【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ヘッド及びハードディスク装置に係り、特に強磁性トンネル接合素子を用いた磁気ヘッド及びその磁気ヘッドを用いたハードディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハードディスク装置は、データを読み書きするスピードが速く、記憶容量も大きいことから、広く電子機器に用いられている。 近時のハードディスク装置の記憶容量の増大はめざましいものがあるが、情報化社会の進展に伴い、更なる記憶容量の増大が求められている。

【０００３】ハードディスク装置の記憶容量の増大を実現するためには、磁気記録媒体、すなわち磁気ディスクの記録密度を高くすることが不可欠の課題である。 磁気記録媒体の記録密度の増大により、磁気記録媒体の記録ビットの大きさも小さくなるため、これに対応すべく磁気ヘッドを微細化する必要があり、また、検出感度を高くする必要がある。

【０００４】近時、検出感度の高い磁気ヘッドとして、
ＧＭＲ（Giant Magneto-Resistanceeffect）ヘッドが提案されている。 ＧＭＲヘッドは、磁性層／非磁性層／磁性層の構造を有する積層膜に外部から磁界を加えると、
２つの磁性層の磁化角度の差により積層膜の電気抵抗が変化する現象、すなわちＧＭＲ効果を利用した磁気ヘッドである。

【０００５】ＧＭＲ効果について、図１０を用いて説明する。 図１０は、ＧＭＲ効果を示す概念図である。 図１
０に示すように、ＧＭＲ効果を奏する積層膜１１０は、
磁性層１１４と磁性層１１８との間には非磁性層１１６
が挟まれた構造になっている。 θ ₁は磁性層１１４の磁化角度を示しており、θ ₂は磁性層１１８の磁化角度を示している。 磁性層１１４は磁化ベクトルＭ ₁で磁化されており、磁性層１１８は磁化ベクトルＭ ₂で磁化されている。

【０００６】図１０に示すような積層膜１１０に外部から磁界を加えると、磁性層１１４の磁化角度は例えばθ
₁となり、磁性層１１８の磁化角度は例えばθ ₂となる。
磁化角度θ ₁と磁化角度θ ₂との差をθとすると、θは θ＝θ ₂ −θ ₁となり、外部から磁界を加えていない状態の積層膜１１
０の電気抵抗をＲ _Sとすると、外部から磁界を加えたときの電気抵抗Ｒは、 Ｒ＝Ｒ _S ＋０．５×ΔＲ（１−ｃｏｓΔθ） で表される。

【０００７】なお、ΔＲは積層膜１１０の材料により異なる定数である。 また、 ΔＲ／Ｒ _S ×１００（％） で定義される値はＭＲ比といわれ、磁性層１１４に例えばＣｏ層、非磁性層１１６に例えばＣｕ層、磁性層１１
８に例えばＣｏ層を用いた場合には、ＭＲ比は５〜１０
％程度となる。

【０００８】このようなＧＭＲ効果を奏する積層膜を磁気ヘッドに用いる場合には、一般に、スピンバルブという構造が採用されている。 なお、スピンバルブ構造は、
特開平４−３５８３１０号公報により公開されている。
スピンバルブ構造について、図１１を用いて説明する。
図１１は、スピンバルブ構造の積層膜を示す断面図である。

【０００９】図１１に示すように、スピンバルブ構造の積層膜２１０は、磁性層２１４、非磁性層２１６、磁性層２１８、及び反強磁性層２２０により構成されている。 単に磁性層２１４、非磁性層２１６、及び磁性層２
１８の３層構造の積層膜では、外部からの磁界によって磁性層２１４の磁化方向と磁性層２１８の磁化方向とがほぼ一致してしまい、磁性層２１４の磁化角度と磁性層２１８の磁化角度の差は極めて小さい。

【００１０】そこで、スピンバルブ構造の積層膜２１０
では、磁性層２１８上に反強磁性層２２０が形成されている。 この反強磁性層２２０により、反強磁性層２２０
に接した磁性層２１８の磁化方向が固定されることとなる。 そして、外部から磁界に応じて、磁性層２１４の磁化方向のみが自由に回転する。 磁性層２１８は磁化方向が固定されていることから固定層といわれ、磁性層２１
４は磁化方向が自由に回転することから自由層といわれる。

【００１１】磁性層２１８の磁化方向は一定に固定され、磁性層２１４の磁化方向は外部からの磁界によって自由に回転するので、外部からの磁界に応じて積層膜２
１０の電気抵抗Ｒが変化することとなる。 次に、スピンバルブ構造を用いた磁気ヘッドの動作原理について図１
２を用いて説明する。 図１２は、スピンバルブ構造を用いた磁気ヘッドの動作原理を示す斜視図である。

【００１２】図１２に示すように、自由層２１４、非磁性層２１６、固定層２１８、及び反強磁性層２２０より成るスピンバルブ構造の積層膜２１０がコア２００として用いられており、コア２００の両側には端子２０２が形成されている。 磁気記録媒体の記録ビット１３２からの磁界２０４に応じて自由層２１４の磁化角度θ ₁は自由に変化するが、固定層２１８の磁化角度θ ₂は固定されたままとなる。 これにより、自由層２１４の磁化角度θ ₁と固定層の磁化角度θ ₂との差であるθを大きくすることができるので、記録ビット１３２が近接した際のコア２００の電気抵抗Ｒの変化を大きくすることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁気記録媒体の記録密度が更に高くなっていくと、トラック幅ｄ ₁もそれに応じて狭くなり、そのトラック幅ｄ ₁に対応すべく磁気ヘッドのコア幅ｄ ₂を狭くしなければならない。 その際に単にコア幅ｄ ₂を狭くすると、コア２００
の電気抵抗が小さくなってしまい、検出感度が低くなってしまう。 従って、コア幅ｄ ₂を狭くする場合には、コア２００の高さｈも低くしなければならない。

【００１４】しかし、コア２００の高さｈを小さくすると、図１３に示すようにコア２００の信号検出面２３０
側とコア２００の上部とで、反磁界の影響により磁化方向が変化しにくくなってしまうため、コア２００の電気抵抗の変化が小さくなってしまう。 図１３は、コアの高さｈを例えば５μｍとした場合の自由層２１４の磁化方向を矢印で示したものである。 楕円で囲われている領域は、自由層２１４の磁化角度θ ₁が一定角度以上となる領域である。 図１３に示すように、自由層２１４の磁化角度θ ₁が一定以上となる領域は小さく、しかも磁化角度θ ₁は小さい。

【００１５】このように、提案されているスピンバルブ構造の磁気ヘッドでは、小型化すると検出感度が極めて低くなってしまうため、更なる磁気記録媒体の高密度化に対応するのは困難であった。 本発明の目的は、磁気記録媒体の高密度化に対応しうる磁気ヘッド及びその磁気ヘッドを用いた記憶容量の大きいハードディスク装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、磁化方向が自由に回転する自由層と、障壁層を介して前記自由層の一方の面に対向し、隣接する反強磁性層により磁化方向が固定された固定層とを有する強磁性トンネル接合素子を有し、前記自由層が高い透磁率を有する部材に接続されていることを特徴とする磁気ヘッドにより達成される。 これにより、自由層が高い透磁率を有する部材に接続されているので、自由層と固定層との接合領域の近傍における反磁界の影響を低減することができる。 従って、接合領域における磁化方向の回転角を大きくすることができ、記録ビットが近接した際の電気抵抗の変化を大きくすることができる。 これにより、自由層と固定層との接合領域の幅を狭くした場合であっても十分に検出感度の高い磁気ヘッドを提供することができ、磁気記録媒体の高記録密度化に対応することができる。

【００１７】また、上記の磁気ヘッドにおいて、前記高い透磁率を有する部材は、前記強磁性トンネル接合素子から離間して形成されたシールド層であることが望ましい。 また、上記の磁気ヘッドにおいて、前記固定層の縁部の近傍の前記障壁層の厚さは、前記固定層の中央部の近傍の前記障壁層の厚さより厚いことが望ましい。 これにより、固定層の縁部の近傍の領域の障壁層を厚くしているので、固定層の縁部を除く領域、すなわち反磁界の影響の少ない領域が接合領域となる。 従って、記録ビットからの磁界による強磁性トンネル接合素子の電気抵抗の変化を大きくすることができるので、検出感度の高い磁気ヘッドを提供することができる。

【００１８】また、上記の磁気ヘッドにおいて、前記自由層は、信号検出面から離間した領域において幅が広く形成されていることが望ましい。 これにより、自由層の幅が信号検出面から離間するに伴い広く形成され、更に信号検出面から離間した領域において幅が広く形成されているので、外部から磁界が加わっていない状態において、自由層の磁化方向が接合領域の近傍で傾いてしまうのを抑制することができる。 従って、外部から磁界が加わったときに、接合領域の近傍における自由層の磁化方向の回転角を大きくすることができ、検出感度の高い磁気ヘッドを提供することができる。

【００１９】また、上記の磁気ヘッドにおいて、前記固定層は、前記信号検出面に露出していないことが望ましい。 これにより、固定層が信号検出面に露出していないので、固定層と磁気記録媒体との間の電位差が生じた場合でも放電が生じるのを防止することができる。 また、
固定層と自由層との接合領域が信号検出面から離間しているので、信号検出面が摩耗しても固定層と自由層との接合領域まで摩耗してしまうことは稀である。 従って、
固定層と自由層との接合領域が減少してしまうのを防止することができ、磁気記録媒体に信号検出面を接触させて用いる接触型の磁気ヘッドとしても適用することが可能となる。

【００２０】また、上記の磁気ヘッドにおいて、前記高い透磁率を有する部材は、アースに接続されていることが望ましい。 これにより、信号検出面に露出している自由層が、高い透磁率を有する部材を介してアースに接続されているので、磁気記録媒体をアースに接続することにより、自由層と磁気記録媒体との間の電位を等しくすることができる。 従って、自由層と磁気記録媒体との間に電位差が生じるのを防止することができ、自由層から磁気記録媒体に向かって放電が生じるのを防止することができるので、磁気記録媒体の記録ビットの記録情報が破壊されるのを防止することができる。

【００２１】また、上記の磁気ヘッドにおいて、前記固定層は、第１の強磁性層、非磁性層、及び第２の強磁性層が順次積層された積層膜を有することが望ましい。 これにより、第１の強磁性層と第２の強磁性層との間で反強磁性カップリングを構成されるので、固定層から自由層に磁界が及ぶのを抑制することができる。 従って、自由層のバイアス点がシフトしまうのを抑制することができる。

【００２２】また、上記の磁気ヘッドにおいて、前記固定層と対向していない領域の前記自由層は、前記固定層から遠ざかるように曲げられていることが望ましい。 これにより、固定層と対向していない領域の自由層が固定層から遠ざかるように曲がっているので、隣接するトラックの記録ビットからの磁界の影響を低減することができる。 従って、隣接するトラックの記録ビットからの磁界の影響を受けにくくすることができるので、磁気記録媒体の高記録密度化に対応することができる。

【００２３】また、上記の磁気ヘッドにおいて、前記曲げられている領域の前記自由層は、前記高い透磁率を有する部材から離間するように更に曲げられていることが望ましい。 これにより、高い透磁率を有する部材と強磁性トンネル接合素子との離間距離を小さくすることができるので、信号を検出する部分を微細化することができ、磁気記録媒体の更なる高記録密度化に対応することができる。

【００２４】また、上記の磁気ヘッドにおいて、前記強磁性トンネル接合素子は、前記自由層の他方の面側に形成された他の障壁層を介して前記自由層に対向し、隣接する他の反強磁性層により磁化方向が固定された他の固定層を更に有することが望ましい。 これにより、２つの強磁性トンネル接合が形成されているので、これら２つの強磁性トンネル接合の出力を加算することにより高い出力感度を実現することができ、また、２つの強磁性トンネル接合の出力の差分を検出することにより同位相のノイズをキャンセルすることができる。

【００２５】また、上記目的は、磁化方向が自由に回転する自由層と、障壁層を介して前記自由層の一方の面に対向し、隣接する反強磁性層により磁化方向が固定された固定層とを有する強磁性トンネル接合素子を有し、前記自由層が高い透磁率を有する部材に接続されている磁気ヘッドを有することを特徴とするハードディスク装置により達成される。 これにより、自由層と固定層との接合領域の幅を狭くした場合であっても十分に高い検出感度を得ることができ、磁気記録媒体の高記録密度化に対応することができる。

【００２６】また、上記目的は、磁化方向が自由に回転する自由層と、障壁層を介して前記自由層の一方の面に対向し、隣接する反強磁性層により磁化方向が固定された固定層とを有する強磁性トンネル接合素子を有し、前記自由層が高い透磁率を有する部材に接続されている磁気ヘッドを有するハードディスク装置を複数有することを特徴とするディスクアレイ装置により達成される。 これにより、自由層と固定層との接合領域の幅を狭くした場合であっても十分に高い検出感度を得ることができ、
磁気記録媒体の高記録密度化に対応することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］本発明の第１実施形態による磁気ヘッドを図１を用いて説明する。 図１
は、本実施形態による磁気ヘッドを示す断面図である。
なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）の強磁性トンネル接合素子を拡大した断面図である。

【００２８】図１（ａ）に示すように、本実施形態による磁気ヘッドには、外部からの磁界の変化に応じて電気抵抗が変化する強磁性トンネル接合素子１０が用いられていおり、強磁性トンネル接合素子１０は、自由層１
４、障壁層１６、固定層１８、及び反強磁性層２０を有している。 自由層１４は、図１（ｂ）に示すように、膜厚３ｎｍのＮｉＦｅ層２１、及び膜厚３ｎｍのＣｏ層２
４より成るものである。 そして、自由層１４のＣｏ層２
４に隣接して、膜厚１ｎｍのＡｌ ₂ Ｏ ₃層より成る障壁層１６が形成されている。

【００２９】そして、障壁層１６に隣接して、膜厚３ｎ
ｍのＣｏ層２６、及び膜厚３ｎｍのＮｉＦｅ層２８より成る固定層１８が形成されており、固定層１８に隣接してＮｉＯ層より成る反強磁性層２０が形成されている。
また、強磁性トンネル接合素子１０から離間して、Ｎｉ
Ｆｅ層よりなるシールド層１２ａ、１２ｂが形成されており、強磁性トンネル接合素子１０とシールド層１２
ａ、１２ｂとの間にはＡｌ ₂ Ｏ ₃層より成る非磁性層２２
が形成されている。 なお、紙面下側が、磁気ヘッドの信号検出面３０である。

【００３０】このような構造の強磁性トンネル接合素子１０では、固定層１８と自由層１４との間に電圧を加えると、障壁層１６を介して電流が流れることとなる。 図１（ａ）は、磁気記録媒体の記録ビット３２が強磁性トンネル接合素子１０に近接している状態を示している。
実際には、記録ビット３２は磁気記録媒体に多数形成されているが、図１（ａ）では省略されている。

【００３１】磁気記録媒体の記録ビット３２が強磁性トンネル接合素子１０に近接すると、自由層１４の磁化方向が回転する。 その一方で、固定層１８は、反強磁性層２０が隣接して形成されているので、磁化方向は固定されたままとなる。 本実施形態による磁気ヘッドは、図１
（ａ）に示すように、自由層１４が信号検出面３０から離間する方向に延在しており、延在した自由層１４の端部がシールド層１２ａに接続されていることを特徴とするものである。

【００３２】本実施形態では、自由層１４が、透磁率が高いＮｉＦｅ層よりなるシールド層１２ａに接続されているため、記録ビット３２からの磁束は自由層１４内を容易に通過することとなる。 しかも自由層１４が信号検出面３０から離間する方向に延在しているので、自由層１４における反磁界の影響を低減することができ、これにより自由層１４の磁化方向の回転角を大きくすることが可能となる。

【００３３】本実施形態による磁気ヘッドの自由層１４
の磁化方向の変化について、図２を用いて説明する。 図２は、記録ビットが近接した際の自由層の磁化方向を計算により求めた模式図である。 矢印は磁化方向を示している。 また、楕円で囲われている領域は、自由層の磁化角度が一定角度以上となる領域である。 なお、図２は、
信号検出面から約２０μｍの範囲の自由層の磁化方向を示している。

【００３４】スピンバルブ構造を用いた磁気ヘッドでは、コアを微細化していくと、図１３に示すように、信号検出面２３０の近傍とコア２００の上部の近傍に反磁界の影響が生じてしまっていた。 従って、記録ビット１
３２が近接した際の自由層２１４の磁化角度θ ₁は小さく、このため高い出力を得ることは困難であった。 これに対し、本実施形態では、自由層１４が信号検出面３０
から離間する方向に延在しているので、固定層１８と自由層１４との接合領域の近傍において反磁界の影響が生じにくい。 このため、図２に示すように、記録ビット３
２が近接した際の自由層１４の磁化方向の変化は信号検出面３０から離間した領域まで生じ、しかも磁化角度θ
₁を大きくすることができる。

【００３５】従って、本実施形態では、従来の磁気ヘッドに比べて記録ビット３２が近接した際の強磁性トンネル接合素子１０の電気抵抗の変化を大きくすることができ、これにより高い検出感度を得ることができる。 このように、本実施形態では、自由層が信号検出面から離間する方向に延在し、延在した自由層の端部が透磁率の高いシールド層に接続されているので、自由層において反磁界の影響を低減することができる。 これにより、自由層と固定層との接合領域の近傍における反磁界の影響を低減することができるので、接合領域における磁化方向の回転角を大きくすることができ、記録ビットが近接した際の電気抵抗の変化を大きくすることができる。 従って、接合領域の幅を狭くした場合であっても十分に検出感度の高い磁気ヘッドを提供することができ、磁気記録媒体の高記録密度化に対応することができる。

【００３６】（他の具体例（その１））本発明の第１実施形態による磁気ヘッドの他の具体例（その１）を図３
を用いて説明する。 図３は、本具体例による磁気ヘッドを示す断面図である。 なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）
の強磁性トンネル接合素子を拡大した断面図である。 図３に示すように、本実施形態では、反磁界の影響が少ない領域を固定層１８と自由層１４との接合領域３４としているものである。

【００３７】すなわち、固定層１８の縁部では、反磁界の影響が生じるため磁化方向の回転角が小さくなってしまうが、本具体例では、固定層１８の中央部分の近傍領域の障壁層１６の厚さをトンネル接合が生じる程度に薄くし、固定層１８の縁部の近傍の領域の障壁層１６を厚くしている。 これにより、固定層１８の縁部を除く領域、すなわち反磁界の影響の少ない領域が接合領域３４
となるので、記録ビットからの磁界による強磁性トンネル接合素子１０の電気抵抗の変化を大きくすることができる。

【００３８】このように、本具体例では、反磁界の影響が小さい領域を接合領域としているので、高い検出感度を有する磁気ヘッドを提供することができる。 （他の具体例（その２））本発明の第１実施形態による磁気ヘッドの他の具体例（その２）を図４を用いて説明する。 図４は、本具体例による磁気ヘッドを示す断面図である。

【００３９】図４に示すように、本具体例では、固定層１８ａが、膜厚２ｎｍのＮｉＦｅ層２８、膜厚２ｎｍのＣｏ層２６、膜厚１ｎｍのＲｕ層３６、及び膜厚３ｎｍ
のＣｏ層４０より成る点の他は、図１に示す第１実施形態による磁気ヘッドと同様である。 本具体例では、固定層１８ａが、ＮｉＦｅ層２８、Ｃｏ層２６、Ｒｕ層３
６、及びＣｏ層４０の積層膜より成るので、Ｃｏ層２６
とＣｏ層４０との間で反強磁性カップリングが構成される。 これにより、固定層１８ａから自由層１４に磁界が及ぶのを抑制することができるので、自由層１４のバイアス点がシフトしてしまうのを抑制することができる。

【００４０】このように本具体例では、固定層がＮｉＦ
ｅ層２８、Ｃｏ層２６、Ｒｕ層３６、及びＣｏ層４０の積層膜より成るので、Ｃｏ層２６とＣｏ層４０の間で反強磁性カップリングを構成することができ、固定層から自由層に磁界が及ぶのを抑制することができる。 従って、自由層のバイアス点がシフトしまうのを抑制することができる。

【００４１】（他の具体例（その３））本発明の第１実施形態による磁気ヘッドの他の具体例（その３）を図５
を用いて説明する。 図５は、本具体例による磁気ヘッドを示す断面図である。 なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）
の強磁性トンネル接合素子を拡大した断面図である。 図５（ａ）に示すように、本具体例による磁気ヘッドは、
固定層１８が信号検出面３０に露出していず、自由層１
４の端部が接続されているシールド層１２ａがアースに接続されていることを特徴とするものである。

【００４２】本具体例では、固定層１８が信号検出面３
０に露出していないので、固定層１８と磁気記録媒体（図示せず）との間の電位差が生じた場合でも放電が生じるのを防止することができる。 また、本具体例では、
信号検出面３０に露出している自由層１４が、シールド層１２ａを介してアースに接続されているので、磁気記録媒体をアースに接続することにより、自由層１４と磁気記録媒体との間の電位を等しくすることができる。 従って、自由層１４と磁気記録媒体との間に電位差が生じるのを防止することができ、これにより自由層１４から磁気記録媒体に向かって放電が生じるのを防止することができる。 従って、本具体例では、放電により記録ビットの記録情報が破壊されるのを防止することができる。

【００４３】また、本具体例では、固定層１８と自由層１４との接合領域３４が信号検出面３０から離間しているので、接合面３０が摩耗しても固定層１８と自由層１
４との接合領域３４まで摩耗してしまうことは稀である。 従って、固定層１８と自由層１４との接合領域３４
が減少してしまうのを防止することができる。 従って、
本具体例によれば、磁気記録媒体に信号検出面３０を接触させて用いる接触型の磁気ヘッドとしても適用することが可能となる。

【００４４】このように本具体例によれば、固定層が信号検出面に露出していないので、固定層と磁気記録媒体との間の電位差が生じた場合でも放電が生じるのを防止することができる。 また、信号検出面に露出している自由層が、シールド層を介してアースに接続されているので、磁気記録媒体をアースに接続することにより、自由層と磁気記録媒体との間の電位を等しくすることができる。 従って、自由層と磁気記録媒体との間に電位差が生じるのを防止することができ、自由層から磁気記録媒体に向かって放電が生じるのを防止することができるので、磁気記録媒体の記録ビットの記録情報が破壊されるのを防止することができる。

【００４５】また、本具体例では、固定層と自由層との接合領域が信号検出面から離間しているので、信号検出面が摩耗しても固定層と自由層との接合領域まで摩耗してしまうことは稀である。 従って、固定層と自由層との接合領域が減少してしまうのを防止することができる。
これにより、磁気記録媒体に信号検出面を接触させて用いる接触型の磁気ヘッドとしても適用することが可能となる。

【００４６】［第２実施形態］本発明の第２実施形態による磁気ヘッドを図６を用いて説明する。 図６は、本実施形態による磁気ヘッドを示す断面図である。 図１乃至図５に示す第１実施形態による磁気ヘッドと同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。

【００４７】図６に示すように、本実施形態による磁気ヘッドは、強磁性トンネル接合素子１０ａが２つの強磁性トンネル接合を有していることを特徴とするものである。 すなわち、障壁層１６とほぼ同様の障壁層１６ａが自由層１４を中心として面対称に形成されており、固定層１８とほぼ同様の固定層１８ｂが自由層１４を中心として面対称に形成されている。

【００４８】また、反強磁性層２０とほぼ同様の反強磁性層２０ａが自由層１４を中心として面対称に形成されている。 記録ビット（図示せず）が強磁性トンネル接合素子１０ａに近接すると、固定層１８の磁化方向は、固定層１８ｂの磁化方向と同様になる。 強磁性トンネル接合１０ａが２つの強磁性トンネル接合を有するので、これら２つの強磁性トンネル接合の出力を加算することにより高い検出感度を実現することができる。

【００４９】また、強磁性トンネル接合素子１０ａの２
つの強磁性トンネル接合の出力の差分を検出することにより、同位相のノイズをキャンセルすることができる。
このように本実施形態によれば、自由層を中心として２
つの強磁性トンネル接合が面対称に形成されているので、これら２つの強磁性トンネル接合の出力を加算することにより高い出力感度を実現することができ、また、
２つの強磁性トンネル接合の出力の差分を検出することにより同位相のノイズをキャンセルすることができる。

【００５０】［第３実施形態］本発明の第３実施形態による磁気ヘッドを図７を用いて説明する。 図７は、本実施形態による磁気ヘッドの側面図である。 図１乃至図６
に示す第１又は第２実施形態による磁気ヘッドと同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。

【００５１】図７に示すように、本実施形態による磁気ヘッドは、自由層１４ａの形状に特徴がある。 すなわち、自由層１４ａの幅は、信号検出面３０の近傍や、固定層１８と自由層１４ａとの間の接合領域３４の近傍では固定層１８の幅より若干広い程度であるが、信号検出面３０から離間するに伴い徐々に広くなっている。 そして更に信号検出面３０から離間すると、自由層１４ａの幅は非常に広くなっている。

【００５２】自由層を単に長方形に形成した場合には、
外部から磁界が加えられない状態においても、自由層の磁化方向が自由層の長手方向に傾いてしまうこととなる。 しかし、本実施形態では、図７に示すような形状にしているので、外部から磁化を加えていない状態において接合領域３４の近傍において自由層１４ａの磁化方向が傾いてしまうのを防止することができる。 これにより、外部から磁界が加わったときに、接合領域３４の近傍において自由層１４ａの磁化方向が十分に回転するので、検出感度の高い磁気ヘッドを提供することが可能となる。

【００５３】このように本実施形態では、自由層の幅が信号検出面から離間するに伴い広く形成され、更に信号検出面から離間した領域において自由層の幅が非常に広くなっているので、外部から磁界が加わっていない状態において、自由層の磁化方向が接合領域の近傍で傾いてしまうのを抑制することができる。 従って、外部から磁界が加わったときに、接合領域の近傍における自由層の磁化方向の回転角を大きくすることができ、検出感度の高い磁気ヘッドを提供することができる。

【００５４】［第４実施形態］本発明の第４実施形態による磁気ヘッドを図８を用いて説明する。 図８は、本実施形態による磁気ヘッドを信号検出面側から見た平面図である。 図８に示す第１乃至第３実施形態による磁気ヘッドと同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。

【００５５】図８に示すように、本実施形態による磁気ヘッドは、固定層１８と自由層１４ｂとの間の接合領域３４を除く領域の自由層１４ｂが、固定層１８から遠ざかるように曲がっていることを特徴とするものである。
固定層１８と自由層１４ｂとの接合領域３４を除く領域の自由層１４ｂが、固定層１８から遠ざかるように曲がっているので、磁気記録媒体の高記録密度化によりトラック間の距離が狭くなった場合であっても、隣接するトラックの記録ビットからの磁界の影響を受けにくくすることができる。

【００５６】このように本実施形態では、固定層と自由層との接合領域を除く領域の自由層が固定層から遠ざかるように曲がっているので、隣接するトラックの記録ビットからの磁界の影響を低減することができる。 これにより隣接するトラックの記録ビットからの磁界の影響を受けにくくすることができるので、磁気記録媒体の高記録密度化に対応することができる。

【００５７】（他の具体例（その１））本発明の第４実施形態による磁気ヘッドの他の具体例を図９を用いて説明する。 図９は本具体例による磁気ヘッドを信号検出面側から見た平面図である。 図９に示すように、本具体例では、固定層１８と自由層１４ｃとの間の接合領域３４
を除く領域の自由層１４ｃが、固定層１８から遠ざかるように曲がっており、曲がっている自由層１４ｃが更にシールド層１２ａから遠ざかるように曲がっている。 これによりシールド層１２ａとシールド層１２ｂとの離間距離を小さくすることができるので、信号を検出する部分を微細化することができ、磁気記録媒体の更なる高記録密度化に対応することができる。

【００５８】このように本具体例では、固定層と自由層との間の接合領域を除く領域の自由層が、固定層から遠ざかるように曲がっており、曲がっている自由層が更にシールド層から遠ざかるように曲がっている。 これにより、シールド層間の離間距離を小さくすることができるので、信号を検出する部分を微細化することができ、磁気記録媒体の更なる高記録密度化に対応することができる。

【００５９】［変形実施形態］本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。 例えば、上記実施形態では、自由層をシールド層に接続したが、自由層はシールド層のみならず、高い透磁率を有する磁性体に適宜接続すればよい。 また、上記実施形態では、磁気ヘッドについて説明したが、上記のような磁気ヘッドを用いてハードディスク装置を提供することができる。 また、かかるハードディスク装置を複数用いてディスクアレイ装置を提供することもできる。

【００６０】また、上記実施形態では、自由層や固定層の材料としてＮｉＦｅ層やＣｏ層を用いたが、自由層や固定層の材料はＮｉＦｅ層やＣｏ層に限定されるものではなく、強磁性トンネル接合を実現しうる層であれば、
他のあらゆる層を自由層や固定層に用いることができる。

【００６１】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、自由層が高い透磁率を有する部材であるシールド層に接続されているので、自由層と固定層との接合領域の近傍における反磁界の影響を低減することができる。 従って、接合領域における磁化方向の回転角を大きくすることができ、
記録ビットが近接した際の電気抵抗の変化を大きくすることができる。 これにより、自由層と固定層との接合領域の幅を狭くした場合であっても十分に検出感度の高い磁気ヘッドを提供することができ、磁気記録媒体の高記録密度化に対応することができる。 そして、この磁気ヘッドを用いることにより、大きい記憶容量を有するハードディスク装置やディスクアレイ装置を提供することができる。

【００６２】また、本発明によれば、固定層の縁部の近傍の領域の障壁層を厚くしているので、固定層の縁部を除く領域、すなわち反磁界の影響の少ない領域が接合領域となる。 従って、記録ビットからの磁界による強磁性トンネル接合素子の電気抵抗の変化を大きくすることができるので、検出感度の高い磁気ヘッドを提供することができる。

【００６３】また、本発明によれば、自由層の幅が信号検出面から離間するに伴い広く形成され、更に信号検出面から離間した領域において幅が広く形成されているので、外部から磁界が加わっていない状態において、自由層の磁化方向が接合領域の近傍で傾いてしまうのを抑制することができる。 従って、外部から磁界が加わったときに、接合領域の近傍における自由層の磁化方向の回転角を大きくすることができ、検出感度の高い磁気ヘッドを提供することができる。

【００６４】また、本発明によれば、固定層が信号検出面に露出していないので、固定層と磁気記録媒体との間の電位差が生じた場合でも放電が生じるのを防止することができる。 また、固定層と自由層との接合領域が信号検出面から離間しているので、信号検出面が摩耗しても固定層と自由層との接合領域まで摩耗してしまうことは稀である。 従って、固定層と自由層との接合領域が減少してしまうのを防止することができ、磁気記録媒体に信号検出面を接触させて用いる接触型の磁気ヘッドとしても適用することが可能となる。

【００６５】また、本発明によれば、信号検出面に露出している自由層が、高い透磁率を有する部材を介してアースに接続されているので、磁気記録媒体をアースに接続することにより、自由層と磁気記録媒体との間の電位を等しくすることができる。 従って、自由層と磁気記録媒体との間に電位差が生じるのを防止することができ、
自由層から磁気記録媒体に向かって放電が生じるのを防止することができるので、磁気記録媒体の記録ビットの記録情報が破壊されるのを防止することができる。

【００６６】また、本発明によれば、ＮｉＦｅ層、Ｃｏ
層、Ｒｕ層、及びＣｏ層より成る積層膜を固定層として用いるので、Ｃｏ層とＣｏ層との間で反強磁性カップリングが構成される。 これにより、固定層から自由層に磁界が及ぶのが抑制されるので、自由層のバイアス点がシフトしまうのを抑制することができる。 また、本発明によれば、固定層と対向していない領域の自由層が固定層から遠ざかるように曲がっているので、隣接するトラックの記録ビットからの磁界の影響を低減することができる。 従って、隣接するトラックの記録ビットからの磁界の影響を受けにくくすることができるので、磁気記録媒体の高記録密度化に対応することができる。 そして更に、固定層と対向していない領域の自由層が固定層から遠ざかるように曲がっており、曲がっている自由層が更にシールド層から遠ざかるように曲がっているので、シールド層間の離間距離を小さくすることができる。 これにより、信号を検出する部分を微細化することができ、
磁気記録媒体の更なる高記録密度化に対応することができる。

【００６７】また、本発明によれば、強磁性トンネル接合素子に２つの強磁性トンネル接合が形成されているので、これら２つの強磁性トンネル接合の出力を加算することにより高い出力感度を実現することができ、また、
２つの強磁性トンネル接合の出力の差分を検出することにより同位相のノイズをキャンセルすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による磁気ヘッドを示す断面図である。

【図２】記録ビットが近接した際の自由層の磁化方向を示す模式図である。

【図３】本発明の第１実施形態による磁気ヘッドの他の具体例（その１）を示す断面図である。

【図４】本発明の第１実施形態による磁気ヘッドの他の具体例（その２）を示す断面図である。

【図５】本発明の第１実施形態による磁気ヘッドの他の具体例（その３）を示す断面図である。

【図６】本発明の第２実施形態による磁気ヘッドを示す断面図である。

【図７】本発明の第３実施形態による磁気ヘッドを示す側面図である。

【図８】本発明の第４実施形態による磁気ヘッドを示す平面図である。

【図９】本発明の第４実施形態による磁気ヘッドの他の具体例を示す平面図である。

【図１０】ＧＭＲ効果を示す概念図である。

【図１１】スピンバルブ構造の積層膜を示す断面図である。

【図１２】スピンバルブ構造を用いた磁気ヘッドの動作原理を示す斜視図である。

【図１３】記録ビットが近接した際の自由層の磁化方向を示す模式図である。

【符号の説明】

１０…強磁性トンネル接合素子 １０ａ…強磁性トンネル接合素子 １２ａ、１２ｂ…シールド層 １４…自由層 １４ａ…自由層 １４ｂ…自由層 １４ｃ…自由層 １６…障壁層 １６ａ…障壁層 １８…固定層 １８ａ…固定層 １８ｂ…固定層 ２０…反強磁性層 ２０ａ…反強磁性層 ２１…ＮｉＦｅ層 ２２…非磁性層 ２４…Ｃｏ層 ２６…Ｃｏ層 ２８…ＮｉＦｅ層 ３０…信号検出面 ３２…記録ビット ３４…接合領域 ３６…Ｒｕ層 ４０…Ｃｏ層 １１０…積層膜 １１４…磁性層 １１６…非磁性層 １１８…磁性層 １３２…記録ビット ２００…コア ２０２…端子 ２０４…磁界 ２１０…積層膜 ２１４…磁性層 ２１６…非磁性層 ２１８…磁性層 ２２０…反強磁性層 ２３０…信号検出面

フロントページの続き (72)発明者 小林 和雄 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA03 BA05 BA08 BA18 BA19 CA06