[发明专利]磁传感器以及磁性记录再现装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种包含有微型磁性振荡元件的磁传感器以及磁性记录再现装置。

背景技术

自从应用了巨磁阻效应(GMR效应)的GMR磁头问世以来，磁性记录的记录密度以每年100％的速度得以提高。GMR元件由依序层叠强磁性层、非磁性层以及强磁性层而成的层叠膜构成。GMR元件是一种应用了所谓自旋阀(spin-valve)膜的磁阻效应的元件，就是说，在GMR元件中，通过向其中一个强磁性层施加交换偏置而固定磁化方向，同时通过外部磁场使另一个强磁性层的磁化方向发生变化，将二个强磁性层的磁化方向之间的相对角度的变化作为电阻值的变化进行检测。目前的现有技术中，在自旋阀膜的膜面内方向通电，并检测电阻变化的CIP(Current In Plane)-GMR元件以及对自旋阀膜膜面在垂直方向通电，并检测电阻变化的CPP(Current Perpendicular toplane)-GMR元件已经问世。CIP-GMR元件和CPP-GMR元件的磁阻比(MR比)均为百分之几左右，其记录密度据认为能够达到200Gbit/inch2左右。

为了能够更加提高磁性记录密度，应用隧道磁阻效应(TMR效应)的TMR元件也已问世。TMR元件由层叠强磁性层、绝缘体和强磁性层而成的层叠膜构成，通过在强磁性层之间施加电压，产生隧道电流。在TMR元件中，利用隧道电流的大小随上下的强磁性层的磁化方向而变化这一现象，将磁化的相对角度的变化作为隧道电阻值的变化进行检测。该元件的MR比最大可以达到50％左右。TMR元件与GMR元件相比，由于MR比增大，所以能够获得更大的信号电压。

可是，TMR元件存在以下问题，即随着信号电压的增大，除了纯粹的信号分量增大以外，由散粒噪声引起的噪声分量也会增大，从而无法得到理想的S/N比(信噪比)。散粒噪声起因于电子以不规则的方式通过隧道障壁时所产生的电流的波动，其大小与隧道电阻值的平方根成比例增大。因此，为了抑制散粒噪声，得到必要的信号电压，需要减小隧道绝缘层的厚度，以减小隧道电阻。

此外，为了提高记录密度，元件的尺寸需要减小到与记录位(recording bit)同样程度的大小。所以，越要实现高密度，越需要减小隧道绝缘层的隧道电阻，也就是说，越需要减小隧道绝缘层的厚度。为了实现300Gbit/inch²的记录密度，需要将隧道结合电阻降低到1Ω·cm²以下。如果换算成Al-O(氧化铝膜)隧道绝缘层的膜厚，则必须形成厚度相当于2层原子厚度的隧道绝缘层。由于隧道绝缘层的厚度越薄，上下电极之间越容易产生短路，从而导致MR比降低，所以元件制造方面的困难程度急剧提高。由于上述原因，据认为TMR元件的记录密度的极限为300Gbit/inch²。

上述元件从广义上来说，均应用了磁阻效应，但在上述元件中均存在的磁性白噪声(white noise)的问题不容忽视。该噪声与上述的散粒噪声等电噪声不同，其起因在于磁化的热波动，因此随着元件的微型化，该噪声将成为主要噪声。据认为，在记录密度超过500Gbpsi的元件中，该噪声将超过电噪声。为了避免出现上述磁性白噪声，以进一步提高磁性记录的记录密度。日本国发明专利特开2006-86508号公报等公开了一种采用微型磁性振荡元件的磁传感器。该微型磁性振荡元件，与现有的GMR型元件相比，能够实现更高的灵敏度。可是，在该采用微型磁性振荡元件的磁传感器中存在以下问题。即，在该微型磁性振荡元件中，需要将传感部分的磁性体加工成与记录介质的记录位的大小大致相当(膜厚方向为位宽度，开口幅度为磁轨宽度)，因此，为了实现高记录密度而将元件加工成柱状的细微化加工技术的困难度很大。此外，还存在磁性热噪声会导致SN比降低的问题。

如上所述，现有技术中存在细微化加工技术困难及磁性热噪声引起的SN比下降的技术问题。

发明内容

本发明是考虑到上述情况而做出的，其目的是提供一种磁传感器，该磁传感器的传感部分的磁性层叠膜不需要加工成柱状，并且能够检测到微小区域的磁场，能够减轻因元件微小化而产生的磁性热噪声导致SN比下降的情况。