(57)【要約】記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗ヘッドであって、第１磁気シールドと、第１磁気シールド上に配置された第１電極端子と、第１電極端子上に配置された磁気抵抗膜と、磁気抵抗膜の両側に配置された磁気抵抗膜に第１の方向のバイアス磁界を印加して磁気抵抗膜の磁区を制御する磁区制御膜を含んでいる。磁気抵抗ヘッドは更に、磁気抵抗膜上に配置された第２電極端子と、第２電極端子上に配置された第２磁気シールドを含んでいる。磁気信号の再生時には、磁気抵抗膜の媒体対向端部における電流磁界の方向が第１の方向となるように、第１及び第２電極端子を横切って磁気抵抗膜の膜面と垂直方向にセンス電流を流す。
2004079723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗ヘッドであって、
第１磁気シールドと、
該第１磁気シールド上に配置された第１電極端子と、
該第１電極端子上に配置された磁気抵抗膜と、
該磁気抵抗膜の両側に配置された、前記磁気抵抗膜に第１の方向のバイアス磁界を印加して該磁気抵抗膜の磁区を制御する磁区制御膜と、
前記磁気抵抗膜上に配置された第２電極端子と、
該第２電極端子上に配置された第２磁気シールドと、
前記磁気抵抗膜の媒体対向端部における電流磁界の方向が前記第１の方向となるように、前記第１及び第２電極端子を横切って前記磁気抵抗膜の膜面と垂直方向にセンス電流を流す手段と、
を具備したことを特徴とする磁気抵抗ヘッド。
【請求項２】
前記磁気抵抗膜は少なくとも１つの低抵抗膜と、該低抵抗膜を挟んだ少なくとも２つの強磁性膜を含んでおり、該磁気抵抗膜の電気抵抗が磁場により変化する請求項１記載の磁気抵抗ヘッド。
【請求項３】
前記磁気抵抗膜は強磁性トンネル接合構造を有しており、該磁気抵抗膜の電気抵抗が磁場により変化する請求項１記載の磁気抵抗ヘッド。
【請求項４】
前記磁気抵抗膜は強磁性層及び非磁性層の多層膜構造から構成され、該磁気抵抗膜の電気抵抗が磁場により変化する請求項１記載の磁気抵抗ヘッド。
【請求項５】
前記第１電極端子は第１の幅を有しており、前記磁気抵抗膜は前記第１の幅以下の第２の幅を有しており、前記第２電極端子は前記第２の幅以下の第３の幅を有している請求項１記載の磁気抵抗ヘッド。
【請求項６】
前記磁区制御膜は高保磁力膜から構成される請求項１記載の磁気抵抗ヘッド。
【請求項７】
記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗ヘッドであって、
第１電極端子と、
該第１電極端子上に配置された磁気抵抗膜と、
該磁気抵抗膜の両側に配置された、前記磁気抵抗膜に第１の方向のバイアス磁界を印加して該磁気抵抗膜の磁区を制御する磁区制御膜と、
前記磁気抵抗膜上に配置された第２電極端子と、
前記磁気抵抗膜の媒体対向端部における電流磁界の方向が前記第１の方向となるように、前記第１及び第２電極端子を横切って前記磁気抵抗膜の膜面と垂直方向にセンス電流を流す手段と、
を具備したことを特徴とする磁気抵抗ヘッド。
【請求項８】
前記第１及び第２電極端子の少なくとも一方が磁気シールドを兼ねる請求項７記載の磁気抵抗ヘッド。
【請求項９】
記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗ヘッドであって、
第１磁気シールドと、
該第１磁気シールド上に配置された第１電極端子と、
該第１電極端子上に配置された磁気抵抗膜と、
該第１抵抗膜上に配置された、前記磁気抵抗膜に第１の方向のバイアス磁界を印加して該磁気抵抗膜の磁区を制御する磁区制御膜と、
該磁区制御膜上に配置された第２電極端子と、
該第２電極端子上に配置された第２磁気シールドと、
前記磁気抵抗膜の媒体対向端部における電流磁界の方向が前記第１の方向となるように、前記第１及び第２電極端子を横切って前記磁気抵抗膜の膜面と垂直方向にセンス電流を流す手段と、
を具備したことを特徴とする磁気抵抗ヘッド。
【請求項１０】
前記磁区制御膜は前記磁気抵抗膜上に積層された非磁性金属層と、該非磁性金属層上に積層された強磁性層と、該強磁性層上に積層された反強磁性層とを含んでいる請求項９記載の磁気抵抗ヘッド。
【請求項１１】
前記磁気抵抗膜は少なくとも１つの低抵抗膜と、該低抵抗膜を挟んだ少なくとも２つの強磁性膜を含んでおり、該磁気抵抗膜の電気抵抗が磁場により変化する請求項９記載の磁気抵抗ヘッド。
【請求項１２】
前記磁気抵抗膜は強磁性トンネル接合構造を有しており、該磁気抵抗膜の電気抵抗が磁場により変化する請求項９記載の磁気抵抗ヘッド。
【請求項１３】
前記磁気抵抗膜は強磁性層及び非磁性層の多層膜構造から構成され、該磁気抵抗膜の電気抵抗が磁場により変化する請求項９記載の磁気抵抗ヘッド。
【請求項１４】
前記第１電極端子は第１の幅を有しており、前記磁気抵抗膜は前記第１の幅以下の第２の幅を有しており、前記第２電極端子は前記第２の幅以下の第３の幅を有している請求項９記載の磁気抵抗ヘッド。
【請求項１５】
記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗ヘッドであって、
第１電極端子と、
該第１電極端子上に配置された磁気抵抗膜と、
該磁気抵抗膜上に配置された、前記磁気抵抗膜に第１の方向のバイアス磁界を印加して該磁気抵抗膜の磁区を制御する磁区制御膜と、
該磁区制御膜上に配置された第２電極端子と、
前記磁気抵抗膜の媒体対向端部における電流磁界の方向が前記第１の方向となるように、前記第１及び第２電極端子を横切って前記磁気抵抗膜の膜面と垂直方向にセンス電流を流す手段と、
を具備したことを特徴とする磁気抵抗ヘッド。
【請求項１６】
前記第１及び第２電極端子の少なくとも一方が磁気シールドを兼ねる請求項１５記載の磁気抵抗ヘッド。
【請求項１７】
記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗ヘッドであって、
第１磁気シールドと、
該第１磁気シールド上に配置された第１電極端子と、
該第１電極端子上に配置された磁区制御膜と、
該磁区制御膜上に配置された磁気抵抗膜と、
該磁気抵抗膜上に配置された第２電極端子と、
該第２電極端子上に配置された第２磁気シールドと、
前記磁気抵抗膜の媒体対向端部における電流磁界の方向が前記磁区制御膜による前記磁気抵抗膜におけるバイアス磁界の方向と同一方向となるように、前記第１及び第２電極端子を横切って前記磁気抵抗膜の膜面と垂直方向にセンス電流を流す手段と、
を具備したことを特徴とする磁気抵抗ヘッド。
【請求項１８】
前記磁区制御膜は前記第１電極上に積層された反強磁性層と、該反強磁性層上に積層された強磁性層と、該強磁性層上に積層された非磁性金属層を含んでいる請求項１７記載の磁気抵抗ヘッド。
【請求項１９】
記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗ヘッドであって、
第１電極端子と、
該第１電極端子上に配置された磁区制御膜と、
該磁区制御膜上に配置された磁気抵抗膜と、
該磁気抵抗膜上に配置された第２電極端子と、
前記磁気抵抗膜の媒体対向端部における電流磁界の方向が前記磁区制御膜による前記磁気抵抗膜におけるバイアス磁界の方向と同一方向となるように、前記第１及び第２電極端子を横切って前記磁気抵抗膜の膜面と垂直方向にセンス電流を流す手段と、
を具備したことを特徴とする磁気抵抗ヘッド。
【請求項２０】
前記第１及び第２電極端子の少なくとも一方が磁気シールドを兼ねる請求項１９記載の磁気抵抗ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、磁気ディスク装置及び磁気テープ装置等の磁気記録装置に用いられる磁気抵抗ヘッドに関する。
【背景技術】  近年、磁気ディスク装置の小型化・高密度化に伴い、ヘッドスライダーの浮上量が減少し、極低浮上或いはスライダが記録媒体に接触する接触記録／再生の実現が望まれている。また、従来の磁気誘導ヘッドは、磁気ディスクの小径化により周速（ヘッドと媒体との間の相対速度）が減少すると、再生出力が劣化する。そこで最近は、再生出力が周速に依存せず、低周速でも大出力の得られる磁気抵抗ヘッド（ＭＲヘッド）が盛んに開発され、磁気ヘッドの主流となっている。更に現在は、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を利用した磁気ヘッドも市販されている。磁気ディスク装置の高記録密度化により、１ビットの記録面積が減少するとともに、発生する磁場は小さくなる。現在市販されている磁気ディスク装置の記録密度は２０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２前後であるが、記録密度の上昇は年率約２倍で大きくなっている。このため、更に微小な磁場範囲に対応するとともに、小さい外部磁場の変化を感知できる磁気抵抗センサ及び磁気抵抗ヘッドが要望されている。
現在、磁気ヘッドにはスピンバルブＧＭＲ効果を利用したスピンバルブ磁気抵抗センサが広く用いられている。スピンバルブ構造の磁気抵抗センサでは、フリー強磁性層（フリー層）の磁化方向が記録媒体からの信号磁界により変化し、ピンド強磁性層（ピンド層）の磁化方向との相対角が変化することにより、磁気抵抗センサの抵抗が変化する。この磁気抵抗センサを磁気ヘッドに用いる場合には、ピンド層の磁化方向を磁気抵抗素子の素子高さ方向に固定し、外部磁界が印加されていない状態におけるフリー層の磁化方向を、ピンド層と直交する素子幅方向に一般的に設計する。これにより、磁気抵抗センサの抵抗を、磁気記録媒体からの信号磁界方向がピンド層の磁化方向と平行か反平行かにより、直線的に増減させることができる。このような直線的な抵抗変化は、磁気ディスク装置の信号処理を容易にする。
従来の磁気抵抗センサでは、センス電流を膜面に平行に流し、外部磁界による抵抗変化を読み取っている。この、ＧＭＲ膜面に平行に電流を流す（Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｐｌａｎｅ、ＣＩＰ）構造の場合、一対の電極端子で画成されたセンス領域が小さくなると、出力が低下する。また、ＣＩＰ構造のスピンバルブ磁気抵抗センサの場合、ＧＭＲ膜と上下磁気シールドとの間に絶縁膜が必要となる。即ち、磁気シールド間距離＝ＧＭＲ膜厚さ＋絶縁膜厚さ×２となる。絶縁膜厚さは、現在２０ｎｍ程度が下限であるので、磁気シールド間距離＝ＧＭＲ膜厚差＋約４０ｎｍとなる。記録媒体上の記録ビットの長さが短くなると対応が困難となり、磁気シールド間距離を４０ｎｍ以下にしたいという要望には現在のところＣＩＰスピンバルブ磁気抵抗センサでは対応不可能である。
これらのことから、スピンバルブＧＭＲ効果を利用したＣＩＰ構造の磁気ヘッドは、２０〜４０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２の記録密度まで対応可能と考えられている。また、最新技術のスペキュラー散乱を応用したとしても、６０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２の記録密度が上限と考えられている。上述したように、磁気ディスク装置の記録密度の向上は急激であり、２００２年には８０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２の記録密度が求められている。記録密度が８０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２以上では、最新のスペキュラー散乱を応用したＣＩＰスピンバルブＧＭＲ磁気ヘッドでも、出力及び磁気シールド間距離の点で対応が非常に困難である。このような問題に対し、ポストスピンバルブＧＭＲとして、ＧＭＲ膜面に垂直に電流を流す（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｐｌａｎｅ，ＣＰＰ）構造のＧＭＲやトンネルＭＲ（ＴＭＲ）が提案されている。
ＴＭＲは、２つの強磁性層間に薄い絶縁層を挟んだ構造で、２つの強磁性層の磁化方向により絶縁層を通過するトンネル電流量が変化するものである。ＴＭＲは非常に大きな抵抗変化を示すとともに感度も良いので、ポストスピンバルブＧＭＲとして有望視されている。ＣＰＰ構造のＧＭＲでは、ＧＭＲ膜のセンス電流が通過する部分の断面積が小さくなると、出力が大きくなるという特徴を有している。これは、ＣＩＰ構造のＧＭＲに対する大きなアドバンテージである。尚、ＴＭＲも一方の強磁性層から絶縁層を横切って他方の強磁性層へと電流が通過することから、ＣＰＰ構造の一種と考えることができ、前述したアドバンテージも同様である。
ＭＲ膜を用いたＭＲヘッド（以下、本明細書ではＭＲという用語はＧＭＲを含むものとする）はＭＲ膜が単磁区とならない場合、バルクハウゼンノイズが発生し、再生出力が大きく変動する問題がある。このため、ＭＲ膜の磁区を制御するため、磁区制御膜が設けられている。この磁区制御膜としてはＣｏＰｔ等の高保磁力膜及びＰｄＰｔＭｎ等の反強磁性膜を用いることができる。
ＣＰＰ構造のＭＲヘッドにおいては、センス電流をＭＲ膜の膜面に対して垂直方向に流すため、図１Ａに示すようにこのセンス電流による電流磁界はＭＲ膜２の膜面において周回する方向である。ＭＲ膜２の両側面には磁区制御膜４が設けられている。ＰはＭＲ膜２のフリー層の媒体対向端部を示している。一方、ＭＲ膜のフリー層の磁区の発生を抑制し、磁化方向を安定化させるための磁区制御膜４によるバイアス磁界の方向は、図１Ｂに矢印６で示すように概略トラック幅方向を向いている。
このとき、磁区制御膜として硬磁性膜を用いた場合、このセンス電流を、ＭＲ膜の媒体対向端部（空気ベアリング表面側端部）において、センス電流による電流磁界と磁区制御膜によるバイアス磁界が逆方向となるように流すことが特開２００２−１７１０１３により知られている。以下、電流磁界とバイアス磁界が逆方向となるようなセンス電流方向を負方向とする。また、電流磁界とバイアス磁界が同方向となるようなセンス電流方向を正方向とする。しかし、ＭＲ膜の媒体対向端部において電流磁界とバイアス磁界が逆方向となるようにセンス電流を流すと、ＭＲ膜の媒体対向端部において、電流磁界と硬磁性膜によるバイアス磁界が打ち消し合うことでフリー層にかかる磁界が減少するため、磁気抵抗ヘッドの感度は上がるものの磁区制御効果は減少してしまう。
更に、磁区制御膜として硬磁性膜を用いた場合、硬磁性膜をＭＲ膜の両側に配置するため、ＣＰＰ構造の磁気抵抗ヘッドでは、センス電流が硬磁性膜へシャントしてしまわないように、ＭＲ膜と硬磁性膜を離して絶縁する構造とする必要がある。このようにＭＲ膜と硬磁性膜を離すと、ＭＲ膜のフリー層にかかる硬磁性膜からのバイアス磁界が極端に減少してしまう。よって、センス電流を負方向に流すと、更にフリー層の磁区制御効果が減少してしまう。
【発明の開示】
よって、本発明の目的は、ＭＲ膜のフリー層の磁区制御効果を高め、バルクハウゼンノイズの発生を抑制可能な磁気抵抗ヘッドを提供することである。
本発明の一つの側面によると、記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗ヘッドであって、第１磁気シールドと、該第１磁気シールド上に配置された第１電極端子と、該第１電極端子上に配置された磁気抵抗膜と、該磁気抵抗膜の両側に配置された、前記磁気抵抗膜に第１の方向のバイアス磁界を印加して該磁気抵抗膜の磁区を制御する磁区制御膜と、前記磁気抵抗膜上に配置された第２電極端子と、該第２電極端子上に配置された第２磁気シールドと、前記磁気抵抗膜の媒体対向端部における電流磁界の方向が前記第１の方向となるように、前記第１及び第２電極端子を横切って前記磁気抵抗膜の膜面と垂直方向にセンス電流を流す手段と、を具備したことを特徴とする磁気抵抗ヘッドが提供される。
好ましくは、磁気抵抗膜は少なくとも一つの低抵抗膜と、この低抵抗膜を挟んだ少なくとも二つの強磁性膜を含んでいる。或いは、磁気抵抗膜は強磁性トンネル接合構造を有しているか、強磁性層及び非磁性層の多層膜構造から構成される。好ましくは、磁区制御膜は高保磁力膜から構成される。第１及び第２電極端子の少なくとも一方が磁気シールドを兼ねる構成であっても良い。
本発明の他の側面によると、記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗ヘッドであって、第１磁気シールドと、該第１磁気シールド上に配置された第１電極端子と、該第１電極端子上に配置された磁気抵抗膜と、該第１抵抗膜上に配置された、前記磁気抵抗膜に第１の方向のバイアス磁界を印加して該磁気抵抗膜の磁区を制御する磁区制御膜と、該磁区制御膜上に配置された第２電極端子と、該第２電極端子上に配置された第２磁気シールドと、前記磁気抵抗膜の媒体対向端部における電流磁界の方向が前記第１の方向となるように、前記第１及び第２電極端子を横切って前記磁気抵抗膜の膜面と垂直方向にセンス電流を流す手段と、を具備したことを特徴とする磁気抵抗ヘッドが提供される。
好ましくは、磁区制御膜は磁気抵抗膜上に積層された非磁性金属層と、この非磁性金属層上に積層された強磁性層と、強磁性層上に積層された反強磁性層とを含んでいる。第１及び第２電極端子の少なくとも一方が磁気シールドを兼ねる構成であっても良い。
本発明の更に他の側面によると、記録媒体の磁気信号を再生信号として検出する磁気抵抗ヘッドであって、第１磁気シールドと、該第１磁気シールド上に配置された第１電極端子と、該第１電極端子上に配置された磁区制御膜と、該磁区制御膜上に配置された磁気抵抗膜と、該磁気抵抗膜上に配置された第２電極端子と、該第２電極端子上に配置された第２磁気シールドと、前記磁気抵抗膜の媒体対向端部における電流磁界の方向が前記磁区制御膜による前記磁気抵抗膜におけるバイアス磁界の方向と同一方向となるように、前記第１及び第２電極端子を横切って前記磁気抵抗膜の膜面と垂直方向にセンス電流を流す手段と、具備したことを特徴とする磁気抵抗ヘッドが提供される。
好ましくは、磁区制御膜は第１電極上に積層された反強磁性層と、この反強磁性層上に積層された強磁性層と、強磁性層上に積層された非磁性金属層を含んでいる。第１及び第２電極端子の少なくとも一方が磁気シールドを兼ねる構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】  図１Ａは磁区制御膜として硬磁性膜を使用した従来のＣＰＰ構造の磁気抵抗ヘッドにおける電流磁界分布を示す図：
図１Ｂは従来のＣＰＰ構造の磁気抵抗ヘッドにおける硬磁性膜によるバイアス磁界方向を示す図；
図２は本発明第１実施形態の磁気抵抗ヘッドの概略斜視図；
図３Ａは第１実施形態の磁気抵抗ヘッドの電流磁界分布を示す図；
図３Ｂは第１実施形態の磁気抵抗ヘッドにおける硬磁性膜によるバイアス磁界方向を示す図；
図４Ａはセンス電流を正方向に流した場合の孤立再生波型を示す図；
図４Ｂはセンス電流を負方向に流した場合の孤立再生波型を示す図；
図５Ａ〜図９Ｃは本発明第１実施形態の磁気抵抗ヘッドの製造プロセスを示す図；
図１０は本発明第２実施形態の磁気抵抗ヘッドの概略斜視図；
図１１は本発明第３実施形態の磁気抵抗ヘッドの概略斜視図；
図１２Ａは本発明第２実施形態の磁気抵抗ヘッドにおける電流磁界分布を示す図；
図１２Ｂは第２実施形態の磁気抵抗ヘッドにおける反強磁性膜によるバイアス磁界方向を示す図；
図１３Ａ〜図１７Ｃは本発明第２実施形態の磁気抵抗ヘッドの製造プロセスを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、図面を参照して、本発明のいくつかの実施形態について説明する。各実施形態の説明において、実質上同一構成部分については同一符号を付して説明する。図２を参照すると、本発明第１実施形態の磁気抵抗ヘッド１０の概略斜視図が示されている。図１においては、上下磁気シールドが省略されている。
符号１２はＣｕ又はＣｕとＡｕの組み合わせから形成された下部電極端子であり、Ｘ方向の第１の幅を有している。下部電極端子１２上には磁気抵抗膜（ＭＲ膜）１４が積層されている。ＭＲ膜１４は第１の幅より狭い第２の幅を有している。ＭＲ膜１４の両側には磁区制御膜１８が配置されている。ＭＲ膜１４と磁区制御膜１８は所定のギャップを持って離されて配置されており、これによりＭＲ膜１４から磁区制御膜１８へのシャント電流を防止している。磁区制御膜１８としては、ＣｏＣｒＰｔ等の高保磁力膜を用いることができる。
ＭＲ膜１４上にはＣｕ又はＣｕとＡｕの組み合わせから形成された上部電極端子１６が積層されている。上部電極端子１６はＭＲ膜１４の幅と概略等しい第２の幅を有している。ＭＲ膜１４の上部電極端子１６でカバーされない部分は磁束をガイドするバックヨークとして機能する。本実施形態の磁気抵抗ヘッド１０では上部電極端子１６の幅はＭＲ膜１４の幅と概略同一であるが、下部電極端子１２の幅がＭＲ膜１４の幅よりも広く形成されている。よって、センス電流の電流集中がＭＲ膜１４の両側部近傍で起こるため、ＭＲ膜１４を流れるセンス電流の断面積を小さくすることが出来る。その結果、高い再生出力を得ることが出来る。上部電極端子１６の幅をＭＲ膜１４の幅よりも狭く形成しても良い。
ＭＲ膜１４は、少なくとも一つの低抵抗膜と、この低抵抗膜を挟んだ少なくとも二つの強磁性膜を含んでいる。或いは、ＭＲ膜１４は、強磁性トンネル接合構造を有しているか、又は強磁性層及び非磁性層の多層膜構造から構成される。換言すると、ＭＲ膜１４として、ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／ＩｒＭｎ等のスピンバルブＧＭＲ膜、ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＣｏＦｅＢ／Ｒｕ／ＣｏＦｅＢ／ＰｄＰｔＭｎ等の積層フェリスピンバルブＧＭＲ膜、ＮｉＦｅ／Ａｌ２Ｏ３／ＮｉＦｅ／ＰｄＰｔＭｎ等のトンネル接合型ＭＲ膜（ＴＭＲ膜）を用いることができる。
磁区制御膜１８は矢印２０方向にバイアス磁界を印加するように着磁されている。更に、本実施形態の磁気抵抗ヘッド１０では、電源２２により電極端子１２，１６を横切ってＭＲ膜１４の膜面と垂直方向である矢印２４方向にセンス電流が流される。このセンス電流の方向は重要であり、図３Ａ及び図３Ｂを参照して更に説明する。図３Ａに示すように、ＣＰＰ構造の磁気抵抗ヘッドにおいては、センス電流をＭＲ膜１４の膜面垂直方向に流すため、このセンス電流による電流磁界はＭＲ膜１４の膜面において周回する方向である。図３Ａにおいて、矢印ＰはＭＲ膜１４のフリー層の媒体対向端部を示している。図３Ｂに示すように、磁区制御膜１８によるバイアス磁界の方向は矢印２０に示す方向であり、本実施形態においては、バイアス磁界の方向２０とＭＲ膜１４の媒体対向端部Ｐにおける電流磁界の方向が一致するように、下部電極端子１２及び上部電極端子１６を横切ってＭＲ膜１４の膜面と垂直方向、即ち図２で矢印２４方向（正方向）にセンス電流を流す。
図４Ａはセンス電流を正方向に流した場合の孤立再生波型を、図４Ｂはセンス電流を負方向に流した場合の孤立再生波型をそれぞれ示している。ここで、再生波型の非対称性は、（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｖ１＋Ｖ２）×１００（％）で表すことができ、センス電流を正方向に流した場合は、図４Ａに示すように再生波型の非対称性は５．６％であり、センス電流を負方向に流した場合は、図４Ｄに示すように再生波型の非対称性は７．４％であった。よって、センス電流を正方向に流した方が再生波型の非対称性は改善される。本実施形態では、フリー層の媒体対向端部で、電流磁界と磁区制御膜１８によるバイアス磁界が同一方向となるようにセンス電流を流すことで、フリー層の磁区制御効果を高めることができ、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができる。その結果、良好な再生信号を得ることができる。
以下、図５Ａ〜図９Ｃを参照して、第１実施形態の磁気抵抗ヘッド１０の製造プロセスについて説明する。図５Ａ〜図９Ａは端子幅中央部におけるＭＲ素子高さ方向の断面図、図５Ｂ〜図９Ｂは端子高さ中央部におけるＭＲ素子幅方向（トラック幅方向）の断面図、図５Ｃ〜図９Ｃは図５Ｂ〜図９Ｂの平面図である。まず、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ基板２６上にＡｌ２Ｏ３からなる下地層２８，ＮｉＦｅからなる下部磁気シールド３０、下部電極端子１２、ＭＲ膜１４及び上部電極端子１６を順次成膜する。ここで、下部電極端子１２は成膜せずに、下部磁気シールド３０が下部電極端子を兼ねるようにしても良い。
次いで、図６Ａ〜図６Ｃに示すように、下部電極端子１２、ＭＲ膜１４及び上部電極端子１６を所望の形状にパターニングする。次に、フォトレジスト３２を一様に塗布してから、所望の形状にフォトレジスト３２をパターニングする。このときフォトレジスト３２は図７Ａに点線で示したように上部電極端子１６よりも高さ方向が短くても良い。このフォトレジスト３２をマスクとして、上部電極端子１６、ＭＲ膜１４及び下部電極端子１２の一部をイオンミリング等でエッチングする。このとき、後に成膜する磁区制御膜１８の表面位置が上部電極端子１６の下部位置よりも上もしくは等しくなるように、また、磁区制御膜１８の下部位置がＭＲ膜１４の下部位置よりも下もしくは等しくなるようにエッチングすることが望ましい。磁区制御膜１８の表面位置が上部電極端子１６の下部位置よりも上もしくは等しく、また、磁区制御膜１８の下部位置がＭＲ膜１４の下部位置よりも下もしくは等しくなっていれば、下部電極端子１２までエッチングしなくても良い。フォトレジスト３２が図７Ａに示すように点線位置の場合には、高さ方向において下部電極端子１２の高さよりもＭＲ膜１４の高さが小さくなっていても良い。
次に、図７Ａ〜図７Ｃに示すように、フォトレジスト３２を除去せずに非磁性絶縁膜３４を成膜する。この絶縁膜としてはＡｌ２Ｏ３等を用いることができる。次にフォトレジスト３２を除去せずに磁区制御膜１８を成膜する。この磁区制御膜１８としては、ＣｏＣｒＰｔ等の高保磁力膜を用いることができる。
次に、所望の形状にフォトレジスト３２をパターニングする。フォトレジスト３２の幅は、上部電極端子１６の幅と等しいか、もしくは小さくなるようにする。次に、このフォトレジスト３２をマスクに、上部電極端子１６をイオンミリング等でエッチングする。このときフォトレジスト３２の幅が、上部電極端子１６の幅より小さい場合は、上部電極端子１６の幅がＭＲ膜１４よりも小さくなるが、再生特性に大きな影響はないか、若しくはトラック幅方向の分解能が高まるため、良い再生特性が得られる。次に、絶縁膜３８を成膜する。この状態が図８Ａ〜図８Ｃに示されている。
次にフォトレジスト３２を除後、絶縁膜３８と上部電極端子１６をイオンミリング等でエッチングする。ここで、エッチングを用いない場合は、図８Ａ〜図８Ｃで成膜した絶縁膜３８の成膜の前に、フォトレジスト３２で磁区制御膜１８、上部電極端子１６、絶縁膜３４を覆うようにフォトレジスト３２をパターニング後、絶縁膜３８を成膜しても良い。また、磁区制御膜１８と上部磁気シールド４０を接触させない場合は、絶縁膜３８と上部電極端子１６のイオンミリング等によるエッチングは不要である。次に、図９Ａ〜図９Ｃに示すようにＮｉＦｅからなる上部磁気シールド４０を成膜する。
磁気シールド３０，４０及び電極端子１２，１６はめっき法や蒸着法により成膜し、ＭＲ膜１４、磁区制御膜１８及び絶縁膜３４，３８はスパッタリング法等により成膜する。以上説明した磁気抵抗ヘッド１０で磁区制御膜１８は磁気シールド３０，４０の内の一方、又は電極端子１２，１６の内の一方と電気的に接触していても良いが、両方の電極１２，１６或いは電極を兼ねた両方の磁気シールド３０，４０に電気的に接触してはならない。
図１０を参照すると、本発明第２実施形態の磁気抵抗ヘッド１０Ａの概略斜視図が示されている。図１０においては、上下磁気シールドが省略されている。本実施形態の磁気抵抗ヘッド１０Ａでは、ＭＲ膜１４の上に磁区制御膜４２が配置され、磁区制御膜４２の上に上部電極端子１６が配置されている。ＭＲ膜１４はフリー層が上側に位置しており、磁区制御膜４２はＭＲ膜１４のフリー層上に積層されたＴａ，Ｃｕ等の非磁性金属層と、この非磁性金属層上に積層されたＣｏＦｅＢ，ＮｉＦｅ等の強磁性層と、強磁性層上に積層されたＰｄＰｔＭｎ等の反強磁性層を含んでいる。
図１０で矢印４４は反強磁性層によるバイアス磁界方向であり、図１２Ａに示すＭＲ膜１４の媒体対向端部Ｐにおける電流磁界の方向が図１２Ｂに示すバイアス磁界の方向４４と一致するように、ＭＲ膜１４の膜面と垂直方向、即ち矢印２４方向にセンス電流を流す。本実施形態でも上述した第１実施形態と同様に、ＭＲ膜１４のフリー層の磁区制御効果を高めることができ、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができる。その結果、良好な再生信号を得ることができる。
図１１は本発明第３実施形態の磁気抵抗ヘッド１０Ｂの概略斜視図を示している。本実施形態の磁気抵抗ヘッド１０Ｂでは、下部電極端子１２とＭＲ膜１４′の間に磁区制御膜４２′が配置されている。ＭＲ膜１４′はフリー層を下側に有している。磁区制御膜４２′は下部電極端子１２上に積層されたＰｄＰｔＭｎ等の反強磁性層と、反強磁性層上に積層されたＣｏＦｅＢ，ＮｉＦｅ等の強磁性層と、強磁性層上に積層されたＴａ，Ｃｕ等の非磁性金属層を含んでいる。本実施形態でも、第１及び第２実施形態と同様に、ＭＲ膜１４′の媒体対向端部Ｐにおける電流磁界の方向が磁区制御膜４２′によるＭＲ膜１４′におけるバイアス磁界の方向と一致するようにセンス電流を流すことにより、ＭＲ膜１４′の磁区制御効果を高めバルクハウゼンノイズの発生を抑制することができる。その結果、良好な再生信号を得ることができる。
次に、図１３Ａ〜図１７Ｃを参照して、第２実施形態の磁気抵抗ヘッド１０Ａの製造プロセスについて説明する。図１３Ａ〜図１７Ａは端子幅中央部におけるＭＲ素子高さ方向の断面図、図１３Ｂ〜図１７Ｂは端子高さ中央部におけるＭＲ素子幅方向（トラック幅方向）の断面図、図１３Ｃ〜図１７Ｃは図１３Ｂ〜図１７Ｂの平面図である。まず、図１３Ａ及び１３Ｂに示すように、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ基板２６上にＡｌ２Ｏ３からなる下地層２８、ＮｉＦｅからなる下部磁気シールド３０、下部電極端子１２、ＭＲ膜１４、Ｔａ，Ｃｕ等の非磁性金属層とＣｏＦｅＢ，ＮｉＦｅ等の強磁性層とＰｄＰｔＭｎ等の反強磁性層を含んだ積層膜（磁区制御膜）４２、上部電極端子１６を順次成膜する。
このとき、非磁性金属層／強磁性層／反強磁性層の積層膜（磁区制御膜）４２は、ＭＲ膜のフリー層と非磁性金属層が積層されるように、例えば、フリー層がＭＲ膜中膜中下側にある場合は、反強磁性層／強磁性層／非磁性金属層／ＭＲ膜のフリー層と順次積層されるように成膜する。反対に、フリー層がＭＲ膜中上側にある場合は、ＭＲ膜のフリー層／非磁性金属層／強磁性層／反強磁性層と順次積層されるように成膜する。本実施形態では、フリー層がＭＲ膜中上側にある場合について説明する。ここで、下部電極端子１２は成膜せず、下部磁気シールド３０が下部電極端子を兼ねるようにしても良い。
ＭＲ膜１４は、少なくとも一つの抵抗膜と、この低抵抗膜を挟んだ少なくとも二つの強磁性膜を含んでいる。或いは、ＭＲ膜１４は、強磁性トンネル接合構造を有しているか、又は強磁性層及び非磁性層の多層膜構造から構成される。換言すると、ＭＲ膜１４として、ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／ＩｒＭｎ等のスピンバルブＧＭＲ膜、ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＣｏＦｅＢ／Ｒｕ／ＣｏＦｅＢ／ＰｄＰｔＭｎ等の積層フェリスピンバルブＧＭＲ膜、ＮｉＦｅ／Ａｌ２Ｏ３／ＮｉＦｅ／ＰｄＰｔＭｎ等のトンネル接合型ＭＲ膜（ＴＭＲ膜）を用いることができる。
次に図１４Ａ〜図１４Ｃに示すように、下部電極端子１２、ＭＲ膜１４、磁区制御膜４２及び上部電極端子１６を所望の形状にパターニングする。次に、フォトレジスト４５を一様に塗布してから、所望の形状にフォトレジスト４５をパターニングする。このときフォトレジスト４５は図１５Ａで点線で示したように上部電極端子１６よりも高さ方向が短くても良い。このフォトレジスト４５をマスクとして、上部電極端子１６、磁区制御膜４２、ＭＲ膜１４及び下部電極端子１２の一部をイオンミリング等でエッチングする。フォトレジスト４５が図１５の点線位置の場合には、高さ方向において下部電極端子１２の高さよりもＭＲ膜１４の高さが小さくなっていても良い。
次に、所望の形状にフォトレジスト４５をパターニングする。フォトレジスト４５の幅は、上部電極端子１６の幅と等しいか、若しくは小さくなるようにする。次に、このフォトレジスト４５をマスクに、上部電極端子１６をイオンミリング等でエッチングする。このとき、フォトレジスト４５の幅が上部電極端子１６の幅よりも小さい場合は、上部電極端子１６の幅がＭＲ膜１４よりも小さくなるが、再生特性に大きな影響はないか、若しくはトラック幅方向の分解能が高まるため、良い再生特性が得られる。次に、絶縁膜４６を成膜する。この状態が図１６Ａ〜図１６Ｃに示されている。次に、フォトレジスト４５を除去した後、図１７Ａ〜図１７Ｃに示すようにＮｉＦｅからなる上部磁気シールド４０を成膜する。
磁気シールド３０，４０及び電極端子１２，１６はめっき法や蒸着法により成膜し、ＭＲ膜１４、磁区制御膜（積層膜）４２及び絶縁膜４６はスパッタリング法等により成膜する。本実施形態の磁気抵抗ヘッド１０Ａでは、ＭＲ膜１４内でフリー層に対する強磁性層の磁化を固着するための反強磁性層と、ＭＲ膜のフリー層にバイアス磁界を与えるための反強磁性層の二つの反強磁性層を用いる。このとき、これら二つの反強磁性層の磁化固着方向は約９０度異なる。よって、二つの反強磁性層は、それぞれブロッキング温度の異なるものを用いることにより、熱処理時に印加磁界を約９０度変えることで磁化固着方向を約９０度変えるようにすれば良い。
【産業上の利用可能性】  本発明によると、ＣＰＰ構造の磁気抵抗ヘッドにおいて、ＭＲ膜のフリー層の媒体対向端部における電流磁界の方向が磁区制御膜によるバイアス磁界の方向と同一方向となるようにセンス電流を流すことにより、フリー層の磁区制御効果を高め、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができる。その結果、良好な再生信号を得ることができる。
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【図２】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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