JP4466769B2 - Ｃｐｐ型磁気抵抗効果素子および磁気ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果素子、その磁気抵抗効果素子を備える薄膜磁気ヘッド、ならびにその薄膜磁気ヘッドを含むヘッドジンバルアセンブリおよび磁気ディスク装置に関する。

近年、ハードディスク（ＨＤＤ）の高記録密度化に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能の向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、読み出し専用の磁気抵抗効果素子（以下、単にＭＲ（Magneto-resistive）素子と簡略に記すことがある）を有する再生ヘッドと、書き込み専用の誘導型磁気変換素子を有する記録ヘッドと、を積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く使用されている。

現在、再生ヘッドとして、スピンバルブＧＭＲ素子と呼ばれる素子の膜面平行に電流を流して動作させる、いわゆるＣＩＰ(Current In Plane)構造の磁気抵抗効果素子が広く用いられている（ＣＩＰ−ＧＭＲ素子）。このような構造のスピンバルブＧＭＲ素子は、軟磁性金属膜で形成される上下のシールド層の間に位置するとともに、ギャップ層と呼ばれる絶縁層により挟まれた形態で配置されている。ビット方向の記録密度は、上下のシールド層の間隙（再生ギャップ間隙）により決定される。

記録密度の増大に伴い、再生ヘッドの再生素子に対しては、狭シールドギャップ化や狭トラック化への要求が強くなってきている。再生素子の狭トラック化とそれに伴う素子高さの短小化によって、素子の面積が減少するが、従来の構造では放熱効率が面積の減少に伴い低下することから、動作電流が信頼性の観点から制限されるという問題があった。

このような問題を解決するために、上下のシールド層（上部シールド層および下部シールド層）と磁気抵抗効果素子を電気的に直列に接続し、シールド間の絶縁層を不要とするＣＰＰ(Current Perpendicular to Plane)構造のＧＭＲ素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ素子）が提案されており、２００Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ²を超えるような記録密度を達成するためには必須の技術とされている。

このようなＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、導電性の非磁性中間層を両側から挟むように形成された第１の強磁性層および第２の強磁性層を含む積層構造を有している。代表的なスピンバルブタイプのＣＰＰ−ＧＭＲ素子の積層構造は、基板側から、下部電極／反強磁性層／第１の強磁性層／導電性の非磁性中間層／第２の強磁性層／上部電極を順次積層した積層構造である。

強磁性層の一つである第１の強磁性層の磁化方向は、外部印加磁場がゼロの時、第２の強磁性層の磁化方向と垂直になるように固定されている。第１の強磁性層の磁化方向の固定は、反強磁性層を隣接させ、反強磁性層と第１の強磁性層との交換結合により第１の強磁性層に一方向異方性エネルギー（「交換バイアス」あるいは「結合磁界」とも呼ばれる）を付与することによりなされる。そのため、第１の強磁性層は磁化固定層とも呼ばれる。一方で、第２の強磁性層は、フリー層とも呼ばれる。さらに、磁化固定層（第１の強磁性層）を、強磁性層／非磁性金属層／強磁性層の３層構造（いわゆる「積層フェリ構造」、あるいは「Synthetic Pinned 構造」）層とすることで、２つの強磁性層間に強い交換結合を与え、反強磁性層からの交換結合力を実効的に増大させることができ、しかも磁化固定層から発生する静磁界がフリー層に及ぼす影響を減らすことも可能となり、「Synthetic Pinned 構造」は、現在広く用いられている。

しかしながら、近年の超高記録密度化の要求に応じるべく、磁気抵抗効果素子のさらなる薄層化が必要となっている。このような状況のもと、例えば、文献１（IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS, VOL.43, NO.2, FEBRUARY, pp.645-650）や、ＵＳ ７，０１９，３７１Ｂ２や、ＵＳ ７，０３５，０６２Ｂ１等に開示されているような、強磁性層（Free Layer）／非磁性中間層／強磁性層（Free Layer）のシンプルな３層積層構造を基本構造とする新規なＧＭＲ素子構造の提案がなされている。

このような構造を、本願では、便宜上、ＤＦＬ（Dual Free Layer）素子構造と呼ぶ。ＤＦＬ素子構造では、２つの強磁性層（Free Layer）の磁化は互いに反平行となるように交換結合されている。そして、素子の媒体対向面に相当するＡＢＳとは反対の奥域位置に磁石を配置して、当該磁石から発せられるバイアス磁界の作用を利用して、２つの磁性層（Free Layer）の磁化がトラック幅方向に対して約４５度傾いた初期の状態を作り出している（イニシャルの状態）。このイニシャルの磁化状態にある素子が、媒体からの信号磁界を検出すると、まるでハサミが紙を切る時の動作のように２つの磁性層の磁化方向が変化し、結果として素子の抵抗値が変化する。

このようなＤＦＬ素子構造を、いわゆるＴＭＲ素子や、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子に応用した場合、従来までの一般的なスピンバルブ型ＣＰＰ−ＧＭＲ素子に比べて、上下シールド層の間隙である「Read Gap長さ」を格段と狭くすることが可能となる。具体的には、一般的なスピンバルブ型ＣＰＰ−ＧＭＲ素子に必要とされていた上記の反強磁性層が不要となり、さらには、上記「Synthetic Pinned 構造」の強磁性層も不要となる。その結果、従来においては３０ｎｍが限界と言われていた「Read Gap長さ」を、２０ｎｍ以下にすることが可能となる。

従来の技術におけるＤＦＬ素子構造を形成するためには、前述したように、２つの強磁性層（Free Layer）の磁化が互いに反平行となるように交換結合されていることが必要となる。このような従来の基本構造の形成は、２つの強磁性層（Free Layer）の間に、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｃｒなどの貴金属等を挿入し、２つの強磁性層に交換結合を発生させれば容易に実現可能である。

しかしながら、ＴＭＲ素子においては、トンネル効果を得るために２つの強磁性層（Free Layer）の間に、酸化アルミ（ＡｌＯｘ）膜や、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜等の絶縁膜を介在させなければならず、２つの強磁性層間に強い交換結合を得ることができないという不都合が生じ得る。結果として、２つの強磁性層（Free Layer）の磁化を反平行結合させることが極めて困難となる。また、例えば、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子の高出力化技術として、２つの強磁性層（Free Layer）の間に部分的に、ＮＯＬ（Nano-Oxide-Layer）層を挿入する技術が開示されている（例えば、特開２００４−１６５２５４号公報、ＪＰ特許第３６２５１９９号、特開２００２−２０８７４４号公報等）。しかしながら、この技術は、２つの強磁性層（Free Layer）の反強磁性的な交換結合を極めて弱めてしまうか、あるいは、完全に消失させてしまう恐れがあり、そのままでの適用は出来ない。

また、ＵＳ ６，１６９，６４７Ｂ１には、２つの反強磁性体層を用いて、２つの強磁性層（Free Layer）の磁化を、それぞれ、反平行状態に向ける技術が開示されている（特に、ＦＩＧ．３を参照）。しかしながら、この提案の構造において、実用可能な作用効果を発現させるためには、１つの反強磁性体層につき、５ｎｍ以上の厚さが必要となり、「Read Gap長さ」を小さくするという目的にはそぐわないものと言える。さらに、２つの反強磁性体層から発生する交換結合の向きを互いに反平行とする必要があり、それを実現するような熱処理（アニール）が非常に困難であるという問題もある。さらに、素子サイズが狭小化すると、反強磁性体層を構成する粒子の配列個数が少なくなり、いわゆるピンニング機能にふらつきが生じ（換言すれば、ピンニング機能が十分でない）、特性のバラツキの原因となることがあるという不都合が生じてしまう。

特開２００５−３０２９３８ 特開２００５−３４７５１２ ＵＳ ６,１６９,６４７ Ｂ１

このような実状のもとに、本願発明は創案されたものであって、その目的は、２つの強磁性層（Free Layer）間に介在される中間膜の材質や、中間膜の特殊な構造に制約を受けることなく、２つの強磁性層（Free Layer）の反平行の磁化状態を簡易な構造で実現でき、近年の超高記録密度化の要求に応じるべく、「Read Gap長さ」（上下シールド層の間隙）を狭くできる構造を採択して線記録密度の向上を図ることができるとともに、安定した磁気抵抗効果変化を得ることができて信頼性に優れる新たな素子構造を提案することにある。

上記課題を解決するために、本願発明は、磁気抵抗効果部と、この磁気抵抗効果部を上下に挟むようにして配置形成される第１のシールド層および第２のシールド層と、を有し、この積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果部は、非磁性中間層と、この非磁性中間層を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層および第２の強磁性層とを有し、前記第１のシールド層および第２のシールド層は、それぞれ、磁化方向制御手段により磁化方向が制御されており、前記第１の強磁性層および第２の強磁性層には、それぞれ、前記第１のシールド層および前記第２のシールド層の磁気的作用の影響を受けて、互いの磁化方向が逆方向となる反平行磁化状態が形成される作用が働いているように構成される。
本発明の好ましい態様として、前記第１の強磁性層は、磁化方向が制御された前記第１のシールド層と、第１の交換結合機能ギャップ層を介して、間接的に磁気的な結合がなされており、前記第２の強磁性層は、磁化方向が制御された前記第２のシールド層と、第２の交換結合機能ギャップ層を介して、間接的に磁気的な結合がなされているように構成される。

本発明の好ましい態様として、前記第１の交換結合機能ギャップ層は、前記第１のシールド層側から、交換結合伝達層、ギャップ調整層、および交換結合調整層を順次含み、前記第１の交換結合機能ギャップ層は、前記第２のシールド層側から、交換結合伝達層、ギャップ調整層、および交換結合調整層を順次含むように構成される。

本発明の好ましい態様として、前記交換結合伝達層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのグループから選択された少なくとも１つの材料から構成され、前記ギャップ調整層は強磁性体から構成され、前記交換結合調整層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのグループから選択された少なくとも１つの材料から構成される。

本発明の好ましい態様として、前記第１のシールド層および第２のシールド層の磁化方向を制御する磁化方向制御手段は、前記第１のシールド層および第２のシールド層の形状異方性機能、または反強磁性体からの交換結合機能であるように構成される。

本発明の好ましい態様として、前記第１のシールド層および第２のシールド層は、前記磁化方向制御手段により、単磁区構造とされる。

本発明の好ましい態様として、前記第１の交換結合機能ギャップ層は、前記第１のシールド層側から、交換結合伝達層、ギャップ調整層、交換結合伝達層、ギャップ調整層、および交換結合調整層、を順次含み、前記第２の交換結合機能ギャップ層は、前記第２のシールド層側から、交換結合伝達層、ギャップ調整層、交換結合伝達層、ギャップ調整層、および交換結合調整層、を順次含むように構成される。

本発明の好ましい態様として、前記非磁性中間層は、中央にＺｎＯを配置させた３層積層膜から構成される。

本発明の薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面と、前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された請求項１に記載された磁気抵抗効果素子と、を有して構成される。

本発明のヘッドジンバルアセンブリは、上記の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、を備えてなるように構成される。

本発明の磁気ディスク装置は、上記の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、を備えてなるように構成される。

本発明は、磁気抵抗効果部と、この磁気抵抗効果部を上下に挟むようにして配置形成される第１のシールド層および第２のシールド層と、を有し、この積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果部は、非磁性中間層と、この非磁性中間層を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層および第２の強磁性層とを有し、前記第１のシールド層および第２のシールド層は、それぞれ、磁化方向制御手段により磁化方向が制御されており、前記第１の強磁性層および第２の強磁性層には、それぞれ、前記第１のシールド層および前記第２のシールド層の磁気的作用の影響を受けて、互いの磁化方向が逆方向となる反平行磁化状態が形成される作用が働いているように構成されているので、２つの強磁性層（Free Layer）間に介在される中間膜の材質や、中間膜の特殊な構造に制約を受けることなく、２つの強磁性層（Free Layer）の反平行の磁化状態を簡易な構造で実現でき、近年の超高記録密度化の要求に応じるべく、「Read Gap長さ」（上下シールド層の間隙）を狭くできる構造を採択して線記録密度の向上を図ることができる。さらには、安定した磁気抵抗効果変化を得ることができ、より信頼性の向上を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
本発明の磁気抵抗効果素子は、薄膜磁気ヘッドの、特に再生ヘッドに好適に用いられる。

以下の本発明の説明において、各図面に示されるＸ軸方向の寸法を「幅」、Ｙ軸方向の寸法を「長さ」、Ｚ軸方向の寸法を「厚さ」とそれぞれ表記する。また、Ｙ軸方向のうちのエアベアリング面（記録媒体と対向する薄膜磁気ヘッドの面）に近い側を「前方」、その反対側（奥域側）を「後方」と表記する。また、素子の積層膜を積み上げる方向を「上方」または「上側」、その反対方向を「下方」または「下側」と称する。

図１は、本発明の実施の形態における磁気抵抗効果素子のＡＢＳ（Air Bearing Surface）から見た斜視図である。ＡＢＳとは、素子が記録媒体と対向する面（以下、媒体対向面ともいう）に相当する。本発明でいうＡＢＳは素子の積層構造が明瞭に観察できる位置での断面までを含む趣旨であり、例えば、厳密な意味での媒体対向面に位置しているＤＬＣ等の保護層（素子を覆う保護層）は必要に応じて省略して考えることができる。

図２は、図１における磁気抵抗効果素子のセンサー領域を含む磁気抵抗効果部を拡大して示した模式図である。

図３〜図５は、それぞれ、図２に相当する図面であり、磁気抵抗効果部の構成変形例を示した図面である。

〔磁気抵抗効果素子の構造の説明〕
本発明の磁気抵抗効果素子は、図１に示されるように、磁気抵抗効果部８と、この磁気抵抗効果部８を、実質的に、上下に挟むようにして配置形成される第１のシールド層３（下部シールド層３と呼ぶ場合もある）および第２のシールド層５（上部シールド層５と呼ぶ場合もある）と、を有している。そして、本発明の磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果部８の積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子である。

第１のシールド層３および第２のシールド層５は、それぞれ、磁化方向制御手段により磁化方向が制御されており、図１に示される実施形態では、第１のシールド層３は、図面右側から左側に向く、マイナスの幅方向（−Ｘ方向）に磁化が固定されている。この一方で、第２のシールド層５は、図面左側から右側に向く、プラスの幅方向（＋Ｘ方向）に磁化が固定されている。

磁気抵抗効果部８は、非磁性中間層１４０と、この非磁性中間層１４０を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０とを有している。第１の強磁性層１３０、非磁性中間層１４０および第２の強磁性層１５０の積層体が、センサー領域であり、その積層体のトータル厚さは、１０〜２０ｎｍ程度とされる。

これらの中で、第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０は、それぞれ、外部磁界に応答して磁化方向が変化する、いわゆるフリー層として機能する。

本発明の特徴部分（発明の要部）は、前記第１の強磁性層および第２の強磁性層には、それぞれ、前記第１のシールド層および前記第２のシールド層の磁気的作用の影響を受けて、互いの磁化方向が逆方向となる反平行磁化状態が形成される作用が働いていることにある。なお。ここで、「反平行磁化状態が形成される作用が働いている」との記述を用いているのは、実際に使用に供される素子では、バイアス磁界の印加によって、第１の強磁性層および第２の強磁性層の磁化方向は、実質的な直交化が図られていることを考慮したためである。

上記の本発明の作用を実現させるために、第１のシールド層３と第１の強磁性層１３０との間には、第１の交換結合機能ギャップ層３００が介在されており、第２のシールド層５と第２の強磁性層１５０との間には、第２の交換結合機能ギャップ層５００が介在されている。つまり、第１の強磁性層１３０は、磁化方向が制御された前記第１のシールド層３と、第１の交換結合機能ギャップ層３００を介して、間接的に磁気的な結合がなされているのである。また、第２の強磁性層１５０は、磁化方向が制御された前記第２のシールド層５と、第２の交換結合機能ギャップ層５００を介して、間接的に磁気的な結合がなされているのである。

以下、これらの本発明の各構成について詳細に説明する。
（第１のシールド層３および第２のシールド層５の説明）
本発明における第１のシールド層３および第２のシールド層５は、それぞれ、
（１）外部磁界からの磁気シールド機能、
（２）電極として機能、および
（３）第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０の互いの磁化方向が逆方向となる反平行磁化状態を形成させるための磁気的作用を与える機能、を有している。

上記（１）および（２）の機能は、すでに公知の機能である。また、（２）の機能は特になくてもよい。別途、新たな電極層を付加する形態を採用することにより対応可能であるからである。本発明で特に、強調すべきは、（３）の機能である。

上記（３）の機能を持たせるために、前述したごとく第１のシールド層３および第２のシールド層５は、それぞれ、磁化方向制御手段により磁化方向が制御されている。

図１に示される実施形態では、第１のシールド層３は、図面右側から左側に向く、マイナスの幅方向（−Ｘ方向）に磁化が固定されている。この一方で、第２のシールド層５は、図面左側から右側に向く、プラスの幅方向（＋Ｘ方向）に磁化が固定されている。

換言すれば、第１のシールド層３および第２のシールド層５は、それぞれ、磁化方向制御手段により単磁区化されてなるように構成される。なお、第１のシールド層３と第２のシールド層５との磁化方向は、それぞれ、図面の状態と互いに逆方向を向くようにしてもよい。

磁化方向制御手段としては、（１）第１のシールド層および第２のシールド層の形状を所定形状および寸法として構成される形状異方性を利用する方法、または（２）第１のシールド層および第２のシールド層に、それぞれ、反強磁性体を接合・組合せて、反強磁性体による磁化の固着を図る方法、等が挙げられる。つまり、第１のシールド層３および第２のシールド層５は、それぞれ、いわゆる形状異方性、又は反強磁性体からの交換結合により単磁区化されてなるように構成される。

磁化方向制御手段としては、特に、上記（１）の形状異方性を利用して単磁区化を図ることが好ましい。そして、図１に示されるように第１のシールド層３の磁化方向３５と、第２のシールド層５の磁化方向５１とが、互いに反平行となるように設定されるのが、磁化の安定性の観点から望ましい。

形状異方性を利用して第１のシールド層３および第２のシールド層５の単磁区化を図るためには、第１のシールド層３および第２のシールド層５の長手方向（Ｘ方向）である幅は、例えば、３０μｍ程度、奥域（Ｙ方向）長さは、例えば、３μｍ程度とされる。

また、単磁区化を図るために、アスペクト比（Ｘ／Ｙ比）は、１０以上とすることが望ましい。

第１のシールド層３および第２のシールド層５を構成する材料としては、ＮｉＦｅ（パーマロイ）、ＣｏＺｒＴａ、センダスト、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＺｒＮｂ等を例示することができる。
厚さ（Ｚ方向）は、例えば、２０ｎｍ〜３μｍ程度とされる。

（磁気抵抗効果部８の説明）
図１に示されるように、第１のシールド層３と第２のシールド層５との間には、磁気抵抗効果部８が介在されている。そして、磁気抵抗効果部８の両側面には、それぞれ、読取りのためのトラック幅を規定するためのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等からなる非磁性層４が配置されている。

図１に示されるように磁気抵抗効果部８は、積層膜の略中央に位置する第１の強磁性層１３０、非磁性中間層１４０、および第２の強磁性層１５０からなるセンサー領域と、このセンサー領域と第１のシールド層３および第２のシールド層５との間にそれぞれ介在される、第１の交換結合機能ギャップ層３００および第２の交換結合機能ギャップ層５００を有して構成される。

センサー領域と第１のシールド層３との間、およびセンサー領域と第２のシールド層５との間には、記録密度に応じた所定の間隙（ギャップ）が必要となる。信号としての外部磁界のみを確実にセンサー領域に取り込むためである。間隙（ギャップ）を必要以上に大きく取り過ぎると、信号磁界に加えて、隣接する他の信号磁界をもセンサー領域に取り込むおそれが生じる。また、間隙（ギャップ）が必要な距離に至らず、小さくなり過ぎると、信号磁界がセンサー領域を囲むシールド層３、５に吸い込まれて、センサー領域に入り込まなくなるおそれが生じる。

このようなギャップ機能が第１の交換結合機能ギャップ層３００および第２の交換結合機能ギャップ層５００に備わっていることは勿論のこと、本発明においてはさらに、第１の交換結合機能ギャップ層３００および第２の交換結合機能ギャップ層５００は、本発明の要部機能（特徴的機能）を発現させるべく、以下に説明するような積層構造から構成されている。

第１の交換結合機能ギャップ層３００の説明
第１の交換結合機能ギャップ層３００は、第１のシールド層３側から、交換結合伝達層１０１、ギャップ調整層１１１、交換結合調整層１２１を有して構成される。ギャップ調整層１１１は強磁性体から構成される、いわゆる強磁性層である。

交換結合伝達層１０１は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのグループから選択された少なくとも１つの材料から構成され、これらの中から選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、第１のシールド層３の磁化３５と、ギャップ調整層１１１の磁化１１１ａの磁気的結合の強さを調整できるように作用している。また、選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、第１のシールド層３の磁化３５と磁気結合するギャップ調整層１１１の磁化１１１ａの方向も定まる。つまり、磁化が互いに逆の方向を向いて磁気的結合する反強磁性的（antiferromagnetically）結合となるのか、あるいは磁化が互いに同じ方向を向いて磁気的結合する強磁性的（ferromagnetically）結合となるのかが定まる。

交換結合調整層１２１は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのグループから選択された少なくとも１つの材料から構成され、これらの中から選定した材質と厚さのそれぞれ設定によって、ギャップ調整層１１１の磁化１１１ａと、第１の強磁性層１３０の磁化１３５の磁気的結合の強さを調整できるように作用している。また、選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、ギャップ調整層１１１の磁化１１１ａと磁気結合する第１の強磁性層１３０の磁化１３５の方向も定まる。つまり、反強磁性的結合となるのか、あるいは強磁性結合となるのかが定まる。

本発明においては、第１の強磁性層１３０がいわゆる外部磁界に感度良く応答するフリー層として機能させることが必要である。そのため、第１のシールド層３の磁化３５と、ギャップ調整層１１１の磁化１１１ａの磁気的結合の強さは大きくなるように設定され、ギャップ調整層１１１の磁化１１１ａと、第１の強磁性層１３０の磁化１３５の磁気的結合の強さは比較的に小さくなるように設定される。
第１の交換結合機能ギャップ層３００の厚さは、１．５〜６．０ｎｍ程度に設定される。

第２の交換結合機能ギャップ層５００の説明
第２の交換結合機能ギャップ層５００は、第２のシールド層５側から、交換結合伝達層１０５、ギャップ調整層１１５、交換結合調整層１２５を有して構成される。ギャップ調整層１１５は強磁性体から構成される、いわゆる強磁性層である。

交換結合伝達層１０５は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのグループから選択された少なくとも１つの材料から構成され、これらの中から選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、第２のシールド層５の磁化５１と、ギャップ調整層１１５の磁化１１５ｂの磁気的結合の強さを調整できるように作用している。また、選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、第２のシールド層５の磁化５１と磁気結合するギャップ調整層１１５の磁化１１５ｂの方向も定まる。つまり、反強磁性的結合（磁化が互いに逆の方向を向いて磁気的結合）となるのか、あるいは強磁性的結合（磁化が互いに同じ方向を向いて磁気的結合）となるのかが定まる。

交換結合調整層１２５は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのグループから選択された少なくとも１つの材料から構成され、これらの中から選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、ギャップ調整層１１５の磁化１１５ｂと、第２の強磁性層１５０の磁化１５１の磁気的結合の強さを調整できるように作用している。また、選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、ギャップ調整層１１５の磁化１１５ｂと磁気結合する第２の強磁性層１５０の磁化１５１の方向も定まる。つまり、反強磁性的結合となるのか、あるいは強磁性的結合となるのかが定まる。

本発明においては、第２の強磁性層１５０がいわゆる外部磁界に感度良く応答するフリー層として機能させることが必要である。そのため、第２のシールド層５の磁化５１と、ギャップ調整層１１５の磁化１１５ｂの磁気的結合の強さは大きくなるように設定され、ギャップ調整層１１５の磁化１１５ｂと、第２の強磁性層１５０の磁化１５１の磁気的結合の強さは比較的に小さくなるように設定される。
第２の交換結合機能ギャップ層５００の厚さは、１．５〜６．０ｎｍ程度に設定される。

磁気的結合の強さ（交換結合磁界の強さ）の調整についての説明
磁気的結合の強さ（交換結合磁界の強さ）の調整について、図８および図９を参照して、以下に説明する。

図８は、交換結合伝達層１０１、１０５、交換結合調整層１２１、１２５の構成材料として、ＲｕおよびＣｕを用いた場合に、ＲｕおよびＣｕの厚さｔ〔Å（オングストローム）〕と、交換結合磁界の強さＪ〔erg/cm²〕との関係を示したグラフである。なお、このグラフにおいて、ＲｕまたはＣｕを挟持して交換結合される磁性材料はＣｏ₉₀Ｆｅ₁₀合金を用いている。図９は、Ｃｕ厚さｔ〔Å（オングストローム）〕と交換結合磁界の強さＪ〔erg/cm²〕との関係を示したグラフであり、基本的には、図８に記載されたＣｕに関するグラフと実質的に同じであるが、特に、縦軸に示される交換結合磁界の強さＪ〔erg/cm²〕の目盛りスパーンを拡大して、縦軸の変動を分り易く表示したものである。

これらの図８および図９のグラフにおいて、交換結合磁界の強さＪ〔erg/cm²〕の値がプラス（＋）となる場合、いわゆる強磁性的結合（磁化が互いに同じ方向を向いて磁気的結合）が生じる。これとは反対に、交換結合の強さＪ〔erg/cm²〕の値がマイナス（−）となる場合、反強磁性的結合（磁化が互いに同じ方向を向いて磁気的結合）が生じる。

交換結合磁界の強さＪ〔erg/cm²〕の絶対値｜Ｊ｜は、結合強さの絶対量そのものを示す。

交換結合伝達層１０１、１０５の設定にあたっては、交換結合磁界の強さＪ〔erg/cm²〕の絶対値｜Ｊ｜が０．２〔erg/cm²〕を超えるように設計することが好ましい（｜Ｊ｜＞０．２〔erg/cm²〕）。交換結合磁界の強さＪ〔erg/cm²〕の絶対値｜Ｊ｜が０．２〔erg/cm²〕以下となると、ギャップ調整層１１１、１１５の磁化１１１ａ，１１５ｂが媒体からの磁界の影響を受けて変動し、シールドとしての機能を有してしまうという不都合が生じる。

このような観点から本発明においては、図８や図９に示されるグラフから分るように、（１）交換結合伝達層１０１、１０５にＣｕを用いた場合、Ｃｕの厚さは６〜１０Åの範囲に設定されることが好ましく、（２）交換結合伝達層１０１、１０５にＲｕを用いた場合、Ｒｕの厚さは４〜９Åの範囲および１６〜２０Åの範囲に設定されることが好ましい。

この一方で、交換結合調整層１２１、１２５の設定にあたっては、交換結合の強さＪ〔erg/cm²〕の絶対値｜Ｊ｜が０．０２〔erg/cm²〕を超え、０．６〔erg/cm²〕未満となるように設計することが好ましい（０．０２＜｜Ｊ｜＜０．６〔erg/cm²〕）。交換結合の強さＪ〔erg/cm²〕の絶対値｜Ｊ｜が０．０２〔erg/cm²〕以下となると、フリー層として機能する第１および第２の強磁性層１３０、１５０の磁化状態が多磁区化してバルクハウゼンノイズが発生するという不都合が生じる。この一方で、交換結合の強さＪ〔erg/cm²〕の絶対値｜Ｊ｜が０．６〔erg/cm²〕以上となると、フリー層として機能する第１および第２の強磁性層１３０、１５０の磁化が媒体からの信号磁界に対して自由に応答できず、低感度化に繋がるという不都合が生じる。

このような観点から本発明においては、図８や図９に示されるグラフから分るように、（１）交換結合調整層１２１、１２５にＣｕを用いた場合、Ｃｕの厚さは１３〜１６Åの範囲に設定され、（２）交換結合調整層１２１、１２５にＲｕを用いた場合、Ｒｕの厚さは９．５〜２０Åの範囲に設定される。

なお、交換結合伝達層１０１、１０５、交換結合調整層１２１、１２５の構成材料として、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄを用いた場合であっても、ＲｕやＣｕと同様な設定をすることができる。

第１の強磁性層１３０、非磁性中間層１４０、および第２の強磁性層１５０からなるセンサー領域についての説明
前述したように、第１の強磁性層１３０、非磁性中間層１４０および第２の強磁性層１５０の積層体が、センサー領域を形成しており、その積層体のトータル厚さは、１０〜２０ｎｍ程度とされる。これらの中で第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０は、外部から印加された磁界の影響を受けて、各層の磁化の方向が変化するいわゆるフリー層として機能する。

第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０を構成する材料としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＮｉ、Ｃｏ₂ＭｎＳｉ、Ｃｏ₂ＭｎＧｅ、ＦｅＯ_x（Ｆｅの酸化物）等を例示することができる。各層の厚さは、それぞれ、０．５〜８ｎｍ程度とされる。

非磁性中間層１４０はＭＲ効果を発現させるための必須の膜であり、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｇａ、ＴｉＯｘ、ＺｎＯ、ＩｎＯ、ＳｎＯ、ＧａＮ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ等を例示することができる。非磁性中間層１４０を、２層以上の積層膜とすることも好ましい態様である。好適な具体例として、Ｃｕ／ＺｎＯ／Ｃｕの３層積層膜を挙げることができる。ＣｕをＺｎで置換したＣｕ／ＺｎＯ／Ｚｎの３層積層膜も出力の向上が図られて好ましい態様である。
非磁性中間層１４０の厚さは０．５〜５ｎｍ程度とされる。

〔磁気抵抗効果素子の変形例の説明〕
図３〜図５は、それぞれ、図２に相当する図面であり、磁気抵抗効果部８の構成変形例を示した図面である。

いずれの変形例を示す図面においても、フリー層として機能する第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０には、それぞれ、第１のシールド層３および第２のシールド層５からの磁気的作用の影響を受けて、互いの磁化方向が逆方向となる反平行磁化状態が形成される作用が働いている点では同じである。異なるのは交換結合伝達層１０１、１０５および交換結合調整層１２１、１２５の材質や膜厚仕様を変えて、反強磁性的結合を利用するのか、あるいは強磁性的結合を利用するのかである。

図６は、本発明の他の実施の形態における磁気抵抗効果素子のＡＢＳ（Air Bearing Surface）から見た斜視図である。図７は、図６における磁気抵抗効果素子のセンサー領域を含む磁気抵抗効果部を拡大して示した模式図である。

図６に示される実施形態では、第１のシールド層３は、図面右側から左側に向く、マイナスの幅方向（−Ｘ方向）に磁化が固定されている。同様に、第２のシールド層５もまた、図面右側から左側に向く、マイナスの幅方向（−Ｘ方向）に磁化が固定されている。

この変形例の実施形態においても、フリー層として機能する第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０には、それぞれ、第１のシールド層３および第２のシールド層５からの磁気的作用の影響を受けて、互いの磁化方向が逆方向となる反平行磁化状態が形成される作用が働いている。交換結合伝達層１０１、１０５および交換結合調整層１２１、１２５は、それらの材質や膜厚仕様の選定により、反強磁性的結合を利用できたり、あるいは強磁性的結合を利用できたりする。図７に変えて、図３〜図５に示されるような磁気抵抗効果部８の構成変形例を適用させることができる。

図１０には、磁気抵抗効果部８の新たな構成変形例が示されている。上述してきた磁気抵抗効果部８の構成と異なる点は、第１の交換結合機能ギャップ層３００の構成、および第２の交換結合機能ギャップ層５００の構成である。すなわち、図１０において、第１の交換結合機能ギャップ層３００は、第１のシールド層３側から、交換結合伝達層１０１、ギャップ調整層１１１、交換結合伝達層１０２、ギャップ調整層１１２、および交換結合調整層１２１、を順次含み、この一方で、第２の交換結合機能ギャップ層５００は、第２のシールド層５側から、交換結合伝達層１０５、ギャップ調整層１１５、交換結合伝達層１０６、ギャップ調整層１１６、および交換結合調整層１２５、を順次含む、構成となっている。この実施形態においても、交換結合伝達層、ギャップ調整層、および交換結合調整層と記載された層の各構成は、上述した図１〜７等で示された交換結合伝達層、ギャップ調整層、および交換結合調整層の構成と同じである。図１０に示される実施形態において、（１）ギャップ調整層１１１とギャップ調整層１１２の２つの強磁性層の磁化量Ｍｓｔを一致させ、かつ、互いに強く反強磁性的結合をさせること、並びに、（２）ギャップ調整層１１５とギャップ調整層１１６の２つの強磁性層の磁化量Ｍｓｔを一致させ、かつ、互いに強く反強磁性的結合をさせることで、外部磁界に対する応答をゼロとすることが可能となり、特に好ましい実施例が実現できる。また、交換結合伝達層の結合強度が比較的弱くても、確実にギャップ層としての機能を持たせることが可能になる。なお、図１０に示される構成においては、交換結合調整層としてＲｕの三番目のピーク（3^rd Peak）を使用してもよい。

図１１は、本発明の他の実施の形態における磁気抵抗効果素子のＡＢＳ（Air Bearing Surface）から見た斜視図である。図１１の実施形態においては、上部に位置する第２のシールド層５の中央部に凹部を形成し、この中に、磁気抵抗効果部８を埋設することにより、磁気抵抗効果部８の両側面も磁気シールドされる、いわゆるサイド・シールド構造が実現できる。これにより、再生実効トラック幅を狭くすることができる。

図１２は、本発明の他の実施の形態における磁気抵抗効果素子のＡＢＳ（Air Bearing Surface）から見た斜視図である。図１２の実施形態においては、下部に位置する第１のシールド層３の中央部に凹部を形成し、この中に、磁気抵抗効果部８を埋設することにより、磁気抵抗効果部８の両側面も磁気シールドされる、いわゆるサイド・シールド構造が実現できる。これにより、再生実効トラック幅を狭くすることができる。

図１３は、本発明の範囲外となる参考的形態における磁気抵抗効果素子のＡＢＳ（Air Bearing Surface）から見た斜視図である。図１３に示される参考的形態においては、第１のシールド層３と第２のシールド層５の形状を工夫するとともに、第１のシールド層３と第２のシールド層５の配置を直交させて第１のシールド層３と第２のシールド層５の磁化方向の直交化を図り、第１の強磁性層１３０と第２の強磁性層１５０の磁化状態の直交化を図っている。これにより、第１の強磁性層１３０と第２の強磁性層１５０の最初の反平行の磁化方向に対して、バイアス磁界を印加して第１の強磁性層１３０と第２の強磁性層１５０の磁化状態の直交化を図るという初期のバイアス設定が不要となる。つまり直交化のためのバイアス印加手段が不要となるのである。

〔磁気抵抗効果素子の外部磁界の検出動作の説明〕
図１４Ａ〜図１４Ｃを参照しつつ本発明の磁気抵抗効果素子の外部磁界の検出動作を説明する。

磁化方向を直交化させるバイアス磁界が印加される前においては、第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０は、それぞれ、第１のシールド層３および第２のシールド層５の磁気的作用の影響を受けて、互いの磁化方向が逆方向となる反平行磁化状態となっている。

通常、第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０の後方（奥域側：Ｙ方向）に設置してある、ハードマグネット等のバイアス磁界印加手段（図示していない）からのバイアス磁界によって、第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０に対してバイアス磁界が印加され、第１の強磁性層１３０の磁化１３５および第２の強磁性層１５０の磁化１５１の実質的な直交化が図られ、図１４Ａに示される状態に至る。この状態が磁気抵抗効果素子（磁気抵抗効果部８）としてのイニシャルの状態（初期状態）である。

図１４Ｂに示されるように、ＡＢＳから素子側に流入する方向の外部磁界Ｄ１を検出すると、第１の強磁性層１３０の磁化１３５、および第２の強磁性層１５０の磁化１５１は同じ方向を向く傾向となり、素子の抵抗は小さくなる。

この一方で、図１４Ｃに示されるように、ＡＢＳから離れる方向の外部磁界Ｄ２を検出すると、第１の強磁性層１３０の磁化１３５、および第２の強磁性層１５０の磁化１５１は双方で反対の方向を向く傾向が生じ、素子の抵抗は大きくなる。

このような外部磁界に対する一連の抵抗変化を測定するによって、外部磁界を検出することができる。

〔薄膜磁気ヘッドの全体構造についての説明〕
次いで、本発明の薄膜磁気ヘッドの好適な一例を例示し、その全体構造について、図１５Ａ、図１５Ｂ、図１６および図１７を参照しつつ説明する。

図１５Ａには、いわゆるエアベアリング面（ＡＢＳ）に平行な薄膜磁気ヘッドの断面図が示されており、図１５Ｂにはエアベアリング面に直交する薄膜磁気ヘッドの断面図が示されている。エアベアリング面（ＡＢＳ）とは、薄膜磁気ヘッドが磁気記録媒体と対向する面（以下、媒体対向面ともいう）に相当する。また、図１６には、垂直磁気記録を行う磁極層近傍の拡大斜視図が示されており、図１７には、エアベアリング面における主磁極の先端部の形態が示される。

図１５Ａおよび図１５Ｂに示される薄膜磁気ヘッドは、媒体進行方向Ｍに移動する例えばハードディスクなどの記録媒体に磁気的な処理を施すために、例えばハードディスクドライブなどの磁気記録装置に搭載されて使用される。

例えば、図面に例示されている薄膜磁気ヘッドは、磁気的処理として記録処理および再生処理の双方を実行可能ないわゆる複合型ヘッドであり、その構造は、図１５に示されるように、例えばアルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）などのセラミック材料より構成された基板１の上に、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃；以下単に「アルミナ」と称す）などの非磁性絶縁材料により構成された絶縁層２と、磁気抵抗（ＭＲ:Magneto-Resistive）効果を利用して記録された磁気情報の再生処理を行う再生ヘッド部１００Ａと、例えばアルミナなどの非磁性絶縁材料により構成された分離層９と、垂直記録方式の記録処理を実行するシールド型の記録ヘッド部１００Ｂと、例えばアルミナなどの非磁性絶縁材料により構成されたオーバーコート層２４とが、この順に積層された構成を有している。

再生ヘッド部１００Ａは、図示の例では、下部リードシールド層３と、磁気抵抗効果部８と、シールド層５（この例では、上部リードシールド層３０の一部）とがこの順に積層された積層構造を有している。なお、図面では明示してないが、下部リードシールド層３（第１のシールド層３）およびシールド層５（第２のシールド層５）は、上述してきた本発明の作用効果を発現するように構成されている必要がある。磁気抵抗効果部８の後端面にはシールドギャップ膜４が形成されている。

図１５Ａおよび図１５Ｂに示される態様において、下部リードシールド層３および上部リードシールド層３０は、いずれも磁気抵抗効果部を周辺から磁気的に分離する機能を備えており、エアベアリング面７０から後方に向かって延在するように形成されている。

上部リードシールド層３０は、本実施形態の場合、厚さ方向に非磁性層６を介して２つのシールド層５、７に分割されている。すなわち、シールドギャップ膜４に近い側から順に、上部第１リードシールド層５と、非磁性層６と、上部第２シールド層７が順次積層された構造を有している。

上部第１リードシールド層５は、例えばパーマロイなどの磁性材料により構成されており、その厚さは例えば１．５μｍ程度とされる。上部第２リードシールド層７も同様に例えばパーマロイなどの磁性材料により構成されており、その厚さは例えば１．１μｍ程度とされる。非磁性層６は、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）やアルミナなどの非磁性材料により構成されており、その厚さは例えば０．２μｍ程度とされる。

なお、上部リードシールド層３０は、本実施形態のように必ずしも積層構造を有している必要はなく、下部リードシールド層３のごとく単層構造であってもよい。

シールドギャップ膜４は、例えばアルミナなどの非磁性材料により構成されている。

記録ヘッド部１００Ｂは、例えば、絶縁層１１，１２，１３により周辺を埋設された１段目の薄膜コイル１０と、非磁性層１４と、絶縁層１６により部分的に周囲を埋設された主磁極層４０と、ギャップ層１７と、磁気連結用の開口部（バックギャップ５０ＢＧ）を構成する絶縁層５０により埋設された２段目の薄膜コイル２２と、ライトシールド層６０とが順次積層された積層構造を有している。

なお、図１６においては、主に、記録ヘッド部１００Ｂのうちの主要部（薄膜コイル１０，２２、主磁極層４０、ライトシールド層６０）のみを抜粋して示している。

薄膜コイル１０は、主に、薄膜コイル２２において発生した記録用の磁束の漏洩を抑制するために漏洩抑制用の磁束を発生させるものである。この薄膜コイル１０は、例えば、銅などの高導電性材料により構成されており、その厚さは例えば２．０μｍ程度とされる。

特に、薄膜コイル１０は、例えば、図１５および図１６に示されるように、バックギャップ５０ＢＧを中心として巻回するスパイラル構造を有しており、薄膜コイル１０では、例えば、薄膜コイル２２において電流が流れる方向と逆の方向に電流が流れるように操作される。なお、図１５および図１６では、薄膜コイル１０の巻回数（ターン数）が５ターンである場合が示されているが、これはあくまで例示であり巻回数は、適宜、変更することができる。薄膜コイル１０のターン数は、薄膜コイル２２のターン数と一致しているのが好ましく、例えば２〜７ターンが好適な範囲とされる。ヘリカルコイルでも良い。

絶縁層１１，１２，１３は、薄膜コイル１０を周囲から電気的に分離するように形成されている。絶縁層１１は、薄膜コイル１０の各巻線間を埋め込むように形成されるとともに、その薄膜コイル１０の周囲を被覆するように形成されている。この絶縁層１１は、例えば、加熱時に流動性を示すフォトレジスト（感光性樹脂）などの非磁性絶縁材料により構成されている。厚さは例えば２．０μｍ程度である。

本実施の形態において、絶縁層１１は、図１５に示されるように薄膜コイル１０の側方のみを被覆し、その上方は被覆しないように形成されている。

絶縁層１２は、絶縁層１１の周囲を被覆するように形成されており、この絶縁層１２は、例えば、アルミナなどの非磁性材料により構成される。その厚さは、例えば２．０μｍ程度とされる。

絶縁層１３は、薄膜コイル１０とともに、絶縁層１１，１２をそれぞれ被覆するように配設されている。この絶縁層１３は、例えば、アルミナなどの非磁性材料により構成される。その厚さは、例えば０．２μｍ程度とされる。

非磁性材料１４は、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁性材料やルテニウムなどの非磁性導電性材料により形成される。その厚さは、例えば１．０μｍ程度とされる。

主磁極層４０は、主として薄膜コイル２２において発生した磁気記録用の磁束を収容し、その磁束を記録媒体に向けて放出することにより記録処理を行うように作用する。より具体的には、垂直記録方式の記録処理として記録用の磁束に基づいて記録媒体をその表面と直交する方向に磁化させるための磁界（垂直磁界）を発生させるものである。

このような主磁極層４０は、薄膜コイルのリーディング側に配設されており、エアベアリング面７０から後方に向かって延在し、より具体的にはバックギャップ５０ＢＧまで延在している。この「リーディング側」とは、図１５に示される媒体進行方向Ｍに向かって移動する記録媒体の移動状態を１つの流れと見た場合に、その流れの流入する側（媒体進行方向Ｍ側と反対側）をいい、ここでは厚さ方向（Ｚ軸方向）における上流側をいう。これに対して、流れの流出する側（媒体進行方向Ｍ側）は「トレーリング側」と呼ばれ、ここでは厚さ方向における下流側をいう。

本発明の実施形態における主磁極層４０は、図１５に示されるように、主磁極１５および磁極本体層１９がこの順に積層されることにより互いに連結された構造を有している。すなわち、リーディング側に主磁極１５が配設され、トレーリング側に磁極本体層１９が配設された積層構造（２層構造）を有している。

主磁極１５は、主要な書き込み用の磁束の放出部分として機能するものである。この主磁極１５は、リーディング側においてエアベアリング面７０から後方に向かって延在し、より具体的にはバックギャップ５０ＢＧまで延在している。その厚さは、例えば０．２５μｍ程度とされる。このような主磁極１５は、例えば、磁極本体層１９を構成している磁性材料よりも高い飽和磁束密度を有する磁性材料により構成されており、具体的には鉄系合金などにより構成される。使用される鉄系合金としては、例えば、鉄（Ｆｅ）がリッチな鉄ニッケル合金（ＦｅＮｉ）、鉄コバルト合金（ＦｅＣｏ）または鉄コバルトニッケル合金（ＦｅＣｏＮｉ）などが挙げられる。

なお、上記の「連結」とは、単に物理的に接触して連結されているだけでなく、物理的に接触して連結された上で磁気的に導通可能に連結されていることを意味している。

主磁極１５は、例えば、図１６に示されるように全体として羽子板型の平面形状をなして構成されている。すなわち、主磁極１５は例えば、エアベアリング面７０から順に、そのエアベアリング面７０から後方に向かって延在し、記録媒体の記録トラック幅を規定する一定幅Ｗ１を有する先端部１５Ａと、その先端部１５Ａの後方に連結され、幅Ｗ１よりも大きな幅Ｗ４（Ｗ４＞Ｗ１）を有する後端部１５Ｂとを含んで構成されている。この主磁極１５の幅が先端部１５Ａ（幅Ｗ１）から後端部１５Ｂ（幅Ｗ４）へ拡がり始める位置は、薄膜ヘッドの記録性能を決定する重要な因子のうちの一つである「フレアポイントＦＰ」である。なお、主磁極１５は、その底部（基板側）からのみ磁極本体層１９と接触することにより磁気的に連結されていてもよい。

先端部１５Ａは、主に、薄膜コイル２２において発生した記録用の磁束を記録媒体に向けて実質的に放出する部分であり、図１６に示されるように、エアベアリング面７０に露出した露出面１５Ｍを有している。

この露出面１５Ｍは、例えば、図１７に示されるようにトレーリング側に位置する上端縁（一方の端縁）Ｅ１と、リーディング側に位置する下端縁（他方の端縁）Ｅ２と、２つの側端縁Ｓ１，Ｓ２とにより規定された平面形状を有している。具体的には、露出面１５Ｍは、例えば、トレーリング側からリーデング側に向かって次第に幅が狭まる台形形状を有している（Ｗ１＞Ｗ３）。先端部１５ＡのトレーリングエッジＴ１は、主磁極層４０のうちの実質的な記録箇所である。

図１６に示される後端部１５Ｂは、磁極本体層１９に収容された磁束を収容して先端部１５Ａへ供給する部分である。この後端部１５Ｂの幅は、例えば後方において一定（幅Ｗ４）であり、前方において先端部１５Ａに近づくにつれ幅Ｗ４から幅Ｗ１に次第に狭まっている。

磁極本体層１９は、主要な磁束の収容部分として機能するものである。この磁極本体層１９は、例えば、エアベアリング面７０よりも後退した位置Ｐ１（第１の位置）から後方に向かって延在している。より具体的には、バックギャップ５０ＢＧにおいて、主磁極１５よりも後方まで延在しており、その厚さは、例えば０．４５μｍ程度とされる。特に、磁極本体層１９は、例えば、主磁極１５を構成している磁性材料よりも低い飽和磁束密度を有する磁性材料により構成されている。好適な具体例としては、鉄コバルトニッケル合金を例示することができる。

磁極本体層１９は、例えば、図１６に示されるように幅Ｗ４を有する矩形の平面形状を有している。特に、磁極本体層１９は、例えば、図１５に示されるように絶縁層５０のうちの後述する補助絶縁層２０およびライトシールド層６０のうちの後述するＴＨ規定層１８とともに平坦化されている。すなわち、磁極本体層１９のうちのトレーリング側の端面は、補助絶縁層２０のうちのトレーリング側の端面およびＴＨ規定層１８のうちのトレーリング側の端面とともに平坦面ＨＭを構成している。

絶縁層１６は、主磁極１５を周囲から電気的に分離するものである。この絶縁層１６は、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁材料により構成されており、その厚さは、例えば０．２５μｍ程度とされる。

ギャップ層１７は、主磁極層４０とライトシールド層６０とを磁気的に分離するためのギャップを構成するように形成されている。ギャップ層１７は、例えば、図１５に示されるように磁極本体層１９の配設領域を除いて、主磁極１５に隣接しながらエアベアリング面７０から後方に向かって延在するように形成されている。特に、ギャップ層１７は、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁材料やルテニウムなどの非磁性導電性材料により構成されており、その厚さは０．０３〜０．１μｍ程度に設定される。

絶縁層５０は、薄膜磁気ヘッドの記録特性を決定する重要な因子のうちの一つであるスロートハイトＴＨを規定するとともに、薄膜コイル２２を被覆することにより周囲から電気的に分離するように形成される。絶縁層５０は、図１５に示されるように、スロートハイトＴＨを実質的に規定するように形成された補助絶縁層２０（第１の絶縁層部分）と、薄膜コイル２２を実質的に被覆するように形成された主絶縁層２１（第２の絶縁層部分）とがこの順に積層された構造をなしている。つまり、リーディング側に補助絶縁層２０が配設され、トレーリング側に主絶縁層２１が配設された積層構造（２層構造）を有している。

補助絶縁層２０は、図１５に示されるように、ギャップ層１７に隣接しながら、エアベアリング面７０よりも後退した位置、すなわち、エアベアリング面７０と位置Ｐ１との間の位置Ｐ２（第２の位置）から後方の位置Ｐ１まで延在している。そして、補助絶縁層２０は、位置Ｐ１において磁極本体層１９に隣接しているとともに、位置Ｐ２においてライトシールド層６０（後述するＴＨ規定層１８）に隣接するように形成されている。特に、本実施の形態において、補助絶縁層２０は、磁極本体層１９およびＴＨ規定層１８とともに平坦面ＨＭを構成している。

上記の「位置Ｐ２」は、絶縁層５０の最前端位置（エアベアリング面７０に最も近い位置）に相当している。すなわち、スロートハイトＴＨを規定するための「スロートハイトゼロ位置ＴＰ」である。そのスロートハイトＴＨは、エアベアリング面７０とスロートハイトゼロ位置ＴＰとの間の距離である。この補助絶縁層２０は、例えば、アルミナ等の非磁性絶縁材料により構成されている。なお、図１５および図１６に示される実施形態では、スロートハイトゼロ位置ＴＰがフレアポイントＦＰに一致している場合が示されている。

主絶縁層２１は、図１５に示されるように、補助絶縁層２０のうちの平坦面ＨＭに隣接しながら、位置Ｐ１と位置Ｐ２との間の位置Ｐ３（第３の位置）から後方に向かって延在している。より具体的にはバックギャップ５０ＢＧを塞がないように延在しており、主絶縁層２１は、補助絶縁層２０よりも後退している。この主絶縁層２１は、例えば図１５に示されるように補助絶縁層２０のうちの平坦面ＨＭ上に薄膜コイル２２の下地として配設された主絶縁層部分２１Ａと、薄膜コイル２２およびその周辺の主絶縁層部分２１Ａを被覆するように配設された主絶縁層部分２１Ｂと、を含んで構成されている。

主絶縁層部分２１Ａは、例えば、アルミナなどの非磁性材料により構成されており、その厚さは例えば０．２μｍ程度とされる。

主絶縁層部分２１Ｂは、例えば、加熱時に流動性を示すフォトレジストやスピンオングラス（ＳＯＧ）などの非磁性絶縁性材料から構成される。この主絶縁層部分２１Ｂの端縁近傍部分は、その端縁に向けて落ち込むように丸みを帯びた斜面を構成している。

薄膜コイル２２は、記録用の磁束を発生させるために形成されている。薄膜コイル２２は、例えば、前述した薄膜コイル１０において電流が流される方向と逆方向に電流が流れるように操作される。

ライトシールド層６０は、主磁極層４０から放出された記録用の磁束の広がり成分を取り込むことにより、その磁束の広がりを抑制するように作用する。このライトシールド層６０は、主磁極層４０および薄膜コイル２２のトレーリング側に配設されており、エアベアリング面７０から後方に向かって延在することにより、そのエアベアリング面７０に近い側においてギャップ膜１７により磁極層２０から隔てられるとともに、遠い側においてバックギャップ５０ＢＧを通じて磁性層４０に連結されている。

本実施形態におけるライトシールド層６０は、互いに別体をなすＴＨ規定層１８（第１の磁気遮蔽層部分）およびヨーク層２３（第２の磁気遮蔽部分）と含み、これらのＴＨ規定層１８およびヨーク層２３が互いに連結された構造を有している。なお、ライトシールド層６０は、図示のごとく連結構造に限定されることなく一体化物であってもよい。

ＴＨ規定層１８は、磁極から直接放出される磁束のうち、余分な磁束を取り込む主要な磁束の取り込み口として機能するものである。このＴＨ規定層１８は、例えば、図１５に示したようにギャップ層１７に隣接しながら、エアベアリング面７０から後方の位置、より具体的には位置Ｐ１よりも前方の位置Ｐ２まで延在しており、その位置Ｐ２において絶縁層５０のうちの補助絶縁層２０に隣接している。

ＴＨ規定層１８は、例えば、パーマロイまたは鉄系合金などの高飽和磁束密度を有する磁性材料により構成されており、図１６に示されるように主磁極層４０の幅Ｗ４よりも大きな幅Ｗ５（Ｗ５＞Ｗ４）を有する矩形状の平面形状をなしている。特に、ＴＨ規定層１８は、例えば、上記したように、磁極本体層１９および補助絶縁層２０とともに、平坦面ＨＭを構成している。すなわち、ＴＨ規定層１８のうちのトレーリング側の端面は、磁極本体層１９のうちのトレーリング側の端面および補助絶縁層２０のうちのトレーリング側の端面の双方のともに平坦面ＨＭを構成している。上述したように、ＴＨ規定層１８が位置Ｐ２において補助絶縁層２０に隣接していることから、そのＴＨ規定層１８は、絶縁層５０の最前端位置（スロートハイトゼロ位置ＴＰ）を規定することにより、実質的にスロートハイトＴＨを規定する役割を担っている。

ヨーク層２３は、ＴＨ規定層１８から取り込まれた磁束の流路として機能するように構成されている。さらには、媒体の裏打ち層から磁束が戻るリターンヨークとしても機能するように構成されている。ヨーク層２３は、例えば図１５に示されるように、ＴＨ規定層１８に乗り上げながら、エアベアリング面７０から絶縁層５０上を経由して少なくともバックギャップ５０ＢＧまで延在している。すなわち、ヨーク層２３は、前方においてＴＨ規定層１８に乗り上げることにより連結されているとともに、後方においてはバックギャップ５０ＢＧを通じて、主磁極層４０に隣接することによって連結されている。

本実施例においてヨーク層２３は、例えば、バックギャップ５０ＢＧにおいて主磁極層４０に連結されつつ、そのバックギャップ５０ＢＧよりも後方まで延在している。このようなヨーク層２３は、例えば、ＴＨ規定層１８を構成している磁性材料と同様の磁性材料により構成されとともに、図１６に示されるように、幅Ｗ５を有する矩形状の平面形状を有している。

上述してきたような薄膜磁気ヘッドでは、例えば、図１５に示されるように、記録性能を確保するために、特定の構成要素に基づいて規定される一定の寸法を適正化することが望ましい。具体的には、エアベアリング面７０に対する補助磁極１９の後退距離、すなわちエアベアリング面７０と位置Ｐ１との間の距離Ｌ１は、０．８〜７．１μｍとすることが望ましい。また、エアベアリング面７０に対する主絶縁層２１の後退距離、すなわちエアベアリング面７０と位置Ｐ３との間の距離Ｌ３は、ＴＨ規定層１８の長さ、すなわちエアベアリング面７０と位置Ｐ２との間の距離Ｌ２よりも大きくなっている（Ｌ３＞Ｌ２）。この距離Ｌ３が距離Ｌ２よりも大きい構造的関係に基づき、ライトシールド層６０では、ヨーク層２３のうちのＴＨ規定層１８に隣接する部分の長さ（すなわち距離Ｌ３）が、ＴＨ規定層の長さ（すなわち距離Ｌ２）よりも大きくなっている。すなわち、ライトシールド層６０においてＴＨ規定層１８を経由してヨーク層２３へ磁束が取り込まれた際に、その磁束がライトシールド層６０内を流れる磁路が段階的に拡張されている。

なお、上述してきた薄膜磁気ヘッドの全体構造は、記載された構造に限定されるものではなく、種々のモディファイが可能である。

このような薄膜磁気ヘッドは、主に、めっき処理またはスパッタリングに代表される成膜技術、フォトリソグラフィ処理に代表されるパターニング技術、ならびにドライエッチングまたはウエットエッチングに代表されるエッチング技術などを含む既存の薄膜プロセスを使用して、各要素を順次形成して積層させることにより製造される。

〔ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置についての説明〕
次いで、上述してきた薄膜ヘッドが搭載されて使用されるヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置の一例について説明する。

まず、図１８を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。ハードディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に基板およびオーバーコートからなる基体２１１を備えている。

基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、ハードディスクに対向するようになっている。この一面には、媒体対向面３０が形成されている。

ハードディスクが図１８におけるｚ方向に回転すると、ハードディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図１８におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図１８におけるｘ方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。

スライダ２１０の空気流出側の端部（図１８における左下の端部）の近傍には、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドが形成されている。

次に、図１９を参照して、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。

ベースプレート２２４は、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。

ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。

図１９は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。

次に図２０および図２１を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施の形態に係るハードディスク装置について説明する。

図２０はハードディスク装置の要部を示す説明図、図２１はハードディスク装置の平面図である。

ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、ハードディスク装置に組み込まれる。

ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。各ハードディスク２６２毎に、ハードディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。

スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応しスライダ２１０を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。

本実施の形態に係るハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０をハードディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、ハードディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、ハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。

本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置は、前述の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドと同様の効果を奏する。

また、実施の形態では、基体側に再生ヘッド部を形成し、その上に、垂直記録ヘッド部を積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。また、再生専用の薄膜ヘッドとして用いる場合には、再生ヘッド部だけを備えた構成としてもよい。

以下に、本発明の磁気抵抗効果素子に関する具体的実験例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。

（実験例１）
図１および図２に示される構成からなる磁気抵抗効果素子の実験用サンプル（実施例１サンプル）を作製した。

すなわち、下記表１に示されるように、幅３０μｍ（Ｘ軸方向の寸法）、長さ３μｍ（Ｙ軸方向の寸法）、厚さ１００ｎｍ（Ｚ軸方向の寸法）のＮｉＦｅからなる第１のシールド層３の上に、表１に示される積層構成からなる磁気抵抗効果部８を形成し、この磁気抵抗効果部８の上に、幅３０μｍ（Ｘ軸方向の寸法）、長さ３μｍ（Ｙ軸方向の寸法）、厚さ１００ｎｍ（Ｚ軸方向の寸法）のＮｉＦｅからなる第２のシールド層５を形成した。磁気抵抗効果部８の両サイドはアルミナにより絶縁した。

第１のシールド層３および第２のシールド層５は、それぞれ、上記寸法による形状異方性により、単磁区構造が形成されており、互いの層３、５の磁化方向は、図１および図２に示されるように反平行とされている。

表１に示される構成においては、図２に示されるごとく、第１のシールド層３の磁化３５は、ギャップ調整層１１１の磁化１１１ａと反強磁性的結合しており、ギャップ調整層１１１の磁化１１１ａは、第１の強磁性層１３０の磁化１３５と反強磁性的結合している。

このようにして形成した実施例１サンプルの磁気抵抗効果を用いて、−４００ Ｏｅ〜４００ Ｏｅに相当する媒体からの信号磁界を検出させたところ、実用化可能な磁気抵抗変化を得ることが確認できた。

（実験例２）
上記実験例１の実施例１サンプルにおいて、センサー領域を構成する非磁性中間層１４０を構成する材料をＣｕ（厚さ０．５ｎｍ）／ＺｎＯ（厚さ１．８ｎｍ）／Ｃｕ（厚さ０．５ｎｍ）の３層積層体から、ＭｇＯ（厚さ０．８ｎｍ）に変えた。

それ以外は、上記実施例１と同様にして、磁気抵抗効果素子の実験用サンプル（実施例２サンプル）を作製した。

このようにして形成した実施例２サンプルの磁気抵抗効果を用いて、−４００ Ｏｅ〜４００ Ｏｅに相当する媒体からの信号磁界を検出させたところ、実用化可能な磁気抵抗変化を得ることが確認できた。

（実験例３）
上記実験例１の実施例１サンプルにおいて、第１の交換結合ギャップ層３００および第２の交換結合ギャップ層５００の積層構成を、下記表２に示されるように変え、図１０に示されるような実施形態の磁気抵抗効果素子の実験用サンプル（実施例３サンプル）を作製した。

表２に示される構成においては、図１０に示されるごとく、第１のシールド層３の磁化３５は、ギャップ調整層１１１の磁化１１１ａと反強磁性的結合しており、ギャップ調整層１１１の磁化１１１ａは、ギャップ調整層１１２の磁化１１２ｂの磁化と反強磁性的結合しており、ギャップ調整層１１２の磁化１１２ｂは、第１の強磁性層１３０の磁化１３５と反強磁性的結合している。同様に、第２のシールド層５の磁化５１は、ギャップ調整層１１５の磁化１１５ｂと反強磁性的結合しており、ギャップ調整層１１５の磁化１１５ｂは、ギャップ調整層１１６の磁化１１６ａの磁化と反強磁性的結合しており、ギャップ調整層１１６の磁化１１６ａは、第２の強磁性層１５０の磁化１５１と反強磁性的結合している。

この実施例３サンプルにおいて、（１）ギャップ調整層１１１とギャップ調整層１１２の２つの強磁性層の磁化量Ｍｓｔは同じであり、かつ、互いに強く反強磁性的結合をさせられており、同様に、（２）ギャップ調整層１１５とギャップ調整層１１６の２つの強磁性層の磁化量Ｍｓｔは同じ一致であり、かつ、互いに強く反強磁性的結合をさせられている。
このようにして形成した実施例３サンプルの磁気抵抗効果を用いて、−４００ Ｏｅ〜４００ Ｏｅに相当する媒体からの信号磁界を検出させたところ、実用化可能な磁気抵抗変化を得ることが確認できた。

以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
すなわち、本発明は、磁気抵抗効果部と、この磁気抵抗効果部を上下に挟むようにして配置形成される第１のシールド層および第２のシールド層と、を有し、この積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果部は、非磁性中間層と、この非磁性中間層を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層および第２の強磁性層とを有し、前記第１のシールド層および第２のシールド層は、それぞれ、磁化方向制御手段により磁化方向が制御されており、前記第１の強磁性層および第２の強磁性層には、それぞれ、前記第１のシールド層および前記第２のシールド層の磁気的作用の影響を受けて、互いの磁化方向が逆方向となる反平行磁化状態が形成される作用が働いているように構成されているので、２つの強磁性層（Free Layer）間に介在される中間膜の材質や、中間膜の特殊な構造に制約を受けることなく、２つの強磁性層（Free Layer）の反平行の磁化状態を簡易な構造で実現でき、近年の超高記録密度化の要求に応じるべく、「Read Gap長さ」（上下シールド層の間隙）を狭くできる構造を採択して線記録密度の向上を図ることができる。さらには、安定した磁気抵抗効果変化を得ることができ、より信頼性の向上を図ることができる。

本発明の産業上の利用可能性として、本発明は、磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果素子を備える磁気ディスク装置の産業に利用できる。

図１は、本発明の実施の形態における磁気抵抗効果素子のＡＢＳ（Air Bearing Surface）から見た斜視図である。 図２は、図１における磁気抵抗効果素子のセンサー領域を含む磁気抵抗効果部を拡大して示した模式図である。 図３は、図２に相当する図面であり、磁気抵抗効果部の構成変形例を示した図面である。 図４は、図２に相当する図面であり、磁気抵抗効果部の構成変形例を示した図面である。 図５は、図２に相当する図面であり、磁気抵抗効果部の構成変形例を示した図面である。 図６は、本発明の他の実施の形態における磁気抵抗効果素子のＡＢＳ（Air Bearing Surface）から見た斜視図である。 図７は、図６における磁気抵抗効果素子のセンサー領域を含む磁気抵抗効果部を拡大して示した模式図である。 図８は、交換結合伝達層１０１、１０５、交換結合調整層１２１、１２５の構成材料として、ＲｕおよびＣｕを用いた場合に、ＲｕおよびＣｕの厚さｔ〔Å（オングストローム）〕と、交換結合磁界の強さＪ〔erg/cm²〕との関係を示したグラフである。 図９は、Ｃｕ厚さｔ〔Å（オングストローム）〕と交換結合磁界の強さＪ〔erg/cm²〕との関係を示したグラフである。 図１０は、磁気抵抗効果部の新たな構成変形例を示す断面図である。 図１１は、本発明の他の実施の形態における磁気抵抗効果素子のＡＢＳ（Air Bearing Surface）から見た斜視図である。 図１２は、本発明の他の実施の形態における磁気抵抗効果素子のＡＢＳ（Air Bearing Surface）から見た斜視図である。 図１３は、本発明の範囲外となる参考的形態における磁気抵抗効果素子のＡＢＳ（Air Bearing Surface）から見た斜視図である。 図１４Ａ〜図１４Ｃは、それぞれ、本発明の磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果変化が得られる磁化の状態変化を、外部磁界に応じて示したモデル図である。 図１５Ａは、いわゆるエアベアリング面（ＡＢＳ）に平行な薄膜磁気ヘッドの断面図を示したものであり、図１５Ｂは、エアベアリング面に直交する薄膜磁気ヘッドの断面図を示したものである。 図１６は、書き込みヘッドの磁極層近傍の拡大斜視図である。 図１７は、エアベアリング面における主磁極の先端部の形態を示した図面である。 図１８は、本発明の一実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。 図１９は、本発明の一実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリを含むヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。 図２０は、本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の要部を示す説明図である。 図２１は、本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の平面図である。

符号の説明

３…第１のシールド層
５…第２のシールド層
８…磁気抵抗効果部
１３０…第１の強磁性層
１４０…非磁性中間層
１５０…第２の強磁性層

Claims (11)

1. 磁気抵抗効果部と、この磁気抵抗効果部を上下に挟むようにして配置形成される第１のシールド層および第２のシールド層と、を有し、この積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子であって、
   前記磁気抵抗効果部は、非磁性中間層と、この非磁性中間層を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層および第２の強磁性層とを有し、
   前記第１のシールド層および第２のシールド層は、それぞれ、磁化方向制御手段により磁化方向が制御されており、
   前記第１の強磁性層および第２の強磁性層には、それぞれ、前記第１のシールド層および前記第２のシールド層の磁気的作用の影響を受けて、互いの磁化方向が逆方向となる反平行磁化状態が形成される作用が働いていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
2. 前記第１の強磁性層は、磁化方向が制御された前記第１のシールド層と、第１の交換結合機能ギャップ層を介して、間接的に磁気的な結合がなされており、
   前記第２の強磁性層は、磁化方向が制御された前記第２のシールド層と、第２の交換結合機能ギャップ層を介して、間接的に磁気的な結合がなされている請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
3. 前記第１の交換結合機能ギャップ層は、前記第１のシールド層側から、交換結合伝達層、ギャップ調整層、および交換結合調整層を順次含み、
   前記第２の交換結合機能ギャップ層は、前記第２のシールド層側から、交換結合伝達層、ギャップ調整層、および交換結合調整層を順次含む、請求項２に記載の磁気抵抗効果素子。
4. 前記交換結合伝達層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのグループから選択された少なくとも１つの材料から構成され、
   前記ギャップ調整層は強磁性体から構成され、
   前記交換結合調整層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのグループから選択された少なくとも１つの材料から構成される請求項３に記載の磁気抵抗効果素子。
5. 前記第１のシールド層および第２のシールド層の磁化方向を制御する磁化方向制御手段は、前記第１のシールド層および第２のシールド層の形状異方性機能、または反強磁性体からの交換結合機能である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
6. 前記第１のシールド層および第２のシールド層は、前記磁化方向制御手段により、単磁区構造とされる請求項５に記載の磁気抵抗効果素子。
7. 前記第１の交換結合機能ギャップ層は、前記第１のシールド層側から、交換結合伝達層、ギャップ調整層、交換結合伝達層、ギャップ調整層、および交換結合調整層、を順次含み、
   前記第２の交換結合機能ギャップ層は、前記第２のシールド層側から、交換結合伝達層、ギャップ調整層、交換結合伝達層、ギャップ調整層、および交換結合調整層、を順次含む、請求項２に記載の磁気抵抗効果素子。
8. 前記非磁性中間層は、中央にＺｎＯを配置させた３層積層膜から構成される請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
9. 記録媒体に対向する媒体対向面と、
   前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された請求項１ないし請求項８のいずれかに記載された磁気抵抗効果素子と、
   を有してなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
10. 請求項９に記載された薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
    前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
    を備えてなることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
11. 請求項９に記載された薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
    前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、
    を備えてなることを特徴とする磁気ディスク装置。

Images