JP2001006130A - トンネル磁気抵抗効果型ヘッド - Google Patents
トンネル磁気抵抗効果型ヘッドInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 より簡易に高記録密度化に対応することがで
きる、改善された新規な電極構造を備えるＴＭＲヘッド
を提供する。また、ＴＭＲ変化率の低下がなく、超高密
度記録に適用できるよう大きなヘッド出力が得られるト
ンネル磁気抵抗効果ヘッドを提供する。 【解決手段】 トンネル多層膜にセンス電流を流す手段
として、トンネル多層膜にセンス電流をながすための電
極と磁気シールドの両方の機能を果たす、電極−シール
ド兼用層（common lead and shield layer）を電気的に
接合（electricalcontact）させ、当該電極−シールド
兼用層は、読み取り出力を向上させるためにＡＢＳ（Ai
r Bearing Surface）からトンネル多層膜の後部へと入
り込みつつトンネル多層膜の後部へ延長されるようにデ
ザインされており、トンネル多層膜の後部に位置する電
極−シールド兼用層の一部分が読み取り出力を向上させ
るためのバックフラックスガイドとして機能してなるよ
うに構成する。
きる、改善された新規な電極構造を備えるＴＭＲヘッド
を提供する。また、ＴＭＲ変化率の低下がなく、超高密
度記録に適用できるよう大きなヘッド出力が得られるト
ンネル磁気抵抗効果ヘッドを提供する。 【解決手段】 トンネル多層膜にセンス電流を流す手段
として、トンネル多層膜にセンス電流をながすための電
極と磁気シールドの両方の機能を果たす、電極−シール
ド兼用層（common lead and shield layer）を電気的に
接合（electricalcontact）させ、当該電極−シールド
兼用層は、読み取り出力を向上させるためにＡＢＳ（Ai
r Bearing Surface）からトンネル多層膜の後部へと入
り込みつつトンネル多層膜の後部へ延長されるようにデ
ザインされており、トンネル多層膜の後部に位置する電
極−シールド兼用層の一部分が読み取り出力を向上させ
るためのバックフラックスガイドとして機能してなるよ
うに構成する。
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トンネル磁気抵抗
効果型ヘッド（Magneto-Resistive tunnel Junction he
ad）に関する。特に、電極と磁気シールドとの共通化(c
ommon leads and shields)が図られた形態を備え、超高
密度記録に適用できるようなトンネル磁気抵抗効果ヘッ
ドに関する。
磁界強度を信号として読み取るためのトンネル磁気抵抗
効果型ヘッド（Magneto-Resistive tunnel Junction he
ad）に関する。特に、電極と磁気シールドとの共通化(c
ommon leads and shields)が図られた形態を備え、超高
密度記録に適用できるようなトンネル磁気抵抗効果ヘッ
ドに関する。
【０００２】
【従来の技術】異方性磁気抵抗（Anisotropic Magneto-
Resistance:AMR）効果あるいはスピンバルブ(Spin-Valv
e:SV)効果に基づくＭＲセンサは、磁気記録の読み出し
トランスデューサとして良く知られている。ＭＲセンサ
は、磁気材料からなる読み出し部の抵抗変化で、記録媒
体に記録された信号の変化を検出することができる。Ａ
ＭＲセンサの抵抗変化率ΔＲ／Ｒは低く、１〜３％程度
である。これに対して、ＳＶセンサの抵抗変化率ΔＲ／
Ｒは２〜７％程度と高い。このようにより高い感度を示
すＳＶ磁気読み出しヘッドは、ＡＭＲ読み出しヘッドに
取って代わり、非常に高い記録密度、例えば、数ギガビ
ット／インチ2(Gbits/in2)の記録密度の読み出しを可能
としている。
Resistance:AMR）効果あるいはスピンバルブ(Spin-Valv
e:SV)効果に基づくＭＲセンサは、磁気記録の読み出し
トランスデューサとして良く知られている。ＭＲセンサ
は、磁気材料からなる読み出し部の抵抗変化で、記録媒
体に記録された信号の変化を検出することができる。Ａ
ＭＲセンサの抵抗変化率ΔＲ／Ｒは低く、１〜３％程度
である。これに対して、ＳＶセンサの抵抗変化率ΔＲ／
Ｒは２〜７％程度と高い。このようにより高い感度を示
すＳＶ磁気読み出しヘッドは、ＡＭＲ読み出しヘッドに
取って代わり、非常に高い記録密度、例えば、数ギガビ
ット／インチ2(Gbits/in2)の記録密度の読み出しを可能
としている。
【０００３】近年、さらに超高密度記録に対応できる可
能性を秘めた新しいＭＲセンサが、注目を浴びている。
すなわち、トンネル磁気抵抗効果接合（Magneto-Resist
ivetunnel Junctions :MRTJあるいはＴＭＲとも呼ば
れ、これらは同義である）においては、１２％以上の抵
抗変化率ΔＲ／Ｒを示すことが報告されている。このよ
うなＴＭＲセンサは、ＳＶセンサに代わる次世代のセン
サとして期待されているものの、磁気ヘッドへの応用は
まだ始まったばかりであり、当面の課題の一つとしてＴ
ＭＲ特性を最大限生かせる新規なヘッド構造の開発が挙
げられる。すなわち、ＴＭＲセンサそのものが、積層膜
の厚さ方向に電流を流す、いわゆるＣＰＰ（Current Pe
rpendicular to the Plane）幾何学的構造をとるために
従来提案されていない新しいヘッド構造の設計(design)
が要求されている。
能性を秘めた新しいＭＲセンサが、注目を浴びている。
すなわち、トンネル磁気抵抗効果接合（Magneto-Resist
ivetunnel Junctions :MRTJあるいはＴＭＲとも呼ば
れ、これらは同義である）においては、１２％以上の抵
抗変化率ΔＲ／Ｒを示すことが報告されている。このよ
うなＴＭＲセンサは、ＳＶセンサに代わる次世代のセン
サとして期待されているものの、磁気ヘッドへの応用は
まだ始まったばかりであり、当面の課題の一つとしてＴ
ＭＲ特性を最大限生かせる新規なヘッド構造の開発が挙
げられる。すなわち、ＴＭＲセンサそのものが、積層膜
の厚さ方向に電流を流す、いわゆるＣＰＰ（Current Pe
rpendicular to the Plane）幾何学的構造をとるために
従来提案されていない新しいヘッド構造の設計(design)
が要求されている。
【０００４】ところで、すでに実用化の目処が立ってい
るＳＶセンサに関しては、例えばU.S.P. 5,159,513に記
載されているように、２つの強磁性層が一つの非磁性層
を介して形成されている構造を有する。交換層（ＦｅＭ
ｎ）は、さらに一つの強磁性層に隣接して形成される。
交換層とこれに隣接して形成される強磁性層は、交換結
合され、強磁性層の磁化は、一方向に強くピン止めされ
る。この一方で、他の強磁性層における磁化は、小さな
外部磁場に応答して自由に回転することができるように
なっている。そして、２つの強磁性層の磁化が平行から
反平行に変化する時、センサの抵抗は増大して、抵抗変
化率ΔＲ／Ｒは２〜７％程度となる。
るＳＶセンサに関しては、例えばU.S.P. 5,159,513に記
載されているように、２つの強磁性層が一つの非磁性層
を介して形成されている構造を有する。交換層（ＦｅＭ
ｎ）は、さらに一つの強磁性層に隣接して形成される。
交換層とこれに隣接して形成される強磁性層は、交換結
合され、強磁性層の磁化は、一方向に強くピン止めされ
る。この一方で、他の強磁性層における磁化は、小さな
外部磁場に応答して自由に回転することができるように
なっている。そして、２つの強磁性層の磁化が平行から
反平行に変化する時、センサの抵抗は増大して、抵抗変
化率ΔＲ／Ｒは２〜７％程度となる。
【０００５】このようなＳＶセンサ構造とＴＭＲセンサ
構造を比べた場合、ＴＭＲセンサ構造は、ＳＶセンサ構
造の非磁性金属層を絶縁層であるトンネルバリア層に置
き換えた点、およびセンス電流を強磁性層の膜面に垂直
方法に流す点、を除いては、極めて類似の構造を取って
いる。ＴＭＲセンサにおいて、トンネルバリア層を介し
て流れるセンス電流は、２つの強磁性層のスピン分極状
態に左右され、２つの強磁性層の磁化が反平行の場合、
トンネル電流の確率は低くなり、高い接合抵抗（high j
unction resistance）が得られる。これとは反対に、２
つの強磁性層の磁化が平行の場合、トンネル電流の確率
は高くなり、低い接合抵抗（low junction resistanc
e）が得られる。
構造を比べた場合、ＴＭＲセンサ構造は、ＳＶセンサ構
造の非磁性金属層を絶縁層であるトンネルバリア層に置
き換えた点、およびセンス電流を強磁性層の膜面に垂直
方法に流す点、を除いては、極めて類似の構造を取って
いる。ＴＭＲセンサにおいて、トンネルバリア層を介し
て流れるセンス電流は、２つの強磁性層のスピン分極状
態に左右され、２つの強磁性層の磁化が反平行の場合、
トンネル電流の確率は低くなり、高い接合抵抗（high j
unction resistance）が得られる。これとは反対に、２
つの強磁性層の磁化が平行の場合、トンネル電流の確率
は高くなり、低い接合抵抗（low junction resistanc
e）が得られる。
【０００６】U.S.P. 5,729,410にはＴＭＲセンサ(素子)
を磁気ヘッド構造に応用した例が記載されている。ＴＭ
Ｒセンサは２つの平行に対向する電極によりサンドイッ
チされており、さらにこのような電極は、アルミナ等か
らなる第１および第２の絶縁ギャップ層によりサンドイ
ッチされ、読み取りギャップが形成されている。さら
に、一対の絶縁ギャップ層の外方をサンドイッチするよ
うに一対の磁気シールド層が形成されている。
を磁気ヘッド構造に応用した例が記載されている。ＴＭ
Ｒセンサは２つの平行に対向する電極によりサンドイッ
チされており、さらにこのような電極は、アルミナ等か
らなる第１および第２の絶縁ギャップ層によりサンドイ
ッチされ、読み取りギャップが形成されている。さら
に、一対の絶縁ギャップ層の外方をサンドイッチするよ
うに一対の磁気シールド層が形成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来よ
り提案されているＴＭＲヘッドは、上記のごとくＴＭＲ
多層膜を積層方向にサンドイッチするように一対の電極
層、一対のギャップ層、一対のシールド層が順次形成さ
れた構造を取っているために、結果として、磁気記録媒
体面と対向するヘッド先端面であるＡＢＳ（Air Bearin
g Surface）における磁気ヘッドの読み取りギャップが
拡張(enlarged)されている。そのため、当該ＴＭＲヘッ
ドは、高記録密度化に容易に対応するためには不利な形
態であると言える。また、ＴＭＲ変化率の低下がなく、
超高密度記録に適用できるよう高いヘッド出力が得られ
る新規なヘッド構造の提案が要望されている。
り提案されているＴＭＲヘッドは、上記のごとくＴＭＲ
多層膜を積層方向にサンドイッチするように一対の電極
層、一対のギャップ層、一対のシールド層が順次形成さ
れた構造を取っているために、結果として、磁気記録媒
体面と対向するヘッド先端面であるＡＢＳ（Air Bearin
g Surface）における磁気ヘッドの読み取りギャップが
拡張(enlarged)されている。そのため、当該ＴＭＲヘッ
ドは、高記録密度化に容易に対応するためには不利な形
態であると言える。また、ＴＭＲ変化率の低下がなく、
超高密度記録に適用できるよう高いヘッド出力が得られ
る新規なヘッド構造の提案が要望されている。
【０００８】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、より簡易に高記録密度化
に対応することができる、改善された新規な電極構造を
備えるＴＭＲヘッドを提供することにある。さらに、Ｔ
ＭＲ変化率の低下がなく、超高密度記録に適用できるよ
う高いヘッド出力が得られるトンネル磁気抵抗効果ヘッ
ドを提供することにある。
たものであって、その目的は、より簡易に高記録密度化
に対応することができる、改善された新規な電極構造を
備えるＴＭＲヘッドを提供することにある。さらに、Ｔ
ＭＲ変化率の低下がなく、超高密度記録に適用できるよ
う高いヘッド出力が得られるトンネル磁気抵抗効果ヘッ
ドを提供することにある。
【０００９】
【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、トンネルバリア層と、トンネルバ
リア層を挟むようにして形成された強磁性フリー層と強
磁性ピンド層が積層されたトンネル多層膜を有するトン
ネル磁気抵抗効果型ヘッドであって、前記トンネル多層
膜の積層方向の両側のうち少なくとも片側には、トンネ
ル多層膜にセンス電流をながすための電極と磁気シール
ドの両方の機能を果たす、電極−シールド兼用層（comm
on lead and shield layer）が、電気的に接合（electr
ical contact）されており、前記一つの電極−シールド
兼用層は、読み取り出力を向上させるためにＡＢＳ（Ai
r Bearing Surface）からトンネル多層膜の後部へと入
り込みつつトンネル多層膜の後部へ延長されるようにデ
ザインされており、トンネル多層膜の後部に位置する電
極−シールド兼用層の一部分が読み取り出力を向上させ
るためのバックフラックスガイドとして機能してなるよ
うに構成される。
るために、本発明は、トンネルバリア層と、トンネルバ
リア層を挟むようにして形成された強磁性フリー層と強
磁性ピンド層が積層されたトンネル多層膜を有するトン
ネル磁気抵抗効果型ヘッドであって、前記トンネル多層
膜の積層方向の両側のうち少なくとも片側には、トンネ
ル多層膜にセンス電流をながすための電極と磁気シール
ドの両方の機能を果たす、電極−シールド兼用層（comm
on lead and shield layer）が、電気的に接合（electr
ical contact）されており、前記一つの電極−シールド
兼用層は、読み取り出力を向上させるためにＡＢＳ（Ai
r Bearing Surface）からトンネル多層膜の後部へと入
り込みつつトンネル多層膜の後部へ延長されるようにデ
ザインされており、トンネル多層膜の後部に位置する電
極−シールド兼用層の一部分が読み取り出力を向上させ
るためのバックフラックスガイドとして機能してなるよ
うに構成される。
【００１０】本発明の好ましい態様として、前記トンネ
ル多層膜の積層方向の両側には、それぞれ、トンネル多
層膜にセンス電流をながすための電極と磁気シールドの
両方の機能を果たす、電極−シールド兼用層（common l
ead and shield layer）が、電気的に接合（electrical
contact）されており、一つの電極−シールド兼用層
は、読み取り出力を向上させるためにＡＢＳ（Air Bear
ing Surface）からトンネル多層膜の後部へと入り込み
つつトンネル多層膜の後部へ延長されるようにデザイン
されており、トンネル多層膜の後部に位置する電極−シ
ールド兼用層の一部分が読み取り出力を向上させるため
のバックフラックスガイドとして機能してなるように構
成される。
ル多層膜の積層方向の両側には、それぞれ、トンネル多
層膜にセンス電流をながすための電極と磁気シールドの
両方の機能を果たす、電極−シールド兼用層（common l
ead and shield layer）が、電気的に接合（electrical
contact）されており、一つの電極−シールド兼用層
は、読み取り出力を向上させるためにＡＢＳ（Air Bear
ing Surface）からトンネル多層膜の後部へと入り込み
つつトンネル多層膜の後部へ延長されるようにデザイン
されており、トンネル多層膜の後部に位置する電極−シ
ールド兼用層の一部分が読み取り出力を向上させるため
のバックフラックスガイドとして機能してなるように構
成される。
【００１１】本発明の好ましい態様として、前記電気的
に接合（electrical contact）されてなる電極−シール
ド兼用層とトンネル多層膜との間には、非磁性かつ導電
性のあるギャップ層が形成されてなるように構成され
る。
に接合（electrical contact）されてなる電極−シール
ド兼用層とトンネル多層膜との間には、非磁性かつ導電
性のあるギャップ層が形成されてなるように構成され
る。
【００１２】本発明の好ましい態様として、前記電極−
シールド兼用層が、ＮｉＦｅ、センダスト、ＣｏＦｅ、
ＣｏＦｅＮｉから形成されてなるように構成される。
シールド兼用層が、ＮｉＦｅ、センダスト、ＣｏＦｅ、
ＣｏＦｅＮｉから形成されてなるように構成される。
【００１３】本発明の好ましい態様として、前記ギャッ
プ層が、Ｃｕ，Ａｌ，Ｔａ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｉｎ，Ｉｒ，
Ｍｇ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｗ，Ｚｎあるいはこれらとの合金か
らなる層を有して構成される。
プ層が、Ｃｕ，Ａｌ，Ｔａ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｉｎ，Ｉｒ，
Ｍｇ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｗ，Ｚｎあるいはこれらとの合金か
らなる層を有して構成される。
【００１４】本発明の好ましい態様として、前記ギャッ
プ層の膜厚が、５０〜７００Åであるように構成され
る。
プ層の膜厚が、５０〜７００Åであるように構成され
る。
【００１５】本発明の好ましい態様として、前記ギャッ
プ層が、Ｔａ,Ｒｈ,Ｃｒの高耐食性材質からなるように
構成される。
プ層が、Ｔａ,Ｒｈ,Ｃｒの高耐食性材質からなるように
構成される。
【００１６】本発明の好ましい態様として、前記トンネ
ル多層膜の一部を構成する前記強磁性フリー層は、その
長手方向両端部にそれぞれ接続配置されたバイアス付与
手段によって、強磁性フリー層の長手方向にバイアス磁
界が印加されており、当該強磁性フリー層の長手方向
（バイアス磁界印加方向）の長さは、前記強磁性ピンド
層の長手方向長さよりも大きく設定され、該強磁性フリ
ー層は、その両端部に、前記強磁性ピンド層の長手方向
両端部位置よりもさらに延長された拡張部位をそれぞれ
備えなるように配置されてなるように構成される。
ル多層膜の一部を構成する前記強磁性フリー層は、その
長手方向両端部にそれぞれ接続配置されたバイアス付与
手段によって、強磁性フリー層の長手方向にバイアス磁
界が印加されており、当該強磁性フリー層の長手方向
（バイアス磁界印加方向）の長さは、前記強磁性ピンド
層の長手方向長さよりも大きく設定され、該強磁性フリ
ー層は、その両端部に、前記強磁性ピンド層の長手方向
両端部位置よりもさらに延長された拡張部位をそれぞれ
備えなるように配置されてなるように構成される。
【００１７】本発明の好ましい態様として、前記強磁性
フリー層の長手方向両端部にそれぞれ接続配置されるバ
イアス付与手段は、前記強磁性フリー層の両端部に存在
する拡張部位の上または下に磁気的に接触(magneticall
y contact)して形成され、かつ前記強磁性ピンド層の長
手方向端部から一定のスペースＤを確保して形成される
ように構成される。
フリー層の長手方向両端部にそれぞれ接続配置されるバ
イアス付与手段は、前記強磁性フリー層の両端部に存在
する拡張部位の上または下に磁気的に接触(magneticall
y contact)して形成され、かつ前記強磁性ピンド層の長
手方向端部から一定のスペースＤを確保して形成される
ように構成される。
【００１８】本発明の好ましい態様として、前記一定の
スペースＤは、０．０２μｍ以上でに設定される。
スペースＤは、０．０２μｍ以上でに設定される。
【００１９】本発明の好ましい態様として、前記一定の
スペースＤは、０．０２μｍ以上０．３μｍ以下に設定
される。
スペースＤは、０．０２μｍ以上０．３μｍ以下に設定
される。
【００２０】本発明の好ましい態様として、前記一定の
スペースＤは、０．０２μｍ以上０．１５μｍ未満に設
定される。
スペースＤは、０．０２μｍ以上０．１５μｍ未満に設
定される。
【００２１】本発明の好ましい態様として、前記強磁性
フリー層の厚さは、２０〜５００Åの範囲に設定され
る。
フリー層の厚さは、２０〜５００Åの範囲に設定され
る。
【００２２】本発明の好ましい態様として、前記トンネ
ル多層膜は、その多層膜検出端面がＡＢＳ（Air Bearin
g Surface）を構成してなるように構成される。
ル多層膜は、その多層膜検出端面がＡＢＳ（Air Bearin
g Surface）を構成してなるように構成される。
【００２３】本発明の好ましい態様として、前記強磁性
フリー層は、合成フェリ磁石(synthetic ferrimagnet)
であるように構成される。
フリー層は、合成フェリ磁石(synthetic ferrimagnet)
であるように構成される。
【００２４】本発明の好ましい態様として、前記強磁性
ピンド層は、非磁性層を介して反強磁性的に結合された
一対の強磁性層であるように構成される。
ピンド層は、非磁性層を介して反強磁性的に結合された
一対の強磁性層であるように構成される。
【００２５】本発明の好ましい態様として、前記バイア
ス手段は、高保磁力材料もしくは反強磁性材料、または
反強磁性層と１ないし幾層かの強磁性層との積層体から
構成される。
ス手段は、高保磁力材料もしくは反強磁性材料、または
反強磁性層と１ないし幾層かの強磁性層との積層体から
構成される。
【００２６】本発明の好ましい態様として、前記強磁性
ピンド層の磁化をピンニングするためのピン止め層が、
前記強磁性ピンド層のトンネルバリア層と接する側と反
対の面に積層されてなるように構成される。
ピンド層の磁化をピンニングするためのピン止め層が、
前記強磁性ピンド層のトンネルバリア層と接する側と反
対の面に積層されてなるように構成される。
【００２７】本発明の好ましい態様として、前記トンネ
ル多層膜の長手方向両端部は、絶縁層で絶縁されている
ように構成される。
ル多層膜の長手方向両端部は、絶縁層で絶縁されている
ように構成される。
【００２８】
【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。
について詳細に説明する。
【００２９】図１は、本発明のトンネル磁気抵抗効果型
ヘッド１（以下、単に「ＴＭＲヘッド１」と称す）の好
適な一例を示す断面図である。この断面図は磁気情報で
ある外部磁場を発する磁気記録媒体と実質的に対向する
ように配置される面に相当する。この面は、いわゆるＡ
ＢＳ（Air Bearing Surface）と呼ばれる。
ヘッド１（以下、単に「ＴＭＲヘッド１」と称す）の好
適な一例を示す断面図である。この断面図は磁気情報で
ある外部磁場を発する磁気記録媒体と実質的に対向する
ように配置される面に相当する。この面は、いわゆるＡ
ＢＳ（Air Bearing Surface）と呼ばれる。
【００３０】この実施の形態において、ＴＭＲヘッド１
は、スピントンネル磁気抵抗効果を示すトンネル多層膜
３を備えている。すなわち、トンネル多層膜３は、トン
ネルバリア層３０と、トンネルバリア層３０を挟むよう
にして形成された強磁性フリー層２０と強磁性ピンド層
４０が積層された多層膜構造を有している。強磁性フリ
ー層２０は、基本的に磁気情報である外部磁場に応答し
て自由(フリー)に磁化の向きが変えられるように作用す
る。また、強磁性ピンド層４０は、その磁化方向が、す
べて一定方向を向くようにピン止めされている（図１の
場合ピン止めされる磁化の方向は紙面の奥行き方向）。
そのため、通常、図１に示されるように強磁性ピンド層
４０の磁化をピンニングするためのピン止め層５０が、
前記強磁性ピンド層４０のトンネルバリア層３０と接す
る側と反対の面に積層される。
は、スピントンネル磁気抵抗効果を示すトンネル多層膜
３を備えている。すなわち、トンネル多層膜３は、トン
ネルバリア層３０と、トンネルバリア層３０を挟むよう
にして形成された強磁性フリー層２０と強磁性ピンド層
４０が積層された多層膜構造を有している。強磁性フリ
ー層２０は、基本的に磁気情報である外部磁場に応答し
て自由(フリー)に磁化の向きが変えられるように作用す
る。また、強磁性ピンド層４０は、その磁化方向が、す
べて一定方向を向くようにピン止めされている（図１の
場合ピン止めされる磁化の方向は紙面の奥行き方向）。
そのため、通常、図１に示されるように強磁性ピンド層
４０の磁化をピンニングするためのピン止め層５０が、
前記強磁性ピンド層４０のトンネルバリア層３０と接す
る側と反対の面に積層される。
【００３１】このようなトンネル多層膜３は、その多層
膜検出端面がＡＢＳ（Air BearingSurface）を構成して
なるようにすることが望ましい。すなわち、トンネル多
層膜３を構成するトンネルバリア層３０と、トンネルバ
リア層３０を挟むようにして形成された強磁性フリー層
２０と強磁性ピンド層４０のそれぞれの検出側端面が同
一ヘッド先端面を構成するように露出するようにするこ
とが望ましい。このような構成とすることにより、例え
ば、強磁性フリー層２０の端面のみをヘッド先端面に覗
かせた構成と比べて、トンネル効果のロスが少なくな
り、大きなＴＭＲ変化率が得られる。
膜検出端面がＡＢＳ（Air BearingSurface）を構成して
なるようにすることが望ましい。すなわち、トンネル多
層膜３を構成するトンネルバリア層３０と、トンネルバ
リア層３０を挟むようにして形成された強磁性フリー層
２０と強磁性ピンド層４０のそれぞれの検出側端面が同
一ヘッド先端面を構成するように露出するようにするこ
とが望ましい。このような構成とすることにより、例え
ば、強磁性フリー層２０の端面のみをヘッド先端面に覗
かせた構成と比べて、トンネル効果のロスが少なくな
り、大きなＴＭＲ変化率が得られる。
【００３２】図１に示される本発明の実施形態におい
て、前記トンネル多層膜３の積層方向の両側には、トン
ネル多層膜３にセンス電流をながすための電極と磁気シ
ールドの両方の機能を果たす、電極−シールド兼用層
（common lead and shield layer）８１,８５が、それ
ぞれ、電気的に接合（electrical contact）されてい
る。このような電極−シールド兼用層（common lead an
d shield layer）８１,８５を用いることにより、リー
ドギャップは大幅に縮小でき、さらに、トンネル多層膜
中の不均一な電流の流れを防止することができる。トン
ネル多層膜中の不均一電流分布は実効接合面積を減少さ
せ、出力低下の原因になる。
て、前記トンネル多層膜３の積層方向の両側には、トン
ネル多層膜３にセンス電流をながすための電極と磁気シ
ールドの両方の機能を果たす、電極−シールド兼用層
（common lead and shield layer）８１,８５が、それ
ぞれ、電気的に接合（electrical contact）されてい
る。このような電極−シールド兼用層（common lead an
d shield layer）８１,８５を用いることにより、リー
ドギャップは大幅に縮小でき、さらに、トンネル多層膜
中の不均一な電流の流れを防止することができる。トン
ネル多層膜中の不均一電流分布は実効接合面積を減少さ
せ、出力低下の原因になる。
【００３３】なお、従来の提案のヘッド構造において、
電極を極端に薄くしてリードギャップをできるだけ小さ
くしようとした場合には電極部分の抵抗が極めて高くな
る。ＴＭＲ素子の抵抗よりも電極抵抗が高くなるとトン
ネル多層膜中の不均一な電流の流れが必然的に生じてし
まう。
電極を極端に薄くしてリードギャップをできるだけ小さ
くしようとした場合には電極部分の抵抗が極めて高くな
る。ＴＭＲ素子の抵抗よりも電極抵抗が高くなるとトン
ネル多層膜中の不均一な電流の流れが必然的に生じてし
まう。
【００３４】本発明において用いられる電極−シールド
兼用層（common lead and shield layer）８１,８５
は、ＮｉＦｅ（パーマロイ）、センダスト、ＣｏＦｅ、
ＣｏＦｅＮｉから構成される。これらは通常、図示のご
とく一層から形成されることが好ましいが、上記の材質
の中から選定された複数の材質の積層体とすることもで
きる。このような電極−シールド兼用層（common lead
and shield layer）８１,８５にセンス用の電流が流さ
れ、これらの層８１,８５に電気的に接合されているト
ンネル多層膜３の積層方向にセンス電流が流れるように
なっている。このような電極−シールド兼用層８１,８
５の膜厚は、０．５〜４μｍ、好ましくは、１〜３μｍ
とされる。この膜厚が４μｍを超えると、製造工程上、
コストが嵩む。さらにシールドの磁気的安定性も損なわ
れるという不都合が生じる。また、この膜厚が０．５μ
ｍ未満となるとシールドとしての役割を果たさなくなっ
てしまうという不都合が生じる。
兼用層（common lead and shield layer）８１,８５
は、ＮｉＦｅ（パーマロイ）、センダスト、ＣｏＦｅ、
ＣｏＦｅＮｉから構成される。これらは通常、図示のご
とく一層から形成されることが好ましいが、上記の材質
の中から選定された複数の材質の積層体とすることもで
きる。このような電極−シールド兼用層（common lead
and shield layer）８１,８５にセンス用の電流が流さ
れ、これらの層８１,８５に電気的に接合されているト
ンネル多層膜３の積層方向にセンス電流が流れるように
なっている。このような電極−シールド兼用層８１,８
５の膜厚は、０．５〜４μｍ、好ましくは、１〜３μｍ
とされる。この膜厚が４μｍを超えると、製造工程上、
コストが嵩む。さらにシールドの磁気的安定性も損なわ
れるという不都合が生じる。また、この膜厚が０．５μ
ｍ未満となるとシールドとしての役割を果たさなくなっ
てしまうという不都合が生じる。
【００３５】このような電極−シールド兼用層８１,８
５は、直接、トンネル多層膜３と接触するように形成さ
れてもよいし、あるいは図１の実施の形態に示されるよ
うに、非磁性かつ導電性のあるギャップ層７１,７５
（以下、単にギャップ層７１,７５と称す）を、それぞ
れ介して電極−シールド兼用層８１,８５とトンネル多
層膜３とを電気的に接合するようにしてもよい。前者の
場合、すなわち、ギャップ層を設けずに直接に接合する
場合には、シールド−シールド間距離を限界にまで短く
することができ、高密度記録化に大きな貢献ができると
いうメリットがある。この一方で、図１に示されるよう
な後者の場合、すなわち、ギャップ層を介して間接的に
接合する場合には、電極−シールド兼用層８１,８５側
への磁気リークをより一層確実に防止することができる
というメリットがある。
５は、直接、トンネル多層膜３と接触するように形成さ
れてもよいし、あるいは図１の実施の形態に示されるよ
うに、非磁性かつ導電性のあるギャップ層７１,７５
（以下、単にギャップ層７１,７５と称す）を、それぞ
れ介して電極−シールド兼用層８１,８５とトンネル多
層膜３とを電気的に接合するようにしてもよい。前者の
場合、すなわち、ギャップ層を設けずに直接に接合する
場合には、シールド−シールド間距離を限界にまで短く
することができ、高密度記録化に大きな貢献ができると
いうメリットがある。この一方で、図１に示されるよう
な後者の場合、すなわち、ギャップ層を介して間接的に
接合する場合には、電極−シールド兼用層８１,８５側
への磁気リークをより一層確実に防止することができる
というメリットがある。
【００３６】前記ギャップ層７１,７５は、Ｃｕ，Ａ
ｌ，Ａｕ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｃｒ，Ｉｎ，Ｉｒ，Ｍｇ，Ｒ
ｕ，Ｗ，Ｚｎあるいはこれらとの合金からなる層を有し
て構成され、当該ギャップ層７１,７５は、特に、シー
ルド−シールド間距離の調整およびＴＭＲ多層膜位置の
調整という機能や、トンネル電流が不均一になるのを防
止するという機能を果たす。これらは通常、図示のごと
く一層から形成されることが好ましいが、上記の材質の
中から選定された複数の材質の積層体とすることもでき
る。このようなギャップ層７１，７５の膜厚は、５０〜
７００Å、好ましくは、１００〜５００Å、より好まし
くは、１００〜３００Åとされる。この膜厚が７００Å
を超えると、シールド−シールド間距離が必要以上に大
きくなり、いわゆるＢＰＩが大きくならず、高密度記録
に適さなくなってしまうという不都合が生じ、また、こ
の膜厚が５０Å未満となると、このギャップ層自体の抵
抗が大きくなってしまい、トンネル電流の不均一性が生
じてしまう。
ｌ，Ａｕ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｃｒ，Ｉｎ，Ｉｒ，Ｍｇ，Ｒ
ｕ，Ｗ，Ｚｎあるいはこれらとの合金からなる層を有し
て構成され、当該ギャップ層７１,７５は、特に、シー
ルド−シールド間距離の調整およびＴＭＲ多層膜位置の
調整という機能や、トンネル電流が不均一になるのを防
止するという機能を果たす。これらは通常、図示のごと
く一層から形成されることが好ましいが、上記の材質の
中から選定された複数の材質の積層体とすることもでき
る。このようなギャップ層７１，７５の膜厚は、５０〜
７００Å、好ましくは、１００〜５００Å、より好まし
くは、１００〜３００Åとされる。この膜厚が７００Å
を超えると、シールド−シールド間距離が必要以上に大
きくなり、いわゆるＢＰＩが大きくならず、高密度記録
に適さなくなってしまうという不都合が生じ、また、こ
の膜厚が５０Å未満となると、このギャップ層自体の抵
抗が大きくなってしまい、トンネル電流の不均一性が生
じてしまう。
【００３７】上記のギャップ層７１，７５の材質の中で
は、特に、Ｔａ,Ｒｈ,Ｃｒ等の高耐食性材質を用いるこ
とが好ましい。ヘッド製造工程で、ギャップ層７１，７
５の化学的・機械的平滑処理（ＣＭＰ：chemical mecha
nical planarization）が行なわれることがあるからで
ある。また、ヘッド作製プロセスの終わりに、センサの
高さを定めるために研磨（ラッピング）工程があり、こ
こでの取り返しのつかないヘッド特性の電気的および磁
気的ダメージを防止するためでもある
は、特に、Ｔａ,Ｒｈ,Ｃｒ等の高耐食性材質を用いるこ
とが好ましい。ヘッド製造工程で、ギャップ層７１，７
５の化学的・機械的平滑処理（ＣＭＰ：chemical mecha
nical planarization）が行なわれることがあるからで
ある。また、ヘッド作製プロセスの終わりに、センサの
高さを定めるために研磨（ラッピング）工程があり、こ
こでの取り返しのつかないヘッド特性の電気的および磁
気的ダメージを防止するためでもある
【００３８】本発明におけるトンネル多層膜３は、図１
に示されるような仕様に基づいて構成されることが好ま
しい。すなわち、トンネル多層膜３の一部を構成する強
磁性フリー層２０は、図１に示されるようにその長手方
向（紙面の左右方向）両端部にそれぞれ積層され接続配
置されたバイアス付与手段６１，６１によって、強磁性
フリー層の長手方向にバイアス磁界（例えば矢印（α
１）方向）が印加されるようになっている。
に示されるような仕様に基づいて構成されることが好ま
しい。すなわち、トンネル多層膜３の一部を構成する強
磁性フリー層２０は、図１に示されるようにその長手方
向（紙面の左右方向）両端部にそれぞれ積層され接続配
置されたバイアス付与手段６１，６１によって、強磁性
フリー層の長手方向にバイアス磁界（例えば矢印（α
１）方向）が印加されるようになっている。
【００３９】当該強磁性フリー層２０の長手方向（バイ
アス磁界印加方向と実質的に同じ）の長さＬfは、前記
強磁性ピンド層４０の長手方向長さＬpよりも大きく設
定される。強磁性フリー層２０は、その長さＬfが強磁
性ピンド層４０の長さＬpよりも長い分だけ、その両端
部に、強磁性ピンド層４０の長手方向両端部位置（ライ
ンｈの引き出し線で表示される）よりもさらに延長され
た拡張部位２０ａをそれぞれ備えなるように配置され
る。この拡張部位２０ａは、その長さがＬfeで表示さ
れ、強磁性フリー層２０の一部分を占めている。つま
り、拡張部位２０ａは強磁性ピンド層４０端部からのは
み出し長さ部分と同義である。
アス磁界印加方向と実質的に同じ）の長さＬfは、前記
強磁性ピンド層４０の長手方向長さＬpよりも大きく設
定される。強磁性フリー層２０は、その長さＬfが強磁
性ピンド層４０の長さＬpよりも長い分だけ、その両端
部に、強磁性ピンド層４０の長手方向両端部位置（ライ
ンｈの引き出し線で表示される）よりもさらに延長され
た拡張部位２０ａをそれぞれ備えなるように配置され
る。この拡張部位２０ａは、その長さがＬfeで表示さ
れ、強磁性フリー層２０の一部分を占めている。つま
り、拡張部位２０ａは強磁性ピンド層４０端部からのは
み出し長さ部分と同義である。
【００４０】強磁性フリー層２０の長手方向の長さＬf
は、０．５〜２０μｍ程度とされる。また、強磁性ピン
ド層４０の長手方向長さＬpとの関係で規定される強磁
性ピンド層４０の拡張部位２０ａの長さＬfeは、０．１
〜５μｍ程度とされる。
は、０．５〜２０μｍ程度とされる。また、強磁性ピン
ド層４０の長手方向長さＬpとの関係で規定される強磁
性ピンド層４０の拡張部位２０ａの長さＬfeは、０．１
〜５μｍ程度とされる。
【００４１】このような強磁性フリー層２０の両端の拡
張部位２１に、バイアス付与手段６１，６１が積層状態
で接続される。バイアス付与手段６１，６１が積層され
た部分は、拡張部位２１と交換結合され、磁化方向は矢
印（α１）方向に固着される。バイアス付与手段６１，
６１は、それぞれ、図１に示されるように前記強磁性ピ
ンド層４０の長手方向両端部からそれぞれ一定のスペー
スＤを確保して形成されている。
張部位２１に、バイアス付与手段６１，６１が積層状態
で接続される。バイアス付与手段６１，６１が積層され
た部分は、拡張部位２１と交換結合され、磁化方向は矢
印（α１）方向に固着される。バイアス付与手段６１，
６１は、それぞれ、図１に示されるように前記強磁性ピ
ンド層４０の長手方向両端部からそれぞれ一定のスペー
スＤを確保して形成されている。
【００４２】このような一定のスペースＤは、ヘッドの
設計仕様を決定する際に、ＴＭＲ変化率特性を実質的に
低下させないようにするために所定範囲に定めることが
望ましい。具体的数値は、ヘッド仕様、例えば、用いる
構成部材の材質や、寸法設定等により適宜設定すること
が望ましい。特に、より好ましい態様として実験的に見
出された数値を挙げるならば、前記一定のスペースＤ
は、０．０２μｍ以上、特に、０．０２μｍ以上０．３
μｍ以下の範囲、さらには０．０２μｍ以上０．１５μ
ｍ未満の範囲とすることが好ましい。このＤの値が、
０．０２μｍ未満となると、ＴＭＲ変化率が低下する傾
向にある。この一方で、このＤ値が大きくなり過ぎて、
０．３μｍを超えると、有効トラック幅が広がってしま
い高記録密度化への将来の要求に合致しなくなる傾向が
生じる。有効トラック幅を特に重点的に考慮すると、Ｄ
値は０．０２μｍ以上０．１５μｍ未満の範囲（０．１
５μｍを含まない）とすることが好ましい。
設計仕様を決定する際に、ＴＭＲ変化率特性を実質的に
低下させないようにするために所定範囲に定めることが
望ましい。具体的数値は、ヘッド仕様、例えば、用いる
構成部材の材質や、寸法設定等により適宜設定すること
が望ましい。特に、より好ましい態様として実験的に見
出された数値を挙げるならば、前記一定のスペースＤ
は、０．０２μｍ以上、特に、０．０２μｍ以上０．３
μｍ以下の範囲、さらには０．０２μｍ以上０．１５μ
ｍ未満の範囲とすることが好ましい。このＤの値が、
０．０２μｍ未満となると、ＴＭＲ変化率が低下する傾
向にある。この一方で、このＤ値が大きくなり過ぎて、
０．３μｍを超えると、有効トラック幅が広がってしま
い高記録密度化への将来の要求に合致しなくなる傾向が
生じる。有効トラック幅を特に重点的に考慮すると、Ｄ
値は０．０２μｍ以上０．１５μｍ未満の範囲（０．１
５μｍを含まない）とすることが好ましい。
【００４３】また、本発明における前記強磁性フリー層
２０の厚さは、２０〜５００Å、好ましくは、４０〜３
００Å、より好ましくは６０〜２００Åの範囲に設定さ
れる。この厚さが、２０Å未満となると、前記強磁性フ
リー層２０の長さ方向の長さＬfを十分な大きさとする
ことが成膜技術上、困難になる。また、この厚さが５０
０Åを超えると、強磁性フリー層内部の特性ばらつきに
より、電子分極率の分散が生じ、結果的にＴＭＲ変化率
が減少してしまうという不都合が生じる。
２０の厚さは、２０〜５００Å、好ましくは、４０〜３
００Å、より好ましくは６０〜２００Åの範囲に設定さ
れる。この厚さが、２０Å未満となると、前記強磁性フ
リー層２０の長さ方向の長さＬfを十分な大きさとする
ことが成膜技術上、困難になる。また、この厚さが５０
０Åを超えると、強磁性フリー層内部の特性ばらつきに
より、電子分極率の分散が生じ、結果的にＴＭＲ変化率
が減少してしまうという不都合が生じる。
【００４４】図１に例示されたＴＭＲヘッド１全体の構
成、特に上述していない部材を中心にして簡単に説明し
ておくと、本実施の形態においては、ＴＭＲ多層膜の両
端部外方には、図示のごとく例えばアルミナからなる絶
縁層９３，９３が形成される。これにより、バイアス付
与手段６１，６１とトンネルバリア層３０の絶縁が確実
に行なわれるようになっている。
成、特に上述していない部材を中心にして簡単に説明し
ておくと、本実施の形態においては、ＴＭＲ多層膜の両
端部外方には、図示のごとく例えばアルミナからなる絶
縁層９３，９３が形成される。これにより、バイアス付
与手段６１，６１とトンネルバリア層３０の絶縁が確実
に行なわれるようになっている。
【００４５】強磁性フリー層２０や強磁性ピンド層４０
を構成する材質は、高いＴＭＲ変化量が得られるように
高スピン分極材料が好ましく、例えば、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎ
ｉ，ＦｅＣｏ，ＮｉＦｅ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＣｏＮｉ
等が用いられる。これらは２層以上の積層体であっても
よい。強磁性フリー層２０の膜厚は、２０〜５００Å、
好ましくは４０〜３００Åとされる。膜厚が厚くなりす
ぎると、ヘッド動作時の出力が低下する傾向があり、ま
た、膜厚が薄くなりすぎると、磁気特性が不安定となり
ヘッド動作時のノイズが増大するという不都合が生じ
る。強磁性ピンド層４０の膜厚は、１０〜１００Å、好
ましくは２０〜５０Åとされる。膜厚が厚くなりすぎる
と、ピン止め層５０による磁化のピンニングが弱まり、
また、膜厚が薄くなりすぎると、ＴＭＲ変化率が減少す
る傾向が生じる。
を構成する材質は、高いＴＭＲ変化量が得られるように
高スピン分極材料が好ましく、例えば、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎ
ｉ，ＦｅＣｏ，ＮｉＦｅ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＣｏＮｉ
等が用いられる。これらは２層以上の積層体であっても
よい。強磁性フリー層２０の膜厚は、２０〜５００Å、
好ましくは４０〜３００Åとされる。膜厚が厚くなりす
ぎると、ヘッド動作時の出力が低下する傾向があり、ま
た、膜厚が薄くなりすぎると、磁気特性が不安定となり
ヘッド動作時のノイズが増大するという不都合が生じ
る。強磁性ピンド層４０の膜厚は、１０〜１００Å、好
ましくは２０〜５０Åとされる。膜厚が厚くなりすぎる
と、ピン止め層５０による磁化のピンニングが弱まり、
また、膜厚が薄くなりすぎると、ＴＭＲ変化率が減少す
る傾向が生じる。
【００４６】強磁性ピンド層４０の磁化をピン止めする
ピン止め層５０は、そのピン止め機能を果たすものであ
れば、特に限定されないが、通常、反強磁性材料が用い
られる。厚さは、通常、６０〜３００Å程度とされる。
ピン止め層５０は、そのピン止め機能を果たすものであ
れば、特に限定されないが、通常、反強磁性材料が用い
られる。厚さは、通常、６０〜３００Å程度とされる。
【００４７】ここで、強磁性トンネル磁気抵抗効果につ
いて図１および図８を参照しつつ簡単に説明しておく。
強磁性トンネル磁気抵抗効果とは、図１に示されるよう
にトンネルバリア層３０を挟む一対の強磁性層２０，４
０間の積層方向に電流を流す場合に、両方の強磁性層２
０，４０間における互いの磁化の相対角度に依存してト
ンネルバリア層を流れるトンネル電流が変化する現象を
いう。この場合のトンネルバリア層３０は、薄い絶縁膜
であって、トンネル磁気抵抗効果によりスピンを保存し
ながら電子が通過できるものである。図８（Ａ）に示さ
れるように両強磁性層２０，４０間における互いの磁化
が平行である場合（あるいは互いの磁化の相対角度が小
さい場合）、電子のトンネル確率は高くなるので、両者
間に流れる電流の抵抗は小さくなる。これとは逆に、図
８（Ｂ）に示されるように両強磁性層２０，４０間にお
ける互いの磁化が反平行である場合（あるいは互いの磁
化の相対角度が大きい場合）、電子のトンネル確率は低
くなるので、両者間に流れる電流の抵抗は大きくなる。
このような磁化の相対角度の変化に基づく抵抗変化を利
用して、例えば外部磁場の検出動作が行われる。
いて図１および図８を参照しつつ簡単に説明しておく。
強磁性トンネル磁気抵抗効果とは、図１に示されるよう
にトンネルバリア層３０を挟む一対の強磁性層２０，４
０間の積層方向に電流を流す場合に、両方の強磁性層２
０，４０間における互いの磁化の相対角度に依存してト
ンネルバリア層を流れるトンネル電流が変化する現象を
いう。この場合のトンネルバリア層３０は、薄い絶縁膜
であって、トンネル磁気抵抗効果によりスピンを保存し
ながら電子が通過できるものである。図８（Ａ）に示さ
れるように両強磁性層２０，４０間における互いの磁化
が平行である場合（あるいは互いの磁化の相対角度が小
さい場合）、電子のトンネル確率は高くなるので、両者
間に流れる電流の抵抗は小さくなる。これとは逆に、図
８（Ｂ）に示されるように両強磁性層２０，４０間にお
ける互いの磁化が反平行である場合（あるいは互いの磁
化の相対角度が大きい場合）、電子のトンネル確率は低
くなるので、両者間に流れる電流の抵抗は大きくなる。
このような磁化の相対角度の変化に基づく抵抗変化を利
用して、例えば外部磁場の検出動作が行われる。
【００４８】２つの強磁性層２０，４０によって挟まれ
るトンネルバリア層３０は、Ａｌ2Ｏ3，ＮｉＯ，Ｇｄ
Ｏ，ＭｇＯ，Ｔａ2Ｏ5，ＭｏＯ2，ＴｉＯ2，ＷＯ2等か
ら構成される。トンネルバリア層３０の厚さは、素子の
低抵抗化のためできるだけ薄いことが望ましいが、あま
り薄すぎてピンホールが生じるとリーク電流がながれて
しまい好ましくない。一般には、５〜２０Å程度とされ
る。
るトンネルバリア層３０は、Ａｌ2Ｏ3，ＮｉＯ，Ｇｄ
Ｏ，ＭｇＯ，Ｔａ2Ｏ5，ＭｏＯ2，ＴｉＯ2，ＷＯ2等か
ら構成される。トンネルバリア層３０の厚さは、素子の
低抵抗化のためできるだけ薄いことが望ましいが、あま
り薄すぎてピンホールが生じるとリーク電流がながれて
しまい好ましくない。一般には、５〜２０Å程度とされ
る。
【００４９】本発明において、強磁性フリー層２０を、
例えば、図９に示されるようなＮｉＦｅ層２１（厚さ２
０Å）／Ｒｕ層２２（厚さ７Å）／ＮｉＦｅ層２３（厚
さ３０Å）の３層積層体で例示される合成フェリ磁石(s
ynthetic ferrimagnet)とすることも好ましい態様の一
つである。この場合には、上下のＮｉＦｅ層２１および
ＮｉＦｅ層２３の磁化方向２１ｍおよび２３ｍはそれぞ
れ、互いに逆方向となっている。合成フェリ磁石を用い
た場合、実効的な磁気膜厚が薄く設定できるのでＴＭＲ
変化率が大きくなり、ヘッド出力が大きくなるというメ
リットがある。また、このような合成フェリ磁石は前記
強磁性ピンド層４０にも適用できる。すなわち、前記強
磁性ピンド層４０は、図９に示されるように非磁性層を
介して反強磁性的に結合された一対の強磁性層としても
よい。
例えば、図９に示されるようなＮｉＦｅ層２１（厚さ２
０Å）／Ｒｕ層２２（厚さ７Å）／ＮｉＦｅ層２３（厚
さ３０Å）の３層積層体で例示される合成フェリ磁石(s
ynthetic ferrimagnet)とすることも好ましい態様の一
つである。この場合には、上下のＮｉＦｅ層２１および
ＮｉＦｅ層２３の磁化方向２１ｍおよび２３ｍはそれぞ
れ、互いに逆方向となっている。合成フェリ磁石を用い
た場合、実効的な磁気膜厚が薄く設定できるのでＴＭＲ
変化率が大きくなり、ヘッド出力が大きくなるというメ
リットがある。また、このような合成フェリ磁石は前記
強磁性ピンド層４０にも適用できる。すなわち、前記強
磁性ピンド層４０は、図９に示されるように非磁性層を
介して反強磁性的に結合された一対の強磁性層としても
よい。
【００５０】また、図４には、図１の縦中心線に沿って
紙面奥行き方向に切断した断面図が示される。図４に示
されるように図面の左側端部はいわゆる磁気記録媒体と
対向するＡＢＳを示しており、このＡＢＳにトンネル多
層膜３の感磁部が形成されている。電極−シールド兼用
層８１,８５は、図４のヘッド後端部(図面の右方)まで
伸び、これらは絶縁層９３で仕切られている。そして、
一方の電極−シールド兼用層８５は、トンネル多層膜３
の後部へと伸びるようにデザインされたバックフラック
スガイドとして機能する部分８５ａ（実質的に点線で囲
まれた部分）を備えてなるように構成される。すなわ
ち、一つの電極−シールド兼用層８５は、読み取り出力
を向上させるためにＡＢＳ（Air Bearing Surface）か
らトンネル多層膜の後部へと入り込みつつトンネル多層
膜の後部へ延長されるようにデザインされており、トン
ネル多層膜の後部に位置する電極−シールド兼用層の一
部分８５ａが読み取り出力を向上させるためのバックフ
ラックスガイドとして機能するように構成されている。
この構成は本発明の特に重要な特徴となるものであり、
この構成により、磁気信号を感磁部であるトンネル多層
膜３で効率良く磁気信号を吸い上げることが可能とな
り、その結果、読み取り出力を向上させることができ
る。
紙面奥行き方向に切断した断面図が示される。図４に示
されるように図面の左側端部はいわゆる磁気記録媒体と
対向するＡＢＳを示しており、このＡＢＳにトンネル多
層膜３の感磁部が形成されている。電極−シールド兼用
層８１,８５は、図４のヘッド後端部(図面の右方)まで
伸び、これらは絶縁層９３で仕切られている。そして、
一方の電極−シールド兼用層８５は、トンネル多層膜３
の後部へと伸びるようにデザインされたバックフラック
スガイドとして機能する部分８５ａ（実質的に点線で囲
まれた部分）を備えてなるように構成される。すなわ
ち、一つの電極−シールド兼用層８５は、読み取り出力
を向上させるためにＡＢＳ（Air Bearing Surface）か
らトンネル多層膜の後部へと入り込みつつトンネル多層
膜の後部へ延長されるようにデザインされており、トン
ネル多層膜の後部に位置する電極−シールド兼用層の一
部分８５ａが読み取り出力を向上させるためのバックフ
ラックスガイドとして機能するように構成されている。
この構成は本発明の特に重要な特徴となるものであり、
この構成により、磁気信号を感磁部であるトンネル多層
膜３で効率良く磁気信号を吸い上げることが可能とな
り、その結果、読み取り出力を向上させることができ
る。
【００５１】次いで、図１の磁気ヘッドの基本的な製造
方法を図２〜図４を参照しつつ簡単に説明する。
方法を図２〜図４を参照しつつ簡単に説明する。
【００５２】まず最初に、図２（Ａ）に示されるように
平板状の電極−シールド兼用層８１の両端部がレジスト
ホールを介してイオンミリングされ、２つの四角のホー
ル８２，８２が形成される（図面の両端部）。この上
に、図２（Ｂ）に示されるようにギャップ層７１がスパ
ッタ成膜され、さらにこの上に例えば、ＣｏＰｔ等の高
保磁力材料からなるバイアス付与手段６１が形成され
る。しかる後、化学的・機械的平滑処理（ＣＭＰ：chem
ical mechanical planarization）を経て、２つの分離
されたバイアス付与手段６１,６１を持つクリーンな平
滑面９９が形成される（図２（Ｂ））。
平板状の電極−シールド兼用層８１の両端部がレジスト
ホールを介してイオンミリングされ、２つの四角のホー
ル８２，８２が形成される（図面の両端部）。この上
に、図２（Ｂ）に示されるようにギャップ層７１がスパ
ッタ成膜され、さらにこの上に例えば、ＣｏＰｔ等の高
保磁力材料からなるバイアス付与手段６１が形成され
る。しかる後、化学的・機械的平滑処理（ＣＭＰ：chem
ical mechanical planarization）を経て、２つの分離
されたバイアス付与手段６１,６１を持つクリーンな平
滑面９９が形成される（図２（Ｂ））。
【００５３】次いで、図３（Ａ）に至るまでの工程を説
明する。上記の平滑面９９の上に、ＴＭＲ多層膜が形成
される。すなわち、平滑面の上に、Ｔａシード(seed)層
（図示していない）、強磁性フリー層２０、トンネルバ
リア層３０ａ、強磁性ピンド層４０ａ、ピン止め層５０
ａ、キャッピングＴａ層（図示していない）が順次、成
膜(depo)される。なお、強磁性フリー層２０、強磁性ピ
ンド層４０ａは磁界を印加した状態で成膜されることが
望ましく、強磁性フリー層２０の磁化方向は、外部磁場
ゼロの状態でＡＢＳに平行となるように、また、強磁性
ピンド層４０ａの磁化方向は強磁性フリー層２０の磁化
方向と直交するように設定される。ＴＭＲ多層膜を形成
した後、最初のレジストマスク（図示していない）がト
ンネル多層膜３ａの上に、多層膜の長さを規定するよう
にパターン形成される。トンネル多層膜３ａのプロテク
トされていない部分がギャップ層７１までイオンミリン
グされ、そのミリングされた空部(vacant)個所に絶縁層
９３ａ（例えばアルミナからなる）が堆積される。リフ
トオフ工程の後、より小さな寸法の第２のレジストマス
ク１００がトンネル多層膜３ａの上に形成される（図３
（Ａ））。
明する。上記の平滑面９９の上に、ＴＭＲ多層膜が形成
される。すなわち、平滑面の上に、Ｔａシード(seed)層
（図示していない）、強磁性フリー層２０、トンネルバ
リア層３０ａ、強磁性ピンド層４０ａ、ピン止め層５０
ａ、キャッピングＴａ層（図示していない）が順次、成
膜(depo)される。なお、強磁性フリー層２０、強磁性ピ
ンド層４０ａは磁界を印加した状態で成膜されることが
望ましく、強磁性フリー層２０の磁化方向は、外部磁場
ゼロの状態でＡＢＳに平行となるように、また、強磁性
ピンド層４０ａの磁化方向は強磁性フリー層２０の磁化
方向と直交するように設定される。ＴＭＲ多層膜を形成
した後、最初のレジストマスク（図示していない）がト
ンネル多層膜３ａの上に、多層膜の長さを規定するよう
にパターン形成される。トンネル多層膜３ａのプロテク
トされていない部分がギャップ層７１までイオンミリン
グされ、そのミリングされた空部(vacant)個所に絶縁層
９３ａ（例えばアルミナからなる）が堆積される。リフ
トオフ工程の後、より小さな寸法の第２のレジストマス
ク１００がトンネル多層膜３ａの上に形成される（図３
（Ａ））。
【００５４】次いで、図３（Ｂ）に至るまでの工程を説
明する。レジストマスク１００にプロテクトされていな
い部分は、イオンミリングされ、そのエッチングは強磁
性フリー層２０に到達した時点でストップされる。さら
に第２の絶縁層９３が水平レベルになるまで堆積され付
加される（図３（Ｂ））。
明する。レジストマスク１００にプロテクトされていな
い部分は、イオンミリングされ、そのエッチングは強磁
性フリー層２０に到達した時点でストップされる。さら
に第２の絶縁層９３が水平レベルになるまで堆積され付
加される（図３（Ｂ））。
【００５５】次いで、さらにギャップ層７５、電極−シ
ールド兼用層８５が順次積層され、図１（図４）に示さ
れる磁気ヘッドの形態が完成する。
ールド兼用層８５が順次積層され、図１（図４）に示さ
れる磁気ヘッドの形態が完成する。
【００５６】図４に示されるようなバックフラックスガ
イド部の形成方法について説明する。図３（Ｂ）の状態
から、ギャップ層７５がＴＭＲ多層膜の上に形成され
る。それから、レジストマスクがヘッドのフロント部分
を覆うようにパターニングされる。プロテクトされてい
ない領域は、下部に位置する電極−シールド兼用層８１
までイオンミリングされる。絶縁層９３が電極−シール
ド兼用層８１,８５間の電気的ショートを防ぐために薄
膜形成され、リフトオフ工程の後に電極−シールド兼用
層８５が成膜されヘッド形態が完成される。このように
して、図４に示されるように、信号磁界を磁気的に吸い
上げる強磁性フリー層２０の後部に（バック）フラック
スガイド部を形成することにより、強磁性フリー層２０
の有効透磁率が向上し、フリー層２０内を流れるフラッ
クス密度が上がり、より大きな磁化回転が得られ、出力
が向上する。
イド部の形成方法について説明する。図３（Ｂ）の状態
から、ギャップ層７５がＴＭＲ多層膜の上に形成され
る。それから、レジストマスクがヘッドのフロント部分
を覆うようにパターニングされる。プロテクトされてい
ない領域は、下部に位置する電極−シールド兼用層８１
までイオンミリングされる。絶縁層９３が電極−シール
ド兼用層８１,８５間の電気的ショートを防ぐために薄
膜形成され、リフトオフ工程の後に電極−シールド兼用
層８５が成膜されヘッド形態が完成される。このように
して、図４に示されるように、信号磁界を磁気的に吸い
上げる強磁性フリー層２０の後部に（バック）フラック
スガイド部を形成することにより、強磁性フリー層２０
の有効透磁率が向上し、フリー層２０内を流れるフラッ
クス密度が上がり、より大きな磁化回転が得られ、出力
が向上する。
【００５７】上記のごとくヘッド形態が完成した後、さ
らにピン−アニ−ル工程が行なわれる。すなわち、適当
な磁場中でクールダウンさせながらピン止め層５０によ
る強磁性ピンド層４０の磁化のピン止めが行なわれる。
最後に、バイアス付与手段６１による強磁性フリー層２
０へのバイアス付与操作（例えば、その一例としてピン
ニング操作）が行われる。
らにピン−アニ−ル工程が行なわれる。すなわち、適当
な磁場中でクールダウンさせながらピン止め層５０によ
る強磁性ピンド層４０の磁化のピン止めが行なわれる。
最後に、バイアス付与手段６１による強磁性フリー層２
０へのバイアス付与操作（例えば、その一例としてピン
ニング操作）が行われる。
【００５８】図５には、図１に示されるＴＭＲ磁気ヘッ
ド構造の変形例が示される。図５に示されるＴＭＲ磁気
ヘッド２の構造が、図１に示されるそれと基本的に異な
る点は、バイアス付与手段６１，６１の配置である。す
なわち、図５に示されるバイアス付与手段６１，６１
は、強磁性フリー層２０の両端部上側に配置されてい
る。このような図５に示される実施の形態においても、
強磁性フリー層２０と、強磁性ピンド層４０と、バイア
ス付与手段６１，６１との設計仕様は上記図１の場合と
同様な要件を満たすことが高出力を得るためにより好ま
しい態様といえる。なお、図５において、バイアス付与
手段６１，６１の配置換えに伴い、絶縁層の数や配置も
変更されている。すなわち、図５に例示されたＴＭＲヘ
ッド２全体の構成、特に上述していない部材を中心にし
て簡単に説明しておくと、図５の本実施の形態におい
て、強磁性フリー層２０の両端部外方には、図示のごと
く例えばアルミナ等からなる絶縁層９１，９１が形成さ
れる。さらに、バイアス付与手段６１，６１の上にも例
えばアルミナ等からなる絶縁層９３，９３が形成され、
この絶縁層９３，９３は前記スペースＤの部分にも入り
込んでいる。これにより、バイアス付与手段６１，６１
とトンネルバリア層３０の絶縁が確実に行なわれるよう
になっている。
ド構造の変形例が示される。図５に示されるＴＭＲ磁気
ヘッド２の構造が、図１に示されるそれと基本的に異な
る点は、バイアス付与手段６１，６１の配置である。す
なわち、図５に示されるバイアス付与手段６１，６１
は、強磁性フリー層２０の両端部上側に配置されてい
る。このような図５に示される実施の形態においても、
強磁性フリー層２０と、強磁性ピンド層４０と、バイア
ス付与手段６１，６１との設計仕様は上記図１の場合と
同様な要件を満たすことが高出力を得るためにより好ま
しい態様といえる。なお、図５において、バイアス付与
手段６１，６１の配置換えに伴い、絶縁層の数や配置も
変更されている。すなわち、図５に例示されたＴＭＲヘ
ッド２全体の構成、特に上述していない部材を中心にし
て簡単に説明しておくと、図５の本実施の形態におい
て、強磁性フリー層２０の両端部外方には、図示のごと
く例えばアルミナ等からなる絶縁層９１，９１が形成さ
れる。さらに、バイアス付与手段６１，６１の上にも例
えばアルミナ等からなる絶縁層９３，９３が形成され、
この絶縁層９３，９３は前記スペースＤの部分にも入り
込んでいる。これにより、バイアス付与手段６１，６１
とトンネルバリア層３０の絶縁が確実に行なわれるよう
になっている。
【００５９】以下、図５に示される磁気ヘッド２の製造
方法を図６および図７を参照しつつ簡単に説明する。
方法を図６および図７を参照しつつ簡単に説明する。
【００６０】まず最初に、図６（Ａ）に示されるように
平板状の電極−シールド兼用層８１の上に、ギャップ層
７１がスパッタ成膜される。上述したように、ギャップ
層７１は耐食性材料から構成することが望ましい。ヘッ
ド作製プロセスの終わりに、センサの高さを定めるため
に研磨（ラッピング）工程があり、ここでの取り返しの
つかないヘッド特性の電気的および磁気的ダメージを防
止するためである。
平板状の電極−シールド兼用層８１の上に、ギャップ層
７１がスパッタ成膜される。上述したように、ギャップ
層７１は耐食性材料から構成することが望ましい。ヘッ
ド作製プロセスの終わりに、センサの高さを定めるため
に研磨（ラッピング）工程があり、ここでの取り返しの
つかないヘッド特性の電気的および磁気的ダメージを防
止するためである。
【００６１】次いで、図６（Ｂ）に至るまでの工程を説
明する。ギャップ層７１の上には、例えば、Ｔａシード
(seed)層（図示していない）、強磁性フリー層２０、ト
ンネルバリア層３０ａ、強磁性ピンド層４０ａ、ピン止
め層５０ａ、キャッピングＴａ層（図示していない）が
順次、成膜(depo)される。なお、強磁性フリー層２０、
強磁性ピンド層４０ａは磁界を印加した状態で成膜され
ることが望ましく、強磁性フリー層２０の磁化方向は、
ＡＢＳに平行となるように、また、強磁性ピンド層４０
ａの磁化方向は強磁性フリー層２０の磁化方向と直交す
るように設定される。最初のレジストマスク（図示して
いない）がトンネル多層膜３ａの上に形成される。トン
ネル多層膜３ａのプロテクトされていない部分がギャッ
プ層７１までイオンミリングされ、そのミリングされた
空部(vacant)個所に絶縁層９１ａが堆積される。リフト
オフ後のトンネル多層膜３ａ形状が図６（Ｂ）に示され
ており、この上に、第２のレジストマスクパターン１０
０が形成される。
明する。ギャップ層７１の上には、例えば、Ｔａシード
(seed)層（図示していない）、強磁性フリー層２０、ト
ンネルバリア層３０ａ、強磁性ピンド層４０ａ、ピン止
め層５０ａ、キャッピングＴａ層（図示していない）が
順次、成膜(depo)される。なお、強磁性フリー層２０、
強磁性ピンド層４０ａは磁界を印加した状態で成膜され
ることが望ましく、強磁性フリー層２０の磁化方向は、
ＡＢＳに平行となるように、また、強磁性ピンド層４０
ａの磁化方向は強磁性フリー層２０の磁化方向と直交す
るように設定される。最初のレジストマスク（図示して
いない）がトンネル多層膜３ａの上に形成される。トン
ネル多層膜３ａのプロテクトされていない部分がギャッ
プ層７１までイオンミリングされ、そのミリングされた
空部(vacant)個所に絶縁層９１ａが堆積される。リフト
オフ後のトンネル多層膜３ａ形状が図６（Ｂ）に示され
ており、この上に、第２のレジストマスクパターン１０
０が形成される。
【００６２】次いで、図７（Ａ）に至るまでの工程を説
明する。レジストマスクパターン１００にプロテクトさ
れていない部分は、イオンミリングされ、そのエッチン
グは強磁性フリー層２０に到達した時点でストップされ
る。この時点で絶縁層９１は所望の形状となる。次い
で、バイアス付与手段の層６１ａがスパッタ成膜され、
強磁性フリー層２０の端部が覆われる。
明する。レジストマスクパターン１００にプロテクトさ
れていない部分は、イオンミリングされ、そのエッチン
グは強磁性フリー層２０に到達した時点でストップされ
る。この時点で絶縁層９１は所望の形状となる。次い
で、バイアス付与手段の層６１ａがスパッタ成膜され、
強磁性フリー層２０の端部が覆われる。
【００６３】次いで、図７（Ｂ）に至るまでの工程を説
明する。リフトオフ工程の後、第３のレジストマスクが
トンネル多層膜３ａの上にパターン形成される。
明する。リフトオフ工程の後、第３のレジストマスクが
トンネル多層膜３ａの上にパターン形成される。
【００６４】強磁性層フリー層２０に至るまでイオンミ
リングして強磁性ピンド層４０の長手方向端部からバイ
アス付与手段６１の端部までの一定のスペースＤが形成
される。この段階で、バイアス付与手段６１の膜厚は、
イオンミリングで薄くされ、設定厚さにされる。次い
で、例えばアルミナ等からなる絶縁層９３が、最終のリ
フトオフ工程の前に電極−シールド兼用層８１,８５の
間の電気的ショートを防止するためにスパッタで成膜さ
れる。
リングして強磁性ピンド層４０の長手方向端部からバイ
アス付与手段６１の端部までの一定のスペースＤが形成
される。この段階で、バイアス付与手段６１の膜厚は、
イオンミリングで薄くされ、設定厚さにされる。次い
で、例えばアルミナ等からなる絶縁層９３が、最終のリ
フトオフ工程の前に電極−シールド兼用層８１,８５の
間の電気的ショートを防止するためにスパッタで成膜さ
れる。
【００６５】最後に、ギャップ層７５、電極−シールド
兼用層８５が連続的に成膜され、ヘッド構造が完成させ
られる（図５）。さらに上記図１の場合と同様に、ピン
−アニ−ル工程が行なわれる。すなわち、適当な磁場中
でクールダウンさせながらピン止め層５０による強磁性
ピンド層４０の磁化のピン止めが行なわれる。最後に、
バイアス付与層６１による強磁性フリー層２０へのバイ
アス付与操作（例えば、その一例としてピンニング操
作）が行われる。
兼用層８５が連続的に成膜され、ヘッド構造が完成させ
られる（図５）。さらに上記図１の場合と同様に、ピン
−アニ−ル工程が行なわれる。すなわち、適当な磁場中
でクールダウンさせながらピン止め層５０による強磁性
ピンド層４０の磁化のピン止めが行なわれる。最後に、
バイアス付与層６１による強磁性フリー層２０へのバイ
アス付与操作（例えば、その一例としてピンニング操
作）が行われる。
【００６６】なお、上述してきたトンネル磁気抵抗効果
型ヘッドは、トンネル多層膜３の両側に一対の電極−シ
ールド兼用層（common lead and shield layer）８１,
８５が形成されている例をあげて説明してきた。しかし
ながら、リードギャップを短くするために本発明の電極
−シールド兼用層を用いるという思想は、読み出し専用
のＴＭＲヘッドに書き込み専用のインダクティブヘッド
を組み合わせたいわゆる複合ヘッドにも応用することが
可能であり、この複合ヘッドを考慮にいれた場合、電極
−シールド兼用層は片側のみ形成するようにしてもよ
い。
型ヘッドは、トンネル多層膜３の両側に一対の電極−シ
ールド兼用層（common lead and shield layer）８１,
８５が形成されている例をあげて説明してきた。しかし
ながら、リードギャップを短くするために本発明の電極
−シールド兼用層を用いるという思想は、読み出し専用
のＴＭＲヘッドに書き込み専用のインダクティブヘッド
を組み合わせたいわゆる複合ヘッドにも応用することが
可能であり、この複合ヘッドを考慮にいれた場合、電極
−シールド兼用層は片側のみ形成するようにしてもよ
い。
【００６７】また、トンネル多層膜３の構造に関し、強
磁性フリー層２０とトンネルバリア層３０との間には、
ＴＭＲ変化率(TMR ratio)をエンハンスさせるためにＣ
ｏＦｅ等の高電子伝導のスピン分極材料からなる強磁性
薄膜層を介在させてもよい。
磁性フリー層２０とトンネルバリア層３０との間には、
ＴＭＲ変化率(TMR ratio)をエンハンスさせるためにＣ
ｏＦｅ等の高電子伝導のスピン分極材料からなる強磁性
薄膜層を介在させてもよい。
【００６８】
【実施例】上述してきたトンネル磁気抵抗効果型ヘッド
の発明を、以下に示す具体的実施例によりさらに詳細に
説明する。
の発明を、以下に示す具体的実施例によりさらに詳細に
説明する。
【００６９】（実験例Ｉ）
【００７０】図１および図４に示されるヘッド構造と同
様な構造を有するトンネル磁気抵抗効果型ヘッドのサン
プルを作製した。すなわち、ＮｉＦｅ（厚さ１００Å）
とＣｏ（厚さ２０Å）の２層積層体からなる強磁性フリ
ー層２０、トンネルバリア層３０（酸化アルミニウム；
厚さ１２Å）、磁化方向が検出磁界方向にピン固定され
た強磁性ピンド層４０（Ｃｏ；厚さ３０Å）、強磁性層
４０の磁化をピンニングするためのピン止め層５０（Ｒ
ｕＲｈＭｎ；厚さ１００Å）からなるトンネル多層膜３
を備える磁気ヘッドサンプルを作製した。なお、トンネ
ル多層膜３に電流を流すための電極−シールド兼用層８
１,８５はパーマロイから形成し（厚さ３μｍ）、トン
ネル多層膜３と各電極−シールド兼用層との間にそれぞ
れＴａからなる厚さ４００Åのギャップ層７１,７５を
形成した。強磁性フリー層２０の長手方向両端部の上に
は、それぞれバイアス付与手段として、ＣｏＰｔからな
るパーマネントマグネット６１，６１がオーバーラッピ
ングされ、当該バイアス付与手段６１，６１によって、
強磁性フリー層２０の長手方向にバイアス磁界（例えば
矢印（α１）方向）を印加した。このオーバーラッピン
グされた部分の接合距離は、０．５μｍとし、スペース
値Ｄは、０．１μｍとした。また、図１におけるＬp値
は、０．５μｍ、Ｌf値は、１．７μｍとした。トラッ
ク幅は０．５μｍとした。なお、絶縁層９３、９３の形
態は図１に示される形態と同じにして、アルミナ材料か
ら形成した。
様な構造を有するトンネル磁気抵抗効果型ヘッドのサン
プルを作製した。すなわち、ＮｉＦｅ（厚さ１００Å）
とＣｏ（厚さ２０Å）の２層積層体からなる強磁性フリ
ー層２０、トンネルバリア層３０（酸化アルミニウム；
厚さ１２Å）、磁化方向が検出磁界方向にピン固定され
た強磁性ピンド層４０（Ｃｏ；厚さ３０Å）、強磁性層
４０の磁化をピンニングするためのピン止め層５０（Ｒ
ｕＲｈＭｎ；厚さ１００Å）からなるトンネル多層膜３
を備える磁気ヘッドサンプルを作製した。なお、トンネ
ル多層膜３に電流を流すための電極−シールド兼用層８
１,８５はパーマロイから形成し（厚さ３μｍ）、トン
ネル多層膜３と各電極−シールド兼用層との間にそれぞ
れＴａからなる厚さ４００Åのギャップ層７１,７５を
形成した。強磁性フリー層２０の長手方向両端部の上に
は、それぞれバイアス付与手段として、ＣｏＰｔからな
るパーマネントマグネット６１，６１がオーバーラッピ
ングされ、当該バイアス付与手段６１，６１によって、
強磁性フリー層２０の長手方向にバイアス磁界（例えば
矢印（α１）方向）を印加した。このオーバーラッピン
グされた部分の接合距離は、０．５μｍとし、スペース
値Ｄは、０．１μｍとした。また、図１におけるＬp値
は、０．５μｍ、Ｌf値は、１．７μｍとした。トラッ
ク幅は０．５μｍとした。なお、絶縁層９３、９３の形
態は図１に示される形態と同じにして、アルミナ材料か
ら形成した。
【００７１】このような本発明のＴＭＲヘッドサンプル
を作製し、実際にヘッド出力を測定した。ヘッドの抵抗
は１６７Ω、センス電流は１ｍＡとし、得られたPeak t
o Peak Outputは、２８９０μＶで出力波形の非対象コ
ントロールは良好であった。実際に得られた出力波形
は、図１０に示されている。
を作製し、実際にヘッド出力を測定した。ヘッドの抵抗
は１６７Ω、センス電流は１ｍＡとし、得られたPeak t
o Peak Outputは、２８９０μＶで出力波形の非対象コ
ントロールは良好であった。実際に得られた出力波形
は、図１０に示されている。
【００７２】
【発明の効果】上述してきたように本発明においては、
トンネル多層膜にセンス電流を流す手段として、トンネ
ル多層膜にセンス電流をながすための電極と磁気シール
ドの両方の機能を果たす、電極−シールド兼用層（comm
on lead and shield layer）を電気的に接合（electric
al contact）させて用い、当該電極−シールド兼用層
は、読み取り出力を向上させるためにＡＢＳ（Air Bear
ing Surface）からトンネル多層膜の後部へと入り込み
つつトンネル多層膜の後部へ延長されるようにデザイン
されており、トンネル多層膜の後部に位置する電極−シ
ールド兼用層の一部分が読み取り出力を向上させるため
のバックフラックスガイドとして機能してなるように構
成しているので、リードギャップを格段と小さくするこ
とができ、簡易に高記録密度化に対応することができ、
さらには、ＴＭＲ変化率の低下がなく、超高密度記録に
適用できるような大きなヘッド出力が得られる。
トンネル多層膜にセンス電流を流す手段として、トンネ
ル多層膜にセンス電流をながすための電極と磁気シール
ドの両方の機能を果たす、電極−シールド兼用層（comm
on lead and shield layer）を電気的に接合（electric
al contact）させて用い、当該電極−シールド兼用層
は、読み取り出力を向上させるためにＡＢＳ（Air Bear
ing Surface）からトンネル多層膜の後部へと入り込み
つつトンネル多層膜の後部へ延長されるようにデザイン
されており、トンネル多層膜の後部に位置する電極−シ
ールド兼用層の一部分が読み取り出力を向上させるため
のバックフラックスガイドとして機能してなるように構
成しているので、リードギャップを格段と小さくするこ
とができ、簡易に高記録密度化に対応することができ、
さらには、ＴＭＲ変化率の低下がなく、超高密度記録に
適用できるような大きなヘッド出力が得られる。
【図１】図１は、本発明のトンネル磁気抵抗効果型ヘッ
ドの好適な一例を示す断面図である。
ドの好適な一例を示す断面図である。
【図２】図２（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明
のトンネル磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法を経時的に
説明するための図面である。
のトンネル磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法を経時的に
説明するための図面である。
【図３】図３（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明
のトンネル磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法を経時的に
説明するための図面である。
のトンネル磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法を経時的に
説明するための図面である。
【図４】図４は、図１の縦中心線に沿って紙面奥行き方
向に切断した断面図である。
向に切断した断面図である。
【図５】図５は、本発明のトンネル磁気抵抗効果型ヘッ
ドの好適な他の一例を示す断面図である。
ドの好適な他の一例を示す断面図である。
【図６】図６（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明
のトンネル磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法を経時的に
説明するための図面である。
のトンネル磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法を経時的に
説明するための図面である。
【図７】図７（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明
のトンネル磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法を経時的に
説明するための図面である。
のトンネル磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法を経時的に
説明するための図面である。
【図８】図８（Ａ）および（Ｂ）は、本発明のトンネル
磁気抵抗効果を説明するための模式的図面である。
磁気抵抗効果を説明するための模式的図面である。
【図９】図９は、本発明に用いられる好適な強磁性フリ
ー層の一例を説明するためのトンネル多層膜の断面図で
ある。
ー層の一例を説明するためのトンネル多層膜の断面図で
ある。
【図１０】図１０は、本発明の磁気ヘッドを用いて得ら
れた出力波形の図面である。
れた出力波形の図面である。
１，２…トンネル磁気抵抗効果型ヘッド ３…トンネル多層膜 ２０…強磁性フリー層 ３０…トンネルバリア層 ４０…強磁性ピンド層 ５０…ピン止め層 ６１，６１…バイアス付与手段 ７１，７５…ギャップ層 ８１,８５…電極−シールド兼用層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠原 寛顕 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 荒木 悟 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA04 BA08 BB09 CA08
Claims (19)
- 【請求項１】 トンネルバリア層と、トンネルバリア層
を挟むようにして形成された強磁性フリー層と強磁性ピ
ンド層が積層されたトンネル多層膜を有するトンネル磁
気抵抗効果型ヘッドであって、 前記トンネル多層膜の積層方向の両側のうち少なくとも
片側には、トンネル多層膜にセンス電流をながすための
電極と磁気シールドの両方の機能を果たす、電極−シー
ルド兼用層（common lead and shield layer）が、電気
的に接合（electrical contact）されており、 前記一つの電極−シールド兼用層は、読み取り出力を向
上させるためにＡＢＳ（Air Bearing Surface）からト
ンネル多層膜の後部へと入り込みつつトンネル多層膜の
後部へ延長されるようにデザインされており、トンネル
多層膜の後部に位置する電極−シールド兼用層の一部分
が読み取り出力を向上させるためのバックフラックスガ
イドとして機能してなることを特徴とするトンネル磁気
抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項２】 前記トンネル多層膜の積層方向の両側に
は、それぞれ、トンネル多層膜にセンス電流をながすた
めの電極と磁気シールドの両方の機能を果たす、電極−
シールド兼用層（common lead and shield layer）が、
電気的に接合（electrical contact）されており、 一つの電極−シールド兼用層は、読み取り出力を向上さ
せるためにＡＢＳ面からトンネル多層膜の後部へと入り
込みつつトンネル多層膜の後部へ延長されるようにデザ
インされており、トンネル多層膜の後部に位置する電極
−シールド兼用層の一部分が読み取り出力を向上させる
ためのバックフラックスガイドとして機能してなる請求
項１に記載のトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項３】 前記電気的に接合（electrical contac
t）されてなる電極−シールド兼用層とトンネル多層膜
との間には、非磁性かつ導電性のあるギャップ層が形成
されてなる請求項１または請求項２に記載のトンネル磁
気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項４】 前記電極−シールド兼用層が、ＮｉＦ
ｅ、センダスト、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉである請求項
１ないし請求項３のいずれかに記載のトンネル磁気抵抗
効果型ヘッド。 - 【請求項５】 前記ギャップ層が、Ｃｕ，Ａｌ，Ｔａ，
Ａｕ，Ｃｒ，Ｉｎ，Ｉｒ，Ｍｇ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｗ，Ｚｎ
あるいはこれらとの合金からなる層を有して構成される
請求項３または請求項４に記載のトンネル磁気抵抗効果
型ヘッド。 - 【請求項６】 前記ギャップ層の膜厚が、５０〜７００
Åである請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のト
ンネル磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項７】 前記ギャップ層が、Ｔａ,Ｒｈ,Ｃｒの高
耐食性材質からなる請求項３ないし請求項６のいずれか
に記載のトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項８】 前記トンネル多層膜の一部を構成する前
記強磁性フリー層は、その長手方向両端部にそれぞれ接
続配置されたバイアス付与手段によって、強磁性フリー
層の長手方向にバイアス磁界が印加されており、 当該強磁性フリー層の長手方向（バイアス磁界印加方
向）の長さは、前記強磁性ピンド層の長手方向長さより
も大きく設定され、該強磁性フリー層は、その両端部
に、前記強磁性ピンド層の長手方向両端部位置よりもさ
らに延長された拡張部位をそれぞれ備えなるように配置
されてなる請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の
トンネル磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項９】 前記強磁性フリー層の長手方向両端部に
それぞれ接続配置されるバイアス付与手段は、前記強磁
性フリー層の両端部に存在する拡張部位の上または下に
磁気的に接触(magnetically contact)して形成され、か
つ前記強磁性ピンド層の長手方向端部から一定のスペー
スＤを確保して形成される請求項１ないし請求項８のい
ずれかに記載のトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項１０】 前記一定のスペースＤは、０．０２μ
ｍ以上である請求項９に記載のトンネル磁気抵抗効果型
ヘッド。 - 【請求項１１】 前記一定のスペースＤは、０．０２μ
ｍ以上０．３μｍ以下である請求項９に記載のトンネル
磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項１２】 前記一定のスペースＤは、０．０２μ
ｍ以上０．１５μｍ未満である請求項９に記載のトンネ
ル磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項１３】 前記強磁性フリー層の厚さは、２０〜
５００Åの範囲に設定される請求項１ないし請求項１２
のいずれかに記載のトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項１４】 前記トンネル多層膜は、その多層膜検
出端面がＡＢＳ（Air Bearing Surface）を構成してな
る請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載のトンネ
ル磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項１５】 前記強磁性フリー層は、合成フェリ磁
石(synthetic ferrimagnet)である請求項１ないし請求
項１４のいずれかに記載のトンネル磁気抵抗効果型ヘッ
ド。 - 【請求項１６】 前記強磁性ピンド層は、非磁性層を介
して反強磁性的に結合された一対の強磁性層である請求
項１ないし請求項１５のいずれかに記載のトンネル磁気
抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項１７】 前記バイアス手段は、高保磁力材料も
しくは反強磁性材料、または反強磁性層と１ないし幾層
かの強磁性層との積層体から構成される請求項８ないし
請求項１６のいずれかに記載のトンネル磁気抵抗効果型
ヘッド。 - 【請求項１８】 前記強磁性ピンド層の磁化をピンニン
グするためのピン止め層が、前記強磁性ピンド層のトン
ネルバリア層と接する側と反対の面に積層されてなる請
求項１ないし請求項１７のいずれかに記載のトンネル磁
気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項１９】 前記トンネル多層膜の長手方向両端部
は、絶縁層で絶縁されている請求項１ないし請求項１８
のいずれかに記載のトンネル磁気抵抗効果型ヘッド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11177977A JP2001006130A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | トンネル磁気抵抗効果型ヘッド |
| US09/517,570 US6381107B1 (en) | 1999-06-24 | 2000-03-02 | Magneto-resistive tunnel junction head having a shield lead rear flux guide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11177977A JP2001006130A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | トンネル磁気抵抗効果型ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001006130A true JP2001006130A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=16040393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11177977A Pending JP2001006130A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | トンネル磁気抵抗効果型ヘッド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6381107B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001006130A (ja) |
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