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JP2000048327A - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

薄膜磁気ヘッド

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Publication number
JP2000048327A
JP2000048327A JP10216870A JP21687098A JP2000048327A JP 2000048327 A JP2000048327 A JP 2000048327A JP 10216870 A JP10216870 A JP 10216870A JP 21687098 A JP21687098 A JP 21687098A JP 2000048327 A JP2000048327 A JP 2000048327A
Authority
JP
Japan
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magnetic
layer
film
thin
layers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10216870A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumito Koike
文人 小池
Kiyoshi Sato
清 佐藤
Naoya Hasegawa
直也 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
Priority to JP10216870A priority Critical patent/JP2000048327A/ja
Priority to KR1019990031040A priority patent/KR100357923B1/ko
Priority to US09/364,741 priority patent/US6292334B1/en
Publication of JP2000048327A publication Critical patent/JP2000048327A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気抵抗効果素子層の上下に形成されている
シールド層は単層で形成されていたが、前記シールド層
の磁区構造は多磁区化しており、シールド機能が低下す
るばかりでなく、磁気抵抗効果素子層が、前記シールド
層の磁区構造の影響を受けるといった問題があった。 【解決手段】 下部シールド層２０は、４層の磁性層３
１が非磁性中間層３２を介して積層された多層構造で形
成されている。各磁性層３１の端部から発せられる静磁
結合によって各磁性層３１の単磁区化を促進させること
ができる。また上部シールド層２６は、多層構造により
磁性層３３，３５が単磁区化されており、しかもシール
ド機能とコア機能とを同時に向上できる構造となってい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばハードディ
スク装置などに搭載されるＭＲ／インダクティブ複合型
の薄膜磁気ヘッドに係わり、特にＭＲ素子の安定な再生
信号波形を得るために、シールド層の磁区構造を安定化
した薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来の薄膜磁気ヘッドを記録媒
体の対向側（ＡＢＳ面）から示した拡大断面図である。
この薄膜磁気ヘッドは、例えば浮上式ヘッドを構成する
スライダのトレーリング側端面に磁気抵抗効果を利用し
た読み出しヘッドｈ1と、書き込み用のインダクティブ
ヘッドｈ2とが積層された、いわゆるＭＲ／インダクテ
ィブ複合型薄膜磁気ヘッドである。
【０００３】読み出しヘッドｈ1では、センダストやＮ
ｉＦｅ系合金（パーマロイ）などにより形成された下部
シールド層１上に、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）などの非磁性
材料による下部ギャップ層２が形成され、その上に磁気
抵抗効果素子層３が成膜されている。磁気抵抗効果素子
層３は、例えば、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電
層、及びフリー磁性層を有するスピンバルブ膜（ＧＭＲ
素子の１種）で構成されている。このスピンバルブ膜で
は、前記固定磁性層は、紙面垂直方向（ハイト方向）に
磁化が固定され、またフリー磁性層の磁化は、トラック
幅方向に揃えられている。記録媒体からの磁界が紙面垂
直方向に侵入してくると、前記フリー磁性層の磁化は変
動し、前記固定磁性層の固定磁化とフリー磁性層の変動
磁化との関係により電気抵抗が変化し、記録磁界が再生
される。
【０００４】前記磁気抵抗効果素子層３の両側には、縦
バイアス層としてハードバイアス層４が形成されてい
る。また、前記ハードバイアス層４の上にＣｕ（銅）、
Ｗ（タングステン）などの電気抵抗の小さい非磁性導電
性材料の電極層５が形成されている。さらにその上に、
アルミナなどの非磁性材料による上部ギャップ層６が形
成される。
【０００５】前記上部ギャップ層６の上には上部シール
ド層７がパーマロイなどのメッキにより形成され、下部
シールド層１と上部シールド層７との間隔によりギャッ
プ長Ｇｌ1が決定される。また、インダクティブヘッド
ｈ2ではこの上部シールド層７が記録媒体に記録磁界を
与えるリーディング側コア部（下部コア層）として機能
している。
【０００６】前記下部コア層７の上には、アルミナなど
によるギャップ層（非磁性材料層）９とポリイミドまた
はレジスト材料により形成された絶縁層（図示しない）
が積層され、前記絶縁層の上には螺旋状となるようにパ
ターン形成されたコイル層１０が設けられている。前記
コイル層１０はＣｕ（銅）などの電気抵抗の小さい非磁
性導電材料で形成されている。そして前記コイル層１０
はポリイミドまたはレジスト材料で形成された絶縁層
（図示しない）に囲まれ、前記絶縁層の上にパーマロイ
などの磁性材料で形成された上部コア層１１がメッキ形
成されている。なお、前記上部コア部１１は記録媒体に
記録磁界を与えるインダクティブヘッドｈ2のトレーリ
ング側コア部として機能している。
【０００７】前記上部コア層１１は、図３に示すように
記録媒体の対向側で下部コア層７の上に前記ギャップ層
９を介して対向し、記録媒体に記録磁界を与える磁気ギ
ャップ長Ｇｌ2の磁気ギャップが形成されている。そし
て、前記上部コア層１１の上にアルミナなどの保護層１
２が設けられている。
【０００８】インダクティブヘッドｈ2では、コイル層
１０に記録電流が与えられて、コイル層１０から上部コ
ア層１１及び下部コア層７に記録磁界が与えられる。そ
して、磁気ギャップの部分における、下部コア層７と上
部コア層１１との間での洩れ磁界により、ハードディス
クなどの記録媒体に磁気信号が記録される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、磁気抵抗効
果素子層３の出力信号の安定性を向上させるには、磁気
抵抗効果素子層３への外部ノイズの流入を低減させる必
要がある。そのためには、シールド層１，７の成膜中、
あるいは、成膜後熱処理中に、トラック幅方向に磁界を
与えて、前記下部シールド層１及び上部シールド層７の
一軸異方性方向をトラック幅方向に揃えて、トラック幅
方向を磁化容易軸方向とし、記録媒体に対して垂直方向
（図の紙面に対し垂直方向）を磁化困難軸方向とするこ
とにより、前記シールド層１，７の磁化が磁気抵抗効果
素子層３に悪影響を与えないようにする必要性があると
考えられている。
【００１０】ところが図３に示すように、下部シールド
層１及び上部シールド層７が単層で形成され、しかもＮ
ｉＦｅ合金（パーマロイ）で形成されている場合、トラ
ック幅方向に磁場を与えると、図４の平面図に示すよう
に、シールド層１，７の磁区構造は多磁区化し、磁気異
方性が分散した状態となる。
【００１１】特に、前記シールド層１，７の端部付近で
は、磁区１３内に示すように磁化が、トラック幅方向よ
りもずれた方向に向いていたり、あるいは磁区１４内に
示すように、磁化がトラック幅方向に対し垂直方向に向
いていたりしている。図４に示すシールド層１，７で
は、ヘッド製造プロセスにおいて、ウェハー内の異方性
の方向を調査した場合、磁化方向のばらつき（ｓｋｅｗ
角ばらつき；スキュー角）が大きく、前記ｓｋｅｗ角ば
らつきは、±１０°程度と非常に大きくなってしまう。
【００１２】なおｓｋｅｗ角ばらつきとは、トラック幅
方向に対する磁化のずれ角のことである。このｓｋｅｗ
角ばらつきが大きくなると、前記シールド層１，７の磁
気的な可逆性が悪化し、シールド機能が低下するばかり
でなく、前記シールド層１，７の間に介在する磁気抵抗
効果素子層３が、シールド層１，７の磁化のばらつきの
影響を受け、例えば前記磁気抵抗効果素子層３がスピン
バルブ膜で形成されている場合、トラック幅方向に磁化
が揃えられるべき、前記スピンバルブ膜中のフリー磁性
層の磁区が不安定化するなどして、バルクハウゼンノイ
ズの発生を招きやすくなる。特に磁気抵抗効果素子層３
への影響は、高記録密度化に伴い、図３に示すギャップ
長Ｇｌ１が小さくなることにより、より顕著に現れる。
【００１３】前記ｓｋｅｗ角ばらつきを小さくする１つ
の方法は、シールド層１，７を構成すべき磁性材料の材
質を改良することである。前述したように、図４に示す
シールド層１，７はＮｉＦｅ合金で形成されているが、
このＮｉＦｅ合金は、異方性磁界Ｈｋが２〜４（Ｏｅ）
程度とやや小さいため、ＮｉＦｅ合金で形成されたシー
ルド層１，７では、磁区構造が不安定化しやすく、結果
的にｓｋｅｗ角ばらつきは大きくなる。このため、前記
ＮｉＦｅ合金よりも大きい異方性磁界Ｈｋを有する例え
ばＣｏＺｒＮｂ合金（Ｈｋ＝約７〜１２Ｏｅ）などをシ
ールド層１，７として使用すれば、前記シールド層１，
７のｓｋｅｗ角ばらつきを小さくすることが可能にな
る。
【００１４】図５に示すシールド層１，７の平面図は、
前記シールド層１，７をＣｏＺｒＮｂ合金などの異方性
磁界Ｈｋの大きい磁性材料で形成した場合の磁区構造を
示している。前記シールド層１，７をＣｏＺｒＮｂ合金
などの異方性磁界Ｈｋの大きい磁性材料で形成すれば、
ｓｋｅｗ角ばらつきを約±１°程度まで小さくできるこ
とが確認されている。
【００１５】ところが、図４に示すように、磁区構造は
さらに細分化してしまい、また、図３に示すトラック幅
方向に対しずれた磁化を有する磁区１３，１４などもそ
の領域は小さくなるものの、実際には、図４に示すシー
ルド層１，７の端部付近などに発生している。
【００１６】このように異方性磁界Ｈｋの大きい磁性材
料をシールド層１，７として使用すれば、ｓｋｅｗ角ば
らつきを小さくできて、ＮｉＦｅ合金でシールド層１，
７を形成した場合に比べれば、シールド機能の向上、及
び磁気抵抗効果素子層３への影響を低減できるものと考
えられるが、最も好ましいシールド層１，７の磁区構造
は、磁化をトラック幅方向に単磁区化することであり、
従来のシールド層１，７の構造では、実現することは不
可能であった。
【００１７】また磁気抵抗効果素子層３の下側に形成さ
れている下部シールド層１は、シールド機能のみを有し
ているが、前記磁気抵抗効果素子層３の上側に形成され
ている上部シールド層７はシールド機能のみではなく、
インダクティブヘッドの下部コア層としても機能してい
るため、シールド機能を向上させると同時にコア機能を
も向上させる必要がある。
【００１８】ところが、シールド機能を向上させるため
に必要な特性と、コア機能を向上させるために必要な特
性は異なっているため、図３に示すように単層で上部シ
ールド層（下部コア層）７が構成されている場合には、
元々、シールド機能とコア機能の双方を同時に向上させ
るのは非常に難しくなっている。
【００１９】本発明は上記従来の課題を解決するための
ものであり、シールド層の構造及び材質を改良すること
により、前記シールド層の磁区構造を単磁区化して前記
シールド層のシールド機能を向上させ、磁気抵抗効果素
子層の出力信号の信頼性を高めることができ、同時に、
上部シールド層のコア機能をも向上させることが可能な
薄膜磁気ヘッドを提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁気抵抗効果
素子層と、この磁気抵抗効果素子層を挟む位置に形成さ
れたシールド層とを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、前
記シールド層は、複数の磁性層が非磁性中間層を介して
積層された多層構造で形成されており、前記複数の磁性
層のうち、非磁性中間層を介して１層おきに形成されて
いる各磁性層の磁気モーメントの和の絶対値と、残りの
各磁性層の磁気モーメントの和の絶対値とが同じ値に設
定され、非磁性中間層を介して対向する磁性層の磁化が
トラック幅方向に反平行状態に磁化されていることを特
徴とするものである。
【００２１】本発明では、前記磁性層は、４層、６層、
あるいは８層で形成されていることが好ましい。また、
前記シールド層を構成する各磁性層は、すべて同じ磁性
材料で、しかも同じ膜厚で形成されていることが好まし
い。さらに本発明では、前記シールド層を構成する各磁
性層の異方性エネルギーＥは、１０００（ｅｒｇ／ｃｍ
3）以上６０００（ｅｒｇ／ｃｍ3）以下であり、しかも
前記シールド層を構成する各磁性層の異方性磁界Ｈｋ
は、２．５（Ｏｅ）以上１２（Ｏｅ）以下であることが
好ましい。
【００２２】本発明では、前記磁性層は、Ｆｅ―Ｍ―Ｃ
系合金（ただし、元素Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，
Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇ
ａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１種または２種以上
の元素である）で形成されるか、あるいは、Ｃｏを主成
分とし、アモルファス構造を主体とした軟磁性膜によっ
て形成されていることが好ましい。また、Ｃｏ合金を主
成分とし、アモルファス構造を主体とした軟磁性膜の組
成比は、ＣｏaＺｒbＮｂcで示され、組成比ａ，ｂ，ｃ
（ａｔ％）は、７８≦ａ≦９２、ｂ＝（０．１〜０．
５）×（１００―ａ）、Ｃ＝１００―ａ―ｂであること
が好ましい。
【００２３】また本発明は、下部シールド層と、前記下
部シールド層の上に形成された磁気抵抗効果素子層と、
前記磁気抵抗効果素子層の上に形成されシールド機能と
コア機能を兼用する上部シールド層と、前記上部シール
ド層と記録媒体との対向面で、磁気ギャップを介して対
向する上部コア層と、前記上部シールド層及び上部コア
層に磁界を与えるコイル層とを有する薄膜磁気ヘッドに
おいて、前記上部シールド層は２層の磁性層が非磁性中
間層を介して積層されたものであり、前記２層の磁性層
のうち、上側に形成されている磁性層の飽和磁化Ｍｓ
が、下側に形成されている磁性層の飽和磁化Ｍｓよりも
大きく、しかも上側に形成されている磁性層の膜厚が、
下側に形成されている磁性層の膜厚に比べて小さく形成
されて、上側の磁性層の磁気モーメントと下側の磁性層
の磁気モーメントとが同じ値に設定され、且つ２層の磁
性層がトラック幅方向に反平行状態に磁化されているこ
とを特徴とするものである。
【００２４】本発明では、前記上部シールド層を構成す
る下側の磁性層の異方性エネルギーＥは、１０００（ｅ
ｒｇ／ｃｍ3）以上６０００（ｅｒｇ／ｃｍ3）以下であ
り、しかも前記上部シールド層を構成する下側の磁性層
の異方性磁界Ｈｋは、２．５（Ｏｅ）以上１２（Ｏｅ）
以下であることが好ましい。
【００２５】また本発明では、前記上部シールド層を構
成する各磁性層は、Ｆｅ―Ｍ―Ｃ系合金（ただし、元素
Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓ
ｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素か
ら選ばれる１種または２種以上の元素である）で形成さ
れているか、あるいは、前記上部シールド層を構成する
各磁性層は、Ｃｏを主成分とし、アモルファス構造を主
体とした軟磁性膜によって形成されていることが好まし
い。
【００２６】また本発明では、Ｃｏ合金を主成分とし、
アモルファス構造を主体とした軟磁性膜の組成比は、Ｃ
ｏaＺｒbＮｂcで示され、この軟磁性膜が、前記上部シ
ールド層を構成する上側の磁性層として使用される場
合、組成比ａ（ａｔ％）は、８５≦ａ≦９２であり、こ
の軟磁性膜が、前記上部シールド層を構成する下側の磁
性層として使用される場合、組成比ａ（ａｔ％）は、７
８≦ａ≦８８であり、組成比ｂ，ｃ（ａｔ％）は、上下
の磁性層共に、ｂ＝（０．１〜０．５）×（１００―
ａ）、Ｃ＝１００―ａ―ｂであることが好ましい。さら
に、前記組成比ｂは、ｂ＝（０．２〜０．４）×（１０
０―ａ）であるこおｔがより好ましい。
【００２７】また本発明では、前記軟磁性膜を構成する
元素Ｚｒに代えて、Ｈｆが添加されたり、あるいは、前
記軟磁性膜を構成する元素Ｎｂに代えて、ＴａまたはＭ
ｏが添加されてもよい。
【００２８】本発明では、各磁性層の間に介在する非磁
性中間層は、Ｔａ，Ｔｉ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ
Ｏ2のいずれかの非磁性材料によって形成されているこ
とが好ましく、前記非磁性中間層の膜厚は、１００オン
グストローム以上１０００オングストローム以下で形成
されていることが好ましい。
【００２９】磁気抵抗効果素子層の上下に形成されてい
るシールド層のシールド機能を向上させるには、前記シ
ールド層の磁区構造の安定化を図る必要がある。従来か
ら、シールド層の磁化容易軸方向をトラック幅方向に向
けて、磁気抵抗効果素子への悪影響を低減する試みはな
されていたが、従来のシールド層の構造では、前記シー
ルド層の磁化をトラック幅方向に単磁区化することは難
しい。
【００３０】そこで本発明では、シールド層を多層構造
とし、具体的には、複数の磁性層の間に非磁性中間層を
介在させることにより、磁性層間で静磁結合を発生させ
て、各磁性層の磁区構造を安定化し、条件によっては、
各磁性層の磁化を完全に単磁区化することが可能であ
る。
【００３１】本発明におけるシールド層の単磁区化を促
進させるための第１の条件は、各磁性層における磁気モ
ーメントの制御である。前記磁気モーメントは、各磁性
層が有する飽和磁化Ｍｓと、膜厚とで決定される。次
に、シールド層の単磁区化を促進させるために、シール
ド層を構成する磁性層の数の制限を行っている。さら
に、本発明では、シールド層の単磁区化を促進させるた
めに、シールド層を構成する磁性層の材質そのものの特
性を制限し、磁性材料の改良を行っている。
【００３２】また読み取りヘッドとインダクティブヘッ
ドとが積層された、いわゆる複合型薄膜素子の場合、磁
気抵抗効果素子層よりも上側に形成される上部シールド
層は、シールド機能のみではなく、記録コア機能も有す
る。
【００３３】従来では上部シールド層は、単層で形成さ
れていたが、シールド機能を向上させるために必要な特
性と、コア機能を向上させるために必要な特性は異なっ
ている。このため単層で上部シールド層が形成されてい
ると、シールド機能とコア機能を同時に向上させること
は非常に難しい。このため、本発明では上部シールド層
を、２層の磁性層を非磁性中間層を介して積層した多層
構造としており、これにより、磁気抵抗効果素子層に対
向する側の磁性層を、シールド層として機能させ、上部
コア層に対向する側の磁性層をコア層とし機能させるこ
とができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態の薄膜磁
気ヘッドを示すものであり、記録媒体の対向面側から示
した拡大断面図である。図１に示す薄膜磁気ヘッドは、
浮上式ヘッドを構成するスライダのトレーリング側端面
に形成されたものであり、読み出しヘッドｈ1と、記録
用のインダクティブヘッドｈ2とが積層されたものとな
っている。
【００３５】読み出しヘッドｈ1は、磁気抵抗効果を利
用してハードディスクなどの記録媒体からの洩れ磁界を
検出し、記録信号を読み取るものである。前記スライダ
のトレーリング側端面には軟磁性材料製の下部シールド
層２０が形成されている。
【００３６】図１に示すように、前記下部シールド層２
０上にはＡｌ2Ｏ3（アルミナ）などの非磁性材料により
形成された下部ギャップ層２１が設けられている。下部
ギャップ層２１の上には磁気抵抗効果素子層２２が積層
されている。磁気抵抗効果素子層２２は、例えばスピン
バルブ膜に代表される巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭ
Ｒ素子や、異方性磁気抵抗効果を利用したＡＭＲ素子で
ある。
【００３７】前記スピンバルブ膜は、最も単純な構造で
反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層、及びフリー磁
性層の４層構造から成る。磁気抵抗効果素子層２２の両
側には、ハードバイアス層２３と電極層２４（Ｃｒ（ク
ロム）やＣｕ（銅）など）が形成されている。例えば、
前記ハードバイアス層２３からは前記スピンバルブ膜の
フリー磁性層にバイアス磁界が与えられることにより、
前記フリー磁性層の磁化はトラック幅方向に揃えられ
る。一方、スピンバルブ膜の固定磁性層は、反強磁性層
との交換結合磁界によって、紙面垂直方向（ハイト方
向）に磁化が固定されている。記録媒体からの磁界が紙
面垂直方向に侵入してくると、トラック幅方向に揃えら
れたフリー磁性層の磁化は変動し、前記フリー磁性層の
変動磁化の向きと、固定磁性層の固定磁化の向きとの関
係により、電気抵抗が変化し、記録信号が検出される。
【００３８】図１に示すように、前記磁気抵抗効果素子
層２２及び電極層２４の上に、Ａｌ 2Ｏ3（アルミナ）な
どによる上部ギャップ層２５が形成され、さらに前記上
部ギャップ層２５の上には、上部シールド層（下部コア
層）２６が形成されている。この上部シールド層２６
は、読み出しヘッドｈ１ではシールドとして機能してお
り、また、記録用のインダクティブヘッドｈ２では、ト
レーリング側コアとして機能している。図１に示すよう
に、読み出しヘッドｈ1では、下部シールド層２０と上
部シールド層（下部コア層）２６との間隔によりギャッ
プ長Ｇｌ1が決められるため、記録媒体からの洩れ磁界
の分解能を高めるために、下部ギャップ層２１及び上部
ギャップ層２５ができる限り薄く形成されることが好ま
しい。
【００３９】図１に示すように、前記上部シールド層２
６上には、アルミナなどによるギャップ層（非磁性材料
層）２７が形成され、その上にポリイミドまたはレジス
ト材料製の絶縁層（図示しない）を介して平面的に螺旋
状となるようにパターン形成されたコイル層２８が設け
られている。なお、前記コイル層２８はＣｕ（銅）など
の電気抵抗の小さい非磁性導電性材料で形成されてい
る。
【００４０】さらに、前記コイル層２８はポリイミドま
たはレジスト材料で形成された絶縁層（図示しない）に
囲まれ、前記絶縁層の上にインダクティブヘッドｈ2の
トレーリング側コア部となる軟磁性材料製の上部コア層
２９が形成されている。図１に示すように前記上部コア
層２９の先端部２９ａは上部シールド層（下部コア層）
２６の上に前記非磁性材料層２７を介して対向し、記録
媒体に記録磁界を与える磁気ギャップ長Ｇｌ2の磁気ギ
ャップが形成されている。また、上部コア層２９の上に
は、アルミナなどの保護層３０が設けられている。
【００４１】本発明の特徴点は、下部シールド層２０及
び上部シールド層２６を多層構造化した点にある。ま
ず、シールドとしてのみ機能する下部シールド層２０の
構造から以下に説明する。図１に示すように本発明で
は、下部シールド層２０は、複数の磁性層３１が非磁性
中間層３２を介して積層された多層構造で形成されてい
る。前記下部シールド層２０の成膜中、あるいは成膜後
熱処理中にトラック幅方向に磁場を与え、前記磁場を取
り除くと、非磁性中間層３２を介して対向する磁性層３
１の端部間に静磁結合が発生し、上下で非磁性中間層３
２を介して隣接する磁性層３１の磁化が、トラック幅方
向に反平行に磁化された状態となる。例えば、図１に示
す実施例では、下部シールド層２０を構成する磁性層３
１は４層であり、各磁性層３１間に非磁性中間層３２が
介在している。
【００４２】そして各磁性層３１の端部間で発生する静
磁結合により、例えば最も下側に形成されている磁性層
３１が図示左方向に磁化され、下から２番目に形成され
ている磁性層３１が図示右方向に磁化され、下から３番
目に形成されている磁性層３１が図示左方向に磁化さ
れ、下から４番目（最も上側）に形成されている磁性層
３１が図示右方向に磁化され、上下で非磁性中間層３２
を介して隣接する磁性層３１の磁化どうしは反平行に磁
化された状態となっている。
【００４３】図１に示す下部シールド層２０を構成する
各磁性層３１の磁化をトラック幅方向に向けることによ
り、紙面垂直方向（ハイト方向）が磁化困難軸方向とな
っている。ただし、非磁性中間層３２を介して対向する
磁性層３１の磁区構造の単磁区化を促進させるには、各
磁性層３１の磁気モーメントの適正化を行う必要性があ
る。
【００４４】本発明では、下部シールド層２０を構成す
る複数の磁性層３１のうち、非磁性中間層３２を介して
１層おきに形成された各磁性層３１の磁気モーメントの
和の絶対値と、残りの各磁性層３１の磁気モーメントの
和の絶対値とが一致するように、各磁性層の飽和磁化Ｍ
ｓと膜厚とを適性に調整している。磁気モーメントは、
飽和磁化Ｍｓと膜厚との積で求められる。
【００４５】１層おきに形成されている各磁性層３１の
磁気モーメントの和の絶対値と、残りの各磁性層３１の
磁気モーメントの和の絶対値とを一致させると、エネル
ギー的に安定した状態になり、１層おきに形成される各
磁性層３１の磁化と、残りの磁性層３１の磁化とを反平
行状態に磁化できると同時に、各磁性層３１の磁区構造
の単磁区化を促進させることが可能である。
【００４６】図１に示す実施例では、下部シールド層２
０を構成する４つの磁性層３１はすべて同じ膜厚ｈ１で
形成され、しかも同じ磁性材料で形成されている。すな
わち各磁性層３１の膜厚ｈ１と飽和磁化Ｍｓはすべて同
じ値であり、前記膜厚ｈ１と飽和磁化Ｍｓとの積で求め
ることができる磁気モーメントは、４つの磁性層３１共
に同じ値に設定されている。
【００４７】このため、非磁性中間層３２を介して１層
おきに形成される一番下側の磁性層３１と下から３番目
の磁性層３１の磁気モーメントの和の絶対値と、残りの
磁性層３１、すなわち、下から２番目と４番目（最も上
側）に形成される磁性層３１の磁気モーメントの和の絶
対値は同じ値で設定されている。非磁性中間層３２を介
して対向する磁性層３１の端部間では静磁結合が発生
し、非磁性中間層３２を介して対向する磁性層３１の磁
化は反平行状態になろうとし、さらに、各磁性層３１の
磁区構造の単磁区化が促進される。
【００４８】また本発明では、下部シールド層２０を構
成する磁性層３１の数を制御して各磁性層３１の単磁区
化を促進させている。本発明では、図１に示すように、
前記下部シールド層２０を構成する磁性層３１の数を偶
数にすることが好ましく、具体的には前記磁性層３１の
数は、４層、６層、あるいは８層であることが好まし
い。磁性層３１の数があまり多すぎると、製造工程が煩
雑になり好ましくない。また本発明では、磁性層３１の
数が２層であってもよい。ただし下部シールド層２０
が、非磁性中間層３２を介して２層の磁性層３１が積層
された多層構造である場合、前記２層の磁性層３１が、
異方性磁界Ｈｋの大きいＣｏＺｒＮｂアモルファス合金
で形成されていても、前記下部シールド層２０の磁区構
造を完全に単磁区化することができないことが確認され
ている。
【００４９】また磁性層３１の数を偶数で形成する理由
は、各磁性層３１の磁気モーメントの制御を容易化でき
るからである。図１に示すように、下部シールド層２０
を構成する磁性層３１が４層で形成され、各磁性層３１
が同じ磁性材料で、しかも同じ膜厚ｈ１で形成されれ
ば、非磁性中間層３２を介して１層おきに形成された各
磁性層３１の磁気モーメントの和の絶対値と、残りの磁
性層３１の磁気モーメントの和の絶対値とを、容易に一
致させることが可能である。
【００５０】ただし本発明では、下部シールド層２０を
構成する前記磁性層３１の数は偶数に限らず、各磁性層
３１の磁気モーメントの制御が適正に行えることができ
れば、奇数でもよい。例えば、前記下部シールド層２０
は３層の磁性層３１の各磁性層３１間に非磁性中間層３
２を介在させて形成された多層構造であり、３層の磁性
層３１はすべて同じ磁性材料で形成され、且つ、最も下
側に形成される磁性層３１と最も上側に形成される磁性
層３１の膜厚が、真ん中に形成される磁性層３１の膜厚
の半分で形成されるようにすれば、一層おきに形成され
る一番下側の磁性層３１と最も上側の磁性層３１の磁気
モーメントの和の絶対値と、下から２番目（真ん中）に
形成される磁性層３１の磁気モーメントの絶対値とを同
じ値に設定でき、従ってエネルギー的に安定した状態を
保つことができ、各磁性層３１の単磁区化を促進させる
ことが可能である。
【００５１】また本発明では下部シールド層２０を構成
する複数の磁性層３１の異方性エネルギーＥと異方性磁
界Ｈｋの範囲を適正化し、より下部シールド層２０の単
磁区化を促進させることが可能になっている。本発明で
は、各磁性層３１の異方性エネルギーＥは、１０００
（ｅｒｇ／ｃｍ 3）以上６０００（ｅｒｇ／ｃｍ3）以下
であり、しかも異方性磁界Ｈｋは、２．５（Ｏｅ）以上
１２（Ｏｅ）以下であることが好ましい。前記異方性エ
ネルギーＥは、１／２・Ｈｋ・Ｍｓ（Ｈｋ；異方性磁
界、Ｍｓ；飽和磁化）で求められる。
【００５２】前記異方性エネルギーが１０００（ｅｒｇ
／ｃｍ3）以下であると、異方性磁界Ｈｋ、及び／また
は、飽和磁化Ｍｓが小さくなりすぎて好ましくない。異
方性磁界Ｈｋの低下は、磁性層３１が等方性に近づくこ
とにより、たとえ各磁性層３１を単磁区化できたとして
も、前記磁性層３１の磁化が適正にトラック幅方向に向
かない可能性がある。すなわち、ある程度異方性を有し
ていないと、各磁性層３１の磁化をトラック幅方向に向
けることができなくなる。また、飽和磁化Ｍｓの低下
は、膜面内反磁界の増大につながり、膜厚方向の垂直異
方性成分を生ずるが、その結果、磁気抵抗効果素子へ該
垂直異方性成分によるノイズが侵入することとなり好ま
しくない。
【００５３】また異方性エネルギーＥが６０００（ｅｒ
ｇ／ｃｍ3）以上になると、飽和磁化Ｍｓ／異方性磁界
Ｈｋで求めることができる透磁率μが低下してしまう。
通常、下部シールド層２０を構成する磁性層３１として
使用される磁性材料は、その飽和磁化Ｍｓが、最大でも
１４０００Ｇ程度であり、これ以上飽和磁化Ｍｓが大き
い磁性材料であると、耐食性などの問題がある。後述の
ように、異方性磁界Ｈｋはある程度大きい方が、安定な
磁区制御を行うことができて好ましいが、前記異方性磁
界Ｈｋが大きくなると、飽和磁化Ｍｓ／異方性磁界Ｈｋ
で求めることができる透磁率μが低下してしまう。高透
磁率μは、シールド機能を有する下部シールド層２０に
とって必要不可欠な特性の一つであり、透磁率μの低下
はシールド機能を低下させることになるので、本発明で
は、異方性エネルギーＥの最大値を６０００（ｅｒｇ／
ｃｍ3）と設定している。さらに本発明では、下部シー
ルド層２０を構成する各磁性層３１の異方性磁界Ｈｋ
は、２．５（Ｏｅ）以上１２（Ｏｅ）以下であることが
好ましい。
【００５４】図２は、磁性層をＣｏＺｒＮｂアモルファ
ス合金で形成し、４層の磁性層間に非磁性中間層（Ｔ
ａ）を介在させた多層構造のシールド層の異方性磁界Ｈ
ｋとｓｋｅｗ角ばらつきとの関係を示すグラフである。
なお実験に使用されたＣｏＺｒＮｂアモルファス合金の
組成比は、Ｃｏが８６．７（ａｔ％）、Ｚｒが４．１
（ａｔ％）、Ｎｂが９．２（ａｔ％）であった。
【００５５】実験では、上述した多層構造のシールド層
を４つ用意し、各シールド層のトラック幅方向（磁化容
易軸方向）に１ｋＯｅの磁場を与えながら、３５０度で
１時間の磁場中アニールを施した。その後、図２に示す
グラフ上の１〜３までのシールド層には、以下の熱処理
を行っている。
【００５６】まず図２に示すグラフ上の１のシールド層
には、ハイト方向（磁化困難軸方向）に３００度で１時
間の磁場中熱処理を行った。図２に示すグラフ上の２の
シールド層には、ハイト方向（磁化困難軸方向）に２７
０度で１時間の磁場中熱処理を行った。図２に示すグラ
フ上の３のシールド層には、ハイト方向（磁化困難軸方
向）に２４０度で１時間の磁場中熱処理を行った。そし
て、１〜４までの各シールド層における異方性磁界Ｈｋ
とｓｋｅｗ角ばらつきとを測定した。
【００５７】ｓｋｅｗ角ばらつきとは、トラック幅方向
を０度と設定した場合における異方性方向のことであ
り、（最大値−最小値）／２をｓｋｅｗ角ばらつきとす
る。前記ｓｋｅｗ角ばらつきが小さいほど、前記磁性層
の磁化がトラック幅方向に揃えられている。
【００５８】図２に示すように、異方性磁界Ｈｋが大き
くなるほど、ｓｋｅｗ角ばらつきは小さくなっていくこ
とがわかる。本発明では、ｓｋｅｗ角ばらつきが±１０
度以下であることが好ましいとし、よって異方性磁界Ｈ
ｋを２．５（Ｏｅ）以上に設定している。また異方性磁
界Ｈｋは大きいほど、ｓｋｅｗ角ばらつきは小さくな
り、前記磁性層の磁区制御を容易化できるが、あまり異
方性磁界Ｈｋが大きくなりすぎると、前述したように透
磁率μの低下が問題となり好ましくない。そこで本発明
では、異方性磁界Ｈｋの最大値を１２（Ｏｅ）に設定し
ている。
【００５９】以上詳述した各条件下で、下部シールド層
２０を形成すれば、前記下部シールド層２０を構成する
複数の磁性層３１端部から発せられる静磁結合により、
上下で隣接する磁性層３１の磁化どうしがトラック幅方
向に反平行状態に磁化され、しかも各磁性層３１の磁化
の単磁区化を促進させることができる。単磁区構造よ
り、前記下部シールド層２０上に形成される磁気抵抗効
果素子層２２への悪影響を少なくでき、例えば、磁気抵
抗効果素子層２２がスピンバルブ膜で形成されている場
合、外部磁界に対して変動するフリー磁性層の磁化が、
前記下部シールド層２０の磁区構造によって乱されるこ
とがなく、適切な磁化状態を保つことができる。
【００６０】また下部シールド層２０を構成する各磁性
層３１の磁化をトラック幅方向に単磁区化できることに
より、前記磁性層３１の磁化が、外部信号に対して容易
に単磁区を保ったまま、磁化反転することができ、従っ
て、前記下部シールド層２０のシールド機能を向上させ
ることが可能であり、前記磁気抵抗効果素子層２２への
媒体からの信号を制限することができる。
【００６１】次に、磁気抵抗効果素子層２２の上に形成
される上部シールド層２６の構造について以下に説明す
る。前記上部シールド層２６は上述したように、読み取
りヘッドのシールド層として機能するばかりでなく、イ
ンダクティブヘッドのコア層としても機能しているた
め、前記シールド機能とコア機能とを同時に向上できる
ような構造とする必要性がある。
【００６２】本発明では前記上部シールド層２６は、前
述した下部シールド層２０と同様に、複数の磁性層が非
磁性中間層を介して積層された多層構造で形成されてい
る。ただし上部シールド層２６の好ましい構造等は、下
部シールド層２０の場合とは異なっている。
【００６３】図１に示すように、前記上部シールド層２
６は、下側磁性層３３上に非磁性中間層３４を介して上
側磁性層３５が積層された多層構造である。下部シール
ド層２０の場合は、磁性層３１の数は２層よりも、４
層、６層、あるいは８層で形成されることが好ましいと
していたが、上部シールド層２６の場合、前記磁性層
は、下側磁性層３３と上側磁性層３５の２層で形成され
ることが好ましい。上部シールド層２６を構成する磁性
層の数が増えると疑似ギャップが形成されてしまい好ま
しくない。
【００６４】上部シールド層２６を構成する磁性層のう
ち前記下側磁性層３３はシールド機能を有する、いわば
上部シールド層としての役割を担っており、前記上側磁
性層３５はコア機能を有する、いわば下部記録コア層と
しての役割を担っている。
【００６５】前記下側磁性層３３は、下部シールド層２
０を構成する複数の磁性層３１と同様に、異方性エネル
ギーＥが１０００（ｅｒｇ／ｃｍ3）以上６０００（ｅ
ｒｇ／ｃｍ3）以下であることが好ましく、さらに異方
性磁界Ｈｋは２．５（Ｏｅ）以上１２（Ｏｅ）以下であ
ることが好ましい。
【００６６】一方、コア層として機能する上側磁性層３
５は、コアとして必要な高い飽和磁化Ｍｓを有している
必要がある。本発明では、上側磁性層３５の飽和磁化Ｍ
ｓは、下側磁性層Ｍｓの飽和磁化Ｍｓよりも大きくなっ
ており、この飽和磁化Ｍｓの適正化は、後述するよう
に、例えば、上側磁性層３５と下側磁性層３３に使用さ
れる磁性材料の組成比等を変えることによって行われ
る。
【００６７】上部シールド層２６を構成する上側磁性層
３５と下側磁性層３３間には非磁性中間層３４が介在す
ることによって、前記上側磁性層３５と下側磁性層３３
の端部から発せられる静磁結合によって、前記磁性層３
３，３５の磁化は互いに反平行状態に磁化される。例え
ば図１に示すように、下側磁性層３３の磁化はトラック
幅に平行な図示左方向に磁化され、上側磁性層３５の磁
化は図示右方向に磁化される。
【００６８】この上部シールド層２６においても磁性層
３３，３５の単磁区化を促進させる必要性があり、その
ために前記磁性層３３，３５の磁気モーメントの大きさ
を適正に調節しなければならない。本発明では、下側磁
性層３３が有する磁気モーメントと上側磁性層３５が有
する磁気モーメントが同じ大きさになるようにしてい
る。
【００６９】前述したように、上側磁性層３５の飽和磁
化Ｍｓは、下側磁性層３３の飽和磁化Ｍｓよりも大きく
なっている。磁気モーメントは飽和磁化Ｍｓと膜厚との
積で求められるから、本発明では、下側磁性層３３の膜
厚ｈ５を上側磁性層３５の膜厚ｈ３よりも大きくなるよ
うに適正に形成し、上側磁性層３５の磁気モーメントと
下側磁性層３３の磁気モーメントが同じ値になるように
設定している。
【００７０】磁気モーメントの調整により、エネルギー
的に安定した状態を保つことができ、上側磁性層３５と
下側磁性層３３との端部により発生する静磁結合によ
り、双方の磁性層３３，３５の磁区制御が可能となり、
前記磁性層３３，３５の磁化の単磁区化を促進させるこ
とができる。
【００７１】次に下部シールド層２０を構成する磁性層
３１、及び上部シールド層２６を構成する下側磁性層３
３、上側磁性層３５を形成する際に使用される磁性材料
について以下に説明する。まずシールド機能を向上させ
るために特に必要な特性は、高い透磁率μと低い磁歪定
数λ、及び適度な大きさの異方性磁界Ｈｋである。また
コア機能を向上させるために特に必要な特性は、高い飽
和磁化Ｍｓ、高い比抵抗ρ、及び高い異方性磁界Ｈｋで
ある。以上のような特性を有することが可能な軟磁性材
料として、本発明では、Ｆｅ―Ｍ―Ｃ系合金（ただし、
元素Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍ
ｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類
元素から選ばれる１種または２種以上の元素である）を
提示できる。
【００７２】この軟磁性膜の膜構造は、大半がアモルフ
ァス構造であり、微結晶相が全く含まれていないか、あ
るいは少量だけ含まれている。アモルファス構造である
から、比抵抗は高くなっている。前記軟磁性膜の組成
比、あるいは他の添加元素を加えることで、飽和磁化Ｍ
ｓ、異方性磁界Ｈｋ、透磁率μ、磁歪定数λ等を適正に
調節でき、シールド機能を有する下部シールド層２０の
各磁性層３１、及び上部シールド層２６の下側磁性層３
３、あるいはコア機能を有する上部シールド層２６の上
側磁性層３５として使用可能である。
【００７３】次に本発明では、Ｃｏを主成分とし、アモ
ルファス構造を主体とした軟磁性膜を提示できる。本発
明におけるＣｏを主成分とし、アモルファス構造を主体
とした組成式は、ＣｏaＺｒbＮｂcで表される。
【００７４】本発明では、この軟磁性膜が、下部シール
ド層２０を構成する各磁性層３１、及び上部シールド層
２６の下側磁性層３３として使用される場合、Ｃｏの組
成比ａ（ａｔ％）は、７８≦ａ≦９２である。また、こ
の軟磁性膜が、上部シールド層２６の上側磁性層３５と
して使用される場合、Ｃｏの組成比ａ（ａｔ％）は、８
５≦ａ≦９２である。なお、Ｚｒの組成比ｂ（ａｔ％）
及びＮｂの組成比ｃ（ａｔ％）は、シールド層２０，２
６の各磁性層共に、ｂ＝（０．１〜０．５）×（１００
―ａ）、Ｃ＝１００―ａ―ｂである。
【００７５】また前記組成比ｂは、ｂ＝（０．２〜０．
４）×（１００―ａ）であることがより好ましい。また
本発明では、元素Ｚｒに代えてＨｆを、元素Ｎｂに代え
て、ＴａまたはＭｏを添加してもよい。つまり、Ｃｏ―
Ｚｒ―Ｎｂ系合金の代わりに、Ｃｏ―Ｈｆ―Ｔａ系合
金、Ｃｏ―Ｚｒ―Ｍｏ系合金などを使用することができ
る。なおＣｏ―Ｈｆ―Ｔａ系合金などの組成比（ａｔ
％）は、上述したＣｏ―Ｚｒ―Ｎｂ系合金と同じ組成比
とすれば、適正な磁気特性を得ることができる。
【００７６】前述のように、コア機能を有する上部シー
ルド層２６の上側磁性層３５としてＣｏ―Ｚｒ―Ｎｂ系
合金を使用した場合、Ｃｏの組成比（ａｔ％）を８５≦
ａ≦９２とすると、飽和磁化Ｍｓを１００００Ｇ〜１４
０００Ｇ程度にまで高めることができる。またその他、
コア機能の向上に必要な高い比抵抗ρ、高い異方性磁界
Ｈｋを得ることができる。
【００７７】次にシールド機能を有する上部シールド層
２６の下側磁性層３３として、及び下部シールド層２０
の各磁性層３１として、Ｃｏ―Ｚｒ―Ｎｂ系合金を使用
した場合、Ｃｏの組成比（ａｔ％）を７８≦ａ≦８８と
すると、飽和磁化Ｍｓは低下し、具体的には、６０００
Ｇ〜１２０００Ｇ程度となる。一方シールド機能に必要
な透磁率μは高くなり、また低い磁歪定数λを得ること
ができる。さらに異方性磁界Ｈｋを適度な大きさにで
き、前記異方性磁界Ｈｋを２．５〜１２（Ｏｅ）の範囲
内に収めることが可能である。
【００７８】なお本発明では上述した磁性材料以外の磁
性材料によってシールド層２０，２６を構成する各磁性
層を形成してもよい。例えば従来から下部シールド層２
０及び上部シールド層２６として使用されていたＮｉＦ
ｅ合金（パーマロイ）を提示できる。前記ＮｉＦｅ系合
金によって形成された磁性層を、非磁性中間層を介して
多層構造にすると、磁性層を単層で形成した場合に比
べ、磁区構造は安定化し、磁化の単磁区化が促進され
る。
【００７９】また図１に示す薄膜磁気ヘッドは、読み取
りヘッドｈ１とインダクティブヘッドｈ２とが積層され
た、いわゆる複合型薄膜磁気ヘッドであるが、読み取り
ヘッドｈ１のみで構成される薄膜磁気ヘッドの場合、前
記上部シールド層２６はシールド機能のみを有すること
になる。この場合、前記上部シールド層２６は、図１に
示す下部シールド層２０と同様に、シールド機能のみを
向上させる構造となるように形成されることが好まし
い。
【００８０】次に、シールド層２０，２６を構成する各
磁性層間に介在する非磁性中間層の材質及び膜厚等につ
いて以下に説明する。図１に示す下部シールド層２０の
磁性層３１間に介在する非磁性中間層３２、及び上部シ
ールド層２６の下側磁性層３３と上側磁性層３５の間に
介在する非磁性中間層３４は共に、Ｔａ，Ｔｉ，Ａｕ，
Ｐｔ，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2のいずれかの非磁性材料によ
って形成されている。
【００８１】これらの非磁性材料は、その膜厚が薄く形
成されてもピンホールなどが発生しにくい。またこれら
の非磁性材料は、磁性層との界面で拡散しにくい。さら
に、非磁性中間層３２，３４は比抵抗が高いほど好まし
く、高い比抵抗を得るためには、酸化物系（Ａｌ2Ｏ3，
ＳｉＯ2）の非磁性材料を選択することが好ましい。
【００８２】ただし下部シールド層２０の磁性層３１、
あるいは上部シールド層２６の下側磁性層３３、上側磁
性層３５が、結晶質磁性膜（ＮｉＦｅ系合金など）で形
成された場合には、非磁性中間層３２，３４が酸化物系
であると、前記結晶質磁性膜の結晶配向性が乱される恐
れがあるため、金属系の非磁性材料、例えばＴａなどを
非磁性中間層３２，３４として使用することが好まし
い。
【００８３】また本発明では、下部シールド層２０に形
成される非磁性中間層３２の膜厚ｈ２及び上部シールド
層２６に形成される非磁性中間層３４の膜厚ｈ４は、１
００オングストローム以上１０００オングストローム以
下であることが好ましい。非磁性中間層３２，３４の膜
厚ｈ２，ｈ４が１００オングストローム以下であると、
磁性層間で、静磁結合以外の結合（層間交換結合など）
が作用し、上下で隣接する磁性層の磁化が反平行状態に
なりにくくなる場合がある。また非磁性中間層３２，３
４の膜厚ｈ２，ｈ４が１０００オングストローム以上で
あると、磁性層間で静磁結合が発生しにくくなり、各磁
性層の磁化の単磁区化を促進させることができなくなる
ことと、上部シールド層２６の場合、記録の際の疑似ギ
ャップとして機能してしまうといった問題がある。
【００８４】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、磁気抵抗
効果素子層の上下に形成されるシールド層を、複数の磁
性層を非磁性中間層を介して積層した多層構造で形成す
れば、前記磁性層の端部から発せられる静磁結合によ
り、非磁性中間層を介して対向する磁性層の磁化を反平
行状態に磁化でき、単磁区化を促進させることができ
る。
【００８５】特に本発明では、非磁性中間層を介して１
層おきに形成される各磁性層の磁気モーメントの和の絶
対値と、残りの各磁性層の磁気モーメントの和の絶対値
とを一致させて、エネルギー的に安定した状態を保つこ
とで、さらに各磁性層の単磁区化を促進させることがで
きる。本発明では、シールド層として使用される磁性層
を、４層、６層、あるいは８層設けることが好ましく、
これにより、より各磁性層の単磁区化を促進させること
ができる。
【００８６】また読み取りヘッドとインダクティブヘッ
ドとが積層された薄膜磁気ヘッドの場合、磁気抵抗効果
素子層の上に形成されている上部シールド層はシールド
機能だけでなくコア機能をも有する。この場合、前記上
部シールド層を、２層の磁性層を非磁性中間層を介して
積層した多層構造で形成することが好ましく、上部コア
層と対向する側の磁性層の飽和磁化を、磁気抵抗効果素
子層に対向する側の磁性層の飽和磁化よりも大きくする
ことが好ましい。また本発明では、上部コア層と対向す
る側の磁性層の膜厚を、磁気抵抗効果素子層に対向する
側の磁性層の膜厚よりも小さくし、２層の磁性層の磁気
モーメントを同じ値に設定することで、前記２層の磁性
層の単磁区化を促進させることが可能となっている。
【００８７】さらに本発明では、下部シールド層及び上
部シールド層を構成する磁性層の材質を改良している。
下部シールド層を構成する各磁性層、及び上部シールド
層のうち、シールド機能を有する磁性層の異方性エネル
ギーを１０００（ｅｒｇ／ｃｍ3）以上６０００（ｅｒ
ｇ／ｃｍ3）以下とし、さらに異方性磁界Ｈｋを２．５
Ｏｅ以上１２Ｏｅ以下に設定することで、安定した単磁
区化制御を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構造を記録媒体との対向面
側から見た薄膜磁気ヘッドの断面図、
【図２】ＣｏＺｒＮｂ合金で形成した磁性層における異
方性磁界Ｈｋとｓｋｅｗ角ばらつきとの関係を示すグラ
フ、
【図３】従来の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側
から見た断面図、
【図４】ＮｉＦｅ系合金で形成された従来のシールド層
の磁区構造を示す平面図、
【図５】ＣｏＺｒＮｂ合金で形成された従来のシールド
層の磁区構造を示す平面図、
【符号の説明】
２０ 下部シールド層 ２１ 下部ギャップ層 ２２ 磁気抵抗効果素子層 ２３ ハードバイアス層 ２４ 電極層 ２５ 上部ギャップ層 ２６ 上部シールド層（下部コア層） ２７ ギャップ層 ２８ コイル層 ２９ 上部コア層 ３１ 磁性層 ３２、３４ 非磁性中間層 ３３ 下側磁性層 ３５ 上側磁性層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 直也 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA03 BB08 CA04 CA05 DA07

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁気抵抗効果素子層と、この磁気抵抗効
    果素子層を挟む位置に形成されたシールド層とを有する
    薄膜磁気ヘッドにおいて、前記シールド層は、複数の磁
    性層が非磁性中間層を介して積層された多層構造で形成
    されており、前記複数の磁性層のうち、非磁性中間層を
    介して１層おきに形成されている各磁性層の磁気モーメ
    ントの和の絶対値と、残りの各磁性層の磁気モーメント
    の和の絶対値とが同じ値に設定され、非磁性中間層を介
    して対向する磁性層の磁化がトラック幅方向に反平行状
    態に磁化されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
  2. 【請求項２】 前記磁性層は、４層、６層、あるいは８
    層で形成されている請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
  3. 【請求項３】 前記シールド層を構成する各磁性層は、
    すべて同じ磁性材料で、しかも同じ膜厚で形成されてい
    る請求項１または２記載の薄膜磁気ヘッド。
  4. 【請求項４】 前記シールド層を構成する各磁性層の異
    方性エネルギーＥは、１０００（ｅｒｇ／ｃｍ3）以上
    ６０００（ｅｒｇ／ｃｍ3）以下である請求項１ないし
    ３のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
  5. 【請求項５】 前記シールド層を構成する各磁性層の異
    方性磁界Ｈｋは、２．５（Ｏｅ）以上１２（Ｏｅ）以下
    である請求項４記載の薄膜磁気ヘッド。
  6. 【請求項６】 前記磁性層は、Ｆｅ―Ｍ―Ｃ系合金（た
    だし、元素Ｍは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃ
    ｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと
    希土類元素から選ばれる１種または２種以上の元素であ
    る）で形成されている請求項１ないし５のいずれかに記
    載の薄膜磁気ヘッド。
  7. 【請求項７】 前記磁性層は、Ｃｏを主成分とし、アモ
    ルファス構造を主体とした軟磁性膜によって形成されて
    いる請求項１ないし５のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッ
    ド。
  8. 【請求項８】 Ｃｏ合金を主成分とし、アモルファス構
    造を主体とした軟磁性膜の組成比は、ＣｏaＺｒbＮｂc
    で示され、組成比ａ，ｂ，ｃ（ａｔ％）は、７８≦ａ≦
    ９２、ｂ＝（０．１〜０．５）×（１００―ａ）、Ｃ＝
    １００―ａ―ｂである請求項７記載の薄膜磁気ヘッド。
  9. 【請求項９】 下部シールド層と、前記下部シールド層
    の上に形成された磁気抵抗効果素子層と、前記磁気抵抗
    効果素子層の上に形成されシールド機能とコア機能を兼
    用する上部シールド層と、前記上部シールド層と記録媒
    体との対向面で、磁気ギャップを介して対向する上部コ
    ア層と、前記上部シールド層及び上部コア層に磁界を与
    えるコイル層とを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、前記
    上部シールド層は２層の磁性層が非磁性中間層を介して
    積層されたものであり、前記２層の磁性層のうち、上側
    に形成されている磁性層の飽和磁化Ｍｓが、下側に形成
    されている磁性層の飽和磁化Ｍｓよりも大きく、しかも
    上側に形成されている磁性層の膜厚が、下側に形成され
    ている磁性層の膜厚に比べて小さく形成されて、上側の
    磁性層の磁気モーメントと下側の磁性層の磁気モーメン
    トとが同じ値に設定され、且つ２層の磁性層がトラック
    幅方向に反平行状態に磁化されていることを特徴とする
    薄膜磁気ヘッド。
  10. 【請求項１０】 前記上部シールド層を構成する下側の
    磁性層の異方性エネルギーＥは、１０００（ｅｒｇ／ｃ
    ｍ3）以上６０００（ｅｒｇ／ｃｍ3）以下である請求項
    ９記載の薄膜磁気ヘッド。
  11. 【請求項１１】 前記上部シールド層を構成する下側の
    磁性層の異方性磁界Ｈｋは、２．５（Ｏｅ）以上１２
    （Ｏｅ）以下である請求項１０記載の薄膜磁気ヘッド。
  12. 【請求項１２】 前記上部シールド層を構成する各磁性
    層は、Ｆｅ―Ｍ―Ｃ系合金（ただし、元素Ｍは、Ｔｉ，
    Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｐ，Ｃ，
    Ｗ，Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅと希土類元素から選ばれる１
    種または２種以上の元素である）で形成されている請求
    項９ないし１１のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
  13. 【請求項１３】 前記上部シールド層を構成する各磁性
    層は、Ｃｏを主成分とし、アモルファス構造を主体とし
    た軟磁性膜によって形成されている請求項９ないし１１
    のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
  14. 【請求項１４】 Ｃｏ合金を主成分とし、アモルファス
    構造を主体とした軟磁性膜の組成比は、ＣｏaＺｒbＮｂ
    cで示され、この軟磁性膜が、前記上部シールド層を構
    成する上側の磁性層として使用される場合、組成比ａ
    （ａｔ％）は、８５≦ａ≦９２であり、 この軟磁性膜が、前記上部シールド層を構成する下側の
    磁性層として使用される場合、組成比ａ（ａｔ％）は、
    ７８≦ａ≦８８であり、 組成比ｂ，ｃ（ａｔ％）は、上下の磁性層共に、ｂ＝
    （０．１〜０．５）×（１００―ａ）、Ｃ＝１００―ａ
    ―ｂである請求項１３記載の薄膜磁気ヘッド。
  15. 【請求項１５】 前記組成比ｂは、ｂ＝（０．２〜０．
    ４）×（１００―ａ）である請求項８または１４記載の
    薄膜磁気ヘッド。
  16. 【請求項１６】 前記軟磁性膜を構成する元素Ｚｒに代
    えて、Ｈｆが添加される請求項８、１４、１５のいずれ
    かに記載の薄膜磁気ヘッド。
  17. 【請求項１７】 前記軟磁性膜を構成する元素Ｎｂに代
    えて、ＴａまたはＭｏが添加される請求項８，１４，１
    ５，１６のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
  18. 【請求項１８】 各磁性層の間に介在する非磁性中間層
    は、Ｔａ，Ｔｉ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2のい
    ずれかの非磁性材料によって形成されている請求項１な
    いし１７のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド。
  19. 【請求項１９】 前記非磁性中間層の膜厚は、１００オ
    ングストローム以上１０００オングストローム以下で形
    成されている請求項１８記載の薄膜磁気ヘッド。
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