特開 2015-88215 非対称感度リーダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-88215(P2015-88215A)

(43)【公開日】2015年5月7日

(54)【発明の名称】非対称感度リーダ

(51)【国際特許分類】

   G11B 5/39 20060101AFI20150410BHJP

【ＦＩ】

   G11B5/39

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-220117(P2014-220117)

(22)【出願日】2014年10月29日

(31)【優先権主張番号】14/067,483

(32)【優先日】2013年10月30日

(33)【優先権主張国】US

(71)【出願人】

【識別番号】503116280

【氏名又は名称】エイチジーエスティーネザーランドビーブイ

(74)【代理人】

【識別番号】100091096

【弁理士】

【氏名又は名称】平木 祐輔

(74)【代理人】

【識別番号】100105463

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 三男

(74)【代理人】

【識別番号】100102576

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 敏章

(74)【代理人】

【識別番号】100101063

【弁理士】

【氏名又は名称】松丸 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100162330

【弁理士】

【氏名又は名称】広瀬 幹規

(72)【発明者】

【氏名】青山 淳

(72)【発明者】

【氏名】片田 裕之

(72)【発明者】

【氏名】椎本 正人

(72)【発明者】

【氏名】杉山 幹人

(72)【発明者】

【氏名】浦上 洋輔

(57)【要約】      （修正有）

【課題】シングル磁気記録方式において、高信号対ノイズ比を得ることが可能な読み取りヘッドを提供する。
【解決手段】底部シールド層６０６と、底部シールド層上に形成された磁気抵抗効果素子６０２と、磁気抵抗効果素子上に形成された最上部シールド層６０４と、底部シールド層と最上部シールド層との間に配置された１つ又は複数のサイドシールド層６０８、６１０と、磁気抵抗効果素子と１つ又は複数のサイドシールド層との間に配置された絶縁層６３０と、を含む。１つ又は複数のサイドシールド層は、オフトラック方向に磁気抵抗効果素子から非対称に間隔を空け、オフトラック方向に非対称読み取り感度プロファイルを有する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

底部シールド層と、
前記底部シールド層上に形成された磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子上に形成された最上部シールド層と、
前記底部シールド層と前記最上部シールド層との間に配置された１つ又は複数のサイドシールド層と、
前記磁気抵抗効果素子と前記１つ又は複数のサイドシールド層との間に配置された絶縁層と、
を含み、
前記１つ又は複数のサイドシールド層は、オフトラック方向に前記磁気抵抗効果素子から非対称に間隔を空け、前記オフトラック方向に非対称読み取り感度プロファイルを有する、磁気読み取りヘッド。

【請求項2】

感度分布の非対称性は、（（Ｌ１０Ｈ−Ｒ１０Ｈ））／５０Ｈが０．１５以上であると定義され、５０Ｈは、前記感度分布の半値半幅であり、Ｌ１０Ｈ及びＲ１０Ｈはそれぞれ、感度１０％における左及び右の半幅である、請求項１に記載の磁気読み取りヘッド。

【請求項3】

前記磁気抵抗効果素子と前記１つ又は複数のサイドシールド層との間の第１のギャップ長さ及び第２のギャップ長さは、約１ｎｍから約１０ｎｍの間である、請求項１に記載の磁気読み取りヘッド。

【請求項4】

前記第１のギャップ長さ及び前記第２のギャップ長さは、左右間で約１．５ｎｍ以上異なる、請求項３に記載の磁気読み取りヘッド。

【請求項5】

第１のサイドシールド層及び第２のサイドシールド層は、異なる金属材料を含む、請求項１に記載の磁気読み取りヘッド。

【請求項6】

前記第１のサイドシールド層は、Ｎｉ材料を含む左サイドシールドである、請求項５に記載の磁気読み取りヘッド。

【請求項7】

前記第２のサイドシールド層は、ＣｏＦｅ材料を含む右サイドシールドである、請求項６に記載の磁気読み取りヘッド。

【請求項8】

底部シールド層と、
前記底部シールド層上に形成された磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子上に形成された最上部シールド層と、
前記底部シールド層と前記最上部シールド層との間に配置された第１のサイドシールド層と、
前記底部シールド層と前記最上部シールド層との間に配置された第２のサイドシールド層と、
前記第１のサイドシールド層と前記最上部シールド層との間に配置された非磁性層と、
を含む磁気読み取りヘッド。

【請求項9】

前記磁気抵抗効果素子は、（（Ｌ１０Ｈ−Ｒ１０Ｈ））／５０Ｈが０．１５以上であると定義された感度分布の非対称性を有し、５０Ｈは、前記感度分布の半値半幅であり、Ｌ１０Ｈ及びＲ１０Ｈはそれぞれ、感度１０％における左及び右の半幅である、請求項８に記載の磁気読み取りヘッド。

【請求項10】

前記磁気抵抗効果素子と、前記第１のサイドシールド層及び前記第２のサイドシールド層両方との間に配置された絶縁材料をさらに含む、請求項８に記載の磁気読み取りヘッド。

【請求項11】

前記第１のサイドシールド層及び前記第２のサイドシールド層は、前記磁気抵抗効果素子から非対称に間隔を空ける、請求項１０に記載の磁気読み取りヘッド。

【請求項12】

前記第１のサイドシールド層及び前記第２のサイドシールド層は、異なる金属材料を含む、請求項８に記載の磁気読み取りヘッド。

【請求項13】

前記非磁性層は、約１ｎｍから約５ｎｍの間の厚さを有する、請求項８に記載の磁気読み取りヘッド。

【請求項14】

底部シールド層と、
前記底部シールド層上に形成された磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子上に形成された最上部シールド層と、
前記底部シールド層と前記最上部シールド層との間に配置された第１のサイドシールド層と、
前記底部シールド層と前記最上部シールド層との間に配置された第２のサイドシールド層と、
前記第１のサイドシールド層と前記最上部シールド層との間に配置された第１の非磁性層と、
前記第２のサイドシールド層と前記最上部シールド層との間に配置された第２の非磁性層と、
を含み、
前記第１の非磁性層及び前記第２の非磁性層が異なる厚さを有する、磁気読み取りヘッド。

【請求項15】

前記磁気抵抗効果素子は、（（Ｌ１０Ｈ−Ｒ１０Ｈ））／５０Ｈが０．１５以上であると定義された感度分布の非対称性を有し、５０Ｈは、前記感度分布の半値半幅であり、Ｌ１０Ｈ及びＲ１０Ｈはそれぞれ、感度１０％における左及び右の半幅である、請求項１４に記載の磁気読み取りヘッド。

【請求項16】

前記磁気抵抗効果素子と、前記第１のサイドシールド層及び前記第２のサイドシールド層両方との間に配置された絶縁材料をさらに含む、請求項１４に記載の磁気読み取りヘッド。

【請求項17】

前記第１のサイドシールド層及び前記第２のサイドシールド層は、異なる金属材料を含む、請求項１４に記載の磁気読み取りヘッド。

【請求項18】

前記第１及び第２の非磁性層の厚さは、約１ｎｍから約５ｎｍの間である、請求項１４に記載の磁気読み取りヘッド。

【請求項19】

前記第１の非磁性層の厚さは、前記第２の非磁性層の厚さと左右間で約１．５ｎｍ以上異なる、請求項１８に記載の磁気読み取りヘッド。

【請求項20】

前記非磁性層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｃｕ、及びＡｇから成る群から選択された材料から形成される、請求項１８に記載の磁気読み取りヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に記載の実施形態は、一般に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）用の磁気ヘッド及び磁気ディスクドライブに関する。より具体的には、本明細書に記載の実施形態は、シングル磁気記録（ＳＭＲ）に使用される磁気ヘッド及び磁気ディスクドライブに関する。

【背景技術】

【0002】

コンピュータの心臓部は、一般的に、回転磁気ディスクと、読み取り及び書き込みヘッドを有するスライダと、回転ディスク上部のサスペンションアームと、サスペンションアームをスイングさせて、回転ディスク上の選択された円形トラック上部に読み取り及び／又は書き込みヘッドを配置させるアクチュエータアームとを含む磁気ディスクドライブである。サスペンションアームは、ディスクが回転していないときには、スライダを付勢してディスク表面に接触させるが、ディスクが回転すると、スライダの空気軸受面（ＡＢＳ）に隣接した回転ディスクによって空気が渦を巻き、その結果、スライダが、回転ディスクの表面から僅かに距離を置いて空気軸受に乗る。スライダが空気軸受に乗ると、書き込み及び読み取りヘッドを用いて、回転ディスクに磁気模様（magnetic impression）を書き込み、回転ディスクから信号磁界を読み取る。読み取り及び書き込みヘッドは、書き込み及び読み取り機能を実行するためのコンピュータプログラムに従って動作する処理回路（processing circuitry）に接続される。

【0003】

ＨＤＤにおける面記録密度が増加するにつれて、より大きな磁気抵抗効果に対する要求が世界的規模での研究努力へとつながってきた。トラック幅が記録ヘッドのサイズ縮小の結果として狭くなった従来の垂直磁気記録（ＰＭＲ）方式では、記録ヘッドの更なるサイズ縮小及び生成される磁界強度の向上の両方を達成することが難しい。その結果、様々な改良が行われてきたが、一般的に、約１Ｔｂｐｓｉ（テラビット／平方インチ）の記録密度が従来のＰＭＲにおける面記録密度の限界であると考えられている。

【0004】

１Ｔｂｐｓｉを超える記録密度を達成する記録システムはＳＭＲである。ＳＭＲでは、トラックの一部がトラック幅方向に重複して記録され、残りの部分がデータトラックとして使用される。トレースの片側が重複して書き込まれるので、広い磁極を有する記録ヘッドを使用することができる。従って、大きな磁界強度を維持しながらトラックピッチを狭くすることができる。ＳＭＲ方式に使用される読み取りヘッドは、ＰＭＲ方式に使用される読み取りヘッドと同じでもよい。例えば、スピンバルブデバイスを用いた読み取りヘッドが使用されてもよい。スピンバルブのトラック幅方向に配置された硬質磁性体を備えたハードディスク型読み取りヘッド及びサイドシールド型読み取りヘッドは、一般的に、硬質磁性体の代わりに軟質磁性体を用いることによってトラック幅方向における読み取り感度分布の多様性を減少させようと試みるものである。一般に、これらの読み取りヘッドは、それらの読み取り感度分布がオフトラック方向に対称となるように設計される。

【0005】

ＳＭＲ方式を用いて記録されたデータトラックの信号分布及びノイズ分布は、データトラックの両側においてエッジを形成するために使用される方法が異なる結果、必ずしも左右対称とは限らない場合がある。例えば、片側のデータトラックのエッジが上書きすることによって形成され、反対側のエッジが上書きされることによって形成される。オフトラック方向に左右対称な読み取りヘッドが使用される場合、ＳＭＲ方式では、高信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を得ることができない。高ＳＮＲの達成は、一般的に、より高い面密度記録を可能にする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従って、ＳＭＲ方式において高ＳＮＲを得ることが可能な読み取りヘッドの必要性が当該技術分野に存在する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本明細書に記載の実施形態は、一般に、読み取り感度分布がオフトラック方向に非対称となる磁気読み取りヘッドに関する。磁気ヘッドの製造方法も開示される。読み取りヘッドは、素子の周りにオフトラック方向に非対称構造を有する磁気抵抗効果素子を含んでもよく、オフトラック方向の読み取り感度プロファイル（read sensitivity profile）も非対称となり得る。

【0008】

ある実施形態では、磁気読み取りヘッドが提供される。磁気読み取りヘッドは、底部シールド層と、底部シールド層上に形成された磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子上に形成された最上部シールド層とを含み得る。底部シールド層と最上部シールド層との間に、１つ又は複数のサイドシールド層が配置されてもよい。磁気抵抗効果素子と１つ又は複数のサイドシールド層との間に、絶縁層が配置されてもよい。１つ又は複数のサイドシールド層は、オフトラック方向に磁気抵抗効果素子から非対称に間隔を空けてもよく、オフトラック方向に非対称読み取り感度プロファイルを有し得る。

【0009】

別の実施形態では、磁気読み取りヘッドが提供される。磁気読み取りヘッドは、底部シールド層と、底部シールド層上に形成された磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子上に形成された最上部シールド層とを含み得る。底部シールド層と最上部シールド層との間に、第１のサイドシールド層が配置されてもよく、底部シールド層と最上部シールド層との間に、第２のサイドシールド層が配置されてもよい。第１のサイドシールド層と最上部シールド層との間に、非磁性層が配置されてもよい。

【0010】

さらに別の実施形態では、磁気読み取りヘッドが提供される。磁気読み取りヘッドは、底部シールド層と、底部シールド層上に形成された磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子上に形成された最上部シールド層とを含み得る。底部シールド層と最上部シールド層との間に、第１のサイドシールド層が配置されてもよく、底部シールド層と最上部シールド層との間に、第２のサイドシールド層が配置されてもよい。第１のサイドシールド層と最上部シールド層との間に、第１の非磁性層が配置されてもよく、第２のサイドシールド層と最上部シールド層との間に、第２の非磁性層が配置されてもよい。第１の非磁性層及び第２の非磁性層は、異なる厚さを有し得る。

【0011】

本発明の上記の特徴を詳細に理解できるように、上記に簡潔に要約した本発明のより具体的な説明を、その一部が添付の図面に示される実施形態を参照することにより行うことができる。但し、添付の図面は、本発明の代表的な実施形態のみを示し、従って、本発明は他の同等に効果的な実施形態を認め得るので、その範囲を限定するものと見なされるものではないことに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】特定の実施形態による、磁気ディスクドライブ例を示す。

【図2】特定の実施形態による、図１のディスクドライブの読み取り／書き込みヘッド及び磁気ディスクの側断面図である。

【図3】ＳＭＲ方式で記録されたデータトラックのノイズ分布及びオフトラック方向において対称な読み取り感度分布を模式的に示す。

【図4】ＳＭＲ方式で記録されたデータトラックのノイズ分布及びオフトラック方向において非対称な読み取り感度分布を模式的に示す。

【図5】オフトラック方向において非対称な読み取り感度分布を模式的に示す。

【図6】磁気読み取りヘッドの模式断面図である。

【図7】ギャップ長さと読み取り感度分布の非対称度との関係を示すグラフである。

【図8】読み取り感度分布の非対称度とＳＮＲゲインとの関係を示すグラフである。

【図9】磁気読み取りヘッドの模式断面図である。

【図10】非磁性層厚さと読み取り感度分布の非対称度との関係を示すグラフである。

【図11】磁気読み取りヘッドの模式断面図である。

【図12】非磁性層厚さの差と読み取り感度分布の非対称度との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

理解を容易にするために、可能な場合は、図に共通の同一要素を示すのに同じ参照符号を使用した。ある実施形態に開示された要素は、具体的な詳述なしに他の実施形態に対して有利に利用され得ることが考えられる。

【0014】

以下では、本発明の実施形態に関して言及する。但し、本発明は具体的な記載された実施形態に限定されないことを理解されたい。それどころか、本発明を実現及び実施するために、以下の特徴及び要素のいかなる組み合わせも、異なる実施形態に関係するものであろうとなかろうと想定される。さらに、本発明の実施形態が他の可能な解決策及び／又は先行技術に勝る利点を達成し得るが、ある特定の利点が所与の実施形態によって達成されるか否かは、本発明を限定するものではない。従って、以下の局面、特徴、実施形態及び利点は、単なる例示であり、請求項に明確に記載される場合を除き、添付の特許請求の範囲の要素又は限定と見なされない。同様に、「本発明」という言及は、本明細書に開示される発明の内容の一般化として解釈されるものではなく、請求項に明確に記載される場合を除き、添付の特許請求の範囲の要素又は限定と見なされるものではない。

【0015】

本明細書に記載される実施形態は、一般に、読み取り感度分布がオフトラック方向に非対称となる磁気読み取りヘッドに関する。磁気ヘッドの製造方法も開示される。読み取りヘッドは、素子の周りにオフトラック方向に非対称構造を有する磁気抵抗効果素子を含んでもよく、オフトラック方向の読み取り感度プロファイルも非対称となり得る。

【0016】

図１は、例示的ＨＤＤ１００の上面図を示す。ＨＤＤ１００は、１つ又は複数の磁気ディスク１１０、アクチュエータ１２０、磁気ディスク１１０の各々と関連付けられたアクチュエータアーム１３０、及び筐体１５０に固定されたスピンドルモータ１４０を含み得る。１つ又は複数の磁気ディスク１１０は、図１に示されるように垂直方向に配置されてもよい。さらに、１つ又は複数の磁気ディスクは、スピンドルモータ１４０と結合されてもよい。

【0017】

磁気ディスク１１０は、ディスクの上面及び下面の両方に円形のデータトラックを含み得る。スライダに取り付けられた磁気ヘッド１８０は、トラックに隣接して位置付けられ得る。各ディスクがスピンする際に、データがデータトラックに書き込まれ得る及び／又はデータトラックから読み取られ得る。磁気ヘッド１８０は、アクチュエータアーム１３０に結合され得る。アクチュエータアーム１３０は、磁気ヘッド１８０をある特定のデータトラックに隣接して配置させるためにアクチュエータ軸１３１の周りを旋回するように構成され得る。

【0018】

図２は、スライダ２０１上に取り付けられ、磁気ディスク２０２に対向する読み取り／書き込みヘッド２００の中心を通る分解側断面図である。読み取り／書き込みヘッド２００及び磁気ディスク２０２は、図１に示される磁気ヘッド１８０及び磁気ディスク１１０にそれぞれ対応し得る。磁気ディスク２０２は、ディスク基板２０８上に形成された「軟質（soft）」又は比較的低保磁力の透磁性下地層（ＰＬ）２０６上に垂直磁気データ記録層（ＲＬ）２０４を含む「二層式（dual-layer）」媒体でもよい。読み取り／書き込みヘッド２００は、ＡＢＳ、磁気書き込みヘッド２１０及び磁気読み取りヘッド２１１を含み、ＡＢＳが磁気ディスク２０２に対向するように取り付けられてもよい。図２では、ディスク２０２は、矢印２３２によって示される方向に書き込みヘッド２１０を通過し得る。読み取り／書き込みヘッド２００を支持するスライダ２０１の部分は、しばしば、スライダの「トレーリング」端部２０３と呼ばれる。

【0019】

磁気読み取りヘッド２１１は、ＭＲシールドＳ１とＳ２との間に配置されたＭＲ感知素子２３０を含むＭＲ読み取りヘッドでもよい。他の実施形態では、磁気読み取りヘッド２１１は、ＭＲシールドＳ１とＳ２との間に配置されたＭＴＪ感知装置２３０を含むＭＴＪ読み取りヘッドでもよい。ＲＬ２０４は、垂直に記録され又は磁化された領域を有して図示されており、ＲＬ２０４内に配置された矢印によって示されるように、隣接する領域が磁化方向を有する。隣接する磁化された領域の磁界は、ＭＲ（又はＭＴＪ）感知素子２３０によって記録されたビットとして検出可能である。

【0020】

書き込みヘッド２１０は、主磁極２１２及びヨーク２１６から成る磁気回路を含み得る。書き込みヘッド２１０は、非磁性材料２１９内に埋め込まれ、かつヨーク２１６の周りに巻き付けられた、断面で示される薄膜コイル２１８も含み得る。ある代替実施形態では、ヨーク２１６は省かれてもよく、コイル２１８は、主磁極２１２の周りに巻き付けられてもよい。書き込み磁極２２０は、主磁極２１２に磁気的に接続されてもよく、ディスク２０２の外面に対向する磁気書き込みヘッド２１０のＡＢＳの一部を定義する端部２２６を有し得る。

【0021】

書き込み磁極２２０は、フレア状（flared）の書き込み磁極でもよい。書き込み磁極２２０は、フレアポイント２２２、及びＡＢＳの一部を定義する端部２２６を含み得る磁極端２２４を含み得る。そのフレアは、書き込み磁極２２０の全高さ（すなわち、書き込み磁極２２０の端部２２６から書き込み磁極２２０の最上部まで）に延在しても、図２に示されるように、フレアポイント２２２から延在するだけでもよい。ある実施形態では、フレアポイント２２２とＡＢＳとの間の距離は、約３０ｎｍ〜約１５０ｎｍでもよい。

【0022】

書き込み磁極２２０は、書き込み磁極２２０の幅をＡＢＳにおける第１の幅Ｗ１からＡＢＳから離れた第２の幅Ｗ２へと増加させるテーパー状面２７１を含み得る。ある実施形態では、幅Ｗ１は、約６０ｎｍ〜２００ｎｍでもよく、幅Ｗ２は、約１２０ｎｍ〜３５０ｎｍでもよい。テーパー状領域２７１は、図２においては単一の真っ直ぐな面で示されるが、代替実施形態では、テーパー状領域２７１は、ＡＢＳに対して異なるテーパー角を有する複数のテーパー状面を含んでもよい。

【0023】

このテーパリングは、磁気性能を向上させ得る。例えば、ＡＢＳにおける幅Ｗ１の減少は、書き込み磁極２２０によって生成される磁界を磁気ディスク２０２の望ましい部分上部に集中させることができる。つまり、ＡＢＳにおける書き込み磁極２２０の幅Ｗ１の減少は、望ましいトラックに隣接するトラックが書き込み動作中に誤って変えられる確率を減少させる。

【0024】

ＡＢＳにおいては書き込み磁極２２０の小さな幅が望ましい場合があるが、ＡＢＳから離れた場所では、書き込み磁極２２０がより大きな幅を有することが望ましい場合がある。ＡＢＳに対して概ね平行な方向に書き込み磁極２２０の厚さをより大きく設けることによって、ＡＢＳから離れた書き込み磁極２２０のより大きな幅Ｗ２は、書き込み磁極２２０への磁束を増加させ得る。動作中には、書き込み電流は、コイル２１８を通過し、書き込み磁極２２０から、ＲＬ２０４を通過し（それによって書き込み磁極２２０の下のＲＬ２０４の領域を磁化する）、ＰＬ２０６によって提供される磁束戻り経路を通過して上部戻り磁極２５０に戻る磁界（点線２２８によって示される）を誘起する。ある実施形態では、書き込み磁極２２０の磁束が大きい程、ＲＬ２０４の望ましい領域に正確に書き込む確率が高くなる。

【0025】

図２は、非磁性ギャップ層２５６によって書き込み磁極２２０から分離され得る上部戻り磁極又は磁気シールド２５０の一実施形態をさらに示す。磁気シールド２５０は、実質的に全てのシールド材料がトレーリング端部２０３上にあるトレーリングシールドでもよい。代替的に、磁気シールド２５０は、シールドがトレーリング端部２０３を覆い、かつ書き込み磁極２２０の側面の周りに巻き付くラップアラウンドシールド（wrap-around shield）でもよい。図２は、読み取り／書き込みヘッド２００の中心を通る断面図であるので、それは、トレーリング及びラップアラウンドの実施形態の両方を示す。

【0026】

ＡＢＳ付近では、非磁性ギャップ層２５６は、その厚さが小さくなっており、シールドギャップスロート２５８を形成し得る。スロートギャップ幅は、一般的に、ＡＢＳにおける書き込み磁極２２０と磁気シールド２５０との間の距離として定義される。シールド２５０は、透磁性材料（Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅ合金（Ni, Co, and Fe alloys）等）から形成されてもよく、ギャップ層２５６は、非磁性材料（Ｔａ、ＴａＯ、Ｒｕ、Ｒｈ、ＮｉＣｒ、ＳｉＣ又はＡｌ_２Ｏ_３等）から形成されてもよい。ギャップ材料におけるテーパー２６０により、ＡＢＳにおけるスロートギャップ幅からテーパー２６０の上部の最大ギャップ幅へと漸進的な移行が提供される。幅におけるこの漸進的移行は、シールド２５０の飽和を回避しながら書き込み磁極２２０からのより大きな磁束密度を可能にする、非磁性ギャップ層におけるテーパー状のへこみを形成する。

【0027】

テーパー２６０は、図２に示されるよりも多く又は少なく延在し得ることを理解されたい。テーパーは、最大ギャップ幅がＡＢＳと反対側のシールドの端部に存在するように、ＡＢＳの反対側のシールド２５０の端部（不図示）まで上方に延在してもよい。ギャップ層の厚さは、ＡＢＳにおける第１の厚さ（スロートギャップ幅）からＡＢＳから第１の距離にあるより大きな厚さへと増加し、ＡＢＳから第２の距離（第１の距離よりも大きい）にある最大厚さまで増加する。

【0028】

図３は、ＳＭＲ方式で記録されたデータトラックのオフトラックノイズ分布を模式的に示す。上述したように、オフトラック方向に左右対称な読み取りヘッドが使用された場合、ＳＭＲ方式において高いＳＮＲを得ることができない。点線は、現代の読み取りヘッドの感度分布を模式的に示す。感度分布は、オフトラック方向に対称であるが、ノイズ分布は非対称である。ノイズ分布は、ＳＭＲ方式において、記録されるデータトラックの両側のエッジの形成方法が異なるので、非対称である。図３に示されるように、上書きされる側のデータトラックのエッジのノイズが高い傾向がある。

【0029】

図４は、オフトラック方向において非対称な読み取りヘッドの読み取り感度分布を模式的に示す。読み取り感度は、ノイズが大きな側のエッジにおいて低下し得る。非対称分布を達成するためには、読み取りヘッドは、以下により詳細に記載されるように構成され得る。

【0030】

図５は、非対称な読み取り感度分布を模式的に示す。感度分布の半値半幅（ＨＷＨＭ）は５０Ｈと定義される。感度１０％における左右の半幅は、それぞれＬ１０Ｈ及びＲ１０Ｈと定義される。読み取り感度分布の非対称性によって高ＳＮＲを得るためには、読み取り感度分布の非対称性「（（Ｌ１０Ｈ−Ｒ１０Ｈ）／５０Ｈ）が０．１５以上」が使用され得る。

【0031】

図６は、磁気ヘッド６００の模式断面図である。各層の厚さ及び各層の幅は、単なる例であり、各層は、より厚く／より薄く、及び／又は、より広く／より狭くてもよい。読み取りヘッドでもよい磁気ヘッド６００は、最上部シールド層６０４、底部シールド層６０６、左サイドシールド層６０８、及び右サイドシールド層６１０を含み得る。底部シールド層６０６は、強磁性材料又は「軟（soft）」磁性材料を含み得る。利用され得る適切な強磁性材料は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉＦｅ、ＮｉＣｏＦｅ、ＮｉＣｏ、ＣｏＦｅ及びこれらの組み合わせを含む。

【0032】

磁気ヘッド６００は、スピンバルブデバイス、例えばＴＭＲ素子６０２も含み得る。ＴＭＲ素子６０２（磁気抵抗効果素子）は、底部シールド層６０６、基板層６１８、反強磁性層６２０、ピン止め磁性層（pinned magnetic layer）６２２、障壁層６２４、自由磁化層６２６、キャッピング層６２８、及び最上部シールド層６０４を上記の順番で積層して含み得る。基板層６１８は、物理蒸着（ＰＶＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）、又は化学蒸着（ＣＶＤ）等の様々な蒸着プロセスによって、底部シールド層６０６上に形成され得る。基板層６１８は、Ｔａ、Ｒｕ及びそれらの組み合わせを含んでもよく、約３ｎｍ等の約１ｎｍ〜約５ｎｍの厚さを有し得る。

【0033】

反強磁性層６２０は、基板層６１８上に形成されてもよく、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、イリジウム、又はロジウム等の材料を含み得る。反強磁性層６２０の厚さは、約４ｎｍ等の約２ｎｍ〜約６ｎｍでもよい。ピン止め磁性層６２２は、反強磁性層６２０の上に形成されてもよく、単一ピン止め、反平行ピン止め、自己ピン止め又は反強磁性ピン止めセンサ等の幾つかの種類のピン止め層の内の１つでもよい。簡潔さを目的として、センサは、本明細書において、第１の反平行層、第２の反平行層、及びその間に挟持されるＲｕ等の非磁性反強磁性結合層を有する、反平行ピン止め反強磁性ピン止めセンサとして記載される。第１及び第２の反平行層は、例えばＮｉＦｅ又はＣｏＦｅ等の幾つかの磁性材料から構成することができ、反強磁性材料層との第１の反平行層の交換結合によってピン止めされる磁気モーメントを有する。ピン止め磁性層６２２の厚さは、約２ｎｍ等の約１ｎｍ〜約３ｎｍもよい。

【0034】

障壁層６２４は、ピン止め磁性層６２２の上に形成されてもよく、ＭｇＯ又はＡｌＯ_ｘ（すなわちアルミナ）等の絶縁材料を含んでもよく、約１ｎｍの厚さを有してもよい。自由磁化層６２６は、障壁層６２４の上に形成されてもよく、Ｃｏ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＮｉＢ、ＮｉＦｅ又はこれらの組み合わせ等の強磁性材料を含んでもよく、約６ｎｍ等の約２ｎｍ〜約１０ｎｍの厚さを有してもよい。キャッピング層６２８は、自由磁化層６２６の上に形成されてもよく、Ｒｕ又はＴａ等のＴＭＲ素子６０２を損傷から保護するための材料を含んでもよく、約４ｎｍ等の約２ｎｍ〜約６ｎｍの厚さを有してもよい。図６に図示したが、キャッピング層６２８は、特定の実施形態においては必須でなくてもよい。

【0035】

ＴＭＲ素子６０２の形成に続き、絶縁層６３０が底部シールド層６０６及びＴＭＲ素子６０２の側壁上に堆積され得る。絶縁層６３０は、酸化アルミニウム等の絶縁材料を含み得る。絶縁層６３０は、ＡＬＤ、ＣＶＤ、スパッタリング等の周知の堆積方法によって堆積され得る。絶縁層６３０が堆積された後、左シールド層６０８及び右シールド層６１０がＴＭＲ素子６０２の左側及び右側にそれぞれ形成され得る。しかしながら、絶縁層６３０は、サイドシールド層６０８、６１０とＴＭＲ素子６０２との間に配置されてもよい。サイドシールド層６０８、６１０は、Ｎｉ、Ｆｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＮｉＣｏＦｅ、及びこれらの組み合わせ等の材料を含み得る。サイドシールド層６０８、６１０は、異なる材料を含んでもよい。例えば、左サイドシールド層６０８は、Ｎｉを含んでもよく、右サイドシールド層６１０は、ＣｏＦｅを含んでもよい。さらに、サイドシールド層６０８、６１０は、最上部シールド層６０４に強磁性結合されてもよい。従って、サイドシールド層６０８、６１０は、最上部シールド層６０４に接触してもよい。

【0036】

最上部シールド層６０４は、１つ又は複数の層を含んでもよい。例えば、最上部シールド層６０４は、（上述したように）サイドシールド層６０８、６１０に強磁性結合され得る第１の層６１６、第２の層６１２、及び第１の層６１６と第２の層６１２との間に配置され得る第３の層６１４を含み得る。第１の層６１６及び第２の層６１２は、ＮｉＦｅ等の第１の材料から形成されてもよく、第３の層６１４は、Ｒｕ等の第１の材料とは異なる第２の材料から形成されてもよい。

【0037】

サイドシールド層６０８、６１０は、様々な長さ分、ＴＭＲ素子６０２から間隔を空けてもよい。ギャップとして知られる長さは、絶縁材料６３０によって占有され得る。左シールド層６０８と自由磁化層６２６との間の第１のギャップ長さＬＧ１と、右シールド層６１０と自由磁化層６２６との間の第２のギャップ長さＬＧ２とは、式（ＬＧ１−ＬＧ２）＞１．０ｎｍ（式１）によって定義される範囲内でもよい。第１のギャップ長さＬＧ１及び第２のギャップ長さＬＧ２はそれぞれ、適切な読み取りの利用及びドメイン制御性を有するように約１．０ｎｍ〜約１０ｎｍでもよい。

【0038】

図７は、ギャップ長さの差と読み取り感度分布の非対称度との関係を示す。このグラフでは、ＬＧ２は、２．０ｎｍであり、ＬＧ１は増加する。非対称度は、ギャップ長さの差が増加するにつれて増加することが分かる。シールド効果の大きさがギャップ長さに依存すると考えられるので、この結果が得られ得る。

【0039】

図８は、非対称度とＳＮＲゲインとの関係をグラフで示す。ＳＮＲゲインは、対称感度分布を用いて得られたＳＮＲと比較した増加量として定義され得る。ＳＮＲは、実際に測定された信号分布、ノイズ分布、及び様々な非対称度を有する感度分布を用いて計算されたものである。ＳＭＲ方式を用いて記録されたデータトラックのトラックピッチは、５２ｎｍであり、全感度分布の読み取り感度幅は、２８．５ｎｍであった。非対称度が０．１５を超えると、ＳＮＲの大幅な向上が得られ得ることが分かる。従って、図７のギャップ長さの差と読み取り感度分布の非対称度との関係から、読み取りヘッドにおいて（ＬＧ１−ＬＧ２）＞１．０ｎｍの時、向上したＳＮＲが得られ得ることが分かる。

【0040】

図９は、磁気ヘッド９００の模式断面図である。磁気ヘッド９００は、非磁性層９０２が右シールド層６１０と最上部シールド層６０４との間に配置され得る点を除いては、図６に示される磁気ヘッド６００と実質的に類似し得る。非磁性層９０２は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ，及びこれらの組み合わせ等の材料から形成されてもよい。非磁性層９０２の厚さは、約１ｎｍ〜約５ｎｍでもよい。磁界が自由磁化層６２６と平行に印加されるように、軟バイアス磁界が形成されてもよい。

【0041】

図１０は、非磁性層９０２の厚さと読み取り感度分布の非対称度との関係をグラフで示す。非磁性層９０２の厚さが増加するにつれ、非対称度も増加することが分かる。この結果は、右シールド層６１０と最上部シールド層６０４との磁気結合が弱まるにつれて、右シールド層６１０の有効透磁率が増加し、シールド効果の大きさが変化することから得られる。図８の読み取り感度分布の非対称度とＳＮＲゲインとの関係から、読み取りヘッドにおいて非磁性層９０２の厚さが約１．０ｎｍ以上になると、向上したＳＮＲが得られ得ることが分かる。

【0042】

図１１は、磁気ヘッド１１００の模式断面図である。磁気ヘッド１１００は、第１の非磁性層１１０２が右シールド層６１０と最上部シールド層６０４との間に配置され得る、並びに、第２の非磁性層１１０４が左シールド層６０８と最上部シールド層６０４との間に配置され得る点を除いては、図９に示される磁気ヘッド９００と実質的に類似し得る。第１の非磁性層１１０２は、第２の非磁性層１１０４の厚さを超える厚さを有し得る。厚さと読み取り感度分布の非対称度との関係を、図１２を参照して以下に説明する。

【0043】

図１２は、非磁性層１１０２、１１０４の厚さの差と読み取り感度分布の非対称度との関係をグラフで示す。第２の非磁性層１１０４及び第１の非磁性層１１０２の厚さの差（左右間）が約１．５ｎｍ以上の時、ＳＮＲの大幅な向上が得られ得る。１つの側が強磁性結合される図９の磁気ヘッド９００と比較して、両側が強磁性結合されない場合、読み取り感度分布の非対称性における左右差を達成することは難しい場合がある。従って、上記のように、所望の非対称性を達成するために、第１の非磁性層１１０２と第２の非磁性層１１０４との間の約１．５ｎｍ以上の厚さの差が設けられ得る。

【0044】

要するに、非対称読み取り感度分布を達成するためには、磁気ヘッドは、幾つかの方法で構成され得る。ある実施形態では、磁気ヘッドは、自由磁化層とＴＭＲ素子の両側に形成されたサイドシールド層との間のオフトラック方向の非対称ギャップを備えて構成され得る。各ギャップは、約１．０ｎｍ〜約１０ｎｍでもよく、左右間で１．０ｎｍ以上異なってもよい。別の実施形態では、約１．０ｎｍ〜約５ｎｍの厚さを有する非磁性層が、ＴＭＲ素子の両側に形成されたサイドシールド層と最上部シールド層との間に片側にのみ形成されてもよい。代替的に、非磁性層は、サイドシールド層と最上部シールド層との間に両側に配置されてもよく、約１．０ｎｍ〜約５ｎｍの間でもよい。この実施形態における非磁性層の厚さは、左右間で約１．５ｎｍ以上異なってもよい。

【0045】

上記は本発明の実施形態に向けられたものであるが、本発明の他の及び更なる実施形態を本発明の基本範囲から逸脱することなく考案することができ、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

【符号の説明】

【0046】

１００ ＨＤＤ
１１０ 磁気ディスク
１２０ アクチュエータ
１３０ アクチュエータアーム
１３１ アクチュエータ軸
１４０ スピンドルモータ
１５０ 筐体
１８０ 磁気ヘッド
２００ 読み取り／書き込みヘッド
２０１ スライダ
２０２ 磁気ディスク
２０２ 磁気ディスク
２０３ トレーリング端部
２０８ ディスク基板
２１０ 磁気書き込みヘッド
２１１ 磁気読み取りヘッド
２１２ 主磁極
２１６ ヨーク
２１８ 薄膜コイル
２１９ 非磁性材料
２２０ 書き込み磁極
２２２ フレアポイント
２２４ 磁極端
２２６ 端部
２２８ 点線
２３０ 感知素子
２３２ 矢印
２５０ 上部戻り磁極
２５６ 非磁性ギャップ層
２５８ シールドギャップスロート
２６０ テーパー
２７１ テーパー状領域
６００ 磁気ヘッド
６０２ 磁気抵抗効果素子
６０４ 最上部シールド層
６０６ 底部シールド層
６０８ 左サイドシールド層
６１０ 右サイドシールド層
６１２ 第２の層
６１４ 第３の層
６１６ 第１の層
６１８ 基板層
６２０ 反強磁性層
６２２ ピン止め磁性層
６２４ 障壁層
６２６ 自由磁化層
６２８ キャッピング層
６３０ 絶縁層
９００ 磁気ヘッド
９０２ 非磁性層
１１００磁気ヘッド
１１０２第１の非磁性層
１１０４第２の非磁性層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【外国語明細書】

2015088215000001.pdf