JP2008047737A - 磁気抵抗効果装置、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気抵抗効果素子の感磁層を単磁区化するためのバイアス磁界を感磁層に印加するバイアス磁界印加層の保磁力を大きくして、安定したバイアス磁界を感磁層に印加できるようにする。
【解決手段】ＭＲ素子５は、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層２５を有している。２つのバイアス磁界印加層６は、ＭＲ素子５の２つの側面５ａ，５ｂに隣接するように配置されている。バイアス磁界印加層６は、非磁性の中間層６２と、この中間層６２を挟むように配置された第１の磁性層６１および第２の磁性層６３とを有している。第１の磁性層６１と第２の磁性層６３は、ＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に交換結合している。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気抵抗効果素子とバイアス磁界印加層とを備えた磁気抵抗効果装置、ならびにこの磁気抵抗効果装置を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置に関する。

近年、磁気ディスク装置の面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、基板に対して、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子とも記す。）を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。

ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗（Anisotropic Magnetoresistive）効果を用いたＡＭＲ素子や、巨大磁気抵抗（Giant Magnetoresistive）効果を用いたＧＭＲ素子や、トンネル磁気抵抗（Tunnel-type Magnetoresistive）効果を用いたＴＭＲ素子等がある。

再生ヘッドの特性としては、高感度および高出力であることが要求される。この要求を満たす再生ヘッドとして、既に、スピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いたＧＭＲヘッドが量産されている。最近では、面記録密度の更なる向上に対応するために、ＴＭＲ素子を用いた再生ヘッドの開発が進められている。

スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、一般的には、互いに反対側を向く２つの面を有する非磁性導電層と、この非磁性導電層の一方の面に隣接するように配置された自由層と、非磁性導電層の他方の面に隣接するように配置された固定層と、この固定層における非磁性導電層とは反対側の面に隣接するように配置された反強磁性層とを有している。自由層は信号磁界に応じて磁化の方向が変化する強磁性層である。固定層は、磁化の方向が固定された強磁性層である。反強磁性層は、固定層との交換結合により、固定層における磁化の方向を固定する層である。

ところで、従来のＧＭＲヘッドでは、磁気的信号検出用の電流（以下、センス電流という。）を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して平行な方向に流す構造になっていた。このような構造は、ＣＩＰ（Current In Plane）構造と呼ばれる。これに対し、センス電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面と交差する方向、例えばＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して垂直な方向に流す構造のＧＭＲヘッドの開発も進められている。このような構造は、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造と呼ばれる。以下、ＣＰＰ構造の再生ヘッドに用いられるＧＭＲ素子をＣＰＰ−ＧＭＲ素子と呼び、ＣＩＰ構造の再生ヘッドに用いられるＧＭＲ素子をＣＩＰ−ＧＭＲ素子と呼ぶ。

前述のＴＭＲ素子を用いた再生ヘッドもＣＰＰ構造となる。ＴＭＲ素子は、一般的には、互いに反対側を向く２つの面を有するトンネルバリア層と、このトンネルバリア層の一方の面に隣接するように配置された自由層と、トンネルバリア層の他方の面に隣接するように配置された固定層と、この固定層におけるトンネルバリア層とは反対側の面に隣接するように配置された反強磁性層とを有している。トンネルバリア層は、トンネル効果によりスピンを保存した状態で電子が通過できる非磁性絶縁層である。自由層、固定層および反強磁性層については、スピンバルブ型ＧＭＲ素子と同様である。

ところで、一般的に、ＭＲ素子のトラック幅方向の両側には、自由層にバイアス磁界を印加するためのバイアス磁界印加層が配置される。バイアス磁界は、ＭＲ素子に信号磁界が印加されていないときにおける自由層の磁化の方向を所定の方向に揃えることより、自由層を単磁区化する。これにより、再生ヘッドの出力信号において発生するバルクハウゼンノイズが抑制される。一般的なバイアス磁界印加層としては、例えば、保磁力の大きな硬磁性層や、強磁性層と反強磁性層との積層体が用いられる。

ここで、図１１に、一般的な構成のバイアス磁界印加層を含む再生ヘッドの一例を示す。図１１は、この一例の再生ヘッドの断面図である。ここでは、ＣＰＰ構造の再生ヘッドの例を示す。図１１に示した再生ヘッドは、第１のシールド層１０３と、この第１のシールド層１０３の上に配置されたＭＲ素子１０５と、このＭＲ素子１０５の上に配置された第２のシールド層１０８とを備えている。ＭＲ素子１０５は、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子またはＴＭＲ素子である。この再生ヘッドは、更に、ＭＲ素子１０５の２つの側面に隣接するように配置され、ＭＲ素子１０５に対してバイアス磁界を印加する２つのバイアス磁界印加層１０６と、第１のシールド層１０３およびＭＲ素子１０５とバイアス磁界印加層１０６との間に配置された絶縁層１０９とを備えている。シールド層１０３，１０８は、ＭＲ素子１０５に対してセンス電流を流すための電極を兼ねている。この例では、バイアス磁界印加層１０６は、１層の硬磁性層によって構成されている。

特許文献１ないし３には、上述のような一般的な構成以外の構成のバイアス磁界印加層が記載されている。特許文献１には、積層された強磁性層、反強磁性膜、強磁性層を含む３層以上の積層体によって構成されたバイアス磁界印加層が記載されている。このバイアス磁界印加層において、強磁性層と反強磁性膜は交換結合している。

特許文献２には、磁気分離層と、この磁気分離層を挟むように配置された２つの磁界印加層とを備えたバイアス磁界印加層が記載されている。２つの磁界印加層は、それらの保磁力の違いを利用して互いに逆方向に着磁されている。

特許文献３には、保磁力の異なる２つの硬磁性層を積層して構成されたバイアス磁界印加層が記載されている。

特開平９−１８０１３４号公報 特開平８−３１５３２５号公報 特開平８−５０７０９号公報

従来、薄膜磁気ヘッドでは、種々の要因によって、バイアス磁界印加層における磁化の状態や、ＭＲ素子の上下に配置された２つのシールド層における磁化の状態が変化し、その結果、自由層に印加されるバイアス磁界が変化して、突発的に再生ヘッドの出力信号が変動することがあった。バイアス磁界印加層やシールド層における磁化の状態の変化をもたらす要因としては、例えば、外部磁界の変動や、薄膜磁気ヘッドと記録媒体との衝突によってバイアス磁界印加層やシールド層において発生する応力や、記録ヘッドにおける書き込み時に発生する熱によってバイアス磁界印加層やシールド層において発生する応力がある。

上述のような再生ヘッドの出力信号の変動は、薄膜磁気ヘッドの信頼性を損なうため、抑制する必要がある。この再生ヘッドの出力信号の変動を抑制するための有効な手段の一つは、バイアス磁界印加層から、外部磁界の変動や応力の発生によっても変化しにくい、安定したバイアス磁界を発生させることである。

バイアス磁界印加層から安定したバイアス磁界を発生させるには、バイアス磁界印加層の厚みを大きくしてバイアス磁界を大きくしたり、バイアス磁界印加層の異方性エネルギーを大きくしてバイアス磁界印加層の保磁力や角型比を大きくしたりすることが有効である。

しかしながら、バイアス磁界印加層の厚みを大きくすると、２つのシールド層の間隔である再生ギャップ長が大きくなり、磁気ディスク装置の線記録密度を大きくすることができなくなるという問題点がある。

また、硬磁性層を用いたバイアス磁界印加層では、硬磁性層は、その面内方向に磁気異方性を有している。この硬磁性層を用いたバイアス磁界印加層では、その異方性エネルギーを大きくすることが難しいという問題点がある。以下、その理由について説明する。硬磁性層を用いたバイアス磁界印加層では、主に結晶磁気異方性を利用して異方性エネルギーを得ている。しかし、通常のスパッタリング等の成膜方法でバイアス磁界印加層を形成する場合には、バイアス磁界印加層の全体にわたって結晶磁気異方性を揃えることは非常に難しい。そのため、このバイアス磁界印加層では、異方性エネルギーを大きくすることが難しい

また、強磁性層と反強磁性層との積層体を用いたバイアス磁界印加層では、特許文献１において説明されているように、強磁性層の厚みを大きくしてバイアス磁界を大きくしようとすると、強磁性層と反強磁性層とによる交換結合磁界が小さくなり、バイアス磁界が変化しやすくなるという問題点がある。

特許文献１に記載されている、積層された強磁性層、反強磁性膜、強磁性層を含む３層以上の積層体によって構成されたバイアス磁界印加層では、バイアス磁界印加層全体の厚みの中で反強磁性膜の厚みが占める割合が比較的大きいため、バイアス磁界印加層全体の厚みを大きくせずにバイアス磁界を大きくすることが難しいという問題点がある。

特許文献２に記載されているバイアス磁界印加層では、２つの磁界印加層は、それらの保磁力の違いを利用して互いに逆方向に着磁されているだけであることから、バイアス磁界印加層から発生されるバイアス磁界を安定にする作用は得られない。また、特許文献３に記載されているバイアス磁界印加層においても、バイアス磁界印加層から発生されるバイアス磁界を安定にする作用は得られない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する感磁層を含む磁気抵抗効果素子と感磁層を単磁区化するためのバイアス磁界を感磁層に印加するバイアス磁界印加層とを備えた磁気抵抗効果装置であって、バイアス磁界印加層の保磁力を大きくして、安定したバイアス磁界を感磁層に印加できるようにした磁気抵抗効果装置、ならびに、この磁気抵抗効果装置を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明の磁気抵抗効果装置は、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する感磁層を有し、外部磁界に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、外部磁界が印加されない状態において感磁層を単磁区化するためのバイアス磁界を感磁層に印加するバイアス磁界印加層とを備えている。磁気抵抗効果素子は、感磁層の側面を含む側面を有し、バイアス磁界印加層は磁気抵抗効果素子の側面に隣接するように配置されている。バイアス磁界印加層は、互いに反対側を向く第１および第２の面を有する非磁性の中間層と、第１の面に隣接するように配置された第１の磁性層と、第２の面に隣接するように配置された第２の磁性層とを有し、第１の磁性層と第２の磁性層は反強磁性的に交換結合している。

本発明の磁気抵抗効果装置において、第１の磁性層における最大の厚みは第２の磁性層における最大の厚みよりも大きくてもよい。この場合、第１の磁性層と第２の磁性層が同じ材料によって形成され、第２の磁性層における最大の厚みは、第１の磁性層における最大の厚みの８．７％以上２５％以下であってもよい。

また、本発明の磁気抵抗効果装置において、第１の磁性層の少なくとも一部は、感磁層の側面に隣接する位置に配置されていてもよい。

また、本発明の磁気抵抗効果装置は、更に、その上に磁気抵抗効果素子が配置される下地を備え、磁気抵抗効果素子は、下地から離れるに従って小さくなる幅を有し、第１の磁性層は、第２の磁性層よりも下地に近い位置に配置されていてもよい。

また、本発明の磁気抵抗効果装置において、磁気抵抗効果素子は、更に、磁化の方向が固定された固定層と、感磁層と固定層との間に配置された非磁性のスペーサ層とを有していてもよい。

本発明の薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面と、記録媒体からの信号磁界を検出するために媒体対向面の近傍に配置された本発明の磁気抵抗効果装置とを備えたものである。

本発明のヘッドジンバルアセンブリは、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションとを備えたものである。また、本発明のヘッドアームアセンブリは、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションと、スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームとを備え、サスペンションがアームに取り付けられているものである。

本発明の磁気ディスク装置は、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを支持すると共に記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えたものである。

本発明では、磁気抵抗効果装置におけるバイアス磁界印加層は、互いに反対側を向く第１および第２の面を有する非磁性の中間層と、第１の面に隣接するように配置された第１の磁性層と、第２の面に隣接するように配置された第２の磁性層とを有し、第１の磁性層と第２の磁性層は反強磁性的に交換結合している。これにより、本発明によれば、バイアス磁界印加層の保磁力を大きくして、安定したバイアス磁界を感磁層に印加することができるという効果を奏する。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図２および図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成および製造方法の概略について説明する。図２は薄膜磁気ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図、図３は薄膜磁気ヘッドの磁極部分の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。

本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面２０を備えている。また、薄膜磁気ヘッドは、アルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１と、この基板１の上に配置されたアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の絶縁材料よりなる絶縁層２と、この絶縁層２の上に配置された磁性材料よりなる第１のシールド層３と、この第１のシールド層３の上に配置されたＭＲ素子５と、このＭＲ素子５の２つの側部に隣接するように配置された２つのバイアス磁界印加層６と、ＭＲ素子５およびバイアス磁界印加層６の周囲に配置された絶縁層７とを備えている。ＭＲ素子５は、媒体対向面２０の近傍に配置されている。絶縁層７は、アルミナ等の絶縁材料によって形成されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、ＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および絶縁層７の上に配置された磁性材料よりなる第２のシールド層８と、この第２のシールド層８の上に配置されたアルミナ等の非磁性材料よりなる分離層１８と、この分離層１８の上に配置された磁性材料よりなる下部磁極層１９とを備えている。第２のシールド層８および下部磁極層１９に用いる磁性材料は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の軟磁性材料である。なお、第２のシールド層８、分離層１８および下部磁極層１９の代わりに、下部磁極層を兼ねた第２のシールド層を設けてもよい。

薄膜磁気ヘッドは、更に、下部磁極層１９の上に配置されたアルミナ等の非磁性材料よりなる記録ギャップ層９を備えている。記録ギャップ層９には、媒体対向面２０から離れた位置においてコンタクトホール９ａが形成されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、記録ギャップ層９の上に配置された薄膜コイルの第１層部分１０を備えている。第１層部分１０は、銅（Ｃｕ）等の導電材料によって形成されている。なお、図２において、符号１０ａは、第１層部分１０のうち、後述する薄膜コイルの第２層部分１５に接続される接続部を表している。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、薄膜コイルの第１層部分１０およびその周辺の記録ギャップ層９を覆うように配置された絶縁材料よりなる絶縁層１１と、磁性材料よりなる上部磁極層１２と、接続部１０ａの上に配置された導電材料よりなる接続層１３とを備えている。接続層１３は、磁性材料によって形成されていてもよい。絶縁層１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となっている。

上部磁極層１２は、トラック幅規定層１２ａと連結部分層１２ｂとヨーク部分層１２ｃとを有している。トラック幅規定層１２ａは、絶縁層１１のうちの媒体対向面２０側の斜面部分から媒体対向面２０側にかけての領域において、記録ギャップ層９および絶縁層１１の上に配置されている。トラック幅規定層１２ａは、記録ギャップ層９の上に形成され、上部磁極層１２の磁極部分となる先端部と、絶縁層１１の媒体対向面２０側の斜面部分の上に形成され、ヨーク部分層１２ｃに接続される接続部とを有している。先端部の幅は記録トラック幅と等しくなっている。接続部の幅は、先端部の幅よりも大きくなっている。

連結部分層１２ｂは、コンタクトホール９ａが形成された位置において、下部磁極層１９の上に配置されている。ヨーク部分層１２ｃは、トラック幅規定層１２ａと連結部分層１２ｂとを連結している。ヨーク部分層１２ｃの媒体対向面２０側の端部は、媒体対向面２０から離れた位置に配置されている。また、ヨーク部分層１２ｃは、連結部分層１２ｂを介して下部磁極層１９に接続されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、連結部分層１２ｂおよび連結部分層１２ｂの周囲に配置されたアルミナ等の無機絶縁材料よりなる絶縁層１４を備えている。トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂ、接続層１３および絶縁層１４の上面は平坦化されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、絶縁層１４の上に配置された薄膜コイルの第２層部分１５を備えている。第２層部分１５は、銅（Ｃｕ）等の導電材料によって形成されている。なお、図２において、符号１５ａは、第２層部分１５のうち、接続層１３を介して薄膜コイルの第１層部分１０の接続部１０ａに接続される接続部を表している。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、薄膜コイルの第２層部分１５およびその周辺の絶縁層１４を覆うように配置された絶縁層１６を備えている。絶縁層１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となっている。ヨーク部分層１２ｃの一部は、絶縁層１６の上に配置されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、上部磁極層１２を覆うように配置されたオーバーコート層１７を備えている。オーバーコート層１７は、例えばアルミナによって構成されている。

次に、本実施の形態における薄膜磁気ヘッドの製造方法の概略について説明する。本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、まず、基板１の上に、スパッタ法等によって絶縁層２を、例えば０．２〜５μｍの厚みに形成する。次に、絶縁層２の上に、めっき法等によって第１のシールド層３を、所定のパターンに形成する。次に、図示しないが、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成する。次に、例えば化学機械研磨（以下、ＣＭＰという。）によって、第１のシールド層３が露出するまで絶縁層を研磨して、第１のシールド層３および絶縁層の上面を平坦化する。

次に、第１のシールド層３の上に、ＭＲ素子５と、２つのバイアス磁界印加層６と、絶縁層７とを形成する。次に、ＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および絶縁層７の上に、第２のシールド層８を形成する。第２のシールド層８は、例えばめっき法またはスパッタ法によって形成される。次に、第２のシールド層８の上に、スパッタ法等によって、分離層１８を形成する。次に、この分離層１８の上に、例えばめっき法またはスパッタ法によって、下部磁極層１９を形成する。

次に、下部磁極層１９の上に、スパッタ法等によって、記録ギャップ層９を、例えば５０〜３００ｎｍの厚みに形成する。次に、磁路形成のために、後に形成される薄膜コイルの中心部分において、記録ギャップ層９を部分的にエッチングしてコンタクトホール９ａを形成する。

次に、記録ギャップ層９の上に、薄膜コイルの第１層部分１０を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回される。

次に、薄膜コイルの第１層部分１０およびその周辺の記録ギャップ層９を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１１を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１１の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。

次に、絶縁層１１のうちの後述する媒体対向面２０側の斜面部分から媒体対向面２０側にかけての領域において、記録ギャップ層９および絶縁層１１の上に、上部磁極層１２のトラック幅規定層１２ａを形成する。

トラック幅規定層１２ａを形成する際には、同時に、コンタクトホール９ａが形成された位置において下部磁極層１９の上に連結部分層１２ｂを形成すると共に、接続部１０ａの上に接続層１３を形成する。

次に、磁極トリミングを行う。すなわち、トラック幅規定層１２ａの周辺領域において、トラック幅規定層１２ａをマスクとして、記録ギャップ層９および下部磁極層１９の磁極部分における記録ギャップ層９側の少なくとも一部をエッチングする。これにより、図３に示したように、上部磁極層１２の磁極部分、記録ギャップ層９および下部磁極層１９の磁極部分の少なくとも一部の各幅が揃えられたトリム（Trim）構造が形成される。このトリム構造によれば、記録ギャップ層９の近傍における磁束の広がりによる実効的なトラック幅の増加を防止することができる。

次に、ここまでの工程によって形成された積層体の上面全体の上に絶縁層１４を、例えば３〜４μｍの厚みに形成する。次に、この絶縁層１４を、例えばＣＭＰによって、トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂおよび接続層１３の表面に至るまで研磨して平坦化する。

次に、平坦化された絶縁層１４の上に、薄膜コイルの第２層部分１５を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回される。

次に、薄膜コイルの第２層部分１５およびその周辺の絶縁層１４を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１６を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１６の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。次に、トラック幅規定層１２ａ、絶縁層１４，１６および連結部分層１２ｂの上に、ヨーク部分層１２ｃを形成する。

次に、ここまでの工程によって形成された積層体の上面全体を覆うように、オーバーコート層１７を形成する。次に、オーバーコート層１７の上に配線や端子等を形成する。最後に、上記各層を含むスライダの機械加工を行って媒体対向面２０を形成して、記録ヘッドおよび再生ヘッドを含む薄膜磁気ヘッドが完成する。

このようにして製造される薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面２０と再生ヘッドと記録ヘッドとを備えている。再生ヘッドは、記録媒体からの信号磁界を検出するために媒体対向面２０の近傍に配置されている。再生ヘッドは、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置に対応する。再生ヘッドの構成については、後で詳しく説明する。

記録ヘッドは、媒体対向面２０側において互いに対向する磁極部分を含むと共に、互いに磁気的に連結された下部磁極層１９および上部磁極層１２と、この下部磁極層１９の磁極部分と上部磁極層１２の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層９と、少なくとも一部が下部磁極層１９および上部磁極層１２の間に、これらに対して絶縁された状態で配設された薄膜コイル１０，１５とを有している。この薄膜磁気ヘッドでは、図２に示したように、媒体対向面２０から、絶縁層１１の媒体対向面２０側の端部までの長さが、スロートハイトＴＨとなる。なお、スロートハイトとは、媒体対向面２０から、２つの磁極層の間隔が大きくなり始める位置までの長さ（高さ）をいう。なお、図２および図３には、長手磁気記録方式用の記録ヘッドを示したが、本実施の形態における記録ヘッドは、垂直磁気記録方式用の記録ヘッドであってもよい。

次に、図１を参照して、本実施の形態における再生ヘッド、すなわち本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の構成について詳しく説明する。図１は再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。本実施の形態における再生ヘッドは、所定の間隔を開けて配置された第１のシールド層３および第２のシールド層８と、第１のシールド層３と第２のシールド層８との間に配置されたＭＲ素子５と、ＭＲ素子５の２つの側面に隣接するように配置され、ＭＲ素子５に対してバイアス磁界を印加する２つのバイアス磁界印加層６とを備えている。再生ヘッドは、更に、第１のシールド層３およびＭＲ素子５とバイアス磁界印加層６との間に配置された絶縁層４１と、この絶縁層４１とバイアス磁界印加層６との間に配置された下地層４２と、２つのバイアス磁界印加層６と第２のシールド層８との間に配置された２つの保護層４３とを備えている。

本実施の形態におけるＭＲ素子５は、ＴＭＲ素子になっている。このＭＲ素子５には、磁気的信号検出用の電流であるセンス電流が、ＭＲ素子５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ素子５を構成する各層の面に対して垂直な方向に流される。第１のシールド層３と第２のシールド層８は、センス電流を、ＭＲ素子５に対して、ＭＲ素子５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ素子５を構成する各層の面に対して垂直な方向に流すための一対の電極を兼ねている。なお、第１のシールド層３および第２のシールド層８とは別に、ＭＲ素子５の上下に一対の電極を設けてもよい。ＭＲ素子５は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて抵抗値が変化する。ＭＲ素子５の抵抗値はセンス電流より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。

ＭＲ素子５は、第１のシールド層３の上に順に積層された下地層２１、反強磁性層２２、固定層２３、スペーサ層２４、自由層２５および保護層２６を備えている。固定層２３は磁化の方向が固定された強磁性層であり、反強磁性層２２は、固定層２３との交換結合により、固定層２３における磁化の方向を固定する層である。下地層２１は、その上に形成される各層の結晶性や配向性を向上させ、特に、反強磁性層２２と固定層２３との交換結合を良好にするために設けられる。自由層２５は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化する強磁性層である。自由層２５は、本発明における感磁層に対応する。保護層２６は、その下の各層を保護するための層である。

なお、図１に示した例では、固定層２３と自由層２５のうち、固定層２３の方が第１のシールド層３に近い位置に配置されている。しかし、逆に、自由層２５の方が第１のシールド層３に近い位置に配置されていてもよい。

下地層２１の厚みは、例えば２〜６ｎｍである。下地層２１としては、例えばＴａ層とＲｕ層との積層体が用いられる。

反強磁性層２２の厚みは、例えば５〜３０ｎｍである。反強磁性層２２は、例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｉｒ、ＣｒおよびＦｅからなる群のうちの少なくとも１種Ｍ_IIと、Ｍｎとを含む反強磁性材料により構成されている。このうちＭｎの含有量は３５原子％以上９５原子％以下、その他の元素Ｍ_IIの含有量は５原子％以上６５原子％以下であることが好ましい。この反強磁性材料には、熱処理しなくても反強磁性を示し、強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する非熱処理系反強磁性材料と、熱処理により反強磁性を示すようになる熱処理系反強磁性材料とがある。この反強磁性層２２は、そのどちらにより構成されていてもよい。非熱処理系反強磁性材料にはγ相を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎあるいはＩｒＭｎ等がある。熱処理系反強磁性材料には規則結晶構造を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎおよびＰｔＲｈＭｎ等がある。

なお、固定層２３における磁化の方向を固定する層として、上記のような反強磁性層２２の代わりに、ＣｏＰｔ等の硬磁性材料よりなる硬磁性層を設けてもよい。この場合には、下地層２１の材料としては、Ｃｒ、ＣｒＴｉ、ＴｉＷ等が用いられる。

固定層２３では、反強磁性層２２との界面における交換結合により、磁化の向きが固定されている。固定層２３の厚みは、例えば３〜６ｎｍである。固定層２３は、反強磁性層２２の上に順に積層されたアウター層、非磁性中間層およびインナー層を有する、いわゆるシンセティック固定層になっていてもよい。この場合、アウター層とインナー層は、いずれも強磁性層である。アウター層とインナー層は、反強磁性的に結合し、磁化の方向が互いに逆方向に固定される。

スペーサ層２４は、トンネル効果によりスピンを保存した状態で電子が通過できるトンネルバリア層になっている。スペーサ層２４の厚みは、例えば０．５〜２ｎｍである。スペーサ層２４の材料としては、絶縁材料、例えばＡｌ、Ｎｉ、Ｇｄ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、ＨｆまたはＺｒの酸化物または窒化物が用いられる。

自由層２５の厚みは、例えば２〜１０ｎｍである。自由層２５は、保磁力が小さい強磁性層によって構成されている。自由層２５は、積層された複数の強磁性層を含んでいてもよい。

保護層２６の厚みは、例えば０．５〜１０ｎｍである。保護層２６としては、例えばＴａ層やＲｕ層が用いられる。また、保護層２６は、Ｔａ層、Ｒｕ層等の組み合わせの２積層構造や、Ｔａ層、Ｒｕ層、Ｔａ層の組み合わせや、Ｒｕ層、Ｔａ層、Ｒｕ層の組み合わせ等の３積層構造としてもよい。

各層２１〜２６の平面形状は、いずれも矩形である。従って、各層２１〜２６は、いずれも４つの側面を有している。ＭＲ素子５は、各層２１〜２６の４つの側面によって構成された４つの側面を有している。ＭＲ素子５の４つの側面のうちの１つは媒体対向面２０に配置され、他の１つは、媒体対向面２０に配置された側面とは反対側に配置されている。ＭＲ素子５の４つの側面のうちの残りの２つは、ＭＲ素子５におけるトラック幅方向の両側に配置されている。図１には、この２つの側面を、それぞれ符号５ａ，５ｂを付して示している。自由層２５は、トラック幅方向の両側に配置された側面２５ａ，２５ｂを有している。ＭＲ素子５の側面５ａ，５ｂは、それぞれ、自由層２５の側面２５ａ，２５ｂを含んでいる。

本実施の形態では、ＭＲ素子５は、第１のシールド層３の上に配置されている。従って、第１のシールド層３は、本発明における下地に対応する。図１に示したように、ＭＲ素子５は、第１のシールド層３から離れるに従って小さくなる幅を有している。

絶縁層４１の厚みは、例えば３〜１０ｎｍである。絶縁層４１は、アルミナ等の絶縁材料によって形成されている。絶縁層４１は、第１のシールド層３のうち、ＭＲ素子５が配置されている部分以外の部分と、ＭＲ素子５の４つの側面のうち、媒体対向面２０に配置された側面以外の側面を覆っている。

下地層４２の厚みは、例えば２〜７ｎｍである。下地層４２の材料としては、Ｃｒ、ＣｒＴｉ、ＴｉＷ、ＣｒＷ、ＣｒＭｏ等が用いられる。

２つのバイアス磁界印加層６は、それぞれ、ＭＲ素子５の側面５ａ，５ｂに隣接するように、下地層４２の上に配置されている。バイアス磁界印加層６は、ＭＲ素子５に外部磁界が印加されない状態において自由層２５を単磁区化するためのバイアス磁界を自由層２５に印加する。

図１に示したように、バイアス磁界印加層６は、互いに反対側を向く第１の面（下面）および第２の面（上面）を有する非磁性の中間層６２と、第１の面に隣接するように配置された第１の磁性層６１と、第２の面に隣接するように配置された第２の磁性層６３とを有している。第１の磁性層６１と第２の磁性層６３は、ＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に交換結合している。従って、第１の磁性層６１の磁化の方向と第２の磁性層６３の磁化の方向は、互いに逆方向になっている。このように、本実施の形態におけるバイアス磁界印加層６は、非磁性の中間層６２と、この中間層６２を挟むように配置されて反強磁性的に交換結合している第１の磁性層６１および第２の磁性層６２を含む３層構造、いわゆるシンセティック構造を有している。なお、第１の磁性層６１の磁化の方向と第２の磁性層６３の磁化の方向は、互いに逆方向ではあるが、いずれもトラック幅の方向である。

本実施の形態では、第１の磁性層６１は、第２の磁性層６３よりも第１のシールド層３に近い位置に配置されている。第１の磁性層６１は、下地層４２の上に配置されている。第１の磁性層６１は、第１のシールド層３の上面の上方に配置された部分と、ＭＲ素子５の側面５ａまたは５ｂの側方に配置された部分とを有している。第１の磁性層６１において、側面５ａまたは５ｂの側方に配置された部分の厚みは、第１のシールド層３の上面の上方に配置された部分の厚みよりも小さくなっている。従って、第１の磁性層６１における最大の厚みｔ_１は、第１の磁性層６１のうちの第１のシールド層３の上面の上方に配置された部分における最大の厚みである。

中間層６２は、第１の磁性層６１の上に配置されている。中間層６２は、第１のシールド層３の上面の上方に配置された部分と、ＭＲ素子５の側面５ａまたは５ｂの側方に配置された部分とを有している。中間層６２において、側面５ａまたは５ｂの側方に配置された部分の厚みは、第１のシールド層３の上面の上方に配置された部分の厚みよりも小さくなっている。

第２の磁性層６３は、中間層６２の上に配置されている。第２の磁性層６３は、第１のシールド層３の上面の上方に配置された部分と、ＭＲ素子５の側面５ａまたは５ｂの側方に配置された部分とを有している。第２の磁性層６３において、側面５ａまたは５ｂの側方に配置された部分の厚みは、第１のシールド層３の上面の上方に配置された部分の厚みよりも小さくなっている。従って、第２の磁性層６３における最大の厚みｔ_２は、第２の磁性層６３のうちの第１のシールド層３の上面の上方に配置された部分における最大の厚みである。

第１の磁性層６１と第２の磁性層６３は、いずれも磁性材料によって形成されている。第１の磁性層６１と第２の磁性層６３の材料としては、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＦｅＰｔ、ＴｂＦｅＣｏ等が用いられる。なお、第１の磁性層６１の材料と第２の磁性層６３の材料は、同じでもよいし異なっていてもよい。

中間層６２は、非磁性材料によって形成されている。中間層６２の材料としては、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｅ等が用いられる。中間層６２の厚みは、第１の磁性層６１と第２の磁性層６３の間でＲＫＫＹ相互作用による反強磁性的交換結合が生じる厚みに設定される。中間層６２の厚みは、０．３〜２．０ｎｍの範囲内であることが好ましい。

保護層４３は、第２の磁性層６３の上に配置されている。保護層４３における最大の厚みは、例えば１〜７ｎｍである。保護層４３の材料は、導電材料であってもよいし、絶縁材料であってもよい。保護層４３の材料としては、Ｃｒ、ＣｒＴｉ、Ｔａ、ＡｕＣｕ、Ｒｕ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔｉ等が用いられる。

本実施の形態では、第１の磁性層６１における最大の厚みｔ_１は、第２の磁性層６３における最大の厚みｔ_２よりも大きい。第１の磁性層６１と第２の磁性層６３が同じ材料によって形成されている場合には、後で説明する実験の結果から、第２の磁性層６３における最大の厚みｔ_２は、第１の磁性層６１における最大の厚みｔ_１の８．７％以上２５％以下であることが好ましい。また、第１の磁性層６１の少なくとも一部は、絶縁層４１および下地層４２を介して自由層２５の側面２５ａ，２５ｂに隣接する位置に配置されている。

図８は、図１に示した再生ヘッドにおけるバイアス磁界印加層６と自由層２５の磁化の方向を示す説明図である。図８では、第１の磁性層６１、第２の磁性層６３および自由層２５における磁化の方向を、それぞれ太い矢印で表している。矢印の太さは、各層６１，６３，２５における磁気モーメントの総和を概念的に表している。図８に示したように、本実施の形態では、第１の磁性層６１における磁気モーメントの総和は、第２の磁性層６３における磁気モーメントの総和よりも大きい。また、自由層２５の側面２５ａ，２５ｂに対して、第２の磁性層６３の一部よりも第１の磁性層６１の一部の方が近くに配置されている。そのため、バイアス磁界印加層６によって自由層２５に印加されるバイアス磁界の方向は、第１の磁性層６１の磁化の方向に平行になる。その結果、外部磁界が印加されていない状態において、自由層２５の磁化の方向は第１の磁性層６１の磁化の方向に平行になる。

次に、図１に示した再生ヘッドの製造方法について説明する。この再生ヘッドの製造方法では、まず、絶縁層２の上に、めっき法等によって、所定のパターンの第１のシールド層３を形成する。次に、第１のシールド層３の上に、例えばスパッタ法によって、ＭＲ素子５を構成する各層となる膜を順に形成する。次に、これらの膜をエッチングによってパターニングして、ＭＲ素子５を形成する。次に、例えばスパッタ法によって、絶縁層４１、下地層４２、第１の磁性層６１、中間層６２、第２の磁性層６３、保護層４３を順に形成する。次に、ＭＲ素子５およびバイアス磁界印加層６の周囲に、図２に示した絶縁層７を形成する。次に、ＭＲ素子５、保護層４３および絶縁層７の上に、例えばめっき法またはスパッタ法によって、第２のシールド層８を形成する。その後、バイアス磁界印加層６は、第１の磁性層６１の磁化がトラック幅方向を向くように着磁される。

次に、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの作用について説明する。薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって記録媒体に情報を記録し、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生する。

再生ヘッドにおいて、バイアス磁界印加層６によるバイアス磁界の方向は、媒体対向面２０に垂直な方向と直交している。ＭＲ素子５において、信号磁界がない状態では、自由層２５の磁化の方向は、バイアス磁界の方向に揃えられている。固定層２３の磁化の方向は、媒体対向面２０に垂直な方向に固定されている。

ＭＲ素子５では、記録媒体からの信号磁界に応じて自由層２５の磁化の方向が変化し、これにより、自由層２５の磁化の方向と固定層２３の磁化の方向との間の相対角度が変化し、その結果、ＭＲ素子５の抵抗値が変化する。ＭＲ素子５の抵抗値は、第１および第２のシールド層３，８によってＭＲ素子５にセンス電流を流したときのシールド層３，８間の電位差より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。

次に、本実施の形態における再生ヘッドの特徴について説明する。本実施の形態では、バイアス磁界印加層６において、第１の磁性層６１と第２の磁性層６３が反強磁性的に交換結合している。これにより、本実施の形態では、バイアス磁界印加層６の実効的な保磁力を大きくすることができ、その結果、安定したバイアス磁界を自由層２５に印加することができる。

本実施の形態において、第１の磁性層６１における最大の厚みｔ_１は、第２の磁性層６３における最大の厚みｔ_２よりも大きい。また、第１の磁性層６１の少なくとも一部は、絶縁層４１および下地層４２を介して自由層２５の側面２５ａ，２５ｂに隣接する位置に配置されている。これにより、信号磁界が印加されていない状態における自由層２５の磁化の方向を、第１の磁性層６１の磁化の方向に平行な方向に向けることができる。

第１の磁性層６１と第２の磁性層６３が同じ材料によって形成されている場合には、後に示す実験の結果から、第２の磁性層６３における最大の厚みｔ_２は、第１の磁性層６１における最大の厚みｔ_１の８．７％以上２５％以下であることが好ましい。

また、本実施の形態において、ＭＲ素子５は、第１のシールド層３から離れるに従って小さくなる幅を有し、第１の磁性層６１は、第２の磁性層６３よりも第１のシールド層３に近い位置に配置されている。これにより、自由層２５の側面２５ａ，２５ｂに対して、第２の磁性層６３の一部よりも第１の磁性層６１の一部の方を近くに配置することが可能になる。その結果、信号磁界が印加されていない状態における自由層２５の磁化の方向を、第１の磁性層６１の磁化の方向に平行な方向に向けることが容易になる。

本実施の形態において、バイアス磁界印加層６における最大の厚みは、１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好ましい。バイアス磁界印加層６における最大の厚みが１０ｎｍよりも小さいと、バイアス磁界印加層６から十分な大きさのバイアス磁界を発生させることが難しくなる。また、バイアス磁界印加層６における最大の厚みが４０ｎｍよりも大きくなると、２つのシールド層３，８の間隔である再生ギャップ長が大きくなり、磁気ディスク装置の線記録密度を大きくすることが困難になる。

次に、第１の磁性層６１における最大の厚みｔ_１に対する第２の磁性層６３における最大の厚みｔ_２の割合の好ましい範囲を求めるために行った実験について説明する。この実験では、まず、再生ヘッドと記録ヘッドとを含む薄膜磁気ヘッドの７種類の試料１〜７を１００個ずつ作製した。試料１〜７の概略の構成は、図２および図３に示した通りである。試料２〜７における再生ヘッドの構成は、図１に示した通りになっている。ただし、試料２〜７において、バイアス磁界印加層６の構成は互いに異なっている。試料１における再生ヘッドの構成は、３つの層６１〜６３を有するバイアス磁界印加層６の代わりに１つの層からなるバイアス磁界印加層を備えていること以外は、試料２〜７における再生ヘッドと同じ構成である。なお、試料１〜７において、下地層４２は厚み３．５ｎｍのＣｒ層であり、保護層４３は厚み５ｎｍのＣｒ層である。

試料１におけるバイアス磁界印加層は、最大の厚みが２５ｎｍのＣｏＰｔよりなる１つの層によって構成されている。試料２〜７における中間層６２は、いずれも、厚み０．８ｎｍのＲｕ層である。また、試料２〜７における第１の磁性層６１と第２の磁性層６３は、いずれもＣｏＰｔによって形成されている。試料２〜７では、第１の磁性層６１における最大の厚みｔ_１と第２の磁性層６３における最大の厚みｔ_２の組み合わせが互いに異なっている。試料２〜７における厚みｔ_１，ｔ_２の値は、後で表に示す。実験では、試料１〜７におけるバイアス磁界印加層の保磁力と角型比を測定した。これらも、後で表に示す。

実験では、試料１〜７について、擬似静的試験（Quasi static test）を行って、記録ヘッドの記録動作時に発生する熱、およびこれに伴って再生ヘッドにおいて発生する応力が再生ヘッドの出力に及ぼす影響を調べた。具体的には、記録ヘッドにおける記録電流の値を５９ｍＡに設定し、記録ヘッドへの記録電流の通電前後における再生ヘッドの出力の変動を調べた。この試験では、記録ヘッドへの記録電流の通電前後において再生ヘッドの出力が２０％以上変動したときに不良と判定し、１００個ずつの試料１〜７について、それぞれ不良発生率を求めた。

下記の表１に、試料１〜７について、第１の磁性層６１における最大の厚みｔ_１（ｎｍ）、第２の磁性層６３における最大の厚みｔ_２（ｎｍ）、ｔ_２／ｔ_１（％）、バイアス磁界印加層の保磁力（Ｏｅ（１Ｏｅは７９．６Ａ／ｍ））、バイアス磁界印加層の角型比、および不良発生率（％）を示す。なお、便宜上、試料１については、バイアス磁界印加層を構成する１つの層を第１の磁性層６１とみなし、ｔ_１を２５ｎｍ、ｔ_２を０ｎｍとした。

表１から分かるように、試料３〜５では、バイアス磁界印加層が１つの層によって構成された試料１に比べて、保磁力が大きく、且つ不良発生率が小さくなっている。試料３〜５におけるｔ_２／ｔ_１は８．７〜２５％である。ｔ_２／ｔ_１が４．２％の試料２とｔ_２／ｔ_１が３５％の試料６では、不良発生率が試料１と等しい。また、ｔ_２／ｔ_１が３８．９％の試料７では、不良発生率が試料１よりも大きくなっている。これらのことから、第１の磁性層６１と第２の磁性層６３が同じ材料によって形成されている場合には、第２の磁性層６３における最大の厚みｔ_２は、第１の磁性層６１における最大の厚みｔ_１の８．７％以上２５％以下であることが好ましい。

ｔ_２／ｔ_１が８．７％よりも小さくなると、バイアス磁界印加層６の全体の磁化状態に対して第１の磁性層６１の磁化状態が支配的となり、第１の磁性層６１と第２の磁性層６３との反強磁性的交換結合によってバイアス磁界印加層６の実効的な保磁力を大きく効果を十分に得ることができなくなると考えられる。

また、ｔ_２／ｔ_１が２５％よりも大きくなると、バイアス磁界の方向と逆方向の磁化を有する第２の磁性層６３における磁気モーメントの総和が大きくなりすぎて、バイアス磁界が小さくなると共にバイアス磁界印加層６の実効的な保磁力が低下して、バイアス磁界が安定しなくなると考えられる。

以下、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置について説明する。まず、図４を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。磁気ディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体である磁気ディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に図２における基板１およびオーバーコート層１７からなる基体２１１を備えている。基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、磁気ディスクに対向するようになっている。この一面には、媒体対向面２０が形成されている。磁気ディスクが図４におけるｚ方向に回転すると、磁気ディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図４におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によって磁気ディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図４におけるｘ方向は、磁気ディスクのトラック横断方向である。スライダ２１０の空気流出側の端部（図４における左下の端部）の近傍には、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１００が形成されている。

次に、図５を参照して、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。

ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。

図５は、本実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。

次に、図６および図７を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施の形態に係る磁気ディスク装置について説明する。図６は磁気ディスク装置の要部を示す説明図、図７は磁気ディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、磁気ディスク装置に組み込まれる。磁気ディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚の磁気ディスク２６２を有している。各磁気ディスク２６２毎に、磁気ディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。

スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応し、スライダ２１０を支持すると共に磁気ディスク２６２に対して位置決めする。

本実施の形態に係る磁気ディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０を磁気ディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、磁気ディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、磁気ディスク２６２に記録されている情報を再生する。

本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置は、前述の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドと同様の効果を奏する。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図９は、本実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。図９に示したように、本実施の形態に係るＭＲ素子５は、第１の実施の形態におけるスペーサ層２４の代わりに、非磁性導電層よりなるスペーサ層２７が設けられた構成になっている。すなわち、本実施の形態に係るＭＲ素子５はＣＰＰ−ＧＭＲ素子になっている。スペーサ層２７の厚みは、例えば１．０〜４．０ｎｍである。スペーサ層２７は、例えば、Ｃｕ、ＡｕおよびＡｇからなる群のうち少なくとも１種を８０重量％以上含む非磁性の導電材料により構成されている。

第１の実施の形態と同様に、本実施の形態においても、ＭＲ素子５には、ＭＲ素子５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ素子５を構成する各層の面に対して垂直な方向に、センス電流が流される。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１０は、本実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。図１０に示したように、本実施の形態に係るＭＲ素子５は、第２の実施の形態と同様に、第１の実施の形態におけるスペーサ層２４の代わりに、非磁性導電層よりなるスペーサ層２７が設けられた構成になっている。スペーサ層２７の厚みおよび材料は、第２の実施の形態と同様である。本実施の形態に係るＭＲ素子５はＣＩＰ−ＧＭＲ素子になっている。

本実施の形態では、第１のシールド層３の上に、絶縁膜よりなる第１のシールドギャップ膜５１が設けられている。そして、この第１のシールドギャップ膜５１の上にＭＲ素子５が配置されている。従って、本実施の形態では、この第１のシールドギャップ膜５１が、本発明における下地に対応する。図１０に示したように、ＭＲ素子５は、第１のシールドギャップ膜５１から離れるに従って小さくなる幅を有している。

本実施の形態では、第１の実施の形態における絶縁層４１は設けられていない。また、本実施の形態では、第１の実施の形態における下地層４２の代わりに、第１のシールドギャップ膜５１およびＭＲ素子５とバイアス磁界印加層６との間に配置された下地層５２が設けられている。下地層５２の材料および厚みは、下地層４２と同様である。

本実施の形態において、２つのバイアス磁界印加層６は、それぞれ、ＭＲ素子５の側面５ａ，５ｂに隣接するように、下地層５２の上に配置されている。また、２つのバイアス磁界印加層６の上には、第１の実施の形態における２つの保護層４３の代わりに、導電材料よりなる２つの電極層５３が設けられている。２つの電極層５３は、図１０に示したように保護層２６の上にオーバーラップしていてもよいし、保護層２６の上にオーバーラップしていなくてもよい。また、本実施の形態では、２つの電極層５３およびＭＲ素子５を覆うように、絶縁膜よりなる第２のシールドギャップ膜５４が設けられている。そして、この第２のシールドギャップ膜５４の上に、第２のシールド層８が配置されている。

本実施の形態では、センス電流は、２つの電極層５３によって、ＭＲ素子５に対して、ＭＲ素子５を構成する各層の面に対して平行な方向に流される。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、実施の形態では、基体側に再生ヘッドを形成し、その上に、記録ヘッドを積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。

また、読み取り専用として用いる場合には、薄膜磁気ヘッドを、再生ヘッドだけを備えた構成としてもよい。

また、本発明の磁気抵抗効果装置は、薄膜磁気ヘッドにおける再生ヘッドに限らず、磁気センサ等の他の用途にも用いることができる。

本発明の第１の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁極部分の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気ディスク装置の要部を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気ディスク装置の平面図である。 図１に示した再生ヘッドにおけるバイアス磁界印加層と自由層の磁化の方向を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。 一般的な構成のバイアス磁界印加層を含む再生ヘッドの一例を示す断面図である。

符号の説明

１…基板、２…絶縁層、３…第１のシールド層、５…ＭＲ素子、６…バイアス磁界印加層、８…第２のシールド層、２０…媒体対向面、２２…反強磁性層、２３…固定層、２４…スペーサ層、２５…自由層、２６…保護層、４１…絶縁層、４２…下地層、４３…保護層、６１…第１の磁性層、６２…中間層、６３…第２の磁性層。

Claims (10)

1. 外部磁界に応じて磁化の方向が変化する感磁層を有し、外部磁界に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、
   外部磁界が印加されない状態において前記感磁層を単磁区化するためのバイアス磁界を前記感磁層に印加するバイアス磁界印加層とを備えた磁気抵抗効果装置であって、
   前記磁気抵抗効果素子は、前記感磁層の側面を含む側面を有し、前記バイアス磁界印加層は前記磁気抵抗効果素子の側面に隣接するように配置され、
   前記バイアス磁界印加層は、互いに反対側を向く第１および第２の面を有する非磁性の中間層と、前記第１の面に隣接するように配置された第１の磁性層と、前記第２の面に隣接するように配置された第２の磁性層とを有し、前記第１の磁性層と第２の磁性層は反強磁性的に交換結合していることを特徴とする磁気抵抗効果装置。
2. 前記第１の磁性層における最大の厚みは前記第２の磁性層における最大の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果装置。
3. 前記第１の磁性層と前記第２の磁性層は同じ材料によって形成され、前記第２の磁性層における最大の厚みは、前記第１の磁性層における最大の厚みの８．７％以上２５％以下であることを特徴とする請求項２記載の磁気抵抗効果装置。
4. 前記第１の磁性層の少なくとも一部は、前記感磁層の側面に隣接する位置に配置されていることを特徴とする請求項２または３記載の磁気抵抗効果装置。
5. 更に、その上に前記磁気抵抗効果素子が配置される下地を備え、
   前記磁気抵抗効果素子は、前記下地から離れるに従って小さくなる幅を有し、
   前記第１の磁性層は、前記第２の磁性層よりも前記下地に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の磁気抵抗効果装置。
6. 前記磁気抵抗効果素子は、更に、磁化の方向が固定された固定層と、前記感磁層と前記固定層との間に配置された非磁性のスペーサ層とを有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気抵抗効果装置。
7. 記録媒体に対向する媒体対向面と、
   前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気抵抗効果装置と
   を備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
8. 請求項７記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
   前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと
   を備えたことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
9. 請求項７記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
   前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
   前記スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームと
   を備え、前記サスペンションが前記アームに取り付けられていることを特徴とするヘッドアームアセンブリ。
10. 請求項７記載の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
    前記スライダを支持すると共に前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と
    を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
    

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