(57)【要約】【課題】フリー層の両端部分における読みにじみを低減して、実効トラック幅の拡大を抑制可能な磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッド組立体及び記憶装置を提供する。【解決手段】フリー層２７と一対の電極層１５との間に、非磁性層３１と、非磁性層３１を介してフリー層２７と各々反強磁性的に交換結合する一対の強磁性層３３と、強磁性層３３と各々強磁性的に交換結合する一対の硬質磁性層３５と、を備える。硬質磁性層３５との強磁性的な交換結合により強磁性層３３の磁化方向が各々固着され、また、強磁性層３３との反強磁性的な交換結合により両端部分２７ａの磁化の方向が固着される。このため、両端部分２７ａの感度が低下される。【選択図】　図１
2004079907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果膜と、前記フリー層の厚み方向と交差する方向に互いに離間されると共に前記フリー層と重なるように配置された一対の電極層と、を有する磁気抵抗効果素子であって、
前記フリー層と前記一対の電極層との間に、
非磁性層と、
前記非磁性層と前記一対の電極層との間に各々配置され前記非磁性層を介して前記フリー層と各々反強磁性的に交換結合する一対の強磁性層と、
前記強磁性層と前記一対の電極層との間に各々配置され前記強磁性層と各々強磁性的に交換結合する一対の硬質磁性層と、
を備えることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記強磁性層は、体心立方構造を有する材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記強磁性層の磁気膜厚は前記フリー層の磁気膜厚よりも大きく設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４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の磁気抵抗効果素子を備えることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載の薄膜磁気ヘッドと、当該薄膜磁気ヘッドが取り付けられる可撓性部材と、を備えることを特徴とする薄膜磁気ヘッド組立体。
【請求項６】
信号を磁気的に記録する磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体から漏洩する磁界の変化を電気信号に変換する請求項４に記載の薄膜磁気ヘッドと、を備えることを特徴とする記憶装置。
【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、薄膜磁気ヘッド組立体、及び、記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスク等の磁気記録媒体の高密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドの性能向上が要求されている。薄膜磁気ヘッドとしては、読み出し用の磁気抵抗効果膜（以下、ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ　Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）膜という）を有する再生ヘッドが含まれる。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ためには、ＭＲ膜を両側から挟むように硬質磁性層を配置してＭＲ膜に対してバイアス磁界を印加し、ＭＲ膜に含まれるフリー層を単磁区化することが行われている。
【０００３】
ところで、ＭＲ膜（フリー層）を両側から挟むように硬質磁性層を配置すると、ＭＲ膜における硬質磁性層に隣接する端面部近傍に、硬質磁性層からの磁界によって磁化の方向が固着されて信号磁界を検知することが出来ない領域（以下、不感領域という）が生じることとなる。そのため、ＭＲ膜に電流（センス電流）を供給するための一対の電極層をＭＲ膜の両端部分に重ならないように配置した場合には、供給された電流が不感領域を通ることとなり、再生ヘッドとしての出力が低下するという問題が存在する。この問題を解決するためには、電極層をＭＲ膜上の両端部分に重なるように配置することが行われている（例えば、特開平８−４５０３７号公報、特開平９−２８２６１８号公報、特開平１１−３１３１３号公報、特開２０００−７６６２９号公報等）。
【０００４】
このように電極層をＭＲ膜上の両端部分に重なるように配置した場合、ＭＲ膜における両端の不感領域には電流が流れにくくなり、直接的に再生ヘッドの出力に寄与することはない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＭＲ膜上で電極層と重なっている両端部分は、磁気記録媒体から漏洩する磁界を吸収するため、吸収された磁界がＭＲ膜中央部の高感度領域（トラック部）まで伝達し、実効トラック幅が拡大するという読みにじみの問題が生じることとなる。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、フリー層の両端部分における読みにじみを低減して、実効トラック幅の拡大を抑制することが可能な磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッド組立体及び記憶装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る磁気抵抗効果素子は、外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果膜と、フリー層の厚み方向と交差する方向に互いに離間されると共にフリー層と重なるように配置された一対の電極層と、を有する磁気抵抗効果素子であって、フリー層と一対の電極層との間に、非磁性層と、非磁性層と一対の電極層との間に各々配置され非磁性層を介してフリー層と各々反強磁性的に交換結合する一対の強磁性層と、強磁性層と一対の電極層との間に各々配置され強磁性層と各々強磁性的に交換結合する一対の硬質磁性層と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る磁気抵抗効果素子によれば、硬質磁性層との強磁性的な交換結合により一対の強磁性層の磁化方向が硬質磁性層と同じ向きに各々固着されると共に、フリー層で強磁性層と対向する部分（以下両端部分という）の磁化方向が強磁性層との反強磁性的な交換結合により強磁性層と反対の向きに各々固着される。
【０００９】
このため、フリー層の両端部分の感度が低下し、フリー層の両端部分に印加される外部磁界が、フリー層の両端部分に挟まれたフリー層の中央部分（以下トラック部分という）に伝達されにくくなり、フリー層の両端部分による読みにじみが低減されて、実効トラック幅の拡大を抑制することができる。
【００１０】
また、一対の硬質磁性層間に形成される磁界により、フリー層の両端部分に挟まれたフリー層の中央部分（以下トラック部分という）における磁化が、硬質磁性層の磁化と同じ方向にバイアスされる。これにより、フリー層のトラック部分の磁化が単磁区化され、バルクハウゼンノイズが低減できる。
【００１１】
ここで、強磁性層としては、体心立方構造を有する材料を含むことが好ましい。
【００１２】
これにより、硬質磁性層の保磁力が高くされ、強磁性層の磁化が強く固着されると共に、フリー層のトラック部の磁化がより安定する。
【００１３】
また、強磁性層の磁気膜厚はフリー層の磁気膜厚よりも大きく設定されていることが好ましい。
【００１４】
これにより、フリー層の両端部分の磁化が、強磁性層との反強磁性的な交換結合によって強磁性層と逆方向に十分強く固着される。
【００１５】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、上記何れかの磁気抵抗効果素子を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドによれば、上述の磁気抵抗効果素子を用いることにより、実効トラック幅の拡大が抑制できると共にバルクハウゼンノイズが低減された薄膜磁気ヘッドが実現される。
【００１７】
本発明に係る薄膜磁気ヘッド組立体は、上記薄膜磁気ヘッドと、当該薄膜磁気ヘッドが取り付けられる可撓性部材と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る薄膜磁気ヘッド組立体では、薄膜磁気ヘッドが上述の磁気抵抗効果素子を有するので、上述したように、実効トラック幅の拡大が抑制できると共にバルクハウゼンノイズが低減される。
【００１９】
本発明に係る記憶装置は、信号を磁気的に記録する磁気記録媒体と、磁気記録媒体から漏洩する磁界の変化を電気信号に変換する上記薄膜磁気ヘッドと、を備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る記憶装置では、薄膜磁気ヘッドが上述の磁気抵抗効果素子を有するので、上述したように、実効トラック幅の拡大が抑制できると共にバルクハウゼンノイズが低減される。
【００２１】
なお、本明細書において、磁気膜厚は、厚みｔ（ｍ）の薄膜が有する単位面積あたりの磁荷のことであり、下記（１）式にて定義する。
磁気膜厚（Ａ）＝ＭＳ＊×ｔ　…　（１）
ＭＳ＊：飽和磁化（Ａ／ｍ）
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッド組立体、記憶装置について図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。なお、図１及び図２においては、断面を表すためのハッチングを省略している。また、「上」及び「下」なる語は図１及び図２の上下に従う。
【００２３】
図１は薄膜磁気ヘッドＭＨ１の断面構造を説明するための概略図である。薄膜磁気ヘッドＭＨ１は、再生ヘッドとしての磁気検出素子ＭＤと、記録ヘッドとしての磁界形成素子ＲＤとを備えている。磁気検出素子ＭＤは、非磁性基板１、下部磁気シールド層３、下部ギャップ層５、ＭＲ膜（磁気抵抗効果膜）７、層構造体１３、電極層１５、上部ギャップ層１７、及び上部磁気シールド層１９等を備えている。ＭＲ膜７、層構造体１３及び電極層１５が本実施形態に係る磁気抵抗効果素子１００を形成している。
【００２４】
非磁性基板１は、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ等を材料としている。下部磁気シールド層３は、ＮｉＦｅ、センダスト、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ等の軟磁性体を材料とし、非磁性基板１上に成膜される。下部磁気シールド層３の厚みは０．５μｍ〜４μｍに設定される。
【００２５】
下部ギャップ層５は、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２等の非磁性の絶縁体を材料とし、下部磁気シールド層３上に成膜される。下部ギャップ層５の厚みは５ｎｍ〜３０ｎｍに設定される。
【００２６】
ＭＲ膜７はＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ　Ｍａｇｎｅｔｏ　Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）膜であって、ピン層（反強磁性層）２１、ピンド層（固着磁性層）２３、非磁性層２５、フリー層２７を含んでいる。このＭＲ膜７は、下部ギャップ層５上に、ピン層２１、ピンド層２３、非磁性層２５、フリー層２７を薄膜で順次積層成膜することにより構成される。ピン層２１とピンド層２３の界面では交換結合が生じ、これによりピンド層２３の磁化の向きが一定の方向（トラック幅方向と直交する方向）に固着される。一方、フリー層２７は磁気記録媒体からの漏洩磁界、すなわち、外部磁界に応じて磁化の向きが変化する。
【００２７】
ピン層２１は、ＰｔＭｎ、ＮｉＯ等の反強磁性体を材料とし、下部ギャップ層５上に成膜される。ピン層２１の厚みは３ｎｍ〜５０ｎｍに設定される。
【００２８】
ピンド層２３は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＣｏＮｉ等の強磁性体を材料とし、ピン層２１上に成膜される。ピンド層２３の厚みは０．５ｎｍ〜５ｎｍに設定される。なお、Ｒｕ等の非磁性金属層をＣｏＦｅ等の強磁性体層で挟んだいわゆるシンセティック型のピンド層としてもよい。
【００２９】
非磁性層２５は、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｇ等の導電性の非磁性体を材料とし、ピンド層２３上に成膜される。非磁性層２５の厚みは１ｎｍ〜４ｎｍに設定される。
【００３０】
フリー層２７は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＣｏＮｉ等の強磁性体を材料とし、非磁性層１１上に成膜される。フリー層２７の厚みは０．５ｎｍ〜１０ｎｍに設定される。
【００３１】
層構造体１３は、フリー層２７の上に配置されており、非磁性層３１、強磁性層３３及び硬質磁性層３５を含んでいる。
【００３２】
非磁性層３１は、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｔａ、Ａｕ、Ａｇ等の導電性を有する非磁性体を材料とし、フリー層２７と強磁性層３３との間に配置されている。非磁性層３１の厚みは０．３ｎｍ〜２ｎｍに設定される。本実施形態において、非磁性層３１は、フリー層２７上の全体にわたって成膜されており、後述するフリー層２７のトラック部分２７ｂの上にも形成されている。
【００３３】
強磁性層３３、３３は、フリー層２７上に左右に離間されて一対配置される。この強磁性層３３は、非磁性層３１上に成膜した後パターンニングする（イオンミリング、ＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）等の手法が利用可能である）ことにより形成することができる。強磁性層３３の厚みは１ｎｍ〜４ｎｍに設定される。
【００３４】
このような強磁性層３３としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＦｅＴａ等の導電性を有する強磁性体を利用でき、特に、硬質磁性層３５の保磁力等の磁気特性を向上させるべく、ＢＣＣ（ｂｏｄｙ　ｃｅｎｔｅｒｅｄ　ｃｕｂｉｃ、体心立方）構造を有する、鉄やＣｏＦｅ、ＦｅＴａ等の鉄リッチ合金が好ましい。このＢＣＣ構造の鉄リッチ合金としては、例えば、Ｆｅ９５％とＴａ５％の組成のＦｅＴａや、Ｆｅ９０％とＣｏ１０％の組成のＦｅＣｏ等が好ましい。一対の強磁性層３３、３３の間隔は、最狭位置において、０．１μｍ程度に設定されている。なお、非磁性層３１は、強磁性層３３等をパターンニングする際に、フリー層２７を保護する機能も有することとなる。
【００３５】
そして、この強磁性層３３は、フリー層２７で非磁性層３１を介して強磁性層３３と対向する部分（以下両端部分と呼ぶ）２７ａと各々反強磁性的に交換結合し、フリー層２７の両端部２７ａ，２７ａの磁化を、強磁性層３３の磁化の向きと反対方向に固着する。
【００３６】
ここで、強磁性層３３の磁気膜厚をフリー層２７の磁気膜厚よりも大きく設定することが好ましい。例えば、フリー層２７にＣｏ９０％、Ｆｅ１０％の組成のＣｏＦｅ（飽和磁化ＭＳ＊：１５１２ｋＡ／ｍ）を用い、厚みｔを２０ｎｍに設定するとフリー層２７の磁気膜厚は３０．２４ｍＡとなる。一方、強磁性層３３にフリー層２７と同じＣｏ９０％、Ｆｅ１０％のＣｏＦｅを用いた場合、強磁性層３３の厚みｔを２０ｎｍよりも大きく設定することで強磁性層３３の磁気膜厚は３０．２４ｍＡよりも大きくなり、フリー層２７の磁気膜厚よりも大きくなる。このように、フリー層２７及び強磁性層３３を同じ材料とし、強磁性層３３の厚みをフリー層２７の厚みよりも大きく設定すると、強磁性層３３の磁気膜厚をフリー層２７の磁気膜厚よりも大きくした構成を容易に実現することができる。
【００３７】
また、強磁性層３３にＦｅＴａ（飽和磁化ＭＳ＊：１．５１２×１０６Ａ／ｍ）を用いた場合も、強磁性層３３の厚みｔを２０ｎｍよりも大きく設定することで強磁性層３３の磁気膜厚は３０．２４ｍＡよりも大きくなり、Ｃｏ９０％、Ｆｅ１０％のＣｏＦｅを用いたフリー層２７の磁気膜厚よりも大きくなる。なお、Ｆｅの飽和磁化は１７１４ｋＡ／ｍ、Ｃｏの飽和磁化は１４２２ｋＡ／ｍである。
【００３８】
そして、このように強磁性層３３の磁気膜厚をフリー層２７の磁気膜厚よりも大きく設定することにより、非磁性層３１を介して、フリー層２７で非磁性層３１を介して強磁性層３３と対向する両端部分２７ａの磁化を反強磁性的に確実に固着することができる。
【００３９】
一対の硬質磁性層３５、３５は、一対の強磁性層３３、３３の上に各々配置され互いに離間している。この硬質磁性層３５は、導電性を有する硬質磁性体を材料とし、強磁性層３３上に成膜後パターンニングする（イオンミリング、ＲＩＥ等の手法が利用可能である）ことにより形成することができる。硬質磁性層３５としては、２００Ｏｅ以上の高い保磁力を有する材料が使用でき、１０００Ｏｅ以上の保磁力を有する材料が好ましい。硬質磁性層３５の材料としては、例えば、ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＴａ等のいわゆる永久磁石材料が使用でき、特に、耐食性に優れ電極としても好適なＣｏＰｔやＣｏＰｔＣｒ等を含むことが好ましい。
【００４０】
強磁性層３３と硬質磁性層３５とは各々強磁性的に交換結合し、強磁性層３３の磁化方向は硬質磁性層３５により硬質磁性層３５と同じ方向に各々固着されることとなる。硬質磁性層３５の厚みは２ｎｍ〜３０ｎｍに設定される。一対の硬質磁性層３５、３５の間隔は、最狭位置において、０．１μｍ程度に設定されている。一対の硬質磁性層３５，３５の磁化の向きはトラック幅方向に互いに同じ向きとされている。
【００４１】
また、一対の硬質磁性層３５，３５は、硬質磁性層３５，３５間に磁界を形成し、フリー層２７で両端部分２７ａ，２７ａに挟まれたトラック部分２７ｂの磁化を、硬質磁性層３５の磁化と同じトラック幅方向にバイアスする。これにより、フリー層２７のトラック部分２７ｂが単磁区化され、バルクハウゼンノイズの低減が可能となる。なおこのような一対の硬質磁性層３５，３５を備えると、フリー層２７の両側にフリー層２７の磁化をトラック幅方向に向かせるための硬質磁性層等を配置しなくても、フリー層２７のトラック部分２７ｂの磁化の向きをバイアスさせることができる。
【００４２】
なお、フリー層２７におけるトラック部分２７ｂが、外部からの磁界によって磁化の方向が変化される部分として機能する。光学トラック幅は、０．１μｍ程度に設定されることとなる。
【００４３】
一対の電極層１５、１５は、一対の硬質磁性層３５、３５の上に各々配置されて互いに離間し、フリー層２７と各々対向している。この電極層１５は、例えば、Ａｕ、Ａｇ等の導電性材料からなり、フリー層２７を含むＭＲ膜７に電流（センス電流）を供給する。
【００４４】
一方の電極層１５から供給された電子は、一方の層構造体１３、ＭＲ膜７、他方の層構造体１３を介して、他方の電極層１５に伝達される。なお、電流は電子とは逆方向に流れることとなる。一対の電極層１５、１５の間隔は、最狭位置において、０．１μｍ程度に設定されており、強磁性層３３、３３の間隔よりも小さく設定されている。
【００４５】
電極層１５上には各々保護層３０が成膜されており、この保護層３０はＴａ、Ａｌ２Ｏ３等からなる。
【００４６】
上部ギャップ層１７は、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２等の非磁性絶縁材料からなり、保護層３０、硬質磁性層３５と強磁性層３３の側面、及び、非磁性層３１の上面にわたって成膜される。上部ギャップ層１７の厚みは５ｎｍ〜３０ｎｍに設定される。
【００４７】
上部磁気シールド層１９は、ＮｉＦｅ、センダスト、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ等の軟磁性体を材料とし、上部ギャップ層１７上に成膜される。上部磁気シールド層１９の厚みは０．５μｍ〜４μｍに設定される。各シールド層３，１９は軟磁性体材料からなるため、検出対象の磁化遷移領域からの漏洩磁界以外の漏洩磁界のＭＲ膜７内部への導入を抑制する。
【００４８】
なお、上述の「硬磁性」なる語は保持力の大きさを示す規定であるが、全体として「硬磁性」の機能を奏するものであれば、例えば、微視的或いは特定領域において規定外の材料或いは構造を有するものであってもよい。例えば、異なる磁気特性の材料を磁気的に交換結合させたものや一部分に非磁性体が含まれるものでもあっても、全体として硬磁性の機能を奏するものであればよい。また、他の非磁性層等を介して強磁性層３３と硬質磁性層３５とが強磁性的に交換結合してもよいし、電極層１５と硬質磁性層３５との間に他の導電性材料層等を含んでもよいことはいうまでもない。
【００４９】
次に、磁気抵抗効果素子１００及び薄膜磁気ヘッドＭＨ１の機能について説明する。フリー層２７のトラック部分２７ｂの磁化は、一対の硬質磁性層３５、３５により形成されるバイアス磁界によって、硬質磁性層３５の磁化と同じトラック幅方向に向き単磁区化されている。そして、このフリー層２７のトラック部分２７ｂの磁化の向きは、磁気記録媒体等の磁化遷移領域からの漏洩磁界によって、すなわち磁化遷移領域がＮ極であるかＳ極であるかによって、変化する。ピンド層２３の磁化の向きはピン層２１によって固着されているので、フリー層２７のトラック部分２７ｂとピンド層２３の磁化方向間の余弦に対応する抵抗変化により、一対の電極層１５間における電子の伝達率（電流）が変化することとなる。この電流の変化を検出することで、磁気記録媒体の検出対象の磁化遷移領域からの漏洩磁界が検出される。なお、供給電流（センス電流）を一定としつつ電圧を検出することで磁界検出を行なうこともでき、一般にはこのような形式の検出を用いる。
【００５０】
ここで、フリー層２７の両端部分２７ａの磁化は、強磁性層３３との反強磁性的な交換結合により硬質磁性層３５の磁化の向きと反対方向に固着されている。このため、フリー層の両側部分２５ａの磁化の向きが変化されにくく感度が低くなるので、フリー層２７に外部からの漏洩磁界が印加されても、磁気記録媒体からの漏洩磁界がこのフリー層２７の両端部分２７ａを介してフリー層２７のトラック部分２７ｂまで伝達しにくくされて、実効トラック幅の広がりが防止される。
【００５１】
なお、フリー層２７の両端部分２８ａの磁化が固着される向きは、フリー層２７のトラック部分２７ｂへ印加されるバイアス磁界の向きと反対方向となっている。
【００５２】
ここで、データの磁気記録についても若干の説明をしておく。薄膜磁気ヘッドＭＨ１の磁気検出素子ＭＤ上には磁気データを書き込むための磁界形成素子ＲＤが機械的に結合している。磁気記録媒体の磁化遷移領域への書き込みは、磁界形成素子ＲＤからの漏洩磁界によって行われる。
【００５３】
以上説明したように、本第１実施形態に係る磁気抵抗効果素子１００及び薄膜磁気ヘッドＭＨ１によれば、硬質磁性層３５により磁化方向が固着された強磁性層３３が、フリー層２７の両端部分２７ａと非磁性層３１を介して各々反強磁性的に交換結合し、フリー層２７の両端部分２７ａの磁化が固着されるため、フリー層２７の両端部分２７ａにおける読みにじみが低減されて、実効トラック幅の拡大を抑制することができる。また、一対の硬質磁性層３５、３５により形成されるバイアス磁界によって、フリー層のトラック部２７ｂが単磁区化され、バルクハウゼンノイズが低減される。
【００５４】
次に、図２を参照して、第２実施形態に係る磁気抵抗効果素子１１０及び薄膜磁気ヘッドＭＨ２について説明する。
【００５５】
本実施形態に係る磁気抵抗効果素子１１０及び薄膜磁気ヘッドＭＨ２が第１実施形態の磁気抵抗効果素子１００及び薄膜磁気ヘッドＭＨ１と異なる点は、ＭＲ膜７を両側から挟むように配置され、一対の硬質磁性層３５、３５によるバイアス磁界に加えて、さらに同じ向きのバイアス磁界をフリー層２７に印加するための一対の硬質磁性層９、９を備える点である。
【００５６】
硬質磁性層９は、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＰｔ、ＣｏＴａ等の高保磁力を有する硬磁性体を材料として、ＭＲ膜７の両脇に設けられる。硬質磁性層９、９の間隔は、最狭位置において、０．５μｍ程度に設定されている。
【００５７】
また、これに伴って、硬質磁性層９の下には、ＴｉＷ、Ｔａ、ＣｒＴｉ等の金属材料からなり、ＭＲ膜７の側面及び下部ギャップ層５上にわたって成膜される下地層２８を各々備えると共に、硬質磁性層９の上で電極層１５の下には、Ｔａ、Ａｌ２Ｏ３等からなる保護層２９が各々形成されている。このような、下地層２８、硬質磁性層９及び保護層２９は、ＭＲ膜７、層構造体１３の成膜後に、これらＭＲ膜７等をパターニングした後に成膜できる。
【００５８】
このような磁気抵抗効果素子１１０及び薄膜磁気ヘッドＭＨ２においても、フリー層２７の両端部分２７ａの磁化は、強磁性層３３との反強磁性的な交換結合により固着されるので、フリー層２７の両端部分２７ａによる読みにじみが低減される。また、硬質磁性層３５，３５により形成される磁界に加えて、硬質磁性層９、９による磁界がフリー層２７のトラック部分２７ｂに加わるので、フリー層２７のトラック部分２７ｂの磁化の向きは、トラック幅方向と平行な方向に向くようにより安定化され、単磁区化されることとなる。このため、バルクハウゼンノイズの発生もより抑制される。
【００５９】
ここで、本発明の薄膜磁気ヘッドにおける、実効トラック幅の拡大を抑制する効果を確認する試験を行った。試験としては、以下の実施例１、実施例２及び比較例１の構成について各々光学トラック幅の異なる薄膜磁気ヘッドを複数作成し、光学トラック幅及び実効トラック幅を各々測定した。光学トラック幅は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて測定した。また、実効トラック幅は、ピークから６ｄＢ下がった位置でのトラックプロファイルの幅としている。なお、トラックプロファイルは、磁気記録媒体に所定のトラック幅（例えば、０．０５μｍ程度）の細い領域に信号を記録し、この信号記録部分を磁気検出素子（ＭＲ膜）に対してトラック幅方向に移動させることによって求められる。実施例１、実施例２及び比較例１において、第１実施形態に対応する薄膜磁気ヘッドとして形成したＭＲ膜等の基本構成は、
【００６０】
ＮｉＣｒ５／ＰｔＭｎ１３／ＣｏＦｅ１．８／Ｒｕ０．８／ＣｏＦｅ１．８／Ｃｕ１．８／ＣｏＦｅ２（フリー層）／非磁性層／強磁性層／硬質磁性層／Ａｕ３０（電極層）とした。なお、数値の単位はｎｍである。
【００６１】
（実施例１）
非磁性層／強磁性層／硬質磁性層をＲｕ０．８／ＦｅＴａ３．５／ＣｏＣｒＰｔ３０（数値の単位はｎｍ）とした。なお、ＦｅＴａはＦｅ９５％、Ｔａ５％の組成とした。
【００６２】
（実施例２）
非磁性層／強磁性層／硬質磁性層をＲｕ０．８／ＦｅＣｏ３．５／ＣｏＣｒＰｔ３０（数値の単位はｎｍ）とした。なお、ＦｅＣｏはＦｅ９０％、Ｃｏ１０％の組成とした。
【００６３】
（比較例１）
比較例１は、非磁性層／強磁性層／硬質磁性層を有さず、電極層がフリー層の両端部分と直接重なる従来のリードオーバーレイド構成とした。
【００６４】
実施例１、実施例２、比較例１の薄膜ヘッドにおける、光学トラック幅と実効トラック幅との対応関係の測定結果を図３に表として各々示すと共に、図４にまとめてグラフ化して示す。
【００６５】
上記した表やグラフから分かるように、比較例１においては、光学トラック幅が０．２μｍより小さくなると実効トラック幅と光学トラック幅との差が大きくなり、読みにじみが顕著に表れている。一方、実施例１と実施例２とにおいては、光学トラック幅が０．１μｍ以下でも実効トラック幅が光学トラック幅とほぼ等しくなり読みにじみが低減されて実効トラック幅の拡大が低減されている。これにより、本発明に薄膜磁気ヘッドによって、狭い実効トラック幅の薄膜磁気ヘッドを実現できることが確認された。
【００６６】
次に、上述の薄膜磁気ヘッドＭＨ１、ＭＨ２を用いた薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡについて説明する。
【００６７】
図５は、薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡ主要部の側面図である。薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡは、薄膜磁気ヘッドとして上記第１実施形態の薄膜磁気ヘッドＭＨ１を備えている。もちろん、第１実施形態の薄膜磁気ヘッドＭＨ１の代わりに、第２実施形態の薄膜磁気ヘッドＭＨ２を用いるようにしてもよい。
【００６８】
この薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡは、薄膜磁気ヘッドＭＨ１に加えて可撓性部材５１を備えている。可撓性部材５１は、その長手方向と厚み方向を含む平面内において撓むことができる。薄膜磁気ヘッドＭＨ１は、ＭＲ膜７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向と上記長手方向が略一致するように可撓性部材５１に取り付けられる。
【００６９】
薄膜磁気ヘッドＭＨ１は、非磁性基板１をスライダとする機能素子であって、スライダ１はＭＲ膜７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向に沿って延びる凹溝５３を有している。この凹溝５３は薄膜磁気ヘッドＭＨ１浮上時の空力特性を規定する。
【００７０】
薄膜磁気ヘッドＭＨ１が取り付けられた可撓性部材５１は、薄膜磁気ヘッドＭＨ１の受ける力によって厚み方向に撓むこととなる。ＭＲ膜７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向（可撓性部材５１の長手方向）は記録媒体の磁化遷移領域が連続してなるトラック周方向に略一致する。
【００７１】
次に、上述の薄膜磁気ヘッドＭＨ１、ＭＨ２（薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡ）を用いた記憶装置ＨＤについて説明する。
【００７２】
図６は記憶装置ＨＤの平面図である。この記憶装置ＨＤは筐体６１を備えている。筐体６１内部には薄膜磁気ヘッドＭＨ１を有する薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡに加えて磁気記録媒体ＲＭが配置される。なお、薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡは、可撓性部材５１の長手方向の一端部が固着されるアーム６３を有するヘッド・ジンバル・アセンブリである。アーム６３が中央部近傍に設けられた回転軸６５を中心として回転すると、薄膜磁気ヘッドＭＨ１が磁気記録媒体ＲＭの径方向に沿って移動する。また、磁気記録媒体ＲＭは円盤状であって、その周方向に沿って磁化遷移領域が連続してなるトラックを有し、円盤の中心に設けられた回転軸６７を中心として回転すると磁化遷移領域は薄膜磁気ヘッドＭＨ１に対して相対的に移動する。
【００７３】
薄膜磁気ヘッドＭＨ１は、ＭＲ膜７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向に平行で一対の電極層１５、１５等を含む面が磁気記録媒体ＲＭに対向するように配置されており、磁気記録媒体ＲＭの磁化遷移領域からの漏洩磁界を検出することができる。このＭＲ膜７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向に平行で一対の電極層１５，１５等を含む面がエアベアリング面ＡＢＳとなる。なお、磁気記録媒体ＲＭへの記録方式としては長手磁気記録方式や垂直磁気記録方式等を用いることができる。
【００７４】
上記のような薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡ及び記憶装置ＨＤによれば、薄膜磁気ヘッドが第１、２実施形態の薄膜磁気ヘッドＭＨ１、ＭＨ２とされるので、フリー層２７の両端部分２７ａにおける読みにじみを低減して実効トラック幅の拡大を抑制することができる。
【００７５】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、各層の構造は単一の材料からなる必要はなく、全体として規定の機能を奏するものであれば、複数の材料からなることとしてもよく、例えば、合金として、混在して或いは層構造の組み合わせとしてもよい。また、これらの層間に他の層が介在することとしてもよい。
【００７６】
また、本実施形態においては、薄膜磁気ヘッドＭＨ１、ＭＨ２が再生ヘッドとしての磁気検出素子ＭＤと、記録ヘッドとしての磁界形成素子ＲＤとを備えているが、磁気検出素子ＭＤのみを備えるものであってもよい。
【００７７】
さらに、本実施形態においては、磁気抵抗効果素子１００，１１０を薄膜磁気ヘッドに用いているが、ＭＲＡＭ等に適用してもよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、フリー層の両端部分における読みにじみを低減して実効トラック幅の拡大を抑制することが可能な磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッド組立体及び記憶装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの断面構造を説明するための概略図である。
【図２】第２実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの断面構造を説明するための概略図である。
【図３】実施例１、実施例２、比較例１において得られた薄膜磁気ヘッドの光学トラック幅と実効トラック幅との対応関係を示す表である。
【図４】実施例１、実施例２、比較例１において得られた薄膜磁気ヘッドの光学トラック幅と実効トラック幅との対応関係を示す図である。
【図５】薄膜ヘッド組立体主要部の側面図である。
【図６】図５に示す薄膜磁気ヘッド組立体を用いた記憶装置の平面図である。
【符号の説明】
７…磁気抵抗効果膜（ＭＲ膜）、９…硬質磁性層、１３…層構造体、１５…電極層、２１…ピン層、２３…ピンド層、２５…非磁性層、２７…フリー層、３１…非磁性層、３３…強磁性層、３５…硬質磁性層、５１…可撓性部材、１００，１１０…磁気抵抗効果素子、ＨＤ…記憶装置、ＨＧＡ…薄膜磁気ヘッド組立体、ＭＤ…磁気検出素子、ＭＨ１〜２…薄膜磁気ヘッド、ＲＭ…磁気記録媒体。
【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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