(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部シールド層と、上部シールド層と、該下部シールド層及び上部シールド層間にもうけられた磁気抵抗効果素子とを備えており、前記下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量が互いに異なり、該下部シールド層及び上部シールド層各々の磁気的容量が８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上、浮上面からの高さが５０μｍ以上、幅が８０μｍ以上、厚さが２μｍ以上であり、前記下部シールド層及び上部シールド層が該下部シールド層及び上部シールド層のうちの短い方のシールド層のハイト方向の端部において互いに磁気的に接続されていることを特徴とする磁気抵抗効果センサ。
【請求項２】
下部シールド層と、上部シールド層と、該下部シールド層及び上部シールド層間にもうけられた磁気抵抗効果素子とを備えており、前記下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量が互いに異なり、該下部シールド層及び上部シールド層各々の磁気的容量が８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上、浮上面からの高さが５０μｍ以上、幅が８０μｍ以上、厚さが２μｍ以上であり、前記下部シールド層及び上部シールド層のうちの短い方のシールド層のハイト方向の端部において該下部シールド層及び上部シールド層の一部が互いに近づく方向に突出していることを特徴とする磁気抵抗効果センサ。
【請求項３】
再生ヘッド素子として請求項１又は２のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果センサを備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置用の再生ヘッド素子として用いられる磁気抵抗効果（ＭＲ）センサ及びこのＭＲセンサを備えた薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置の高記録密度化に対応して、その薄膜磁気ヘッドのＭＲセンサには、高感度化及び高分解能化が要求されている。
【０００３】
ＭＲセンサの高感度化を達成するために、そのＭＲ膜自体の高出力化及び高感度化が図られており、ＭＲ膜の幅より内側にリード電極を突出させて配置したリードオーバーレイド構造や、磁気交換結合構造等のセンサ構造の最適化が図られている。また、ＭＲセンサの高分解能化を達成するために、下部シールド層と上部シールド層との間隔をより短くする狭シールドギャップ化が進められている。
【０００４】
この種の薄膜磁気ヘッドを設計、製造する場合、その磁気特性を測定し評価することが非常に重要である。磁気ヘッドの磁気特性評価方法として、一般に、動特性を測定して評価する方法及び静特性を測定して評価する方法が存在する。
【０００５】
動特性評価とは、磁気ヘッドスライダをサスペンションに取り付けて実際に記録メディア上で浮上させ、磁気ディスク装置における実際の使用環境に近い状態における磁気ヘッドの特性を測定して評価するものである。一方、静特性評価とは、記録メディア磁界に代えて磁界発生手段で発生させた均一な磁界を外部から印加した状態で磁気ヘッドの特性を測定して評価するものである。
【０００６】
静特性評価方法は、磁気ディスク装置の実使用環境とは異なる環境下で特性評価できること、磁気ヘッドをサスペンションに搭載することなくしかも記録メディア上を浮上させることなく特性評価できること等から、動特性評価方法に比して容易に実施でき、しかも製造工程において、独立した磁気ヘッドを完成する前の早い段階において評価を行うことができる。従って、製品の効率の良いソーティングや磁気ヘッド設計への迅速なフィードバック等を行うことができるので、現在は、主に再生ヘッド素子の特性評価に使用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
静特性評価で重要なポイントは、磁気ディスク装置の実使用環境下で行われる動特性評価との間に良好な相関を有することである。
【０００８】
しかしながら、前述したようにＭＲセンサの高感度化及び高分解能化が図られると、動特性と静特性との間の相関が悪化するのみならず、静特性を測定するにあたり外部均一磁場を印加した場合に、再生ヘッド素子の特性が悪化して再生信号に含まれるノイズが増大するという問題が生じてしまう。
【０００９】
従って本発明の目的は、高感度化及び高分解能化した場合にも再生特性が悪化しないＭＲセンサ及びこのＭＲセンサを備えた薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、高感度化及び高分解能化した場合にも動特性と静特性との間の相関を良好に保つことができるＭＲセンサ及びこのＭＲセンサを備えた薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、下部シールド層と、上部シールド層と、下部シールド層及び上部シールド層間にもうけられたＭＲ素子とを備えており、下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量が互いに異なり、下部シールド層及び上部シールド層各々の磁気的容量が８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上、浮上面（ＡＢＳ）からの高さが５０μｍ以上、幅が８０μｍ以上、厚さが２μｍ以上であり、下部シールド層及び上部シールド層が下部シールド層及び上部シールド層のうちの短い方のシールド層のハイト方向の端部において互いに磁気的に接続されているＭＲセンサ及び再生ヘッド素子としてこのＭＲセンサを備えた薄膜磁気ヘッドが提供される。
【００１２】
本発明によれば、さらに、下部シールド層と、上部シールド層と、下部シールド層及び上部シールド層間にもうけられたＭＲ素子とを備えており、下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量が互いに異なり、下部シールド層及び上部シールド層各々の磁気的容量が８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上、ＡＢＳからの高さが５０μｍ以上、幅が８０μｍ以上、厚さが２μｍ以上であり、下部シールド層及び上部シールド層のうちの短い方のシールド層のハイト方向の端部において下部シールド層及び上部シールド層の一部が互いに近づく方向に突出しているＭＲセンサ及び再生ヘッド素子としてこのＭＲセンサを備えた薄膜磁気ヘッドが提供される。
【００１３】
下部シールド層及び上部シールド層の各々の磁気的容量が８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上であり、ＡＢＳからの高さが５０μｍ以上であり、幅が８０μｍ以上であり、厚さが２μｍ以上であり、下部シールド層及び上部シールド層の一部が互いに近づく方向に突出しているか又は下部シールド層及び上部シールド層が互いに磁気的に接続されていれば、ＭＲ素子やそのバイアス磁界制御膜への磁界の集中が避けられ、これらＭＲ素子やバイアス磁界制御膜に印加される実効的な磁界が減少して、静特性測定用の外部均一磁場を印加してもＭＲセンサの再生磁気特性が悪化することが無くなり、さらに、静特性と動特性との相関が非常に良好なものとなる。
【００１６】
下部シールド層及び上部シールド層の各々のＡＢＳからの高さが５０μｍ以上であり、下部シールド層及び上部シールド層間の最短距離が下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層の厚さの和以下か又は下部シールド層及び上部シールド層が互いに磁気的に接続されていれば（最短距離がゼロであれば）、ＭＲ素子やそのバイアス磁界制御膜への磁界の集中が避けられ、これらＭＲ素子やバイアス磁界制御膜に印加される実効的な磁界が減少して、静特性測定用の外部均一磁場を印加してもＭＲセンサの再生磁気特性が悪化することが無くなり、さらに、静特性と動特性との相関が非常に良好なものとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態における薄膜磁気ヘッドの主要部の構成を概略的に示す断面図であり、図２はそのＭＲ素子、下部シールド層及び上部シールド層部分の構成を簡略的に示す断面図である。本実施形態の薄膜磁気ヘッドは、読出し用のＭＲ素子と書込み用のインダクティブ電磁変換素子とを備えた複合型薄膜磁気ヘッドである。
【００１８】
図１において、１０はスライダの主要部を構成する基板、１１は基板１０上に図示しない下地膜を介して形成されている下部シールド層、１２は下部シールド層１１上に積層された下部シールドギャップ層、１４は上部シールドギャップ層、１５はシールドギャップ層、１６は上部シールド層、１３は下部シールドギャップ層１２及び上部シールドギャップ層１４を介して下部シールド層１１及び上部シールド層１６間に、ＡＢＳ１０ａに沿って伸長するように形成されたＭＲ素子、１７は書込みヘッド部の下部磁性層、１８は上部磁性層、１９は有機樹脂で構成された絶縁層２０に取り囲まれているコイル導電層、２１はギャップ層、２２は保護層をそれぞれ示している。
【００１９】
下部磁性層１７及び上部磁性層１８の先端部は微小厚みのギャップ層２１を隔てて対向するポール部１７ａ及び１８ａを構成しており、これらポール部１７ａ及び１８ａにおいて書き込みが行われる。ヨーク部を構成する下部磁性層１７及び上部磁性層１８のポール部１７ａ及び１８ａとは反対側はバックギャップ部であり、磁気回路を完成するように互いに結合されている。コイル導電層１９は、絶縁層２０上に、ヨーク部の結合部のまわりを渦巻状に回るように形成されている。なお、上部シールド層１６を、書込みヘッド部の下部磁性層をも兼用するように構成しても良い。
【００２０】
図２に示すように、本実施形態においては、下部シールド層１１と上部シールド層１６との間に、下部シールドギャップ層１２及び上部シールドギャップ層１４を介してＭＲ素子１３がもうけられている。さらに、下部シールド層１１と上部シールド層１６とは、連結部２３を介して磁気的に接続されている。
【００２１】
下部シールド層１１及び上部シールド層１６において、その磁気的容量ＭＶＬ及びＭＶＵはいずれも８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上である。
【００２２】
また、下部シールド層１１及び上部シールド層１６それぞれのＡＢＳからの高さＨＬ及びＨＵは５０μｍ以上である。
【００２３】
これにより、ＭＲ素子やそのバイアス磁界制御膜への磁界の集中が避けられ、これらＭＲ素子やバイアス磁界制御膜に印加される実効的な磁界が減少する。その結果、静特性測定用の外部均一磁場を印加してもＭＲセンサの再生磁気特性が悪化することが無くなり、静特性と動特性との相関が非常に良好なものとなる。
【００２４】
図３は本発明の他の実施形態における薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子、下部シールド層及び上部シールド層部分の構成を簡略的に示す断面図である。本実施形態においても、薄膜磁気ヘッドは、読出し用のＭＲ素子と書込み用のインダクティブ電磁変換素子とを備えた複合型薄膜磁気ヘッドであり、その全体構成はＭＲセンサの下部シールド層及び上部シールド層の部分の構成を除いて図１に示した実施形態の場合と同様である。
【００２５】
図３に示すように、本実施形態においても、下部シールド層１１と上部シールド層１６との間に、下部シールドギャップ層１２及び上部シールドギャップ層１４を介してＭＲ素子１３がもうけられている。さらに、下部シールド層１１と上部シールド層１６とは、その一部が互いに近づく方向に突出しており、これら突出部１１ａ及び１６ａの互いに対向する面の間隔は下部シールドギャップ層１２の厚さ及び上部シールドギャップ層１４の厚さの和以下の値に設定されている。例えば、下部シールドギャップ層１２の厚さが２５ｎｍ、上部シールドギャップ層１４の厚さが２５ｎｍの場合は、５０ｎｍ以下の値に設定されている。
【００２６】
下部シールド層１１及び上部シールド層１６において、その磁気的容量ＭＶＬ及びＭＶＵはいずれも８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上である。
【００２７】
また、下部シールド層１１及び上部シールド層１６それぞれのＡＢＳからの高さＨＬ及びＨＵは５０μｍ以上である。
【００２８】
これにより、ＭＲ素子やそのバイアス磁界制御膜への磁界の集中が避けられ、これらＭＲ素子やバイアス磁界制御膜に印加される実効的な磁界が減少する。その結果、静特性測定用の外部均一磁場を印加してもＭＲセンサの再生磁気特性が悪化することが無くなり、静特性と動特性との相関が非常に良好なものとなる。
【００２９】
【実施例】
下部シールド層及び上部シールド層が互いに磁気的に接続されていないもの及び磁気的に接続されているものについて、寸法が異なる略矩形形状の下部シールド層及び上部シールド層を有する複数のタイプのＭＲセンサの試料をそれぞれ５０個作成し、その耐磁場特性と動特性及び静特性間の相関とをそれぞれ測定した。その結果を、表１及び図５に示す。
【００３０】
【表１】
0003846329.tif 000002
【００３１】
ただし、各タイプの試料において、厚さ（ＴＬ、ＴＵ）、幅（ＷＬ、ＷＵ）及び高さ（ＨＬ、ＨＵ）は、図４のように表わされる。
【００３２】
下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量は、下部シールド層及び上部シールド層の厚さ（ＴＬ、ＴＵ）×幅（ＷＬ、ＷＵ）×高さ（ＨＬ、ＨＵ）×飽和磁束密度（Ｂｓ）であり、下部シールド層及び上部シールド層がＮｉＦｅであるとすると、その飽和磁束密度ＢｓはＢｓ＝１．１Ｔ（テスラ、Ｗｂ／ｍ２）である。下部シールド層及び上部シールド層は、もちろん、ＮｉＦｅの他に、例えばＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ、センダスト等の種々の磁性材料で形成可能である。
【００３３】
ループ形状変化発生率とは、比較的高い磁場をＭＲセンサに印加した際にその磁気特性であるρ−Ｈループ形状が変化する割合を％で表したものであり、そのＭＲセンサの耐磁場特性を表している。このループ形状変化発生率の実際の測定は、擬似静特性テスタ（Ｑｕａｓｉ  Ｓｔａｔｉｃ  Ｔｅｓｔｅｒ、ＱＳＴ）によって行った。まず、各タイプの試料にそのＡＢＳに対して垂直方向の交番する磁場（＋／−５０Ｏｅ）を印加してＭＲ出力を測定しρ−Ｈループを得た（イニシァル測定）。次に、これよりかなり高い交番磁場（＋／−３００Ｏｅ）を同じ方向に印加した後、同じ方向に交番磁場（＋／−５０Ｏｅ）を印加してＭＲ出力を測定しρ−Ｈループを得た（高磁場印加後測定）。このようにして得られたイニシァル測定によるρ−Ｈループ形状と高磁場印加後測定によるρ−Ｈループ形状とを比較してループ形状の変化した試料の割合を求めた。図６は耐磁場特性が良好な試料について、（Ａ）イニシァル測定によるρ−Ｈループ形状、（Ｂ）高磁場印加後測定によるρ−Ｈループ形状を示しており、図７は耐磁場特性が不良な試料について、（Ａ）イニシァル測定によるρ−Ｈループ形状、（Ｂ）高磁場印加後測定によるρ−Ｈループ形状を示している。図６（Ｂ）ではループ形状が変化していないが、図７（Ｂ）ではバルクハウゼンノイズが発生してループ形状が変化している。
【００３４】
相関係数は、ＱＳＴによって、各タイプの試料にそのＡＢＳに対して垂直方向の交番する磁場（＋／−１５０Ｏｅ）を印加して静特性のＭＲ出力を測定すると共に、その動特性のＭＲ出力をダイナミックパフォーマンス（ＤＰ）テスタ（リードライトテスタ）によって測定し、両者の相関を定量化して相関係数を求めた。
【００３５】
表１及び図５（Ａ）から分かるように、磁気的接続が行われていないタイプ１（Ｔ１）〜タイプ６（Ｔ６）については、下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量が８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上と大きくなると、また、下部シールド層及び上部シールド層の高さが５０μｍ以上となって磁気的容量が大きくなると、上下方向の不均一な磁界がＭＲ素子に印加される可能性が低く、従ってループ形状変化発生率が小さくなっている。一方、磁気的な接続が行われているタイプ７（Ｔ７）〜タイプ９（Ｔ９）についても、下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量が８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上と大きくなると、また、下部シールド層及び上部シールド層の高さが５０μｍ以上となって磁気的容量が大きくなると、上下方向の不均一な磁界がＭＲ素子に印加される可能性が低く、従ってループ形状変化発生率が小さくなっている。ただし、磁気的接続のあるタイプ８（Ｔ８）及びタイプ９（Ｔ９）は、磁気的接続のない同じ寸法のタイプ３（Ｔ３）及びタイプ６（Ｔ６）よりも小さなループ形状変化発生率となっていることが分かる。
【００３６】
表１及び図５（Ｂ）から分かるように、磁気的接続が行われていないタイプ１（Ｔ１）〜タイプ５（Ｔ５）については、下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量が８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上となると、また、下部シールド層及び上部シールド層の高さが５０μｍ以上となると相関係数が１に近い良好な値となっているが、タイプ６（Ｔ６）については相関係数が悪化している。これに対して、磁気的接続のあるタイプ９（Ｔ９）では、このタイプ６（Ｔ６）と同じ寸法であっても相関係数が良好となっている。また、磁気的接続のあるタイプ８（Ｔ８）は、磁気的接続のない同じ寸法のタイプ３（Ｔ３）よりも良好な相関係数となっている。これは、磁気的に接続された部分よりＡＢＳ側の領域で下部及び上部シールド層の磁気的容量が等しくなっているため、ＭＲ素子近傍での磁荷のチャージアップが無くなるためであると考えられる。即ち、磁気的容量の差が大きいと、高磁界になるほど上部シールド層から下部シールド層への磁界がリークし易くなり、ＭＲ素子近傍の上部シールド層の段差部分で磁荷がチャージアップしその磁荷によって発生する外部印加磁場とは反対方向の磁界によってＭＲ素子の磁化特性に非線形ループが発生する。この非線形ループが試料のシールド形状のばらつきにより互いに異なってくるので、動特性との相関が悪化してしまうが、磁気的接続があれば磁気的容量のこのようなアンバランスがないからチャージアップが無くなるのである。
【００３７】
従って、下部シールド層及び上部シールド層が磁気的に互いに接続されており、下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量ＭＶＬ及びＭＶＵがいずれも８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上であるか、下部シールド層及び上部シールド層の高さが５０μｍ以上であれば、ループ形状変化発生率及び相関係数が共に良好となることが分かる。
【００３８】
次に、図３の実施形態のように、下部シールド層及び上部シールド層の突出部の互いに対向する面間の距離（シールド最短距離）を変化させた複数のタイプのＭＲセンサの試料をそれぞれ５０個作成し、その耐磁場特性を測定した。その結果を、表２及び図８に示す。ただし、下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層の厚さは、共に２５ｎｍである。
【００３９】
【表２】
0003846329.tif 000003
【００４０】
表２及び図８から分かるように、下部シールド層と上部シールド層とが磁気的に接続されていなくとも、その最短距離が５０ｎｍ以下であるタイプ１１（Ｔ１１）及びタイプ１２（Ｔ１２）は、下部シールド層と上部シールド層とが磁気的に接続されたタイプ１０（Ｔ１０）とほぼ同様にループ形状変化発生率が小さくなっている。前述したように、下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層の厚さの和は５０ｎｍであるから、シールド最短距離がこの和以下であれば、良好な耐磁場特性を得ることができる。
【００４１】
従って、シールド最短距離が下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層の厚さの和以下であり、下部シールド層及び上部シールド層の磁気的容量ＭＶＬ及びＭＶＵがいずれも８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上であるか、下部シールド層及び上部シールド層の高さが５０μｍ以上であれば、ループ形状変化発生率及び相関係数が共に良好となることが分かる。
【００４２】
以上述べた実施形態及び実施例は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明のように、下部シールド層及び上部シールド層の各々の磁気的容量が８．８Ｅ−１５Ｗｂｍ以上であり、下部シールド層及び上部シールド層間の最短距離が下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層の厚さの和以下か又は下部シールド層及び上部シールド層が互いに磁気的に接続されていれば（最短距離がゼロであれば）、ＭＲ素子やそのバイアス磁界制御膜への磁界の集中が避けられ、これらＭＲ素子やバイアス磁界制御膜に印加される実効的な磁界が減少して、静特性測定用の外部均一磁場を印加してもＭＲセンサの再生磁気特性が悪化することが無くなり、さらに、静特性と動特性との相関が非常に良好なものとなる。
【００４４】
下部シールド層及び上部シールド層の各々のＡＢＳからの高さが５０μｍ以上であり、下部シールド層及び上部シールド層間の最短距離が下部シールドギャップ層及び上部シールドギャップ層の厚さの和以下か又は下部シールド層及び上部シールド層が互いに磁気的に接続されていれば（最短距離がゼロであれば）、ＭＲ素子やそのバイアス磁界制御膜への磁界の集中が避けられ、これらＭＲ素子やバイアス磁界制御膜に印加される実効的な磁界が減少して、静特性測定用の外部均一磁場を印加してもＭＲセンサの再生磁気特性が悪化することが無くなり、さらに、静特性と動特性との相関が非常に良好なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における薄膜磁気ヘッドの主要部の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の実施形態のＭＲ素子、下部シールド層及び上部シールド層部分の構成を簡略的に示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態における薄膜磁気ヘッドのＭＲ素子、下部シールド層及び上部シールド層部分の構成を簡略的に示す断面図である。
【図４】各タイプの試料における厚さ、幅、高さ及びＡＢＳ側の面の面積を説明する図である。
【図５】下部シールド層及び上部シールド層のシールド高さとループ形状変化発生率及び相関係数との関係を示す図である。
【図６】耐磁場特性が良好な試料について、イニシァル測定によるρ−Ｈループ形状及び高磁場印加後測定によるρ−Ｈループ形状を示す図である。
【図７】耐磁場特性が不良な試料について、イニシァル測定によるρ−Ｈループ形状及び高磁場印加後測定によるρ−Ｈループ形状を示す図である。
【図８】下部シールド層及び上部シールド層の最短距離とループ形状変化発生率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０  基板
１１  下部シールド層
１２  下部シールドギャップ層
１３  ＭＲ素子
１４  上部シールドギャップ層
１５  シールドギャップ層
１６  上部シールド層
１７  下部磁性層
１８  上部磁性層
１９  コイル導電層
２０  絶縁層
２１  ギャップ層
２２  保護層
２３  連結部
【図１】
0003846329.tif 000004
【図２】
0003846329.tif 000005
【図３】
0003846329.tif 000006
【図４】
0003846329.tif 000007
【図５】
0003846329.tif 000008
【図６】
0003846329.tif 000009
【図７】
0003846329.tif 000010
【図８】
0003846329.tif 000011