JP2006261453A - 磁気抵抗効果素子およびその製造方法 - Google Patents

磁気抵抗効果素子およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 磁気抵抗効果膜の保護膜の膜厚制御性に優れ、安定した素子形状の磁気抵抗効果素子を提供する。
【解決手段】 磁気抵抗効果素子は、外部磁界により磁化方向が変化する第１の磁性層、前記外部磁界に対して磁化の方向が固定された第２の磁性層、および第１磁性層と第２磁性層を磁気的に分離する非磁性層を含む磁気抵抗効果膜（１２）と、前記磁気抵抗効果膜を覆い、少なくとも一部に、前記磁気抵抗効果膜の側から順に第３保護層、第２保護層、第１保護層から成る三層構造を有するキャップ膜（２０）と、前記磁気抵抗効果膜に対して面直方向にセンス電流を印加する上部端子（１５）および下部端子（１１）と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、磁気抵抗効果素子に関し、特に、いわゆるスピンバルブ膜を用い、センス電流を膜厚方向に流すＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子と、その製造方法に関する。
近年、２つの強磁性層の間にＣｕなどの非磁性金属層を挟んだ多層構造膜の巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果素子が開発されている。ＧＭＲは、強磁性層内や界面でのスピン依存散乱を利用したものである。すなわち、２つの磁性層の磁化の向きが揃っていると、ある方向のスピンを持った伝導電子は散乱されにくく抵抗が低いが、磁化の向きが反平行になると伝導電子は散乱されやすく、抵抗が高くなるという性質を利用している。
多層構造のスピンバルブ膜を用いた磁気抵抗効果素子では、２つの強磁性層のうち、一方の強磁性層について、反強磁性体を近接させてそのスピンの方向を固定し（ピンド層）、他方の磁性層については、外部磁界に対して容易に磁化方向が変化する（フリー層）ように構成されている。２つの磁性層間の磁化方向の相対角度によって素子抵抗が変化するという性質を利用して、素子抵抗の変化に基づいて、外部磁界の方向、大きさを検出することができる。
このような磁気抵抗効果素子は、磁気センサやハードデイスクドライブの再生ヘッドなどに適用され、実用化されている。
スピンバルブ膜を用いた従来の磁気抵抗効果素子では、スピンバルブ膜の膜面内方向にセンス電流を流して、膜面内方向の抵抗変化を検出していた。このような構造をＣＩＰ（Current In Plane）構造と呼ぶ。
一方、より高密度、高感度の磁気抵抗効果素子として、スピンバルブ膜の膜厚方向にセンス電流を流して、膜厚方向の抵抗変化を検出するＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子が注目を集めている。ＣＰＰ構造の磁気抵抗効果素子は、寸法が小さくなるにつれて素子出力が増大する特徴を有し、高密度磁気記録装置における高感度な再生ヘッドとして有望である（たとえば、非特許文献１参照。）。
また、スピンバルブ膜と似た構造のトンネル接合膜に垂直方向の電流を印加するトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Tunnel MagnetoResistance）型のＣＰＰ型磁気抵抗効果素子も知られている（たとえば、特許文献１参照。）。
Atsushi Tanaka et al, "Spin-ValveHeads in the Current-Perpendicular-to-Plane Mode for Ultrahigh-DensityRecording", IEEE Trans. Magn., Vol. 38, pp. 84-88, January 2002 特開２００３−１９８００５号公報
スピンバルブ（ＳＶ）膜やＴＭＲ膜などの磁気抵抗効果膜を用いた電流面直型の再生磁気ヘッドにおいては、その形状形成のプロセス上、磁気抵抗効果膜の形成と、上部シールドまたは上部端子の形成が不連続になる。
図１は、一般的なＣＰＰ構造のＴＭＲ素子を示す図である。ＣＰＰ−ＴＭＲ素子は、多層構造の磁気抵抗効果膜１００と、磁気抵抗効果膜１００に電流を流すための上部電極（兼シールド）１３１および下部電極（兼シールド）１２１を含む。下部電極１２１の側から順に、下部金属膜（端子）１２２、反強磁性体のピン層１２３、強磁性体のピンド（固定）層１２４、トンネルバリア層１２５、強磁性体のフリー層１２６、およびキャップ層１２７が積層されている。
キャップ層１２７は、磁気抵抗効果膜１００を保護する膜である。形成プロセスの不連続により、上部金属膜１３０や上部電極（シールド）１３１の形成前に、磁気抵抗効果膜１００が形成された基体が大気中に置かれることになる。このとき、磁気抵抗効果膜１００の上面が空気中で酸化されないように、あらかじめ保護膜としてキャップ層１２７を設ける。
従来は、磁気抵抗膜１００と、上部電極（シールド）１３１または上部金属膜１３０との間の接触抵抗を低減するために、上部金属膜１３０や上部電極（シールド）１３１を形成する前に、キャップ層１２７の表面において酸化等により抵抗が増大した部分を、エッチング等で物理的に除去する、あるいは、キャップ層に貴金属等の酸化されにくい材料を用いるなどの措置がとられていた。
しかし、前者の方法（物理的な除去）では、形成される酸化層が厚く、そのプロセス依存によるばらつきに起因して、膜厚制御性が低いという問題がある。
後者の方法では、除去すべき酸化層は比較的薄くてすむが、物理的エッチングレートが速く、膜厚制御性に乏しいことや、プロセス（レジストパターニング、酸素アッシング等）に対する耐性が得られないこと、等の問題が生じる。
このため、適切な保護層材料の選択と、効果的な素子形状形成プロセスの選択により、素子の形状形成の安定化、すなわち製品の歩留まりを向上させることが必要となってきている。
なお、上述した特許文献１では、キャップ層の少なくとも表面部分を、酸化されにくい金属窒化物で構成することにより、キャップ層表面の酸化膜の除去を不要としている。
本発明は、上記問題点に鑑み、最終的な保護層の膜厚が精度よく制御された安定した形状の磁気抵抗効果素子を提供することを課題とする。
また、プロセスに依存するばらつきを低減し、磁気抵抗効果膜上に均一な膜厚の保護層を精度よく形成する磁気抵抗効果素子の製造方法の提供を課題とする。
また、上述した磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドと、このような磁気ヘッドを備える磁気ディスク装置の提供を課題とする。
上記課題を解決するために、本発明では、磁気抵抗効果膜を保護するキャップ膜を、第１〜第３の保護層から成る三層構造とし、各層の材料を、その機能ごとに選択する。
具体的には、本発明の第１の側面において、磁気抵抗効果素子は、
（ａ）外部磁界により磁化方向が変化する第１の磁性層、前記外部磁界に対して磁化の方向が固定された第２の磁性層、および第１磁性層と第２磁性層を磁気的に分離する非磁性層を含む磁気抵抗効果膜と、
（ｂ）前記磁気抵抗効果膜を覆い、少なくとも一部に、前記磁気抵抗効果膜の側から順に第３保護層、第２保護層、第１保護層から成る三層構造を有するキャップ膜と、
（ｃ）前記磁気抵抗効果膜に対して面直方向にセンス電流を印加する上部端子および下部端子と、を備える。
良好な構成例として、第１保護層は、金属の酸化物で構成される。そして、第１保護層の膜厚は、用いられる金属の自然酸化膜の膜厚以下である。
第２保護層は、酸化されにくく、仮に酸化されたとしても、その比抵抗が３００μΩｃｍ以下の金属で構成される。
第３保護層は、比抵抗が３００μΩｃｍ以下であり、物理的エッチングレートの低い材料、たとえば、アルゴン（Ａｒ＋）イオン入射エネルギー６００ｅＶでのスパッタ率が１以下である材料で構成される。
磁気抵抗効果膜は、素子の幅方向の中央部において第３保護層のみで被覆され、幅方向の端部において、前記三層構造により被覆される。
このような構成の磁気抵抗効果素子では、最終的に磁気抵抗効果膜の主要部を覆う第３保護層の膜厚が、均一に制御されている。結果として、磁気抵抗効果膜と上部端子との間の距離の制御性が向上し、安定した形状の素子を得ることができる。
本発明の第２の側面では、磁気抵抗効果素子の製造方法を提供する。磁気抵抗効果素子の製造方法は、
（ａ）基体に形成された下部端子上に、磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
（ｂ）前記磁気抵抗効果膜上に、第３保護層、第２保護層、および第１保護層をこの順に積層してキャップ膜を形成する工程と、
（ｃ）前記キャップ膜および前記磁気抵抗効果膜を、所定の形状に加工する工程と、
（ｄ）前記加工後の磁気抵抗効果膜の幅方向の中央部において、前記キャップ膜のうち前記第１保護層と第２保護層の全部、および第３保護層の一部を除去する工程と、
（ｅ）前記除去後に、前記キャップ膜上に上部端子を形成する工程と、
を含む。
このような製造方法では、磁気抵抗効果膜直上に残る第３保護層の膜厚を、ナノメータ（ｎｍ）オーダーで制御することが可能となる。結果として、磁気抵抗効果膜と上部端子との間の接触抵抗を低減した上で、両者の間の距離を制御性よく低減し、再生密度を向上することができる。
本発明の第３の側面では、上述した磁気抗効果素子と、前記センス電流により検出される磁気抵抗効果素子の磁気抵抗の変化を誘導電圧に変換する誘導変換素子とを備える磁気ヘッドを提供する。
本発明の第４の側面では、上述した磁気ヘッドと、磁気記録媒体と、前記磁気ヘッドを磁気記録媒体上の所望の位置へ駆動するアクチュエータアームとを備える磁気ディスク装置を提供する。
磁気抵抗効果素子を作製する過程で、磁気抵抗効果膜を保護する保護層の膜厚が均一に制御され、素子の低抵抗化、狭リードギャップ化、磁気ヘッド作製の歩留まり向上が期待される。その結果、磁気ディスク装置の性能向上に寄与できる。
以下、添付図面を参照して、本発明の良好な実施形態を説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係るＣＰＰ（Current
Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子１０の概略構成図である。この磁気抵抗効果素子１０は、たとえば磁気ヘッドの磁気センサ（または再生ヘッド素子）の一部として用いられる。
磁気抵抗効果素子１０は、磁気抵抗効果膜１２と、この磁気抵抗効果膜１２に垂直方向にセンス電流を供給する上部端子１５および下部端子１１と、磁気抵抗効果膜１２を覆って少なくとも一部が３層の保護層から成るキャップ膜２０と、磁気抵抗効果膜１２にバイアス磁界を印加するためのハード膜（硬磁性バイアス膜）１４を有する。上部端子１５と下部端子１１の間は、絶縁膜１３により絶縁されている。
図２の例では、キャップ層２０のうち、磁気抵抗効果膜１２の端部を覆う部分は、上面から順に、第１の保護層２１、第２の保護層２２、および第３の保護層２３を含む。また、上部端子１５と下部端子１１は、それぞれ上部シールドと下部シールドを兼用する。
第１の保護層２１は、酸化されやすくても、磁気抵抗効果膜１２から上部端子１５の形成に至るプロセス耐性の高い材料、たとえばタンタル（Ｔａ）などの金属の酸化物層である。第１保護層の膜厚は、その金属の自然酸化膜の膜厚以下である。
第２の保護層２２は、酸化されにくく、たとえ酸化されても比抵抗の小さい（３００μΩｃｍ以下の）材料、たとえばＡｕ、Ａｇ，Ｒｈ，Ｒｕ、Ｐｄ，Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔなどの貴金属の層である。
第３の保護層２３は、比抵抗が小さく（３００μΩｃｍ以下）、物理的エッチングレートの低い材料、たとえば、Ｔｉ，Ｔａ、Ｗ，Ｎｂ，Ｔｈ，Ｖ，Ａｒ，Ｂｗ，Ｈｆ，Ｒｅ、Ｍｏなどを用いた層である。これらの材料については、『プラズマプロセシングの基礎』（B.N.Champam著、岡本幸雄訳、電気書院、ｐｐ．３５４−３５６）を参照されたい。
最上層である第１保護層２１に、レジストパターニングや酸素アッシングの素子形成プロセスに対して高耐性の材料を用いることで、プロセス中の膜減りを抑制することができる。
第１保護層の直下にある第２保護層２２に、酸化されにくく、酸化されても比抵抗の低い材料を用いることで、第１保護層２１の物理的酸化膜厚を限定的に抑制することが可能になる。
磁気抵抗効果膜１２の直上にある第３保護層２３に、物理的エッチングレートの低い材料を用いることで、最終的に磁気抵抗効果膜１２上に残るキャップ膜２０の膜厚の制御性を高めることができる。このことは、磁気抵抗効果膜１２にセンス電流を印加する上部端子１５と下部端子１１の間の距離、すなわち再生ギャップの制御性の向上を意味する。再生ギャップの制御性が向上すると、磁気ディスク装置の記録密度のさらなる向上が期待できる。
第１〜第３の保護層として、上述した材料の任意の組み合わせを採用することができ、いずれの場合も、上述した効果を達成できる。たとえば、タンタル（Ｔａ）やルテニウム（Ｒｕ）は、磁気抵抗効果膜を構成するのに一般的に使用されている材料であり、キャップ膜２０を構成する保護層の構造例として、Ｔａ／Ｒｕ／Ｔａという多層構造を選択すると、既存の材料と既存の製造装置で十分に対処することができる点で有利である。もちろん、これ以外の任意の組み合わせで第１〜第３の保護層を構成してもよい。
図３は、図２の磁気抵抗効果（スピンバルブ）膜１２の構成例である。本発明において、磁気抵抗効果膜１２の構成としては任意の構成を採用することができ、図３に示す構成は、一例にすぎない。
磁気抵抗効果膜１２は、下部端子１１上に下地層４１を介して積層され、外部磁界の印加により磁化方向が変化するフリー層（第１の磁性層）４５と、外部磁界に対して磁化の方向が固定されたピンド層（第２の磁性層）４３と、これら２つの磁性層（フリー層４５およびピンド層４３）の間に位置する非磁性層４４と、ピンド層の磁化の方向を固定するための反強磁性層４２を含む。
フリー層４５は、磁気的に軟磁性を示す強磁性体であり、たとえば、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅ，ＣｏＺｒＮｂなどの材料で形成される。図３の例では、たとえば厚さ４ｎｍのＣｏＦｅで構成する。
ピンド層４３も、フリー層４５と同様の強磁性材料で構成されるが、磁気的に硬磁性を示すように、反強磁性層４２により、磁化の方向が固定されている。図３の例では、ピンド層４３をたとえば、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅで構成する。
フリー層４５とピンド層４３は、通電機能を有する非磁性層４４により磁気的に分離されている。図３の例では、非磁性層４４を銅（Ｃｕ）で構成する。
ピンド層４３の磁化方向を固定する反強磁性層４２は、マンガン（Ｍｎ）系の合金で構成され、図３の例ではプラチナ・マンガン（ＰｔＭｎ）合金を用いている。
図４及び図５は、図２に示す磁気抵抗効果素子１０の作製工程を示す図である。
まず、図４（ａ）に示すように、アルミナなどの基体（不図示）上に形成された下部端子１１上に、図３の構成の磁気抵抗効果膜１２と、第１〜第３の保護層２１、２２、２３から成るキャップ層２０を、順次積層する。キャップ層２０上に、所定の形状のレジストパターン３１を形成する。
本実施形態では、下部端子１１は磁気シールドとしても機能し、たとえば、１μｍ〜数μｍ程度の膜厚のＮｉＦｅ等などであり、めっき法などにより形成する。磁気抵抗効果膜１２は、たとえばＤＣマグネトロンスパッタ法で、順次積層する。
磁気抵抗効果膜１２の直上の第３保護層２３は、比抵抗が低く（たとえば３００μΩｃｍ以下）、物理的エッチングレートが低い材料をスパッタする。本実施形態では、Ａｒ＋イオン入射エネルギー６００ｅＶでスパッタ率が１以下であることが望ましく、このような条件を満たす材料として、Ｔｉ，Ｔａ、Ｗ，Ｎｂ，Ｔｈ，Ｖ，Ａｒ，Ｂｗ，Ｈｆ，Ｒｅ、Ｍｏが挙げられる。
第３保護層２３に引き続いてスパッタされる第２保護層２２は、酸化されにくいＡｕ、Ａｇ，Ｒｈ，Ｒｕ、Ｐｄ，Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔなどの貴金属の層である。
第２保護層２２に引き続いてスパッタされる第１保護層２１は、上部端子１５の形成にいたるまでに行われるレジストパターニング、酸素アッシングなどのプロセスに対する耐性の高い材料であり、タンタル（Ｔａ）や金属酸化物である。第１保護膜２１を金属酸化膜とする場合は、酸素ガスを用いた反応性スパッタ法、あるいは金属層を形成した後に大気曝露法や酸素アッシング法により酸化層を形成してもよい。
レジストパターン３１は、フォトリソグラフィ技術を用いて形成する。図４（ａ）の例では、紙面の横方向が素子の幅方向、紙面の奥行き方向が素子の高さ方向に相当する。ここで、レジストパターン３１は上層よりも下層の幅が狭く、括れ部３１ａを有する形状である。この形状により、後述するリフトオフプロセスが可能または容易になる。
次に、図４（ｂ）に示すように、たとえばイオンミリング法を用いて、レジストパターン３１で覆われていない領域のキャップ膜２０および磁気抵抗効果膜１２を除去する。形成される磁気抵抗効果膜の幅（素子幅）は、レジストパターン３１の上層部の幅が支配的となる。これにより、素子幅はレジストパターン３１の下層部の幅よりも若干広くなる。最終的な素子幅は、たとえば１００ｎｍ程度である。
次に、図４（ｃ）に示すように、レジストパターン３１を残した状態で、上下端子を絶縁する絶縁層１３と、磁気抵抗効果膜１２のフリー層４５の磁化方向を制御するハード膜（硬磁性バイアス膜）１４を堆積する。最終的には、レジストパターン３１の括れ部３１ａにこれらの膜が回り込んだ形状に膜形成される。
次に、図５（ｄ）に示すように、有機溶剤等を用いてレジストパターン３１を溶かし、レジストパターン３１上に形成された絶縁膜１３およびハード膜１４を除去する。いわゆるリフトオフ法である。この工程により、磁気抵抗効果素子の両端部が絶縁膜１３やハード膜１４に覆われた形状となる。この時点で、磁気抵抗効果膜１２を覆うキャップ膜２０の最表面は、酸化膜等の高抵抗の層となっている。
次に、図５（ｅ）に示すように、後述の上部端子を形成する前に、磁気抵抗効果膜１２と上端子との間の接触抵抗を低減するために、エッチング法により磁気抵抗効果膜１２上のキャップ膜２０を除去する。キャップ膜２０は、第１保護層２１、第２保護層２２、第３保護層２３で規定されているので、各層に適したエッチングレートを適用することによって、除去する保護層の膜厚を制御することができる。第１保護層２１は高抵抗層となっているため、完全に除去する必要がある。第２保護層２２は、抵抗は低いがエッチングレートが速いため、エッチングを停止するのは、エッチングレートの低い第３保護層２３の内部とする。これにより、エッチングレートからエッチング停止時間を算出した場合でも、その停止時間のマージンを確保することができる。これは、プロセスマージンの向上につながる。さらに、除去せずに最終的に残す第３保護層２３の膜厚を、薄く制御することが可能になる。したがって、上下端子間の再生ギャップを低減（狭ギャップ化）した再生ヘッドを、歩留まりよく形成することができる。
最後に、図５（ｆ）に示すように、上部端子１５を形成し、磁気抵抗効果膜１２の面直方向に電流を流すＣＰＰ構造の素子が完成する。この素子では、磁気抵抗効果膜１２の主要部を覆う第３保護層２３の膜厚が薄く正確に制御されている。したがって、磁気抵抗効果膜１２の膜面に対して垂直にセンス電流を印加する上部端子１５と下部端子１１との間の距離を、制御性よく低減することができ、再生密度の向上に寄与できる。
さらに、本実施形態の磁気抵抗効果素子の作製方法によれば、キャップ膜２０のエッチング制御の精度がよくできるので、狭ギャップ化した磁気抵抗効果素子を安定して作製することが可能になる。この結果、製造歩留まりが向上する。
図６は、上述した磁気抵抗効果素子を用いた磁気ディスク装置５０の概略構成図である。磁気ディスク装置５０は、記録媒体である磁気ディスク５１と、磁気ディスク５１を装着して駆動機構（不図示）により回転するスピンドル５２と、磁気ディスク５１の読み取り、書き込みを行なう磁気ヘッドアセンブリ５３を含む。磁気ヘッドアセンブリ５３は、磁気ディスク５１上に発生する磁界を読み取り、あるいは磁気ディスク５１に情報を磁気的に書き込む磁気ヘッド６０と、磁気ヘッド６０を磁気ディスク５１の所望の位置へ駆動するアクチュエータアーム５７と、先端に磁気ヘッド６０を保持するサスペンション５５を有する。
図７は、図６に示す磁気ヘッド６０の概略構成図である。磁気ヘッド６０は、磁気ディスク５１上を、ディスク表面に非常に近接して浮上した状態で走るヘッドスライダ（基体）６１と、ディスク表面に対してエアベアリグ面を構成するレール６２、６３と、コイル６４と、磁気ディスク５１への情報の書き込みを行なう記録ヘッド素子６６と、磁気ディスク５１に記録された情報を読み取る再生ヘッド素子（磁気センサ）６５とを有する。再生ヘッド素子６５の主要部は、図２および３に示す構造となっている。
再生ヘッド素子６５は、磁気ヘッド６０に対して相対的に移動する磁気ディスク５１から漏れ出る磁界の時間変化を磁気抵抗効果素子１０（図２）により検出し、抵抗変化を電圧に誘導変換して出力を得る。
記録ヘッド素子６６は、書き込みコイル６４に電流を印加して、信号に対応する向きと強さを持つ磁束を発生させ、磁気ディスク５１のトラック（不図示）上に信号に対応する磁区を形成することによって書き込みを行なう。
本実施形態に係る磁気ヘッド６０は、再生ギャップが制御性よく低減された再生ヘッド素子６５を用いるので、磁気ディスク５１からの再生精度と再生密度を向上することができる。
最後に、以上の説明に関して、以下の付記を開示する。
（付記１） 外部磁界により磁化方向が変化する第１の磁性層、前記外部磁界に対して磁化の方向が固定された第２の磁性層、および第１磁性層と第２磁性層を磁気的に分離する非磁性層を含む磁気抵抗効果膜と、
前記磁気抵抗効果膜を覆い、少なくとも一部に、前記磁気抵抗効果膜の側から順に第３保護層、第２保護層、第１保護層から成る三層構造を有するキャップ膜と、
前記磁気抵抗効果膜に対して面直方向にセンス電流を印加する上部端子および下部端子と、
を備えることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
（付記２） 前記第１保護層は、金属の酸化物で構成され、第１保護層の膜厚は、前記金属の自然酸化膜の膜厚以下であることを特徴とする付記１に記載の磁気抵抗効果素子。
（付記３） 前記第２保護層は、酸化されにくく、比抵抗が３００μΩｃｍ以下である金属で構成されることを特徴とする付記１または２に記載の磁気抵抗効果素子。
（付記４） 前記第３保護層は、比抵抗が３００μΩｃｍ以下であり、物理的エッチングレートとして、アルゴン（Ａｒ＋）イオン入射エネルギー６００ｅＶでスパッタ率が１以下である材料で構成されることを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
（付記５） 前記磁気抵抗効果膜は、素子の幅方向の中央部において前記第３保護層のみで被覆され、前記幅方向の端部において、前記三層構造により被覆されることを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
（付記６） 基板に形成された下部端子上に、磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜上に、第３保護層、第２保護層、および第１保護層をこの順に積層してキャップ膜を形成する工程と、
前記キャップ膜および前記磁気抵抗効果膜を、所定の形状に加工する工程と、
前記加工後の磁気抵抗効果膜の幅方向の中央部において、前記キャップ膜のうち前記第１保護層と第２保護層の全部、および第３保護層の一部を除去する工程と、
前記除去後に、前記キャップ膜上に上部端子を形成する工程と、
を含む磁気抵抗効果素子の製造方法。
（付記７） 前記除去工程は、前記磁気抵抗効果膜の前記幅方向の端部に、前記第１〜第３の保護膜の積層が残るように除去することを特徴とする付記６に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
（付記８） 前記キャップ膜形成工程において、前記第１保護層を金属の酸化物で形成し、前記第１保護層の膜厚を、当該金属の自然酸化膜の膜厚以下とすることを特徴とする付記６に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
（付記９） 前記キャップ膜形成工程において、前記第２保護層を、酸化されにくく、比抵抗が３００μΩｃｍ以下である金属で形成することを特徴とする付記６に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
（付記１０） 前記キャップ膜形成工程において、前記第２保護層を、貴金属で形成することを特徴とする付記６に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
（付記１１） 前記キャップ膜形成工程において、前記第３保護層を、比抵抗が３００μΩｃｍ以下であり、物理的エッチングレートとして、アルゴン（Ａｒ＋）イオン入射エネルギー６００ｅＶでのスパッタ率が１以下である材料で形成することを特徴とする付記６に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
（付記１２） 前記第３保護層を、Ｔｉ，Ｔａ、Ｗ，Ｎｂ，Ｔｈ，Ｖ，Ａｒ，Ｂｗ，Ｈｆ，Ｒｅ、Ｍｏのいずれかで形成することを特徴とする付記１１に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
（付記１３） 付記１に記載の磁気抵抗効果素子と、
前記センス電流により検出される前記磁気抵抗効果素子の磁気抵抗の変化を、誘導電圧に変換する誘導変換素子と
を備える磁気ヘッド。
（付記１４） 入力信号に応じた強さと方向の磁束を発生する記録ヘッド素子をさらに備えることを特徴とする付記１３に記載の磁気ヘッド。
（付記１５） 磁気記録媒体と、
付記１３または１４に記載の磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを、前記磁気記録媒体上の所望の位置へ駆動するアクチュエータアームと、を備える磁気ディスク装置。
一般的なＣＰＰ構造の磁気抵抗効果素子の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係るＣＰＰ構造の磁気抵抗効果素子の概略構成図である。 図２の磁気抵抗効果素子で用いられる磁気抵抗効果膜（スピンバルブ膜）の構成例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る磁気抵抗効果素子の作製工程図（その１）である。 本発明の一実施形態に係る磁気抵抗効果素子の作製工程図（その２）であり、図４（ｃ）に続く工程を示す図である。 図２に示す磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドを備える磁気ディスク装置の概略構成図である。 図６の磁気ヘッドの概略図である。
符号の説明
１０ 磁気抵抗効果素子
１１ 下部端子（兼シールド）
１２ 磁気抵抗効果膜（スピンバルブ膜）
１３ 絶縁膜
１４ ハード膜（硬磁性バイアス膜）
１５ 上部端子（兼シールド）
２０ キャップ膜
２１ 第１保護層
２２ 第２保護層
２３ 第３保護層
４１ 下地層
４２ 反強磁性層
４３ ピンド（固定）層
４４ 非磁性（スペーサ）層
４５ フリー層
５０ 磁気ディスク装置
６０ 磁気ヘッド
６５ 再生ヘッド素子（磁気センサ）
６６ 記録ヘッド素子

Claims (9)

  1. 外部磁界により磁化方向が変化する第１の磁性層、前記外部磁界に対して磁化の方向が固定された第２の磁性層、および第１磁性層と第２磁性層を磁気的に分離する非磁性層を含む磁気抵抗効果膜と、
    前記磁気抵抗効果膜を覆い、少なくとも一部に、前記磁気抵抗効果膜の側から順に第３保護層、第２保護層、第１保護層から成る三層構造を有するキャップ膜と、
    前記磁気抵抗効果膜に対して面直方向にセンス電流を印加する上部端子および下部端子と、
    を備えることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
  2. 前記第１保護層は、金属の酸化物で構成され、当該第１保護層の膜厚は、前記金属の自然酸化膜の膜厚以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
  3. 前記第２保護層は、酸化されにくく、比抵抗が３００μΩｃｍ以下である金属で構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気抵抗効果素子。
  4. 前記第３保護層は、比抵抗が３００μΩｃｍ以下であり、物理的エッチングレートとして、アルゴン（Ａｒ＋）イオン入射エネルギー６００ｅＶでのスパッタ率が１以下である材料で構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
  5. 前記磁気抵抗効果膜は、素子の幅方向の中央部において前記第３保護層のみで被覆され、前記幅方向の端部において、前記三層構造により被覆されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
  6. 基板に形成された下部端子上に、磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
    前記磁気抵抗効果膜上に、第３保護層、第２保護層、および第１保護層をこの順に積層してキャップ膜を形成する工程と、
    前記キャップ膜および前記磁気抵抗効果膜を、所定の形状に加工する工程と、
    前記加工後の磁気抵抗効果膜の幅方向の中央部において、前記キャップ膜のうち前記第１保護層と第２保護層の全部、および第３保護層の一部を除去する工程と、
    前記除去後に、前記キャップ膜上に上部端子を形成する工程と、
    を含む磁気抵抗効果素子の製造方法。
  7. 前記除去工程は、前記磁気抵抗効果膜の前記幅方向の端部に、前記第１〜第３の保護膜の積層が残るように除去することを特徴とする請求項６に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
  8. 請求項１に記載の磁気抵抗効果素子と、
    前記センス電流により検出される前記磁気抵抗効果素子の磁気抵抗の変化を、誘導電圧に変換する誘導変換素子と
    を備える磁気ヘッド。
  9. 磁気記録媒体と、
    請求項９に記載の磁気ヘッドと、
    前記磁気ヘッドを、前記磁気記録媒体上の所望の位置へ駆動するアクチュエータアームと、を備える磁気ディスク装置。
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