JPH08138216A

JPH08138216A - 磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH08138216A
Application number: JP23639395A
Authority: JP
Inventors: Reiko Kondo; 玲子近藤; Hiroaki Yoda; 博明與田; Yuichi Osawa; 裕一大沢; Hitoshi Iwasaki; 仁志岩崎; Yuzo Kamiguchi; 裕三上口; Susumu Hashimoto; 進橋本; Masashi Sahashi; 政司佐橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 1996-05-31

Abstract

(57)【要約】【課題】動作点部分を抵抗変化の中心にシフトさせ、
信号磁界に対して良好な線形性を確保する。【解決手段】磁化固着層およびヘッドトラック幅方向
に磁化容易軸を有する磁化回転層、およびこの磁化固着
層と磁化回転層の間に介在する非磁性層とを含む磁性積
層体を具備した磁気ヘッドであって、信号磁界がほぼ０
で磁化固着層の磁化と磁化回転層の磁化が直交するよう
に、磁化固着膜の磁化方向がヘッドデプス方向から磁化
回転層の磁化方向に向かって 30 度未満傾斜している、
または磁化回転層の磁化容易軸がヘッドトラック幅方向
から磁化固着層の磁化方向に向かって30度未満傾斜して
いることを特徴とする磁界抵抗効果膜を用いた磁気ヘッ
ド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果膜を
用いた磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録媒体に記録された信号を読み出
すには、コイルを有する読取りヘッドを記録媒体に対し
て相対運動させ、電磁誘導によって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。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
する現象を利用した磁気抵抗効果型ヘッドも、記録媒体
の信号磁界を検出する高感度ヘッドとして知られている
（IEEE MAG-7,150,(1971) ）。そして近年、小型大容量
の磁気記録装置の要求が高まり、読取りヘッドと記録媒
体の相対速度が小さくなるにつれ、相対速度に依存せず
大きな出力が取り出せる磁気抵抗効果型ヘッドの重要性
が高まっている。

【０００３】従来、この磁気抵抗効果型ヘッドにおい
て、外部磁界を感知して抵抗が変化するＭＲエレメント
部分は 80at%Ｎｉ− 20at%Ｆｅ合金（パーマロイと略称
する）が一般に使用されていた。パーマロイは良好な軟
磁気特性を有するものの最大でも磁気抵抗変化率が 3％
程度であり、より高感度な磁気抵抗変化を示す材料が望
まれていた。近年、人工格子型と呼ばれるＦｅ／Ｃｒや
Ｃｏ／Ｃｕなど強磁性金属層と非磁性金属層の多層膜に
おいて、巨大な磁気抵抗変化が現れ、また最大で100％
を越える大きな磁気抵抗変化率も報告されている（Phy
s.Rev.Lett.,Vol.61,2472(1998)およびPhys.Rev.Lett.,
Vol.64,2304(1990)）。また、非磁性層厚を変化させる
と外部磁界のない状態で磁気抵抗変化率が周期的に振動
することが報告され、それらは非磁性層厚により隣接す
る強磁性金属層が強磁性結合もしくは反強磁性結合する
ために生じると説明されている。このとき多層膜の電気
抵抗は、磁性層の磁化が互いに反平行の反強磁性結合状
態で高く、磁性層の磁化が互いに平行の強磁性結合状態
で低い。そこで外部磁界のない状態で反強磁性結合さ
せ、飽和磁界以上の外部磁界を加えて強磁性結合させる
ことにより磁気抵抗変化を得ている。

【０００４】一方、前述の反強磁性結合状態を用いる
と、その結合力が大きいことから飽和磁界が大きくなっ
てしまう。そこで反強磁性結合状態を用いず、磁化が平
行の状態と反平行の状態で抵抗が異なることを利用した
方式がいくつか報告されている。第一に保磁力の異なる
2種の層を用い、この保磁力の差を利用して両磁性層の
磁化を反平行状態にすることで磁気抵抗変化を実現した
例（日本応用磁気学会誌Vol.15,No.5 813(1991））、第
二に非磁性層を挟んだ 2つの強磁性層の一方に反強磁性
層による交換バイアスをおよぼして磁化を固着し、もう
一方の強磁性層が外部磁界で磁化反転することにより、
非磁性層を挟んで強磁性層の磁化が互いに平行および反
平行な状態を作り出して、大きな磁気抵抗変化を実現し
た例である（Phys.Rev.B.,Vol.45806(1992) および J.A
ppl.Phys.,Vol.69,4774(1991) ）。特にスピンバルブ型
磁性層では、反強磁性層の着磁方向と固着されていない
強磁性層の容易軸を直交させ、動作点バイアスの必要の
ない素子が提案されている（特開平４−３５８３１
０）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようにスピン依存
散乱を用いた磁気抵抗効果素子はいくつか提案されてい
る。しかしこれらの磁気抵抗効果素子を、実際の磁気ヘ
ッドで用いる矩形状のパターンに加工した場合、磁化固
着層と磁化回転層（信号磁界によって磁化回転する軟磁
性層）との間で設計時の磁化の直交状態が実現できなく
なり、動作点シフトが大きくなる。その結果、媒体磁界
に対して固着されていない強磁性層の磁化が応答できな
くなり、信号磁界に対して良好な線形性が得られないた
め、出力に歪みがでる問題があった。

【０００６】本発明は、このような問題に対処するため
になされたもので、動作点部分を抵抗変化の中心にシフ
トさせることにより、信号磁界に対して良好な線形性を
確保することのできる磁気抵抗効果膜を使用した磁気ヘ
ッドを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の磁気ヘッ
ドは、磁化固着層、ヘッドトラック幅方向に磁化容易軸
を有する磁化回転層および磁化固着層と磁化回転層の間
に介在する非磁性層とを含む磁性積層体を具備した磁気
ヘッドであって、信号磁界が０の場合磁化固着層の磁化
と磁化回転層の磁化が直交するように、磁化固着膜の磁
化方向がヘッドデプス方向から磁化回転層の磁化方向に
向かって 30 度未満傾斜していることを特徴とする。

【０００８】本発明の第２の磁気ヘッドは、ヘッドデプ
ス方向に着磁方向を有する磁化固着層、磁化回転層およ
び磁化固着層と磁化回転層の間に介在する非磁性層とを
含む磁性積層体を具備した磁気ヘッドであって、信号磁
界が０の場合磁化固着層の磁化と磁化回転層の磁化が直
交するように、磁化回転層の磁化容易軸がヘッドトラッ
ク幅方向から磁化固着層の磁化方向に向かって 30 度未
満傾斜していることを特徴とする。

【０００９】本発明の第３の磁気ヘッドは、ヘッドデプ
ス方向に着磁方向を有する磁化固着層、ヘッドトラック
幅方向に磁化容易軸を有する磁化回転層および磁化固着
層と磁化回転層の間に介在する非磁性層とを含む磁性積
層体を具備した磁気ヘッドであって、磁化固着層または
この磁化固着層によって固着された強磁性層の飽和磁化
と体積との積をＶ₁、磁化回転層の飽和磁化と体積との
積をＶ₂とするとき、Ｖ₂／Ｖ₁≧ 3であることを特徴
とする。

【００１０】本発明の第４の磁気ヘッドは、ヘッドデプ
ス方向に着磁方向を有する磁化固着層、ヘッドトラック
幅方向に磁化容易軸を有する磁化回転層および磁化固着
層と磁化回転層の間に介在する非磁性層とを含む磁性積
層体を具備した磁気ヘッドであって、前記磁性積層体に
磁性層が積層され、この磁性層の磁化の方向が磁化固着
層の磁化の方向と略反平行となるように磁化固着膜と静
磁的に結合して、磁化固着層と磁化回転層の磁化がほぼ
直交することを特徴とする。

【００１１】本発明の第５の磁気ヘッドは、強磁性下地
膜の上に形成された信号磁界により磁化が回転する磁化
回転膜、ここで信号磁界が概ね０でその磁化はトラック
幅方向に向いている、信号磁界では磁化が実質的に動か
ない磁化固着膜、その磁化はほぼ信号磁界流入方向に固
着されている、および前記磁化回転膜と磁化固着膜との
間に介在する非磁性膜からなるスピン依存散乱を利用し
た磁気抵抗効果素子と、前記磁界回転膜における記録ト
ラックからの信号磁界に応じて磁化回転する部分から外
れた両側で前記強磁性下地膜の膜面直下に形成された一
対のバイアス膜（ハード膜等）と、前記磁気抵抗効果素
子にセンス電流を供給するための電極から構成されるこ
とを特徴とする。

【００１２】以上の第１から第５の磁気ヘッドについて
以下にさらに詳述する。

【００１３】基本構成は、磁化回転層／非磁性層／磁化
固着層の積層体である。膜厚は、それぞれ、好ましく
は、0.5 〜20nm、0.5 〜10nm、0.5 〜20nmである。また
複数の積層体を用いたり、各層が複数層からなる構成で
あっても構わない。

【００１４】まず、磁気抵抗効果素子を実際の磁気ヘッ
ドで用いる矩形状のパターンに加工した場合、磁化固着
層と磁化回転層とから構成される 2層膜の間で設計時の
磁化の直交状態が維持できなくなり、動作点がシフトす
る現象について説明する。2層膜のエネルギーとして、
異方性エネルギー、静磁エネルギー、層間の交換結合エ
ネルギー、自己減磁エネルギー、層間の静磁結合エネル
ギーを考える。この 2層膜の一方をＭ₁、他方をＭ₂と
し、矩形状のパターンの長手方向に対するＭ₁、Ｍ₂の
磁化の方向がなす角度をそれぞれθ₁、θ₂、およびＭ
₂の磁化の容易軸方向をそれぞれ図１に示すように設定
する。ここで矩形状のパターンの長手方向はヘッドトラ
ック幅方向を表す。このときＭ₁は固着されて磁化は動
かないものと仮定する（すなわちθ₁＝90°）。また 2
層膜Ｍ₁、Ｍ₂の層厚をそれぞれｔ₁、ｔ₂とする。こ
れらのエネルギーの和を最小にするとき、磁化が固着さ
れていない層（Ｍ₂）の磁化角度θ₂は以下の（１）式
で表される。ここでＨ_exは印加磁界、Ｈ_inは層間の交換
結合磁界、Ｈｄ₁は固着層の反磁界、Ｈｄ₂は磁化回転
する層の反磁界、Ｋｕは磁化回転する層の誘導磁気異方
性エネルギー、Ｍｓは磁化回転する層の飽和磁化量であ
る。

【００１５】

【数１】また、巨大磁気抵抗効果の抵抗値Ｒは以下の（２）式で
表される。ここでＲ₀はＭ₁とＭ₂との磁化が直交して
いる場合の抵抗値、ΔＲは最大の抵抗変化量を表す。こ
こで固着層（ＦｅＭｎ層によって磁化が固着された強磁
性層、または高保磁力層）の磁化は動かないと仮定し
た。

【００１６】

【数２】（１）式を（２）に代入して求めたＲのＨ_ex依存性を図
２に示す。ここでＨ_in−Ｈｄ₁は素子が通常の矩形状で
あれば、負の値となるため、Ｒ−Ｈカーブは図２に示す
ように動作点がシフトする。このシフトは、Ｈ_ex＝ 0
で、θ_２が0 から外れるために、即ち、磁化固着層と磁
化回転層の磁化方向関係が直交から外れるために生じる
ものである。たとえば素子形状が 3×80μm の矩形状、
層厚が 5nmの場合、Ｈ_in＝ 400A/m 、Ｈｄ₁＝2000A/m
となるのでＨ_in−Ｈｄ₁＝−1600A/m となる。

【００１７】このため、本発明の磁気ヘッドは、静磁結
合による動作点シフトを抑え、あるいは静磁結合や反磁
界等のエネルギー安定時に磁化固着層の磁化方向と磁化
回転層の磁化方向のなす角度が略直交する（即ち、θ_２
＝0 ）磁気抵抗効果層を用いることを特徴とする。

【００１８】本発明に係わるヘッドデプス方向とは、実
質的に信号磁界の流入方向であって、図４において矢印
方向Ｘで示される。また、ヘッドトラック幅方向とは同
じく矢印方向Ｙで示される。

【００１９】磁化固着層の着磁方向を傾けた場合の磁化
状態を固着層からの静磁結合を無視して簡単な計算式で
示すと以下のようになる。巨大磁気抵抗効果の比抵抗値
ρは以下の（３）式で表される。ここでρ₀は磁化が直
交している場合の比抵抗値、Δρは最大の比抵抗変化、
θ₁は固着層（ＦｅＭｎ層によって固着された強磁性
層、または高保磁力層）の磁化の角度、θ₂は軟磁性層
の磁化の角度とし、それぞれ図１のように設定した。

【００２０】

【数３】さらに軟磁性層の磁化回転は均一磁化回転とし、このと
き磁化Ｍ₂は以下の（４）式のように表される。ここで
Ｈｋは異方性磁界で、膜の異方性や形状による反磁界等
を含む。

【００２１】

【数４】これらの式から比抵抗の変化割合ρ´は以下の（５）式
のように表される。

【００２２】

【数５】この式から各θ₁（固着層の傾き）における、ρ´のＨ
による変化を図３に示す（ここでＨｋ（反磁界を含む）
は約6000A/m とした）。図３より、適度に固着層の磁化
を傾けることにより固着層と磁化回転層の直交磁化条件
（図３では比抵抗の変化の変化の割合が０の箇所を意味
する）が正磁界側（高抵抗側）にシフトすることが判
る。したがって、図２で示した固着層からの静磁結合の
影響で負磁界側にシフトした直交磁化条件を印加磁界＝
０側に戻すことができる。その結果、巨大磁気抵抗効果
による高感度と信号磁界に対して良好な線形応答が得ら
れる。このような効果は、本発明の第２の磁気ヘッド
に示すように、磁化回転層の磁化方向をヘッドトラック
幅方向から磁化固着層の磁化方向に向かって30度未満傾
斜させても、得ることができる。なお、本発明におい
て、磁化固着層は、反強磁性層による交換バイアスで磁
化固着された強磁性層もしくは高保磁力層または高保磁
力層と強磁性層との積層膜であることが好ましい。また
磁化固着方法は素子作製後に、磁界を印加しながらたと
えば 150〜 200℃の温度で熱処理することによって行う
ことが好ましい。

【００２３】本発明の第３の磁気ヘッドは、磁化固着層
またはこの磁化固着層によって固着された強磁性層の飽
和磁化と体積との積をＶ₁、磁化回転層の飽和磁化と体
積との積をＶ₂とするとき、Ｖ₂／Ｖ₁≧ 3とすること
によって、動作点シフトを制御する。以下、その理由に
ついて説明する。前述の式（１）において、印加磁界が
0 のとき（すなわちＨ_exがほぼ 0のとき) 、また層間の
交換結合磁界を無視できるとき（すなわちＨ_inがほぼ 0
のとき）、さらに誘導磁気異方性エネルギー、すなわち
異方性磁界（ 2Ｋｕ／Ｍｓ）が約800A/m のとき、θ₂
が 0から30度未満となるためには、ｔ₂／ｔ₁≧ 3とな
ることが導かれる。なお、一般に磁気抵抗効果素子にお
いて磁化固着層と磁化回転層との平面形状は同一とする
ことが多いので、磁化固着層の層厚をｔ₁、磁化回転層
の層厚をｔ₂とするとき、磁化固着層および磁化回転層
の体積をｔ₁およびｔ₂で置き換えることもできる。θ
₂の範囲をより好ましい値とするために、Ｖ₂／Ｖ₁比
のより好ましい範囲は 3.5倍以上である。さらに、フリ
ー層は非磁性層と接する反対側に高抵抗（Co系アモルフ
ァス合金やNiFeCr合金など）の磁性層を積層した多層構
成とすることにより、フリー層厚を増加してもΔR/R の
低下を抑制でき高感度な再生が可能になる。

【００２４】第３の磁気ヘッドにおいて、磁化固着層が
反強磁性層と強磁性層との積層膜の場合、Ｖ₁はこの反
強磁性層によって固着された強磁性層の飽和磁化×体積
となり、磁化固着層が高保磁力層と強磁性層との積層膜
の場合は、この高保磁力層によって固着された強磁性層
と高保磁力層の総和の磁化×体積となる。このように動
作点シフトを制御するためには、着磁方向が固着された
強磁性層の層厚と磁化回転層の層厚とを変える方法や、
磁化固着層の着磁方向を傾ける方法があり、それらをそ
れぞれ単独に用いることができる。さらに、両者を組み
合わせて用いるとさらに良好な結果が得られる。

【００２５】本発明の第４の磁気ヘッドは、磁化固着層
または磁化回転層に好ましくは非磁性層を介して別の磁
性層が積層され、この磁性層の磁化の方向を磁化固着層
の磁化の方向と概ね反平行に向くことにより、信号磁界
〜０で磁化固着層と磁化回転層の磁化を概ね直交化で
き、動作点シフトが良くできる。これは、固着層と別の
磁性層との静磁結合により（固着層からの漏洩磁界が別
の磁性層に吸収される）、固着層と磁化回転層の静磁結
合が弱まるためである。この別の磁性層としては固着層
の磁化方向とは反対方向に着磁されたハード膜であって
も良く、また固着層からの漏洩磁界で容易に磁化方向が
変化するソフト膜であっても良い。センス電流の分流を
抑制するために（センス電流が、分流すると抵抗変化率
が減少する）別の磁性層はできるだけ高抵抗であること
が望ましい。

【００２６】上述の第１ないし第４の構成とすることに
より、磁化固着層の磁化の方向と磁化回転層における磁
化の方向とを略直交させることができる。

【００２７】このような構成にすることで、磁気抵抗効
果素子に加工した場合に生じる動作点のシフトを緩和で
きるとともに、動作点部分を抵抗変化の中心にシフトさ
せることができる。その結果、高い抵抗変化率を有効に
生かすことができるため、信号磁界に対して良好な線形
性が得られる。よって高感度、高周波対応の優れた磁気
ヘッドを作製できる。

【００２８】本発明の第５の磁気ヘッドは、強磁性下地
膜の上に形成された信号磁界により磁化が回転する磁化
回転膜、信号磁界では磁化が実質的に動かない磁化固着
膜、および磁化回転膜と磁化固着膜の間にかいざいする
非磁性膜からなるスピン依存散乱を利用した磁気抵抗効
果素子と、前記磁化回転膜における記録トラックからの
信号磁界に応じて磁化回転する部分から外れた両側で前
記強磁性下地膜の膜面直下に形成された一対のバイアス
膜（ハード膜等）と、前記磁気抵抗効果膜にセンス電流
を供給するための電極から構成されている。

【００２９】従来のスピンバルブＧＭＲヘッドでは、磁
化回転層にバルクハウゼンノイズ抑制のためにスピンバ
ルブ膜の両端の近接配置するハード膜により縦バイアス
磁界を加えていたが、この構造を作製するには（例えば
USP5079035) スピンバルブ膜のＡｒイオンミリングでパ
ターニングした時に用いたレジストでハード膜をリフト
オフ形成するので、レジストテーパ分に付着したハード
膜がスピンバルブ端部に残存し易くシールドとスピンバ
ルブとの絶縁不良が起こり易く、今後の線記録密度アッ
プに不可欠な狭ギャップ化が困難になる。またハード膜
の漏れ磁界がスピンバルブ膜に悪影響を及ぼすので特に
2 μm 以下にトラック幅を狭めると感度が低下する。

【００３０】一方、本発明では、通常の成膜、フォトリ
ソグラフィー、エッチング、レジスト除去によりハード
膜パターンを形成した後、通常の成膜、フォトリソグラ
フィー、エッチング、レジスト除去によりスピンバルブ
パターンを作製できるので、上記の絶縁不良が発生し難
い。また、再生トラック幅を規定する電極間隔に比べて
ハード膜の間隔を広げることにより、ハード膜からの漏
洩磁界はシールド膜に流入してスピンバルブ部の感磁部
（電極の間）に流入しないので、狭トラック再生におけ
る感度低下が防止できる。

【００３１】具体的には、ギャップ膜の厚みが0.15μm
以下では、ハード膜間隔を電極間隔よりも1 μm 以上広
げると1 μm の狭い電極間隔でもハード膜漏洩磁界によ
る感度低下は大幅に低減できる。

【００３２】従来の異方性磁気抵抗効果を用いるＭＲヘ
ッドでは、ハード膜間隔を電極間隔よりも広げると隣接
トラックからのクロストークが問題となるが、磁化回転
層の磁化を媒体磁界と直交する方向（トラック幅方向）
に揃えることで動作点シフトだけでなくクロストークも
防止できる。また、従来のスピンバルブ膜ではＴａなど
の非磁性下地を用いているので、Ｔａ下地が妨害してハ
ード膜と磁化回転層との磁気的結合が困難になりバルク
ハウゼンノイズの抑制が必ずしも十分にできないが、強
磁性下地膜を用いる本発明のスピンバルブ膜ではそのよ
うな問題点が発生しない。

【００３３】強磁性下地膜としては、その上の金属膜の
平滑性を改善するＣｏ系アモルファス膜等とｆｃｃ（１
１１）配向を促進するｆｃｃ系の磁性膜であるＮｉＦｅ
やＮｉＦｅＣｒなどの磁性積層構成が望ましい。そり結
果、平滑な界面による大きな抵抗変化率とのｆｃｃ（１
１１）配向によるＣｏ系膜の良好な軟磁性が実現でき
る。

【００３４】さらに、磁化回転層に用いるＣｏ系合金、
非磁性膜に用いるＣｕ，磁化固着膜に用いるＣｏあるい
はＣｏ系合金、磁化固着膜の磁化の固定するために用い
るＦｅＭｎ反強磁性バイアス膜は耐蝕性が必ずしも十分
ではないので、磁化回転膜、非磁性膜、バイアス膜を含
む磁化固着膜の一部または全てがヘッドの磁性下地膜や
ハード膜に比べて媒体対向面から後方に後退（リセス）
しておりスライダー加工時に直接外部に露出しない構成
が望ましい。このリセス構成では、縦バイアス用バイア
ス膜が磁性下地膜と同様に媒体対向面近傍まで存在する
ことにより、磁性下地膜とスピンバルブ膜の磁化回転層
のバルクハウゼンノイズを抑制できる。

【００３５】

【発明の実施の形態】

【００３６】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。実施例１本実施例は磁化固着層を有する強磁性層の層厚と、磁化
回転層の層厚を変えた場合について説明する。高保磁力
層２を端部に配置したスピンバルブ型ＭＲ素子100 μm
× 5μm を基板４上に作製し、矩形状に加工した後、Ｃ
ｕ約 200nmからなるリード３を形成した。平面図を図４
Ａに、Ａ−Ａ断面図を図４Ｂに示す。スピンバルブ積層
膜１は支持基板４上に、下強磁性層（ＣｏＦｅ）１１を
15nm、中間層（Ｃｕ）１２を 3nm、上強磁性層（ＣｏＦ
ｅ）１３を 5nm、反強磁性層（ＦｅＭｎ）１４を 8nm、
保護層（Ｔｉ）１５を10nm、それぞれ順に積層した。ま
た高保磁力層２はＣｏＰｔを約40nm成膜し、着磁は図５
に示す方向に着磁した。この場合、Ｖ_２／Ｖ_１ =3であ
った。

【００３７】得られた磁気ヘッドの抵抗値−印加磁界カ
ーブ（以下、Ｒ−Ｈカーブと略称）を図６に示す。後述
する比較例１のＲ−Ｈカーブ（図９）に比較してシフト
は大幅に緩和された。このため、負の信号磁界が印加さ
れた場合にも、図９に比べ抵抗変化を得ることができ
る。

【００３８】なお、本発明において、中間層１２材料と
してはＣｕ以外に、Ａｕ、Ａｇ、あるいはこれらを主成
分とする合金が挙げられる。反強磁性層１４材料として
は、ＦｅＭｎ以外に、ＮｉＭｎ、ＣｏＭｎ、ＰｔＭｎ、
ＰｄＭｎ等の反強磁性合金が挙げられる。保護層１５材
料としてはＴｉ以外に、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ等
を使用することができる。

【００３９】また磁化回転層および磁化固着層として
は、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉなどを含む強磁性体を用いること
ができ、特にＣｏ_１−ｘＦｅ_ｘ（0 ＜ｘ≦ 0.4at) のよ
うなＣｏ合金が好ましい。さらにＰｄ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａ
ｇ，Ｉｒ，Ｒｈなどを添加しても差支えない。

【００４０】実施例２本実施例は磁化固着層を有する強磁性層の層厚と、磁化
回転層の層厚を変えた場合に加え、さらに磁化固着層の
着磁方向を傾けた場合について説明する。図７に示すよ
うに、反強磁性層（ＦｅＭｎ）１４の着磁方向を高保磁
力層２の着磁方向側に20度傾ける以外は実施例１と同一
の構成を有する磁気ヘッドを得た。

【００４１】得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカーブを図８
に示す。図６に比較してＲ−Ｈカーブのシフトはさらに
大幅に緩和された。したがって、強い負の信号磁界が侵
入した場合においても、巨大磁気抵抗効果の特質であ
る、高い抵抗変化率は十分に生かすことができ、出力に
歪みが生じることがない。

【００４２】実施例３本実施例は磁化固着層の着磁方向を傾けた場合について
説明する。下強磁性層（ＣｏＦｅ）１１を 5nmとする以
外は実施例２と同一の構成を有する磁気ヘッドを得た。
得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカーブのシフトは実施例１
と実施例２とのほぼ中間の値を示した。

【００４３】比較例１下強磁性層（ＣｏＦｅ）１１を 5nmとする以外は実施例
１と同一の構成を有する磁気ヘッドを得た。得られた磁
気ヘッドのＲ−Ｈカーブを図９に示す。図９に示すよう
にＲ−Ｈカーブは大きくシフトし、印加磁界（Ｈ）が 0
の時に、抵抗が大きくなる側、すなわち磁化が反平行と
なる状態になっていることがわかる。この磁界は媒体か
らの信号磁界となるため、負の信号磁界が印加されたと
きには、ほとんど抵抗変化が得られない。このように、
磁化固着層（本比較例では反強磁性層）によって固着さ
れた強磁性層（本比較例では上強磁性層）の層厚と、磁
化回転層（本比較例では下強磁性層）の層厚が等しく、
さらに反強磁性層の着磁方向を傾けていない場合には、
Ｒ−Ｈカーブは大きくシフトする。

【００４４】比較例２反強磁性層（ＦｅＭｎ）の着磁方向を図１０に示すよう
に高保磁力層２の着磁方向とは反対側に20度傾ける以外
は実施例２と同一の構成を有する磁気ヘッドを得た。得
られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカーブを図１１に示す。図１
１に示すように図８と比べてＲ−Ｈカーブのシフトは助
長され、磁界 0ではほぼ両強磁性層の磁化は反平行とな
ってしまい、負の信号磁界に対して、磁化の応答が全く
ない状態となり、かつＲ−Ｈカーブの線形性にも歪みが
生じてしまった。

【００４５】これらの磁化固着層の着磁方向の傾けるべ
き角度、および各強磁性層の層厚比は、素子形状、各磁
性層の飽和磁化量、異方性磁界等に起因するが、磁化固
着層の着磁方向の傾けるべき角度を 30 度未満、磁化固
着層、磁化回転層の層厚をそれぞれｔ₁、ｔ₂、飽和磁
化量をそれぞれＭ₁、Ｍ₂とするときｔ₂・Ｍ₂／ｔ₁
・Ｍ₁≧ 3とすることにより、Ｒ−Ｈカーブのシフトを
大幅に緩和することができる。したがって、高い抵抗変
化率は十分に生かすことができる。

【００４６】実施例４下強磁性層１１をＣｏＦｅ（ 5nm）／ＣｏＺｒＮｂ（ 5
nm）の積層膜とし、上強磁性層（ＣｏＦｅ）１３を 3nm
の厚さとする以外は実施例１と同一の構成を有する磁気
ヘッドを得た。ここでＶ_２／Ｖ_１ｂ = 3.1 である。

【００４７】得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカーブを図１
２に示す。図１２に示すように動作点はＲ−Ｈカーブの
中央付近となり、シフトは大幅に緩和された。本実施例
に示すように、下磁性層は強磁性層の積層膜でも良好な
結果が得られる。

【００４８】なお、強磁性層の着磁方向を固着させるた
めに本実施例では反強磁性層を用いているが、反強磁性
層の代わりにＣｏＰｔやＣｏＮｉなどの高保磁力層を用
いることもできる。その場合は、高保磁力層とこれに固
着される強磁性層の層厚と飽和磁化量との積（Ｖ_1a）
と、磁化回転層の層厚と飽和磁化量との積（Ｖ₂）との
比をＶ₂／Ｖ_1a≧ 3とする必要がある。また、この高保
磁力層／強磁性層の積層膜を高保磁力層単層膜とする場
合には、この高保磁力層の層厚と飽和磁化量との積（Ｖ
_1b）と、磁化回転層の層厚と飽和磁化量との積（Ｖ₂）
との比をＶ₂／Ｖ_1b≧ 3とする必要がある。

【００４９】さらにこのようにして反強磁性層の代わり
に高保磁力層を用いる場合でも、着磁方向を傾けること
で、実施例２および実施例３と同様の効果が得られる。
しかし、図３に示すように、傾ける角度が大きくなると
Ｒ−Ｈカーブに歪みが生じてくる。このとき実際のヘッ
ドを作製した際、再生信号の 2次歪みの大きさが−20ｄ
Ｂ程度に抑えられるようにするためには、傾ける角度を
30度未満、すなわち 0度＜θ₁＜70度とする必要があ
る。Ｖ_1aとＶ₂などの関係から適宜角度を決めることが
できるが、実質的には 1 〜25度とすることが望まし
い。

【００５０】実施例５本実施例は磁化固着層を有する強磁性層の層厚と、磁化
回転層の層厚を変えた場合に加えて、さらに磁化回転層
の磁化方向（磁化容易軸方向）を傾けた場合について説
明する。

【００５１】実施例１と同一の構成を有し、磁化回転層
の磁化（容易軸）方向を傾けた磁気ヘッドを作製した。
磁化回転層の磁化方向（容易軸）はバイアス磁界中で成
膜を行うか、または成膜後か素子作製後に磁界中で 200
〜 300℃の温度で熱処理を行うこと等で傾けることがで
きる。よって成膜時に図１３に示すように反強磁性層
（ＦｅＭｎ）の着磁方向へ20度傾けて、バイアス磁界を
印加するか、または反強磁性層（ＦｅＭｎ）の着磁方向
へ20度傾けて、バイアス磁界を印加しながら熱処理を行
うことで、磁化方向（容易軸）を傾けることができる。
この 2種の方法は同時に用いることもできる。このとき
バイアス磁界中での成膜はスピンバルブ積層膜の上下強
磁性層とも同様に行っても良いし、磁化回転層のみ磁化
方向（容易軸）を傾けても良い。このような構造にする
ことで、Ｒ−Ｈカーブのシフトを緩和することができ
る。実施例６本実施例は磁化固着層を有する強磁性層の層厚と、磁化
回転層の層厚を変えた場合に加えて、さらに縦バイアス
の着磁方向を傾けた場合について説明する。実施例１と
同一の構成を有し、磁化回転層の磁化方向を傾けた磁気
ヘッドを作製した。高保磁力層の着磁は素子作製後、外
部から磁界を加えることで着磁できる。この外部から加
える磁界の大きさは、高保磁力層の保磁力より十分に大
きい必要がある。本実施例に用いた高保磁力層の保磁力
は約80kA/m ( 1kOe)程度であったため、着磁は240kA/m
(3KOe) の磁界を印加し行なった。このとき実施例５と
同様に磁界印加方向を反強磁性層（ＦｅＭｎ）の着磁方
向へ20度傾けることで、高保磁力層の着磁方向を傾け
た。

【００５２】このような構造にすることで、Ｒ−Ｈカー
ブのシフトを緩和することができる。実施例７実施例７から実施例１６および比較例３は、非磁性層を
介して磁性層を積層させた場合について説明する。実施
例７の磁気ヘッドの平面図を図１４（ａ）に、Ａ−Ａ断
面図を図１４（ｂ）に示す。支持基板４上に高保磁力層
（ＣｏＰｔ）２を 5nm成膜し、非磁性層（ＳｉＯ₂）５
を 2nm成膜後、スピンバルブ積層膜１を作製した。スピ
ンバルブ積層膜１は、下強磁性層（ＣｏＦｅ）１１を 5
nm、中間層（Ｃｕ）１２を 3nm、上強磁性層（ＣｏＦ
ｅ）１３を 5nm、反強磁性層（ＦｅＭｎ）１４を 8nm、
保護層（Ｔｉ）１５を10nm、それぞれ順に積層した。こ
の積層膜を図１４（ａ）に示すように矩形状に加工し、
Ｃｕ約 200nmからなるリード３を形成して磁気ヘッドを
得た。高保磁力層２、固着層である上強磁性層１３の磁
化は図１４（ｂ）に示す方向に着磁した。磁化回転層で
ある下強磁性層１１の磁化容易軸は図中矢印の方向に付
与した。ここで、記号○、×、→は磁化の方向を表し、
記号○は磁化が紙面奥から手前に向いている場合、記号
×は磁化が紙面手前から奥へ向いている場合、記号→は
磁化が左から右へ向いている場合を示す。以下の実施例
においても同一記号とする。

【００５３】得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカーブを図１
５に示す。後述する比較例３のＲ−Ｈカーブ（図１７）
に比較してシフトは大幅に緩和された。このため、正の
信号磁界が印加された場合にも、図１７に比べ十分に抵
抗変化を得ることができる。

【００５４】本実施例では非磁性層５としてＳｉＯ₂を
用いたが、Ａｌ₂Ｏ₃等を用いることもできる。このよ
うに、非磁性層としては非導電性層を用いることが望ま
しい。たとえばＣｕ等の導電性層を用いると、センス電
流が分流し抵抗変化率が落ちてしまう。

【００５５】高保磁力層２の着磁方向は、素子幅方向
（ヘッドデプス方向）で、かつ反強磁性層の着磁方向と
逆向きの方向であることが好ましい。しかし、素子長手
方向（ヘッドトラック幅方向）成分を有しても良い。

【００５６】本実施例におけるバイアス層は、磁化固着
層（ＣｏＦｅ）との飽和磁化×体積によって決定され
る。よって動作点シフトは、たとえば、磁化固着層の飽
和磁化×体積が、バイアス層の飽和磁化×体積に比べ、
本実施例のように等しい場合にはほぼ中間となり（ただ
しバイアス層と磁化固着層との距離（非磁性層厚等）に
も依存）、大きければ高抵抗側、小さければ低抵抗側と
なるため、飽和磁化と体積によって、動作点シフト量を
制御することができる。

【００５７】比較例３支持基板４上に高保磁力層（ＣｏＰｔ）および非磁性層
を成膜することなく、スピンバルブ積層膜１を作製する
以外は実施例７と同一の構成を有する磁気ヘッドを得
た。その磁気ヘッドの断面図を図１６に示す。得られた
磁気ヘッドのＲ−Ｈカーブを図１７に示す。図１７に示
すようにＲ−Ｈカーブは大きくシフトし、印加磁界
（Ｈ）が 0の時に、抵抗が大きくなる側、すなわち磁化
が反平行となる状態になっていることがわかる。この磁
界は媒体からの信号磁界となるため、正の信号磁界が印
加されたときには、ほとんど抵抗変化が得られない。

【００５８】実施例８高保磁力層（ＣｏＰｔ）２の成膜厚さを 2.5nmとする以
外は実施例７と同一の構成を有する磁気ヘッドを得た。
得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカーブを図１８に示す。図
１８に示すようにＲ−Ｈカーブは高抵抗側へのシフトは
やや残っているが、Ｒ−Ｈカーブのシフトは緩和されて
いる。

【００５９】実施例９高保磁力層（ＣｏＰｔ）２の成膜厚さを 10 nmとする以
外は実施例７と同一の構成を有する磁気ヘッドを得た。
得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカーブを図１９に示す。図
１９に示すようにＲ−Ｈカーブのシフトは逆に低抵抗側
となった。

【００６０】実施例１０支持基板４上にスピンバルブ積層膜１を作製し、この上
に非磁性層（ＳｉＯ₂またはＴｉＮ）５を 2nm成膜後、
高保磁力層（ＣｏＰｔ）２を 5nm成膜した。スピンバル
ブ積層膜１の構成は保護層１５を積層しない以外実施例
７と同一である。この積層膜１を実施例７と同一の矩形
状に加工し、Ｃｕ約 200nmからなるリード３を形成して
磁気ヘッドを得た。磁気ヘッドの断面を図２０に示す。
高保磁力層２、上強磁性層１３および下強磁性層１１の
着磁は図２０に示す方向に着磁した。

【００６１】得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカーブはほぼ
図１５に等しかった。よって正の信号磁界が印加された
場合にも十分に抵抗変化が得られる。高保磁力層２の着
磁方向は、素子幅方向（ヘッドデプス方向）で、かつ反
強磁性層の着磁方向と逆向きの方向であることが好まし
い。しかし、素子長手方向（ヘッドトラック幅方向）成
分を有してもよい。

【００６２】実施例１１支持基板４上に反強磁性層（ＦｅＭｎ）１４を 8nm、強
磁性層（ＮｉＦｅ）１６を 8nm、非磁性層（ＳｉＯ₂）
５を 2nm順次成膜後、その上にスピンバルブ積層膜１を
作製した。スピンバルブ積層膜１の構成は実施例７と同
一である。この積層膜１を実施例７と同一の矩形状に加
工し、Ｃｕ約 200nmからなるリード３を形成して磁気ヘ
ッドを得た。磁気ヘッドの断面を図２１に示す。強磁性
層１６、上強磁性層１３および下強磁性層１１の着磁は
図２１に示す方向に着磁した。

【００６３】得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカーブはほぼ
図１５に等しかった。よって正の信号磁界が印加された
場合にも十分に抵抗変化が得られる。

【００６４】2つの反強磁性層により固着された２つの
強磁性体膜の磁化方向は、互いに素子幅方向（ヘッドデ
プス方向）に対して反平行であることが好ましい。

【００６５】さらに反強磁性層の着磁は磁化固着される
方の強磁性層がＮｉＦｅか、ＣｏＦｅかによってブロッ
キング温度が異なるため、たとえば、高い温度でＣｏＦ
ｅ／ＦｅＭｎを磁界中熱処理後、低い温度でＮｉＦｅ／
ＦｅＭｎを着磁する際、印加磁界方向を変えて、磁界熱
処理をすればよい。またバイアス層（ＮｉＦｅ／ＦｅＭ
ｎ）と磁化固着層（ＣｏＦｅ／ＦｅＭｎ）との飽和磁化
×体積は実施例７で述べたような関係があるため、飽和
磁化と体積によって動作点シフト量は制御可能である。

【００６６】実施例１２支持基板４上にＣｏＺｒＮｂ層１７を 5nm、非磁性層
（ＳｉＯ₂）５を 2nm順次成膜後、その上にスピンバル
ブ積層膜１を作製した。スピンバルブ積層膜１の構成は
実施例７と同一である。この積層膜１を実施例７と同一
の矩形状に加工し、Ｃｕ約 200nmからなるリード３を形
成して磁気ヘッドを得た。磁気ヘッドの断面を図２２に
示す。

【００６７】得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカーブを図２
３に示す。比較例３のＲ−Ｈカーブ（図１７）に比較し
てシフトは緩和された。これは、ＣｏＺｒＮｂ層１７の
磁化が固着層磁化と反平行となるように磁化回転したた
めに、固着層から漏洩磁界が磁化回転層に加わり難くな
ったためである。このため、正の信号磁界が印加された
場合にも、図１７に比べ十分に抵抗変化を得ることがで
きる。さらにＣｏＺｒＮｂ層の容易軸方向は、素子幅方
向（ヘッドデプス方向）でも良いし、素子長手方向（ヘ
ッドトラック幅方向）でもよい。

【００６８】実施例１３支持基板４上にスピンバルブ積層膜１を作製し、この上
に非磁性層（ＳｉＯ₂またはＴｉＮ）５を 2nm成膜後、
ＣｏＺｒＮｂ層１７を 5nm成膜した。スピンバルブ積層
膜１の構成は保護層１５を積層しない以外実施例７と同
一である。この積層膜１を実施例７と同一の矩形状に加
工し、Ｃｕ約 200nmからなるリード３を形成して磁気ヘ
ッドを得た。磁気ヘッドの断面を図２４に示す。

【００６９】得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカーブはほぼ
図２３に等しかった。よって正の信号磁界が印加された
場合にも十分に抵抗変化が得られる。なおこの場合、ス
ピンバルブ積層膜１の反強磁性層１４とＣｏＺｒＮｂ層
１７とは磁気的に結合しないため、非磁性層５を形成し
ない以外は同一構造の磁気ヘッドについてもほぼ同等の
特性が得られた。

【００７０】実施例１４支持基板４上にＣｏＺｒＮｂ層を10nm成膜し、酸素 20
％の雰囲気中、 200℃の温度で熱処理を行い、ＣｏＺｒ
Ｎｂ層表面に約5nm の酸化層１８を生成させる。この上
に実施例７と同一のスピンバルブ積層膜１を成膜した。
この積層膜１を実施例７と同一の矩形状に加工し、Ｃｕ
約 200nmからなるリード３を形成して磁気ヘッドを得
た。磁気ヘッドの断面を図２５に示す。ＣｏＺｒＮｂ層
１７、上強磁性層１３および下強磁性層１１の着磁は図
２５に示す方向に着磁した。

【００７１】得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカーブはほぼ
図２３に等しかった。よって正の信号磁界が印加された
場合にも十分に抵抗変化が得られる。

【００７２】実施例１５支持基板４上に下強磁性層（ＣｏＦｅ）１１を 5nm、中
間層（Ｃｕ）１２ａを3nm、上強磁性層（ＣｏＦｅ）１
３を 5nm成膜し、その上に中間層（Ｃｕ）１２ｂを 1n
m、強磁性層（ＣｏＦｅ）１３ａを 5nm、反強磁性層
（ＦｅＭｎ）１４を8nmを順に成膜し、保護層（Ｔｉ）
１５を積層した。この積層膜を実施例７と同一の矩形状
に加工し、Ｃｕ約 200nmからなるリード３を形成して磁
気ヘッドを得た。磁気ヘッドの断面を図２６に示す。下
強磁性層１１、上強磁性層１３および強磁性層１３ａの
着磁は図２５に示す方向に着磁した。

【００７３】得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカーブはほぼ
図１５に等しかった。よって正の信号磁界が印加された
場合にも十分に抵抗変化は得られる。本実施例は信号磁
界に対して駆動する層は下強磁性層１１であり、さらに
上強磁性層１３と１３ａは互いに反強磁性結合してい
る。この反強磁性結合は従来技術で示した人工格子で見
られるものであり、よって中間層（Ｃｕ）１２ｂの層厚
に依存する。

【００７４】スピンバルブ膜としては、ＦｅＭｎ／Ｃｏ
Ｆｅ／Ｃｕ／ＣｏＦｅについての実施例を示したが反強
磁性層を用いない場合、たとえばＣｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ
等の保磁力の異なる強磁性層を 2層以上用いた巨大磁気
抵抗効果層についても、本発明の構造を用いることがで
きる。さらに反強磁性層を用いる場合についてはＦｅＭ
ｎ／ＣｏＦｅ／Ｃｕ／ＣｏＦｅ以外に、ＦｅＭｎ／Ｎｉ
Ｆｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ等、反強磁性層／強磁性層／非磁
性導電層／強磁性層の構造であれば、材料によらず本発
明の構造を用いることができる。また、反強磁性層を用
いない場合についても、Ｃｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅのいずれ
の巨大磁気抵抗効果層についても、本実施例で示す材料
と異なる場合でも高保磁力層／非磁性導電層／軟磁性層
の構造であれば、材料によらず本発明の構造を用いるこ
とができる。

【００７５】実施例１６反強磁性層（ＦｅＭｎ）１４の着磁方向を下強磁性層
（ＣｏＦｅ）１１の着磁方向側に20度傾ける以外は実施
例７と同一の構成を有する磁気ヘッドを得た。

【００７６】得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカーブは、図
１５とほぼ同等であり、シフトは大幅に緩和され、正の
信号磁界が印加された場合にも、十分に抵抗変化を得る
ことができる。

【００７７】実施例１７図２７に示すように、プラスチック基板４に縦バイアス
用のＣｏＰｔ高保磁力膜２（20nm厚）をスパッタ成膜し
てイオンミリングにより一対のパターンを形成した（間
隔が 3μm 、トラック幅方向に長い 3μm × 40 μm の
形状）。

【００７８】次に第１の磁性下地膜１６−１（4nm 厚Ｃ
ｏＺｒＮｂアモルファス膜）、第２の磁性下地膜１６−
２（Ｃｒを5 at% 添加したＮｉ_８０Ｆｅ_２０膜、4nm
厚）、磁性回転膜１１（Ｃｏ_９０Ｆｅ_１０膜、3nm
厚）、非磁性膜５（Ｃｕ膜、3nm 厚）、磁化固着膜１３
（Ｃｏ_９０Ｆｅ_１０膜、2.5nm 厚）、磁化固着用の反強
磁性バイアス膜１４（Ｉｒ_２５Ｍｎ_７５膜、10nm厚）、
保護膜１５（ＴｉＮ膜、20nm厚）を順次スパツタ形成し
て、トラック幅方向に長いストライブ形状にイオンミリ
ングにより微細加工した（2 μm × 80 μm ）。

【００７９】さらにＴａ（10nm厚）／Ｃｕ（100nm 厚）
／Ｔａ（10nm厚）積層電極３をスパッタ成膜して、イオ
ンミリングにより間隔（再生トラック幅に相当）が1 μ
m に微細加工した。

【００８０】この後、250 ℃× 1時間の回転磁界中で熱
処理後、250 ℃× 5分間のスピンバルブ膜ストライプ長
手方向への静磁界中熱処理を行ない、冷却途中の220 ℃
（ＩｒＭｎ膜のブロッキング温度に相当）で静磁界方向
を90°回転させる熱処理を施し、室温に冷却後、ハード
膜の着磁をＭＲストライプ長手方向（250 ℃× 5分間の
アニールでの静磁界方向）に行なった。

【００８１】その結果、固着膜の磁化は概ね信号磁界が
流入するスピンバルブ膜ストライプ幅方向（ヘッドデプ
ス方向）に固着され、磁化回転層の磁化はスピンバルブ
膜ストライプ長手に存在する。プラスマイナス200 Oe磁
界レンジで測定したこのスピンバルブ素子の抵抗ー磁界
特性を図２８に示す。センス電流10mAを図２７において
左から右に流した。ΔＲ／Ｒ（定義：（最大抵抗ー最小
抵抗）／最小抵抗）は6% であり、ヒステリシスがな
く、動作点シフトが殆ど無い線形性の良好な抵抗ー磁界
特性を示した。

【００８２】そこで、このスピンバルブ素子を用いたシ
ールド型磁気ヘッドを作製した。上下シールド膜にはス
パッタで成膜したアモルファスＣｏＺｒＮｂ膜を、上下
ギャップ膜にはＳｉ（10nm）/ ＳｉＯ_ｘ（10nm）/ アル
ミナ（50nm）の積層膜を用いた。50% スライダー形状に
機械加工して（スピンバルブ膜の幅：2 μm ）、Hc =25
00 Oe でＭｒδ（Ｍｒ：残留磁界、δ：媒体記録層の厚
み）＝ 1 menu/cm²のＣｏＰｔ媒体を用いて、フライン
グバイト40nmの条件で記録再生特性を測定した。記録
は、飽和磁束密度 1.6 TのＦｅＴａＮ膜を用いたＭＩＧ
ヘッドにより行なった。

【００８３】その結果、図２９に示すような良好な線形
応答に起因するバルクハウゼンノイズフリーの波形非対
称の少ない再生波形が得られた（センス電流：10mA）。
また0.8 mVpp/ μm の規格化再生出力が得られた。また
Ｄ_５０＝ 150 KFCl の良好な線記録密度が得られた。
さらに、0.5 μm のマイクロトラックを媒体に記録して
再生出力のオフトラック特性を調べたところ、図３０に
示す結果を得た。出力が半減（6 dBダウン) する実効再
生トラック幅がほぼ電極間隔の1 μm の相当する狭トラ
ック幅再生が実現できていることが判る。

【００８４】以上の結果から、磁化回転層と磁性下地の
膜厚×飽和磁界の値を磁化固着膜の膜厚×飽和磁界の３
倍以上大きく設定することにより、動作点シフトのない
良好な線形応答の再生ヘッドが、さらに、感磁部から外
れたエッジ部にのみ磁性下地膜と交換結合した電極間隔
よりも広いハード膜を設けることにより、クロストーク
のない0.1 μm 以下の狭ギャップ、1 μm の狭トラック
で高感度なスピルバルブＧＭＲヘッドが実現できること
が判る。

【００８５】実施例１８図３１にスピンバルブ素子が媒体対向面から後退してい
る本発明の実施例を示す。基板４に必要に応じてシール
ドやギャップ膜を形成後（図示せず）、一対のハードバ
イアス膜２、実施例１７で示したような磁性下地膜１
６、媒体対向面から後退したスピンバルブ素子（磁化回
転層１１、非磁性層５、磁化固着層１３、バイアス膜１
４が順次積層）、一対の電極３が形成される。スピンバ
ルブ素子を媒体対向面から後退させるには、下地膜１６
とスピンバルブ素子を連続成膜後、スピンバルブ素子の
みを化学エッチングなどにより選択的に除去するか、磁
性下地膜１６のみを残してミリングする方法などがあ
る。

【００８６】スピンバルブ素子で非磁性層に用いるＣｕ
やバイアス膜１４に用いるＦｅＭｎ膜等は耐蝕性に問題
があり、媒体対向面に露出していると信頼性に問題が生
じる。しかしながら、この実施例によると、スピンバル
ブ素子を媒体対向面から後退させることにより、アルミ
ナ上ギャップ膜でスピンバルブ素子の保護が可能になり
スピンバルブ素子の信頼性を確保でき、且つ、磁性下地
膜１６と交換結合して磁化回転層が形成されるので、媒
体対向面から後退していても有効に信号磁界をスピンバ
ルブ素子磁界に引き込めるので高感度な再生を維持でき
る。

【００８７】高感度な再生を維持するには、スピンバル
ブ素子の後退量は信号磁界が減衰する次式で示される特
性長λより小さいことが望ましい。

【００８８】λ＝（g μt/2 ）^0.5 μ：磁性下地膜の透磁率、g ：シールドとＭＲの間隔、
t:磁性下地膜の厚み例えば、g ＝ 0.1μm 、μ＝1000、t ＝10nmの場合に
は、λは約0.7 μm となり、これ以下の後退量が望まし
い。この後退量はスライダー加工における高精度研磨に
より可能な値である。

【００８９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の磁気ヘッ
ドは、磁化固着層の磁化の方向と磁化回転層における磁
化容易軸の磁化の方向とを略直交させることができるの
で、動作点をシフトさせることができる。その結果、高
い抵抗変化率を有効に利用することができるとともに、
信号磁界に対して良好な線形性を得ることができるた
め、高感度、高周波対応の磁気ヘッドが得られる。

【００９０】また、上述に定義したＶ₂／Ｖ₁≧ 3とす
ることによって、動作点をシフトさせることができる。

【００９１】さらに、磁化固着層または前記磁化回転層
に非磁性層を介して磁性層が積層することによっても動
作点をシフトさせることができる。

【００９２】以上の結果、高い抵抗変化率を有効に利用
することができるとともに、信号磁界に対して良好な線
形性を得ることができるため、高感度、高周波対応の磁
気ヘッドが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】矩形状のパターンを有する磁気抵抗効果膜にお
いて動作点がシフトする現象を説明するための図であ
る。

【図２】巨大磁気抵抗効果の抵抗値Ｒの印加磁界Ｈ_ex依
存性を示す図である。

【図３】磁化固着層の傾きにおける、比抵抗の変化分ρ
´の磁界Ｈによる変化を示す図である。

【図４】実施例１の磁気ヘッド構成を示す図で、Ａは平
面図、Ｂは断面図である。

【図５】実施例１の着磁方向を示す図である。

【図６】実施例１で得られた磁気ヘッドの印加磁界と抵
抗の関係（以下Ｒ−Ｈカーブと呼称する）を示す図であ
る。

【図７】実施例２の着磁方向を示す図である。

【図８】実施例２で得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカーブ
を示す図である。

【図９】比較例１で得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカーブ
を示す図である。

【図１０】比較例２の着磁方向を示す図である。

【図１１】比較例２で得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカー
ブを示す図である。

【図１２】実施例４で得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカー
ブを示す図である。

【図１３】実施例５の着磁方向を示す図である。

【図１４】実施例７の磁気ヘッド構成を示す図でＡは平
面図、Ｂは断面図である。

【図１５】実施例７で得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカー
ブを示す図である。

【図１６】比較例３の磁気ヘッドの断面図である。

【図１７】比較例３で得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカー
ブを示す図である。

【図１８】実施例８で得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカー
ブを示す図である。

【図１９】実施例９で得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカー
ブを示す図である。

【図２０】実施例１０の磁気ヘッドの断面図である。

【図２１】実施例１１の磁気ヘッドの断面図である。

【図２２】実施例１２の磁気ヘッドの断面図である。

【図２３】実施例１２で得られた磁気ヘッドのＲ−Ｈカ
ーブを示す図である。

【図２４】実施例１３の磁気ヘッドの断面図である。

【図２５】実施例１４の磁気ヘッドの断面図である。

【図２６】実施例１５の磁気ヘッドの断面図である。

【図２７】実施例１７のスピンバルブ素子を含む磁気ヘ
ッドの概略構成を示す斜視図である。

【図２８】実施例１７のスピンバルブ素子の抵抗−磁界
特性を示す図である。

【図２９】実施例１７の磁気ヘッドの再生波形。

【図３０】実施例１７の磁気ヘッドの再生出力のオフト
ラック特性。

【図３１】実施例１８の磁気ヘッドにおけるスピンバル
ブ素子の配置を示す斜視図。

【符号の説明】

１………スピンバルブ積層膜、２………高保磁力膜、３
………リード、４………支持基板、５………非磁性層、
１１………下強磁性層、１２………中間層、１３………
上強磁性層、１４………反強磁性層、１５………保護
層、１６………強磁性層、１７………ＣｏＺｒＮｂ層、
１８………ＣｏＺｒＮｂの酸化層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩崎仁志神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者上口裕三神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者橋本進神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者佐橋政司神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁化固着層、ヘッドトラック幅方向に磁
化容易軸を有する磁化回転層およびこの磁化固着層と磁
化回転層の間に介在する非磁性層とを含む磁性積層体を
具備した磁気ヘッドであって、信号磁界が 0の場合における前記磁化固着層の磁化と前
記磁化回転層の磁化が直交するように、前記磁化固着膜
の磁化方向がヘッドデプス方向から前記磁化回転層の磁
化方向に向かって 30 度未満傾斜していることを特徴と
する磁気ヘッド。
【請求項２】前記磁化固着層またはこの磁化固着層に
よって固着された強磁性層の飽和磁化と体積との積をＶ
₁、前記磁化回転層の飽和磁化と体積との積をＶ₂とす
るとき、Ｖ₂／Ｖ₁≧ 3であることを特徴とする請求項
１記載の磁気ヘッド。
【請求項３】前記磁化固着膜の磁化方向がヘッドデプ
ス方向から前記磁化回転層の磁化方向に向かっての 1度
から25度の範囲で傾斜していることを特徴とする請求項
１記載の磁気ヘッド。
【請求項４】ヘッドデプス方向に着磁方向を有する磁
化固着層、磁化回転層およびこの磁化固着層と磁化回転
層の間に介在する非磁性層とを含む磁性積層体を具備し
た磁気ヘッドであって、信号磁界が 0の場合における
前記磁化固着層の磁化と前記磁化回転層の磁化が直交す
るように、前記磁化回転層の磁化容易軸がヘッドトラッ
ク幅方向から前記磁化固着層の磁化方向に向かって 30
度未満傾斜していることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項５】前記磁化固着層の飽和磁化と体積との積
をＶ₁、前記磁化回転層の飽和磁化と体積との積をＶ₂
とするとき、Ｖ₂／Ｖ₁≧ 3であることを特徴とする請
求項４記載の磁気ヘッド。
【請求項６】前記磁化固着膜の磁化方向がヘッドデプ
ス方向から前記磁化回転層の磁化方向に向かっての 1度
から25度の範囲で傾斜していることを特徴とする請求項
４記載の磁気ヘッド。
【請求項７】ヘッドデプス方向に着磁方向を有する磁
化固着層、ヘッドトラック幅方向に磁化容易軸を有する
磁化回転層およびこの磁化固着層と磁化回転層の間に介
在する非磁性層とを含む磁性積層体を具備した磁気ヘッ
ドであって、前記磁化固着層の飽和磁化と体積との積をＶ₁、前記磁
化回転層の飽和磁化と体積との積をＶ₂とするとき、Ｖ
₂／Ｖ₁≧ 3であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項８】ヘッドデプス方向に着磁方向を有する磁
化固着層、ヘッドトラック幅方向に磁化容易軸を有する
磁化回転層およびこの磁化固着層と磁化回転層の間に介
在する非磁性層とを含む磁性積層体を具備した磁気ヘッ
ドであって、前記磁性積層体に磁性層が積層され、この磁性層の磁化
の方向が前記磁化固着層の磁化の方向と略反平行となる
ように磁化固着膜と静磁的に結合して、前記磁化固着層
と前記磁化回転層の磁化がほぼ直交することを特徴とす
る磁気ヘッド。
【請求項９】強磁性下地膜の上に形成された信号磁界
により磁化が回転する磁化回転膜、ここで前記信号磁界
が概ね０でその磁化はトラック幅長手方向に向いてい
る、信号磁界では磁化が実質的に動かない磁化固着膜、
ここで前記磁化固着膜における磁化はほぼ信号磁界流入
方向に固着されている、および前記磁化回転膜と前記磁
化固着膜との間に介在する非磁性膜からなるスピン依存
散乱を利用した磁気抵抗効果素子と、前記磁化回転膜に
おける記録トラックからの信号磁界に応じて磁化回転す
る部分から外れた両側で前記強磁性下地膜の膜面直下に
形成された一対のバイアス膜と、前記磁気抵抗効果膜に
センス電流を供給するための電極から構成されることを
特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１０】前記強磁性下地膜は、Ｃｏ系アモルフ
ァス合金膜と、ＮｉＦｅおよびＮｉＦｅＸから選ばれた
少なくとも１種からなる合金膜を積層してなることを特
徴とする請求項１２記載の磁気抵抗効果型ヘッド、ここ
でＸはＴａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒ
ｅ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、ＡｕおよびＡｇの群から
選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項
９記載の磁気ヘッド。。
【請求項１１】前記強磁性下地膜と前記バイアス膜に
比べて、前記磁界検出膜、非磁性膜および磁化固着膜の
一部または全てがヘッドの媒体対向面から後方にリセス
していることを特徴とする請求項９記載の磁気抵抗効果
型ヘッド。