(57)【要約】【課題】製造プロセスを複雑化させることなく、上下シールドの電気的接続を実現しつつ、ＭＲ膜と重なるシールド層領域を単磁区化したＭＲ素子、薄膜磁気ヘッドを提供する。【解決手段】第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１は、互いに間隔Ｇ１を隔てて重なっている。第１のシールド層２８は、面内に窓部２８０を有し、窓部２８０によって隔てられた第１の領域２８１及び第２の領域２８２を有する。第１の領域２８１は磁気検知端面１００から窓部２８０の前方内縁２８３までの領域であり、第２の領域２８２は窓部２８０の後方内縁２８４よりは後方の領域である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のシールド層と、第２のシールド層と、絶縁膜と、磁気抵抗効果膜とを含む磁気抵抗効果素子であって、
前記第１のシールド層、前記第２のシールド層、前記絶縁膜、及び、前記磁気抵抗効果膜は、それぞれの前端が同一の磁気検知端面上に揃えられており、
前記第１のシールド層及び前記第２のシールド層は、平面状であって、互いに間隔を隔てて重なっており、
前記第１のシールド層及び前記第２のシールド層の少なくとも一方は、面内に窓部を有し、前記窓部によって隔てられた第１の領域及び第２の領域を有し、前記第１の領域は前記磁気検知端面から前記窓部の前方内縁までの領域であり、前記第２の領域は前記窓部の後方内縁よりは後方の領域であり、
前記第１のシールド層及び前記第２のシールド層は、前記第２の領域内において互いに接続されており、
前記絶縁膜は、前記間隔を埋めており、
前記磁気抵抗効果膜は、前記第１の領域において、前記絶縁膜の内部に埋設されている
磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
請求項１に記載された磁気抵抗効果素子であって、前記窓部は前記第１の領域を単磁区化する磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載された磁気抵抗効果素子であって、前記窓部は、前記磁気検知端面から前記窓部の前方内縁までの縦幅であるシールド高さをＡ、前記窓部の前記前方内縁と後方内縁との間の縦幅をＢ、前記窓部の前記後方内縁から後端までの縦幅をＣ、縦方向と直交する方向の前記窓部の横幅をＤとしたとき、
Ｂ＜Ｄ、Ａ＜Ｃ
を満たす磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
請求項３に記載された磁気抵抗効果素子であって、
Ａ≦５０μｍ
を満たす磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載された磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果膜は、スピンバルブ膜または強磁性トンネル接合膜である磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
磁気抵抗効果素子と、スライダとを含む薄膜磁気ヘッドであって、
前記磁気抵抗効果素子は、請求項１乃至５の何れかに記載されたものでなり、
前記スライダは、前記磁気抵抗効果素子を支持する
薄膜磁気ヘッド。
【請求項７】
薄膜磁気ヘッドと、ヘッド支持装置とを含む磁気ヘッド装置であって、
前記薄膜磁気ヘッドは、請求項５に記載されたものでなり、
前記ヘッド支持装置は、前記薄膜磁気ヘッドを支持する
磁気ヘッド装置。
【請求項８】
磁気ヘッド装置と、磁気ディスクとを含む磁気記録再生装置であって、
前記磁気ヘッド装置は、請求項７に記載されたものでなり、
前記磁気ディスクは、前記磁気ヘッド装置との協働により、磁気記録の書込及び読み出しを行う
磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気抵抗効果素子（以下ＭＲ素子と称する）は、磁気記憶素子、磁気センサまたは薄膜磁気ヘッドなどに用いられる。ＭＲ素子は、スピンバルブ膜（以下ＳＶ膜と称する）及び強磁性トンネル接合膜（以下ＴＭＲ膜と称する）などの巨大磁気抵抗効果膜（以下ＧＭＲ膜と称する）を用いたものが現在の主流である。このうち、ＴＭＲ膜を用いたＧＭＲ素子は、代世代技術として期待されているＭ−ＲＡＭ（磁気ランダムアクセスメモリ）の構成要素として注目されている。
【０００３】
薄膜磁気ヘッドとしては、再生ヘッドと、誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。薄膜磁気ヘッドでは、ＧＭＲ素子は再生ヘッドとして用いられており、時代とともに急速に進展するハードディスク（ＨＤＤ）の高密度記録化に追従すべく、絶え間ない研究開発の努力がなされてきた。
【０００４】
再生ヘッドの特性としては、バルクハウゼンノイズが小さいことが要求される。バルクハウゼンノイズを低減する手段としては、ＭＲ素子に対して長手方向にバイアス磁界を印加することが行われている。ＭＲ素子に対する長手バイアス磁界の印加は、例えば、ＭＲ素子の両側に、永久磁石や、強磁性層と反強磁性層との積層体等によって構成されたバイアス磁界印加層を配置することによって行われる。
【０００５】
ＭＲ素子層の上下にはセンダストやＮｉＦｅ合金（パーマロイ）などにより形成されたシールド層が存在する。シールド層の磁区構造は、多磁区化しており、磁気異方性は分散した状態にある。更に、磁区構造は外部印加磁界の方向や大きさに依存して多様な磁区構造を示し、ＭＲ素子近傍の磁化状態は素子毎にバラバラである。特に、シールド層として用いる軟磁性膜の異方性磁界Ｈｋは１０（Ｏｅ）程度と小さいので、一見すると磁化はトラック幅方向を向いているような場合でも、実は完全にはトラック幅方向を向いておらず、±１０（ｄｅｇ）程度のズレ角度を有している。このようなシールド層のＡＢＳ近傍における磁化状態のバラツキは、ＭＲ素子のフリー層に影響を及ぼす。特に、高記録密度化に伴い、ギャップ長が小さくなることにより、より顕著に現れるようになる。従って、何らかの方法でトラック幅方向への磁気異方性を与えて、ズレ角度を小さくすることが望まれる。
【０００６】
ズレ角度を小さくする手段として、一般的には、シールド層を横長形状にすることにより、形状異方性を強化する手段が採用される。横長形状とすることで実効的にトラック幅方向への磁界が誘導された状態になり、ＡＢＳ近傍における磁化状態のバラツキが抑制されることが期待できるからである。
【０００７】
一方、上部シールド層と下部シールド層は電気的に接続することが、ＭＲ素子の電気的破壊を防止することに有効であることが知られている。上部シールド層と下部シールド層は、通常、ビア・ホールによって電気的に接続される。上部シールド層と下部シールド層とを、電気的に接続しない場合には、上下シールドがキャパシタとして機能し、蓄えられた電荷がなんらかの理由で、ＭＲ素子に与えられ、電気的破壊をもたらす。このようなモードによる素子破壊をチャージド・デバイス・モデルと呼ぶ。
【０００８】
しかし、ズレ角度を小さくする手段として、シールド層を横長形状にすることと、ＭＲ素子の電気的破壊を防止する手段として、上部シールド層及び下部シールド層を、ビア・ホールによって電気的に接続する構造とは、互いに相反する関係にある。
【０００９】
まず、ズレ角度を小さくする目的で、上部シールド層と下部シールド層とを、横長形状にした場合、両者を電気的に接続することが困難になり、ＭＲ素子の電気的破壊を防止することが困難になる。即ち、上部シールド層と下部シールド層とを、横長形状にしたことにより、シールド高さが小さくなるため、上部シールド層と下部シールド層とを電気的に接続するためのビア・ホールを形成することが非常に困難になる。
【００１０】
また、シールド高さの縮小限界は、ビア・ホールサイズの限界により規定されてしまうから、シールド高さを小さくして、ズレ角度を小さくすることに限界がある。しかも、ビア・ホールサイズの縮小は、製造上の困難を伴うのが一般的であるため、シールド高さの縮小にも、製造上の困難性を伴うことになる。
【００１１】
更に、電気的な接続部は磁性体（基本的に上部シールド材料）で形成されるので、シールド高さが小さい場合には、その接続部がＭＲ素子後端部に接近し、磁気的ノイズを発生させる危険性もある。
【００１２】
別の手段として、特許文献１は、シールド層を多層構造とし、具体的には、複数の磁性層の間に非磁性中間層を介在させることにより、磁性層間で静磁界結合を発生させて、各磁性層の磁化を単磁区化する発明を開示している。しかしながら、この特許文献１に記載の発明は、製造工程の複雑化を招く。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−４８３２７
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、製造プロセスを複雑化させることなく、上下シールドの電気的接続を実現しつつ、ＭＲ膜と重なるシールド層領域を単磁区化したＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することである。
【００１５】
本発明のもう一つの課題は、製品間の特性バラツキが小さく、高い出力安定性を持つＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係るＭＲ素子は、第１のシールド層と、第２のシールド層と、絶縁膜と、磁気抵抗効果膜とを含む。
【００１７】
前記第１のシールド層、前記第２のシールド層、前記絶縁膜、及び、前記磁気抵抗効果膜は、それぞれの前端が磁気検知端面上に揃えられている。
【００１８】
前記第１のシールド層及び前記第２のシールド層は、互いに間隔を隔てて重なっている。前記第１のシールド層及び前記第２のシールド層の少なくとも一方は、面内に窓部を有し、前記窓部によって隔てられた第１の領域及び第２の領域を有する。前記第１の領域は前記磁気検知端面から前記窓部の前方内縁までの領域であり、前記第２の領域は前記窓部の後方内縁よりは後方の領域である。前記第１のシールド層及び前記第２のシールド層は、前記第２の領域内において互いに接続されている。
【００１９】
前記絶縁膜は、前記間隔を埋めており、前記磁気抵抗効果膜は、前記第１の領域において、前記絶縁膜の内部に埋設されている。
【００２０】
上述したように、本発明に係るＭＲ素子において、第１のシールド層及び第２のシールド層は互いに間隔を隔てて重なっており、絶縁膜は間隔を埋めており、磁気抵抗効果膜は絶縁膜の内部に埋設されているから、磁気抵抗効果膜は、絶縁膜による電気絶縁、及び、第１のシールド層及び第２のシールド層による磁気シールド作用を受けながら、磁気検知端面において、所定の磁気検知動作を行なうことになる。
【００２１】
第１のシールド層及び第２のシールド層の少なくとも一方は、面内に窓部を有し、窓部によって隔てられた第１の領域及び第２の領域を有する。第１の領域は磁気検知端面から窓部の前方内縁までの領域である。上述したような窓部があると、窓部の形状、寸法及び形成位置等を、適切に設計することにより、第１の領域の形状磁気異方性を高め、単磁区化することができる。形状磁気異方性による単磁区化は長手方向に生じるので、窓部は、第１の領域がそのような方向に単磁区化されるように形成する。
【００２２】
磁気抵抗効果膜は、このようにして単磁区化された第１の領域において、絶縁膜の内部に埋設されているから、磁気抵抗効果膜は、シールド層における磁化状態のバラツキを受けることなく、外部磁界を検知することになる。製品間の特性バラツキが小さく、高い出力安定性を有するＭＲ素子が得られる。この効果は、特に、高記録密度化に伴い、ギャップ長が小さくなったときに、極めて高い有用性となる。
【００２３】
しかも、第１のシールド層及び第２のシールド層は、第２の領域内において互いに接続されているから、第１のシールド層及び第２のシールド層が、がキャパシタとして機能するのを阻止し、蓄電荷によるＭＲ素子の電気的破壊を防止することができる。
【００２４】
第１のシールド層または第２のシールド層は、全体としてみて、横長形状にする必要はなく、その一部である第１の領域のみを横長形状にすればよいから、シールド高さを小さくする必要もない。このため、第１のシールド層と第２のシールド層とを電気的に接続するためのビア・ホールを形成するため面積を広くとり、ビア・ホールを容易に形成することができる。
【００２５】
また、ビア・ホールは、第２の領域に形成されるものであり、単磁区化される第１の領域の高さは、ビア・ホールのサイズの影響を受けないから、第１の領域のシールド高さを小さくして、ズレ角度を小さくすることができる。しかも、第１の領域のシールド高さは、窓部の寸法によってコントロールされるから、シールド高さが単磁区化に適した微小寸法に容易に設定できる。
【００２６】
更に、ビア・ホール内にあって電気的な接続部となる磁性体が、ＭＲ素子から離れた第２の領域に形成されるから、接続部を構成する磁性体による磁気的ノイズを発生させる危険性も著しく低減される。
【００２７】
更に、製造にあたっては、第１のシールド層または第２のシールド層の少なくとも一方に、窓部を設けるだけでよいから、製造工程が複雑になることもない。
好ましくは、窓部は、磁気検知端面から窓部の前方内縁までの縦幅であるシールド高さをＡ、窓部の前方内縁と後方内縁との間の縦幅をＢ、窓部の後方内縁からシールド層の後端までの縦幅をＣ、縦方向と直交する方向の窓部の横幅をＤとしたとき、
Ｂ＜Ｄ、Ａ＜Ｃ
を満たす。
【００２８】
上記２つの条件のうち、Ｂ＜Ｄは、窓部が横長であることを意味する。Ａ＜Ｃは、窓部が磁気検知端面の側に偏って配置されていることを意味する。具体的には、Ａ≦５０μｍを満たす。この範囲であれば、第１の領域を確実に単磁区化できる。シールド高さＡは、好ましくは、Ａ≦２５μｍを満たす。シールド高さＡの下限値は、シールド高さ方向のＭＲ膜の寸法によって定まる。通常は、４μｍ≦Ａを満たせば、ＭＲ膜に対するシールド作用を確保できる。
【００２９】
磁気抵抗効果膜は、スピンバルブ膜または強磁性トンネル接合膜であることが好ましい。ＳＶ膜を用いたものとしては、膜面に平行な方向にセンス電流を流す方式のほか、膜面に垂直な方向にセンス電流を流すＣＰＰ−ＧＭＲも用いることができる。
【００３０】
本発明は、更に上述した磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置についても開示する。
【００３１】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は単なる例示に過ぎない。
【００３２】
【発明の実施の形態】
１．ＭＲ素子
図１は本発明に係るＭＲ素子の断面図、図２は図１に示されたＭＲ素子の第１のシールド層の平面図である。図示されたＭＲ素子はそれ自体で、磁気センサまたは磁気記憶素子（Ｍ−ＲＡＭ）を構成するほか、薄膜磁気ヘッドにおいて、再生ヘッドを構成する。
【００３３】
本発明に係るＭＲ素子は、第１のシールド層２８と、第２のシールド層４１と、絶縁膜４６と、磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）３とを含む。第１のシールド層２８、第２のシールド層４１、絶縁膜４６、及び、ＭＲ膜３０は、それぞれの前端が磁気検知端面１００上に揃えられている。
【００３４】
第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１は、互いに間隔Ｇ１を隔てて重なっている。第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１はセンダストやＮｉＦｅ合金（パーマロイ）などにより形成できる。
【００３５】
第１のシールド層２８は、面内に窓部２８０を有し、窓部２８０によって隔てられた第１の領域２８１及び第２の領域２８２を有する。第１の領域２８１は磁気検知端面１００から窓部２８０の前方内縁２８３までの領域であり、第２の領域２８２は窓部２８０の後方内縁２８４よりは後方の領域である。前方及び後方とは、磁気検知端面１００を基準にした見方である。第１の領域２８１と第２の領域２８２とは、窓部２８０の側部に設けられた細い枠部２８５によって、互いに連結されている。枠部２８５は縦長にすることが、プロセス的にも磁気的にも好ましい。
【００３６】
窓部２８０は、磁気検知端面１００から窓部２８０の前方内縁２８３までの縦幅であるシールド高さをＡ１、窓部２８０の前方内縁２８３と後方内縁２８４との間の縦幅をＢ１、窓部２８０の後方内縁２８４から第１のシールド層２８の後端までの縦幅をＣ１、縦方向と直交する方向の窓部２８０の横幅をＤ１としたとき、
Ｂ１＜Ｄ１、Ａ１＜Ｃ１
を満たす。
【００３７】
上記２つの条件のうち、Ｂ１＜Ｄ１は、窓部２８０が横長であることを意味する。Ａ１＜Ｃ１は、窓部２８０が磁気検知端面１００の側に偏って配置されていることを意味する。
【００３８】
図示では、第２のシールド層４１も、面内に窓部４１０を有し、窓部４１０によって隔てられた第１の領域４１１及び第２の領域４１２を有する。第１の領域４１１は磁気検知端面１００から窓部４１０の前方内縁４１３までの領域であり、第２の領域４１２は窓部４１０の後方内縁４１４よりは後方の領域である。第１の領域４１１と第２の領域４１２とは、窓部４１０の側部に設けられた細い枠部４１５によって、互いに連結されている。
【００３９】
窓部４１０は、磁気検知端面１００から窓部４１０の前方内縁４１３までの縦幅であるシールド高さをＡ２、窓部４１０の前方内縁４１３と後方内縁４１４との間の縦幅をＢ２、窓部４１０の後方内縁４１４から第２のシールド層４１の後端までの縦幅をＣ２、縦方向と直交する方向の窓部４１０の横幅をＤ２としたとき、
Ｂ２＜Ｄ２、Ａ２＜Ｃ２
を満たす。
【００４０】
上記２つの条件のうち、Ｂ２＜Ｄ２は、窓部４１０が横長であることを意味する。Ａ２＜Ｃ２は、窓部４１０が磁気検知端面１００の側に偏って配置されていることを意味する。
【００４１】
図示実施例では、第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１のそれぞれに窓部２８０、４１０を設けた例を示したが、窓部は第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１の少なくとも一方に設けるだけでよい。
【００４２】
第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１は、第２の領域２８２、４１２内において互いに接続されている。具体的には、絶縁膜４６を貫通するビア・ホール内の導電性磁性体４１７によって互いに接続されている。磁性体４１７は、第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１と同じ材料を用いて構成することができるし、異なる材料、例えば非磁性導電材料等を用いてもよい。
【００４３】
絶縁膜４６は、間隔Ｇ１を埋めており、ＭＲ膜３０は、第１の領域２８１において、絶縁膜４６の内部に埋設されている。絶縁膜４６は、酸化アルミニウム、または、酸化シリコン等の酸化絶縁材料で構成することができる。第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１の外側には、それぞれ、絶縁膜５０１、４９が備えられている。絶縁膜５０１、５０２も、酸化アルミニウム、または、酸化シリコン等の酸化絶縁材料で構成することができる。
【００４４】
ＭＲ膜３０は、ＳＶ膜またはＴＭＲ膜であることが好ましい。ＳＶ膜を用いたものとしては、膜面に平行な方向にセンス電流を流す方式のほか、膜面に垂直な方向にセンス電流を流すＣＰＰ−ＧＭＲも用いることができる。
【００４５】
上述したように、本発明に係るＭＲ素子では、第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１は互いに間隔Ｇ１を隔てて重なっており、絶縁膜４６は間隔Ｇ１を埋めており、ＭＲ膜３０は絶縁膜４６の内部に埋設されているから、ＭＲ膜３０は、絶縁膜４６による電気絶縁、及び、第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１による磁気シールド作用を受けながら、磁気検知端面１００において、所定の磁気検知動作を行なうことになる。
【００４６】
第１のシールド層２８は、面内に窓部２８０を有し、窓部２８０によって隔てられた第１の領域２８１及び第２の領域２８２を有する。第１の領域２８１は磁気検知端面１００から窓部２８０の前方内縁２８３までの領域である。上述したような窓部２８０があると、窓部２８０の形状、寸法及び形成位置等を、適切に設計することにより、第１の領域２８１の形状磁気異方性を高め、単磁区化することができる。形状磁気異方性による単磁区化は長手方向に生じるので、窓部２８０の形状は、第１の領域２８１がそのような方向に単磁区化されるように形成する。
【００４７】
ＭＲ膜３０は、このようにして単磁区化された第１の領域２８１において、絶縁膜４６の内部に埋設されているから、ＭＲ膜３０は、第１のシールド層２８における磁化状態のバラツキを受けることなく、外部磁界を検知することになる。従って、製品間の特性バラツキが小さく、高い出力安定性を有するＭＲ素子が得られる。この効果は、高記録密度化に伴い、ギャップ長が小さくなったときに、特に有効になる。
【００４８】
しかも、第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１は、第２の領域２８２、４１２内において互いに接続されているから、第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１が、キャパシタとして機能するのを阻止し、蓄電荷によるＭＲ素子の電気的破壊を防止することができる。
【００４９】
第１のシールド層２８または第２のシールド層４１は、全体としてみて、横長形状にする必要はなく、その一部である第１の領域２８１または４１１のみを横長形状にすればよいから、第１のシールド層２８と第２のシールド層４１とを電気的に接続する磁性体４１７のためのビア・ホールを形成する面積を広くとり、ビア・ホールを容易に形成することができる。
【００５０】
また、ビア・ホールは、第２の領域２８２に形成されるものであり、単磁区化される第１の領域２８１のシールド高さＡ１は、ビア・ホールのサイズの影響を受けないから、第１の領域２８１のシールド高さＡ１を小さくして、ズレ角度を小さくすることができる。しかも、第１の領域２８１のシールド高さＡ１は、窓部２８０の寸法によってコントロールされるから、シールド高さＡ１が単磁区化に適した微小寸法となるように容易に設定できる。第２のシールド層４１でも同様である。
【００５１】
更に、ビア・ホール内にあって電気的な接続部となる磁性体４１７が、ＭＲ素子から離れた第２の領域２８２に形成されるから、接続部を構成する磁性体４１７による磁気的ノイズを発生させる危険性も著しく低減される。
【００５２】
更に、製造にあたっては、第１のシールド層２８に、窓部２８０を設けるだけでよいから、製造工程が複雑になることもない。
【００５３】
実施例では、第２のシールド層４１も、第１のシールド層２８と同様の構成を有するから、第２のシールド層４１においても、上述した作用効果を奏する。従って、この実施例の場合、確実、かつ、安定に、単磁区化を実現できる。
【００５４】
単磁区化は、シールド高さＡ１、Ａ２の寸法に密接に関連する。具体的には、Ａ１、Ａ２≦５０μｍを満たす。この範囲であれば、第１の領域２８１を確実に単磁区化できる。シールド高さＡ１、Ａ２は、好ましくは、Ａ１、Ａ２≦２５μｍを満たす。シールド高さＡ１の下限値は、シールド高さ方向のＭＲ膜の寸法によって定まる。通常は、４μｍ≦Ａ１、Ａ２を満たせば、ＭＲ膜に対するシールド作用を確保できる。
【００５５】
図３はシールド高さμｍと異方性磁界（Ｏｅ）との関係を示す実験データである。この実験データは、第１のシールド層２８、及び、第２のシールド層４１について、膜厚を２μｍとし、横幅を１００μｍとしたときのデータである。横軸に第１の領域２８１、４１１のシールド高さＡ１、Ａ２をとり、縦軸に異方性磁界（Ｏｅ）をとってある。
【００５６】
図３に示すように、異方性磁界は、シールド高さＡ１、Ａ２が５０μｍよりも小さくなると、急激に増大する。特に、シールド高さＡ１、Ａ２が２５μｍ以下となる領域では、４３．６（Ｏｅ）以上の極めて高い異方性磁界を示す。
【００５７】
図４はＡ１≦５０μｍを満たす場合の磁区構造を概念的に示す図である。縦幅Ｃ１の大きい第２の領域２８２では、磁化方向Ｆ３、Ｆ５で示すような複雑な磁区構造ＭＤを示すのに対し、第１の領域２８１では、磁場中磁化処理によって与えられた方向に単磁区化された磁化方向Ｆ１を持つようになる。第１の領域２８１及び第２の領域２８２を連結する連結部２８５を、横幅が細い縦長の形状とした場合は、第１の領域２８１―連結部２８５−第２の領域２８２―連結部２８５―第１の領域２８１の経路で、磁化方向Ｆ１−Ｆ２−Ｆ３−Ｆ２―Ｆ１が循環するように生じるから、第１の領域２８１における磁化方向Ｆ１が、高度の安定性を持って維持される。
【００５８】
図５はＡ１＞５０μｍを満たす場合の磁区構造を概念的に示す図である。縦幅Ｃ１の大きい第２の領域２８２で、磁化方向Ｆ３、Ｆ５で示すような複雑な磁区構造ＭＤを示すことは、図４の場合と同様であるが、シールド高さＡ１が５０μｍを超過する第１の領域Ａ１でも、例えば、磁化方向Ｆ２、Ｆ１で示すような複雑な磁区構造ＭＤが生じる。磁区構造ＭＤは、外部印加磁界の方向や大きさに依存して多様な態様で発生し、ＭＲ素子近傍の磁化状態は素子毎にバラバラである。このようなシールド層の磁化状態のバラツキは、ＭＲ膜３０のフリー層に影響を及ぼすことになる。
【００５９】
説明は省略するが、第２のシールド層４１の窓部４１０も、第１のシールド層２８の窓部２８０と同じ条件を満たすことが好ましい。
【００６０】
図６は第１のシールド層の別の例を示す図である。図において、図２に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例では、窓部２８０の前方内縁２８３と後方内縁２８４との間の縦幅Ｂ１を著しく増大させてある。第２のシールド層４１も同様の構造を採用することができる。
【００６１】
図７は第１のシールド層の別の例を示す図である。図において、図２に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例では、第１の領域２８１と第２の領域２８２とを、中央の連結部２８５によって連結し、連結部２８５の両側に、窓部２８０、２８０を設けてある。第２のシールド層４１も同様の構造を採用することができる。
【００６２】
図８は第１のシールド層の別の例を示す図である。図において、図２に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例では、多数の窓部２８０を間隔を隔てて配置してある。各間隔が連結部２８５を構成する。窓部２８０の実質的な横幅Ｄ１は、連結部２８５を構成する間隔を小さくすることにより、窓部２８０の全体の配置幅とみなすことができる。第２のシールド層４１も同様の構造を採用することができる。
【００６３】
図９はＭＲ素子の具体的な一例を示す断面図である。図示されたＭＲ素子は、ＭＲ膜３０と、電極膜２５、２６と、磁区制御膜２１、２２と、絶縁膜２０２、（２３１、２３２）、（２４１、２４２）とを含む。
【００６４】
下部電極膜２５は、絶縁膜４６の内部に設けられ、ＭＲ膜３０と隣接すべき部分が、突出している。絶縁膜２０２の表面は下部電極膜２５の表面と同一平面を構成している。絶縁膜２０２は、酸化アルミニウム、または、酸化シリコン等の酸化絶縁物からなる。
【００６５】
ＭＲ膜３０は、フリー層３０１を含み、フリー層３０１に隣接する非磁性層３０２を有し、非磁性層３０２の上に、ピンド層３０３が隣接している。ピンド層３０３の上には反強磁性層３０４が設けられている。ピンド層３０３は、反強磁性層３０４との交換結合により、磁化方向が固定される。
【００６６】
フリー層３０１、非磁性層３０２、ピンド層３０３及び反強磁性層３０４の膜構造及び組成材料等については、既に知られている技術を、任意に適用できる。一例をあげると、フリ−層３０１及びピンド層３０３は、例えば、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ等で構成され、反強磁性層３０４はＦｅＭｎ、ＭｎＩｒ、ＮｉＭｎ、ＣｒＭｎＰｔなどによって構成される。非磁性層３０２は、ＳＶ膜の場合はＣｕ等を主成分とする導電性材料層で構成され、ＴＭＲ膜の場合は、酸化アルミニウム層などの絶縁性材料層で構成される。上部電極膜２６は反強磁性層３０４に隣接している。上部電極膜２６は絶縁層４６によって覆われている。
【００６７】
磁区制御膜２１、２２は、ＭＲ膜３０の幅方向の両側部に、絶縁膜（２３１、２３２）、（２４１、２４２）による間隔を隔てて配置されている。磁区制御膜２１、２２はフリー層３０１の磁区を制御する。
【００６８】
絶縁膜２３１、２４１は、酸化絶縁物で構成され、ＭＲ膜３０に接触している。具体的には、絶縁膜２３１、２４１は、酸化アルミニウム、または、酸化シリコン等の酸化絶縁材料からなる。
【００６９】
上述したＭＲ素子において、ＭＲ膜３０と、電極膜２５、２６とを含んでおり、電極膜２５、２６のそれぞれは、ＭＲ膜３０の両面に隣接している。したがって、ＭＲ膜３０の膜面に対して垂直方向にセンス電流を流すＭＲ素子を得ることができる。そのようなＭＲ素子の例は、既に述べたように、ＣＰＰタイプのＳＶ膜またはＴＭＲ膜である。
【００７０】
ＣＰＰタイプのＳＶ膜またはＴＭＲ膜は、少なくとも１つのフリ−層３０１を含んでおり、フリー層３０１に発生することのあるバルクハウゼンノイズを抑制しなければならない。図示実施例の磁気抵抗効果素子は、磁区制御膜２１、２２を含んでおり、磁区制御膜２１、２２は、ＭＲ膜３０の幅方向の両側部に配置され、フリー層３０１の磁区を制御する。したがって、バルクハウゼンノイズを抑制することができる。図示は省略するが、ＭＲ素子は、膜面に平行に電流を流すＣＩＰタイプのＳＶ膜で構成してもよい。
【００７１】
２．薄膜磁気ヘッド
図１０は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面側の平面図、図１１は図１０に示した薄膜磁気ヘッドの正面断面図、図１２は図１０、図１１に示した薄膜磁気ヘッドの素子部分の拡大断面図である。何れの図面においても、寸法、プロポーション等は、図示の都合上、誇張されまたは省略されている。
【００７２】
図示された薄膜磁気ヘッドは、スライダ基体５と、電磁変換素子３、４とを含む。スライダ基体５は、例えば、アルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等のセラミック材料からなり、媒体対向面に浮上特性制御用の幾何学的形状を有している。そのような幾何学的形状の代表例として、実施例では、スライダ基体５の基底面５０に、第１の段部５１、第２の段部５２、第３の段部５３、第４の段部５４、及び、第５の段部５５を備える例を示してある。基底面５０は、矢印Ｘで示す空気の流れ方向に対する負圧発生部となり、第２の段部５２及び第３の段部５３は、第１の段部５１から立ち上がるステップ状の空気軸受けを構成する。第２の段部５２及び第３の段部５３の表面は、空気ベアリング面（以下ＡＢＳと称する）となる。
【００７３】
第４の段部５４は、基底面５０からステップ状に立ち上がり、第５の段部５５は第４の段部５４からステップ状に立ちあがっている。電磁変換素子３、４は第５の段部５５に設けられている。
【００７４】
図１２を参照すると、スライダ基体１の端面には絶縁膜５０１が設けられている。絶縁膜５０１は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなり、１〜５μｍの厚みである。
【００７５】
電磁変換素子３、４は、再生素子を構成するＭＲ素子３と、記録素子４とを含む。再生素子を構成するＭＲ素子３は、図１〜図９を参照して説明した本発明に係るＭＲ素子であり、好ましくは、図９に示したようなＳＶ膜またはＴＭＲ膜を含んでいる。ＳＶ膜の場合は、膜面に垂直に電流を流すＣＰＰ−ＧＭＲが用いられる。ＴＭＲ膜は、本来、膜面に垂直にセンス電流を流すものである。
【００７６】
記録素子４は、例えば、誘導型磁気変換素子あり、書込用磁極端がＡＢＳに面している。記録素子４は、再生素子を構成するＭＲ素子３と近接して配置され、保護膜４９によって覆われている。
【００７７】
記録素子４は、下部磁極層４０と、上部磁極層４５と、記録ギャップ層４２と、薄膜コイル４３、４７とを含む。下部磁極層４０は、絶縁層５０２の上に形成され、上部磁極層４５と磁気的に連結されている。記録ギャップ層４２は下部磁極層４０の磁極部分と、上部磁極層４５の磁極部分との間に設けられている。薄膜コイル４３、４７は下部磁極層４０及び上部磁極層４５の間のインナーギャップ間の絶縁膜４８内に、絶縁された状態で配設されている。
【００７８】
図示実施例において、ＭＲ素子３は、絶縁層５０１、第１のシールド層２８、絶縁膜４６及び第２のシールド層４１を含み、記録素子４を構成する下部磁極４０と、スライダ基体５との間に配置されている。ＭＲ素子３は、図１〜図９に示した構造を有する。従って、この実施例によれば、図１〜図９を参照して説明したＭＲ素子の作用効果をすべて得ることができる。
【００７９】
３．磁気ヘッド装置
図１３は本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図、図１４は図１３に示した磁気ヘッド装置の底面図である。図示された磁気ヘッド装置は、図１０〜図１２に示した薄膜磁気ヘッド４００と、ヘッド支持装置６とを含む。ヘッド支持装置６は、金属薄板でなる支持体６１の長手方向の一端にある自由端に、同じく金属薄板でなる可撓体６２を取付け、この可撓体６２の下面に薄膜磁気ヘッド４００を取付けた構造となっている。
【００８０】
具体的には、可撓体６２は、支持体６１の長手方向軸線と略平行して伸びる２つの外側枠部６２１、６２２と、支持体６１から離れた端において外側枠部６２１、６２２を連結する横枠６２３と、横枠６２３の略中央部から外側枠部６２１、６２２に略平行するように延びていて先端を自由端とした舌状片６２４とを有する。横枠６２３のある方向とは反対側の一端は、支持体６１の自由端付近に溶接等の手段によって取付けられている。
【００８１】
支持体６１の下面には、例えば半球状の荷重用突起６２５が設けられている。この荷重用突起６２５により、支持体６１の自由端から舌状片６２４へ荷重力が伝えられる。
【００８２】
薄膜磁気ヘッド４００は、舌状片６２４の下面に接着等の手段によって取付けられている。薄膜磁気ヘッド４００は、ピッチ動作及びロール動作が許容されるように支持されている。
【００８３】
本発明に適用可能なヘッド支持装置６は、上記実施例に限定するものではなく、これまで提案され、またはこれから提案されることのあるヘッド支持装置を、広く適用できる。例えば、支持体６１と舌状片６２４とを、タブテープ（ＴＡＢ）等のフレキシブルな高分子系配線板を用いて一体化したもの等を用いることもできる。また、従来より周知のジンバル構造を持つものを自由に用いることができる。
【００８４】
４．磁気記録再生装置
図１５は図１３、図１４に示した磁気ヘッド装置を用いた磁気記録再生装置の斜視図である。図示された磁気記録再生装置は、軸７０の回りに回転可能に設けられた磁気ディスク７１と、磁気ディスク７１に対して情報の記録及び再生を行う薄膜磁気ヘッド７２と、薄膜磁気ヘッド７２を磁気ディスク７１のトラック上に位置決めするためのアッセンブリキャリッジ装置７３と、を備えている。
【００８５】
アセンブリキャリッジ装置７３は、軸７４を中心にして回動可能なキャリッジ７５と、このキャリッジ７５を回動駆動する例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）からなるアクチュエータ７６とから主として構成されている。
【００８６】
キャリッジ７５には、軸７４の方向にスタックされた複数の駆動アーム７７の基部が取り付けられており、各駆動アーム７７の先端部には、薄膜磁気ヘッド７２を搭載したヘッドサスペンションアッセンブリ７８が固着されている。各ヘッドサスペンションアセンブリ７８は、その先端部に有する薄膜磁気ヘッド７２が、各磁気ディスク７１の表面に対して対向するように駆動アーム７７の先端部に設けられている。
【００８７】
駆動アーム７７、ヘッドサスペンションアッセンブリ７８及び薄膜磁気ヘッド７２が、図１３、図１４を参照して説明した磁気ヘッド装置を構成する。薄膜磁気ヘッド７２は、図１〜図９に示したＭＲ素子を再生素子として用いており、図１０〜図１２に示したような構造を有する。従って、図１５に示した磁気記録再生装置は、図１〜図１４を参照して説明した作用効果を奏する。
【００８８】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００８９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）製造プロセスを複雑化させることなく、上下シールドの電気的接続を実現しつつ、ＭＲ膜と重なるシールド層領域を単磁区化したＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することができる。
（ｂ）製品間の特性バラツキが小さく、高い出力安定性を持つＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び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】本発明に係るＭＲ素子の断面図である。
【図２】図１に示されたＭＲ素子に含まれる第１のシールド層の平面図である。
【図３】シールド高さと異方性磁界（Ｏｅ）との関係を示す実験データである。
【図４】シールド高さが５０μｍ以下の場合の磁区構造を概念的に示す図である。
【図５】シールド高さが５０μｍを超える場合の磁区構造を概念的に示す図である。
【図６】第１のシールド層の別の例を示す図である。
【図７】第１のシールド層の別の例を示す図である。
【図８】第１のシールド層の別の例を示す図である。
【図９】ＭＲ素子の具体的な一例を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面側の平面図である。
【図１１】図１０に示した薄膜磁気ヘッドの正面断面図である。
【図１２】図１０、図１１に示した薄膜磁気ヘッドの素子部分の拡大断面図である。
【図１３】本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図である。
【図１４】図１３に示した磁気ヘッド装置の底面図である。
【図１５】図１３、図１４に示した磁気ヘッド装置を用いた磁気記録再生装置の斜視図である。
【符号の説明】
２８                第１のシールド層
３０                ＭＲ膜
４１                第２のシールド層
２８０              窓部
４１０              窓部
２８１              第１の領域
２８２              第２の領域
４１１              第１の領域
４１２              第２の領域
【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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【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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