(57)【要約】【課題】磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、高記録密度化のためトラック幅を狭めると再生感度が低下する。逆に感度を得るために反強磁性膜の厚さを制御することで反強磁性結合力を弱めた場合においては、外部磁界により磁化が回転する範囲が広がってしまい、狭トラック化が困難となる。【解決手段】下部磁気シールド２１上に非磁性かつ電気的に絶縁性を有する膜（アルミナ膜）２３を積層した後、反強磁性層５、固定磁性層４、非磁性中間層３、自由磁性層２を順次形成し、自由磁性層２の両端部には高抵抗の軟磁性膜１０を形成する。これにより、自由磁性層２に作用する外部磁界による磁化回転トルクをトラック幅方向に異なる領域を形成する。磁化回転トルクの小さい領域を自由磁性層２の両端に形成することにより、狭トラック幅（Ｔｗｒ）のＧＭＲ素子を容易に実現できる。【選択図】　図１
2004146025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反強磁性層と、該反強磁性層により磁化方向が固定されている固定磁性層と、外部磁界に対して磁化方向を可変とする自由磁性層と、該自由磁性層と前記固定磁性層の間に配置された非磁性層とを有する多層膜と、該多層膜の両側に配置された磁区制御層と、当該多層膜にセンス電流を供給する電極層を有し、前記自由磁性層は端部において外部磁界に対する磁化回転トルクが小さく、中央部において当該磁化回転トルクが大きく設定されている磁気抵抗効果型ヘッドと、該磁気抵抗効果型ヘッドに隣接して配置された誘導型磁気ヘッドとを具備することを特徴とする記録再生分離型磁気ヘッド。
【請求項２】
反強磁性層と、該反強磁性層により磁化方向が固定されている固定磁性層と、外部磁界に対して磁化方向を可変とする自由磁性層と、該自由磁性層と前記固定磁性層の間に配置された非磁性導電層とを有する多層膜と、該多層膜の両側に配置された磁区制御層と、該磁区制御層の上に配置され前記多層膜にセンス電流を供給する電極層を有し、前記自由磁性層は端部において外部磁界に対する磁化回転トルクが小さく、中央部において当該磁化回転トルクが大きく設定されている磁気抵抗効果型ヘッドと、該磁気抵抗効果型ヘッドに隣接して配置された誘導型磁気ヘッドとを具備することを特徴とする記録再生分離型磁気ヘッド。
【請求項３】
反強磁性層と、該反強磁性層により磁化方向が固定されている固定磁性層と、外部磁界に対して磁化方向を可変とする自由磁性層と、該自由磁性層と前記固定磁性層の間に配置された非磁性導電層とを有する多層膜と、該多層膜の両側に配置された磁区制御層と、当該多層膜の上下に配置された電極層を有し、前記自由磁性層は端部において外部磁界に対する磁化回転トルクが小さく、中央部において当該磁化回転トルクが大きく設定されている磁気抵抗効果型ヘッドと、該磁気抵抗効果型ヘッドに隣接して配置された誘導型磁気ヘッドとを具備することを特徴とする記録再生分離型磁気ヘッド。
【請求項４】
前記非磁性導電層はＣｕ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕの中から選ばれた１種または２種類以上の元素であることを特徴とする請求項２または３記載の記録再生分離型磁気ヘッド
【請求項５】
反強磁性層と、該反強磁性層により磁化方向が固定されている固定磁性層と、外部磁界に対して磁化方向を可変とする自由磁性層と、該自由磁性層と前記固定磁性層の間に配置された絶縁体からなる障壁層とを有する多層膜と、該多層膜の両側に配置された磁区制御層と、当該多層膜の上下に配置された電極層を有し、前記自由磁性層は端部において外部磁界に対する磁化回転トルクが小さく、中央部において当該磁化回転トルクが大きく設定されている磁気抵抗効果型ヘッドと、該磁気抵抗効果型ヘッドに隣接して配置された誘導型磁気ヘッドとを具備することを特徴とする記録再生分離型磁気ヘッド。
【請求項６】
前記障壁層は酸化アルミニウムあるいは酸化ハフニウムであることを特徴とする請求項５記載の記録再生分離型磁気ヘッド。
【請求項７】
前記自由磁性層の両端に高抵抗の軟磁性膜が配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の記録再生分離型磁気ヘッド。
【請求項８】
前記高抵抗の軟磁性膜はＣｏ−Ｘ−Ｚｒ系非晶質合金膜であり、前記ＸはＮｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉの中から選ばれた１種または２種以上の元素であることを特徴とする請求項７記載の記録再生分離型磁気ヘッド。
【請求項９】
前記自由磁性層の両端に反強磁性膜と強磁性膜が積層配置されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の記録再生分離型磁気ヘッド。
【請求項１０】
前記反強磁性膜はＲｕであり、該反強磁性膜に積層された強磁性膜の飽和磁化と膜厚との積が前記自由磁性層の飽和磁化と膜厚との積の５０％以下の範囲であることを特徴とする請求項９記載の記録再生分離型磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定磁性層（ピン（Ｐｉｎｎｅｄ）磁性層）の磁化の方向と、外部磁界に対応して磁化方向を回転する自由磁性層（フリー（Ｆｒｅｅ）磁性層）の磁化の方向との関係で、電気抵抗が変化するいわゆる磁気抵抗効果素子を用いた磁気抵抗効果型ヘッドと、磁気記録用の誘導型磁気ヘッドを組合せた記録再生分離型磁気ヘッドに係り、特に狭トラック化に対応できる磁気抵抗効果素子の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、特許文献１に記載された従来のハードディスク用磁気抵抗効果型ヘッドの磁気抵抗効果素子を浮上面から見た構成図である。同図に示す磁気抵抗効果素子は、巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ　Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子の１種であるスピンバルブ型素子と呼ばれ、ハードディスクの記録媒体に記録された磁気情報からの磁界を検出するものである。
【０００３】
このスピンバルブ型薄膜素子は、図示しない基板の上に、反強磁性層５、固定磁性層４、非磁性導電層３、自由磁性層２、及び保護層１で構成された多層膜１１が形成され、この多層膜１１の両側に下地層９を介して一対の磁区制御層（ハードバイアス層）８が形成され、このハードバイアス層８の上に一対の電極層６が形成され、さらに電極層６とハードバイアス層８の間には電極下地層７が形成されている。
【０００４】
なお電極下地層７及び保護層１は、Ｔａ膜などで形成されている。またこの多層膜１１の上面の幅寸法によってトラック幅Ｔｗｒが規定される。ハードディスク用磁気抵抗効果素子を構成するためには、これら素子部を非磁性の下部絶縁層２３、上部絶縁層２４にて磁気的および電気的に切断し、その外側に下部磁気シールド層２１および上部磁気シールド層２２が設けられている。
【０００５】
前記反強磁性層５にはＰｔ−Ｍｎ（プラチナ−マンガン）合金膜、固定磁性層４及び自由磁性層２にはＮｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合金膜やＣｏ−Ｆｅ（コバルト−鉄）合金膜、非磁性導電層３にはＣｕ（銅）膜、ハードバイアス層８にはＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金膜、電極層６にはＴａ／Ａｕ多層膜が一般的に使用される。
【０００６】
図７に示す構成により固定磁性層４の磁化は、反強磁性層５との交換結合磁界により浮上面方向（記録媒体からの磁界方向；ハイト方向）に磁化され、自由磁性層２の磁化は、前記ハードバイアス層８からのバイアス磁界を受けてトラック幅方向（Ｘ方向）に揃えられる。以上の作用から固定磁性層４の磁化方向と、自由磁性層２の磁化方向とは、媒体からの漏洩磁界が入らなければ直交するように設定されている。
【０００７】
このスピンバルブ型薄膜素子では、ハードバイアス層８上に形成された電極層６から、固定磁性層４、非磁性導電層３及び自由磁性層２にセンス電流が与えられる。記録媒体からの漏れ磁界がＹ方向に与えられると、自由磁性層５の磁化がＸ方向からＹ方向へ向けて変化する。この自由磁性層２内での磁化の方向の変動と、固定磁性層４の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し（これを磁気抵抗効果という）、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの漏れ磁界が検出される。
【０００８】
特許文献２には新たな素子構造が開示されている。この素子は、ハードバイアス層に代わり自由磁性層の磁区制御を反強磁性層で行うものである。この目的のため、自由磁性層をＴｗｒ以上の幅で形成し、Ｔｗｒ以外の領域で反強磁性層を積層する構成を有す。反強磁性層と自由磁性層領域が重なる領域に加熱処理を行いながらトラック幅方向に強磁界を与えることで自由磁性層の磁化方向をトラック幅方向に揃えることができる。この際、反強磁性層と重ならないＴｗｒ領域は外部磁界が入らない環境であれば反強磁性層と重なる領域の磁化の影響を受けＴｗｒ方向に磁化方向が向けられるが、外部磁界が入れば磁化回転トルクを生じ磁化方向が回転する。以上の機能は、自由磁性層の磁化方向を規定する手段が、ハードバイアス層に代わり反強磁性層を使う点で異なるのみで基本は特許文献１に開示された構造と同じである。
【０００９】
【特許文献１】
特開平４−３５８３１０号公報（第３−４頁、図５）
【特許文献２】
特開２００２−２０４００９号公報（第１０−１１頁、図５）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示された従来の磁気抵抗素子では、固定磁性層４の磁化方向は、既に述べたように、Ｙ方向に向けられ固定されているが、固定磁性層４の両側にはＸ方向に磁化されているハードバイアス層８が設けられている。ハードバイアス層８からの磁界強度は自由磁性層２の磁化を揃えるため強力に設定される。このため、ハードバイアス層８に接近する固定磁性層４の両端の磁化は、Ｘ方向への回転成分を有し、所望のＹ方向に固定することが困難となる。
【００１１】
スピンバルブ型素子では、初期状態として自由磁性層２の磁化方向と、固定磁性層４の磁化方向とを直交関係に設定しておくことで、自由磁性層２に外部磁界が作用した場合に電気抵抗を大きく変化させる機能を有する。しかるに、固定磁性層４の両側に磁化方向が乱れた領域が存在するとその領域は他の領域に対し感度が低下する問題が生じる。以上の理由から従来の磁気抵抗効果素子では両端部付近に再生感度の悪い不感領域αが形成される。
【００１２】
磁気抵抗効果素子を構成する積層膜１１のうち、不感領域αを除いた中央部分の領域が、実質的に記録磁界の再生に寄与し、磁気抵抗効果を発揮する。近年、磁気記録媒体の高記録密度化が進み、それに対応するために磁気抵抗効果素子のトラック幅Ｔｗの極小化が進められており、トラック幅Ｔｗを０．２μｍ以下にすることが必要になってきた。しかし、前述した不感領域αの幅寸法は約０．１μｍ程度あり、トラック幅Ｔｗが０．２μｍ以下になるとトラック幅Ｔｗに対する不感領域αの幅寸法の比率が大きくなり再生出力が低下する問題が生じた。
【００１３】
この理由は、不感領域αの磁化と中央部の磁化は磁気的に結合状態にあるため、中央部の磁化回転が不感領域αの磁化によって束縛されることにより生じる。この束縛範囲は約０．２μｍの範囲におよぶため、Ｔｗを０．２μｍ以下にすることで感度の低下をきたす。
【００１４】
特許文献２に記載の新しい構成の素子においてもトラック幅を狭めるほど磁化の回転を規制されている領域（反強磁性膜と重なる領域）の磁化の影響を受け、狭トラック化を進めると感度が低下する問題が生じた。逆に感度を得るために反強磁性膜の厚さを制御することで反強磁性結合力を弱めた場合においては、外部磁界により磁化が回転する範囲が広がってしまい、狭トラック化が困難となる問題が生じた。
【００１５】
本発明の目的は、磁気抵抗効果を発揮する多層膜を加工することなく、狭トラック化を実現できる磁気抵抗効果素子を用いた記録再生分離型磁気ヘッドを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明の記録再生分離型磁気ヘッドでは、反強磁性層と、該反強磁性層により磁化方向が固定されている固定磁性層と、外部磁界に対して磁化方向を可変とする自由磁性層と、該自由磁性層と前記固定磁性層の間に配置された非磁性体とを有する多層膜と、該多層膜の両側に配置された磁区制御層と、当該多層膜にセンス電流を供給する電極層を有し、前記自由磁性層は端部において外部磁界に対する磁化回転トルクが小さく、中央部において当該磁化回転トルクが大きく設定されている磁気抵抗効果型ヘッドと、該磁気抵抗効果型ヘッドに隣接して配置された誘導型磁気ヘッドとを具備する。
【００１７】
前記目的を達成するために本発明の記録再生分離型磁気ヘッドでは、反強磁性層と、該反強磁性層により磁化方向が固定されている固定磁性層と、外部磁界に対して磁化方向を可変とする自由磁性層と、該自由磁性層と前記固定磁性層の間に配置された非磁性導電層とを有する多層膜と、該多層膜の両側に配置された磁区制御層と、該磁区制御層の上に配置され前記多層膜にセンス電流を供給する電極層を有し、前記自由磁性層は端部において外部磁界に対する磁化回転トルクが小さく、中央部において当該磁化回転トルクが大きく設定されている磁気抵抗効果型ヘッドと、該磁気抵抗効果型ヘッドに隣接して配置された誘導型磁気ヘッドとを具備する。
【００１８】
前記目的を達成するために本発明の記録再生分離型磁気ヘッドでは、反強磁性層と、該反強磁性層により磁化方向が固定されている固定磁性層と、外部磁界に対して磁化方向を可変とする自由磁性層と、該自由磁性層と前記固定磁性層の間に配置された非磁性導電層とを有する多層膜と、該多層膜の両側に配置された磁区制御層と、当該多層膜の上下に配置された電極層を有し、前記自由磁性層は端部において外部磁界に対する磁化回転トルクが小さく、中央部において当該磁化回転トルクが大きく設定されている磁気抵抗効果型ヘッドと、該磁気抵抗効果型ヘッドに隣接して配置された誘導型磁気ヘッドとを具備する。
【００１９】
前記非磁性導電層はＣｕ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕの中から選ばれた１種または２種類以上の元素である。
【００２０】
前記目的を達成するために本発明の記録再生分離型磁気ヘッドでは、反強磁性層と、該反強磁性層により磁化方向が固定されている固定磁性層と、外部磁界に対して磁化方向を可変とする自由磁性層と、該自由磁性層と前記固定磁性層の間に配置された絶縁体からなる障壁層とを有する多層膜と、該多層膜の両側に配置された磁区制御層と、当該多層膜の上下に配置された電極層を有し、前記自由磁性層は端部において外部磁界に対する磁化回転トルクが小さく、中央部において当該磁化回転トルクが大きく設定されている磁気抵抗効果型ヘッドと、該磁気抵抗効果型ヘッドに隣接して配置された誘導型磁気ヘッドとを具備する。
【００２１】
前記障壁層は酸化アルミニウムあるいは酸化ハフニウムである。
【００２２】
前記自由磁性層の両端には高抵抗の軟磁性膜が配置される。
【００２３】
前記高抵抗の軟磁性膜はＣｏ−Ｘ−Ｚｒ系非晶質合金膜であり、前記ＸはＮｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉの中から選ばれた１種または２種以上の元素である。
【００２４】
また、前記自由磁性層の両端には反強磁性膜と強磁性膜が積層配置される。
【００２５】
前記反強磁性膜はＲｕであり、該反強磁性膜に積層された強磁性膜の飽和磁化と膜厚との積が前記自由磁性層の飽和磁化と膜厚との積の５０％以下の範囲である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施例による巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）を浮上面側から見た構成図である。ＧＭＲ素子は、下部磁気シールド層２１上に非磁性かつ電気的に絶縁性を有する膜（アルミナ膜）２３を積層した後、反強磁性層５が積層される。さらに固定磁性層４、非磁性中間層３、自由磁性層２が積層される。
【００２７】
自由磁性層２の両端部には、高抵抗の軟磁性膜１０を形成する。高抵抗の軟磁性膜１０としてＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒ系非晶質合金膜を採用した。高抵抗の軟磁性膜１０は電極層６と電気的に接続されているが電気的に高抵抗であるが故センス電流の分流は無視できる。
【００２８】
高抵抗の軟磁性膜１０を設けないＴｗｒ領域には、非磁性の絶縁層１５を選択的に積層する。非磁性の絶縁層１５は磁束を透さないため再生ギャップを構成する。高抵抗の軟磁性膜１０と非磁性の絶縁層１５に接して上部磁気シールド層２２を設ける。高抵抗の軟磁性膜１０と上部磁気シールド層２２を磁気的に接続する。
【００２９】
これら多層膜１２の両端には、磁区制御層（ハードバイアス）層８を設ける。ハードバイアス層８を形成するため、下地層９をあらかじめ積層したが、この処置は本発明に特有のものではない（絶縁層２３の上に目的とする機能を有するハードバイアス層を積層できれば省くことは可能である）。同様にハードバイアス層８の上に形成した電極層６との間に積層した下地層７についても電極材料とハードバイアス材料との反応等弊害が無ければ省くことは可能である。
【００３０】
電極層６上に選択的に絶縁層２４を設けてある。これは、高抵抗の軟磁性膜１０と上部磁気シールド層２２が電気的にも接続されるため、電極部とシールド層の絶縁を確保する目的がある。
【００３１】
高抵抗の軟磁性膜１０と上部磁気シールド層２２を磁気的に接続する理由は、高抵抗の軟磁性膜１０における不安定磁区の発生を抑制する目的があるためである。すなわち、上部磁気シールド層２２の体積は、高抵抗の軟磁性膜１０の体積に比べ大きいため、高抵抗の軟磁性膜１０に不安定磁区が生じても不安定磁区からの磁界を上部磁気シールド層２２に吸い込むことができ、結果として不安定要因となる反磁界の影響を排除できる（静磁気的な効果）。
【００３２】
上記構成によれば、自由磁性層２に媒体からの磁束が作用した場合、自由磁性層２に接近する高抵抗の軟磁性膜１０を介して上部磁気シールド層２２に磁束が流れる経路が新たに与えられる。この効果から高抵抗の軟磁性膜１０と重なる自由磁性層２に作用する磁束が減少し、目的とする自由磁性層部分に作用する外部磁界に対する磁化回転トルクの差を与えることができる。具体的には、高抵抗の軟磁性膜１０と重ならない領域に比べ磁化回転トルクを異ならせる（小さくする）ことができる。
【００３３】
磁化回転トルクが小さければ、磁化の回転角が小さくなり、結果として選択的に感度を低下させることができる。感度低下領域は、上記説明から明らかなように高抵抗の軟磁性膜１０と重なる領域と一致する。この効果から、自由磁性層２の両端部に選択的に高抵抗の軟磁性膜１０を設けることで感度が高い領域Ｔｗｒの範囲を任意に形成できる。
【００３４】
本実施例では、高抵抗の軟磁性膜１０の膜厚を約１０ｎｍとした。膜厚を薄くしても上述の上部磁気シールド層２２との磁気的な結合状態を維持することで安定に目的とする機能を実現できた。
【００３５】
高抵抗の軟磁性膜１０の膜厚が薄い効果として、狭トラック幅化において優位性を出せた。すなわち、従来のＧＭＲ素子では、Ｔｗｒを規定するため多層膜全体をエッチング法、リフトオフ法等で加工する必要性があったが、本実施例では薄い高抵抗の軟磁性膜１０を加工するのみで感度の高い範囲を規定できる（加工対象が薄いほど高解像度の薄膜のレジストパターンを用いた加工が可能となる）。この効果から狭トラック幅対応のＧＭＲ素子を容易に実現できる。
【００３６】
高抵抗の軟磁性膜構成元素としてはＣｏ−Ｘ−Ｚｒ系非晶質合金であり、Ｘは本実施例で述べたＮｂに代わりＴａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉのうち１種または２種以上の元素を用いても何らの問題は生じなかった。すなわち、これらの元素を混合させた状態で得られた合金膜は高抵抗のアモルファス状態とり、目的とする高抵抗の軟磁性膜を得ることが出来る事による。
【００３７】
同様に、固定磁性層並びに自由磁性層の各層を複数の積層膜から形成する構造においても、固定磁性層並びに自由磁性層の基本機能が同じであれば本実施例に適用する上で何らの障害が発生しないことを確認している。従って、固定磁性層並びに自由磁性層の各層を複数の積層膜から形成する構造を用いる場合も本発明の範囲に含まれるものである。
【００３８】
以上述べた第１の実施例によれば、自由磁性層に作用する外部磁界による磁化回転トルクがトラック幅方向で異なる領域を形成できる。磁化回転トルクの差は、自由磁性層に接近して設けた高抵抗の軟磁性膜を介して媒体磁界を磁気シールド層へ作用させる新たなパスを設けることで実現できる。高抵抗の軟磁性膜の膜厚は薄膜であるため、狭トラック形成に有利となり高密度記録に好適な狭トラック幅（Ｔｗｒ）のＧＭＲ素子を容易に実現できる。具体的には０．２μｍ以下、さらには０．１５μｍ以下が実現可能である。
【００３９】
図２は前記第１の実施例によるＧＭＲ素子を用いたＧＭＲヘッドと、記録のための誘導型磁気ヘッドを組合せた記録再生分離型磁気ヘッドの構成図である。誘導型磁気ヘッドは、上部磁気シールド層２２の上に絶縁体の分離層４０を形成し、分離層４０の上に磁気回路を構成する下部磁性層４１と上部磁性層４４が形成される。下部磁性層４１には下部磁極を構成する突出部４２が形成され、上部磁性層４４の先端には前記突出部４２に対向する上部磁極先端部４５が形成される。下部磁性層４１の突出部４２と上部磁性層４４の上部磁極先端部４５との間には磁気ギャップ４３が形成される。下部磁性層４１と上部磁性層４４は図示はされないが後部において磁気的に接続されており、一端に磁気ギャップ４３を有する磁気回路を構成している。また、下部磁性層４１と上部磁性層４４の間には絶縁層を介して導体コイル４６が形成される。以上の構成の記録再生分離型磁気ヘッドが磁気ディスク装置などの磁気記録再生装置に搭載され、狭トラック化により高密度記録再生を実現する。
【００４０】
次に本発明の第２の実施例を図３を用いて説明する。図３は、ＧＭＲ素子を浮上面側から見た構成図である。ＧＭＲ素子の構成は前記第１の実施例と同じであるので説明は省略する。本実施例では、自由磁性層２の上に反強磁性膜１６としてＲｕを約８ｎｍ積層した後、両端部に選択的に強磁性膜２０を設けている。Ｒｕは反強磁性膜でありその上に形成された強磁性膜２０と自由磁性層２との間に反強磁性結合を誘起する。Ｒｕ以外の元素としてＣｕ、Ａｇ、Ａｕのうち１種または２種以上の非磁性元素を用いた場合でも、目的とする反強磁性結合を誘起する膜厚を選択することで適用が可能となる。
【００４１】
反強磁性結合は、積層された磁性膜の磁化方向を反平行とするため、積層膜として外部に作用するモーメントは、各磁性膜（本実施例の場合、強磁性膜２０と自由磁性層２）の飽和磁化と膜厚との積の差分が有効となる。本実施例の場合、強磁性膜２０と重なる領域の有効モーメントを略零になるように強磁性膜２０と自由磁性層２の膜厚と飽和磁化値を設定した。
【００４２】
本実施例では、絶縁層２４を素子全面に設ける。これは、強磁性膜２０、反強磁性層１６および自由磁性層２の電気抵抗が小さいため、電極層６からの電流が上部磁気シールド層２２に流れてしまうことを防止するためである。
【００４３】
上記構成によれば、自由磁性層２に媒体からの磁束が作用した場合、反強磁性膜１６を介して強磁性膜２０と重なる自由磁性層２の領域（Ｔｗｒ領域外）と強磁性膜２０が積層されない領域（Ｔｗｒ領域）では、積層膜として外部に作用するモーメントが異なる。すなわち、強磁性膜２０と重なる領域は磁化回転トルクが小さく、強磁性膜２０が無い領域は磁化回転トルクが大きい（変化しない）。磁化回転トルクが小さければ、磁化の回転角が小さくなり、結果として前記第１の実施例と同様、選択的に感度を低下させることができる。感度低下領域を選択的に形成することで感度の高いトラック幅（Ｔｗｒ）の範囲を任意に規定できる。
【００４４】
本実施例の場合、強磁性膜２０と重なる領域の有効モーメントを略零になるように強磁性膜２０と自由磁性層２の膜厚と飽和磁化値を設定したが、強磁性膜２０の飽和磁化と膜厚との積を自由磁性層２の飽和磁化と膜厚との積の５０％以内に設定した場合でも問題は無かった。これは、本実施例が自由磁性層磁化に作用するモーメントを選択的に下げた効果を利用する為であり、理想はモーメント零であるが、５０％に近い範囲でも目的とする効果が得られた。
【００４５】
以上述べた第２の実施例によれば、自由磁性層２に作用する外部磁界による磁化回転トルクがトラック幅方向で異なる領域を形成できる。磁化回転トルクの差は、自由磁性層上に積層した反強磁性膜１６を介して強磁性膜２０との間に生じる反強磁性結合効果により、自由磁性層２に作用するモーメントを選択的に下げる事で可能となる。強磁性膜２０の膜厚は薄膜であるため、第１の実施例でも述べたように狭トラック形成に有利となり高密度記録に好適な狭トラック幅（Ｔｗｒ）のＧＭＲ素子を容易に実現できる。具体的には０．２μｍ以下、さらには０．１５μｍ以下が実現可能である。
【００４６】
この第２の実施例によるＧＭＲ素子を用いたＧＭＲヘッドも前記第１の実施例同様、記録のための誘導型磁気ヘッドと組合せて記録再生分離型磁気ヘッドとし、磁気ディスク装置などに搭載される。
【００４７】
以上述べた第１及び第２の実施例では、多層膜の両端に電流導入端子となる電極を接続し、膜面と平行な向きにセンス電流を流すことで外部磁界の強度に応じた該多層膜の抵抗変化を電気信号として検出するものであったが、本発明の第３の実施例として多層膜面に対し垂直方向に電流を流す構造（ＣＰＰ：Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　Ｐｌａｎｅ）のＧＭＲ素子にも前記第１および第２の実施例は適用することができる。
【００４８】
図４は、本発明の第４の実施例を示すＣＰＰ型素子の代表であるＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子を浮上面側から見た構成図である。ＴＭＲ素子は、下部磁気シールド層２１上に下部電極となる非磁性かつ導電性を有する金属膜３３を積層した後、反強磁性層５が積層される。さらに固定磁性層４、障壁層３１、自由磁性層２が形成される。障壁層３１としては、酸化アルミニウムが好適である。他に酸化ハフニウムを用いることも可能である。
【００４９】
自由磁性層２の両端部には、第１の実施例と同様の高抵抗の軟磁性膜１０を形成する。高抵抗の軟磁性膜１０は上部磁気シールド層２２と電気的に接続されているが電気的に高抵抗であるが故センス電流の分流は無視できる。
【００５０】
高抵抗の軟磁性膜１０を設けないＴｗｒ領域には、Ｔａ等の非磁性の導電膜３５を選択的に積層する。非磁性の導電膜３５は磁束を透さないため再生ギャップを構成する。高抵抗の軟磁性膜１０と非磁性の導電膜３５に接して上部磁気シールド層２２を設ける。
【００５１】
これら多層膜１４の両端にハードバイアス層８を設ける。本実施例の場合、ハードバイアス層８と多層膜１４との電気的な絶縁状態を維持する必要がある（ハードバイアス層８へのセンス電流の流出を防止する）ため絶縁層９１を形成する。絶縁層９１としては、アルミナ膜、酸化ケイ素膜が好適である。ハードバイアス層８の上には、ハードバイアス層８と電極を兼ねる上部磁気シールド層２２との電気的な絶縁状態を維持する目的で絶縁層２４を設ける。
【００５２】
以上に記載されるＴＭＲ素子についても、上記構成をとることで自由磁性層２に媒体からの磁束が作用した場合、自由磁性層２に接近する高抵抗の軟磁性膜１０を介して上部磁気シールド層２２に磁束が流れる経路が新たに与えられる。この効果から高抵抗の軟磁性膜１０と重なる自由磁性層２に作用する磁束が減少し、自由磁性層２の端部と中央部に作用する外部磁界に対する磁化回転トルクの差を与えることができる。
【００５３】
磁化回転トルクが小さければ、磁化の回転角が小さくなり、結果として選択的に感度を低下させることができる。感度低下領域は、上記説明から明らかなように高抵抗の軟磁性膜１０と重なる領域と一致する。この効果から、自由磁性層２上に選択的に高抵抗の軟磁性膜１０を設けることで感度が高いトラック幅（Ｔｗｒ）の範囲を任意に形成できる。具体的には０．２μｍ以下、さらには０．１５μｍ以下が実現可能である。
【００５４】
本構成の場合、下部電極層３３と上部磁気シールド層２２の間に、多層膜１４の膜面に対し垂直方向にセンス電流を流すことで外部磁界の強度に応じた該多層膜１４の抵抗変化を電気信号として検出する機能を有し、媒体信号を電気信号に変換し検出することができる。
【００５５】
図５は前記第４の実施例によるＴＭＲ素子を用いたＴＭＲヘッドと、記録のための誘導型磁気ヘッドを組合せた記録再生分離型磁気ヘッドの構成図である。絶縁体の分離層４０を介して形成される誘導型磁気ヘッドの構成は前記図２に示された構成と同じであるため説明は省略する。以上の構成の記録再生分離型磁気ヘッドが磁気ディスク装置などの磁気記録再生装置に搭載され、狭トラック化により高密度記録再生を実現する。
【００５６】
図６は、本発明の第５の実施例を示すＴＭＲ素子を浮上面側から見た構成図である。自由磁性層２および上部磁性層２２の形成までは前記第４の実施例と同じであるため説明は省略する。本実施例では、自由磁性層２の上にＲｕ１６を約８ｎｍ積層した後、選択的に強磁性膜２０を設けている。Ｒｕ１６は反強磁性膜であり強磁性膜２０と自由磁性層２との間に反強磁性結合を誘起する。Ｒｕ以外の元素としてＣｕ、Ａｇ、Ａｕのうち１種または２種以上の非磁性元素を用いて形成する場合でも、目的とする反強磁性結合を誘起する膜厚を選択することで適用が可能となる。
【００５７】
反強磁性結合は、積層された磁性膜の磁化方向を反平行とするため、積層膜として外部に作用するモーメントは、各磁性膜（本実施例の場合、強磁性膜２０と自由磁性層２）の飽和磁化と膜厚との積の差分が有効となる。本実施例の場合、強磁性膜２０と重なる領域の有効モーメントを略零になるよう強磁性膜２０と自由磁性層２の膜厚と飽和磁化値を設定した。
【００５８】
本実施例では、絶縁層２４を素子の中央部を除いて形成した。これは、センス電流が電極を兼ねる上部磁気シールド層２２から反強磁性膜１６及び強磁性層２０に流れてしまうことを防止する目的がある。
【００５９】
上記構成によれば、自由磁性層２に媒体からの磁束が作用した場合、反強磁性膜１６を介して強磁性膜２０と重なる自由磁性層２の領域（Ｔｗｒ領域外）と強磁性膜２０が積層されない領域（Ｔｗｒ領域）では、積層膜として外部に作用するモーメントが異なる。すなわち、強磁性膜２０と重なる領域は磁化回転トルクが小さく、強磁性膜２０が無い領域は磁化回転トルクが大きい。磁化回転トルクが小さければ、磁化の回転角が小さくなり、結果として第４の実施例と同様、選択的に感度を低下させることができる。感度低下領域を選択的に形成することで感度の高いトラック幅（Ｔｗｒ）の範囲を任意に規定できる。
【００６０】
以上述べた第５の実施例によれば、磁化回転トルクの差は、自由磁性層上に積層した反強磁性膜１６を介して強磁性膜２０との間に生じる反強磁性結合効果により、自由磁性層２に作用するモーメントを選択的に下げる事が可能となる。このため、自由磁性層２に作用する外部磁界による磁化回転トルクがトラック幅方向で異なる領域を形成できる。この効果から高密度記録に好適な狭トラック幅（Ｔｗｒ）のＴＭＲ素子を容易に実現できる。具体的には０．２μｍ以下、さらには０．１５μｍ以下が実現可能である。
【００６１】
この第５の実施例によるＴＭＲ素子を用いたＴＭＲヘッドも前記第４の実施例同様、記録のための誘導型磁気ヘッドと組合せて記録再生分離型磁気ヘッドとし、磁気ディスク装置などに搭載される。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明によれば、磁気抵抗効果を発揮する多層膜を加工することなく、薄膜である高抵抗磁性膜ないしは反強磁性膜と強磁性膜との積層膜を加工することで容易に狭トラック化（０．２μｍ以下）を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すＧＭＲ素子の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例によるＧＭＲ素子を用いた記録再生分離型磁気ヘッドの部分斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示すＧＭＲ素子の構成図である。
【図４】本発明の第４の実施例を示すＴＭＲ素子の構成図である。
【図５】本発明の第４の実施例によるＴＭＲ素子を用いた記録再生分離型磁気ヘッドの部分斜視図である。
【図６】本発明の第５の実施例を示すＴＭＲ素子の構成図である。
【図７】従来技術によるＧＭＲ素子の構成図である。
【符号の説明】
２…自由磁性層　　　　　　３…非磁性中間層　　　　４…固定磁性層
５…反強磁性膜　　　　　　６…電極層　　　　　　　８…ハードバイアス層
１０…高抵抗の軟磁性膜　　　１２，１３，１４，１５…多層膜　　　１５，３５…非磁性の絶縁層
１６…反強磁性層　　　　　　２０…強磁性層　　　　　　２１…下部磁気シールド層
２２…上部磁気シールド層　　３１…障壁層
【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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