(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗効果膜と、該磁気抵抗効果膜に電流を供給する一対の電極と、当該磁気抵抗効果膜の上部及び下部に形成された磁気シールド膜とを有する巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、
前記磁気抵抗効果膜は、第１の強磁性複合層、第１の非磁性層、自由強磁性層、第２の非磁性層、第２の強磁性複合層が順次積層され、
前記第１の強磁性複合層及び第２の強磁性複合層は、それぞれ、相互に反強磁性的に結合された第１および第２の強磁性膜と、当該各々の強磁性膜を分離して反強磁性的に結合させる膜とを含み、
前記第１の強磁性複合層の第２強磁性膜は、前記第１の強磁性複合層の第１強磁性膜よりも前記自由強磁性層に近い位置に積層され、
前記第２の強磁性複合層の第１強磁性膜は、前記第２の強磁性複合層の第２強磁性膜よりも前記自由強磁性層に近い位置に積層され、
前記第１の強磁性複合層の第２強磁性膜は、前記第１の強磁性複合層の第１強磁性膜よりも厚みが大きく、
前記第２の強磁性複合層の第２強磁性膜は、前記第２の強磁性複合層の第１強磁性膜よりも厚みが大きく、
前記第１の強磁性複合層の磁気モーメントの方向と前記第２の強磁性複合層の磁気モーメントの方向とは反平行であり、前記前記第１の強磁性複合層の第２強磁性膜の磁気モーメントの方向と前記前記第２の強磁性複合層の第１強磁性膜の磁気モーメントの方向とは平行であることを特徴とする巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項２】
磁気抵抗効果膜と、該磁気抵抗効果膜に電流を供給する一対の電極と、当該磁気抵抗効果膜の上部及び下部に形成された磁気シールド膜とを有する巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、
前記磁気抵抗効果膜は、第１の強磁性複合層、第１の非磁性層、自由強磁性層、第２の非磁性層、第２の強磁性複合層が順次積層され、
前記第１の強磁性複合層及び第２の強磁性複合層は、それぞれ、相互に反強磁性的に結合された第１および第２の強磁性膜と、当該各々の強磁性膜を分離して反強磁性的に結合させる膜とを含み、
前記第１の強磁性複合層の第２強磁性膜は、前記第１の強磁性複合層の第１強磁性膜よりも前記自由強磁性層に近い位置に積層され、
前記第２の強磁性複合層の第１強磁性膜は、前記第２の強磁性複合層の第２強磁性膜よりも前記自由強磁性層に近い位置に積層され、
前記第１の強磁性複合層の第１強磁性膜は、前記第１の強磁性複合層の第２強磁性膜よりも厚みが大きく、
前記第２の強磁性複合層の第１強磁性膜は、前記第２の強磁性複合層の第２強磁性膜よりも厚みが大きく、
前記第１の強磁性複合層の磁気モーメントの方向と前記第２の強磁性複合層の磁気モーメントの方向とは反平行であり、前記前記第１の強磁性複合層の第２強磁性膜の磁気モーメントの方向と前記前記第２の強磁性複合層の第１強磁性膜の磁気モーメントの方向とは平行であることを特徴とする巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項３】
前記第１の強磁性複合層の正味の磁気モーメントが、第１の強磁性複合層の第１および第２の強磁性膜の磁気モーメントの合計よりも小さく、かつ、第２の強磁性複合層の正味の磁気モーメントが、第２の強磁性複合層の第１および第２の強磁性膜の磁気モーメントの合計よりも小さことを特徴とする請求項１又は２記載の巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項４】
１対の磁極、該１対の磁極を磁気的に結合する磁気回路手段および前記磁気回路に鎖交するコイルを含む磁気記録用誘導型薄膜ヘッドと、前記請求項１又は２に記載の巨大磁気抵抗効果ヘッドとを備えることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
磁気記録媒体と、請求項３記載の薄膜磁気ヘッドと、前記磁気記録媒体と前記ヘッドとを相対的に駆動する駆動手段と、前記ヘッドに接続された記録再生信号処理系とを含むことを特徴とする磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体に情報を記録し再生する磁気ヘッドに係り、特に、改良された巨大磁気抵抗効果ヘッドならびにそれを用いた磁気記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記録の高密度化に伴い、再生用磁気ヘッドに高い感度が求められている。高感度の再生磁気ヘッドとしては、Physical Review B、第４３巻、１２９７〜１３００頁「軟磁性多層膜における巨大磁気抵抗効果」に記載のように２層の磁性層を非磁性層で分離し、一方の磁性層に反強磁性層からの交換バイアス磁界を印加する構造が知られている。このような多層膜においては、抵抗Rは、２層の磁性層の磁化の間の角θの関数として、cosθに比例して変化する成分を有することが、上記論文に示されており、このような効果を、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）と呼んでいる。
【０００３】
従来の巨大磁気抵抗効果ヘッドでは、図７に示すように、基板５上に磁気シールド層１０および磁気ギャップ層２０を形成し、その上に磁気抵抗効果膜３０として、強磁性層（自由層）３５、Ｃｕ４０、強磁性層（固定層）６５、反強磁性層７０を順次積層する。矢印５５は磁化の方向を表す。磁気抵抗効果膜をパターニングした後、その両端部に電極膜８０および永久磁石９０が配置される。さらにその上に、磁気ギャップ層１００を介して磁気シールド膜１１０を形成する。上記磁気抵抗効果膜において、固定層は、反強磁性層からの交換バイアス磁界によって磁化が素子高さ（深さ）方向に固定される。一般に自由層の磁化容易方向はヘッドのトラック幅方向（z方向）と平行とされる。
【０００４】
このようなヘッドでは、媒体からの信号磁界がヘッドの素子高さ方向の上下に印加されたときに自由層が磁気飽和をしないように、自由層全体の磁化がヘッドのトラック幅方向と平行になるように保たれることが望ましい。しかし、媒体表面に垂直に配向する固定層の磁化からの静磁界が自由層に印加されるため、自由層内の磁化は均一にトラック幅方向と平行にはならないという問題がある。これが平行でないと、正と負の磁界に対するヘッドの感度が等しくなくなり、再生波形の上下の非対称性が大きくなる。これは、ＰＲＭＬ等の信号処理によるエラーレート改善に悪影響を与えるとともに、出力が低下する。ここで、非対称性Asym.は正側出力のピーク値V+と負側出力のピーク値V-に対して、 Asym. =|V+− V-|/|V+＋ V-|と定義する。
【０００５】
再生波形の上下の非対称性が改善された巨大磁気抵抗効果ヘッドとしては、特開平７―１６９０２６に記載のヘッドが知られている。図８に示すようにこのヘッドの磁気抵抗効果膜３０は、強磁性層（自由層）３５、Ｃｕ４０、強磁性複合層（固定層）５０、反強磁性層７０から構成される。強磁性複合層からなる固定層５０は、Ru等の非磁性層５２を介して非常に強く反平行に磁化を結合させた第１および第２の強磁性膜５１、５３（例えばCo）からなる。２枚の強磁性膜の磁気モーメントは相互に反平行に整列するので互いに打ち消しあい、その結果、自由層に印加される固定層からの静磁界を低減する。この場合、固定層の第2の強磁性膜５３の磁化は反強磁性膜７０によって固定される。
【０００６】
さらに、再生波形の上下の非対称性が改善された別の巨大磁気抵抗効果ヘッドとして、特開平８―７２３５に記載のヘッドが知られている。図９に示すように、このヘッドの磁気抵抗効果膜３０は、強磁性層（自由層）３５、Ｃｕ４０、強磁性複合層（固定層）５０から構成される。強磁性複合層からなる固定層５０は、前記ヘッドと同様、Ru等の非磁性層５２を介して非常に強く反平行に磁化が結合した第１および第２の強磁性膜５１、５３（例えばCo）からなる。この場合、２枚の強磁性膜５１、５３の厚さを適切に選択することによって複合膜の実効的な保磁力を大きくして、自動ピン止め型の固定層を形成する。固定層からの静磁界が低減できるとともに、固定層を固定するための反強磁性膜が必要なくなるため、ヘッドの全膜厚を薄くしてギャップ長を小さくできるという利点がある。
【０００７】
一方、巨大磁気抵抗効果ヘッドの再生出力を向上することを目的として、特開平5―３４７０１３やＵＳ５２８７２３８に記載の磁気ヘッドが発明されている。図１０に示すように、このヘッドにおける磁気抵抗効果膜３０は第１の反強磁性層７０、第１の固定強磁性層６５、非磁性層４０、自由強磁性層３５、非磁性層４０、第２の固定強磁性層６６および第２の反強磁性層７１からなる。このように固定層を自由層の上下に設けて多層構造とすると、電子の界面散乱が起こる場所が増加するので、抵抗変化率が大きくなり高い再生出力を得る。このような巨大磁気抵抗効果ヘッドをデュアルスピンバルブ（ＳＶ）ヘッドと呼ぶ。
【０００８】
デュアルスピンバルブヘッドの別の構造として、特開平７―２２５９２５に記載の磁気ヘッドがある。図１１に示すように、このヘッドにおける磁気抵抗効果膜３０は第１の自由強磁性層３５、非磁性層４０、第１の強磁性固定層６５、反強磁性層７０、第２の強磁性固定層６６、非磁性層４０、第２の自由強磁性層３６を基本構成とする。反強磁性層の上下それぞれに固定層と自由層とを設けたことで、上記ヘッドと同様、電子散乱が起こる場所が増加するので抵抗変化率が大きくなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、自由層または反強磁性層の上下に２枚の固定層を設ける前記構造をとると、自由層に印加される固定層からの静磁界が、固定層の増加に伴い増加する。このため、自由層の磁化をヘッドのトラック幅方向と平行になるように保つことができなくなり、再生信号の上下の非対称性Asym.が大きくなるという問題がある。 Asym.が大きいと、再生出力も低下する。
【００１０】
再生信号の上下の非対称性を改善できるデュアルスピンバルブ膜としては、 第２２回日本応用磁気学会学術講演概要集３０９頁「Co/Ru/Co積層フェリ固定磁性層を用いたPtMnデュアルスピンバルブ膜」に記載の磁気抵抗効果膜がある。図１２に示すように、この磁気抵抗効果膜３０は第１の反強磁性層７０、第１の強磁性複合層（固定層）５０、非磁性層４０、強磁性層（自由層）３５、非磁性層４０、第２の強磁性複合層（固定層）６０および第２の反強磁性層７１からなる。強磁性複合層５０および６０は、図８に示した前記複合膜と同様の構造である。これにより固定層からの静磁界を低減して、ヘッドの再生波形の上下非対称性を改善するものである。
【００１１】
しかし、デュアルスピンバルブヘッドの上下の固定層として複合膜を用いると、磁気ヘッド全体の膜厚が厚くなる。これに伴い、例えば図７に示す磁気ギャップ層２０および１００の膜厚を薄くすると、静電耐圧が不足して、磁気抵抗効果膜とシールド膜の間がショートして静電破壊が起きやすくなるという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、再生波形の対称性および静電耐圧が良好なデュアルスピンバルブ型の巨大磁気抵抗効果ヘッドを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、磁気抵抗効果膜として、基板、第１の自由強磁性層、第１の非磁性層、強磁性複合層、第２の非磁性層および、第２の自由強磁性層を積層し、上記強磁性複合層を自動ピン止め型固定層とすることにより達成される。この場合、自動ピン止め型固定層は互いに反強磁性的に結合された第１、第２および第３の強磁性膜、ならびにこの３つの強磁性膜をそれぞれ分離して反強磁性的に結合させる膜から構成される。
【００１４】
本発明による磁気抵抗効果ヘッドは、磁気抵抗効果膜として、基板、第１の強磁性複合層、第１の非磁性層、自由強磁性層、第２の非磁性層、第２の強磁性複合層を積層することもできる。前記第１、第２の強磁性複合層はそれぞれ自動ピン止め型固定層とする。この場合、自動ピン止め型固定層は相互に反強磁性的に結合された第１および第２の強磁性膜、ならびにこの２つの強磁性膜を分離して反強磁性的に結合する膜から構成される。また、第１、第２の強磁性複合層のどちらか一方を、単一の固定強磁性層を反強磁性膜で固定した従来型の固定層に置きかえることもできる。
【００１５】
本発明による磁気抵抗効果ヘッドは、前記強磁性複合層の正味の磁気モーメントを強磁性複合層中の強磁性膜の磁気モーメントの合計よりも小さくすることができる。ここで、複合膜は磁気的には一体のものとして、これを正味の磁気モーメントとする。
【００１６】
また、本発明による磁気抵抗効果ヘッドは、前記強磁性複合層の第１および第２の強磁性膜の磁気モーメントをほぼ同一として、前記強磁性複合層の正味の磁気モーメントをほぼゼロとすることもできる。
【００１７】
本発明による巨大磁気抵抗効果ヘッドは、前記反強磁性層として、反強磁性層と強磁性層との積層順序にかかわらず大きな一方向異方性が得られるものが必要であり、酸化ニッケル、 PtMn、PtPdMn、CrMnPt等とすることが望ましい。
【００１８】
さらに、本発明による巨大磁気抵抗効果ヘッドは磁気記録用誘導型薄膜ヘッドと組み合わせた薄膜磁気ヘッドを構成することができる。
【００１９】
デュアルスピンバルブヘッド型の巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、固定層に自動ピン止め型の複合膜を用いると、固定層からの静磁界が低減できるので、再生波形の上下非対称性Asym.が改善できる。また、磁気抵抗効果膜の全膜厚も低減できるので、磁気抵抗効果膜とシールド膜の間の絶縁膜厚を厚くすることができ、静電耐圧が良好になる。
【００２０】
また、図１１に示す従来型のデュアルスピンバルブヘッドでは、反強磁性膜７０中で抵抗変化率に寄与しない電子の散乱が生じるが、自動ピン止め層の両側に自由層を２枚設ける本発明の巨大磁気抵抗効果ヘッド（図１）は、これを防げるので、従来型と比較して、抵抗変化率が向上できるという長所がある。
【００２１】
さらに、自動ピン止め型固定層の複合膜中の２枚あるいは３枚の強磁性膜の膜厚差を変えて固定層から自由層に印加される静磁界を制御することにより、再生波形の上下の対称性が調整できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
【００２３】
［実施例１］
本発明による代表的な巨大磁気抵抗効果型ヘッドの断面図を図１に示す。基板５上に、下部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）１０、磁気ギャップ形成用絶縁膜（Ａｌ2Ｏ3膜）２０を形成した後、磁気抵抗効果膜３０を形成した。磁気抵抗効果膜３０としては、第１の自由強磁性層（ＮｉＦｅＣo）３５、 Ｃｕ４０、強磁性複合層（自動ピン止め型固定層）５０、 Ｃｕ４０、第２の自由強磁性層（ＮｉＦｅＣo）４５を順次積層した。ここで、強磁性複合層（自動ピン止め型固定層）５０として、 Ｃｏ５１（２５Å）、Ｒu５２（６Å）、Ｃｏ５３（３０Å）、Ｒu５２（６Å）、Ｃｏ５４（２５Å）を、図中の矢印２００の方向に磁界を印加しながら順次積層した。強磁性複合層の磁化容易方向は印加磁界のために、紙面と垂直に配向される。つぎに、有機レジスト膜を積層した後、所望の形状にパターニングを行い、さらに、永久磁石膜（ＣｏＣｒＰｔ膜）８０を積層して、所望の形状に加工した後、Ｎｂ／Ａｕ／Ｎｂを積層、加工し電極９０とした。さらに、その上に磁気ギャップ形成用絶縁膜（ Ａｌ2Ｏ3 膜）１００、上部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）１１０を積層し所望の形状に加工して磁気ヘッドとした。電極間隔Twは0.5μｍ、 素子高さhMRは0.4μｍとした。
【００２４】
図中の矢印５５は各磁性膜の磁化の方向を表す。 強磁性複合層５０の第１、第２および第３の強磁性膜は互いに反強磁性的に強く結合されるので、図中に示す磁化方向となる。この場合、強磁性複合層５０は、実効的な保磁力が大きく、自動ピン止め型の固定層を形成している。
【００２５】
同じ電極間隔と素子高さを有する従来型の巨大磁気抵抗効果ヘッド（図７）を作製して、本発明のヘッドと比較した結果、再生出力が従来型の約1.5倍に向上することが確かめられた。
【００２６】
さらに、hMRが異なるヘッドを多数作製して再生波形の上下非対称性Asym.と再生出力を測定した結果を図１３に示す。ここで、Asym.は正側出力のピーク値V+と負側出力のピーク値V-に対して、Asym.=|V+− V-|/|V+＋ V-|と定義する。 再生出力は、hMRが0.4μｍのときの従来型ヘッドを１として規格化した値を示す。従来型ヘッドにおいては、Asym.をゼロとすることが困難で、しかもhMRの変化に伴いAsym.が大きく変化する。これに対して本発明のヘッドはAsym.をほぼゼロと制御できた。また、hMRが0.２μmから0.7μmまで変化してもAsym.の変化は小さく、 hMRの公差によって生じるAsym.のばらつきが低減できた。再生出力は従来の約1.5倍と大きい。 Asym.が良好でしかも再生出力が大きい巨大磁気抵抗効果ヘッドを得ることができた。さらに、本実施例の巨大磁気抵抗効果ヘッドは静電耐圧が良好であることが確認できた。
【００２７】
［実施例２］
本発明による別の実施例として、固定層の膜厚が異なる巨大磁気抵抗効果型ヘッドを作製した。図１に示す実施例１と同様に、基板５上に、下部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）１０、磁気ギャップ形成用絶縁膜（Ａｌ2Ｏ3膜）２０を形成した後、磁気抵抗効果膜３０を形成した。磁気抵抗効果膜としては、第１の自由強磁性層（ＮｉＦｅＣo）３５、Ｃｕ４０、強磁性複合層（自動ピン止め型固定層）５０、Ｃｕ４０、第２の自由強磁性層（ＮｉＦｅＣo）５５を順次積層した。ここで、強磁性複合層（自動ピン止め型固定層）５０として、 Ｃｏ５１（２０Å）、Ｒu５２（６Å）、Ｃｏ５３（３５Å） 、Ｒu５２（６Å）、Ｃｏ５４（２０Å）を、図中の矢印２００の方向に磁界を印加しながら順次積層した。強磁性複合層の磁化容易方向は印加磁界のために、紙面と垂直に配向される。つぎに、有機レジスト膜を積層した後、所望の形状にパターニングを行い、さらに、永久磁石膜（ＣｏＣｒＰｔ膜）８０を積層して、所望の形状に加工した後、Ｎｂ／Ａｕ／Ｎｂを積層、加工し電極９０とした。さらに、その上に磁気ギャップ形成用絶縁膜（ Ａｌ2Ｏ3 膜）１００、上部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）１１０を積層し所望の形状に加工して磁気ヘッドとした。電極間隔Twは0.5μｍ、 素子高さhMRは0.4μｍとした。
【００２８】
本実施例においても、強磁性複合層５０は、実効的な保磁力が大きく、自動ピン止め型の固定層を形成して、安定に動作することが確かめられた。再生出力は従来の約1.5倍と大きく、しかも 静電耐圧、Asym.ともに良好な巨大磁気抵抗効果ヘッドを得ることができた。
【００２９】
［実施例3］
本発明による別の巨大磁気抵抗効果型ヘッドの断面図を図２に示す。基板５上に、下部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）１０、磁気ギャップ形成用絶縁膜（Ａｌ2Ｏ3膜）２０を形成した後、磁気抵抗効果膜３０を形成した。磁気抵抗効果膜３０としては、第１の強磁性複合層（固定層）５０、Ｃｕ４０、自由強磁性層（ＮｉＦｅＣo）３５、Ｃｕ４０、第２の強磁性複合層（固定層）６０を順次積層した。ここで、第１の強磁性複合層（固定層）５０として、 Ｃｏ５１（２０Å）、Ｒu５２（６Å）、Ｃｏ５３（３０Å）を図中の矢印２００の方向に磁界を印加しながら順次積層した。強磁性複合層５０の磁化容易方向は印加磁界のために、紙面と垂直に配向される。Ｃｏ５１とＣｏ５３は反強磁性的に強く結合されるので、図中に示す磁化方向となる。この場合、強磁性複合層５０は、実効的な保磁力が大きく、自動ピン止め型の固定層を形成している。同様に、第２の強磁性複合層（固定層）６０として、 Ｃｏ６１（２０Å）、Ｒu６２（６Å）、Ｃｏ６３（３０Å）を、図中の矢印２０１の方向に磁界を印加しながら順次積層した。強磁性複合層６０の磁化容易方向は印加磁界のために、紙面と垂直に配向され、図中に示す磁化方向となる。強磁性複合層５０と同様、強磁性複合層６０も、自動ピン止め型の固定層を形成している。この場合、第１の強磁性複合層の実効的な磁気モーメントと第２の強磁性複合層の実効的な磁気モーメントの方向は反平行であり、自由層に印加される強磁性複合層からの磁界は相互に打ち消される。
【００３０】
つぎに、有機レジスト膜を積層した後、所望の形状にパターニングを行い、さらに、永久磁石膜（ＣｏＣｒＰｔ膜）８０を積層して、所望の形状に加工した後、Ｎｂ／Ａｕ／Ｎｂを積層、加工し電極９０とした。さらに、その上に磁気ギャップ形成用絶縁膜（ Ａｌ2Ｏ3 膜）１００、上部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）１１０を積層し所望の形状に加工して磁気ヘッドとした。電極間隔Twは0.5μｍ、 素子高さhMRは0.4μｍとした。
【００３１】
本実施例においても、再生出力は従来の約1.5倍と大きく、 静電耐圧、Asym.ともに良好な巨大磁気抵抗効果ヘッドを得ることができた。
【００３２】
さらに、本実施例と同様の構造で、第１および第２の強磁性複合層のなかのＣｏの膜厚を変えることにより、強磁性複合層の実効的な磁気モーメントが異なる巨大磁気抵抗効果ヘッドを作製した。第１の強磁性複合層と第２の強磁性複合層の実効的な磁気モーメントの方向を同じとした場合、第１および第２の強磁性複合層の2枚のＣｏの膜厚をほぼ同一として強磁性複合層の実効的な磁気モーメントをほぼゼロとした場合、どちらか一方の強磁性複合層の実効的な磁気モーメントをほぼゼロとした場合を作製した結果、いずれの場合も、再生出力が高く、静電耐圧、Asym.ともに良好な巨大磁気抵抗効果ヘッドを得ることができた。
【００３３】
［実施例４］
本発明による別の巨大磁気抵抗効果型ヘッドの断面図を図３に示す。基板５上に、下部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）１０、磁気ギャップ形成用絶縁膜（Ａｌ2Ｏ3膜）２０を形成した後、磁気抵抗効果膜３０を形成した。磁気抵抗効果膜３０としては、強磁性複合層（固定層）５０、Ｃｕ４０、自由強磁性層（ＮｉＦｅＣo）３５、Ｃｕ４０、固定強磁性層（ＣoＦｅ）６５、反強磁性層（CrMnPt）７０を順次積層した。ここで、強磁性複合層（固定層）５０として、 Ｃｏ５１（２０Å）、Ｒu５２（６Å）、Ｃｏ５３（３５Å）を、図中の矢印２００の方向に磁界を印加しながら順次積層した。強磁性複合層５０の磁化容易方向は印加磁界のために、紙面と垂直に配向される。 また、Ｃｏ５１とＣｏ５３は反強磁性的に強く結合され、自動ピン止め型の固定層を形成する。つぎに、有機レジスト膜を積層した後、所望の形状にパターニングを行い、さらに、永久磁石膜（ＣｏＣｒＰｔ膜）８０を積層して、所望の形状に加工した後、Ｎｂ／Ａｕ／Ｎｂを積層、加工し電極９０とした。さらに、その上に磁気ギャップ形成用絶縁膜（ Ａｌ2Ｏ3 膜）１００、上部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）１１０を積層し所望の形状に加工して磁気ヘッドとした。電極間隔Twは0.5μｍ、 素子高さhMRは0.4μｍとした。本実施例では、矢印５５で示す磁化方向となるように固定強磁性層６５を着磁したが、180度逆方向に着磁してもよい。
【００３４】
本実施例においても、再生出力は従来の約1.5倍と大きく、 静電耐圧、Asym.ともに良好な巨大磁気抵抗効果ヘッドを得ることができた。
【００３５】
さらに、本実施例と同様の構造で、強磁性複合層５０の実効的な磁気モーメントがほぼゼロとなるように、強磁性複合層の膜厚を Ｃｏ２０Å、Ｒu６Å、Ｃｏ２５Åとした巨大磁気抵抗効果ヘッドを作製した。この場合も再生出力が高く、静電耐圧、Asym.ともに良好な巨大磁気抵抗効果ヘッドを得ることができた。
【００３６】
［実施例５］
本発明による別の巨大磁気抵抗効果型ヘッドの断面図を図４に示す。基板５上に、下部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）１０、磁気ギャップ形成用絶縁膜（Ａｌ2Ｏ3膜）２０を形成した後、磁気抵抗効果膜３０を形成した。磁気抵抗効果膜３０としては、反強磁性層（CrMnPt）７０、固定強磁性層（ＣoＦｅ）６５、Ｃｕ４０、自由強磁性層（ＮｉＦｅＣo）３５、Ｃｕ４０、強磁性複合層（固定層）５０を順次積層した。ここで、強磁性複合層（固定層）５０として、 Ｃｏ５１（３５Å）、Ｒu５２（６Å）、Ｃｏ５３（２０Å）を、図中の矢印２００の方向に磁界を印加しながら順次積層した。強磁性複合層５０の磁化容易方向は印加磁界のために、紙面と垂直に配向される。 また、Ｃｏ５１とＣｏ５３は反強磁性的に強く結合され、自動ピン止め型の固定層を形成する。つぎに、有機レジスト膜を積層した後、所望の形状にパターニングを行い、さらに、永久磁石膜（ＣｏＣｒＰｔ膜）８０を積層して、所望の形状に加工した後、Ｎｂ／Ａｕ／Ｎｂを積層、加工し電極９０とした。さらに、その上に磁気ギャップ形成用絶縁膜（ Ａｌ2Ｏ3 膜）１００、上部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）１１０を積層し所望の形状に加工して磁気ヘッドとした。電極間隔Twは0.5μｍ、 素子高さhMRは0.4μｍとした。本実施例においても、矢印５５で示す磁化方向となるように固定強磁性層６５を着磁したが、180度逆方向に着磁してもよい。また、強磁性複合層５０は、実効的な保磁力が大きく、自動ピン止め型の固定層を形成している。
【００３７】
本実施例においても、再生出力は従来の約1.5倍と大きく、 静電耐圧、Asym.ともに良好である。
【００３８】
さらに、本実施例と同様の構造で、強磁性複合層５０の実効的な磁気モーメントがほぼゼロとなるように、強磁性複合層の膜厚を Ｃｏ２５Å、Ｒu６Å、Ｃｏ２０Åとした巨大磁気抵抗効果ヘッドを作製した。この場合も再生出力が高く、静電耐圧、Asym.ともに良好な巨大磁気抵抗効果ヘッドを得ることができた。
【００３９】
［実施例６］
本発明による別の実施例として、別な反強磁性層を有する巨大磁気抵抗効果型ヘッドを作製した。実施例４と同様に、基板上に、下部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）５、磁気ギャップ形成用絶縁膜（Ａｌ2Ｏ3膜）１０を形成した後、磁気抵抗効果膜３０を形成した。磁気抵抗効果膜３０としては、強磁性複合層（固定層）５０、Ｃｕ４０、自由強磁性層（ＮｉＦｅＣo）３５、Ｃｕ４０、固定強磁性層（ＣoＦｅ）６５、反強磁性層（ＰｔＭｎ） ７０を順次積層した。ここで、強磁性複合層（固定層）５０として、 Ｃｏ５１（２０Å）、Ｒu５２（６Å）、Ｃｏ５３（３５Å）を、順次積層した。強磁性複合層５０の磁化容易方向は印加磁界のために、紙面と垂直に配向される。 また、Ｃｏ５１とＣｏ５３は反強磁性的に強く結合され、自動ピン止め型の固定層を形成する。つぎに、有機レジスト膜を積層した後、所望の形状にパターニングを行い、さらに、永久磁石膜（ＣｏＣｒＰｔ膜）を積層して、所望の形状に加工した後、Ｎｂ／Ａｕ／Ｎｂを積層、加工し電極とした。さらに、その上に磁気ギャップ形成用絶縁膜（ Ａｌ2Ｏ3 膜）、上部シールド膜（ＮｉＦｅ膜）を積層し所望の形状に加工して磁気ヘッドとした。本実施例の巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいても、 再生出力も従来の約1.5倍と大きく、 Asym.が良好でしかもしかも静電耐圧が良好な巨大磁気抵抗効果ヘッドを得ることができた。
【００４０】
［実施例７］
本発明の磁気抵抗効果素子を再生用ヘッドに用い、従来公知の誘導型薄膜ヘッドを記録用ヘッドとして用いる薄膜磁気ヘッドを作製した。図５に、本実施例による記録再生分離型ヘッドの一部分を切断した斜視図を示す。 Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣを主成分とする焼結体をスライダ用の基板５として、下部シールド膜１０および、磁気ギャップ形成用絶縁膜（ Ａｌ2Ｏ3 膜）を作製した。その上に磁気抵抗効果膜３０として、第１の自由強磁性層（ＮｉＦｅＣo）、 Ｃｕ、強磁性複合層（自動ピン止め型固定層）、 Ｃｕ、第２の自由強磁性層（ＮｉＦｅＣo）を順次積層した。ここで、強磁性複合層（自動ピン止め型固定層）として、 Ｃｏ（２０Å）、Ｒu（６Å）、Ｃｏ（３５Å）、Ｒu（６Å）、Ｃｏ（２０Å）を順次積層した。さらに、有機レジスト膜を積層した後、所望の形状にパターニングを行った。さらに、永久磁石膜（ＣｏＣｒＰｔ膜）を積層し所望の形状に加工した後、Ｎｂ／Ａｕ／Ｎｂ９０を積層、加工して電極とした。その上に、磁気ギャップ形成膜（ Ａｌ2Ｏ3 膜）、磁気シールド膜（ＮｉＦｅ膜）１１０を形成した。以上の部分が再生ヘッドとして働く。
【００４１】
次に、磁気記録用ヘッドとして、上部磁極１２０およびコイル１３０からなる誘導型薄膜ヘッドを形成した。上部磁極１２０には、スパッタリング法で形成した膜厚３．０μｍのＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金を用いた。上部シールド膜１１０および上部磁極１２０の間のギャップには、スパッタリング法で形成した膜厚０．２μｍのＡｌ2Ｏ3を用いた。コイル１３０には、膜厚３．０μｍのＣｕを使用した。下部磁極１１０と上部磁極１２０は磁気的に結合して磁気回路を構成し、コイル１３０はその磁気回路に鎖交している。
【００４２】
本発明による薄膜磁気ヘッドも従来のヘッドに比べて、再生出力が従来の1.5倍以上と高く、しかも、Asym.のhMR依存性が小さく再生波形の上下対称性が良好であることを確認した。
【００４３】
［実施例８］
前記実施例で述べた本発明による磁気ヘッドを用い、磁気ディスク装置を作製した。図６に磁気ディスク装置の構造の概略を示す。
【００４４】
磁気記録媒体１４０には、残留磁束密度０．４５ＴのＣｏ−Ｎｉ−Ｐｔ−Ｔａ系合金からなる材料を用いた。磁気記録媒体１４０は駆動部１５０によって回転駆動される。磁気ヘッド１６０は、駆動部１７０によって回転駆動されて磁気記録媒体１４０上のトラックを選択できる。磁気ヘッド１６０による記録再生信号は記録再生信号処理系１８０で処理される。
【００４５】
磁気ヘッド１６０に用いた磁気抵抗効果ヘッドは、従来の構造の磁気抵抗効果ヘッドより、再生出力が高く、再生波形の上下対称性も良好なため、さらにトラック幅が狭く、記録密度の高い磁気ディスク装置を作製することができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によると、再生出力が高くしかも、再生波形の上下非対称性および静電耐圧が良好な巨大磁気抵抗効果ヘッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による巨大磁気抵抗効果ヘッドの断面図。
【図２】本発明による他の実施例による巨大磁気抵抗効果ヘッドの断面図。
【図３】本発明による他の実施例による巨大磁気抵抗効果ヘッドの断面図。
【図４】本発明による他の実施例による巨大磁気抵抗効果ヘッドの断面図。
【図５】本発明の巨大磁気抵抗効果ヘッドを用いた薄膜磁気ヘッドの構造を示す斜視図。
【図６】記録再生装置の概略。
【図７】従来の巨大磁気抵抗効果ヘッドの断面図。
【図８】複合膜固定層を有する従来の巨大磁気抵抗効果ヘッドにおける、磁気抵抗効果膜の断面図。
【図９】複合膜固定層を有する従来の巨大磁気抵抗効果ヘッドにおける、磁気抵抗効果膜の断面図。
【図１０】従来のデュアルスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおける、磁気抵抗効果膜の断面図。
【図１１】従来のデュアルスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおける、磁気抵抗効果膜の断面図。
【図１２】従来のデュアルスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおける、磁気抵抗効果膜の断面図。
【図１３】本発明の実施例の巨大磁気抵抗効果ヘッドおける、規格化再生出力および再生波形の上下非対称性の素子高さ依存性。
【符号の説明】
５…基板
１０…下部シ−ルド膜
２０…下部磁気ギャップ形成用絶縁膜
３０…巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）膜
３５…第１の自由強磁性膜
４０…Ｃｕ
４５…第２の自由強磁性膜
５０…強磁性複合層（固定層）
５１…強磁性複合層の第１の強磁性膜
５２…強磁性複合層の非磁性層
５３…強磁性複合層の第２の強磁性膜
５４…強磁性複合層の第３の強磁性膜
５５…磁化の方向
６０…第２の強磁性複合層（固定層）
６１…第２の強磁性複合層の第１の強磁性膜
６２…第２の強磁性複合層の非磁性層
６３…第２の強磁性複合層の第２の強磁性膜
６５…固定強磁性層
７０…反強磁性層
７１…第２の反強磁性層
８０…永久磁石膜
９０…電極
１００…上部磁気ギャップ形成用絶縁膜
１１０…上部シ−ルド膜
１２０…記録ヘッド用上部磁極
１３０…コイル
１４０…磁気記録媒体
１５０…磁気記録媒体駆動部
１６０…磁気ヘッド
１７０…磁気ヘッド駆動部
１８０…記録再生信号処理系
２００…製膜時磁界印加方向
２０１…製膜時磁界印加方向。
【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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