(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＲ膜のトラック幅方向両端部に、電極及び永久磁石膜を配置し、前記ＭＲ膜のトラック幅方向に電流を流す構成の磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、前記ＭＲ膜の磁化容易軸はＭＲ膜高さ方向であり、ＭＲ膜高さ方向の寸法を前記ＭＲ膜のトラック幅より大きくかつ前記電極高さよりも大きくし、前記永久磁石膜の磁化容易軸はトラック幅方向で、この永久磁石膜を用いて横バイアス磁界を印加することを特徴とする磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項２】
前記ＭＲ膜の全面もしくは一部に反強磁性膜を配置する請求項１記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項３】
前記反強磁性膜は、センス電流のほとんど流れない領域、あるいは浮上面から離れていて記録媒体の磁界が弱い領域に設けられている請求項２記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【請求項４】
前記ＭＲ膜のトラック幅が２μｍ以下である請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気抵抗効果型磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は記録媒体から磁気信号を読み取るための磁気抵抗効果型磁気ヘッドに関するものであって、特に高感度特性を有する横バイアス型のＭＲ素子に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッドと称する）は、記録媒体に高密度で記録されている磁気信号を読み取ることのできる磁気ヘッドとして従来から知られている。このヘッドは、記録時と再生時とでそれぞれ専用のヘッドを使用する録再分離型磁気ヘッドの再生専用ヘッドとして広く用いられている。
【０００３】
このヘッドは磁気抵抗効果を示す材料で作られた磁気抵抗効果膜（以下、ＭＲ膜と称する）の電気抵抗が、外部磁界の強度及び方向の関数として変化することを利用して記録媒体からの磁気信号を検出するものである。様々な検出方法を用いるＭＲヘッドが開発されており、これらは従来用いられて記録再生装置の要件を満たしていた。
【０００４】
ＭＲ膜が最適に動作するためには、方向の異なる２種類のバイアス磁界が与えられなければならない。一つは外部磁界に対する応答が線形性を有するように、ＭＲ膜の磁化を傾斜させるために印加する横バイアス磁界である。ＭＲヘッドの出力信号は、センス電流とＭＲ膜の磁化とのなす角（バイアス角）が４５°程度の場合に、出力振幅が最大となり波形の上下対称性が最も良好となる。
【０００５】
他のバイアス磁界は、ＭＲ膜における多磁区構造によって生ずるバルクハウゼンノイズを抑止するための縦バイアス磁界である。ＭＲ膜は異方性磁界が弱く磁区構造が不安定で、多磁区構造を取りやすい薄膜である。ＭＲ膜の磁区構造を安定化させるためには、ＭＲ膜の異方性磁界を強めるようにＭＲ膜の磁化容易軸方向に縦バイアス磁界を印加する。縦バイアス磁界を印加する代わりに、ＭＲ膜の形状異方性磁界を強めるように磁化容易軸方向の寸法を他の寸法よりも大きくしても、ＭＲ膜の多磁区は抑制される。
【０００６】
横バイアス磁界を印加する手段として、特開昭５２−０６２４１７号公報には、図６のようにＳＡＬバイアス法を用いたＭＲヘッドが開示されている。ＳＡＬバイアス法はもっとも一般的に使用されているバイアス法である。図６では、ＭＲ膜１に非磁性膜２１を介して配置したＳＡＬ膜２２の飽和磁化を利用してＭＲ膜１に横バイアス磁界を印加してＭＲ膜１の磁化４を傾斜させている。さらに、ＭＲ膜１に隣接する永久磁石膜２からＭＲ膜１の磁化容易軸方向に縦バイアス磁界を印加して、ＭＲ膜の磁区構造を安定化させている。電極３は永久磁石膜２を介してＭＲ膜にセンス電流を供給する手段である。このような構造で記録媒体９からの磁気信号をＭＲ膜１で読みとっている。
【０００７】
一方、特開昭５２−１００２１７号公報には、図７のような永久磁石バイアス法によるＭＲヘッドが開示されている。図７では、非磁性膜２１を介してＭＲ膜１に積層させた永久磁石膜２の磁石磁界を利用して横バイアス磁界を印加してＭＲ膜１の磁化４を傾斜させている。さらに、ＭＲ膜１に隣接する永久磁石膜２からＭＲ膜１の磁化容易軸方向に縦バイアス磁界を印加して、ＭＲ膜の磁区構造を安定化させている。
【０００８】
記録再生装置には更に高い記録密度が要求され、トラック幅がますます狭くなっている。しかし、図６の従来ＳＡＬバイアス法ＭＲ素子の立面図や図７の従来永久磁石バイアス法ＭＲ素子の立面図に示す従来のバイアス法ではより狭いトラック幅を有するＭＲヘッドを得ることが困難になっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以下に従来のバイアス法の問題点を述べる。図６のＳＡＬバイアス法は、センス電流によってＳＡＬ膜の磁化を飽和させ、ＳＡＬ膜からの漏洩磁界によりＭＲ膜にバイアス磁界を印加する法である。このため、センス電流の大きさによりバイアス角が変化する。バイアス角とは、センス電流とＭＲ膜の磁化とのなす角である。従って、センス電流の大きさにより出力の上下対称性が変動する。
【００１０】
しかし、高記録密度化に伴いＭＲ膜高さが低くなると、ＭＲ膜高さ方向の反磁界が増加し、充分な横バイアス磁界の印加のためにより大きなセンス電流を流す必要がある。一方、より大きなセンス電流を流すと、ジュール発熱によりＭＲ素子の素子温度が上昇しＭＲ膜の抵抗変化率が減少し、ＭＲヘッドの出力信号も減少してしまう。以上の理由により、高記録密度ではＳＡＬバイアス法を用いて線形応答に必要なバイアス磁界を印加することが困難となる。
【００１１】
一方、温度上昇抑制のために２×１０7Ａ／ｃｍ2程度のセンス電流を流した場合、トラック幅が狭くなる程バイアス磁界が不十分となり、出力信号が減少する。
ＭＲヘッドの出力信号としては、振幅が大きいだけでなく波形の上下対称性が良いことが要求される。バイアス角が４５°からはずれると記録媒体の磁界に対するＭＲヘッドの応答が非線形になり、正負いずれかの信号に対応する振幅が他方より大きくなり、上下対称性が悪化する。ＭＲヘッドの出力信号検出以後の電気回路による増幅処理などで信号として処理するためには、この正負の振幅差が平均振幅の２０％程度以内であることが必要である。ところが、温度上昇抑制のために２×１０7Ａ／ｃｍ2程度のセンス電流を流した場合、トラック幅が狭くなる程バイアス磁界が不十分となり、上下対称性が悪化してしまう。
【００１２】
先行技術に開示されているもう一つのバイアス法は、図７のように非磁性膜２１を介してＭＲ膜１に積層させた永久磁石膜２の磁石磁界を利用して横バイアス磁界を印加する永久磁石バイアス法である。狭トラック化しても上述のＳＡＬバイアス法のようなジュール発熱による素子温度上昇の問題が生じないという利点がある。
【００１３】
ただし、従来の永久磁石バイアス法はＳＡＬバイアス法に比べて出力信号が小さいという問題点があった。図７では、ＭＲ膜１の磁化容易軸方向がほぼトラック幅方向に、永久磁石膜の磁化容易軸がほぼＭＲ膜高さ方向に向くように成膜される。そのため、記録媒体磁界の最も大きい浮上面近傍でのＭＲ膜の磁化４が、永久磁石膜２によって強く固定され、ＳＡＬバイアス法に比べて出力信号が小さくなってしまう。
【００１４】
したがって、本発明は、狭トラック化しても、線形応答に必要なバイアス磁界を充分に印加でき、出力信号波形の上下対称性が良好な出力信号が得られるＭＲヘッドを提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＭＲ膜のトラック幅方向両端部に、電極及び永久磁石膜を配置し、前記ＭＲ膜のトラック幅方向に電流を流す構成の磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおいて、前記ＭＲ膜の磁化容易軸はＭＲ膜高さ方向であり、ＭＲ膜高さ方向の寸法を前記ＭＲ膜のトラック幅より大きくかつ前記電極高さよりも大きくし、前記永久磁石膜の磁化容易軸はトラック幅方向で、この永久磁石膜を用いて横バイアス磁界を印加することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明のＭＲヘッドは、前記ＭＲ膜の全面もしくは一部に反強磁性膜を配置することにより、ＭＲ膜の磁区構造を安定化しつつ、横バイアス磁界を印加することを特徴とする。
本発明では、前記反強磁性膜は、センス電流のほとんど流れない領域、あるいは浮上面から離れていて記録媒体の磁界が弱い領域に設けられていることが好ましい。
さらに、前記ＭＲ膜のトラック幅が２μｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明のＭＲヘッドは、ＭＲ膜高さを電極高さより高くすることにより、磁区構造が安定で波形の上下対称性のよい出力信号が得られることを特徴とする。
【００１９】
以下に本発明の作用を説明する。本発明による永久磁石バイアス法は、ＭＲ膜のトラック幅方向両端部に永久磁石膜を配置して横バイアス磁界を印加することにより、ＭＲ膜の浮上面近傍部分の磁化を回転しやすくして、従来の永久磁石バイアス法に比べて振幅の大きな出力信号が得られる。
【００２０】
ＭＲ膜の磁区構造は、磁化容易軸方向の寸法（ここではＭＲ膜高さ７）が他の寸法（ここではトラック幅６と膜厚）よりも大きい程安定となる。一方、記録媒体の磁界はＭＲ膜高さ方向に急激に減衰するので、ＭＲ膜１の抵抗変化が出力信号電圧の差として検出される領域のＭＲ膜高さ（ここでは電極高さ８）が小さい方が、より高い出力信号電圧が得られる。従って、図１のようにＭＲ膜高さ７を電極高さ８より高くすると、磁区構造が安定で出力信号の高いＭＲヘッドが得られる。
【００２１】
よって、本発明では図１のようにＭＲ膜高さ７をトラック幅６に比べて充分大きくするとＭＲ膜１の磁区構造が安定となり、磁区構造安定化のための縦バイアス磁界は不要である。
【００２２】
以下では、本発明による永久磁石バイアス法と従来例のＳＡＬバイアス法との特性を比較した。
【００２３】
図３に、本発明による永久磁石膜を用いたバイアス法、及び従来のＳＡＬバイアス法について、トラック幅Ｔｗを変化させた場合のバイアス角のシミュレーション結果を示す。ここで、電極高さは各トラック幅の６０％として計算した。線形応答に望ましいバイアス角は、図にグレー領域で示したように４５°程度である。
【００２４】
従来のＳＡＬバイアス法は○印で示す。ＳＡＬ膜の飽和磁化等の条件によって異なるが、ＭＲ膜高さ１．０μｍ程度以下ではＭＲ膜高さ方向の反磁界が急増し、線形応答に必要なバイアス磁界を印加するために流すセンス電流も急増してしまう。例えば、１０ＧＢ／ｉｎ2相当（トラック幅０．５μｍ、ＭＲ膜高さ０．３μｍ）のＭＲ膜に必要なバイアス磁界を印加するためには、ＳＡＬバイアス法では２×１０8Ａ／ｃｍ2程度のセンス電流を流さなければならない。
【００２５】
ＭＲヘッドに流すセンス電流を増加した場合、ジュール発熱により素子温度が上昇しＭＲ膜の抵抗変化率が減少し、ＭＲヘッドの出力信号も抵抗変化率に比例して減少してしまうという問題点がある。ジュール発熱はセンス電流密度の２乗に比例し、一般に温度上昇を摂氏１５度程度以下に抑えるために、センス電流の上限は２×１０7Ａ／ｃｍ2、望ましくは１×１０7Ａ／ｃｍ2程度とされている。従って、ＳＡＬバイアス法で１０ＧＢ／ｉｎ2相当のＭＲ膜に必要バイアスを印加すると、発熱に依る出力信号低下に加え、摂氏１０００度近い温度上昇によるＭＲ素子の溶断を招く。
【００２６】
一方、温度上昇抑制のために２×１０7Ａ／ｃｍ2程度のセンス電流を流した場合、トラック幅が狭くなる程横バイアス磁界が不十分となり、１０ＧＢ／ｉｎ2相当では１０°程度しかバイアスを印加できない。
【００２７】
これに対し、●印で示す本発明は１０ＧＢ／ｉｎ2相当のＭＲ膜に必要なバイアス磁界を印加できる。本発明は永久磁石膜による磁界で横バイアスを印加する法であり、図３から明らかなようにバイアス角はセンス電流の大きさに依らない。従って、ＳＡＬバイアス法ではセンス電流の大きさに依り出力信号波形の上下対称性が変動するが、本発明では上下対称性がセンス電流に依存しないという特長を持つ。
【００２８】
また、ＳＡＬバイアス法ではジュール熱が主として膜厚方向にのみ放熱するのに比べ、本発明ではＭＲ膜のＭＲ膜高さが大きいためＭＲ膜高さ方向にも放熱できる。このため、５×１０7Ａ／ｃｍ2という高センス電流密度で使用しても素子の温度上昇は摂氏１５度弱に抑えられた。
【００２９】
ただし、本発明ではトラック幅が広くなる程ＭＲ膜中央付近への磁石膜による漏洩磁界は減少し、ＭＲ膜の磁化は磁化容易軸であるＭＲ膜高さ方向を向き易くなる。図３からはトラック幅４μｍ以上で、この傾向が見られる。従って、本発明によるヘッドで線形応答に望ましいバイアス角を得るためには、トラック幅が狭い領域（図３からはトラック幅２μｍ以下）で用いることが望ましい。
【００３０】
本発明の構造に対し、ＭＲ膜の一部に反強磁性膜を図２のように積層させると、トラック幅やセンス電流密度に依らず線形応答に望ましいバイアス角が得られた。これは、上述の永久磁石膜による磁界に加えて、反強磁性膜とＭＲ膜との交換相互作用により横バイアス磁界が印加されたためである。
【００３１】
図４に、従来ＳＡＬバイアス法及び本発明による実施例のＭＲヘッドによる再生出力信号振幅のトラック幅Ｔｗ依存性を示す。ここで、センス電流は従来法、本発明法についてそれぞれ５×１０7Ａ／ｃｍ2、２×１０7Ａ／ｃｍ2とした。
【００３２】
両法とも、出力信号はトラック幅にほぼ比例している。トラック幅４μｍの場合を除いて、本発明の方が従来例より出力信号が大きい。また、従来例はトラック幅２μｍ未満で出力信号が急減した。
【００３３】
出力信号は磁気抵抗変化を示すＭＲ膜に流れるセンス電流に比例する。本発明ではＭＲ膜単層でバイアスを印加することが可能であるため、ＳＡＬバイアス法のような（ＳＡＬ膜及び非磁性膜への）センス電流の分流に起因する効率の低下がなく、高感度なヘッドが実現できる。また、本発明ではＭＲ膜のＭＲ膜高さが高いため放熱性が良く、ＳＡＬバイアス法の２．５倍の高センス電流密度で使用しても温度上昇は同程度に抑制できる。
さらに、ＭＲヘッドの出力信号はバイアス角が４５°程度の場合に出力信号振幅が最大となるが、従来例ではトラック幅が０．５μｍまで狭くなるとバイアスが１０°程度しか印加できない。この３点から、本発明は従来のＳＡＬバイアス法より出力信号が大きくなる。
【００３４】
永久磁石膜のみを用いた実施例１でトラック幅３μｍ以上で出力信号が減少したのは、図３に示したように、トラック幅が広くなるとバイアスがかかり過ぎてしまうためである。これに対し反強磁性膜も併用した実施例２は、従来ＳＡＬバイアス法および実施例１より出力信号が大きく、トラック幅３μｍ以上でもほぼトラック幅に比例して出力信号が増加する。
【００３５】
これは、反強磁性膜も併用した実施例２では図３に示したように、反強磁性膜とＭＲ膜との交換相互作用により、広いトラック幅でも線形応答に望ましいバイアス角が得られるためである。また、永久磁石膜のみの実施例１では、永久磁石膜近傍でのＭＲ膜の磁化が永久磁石膜によって強く固定され、出力信号が小さくなってしまう。これに対し、反強磁性膜も併用した実施例２は、実施例１より弱い永久磁石膜でも充分横バイアス磁界が印加でき、実施例１より出力信号が増加した。反強磁性膜をＭＲ膜の全面に積層させた場合には、さらに弱い永久磁石膜でも充分横バイアス磁界が印加できる。しかし全面に積層させると、記録媒体の磁界の最も大きい浮上面近傍でもＭＲ膜の磁化が反強磁性膜によって強く固定され、実施例１に比べて出力信号が小さくなってしまう。このため、反強磁性膜を併用する場合には、図２のようにセンス電流のほとんど流れない領域、あるいは浮上面から離れていて記録媒体の磁界が弱い領域にパターニング積層させることが望ましい。
【００３６】
ＭＲヘッドの出力信号としては、振幅が大きいだけでなく波形の上下対称性が良いことが要求される。ＭＲヘッドの信号検出以後の電気回路による増幅処理などで信号として処理するためには、この正負の振幅差が平均振幅の２０％程度以内であることが必要である。
この上下対称性の基準を満たすトラック巾の範囲は、永久磁石膜のみを用いた実施例１では３μｍ以下、反強磁性膜も併用した実施例２では検討した全範囲、ＳＡＬバイアス法では２μｍ以上であった。この範囲は図３にグレー領域で示した範囲にほぼ対応し、バイアス角４５°程度でＭＲヘッドは磁界に対しての線形応答性が良好である。
【００３７】
また、上下対称性のセンス電流依存性を調べるために、各法についてセンス電流を０．２×１０7Ａ／ｃｍ2増加させて上下対称性の変動を測定した。その結果、本発明法ではいずれも変動が２％以内であったが、ＳＡＬバイアス法では２０％近く変動した。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明を実施例を参照しながら詳細に説明する。
（実施例１）
図１に本発明による永久磁石バイアス法のＭＲ素子の立面図を示す。ＭＲ膜１はＭＲ膜高さ方向に磁化容易軸方向をあわせて、且つトラック幅より長く形成する。ＭＲ膜１のトラック幅方向の両側に永久磁石膜１を配置して、ＭＲ膜高さ方向を向いているＭＲ膜の磁化４を前記永久磁石膜により傾斜させる。ＭＲ膜１にセンス電流を供給するために永久磁石２上に電極３を配置する。以上の構造からなるＭＲ素子で記録媒体９からの磁気信号を読みとることができる。尚、図１にかかるＭＲ素子のＭＲヘッドにおける配置を図５に示す。
図５に録再分離型ヘッドの立面図、およびＭＲ素子の拡大図２０とを示す。録再分離型ヘッドは、基板１９上に薄膜誘導型記録ヘッド１５と磁気抵抗効果型再生ヘッド１６とを積層したものである。
薄膜誘導型記録ヘッド１５は上部磁極１７と連結する下部磁極兼上部シールド膜１２をコイル１８で励磁して記録媒体に磁気情報の書き込みを行う。また、磁気抵抗効果型再生ヘッド１６は下部磁極兼上部シールド膜１２と下部シールド膜１３の間に本発明のＭＲ素子２０を有する。各部位の間には絶縁膜１４を設けるが図５では記載を省略する。
【００３９】
ＭＲ素子２０は、ＭＲ膜１のトラック幅方向の両端に永久磁石膜２を配置して、前記永久磁石膜２上に電極Ｍｏ３を配置して、ＭＲ膜の膜面に反強磁性膜１０を配置構造からなる。ここでＭＲ膜１はＮｉＦｅで、永久磁石膜２はＣｏＰｔで、電極３はＭｏで形成する。
【００４０】
この時、トラック幅、即ち電極間隔は０．５〜４．０μｍになるように形成する。ＭＲ膜のＭＲ膜高さ７は２０μｍ膜厚は２５ｎｍとした。上下のシールド膜の間隔（ギャップ長）は、従来法、本発明それぞれ０．２５μｍ、０．２３μｍとした。磁石膜の膜厚は、従来法、本発明それぞれ５０ｎｍ、２５ｎｍである。磁石膜の飽和磁化はいずれも０．７Ｔである。
センス電流を流す領域はトラック両端の電極の高さ８で規定する。ＭＲ素子２０の抵抗は図８のような素子抵抗の電極高さ依存性を示すので、ＭＲ素子とは別に設けたＲＬＧ素子（Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｌａｐｐｉｎｇ  Ｇｕｉｄｅ素子、抵抗をモニターして素子高さを規制してラッピングするための素子）を使用して素子抵抗を測定し、電極高さがトラック幅の６０％となるように加工した。
【００４１】
実際にＭＲ素子上に形成した誘導型ヘッド１５を用いて記録媒体に記録し、ＭＲ素子２０の再生特性を検討した。このとき、誘導型ヘッドとしてはトラック幅３μｍ幅のヘッドを用いた。
センス電流密度は、従来ヘッドは２×１０7Ａ／ｃｍ2に本発明ヘッドは５×１０7Ａ／ｃｍ2とした。
各トラック幅に対してサンプルヘッドを２０セット作製し、薄膜誘導型記録ヘッドに記録電流０．３ＡＴを印加して測定を行い、平均値を図４に示した。
【００４２】
この結果、図４に示すように、両法とも出力信号はトラック幅にほぼ比例している。トラック幅４μｍの場合を除いて、本発明ヘッドの方が従来法より出力信号が大きい。また、従来法はトラック幅２μｍ未満で出力信号が急減した。
【００４３】
出力信号は磁気抵抗変化を示すＭＲ膜に流れるセンス電流に比例する。本発明法ではＭＲ膜単層でバイアスを印加することが可能であるため、ＳＡＬバイアス法のような（ＳＡＬ膜及び非磁性膜への）センス電流の分流に起因する効率の低下がなく、高感度なヘッドが実現できる。また、本発明法ではＭＲ膜のＭＲ膜高さが高いため放熱性が良く、ＳＡＬバイアス法の２．５倍の高センス電流密度で使用しても温度上昇は同程度に抑制できる。
さらに、ＭＲヘッドの信号はバイアス角が４５°程度の場合に出力信号振幅が最大となるが、従来法ではトラック幅が０．５μｍまで狭くなるとバイアスが１０°程度しか印加できない。この３点から、本発明法は従来ＳＡＬバイアス法より出力信号が大きくなった。
【００４４】
本発明で、トラック幅３μｍ以上で出力信号が減少したのは、図３に示したように、トラック幅が広くなるとバイアスがかかり過ぎてしまったためである。
【００４５】
ＭＲヘッドの出力信号としては、振幅が大きいだけでなく波形の上下対称性が良いことが要求される。ＭＲヘッドの信号検出以後の電気回路による増幅処理などで信号として処理するためには、この正負の振幅差が平均振幅の２０％程度であることが必要である。
この上下対称性の基準を満たすトラック巾の範囲は、本発明法では３μｍ以下ＳＡＬバイアス法では２μｍ以上であった。バイアス角をシミュレーションで予測した図３と比較すると、この範囲はグレー領域で示した範囲にほぼ対応し、バイアス角４５°程度でＭＲヘッドは磁界に対しての線形応答性が良好である。
【００４６】
次に、上下対称性のセンス電流依存性を調べるために、各法についてセンス電流を０．２×１０7Ａ／ｃｍ2増加させて上下対称性の変動を測定した。その結果、本発明法では変動は２％以内であったが、ＳＡＬバイアス法では２０％近く変動した。
【００４７】
また、本発明法でもＭＲ素子における多磁区構造に起因するバルクハウゼンノイズは観測されなかった。これは、磁化容易軸方向の寸法であるＭＲ膜高さが２０μｍと他の寸法（トラック巾０．５〜４μｍ、ＭＲ膜厚２５ｎｍ）よりも充分大きく、ＭＲ膜が単磁区状態に保たれたためである。
【００４８】
このように、本実施例では狭トラック化しても、線形応答に必要なバイアスが充分印加でき、従来のヘッドに比べ出力信号の振幅が大きく波形の上下対称性が良好な出力信号が得られる。これは、本発明法ではＭＲ膜単層でバイアスを印加することが可能であるため、ＳＡＬバイアス法のようなセンス電流の分流に起因する効率の低下がなく、高感度なヘッドが実現できる。
【００４９】
（実施例２）
図２に本発明による永久磁石バイアス法のＭＲ素子の立面図を示す。実施例１に対して、図２はＭＲ膜１の一部に反強磁性膜１０をパターニング積層させたＭＲ素子を作成した。ここで、永久磁石膜２は飽和磁化０．４ＴのＣｏＮｉ系磁石膜を用いた。また、反強磁性膜としてＦｅＭｎを用いた。
【００５０】
この結果、図３に示したように反強磁性膜も併用した実施例２は、従来ＳＡＬバイアス法および実施例１より出力信号が増加した。また、永久磁石膜のみを用いた実施例１ではトラック幅３μｍ以上で出力信号が減少したが、反強磁性膜も併用した実施例２ではトラック幅３μｍ以上でもほぼトラック幅に比例して出力信号が増加した。
【００５１】
これは、図３に示したように、反強磁性膜１０とＭＲ膜１との交換相互作用により、広いトラック幅でも線形応答に望ましいバイアス角が得られるためである。また、永久磁石膜２のみを用いた実施例１では、永久磁石膜近傍でのＭＲ膜の磁化が永久磁石膜によって強く固定され、出力信号が小さくなってしまう。これに対し、反強磁性膜１０も併用した実施例２は、実施例１より弱い永久磁石膜でも充分横バイアス磁界が印加でき、実施例１より出力信号が増加した。
【００５２】
反強磁性膜をＭＲ膜の全面に積層させた場合には、さらに弱い永久磁石膜でも充分横バイアス磁界が印加できる。しかし全面に積層させると、記録媒体の磁界の最も大きい浮上面近傍でもＭＲ膜の磁化が反強磁性膜によって強く固定され、実施例１に比べて出力信号が小さくなってしまう。このため、反強磁性膜を併用する場合には、図２のようにセンス電流の流れない領域にパターニング積層させることが望ましい。
【００５３】
ＭＲヘッドの出力信号としては、振幅が大きいだけでなく波形の上下対称性が良いことが要求される。ＭＲヘッドの信号検出以後の電気回路による増幅処理などで信号として処理するためには、この正負の振幅差が平均振幅の２０％程度以内であることが必要である。
この上下対称性の基準を満たすトラック巾の範囲は、永久磁石膜のみを用いた実施例１では３μｍ以下、反強磁性膜も併用した実施例２では検討した全範囲、ＳＡＬバイアス法では２μｍ以上であった。この範囲は図３にグレー領域で示した範囲にほぼ対応し、バイアス角４５°程度でＭＲヘッドは磁界に対しての線形応答性が良好である。
【００５４】
また、上下対称性のセンス電流依存性を調べるために、各法についてセンス電流を０．２×１０7Ａ／ｃｍ2増加させて上下対称性の変動を測定した。その結果、本発明法ではいずれも変動が２％以内であったが、ＳＡＬバイアス法では２０％近く変動した。これは、ＳＡＬバイアス法は、センス電流によってＳＡＬ膜を飽和させ、ＳＡＬ膜からの漏洩磁界によりＭＲ膜にバイアスを印加する法であり、センス電流の大きさによりバイアス角が変化するためである。
この結果、図４に示すように、両法とも出力信号はトラック幅にほぼ比例している。トラック幅４μｍの場合を除いて、本発明ヘッドの方が従来法より出力信号が大きい。また、従来法はトラック幅２μｍ未満で出力信号が急減した。
【００５５】
また、本発明法でもＭＲ素子における多磁区構造に起因するバルクハウゼンノイズは観測されない。これは、磁化容易軸方向の寸法であるＭＲ膜高さが２０μｍと他の寸法（トラック巾０．５〜４μｍ、ＭＲ膜厚２５ｎｍ）よりも充分大きく、ＭＲ膜が単磁区状態に保たれたためである。
【００５６】
このように、本実施例では狭トラック化しても、線形応答に必要なバイアスが充分印加でき、従来のヘッドに比べ出力信号の振幅が大きく波形の上下対称性が良好な出力信号が得られる。これは、本発明法ではＭＲ膜単層でバイアスを印加することが可能であるため、ＳＡＬバイアス法のような多層膜におけるセンス電流の分流に起因する効率の低下がなく、高感度なヘッドが実現できる。
【発明の効果】
本発明によれば、狭トラック化しても、線形応答に必要なバイアスが充分印加でき、従来のヘッドに比べ出力信号の振幅が大きく波形の上下対称性が良好な出力信号が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による永久磁石バイアス法のＭＲ素子の立面図
【図２】本発明による永久磁石バイアス法のＭＲ素子の立面図
【図３】本発明による永久磁石膜を用いたバイアス法、及び従来のＳＡＬバイアス法について、トラック幅Ｔｗを変化させた場合のバイアス角
【図４】本発明による実施例のＭＲヘッドによる再生出力信号振幅のトラック幅Ｔｗ依存性
【図５】録再分離型ヘッドの立面図、およびＭＲ素子の拡大図
【図６】従来ＳＡＬバイアス法ＭＲ素子の立面図
【図７】従来永久磁石バイアス法ＭＲ素子の立面図
【図８】素子抵抗の電極高さ依存性
【符号の説明】
１  ＭＲ膜、２  永久磁石膜、３  電極、４  ＭＲ膜の磁化方向、
６  ＭＲ素子のトラック幅、７  ＭＲ膜高さ、
８  電極高さ、９  記録媒体、１０  反強磁性膜、
１１  反強磁性膜の磁化容易軸  １２  下部磁極兼上部シールド膜、
１３  下部シールド膜、１４  絶縁膜、１５  薄膜誘導型記録ヘッド、
１６  磁気抵抗効果型再生ヘッド、１７  上部磁極、１８  コイル、
１９  基板、２０  ＭＲ素子、２１  非磁性膜、２２  ＳＡＬ膜。
【図１】
0003756593.tif 000002
【図２】
0003756593.tif 000003
【図３】
0003756593.tif 000004
【図４】
0003756593.tif 000005
【図５】
0003756593.tif 000006
【図６】
0003756593.tif 000007
【図７】
0003756593.tif 000008
【図８】
0003756593.tif 000009