(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗効果素子の媒体対向面側に、磁気記録媒体から磁界を読取り前記磁気抵抗効果素子に該磁界を伝達する磁気伝達膜を備えた磁気ヘッドであって、
前記磁気伝達膜は、前記磁気記録媒体側となる磁化情報読取り面と、前記磁気抵抗効果素子側となる磁化情報伝達面とを有し、
前記磁化情報読取り面が、磁化情報伝達面と比較して、磁気記録媒体のトラック幅方向では薄く、該トラック幅方向と垂直な方向では厚く形成されてなり、
前記磁化情報読取り面の面積が、磁化情報伝達面の面積以上であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、
前記磁気抵抗効果素子は、スピンバルブ型磁気抵抗効果素子、トンネル型磁気抵抗効果素子及び異方性磁気抵抗効果素子から選択されたいずれか１つである、ことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項１または２記載の磁気ヘッドを搭載したことを特徴とする磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気ディスク装置等の磁気記憶装置に搭載され、磁気記録媒体からの磁界を検出する再生用の磁気ヘッドに関する。特に、磁気記憶装置の小型化、大容量化に伴い高密度記録化された磁気記録媒体に対応した磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年における、磁気記憶装置の高密度化・大容量化への要請は著しい。これに伴い、例えば磁気ディスク装置での磁気ディスクの高記録密度化並びに磁気ヘッドの高感度化及び微細化が求められている。近い将来には、１００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２の高記録密度な媒体が実現され、ここに記録されるトラック幅は０．１μｍ程度に狭くなると予想されている。
【０００３】
図１は、従来、広く採用されているスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子を用いた再生用の磁気ヘッドの概要構成を例示した図である。この磁気ヘッド１００は、スピンバルブ素子１０１の両端に、磁区制御のためのハードバイアス膜１０３及び電極端子膜１０５が形成された構造を有している。磁気ディスク上に微細な幅で書き込まれたトラックからの信号磁界Ｈｓｉｇを隣接するトラックの影響を受けずに読み取るためには、磁気ヘッド１００のトラック方向の幅（以下、読取り幅ＣＷＴと称す）を磁気ディスクのトラック幅よりも狭く形成する必要がある。例えば、前述した１００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２のような高い信号密度で記録されたトラックの磁気情報を読み取るためには０．１μｍよりも小さい読取り幅ＣＷＴとしたスピンバルブ素子１０１を作製しなければならない。このようなスピンバルブ素子１０１は非常に高い精度をもって作製することが必要となり、高密度記録用の磁気ヘッドの実現を阻む原因の１つとなっていた。
【０００４】
また、図２は高出力な磁気ヘッドとして近年、開発が進められているトンネル型の磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）を用いたＴＭＲヘッドの概要構成を示した図である。このＴＭＲヘッド２００では電極端子膜２０５が上下に形成され、図２に示されるように、ＴＭＲ素子２０１の読取り幅ＣＷＴに対して垂直となる方向にセンス電流ＰＥＲが流される。なお、参照符号２０３で示すのはハードバイアス膜である。
【０００５】
このＴＭＲヘッド２００では読取り幅ＣＷＴに反比例して電気的な抵抗値が上昇する。ところが、このように抵抗値が大きくなったＴＭＲ素子２０１では、流すことのできる電流値が小さくなることから読み出された電気信号にノイズが乗り易くなるという問題がありＴＭＲヘッドの実現を困難とする理由の一つとなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような問題を解決するため、従来、図３に示されるようにスピンバルブ型素子３０１の媒体対向面ＭＥＳ側に磁気伝達膜（以下、フラックスガイドと称す）３１０を設けた磁気ヘッドの構造について提案がある。この磁気ヘッド３００は、スピンバルブ型素子３０１の媒体対向面ＭＥＳ側に磁性材料で形成したフラックスガイド３１０を配置させた構造である。
【０００７】
上記磁気ヘッド３００は、例えば図１に示した通常の磁気ヘッドと比較して、スピンバルブ素子３０１が奥まった位置（磁気ディスクより遠くなる位置）に形成され、空間が確保されている。そして、この空間にフラックスガイド３１０が配置される。上記構造の磁気ヘッド３００では、磁気ディスクからの信号磁界Ｈｓｉｇがフラックスガイド３１０を介して磁気抵抗効果素子３０１のフリー層３０１ＦＲに伝播する。このような構造とすれば、磁気ヘッド３００の実効的な読取り幅をフラックスガイド３１０の幅ＦＷＴで規定できる。すなわち、フラックスガイドを採用した磁気ヘッドでは、スピンバルブ型素子３０１の読取り幅がトラック幅より大きい場合でも高密度記録に対応できるようになる。
【０００８】
ところが、上記のように従来のフラックスガイド３１０の幅ＦＷＴはスピンバルブ型素子３０１の読取り幅より狭く、その形状は一般に薄いシート状である。よって、フラックスガイド３１０の磁気記録媒体側となる磁化情報読取り面ＭＥＦの面積は、磁気抵抗効果素子３０１内のフリー層３０１ＦＲの面積と比較して小さくなる。そのために、フラックスガイド３１０で伝達できる磁化量がフリー層３０１ＦＲで感知できる最大の磁化量に比べて小さくなる。その結果、スピンバルブ型素子３０１の磁界に対する感度が低くなり、再生効率が低下するという問題が生じてしまう。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、磁気抵抗効果素子に十分な磁化を供給できる磁気伝達膜を備えた、高感度な再生用の磁気ヘッドを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は請求項１に記載の如く、磁気抵抗効果素子の媒体対向面側に、磁気記録媒体から磁界を読取り前記磁気抵抗効果素子に該磁界を伝達する磁気伝達膜を備えた磁気ヘッドであって、
前記磁気伝達膜は、前記磁気記録媒体側となる磁化情報読取り面と、前記磁気抵抗効果素子側となる磁化情報伝達面とを有し、
前記磁化情報読取り面が、磁化情報伝達面と比較して、磁気記録媒体のトラック幅方向では薄く、該トラック幅方向と垂直な方向では厚く形成されてなり、
前記磁化情報読取り面の面積が、磁化情報伝達面の面積以上である磁気ヘッドにより達成される。
【００１３】
また、請求項２に記載の如く、請求項１に記載の磁気ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果素子は、スピンバルブ型磁気抵抗効果素子、トンネル型磁気抵抗効果素子及び異方性磁気抵抗効果素子から選択されたいずれか１つとすることができる。
【００１４】
請求項１または２に記載の発明によれば、磁気伝達膜が磁気記録媒体から磁界を磁気抵抗効果素子側に十分に伝達できる形状となるので高感度な再生用の磁気ヘッドを構成できる。
【００１５】
そして、請求項３に記載の如く、請求項１または２に記載の磁気ヘッドを搭載した磁気記憶装置は、高感度な再生用の磁気ヘッドを少なくとも備えているので、磁気記録媒体に記録された磁気情報を高精度に再生できる磁気記憶装置として提供できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００１７】
図４は実施例に係る再生用の磁気ヘッド１０の主要部を示した斜視図である。また、図５は図４でのＡ−Ａ矢視により磁気ヘッド１０の構成を示した図、図６は図５で示す磁気ヘッド１０のフラックスガイドの形状を示した図である。
【００１８】
なお、図５では、図４では図示を省略している、上部シールド１５及び下部シールド１６が図示されている。
【００１９】
図４で、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）１１の両側にはハードバイアス膜１８及び電極端子膜１９が形成されている。ＭＲ素子１１の媒体対向面ＭＥＳ側には、図示せぬ磁気記録媒体からの信号磁界Ｈｓｉｇを読取り、このＭＲ素子１１に信号磁界Ｈｓｉｇを伝達する磁気伝達膜（フラックスガイド）１３が配設されている。
ここまでの基本構成は従来と同様であるが、本実施例のフラックスガイド１３は特殊な形状を有している。
【００２０】
すなわち、本フラックスガイド１３では磁気記録媒体側となる磁化情報読取り面ＭＥＦと、ＭＲ素子側となる磁化情報伝達面ＭＲＦとは異なる形状となるように形成されている。特に、磁化情報読取り面ＭＥＦの形状は、読取り幅方向ＣＷＴでは磁化情報伝達面ＭＲＦより薄く、その垂直方向ＣＶＴ（図４では上下方向）では磁化情報伝達面ＭＲＦより厚くなるように形成されている。また、磁化情報読取り面ＭＥＦの面積は、磁化情報伝達面ＭＲＦの面積より大きくなるように形成することが望ましい。このフラックスガイド１３の特徴的な形状は図６によく示されている。
【００２１】
フラックスガイド１３が磁気記録媒体からの信号磁界Ｈｓｉｇを受け取れる磁化量は、磁化情報読取り面ＭＥＦの面積に依存するので、この面積を広く形成するのが好ましい。同様に、ＭＲ素子１１のフリー層１１ＦＲに伝達できる磁化量は、磁化情報伝達面ＭＲＦの面積に依存するので、こちらもより面積が広い方が好ましい。
【００２２】
しかし、上記磁化情報伝達面ＭＲＦは、ＭＲ素子１１のフリー層１１ＦＲに磁化を伝達するのでフリー層１１ＦＲと同一形状とされた場合が最大の面積となる。即ち、最大となるのは図４に例示したように磁化情報伝達面ＭＲＦがフリー層１１ＦＲと略同一形状となる場合である。また、図６では、磁化情報伝達面ＭＲＦの幅ｗ１がフリー層１１ＦＲの幅と同じ、厚みｔ１がフリー層１１ＦＲの厚さと同じになる場合である。
【００２３】
一方、磁化情報読取り面ＭＥＦは、フラックスガイド１３の機能を考えた場合はＣＷＴ方向での厚み（幅ｗ２）は薄い方が好ましいが、ＣＶＴ方向の厚みｔ２はより厚くても問題はない。
【００２４】
ところで、従来のフラックスガイドを有しない一般的な磁気ヘッドでは、磁気記録媒体からＭＲ素子の厚さ方向に流入する磁界を制限するために上下にシールドが形成されている。この上下シールド間距離がいわゆるギャップ長である。このギャップ長は、実際に信号磁界Ｈｓｉｇを読み取るフリー層の厚さに比べると著しくに厚くなっていた（例えばギャップ長約８０ｎｍに対し、フリー層厚さ約４ｎｍ）。そして、先に示した図３の如く、従来のフラックスガイド３１０を設けた場合には、ＭＲ素子は磁気記録媒体から離れる方向に引っ込んで形成されている。そして、図３では図示を省略しているが、フラックスガイド３１０の上下には厚めの上下にシールドが形成されていた。すなわち、この上下にシールドが存在している領域を利用すればＣＶＴ方向に厚い磁化情報読取り面ＭＥＦを有するフラックスガイド１３を形成できる。このように形成したのが本実施例に係る磁気ヘッド１０のフラックスガイド１３であり、その形状的な特徴が図５により良く確認できる。なお、フラックスガイド１３の磁化情報読取り面ＭＥＦのＣＶＴ方向の厚さはギャップ長近傍まで広げることができる。
【００２５】
また、本磁気ヘッドの磁化情報読取り面ＭＥＦの面積は、磁化情報伝達面ＭＲＦからＭＲ素子に伝達する磁化量をより多くするために、磁化情報伝達面ＭＲＦの面積以上の広さを有するように設計されている。理論的には磁化情報読取り面ＭＥＦの面積と磁化情報伝達面ＭＲＦの面積とが略同じであれば、磁化情報読取り面ＭＥＦが磁気記録媒体から受けた信号磁界Ｈｓｉｇをそのまま磁化情報伝達面ＭＲＦからＭＲ素子のフリー層１１ＦＲに供給できる。しかし、フラックスガイド１３内を磁化が伝達される際にはロスや外乱の影響があるので、これらを配慮しておくことが望ましい。
【００２６】
そこで、本実施例の磁気ヘッド１０では、磁化情報読取り面ＭＥＦの面積が磁化情報伝達面ＭＲＦの面積以上となるように形成して、十分な磁化がフリー層１１ＦＲへ確実に供給できる構造としている。
【００２７】
上記のように本実施例の磁気ヘッド１０では、磁化情報読取り面ＭＥＦが磁化情報伝達面ＭＲＦと比較して、幅（ｗ）はより狭く、厚さ（ｔ）はより厚くなるように形成し、かつ磁化情報読取り面ＭＥＦの面積が磁化情報伝達面ＭＲＦの面積と同等、或いはそれ以上となるように形成されている。このような構造のフラックスガイド１３は伝達できる磁化量が従来のフラックスガイドと比較して大きくなる。よって、このフラックスガイド１３を備えた本実施例の磁気ヘッド１０は、読取り幅を実質的に狭めながら高感度に磁気情報を再生できる。
【００２８】
上記ＭＲ素子１１としては、スピンバルブ型磁気抵抗効果素子、トンネル型磁気抵抗効果素子及び異方性磁気抵抗効果素子を採用することができる。
【００２９】
図７は、ＭＲ素子１１としてスピンバルブ型の素子を採用した場合の磁気ヘッド１０の具体例を示している。なお、図７ではフラックスガイド１３とＭＲ素子１１とを図示し、他の構成は省略して示している。
【００３０】
ここで例示されるスピンバルブ膜のフリー層１１ＦＲは積層フェリ型で形成されている。前述した条件に従って、ここでのフラックスガイド１３の磁化情報伝達面ＭＲＦはフリー層１１ＦＲの膜厚とほぼ同じ厚さを有し、磁化情報読取り面ＭＥＦ側はこれより厚く形成されている。また、幅方向では、磁化情報読取り面ＭＥＦの方が磁化情報伝達面ＭＲＦより狭く、面積は磁化情報読取り面ＭＥＦの方が広くなるように形成されている。
【００３１】
図７では、フリー層１１ＦＲの第１フリー磁性層としてＣｏＦｅ膜２５Å、フリー中間層としてＲｕ膜８Å及び第２フリー磁性層としてＣｏＦｅ膜２０Åが積層されている。この第１フリー磁性層の磁化方向と第１フリー磁性層の磁化方向とは反平行に結合され、磁気記録媒体からの信号磁界Ｈｓｉｇに応じて一体的に回転する。また、中間層１１ＮＩとしてＣｕ膜２５Å、ピンド磁性層としてＣｏＦｅ膜２５Å、反強磁性層としてＰｄＰｔＭｎ層１５０Åが形成されている。
【００３２】
図７のようにＭＲ素子としてスピンバルブ膜を用いる場合には、磁化情報読取り面ＭＥＦとの間に電気的に絶縁する絶縁膜２０を形成しておくことが好ましい。また、図７では積層状態のフリー磁性層を有するスピンバルブ膜を用いたものを例示したが、勿論、単層で形成されたフリー磁性層を有するスピンバルブ膜を用いてもよい。
【００３３】
図８、図９のそれぞれは、本実施例の磁気ヘッドに採用できるＭＲ素子であるＴＭＲ素子、ＡＭＲ素子の膜構成例を示している。
【００３４】
図８に例示したＴＭＲ素子２１は、Ｔａの下地層５ｎｍの上に、下から順にＮｉＦｅ１ｎｍ及びＣｏＦｅ２．５ｎｍで形成したフリー層２１ＦＲ、Ｃｕ３ｎｍで形成した絶縁層２１ＩＮ、ＣｏＦｅ３ｎｍで形成したピンド層２１ＰＩ、ＰｄＰｔＭｎ１５ｎｍで形成した反強磁性層２１ＡＮ及びＴａ５ｎｍで形成した保護層を備えている。
【００３５】
このＴＭＲ素子２１を用いた場合も、そのフリー層２１ＦＲに対応するようにフラックスガイドを形成すればよい。ただし、ＴＭＲ素子２１では図２で示したようにセンス電流ＰＥＲは膜面に対して垂直に流れるのでフラックスガイドとＴＭＲ素子２１との電気的絶縁に配慮する必要がない。よって、フラックスガイドがフリー層２１ＦＲに接触するように形成するのが好ましい。
【００３６】
また、図９に例示したＡＭＲ素子３１は、Ｔａの下地層５ｎｍの上に、ＮｉＦｅ１５ｎｍで形成したＡＭＲ層３１ＦＲ及びＴａ５ｎｍで形成した保護層を備えている。このようにＭＲ素子としてＡＭＲ素子３１を用いた場合は、ＡＭＲ層３１ＦＲに対応するようにフラックスガイドを形成すればよい。
【００３７】
前述した磁気ヘッド１０は、従来の磁気ヘッドと同様にレジストを用いた現像、露光並びにエッチング、スパッタリング等を用いる薄膜形成技術を用いて製造することができる。以下では図１０を参照しながら本磁気ヘッド１０で特徴的な形状を有するフラックスガイドを作成する工程について説明する。ここでは磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）としてスピンバルブ素子を用いている。
【００３８】
図１０（Ａ）で示す工程以前に、従来の手法でスピンバルブ素子１１を形成し、その磁気記録媒体側にフラックスガイド１３との絶縁を確保するためにＳｉＯ２又はＡｌ２Ｏ３による絶縁膜２０を形成し、不要部分を除去する工程が完了している。
【００３９】
本実施例のフラックスガイド１３は、磁化読取り面ＭＥＦと磁化情報伝達面とが異なる形状となるので、１つの膜で部分的に厚さが変る。このような膜の形成はリフトオフ法を応用して実現できる。
【００４０】
図１０（Ａ）で、先ず、下層レジスト５１上に上層レジスト５２が突き出ている形態の２層レジストを形成する。なお、このとき右側の下層レジスト５１の下にはスピンバルブ素子１１が存在している。
【００４１】
次に図１０（Ｂ）に示すように、上層レジスト５２を含めた表面全体をフラックスガイドに用いる磁性材料でスパッタする。この磁性材料としてパーマロイ、ＣｏＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ等を用いることができる。スパッタにより形成された磁性膜５５は、上層レジスト５２が存在しない部分はスパッタ量に応じた厚さの膜に形成される。しかし、上層レジスト５２の下部となる部分は膜形成が阻害されるため、上層レジスト５２の端部から奥側（図１０（Ｂ）では左右両端側）へ行くほど膜厚は薄く形成される。
【００４２】
その後、図１０（Ｃ）で示すように、レジスト５１、５２及びこれに付着した不要な磁性膜５５を除去することにより、台形の磁性膜５５が完成する。なお、フラックスガイドとして上層レジスト５２の下部の斜面となる形状が用いられるが、この形状は下層レジスト５１に対する上層レジスト５２の張り出し寸法で調整することが可能である。
【００４３】
最後に、フォトリグラフ法を用いてスラックスガイドを形成する部分にレジストでマスクし、不要部分をエッチングすることにより所望の幅と奥行きを有したスラックスガイド部５５ＦＬを完成させる。これによりスピンバルブ素子１１の横に、前述した関係にある磁化情報読取り面ＭＥＦ及び磁化情報伝達面ＭＲＦを備えたフラックスガイドが完成する。この後は通常の素子作製と同様にハードバイアス膜と電極を形成することで、磁気ヘッドを作製することができる。
【００４４】
なお、ＴＭＲ素子及びＡＭＲ素子を採用した磁気ヘッドの場合も、図１０のスピンバルブ膜１１をそれぞれの素子に置き換えて同様に製造できる。
【００４５】
上述した実施例はハードディスク等の磁気記録媒体からの信号磁界Ｈｓｉｇを高感度に再生する磁気ヘッドである。このような高感度な磁気ヘッドを搭載した磁気記憶装置は磁気記録媒体から信号磁界を高感度に再生できる。また、本実施例の磁気ヘッドと従来のインダクティブ型の薄膜ヘッドを併設すれば記録・再生ヘッドとすることができ、このような複合型の磁気ヘッドを搭載した磁気記憶装置は磁気記録媒体への磁気情報の記録及び再生が可能である。
【００４６】
ここで、実施例で示した磁気ヘッド１０を搭載した磁気記憶装置について簡単に説明する。図１１は磁気記憶装置の要部を示した図である。磁気記憶装置７０には磁気記録媒体としてのハードディスク７１が搭載され、回転駆動されるようになっている。このハードディスク７１の表面に対向して所定の浮上量で、実施例の磁気ヘッド１０を読み取り側に有する複合型磁気ヘッド７５で磁気記録及び再生動作が行われる。なお、複合型磁気ヘッド７５はアーム７２の先端にあるスライダ７３の前端部に固定されている。複合型磁気ヘッド７５の位置決めは、通常のアクチュエータと電磁式微動アクチュエータを組合せた２段式アクチュエータを採用できる。
【００４７】
なお、上記磁気ヘッド１０のみを用いて磁気再生専用の磁気記憶装置として構成してもよいことは言うまでもない。
【００４８】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述したところから明らかなように、請求項１または２に記載の発明によれば、磁気抵抗効果素子側に磁気記録媒体からの磁界に基づいた磁化を十分に伝達できる磁気伝達膜を備えているので、磁気記録媒体の磁化情報を高感度に再生できる磁気ヘッドを提供できる。
【００５０】
また、請求項３に記載の発明によれば、上記のように優れた磁気ヘッドを搭載しているので、磁気記録媒体に記録された磁気情報を高精度に再生できる磁気記憶装置として提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子を用いた再生用の磁気ヘッドの概要構成を示した図である。
【図２】従来のトンネル型の磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドの概要構成を示した図である。
【図３】従来のフラックスガイドを設けた磁気ヘッドの構造について示した図である。
【図４】実施例に係る再生用の磁気ヘッドの主要部を示した斜視図である。
【図５】図４でのＡ−Ａ矢視により磁気ヘッドの構成を示した図である。
【図６】磁気ヘッドのフラックスガイドの形状を示した図である。
【図７】スピンバルブ型の素子を採用した場合の磁気ヘッドの具体例を示した図である。
【図８】本実施例の磁気ヘッドに採用できるＴＭＲ素子の膜構成例を示した図である。
【図９】本実施例の磁気ヘッドに採用できるＡＭＲ素子の膜構成例を示した図である。
【図１０】実施例の磁気ヘッドのフラックスガイドの作製工程について示した図である。
【図１１】実施例の磁気ヘッドを搭載した磁気記憶装置の要部を示した図である。
【符号の説明】
１０            磁気ヘッド
１１            ＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）
１１ＦＲ        フリー層
１３            フラックスガイド（磁気伝達膜）
１８            ハードバイアス膜
１９            電極端子膜
Ｈｓｉｇ        信号磁界（磁気記録媒体からの磁界）
ＣＷＴ          読取り幅方向（トラック幅方向）
ＭＥＦ          磁化情報読取り面
ＭＲＦ          磁化情報伝達面
【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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