磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置
【課題】高出力で低抵抗の磁気抵抗効果素子を有する磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、磁気記録媒体に対向する媒体対向面を有し、前記磁気記録媒体に記録された磁化の方向を検出する再生部を備える磁気ヘッドが提供される。前記再生部は、磁化の方向が固着された第１磁化固着層と、前記媒体対向面に対して平行な第１方向に沿って前記第１磁化固着層と積層され、磁化の方向が固着された第２磁化固着層と、前記第１磁化固着層と前記第２磁化固着層との間に設けられ、磁化の方向が可変の磁化自由層と、を含む。前記磁化自由層の前記媒体対向面に対して垂直な第２方向に沿った長さは、前記第１磁化固着層の前記第２方向に沿った長さよりも短く、前記第２磁化固着層の前記第２方向に沿った長さよりも短い。
【解決手段】実施形態によれば、磁気記録媒体に対向する媒体対向面を有し、前記磁気記録媒体に記録された磁化の方向を検出する再生部を備える磁気ヘッドが提供される。前記再生部は、磁化の方向が固着された第１磁化固着層と、前記媒体対向面に対して平行な第１方向に沿って前記第１磁化固着層と積層され、磁化の方向が固着された第２磁化固着層と、前記第１磁化固着層と前記第２磁化固着層との間に設けられ、磁化の方向が可変の磁化自由層と、を含む。前記磁化自由層の前記媒体対向面に対して垂直な第２方向に沿った長さは、前記第１磁化固着層の前記第２方向に沿った長さよりも短く、前記第２磁化固着層の前記第２方向に沿った長さよりも短い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗効果素子（magnetoresistive effect element）は、磁気ヘッド（例えば、ＭＲヘッド：magnetoresistive head）に用いられている。ＭＲヘッドは、磁気記録再生装置に搭載され、ハードディスクドライブ等の磁気記録媒体からの情報を読み取る。ハードディスクの性能（記録密度）を高めるために、高出力で低抵抗の磁気ヘッドが要求されている。特に、記録密度の向上のために空間分解能がさらに高まる中で、高出力かつ低抵抗の磁気ヘッドを得る技術が重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２０８７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、高出力で低抵抗の磁気抵抗効果素子を有する磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、磁気記録媒体に対向する媒体対向面を有し、前記磁気記録媒体に記録された磁化の方向を検出する再生部を備える磁気ヘッドが提供される。前記再生部は、磁化の方向が固着された第１磁化固着層と、前記媒体対向面に対して平行な第１方向に沿って前記第１磁化固着層と積層され、磁化の方向が固着された第２磁化固着層と、前記第１磁化固着層と前記第２磁化固着層との間に設けられ、磁化の方向が可変の磁化自由層と、を含む。前記磁化自由層の前記媒体対向面に対して垂直な第２方向に沿った長さは、前記第１磁化固着層の前記第２方向に沿った長さよりも短く、前記第２磁化固着層の前記第２方向に沿った長さよりも短い。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｄ）は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドを示す模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る磁気ヘッドを示す模式的斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係る磁気ヘッドを搭載するヘッドスライダを示す模式的斜視図である。
【図４】磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドを示す模式図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドを示す模式図である。
【図７】磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドを示す模式図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドを示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドを示す模式図である。
【図１１】図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、第２の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を示す工程順模式的断面図である。
【図１２】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第２の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を示す工程順模式的断面図である。
【図１３】第２の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を示すフローチャート図である。
【図１４】第３の実施形態に係る磁気記録再生装置を示す模式的斜視図である。
【図１５】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、第３の実施形態に係る磁気記録装置の一部を示す模式的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）〜図１（ｄ）は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドの構成を例示する模式図である。
すなわち、図１（ａ）は模式的斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図であり、図１（ｄ）は図１（ａ）のＣ１−Ｃ２線断面図である。
図２は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドの構成を例示する模式的斜視図である。
図３は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドを搭載するヘッドスライダの構成を例示する模式的斜視図である。
まず、本実施形態に係る磁気ヘッドの構成の概要と動作の概要について、図２及び図３を用いて説明する。
【０００９】
図２に表したように、磁気ヘッド１１０は、再生部７０（再生ヘッド部）を備えている。さらに、磁気ヘッド１１０は、書き込み部６０（書き込みヘッド部）を備えることができる。
【００１０】
書き込み部６０は、例えば、主磁極６１と、リターンパス（シールド）６２と、を備える。なお、磁気ヘッド１１０において、書き込み部６０は、スピントルク発振子１０などの記録過程に対するアシスト機能する部分をさらに備えることができる。すなわち、磁気ヘッド１１０の書き込み部６０は、任意の構成を有することができる。
【００１１】
再生部７０は、磁気抵抗効果素子７１と、第１磁気シールド７２ａと、第２磁気シールド７２ｂとを含む。磁気抵抗効果素子７１は、第１磁気シールド７２ａと第２磁気シールド７２ｂとの間に設けられている。後述するように、第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂは必要に応じて設けられ、場合によっては省略できる。
【００１２】
上記の再生部７０の各要素、及び上記の書き込み部６０の各要素は、図示しない、例えばアルミナの絶縁体により分離される。
【００１３】
図３に表したように、磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ３に搭載される。ヘッドスライダ３には、例えばＡｌ２Ｏ３／ＴｉＣなどが用いられる。
ヘッドスライダ３は、磁気ディスクなどの磁気記録媒体８０の上を、浮上または接触しながら、磁気記録媒体８０に対して相対的に運動する。
【００１４】
ヘッドスライダ３は、例えば、空気流入側３Ａと空気流出側３Ｂとを有する。磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ３の空気流出側３Ｂの側面などに配置される。これにより、ヘッドスライダ３に搭載された磁気ヘッド１１０は、磁気記録媒体８０の上を浮上または接触しながら磁気記録媒体８０に対して相対的に運動する。
【００１５】
図２に表したように、磁気記録媒体８０は、例えば媒体基板８２と、媒体基板８２の上に設けられた磁気記録層８１と、を有する。書き込み部６０から印加される磁界により、磁気記録層８１の磁化８３が制御され、これにより書き込み動作が実施される。このとき、磁気記録媒体８０は、媒体移動方向８５の方向に沿って、磁気ヘッド１１０に対して相対的に移動する。
【００１６】
再生部７０は、磁気記録媒体８０に対向して配置される。磁気記録媒体８０は、媒体移動方向８５の方向に沿って、磁気ヘッド１１０に対して相対的に移動し、再生部７０は、磁気記録層８１の磁化８３の方向を検出する。これにより、再生動作が実施される。
【００１７】
図１（ａ）〜図１（ｄ）は、再生部７０の構成を例示している。
この図においては、第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂは省略されている。
【００１８】
図１（ａ）〜図１（ｄ）に表したように、本実施形態に係る磁気ヘッド１１０は、再生部７０を備える。再生部７０は、磁気記録媒体８０に対向する媒体対向面７０１（ＡＢＳ：Air Bearing Surface）を有する。再生部７０は、磁気記録媒体８０に記録された磁化８３の方向を検出する。
【００１９】
再生部７０は、第１磁化固着層７１０と、第２磁化固着層７２０と、磁化自由層７３０と、を含む。第１磁化固着層７１０、第２磁化固着層７２０及び磁化自由層７３０は、磁気抵抗効果素子７１に含まれる。
【００２０】
第１磁化固着層７１０の磁化（第１磁化７１０ａ）の方向は固着されている。
第２磁化固着層７２０は、媒体対向面７０１に対して平行な第１方向に沿って第１磁化固着層７１０と積層される。第２磁化固着層７２０の磁化（第１磁化７２０ａ）の方向は固着されている。
【００２１】
ここで、本願明細書において、「積層」とは、複数の層が互いに接して重ねられる状態の他に、間に別の層が挿入されて重ねられる場合も含む。
【００２２】
磁化自由層７３０は、第１磁化固着層７１０と第２磁化固着層７２０との間に設けられる。磁化自由層７３０の磁化の方向は可変である。
【００２３】
ここで、第１磁化固着層７１０から第２磁化固着層７２０に向かう方向をＸ軸方向とする。媒体対向面７０１に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸方向に対して垂直でＺ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００２４】
本具体例では、Ｘ軸方向は、媒体対向面７０１に対して平行である。このとき、「平行」は、Ｘ軸方向と媒体対向面７０１とが厳密に平行である場合の他に、Ｘ軸方向が媒体対向面７０１と小さい角度で傾斜していている場合も含む。例えば、Ｘ軸方向は、媒体対向面７０１に対してプラスマイナス１０度以下で傾斜していても良い。
なお、Ｘ軸方向は第１方向に一致する。
【００２５】
なお、Ｘ軸方向は、例えばダウントラック方向（媒体移動方向８５）に沿う。Ｙ軸方向は、例えばクロストラック方向（トラック幅方向）に沿う。なお、書き込み部６０は、再生部７０と、例えばＸ軸方向に沿って並ぶ。例えば、媒体移動方向８５は、再生を行う磁気記録媒体８０の相対位置によって、Ｘ軸方向に対してプラスマイナス２０度以下で傾いている場合がある。従って、このときの「沿う」は、Ｘ軸方向（第１磁化固着層７１０から第２磁化固着層７２０に向かう方向）が、媒体移動方向８５に対して厳密に平行である場合の他に、例えばプラスマイナス２０度以下で傾いている場合を含む。
【００２６】
第１磁化固着層７１０及び第２磁化固着層７２０には、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ合金及びＦｅＮｉ合金などの強磁性材料を用いることができる。
磁化自由層７３０には、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ合金及びＦｅＮｉ合金などの強磁性材料を用いることができる。
【００２７】
本具体例においては、第１磁化固着層７１０と磁化自由層７３０との間に第１導電層７１１が設けられている。第２磁化固着層７２０と磁化自由層７３０との間に第２導電層７２１が設けられている。第１導電層７１１及び第２導電層７２１には、例えば、銅などの非磁性の導電材料を用いることができる。
【００２８】
本具体例においては、第１磁化固着層７１０の磁化自由層７３０とは反対の側に第１反強磁性層７１２が設けられている。すなわち、第１反強磁性層７１２と磁化自由層７３０との間に第１磁化固着層７１０が設けられている。第１反強磁性層７１２により第１磁化固着層７１０の磁化（第１磁化７１０ａ）の方向が固着される。第２磁化固着層７２０の磁化自由層７３０とは反対の側に第２反強磁性層７２２が設けられている。すなわち、第２反強磁性層７２２と磁化自由層７３０との間に第２磁化固着層７２０が設けられている。第２反強磁性層７２２により第２磁化固着層７２０の磁化（第２磁化７２０ａ）の方向が固着される。第１反強磁性層７１２及び第２反強磁性層７２２には、例えば、ＰｔＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎなどの反強磁性材料を用いることができる。
【００２９】
第１導電層７１１及び第２導電層７２１を介して磁化自由層７３０に電圧（バイアス電圧）が印加される。具体的には、例えば第１反強磁性層７１２と第２反強磁性層７２２との間）にバイアス電圧が印加され、第１磁化固着層７１０、第１導電層７１１、第２磁化固着層７２０及び第２導電層７２１を介して、磁化自由層７３０に電流が通電される。これにより、磁気抵抗効果素子７１における抵抗を検出することで、磁気記録媒体８０の磁化８３の方向を検出し、再生動作が実施される。
【００３０】
後述するように、第１導電層７１１及び第２導電層７２１は必要に応じて設けられ、場合によっては省略できる。例えば、第１導電層７１１及び第２導電層７２１の機能を第１磁化固着層７１０及び第２磁化固着層７２０が果たすことができる。
【００３１】
本具体例においては、再生部７０の媒体対向面７０１上に保護層７８０が設けられている。保護層７８０には、非磁性材料である例えばカーボンが用いられる。保護層７８０の厚さは、例えば、１ナノメートル（ｎｍ）以上３ｎｍ以下とされる。保護層７８０は必要に応じて設けられ、場合によっては省略される。
【００３２】
本実施形態に係る磁気ヘッド１１０の再生部７０においては、第１磁化固着層７１０、磁化自由層７３０及び第２磁化固着層７２０の積層構造体の、磁気記録媒体８０に対向する側の端の面が媒体対向面７０１とされる。
【００３３】
第１磁化固着層７１０の媒体対向面７０１の側の端７１０ｅ、第２磁化固着層７２０の媒体対向面７０１の側の端７２０ｅ、及び、磁化自由層７３０の媒体対向面７０１の側の端７３０ｅは、媒体対向面７０１を含む平面内にある。すなわち、第１磁化固着層７１０、第２磁化固着層７２０及び磁化自由層７３０は、再生部７０の中で、磁気記録媒体８０に近接して配置される。これにより、再生部７０における磁気記録媒体８０の磁化８３を効率良く検出することができる。
【００３４】
第１磁化固着層７１０の厚さＴ１（Ｘ軸方向に沿った長さ）は、例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下とされる。本具体例では、厚さＴ１は４ｎｍとされる。
第２磁化固着層７２０の厚さＴ２（Ｘ軸方向に沿った長さ）は、例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下とされる。本具体例では、厚さＴ２は４ｎｍとされる。
磁化自由層７３０の厚さＴ３（Ｘ軸方向に沿った長さ）は、例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下とされる。本具体例では、厚さＴ３は５ｎｍとされる。
【００３５】
図１（ｂ）に表したように、磁気抵抗効果素子７１のＸ軸方向に沿った厚さＴ０は、第１磁化固着層７１０の厚さＴ１、第２磁化固着層７２０の厚さＴ２、磁化自由層７３０の厚さＴ３、第１導電層７１１の厚さ、第２導電層７２１の厚さ、第１反強磁性層７１２の厚さ、及び、第２反強磁性層７２２の厚さの合計となる。
【００３６】
再生部７０において、例えば、磁気抵抗効果素子７１が第１磁気シールド７２ａと第２磁気シールド７２ｂとの間に設けられ、磁気抵抗効果素子７１の厚さＴ０がギャップ長に相当する。
【００３７】
本具体例では、第１磁化固着層７１０のＹ軸方向に沿った長さ（第１磁化固着層幅Ｗ１）は、第２磁化固着層７２０のＹ軸方向に沿った長さ（第２磁化固着層幅Ｗ２）と同じである。そして、Ｙ軸方向に沿った磁化自由層７３０の長さ（磁化自由層幅Ｗ３）は、第１磁化固着層幅Ｗ１及び第２磁化固着層幅Ｗ２と同じである。ただし、後述するように、磁化自由層幅Ｗ３は、第１磁化固着層幅Ｗ１及び第２磁化固着層幅Ｗ２よりも小さく設定されても良い。
【００３８】
第１磁化固着層幅Ｗ１及び第２磁化固着層幅Ｗ２は、例えば４ｎｍ以上２００ｎｍ以下とされる。本具体例では、第１磁化固着層幅Ｗ１及び第２磁化固着層幅Ｗ２は、１２ｎｍである。
磁化自由層幅Ｗ３は、第１磁化固着層幅Ｗ１及び第２磁化固着層幅Ｗ２以下に設定される。本具体例では磁化自由層幅Ｗ３も１２ｎｍに設定されている。
【００３９】
図１（ｂ）に表したように、本具体例では、第１磁化固着層７１０の磁化（第１磁化７１０ａ）の方向は、第２磁化固着層７２０の磁化（第２磁化７２０ａ）の方向に対して平行である。このとき、「平行」は、第１磁化７１０ａの方向が、第２磁化７２０ａの方向と厳密に平行である場合の他、第１磁化７１０ａの方向と第２磁化７２０ａの方向との角度が、プラスマイナス２０度以下であることを含む。
【００４０】
具体的には、第１磁化７１０ａの方向はＺ軸方向に対して平行である。第２磁化７２０ａの方向はＺ軸方向に対して平行である。例えば、第１磁化７１０ａの方向とＺ軸方向との角度はプラスマイナス２０度以下でも良い。例えば、第２磁化７２０ａの方向とＺ軸方向との角度はプラスマイナス２０度以下でも良い。
ただし、実施形態はこれに限らず、後述するように、例えば、第１磁化７１０ａの方向はＹ軸方向に対して平行で、第２磁化７２０ａの方向はＹ軸方向に対して平行でも良い。
【００４１】
磁化自由層７３０の磁化の容易軸（磁化容易軸７３０ａ）は、第１磁化固着層７１０の磁化（第１磁化７１０ａ）の方向に対して交差し、第２磁化固着層７２０の磁化（第２磁化７２０ａ）の方向と交差する。
【００４２】
具体的には、磁化自由層７３０の磁化容易軸７３０ａは、第１磁化固着層７１０の磁化（第１磁化７１０ａ）の方向に対して直交し、第２磁化固着層７２０の磁化（第２磁化７２０ａ）の方向と直交している。このとき、「直交」は必ずしも厳密な直交だけではなく、直交に近い状態を含む。磁化自由層７３０の磁化容易軸７３０ａと、第１磁化７１０ａの方向と、の角度は、例えば６０度以上１２０度以下とされる。磁化自由層７３０の磁化容易軸７３０ａと、第２磁化７２０ａの方向と、の角度は、例えば６０度以上１２０度以下とされる。このように、磁化自由層７３０の磁化容易軸７３０ａは、第１磁化固着層７１０の磁化の方向に対して垂直であり、第２磁化固着層７２０の磁化の方向に対して垂直である。このとき、「垂直」は、磁化容易軸７３０ａと、第１磁化固着層７１０の磁化の方向と、が厳密に垂直であり、磁化容易軸７３０ａの方向と、第２磁化固着層７２０の磁化の方向と、が厳密に垂直である場合の他、これらの間の角度が上記の角度である場合を含む。
【００４３】
本実施形態に係る磁気ヘッド１１０の再生部７０においては、磁化自由層７３０の媒体対向面７０１に対して垂直な第２方向（Ｚ軸方向）に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）は、第１磁化固着層７１０の第２方向に沿った長さ（第１磁化固着層高さＨ１）よりも短く、第２磁化固着層７２０の第２方向に沿った長さ（第２磁化固着層高さＨ２）よりも短い。
【００４４】
第１磁化固着層高さＨ１及び第２磁化固着層高さＨ２は、例えば磁化自由化層７３０の高さ（磁化自由化層高さＨ３）以上２００ｎｍ以下とされる。本具体例では、第１磁化固着層高さＨ１及び第２磁化固着層高さＨ２は、１００ｎｍである。
磁化自由層高さＨ３は、例えば２ｎｍ以上８ｎｍ未満に設定される。本具体例では、磁化自由層高さＨ３は、５ｎｍに設定されている。
【００４５】
これにより、再生部７０において（すなわち磁気抵抗効果素子７１において）、高出力で低抵抗が得られる。
【００４６】
なお、第１磁化固着層７１０と第２磁化固着層７２０とは相互に入れ替えても良い。このとき、第１磁化固着層７１０と第２磁化固着層７２０との入れ替えに連動して、第１反強磁性層７１２と第２反強磁性層７２２とは相互に入れ替えられる。また、第１導電層７１１と第２導電層７２１とは相互に入れ替えられる。
【００４７】
なお、磁気ヘッド１１０においては、第１磁化固着層７１０と第２磁化固着層７２０との間において（具体的には、第１導電層７１１と第２導電層７２１との間において）、磁化自由層７３０が設けられていない部分には、非磁性体の絶縁層７４０が設けられている。絶縁層７４０には、例えば酸化シリコンなどが用いられる。絶縁層７４０は、第１磁化固着層７１０（具体的には第１導電層７１１）と、第２磁化固着層７２０（具体的には第２導電層７２１）と、を電気的に分断する。
【００４８】
図４は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
すなわち、同図は、第１磁化固着層高さＨ１の磁化自由層高さＨ３に対する比率Ｒ１（Ｒ１＝Ｈ１／Ｈ３）を変えたときの出力Ｐ１をシミュレーションした結果を例示している。ここで、出力Ｐ１は、孤立再生出力である。
【００４９】
このシミュレーションにおいては、第２磁化固着層高さＨ２は第１磁化固着層高さＨ１と同じとし、磁化自由層高さＨ３を５ｎｍで一定とし、第１磁化固着層高さＨ１及び第２磁化固着層高さＨ２を変えたときの出力Ｐ１がシミュレーションされた。同図の横軸は比率Ｒ１であり、縦軸は出力Ｐ１を示す。なお、このシミュレーションにおいては、ＭＲの原理としてＧＭＲを仮定し、第１磁化固着層７１０と磁化自由化層７３０との界面、第２磁化固着層７２０と磁化自由層７３０との界面、第１磁化固着層７１０の層内、第２磁化固着層７２０の層内、及び、磁化自由層７３０の層内、において、ＭＲ効果が発現すると仮定した。また、磁化自由化層幅Ｗ３が１０ｎｍであり、第１磁化固着層７１０の厚さＴ１及び第２磁化固着層７２０の厚さＴ２が１０ｎｍであり、磁化自由層７３０の厚さＴ３が５ｎｍである素子を仮定した。バイアス電流の上限値はＭＲ素子の温度で決まると仮定して、バイアス電流の上限値はＭＲ素子の温度が９０℃の時の値とした。
【００５０】
図４に表したように、比率Ｒ１が１よりも小さいとき、すなわち、磁化自由層高さＨ３が第１磁化固着層高さＨ１よりも大きいときは、出力Ｐ１が小さく、例えば出力Ｐ１は４ミリボルト（ｍＶ）〜４．５ｍＶである。比率Ｒ１が１以上になると出力Ｐ１が増大する。比率Ｒ１が２以上になると出力Ｐ１が、例えば１０ｍＶ〜１２ｍＶとほぼ一定となる。
【００５１】
すなわち、磁化自由層高さＨ３が第１磁化固着層高さＨ１よりも小さくなると出力Ｐ１が増大し、磁化自由層高さＨ３が第１磁化固着層高さＨ１の２分の１以下になると、出力Ｐ１がほぼ飽和する。
【００５２】
このように、磁化自由層高さＨ３が第１磁化固着層高さＨ１よりも小さくなると、出力Ｐ１が増大する。
【００５３】
本実施形態に係る磁気ヘッド１１０においては、このように、磁化自由層高さＨ３が第１磁化固着層高さＨ１よりも小さく、磁化自由層７３０の面積が第１磁化固着層７１０及び第２磁化固着層７２０の面積よりも小さいという新しい構成を採用している。
【００５４】
この構成においては、磁化自由層７３０の面積が第１磁化固着層７１０及び第２磁化固着層７２０の面積よりも小さいため、磁気抵抗効果素子７１における熱拡散効率が良くなる。これにより、大きな電流を流すことができ、その結果、出力が増大できる。
【００５５】
さらに、磁化自由層７３０と第１磁化固着層７１０との界面の面積、及び、磁化自由層７３０と第２磁化固着層７２０との界面の面積が、第１磁化固着層７１０及び第２磁化固着層７２０の断面積（電流が通電される方向に対して垂直なＹ−Ｚ平面で切断したときの断面積）よりも小さくなる。これにより、主にＭＲ効果が発現する上記の界面における抵抗変化の、磁気抵抗効果素子７１全体の抵抗に対する割合（抵抗変化率）を大きくすることができる。
【００５６】
そして、抵抗変化率を上げつつ、磁気抵抗効果素子７１全体を低抵抗化することができる。これは、電流の狭窄の効果に基づいている。すなわち、磁化自由層７３０の面積が、第１磁化固着層７１０及び第２磁化固着層７２０の面積よりも小さいため、第１磁化固着層７１０と第２磁化固着層７２０との間に流れる電流が、磁化自由層７３０において狭窄される。これにより、抵抗変化率を上げつつ低抵抗化が可能になる。
【００５７】
なお、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＣＰＰ（Current-Confined-Path）−ＧＭＲ(giant magneto resistive effect)素子においては、素子中の非磁性中間層における電流経路を狭窄するのに対し、本実施形態に係る構成においては、磁化自由層７３０の全体の面積を小さくすることで、電流経路を狭窄する。
【００５８】
磁気記録媒体８０における記録密度の増大に伴い、磁気抵抗効果素子７１の素子サイズは小さくなる。それに伴って印加できるバイアス電圧が低下する傾向にある。また、素子サイズが小さくなると、ＭＲヘッドの抵抗が大きくなるため、素子の低抵抗化が必要とされる。
【００５９】
このとき、実施形態に係る磁気ヘッド１１０においては、その新規な構成により、熱拡散効率の向上による大電流化、抵抗変化率の増大、及び、低抵抗化を実現できる。
【００６０】
再生部７０において、主にＭＲ効果が発現するのは、磁化自由層７３０と磁化固着層との界面である。実施形態に係る磁気ヘッド１１０においては、磁化固着層を２枚使用することにより、主にＭＲ効果が発現する磁化自由層７３０と磁化固着層との界面が、１枚の磁化固着層を用いた場合の２倍となる。このため、本実施形態においては、ＧＭＲ効果に基づく全体の出力（最大抵抗変化）が、磁化固着層を１枚用いる構成に対して少なくとも１．５倍になる。
【００６１】
実施形態に係る磁気ヘッド１１０における新しい構成により、スピントルクノイズも抑制できる。
すなわち、第１磁化固着層７１０と第２磁化固着層７２０との２つの磁化固着層を用いることで、例えば、一方の磁化固着層からの透過のトルクと、他方の磁化固着層による反射のトルクと、の両方のトルクが、磁化自由層７３０に印加され、そのトルクの方向は互いに逆になる。これにより、トルクの総量は、１つの磁化固着層を用いる場合よりも小さくなる。
【００６２】
一般に知られているスピンバルブ構造の磁気抵抗効果膜を再生素子として機能させるには、膜面に略垂直にバイアス電流（センス電流）を流す。この際、バイアス電流を流すことによって、伝導電子もバイアス電流とは逆方向に流れる。その際、最初に通過した磁性膜のスピン角運動量は、伝導電子のスピン角運動量を介して次に通過する磁性膜に流れ込み、その磁化にトルクを与える。
【００６３】
例えば、伝導電子が磁化固着層から磁化自由層に流れる場合は、磁化固着層を通過した際の角運動量が磁化自由層中の磁化にトルクを与えるようになる。また、伝導電子が磁化自由層から磁化固着層に流れる場合は、磁化自由層を通過した際の角運動量が磁化固着層中の磁化にトルクを与えるようになる。
【００６４】
上述のようにして発生するトルクは、いわゆるスピントランスファートルクと呼ばれる。このスピントランスファートルクは、ハードディスク等で用いる再生素子に対しては、磁化自由層の磁化に大きな影響を及ぼし、磁気抵抗効果膜において大きなノイズとなる場合がある。
【００６５】
すなわち、スピントルクの受け渡し効率は、電流の方向と、磁化自由層磁化と磁化固着層磁化との相対角度と、に大きく依存する。バイアス電流が磁化自由層から磁化固着層に（すなわち、伝導電子が磁化固着層から磁化自由層に）流れるときは、両層の磁化の相対角度は１８０度に近いほうが、受け渡し効率が良くなる。一方、バイアス電流が磁化固着層から磁化自由層に（すなわち、伝導電子が磁化自由層から磁化固着層に）流れるときは、両層の磁化の相対角度は０度に近いほうが、上記受け渡し効率が良くなる。
【００６６】
前者の場合は、伝導電子のスピンが磁化固着層の磁化に対して平行で、磁化自由層の磁化に反平行であり、磁化固着層の磁化と平行なスピンを有する伝導電子が磁化固着層を透過して、磁化自由層に至るためである。後者の場合は、伝導電子のスピンは磁化固着層及び磁化自由層の磁化に対して平行であるが、磁化固着層の磁化に反平行なスピンを有する伝導電子が磁化固着層で反射されて、磁化自由層に入り込むためである。
【００６７】
このように磁化自由層の磁化は、上述のようにして磁化自由層中に取り込まれたスピンに起因したトルクを受けるようになる。これにより、磁化自由層の磁化が乱雑に動いて不安定となり、これがノイズとなって再生出力が不十分となる場合がある。磁化自由層磁化と磁化固着層磁化との相対角度を考慮してバイアス電流の流す方向を変え、上述したスピントルクの受け渡し効率を減少させれば、スピントルクの受け渡し効率をある程度は減少させることができる。しかしながら、スピントランファートルクは、バイアス電流値にも依存し、バイアス電流値の増大とともに顕著になるので、単にバイアス電流の流す方向を変えたのみでは、スピントランファートルクの影響を十分に低減することはできない。
【００６８】
一方、バイアス電流値を小さくすれば、バイアス電流を流す方向を考慮することなく、スピントランスファートルクを低減することができる。具体的には、約１０７（Ａ／ｃｍ２）以下とすれば、スピントランスファートルクの影響を低減することができる。
【００６９】
しかしながら、バイアス電流値は磁気抵抗効果素子に要求される特性に大きく関わり、バイアス電流値が増大すれば、磁気抵抗効果素子のＭＲ比が小さくても大きな再生出力を得ることができる。従って、バイアス電流値が約１０７（Ａ／ｃｍ２）以下のような場合には、十分な再生出力を得るには磁気抵抗効果素子のＭＲ比が十分高いことが要求され。これに対し、知られているＴＭＲ(tunneling magneto resistive effect）素子及びＧＭＲ素子ではこのようなＭＲ比を十分に満足することが困難であると考えられる。
【００７０】
これに対し、実施形態に係る磁気ヘッド１１０においては、２つの磁化固着層を用いる新しい構成により、透過のトルクと反射のトルクとにおいてトルクの方向が互いに逆になる。これにより、スピントランスファートルクの影響を抑制する。これにより、スピントランスファートルクに起因した再生出力の減少が抑制され、高い再生出力が得られる。
【００７１】
さらに、実施形態に係る磁気ヘッド１１０においては、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下も抑制できる。
磁性体の磁化は、熱により常に擾乱を受けており、それに伴って磁化自由層や磁化固着層の磁化方向は、常にランダムに変動している。これが熱磁気ノイズの原因となる。このノイズは磁性体の体積の平方根に反比例すると考えられている。例えば、従来から知られている再生ヘッドにおいては、１平方インチあたり５テラビットの記録密度において、熱磁気ノイズが、再生ヘッドの主な原因である媒体起因ノイズと同等となると見積もられ、実用的に問題となる。
【００７２】
これに対し、実施形態に係る磁気ヘッド１１０においては、第１磁化固着層７１０の高さＨ１及び第２磁化固着層７２０の高さＨ２を高くすることで、磁化固着層の体積が大きくなる。これにより、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下が抑制できる。さらに、後述するようにＹ軸方向に沿った磁化自由層７３０の長さ（磁化自由層幅Ｗ３）を、磁化自由層７３０のＺ軸方向に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）よりも長くすることで磁化自由層７３０の異方性磁界を大きくして、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下が抑制できる。
【００７３】
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドの構成を例示する模式図である。
すなわち、図５（ａ）は模式的斜視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図であり、図５（ｄ）は図５（ａ）のＣ１−Ｃ２線断面図である。
【００７４】
図５（ａ）〜図５（ｄ）に表したように、本実施形態に係る磁気ヘッド１１１の再生部７０においては、磁化自由層７３０の幅が狭くされている。これ以外は、磁気ヘッド１１０と同様なので説明を省略する。
【００７５】
磁気ヘッド１１１においては、第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な第３方向（Ｙ軸方向）に沿った磁化自由層７３０の長さ（磁化自由層幅Ｗ３）は、第１磁化固着層７１０のＹ軸方向に沿った長さ（第１磁化固着層幅Ｗ１）よりも短く、第２磁化固着層７２０のＹ軸方向に沿った長さ（第２磁化固着層幅Ｗ２）よりも短い。
【００７６】
本具体例においては、第１磁化固着層幅Ｗ１及び第２磁化固着層幅Ｗ２は５０ｎｍに設定され、磁化自由層幅Ｗ３は１０ｎｍに設定されている。
【００７７】
これにより、熱拡散効率の向上による大電流化、抵抗変化率の増大、及び、低抵抗化がさらに促進される。すなわち、さらに高出力化及び低抵抗化が図れる。そして、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下がさらに抑制される。
【００７８】
なお、Ｙ軸方向に沿った磁化自由層７３０の長さ（磁化自由層幅Ｗ３）は、磁化自由層７３０のＺ軸方向に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）よりも長いことが望ましい。これにより、磁化自由層７３０の異方性磁界を大きくして、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下が抑制できる。
【００７９】
図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドの構成を例示する模式図である。
すなわち、図６（ａ）は模式的斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図であり、図６（ｄ）は図６（ａ）のＣ１−Ｃ２線断面図である。
【００８０】
図６（ａ）〜図６（ｄ）に表したように、本実施形態に係る磁気ヘッド１１２の再生部７０においては、第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂが設けられている。磁気抵抗効果素子７１（第１磁化固着層７１０、第２磁化固着層７２０及び磁化自由層７３０）は、第１磁気シールド７２ａと第２磁気シールド７２ｂとの間に設けられている。
【００８１】
第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂには、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、Ｃｏ及びＦｅなどの強磁性材料が用いられる。これにより、後述するように、再生波形特性が改善し、再生特性が向上する。
【００８２】
通常のスピンバルブ膜を用いたＣＰＰ−ＭＲ素子においては、再生の空間分解能を確保するためにＣＰＰ−ＭＲ素子が２枚の軟磁性体のシールド層の間に配置される。再生ヘッドの空間分解能は、シールド層どうしの間隔（ギャップ長ＲＧ）に対応する。記録密度の上昇が進むと高い空間分解能が要求され、例えば一平方インチあたり５Ｔ（テラ）ビットの記録密度では１２ｎｍのギャップ長ＲＧが必要と見積もられるが、ＣＰＰ−ＭＲ素子においては、素子の厚さの限界からギャップ長ＲＧの最小値は２０ｎｍ程度と見積もられる。すなわち、ＣＰＰ−ＭＲ素子においては、一方のシールドの上に、シード層（厚さが２ｎｍ〜３ｎｍ）、反強磁性層（厚さが５ｎｍ以上）、２枚の磁化固着層（厚さの合計が４ｎｍ）、金属（Ｃｕ）層（厚さが２ｎｍ）、磁化自由層（厚さが３ｎｍ）及びキャップ層（厚さが２ｎｍ〜３ｎｍ）が順次積層され、その上に他方のシールドが設けられる。このため、２つのシールドどうしの間隔は１９ｎｍ〜２２ｎｍ以上となり、見積もり値より大きくなってしまう。
【００８３】
これに対し、第１の実施形態に係る再生部７０において、第１磁化固着層７１０の厚さＴ１、第２磁化固着層７２０の厚さＴ２、磁化自由層７３０の厚さＴ３、第１導電層７１１の厚さ、第２導電層７２１の厚さ、第１反強磁性層７１２の厚さ、及び、第２反強磁性層７２２の厚さの合計である磁気抵抗効果素子７１の厚さＴ０が、第１磁気シールド７２ａと第２磁気シールド７２ｂとの間のギャップ長ＲＧに対応する。実施形態におけるギャップ長ＲＧは、従来のスピンバルブ膜を用いたＣＰＰ−ＭＲ素子に対して小さいとは言えない。
【００８４】
以下、磁化自由層高さＨ３と空間分解能との関係について説明する。
図７は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
すなわち、同図は、磁化自由層高さＨ３を変えたときの孤立再生微分波形のパルス幅をシミュレーションした結果を例示している。本シミュレーションでは、第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂが設けられる磁気ヘッド１１２の構成が採用され、ギャップ長ＲＧが２２ｎｍに設定された。第１磁化固着層高さＨ１及び第２磁化固着層高さＨ２は、１００ｎｍとされ、第１磁化固着層幅Ｗ１及び第２磁化固着層幅Ｗ２は１０ｎｍとされた。そして、磁化自由層幅Ｗ３は１０ｎｍとされた。また、浮上量（Fly Height：磁気記録媒体８０と媒体対向面７０１との間隔）は４ｎｍとされた。
【００８５】
同図の横軸は磁化自由層高さＨ３を示し、縦軸は孤立再生微分波形のパルス幅ＰＷ（孤立再生出力が、孤立再生パルス最大値の５０％を示す位置でのパルスの幅）を示す。パルス幅ＰＷは、再生部７０の空間分解能に対応する。
【００８６】
図７に表したように、磁化自由層高さＨ３が８ｎｍよりも大きい領域においては、磁化自由層高さＨ３の増大と共にパルス幅ＰＷが緩やかに上昇するが、パルス幅ＰＷはほぼ一定である。これに対し、磁化自由層高さＨ３が８ｎｍ以下の領域では、磁化自由層高さＨ３の減少と共にパルス幅ＰＷが著しく減少する。すなわち、磁化自由層高さＨ３が８ｎｍ以下においては、空間分解能の向上が顕著になる。
【００８７】
このように、磁化自由層高さＨ３（磁化自由層７３０のＺ軸方向に長さ）は、８ｎｍ以下であることが望ましい。これにより、空間分解能を向上させることができる。
【００８８】
図７の結果は、第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂが設けられる構成に関してのシミュレーション結果であるが、磁化自由層高さＨ３を小さく設定する（例えば８ｎｍ程度以下）ことで、第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂを設けない構成においても必要とされる空間分解能を確保することもできる。
【００８９】
第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂの効果は、本実施形態の場合、孤立再生波形形状に関係する。例えば磁化自由層高さＨ３を５ｎｍと設定した場合、磁気シールドの有無は、孤立再生出力が、孤立再生パルス最大値の５０％を示す位置でのパルスの幅であるパルス幅ＰＷには大きく影響しない。しかし、例えば、孤立再生出力が、孤立再生パルス最大値の２５％を示す位置でのパルスの幅であるＰＷ２５は磁気シールドがある場合の方が小さくなる。これにより、パルス幅ＰＷで定義する分解能は変わらなくとも最終的な再生特性は磁気シールドを備えた再生ヘッドの方が勝ることになる。
【００９０】
また、スピンバルブ膜を用いたＣＰＰ−ＭＲ素子においては、ギャップ長の減少と共に熱磁気ノイズによるＳＮ比が急激に大きくなる。例えば、熱磁気ノイズの出力に対する比率は、ギャップ長が２０ｎｍ以上においては、許容される限界値である４％ｒｍｓ以下であるが、ギャップ長が２０ｎｍよりも小さくなると急激に増大し、例えばギャップ長が１３．５ｎｍ（５Ｔｂｐｉに対応する）においては、７％ｒｍｓと許容値を大きく超えてしまう。
【００９１】
これに対し、実施形態に係る磁気ヘッド（例えば磁気ヘッド１１０〜１１２）においては、高出力化及び低抵抗化が図れ、スピントルクノイズが抑制され、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下が抑制され、さらに、空間分解能も高い。
【００９２】
実施形態に係る磁気ヘッド（例えば磁気ヘッド１１０〜１１２）においては、磁化自由層高さＨ３を第１磁化固着層高さＨ１及び第２磁化固着層高さＨ２よりも小さくする新しい構成により、高出力化及び低抵抗化が図れ、スピントルクノイズが抑制され、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下が抑制される。この特性は、磁化自由層幅Ｗ３を、第１磁化固着層幅Ｗ１及び第２磁化固着層幅Ｗ２よりも小さくすることでさらに顕著となる。さらに、磁化自由層高さＨ３を適切に（例えば８ｎｍ以下）設定することで、空間分解能が向上できる。
【００９３】
図８（ａ）〜図８（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドの構成を例示する模式図である。
すなわち、図８（ａ）は模式的斜視図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図であり、図８（ｄ）は図８（ａ）のＣ１−Ｃ２線断面図である。
【００９４】
図８（ａ）〜図８（ｄ）に表したように、本実施形態に係る磁気ヘッド１１３の再生部７０においては、第１導電層７１１及び第２導電層７２１が省略されている。第１導電層７１１及び第２導電層７２１の機能を、第１磁化固着層７１０と磁化自由層７３０との間に生じる磁壁、及び、第２磁化固着層７２０と磁化自由層７３０との間に生じる磁壁、が果たす。この構成においては、さらに高出力、低抵抗の再生ヘッドを実現できる。
【００９５】
上記で説明した磁気ヘッド１１０〜１１３においては、Ｙ軸方向に沿った磁化自由層７３０の長さ（磁化自由層幅Ｗ３）は、磁化自由層７３０のＺ軸方向に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）よりも長い。すなわち、磁化自由層７３０は形状異方性を有している。
【００９６】
この形状異方性を利用して、磁化自由層７３０にハードバイアス層の機能を持たせることができる。
すなわち、上記で説明した磁気ヘッド１１０〜１１３においては、Ｙ軸方向に沿った磁化自由層７３０の長さ（磁化自由層幅Ｗ３）は、磁化自由層７３０のＺ軸方向に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）よりも、例えば１．５倍以上長い場合に、磁化自由層７３０におけるハードバイアス層としての機能が大きくなる。これにより再生部７０の動作がより安定化する。
【００９７】
また磁化自由層７３０に、硬磁性材料を用いてハードバイアス層の機能を持たせることもできる。
すなわち、磁化自由層７３０の容易軸（磁化容易軸７３０ａ）がＹ軸に沿っている場合、磁化自由層７３０の異方性磁界Ｈｋが１０００エルステッド（Ｏｅ）以上である場合に、磁化自由層７３０におけるハードバイアス層としての機能が大きくなる。これにより再生部７０の動作がより安定化する。この時、磁化自由層７３０の材料としては、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉなどの強磁性材料にＣｒ及びＰｔの少なくともいずれか添加した材料、または、Ｎｉ及びＦｅなどの強磁性薄膜と、Ｐｔ及びＣｒなどの薄膜と、を、４層以上積層した人工格子膜などを用いることができる。
【００９８】
ただし、実施形態において、磁化自由層７３０とは別にハードバイアス層をさらに設けても良い。
図９（ａ）〜図９（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドの構成を例示する模式図である。
すなわち、図９（ａ）は模式的斜視図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図であり、図９（ｃ）は図９（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図であり、図９（ｄ）は図９（ａ）のＣ１−Ｃ２線断面図である。
【００９９】
図９（ａ）〜図９（ｄ）に表したように、本実施形態に係る磁気ヘッド１１４の再生部７０においては、磁化自由層７３０に対してＹ軸方向に沿って隣接するハードバイアス層７５０が設けられている。このハードバイアス層７５０には、例えば、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ及びＦｅＰｔなどの材料を用いることができる。これにより再生部７０の動作をより安定化させることができる。
【０１００】
図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドの構成を例示する模式図である。
すなわち、図１０（ａ）は模式的斜視図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図であり、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図であり、図１０（ｄ）は図１０（ａ）のＣ１−Ｃ２線断面図である。
【０１０１】
図１０（ａ）〜図１０（ｄ）に表したように、本実施形態に係る磁気ヘッド１１６の再生部７０においては、第１磁化固着層７１０の磁化（第１磁化７１０ａ）の方向は、Ｙ軸方向に対して平行である。そして、第２磁化固着層７２０の磁化（第２磁化７２０ａ）の方向は、Ｙ軸方向に対して平行である。このとき、「平行」は、第１磁化７１０ａの方向がＹ軸方向に対して厳密に平行であり、第２磁化７２０ａの方向がＹ軸方向に対して厳密に平行である場合に加え、例えば、第１磁化７１０ａの方向とＹ軸方向との角度がプラスマイナス１０度以下で、第２磁化７２０ａの方向とＹ軸方向との角度がプラスマイナス１０度以下である場合を含む。
【０１０２】
一方、磁化自由層７３０の磁化容易軸７３０ａは、Ｘ軸方向に対して平行である。このとき、「平行」は、磁化容易軸７３０ａがＸ軸方向に対して厳密に平行である場合に加え、例えば、磁化容易軸７３０ａとＸ軸方向との角度がプラスマイナス２０度以下である場合を含む。
【０１０３】
このように、磁気ヘッド１１６においては、第１磁化７１０ａ、第２磁化７２０ａ及び磁化容易軸７３０ａが、例えば磁気ヘッド１１０におけるそれぞれの方向から９０度回転している。
【０１０４】
このような構成を有する磁気ヘッド１１６においても、高出力化及び低抵抗化が図れ、スピントルクノイズが抑制され、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下が抑制され、空間分解能が向上できる。
【０１０５】
この場合も、磁化自由層７３０に硬磁性材料を用いることで、磁化自由層７３０にハードバイアス層の機能を持たせることができる。すなわち、磁化自由層７３０の磁化の容易軸（磁化容易軸７３０ａ）がＸ軸方向に沿っている場合、磁化自由層７３０の異方性磁界Ｈｋが３０００Ｏｅ以上であるときに、磁化自由層７３０におけるハードバイアス層としての機能が大きくなる。これにより再生部７０の動作がより安定化する。
【０１０６】
なお、この構成においては、磁化自由層７３０の磁化容易軸７３０ａはＸ軸方向に沿っているので、ハードバイアス層を別途設けてハードバイアスを磁化自由層７３０の外部から磁化自由層７３０に印加するのは困難である。従って、上記のように、磁化自由層７３０を硬磁性にする構成（すなわち異方性磁界Ｈｋを３０００Ｏｅ以上にする構成）が有効である。
【０１０７】
また他の構成として、第１磁化固着層７１０の磁化（第１磁化７１０ａ）の方向、および、第２磁化固着層７２０の磁化（第２磁化７２０ａ）の方向が、Ｘ軸方向に対して平行で、かつ、磁化自由層７３０の磁化容易軸７３０ａが、Ｙ軸方向に対して平行である構成も適用できる。この場合も、各軸に対して「平行」は、軸方向との角度がプラスマイナス１０度以下である場合を含む。
【０１０８】
本実施形態において、第１磁化固着層７１０として機能する層として、シンセティックピンド層を用いても良い。シンセティックピンド層においては、２枚の強磁性体層が数オングストロームの厚みのＲｕなどの非磁性層を介して積層される。この構成において、２枚の強磁性層のうちで反強磁性体層７１２に近い側の強磁性体層を磁化固着層と呼び、磁化自由層７３０に近い側の強磁性体層を磁化参照層と呼ぶ場合がある。ここでの磁化参照層の磁化と磁化固着層の磁化とは、Ｒｕ等の非磁性層を介して、互いに１８０度の方向に固着されている。この場合１８０度の固着とは、１５０度から２１０度の間の角度である場合も含む。
【０１０９】
シンセティックピンド層における磁化参照層を第１磁化固着層７１０と見なし、シンセティックピンド層における磁化固着層を第３磁化固着層と見なすことができる。すなわち、実施形態に係る磁気抵抗効果素子の再生部７０は、第３磁化固着層と、第１中間層と、をさらに含むことができる。第３磁化固着層と磁化自由層７３０との間に第１磁化固着層７１０が配置される。第３磁化固着層の磁化の方向は、第１磁化固着層の磁化の方向に対して反平行な方向（上記のように、１５０度以上２１０度以下の角度）に固着されている。第１中間層は、第１磁化固着層７１０と第３磁化固着層との間に設けられ、非磁性である。
【０１１０】
同様に、第２磁化固着層７２０として機能する層として、シンセティックピンド層を用いても良い。すなわち、実施形態に係る磁気抵抗効果素子の再生部７０は、第４磁化固着層と、第２中間層と、をさらに含むことができる。第４磁化固着層と磁化自由層７３０との間に第２磁化固着層７２０が配置される。第４磁化固着層の磁化の方向は、第２磁化固着層の磁化の方向に対して反平行な方向（例えば、１５０度以上２１０度以下の角度）に固着されている。第２中間層は、第２磁化固着層７２０と第４磁化固着層との間に設けられ、非磁性である。
【０１１１】
（第２の実施の形態）
図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、第２の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第２の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
なお、本製造方法は、上記で説明した磁気ヘッド１１１を製造する場合の製造方法である。図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、Ｘ−Ｙ平面に沿って切断した断面図であり、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、Ｙ−Ｚ平面に沿って切断したときの断面図である。
【０１１２】
図１１（ａ）に表したように、例えば図示しない基体の上に、第１反強磁性層７１２となる第１反強磁性膜７１２ｆ、第１磁化固着層７１０となる第１磁化固着膜７１０ｆ、第１導電層７１１となる第１導電膜７１１ｆ、及び、磁化自由層７３０となる磁化自由膜７３０ｆを順次積層する。
【０１１３】
図１１（ｂ）に表したように、磁化自由膜７３０ｆの上に所定の形状のレジスト膜７３０ｒを形成する。レジスト膜７３０ｒの形状は、フォトリソグラフィ技術により形成される。
【０１１４】
図１１（ｃ）に表したように、レジスト膜７３０ｒをマスクとして用い、磁化自由膜７３０ｆを加工する。この加工には例えばミリングエッチングなどの手法が用いられる。この加工により、磁化自由層７３０（磁化自由膜７３０ｆ）の幅（磁化自由層幅Ｗ３）が第１磁化固着層７１０（第１磁化固着膜７１０ｆ）の幅（第１磁化固着層幅Ｗ１）よりも小さくされる。なお、このとき、後述するように、磁化自由膜７３０ｆのＺ軸方向に沿った長さは、第１磁化固着膜７１０ｆのＺ軸方向に沿った長さよりも小さく加工される。この後、レジスト膜７３０ｒを除去する。
【０１１５】
図１１（ｄ）に表したように、磁化自由膜７３０ｆの上、及び、第１導電膜７１１ｆの上に、絶縁層７４０となる絶縁膜７４０ｆを形成し、表面を平坦化し、磁化自由膜７３０ｆを露出させる。そして、磁化自由膜７３０ｆ及び絶縁膜７４０ｆの上に、第２導電層７２１となる第２導電膜７２１ｆ、第２磁化固着層７２０となる第２磁化固着膜７２０ｆ及び第２反強磁性層７２２となる第２反強磁性膜７２２ｆを順次積層する。これにより、磁気抵抗効果素子７１となる積層構造体が形成される。
【０１１６】
図１２（ａ）に表したように、上記の磁化自由膜７３０ｆの加工により、磁化自由膜７３０ｆのＹ軸方向に沿った幅は、第１磁化固着膜７１０ｆのＹ軸方向に沿った幅（幅Ｗ１ａ）よりも小さく、第２磁化固着膜７２０ｆのＹ軸方向に沿った幅（幅Ｗ２ａ）よりも小さくされている。なお、磁化自由膜７３０ｆのＹ軸方向に沿った幅は、最終形態である磁化自由層７３０のＹ軸方向に沿った長さ（磁化自由層幅Ｗ３）に対応する。
【０１１７】
さらに、上記の磁化自由膜７３０ｆの加工により、磁化自由膜７３０ｆのＺ軸方向に沿った長さ（高さＨ３ａ）は、第１磁化固着膜７１０ｆのＺ軸方向に沿った長さ（高さＨ１ａ）よりも小さくされている。そして、磁化自由膜７３０ｆのＺ軸方向に沿った長さ（高さＨ３ａ）は、第２磁化固着膜７２０ｆのＺ軸方向に沿った長さ（高さＨ２ａ）よりも小さくされている。この段階における磁化自由膜７３０ｆのＺ軸方向に沿った長さ（高さＨ３ａ）は、最終形態である磁化自由層７３０のＺ軸方向に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）よりも大きい。
【０１１８】
この状態の積層構造体を、積層構造体の一端からＺ軸方向に沿って研磨する。すなわち、矢印Ｚｄに沿って積層構造体を機械的に加工する。
【０１１９】
これにより、図１２（ｂ）に表したように、磁化自由膜７３０ｆが、研磨される端面から露出し、磁化自由層７３０が形成される。これにより、磁化自由層７３０のＺ軸方向に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）は、第１磁化固着層７１０（第１磁化固着膜７１０ｆ）のＺ軸方向に沿った長さ（第１磁化固着層高さＨ１）よりも小さく、第２磁化固着層７２０（第２磁化固着膜７２０ｆ）のＺ軸方向に沿った長さ（第２磁化固着層高さＨ２）よりも小さくされる。この研磨（機械的加工）によって形成された積層構造体の端面が、媒体対向面７０１となる。
【０１２０】
この後、必要に応じて積層構造体のＹ軸方向に沿った端面が加工され、第１磁化固着層７１０及び第２磁化固着層７２０が形成される。なお、積層構造体のＹ軸方向に沿った端面の加工は、図１１（ｄ）に関して説明した工程から、図１２（ｂ）に関して説明した工程の間の任意の工程で実施することができる。
【０１２１】
このようにして、磁気ヘッド１１１が製造される。また、第１実施形態に関して説明した他の磁気ヘッドも、これと同様の方法により製造することができる。
【０１２２】
上記で説明した製造方法においては、磁化自由層７３０のＹ軸方向に沿った長さ（磁化自由層幅Ｗ３）は、フォトリソグラフィのエッチングにより制御される。そして磁化自由層７３０のＺ軸方向に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）は、研磨（機械的加工）によって制御される。機械的加工の精度は、フォトリソグラフィの精度よりも高いので、この製造方法を用いることで、磁化自由層高さＨ３の高精度の制御を低コストで実現することができる。
【０１２３】
図１３は、第２の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を例示するフローチャート図である。
本実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法は、磁気記録媒体８０に対向する媒体対向面７０１（ＡＢＳ）を有し、磁気記録媒体８０に記録された磁化８３の方向を検出する再生部７０を含む磁気ヘッドの製造方法である。再生部７０は、磁化の方向が固着された第１磁化固着層７１０と、媒体対向面７０１に対して平行な第１方向（Ｘ軸方向）に沿って第１磁化固着層７１０と積層され、磁化の方向が固着された第２磁化固着層７２０と、第１磁化固着層７１０と第２磁化固着層７２０との間に設けられ、磁化の方向が可変の磁化自由層７３０と、を含み、磁化自由層７３０の媒体対向面７０１に対して垂直な第２方向（Ｚ軸方向）に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）は、第１磁化固着層７１０の第２方向に沿った長さ（第１磁化固着層高さＨ１）よりも短く、第２磁化固着層７２０の第２方向に沿った長さ（第２磁化固着層高さＨ２）よりも短い。
【０１２４】
図１３に表したように、第１磁化固着層７１０となる第１磁化固着膜７１０ｆの上に、磁化自由層７３０となる磁化自由膜７３０ｆを形成する（ステップＳ１１０）。すなわち、例えば、図１１（ａ）に関して説明した処理を行う。
【０１２５】
磁化自由膜７３０ｆの第２方向（Ｚ軸方向）に沿った長さ（高さＨ３ａ）を、フォトリソグラフィとエッチングにより、第１磁化固着膜７１０ｆの第２方向に沿った長さ（高さＨ１ａ）よりも小さくする（ステップＳ１２０）。すなわち、例えば、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）に関して説明した処理を行う。
【０１２６】
第２方向に沿った長さが小さくされた磁化自由膜７３０ｆの上に、第２磁化固着層７２０となる第２磁化固着膜７２０ｆを形成して、第１磁化固着膜７１０ｆ、磁化自由膜７３０ｆ及び第２磁化固着膜７２０ｆを含む積層構造体を形成する（ステップＳ１３０）。すなわち、例えば、図１１（ｄ）に関して説明した処理を行う。
【０１２７】
積層構造体を第２方向に沿って研磨し、磁化自由膜７３０ｆの第２方向に沿った長さを、第１磁化固着膜７１０ｆの第２方向に沿った長さよりも小さく、第２磁化固着膜７２０ｆの第２方向に沿った長さよりも小さくする（ステップＳ１４０）。これにより、磁気ヘッドが製造される。
上記において、「上に形成」は、下側の層に接して上側の層を形成する場合の他に、下側の層に、別の層を介して、上側の層を形成する場合も含む。
【０１２８】
なお、この研磨により形成される面が媒体対向面７０１となる。そして、この研磨により、磁化自由膜７３０ｆ（磁化自由層７３０）が、媒体対向面７０１において露出する。
【０１２９】
本製造方法においては、磁化自由層７３０のＺ軸方向に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）を、フォトリソグラフィとエッチングを用いた第１加工（ステップＳ１２０）と、研磨（機械的加工）を用いた第２加工（ステップＳ１４０）と、の２つの加工により制御するため、磁化自由層高さＨ３の高精度の制御が低コストで実現できる。
【０１３０】
例えば、磁気抵抗効果素子７１の素子幅（例えば磁化自由層幅Ｗ３）は、５テラビットの記録密度では、１０ｎｍ程度となる。実施形態に係る磁気ヘッドにおいては、既に説明したように、磁化自由層高さＨ３を８ｎｍ以下にすることが望ましい。すなわち、高い空間分解能を確保する場合には、素子幅よりも磁化自由層高さＨ３を小さくする。このとき、上記の方法を適用することで、低コストで磁化自由層高さＨ３を高精度で制御し、実用的な磁気ヘッドをする提供することができる。
【０１３１】
（第３の実施の形態）
上記で説明した実施形態に係る磁気ヘッドは、例えば、記録再生一体型の磁気ヘッドアセンブリに組み込まれ、磁気記録再生装置に搭載することができる。なお、実施形態に係る磁気記録再生装置は、再生機能のみを有することもできるし、記録機能と再生機能の両方を有することもできる。
【０１３２】
図１４は、第３の実施形態に係る磁気記録再生装置の構成を例示する模式的斜視図である。
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、第３の実施形態に係る磁気記録装置の一部の構成を例示する模式的斜視図である。
図１４に表したように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において、記録用媒体ディスク１８０は、スピンドルモータ４に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示しないモータにより矢印Ａの方向に回転する。本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、複数の記録用媒体ディスク１８０を備えても良い。
【０１３３】
記録用媒体ディスク１８０に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダ３は、既に説明したような構成を有し、薄膜状のサスペンション１５４の先端に取り付けられている。ここで、ヘッドスライダ３の先端付近に、例えば、既に説明した実施形態に係る磁気ヘッド（例えば磁気ヘッド１１０〜１１４及び１１６）のいずれかが搭載される。
【０１３４】
記録用媒体ディスク１８０が回転すると、サスペンション１５４による押し付け圧力とヘッドスライダ３の媒体対向面（ＡＢＳ）で発生する圧力とがつりあい、ヘッドスライダ３の媒体対向面は、記録用媒体ディスク１８０の表面から所定の浮上量をもって保持される。なお、ヘッドスライダ３が記録用媒体ディスク１８０と接触するいわゆる「接触走行型」としても良い。
【０１３５】
サスペンション１５４は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は、アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石及び対向ヨークからなる磁気回路とを含むことができる。
【０１３６】
アクチュエータアーム１５５は、軸受部１５７の上下２箇所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。その結果、磁気ヘッドを記録用媒体ディスク１８０の任意の位置に移動可能となる。
【０１３７】
図１５（ａ）は、磁気記録再生装置の一部の構成を例示しており、ヘッドスタックアセンブリ１６０の拡大斜視図である。
また、図１５（ｂ）は、ヘッドスタックアセンブリ１６０の一部となる磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ：ＨＧＡ）１５８を例示する斜視図である。
【０１３８】
図１５（ａ）に表したように、ヘッドスタックアセンブリ１６０は、軸受部１５７と、この軸受部１５７から延出したヘッドジンバルアセンブリ１５８と、軸受部１５７からＨＧＡと反対方向に延出していると共にボイスコイルモータのコイル１６２を支持した支持フレーム１６１と、を有している。
【０１３９】
また、図１５（ｂ）に示したように、ヘッドジンバルアセンブリ１５８は、軸受部１５７から延出したアクチュエータアーム１５５と、アクチュエータアーム１５５から延出したサスペンション１５４と、を有している。
【０１４０】
サスペンション１５４の先端には、ヘッドスライダ３が取り付けられている。そして、ヘッドスライダ３には、実施形態に係る磁気ヘッドのいずれかが搭載される。
【０１４１】
すなわち、実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ）１５８は、実施形態に係る磁気ヘッドと、磁気ヘッドが搭載されたヘッドスライダ３と、ヘッドスライダ３を一端に搭載するサスペンション１５４と、サスペンション１５４の他端に接続されたアクチュエータアーム１５５と、を備える。
【０１４２】
サスペンション１５４は、信号の書き込み及び読み取り用、浮上量調整のためのヒーター用、及び、例えばスピントルク発振子用などのためのリード線（図示しない）を有する。これらのリード線と、ヘッドスライダ３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極と、が電気的に接続される。
【０１４３】
また、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部１９０が設けられる。信号処理部１９０は、例えば、図１４に例示した磁気記録再生装置１５０の図面中の背面側に設けられる。信号処理部１９０の入出力線は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８の電極パッドに接続され、磁気ヘッドと電気的に結合される。
【０１４４】
このように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、上記の実施形態に係る磁気ヘッドと、磁気記録媒体と磁気ヘッドとを離間させ、または、接触させた状態で相対的に移動可能とした可動部と、磁気ヘッドを磁気記録媒体の所定記録位置に位置合わせする位置制御部と、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部と、を備える。
【０１４５】
すなわち、上記の磁気記録媒体として、記録用媒体ディスク１８０が用いられる。
上記の可動部は、ヘッドスライダ３を含むことができる。
また、上記の位置制御部は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８を含むことができる。
【０１４６】
このように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリと、磁気ヘッドアセンブリに搭載された磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部と、を備える。
【０１４７】
本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０によれば、上記の実施形態に係る磁気ヘッドを用いることで、高出力で低抵抗の再生が可能になる。さらに、スピントルクノイズが抑制され、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下が抑制され、空間分解能が向上できる。
【０１４８】
実施形態によれば、高出力で低抵抗の磁気抵抗効果素子を有する磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置が提供される。
【０１４９】
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【０１５０】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、磁気ヘッドに含まれる再生部、磁気抵抗効果素子、磁化固着層、磁化自由層、反強磁性層、導電層、保護層及び書き込み部など、並びに、磁気ヘッドアセンブリに含まれるヘッドスライダ、サスペンション及びアクチュエータアーム、並びに、磁気記録再生装置に含まれる磁気記録媒体などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。例えば、上記実施形態の中で説明した材料、組成、膜厚なども一例であり、種々の選択が可能である。
【０１５１】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１５２】
その他、本発明の実施の形態として上述した磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１５３】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１５４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１５５】
３…ヘッドスライダ、 ３Ａ…空気流入側、 ３Ｂ…空気流出側、 ４…スピンドルモータ、 １０…スピントルク発振子、 ６０…書き込み部、 ６１…主磁極、 ６２…リターンパス、 ７０…再生ヘッド部、 ７１…磁気抵抗効果素子、 ７２ａ…第１磁気シールド、 ７２ｂ…第２磁気シールド、 ８０…磁気記録媒体、 ８１…磁気記録層、 ８２…媒体基板、 ８３…磁化、 ８５…媒体移動方向、 １１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１１６…磁気ヘッド、 １５０…磁気記録再生装置、 １５４…サスペンション、 １５５…アクチュエータアーム、 １５６…ボイスコイルモータ、 １５７…軸受部、 １５８…ヘッドジンバルアセンブリ、 １６０…ヘッドスタックアセンブリ、 １６１…支持フレーム、 １６２…コイル、 １８０…記録用媒体ディスク、 １９０…信号処理部、 ７０１…媒体対向面、 ７１０…第１磁化固着層、 ７１０ａ…第１磁化、 ７１０ｅ…端、 ７１０ｆ…第１磁化固着膜、 ７１１…第１導電層、 ７１１ｆ…第１導電膜、 ７１２…第１反強磁性層、 ７１２ｆ…第１反強磁性膜、 ７２０…第２磁化固着層、 ７２０ａ…第２磁化、 ７２０ｅ…端、 ７２０ｆ…第２磁化固着層膜、 ７２１…第２導電層、 ７２１ｆ…第２導電膜、 ７２２…第２反強磁性層、 ７２２ｆ…第２反強磁性膜、 ７３０…磁化自由層、 ７３０ａ…磁化容易軸、 ７３０ｅ…端、 ７３０ｆ…磁化自由膜、 ７３０ｒ…レジスト膜、 ７４０…絶縁層、 ７４０ｆ…絶縁膜、 ７５０…ハードバイアス層、 ７８０…保護層、 Ｈ１…第１磁化固着層高さ、 Ｈ１ａ…高さ、 Ｈ２…第２磁化固着層高さ、 Ｈ２ａ…高さ、 Ｈ３…磁気自由層高さ、 Ｈ３ａ…高さ、 Ｐ１…出力、 ＰＷ…パルス幅、 Ｒ１…比率、 ＲＧ…ギャップ長、 Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３…厚さ、 Ｗ１…第１磁化固着層幅、 Ｗ１ａ…幅、 Ｗ２…第２磁化固着層幅、 Ｗ２ａ…幅、 Ｗ３…磁化自由層幅、 Ｚｄ…矢印
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗効果素子（magnetoresistive effect element）は、磁気ヘッド（例えば、ＭＲヘッド：magnetoresistive head）に用いられている。ＭＲヘッドは、磁気記録再生装置に搭載され、ハードディスクドライブ等の磁気記録媒体からの情報を読み取る。ハードディスクの性能（記録密度）を高めるために、高出力で低抵抗の磁気ヘッドが要求されている。特に、記録密度の向上のために空間分解能がさらに高まる中で、高出力かつ低抵抗の磁気ヘッドを得る技術が重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２０８７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、高出力で低抵抗の磁気抵抗効果素子を有する磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、磁気記録媒体に対向する媒体対向面を有し、前記磁気記録媒体に記録された磁化の方向を検出する再生部を備える磁気ヘッドが提供される。前記再生部は、磁化の方向が固着された第１磁化固着層と、前記媒体対向面に対して平行な第１方向に沿って前記第１磁化固着層と積層され、磁化の方向が固着された第２磁化固着層と、前記第１磁化固着層と前記第２磁化固着層との間に設けられ、磁化の方向が可変の磁化自由層と、を含む。前記磁化自由層の前記媒体対向面に対して垂直な第２方向に沿った長さは、前記第１磁化固着層の前記第２方向に沿った長さよりも短く、前記第２磁化固着層の前記第２方向に沿った長さよりも短い。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｄ）は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドを示す模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る磁気ヘッドを示す模式的斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係る磁気ヘッドを搭載するヘッドスライダを示す模式的斜視図である。
【図４】磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドを示す模式図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドを示す模式図である。
【図７】磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドを示す模式図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドを示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドを示す模式図である。
【図１１】図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、第２の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を示す工程順模式的断面図である。
【図１２】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第２の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を示す工程順模式的断面図である。
【図１３】第２の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を示すフローチャート図である。
【図１４】第３の実施形態に係る磁気記録再生装置を示す模式的斜視図である。
【図１５】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、第３の実施形態に係る磁気記録装置の一部を示す模式的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）〜図１（ｄ）は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドの構成を例示する模式図である。
すなわち、図１（ａ）は模式的斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図であり、図１（ｄ）は図１（ａ）のＣ１−Ｃ２線断面図である。
図２は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドの構成を例示する模式的斜視図である。
図３は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドを搭載するヘッドスライダの構成を例示する模式的斜視図である。
まず、本実施形態に係る磁気ヘッドの構成の概要と動作の概要について、図２及び図３を用いて説明する。
【０００９】
図２に表したように、磁気ヘッド１１０は、再生部７０（再生ヘッド部）を備えている。さらに、磁気ヘッド１１０は、書き込み部６０（書き込みヘッド部）を備えることができる。
【００１０】
書き込み部６０は、例えば、主磁極６１と、リターンパス（シールド）６２と、を備える。なお、磁気ヘッド１１０において、書き込み部６０は、スピントルク発振子１０などの記録過程に対するアシスト機能する部分をさらに備えることができる。すなわち、磁気ヘッド１１０の書き込み部６０は、任意の構成を有することができる。
【００１１】
再生部７０は、磁気抵抗効果素子７１と、第１磁気シールド７２ａと、第２磁気シールド７２ｂとを含む。磁気抵抗効果素子７１は、第１磁気シールド７２ａと第２磁気シールド７２ｂとの間に設けられている。後述するように、第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂは必要に応じて設けられ、場合によっては省略できる。
【００１２】
上記の再生部７０の各要素、及び上記の書き込み部６０の各要素は、図示しない、例えばアルミナの絶縁体により分離される。
【００１３】
図３に表したように、磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ３に搭載される。ヘッドスライダ３には、例えばＡｌ２Ｏ３／ＴｉＣなどが用いられる。
ヘッドスライダ３は、磁気ディスクなどの磁気記録媒体８０の上を、浮上または接触しながら、磁気記録媒体８０に対して相対的に運動する。
【００１４】
ヘッドスライダ３は、例えば、空気流入側３Ａと空気流出側３Ｂとを有する。磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ３の空気流出側３Ｂの側面などに配置される。これにより、ヘッドスライダ３に搭載された磁気ヘッド１１０は、磁気記録媒体８０の上を浮上または接触しながら磁気記録媒体８０に対して相対的に運動する。
【００１５】
図２に表したように、磁気記録媒体８０は、例えば媒体基板８２と、媒体基板８２の上に設けられた磁気記録層８１と、を有する。書き込み部６０から印加される磁界により、磁気記録層８１の磁化８３が制御され、これにより書き込み動作が実施される。このとき、磁気記録媒体８０は、媒体移動方向８５の方向に沿って、磁気ヘッド１１０に対して相対的に移動する。
【００１６】
再生部７０は、磁気記録媒体８０に対向して配置される。磁気記録媒体８０は、媒体移動方向８５の方向に沿って、磁気ヘッド１１０に対して相対的に移動し、再生部７０は、磁気記録層８１の磁化８３の方向を検出する。これにより、再生動作が実施される。
【００１７】
図１（ａ）〜図１（ｄ）は、再生部７０の構成を例示している。
この図においては、第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂは省略されている。
【００１８】
図１（ａ）〜図１（ｄ）に表したように、本実施形態に係る磁気ヘッド１１０は、再生部７０を備える。再生部７０は、磁気記録媒体８０に対向する媒体対向面７０１（ＡＢＳ：Air Bearing Surface）を有する。再生部７０は、磁気記録媒体８０に記録された磁化８３の方向を検出する。
【００１９】
再生部７０は、第１磁化固着層７１０と、第２磁化固着層７２０と、磁化自由層７３０と、を含む。第１磁化固着層７１０、第２磁化固着層７２０及び磁化自由層７３０は、磁気抵抗効果素子７１に含まれる。
【００２０】
第１磁化固着層７１０の磁化（第１磁化７１０ａ）の方向は固着されている。
第２磁化固着層７２０は、媒体対向面７０１に対して平行な第１方向に沿って第１磁化固着層７１０と積層される。第２磁化固着層７２０の磁化（第１磁化７２０ａ）の方向は固着されている。
【００２１】
ここで、本願明細書において、「積層」とは、複数の層が互いに接して重ねられる状態の他に、間に別の層が挿入されて重ねられる場合も含む。
【００２２】
磁化自由層７３０は、第１磁化固着層７１０と第２磁化固着層７２０との間に設けられる。磁化自由層７３０の磁化の方向は可変である。
【００２３】
ここで、第１磁化固着層７１０から第２磁化固着層７２０に向かう方向をＸ軸方向とする。媒体対向面７０１に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸方向に対して垂直でＺ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００２４】
本具体例では、Ｘ軸方向は、媒体対向面７０１に対して平行である。このとき、「平行」は、Ｘ軸方向と媒体対向面７０１とが厳密に平行である場合の他に、Ｘ軸方向が媒体対向面７０１と小さい角度で傾斜していている場合も含む。例えば、Ｘ軸方向は、媒体対向面７０１に対してプラスマイナス１０度以下で傾斜していても良い。
なお、Ｘ軸方向は第１方向に一致する。
【００２５】
なお、Ｘ軸方向は、例えばダウントラック方向（媒体移動方向８５）に沿う。Ｙ軸方向は、例えばクロストラック方向（トラック幅方向）に沿う。なお、書き込み部６０は、再生部７０と、例えばＸ軸方向に沿って並ぶ。例えば、媒体移動方向８５は、再生を行う磁気記録媒体８０の相対位置によって、Ｘ軸方向に対してプラスマイナス２０度以下で傾いている場合がある。従って、このときの「沿う」は、Ｘ軸方向（第１磁化固着層７１０から第２磁化固着層７２０に向かう方向）が、媒体移動方向８５に対して厳密に平行である場合の他に、例えばプラスマイナス２０度以下で傾いている場合を含む。
【００２６】
第１磁化固着層７１０及び第２磁化固着層７２０には、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ合金及びＦｅＮｉ合金などの強磁性材料を用いることができる。
磁化自由層７３０には、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ合金及びＦｅＮｉ合金などの強磁性材料を用いることができる。
【００２７】
本具体例においては、第１磁化固着層７１０と磁化自由層７３０との間に第１導電層７１１が設けられている。第２磁化固着層７２０と磁化自由層７３０との間に第２導電層７２１が設けられている。第１導電層７１１及び第２導電層７２１には、例えば、銅などの非磁性の導電材料を用いることができる。
【００２８】
本具体例においては、第１磁化固着層７１０の磁化自由層７３０とは反対の側に第１反強磁性層７１２が設けられている。すなわち、第１反強磁性層７１２と磁化自由層７３０との間に第１磁化固着層７１０が設けられている。第１反強磁性層７１２により第１磁化固着層７１０の磁化（第１磁化７１０ａ）の方向が固着される。第２磁化固着層７２０の磁化自由層７３０とは反対の側に第２反強磁性層７２２が設けられている。すなわち、第２反強磁性層７２２と磁化自由層７３０との間に第２磁化固着層７２０が設けられている。第２反強磁性層７２２により第２磁化固着層７２０の磁化（第２磁化７２０ａ）の方向が固着される。第１反強磁性層７１２及び第２反強磁性層７２２には、例えば、ＰｔＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎなどの反強磁性材料を用いることができる。
【００２９】
第１導電層７１１及び第２導電層７２１を介して磁化自由層７３０に電圧（バイアス電圧）が印加される。具体的には、例えば第１反強磁性層７１２と第２反強磁性層７２２との間）にバイアス電圧が印加され、第１磁化固着層７１０、第１導電層７１１、第２磁化固着層７２０及び第２導電層７２１を介して、磁化自由層７３０に電流が通電される。これにより、磁気抵抗効果素子７１における抵抗を検出することで、磁気記録媒体８０の磁化８３の方向を検出し、再生動作が実施される。
【００３０】
後述するように、第１導電層７１１及び第２導電層７２１は必要に応じて設けられ、場合によっては省略できる。例えば、第１導電層７１１及び第２導電層７２１の機能を第１磁化固着層７１０及び第２磁化固着層７２０が果たすことができる。
【００３１】
本具体例においては、再生部７０の媒体対向面７０１上に保護層７８０が設けられている。保護層７８０には、非磁性材料である例えばカーボンが用いられる。保護層７８０の厚さは、例えば、１ナノメートル（ｎｍ）以上３ｎｍ以下とされる。保護層７８０は必要に応じて設けられ、場合によっては省略される。
【００３２】
本実施形態に係る磁気ヘッド１１０の再生部７０においては、第１磁化固着層７１０、磁化自由層７３０及び第２磁化固着層７２０の積層構造体の、磁気記録媒体８０に対向する側の端の面が媒体対向面７０１とされる。
【００３３】
第１磁化固着層７１０の媒体対向面７０１の側の端７１０ｅ、第２磁化固着層７２０の媒体対向面７０１の側の端７２０ｅ、及び、磁化自由層７３０の媒体対向面７０１の側の端７３０ｅは、媒体対向面７０１を含む平面内にある。すなわち、第１磁化固着層７１０、第２磁化固着層７２０及び磁化自由層７３０は、再生部７０の中で、磁気記録媒体８０に近接して配置される。これにより、再生部７０における磁気記録媒体８０の磁化８３を効率良く検出することができる。
【００３４】
第１磁化固着層７１０の厚さＴ１（Ｘ軸方向に沿った長さ）は、例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下とされる。本具体例では、厚さＴ１は４ｎｍとされる。
第２磁化固着層７２０の厚さＴ２（Ｘ軸方向に沿った長さ）は、例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下とされる。本具体例では、厚さＴ２は４ｎｍとされる。
磁化自由層７３０の厚さＴ３（Ｘ軸方向に沿った長さ）は、例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下とされる。本具体例では、厚さＴ３は５ｎｍとされる。
【００３５】
図１（ｂ）に表したように、磁気抵抗効果素子７１のＸ軸方向に沿った厚さＴ０は、第１磁化固着層７１０の厚さＴ１、第２磁化固着層７２０の厚さＴ２、磁化自由層７３０の厚さＴ３、第１導電層７１１の厚さ、第２導電層７２１の厚さ、第１反強磁性層７１２の厚さ、及び、第２反強磁性層７２２の厚さの合計となる。
【００３６】
再生部７０において、例えば、磁気抵抗効果素子７１が第１磁気シールド７２ａと第２磁気シールド７２ｂとの間に設けられ、磁気抵抗効果素子７１の厚さＴ０がギャップ長に相当する。
【００３７】
本具体例では、第１磁化固着層７１０のＹ軸方向に沿った長さ（第１磁化固着層幅Ｗ１）は、第２磁化固着層７２０のＹ軸方向に沿った長さ（第２磁化固着層幅Ｗ２）と同じである。そして、Ｙ軸方向に沿った磁化自由層７３０の長さ（磁化自由層幅Ｗ３）は、第１磁化固着層幅Ｗ１及び第２磁化固着層幅Ｗ２と同じである。ただし、後述するように、磁化自由層幅Ｗ３は、第１磁化固着層幅Ｗ１及び第２磁化固着層幅Ｗ２よりも小さく設定されても良い。
【００３８】
第１磁化固着層幅Ｗ１及び第２磁化固着層幅Ｗ２は、例えば４ｎｍ以上２００ｎｍ以下とされる。本具体例では、第１磁化固着層幅Ｗ１及び第２磁化固着層幅Ｗ２は、１２ｎｍである。
磁化自由層幅Ｗ３は、第１磁化固着層幅Ｗ１及び第２磁化固着層幅Ｗ２以下に設定される。本具体例では磁化自由層幅Ｗ３も１２ｎｍに設定されている。
【００３９】
図１（ｂ）に表したように、本具体例では、第１磁化固着層７１０の磁化（第１磁化７１０ａ）の方向は、第２磁化固着層７２０の磁化（第２磁化７２０ａ）の方向に対して平行である。このとき、「平行」は、第１磁化７１０ａの方向が、第２磁化７２０ａの方向と厳密に平行である場合の他、第１磁化７１０ａの方向と第２磁化７２０ａの方向との角度が、プラスマイナス２０度以下であることを含む。
【００４０】
具体的には、第１磁化７１０ａの方向はＺ軸方向に対して平行である。第２磁化７２０ａの方向はＺ軸方向に対して平行である。例えば、第１磁化７１０ａの方向とＺ軸方向との角度はプラスマイナス２０度以下でも良い。例えば、第２磁化７２０ａの方向とＺ軸方向との角度はプラスマイナス２０度以下でも良い。
ただし、実施形態はこれに限らず、後述するように、例えば、第１磁化７１０ａの方向はＹ軸方向に対して平行で、第２磁化７２０ａの方向はＹ軸方向に対して平行でも良い。
【００４１】
磁化自由層７３０の磁化の容易軸（磁化容易軸７３０ａ）は、第１磁化固着層７１０の磁化（第１磁化７１０ａ）の方向に対して交差し、第２磁化固着層７２０の磁化（第２磁化７２０ａ）の方向と交差する。
【００４２】
具体的には、磁化自由層７３０の磁化容易軸７３０ａは、第１磁化固着層７１０の磁化（第１磁化７１０ａ）の方向に対して直交し、第２磁化固着層７２０の磁化（第２磁化７２０ａ）の方向と直交している。このとき、「直交」は必ずしも厳密な直交だけではなく、直交に近い状態を含む。磁化自由層７３０の磁化容易軸７３０ａと、第１磁化７１０ａの方向と、の角度は、例えば６０度以上１２０度以下とされる。磁化自由層７３０の磁化容易軸７３０ａと、第２磁化７２０ａの方向と、の角度は、例えば６０度以上１２０度以下とされる。このように、磁化自由層７３０の磁化容易軸７３０ａは、第１磁化固着層７１０の磁化の方向に対して垂直であり、第２磁化固着層７２０の磁化の方向に対して垂直である。このとき、「垂直」は、磁化容易軸７３０ａと、第１磁化固着層７１０の磁化の方向と、が厳密に垂直であり、磁化容易軸７３０ａの方向と、第２磁化固着層７２０の磁化の方向と、が厳密に垂直である場合の他、これらの間の角度が上記の角度である場合を含む。
【００４３】
本実施形態に係る磁気ヘッド１１０の再生部７０においては、磁化自由層７３０の媒体対向面７０１に対して垂直な第２方向（Ｚ軸方向）に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）は、第１磁化固着層７１０の第２方向に沿った長さ（第１磁化固着層高さＨ１）よりも短く、第２磁化固着層７２０の第２方向に沿った長さ（第２磁化固着層高さＨ２）よりも短い。
【００４４】
第１磁化固着層高さＨ１及び第２磁化固着層高さＨ２は、例えば磁化自由化層７３０の高さ（磁化自由化層高さＨ３）以上２００ｎｍ以下とされる。本具体例では、第１磁化固着層高さＨ１及び第２磁化固着層高さＨ２は、１００ｎｍである。
磁化自由層高さＨ３は、例えば２ｎｍ以上８ｎｍ未満に設定される。本具体例では、磁化自由層高さＨ３は、５ｎｍに設定されている。
【００４５】
これにより、再生部７０において（すなわち磁気抵抗効果素子７１において）、高出力で低抵抗が得られる。
【００４６】
なお、第１磁化固着層７１０と第２磁化固着層７２０とは相互に入れ替えても良い。このとき、第１磁化固着層７１０と第２磁化固着層７２０との入れ替えに連動して、第１反強磁性層７１２と第２反強磁性層７２２とは相互に入れ替えられる。また、第１導電層７１１と第２導電層７２１とは相互に入れ替えられる。
【００４７】
なお、磁気ヘッド１１０においては、第１磁化固着層７１０と第２磁化固着層７２０との間において（具体的には、第１導電層７１１と第２導電層７２１との間において）、磁化自由層７３０が設けられていない部分には、非磁性体の絶縁層７４０が設けられている。絶縁層７４０には、例えば酸化シリコンなどが用いられる。絶縁層７４０は、第１磁化固着層７１０（具体的には第１導電層７１１）と、第２磁化固着層７２０（具体的には第２導電層７２１）と、を電気的に分断する。
【００４８】
図４は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
すなわち、同図は、第１磁化固着層高さＨ１の磁化自由層高さＨ３に対する比率Ｒ１（Ｒ１＝Ｈ１／Ｈ３）を変えたときの出力Ｐ１をシミュレーションした結果を例示している。ここで、出力Ｐ１は、孤立再生出力である。
【００４９】
このシミュレーションにおいては、第２磁化固着層高さＨ２は第１磁化固着層高さＨ１と同じとし、磁化自由層高さＨ３を５ｎｍで一定とし、第１磁化固着層高さＨ１及び第２磁化固着層高さＨ２を変えたときの出力Ｐ１がシミュレーションされた。同図の横軸は比率Ｒ１であり、縦軸は出力Ｐ１を示す。なお、このシミュレーションにおいては、ＭＲの原理としてＧＭＲを仮定し、第１磁化固着層７１０と磁化自由化層７３０との界面、第２磁化固着層７２０と磁化自由層７３０との界面、第１磁化固着層７１０の層内、第２磁化固着層７２０の層内、及び、磁化自由層７３０の層内、において、ＭＲ効果が発現すると仮定した。また、磁化自由化層幅Ｗ３が１０ｎｍであり、第１磁化固着層７１０の厚さＴ１及び第２磁化固着層７２０の厚さＴ２が１０ｎｍであり、磁化自由層７３０の厚さＴ３が５ｎｍである素子を仮定した。バイアス電流の上限値はＭＲ素子の温度で決まると仮定して、バイアス電流の上限値はＭＲ素子の温度が９０℃の時の値とした。
【００５０】
図４に表したように、比率Ｒ１が１よりも小さいとき、すなわち、磁化自由層高さＨ３が第１磁化固着層高さＨ１よりも大きいときは、出力Ｐ１が小さく、例えば出力Ｐ１は４ミリボルト（ｍＶ）〜４．５ｍＶである。比率Ｒ１が１以上になると出力Ｐ１が増大する。比率Ｒ１が２以上になると出力Ｐ１が、例えば１０ｍＶ〜１２ｍＶとほぼ一定となる。
【００５１】
すなわち、磁化自由層高さＨ３が第１磁化固着層高さＨ１よりも小さくなると出力Ｐ１が増大し、磁化自由層高さＨ３が第１磁化固着層高さＨ１の２分の１以下になると、出力Ｐ１がほぼ飽和する。
【００５２】
このように、磁化自由層高さＨ３が第１磁化固着層高さＨ１よりも小さくなると、出力Ｐ１が増大する。
【００５３】
本実施形態に係る磁気ヘッド１１０においては、このように、磁化自由層高さＨ３が第１磁化固着層高さＨ１よりも小さく、磁化自由層７３０の面積が第１磁化固着層７１０及び第２磁化固着層７２０の面積よりも小さいという新しい構成を採用している。
【００５４】
この構成においては、磁化自由層７３０の面積が第１磁化固着層７１０及び第２磁化固着層７２０の面積よりも小さいため、磁気抵抗効果素子７１における熱拡散効率が良くなる。これにより、大きな電流を流すことができ、その結果、出力が増大できる。
【００５５】
さらに、磁化自由層７３０と第１磁化固着層７１０との界面の面積、及び、磁化自由層７３０と第２磁化固着層７２０との界面の面積が、第１磁化固着層７１０及び第２磁化固着層７２０の断面積（電流が通電される方向に対して垂直なＹ−Ｚ平面で切断したときの断面積）よりも小さくなる。これにより、主にＭＲ効果が発現する上記の界面における抵抗変化の、磁気抵抗効果素子７１全体の抵抗に対する割合（抵抗変化率）を大きくすることができる。
【００５６】
そして、抵抗変化率を上げつつ、磁気抵抗効果素子７１全体を低抵抗化することができる。これは、電流の狭窄の効果に基づいている。すなわち、磁化自由層７３０の面積が、第１磁化固着層７１０及び第２磁化固着層７２０の面積よりも小さいため、第１磁化固着層７１０と第２磁化固着層７２０との間に流れる電流が、磁化自由層７３０において狭窄される。これにより、抵抗変化率を上げつつ低抵抗化が可能になる。
【００５７】
なお、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＣＰＰ（Current-Confined-Path）−ＧＭＲ(giant magneto resistive effect)素子においては、素子中の非磁性中間層における電流経路を狭窄するのに対し、本実施形態に係る構成においては、磁化自由層７３０の全体の面積を小さくすることで、電流経路を狭窄する。
【００５８】
磁気記録媒体８０における記録密度の増大に伴い、磁気抵抗効果素子７１の素子サイズは小さくなる。それに伴って印加できるバイアス電圧が低下する傾向にある。また、素子サイズが小さくなると、ＭＲヘッドの抵抗が大きくなるため、素子の低抵抗化が必要とされる。
【００５９】
このとき、実施形態に係る磁気ヘッド１１０においては、その新規な構成により、熱拡散効率の向上による大電流化、抵抗変化率の増大、及び、低抵抗化を実現できる。
【００６０】
再生部７０において、主にＭＲ効果が発現するのは、磁化自由層７３０と磁化固着層との界面である。実施形態に係る磁気ヘッド１１０においては、磁化固着層を２枚使用することにより、主にＭＲ効果が発現する磁化自由層７３０と磁化固着層との界面が、１枚の磁化固着層を用いた場合の２倍となる。このため、本実施形態においては、ＧＭＲ効果に基づく全体の出力（最大抵抗変化）が、磁化固着層を１枚用いる構成に対して少なくとも１．５倍になる。
【００６１】
実施形態に係る磁気ヘッド１１０における新しい構成により、スピントルクノイズも抑制できる。
すなわち、第１磁化固着層７１０と第２磁化固着層７２０との２つの磁化固着層を用いることで、例えば、一方の磁化固着層からの透過のトルクと、他方の磁化固着層による反射のトルクと、の両方のトルクが、磁化自由層７３０に印加され、そのトルクの方向は互いに逆になる。これにより、トルクの総量は、１つの磁化固着層を用いる場合よりも小さくなる。
【００６２】
一般に知られているスピンバルブ構造の磁気抵抗効果膜を再生素子として機能させるには、膜面に略垂直にバイアス電流（センス電流）を流す。この際、バイアス電流を流すことによって、伝導電子もバイアス電流とは逆方向に流れる。その際、最初に通過した磁性膜のスピン角運動量は、伝導電子のスピン角運動量を介して次に通過する磁性膜に流れ込み、その磁化にトルクを与える。
【００６３】
例えば、伝導電子が磁化固着層から磁化自由層に流れる場合は、磁化固着層を通過した際の角運動量が磁化自由層中の磁化にトルクを与えるようになる。また、伝導電子が磁化自由層から磁化固着層に流れる場合は、磁化自由層を通過した際の角運動量が磁化固着層中の磁化にトルクを与えるようになる。
【００６４】
上述のようにして発生するトルクは、いわゆるスピントランスファートルクと呼ばれる。このスピントランスファートルクは、ハードディスク等で用いる再生素子に対しては、磁化自由層の磁化に大きな影響を及ぼし、磁気抵抗効果膜において大きなノイズとなる場合がある。
【００６５】
すなわち、スピントルクの受け渡し効率は、電流の方向と、磁化自由層磁化と磁化固着層磁化との相対角度と、に大きく依存する。バイアス電流が磁化自由層から磁化固着層に（すなわち、伝導電子が磁化固着層から磁化自由層に）流れるときは、両層の磁化の相対角度は１８０度に近いほうが、受け渡し効率が良くなる。一方、バイアス電流が磁化固着層から磁化自由層に（すなわち、伝導電子が磁化自由層から磁化固着層に）流れるときは、両層の磁化の相対角度は０度に近いほうが、上記受け渡し効率が良くなる。
【００６６】
前者の場合は、伝導電子のスピンが磁化固着層の磁化に対して平行で、磁化自由層の磁化に反平行であり、磁化固着層の磁化と平行なスピンを有する伝導電子が磁化固着層を透過して、磁化自由層に至るためである。後者の場合は、伝導電子のスピンは磁化固着層及び磁化自由層の磁化に対して平行であるが、磁化固着層の磁化に反平行なスピンを有する伝導電子が磁化固着層で反射されて、磁化自由層に入り込むためである。
【００６７】
このように磁化自由層の磁化は、上述のようにして磁化自由層中に取り込まれたスピンに起因したトルクを受けるようになる。これにより、磁化自由層の磁化が乱雑に動いて不安定となり、これがノイズとなって再生出力が不十分となる場合がある。磁化自由層磁化と磁化固着層磁化との相対角度を考慮してバイアス電流の流す方向を変え、上述したスピントルクの受け渡し効率を減少させれば、スピントルクの受け渡し効率をある程度は減少させることができる。しかしながら、スピントランファートルクは、バイアス電流値にも依存し、バイアス電流値の増大とともに顕著になるので、単にバイアス電流の流す方向を変えたのみでは、スピントランファートルクの影響を十分に低減することはできない。
【００６８】
一方、バイアス電流値を小さくすれば、バイアス電流を流す方向を考慮することなく、スピントランスファートルクを低減することができる。具体的には、約１０７（Ａ／ｃｍ２）以下とすれば、スピントランスファートルクの影響を低減することができる。
【００６９】
しかしながら、バイアス電流値は磁気抵抗効果素子に要求される特性に大きく関わり、バイアス電流値が増大すれば、磁気抵抗効果素子のＭＲ比が小さくても大きな再生出力を得ることができる。従って、バイアス電流値が約１０７（Ａ／ｃｍ２）以下のような場合には、十分な再生出力を得るには磁気抵抗効果素子のＭＲ比が十分高いことが要求され。これに対し、知られているＴＭＲ(tunneling magneto resistive effect）素子及びＧＭＲ素子ではこのようなＭＲ比を十分に満足することが困難であると考えられる。
【００７０】
これに対し、実施形態に係る磁気ヘッド１１０においては、２つの磁化固着層を用いる新しい構成により、透過のトルクと反射のトルクとにおいてトルクの方向が互いに逆になる。これにより、スピントランスファートルクの影響を抑制する。これにより、スピントランスファートルクに起因した再生出力の減少が抑制され、高い再生出力が得られる。
【００７１】
さらに、実施形態に係る磁気ヘッド１１０においては、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下も抑制できる。
磁性体の磁化は、熱により常に擾乱を受けており、それに伴って磁化自由層や磁化固着層の磁化方向は、常にランダムに変動している。これが熱磁気ノイズの原因となる。このノイズは磁性体の体積の平方根に反比例すると考えられている。例えば、従来から知られている再生ヘッドにおいては、１平方インチあたり５テラビットの記録密度において、熱磁気ノイズが、再生ヘッドの主な原因である媒体起因ノイズと同等となると見積もられ、実用的に問題となる。
【００７２】
これに対し、実施形態に係る磁気ヘッド１１０においては、第１磁化固着層７１０の高さＨ１及び第２磁化固着層７２０の高さＨ２を高くすることで、磁化固着層の体積が大きくなる。これにより、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下が抑制できる。さらに、後述するようにＹ軸方向に沿った磁化自由層７３０の長さ（磁化自由層幅Ｗ３）を、磁化自由層７３０のＺ軸方向に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）よりも長くすることで磁化自由層７３０の異方性磁界を大きくして、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下が抑制できる。
【００７３】
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドの構成を例示する模式図である。
すなわち、図５（ａ）は模式的斜視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図であり、図５（ｄ）は図５（ａ）のＣ１−Ｃ２線断面図である。
【００７４】
図５（ａ）〜図５（ｄ）に表したように、本実施形態に係る磁気ヘッド１１１の再生部７０においては、磁化自由層７３０の幅が狭くされている。これ以外は、磁気ヘッド１１０と同様なので説明を省略する。
【００７５】
磁気ヘッド１１１においては、第１方向（Ｘ軸方向）及び第２方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な第３方向（Ｙ軸方向）に沿った磁化自由層７３０の長さ（磁化自由層幅Ｗ３）は、第１磁化固着層７１０のＹ軸方向に沿った長さ（第１磁化固着層幅Ｗ１）よりも短く、第２磁化固着層７２０のＹ軸方向に沿った長さ（第２磁化固着層幅Ｗ２）よりも短い。
【００７６】
本具体例においては、第１磁化固着層幅Ｗ１及び第２磁化固着層幅Ｗ２は５０ｎｍに設定され、磁化自由層幅Ｗ３は１０ｎｍに設定されている。
【００７７】
これにより、熱拡散効率の向上による大電流化、抵抗変化率の増大、及び、低抵抗化がさらに促進される。すなわち、さらに高出力化及び低抵抗化が図れる。そして、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下がさらに抑制される。
【００７８】
なお、Ｙ軸方向に沿った磁化自由層７３０の長さ（磁化自由層幅Ｗ３）は、磁化自由層７３０のＺ軸方向に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）よりも長いことが望ましい。これにより、磁化自由層７３０の異方性磁界を大きくして、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下が抑制できる。
【００７９】
図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドの構成を例示する模式図である。
すなわち、図６（ａ）は模式的斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図であり、図６（ｄ）は図６（ａ）のＣ１−Ｃ２線断面図である。
【００８０】
図６（ａ）〜図６（ｄ）に表したように、本実施形態に係る磁気ヘッド１１２の再生部７０においては、第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂが設けられている。磁気抵抗効果素子７１（第１磁化固着層７１０、第２磁化固着層７２０及び磁化自由層７３０）は、第１磁気シールド７２ａと第２磁気シールド７２ｂとの間に設けられている。
【００８１】
第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂには、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、Ｃｏ及びＦｅなどの強磁性材料が用いられる。これにより、後述するように、再生波形特性が改善し、再生特性が向上する。
【００８２】
通常のスピンバルブ膜を用いたＣＰＰ−ＭＲ素子においては、再生の空間分解能を確保するためにＣＰＰ−ＭＲ素子が２枚の軟磁性体のシールド層の間に配置される。再生ヘッドの空間分解能は、シールド層どうしの間隔（ギャップ長ＲＧ）に対応する。記録密度の上昇が進むと高い空間分解能が要求され、例えば一平方インチあたり５Ｔ（テラ）ビットの記録密度では１２ｎｍのギャップ長ＲＧが必要と見積もられるが、ＣＰＰ−ＭＲ素子においては、素子の厚さの限界からギャップ長ＲＧの最小値は２０ｎｍ程度と見積もられる。すなわち、ＣＰＰ−ＭＲ素子においては、一方のシールドの上に、シード層（厚さが２ｎｍ〜３ｎｍ）、反強磁性層（厚さが５ｎｍ以上）、２枚の磁化固着層（厚さの合計が４ｎｍ）、金属（Ｃｕ）層（厚さが２ｎｍ）、磁化自由層（厚さが３ｎｍ）及びキャップ層（厚さが２ｎｍ〜３ｎｍ）が順次積層され、その上に他方のシールドが設けられる。このため、２つのシールドどうしの間隔は１９ｎｍ〜２２ｎｍ以上となり、見積もり値より大きくなってしまう。
【００８３】
これに対し、第１の実施形態に係る再生部７０において、第１磁化固着層７１０の厚さＴ１、第２磁化固着層７２０の厚さＴ２、磁化自由層７３０の厚さＴ３、第１導電層７１１の厚さ、第２導電層７２１の厚さ、第１反強磁性層７１２の厚さ、及び、第２反強磁性層７２２の厚さの合計である磁気抵抗効果素子７１の厚さＴ０が、第１磁気シールド７２ａと第２磁気シールド７２ｂとの間のギャップ長ＲＧに対応する。実施形態におけるギャップ長ＲＧは、従来のスピンバルブ膜を用いたＣＰＰ−ＭＲ素子に対して小さいとは言えない。
【００８４】
以下、磁化自由層高さＨ３と空間分解能との関係について説明する。
図７は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
すなわち、同図は、磁化自由層高さＨ３を変えたときの孤立再生微分波形のパルス幅をシミュレーションした結果を例示している。本シミュレーションでは、第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂが設けられる磁気ヘッド１１２の構成が採用され、ギャップ長ＲＧが２２ｎｍに設定された。第１磁化固着層高さＨ１及び第２磁化固着層高さＨ２は、１００ｎｍとされ、第１磁化固着層幅Ｗ１及び第２磁化固着層幅Ｗ２は１０ｎｍとされた。そして、磁化自由層幅Ｗ３は１０ｎｍとされた。また、浮上量（Fly Height：磁気記録媒体８０と媒体対向面７０１との間隔）は４ｎｍとされた。
【００８５】
同図の横軸は磁化自由層高さＨ３を示し、縦軸は孤立再生微分波形のパルス幅ＰＷ（孤立再生出力が、孤立再生パルス最大値の５０％を示す位置でのパルスの幅）を示す。パルス幅ＰＷは、再生部７０の空間分解能に対応する。
【００８６】
図７に表したように、磁化自由層高さＨ３が８ｎｍよりも大きい領域においては、磁化自由層高さＨ３の増大と共にパルス幅ＰＷが緩やかに上昇するが、パルス幅ＰＷはほぼ一定である。これに対し、磁化自由層高さＨ３が８ｎｍ以下の領域では、磁化自由層高さＨ３の減少と共にパルス幅ＰＷが著しく減少する。すなわち、磁化自由層高さＨ３が８ｎｍ以下においては、空間分解能の向上が顕著になる。
【００８７】
このように、磁化自由層高さＨ３（磁化自由層７３０のＺ軸方向に長さ）は、８ｎｍ以下であることが望ましい。これにより、空間分解能を向上させることができる。
【００８８】
図７の結果は、第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂが設けられる構成に関してのシミュレーション結果であるが、磁化自由層高さＨ３を小さく設定する（例えば８ｎｍ程度以下）ことで、第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂを設けない構成においても必要とされる空間分解能を確保することもできる。
【００８９】
第１磁気シールド７２ａ及び第２磁気シールド７２ｂの効果は、本実施形態の場合、孤立再生波形形状に関係する。例えば磁化自由層高さＨ３を５ｎｍと設定した場合、磁気シールドの有無は、孤立再生出力が、孤立再生パルス最大値の５０％を示す位置でのパルスの幅であるパルス幅ＰＷには大きく影響しない。しかし、例えば、孤立再生出力が、孤立再生パルス最大値の２５％を示す位置でのパルスの幅であるＰＷ２５は磁気シールドがある場合の方が小さくなる。これにより、パルス幅ＰＷで定義する分解能は変わらなくとも最終的な再生特性は磁気シールドを備えた再生ヘッドの方が勝ることになる。
【００９０】
また、スピンバルブ膜を用いたＣＰＰ−ＭＲ素子においては、ギャップ長の減少と共に熱磁気ノイズによるＳＮ比が急激に大きくなる。例えば、熱磁気ノイズの出力に対する比率は、ギャップ長が２０ｎｍ以上においては、許容される限界値である４％ｒｍｓ以下であるが、ギャップ長が２０ｎｍよりも小さくなると急激に増大し、例えばギャップ長が１３．５ｎｍ（５Ｔｂｐｉに対応する）においては、７％ｒｍｓと許容値を大きく超えてしまう。
【００９１】
これに対し、実施形態に係る磁気ヘッド（例えば磁気ヘッド１１０〜１１２）においては、高出力化及び低抵抗化が図れ、スピントルクノイズが抑制され、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下が抑制され、さらに、空間分解能も高い。
【００９２】
実施形態に係る磁気ヘッド（例えば磁気ヘッド１１０〜１１２）においては、磁化自由層高さＨ３を第１磁化固着層高さＨ１及び第２磁化固着層高さＨ２よりも小さくする新しい構成により、高出力化及び低抵抗化が図れ、スピントルクノイズが抑制され、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下が抑制される。この特性は、磁化自由層幅Ｗ３を、第１磁化固着層幅Ｗ１及び第２磁化固着層幅Ｗ２よりも小さくすることでさらに顕著となる。さらに、磁化自由層高さＨ３を適切に（例えば８ｎｍ以下）設定することで、空間分解能が向上できる。
【００９３】
図８（ａ）〜図８（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドの構成を例示する模式図である。
すなわち、図８（ａ）は模式的斜視図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図であり、図８（ｄ）は図８（ａ）のＣ１−Ｃ２線断面図である。
【００９４】
図８（ａ）〜図８（ｄ）に表したように、本実施形態に係る磁気ヘッド１１３の再生部７０においては、第１導電層７１１及び第２導電層７２１が省略されている。第１導電層７１１及び第２導電層７２１の機能を、第１磁化固着層７１０と磁化自由層７３０との間に生じる磁壁、及び、第２磁化固着層７２０と磁化自由層７３０との間に生じる磁壁、が果たす。この構成においては、さらに高出力、低抵抗の再生ヘッドを実現できる。
【００９５】
上記で説明した磁気ヘッド１１０〜１１３においては、Ｙ軸方向に沿った磁化自由層７３０の長さ（磁化自由層幅Ｗ３）は、磁化自由層７３０のＺ軸方向に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）よりも長い。すなわち、磁化自由層７３０は形状異方性を有している。
【００９６】
この形状異方性を利用して、磁化自由層７３０にハードバイアス層の機能を持たせることができる。
すなわち、上記で説明した磁気ヘッド１１０〜１１３においては、Ｙ軸方向に沿った磁化自由層７３０の長さ（磁化自由層幅Ｗ３）は、磁化自由層７３０のＺ軸方向に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）よりも、例えば１．５倍以上長い場合に、磁化自由層７３０におけるハードバイアス層としての機能が大きくなる。これにより再生部７０の動作がより安定化する。
【００９７】
また磁化自由層７３０に、硬磁性材料を用いてハードバイアス層の機能を持たせることもできる。
すなわち、磁化自由層７３０の容易軸（磁化容易軸７３０ａ）がＹ軸に沿っている場合、磁化自由層７３０の異方性磁界Ｈｋが１０００エルステッド（Ｏｅ）以上である場合に、磁化自由層７３０におけるハードバイアス層としての機能が大きくなる。これにより再生部７０の動作がより安定化する。この時、磁化自由層７３０の材料としては、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉなどの強磁性材料にＣｒ及びＰｔの少なくともいずれか添加した材料、または、Ｎｉ及びＦｅなどの強磁性薄膜と、Ｐｔ及びＣｒなどの薄膜と、を、４層以上積層した人工格子膜などを用いることができる。
【００９８】
ただし、実施形態において、磁化自由層７３０とは別にハードバイアス層をさらに設けても良い。
図９（ａ）〜図９（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドの構成を例示する模式図である。
すなわち、図９（ａ）は模式的斜視図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図であり、図９（ｃ）は図９（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図であり、図９（ｄ）は図９（ａ）のＣ１−Ｃ２線断面図である。
【００９９】
図９（ａ）〜図９（ｄ）に表したように、本実施形態に係る磁気ヘッド１１４の再生部７０においては、磁化自由層７３０に対してＹ軸方向に沿って隣接するハードバイアス層７５０が設けられている。このハードバイアス層７５０には、例えば、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ及びＦｅＰｔなどの材料を用いることができる。これにより再生部７０の動作をより安定化させることができる。
【０１００】
図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の磁気ヘッドの構成を例示する模式図である。
すなわち、図１０（ａ）は模式的斜視図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図であり、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図であり、図１０（ｄ）は図１０（ａ）のＣ１−Ｃ２線断面図である。
【０１０１】
図１０（ａ）〜図１０（ｄ）に表したように、本実施形態に係る磁気ヘッド１１６の再生部７０においては、第１磁化固着層７１０の磁化（第１磁化７１０ａ）の方向は、Ｙ軸方向に対して平行である。そして、第２磁化固着層７２０の磁化（第２磁化７２０ａ）の方向は、Ｙ軸方向に対して平行である。このとき、「平行」は、第１磁化７１０ａの方向がＹ軸方向に対して厳密に平行であり、第２磁化７２０ａの方向がＹ軸方向に対して厳密に平行である場合に加え、例えば、第１磁化７１０ａの方向とＹ軸方向との角度がプラスマイナス１０度以下で、第２磁化７２０ａの方向とＹ軸方向との角度がプラスマイナス１０度以下である場合を含む。
【０１０２】
一方、磁化自由層７３０の磁化容易軸７３０ａは、Ｘ軸方向に対して平行である。このとき、「平行」は、磁化容易軸７３０ａがＸ軸方向に対して厳密に平行である場合に加え、例えば、磁化容易軸７３０ａとＸ軸方向との角度がプラスマイナス２０度以下である場合を含む。
【０１０３】
このように、磁気ヘッド１１６においては、第１磁化７１０ａ、第２磁化７２０ａ及び磁化容易軸７３０ａが、例えば磁気ヘッド１１０におけるそれぞれの方向から９０度回転している。
【０１０４】
このような構成を有する磁気ヘッド１１６においても、高出力化及び低抵抗化が図れ、スピントルクノイズが抑制され、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下が抑制され、空間分解能が向上できる。
【０１０５】
この場合も、磁化自由層７３０に硬磁性材料を用いることで、磁化自由層７３０にハードバイアス層の機能を持たせることができる。すなわち、磁化自由層７３０の磁化の容易軸（磁化容易軸７３０ａ）がＸ軸方向に沿っている場合、磁化自由層７３０の異方性磁界Ｈｋが３０００Ｏｅ以上であるときに、磁化自由層７３０におけるハードバイアス層としての機能が大きくなる。これにより再生部７０の動作がより安定化する。
【０１０６】
なお、この構成においては、磁化自由層７３０の磁化容易軸７３０ａはＸ軸方向に沿っているので、ハードバイアス層を別途設けてハードバイアスを磁化自由層７３０の外部から磁化自由層７３０に印加するのは困難である。従って、上記のように、磁化自由層７３０を硬磁性にする構成（すなわち異方性磁界Ｈｋを３０００Ｏｅ以上にする構成）が有効である。
【０１０７】
また他の構成として、第１磁化固着層７１０の磁化（第１磁化７１０ａ）の方向、および、第２磁化固着層７２０の磁化（第２磁化７２０ａ）の方向が、Ｘ軸方向に対して平行で、かつ、磁化自由層７３０の磁化容易軸７３０ａが、Ｙ軸方向に対して平行である構成も適用できる。この場合も、各軸に対して「平行」は、軸方向との角度がプラスマイナス１０度以下である場合を含む。
【０１０８】
本実施形態において、第１磁化固着層７１０として機能する層として、シンセティックピンド層を用いても良い。シンセティックピンド層においては、２枚の強磁性体層が数オングストロームの厚みのＲｕなどの非磁性層を介して積層される。この構成において、２枚の強磁性層のうちで反強磁性体層７１２に近い側の強磁性体層を磁化固着層と呼び、磁化自由層７３０に近い側の強磁性体層を磁化参照層と呼ぶ場合がある。ここでの磁化参照層の磁化と磁化固着層の磁化とは、Ｒｕ等の非磁性層を介して、互いに１８０度の方向に固着されている。この場合１８０度の固着とは、１５０度から２１０度の間の角度である場合も含む。
【０１０９】
シンセティックピンド層における磁化参照層を第１磁化固着層７１０と見なし、シンセティックピンド層における磁化固着層を第３磁化固着層と見なすことができる。すなわち、実施形態に係る磁気抵抗効果素子の再生部７０は、第３磁化固着層と、第１中間層と、をさらに含むことができる。第３磁化固着層と磁化自由層７３０との間に第１磁化固着層７１０が配置される。第３磁化固着層の磁化の方向は、第１磁化固着層の磁化の方向に対して反平行な方向（上記のように、１５０度以上２１０度以下の角度）に固着されている。第１中間層は、第１磁化固着層７１０と第３磁化固着層との間に設けられ、非磁性である。
【０１１０】
同様に、第２磁化固着層７２０として機能する層として、シンセティックピンド層を用いても良い。すなわち、実施形態に係る磁気抵抗効果素子の再生部７０は、第４磁化固着層と、第２中間層と、をさらに含むことができる。第４磁化固着層と磁化自由層７３０との間に第２磁化固着層７２０が配置される。第４磁化固着層の磁化の方向は、第２磁化固着層の磁化の方向に対して反平行な方向（例えば、１５０度以上２１０度以下の角度）に固着されている。第２中間層は、第２磁化固着層７２０と第４磁化固着層との間に設けられ、非磁性である。
【０１１１】
（第２の実施の形態）
図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、第２の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第２の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
なお、本製造方法は、上記で説明した磁気ヘッド１１１を製造する場合の製造方法である。図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、Ｘ−Ｙ平面に沿って切断した断面図であり、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、Ｙ−Ｚ平面に沿って切断したときの断面図である。
【０１１２】
図１１（ａ）に表したように、例えば図示しない基体の上に、第１反強磁性層７１２となる第１反強磁性膜７１２ｆ、第１磁化固着層７１０となる第１磁化固着膜７１０ｆ、第１導電層７１１となる第１導電膜７１１ｆ、及び、磁化自由層７３０となる磁化自由膜７３０ｆを順次積層する。
【０１１３】
図１１（ｂ）に表したように、磁化自由膜７３０ｆの上に所定の形状のレジスト膜７３０ｒを形成する。レジスト膜７３０ｒの形状は、フォトリソグラフィ技術により形成される。
【０１１４】
図１１（ｃ）に表したように、レジスト膜７３０ｒをマスクとして用い、磁化自由膜７３０ｆを加工する。この加工には例えばミリングエッチングなどの手法が用いられる。この加工により、磁化自由層７３０（磁化自由膜７３０ｆ）の幅（磁化自由層幅Ｗ３）が第１磁化固着層７１０（第１磁化固着膜７１０ｆ）の幅（第１磁化固着層幅Ｗ１）よりも小さくされる。なお、このとき、後述するように、磁化自由膜７３０ｆのＺ軸方向に沿った長さは、第１磁化固着膜７１０ｆのＺ軸方向に沿った長さよりも小さく加工される。この後、レジスト膜７３０ｒを除去する。
【０１１５】
図１１（ｄ）に表したように、磁化自由膜７３０ｆの上、及び、第１導電膜７１１ｆの上に、絶縁層７４０となる絶縁膜７４０ｆを形成し、表面を平坦化し、磁化自由膜７３０ｆを露出させる。そして、磁化自由膜７３０ｆ及び絶縁膜７４０ｆの上に、第２導電層７２１となる第２導電膜７２１ｆ、第２磁化固着層７２０となる第２磁化固着膜７２０ｆ及び第２反強磁性層７２２となる第２反強磁性膜７２２ｆを順次積層する。これにより、磁気抵抗効果素子７１となる積層構造体が形成される。
【０１１６】
図１２（ａ）に表したように、上記の磁化自由膜７３０ｆの加工により、磁化自由膜７３０ｆのＹ軸方向に沿った幅は、第１磁化固着膜７１０ｆのＹ軸方向に沿った幅（幅Ｗ１ａ）よりも小さく、第２磁化固着膜７２０ｆのＹ軸方向に沿った幅（幅Ｗ２ａ）よりも小さくされている。なお、磁化自由膜７３０ｆのＹ軸方向に沿った幅は、最終形態である磁化自由層７３０のＹ軸方向に沿った長さ（磁化自由層幅Ｗ３）に対応する。
【０１１７】
さらに、上記の磁化自由膜７３０ｆの加工により、磁化自由膜７３０ｆのＺ軸方向に沿った長さ（高さＨ３ａ）は、第１磁化固着膜７１０ｆのＺ軸方向に沿った長さ（高さＨ１ａ）よりも小さくされている。そして、磁化自由膜７３０ｆのＺ軸方向に沿った長さ（高さＨ３ａ）は、第２磁化固着膜７２０ｆのＺ軸方向に沿った長さ（高さＨ２ａ）よりも小さくされている。この段階における磁化自由膜７３０ｆのＺ軸方向に沿った長さ（高さＨ３ａ）は、最終形態である磁化自由層７３０のＺ軸方向に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）よりも大きい。
【０１１８】
この状態の積層構造体を、積層構造体の一端からＺ軸方向に沿って研磨する。すなわち、矢印Ｚｄに沿って積層構造体を機械的に加工する。
【０１１９】
これにより、図１２（ｂ）に表したように、磁化自由膜７３０ｆが、研磨される端面から露出し、磁化自由層７３０が形成される。これにより、磁化自由層７３０のＺ軸方向に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）は、第１磁化固着層７１０（第１磁化固着膜７１０ｆ）のＺ軸方向に沿った長さ（第１磁化固着層高さＨ１）よりも小さく、第２磁化固着層７２０（第２磁化固着膜７２０ｆ）のＺ軸方向に沿った長さ（第２磁化固着層高さＨ２）よりも小さくされる。この研磨（機械的加工）によって形成された積層構造体の端面が、媒体対向面７０１となる。
【０１２０】
この後、必要に応じて積層構造体のＹ軸方向に沿った端面が加工され、第１磁化固着層７１０及び第２磁化固着層７２０が形成される。なお、積層構造体のＹ軸方向に沿った端面の加工は、図１１（ｄ）に関して説明した工程から、図１２（ｂ）に関して説明した工程の間の任意の工程で実施することができる。
【０１２１】
このようにして、磁気ヘッド１１１が製造される。また、第１実施形態に関して説明した他の磁気ヘッドも、これと同様の方法により製造することができる。
【０１２２】
上記で説明した製造方法においては、磁化自由層７３０のＹ軸方向に沿った長さ（磁化自由層幅Ｗ３）は、フォトリソグラフィのエッチングにより制御される。そして磁化自由層７３０のＺ軸方向に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）は、研磨（機械的加工）によって制御される。機械的加工の精度は、フォトリソグラフィの精度よりも高いので、この製造方法を用いることで、磁化自由層高さＨ３の高精度の制御を低コストで実現することができる。
【０１２３】
図１３は、第２の実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法を例示するフローチャート図である。
本実施形態に係る磁気ヘッドの製造方法は、磁気記録媒体８０に対向する媒体対向面７０１（ＡＢＳ）を有し、磁気記録媒体８０に記録された磁化８３の方向を検出する再生部７０を含む磁気ヘッドの製造方法である。再生部７０は、磁化の方向が固着された第１磁化固着層７１０と、媒体対向面７０１に対して平行な第１方向（Ｘ軸方向）に沿って第１磁化固着層７１０と積層され、磁化の方向が固着された第２磁化固着層７２０と、第１磁化固着層７１０と第２磁化固着層７２０との間に設けられ、磁化の方向が可変の磁化自由層７３０と、を含み、磁化自由層７３０の媒体対向面７０１に対して垂直な第２方向（Ｚ軸方向）に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）は、第１磁化固着層７１０の第２方向に沿った長さ（第１磁化固着層高さＨ１）よりも短く、第２磁化固着層７２０の第２方向に沿った長さ（第２磁化固着層高さＨ２）よりも短い。
【０１２４】
図１３に表したように、第１磁化固着層７１０となる第１磁化固着膜７１０ｆの上に、磁化自由層７３０となる磁化自由膜７３０ｆを形成する（ステップＳ１１０）。すなわち、例えば、図１１（ａ）に関して説明した処理を行う。
【０１２５】
磁化自由膜７３０ｆの第２方向（Ｚ軸方向）に沿った長さ（高さＨ３ａ）を、フォトリソグラフィとエッチングにより、第１磁化固着膜７１０ｆの第２方向に沿った長さ（高さＨ１ａ）よりも小さくする（ステップＳ１２０）。すなわち、例えば、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）に関して説明した処理を行う。
【０１２６】
第２方向に沿った長さが小さくされた磁化自由膜７３０ｆの上に、第２磁化固着層７２０となる第２磁化固着膜７２０ｆを形成して、第１磁化固着膜７１０ｆ、磁化自由膜７３０ｆ及び第２磁化固着膜７２０ｆを含む積層構造体を形成する（ステップＳ１３０）。すなわち、例えば、図１１（ｄ）に関して説明した処理を行う。
【０１２７】
積層構造体を第２方向に沿って研磨し、磁化自由膜７３０ｆの第２方向に沿った長さを、第１磁化固着膜７１０ｆの第２方向に沿った長さよりも小さく、第２磁化固着膜７２０ｆの第２方向に沿った長さよりも小さくする（ステップＳ１４０）。これにより、磁気ヘッドが製造される。
上記において、「上に形成」は、下側の層に接して上側の層を形成する場合の他に、下側の層に、別の層を介して、上側の層を形成する場合も含む。
【０１２８】
なお、この研磨により形成される面が媒体対向面７０１となる。そして、この研磨により、磁化自由膜７３０ｆ（磁化自由層７３０）が、媒体対向面７０１において露出する。
【０１２９】
本製造方法においては、磁化自由層７３０のＺ軸方向に沿った長さ（磁化自由層高さＨ３）を、フォトリソグラフィとエッチングを用いた第１加工（ステップＳ１２０）と、研磨（機械的加工）を用いた第２加工（ステップＳ１４０）と、の２つの加工により制御するため、磁化自由層高さＨ３の高精度の制御が低コストで実現できる。
【０１３０】
例えば、磁気抵抗効果素子７１の素子幅（例えば磁化自由層幅Ｗ３）は、５テラビットの記録密度では、１０ｎｍ程度となる。実施形態に係る磁気ヘッドにおいては、既に説明したように、磁化自由層高さＨ３を８ｎｍ以下にすることが望ましい。すなわち、高い空間分解能を確保する場合には、素子幅よりも磁化自由層高さＨ３を小さくする。このとき、上記の方法を適用することで、低コストで磁化自由層高さＨ３を高精度で制御し、実用的な磁気ヘッドをする提供することができる。
【０１３１】
（第３の実施の形態）
上記で説明した実施形態に係る磁気ヘッドは、例えば、記録再生一体型の磁気ヘッドアセンブリに組み込まれ、磁気記録再生装置に搭載することができる。なお、実施形態に係る磁気記録再生装置は、再生機能のみを有することもできるし、記録機能と再生機能の両方を有することもできる。
【０１３２】
図１４は、第３の実施形態に係る磁気記録再生装置の構成を例示する模式的斜視図である。
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、第３の実施形態に係る磁気記録装置の一部の構成を例示する模式的斜視図である。
図１４に表したように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において、記録用媒体ディスク１８０は、スピンドルモータ４に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示しないモータにより矢印Ａの方向に回転する。本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、複数の記録用媒体ディスク１８０を備えても良い。
【０１３３】
記録用媒体ディスク１８０に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダ３は、既に説明したような構成を有し、薄膜状のサスペンション１５４の先端に取り付けられている。ここで、ヘッドスライダ３の先端付近に、例えば、既に説明した実施形態に係る磁気ヘッド（例えば磁気ヘッド１１０〜１１４及び１１６）のいずれかが搭載される。
【０１３４】
記録用媒体ディスク１８０が回転すると、サスペンション１５４による押し付け圧力とヘッドスライダ３の媒体対向面（ＡＢＳ）で発生する圧力とがつりあい、ヘッドスライダ３の媒体対向面は、記録用媒体ディスク１８０の表面から所定の浮上量をもって保持される。なお、ヘッドスライダ３が記録用媒体ディスク１８０と接触するいわゆる「接触走行型」としても良い。
【０１３５】
サスペンション１５４は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は、アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石及び対向ヨークからなる磁気回路とを含むことができる。
【０１３６】
アクチュエータアーム１５５は、軸受部１５７の上下２箇所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。その結果、磁気ヘッドを記録用媒体ディスク１８０の任意の位置に移動可能となる。
【０１３７】
図１５（ａ）は、磁気記録再生装置の一部の構成を例示しており、ヘッドスタックアセンブリ１６０の拡大斜視図である。
また、図１５（ｂ）は、ヘッドスタックアセンブリ１６０の一部となる磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ：ＨＧＡ）１５８を例示する斜視図である。
【０１３８】
図１５（ａ）に表したように、ヘッドスタックアセンブリ１６０は、軸受部１５７と、この軸受部１５７から延出したヘッドジンバルアセンブリ１５８と、軸受部１５７からＨＧＡと反対方向に延出していると共にボイスコイルモータのコイル１６２を支持した支持フレーム１６１と、を有している。
【０１３９】
また、図１５（ｂ）に示したように、ヘッドジンバルアセンブリ１５８は、軸受部１５７から延出したアクチュエータアーム１５５と、アクチュエータアーム１５５から延出したサスペンション１５４と、を有している。
【０１４０】
サスペンション１５４の先端には、ヘッドスライダ３が取り付けられている。そして、ヘッドスライダ３には、実施形態に係る磁気ヘッドのいずれかが搭載される。
【０１４１】
すなわち、実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ）１５８は、実施形態に係る磁気ヘッドと、磁気ヘッドが搭載されたヘッドスライダ３と、ヘッドスライダ３を一端に搭載するサスペンション１５４と、サスペンション１５４の他端に接続されたアクチュエータアーム１５５と、を備える。
【０１４２】
サスペンション１５４は、信号の書き込み及び読み取り用、浮上量調整のためのヒーター用、及び、例えばスピントルク発振子用などのためのリード線（図示しない）を有する。これらのリード線と、ヘッドスライダ３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極と、が電気的に接続される。
【０１４３】
また、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部１９０が設けられる。信号処理部１９０は、例えば、図１４に例示した磁気記録再生装置１５０の図面中の背面側に設けられる。信号処理部１９０の入出力線は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８の電極パッドに接続され、磁気ヘッドと電気的に結合される。
【０１４４】
このように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、上記の実施形態に係る磁気ヘッドと、磁気記録媒体と磁気ヘッドとを離間させ、または、接触させた状態で相対的に移動可能とした可動部と、磁気ヘッドを磁気記録媒体の所定記録位置に位置合わせする位置制御部と、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部と、を備える。
【０１４５】
すなわち、上記の磁気記録媒体として、記録用媒体ディスク１８０が用いられる。
上記の可動部は、ヘッドスライダ３を含むことができる。
また、上記の位置制御部は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８を含むことができる。
【０１４６】
このように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリと、磁気ヘッドアセンブリに搭載された磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部と、を備える。
【０１４７】
本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０によれば、上記の実施形態に係る磁気ヘッドを用いることで、高出力で低抵抗の再生が可能になる。さらに、スピントルクノイズが抑制され、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下が抑制され、空間分解能が向上できる。
【０１４８】
実施形態によれば、高出力で低抵抗の磁気抵抗効果素子を有する磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置が提供される。
【０１４９】
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【０１５０】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、磁気ヘッドに含まれる再生部、磁気抵抗効果素子、磁化固着層、磁化自由層、反強磁性層、導電層、保護層及び書き込み部など、並びに、磁気ヘッドアセンブリに含まれるヘッドスライダ、サスペンション及びアクチュエータアーム、並びに、磁気記録再生装置に含まれる磁気記録媒体などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。例えば、上記実施形態の中で説明した材料、組成、膜厚なども一例であり、種々の選択が可能である。
【０１５１】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１５２】
その他、本発明の実施の形態として上述した磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１５３】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１５４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１５５】
３…ヘッドスライダ、 ３Ａ…空気流入側、 ３Ｂ…空気流出側、 ４…スピンドルモータ、 １０…スピントルク発振子、 ６０…書き込み部、 ６１…主磁極、 ６２…リターンパス、 ７０…再生ヘッド部、 ７１…磁気抵抗効果素子、 ７２ａ…第１磁気シールド、 ７２ｂ…第２磁気シールド、 ８０…磁気記録媒体、 ８１…磁気記録層、 ８２…媒体基板、 ８３…磁化、 ８５…媒体移動方向、 １１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１１６…磁気ヘッド、 １５０…磁気記録再生装置、 １５４…サスペンション、 １５５…アクチュエータアーム、 １５６…ボイスコイルモータ、 １５７…軸受部、 １５８…ヘッドジンバルアセンブリ、 １６０…ヘッドスタックアセンブリ、 １６１…支持フレーム、 １６２…コイル、 １８０…記録用媒体ディスク、 １９０…信号処理部、 ７０１…媒体対向面、 ７１０…第１磁化固着層、 ７１０ａ…第１磁化、 ７１０ｅ…端、 ７１０ｆ…第１磁化固着膜、 ７１１…第１導電層、 ７１１ｆ…第１導電膜、 ７１２…第１反強磁性層、 ７１２ｆ…第１反強磁性膜、 ７２０…第２磁化固着層、 ７２０ａ…第２磁化、 ７２０ｅ…端、 ７２０ｆ…第２磁化固着層膜、 ７２１…第２導電層、 ７２１ｆ…第２導電膜、 ７２２…第２反強磁性層、 ７２２ｆ…第２反強磁性膜、 ７３０…磁化自由層、 ７３０ａ…磁化容易軸、 ７３０ｅ…端、 ７３０ｆ…磁化自由膜、 ７３０ｒ…レジスト膜、 ７４０…絶縁層、 ７４０ｆ…絶縁膜、 ７５０…ハードバイアス層、 ７８０…保護層、 Ｈ１…第１磁化固着層高さ、 Ｈ１ａ…高さ、 Ｈ２…第２磁化固着層高さ、 Ｈ２ａ…高さ、 Ｈ３…磁気自由層高さ、 Ｈ３ａ…高さ、 Ｐ１…出力、 ＰＷ…パルス幅、 Ｒ１…比率、 ＲＧ…ギャップ長、 Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３…厚さ、 Ｗ１…第１磁化固着層幅、 Ｗ１ａ…幅、 Ｗ２…第２磁化固着層幅、 Ｗ２ａ…幅、 Ｗ３…磁化自由層幅、 Ｚｄ…矢印
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体に対向する媒体対向面を有し、前記磁気記録媒体に記録された磁化の方向を検出する再生部を備え、
前記再生部は、
磁化の方向が固着された第１磁化固着層と、
前記媒体対向面に対して平行な第１方向に沿って前記第１磁化固着層と積層され、磁化の方向が固着された第２磁化固着層と、
前記第１磁化固着層と前記第２磁化固着層との間に設けられ、磁化の方向が可変の磁化自由層と、
を含み、
前記磁化自由層の前記媒体対向面に対して垂直な第２方向に沿った長さは、前記第１磁化固着層の前記第２方向に沿った長さよりも短く、前記第２磁化固着層の前記第２方向に沿った長さよりも短いことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
前記第１磁化固着層の前記媒体対向面の側の端、前記第２磁化固着層の前記媒体対向面の側の端、及び、前記磁化自由層の前記媒体対向面の側の端は、前記媒体対向面を含む平面内にあることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記第１方向及び前記第２方向に対して垂直な第３方向に沿った前記磁化自由層の長さは、前記第１磁化固着層の前記第３方向に沿った長さよりも短く、前記第２磁化固着層の前記第３方向に沿った長さよりも短いことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
前記第１方向及び前記第２方向に対して垂直な第３方向に沿った前記磁化自由層の長さは、前記磁化自由層の前記第２方向に沿った前記長さよりも長いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
前記磁化自由層の前記第２方向に沿った前記長さは、８ナノメートル以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
前記磁化自由層の磁化の容易軸は前記第１方向及び前記第２方向に対して垂直な第３方向に沿い、前記磁化自由層の異方性磁界が１０００エルステッド以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
前記磁化自由層の磁化の容易軸は前記第１方向に沿い、前記磁化自由層の異方性磁界が３０００エルステッド以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項８】
前記再生部は、前記第１磁化固着層と前記第２磁化固着層との間において前記第１方向に対して垂直な平面内で前記磁化自由層に並置されたハードバイアス層をさらに含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項９】
前記第１磁化固着層の前記磁化の方向、及び、前記第２磁化固着層の前記磁化の方向は、前記第１方向に対して垂直であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項１０】
前記第１磁化固着層の前記磁化の方向は、前記第２磁化固着層の前記磁化の方向に対して平行であることを特徴とする請求項９記載の磁気ヘッド。
【請求項１１】
前記磁化自由層の前記磁化の容易軸は、前記第１磁化固着層の前記磁化の方向に対して垂直であり、前記第２磁化固着層の前記磁化の方向に対して垂直であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１つに記載の磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを一端に搭載するサスペンションと、
前記サスペンションの他端に接続されたアクチュエータアームと、
を備えたことを特徴とする磁気ヘッドアセンブリ。
【請求項１３】
請求項１２記載の磁気ヘッドアセンブリと、
前記磁気ヘッドアセンブリに搭載された前記磁気ヘッドを用いて情報が再生される前記磁気記録媒体と、
を備えたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１】
磁気記録媒体に対向する媒体対向面を有し、前記磁気記録媒体に記録された磁化の方向を検出する再生部を備え、
前記再生部は、
磁化の方向が固着された第１磁化固着層と、
前記媒体対向面に対して平行な第１方向に沿って前記第１磁化固着層と積層され、磁化の方向が固着された第２磁化固着層と、
前記第１磁化固着層と前記第２磁化固着層との間に設けられ、磁化の方向が可変の磁化自由層と、
を含み、
前記磁化自由層の前記媒体対向面に対して垂直な第２方向に沿った長さは、前記第１磁化固着層の前記第２方向に沿った長さよりも短く、前記第２磁化固着層の前記第２方向に沿った長さよりも短いことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
前記第１磁化固着層の前記媒体対向面の側の端、前記第２磁化固着層の前記媒体対向面の側の端、及び、前記磁化自由層の前記媒体対向面の側の端は、前記媒体対向面を含む平面内にあることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記第１方向及び前記第２方向に対して垂直な第３方向に沿った前記磁化自由層の長さは、前記第１磁化固着層の前記第３方向に沿った長さよりも短く、前記第２磁化固着層の前記第３方向に沿った長さよりも短いことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
前記第１方向及び前記第２方向に対して垂直な第３方向に沿った前記磁化自由層の長さは、前記磁化自由層の前記第２方向に沿った前記長さよりも長いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
前記磁化自由層の前記第２方向に沿った前記長さは、８ナノメートル以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
前記磁化自由層の磁化の容易軸は前記第１方向及び前記第２方向に対して垂直な第３方向に沿い、前記磁化自由層の異方性磁界が１０００エルステッド以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
前記磁化自由層の磁化の容易軸は前記第１方向に沿い、前記磁化自由層の異方性磁界が３０００エルステッド以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項８】
前記再生部は、前記第１磁化固着層と前記第２磁化固着層との間において前記第１方向に対して垂直な平面内で前記磁化自由層に並置されたハードバイアス層をさらに含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項９】
前記第１磁化固着層の前記磁化の方向、及び、前記第２磁化固着層の前記磁化の方向は、前記第１方向に対して垂直であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項１０】
前記第１磁化固着層の前記磁化の方向は、前記第２磁化固着層の前記磁化の方向に対して平行であることを特徴とする請求項９記載の磁気ヘッド。
【請求項１１】
前記磁化自由層の前記磁化の容易軸は、前記第１磁化固着層の前記磁化の方向に対して垂直であり、前記第２磁化固着層の前記磁化の方向に対して垂直であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１つに記載の磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを一端に搭載するサスペンションと、
前記サスペンションの他端に接続されたアクチュエータアームと、
を備えたことを特徴とする磁気ヘッドアセンブリ。
【請求項１３】
請求項１２記載の磁気ヘッドアセンブリと、
前記磁気ヘッドアセンブリに搭載された前記磁気ヘッドを用いて情報が再生される前記磁気記録媒体と、
を備えたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−６４２８０（Ｐ２０１２−６４２８０Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０８８３３（Ｐ２０１０−２０８８３３）
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願、「平成２１年度、経済産業省、独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構委託研究 「超高密度ナノビット磁気記録技術（グリーンＩＴプロジェクト）、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願」
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願、「平成２１年度、経済産業省、独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構委託研究 「超高密度ナノビット磁気記録技術（グリーンＩＴプロジェクト）、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願」
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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