磁気ディスク装置及びそれに用いる磁気ヘッド
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果型ヘッド及びそれを搭載した磁気ディスク装置に関し、特に、ノイズレス，高感度で再生できる磁気ヘッド及びそれを用いた磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術として、米国特許第4103315 号には、磁気抵抗効果膜全面に反強磁性膜を形成することが記載されている。
【０００３】また、米国特許第4663685 号には、磁気抵抗効果膜端部に反強磁性膜を形成することが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、いずれも、磁気抵抗効果膜に直接接して反強磁性膜が形成されているため、バルクハウゼンノイズは抑制できるものの、結合磁界が大きすぎ、磁気ヘッドの磁気応答特性、いわゆる再生感度が劣化するという問題点があった。
【０００５】そこで、本発明の目的は、バルクハウゼンノイズを抑制し、磁気応答特性を高めた高出力の磁気抵抗効果型磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気デイスク装置は、内周側から外周側に向かって周速度が大きくなるように回転する磁気ディスクと、該磁気ディスクに記録された磁気的信号を磁気抵抗効果を用いて電気的信号に変換する磁気ヘッドとを有するものであって、前記磁気ヘッドは再生時に、前記磁気ディスクから得られる前記電気的信号のベースライン変動を抑制できるように磁区制御層を有することを特徴とする。
【０００７】ここで前記電気的信号のベースライン変動量が前記電気的信号のピーク値に対して３％以下、特に、２〜０.０１％ であることが好ましい。
【０００８】ベースライン変動とは、前記磁気ディスクからの磁気的信号がない場合の再生電圧をゼロとし、前記磁気的信号がない場合にも再生電圧がゼロでないときのそのゼロ点からのシフト量をいう。さらに、ベースライン変動量は、そのゼロ点からのシフト量を前記電気的信号のピーク値で割り、１００倍したパーセンテージで定義する。
【０００９】本発明者らは、ベースライン変動は前記磁気ヘッドが前記磁気ディスクからの磁気的信号を読み取る際に生じるバルクハウゼンノイズに起因するものであることを見い出した。本発明は、高出力，ノイズレスで再生できる磁気ディスク装置を実現するには、磁気ヘッドか信号処理回路の少なくとも一方に該ノイズを抑制する手段を設けなければならないという知見に基づくものである。
【００１０】そして、この知見に基づき本発明は、特に、磁気ディスク装置に電気的信号のベースライン変動を抑制する手段を設けることを特徴とする。さらには、前記ノイズを抑制するだけでなく、これと同時に高出力で再生できる手段を設けることが好ましい。
【００１１】また、本発明は、磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する前記磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッド又はそれを搭載した磁気ディスク装置であって、一対の電極に挾まれた領域に、磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、磁区制御層が、磁気抵抗効果膜との界面で発生する交換結合と称する磁気的な結合を利用して磁気抵抗効果膜に長手方向の縦バイアス磁界を印加するための第一の磁性膜と、第一の磁性膜と磁気抵抗効果膜との間に形成され、磁気抵抗効果膜と第一の磁性膜との磁気的な結合の大きさ、すなわち縦バイアス磁界の大きさを、所望の大きさに調節する第二の磁性膜とを有することを特徴とする。本発明の磁気ヘッド又はそれを搭載した磁気ディスク装置は、磁気ヘッドの磁区制御層が二つの交換結合、一つは第一の磁性膜と第二の磁性膜で、他の一つは第二の磁性膜と磁気抵抗効果膜で交換結合を形成することに特徴がある。これによりノイズレス，高出力で再生できる磁気ヘッド又はそれを搭載した磁気ディスク装置を提供することができる。
【００１２】詳述すれば、二つの交換結合により磁気抵抗効果膜に付与される縦バイアス磁界は、前記磁気ディスクから得られる電気的信号をノイズレスとし、高出力の電気的信号とする。つまり、これは第二の磁性膜の飽和磁束密度を小とし、第一の磁性膜から二つの交換結合により磁気抵抗効果膜に付与される縦バイアス磁界の大きさを、磁気抵抗効果膜の磁気モーメントの回転が容易となるまで縦バイアス磁界を小とすることにより達成される。
【００１３】ここで、本発明の磁気ディスク装置は、所望の面記録密度に応じ、前記ノイズが発生しない範囲で、磁気抵抗効果膜に付与される縦バイアス磁界値を小として磁気抵抗効果膜内の磁気モーメントの回転を容易としていることに最も特徴がある。
【００１４】磁気抵抗効果膜に前記ノイズを抑制すべく縦バイアス磁界を付与するための第一の磁性膜は、反強磁性膜，フェリ磁性膜，永久磁石膜が好ましく、反強磁性膜，永久磁石膜が最も望ましい。また、磁気抵抗効果膜と第一の磁性膜との間の縦バイアス磁界を高感度にすべく調節するための第二の磁性膜は、強磁性膜，フェリ磁性膜が好ましく、強磁性膜が最も望ましい。
【００１５】第二の磁性膜は、強磁性成分を含む磁性膜で構成することが好ましい。すなわち、自発磁化を所持していることが必要である。第二の磁性膜が、常磁性などの非磁性で構成される場合には、磁気抵抗効果膜と第一の磁性膜との磁気交換結合が消滅し、磁気抵抗効果膜に縦バイアス磁界が付与できなくなるからである。
【００１６】さらに、高出力とするために、前記第二の磁性膜の膜厚より前記磁気抵抗効果膜の膜厚が厚いことが好ましい。
【００１７】高出力，ノイズレスで再生でき、高い面記録密度を有する磁気ディスク装置が実現できる。
【００１８】また、本発明に係る磁気ヘッドは、磁気抵抗効果膜に通電する電流（以下、「センス電流」と称する）、磁気ヘッドと磁気ディスクとの間の距離（以下、「浮上量」と称する）を考慮して前記磁気ディスクに記録された情報を再生した場合、周囲温度が変化しても、同じ情報に対しては、ほぼ同じ電気的信号の形状及び／又はピーク値が得られるように磁区制御層を有することを特徴とする。
【００１９】ここで、動作温度範囲内で電気的信号の温度による前記ピーク値変動量が、５％以下、特に、４〜０.０１％ であることが好ましい。
【００２０】本発明者らは、周囲温度が変化しても、磁気ディスクからの同じ情報に対しては、常にほぼ同じ電気的信号の形状及び／又はピーク値を所持して再生できるようにするには、前記磁気抵抗効果膜の磁気モーメントの回転の容易性を動作温度範囲内で一定に保つ手段を有すればよいという知見を見い出し、本発明は、このような知見に基づくものである。
【００２１】また、本発明は、磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極を有する磁気ヘッド又はそれを搭載した磁気ディスク装置であって、一対の電極に挾まれた領域に、磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、磁気抵抗効果膜の磁気モーメントの回転の容易性を動作温度範囲内で一定とするため、前記磁区制御層から磁気抵抗効果膜に付与される縦バイアス磁界の大きさを動作温度範囲内で一定となるようにすることが好ましい。
【００２２】具体的には、磁気ディスク装置に搭載された磁気ヘッドの磁区制御層と磁気抵抗効果膜との縦バイアス磁界の大きさの温度依存性を動作温度範囲内で小とすることにより達成される。さらには、室温での縦バイアス磁界を小とし、かつ、磁区制御層と磁気抵抗効果膜との間の交換結合が消失する温度、いわゆる、ブロッキング温度を動作温度範囲に比べて大としたことにより達成される。
【００２３】また、本発明は、磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッド又はそれを搭載した磁気ディスク装置であって、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、反強磁性膜と、前記反強磁性膜と前記磁気抵抗効果膜との間に形成される磁性膜とを有し、前記磁性膜の自発磁化より前記反強磁性膜の自発磁化が小さいことを特徴とする。
【００２４】また、本発明は、磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッド又はそれを搭載した磁気ディスク装置であって、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、永久磁石膜と、前記永久磁石膜と前記磁気抵抗効果膜との間に形成される磁性膜とを有し、前記磁性膜の自発磁化より前記永久磁石膜の自発磁化が大きいことを特徴とする。
【００２５】また、本発明は、磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換するＮｉＦｅ膜と、前記ＮｉＦｅ膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッド又はそれを搭載した磁気ディスク装置であって、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記ＮｉＦｅ膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、ＣｏＰｔ又はＮｉＯからなる第一膜と、前記第一膜と前記ＮｉＦｅ膜との間に形成されたＮｉＦｅＮｂからなる第二膜とを有することを特徴とする。
【００２６】
【作用】本発明に係る磁気ディスク装置に搭載する磁気ヘッドは、読み取り専用の再生ヘッドと該再生ヘッドの上方に電磁誘導型の書き込み専用の記録ヘッドとを形成してなる記録再生分離型磁気ヘッドである。
【００２７】再生ヘッドを用いて磁気ディスクに記録された情報を読み込む場合、電磁誘導型の磁気ヘッドで読み込む場合と比較すると、浮上量，磁気ディスク媒体等を同じ条件としたときには、同じトラック幅当りで、５〜１０倍の再生出力がノイズレスで得られる。
【００２８】記録ヘッドと再生ヘッドとを分離することにより、記録ヘッドの磁気コア材に高飽和磁束密度の材料を使用することが可能となり、強い書き込み磁界で磁気ディスクに情報を書き込むことを可能とする。
【００２９】また、これにより、高い保磁力を有する磁気ディスク媒体の使用が可能となり、トラック密度及び線記録密度（「ビット密度」ともいう）を大として書き込むことができる。
【００３０】再生ヘッドを用いることにより、その再生出力を大とすることができるため、磁気ヘッドのトラック幅を小としても充分な再生出力を持つ電気的信号が得られる。しかも、その電気的信号はノイズレスである。また、線記録密度を大としても、充分に再生出力を得ることができる。
【００３１】これにより、磁気ディスクの線記録密度とトラック密度との両方を高めることができ、高記録密度であって大容量の磁気ディスク装置が実現できる。
【００３２】また、再生ヘッドを用いて得られる電気的信号をノイズレスとできるため、得られた電気的信号を即信号処理でき、ノイズ処理回路などの特別な信号処理回路を使用しない磁気ディスク装置を達成できる。そして、このような信号処理回路で処理する時間を省くことができるため、再生時のデータの転送速度を大にできる。
【００３３】また、線記録密度を大とすることも、再生時のデータの転送速度を大にできる要因である。
【００３４】さらに、電気的信号がノイズレスであることにより、アクセス時間を小にできる。
【００３５】さらに、再生ヘッドの再生出力はディスク周速度に依存しないため、磁気ディスク径を小さくしても再生出力を大に維持できる。これにより、磁気ディスク径を小としても高出力の電気的信号を得ることができる。このため、磁気ディスク径を小として、小型磁気ディスク装置に要求される装置容量を満足するまで記録密度を大にしても、充分に読み込み動作ができるので、磁気ディスク径を極力小とした磁気ディスク装置が実現できる。
【００３６】これにより、直径が１.５〜６.５インチの磁気ディスクと、該磁気ディスクを３５００〜５０００ｒｐｍで回転させる回転手段と、該磁気ディスクに記録された磁気的信号を磁気抵抗効果膜によって電気的信号に変換する磁気ヘッドと、を有し、前記磁気ディスクにトラック密度２.６〜２０.０ktpi及びビット密度６０〜２００kbpiで記録された情報を、転送速度６〜９ＭＢ／ｓ及びアクセス時間５〜１０ｍｓで再生することを特徴とする磁気ディスク装置が実現できる。
【００３７】さらには、直径が１.５〜３.０インチの磁気ディスクに記録された磁気的信号を磁気抵抗効果を用いて電気的信号に変換する磁気ヘッドを搭載した小型の磁気ディスク装置が実現できる。
【００３８】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００３９】図２は、本発明の一実施例による磁気ディスク装置４０００の構成を示す概略図である。同図に示すように、磁気ディスク装置４０００は、等間隔で一軸（スピンドル）上に積層された複数の磁気ディスク１２と、スピンドルを駆動するモータ１１と、移動可能なキャリッジ１４に保持された磁気ヘッド群１３と、このキャリッジ１４を駆動するボイスコイルモータ１５と、これらを支持するベースとを備えて構成される。また、磁気ディスク制御装置などの上位装置から送出される信号に従って、ボイスコイルモータ１５を制御するボイスコイルモータ制御回路を備えている。また、上位装置から送られてきたデータを書き込み方式に対応し、磁気ヘッドに流すべき電流に変換する機能と、磁気ディスク１３から送られてきたデータを増幅し、ディジタル信号に変換する機能とを持つリード／ライト回路を備え、このリード／ライト回路は、インターフェイスを介して、上位装置と接続されている。
【００４０】次に、この磁気ディスク装置４０００の動作を、読み出しの場合を例として説明する。上位装置から、インターフェイスを介して、ボイスコイルモータ制御回路１５に、読み出すべきデータの指示を与える。ボイスコイルモータ制御回路からの制御電流によって、ボイスコイルモータ１５がキャリッジ１４を駆動させ、指示されたデータが記憶されているトラックの位置に、磁気ヘッド群１３を高速で移動させ、正確に位置付けする。この位置付けは、ボイスコイルモータ制御回路と接続されている位置決め用磁気ヘッド１３ａが、磁気ディスク１２上の位置を検出して提供し、データ用磁気ヘッド１３の位置制御を行うことによって行われる。また、ベースに指示されたモータ１１は、スピンドルに取り付けた複数の磁気ディスク１２を回転させる。次に、ライト／リード回路からの信号に従って、指示された所定の磁気ヘッドを選択し、指示された領域の先頭位置を検出後、磁気ディスク上のデータ信号を読み出す。この読み出しは、ライト／リード回路に接続されているデータ用磁気ヘッド１３が、磁気ディスク１２との間で信号の授受を行うことにより行われる。読み出されたデータは、所定の信号に変換され、上位装置に送られる。
【００４１】本発明に係る磁気ディスクのトラック密度は１インチ当り２６００〜20000 トラックである。線記録密度は１インチ当り６５〜２００キロビットである。そして、これらの積で定まる面記録密度を１平方インチ当り１７０〜４０００メガビットとすることができる。
【００４２】本発明の磁気ディスク装置に搭載された磁気ヘッドは、たとえば図６に記載した記録再生分離ヘッド３０００である。記録再生分離型磁気ヘッド３０００は、記録を電磁誘導型薄膜磁気ヘッド２０００で行い、再生を磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッドと称す。）１０００で行う。
【００４３】本発明によれば、ＭＲヘッド１０００の単位トラック幅当りの再生出力は、浮上量，磁気ディスク媒体の種類などを同じとして再生動作を行った場合、従来の記録再生兼用の電磁誘導型薄膜磁気ヘッドの５〜１０倍とできる。しかも、その再生出力は磁気ディスクの周速に依存しない優れた利点を持つ。
【００４４】さらに、これにより、ＭＲヘッドのトラック幅を小としても、すなわち、磁気ディスク媒体のトラック密度を大としても、高い再生出力が維持できる。また、磁気ディスク媒体の線記録密度を大としても、高い再生出力が維持できる。
【００４５】また、本発明によると、再生時、磁気ディスクからの電気的信号に発生しやすいバルクハウゼンノイズを抑止し、何れのディスク回転数とセンス電流と浮上量においても該ノイズに起因して発生する再生波形のベースライン変動量を３％以下に抑えているため、ノイズレスの電気的信号とでき、高Ｓ／Ｎ比を確保でき高感度で情報を再生できる。
【００４６】さらに、本発明によると、動作温度範囲内で安定性よく、高出力，ノイズレスの電気的信号を得ることができる。
【００４７】さらに、本発明によれば、記録ヘッドと再生ヘッドを分離することにより、記録ヘッド２０００の磁気コア材１３０を高飽和磁束密度Ｂｓを所持した材料とでき、書き込み磁界が大とでき、かつ、シャープとでき、高い線記録密度で記録することができる。また、トラック幅を小としても高い書き込み磁界が維持でき、高いトラック密度で記録できる。また、これに伴い磁気ディスク媒体の保磁力を大とできる。
【００４８】上記より、本発明に係るＭＲヘッド１０００を含んで磁気ディスク装置を構成することにより、ディスク径の大小にかかわらず、高出力、かつ、ノイズレスで再生できる磁気ディスク装置が実現できる。
【００４９】上記より、磁気ディスク径の大小を問わず高密度記録が可能となり、本発明の磁気ディスク装置ではディスク径を１.５インチ〜６.５インチと小型化しても、磁気ディスク回転数３５００〜５０００ｒｐｍで、トラック密度２.６〜２０.０ktpi、及び線記録密度６０〜２００ktpiで記録、及び再生が可能となり、１平方インチあたり１７０〜４０００メガビットの面記録密度を達成した磁気ディスク装置が実現できる。
【００５０】さらに、小型磁気ディスク装置に要求される装置容量を満足するために高ビット密度，高トラック密度とし、ディスク径を１.５〜３.０インチまで小型化しても、充分に読み込み、および書き込み動作ができるので、該サイズのディスク径まで小型化でき、大容量の小型磁気ディスク装置が実現できる。
【００５１】記録密度が増大し、情報の記憶容量が大になってもデータの転送速度がその分遅くなったのでは利用価値が少ない。データの転送速度は、線記録密度が高いほど大である。本発明では線記録密度を１インチ当り６０〜２００キロビットにでき、転送速度を大にできる。
【００５２】また、本発明によれば、記録ヘッド２０００の磁気コア材１３０に高Ｂｓ材を用いており、これにより、導体コイル１１０のターン数を少なくしても十分強い書き込み磁界を維持できるためターン数を少なくでき（図６）、これにより、記録ヘッド２０００のインダクタンスが小にでき、高周波でも情報の書き込み動作が充分にできる。
【００５３】また、ＭＲヘッドの再生出力は周速に依存せず、高周波で情報の読み込み動作ができる。
【００５４】さらに、本発明に係るＭＲヘッド１０００を用いて得られる前記電気的信号はノイズレスである。このため、得られた電気的信号を前記バルクハウゼンノイズを処理する特別な回路を通過させることなく、即、ディジタル信号に変換することができる。
【００５５】上記より、本発明によると、データ転送速度を６〜９メガバイト／秒とすることができる。
【００５６】データへのアクセス時間（位置決め時間）は、データ転送速度の増大に伴って短縮する必要があり、本発明では、５〜１０ミリ秒とすることが望ましい。
【００５７】ディスク回転数、及び磁気ヘッドの回転待ち時間は、データ転送速度との関連から回転数３５００ｒｐｍ以上、回転待ち時間は平均６ｍ秒以下とするのが望ましい。ここで、回転待ち時間とは、所定のトラック位置まで移動した磁気ヘッドが、そのトラックの所定の位置に情報を書き込む或いは所定の位置から情報を読み出すために静止して磁気ディスクが回転されるのを待っているのを意味する。本発明によれば、磁気ディスク径を小型化できるため高速シークができ、さらに、ＭＲヘッド１０００のバルクハウゼンノイズ抑止ができるため、アクセス時間を短くできる。
【００５８】ＭＲヘッドが磁気ディスク上からの信号を読み出す際、バルクハウゼンノイズ（ベースライン変動）が生じると、磁気ディスク上からのデータ信号を再度読み出さなければならない。この際、上述したサイクルで読み出しの動作が再度行われる。たとえば、バルクハウゼンノイズが１／２の確率で発生するＭＲヘッドを備えて磁気ディスク装置を構成した場合、１／３０秒アクセス時間が遅れる。本発明の磁気ディスク装置では、ＭＲヘッドのバルクハウゼンノイズを抑止できたため、アクセス時間を５〜１０ミリ秒とすることができる。
【００５９】図３は、本発明の磁気ディスク装置を所定のスペースに収納した状態を斜視図で示す。
【００６０】ヘッド・ディスクアッセンブリ（ＨＤＡ）７１及び電子回路部７２でヘッド・ディスクアッセンブリ・ユニット（ＨＤＵ）７３を形成し、容器７００の内部に収納されている。容器７００は、底の一辺の長さが０.３〜１.５ｍ、高さは装置容量に応じ０.２〜２ｍ としている。図３において、ＡおよびＢはＨＤＡ及びＨＤＵ内の回路板に清浄な空気を供給するための空気の流れである。
【００６１】図４は、本発明の記録再生分離型磁気ヘッドを所定のスライダに形成した状態を斜視図で示す。符号８１はスライダであり、例えば非磁性セラミクスなどである。符号３０００は記録再生分離型磁気ヘッドであり、詳細は図６に示した形状を有する。また、記録ヘッドと再生ヘッドを分離したため、記録再生分離型磁気ヘッドの電流端子は４つである。符号８３は媒体対向面を示し、磁気ディスクと対向する面である。
【００６２】図５は、図４に示すスライダを荷重アーム上に形成した記録再生分離型磁気ヘッドを斜視図で示す。
【００６３】符号９１は、スライダ８１をささえる荷重アームを示す。符号９３はジンバルバネであり、磁気ディスクとの距離を一定に保つ作用をするものである。この磁気ディスクをスライダ８１の先端に形成された記録再生分離型磁気ヘッド3000との、磁気ディスク装置の起動状態における距離は、一般に浮上量といわれ磁気ディスク装置の性能の重要な要素の一つである。本発明の磁気ディスク装置ではこの浮上量を０.２μｍ 以下とすることができる。
【００６４】図６は、本発明の磁気ディスク装置に装備された記録再生分離ヘッド３０００である。非磁性セラミクス基板１０１上に再生専用のＭＲヘッド１０００を形成し、その上方に記録専用の電磁誘導型の記録ヘッド２０００を形成している。尚、図６では記録ヘッド２０００の右側半分と、ＭＲヘッド１０００の右側半分の信号検出電極６０上方に形成される各層を省略してある。
【００６５】図６の符号１１０は導体コイルであり、符号１３０は上下磁気コア材である。また、これらの間に電気的絶縁をとるため符号１２０で示す絶縁膜が形成される。
【００６６】本発明に係る記録再生分離型磁気ヘッド３０００では、記録ヘッド２０００で読み込み動作を行わないため、磁気コア材１３０には読み込み時に要求される高透磁率，低磁歪特性を必要とせず、書き込み時に要求される高Ｂｓ特性のみが必要とされる。これにより、上記したように上下磁気コア材１３０を高Ｂｓ材で構成することができる。さらに、書き込み特性は磁気コア材１３０の磁歪定数にほとんど依存しないため、材料の選定、および、材料組成のマージンが広がり、記録ヘッド２０００の製造を容易にできる。これはスループット向上，歩留まり向上ができる。さらに、材料の選定、および材料組成のマージンを広げることができ、耐食性を向上するための元素添加、たとえばＣｒ等添加ができ、耐食性に優れる記録ヘッド２０００の製造ができる。
【００６７】図１は、本発明の磁気ディスク装置に搭載されたＭＲヘッドの一実施例を示すものであり、媒体対向面側からみた拡大斜視図である。尚、図１ではＭＲヘッドの右側半分で上部ギャップ膜７０と上部シールド膜８０を省略した。
【００６８】図１のＭＲヘッド１０００は、非磁性セラミクス基板１０１の上に下部シールド膜１０と、この下部シールド膜１０の上側に形成される下部ギャップ膜２０と、この下部ギャップ膜２０の上側に、少なくとも一対の信号検出用電極６０に挾まれる領域に形成され、第一の磁性膜４５とする反強磁性膜と、この反強磁性膜の上側に形成され、自発磁化を所有する第二の磁性膜７７と、第二の磁性膜７７の上に形成される磁気抵抗効果膜４０と、この磁気抵抗効果膜４０の上に、磁気抵抗効果膜４０の磁気応答特性を高めるために配置されるシャント膜５０とソフト膜５５と、このソフト膜５５の上に形成される上部ギャップ膜７０と、この上部ギャップ膜７０の上に形成される上部磁気シールド膜８０を備えて形成される。
【００６９】次に、各膜，各層の作用，材料などを説明する。
【００７０】ＭＲヘッド１０００のトラック幅は、上記一対の信号検出電極６０間の距離であり、１〜１０μｍの範囲にある。また、磁気抵抗効果膜４０のこの領域を感磁部といい、この部分で磁気ディスクからの磁気的信号の読み取りを行う。
【００７１】上部シールド膜，下部シールド膜８０，１０は、磁気抵抗効果膜４０に信号磁界以外の磁界が影響するのを防止し、ＭＲヘッド１０００の信号分解能を高める作用を行う。その材料は、ＮｉＦｅ合金，ＮｉＣｏ合金，Ｃｏ系の非晶質合金などの軟磁性であり、その膜厚はおよそ０.５〜３μｍ である。
【００７２】上記磁気シールド膜８０，１０に隣接して配置される上部ギャップ膜、および下部ギャップ膜７０，２０は磁気抵抗効果素子と、上部および下部シールド膜８０，１０を電気的，磁気的に隔離する作用をし、ガラス，アルミナなどの非磁性，絶縁物よりなる。上部，下部ギャップ膜７０，２０の膜厚は、ＭＲヘッド１０００の再生分解能に影響するため、磁気ディスク装置に望まれる記録密度に依存し、通常０.４〜０.１μｍの範囲にある。
【００７３】この上部，下部ギャップ膜７０，２０の間に形成される磁気抵抗効果素子は、磁界に対してその電気抵抗が変化する磁気抵抗効果膜４０と、磁気ディスクからの磁気的信号を高出力の電気的信号とするため、磁気抵抗効果膜４０に横バイアス磁界を印加すべく形成されるシャント膜５０，ソフト膜５５と、磁気抵抗効果膜４０に信号検出電流を流すための信号検出電極６０と、少なくとも磁気抵抗効果膜４０感磁部を単磁区化するに充分な縦バイアス磁界を印加するための第一の磁性膜４５と、第一の磁性膜４５と磁気抵抗効果膜４０の中間に配置され、第一の磁性膜４５から付与される強すぎる縦バイアス磁界の大きさを、高出力の電気的信号となるよう調整するために設けられる第二の磁性膜７７とからなる。これら、再生出力調整層を兼ねた磁区制御層１００とする第二の磁性膜７７と第一の磁性膜４５の詳細は後述する。
【００７４】磁気抵抗効果膜４０は、ＮｉＦｅ合金，ＮｉＣｏ合金，ＮｉＦｅＣｏ合金のような、磁化の方向によって電気抵抗が変化する強磁性薄膜で形成される。その膜厚は、約０.０１〜０.０４５μｍである。
【００７５】信号検出電極６０は、磁気抵抗効果膜４０に十分な電流、たとえば１×１０6〜２×１０7Ａ／cm2を流すため、通常、電気抵抗が小さいＣｕ，Ａｕ，Ｎｂ，Ｔａなどの薄膜が用いられる。
【００７６】シャント膜５０は、磁気抵抗効果膜４０を高感度とするに十分なレベルに、横バイアス磁界を印加する作用を行う。このバイアス印加方向は、上記した磁区制御層によって付与される方向と垂直である。横バイアス磁界を印加するために、シャント膜を用いる方法をシャントバイアス法という。シャントバイアス法においては、シャント膜として、磁気抵抗効果膜４０上に、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗなどの薄い金属膜を形成する。通常、その膜厚は、０.０１〜０.０４μｍである。また、シャント膜に流れる電流によって横バイアス磁界が変化するので、シャント膜５０の膜厚とともに、比抵抗も調整することが必要である。この比抵抗の値は、通常、磁気抵抗効果膜４０の比抵抗の値の１〜４倍程度である。
【００７７】このシャントバイアス法以外に、高密度磁気記録用のＭＲヘッドに適した、磁気抵抗効果膜４０を高感度にするに十分なレベルに、横バイアス磁界を印加する方法として、たとえば、セルフバイアス法とソフト膜バイアス法とがある。いずれの方法も、横バイアス磁界を印加する層を、磁気抵抗効果素子に隣接して形成する方法である。
【００７８】セルフバイアス法は、磁気抵抗効果素子に流れる電流によって発生する磁界を利用する方法であり、隣接して形成された磁気シールド膜によって、横バイアス磁界が増強されるので、磁気抵抗効果膜を磁気シールド膜に近接して形成するのが重要である。
【００７９】ソフト膜バイアス法は、非磁性層を介して、磁気抵抗効果膜に隣接して、軟磁気特性を有する強磁性膜を形成し、磁気抵抗効果膜に流れる電流によって発生する磁界を、効率よく、磁気抵抗効果膜に印加する方法である。ソフト膜５５としては、ＮｉＦｅＲｕ，ＮｉＦｅＴａ，ＮｉＦｅＲｈ，ＣｏＺｒＣｒ，ＭｎＺｎフェライトなどの材料が用いられる。
【００８０】これらの方法は単独で用いてもよいが、図１R>１のようにシャント膜５０（非磁性膜）の上にソフト膜５５を形成した複合バイアス法が効果的であり、本発明に係るＭＲヘッド１０００では、複合バイアス法を採用した。
【００８１】次に、ＭＲヘッド１０００の製造方法について説明する。尚、下記の薄膜形成法およびパターニング方法は、スパッタリング法やエッチング，フォトリソグラフィー法を用いた。
【００８２】最初に、下部シールド膜１０とするＮｉＦｅ合金を２μｍの厚さに形成し、その後、その上部に、下部ギャップ膜２０とするアルミナを０.３μｍ の厚さに形成する。そして、この下部シールド膜１０と下部ギャップ膜２０とを所定の形状に加工する。ここで、下部シールド膜１０の端部は、図１に示すように、基板面に対して傾斜するように加工する。これは、下部磁気シールド膜１０を覆う形に形成される信号検出電極６０が、下部シールド膜１０の端部で断線するのを防止するためである。次に、下部ギャップ膜２０上に０.１μｍ の第一の磁性膜４５とするＮｉＯ膜を形成する。ＮｉＯターゲットを用い、スパッタリング室を0.3〜３×１０-6torrに排気した後、Ａｒガス圧０.４〜２ｍtorr の低ガス圧で形成する。基板温度は室温である。次に、別のスパッタ室で第一の磁性膜４５上の所定の位置に、第二の磁性膜７７とするＮｉＦｅＮｂ膜を２００Åの厚さに形成する。ＮｉＦｅＮｂ膜はＮｉＦｅＮｂ合金ターゲットを用いて形成し、基板温度は室温である。次に、磁気抵抗効果膜４０とするＮｉＦｅ合金膜を４００Åの厚さに形成し、続いて、シャント膜４０とするＮｂ膜を４００Åの厚さに形成し、ソフト膜５５とするＣｏＺｒＮｂ膜を４００Åの厚さに形成する。その後、信号検出電極６０とする金とチタンの２層膜を０.１μｍ の厚さに形成した後、加工し、さらに、その上部に、上部ギャップ膜７０とするアルミナを０.３μｍ の厚さに形成する。次に、上部磁気シールド膜８０とするＮｉＦｅ合金膜を２μｍの厚さに形成し、保護膜としてアルミナを形成し、ＭＲヘッド１０００の作成を完了する。
【００８３】本発明に係るＭＲヘッド１０００は、磁気抵抗効果膜４０感磁部に磁区制御層１００を所有し、第一の磁性膜４５と磁気抵抗効果膜４０の中間に自発磁化を所持する第二の磁性膜７７を介在させてあるところに最も特徴がある。第一の磁性膜４５が反強磁性膜である場合、自発磁化の大きさは、磁気抵抗効果膜４０が最も大きく、第二の磁性膜７７，第一の磁性膜４５の順でなければならない。第一の磁性膜４５は、第二の磁性膜７７を介して磁気抵抗効果膜４０に縦バイアス磁界を付与して磁気抵抗効果膜を単磁区化し、第二の磁性膜７７は、第一の磁性膜４５と磁気抵抗効果膜４０が直接接した場合に大きくなりすぎる結合磁界（縦バイアス磁界）を弱め、磁気抵抗効果膜４０内の磁気モーメントの磁化回転を容易としてＭＲヘッドを高出力とする作用をする。したがって、本発明に係る磁区制御層１００は、再生出力調整層も兼ねることができ、これを含む磁気ヘッドとすることにより、バルクハウゼンノイズ抑止と再生出力向上を同時に行うことができる。さらには、磁気ディスクからの磁気的信号を高出力，ノイズレスの電気的信号にできる磁気ディスク装置が実現できる。
【００８４】上記磁区制御層１００の構造，機能について説明する。
【００８５】図７に、本発明に係る磁区制御層１００の機能を説明するため、媒体対向面から見た磁気抵抗効果膜４０と、磁区制御層１００の構成要素である第一の磁性膜４５と自発磁化を所持する第二の磁性膜７７の拡大断面図を示す。ここで、第一の磁性膜４５は反強磁性膜とした。上記ノイズを抑止すべく、磁気抵抗効果膜４０への縦バイアス磁界の付与過程を詳述するため、各膜の磁気モーメントの方向を示した。符号４０１と７７１と４５１はそれぞれ、磁気抵抗効果膜４０と第二の磁性膜７７と第一の磁性膜４５の磁気モーメントの方向を模式的に示したものである。
【００８６】上記第一の磁性膜４５内の磁気モーメント４５１は、第二の磁性膜７７の磁気モーメント７７１と反強磁性−強磁性の交換結合を形成し、第二の磁性膜７７の磁気モーメントは符号７７１に向くことができる。その結果、第二の磁性膜７７に縦バイアス磁界を付与することができる。次に、第二の磁性膜７７上に磁気抵抗効果膜４０を形成すると第二の磁性膜７７と磁気抵抗効果膜４０で強磁性−強磁性の交換結合を形成し、磁気抵抗効果膜４０内の磁気モーメントは符号４０１の方向に向くことができる。その結果、磁気抵抗効果膜４０に縦バイアス磁界を付与でき、バルクハウゼンノイズの抑止ができる。
【００８７】バルクハウゼンノイズが抑止できても、磁気ヘッドの再生出力が小さい場合は、高密度磁気ディスク装置を実現できない。高密度となるにつれ、磁気ディスクからの磁気的信号が小となり、磁気ヘッドを高出力にしなければならないからである。そこで、本発明のバルクハウゼンノイズを抑止しつつ、再生出力を大とする方法を説明する。
【００８８】バルクハウゼンノイズ防止のためには、磁気抵抗効果膜４０に付与する縦バイアス磁界を大きくしなければならない。一方、縦バイアス磁界を大きくしすぎると再生出力が小さくなってしまう。縦バイアス磁界が大きいと磁気抵抗効果膜４０内の磁気モーメントが磁気ディスクからの信号磁界に応じて急峻に回転できなくなるためである。このため、高出力でノイズレスの電気的信号が得られる磁気ディスク装置を実現するには、バルクハウゼンノイズを抑止できる範囲で磁気抵抗効果膜４０に付与される縦バイアス磁界を小さくした磁気ヘッドを搭載し、磁気ディスク装置に望まれる面記録密度に応じて、所望の縦バイアス磁界値に調節した磁気ヘッドを搭載しなければならない。
【００８９】本発明によると、磁気抵抗効果膜４０と第一の磁性膜４５が直接接したときに生じる大きすぎる縦バイアス磁界を、これらの中間に磁気抵抗効果膜４０より自発磁化が小さい第二の磁性膜７７を介在させ、その飽和磁束密度Ｂｓ値を調整することにより、容易に最適縦バイアス磁界値を得ることができた。
【００９０】ここで、本発明に係る自発磁化を所有する第二の磁性膜７７は、上記シャント膜５０と同様にシャントバイアスの効果がある。しかし、図１のように磁気抵抗効果膜４０を介してシャント膜５０の反対側に第二の磁性膜７７を形成する場合、磁気抵抗効果膜４０には、シャント膜５０によって付与されるバイアス方向とは逆方向の横バイアス磁界が印加される。この場合、磁気抵抗効果膜４０を高感度にできない。これに対処すべく、本発明では、第二の磁性膜７７の比抵抗を１００μΩcm以上とし、磁気抵抗効果膜４０に比べて薄い膜として、第二の磁性膜７７の導電性を小さくし、逆方向横バイアス磁界の発生を防止してある。
【００９１】以下、実際の材料を用いてノイズレス，高出力とした上記一実施例を説明する。磁気抵抗効果膜４０，第二の磁性膜７７，第一の磁性膜４５に、それぞれ、ＮｉＦｅ合金膜，(Ｎｉ81Ｆｅ19)100-XＮｂX膜，ＮｉＯ膜を用いた場合を示した。
【００９２】図８は、第二の磁性膜７７とする(Ｎｉ81Ｆｅ19)100-XＮｂX膜の飽和磁束密度ＢｓのＮｂ量依存性である。Ｎｂ量増加とともに、飽和磁束密度Ｂｓを小さくできることを明らかにした。
【００９３】図９は、第二の磁性膜７７とする(Ｎｉ81Ｆｅ19)100-XＮｂXの比抵抗のＮｂ量依存性である。Ｎｂ量増加とともに比抵抗を大きくでき、約８原子％以上で100μΩcm以上の比抵抗とできた。
【００９４】次に、自発磁化を磁気抵抗効果膜４０よりも小とした(Ｎi81Ｆe19)100-XＮbX膜をＮｉＦｅ合金膜とＮｉＯ膜の中間に介在させた。図１０に、交換結合したこれら３層膜の結合磁界Ｈｅと異方性磁界Ｈｋの関係を示した。ここで、結合磁界Ｈｅは、図中（ａ）の容易軸励磁の磁化曲線において、原点からのシフト量として観察される。異方性磁界Ｈｋは、図中（ｂ）の困難軸励磁において、磁化が飽和するのに必要な大きさである。結合磁界Ｈｅと異方性磁界Ｈｋは比例的な関係がある。結合磁界Ｈｅが大きくなると、磁気抵抗効果膜４０の磁気モーメントが磁化回転しにくくなるため、異方性磁界Ｈｋも大きくなるからである。そして、この異方性磁界Ｈｋの大きさは、磁気ヘッドの再生出力と反比例の関係にある。このため、該再生出力を大とするには異方性磁界Ｈｋを小さくするのが必須である。本発明によると、１平方インチあたりの面記録密度を１７０メガビット以上とした磁気ディスク装置を実現するには、結合磁界Ｈｅを調整し、異方性Ｈｋの値を少なくとも２０Ｏｅ以下にする必要があった。さらなる高面記録密度とするには、１０Ｏｅ以下にするのが望ましかった。
【００９５】本発明によれば、図１０に示すように、第二の磁性膜７７とする（Ｎｉ81Ｆｅ19)100-XＮｂX 膜のＮｂ量増加とともに異方性磁界Ｈｋ，結合磁界Ｈｅを小さくすることができた。Ｎｂ量を約６原子％以上とすることによりＨｋを、２０Ｏｅ以下にでき、約１０原子％以上とすることにより、１０Ｏｅ以下にできた。これにより、磁気ヘッドの再生出力を高くでき、磁気ディスク装置の面記録密度を１平方インチあたり１７０メガビット以上にできた。
【００９６】図１１は、異方性磁界Ｈｋおよび結合磁界Ｈｅと第二の磁性膜７７の飽和磁束密度Ｂｓの関係を示したものである。本発明では、第二の磁性膜７７の飽和磁束密度Ｂｓを０.６Ｔ 以下とすることにより、異方性磁界Ｈｋを２０Ｏｅ以下にでき、約０.４Ｔ 以下とすることにより、異方性磁界Ｈｋを１０Ｏｅ以下にできた。これにより、磁気ヘッドの再生出力を高くでき、磁気ディスク装置の面記録密度を１平方インチあたり１７０メガビット以上にできた。
【００９７】図１２に、異方性磁界Ｈｋを１０Ｏｅとした上記磁区制御層１００を含む磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化曲線を示す。縦軸は抵抗変化ΔＶであり、横軸は印加磁界Ｈである。図１２では、該磁区制御層を含むことにより、バルクハウゼンノイズ抑止ができることを明らかにした。これにより、バルクハウゼンノイズ抑止と再生出力の向上が同時に達成できた。さらに、Ｈｋを６Ｏｅとしても依然バルクハウゼンノイズは発生しておらず、さらに、ＭＲヘッドを高感度にでき、磁気ディスク装置の面記録密度を１平方インチあたり約４０００メガビットにできた。
【００９８】図１３は、異方性磁界Ｈｋを１０Ｏｅとした、本発明に係る上記磁区制御層１００を含むＭＲヘッド１０００を磁気ディスク装置に搭載して得られた磁気ディスクからの電気的信号である。横軸は時間ｔ、縦軸は出力電圧Ｖである。波形歪，波形のジャンプなどが観測されておらず、また、いずれのディスク回転数（周波数）とセンス電流と浮上量において、ベースライン変動を２％以下に抑えることができ、バルクハウゼンノイズ抑止が達成できた。
【００９９】また、発明者らは上記磁区制御層１００に隣接して形成された磁気抵抗効果膜の磁区観察を行った。図１２と図１３でバルクハウゼンノイズが発生しなかったほとんどの試料では、磁気抵抗効果膜４０は単一磁区状態であった。また、完全に単一磁区状態になっていなくても、少なくとも磁気抵抗効果膜４０感磁部が単一磁区状態にあればバルクハウゼンノイズは出現しなかった。したがって、本発明は、少なくとも感磁部を単一磁区状態とすれば、バルクハウゼンノイズが抑止できることを含まなければならない。
【０１００】図１４は、本発明の磁気ディスク装置に搭載された上記交換結合３層膜（NiFe合金膜とＮｉＦｅＮｂ合金膜とＮｉＯ膜）のブロッキング温度を測定した実施結果である。ブロッキング温度は、中間の第二の磁性膜７７の介在の有無に係らず約２００℃と一定であり、中間に介在させた(Ｎｉ81Ｆｅ19)100-XＮｂX膜の飽和磁束密度およびＮｂ量を変化させても一定で、約２００℃と高温にすることができた。さらに、自発磁化を所持する第二の磁性膜７７の種類を変えても約２００℃と高温にすることができた。
【０１０１】上記のように、ブロッキング温度を約２００℃と高い値に保持しながら、第二の磁性膜７７の種類，組成，飽和磁束密度を変えることにより、結合磁界Ｈｅおよび異方性磁界Ｈｋの値を自由に調節することができたため、容易に、磁気ディスク装置の面記録密度に応じたこれらの所望の値を得ることができた。そして、高い再生出力を得ることができたと同時に、バルクハウゼンノイズ抑止、すなわち、ベースライン変動の抑止ができたため、高Ｓ／Ｎ比の電気的信号を得ることができ、かつ、ブロッキング温度を高くできたため、高密度で信頼性のある磁気ディスク装置が実現できた。
【０１０２】ここで、バルクハウゼンノイズを抑止し、すなわち、ベースライン変動を抑止し、かつ、再生出力を高めるための異方性磁界Ｈｋおよび結合磁界Ｈｅの最適値は、媒体の種類，磁気ヘッドの浮上量により、磁気抵抗効果膜４０，第二の磁性膜７７，第一の磁性膜４５の種類と膜厚により、また、磁気抵抗効果素子の形状，大きさにより、また、磁気抵抗効果膜４０，第二の磁性膜７７，第一の磁性膜４５の各層間の接触面積により、などに依存して変動する。この場合、本発明の上記手法で自発磁化を所持する第二の磁性膜７７の飽和磁束密度Ｂｓを調節し、磁気ディスク装置に望まれる面記録密度に応じて所望の最適値に調節すればよい。
【０１０３】本発明は、磁区制御層１００の着磁工程を含まなければならない。磁気抵抗効果膜４０に均一な縦バイアス磁界を印加するため、ひとたび、第一の磁性膜４５とする反強磁性膜のブロッキング温度ＴB 以上に加熱し、一方向の磁界を印加しながらブロッキング温度以下に冷却する工程を含めなければならない。この着磁工程は成膜終了時に行われてもよく、ＭＲヘッド、あるいは、記録ヘッド製造工程上のどの製造工程で行ってもよい。ただ、製造工程中、ブロッキング温度以上の熱履歴を与えた場合には、必ず、一方向の磁界中で冷却し、ブロッキング温度を通過させる工程を含めなければならない。
【０１０４】第一の磁性膜４５とする反強磁性膜，第二の磁性膜７７，磁気抵抗効果膜４０の形成時あるいは形成後、ブロッキング温度以上に加熱されると、第一の磁性膜４５が常磁性状態となり、第一の磁性膜４５と第二の磁性膜７７の交換結合は消失する。このまま冷却すると第一の磁性膜４５内の磁気モーメントがランダムに配列するため、第二の磁性膜７７に隣接した磁気抵抗効果膜４０に縦バイアス磁界を付与することはできない。一方、一方向の外部磁界を印加しながらこれらの層が冷却され、ブロッキング温度ＴB まで冷却されると、第一の磁性膜４５はふたたび常磁性状態から反強磁性状態となり、このとき、第二の磁性膜７７の内部磁界によって、第一の磁性膜４５内の磁気モーメントが第二の磁性膜７７内部の磁気モーメントを一方向に向けるように配列することができる。ひとたび、第一の磁性膜４５内の磁気モーメントが整列すると反強磁性膜の磁気異方性は極めて大きいため、その方向にしっかりと固定され、第二の磁性膜７７に一方向異方性、すなわち、縦バイアス磁界を付与することができる。そして、第二の磁性膜７７と交換結合する磁気抵抗効果膜４０にも縦バイアス磁界が付与でき、単一磁区状態が実現できる。
【０１０５】また、本発明は、磁区制御層１００を構成する各磁性層の磁気特性において、第二の磁性膜７７のキュリー温度Ｔｃが第一の磁性膜４５とする反強磁性膜のブロッキング温度ＴB よりも高いことを含めなければならない。ここで、キュリー温度Ｔｃとは、強磁性体の強磁性状態が常磁性状態に転移する温度である。図１５に磁区制御層１００を用いて上記理由を模式的に説明する。
【０１０６】まず、第一の磁性膜４５とする反強磁性膜，第二の磁性膜７７，磁気抵抗効果膜４０の３層膜を反強磁性膜のブロッキング温度ＴB 以上に加熱する。この加熱を、一方向の外部磁界を印加しながら行う。ブロッキング温度ＴB 以上に加熱された図１５（ａ）では、反強磁性膜は、常磁性状態にあるので、磁気モーメントは符号４５１のようにランダムである。また、常磁性状態にあるため、第二の磁性膜７７との交換結合は消失している。図１５（ａ）の状態から一方向の磁界を印加しながら反強磁性膜のブロッキング温度ＴB 以下に冷却すると反強磁性膜は、その上方に配置されている第二の磁性膜７７と交換結合を形成しようとする。第二の磁性膜７７のキュリー温度Ｔｃがブロッキング温度ＴB よりも小さい図１５（ｂ）場合、周囲温度がブロッキング温度通過時、第二の磁性膜７７は常磁性状態にあるため、一方向の交換結合を形成できずバイアス磁界の方向はランダムとなり、磁気抵抗効果膜４０に付与されるバイアス磁界の方向はランダムとなる。このため、磁気抵抗効果膜４０に縦バイアス磁界を付与することができなくなり、バルクハウゼンノイズを抑止できなくなってしまう。一方、第二の磁性膜７７のキュリー温度Ｔｃがブロッキング温度ＴB よりも大きい図１５（ｃ）の場合、周囲温度がブロッキング温度のとき、第二の磁性膜７７は強磁性状態である。この場合、一方向の外部磁界が印加されていると、まず、磁気抵抗効果膜４０，第二の磁性膜７７の磁気モーメント４０１，７７１が外部磁場の方向に向き、ついで、第二の磁性膜７７の内部磁界に誘導されて反強磁性膜が符号４５１のように配列する。ひとたび、符号４５１のように配列すると、反強磁性膜の磁気異方性は極めて大きいため、その配列はしっかりと固定される。このため、第二の磁性膜７７の磁気モーメントを符号７７１に向けた状態で交換結合を形成することができる。そして、第二の磁性膜７７に隣接し、交換結合している磁気抵抗効果膜４０にも縦バイアス磁界が付与でき、バルクハウゼンノイズ抑止ができる。したがって、キュリー温度Ｔｃがブロッキング温度ＴB より高い場合に限り、磁気抵抗効果膜４０に縦バイアス磁界を付与でき、バルクハウゼンノイズ抑止ができる。
【０１０７】次に、ＭＲヘッド１０００に搭載する、第一の磁性膜４５とするＮｉＯ膜の最適膜厚を決定するため、ＮｉＯ膜上にＮｉＦｅ膜を形成し、交換結合特性を調べた実施結果を図１６に示す。Ｈｅは結合磁界、すなわち、縦バイアス磁界である。結合磁界は、ＮｉＯ膜厚とともに増加し、４００Å以上で一定となる。図１７は、ブロッキング温度ＴB のＮｉＯ膜厚依存性を調べた実施結果である。ブロッキング温度ＴB も４００Å以上で一定となって約２００℃を示し、１５００Å以上で若干増加する。このため、ＮｉＯ膜厚は良好な交換結合特性を示し、かつ、それらの特性の安定する４００Å以上とするのが望ましい。一方、ＭＲヘッド１０００では、ＮｉＯ膜は、図１のように下部シールド膜２０と磁気抵抗効果膜４０の中間に配置されるため、これらの間隔を大きくした場合、ＭＲヘッドの分解能を落としてしまう。このため、ＮｉＯ膜厚は２０００Å以下とするのが望ましい。したがって、本発明は、ＮｉＯの最適膜厚が４００〜２０００Åの範囲にあることを含めなければならない。
【０１０８】次に、本発明に係る再生出力調整層を兼ねた磁区制御層１００の構成要素である第一の磁性膜４５，自発磁化を持つ第二の磁性膜７７の各材料について説明する。
【０１０９】本発明に係る第二の磁性膜７７は、磁気抵抗効果膜４０と第一の磁性膜４５の両方に磁気交換結合しなければならない。このため、第二の磁性膜７７は自発磁化を持っていなければならない。さらに、大きな磁気抵抗変化率を示さない方が望ましい。磁気ディスクからの信号磁界に応じて第二の磁性膜７７と磁気抵抗効果膜４０の磁気モーメントが同時に等しい角度で回転するとは限らず、再生波形にノイズが生じる場合があるからである。さらに、上述したように磁気抵抗効果膜４０への逆方向横バイアス磁界の発生を抑止するため、比抵抗値１００μΩcm以上を必要とする。さらに、高キュリー温度を必要とする。さらに、耐食性，耐熱性が要求される。
【０１１０】これらの目的を同時に満足する材料としては、上記ＮｉＦｅＮｂ合金膜の他、下記に示す材料でも代用可能である。
【０１１１】すなわち、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉを主成分とした強磁性膜がよく、所望の縦バイアス磁界の大きさに調整すべく、Ｂｓ値を適度とするためこれに非磁性元素を０〜２０％添加した強磁性膜がよい。非磁性元素を添加することにより、第二の磁性膜７７の飽和磁束密度Ｂｓおよび磁気抵抗効果を小さくでき、合金化することにより比抵抗を１００μΩcm以上とできる。さらに、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの２種以上を主成分とし、これに非磁性元素を０〜２０％添加した強磁性膜で構成してもよい。さらに、自発磁化を持っていれば結晶質であっても非晶質であってもよい。非磁性元素としては、たとえば、Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｒｈ，Ｒｕのうちいずれの元素を添加してもよい。さらに、上記元素のうち、２種以上の元素を添加してもよい。この場合、比抵抗をさらに大きくできる効果があり、磁気抵抗効果膜４０への逆方向横バイアス磁界の発生をさらに小とできる。
【０１１２】ここで、非磁性元素の最適添加料は、磁気抵抗効果膜４０，第二の磁性膜７７，第一の磁性膜４５の種類，組成，膜厚などに依存するので、その都度、所望の結合磁界になるように本発明の上記手法で調整しなければならない。
【０１１３】本発明に係る第二の磁性膜７７の膜厚は５０〜５００Åである。ＭＲヘッドの再生出力を大とするためには、逆方向横バイアス磁界の発生を防ぐべく、磁性膜７７の導電性を小とすべく、薄くする方が望ましいが、膜が薄すぎる場合には均一な連続膜とすることができない。一方、厚くすると逆方向の横バイアス磁界の発生が大となって、再生出力が小さくなってしまう。従って、第二の磁性膜７７の膜厚は５０〜５００Åの範囲で構成するのが望ましい。
【０１１４】さらに、ＭＲヘッド１０００の膜構成とする場合、高出力の電気的信号とすべく第二の磁性膜７７は磁気抵抗効果膜４０より薄くなければならない。
【０１１５】次に、第一の磁性膜４５の材料としては、上記ＮｉＯの他、磁気抵抗効果膜４０と優れた磁気交換結合特性を示す下記の材料で構成しても上記目的は達成可能である。
【０１１６】すなわち、ＦｅＭｎ合金，ＦｅＭｎＰｄ合金，ＦｅＭｎＰｔ合金，ＦｅＭnＲh合金，ＦｅＭｎＩｒ合金，ＦｅＭｎＲｕ合金，ＦｅＭｎＯｓ合金，ＦｅＭｎＲｅ合金，ＦｅＭｎＣｒ合金，ＦｅＭｎＣｒ合金，ＴｂＦｅ合金，ＧｄＦｅ合金，ＧｄＦｅ合金，ＧｄＣｏ合金，α−Ｆｅ2Ｏ3でも代用可能である。
【０１１７】さらに、ＮｉＯに少量のＦｅ，Ｃｏや、α−Ｆｅ2Ｏ3に少量のＣｏ，Ｎｉを添加しても上記目的は達成可能である。さらに、ＮｉＯやα−Ｆｅ2Ｏ3に少量の希土類元素Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂを添加しても上記目的は達成可能である。
【０１１８】本発明によると、磁気抵抗効果膜４０感磁部で磁区制御を行うことにより下記の効果がある。
【０１１９】本発明によると、磁気ディスク装置の面記録密度に応じ、所望の縦バイアス磁界値の大きさに自由、かつ、容易に調節可能である。感磁部を磁区制御しているために、ＭＲヘッドに所望の交換結合特性を容易に所持させることができる。しかも、再現性よくできる。
【０１２０】さらに、本発明に係る記録再生分離型磁気ヘッドは、たとえば、図１と図６に示すように磁気抵抗効果膜４０上方に信号検出電極６０が形成され、その上方に、上部ギャップ膜７０，上部シールド膜８０、さらには、記録ヘッド２０００が積層される。発明者らは、これにより磁気抵抗効果膜４０が複雑で大きな応力を受けていることを確認した。一般に、強磁性体に応力が加わると磁気異方性が発生する。この物理現象を応力誘起磁気異方性、あるいは逆磁歪効果という。この大きさは、強磁性体に印加されている応力の大きさと、強磁性体の磁歪定数と、強磁性体の飽和磁束密度に比例する。また、異方性の方向は応力の印加されている方向と磁歪定数の正負によって定まる。本発明によると、磁気抵抗効果膜４０の磁歪定数を小としている（１０-7程度）。しかし、磁気抵抗効果膜４０の信号検出電極６０付近では、かなり大きな応力が印加されていたため、たとえ、磁気抵抗効果膜４０の磁歪定数を小さくしても、磁区制御が不十分な場合には一方向異方性を乱す応力誘起磁気異方性が発生した。
【０１２１】しかし、本発明によると、磁気抵抗効果膜４０感磁部を上記磁区制御層１００により直接磁区制御しているため、一方向異方性の方が応力誘起異方性よりも優勢であり、安定性よく単一磁区状態が維持できた。さらに、感磁部を直接磁区制御しているため、より小さな縦バイアス磁界で単一磁区状態とできた。すなわち、小さな縦バイアス磁界でもバルクハウゼンノイズを安定性よく抑止できる効果があった。さらに、これにより、ＭＲヘッドの高出力化を有利とする効果があった。さらに、これにより、磁気ディスク装置の高記録密度化を有利とする効果もあった。
【０１２２】さらに、本発明によると、第二の磁性膜７７の磁歪定数も小としている。これは、一方向異方性を安定性よく維持する効果があり、バルクハウゼンノイズを安定性よく抑止できる効果がある。
【０１２３】さらに、本発明によると、ＭＲヘッド１０００に搭載する上記第二の磁性膜７７を、Ｎｉを主成分とした強磁性膜とすると下記の効果がある。上記磁区制御層１００は、第一の磁性膜４５の上方に第二の磁性膜７７を形成し、その上方に磁気抵抗効果膜４０を形成して構成される。磁気抵抗効果膜４０はＦ.Ｃ.Ｃ．の結晶構造を所有している。一方、Ｎｉ主成分の強磁性膜もＦ.Ｃ.Ｃ．の結晶構造を所有している。磁気抵抗効果膜４０の下側がＦ.Ｃ.Ｃ．の結晶構造を有する場合、磁気抵抗効果膜４０はエピタキシャル成長できる。この場合、磁気抵抗効果膜４０の結晶性が上昇し、磁気抵抗効果膜４０の磁気特性を向上できる効果があった。この場合、ＭＲヘッド１０００の磁気的応答性を向上できる効果があった。
【０１２４】さらに、上記第一の磁性膜４５とする反強磁性膜のうち、本発明に係るブロッキング温度を大としたＮｉＯ膜（約２００℃）を用いることにより下記の効果がある。
【０１２５】ＭＲヘッドにセンス電流通電時、磁気ヘッドは自己発熱する。該自己発熱により、磁気ヘッドがブロッキング温度以上に上昇した場合、上記ノイズを抑止するための縦バイアス磁界は消失してしまう。本発明は、ブロッキング温度が該自己発熱による温度上昇よりも大きいことを含めなければならない。該発熱量は、磁気抵抗効果素子に通電する電流密度に依存し、高電流密度で通電するほど大である。一方、高電流密度で通電するほどＭＲヘッドの再生出力を大にできるため、再生出力を大とするには高電流密度で通電した方が望ましい。しかし、極端に高電流密度で通電すると、エレクトロマイグレーション現象が発生する。エレクトロマイグレーション現象とは、磁気抵抗効果素子を構成する各原子が多量の電子にはじき出され、原子が陽極に移動し、しまいには磁気抵抗効果素子が断線してしまう現象である。本発明は、ＭＲヘッドがエレクトロマイグレーション現象が発生しない許容電流密度下で使用することを含まなければならない。そして、その最大発熱量は約８０℃以下に抑えてある。本発明に係るＮｉＯ膜のブロッキング温度は、約２００℃と最大発熱温度８０℃に比べ大であり、該自己発熱により磁気ヘッド温度が上昇しても、縦バイアス磁界が消失することはなく、信頼性のある磁気ディスク装置を提供できる効果がある。
【０１２６】さらに、図１４で、異方性磁界Ｈｋを約１０Ｏeに低減したNi72.7Fe17.4Nb9.9を第二の磁性膜７７とした結合磁界の温度依存性を見ると、室温から８０℃で結合磁界Ｈｅの温度変化が小さいことを確認できる。見方を変えると、異方性磁界Ｈｋをほぼ同じに保つことができる。そして、磁気ディスク装置の動作温度範囲である室温から８０℃で異方性磁界Ｈｋをほぼ一定に保てるので、周囲温度が該温度範囲で変動しても、磁気ディスクに記録された同一情報からは、つねに同一の電気的信号およびピーク値が得られ、信頼性のある再生動作とできる効果がある。さらに、温度による前記電気的信号のピーク値変動幅を５％以内に抑えることができる。
【０１２７】上記より、動作温度範囲内で信頼性のある、ノイズレス，高出力とした磁気ディスク装置が実現できる。
【０１２８】さらに、磁気ヘッドの耐食性を向上できる効果がある。
【０１２９】磁気ヘッド製造工程中、たとえば媒体対向面の研磨工程で第一の磁性膜４５は腐食環境にさらされる。実際の研磨加工は、ｐＨ４〜８の領域で行われる。第一の磁性膜４５は、このｐＨ範囲で耐食性のよい材料で構成するのが望ましい。
【０１３０】図１８は、ＮｉＯ膜、ＦｅＭｎ膜の腐食試験結果である。比較のため、磁気抵抗効果膜４０の１例であるＮｉＦｅ膜の浸漬試験結果を示した。酸性側は純水に塩酸を滴下してｐＨ値を調整し、アルカリ側は水酸化ナトリウムを滴下して調節した。その後、各水溶液を８０℃に加熱し、上記試験片を３時間浸漬し、腐食前後の膜厚の段差を測定し、浸漬時間で割ることにより腐食速度とした。図１８では、ＮｉＯ膜はｐＨ４〜８の範囲で全く腐食されないことを確認した。この実施結果より、本発明に係るＮｉＯ膜を用いることにより、磁気ヘッドの耐食性を向上できる効果があることを明らかにした。
【０１３１】上記のように、本発明に係るＮｉＯ膜は耐食性がよいため、磁気ディスク装置の製造コストを安くできる効果もある。
【０１３２】第一の磁性膜４５にＦｅＭｎ系合金膜を用いる場合、ＦｅＭｎ系の反強磁性膜は酸化しやすいため、磁気ディスク装置内部の環境を低湿下に保持する必要がある。また、製造工程でも腐食及び酸化を防止するための特別の対策，注意を払わなければならない。一方、本発明はＮｉＯ膜が３０〜８０％の湿度に耐えられることを含むが、これにより、磁気ディスク装置内部を低湿下に保持する装置を設けなくてもすむ。これにより、磁気ディスク装置の製造コストおよび、動作時の消費電力が削減でき、低コストで信頼性のある磁気ディスク装置が実現できる。さらに、小型磁気ディスク装置の大きさを小とするのに有利にできる。
【０１３３】さらに、本発明に係るＮｉＯ膜を第一の磁性膜４５とすることにより、製造工程上下記の利点がある。
【０１３４】本発明に係るＮｉＯ膜は酸化物である。本発明は、ＮｉＯ膜をひとたび大気中に取り出しても第二の磁性膜７７との磁気交換結合を維持できることを含むが、これにより、製造プロセス上連続積層しなければならないという制約が解除できる。これにより、設備導入など必要とせず、従来の膜形成装置で対応できる利点がある。
【０１３５】さらに、上記のように磁気抵抗効果膜４０と第二の磁性膜７７と磁気交換結合を形成する前に、ＮｉＯ膜を大気中に取り出すことができるので、ＮｉＯ膜を第二の磁性膜７７或は磁気抵抗効果膜４０と異なる形状に加工できる利点がある。これにより、種々のプロセスを可能とし、さらに、ＮｉＯ膜を用いて、磁気ヘッドに付加機能を持たせることができる。これらは、代案として後述する。
【０１３６】さらに、上記のように、ＮｉＯ膜と他の膜は別々のスパッタリング室，真空装置で形成できるため、次の利点がある。酸化物膜と金属膜を同一のスパッタリング室，真空装置で形成する場合、酸化物により排気速度が極度に落ちる。また、到達真空度が悪くなる。これは、第二の磁性膜７７，磁気抵抗効果膜４０の磁気特性を劣化させてしまう。また、スループットも悪くしてしまう。特に、磁気抵抗効果膜４０のＭＲ特性が劣化し、ＭＲヘッドの再生出力を著しく劣化させる原因となる。本発明は、ＮｉＯ膜と他の磁性膜は別のスパッタリング室、または、真空装置で形成することを含む。これにより、磁気抵抗効果膜４０形成時、不純物混入を防ぐことができ、高出力とした磁気抵抗効果膜４０が製造できる。
【０１３７】第一の磁性膜４５が酸化物反強磁性膜で構成される場合、本発明に係る第二の磁性膜７７は酸化物反強磁性膜から磁気抵抗効果膜４０への酸素拡散を防止する効果もある。
【０１３８】たとえば、酸化物反強磁性膜であるＮｉＯは不定比化合物である。ＮｉＯは、通常Ｎｉが不足し、酸素過剰になっている。しかも、ＮｉＯはアルミナのように酸素との親和力はそれほど大きくない。このため、ＮｉＯを熱処理すると酸素が出入りする可能性がある。実際、磁気交換結合した磁気抵抗効果膜４０とＮｉＯ膜の２層膜を熱処理したところ、熱処理後、磁気抵抗効果膜４０の磁気特性が劣化した。著者らは、この劣化の原因を調べるために、オージェ電子分光を試みたところ、ＮｉＯ膜の酸素が磁気抵抗効果膜４０に拡散していることを明らかにした。磁気抵抗効果膜４０に酸素などの不純物が存在する場合、磁気抵抗効果膜４０の磁気抵抗変化率が減少した。一方、磁気ヘッドの製造にあたっては、多数の熱処理工程が含まれる。最高で２５０℃程度の熱処理が含まれる。これにより、磁気抵抗効果膜４０とＮｉＯ膜が直接接した構造とした場合には、ＮｉＯ膜中の酸素が磁気抵抗効果膜４０に侵入する。したがって、磁気抵抗効果膜中への酸素混入を防止しなければならない。
【０１３９】本発明では、第二の磁性膜７７により、上記酸素混入を防止していることを含む。
【０１４０】図１９に、磁気抵抗効果膜４０とＮｉＯ膜の中間に本発明に係る第二の磁性膜７７を介在させ、交換結合したこれら３層膜を耐熱試験した実施結果を示す。熱処理は真空中で各温度３時間行った。図１９では、熱処理前の各磁気物性値を１として熱処理後の値を規格化した。図１９では、２５０℃，３時間の熱処理では結合磁界Ｈｅと容易軸保磁力Ｈｃｅと困難軸保磁力Ｈｃｈと異方性磁界Ｈｋの値は熱処理前に比べて全く変化しないことを明らかにした。さらに、２７５℃でもほとんど変化がなかった。これより、本発明に係る第二の磁性膜７７は、ＮｉＯ膜から磁気抵抗効果膜４０への酸素侵入を効果的にブロックするのに有効であることを明らかにした。したがって、第一の磁性膜４５が酸化物反強磁性膜で構成される場合、本発明に係る第二の磁性膜７７は酸化物反強磁性膜から磁気抵抗効果膜４０への酸素拡散を防止するのに有効であり、ＭＲヘッドの再生出力劣化を抑えることができる効果があった。
【０１４１】さらに、第二の磁性膜７７はＮｉＯ膜から侵入した酸素を含んでおり、これにより、第二の磁性膜７７だけで測定した比抵抗値よりも実質的には大きな値を持つことができた。このため、磁気抵抗効果膜４０への逆方向の横バイアス磁界の発生をさらに小さくでき、磁気抵抗効果膜４０を高出力とできる効果があり、これと同時に、磁気抵抗効果膜４０への電流の分流比を大とできるため、ＭＲヘッドの再生出力を大きくできる効果もあった。
【０１４２】本発明によると、上記ＭＲヘッド１０００は、第一の磁性膜４５の上側に自発磁化を持つ第二の磁性膜７７を形成し、その上に磁気抵抗効果膜４０を形成したが、これらの層構成を反転し、磁気抵抗効果膜４０上に第二の磁性膜７７を形成し、この上に第一の磁性膜４５を形成して磁区制御層とし、これを含むＭＲヘッド構造として磁気ディスク装置に搭載しても上記目的は達成できる。
【０１４３】さらに、第一の磁性膜を上記反強磁性膜の代わりにＣｏＰｔ合金，ＣoＰtＣr合金などの永久磁石膜で構成しても目的は達成できる。この場合、自発磁化の大きさは磁気抵抗効果膜４０が最も大きく、ついで、第一の磁性膜４５，第二の磁性膜７７が最も小さくなければならない。
【０１４４】さらに、第一の磁性膜４５が複数の層から成り、これらの層に反強磁性体が析出した層で構成しても代用可能である。
【０１４５】さらに、本発明によると、上記磁区制御層１００において、磁気抵抗効果膜４０に印加すべき縦バイアス磁界の大きさは、第二の磁性膜７７の厚さを変えることによっても調節可能である。磁気抵抗効果膜４０，第二の磁性膜７７の膜厚を厚くしても、磁気抵抗効果膜４０への縦バイアス磁界を所望値まで小さくでき、バルクハウゼンノイズを抑止できる範囲で再生出力を高めることができる。さらに、磁気抵抗効果膜４０，第二の磁性膜７７の飽和磁束密度と膜厚を同時に変えても目的は達成可能である。
【０１４６】さらに、本発明によれば、結合磁界Ｈｅは図１６に示すようなＮｉＯ膜厚依存性があるので、ＮｉＯ膜厚を変えることにより、所望の縦バイアス磁界値に調整することが可能である。
【０１４７】さらに、第二の磁性膜７７を２層以上の自発磁化を所持する磁性膜としてもよい。
【０１４８】さらに、本発明に係るＭＲヘッド１０００は、磁気抵抗効果膜４０の上方に信号検出電極６０を配置しているが、磁気抵抗効果膜４０の下方に配置してもよい。
【０１４９】さらに、本発明では、少なくとも磁気抵抗効果膜４０感磁部でこれに隣接して第二の磁性膜７７を形成し、これに隣接して第一の磁性膜４５を形成したが、これら第二の磁性膜７７と第一の磁性膜４５を、磁気抵抗効果膜４０が複雑な応力を受けている電極部に配置して電極を兼ねた構造とし、これを含むＭＲヘッド構造としても目的は達成できると推定される。この場合、磁気抵抗効果膜４０に隣接する信号検出電極として、はじめに第二の磁性膜７７、次に第一の磁性膜４５が隣接した層を含む信号検出電極構造にしなければならない。
【０１５０】さらに、上記ＭＲヘッド１０００の製造工程において、第一の磁性膜４５とするＮｉＯ膜を少なくとも磁気抵抗効果膜４０の感磁部にパターニングしてから、第二の磁性膜７７，磁気抵抗効果膜４０，シャント膜５０，ソフト膜５５を所定の位置に形成してもよい。
【０１５１】さらに、第二の磁性膜７７，磁気抵抗効果膜４０，シャント膜５０，ソフト膜５５を順次積層した後、一括してこれらの膜をイオンミリング法により所定の位置にパターニングして、第一の磁性膜４５とするＮｉＯ膜だけをベタ膜状態として残存させてもよい。
【０１５２】さらに、下部シールド膜２０の上に第一の磁性膜４５とするＮｉＯ膜を形成後、これらの膜を図１に示す下部シールド膜２０と同じ形状に一括加工してから、第二の磁性膜７７，磁気抵抗効果膜４０，シャント膜５０，ソフト膜５５を形成し、これらを一括してパターニングしてもよい。
【０１５３】さらに、第一の磁性膜４５が酸化物反強磁性体である場合、酸化物反強磁性ターゲット（ＮｉＯ，酸化鉄）上に、少量のＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉチップ、あるいは希土類元素であるＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂやこれらの酸化物チップを配置してスパッタリングを行っても、目的を満たす第一の磁性膜４５の製造が可能である。
【０１５４】さらに、酸化物反強磁性ターゲット（ＮｉＯ，酸化鉄）中にこれらの元素を含んだものを用い、これをスパッタリングしても目的を満たす第一の磁性膜４５の製造が可能である。
【０１５５】さらに、本発明に係る第一の磁性膜４５とするＮｉＯは室温で形成したが、ＮｉＯおよび上記第３元素を含んだＮｉＯを室温から２５０℃の温度範囲で形成してもよい。また、放電ガス種としてはＡｒのほかにＡｒ＋Ｏ2 であってもよかった。
【０１５６】さらに、ＮｉあるいはＮｉより構成されるターゲット上に、少量のＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉチップ，上記希土類元素より構成されるチップ、または、これらの酸化物チップを配置し、放電用ガス種としてＡｒ＋Ｏ2 を用いてリアクティブスパッタを行っても目的を満たす第一の磁性膜４５の形成が可能であった。
【０１５７】さらに、上記放電用ガス種に少量の水素ガスあるいはヘリウムガスを混入することにより、酸化物反強磁性膜を緻密にすることが可能となり、良質の酸化物反強磁性膜の製造ができると推定される。
【０１５８】さらに、基板側にバイアス電圧を印加しながら酸化物反強磁性膜を成膜すると緻密な膜が成膜でき、良質な酸化物反強磁性膜の製造が可能になると推定できる。
【０１５９】さらに、本発明に係る第二の磁性膜７７はＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ−Ｃｏ合金，Ｃｏ−Ｎｉ合金，Ｎｉ−Ｆｅ合金などのターゲットを用い上記の非磁性金属のチップを適量配置してスパッタリングを行ってもよく、上記非磁性金属を適量含んだ合金ターゲットを用いてもよい。
【０１６０】さらに、第二の磁性膜７７は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの一種以上を主成分とし、Ｓｃ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｔｃ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，ランタノイド元素から一種以上選ばれた合金膜で構成しても目的を満たす第二の磁性膜７７の形成が可能であると推定できる。
【０１６１】さらに、本発明に係る第二の磁性膜７７の形成時、放電用ガス種にＡｒを用いたが、Ａｒ＋Ｎ2 を用いてスパッタリングを行っても目的を満たす第二の磁性膜７７の形成が可能であった。
【０１６２】さらに、基板温度を室温〜２５０℃の温度範囲のいずれの温度でスパッタリングを行っても目的を満たす第二の磁性膜７７の形成が可能であった。
【０１６３】さらに、本発明に係る第一の磁性膜４５，第二の磁性膜７７はイオンビームスパッタ法，真空蒸着法，メッキ法などの他の成膜手段を用いても形成が可能である。
【０１６４】さらに、本発明に係るＭＲヘッド１０００において、第一の磁性膜４５とする反強磁性膜、あるいは第二の磁性膜７７、あるいは磁気抵抗効果膜４０のいずれか一部接してＣｏＰｔ合金，ＣｏＰｔＣｒ合金のような永久磁石膜を配置することにより、下記の利点がある。
【０１６５】ＭＲヘッドが、反強磁性膜のブロッキング温度以上の熱履歴を万が一受けた場合、磁気抵抗効果膜４０に付与されている縦バイアス磁界が消失してしまう。しかし、ブロッキング温度以下に冷却されるとき、永久磁石膜と接している反強磁性膜或は第二の磁性膜７７或は磁気抵抗効果膜４０の何れかの膜が永久磁石膜と交換結合できる。このことにより、ブロッキング温度以上の熱履歴を受けても磁気抵抗効果膜４０に付与されている縦バイアス磁界を維持できる。さらに、CoPt合金膜等は一方向に強い磁束を発生するので、磁気抵抗効果膜４０の単磁区化に有利とできる。さらに、ソフト膜バイアス法，複合バイアス法を用いる場合、ソフト膜の磁区制御ができるため、磁気抵抗効果膜４０を安定性よく磁区制御することが可能になる。
【０１６６】さらに、本発明に係る酸化物反強磁性膜、たとえば、ＮｉＯ膜は絶縁性を示すため、ＭＲヘッド１０００において、下部ギャップ膜２０をＮｉＯ膜で構成してもよい。この場合、下部ギャップ膜２０の製造工程がなくなるので製造コストを下げることができる。さらに、ＭＲヘッド１０００は製造終了時、磁気抵抗効果膜４０内の磁気モーメントを一方向に揃えるため、磁界中で熱処理する工程が含まれる。ＭＲヘッド１０００では、上部，下部シールド膜８０，１０が備えてあり、これらの膜厚および膜面積は、磁気抵抗効果膜４０に比べて極めて大きい。このため、印加磁界が小さいと、この磁界はすべてこれらの磁気シールド膜に吸収されてしまう。したがって、磁界中熱処理時、磁気抵抗効果膜４０内部の磁気モーメントを整列させるためにはかなりの強磁界が必要となる。しかし、ＮｉＯ膜が下部ギャップ膜２０をかねている場合、磁気抵抗効果膜４０内の磁気モーメントの方向を整列させるために必要な磁界は、結合磁界に相当する磁界、すなわち、数〜数１０Ｏｅ程度でよい。ＮｉＯ膜が磁気抵抗効果膜４０と下部シールド膜１０の両方に磁気交換結合しているからである。このため、結合磁界の大きさ程度の外部磁界で熱処理すれば磁気抵抗効果膜４０内部の磁気モーメントの方向を揃えられることになる。これは、磁界中熱処理時に必要な消費電力を大幅に下げることとなり、ＭＲヘッドの製造コストを大幅に下げることができる。
【０１６７】さらに、ソフト膜５５を備えた、たとえば、ＭＲヘッド１０００において、上部ギャップ膜７０の下側に、ソフト膜５５と信号検出電極６０の上側に、本発明に係る酸化物反強磁性膜を介在させると次の利点がある。この場合、酸化物反強磁性膜とソフト膜５５が磁気交換結合するので、ソフト膜５５の磁区制御を行うことができる。ソフト膜が多磁区状態になっている場合、ソフト膜５５に近接して配置されている磁気抵抗効果膜４０にノイズを誘導しやすくなる。ソフト膜５５を酸化物反強磁性膜で磁区制御し、ソフト膜５５を単一磁区状態に維持することにより、磁気抵抗効果膜４０に発生するノイズを安定性よく抑止することが可能となる。さらに、この場合、上部ギャップ膜７０を本発明に係る酸化物反強磁性膜が兼ねてもよい。さらに、第二の磁性膜７７を介して酸化物反強磁性膜を設けてもよい。
【０１６８】さらに、本発明に係る磁区制御層は、シールド膜を備えてＭＲヘッドを構成しているが、ノンシールド型ＭＲヘッド，ヨークタイプＭＲヘッド，バーバーポール型ＭＲヘッド、さらに、単なる強磁性膜の磁気抵抗効果を利用した磁気センサーにも、本発明は適用可能である。
【０１６９】さらに、本発明は縦バイアス磁界の印加のほか、横バイアス磁界の印加にも適用は可能である。
【０１７０】さらに、本発明は、磁気抵抗効果膜４０の磁区制御ばかりでなく、従来の電磁誘導タイプの磁気ヘッドにも適用は可能である。電磁誘導タイプの磁気ヘッドにおいて、上部磁気コア、及び下部磁気コアに本発明の磁区制御法を適用することにより、これらの磁性膜の磁区制御が可能になると推定できる。
【０１７１】さらに、本発明は、巨大磁気抵抗効果素子において、強磁性膜に一方向異方性を付与するのにも適用は可能であると推定できる。
【０１７２】
【発明の効果】本発明によると、ノイズレス，高出力で再生できる磁気ヘッド及びそれを用いた磁気ディスク装置を提供できる。
【０１７３】さらに、本発明によると、動作温度範囲内で安定に、ノイズレス，高出力で再生できる磁気ヘッド及びそれを用いた磁気ディスク装置を提供できる。
【０１７４】上記より、直径が１.５〜６.５インチの磁気ディスクと、該磁気ディスクを３５００〜５０００ｒｐｍで回転させる手段と、該磁気ディスクに記録させた磁気的信号を磁気抵抗効果膜によって電気的信号に変換する磁気ヘッドと、を有する磁気ディスク装置であって、前記磁気ディスクのトラック密度を２.６〜20.0tpi 及びビット密度６０〜２００ktpiとし、転送速度６〜９ＭＢ／ｓ及びアクセス時間５〜１０ｍｓで再生することを特徴とする磁気ディスク装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のＭＲヘッドを示す斜視図。
【図２】本発明の磁気ディスク装置および情報処理システムの構成を示す概略図。
【図３】本発明の一実施例の磁気ディスク装置の斜視図。
【図４】本発明の記録再生分離型磁気ヘッドをスライダに形成した斜視図。
【図５】荷重アーム上にスライダを形成した斜視図。
【図６】本発明の一実施例の記録再生分離型磁気ヘッドを示す斜視図。
【図７】本発明の磁区制御層の機能を示す拡大断面図。
【図８】ＮｉＦｅＮｂ合金膜の飽和磁束密度のＮｂ量依存性を示す図。
【図９】ＮｉＦｅＮｂ合金膜の比抵抗のＮｂ量依存性を示す図。
【図１０】異方性磁界，結合磁界とＮｉＦｅＮｂ合金膜のＮｂ添加量の関係を示す図。
【図１１】異方性磁界，結合磁界とＮｉＦｅＮｂ合金膜の飽和磁束密度の関係を示す図。
【図１２】本発明の磁区制御層を含む磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化曲線を示す図。
【図１３】本発明の磁区制御層を含むＭＲヘッドの再生波形を示す図。
【図１４】本発明の磁区制御層のブロッキング温度を示す図。
【図１５】本発明の自発磁化を所持する磁性膜のキュリー温度がブロッキング温度よりも高い必要があることを説明する図。
【図１６】本発明のＮｉＯ膜の結合磁界，異方性磁界のＮｉＯ膜厚依存性を示す図。
【図１７】本発明のＮｉＯ膜のブロッキング温度のＮｉＯ膜厚依存性を示す図。
【図１８】各磁性膜の腐食試験結果を示す図。
【図１９】本発明の磁区制御層の耐熱試験結果を示す図。
【符号の説明】
１０…下部シールド膜、１１…モータ、１２…磁気ディスク、１３…磁気ヘッド、１４…キャリッジ、１５…ボイスコイルモータ、２０…下部ギャップ膜、４０…磁気抵抗効果膜、４５…第一の磁性膜、５０…シャント膜、５５…ソフト膜、６０…信号検出電極、７０…上部ギャップ膜、７１…ヘッド・ディスクアッセンブリ、７２…電子回路部、７３…ヘッド・ディスクアッセンブリ・ユニット、７７…第二の磁性膜、８０…上部シールド膜、８１…スライダ、８３…媒体対抗面、９１…荷重アーム、９３…ジンバルバネ、１００…磁区制御層、１０１…非磁性基板、１１０…導体コイル、１２０…絶縁膜、１３０…磁気コア、７００…磁気ディスク装置の容器、１０００…ＭＲヘッド、２０００…記録ヘッド、３０００…記録再生分離型磁気ヘッド、４０００…磁気ディスク装置。
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果型ヘッド及びそれを搭載した磁気ディスク装置に関し、特に、ノイズレス，高感度で再生できる磁気ヘッド及びそれを用いた磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術として、米国特許第4103315 号には、磁気抵抗効果膜全面に反強磁性膜を形成することが記載されている。
【０００３】また、米国特許第4663685 号には、磁気抵抗効果膜端部に反強磁性膜を形成することが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、いずれも、磁気抵抗効果膜に直接接して反強磁性膜が形成されているため、バルクハウゼンノイズは抑制できるものの、結合磁界が大きすぎ、磁気ヘッドの磁気応答特性、いわゆる再生感度が劣化するという問題点があった。
【０００５】そこで、本発明の目的は、バルクハウゼンノイズを抑制し、磁気応答特性を高めた高出力の磁気抵抗効果型磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気デイスク装置は、内周側から外周側に向かって周速度が大きくなるように回転する磁気ディスクと、該磁気ディスクに記録された磁気的信号を磁気抵抗効果を用いて電気的信号に変換する磁気ヘッドとを有するものであって、前記磁気ヘッドは再生時に、前記磁気ディスクから得られる前記電気的信号のベースライン変動を抑制できるように磁区制御層を有することを特徴とする。
【０００７】ここで前記電気的信号のベースライン変動量が前記電気的信号のピーク値に対して３％以下、特に、２〜０.０１％ であることが好ましい。
【０００８】ベースライン変動とは、前記磁気ディスクからの磁気的信号がない場合の再生電圧をゼロとし、前記磁気的信号がない場合にも再生電圧がゼロでないときのそのゼロ点からのシフト量をいう。さらに、ベースライン変動量は、そのゼロ点からのシフト量を前記電気的信号のピーク値で割り、１００倍したパーセンテージで定義する。
【０００９】本発明者らは、ベースライン変動は前記磁気ヘッドが前記磁気ディスクからの磁気的信号を読み取る際に生じるバルクハウゼンノイズに起因するものであることを見い出した。本発明は、高出力，ノイズレスで再生できる磁気ディスク装置を実現するには、磁気ヘッドか信号処理回路の少なくとも一方に該ノイズを抑制する手段を設けなければならないという知見に基づくものである。
【００１０】そして、この知見に基づき本発明は、特に、磁気ディスク装置に電気的信号のベースライン変動を抑制する手段を設けることを特徴とする。さらには、前記ノイズを抑制するだけでなく、これと同時に高出力で再生できる手段を設けることが好ましい。
【００１１】また、本発明は、磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する前記磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッド又はそれを搭載した磁気ディスク装置であって、一対の電極に挾まれた領域に、磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、磁区制御層が、磁気抵抗効果膜との界面で発生する交換結合と称する磁気的な結合を利用して磁気抵抗効果膜に長手方向の縦バイアス磁界を印加するための第一の磁性膜と、第一の磁性膜と磁気抵抗効果膜との間に形成され、磁気抵抗効果膜と第一の磁性膜との磁気的な結合の大きさ、すなわち縦バイアス磁界の大きさを、所望の大きさに調節する第二の磁性膜とを有することを特徴とする。本発明の磁気ヘッド又はそれを搭載した磁気ディスク装置は、磁気ヘッドの磁区制御層が二つの交換結合、一つは第一の磁性膜と第二の磁性膜で、他の一つは第二の磁性膜と磁気抵抗効果膜で交換結合を形成することに特徴がある。これによりノイズレス，高出力で再生できる磁気ヘッド又はそれを搭載した磁気ディスク装置を提供することができる。
【００１２】詳述すれば、二つの交換結合により磁気抵抗効果膜に付与される縦バイアス磁界は、前記磁気ディスクから得られる電気的信号をノイズレスとし、高出力の電気的信号とする。つまり、これは第二の磁性膜の飽和磁束密度を小とし、第一の磁性膜から二つの交換結合により磁気抵抗効果膜に付与される縦バイアス磁界の大きさを、磁気抵抗効果膜の磁気モーメントの回転が容易となるまで縦バイアス磁界を小とすることにより達成される。
【００１３】ここで、本発明の磁気ディスク装置は、所望の面記録密度に応じ、前記ノイズが発生しない範囲で、磁気抵抗効果膜に付与される縦バイアス磁界値を小として磁気抵抗効果膜内の磁気モーメントの回転を容易としていることに最も特徴がある。
【００１４】磁気抵抗効果膜に前記ノイズを抑制すべく縦バイアス磁界を付与するための第一の磁性膜は、反強磁性膜，フェリ磁性膜，永久磁石膜が好ましく、反強磁性膜，永久磁石膜が最も望ましい。また、磁気抵抗効果膜と第一の磁性膜との間の縦バイアス磁界を高感度にすべく調節するための第二の磁性膜は、強磁性膜，フェリ磁性膜が好ましく、強磁性膜が最も望ましい。
【００１５】第二の磁性膜は、強磁性成分を含む磁性膜で構成することが好ましい。すなわち、自発磁化を所持していることが必要である。第二の磁性膜が、常磁性などの非磁性で構成される場合には、磁気抵抗効果膜と第一の磁性膜との磁気交換結合が消滅し、磁気抵抗効果膜に縦バイアス磁界が付与できなくなるからである。
【００１６】さらに、高出力とするために、前記第二の磁性膜の膜厚より前記磁気抵抗効果膜の膜厚が厚いことが好ましい。
【００１７】高出力，ノイズレスで再生でき、高い面記録密度を有する磁気ディスク装置が実現できる。
【００１８】また、本発明に係る磁気ヘッドは、磁気抵抗効果膜に通電する電流（以下、「センス電流」と称する）、磁気ヘッドと磁気ディスクとの間の距離（以下、「浮上量」と称する）を考慮して前記磁気ディスクに記録された情報を再生した場合、周囲温度が変化しても、同じ情報に対しては、ほぼ同じ電気的信号の形状及び／又はピーク値が得られるように磁区制御層を有することを特徴とする。
【００１９】ここで、動作温度範囲内で電気的信号の温度による前記ピーク値変動量が、５％以下、特に、４〜０.０１％ であることが好ましい。
【００２０】本発明者らは、周囲温度が変化しても、磁気ディスクからの同じ情報に対しては、常にほぼ同じ電気的信号の形状及び／又はピーク値を所持して再生できるようにするには、前記磁気抵抗効果膜の磁気モーメントの回転の容易性を動作温度範囲内で一定に保つ手段を有すればよいという知見を見い出し、本発明は、このような知見に基づくものである。
【００２１】また、本発明は、磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極を有する磁気ヘッド又はそれを搭載した磁気ディスク装置であって、一対の電極に挾まれた領域に、磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、磁気抵抗効果膜の磁気モーメントの回転の容易性を動作温度範囲内で一定とするため、前記磁区制御層から磁気抵抗効果膜に付与される縦バイアス磁界の大きさを動作温度範囲内で一定となるようにすることが好ましい。
【００２２】具体的には、磁気ディスク装置に搭載された磁気ヘッドの磁区制御層と磁気抵抗効果膜との縦バイアス磁界の大きさの温度依存性を動作温度範囲内で小とすることにより達成される。さらには、室温での縦バイアス磁界を小とし、かつ、磁区制御層と磁気抵抗効果膜との間の交換結合が消失する温度、いわゆる、ブロッキング温度を動作温度範囲に比べて大としたことにより達成される。
【００２３】また、本発明は、磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッド又はそれを搭載した磁気ディスク装置であって、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、反強磁性膜と、前記反強磁性膜と前記磁気抵抗効果膜との間に形成される磁性膜とを有し、前記磁性膜の自発磁化より前記反強磁性膜の自発磁化が小さいことを特徴とする。
【００２４】また、本発明は、磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッド又はそれを搭載した磁気ディスク装置であって、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、永久磁石膜と、前記永久磁石膜と前記磁気抵抗効果膜との間に形成される磁性膜とを有し、前記磁性膜の自発磁化より前記永久磁石膜の自発磁化が大きいことを特徴とする。
【００２５】また、本発明は、磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換するＮｉＦｅ膜と、前記ＮｉＦｅ膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッド又はそれを搭載した磁気ディスク装置であって、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記ＮｉＦｅ膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、ＣｏＰｔ又はＮｉＯからなる第一膜と、前記第一膜と前記ＮｉＦｅ膜との間に形成されたＮｉＦｅＮｂからなる第二膜とを有することを特徴とする。
【００２６】
【作用】本発明に係る磁気ディスク装置に搭載する磁気ヘッドは、読み取り専用の再生ヘッドと該再生ヘッドの上方に電磁誘導型の書き込み専用の記録ヘッドとを形成してなる記録再生分離型磁気ヘッドである。
【００２７】再生ヘッドを用いて磁気ディスクに記録された情報を読み込む場合、電磁誘導型の磁気ヘッドで読み込む場合と比較すると、浮上量，磁気ディスク媒体等を同じ条件としたときには、同じトラック幅当りで、５〜１０倍の再生出力がノイズレスで得られる。
【００２８】記録ヘッドと再生ヘッドとを分離することにより、記録ヘッドの磁気コア材に高飽和磁束密度の材料を使用することが可能となり、強い書き込み磁界で磁気ディスクに情報を書き込むことを可能とする。
【００２９】また、これにより、高い保磁力を有する磁気ディスク媒体の使用が可能となり、トラック密度及び線記録密度（「ビット密度」ともいう）を大として書き込むことができる。
【００３０】再生ヘッドを用いることにより、その再生出力を大とすることができるため、磁気ヘッドのトラック幅を小としても充分な再生出力を持つ電気的信号が得られる。しかも、その電気的信号はノイズレスである。また、線記録密度を大としても、充分に再生出力を得ることができる。
【００３１】これにより、磁気ディスクの線記録密度とトラック密度との両方を高めることができ、高記録密度であって大容量の磁気ディスク装置が実現できる。
【００３２】また、再生ヘッドを用いて得られる電気的信号をノイズレスとできるため、得られた電気的信号を即信号処理でき、ノイズ処理回路などの特別な信号処理回路を使用しない磁気ディスク装置を達成できる。そして、このような信号処理回路で処理する時間を省くことができるため、再生時のデータの転送速度を大にできる。
【００３３】また、線記録密度を大とすることも、再生時のデータの転送速度を大にできる要因である。
【００３４】さらに、電気的信号がノイズレスであることにより、アクセス時間を小にできる。
【００３５】さらに、再生ヘッドの再生出力はディスク周速度に依存しないため、磁気ディスク径を小さくしても再生出力を大に維持できる。これにより、磁気ディスク径を小としても高出力の電気的信号を得ることができる。このため、磁気ディスク径を小として、小型磁気ディスク装置に要求される装置容量を満足するまで記録密度を大にしても、充分に読み込み動作ができるので、磁気ディスク径を極力小とした磁気ディスク装置が実現できる。
【００３６】これにより、直径が１.５〜６.５インチの磁気ディスクと、該磁気ディスクを３５００〜５０００ｒｐｍで回転させる回転手段と、該磁気ディスクに記録された磁気的信号を磁気抵抗効果膜によって電気的信号に変換する磁気ヘッドと、を有し、前記磁気ディスクにトラック密度２.６〜２０.０ktpi及びビット密度６０〜２００kbpiで記録された情報を、転送速度６〜９ＭＢ／ｓ及びアクセス時間５〜１０ｍｓで再生することを特徴とする磁気ディスク装置が実現できる。
【００３７】さらには、直径が１.５〜３.０インチの磁気ディスクに記録された磁気的信号を磁気抵抗効果を用いて電気的信号に変換する磁気ヘッドを搭載した小型の磁気ディスク装置が実現できる。
【００３８】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００３９】図２は、本発明の一実施例による磁気ディスク装置４０００の構成を示す概略図である。同図に示すように、磁気ディスク装置４０００は、等間隔で一軸（スピンドル）上に積層された複数の磁気ディスク１２と、スピンドルを駆動するモータ１１と、移動可能なキャリッジ１４に保持された磁気ヘッド群１３と、このキャリッジ１４を駆動するボイスコイルモータ１５と、これらを支持するベースとを備えて構成される。また、磁気ディスク制御装置などの上位装置から送出される信号に従って、ボイスコイルモータ１５を制御するボイスコイルモータ制御回路を備えている。また、上位装置から送られてきたデータを書き込み方式に対応し、磁気ヘッドに流すべき電流に変換する機能と、磁気ディスク１３から送られてきたデータを増幅し、ディジタル信号に変換する機能とを持つリード／ライト回路を備え、このリード／ライト回路は、インターフェイスを介して、上位装置と接続されている。
【００４０】次に、この磁気ディスク装置４０００の動作を、読み出しの場合を例として説明する。上位装置から、インターフェイスを介して、ボイスコイルモータ制御回路１５に、読み出すべきデータの指示を与える。ボイスコイルモータ制御回路からの制御電流によって、ボイスコイルモータ１５がキャリッジ１４を駆動させ、指示されたデータが記憶されているトラックの位置に、磁気ヘッド群１３を高速で移動させ、正確に位置付けする。この位置付けは、ボイスコイルモータ制御回路と接続されている位置決め用磁気ヘッド１３ａが、磁気ディスク１２上の位置を検出して提供し、データ用磁気ヘッド１３の位置制御を行うことによって行われる。また、ベースに指示されたモータ１１は、スピンドルに取り付けた複数の磁気ディスク１２を回転させる。次に、ライト／リード回路からの信号に従って、指示された所定の磁気ヘッドを選択し、指示された領域の先頭位置を検出後、磁気ディスク上のデータ信号を読み出す。この読み出しは、ライト／リード回路に接続されているデータ用磁気ヘッド１３が、磁気ディスク１２との間で信号の授受を行うことにより行われる。読み出されたデータは、所定の信号に変換され、上位装置に送られる。
【００４１】本発明に係る磁気ディスクのトラック密度は１インチ当り２６００〜20000 トラックである。線記録密度は１インチ当り６５〜２００キロビットである。そして、これらの積で定まる面記録密度を１平方インチ当り１７０〜４０００メガビットとすることができる。
【００４２】本発明の磁気ディスク装置に搭載された磁気ヘッドは、たとえば図６に記載した記録再生分離ヘッド３０００である。記録再生分離型磁気ヘッド３０００は、記録を電磁誘導型薄膜磁気ヘッド２０００で行い、再生を磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッドと称す。）１０００で行う。
【００４３】本発明によれば、ＭＲヘッド１０００の単位トラック幅当りの再生出力は、浮上量，磁気ディスク媒体の種類などを同じとして再生動作を行った場合、従来の記録再生兼用の電磁誘導型薄膜磁気ヘッドの５〜１０倍とできる。しかも、その再生出力は磁気ディスクの周速に依存しない優れた利点を持つ。
【００４４】さらに、これにより、ＭＲヘッドのトラック幅を小としても、すなわち、磁気ディスク媒体のトラック密度を大としても、高い再生出力が維持できる。また、磁気ディスク媒体の線記録密度を大としても、高い再生出力が維持できる。
【００４５】また、本発明によると、再生時、磁気ディスクからの電気的信号に発生しやすいバルクハウゼンノイズを抑止し、何れのディスク回転数とセンス電流と浮上量においても該ノイズに起因して発生する再生波形のベースライン変動量を３％以下に抑えているため、ノイズレスの電気的信号とでき、高Ｓ／Ｎ比を確保でき高感度で情報を再生できる。
【００４６】さらに、本発明によると、動作温度範囲内で安定性よく、高出力，ノイズレスの電気的信号を得ることができる。
【００４７】さらに、本発明によれば、記録ヘッドと再生ヘッドを分離することにより、記録ヘッド２０００の磁気コア材１３０を高飽和磁束密度Ｂｓを所持した材料とでき、書き込み磁界が大とでき、かつ、シャープとでき、高い線記録密度で記録することができる。また、トラック幅を小としても高い書き込み磁界が維持でき、高いトラック密度で記録できる。また、これに伴い磁気ディスク媒体の保磁力を大とできる。
【００４８】上記より、本発明に係るＭＲヘッド１０００を含んで磁気ディスク装置を構成することにより、ディスク径の大小にかかわらず、高出力、かつ、ノイズレスで再生できる磁気ディスク装置が実現できる。
【００４９】上記より、磁気ディスク径の大小を問わず高密度記録が可能となり、本発明の磁気ディスク装置ではディスク径を１.５インチ〜６.５インチと小型化しても、磁気ディスク回転数３５００〜５０００ｒｐｍで、トラック密度２.６〜２０.０ktpi、及び線記録密度６０〜２００ktpiで記録、及び再生が可能となり、１平方インチあたり１７０〜４０００メガビットの面記録密度を達成した磁気ディスク装置が実現できる。
【００５０】さらに、小型磁気ディスク装置に要求される装置容量を満足するために高ビット密度，高トラック密度とし、ディスク径を１.５〜３.０インチまで小型化しても、充分に読み込み、および書き込み動作ができるので、該サイズのディスク径まで小型化でき、大容量の小型磁気ディスク装置が実現できる。
【００５１】記録密度が増大し、情報の記憶容量が大になってもデータの転送速度がその分遅くなったのでは利用価値が少ない。データの転送速度は、線記録密度が高いほど大である。本発明では線記録密度を１インチ当り６０〜２００キロビットにでき、転送速度を大にできる。
【００５２】また、本発明によれば、記録ヘッド２０００の磁気コア材１３０に高Ｂｓ材を用いており、これにより、導体コイル１１０のターン数を少なくしても十分強い書き込み磁界を維持できるためターン数を少なくでき（図６）、これにより、記録ヘッド２０００のインダクタンスが小にでき、高周波でも情報の書き込み動作が充分にできる。
【００５３】また、ＭＲヘッドの再生出力は周速に依存せず、高周波で情報の読み込み動作ができる。
【００５４】さらに、本発明に係るＭＲヘッド１０００を用いて得られる前記電気的信号はノイズレスである。このため、得られた電気的信号を前記バルクハウゼンノイズを処理する特別な回路を通過させることなく、即、ディジタル信号に変換することができる。
【００５５】上記より、本発明によると、データ転送速度を６〜９メガバイト／秒とすることができる。
【００５６】データへのアクセス時間（位置決め時間）は、データ転送速度の増大に伴って短縮する必要があり、本発明では、５〜１０ミリ秒とすることが望ましい。
【００５７】ディスク回転数、及び磁気ヘッドの回転待ち時間は、データ転送速度との関連から回転数３５００ｒｐｍ以上、回転待ち時間は平均６ｍ秒以下とするのが望ましい。ここで、回転待ち時間とは、所定のトラック位置まで移動した磁気ヘッドが、そのトラックの所定の位置に情報を書き込む或いは所定の位置から情報を読み出すために静止して磁気ディスクが回転されるのを待っているのを意味する。本発明によれば、磁気ディスク径を小型化できるため高速シークができ、さらに、ＭＲヘッド１０００のバルクハウゼンノイズ抑止ができるため、アクセス時間を短くできる。
【００５８】ＭＲヘッドが磁気ディスク上からの信号を読み出す際、バルクハウゼンノイズ（ベースライン変動）が生じると、磁気ディスク上からのデータ信号を再度読み出さなければならない。この際、上述したサイクルで読み出しの動作が再度行われる。たとえば、バルクハウゼンノイズが１／２の確率で発生するＭＲヘッドを備えて磁気ディスク装置を構成した場合、１／３０秒アクセス時間が遅れる。本発明の磁気ディスク装置では、ＭＲヘッドのバルクハウゼンノイズを抑止できたため、アクセス時間を５〜１０ミリ秒とすることができる。
【００５９】図３は、本発明の磁気ディスク装置を所定のスペースに収納した状態を斜視図で示す。
【００６０】ヘッド・ディスクアッセンブリ（ＨＤＡ）７１及び電子回路部７２でヘッド・ディスクアッセンブリ・ユニット（ＨＤＵ）７３を形成し、容器７００の内部に収納されている。容器７００は、底の一辺の長さが０.３〜１.５ｍ、高さは装置容量に応じ０.２〜２ｍ としている。図３において、ＡおよびＢはＨＤＡ及びＨＤＵ内の回路板に清浄な空気を供給するための空気の流れである。
【００６１】図４は、本発明の記録再生分離型磁気ヘッドを所定のスライダに形成した状態を斜視図で示す。符号８１はスライダであり、例えば非磁性セラミクスなどである。符号３０００は記録再生分離型磁気ヘッドであり、詳細は図６に示した形状を有する。また、記録ヘッドと再生ヘッドを分離したため、記録再生分離型磁気ヘッドの電流端子は４つである。符号８３は媒体対向面を示し、磁気ディスクと対向する面である。
【００６２】図５は、図４に示すスライダを荷重アーム上に形成した記録再生分離型磁気ヘッドを斜視図で示す。
【００６３】符号９１は、スライダ８１をささえる荷重アームを示す。符号９３はジンバルバネであり、磁気ディスクとの距離を一定に保つ作用をするものである。この磁気ディスクをスライダ８１の先端に形成された記録再生分離型磁気ヘッド3000との、磁気ディスク装置の起動状態における距離は、一般に浮上量といわれ磁気ディスク装置の性能の重要な要素の一つである。本発明の磁気ディスク装置ではこの浮上量を０.２μｍ 以下とすることができる。
【００６４】図６は、本発明の磁気ディスク装置に装備された記録再生分離ヘッド３０００である。非磁性セラミクス基板１０１上に再生専用のＭＲヘッド１０００を形成し、その上方に記録専用の電磁誘導型の記録ヘッド２０００を形成している。尚、図６では記録ヘッド２０００の右側半分と、ＭＲヘッド１０００の右側半分の信号検出電極６０上方に形成される各層を省略してある。
【００６５】図６の符号１１０は導体コイルであり、符号１３０は上下磁気コア材である。また、これらの間に電気的絶縁をとるため符号１２０で示す絶縁膜が形成される。
【００６６】本発明に係る記録再生分離型磁気ヘッド３０００では、記録ヘッド２０００で読み込み動作を行わないため、磁気コア材１３０には読み込み時に要求される高透磁率，低磁歪特性を必要とせず、書き込み時に要求される高Ｂｓ特性のみが必要とされる。これにより、上記したように上下磁気コア材１３０を高Ｂｓ材で構成することができる。さらに、書き込み特性は磁気コア材１３０の磁歪定数にほとんど依存しないため、材料の選定、および、材料組成のマージンが広がり、記録ヘッド２０００の製造を容易にできる。これはスループット向上，歩留まり向上ができる。さらに、材料の選定、および材料組成のマージンを広げることができ、耐食性を向上するための元素添加、たとえばＣｒ等添加ができ、耐食性に優れる記録ヘッド２０００の製造ができる。
【００６７】図１は、本発明の磁気ディスク装置に搭載されたＭＲヘッドの一実施例を示すものであり、媒体対向面側からみた拡大斜視図である。尚、図１ではＭＲヘッドの右側半分で上部ギャップ膜７０と上部シールド膜８０を省略した。
【００６８】図１のＭＲヘッド１０００は、非磁性セラミクス基板１０１の上に下部シールド膜１０と、この下部シールド膜１０の上側に形成される下部ギャップ膜２０と、この下部ギャップ膜２０の上側に、少なくとも一対の信号検出用電極６０に挾まれる領域に形成され、第一の磁性膜４５とする反強磁性膜と、この反強磁性膜の上側に形成され、自発磁化を所有する第二の磁性膜７７と、第二の磁性膜７７の上に形成される磁気抵抗効果膜４０と、この磁気抵抗効果膜４０の上に、磁気抵抗効果膜４０の磁気応答特性を高めるために配置されるシャント膜５０とソフト膜５５と、このソフト膜５５の上に形成される上部ギャップ膜７０と、この上部ギャップ膜７０の上に形成される上部磁気シールド膜８０を備えて形成される。
【００６９】次に、各膜，各層の作用，材料などを説明する。
【００７０】ＭＲヘッド１０００のトラック幅は、上記一対の信号検出電極６０間の距離であり、１〜１０μｍの範囲にある。また、磁気抵抗効果膜４０のこの領域を感磁部といい、この部分で磁気ディスクからの磁気的信号の読み取りを行う。
【００７１】上部シールド膜，下部シールド膜８０，１０は、磁気抵抗効果膜４０に信号磁界以外の磁界が影響するのを防止し、ＭＲヘッド１０００の信号分解能を高める作用を行う。その材料は、ＮｉＦｅ合金，ＮｉＣｏ合金，Ｃｏ系の非晶質合金などの軟磁性であり、その膜厚はおよそ０.５〜３μｍ である。
【００７２】上記磁気シールド膜８０，１０に隣接して配置される上部ギャップ膜、および下部ギャップ膜７０，２０は磁気抵抗効果素子と、上部および下部シールド膜８０，１０を電気的，磁気的に隔離する作用をし、ガラス，アルミナなどの非磁性，絶縁物よりなる。上部，下部ギャップ膜７０，２０の膜厚は、ＭＲヘッド１０００の再生分解能に影響するため、磁気ディスク装置に望まれる記録密度に依存し、通常０.４〜０.１μｍの範囲にある。
【００７３】この上部，下部ギャップ膜７０，２０の間に形成される磁気抵抗効果素子は、磁界に対してその電気抵抗が変化する磁気抵抗効果膜４０と、磁気ディスクからの磁気的信号を高出力の電気的信号とするため、磁気抵抗効果膜４０に横バイアス磁界を印加すべく形成されるシャント膜５０，ソフト膜５５と、磁気抵抗効果膜４０に信号検出電流を流すための信号検出電極６０と、少なくとも磁気抵抗効果膜４０感磁部を単磁区化するに充分な縦バイアス磁界を印加するための第一の磁性膜４５と、第一の磁性膜４５と磁気抵抗効果膜４０の中間に配置され、第一の磁性膜４５から付与される強すぎる縦バイアス磁界の大きさを、高出力の電気的信号となるよう調整するために設けられる第二の磁性膜７７とからなる。これら、再生出力調整層を兼ねた磁区制御層１００とする第二の磁性膜７７と第一の磁性膜４５の詳細は後述する。
【００７４】磁気抵抗効果膜４０は、ＮｉＦｅ合金，ＮｉＣｏ合金，ＮｉＦｅＣｏ合金のような、磁化の方向によって電気抵抗が変化する強磁性薄膜で形成される。その膜厚は、約０.０１〜０.０４５μｍである。
【００７５】信号検出電極６０は、磁気抵抗効果膜４０に十分な電流、たとえば１×１０6〜２×１０7Ａ／cm2を流すため、通常、電気抵抗が小さいＣｕ，Ａｕ，Ｎｂ，Ｔａなどの薄膜が用いられる。
【００７６】シャント膜５０は、磁気抵抗効果膜４０を高感度とするに十分なレベルに、横バイアス磁界を印加する作用を行う。このバイアス印加方向は、上記した磁区制御層によって付与される方向と垂直である。横バイアス磁界を印加するために、シャント膜を用いる方法をシャントバイアス法という。シャントバイアス法においては、シャント膜として、磁気抵抗効果膜４０上に、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗなどの薄い金属膜を形成する。通常、その膜厚は、０.０１〜０.０４μｍである。また、シャント膜に流れる電流によって横バイアス磁界が変化するので、シャント膜５０の膜厚とともに、比抵抗も調整することが必要である。この比抵抗の値は、通常、磁気抵抗効果膜４０の比抵抗の値の１〜４倍程度である。
【００７７】このシャントバイアス法以外に、高密度磁気記録用のＭＲヘッドに適した、磁気抵抗効果膜４０を高感度にするに十分なレベルに、横バイアス磁界を印加する方法として、たとえば、セルフバイアス法とソフト膜バイアス法とがある。いずれの方法も、横バイアス磁界を印加する層を、磁気抵抗効果素子に隣接して形成する方法である。
【００７８】セルフバイアス法は、磁気抵抗効果素子に流れる電流によって発生する磁界を利用する方法であり、隣接して形成された磁気シールド膜によって、横バイアス磁界が増強されるので、磁気抵抗効果膜を磁気シールド膜に近接して形成するのが重要である。
【００７９】ソフト膜バイアス法は、非磁性層を介して、磁気抵抗効果膜に隣接して、軟磁気特性を有する強磁性膜を形成し、磁気抵抗効果膜に流れる電流によって発生する磁界を、効率よく、磁気抵抗効果膜に印加する方法である。ソフト膜５５としては、ＮｉＦｅＲｕ，ＮｉＦｅＴａ，ＮｉＦｅＲｈ，ＣｏＺｒＣｒ，ＭｎＺｎフェライトなどの材料が用いられる。
【００８０】これらの方法は単独で用いてもよいが、図１R>１のようにシャント膜５０（非磁性膜）の上にソフト膜５５を形成した複合バイアス法が効果的であり、本発明に係るＭＲヘッド１０００では、複合バイアス法を採用した。
【００８１】次に、ＭＲヘッド１０００の製造方法について説明する。尚、下記の薄膜形成法およびパターニング方法は、スパッタリング法やエッチング，フォトリソグラフィー法を用いた。
【００８２】最初に、下部シールド膜１０とするＮｉＦｅ合金を２μｍの厚さに形成し、その後、その上部に、下部ギャップ膜２０とするアルミナを０.３μｍ の厚さに形成する。そして、この下部シールド膜１０と下部ギャップ膜２０とを所定の形状に加工する。ここで、下部シールド膜１０の端部は、図１に示すように、基板面に対して傾斜するように加工する。これは、下部磁気シールド膜１０を覆う形に形成される信号検出電極６０が、下部シールド膜１０の端部で断線するのを防止するためである。次に、下部ギャップ膜２０上に０.１μｍ の第一の磁性膜４５とするＮｉＯ膜を形成する。ＮｉＯターゲットを用い、スパッタリング室を0.3〜３×１０-6torrに排気した後、Ａｒガス圧０.４〜２ｍtorr の低ガス圧で形成する。基板温度は室温である。次に、別のスパッタ室で第一の磁性膜４５上の所定の位置に、第二の磁性膜７７とするＮｉＦｅＮｂ膜を２００Åの厚さに形成する。ＮｉＦｅＮｂ膜はＮｉＦｅＮｂ合金ターゲットを用いて形成し、基板温度は室温である。次に、磁気抵抗効果膜４０とするＮｉＦｅ合金膜を４００Åの厚さに形成し、続いて、シャント膜４０とするＮｂ膜を４００Åの厚さに形成し、ソフト膜５５とするＣｏＺｒＮｂ膜を４００Åの厚さに形成する。その後、信号検出電極６０とする金とチタンの２層膜を０.１μｍ の厚さに形成した後、加工し、さらに、その上部に、上部ギャップ膜７０とするアルミナを０.３μｍ の厚さに形成する。次に、上部磁気シールド膜８０とするＮｉＦｅ合金膜を２μｍの厚さに形成し、保護膜としてアルミナを形成し、ＭＲヘッド１０００の作成を完了する。
【００８３】本発明に係るＭＲヘッド１０００は、磁気抵抗効果膜４０感磁部に磁区制御層１００を所有し、第一の磁性膜４５と磁気抵抗効果膜４０の中間に自発磁化を所持する第二の磁性膜７７を介在させてあるところに最も特徴がある。第一の磁性膜４５が反強磁性膜である場合、自発磁化の大きさは、磁気抵抗効果膜４０が最も大きく、第二の磁性膜７７，第一の磁性膜４５の順でなければならない。第一の磁性膜４５は、第二の磁性膜７７を介して磁気抵抗効果膜４０に縦バイアス磁界を付与して磁気抵抗効果膜を単磁区化し、第二の磁性膜７７は、第一の磁性膜４５と磁気抵抗効果膜４０が直接接した場合に大きくなりすぎる結合磁界（縦バイアス磁界）を弱め、磁気抵抗効果膜４０内の磁気モーメントの磁化回転を容易としてＭＲヘッドを高出力とする作用をする。したがって、本発明に係る磁区制御層１００は、再生出力調整層も兼ねることができ、これを含む磁気ヘッドとすることにより、バルクハウゼンノイズ抑止と再生出力向上を同時に行うことができる。さらには、磁気ディスクからの磁気的信号を高出力，ノイズレスの電気的信号にできる磁気ディスク装置が実現できる。
【００８４】上記磁区制御層１００の構造，機能について説明する。
【００８５】図７に、本発明に係る磁区制御層１００の機能を説明するため、媒体対向面から見た磁気抵抗効果膜４０と、磁区制御層１００の構成要素である第一の磁性膜４５と自発磁化を所持する第二の磁性膜７７の拡大断面図を示す。ここで、第一の磁性膜４５は反強磁性膜とした。上記ノイズを抑止すべく、磁気抵抗効果膜４０への縦バイアス磁界の付与過程を詳述するため、各膜の磁気モーメントの方向を示した。符号４０１と７７１と４５１はそれぞれ、磁気抵抗効果膜４０と第二の磁性膜７７と第一の磁性膜４５の磁気モーメントの方向を模式的に示したものである。
【００８６】上記第一の磁性膜４５内の磁気モーメント４５１は、第二の磁性膜７７の磁気モーメント７７１と反強磁性−強磁性の交換結合を形成し、第二の磁性膜７７の磁気モーメントは符号７７１に向くことができる。その結果、第二の磁性膜７７に縦バイアス磁界を付与することができる。次に、第二の磁性膜７７上に磁気抵抗効果膜４０を形成すると第二の磁性膜７７と磁気抵抗効果膜４０で強磁性−強磁性の交換結合を形成し、磁気抵抗効果膜４０内の磁気モーメントは符号４０１の方向に向くことができる。その結果、磁気抵抗効果膜４０に縦バイアス磁界を付与でき、バルクハウゼンノイズの抑止ができる。
【００８７】バルクハウゼンノイズが抑止できても、磁気ヘッドの再生出力が小さい場合は、高密度磁気ディスク装置を実現できない。高密度となるにつれ、磁気ディスクからの磁気的信号が小となり、磁気ヘッドを高出力にしなければならないからである。そこで、本発明のバルクハウゼンノイズを抑止しつつ、再生出力を大とする方法を説明する。
【００８８】バルクハウゼンノイズ防止のためには、磁気抵抗効果膜４０に付与する縦バイアス磁界を大きくしなければならない。一方、縦バイアス磁界を大きくしすぎると再生出力が小さくなってしまう。縦バイアス磁界が大きいと磁気抵抗効果膜４０内の磁気モーメントが磁気ディスクからの信号磁界に応じて急峻に回転できなくなるためである。このため、高出力でノイズレスの電気的信号が得られる磁気ディスク装置を実現するには、バルクハウゼンノイズを抑止できる範囲で磁気抵抗効果膜４０に付与される縦バイアス磁界を小さくした磁気ヘッドを搭載し、磁気ディスク装置に望まれる面記録密度に応じて、所望の縦バイアス磁界値に調節した磁気ヘッドを搭載しなければならない。
【００８９】本発明によると、磁気抵抗効果膜４０と第一の磁性膜４５が直接接したときに生じる大きすぎる縦バイアス磁界を、これらの中間に磁気抵抗効果膜４０より自発磁化が小さい第二の磁性膜７７を介在させ、その飽和磁束密度Ｂｓ値を調整することにより、容易に最適縦バイアス磁界値を得ることができた。
【００９０】ここで、本発明に係る自発磁化を所有する第二の磁性膜７７は、上記シャント膜５０と同様にシャントバイアスの効果がある。しかし、図１のように磁気抵抗効果膜４０を介してシャント膜５０の反対側に第二の磁性膜７７を形成する場合、磁気抵抗効果膜４０には、シャント膜５０によって付与されるバイアス方向とは逆方向の横バイアス磁界が印加される。この場合、磁気抵抗効果膜４０を高感度にできない。これに対処すべく、本発明では、第二の磁性膜７７の比抵抗を１００μΩcm以上とし、磁気抵抗効果膜４０に比べて薄い膜として、第二の磁性膜７７の導電性を小さくし、逆方向横バイアス磁界の発生を防止してある。
【００９１】以下、実際の材料を用いてノイズレス，高出力とした上記一実施例を説明する。磁気抵抗効果膜４０，第二の磁性膜７７，第一の磁性膜４５に、それぞれ、ＮｉＦｅ合金膜，(Ｎｉ81Ｆｅ19)100-XＮｂX膜，ＮｉＯ膜を用いた場合を示した。
【００９２】図８は、第二の磁性膜７７とする(Ｎｉ81Ｆｅ19)100-XＮｂX膜の飽和磁束密度ＢｓのＮｂ量依存性である。Ｎｂ量増加とともに、飽和磁束密度Ｂｓを小さくできることを明らかにした。
【００９３】図９は、第二の磁性膜７７とする(Ｎｉ81Ｆｅ19)100-XＮｂXの比抵抗のＮｂ量依存性である。Ｎｂ量増加とともに比抵抗を大きくでき、約８原子％以上で100μΩcm以上の比抵抗とできた。
【００９４】次に、自発磁化を磁気抵抗効果膜４０よりも小とした(Ｎi81Ｆe19)100-XＮbX膜をＮｉＦｅ合金膜とＮｉＯ膜の中間に介在させた。図１０に、交換結合したこれら３層膜の結合磁界Ｈｅと異方性磁界Ｈｋの関係を示した。ここで、結合磁界Ｈｅは、図中（ａ）の容易軸励磁の磁化曲線において、原点からのシフト量として観察される。異方性磁界Ｈｋは、図中（ｂ）の困難軸励磁において、磁化が飽和するのに必要な大きさである。結合磁界Ｈｅと異方性磁界Ｈｋは比例的な関係がある。結合磁界Ｈｅが大きくなると、磁気抵抗効果膜４０の磁気モーメントが磁化回転しにくくなるため、異方性磁界Ｈｋも大きくなるからである。そして、この異方性磁界Ｈｋの大きさは、磁気ヘッドの再生出力と反比例の関係にある。このため、該再生出力を大とするには異方性磁界Ｈｋを小さくするのが必須である。本発明によると、１平方インチあたりの面記録密度を１７０メガビット以上とした磁気ディスク装置を実現するには、結合磁界Ｈｅを調整し、異方性Ｈｋの値を少なくとも２０Ｏｅ以下にする必要があった。さらなる高面記録密度とするには、１０Ｏｅ以下にするのが望ましかった。
【００９５】本発明によれば、図１０に示すように、第二の磁性膜７７とする（Ｎｉ81Ｆｅ19)100-XＮｂX 膜のＮｂ量増加とともに異方性磁界Ｈｋ，結合磁界Ｈｅを小さくすることができた。Ｎｂ量を約６原子％以上とすることによりＨｋを、２０Ｏｅ以下にでき、約１０原子％以上とすることにより、１０Ｏｅ以下にできた。これにより、磁気ヘッドの再生出力を高くでき、磁気ディスク装置の面記録密度を１平方インチあたり１７０メガビット以上にできた。
【００９６】図１１は、異方性磁界Ｈｋおよび結合磁界Ｈｅと第二の磁性膜７７の飽和磁束密度Ｂｓの関係を示したものである。本発明では、第二の磁性膜７７の飽和磁束密度Ｂｓを０.６Ｔ 以下とすることにより、異方性磁界Ｈｋを２０Ｏｅ以下にでき、約０.４Ｔ 以下とすることにより、異方性磁界Ｈｋを１０Ｏｅ以下にできた。これにより、磁気ヘッドの再生出力を高くでき、磁気ディスク装置の面記録密度を１平方インチあたり１７０メガビット以上にできた。
【００９７】図１２に、異方性磁界Ｈｋを１０Ｏｅとした上記磁区制御層１００を含む磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化曲線を示す。縦軸は抵抗変化ΔＶであり、横軸は印加磁界Ｈである。図１２では、該磁区制御層を含むことにより、バルクハウゼンノイズ抑止ができることを明らかにした。これにより、バルクハウゼンノイズ抑止と再生出力の向上が同時に達成できた。さらに、Ｈｋを６Ｏｅとしても依然バルクハウゼンノイズは発生しておらず、さらに、ＭＲヘッドを高感度にでき、磁気ディスク装置の面記録密度を１平方インチあたり約４０００メガビットにできた。
【００９８】図１３は、異方性磁界Ｈｋを１０Ｏｅとした、本発明に係る上記磁区制御層１００を含むＭＲヘッド１０００を磁気ディスク装置に搭載して得られた磁気ディスクからの電気的信号である。横軸は時間ｔ、縦軸は出力電圧Ｖである。波形歪，波形のジャンプなどが観測されておらず、また、いずれのディスク回転数（周波数）とセンス電流と浮上量において、ベースライン変動を２％以下に抑えることができ、バルクハウゼンノイズ抑止が達成できた。
【００９９】また、発明者らは上記磁区制御層１００に隣接して形成された磁気抵抗効果膜の磁区観察を行った。図１２と図１３でバルクハウゼンノイズが発生しなかったほとんどの試料では、磁気抵抗効果膜４０は単一磁区状態であった。また、完全に単一磁区状態になっていなくても、少なくとも磁気抵抗効果膜４０感磁部が単一磁区状態にあればバルクハウゼンノイズは出現しなかった。したがって、本発明は、少なくとも感磁部を単一磁区状態とすれば、バルクハウゼンノイズが抑止できることを含まなければならない。
【０１００】図１４は、本発明の磁気ディスク装置に搭載された上記交換結合３層膜（NiFe合金膜とＮｉＦｅＮｂ合金膜とＮｉＯ膜）のブロッキング温度を測定した実施結果である。ブロッキング温度は、中間の第二の磁性膜７７の介在の有無に係らず約２００℃と一定であり、中間に介在させた(Ｎｉ81Ｆｅ19)100-XＮｂX膜の飽和磁束密度およびＮｂ量を変化させても一定で、約２００℃と高温にすることができた。さらに、自発磁化を所持する第二の磁性膜７７の種類を変えても約２００℃と高温にすることができた。
【０１０１】上記のように、ブロッキング温度を約２００℃と高い値に保持しながら、第二の磁性膜７７の種類，組成，飽和磁束密度を変えることにより、結合磁界Ｈｅおよび異方性磁界Ｈｋの値を自由に調節することができたため、容易に、磁気ディスク装置の面記録密度に応じたこれらの所望の値を得ることができた。そして、高い再生出力を得ることができたと同時に、バルクハウゼンノイズ抑止、すなわち、ベースライン変動の抑止ができたため、高Ｓ／Ｎ比の電気的信号を得ることができ、かつ、ブロッキング温度を高くできたため、高密度で信頼性のある磁気ディスク装置が実現できた。
【０１０２】ここで、バルクハウゼンノイズを抑止し、すなわち、ベースライン変動を抑止し、かつ、再生出力を高めるための異方性磁界Ｈｋおよび結合磁界Ｈｅの最適値は、媒体の種類，磁気ヘッドの浮上量により、磁気抵抗効果膜４０，第二の磁性膜７７，第一の磁性膜４５の種類と膜厚により、また、磁気抵抗効果素子の形状，大きさにより、また、磁気抵抗効果膜４０，第二の磁性膜７７，第一の磁性膜４５の各層間の接触面積により、などに依存して変動する。この場合、本発明の上記手法で自発磁化を所持する第二の磁性膜７７の飽和磁束密度Ｂｓを調節し、磁気ディスク装置に望まれる面記録密度に応じて所望の最適値に調節すればよい。
【０１０３】本発明は、磁区制御層１００の着磁工程を含まなければならない。磁気抵抗効果膜４０に均一な縦バイアス磁界を印加するため、ひとたび、第一の磁性膜４５とする反強磁性膜のブロッキング温度ＴB 以上に加熱し、一方向の磁界を印加しながらブロッキング温度以下に冷却する工程を含めなければならない。この着磁工程は成膜終了時に行われてもよく、ＭＲヘッド、あるいは、記録ヘッド製造工程上のどの製造工程で行ってもよい。ただ、製造工程中、ブロッキング温度以上の熱履歴を与えた場合には、必ず、一方向の磁界中で冷却し、ブロッキング温度を通過させる工程を含めなければならない。
【０１０４】第一の磁性膜４５とする反強磁性膜，第二の磁性膜７７，磁気抵抗効果膜４０の形成時あるいは形成後、ブロッキング温度以上に加熱されると、第一の磁性膜４５が常磁性状態となり、第一の磁性膜４５と第二の磁性膜７７の交換結合は消失する。このまま冷却すると第一の磁性膜４５内の磁気モーメントがランダムに配列するため、第二の磁性膜７７に隣接した磁気抵抗効果膜４０に縦バイアス磁界を付与することはできない。一方、一方向の外部磁界を印加しながらこれらの層が冷却され、ブロッキング温度ＴB まで冷却されると、第一の磁性膜４５はふたたび常磁性状態から反強磁性状態となり、このとき、第二の磁性膜７７の内部磁界によって、第一の磁性膜４５内の磁気モーメントが第二の磁性膜７７内部の磁気モーメントを一方向に向けるように配列することができる。ひとたび、第一の磁性膜４５内の磁気モーメントが整列すると反強磁性膜の磁気異方性は極めて大きいため、その方向にしっかりと固定され、第二の磁性膜７７に一方向異方性、すなわち、縦バイアス磁界を付与することができる。そして、第二の磁性膜７７と交換結合する磁気抵抗効果膜４０にも縦バイアス磁界が付与でき、単一磁区状態が実現できる。
【０１０５】また、本発明は、磁区制御層１００を構成する各磁性層の磁気特性において、第二の磁性膜７７のキュリー温度Ｔｃが第一の磁性膜４５とする反強磁性膜のブロッキング温度ＴB よりも高いことを含めなければならない。ここで、キュリー温度Ｔｃとは、強磁性体の強磁性状態が常磁性状態に転移する温度である。図１５に磁区制御層１００を用いて上記理由を模式的に説明する。
【０１０６】まず、第一の磁性膜４５とする反強磁性膜，第二の磁性膜７７，磁気抵抗効果膜４０の３層膜を反強磁性膜のブロッキング温度ＴB 以上に加熱する。この加熱を、一方向の外部磁界を印加しながら行う。ブロッキング温度ＴB 以上に加熱された図１５（ａ）では、反強磁性膜は、常磁性状態にあるので、磁気モーメントは符号４５１のようにランダムである。また、常磁性状態にあるため、第二の磁性膜７７との交換結合は消失している。図１５（ａ）の状態から一方向の磁界を印加しながら反強磁性膜のブロッキング温度ＴB 以下に冷却すると反強磁性膜は、その上方に配置されている第二の磁性膜７７と交換結合を形成しようとする。第二の磁性膜７７のキュリー温度Ｔｃがブロッキング温度ＴB よりも小さい図１５（ｂ）場合、周囲温度がブロッキング温度通過時、第二の磁性膜７７は常磁性状態にあるため、一方向の交換結合を形成できずバイアス磁界の方向はランダムとなり、磁気抵抗効果膜４０に付与されるバイアス磁界の方向はランダムとなる。このため、磁気抵抗効果膜４０に縦バイアス磁界を付与することができなくなり、バルクハウゼンノイズを抑止できなくなってしまう。一方、第二の磁性膜７７のキュリー温度Ｔｃがブロッキング温度ＴB よりも大きい図１５（ｃ）の場合、周囲温度がブロッキング温度のとき、第二の磁性膜７７は強磁性状態である。この場合、一方向の外部磁界が印加されていると、まず、磁気抵抗効果膜４０，第二の磁性膜７７の磁気モーメント４０１，７７１が外部磁場の方向に向き、ついで、第二の磁性膜７７の内部磁界に誘導されて反強磁性膜が符号４５１のように配列する。ひとたび、符号４５１のように配列すると、反強磁性膜の磁気異方性は極めて大きいため、その配列はしっかりと固定される。このため、第二の磁性膜７７の磁気モーメントを符号７７１に向けた状態で交換結合を形成することができる。そして、第二の磁性膜７７に隣接し、交換結合している磁気抵抗効果膜４０にも縦バイアス磁界が付与でき、バルクハウゼンノイズ抑止ができる。したがって、キュリー温度Ｔｃがブロッキング温度ＴB より高い場合に限り、磁気抵抗効果膜４０に縦バイアス磁界を付与でき、バルクハウゼンノイズ抑止ができる。
【０１０７】次に、ＭＲヘッド１０００に搭載する、第一の磁性膜４５とするＮｉＯ膜の最適膜厚を決定するため、ＮｉＯ膜上にＮｉＦｅ膜を形成し、交換結合特性を調べた実施結果を図１６に示す。Ｈｅは結合磁界、すなわち、縦バイアス磁界である。結合磁界は、ＮｉＯ膜厚とともに増加し、４００Å以上で一定となる。図１７は、ブロッキング温度ＴB のＮｉＯ膜厚依存性を調べた実施結果である。ブロッキング温度ＴB も４００Å以上で一定となって約２００℃を示し、１５００Å以上で若干増加する。このため、ＮｉＯ膜厚は良好な交換結合特性を示し、かつ、それらの特性の安定する４００Å以上とするのが望ましい。一方、ＭＲヘッド１０００では、ＮｉＯ膜は、図１のように下部シールド膜２０と磁気抵抗効果膜４０の中間に配置されるため、これらの間隔を大きくした場合、ＭＲヘッドの分解能を落としてしまう。このため、ＮｉＯ膜厚は２０００Å以下とするのが望ましい。したがって、本発明は、ＮｉＯの最適膜厚が４００〜２０００Åの範囲にあることを含めなければならない。
【０１０８】次に、本発明に係る再生出力調整層を兼ねた磁区制御層１００の構成要素である第一の磁性膜４５，自発磁化を持つ第二の磁性膜７７の各材料について説明する。
【０１０９】本発明に係る第二の磁性膜７７は、磁気抵抗効果膜４０と第一の磁性膜４５の両方に磁気交換結合しなければならない。このため、第二の磁性膜７７は自発磁化を持っていなければならない。さらに、大きな磁気抵抗変化率を示さない方が望ましい。磁気ディスクからの信号磁界に応じて第二の磁性膜７７と磁気抵抗効果膜４０の磁気モーメントが同時に等しい角度で回転するとは限らず、再生波形にノイズが生じる場合があるからである。さらに、上述したように磁気抵抗効果膜４０への逆方向横バイアス磁界の発生を抑止するため、比抵抗値１００μΩcm以上を必要とする。さらに、高キュリー温度を必要とする。さらに、耐食性，耐熱性が要求される。
【０１１０】これらの目的を同時に満足する材料としては、上記ＮｉＦｅＮｂ合金膜の他、下記に示す材料でも代用可能である。
【０１１１】すなわち、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉを主成分とした強磁性膜がよく、所望の縦バイアス磁界の大きさに調整すべく、Ｂｓ値を適度とするためこれに非磁性元素を０〜２０％添加した強磁性膜がよい。非磁性元素を添加することにより、第二の磁性膜７７の飽和磁束密度Ｂｓおよび磁気抵抗効果を小さくでき、合金化することにより比抵抗を１００μΩcm以上とできる。さらに、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの２種以上を主成分とし、これに非磁性元素を０〜２０％添加した強磁性膜で構成してもよい。さらに、自発磁化を持っていれば結晶質であっても非晶質であってもよい。非磁性元素としては、たとえば、Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｒｈ，Ｒｕのうちいずれの元素を添加してもよい。さらに、上記元素のうち、２種以上の元素を添加してもよい。この場合、比抵抗をさらに大きくできる効果があり、磁気抵抗効果膜４０への逆方向横バイアス磁界の発生をさらに小とできる。
【０１１２】ここで、非磁性元素の最適添加料は、磁気抵抗効果膜４０，第二の磁性膜７７，第一の磁性膜４５の種類，組成，膜厚などに依存するので、その都度、所望の結合磁界になるように本発明の上記手法で調整しなければならない。
【０１１３】本発明に係る第二の磁性膜７７の膜厚は５０〜５００Åである。ＭＲヘッドの再生出力を大とするためには、逆方向横バイアス磁界の発生を防ぐべく、磁性膜７７の導電性を小とすべく、薄くする方が望ましいが、膜が薄すぎる場合には均一な連続膜とすることができない。一方、厚くすると逆方向の横バイアス磁界の発生が大となって、再生出力が小さくなってしまう。従って、第二の磁性膜７７の膜厚は５０〜５００Åの範囲で構成するのが望ましい。
【０１１４】さらに、ＭＲヘッド１０００の膜構成とする場合、高出力の電気的信号とすべく第二の磁性膜７７は磁気抵抗効果膜４０より薄くなければならない。
【０１１５】次に、第一の磁性膜４５の材料としては、上記ＮｉＯの他、磁気抵抗効果膜４０と優れた磁気交換結合特性を示す下記の材料で構成しても上記目的は達成可能である。
【０１１６】すなわち、ＦｅＭｎ合金，ＦｅＭｎＰｄ合金，ＦｅＭｎＰｔ合金，ＦｅＭnＲh合金，ＦｅＭｎＩｒ合金，ＦｅＭｎＲｕ合金，ＦｅＭｎＯｓ合金，ＦｅＭｎＲｅ合金，ＦｅＭｎＣｒ合金，ＦｅＭｎＣｒ合金，ＴｂＦｅ合金，ＧｄＦｅ合金，ＧｄＦｅ合金，ＧｄＣｏ合金，α−Ｆｅ2Ｏ3でも代用可能である。
【０１１７】さらに、ＮｉＯに少量のＦｅ，Ｃｏや、α−Ｆｅ2Ｏ3に少量のＣｏ，Ｎｉを添加しても上記目的は達成可能である。さらに、ＮｉＯやα−Ｆｅ2Ｏ3に少量の希土類元素Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂを添加しても上記目的は達成可能である。
【０１１８】本発明によると、磁気抵抗効果膜４０感磁部で磁区制御を行うことにより下記の効果がある。
【０１１９】本発明によると、磁気ディスク装置の面記録密度に応じ、所望の縦バイアス磁界値の大きさに自由、かつ、容易に調節可能である。感磁部を磁区制御しているために、ＭＲヘッドに所望の交換結合特性を容易に所持させることができる。しかも、再現性よくできる。
【０１２０】さらに、本発明に係る記録再生分離型磁気ヘッドは、たとえば、図１と図６に示すように磁気抵抗効果膜４０上方に信号検出電極６０が形成され、その上方に、上部ギャップ膜７０，上部シールド膜８０、さらには、記録ヘッド２０００が積層される。発明者らは、これにより磁気抵抗効果膜４０が複雑で大きな応力を受けていることを確認した。一般に、強磁性体に応力が加わると磁気異方性が発生する。この物理現象を応力誘起磁気異方性、あるいは逆磁歪効果という。この大きさは、強磁性体に印加されている応力の大きさと、強磁性体の磁歪定数と、強磁性体の飽和磁束密度に比例する。また、異方性の方向は応力の印加されている方向と磁歪定数の正負によって定まる。本発明によると、磁気抵抗効果膜４０の磁歪定数を小としている（１０-7程度）。しかし、磁気抵抗効果膜４０の信号検出電極６０付近では、かなり大きな応力が印加されていたため、たとえ、磁気抵抗効果膜４０の磁歪定数を小さくしても、磁区制御が不十分な場合には一方向異方性を乱す応力誘起磁気異方性が発生した。
【０１２１】しかし、本発明によると、磁気抵抗効果膜４０感磁部を上記磁区制御層１００により直接磁区制御しているため、一方向異方性の方が応力誘起異方性よりも優勢であり、安定性よく単一磁区状態が維持できた。さらに、感磁部を直接磁区制御しているため、より小さな縦バイアス磁界で単一磁区状態とできた。すなわち、小さな縦バイアス磁界でもバルクハウゼンノイズを安定性よく抑止できる効果があった。さらに、これにより、ＭＲヘッドの高出力化を有利とする効果があった。さらに、これにより、磁気ディスク装置の高記録密度化を有利とする効果もあった。
【０１２２】さらに、本発明によると、第二の磁性膜７７の磁歪定数も小としている。これは、一方向異方性を安定性よく維持する効果があり、バルクハウゼンノイズを安定性よく抑止できる効果がある。
【０１２３】さらに、本発明によると、ＭＲヘッド１０００に搭載する上記第二の磁性膜７７を、Ｎｉを主成分とした強磁性膜とすると下記の効果がある。上記磁区制御層１００は、第一の磁性膜４５の上方に第二の磁性膜７７を形成し、その上方に磁気抵抗効果膜４０を形成して構成される。磁気抵抗効果膜４０はＦ.Ｃ.Ｃ．の結晶構造を所有している。一方、Ｎｉ主成分の強磁性膜もＦ.Ｃ.Ｃ．の結晶構造を所有している。磁気抵抗効果膜４０の下側がＦ.Ｃ.Ｃ．の結晶構造を有する場合、磁気抵抗効果膜４０はエピタキシャル成長できる。この場合、磁気抵抗効果膜４０の結晶性が上昇し、磁気抵抗効果膜４０の磁気特性を向上できる効果があった。この場合、ＭＲヘッド１０００の磁気的応答性を向上できる効果があった。
【０１２４】さらに、上記第一の磁性膜４５とする反強磁性膜のうち、本発明に係るブロッキング温度を大としたＮｉＯ膜（約２００℃）を用いることにより下記の効果がある。
【０１２５】ＭＲヘッドにセンス電流通電時、磁気ヘッドは自己発熱する。該自己発熱により、磁気ヘッドがブロッキング温度以上に上昇した場合、上記ノイズを抑止するための縦バイアス磁界は消失してしまう。本発明は、ブロッキング温度が該自己発熱による温度上昇よりも大きいことを含めなければならない。該発熱量は、磁気抵抗効果素子に通電する電流密度に依存し、高電流密度で通電するほど大である。一方、高電流密度で通電するほどＭＲヘッドの再生出力を大にできるため、再生出力を大とするには高電流密度で通電した方が望ましい。しかし、極端に高電流密度で通電すると、エレクトロマイグレーション現象が発生する。エレクトロマイグレーション現象とは、磁気抵抗効果素子を構成する各原子が多量の電子にはじき出され、原子が陽極に移動し、しまいには磁気抵抗効果素子が断線してしまう現象である。本発明は、ＭＲヘッドがエレクトロマイグレーション現象が発生しない許容電流密度下で使用することを含まなければならない。そして、その最大発熱量は約８０℃以下に抑えてある。本発明に係るＮｉＯ膜のブロッキング温度は、約２００℃と最大発熱温度８０℃に比べ大であり、該自己発熱により磁気ヘッド温度が上昇しても、縦バイアス磁界が消失することはなく、信頼性のある磁気ディスク装置を提供できる効果がある。
【０１２６】さらに、図１４で、異方性磁界Ｈｋを約１０Ｏeに低減したNi72.7Fe17.4Nb9.9を第二の磁性膜７７とした結合磁界の温度依存性を見ると、室温から８０℃で結合磁界Ｈｅの温度変化が小さいことを確認できる。見方を変えると、異方性磁界Ｈｋをほぼ同じに保つことができる。そして、磁気ディスク装置の動作温度範囲である室温から８０℃で異方性磁界Ｈｋをほぼ一定に保てるので、周囲温度が該温度範囲で変動しても、磁気ディスクに記録された同一情報からは、つねに同一の電気的信号およびピーク値が得られ、信頼性のある再生動作とできる効果がある。さらに、温度による前記電気的信号のピーク値変動幅を５％以内に抑えることができる。
【０１２７】上記より、動作温度範囲内で信頼性のある、ノイズレス，高出力とした磁気ディスク装置が実現できる。
【０１２８】さらに、磁気ヘッドの耐食性を向上できる効果がある。
【０１２９】磁気ヘッド製造工程中、たとえば媒体対向面の研磨工程で第一の磁性膜４５は腐食環境にさらされる。実際の研磨加工は、ｐＨ４〜８の領域で行われる。第一の磁性膜４５は、このｐＨ範囲で耐食性のよい材料で構成するのが望ましい。
【０１３０】図１８は、ＮｉＯ膜、ＦｅＭｎ膜の腐食試験結果である。比較のため、磁気抵抗効果膜４０の１例であるＮｉＦｅ膜の浸漬試験結果を示した。酸性側は純水に塩酸を滴下してｐＨ値を調整し、アルカリ側は水酸化ナトリウムを滴下して調節した。その後、各水溶液を８０℃に加熱し、上記試験片を３時間浸漬し、腐食前後の膜厚の段差を測定し、浸漬時間で割ることにより腐食速度とした。図１８では、ＮｉＯ膜はｐＨ４〜８の範囲で全く腐食されないことを確認した。この実施結果より、本発明に係るＮｉＯ膜を用いることにより、磁気ヘッドの耐食性を向上できる効果があることを明らかにした。
【０１３１】上記のように、本発明に係るＮｉＯ膜は耐食性がよいため、磁気ディスク装置の製造コストを安くできる効果もある。
【０１３２】第一の磁性膜４５にＦｅＭｎ系合金膜を用いる場合、ＦｅＭｎ系の反強磁性膜は酸化しやすいため、磁気ディスク装置内部の環境を低湿下に保持する必要がある。また、製造工程でも腐食及び酸化を防止するための特別の対策，注意を払わなければならない。一方、本発明はＮｉＯ膜が３０〜８０％の湿度に耐えられることを含むが、これにより、磁気ディスク装置内部を低湿下に保持する装置を設けなくてもすむ。これにより、磁気ディスク装置の製造コストおよび、動作時の消費電力が削減でき、低コストで信頼性のある磁気ディスク装置が実現できる。さらに、小型磁気ディスク装置の大きさを小とするのに有利にできる。
【０１３３】さらに、本発明に係るＮｉＯ膜を第一の磁性膜４５とすることにより、製造工程上下記の利点がある。
【０１３４】本発明に係るＮｉＯ膜は酸化物である。本発明は、ＮｉＯ膜をひとたび大気中に取り出しても第二の磁性膜７７との磁気交換結合を維持できることを含むが、これにより、製造プロセス上連続積層しなければならないという制約が解除できる。これにより、設備導入など必要とせず、従来の膜形成装置で対応できる利点がある。
【０１３５】さらに、上記のように磁気抵抗効果膜４０と第二の磁性膜７７と磁気交換結合を形成する前に、ＮｉＯ膜を大気中に取り出すことができるので、ＮｉＯ膜を第二の磁性膜７７或は磁気抵抗効果膜４０と異なる形状に加工できる利点がある。これにより、種々のプロセスを可能とし、さらに、ＮｉＯ膜を用いて、磁気ヘッドに付加機能を持たせることができる。これらは、代案として後述する。
【０１３６】さらに、上記のように、ＮｉＯ膜と他の膜は別々のスパッタリング室，真空装置で形成できるため、次の利点がある。酸化物膜と金属膜を同一のスパッタリング室，真空装置で形成する場合、酸化物により排気速度が極度に落ちる。また、到達真空度が悪くなる。これは、第二の磁性膜７７，磁気抵抗効果膜４０の磁気特性を劣化させてしまう。また、スループットも悪くしてしまう。特に、磁気抵抗効果膜４０のＭＲ特性が劣化し、ＭＲヘッドの再生出力を著しく劣化させる原因となる。本発明は、ＮｉＯ膜と他の磁性膜は別のスパッタリング室、または、真空装置で形成することを含む。これにより、磁気抵抗効果膜４０形成時、不純物混入を防ぐことができ、高出力とした磁気抵抗効果膜４０が製造できる。
【０１３７】第一の磁性膜４５が酸化物反強磁性膜で構成される場合、本発明に係る第二の磁性膜７７は酸化物反強磁性膜から磁気抵抗効果膜４０への酸素拡散を防止する効果もある。
【０１３８】たとえば、酸化物反強磁性膜であるＮｉＯは不定比化合物である。ＮｉＯは、通常Ｎｉが不足し、酸素過剰になっている。しかも、ＮｉＯはアルミナのように酸素との親和力はそれほど大きくない。このため、ＮｉＯを熱処理すると酸素が出入りする可能性がある。実際、磁気交換結合した磁気抵抗効果膜４０とＮｉＯ膜の２層膜を熱処理したところ、熱処理後、磁気抵抗効果膜４０の磁気特性が劣化した。著者らは、この劣化の原因を調べるために、オージェ電子分光を試みたところ、ＮｉＯ膜の酸素が磁気抵抗効果膜４０に拡散していることを明らかにした。磁気抵抗効果膜４０に酸素などの不純物が存在する場合、磁気抵抗効果膜４０の磁気抵抗変化率が減少した。一方、磁気ヘッドの製造にあたっては、多数の熱処理工程が含まれる。最高で２５０℃程度の熱処理が含まれる。これにより、磁気抵抗効果膜４０とＮｉＯ膜が直接接した構造とした場合には、ＮｉＯ膜中の酸素が磁気抵抗効果膜４０に侵入する。したがって、磁気抵抗効果膜中への酸素混入を防止しなければならない。
【０１３９】本発明では、第二の磁性膜７７により、上記酸素混入を防止していることを含む。
【０１４０】図１９に、磁気抵抗効果膜４０とＮｉＯ膜の中間に本発明に係る第二の磁性膜７７を介在させ、交換結合したこれら３層膜を耐熱試験した実施結果を示す。熱処理は真空中で各温度３時間行った。図１９では、熱処理前の各磁気物性値を１として熱処理後の値を規格化した。図１９では、２５０℃，３時間の熱処理では結合磁界Ｈｅと容易軸保磁力Ｈｃｅと困難軸保磁力Ｈｃｈと異方性磁界Ｈｋの値は熱処理前に比べて全く変化しないことを明らかにした。さらに、２７５℃でもほとんど変化がなかった。これより、本発明に係る第二の磁性膜７７は、ＮｉＯ膜から磁気抵抗効果膜４０への酸素侵入を効果的にブロックするのに有効であることを明らかにした。したがって、第一の磁性膜４５が酸化物反強磁性膜で構成される場合、本発明に係る第二の磁性膜７７は酸化物反強磁性膜から磁気抵抗効果膜４０への酸素拡散を防止するのに有効であり、ＭＲヘッドの再生出力劣化を抑えることができる効果があった。
【０１４１】さらに、第二の磁性膜７７はＮｉＯ膜から侵入した酸素を含んでおり、これにより、第二の磁性膜７７だけで測定した比抵抗値よりも実質的には大きな値を持つことができた。このため、磁気抵抗効果膜４０への逆方向の横バイアス磁界の発生をさらに小さくでき、磁気抵抗効果膜４０を高出力とできる効果があり、これと同時に、磁気抵抗効果膜４０への電流の分流比を大とできるため、ＭＲヘッドの再生出力を大きくできる効果もあった。
【０１４２】本発明によると、上記ＭＲヘッド１０００は、第一の磁性膜４５の上側に自発磁化を持つ第二の磁性膜７７を形成し、その上に磁気抵抗効果膜４０を形成したが、これらの層構成を反転し、磁気抵抗効果膜４０上に第二の磁性膜７７を形成し、この上に第一の磁性膜４５を形成して磁区制御層とし、これを含むＭＲヘッド構造として磁気ディスク装置に搭載しても上記目的は達成できる。
【０１４３】さらに、第一の磁性膜を上記反強磁性膜の代わりにＣｏＰｔ合金，ＣoＰtＣr合金などの永久磁石膜で構成しても目的は達成できる。この場合、自発磁化の大きさは磁気抵抗効果膜４０が最も大きく、ついで、第一の磁性膜４５，第二の磁性膜７７が最も小さくなければならない。
【０１４４】さらに、第一の磁性膜４５が複数の層から成り、これらの層に反強磁性体が析出した層で構成しても代用可能である。
【０１４５】さらに、本発明によると、上記磁区制御層１００において、磁気抵抗効果膜４０に印加すべき縦バイアス磁界の大きさは、第二の磁性膜７７の厚さを変えることによっても調節可能である。磁気抵抗効果膜４０，第二の磁性膜７７の膜厚を厚くしても、磁気抵抗効果膜４０への縦バイアス磁界を所望値まで小さくでき、バルクハウゼンノイズを抑止できる範囲で再生出力を高めることができる。さらに、磁気抵抗効果膜４０，第二の磁性膜７７の飽和磁束密度と膜厚を同時に変えても目的は達成可能である。
【０１４６】さらに、本発明によれば、結合磁界Ｈｅは図１６に示すようなＮｉＯ膜厚依存性があるので、ＮｉＯ膜厚を変えることにより、所望の縦バイアス磁界値に調整することが可能である。
【０１４７】さらに、第二の磁性膜７７を２層以上の自発磁化を所持する磁性膜としてもよい。
【０１４８】さらに、本発明に係るＭＲヘッド１０００は、磁気抵抗効果膜４０の上方に信号検出電極６０を配置しているが、磁気抵抗効果膜４０の下方に配置してもよい。
【０１４９】さらに、本発明では、少なくとも磁気抵抗効果膜４０感磁部でこれに隣接して第二の磁性膜７７を形成し、これに隣接して第一の磁性膜４５を形成したが、これら第二の磁性膜７７と第一の磁性膜４５を、磁気抵抗効果膜４０が複雑な応力を受けている電極部に配置して電極を兼ねた構造とし、これを含むＭＲヘッド構造としても目的は達成できると推定される。この場合、磁気抵抗効果膜４０に隣接する信号検出電極として、はじめに第二の磁性膜７７、次に第一の磁性膜４５が隣接した層を含む信号検出電極構造にしなければならない。
【０１５０】さらに、上記ＭＲヘッド１０００の製造工程において、第一の磁性膜４５とするＮｉＯ膜を少なくとも磁気抵抗効果膜４０の感磁部にパターニングしてから、第二の磁性膜７７，磁気抵抗効果膜４０，シャント膜５０，ソフト膜５５を所定の位置に形成してもよい。
【０１５１】さらに、第二の磁性膜７７，磁気抵抗効果膜４０，シャント膜５０，ソフト膜５５を順次積層した後、一括してこれらの膜をイオンミリング法により所定の位置にパターニングして、第一の磁性膜４５とするＮｉＯ膜だけをベタ膜状態として残存させてもよい。
【０１５２】さらに、下部シールド膜２０の上に第一の磁性膜４５とするＮｉＯ膜を形成後、これらの膜を図１に示す下部シールド膜２０と同じ形状に一括加工してから、第二の磁性膜７７，磁気抵抗効果膜４０，シャント膜５０，ソフト膜５５を形成し、これらを一括してパターニングしてもよい。
【０１５３】さらに、第一の磁性膜４５が酸化物反強磁性体である場合、酸化物反強磁性ターゲット（ＮｉＯ，酸化鉄）上に、少量のＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉチップ、あるいは希土類元素であるＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂやこれらの酸化物チップを配置してスパッタリングを行っても、目的を満たす第一の磁性膜４５の製造が可能である。
【０１５４】さらに、酸化物反強磁性ターゲット（ＮｉＯ，酸化鉄）中にこれらの元素を含んだものを用い、これをスパッタリングしても目的を満たす第一の磁性膜４５の製造が可能である。
【０１５５】さらに、本発明に係る第一の磁性膜４５とするＮｉＯは室温で形成したが、ＮｉＯおよび上記第３元素を含んだＮｉＯを室温から２５０℃の温度範囲で形成してもよい。また、放電ガス種としてはＡｒのほかにＡｒ＋Ｏ2 であってもよかった。
【０１５６】さらに、ＮｉあるいはＮｉより構成されるターゲット上に、少量のＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉチップ，上記希土類元素より構成されるチップ、または、これらの酸化物チップを配置し、放電用ガス種としてＡｒ＋Ｏ2 を用いてリアクティブスパッタを行っても目的を満たす第一の磁性膜４５の形成が可能であった。
【０１５７】さらに、上記放電用ガス種に少量の水素ガスあるいはヘリウムガスを混入することにより、酸化物反強磁性膜を緻密にすることが可能となり、良質の酸化物反強磁性膜の製造ができると推定される。
【０１５８】さらに、基板側にバイアス電圧を印加しながら酸化物反強磁性膜を成膜すると緻密な膜が成膜でき、良質な酸化物反強磁性膜の製造が可能になると推定できる。
【０１５９】さらに、本発明に係る第二の磁性膜７７はＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ−Ｃｏ合金，Ｃｏ−Ｎｉ合金，Ｎｉ−Ｆｅ合金などのターゲットを用い上記の非磁性金属のチップを適量配置してスパッタリングを行ってもよく、上記非磁性金属を適量含んだ合金ターゲットを用いてもよい。
【０１６０】さらに、第二の磁性膜７７は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの一種以上を主成分とし、Ｓｃ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｔｃ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，ランタノイド元素から一種以上選ばれた合金膜で構成しても目的を満たす第二の磁性膜７７の形成が可能であると推定できる。
【０１６１】さらに、本発明に係る第二の磁性膜７７の形成時、放電用ガス種にＡｒを用いたが、Ａｒ＋Ｎ2 を用いてスパッタリングを行っても目的を満たす第二の磁性膜７７の形成が可能であった。
【０１６２】さらに、基板温度を室温〜２５０℃の温度範囲のいずれの温度でスパッタリングを行っても目的を満たす第二の磁性膜７７の形成が可能であった。
【０１６３】さらに、本発明に係る第一の磁性膜４５，第二の磁性膜７７はイオンビームスパッタ法，真空蒸着法，メッキ法などの他の成膜手段を用いても形成が可能である。
【０１６４】さらに、本発明に係るＭＲヘッド１０００において、第一の磁性膜４５とする反強磁性膜、あるいは第二の磁性膜７７、あるいは磁気抵抗効果膜４０のいずれか一部接してＣｏＰｔ合金，ＣｏＰｔＣｒ合金のような永久磁石膜を配置することにより、下記の利点がある。
【０１６５】ＭＲヘッドが、反強磁性膜のブロッキング温度以上の熱履歴を万が一受けた場合、磁気抵抗効果膜４０に付与されている縦バイアス磁界が消失してしまう。しかし、ブロッキング温度以下に冷却されるとき、永久磁石膜と接している反強磁性膜或は第二の磁性膜７７或は磁気抵抗効果膜４０の何れかの膜が永久磁石膜と交換結合できる。このことにより、ブロッキング温度以上の熱履歴を受けても磁気抵抗効果膜４０に付与されている縦バイアス磁界を維持できる。さらに、CoPt合金膜等は一方向に強い磁束を発生するので、磁気抵抗効果膜４０の単磁区化に有利とできる。さらに、ソフト膜バイアス法，複合バイアス法を用いる場合、ソフト膜の磁区制御ができるため、磁気抵抗効果膜４０を安定性よく磁区制御することが可能になる。
【０１６６】さらに、本発明に係る酸化物反強磁性膜、たとえば、ＮｉＯ膜は絶縁性を示すため、ＭＲヘッド１０００において、下部ギャップ膜２０をＮｉＯ膜で構成してもよい。この場合、下部ギャップ膜２０の製造工程がなくなるので製造コストを下げることができる。さらに、ＭＲヘッド１０００は製造終了時、磁気抵抗効果膜４０内の磁気モーメントを一方向に揃えるため、磁界中で熱処理する工程が含まれる。ＭＲヘッド１０００では、上部，下部シールド膜８０，１０が備えてあり、これらの膜厚および膜面積は、磁気抵抗効果膜４０に比べて極めて大きい。このため、印加磁界が小さいと、この磁界はすべてこれらの磁気シールド膜に吸収されてしまう。したがって、磁界中熱処理時、磁気抵抗効果膜４０内部の磁気モーメントを整列させるためにはかなりの強磁界が必要となる。しかし、ＮｉＯ膜が下部ギャップ膜２０をかねている場合、磁気抵抗効果膜４０内の磁気モーメントの方向を整列させるために必要な磁界は、結合磁界に相当する磁界、すなわち、数〜数１０Ｏｅ程度でよい。ＮｉＯ膜が磁気抵抗効果膜４０と下部シールド膜１０の両方に磁気交換結合しているからである。このため、結合磁界の大きさ程度の外部磁界で熱処理すれば磁気抵抗効果膜４０内部の磁気モーメントの方向を揃えられることになる。これは、磁界中熱処理時に必要な消費電力を大幅に下げることとなり、ＭＲヘッドの製造コストを大幅に下げることができる。
【０１６７】さらに、ソフト膜５５を備えた、たとえば、ＭＲヘッド１０００において、上部ギャップ膜７０の下側に、ソフト膜５５と信号検出電極６０の上側に、本発明に係る酸化物反強磁性膜を介在させると次の利点がある。この場合、酸化物反強磁性膜とソフト膜５５が磁気交換結合するので、ソフト膜５５の磁区制御を行うことができる。ソフト膜が多磁区状態になっている場合、ソフト膜５５に近接して配置されている磁気抵抗効果膜４０にノイズを誘導しやすくなる。ソフト膜５５を酸化物反強磁性膜で磁区制御し、ソフト膜５５を単一磁区状態に維持することにより、磁気抵抗効果膜４０に発生するノイズを安定性よく抑止することが可能となる。さらに、この場合、上部ギャップ膜７０を本発明に係る酸化物反強磁性膜が兼ねてもよい。さらに、第二の磁性膜７７を介して酸化物反強磁性膜を設けてもよい。
【０１６８】さらに、本発明に係る磁区制御層は、シールド膜を備えてＭＲヘッドを構成しているが、ノンシールド型ＭＲヘッド，ヨークタイプＭＲヘッド，バーバーポール型ＭＲヘッド、さらに、単なる強磁性膜の磁気抵抗効果を利用した磁気センサーにも、本発明は適用可能である。
【０１６９】さらに、本発明は縦バイアス磁界の印加のほか、横バイアス磁界の印加にも適用は可能である。
【０１７０】さらに、本発明は、磁気抵抗効果膜４０の磁区制御ばかりでなく、従来の電磁誘導タイプの磁気ヘッドにも適用は可能である。電磁誘導タイプの磁気ヘッドにおいて、上部磁気コア、及び下部磁気コアに本発明の磁区制御法を適用することにより、これらの磁性膜の磁区制御が可能になると推定できる。
【０１７１】さらに、本発明は、巨大磁気抵抗効果素子において、強磁性膜に一方向異方性を付与するのにも適用は可能であると推定できる。
【０１７２】
【発明の効果】本発明によると、ノイズレス，高出力で再生できる磁気ヘッド及びそれを用いた磁気ディスク装置を提供できる。
【０１７３】さらに、本発明によると、動作温度範囲内で安定に、ノイズレス，高出力で再生できる磁気ヘッド及びそれを用いた磁気ディスク装置を提供できる。
【０１７４】上記より、直径が１.５〜６.５インチの磁気ディスクと、該磁気ディスクを３５００〜５０００ｒｐｍで回転させる手段と、該磁気ディスクに記録させた磁気的信号を磁気抵抗効果膜によって電気的信号に変換する磁気ヘッドと、を有する磁気ディスク装置であって、前記磁気ディスクのトラック密度を２.６〜20.0tpi 及びビット密度６０〜２００ktpiとし、転送速度６〜９ＭＢ／ｓ及びアクセス時間５〜１０ｍｓで再生することを特徴とする磁気ディスク装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のＭＲヘッドを示す斜視図。
【図２】本発明の磁気ディスク装置および情報処理システムの構成を示す概略図。
【図３】本発明の一実施例の磁気ディスク装置の斜視図。
【図４】本発明の記録再生分離型磁気ヘッドをスライダに形成した斜視図。
【図５】荷重アーム上にスライダを形成した斜視図。
【図６】本発明の一実施例の記録再生分離型磁気ヘッドを示す斜視図。
【図７】本発明の磁区制御層の機能を示す拡大断面図。
【図８】ＮｉＦｅＮｂ合金膜の飽和磁束密度のＮｂ量依存性を示す図。
【図９】ＮｉＦｅＮｂ合金膜の比抵抗のＮｂ量依存性を示す図。
【図１０】異方性磁界，結合磁界とＮｉＦｅＮｂ合金膜のＮｂ添加量の関係を示す図。
【図１１】異方性磁界，結合磁界とＮｉＦｅＮｂ合金膜の飽和磁束密度の関係を示す図。
【図１２】本発明の磁区制御層を含む磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化曲線を示す図。
【図１３】本発明の磁区制御層を含むＭＲヘッドの再生波形を示す図。
【図１４】本発明の磁区制御層のブロッキング温度を示す図。
【図１５】本発明の自発磁化を所持する磁性膜のキュリー温度がブロッキング温度よりも高い必要があることを説明する図。
【図１６】本発明のＮｉＯ膜の結合磁界，異方性磁界のＮｉＯ膜厚依存性を示す図。
【図１７】本発明のＮｉＯ膜のブロッキング温度のＮｉＯ膜厚依存性を示す図。
【図１８】各磁性膜の腐食試験結果を示す図。
【図１９】本発明の磁区制御層の耐熱試験結果を示す図。
【符号の説明】
１０…下部シールド膜、１１…モータ、１２…磁気ディスク、１３…磁気ヘッド、１４…キャリッジ、１５…ボイスコイルモータ、２０…下部ギャップ膜、４０…磁気抵抗効果膜、４５…第一の磁性膜、５０…シャント膜、５５…ソフト膜、６０…信号検出電極、７０…上部ギャップ膜、７１…ヘッド・ディスクアッセンブリ、７２…電子回路部、７３…ヘッド・ディスクアッセンブリ・ユニット、７７…第二の磁性膜、８０…上部シールド膜、８１…スライダ、８３…媒体対抗面、９１…荷重アーム、９３…ジンバルバネ、１００…磁区制御層、１０１…非磁性基板、１１０…導体コイル、１２０…絶縁膜、１３０…磁気コア、７００…磁気ディスク装置の容器、１０００…ＭＲヘッド、２０００…記録ヘッド、３０００…記録再生分離型磁気ヘッド、４０００…磁気ディスク装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置であって、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、前記磁気抵抗効果膜に長手方向のバイアス磁界を印加する第一の磁性膜と、前記第一の磁性膜と前記磁気抵抗効果膜との間に形成され、前記磁気抵抗効果膜と前記第一の磁性膜との磁気的な結合の大きさを調節する第二の磁性膜と有する磁気ヘッドを搭載したことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】請求項１記載の磁気ディスク装置において、前記第二の磁性膜の膜厚より前記磁気抵抗効果膜の膜厚が厚いことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項３】直径が１.５〜６.５インチの磁気ディスクと、該磁気ディスクを３５００〜５０００rpm で回転させる回転手段と、該磁気ディスクに記録された磁気的信号を磁気抵抗効果膜によって電気的信号に変換する磁気ヘッドと、を有する磁気ディスク装置であって、前記磁気ディスクにトラック密度２.６〜２０.０ktpi及びビット密度６０〜２００kbpiで記録された情報を、転送速度６〜９ＭＢ／ｓ及びアクセス時間５〜１０ｍｓで再生することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項４】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置であって、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、反強磁性膜と、前記反強磁性膜と前記磁気抵抗効果膜との間に形成される磁性膜とを有し、前記磁性膜の自発磁化より前記反強磁性膜の自発磁化が小さいことを特徴とする磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置。
【請求項５】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置であって、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、永久磁石膜と、前記永久磁石膜と前記磁気抵抗効果膜との間に形成される磁性膜とを有し、前記磁性膜の自発磁化より前記永久磁石膜の自発磁化が大きいことを特徴とする磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置。
【請求項６】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換するＮｉＦｅ膜と、前記ＮｉＦｅ膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置であって、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記ＮｉＦｅ膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、ＮｉＯ又はＣｏＰｔからなる第一膜と、前記第一膜と前記ＮｉＦｅ膜との間に形成されたＮｉＦｅＮｂからなる第二膜とを有することを特徴とする磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置。
【請求項７】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドにおいて、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、前記磁気抵抗効果膜に長手方向のバイアス磁界を印加する第一の磁性膜と、前記第一の磁性膜と前記磁気抵抗効果膜との間に形成され、前記磁気抵抗効果膜と前記第一の磁性膜との磁気的な結合の大きさを調節する第二の磁性膜と有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項８】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドにおいて、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、反強磁性膜と、前記反強磁性膜と前記磁気抵抗効果膜との間に形成される磁性膜とを有し、前記磁性膜の自発磁化より前記反強磁性膜の自発磁化が小さいことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項９】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドにおいて、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、永久磁石膜と、前記永久磁石膜と前記磁気抵抗効果膜との間に形成される磁性膜とを有し、前記磁性膜の自発磁化より前記永久磁石膜の自発磁化が大きいことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１０】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換するＮｉＦｅ膜と、前記ＮｉＦｅ膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドにおいて、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記ＮｉＦｅ膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、ＮｉＯ又はＣｏＰｔからなる第一膜と、前記第一膜と前記ＮｉＦｅ膜との間に形成されたＮｉＦｅＮｂからなる第二膜とを有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置であって、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、前記磁気抵抗効果膜に長手方向のバイアス磁界を印加する第一の磁性膜と、前記第一の磁性膜と前記磁気抵抗効果膜との間に形成され、前記磁気抵抗効果膜と前記第一の磁性膜との磁気的な結合の大きさを調節する第二の磁性膜と有する磁気ヘッドを搭載したことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】請求項１記載の磁気ディスク装置において、前記第二の磁性膜の膜厚より前記磁気抵抗効果膜の膜厚が厚いことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項３】直径が１.５〜６.５インチの磁気ディスクと、該磁気ディスクを３５００〜５０００rpm で回転させる回転手段と、該磁気ディスクに記録された磁気的信号を磁気抵抗効果膜によって電気的信号に変換する磁気ヘッドと、を有する磁気ディスク装置であって、前記磁気ディスクにトラック密度２.６〜２０.０ktpi及びビット密度６０〜２００kbpiで記録された情報を、転送速度６〜９ＭＢ／ｓ及びアクセス時間５〜１０ｍｓで再生することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項４】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置であって、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、反強磁性膜と、前記反強磁性膜と前記磁気抵抗効果膜との間に形成される磁性膜とを有し、前記磁性膜の自発磁化より前記反強磁性膜の自発磁化が小さいことを特徴とする磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置。
【請求項５】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置であって、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、永久磁石膜と、前記永久磁石膜と前記磁気抵抗効果膜との間に形成される磁性膜とを有し、前記磁性膜の自発磁化より前記永久磁石膜の自発磁化が大きいことを特徴とする磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置。
【請求項６】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換するＮｉＦｅ膜と、前記ＮｉＦｅ膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置であって、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記ＮｉＦｅ膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、ＮｉＯ又はＣｏＰｔからなる第一膜と、前記第一膜と前記ＮｉＦｅ膜との間に形成されたＮｉＦｅＮｂからなる第二膜とを有することを特徴とする磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置。
【請求項７】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドにおいて、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、前記磁気抵抗効果膜に長手方向のバイアス磁界を印加する第一の磁性膜と、前記第一の磁性膜と前記磁気抵抗効果膜との間に形成され、前記磁気抵抗効果膜と前記第一の磁性膜との磁気的な結合の大きさを調節する第二の磁性膜と有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項８】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドにおいて、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、反強磁性膜と、前記反強磁性膜と前記磁気抵抗効果膜との間に形成される磁性膜とを有し、前記磁性膜の自発磁化より前記反強磁性膜の自発磁化が小さいことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項９】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換する磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドにおいて、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記磁気抵抗効果膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、永久磁石膜と、前記永久磁石膜と前記磁気抵抗効果膜との間に形成される磁性膜とを有し、前記磁性膜の自発磁化より前記永久磁石膜の自発磁化が大きいことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１０】磁気抵抗効果を用いて磁気的信号を電気的信号に変換するＮｉＦｅ膜と、前記ＮｉＦｅ膜に信号検出電流を流すための一対の電極とを有する磁気ヘッドにおいて、前記一対の電極に挾まれた領域に、前記ＮｉＦｅ膜に接して配置された磁区制御層を有し、前記磁区制御層が、ＮｉＯ又はＣｏＰｔからなる第一膜と、前記第一膜と前記ＮｉＦｅ膜との間に形成されたＮｉＦｅＮｂからなる第二膜とを有することを特徴とする磁気ヘッド。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１２】
【図２】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１３】
【図１０】
【図１６】
【図１７】
【図１１】
【図１９】
【図１４】
【図１５】
【図１８】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１２】
【図２】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１３】
【図１０】
【図１６】
【図１７】
【図１１】
【図１９】
【図１４】
【図１５】
【図１８】
【特許番号】第２８１７５０１号
【登録日】平成１０年（１９９８）８月２１日
【発行日】平成１０年（１９９８）１０月３０日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−５９８９５
【出願日】平成４年（１９９２）３月１７日
【公開番号】特開平５−１３５３３１
【公開日】平成５年（１９９３）６月１日
【審査請求日】平成７年（１９９５）３月１０日
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【参考文献】
【文献】特開 平３−１６０６１３（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１０年（１９９８）８月２１日
【発行日】平成１０年（１９９８）１０月３０日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）３月１７日
【公開番号】特開平５−１３５３３１
【公開日】平成５年（１９９３）６月１日
【審査請求日】平成７年（１９９５）３月１０日
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【参考文献】
【文献】特開 平３−１６０６１３（ＪＰ，Ａ）
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