JPH07307502A - 磁気センサとそれを用いた磁気記録再生ヘッドおよび磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トラック幅を正確に規定することができ、し
かも感度が高く、バルクハウゼンノイズの少ない信頼性
に優れた磁気センサを提供する。 【構成】 信号磁界方向と略直交しかつ互いに実質的に
同一となる方向に面内磁化された一対の硬質磁性膜２
３、２３と、これら一対の硬質磁性膜２３、２３と同一
面内に形成され、かつ一対の硬質磁性膜２３、２３間に
これらと接触または近接するように配置された軟磁性膜
２２と、軟磁性膜２２の主面上に積層された信号磁界検
出膜２１とを具備する磁気センサである。この磁気セン
サはＭＲヘッドとして磁気再生ヘッド等に利用される。
この再生ヘッドを用いた磁気記録再生ヘッドは、上記再
生ヘッドと、記録ギャップを介して配置された上下一対
の磁極層を有し、再生ヘッドの再生トラック幅と同等も
しくはそれより狭い記録トラック幅を有する記録ヘッド
とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果を利用し
た磁気センサと、それを用いた磁気記録再生ヘッドおよ
び磁気記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、磁気記録媒体に記録された信
号を読み出す方法としては、コイルを有する磁気センサ
としての読取り用磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相
対的に移動させ、そのときに発生する電磁誘導によりコ
イルに誘起される電圧を検出する方法が広く知られてい
る。

【０００３】一方、ある種の強磁性体の電気抵抗が外部
磁界の強さに応じて変化するという現象を利用した磁気
抵抗効果（以下、ＭＲと記す）ヘッドが、磁気記録媒体
の信号磁界を検出する際の高感度ヘッドとして知られて
いる。近年、磁気記録媒体の小型・大容量化が進めら
れ、読取り用磁気ヘッドと磁気記録媒体との相対速度が
小さくなってきていることから、小さな相対速度であっ
ても大きな出力が取り出せるＭＲヘッドへの期待が高ま
っている。

【０００４】ＭＲヘッドを磁気再生ヘッドとして実際に
用いる場合、通常 2種類のバイアス磁界をＭＲ素子に印
加する必要がある。その 1つは、ＭＲ素子の抵抗変化を
検出するセンス電流と略直交する方向に印加する横バイ
アスと呼ばれている磁界である。これは、ＭＲ素子の動
作点を外部信号の大きさと検出信号の大きさとが比例す
る線形領域に設定するためのバイアス磁界である。具体
的な横バイアスの印加方法としては、薄い非磁性膜を介
してＭＲ膜と軟磁性膜とを併置し、センス電流による磁
界を横バイアスとする自己バイアス方式や、シャントバ
イアス方式等が一般的である。一方、ＭＲ素子に印加す
べきもう 1つのバイアス磁界は、ＭＲ素子のセンス電流
に略平行に印加する縦バイアスと呼ばれる磁界である。
これは、強磁性膜であるＭＲ膜を単磁区化することで、
多磁区性に起因するバルクハウゼンノイズの発生を抑制
するバイアス磁界である。

【０００５】上述したような縦バイアスの印加方法につ
いても従来数多く報告されている。例えば、USP4,663,6
85号には反強磁性膜と強磁性膜との交換結合によって、
ＭＲ膜に均一な縦バイアスを印加する技術が示されてい
る。図１８は、反強磁性膜を用いてＭＲ膜に縦バイアス
を印加したＭＲ素子の構造例を示す斜視図である。図示
される通り、このようなＭＲ素子においては、信号磁界
検出膜１となるＭＲ膜のトラック幅方向両端部上、例え
ばセンス電流を供給するための端子２、２との間に反強
磁性膜３、３が形成される。なお図１８で、ＭＲ膜は非
磁性膜４を介して軟磁性膜５と対向するように基板６上
に形成されており、センス電流による磁界が横バイアス
としてＭＲ膜に印加される。

【０００６】しかしながら、図１８に示した素子構造で
は、信号磁界検出膜１となるＭＲ膜の両端部の磁化が固
着されて軟磁気特性が損われることがない程度に、反強
磁性膜３、３との交換結合力を抑制することが難しいと
いう問題がある。また、ＭＲ膜の両端部の磁化が完全に
固着されないまでも、少なくともＭＲ膜の両端部と中央
部で軟磁気特性に差異が生じてしまうため、磁気再生ヘ
ッドに適用する場合にトラック幅を正確に規定すること
が困難となってしまう。しかも、反強磁性膜３として通
常用いられるγ-FeMn は、耐食性が不十分であるため
に、保護膜等を形成する必要があり、製造プロセスが複
雑化するという問題も有している。

【０００７】一方、USP3,840,898号には、強磁性膜間の
静磁的な結合によってＭＲ膜に縦バイアスを印加するＭ
Ｒ素子が記載されている。図１９に、このようなＭＲ素
子の構造例の斜視図を示す。図示される通り、このＭＲ
素子では基板６上で信号磁界検出膜１となるＭＲ膜が薄
い非磁性膜７を介して硬質磁性膜８と対向配置されてい
る。センス電流を供給するための端子２、２は、硬質磁
性膜８のトラック幅方向両端部上に形成される。この構
造では、硬質磁性膜８の例えば六方晶ｃ軸が膜面垂直方
向に揺らぎながら面内配向するため、膜面垂直方向成分
を有する磁化Ｍ₁ が硬質磁性膜８内に生じる。従って、
硬質磁性膜８のトラック幅方向両端部からのバイアス磁
界Ｍ₂ のみならず、硬質磁性膜８の中央付近での漏洩磁
界Ｍ₃ が非磁性膜７を通してＭＲ膜に印加される。その
結果として、信号磁界検出膜１となるＭＲ膜の軟磁気特
性が損われ、ＭＲ素子の感度低下を招くことになる。

【０００８】また、上記したようにＭＲ膜の中央付近に
縦バイアスが印加されると、ＭＲ膜の軟磁気特性が損わ
れることから、ＭＲ膜のトラック幅方向両端部付近のみ
に硬質磁性膜を形成して縦バイアスを印加する構造も提
案されている。特に、特開平5-89435号公報や特開平3-1
08112号公報等では、ＭＲ膜や横バイアス印加用の軟磁
性膜のトラック幅方向両端部を硬質化して縦バイアス印
加用の硬質磁性膜とすることで、ＭＲ素子の製造プロセ
スの簡略化が試みられている。ここで、図２０および図
２１に、特開平 5-89435号公報、特開平3-108112号公報
に記載されたＭＲ素子の構造例の斜視図を示す。

【０００９】図２０に示されるＭＲ素子は、基板６上に
ＭＲ膜を形成した後、ＭＲ膜の両端部に所望の不純物成
分を混入させて、両端部のみを硬質化している。この硬
質化した領域が硬質磁性膜３、３として機能し、その間
の部分が信号磁界検出膜１として機能する。硬質磁性膜
３、３として機能する硬質化領域からの磁界が縦バイア
スとして信号磁界検出膜１となるＭＲ膜に印加される。
センス電流を供給するための端子２、２は、硬質磁性膜
３、３上に設けられている。一方、図２１に示されるＭ
Ｒ素子においては、基板６上に信号磁界検出膜１となる
ＭＲ膜、非磁性膜９および軟磁性アモルファス膜を順次
積層形成し、軟磁性アモルファス膜のトラック幅方向両
端部をレーザー光照射で結晶化している。そして、軟磁
性アモルファス膜の中央部を横バイアス印加用の軟磁性
膜１０として機能させ、結晶化した両端部を縦バイアス
印加用の硬質磁性膜３、３として機能させている。セン
ス電流を供給するための端子２、２は、硬質磁性膜３、
３上に設けられている。

【００１０】しかしながら、図２０に示したＭＲ素子の
場合、信号磁界検出膜１であるＭＲ膜の両端部近傍の磁
化がやはり固着されやすい。その結果、ＭＲ膜のトラッ
ク幅方向全域を信号磁界感磁部とすることができず、ト
ラック幅を正確には規定しにくいという問題を有してい
る。しかも、不純物成分の混入で硬質化が可能な強磁性
体をＭＲ膜に用いなければならないため、材料選択上の
制約が大きく、軟磁気特性が良好でかつ十分な抵抗変化
率を有する強磁性体をＭＲ膜として使用することができ
ない。また、図２１に示したＭＲ素子では、硬質磁性膜
３、３の端部に形成される磁極によって、信号磁界検出
膜１であるＭＲ膜のトラック幅方向両端部に中央部とは
反対方向の磁界が印加される。このため、ＭＲ膜を単磁
区化することが困難となり、ＭＲ素子のバルクハウゼン
ノイズを十分に抑えることができない。また、硬質磁性
膜３、３の端部に形成される磁極は、信号磁界検出膜１
のトラック幅を不明確にする要因ともなっている。

【００１１】さらに、特開平4-358310号公報には、巨大
磁気抵抗効果を示すスピンバルブ膜を具備するＭＲ素子
に対して、硬質磁性膜を用いて信号磁界検出膜となる強
磁性膜に縦バイアスを印加した例が記載されている。図
２２に、このような従来のＭＲ素子の構造例の斜視図を
示す。図示される通り、このＭＲ素子は基板６上に信号
磁界検出膜１となる強磁性膜が形成され、この強磁性膜
のトラック幅方向中央部に非磁性膜１１および強磁性膜
１２が順次積層されると共に、強磁性膜１２の磁化がト
ラック幅方向と略直交する方向に固着されて、スピンバ
ルブ膜１３が構成されている。信号磁界検出膜１となる
強磁性膜のトラック幅方向両端部上には、縦バイアス印
加用の硬質磁性膜３、３とセンス電流を供給するための
端子２、２がそれぞれ設けられている。

【００１２】しかしながら、上述したＭＲ素子では、硬
質磁性膜３、３の直下およびその近傍で信号磁界検出膜
１となる強磁性膜の磁化が固着されやすいため、信号磁
界検出膜１のトラック幅方向全域を信号磁界感磁部とす
ることができない。従って、トラック幅を正確に規定す
ることができないという問題を有している。さらに、硬
質磁性膜３、３からの磁界が強磁性膜１２にも印加され
るので、強磁性膜１２の磁化方向の制御も困難となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、磁気
抵抗効果を示す信号磁界検出膜を具備する磁気センサを
例えば磁気再生ヘッドとして用いる場合、従来の縦バイ
アスの印加方法を適用したＭＲ素子では、トラック幅の
正確な規定が困難となる点や感度低下を招く点で素子構
造上の問題があった。このような問題は、記録密度の向
上を図るために狭トラック化した場合に顕著となる。

【００１４】また、上述したような磁気再生ヘッドの不
明確なトラック幅は、磁気記録再生ヘッドに用いられる
場合に以下に示すような問題の発生原因ともなってい
る。すなわち、シールド型ＭＲヘッドを再生ヘッドとし
て用いた磁気記録再生ヘッドとしては、例えば図２３に
示すような構造が一般的に用いられている。図示される
通り、下部シールド層１４上に磁気ギャップ１５を介し
て信号磁界検出膜１となるＭＲ膜とセンス電流を供給す
るための端子２、２が形成されている。これらＭＲ膜お
よび端子２、２上には、磁気ギャップ１６を介して上部
シールド層１７が形成されており、これらによって磁気
抵抗効果を利用した再生ヘッドが構成されている。上部
シールド層１７は、記録ヘッドの下側磁極層を兼ねるた
め、その上に記録ギャップ１８を介して上側磁極層１９
が形成されている。

【００１５】そして、従来の磁気記録再生ヘッドにおい
ては、再生ヘッドのトラック幅を正確に規定できず、例
えば磁気記録再生装置においてサーボによる再生ヘッド
の位置決め精度が不十分となることから、一般に記録ヘ
ッド側のトラック幅を再生ヘッドのそれより広く設定し
ている。このとき、図２３に示すような従来の磁気記録
再生ヘッドでは、再生ヘッド側の端子２、２による段差
が記録ギャップ１８に反映する。このため、トラック幅
を広く設定した記録ヘッドのギャップは直線性が悪くな
り、再生時にアジマスロスが発生することになる。この
ように、磁気再生ヘッドの不明確なトラック幅は、再生
時のアジマスロスの発生原因となっている。

【００１６】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、トラック幅を正確に規定することが
でき、しかも感度が高く、バルクハウゼンノイズの少な
い信頼性に優れた磁気センサを提供することを目的とし
ている。また、本発明の他の目的は、アジマスロス等の
発生を抑制することによって、高記録密度システムに対
応し得る記録・再生特性を得ることが可能な磁気記録再
生ヘッドおよび磁気記録再生装置を提供することにあ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気センサは、
信号磁界方向と略直交しかつ互いに実質的に同一となる
方向に面内磁化された一対の硬質磁性膜と、前記一対の
硬質磁性膜と同一面内に形成され、かつ前記一対の硬質
磁性膜間にこれらと接触または近接するように配置され
た軟磁性膜と、前記軟磁性膜の主面上に積層された信号
磁界検出膜とを具備することを特徴としている。

【００１８】本発明の磁気記録再生ヘッドは、上記本発
明の磁気センサを用いた再生ヘッドと、記録ギャップを
介して配置された上下一対の磁極層を有し前記再生ヘッ
ドの再生トラック幅と同等もしくはそれより狭い記録ト
ラック幅を有する記録ヘッドとを具備することを特徴と
している。

【００１９】本発明の磁気記録再生装置は、上記本発明
の磁気記録再生ヘッドと、磁気記録媒体とを具備し、前
記磁気記録再生ヘッドの再生トラック幅をＬ₁ 、前記磁
気記録媒体に前記記録ヘッドにより書込まれたトラック
の幅をＬ₂ 、このトラックと隣接する両隣のトラック端
間の距離をＬ₃ としたとき、Ｌ₂ ≦Ｌ₁ ＜Ｌ₃ を満足す
ることを特徴としている。

【００２０】ここで、本発明の磁気センサにおける信号
磁界検出膜としては、異方性磁気抵抗効果を示す磁気抵
抗効果膜（以下、ＡＭＲ膜と記す）や、人工格子膜やス
ピンバルブ膜等の巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を示す磁
気抵抗効果素子の一部を成す強磁性膜（以下、ＧＭＲ強
磁性膜と記す）が例示される。

【００２１】

【作用】上述した構成としたことによって、本発明の磁
気センサでは信号磁界が零の状態で軟磁性膜の磁化方向
がトラック幅方向と略平行となるように抑制され、さら
に軟磁性膜と信号磁界検出膜との交換結合により、信号
磁界検出膜に対してトラック幅方向と略平行方向に縦バ
イアスが印加される。このとき、本発明においては、硬
質磁性膜からの磁界が軟磁性膜を介して間接的に信号磁
界検出膜に縦バイアスとして印加されるため、少なくと
も軟磁性膜の上方では信号磁界検出膜の軟磁気特性が損
われることはない。しかも、信号磁界検出時には信号磁
界検出膜の磁化のみならず軟磁性膜の磁化も信号磁界に
応答するので、得られる磁気センサの特性長を長くで
き、結果的に信号磁界検出膜の軟磁気特性は非常に優れ
たものとなる。

【００２２】さらに、一対の硬質磁性膜とこれら一対の
硬質磁性膜間に配置された軟磁性膜とが同一平面内に存
在するため、硬質磁性膜からの磁界は軟磁性膜に効率よ
く印加される。また、軟磁性膜が硬質磁性膜と接触また
は近接するように配置されているので、硬質磁性膜から
の磁界の信号磁界検出膜等への漏洩もほとんど問題とな
ることがない。従って、軟磁性膜の上方においては、硬
質磁性膜から信号磁界検出膜に直接印加される磁界が著
しく抑制され、例えば軟磁性膜上に一対の硬質磁性膜間
の距離以下の幅で積層された信号磁界検出膜の磁化がト
ラック幅方向両端部で固着されるおそれ等が非常に少な
い。この結果、軟磁性膜の上方における信号磁界検出膜
のトラック幅方向全域が信号磁界感磁部となり、信号磁
界検出膜のトラック幅方向の長さ、あるいは一対の硬質
磁性膜間の距離でトラック幅を正確に規定することがで
きる。より詳しくは、一対の硬質磁性膜間の距離が信号
磁界検出膜のトラック幅方向の長さ以上だと、信号磁界
検出膜のトラック幅方向の長さが実質的なトラック幅と
なり、信号磁界検出膜のトラック幅方向の長さ以下だ
と、一対の硬質磁性膜間の距離が実質的なトラック幅に
相当する。

【００２３】上述したように、本発明の磁気センサは信
号磁界検出膜のトラック幅方向の長さ、あるいは一対の
硬質磁性膜間の距離で再生トラック幅が正確に規定され
得る。従って本発明では、このような磁気抵抗効果を利
用した磁気センサを磁気再生ヘッドとして用いることに
よって、磁気記録媒体に書込まれた（記録）トラックに
対する磁気再生ヘッドの位置決め精度が向上し、磁気記
録ヘッド側のトラック幅を狭くしても、上記磁気再生ヘ
ッドにより正確に再生することができる。すなわち、本
発明の磁気記録再生ヘッドおよび磁気記録再生装置にお
いては、上記したような狭いトラック幅の記録ヘッド
と、広いトラック幅の再生ヘッドによっても、良好な記
録・再生特性を得ることが可能となる。さらにこれによ
り、記録トラック幅を決定する磁極層、例えば上側磁極
層の幅を記録ギャップの直線性を低下させない程度に狭
くすることができる。従って、記録ギャップの直線性の
低下によるアジマスロスの発生を防止することが可能と
なる。

【００２４】なお、上記したような本発明の磁気センサ
が磁気再生ヘッドとして用いられる磁気記録再生装置に
おいては、磁気記録媒体は面内磁気記録媒体、垂直磁気
記録媒体のいずれであってもよく、また記録再生時に磁
気記録再生ヘッドは磁気記録媒体と接触していても浮上
していても構わない。

【００２５】

【実施例】次に、本発明を実施例によってさらに詳細に
説明する。

【００２６】図１は、本発明の磁気センサの第１の実施
例の構成を示す斜視図であり、信号磁界検出膜として異
方性磁気抵抗効果を示すＭＲ膜（ＡＭＲ膜）を具備した
例である。図示されるように、信号磁界検出膜２１とな
るＡＭＲ膜は軟磁性膜２２上に積層形成され、軟磁性膜
２２と磁気的に交換結合している。

【００２７】軟磁性膜２２は、一対の硬質磁性膜２３、
２３と同一面内に形成されていると共に、一対の硬質磁
性膜２３、２３間にこれらと接触するように配置されて
いる。軟磁性膜２２の磁化方向は、信号磁界Ｈ_s が零の
状態で、信号磁界方向と略直交しかつ互いに実質的に同
一となる方向に面内磁化された一対の硬質磁性膜２３、
２３により制御されている。信号磁界検出膜２１には、
軟磁性膜２２を介して一対の硬質磁性膜２３、２３の磁
化がバイアス磁界として印加されており、このバイアス
磁界によって信号磁界検出膜２１は単磁区化されてい
る。

【００２８】一対の硬質磁性膜２３、２３上には、信号
磁界検出膜２１での信号磁界に応じた抵抗変化を検出す
るセンス電流を供給するための一対の端子２４、２４が
設けられている。なお、図中３０は基板である。

【００２９】信号磁界検出膜２１となるＡＭＲ膜には、
NiFe合金膜やNiCo合金膜等が用いられている。信号磁界
検出膜２１の膜厚は10〜30nm程度に設定することが好ま
しい。その理由は、信号磁界検出膜２１の膜厚が薄すぎ
ると、成膜が困難となって膜表面の品質劣化が生じやす
く、またいわゆる特性長が短くなるため高精度のデプス
制御を行う必要が生じ、逆に厚すぎると素子抵抗が低下
して十分な感度が得られなくなるおそれがあるからであ
る。

【００３０】一対の硬質磁性膜２３、２３としては、保
磁力が800A/m以上程度の強磁性膜を用いることが好まし
い。一対の硬質磁性膜２３、２３の保磁力が800A/m未満
であると、信号磁界検出膜２１に十分なバイアス磁界を
付与できないおそれがある。さらに外乱磁界の影響を低
減する観点から、一対の硬質磁性膜２３、２３の保磁力
は 8000A/m以上であることがより好ましい。また、軟磁
性膜２２は保磁力が800A/m未満程度の強磁性膜であれば
よい。軟磁性膜２２の保磁力が800A/mを超えると、信号
磁界検出膜２１の磁化を固着するおそれがあり、これに
より感度低下を招いてしまう。軟磁性膜２２の保磁力
は、 80A/m以下とすることがより好ましい。

【００３１】一対の硬質磁性膜２３、２３の膜厚は、軟
磁性膜２２の膜厚より多少薄くてもよいが、硬質磁性膜
２３、２３から軟磁性膜２２に十分な磁界を印加するた
めには、硬質磁性膜２３、２３の膜厚をｔ、飽和磁化を
Ｍｓとし、かつ軟磁性膜２２の膜厚をｔ′、飽和磁化を
Ｍｓ′としたとき、ｔ＞ 0.5ｔ′・Ｍｓ′／Ｍｓの関
係、さらにはｔ＞ｔ′・Ｍｓ′／Ｍｓの関係を満足させ
ることが好ましい。また、軟磁性膜２２の膜厚ｔ′は、
信号磁界検出膜２１の膜厚の0.25〜10倍の範囲内、さら
には0.25〜 5倍の範囲内に設定することが好ましい。そ
の理由は、軟磁性膜２２の膜厚ｔ′が薄すぎると信号磁
界検出膜２１の単磁区化が困難となり、逆に軟磁性膜２
２の膜厚ｔ′が厚すぎると信号磁界検出膜２１にセンス
電流を供給した際に軟磁性膜２２によるシャント電流が
大きくなるためである。

【００３２】また、一対の硬質磁性膜２３、２３の磁化
方向の長さに関し、信号磁界検出膜２１と軟磁性膜２２
は同一長さであってもよいし、また図１に示したように
軟磁性膜２２の長さが長くてもよい。ただし、軟磁性膜
２２が抵抗値 100μΩ・cm以上程度に高抵抗である場合
には、軟磁性膜２２の長さが長すぎると信号磁界検出膜
２１にセンス電流を効率よく供給できなくなるので好ま
しくない。さらに、軟磁性膜２２上方における信号磁界
検出膜２１の磁化について、その回転を実質的に妨げる
ことなく、単磁区化によるバルクハウゼンノイズの抑制
が可能となるなら、信号磁界検出膜２１の長さが軟磁性
膜２２より長くてもよい。

【００３３】次に、図１に示した磁気センサの特性を評
価した結果について述べる。信号磁界検出膜２１のトラ
ック幅方向の長さとほぼ等しいトラック幅を有する磁気
記録媒体からの信号磁界を実際に検出し、信号磁界検出
膜２１のトラック幅方向の感度分布を測定した。その結
果を、図２０に示した従来例の磁気センサで同様にして
測定した感度分布と併せて図２に示す。なお、図中
Ｘ₁ 、Ｘ₂ は、それぞれ信号磁界検出膜２１および軟磁
性膜２２のトラック幅方向の長さである。図２から明ら
かなように、従来例の磁気センサでは信号磁界検出膜１
のトラック幅方向両端部の出力が著しく低下しているの
に対し、この実施例の磁気センサにおいては、信号磁界
検出膜２１のトラック幅方向ほぼ全域にわたって安定し
た出力が得られている。従って、信号磁界検出膜２１の
トラック幅方向の長さでトラック幅が正確に規定されて
いることが分かる。

【００３４】このように、第１の実施例の磁気センサに
おいては、一対の硬質磁性膜２３、２３からの磁界を軟
磁性膜２２を介して間接的に信号磁界検出膜２１に縦バ
イアスとして印加しているため、信号磁界検出膜２１の
磁化が例えばトラック幅方向両端部で固着されるおそれ
がない。従って、信号磁界検出膜２１のトラック幅方向
全域を信号磁界感磁部とすることができ、信号磁界検出
膜２１のトラック幅方向の長さでトラック幅を正確に規
定することが可能となる。さらに、信号磁界検出膜２１
の軟磁気特性が損われないばかりでなく、信号磁界検出
時には軟磁性膜２２の磁化も信号磁界に応答するので、
信号磁界検出膜２１の軟磁気特性は非常に優れたものと
なり、より一層感度の向上を図ることが可能となる。

【００３５】図３は、本発明の磁気センサの第２の実施
例の構成を示す斜視図であり、巨大磁気抵抗効果を示す
スピンバルブ膜を具備したＭＲ素子において、スピンバ
ルブ膜の一部を成すＧＭＲ強磁性膜を信号磁界検出膜と
した例である。なお図３に示す磁気センサにおいて、図
１と同様の構成要件に関しては図１と同一符号を付して
説明は省略する。

【００３６】この実施例の磁気センサにおいては、図示
される通り、軟磁性膜２２上に信号磁界検出膜４１とな
るＧＭＲ強磁性膜、非磁性膜４２、磁化固着された強磁
性膜４３が順次積層されて、スピンバルブ膜４４が構成
されている。スピンバルブ膜４４上には、強磁性膜４３
の磁化を固着するための反強磁性膜４５と保護膜４６が
順に積層形成されている。このとき、強磁性膜４３の磁
化は、トラック幅と略直交する方向に固着され、信号磁
界検出膜４１との間で直交バイアス状態が得られてい
る。さらに一対の端子２４、２４は、このような積層膜
に一部積層するように形成されている。

【００３７】ここで、スピンバルブ膜４４には、Co/Cu/
Co、CoFe/Cu/CoFe、NiFe/Cu/NiFe等の積層膜が用いられ
る。また、反強磁性膜４５には、γ-FeMn 膜や NiO膜等
が用いられ、保護膜４６にはTa膜やTi膜等が用いられ
る。

【００３８】なお、図３においては、軟磁性膜２２が一
対の硬質磁性膜２３、２３間にこれらと接触することな
く配置されているが、硬質磁性膜２３、２３からの漏洩
磁界が信号磁界検出膜２１等に印加されることを抑止す
る観点から、軟磁性膜２２は硬質磁性膜２３、２３と接
触するように配置されることが好ましい。また、軟磁性
膜２２と硬質磁性膜２３、２３とが非接触である場合に
おいても、これらはできるだけ近接して配置されること
が望ましく、具体的には軟磁性膜２２と硬質磁性膜２
３、２３との間の間隙が 0.5μm 以下に設定されること
が望まれる。

【００３９】次に、図３に示した磁気センサの特性を評
価した結果について述べる。まず、第１の実施例と同様
にして、信号磁界検出膜４１のトラック幅方向の感度分
布を測定したところ、第１の実施例と同様に信号磁界検
出膜４１のトラック幅方向ほぼ全域にわたって安定した
出力が得られた。これにより、信号磁界検出膜４１のト
ラック幅方向の長さでトラック幅が正確に規定されてい
ることを確認した。

【００４０】また、図４に第２の実施例の磁気センサの
トラック幅と出力との関係を示す。なお、図４に示した
従来例は図２２に示した磁気センサについて同様に測定
した結果であり、この磁気センサでは硬質磁性膜３、３
間の距離がトラック幅に相当している。図４から明らか
なように、第２の実施例の磁気センサは、例えばトラッ
ク幅が 2μm の場合には従来の磁気センサに比べて 20%
程度出力が向上しており、また例えばトラック幅が 1μ
m の場合には従来の磁気センサに比べて 30%程度出力が
向上している。このように、第２の実施例の磁気センサ
は、狭トラック化に対して有効であり、狭トラック化し
た場合において特に従来の磁気センサより高出力を得る
ことができる。なお、第１の実施例の磁気センサにおい
ても同様な傾向を示した。

【００４１】さらに図５は、トラック幅と上部強磁性
膜、すなわち第２の実施例の磁気センサでは磁化固着膜
４３としての強磁性膜、図２２に示した磁気センサにお
いては強磁性膜１２の磁化のトラック幅方向に対する角
度との関係を示す図である。図示される通り、従来の磁
気センサでは硬質磁性膜３、３からの漏洩磁界に起因し
て、上述したような磁化の角度が理想的直交バイアス状
態である90度から20度程度ずれており、さらにトラック
幅が 2μm から 1μm に狭まるにつれて、そのずれ量が
大きくなっていくことが分かる。これに対して、この実
施例の磁気センサは、トラック幅に依存せずに理想的な
直交バイアス状態である90度が保たれている。従って、
バルクハウゼンノイズを十分に抑制することができ、か
つ高感度の再生が可能となる。

【００４２】上述した各実施例の磁気センサは、さらに
図６、図７、図８、図９、図１０に示すように変形する
ことも可能である。例えば、第１の実施例の磁気センサ
は図６に示すように、一対の端子２４、２４を信号磁界
検出膜２１と接触するように形成してもよいし、また図
７に示すように、一部積層されるように形成してもよ
い。これらの構造によれば、一対の硬質磁性膜２３、２
３および軟磁性膜２２を介することなく、信号磁界検出
膜２１にセンス電流を供給することができるので、消費
電力の低減等が期待できる。第２の実施例の磁気センサ
についても同様である。ただし、一対の端子２４、２４
を信号磁界検出膜２１等に一部積層されるように形成す
る場合は、センス電流を効率よく信号磁界検出膜２１に
供給する観点から、端子２４、２４と信号磁界検出膜２
１等との積層幅は 0.1μm 以下程度に設定されることが
好ましい。

【００４３】また、第２の実施例の磁気センサは、図８
に示すように、軟磁性膜２２の一部を信号磁界の流入方
向に突出させ、その突出部分の幅に合せてスピンバルブ
膜４４、反強磁性膜４５および保護膜４６を積層形成し
たり、あるいは図９に示すように、スピンバルブ膜４
４、反強磁性膜４５および保護膜４６による積層部分の
一部を同様に信号磁界の流入方向に突出させてもよい。
これらによれば、トラック幅をより明確に規定すること
ができる。さらに、図１０に示すように、スピンバルブ
膜４４や反強磁性膜４５を、軟磁性膜２２および硬質磁
性膜２３、２３上に亘って形成してもよい。ただし、こ
の場合には信号磁界検出膜４１の磁化回転が硬質磁性膜
２３、２３により妨げられないように、信号磁界検出膜
４１と硬質磁性膜２３、２３とが磁気的に結合しないよ
うにすることが望ましい。

【００４４】なお、信号磁界が零の状態で軟磁性膜２２
の磁化方向をトラック幅方向と略平行となるように制御
できる範囲内であれば、硬質磁性膜２３、２３の磁化方
向と信号磁界方向との成す角を90度からある程度傾け
て、硬質磁性膜２３、２３からの磁界で縦バイアスと横
バイアスとを一括的に信号磁界検出膜２１（４１）に印
加してもよい。また、第１の実施例において、信号磁界
検出膜２１上に非磁性膜を介して軟磁性膜を形成し、セ
ンス電流による磁界を横バイアスとして信号磁界検出膜
２１に印加しても構わない。

【００４５】次に、上述したような各磁気センサの製造
プロセスについて説明する。図１１は、本発明における
磁気センサの製造プロセスの一例を示す工程図である。
図１１に示した製造プロセスでは、まずAl₂ O ₃ 等から
なる絶縁層を表面に有するAl₂ O ₃ ・TiC 等の基板３０
上に、NiFe合金等からなる磁気シールド層３１、Al₂O₃
等からなる磁気ギャップ３２、CoZrNb、CoZrRe等からな
る軟磁性アモルファス膜３３を順次形成する（図１１−
Ａ）。

【００４６】次いで、軟磁性アモルファス膜３３の所定
の領域にレーザーを照射し、アモルファスを結晶化させ
て一対の 5× 5μm 程度の硬質化領域３４、３４を形成
する（図１１−Ｂ）。その後、例えばイオンミリング法
で軟磁性アモルファス膜３３を所定の形状に加工して、
一対の硬質磁性膜２３、２３とその間に配置された軟磁
性膜２２を得る（図１１−Ｃ）。この一対の硬質磁性膜
２３、２３は、レーザー照射による硬質化領域３４、３
４によるものである。なおこのとき、一対の硬質磁性膜
２３、２３の磁化方向を前述したような方向に固着させ
るために、10kA/m程度の静磁界を所定の方向に印加した
状態で軟磁性アモルファス膜３３の一部を結晶化するこ
とが好ましい。

【００４７】続いて、所望によりスパッタエッチング法
等で軟磁性膜２２の表面を原子レベルで清浄化した後、
例えばリフトオフ法で信号磁界検出膜２１を軟磁性膜２
２上に形成（図１１−Ｄ）し、次いでCuやTi等からなる
一対の端子２４、２４を硬質磁性膜２３、２３上に積層
形成する（図１１−Ｅ）。このようにして、例えば図１
に示した第１の実施例による磁気センサが得られる。さ
らに、得られた磁気センサ上に、下部と同様に磁気ギャ
ップや磁気シールド層等を適宜形成すれば、シールドタ
イプのＭＲヘッドを容易に作製することができる。なお
ここでは、図示される通り軟磁性膜２２の一部を信号磁
界の流入方向に突出せしめ、軟磁性膜２２の突出部分の
幅でトラック幅がより明確に規定される構造とした。

【００４８】また、上述した信号磁界検出膜２１の形成
に代えて、信号磁界検出膜４１となるＧＭＲ強磁性膜、
非磁性膜４２、磁化固着された強磁性膜４３、反強磁性
膜４５および保護膜４６を順次積層形成すれば、図３に
示した第２の実施例による磁気センサが得られる。

【００４９】上述したような製造プロセスでは、軟磁性
アモルファス膜３３の所定の領域をマスクレスでレーザ
ー照射することにより硬質化領域３４を形成しているの
で、硬質磁性膜の成膜およびＰＥＰ工程が不要となり、
これにより製造工数を大幅に削減することができる。し
かも、例えば磁気ヘッドのマルチチャンネル化に対して
スペース的にも有利である。また、結晶化した低抵抗の
硬質磁性膜２３上に端子２４が積層されているのに対し
て、信号磁界検出膜２１はアモルファス状態の高抵抗の
軟磁性膜２２上に積層形成されている。このため、端子
２４から硬質磁性膜２３を介して信号磁界検出膜２１に
センス電流が供給されても、硬質磁性膜２３での電圧降
下を抑制することができると共に、軟磁性膜２３による
シャント電流を少なくすることができる。従って、信号
磁界検出膜２１に効率よくセンス電流を供給することが
でき、ひいては高感度の磁気センサを得ることが可能と
なる。

【００５０】図１２に、873K×2hのレーザーアニールに
よりCo₈₇Zr₅ Nb₈ アモルファス膜を結晶化させた場合の
磁化曲線の変化の一例を示す。初期のアモルファス状態
では保磁力 80A/m程度の軟磁性を示していた膜が、レー
ザーアニールにより保磁力が25000A/mを超えるほどに硬
質化していることが分かる。さらに、レーザーアニール
により軟磁性アモルファス膜を結晶化させてレーザー照
射部に歪みを発生させ、この歪みにより軟磁性膜２２や
その上に積層形成される信号磁界検出膜２１に応力を印
加することによって、信号磁界検出膜２１の単磁区を安
定化させたり、また実効的にバイアスを印加することも
できる。このとき、軟磁性アモルファス膜の下地を工夫
することによって、レーザー照射部において引張り応力
および圧縮応力のいずれを発生させることも可能であ
る。なお、信号磁界検出膜２１に対しそのトラック幅方
向に実効的なバイアスを印加するには、レーザー照射部
で引張り応力が発生する場合は、軟磁性アモルファス膜
の磁歪定数は正である必要があり、一方レーザー照射部
で圧縮応力が発生する場合は、軟磁性アモルファス膜の
磁歪定数は負である必要がある。

【００５１】また、本発明の磁気センサは、軟磁性膜と
硬質磁性膜とを別工程で設けて作製することも可能であ
る。このとき、硬質磁性膜にはCoCr合金膜やCoPt合金膜
等を用いることができる。具体的には、図１３に示すよ
うに、まずNiFe合金等からなる磁気シールド層３１や磁
気ギャップ３２を形成した基板３０上に、CoPt合金等か
らなる一対の硬質磁性膜３２、３２を所定の形状に形成
する（図１３−Ａ）。次に、一対の硬質磁性膜３２、３
２間に、例えばリフトオフ法で軟磁性膜２２およびＡＭ
Ｒ膜からなる信号磁界検出膜２１を順に形成する（図１
３−Ｂ）。この後、一対の端子２４、２４を硬質磁性膜
２３、２３上に積層形成することによって、図１、図６
および図７に示されるような磁気センサが得られる。ま
た、ＡＭＲ膜からなる信号磁界検出膜２１に代えて、信
号磁界検出膜４１となるＧＭＲ強磁性膜、非磁性膜４
２、磁化固着された強磁性膜４３、反強磁性膜４５およ
び保護膜４６を順次積層形成すれば、図３に示されるよ
うな磁気センサが得られる。さらに図１４は、本発明の
一実施例による磁気記録再生ヘッドの構成を媒体対向面
から見た状態として示す断面図である。図１４に示す磁
気記録再生ヘッドにおいて、再生ヘッド５０は前述した
第１の実施例の磁気センサを用いたシールド型ＭＲヘッ
ドからなるものであり、この再生ヘッド５０と記録ヘッ
ド６０とから磁気記録再生ヘッド７０が構成されてい
る。

【００５２】すなわち、NiFe合金やCoZrNbのような軟磁
性アモルファス合金等からなる下部磁気シールド層５１
上には、Al₂ O ₃ 等からなる再生磁気ギャップ５２を介
して、第１の実施例の磁気センサの構成要素である一対
の硬質磁性膜２３、２３と軟磁性膜２２が形成されてい
る。この軟磁性膜２２上には、ＡＭＲ膜からなる信号磁
界検出膜２１が積層形成されており、また一対の硬質磁
性膜２３、２３上にはCuやTi等からなる一対の端子２
４、２４が形成されている。そして、これらの上に再生
磁気ギャップ５３を介して上部磁気シールド層５４が形
成されており、これらによって本発明の磁気センサを用
いたシールド型ＭＲヘッドからなる再生ヘッド５０が構
成されている。

【００５３】上記再生ヘッド５０上には、上部磁気シー
ルド層５４を下側磁極層として利用した誘導型磁気ヘッ
ドからなる記録ヘッド６０が設けられている。すなわ
ち、上部磁気シールド層５４を兼ねる下側磁極層上に
は、Al₂ O ₃ 等からなる記録磁気ギャップ６１が形成さ
れており、この記録磁気ギャップ６１上に記録トラック
幅を規定する上側磁極層６２が形成されている。

【００５４】ここで、磁気記録再生ヘッド７０におい
て、再生ヘッド５０の信号磁界検出膜２１のトラック幅
方向の長さにより規定される実質的な再生トラック幅Ｌ
₁ は、記録ヘッド６０の上側磁極層６２のトラック幅方
向の長さにより規定される実質的な記録トラック幅Ｌ₂
と同等もしくはそれ以上とされている。また、記録トラ
ック幅Ｌ₂ は、上側磁極層６２の記録磁気ギャップ６１
に対向する面が直線性を失わない範囲で設定されてい
る。

【００５５】換言すれば、この実施例の磁気記録再生ヘ
ッド７０は、ナローライト・ワイドリードを実現したも
のであり、これは本発明の磁気センサを用いて再生ヘッ
ド５０を構成したからこそ達成可能となる。すなわち、
本発明の磁気センサを用いて構成した再生ヘッド５０
は、狭トラック化した場合においても大きな出力が得ら
れ、かつ磁気記録媒体上に書込まれた（記録）トラック
に対して再生ヘッド５０がずれた場合の出力、いわゆる
オフトラック出力が左右対称でかつ急峻に減少するた
め、記録トラック幅Ｌ₂ を再生トラック幅Ｌ₁ と同等も
しくはそれより狭くすることができる。これに加えて、
アジマスロスの発生を防止することができるため、高記
録密度システムにて良好な記録・再生特性を得ることが
可能となる。なお、上記磁気記録再生ヘッド７０は、本
発明の磁気センサをシールド型ＭＲヘッドに利用したも
のであるが、磁気記録媒体と対向する磁気空隙をその一
部に有する略リング状の磁気回路中に本発明の磁気セン
サを配置した、いわゆるヨーク型ＭＲヘッドに適用する
ことも可能である。このような場合にも、従来のＭＲ素
子を用いたＭＲヘッドに比べて大きな再生出力を得るこ
とができる。

【００５６】さらに図１５は、上述したような磁気記録
再生ヘッド７０を用いた磁気記録再生装置８０の一例を
示す斜視図であり、図１６はその要部を拡大して示す図
である。上述した磁気記録再生ヘッド７０は、アクチュ
エータ８２の先端に設けられたヘッド部８１に記録・再
生素子部として組込まれている。磁気記録再生ヘッド７
０は、図１４に示した媒体対向面が磁気記録媒体８３と
対向するように配置されている。ここで、磁気記録媒体
８３はスピンドルモータ８４によって回転可能とされて
いる。なお、図中８５は磁気記録再生ヘッド７０からの
取出し用ボンディングパッド、８６は取出し用ボンディ
ングパッド８５を外部と接続するためのリード線であ
る。

【００５７】この磁気記録再生装置８０において、図１
４に示されたような磁気記録再生ヘッド７０中の再生ヘ
ッドによる再生トラック幅Ｌ₁ は、図１７に示される磁
気記録媒体８３に記録ヘッドにより書込まれたあるトラ
ックｎと隣接する両隣のトラック端間の距離、すなわち
トラックｎの両隣のトラックｎ-1およびトラックｎ+1の
それぞれの端部間の距離Ｌ₃ より狭く設定されている。
また、トラックｎの幅は概ね記録トラック幅Ｌ₂ により
決定されるため、再生トラック幅Ｌ₁ はＬ₂ ≦Ｌ₁ ＜Ｌ
₃ を満足するように設定されている。これによって、オ
フトラックやアジマスロスの発生を防止した上で、再生
特性の向上を図ることができる。

【００５８】このような磁気記録再生装置によれば、記
録密度の向上を達成するために狭記録トラック化した場
合においても大きな再生出力が得られ、記録・再生特性
の向上を図ることが可能となる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気セン
サによれば、トラック幅を正確に規定することが容易
で、しかも高感度を得ることができると共に、バルクハ
ウゼンノイズの発生を安定して抑制することが可能とな
る。また、このような磁気センサを用いた本発明の磁気
記録再生ヘッドおよび磁気記録再生装置によれば、アジ
マスロス等の発生を抑制することによって、高記録密度
システムに対応し得る記録・再生特性を再現性よく得る
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例の磁気センサの構造を
示す斜視図である。

【図２】 第１の実施例による磁気センサのトラック幅
方向の再生感度分布を従来の磁気センサと比較して示す
特性図である。

【図３】 本発明の第２の実施例の磁気センサの構造を
示す斜視図である。

【図４】 第２の実施例による磁気センサのトラック幅
と出力との関係を従来の磁気センサと比較して示す特性
図である。

【図５】 第２の実施例による磁気センサのトラック幅
と上部強磁性膜の磁化のトラック幅に対する角度との関
係を従来の磁気センサと比較して示す特性図である。

【図６】 第１の実施例による磁気センサの変形例を示
す斜視図である。

【図７】 第１の実施例による磁気センサの他の変形例
を示す斜視図である。

【図８】 第２の実施例による磁気センサの変形例を示
す斜視図である。

【図９】 第２の実施例による磁気センサの他の変形例
を示す斜視図である。

【図１０】 第２の実施例による磁気センサのさらに他
の変形例を示す斜視図である。

【図１１】 本発明の磁気センサの製造プロセスの一例
を示す工程図である。

【図１２】 軟磁性アモルファス膜をレーザーアニール
により硬質化した際の磁化曲線の一例を示す図である。

【図１３】 本発明の磁気センサの他の製造プロセス例
を示す工程図である。

【図１４】 本発明の一実施例による磁気記録再生ヘッ
ドの構造を示す断面図である。

【図１５】 本発明の一実施例による磁気記録再生装置
の構造を示す斜視図である。

【図１６】 図１５に示す磁気記録再生装置の要部を拡
大して示す斜視図である。

【図１７】 本発明の磁気記録再生装置における再生ト
ラック幅と磁気記録媒体側のトラック幅との関係を説明
するための図である。

【図１８】 従来の磁気センサの一構造例を示す斜視図
である。

【図１９】 従来の磁気センサの他の構造例を示す斜視
図である。

【図２０】 従来の磁気センサのさらに他の構造例を示
す斜視図である。

【図２１】 従来の磁気センサのさらに他の構造例を示
す斜視図である。

【図２２】 従来のスピンバルブ膜を利用した磁気セン
サの一構造例を示す斜視図である。

【図２３】 図は従来の磁気記録再生ヘッドの一構造例
を示す断面図である。

【符号の説明】

２１……信号磁界検出膜としてのＡＭＲ膜 ２２……軟磁性膜 ２３……硬質磁性膜 ２４……端子 ４１……信号磁界検出膜としてのＧＭＲ強磁性膜 ４２……非磁性膜 ４３……磁化固着された強磁性膜 ４４……スピンバルブ膜

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号磁界方向と略直交しかつ互いに実質
   的に同一となる方向に面内磁化された一対の硬質磁性膜
   と、前記一対の硬質磁性膜と同一面内に形成され、かつ
   前記一対の硬質磁性膜間にこれらと接触または近接する
   ように配置された軟磁性膜と、前記軟磁性膜の主面上に
   積層された信号磁界検出膜とを具備することを特徴とす
   る磁気センサ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の磁気センサにおいて、 前記信号磁界検出膜は、異方性磁気抵抗効果を示す磁気
   抵抗効果膜または巨大磁気抵抗効果を示す積層膜の一部
   を成す強磁性膜であることを特徴とする磁気センサ。
3. 【請求項３】 請求項２記載の磁気センサにおいて、 前記積層膜は、前記強磁性膜と、この強磁性膜上に積層
   形成された非磁性膜および磁化固着された強磁性膜とか
   らなるスピンバルブ膜であることを特徴とする磁気セン
   サ。
4. 【請求項４】 請求項１記載の磁気センサにおいて、 前記軟磁性膜と前記信号磁界検出膜とは交換結合されて
   いることを特徴とする磁気センサ。
5. 【請求項５】 請求項１記載の磁気センサにおいて、 前記硬質磁性膜の膜厚をｔ、飽和磁化をＭｓとし、かつ
   前記軟磁性膜の膜厚をｔ′、飽和磁化をＭｓ′としたと
   き、ｔ＞ 0.5ｔ′・Ｍｓ′／Ｍｓの関係を満足すること
   を特徴とする磁気センサ。
6. 【請求項６】 請求項１記載の磁気センサにおいて、 前記軟磁性膜は軟磁性アモルファス膜からなり、かつ前
   記硬質磁性膜は軟磁性アモルファス膜を結晶化させて硬
   質化した膜からなることを特徴とする磁気センサ。
7. 【請求項７】 請求項１記載の磁気センサを用いた再生
   ヘッドと、 記録ギャップを介して配置された上下一対の磁極層を有
   し、前記再生ヘッドの再生トラック幅と同等もしくはそ
   れより狭い記録トラック幅を有する記録ヘッドとを具備
   することを特徴とする磁気記録再生ヘッド。
8. 【請求項８】 請求項７記載の磁気記録再生ヘッドにお
   いて、 前記再生ヘッドは、磁気ギャップを介して前記磁気セン
   サを介在させた一対の磁気シールド層を有し、かつ前記
   記録ヘッドは、前記一対の磁気シールド層の一方と共通
   の軟磁性層により構成された下側磁極層と、前記記録ギ
   ャップと対向する面が実質的に直線性を保持する上側磁
   極層とを有することを特徴とする磁気記録再生ヘッド。
9. 【請求項９】 請求項７記載の磁気記録再生ヘッドと、
   磁気記録媒体とを具備し、 前記磁気記録再生ヘッドの再生トラック幅をＬ₁ 、前記
   磁気記録媒体に前記記録ヘッドにより書込まれたトラッ
   クの幅をＬ₂ 、このトラックと隣接する両隣のトラック
   端間の距離をＬ₃ としたとき、Ｌ₂ ≦Ｌ₁ ＜Ｌ₃ を満足
   することを特徴とする磁気記録再生装置。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の磁気記録再生装置にお
    いて、 前記再生ヘッドは、磁気ギャップを介して前記磁気セン
    サを介在させた一対の磁気シールド層を有し、かつ前記
    記録ヘッドは、前記一対の磁気シールド層の一方と共通
    の軟磁性層により構成された下側磁極層と、前記記録ギ
    ャップと対向する面が実質的に直線性を保持する上側磁
    極層とを有することを特徴とする磁気記録再生装置。