(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗効果部と、この磁気抵抗効果部を挟むようにして配置形成される上部シールド層および下部シールド層と、を有し、この積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子であって、
前記磁気抵抗効果部は、非磁性金属中間層と、この非磁性金属中間層を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層および第２の強磁性層とを有し、
前記第１の強磁性層および第２の強磁性層は、バイアス磁界が印加される前の状態では、それらの磁化が互いに反平行となるように非磁性金属中間層を介して交換結合されており、
前記上部シールド層および前記下部シールド層の少なくとも一方のシールド層は、その磁化がトラック幅方向に対して傾斜する傾斜磁化構造を有し、この傾斜磁化構造の磁化によって、前記第１の強磁性層および第２の強磁性層に対してバイアス磁界を印加できるようになっており、前記傾斜磁化構造の磁化の傾きの度合いは、前記上部シールド層および前記下部シールド層が本来のシールド機能を維持したまま、前記第１の強磁性層の磁化および第２の強磁性層の磁化の実質的な直交化が図れる程度とされる、ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記少なくとも一方のシールド層に形成される傾斜磁化構造は、当該シールド層に隣接された反強磁性体との交換結合により形成される請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記少なくとも一方のシールド層に形成される傾斜磁化構造は、当該シールド層への誘導磁気異方性の付与により形成される請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
磁場中での熱処理により、前記少なくとも一方のシールド層への誘導磁気異方性の付与が行われる請求項３に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記バイアス磁界が、磁気抵抗効果素子の媒体対向面から素子の後端部へと引き込まれるように、前記磁気抵抗効果素子の後端よりも更に後方の部位に、フラックスガイド層が形成される請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記上部シールド層と下部シールド層との間隙で規制されるギャップ間隙が、３０ｎｍ以下である請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
前記第１の強磁性層の磁化および第２の強磁性層の磁化の実質的な直交化は、９０°±１５°の範囲である請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
記録媒体に対向する媒体対向面と、
前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された請求項１ないし請求項７のいずれかに記載された磁気抵抗効果素子と、
を有してなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載された薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
を備えてなることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１０】
請求項８に記載された薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、
を備えてなることを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果素子、その磁気抵抗効果素子を備える薄膜磁気ヘッド、ならびにその薄膜磁気ヘッドを含むヘッドジンバルアセンブリおよび磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスク（ＨＤＤ）の高記録密度化に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能の向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、読み出し専用の磁気抵抗効果素子（以下、単にＭＲ（Magneto-resistive）素子と簡略に記すことがある）を有する再生ヘッドと、書き込み専用の誘導型磁気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使用されている。
【０００３】
現在、再生ヘッドとして、スピンバルブＧＭＲ素子と呼ばれる素子の膜面平行に電流を流して動作させる、いわゆるＣＩＰ(Current In Plane)構造の磁気抵抗効果素子が広く用いられている（ＣＩＰ−ＧＭＲ素子）。このような構造のスピンバルブＧＭＲ素子は、軟磁性金属膜で形成される上下のシールド層の間に位置するとともに、ギャップ層と呼ばれる絶縁層により挟まれた形態で配置されている。ビット方向の記録密度は、上下のシールド層の間隙（再生ギャップ間隙）により決定される。
【０００４】
記録密度の増大に伴い、再生ヘッドの再生素子に対しては、狭シールドギャップ化や狭トラック化への要求が強くなってきている。再生素子の狭トラック化とそれに伴う素子高さの短小化によって、素子の面積が減少するが、従来の構造では放熱効率が面積の減少に伴い低下することから、動作電流が信頼性の観点から制限されるという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するために、上下のシールド層（上部シールド層および下部シールド層）と磁気抵抗効果素子を電気的に直列に接続し、シールド間の絶縁層を不要とするＣＰＰ(Current Perpendicular to Plane)構造のＧＭＲ素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ素子）が提案されており、２００Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ2を超えるような記録密度を達成するためには必須の技術とされている。
【０００６】
このようなＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、導電性の非磁性中間層を両側から挟むように形成された第１の強磁性層および第２の強磁性層を含む積層構造を有している。代表的なスピンバルブタイプのＣＰＰ−ＧＭＲ素子の積層構造は、基板側から、下部電極／反強磁性層／第１の強磁性層／導電性の非磁性中間層／第２の強磁性層／上部電極を順次積層した積層構造である。
【０００７】
強磁性層の一つである第１の強磁性層の磁化方向は、外部印加磁場がゼロの時、第２の強磁性層の磁化方向と垂直になるように固定されている。第１の強磁性層の磁化方向の固定は、反強磁性層を隣接させ、反強磁性層と第１の強磁性層との交換結合により第１の強磁性層に一方向異方性エネルギー（「交換バイアス」あるいは「結合磁界」とも呼ばれる）を付与することによりなされる。そのため、第１の強磁性層は磁化固定層とも呼ばれる。一方で、第２の強磁性層は、フリー層とも呼ばれる。さらに、磁化固定層（第１の強磁性層）を、強磁性層／非磁性金属層／強磁性層の３層構造（いわゆる「積層フェリ構造」、あるいは「Synthetic Pinned 構造」）層とすることで、２つの強磁性層間に強い交換結合を与え、反強磁性層からの交換結合力を実効的に増大させることができ、しかも磁化固定層から発生する静磁界がフリー層に及ぼす影響を減らすことも可能となり、「Synthetic Pinned 構造」は、現在広く用いられている。
【０００８】
しかしながら、近年の超高記録密度化の要求に応じるべく、磁気抵抗効果素子のさらなる薄層化が必要となっている。このような状況のもと、ＵＳ  ７，０１９，３７１Ｂ２や、ＵＳ  ７，０３５，０６２Ｂ１に開示されているような、強磁性層／非磁性中間層／強磁性層のシンプルな３層積層構造を基本構造とする新規なＧＭＲ素子構造の提案がなされている。この新規なＧＭＲ素子構造において、２つの強磁性層の磁化は互いに反平行となるように交換結合されている。そして、ＵＳ  ７，０３５，０６２Ｂ１の提案によれば、図１４に示されるように素子の媒体対向面に相当するＡＢＳとは反対の奥域位置に永久磁石５００を配置し、永久磁石５００から発せられるバイアス磁界の作用によって、２つの磁性層４１１，４１５の磁化がトラック幅方向に対して約４５度傾いた初期の状態を作り出している（イニシャルの状態）。このイニシャルの磁化状態にある素子が、媒体からの信号磁界を検出すると、まるでハサミが紙を切る時の動作のように２つの磁性層の磁化方向が変化し、結果として素子の抵抗値が変化する。以下、この新規な素子構造を、本願では「シザーズ型ＧＭＲ素子」と呼ぶことがある。
【０００９】
このような「シザーズ型ＧＭＲ素子」を、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子に応用した場合、一般的なスピンバルブ型ＣＰＰ−ＧＭＲ素子に比べて、上下シールド層５０１，５０５の間隙であるRead Gap間隙Ｇを格段と狭くすることが可能となる（図１４参照）。具体的には、一般的なスピンバルブ型ＣＰＰ−ＧＭＲ素子に必要とされていた反強磁性層が不要となり、さらには、「Synthetic Pinned 構造」の強磁性層も不要となる。
【００１０】
しかしながら、「シザーズ型ＧＭＲ素子」を用いたヘッド構造においては、図１４に示されるように素子の後部に配置されたＣｏＰｔ等の永久磁石５００からイニシャルの状態を形成するための十分なバイアス磁界強度を発現させるためには、永久磁石５００の厚さを大きくしなければならない。永久磁石５００の厚さを大きくすることは、シザーズ型ＧＭＲ素子がRead Gap間隙Ｇを狭くできる構造であるというメリットを十分に生かせなくなってしまう。さらに、図１４に示されるように、Read Gap間隙Ｇを狭くすればするほど、永久磁石５００と上下シールド層５０１，５０５の間隙が小さくなり、永久磁石５００から発せられるバイアス磁界が上下シールド層５０１，５０５に抜けて、素子へのバイアスが不十分となり、素子の抵抗変化が十分に取れなくなってしまうという問題が生じる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１７１０１３
【特許文献２】ＵＳ  ７，０３５，０６２  Ｂ１
【特許文献３】ＵＳ  ６，９１４，７５９  Ｂ２
【特許文献４】ＵＳ  ６，６８０，８３０  Ｂ２
【特許文献５】ＵＳ  ６，３８１，１０７  Ｂ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このような実状のもとに、本願発明は創案されたものであって、その目的は、近年の超高記録密度化の要求に応じるべく、Read Gap間隙（上下シールド層の間隙）を狭くできる構造を採択して線記録密度の向上を図ることができ、しかも簡易な構造で安定したバイアス磁界を印加することができ、安定した磁気抵抗効果変化を得ることができる信頼性に優れる磁気抵抗効果素子、その磁気抵抗効果素子を備える薄膜磁気ヘッド、ならびにその薄膜磁気ヘッドを含むヘッドジンバルアセンブリおよび磁気ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本願発明は、磁気抵抗効果部と、この磁気抵抗効果部を挟むようにして配置形成される上部シールド層および下部シールド層と、を有し、この積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果部は、非磁性金属中間層と、この非磁性金属中間層を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層および第２の強磁性層とを有し、前記第１の強磁性層および第２の強磁性層は、バイアス磁界が印加される前の状態では、それらの磁化が互いに反平行となるように非磁性金属中間層を介して交換結合されており、前記上部シールド層および前記下部シールド層の少なくとも一方のシールド層は、その磁化がトラック幅方向に対して傾斜する傾斜磁化構造を有し、この傾斜磁化構造の磁化によって、前記第１の強磁性層および第２の強磁性層に対してバイアス磁界を印加できるようになっており、前記傾斜磁化構造の磁化の傾きの度合いは、前記上部シールド層および前記下部シールド層が本来のシールド機能を維持したまま、前記第１の強磁性層の磁化および第２の強磁性層の磁化の実質的な直交化が図れる程度とされるように構成される。
また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記少なくとも一方のシールド層に形成される傾斜磁化構造は、当該シールド層に隣接された反強磁性体との交換結合により形成される。
【００１４】
また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記少なくとも一方のシールド層に形成される傾斜磁化構造は、当該シールド層への誘導磁気異方性の付与により形成される。
【００１５】
また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、磁場中での熱処理により、前記少なくとも一方のシールド層への誘導磁気異方性の付与が行われる。
【００１６】
また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記バイアス磁界が、磁気抵抗効果素子の媒体対向面から素子の後端部へと引き込まれるように、前記磁気抵抗効果素子の後端よりも更に後方の部位に、フラックスガイド層が形成される。
【００１７】
また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記上部シールド層と下部シールド層との間隙で規制されるギャップ間隙が、３０ｎｍ以下であるように構成される。
【００１８】
また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記第１の強磁性層の磁化および第２の強磁性層の磁化の実質的な直交化は、９０°±１５°の範囲として構成される。
【００１９】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面と、前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された前記磁気抵抗効果素子と、を有して構成される。
【００２０】
本発明のヘッドジンバルアセンブリは、前記薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、を備えてなるように構成される。
【００２１】
本発明の磁気ディスク装置は、前記薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、を備えてなるように構成される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、磁気抵抗効果部と、この磁気抵抗効果部を挟むようにして配置形成される上部シールド層および下部シールド層と、を有し、この積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果部は、非磁性金属中間層と、この非磁性金属中間層を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層および第２の強磁性層とを有し、前記第１の強磁性層および第２の強磁性層は、バイアス磁界が印加される前の状態では、それらの磁化が互いに反平行となるように非磁性金属中間層を介して交換結合されており、前記上部シールド層および前記下部シールド層の少なくとも一方のシールド層は、その磁化がトラック幅方向に対して傾斜する傾斜磁化構造を有し、この傾斜磁化構造の磁化によって、前記第１の強磁性層および第２の強磁性層に対してバイアス磁界を印加できるように構成されているので、近年の超高記録密度化の要求に応じるべく、Read Gap間隙（上下シールド間の間隙）を狭くできる構造を採択して線記録密度の向上を図ることができ、しかも簡易な構造で安定したバイアス磁界を印加することができ、安定した磁気抵抗効果変化を得ることができる信頼性に優れる磁気抵抗効果素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２４】
本発明の磁気抵抗効果素子は、薄膜磁気ヘッドの特に再生ヘッドに好適に用いられる。。
【００２５】
以下の本発明の説明において、各図面に示されるＸ軸方向の寸法を「幅」、Ｙ軸方向の寸法を「長さ」、Ｚ軸方向の寸法を「厚さ」とそれぞれ表記する。また、Ｙ軸方向のうちのエアベアリング面（記録媒体と対向する薄膜磁気ヘッドの面）に近い側を「前方」、その反対側（奥域側）を「後方」と表記する。また、素子の積層膜を積み上げる方向を「上方」または「上側」、その反対方向を「下方」または「下側」と称する。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態における再生ヘッドのＡＢＳ（Air Bearing Surface）であって、特に本発明の要部であるＣＰＰ構造の磁気抵抗効果素子（ＣＰＰ−ＭＲ素子）のＡＢＳを模式的に示した図面である。ＡＢＳとは、再生ヘッドが記録媒体と対向する面（以下、媒体対向面ともいう）に相当するのであるが、本発明でいうＡＢＳは素子の積層構造が明瞭に観察できる位置での断面までを含む趣旨であり、例えば、厳密な意味での媒体対向面に位置しているＤＬＣ等の保護層（素子を覆う保護層）は必要に応じて省略して考えることができる。
【００２７】
図２は、本発明の好適な一実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の構成を説明するための図面であり、図１のＡ−Ａ断面を示した図面である。
【００２８】
図３は、本発明の好適な一実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の構造を説明するための、各構成部分を分解して斜視図として示した図面である。
【００２９】
図４は、本発明の薄膜磁気ヘッドに使用される磁気抵抗効果素子の要部をモデル図として示した斜視図である。
【００３０】
図５Ａ〜図５Ｃは、それぞれ、本発明の薄膜磁気ヘッドの磁気抵抗効果変化が得られる磁化の状態変化を、外部磁界に応じて示したモデル図である。
【００３１】
〔磁気抵抗効果素子構造の説明〕
本発明の磁気抵抗効果素子は、図１〜図３に示されるように、磁気抵抗効果部８と、この磁気抵抗効果部８を挟むようにして配置形成される上部シールド層５および下部シールド層３と、を有している。
【００３２】
磁気抵抗効果部８は、非磁性金属中間層１４０と、こ非磁性金属中間層１４０を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０とを有し、この積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子である。
【００３３】
上部シールド層５および下部シールド層３は、一般に、センス電流を流す際の電極として機能も有している。そのため、本願明細書では、上部シールド層５および下部シールド層３を、それぞれ、上部リードシールド層５および下部リードシールド層３と称することもある。また、別途、新たな電極層を付加積層して形成する形態であってもよい。
【００３４】
第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０は、これらの層１３０、１５０にバイアス磁界が印加される前の状態では、第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０の磁化が互いに反平行となるように非磁性金属中間層１４０を介して交換結合されている。この状態が図４に示されており、第１の強磁性層１３０の磁化１３１と、第２の強磁性層１５０の磁化１５１とが互いに反平行となっている。
【００３５】
本発明における特徴的な要部構造として、上部シールド層５および下部シールド層３の少なくとも一方のシールド層は、その磁化がトラック幅方向（Ｘ軸方向）に対して傾斜している傾斜磁化構造を有している。図３に示される例では、上部シールド層５の磁化５１がトラック幅方向（Ｘ軸方向）に対してθの角度で傾斜している傾斜磁化構造が示されている。
【００３６】
この傾斜磁化構造の磁化５１によって、磁気抵抗効果部８を構成している第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０に対してバイアス磁界を印加できるようになっている。傾斜磁化構造の磁化５１の傾きの度合いは、上部シールド層５および下部シールド層３が本来のシールド機能を維持したまま、磁気抵抗効果部８を構成する第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０の双方の磁化の実質的な直交化が図れる程度とされる。第１の強磁性層１３０の磁化１３１および第２の強磁性層１５０の磁化１５１の実質的な直交化とは、９０°±１５°の範囲とされる。図５Ａに示される磁化１３１，１５１の交差の状態が、実質的な直交化が図れた状態である。
【００３７】
従来の一般的な考え方として、上部シールド層５および下部シールド層３は、磁気シールド機能を発揮させるために、トラック幅方向（Ｘ軸方向）に磁化させていることが一般的であった。従って、本願発明のごとく意図的にシールド層に傾斜磁化構造を形成させ、この傾斜磁化構造によって、磁気抵抗効果部８を構成する第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０にバイアス磁界を印加して、図５Ａに示される磁化１３１，１５１の実質的な直交化状態を実現させるという発明思想は、新規かつ極めて創作性の高い斬新的な思想である。
【００３８】
傾斜磁化構造の磁化５１の傾きの度合いは、上述したように、上部シールド層５および下部シールド層３が本来のシールド機能を維持したまま、磁気抵抗効果部８を構成する第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０の双方の磁化の実質的な直交化が図れる程度とされる。具体的には、図３に示されるようにトラック幅方向（Ｘ軸方向）に対して磁化５１が傾斜する角度θが、５〜６０°、好ましくは２０〜５５°、より好ましくは３０〜５０°とされる。このθ値が５°未満となると、十分なバイアス磁界を印加できず、第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０の双方の磁化の実質的な直交化を図ることが困難となるという傾向が生じる。この一方で、θ値が６０°を超えると、本来の磁気シールド効果が得られなくなるという傾向が生じる。
【００３９】
θ値の具体的な設定は、第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０の交換結合の強さの度合いや、バイアスを付与するシールド層の厚さ、シールド層を構成する材料、シールド層とフリー層として機能する第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０の距離等を考慮して、適宜設定すればよい。
【００４０】
シールド層（上部シールド層５、下部シールド層３）に形成される傾斜磁化構造は、第１の手法として、シールド層に隣接された反強磁性体との交換結合により形成するようにすればよい。図３にはその手法の一例が開示されており、この図によれば、上部シールド層５の上には反強磁性体５ａが隣接して形成されており、反強磁性体５ａとの交換結合により、上部シールド層５の磁化５１は、トラック幅方向（Ｘ軸方向）に対して、所定の角度θで傾斜した傾斜磁化構造となっている。
【００４１】
第２の手法として、シールド層へ誘導磁気異方性を付与して傾斜磁化構造を形成する手法が挙げられる。例えば、シールド層を成膜中、あるいは成膜した後に、磁場中での熱処理（例えば、２５０℃で２００Ｏｅの磁場中で３時間の熱処理）を行うにより、シールド層へ傾斜磁化構造を形成するようにしてよい。
【００４２】
また、図３に示されるようにシールド層（図３では上部シールド層５）から印加されるバイアス磁界が、磁気抵抗効果部８の媒体対向面ＡＢＳから磁気抵抗効果部８の後端部へと導かれるように、磁気抵抗効果部８の後端よりも更に奥行き側の部位に、フラックスガイド層１６０が形成されるようにしてもよい。フラックスガイド層１６０は、通常、磁気抵抗効果部８の後端部に配置された非磁性絶縁層１７０を介して形成される。
【００４３】
本発明においては、図２に示されるように上部シールド層５と下部シールド層３との間隙で規制されるシールド間ギャップＧ（Read Gap間隙Ｇ）が、３０ｎｍ以下、特に１２〜３０ｎｍ、さらには１５〜２５ｎｍとされる。Read Gap間隙（上下シールド層の間隙）を狭めて、線記録密度の向上を図ることが本願発明の目的の一つであるからである。
【００４４】
〔磁気抵抗効果素子を構成する各構成部材の材料についての説明〕
以下、上述してきた磁気抵抗効果素子を構成する各構成部材の材料について、説明する。
【００４５】
・第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０： 
ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＮｉ、Ｃｏ2ＭｎＳｉ、Ｃｏ2ＭｎＧｅ、ＦｅＯx（Ｆｅの酸化物）、ＣｏＯx（Ｃｏの酸化物）等を例示することができる。
【００４６】
各層の厚さは、それぞれ、０．５〜８ｎｍ程度とされる。
これらの層は、外部から印加された磁界の影響を受けて、各層の磁化の方向が変化するいわゆるフリー層としての機能を有している。
【００４７】
・非磁性金属中間層１４０： 
Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、ＺｎＯ、ＩｎＯ、ＳｎＯ、ＧａＮ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等を例示することができる。
厚さは、０．５〜５ｎｍ程度とされる。
【００４８】
・上部シールド層５および下部シールド層３： 
ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＴａ、センダスト、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＺｒＮｂ等を例示することができる。
厚さは、２０ｎｍ〜３μｍ程度とされる。
【００４９】
・反強磁性体５ａ： 
反強磁性体５ａは、シールド層との交換結合により、シールド層の磁化の方向を固定するように作用している。
【００５０】
反強磁性体５ａは、例えば、Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｉｒ，ＣｒおよびＦｅのグループの中から選ばれた少なくとも１種からなる元素Ｍ´と、Ｍｎとを含む反強磁性材料から構成される。Ｍｎの含有量は３５〜９５原子％とすることが好ましい。反強磁性材料の中には、（１）熱処理しなくても反強磁性を示して強磁性材料との間で交換結合磁界を誘起する非熱処理系反強磁性材料と、（２）熱処理により反強磁性を示すようになる熱処理系反強磁性材料とがある。本発明においては（１）、（２）のいずれのタイプを用いても良い。非熱処理系反強磁性材料としては、ＲｕＲｈＭｎ，ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ等が例示できる。熱処理系反強磁性材料としては、ＰｔＭｎ，ＮｉＭｎ，ＰｔＲｈＭｎ等が例示できる。
反強磁性体５ａの厚さは、３〜１００ｎｍ程度とされる。
【００５１】
・フラックスガイド層１６０： 
透磁率の高いＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＴａ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＺｒＮｂ等を例示することができる。
【００５２】
・非磁性絶縁層１７０： 
Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｉＯxＮy、ＭｇＯ、ＨｆＯ2、ＴｉＯ2、ＤＬＣ（ダイヤモンドカーボン）等を例示することができる。
【００５３】
〔磁気抵抗効果素子の作用説明〕
図４および図５Ａ〜図５Ｃを参照しつつ本発明の磁気抵抗効果素子の作用を説明する。
【００５４】
第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０は、バイアス磁界が印加される前の状態では、図４に示されるように、それらの磁化１３１，１５１が互いに反平行となるように非磁性金属中間層１４０を介して交換結合されている。
【００５５】
上部シールド層５および下部シールド層３の少なくとも一方のシールド層に形成された傾斜磁化構造の磁化によって、第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０に対してバイアス磁界が印加され、第１の強磁性層１３０の磁化１３１および第２の強磁性層１５０の磁化１５１の実質的な直交化が図られ、図５Ａに示される状態に至る。この状態が磁気抵抗効果素子（磁気抵抗効果部８）としてのイニシャルの状態（初期状態）である。
図５Ｂに示されるように、ＡＢＳから素子側に流入する方向の外部磁界Ｄ１を検出すると、第１の強磁性層１３０の磁化１３１、および第２の強磁性層１５０の磁化１５１は同じ方向を向く傾向となり、素子の抵抗は小さくなる。
【００５６】
この一方で、図５Ｃに示されるように、ＡＢＳから離れる方向の外部磁界Ｄ２を検出すると、第１の強磁性層１３０の磁化１３１、および第２の強磁性層１５０の磁化１５１は双方で反対の方向を向く傾向が生じ、素子の抵抗は大きくなる。
【００５７】
このような外部磁界に対する一連の抵抗変化を測定するによって、外部磁界を検出することができる。
【００５８】
〔薄膜磁気ヘッドの全体構造についての説明〕
次いで、本発明の薄膜磁気ヘッドの好適な一例を例示し、その全体構造について、図６Ａ、図６Ｂ、図７および図８を参照しつつ説明する。
【００５９】
図６Ａには、いわゆるエアベアリング面（ＡＢＳ）に平行な薄膜磁気ヘッドの断面図が示されており、図６Ｂにはエアベアリング面に直交する薄膜磁気ヘッドの断面図が示されている。エアベアリング面（ＡＢＳ）とは、薄膜磁気ヘッドが磁気記録媒体と対向する面（以下、媒体対向面ともいう）に相当する。また、図７には、垂直磁気記録を行う磁極層近傍の拡大斜視図が示されており、図８には、エアベアリング面における主磁極の先端部の形態が示される。
【００６０】
図６Ａおよび図６Ｂに示される薄膜磁気ヘッドは、媒体進行方向Ｍに移動する例えばハードディスクなどの記録媒体に磁気的な処理を施すために、例えばハードディスクドライブなどの磁気記録装置に搭載されて使用される。
【００６１】
例えば、図面に例示されている薄膜磁気ヘッドは、磁気的処理として記録処理および再生処理の双方を実行可能ないわゆる複合型ヘッドであり、その構造は、図６に示されるように、例えばアルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）などのセラミック材料より構成された基板１の上に、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3；以下単に「アルミナ」と称す）などの非磁性絶縁材料により構成された絶縁層２と、磁気抵抗（ＭＲ:Magneto-Resistive）効果を利用して記録された磁気情報の再生処理を行う再生ヘッド部１００Ａと、例えばアルミナなどの非磁性絶縁材料により構成された分離層９と、垂直記録方式の記録処理を実行するシールド型の記録ヘッド部１００Ｂと、例えばアルミナなどの非磁性絶縁材料により構成されたオーバーコート層２４とが、この順に積層された構成を有している。
【００６２】
再生ヘッド部１００Ａは、図示の例では、下部リードシールド層３と、磁気抵抗効果部８と、シールド層５（この例では、上部リードシールド層３０の一部）とがこの順に積層された積層構造を有している。磁気抵抗効果部８の後端面にはシールドギャップ膜４が形成されている。
【００６３】
図６Ａおよび図６Ｂに示される態様において、下部リードシールド層３および上部リードシールド層３０は、いずれも磁気抵抗効果部を周辺から磁気的に分離する機能を備えており、エアベアリング面７０から後方に向かって延在するように形成されている。
【００６４】
上部リードシールド層３０は、本実施形態の場合、厚さ方向に非磁性層６を介して２つのシールド層５、７に分割されている。すなわち、シールドギャップ膜４に近い側から順に、上部第１リードシールド層５と、非磁性層６と、上部第２シールド層７が順次積層された構造を有している。
【００６５】
上部第１リードシールド層５は、例えばパーマロイなどの磁性材料により構成されており、その厚さは例えば１．５μｍ程度とされる。上部第２リードシールド層７も同様に例えばパーマロイなどの磁性材料により構成されており、その厚さは例えば１．１μｍ程度とされる。非磁性層６は、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）やアルミナなどの非磁性材料により構成されており、その厚さは例えば０．２μｍ程度とされる。
【００６６】
なお、上部リードシールド層３０は、本実施形態のように必ずしも積層構造を有している必要はなく、下部リードシールド層３のごとく単層構造であってもよい。
【００６７】
シールドギャップ膜４は、例えばアルミナなどの非磁性材料により構成されている。
【００６８】
記録ヘッド部１００Ｂは、例えば、絶縁層１１，１２，１３により周辺を埋設された１段目の薄膜コイル１０と、非磁性層１４と、絶縁層１６により部分的に周囲を埋設された主磁極層４０と、ギャップ層１７と、磁気連結用の開口部（バックギャップ５０ＢＧ）を構成する絶縁層５０により埋設された２段目の薄膜コイル２２と、ライトシールド層６０とが順次積層された積層構造を有している。
【００６９】
なお、図７においては、主に、記録ヘッド部１００Ｂのうちの主要部（薄膜コイル１０，２２、主磁極層４０、ライトシールド層６０）のみを抜粋して示している。
【００７０】
薄膜コイル１０は、主に、薄膜コイル２２において発生した記録用の磁束の漏洩を抑制するために漏洩抑制用の磁束を発生させるものである。この薄膜コイル１０は、例えば、銅などの高導電性材料により構成されており、その厚さは例えば２．０μｍ程度とされる。
【００７１】
特に、薄膜コイル１０は、例えば、図６および図７に示されるように、バックギャップ５０ＢＧを中心として巻回するスパイラル構造を有しており、薄膜コイル１０では、例えば、薄膜コイル２２において電流が流れる方向と逆の方向に電流が流れるように操作される。なお、図６および図７では、薄膜コイル１０の巻回数（ターン数）が５ターンである場合が示されているが、これはあくまで例示であり巻回数は、適宜、変更することができる。薄膜コイル１０のターン数は、薄膜コイル２２のターン数と一致しているのが好ましく、例えば２〜７ターンが好適な範囲とされる。ヘリカルコイルでも良い。
【００７２】
絶縁層１１，１２，１３は、薄膜コイル１０を周囲から電気的に分離するように形成されている。絶縁層１１は、薄膜コイル１０の各巻線間を埋め込むように形成されるとともに、その薄膜コイル１０の周囲を被覆するように形成されている。この絶縁層１１は、例えば、加熱時に流動性を示すフォトレジスト（感光性樹脂）などの非磁性絶縁材料により構成されている。厚さは例えば２．０μｍ程度である。
【００７３】
本実施の形態において、絶縁層１１は、図６に示されるように薄膜コイル１０の側方のみを被覆し、その上方は被覆しないように形成されている。
【００７４】
絶縁層１２は、絶縁層１１の周囲を被覆するように形成されており、この絶縁層１２は、例えば、アルミナなどの非磁性材料により構成される。その厚さは、例えば２．０μｍ程度とされる。
【００７５】
絶縁層１３は、薄膜コイル１０とともに、絶縁層１１，１２をそれぞれ被覆するように配設されている。この絶縁層１３は、例えば、アルミナなどの非磁性材料により構成される。その厚さは、例えば０．２μｍ程度とされる。
【００７６】
非磁性材料１４は、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁性材料やルテニウムなどの非磁性導電性材料により形成される。その厚さは、例えば１．０μｍ程度とされる。
【００７７】
主磁極層４０は、主として薄膜コイル２２において発生した磁気記録用の磁束を収容し、その磁束を記録媒体に向けて放出することにより記録処理を行うように作用する。より具体的には、垂直記録方式の記録処理として記録用の磁束に基づいて記録媒体をその表面と直交する方向に磁化させるための磁界（垂直磁界）を発生させるものである。
【００７８】
このような主磁極層４０は、薄膜コイルのリーディング側に配設されており、エアベアリング面７０から後方に向かって延在し、より具体的にはバックギャップ５０ＢＧまで延在している。この「リーディング側」とは、図６に示される媒体進行方向Ｍに向かって移動する記録媒体の移動状態を１つの流れと見た場合に、その流れの流入する側（媒体進行方向Ｍ側と反対側）をいい、ここでは厚さ方向（Ｚ軸方向）における上流側をいう。これに対して、流れの流出する側（媒体進行方向Ｍ側）は「トレーリング側」と呼ばれ、ここでは厚さ方向における下流側をいう。
【００７９】
本発明の実施形態における主磁極層４０は、図６に示されるように、主磁極１５および磁極本体層１９がこの順に積層されることにより互いに連結された構造を有している。すなわち、リーディング側に主磁極１５が配設され、トレーリング側に磁極本体層１９が配設された積層構造（２層構造）を有している。
【００８０】
主磁極１５は、主要な書き込み用の磁束の放出部分として機能するものである。この主磁極１５は、リーディング側においてエアベアリング面７０から後方に向かって延在し、より具体的にはバックギャップ５０ＢＧまで延在している。その厚さは、例えば０．２５μｍ程度とされる。このような主磁極１５は、例えば、磁極本体層１９を構成している磁性材料よりも高い飽和磁束密度を有する磁性材料により構成されており、具体的には鉄系合金などにより構成される。使用される鉄系合金としては、例えば、鉄（Ｆｅ）がリッチな鉄ニッケル合金（ＦｅＮｉ）、鉄コバルト合金（ＦｅＣｏ）または鉄コバルトニッケル合金（ＦｅＣｏＮｉ）などが挙げられる。
【００８１】
なお、上記の「連結」とは、単に物理的に接触して連結されているだけでなく、物理的に接触して連結された上で磁気的に導通可能に連結されていることを意味している。
【００８２】
主磁極１５は、例えば、図７に示されるように全体として羽子板型の平面形状をなして構成されている。すなわち、主磁極１５は例えば、エアベアリング面７０から順に、そのエアベアリング面７０から後方に向かって延在し、記録媒体の記録トラック幅を規定する一定幅Ｗ１を有する先端部１５Ａと、その先端部１５Ａの後方に連結され、幅Ｗ１よりも大きな幅Ｗ４（Ｗ４＞Ｗ１）を有する後端部１５Ｂとを含んで構成されている。この主磁極１５の幅が先端部１５Ａ（幅Ｗ１）から後端部１５Ｂ（幅Ｗ４）へ拡がり始める位置は、薄膜ヘッドの記録性能を決定する重要な因子のうちの一つである「フレアポイントＦＰ」である。なお、主磁極１５は、その底部（基板側）からのみ磁極本体層１９と接触することにより磁気的に連結されていてもよい。
【００８３】
先端部１５Ａは、主に、薄膜コイル２２において発生した記録用の磁束を記録媒体に向けて実質的に放出する部分であり、図７に示されるように、エアベアリング面７０に露出した露出面１５Ｍを有している。
【００８４】
この露出面１５Ｍは、例えば、図８に示されるようにトレーリング側に位置する上端縁（一方の端縁）Ｅ１と、リーディング側に位置する下端縁（他方の端縁）Ｅ２と、２つの側端縁Ｓ１，Ｓ２とにより規定された平面形状を有している。具体的には、露出面１５Ｍは、例えば、トレーリング側からリーデング側に向かって次第に幅が狭まる台形形状を有している（Ｗ１＞Ｗ３）。先端部１５ＡのトレーリングエッジＴ１は、主磁極層４０のうちの実質的な記録箇所である。
【００８５】
図７に示される後端部１５Ｂは、磁極本体層１９に収容された磁束を収容して先端部１５Ａへ供給する部分である。この後端部１５Ｂの幅は、例えば後方において一定（幅Ｗ４）であり、前方において先端部１５Ａに近づくにつれ幅Ｗ４から幅Ｗ１に次第に狭まっている。
【００８６】
磁極本体層１９は、主要な磁束の収容部分として機能するものである。この磁極本体層１９は、例えば、エアベアリング面７０よりも後退した位置Ｐ１（第１の位置）から後方に向かって延在している。より具体的には、バックギャップ５０ＢＧにおいて、主磁極１５よりも後方まで延在しており、その厚さは、例えば０．４５μｍ程度とされる。特に、磁極本体層１９は、例えば、主磁極１５を構成している磁性材料よりも低い飽和磁束密度を有する磁性材料により構成されている。好適な具体例としては、鉄コバルトニッケル合金を例示することができる。
【００８７】
磁極本体層１９は、例えば、図７に示されるように幅Ｗ４を有する矩形の平面形状を有している。特に、磁極本体層１９は、例えば、図６に示されるように絶縁層５０のうちの後述する補助絶縁層２０およびライトシールド層６０のうちの後述するＴＨ規定層１８とともに平坦化されている。すなわち、磁極本体層１９のうちのトレーリング側の端面は、補助絶縁層２０のうちのトレーリング側の端面およびＴＨ規定層１８のうちのトレーリング側の端面とともに平坦面ＨＭを構成している。
【００８８】
絶縁層１６は、主磁極１５を周囲から電気的に分離するものである。この絶縁層１６は、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁材料により構成されており、その厚さは、例えば０．２５μｍ程度とされる。
【００８９】
ギャップ層１７は、主磁極層４０とライトシールド層６０とを磁気的に分離するためのギャップを構成するように形成されている。ギャップ層１７は、例えば、図６に示されるように磁極本体層１９の配設領域を除いて、主磁極１５に隣接しながらエアベアリング面７０から後方に向かって延在するように形成されている。特に、ギャップ層１７は、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁材料やルテニウムなどの非磁性導電性材料により構成されており、その厚さは０．０３〜０．１μｍ程度に設定される。
【００９０】
絶縁層５０は、薄膜磁気ヘッドの記録特性を決定する重要な因子のうちの一つであるスロートハイトＴＨを規定するとともに、薄膜コイル２２を被覆することにより周囲から電気的に分離するように形成される。絶縁層５０は、図６に示されるように、スロートハイトＴＨを実質的に規定するように形成された補助絶縁層２０（第１の絶縁層部分）と、薄膜コイル２２を実質的に被覆するように形成された主絶縁層２１（第２の絶縁層部分）とがこの順に積層された構造をなしている。つまり、リーディング側に補助絶縁層２０が配設され、トレーリング側に主絶縁層２１が配設された積層構造（２層構造）を有している。
【００９１】
補助絶縁層２０は、図６に示されるように、ギャップ層１７に隣接しながら、エアベアリング面７０よりも後退した位置、すなわち、エアベアリング面７０と位置Ｐ１との間の位置Ｐ２（第２の位置）から後方の位置Ｐ１まで延在している。そして、補助絶縁層２０は、位置Ｐ１において磁極本体層１９に隣接しているとともに、位置Ｐ２においてライトシールド層６０（後述するＴＨ規定層１８）に隣接するように形成されている。特に、本実施の形態において、補助絶縁層２０は、磁極本体層１９およびＴＨ規定層１８とともに平坦面ＨＭを構成している。
【００９２】
上記の「位置Ｐ２」は、絶縁層５０の最前端位置（エアベアリング面７０に最も近い位置）に相当している。すなわち、スロートハイトＴＨを規定するための「スロートハイトゼロ位置ＴＰ」である。そのスロートハイトＴＨは、エアベアリング面７０とスロートハイトゼロ位置ＴＰとの間の距離である。この補助絶縁層２０は、例えば、アルミナ等の非磁性絶縁材料により構成されている。なお、図６および図７に示される実施形態では、スロートハイトゼロ位置ＴＰがフレアポイントＦＰに一致している場合が示されている。
【００９３】
主絶縁層２１は、図６に示されるように、補助絶縁層２０のうちの平坦面ＨＭに隣接しながら、位置Ｐ１と位置Ｐ２との間の位置Ｐ３（第３の位置）から後方に向かって延在している。より具体的にはバックギャップ５０ＢＧを塞がないように延在しており、主絶縁層２１は、補助絶縁層２０よりも後退している。この主絶縁層２１は、例えば図６に示されるように補助絶縁層２０のうちの平坦面ＨＭ上に薄膜コイル２２の下地として配設された主絶縁層部分２１Ａと、薄膜コイル２２およびその周辺の主絶縁層部分２１Ａを被覆するように配設された主絶縁層部分２１Ｂと、を含んで構成されている。
【００９４】
主絶縁層部分２１Ａは、例えば、アルミナなどの非磁性材料により構成されており、その厚さは例えば０．２μｍ程度とされる。
【００９５】
主絶縁層部分２１Ｂは、例えば、加熱時に流動性を示すフォトレジストやスピンオングラス（ＳＯＧ）などの非磁性絶縁性材料から構成される。この主絶縁層部分２１Ｂの端縁近傍部分は、その端縁に向けて落ち込むように丸みを帯びた斜面を構成している。
【００９６】
薄膜コイル２２は、記録用の磁束を発生させるために形成されている。薄膜コイル２２は、例えば、前述した薄膜コイル１０において電流が流される方向と逆方向に電流が流れるように操作される。
【００９７】
ライトシールド層６０は、主磁極層４０から放出された記録用の磁束の広がり成分を取り込むことにより、その磁束の広がりを抑制するように作用する。このライトシールド層６０は、主磁極層４０および薄膜コイル２２のトレーリング側に配設されており、エアベアリング面７０から後方に向かって延在することにより、そのエアベアリング面７０に近い側においてギャップ膜１７により磁極層２０から隔てられるとともに、遠い側においてバックギャップ５０ＢＧを通じて磁性層４０に連結されている。
【００９８】
本実施形態におけるライトシールド層６０は、互いに別体をなすＴＨ規定層１８（第１の磁気遮蔽層部分）およびヨーク層２３（第２の磁気遮蔽部分）と含み、これらのＴＨ規定層１８およびヨーク層２３が互いに連結された構造を有している。なお、ライトシールド層６０は、図示のごとく連結構造に限定されることなく一体化物であってもよい。
【００９９】
ＴＨ規定層１８は、磁極から直接放出される磁束のうち、余分な磁束を取り込む主要な磁束の取り込み口として機能するものである。このＴＨ規定層１８は、例えば、図６に示したようにギャップ層１７に隣接しながら、エアベアリング面７０から後方の位置、より具体的には位置Ｐ１よりも前方の位置Ｐ２まで延在しており、その位置Ｐ２において絶縁層５０のうちの補助絶縁層２０に隣接している。
【０１００】
ＴＨ規定層１８は、例えば、パーマロイまたは鉄系合金などの高飽和磁束密度を有する磁性材料により構成されており、図７に示されるように主磁極層４０の幅Ｗ４よりも大きな幅Ｗ５（Ｗ５＞Ｗ４）を有する矩形状の平面形状をなしている。特に、ＴＨ規定層１８は、例えば、上記したように、磁極本体層１９および補助絶縁層２０とともに、平坦面ＨＭを構成している。すなわち、ＴＨ規定層１８のうちのトレーリング側の端面は、磁極本体層１９のうちのトレーリング側の端面および補助絶縁層２０のうちのトレーリング側の端面の双方のともに平坦面ＨＭを構成している。上述したように、ＴＨ規定層１８が位置Ｐ２において補助絶縁層２０に隣接していることから、そのＴＨ規定層１８は、絶縁層５０の最前端位置（スロートハイトゼロ位置ＴＰ）を規定することにより、実質的にスロートハイトＴＨを規定する役割を担っている。
【０１０１】
ヨーク層２３は、ＴＨ規定層１８から取り込まれた磁束の流路として機能するように構成されている。さらには、媒体の裏打ち層から磁束が戻るリターンヨークとしても機能するように構成されている。ヨーク層２３は、例えば図６に示されるように、ＴＨ規定層１８に乗り上げながら、エアベアリング面７０から絶縁層５０上を経由して少なくともバックギャップ５０ＢＧまで延在している。すなわち、ヨーク層２３は、前方においてＴＨ規定層１８に乗り上げることにより連結されているとともに、後方においてはバックギャップ５０ＢＧを通じて、主磁極層４０に隣接することによって連結されている。
【０１０２】
本実施例においてヨーク層２３は、例えば、バックギャップ５０ＢＧにおいて主磁極層４０に連結されつつ、そのバックギャップ５０ＢＧよりも後方まで延在している。このようなヨーク層２３は、例えば、ＴＨ規定層１８を構成している磁性材料と同様の磁性材料により構成されとともに、図７に示されるように、幅Ｗ５を有する矩形状の平面形状を有している。
【０１０３】
上述してきたような薄膜磁気ヘッドでは、例えば、図６に示されるように、記録性能を確保するために、特定の構成要素に基づいて規定される一定の寸法を適正化することが望ましい。具体的には、エアベアリング面７０に対する補助磁極１９の後退距離、すなわちエアベアリング面７０と位置Ｐ１との間の距離Ｌ１は、０．８〜７．１μｍとすることが望ましい。また、エアベアリング面７０に対する主絶縁層２１の後退距離、すなわちエアベアリング面７０と位置Ｐ３との間の距離Ｌ３は、ＴＨ規定層１８の長さ、すなわちエアベアリング面７０と位置Ｐ２との間の距離Ｌ２よりも大きくなっている（Ｌ３＞Ｌ２）。この距離Ｌ３が距離Ｌ２よりも大きい構造的関係に基づき、ライトシールド層６０では、ヨーク層２３のうちのＴＨ規定層１８に隣接する部分の長さ（すなわち距離Ｌ３）が、ＴＨ規定層の長さ（すなわち距離Ｌ２）よりも大きくなっている。すなわち、ライトシールド層６０においてＴＨ規定層１８を経由してヨーク層２３へ磁束が取り込まれた際に、その磁束がライトシールド層６０内を流れる磁路が段階的に拡張されている。
なお、上述してきた薄膜磁気ヘッドの全体構造は、記載された構造に限定されるものではなく、種々のモディファイが可能である。
【０１０４】
このような薄膜磁気ヘッドは、主に、めっき処理またはスパッタリングに代表される成膜技術、フォトリソグラフィ処理に代表されるパターニング技術、ならびにドライエッチングまたはウエットエッチングに代表されるエッチング技術などを含む既存の薄膜プロセスを使用して、各要素を順次形成して積層させることにより製造される。
【０１０５】
〔ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置についての説明〕
次いで、上述してきた薄膜ヘッドが搭載されて使用されるヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置の一例について説明する。
【０１０６】
まず、図９を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。ハードディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に基板およびオーバーコートからなる基体２１１を備えている。
【０１０７】
基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、ハードディスクに対向するようになっている。この一面には、媒体対向面３０が形成されている。
【０１０８】
ハードディスクが図９におけるｚ方向に回転すると、ハードディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図９におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図９におけるｘ方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。
【０１０９】
スライダ２１０の空気流出側の端部（図９における左下の端部）の近傍には、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドが形成されている。
【０１１０】
次に、図１０を参照して、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。
【０１１１】
ベースプレート２２４は、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。
【０１１２】
ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。
【０１１３】
図１０は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。
【０１１４】
次に図１１および図１２を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施の形態に係るハードディスク装置について説明する。
【０１１５】
図１１はハードディスク装置の要部を示す説明図、図１２はハードディスク装置の平面図である。
【０１１６】
ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、ハードディスク装置に組み込まれる。
【０１１７】
ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。各ハードディスク２６２毎に、ハードディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。
【０１１８】
スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応しスライダ２１０を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。
【０１１９】
本実施の形態に係るハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０をハードディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、ハードディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、ハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。
【０１２０】
本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置は、前述の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドと同様の効果を奏する。
【０１２１】
また、実施の形態では、基体側に再生ヘッド部を形成し、その上に、垂直記録ヘッド部を積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。また、再生専用の薄膜ヘッドとして用いる場合には、再生ヘッド部だけを備えた構成としてもよい。
【実施例】
【０１２２】
以下に、本発明の磁気抵抗効果素子に関する具体的実験例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【０１２３】
（実験例１）
上部シールド層に形成される傾斜磁化構造の磁化の角度θ、および上部シールド層の厚さｈ（図３参照）が、上部シールド層から発せられる（漏洩する）バイアス磁界に与える影響を調べる実験を行なった。
【０１２４】
磁化の角度θは、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°、５５°、７０°、および９０°にそれぞれ変えた。上部シールド層の厚さｈは５０ｎｍ、１００ｎｍ、および２００ｎｍにそれぞれ変えた。
【０１２５】
結果を図１３のグラフに示した。図１３において、横軸が磁化の角度θであり、縦軸が上部シールド層から漏洩するバイアス磁界である。パラメータは上部シールド層の厚さｈである。磁化の角度θを増すにつれて、バイアス磁界が大きくなっていくことが分る。磁化の角度θが４５°の時、約６００Ｏｅのバイアス磁界が印加されることが分る。磁化の角度θが１０°であっても、約１５０Ｏｅのバイアス磁界が印加されることが分る。
【０１２６】
また、上部シールド層の厚さｈの影響はｈ＝５０〜２００ｎｍの範囲では少ないことが分る。厚さｈが２倍になっても、バイアス磁界は、２倍となるわけではなく、あまり大きな変動がないことが分る。
【０１２７】
（実験例２）
下記表１に示されるように、厚さ１００ｎｍのＮｉＦｅからなる下部シールド層３の上に、磁気抵抗効果部８を形成し、この磁気抵抗効果部８の上に厚さ１００ｎｍのＮｉＦｅからなる上部シールド層５を形成し、この上部シールド層５の上に、ＩｒＭｎからなる反強磁性体５ａを形成した。
【０１２８】
磁気抵抗効果素子８は、厚さ１．０ｎｍのＣｕからなる非磁性金属中間層１４０を介して、厚さ５ｎｍのＣｏＦｅからなる第１の強磁性層１３０と、厚さ５ｎｍのＣｏＦｅからなる第２の強磁性層１５０とが交換結合するように形成した。
【０１２９】
ＩｒＭｎからなる反強磁性体５ａとの交換結合によって、上部シールド層５の磁化の角度θが４５°となるように設定した。
【０１３０】
このようにして形成した磁界センサーを用いて、−４００  Ｏｅ〜４００  Ｏｅに相当する媒体からの信号磁界を検出させたところ、実用化可能な磁気抵抗変化を得ることが確認できた。
【０１３１】
【表１】
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【０１３２】
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明は、磁気抵抗効果部と、この磁気抵抗効果部を挟むようにして配置形成される上部シールド層および下部シールド層と、を有し、この積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果部は、非磁性金属中間層と、この非磁性金属中間層を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層および第２の強磁性層とを有し、前記第１の強磁性層および第２の強磁性層は、バイアス磁界が印加される前の状態では、それらの磁化が互いに反平行となるように非磁性金属中間層を介して交換結合されており、前記上部シールド層および前記下部シールド層の少なくとも一方のシールド層は、その磁化がトラック幅方向に対して傾斜する傾斜磁化構造を有し、この傾斜磁化構造の磁化によって、前記第１の強磁性層および第２の強磁性層に対してバイアス磁界を印加できるように構成されているので、近年の超高記録密度化の要求に応じるべく、Read Gap間隙（上下シールド間の間隙）を狭くできる構造を採択して線記録密度の向上を図ることができ、しかも簡易な構造で安定したバイアス磁界を印加することができ、安定した磁気抵抗効果変化を得ることができる信頼性に優れる磁気抵抗効果素子が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明の産業上の利用可能性として、本発明は、磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果素子を備える磁気ディスク装置の産業に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における磁気抵抗効果素子の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面矢視図である。
【図３】図３は、本発明の好適な一実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の構造を説明するための、各構成部分を分解して斜視図として示した図面である。
【図４】図４は、本発明の磁気抵抗効果素子の要部をモデル図として示した斜視図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｃは、それぞれ、本発明の磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果変化が得られる磁化の状態変化を、外部磁界に応じて示したモデル図である。
【図６】図６Ａは、いわゆるエアベアリング面（ＡＢＳ）に平行な薄膜磁気ヘッドの断面図を示したものであり、図６Ｂは、エアベアリング面に直交する薄膜磁気ヘッドの断面図を示したものである。
【図７】図７は、書き込みヘッドの磁極層近傍の拡大斜視図である。
【図８】図８は、エアベアリング面における主磁極の先端部の形態を示した図面である。
【図９】図９は、本発明の一実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリを含むヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の要部を示す説明図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の平面図である。
【図１３】図１３は、上部シールド層に形成される傾斜磁化構造の磁化の角度θ、および上部シールド層の厚さｈが、上部シールド層から発せられるバイアス磁界に与える影響を調べる実験結果を示すグラフである。
【図１４】図１４は、従来技術のバイアス磁界の印加手段およびその問題点を説明するための図面である。
【符号の説明】
【０１３５】
３…下部シールド層
５…上部シールド層
８…磁気抵抗効果部
１３０…第１の強磁性層
１４０…非磁性金属中間層
１５０…第２の強磁性層
【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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