JP2007042217A - 磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気再生装置および磁気抵抗効果素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 再生性能を向上させることが可能な磁気抵抗効果素子を提供する。
【解決手段】 ＭＲ層パターン３１の両側の空間に埋設されたリード層３２Ｒ，３２Ｌ上にハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌが分離配置されるようにＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０を構成する。ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０の製造工程において、ハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌを形成する際に先端近傍部分３３Ｅの厚さがばらつきにくくなるため、その先端近傍部分３３Ｅの厚さがハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌ間において異なりにくくなる。これにより、ハードバイアス層３３Ｒ，３３ＬからＭＲ層パターン３１に印加されるバイアス量が均等化されるため、再生出力が安定化すると共にアシンメトリが改善される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、磁気的な再生処理を実行する磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリおよび磁気再生装置、ならびに磁気抵抗効果素子の製造方法に関する。

近年、磁気再生装置として、ハードディスクを利用して磁気的な再生処理を実行するハードディスクドライブが普及している。このハードディスクドライブの開発分野では、ハードディスクの面記録密度の向上に伴い、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。この薄膜磁気ヘッドは、再生処理用のデバイスとして、磁気抵抗効果（ＭＲ；magneto-resistive effect）を利用して再生処理を実行する磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を備えている。

一般に、優れた再生性能を有するＭＲ素子は、スピンバルブ構造と呼ばれる積層構造を有している。この種のＭＲ素子は、磁気抵抗効果の種類に基づいて、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ；giant magneto-resistive effect）を利用するＧＭＲ素子と、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ；tunnel magneto-resistive effect ）を利用するＴＭＲ素子とに分類される。このＧＭＲ素子は、さらに、電流が流れる方向に基づいて、膜面に平行な方向に電流が流れる膜面平行電流型ＧＭＲ素子（ＣＩＰ（current-in-the-plane）−ＧＭＲ素子）と、膜面と直交する方向に電流が流れる膜面直交電流型ＧＭＲ素子（ＣＰＰ（current-perpendicular-to-the-plane）−ＧＭＲ素子）とに分類される。

図２７および図２８は従来のＭＲ素子の断面構成（エアベアリング面に平行な断面構成）を表しており、図２７はＣＩＰ−ＧＭＲ素子３００を示し、図２８はＣＰＰ−ＧＭＲ素子４００およびＴＭＲ素子５００をまとめて示している。なお、図２７および図２８に示した一連のＭＲ素子は、いずれも左右対称な構成を有しており、図中のＸ軸方向は、いわゆる再生トラック幅方向に対応している。

ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３００は、図２７に示したように、下部シールド層１１２および下部ギャップ層１１３と上部ギャップ層１１４および上部シールド層１１５との間に配置されている。このＣＩＰ−ＧＭＲ素子３００は、スピンバルブ構造を有するＭＲ層パターン３０１と、そのＭＲ層パターン３０１の両側に隣接配置されたハードバイアス層３０２Ｒ，３０２Ｌと、そのハードバイアス層３０２Ｒ，３０２Ｌ上に配置されたリード層３０３Ｒ，３０３Ｌとを備えている。このハードバイアス３０２Ｒ，３０２Ｌ層は、ＭＲ層パターン３０１の両側面（傾斜面）に沿って設けられており、この種のハードバイアス層３０２Ｒ，３０２Ｌを備えた素子構造は、いわゆる「隣接接合（abutted junction）構造」と呼ばれている。

ＣＰＰ−ＧＭＲ素子４００は、図２８に示したように、下部シールド層１１２と上部ギャップ層１１４および上部シールド層１１５との間に配置されている。このＣＰＰ−ＧＭＲ素子４００は、ＭＲ層パターン４０１と、そのＭＲ層パターン４０１の両側に隣接配置された下部ギャップ層４０２Ｒ，４０２Ｌと、その下部ギャップ層４０２Ｒ，４０２Ｌ上に配置されたハードバイアス層４０３Ｒ，４０３Ｌとを備えている。この下部ギャップ層４０２Ｒ，４０２Ｌは、ＭＲ層パターン４０１の両側面（傾斜面）に沿って設けられており、ハードバイアス層４０３Ｒ，４０３Ｌも同様に、下部ギャップ層４０２Ｒ，４０２Ｌの傾斜面に沿って設けられている。

ＴＭＲ素子５００は、図２８に示したように、ＭＲ層パターン５０１が導電性のスペーサ層に代えて絶縁性のトンネルバリア層を含んでいる点を除き、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子４００と同様の構成を有している。

ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３００では、下部ギャップ層１１３および上部ギャップ層１１４がいずれも絶縁性を有している。これに対して、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子４００およびＴＭＲ素子５００では、ＭＲ層パターン４０１，５０１を挟んで上下に配置された上部シールド層１１５および下部シールド層１１２がリード層として機能するために、下部ギャップ層１１３が絶縁性を有している一方で、上部ギャップ層１１４が導電性を有している。

ＭＲ素子の構成に関しては、既にいくつかの態様が提案されている。具体的には、ＭＲ層と、そのＭＲ層上に配置された一対の積層型ハードバイアス層（非磁性層／強磁性層／反強磁性層）とを備えたＭＲ素子が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、ＭＲ層パターンと、そのＭＲ層パターンの両側に隣接配置されたハードバイアス層およびリード層とを備えた隣接接合構造を有するＭＲ素子が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００１−１５５３１３号公報 特許第３６３１４４９号明細書

ところで、ＭＲ素子の再生性能を向上させるためには、再生出力を安定化すると共に出力振幅非対象性（いわゆるアシンメトリ）を改善するために、ハードバイアス層からＭＲ層パターンに印加されるバイアス量を均等化する必要がある。しかしながら、従来のＭＲ素子では、ハードバイアス層の形成厚さのばらつきに起因してバイアス量が不均等化しやすい傾向にあるため、再生性能を向上させることが困難であった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、再生性能を向上させることが可能な磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気再生装置および磁気抵抗効果素子の製造方法を提供することにある。

本発明に係る磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果層パターンと、その磁気抵抗効果層パターンの両側の空間に埋設された埋設層と、その埋設層上に分離配置されたハードバイアス層とを備えたものである。

本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、上記した磁気抵抗効果素子を備え、その磁気抵抗効果素子を利用して磁気的な再生処理を実行するものである。

本発明に係る磁気ヘッドアセンブリは、上記した薄膜磁気ヘッドが取り付けられた磁気ヘッドスライダと、その磁気ヘッドスライダを支持するスライダ支持機構とを備えたものである。

本発明に係る磁気再生装置は、上記した磁気ヘッドアセンブリと、その磁気ヘッドアセンブリを利用して磁気的な再生処理が実行される記録媒体とを備えたものである。

本発明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法は、磁気抵抗効果層パターンを形成する第１の工程と、その磁気抵抗効果層パターン上に第１のマスクを形成する第２の工程と、第１のマスクおよびその周辺領域を覆うように埋設層を形成したのち、その第１のマスクをリフトオフすることにより、磁気抵抗効果層パターンの両側の空間に埋設層を埋設する第３の工程と、磁気抵抗効果層パターン上に第２のマスクを形成する第４の工程と、第２のマスクおよびその周辺領域を覆うようにハードバイアス層を形成したのち、その第２のマスクをリフトオフすることにより、埋設層上にハードバイアス層を分離配置する第５の工程とを含むものである。

本発明に係る磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気再生装置または磁気抵抗効果素子の製造方法では、磁気抵抗効果層パターンの両側の空間に埋設された埋設層上にハードバイアス層が分離配置される。この場合には、磁気抵抗効果素子の製造工程において、ハードバイアス層を形成する際に先端近傍部分（磁気抵抗効果層パターンに近い側の先端の近傍部分）の厚さがばらつきにくくなるため、その先端近傍部分の厚さがハードバイアス層間において均等化される。これにより、ハードバイアス層から磁気抵抗効果層パターンに印加されるバイアス量が均等化されるため、再生出力が安定化すると共にアシンメトリが改善される。

本発明に係る磁気抵抗効果素子では、埋設層がハードバイアス層に隣接する箇所に傾斜面を有し、その傾斜面の角度が±１０°以内であると共に、ハードバイアス層が磁気抵抗効果層パターンに近い側の先端に傾斜面を有し、その傾斜面の角度が４０°以上であるのが好ましい。

また、本発明に係る磁気抵抗効果素子では、ハードバイアス層が磁気抵抗効果層パターンから両側に離れていてもよい。この場合には、ハードバイアス層と磁気抵抗効果層パターンとの間の距離が３０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲内であるのが好ましい。

また、本発明に係る磁気抵抗効果素子では、磁気抵抗効果層パターンがピンニング層、ピンド層およびフリー層を含む積層構造を有していてもよい。

また、本発明に係る磁気抵抗効果素子では、埋設層が磁気抵抗効果層パターンに電流を供給するためのリード層であり、膜面平行電流型巨大磁気抵抗効果素子として構成されていてもよいし、あるいは埋設層が磁気抵抗効果層パターンを周辺から電気的に分離するためのギャップ層であり、膜面直交電流型巨大磁気抵抗効果素子またはトンネル磁気抵抗効果素子として構成されていてもよい。

ここで、上記した一連の文言の意味は、以下の通りである。すなわち、「磁気抵抗効果層パターンの両側」とは、再生トラック幅方向における一方側および他方側である。「埋設層の傾斜面の角度」とは、その傾斜面と水平面との間の角度である。「水平面」とは、磁気抵抗効果層パターンが積層構造を有している場合に、その積層方向と直交する面（仮想面）である。「ハードバイアス層の傾斜面の角度」とは、その傾斜面と下地面（埋設層の表面（傾斜面））との間の角度である。「磁気抵抗効果層パターンから両側に離れている」とは、ハードバイアス層の先端（磁気抵抗効果層パターンに近い側の先端）が磁気抵抗効果層パターンに隣接しておらず、その磁気抵抗効果層パターンとの間に距離を隔てて離れている、という意味である。

本発明に係る磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、磁気再生装置または磁気抵抗効果素子の製造方法では、磁気抵抗効果層パターンの両側の空間に埋設された埋設層上にハードバイアス層が分離配置されているので、再生出力が安定化すると共にアシンメトリが改善される。したがって、再生性能を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る磁気再生装置の構成について説明する。図１および図２は磁気再生装置の構成を表しており、図１は斜視構成を示し、図２は主要部の斜視構成を拡大して示している。なお、本発明の磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッドおよび磁気ヘッドアセンブリはいずれも磁気再生装置を構成する構成要素であるため、それらの一連の構成要素に関しては以下で併せて説明する。

本実施の形態に係る磁気再生装置は、例えば、記録処理および再生処理の双方を実行可能なハードディスクドライブである。この磁気再生装置は、図１に示しように、筐体１００の内部に、磁気的に情報が記録される記録媒体としての複数のハードディスク１０１と、各ハードディスク１０１に対応して配置され、先端に磁気ヘッドスライダ２００が取り付けられた複数のアーム１０２とを備えている。ハードディスク１０１は、スピンドルモータ１０３を中心として回転可能になっている。アーム１０２は、固定軸１０５にベアリング１０６を介して挿通された状態において、動力源としての駆動部１０４により支持されており、その固定軸１０５を中心として旋回可能になっている。なお、図１では、例えば、複数のアーム１０２が一体として旋回可能なモデルを示している。この磁気再生装置のうち、アーム１０２を含むスライダ支持機構により磁気ヘッドスライダ２００が支持されたユニットは、いわゆるＨＧＡ（head gimbals assembly ）と呼ばれる磁気ヘッドアセンブリである。

磁気ヘッドスライダ２００は、図２に示したように、スライダ２０１の一面（ハードディスク１０１に対向する面（エアベアリング面２０１Ｍ）と直交する一側面）に、記録処理および再生処理を実行する薄膜磁気ヘッド２０２が取り付けられたものである。このスライダ２０１は、アーム１０２の旋回時に生じる空気抵抗を減少させるための溝部が設けられた略直方体状の立体構造を有してる。情報の記録・再生時においてハードディスク１０１が回転すると、そのハードディスク１０１の記録面（磁気ヘッドスライダ２００と対向する面）とエアベアリング面２０１Ｍとの間に空気流が生じるため、その空気流を利用してヘッドスライダ２００がハードディスク１０１から極僅かに浮上するようになっている。なお、図２では、エアベアリング面２０１Ｍ側のスライダ２０１の立体構造を見やすくするために、図１に示した状態とは磁気ヘッドスライダ２００の上下を反転させた状態を示している。

次に、図１〜図５を参照して、薄膜磁気ヘッド２０２の詳細な構成について説明する。図３〜図５は薄膜磁気ヘッド２０２の構成を表しており、図３は分解斜視構成を示し、図４は図３に示した矢印ＩＶ方向から見た平面構成を示し、図５は図４に示したＶ−Ｖ線に沿った矢視方向の断面構成を示している。

この薄膜磁気ヘッド２０２は、例えば、再生処理を担う再生ヘッド部１０と、記録処理を担う記録ヘッド部２０とを含む複合型ヘッドである。

再生ヘッド部１０は、例えば、スライダ２０１上に設けられており、絶縁層１１と、下部シールド層１２と、下部ギャップ層１３と、ＭＲ素子としてのＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０と、上部ギャップ層１４と、上部シールド層１５とがこの順に積層された積層構造を有している。

絶縁層１１は、再生ヘッド部１０をスライダ２０１から電気的に分離するものであり、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ；以下、「アルミナ」という）などの絶縁性材料により構成されている。下部シールド層１２および上部シールド層１５は、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０を磁気的に遮蔽するものであり、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ；以下、「パーマロイ（商品名）」という）などの磁性材料により構成されている。下部ギャップ層１３および上部ギャップ層１４は、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０を周辺から磁気的かつ電気的に分離するものであり、例えば、アルミナや窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの非磁性絶縁性材料により構成されている。ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０は、巨大磁気抵抗効果を利用してハードディスク１０１の信号磁界を検出することにより、そのハードディスク１０１に記録されている情報を磁気的に再生するものである。

記録ヘッド部２０は、例えば、再生ヘッド部１０上に非磁性層１６を介して設けられており、下部磁極１７と、記録ギャップ層２１と、絶縁層２２，２３，２４により埋設された２段重ねの薄膜コイル２５，２６と、上部磁極２７とがこの順に積層された積層構造を有する長手記録ヘッドである。なお、非磁性層１６は、再生ヘッド部１０と記録ヘッド部２０との間を磁気的に分離するものであり、例えばアルミナなどにより構成されている。

下部磁極１７は、上部磁極２７と共に磁路を構成するものであり、例えば、パーマロイなどの高飽和磁束密度磁性材料により構成されている。記録ギャップ層２１は、下部磁極１７と上部磁極２７との間に磁気的ギャップを設けるものであり、例えば、アルミナなどの絶縁性材料により構成されている。絶縁層２２〜２４は、薄膜コイル２５，２６を周辺から電気的に分離するものであり、例えば、フォトレジストなどの絶縁性材料により構成されている。薄膜コイル２５，２６は、磁束を発生させるものであり、例えば、銅（Ｃｕ）などの高導電性材料により構成されたスパイラル状構造を有している。これらの薄膜コイル２５，２６の一端は互いに連結されており、他端にはそれぞれ通電用のパッドが設けられている。上部磁極２７は、薄膜コイル２５，２６において発生した磁束を収容することにより、その磁束を利用して記録ギャップ層２１近傍に記録用の磁界を発生させるものであり、例えば、パーマロイや窒化鉄（ＦｅＮ）などの高飽和磁束密度磁性材料により構成されている。この上部磁極２７は、記録ギャップ層２１に設けられたバックギャップ２１Ｋを通じて下部磁極１７と磁気的に連結されている。なお、上部磁極２７上には、さらに、記録ヘッド部２０を周辺から電気的に分離するためのオーバーコート層（図示せず）が設けられている。

次に、図３〜図７を参照して、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０の構成について説明する。図６および図７はＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０の構成を表しており、図６は図４および図５に示したＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視方向の断面構成（エアベアリング面に平行な断面構成）を示し、図７は図６に示した主要部の断面構成を拡大して示している。なお、図６に示したＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０は、例えば、左右対称な構成を有しており、図中のＸ軸方向は、いわゆる再生トラック幅方向に対応している。

ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０は、図６に示したように、下部シールド層１２および下部ギャップ層１３と上部ギャップ層１４および上部シールド層１５との間に配置されている。このＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０は、下部ギャップ層１３上に配置されたＭＲ層パターン３１と、そのＭＲ層パターン３１の両側の空間に埋設された埋設層としてのリード層３２Ｒ，３２Ｌと、そのリード層３２Ｒ，３２Ｌ上に分離配置されたハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌとを備えている。この「ＭＲ層パターン３１の両側」とは、再生トラック幅方向（Ｘ軸方向）における一方側および他方側である。

ＭＲ層パターン３１は、例えば、図６および図７に示したように、ピンニング層３１２、ピンド層３１３およびフリー層３１５を含む積層構造（スピンバルブ構造）を有している。具体的には、ＭＲ層パターン３１は、例えば、下部ギャップ層１３に近い側から順に、下地層３１１と、ピンニング層３１２と、ピンド層３１３と、スペーサ層３１４と、フリー層３１５と、保護層３１６とが積層された積層構造を有しており、全体として台形状の断面形状を有している。なお、ピンニング層３１２〜フリー層３１５の積層順は、例えば、上記した順序と反転していてもよい。

下地層３１１は、その上に形成去れる層（ここでは例えばピンニング層３１２）の磁気特性を安定化するものであり、例えば、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）などの金属材料により構成されている。ピンニング層３１２は、ピンド層３１３の磁化方向を固定するものであり、例えば、イリジウムマンガン合金（ＩｒＭｎ）などの反強磁性材料により構成されている。ピンド層３１３は、ピンニング層３１２と交換結合されることにより磁化方向が固定されたものであり、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）などの強磁性材料を含んで構成されている。このピンド層３１３は、例えば、単層構造を有していてもよいし、あるいは非磁性層を挟んで２つの強磁性層が積層された積層構造（いわゆるシンセティックピンド層）を有していてもよい。スペーサ層３１４は、ピンド層３１３とフリー層３１５との間を離間させるものであり、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）などの非磁性材料により構成されている。フリー層３１５は、外部磁界に応じて磁化方向が回転可能なものであり、例えば、コバルト鉄合金などの強磁性材料を含んで構成されている。このフリー層３１５は、例えば、単層構造を有していてもよいし、あるいは非磁性層を挟んで２つの強磁性層が積層された積層構造（いわゆるシンセティックフリー層）を有していてもよい。保護層３１６は、ＭＲ層パターン３１のうちの主要部（主にピンニング層３１２からフリー層３１５に至る積層部分）を保護するものであり、例えば、タンタル（Ｔａ）などの非磁性材料により構成されている。

リード層３２Ｒ，３２Ｌは、ＭＲ層パターン３１に電流（センス電流）を供給するために使用されるものであり、例えば、金（Ａｕ）などの導電性材料により構成されている。このリード層３２Ｒ，３２Ｌは、ＭＲ層パターン３１の高さ（Ｚ軸方向の寸法）とほぼ同程度の高さとなるように、そのＭＲ層パターン３１の両側に設けられた空間に埋設されている。特に、リード層３２Ｒ，３２Ｌは、ハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌに隣接する箇所に傾斜面３２Ｍを有しており、その傾斜面３２Ｍの角度（傾斜角度θ）は、例えば、±１０°以内である。この「傾斜角度θ」とは、厳密には、傾斜面３２Ｍと水平面Ｐ（ＭＲ層パターン３１の積層方向と直交する仮想面（ＸＹ面）との間の角度である。また、「±１０°以内」とは、傾斜面３２ＭがＭＲ層パターン３１に近づくにしたがって落ち込むように傾斜している場合（傾斜角度θがプラスの場合）もあれば、傾斜面３２ＭがＭＲ層パターン３１に近づくにしたがって競り上がるように傾斜している場合（傾斜角度θがマイナスの場合）もある、という意味である。図６では、例えば、傾斜角度θがプラスの場合（０°＜θ≦１０°）を示している。

ハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌは、ＭＲ層パターン３１にバイアスを印加するものであり、例えば、コバルト白金合金（ＣｏＰｔ）などの硬磁性材料を含んで構成されている。特に、ハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌは、ＭＲ層パターン３１に近い側の先端に傾斜面３３Ｍを有しており、その傾斜面３３Ｍの角度（傾斜角度ω）は、例えば、４０°以上、好ましくは４０°〜９０°である。この「傾斜角度ω」とは、厳密には、傾斜面３３Ｍと下地面（リード層３２Ｒ，３２Ｌの表面（傾斜面３２Ｍ））との間の角度である。図６では、例えば、傾斜角度ωが鋭角である場合（４０°≦ω＜９０°）を示している。また、ハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌは、例えば、ＭＲ層パターン３１から両側に離れており、そのハードバイアス層３３Ｒ，３３ＬとＭＲ層パターン３１との間の距離Ｌは、例えば、３０ｎｍ〜４００ｎｍである。この「ＭＲ層パターン３１から両側に離れている」とは、ハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌの先端（ＭＲ層パターン３１に近い側の先端）がＭＲ層パターン３１に隣接しておらず、そのＭＲ層３１パターンとの間に距離（距離Ｌ）を隔てて離れている、という意味である。

次に、図１〜図７を参照して、磁気再生装置の動作について説明する。

この磁気再生装置では、情報の記録・再生時において、固定軸１０５を中心としてアーム１０２が旋回することにより、そのアーム１０２の先端に取り付けられた磁気ヘッドスライダ２００がハードディスク１０１の記録面と対向する。これにより、磁気ヘッドスライダ２００に取り付けられた薄膜磁気ヘッド２０２からハードディスク１０１に対して記録・再生処理が施される。

具体的には、情報の記録時において、図示しない外部回路を通じて記録ヘッド部２０の薄膜コイル２５，２６に電流が流れると、その薄膜コイル２５，２６において磁束が発生する。このとき発生した磁束が主に上部磁極２７に収容されたのちにエアベアリング面２０１Ｍから放出されることにより、記録ギャップ層２１近傍に記録用の磁界が発生する。この記録用の磁界により記録面が磁化されるため、ハードディスク１０１に磁気的に情報が記録される。

一方、情報の再生時においては、再生ヘッド部１０のうちのＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０により再生処理が実行される。すなわち、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０では、ハードバイアス層３３Ｒ，３３ＬからＭＲ層パターン３１にバイアスが印加されると共に、リード層３２Ｒ，３２Ｌを通じてＭＲ層パターン３１にセンス電流が供給された状態において、ハードディスク１０１の信号磁界を検出することによりフリー層３１５の磁化方向が回転すると、ＭＲ層パターン３１中を流れる伝導電子は、フリー層３１５の磁化方向とピンド層３１３の磁化方向との間の相対角度に応じた抵抗を受ける。このときのＭＲ層パターン３１の抵抗は、信号磁界の大きさに応じて変化するため（磁気抵抗効果）、そのＭＲ層パターン３１の抵抗変化が電圧変化として検出されることにより、ハードディスク１０１に記録されていた情報が磁気的に再生される。

次に、図６および図８〜図１２を参照して、図６に示したＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０の製造方法について説明する。図８〜図１２はＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０の製造方法を説明するためのものであり、いずれも図６に示した断面構成に対応している。なお、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０を構成する一連の構成要素の形成材料に関しては既に詳細に説明したので、その説明を以下では随時省略する。

ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０を製造する際には、下部シールド層１２上に下部ギャップ層１３を形成したのち、まず、図８に示したように、下部ギャップ層１３を全体に渡って覆うようにＭＲ層３１Ｚを形成する。このＭＲ層３１Ｚは、ＭＲ層パターン３１を形成するための前準備層である。このＭＲ層３１Ｚを形成する際には、図７に示したように、下地層３１１、ピンニング層３１２、ピンド層３１３、スペーサ層３１４、フリー層３１５および保護層３１６をこの順に形成して積層させる。

続いて、ＭＲ層３１Ｚ上にフォトレジストを塗布することによりフォトレジスト膜（図示せず）を形成したのち、フォトリソグラフィ法を使用してフォトレジスト膜をパターニングすることにより、図８に示したように、第１のマスクとしてマスク４１を形成する。このマスク４１を形成する際には、後工程においてＭＲ層パターン３１が形成される領域（図９参照）に位置合わせすると共に、後工程において容易にリフトオフ可能とするためにアンダーカット構造を有するようにする。

続いて、マスク４１を使用してＭＲ層３１Ｚを選択的にエッチングすることにより、図９に示したように、そのＭＲ層３１Ｚの残存部分としてＭＲ層パターン３１を形成する。このＭＲ層パターン３１を形成する際には、例えば、イオンミリングなどを使用する。ＭＲ層３１Ｚがエッチングされる際には、マスク４１のうちのアンダーカット部分においてエッチング処理が遮蔽されることにより、そのマスク４１に近い側と遠い側のとの間においてエッチング量に連続的に差異が生じるため、台形状の断面形状を有するようにＭＲ層パターン３１がパターニングされる。これにより、ＭＲ層パターン３１の両側の面（側面）が傾斜する。

続いて、図９に示したように、マスク４１を残存させたまま、マスク４１およびその周辺領域を覆うように埋設層としてリード層３２を形成する。このリード層３２を形成する際には、例えば、スパッタリングを使用すると共に、ＭＲ層パターン３１の両側の空間を埋め込むことにより傾斜面３２Ｍの傾斜角度θ（図６参照）が±１０°以内となるように成膜量を調整する。こののち、マスク４１をリフトオフすることにより、図１０に示したように、ＭＲ層パターン３１の両側の空間にリード層３２Ｒ，３２Ｌを埋設する。なお、リフトオフ用のマスクに関しては、例えば、上記したようにマスク４１を流用してもよいし、あるいはマスク４１を除去したのちにあらためて他のマスクを形成してもよい。

続いて、マスク４１の形成方法と同様の手順を経ることにより、図１０に示したように、ＭＲ層パターン３１上に第２のマスクとしてマスク４２を形成する。このマスク４２を形成する際には、後工程において距離Ｌ（図６参照）が３０ｎｍ〜４００ｎｍとなるように形成位置を調整すると共に、後工程において容易にリフトオフ可能とするためにアンダーカット構造を有するようにする。

続いて、図１１に示したように、マスク４２を残存させたまま、マスク４２およびその周辺領域を覆うようにハードバイアス層３３を形成する。このハードバイアス層３３を形成する際には、例えば、スパッタリングを使用すると共に、傾斜面３３Ｍの傾斜角度ω（図６参照）が４０°以上となるように成膜量を調整する。こののち、マスク４２をリフトオフすることにより、図１２に示したように、リード層３２Ｒ，３２Ｌ上にハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌを分離配置する。

最後に、図６に示したように、ＭＲ層パターン３１、リード層３２Ｒ，３２Ｌおよびハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌを覆うように上部ギャップ層１４を形成したのち、その上部ギャップ層１４上に上部シールド層１５を形成することにより、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０が完成する。

本実施の形態に係る磁気再生装置では、図６に示したように、ＭＲ層パターン３１と、そのＭＲ層パターン３１の両側の空間に埋設されたリード層３２Ｒ，３２Ｌと、そのリード層３２Ｒ，３２Ｌ上に分離配置されたハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌとを備えるようにＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０を構成したので、以下の理由により、再生性能を向上させることができる。

すなわち、従来のＣＩＰ−ＧＭＲ素子３００（図２７参照）では、隣接接合構造を有していることに伴い、ハードバイアス３０２Ｒ，３０２Ｌ層がＭＲ層パターン３０１の両側面（急な傾斜面）に沿って設けられているため、そのハードバイアス層３０２Ｒ，３０２Ｌの厚さが先端（ＭＲ層パター３０１に近い側の先端）に近づくにしたがって次第に薄くなっている。この場合には、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３００の製造工程において、ハードバイアス層３０２Ｒ，３０２Ｌを形成する際に先端近傍部分３０２Ｅの厚さがばらつきやすくなるため、その先端近傍部分３０２Ｅの厚さがハードバイアス層３０２Ｒ，３０２Ｌ間において異なりやすくなる。これにより、ハードバイアス層３０２Ｒ，３０２ＬからＭＲ層パターン３０１に印加されるバイアス量が不均等化されることに起因して、再生出力が安定化しないと共にアシンメトリが改善されないため、再生性能を向上させることが困難である。

これに対して、本実施の形態に係るＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０（図６参照）では、ＭＲ層パターン３１の両側の空間に埋設されたリード層３２Ｒ，３２Ｌ上にハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌが配置されていることに伴い、ハードバイアス３３Ｒ，３３Ｌ層がリード層３２Ｒ，３２Ｌの表面（緩やかな傾斜面）に沿って設けられているため、そのハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌの厚さが先端において部分的に薄くなっているものの、全体に渡ってほぼ均一な厚さを有している。この場合には、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０の製造工程において、ハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌを形成する際に先端近傍部分３３Ｅの厚さがばらつきにくくなるため、その先端近傍部分３３Ｅの厚さがハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌ間において異なりにくくなる。したがって、ハードバイアス層３３Ｒ，３３ＬからＭＲ層パターン３１に印加されるバイアス量が均等化されることに基づいて、再生出力が安定化すると共にアシンメトリが改善されるため、再生性能を向上させることができるのである。

特に、本実施の形態では、リード層３２Ｒ，３２Ｌの傾斜角度θが±１０°以内であるため、その傾斜角度θが±１０°以内から外れている場合とは異なり、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０の製造工程においてリード層３２Ｒ，３２Ｌ上にハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌを形成する際に、そのハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌの傾斜角度ωが過剰に大きくまたは小さくならない（先端近傍部分３３Ｅの形成厚さが過剰にばらつきやすくならない）ように、傾斜面３２Ｍの傾斜状態が適正化される。したがって、この観点においても、再生性能の向上に寄与することができる。

また、本実施の形態では、ハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌの傾斜角度ωが４０°以上であるため、その傾斜角度ωが４０°未満である場合とは異なり、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０の製造工程においてハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌを形成する際に、先端近傍部分３３Ｅの形成厚さが過剰にばらつきやすくならないように、傾斜面３３Ｍの傾斜状態が適正化される。したがって、この観点においても、やはり再生性能の向上に寄与することができる。

また、本実施の形態では、ハードバイアス層３３Ｒ，３３ＬがＭＲ層パターン３１から両側に離れているため、そのハードバイアス層３３Ｒ，３３ＬがＭＲ層パターン３１に隣接している場合（後述する図１４参照）と比較して、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０の再生特性に寄与する上部シールド層１５の断面形状が改善される。具体的には、ハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌが離れている場合には、ＭＲ層パターン３１を覆っている上部シールド層１５がそのＭＲ層パターン３１近傍においてハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌに沿って緩やかに立ち上がるため、上部シールド層１４において磁区が乱れにくくなるのに対して、ハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌが隣接している場合には、上部シールド層１５が急峻に立ち上がるため、その上部シールド層１５において磁化が乱れやすくなる。したがって、半値幅（いわゆるＰＷ５０）が小さくなるため、線記録密度を向上させることができる。

この場合には、特に、ハードバイアス層３３Ｒ，３３ＬとＭＲ層パターン３１との間の距離Ｌを３０ｎｍ〜４００ｎｍとすれば、バルクハウゼンノイズに起因する不良発生を抑制する観点において距離Ｌが適正化されるため、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０の製造歩留りを確保することができる。

なお、本実施の形態では、図６に示したように、リード層３２Ｒ，３２Ｌの傾斜角度θがプラス（０°＜θ≦１０°）となるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、上記したように傾斜角度θは±１０°以内において自由に設定可能である。一例を挙げれば、図１３に示したように、傾斜角度θがマイナス（−１０°≦θ＜０°）となるようにしてもよい。この場合においても、図６に示した場合と同様の効果を得ることができる。なお、図１３に示したＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０に関する上記以外の構成は、図６に示した場合と同様である。

また、本実施の形態では、図６に示したように、ハードバイアス層３３Ｒ，３３ＬがＭＲ層パターン３１から両側に離れるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、図１４に示したように、ハードバイアス層３３Ｒ，３３ＬがＭＲ層パターン３１に隣接するようにしてもよい。この場合においても、バイアス量を均等化することにより再生出力が安定化すると共にアシンメトリが改善されるため、図６に示した場合と同様の効果を得ることができる。ただし、再生出力の安定化およびアシンメトリの改善と共に上記した製造歩留りも考慮すれば、図６に示したように、ハードバイアス層３３Ｒ，３３ＬはＭＲ層パターン３１から離れているのが好ましい。なお、図１４に示したＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０に関する上記以外の構成は、図６に示した場合と同様である。

また、本実施の形態では、図６に示したように、リード層３２Ｒ，３２Ｌ上にハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌを直接的に配置させるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、図１５に示したように、リード層３２Ｒ，３２Ｌ上に非磁性層３４Ｒ，３４Ｌを介してハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌを間接的に配置するようにしてもよい。この非磁性層３４Ｒ，３４Ｌは、例えば、ハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌの磁気特性を安定化させるためにクロム（Ｃｒ）などの非磁性材料により構成されている。この場合においても、図６に示した場合と同様の効果を得ることができる。なお、図１５に示したＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０に関する上記以外の構成は、図６に示した場合と同様である。

図１５に示したＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０は、例えば、図１６および図１７に示した製造手順を経ることにより製造可能である。すなわち、まず、図１６に示したように、図８〜図１０を参照して既に説明した手順を経ることによりＭＲ層パターン３１およびリード層３２Ｒ，３２Ｌを形成したのち、マスク４２の形成手順と同様の手順を経ることにＭＲ層パターン３１上にマスク４３を形成する。このマスク４３を形成する際には、例えば、後工程において非磁性層３４Ｒ，３４Ｌおよびハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌを形成した際（図１７参照）に、非磁性層３４Ｒ，３４Ｌの先端がハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌの先端よりもＭＲ層パターン３１に近づくように、アンダーカット高さを調整する。続いて、図１６に示したように、マスク４３を残存させたまま、マスク４３およびその周辺領域を覆うように非磁性層３４およびハードバイアス層３３を順に形成して積層させる。最後に、マスク４３をリフトオフすることにより、図１７に示したように、リード層３２Ｒ，３２Ｌ上に非磁性層３４Ｒ，３４Ｌおよびハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌを分離配置する。こののち、上部ギャップ層１４および上部シールド層１５を形成することにより、図１５に示したＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０が完成する。なお、図１６および図１７に示したＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０の製造方法に関する上記以外の手順は、それぞれ図１１および図１２に示した場合と同様である。

なお、図１５〜図１７では、ハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌの下側のみに非磁性層３４Ｒ，３４Ｌを設けるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、ハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌの下側および上側の双方に非磁性層３４Ｒ，３４Ｌを設けることにより、上下の非磁性層３４Ｒ，４３Ｌによりハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌが挟まれるようにしてもよい。

確認までに、図１３、図１４および図１５を参照して説明した３種類の変形例は、任意の２種類または３種類の組み合わせとなるように互いに組み合わされてもよい。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

図１８は、本発明の第２の実施の形態に係る磁気再生装置に搭載されるＣＰＰ−ＧＭＲ素子５０の断面構成を表しており、図６に示した断面構成に対応している。本実施の形態に係る磁気再生装置は、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０に代えてＣＰＰ−ＧＭＲ素子５０を備えていると共に、上部ギャップ層１４がタンタル、チタン（Ｔｉ）またはルテニウムなどの導電性材料により構成されている点を除き、上記第１の実施の形態において説明した磁気再生装置と同様の構成を有している。

ＣＰＰ−ＧＭＲ素子５０は、図１８に示したように、下部シールド層１２と上部ギャップ層１４および上部シールド層１５との間に配置されている。このＣＰＰ−ＧＭＲ素子５０は、ＭＲ層パターン５１と、そのＭＲ層パターン５１の両側の空間に埋設された埋設層としての下部ギャップ層５２Ｒ，５２Ｌと、その下部ギャップ層５２Ｒ，５２Ｌ上に分離配置されたハードバイアス層５３Ｒ，５３Ｌとを備えている。

ＭＲ層パターン５１は、例えば、図７に示したＭＲ層パターン３１と同様の積層構造を有している。

下部ギャップ層５２Ｒ，５２Ｌは、ＭＲ層パターン５１を周辺から電気的に分離するものであり、例えば、アルミナなどの絶縁性材料により構成されている。この下部ギャップ層５２Ｒ，５２Ｌは、図６に示したリード層３２Ｒ，３２Ｌと同様の構造的特徴を有している。すなわち、下部ギャップ層５２Ｒ，５２Ｌは、ＭＲ層パターン５１の高さ（Ｚ軸方向の寸法）とほぼ同程度の高さとなるように、そのＭＲ層パターン５１の両側に設けられた空間に埋設されており、下部ギャップ層５２Ｒ，５２Ｌの傾斜面５２Ｍの傾斜角度θは、例えば、±１０°以内である。

ハードバイアス層５３Ｒ，５３Ｌは、図６に示したハードバイアス層３３Ｒ，３３Ｌと同様の機能、材質および構造的特徴を有している。すなわち、ハードバイアス層５３Ｒ，５３Ｌの傾斜面５３Ｍの傾斜角度ωは、例えば、４０°以上、好ましくは４０°〜９０°である。またハードバイアス層５３Ｒ，５３Ｌは、例えば、ＭＲ層パターン５１から両側に離れており、そのハードバイアス層５３Ｒ，５３ＬとＭＲ層パターン５１との間の距離Ｌは、例えば、３０ｎｍ〜４００ｎｍである。

このＣＰＰ−ＧＭＲ素子５０は、上記した構成的差異が満たされるように一部の製造手順を変更する点を除き、上記第１の実施の形態において説明したＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０の製造方法と同様の手順を経ることにより製造可能である。

本実施の形態に係る磁気再生装置では、図１８に示したように、ＭＲ層パターン５１と、そのＭＲ層パターン５１の両側の空間に埋設された下部ギャップ層５２Ｒ，５２Ｌと、その下部ギャップ層５２Ｒ，５２Ｌ上に分離配置されたハードバイアス層５３Ｒ，５３Ｌとを備えるようにＣＰＰ−ＧＭＲ素子５０を構成したので、従来のＣＰＰ−ＧＭＲ素子４００（図２８参照）とは異なり、上記第１の実施の形態において説明した作用と同様の作用が得られる。すなわち、従来のＣＰＰ−ＧＭＲ素子４００では、ハードバイアス層４０３Ｒ，４０３Ｌが下部ギャップ層４０２Ｒ，４０２Ｌの表面（急な傾斜面）に沿って設けられていることに伴い、先端近傍部分４０３Ｅの厚さがハードバイアス層４０３Ｒ，４０３Ｌ間においてばらつきやすくなるため、ハードバイアス層４０３Ｒ，４０３ＬからＭＲ層パターン４０１に印加されるバイアス量が不均等化される。これに対して、本実施の形態に係るＣＰＰ−ＧＭＲ素子５０では、ハードバイアス５３Ｒ，５３Ｌ層が下部ギャップ層５２Ｒ，５２Ｌの表面（緩やかな傾斜面）に沿って設けられているため、そのハードバイアス層５３Ｒ，５３ＬからＭＲ層パターン５１に印加されるバイアス量が均等化される。したがって、やはり再生出力が安定化すると共にアシンメトリが改善されるため、再生性能を向上させることができる。

なお、本実施の形態に係る磁気再生装置に関する上記以外の構成、動作、製造方法、効果および変形例は、上記第１の実施の形態と同様である。確認までに説明しておくと、上記第１の実施の形態において説明した線記録密度の向上は、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子３０のみに関して得られる特有の効果であり、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子５０や後述するＴＭＲ素子６０（第３の実施の形態）に関しては得られない効果である。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。

図１８および図１９は、本発明の第３の実施の形態に係る磁気再生装置に搭載されるＴＭＲ素子６０の断面構成を表している。このうち、図１９は、ＴＭＲ素子６０のうちの主要部を拡大して示しており、図７に示した断面構成に対応している。本実施の形態に係る磁気再生装置は、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子５０に代えてＴＭＲ素子６０を備える点を除き、上記第２の実施の形態において説明した磁気再生装置と同様の構成を有している。

ＴＭＲ素子６０は、図１８に示したように、ＭＲ層パターン５１に代えてＭＲ層パターン６１を備える点を除き、上記第２の実施の形態において説明したＣＰＰ−ＧＭＲ素子５０と同様の構成を有している。このＭＲ層パターン６１は、例えば、図１９に示したように、スペーサ層３１４に代えてトンネルバリア層６１４を備える点を除き、図７に示したＭＲ層パターン３１と同様の構成を有している。トンネルバリア層６１４は、ピンド層３１３とフリー層３１５との間において電子をトンネリングさせるものであり、例えば、アルミナなどの絶縁性材料により構成されている。

このＣＰＰ−ＧＭＲ素子５０は、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子５０に代えてＴＭＲ素子６０を形成する点を除き、上記第２の実施の形態において説明したＣＰＰ−ＧＭＲ素子５０の製造方法と同様の手順を経ることにより製造可能である。

本実施の形態に係る磁気再生装置では、図１８および図１９に示したように、ＭＲ層パターン６１と、そのＭＲ層パターン６１の両側の空間に埋設された下部ギャップ層５２Ｒ，５２Ｌと、その下部ギャップ層５２Ｒ，５２Ｌ上に分離配置されたハードバイアス層５３Ｒ，５３Ｌとを備えるようにＴＭＲ素子６０を構成したので、従来のＴＭＲ素子５００（図２８参照）とは異なり、上記第２の実施の形態において説明した作用と同様の作用が得られる。したがって、やはりハードバイアス層５３Ｒ，５３ＬからＭＲ層パターン６１に印加されるバイアス量が均等化されることにより再生出力が安定化すると共にアシンメトリが改善されるため、再生性能を向上させることができる。

なお、本実施の形態に係る磁気再生装置に関する上記以外の構成、動作、製造方法、効果および変形例は、上記第２の実施の形態と同様である。

次に、本発明に関する実施例について説明する。

まず、上記第１の実施の形態において説明したＣＩＰ−ＧＭＲ素子を製造した。すなわち、ＮｉＣｒ（５ｎｍ厚）／ＩｒＭｎ（７ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（２ｎｍ厚）／Ｒｕ（０．８ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（２．２ｎｍ厚）／Ｃｕ（２ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（２ｎｍ厚）／Ｔａ（２ｎｍ厚）の積層構造（総厚２３ｎｍ）を有するようにＭＲ層パターンを形成し、引き続きリード層（Ａｕ；Ｕｎｍ厚）を形成したのち、ハードバイアス層（ＣｏＰｔ；Ｘｎｍ厚）を形成した。この場合には、ハードバイアス層の上下に非磁性層（Ｃｒ；５ｎｍ厚）を設けた。この本発明のＣＩＰ−ＧＭＲ素子の再生性能を調べたところ、以下の一連の結果が得られた。なお、本発明のＣＩＰ−ＧＭＲ素子の再生性能を調べる際には、その再生性能を比較評価するために、比較例として従来のＣＩＰ−ＧＭＲ素子の再生性能も同条件において調べた。

第１に、本発明および比較例のＣＩＰ−ＧＭＲ素子の再生出力およびアシンメトリを調べたところ、図２０および図２１に示した結果が得られた。図２０は再生出力特性を表しており、横軸は再生出力の平均値（再生出力平均ＴＶ；ｍＶ）を示し、縦軸は再生出力の標準偏差（再生出力標準偏差Ｔσ；ｍＶ）を示している。また、図２１はアシンメトリ特性を表しており、横軸は再生出力平均ＴＶ（ｍＶ）を示し、縦軸はアシンメトリの標準偏差（アシンメトリ標準偏差Ａσ；％）を示している。これらの再生出力およびアシンメトリを調べる際の測定条件としては、光学トラック幅＝０．１５μｍ，下部ギャップ層および上部ギャップ層の厚さ＝１５ｎｍ，ＭＲハイト＝０．１５μｍ，再生ギャップ＝５３ｎｍ，測定磁界＝２００×１０³ ／（４π）Ａ／ｍ（＝２００Ｏｅ），センス電流＝３ｍＶとした。

図２０および図２１に示した記号（○，△，×）は、○および△が本発明のＣＩＰ−ＧＭＲ素子に関する結果を示し、×が比較例のＣＩＰ−ＧＭＲ素子に関する結果を示している。詳細な素子条件は、○に関して傾斜角度θ＝１０°，傾斜角度ω＝４０°，距離Ｌ＝６０ｎｍ，リード層の厚さＵ＝４０ｎｍ、△に関して傾斜角度θ＝−１０°，傾斜角度ω＝５０°，距離Ｌ＝６０ｎｍ，リード層の厚さＵ＝２５ｎｍ、×に関して傾斜角度θ＝−４０°，傾斜角度ω＝１０°，距離Ｌ＝０ｎｍである。なお、ハードバイアス層の厚さＸは、図２０および図２１中に示した各記号に関して左から順に、２８ｎｍ，２１ｎｍ，１８ｎｍ，１５ｎｍである。

図２０に示した結果から判るように、再生出力標準偏差Ｔσは、比較例（×）よりも本発明（○，△）において一様に小さくなった。また、図２１に示した結果から判るように、アシンメトリ標準偏差Ａσも同様に、比較例（×）よりも本発明（○，△）において一様に小さくなった。このことから、本発明のＣＩＰ−ＧＭＲ素子では、ＭＲ層パターンの両側の空間に埋設されたリード層上にハードバイアス層を配置することにより、再生出力が安定化すると共にアシンメトリが改善されることが確認された。この場合には、特に、傾斜角度θ＝１０°，−１０°および傾斜角度ω＝４０°，５０°の素子条件において上記した結果が確認されたことから、再生出力を安定化すると共にアシンメトリを改善するためには、傾斜角度θ＝±１０°以内および傾斜角度ω＝４０°以上とすればよいことも確認された

第２に、本発明および比較例のＣＩＰ−ＧＭＲ素子の半値幅（ＰＷ５０）を調べたところ、図２２に示した結果が得られた。図２２は半値幅特性を表しており、横軸は再生出力平均ＴＶ（ｍＶ）を示し、縦軸は半値幅の平均値（半値幅平均ＰＶ；ｎｍ）を示している。なお、半値幅を調べる際の測定条件および素子条件、ならびに記号（○，△，×）の意味するところは、図２０および図２１に関して説明した場合と同様である。

図２２に示した結果から判るように、半値幅平均ＰＶは、比較例（×）よりも本発明（○，△）において一様に小さくなった。このことから、本発明のＣＩＰ−ＧＭＲ素子では、ＭＲ層パターンの両側の空間に埋設されたリード層上にハードバイアス層を配置した場合に、そのハードバイアス層をＭＲ層パターンから両側に離すことにより、半値幅が小さくなることが確認された。

第３に、本発明のＣＩＰ−ＧＭＲ素子の歩留りを調べたところ、図２３に示した結果が得られた。図２３は歩留り特性を表しており、横軸は距離Ｌ（ｎｍ）を示し、縦軸（右側）はバルクハウゼンノイズに起因する不良発生を加味した歩留りＹ（％）を示し、縦軸（左側）は半値幅平均ＰＶ（ｎｍ）を示している。なお、半値幅および歩留りを調べる際の測定条件および素子条件は、図２０および図２１に関して説明した場合と同様である。図２３では、○が半値幅平均ＰＶを示し、△が歩留りＹを示している。

図２３に示した結果から判るように、半値幅平均ＰＶは、距離Ｌが大きくなるにしたがって初期段階（距離Ｌ＝０ｎｍ〜３０ｎｍ）において急激に減少したのち、ほぼ一定となった。一方、歩留りＹは、距離Ｌが大きくなるにしたがって一定範囲（距離Ｌ＝０ｎｍ〜４００ｎｍ）に渡ってほぼ一定となったのち、急激に減少した。この結果を踏まえ、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子の実用特性として半値幅平均ＰＶ＝８２ｎｍ以下、歩留りＹ＝９６％以上の条件が必要であるとすると、線記録密度を向上させると共に歩留りを確保するためには、距離Ｌが３０ｎｍ〜４００ｎｍであればよいことが確認された。

次に、上記第２の実施の形態において説明したＣＰＰ−ＧＭＲ素子および上記第３の実施の形態において説明したＴＭＲ素子を代表して、ＴＭＲ素子を製造した。すなわち、ＮｉＣｒ（５ｎｍ厚）／ＩｒＭｎ（７ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（２ｎｍ厚）／Ｒｕ（０．８ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（２．２ｎｍ厚）／Ａｌ₂ Ｏ₃ （７ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（３ｎｍ厚）／Ｔａ（３ｎｍ厚）の積層構造（総厚３０ｎｍ）を有するようにＭＲ層パターンを形成し、引き続き下部ギャップ層（Ａｌ₂ Ｏ₃ ；Ｙｎｍ厚）を形成したのち、ハードバイアス層（ＣｏＰｔ；Ｚｎｍ厚）を形成した。この場合には、ハードバイアス層の上下に非磁性層（Ｃｒ：５ｎｍ厚）を設けた。この本発明のＴＭＲ素子の再生性能を調べたところ、以下の一連の結果が得られた。なお、本発明のＴＭＲ素子の再生性能を調べる際には、その再生性能を比較評価するために、比較例として従来のＴＭＲ素子の再生性能も同条件において調べた。

第１に、本発明および比較例のＴＭＲ素子の再生出力およびアシンメトリを調べたところ、図２４および図２５に示した結果が得られた。図２４は再生出力特性を表しており、図２０に示した再生出力特性に対応している。また、図２５はアシンメトリ特性を表しており、図２１に示したアシンメトリ特性に対応している。これらの再生出力およびアシンメトリを調べる際の測定条件としては、光学トラック幅＝０．１５μｍ，上部ギャップ層の厚さ＝２０ｎｍ，ＭＲハイト＝０．１５μｍ，再生ギャップ＝５０ｎｍ，測定磁界＝３００×１０³ ／（４π）Ａ／ｍ（＝３００Ｏｅ），センス電流＝０．５ｍＶとした。

図２４および図２５に示した記号（○，△，×）は、○および△が本発明のＴＭＲ素子に関する結果を示し、×が比較例のＴＭＲ素子に関する結果を示している。詳細な素子条件は、○に関して傾斜角度θ＝１０°，傾斜角度ω＝４０°，距離Ｌ＝６０ｎｍ，下部ギャップ層の厚さＹ＝５０ｎｍ、△に関して傾斜角度θ＝−１０°，傾斜角度ω＝５０°，距離Ｌ＝６０ｎｍ，下部ギャップ層の厚さＹ＝３５ｎｍ、×に関して傾斜角度θ＝−３０°，傾斜角度ω＝１０°，距離Ｌ＝０ｎｍ，下部ギャップ層の厚さＹ＝１０ｎｍである。なお、ハードバイアス層の厚さＺは、図２４および図２５中に示した各記号に関して左から順に、２８ｎｍ，２１ｎｍ，１８ｎｍ，１５ｎｍである。

図２４に示した結果から判るように、再生出力標準偏差Ｔσは、比較例（×）よりも本発明（○，△）において一様に小さくなったと共に、図２５に示した結果から判るように、アシンメトリ標準偏差Ａσも同様に、比較例（×）よりも本発明（○，△）において一様に小さくなった。このことから、本発明のＴＭＲ素子においても、再生出力が安定化すると共にアシンメトリが改善されることが確認されたと共に、再生出力を安定化すると共にアシンメトリを改善するためには傾斜角度θ＝±１０°以内および傾斜角度ω＝４０°以上とすればよいことも確認された

第２に、本発明のＴＭＲ素子の歩留りを調べたところ、図２６に示した結果が得られた。図２６は歩留り特性を表しており、図２３に示した歩留り特性に対応している。なお、半値幅および歩留りを調べる際の測定条件および素子条件は、図２３に関して説明した場合と同様である。図２６では、○が半値幅平均ＰＶを示し、△が歩留りＹを示している。

図２６に示した結果から判るように、図２３に示した結果と同様に、半値幅平均ＰＶは距離Ｌが大きくなるにしたがって初期段階（距離Ｌ＝０ｎｍ〜３０ｎｍ）において急激に減少したのちにほぼ一定となり、一方、歩留りＹは距離Ｌが大きくなるにしたがって一定範囲（距離Ｌ＝０ｎｍ〜４００ｎｍ）に渡ってほぼ一定となったのちに急激に減少した。このことから、ＴＭＲ素子の実用特性として半値幅平均ＰＶ＝８２ｎｍ以下、歩留りＹ＝９６％の条件が必要であるとすると、線記録密度を向上させると共に歩留りを確保するためには、やはり距離Ｌが３０ｎｍ〜４００ｎｍであればよいことが確認された。

以上、いくつかの実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記各実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。具体的には、例えば、本発明のＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリおよび磁気再生装置、ならびにＭＲ素子の製造方法は、ＭＲ層パターンと、そのＭＲ層パターンの両側の空間に埋設された埋設層（例えばリード層またはギャップ層）と、その埋設層上に分離配置されたハードバイアス層とを備えるようにＭＲ素子を構成することにより、再生出力の安定化およびアシンメトリの改善の観点において再生性能を向上させることが可能な限り、自由に変更可能である。

特に、上記各実施の形態および実施例では、埋設層をリード層とすることによりＣＩＰ−ＧＭＲ素子を構成し、あるいは埋設層を下部ギャップ層とすることによりＣＰＰ−ＧＭＲ素子またはＴＭＲ素子を構成したが、必ずしもこれに限られるものではなく、埋設層をリード層やギャップ層以外の層とすることにより、他の種類のＭＲ素子を構成してもよい。この場合においても、上記各実施の形態および実施例と同様の効果を得ることができる。

また、上記各実施の形態では、薄膜磁気ヘッドのうちの記録ヘッド部を長手記録ヘッドとしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、記録ヘッド部を垂直記録ヘッドとしてもよい。この場合においても、上記各実施の形態および実施例と同様の効果を得ることができる。

本発明に係る磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリおよび磁気再生装置、ならびに磁気抵抗効果素子の製造方法は、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子またはＴＭＲ素子などのＭＲ素子に適用することが可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る磁気再生装置の斜視構成を表す斜視図である。 図１に示した磁気再生装置のうちの主要部の斜視構成を拡大して表す斜視図である。 図１に示した薄膜磁気ヘッドの分解斜視構成を表す斜視図である。 図３に示した矢印ＩＶ方向から見た薄膜磁気ヘッドの平面構成を表す平面図である。 図４に示したＶ−Ｖ線に沿った矢視方向における薄膜磁気ヘッドの断面構成を表す断面図である。 図４および図５に示したＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視方向におけるＣＩＰ−ＧＭＲ素子の断面構成を表す断面図である。 図６に示したＣＩＰ−ＧＭＲ素子のうちの主要部の断面構成を拡大して表す断面図である。 ＭＲ素子の製造方法を説明するための断面図である。 図８に続く工程を説明するための断面図である。 図９に続く工程を説明するための断面図である。 図１０に続く工程を説明するための断面図である。 図１１に続く工程を説明するための断面図である。 図６に示したＭＲ素子の構成に関する変形例を表す断面図である。 図６に示したＭＲ素子の構成に関する他の変形例を表す断面図である。 図６に示したＭＲ素子の構成に関するさらに他の変形例を表す断面図である。 図１５に示したＭＲ素子の製造方法を説明するための断面図である。 図１６に続く工程を説明するための断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気再生装置に搭載されるＣＰＰ−ＧＭＲ素子の断面構成を表す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る磁気再生装置に搭載されるＴＭＲ素子のうちの主要部の断面構成を表す断面図である。 本発明および比較例のＣＩＰ−ＧＭＲ素子の再生出力特性を表す図である。 本発明および比較例のＣＩＰ−ＧＭＲ素子のアシンメトリ特性を表す図である。 本発明および比較例のＣＩＰ−ＧＭＲ素子の半値幅特性を表す図である。 本発明のＣＩＰ−ＧＭＲ素子の歩留り特性を表す図である。 本発明および比較例のＴＭＲ素子の再生出力特性を表す図である。 本発明および比較例のＴＭＲ素子のアシンメトリ特性を表す図である。 本発明のＴＭＲ素子の歩留り特性を表す図である。 従来のＣＩＰ−ＧＭＲ素子の断面構成を表す断面図である。 従来のＣＰＰ−ＧＭＲ素子およびＴＭＲ素子の断面構成を表す断面図である。

符号の説明

１０…再生ヘッド部、１１，２２〜２４…絶縁層、１２…下部シールド層、１３，５２Ｒ，５２Ｌ…下部ギャップ層、１４…上部ギャップ層、１５…上部シールド層、１６，３４，３４Ｒ，３４Ｌ…非磁性層、１７…下部磁極、２０…記録ヘッド部、２１…記録ギャップ層、２１Ｋ…バックギャップ、２５，２６…薄膜コイル、２７…上部磁極、３０…ＣＩＰ−ＧＭＲ素子、３１，５１，６１…ＭＲ層パターン、３１Ｚ…ＭＲ層、３２，３２Ｒ，３２Ｌ…リード層、３２Ｍ，３３Ｍ，５２Ｍ，５３Ｍ…傾斜面、３３，３３Ｒ，３３Ｌ，５３Ｒ，５３Ｌ…ハードバイアス層、３３Ｅ，５３Ｅ…先端近傍部分、４１〜４３…マスク、５０…ＣＰＰ−ＧＭＲ素子、６０…ＴＭＲ素子、１００…筐体、１０１…ハードディスク、１０２…アーム、１０３…スピンドルモータ、１０４…駆動部、１０５…固定軸、１０６…ベアリング、２００…磁気ヘッドスライダ、２０１…スライダ、２０１Ｍ…エアベアリング面、２０２…薄膜磁気ヘッド、３１１…下地層、３１２…ピンニング層、３１３…ピンド層、３１４…スペーサ層、３１５…フリー層、３１６…保護層、６１４…トンネルバリア層、Ｌ…距離、Ｐ…水平面、θ，ω…傾斜角度、

Claims (12)

1. 磁気抵抗効果層パターンと、
   その磁気抵抗効果層パターンの両側の空間に埋設された埋設層と、
   その埋設層上に分離配置されたハードバイアス層と、を備えた
   ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
2. 前記埋設層が、前記ハードバイアス層に隣接する箇所に傾斜面を有し、
   その傾斜面の角度が、±１０°以内である
   ことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
3. 前記ハードバイアス層が、前記磁気抵抗効果層パターンに近い側の先端に傾斜面を有し、
   その傾斜面の角度が、４０°以上である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の磁気抵抗効果素子。
4. 前記ハードバイアス層が、前記磁気抵抗効果層パターンから両側に離れている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
5. 前記ハードバイアス層と前記磁気抵抗効果層パターンとの間の距離が、３０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲内である
   ことを特徴とする請求項４記載の磁気抵抗効果素子。
6. 前記磁気抵抗効果層パターンが、ピンニング層、ピンド層およびフリー層を含む積層構造を有している
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
7. 前記埋設層が、前記磁気抵抗効果層パターンに電流を供給するためのリード層であり、
   膜面平行電流型巨大磁気抵抗効果素子として構成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
8. 前記埋設層が、前記磁気抵抗効果層パターンを周辺から電気的に分離するためのギャップ層であり、
   膜面直交電流型巨大磁気抵抗効果素子またはトンネル磁気抵抗効果素子として構成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載した磁気抵抗効果素子を備え、
   その磁気抵抗効果素子を利用して磁気的な再生処理を実行する
   ことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
10. 請求項９に記載した薄膜磁気ヘッドが取り付けられた磁気ヘッドスライダと、
    その磁気ヘッドスライダを支持するスライダ支持機構と、を備えた
    ことを特徴とする磁気ヘッドアセンブリ。
11. 請求項１０に記載した磁気ヘッドアセンブリと、
    その磁気ヘッドアセンブリを利用して磁気的な再生処理が実行される記録媒体と、を備えた
    ことを特徴とする磁気再生装置。
12. 磁気抵抗効果層パターンを形成する第１の工程と、
    その磁気抵抗効果層パターン上に第１のマスクを形成する第２の工程と、
    前記第１のマスクおよびその周辺領域を覆うように埋設層を形成したのち、その第１のマスクをリフトオフすることにより、前記磁気抵抗効果層パターンの両側の空間に前記埋設層を埋設する第３の工程と、
    前記磁気抵抗効果層パターン上に第２のマスクを形成する第４の工程と、
    前記第２のマスクおよびその周辺領域を覆うようにハードバイアス層を形成したのち、その第２のマスクをリフトオフすることにより、前記埋設層上に前記ハードバイアス層を分離配置する第５の工程と、を含む
    ことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。

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