JP3699714B2 - 薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果素子を備える薄膜磁気ヘッド、ならびにその薄膜磁気ヘッドを含むヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平１０−３１２５１２号公報
【特許文献２】
特開平１０−３１２５１４号公報
【０００３】
近年、ハード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の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、読み出し専用の磁気抵抗効果素子（以下、単にＭＲ（Magneto-resistive）素子と簡略に記すことがある）を有する再生ヘッドと、書き込み専用の誘導型磁気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使用されている。
【０００４】
ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗(Anisotropic Magneto-resistive)効果を用いたＡＭＲ素子や、巨大磁気抵抗(Giant Magneto-resistive)効果を用いたＧＭＲ素子や、トンネル磁気抵抗(Tunnel-type Magneto-resistive)効果を用いたＴＭＲ素子等が挙げられる。
【０００５】
ＧＭＲ素子としては、スピンバルブ型ＧＭＲ素子が多く用いられている。スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、非磁性層と、この非磁性層の一方の面に形成された軟磁性層と、非磁性層の他方の面に形成された強磁性層と、非磁性層とは反対に位置する側の強磁性層の上に形成されたピンニング層（一般には反強磁性層）とを有している。軟磁性層は外部からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化するよう作用する層であり、強磁性層は、ピンニング層（反強磁性層）からの磁界によって、磁化の方向が固定された層である。
【０００６】
再生ヘッドの特性としては、出力が大きいこと、バルクハウゼンノイズが小さいことが要求される。バルクハウゼンノイズを低減させる手段としては、通常、ＭＲ素子に対して長手方向にバイアス磁界（以下、縦バイアス磁界と称す）を印加することが行われている。ＭＲ素子に対する縦バイアス磁界の印加は、例えばＭＲ素子の両側に、永久磁石や、強磁性層と反強磁性層との積層体等によって構成されたバイアス磁界印加層を配置することによって行われる。
【０００７】
ところで、磁気記録密度のさらなる高密度化への対応を図るために、ＭＲ再生ヘッドのトラック幅の狭小化や、ＭＲ素子の上下に配置された２つのシールド層の間の距離であるシールドギャップ長さの縮小化が求められている。
【０００８】
ＭＲ再生ヘッドでは、上述したようにＭＲ素子の両側に永久磁石等のバイアス磁界印加層を配置し、バイアス磁界印加層からの縦バイアス磁界によって感磁性層（特に、軟磁性層）の磁区を消失させることによって、バルクハウゼンノイズを抑制している。
【０００９】
しかしながら、ＭＲ再生ヘッドの狭ギャップ化や狭トラック化によって、感磁性層（特に、軟磁性層）に対して縦バイアス磁界を有効に印加することが難しくなってきており、特に、トラック幅を狭くするほどバルクハウゼンノイズが発生しやすくなるという問題が生じていた。
【００１０】
このような問題を解決するために上記の特許文献１（特開平１０−３１２５１２号公報）や、特許文献２（特開平１０−３１２５１４号公報）では、Ｃｏ系硬質磁性層からなるバイアス磁界印加層とＭＲ素子との接続個所に、ＦｅＣｏの磁性下地層を介在させる旨の提案を行っている。ＦｅＣｏの磁性下地層を設けることにより、バイアス磁界印加層とＭＲ素子との磁気的な分断を避けることができ、感磁層に対して安定かつ有効なバイアス磁界を印加することができるとされている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らが鋭意研究した結果、上記の提案の構成では、ＦｅＣｏ下地層の上に成膜されるＣｏ系硬質磁性層のｃ軸面内配向性が悪くなるためであろうか、Ｃｏ系硬質磁性層からなるバイアス磁界印加層の面内方向（膜面に対して平行な方向）の保磁力Ｈｃが小さくなってしまう傾向があることが分かってきた。従って、上記の提案のものであっても、更なる狭ギャップ化や狭トラック化を目指した場合には、有効なバイアス磁界を印加することができなくなる傾向が生じ、バルクハウゼンノイズの発生を有効に抑制できなくなるおそれがある。
【００１２】
本発明はこのような実状のものに創案されたものであって、その目的は、バイアス磁界印加層の面内方向の保磁力Ｈｃを高いレベルに維持することができ、更なる狭ギャップ化や狭トラック化を目指した場合であっても、有効なバイアス磁界を印加することができ、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができる薄膜磁気ヘッドを提供すること、ならびにこのように改善された薄膜磁気ヘッドを備えるヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明は、磁気抵抗効果膜を有する磁気抵抗効果素子を備えてなる薄膜磁気ヘッドであって、
前記磁気抵抗効果膜は、非磁性層と、非磁性層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために強磁性層の片面（非磁性層と接する面と反対側の面）に接して形成されたピンニング層とを有する多層膜であり、
前記磁気抵抗効果膜の少なくとも軟磁性層の両端部には、磁性下地層を介して軟磁性層に縦バイアス磁界を与えるための一対のバイアス磁界印加層が配置されており、
前記磁性下地層は、Ｍｏの含有率が５〜１５ａｔ％のＦｅＣｏＭｏであるとともに、六面体立方晶系の結晶構造を有し、その等軸の格子定数がａで表され、
前記バイアス磁界印加層は、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、あるいはこれらを含む合金であるとともに、六方柱六方晶系の結晶構造を有し、その六角面内の格子定数がｂで表され、かつ六角柱高さ方向の格子定数がｃで表され、
磁性下地層を構成する４結晶に跨る一辺の長さ（√２ａ）の正方形の面Ｓ１と、バイアス磁界印加層を構成するｃ軸方向の略正方形面Ｓ２とが重なるように成膜されており、
前記磁性下地層と前記バイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離が実質的に合致するように、（√２ａ）値と（（√３ｂ＋ｃ）／２）値との比が０．９９５〜１．００５の範囲に設定されてなるように構成される。
また、本発明は、磁気抵抗効果膜を有する磁気抵抗効果素子を備えてなる薄膜磁気ヘッドであって、
前記磁気抵抗効果膜は、非磁性層と、非磁性層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために強磁性層の片面（非磁性層と接する面と反対側の面）に接して形成されたピンニング層とを有する多層膜であり、
前記磁気抵抗効果膜の少なくとも軟磁性層の両端部には、磁性下地層を介して軟磁性層に縦バイアス磁界を与えるための一対のバイアス磁界印加層が配置されており、
前記磁性下地層は、Ｗの含有率が３〜１０ａｔ％のＦｅＣｏＷであるとともに、六面体立方晶系の結晶構造を有し、その等軸の格子定数がａで表され、
前記バイアス磁界印加層は、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、あるいはこれらを含む合金であるとともに、六方柱六方晶系の結晶構造を有し、その六角面内の格子定数がｂで表され、かつ六角柱高さ方向の格子定数がｃで表され、
磁性下地層を構成する４結晶に跨る一辺の長さ（√２ａ）の正方形の面Ｓ１と、バイアス磁界印加層を構成するｃ軸方向の略正方形面Ｓ２とが重なるように成膜されており、
前記磁性下地層と前記バイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離が実質的に合致するように、（√２ａ）値と（（√３ｂ＋ｃ）／２）値との比が０．９９５〜１．００５の範囲に設定されてなるように構成される。
【００１９】
また、本発明の好ましい態様として、前記磁性下地層の厚さは、１．２〜５．５ｎｍとなるように構成される。
【００２０】
また、本発明のヘッドジンバルアセンブリは、前記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、を備えてなるように構成される。
【００２１】
また、本発明のハードディスク装置は、前記薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の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ともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、を備えてなるように構成される。
【００２２】
本発明における磁気抵抗効果膜の少なくとも軟磁性層の両端部には、磁性下地層を介して軟磁性層に縦バイアス磁界を与えるための一対のバイアス磁界印加層が配置されており、前記磁性下地層と前記バイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離が実質的に合致してなるように構成されているので、バイアス磁界印加層の面内方向（膜面に対して平行な方向）の保磁力Ｈｃを高いレベルに維持することができ、更なる狭ギャップ化や狭トラック化を目指した場合であっても、有効なバイアス磁界を印加することができるように作用する。すなわち、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができるように作用する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施の形態について詳細に説明する。
【００２４】
本発明の要部は再生ヘッドに組み込まれた磁気抵抗効果膜を有する磁気抵抗効果素子の構造にある。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態における再生ヘッドの要部を示す平面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図であり、図３は図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【００２６】
図２に示されるように磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）５を構成する磁気抵抗効果膜は、非磁性層５３と、この非磁性層５３の一方の面（この実施例では図面の下方側）に形成された強磁性層５２と、非磁性層の他方の面（この実施例では図面の上方側）に形成され磁気情報である外部磁場に応答して自由に磁化の向きが変えられるように作用することのできる軟磁性層５４と、前記強磁性層５２の磁化の向きをピン止めするために強磁性層５２の片面（非磁性層５３と接する面と反対側の面）に接して形成されたピンニング層５１とを有する多層膜構造を備えている。
【００２７】
図面で示されている好適例は、ピンニング層５１をボトム側に位置させた、いわゆる、ピンニング層ボトムタイプのスピンバル膜構成である。
【００２８】
より具体的には、下地層２５の上にピンニング層５１、強磁性層５２、非磁性層５３、軟磁性層５４、および保護層５５を順次積層した構造としている。強磁性層５２は、磁化の方向が固定された層であり、通常、強磁性膜から構成される。強磁性層５２は１層のみの構成に限定されることなく強磁性膜的作用をする多層構造としてもよい。例えば、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅの積層体が好適例として挙げられる。
【００２９】
ピンニング層５１は、強磁性層５２における磁化の方向を固定するための層であり、通常、ＰｔＭｎ等の反強磁性膜から構成される。非磁性層５３は、例えばＣｕ膜等から構成される。軟磁性層５４は、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層であり、通常、軟磁性膜から構成される。軟磁性層５４は１層のみの構成に限定されることなく軟磁性膜的作用をする多層構造としてもよい。例えば、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅの積層体が好適例として挙げられる。
保護層５５の材料としては、例えばＴａが用いられる。
【００３０】
そして、図２に示されるように本発明における磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）５を構成する磁気抵抗効果膜の少なくとも軟磁性層５４の両端部５ｅ、５ｆには、それぞれ、磁性下地層２７を介して軟磁性層５４に縦バイアス磁界を与えるための一対のバイアス磁界印加層２１、２１が配置されている。すなわち、磁気抵抗効果素子５とバイアス磁界印加層２１との接続箇所に磁性下地層２７が設けられている。そして、この上にＭＲ素子５に対して磁気的信号検出用の電流であるセンス電流を流すための２つの電極層６、６が形成されている。電極層６は、例えばＡｕ等の導電性材料によって形成される。
【００３１】
本発明の要部は再生ヘッドに組み込まれた磁気抵抗効果膜を有する磁気抵抗効果素子の構造、特に、磁気抵抗効果膜の少なくとも軟磁性層の両端部に配置される磁性下地層およびバイアス磁界印加層の構成にある。
【００３２】
すなわち、本発明においては、前記磁性下地層２７と前記バイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離が±０．５％の許容範囲内、好ましくは±０．３％の許容範囲内で実質的に合致してなるように構成される。このような相互の格子点間距離の設定によって、バイアス磁界印加層の面内方向の保磁力Ｈｃを高いレベルに維持することができ、更なる再生ヘッドの狭ギャップ化や狭トラック化を目指した場合であっても、有効なバイアス磁界を印加することができ、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができる。
【００３３】
磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の設定について、以下、詳細に説明する。
【００３４】
磁性下地層２７の構成について
磁性下地層２７は、図４に示されるような六面体立方晶系の結晶構造を有する磁性材料から構成されている。そして、図４に示される結晶構造は、等軸の格子定数ａを備えている。本発明で用いることのできる磁性下地層２７を構成する具体的磁性材料としては、ＦｅＣｏを主成分とし、この主成分に対して、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕのグループの中から選ばれた少なくとも１種以上のグループの中から選ばれた少なくとも１種以上を含有するものが好適例として挙げられる。これらの中でも、ＦｅＣｏＭｏやＦｅＣｏＷを用いるのが良い。
【００３５】
このような磁性下地層２７の厚さは、１．２〜５．５ｎｍの範囲、特に、１．５〜５．０の範囲とすることが好ましい。この値が１．２ｎｍ未満となると、角型比が小さくなり、外部磁場の影響を受けやすくなり、バルクハウゼンノイズの発生率が高くなってしまう傾向があるという不都合が生じる。また、この値が５．５ｎｍを超えると、保磁力が低下していまいやはりバルクハウゼンノイズの発生率が高くなってしまう傾向があるという不都合が生じる。
【００３６】
バイアス磁界印加層２１の構成について
バイアス磁界印加層２１は、図６に示されるような六方柱六方晶系の結晶構造を有し、その六角面内の格子定数がｂで表され、かつ六角柱高さ方向の格子定数がｃで表される。ｃ軸方向が磁化方向に相当する。バイアス磁界印加層２１を構成する具体的磁性材料としては、Ｃｏを主成分とするＣｏ系の硬質磁性層（ハードマグネット層）が好適例として挙げられる。ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、あるいはこれらを主成分として含む合金を用いるのが良い。このようなバイアス磁界印加層２１の厚さは、１０〜１００ｎｍ程度とされる。この厚さが薄すぎると保磁力が小さくなってしまい、また、この厚さが厚くなりすぎるとフリー層の感度が低下し出力がでなくなってしまう。
【００３７】
磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の設定について
前述したように磁性下地層２７は、図４に示されるような六面体立方晶系の結晶構造を有する磁性材料から構成され、等軸の格子定数ａを備えている。そして、本発明者らが磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１との、特に界面における接合状況とそれに伴う物理現象について鋭意研究を進めた結果、図５の斜線で描かれた平面、すなわち、磁性下地層２７を構成する４結晶に跨る一辺の長さ（√２ａ）の正方形の面Ｓ１と、図７の斜線で描かれた平面、すなわち、バイアス磁界印加層２１を構成するｃ軸方向の斜線で示される略正方形面Ｓ２とが重なるように成膜させ、しかも、磁性下地層２７の面Ｓ１とバイアス磁界印加層２１の面Ｓ２の大きさを合致させること、つまり正方形の一辺同士の長さを実質的に一致させること（前記磁性下地層２７と前記バイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離を一致させること）がバルクハウゼンノイズを低減させるための重要なファクターであることを見出した。
【００３８】
磁性下地層２７の正方形の面Ｓ１の一辺の長さは、（√２ａ）である。また、バイアス磁界印加層２１の面Ｓ２は、完全な正方形ではないが、２種の辺の長さ√３ｂおよびｃの算術平均を取ると、平均の一辺長は、（（√３ｂ＋ｃ）／２）として近似される。そして、これらの一辺の長さ（√２ａ）の値と（（√３ｂ＋ｃ）／２）との長さの値との比が、０．９９５〜１．００５の範囲、より好ましくは０．９９７〜１．００３の範囲に設定されることが必要となる。
【００３９】
つまり、磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離が実質的に合致するように設定される。この値が、０．９９５未満となると、保磁力が小さくなってしまうという不都合が生じ、また、この値が１．００５を超えると、角形比が小さくなってしまうという不都合が生じる。
【００４０】
なお、ちなみに上記の特許文献１（特開平１０−３１２５１２号公報）や特許文献２（特開平１０−３１２５１４号公報）に開示されている、Ｆｅ85Ｃｏ15磁性下地層とＣｏ80Ｐｔ20バイアス磁界印加層との（√２ａ）の値と（（√３ｂ＋ｃ）／２）との長さの値との比は、０．９９０であり、本発明の範囲を外れるものとなっている。
【００４１】
本発明における磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面の相互の格子点間距離を実質的に合致させる手法は、特に限定されるものではないが、磁性下地層２７を構成する主成分に所定の元素を含有させ、この含有量を調整することによって格子間距離を調整するようにすることは望ましい態様の一つである。
【００４２】
例えば、バイアス磁界印加層２１をＣｏＣｒＰｔ（７８／９／１３：ａｔ％表示）とし、磁性下地層２７をＦｅＣｏＭｏとした場合において、上記の許容範囲内で相互の格子点間距離を実質的に合致させ、バルクハウゼンノイズの低減を図ることのできる磁性下地層２７中の好適なＭｏ含有率（ａｔ％）は、５〜１５ａｔ％、特に、７〜１３ａｔ％とされる。この状態が図２１の３元組成図に示されている。３元組成図中の数値はバルクハウゼンノイズ発生率を示す数値である。Ｍｏの含有率を５〜１５ａｔ％とすることにより、バルクハウゼンノイズ発生率が１０％以内に制御されることが分かる。なお、この場合における再生トラック幅の大きさは、１２０ｎｍに設定されている。
【００４３】
また、バイアス磁界印加層２１をＣｏＣｒＰｔ（７８／９／１３：ａｔ％表示）とし、磁性下地層２７をＦｅＣｏＷとした場合において、上記の許容範囲内で相互の格子点間距離を実質的に合致させ、バルクハウゼンノイズの低減を図ることのできるＷの含有率（ａｔ％）は、３〜１０ａｔ％、特に、４．５〜８．５ａｔ％とされる。この状態が図２２の３元組成図に示されている。３元組成図中の数値はバルクハウゼンノイズ発生率を示す数値である。Ｗの含有率を３〜１０ａｔ％とすることにより、バルクハウゼンノイズ発生率が１０％以内に制御されることが分かる。なお、この場合における再生トラック幅の大きさは、１２０ｎｍに設定されている。
【００４４】
（再生ヘッドの他の構成部分についての説明）
図１〜図３に示される再生ヘッドの構成について、簡単に補足説明しておく。図１〜図３に示される本実施の形態では、ＭＲ素子におけるエアベアリング面２０とは反対側に、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）層２３が配置されている。
【００４５】
また、ＭＲ素子５は、互いに反対側を向く２つの面５ａ、５ｂと、エアベアリング面２０に配置された端部５ｃと、端部５ｃとは反対側の端部５ｄと、２つの側部５ｅ、５ｆとを有している。
【００４６】
バイアス磁界印加層２１は、上述したように磁性下地層２７を介して、ＭＲ素子の側部５ｅ、５ｆにそれぞれ隣接するように配置されている。磁性下地層２７は、図２に示されるようにＭＲ素子の側部５ｅ、５ｆを含めて、下地層２５の上まで延びるように形成され、バイアス磁界印加層２１と下地層２５とで挟持される部分を含むように形成してもよい。
【００４７】
電極層６はバイアス磁界印加層２１の上に配置されているが、バイアス磁界印加層２１のない領域では、電極層６は後述する下部シールドギャップ膜の上に配置されている。
【００４８】
図２および図３に示されるように、ＭＲ素子５やバイアス磁界印加層２１は、下地層２５の上に直接または間接的に配置されている。下地層２５は後述する下部シールドギャップ膜の上に配置されている。下地層２５の材料としては、例えばＴａやＮｉＣｒが用いられる。なお、下地層２５を設けずに、ＭＲ素子５、バイアス磁界印加層２１を、下部シールドギャップ膜の上に配置してもよい。
【００４９】
（磁気抵抗効果素子の変形構成例）
本発明における磁気抵抗効果素子の多層膜構造は、前述した図２に示されるようなピンニング層５１をボトム側に位置させた、いわゆる、ピンニング層ボトムタイプのスピンバル膜構成に限定されるものではなく、種々の変形態様が可能である。
【００５０】
例えば、図８に示されるようなピンニング層５１をトップ側に配置させた、いわゆる、ピンニング層トップタイプのスピンバル膜構成としてもよい。すなわち、図８に示されるごとく、下地層２５の上に軟磁性層５４、非磁性層５３、強磁性層５２、ピンニング層５１、および保護層５５を順に積層させた構造としてもよい。また、図示はしていないが、感磁部分を２つ備えたいわゆるデュアル（Dual）タイプの積層膜構成としてもよい。
【００５１】
なお、本発明でいう磁気抵抗効果素子としては、上記のスピンバル膜構成のもの限定されることなく、トンネル磁気抵抗(Tunnel-type Magneto-resistive)効果を用いたＴＭＲ素子や、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＧＭＲ素子などのように、広く磁気抵抗効果を示す素子を含む概念である。
【００５２】
（薄膜磁気ヘッドの全体構成の説明）
次いで、上述してきた磁気抵抗効果素子を備えてなる薄膜磁気ヘッドの全体構成について説明する。図９および図１０は本発明の好適な一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を説明するための図面であり、図９は、薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面および基板に垂直な断面を示し、図１０は、薄膜磁気ヘッドの磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示している。ここで、エアベアリング面とは、磁気記録媒体と対向する薄膜磁気ヘッドの対向面をいう。
【００５３】
薄膜磁気ヘッドの全体構造は、その製造工程に沿って説明することによりその構造が容易に理解できると思われる。そのため、以下、製造工程を踏まえて薄膜磁気ヘッドの全体構造を説明する。
【００５４】
まず、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１の上に、スパッタ法等によって、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、二酸化珪素（ＳｉＯ2）等の絶縁材料からなる絶縁層２を形成する。厚さは、例えば０．５〜２０μｍ程度とする。
【００５５】
次に、この絶縁層２の上に、磁性材料からなる再生ヘッド用の下部シールド層３を形成する。厚さは、例えば０．１〜５μｍ程度とする。このような下部シールド層３に用いられる磁性材料としては、例えば、ＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ等が挙げられる。下部シールド層３は、スパッタ法またはめっき法等によって形成される。
【００５６】
次に、下部シールド層３の上に、スパッタ法等によって、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2等の絶縁材料からなる下部シールドギャップ膜４を形成する。厚さは、例えば１０〜２００ｎｍ程度とする。
【００５７】
次に、下部シールドギャップ膜４の上に、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）５を形成するために、再生用の磁気抵抗効果膜と、図示していない磁性下地層２７、バイアス磁界印加層２１と、電極層６をそれぞれ、形成する。
【００５８】
次に、ＭＲ素子５および下部シールドギャップ膜４の上に、スパッタ法等によって、アルミナ等の絶縁材料よりなる上部シールドギャップ膜７を、例えば１０〜２００ｎｍの厚さに形成する。
【００５９】
次に、上部シールドギャップ膜７の上に、磁性材料からなり、記録ヘッドの下部磁極層を兼ねた再生ヘッドの上部シールド層８を、例えば３〜４μｍ程度の厚さに形成する。なお、上部シールド膜８に用いられる磁性材料は、上述した下部シールド層３と同様な材料を用いればよい。上部シールド膜８はスパッタ法またはメッキ法等によって形成される。
【００６０】
なお、上部シールド層８の代わりに、上部シールド層と、この上部シールド層の上にスパッタ法等によって形成されたアルミナ等の非磁性材料よりなる分離層と、この分離層の上に形成された下部磁性層とを設けるように構成してもよい。磁極とシールドの機能を兼用させることなく、別個に分けて構成した場合の構成例である。
【００６１】
次に、上部シールド層８の上に、スパッタ法等によって、アルミナ等の絶縁材料からなる記録ギャップ層９を、例えば５０〜３００ｎｍの厚さに形成する。
【００６２】
次に、磁路形成のために、後述する薄膜コイルの中心部において、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。
【００６３】
次に、記録ギャップ層９の上に、例えば銅（Ｃｕ）からなる薄膜コイルの第１層部分１０を、例えば２〜３μｍの厚さに形成する。なお、図９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示している。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回される。
【００６４】
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材料からなる絶縁層１１を所定のパターンに形成する。
【００６５】
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。
【００６６】
次に、絶縁層１１のうちの後述するエアベアリング面２０側の斜面部分からエアベアリング面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、記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁極層１２のトラック幅規定層１２ａを形成する。上部磁極層１２は、このトラック幅規定層１２ａと、後述する連結部分層１２ｂおよびヨーク部分層１２ｃとで構成される。
【００６７】
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のエアベアリング面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。
【００６８】
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の上に磁性材料からなる連結部分層１２ｂを形成するとともに、接続部１０ａの上に磁性材料からなる接続層１３を形成する。連結部分層１２ｂは、上部磁極層１２のうち、上部シールド層８に磁気的に連結される部分を構成する。
【００６９】
次に、磁極トリミングを行なう。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および上部シールド層８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１０に示されるごとく、上部磁極層１２の磁極部分、記録ギャップ層９および上部シールド層８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。
【００７０】
次に、全体に、アルミナ等の無機絶縁材料からなる絶縁層１４を、例えば３〜４μｍ厚さに形成する。
【００７１】
次に、この絶縁層１４を、例えば化学機械研摩によって、トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂ、接続層１３の表面に至るまで研摩して平坦化する。
【００７２】
次に、平坦化された絶縁層１４の上に、例えば銅（Ｃｕ）からなる薄膜コイルの第２層部分１５を、例えば２〜３μｍの厚さに形成する。なお、図９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示している。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回される。
【００７３】
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材料からなる絶縁層１６を所定のパターンに形成する。
【００７４】
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。
【００７５】
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の上にパーマロイ等の記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁性層１２のヨーク部分を構成するヨーク部分層１２ｃを形成する。ヨーク部分層１２ｃのエアベアリング面２０側の端部は、エアベアリング面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を介して上部シールド層８に接続されている。
【００７６】
次に、全体を覆うように、例えばアルミナからなるオーバーコート層１７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い、記録ヘッドおよび再生ヘッドを含む薄膜ヘッドのエアベアリング面２０を形成して、薄膜磁気ヘッドが完成する。
【００７７】
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対向面（エアベアリング面２０）と、再生ヘッドと、記録ヘッド（誘導型磁気変換素子）とを備えている。再生ヘッドは、ＭＲ素子５と、エアベアリング面２０側の一部がＭＲ素子５を挟んで対向するように配置された、ＭＲ素子をシールドするための下部シールド層３および上部シールド層８とを有している。
【００７８】
記録ヘッドは、エアベアリング面２０側において互いに対向する磁極部分を含むとともに、互いに磁気的に連結された下部磁極層（上部シールド層８）および上部磁極層１２と、この下部磁極層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置された薄膜コイル１０、１５と、を有している。この薄膜磁気ヘッドでは、図９に示されるように、エアベアリング面２０から、絶縁層１１のエアベアリング面側の端部までの長さが、スロートハイト（図面上、符号ＴＨで示される）となる。なお、スロートハイトとは、エアベアリング面２０から、２つの磁極層の間隔が開き始める位置までの長さ（高さ）をいう。
【００７９】
（薄膜磁気ヘッドの作用の説明）
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。
【００８０】
再生ヘッドにおいて、バイアス磁界印加層２１による縦バイアス磁界の方向は、トラック幅方向と同じである。ＭＲ素子５において、信号磁界がない状態では、軟磁性層５４の方向は、バイアス磁界の方向に揃えられている。一方、強磁性層５２の磁化の方向は、エアベアリング面２０に垂直な方向に固定されている。
【００８１】
ＭＲ素子５では、記録媒体からの信号磁界に応じて軟磁性層５４の磁化の方向が変化し、これにより、軟磁性層５４の磁化の方向と強磁性層５２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、２つの電極層６によってＭＲ素子５にセンス電流を流したときの２つの電極層６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。
【００８２】
図２に示されるように本発明における磁気抵抗効果膜の少なくとも軟磁性層５４の両端部には、磁性下地層２７を介して軟磁性層５４に縦バイアス磁界を与えるための一対のバイアス磁界印加層２１が配置されている。そして、磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離が実質的に合致してなるように構成されているので、バイアス磁界印加層の面内方向（膜面に対して平行な方向）の保磁力Ｈｃを高いレベルに維持することができ、さらなる狭ギャップ化や狭トラック化を目指した場合であっても、有効なバイアス磁界を印加することができるように作用する。すなわち、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができるように作用する。
【００８３】
（ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置についての説明）
以下、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置について説明する。
【００８４】
まず、図１１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。ハード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ハード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９における基板１およびオーバーコート１７からなる基体２１１を備えている。
【００８５】
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、ハードディスクに対向するようになっている。この一面には、エアベアリング２０が形成されている。
【００８６】
ハードディスクが図１１におけるｚ方向に回転すると、ハード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１１におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図１１におけるｘ方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。
【００８７】
スライダ２１０の空気流出側の端部（図１１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。
【００８８】
次に、図１２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。
【００８９】
ベースプレート２２４は、スライダ２１０をハードディスク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。
【００９０】
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。
【００９１】
図１２は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。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。
【００９２】
次に図１３および図１４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ハードディスク装置について説明する。
【００９３】
図１３はハードディスク装置の要部を示す説明図、図１４はハードディスク装置の平面図である。
【００９４】
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、ハードディスク装置に組み込まれる。
【００９５】
ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。各ハードディスク２６２毎に、ハードディスク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。
【００９６】
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２１９を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。
【００９７】
本実施の形態に係るハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０をハードディスク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、ハードディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、ハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。
【００９８】
本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置は、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。
【００９９】
また、実施の形態では、基本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。
【０１００】
【実施例】
以下、具体的実験例を示し、本発明の薄膜磁気ヘッドの構成をさらに詳細に説明する。
【０１０１】
下記の〔実験例１〕〜〔実験例６〕では、極めて狭いトラック幅の設定において、磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度、すなわち合致度γ＝（√２ａ）／（（√３ｂ＋ｃ）／２）と、バルクハウゼンノイズの発生率（％）との関係を調べる実験を行なった。
以下詳細に述べる。
【０１０２】
〔実験例１〕
図２に示されるようなピンニング層５１がボトムに位置するピンニング層ボトムタイプのスピンバルブ磁気抵抗効果素子を備える再生ヘッドサンプルを作製しした。以下、実施の要部のみ記載する。
【０１０３】
図９に示されるごとく下部シールド層３をＮｉＦｅで形成し、この上に下部シールドギャップ膜４をＡｌ2Ｏ3で形成し、この上に磁気抵抗効果素子を構成する積層膜を形成した。すなわち、Ａｌ2Ｏ3からなる下部シールドギャップ膜４の上に、下地層２５（ＮｉＣｒ；厚さ５ｎｍ）、ピンニング層５１（ＰｔＭｎ反強磁性層；厚さ２０ｎｍ）、強磁性層５２（ＣｏＦｅ（厚さ１．５ｎｍ）／Ｒｕ（厚さ０．８ｎｍ）／ＣｏＦｅ（厚さ２ｎｍ）の３層積層体からなる強磁性層）、非磁性層５３（Ｃｕ；厚さ２ｎｍ）、軟磁性層５４（ＣｏＦｅ（厚さ１ｎｍ）／ＮｉＦｅ（厚さ３ｎｍ）の２層積層体からなる軟磁性層）、保護層５５（Ｔａ；厚さ２Å）からなる積層膜を形成した。
【０１０４】
ピンニング層５１による強磁性層５２の磁化方向の固定は、真空中において、温度３００℃、印加磁場１０ｋＯｅ、処理時間５時間の磁場中熱処理によって行なった。
【０１０５】
次いで、磁気抵抗効果膜の上に、エッチングによってＭＲ素子の形状を定めるためのマスクを形成した。このマスクは２つの有機膜からなるレジスト層をパターニングして、底面が上面よりも小さくなるようにアンダーカットを有する形状とした。
【０１０６】
このマスクを用いて磁気抵抗効果膜を選択的にイオンミリング等のドライエッチングしてパターニングされた磁気抵抗効果素子を得た。次いで、磁気抵抗効果素子のうち、バイアス磁界印加層２１を配置すべき部分を選択的にエッチングした後、下地層２５の上に磁性下地層２７（材質：ＦｅＣｏＭｏ；厚さ：２．０ｎｍ）およびバイアス磁界印加層２１（材質：ＣｏＰｔ（８０：２０（ａｔ％））；厚さ：３０ｎｍ）を形成した。次いで、バイアス磁界印加層２１の上に電極層６（材質：Ａｕ；厚さ：４０ｎｍ）を形成した。
【０１０７】
再生トラック幅ＲＴＷ（図２に示される）の大きさは、１２０ｎｍとなるように設定した。
【０１０８】
なお、上記バイアス磁界印加層２１は、室温にて２ｋＯｅの磁場中で６０秒の着磁条件で着磁して、軟磁性層５４に対して、縦バイアス磁界を付与した。
【０１０９】
このようなＭＲ素子の上に、Ａｌ2Ｏ3からなる上部シールドギャップ層およびＮｉＦｅからなる上部シールド層を形成し、実験に必要とされる再生ヘッドサンプルの１種を作製した。
【０１１０】
次に、これと同様の要領で、磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度、すなわち合致度γ＝（√２ａ）／（（√３ｂ＋ｃ）／２）を変えた種々の再生ヘッドサンプルを作製した。
【０１１１】
すなわち、実験例１では、磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度、すなわち合致度γ＝（√２ａ）／（（√３ｂ＋ｃ）／２）を変化させるために、ＦｅＣｏＭｏからなる磁性下地層２７のＭｏ含有量を０〜２１ａｔ％の範囲で含有量を変化させることにより、（√２ａ）値を変化させて、合致度γの異なる種々のサンプルを作製した。
【０１１２】
これらの種々のサンプルについて、それぞれ、下記の要領でバルクハウゼンノイズの発生率（％）を測定し、図１５に示されるような磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズの発生率（％）との関係を示すグラフを得た。
【０１１３】
バルクハウゼンノイズ発生率（％）
１０００回の再生を繰り返したときにノイズが検出された回数の割合をバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）発生率（％）とした。
【０１１４】
図１５のグラフに示されるように、再生トラック幅ＲＴＷの大きさが１２０ｎｍと極めて狭く高記録密度対応の設定にもかかわらず、格子点間距離の合致度γが０．９９５〜１．００５の範囲でバルクハウゼンノイズ発生率１０％以下の高特性の再生ヘッドが得られることが確認できた。
【０１１５】
〔実験例２〕
上記実験例１において、バイアス磁界印加層２１の材質をＣｏＰｔ（８０：２０（ａｔ％））から、ＣｏＣｒＰｔ（７８：９：１３（ａｔ％））に変えた。それ以外は、上記実験例１における手法に準じて、上記の合致度γ＝（√２ａ）／（（√３ｂ＋ｃ）／２）を変化させるために、ＦｅＣｏＭｏからなる磁性下地層２７のＭｏ含有量を０〜２１ａｔ％の範囲で含有量を変化させることにより、（√２ａ）値を変化させて、合致度γの異なる種々のサンプルを作製した。
【０１１６】
これらの種々のサンプルについて、それぞれ、バルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）を測定し、図１６に示されるような磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフを得た。
【０１１７】
図１６のグラフに示されるように、再生トラック幅ＲＴＷの大きさが１２０ｎｍと極めて狭く高記録密度対応の設定にもかかわらず、格子点間距離の合致度γが０．９９５〜１．００５の範囲でバルクハウゼンノイズ発生率１０％以下の高特性の再生ヘッドが得られることが確認できた。
【０１１８】
〔実験例３〕
上記実験例１において、バイアス磁界印加層２１の材質をＣｏＰｔ（８０：２０（ａｔ％））から、ＣｏＣｒＰｔ（７５：１５：１０（ａｔ％））に変えた。それ以外は、上記実験例１における手法に準じて、上記の合致度γ＝（√２ａ）／（（√３ｂ＋ｃ）／２）を変化させるために、ＦｅＣｏＭｏからなる磁性下地層２７のＭｏ含有量を０〜２１ａｔ％の範囲で含有量を変化させることにより、（√２ａ）値を変化させて、合致度γの異なる種々のサンプルを作製した。
【０１１９】
これらの種々のサンプルについて、それぞれ、バルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）を測定し、図１７に示されるような磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフを得た。
【０１２０】
図１７のグラフに示されるように、再生トラック幅ＲＴＷの大きさが１２０ｎｍと極めて狭く高記録密度対応の設定にもかかわらず、格子点間距離の合致度γが０．９９５〜１．００５の範囲でバルクハウゼンノイズ発生率１０％以下の高特性の再生ヘッドが得られることが確認できた。
【０１２１】
〔実験例４〕
上記実験例１において、バイアス磁界印加層２１の材質はＣｏＰｔ（８０：２０（ａｔ％））そのままにしておき、磁性下地層２７をＦｅＣｏＭｏからＦｅＣｏＷに変えた。それ以外は、上記実験例１における手法に準じて、上記の合致度γ＝（√２ａ）／（（√３ｂ＋ｃ）／２）を変化させるために、ＦｅＣｏＷからなる磁性下地層２７のＷ含有量を０〜１６ａｔ％の範囲で含有量を変化させることにより、（√２ａ）値を変化させて、合致度γの異なる種々のサンプルを作製した。
【０１２２】
これらの種々のサンプルについて、それぞれ、バルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）を測定し、図１８に示されるような磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフを得た。
【０１２３】
図１８のグラフに示されるように、再生トラック幅ＲＴＷの大きさが１２０ｎｍと極めて狭く高記録密度対応の設定にもかかわらず、格子点間距離の合致度γが０．９９５〜１．００５の範囲でバルクハウゼンノイズ発生率１０％以下の高特性の再生ヘッドが得られることが確認できた。
【０１２４】
〔実験例５〕
上記実験例２において、バイアス磁界印加層２１の材質はＣｏＣｒＰｔ（７８：９：１３（ａｔ％））そのままにしておき、磁性下地層２７をＦｅＣｏＭｏからＦｅＣｏＷに変えた。それ以外は、上記実験例２における手法に準じて、上記の合致度γ＝（√２ａ）／（（√３ｂ＋ｃ）／２）を変化させるために、ＦｅＣｏＷからなる磁性下地層２７のＷ含有量を０〜１６ａｔ％の範囲で含有量を変化させることにより、（√２ａ）値を変化させて、合致度γの異なる種々のサンプルを作製した。
【０１２５】
これらの種々のサンプルについて、それぞれ、バルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）を測定し、図１９に示されるような磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフを得た。
【０１２６】
図１９のグラフに示されるように、再生トラック幅ＲＴＷの大きさが１２０ｎｍと極めて狭く高記録密度対応の設定にもかかわらず、格子点間距離の合致度γが０．９９５〜１．００５の範囲でバルクハウゼンノイズ発生率１０％以下の高特性の再生ヘッドが得られることが確認できた。
【０１２７】
〔実験例６〕
上記実験例３において、バイアス磁界印加層２１の材質はＣｏＣｒＰｔ（７５：１５：１０（ａｔ％））そのままにしておき、磁性下地層２７をＦｅＣｏＭｏからＦｅＣｏＷに変えた。それ以外は、上記実験例３における手法に準じて、上記の合致度γ＝（√２ａ）／（（√３ｂ＋ｃ）／２）を変化させるために、ＦｅＣｏＷからなる磁性下地層２７のＷ含有量を０〜１６ａｔ％の範囲で含有量を変化させることにより、（√２ａ）値を変化させて、合致度γの異なる種々のサンプルを作製した。
【０１２８】
これらの種々のサンプルについて、それぞれ、バルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）を測定し、図２０に示されるような磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフを得た。
【０１２９】
図２０のグラフに示されるように、再生トラック幅ＲＴＷの大きさが１２０ｎｍと極めて狭く高記録密度対応の設定にもかかわらず、格子点間距離の合致度γが０．９９５〜１．００５の範囲でバルクハウゼンノイズ発生率１０％以下の高特性の再生ヘッドが得られることが確認できた。
【０１３０】
なお、ちなみに従来技術の特許文献１（特開平１０−３１２５１２号公報）の段落〔００６０〕や、特許文献２（特開平１０−３１２５１４号公報）の段落〔００６０〕に開示されているＦｅＣｏ（８５：１５）磁性下地層とＣｏＰｔ（８０：２０）のバイアス磁界印加層との組み合わせにおける格子点間距離の合致度γは、
０．９９０であり、再生トラック幅１２０ｎｍの設定におけるバルクハウゼンノイズ発生率は、１６．６％であった。
【０１３１】
【発明の効果】
上記の結果より本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明の薄膜磁気ヘッドは、磁気抵抗効果膜を有する磁気抵抗効果素子を備え、前記磁気抵抗効果膜は、非磁性層と、非磁性層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために強磁性層の片面（非磁性層と接する面と反対側の面）に接して形成されたピンニング層とを有する多層膜であり、前記磁気抵抗効果膜の少なくとも軟磁性層の両端部には、磁性下地層を介して軟磁性層に縦バイアス磁界を与えるための一対のバイアス磁界印加層が配置されており、前記磁性下地層と前記バイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離が実質的に合致してなるように構成されているので、バイアス磁界印加層の面内方向の保磁力Ｈｃを高いレベルに維持することができ、更なる狭ギャップ化や狭トラック化を目指した場合であっても、有効なバイアス磁界を印加することができ、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができる。つまり、本発明の効果は、高記録密度化に対応して再生トラック幅が小さくなればなるほどさらに顕著となって現われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における再生ヘッドの要部を示す平面図である。
【図２】図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図４は、六面体立方晶系の結晶構造を模式的に示す斜視図である。
【図５】図５は、４結晶に跨る一辺の長さ（√２ａ）の正方形の面Ｓ１の箇所（斜面で示される）を説明するための斜視図である。
【図６】図６は、六方柱六方晶系の結晶構造を模式的に示す斜視図である。
【図７】図７は、六方柱六方晶系の斜線で示される略正方形面Ｓ２の箇所（斜面で示される）を説明するための斜視図である。
【図８】図８は、ピンニング層をトップ側に配置させた、いわゆる、ピンニング層トップタイプのスピンバルブ膜構成を説明するための断面図である。
【図９】図９は、本発明の好適な一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を説明するための図面であり、薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面および基板に垂直な断面を示した図面である。
【図１０】図１０は、本発明の好適な一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を説明するための図面であり、薄膜磁気ヘッドの磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示した図面である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施の形態におけ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。
【図１２】図１２は、本発明の一実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリを含むヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の要部を示す説明図である。
【図１４】図１４は、本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の平面図である。
【図１５】図１５は、磁性下地層とバイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフである。
【図１６】図１６は、磁性下地層とバイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフである。
【図１７】図１７は、磁性下地層とバイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフである。
【図１８】図１８は、磁性下地層とバイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフである。
【図１９】図１９は、磁性下地層とバイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフである。
【図２０】図２０は、磁性下地層とバイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフである。
【図２１】図２１は、ＦｅＣｏＭｏ３元組成図における所定の組成と、その組成を使用した場合におけるバルクハウゼンノイズ発生率を示す図面である。
【図２２】図２２は、ＦｅＣｏＷ３元組成図における所定の組成と、その組成を使用した場合におけるバルクハウゼンノイズ発生率を示す図面である。
【符号の説明】
１…基板
２…絶縁層
３…下部シールド層
４…下部シールドギャップ膜
５…ＭＲ素子
６…電極層
７…上部シールドギャップ層
８…上部シールド層
９…記録ギャップ層
１０…薄膜コイルの第１層部分
１２…上部磁極層
１５…薄膜コイル第２層部分
１７…オーバーコート層
２０…エアベアリング面
２１…バイアス磁界印加層
２７…磁性下地層
５１…ピンニング層
５２…強磁性層
５３…非磁性層
５４…軟磁性層
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果素子を備える薄膜磁気ヘッド、ならびにその薄膜磁気ヘッドを含むヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平１０−３１２５１２号公報
【特許文献２】
特開平１０−３１２５１４号公報
【０００３】
近年、ハード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の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、読み出し専用の磁気抵抗効果素子（以下、単にＭＲ（Magneto-resistive）素子と簡略に記すことがある）を有する再生ヘッドと、書き込み専用の誘導型磁気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使用されている。
【０００４】
ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗(Anisotropic Magneto-resistive)効果を用いたＡＭＲ素子や、巨大磁気抵抗(Giant Magneto-resistive)効果を用いたＧＭＲ素子や、トンネル磁気抵抗(Tunnel-type Magneto-resistive)効果を用いたＴＭＲ素子等が挙げられる。
【０００５】
ＧＭＲ素子としては、スピンバルブ型ＧＭＲ素子が多く用いられている。スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、非磁性層と、この非磁性層の一方の面に形成された軟磁性層と、非磁性層の他方の面に形成された強磁性層と、非磁性層とは反対に位置する側の強磁性層の上に形成されたピンニング層（一般には反強磁性層）とを有している。軟磁性層は外部からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化するよう作用する層であり、強磁性層は、ピンニング層（反強磁性層）からの磁界によって、磁化の方向が固定された層である。
【０００６】
再生ヘッドの特性としては、出力が大きいこと、バルクハウゼンノイズが小さいことが要求される。バルクハウゼンノイズを低減させる手段としては、通常、ＭＲ素子に対して長手方向にバイアス磁界（以下、縦バイアス磁界と称す）を印加することが行われている。ＭＲ素子に対する縦バイアス磁界の印加は、例えばＭＲ素子の両側に、永久磁石や、強磁性層と反強磁性層との積層体等によって構成されたバイアス磁界印加層を配置することによって行われる。
【０００７】
ところで、磁気記録密度のさらなる高密度化への対応を図るために、ＭＲ再生ヘッドのトラック幅の狭小化や、ＭＲ素子の上下に配置された２つのシールド層の間の距離であるシールドギャップ長さの縮小化が求められている。
【０００８】
ＭＲ再生ヘッドでは、上述したようにＭＲ素子の両側に永久磁石等のバイアス磁界印加層を配置し、バイアス磁界印加層からの縦バイアス磁界によって感磁性層（特に、軟磁性層）の磁区を消失させることによって、バルクハウゼンノイズを抑制している。
【０００９】
しかしながら、ＭＲ再生ヘッドの狭ギャップ化や狭トラック化によって、感磁性層（特に、軟磁性層）に対して縦バイアス磁界を有効に印加することが難しくなってきており、特に、トラック幅を狭くするほどバルクハウゼンノイズが発生しやすくなるという問題が生じていた。
【００１０】
このような問題を解決するために上記の特許文献１（特開平１０−３１２５１２号公報）や、特許文献２（特開平１０−３１２５１４号公報）では、Ｃｏ系硬質磁性層からなるバイアス磁界印加層とＭＲ素子との接続個所に、ＦｅＣｏの磁性下地層を介在させる旨の提案を行っている。ＦｅＣｏの磁性下地層を設けることにより、バイアス磁界印加層とＭＲ素子との磁気的な分断を避けることができ、感磁層に対して安定かつ有効なバイアス磁界を印加することができるとされている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らが鋭意研究した結果、上記の提案の構成では、ＦｅＣｏ下地層の上に成膜されるＣｏ系硬質磁性層のｃ軸面内配向性が悪くなるためであろうか、Ｃｏ系硬質磁性層からなるバイアス磁界印加層の面内方向（膜面に対して平行な方向）の保磁力Ｈｃが小さくなってしまう傾向があることが分かってきた。従って、上記の提案のものであっても、更なる狭ギャップ化や狭トラック化を目指した場合には、有効なバイアス磁界を印加することができなくなる傾向が生じ、バルクハウゼンノイズの発生を有効に抑制できなくなるおそれがある。
【００１２】
本発明はこのような実状のものに創案されたものであって、その目的は、バイアス磁界印加層の面内方向の保磁力Ｈｃを高いレベルに維持することができ、更なる狭ギャップ化や狭トラック化を目指した場合であっても、有効なバイアス磁界を印加することができ、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができる薄膜磁気ヘッドを提供すること、ならびにこのように改善された薄膜磁気ヘッドを備えるヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明は、磁気抵抗効果膜を有する磁気抵抗効果素子を備えてなる薄膜磁気ヘッドであって、
前記磁気抵抗効果膜は、非磁性層と、非磁性層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために強磁性層の片面（非磁性層と接する面と反対側の面）に接して形成されたピンニング層とを有する多層膜であり、
前記磁気抵抗効果膜の少なくとも軟磁性層の両端部には、磁性下地層を介して軟磁性層に縦バイアス磁界を与えるための一対のバイアス磁界印加層が配置されており、
前記磁性下地層は、Ｍｏの含有率が５〜１５ａｔ％のＦｅＣｏＭｏであるとともに、六面体立方晶系の結晶構造を有し、その等軸の格子定数がａで表され、
前記バイアス磁界印加層は、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、あるいはこれらを含む合金であるとともに、六方柱六方晶系の結晶構造を有し、その六角面内の格子定数がｂで表され、かつ六角柱高さ方向の格子定数がｃで表され、
磁性下地層を構成する４結晶に跨る一辺の長さ（√２ａ）の正方形の面Ｓ１と、バイアス磁界印加層を構成するｃ軸方向の略正方形面Ｓ２とが重なるように成膜されており、
前記磁性下地層と前記バイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離が実質的に合致するように、（√２ａ）値と（（√３ｂ＋ｃ）／２）値との比が０．９９５〜１．００５の範囲に設定されてなるように構成される。
また、本発明は、磁気抵抗効果膜を有する磁気抵抗効果素子を備えてなる薄膜磁気ヘッドであって、
前記磁気抵抗効果膜は、非磁性層と、非磁性層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために強磁性層の片面（非磁性層と接する面と反対側の面）に接して形成されたピンニング層とを有する多層膜であり、
前記磁気抵抗効果膜の少なくとも軟磁性層の両端部には、磁性下地層を介して軟磁性層に縦バイアス磁界を与えるための一対のバイアス磁界印加層が配置されており、
前記磁性下地層は、Ｗの含有率が３〜１０ａｔ％のＦｅＣｏＷであるとともに、六面体立方晶系の結晶構造を有し、その等軸の格子定数がａで表され、
前記バイアス磁界印加層は、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、あるいはこれらを含む合金であるとともに、六方柱六方晶系の結晶構造を有し、その六角面内の格子定数がｂで表され、かつ六角柱高さ方向の格子定数がｃで表され、
磁性下地層を構成する４結晶に跨る一辺の長さ（√２ａ）の正方形の面Ｓ１と、バイアス磁界印加層を構成するｃ軸方向の略正方形面Ｓ２とが重なるように成膜されており、
前記磁性下地層と前記バイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離が実質的に合致するように、（√２ａ）値と（（√３ｂ＋ｃ）／２）値との比が０．９９５〜１．００５の範囲に設定されてなるように構成される。
【００１９】
また、本発明の好ましい態様として、前記磁性下地層の厚さは、１．２〜５．５ｎｍとなるように構成される。
【００２０】
また、本発明のヘッドジンバルアセンブリは、前記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、を備えてなるように構成される。
【００２１】
また、本発明のハードディスク装置は、前記薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の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ともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、を備えてなるように構成される。
【００２２】
本発明における磁気抵抗効果膜の少なくとも軟磁性層の両端部には、磁性下地層を介して軟磁性層に縦バイアス磁界を与えるための一対のバイアス磁界印加層が配置されており、前記磁性下地層と前記バイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離が実質的に合致してなるように構成されているので、バイアス磁界印加層の面内方向（膜面に対して平行な方向）の保磁力Ｈｃを高いレベルに維持することができ、更なる狭ギャップ化や狭トラック化を目指した場合であっても、有効なバイアス磁界を印加することができるように作用する。すなわち、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができるように作用する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施の形態について詳細に説明する。
【００２４】
本発明の要部は再生ヘッドに組み込まれた磁気抵抗効果膜を有する磁気抵抗効果素子の構造にある。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態における再生ヘッドの要部を示す平面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図であり、図３は図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【００２６】
図２に示されるように磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）５を構成する磁気抵抗効果膜は、非磁性層５３と、この非磁性層５３の一方の面（この実施例では図面の下方側）に形成された強磁性層５２と、非磁性層の他方の面（この実施例では図面の上方側）に形成され磁気情報である外部磁場に応答して自由に磁化の向きが変えられるように作用することのできる軟磁性層５４と、前記強磁性層５２の磁化の向きをピン止めするために強磁性層５２の片面（非磁性層５３と接する面と反対側の面）に接して形成されたピンニング層５１とを有する多層膜構造を備えている。
【００２７】
図面で示されている好適例は、ピンニング層５１をボトム側に位置させた、いわゆる、ピンニング層ボトムタイプのスピンバル膜構成である。
【００２８】
より具体的には、下地層２５の上にピンニング層５１、強磁性層５２、非磁性層５３、軟磁性層５４、および保護層５５を順次積層した構造としている。強磁性層５２は、磁化の方向が固定された層であり、通常、強磁性膜から構成される。強磁性層５２は１層のみの構成に限定されることなく強磁性膜的作用をする多層構造としてもよい。例えば、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅの積層体が好適例として挙げられる。
【００２９】
ピンニング層５１は、強磁性層５２における磁化の方向を固定するための層であり、通常、ＰｔＭｎ等の反強磁性膜から構成される。非磁性層５３は、例えばＣｕ膜等から構成される。軟磁性層５４は、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層であり、通常、軟磁性膜から構成される。軟磁性層５４は１層のみの構成に限定されることなく軟磁性膜的作用をする多層構造としてもよい。例えば、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅの積層体が好適例として挙げられる。
保護層５５の材料としては、例えばＴａが用いられる。
【００３０】
そして、図２に示されるように本発明における磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）５を構成する磁気抵抗効果膜の少なくとも軟磁性層５４の両端部５ｅ、５ｆには、それぞれ、磁性下地層２７を介して軟磁性層５４に縦バイアス磁界を与えるための一対のバイアス磁界印加層２１、２１が配置されている。すなわち、磁気抵抗効果素子５とバイアス磁界印加層２１との接続箇所に磁性下地層２７が設けられている。そして、この上にＭＲ素子５に対して磁気的信号検出用の電流であるセンス電流を流すための２つの電極層６、６が形成されている。電極層６は、例えばＡｕ等の導電性材料によって形成される。
【００３１】
本発明の要部は再生ヘッドに組み込まれた磁気抵抗効果膜を有する磁気抵抗効果素子の構造、特に、磁気抵抗効果膜の少なくとも軟磁性層の両端部に配置される磁性下地層およびバイアス磁界印加層の構成にある。
【００３２】
すなわち、本発明においては、前記磁性下地層２７と前記バイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離が±０．５％の許容範囲内、好ましくは±０．３％の許容範囲内で実質的に合致してなるように構成される。このような相互の格子点間距離の設定によって、バイアス磁界印加層の面内方向の保磁力Ｈｃを高いレベルに維持することができ、更なる再生ヘッドの狭ギャップ化や狭トラック化を目指した場合であっても、有効なバイアス磁界を印加することができ、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができる。
【００３３】
磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の設定について、以下、詳細に説明する。
【００３４】
磁性下地層２７の構成について
磁性下地層２７は、図４に示されるような六面体立方晶系の結晶構造を有する磁性材料から構成されている。そして、図４に示される結晶構造は、等軸の格子定数ａを備えている。本発明で用いることのできる磁性下地層２７を構成する具体的磁性材料としては、ＦｅＣｏを主成分とし、この主成分に対して、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕのグループの中から選ばれた少なくとも１種以上のグループの中から選ばれた少なくとも１種以上を含有するものが好適例として挙げられる。これらの中でも、ＦｅＣｏＭｏやＦｅＣｏＷを用いるのが良い。
【００３５】
このような磁性下地層２７の厚さは、１．２〜５．５ｎｍの範囲、特に、１．５〜５．０の範囲とすることが好ましい。この値が１．２ｎｍ未満となると、角型比が小さくなり、外部磁場の影響を受けやすくなり、バルクハウゼンノイズの発生率が高くなってしまう傾向があるという不都合が生じる。また、この値が５．５ｎｍを超えると、保磁力が低下していまいやはりバルクハウゼンノイズの発生率が高くなってしまう傾向があるという不都合が生じる。
【００３６】
バイアス磁界印加層２１の構成について
バイアス磁界印加層２１は、図６に示されるような六方柱六方晶系の結晶構造を有し、その六角面内の格子定数がｂで表され、かつ六角柱高さ方向の格子定数がｃで表される。ｃ軸方向が磁化方向に相当する。バイアス磁界印加層２１を構成する具体的磁性材料としては、Ｃｏを主成分とするＣｏ系の硬質磁性層（ハードマグネット層）が好適例として挙げられる。ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、あるいはこれらを主成分として含む合金を用いるのが良い。このようなバイアス磁界印加層２１の厚さは、１０〜１００ｎｍ程度とされる。この厚さが薄すぎると保磁力が小さくなってしまい、また、この厚さが厚くなりすぎるとフリー層の感度が低下し出力がでなくなってしまう。
【００３７】
磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の設定について
前述したように磁性下地層２７は、図４に示されるような六面体立方晶系の結晶構造を有する磁性材料から構成され、等軸の格子定数ａを備えている。そして、本発明者らが磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１との、特に界面における接合状況とそれに伴う物理現象について鋭意研究を進めた結果、図５の斜線で描かれた平面、すなわち、磁性下地層２７を構成する４結晶に跨る一辺の長さ（√２ａ）の正方形の面Ｓ１と、図７の斜線で描かれた平面、すなわち、バイアス磁界印加層２１を構成するｃ軸方向の斜線で示される略正方形面Ｓ２とが重なるように成膜させ、しかも、磁性下地層２７の面Ｓ１とバイアス磁界印加層２１の面Ｓ２の大きさを合致させること、つまり正方形の一辺同士の長さを実質的に一致させること（前記磁性下地層２７と前記バイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離を一致させること）がバルクハウゼンノイズを低減させるための重要なファクターであることを見出した。
【００３８】
磁性下地層２７の正方形の面Ｓ１の一辺の長さは、（√２ａ）である。また、バイアス磁界印加層２１の面Ｓ２は、完全な正方形ではないが、２種の辺の長さ√３ｂおよびｃの算術平均を取ると、平均の一辺長は、（（√３ｂ＋ｃ）／２）として近似される。そして、これらの一辺の長さ（√２ａ）の値と（（√３ｂ＋ｃ）／２）との長さの値との比が、０．９９５〜１．００５の範囲、より好ましくは０．９９７〜１．００３の範囲に設定されることが必要となる。
【００３９】
つまり、磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離が実質的に合致するように設定される。この値が、０．９９５未満となると、保磁力が小さくなってしまうという不都合が生じ、また、この値が１．００５を超えると、角形比が小さくなってしまうという不都合が生じる。
【００４０】
なお、ちなみに上記の特許文献１（特開平１０−３１２５１２号公報）や特許文献２（特開平１０−３１２５１４号公報）に開示されている、Ｆｅ85Ｃｏ15磁性下地層とＣｏ80Ｐｔ20バイアス磁界印加層との（√２ａ）の値と（（√３ｂ＋ｃ）／２）との長さの値との比は、０．９９０であり、本発明の範囲を外れるものとなっている。
【００４１】
本発明における磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面の相互の格子点間距離を実質的に合致させる手法は、特に限定されるものではないが、磁性下地層２７を構成する主成分に所定の元素を含有させ、この含有量を調整することによって格子間距離を調整するようにすることは望ましい態様の一つである。
【００４２】
例えば、バイアス磁界印加層２１をＣｏＣｒＰｔ（７８／９／１３：ａｔ％表示）とし、磁性下地層２７をＦｅＣｏＭｏとした場合において、上記の許容範囲内で相互の格子点間距離を実質的に合致させ、バルクハウゼンノイズの低減を図ることのできる磁性下地層２７中の好適なＭｏ含有率（ａｔ％）は、５〜１５ａｔ％、特に、７〜１３ａｔ％とされる。この状態が図２１の３元組成図に示されている。３元組成図中の数値はバルクハウゼンノイズ発生率を示す数値である。Ｍｏの含有率を５〜１５ａｔ％とすることにより、バルクハウゼンノイズ発生率が１０％以内に制御されることが分かる。なお、この場合における再生トラック幅の大きさは、１２０ｎｍに設定されている。
【００４３】
また、バイアス磁界印加層２１をＣｏＣｒＰｔ（７８／９／１３：ａｔ％表示）とし、磁性下地層２７をＦｅＣｏＷとした場合において、上記の許容範囲内で相互の格子点間距離を実質的に合致させ、バルクハウゼンノイズの低減を図ることのできるＷの含有率（ａｔ％）は、３〜１０ａｔ％、特に、４．５〜８．５ａｔ％とされる。この状態が図２２の３元組成図に示されている。３元組成図中の数値はバルクハウゼンノイズ発生率を示す数値である。Ｗの含有率を３〜１０ａｔ％とすることにより、バルクハウゼンノイズ発生率が１０％以内に制御されることが分かる。なお、この場合における再生トラック幅の大きさは、１２０ｎｍに設定されている。
【００４４】
（再生ヘッドの他の構成部分についての説明）
図１〜図３に示される再生ヘッドの構成について、簡単に補足説明しておく。図１〜図３に示される本実施の形態では、ＭＲ素子におけるエアベアリング面２０とは反対側に、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）層２３が配置されている。
【００４５】
また、ＭＲ素子５は、互いに反対側を向く２つの面５ａ、５ｂと、エアベアリング面２０に配置された端部５ｃと、端部５ｃとは反対側の端部５ｄと、２つの側部５ｅ、５ｆとを有している。
【００４６】
バイアス磁界印加層２１は、上述したように磁性下地層２７を介して、ＭＲ素子の側部５ｅ、５ｆにそれぞれ隣接するように配置されている。磁性下地層２７は、図２に示されるようにＭＲ素子の側部５ｅ、５ｆを含めて、下地層２５の上まで延びるように形成され、バイアス磁界印加層２１と下地層２５とで挟持される部分を含むように形成してもよい。
【００４７】
電極層６はバイアス磁界印加層２１の上に配置されているが、バイアス磁界印加層２１のない領域では、電極層６は後述する下部シールドギャップ膜の上に配置されている。
【００４８】
図２および図３に示されるように、ＭＲ素子５やバイアス磁界印加層２１は、下地層２５の上に直接または間接的に配置されている。下地層２５は後述する下部シールドギャップ膜の上に配置されている。下地層２５の材料としては、例えばＴａやＮｉＣｒが用いられる。なお、下地層２５を設けずに、ＭＲ素子５、バイアス磁界印加層２１を、下部シールドギャップ膜の上に配置してもよい。
【００４９】
（磁気抵抗効果素子の変形構成例）
本発明における磁気抵抗効果素子の多層膜構造は、前述した図２に示されるようなピンニング層５１をボトム側に位置させた、いわゆる、ピンニング層ボトムタイプのスピンバル膜構成に限定されるものではなく、種々の変形態様が可能である。
【００５０】
例えば、図８に示されるようなピンニング層５１をトップ側に配置させた、いわゆる、ピンニング層トップタイプのスピンバル膜構成としてもよい。すなわち、図８に示されるごとく、下地層２５の上に軟磁性層５４、非磁性層５３、強磁性層５２、ピンニング層５１、および保護層５５を順に積層させた構造としてもよい。また、図示はしていないが、感磁部分を２つ備えたいわゆるデュアル（Dual）タイプの積層膜構成としてもよい。
【００５１】
なお、本発明でいう磁気抵抗効果素子としては、上記のスピンバル膜構成のもの限定されることなく、トンネル磁気抵抗(Tunnel-type Magneto-resistive)効果を用いたＴＭＲ素子や、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＧＭＲ素子などのように、広く磁気抵抗効果を示す素子を含む概念である。
【００５２】
（薄膜磁気ヘッドの全体構成の説明）
次いで、上述してきた磁気抵抗効果素子を備えてなる薄膜磁気ヘッドの全体構成について説明する。図９および図１０は本発明の好適な一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を説明するための図面であり、図９は、薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面および基板に垂直な断面を示し、図１０は、薄膜磁気ヘッドの磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示している。ここで、エアベアリング面とは、磁気記録媒体と対向する薄膜磁気ヘッドの対向面をいう。
【００５３】
薄膜磁気ヘッドの全体構造は、その製造工程に沿って説明することによりその構造が容易に理解できると思われる。そのため、以下、製造工程を踏まえて薄膜磁気ヘッドの全体構造を説明する。
【００５４】
まず、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１の上に、スパッタ法等によって、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、二酸化珪素（ＳｉＯ2）等の絶縁材料からなる絶縁層２を形成する。厚さは、例えば０．５〜２０μｍ程度とする。
【００５５】
次に、この絶縁層２の上に、磁性材料からなる再生ヘッド用の下部シールド層３を形成する。厚さは、例えば０．１〜５μｍ程度とする。このような下部シールド層３に用いられる磁性材料としては、例えば、ＦｅＡｌＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ等が挙げられる。下部シールド層３は、スパッタ法またはめっき法等によって形成される。
【００５６】
次に、下部シールド層３の上に、スパッタ法等によって、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2等の絶縁材料からなる下部シールドギャップ膜４を形成する。厚さは、例えば１０〜２００ｎｍ程度とする。
【００５７】
次に、下部シールドギャップ膜４の上に、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）５を形成するために、再生用の磁気抵抗効果膜と、図示していない磁性下地層２７、バイアス磁界印加層２１と、電極層６をそれぞれ、形成する。
【００５８】
次に、ＭＲ素子５および下部シールドギャップ膜４の上に、スパッタ法等によって、アルミナ等の絶縁材料よりなる上部シールドギャップ膜７を、例えば１０〜２００ｎｍの厚さに形成する。
【００５９】
次に、上部シールドギャップ膜７の上に、磁性材料からなり、記録ヘッドの下部磁極層を兼ねた再生ヘッドの上部シールド層８を、例えば３〜４μｍ程度の厚さに形成する。なお、上部シールド膜８に用いられる磁性材料は、上述した下部シールド層３と同様な材料を用いればよい。上部シールド膜８はスパッタ法またはメッキ法等によって形成される。
【００６０】
なお、上部シールド層８の代わりに、上部シールド層と、この上部シールド層の上にスパッタ法等によって形成されたアルミナ等の非磁性材料よりなる分離層と、この分離層の上に形成された下部磁性層とを設けるように構成してもよい。磁極とシールドの機能を兼用させることなく、別個に分けて構成した場合の構成例である。
【００６１】
次に、上部シールド層８の上に、スパッタ法等によって、アルミナ等の絶縁材料からなる記録ギャップ層９を、例えば５０〜３００ｎｍの厚さに形成する。
【００６２】
次に、磁路形成のために、後述する薄膜コイルの中心部において、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。
【００６３】
次に、記録ギャップ層９の上に、例えば銅（Ｃｕ）からなる薄膜コイルの第１層部分１０を、例えば２〜３μｍの厚さに形成する。なお、図９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示している。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回される。
【００６４】
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材料からなる絶縁層１１を所定のパターンに形成する。
【００６５】
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。
【００６６】
次に、絶縁層１１のうちの後述するエアベアリング面２０側の斜面部分からエアベアリング面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、記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁極層１２のトラック幅規定層１２ａを形成する。上部磁極層１２は、このトラック幅規定層１２ａと、後述する連結部分層１２ｂおよびヨーク部分層１２ｃとで構成される。
【００６７】
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のエアベアリング面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。
【００６８】
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の上に磁性材料からなる連結部分層１２ｂを形成するとともに、接続部１０ａの上に磁性材料からなる接続層１３を形成する。連結部分層１２ｂは、上部磁極層１２のうち、上部シールド層８に磁気的に連結される部分を構成する。
【００６９】
次に、磁極トリミングを行なう。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および上部シールド層８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１０に示されるごとく、上部磁極層１２の磁極部分、記録ギャップ層９および上部シールド層８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。
【００７０】
次に、全体に、アルミナ等の無機絶縁材料からなる絶縁層１４を、例えば３〜４μｍ厚さに形成する。
【００７１】
次に、この絶縁層１４を、例えば化学機械研摩によって、トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂ、接続層１３の表面に至るまで研摩して平坦化する。
【００７２】
次に、平坦化された絶縁層１４の上に、例えば銅（Ｃｕ）からなる薄膜コイルの第２層部分１５を、例えば２〜３μｍの厚さに形成する。なお、図９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示している。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回される。
【００７３】
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材料からなる絶縁層１６を所定のパターンに形成する。
【００７４】
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。
【００７５】
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の上にパーマロイ等の記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁性層１２のヨーク部分を構成するヨーク部分層１２ｃを形成する。ヨーク部分層１２ｃのエアベアリング面２０側の端部は、エアベアリング面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を介して上部シールド層８に接続されている。
【００７６】
次に、全体を覆うように、例えばアルミナからなるオーバーコート層１７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い、記録ヘッドおよび再生ヘッドを含む薄膜ヘッドのエアベアリング面２０を形成して、薄膜磁気ヘッドが完成する。
【００７７】
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対向面（エアベアリング面２０）と、再生ヘッドと、記録ヘッド（誘導型磁気変換素子）とを備えている。再生ヘッドは、ＭＲ素子５と、エアベアリング面２０側の一部がＭＲ素子５を挟んで対向するように配置された、ＭＲ素子をシールドするための下部シールド層３および上部シールド層８とを有している。
【００７８】
記録ヘッドは、エアベアリング面２０側において互いに対向する磁極部分を含むとともに、互いに磁気的に連結された下部磁極層（上部シールド層８）および上部磁極層１２と、この下部磁極層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置された薄膜コイル１０、１５と、を有している。この薄膜磁気ヘッドでは、図９に示されるように、エアベアリング面２０から、絶縁層１１のエアベアリング面側の端部までの長さが、スロートハイト（図面上、符号ＴＨで示される）となる。なお、スロートハイトとは、エアベアリング面２０から、２つの磁極層の間隔が開き始める位置までの長さ（高さ）をいう。
【００７９】
（薄膜磁気ヘッドの作用の説明）
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。
【００８０】
再生ヘッドにおいて、バイアス磁界印加層２１による縦バイアス磁界の方向は、トラック幅方向と同じである。ＭＲ素子５において、信号磁界がない状態では、軟磁性層５４の方向は、バイアス磁界の方向に揃えられている。一方、強磁性層５２の磁化の方向は、エアベアリング面２０に垂直な方向に固定されている。
【００８１】
ＭＲ素子５では、記録媒体からの信号磁界に応じて軟磁性層５４の磁化の方向が変化し、これにより、軟磁性層５４の磁化の方向と強磁性層５２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、２つの電極層６によってＭＲ素子５にセンス電流を流したときの２つの電極層６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。
【００８２】
図２に示されるように本発明における磁気抵抗効果膜の少なくとも軟磁性層５４の両端部には、磁性下地層２７を介して軟磁性層５４に縦バイアス磁界を与えるための一対のバイアス磁界印加層２１が配置されている。そして、磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離が実質的に合致してなるように構成されているので、バイアス磁界印加層の面内方向（膜面に対して平行な方向）の保磁力Ｈｃを高いレベルに維持することができ、さらなる狭ギャップ化や狭トラック化を目指した場合であっても、有効なバイアス磁界を印加することができるように作用する。すなわち、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができるように作用する。
【００８３】
（ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置についての説明）
以下、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置について説明する。
【００８４】
まず、図１１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。ハード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ハード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９における基板１およびオーバーコート１７からなる基体２１１を備えている。
【００８５】
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、ハードディスクに対向するようになっている。この一面には、エアベアリング２０が形成されている。
【００８６】
ハードディスクが図１１におけるｚ方向に回転すると、ハード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１１におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図１１におけるｘ方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。
【００８７】
スライダ２１０の空気流出側の端部（図１１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。
【００８８】
次に、図１２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。
【００８９】
ベースプレート２２４は、スライダ２１０をハードディスク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。
【００９０】
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。
【００９１】
図１２は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。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。
【００９２】
次に図１３および図１４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ハードディスク装置について説明する。
【００９３】
図１３はハードディスク装置の要部を示す説明図、図１４はハードディスク装置の平面図である。
【００９４】
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、ハードディスク装置に組み込まれる。
【００９５】
ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。各ハードディスク２６２毎に、ハードディスク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。
【００９６】
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２１９を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。
【００９７】
本実施の形態に係るハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０をハードディスク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、ハードディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、ハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。
【００９８】
本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置は、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。
【００９９】
また、実施の形態では、基本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。
【０１００】
【実施例】
以下、具体的実験例を示し、本発明の薄膜磁気ヘッドの構成をさらに詳細に説明する。
【０１０１】
下記の〔実験例１〕〜〔実験例６〕では、極めて狭いトラック幅の設定において、磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度、すなわち合致度γ＝（√２ａ）／（（√３ｂ＋ｃ）／２）と、バルクハウゼンノイズの発生率（％）との関係を調べる実験を行なった。
以下詳細に述べる。
【０１０２】
〔実験例１〕
図２に示されるようなピンニング層５１がボトムに位置するピンニング層ボトムタイプのスピンバルブ磁気抵抗効果素子を備える再生ヘッドサンプルを作製しした。以下、実施の要部のみ記載する。
【０１０３】
図９に示されるごとく下部シールド層３をＮｉＦｅで形成し、この上に下部シールドギャップ膜４をＡｌ2Ｏ3で形成し、この上に磁気抵抗効果素子を構成する積層膜を形成した。すなわち、Ａｌ2Ｏ3からなる下部シールドギャップ膜４の上に、下地層２５（ＮｉＣｒ；厚さ５ｎｍ）、ピンニング層５１（ＰｔＭｎ反強磁性層；厚さ２０ｎｍ）、強磁性層５２（ＣｏＦｅ（厚さ１．５ｎｍ）／Ｒｕ（厚さ０．８ｎｍ）／ＣｏＦｅ（厚さ２ｎｍ）の３層積層体からなる強磁性層）、非磁性層５３（Ｃｕ；厚さ２ｎｍ）、軟磁性層５４（ＣｏＦｅ（厚さ１ｎｍ）／ＮｉＦｅ（厚さ３ｎｍ）の２層積層体からなる軟磁性層）、保護層５５（Ｔａ；厚さ２Å）からなる積層膜を形成した。
【０１０４】
ピンニング層５１による強磁性層５２の磁化方向の固定は、真空中において、温度３００℃、印加磁場１０ｋＯｅ、処理時間５時間の磁場中熱処理によって行なった。
【０１０５】
次いで、磁気抵抗効果膜の上に、エッチングによってＭＲ素子の形状を定めるためのマスクを形成した。このマスクは２つの有機膜からなるレジスト層をパターニングして、底面が上面よりも小さくなるようにアンダーカットを有する形状とした。
【０１０６】
このマスクを用いて磁気抵抗効果膜を選択的にイオンミリング等のドライエッチングしてパターニングされた磁気抵抗効果素子を得た。次いで、磁気抵抗効果素子のうち、バイアス磁界印加層２１を配置すべき部分を選択的にエッチングした後、下地層２５の上に磁性下地層２７（材質：ＦｅＣｏＭｏ；厚さ：２．０ｎｍ）およびバイアス磁界印加層２１（材質：ＣｏＰｔ（８０：２０（ａｔ％））；厚さ：３０ｎｍ）を形成した。次いで、バイアス磁界印加層２１の上に電極層６（材質：Ａｕ；厚さ：４０ｎｍ）を形成した。
【０１０７】
再生トラック幅ＲＴＷ（図２に示される）の大きさは、１２０ｎｍとなるように設定した。
【０１０８】
なお、上記バイアス磁界印加層２１は、室温にて２ｋＯｅの磁場中で６０秒の着磁条件で着磁して、軟磁性層５４に対して、縦バイアス磁界を付与した。
【０１０９】
このようなＭＲ素子の上に、Ａｌ2Ｏ3からなる上部シールドギャップ層およびＮｉＦｅからなる上部シールド層を形成し、実験に必要とされる再生ヘッドサンプルの１種を作製した。
【０１１０】
次に、これと同様の要領で、磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度、すなわち合致度γ＝（√２ａ）／（（√３ｂ＋ｃ）／２）を変えた種々の再生ヘッドサンプルを作製した。
【０１１１】
すなわち、実験例１では、磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度、すなわち合致度γ＝（√２ａ）／（（√３ｂ＋ｃ）／２）を変化させるために、ＦｅＣｏＭｏからなる磁性下地層２７のＭｏ含有量を０〜２１ａｔ％の範囲で含有量を変化させることにより、（√２ａ）値を変化させて、合致度γの異なる種々のサンプルを作製した。
【０１１２】
これらの種々のサンプルについて、それぞれ、下記の要領でバルクハウゼンノイズの発生率（％）を測定し、図１５に示されるような磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズの発生率（％）との関係を示すグラフを得た。
【０１１３】
バルクハウゼンノイズ発生率（％）
１０００回の再生を繰り返したときにノイズが検出された回数の割合をバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）発生率（％）とした。
【０１１４】
図１５のグラフに示されるように、再生トラック幅ＲＴＷの大きさが１２０ｎｍと極めて狭く高記録密度対応の設定にもかかわらず、格子点間距離の合致度γが０．９９５〜１．００５の範囲でバルクハウゼンノイズ発生率１０％以下の高特性の再生ヘッドが得られることが確認できた。
【０１１５】
〔実験例２〕
上記実験例１において、バイアス磁界印加層２１の材質をＣｏＰｔ（８０：２０（ａｔ％））から、ＣｏＣｒＰｔ（７８：９：１３（ａｔ％））に変えた。それ以外は、上記実験例１における手法に準じて、上記の合致度γ＝（√２ａ）／（（√３ｂ＋ｃ）／２）を変化させるために、ＦｅＣｏＭｏからなる磁性下地層２７のＭｏ含有量を０〜２１ａｔ％の範囲で含有量を変化させることにより、（√２ａ）値を変化させて、合致度γの異なる種々のサンプルを作製した。
【０１１６】
これらの種々のサンプルについて、それぞれ、バルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）を測定し、図１６に示されるような磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフを得た。
【０１１７】
図１６のグラフに示されるように、再生トラック幅ＲＴＷの大きさが１２０ｎｍと極めて狭く高記録密度対応の設定にもかかわらず、格子点間距離の合致度γが０．９９５〜１．００５の範囲でバルクハウゼンノイズ発生率１０％以下の高特性の再生ヘッドが得られることが確認できた。
【０１１８】
〔実験例３〕
上記実験例１において、バイアス磁界印加層２１の材質をＣｏＰｔ（８０：２０（ａｔ％））から、ＣｏＣｒＰｔ（７５：１５：１０（ａｔ％））に変えた。それ以外は、上記実験例１における手法に準じて、上記の合致度γ＝（√２ａ）／（（√３ｂ＋ｃ）／２）を変化させるために、ＦｅＣｏＭｏからなる磁性下地層２７のＭｏ含有量を０〜２１ａｔ％の範囲で含有量を変化させることにより、（√２ａ）値を変化させて、合致度γの異なる種々のサンプルを作製した。
【０１１９】
これらの種々のサンプルについて、それぞれ、バルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）を測定し、図１７に示されるような磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフを得た。
【０１２０】
図１７のグラフに示されるように、再生トラック幅ＲＴＷの大きさが１２０ｎｍと極めて狭く高記録密度対応の設定にもかかわらず、格子点間距離の合致度γが０．９９５〜１．００５の範囲でバルクハウゼンノイズ発生率１０％以下の高特性の再生ヘッドが得られることが確認できた。
【０１２１】
〔実験例４〕
上記実験例１において、バイアス磁界印加層２１の材質はＣｏＰｔ（８０：２０（ａｔ％））そのままにしておき、磁性下地層２７をＦｅＣｏＭｏからＦｅＣｏＷに変えた。それ以外は、上記実験例１における手法に準じて、上記の合致度γ＝（√２ａ）／（（√３ｂ＋ｃ）／２）を変化させるために、ＦｅＣｏＷからなる磁性下地層２７のＷ含有量を０〜１６ａｔ％の範囲で含有量を変化させることにより、（√２ａ）値を変化させて、合致度γの異なる種々のサンプルを作製した。
【０１２２】
これらの種々のサンプルについて、それぞれ、バルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）を測定し、図１８に示されるような磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフを得た。
【０１２３】
図１８のグラフに示されるように、再生トラック幅ＲＴＷの大きさが１２０ｎｍと極めて狭く高記録密度対応の設定にもかかわらず、格子点間距離の合致度γが０．９９５〜１．００５の範囲でバルクハウゼンノイズ発生率１０％以下の高特性の再生ヘッドが得られることが確認できた。
【０１２４】
〔実験例５〕
上記実験例２において、バイアス磁界印加層２１の材質はＣｏＣｒＰｔ（７８：９：１３（ａｔ％））そのままにしておき、磁性下地層２７をＦｅＣｏＭｏからＦｅＣｏＷに変えた。それ以外は、上記実験例２における手法に準じて、上記の合致度γ＝（√２ａ）／（（√３ｂ＋ｃ）／２）を変化させるために、ＦｅＣｏＷからなる磁性下地層２７のＷ含有量を０〜１６ａｔ％の範囲で含有量を変化させることにより、（√２ａ）値を変化させて、合致度γの異なる種々のサンプルを作製した。
【０１２５】
これらの種々のサンプルについて、それぞれ、バルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）を測定し、図１９に示されるような磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフを得た。
【０１２６】
図１９のグラフに示されるように、再生トラック幅ＲＴＷの大きさが１２０ｎｍと極めて狭く高記録密度対応の設定にもかかわらず、格子点間距離の合致度γが０．９９５〜１．００５の範囲でバルクハウゼンノイズ発生率１０％以下の高特性の再生ヘッドが得られることが確認できた。
【０１２７】
〔実験例６〕
上記実験例３において、バイアス磁界印加層２１の材質はＣｏＣｒＰｔ（７５：１５：１０（ａｔ％））そのままにしておき、磁性下地層２７をＦｅＣｏＭｏからＦｅＣｏＷに変えた。それ以外は、上記実験例３における手法に準じて、上記の合致度γ＝（√２ａ）／（（√３ｂ＋ｃ）／２）を変化させるために、ＦｅＣｏＷからなる磁性下地層２７のＷ含有量を０〜１６ａｔ％の範囲で含有量を変化させることにより、（√２ａ）値を変化させて、合致度γの異なる種々のサンプルを作製した。
【０１２８】
これらの種々のサンプルについて、それぞれ、バルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）を測定し、図２０に示されるような磁性下地層２７とバイアス磁界印加層２１とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフを得た。
【０１２９】
図２０のグラフに示されるように、再生トラック幅ＲＴＷの大きさが１２０ｎｍと極めて狭く高記録密度対応の設定にもかかわらず、格子点間距離の合致度γが０．９９５〜１．００５の範囲でバルクハウゼンノイズ発生率１０％以下の高特性の再生ヘッドが得られることが確認できた。
【０１３０】
なお、ちなみに従来技術の特許文献１（特開平１０−３１２５１２号公報）の段落〔００６０〕や、特許文献２（特開平１０−３１２５１４号公報）の段落〔００６０〕に開示されているＦｅＣｏ（８５：１５）磁性下地層とＣｏＰｔ（８０：２０）のバイアス磁界印加層との組み合わせにおける格子点間距離の合致度γは、
０．９９０であり、再生トラック幅１２０ｎｍの設定におけるバルクハウゼンノイズ発生率は、１６．６％であった。
【０１３１】
【発明の効果】
上記の結果より本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明の薄膜磁気ヘッドは、磁気抵抗効果膜を有する磁気抵抗効果素子を備え、前記磁気抵抗効果膜は、非磁性層と、非磁性層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために強磁性層の片面（非磁性層と接する面と反対側の面）に接して形成されたピンニング層とを有する多層膜であり、前記磁気抵抗効果膜の少なくとも軟磁性層の両端部には、磁性下地層を介して軟磁性層に縦バイアス磁界を与えるための一対のバイアス磁界印加層が配置されており、前記磁性下地層と前記バイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離が実質的に合致してなるように構成されているので、バイアス磁界印加層の面内方向の保磁力Ｈｃを高いレベルに維持することができ、更なる狭ギャップ化や狭トラック化を目指した場合であっても、有効なバイアス磁界を印加することができ、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することができる。つまり、本発明の効果は、高記録密度化に対応して再生トラック幅が小さくなればなるほどさらに顕著となって現われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における再生ヘッドの要部を示す平面図である。
【図２】図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図４は、六面体立方晶系の結晶構造を模式的に示す斜視図である。
【図５】図５は、４結晶に跨る一辺の長さ（√２ａ）の正方形の面Ｓ１の箇所（斜面で示される）を説明するための斜視図である。
【図６】図６は、六方柱六方晶系の結晶構造を模式的に示す斜視図である。
【図７】図７は、六方柱六方晶系の斜線で示される略正方形面Ｓ２の箇所（斜面で示される）を説明するための斜視図である。
【図８】図８は、ピンニング層をトップ側に配置させた、いわゆる、ピンニング層トップタイプのスピンバルブ膜構成を説明するための断面図である。
【図９】図９は、本発明の好適な一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を説明するための図面であり、薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面および基板に垂直な断面を示した図面である。
【図１０】図１０は、本発明の好適な一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を説明するための図面であり、薄膜磁気ヘッドの磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示した図面である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施の形態におけ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。
【図１２】図１２は、本発明の一実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリを含むヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の要部を示す説明図である。
【図１４】図１４は、本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の平面図である。
【図１５】図１５は、磁性下地層とバイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフである。
【図１６】図１６は、磁性下地層とバイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフである。
【図１７】図１７は、磁性下地層とバイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフである。
【図１８】図１８は、磁性下地層とバイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフである。
【図１９】図１９は、磁性下地層とバイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフである。
【図２０】図２０は、磁性下地層とバイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離の合致度γとバルクハウゼンノイズ（ＢＨＮ）の発生率（％）との関係を示すグラフである。
【図２１】図２１は、ＦｅＣｏＭｏ３元組成図における所定の組成と、その組成を使用した場合におけるバルクハウゼンノイズ発生率を示す図面である。
【図２２】図２２は、ＦｅＣｏＷ３元組成図における所定の組成と、その組成を使用した場合におけるバルクハウゼンノイズ発生率を示す図面である。
【符号の説明】
１…基板
２…絶縁層
３…下部シールド層
４…下部シールドギャップ膜
５…ＭＲ素子
６…電極層
７…上部シールドギャップ層
８…上部シールド層
９…記録ギャップ層
１０…薄膜コイルの第１層部分
１２…上部磁極層
１５…薄膜コイル第２層部分
１７…オーバーコート層
２０…エアベアリング面
２１…バイアス磁界印加層
２７…磁性下地層
５１…ピンニング層
５２…強磁性層
５３…非磁性層
５４…軟磁性層
Claims (5)
- 磁気抵抗効果膜を有する磁気抵抗効果素子を備えてなる薄膜磁気ヘッドであって、
前記磁気抵抗効果膜は、非磁性層と、非磁性層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために強磁性層の片面（非磁性層と接する面と反対側の面）に接して形成されたピンニング層とを有する多層膜であり、
前記磁気抵抗効果膜の少なくとも軟磁性層の両端部には、磁性下地層を介して軟磁性層に縦バイアス磁界を与えるための一対のバイアス磁界印加層が配置されており、
前記磁性下地層は、Ｍｏの含有率が５〜１５ａｔ％のＦｅＣｏＭｏであるとともに、六面体立方晶系の結晶構造を有し、その等軸の格子定数がａで表され、
前記バイアス磁界印加層は、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、あるいはこれらを含む合金であるとともに、六方柱六方晶系の結晶構造を有し、その六角面内の格子定数がｂで表され、かつ六角柱高さ方向の格子定数がｃで表され、
磁性下地層を構成する４結晶に跨る一辺の長さ（√２ａ）の正方形の面Ｓ１と、バイアス磁界印加層を構成するｃ軸方向の略正方形面Ｓ２とが重なるように成膜されており、
前記磁性下地層と前記バイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離が実質的に合致するように、（√２ａ）値と（（√３ｂ＋ｃ）／２）値との比が０．９９５〜１．００５の範囲に設定されてなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 - 磁気抵抗効果膜を有する磁気抵抗効果素子を備えてなる薄膜磁気ヘッドであって、
前記磁気抵抗効果膜は、非磁性層と、非磁性層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために強磁性層の片面（非磁性層と接する面と反対側の面）に接して形成されたピンニング層とを有する多層膜であり、
前記磁気抵抗効果膜の少なくとも軟磁性層の両端部には、磁性下地層を介して軟磁性層に縦バイアス磁界を与えるための一対のバイアス磁界印加層が配置されており、
前記磁性下地層は、Ｗの含有率が３〜１０ａｔ％のＦｅＣｏＷであるとともに、六面体立方晶系の結晶構造を有し、その等軸の格子定数がａで表され、
前記バイアス磁界印加層は、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、あるいはこれらを含む合金であるとともに、六方柱六方晶系の結晶構造を有し、その六角面内の格子定数がｂで表され、かつ六角柱高さ方向の格子定数がｃで表され、
磁性下地層を構成する４結晶に跨る一辺の長さ（√２ａ）の正方形の面Ｓ１と、バイアス磁界印加層を構成するｃ軸方向の略正方形面Ｓ２とが重なるように成膜されており、
前記磁性下地層と前記バイアス磁界印加層とが重なり合う面における相互の格子点間距離が実質的に合致するように、（√２ａ）値と（（√３ｂ＋ｃ）／２）値との比が０．９９５〜１．００５の範囲に設定されてなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 - 前記磁性下地層の厚さは、１．２〜５．５ｎｍである請求項１または請求項２に記載の薄膜磁気ヘッド。
- 前記請求項１ないし請求項３のいずれかに記載された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、
を備えてなることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。 - 前記請求項１ないし請求項３のいずれかに記載された薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の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ともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、
を備えてなることを特徴とするハードディスク装置。
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