JP2004327651A - 磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置 - Google Patents
磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】トラック端部における読みにじみを低減すると同時に、高い出力安定性を得ることができるＭＲ素子を提供する。
【解決手段】第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１は、互いに間隔を隔てて配置されている。ＭＲ膜３０は第１のシールド層２８と第２のシールド層４１との間の間隔内に配置されている。第１のギャップ層３０５は、ＭＲ膜３０の膜面上に、その面形状にしたがって付着されている。磁区制御層２１、２２は、ＭＲ膜３０の両側に配置されており、電極層２５、２６は磁区制御層２１、２２に重ねられている。第２のギャップ層４６１、４６２は、ＭＲ膜３０及び磁区制御層２１、２２と、第１のシールド層２８との間、及び、第１のギャップ層３０５及び電極層２５、２６と、第２のシールド層４１との間を埋めている。
【選択図】 図１
【解決手段】第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１は、互いに間隔を隔てて配置されている。ＭＲ膜３０は第１のシールド層２８と第２のシールド層４１との間の間隔内に配置されている。第１のギャップ層３０５は、ＭＲ膜３０の膜面上に、その面形状にしたがって付着されている。磁区制御層２１、２２は、ＭＲ膜３０の両側に配置されており、電極層２５、２６は磁区制御層２１、２２に重ねられている。第２のギャップ層４６１、４６２は、ＭＲ膜３０及び磁区制御層２１、２２と、第１のシールド層２８との間、及び、第１のギャップ層３０５及び電極層２５、２６と、第２のシールド層４１との間を埋めている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気抵抗効果素子（以下ＭＲ素子と称する）は、磁気記憶素子、磁気センサまたは薄膜磁気ヘッドなどに用いられる。ＭＲ素子は、スピンバルブ膜（以下ＳＶ膜と称する）及び強磁性トンネル接合膜（以下ＴＭＲ膜と称する）などの巨大磁気抵抗効果膜を用いたものが現在の主流である。このうち、ＴＭＲ膜を用いたＧＭＲ素子は、次世代技術として期待されているＭ−ＲＡＭ（磁気ランダムアクセスメモリ）の構成要素としても注目されている。
【０００３】
また、薄膜磁気ヘッドとしては、再生ヘッドと、誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。薄膜磁気ヘッドでは、ＧＭＲ素子は再生ヘッドとして用いられており、時代とともに急速に進展するハードディスク（ＨＤＤ）の高密度記録化に追従すべく、絶え間ない研究開発の努力がなされている。
【０００４】
再生ヘッドの特性としては、バルクハウゼンノイズが小さいことが要求される。バルクハウゼンノイズを低減する手段としては、ＭＲ素子に対して長手方向にバイアス磁界を印加することが行われている。ＭＲ素子に対する長手バイアス磁界の印加は、例えば、ＭＲ素子の両側に、永久磁石や、強磁性層と反強磁性層との積層体等によって構成されたバイアス磁界印加層（磁区制御層）を配置することによって行われる。
【０００５】
ところが、上述したようなバイアス印加層を配置した構成を採用した場合、ＳＶ部よりもバイアス印加層及び電極層が厚くなり、上部シールドがＭＲ側に凸に変形してしまう。この場合には、ＭＲ素子側部からメディアからの記録磁界を吸収し、トラック中央部の高感度領域まで記録磁界を伝達し、実効トラック幅を広げてしまうという問題がある。このような状況から、特許文献１において、電極の一部に軟磁性膜を配置することによりトラック端部の読みにじみを低減する発明が考案されている。
【０００６】
しかしながら、実際にこのような構造を採用すると、軟磁性層端部が複雑な磁区構造を有し、そこから発生する磁界がＭＲ素子部に悪影響を及ぼすことにより、サイドローブと呼ばれる不良が発生する。
【０００７】
一方、特許文献２は、電極部におけるギャップ間隔（Ｇｌｓ）を、ＳＶ膜におけるギャップ間隔（Ｇｌｃ）に対してあまり大きくしないことで、実効トラック幅の広がりを抑えることが可能となる旨の発明が開示されている。
【０００８】
しかしながら、実効トラック幅の広がりを十分に抑制する為には、Ｇｌｓ＜Ｇｌｃとする必要があることを見出した。しかし、この目的を達成するにはバイアス層及び電極層を極端に薄くする必要があり、バイアス層が薄い場合にはバルクハウゼンノイズ等の出力不安定性の問題を、電極層が薄い場合には抵抗値の増大に伴うヘッドノイズの増大をそれぞれ招き好ましくない。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−１７５９２８号公報
【特許文献２】
特開２００２−２８０６４３号公報
【特許文献３】
特開平１１−２５４３１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、トラック端部における読みにじみを低減すると同時に、高い出力安定性を得ることができるＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、２つの態様に係るにＭＲ素子を開示する。
【００１２】
１．第１の態様に係るＭＲ素子
第１の態様は、ＭＲ膜の膜面に対して平行にセンス電流を流すいわゆるＣＩＰタイプのＭＲ素子に適用される。このＭＲ素子は、第１のシールド層と、第２のシールド層と、ＭＲ膜と、第１のギャップ層と、一対の磁区制御層と、一対の電極層と、第２のギャップ層とを含む。
【００１３】
前記第１のシールド層及び前記第２のシールド層は、互いに間隔を隔てて配置されており、前記ＭＲ膜は、前記第１のシールド層と前記第２のシールド層との間の前記間隔内に配置されている。前記第１のギャップ層は、絶縁膜であって、前記ＭＲ膜の膜面上に、その面形状にしたがって付着されている。
【００１４】
前記磁区制御層は、前記ＭＲ膜の両側に配置されている。前記電極層は、前記磁区制御層に重ねられている。
【００１５】
前記第２のギャップ層は、前記ＭＲ膜及び前記磁区制御層と前記第１のシールド層との間、及び、前記第１のギャップ層及び前記電極層と前記第２のシールド層との間を埋めている。
【００１６】
第１の態様に係るＭＲ素子では、磁区制御層がＭＲ膜の両側に配置されているから、磁区制御層により、ＭＲ膜に対して長手方向にバイアス磁界を印加し、バルクハウゼンノイズを低減することができる。磁区制御層には、電極層が重ねられているから、ＭＲ膜の膜面に対して平行となる方向に、センス電流を流すことができる。
【００１７】
第１のシールド層及び第２のシールド層は、互いに間隔を隔てて配置されており、ＭＲ膜は第１のシールド層と第２のシールド層との間の間隔内に配置されているから、ＭＲ膜は、第１のシールド層及び第２のシールド層による磁気シールド作用を受けながら、所定の磁気検知動作を行なうことになる。
【００１８】
第２のギャップ層はＭＲ膜及び磁区制御層と第１のシールド層との間、及び、電極層と第２のシールド層との間を埋めているから、センス電流を、漏洩を阻止しながら、所定の経路で流すことができる。
【００１９】
第１の態様では、さらに、第１のギャップ層を含んでいる。第１のギャップ層はＭＲ膜の膜面上に、その面形状にしたがって付着されている。この構造によれば、ＭＲ膜とその膜面上に付着された第１のギャップ層との総膜厚を、ＭＲ膜の両端に存在する磁区制御層及び電極層の総膜厚よりも大きくすることができる。これにより、第２のシールド層は、ＭＲ膜と向き合う部分の両側で、ＭＲ膜に近接する方向に落ち込む凹形状となるから、実効トラック幅の磁気的な広がりを抑制することができる。また、特許文献１に示されている発明と比較した場合、軟磁性層端部からの悪影響がないので、サイドローブ不良を抑制できる。
【００２０】
以上の作用により、トラック端部における読みにじみを低減すると同時に、高い出力安定性を得ることができる。第１の態様に係るＭＲ素子において、ＭＲ膜は、スピンバルブ膜で構成される。また、第１のギャップ層は、一般には、金属酸化物である。
【００２１】
２．第２の態様に係るＭＲ素子
第２の態様は、ＭＲ膜の膜面に対して垂直にセンス電流を流すいわゆるＣＰＰタイプのＭＲ素子に適用される。第２の態様に係るＭＲ素子は、第１のシールド層と、第２のシールド層と、ＭＲ膜と、第１のギャップ層と、一対の磁区制御層と、一対の電極層とを含む。
【００２２】
前記第１のシールド層及び前記第２のシールド層は、互いに間隔を隔てて配置されており、前記ＭＲ膜は、前記第１のシールド層と前記第２のシールド層との間の前記間隔内に配置されている。前記第１のギャップ層は、導電膜であり、前記ＭＲ膜の膜面上に、その面形状にしたがって付着されている。
【００２３】
前記磁区制御層は、前記ＭＲ膜の両側に配置されており、前記電極層の一方は、前記第１のギャップ層のある膜面とは反対側において、前記ＭＲ膜に電気的に接続され、１つの第２のギャップ層を構成している。前記電極の他方は、前記第１のギャップ層に電気的に接続されるとともに、もう１つの第２のギャップ層を構成している。
【００２４】
第２の態様に係るＭＲ素子でも、磁区制御層がＭＲ膜の両側に配置されているから、磁区制御層により、ＭＲ膜に対して長手方向にバイアス磁界を印加し、バルクハウゼンノイズを低減することができる。
【００２５】
第１のシールド層及び第２のシールド層は、互いに間隔を隔てて配置されており、ＭＲ膜は第１のシールド層と第２のシールド層との間の間隔内に配置されているから、ＭＲ膜は、第１のシールド層及び第２のシールド層による磁気シールド作用を受けながら、所定の磁気検知動作を行なうことになる。
【００２６】
電極層の一方は、第１のギャップ層のある膜面とは反対側において、ＭＲ膜に電気的に接続されている。第１のギャップ層は導電膜であり、電極の他方は、この第１のギャップ層に電気的に接続されている。従って、一対の電極層により、ＭＲ膜の膜面に対して垂直にセンス電流を流すいわゆるＣＰＰタイプのＭＲ素子が得られる。
【００２７】
第２の態様でも、上述した第１のギャップ層を含んでおり、第１のギャップ層はＭＲ膜の膜面上に、その面形状にしたがって付着されている。この構造によれば、ＭＲ膜とその膜面上に付着された第１のギャップ層との総膜厚を、ＭＲ膜の両端に存在する磁区制御層の膜厚よりも大きくすることができる。これにより、第２のシールド層は、ＭＲ膜と向き合う部分の両側で、ＭＲ膜に近接する方向に落ち込む凹形状となるから、実効トラック幅の磁気的な広がりを抑制することができる。また、特許文献１に示されている発明と比較した場合、軟磁性層端部からの悪影響がないので、サイドローブ不良を抑制できる。
【００２８】
以上の作用により、トラック端部における読みにじみを低減すると同時に、高い出力安定性を得ることができる。第２の態様に係るＭＲ素子において、ＭＲ膜は、スピンバルブ膜またはＴＭＲ膜で構成される。また、第１のギャップ層は、一般には、金属膜である。
【００２９】
本発明は、更に上述した磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置についても開示する。
【００３０】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は単なる例示に過ぎない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
１．第１の態様に係るＭＲ素子
図１は第１の態様に係るＭＲ素子の断面図である。図示されたＭＲ素子はそれ自体で、磁気センサまたは磁気記憶素子（Ｍ−ＲＡＭ）を構成するほか、薄膜磁気ヘッドにおいて、再生ヘッドを構成する。
【００３２】
図示されたＭＲ素子は、第１のシールド層２８と、第２のシールド層４１と、ＭＲ膜３０と、第１のギャップ層３０５と、一対の磁区制御層２１、２２と、一対の電極層２５、２６と、第２のギャップ層４６１、４６２とを含む。
【００３３】
第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１は、互いに間隔を隔てて配置されている。第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１はセンダストやＮｉＦｅ合金（パーマロイ）などにより形成できる。
【００３４】
ＭＲ膜３０は、第１のシールド層２８と第２のシールド層４１との間の前記間隔内に配置されている。図示実施例において、ＭＲ膜３０は、膜厚Ｇｓｖを持つＳＶ膜であり、フリー層３０１を含み、フリー層３０１に隣接する非磁性層３０２を有し、非磁性層３０２の上に、ピンド層３０３が隣接している。ピンド層３０３の上には反強磁性層３０４が設けられている。ピンド層３０３は、反強磁性層３０４との交換結合により、磁化方向が固定される。
【００３５】
フリー層３０１、非磁性層３０２、ピンド層３０３及び反強磁性層３０４の膜構造及び組成材料等については、既に知られている技術を、任意に適用できる。一例をあげると、フリー層３０１及びピンド層３０３は、例えば、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ等で構成され、反強磁性層３０４はＦｅＭｎ、ＭｎＩｒ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＣｒＭｎＰｔなどによって構成される。非磁性層３０２は、ＳＶ膜の場合はＣｕ等を主成分とする導電性材料層で構成されれる。フリー層３０１の磁区は磁区制御層２１、２２から印加されるバイアス磁界によって制御される。
【００３６】
第１のギャップ層３０５は、膜厚Ｇ１を有する絶縁膜であって、ＭＲ膜３０の膜面上にのみ、その面形状にしたがって付着されている。図示実施例の場合、ＭＲ膜３０及び第１のギャップ層３０５は、全体として、底面が広く、第１のギャップ層３０５のある上面側（図において）に向かう程に断面積が小さくなる台形状の形状となっている。第１のギャップ層３０５は、金属酸化物でなる絶縁膜である。具体的には、ＡｌＯｘ、ＡｌＮ、ＤＬＣ、ＣＮ、ＳｉＯ２、ＴａＯｘ、ＦｅＯｘ、ＮｉＯｘまたはＣｏＯｘの少なくとも一種を含む。
【００３７】
磁区制御層２１、２２は、膜厚Ｈｄであって、ＭＲ膜３０の両側に配置され、ＭＲ膜３０に含まれるフリー層３０１におけるバルクハウゼンノイズを抑制する。磁区制御層２１、２２は、永久磁石や、強磁性層と反強磁性層との積層体等によって構成されている。電極層２５、２６は、膜厚Ｌｄを有するＡｕ膜などで構成され、磁区制御層２１、２２に重ねられている。
【００３８】
第２のギャップ層４６１、４６２は、ＭＲ膜３０及び磁区制御層２１、２２と第１のシールド層２８との間、及び、第１のギャップ層３０５及び電極層２５、２６と第２のシールド層４１との間を埋めている。第２のギャップ層４６１、４６２は、膜厚Ｇ２２１、Ｇ２２の酸化アルミニウム、または、酸化シリコン等の酸化絶縁材料で構成することができる。第２のギャップ層４６１は平坦化された第１のシールド膜２８の表面に付着されている。第２のギャップ層４６１の表面も平坦化されており、その平坦化された表面に、ＭＲ膜３０及び磁区制御層２１、２２が付着されている。第２のギャップ層４６２の膜厚Ｇ２２は４ｎｍ以上とすることが好ましい。
【００３９】
第１の態様に係るＭＲ素子では、磁区制御層２１、２２がＭＲ膜３０の両側に配置されているから、磁区制御層２１、２２により、ＭＲ膜３０に対して長手方向にバイアス磁界を印加し、バルクハウゼンノイズを低減することができる。磁区制御層２１、２２には、電極層２５、２６が重ねられているから、ＭＲ膜３０の膜面に対して平行となる方向に、センス電流を流すことができる。
【００４０】
第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１は、互いに間隔を隔てて配置されており、ＭＲ膜３０は第１のシールド層２８と第２のシールド層４１との間の間隔内に配置されているから、ＭＲ膜３０は、第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１による磁気シールド作用を受けながら、所定の磁気検知動作を行なうことになる。
【００４１】
第２のギャップ層４６１、４６２はＭＲ膜３０及び磁区制御層２１、２２と第１のシールド層２８との間、及び、電極層２５、２６と第２のシールド層４１との間を埋めているから、センス電流を、漏洩を阻止しながら、所定の経路で流すことができる。
【００４２】
第１の態様では、さらに、発明の特徴部分として、第１のギャップ層３０５を含んでいる。第１のギャップ層３０５はＭＲ膜３０の膜面上にのみ、その面形状にしたがって、膜厚Ｇ１をもって付着されている。この構造によれば、ＭＲ膜３０とその膜面上に付着された第１のギャップ層３０５との総膜厚（ＧＬ＋Ｇｓｖ）を、ＭＲ膜３０の両端に存在する磁区制御層２１、２２及び電極層２５、２６の総膜厚（Ｈｄ＋Ｌｄ）よりも大きくすることができる。これにより、第１のシールド層２８の表面を基準にして、ＭＲ膜３０及び第１のギャップ層３０５の位置でみた中央シールドギャップ長Ｇｓが、その両側において、磁区制御層２１、２２及び電極層２５、２６の位置でみた側部シールドギャップ長ＧＬよりも大きくなり、第２のシールド層４１が、ＭＲ膜３０と向き合う部分の両側で、ＭＲ膜３０に近接する方向に落ち込む凹形状となるから、実効トラック幅の磁気的な広がりを抑制することができる。また、特許文献１に示されている発明と比較した場合、軟磁性層端部からの悪影響がないので、サイドローブ不良を抑制できる。
【００４３】
以上の作用により、トラック端部における読みにじみを低減すると同時に、高い出力安定性を得ることができる。次に実験データを挙げて説明する。
【００４４】
実験１
図１に示した構造から第１のギャップ層３０５を省略した従来の構造において、狭トラック化を行った実験結果を、図２の表１に示す。表１において、サンプルＳ１１〜Ｓ１９は、磁区制御層２１、２２または電極層２５、２６を薄くした場合の各サンプルを示している。ＭＲ膜３０はＳＶ膜であり、ＳＶ膜構成は、
ＮｉＣｒ５０／ＰｔＭｎ１５０／ＣｏＦｅ１５／Ｒｕ８／ＣｏＦｅ２０／Ｃｕ２０／ＣｏＦｅ１０／ＮｉＦｅ３０／Ｒｕ５／Ｔａ２０（ｕｉｎｔ：Ａ）である。ＭＲ膜３０の膜厚Ｇｓｖは３２．８ｎｍとした。また第２のギャップ層４６１及び第２のギャップ層４６２は酸化アルミ（Ａｌ２Ｏ３）により構成した。
【００４５】
まず、サンプルＳ１１〜サンプルＳ１６は、電極層２５、２６の膜厚Ｌｄを３０ｎｍ（サンプルＳ１１）から、５ｎｍ（サンプルＳ１６）まで薄くする場合を示している。サンプルＳ１１〜サンプルＳ１６に示すように、電極層２５、２６の膜厚Ｌｄを薄くするにつれて、中央シールドギャップ長Ｇｓと側部シールドギャップ長ＧＬとの差が縮まり、電極層２５、２６の膜厚Ｌｄが５ｎｍとなるサンプルＳ１６では、Ｇｓ＞ＧＬを満たし、第２のシールド層４１が、下に凹となる形状が実現される。実際この状態に於いて、最も小さい実効トラック幅（ＭＲＷｕ）が実現される。しかし、ヘッドの抵抗値Ｒが１００Ωを超えるような大きな値になっており、実用的には好ましくない。実用上は電極層２５、２６の膜厚Ｌｄを１０ｎｍとしたサンプルＳ１５のトラック幅１５９ｎｍが、従来構成における最も狭いトラック幅となる。
【００４６】
次に、表１には、サンプルＳ１７〜サンプルＳ１９において、磁区制御層２１、２２であるＣｏＣｒＰｔ層（ハードマグネット）の膜厚Ｈｄを１０ｎｍまで薄くすることにより、狭トラック化を行った結果を示してある。この場合には、磁区制御層２１、２２の膜厚Ｈｄが１５ｎｍより薄くなるサンプルＳ１８、Ｓ１９において、バルクハウゼンノイズＢＨＮが多発している。結局、実用上は磁区制御層２１、２２の膜厚Ｈｄを２０ｎｍとしたサンプルＳ１７のトラック幅１６３ｎｍが従来構成における最も狭いトラック幅となる。
【００４７】
このように、従来の構造では、磁区制御層２１、２２の膜厚Ｈｄまたは電極層２５、２６の膜厚Ｌｄを調整するいずれの場合も、大幅な狭トラック化を達成することができていない。これは、磁区制御層２１、２２または電極層２５、２６について、実用上要求される膜厚Ｈｄ、Ｌｄを設定した場合に、第２のシールド層４１について、「下に凹な形状」の実現が困難であることに起因する。
【００４８】
実験２
実験２では、図１に示した第１の態様に係る磁気抵抗効果素子において、磁区制御層２１、２２または電極層２５、２６を薄くすることにより、狭トラック化した場合の実験を行った。その実験結果を、図３の表２に示してある。ＳＶ膜構成は実験１と同じである。第１のギャップ層３０５は酸化タンタル（ＴａＯｘ）を用いて形成した。
【００４９】
まず、サンプルＳ２１〜サンプルＳ２６は、電極層２５、２６の膜厚Ｌｄを３０ｎｍ（サンプルＳ２１）から、５ｎｍ（サンプルＳ２６）まで薄くする場合を示している。サンプルＳ２１〜サンプルＳ２６に示すように、電極層２５、２６の膜厚Ｌｄを薄くするにつれて、中央シールドギャップ長Ｇｓと側部シールドギャップ長ＧＬとの差が縮まり、電極層２５、２６の膜厚Ｌｄが２０ｎｍ〜５ｎｍとなるサンプルＳ２３〜Ｓ２６では、Ｇｓ＞ＧＬを満たし、第２のシールド層４１が、下に凹となる形状が実現される。ただし、電極層２５、２６の膜厚Ｌｄが５ｎｍとなるサンプルＳ２６で、最も小さい実効トラック幅（ＭＲＷｕ）１４２ｎｍが実現されているが、ヘッドの抵抗値Ｒが１００Ωを超えるような大きな値になっており、実用的には好ましくない。実用上は電極層２５、２６の膜厚Ｌｄを１０ｎｍとしたサンプルＳ２６のトラック幅１４８ｎｍが、最も狭いトラック幅となる。これは、実験１に示した従来構造における最小トラック幅ＭＲＷｕである１５９ｎｍよりも１１ｎｍも程度小さな値であり、大幅な改善である。
【００５０】
次に、表２には、サンプルＳ２７〜サンプルＳ２９において、磁区制御層２１、２２であるＣｏＣｒＰｔ層（ハードマグネット）の膜厚Ｈｄを２０ｎｍから１０ｎｍまで薄くすることにより、狭トラック化を行った結果を示してある。この場合には、磁区制御層２１、２２の膜厚Ｈｄが１５ｎｍより薄くなるサンプルＳ２８、Ｓ２９において、バルクハウゼンノイズＢＨＮが多発している。結局、実用上は磁区制御層２１、２２の膜厚Ｈｄを１０ｎｍとしたサンプルＳ２５のトラック幅１４８ｎｍが最も狭いトラック幅となる。
【００５１】
実験３
実験３では、磁区制御層２１、２２の膜厚Ｈｄ及び電極層２５、２６の膜厚Ｌｄを、実験２において、最も小さいトラック幅ＭＲＷｕである１４８ｎｍが得られた条件に固定し、第１のギャップ層３０５の膜厚Ｇ１と、上側（図１において）に位置する第２のギャップ層４６２の膜厚Ｇ２２との比を変えることにより、狭トラック化の実験を行った。実験結果は図４の表３に図示されている。
【００５２】
ＭＲ膜３０を構成するＳＶ膜構成は実験１と同じである。第２のギャップ層４６２は酸化アルミ（Ａｌ２Ｏ３）により形成され、ＭＲ膜３０の上に存在する第１のギャップ層３０５は酸化タンタル（ＴａＯｘ）を用いて形成した。
【００５３】
実験結果である図４の表３を参照すると、第２のギャップ層４６２が薄くなるほど実効トラック幅（ＭＲＷｕ）が小さくなることが示されている。最も小さい実効トラック幅（ＭＲＷｕ）は、第２のギャップ層４６２の膜厚Ｇ２２が４ｎｍであるサンプルＳ３５において得られているが、電極層２５、２６と上部シールド層の絶縁不良（表３中にはＩＲとして表示）が多発し、実用的には好ましくない。そこで、実用上は第２のギャップ層４６２の膜厚Ｇ２２を６ｎｍとしたサンプルＳ３４の実効トラック幅（ＭＲＷｕ）である１４１ｎｍが最も狭いトラック幅となる。
【００５４】
２．第２の態様に係るＭＲ素子
図５は第２の態様に係るＭＲ素子の断面図である。図において、図１に現れた構成部分と同一の構成部分に付いては、同一の参照符号を付してある。第２の態様は、ＭＲ膜３０の膜面に対して垂直にセンス電流を流すいわゆるＣＰＰタイプのＭＲ素子に適用される。
【００５５】
第２の態様に係るＭＲ素子は、第１のシールド層２８と、第２のシールド層４１と、ＭＲ膜３０と、第１のギャップ層３０５と、一対の磁区制御層２１、２２と、一対の電極層２５、２６とを含む。
【００５６】
第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１は、互いに間隔を隔てて配置されており、ＭＲ膜３０は、第１のシールド層２８と第２のシールド層４１との間の間隔内に配置されている。
【００５７】
第１のギャップ層３０５は、導電膜であり、ＭＲ膜３０の膜面上に、その面形状にしたがって付着されている。
【００５８】
磁区制御層２１、２２は、ＭＲ膜３０の両側に配置されている。電極層２５、２６のうち、電極層２５は、第１のギャップ層３０５のある膜面とは反対側において、ＭＲ膜３０に電気的に接続され、１つの第２のギャップ層を構成している。電極層２６は、第１のギャップ層３０５に電気的に接続され、もう１つの第２のギャップ層を構成している。磁区制御層２１、２２と電極層２５、２６との間に絶縁層４６３、４６４が配置され、磁区制御層２１、２２と電極層２６との間には絶縁層４６５、４６６が配置されている。これにより、センス電流が電極層膜２５−磁区制御層２１、２２−電極層２６の経路で流れる漏洩が阻止される。
【００５９】
第２の態様に係るＭＲ素子でも、磁区制御層２１、２２がＭＲ膜３０の両側に配置されているから、磁区制御層２１、２２により、ＭＲ膜３０に対して長手方向にバイアス磁界を印加し、バルクハウゼンノイズを低減することができる。
【００６０】
第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１は、互いに間隔を隔てて配置されており、ＭＲ膜３０は第１のシールド層２８と第２のシールド層４１との間の間隔内に配置されているから、ＭＲ膜３０は、第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１による磁気シールド作用を受けながら、所定の磁気検知動作を行なうことになる。
【００６１】
電極層２５は、第１のギャップ層３０５のある膜面とは反対側において、ＭＲ膜３０に電気的に接続されている。第１のギャップ層３０５は導電膜であり、電極層２６は、この第１のギャップ層３０５に電気的に接続されている。従って、一対の電極層２５、２６により、ＭＲ膜３０の膜面に対して垂直にセンス電流を流すいわゆるＣＰＰタイプのＭＲ素子が得られる。
【００６２】
絶縁層４６３〜４６６は、磁区制御層２１、２２と電極層２５、２６との間に配置されているから、センス電流を、漏洩を阻止しながら、所定の経路で流すことができる。
【００６３】
第２の態様でも、第１のギャップ層３０５を含んでおり、第１のギャップ層３０５はＭＲ膜３０の膜面上に、その面形状にしたがって付着されている。この構造によれば、ＭＲ膜３０とその膜面上に付着された第１のギャップ層３０５との総膜厚を、ＭＲ膜３０の両端に存在する磁区制御層２１、２２の膜厚よりも大きくすることができる。これにより、第２のシールド層４１は、ＭＲ膜３０と向き合う部分の両側で、ＭＲ膜３０に近接する方向に落ち込む凹形状となるから、実効トラック幅の磁気的な広がりを抑制することができる。また、特許文献１に示されている発明と比較した場合、軟磁性層端部からの悪影響がないので、サイドローブ不良を抑制できる。
【００６４】
以上の作用により、トラック端部における読みにじみを低減すると同時に、高い出力安定性を得ることができる。第２の態様に係るＭＲ素子において、ＭＲ膜３０は、スピンバルブ膜またはＴＭＲ膜で構成される。また、第１のギャップ層３０５は、一般には、金属膜である。
【００６５】
図６は第２の態様に係るＭＲ素子の別の実施例を示す断面図である。図において、図５に表れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例の特徴は、第２のシールド層４１が、電極層の他方、及び、第２のギャップ層として兼用されていることである。他は、図５に示した実施例と同じであるので、説明は省略する。
【００６６】
３．ＭＲ素子の製造方法
次に、本発明に係るＭＲ素子の製造方法について、図７〜図２２を参照して説明する。図７〜図２２のうち、図７〜図１４は図１に示したＭＲ素子の製造方法を示し、図１５〜図２２は図５に示したＭＲ素子の製造方法を示している。図示は省略するが、図６に示したＭＲ素子も、若干の工程変更を伴うだけで、同様のプロセスにしたがって製造できる。
【００６７】
まず、図７に示すように、第１のシールド層２８の上に、絶縁層４６１を形成し、その上にＭＲ層３００を形成した後、図８に示すように、ＭＲ層３００の上に非磁性層３０５を成膜する。これらは、スパッタ成膜法の適用によって形成することができる。図では、ＭＲ層３００は単層表示であるが、実際のＳＶ膜またはＴＭＲ膜では、図１、図５、図６に示したように、多層膜構造となる。
【００６８】
次に、図９に示すように、非磁性層３０５の上に、たとえば、アンダーカットの入ったレジストマスク３０６を形成する。このようなレジストマスク３０６の形成方法は既に知られている。アンダーカットの入ったレジストマスク３０６では、上層レジスト層は、下層レジスト層の平面積よりも大きい幅を有する。このようなレジストマスク３０６は、パターンの微細化に有効である。
【００６９】
次に、図１０に示すように、例えばイオンミリング等のドライエッチングによって、ＭＲ層３００を選択的にエッチングし、ＧＭＲ膜３０を形成する。
【００７０】
次に、図１１に示すように、レジストマスク３０６を残したままで、スッパタ等の薄膜形成プロセスを実行することにより、磁区制御層２１、２２及び電極層２５、２６を成膜する。
【００７１】
次に、図１２に示すように、リフトオフ法などによって、レジストマスク３０６を除去した後、図１３に示すように、例えば、スッパタ等の薄膜形成プロセスを実行することにより、第２のギャップ層４６２を成膜する。第２のギャップ層４６２はＡｌ２Ｏ３などの絶縁材料で構成できる。次に、図１４に示すように、第２のシールド層４１を成膜する。
【００７２】
別の製造方法として、図５に示した第２の態様に係るＭＲ素子を製造するには、まず、図１５に示すように、第１のシールド層２８の上に、電極層２５を形成し、その上にＭＲ層３００を形成した後、図１６に示すように、ＭＲ層３００の上に第１のギャップ層３０５を成膜する。これらは、スパッタ成膜法の適用によって形成することができる。
【００７３】
次に、図１７に示すように、第１のギャップ層３０５の上に、たとえば、アンダーカットの入ったレジストマスク３０６を形成する。
【００７４】
次に、図１８に示すように、例えばイオンミリング等のドライエッチングによって、第１のギャップ層３０５及びＭＲ層３００をエッチングし、第１のギャップ層３０５を有するＧＭＲ膜３０を形成する。
【００７５】
次に、図１９に示すように、レジストマスク３０６を残したままで、スッパタ等の薄膜形成プロセスを実行することにより、絶縁層４６３、４６４を形成し、更に、図２０に示すように、磁区制御層２１、２２及び絶縁層４６５、４６６を成膜する。
【００７６】
次に、リフトオフ法等の適用によってレジストマスク３０６を除去した後、図２１に示すように、例えば、スッパタ等の薄膜形成プロセスを実行することにより、電極層２６を成膜する。電極層２６はＡｕなどによって構成できる。この後、図２２に示すように、第２にシールド層４１を成膜する。
【００７７】
４．薄膜磁気ヘッド
図２３は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面側の平面図、図２４は図２３に示した薄膜磁気ヘッドの正面断面図、図２５は図２３、図２４に示した薄膜磁気ヘッドの素子部分の拡大断面図である。何れの図面においても、寸法、プロポーション等は、図示の都合上、誇張されまたは省略されている。
【００７８】
図示された薄膜磁気ヘッドは、スライダ基体５と、電磁変換素子３、４とを含む。スライダ基体５は、例えば、アルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等のセラミック材料からなり、媒体対向面に浮上特性制御用の幾何学的形状を有している。そのような幾何学的形状の代表例として、実施例では、スライダ基体５の基底面５０に、第１の段部５１、第２の段部５２、第３の段部５３、第４の段部５４、及び、第５の段部５５を備える例を示してある。基底面５０は、矢印Ｘで示す空気の流れ方向に対する負圧発生部となり、第２の段部５２及び第３の段部５３は、第１の段部５１から立ち上がるステップ状の空気軸受けを構成する。第２の段部５２及び第３の段部５３の表面は、空気ベアリング面（以下ＡＢＳと称する）１００となる。
【００７９】
第４の段部５４は、基底面５０からステップ状に立ち上がり、第５の段部５５は第４の段部５４からステップ状に立ちあがっている。電磁変換素子３、４は第５の段部５５に設けられている。
【００８０】
図２５を参照すると、スライダ基体５の端面には絶縁膜５０１が設けられている。絶縁膜５０１は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなり、１〜５μｍの厚みである。
【００８１】
電磁変換素子３、４は、再生素子を構成するＭＲ素子３と、記録素子４とを含む。再生素子を構成するＭＲ素子３は、図１、図５、図６を参照して説明した本発明に係るＭＲ素子であり、ＳＶ膜またはＴＭＲ膜を含んでいる。ＳＶ膜の場合は、ＣＩＰタイプまたはＣＰＰタイプが用いられる。ＴＭＲ膜は、本来、膜面に垂直にセンス電流を流すものである。
【００８２】
記録素子４は、例えば、誘導型磁気変換素子あり、書込用磁極端がＡＢＳ１００に面している。記録素子４は、再生素子を構成するＭＲ素子３と近接して配置され、保護膜４９によって覆われている。
【００８３】
記録素子４は、第２のシールド膜として兼用された下部磁極層４１と、上部磁極層４５と、記録ギャップ層４２と、薄膜コイル４３、４７とを含む。下部磁極層４１は上部磁極層４５と磁気的に連結されている。記録ギャップ層４２は下部磁極層４１の磁極部分と、上部磁極層４５の磁極部分との間に設けられている。薄膜コイル４３、４７は下部磁極層４１及び上部磁極層４５の間のインナーギャップ内の絶縁膜４８内に、絶縁された状態で配設されている。また、下部磁極層は、第２のシールド膜上に別体として設けてもよい。
【００８４】
図示実施例において、ＭＲ素子３は、ＭＲ膜３０、第１のシールド層２８、第２のギャップ層４６１、４６２及び下部磁極層となる第２のシールド層４１を含み、記録素子４と、スライダ基体５との間に配置されている。ＭＲ素子３は、図１、図５、図６に示した構造を有する。従って、この実施例によれば、図１〜図６を参照して説明したＭＲ素子の作用効果をすべて得ることができる。
【００８５】
５．磁気ヘッド装置
図２６は本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図、図２７は図２６に示した磁気ヘッド装置の底面図である。図示された磁気ヘッド装置は、図２３〜図２５に示した薄膜磁気ヘッド４００と、ヘッド支持装置６とを含む。ヘッド支持装置６は、金属薄板でなる支持体６１の長手方向の一端にある自由端に、同じく金属薄板でなる可撓体６２を取付け、この可撓体６２の下面に薄膜磁気ヘッド４００を取付けた構造となっている。
【００８６】
具体的には、可撓体６２は、支持体６１の長手方向軸線と略平行して伸びる２つの外側枠部６２１、６２２と、支持体６１から離れた端において外側枠部６２１、６２２を連結する横枠６２３と、横枠６２３の略中央部から外側枠部６２１、６２２に略平行するように延びていて先端を自由端とした舌状片６２４とを有する。横枠６２３のある方向とは反対側の一端は、支持体６１の自由端付近に溶接等の手段によって取付けられている。
【００８７】
支持体６１の下面には、例えば半球状の荷重用突起６２５が設けられている。この荷重用突起６２５により、支持体６１の自由端から舌状片６２４へ荷重力が伝えられる。
【００８８】
薄膜磁気ヘッド４００は、舌状片６２４の下面に接着等の手段によって取付けられている。薄膜磁気ヘッド４００は、ピッチ動作及びロール動作が許容されるように支持されている。
【００８９】
本発明に適用可能なヘッド支持装置６は、上記実施例に限定するものではなく、これまで提案され、またはこれから提案されることのあるヘッド支持装置を、広く適用できる。例えば、支持体６１と舌状片６２４とを、タブテープ（ＴＡＢ）等のフレキシブルな高分子系配線板を用いて一体化したもの等を用いることもできる。また、従来より周知のジンバル構造を持つものを自由に用いることができる。
【００９０】
６．磁気記録再生装置
図２８は図２６、図２７に示した磁気ヘッド装置を用いた磁気記録再生装置の斜視図である。図示された磁気記録再生装置は、軸７０の回りに回転可能に設けられた磁気ディスク７１と、磁気ディスク７１に対して情報の記録及び再生を行う薄膜磁気ヘッド７２と、薄膜磁気ヘッド７２を磁気ディスク７１のトラック上に位置決めするためのアッセンブリキャリッジ装置７３と、を備えている。
【００９１】
アセンブリキャリッジ装置７３は、軸７４を中心にして回動可能なキャリッジ７５と、このキャリッジ７５を回動駆動する例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）からなるアクチュエータ７６とから主として構成されている。
【００９２】
キャリッジ７５には、軸７４の方向にスタックされた複数の駆動アーム７７の基部が取り付けられており、各駆動アーム７７の先端部には、薄膜磁気ヘッド７２を搭載したヘッドサスペンションアッセンブリ７８が固着されている。各ヘッドサスペンションアセンブリ７８は、その先端部に有する薄膜磁気ヘッド７２が、各磁気ディスク７１の表面に対して対向するように駆動アーム７７の先端部に設けられている。
【００９３】
駆動アーム７７、ヘッドサスペンションアッセンブリ７８及び薄膜磁気ヘッド７２が、図２６、図２７を参照して説明した磁気ヘッド装置を構成する。薄膜磁気ヘッド７２は、図１、図５、図６に示したＭＲ素子を再生素子として用いており、図２３〜図２５に示したような構造を有する。従って、図２８に示した磁気記録再生装置は、図１、図５、図６、図２３〜図２５を参照して説明した作用効果を奏する。
【００９４】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００９５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、トラック端部における読みにじみを低減すると同時に、高い出力安定性を得ることができるＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＭＲ素子の断面図である。
【図２】図１に示した構造から第１のギャップ層を省略した従来の構造において、狭トラック化を行った実験結果を示す図である。
【図３】図１に示した第１の態様に係る磁気抵抗効果素子において、磁区制御層または電極層を薄くすることにより、狭トラック化を行った実験結果を示す図である。
【図４】第１のギャップ層の膜厚と、上側に位置する第２のギャップ層の膜厚との比を変えることにより、狭トラック化の実験を行った結果を示す図である。
【図５】第２の態様に係るＭＲ素子の断面図である。
【図６】第２の態様に係るＭＲ素子の別の実施例を示す断面図である。
【図７】図１に示したＭＲ素子の製造方法を示す図である。
【図８】図７に示した工程の後の工程を示す図である。
【図９】図８に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１０】図９に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１１】図１０に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１２】図１１に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１３】図１２に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１４】図１３に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１５】図５に示したＭＲ素子の製造方法を示す図である。
【図１６】図１５に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１７】図１６に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１８】図１７に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１９】図１８に示した工程の後の工程を示す図である。
【図２０】図１９に示した工程の後の工程を示す図である。
【図２１】図２０に示した工程の後の工程を示す図である。
【図２２】図２１に示した工程の後の工程を示す図である。
【図２３】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面側の平面図である。
【図２４】図２３に示した薄膜磁気ヘッドの正面断面図である。
【図２５】図２３、図２４に示した薄膜磁気ヘッドの素子部分の拡大断面図である。
【図２６】本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図である。
【図２７】図２６に示した磁気ヘッド装置の底面図である。
【図２８】図２６、図２７に示した磁気ヘッド装置を用いた磁気記録再生装置の斜視図である。
【符号の説明】
２８ 第１のシールド層
３０ ＭＲ膜
４１ 第２のシールド層
３０５ 第１のギャップ層
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気抵抗効果素子（以下ＭＲ素子と称する）は、磁気記憶素子、磁気センサまたは薄膜磁気ヘッドなどに用いられる。ＭＲ素子は、スピンバルブ膜（以下ＳＶ膜と称する）及び強磁性トンネル接合膜（以下ＴＭＲ膜と称する）などの巨大磁気抵抗効果膜を用いたものが現在の主流である。このうち、ＴＭＲ膜を用いたＧＭＲ素子は、次世代技術として期待されているＭ−ＲＡＭ（磁気ランダムアクセスメモリ）の構成要素としても注目されている。
【０００３】
また、薄膜磁気ヘッドとしては、再生ヘッドと、誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。薄膜磁気ヘッドでは、ＧＭＲ素子は再生ヘッドとして用いられており、時代とともに急速に進展するハードディスク（ＨＤＤ）の高密度記録化に追従すべく、絶え間ない研究開発の努力がなされている。
【０００４】
再生ヘッドの特性としては、バルクハウゼンノイズが小さいことが要求される。バルクハウゼンノイズを低減する手段としては、ＭＲ素子に対して長手方向にバイアス磁界を印加することが行われている。ＭＲ素子に対する長手バイアス磁界の印加は、例えば、ＭＲ素子の両側に、永久磁石や、強磁性層と反強磁性層との積層体等によって構成されたバイアス磁界印加層（磁区制御層）を配置することによって行われる。
【０００５】
ところが、上述したようなバイアス印加層を配置した構成を採用した場合、ＳＶ部よりもバイアス印加層及び電極層が厚くなり、上部シールドがＭＲ側に凸に変形してしまう。この場合には、ＭＲ素子側部からメディアからの記録磁界を吸収し、トラック中央部の高感度領域まで記録磁界を伝達し、実効トラック幅を広げてしまうという問題がある。このような状況から、特許文献１において、電極の一部に軟磁性膜を配置することによりトラック端部の読みにじみを低減する発明が考案されている。
【０００６】
しかしながら、実際にこのような構造を採用すると、軟磁性層端部が複雑な磁区構造を有し、そこから発生する磁界がＭＲ素子部に悪影響を及ぼすことにより、サイドローブと呼ばれる不良が発生する。
【０００７】
一方、特許文献２は、電極部におけるギャップ間隔（Ｇｌｓ）を、ＳＶ膜におけるギャップ間隔（Ｇｌｃ）に対してあまり大きくしないことで、実効トラック幅の広がりを抑えることが可能となる旨の発明が開示されている。
【０００８】
しかしながら、実効トラック幅の広がりを十分に抑制する為には、Ｇｌｓ＜Ｇｌｃとする必要があることを見出した。しかし、この目的を達成するにはバイアス層及び電極層を極端に薄くする必要があり、バイアス層が薄い場合にはバルクハウゼンノイズ等の出力不安定性の問題を、電極層が薄い場合には抵抗値の増大に伴うヘッドノイズの増大をそれぞれ招き好ましくない。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−１７５９２８号公報
【特許文献２】
特開２００２−２８０６４３号公報
【特許文献３】
特開平１１−２５４３１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、トラック端部における読みにじみを低減すると同時に、高い出力安定性を得ることができるＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、２つの態様に係るにＭＲ素子を開示する。
【００１２】
１．第１の態様に係るＭＲ素子
第１の態様は、ＭＲ膜の膜面に対して平行にセンス電流を流すいわゆるＣＩＰタイプのＭＲ素子に適用される。このＭＲ素子は、第１のシールド層と、第２のシールド層と、ＭＲ膜と、第１のギャップ層と、一対の磁区制御層と、一対の電極層と、第２のギャップ層とを含む。
【００１３】
前記第１のシールド層及び前記第２のシールド層は、互いに間隔を隔てて配置されており、前記ＭＲ膜は、前記第１のシールド層と前記第２のシールド層との間の前記間隔内に配置されている。前記第１のギャップ層は、絶縁膜であって、前記ＭＲ膜の膜面上に、その面形状にしたがって付着されている。
【００１４】
前記磁区制御層は、前記ＭＲ膜の両側に配置されている。前記電極層は、前記磁区制御層に重ねられている。
【００１５】
前記第２のギャップ層は、前記ＭＲ膜及び前記磁区制御層と前記第１のシールド層との間、及び、前記第１のギャップ層及び前記電極層と前記第２のシールド層との間を埋めている。
【００１６】
第１の態様に係るＭＲ素子では、磁区制御層がＭＲ膜の両側に配置されているから、磁区制御層により、ＭＲ膜に対して長手方向にバイアス磁界を印加し、バルクハウゼンノイズを低減することができる。磁区制御層には、電極層が重ねられているから、ＭＲ膜の膜面に対して平行となる方向に、センス電流を流すことができる。
【００１７】
第１のシールド層及び第２のシールド層は、互いに間隔を隔てて配置されており、ＭＲ膜は第１のシールド層と第２のシールド層との間の間隔内に配置されているから、ＭＲ膜は、第１のシールド層及び第２のシールド層による磁気シールド作用を受けながら、所定の磁気検知動作を行なうことになる。
【００１８】
第２のギャップ層はＭＲ膜及び磁区制御層と第１のシールド層との間、及び、電極層と第２のシールド層との間を埋めているから、センス電流を、漏洩を阻止しながら、所定の経路で流すことができる。
【００１９】
第１の態様では、さらに、第１のギャップ層を含んでいる。第１のギャップ層はＭＲ膜の膜面上に、その面形状にしたがって付着されている。この構造によれば、ＭＲ膜とその膜面上に付着された第１のギャップ層との総膜厚を、ＭＲ膜の両端に存在する磁区制御層及び電極層の総膜厚よりも大きくすることができる。これにより、第２のシールド層は、ＭＲ膜と向き合う部分の両側で、ＭＲ膜に近接する方向に落ち込む凹形状となるから、実効トラック幅の磁気的な広がりを抑制することができる。また、特許文献１に示されている発明と比較した場合、軟磁性層端部からの悪影響がないので、サイドローブ不良を抑制できる。
【００２０】
以上の作用により、トラック端部における読みにじみを低減すると同時に、高い出力安定性を得ることができる。第１の態様に係るＭＲ素子において、ＭＲ膜は、スピンバルブ膜で構成される。また、第１のギャップ層は、一般には、金属酸化物である。
【００２１】
２．第２の態様に係るＭＲ素子
第２の態様は、ＭＲ膜の膜面に対して垂直にセンス電流を流すいわゆるＣＰＰタイプのＭＲ素子に適用される。第２の態様に係るＭＲ素子は、第１のシールド層と、第２のシールド層と、ＭＲ膜と、第１のギャップ層と、一対の磁区制御層と、一対の電極層とを含む。
【００２２】
前記第１のシールド層及び前記第２のシールド層は、互いに間隔を隔てて配置されており、前記ＭＲ膜は、前記第１のシールド層と前記第２のシールド層との間の前記間隔内に配置されている。前記第１のギャップ層は、導電膜であり、前記ＭＲ膜の膜面上に、その面形状にしたがって付着されている。
【００２３】
前記磁区制御層は、前記ＭＲ膜の両側に配置されており、前記電極層の一方は、前記第１のギャップ層のある膜面とは反対側において、前記ＭＲ膜に電気的に接続され、１つの第２のギャップ層を構成している。前記電極の他方は、前記第１のギャップ層に電気的に接続されるとともに、もう１つの第２のギャップ層を構成している。
【００２４】
第２の態様に係るＭＲ素子でも、磁区制御層がＭＲ膜の両側に配置されているから、磁区制御層により、ＭＲ膜に対して長手方向にバイアス磁界を印加し、バルクハウゼンノイズを低減することができる。
【００２５】
第１のシールド層及び第２のシールド層は、互いに間隔を隔てて配置されており、ＭＲ膜は第１のシールド層と第２のシールド層との間の間隔内に配置されているから、ＭＲ膜は、第１のシールド層及び第２のシールド層による磁気シールド作用を受けながら、所定の磁気検知動作を行なうことになる。
【００２６】
電極層の一方は、第１のギャップ層のある膜面とは反対側において、ＭＲ膜に電気的に接続されている。第１のギャップ層は導電膜であり、電極の他方は、この第１のギャップ層に電気的に接続されている。従って、一対の電極層により、ＭＲ膜の膜面に対して垂直にセンス電流を流すいわゆるＣＰＰタイプのＭＲ素子が得られる。
【００２７】
第２の態様でも、上述した第１のギャップ層を含んでおり、第１のギャップ層はＭＲ膜の膜面上に、その面形状にしたがって付着されている。この構造によれば、ＭＲ膜とその膜面上に付着された第１のギャップ層との総膜厚を、ＭＲ膜の両端に存在する磁区制御層の膜厚よりも大きくすることができる。これにより、第２のシールド層は、ＭＲ膜と向き合う部分の両側で、ＭＲ膜に近接する方向に落ち込む凹形状となるから、実効トラック幅の磁気的な広がりを抑制することができる。また、特許文献１に示されている発明と比較した場合、軟磁性層端部からの悪影響がないので、サイドローブ不良を抑制できる。
【００２８】
以上の作用により、トラック端部における読みにじみを低減すると同時に、高い出力安定性を得ることができる。第２の態様に係るＭＲ素子において、ＭＲ膜は、スピンバルブ膜またはＴＭＲ膜で構成される。また、第１のギャップ層は、一般には、金属膜である。
【００２９】
本発明は、更に上述した磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置についても開示する。
【００３０】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は単なる例示に過ぎない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
１．第１の態様に係るＭＲ素子
図１は第１の態様に係るＭＲ素子の断面図である。図示されたＭＲ素子はそれ自体で、磁気センサまたは磁気記憶素子（Ｍ−ＲＡＭ）を構成するほか、薄膜磁気ヘッドにおいて、再生ヘッドを構成する。
【００３２】
図示されたＭＲ素子は、第１のシールド層２８と、第２のシールド層４１と、ＭＲ膜３０と、第１のギャップ層３０５と、一対の磁区制御層２１、２２と、一対の電極層２５、２６と、第２のギャップ層４６１、４６２とを含む。
【００３３】
第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１は、互いに間隔を隔てて配置されている。第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１はセンダストやＮｉＦｅ合金（パーマロイ）などにより形成できる。
【００３４】
ＭＲ膜３０は、第１のシールド層２８と第２のシールド層４１との間の前記間隔内に配置されている。図示実施例において、ＭＲ膜３０は、膜厚Ｇｓｖを持つＳＶ膜であり、フリー層３０１を含み、フリー層３０１に隣接する非磁性層３０２を有し、非磁性層３０２の上に、ピンド層３０３が隣接している。ピンド層３０３の上には反強磁性層３０４が設けられている。ピンド層３０３は、反強磁性層３０４との交換結合により、磁化方向が固定される。
【００３５】
フリー層３０１、非磁性層３０２、ピンド層３０３及び反強磁性層３０４の膜構造及び組成材料等については、既に知られている技術を、任意に適用できる。一例をあげると、フリー層３０１及びピンド層３０３は、例えば、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ等で構成され、反強磁性層３０４はＦｅＭｎ、ＭｎＩｒ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＣｒＭｎＰｔなどによって構成される。非磁性層３０２は、ＳＶ膜の場合はＣｕ等を主成分とする導電性材料層で構成されれる。フリー層３０１の磁区は磁区制御層２１、２２から印加されるバイアス磁界によって制御される。
【００３６】
第１のギャップ層３０５は、膜厚Ｇ１を有する絶縁膜であって、ＭＲ膜３０の膜面上にのみ、その面形状にしたがって付着されている。図示実施例の場合、ＭＲ膜３０及び第１のギャップ層３０５は、全体として、底面が広く、第１のギャップ層３０５のある上面側（図において）に向かう程に断面積が小さくなる台形状の形状となっている。第１のギャップ層３０５は、金属酸化物でなる絶縁膜である。具体的には、ＡｌＯｘ、ＡｌＮ、ＤＬＣ、ＣＮ、ＳｉＯ２、ＴａＯｘ、ＦｅＯｘ、ＮｉＯｘまたはＣｏＯｘの少なくとも一種を含む。
【００３７】
磁区制御層２１、２２は、膜厚Ｈｄであって、ＭＲ膜３０の両側に配置され、ＭＲ膜３０に含まれるフリー層３０１におけるバルクハウゼンノイズを抑制する。磁区制御層２１、２２は、永久磁石や、強磁性層と反強磁性層との積層体等によって構成されている。電極層２５、２６は、膜厚Ｌｄを有するＡｕ膜などで構成され、磁区制御層２１、２２に重ねられている。
【００３８】
第２のギャップ層４６１、４６２は、ＭＲ膜３０及び磁区制御層２１、２２と第１のシールド層２８との間、及び、第１のギャップ層３０５及び電極層２５、２６と第２のシールド層４１との間を埋めている。第２のギャップ層４６１、４６２は、膜厚Ｇ２２１、Ｇ２２の酸化アルミニウム、または、酸化シリコン等の酸化絶縁材料で構成することができる。第２のギャップ層４６１は平坦化された第１のシールド膜２８の表面に付着されている。第２のギャップ層４６１の表面も平坦化されており、その平坦化された表面に、ＭＲ膜３０及び磁区制御層２１、２２が付着されている。第２のギャップ層４６２の膜厚Ｇ２２は４ｎｍ以上とすることが好ましい。
【００３９】
第１の態様に係るＭＲ素子では、磁区制御層２１、２２がＭＲ膜３０の両側に配置されているから、磁区制御層２１、２２により、ＭＲ膜３０に対して長手方向にバイアス磁界を印加し、バルクハウゼンノイズを低減することができる。磁区制御層２１、２２には、電極層２５、２６が重ねられているから、ＭＲ膜３０の膜面に対して平行となる方向に、センス電流を流すことができる。
【００４０】
第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１は、互いに間隔を隔てて配置されており、ＭＲ膜３０は第１のシールド層２８と第２のシールド層４１との間の間隔内に配置されているから、ＭＲ膜３０は、第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１による磁気シールド作用を受けながら、所定の磁気検知動作を行なうことになる。
【００４１】
第２のギャップ層４６１、４６２はＭＲ膜３０及び磁区制御層２１、２２と第１のシールド層２８との間、及び、電極層２５、２６と第２のシールド層４１との間を埋めているから、センス電流を、漏洩を阻止しながら、所定の経路で流すことができる。
【００４２】
第１の態様では、さらに、発明の特徴部分として、第１のギャップ層３０５を含んでいる。第１のギャップ層３０５はＭＲ膜３０の膜面上にのみ、その面形状にしたがって、膜厚Ｇ１をもって付着されている。この構造によれば、ＭＲ膜３０とその膜面上に付着された第１のギャップ層３０５との総膜厚（ＧＬ＋Ｇｓｖ）を、ＭＲ膜３０の両端に存在する磁区制御層２１、２２及び電極層２５、２６の総膜厚（Ｈｄ＋Ｌｄ）よりも大きくすることができる。これにより、第１のシールド層２８の表面を基準にして、ＭＲ膜３０及び第１のギャップ層３０５の位置でみた中央シールドギャップ長Ｇｓが、その両側において、磁区制御層２１、２２及び電極層２５、２６の位置でみた側部シールドギャップ長ＧＬよりも大きくなり、第２のシールド層４１が、ＭＲ膜３０と向き合う部分の両側で、ＭＲ膜３０に近接する方向に落ち込む凹形状となるから、実効トラック幅の磁気的な広がりを抑制することができる。また、特許文献１に示されている発明と比較した場合、軟磁性層端部からの悪影響がないので、サイドローブ不良を抑制できる。
【００４３】
以上の作用により、トラック端部における読みにじみを低減すると同時に、高い出力安定性を得ることができる。次に実験データを挙げて説明する。
【００４４】
実験１
図１に示した構造から第１のギャップ層３０５を省略した従来の構造において、狭トラック化を行った実験結果を、図２の表１に示す。表１において、サンプルＳ１１〜Ｓ１９は、磁区制御層２１、２２または電極層２５、２６を薄くした場合の各サンプルを示している。ＭＲ膜３０はＳＶ膜であり、ＳＶ膜構成は、
ＮｉＣｒ５０／ＰｔＭｎ１５０／ＣｏＦｅ１５／Ｒｕ８／ＣｏＦｅ２０／Ｃｕ２０／ＣｏＦｅ１０／ＮｉＦｅ３０／Ｒｕ５／Ｔａ２０（ｕｉｎｔ：Ａ）である。ＭＲ膜３０の膜厚Ｇｓｖは３２．８ｎｍとした。また第２のギャップ層４６１及び第２のギャップ層４６２は酸化アルミ（Ａｌ２Ｏ３）により構成した。
【００４５】
まず、サンプルＳ１１〜サンプルＳ１６は、電極層２５、２６の膜厚Ｌｄを３０ｎｍ（サンプルＳ１１）から、５ｎｍ（サンプルＳ１６）まで薄くする場合を示している。サンプルＳ１１〜サンプルＳ１６に示すように、電極層２５、２６の膜厚Ｌｄを薄くするにつれて、中央シールドギャップ長Ｇｓと側部シールドギャップ長ＧＬとの差が縮まり、電極層２５、２６の膜厚Ｌｄが５ｎｍとなるサンプルＳ１６では、Ｇｓ＞ＧＬを満たし、第２のシールド層４１が、下に凹となる形状が実現される。実際この状態に於いて、最も小さい実効トラック幅（ＭＲＷｕ）が実現される。しかし、ヘッドの抵抗値Ｒが１００Ωを超えるような大きな値になっており、実用的には好ましくない。実用上は電極層２５、２６の膜厚Ｌｄを１０ｎｍとしたサンプルＳ１５のトラック幅１５９ｎｍが、従来構成における最も狭いトラック幅となる。
【００４６】
次に、表１には、サンプルＳ１７〜サンプルＳ１９において、磁区制御層２１、２２であるＣｏＣｒＰｔ層（ハードマグネット）の膜厚Ｈｄを１０ｎｍまで薄くすることにより、狭トラック化を行った結果を示してある。この場合には、磁区制御層２１、２２の膜厚Ｈｄが１５ｎｍより薄くなるサンプルＳ１８、Ｓ１９において、バルクハウゼンノイズＢＨＮが多発している。結局、実用上は磁区制御層２１、２２の膜厚Ｈｄを２０ｎｍとしたサンプルＳ１７のトラック幅１６３ｎｍが従来構成における最も狭いトラック幅となる。
【００４７】
このように、従来の構造では、磁区制御層２１、２２の膜厚Ｈｄまたは電極層２５、２６の膜厚Ｌｄを調整するいずれの場合も、大幅な狭トラック化を達成することができていない。これは、磁区制御層２１、２２または電極層２５、２６について、実用上要求される膜厚Ｈｄ、Ｌｄを設定した場合に、第２のシールド層４１について、「下に凹な形状」の実現が困難であることに起因する。
【００４８】
実験２
実験２では、図１に示した第１の態様に係る磁気抵抗効果素子において、磁区制御層２１、２２または電極層２５、２６を薄くすることにより、狭トラック化した場合の実験を行った。その実験結果を、図３の表２に示してある。ＳＶ膜構成は実験１と同じである。第１のギャップ層３０５は酸化タンタル（ＴａＯｘ）を用いて形成した。
【００４９】
まず、サンプルＳ２１〜サンプルＳ２６は、電極層２５、２６の膜厚Ｌｄを３０ｎｍ（サンプルＳ２１）から、５ｎｍ（サンプルＳ２６）まで薄くする場合を示している。サンプルＳ２１〜サンプルＳ２６に示すように、電極層２５、２６の膜厚Ｌｄを薄くするにつれて、中央シールドギャップ長Ｇｓと側部シールドギャップ長ＧＬとの差が縮まり、電極層２５、２６の膜厚Ｌｄが２０ｎｍ〜５ｎｍとなるサンプルＳ２３〜Ｓ２６では、Ｇｓ＞ＧＬを満たし、第２のシールド層４１が、下に凹となる形状が実現される。ただし、電極層２５、２６の膜厚Ｌｄが５ｎｍとなるサンプルＳ２６で、最も小さい実効トラック幅（ＭＲＷｕ）１４２ｎｍが実現されているが、ヘッドの抵抗値Ｒが１００Ωを超えるような大きな値になっており、実用的には好ましくない。実用上は電極層２５、２６の膜厚Ｌｄを１０ｎｍとしたサンプルＳ２６のトラック幅１４８ｎｍが、最も狭いトラック幅となる。これは、実験１に示した従来構造における最小トラック幅ＭＲＷｕである１５９ｎｍよりも１１ｎｍも程度小さな値であり、大幅な改善である。
【００５０】
次に、表２には、サンプルＳ２７〜サンプルＳ２９において、磁区制御層２１、２２であるＣｏＣｒＰｔ層（ハードマグネット）の膜厚Ｈｄを２０ｎｍから１０ｎｍまで薄くすることにより、狭トラック化を行った結果を示してある。この場合には、磁区制御層２１、２２の膜厚Ｈｄが１５ｎｍより薄くなるサンプルＳ２８、Ｓ２９において、バルクハウゼンノイズＢＨＮが多発している。結局、実用上は磁区制御層２１、２２の膜厚Ｈｄを１０ｎｍとしたサンプルＳ２５のトラック幅１４８ｎｍが最も狭いトラック幅となる。
【００５１】
実験３
実験３では、磁区制御層２１、２２の膜厚Ｈｄ及び電極層２５、２６の膜厚Ｌｄを、実験２において、最も小さいトラック幅ＭＲＷｕである１４８ｎｍが得られた条件に固定し、第１のギャップ層３０５の膜厚Ｇ１と、上側（図１において）に位置する第２のギャップ層４６２の膜厚Ｇ２２との比を変えることにより、狭トラック化の実験を行った。実験結果は図４の表３に図示されている。
【００５２】
ＭＲ膜３０を構成するＳＶ膜構成は実験１と同じである。第２のギャップ層４６２は酸化アルミ（Ａｌ２Ｏ３）により形成され、ＭＲ膜３０の上に存在する第１のギャップ層３０５は酸化タンタル（ＴａＯｘ）を用いて形成した。
【００５３】
実験結果である図４の表３を参照すると、第２のギャップ層４６２が薄くなるほど実効トラック幅（ＭＲＷｕ）が小さくなることが示されている。最も小さい実効トラック幅（ＭＲＷｕ）は、第２のギャップ層４６２の膜厚Ｇ２２が４ｎｍであるサンプルＳ３５において得られているが、電極層２５、２６と上部シールド層の絶縁不良（表３中にはＩＲとして表示）が多発し、実用的には好ましくない。そこで、実用上は第２のギャップ層４６２の膜厚Ｇ２２を６ｎｍとしたサンプルＳ３４の実効トラック幅（ＭＲＷｕ）である１４１ｎｍが最も狭いトラック幅となる。
【００５４】
２．第２の態様に係るＭＲ素子
図５は第２の態様に係るＭＲ素子の断面図である。図において、図１に現れた構成部分と同一の構成部分に付いては、同一の参照符号を付してある。第２の態様は、ＭＲ膜３０の膜面に対して垂直にセンス電流を流すいわゆるＣＰＰタイプのＭＲ素子に適用される。
【００５５】
第２の態様に係るＭＲ素子は、第１のシールド層２８と、第２のシールド層４１と、ＭＲ膜３０と、第１のギャップ層３０５と、一対の磁区制御層２１、２２と、一対の電極層２５、２６とを含む。
【００５６】
第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１は、互いに間隔を隔てて配置されており、ＭＲ膜３０は、第１のシールド層２８と第２のシールド層４１との間の間隔内に配置されている。
【００５７】
第１のギャップ層３０５は、導電膜であり、ＭＲ膜３０の膜面上に、その面形状にしたがって付着されている。
【００５８】
磁区制御層２１、２２は、ＭＲ膜３０の両側に配置されている。電極層２５、２６のうち、電極層２５は、第１のギャップ層３０５のある膜面とは反対側において、ＭＲ膜３０に電気的に接続され、１つの第２のギャップ層を構成している。電極層２６は、第１のギャップ層３０５に電気的に接続され、もう１つの第２のギャップ層を構成している。磁区制御層２１、２２と電極層２５、２６との間に絶縁層４６３、４６４が配置され、磁区制御層２１、２２と電極層２６との間には絶縁層４６５、４６６が配置されている。これにより、センス電流が電極層膜２５−磁区制御層２１、２２−電極層２６の経路で流れる漏洩が阻止される。
【００５９】
第２の態様に係るＭＲ素子でも、磁区制御層２１、２２がＭＲ膜３０の両側に配置されているから、磁区制御層２１、２２により、ＭＲ膜３０に対して長手方向にバイアス磁界を印加し、バルクハウゼンノイズを低減することができる。
【００６０】
第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１は、互いに間隔を隔てて配置されており、ＭＲ膜３０は第１のシールド層２８と第２のシールド層４１との間の間隔内に配置されているから、ＭＲ膜３０は、第１のシールド層２８及び第２のシールド層４１による磁気シールド作用を受けながら、所定の磁気検知動作を行なうことになる。
【００６１】
電極層２５は、第１のギャップ層３０５のある膜面とは反対側において、ＭＲ膜３０に電気的に接続されている。第１のギャップ層３０５は導電膜であり、電極層２６は、この第１のギャップ層３０５に電気的に接続されている。従って、一対の電極層２５、２６により、ＭＲ膜３０の膜面に対して垂直にセンス電流を流すいわゆるＣＰＰタイプのＭＲ素子が得られる。
【００６２】
絶縁層４６３〜４６６は、磁区制御層２１、２２と電極層２５、２６との間に配置されているから、センス電流を、漏洩を阻止しながら、所定の経路で流すことができる。
【００６３】
第２の態様でも、第１のギャップ層３０５を含んでおり、第１のギャップ層３０５はＭＲ膜３０の膜面上に、その面形状にしたがって付着されている。この構造によれば、ＭＲ膜３０とその膜面上に付着された第１のギャップ層３０５との総膜厚を、ＭＲ膜３０の両端に存在する磁区制御層２１、２２の膜厚よりも大きくすることができる。これにより、第２のシールド層４１は、ＭＲ膜３０と向き合う部分の両側で、ＭＲ膜３０に近接する方向に落ち込む凹形状となるから、実効トラック幅の磁気的な広がりを抑制することができる。また、特許文献１に示されている発明と比較した場合、軟磁性層端部からの悪影響がないので、サイドローブ不良を抑制できる。
【００６４】
以上の作用により、トラック端部における読みにじみを低減すると同時に、高い出力安定性を得ることができる。第２の態様に係るＭＲ素子において、ＭＲ膜３０は、スピンバルブ膜またはＴＭＲ膜で構成される。また、第１のギャップ層３０５は、一般には、金属膜である。
【００６５】
図６は第２の態様に係るＭＲ素子の別の実施例を示す断面図である。図において、図５に表れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例の特徴は、第２のシールド層４１が、電極層の他方、及び、第２のギャップ層として兼用されていることである。他は、図５に示した実施例と同じであるので、説明は省略する。
【００６６】
３．ＭＲ素子の製造方法
次に、本発明に係るＭＲ素子の製造方法について、図７〜図２２を参照して説明する。図７〜図２２のうち、図７〜図１４は図１に示したＭＲ素子の製造方法を示し、図１５〜図２２は図５に示したＭＲ素子の製造方法を示している。図示は省略するが、図６に示したＭＲ素子も、若干の工程変更を伴うだけで、同様のプロセスにしたがって製造できる。
【００６７】
まず、図７に示すように、第１のシールド層２８の上に、絶縁層４６１を形成し、その上にＭＲ層３００を形成した後、図８に示すように、ＭＲ層３００の上に非磁性層３０５を成膜する。これらは、スパッタ成膜法の適用によって形成することができる。図では、ＭＲ層３００は単層表示であるが、実際のＳＶ膜またはＴＭＲ膜では、図１、図５、図６に示したように、多層膜構造となる。
【００６８】
次に、図９に示すように、非磁性層３０５の上に、たとえば、アンダーカットの入ったレジストマスク３０６を形成する。このようなレジストマスク３０６の形成方法は既に知られている。アンダーカットの入ったレジストマスク３０６では、上層レジスト層は、下層レジスト層の平面積よりも大きい幅を有する。このようなレジストマスク３０６は、パターンの微細化に有効である。
【００６９】
次に、図１０に示すように、例えばイオンミリング等のドライエッチングによって、ＭＲ層３００を選択的にエッチングし、ＧＭＲ膜３０を形成する。
【００７０】
次に、図１１に示すように、レジストマスク３０６を残したままで、スッパタ等の薄膜形成プロセスを実行することにより、磁区制御層２１、２２及び電極層２５、２６を成膜する。
【００７１】
次に、図１２に示すように、リフトオフ法などによって、レジストマスク３０６を除去した後、図１３に示すように、例えば、スッパタ等の薄膜形成プロセスを実行することにより、第２のギャップ層４６２を成膜する。第２のギャップ層４６２はＡｌ２Ｏ３などの絶縁材料で構成できる。次に、図１４に示すように、第２のシールド層４１を成膜する。
【００７２】
別の製造方法として、図５に示した第２の態様に係るＭＲ素子を製造するには、まず、図１５に示すように、第１のシールド層２８の上に、電極層２５を形成し、その上にＭＲ層３００を形成した後、図１６に示すように、ＭＲ層３００の上に第１のギャップ層３０５を成膜する。これらは、スパッタ成膜法の適用によって形成することができる。
【００７３】
次に、図１７に示すように、第１のギャップ層３０５の上に、たとえば、アンダーカットの入ったレジストマスク３０６を形成する。
【００７４】
次に、図１８に示すように、例えばイオンミリング等のドライエッチングによって、第１のギャップ層３０５及びＭＲ層３００をエッチングし、第１のギャップ層３０５を有するＧＭＲ膜３０を形成する。
【００７５】
次に、図１９に示すように、レジストマスク３０６を残したままで、スッパタ等の薄膜形成プロセスを実行することにより、絶縁層４６３、４６４を形成し、更に、図２０に示すように、磁区制御層２１、２２及び絶縁層４６５、４６６を成膜する。
【００７６】
次に、リフトオフ法等の適用によってレジストマスク３０６を除去した後、図２１に示すように、例えば、スッパタ等の薄膜形成プロセスを実行することにより、電極層２６を成膜する。電極層２６はＡｕなどによって構成できる。この後、図２２に示すように、第２にシールド層４１を成膜する。
【００７７】
４．薄膜磁気ヘッド
図２３は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面側の平面図、図２４は図２３に示した薄膜磁気ヘッドの正面断面図、図２５は図２３、図２４に示した薄膜磁気ヘッドの素子部分の拡大断面図である。何れの図面においても、寸法、プロポーション等は、図示の都合上、誇張されまたは省略されている。
【００７８】
図示された薄膜磁気ヘッドは、スライダ基体５と、電磁変換素子３、４とを含む。スライダ基体５は、例えば、アルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等のセラミック材料からなり、媒体対向面に浮上特性制御用の幾何学的形状を有している。そのような幾何学的形状の代表例として、実施例では、スライダ基体５の基底面５０に、第１の段部５１、第２の段部５２、第３の段部５３、第４の段部５４、及び、第５の段部５５を備える例を示してある。基底面５０は、矢印Ｘで示す空気の流れ方向に対する負圧発生部となり、第２の段部５２及び第３の段部５３は、第１の段部５１から立ち上がるステップ状の空気軸受けを構成する。第２の段部５２及び第３の段部５３の表面は、空気ベアリング面（以下ＡＢＳと称する）１００となる。
【００７９】
第４の段部５４は、基底面５０からステップ状に立ち上がり、第５の段部５５は第４の段部５４からステップ状に立ちあがっている。電磁変換素子３、４は第５の段部５５に設けられている。
【００８０】
図２５を参照すると、スライダ基体５の端面には絶縁膜５０１が設けられている。絶縁膜５０１は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなり、１〜５μｍの厚みである。
【００８１】
電磁変換素子３、４は、再生素子を構成するＭＲ素子３と、記録素子４とを含む。再生素子を構成するＭＲ素子３は、図１、図５、図６を参照して説明した本発明に係るＭＲ素子であり、ＳＶ膜またはＴＭＲ膜を含んでいる。ＳＶ膜の場合は、ＣＩＰタイプまたはＣＰＰタイプが用いられる。ＴＭＲ膜は、本来、膜面に垂直にセンス電流を流すものである。
【００８２】
記録素子４は、例えば、誘導型磁気変換素子あり、書込用磁極端がＡＢＳ１００に面している。記録素子４は、再生素子を構成するＭＲ素子３と近接して配置され、保護膜４９によって覆われている。
【００８３】
記録素子４は、第２のシールド膜として兼用された下部磁極層４１と、上部磁極層４５と、記録ギャップ層４２と、薄膜コイル４３、４７とを含む。下部磁極層４１は上部磁極層４５と磁気的に連結されている。記録ギャップ層４２は下部磁極層４１の磁極部分と、上部磁極層４５の磁極部分との間に設けられている。薄膜コイル４３、４７は下部磁極層４１及び上部磁極層４５の間のインナーギャップ内の絶縁膜４８内に、絶縁された状態で配設されている。また、下部磁極層は、第２のシールド膜上に別体として設けてもよい。
【００８４】
図示実施例において、ＭＲ素子３は、ＭＲ膜３０、第１のシールド層２８、第２のギャップ層４６１、４６２及び下部磁極層となる第２のシールド層４１を含み、記録素子４と、スライダ基体５との間に配置されている。ＭＲ素子３は、図１、図５、図６に示した構造を有する。従って、この実施例によれば、図１〜図６を参照して説明したＭＲ素子の作用効果をすべて得ることができる。
【００８５】
５．磁気ヘッド装置
図２６は本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図、図２７は図２６に示した磁気ヘッド装置の底面図である。図示された磁気ヘッド装置は、図２３〜図２５に示した薄膜磁気ヘッド４００と、ヘッド支持装置６とを含む。ヘッド支持装置６は、金属薄板でなる支持体６１の長手方向の一端にある自由端に、同じく金属薄板でなる可撓体６２を取付け、この可撓体６２の下面に薄膜磁気ヘッド４００を取付けた構造となっている。
【００８６】
具体的には、可撓体６２は、支持体６１の長手方向軸線と略平行して伸びる２つの外側枠部６２１、６２２と、支持体６１から離れた端において外側枠部６２１、６２２を連結する横枠６２３と、横枠６２３の略中央部から外側枠部６２１、６２２に略平行するように延びていて先端を自由端とした舌状片６２４とを有する。横枠６２３のある方向とは反対側の一端は、支持体６１の自由端付近に溶接等の手段によって取付けられている。
【００８７】
支持体６１の下面には、例えば半球状の荷重用突起６２５が設けられている。この荷重用突起６２５により、支持体６１の自由端から舌状片６２４へ荷重力が伝えられる。
【００８８】
薄膜磁気ヘッド４００は、舌状片６２４の下面に接着等の手段によって取付けられている。薄膜磁気ヘッド４００は、ピッチ動作及びロール動作が許容されるように支持されている。
【００８９】
本発明に適用可能なヘッド支持装置６は、上記実施例に限定するものではなく、これまで提案され、またはこれから提案されることのあるヘッド支持装置を、広く適用できる。例えば、支持体６１と舌状片６２４とを、タブテープ（ＴＡＢ）等のフレキシブルな高分子系配線板を用いて一体化したもの等を用いることもできる。また、従来より周知のジンバル構造を持つものを自由に用いることができる。
【００９０】
６．磁気記録再生装置
図２８は図２６、図２７に示した磁気ヘッド装置を用いた磁気記録再生装置の斜視図である。図示された磁気記録再生装置は、軸７０の回りに回転可能に設けられた磁気ディスク７１と、磁気ディスク７１に対して情報の記録及び再生を行う薄膜磁気ヘッド７２と、薄膜磁気ヘッド７２を磁気ディスク７１のトラック上に位置決めするためのアッセンブリキャリッジ装置７３と、を備えている。
【００９１】
アセンブリキャリッジ装置７３は、軸７４を中心にして回動可能なキャリッジ７５と、このキャリッジ７５を回動駆動する例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）からなるアクチュエータ７６とから主として構成されている。
【００９２】
キャリッジ７５には、軸７４の方向にスタックされた複数の駆動アーム７７の基部が取り付けられており、各駆動アーム７７の先端部には、薄膜磁気ヘッド７２を搭載したヘッドサスペンションアッセンブリ７８が固着されている。各ヘッドサスペンションアセンブリ７８は、その先端部に有する薄膜磁気ヘッド７２が、各磁気ディスク７１の表面に対して対向するように駆動アーム７７の先端部に設けられている。
【００９３】
駆動アーム７７、ヘッドサスペンションアッセンブリ７８及び薄膜磁気ヘッド７２が、図２６、図２７を参照して説明した磁気ヘッド装置を構成する。薄膜磁気ヘッド７２は、図１、図５、図６に示したＭＲ素子を再生素子として用いており、図２３〜図２５に示したような構造を有する。従って、図２８に示した磁気記録再生装置は、図１、図５、図６、図２３〜図２５を参照して説明した作用効果を奏する。
【００９４】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００９５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、トラック端部における読みにじみを低減すると同時に、高い出力安定性を得ることができるＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＭＲ素子の断面図である。
【図２】図１に示した構造から第１のギャップ層を省略した従来の構造において、狭トラック化を行った実験結果を示す図である。
【図３】図１に示した第１の態様に係る磁気抵抗効果素子において、磁区制御層または電極層を薄くすることにより、狭トラック化を行った実験結果を示す図である。
【図４】第１のギャップ層の膜厚と、上側に位置する第２のギャップ層の膜厚との比を変えることにより、狭トラック化の実験を行った結果を示す図である。
【図５】第２の態様に係るＭＲ素子の断面図である。
【図６】第２の態様に係るＭＲ素子の別の実施例を示す断面図である。
【図７】図１に示したＭＲ素子の製造方法を示す図である。
【図８】図７に示した工程の後の工程を示す図である。
【図９】図８に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１０】図９に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１１】図１０に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１２】図１１に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１３】図１２に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１４】図１３に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１５】図５に示したＭＲ素子の製造方法を示す図である。
【図１６】図１５に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１７】図１６に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１８】図１７に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１９】図１８に示した工程の後の工程を示す図である。
【図２０】図１９に示した工程の後の工程を示す図である。
【図２１】図２０に示した工程の後の工程を示す図である。
【図２２】図２１に示した工程の後の工程を示す図である。
【図２３】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面側の平面図である。
【図２４】図２３に示した薄膜磁気ヘッドの正面断面図である。
【図２５】図２３、図２４に示した薄膜磁気ヘッドの素子部分の拡大断面図である。
【図２６】本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図である。
【図２７】図２６に示した磁気ヘッド装置の底面図である。
【図２８】図２６、図２７に示した磁気ヘッド装置を用いた磁気記録再生装置の斜視図である。
【符号の説明】
２８ 第１のシールド層
３０ ＭＲ膜
４１ 第２のシールド層
３０５ 第１のギャップ層
Claims (14)
- 第１のシールド層と、第２のシールド層と、磁気抵抗効果膜と、第１のギャップ層と、一対の磁区制御層と、一対の電極層と、第２のギャップ層とを含む磁気抵抗効果素子であって、
前記第１のシールド層及び前記第２のシールド層は、互いに間隔を隔てて配置されており、
前記磁気抵抗効果膜は、前記第１のシールド層と前記第２のシールド層との間の前記間隔内に配置されており、
前記第１のギャップ層は、前記磁気抵抗効果膜の膜面上に、その面形状にしたがって付着されており、
前記磁区制御層は、前記磁気抵抗効果膜の両側に配置されており、
前記電極層は、前記磁区制御層に重ねられており、
前記第２のギャップ層は、前記磁気抵抗効果膜及び前記磁区制御層と前記第１のシールド層との間、及び、前記第１のギャップ層及び前記電極層と前記第２のシールド層との間を埋めている
磁気抵抗効果素子。 - 請求項１に記載された磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果膜は、スピンバルブ膜である磁気抵抗効果素子。
- 請求項１または２に記載された磁気抵抗効果素子であって、前記第１のギャップ層は、金属酸化物である磁気抵抗効果素子。
- 請求項１または２に記載された磁気抵抗効果素子であって、前記第１のギャップ層は、ＡｌＯｘ、ＡｌＮ、ＤＬＣ、ＣＮ、ＳｉＯ２、ＴａＯｘ、ＦｅＯｘ、ＮｉＯｘまたはＣｏＯｘの少なくとも一種を含む磁気抵抗効果素子。
- 請求項１乃至４の何れかに記載された磁気抵抗効果素子であって、前記ＭＲ膜及び前記第１のギャップ層の総膜厚（ＧＬ＋Ｇｓｖ）は、前記磁区制御層及び前記電極層の総膜厚（Ｈｄ＋Ｌｄ）よりも大きい磁気抵抗効果素子。
- 請求項１乃至５の何れかに記載された磁気抵抗効果素子であって、前記第１のギャップ層に隣接する第２のギャップ層は、膜厚が４ｎｍ以上である磁気抵抗効果素子。
- 第１のシールド層と、第２のシールド層と、磁気抵抗効果膜と、第１のギャップ層と、一対の磁区制御層と、一対の電極層とを含む磁気抵抗効果素子であって、
前記第１のシールド層及び前記第２のシールド層は、互いに間隔を隔てて配置されており、
前記磁気抵抗効果膜は、前記第１のシールド層と前記第２のシールド層との間の前記間隔内に配置されており、
前記第１のギャップ層は、導電膜であり、前記磁気抵抗効果膜の膜面上に、その面形状にしたがって付着されており、
前記磁区制御層は、前記磁気抵抗効果膜の両側に配置されており、
前記電極層の一方は、前記第１のギャップ層のある膜面とは反対側において、前記磁気抵抗効果膜に電気的に接続され、第２のギャップ層を構成しており、
前記電極の他方は、前記第１のギャップ層に電気的に接続され、もう１つの第２のギャップ層を構成している
磁気抵抗効果素子。 - 請求項７に記載された磁気抵抗効果素子であって、前記磁気抵抗効果膜は、スピンバルブ膜または強磁性トンネル接合膜である磁気抵抗効果素子。
- 請求項７または８に記載された磁気抵抗効果素子であって、前記第１のギャップ層は、金属膜である磁気抵抗効果素子。
- 請求項７乃至９の何れかに記載された磁気抵抗効果素子であって、前記第２のシールド層は、前記電極層の他方として兼用されている磁気抵抗効果素子。
- 請求項７乃至１０の何れかに記載された磁気抵抗効果素子であって、前記第２のシールド層は、前記磁気抵抗効果膜と向き合う部分の両側が、前記磁気抵抗効果膜に近接する方向に落ち込んでいる磁気抵抗効果素子。
- 磁気抵抗効果素子と、スライダとを含む薄膜磁気ヘッドであって、
前記磁気抵抗効果素子は、請求項１乃至１１の何れかに記載されたものでなり、
前記スライダは、前記磁気抵抗効果素子を支持する
薄膜磁気ヘッド。 - 薄膜磁気ヘッドと、ヘッド支持装置とを含む磁気ヘッド装置であって、
前記薄膜磁気ヘッドは、請求項１２に記載されたものでなり、
前記ヘッド支持装置は、前記薄膜磁気ヘッドを支持する
磁気ヘッド装置。 - 磁気ヘッド装置と、磁気ディスクとを含む磁気記録再生装置であって、
前記磁気ヘッド装置は、請求項１３に記載されたものでなり、
前記磁気ディスクは、前記磁気ヘッド装置との協働により、磁気記録の書込及び読み出しを行う
磁気記録再生装置。
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