JP2000276714A - Spin valve sensor fixing magnetization with current - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain satisfactory bias characteristics and a high output by enlarging the quantity of magnetization on a third ferromagnetic layer in comparison with the quantity of magnetization defined by the product of the saturation magnetic flux density and thickness of a second ferromagnetic layer and impressing a detecting current perpendicular to the direction of a magnetic field to be sensed. SOLUTION: Arrows 601-603 showing the direction of uniaxial magnetic anisotropy on the first, second and third ferromagnetic layers is set parallel to the direction of the magnetic field to be sensed and an arrow 604 showing the direction of uniaxial magnetic anisotropy on a soft magnetic free layer is set vertical to that direction. A sensing current 61 for detecting electric resistance is impressed vertically to a direction 65 of the magnetic field to be sensed so that the magnetic field of current bias can be generated in a direction 66 turning to right. Arrows 68, 71, 72 and 67 showing the directions of magnetization on the first, second and third ferromagnetic layers and the soft magnetic free layer are stably arranged by operating the magnetization quantity of the first, second and third ferromagnetic layers, the current bias magnetic field and the magnetic anisotropy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録再生装置
および磁気抵抗効果素子に関し、特に、高記録密度磁気
記録再生装置と、その製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic recording / reproducing apparatus and a magnetoresistive element, and more particularly, to a high recording density magnetic recording / reproducing apparatus and a method of manufacturing the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】第２２回日本応用磁気学会学術講演概要
集pp３０９およびThe ４３rd AnnualConference on Mag
netism & Magnetic Materials,abstract pp１１５には
反強磁性的に結合した磁性膜を用いたデュアルスピンバ
ルブ積層膜の記載がある。2. Description of the Related Art The 22nd Annual Meeting of the Japan Society of Applied Magnetics, pp 309 and The 43rd Annual Conference on Mag
Netism & Magnetic Materials, abstract pp 115 describes a dual spin-valve laminated film using a magnetic film antiferromagnetically coupled.

【０００３】特開平8−55312号には静磁界を相殺するた
めのキーパー層を有するスピンバルブ構造の磁気抵抗セ
ンサー装置の記載がある。Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-55312 discloses a magnetoresistive sensor device having a spin valve structure having a keeper layer for canceling a static magnetic field.

【０００４】特開平8−7235 号には交換バイアス層を含
まない積層ピン止め層を有するスピンバルブ磁気抵抗素
子の記載がある。JP-A-8-7235 describes a spin-valve magnetoresistive element having a laminated pinned layer without an exchange bias layer.

【０００５】米国特許USP5408377号には反強磁性的に結
合した自由層を用いたスピンバルブ型磁気抵抗素子の記
載がある。US Pat. No. 5,408,377 describes a spin valve type magnetoresistive element using a free layer antiferromagnetically coupled.

【０００６】特開平7−73416号には軟質能動層にイクス
チェンジ層を隣接したＭＲ型読み出しトランスデューサ
ーの記載がある。Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-73416 describes an MR read transducer in which an exchange layer is adjacent to a soft active layer.

【０００７】米国特許USP5650887号にはスピンバルブ磁
気抵抗素子をリセットする電流を印可するシステムの記
載がある。[0007] US Patent No. 5650887 describes a system for applying a current to reset a spin valve magnetoresistive element.

【０００８】特開平9−16920号には積層逆平行ピン止め
層と反強磁***換バイアス層を用いたスピンバルブ磁気
抵抗センサーの記載がある。Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-16920 describes a spin valve magnetoresistive sensor using a laminated antiparallel pinned layer and an antiferromagnetic exchange bias layer.

【０００９】特開平7−169026 号には反強磁性的結合膜
を用いたスピンバルブセンサーの記載がある。[0009] Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-169026 discloses a spin valve sensor using an antiferromagnetic coupling film.

【００１０】米国特許USP5287238号には三層の磁性層を
有するデュアルスピンバルブ磁気抵抗センサーの記載が
ある。US Pat. No. 5,287,238 describes a dual spin valve magnetoresistive sensor having three magnetic layers.

【００１１】特開平6−203340 号には感知電流により発
生するバイアス磁界で強磁性体中の磁化方向を設定する
磁気抵抗読み取りセンサーの記載がある。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-203340 discloses a magnetoresistive read sensor for setting a magnetization direction in a ferromagnetic material by a bias magnetic field generated by a sensing current.

【００１２】特開平5−347013 号には三層の磁性層を有
し、上下に反強磁性膜を有するデュアルスピンバルブ磁
気抵抗センサーの記載がある。JP-A-5-347013 discloses a dual spin-valve magnetoresistive sensor having three magnetic layers and having antiferromagnetic films on the upper and lower sides.

【００１３】特開昭50−65213 号には端部の静磁界と電
流磁界によって磁気抵抗効果膜と結合して動作するＳＡ
Ｌ型磁気抵抗センサーの記載がある。Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-65213 discloses an SA that operates in combination with a magnetoresistive film by means of a static magnetic field and a current magnetic field at an end.
There is a description of an L-type magnetoresistive sensor.

【００１４】[0014]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、記録
密度の充分に高い磁気記録装置、特にその再生部に外部
磁界に対して十分な感度と出力で作用する磁気抵抗効果
素子を実現し、さらに十分にノイズの抑制された良好な
特性を得ることが出来ず、記憶装置としての機能を実現
することが困難であった。According to the prior art, a magnetic recording device having a sufficiently high recording density, in particular, a magnetoresistive element which acts on a reproducing portion thereof with sufficient sensitivity and output to an external magnetic field, is realized. Furthermore, it was not possible to obtain good characteristics in which noise was sufficiently suppressed, and it was difficult to realize a function as a storage device.

【００１５】近年、強磁性金属層を非磁性金属層を介し
て積層した多層膜の磁気抵抗効果、いわゆる巨大磁気抵
抗、が大きいことが知られている。この場合、磁気抵抗
効果は、非磁性層で隔てられた強磁性層の、磁化と磁化
のなす角度によって電気抵抗が変化する。この巨大磁気
抵抗効果を磁気抵抗効果素子として用いる場合には、ス
ピンバルブとよばれる構造が提唱されている。即ち、反
強磁性膜／強磁性層／非磁性層／軟磁性層の構造を有
し、反強磁性膜／強磁性層界面に発生する交換結合磁界
によって反強磁性膜と密着した強磁性層の磁化を実質的
に固定し、他方の軟磁性層が外部磁界によって磁化回転
することで出力を得ることができる。上記固定の効果を
固定バイアス、この効果を生じる反強磁性膜を固定バイ
アス膜とよぶことにする。また、上記磁化が実質的に固
定される強磁性層を固定層、もしくは強磁性固定層と呼
ぶことにする。同様に外部磁場によって磁化回転する軟
磁性膜を自由層もしくは軟磁性自由層と呼ぶことにす
る。固定層は、感知すべき磁界に対して、実質的に磁化
が固定されていることがその機能であり、反強磁性膜の
代わりに硬磁性膜、すなわち比較的大きな磁界が加わら
ない限り磁化が変化しない材料で代換することもでき
る。In recent years, it has been known that a magnetoresistive effect, that is, a so-called giant magnetoresistance, of a multilayer film in which ferromagnetic metal layers are stacked via a nonmagnetic metal layer is large. In this case, in the magnetoresistance effect, the electric resistance changes depending on the angle between the magnetizations of the ferromagnetic layers separated by the nonmagnetic layer. When this giant magnetoresistance effect is used as a magnetoresistance effect element, a structure called a spin valve has been proposed. That is, a ferromagnetic layer having a structure of an antiferromagnetic film / a ferromagnetic layer / a nonmagnetic layer / a soft magnetic layer, and being in close contact with the antiferromagnetic film by an exchange coupling magnetic field generated at an interface between the antiferromagnetic film / the ferromagnetic layer. Is substantially fixed, and an output can be obtained by rotating the magnetization of the other soft magnetic layer by an external magnetic field. The fixed effect is called a fixed bias, and the antiferromagnetic film that produces this effect is called a fixed bias film. Further, the ferromagnetic layer in which the magnetization is substantially fixed is referred to as a fixed layer or a ferromagnetic fixed layer. Similarly, a soft magnetic film whose magnetization is rotated by an external magnetic field is referred to as a free layer or a soft magnetic free layer. The function of the fixed layer is that the magnetization is substantially fixed with respect to the magnetic field to be sensed, and the magnetization is fixed unless a relatively large magnetic field is applied instead of a hard magnetic film instead of the antiferromagnetic film. A material that does not change can be substituted.

【００１６】上記のようなスピンバルブ型磁気抵抗効果
積層膜を用いた磁気センサーでは、その特性を決める１
つの重要な因子として上記固定バイアスの特性である。
例えば、IEEE Transactions on Magnetics, vol. 32 (1
996) pp. 3374-3379に記載のNakamotoらの論文、特にFi
g.２、によれば、固定バイアス磁界が２００エルステッ
ドを下回るとＧＭＲヘッドの出力は低下し始め、固定バ
イアス磁界が１００エルステッドで０.８倍、５０エル
ステッドでは０.５倍まで出力が低下してしまうことが
述べられている。したがって磁気ヘッドに高い出力と安
定した動作を実現するためには、十分な大きさの固定バ
イアスを得ることが必須であり、このための反強磁性膜
などの固定バイアス膜を用いたスピンバルブ型磁気セン
サーが従来技術として用いられてきた。In the magnetic sensor using the above-described spin-valve type magnetoresistive laminated film, its characteristics are determined.
One important factor is the characteristics of the fixed bias.
For example, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 32 (1
996) pp. 3374-3379.
According to g.2, the output of the GMR head begins to decrease when the fixed bias magnetic field falls below 200 Oersted, and decreases to 0.8 times at 100 Oersted and 0.5 times at 50 Oersted. It is stated that Therefore, in order to achieve high output and stable operation of the magnetic head, it is necessary to obtain a sufficiently large fixed bias. For this purpose, a spin valve type using a fixed bias film such as an antiferromagnetic film is used. Magnetic sensors have been used in the prior art.

【００１７】一方で、従来より磁気抵抗効果型磁気セン
サーとして用いられてきた異方性磁気抵抗効果（ＭＲ）
を用いたいわゆるＭＲセンサーにおいては、ＳＡＬバイ
アス方式と呼ばれる構造が提唱されている。これは、非
磁性体を挟んで積層したＭＲ（磁気抵抗効果）膜とソフ
トバイアス膜とを、パターニングした端部の静磁気的な
結合によって互いの磁化の方向を反平行成分を有するよ
うに配置させ、かつ、感知電流によって発生する電流バ
イアス磁界によって両者の磁化の方向を特定の方向に配
置させる構造である。ここでソフトバイアス膜は軟磁性
膜であり、膜の磁気的な構造としてはなんら拘束されて
いないが、近接したＭＲ膜の磁化と、電流によって動作
時の磁化の方向が決定されるのである。しかしながら上
記方式はスピンバルブ型磁気センサーの固定バイアス方
式に採用することは従来不可能であった。なんとなれ
ば、ＳＡＬ方式では、ソフトバイアス膜とＭＲ膜とは、
互いの磁化の成分が反平行になるように安定するのであ
るが、スピンバルブ型磁気センサーでは、固定強磁性層
と軟磁性自由層の磁化の方向は動作時において直行であ
る必要があり、相容れない技術であったのである。On the other hand, the anisotropic magnetoresistance effect (MR) conventionally used as a magnetoresistance effect type magnetic sensor
In a so-called MR sensor using the SAL, a structure called a SAL bias method has been proposed. This is because an MR (magnetoresistive effect) film and a soft bias film laminated with a non-magnetic material interposed therebetween are arranged so that the directions of magnetization thereof have antiparallel components due to magnetostatic coupling of patterned ends. In this structure, the magnetization directions of the two are arranged in a specific direction by a current bias magnetic field generated by a sensing current. Here, the soft bias film is a soft magnetic film, and the magnetic structure of the film is not restricted at all. However, the magnetization direction of the adjacent MR film and the magnetization during operation are determined by the current. However, it has been impossible to adopt the above-mentioned method as the fixed bias method of the spin valve magnetic sensor. In the SAL method, the soft bias film and the MR film
The magnetization components of each other are stabilized so that they are anti-parallel, but in the spin-valve magnetic sensor, the magnetization directions of the fixed ferromagnetic layer and the soft magnetic free layer need to be orthogonal at the time of operation, and they are incompatible. It was technology.

【００１８】したがって本発明の目的は高密度記録に対
応した長期信頼性の高い磁気記録装置もしくは磁気セン
サーを提供することにあり、より具体的には、反強磁性
膜などによる固定機能を有さないで磁性膜の端部の静磁
気的な結合と感知電流による電流バイアス磁界によって
固定バイアス特性を発揮するスピンバルブ型磁気センサ
ーと、それを用いた磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置
を提供することにある。Accordingly, it is an object of the present invention to provide a magnetic recording device or a magnetic sensor having high long-term reliability corresponding to high-density recording, and more specifically, has a fixing function using an antiferromagnetic film or the like. To provide a spin-valve magnetic sensor that exhibits a fixed bias characteristic by a current bias magnetic field generated by a magnetostatic coupling of a magnetic film end and a sensing current without using a magnetic film, and a magnetic head and a magnetic recording / reproducing apparatus using the same. is there.

【００１９】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明では高記録密度に
対応する手段として、巨大磁気抵抗効果を用いた磁気セ
ンサーを磁気ヘッドに搭載した磁気記録装置を用いるの
が適当である。上記磁気センサーとして、第一の強磁性
層／第一の反平行結合層／第二の強磁性層／第一の非磁
性導電層／軟磁性自由層／第二の非磁性導電層／第三の
強磁性層／第二の反平行結合層／第四の強磁性層の積層
構造を有するスピンバルブ型の巨大磁気抵抗効果積層膜
からなる磁気抵抗効果素子を用いる。各強磁性層の磁化
の量、すなわち、飽和磁束密度と膜厚の積は、第一の強
磁性層に比べて第二の強磁性層が大きく、かつ、第三の
強磁性層に比べて第四の強磁性層の磁化の量が大きくし
てなる。第二と第一の強磁性層の磁化の量の差は、第四
と第三の強磁性層の磁化の量の差と同程度にする。巨大
磁気抵抗効果積層膜の電気抵抗を検知するための検出電
流を印可し、十分大きな検出電流によって発生する電流
バイアス磁界によって、上記第二の強磁性層および第四
の強磁性層の磁化の方向を電流バイアス磁界の方向、す
なわち、電流方向に対して右ネジ方向とし、第三及び第
一の強磁性層の磁化方向をこれと逆の方向に固定せしめ
る。上記構成の動作原理は以下の通りである。In the present invention, as a means corresponding to a high recording density, it is appropriate to use a magnetic recording device in which a magnetic sensor using a giant magnetoresistance effect is mounted on a magnetic head. As the magnetic sensor, a first ferromagnetic layer / first antiparallel coupling layer / second ferromagnetic layer / first nonmagnetic conductive layer / soft magnetic free layer / second nonmagnetic conductive layer / third layer A magnetoresistive element composed of a spin valve type giant magnetoresistive laminated film having a laminated structure of a ferromagnetic layer / second antiparallel coupling layer / fourth ferromagnetic layer is used. The amount of magnetization of each ferromagnetic layer, that is, the product of the saturation magnetic flux density and the film thickness, is larger in the second ferromagnetic layer than in the first ferromagnetic layer, and is larger than that in the third ferromagnetic layer. The amount of magnetization of the fourth ferromagnetic layer is increased. The difference between the amounts of magnetization of the second and first ferromagnetic layers is substantially equal to the difference between the amounts of magnetization of the fourth and third ferromagnetic layers. A detection current for detecting the electric resistance of the giant magnetoresistance effect laminated film is applied, and a magnetization direction of the second and fourth ferromagnetic layers is caused by a current bias magnetic field generated by a sufficiently large detection current. In the direction of the current bias magnetic field, that is, the right-handed screw direction with respect to the current direction, and the magnetization directions of the third and first ferromagnetic layers are fixed in the opposite directions. The operation principle of the above configuration is as follows.

【００２０】反平行結合層を挟んで積層した第一と第二
の強磁性層は、反平行結合層を介して生じる交換結合力
により、互いの磁化が反平行になろうとする。この交換
結合力は感知すべき磁界の大きさより十分強く、センサ
ーの動作範囲で実質的にこの部分の磁化はおよそ反平行
配列が保持される。このように２つの強磁性層の磁化が
互いに反平行に配列して動作することにより、この積層
部分の実質的な磁化の量、すなわち飽和磁束密度と膜厚
の積が、各々の強磁性層の磁化の量の差である１つの磁
性体として動作すると考えてよい。第三と第四の強磁性
層についても同様である。第一および第二の強磁性層を
Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅなどからなる軟磁気特性である材料か
ら構成し、且つ、第二の強磁性層と第一の強磁性層の磁
化の量の差分を、第一の強磁性層の磁化の量の１／２か
ら２倍程度にすることで、第一および第二の強磁性層の
磁化は、互いに反平行に磁化が配列した状態を保ちなが
ら印可される磁界の方向に向くような特性を発揮するよ
うになる。第三および第四の強磁性層についても同様で
ある。巨大磁気抵抗効果積層膜を所定の大きさにパター
ニングした際に、各強磁性層の端部で漏洩磁界を介して
第一と第二の強磁性層の磁化の差分と、第三と第四の強
磁性層の磁化の差分が、互いに静磁気的に結合し、互い
の磁化の差分が反平行配列する機能が発揮できる。第一
と第二の強磁性層の磁化の差分と、第三と第四の強磁性
層の磁化の差分の磁化量をほぼ同量にしておくことで、
互いに反平行配列した磁化群は互いに合計がゼロに近い
状態で安定し、軟磁性自由層に端部の漏洩磁界がほとん
ど影響を及ぼさず、軟磁性自由層を上記第一から第四の
磁化の方向とは略垂直の方向に保つ事ができるようにな
るのである。上記実質的な磁化量の合計が厳密にゼロで
場合の差異相当分は軟磁性自由層に影響を与えるので、
軟磁性自由層のバイアス特性を保つために、例えば非磁
性導電層を介して強磁性層との間に生じる層間結合磁界
をキャンセルするために適切な量の差異を設定する事も
できる。The magnetizations of the first and second ferromagnetic layers laminated with the antiparallel coupling layer therebetween tend to become antiparallel due to the exchange coupling force generated through the antiparallel coupling layer. This exchange coupling force is sufficiently stronger than the magnitude of the magnetic field to be sensed, and the magnetization of this portion is substantially kept in an antiparallel arrangement in the operating range of the sensor. By operating the two ferromagnetic layers in such a manner that the magnetizations of the two ferromagnetic layers are arranged in anti-parallel to each other, the amount of substantial magnetization of the laminated portion, that is, the product of the saturation magnetic flux density and the film thickness, is increased. May operate as one magnetic body, which is the difference between the amounts of magnetization of the two. The same applies to the third and fourth ferromagnetic layers. The first and second ferromagnetic layers are made of a material having soft magnetic characteristics such as Co, Ni, Fe, and the like, and the difference between the amounts of magnetization of the second ferromagnetic layer and the first ferromagnetic layer is determined. The magnetization of the first and second ferromagnetic layers can be applied while maintaining a state in which the magnetizations are arranged antiparallel to each other by setting the magnetization amount of the first ferromagnetic layer to about half to twice the amount of the magnetization of the first ferromagnetic layer. The characteristic is such that it is directed in the direction of the applied magnetic field. The same applies to the third and fourth ferromagnetic layers. When the giant magnetoresistance effect laminated film is patterned to a predetermined size, the difference between the magnetization of the first and second ferromagnetic layers at the end of each ferromagnetic layer via a leakage magnetic field, and the third and fourth The difference between the magnetizations of the ferromagnetic layers is magnetostatically coupled to each other, so that the function that the difference between the magnetizations is antiparallel arranged can be exhibited. By making the difference between the magnetizations of the first and second ferromagnetic layers and the difference between the magnetizations of the third and fourth ferromagnetic layers substantially the same,
The magnetization groups arranged antiparallel to each other are stable in a state where the total is close to zero, the leakage magnetic field at the end hardly affects the soft magnetic free layer, and the soft magnetic free layer is formed of the first to fourth magnetizations. The direction can be maintained in a substantially vertical direction. Since the difference corresponding to the case where the total of the substantial magnetization amounts is exactly zero affects the soft magnetic free layer,
In order to maintain the bias characteristics of the soft magnetic free layer, an appropriate amount of difference can be set, for example, to cancel the interlayer coupling magnetic field generated between the soft magnetic free layer and the ferromagnetic layer via the nonmagnetic conductive layer.

【００２１】巨大磁気抵抗効果積層膜に電流を印可する
と、電流は積層膜全体に渡って流れるが、その中でも非
磁性導電膜の電流が一般的にもっとも多い。この結果、
電流によって発生する電流バイアス磁界は電流方向に対
して右ネジの方向に発生するから、第一および第二の強
磁性層に影響する電流バイアス磁界と、第三および第四
の強磁性層に影響する電流バイアス磁界はその方向が逆
になる。第一の強磁性層よりも第二の強磁性層の磁化量
が多く、また、第三の強磁性層よりも第四の強磁性層の
磁化量が多く設定されていることから、第二の強磁性層
の磁化の方向と第四の強磁性層の磁化の方向は電流に対
して垂直で、かつ互いに逆方向の右ネジ方向が安定とな
る。第一の強磁性層の磁化方向は第一の反平行結合層に
よって、第二の強磁性層の磁化方向と逆の方向が安定と
なる。同様に第三の強磁性層の磁化の方向は、第二の反
平行結合層によって第四の強磁性層の磁化方向と逆が安
定になる。すなわち、感知電流の方向を感知すべき磁界
の方向と垂直方向にすれば、第二および第三の強磁性層
の磁化の方向が同一で、感知すべき磁界の方向と平行方
向となる。第一および第四の強磁性層の磁化方向はこれ
と反対の方向である。軟磁性自由層は巨大磁気抵抗効果
積層膜の構造のほぼ中心に位置し、第一および第二の非
磁性導電層に対称に挟まれているので、電流バイアスの
影響はほとんどない。また、第一の強磁性層，第二の強
磁性層，第三の強磁性層，第四の強磁性層の磁化の方向
と量は互いにほぼキャンセルするので、この影響もほと
んどない。したがって軟磁性自由層の一軸異方性を感知
すべき磁界の方向と垂直方向に誘導しておけば、軟磁性
自由層の磁化のゼロ磁界での安定点はこの方向となり、
感知すべき磁界に対して対称で線形性の良い出力が得ら
れる。When a current is applied to the giant magnetoresistive laminated film, the current flows over the entire laminated film. Among them, the current of the non-magnetic conductive film is generally the largest. As a result,
Since the current bias magnetic field generated by the current is generated in the direction of the right-handed screw with respect to the current direction, the current bias magnetic field affects the first and second ferromagnetic layers and the third and fourth ferromagnetic layers. The direction of the current bias magnetic field is reversed. Since the second ferromagnetic layer has a larger magnetization than the first ferromagnetic layer and the fourth ferromagnetic layer has a larger magnetization than the third ferromagnetic layer, The direction of magnetization of the ferromagnetic layer and the direction of magnetization of the fourth ferromagnetic layer are perpendicular to the current, and the opposite right-handed screw directions are stable. The magnetization direction of the first ferromagnetic layer is stabilized by the first antiparallel coupling layer in a direction opposite to the magnetization direction of the second ferromagnetic layer. Similarly, the direction of the magnetization of the third ferromagnetic layer is stabilized by the second antiparallel coupling layer in the opposite direction to that of the fourth ferromagnetic layer. That is, if the direction of the sensing current is perpendicular to the direction of the magnetic field to be sensed, the magnetization directions of the second and third ferromagnetic layers are the same and parallel to the direction of the magnetic field to be sensed. The magnetization directions of the first and fourth ferromagnetic layers are opposite directions. Since the soft magnetic free layer is located substantially at the center of the structure of the giant magnetoresistive laminated film and is symmetrically sandwiched between the first and second nonmagnetic conductive layers, there is almost no effect of the current bias. In addition, since the directions and amounts of magnetization of the first, second, third and fourth ferromagnetic layers almost cancel each other, there is almost no influence of this. Therefore, if the uniaxial anisotropy of the soft magnetic free layer is guided in a direction perpendicular to the direction of the magnetic field to be sensed, the stable point of the magnetization of the soft magnetic free layer at zero magnetic field is in this direction,
An output which is symmetric with respect to the magnetic field to be sensed and has good linearity is obtained.

【００２２】巨大磁気抵抗効果積層膜のうち、反平行結
合層の部分、および、反平行結合層よりも外側、すなわ
ち軟磁性自由層から遠方の強磁性層の部分は、巨大磁気
抵抗効果に寄与していない。このことから、上記の反平
行結合層よりも外側の強磁性層の部分は、電気的な損失
の少ない、電気抵抗率の高い磁性材料、例えばCoNbZrの
ようなアモルファス膜、あるいは微結晶膜であると、磁
気センサーの出力をより高くする事ができる。同様に反
平行結合層としてＲｕ−Ｃｒ膜のように電気抵抗の高い
層を用いると磁気センサーの出力をより高くすることが
できる。In the giant magnetoresistance effect laminated film, the portion of the antiparallel coupling layer and the portion of the ferromagnetic layer outside the antiparallel coupling layer, that is, far from the soft magnetic free layer, contribute to the giant magnetoresistance effect. I haven't. From this, the portion of the ferromagnetic layer outside the antiparallel coupling layer is a magnetic material having a low electric loss and a high electric resistivity, for example, an amorphous film such as CoNbZr, or a microcrystalline film. The output of the magnetic sensor can be made higher. Similarly, when a layer having a high electric resistance such as a Ru—Cr film is used as the antiparallel coupling layer, the output of the magnetic sensor can be further increased.

【００２３】第一から第四の強磁性層の一軸異方性の方
向を感知すべき磁界の方向と平行にすると、よりスピン
バルブセンサーの出力が安定する。特に、一軸異方性の
大きさを異方性磁界の大きさで１０エルステッドより大
きく、１００エルステッド程度にするとよりスピンバル
ブセンサーの安定性が向上する。When the direction of the uniaxial anisotropy of the first to fourth ferromagnetic layers is made parallel to the direction of the magnetic field to be sensed, the output of the spin valve sensor becomes more stable. In particular, when the magnitude of the uniaxial anisotropy is greater than 10 Oersted and about 100 Oersted in the magnitude of the anisotropic magnetic field, the stability of the spin valve sensor is further improved.

【００２４】また、上述の記載で、第一の強磁性層およ
び第一の反平行結合層を省略した構成も可能である。こ
の場合、上述で第一の強磁性層の磁化量がゼロである場
合に相当し、同様の磁気的な動作が実現される。In the above description, a configuration in which the first ferromagnetic layer and the first antiparallel coupling layer are omitted is also possible. This case corresponds to the case where the magnetization amount of the first ferromagnetic layer is zero as described above, and the same magnetic operation is realized.

【００２５】また、第一の強磁性層あるいは第四の強磁
性層のいづれか一方のみについては、反強磁性膜などと
密着して積層されて、交換結合磁界により電流バイアス
磁界と第一の強磁性層の場合には逆に、あるいは第四の
強磁性層の場合には同じ方向に固定されていても本発明
と同様の効果が得られる。また、第一の強磁性層及び第
一の反平行結合層が省略された構造に於いては、第二の
強磁性層が反強磁性膜などと密着して積層されて、電流
バイアス磁界と同じ方向に固定されていても本発明と同
様の効果が得られる。Further, only one of the first ferromagnetic layer and the fourth ferromagnetic layer is laminated in close contact with an antiferromagnetic film or the like, and the current bias magnetic field and the first strong magnetic field are exchanged by the exchange coupling magnetic field. The same effect as in the present invention can be obtained even if the magnetic layer is fixed in the opposite direction, or the fourth ferromagnetic layer is fixed in the same direction. In the structure in which the first ferromagnetic layer and the first antiparallel coupling layer are omitted, the second ferromagnetic layer is laminated in close contact with an antiferromagnetic film, etc. The same effects as those of the present invention can be obtained even if they are fixed in the same direction.

【００２６】磁気センサーを構成する巨大磁気抵抗効果
積層膜のサイズを長さ及び幅で１ミクロン以下、特に
０.５ ミクロン以下とすることで、電流による発熱を抑
制するとともに巨大磁気抵抗効果積層膜の端部の静磁的
な結合を大きくし、安定な磁気センサーを得ることがで
きる。By setting the size of the giant magnetoresistive laminated film constituting the magnetic sensor to 1 μm or less, particularly 0.5 μm or less in length and width, heat generation due to electric current is suppressed and the giant magnetoresistive laminated film is formed. , The magnetostatic coupling at the end of the magnetic field can be increased, and a stable magnetic sensor can be obtained.

【００２７】また、巨大磁気抵抗効果積層膜に印可する
検出電流を平方センチメートルあたり１００ＭＡ以上と
することで十分な電流バイアス磁界を得ることができ
る。ここで、検出電流の電流密度は、巨大磁気抵抗効果
膜の構成要素の電気抵抗率を考慮して、算出されるが、
単純には巨大磁気抵抗効果膜の金属膜部分の厚さから求
めても概略良い。Further, a sufficient current bias magnetic field can be obtained by setting the detection current applied to the giant magnetoresistance effect laminated film to 100 MA or more per square centimeter. Here, the current density of the detection current is calculated in consideration of the electrical resistivity of the components of the giant magnetoresistive film,
Simply, it can be roughly obtained from the thickness of the metal film portion of the giant magnetoresistive film.

【００２８】本発明の磁気センサーは電流バイアス電流
によって磁化状態が決定される巨大磁気抵抗効果積層膜
からなっていることから、動作の安定は磁気センサーへ
の電流の印可の状態によって決定することができる。上
記磁気センサーを搭載した磁気記録再生装置に於いて
は、再生動作にない時でも再生時と同様か、それより少
ない電流を再生時と同一方向に印可しておくことで動作
を安定にすることができる。Since the magnetic sensor of the present invention is composed of a giant magnetoresistive effect laminated film whose magnetization state is determined by the current bias current, the operation stability can be determined by the state of application of current to the magnetic sensor. it can. In a magnetic recording / reproducing device equipped with the above magnetic sensor, the operation should be stabilized by applying a current equal to or less than that in the reproducing operation in the same direction as the reproducing operation even when the reproducing operation is not performed. Can be.

【００２９】また、再生時以外の時に電流をゼロにした
り、外部からの磁界や記録動作時の記録ヘッドからの磁
界などにより、磁気センサーの磁化状態が不安定になっ
ても、次の再生動作の前に再生時と同等か、それより大
きな電流を磁気センサーに印可した後に再生動作を行う
ことで動作を安定にすることができる。Further, even if the magnetization state of the magnetic sensor becomes unstable due to the current being reduced to zero at times other than the time of reproduction, or from the external magnetic field or the magnetic field from the recording head during the recording operation, the next reproduction operation is performed. The operation can be stabilized by applying a current equal to or larger than that at the time of reproduction to the magnetic sensor before performing the reproduction operation.

【００３０】本発明ではこのような材料，構成、を用い
た磁気抵抗効果型磁気センサーと、これを再生部とした
磁気記録再生装置において、高記録密度、すなわち記録
媒体上に記録される記録波長が短く、また、記録トラッ
クの幅が狭い記録を実現して、十分な再生出力を得、記
録を良好に保つことができる。According to the present invention, in a magneto-resistance effect type magnetic sensor using such a material and configuration, and a magnetic recording / reproducing apparatus using the same as a reproducing section, a high recording density, that is, a recording wavelength recorded on a recording medium. In addition, it is possible to realize recording with a short recording track width and a narrow recording track, obtain a sufficient reproduction output, and maintain good recording.

【００３１】[0031]

【発明の実施の形態】本発明の巨大磁気抵抗積層膜を構
成する薄膜は高周波マグネトロンスパッタリング装置に
より以下のように作製した。アルゴン１から６ミリトー
ルの雰囲気中にて、厚さ１ミリのセラミックス基板に以
下の材料を順次積層して作製した。スパッタリングター
ゲットとしてタンタル，ニッケル−２０ａｔ％鉄合金，
銅，コバルト，ＭｎＰｔ，ルテニウム，ＣｏＮｂＺｒの
各ターゲットを用いた。ルテニウムターゲット上には、
Ｃｒの１センチ角のチップを配置して組成を調整した。
またＣｏターゲット上には、ＮｉおよびＦｅの１センチ
角のチップを適宜配置して組成を調整した。積層膜は、
各ターゲットを配置したカソードに各々高周波電力を印
加して装置内にプラズマを発生させておき、各カソード
ごとに配置されたシャッターを１つずつ開閉して順次各
層を形成した。膜形成時には永久磁石を用いて基板に平
行におよそ８０エルステッドの磁界を印加して、一軸異
方性をもたせた。形成した膜を、真空中、磁場中で２７
０℃，３時間の熱処理を行って反強磁性膜を相変態さ
せ、室温での磁気抵抗を測定して評価した。基体上の素
子の形成はフォトレジスト工程によってパターニングし
た。その後、基体はスライダー加工し、磁気記録装置に
搭載した。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A thin film constituting a giant magnetoresistive laminated film of the present invention was produced by a high-frequency magnetron sputtering apparatus as follows. The following materials were sequentially laminated on a ceramic substrate having a thickness of 1 mm in an atmosphere of 1 to 6 mTorr of argon. Tantalum, nickel-20at% iron alloy as sputtering target,
Each target of copper, cobalt, MnPt, ruthenium, and CoNbZr was used. On the ruthenium target,
A 1 cm square chip of Cr was arranged to adjust the composition.
In addition, a 1 cm square chip of Ni and Fe was appropriately arranged on the Co target to adjust the composition. The laminated film is
A high-frequency power was applied to each of the cathodes on which the respective targets were arranged to generate plasma in the apparatus, and shutters arranged for the respective cathodes were opened and closed one by one to form layers sequentially. At the time of film formation, a magnetic field of about 80 Oe was applied in parallel to the substrate using a permanent magnet to impart uniaxial anisotropy. The formed film is subjected to 27
The heat treatment was performed at 0 ° C. for 3 hours to transform the antiferromagnetic film, and the magnetoresistance at room temperature was measured and evaluated. The formation of the device on the substrate was patterned by a photoresist process. Thereafter, the substrate was processed with a slider and mounted on a magnetic recording device.

【００３２】以下に本発明の具体的な実施例を、図を追
って説明する。A specific embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００３３】図１は本発明の磁気センサーを構成する巨
大磁気抵抗効果積層膜の構成例である。基体５０上に下
地膜１４，第一の強磁性層１１，第一の非磁性導電層１
２，軟磁性自由層１５，第二の非磁性導電層１６，第二
の強磁性層１３１，反平行結合層２０，第三の強磁性層
１３４，保護膜３０を連続して形成してなる。第一の強
磁性層の基体側および第三の強磁性層の表面側は、それ
ぞれ非磁性膜である下地膜１４および保護膜３０と接し
ており、従来のスピンバルブ膜のような反強磁性膜と接
して交換結合力を発生しているような構造ではないこと
を特記すべきである。基体５０の表面側が非磁性であれ
ば、下地膜１４は省略した構成にしてもよい。また、巨
大磁気抵抗効果積層膜１０に、例えばアルミナなどの非
磁性膜からなる絶縁ギャップ膜が積層してセンサーが作
製される場合が通常であるから、保護膜３０を省略して
もよい。また、図１では第一の強磁性層が基体側に配置
した構成を示したが、積層膜全体の構成が逆で、第一の
強磁性層が表面側になるように構成しても、本発明の趣
旨からいささかも外れるものではない。軟磁性自由層１
５は単一の磁性層であるか、本実施例のように軟磁性自
由層第一層１５１と、軟磁性自由層第二層１５２と、軟
磁性自由層第三層１５３、のように複数の層を積層した
ものであってもよいのである。同様に強磁性層について
も、第三の強磁性層１３４を、第三の強磁性層第一層１
３２と第三の強磁性層第二層１３３の積層構造からなる
ように、複数の層の積層体から構成してもよい。特に、
本実施例のように、第一の非磁性導電層１２および第二
の非磁性導電層１６に接する部分の軟磁性自由層１５の
界面の組成がＣｏ合金であるようにすると、巨大磁気抵
抗効果積層膜の抵抗変化率が向上するので好ましい。同
様に、本実施例のように強磁性層のうちの第一の非磁性
導電層１２および第二の非磁性導電層１６に接しない部
分については、電気抵抗の高い材料、例えば、ＣｏＮｂ
Ｚｒアモルファス合金膜などから構成すると、巨大磁気
抵抗効果積層膜の抵抗変化率が向上するので好ましい。FIG. 1 shows an example of the configuration of a giant magnetoresistive laminated film constituting the magnetic sensor of the present invention. An underlayer 14, a first ferromagnetic layer 11, a first nonmagnetic conductive layer 1 on a base 50
2, a soft magnetic free layer 15, a second non-magnetic conductive layer 16, a second ferromagnetic layer 131, an antiparallel coupling layer 20, a third ferromagnetic layer 134, and a protective film 30 are successively formed. . The substrate side of the first ferromagnetic layer and the surface side of the third ferromagnetic layer are in contact with the underlayer film 14 and the protective film 30, which are nonmagnetic films, respectively. It should be noted that the structure is not such that an exchange coupling force is generated in contact with the membrane. If the surface side of the base 50 is nonmagnetic, the base film 14 may be omitted. In addition, since the sensor is usually manufactured by laminating an insulating gap film made of a nonmagnetic film such as alumina on the giant magnetoresistance effect laminated film 10, the protective film 30 may be omitted. FIG. 1 shows a configuration in which the first ferromagnetic layer is disposed on the substrate side. However, even if the configuration of the entire laminated film is reversed and the first ferromagnetic layer is disposed on the front side, This does not depart from the spirit of the present invention. Soft magnetic free layer 1
5 is a single magnetic layer or a plurality of layers such as a soft magnetic free layer first layer 151, a soft magnetic free layer second layer 152, and a soft magnetic free layer third layer 153 as in this embodiment. May be laminated. Similarly, regarding the ferromagnetic layer, the third ferromagnetic layer 134 is replaced with the third ferromagnetic layer first layer 1.
It may be composed of a laminate of a plurality of layers so as to have a laminated structure of the second ferromagnetic layer 32 and the third layer 133 of the third ferromagnetic layer. In particular,
If the composition of the interface of the soft magnetic free layer 15 at the portion in contact with the first nonmagnetic conductive layer 12 and the second nonmagnetic conductive layer 16 is made of a Co alloy as in this embodiment, the giant magnetoresistance effect This is preferable because the rate of change in resistance of the laminated film is improved. Similarly, a portion of the ferromagnetic layer that is not in contact with the first nonmagnetic conductive layer 12 and the second nonmagnetic conductive layer 16 as in the present embodiment is made of a material having high electric resistance, for example, CoNb.
The use of a Zr amorphous alloy film or the like is preferable because the resistance change rate of the giant magnetoresistance effect laminated film is improved.

【００３４】下地膜１４は、センサーの動作温度におい
て自発磁化を持たず、また、隣接する第一の強磁性層１
１に交換結合相互作用を及ぼすことのない、非磁性体で
あればよい。さらに積層体の結晶性や配向性を向上する
ような効果を持たせる材料であればなお良い。また、電
気抵抗の高い材料を選択すると巨大磁気抵抗効果積層膜
の抵抗変化率が向上するので望ましい。The underlayer 14 does not have spontaneous magnetization at the operating temperature of the sensor, and has an adjacent first ferromagnetic layer 1.
Any material may be used as long as it is a non-magnetic material that does not exert an exchange coupling interaction on No. 1. Further, any material that has an effect of improving the crystallinity and orientation of the laminate is more preferable. Further, it is desirable to select a material having a high electric resistance because the resistance change rate of the giant magnetoresistive effect laminated film is improved.

【００３５】保護膜３０は、センサーの動作温度におい
て自発磁化を持たず、また、隣接する第三の強磁性層１
３４に交換結合相互作用を及ぼすことのない、非磁性体
であればよい。さらに積層体の結晶性や配向性を向上す
るような効果を持たせる材料であればなお良い。また、
電気抵抗の高い材料を選択すると巨大磁気抵抗効果積層
膜の抵抗変化率が向上するので望ましい。The protective film 30 has no spontaneous magnetization at the operating temperature of the sensor, and has the third ferromagnetic layer 1 adjacent thereto.
Any non-magnetic material that does not exert an exchange coupling interaction on the material may be used. Further, any material that has an effect of improving the crystallinity and orientation of the laminate is more preferable. Also,
It is desirable to select a material having high electric resistance because the rate of change in resistance of the giant magnetoresistive laminated film is improved.

【００３６】反平行結合層２０はＲｕの０.５から０.８
ナノメートル程度の厚さの層とすると強い層間結合力が
発生して好ましい。また、Ｒｕ−Ｃｒ合金の層とすると
層間結合力を適度の大きさに調整できるので好ましい。
Ｒｕの他にＩｒ，Ｒｈなどでも同様の効果がある。The antiparallel coupling layer 20 has a Ru content of 0.5 to 0.8.
A layer having a thickness of about nanometer is preferable because a strong interlayer bonding force is generated. Further, it is preferable to use a Ru—Cr alloy layer because the interlayer bonding force can be adjusted to an appropriate magnitude.
In addition to Ru, Ir, Rh and the like have the same effect.

【００３７】第一から第三の強磁性層の磁化の量につい
て述べると以下のようである。CoFeからなる強磁性層の
飽和磁束密度はＦｅ組成が１０原子％とするとおよそ
１.８テスラ、ＣｏＮｂＺｒからなる強磁性層の飽和磁
束密度は、もちろん組成によるが、１から１.６テスラ
程度である。図1に記載した膜厚例と加味して計算する
と、各層の強磁性層の磁化量はそれぞれ第一の強磁性層
が３.６ テスラ・ナノメートル、第二の強磁性層が２.
７テスラ・ナノメートル、第三の強磁性層が４.９から
７.３ テスラ・ナノメートルである。第二及び第三の強
磁性層は強磁性的結合層２０によって強く反強磁性的、
すなわち互いの磁化の方向が反平行になるように結合
し、感知すべき磁界の範囲ではほぼ磁化が互いに反平行
方向であると考えてよい状態である。したがって第二お
よび第三の強磁性層は、互いの磁化が打ち消しあって両
者の差分のみが実質的な磁化量となる。その実質的な磁
化量は図１の記載の膜厚例において２.２から４.６テス
ラ・ナノメートルとなる。この値は第一の強磁性層の磁
化量３.６テスラ・ナノメートルと比較して０.６から
１.３倍程度であって、結果として第一の強磁性層の磁
化量と、第二及び第三の強磁性層の実質的磁化領は同等
か、同等からいくらかずれた量となるのである。同等の
磁化量からずれた分の寄与は、軟磁性自由層１５へのバ
イアス効果をもたらし、磁気センサー素子の特性を調整
するのに利用できる。特筆すべきは巨大磁気抵抗効果積
層膜１０の厚さである。図１の構成では、合計膜厚は２
３.８ ナノメートルである。一般にスピンバルブセンサ
ーに用いられる反強磁性膜の厚さは１０メートル程度で
あるから、いわゆる二重スピンバルブ構造を２枚の反強
磁性膜を用いて作製すると、反強磁性膜だけの厚さで２
０ナノメートル以上となり、二重スピンバルブ構造積層
膜の合計厚さは３０ナノメートルを超えるのである。磁
気センサーの磁気分解能を例えば再生ギャップの間隔と
して、例えば０.１ ミクロンとすると、再生ギャップの
中央にセンサーを配置した場合の絶縁ギャップ部の厚さ
は磁気センサーの厚さが２０ナノメートルで４０ナノメ
ートル、磁気センサーが３０ナノメートルでは３５ナノ
メートルとなる。したがって本発明では従来技術に比べ
て再生ギャップが１０ナノメートル以上狭い場合に対応
できる事が分かる。The amount of magnetization of the first to third ferromagnetic layers will be described below. The saturation magnetic flux density of the ferromagnetic layer made of CoFe is about 1.8 Tesla when the Fe composition is 10 atomic%, and the saturated magnetic flux density of the ferromagnetic layer made of CoNbZr depends on the composition, but it is about 1 to 1.6 Tesla. is there. Taking into account the example of the film thickness described in FIG. 1, the magnetization of the ferromagnetic layers of each layer is 3.6 Tesla nanometer for the first ferromagnetic layer and 2.70 for the second ferromagnetic layer.
7 Tesla nanometers, the third ferromagnetic layer is 4.9 to 7.3 Tesla nanometers. The second and third ferromagnetic layers are strongly antiferromagnetic by the ferromagnetic coupling layer 20,
That is, the magnetizations are coupled so that their directions of magnetization are antiparallel, and in the range of the magnetic field to be sensed, the magnetizations can be considered to be almost antiparallel to each other. Therefore, the magnetizations of the second and third ferromagnetic layers cancel each other, and only the difference between the two becomes a substantial magnetization amount. The substantial magnetization amount is 2.2 to 4.6 Tesla nanometer in the example of the film thickness described in FIG. This value is about 0.6 to 1.3 times the magnetization amount of the first ferromagnetic layer, which is 3.6 Tesla nanometers. As a result, the magnetization amount of the first ferromagnetic layer, The substantial magnetization regions of the second and third ferromagnetic layers are equivalent or slightly deviated from equivalent. The contribution deviating from the equivalent amount of magnetization causes a bias effect on the soft magnetic free layer 15 and can be used to adjust the characteristics of the magnetic sensor element. What should be noted is the thickness of the giant magnetoresistive laminated film 10. In the configuration of FIG.
3.8 nanometers. Generally, the thickness of an antiferromagnetic film used for a spin valve sensor is about 10 meters. Therefore, when a so-called double spin valve structure is manufactured using two antiferromagnetic films, the thickness of the antiferromagnetic film alone is reduced. 2
That is, the total thickness of the double spin-valve structure laminated film exceeds 30 nm. Assuming that the magnetic resolution of the magnetic sensor is, for example, 0.1 μm as the interval of the reproducing gap, the thickness of the insulating gap portion when the sensor is arranged at the center of the reproducing gap is 40 nm when the thickness of the magnetic sensor is 20 nm. If the magnetic sensor is 30 nanometers, it will be 35 nanometers. Therefore, it can be seen that the present invention can cope with a case where the reproducing gap is narrower than the conventional technology by 10 nm or more.

【００３８】図２は図１の構成に基づいた本発明の磁気
センサーの動作挙動を模式的に示した図である。感知す
べき磁界の方向６５に対して、第一，第二および第三の
強磁性層の一軸磁気異方性の方向６０１，６０２，６０
３をおよそ平行方向に、軟磁性自由層の一軸磁気異方性
の方向６０４をおよそ垂直に設定する。それぞれの一軸
異方性は、積層膜の形成時に磁界を所定の方向に印可し
て誘導するか、あるいは各々の方向に磁界を印可しなが
ら所定の温度で熱処理をする方法で誘導できる。電気抵
抗を検出する感知電流６１を感知すべき磁界の方向６５
とおよそ垂直に印可し、電流バイアス磁界の方向６６が
電流に対して右ねじ回りの方向に発生するようにする。
こうすることで、第一，第二および第三の強磁性層の実
質的な磁化量と、電流バイアス磁界と、磁気異方性とが
作用して、第一，第二および第三の強磁性層と軟磁性自
由層の磁化の方向６８，７１，７２，６７は図２に示し
たような配列が安定に実現される。すなわち、第一の強
磁性層の端部に発生する静磁界の方向７０１と第二及び
第三の強磁性層の端部から発生する静磁界の方向７０２
が、電流バイアス磁界の方向６６と同一になって、従来
の反強磁性膜による固定を必然としていたスピンバルブ
センサーとは異なり、反強磁性膜による交換結合力なし
で磁気的な安定を実現できるのである。第一および第二
の強磁性層の磁化の方向６８および７１は順平行で感知
すべき磁界６５にほぼ平行で、軟磁性自由層の磁化方向
６７と、磁界ゼロでおよそ垂直になり、これにより第一
の強磁性層および軟磁性自由層がスピンバルブとして動
作すると同時に第二の強磁性層と軟磁性自由層について
もスピンバルブとして動作し、いわゆるデュアルスピン
バルブもしくは二重スピンバルブ動作を実現するのであ
る。つまり、二重スピンバルブ構造に伴う抵抗変化率の
向上を反強磁性膜による分流が一切ない状態で実現して
さらなる出力の向上を実現し、従来デュアルスピンバル
ブの構成に必要であった２枚の反強磁性膜を、本構成に
よればすべて削減でき、出力の向上と、狭再生ギャップ
での構成実現を容易にできるのである。FIG. 2 is a diagram schematically showing the operation behavior of the magnetic sensor of the present invention based on the configuration of FIG. With respect to the direction 65 of the magnetic field to be sensed, the directions 601, 602, 60 of the uniaxial magnetic anisotropy of the first, second and third ferromagnetic layers
3 is set substantially parallel, and the direction 604 of uniaxial magnetic anisotropy of the soft magnetic free layer is set substantially perpendicular. Each uniaxial anisotropy can be induced by applying a magnetic field in a predetermined direction during the formation of the laminated film, or by performing a heat treatment at a predetermined temperature while applying a magnetic field in each direction. Direction 65 of magnetic field to sense sensing current 61 for detecting electric resistance
And approximately perpendicularly to the current so that the direction 66 of the current bias magnetic field is generated in a clockwise direction with respect to the current.
In this way, the substantial magnetization of the first, second, and third ferromagnetic layers, the current bias magnetic field, and the magnetic anisotropy act on the first, second, and third ferromagnetic layers. As for the magnetization directions 68, 71, 72, 67 of the magnetic layer and the soft magnetic free layer, the arrangement shown in FIG. 2 is stably realized. That is, the direction 701 of the static magnetic field generated at the end of the first ferromagnetic layer and the direction 702 of the static magnetic field generated from the ends of the second and third ferromagnetic layers.
However, unlike the conventional spin valve sensor, which is required to be fixed by the antiferromagnetic film because the direction is the same as the direction 66 of the current bias magnetic field, magnetic stability can be realized without the exchange coupling force by the antiferromagnetic film. It is. The magnetization directions 68 and 71 of the first and second ferromagnetic layers are antiparallel and substantially parallel to the magnetic field 65 to be sensed, and are approximately perpendicular to the magnetization direction 67 of the soft magnetic free layer at zero magnetic field, whereby The first ferromagnetic layer and the soft magnetic free layer operate as spin valves, and the second ferromagnetic layer and the soft magnetic free layer also operate as spin valves, realizing a so-called dual spin valve or double spin valve operation. It is. In other words, the improvement of the resistance change rate due to the dual spin valve structure is realized without any shunt by the antiferromagnetic film, thereby further improving the output. According to this configuration, all of the antiferromagnetic films can be reduced, the output can be improved, and the configuration with a narrow reproduction gap can be easily realized.

【００３９】図３は本発明の磁気センサーを構成する巨
大磁気抵抗効果積層膜の別の構成例である。基体５０上
に下地膜１４，第一の強磁性層１８１，第一の反平行結
合層２１，第二の強磁性層１８２，第一の非磁性導電層
１２，軟磁性自由層１５，第二の非磁性導電層１６，第
三の強磁性層１７１，第二の反平行結合層２２，第四の
強磁性層１７２，保護膜３０を連続して形成してなる。
第一の強磁性層の基体側および第四の強磁性層の表面側
は、それぞれ非磁性膜である下地膜１４および保護膜３
０と接しており、従来のスピンバルブ膜のような反強磁
性膜と接して交換結合力を発生しているような構造では
ないことを特記すべきである。基体５０の表面側が非磁
性であれば、下地膜１４は省略した構成にしてもよい。
また、巨大磁気抵抗効果積層膜１０に、例えばアルミナ
などの非磁性膜からなる絶縁ギャップ膜が積層してセン
サーが作製される場合が通常であるから、保護膜３０を
省略してもよい。また、図３では第一の強磁性層が基体
側に配置した構成を示したが、積層膜全体の構成が逆
で、第一の強磁性層が表面側になるように構成しても、
本発明の趣旨からいささかも外れるものではない。軟磁
性自由層１５は単一の磁性層で示したが、図１のように
複数の層を積層したものであってもよい。同様に強磁性
層についても、複数の層の積層体から構成してもよい。
また本実施例のように、第一の非磁性導電層１２および
第二の非磁性導電層１６に接する部分の軟磁性自由層１
５および第二，第三の強磁性層の界面の組成がＣｏ合金
であるようにすると、巨大磁気抵抗効果積層膜の抵抗変
化率が向上するので好ましい。また第一から第四の強磁
性層のうちの第一の非磁性導電層１２および第二の非磁
性導電層１６に接しない部分については、電気抵抗の高
い材料、例えば、ＣｏＮｂＺｒアモルファス合金膜など
から構成すると、巨大磁気抵抗効果積層膜の抵抗変化率
が向上するので好ましい。FIG. 3 shows another example of the structure of the giant magnetoresistive laminated film constituting the magnetic sensor of the present invention. On the base 50, the underlayer 14, the first ferromagnetic layer 181, the first antiparallel coupling layer 21, the second ferromagnetic layer 182, the first nonmagnetic conductive layer 12, the soft magnetic free layer 15, and the second , A third ferromagnetic layer 171, a second antiparallel coupling layer 22, a fourth ferromagnetic layer 172, and a protective film 30.
The base side of the first ferromagnetic layer and the front side of the fourth ferromagnetic layer are respectively a non-magnetic underlayer 14 and a protective film 3.
It should be noted that this structure is not in contact with an antiferromagnetic film such as a conventional spin valve film to generate exchange coupling force. If the surface side of the base 50 is nonmagnetic, the base film 14 may be omitted.
In addition, since the sensor is usually manufactured by laminating an insulating gap film made of a nonmagnetic film such as alumina on the giant magnetoresistance effect laminated film 10, the protective film 30 may be omitted. FIG. 3 shows a configuration in which the first ferromagnetic layer is disposed on the substrate side. However, even if the configuration of the entire laminated film is reversed and the first ferromagnetic layer is disposed on the front side,
This does not depart from the spirit of the present invention. Although the soft magnetic free layer 15 is shown as a single magnetic layer, it may be formed by laminating a plurality of layers as shown in FIG. Similarly, the ferromagnetic layer may be composed of a laminate of a plurality of layers.
Further, as in the present embodiment, the soft magnetic free layer 1 in a portion in contact with the first nonmagnetic conductive layer 12 and the second nonmagnetic conductive layer 16 is used.
It is preferable that the composition of the interface between the fifth and second and third ferromagnetic layers be a Co alloy because the rate of change in resistance of the giant magnetoresistive laminated film is improved. A portion of the first to fourth ferromagnetic layers that is not in contact with the first nonmagnetic conductive layer 12 and the second nonmagnetic conductive layer 16 is made of a material having a high electric resistance, such as a CoNbZr amorphous alloy film. Is preferable because the rate of change in resistance of the giant magnetoresistive laminated film is improved.

【００４０】下地膜１４および保護膜３０の材料構成に
ついては図１について述べたのと同様に選択すればよ
い。第一および第二の反平行結合層２１，２２の材料に
ついても同様に、図１で反平行結合層２０について述べ
たと同様に選択すればよい。The material composition of the base film 14 and the protective film 30 may be selected in the same manner as described with reference to FIG. Similarly, the materials of the first and second antiparallel coupling layers 21 and 22 may be selected in the same manner as described for the antiparallel coupling layer 20 in FIG.

【００４１】第一から第四の強磁性層の磁化の量につい
て述べると以下のようである。CoFeからなる強磁性層の
飽和磁束密度はＦｅ組成が１０原子％とするとおよそ
１.８テスラである。図３に記載した膜厚例と加味して
計算すると、各層の強磁性層の磁化量はそれぞれ第一の
強磁性層が２.７ テスラ・ナノメートル、第二の強磁性
層が５.４テスラ・ナノメートル、第三の強磁性層が２.
７テスラ・ナノメートル、第四の強磁性層が５.４ テス
ラ・ナノメートルである。第一及び第二の強磁性層は第
一の反平行結合層２１によって強く反強磁性的、すなわ
ち互いの磁化の方向が反平行になるように結合し、感知
すべき磁界の範囲ではほぼ磁化が互いに反平行方向であ
ると考えてよい状態である。したがって第一および第二
の強磁性層は、互いの磁化が打ち消しあって両者の差分
のみが実質的な磁化量となる。その実質的な磁化量は図
３の記載の膜厚例において２.７ テスラ・ナノメートル
となる。同様に第三および第四の強磁性層は第二の反平
行結合層２２によって強く反強磁性的、すなわち互いの
磁化の方向が反平行になるように結合し、感知すべき磁
界の範囲ではほぼ磁化が互いに反平行方向であると考え
てよい状態である。したがって第三および第四の強磁性
層は、互いの磁化が打ち消しあって両者の差分のみが実
質的な磁化量となる。その実質的な磁化量は図３の記載
の膜厚例において２.７テスラ・ナノメートルとなる。The amount of magnetization of the first to fourth ferromagnetic layers will be described below. The saturation magnetic flux density of the ferromagnetic layer made of CoFe is about 1.8 Tesla when the Fe composition is 10 atomic%. Calculating in consideration of the example of the film thickness shown in FIG. 3, the magnetization amount of the ferromagnetic layer of each layer is 2.7 Tesla nanometer for the first ferromagnetic layer and 5.4 nm for the second ferromagnetic layer, respectively. Tesla nanometer, third ferromagnetic layer 2.
7 Tesla nanometers, the fourth ferromagnetic layer is 5.4 Tesla nanometers. The first and second ferromagnetic layers are strongly antiferromagnetic by the first antiparallel coupling layer 21, that is, coupled so that their magnetization directions are antiparallel, and are substantially magnetized in the range of the magnetic field to be sensed. Are antiparallel directions to each other. Therefore, the magnetizations of the first and second ferromagnetic layers cancel each other, and only the difference between the two becomes a substantial magnetization amount. The substantial amount of magnetization is 2.7 Tesla nanometer in the example of the film thickness shown in FIG. Similarly, the third and fourth ferromagnetic layers are strongly antiferromagnetically coupled by the second antiparallel coupling layer 22, that is, their magnetization directions are antiparallel to each other. This is a state where the magnetizations can be considered to be almost antiparallel to each other. Therefore, the magnetizations of the third and fourth ferromagnetic layers cancel each other, and only the difference between the two becomes a substantial magnetization amount. The substantial amount of magnetization is 2.7 Tesla nanometer in the example of the film thickness shown in FIG.

【００４２】この値は第一と第二の強磁性層の実質的な
磁化量と同じであり、結果として第一および第二の強磁
性層の実質的磁化量と、第二及び第三の強磁性層の実質
的磁化領はこの図２の構成で同等となるのである。各層
の膜厚や飽和磁束密度を変れば、すなわち同等の磁化量
からずれた分の寄与が発生し、この寄与は軟磁性自由層
１５へのバイアス効果をもたらし、磁気センサー素子の
特性を調整するのに利用できる。This value is the same as the substantial magnetization of the first and second ferromagnetic layers, and consequently, the substantial magnetization of the first and second ferromagnetic layers and the second and third ferromagnetic layers. The substantial magnetization of the ferromagnetic layer is equivalent in the configuration of FIG. If the film thickness or saturation magnetic flux density of each layer is changed, that is, a contribution deviating from the equivalent magnetization amount occurs, and this contribution causes a bias effect on the soft magnetic free layer 15 and adjusts the characteristics of the magnetic sensor element. Available for

【００４３】図４は図２の構成に基づいた本発明の磁気
センサーの動作挙動を模式的に示した図である。感知す
べき磁界の方向６５に対して、第一，第二，第三および
第四の強磁性層の一軸磁気異方性の方向６０１，６０
２，６０３，６０４をおよそ平行方向に、軟磁性自由層
の一軸磁気異方性の方向６０４をおよそ垂直に設定す
る。電気抵抗を検出する感知電流６１を感知すべき磁界
の方向６５とおよそ垂直に印可し、電流バイアス磁界の
方向６６が電流に対して右ねじ回りの方向に発生するよ
うにする。こうすることで、第一，第二，第三および第
四の強磁性層の実質的な磁化量と、電流バイアス磁界
と、磁気異方性とが作用して、第一，第二，第三および
第四の強磁性層と軟磁性自由層の磁化の方向６８，７
１，７２，６９，６７は図４に示したような配列が安定
に実現される。すなわち、第一および第二の強磁性層の
端部に発生する静磁界の方向７０１と第三及び第四の強
磁性層の端部から発生する静磁界の方向７０２が、電流
バイアス磁界の方向６６と同一になって、従来の反強磁
性膜による固定を必然としていたスピンバルブセンサー
とは異なり、反強磁性膜による交換結合力なしで磁気的
な安定を実現できるのである。第二および第三の強磁性
層の磁化の方向７１および７２は順平行で感知すべき磁
界６５にほぼ平行で、軟磁性自由層の磁化方向６７と、
磁界ゼロでおよそ垂直になり、これにより第二の強磁性
層および軟磁性自由層がスピンバルブとして動作すると
同時に第三の強磁性層と軟磁性自由層についてもスピン
バルブとして動作し、いわゆるデュアルスピンバルブも
しくは二重スピンバルブ動作を実現するのである。つま
り、二重スピンバルブ構造に伴う抵抗変化率の向上を反
強磁性膜による分流が一切ない状態で実現してさらなる
出力の向上を実現し、従来デュアルスピンバルブの構成
に必要であった２枚の反強磁性膜を、本構成によればす
べて削減でき、出力の向上と、狭再生ギャップでの構成
実現を容易にできるのである。FIG. 4 is a diagram schematically showing the operation behavior of the magnetic sensor of the present invention based on the configuration of FIG. With respect to the direction 65 of the magnetic field to be sensed, the directions 601 and 60 of the uniaxial magnetic anisotropy of the first, second, third and fourth ferromagnetic layers.
The direction of the uniaxial magnetic anisotropy 604 of the soft magnetic free layer is set substantially perpendicular to the direction of 2,603,604. The sensing current 61 for detecting the electric resistance is applied substantially perpendicular to the direction 65 of the magnetic field to be sensed, so that the direction 66 of the current bias magnetic field is generated in a clockwise direction with respect to the current. By doing so, the substantial magnetization of the first, second, third and fourth ferromagnetic layers, the current bias magnetic field and the magnetic anisotropy act on the first, second, third and fourth ferromagnetic layers. Magnetization directions 68, 7 of the third and fourth ferromagnetic layers and the soft magnetic free layer
1, 72, 69 and 67 are stably realized as shown in FIG. That is, the direction 701 of the static magnetic field generated at the ends of the first and second ferromagnetic layers and the direction 702 of the static magnetic field generated from the ends of the third and fourth ferromagnetic layers are the directions of the current bias magnetic field. 66, the magnetic stability can be realized without the exchange coupling force due to the antiferromagnetic film, unlike the conventional spin valve sensor which needs to be fixed by the antiferromagnetic film. The magnetization directions 71 and 72 of the second and third ferromagnetic layers are antiparallel and substantially parallel to the magnetic field 65 to be sensed, and the magnetization direction 67 of the soft magnetic free layer,
It becomes almost vertical at zero magnetic field, so that the second ferromagnetic layer and the soft magnetic free layer operate as a spin valve, and at the same time, the third ferromagnetic layer and the soft magnetic free layer also operate as a spin valve. A valve or double spin valve operation is realized. In other words, the improvement of the resistance change rate due to the dual spin valve structure is realized without any shunt by the antiferromagnetic film, thereby further improving the output. According to this configuration, all of the antiferromagnetic films can be reduced, the output can be improved, and the configuration with a narrow reproduction gap can be easily realized.

【００４４】図５は本発明の磁気センサーを構成する巨
大磁気抵抗効果積層膜のさらに別の構成例である。基体
５０上に反強磁性膜２５，第三の強磁性層１３４，反平
行結合層２０，第二の強磁性層１３１，第二の非磁性導
電層１２，軟磁性自由層１５，第一の非磁性導電層１
６，第一の強磁性層１１，保護膜３０を連続して形成し
てなる。第一の強磁性層の表面側は、非磁性膜である保
護膜３０と接しており、従来のスピンバルブ膜のような
反強磁性膜と接して交換結合力を発生しているような構
造ではないことを特記すべきである。巨大磁気抵抗効果
積層膜１０に、例えばアルミナなどの非磁性膜からなる
絶縁ギャップ膜が積層してセンサーが作製される場合が
通常であるから、保護膜３０を省略してもよい。また、
図５では第一の強磁性層が表面側に配置した構成を示し
たが、積層膜全体の構成が逆で、第一の強磁性層が基体
側になるように構成しても、本発明の趣旨からいささか
も外れるものではない。軟磁性自由層１５は単一の磁性
層であるか、本実施例のように軟磁性自由層第一層１５
１と、軟磁性自由層第二層１５２と、軟磁性自由層第三
層１５３、のように複数の層を積層したものであっても
よい。同様に強磁性層についても、第三の強磁性層１３
４を、複数の層の積層体から構成してもよい。特に、第
一の非磁性導電層１２および第二の非磁性導電層１６に
接する部分の軟磁性自由層１５および第一および第二の
強磁性層の界面の組成がＣｏ合金であるようにすると、
巨大磁気抵抗効果積層膜の抵抗変化率が向上するので好
ましい。また強磁性層のうちの第一の非磁性導電層１２
および第二の非磁性導電層１６に接しない部分について
は、電気抵抗の高い材料、例えば、ＣｏＮｂＺｒアモル
ファス合金膜などから構成すると、巨大磁気抵抗効果積
層膜の抵抗変化率が向上するので好ましい。FIG. 5 shows still another configuration example of the giant magnetoresistive laminated film constituting the magnetic sensor of the present invention. An antiferromagnetic film 25, a third ferromagnetic layer 134, an antiparallel coupling layer 20, a second ferromagnetic layer 131, a second nonmagnetic conductive layer 12, a soft magnetic free layer 15, a first Non-magnetic conductive layer 1
6, the first ferromagnetic layer 11 and the protective film 30 are continuously formed. The surface side of the first ferromagnetic layer is in contact with a protective film 30 which is a non-magnetic film, and is in contact with an antiferromagnetic film such as a conventional spin valve film to generate an exchange coupling force. It should be noted that this is not the case. Since the sensor is usually manufactured by laminating an insulating gap film made of a non-magnetic film such as alumina on the giant magnetoresistive laminated film 10, the protective film 30 may be omitted. Also,
Although FIG. 5 shows a configuration in which the first ferromagnetic layer is disposed on the front side, the present invention can be applied to a case where the configuration of the entire laminated film is reversed and the first ferromagnetic layer is disposed on the base side. It does not deviate from the spirit of this. The soft magnetic free layer 15 may be a single magnetic layer or a soft magnetic free layer first layer 15 as in this embodiment.
1, a soft magnetic free layer second layer 152, and a soft magnetic free layer third layer 153. Similarly, the third ferromagnetic layer 13
4 may be composed of a laminate of a plurality of layers. In particular, when the composition of the interface between the soft magnetic free layer 15 and the first and second ferromagnetic layers in contact with the first nonmagnetic conductive layer 12 and the second nonmagnetic conductive layer 16 is a Co alloy, ,
This is preferable because the resistance change rate of the giant magnetoresistive effect laminated film is improved. The first nonmagnetic conductive layer 12 of the ferromagnetic layers
The portion not in contact with the second nonmagnetic conductive layer 16 is preferably made of a material having a high electric resistance, for example, a CoNbZr amorphous alloy film or the like, because the resistance change rate of the giant magnetoresistance effect laminated film is improved.

【００４５】保護膜３０および反平行結合層２０は図１
についての説明と同様に材料および厚さなどを選択して
よい。The protective film 30 and the antiparallel coupling layer 20 are shown in FIG.
The material and thickness may be selected in the same manner as described in the above.

【００４６】第一から第三の強磁性層の磁化の量も図１
についての説明と同様である。The amount of magnetization of the first to third ferromagnetic layers is also shown in FIG.
Is the same as described above.

【００４７】反強磁性膜２５は例えばＭｎＰｔ膜から構
成し、隣接する第三の強磁性層134に交換結合力による
一方向異方性を印可し、第三の強磁性層１３４の磁化の
方向を実質的に固定する。反強磁性膜２５は図６のよう
にＭｎＰｔ膜であるほかに、Ｍｎ−Ｉｒ合金膜などの反
強磁性膜であってもよい。また、図５のように基体５０
上に連続して形成するか、適切な下地膜を用いて積層体
の結晶性や配向性を向上するような効果を持たせてもよ
い。The antiferromagnetic film 25 is made of, for example, a MnPt film, and is applied with unidirectional anisotropy by exchange coupling force to the adjacent third ferromagnetic layer 134, and the direction of magnetization of the third ferromagnetic layer 134 is applied. Is substantially fixed. The antiferromagnetic film 25 may be an MnPt film as shown in FIG. 6 or an antiferromagnetic film such as a Mn-Ir alloy film. Also, as shown in FIG.
It may be formed continuously on the top, or may be provided with an effect of improving the crystallinity and orientation of the laminate by using an appropriate base film.

【００４８】さらに、図には示していないが、反強磁性
膜２５が図５のように第三の強磁性層に隣接する構造で
なく、第一の強磁性層に隣接する構成であってもよい。
すなわち、基体／下地膜／反強磁性膜／第一の強磁性層
／第一の非磁性導電層／軟磁性自由層／第二の非磁性導
電層／第二の強磁性層／反平行結合層／第三の強磁性層
／保護膜のような構成でも、基本的に同様に動作が実現
できる。同様に図４の構成のように第一から第四の強磁
性層と第一から第二の反平行結合層を含む構成としても
よい。すなわち、基体／下地膜／反強磁性膜／第一の強
磁性層／第一の反平行結合層／第二の強磁性層／第一の
非磁性導電層／軟磁性自由層／第二の非磁性導電層／第
三の強磁性層／反平行結合層／第四の強磁性層／保護膜
の構成、あるいは基体／下地膜／第一の強磁性層／第一
の反平行結合層／第二の強磁性層／第一の非磁性導電層
／軟磁性自由層／第二の非磁性導電層／第三の強磁性層
／反平行結合層／第四の強磁性層／反強磁性膜／保護膜
の構成でも基本的に同様の動作を実現することができ
る。Further, although not shown in the figure, the antiferromagnetic film 25 has a structure not adjacent to the third ferromagnetic layer as shown in FIG. 5, but adjacent to the first ferromagnetic layer. Is also good.
That is, substrate / base film / antiferromagnetic film / first ferromagnetic layer / first nonmagnetic conductive layer / soft magnetic free layer / second nonmagnetic conductive layer / second ferromagnetic layer / antiparallel coupling Basically, the same operation can be realized with a configuration such as a layer / third ferromagnetic layer / protective film. Similarly, a configuration including first to fourth ferromagnetic layers and first and second antiparallel coupling layers as in the configuration of FIG. 4 may be employed. That is, substrate / underlayer / antiferromagnetic film / first ferromagnetic layer / first antiparallel coupling layer / second ferromagnetic layer / first nonmagnetic conductive layer / soft magnetic free layer / second Non-magnetic conductive layer / third ferromagnetic layer / anti-parallel coupling layer / fourth ferromagnetic layer / protective film or base / underlayer / first ferromagnetic layer / first anti-parallel coupling layer / Second ferromagnetic layer / first nonmagnetic conductive layer / soft magnetic free layer / second nonmagnetic conductive layer / third ferromagnetic layer / antiparallel coupling layer / fourth ferromagnetic layer / antiferromagnetic Basically, the same operation can be realized with the film / protective film configuration.

【００４９】図６は図５の構成に基づいた本発明の磁気
センサーの動作挙動を模式的に示した図である。感知す
べき磁界の方向６５に対して、第一の強磁性層の一軸磁
気異方性の方向６０１をおよそ平行方向に、軟磁性自由
層の一軸磁気異方性の方向604をおよそ垂直に設定す
る。さらに反強磁性膜２５が第一の強磁性層に印可する
一方向異方性の方向を感知すべき磁界６５の方向と平行
にする。電気抵抗を検出する感知電流６１を感知すべき
磁界の方向６５とおよそ垂直に印可し、電流バイアス磁
界の方向６６が電流に対して右ねじ回りの方向に発生す
るようにする。こうすることで、第一，第二および第三
の強磁性層の実質的な磁化量と、電流バイアス磁界と、
磁気異方性とが作用して、第一，第二および第三の強磁
性層と軟磁性自由層の磁化の方向６８，７１，７２，６
７は図６に示したような配列が安定に実現される。すな
わち、第一の強磁性層の端部に発生する静磁界の方向７
０１と第二及び第三の強磁性層の端部から発生する静磁
界の方向７０２が、電流バイアス磁界の方向６６と同一
になって、従来の反強磁性膜による固定を必然としてい
たスピンバルブセンサーとは異なり、第一の強磁性層に
対する反強磁性膜による交換結合力なしで磁気的な安定
を実現できるのである。第一および第二の強磁性層の磁
化の方向６８および７１は順平行で感知すべき磁界６５
にほぼ平行で、軟磁性自由層の磁化方向６７と、磁界ゼ
ロでおよそ垂直になり、これにより第一の強磁性層およ
び軟磁性自由層がスピンバルブとして動作すると同時に
第二の強磁性層と軟磁性自由層についてもスピンバルブ
として動作し、いわゆるデュアルスピンバルブもしくは
二重スピンバルブ動作を実現するのである。つまり、二
重スピンバルブ構造に伴う抵抗変化率の向上を反強磁性
膜による分流がより少ない状態で実現してさらなる出力
の向上を実現し、従来デュアルスピンバルブの構成に必
要であった２枚の反強磁性膜を、本構成によれば一枚に
削減でき、出力の向上と、狭再生ギャップでの構成実現
を容易にできるのである。FIG. 6 is a diagram schematically showing the operation behavior of the magnetic sensor of the present invention based on the configuration of FIG. The direction 601 of the uniaxial magnetic anisotropy of the first ferromagnetic layer is set approximately parallel to the direction 65 of the magnetic field to be sensed, and the direction 604 of the uniaxial magnetic anisotropy of the soft magnetic free layer is set approximately perpendicular. I do. Further, the direction of unidirectional anisotropy applied to the first ferromagnetic layer by the antiferromagnetic film 25 is made parallel to the direction of the magnetic field 65 to be sensed. The sensing current 61 for detecting the electric resistance is applied substantially perpendicular to the direction 65 of the magnetic field to be sensed, so that the direction 66 of the current bias magnetic field is generated in a clockwise direction with respect to the current. By doing so, the substantial magnetization of the first, second and third ferromagnetic layers, the current bias magnetic field,
Due to the magnetic anisotropy, the directions 68, 71, 72, 6 of the magnetization of the first, second and third ferromagnetic layers and the soft magnetic free layer.
7 stably realizes the arrangement as shown in FIG. That is, the direction of the static magnetic field generated at the end of the first ferromagnetic layer 7
01 and the direction 702 of the static magnetic field generated from the end of the second and third ferromagnetic layers becomes the same as the direction 66 of the current bias magnetic field, and thus the spin valve inevitably needs to be fixed by the conventional antiferromagnetic film. Unlike sensors, magnetic stability can be achieved without the exchange coupling force of the antiferromagnetic film to the first ferromagnetic layer. The directions of magnetization 68 and 71 of the first and second ferromagnetic layers are antiparallel and the magnetic field 65 to be sensed.
And substantially perpendicular to the magnetization direction 67 of the soft magnetic free layer at zero magnetic field, whereby the first ferromagnetic layer and the soft magnetic free layer operate as spin valves and The soft magnetic free layer also operates as a spin valve, realizing a so-called dual spin valve or double spin valve operation. In other words, the improvement of the resistance change rate associated with the dual spin valve structure is realized with less shunt by the antiferromagnetic film, and further improvement in output is realized. According to this configuration, the number of the antiferromagnetic films can be reduced to one, and the output can be improved and the configuration with a narrow reproduction gap can be easily realized.

【００５０】図７は本発明の磁気センサーの構成例を示
した概略図である。図は本磁気センサーを磁気ヘッドと
して使用する際の対向面から見た図である。基体５０に
は下部磁気シールド８２，下部絶縁ギャップ５１が形成
され、この上に巨大磁気抵抗効果積層膜１０を形成す
る。巨大磁気抵抗効果積層膜１０は所定のサイズに形成
した後、磁区制御膜４１および電極４０を形成して感知
電流の印可，検出を可能にするとともに信号の再現性を
得られる構成とする。さらに上部絶縁ギャップ５２，上
部磁気シールド８１を形成して、再生信号を検出する再
生ギャップ４３を形成して磁気センサーを形成する。電
極４０および磁区制御膜４１の形成方法およびその形状
は、いわゆるハードバイアス構造の他に、さまざまな方
法が利用できる。FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration example of the magnetic sensor of the present invention. The figure is a diagram viewed from the facing surface when the present magnetic sensor is used as a magnetic head. The lower magnetic shield 82 and the lower insulating gap 51 are formed on the base 50, and the giant magnetoresistive laminated film 10 is formed thereon. After the giant magnetoresistive laminated film 10 is formed to a predetermined size, a magnetic domain control film 41 and an electrode 40 are formed to enable application and detection of a sensing current and obtain signal reproducibility. Further, an upper insulating gap 52 and an upper magnetic shield 81 are formed, and a reproducing gap 43 for detecting a reproducing signal is formed to form a magnetic sensor. Various methods other than the so-called hard bias structure can be used for the method of forming the electrode 40 and the magnetic domain control film 41 and their shapes.

【００５１】図８は本発明の磁気記録再生装置の再生ヘ
ッド／記録媒体部分の模式図である。基体５０の表面に
実質的に露出した対向面６３は、磁気ディスク９５上に
形成された記録媒体９１の各々の記録トラック４４上
に、近接して対向し、記録媒体９１から漏洩する漏洩磁
場６４を巨大磁気抵抗効果積層膜１０で検知し、電極４
０を通じて再生電圧を出力する。感知電流は感知電流の
方向を示す矢印６１のように印可し、巨大磁気抵抗効果
積層膜１０の部分の感知電流の方向は感知すべき磁界の
方向、すなわち漏洩磁界６４のある対向面６３の法線方
向に対してのおよそ垂直である。基体５０はヘッドスラ
イダー９０を兼ねており、磁気ヘッドの磁気ディスク９
５上での対向の状態を決定する。FIG. 8 is a schematic diagram of a reproducing head / recording medium portion of the magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention. The opposing surface 63 substantially exposed to the surface of the base 50 closely faces and opposes each recording track 44 of the recording medium 91 formed on the magnetic disk 95, and a leakage magnetic field 64 leaking from the recording medium 91. Is detected by the giant magnetoresistance effect laminated film 10 and the electrode 4
The reproduction voltage is output through 0. The sensing current is applied as indicated by an arrow 61 indicating the direction of the sensing current. Approximately perpendicular to the line direction. The base 50 also serves as a head slider 90, and the magnetic disk 9 of the magnetic head
5 to determine the facing state.

【００５２】図９は本発明の巨大磁気抵抗型磁気ヘッド
の構成例を示した概略図である。基体５０上には下部磁
気シールド８２，電極４０，巨大磁気抵抗効果積層膜１
０，上部磁気シールド兼下部磁気コア８４，コイル４
２，上部磁気コア８３を形成してなる。再生ギャップ４
３は上部及び下部磁気シールドの間隙で決まる。ここで
は、上部磁気シールドが下部磁気コアを兼ねる構造を表
記してあるが、これらが分離して個々の上部磁気シール
ドと下部磁気コアがある構造であっても本発明を損なう
ものではない。巨大磁気抵抗効果積層膜１０は一対の電
極４０と電気的に接触してなり、電極４０より検知電流
を入力するとともに外部の磁界に反応して生じる電気抵
抗の変化を再生電圧として出力するとともに感知電流を
感知すべき磁界の方向におよそ垂直に流して巨大磁気抵
抗効果積層膜の磁化状態を所定の方向に安定に保つ機能
を持たせる。FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration example of a giant magnetoresistive magnetic head according to the present invention. On the base 50, the lower magnetic shield 82, the electrode 40, the giant magnetoresistive laminated film 1
0, upper magnetic shield and lower magnetic core 84, coil 4
2. The upper magnetic core 83 is formed. Play gap 4
3 is determined by the gap between the upper and lower magnetic shields. Here, the structure in which the upper magnetic shield also functions as the lower magnetic core is described. However, the present invention is not impaired even if the upper magnetic shield and the lower magnetic core are separated from each other. The giant magnetoresistive laminated film 10 comes into electrical contact with the pair of electrodes 40, receives a detection current from the electrodes 40, outputs a change in electric resistance generated in response to an external magnetic field as a reproduction voltage, and senses the change. A function is provided in which the current flows approximately perpendicularly to the direction of the magnetic field to be sensed to stably maintain the magnetization state of the giant magnetoresistance effect laminated film in a predetermined direction.

【００５３】図１０は本発明の磁気記録再生装置の構成
例である。磁気的に情報を記録する記録媒体９１を保持
するディスク９５をスピンドルモーター９３にて回転さ
せ、アクチュエーター９２によってヘッドスライダー９
０をディスク９５のトラック上に誘導する。即ち磁気デ
ィスク装置においてはヘッドスライダー９０上に形成し
た再生ヘッド、及び記録ヘッドがこの機構に依ってディ
スク９５上の所定の記録位置に近接して相対運動し、信
号を順次書き込み、及び読み取るのである。アクチュエ
ーター９２はロータリーアクチュエーターであることが
望ましい。記録信号は信号処理系９４を通じて記録ヘッ
ドにて媒体上に記録し、再生ヘッドの出力を、信号処理
系９４を経て信号として得る。さらに再生ヘッドを所望
の記録トラック上へ移動せしめるに際して、本再生ヘッ
ドからの高感度な出力を用いてトラック上の位置を検出
し、アクチュエーターを制御して、ヘッドスライダーの
位置決めを行うことができる。本図ではヘッドスライダ
ー９０，ディスク９５を各１個示したが、これらは複数
であっても構わない。またディスク９５は両面に記録媒
体９１を有して情報を記録してもよい。情報の記録がデ
ィスク両面の場合ヘッドスライダー９０はディスクの両
面に配置する。FIG. 10 shows an example of the configuration of a magnetic recording / reproducing apparatus according to the present invention. A disk 95 holding a recording medium 91 for magnetically recording information is rotated by a spindle motor 93, and the head slider 9 is rotated by an actuator 92.
0 is guided on the track of the disk 95. That is, in the magnetic disk device, the reproducing head and the recording head formed on the head slider 90 relatively move close to a predetermined recording position on the disk 95 by this mechanism, and write and read signals sequentially. . The actuator 92 is preferably a rotary actuator. The recording signal is recorded on the medium by the recording head through the signal processing system 94, and the output of the reproducing head is obtained as a signal through the signal processing system 94. Further, when the reproducing head is moved to a desired recording track, the position on the track can be detected by using the high-sensitivity output from the reproducing head, and the actuator can be controlled to position the head slider. Although one head slider 90 and one disk 95 are shown in this figure, a plurality of these may be used. The disk 95 may have a recording medium 91 on both sides to record information. When information is recorded on both sides of the disk, head sliders 90 are arranged on both sides of the disk.

【００５４】図１１は本発明の磁気記録装置の再生・リ
セット部の概略構成図である。磁気抵抗効果素子からな
る磁気センサー部に感知電流を印可する感知電流源とと
もに、磁気センサーに一時的に感知電流より大きな電流
を印可して磁化状態をリセットするリセット電流源を配
備してなる。このような機構で、磁気センサーの動作を
良好に保つことができる。FIG. 11 is a schematic structural view of the reproducing / resetting unit of the magnetic recording apparatus of the present invention. In addition to a sensing current source for applying a sensing current to a magnetic sensor unit composed of a magnetoresistive effect element, a reset current source for temporarily applying a current larger than the sensing current to the magnetic sensor to reset a magnetization state is provided. With such a mechanism, the operation of the magnetic sensor can be kept good.

【００５５】[0055]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば良
好なバイアス特性と、出力の高い磁気センサーと、これ
を用いた磁気ヘッドが得られ、特に高い記録密度におい
て良好な再生出力とバイアス特性を有する磁気ヘッドお
よび高密度磁気記録再生装置を得ることができる。As described above in detail, according to the present invention, a magnetic sensor having good bias characteristics, a high output, and a magnetic head using the same can be obtained. A magnetic head having a bias characteristic and a high-density magnetic recording / reproducing apparatus can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の磁気センサーを構成する巨大磁気抵抗
効果積層膜の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a giant magnetoresistance effect laminated film constituting a magnetic sensor of the present invention.

【図２】図１の構成に基づいた本発明の磁気センサーの
動作挙動を模式的に示した図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing an operation behavior of the magnetic sensor of the present invention based on the configuration of FIG.

【図３】本発明の磁気センサーを構成する巨大磁気抵抗
効果積層膜の別の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of the giant magnetoresistance effect laminated film constituting the magnetic sensor of the present invention.

【図４】図２の構成に基づいた本発明の磁気センサーの
動作挙動を模式的に示した図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing an operation behavior of the magnetic sensor of the present invention based on the configuration of FIG. 2;

【図５】本発明の磁気センサーを構成する巨大磁気抵抗
効果積層膜のさらに別の構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing still another configuration example of the giant magnetoresistive effect laminated film constituting the magnetic sensor of the present invention.

【図６】図５の構成に基づいた本発明の磁気センサーの
動作挙動を模式的に示した図である。6 is a diagram schematically showing an operation behavior of the magnetic sensor of the present invention based on the configuration of FIG.

【図７】本発明の磁気センサーの構成例を示した概略図
である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration example of a magnetic sensor of the present invention.

【図８】本発明の磁気記録再生装置の再生ヘッド／記録
媒体部分の模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a reproducing head / recording medium portion of the magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention.

【図９】本発明の巨大磁気抵抗型磁気ヘッドの構成例を
示した概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration example of a giant magnetoresistive magnetic head according to the present invention.

【図１０】本発明の磁気記録再生装置の構成例を示す図
である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention.

【図１１】本発明の磁気記録装置の再生・リセット部の
概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a reproduction / reset unit of the magnetic recording device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０…巨大磁気抵抗効果積層膜、１１…第一の強磁性
層、１２…第一の非磁性中間層、１４…下地膜、１５…
軟磁性自由層、１６…第二の非磁性中間層、１９…第一
の積層固定層、２０…反平行結合層、２１…第一の反平
行結合層、２２…第二の反平行結合層、２５…反強磁性
膜、３０…保護膜、４０…電極、４１…磁区制御膜、４
２…コイル、４３…再生ギャップ、５０…基体、５１…
下部絶縁ギャップ、５２…上部絶縁ギャップ、６１…感
知電流の方向、６３…対向面、６４…漏洩磁界、６５…
感知すべき磁界の方向、６６…電流バイアス磁界の方
向、６７…軟磁性自由層の動作時の磁化の状態を示す矢
印、６８…第一の強磁性層の磁化および磁気異方性の方
向を示す矢印、７１…第二の強磁性層の動作時の磁化の
状態を示す矢印、７２…第三の強磁性層の磁化および磁
気異方性の方向を示す矢印、８１…上部磁気シールド、
８２…下部磁気シールド、８３…上部磁気コア、８４…
上部シールド兼下部磁気コア、９０…ヘッドスライダ
ー、９１…記録媒体、９２…アクチュエーター、９３…
スピンドル、９４…信号処理系、９５…磁気ディスク、
１３１…第二の強磁性層、１３２…第三の強磁性層第一
層、１３３…第三の強磁性層第二層、１３４…第三の強
磁性層、１５１…軟磁性自由層第一層、１５２…軟磁性
自由層第二層、１５３…軟磁性自由層第三層、１７１…
第一の強磁性層、１７２…第二の強磁性層、１８１…第
三の強磁性層、１８２…第四の強磁性層、１９１…積層
固定層第一強磁性層、１９２…反強磁性結合膜、193…
積層固定層第二強磁性膜、６０１…第一の強磁性層の一
軸磁気異方性の方向を示す矢印、６０２…第二の強磁性
層の一軸磁気異方性の方向を示す矢印、６０３…第三の
強磁性層の一軸磁気異方性の方向を示す矢印、６０４…
軟磁性自由層の一軸磁気異方性の方向を示す矢印、６０
５…第四の強磁性層の一軸異方性の方向を示す矢印、６
０６…第一の強磁性層に印可する一方向異方性の方向、
７０１…第一の強磁性層の端部から漏洩する磁界の方向
を示す矢印、７０２…第二と第三の強磁性層の端部から
漏洩する磁界の方向を示す矢印、７０３…第一と第二の
強磁性層の端部から漏洩する磁界の方向を示す矢印、７
０４…第三と第四の強磁性層の端部から漏洩する磁界の
方向を示す矢印。Reference numeral 10: giant magnetoresistive effect laminated film, 11: first ferromagnetic layer, 12: first nonmagnetic intermediate layer, 14: base film, 15 ...
Soft magnetic free layer, 16: second nonmagnetic intermediate layer, 19: first laminated fixed layer, 20: antiparallel coupling layer, 21: first antiparallel coupling layer, 22: second antiparallel coupling layer , 25: antiferromagnetic film, 30: protective film, 40: electrode, 41: magnetic domain control film, 4
2 ... coil, 43 ... reproduction gap, 50 ... base, 51 ...
Lower insulating gap, 52: Upper insulating gap, 61: Direction of sensing current, 63: Opposing surface, 64: Leakage magnetic field, 65:
The direction of the magnetic field to be sensed, 66... The direction of the current bias magnetic field, 67. The arrow indicating the state of magnetization during operation of the soft magnetic free layer, 68... The direction of the magnetization and magnetic anisotropy of the first ferromagnetic layer. An arrow indicating the state of magnetization during operation of the second ferromagnetic layer, an arrow indicating the direction of magnetization and magnetic anisotropy of the third ferromagnetic layer, an upper magnetic shield,
82: lower magnetic shield, 83: upper magnetic core, 84 ...
Upper shield / lower magnetic core, 90: head slider, 91: recording medium, 92: actuator, 93:
Spindle, 94: signal processing system, 95: magnetic disk,
131 ... second ferromagnetic layer, 132 ... third ferromagnetic layer first layer, 133 ... third ferromagnetic layer second layer, 134 ... third ferromagnetic layer, 151 ... soft magnetic free layer first Layer 152: Soft magnetic free layer second layer 153: Soft magnetic free layer third layer 171:
First ferromagnetic layer, 172: second ferromagnetic layer, 181: third ferromagnetic layer, 182: fourth ferromagnetic layer, 191: laminated fixed layer first ferromagnetic layer, 192: antiferromagnetic Bonding membrane, 193 ...
An arrow indicating the direction of uniaxial magnetic anisotropy of the first ferromagnetic layer; 602 an arrow indicating the direction of uniaxial magnetic anisotropy of the second ferromagnetic layer; .. Arrows indicating the direction of uniaxial magnetic anisotropy of the third ferromagnetic layer, 604.
Arrow indicating the direction of uniaxial magnetic anisotropy of the soft magnetic free layer, 60
5 Arrows indicating the direction of uniaxial anisotropy of the fourth ferromagnetic layer, 6
06: unidirectional anisotropy direction applied to the first ferromagnetic layer,
701... Arrows indicating the direction of the magnetic field leaking from the ends of the first ferromagnetic layer, 702... Arrows indicating the directions of the magnetic fields leaking from the ends of the second and third ferromagnetic layers, 703. Arrow indicating the direction of the magnetic field leaking from the end of the second ferromagnetic layer, 7
04 Arrows indicating the directions of magnetic fields leaking from the ends of the third and fourth ferromagnetic layers.

フロントページの続き (72)発明者 中本 一広 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 5D034 BA04 BB01 CA08 Continued on the front page (72) Inventor Kazuhiro Nakamoto 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo F-term in Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. 5D034 BA04 BB01 CA08

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】上下を動作環境で自発磁化を持たない非磁
性体で挟まれた、第一の強磁性層／第一の非磁性中間層
／軟磁性自由層／第二の非磁性層／第二の強磁性層／反
平行結合層／第三の強磁性層の積層構成を有し、 上記第一，第二，第三の強磁性層が、反強磁性膜あるい
は硬磁性層膜と直接全面に積層した交換結合構造を持た
ずに軟磁気特性を有する膜からなり、 上記第二および第三の強磁性層は上記反平行結合層を介
して、互いの強磁性層の磁化が反平行に配列する反強磁
性的な結合を有し、 上記反強磁性的な結合により、感知すべき外部磁界の大
きさの磁界に対しては、上記第二及び第三の強磁性層の
それぞれの磁化が実質的に反平行に配列しており、 外部の磁界に応じて上記軟磁性自由層の磁化が回転し、
上記軟磁性自由層の磁化と、上記第一および第二の強磁
性層の磁化との相対角度が変わって磁気抵抗効果を生
じ、一対の電極を有することを特徴とするスピンバルブ
型磁気センサーで、 上記第二の強磁性層の、飽和磁束密度と厚さの積で定義
される磁化の量に比べて上記第三の強磁性層の磁化の量
が大きく、 感知すべき磁界の方向に対しておよそ直角をなす方向に
検出電流を印可し、 上記検出電流により発生する、電流の進行方向に対して
右ねじ回りの方向に発生する電流バイアス磁界により、
上記第一の強磁性層が上記電流バイアス磁界とおよそ平
行に磁化して感知すべき外部磁界に対して実質的に固定
され、 上記反平行に配列した上記第二および第三の強磁性層
が、上記電流バイアス磁界と上記第三の強磁性層がおよ
そ平行に、上記第二の強磁性層がおよそ反平行にそれぞ
れ磁化して、感知すべき外部磁界に対して実質的に固定
されてなることを特徴とする磁気センサー。A first ferromagnetic layer, a first nonmagnetic intermediate layer, a soft magnetic free layer, a second nonmagnetic layer, and an upper and lower nonmagnetic material having no spontaneous magnetization in an operating environment. It has a laminated structure of a second ferromagnetic layer / antiparallel coupling layer / third ferromagnetic layer, wherein the first, second, and third ferromagnetic layers are an antiferromagnetic film or a hard magnetic layer film. The second and third ferromagnetic layers are made of a film having a soft magnetic property without having an exchange coupling structure directly laminated on the entire surface. Each of the second and third ferromagnetic layers has an antiferromagnetic coupling arranged in parallel, and the antiferromagnetic coupling causes a magnetic field having a magnitude of an external magnetic field to be sensed. The magnetization of the soft magnetic free layer is rotated in response to an external magnetic field,
A spin-valve magnetic sensor characterized in that the relative angle between the magnetization of the soft magnetic free layer and the magnetization of the first and second ferromagnetic layers changes to produce a magnetoresistance effect, and has a pair of electrodes. The amount of magnetization of the third ferromagnetic layer is larger than the amount of magnetization defined by the product of the saturation magnetic flux density and the thickness of the second ferromagnetic layer. A detection current is applied in a direction substantially perpendicular to the direction of the current, and a current bias magnetic field generated in the direction around the right-hand screw with respect to the direction of travel of the current generated by the detection current,
The first ferromagnetic layer is substantially fixed to an external magnetic field to be sensed by being magnetized substantially parallel to the current bias magnetic field, and the second and third ferromagnetic layers arranged in antiparallel are The current bias magnetic field and the third ferromagnetic layer are magnetized approximately in parallel, and the second ferromagnetic layer is magnetized approximately antiparallel, and are substantially fixed to an external magnetic field to be sensed. A magnetic sensor, characterized in that: 【請求項２】上下を動作環境で自発磁化を持たない非磁
性体で挟まれた、第一の強磁性層／第一の反平行結合層
／第二の強磁性層／第一の非磁性中間層／軟磁性自由層
／第二の非磁性層／第三の強磁性層／第二の反平行結合
層／第四の強磁性層の積層構成を有し、 上記第一，第二，第三，第四の強磁性層が、反強磁性膜
あるいは硬磁性層膜と直接全面に積層した交換結合構造
を持たずに軟磁気特性を有する膜からなり、 上記第一および第二の強磁性層は上記第一の反平行結合
層を介して、互いの強磁性層の磁化が反平行に配列する
反強磁性的な結合を有し、 上記第三および第四の強磁性層は上記第二の反平行結合
層を介して、互いの強磁性層の磁化が反平行に配列する
反強磁性的な結合を有し、 上記反強磁性的な結合により、感知すべき外部磁界の大
きさの磁界に対しては、上記第一及び第二の強磁性層、
かつ、上記第三及び第四の強磁性層のそれぞれの磁化が
実質的に反平行に配列しており、 外部の磁界に応じて上記軟磁性自由層の磁化が回転し、
上記軟磁性自由層の磁化と、上記第二および第三の強磁
性層の磁化との相対角度が変わって磁気抵抗効果を生
じ、一対の電極を有することを特徴とするスピンバルブ
型磁気センサーで、 上記第一の強磁性層の、飽和磁束密度と厚さの積で定義
される磁化の量に比べて上記第二の強磁性層の磁化の量
が大きく、 上記第三の強磁性層の磁化の量に比べて上記第四の強磁
性層の磁化の量が大きく、 感知すべき磁界の方向に対しておよそ直角をなす方向に
検出電流を印可し、 上記検出電流により発生する、電流の進行方向に対して
右ねじ回りの方向に発生する電流バイアス磁界により、
上記反平行に配列した上記第一および第二の強磁性層
が、上記電流バイアス磁界と上記第二の強磁性層がおよ
そ平行に、上記第一の強磁性層がおよそ反平行にそれぞ
れ磁化して、感知すべき外部磁界に対して実質的に固定
されてなり、 上記反平行に配列した上記第三および第四の強磁性層
が、上記電流バイアス磁界と上記第四の強磁性層がおよ
そ平行に、上記第三の強磁性層がおよそ反平行にそれぞ
れ上記電流バイアス磁界によって磁化して、感知すべき
外部磁界に対して実質的に固定されてなることを特徴と
する磁気センサー。2. A first ferromagnetic layer / first antiparallel coupling layer / second ferromagnetic layer / first nonmagnetic material sandwiched between upper and lower nonmagnetic materials having no spontaneous magnetization in an operating environment. It has a laminated structure of an intermediate layer / soft magnetic free layer / second nonmagnetic layer / third ferromagnetic layer / second antiparallel coupling layer / fourth ferromagnetic layer, The third and fourth ferromagnetic layers are made of a film having a soft magnetic property without having an exchange-coupling structure directly laminated on an antiferromagnetic film or a hard magnetic layer film, and the first and second ferromagnetic layers. The magnetic layer has antiferromagnetic coupling in which the magnetizations of the ferromagnetic layers are arranged antiparallel via the first antiparallel coupling layer, and the third and fourth ferromagnetic layers are Through the second antiparallel coupling layer, the ferromagnetic layers have antiferromagnetic coupling in which the magnetizations of the ferromagnetic layers are arranged in antiparallel. For the magnetic field of the magnitude of the partial magnetic field, the first and second ferromagnetic layers,
And the respective magnetizations of the third and fourth ferromagnetic layers are arranged substantially antiparallel, and the magnetization of the soft magnetic free layer rotates according to an external magnetic field,
A spin-valve magnetic sensor, wherein the magnetization of the soft magnetic free layer and the relative angle between the magnetizations of the second and third ferromagnetic layers change to produce a magnetoresistance effect, and have a pair of electrodes. The amount of magnetization of the second ferromagnetic layer is larger than the amount of magnetization defined by the product of the saturation magnetic flux density and the thickness of the first ferromagnetic layer, The amount of magnetization of the fourth ferromagnetic layer is greater than the amount of magnetization, and a detection current is applied in a direction substantially perpendicular to the direction of the magnetic field to be sensed. Due to the current bias magnetic field generated in the direction right-handed to the direction of travel,
The first and second ferromagnetic layers arranged antiparallel are magnetized so that the current bias magnetic field and the second ferromagnetic layer are substantially parallel and the first ferromagnetic layer is substantially antiparallel. The third and fourth ferromagnetic layers arranged substantially in anti-parallel with respect to an external magnetic field to be sensed, the current bias magnetic field and the fourth ferromagnetic layer being approximately A magnetic sensor, wherein the third ferromagnetic layer is magnetized by the current bias magnetic field substantially antiparallel, respectively, and is substantially fixed to an external magnetic field to be sensed. 【請求項３】上記第一，第二及び第三の強磁性層の少な
くとも一部が、Ｃｏ７０から９５原子％，鉄５から３０
原子％、あるいはＣｏ５０から９０原子％，鉄５から４
０原子％，ニッケル５から４５原子％であることを特徴
とする請求項１記載の磁気センサー。3. The method according to claim 1, wherein at least a part of said first, second and third ferromagnetic layers comprises 70 to 95 atomic% of Co and 5 to 30 atomic% of iron.
Atomic%, or 50 to 90 atomic% of Co, iron 5 to 4
2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein 0 atomic% and nickel are 5 to 45 atomic%. 【請求項４】上記第一，第二，第三及び第四の強磁性層
の少なくとも一部が、Ｃｏ７０から９５原子％，鉄５か
ら３０原子％、あるいはＣｏ５０から９０原子％，鉄５
から４０原子％，ニッケル５から４５原子％であること
を特徴とする請求項２記載の磁気センサー。4. A method according to claim 1, wherein at least a part of said first, second, third and fourth ferromagnetic layers comprises 70 to 95 atomic% of Co, 5 to 30 atomic% of iron, or 50 to 90 atomic% of Co,
3. The magnetic sensor according to claim 2, wherein the content of the magnetic sensor is in a range of from about 40 at% to about 5 at. 【請求項５】上記第一および第二の反平行結合層が、Ｒ
ｕ、あるいはＲｕ合金からなることを特徴とする請求項
１または２記載の磁気センサー。5. The method according to claim 1, wherein the first and second antiparallel coupling layers are
3. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the magnetic sensor is made of u or a Ru alloy. 【請求項６】上記第一及び第二の強磁性層の厚さが１か
ら４ナノメートルで、上記第三と第二の強磁性層の磁化
の量の差分が上記第一の強磁性層の磁化の量の１／２か
ら２倍の範囲であることを特徴とする請求項１または３
記載の磁気センサー。6. The ferromagnetic layer according to claim 1, wherein said first and second ferromagnetic layers have a thickness of 1 to 4 nanometers, and said third ferromagnetic layer has a difference in magnetization between said first and second ferromagnetic layers. 4. The method according to claim 1, wherein the amount of magnetization is in a range of 1/2 to 2 times of the amount of magnetization of the metal.
The magnetic sensor as described. 【請求項７】上記第一及び三の強磁性層の厚さが１から
４ナノメートルで、上記第四と第三の強磁性層の磁化の
量の差分が上記第一の強磁性層の磁化の量の１／２から
２倍の範囲であって、上記第二と第一の強磁性層の磁化
の量の差分が上記第三の強磁性層の磁化の量の１／２か
ら２倍の範囲であって、上記第四と第三の強磁性層の磁
化の量の差分と上記第二と第一の強磁性層の磁化の量の
差分が、１／２から２倍の範囲であることを特徴とする
請求項２または４記載の磁気センサー。7. The first and third ferromagnetic layers have a thickness of 1 to 4 nanometers, and the difference between the amounts of magnetization of the fourth and third ferromagnetic layers is equal to the thickness of the first ferromagnetic layer. The difference between the amount of magnetization of the second ferromagnetic layer and the amount of magnetization of the third ferromagnetic layer is from か ら to twice the amount of magnetization of the third ferromagnetic layer. And the difference between the amount of magnetization of the fourth and third ferromagnetic layers and the difference between the amount of magnetization of the second and first ferromagnetic layers is from か ら to 2 times. The magnetic sensor according to claim 2, wherein 【請求項８】上下を動作環境で自発磁化を持たない非磁
性体で挟まれた、第一の強磁性層／第一の非磁性中間層
／軟磁性自由層／第二の非磁性層／第二の強磁性層／反
平行結合層／第三の強磁性層／反強磁性膜の積層構成を
有し、 上記第一の強磁性層が、反強磁性膜あるいは硬磁性層膜
と直接全面に積層した交換結合構造を持たずに軟磁気特
性を有する膜からなり、 上記第三の強磁性層が、上記反強磁性膜と交換結合した
状態にあって実質的に磁化の方向を感知すべき磁界の方
向に固定され、 上記第二および第三の強磁性層は上記反平行結合層を介
して、互いの強磁性層の磁化が反平行に配列する反強磁
性的な結合を有し、 上記反強磁性的な結合により、感知すべき外部磁界の大
きさの磁界に対しては、上記第二及び第三の強磁性層の
それぞれの磁化が実質的に反平行に配列しており、 外部の磁界に応じて上記軟磁性自由層の磁化が回転し、
上記軟磁性自由層の磁化と、上記第一および第二の強磁
性層の磁化との相対角度が変わって磁気抵抗効果を生
じ、一対の電極を有することを特徴とするスピンバルブ
型磁気センサーで、 上記第二の強磁性層の磁化の大きさに比べて上記第三の
強磁性層の磁化の大きさが大きく、 感知すべき磁界の方向に対しておよそ直角をなす方向に
検出電流を印可し、 上記検出電流により発生する、電流の進行方向に対して
右ねじ回りの方向に発生する電流バイアス磁界により、
上記第一の強磁性層が上記電流バイアス磁界とおよそ平
行に磁化して感知すべき外部磁界に対して実質的に固定
され、 上記反平行に配列した上記第二および第三の強磁性層
が、上記電流バイアス磁界と上記第三の強磁性層がおよ
そ平行に、上記第二の強磁性層がおよそ反平行に、上記
反強磁性膜の交換結合により、感知すべき外部磁界に対
して実質的に固定されてなることを特徴とする磁気セン
サー。8. A first ferromagnetic layer, a first nonmagnetic intermediate layer, a soft magnetic free layer, a second nonmagnetic layer, and a first ferromagnetic layer, a first nonmagnetic intermediate layer, and a second nonmagnetic layer. It has a laminated structure of a second ferromagnetic layer / antiparallel coupling layer / third ferromagnetic layer / antiferromagnetic film, wherein the first ferromagnetic layer is directly connected to the antiferromagnetic film or the hard magnetic layer film. A film having a soft magnetic property without an exchange coupling structure laminated on the entire surface, wherein the third ferromagnetic layer is exchange-coupled with the antiferromagnetic film and substantially senses the direction of magnetization. The second and third ferromagnetic layers have antiferromagnetic coupling through which the magnetizations of the ferromagnetic layers are arranged antiparallel via the antiparallel coupling layer. However, due to the antiferromagnetic coupling, a magnetic field having a magnitude of an external magnetic field to be sensed has the same effect as that of the second and third ferromagnetic layers. The respective magnetizations are arranged substantially antiparallel, and the magnetization of the soft magnetic free layer rotates according to an external magnetic field,
A spin-valve magnetic sensor characterized in that the relative angle between the magnetization of the soft magnetic free layer and the magnetization of the first and second ferromagnetic layers changes to produce a magnetoresistance effect, and has a pair of electrodes. The magnitude of the magnetization of the third ferromagnetic layer is larger than the magnitude of the magnetization of the second ferromagnetic layer, and the detection current is applied in a direction substantially perpendicular to the direction of the magnetic field to be sensed. Then, due to the current bias magnetic field generated by the detection current and generated in a clockwise direction around the current traveling direction,
The first ferromagnetic layer is substantially fixed to an external magnetic field to be sensed by being magnetized substantially parallel to the current bias magnetic field, and the second and third ferromagnetic layers arranged in antiparallel are The current bias magnetic field and the third ferromagnetic layer are substantially parallel to each other, and the second ferromagnetic layer is substantially antiparallel. The exchange coupling of the antiferromagnetic film substantially prevents an external magnetic field to be sensed. A magnetic sensor characterized in that it is fixed fixedly. 【請求項９】上下を動作環境で自発磁化を持たない非磁
性体で挟まれた、反強磁性膜／第一の強磁性層／第一の
非磁性中間層／軟磁性自由層／第二の非磁性層／第二の
強磁性層／反平行結合層／第三の強磁性層の積層構成を
有し、 上記第二および第三の強磁性層が、反強磁性膜あるいは
硬磁性層膜と直接全面に積層した交換結合構造を持たず
に軟磁気特性を有する膜からなり、 上記第一の強磁性層が、上記反強磁性膜と交換結合した
状態にあって実質的に磁化の方向を感知すべき磁界の方
向に固定され、 上記第二および第三の強磁性層は上記反平行結合層を介
して、互いの強磁性層の磁化が反平行に配列する反強磁
性的な結合を有し、 上記反強磁性的な結合により、感知すべき外部磁界の大
きさの磁界に対しては、上記第二及び第三の強磁性層の
それぞれの磁化が実質的に反平行に配列しており、 外部の磁界に応じて上記軟磁性自由層の磁化が回転し、
上記軟磁性自由層の磁化と、上記第一および第二の強磁
性層の磁化との相対角度が変わって磁気抵抗効果を生
じ、一対の電極を有することを特徴とするスピンバルブ
型磁気センサーで、 上記第二の強磁性層の磁化の大きさに比べて上記第三の
強磁性層の磁化の大きさが大きく、 感知すべき磁界の方向に対しておよそ直角をなす方向に
検出電流を印可し、 上記検出電流により発生する、電流の進行方向に対して
右ねじ回りの方向に発生する電流バイアス磁界により、
上記反平行に配列した上記第二および第三の強磁性層
が、上記電流バイアス磁界と上記第三の強磁性層がおよ
そ平行に、上記第二の強磁性層がおよそ反平行に実質的
に固定され、 上記第一の強磁性層が、上記反強磁性膜の交換結合によ
り上記電流バイアス磁界とおよそ平行に磁化が実質的に
固定されてなることを特徴とする磁気センサー。9. An antiferromagnetic film / first ferromagnetic layer / first nonmagnetic intermediate layer / soft magnetic free layer / second layer sandwiched between upper and lower nonmagnetic materials having no spontaneous magnetization in an operating environment. A non-magnetic layer / second ferromagnetic layer / antiparallel coupling layer / third ferromagnetic layer, wherein the second and third ferromagnetic layers are an antiferromagnetic film or a hard magnetic layer. A film having soft magnetic properties without having an exchange coupling structure directly laminated on the film, wherein the first ferromagnetic layer is in an exchange coupled state with the antiferromagnetic film and substantially has a magnetization The direction of the magnetic field to be sensed is fixed to the direction, and the second and third ferromagnetic layers are antiferromagnetic, in which the magnetizations of the ferromagnetic layers are arranged antiparallel via the antiparallel coupling layer. The second and third strong magnetic fields are provided for a magnetic field having a magnitude of an external magnetic field to be sensed by the antiferromagnetic coupling. The magnetization of the soft magnetic free layer rotates in response to an external magnetic field,
A spin-valve magnetic sensor characterized in that the relative angle between the magnetization of the soft magnetic free layer and the magnetization of the first and second ferromagnetic layers changes to produce a magnetoresistance effect, and has a pair of electrodes. The magnitude of the magnetization of the third ferromagnetic layer is larger than the magnitude of the magnetization of the second ferromagnetic layer, and the detection current is applied in a direction substantially perpendicular to the direction of the magnetic field to be sensed. Then, due to the current bias magnetic field generated by the detection current and generated in a clockwise direction around the current traveling direction,
The second and third ferromagnetic layers arranged antiparallel are substantially parallel to the current bias magnetic field and the third ferromagnetic layer, and substantially antiparallel to the second ferromagnetic layer. A magnetic sensor, wherein the magnetization of the first ferromagnetic layer is substantially fixed substantially parallel to the current bias magnetic field by exchange coupling of the antiferromagnetic film. 【請求項１０】上下を動作環境で自発磁化を持たない非
磁性体で挟まれた、反強磁性膜／第一の強磁性層／第一
の反平行結合層／第二の強磁性層／第一の非磁性中間層
／軟磁性自由層／第二の非磁性層／第三の強磁性層／第
二の反平行結合層／第四の強磁性層の積層構成を有し、 上記第一の強磁性層が、上記反強磁性膜と交換結合した
状態にあって実質的に磁化の方向を感知すべき磁界の方
向に固定され、 上記第三，第四の強磁性層が、反強磁性膜あるいは硬磁
性層膜と直接全面に積層した交換結合構造を持たずに軟
磁気特性を有する膜からなり、 上記第一および第二の強磁性層は上記第一の反平行結合
層を介して、互いの強磁性層の磁化が反平行に配列する
反強磁性的な結合を有し、 上記第三および第四の強磁性層は上記第二の反平行結合
層を介して、互いの強磁性層の磁化が反平行に配列する
反強磁性的な結合を有し、 上記反強磁性的な結合により、感知すべき外部磁界の大
きさの磁界に対しては、上記第一及び第二の強磁性層、
かつ、上記第三及び第四の強磁性層のそれぞれの磁化が
実質的に反平行に配列しており、 外部の磁界に応じて上記軟磁性自由層の磁化が回転し、
上記第二および第三の強磁性層の磁化との相対角度が変
わって磁気抵抗効果を生じることを特徴とするスピンバ
ルブ型磁気センサーで、 上記第一の強磁性層の磁化の大きさに比べて上記第二の
強磁性層の磁化の大きさが大きく、 上記第三の強磁性層の磁化の大きさに比べて上記第四の
強磁性層の磁化の大きさが大きく、 感知すべき磁界の方向に対しておよそ直角をなす方向に
検出電流を印可し、 上記検出電流により発生する、電流の進行方向に対して
右ねじ回りの方向に発生する電流バイアス磁界により、
上記反平行に配列した上記第一および第二の強磁性層
が、上記電流バイアス磁界と上記第一の強磁性層がおよ
そ平行に、上記第二の強磁性層がおよそ反平行に、上記
交換結合によって実質的に磁化が固定されてなり、 上記反平行に配列した上記第三および第四の強磁性層
が、上記電流バイアス磁界によって、上記電流バイアス
磁界と上記第四の強磁性層がおよそ平行に、上記第三の
強磁性層がおよそ反平行にそれぞれ磁化して、感知すべ
き外部磁界に対して実質的に固定されてなることを特徴
とする磁気センサー。10. An antiferromagnetic film, a first ferromagnetic layer, a first antiparallel coupling layer, a second ferromagnetic layer, and a nonmagnetic material having no spontaneous magnetization in an operating environment. A first non-magnetic intermediate layer / soft magnetic free layer / second non-magnetic layer / third ferromagnetic layer / second anti-parallel coupling layer / fourth ferromagnetic layer. One of the ferromagnetic layers is exchange-coupled with the antiferromagnetic film and is fixed in a direction of a magnetic field to be substantially sensed in the direction of magnetization, and the third and fourth ferromagnetic layers are A film having soft magnetic properties without an exchange coupling structure directly laminated on a ferromagnetic film or a hard magnetic layer film, wherein the first and second ferromagnetic layers correspond to the first antiparallel coupling layer. And the third and fourth ferromagnetic layers have an antiferromagnetic coupling in which the magnetizations of the ferromagnetic layers are arranged antiparallel to each other. It has antiferromagnetic coupling in which the magnetizations of the ferromagnetic layers are arranged in anti-parallel via the laminated layer. Due to the antiferromagnetic coupling, a magnetic field having a magnitude of an external magnetic field to be sensed is formed. The first and second ferromagnetic layers,
And the respective magnetizations of the third and fourth ferromagnetic layers are arranged substantially antiparallel, and the magnetization of the soft magnetic free layer rotates according to an external magnetic field,
A spin-valve magnetic sensor, wherein a relative angle with respect to the magnetization of the second and third ferromagnetic layers is changed to cause a magnetoresistance effect, compared to the magnitude of the magnetization of the first ferromagnetic layer. Therefore, the magnitude of the magnetization of the second ferromagnetic layer is large, and the magnitude of the magnetization of the fourth ferromagnetic layer is large compared to the magnitude of the magnetization of the third ferromagnetic layer. A detection current is applied in a direction substantially perpendicular to the direction of the current, and a current bias magnetic field generated in the direction of the right-hand screw with respect to the traveling direction of the current generated by the detection current,
The anti-parallel first and second ferromagnetic layers are arranged such that the current bias magnetic field is substantially parallel to the first ferromagnetic layer, and the second ferromagnetic layer is substantially anti-parallel. The magnetization is substantially fixed by the coupling, and the third and fourth ferromagnetic layers arranged in antiparallel form the current bias magnetic field and the fourth ferromagnetic layer approximately by the current bias magnetic field. A magnetic sensor, wherein the third ferromagnetic layer is magnetized substantially antiparallel, and is substantially fixed to an external magnetic field to be sensed. 【請求項１１】上下を動作環境で自発磁化を持たない非
磁性体で挟まれた、第一の強磁性層／第一の反平行結合
層／第二の強磁性層／第一の非磁性中間層／軟磁性自由
層／第二の非磁性層／第三の強磁性層／第二の反平行結
合層／第四の強磁性層／反強磁性膜の積層構成を有し、 上記第四の強磁性層が、上記反強磁性膜と交換結合した
状態にあって実質的に磁化の方向を感知すべき磁界の方
向に固定され、 上記第一および第二の強磁性層は上記第一の反平行結合
層を介して、互いの強磁性層の磁化が反平行に配列する
反強磁性的な結合を有し、 上記第三および第四の強磁性層は上記第二の反平行結合
層を介して、互いの強磁性層の磁化が反平行に配列する
反強磁性的な結合を有し、 上記反強磁性的な結合により、感知すべき外部磁界の大
きさの磁界に対しては、上記第一及び第二の強磁性層、
かつ、上記第三及び第四の強磁性層のそれぞれの磁化が
実質的に反平行に配列しており、 外部の磁界に応じて上記軟磁性自由層の磁化が回転し、
上記第二および第三の強磁性層の磁化との相対角度が変
わって磁気抵抗効果を生じ、一対の電極を有することを
特徴とするスピンバルブ型磁気センサーで、 上記第一の強磁性層の磁化の大きさに比べて上記第二の
強磁性層の磁化の大きさが大きく、 上記第三の強磁性層の磁化の大きさに比べて上記第四の
強磁性層の磁化の大きさが大きく、 感知すべき磁界の方向に対しておよそ直角をなす方向に
検出電流を印可し、 上記検出電流により発生する、電流の進行方向に対して
右ねじ回りの方向に発生する電流バイアス磁界により、 上記反平行に配列した上記第一および第二の強磁性層
が、上記電流バイアス磁界と上記第一の強磁性層がおよ
そ平行に、上記第二の強磁性層がおよそ反平行に、上記
交換結合によって実質的に磁化が固定されてなり、 上記反平行に配列した上記第三および第四の強磁性層
が、上記交換結合によって、上記電流バイアス磁界と上
記第四の強磁性層がおよそ平行に、上記第三の強磁性層
がおよそ反平行にそれぞれ磁化して、感知すべき外部磁
界に対して実質的に固定されてなることを特徴とする磁
気センサー。11. A first ferromagnetic layer / first antiparallel coupling layer / second ferromagnetic layer / first nonmagnetic material sandwiched between upper and lower nonmagnetic materials having no spontaneous magnetization in an operating environment. A laminated structure of an intermediate layer, a soft magnetic free layer, a second nonmagnetic layer, a third ferromagnetic layer, a second antiparallel coupling layer, a fourth ferromagnetic layer, and an antiferromagnetic film. Four ferromagnetic layers are exchange-coupled to the antiferromagnetic film and are substantially fixed in the direction of the magnetic field whose magnetization direction is to be sensed, and the first and second ferromagnetic layers are The ferromagnetic layers have antiferromagnetic coupling in which the magnetizations of the ferromagnetic layers are arranged antiparallel via one antiparallel coupling layer, and the third and fourth ferromagnetic layers are connected to the second antiparallel layer. There is an antiferromagnetic coupling in which the magnetizations of the ferromagnetic layers are arranged antiparallel via the coupling layer, and the magnitude of the external magnetic field to be sensed by the antiferromagnetic coupling The first and second ferromagnetic layers,
And the respective magnetizations of the third and fourth ferromagnetic layers are arranged substantially antiparallel, and the magnetization of the soft magnetic free layer rotates according to an external magnetic field,
The spin valve type magnetic sensor, wherein a relative angle with respect to the magnetization of the second and third ferromagnetic layers is changed to cause a magnetoresistance effect, and has a pair of electrodes. The magnitude of the magnetization of the second ferromagnetic layer is greater than the magnitude of the magnetization, and the magnitude of the magnetization of the fourth ferromagnetic layer is greater than the magnitude of the magnetization of the third ferromagnetic layer. The detection current is applied in a direction substantially perpendicular to the direction of the magnetic field to be sensed, and the current bias magnetic field generated in the clockwise direction with respect to the traveling direction of the current is generated by the detection current. The anti-parallel first and second ferromagnetic layers are arranged such that the current bias magnetic field is substantially parallel to the first ferromagnetic layer, and the second ferromagnetic layer is substantially anti-parallel. The coupling does not substantially fix the magnetization. The anti-parallel third and fourth ferromagnetic layers are arranged such that, due to the exchange coupling, the current bias magnetic field and the fourth ferromagnetic layer are approximately parallel, and the third ferromagnetic layer is approximately A magnetic sensor characterized by being magnetized in antiparallel and substantially fixed to an external magnetic field to be sensed. 【請求項１２】記録媒体に近接して対向する対向面を介
して、上記記録媒体上に磁気的に記録された信号を再生
する磁気ヘッドを有する磁気記録再生装置において、上
記磁気ヘッドが磁気的なギャップを形成する一対の磁気
シールドと、 上記磁気ギャップ内に配置した磁気抵抗効果素子とを有
し、 下部磁気シールド，下部絶縁ギャップ，磁気抵抗効果素
子，上部絶縁ギャップ，上部磁気シールドが順次積層さ
れてなり、 上記磁気抵抗効果素子が上記積層構造と一対の電極と磁
区制御膜からなり、かつ上記特許請求の範囲第１項から
１２項の磁気センサーからなる磁気ヘッドであって、 上記磁気センサーに印可する検知電流が、上記積層構造
の導電部分について実質的に１００ＭＡ／cm² 以上の電
流密度であることを特徴とする磁気記録再生装置。12. A magnetic recording / reproducing apparatus having a magnetic head for reproducing a signal magnetically recorded on the recording medium via an opposing surface which is close to and opposes the recording medium. And a pair of magnetic shields forming a narrow gap, and a magnetoresistive element disposed in the magnetic gap. A lower magnetic shield, a lower insulating gap, a magnetoresistive element, an upper insulating gap, and an upper magnetic shield are sequentially laminated. 13. The magnetic head according to claim 1, wherein the magnetoresistive effect element comprises the laminated structure, a pair of electrodes, and a magnetic domain control film, and comprises the magnetic sensor according to any one of claims 1 to 12. to applied to sense current, the magnetic recording and reproducing, which is a substantially 100MA / cm ² or more current density for conductive portions of the laminated structure Location. 【請求項１３】記録媒体に近接して対向する対向面を介
して、上記記録媒体上に磁気的に記録された信号を再生
する磁気ヘッドを有する磁気記録再生装置において、上
記磁気ヘッドが磁気的なギャップを形成する一対の磁気
シールドと、 上記磁気ギャップ内に配置した磁気抵抗効果素子とを有
し、 下部磁気シールド，下部絶縁ギャップ，磁気抵抗効果素
子，上部絶縁ギャップ，上部磁気シールドが順次積層さ
れてなり、 上記磁気抵抗効果素子が上記積層構造と一対の電極と磁
区制御膜からなり、かつ上記特許請求の範囲第１項から
１１項の磁気センサーからなる磁気ヘッドであって、 上記磁気センサーに印可する検知電流が、再生信号非検
出時に於いても印可されており、非再生時電流が再生時
電流に対して０.１から０.９倍の範囲であることを特徴
とする磁気記録再生装置。13. A magnetic recording / reproducing apparatus having a magnetic head for reproducing a signal magnetically recorded on the recording medium via an opposing surface opposing the recording medium in close proximity to the recording medium. And a pair of magnetic shields forming a narrow gap, and a magnetoresistive element disposed in the magnetic gap. A lower magnetic shield, a lower insulating gap, a magnetoresistive element, an upper insulating gap, and an upper magnetic shield are sequentially laminated. 12. The magnetic head according to claim 1, wherein the magnetoresistive element includes the laminated structure, a pair of electrodes, and a magnetic domain control film, and the magnetic sensor according to any one of claims 1 to 11. Is applied even when the reproduction signal is not detected, and the non-reproduction current is in the range of 0.1 to 0.9 times the reproduction current. Magnetic recording and reproducing apparatus according to claim and. 【請求項１４】記録媒体に近接して対向する対向面を介
して、上記記録媒体上に磁気的に記録された信号を再生
する磁気ヘッドを有する磁気記録再生装置において、上
記磁気ヘッドが磁気的なギャップを形成する一対の磁気
シールドと、 上記磁気ギャップ内に配置した磁気抵抗効果素子とを有
し、 下部磁気シールド，下部絶縁ギャップ，磁気抵抗効果素
子，上部絶縁ギャップ，上部磁気シールドが順次積層さ
れてなり、 上記磁気抵抗効果素子が上記積層構造と一対の電極と磁
区制御膜からなり、かつ上記特許請求の範囲第１項から
１１項の磁気センサーからなる磁気ヘッドであって、 上記磁気センサーに印可する検知電流と同一の方向に、
上記積層構造の磁化状態を初期化するための初期化電流
を印可する機構を有し、上記初期化電流の大きさが再生
時の検出電流に対して１.５ から１００倍の範囲である
ことを特徴とする磁気記録再生装置。14. A magnetic recording / reproducing apparatus having a magnetic head for reproducing a signal magnetically recorded on the recording medium via an opposing surface opposing the recording medium in proximity to the recording medium. And a pair of magnetic shields forming a narrow gap, and a magnetoresistive element disposed in the magnetic gap. A lower magnetic shield, a lower insulating gap, a magnetoresistive element, an upper insulating gap, and an upper magnetic shield are sequentially laminated. 12. The magnetic head according to claim 1, wherein the magnetoresistive element includes the laminated structure, a pair of electrodes, and a magnetic domain control film, and the magnetic sensor according to any one of claims 1 to 11. In the same direction as the detection current applied to
A mechanism for applying an initialization current for initializing the magnetization state of the laminated structure is provided, and the magnitude of the initialization current is in a range of 1.5 to 100 times the detection current at the time of reproduction. A magnetic recording / reproducing apparatus characterized by the above-mentioned. 【請求項１５】記録媒体に近接して対向する対向面を介
して、上記記録媒体上に磁気的に記録された信号を再生
する磁気ヘッドを有する磁気記録再生装置において、上
記磁気ヘッドが磁気的なギャップを形成する一対の磁気
シールドと、 上記磁気ギャップ内に配置した磁気抵抗効果素子とを有
し、 下部磁気シールド，下部絶縁ギャップ，磁気抵抗効果素
子，上部絶縁ギャップ，上部磁気シールドが順次積層さ
れてなり、 上記磁気抵抗効果素子が上記積層構造と一対の電極と磁
区制御膜からなり、かつ上記特許請求の範囲第１項から
１１項の磁気センサーからなる磁気ヘッドであって、 上記磁気的なギャップの間隔が０.１ ミクロン以下、上
記積層構造の厚さが３０ナノメートル以下であって、上
記積層構造が上記磁気的なギャップの中心か、中心から
２０％以内に配置され、上記磁気的なギャップの上記積
層構造よりも基板側の部分の間隔と、上記磁気的なギャ
ップの上記積層構造よりも表面側の部分の間隔が共に２
０ナノメートルから３５ナノメートルであることを特徴
とする磁気記録再生装置。15. A magnetic recording / reproducing apparatus having a magnetic head for reproducing a signal magnetically recorded on the recording medium through an opposing surface which is close to and opposes the recording medium, wherein the magnetic head is a magnetic recording / reproducing apparatus. And a pair of magnetic shields forming a narrow gap, and a magnetoresistive element disposed in the magnetic gap. A lower magnetic shield, a lower insulating gap, a magnetoresistive element, an upper insulating gap, and an upper magnetic shield are sequentially laminated. 12. The magnetic head according to claim 1, wherein the magnetoresistive element comprises the laminated structure, a pair of electrodes, and a magnetic domain control film, and comprises the magnetic sensor according to claims 1 to 11. The distance between the gaps is 0.1 μm or less, the thickness of the laminated structure is 30 nm or less, and the laminated structure is the center of the magnetic gap. Arranged from the center to within 20%, and spacing portions of the substrate side of the laminated structure of the magnetic gap, spacing of the magnetic above laminated structure surface portion than the gap are both 2
A magnetic recording / reproducing apparatus having a thickness of 0 to 35 nm.