(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果素子と、前記フリー層の両側に当該フリー層と重なるように互いに離間して配置されて前記磁気抵抗効果素子に電流を供給するための一対の電極層と、前記磁気抵抗効果素子を挟むように配置されて前記フリー層にバイアス磁界を印加する硬質磁性層と、を備えた薄膜磁気ヘッドであって、
前記フリー層の両側領域における前記電極層と重なっている部分と前記電極層との間に当該電極層と接して配置されて前記フリー層に反強磁性的交換結合する導電性の強磁性層を有し、
前記強磁性層の磁気膜厚は前記フリー層の磁気膜厚よりも小さく設定されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
前記フリー層と前記強磁性層との間に配置される導電性の非磁性層を更に有することを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
前記フリー層及び前記強磁性層は同じ材料からなり、前記強磁性層の厚みは前記フリー層の厚みよりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果素子と、前記フリー層の両側に当該フリー層と重なるように互いに離間して配置されて前記磁気抵抗効果素子に電流を供給するための一対の電極層と、前記磁気抵抗効果素子を挟むように配置されて前記フリー層にバイアス磁界を印加する硬質磁性層と、を備えた薄膜磁気ヘッドであって、
前記フリー層の両側領域における前記電極層と重なっている部分と前記電極層との間に配置される層構造体を有し、
前記層構造体は、前記フリー層に反強磁性的交換結合する導電性の第１強磁性層と、前記第１強磁性層に反強磁性的交換結合すると共に前記電極層と接する導電性の第２強磁性層と、を含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
前記層構造体は、前記フリー層と前記第１強磁性層との間に配置される導電性の非磁性層を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
前記層構造体は、前記第１強磁性層と前記第２強磁性層との間に配置される導電性の非磁性層を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項７】
前記第１強磁性層の磁気膜厚と前記第２強磁性層の磁気膜厚とは同等に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の薄膜磁気ヘッドと、当該薄膜磁気ヘッドが取り付けられる可撓性部材と、を備えることを特徴とする薄膜磁気ヘッド組立体。
【請求項９】
信号を磁気的に記録する磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体から漏洩する磁界の変化を電気信号に変換する請求項１〜７のいずれか一項に記載の薄膜磁気ヘッドと、を備えることを特徴とする記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッド組立体及び記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスク等の磁気記録媒体の高密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドの性能向上が要求されている。薄膜磁気ヘッドとしては、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magneto Resistive）素子という）を有する再生ヘッドが含まれる。再生ヘッドの特性としては、バルクハウゼンノイズが小さいことが要求される。バルクハウゼンノイズを低減するためには、ＭＲ素子を挟むように硬質磁性層を配置して、ＭＲ素子に対してバイアス磁界を印加してＭＲ素子に含まれるフリー層を単磁区化することが行われている。
【０００３】
ところで、ＭＲ素子（フリー層）を挟むように硬質磁性層を配置すると、ＭＲ素子における硬質磁性層に隣接する端部近傍に、硬質磁性層からの磁界によって磁化の方向が固定されて信号磁界を検知することが出来ない領域（以下、不感領域という）が生じることとなる。そのため、ＭＲ素子に電流（センス電流）を供給するための一対の電極層をＭＲ素子に重ならないように配置した場合には、供給された電流が不感領域を通ることとなり、再生ヘッドとしての出力が低下するという問題が存在する。この問題を解決するためには、電極層をＭＲ素子に部分的に重なるように配置することが行われている（たとえば、特開平８−４５０３７号公報、特開平９−２８２６１８号公報、特開平１１−３１３１３号公報、特開２０００−７６６２９号公報等）。
【０００４】
電極層をＭＲ素子上に重なるように配置した場合、ＭＲ素子における電極層と重なっている部分には電流が流れにくくなり、直接的に再生ヘッドの出力に寄与することはない。しかしながら、ＭＲ素子における電極層と重なっている部分は、磁気記録媒体から漏洩する磁界を吸収するため、吸収された磁界がトラック中央部の高感度領域まで伝達し、実効トラック幅が拡大するという読みにじみの問題が生じることとなる。この問題を解決するものとして、特開２００１−１７６０３２号公報には、感磁層（フリー層）の一部に、金属層を介して強磁性金属層と反強磁性的交換結合した部分を設け、その部分の再生感度を下げる技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フリー層の一部と金属層を介して反強磁性的交換結合する強磁性金属層を設けた構造の薄膜磁気ヘッドを再生ヘッドとして用いた場合、再生出力が不安定になるという新たな問題を有することが判明した。
【０００６】
強磁性金属層の磁化の向きは硬質磁性層から印加されるバイアス磁界によるフリー層の磁化の向きと反対方向であるために、硬質磁性層から印加されるバイアス磁界が強磁性金属層から発生する漏れ磁界で相殺されることとなる。このため、フリー層のトラック部分における強磁性金属層近傍部分は単磁区化されにくく非常に不安定な状態となってしまう。このように、強磁性金属層から発生する漏れ磁界がトラック部分のフリー層に悪影響を及ぼして、トラック部分のフリー層にて磁気記録媒体から漏洩する磁界を適切に検出することができなくなる。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、フリー層の両側領域における読みにじみを低減すると共に、再生出力を安定させることが可能な薄膜磁気ヘッド、並びに当該薄膜磁気ヘッドを備える薄膜磁気ヘッド組立体及び記憶装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果素子と、フリー層の両側に当該フリー層と重なるように互いに離間して配置されて磁気抵抗効果素子に電流を供給するための一対の電極層と、磁気抵抗効果素子を挟むように配置されてフリー層にバイアス磁界を印加する硬質磁性層と、を備えた薄膜磁気ヘッドであって、フリー層の両側領域における電極層と重なっている部分と電極層との間に当該電極層と接して配置されてフリー層に反強磁性的交換結合する導電性の強磁性層を有し、強磁性層の磁気膜厚はフリー層の磁気膜厚よりも小さく設定されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、フリー層に反強磁性的交換結合する強磁性層がフリー層の両側領域における電極層と重なっている部分と電極層との間に当該電極層と接して配置されているので、フリー層における電極層と重なっている部分は再生感度が低くなる。これにより、フリー層の両側領域における読みにじみを低減することができる。
【００１０】
フリー層に反強磁性的交換結合する強磁性層の磁気膜厚がフリー層の磁気膜厚よりも小さく設定されているので、強磁性層から発生する漏れ磁界がトラック部分のフリー層に及ぼす影響が低く抑えられることとなる。これにより、トラック部分のフリー層にて磁気記録媒体から漏洩する磁界を適切に検出することができ、再生出力を安定させることができる。
【００１１】
また、本発明に係る薄膜磁気ヘッドにおいて、フリー層と強磁性層との間に配置される導電性の非磁性層を更に有することが好適である。この場合には、フリー層と強磁性層との間において反強磁性的交換結合を適切且つ容易に生じさせることができる。また、この反強磁性的交換結合力を適切な値に管理することが容易に行える。
【００１２】
また、本発明に係る薄膜磁気ヘッドにおいて、フリー層及び強磁性層は同じ材料からなり、強磁性層の厚みはフリー層の厚みよりも小さく設定されていることが好適である。この場合には、強磁性層の磁気膜厚をフリー層の磁気膜厚よりも小さくした構成を容易に実現することができる。
【００１３】
一方、本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層を含む磁気抵抗効果素子と、フリー層の両側に当該フリー層と重なるように互いに離間して配置されて磁気抵抗効果素子に電流を供給するための一対の電極層と、磁気抵抗効果素子を挟むように配置されてフリー層にバイアス磁界を印加する硬質磁性層と、を備えた薄膜磁気ヘッドであって、フリー層の両側領域における電極層と重なっている部分と電極層との間に配置される層構造体を有し、層構造体は、フリー層に反強磁性的交換結合する導電性の第１強磁性層と、第１強磁性層に反強磁性的交換結合すると共に電極層と接する導電性の第２強磁性層と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、フリー層に反強磁性的交換結合する第１強磁性層がフリー層の両側領域における電極層と重なっている部分と電極層との間に配置されているので、フリー層における電極層と重なっている部分は再生感度が低くなる。これにより、フリー層の両側領域における読みにじみを低減することができる。
【００１５】
層構造体は第１強磁性層に反強磁性的交換結合すると共に電極層と接する第２強磁性層を含んでいるので、第１強磁性層と第２強磁性層との間で閉じた磁界が形成されやすくなり、第１強磁性層から発生する漏れ磁界がトラック部分のフリー層に及ぼす影響が低く抑えられることとなる。これにより、トラック部分のフリー層にて磁気記録媒体から漏洩する磁界を適切に検出することができ、再生出力を安定させることができる。
【００１６】
また、本発明に係る薄膜磁気ヘッドにおいて、層構造体は、フリー層と第１強磁性層との間に配置される導電性の非磁性層を更に含むことが好適である。この場合には、フリー層と第１強磁性層との間において反強磁性的交換結合を適切且つ容易に生じさせることができる。また、この反強磁性的交換結合力を適切な値に管理することが容易に行える。
【００１７】
また、本発明に係る薄膜磁気ヘッドにおいて、層構造体は、第１強磁性層と第２強磁性層との間に配置される導電性の非磁性層を更に含むことが好適である。この場合には、第１強磁性層と第２強磁性層との間において反強磁性的交換結合を適切且つ容易に生じさせることができる。また、この反強磁性的交換結合力を適切な値に管理することが容易に行える。
【００１８】
また、本発明に係る薄膜磁気ヘッドにおいて、第１強磁性層の磁気膜厚と第２強磁性層の磁気膜厚とは同等に設定されていることが好適である。この場合には、第１強磁性層と第２強磁性層との間で閉じた磁界が形成された場合、フリー層に漏れる磁界が極めて少なくなり、第１強磁性層から発生する漏れ磁界がトラック部分のフリー層に及ぼす影響が極めて低く抑えられることとなる。なお、「同等」とは、材料の有する飽和磁化（Ｍｓ）と膜厚（ｔ）との積Ｍｓ・ｔが等しいことを意味するものとする。
【００１９】
本発明に係る薄膜磁気ヘッド組立体は、上記薄膜磁気ヘッドと、当該薄膜磁気ヘッドが取り付けられる可撓性部材と、を備えることを特徴としている。
【００２０】
本発明に係る薄膜磁気ヘッド組立体では、薄膜磁気ヘッドが上記薄膜磁気ヘッドとされるので、上述したように、フリー層の両側領域における読みにじみを低減することができると共に、トラック部分のフリー層にて磁気記録媒体から漏洩する磁界を適切に検出して再生出力を安定させることができる。
【００２１】
本発明に係る記憶装置は、情報を磁気的に記録する磁気記録媒体と、磁気記録媒体から漏洩する磁界の変化を電気信号に変換する上記薄膜磁気ヘッドと、を備えることを特徴としている。
【００２２】
本発明に係る記憶装置では、薄膜磁気ヘッドが上記薄膜磁気ヘッドとされるので、上述したように、フリー層の両側領域における読みにじみを低減することができると共に、トラック部分のフリー層にて磁気記録媒体から漏洩する磁界を適切に検出して再生出力を安定させることができる。
【００２３】
なお、本明細書において、磁気膜厚は、厚みｔ（ｍ）の薄膜が有する単位面積あたりの磁荷のことであり、下記（１）式にて定義する。
磁気膜厚（Ａ）＝ＭS*×ｔ        …    （１）
ＭS*：飽和磁化（Ａ／ｍ）
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る薄膜磁気ヘッド、薄膜磁気ヘッド組立体及び記憶装置について図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。なお、図１及び図２においては、断面を表すためのハッチングを省略している。
【００２５】
（第１実施形態）
図１は薄膜磁気ヘッドＭＨ１の断面構造を説明するための概略図である。薄膜磁気ヘッドＭＨ１は、再生ヘッドとしての磁気検出素子ＭＤと、記録ヘッドとしての磁界形成素子ＲＤとを備えている。磁気検出素子ＭＤは、非磁性基板１、下部磁気シールド層３、下部ギャップ層５、ＭＲ素子７、硬質磁性層９、非磁性層１１、強磁性層１３、電極層１５、上部ギャップ層１７、及び上部磁気シールド層１９等を備えている。なお、「上」及び「下」なる語は図１の上下に従う。
【００２６】
非磁性基板１は、Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ等を材料としている。下部磁気シールド層３は、ＮｉＦｅ、センダスト、ＣｏＦｅ、ＦｅＣｏＮｉ等の軟磁性体を材料とし、非磁性基板１上に成膜される。下部磁気シールド層３の厚みは０．５μｍ〜４μｍに設定される。下部ギャップ層５は、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＳｉＯ2等の非磁性の絶縁体を材料とし、下部磁気シールド層３上に成膜される。下部ギャップ層５の厚みは０．５ｎｍ〜３．０ｎｍに設定される。
【００２７】
ＭＲ素子７はＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）素子であって、ピン層（反強磁性層）２１、ピンド層（固定磁性層）２３、非磁性層２５、フリー層２７を含んでいる。このＭＲ素子７は、下部ギャップ層５上に、ピン層２１、ピンド層２３、非磁性層２５、フリー層２７を薄膜で順次積層成膜、パターンニング（イオンミリング、ＲＩＥ等の手法が利用可能である）することにより構成される。ピン層２１とピンド層２３の界面では交換結合が生じ、これによりピンド層２３の磁化の向きが一定の方向（トラック幅方向と直交する方向）に固定される。一方、フリー層２７は磁気記録媒体からの漏洩磁界、すなわち、外部磁界に応じて磁化の向きが変化する。
【００２８】
ピン層２１は、ＰｔＭｎ、ＮｉＯ等の反強磁性体を材料とし、下部ギャップ層５上に成膜される。ピン層２１の厚みは０．３ｎｍ〜５．０ｎｍに設定される。ピンド層２３は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＣｏＮｉ等の強磁性体を材料とし、ピン層２１上に成膜される。ピンド層２３の厚みは０．０５ｎｍ〜０．５ｎｍに設定される。非磁性層２５は、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇ等の非磁性体を材料とし、ピンド層２３上に成膜される。非磁性層２５の厚みは０．１ｎｍ〜０．４ｎｍに設定される。フリー層２７は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＣｏＮｉ等の強磁性体を材料とし、非磁性層１１上に成膜される。フリー層２７の厚みは０．０５ｎｍ〜２．０ｎｍに設定される。
【００２９】
硬質磁性層９は、ＭＲ素子７を挟むように配置されて、フリー層２７にバイアス磁界を印加する。フリー層２７の磁化の向きは、硬質磁性層９からのバイアス磁界によりトラック幅方向と平行な方向となっており、ピンド層２３の磁化の向きと直交する方向である。この硬質磁性層９は、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＰｔ、ＣｏＴａ等の高保磁力を有する硬磁性体を材料として、ＭＲ素子７の両脇に下地層２８を介して設けられる。下地層２８は、ＴｉＷ、Ｔａ、ＣｒＴｉ等の金属材料からなり、ＭＲ素子７の側部及び下部ギャップ層５上に成膜される。なお、下地層２８及び硬質磁性層９は、非磁性層１１及び強磁性層１３の成膜後に成膜される。硬質磁性層９の間隔は、最狭位置において、０．５μｍ程度に設定されている。硬質磁性層９上には保護層２９が成膜されており、この保護層２９はＴａ、Ａｌ2Ｏ3等からなる。
【００３０】
非磁性層１１は、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇ等の導電性を有する非磁性体を材料とし、フリー層２７上に成膜される。非磁性層１１の厚みは０．０３ｎｍ〜０．２ｎｍに設定される。
【００３１】
強磁性層１３は、フリー層２７の両側領域に対して一対配置されて、フリー層２７に反強磁性的交換結合する。強磁性層１３の磁化の向きは上述したバイアス磁界によるフリー層２７の磁化の向きと反対方向となる。この強磁性層１３は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＦｅＴａ等の導電性を有する強磁性体を材料とし、非磁性層１１上に成膜後パターンニングする（イオンミリング、ＲＩＥ等の手法が利用可能である）ことにより形成される。強磁性層１３の厚みは０．０５ｎｍ〜０．５ｎｍに設定される。一対の強磁性層１３の間隔は、最狭位置において、０．１μｍ程度に設定されている。非磁性層１１は、強磁性層１３をパターンニングする際に、フリー層２７を保護する機能も有することとなる。
【００３２】
ここで、強磁性層１３の磁気膜厚はフリー層２７の磁気膜厚よりも小さく設定されている。たとえば、フリー層２７にＣｏ90Ｆｅ10（飽和磁化ＭS*：１５１２ｋＡ／ｍ）を用いて厚みｔを２．５ｎｍに設定するとフリー層２７の磁気膜厚は３７．８ｍＡとなる。一方、強磁性層１３にＦｅＴａ（飽和磁化ＭS*：１．５１２×１０6Ａ／ｍ）を用いた場合、強磁性層１３の厚みｔを２．５ｎｍよりも小さく設定することで強磁性層１３の磁気膜厚は３７．８ｍＡ未満となり、フリー層２７の磁気膜厚よりも小さくなる。なお、Ｆｅの飽和磁化は１７１４ｋＡ／ｍ、Ｃｏの飽和磁化は１４２２ｋＡ／ｍ、Ｎｉの飽和磁化は４８４ｋＡ／ｍ、Ｎｉ80Ｆｅ20の飽和磁化は７９６ｋＡ／ｍである。
【００３３】
フリー層２７と強磁性層１３とが同じ材料からなる場合には、強磁性層１３の厚みはフリー層２７の厚みよりも小さく設定されることとなる。このように構成した場合、強磁性層１３の磁気膜厚をフリー層２７の磁気膜厚よりも小さくした構成を容易に実現することができる。
【００３４】
電極層１５は、フリー層２７の両側にフリー層２７と当該重なるように互いに離間して配置され、フリー層２７に電流（センス電流）を供給する。この電極層１５は、Ａｕ、Ａｇ等の導電性材料からなり、強磁性層１３及び保護層２９上に成膜される。電極層１５上には保護層３１が成膜されており、この保護層３１はＴａ、Ａｌ2Ｏ3等からなる。一方の電極層１５から供給された電子は、一方の強磁性層１３、非磁性層１１、フリー層２７、非磁性層１１、他方の強磁性層１３を介して、他方の電極層１５に伝達される。なお、電流は電子とは逆方向に流れることとなる。一対の電極層１５の間隔は、最狭位置において、０．１μｍ程度に設定されており、硬質磁性層９の間隔よりも小さく設定されている。
【００３５】
フリー層２７の両側領域において、フリー層２７の一部が電極層１５と重なることとなり、強磁性層１３はフリー層２７の両側領域における電極層１５と重なっている部分と電極層１５との間に配置される。フリー層２７における電極層１５と重なっていない部分がトラック部分として機能する。光学トラック幅は、０．１μｍ程度に設定されることとなる。
【００３６】
上部ギャップ層１７は、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＳｉＯ2等の非磁性絶縁材料からなり、保護層２９及び非磁性層１１上に成膜される。上部ギャップ層１７の厚みは０．５ｎｍ〜３．０ｎｍに設定される。上部磁気シールド層１９は、ＮｉＦｅ、センダスト、ＣｏＦｅ、ＦｅＣｏＮｉ等の軟磁性体を材料とし、上部ギャップ層１７上に成膜される。上部磁気シールド層１９の厚みは０．５μｍ〜４μｍに設定される。各シールド層３，１９は軟磁性体材料からなるため、検出対象の磁化遷移領域からの漏洩磁束以外の漏洩磁束のＭＲ素子７内部への導入を抑制する。
【００３７】
上述の「軟磁性」及び「硬磁性」なる語は保持力の大きさを示す規定であるが、全体として「軟磁性」及び「硬磁性」の機能を奏するものであれば、たとえば、微視的或いは特定領域において規定外の材料或いは構造を有するものであってもよい。たとえば、異なる磁気特性の材料を磁気的に交換結合させたものや一部分に非磁性体が含まれるものでもあっても、全体として軟磁性及び硬磁性の機能を奏するものであればよい。
【００３８】
次に、薄膜磁気ヘッドＭＨ１の機能について説明する。フリー層２７は、硬質磁性層９によって、トラック幅方向に単磁区化されている。フリー層２７の磁化の向きは、磁化遷移領域からの漏洩磁束によって、すなわち磁化遷移領域がＮ極であるかＳ極であるかによって、変化する。ピンド層２３の磁化の向きはピン層２１によって固定されているので、フリー層２７とピンド層２３の磁化方向間の余弦に対応する抵抗変化により、一対の電極層１５間における電子の伝達率（電流）が変化することとなる。この電流の変化を検出することで、磁気記録媒体の検出対象の磁化遷移領域からの漏洩磁束が検出される。
【００３９】
なお、データの磁気記録についても若干の説明をしておく。薄膜磁気ヘッドＭＨ１の磁気検出素子ＭＤ上には磁気データを書き込むための磁界形成素子ＲＤが機械的に結合している。磁気記録媒体の磁化遷移領域への書き込みは、磁界形成素子ＲＤからの漏洩磁束によって行われる。
【００４０】
以上説明したように、本第１実施形態によれば、フリー層２７に反強磁性的交換結合する強磁性層１３がフリー層２７の両側領域における電極層１５と重なっている部分と電極層１５との間に配置されているので、フリー層２７における電極層１５と重なっている部分は再生感度が低くなる。これにより、フリー層２７の両側領域における読みにじみを低減することができる。
【００４１】
そして、フリー層２７に反強磁性的交換結合する強磁性層１３の磁気膜厚がフリー層２７の磁気膜厚よりも小さく設定されているので、強磁性層１３から発生する漏れ磁界がトラック部分のフリー層２７に及ぼす影響が低く抑えられることとなる。これにより、トラック部分のフリー層２７にて磁気記録媒体から漏洩する磁界を適切に検出することができ、再生出力を安定させることができる。
【００４２】
また、本第１実施形態においては、フリー層２７と強磁性層１３との間に配置される導電性の非磁性層１１を更に有している。これにより、フリー層２７と強磁性層１３との間において反強磁性的交換結合を適切且つ容易に生じさせることができる。また、この反強磁性的交換結合力を適切な値に管理することが容易に行える。
【００４３】
（第２実施形態）
図２は薄膜磁気ヘッドＭＨ２の断面構造を説明するための概略図である。薄膜磁気ヘッドＭＨ２は、再生ヘッドとしての磁気検出素子ＭＤと、記録ヘッドとして磁界形成素子ＲＤとを備えている。磁気検出素子ＭＤは、非磁性基板１、下部磁気シールド層３、下部ギャップ層５、ＭＲ素子７、硬質磁性層９、層構造体４０、電極層１５、上部ギャップ層１７、及び上部磁気シールド層１９等を備えている。なお、「上」及び「下」なる語は図２の上下に従う。
【００４４】
層構造体４０は、フリー層２７の両側領域における電極層１５と重なっている部分と電極層１５との間に配置されており、非磁性層１１、第１強磁性層４１、非磁性層４３、及び第２強磁性層４５を含んでいる。
【００４５】
第１強磁性層４１は、フリー層２７の両側領域に一対配置されて、フリー層２７に反強磁性的交換結合する。第１強磁性層４１の磁化の向きは上述したバイアス磁界によるフリー層２７の磁化の向きと反対方向となる。この第１強磁性層４１は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＦｅＴａ等の導電性を有する強磁性体を材料とし、非磁性層１１上に成膜後パターンニングする（イオンミリング、ＲＩＥ等の手法が利用可能である）ことにより形成される。第１強磁性層４１の厚みは０．０５ｎｍ〜０．５ｎｍに設定される。一対の第１強磁性層４１の間隔は、最狭位置において、０．１μｍ程度に設定されている。第１強磁性層４１は、フリー層２７の両側領域における電極層１５と重なっている部分と電極層１５との間に配置される。
【００４６】
非磁性層４３は、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇ等の導電性を有する非磁性体を材料とし、第１強磁性層４１上に成膜される。非磁性層４３の厚みは０．０３ｎｍ〜０．２ｎｍに設定される。
【００４７】
第２強磁性層４５は、それぞれの第１強磁性層４１に対応して一対配置されて、第１強磁性層４１に反強磁性的交換結合する。第２強磁性層４５の磁化の向きは第１強磁性層４１の磁化の向きと反対方向となる。この第２強磁性層４５は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＦｅＴａ等の導電性を有する強磁性体を材料とし、非磁性層４３上に成膜後パターンニングする（イオンミリング、ＲＩＥ等の手法が利用可能である）ことにより形成される。第２強磁性層４５の厚みは０．０５ｎｍ〜０．５ｎｍに設定される。一対の第２強磁性層４５の間隔は、最狭位置において、０．１μｍ程度に設定されている。第２強磁性層４５は、第１強磁性層４１と同じく、フリー層２７の両側領域における電極層１５と重なっている部分と電極層１５との間に配置される。
【００４８】
なお、第１強磁性層４１、非磁性層４３及び第２強磁性層４５のパターンニングは、一括して行うことができる。非磁性層１１は、第１強磁性層４１、非磁性層４３及び第２強磁性層４５をパターンニングする際に、フリー層２７を保護する機能も有することとなる。
【００４９】
ここで、第１強磁性層４１の磁気膜厚と第２強磁性層４５の磁気膜厚とは同等に設定されている。第１強磁性層４１と第２強磁性層４５とが同じ材料からなる場合には、第１強磁性層４１の厚みと第２強磁性層４５の厚みとを同等に設定することで、第１強磁性層４１の磁気膜厚と第２強磁性層４５の磁気膜厚とを同等とすることができる。第１強磁性層４１と第２強磁性層４５とが異なる材料からなる場合には、飽和磁化ＭS*を考慮して各層４１，４５の厚みを設定することで、第１強磁性層４１の磁気膜厚と第２強磁性層４５の磁気膜厚とを同等とすることができる。なお、「同等」とは、材料の有する飽和磁化（Ｍｓ）と膜厚（ｔ）との積Ｍｓ・ｔが等しいことを意味するものとする。
【００５０】
以上説明したように、本第２実施形態によれば、フリー層２７に反強磁性的交換結合する第１強磁性層４１がフリー層２７の両側領域における電極層１５と重なっている部分と電極層１５との間に配置されているので、フリー層２７における電極層１５と重なっている部分は再生感度が低くなる。これにより、フリー層２７の両側領域における読みにじみを低減することができる。
【００５１】
そして、層構造体４０は第１強磁性層４１に反強磁性的交換結合する第２強磁性層４５を含んでいるので、第１強磁性層４１と第２強磁性層４５との間で閉じた磁界が形成されやすくなり、第１強磁性層４１から発生する漏れ磁界がトラック部分のフリー層２７に及ぼす影響が低く抑えられることとなる。これにより、トラック部分のフリー層２７にて磁気記録媒体から漏洩する磁界を適切に検出することができ、再生出力を安定させることができる。
【００５２】
また、本第２実施形態において、層構造体４０はフリー層２７と第１強磁性層４１との間に配置される導電性の非磁性層１１を更に含んでいる。これにより、フリー層２７と第１強磁性層４１との間において反強磁性的交換結合を適切且つ容易に生じさせることができる。また、この反強磁性的交換結合力を適切な値に管理することが容易に行える。
【００５３】
また、本第２実施形態において、層構造体４０は第１強磁性層４１と第２強磁性層４５との間に配置される導電性の非磁性層４３を更に含んでいる。これにより、第１強磁性層４１と第２強磁性層４５との間において反強磁性的交換結合を適切且つ容易に生じさせることができる。また、この反強磁性的交換結合力を適切な値に管理することが容易に行える。
【００５４】
また、本第２実施形態においては、第１強磁性層４１の磁気膜厚と第２強磁性層４５の磁気膜厚とは同等に設定されている。これにより、第１強磁性層４１と第２強磁性層４５との間で閉じた磁界が形成された場合、フリー層２７に漏れる磁界が極めて少なくなり、第１強磁性層４１から発生する漏れ磁界がトラック部分のフリー層２７に及ぼす影響が極めて低く抑えられることとなる。第１強磁性層４１の磁気膜厚と第２強磁性層４５の磁気膜厚とは必ず同等に設定される必要はないが、フリー層２７に漏れる磁界を極めて少なくする上で第１強磁性層４１の磁気膜厚と第２強磁性層４５の磁気膜厚とを同等に設定することがより好適である。
【００５５】
本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、▲１▼フリー層に反強磁性的交換結合する強磁性層の磁気膜厚をフリー層の磁気膜厚よりも小さく設定する、▲２▼フリー層に反強磁性的交換結合する第１強磁性層と当該第１強磁性層に反強磁性的交換結合する第２強磁性層とを設ける、ことによって得られる再生出力を安定させる効果を確認する試験を行った。試験としては、以下の実施例１〜３、比較例１及び２について、外部磁界Ｈ（Ｏｅ：１Ｏｅ＝７９Ａ／ｍ）を変化させたときの抵抗変化量ｄＲ（Ω）を測定した。なお、実施例１〜３、比較例１及び２において、ピンド層は非磁性層を介在させた多層構造（第１ピンド層及び第２ピンド層）としている。
【００５６】
（実施例１）
上述した第１実施形態の構成に対応し、ＭＲ素子、非磁性層及び強磁性層等の構成（材料及び厚さ）を以下のものとした。
【表１】
0003828428.tif 000002
フリー層の磁気膜厚は３７．８ｍＡとなり、強磁性層の磁気膜厚は２２．６８ｍＡとなる。
【００５７】
測定結果を図３に示す。図３から分かるように、外部磁界Ｈの変化に対して抵抗変化量ｄＲは良好な線形応答性を有しており、再生出力が安定することが確認できた。
【００５８】
（実施例２）
上述した第１実施形態の構成に対応し、ＭＲ素子、非磁性層及び強磁性層等の構成（材料及び厚さ）を以下のものとした。
【表２】
0003828428.tif 000003
フリー層の磁気膜厚は３７．８ｍＡとなり、強磁性層の磁気膜厚は３０．２４ｍＡとなる。
【００５９】
測定結果を図４に示す。図４から分かるように、外部磁界Ｈの変化に対して抵抗変化量ｄＲは良好な線形応答性を有しており、再生出力が安定することが確認できた。
【００６０】
（実施例３）
上述した第２実施形態の構成に対応し、ＭＲ素子、非磁性層、第１及び第２強磁性層等の構成（材料及び厚さ）を以下のものとした。
【表３】
0003828428.tif 000004
第１強磁性層の磁気膜厚は２２．６８ｍＡとなり、第２強磁性層の磁気膜厚は２２．６８ｍＡとなる。なお、フリー層の磁気膜厚は３７．８ｍＡとなる。
【００６１】
測定結果を図５に示す。図５から分かるように、外部磁界Ｈの変化に対して抵抗変化量ｄＲは良好な線形応答性を有しており、再生出力が安定することが確認できた。
【００６２】
（比較例１）
ＭＲ素子、非磁性層及び強磁性層等の構成（材料及び厚さ）を以下のものとした。
【表４】
0003828428.tif 000005
フリー層の磁気膜厚は３７．８ｍＡとなり、強磁性層の磁気膜厚は３７．８ｍＡとなる。
【００６３】
測定結果を図６に示す。図６から分かるように、外部磁界Ｈの変化に対して抵抗変化量ｄＲは非線形応答性を有することとなり、再生出力が安定しないことが確認できた。
【００６４】
（比較例２）
ＭＲ素子、非磁性層及び強磁性層等の構成（材料及び厚さ）を以下のものとした。
【表５】
0003828428.tif 000006
フリー層の磁気膜厚は３７．８ｍＡとなり、強磁性層の磁気膜厚は４５．３６ｍＡとなる。
【００６５】
測定結果を図７に示す。図７から分かるように、外部磁界Ｈの変化に対して抵抗変化量ｄＲは非線形応答性を有することとなり、再生出力が安定しないことが確認できた。
【００６６】
このように、▲１▼フリー層に反強磁性的交換結合する強磁性層の磁気膜厚をフリー層の磁気膜厚よりも小さく設定した実施例１及び２、▲２▼フリー層に反強磁性的交換結合する第１強磁性層と当該第１強磁性層に反強磁性的交換結合する第２強磁性層とを設けた実施例３の方が、再生出力が安定することとなる。これは、強磁性層からの漏れ磁界がトラック部分のフリー層に及ぼす影響が極めて低く抑えられているためであり、本発明の有効性が確認された。
【００６７】
次に、上述の薄膜磁気ヘッドＭＨ１，ＭＨ２を用いた薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡについて説明する。
【００６８】
図８は、薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡ主要部の側面図である。薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡは、薄膜磁気ヘッドとして上記第１実施形態の薄膜磁気ヘッドＭＨ１を備えている。もちろん、第１実施形態の薄膜磁気ヘッドＭＨ１の代わりに、上記第２実施形態の薄膜磁気ヘッドＭＨ２を用いるようにしてもよい。
【００６９】
この薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡは、薄膜磁気ヘッドＭＨ１に加えて可撓性部材５１を備えている。可撓性部材５１は、その長手方向と厚み方向を含む平面内において撓むことができる。薄膜磁気ヘッドＭＨ１は、ＭＲ素子７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向と上記長手方向が略一致するように可撓性部材５１に取り付けられる。薄膜磁気ヘッドＭＨ１は、非磁性基板１をスライダとする機能素子であって、スライダ１はＭＲ素子７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向に沿って延びる凹溝５３を有している。この凹溝５３は薄膜磁気ヘッドＭＨ１浮上時の空力特性を規定する。
【００７０】
薄膜磁気ヘッドＭＨ１が取り付けられた可撓性部材５１は、薄膜磁気ヘッドＭＨ１の受ける力によって厚み方向に撓むこととなる。ＭＲ素子７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向（可撓性部材５１の長手方向）は記録媒体の磁化遷移領域が連続してなるトラック周方向に略一致する。
【００７１】
次に、上述の薄膜磁気ヘッドＭＨ１，ＭＨ２（薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡ）を用いた記憶装置ＨＤについて説明する。
【００７２】
図９は記憶装置ＨＤの平面図である。この記憶装置ＨＤは筐体６１を備えている。筐体６１内部には薄膜磁気ヘッドＭＨ１を有する薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡに加えて磁気記録媒体ＲＭが配置される。なお、薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡは、可撓性部材５１の長手方向の一端部が固定されるアーム６３を有するヘッド・ジンバル・アセンブリである。アーム６３が中央部近傍に設けられた回転軸６５を中心として回転すると、薄膜磁気ヘッドＭＨ１が磁気記録媒体ＲＭの径方向に沿って移動する。また、磁気記録媒体ＲＭは円盤状であって、その周方向に沿って磁化遷移領域が連続してなるトラックを有し、円盤の中心に設けられた回転軸６７を中心として回転すると磁化遷移領域は薄膜磁気ヘッドＭＨ１に対して相対的に移動する。
【００７３】
薄膜磁気ヘッドＭＨ１（ＭＲ素子７）は、ＭＲ素子７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向に平行な面が磁気記録媒体ＲＭに対向するように配置されており、磁気記録媒体ＲＭの磁化遷移領域からの漏洩磁束を検出することができる。このＭＲ素子７における各層２１，２３，２５，２７の積層方向に平行な面がエアベアリング面ＡＢＳとなる。なお、磁気記録媒体ＲＭへの記録方式としては長手磁気記録方式や垂直磁気記録方式等を用いることができる。
【００７４】
以上説明したように、上記の薄膜磁気ヘッド組立体ＨＧＡ及び記憶装置ＨＤでは、薄膜磁気ヘッドが第１あるいは第２実施形態の薄膜磁気ヘッドＭＨ１，ＭＨ２とされるので、フリー層２７の両側領域における読みにじみを低減することができると共に、トラック部分のフリー層２７にて磁気記録媒体ＲＭから漏洩する磁界を適切に検出して再生出力を安定させることができる。
【００７５】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、各層の構造は単一の材料からなる必要はなく、全体として規定の機能を奏するものであれば、複数の材料からなることとしてもよく、たとえば、合金として、混在して或いは層構造の組み合わせとしてもよい。また、これらの層間に他の層が介在することとしてもよい。
【００７６】
また、本実施形態においては、薄膜磁気ヘッドＭＨ１，ＭＨ２が再生ヘッドとしての磁気検出素子ＭＤと、記録ヘッドとしての磁界形成素子ＲＤとを備えているが、磁気検出素子ＭＤのみを備えるものであってもよい。
【００７７】
また、第２実施形態において、フリー層２７に対して配置される強磁性層は、２層構造（第１強磁性層４１及び第２強磁性層４５）としているが、４層以上の偶数層構造としてもよい。ただし、製造工程の簡略化からの観点からは、フリー層に対して配置される強磁性層は２層構造（第１強磁性層４１及び第２強磁性層４５）であることが好ましい。
【００７８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、フリー層の両側領域における読みにじみを低減すると共に、再生出力を安定させることが可能な薄膜磁気ヘッド、並びに当該薄膜磁気ヘッドを備える薄膜磁気ヘッド組立体及び記憶装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの断面構造を説明するための概略図である。
【図２】第２実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの断面構造を説明するための概略図である。
【図３】実施例１における外部磁界と抵抗変化量との関係を示す線図である。
【図４】実施例２における外部磁界と抵抗変化量との関係を示す線図である。
【図５】実施例３における外部磁界と抵抗変化量との関係を示す線図である。
【図６】比較例１における外部磁界と抵抗変化量との関係を示す線図である。
【図７】比較例２における外部磁界と抵抗変化量との関係を示す線図である。
【図８】薄膜磁気ヘッド組立体主要部の側面図である。
【図９】図８に示す薄膜磁気ヘッド組立体を用いた記憶装置の平面図である。
【符号の説明】
７…磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、９…硬質磁性層、１１…非磁性層、１３…強磁性層、１５…電極層、２１…ピン層、２３…ピンド層、２５…非磁性層、２７…フリー層、４１…第１強磁性層、４３…非磁性層、４５…第２強磁性層、５１…可撓性部材、ＨＤ…記憶装置、ＨＧＡ…薄膜磁気ヘッド組立体、ＭＤ…磁気検出素子、ＭＨ１，ＭＨ２…薄膜磁気ヘッド、ＲＭ…磁気記録媒体。
【図１】
0003828428.tif 000007
【図２】
0003828428.tif 000008
【図３】
0003828428.tif 000009
【図４】
0003828428.tif 000010
【図５】
0003828428.tif 000011
【図６】
0003828428.tif 000012
【図７】
0003828428.tif 000013
【図８】
0003828428.tif 000014
【図９】
0003828428.tif 000015