JP4849158B2 - 一対のシールド層に結合する一対の強磁性層を有する磁気抵抗効果素子 - Google Patents

Description

本発明は、磁気抵抗効果素子、ならびに、磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドアセンブリおよび磁気ディスク装置に関する。

近年、磁気ディスク装置の面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、基板に対して、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子とも記す。）を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電磁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用いられている。

ＭＲ素子としては、巨大磁気抵抗（Giant Magnetoresistive）効果を用いたＧＭＲ素子や、トンネル磁気抵抗（Tunneling Magnetoresistive）効果を用いたＴＭＲ素子等がある。

再生ヘッドの特性としては、高感度および高出力であることが要求される。この要求を満たす再生ヘッドとして、既に、スピンバルブ型ＧＭＲ素子やＴＭＲ素子を用いたものが量産されている。

スピンバルブ型ＧＭＲ素子やＴＭＲ素子は、一般的には、自由層と、固定層と、これらの間に配置されたスペーサ層と、固定層におけるスペーサ層とは反対側に配置された反強磁性層とを有している。自由層は信号磁界に応じて磁化の方向が変化する強磁性層である。固定層は、磁化の方向が固定された強磁性層である。反強磁性層は、固定層との交換結合により、固定層における磁化の方向を固定する層である。スペーサ層は、スピンバルブ型ＧＭＲ素子においては非磁性導電層であり、ＴＭＲ素子においてはトンネルバリア層である。

ＧＭＲ素子を用いた再生ヘッドには、信号磁界検出用の電流（以下、センス電流という。）を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して平行な方向に流すＣＩＰ（Current In Plane）構造の再生ヘッドと、センス電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面と交差する方向、例えばＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して垂直な方向に流すＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の再生ヘッドとがある。

また、再生ヘッドは、ＭＲ素子を挟む一対のシールドを備えている。２つのシールド間の距離は、再生ギャップ長と呼ばれる。近年、記録密度の増大に伴い、再生ヘッドに対しては、トラック幅の縮小と、再生ギャップ長の縮小の要求が強くなってきている。

再生ギャップ長の縮小を可能とするＭＲ素子として、例えば特許文献１に記載されているように、いずれも自由層として機能する一対の強磁性層と、この一対の強磁性層の間に配置されたスペーサ層とを有するＭＲ素子（以下、３層構造のＭＲ素子という。）が提案されている。この３層構造のＭＲ素子では、一対の強磁性層は、これらに外部からの磁界が印加されない状態では、トラック幅方向に平行で且つ互いに反平行であり、外部からの磁界に応じて方向が変化する磁化を有している。

３層構造のＭＲ素子を用いた再生ヘッドでは、一対の強磁性層にバイアス磁界が印加される。バイアス磁界は、一対の強磁性層の磁化の方向を、それぞれトラック幅方向に対しておよそ４５度の角度をなすように変化させる。これにより、一対の強磁性層の磁化の方向がなす相対角度は、およそ９０度となる。この再生ヘッドに対して、記録媒体からの信号磁界が印加されると、一対の強磁性層の磁化の方向がなす相対角度が変化し、その結果、ＭＲ素子の抵抗値が変化する。この再生ヘッドでは、ＭＲ素子の抵抗値を検出することによって、信号磁界を検出することができる。３層構造のＭＲ素子を用いた再生ヘッドでは、従来のＧＭＲ素子を用いた再生ヘッドに比べて、大幅に再生ギャップ長を縮小することが可能である。

米国特許第７，０３５，０６２ Ｂ１号明細書

３層構造のＭＲ素子において、外部からの磁界が印加されない状態で一対の強磁性層の磁化の方向が互いに反平行になるようにする方法の１つとして、ＲＫＫＹ相互作用によって、スペーサ層を介して一対の強磁性層を反強磁性的に結合させる方法がある。

しかしながら、この方法では、一対の強磁性層を反強磁性的に結合させることの可能なスペーサ層の材料および厚みが限定されるという問題点がある。また、この方法では、スペーサ層の材料が非磁性導電材料に限定されるため、高出力が期待されるＴＭＲ素子や、同じく高出力が期待されるＭＲ素子であって、スペーサ層が電流を通過させる部分と電流の通過を阻止する部分とを含む電流狭窄型のＣＰＰ構造のＧＭＲ素子に適用することができない。また、この方法では、一対の強磁性層の磁化の方向が互いに反平行になるようにすることができたとしても、それらの磁化の方向を確実にトラック幅方向に平行にすることが難しいという問題点がある。

そこで、本願の発明者らは、ＭＲ素子を挟むように、一対のシールドを設け、この一対のシールドによって、ＭＲ素子の一対の強磁性層の磁化の方向を制御することを考えた。一対のシールドは、それぞれ磁化の方向が固定された磁化固定部分を含む。ＭＲ素子は、一対のシールドの一対の磁化固定部分の間に配置される。ＭＲ素子の一対の強磁性層は、一対のシールドの磁化固定部分に結合して、それぞれの磁化の方向が制御される。磁化固定部分を含むシールドとしては、例えば、全体が環状であって、一部が硬磁性層によって形成され、残りの部分が軟磁性層によって形成されたシールドが考えられる。

本願の発明者らは、前述のように一対のシールドによって、ＭＲ素子の一対の強磁性層の磁化の方向を制御する再生ヘッドを試作した。そして、この再生ヘッドに対して擬似静的試験（Quasi static test）を行って再生ヘッドの特性を調べた。その結果、この再生ヘッドでは、出力が理想的な値とは大きく異なるように突発的に変化する現象が比較的多く発生することが分かった。この現象は、再生ヘッドの出力におけるノイズの原因となるため、好ましくない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、外部からの磁界に応じて磁化の方向が変化する一対の強磁性層と、これらの間に配置されたスペーサ層とを有する磁気抵抗効果素子において、スペーサ層を介した一対の強磁性層の反強磁性的結合を利用することなく、外部からの磁界が印加されない状態で一対の強磁性層の磁化の方向を互いに反平行にすることができ、且つ突発的な出力の変化の発生を抑制できるようにした磁気抵抗効果素子、ならびに、磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドアセンブリおよび磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明の磁気抵抗効果素子は、第１および第２のシールド部と、第１および第２のシールド部の間に配置されたＭＲ積層体と、第１および第２のシールド部の間に配置され、ＭＲ積層体に対してバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加層とを備えている。第１のシールド部は、磁化が第１の方向に向くように単磁区化された第１の単磁区部分を含んでいる。第２のシールド部は、磁化が第２の方向に向くように単磁区化された第２の単磁区部分を含んでいる。第１および第２の単磁区部分とＭＲ積層体は、第１の単磁区部分と第２の単磁区部分によってＭＲ積層体が挟まれるように配置されている。ＭＲ積層体は、第１の単磁区部分と磁気的に結合する第１の強磁性層と、第２の単磁区部分と磁気的に結合する第２の強磁性層と、第１および第２の強磁性層の間に配置された非磁性材料よりなるスペーサ層とを含んでいる。ＭＲ積層体は、検出すべき磁界を受ける前端面と、この前端面とは反対側の後端面と、前端面と後端面とを連結する２つの側面とを有し、これらの面はいずれも第１の強磁性層、スペーサ層および第２の強磁性層の積層方向に交差する方向の端に位置している。

本発明の磁気抵抗効果素子は、更に、それぞれ磁性材料よりなり、第１および第２の単磁区部分の間であってＭＲ積層体の２つの側面に隣接する位置に配置された２つの磁束ガイド層を備えている。２つの磁束ガイド層は、それぞれ、ＭＲ積層体の前端面と同じ方向に向いた前端面とこの前端面とは反対側の後端面とを有している。バイアス磁界印加層は、ＭＲ積層体の後端面と２つの磁束ガイド層の各後端面とに対向する前端面を有し、第１および第２の強磁性層に対してバイアス磁界が印加されない状態と比較して、第１の強磁性層の磁化の方向と第２の強磁性層の磁化の方向が変化するように、第１および第２の強磁性層に対してバイアス磁界を印加する。

本発明では、ＭＲ積層体の２つの側面に隣接する位置に２つの磁束ガイド層が配置され、バイアス磁界印加層が、ＭＲ積層体の後端面と２つの磁束ガイド層の各後端面とに対向する前端面を有することにより、バイアス磁界印加層から第１および第２の単磁区部分に入る磁束が少なくなり、その結果、第１および第２の単磁区部分が磁気的に安定する。

本発明の磁気抵抗効果素子において、第１の方向と第２の方向は、互いに反平行であってもよい。

また、本発明の磁気抵抗効果素子において、バイアス磁界印加層は、第１の強磁性層の磁化の方向と第２の強磁性層の磁化の方向が直交するように、第１および第２の強磁性層に対してバイアス磁界を印加してもよい。

また、本発明の磁気抵抗効果素子において、ＭＲ積層体は、更に、第１の単磁区部分と第１の強磁性層との間に配置され、第１の単磁区部分と第１の強磁性層を磁気的に結合させる第１の結合層と、第２の単磁区部分と第２の強磁性層との間に配置され、第２の単磁区部分と第２の強磁性層を磁気的に結合させる第２の結合層とを含んでいてもよい。この場合、第１および第２の結合層は、いずれも、非磁性導電層を含んでいてもよい。あるいは、第１の結合層と第２の結合層の少なくとも一方は、磁性層と、この磁性層を挟む２つの非磁性導電層とを含んでいてもよい。

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、記録媒体からの信号磁界を検出するために媒体対向面の近傍に配置された本発明の磁気抵抗効果素子とを備えたものである。

本発明のヘッドアセンブリは、本発明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、スライダを弾性的に支持する支持装置とを備えたものである。

本発明の磁気ディスク装置は、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを支持すると共に記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えたものである。

本発明では、ＭＲ積層体の第１の強磁性層が、第１のシールド部の第１の単磁区部分と磁気的に結合し、ＭＲ積層体の第２の強磁性層が、第２のシールド部の第２の単磁区部分と磁気的に結合することによって、第１および第２の強磁性層の磁化の方向が制御される。これにより、本発明によれば、スペーサ層を介した一対の強磁性層の反強磁性的結合を利用することなく、外部からの磁界が印加されない状態で一対の強磁性層の磁化の方向を互いに反平行にすることが可能になるという効果を奏する。

また、本発明では、ＭＲ積層体の２つの側面に隣接する位置に２つの磁束ガイド層が配置され、バイアス磁界印加層は、ＭＲ積層体の後端面と２つの磁束ガイド層の各後端面とに対向する前端面を有している。これにより、本発明によれば、バイアス磁界印加層から第１および第２の単磁区部分に入る磁束を少なくすることができ、その結果、第１および第２の単磁区部分が磁気的に安定する。これにより、本発明によれば、磁気抵抗効果素子における突発的な出力の変化の発生を抑制することが可能になるという効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の要部を示す平面図である。 図１の２−２線の位置における本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の断面を示す断面図である。 図１の３−３線の位置における本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。 図４におけるＭＲ積層体を拡大して示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の要部を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の要部を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の製造方法における一工程を示す平面図である。 図８に示した工程に続く工程を示す平面図である。 図９に示した工程に続く工程を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の変形例を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の動作を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の動作を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の動作を説明するための説明図である。 比較例の磁気抵抗効果素子の要部を示す平面図である。 図１７の１８−１８線の位置における比較例の磁気抵抗効果素子の断面を示す断面図である。 比較例の磁気抵抗効果素子の特性を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の特性を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドを含むスライダを示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気ディスク装置の要部を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気ディスク装置の平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。 図２５におけるＭＲ積層体を拡大して示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図２１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドを含むスライダ２１０について説明する。磁気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（磁気ディスク）に対向するように配置される。図２１において、Ｘ方向は記録媒体のトラック横断方向であり、Ｙ方向は記録媒体の表面に垂直な方向であり、Ｚ方向はスライダ２１０から見た記録媒体の進行方向である。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに直交している。スライダ２１０は、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、記録媒体の表面に対向するようになっている。この一面には、記録媒体に対向する媒体対向面４０が形成されている。記録媒体が回転してＺ方向に進行すると、記録媒体とスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図２１におけるＹ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によって記録媒体の表面から浮上するようになっている。スライダ２１０の空気流出側の端部（図２１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１００が形成されている。

次に、図１２および図１３を参照して、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成について説明する。図１２は薄膜磁気ヘッドの構成を示す断面図である。図１３は薄膜磁気ヘッドの媒体対向面を示す正面図である。なお、図１２は媒体対向面および基板の上面に垂直な断面を示している。図１２および図１３には、図２１に示したＸ，Ｙ，Ｚの各方向も示している。なお、図１２において、Ｘ方向はＹ方向およびＺ方向に直交する方向であり、図１３において、Ｙ方向はＸ方向およびＺ方向に直交する方向である。

図１２に示したように、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面４０を備えている。また、図１２および図１３に示したように、薄膜磁気ヘッドは、アルミニウムオキサイド・チタニウムカーバイド（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１と、この基板１の上に配置されたアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の絶縁材料よりなる絶縁層２と、この絶縁層２の上に配置された第１の再生シールド部３と、この第１の再生シールド部３の上に配置されたＭＲ積層体５、２つの磁束ガイド層９０、バイアス磁界印加層６および絶縁リフィル層７とを備えている。

ＭＲ積層体５は、第１の再生シールド部３に接する底面と、底面とは反対側の上面と、媒体対向面４０に配置され、検出すべき磁界を受ける前端面と、前端面とは反対側の後端面と、トラック幅方向（図１３におけるＸ方向）の両側に位置する２つの側面とを有している。２つの磁束ガイド層９０は、図示しない絶縁膜を介してＭＲ積層体５の２つの側面に隣接するように配置されている。バイアス磁界印加層６は、図示しない絶縁膜を介してＭＲ積層体５の後端面に隣接するように配置されている。絶縁リフィル層７は、ＭＲ積層体、２つの磁束ガイド層９０５およびバイアス磁界印加層６の周囲に配置されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、ＭＲ積層体５、バイアス磁界印加層６および絶縁リフィル層７の上に配置された第２の再生シールド部８と、この第２の再生シールド部８の上に配置されたアルミナ等の非磁性材料よりなる分離層９とを備えている。

第１の再生シールド部３から第２の再生シールド部８までの部分は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と記す。）を構成する。このＭＲ素子は、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドにおける再生ヘッドを構成する。ＭＲ素子の構成については、後で詳しく説明する。

薄膜磁気ヘッドは、更に、分離層９の上に配置された磁性材料よりなる磁性層１０と、磁性層１０の周囲に配置されたアルミナ等の絶縁材料よりなる絶縁層１１とを備えている。磁性層１０は、媒体対向面４０に配置された端面を有している。磁性層１０および絶縁層１１の上面は平坦化されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、磁性層１０および絶縁層１１の上に配置された絶縁膜１２と、この絶縁膜１２の上に配置されたヒーター１３と、絶縁膜１２との間でヒーター１３を挟むように絶縁膜１２およびヒーター１３の上に配置された絶縁膜１４とを備えている。ヒーター１３の機能および材料については、後で説明する。絶縁膜１２，１４は、アルミナ等の絶縁材料によって形成されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、磁性層１０の上に配置された第１の記録シールド１５を備えている。第１の記録シールド１５は、磁性層１０の上に配置された第１層１５Ａと、この第１層１５Ａの上に配置された第２層１５Ｂとを有している。第１層１５Ａおよび第２層１５Ｂは、磁性材料によって形成されている。第１層１５Ａおよび第２層１５Ｂは、それぞれ、媒体対向面４０に配置された端面を有している。図１２に示した例では、媒体対向面４０に垂直な方向（図１２におけるＹ方向）についての第２層１５Ｂの長さが、媒体対向面４０に垂直な方向についての第１層１５Ａの長さよりも小さくなっている。しかし、媒体対向面４０に垂直な方向についての第２層１５Ｂの長さは、媒体対向面４０に垂直な方向についての第１層１５Ａの長さと等しくてもよいし、媒体対向面４０に垂直な方向についての第１層１５Ａの長さよりも大きくてもよい。

薄膜磁気ヘッドは、更に、絶縁膜１４の上に配置された導電材料よりなるコイル１６と、このコイル１６の巻線間およびコイル１６と第１層１５Ａとの間に充填された絶縁層１７と、第１層１５Ａ、コイル１６および絶縁層１７の周囲に配置された絶縁層１８とを備えている。コイル１６は、平面渦巻き形状をなしている。コイル１６は、中心側の端部近傍の部分であって、後述する他のコイルに接続される部分である接続部１６ａを含んでいる。絶縁層１７は、例えばフォトレジストによって形成されている。絶縁層１８は、例えばアルミナによって形成されている。第１層１５Ａ、コイル１６、絶縁層１７および絶縁層１８の上面は平坦化されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、接続部１６ａの上に配置された導電材料よりなる接続層１９と、第２層１５Ｂおよび接続層１９の周囲に配置されたアルミナ等の絶縁材料よりなる絶縁層２０とを備えている。接続層１９は、第２層１５Ｂと同じ材料によって形成されていてもよい。第２層１５Ｂ、接続層１９および絶縁層２０の上面は平坦化されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、第２層１５Ｂ、接続層１９および絶縁層２０の上に配置された第１のギャップ層２３を備えている。この第１のギャップ層２３には、接続層１９の上面に対応する位置に開口部が形成されている。第１のギャップ層２３は、アルミナ等の非磁性且つ絶縁性の材料によって形成されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、第１のギャップ層２３の上に配置された磁性材料よりなる磁極層２４と、接続層１９の上に配置された導電材料よりなる接続層２５と、磁極層２４および接続層２５の周囲に配置されたアルミナ等の絶縁材料よりなる絶縁層２６とを備えている。磁極層２４は、媒体対向面４０に配置された端面を有している。接続層２５は、第１のギャップ層２３の開口部を通して接続層１９に接続されている。接続層２５は、磁極層２４と同じ材料によって形成されていてもよい。

薄膜磁気ヘッドは、更に、非磁性材料よりなり、磁極層２４の上面の一部の上に配置された非磁性層４１を備えている。非磁性層４１は、例えば無機絶縁材料または金属材料よりなる。非磁性層４１として用いられる無機絶縁材料としては、アルミナ、ＳｉＯ₂等がある。非磁性層４１として用いられる金属材料としては、Ｒｕ、Ｔｉ等がある。

薄膜磁気ヘッドは、更に、磁極層２４の一部および非磁性層４１の上に配置された第２のギャップ層２７を備えている。非磁性層４１および第２のギャップ層２７は、磁極層２４の上面のうち媒体対向面４０から離れた一部分と接続層２５の上面は覆っていない。第２のギャップ層２７は、アルミナ等の非磁性材料によって形成されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、第２のギャップ層２７の上に配置された第２の記録シールド２８を備えている。第２の記録シールド２８は、第２のギャップ層２７に隣接するように配置された第１層２８Ａと、この第１層２８Ａにおける第２のギャップ層２７とは反対側に配置されて、第１層２８Ａに接続された第２層２８Ｂとを有している。第１層２８Ａおよび第２層２８Ｂは、磁性材料によって形成されている。第１層２８Ａおよび第２層２８Ｂは、それぞれ、媒体対向面４０に配置された端面を有している。

薄膜磁気ヘッドは、更に、媒体対向面４０から離れた位置において磁極層２４の上に配置された磁性材料よりなるヨーク層２９と、接続層２５の上に配置された導電材料よりなる接続層３０と、第１層２８Ａ、ヨーク層２９および接続層３０の周囲に配置されたアルミナ等の絶縁材料よりなる絶縁層３１とを備えている。ヨーク層２９および接続層３０は、第１層２８Ａと同じ材料によって形成されていてもよい。第１層２８Ａ、ヨーク層２９、接続層３０および絶縁層３１の上面は平坦化されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、ヨーク層２９および絶縁層３１の上に配置されたアルミナ等の絶縁材料よりなる絶縁層３２を備えている。絶縁層３２には、第１層２８Ａの上面を露出させる開口部と、ヨーク層２９の上面のうち媒体対向面４０から遠い端部の近傍の部分を露出させる開口部と、接続層３０の上面を露出させる開口部とが形成されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、絶縁層３２の上に配置された導電材料よりなるコイル３３を備えている。コイル３３は、平面渦巻き形状をなしている。コイル３３は、中心側の端部近傍の部分であって、コイル１６の接続部１６ａに接続される部分である接続部３３ａを含んでいる。接続部３３ａは、接続層３０に接続され、接続層１９，２５，３０を介して接続部１６ａに接続されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、コイル３３を覆うように配置された絶縁層３４を備えている。絶縁層３４は、例えばフォトレジストによって形成されている。第２の記録シールド２８の第２層２８Ｂは、第１層２８Ａ、ヨーク層２９および絶縁層３４の上に配置され、第１層２８Ａとヨーク層２９とを接続している。

薄膜磁気ヘッドは、更に、第２層２８Ｂを覆うように配置されたアルミナ等の絶縁材料よりなるオーバーコート層３５を備えている。磁性層１０から第２層２８Ｂまでの部分は、記録ヘッドを構成する。図２１における基体２１１は、主に図１２における基板１およびオーバーコート層３５によって構成されている。

以上説明したように、薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面４０と再生ヘッドと記録ヘッドとを備えている。再生ヘッドと記録ヘッドは、基板１の上に積層されている。再生ヘッドは記録媒体の進行方向（Ｚ方向）の後側（スライダにおける空気流入端側）に配置され、記録ヘッドは記録媒体の進行方向（Ｚ方向）の前側（スライダにおける空気流出端側）に配置されている。この薄膜磁気ヘッドでは、記録ヘッドによって記録媒体に情報を記録し、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生する。

図１２および図１３に示したように、再生ヘッドは、第１の再生シールド部３および第２の再生シールド部８と、記録媒体からの信号磁界を検出するために媒体対向面４０の近傍において第１の再生シールド部３と第２の再生シールド部８の間に配置されたＭＲ積層体５と、第１の再生シールド部３と第２の再生シールド部８の間に配置された２つの磁束ガイド層９０、バイアス磁界印加層６および絶縁リフィル層７とを備えている。２つの磁束ガイド層９０は、図示しない絶縁膜を介してＭＲ積層体５の２つの側面に隣接するように配置されている。バイアス磁界印加層６は、図示しない絶縁膜を介してＭＲ積層体５の後端面に隣接するように配置されている。絶縁リフィル層７は、ＭＲ積層体５、２つの磁束ガイド層９０およびバイアス磁界印加層６の周囲に配置されている。ＭＲ積層体５は、ＴＭＲ素子またはＣＰＰ構造のＧＭＲ素子になっている。センス電流は、ＭＲ積層体５に対して、ＭＲ積層体５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ積層体５を構成する各層の面に対して垂直な方向に流される。ＭＲ積層体５は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて抵抗値が変化する。ＭＲ積層体５の抵抗値はセンス電流より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。

記録ヘッドは、磁性層１０、第１の記録シールド１５、コイル１６、第１のギャップ層２３、磁極層２４、非磁性層４１、第２のギャップ層２７、第２の記録シールド２８、ヨーク層２９およびコイル３３を有している。第１の記録シールド１５と第２の記録シールド２８のうち、第１の記録シールド１５の方が基板１に近い位置に配置されている。また、磁極層２４と第２の記録シールド２８のうち、磁極層２４の方が基板１に近い位置に配置されている。

コイル１６，３３は、記録媒体に記録する情報に応じた磁界を発生する。磁極層２４は、媒体対向面４０に配置された端面を有し、コイル１６，３３によって発生された磁界に対応する磁束を通過させると共に、垂直磁気記録方式によって情報を記録媒体に記録するための記録磁界を発生する。

第１の記録シールド１５は、磁性材料よりなり、媒体対向面４０において磁極層２４の端面に対して記録媒体の進行方向（Ｚ方向）の後側に配置された端面を有している。第１のギャップ層２３は、非磁性材料よりなり、媒体対向面４０に配置された端面を有し、第１の記録シールド１５と磁極層２４との間に配置されている。本実施の形態では、第１の記録シールド１５は、磁性層１０の上に配置された第１層１５Ａと、この第１層１５Ａの上に配置された第２層１５Ｂとを有している。コイル１６の一部は、磁性層１０と磁極層２４の間の空間を通過するように、第１層１５Ａの側方に配置されている。

磁性層１０は、磁極層２４の端面より発生されて、記録媒体を磁化した磁束を還流させる機能を有している。なお、図１２には、磁性層１０の端面が媒体対向面４０に配置された例を示している。しかし、磁性層１０は、媒体対向面４０に配置された端面を有する第１の記録シールド１５に接続されているので、磁性層１０の媒体対向面４０により近い端面が媒体対向面４０から離れた位置に配置されていてもよい。

媒体対向面４０において、第１の記録シールド１５の端面（第２層１５Ｂの端面）は、磁極層２４の端面に対して、第１のギャップ層２３による所定の小さな間隔を開けて記録媒体の進行方向（Ｚ方向）の後側（スライダにおける空気流入端側）に配置されている。媒体対向面４０における磁極層２４の端面と第１の記録シールド１５の端面との間隔は、０．０５〜０．７μｍの範囲内であることが好ましく、０．１〜０．３μｍの範囲内であることがより好ましい。

第１の記録シールド１５は、媒体対向面４０に配置された磁極層２４の端面より発生されて記録媒体の面に垂直な方向以外の方向に広がる磁束を取り込むことにより、この磁束が記録媒体に達することを阻止する。これにより、記録密度を向上させることができる。

第２の記録シールド２８は、磁性材料よりなり、媒体対向面４０において磁極層２４の端面に対して記録媒体の進行方向（Ｚ方向）の前側に配置された端面を有している。第２のギャップ層２７は、非磁性材料よりなり、媒体対向面４０に配置された端面を有し、第２の記録シールド２８と磁極層２４との間に配置されている。本実施の形態では、第２の記録シールド２８は、第２のギャップ層２７に隣接するように配置された第１層２８Ａと、この第１層２８Ａにおける第２のギャップ層２７とは反対側に配置されて、第１層２８Ａに接続された第２層２８Ｂとを有している。コイル３３の一部は、磁極層２４と第２の記録シールド２８によって囲まれた空間を通過するように配置されている。第２の記録シールド２８は、媒体対向面４０から離れた位置でヨーク層２９に接続されている。従って、第２の記録シールド２８は、媒体対向面４０から離れた位置で、ヨーク層２９を介して磁極層２４に接続されている。磁極層２４、第２の記録シールド２８およびヨーク層２９は、コイル３３が発生する磁界に対応した磁束を通過させる磁路を形成する。

媒体対向面４０において、第２の記録シールド２８の端面（第１層２８Ａの端面）は、磁極層２４の端面に対して、第２のギャップ層２７による所定の小さな間隔を開けて記録媒体の進行方向（Ｚ方向）の前側（スライダにおける空気流出端側）に配置されている。媒体対向面４０における磁極層２４の端面と第２の記録シールド２８の端面との間隔は、第２の記録シールド２８がシールドとしての機能を十分に発揮することができるように、２００ｎｍ以下であることが好ましく、２５〜５０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。

記録媒体に記録されるビットパターンの端部の位置は、媒体対向面４０における磁極層２４の第２のギャップ層２７側の端部の位置によって決まる。第２の記録シールド２８は、媒体対向面４０に配置された磁極層２４の端面より発生されて記録媒体の面に垂直な方向以外の方向に広がる磁束を取り込むことにより、この磁束が記録媒体に達することを阻止する。これにより、記録密度を向上させることができる。また、第２の記録シールド２８は、薄膜磁気ヘッドの外部から薄膜磁気ヘッドに印加された外乱磁界を取り込む。これにより、外乱磁界が磁極層２４に集中して取り込まれることによって記録媒体に対して誤った記録が行なわれることを防止することができる。また、第２の記録シールド２８は、磁極層２４の端面より発生されて、記録媒体を磁化した磁束を還流させる機能も有している。

なお、図１２には、磁性層１０および第１の記録シールド１５が磁極層２４に接続されていない例を示している。しかし、磁性層１０と磁極層２４は、媒体対向面４０から離れた位置で接続されていてもよい。また、コイル１６は、記録ヘッドにおける必須の構成要素ではなく、設けられていなくてもよい。また、図１２には、ヨーク層２９を、磁極層２４の上、すなわち磁極層２４に対して記録媒体の進行方向（Ｚ方向）の前側（スライダにおける空気流出端側）に配置した例を示している。しかし、ヨーク層２９は、磁極層２４の下、すなわち磁極層２４に対して記録媒体の進行方向（Ｚ方向）の後側（スライダにおける空気流入端側）に配置してもよい。

ヒーター１３は、媒体対向面４０に配置された磁極層２４の端面と記録媒体との間の距離を制御するために、磁極層２４を含む記録ヘッドの構成要素を加熱するものである。ヒーター１３には、図示しない２つのリードが接続されている。ヒーター１３は、例えば、Ｔａ膜、ＮｉＣｕ膜およびＴａ膜からなる積層膜や、ＮｉＣｒ膜によって形成されている。ヒーター１３は、２つのリードによって通電されて発熱し、記録ヘッドの構成要素を加熱する。これにより、記録ヘッドの構成要素が膨張し、媒体対向面４０に配置された磁極層２４の端面が記録媒体に近づく。

なお、図１２および図１３には、垂直磁気記録方式用の記録ヘッドを示したが、本実施の形態における記録ヘッドは、長手磁気記録方式用の記録ヘッドであってもよい。

ここで、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法の概略について説明する。本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、例えば、１枚の基板（ウェハ）に対して、複数の薄膜磁気ヘッドの構成要素を形成して、それぞれ後にスライダとなるスライダ予定部が複数列に配列された基礎構造物（substructure）を作製する。次に、この基礎構造物を切断して、１列に配列された複数のスライダ予定部を含むスライダ集合体を作製する。次に、基礎構造物を切断することによってスライダ集合体に形成された１つの面に対して研磨を行うことにより、スライダ集合体に含まれる各スライダ予定部に対して媒体対向面４０を形成する。次に、媒体対向面４０に浮上用レールを形成する。次に、複数のスライダ予定部が互いに分離されるようにスライダ集合体を切断して、それぞれ薄膜磁気ヘッドを含む複数のスライダを形成する。

次に、図１ないし図７を参照して、本実施の形態に係るＭＲ素子の構成について詳しく説明する。図１は、ＭＲ素子の要部を示す平面図である。図２は、図１の２−２線の位置におけるＭＲ素子の断面を示す断面図である。図３は、図１の３−３線の位置におけるＭＲ素子の断面を示す断面図である。図４は、ＭＲ素子の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。図５は、図４におけるＭＲ積層体を拡大して示す断面図である。図６は、ＭＲ素子の要部を、一部切り欠いて示す斜視図である。図７は、ＭＲ素子の要部を示す分解斜視図である。図１ないし図７には、図２１に示したＸ，Ｙ，Ｚの各方向も示している。なお、図１において、Ｚ方向はＸ方向およびＹ方向に直交する方向であり、図２および図３において、Ｘ方向はＹ方向およびＺ方向に直交する方向であり、図４および図５において、Ｙ方向はＸ方向およびＺ方向に直交する方向である。図１および図４において記号ＴＷで示す矢印は、トラック幅方向を表している。トラック幅方向ＴＷは、Ｘ方向と同じ方向である。

図２ないし図４、図１２および図１３に示したように、ＭＲ素子は、第１の再生シールド部３および第２の再生シールド部８と、これらの間に配置されたＭＲ積層体５、２つの絶縁膜４Ａ、絶縁膜４Ｂ、２つの磁束ガイド層９０、バイアス磁界印加層６、保護層６１および絶縁リフィル層７とを備えている。ＭＲ積層体５と第２の再生シールド部８は、第１の再生シールド部３の上に順に積層されている。第１の再生シールド部３は本発明における第１のシールド部に対応し、第２の再生シールド部８は本発明における第２のシールド部に対応する。

図１に示したように、ＭＲ積層体５は、第２の再生シールド部８に接する上面５ａと、第１の再生シールド部３に接する底面５ｂと、媒体対向面４０に配置され、検出すべき磁界を受ける前端面５ｃと、前端面５ｃとは反対側の後端面５ｄと、トラック幅方向ＴＷの両側に位置する２つの側面５ｅ，５ｆとを有している。前端面５ｃ、後端面５ｄおよび２つの側面５ｅ，５ｆは、いずれも、ＭＲ積層体５を構成する複数の層（後述する第１の強磁性層、スペーサ層および第２の強磁性層を含む）の積層方向に交差する方向の端に位置している。

図１および図３に示したように、２つの磁束ガイド層９０は、それぞれ、ＭＲ積層体５の前端面５ｃと同じ方向に向き、媒体対向面４０に配置された前端面９０ｃと、この前端面９０ｃとは反対側の後端面９０ｄとを有している。磁束ガイド層９０は、磁性材料、例えば、ＮｉＦｅ等の磁性金属材料によって形成されている。

図４に示したように、２つの絶縁膜４Ａは、ＭＲ積層体５の２つの側面５ｅ，５ｆを覆うと共に、第１の再生シールド部３の上面と２つの磁束ガイド層９０の間に介在している。２つの磁束ガイド層９０は、２つの絶縁膜４Ａを介してＭＲ積層体５の２つの側面５ｅ，５ｆに隣接するように配置されている。絶縁膜４Ａは、アルミナ等の絶縁材料によって形成されている。

図２および図３に示したように、絶縁膜４Ｂは、ＭＲ積層体５の後端面５ｄおよび２つの磁束ガイド層９０の後端面９０ｄを覆うと共に、第１の再生シールド部３の上面とバイアス磁界印加層６の間に介在している。バイアス磁界印加層６は、絶縁膜４Ｂを介してＭＲ積層体５の後端面５ｄおよび２つの磁束ガイド層９０の後端面９０ｄに隣接するように配置されている。バイアス磁界印加層６は、絶縁膜４Ｂを介してＭＲ積層体５の後端面５ｄおよび２つの磁束ガイド層９０の後端面９０ｄに対向する前端面６ａを有している。絶縁膜４Ｂは、アルミナ等の絶縁材料によって形成されている。バイアス磁界印加層６は、主に、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ等の硬磁性材料（永久磁石材料）によって形成されている。保護層６１は、バイアス磁界印加層６と第２の再生シールド部８との間に配置されている。保護層６１は、ＮｉＣｒ等の非磁性導電材料によって形成されている。絶縁リフィル層７は、磁束ガイド層９０およびバイアス磁界印加層６の周囲に配置されている。絶縁リフィル層７は、アルミナ等の絶縁材料によって形成されている。

以下、図７を参照して、第１の再生シールド部３と第２の再生シールド部８の構成について説明する。図７に示したように、第１の再生シールド部３は、第１のシールドバイアス磁界を発生する第１のシールドバイアス磁界印加層７１と、この第１のシールドバイアス磁界印加層７１と共に第１の閉磁路Ｐ１を形成する第１の閉磁路形成部７２と、非磁性層７９とを有している。第１のシールドバイアス磁界印加層７１は、媒体対向面４０から離れた位置に配置され、媒体対向面４０に垂直な方向Ｂ１に向いた磁化を有している。非磁性層７９は、第１のシールドバイアス磁界印加層７１の上に配置されている。

第１の閉磁路形成部７２は、第１のシールドバイアス磁界印加層７１の媒体対向面４０により近い端部と、第１のシールドバイアス磁界印加層７１の媒体対向面４０からより遠い端部とを連結している。第１のシールドバイアス磁界印加層７１と第１の閉磁路形成部７２とを合わせた構造体は、環状の形状を有している。第１の閉磁路形成部７２は、第１のシールドバイアス磁界によって生成され第１の閉磁路Ｐ１を通過する磁束により、磁化が第１の方向Ｄ１に向くように単磁区化された第１の単磁区部分７０を含んでいる。第１の単磁区部分７０は、媒体対向面４０に露出した面を有し、トラック幅方向ＴＷに延びている。

第１のシールドバイアス磁界印加層７１は、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ等の硬磁性材料（永久磁石材料）によって形成されていてもよいし、強磁性層と反強磁性層との積層体によって構成されていてもよい。第１の閉磁路形成部７２は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の軟磁性材料によって形成されている。第１の閉磁路形成部７２は、余分な磁束を吸収するというシールドとしての機能を有する。非磁性層７９は、非磁性材料によって形成されている。非磁性層７９の材料は、非磁性材料であれば絶縁材料と導電材料のいずれでもよい。

第１のシールドバイアス磁界印加層７１と第１の閉磁路形成部７２は、図１２および図１３に示した絶縁層２の上に配置されている。第１のシールドバイアス磁界印加層７１の厚みｔｂは、第１の閉磁路形成部７２の厚みｔｓよりも小さい。なお、第１の再生シールド部３および第２の再生シールド部８の構成要素に関して、「厚み」とは、基板１の上面に垂直な方向についての構成要素の寸法を言う。第１のシールドバイアス磁界印加層７１の上面と第１の閉磁路形成部７２の上面との間には、第１のシールドバイアス磁界印加層７１の上面の方が低い位置に配置されるように段差が生じている。非磁性層７９は、この段差によって生じた空隙を埋め、第１の閉磁路形成部７２の上面と非磁性層７９の上面とが同じ高さの位置に配置されるように設けられている。なお、図７では、図示していないが、第１のシールドバイアス磁界印加層７１と第１の閉磁路形成部７２とによって囲まれた空間にも、非磁性層７９が配置されている。これにより、第１の再生シールド部３の上面全体が平坦になっている。

第１の再生シールド部３では、第１のシールドバイアス磁界印加層７１が発生する第１のシールドバイアス磁界によって、第１の閉磁路Ｐ１を通過する磁束が生成される。この磁束は、トラック幅方向ＴＷに延びる第１の単磁区部分７０を通過する。この磁束により、第１の単磁区部分７０は、その磁化が第１の方向Ｄ１に向くように単磁区化される。

第２の再生シールド部８は、第１の再生シールド部３と同様の構成要素を備えている。第１の再生シールド部３の構成要素と第２の再生シールド部８の構成要素は、ＭＲ積層体５の上下方向および水平方向の中心を通り媒体対向面４０に垂直な線を中心として対称な位置関係にある。

第２の再生シールド部８は、第２のシールドバイアス磁界を発生する第２のシールドバイアス磁界印加層８１と、この第２のシールドバイアス磁界印加層８１と共に第２の閉磁路Ｐ２を形成する第２の閉磁路形成部８２と、非磁性層８９とを有している。第２のシールドバイアス磁界印加層８１は、媒体対向面４０から離れた位置に配置され、媒体対向面４０に垂直な方向Ｂ２に向いた磁化を有している。この方向Ｂ２は、第１のシールドバイアス磁界印加層７１の磁化の方向Ｂ１と同じ方向である。非磁性層８９は、第２のシールドバイアス磁界印加層８１の下に配置されている。

第２の閉磁路形成部８２は、第２のシールドバイアス磁界印加層８１の媒体対向面４０により近い端部と、第２のシールドバイアス磁界印加層８１の媒体対向面４０からより遠い端部とを連結している。第２のシールドバイアス磁界印加層８１と第２の閉磁路形成部８２とを合わせた構造体は、環状の形状を有している。第２の閉磁路形成部８２は、第２のシールドバイアス磁界によって生成され第２の閉磁路Ｐ２を通過する磁束により、磁化が第２の方向Ｄ２に向くように単磁区化された第２の単磁区部分８０を含んでいる。第２の単磁区部分８０は、媒体対向面４０に露出した面を有し、トラック幅方向ＴＷに延びている。

第２のシールドバイアス磁界印加層８１、第２の閉磁路形成部８２、非磁性層８９の材料は、それぞれ第１のシールドバイアス磁界印加層７１、第１の閉磁路形成部７２、非磁性層７９の材料と同様である。第２のシールドバイアス磁界印加層８１の厚みは、第１のシールドバイアス磁界印加層７１の厚みｔｂと等しい。第２の閉磁路形成部８２の厚みは、第１の閉磁路形成部７２の厚みｔｓと等しい。なお、図７では、図示していないが、第２のシールドバイアス磁界印加層８１と第２の閉磁路形成部８２とによって囲まれた空間にも、非磁性層８９が配置されている。これにより、第２の再生シールド部８の上面全体が平坦になっている。

第２の再生シールド部８では、第２のシールドバイアス磁界印加層８１が発生する第２のシールドバイアス磁界によって、第２の閉磁路Ｐ２を通過する磁束が生成される。この磁束は、トラック幅方向ＴＷに延びる第２の単磁区部分８０を通過する。この磁束により、第２の単磁区部分８０は、その磁化が第２の方向Ｄ２に向くように単磁区化される。第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２は、トラック幅方向ＴＷに平行で且つ互いに反平行である。

図４に示したように、第１の単磁区部分７０、第２の単磁区部分８０およびＭＲ積層体５は、第１の単磁区部分７０と第２の単磁区部分８０によってＭＲ積層体５が挟まれるように配置されている。

図５に示したように、ＭＲ積層体５は、第１の強磁性層５２と、第２の強磁性層５４と、これら強磁性層５２，５４の間に配置された非磁性材料よりなるスペーサ層５３とを含んでいる。ＭＲ積層体５は、更に、第１の単磁区部分７０と第１の強磁性層５２との間に配置された第１の結合層５１と、第２の強磁性層５４と第２の単磁区部分８０との間に配置された第２の結合層５５とを含んでいる。

第１の強磁性層５２は、第１の単磁区部分７０と磁気的に結合する。第２の強磁性層５４は、第２の単磁区部分８０と磁気的に結合する。第１の強磁性層５２および第２の強磁性層５４は、これらに単磁区部分７０，８０に起因した磁界以外の外部からの磁界が印加されない状態では方向が互いに反平行であり、単磁区部分７０，８０に起因した磁界以外の外部からの磁界に応じて方向が変化する磁化を有している。このように、強磁性層５２，５４は、共に自由層として機能する。強磁性層５２，５４は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の保磁力が小さい強磁性材料によって形成されている。なお、強磁性層５２，５４に、単磁区部分７０，８０に起因した磁界以外の外部からの磁界が印加されない状態というのは、ＭＲ素子の外部からＭＲ素子に対して磁界が印加されない状態において、バイアス磁界印加層６が発生するバイアス磁界が強磁性層５２，５４に印加されない状態である。

ＭＲ積層体５がＴＭＲ素子である場合には、スペーサ層５３はトンネルバリア層である。この場合のスペーサ層５３は、アルミナ、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ等の絶縁材料によって形成される。ＭＲ積層体５がＣＰＰ構造のＧＭＲ素子である場合には、スペーサ層５３は非磁性導電層である。この場合のスペーサ層５３は、例えば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｃｕ等の非磁性導電材料、またはＺｎＯ、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂等の酸化物半導体材料によって形成される。

第１の結合層５１は、第１の単磁区部分７０と第１の強磁性層５２を磁気的に結合させるための層である。第１の結合層５１は、第１の単磁区部分７０と第１の強磁性層５２との間の距離を調整する役割も有する。第１の結合層５１は、第１の単磁区部分７０の上に順に積層された非磁性導電層５１ａ、磁性層５１ｂ、非磁性導電層５１ｃを含んでいる。非磁性導電層５１ｃは、第１の強磁性層５２の下面に接している。非磁性導電層５１ａ，５１ｃは、例えばＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄからなる群のうち少なくとも１種を含む非磁性導電材料によって形成されている。磁性層５１ｂは、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の磁性材料によって形成されている。

第１の単磁区部分７０と磁性層５１ｂは、非磁性導電層５１ａを介して、ＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に結合している。従って、第１の単磁区部分７０と磁性層５１ｂの磁化の方向は互いに反平行である。磁性層５１ｂと第１の強磁性層５２は、非磁性導電層５１ｃを介して、ＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に結合している。従って、磁性層５１ｂと第１の強磁性層５２の磁化の方向は互いに反平行である。その結果、第１の強磁性層５２の磁化は、第１の単磁区部分７０の磁化と同じ方向に向く。このようにして、第１の単磁区部分７０によって、第１の強磁性層５２の磁化の方向が制御される。

第２の結合層５５は、第２の単磁区部分８０と第２の強磁性層５４を磁気的に結合させるための層である。第２の結合層５５は、第２の単磁区部分８０と第２の強磁性層５４との間の距離を調整する役割も有する。第２の結合層５５は、第２の強磁性層５４の上に順に積層された非磁性導電層５５ａ、磁性層５５ｂ、非磁性導電層５５ｃを含んでいる。非磁性導電層５５ｃの上面は、第２の単磁区部分８０の下面に接している。非磁性導電層５５ａ，５５ｃは、例えばＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄからなる群のうち少なくとも１種を含む非磁性導電材料によって形成されている。磁性層５５ｂは、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の磁性材料によって形成されている。

図５に示した例では、第２の結合層５５の構造は、第１の結合層５１の構造と上下方向に対称である。また、図５に示した例では、結合層５１，５５は、いずれも、磁性層と、この磁性層を挟む２つの非磁性導電層とを含んでいる。しかし、第１および第２の結合層５１，５５の構成は、それぞれ、図５に示したような３層の構成に限らず、３層以上の複数の非磁性導電層と、隣接する非磁性導電層の間に配置された磁性層からなる構成や、１層のみの非磁性導電層からなる構成であってもよい。また、第１の結合層５１と第２の結合層５５の構成は、互いに異なっていてもよい。例えば、第１の結合層５１と第２の結合層５５の一方が、磁性層と、この磁性層を挟む２つの非磁性導電層とを含み、他方が、１層のみの非磁性導電層からなる構成であってもよい。

第２の単磁区部分８０と磁性層５５ｂは、非磁性導電層５５ｃを介して、ＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に結合している。従って、第２の単磁区部分８０と磁性層５５ｂの磁化の方向は互いに反平行である。磁性層５５ｂと第２の強磁性層５４は、非磁性導電層５５ａを介して、ＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に結合している。従って、磁性層５５ｂと第２の強磁性層５４の磁化の方向は互いに反平行である。その結果、第２の強磁性層５４の磁化は、第２の単磁区部分８０の磁化と同じ方向に向く。このようにして、第２の単磁区部分８０によって、第２の強磁性層５４の磁化の方向が制御される。

本実施の形態では、第１の単磁区部分７０と第２の単磁区部分８０の磁化の方向が互いに反平行であることから、第１の強磁性層５２と第２の強磁性層５４の磁化の方向は、互いに反平行になる。

図２に示したように、バイアス磁界印加層６は、媒体対向面４０に垂直な方向Ｂ３に向いた磁化を有している。バイアス磁界印加層６と、第１のシールドバイアス磁界印加層７１と、第２のシールドバイアス磁界印加層８１は、同じ方向に向いた磁化を有することが好ましい。バイアス磁界印加層６は、強磁性層５２，５４に対してバイアス磁界が印加されない状態と比較して、強磁性層５２，５４の磁化の方向が変化するように、強磁性層５２，５４に対してバイアス磁界を印加する。バイアス磁界印加層６は、強磁性層５２の磁化の方向と強磁性層５４の磁化の方向が直交するように、強磁性層５２，５４に対してバイアス磁界を印加するものであることが好ましい。

本実施の形態に係るＭＲ素子は、ＣＰＰ構造になっている。すなわち、信号磁界検出用の電流であるセンス電流は、ＭＲ積層体５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ積層体５を構成する各層の面に対して垂直な方向に流される。第１の再生シールド部３と第２の再生シールド部８は、センス電流を、ＭＲ積層体５に対して、ＭＲ積層体５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ積層体５を構成する各層の面に対して垂直な方向に流すための一対の電極を兼ねている。

次に、本実施の形態に係るＭＲ素子の製造方法について説明する。この製造方法では、まず、例えばフレームめっき法によって、絶縁層２の上に、第１の閉磁路形成部７２を形成する。次に、例えばリフトオフ法によって、第１のシールドバイアス磁界印加層７１を形成する。次に、例えばスパッタ法によって、第１のシールドバイアス磁界印加層７１および第１の閉磁路形成部７２を覆うように非磁性層７９を形成する。次に、例えば化学機械研磨（以下、ＣＭＰという。）によって、第１の閉磁路形成部７２が露出するまで非磁性層７９を研磨して、第１の閉磁路形成部７２および非磁性層７９の上面を平坦化する。

次に、図８ないし図１０に示した一連の工程により、第１の閉磁路形成部７２に含まれる第１の単磁区部分７０の上に、ＭＲ積層体５、絶縁膜４Ａ，４Ｂ、２つの磁束ガイド層９０およびバイアス磁界印加層６を形成する。この一連の工程では、まず、第１の単磁区部分７０の上に、例えばスパッタ法によって、後にＭＲ積層体５を構成する各層となる膜を順に形成し、ＭＲ積層体５用の積層膜５Ｐを形成する。図８は、積層膜５Ｐを示す平面図である。

図９は、図８に示した工程に続く工程を示す平面図である。この工程では、まず、積層膜５Ｐを選択的にエッチングして、この積層膜５Ｐに、後にＭＲ積層体５の２つの側面５ｅ，５ｆとなる２つの側面を形成する。次に、例えばスパッタ法によって、積層膜５Ｐの２つの側面を覆うと共に、第１の単磁区部分７０の上面のうち積層膜５Ｐが配置されていない部分を覆うように、２つの絶縁膜４Ａを形成する。次に、この２つの絶縁膜４Ａの上に、例えばリフトオフ法によって、２つの磁束ガイド層９０を形成する。

図１０は、図９に示した工程に続く工程を示す平面図である。この工程では、まず、ＭＲ積層体５の後端面５ｄおよび２つの磁束ガイド層９０の後端面９０ｄが形成されるように積層膜５Ｐ、２つの磁束ガイド層９０および絶縁膜４Ａを選択的にエッチングする。これにより、積層膜５ＰはＭＲ積層体５となる。次に、例えばスパッタ法によって、ＭＲ積層体５の後端面５ｄおよび２つの磁束ガイド層９０の後端面９０ｄを覆うと共に、第１の単磁区部分７０の上面のうち積層膜５Ｐ、２つの磁束ガイド層９０および絶縁膜４Ａが配置されていない部分を覆うように、絶縁膜４Ｂを形成する。次に、この絶縁膜４Ｂの上に、例えばリフトオフ法によって、バイアス磁界印加層６と保護層６１を順に形成する。次に、例えばリフトオフ法によって、絶縁リフィル層７を形成する。

次に、例えばフレームめっき法によって、ＭＲ積層体５、２つの磁束ガイド層９０、保護層６１および絶縁リフィル層７の上に、第２の閉磁路形成部８２を形成する。次に、例えばリフトオフ法によって、非磁性層８９のうち第２のシールドバイアス磁界印加層８１の下に配置される部分と、第２のシールドバイアス磁界印加層８１とを形成する。次に、例えばスパッタ法によって、第２の閉磁路形成部８２および第２のシールドバイアス磁界印加層８１を覆うように非磁性層８９の残りの部分を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、第２の閉磁路形成部８２および第２のシールドバイアス磁界印加層８１が露出するまで非磁性層８９を研磨して、第２の閉磁路形成部８２および非磁性層８９の上面を平坦化する。

第１および第２のシールドバイアス磁界印加層７１，８１と、バイアス磁界印加層６は、例えば同じ方向の磁化を有するように着磁される。

図１１は、本実施の形態に係るＭＲ素子の変形例を示している。この変形例では、バイアス磁界印加層６の形状が、図１に示したバイアス磁界印加層６の形状とは異なっている。すなわち、変形例では、バイアス磁界印加層６は、前端面６ａと、この前端面６ａのトラック幅方向の両側に位置し、２つの磁束ガイド層９０の２つの後端面９０ｄに対向する２つの端面６ｂとを有している。２つの端面６ｂは、前端面６ａに比べて、媒体対向面４０から遠い位置に配置されている。そのため、絶縁膜４Ｂのうち２つの後端面９０ｄを覆う２つの部分と２つの端面６ｂの間には、それぞれ空隙が形成されている。この２つの空隙には、非磁性材料よりなる２つの非磁性層９１が設けられている。非磁性層９１の材料は、非磁性材料であれば絶縁材料と導電材料のいずれでもよい。この変形例において、バイアス磁界印加層６の前端面６ａは、絶縁膜４Ｂを介してＭＲ積層体５の後端面５ｄおよび２つの磁束ガイド層９０の後端面９０ｄに対向している。

次に、図１４ないし図１６を参照して、本実施の形態に係るＭＲ素子の動作について説明する。図１４ないし図１６は、いずれも、ＭＲ積層体５とバイアス磁界印加層６を表している。図１４ないし図１６において、記号“Ｂ”を付した矢印は、バイアス磁界印加層６が発生するバイアス磁界を表している。記号“Ｍ１ｓ”を付した矢印は、第１および第２の単磁区部分７０，８０に起因した磁界以外の外部からの磁界（バイアス磁界を含む）が印加されない状態における第１の強磁性層５２の磁化の方向を表している。記号“Ｍ２ｓ”を付した矢印は、上記の外部からの磁界が印加されていない状態における第２の強磁性層５４の磁化の方向を表している。記号“Ｍ１”を付した矢印は、バイアス磁界Ｂが印加されている状態における第１の強磁性層５２の磁化の方向を表している。記号“Ｍ２”を付した矢印は、バイアス磁界Ｂが印加されている状態における第２の強磁性層５４の磁化の方向を表している。

図１４に示したように、強磁性層５２，５４に外部からの磁界が印加されていない状態では、強磁性層５２，５４の磁化の方向は互いに反平行である。強磁性層５２，５４にバイアス磁界Ｂが印加されているが信号磁界は印加されていない状態では、強磁性層５２，５４の磁化の方向が非反平行になる。この状態において、第１の強磁性層５２の磁化の方向と第２の強磁性層５４の磁化の方向は、いずれも媒体対向面４０に対して４５度の角度をなし、強磁性層５２，５４の磁化の方向がなす相対角度θは９０度となることが好ましい。

図１５は、強磁性層５２，５４にバイアス磁界Ｂが印加され、且つ、バイアス磁界Ｂと同じ方向の信号磁界Ｈが印加されている状態を表している。この状態では、第１の強磁性層５２の磁化の方向が媒体対向面４０に対してなす角度と、第２の強磁性層５４の磁化の方向が媒体対向面４０に対してなす角度は、いずれも、図１４に示した状態に比べて大きくなる。その結果、強磁性層５２，５４の磁化の方向がなす相対角度θは、図１４に示した状態に比べて小さくなる。

図１６は、強磁性層５２，５４にバイアス磁界Ｂが印加され、且つ、バイアス磁界Ｂとは反対方向の信号磁界Ｈが印加されている状態を表している。この状態では、第１の強磁性層５２の磁化の方向が媒体対向面４０に対してなす角度と、第２の強磁性層５４の磁化の方向が媒体対向面４０に対してなす角度は、いずれも、図１４に示した状態に比べて小さくなる。その結果、強磁性層５２，５４の磁化の方向がなす相対角度θは、図１４に示した状態に比べて大きくなる。

このように、強磁性層５２，５４の磁化の方向がなす相対角度は、信号磁界に応じて変化し、その結果、ＭＲ積層体５の抵抗値が変化する。従って、このＭＲ積層体５の抵抗値を検出することによって、信号磁界を検出することができる。ＭＲ積層体５の抵抗値は、ＭＲ積層体５にセンス電流を流したときにＭＲ積層体５において発生する電位差より求めることができる。このようにして、ＭＲ素子によって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。

次に、本実施の形態に係るＭＲ素子の効果について説明する。本実施の形態では、第１の単磁区部分７０と第２の単磁区部分８０の磁化の方向が互いに反平行になる。第１の強磁性層５２は第１の単磁区部分７０と磁気的に結合し、第２の強磁性層５４は第２の単磁区部分８０と磁気的に結合する。その結果、第１の強磁性層５２および第２の強磁性層５４は、これらに単磁区部分７０，８０に起因した磁界以外の外部からの磁界が印加されない状態において、方向が互いに反平行になる磁化を有する。このように、本実施の形態によれば、スペーサ層５３を介した２つの強磁性層の反強磁性的結合を利用することなく、外部からの磁界が印加されない状態で２つの強磁性層５２，５４の磁化の方向を互いに反平行にすることができる。そのため、本実施の形態では、スペーサ層５３の材料や厚みが、２つの強磁性層の反強磁性的結合を利用する場合のように限定されることがない。

また、本実施の形態では、図１に示したように、２つの絶縁膜４Ａを介してＭＲ積層体５の２つの側面５ｅ，５ｆに隣接する位置に、それぞれ磁性材料よりなる２つの磁束ガイド層９０が配置されている。そして、バイアス磁界印加層６は、ＭＲ積層体５の後端面５ｄと２つの磁束ガイド層９０の各後端面９０ｄとに対向する前端面６ａを有している。２つの磁束ガイド層９０は、バイアス磁界印加層６からの磁束の一部を吸収し、バイアス磁界印加層６から単磁区部分７０，８０に入る磁束を少なくする機能を有する。これにより、本実施の形態によれば、バイアス磁界印加層６から単磁区部分７０，８０に入る磁束を少なくすることができ、その結果、単磁区部分７０，８０が磁気的に安定する。これにより、本実施の形態によれば、ＭＲ素子における突発的な出力の変化の発生を抑制することが可能になる。以下、この効果について、本実施の形態に係るＭＲ素子と比較例のＭＲ素子とを比較しながら、詳しく説明する。

図１７は、比較例のＭＲ素子の要部を示す平面図である。図１８は、図１７の１８−１８線の位置における比較例のＭＲ素子の断面を示す断面図である。この比較例のＭＲ素子は、本実施の形態における２つの磁束ガイド層９０の代わりに、非磁性材料よりなる２つの非磁性層１９０が設けられている。２つの非磁性層１９０は、それぞれ、ＭＲ積層体５の前端面５ｃと同じ方向に向き、媒体対向面４０に配置された前端面１９０ｃと、この前端面１９０ｃとは反対側の後端面１９０ｄとを有している。非磁性層１９０の材料は、非磁性材料であれば絶縁材料と導電材料のいずれでもよい。バイアス磁界印加層６の前端面６ａは、絶縁膜４Ｂを介してＭＲ積層体５の後端面５ｄおよび２つの非磁性層１９０の後端面１９０ｄに対向している。比較例のＭＲ素子におけるその他の構成は、本実施の形態に係るＭＲ素子と同様である。

比較例のＭＲ素子では、バイアス磁界印加層６の前端面６ａと２つの非磁性層１９０の後端面１９０ｄとが対向する領域の近傍において、バイアス磁界印加層６からの磁束は、２つの非磁性層１９０よりも、磁性材料よりなる単磁区部分７０，８０に入りやすい。特に、図１８に示したように、前端面６ａのうち第２の単磁区部分８０に近い部分の近傍では、保護層６１が薄くなりやすいため、バイアス磁界印加層６と第２の単磁区部分８０との距離が短くなりやすい。そのため、特に、前端面６ａのうち第２の単磁区部分８０に近い部分の近傍において、バイアス磁界印加層６からの磁束が第２の単磁区部分８０に入りやすい。図１８において、符号１９２を付した矢印は、磁束の流れを表している。バイアス磁界印加層６からの磁束が単磁区部分７０，８０に入ると、単磁区部分７０，８０が磁気的に不安定になる。そのため、後で示す実験の結果から分かるように、比較例のＭＲ素子では、出力電圧の突発的な変化が多く発生する。

これに対し、本実施の形態では、ＭＲ積層体５の２つの側面５ｅ，５ｆに隣接する位置に２つの磁束ガイド層９０が配置され、バイアス磁界印加層６の前端面６ａは、ＭＲ積層体５の後端面５ｄと２つの磁束ガイド層９０の各後端面９０ｄとに対向している。そのため、図３に示したように、バイアス磁界印加層６の前端面６ａと２つの磁束ガイド層９０の各後端面９０ｄとが対向する領域の近傍において、バイアス磁界印加層６からの磁束の一部が２つの磁束ガイド層９０によって吸収され、その結果、バイアス磁界印加層６から単磁区部分７０，８０に入る磁束を少なくすることができる。図３において、符号９２を付した矢印は、磁束の流れを表している。このようにして、本実施の形態に係るＭＲ素子では、比較例の素子に比べて、単磁区部分７０，８０が磁気的に安定する。これにより、本実施の形態によれば、ＭＲ素子における突発的な出力の変化の発生を抑制することが可能になる。

なお、比較例のＭＲ素子において、バイアス磁界印加層６の前端面６ａと２つの非磁性層１９０の後端面１９０ｄとが対向する領域の近傍において、バイアス磁界印加層６からの磁束が単磁区部分７０，８０に入ることを抑制するために、バイアス磁界印加層６の前端面６ａのトラック幅方向の寸法を、ＭＲ積層体５の後端面５ｄのトラック幅方向の寸法と同程度にまで小さくすることも考えられる。しかし、この場合には、バイアス磁界印加層６から、ＭＲ積層体５の強磁性層５２，５４に対して十分なバイアス磁界を印加することができなくなる。

次に、本実施の形態に係るＭＲ素子の効果を示す実験の結果について説明する。実験では、実施例のＭＲ素子と比較例のＭＲ素子を、それぞれ２００個ずつ作製して、それらの特性を調べた。実施例のＭＲ素子は、本実施の形態に係るＭＲ素子の構成を有している。比較例のＭＲ素子は、図１７および図１８を参照して説明した通り、本実施の形態における２つの磁束ガイド層９０の代わりに２つの非磁性層１９０が設けられたものである。

実施例のＭＲ素子において、閉磁路形成部７２，８２をＮｉＦｅによって形成し、これらの飽和磁束密度を１．０Ｔとした。また、シールドバイアス磁界印加層７１，８１をＣｏＰｔによって形成し、これらの飽和磁束密度を１．２Ｔ、残留磁束密度を１．０Ｔとした。また、シールドバイアス磁界印加層７１，８１のトラック幅方向の寸法Ｗｂ（図７参照）を２５μｍとし、シールドバイアス磁界印加層７１，８１の厚みｔｂ（図７参照）０．１μｍとした。また、単磁区部分７０，８０の媒体対向面４０に垂直な方向の寸法Ｗｓ（図７参照）を５μｍとし、単磁区部分７０，８０を含む閉磁路形成部７２，８２の厚みｔｓを０．５μｍとした。従って、シールドバイアス磁界印加層７１，８１における磁路の断面積と残留磁束密度との積と、単磁区部分７０，８０における磁路の断面積と飽和磁束密度との積は等しい。これらの条件は、比較例のＭＲ素子も同様である。

実験では、２００個の実施例のＭＲ素子と２００個の比較例のＭＲ素子に対して擬似静的試験を行って、それらの特性を調べた。擬似静的試験では、ＭＲ素子に対して、媒体対向面４０に垂直な方向に、−５００Ｏｅ〜５００Ｏｅ（１Ｏｅ＝７９．６Ａ／ｍ）の交番磁界を印加して、印加磁界ＨとＭＲ素子の出力電圧Ｖとの関係を求めた。ここで、ＭＲ素子に上記の交番磁界を印加したときの出力電圧Ｖの極大値と極小値の差（peak-to-peak value）を出力値Ａｍｐとする。

図１９は、１つの比較例のＭＲ素子の印加磁界ＨとＭＲ素子の出力電圧Ｖとの関係を示し、図２０は、１つの実施例のＭＲ素子の印加磁界ＨとＭＲ素子の出力電圧Ｖとの関係を示している。なお、図１９、図２０において、符号９５で示す直線が、印加磁界ＨとＭＲ素子の出力電圧Ｖとの関係を表している。図１９において、符号９６で示す直線は、印加磁界Ｈがある大きさのときに、出力電圧Ｖが理想的な値（直線９５で示される値）とは大きく異なるように突発的に変化したことを表している。また、図２０において、直線９５の近傍の３箇所に描かれた一対の矢印は、強磁性層５２，５４の磁化の方向を表している。

実験では、図１９において符号９６で示したような出力電圧の突発的な変化が生じ、且つその突発的な変化の大きさ（図１９における符号９６で示す直線の長さで表される電圧の変化の大きさ）が出力値Ａｍｐの１０％を超えているＭＲ素子を不良素子と定義した。そして、２００個の実施例のＭＲ素子と２００個の比較例のＭＲ素子のそれぞれについて、２００個のＭＲ素子に対する不良素子の割合を求めた。その結果、２００個の比較例のＭＲ素子における不良素子の割合は４７％であり、２００個の実施例のＭＲ素子における不良素子の割合は７％であった。この結果から、比較例のＭＲ素子に比べて、実施例のＭＲ素子では、出力電圧の突発的な変化の発生を大幅に抑制できることが分かる。以上の実験の結果から、本実施の形態によれば、ＭＲ素子における突発的な出力の変化の発生を抑制できることが分かる。

また、本実施の形態では、２つの絶縁膜４Ａを介してＭＲ積層体５の２つの側面５ｅ，５ｆに隣接するように、磁性材料よりなる２つの磁束ガイド層９０が設けられている。この２つの磁束ガイド層９０は、余分な磁束を吸収するというシールドとしての機能も有している。そのため、本実施の形態によれば、比較例のようにＭＲ積層体５の２つの側面５ｅ，５ｆに隣接するように２つの非磁性層１９０が設けられている場合に比べて、再生実効トラック幅を小さくすることが可能になる。実施例のＭＲ素子と比較例のＭＲ素子の再生実効トラック幅を測定したところ、実施例のＭＲ素子では、比較例のＭＲ素子に比べて、再生実効トラック幅が１０％程度小さくなっていた。

以下、本実施の形態に係るヘッドアセンブリおよび磁気ディスク装置について説明する。まず、図２２を参照して、本実施の形態に係るヘッドアセンブリについて説明する。本実施の形態に係るヘッドアセンブリは、図２１に示したスライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持する支持装置とを備えている。このヘッドアセンブリの態様には、以下で説明するヘッドジンバルアセンブリとヘッドアームアセンブリが含まれる。

まず、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支持装置としてのサスペンション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を磁気ディスク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２２は、本実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示している。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２３および図２４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磁気ディスク装置について説明する。図２３は磁気ディスク装置の要部を示す説明図、図２４は磁気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、磁気ディスク装置に組み込まれる。磁気ディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚の磁気ディスク２６２を有している。磁気ディスク２６２毎に、磁気ディスク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、スライダ２１０を支持すると共に磁気ディスク２６２に対して位置決めする。

本実施の形態に係る磁気ディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０を磁気ディスク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、磁気ディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、磁気ディスク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アセンブリおよび磁気ディスク装置は、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。

［第２の実施の形態］
次に、図２５および図２６を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るＭＲ素子について説明する。本実施の形態に係るＭＲ素子では、第１および第２の再生シールド部３，８とＭＲ積層体５の構成が、第１の実施の形態とは異なっている。図２５は、本実施の形態に係るＭＲ素子の媒体対向面４０に平行な断面を示す断面図である。図２６は、図２５におけるＭＲ積層体を拡大して示す断面図である。図２５および図２６には、図２１に示したＸ，Ｙ，Ｚの各方向も示している。なお、図２５および図２６において、Ｙ方向はＸ方向およびＺ方向に直交する方向である。また、図２５および図２６において、各層中の矢印は、各層の磁化の方向を表している。

図２５に示したように、本実施の形態における第１の再生シールド部３は、絶縁層２（図１２および図１３参照）の上に配置された第１の主シールド層７３と、この第１の主シールド層７３の上に配置された下地層７４と、この下地層７４の上に配置された第１の反強磁性層７５と、この第１の反強磁性層７５の上に配置された第１の単磁区層７６とを有している。

また、本実施の形態における第２の再生シールド部８は、ＭＲ積層体５、２つの磁束ガイド層９０、保護層６１、絶縁膜４Ａ，４Ｂおよび絶縁リフィル層７の上に配置された第２の単磁区層８６と、この第２の単磁区層８６の上に配置された第２の反強磁性層８５と、この第２の反強磁性層８５の上に配置された非磁性キャップ層８４と、この非磁性キャップ層８４の上に配置された第２の主シールド層８３とを有している。

第１の主シールド層７３、第１の単磁区層７６、第２の単磁区層８６および第２の主シールド層８３は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の軟磁性材料によって形成されている。第１の主シールド層７３、第１の単磁区層７６、第２の単磁区層８６および第２の主シールド層８３は、いずれも、余分な磁束を吸収するというシールドとしての機能を有する。

下地層７４と非磁性キャップ層８４は、非磁性導電材料によって形成されている。下地層７４は、例えばＴａとＲｕの少なくとも一方を含んでいる。非磁性キャップ層８４は、例えばＮｉＣｒによって形成されている。

反強磁性層７５，８５は、反強磁性材料によって形成されている。反強磁性層７５，８５に用いられる反強磁性材料は、非熱処理系反強磁性材料でもよいし、熱処理系反強磁性材料でもよい。非熱処理系反強磁性材料にはγ相を有するＭｎ合金等があり、具体的にはＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ等がある。熱処理系反強磁性材料には規則結晶構造を有するＭｎ合金等があり、具体的にはＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ等がある。

第１の再生シールド部３において、第１の単磁区層７６は第１の反強磁性層７５と交換結合し、これにより、第１の単磁区層７６の磁化が一定の方向を向くように、第１の単磁区層７６が単磁区化される。第１の単磁区層７６は、本発明における第１の単磁区部分に対応する。

同様に、第２の再生シールド部８において、第２の単磁区層８６は第２の反強磁性層８５と交換結合し、これにより、第２の単磁区層８６の磁化が一定の方向を向くように、第２の単磁区層８６が単磁区化される。第２の単磁区層８６は、本発明における第２の単磁区部分に対応する。

第１の単磁区層７６と第２の単磁区層８６の磁化の方向は、磁界中でのアニールによって設定され、その際の磁界方向によって決定される。従って、第１の単磁区層７６と第２の単磁区層８６の磁化の方向は、同じ方向である。具体的には、第１の単磁区層７６と第２の単磁区層８６の磁化の方向は、トラック幅方向ＴＷに平行な同じ方向である。ＭＲ積層体５、２つの磁束ガイド層９０およびバイアス磁界印加層６は、第１の単磁区層７６と第２の単磁区層８６の間に配置されている。

図２６に示したように、本実施の形態におけるＭＲ積層体５では、第１の結合層５１は、第１の単磁区層７６の上に順に積層された非磁性導電層５１ａ、磁性層５１ｂ、非磁性導電層５１ｃ、磁性層５１ｄ、非磁性導電層５１ｅを含んでいる。非磁性導電層５１ａ，５１ｃ，５１ｅは、例えばＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄからなる群のうち少なくとも１種を含む非磁性導電材料によって形成されている。磁性層５１ｂ，５１ｄは、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の磁性材料によって形成されている。非磁性導電層５１ｅの上面は、第１の強磁性層５２の下面に接している。第２の結合層５５の非磁性導電層５５ｃの上面は、第２の単磁区層８６の下面に接している。本実施の形態におけるＭＲ積層体５のその他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態では、第１の単磁区層７６と磁性層５１ｂが非磁性導電層５１ａを介してＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に結合し、磁性層５１ｂと磁性層５１ｄが非磁性導電層５１ｃを介してＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に結合し、磁性層５１ｄと第１の強磁性層５２が非磁性導電層５１ｅを介してＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に結合している。その結果、第１の強磁性層５２と第１の単磁区層７６の磁化の方向は互いに反平行になる。

また、本実施の形態では、第２の単磁区層８６と磁性層５５ｂが非磁性導電層５５ｃを介してＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に結合し、磁性層５５ｂと第２の強磁性層５４が非磁性導電層５５ａを介してＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に結合している。その結果、第２の強磁性層５４と第２の単磁区層８６の磁化の方向は同じ方向になる。

本実施の形態では、第１の単磁区層７６と第２の単磁区層８６の磁化の方向が同じ方向であることから、第１の強磁性層５２と第２の強磁性層５４の磁化の方向は、互いに反平行になる。

本実施の形態に係るＭＲ素子のその他の構成は、第１の実施の形態と同様である。第１の実施の形態と同様に、本実施の形態に係るＭＲ素子についても、実験により効果を確認した。実験の方法は、第１の実施の形態と同様である。この実験における実施例のＭＲ素子は、本実施の形態に係るＭＲ素子の構成を有している。比較例のＭＲ素子は、本実施の形態における２つの磁束ガイド層９０の代わりに２つの非磁性層１９０が設けられたものである。

実験の結果、２００個の比較例のＭＲ素子における不良素子の割合は３８％であり、２００個の実施例のＭＲ素子における不良素子の割合は３％であった。この結果から、第１の実施の形態と同様に、本実施の形態においても、ＭＲ素子における突発的な出力の変化の発生を抑制できることが分かる。また、実施例のＭＲ素子と比較例のＭＲ素子の再生実効トラック幅を測定したところ、実施例のＭＲ素子では、比較例のＭＲ素子に比べて、再生実効トラック幅が１０％程度小さくなっていた。

なお、本実施の形態において、反強磁性層７５と単磁区層７６の間に、反強磁性層７５側から順に磁性層と非磁性導電層とを設け、磁性層を反強磁性層７５と交換結合させ、磁性層と単磁区層７６とを、非磁性導電層を介してＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に結合させてもよい。この場合には、単磁区層７６，８６の磁化の方向が互いに反平行になる。従って、この場合には、ＭＲ積層体５の構成を、第１の実施の形態と同じにすることができる。

上記のように構成する代わりに、反強磁性層８５と単磁区層８６の間に、反強磁性層８５側から順に磁性層と非磁性導電層とを設け、磁性層を反強磁性層８５と交換結合させ、磁性層と単磁区層８６とを、非磁性導電層を介してＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に結合させてもよい。この場合も、単磁区層７６，８６の磁化の方向が互いに反平行になるため、ＭＲ積層体５の構成を、第１の実施の形態と同じにすることができる。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第３の実施の形態］
次に、図２７を参照して、本発明の第３の実施の形態に係るＭＲ素子について説明する。本実施の形態に係るＭＲ素子では、第１および第２の再生シールド部３，８とＭＲ積層体５の構成が、第１の実施の形態とは異なっている。図２７は、本実施の形態に係るＭＲ素子の媒体対向面４０に平行な断面を示す断面図である。図２７には、図２１に示したＸ，Ｙ，Ｚの各方向も示している。なお、図２７において、Ｙ方向はＸ方向およびＺ方向に直交する方向である。また、図２７において、各層中の矢印は、各層の磁化の方向を表している。

図２７に示したように、本実施の形態における第１の再生シールド部３は、絶縁層２（図１２および図１３参照）の上に配置された第１のシールド層７８によって構成されている。また、本実施の形態における第２の再生シールド部８は、ＭＲ積層体５、２つの磁束ガイド層９０、保護層６１、絶縁膜４Ａ，４Ｂおよび絶縁リフィル層７の上に配置された第２のシールド層８８によって構成されている。ＭＲ積層体５、２つの磁束ガイド層９０およびバイアス磁界印加層６は、第１のシールド層７８と第２のシールド層８８の間に配置されている。

シールド層７８，８８は、磁性材料によって形成されている。具体的には、シールド層７８，８８の材料としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＴａ、センダスト、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＺｒＮｂ等を用いることができる。シールド層７８，８８は、いずれも、余分な磁束を吸収するというシールドとしての機能を有する。

本実施の形態では、シールド層７８，８８は、いずれも、トラック幅方向ＴＷに長い形状を有し、そのため、磁化容易軸がトラック幅方向ＴＷに平行な方向に向く形状磁気異方性を有している。そして、シールド層７８，８８は、その形状磁気異方性により、磁化の方向がトラック幅方向ＴＷに平行な方向に向くように単磁区化されている。シールド層７８は本発明における第１の単磁区部分に対応し、シールド層８８は本発明における第２の単磁区部分に対応する。図２７には、シールド層７８，８８の磁化の方向が同じ方向である例を示している。しかし、シールド層７８，８８の磁化の方向は、互いに反平行であってもよい。

シールド層７８，８８の形状は、シールド層７８，８８が単磁区化されるのに十分な大きさの形状磁気異方性が得られるように、トラック幅方向ＴＷの寸法が、媒体対向面４０に垂直な方向（Ｙ方向）の寸法の１０倍以上となる形状であることが好ましい。一例として、シールド層７８，８８のトラック幅方向ＴＷの寸法は３０μｍ程度、シールド層７８，８８の媒体対向面４０に垂直な方向（Ｙ方向）の寸法は３μｍ程度である。また、シールド層７８，８８の厚み（Ｚ方向の寸法）は、例えば、２０ｎｍ〜３μｍ程度である。

以下、図２７に示したように、シールド層７８，８８の磁化の方向が同じ方向である場合について説明する。この場合、ＭＲ積層体５の構成は、例えば図２６に示した通りである。この場合、第１のシールド層７８と磁性層５１ｂが非磁性導電層５１ａを介してＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に結合し、磁性層５１ｂと磁性層５１ｄが非磁性導電層５１ｃを介してＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に結合し、磁性層５１ｄと第１の強磁性層５２が非磁性導電層５１ｅを介してＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に結合する。その結果、第１の強磁性層５２と第１のシールド層７８の磁化の方向は互いに反平行になる。

また、第２のシールド層８８と磁性層５５ｂが非磁性導電層５５ｃを介してＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に結合し、磁性層５５ｂと第２の強磁性層５４が非磁性導電層５５ａを介してＲＫＫＹ相互作用によって反強磁性的に結合し、その結果、第２の強磁性層５４と第２のシールド層８８の磁化の方向は同じ方向になる。これにより、第１の強磁性層５２と第２の強磁性層５４の磁化の方向は、互いに反平行になる。

本実施の形態に係るＭＲ素子のその他の構成は、第１の実施の形態と同様である。第１の実施の形態と同様に、本実施の形態に係るＭＲ素子についても、実験により効果を確認した。実験の方法は、第１の実施の形態と同様である。この実験における実施例のＭＲ素子は、本実施の形態に係るＭＲ素子の構成を有している。比較例のＭＲ素子は、本実施の形態における２つの磁束ガイド層９０の代わりに２つの非磁性層１９０が設けられたものである。

実験の結果、２００個の比較例のＭＲ素子における不良素子の割合は５５％であり、２００個の実施例のＭＲ素子における不良素子の割合は９％であった。この結果から、第１の実施の形態と同様に、本実施の形態においても、ＭＲ素子における突発的な出力の変化の発生を抑制できることが分かる。また、実施例のＭＲ素子と比較例のＭＲ素子の再生実効トラック幅を測定したところ、実施例のＭＲ素子では、比較例のＭＲ素子に比べて、再生実効トラック幅が１０％程度小さくなっていた。

なお、前述のように、本実施の形態において、シールド層７８，８８の磁化の方向は、互いに反平行であってもよい。この場合には、ＭＲ積層体５の構成を、第１の実施の形態と同じにすることができる。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、第１および第２の単磁区部分を単磁区化する方法は、第１ないし第３の実施の形態に示した方法に限らない。例えば、それぞれ硬磁性層を用いて第１および第２の単磁区部分を単磁区化してもよい。

また、実施の形態では、スペーサ層がトンネルバリア層である例を示したが、本発明において、スペーサ層は、非磁性導電層であってもよいし、電流を通過させる部分と電流の通過を阻止する部分とを含む電流狭窄型のスペーサ層であってもよい。

また、実施の形態では、基体側に再生ヘッドを形成し、その上に、記録ヘッド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、読み取り専用として用いる場合には、薄膜磁気ヘッドを、再生ヘッドだけを備えた構成としてもよい。

また、本発明は、薄膜磁気ヘッドの再生ヘッドとして利用されるＭＲ素子に限らず、種々の用途のＭＲ素子全般に適用することができる。

３…第１の再生シールド部、５…ＭＲ積層体、６…バイアス磁界印加層、８…第２のシールド部、５１…第１の結合層、５２…第１の強磁性層、５３…スペーサ層、５４…第２の強磁性層、５５…第２の結合層、７０…第１の単磁区部分、８０…第２の単磁区部分、９０…磁束ガイド層。

Claims (9)

1. 第１および第２のシールド部と、
   前記第１および第２のシールド部の間に配置されたＭＲ積層体と、
   前記第１および第２のシールド部の間に配置され、前記ＭＲ積層体に対してバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加層とを備えた磁気抵抗効果素子であって、
   前記第１のシールド部は、磁化が第１の方向に向くように単磁区化された第１の単磁区部分を含み、
   前記第２のシールド部は、磁化が第２の方向に向くように単磁区化された第２の単磁区部分を含み、
   前記第１および第２の単磁区部分と前記ＭＲ積層体は、前記第１の単磁区部分と前記第２の単磁区部分によって前記ＭＲ積層体が挟まれるように配置され、
   前記ＭＲ積層体は、前記第１の単磁区部分と磁気的に結合する第１の強磁性層と、前記第２の単磁区部分と磁気的に結合する第２の強磁性層と、前記第１および第２の強磁性層の間に配置された非磁性材料よりなるスペーサ層とを含み、
   前記ＭＲ積層体は、検出すべき磁界を受ける前端面と、この前端面とは反対側の後端面と、前記前端面と後端面とを連結する２つの側面とを有し、これらの面はいずれも前記第１の強磁性層、スペーサ層および第２の強磁性層の積層方向に交差する方向の端に位置し、
   磁気抵抗効果素子は、更に、それぞれ磁性材料よりなり、前記第１および第２の単磁区部分の間であって前記ＭＲ積層体の２つの側面に隣接する位置に配置された２つの磁束ガイド層を備え、
   前記２つの磁束ガイド層は、それぞれ、前記ＭＲ積層体の前端面と同じ方向に向いた前端面とこの前端面とは反対側の後端面とを有し、
   前記バイアス磁界印加層は、前記ＭＲ積層体の後端面と２つの磁束ガイド層の各後端面とに対向する前端面を有し、前記第１および第２の強磁性層に対してバイアス磁界が印加されない状態と比較して、前記第１の強磁性層の磁化の方向と第２の強磁性層の磁化の方向が変化するように、前記第１および第２の強磁性層に対してバイアス磁界を印加することを特徴とする磁気抵抗効果素子。
2. 前記第１の方向と前記第２の方向は、互いに反平行であることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
3. 前記バイアス磁界印加層は、前記第１の強磁性層の磁化の方向と第２の強磁性層の磁化の方向が直交するように、前記第１および第２の強磁性層に対してバイアス磁界を印加することを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
4. 前記ＭＲ積層体は、更に、前記第１の単磁区部分と前記第１の強磁性層との間に配置され、前記第１の単磁区部分と前記第１の強磁性層を磁気的に結合させる第１の結合層と、前記第２の単磁区部分と前記第２の強磁性層との間に配置され、前記第２の単磁区部分と前記第２の強磁性層を磁気的に結合させる第２の結合層とを含むことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
5. 前記第１および第２の結合層は、いずれも、非磁性導電層を含むことを特徴とする請求項４記載の磁気抵抗効果素子。
6. 前記第１の結合層と第２の結合層の少なくとも一方は、磁性層と、この磁性層を挟む２つの非磁性導電層とを含むことを特徴とする請求項４記載の磁気抵抗効果素子。
7. 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記載の磁気抵抗効果素子とを備えた薄膜磁気ヘッド。
8. 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支持装置とを備えたヘッドアセンブリであって、
   前記薄膜磁気ヘッドは、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記載の磁気抵抗効果素子とを備えたことを特徴とするヘッドアセンブリ。
9. 薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される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共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た磁気ディスク装置であって、
   前記薄膜磁気ヘッドは、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記載の磁気抵抗効果素子とを備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。

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