(57)【要約】【課題】ＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｓｔａｔｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）現象や外乱ノイズ（例えばクロストークノイズ）などに対する信頼性の高い垂直通電型磁気ヘッド、およびそれを用いた磁気記録装置を提供することにある。【解決手段】磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の膜面に対して略垂直な方向に電流を通電するための一対の電極と、前記磁気抵抗効果膜の上下に設けた一対の磁気シールドと、前記磁気シールド間に配置された絶縁膜と、前記磁気シールド間に配置された絶縁膜中に低誘電率膜とを備え、前記低誘電率膜の面積が前記磁気シールドの面積の１／２より大きく、かつ前記磁気シールドの面積よりも小さいくすることでＥＳＤ現象、外乱ノイズに対する信頼性の高いヘッド、装置を提供する。【選択図】      図３
2005050418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗効果膜と、
前記磁気抵抗効果膜の膜面に対して略垂直な方向に電流を通電するための一対の電極と、
前記磁気抵抗効果膜の上下に設けた一対の磁気シールドと、
前記磁気シールド間に配置された絶縁膜と、
前記磁気シールド間に配置された絶縁膜中に低誘電率膜とを備え、
前記低誘電率膜の面積が前記磁気シールドの面積の１／２より大きく、かつ前記磁気シールドの面積よりも小さい
ことを特徴とする垂直通電型磁気ヘッド。
【請求項２】
前記低誘電率膜は一対の低誘電率膜からなり、それぞれが絶縁体を介して磁気抵抗効果膜と隣接して設置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の垂直通電型磁気ヘッド。
【請求項３】
前記低誘電率膜は硬質磁性膜である
ことを特徴とする請求項２に記載の垂直通電型磁気ヘッド。
【請求項４】
前記低誘電率膜が接地されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの請求項に係る垂直通電型磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つの請求項に係る垂直通電型磁気ヘッドを備え、磁気記録媒体に磁気的に記録された情報を再生可能とする
ことを特徴とする磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスク装置のヘッド構造に関し、特に垂直通電型磁気ヘッドおよびそれを用いた磁気記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報記録再生装置のひとつである磁気ディスク装置、所謂ハードディスク装置（以下、ＨＤＤと称する）は、主にパーソナルコンピュータに使用されてきたが、最近では、その使用範囲が拡大し、オーディオビジュアル機器（ＡＶ機器）やカーナビゲーションなどの車載機器として使用されるようになってきた。ＨＤＤの記憶容量は益々増大の要求があり、そのための高記録密度を達成するために垂直記録方式が提案されてきている。
【０００３】
ＨＤＤの記録密度が高まるにつれ、情報を再生するヘッドに用いられる再生ヘッドには高感度なセンサが要求されている。この要求に応えるものとしてトンネル型磁気抵抗効果素子（以下、ＴＭＲと称する）や垂直通電型巨大磁気抵抗効果素子（以下、ＣＰＰ−ＧＭＲと称する）がある。これらは、薄膜積層構造を有するＴＭＲまたはＧＭＲ膜に対して、磁界検出のためのセンス電流を膜面に対して略垂直方向に通電するタイプの素子である。
【０００４】
ＴＭＲ素子を用いた磁気ヘッドを開示した先行技術文献としては、例えば、米国特許第５，８９８，５４８号公報を挙げることができる。また、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子を用いた磁気ヘッドを開示した先行技術文献としては、例えば、特開平１０−５５５１２号公報や、米国特許第５，６６８，６８８号公報を挙げることができる。
【０００５】
ＨＤＤの記録密度向上のためには狭ギャップ・狭トラック化が必要であり、特に前者を達成するために垂直通電型の磁気抵抗効果素子をシールド型の磁気ヘッドに適用する場合、磁気抵抗効果素子にセンス電流を通電するための電極と磁気シールドを共用することが必要である。上記先行技術文献では、いずれも磁気シールドをセンス電流を通電するために用いたことが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第５，８９８，５４８号公報（要約、図４Ａ）
【特許文献２】
特開平１０−５５５１２号公報（要約、図２）
【特許文献３】
米国特許第５，６６８，６８８号公報（要約、図３Ａ）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した先行技術においては、対となる上下磁気シールド間に磁気抵抗効果素子以外の部分は絶縁膜（誘電膜）で構成されることで、この部分がコンデンサを形成することなり、ＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｓｔａｔｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）現象や外乱ノイズ（例えばクロストークノイズ）などにより、このコンデンサ部分に電荷が誘起されると磁気抵抗効果素子に過剰な電流が流れ、磁気抵抗効果素子を破壊してしまうという問題が発生する恐れがある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記問題を解決するためになされるもので、上下に磁気シールドを有し、磁気シールドを通電層の一部として機能させる、膜面垂直通電型の磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドにおいて、ＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｓｔａｔｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）現象や外乱ノイズ（例えばクロストークノイズ）などに対する信頼性の高い垂直通電型磁気ヘッド、およびそれを用いた磁気記録装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る磁気ヘッドは、磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の膜面に対して略垂直な方向に電流を通電するための一対の電極と、前記磁気抵抗効果膜の上下に設けた一対の磁気シールドと、前記磁気シールド間に配置された絶縁膜と、前記磁気シールド間に配置された絶縁膜中に低誘電率膜とを備え、前記低誘電率膜の面積が前記磁気シールドの面積の１／２より大きく、かつ前記磁気シールドの面積よりも小さいことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明に係る磁気記録再生装置は、磁気記録媒体と、磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の膜面に対して略垂直な方向に電流を通電するための一対の電極と、前記磁気抵抗効果膜の上下に設けた一対の磁気シールドと、前記磁気シールド間に配置された絶縁膜と、前記磁気シールド間に配置された絶縁膜中に低誘電率膜とを備え、前記低誘電率膜の面積が前記磁気シールドの面積の１／２より大きく、かつ前記磁気シールドの面積よりも小さい垂直通電型磁気ヘッドとを備え、前記磁気記録媒体に磁気的に記録された情報を再生可能とすることを特徴とするものである。
【００１１】
このようにな構成により、上下磁気シールド兼電極が形成するコンデンサの誘電率が下がり、このコンデンサのキャパシタンスがさがることから、ＥＳＤや外乱ノイズによって誘起される電圧に対して決まる電荷が下がり、その結果ノイズ等によって流れる電流量が下がることから、ＥＳＤや外乱ノイズに対する耐性が高い垂直通電型磁気ヘッド、およびそれを用いた磁気記録装置を提供することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明をディスク装置として磁気ディスク装置に適用した実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施形態にかかる磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。すなわち、本実施形態にかかる磁気記録再生装置１は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において、記録用媒体ディスク２は、これを回転させるスピンドル３に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示しないモータにより矢印Ａの方向に回転する。本実施形態にかかる磁気記録再生装置１は、複数の媒体ディスク２を備えたものとしてもよい。
【００１３】
媒体ディスク２に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダ４は、薄膜状のサスペンション５の先端に取り付けられている。ここで、ヘッドスライダ４は、後述する複数の実施形態の磁気ヘッドをその先端付近に搭載している。
【００１４】
媒体ディスク２が回転すると、ヘッドスライダ４の媒体対向面（ＡＢＳ）は媒体ディスク２の表面から所定の浮上量をもって保持される。あるいはヘッドスライダ４が媒体ディスク２と接触するいわゆる「接触走行型」であってもよい。
【００１５】
サスペンション５は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム６の一端に接続されている。アクチュエータアーム６の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ７が設けられている。ボイスコイルモータ７は、アクチュエータアーム６のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。
【００１６】
アクチュエータアーム６は、スピンドル８の上下２箇所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ７により回転摺動が自在にできるようになっている。
【００１７】
図２は、アクチュエータアーム６から先の磁気ヘッドアセンブリ９を媒体ディスク２側から眺めた拡大斜視図である。すなわち、磁気ヘッドアッセンブリ９は、例えば駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム６を有し、アクチュエータアーム６の一端にはサスペンション５が接続されている。
【００１８】
サスペンション５の先端には、後述する実施形態のいずれかの磁気ヘッドを具備するヘッドスライダ４が取り付けられている。サスペンション５は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線１０を有し、このリード線１０とヘッドスライダ４に組み込まれた磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中１１は磁気ヘッドアッセンブリ９の電極パッドである。
【００１９】
次に、図面を参照しながら本実施形態にかかる垂直通電型磁気ヘッドの詳細な構造を説明する。
（第１の実施形態）
まず、図３乃至図６を用いて本発明の第１の実施形態に係る磁気ヘッドを説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドの要部構成を概念的に表す断面図である。同図においては、手前側が、記録媒体（図示せず）に対抗する対向面（媒体対抗面）である。
【００２０】
磁気抵抗効果膜１２の膜面の上下には、Ｔａなどからなる電極兼磁気ギャップ１３が設けられている。その上下にＮｉＦｅからなる磁気シールド兼電極１４、１５が設置されており、電極兼磁気ギャップ１３を通して、磁気抵抗効果膜１２にセンス電流を通電する役割を有する。
【００２１】
上下シールド１４、１５間の磁気抵抗効果膜１２がない部分にはアルミナ（ＡｌＯｘ）からなる絶縁膜１６が設置され、上部シールド兼電極１４と下部シールド兼電極１５とを磁気抵抗効果膜１２がない部分について絶縁している。その絶縁膜１６中にＳｉからなる低誘電膜１７が設置されている。
【００２２】
図４は、本実施形態に係る磁気ヘッドの平面図である。同図においては、紙面下側側が媒体対向面である。
下部シールド兼電極１４上に電極兼磁気ギャップ（図示せず）を介して磁気抵抗効果膜１２が設置され、また点線で示した低誘電膜１７が絶縁膜１６（図示せず）を介して設置されている。ここで低誘電体１７の面積は上下磁気シールド兼電極１４、１５の面積の小さい方（ここでは図示しない上部シールド兼電極１４）の９０％である。
【００２３】
図５は、磁気抵抗効果膜１２の基本構成を概念的に例示した断面図である。すなわち、磁気抵抗効果膜１２は、例えば、下地層１２Ａ、反強磁性層１２Ｂ、磁化固着層（ピン層）１２Ｃ、非磁性中間層１２Ｄ、磁化自由層（フリー層）１２Ｅ、及び保護層１２Ｆをこの順に積層した構成を有する。下地層１２Ａの材料としては、Ｔａ（タンタル）を用いることができる。
【００２４】
反強磁性層１２Ｂの材料としては、例えば、ＰｔＭｎ（白金マンガン）を用いることができる。
磁化固着層１２Ｃは、例えば、ＣｏＦｅ（コバルト鉄）／Ｒｕ（ルテニウム）／ＣｏＦｅ（コバルト鉄）の３層膜からなるものとすることができる。
非磁性中間層１２Ｄの材料としては、例えば、Ｃｕを用いることができる。
磁化自由層（フリー層）１２Ｅは、例えば、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ（ニッケル鉄）の２層膜からなるものとすることができる。
保護層１２Ｆ材料としては、例えば、Ｔａを用いることができる。
但し、本発明において磁気抵抗効果膜１２として用いることができるものは、図５に例示したものには限定されず、これ以外にも例えば、非磁性中間層１２Ｄの材料としてアルミナ（ＡｌＯｘ）等を用いてＴＭＲ膜としたものや、積層の順序を反転した構造などの各種の構造を同様に用いることが可能である。
【００２５】
再び、図３〜図４に戻って説明すると、本実施形態のひとつの特徴は、上下磁気シールド兼電極１４、１５のうちの面積の小さい方の面積：Ｓｓ対して、低誘電体層１７の面積Ｓｃが
【００２６】
１／２Ｓｓ≦Ｓｃ≦Ｓｓ      （１）
の関係となっていることである。上記（１）の関係を満足するように形成することで、上下磁気シールド兼電極１４、１５が形成するコンデンサの誘電率が下がり、このコンデンサのキャパシタンス：Ｃが下がることから、ＥＳＤや外乱ノイズによって誘起される電圧：Ｖに対して
【００２７】
Ｑ＝ＣＶ      （２）
で決まる電荷：Ｑの値が下がり、
Ｉ＝ｄＱ／ｄｔ      （３）
できまる電流量が下がることから、素子の破壊や磁気抵抗効果膜の磁化固着層の磁化方向が変化してしまうことによる特性劣化が起こりにくくなる。
この場合、低誘電体層１７を設けないものに対して、約１／９にキャパシタンス：Ｃが下がることから、実際書き込みヘッドからのクロストークノイズを模擬したノイズ（３００ｍＶｐｐ）を印加した場合、低誘電体層６を設けないものは特性が劣化（再生出力が１／１０程度）となってしまったが、本実施例のものは全く変化しなかった。これらについて低誘電体層１７の面積を変えた場合に、各１０個づつクロストークノイズを模擬したノイズ（３００ｍＶｐｐ）を印加した場合の出力劣化の様子を図６に示す。またＳｃ＞Ｓｓとした場合、作製プロセス上の問題で段差等の影響を受け、キャパシタンス：Ｃの下がり方が不安定となる。
【００２８】
（第２の実施形態）
次に、図７乃至図９を用いて本発明の第２の実施形態に係る磁気ヘッドを説明する。
図７は、本発明の第２の実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドの要部構成を概念的に表す断面図である。同図においては、手前側が、記録媒体（図示せず）に対抗する対向面（媒体対抗面）である。
【００２９】
磁気抵抗効果膜１２の膜面の上下には、Ｔａなどからなる電極兼磁気ギャップ１３が設けられている。その上下にＮｉＦｅからなる磁気シールド兼電極１４、１５が設置されており、電極兼磁気ギャップ１３を通して、磁気抵抗効果膜１２にセンス電流を通電する役割を有する。
【００３０】
上下シールド１４、１５間の磁気抵抗効果膜１２がない部分にはアルミナ（ＡｌＯｘ）からなる絶縁膜１６が設置され、上部シールド兼電極１４と下部シールド兼電極１５とを磁気抵抗効果膜１２がない部分について絶縁している。その絶縁膜１６中にＳｉからなる低誘電体１７が磁気抵抗効果膜１２に隣接して設置されている。
【００３１】
図８は、本実施形態に係る磁気ヘッドの平面図である。同図においては、紙面下側側が媒体対向面である。
下部シールド兼電極１４上に電極兼磁気ギャップ（図示せず）を介して磁気抵抗効果膜１２が設置され、また点線で示した低誘電体１７が絶縁膜１６（図示せず）を介して設置されている。ここで低誘電体１７の面積は上下磁気シールド兼電極１４、１５の面積の小さい方（ここでは図示しない上部シールド兼電極１４）の９０％である。
【００３２】
低誘電体１７は一対の低誘電体からなりそれぞれが絶縁体を介して磁気抵抗効果膜１２と隣接して設置されている。
本実施形態のひとつの特徴は、上述の第１の実施形態と同様にＥＳＤや外乱ノイズによって誘起される電圧に対する耐性が高いことである。また本実施例では低誘電体１７が磁気抵抗効果膜１２に近接していることが特徴である。
【００３３】
上下磁気シールド兼電極１４、１５にノイズ等による電圧のため電荷が誘起された場合、その電荷分布は低誘電体１７のない部分が高くなる。したがって本実施例では磁気抵抗効果膜１２付近の電荷密度を下げることができ、結果磁気抵抗効果膜１２を流れる電流を下げることができるため、さらにＥＳＤや外乱ノイズによって誘起される電圧に対する耐性が高まる。
【００３４】
これらについて低誘電体層１７の面積を変えた場合に、各１０個づつクロストークノイズを模擬したノイズ（３００ｍＶｐｐ）を印加した場合の出力劣化の様子を図９に示す。ただ近接して設置するのは一般に困難であるため、図示したように２分割して作成すれば近接して作成することが可能となる。
【００３５】
（第３の実施形態）
次に、図１０乃至図１１を用いて本発明の第３の実施形態に係る磁気ヘッドを説明する。
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドの要部構成を概念的に表す断面図である。同図においては、手前側が、記録媒体（図示せず）に対抗する対向面（媒体対抗面）である。
【００３６】
磁気抵抗効果膜１２の膜面の上下には、Ｔａなどからなる電極兼磁気ギャップ１３が設けられている。その上下にＮｉＦｅからなる磁気シールド兼電極１４、１５が設置されており、電極兼磁気ギャップ１３を通して、磁気抵抗効果膜１２にセンス電流を通電する役割を有する。
【００３７】
上下シールド１４、１５間の磁気抵抗効果膜１２がない部分にはアルミナ（ＡｌＯｘ）からなる絶縁膜１６が設置され、上部シールド兼電極１４と下部シールド兼電極１５とを磁気抵抗効果膜１２がない部分について絶縁している。その絶縁膜１６中にＣｒ下地上に形成されたＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯｘからなる硬質磁性膜１８が磁気抵抗効果膜１２に隣接して設置されている。
【００３８】
硬質磁性膜１８は一対の低誘電体からなりそれぞれが絶縁体を介して磁気抵抗効果膜１２と隣接して設置され、その面積は上下磁気シールド兼電極１４、１５の面積の小さい方の９０％である。
【００３９】
本実施形態のひとつの特徴は、上述の第１の実施形態と同様にＥＳＤや外乱ノイズによって誘起される電圧に対する耐性が高いことである。また本実施例では硬質磁性膜１８が磁気抵抗効果膜１２に近接していることが特徴であり、上述の第２の実施形態と同様な理由でさらにＥＳＤや外乱ノイズによって誘起される電圧に対する耐性が高まる。
【００４０】
これらについて硬質磁性膜１８の面積を変えた場合に、各１０個づつクロストークノイズを模擬したノイズ（３００ｍＶｐｐ）を印加した場合の出力劣化の様子を図１１に示す。また、磁気抵抗効果膜１２に対して縦バイアスを加える膜を共用させていることから、バルクハウゼンノイズの抑制も同時に達成できる。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、上下磁気シールド兼電極が形成するコンデンサの誘電率が下がり、このコンデンサのキャパシタンスがさがることから、ＥＳＤや外乱ノイズによって誘起される電圧に対して決まる電荷が下がり、その結果ノイズ等によって流れる電流量が下がることから、ＥＳＤや外乱ノイズに対する耐性が高い垂直通電型磁気ヘッド、およびそれを用いた磁気記録装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図。
【図２】本実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリを媒体ディスク側から見た拡大斜視図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドの要部構成を概念的に表す断面図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る磁気ヘッドの平面図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る磁気抵抗効果膜の基本構成を概念的に例示した断面図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る磁気抵抗効果膜の低誘電体層の面積を変えた場合出力劣化の様子を示す図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドの要部構成を概念的に表す断面図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る磁気ヘッドの平面図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る磁気抵抗効果膜の低誘電体層の面積を変えた場合出力劣化の様子を示す図。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドの要部構成を概念的に表す断面図。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る磁気抵抗効果膜の低誘電体層の面積を変えた場合出力劣化の様子を示す図。
【符号の説明】
１………磁気記録再生装置
２………媒体ディスク
３………スピンドル
４………ヘッドスライダ
５………サスペンション
６………アクチュエータアーム
７………ボイスコイルモータ
８………スピンドル
９………磁気ヘッドアッセンブリ
１０……リード線
１１……電極パッド
１２……磁気抵抗効果膜
１２Ａ…下地層
１２Ｂ…反強磁性層
１２Ｃ…磁化固着層（ピン層）
１２Ｄ…非磁性中間層
１２Ｅ…磁化自由層（フリー層）
１２Ｆ…保護層
１３……電極兼磁気ギャップ
１４、１５……磁気シールド兼電極
１６……絶縁膜
１７……低誘電膜
１８……硬質磁性膜
【図１】
2005050418.tif 000003
【図２】
2005050418.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005050418.tif 000007
【図６】
2005050418.tif 000008
【図７】
2005050418.tif 000009
【図８】
2005050418.tif 000010
【図９】
2005050418.tif 000011
【図１０】
2005050418.tif 000012
【図１１】
2005050418.tif 000013