、ＥＤＸ分析（エネルギー分散型Ｘ線分析）法を用いて磁気抵抗効果素子の成分分析を行うことにより、左右の反強磁性層が異なる材料から構成されていることが確認できる。ここで、ＥＤＸ分析とは、固体表面に細く絞った電子線を照射して、励起された特性Ｘ線を検出する方法である。
【００９１】
＜実施例４＞
図１４に示すように、基板５上に、下部電極膜（ＮｉＦｅ膜）を兼ねた下部磁気シールド膜１０を形成し、その上に下部電極膜７０と磁気ギャップ層２０を形成し、さらにその上に巨大磁気抵抗効果膜（ＧＭＲ膜）３０を形成してなるＣＰＰモードの巨大磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドを作製した。
【００９２】
ここで、磁気抵抗効果素子の形成は、Ｔｗｒを０．０７μｍとすること以外は実施例１にて説明した図６の（ａ）に示すプロセスと同様にして行った。
【００９３】
さらに、磁気抵抗効果素子の上部に、上部電極膜７０と磁気ギャップ層８０および上部電極膜（ＮｉＦｅ膜）を兼ねた上部磁気シールド層９０を配設することにより、磁気ヘッドを作製した。尚、ｈＭＲは０．０７μｍとした。左右で異なるバイアス印加膜の着磁も、実施例１にて説明した方法と同様にした。
【００９４】
以上のようにして作製された実施例４の磁気ヘッドによれば、実施例１と比較してトラック幅を狭くしているが、実効トラック幅を低減して、高い再生出力を達成できることが本発明者等によって確認された。
【００９５】
また、本発明によれば、例えば２００Gbit/in2という超高密度記録の媒体と組み合わせた磁気記憶装置を実現できる。
【００９６】
＜実施例５＞
本発明による他の実施例として、図１５に示す、ハードバイアス構造によるＣＰＰモードの巨大磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッドを作製した。
【００９７】
図１５（a）に示すように、まず、基板５上に、下部電極膜（ＮｉＦｅ膜）を兼ねた下部磁気シールド膜１０を形成し、その上に下部電極膜７０、巨大磁気抵抗効果膜（ＧＭＲ膜）３０を形成した。所定の幅に形成した有機レジスト膜を上記積層膜の上に配置し、これをマスクとしてイオンミリングし両端部領域を除去することで、トラック幅Ｔｗｒを形成した。このとき自由層３５はエッチングせずに残した。上記有機レジスト膜を除去した後、上部電極膜７０を積層し、再度、有機レジスト膜を所定の幅に形成し、これをマスクとしてイオンミリングし両端部領域を除去した。これにより、自由層３５の幅Ｔｗｒ２を形成した。
【００９８】
次に、磁気ギャップ形成用絶縁膜（Ａｌ２Ｏ３膜）２０を形成した後、永久磁石膜１２０を積層して磁区制御膜とした。永久磁石膜の残留磁束密度Ｂｒは自由層３５の飽和磁束密度と同じとし、膜厚は自由層の３倍とした。自由層と永久磁石間の距離ｄｘは５nmとした。さらに、磁気ギャップ形成用絶縁膜（Ａｌ２Ｏ３膜）８０を形成した後、上記有機レジスト膜を除去し、その上に上部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）９０を積層して、磁気ヘッドを作製した。
【００９９】
感磁部に相当するトラック幅Ｔｗｒを０．１μｍ、Ｔｗｒ２を０．１５μｍとし、Ｔｗｒ２とＴｗｒの差ｄＴｗを０．０５μｍとした。
【０１００】
永久磁石１２０の磁化方向および電流の方向は、図１５（ｂ）に示す方向とした。このとき電流によって生じるバイアス磁界は、自由層３５における紙面左側領域では、紙面下から上方向に、右側領域では、紙面上から下方向に印加される。永久磁石からの磁区制御磁界と電流によるバイアス磁界とにより、自由層の磁化分布は図１（ｂ）に示したものと同様になることを、シミュレーションにより確認した。このとき、電流値は３mAとした。
【０１０１】
本実施例においても、従来のハードバイアス構造によるヘッドと比較して実効トラック幅が約２０ｎｍ小さく、再生出力が約２５％高い再生ヘッドが得られた。
【０１０２】
また、永久磁石膜の磁化方向および電流の方向の両者を、図１５（ｂ）に示す方向と１８０°反転させても同様の効果が得られた。
【０１０３】
また、本実施例の磁気抵抗効果膜３０は自由層３５、Ｃｕ層４０、固定層４５、反強磁性層５０の順に積層したが、反強磁性層５０、固定層４５、Ｃｕ層４０の順に積層してこれらをパターニングした後、自由層３５を積層しても良い。
【０１０４】
さらに、上記ｄTwの値を１０nmから１００nmまで変化させたヘッドを作製した結果、いずれのヘッドにおいても実効トラック幅が低減でき、再生出力も向上することができた。
【０１０５】
さらにまた、本実施例では電極７０の幅を自由層３５の幅と同じとしたが、これより小さくしても同様の効果が得られた。
【０１０６】
以上のようにして作製された実施例５の磁気ヘッドによれば、実施例１と比較して磁区制御方法が異なるが、実効トラック幅を低減して高い再生出力を達成できることが本発明者等によって確認された。
【０１０７】
また、本発明によれば、例えば２００Gbit/in2という超高密度記録の媒体と組み合わせた磁気記憶装置を実現できる。
【０１０８】
【発明の効果】
以上の説明の通り、本発明によれば、狭トラック化されていても、再生感度が高く、且つ、読みにじみが小さい磁気抵抗効果素子及びそれを備える磁気抵抗効果ヘッド、磁気記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来および本発明を適用した磁気抵抗効果素子の、自由層の磁化状態のシミュレーション結果を示す図である。
【図２】本発明を適用した磁気抵抗効果素子の平面形状を示す模式図である。
【図３】本発明を適用した磁気記憶装置の模式図である。
【図４】本発明を適用した磁気ヘッドの模式図である。
【図５】ＣＩＰモードの巨大磁気抵抗効果ヘッドの、摺動面と平行な面の断面図である。
【図６】本発明による巨大磁気抵抗効果素子の製造プロセスを示すフローチャートである。
【図７】本発明による巨大磁気抵抗効果素子の製造プロセスを示す図である。
【図８】本発明による巨大磁気抵抗効果素子の着磁方向を示す図である。
【図９】再生実効トラック幅と再生出力を示す特性図である。
【図１０】再生実効トラック幅と再生出力を示す特性図である。
【図１１】ＣＩＰモードの巨大磁気抵抗効果ヘッドの、摺動面と平行な面の断面図である。
【図１２】磁気抵抗効果素子の平面形状における、有機レジスト膜と永久磁石膜の配置位置を示す図である。
【図１３】ＣＩＰモードの巨大磁気抵抗効果ヘッドの、摺動面と平行な面の断面図である。
【図１４】ＣＰＰモードの巨大磁気抵抗効果ヘッドの、摺動面と平行な面の断面図である。
【図１５】ハードバイアス構造によるＣＰＰモードの巨大磁気抵抗効果ヘッドの、摺動面と平行な面の断面図および平面図である。
【図１６】従来のＣＩＰモード巨大磁気抵抗効果ヘッドの断面図である。
【符号の説明】
５  基板、１０  下部シ−ルド膜、２０  下部磁気ギャップ形成用絶縁膜、３０  巨大磁気抵抗効果膜、３５  自由層、４０  Ｃｕ、４５  固定層、５０  反強磁性層、６０  反強磁性層、６１  反強磁性層、７０  電極、８０  上部磁気ギャップ形成用絶縁膜、９０  上部シ−ルド膜、１００  有機レジスト膜、１１０  イオンミリング、１２０  永久磁石膜。
【図１】
2004193439.tif 000003
【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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