【手続補正書】
【提出日】平成15年9月8日(2003.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に順に層状に形成された下シールド膜、下ギャップ膜、磁気抵抗効果素子、上ギャップ膜および上シールド膜からなるシールド型磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果素子は、信号磁界により磁化が回転する磁界検出層、信号磁界により実質的に磁化が動かない磁化固着層、前記磁界検出層と前記磁化固着層との間に設けられた非磁性層、および前記磁化固着層と接したバイアス膜から構成され、
前記磁界検出層に加わるセンス電流による電流磁界を弱めるのに十分な、センス電流により磁化された磁界検出層側に配置されたシールド膜から生じる磁界が得られるように、前記上シールド膜の透磁率と前記下シールド膜の透磁率との比を設定することを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項２】
順に層状に形成された第１シールド膜、第１ギャップ膜、磁気抵抗効果素子および電極、第２ギャップ膜および第２シールド膜からなるシールド型磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果素子は、前記第１ギャップ膜の上方に設けられ、信号磁界により磁化が回転する磁界検出層、信号磁界により実質的に磁化が動かない磁化固着層、前記磁界検出層と前記磁化固着層との間に設けられた非磁性層、および前記磁化固着層と接したバイアス膜から構成され、
前記磁界検出層に加わるセンス電流による電流磁界を弱めるのに十分な磁界を、センス電流により磁化された前記第１シールド膜において発生するように、前記磁化検出層側に配置された前記第１および第２シールド膜の内一方のシールド膜の磁気異方性が前記磁気固着層側のもう一方のシールド膜の磁気異方性よりも小さいことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項３】
基板上に順に層状に形成された下シールド膜、下ギャップ膜、磁気抵抗効果素子、上ギャップ膜および上シールド膜からなるシールド型磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果素子は、前記下ギャップ膜の上に配置され信号磁界により磁化が回転する磁界検出層、前記磁界検出層の上に形成された非磁性層、前記非磁性層の上に形成され信号磁界により実質的に磁化が動かない磁化固着層、および前記磁化固着層上に形成されたバイアス膜から構成され、
前記磁界検出層に加わるセンス電流による電流磁界を弱めるのに十分な磁界を、センス電流により磁化された前記下シールド膜において発生するように、
前記磁界検出層の厚さ方向中心から前記下ギャップ膜と接している前記下シールド膜表面までの距離gfと、
前記磁界検出層の厚さ方向中心から前記上ギャップ膜と接している前記上シールド膜表面までの距離gpとの比が設定されていることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項４】
前記距離gf は前記距離gp より小さいことを特徴とする請求項３記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項５】
前記距離gf は前記距離gp の１／２より小さいことを特徴とする請求項４記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項６】
基板上に順に層状に形成された下シールド膜、下ギャップ膜、磁気抵抗効果素子、上ギャップ膜および上シールド膜からなるシールド型磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果素子は、前記下ギャップ膜の上に配置されたバイアス膜、前記バイアス膜の上に形成され信号磁界により磁化が実質的に動かない磁化固着層、前記磁化固着層の上に形成された非磁性層、前記非磁性層の上に形成された磁界検出層から構成され、
前記磁界検出層に加わるセンス電流による電流磁界を弱めるのに十分な磁界を、センス電流により磁化された前記下シールド膜において発生するように、
前記磁界検出層の厚さ方向中心から前記下ギャップ膜と接している前記下シールド膜表面までの距離で１μm未満であるgfと、
前記磁界検出層の厚さ方向中心から前記上ギャップ膜と接している前記上シールド膜表面までの距離gpとの比が設定されていることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項７】
前記距離gf は前記距離gp より小さいことを特徴とする請求項６記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項８】
前記距離gf は前記距離gp の１／２より小さいことを特徴とする請求項７記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項第１の磁気抵抗効果型ヘッドは、基板上に順に層状に形成された下シールド膜、下ギャップ膜、磁気抵抗効果素子、上ギャップ膜および上シールド膜からなるシールド型磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果素子は、信号磁界により磁化が回転する磁界検出層、信号磁界により実質的に磁化が動かない磁化固着層、前記磁界検出層と前記磁化固着層との間に設けられた非磁性層、および前記磁化固着層と接したバイアス膜から構成され、前記磁界検出層に加わるセンス電流による電流磁界を弱めるのに十分な、センス電流により磁化された磁界検出層側に配置されたシールド膜から生じる磁界が得られるように、前記上シールド膜の透磁率と前記下シールド膜の透磁率との比が設定されていることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明請求項第１の磁気抵抗効果型ヘッドにおいては、両シールドの透磁率を変えることにより、磁界検出層に加わる電流磁界の悪影響を抑制するものである。すなわち、磁界検出層側シールドの透磁率を固着層側シールドに比べて大きく設定すると、固着層側シールドよりも電流磁界により磁界検出層側シールドの磁化が容易に変化し、その結果、固着層側シールドに比べて磁界検出層がわシールドから発生する磁界が磁界検出層に強く加わり、磁界検出層に加わる電流磁界を相殺・抑制できる。シールドの透磁率を変えるには、請求項第２に記載されたように、磁界検出層側シールドには小さな磁気異方性を有する磁性膜を、固着層側シールドには大きな磁気異方性を有する磁性膜を用いることにより達成することもできる。一般に異方性磁界に反比例して透磁率が上昇する。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上下にCo系アモルファス膜をシールドに用いる場合には、非磁性添加元素(ZrやNbなど)の濃度を減らすと磁気異方性が増大するので、磁界固着層側シールドでは、非磁性添加元素濃度をアップすればよい。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
あるいは、センダストやNiFeなどの弱い磁気異方性の材料を磁界検出層側シールドに用いて、固着層側のシールドには、磁気異方性の強いCo系アモルファス膜を用いてもよい。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の請求項第３の磁気抵抗効果型ヘッドは、基板上に順に層状に形成された下シールド膜、下ギャップ膜、磁気抵抗効果素子、上ギャップ膜および上シールド膜からなるシールド型磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果素子は、前記下ギャップ膜の上に配置され信号磁界により磁化が回転する磁界検出層、前記磁界検出層の上に形成された非磁性層、前記非磁性層の上に形成され信号磁界により実質的に磁化が動かない磁化固着層、および前記磁化固着層上に形成されたバイアス膜から構成され、前記磁界検出層に加わるセンス電流による電流磁界を弱めるのに十分な磁界を、センス電流により磁化された前記下シールド膜において発生するように、前記磁界検出層の厚さ方向中心から前記下ギャップ膜と接している前記下シールド膜表面までの距離gfと、前記磁界検出層の厚さ方向中心から前記上ギャップ膜と接している前記上シールド膜表面までの距離gpとの比が設定されていることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の請求項第６の磁気抵抗効果型ヘッドは、基板上に順に層状に形成された下シールド膜、下ギャップ膜、磁気抵抗効果素子、上ギャップ膜および上シールド膜からなるシールド型磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果素子は、前記下ギャップ膜の上に配置されたバイアス膜、前記バイアス膜の上に形成され信号磁界により磁化が実質的に動かない磁化固着層、前記磁化固着層の上に形成された非磁性層、前記非磁性層の上に形成された磁界検出層から構成され、前記磁界検出層に加わるセンス電流による電流磁界を弱めるのに十分な磁界を、センス電流により磁化された前記下シールド膜において発生するように、前記磁界検出層の厚さ方向中心から前記下ギャップ膜と接している前記下シールド膜表面までの距離で0.1μm未満であるgfと、前記磁界検出層の厚さ方向中心から前記上ギャップ膜と接している前記上シールド膜表面までの距離gpとの比が設定されていることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の請求項第３および第６の磁気抵抗効果型ヘッドにおいて、上下シールド層には厚さ0.5〜3μmのＮｉＦｅ合金膜、Ｃｏ系アモルファス膜(ＣｏＺｒＮｂ合金膜等)、ＦｅＡｌＳｉ合金膜、窒化あるいは炭化微結晶膜（ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＣ合金膜等）を、磁界検出層には厚さ1〜15 nmのＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏなどの磁性合金膜を、但しＣｏ基合金を用いる場合には、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＸ（Ｘ：Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｈ、ＩｒおよびＰｄから選ばれた少なくとも１種）、Ｃｏ系アモルファス合金等の磁性下地をさらに用いることが望ましい、非磁性層には厚さが1〜10 nmのＣｕ、Ａｇ、Ａｕあるいはこれらを主成分とする合金を、磁化固着層には厚さが1〜10 nmのＣｏやＣｏ基合金膜を、バイアス膜には厚さが2 〜50 nmのＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＭｎ、Ｎｉ（Ｃｏ）Ｏなどの反強磁性膜を用いることが望ましい。また上下ギャップ膜には、厚さが0．02〜 0．15μmのアルミナ、窒化Ａｌ、窒化Ｓｉ膜などが用いられる。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
ここで、一般に上下ギャップ長、即ち磁界検出層の膜厚中心とシールドのギャップ膜の接する面との間隔は、所望の線記録密度に応じて決定される。例えば、150 kFClの線記録密度の再生を行う場合には、両者ともに〜 0.1μmが望ましい。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
一方、本発明では、基板の下ギャップ膜の上に磁界検出層が積層される場合には、下ギャップ膜と下シールドの接する面から磁界検出層の膜厚中心までの間隔に相当する下ギャップ長gfは0.1μm より小さな膜厚として、上ギャップ膜と上シールドの接する面から磁界検出層の膜厚中心までの間隔に相当する上ギャップ長gpは約0.1μmとする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
下ギャップ長gfは、上ギャップ長gpの1/2以下、この例では0.05μm以下とすることが望ましい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明のGMRエレメントでは、抵抗が他の層に比べて大幅に低い中間非磁性膜にセンス電流が集中する。その結果、中間非磁性膜を中心として、その上下の膜に加わる電流磁界の方向は反対(媒体磁界と平行または反平行方向)となる。この電流磁界の方向に磁界検出層の磁化が揃うだけでなく、シールド膜の磁化も揃う。


【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
その結果、シールドが磁化されることにより生じる磁界が検出層に加わる。中間非磁性層から見て磁界検出層側にあるシールドには磁界検出層と同方向の電流磁界が加わり、磁界検出層に加わるシールドからの磁界はセンス電流を相殺する。逆に、磁界検出層と反対側の磁化固着側のシールドには磁界検出層と逆方向に電流磁界が加わるので、固着層側のシールドからの磁界は電流磁界と同方向に磁界検出層に加わる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
すなわち、固着層側シールドからの磁界と磁界検出層側シールドからの磁界は逆方向になる。ここで、このシールドと磁界検出層の距離が近いと、シールドからの磁界強度は増大する。したがって磁化固着層を含まない側のギャップ長、すなわち、中間非磁性層から見て磁界検出層側にあるギャップ長が狭いと、磁界検出層に加わるセンス電流磁界とシールドからの磁界は相殺される。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
磁界検出層側のみにシールドがある場合、すなわち、固着層を含むギャップ長に対する固着層を含まないギャップ長の比が０の場合には、完全に磁界検出層に対する電流磁界の影響が相殺される。特に、この比が1/2以下で相殺効果が大きくなる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
以上の結果、センス電流による磁界検出層の磁化方向が乱される問題を避けることができ、スピンバルブGMRによる高感度に加えて線形応答に優れた再生が可能になる。